WO2021230315A1 - 容量素子および弾性波装置 - Google Patents

容量素子および弾性波装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021230315A1
WO2021230315A1 PCT/JP2021/018189 JP2021018189W WO2021230315A1 WO 2021230315 A1 WO2021230315 A1 WO 2021230315A1 JP 2021018189 W JP2021018189 W JP 2021018189W WO 2021230315 A1 WO2021230315 A1 WO 2021230315A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode finger
capacitive element
electrode
extending
piezoelectric substrate
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/018189
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宏行 田中
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to JP2022522193A priority Critical patent/JPWO2021230315A1/ja
Priority to CN202180032996.2A priority patent/CN115485974A/zh
Priority to US17/924,882 priority patent/US20230198496A1/en
Publication of WO2021230315A1 publication Critical patent/WO2021230315A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/0538—Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements
    • H03H9/0542—Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements consisting of a lateral arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
    • H01G5/16—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
    • H01G5/40—Structural combinations of variable capacitors with other electric elements not covered by this subclass, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02992—Details of bus bars, contact pads or other electrical connections for finger electrodes

Definitions

  • the present disclosure relates to a capacitive element having reduced spurious and an elastic wave device using the same.
  • Patent Document 1 discloses an example in which a capacitive element connected in parallel to a pair of excitation electrodes formed on a piezoelectric substrate is provided in order to improve the resonance characteristics of the excitation electrodes.
  • the capacitive element of Patent Document 1 is composed of a pair of comb tooth electrodes having a plurality of electrode fingers extending in parallel.
  • the capacitive element of one aspect of the present disclosure includes a piezoelectric substrate, a first electrode finger, and a second electrode finger.
  • the first electrode finger is located on the piezoelectric substrate and extends in the positive direction in the first direction.
  • the second electrode finger is located on the piezoelectric substrate, is arranged so as to face each other at a distance in a second direction intersecting the first electrode finger with the first direction, and extends in the negative direction in the first direction. It is connected to a potential different from that of the first electrode finger.
  • the first electrode finger has a first portion extending in the first direction and a second portion extending in the first direction from the first portion via the first step portion and having different positions in the second direction. And prepare.
  • the second electrode finger is arranged so as to face the second portion, and extends in the first direction from the third portion through a third portion extending in the first direction and a second step portion from the third portion. It is provided with a fourth portion facing the first portion, which is arranged on the virtual line.
  • the elastic wave device includes an IDT (interdigital transducer) electrode formed on the piezoelectric substrate and the above-mentioned capacitive element electrically connected to the IDT electrode. ..
  • FIG. 4B is an enlarged view of a part of FIG. 4B. It is a figure explaining the model of a simulation. It is a diagram which shows the frequency characteristic of the capacitive element which concerns on Example and the comparative example.
  • the capacitive element and the elastic wave device may be in any direction upward or downward, but in the following, for convenience, the D1 direction, the D2 direction, and the D3 direction orthogonal to each other are defined and the D3 direction is defined.
  • the Cartesian coordinate system defined in the D1 direction, the D2 direction, and the D3 direction described above is defined based on the shapes of the capacitive element and the elastic wave device, and the crystal axis of the piezoelectric crystal constituting the piezoelectric substrate. It does not refer to (X-axis, Y-axis, Z-axis). Further, those having similar basic configurations may be described without distinguishing between them by omitting the description of the first, second and the like.
  • FIG. 1 is a plan view of a capacitive element 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the capacitive element 1 includes a piezoelectric substrate 2 made of a piezoelectric crystal and a capacitive portion 10 provided on the upper surface 2A thereof.
  • the piezoelectric substrate 2 is composed of, for example, a single crystal (piezoelectric crystal) having piezoelectricity, which is composed of an LN (lithium niobate: LiNbO 3 ) crystal or an LT (lithium tantalate: LiTaO 3) crystal.
  • the piezoelectric substrate 2 is composed of an LT substrate having a YX cut of 32 ° to 52 °.
  • the planar shape and various dimensions of the piezoelectric substrate 2 may be appropriately set.
  • the piezoelectric crystal of the piezoelectric substrate 2 has an XYZ axis as a crystal axis, and when an X propagation substrate is used, the X axis and the D2 direction coincide with each other. That is, the X-axis and the D2 direction are the propagation directions of elastic waves.
  • the capacitance portion 10 is arranged on the upper surface 2A of such a piezoelectric substrate 2.
  • the capacitance portion 10 is composed of an interdigital type electrode in which a pair of comb tooth electrodes 30 (30a, 30b) are meshed with each other to form a capacitor.
  • the comb tooth electrode 30 is composed of, for example, a metal conductive layer.
  • the metal is not particularly limited as long as it is a conductive material, and examples thereof include Al or an alloy containing Al as a main component (Al alloy).
  • Al alloy is, for example, an Al—Cu alloy.
  • the comb tooth electrode 30 may be composed of a plurality of metal layers.
  • the thickness of the comb tooth electrode 30 (in the D3 direction) may be, for example, 50 nm or more and 600 nm or less.
  • the comb tooth electrode 30 may be arranged directly on the upper surface 2A of the substrate 2, or may be arranged on the upper surface 2A of the piezoelectric substrate 2 via a base layer made of another member.
  • Another member is made of, for example, Ti, Cr, or an alloy thereof.
  • the thickness of another member has a thickness that hardly affects the electrical characteristics of the comb tooth electrode 30 (for example, in the case of Ti). It is set to a thickness of 5% of the thickness of the comb tooth electrode 30).
  • a dielectric material that protects the comb tooth electrode 30 may be arranged on the comb tooth electrode 30.
  • a resin material such as an epoxy resin, SiOx, SiNx, or the like can be used.
  • the first comb tooth electrode 30a includes a first bus bar 31a and a plurality of first electrode fingers 32a connected to the first bus bar 31a.
  • the second comb tooth electrode 30b includes a second bus bar 31b and a second electrode finger 32b connected to the second bus bar 31b.
  • the first bus bar 31a and the second bus bar 31b are arranged at intervals in the D1 direction in the figure.
  • the first bus bar 31a and the second bus bar 31b are connected to different potentials from each other.
  • the first electrode finger 32a and the second electrode finger 32b are connected to different potentials.
  • the electrode finger widths of the first comb tooth electrode 30a and the second comb tooth electrode 30b may be constant. In FIG. 1, in order to facilitate understanding, a portion having the same potential as the second electrode finger 32b is shaded.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing the configuration of the first electrode finger 32a and the second electrode finger 32b.
  • the first electrode finger 32a extends in the D1 direction (first direction) from the first bus bar 31a in the positive direction.
  • the second electrode finger 32b extends in the negative direction in the D1 direction from the second bus bar 31b. Since these are arranged so as to face each other, the capacitance is formed according to the gap in the second direction intersecting the D1 direction (in this example, the D2 direction orthogonal to the D1 direction is the second direction).
  • the first electrode finger 32a is bent in the middle of extending in the D1 direction.
  • the first portion 81a and the second portion 81b extending in the D1 direction are provided, and the first step portion 83 is located between the first portion 81a and the second portion 81b.
  • the first step portion 83 allows the positions of the two to be different in the D2 direction. Specifically, they are arranged at intervals so that the interval (center interval) from the center of the first portion 81a to the center of the second portion 81b in the D2 direction is the first interval d1.
  • the second electrode finger 32b facing the first electrode finger 32a is also bent in the middle of extending in the D1 direction.
  • the third portion 85a and the fourth portion 85b extending in the D1 direction are provided, and the second step portion 87 is located between them.
  • the positions of the two in the D2 direction can be different. Specifically, they are arranged at intervals so that the interval (center interval) from the center of the third portion 85a to the center of the fourth portion 85b in the D2 direction is the first interval d1.
  • the fourth portion 85b is located on the virtual line L1 extending the second portion 81b in the D1 direction, and faces the first portion 81a in the D2 direction.
  • the third portion 85a faces the second portion 81b in the D2 direction.
  • an elastic wave that becomes a standing wave having a center spacing between the electrode fingers 32 as a half wavelength is generated. In this way, a step is generated in the middle of the electrode fingers 32.
  • elastic waves having different phases are generated in one electrode finger 32, and the resonance of the elastic waves by the capacitive portion 10 can be suppressed.
  • the first interval d1 is set to half the repetition interval of the first electrode finger 32a, the phase of the elastic wave is exactly shifted by half a wavelength between the first portion 81a and the second portion 81b, and the resonance characteristic is suppressed. The effect can be enhanced.
  • the second electrode finger 32b also provides the second step portion 87 along the first step portion 83 of the first electrode finger 32a, it is possible to secure the facing area of the electrode finger 32 as the capacitance portion 10. Therefore, a desired capacity value can be obtained. Further, since one of the two electrode fingers 32 has a shape along the other, a desired capacitance value can be realized without increasing the planar shape of the capacitance portion 10.
  • the center distance between the first step portion 83 and the second step portion 87 may be the first distance d1 (example in the figure) or not the first distance d1.
  • the plurality of stepped portions 83 and 87 are slightly displaced from each other and are positioned so as to be aligned in the D1 direction.
  • the ratio of the first portion 81a in one electrode finger 32 gradually increases as the D2 direction advances in the positive direction, and conversely, the second.
  • a region is provided so that the proportion of the portion 81b is gradually reduced.
  • each position of a to e for each cycle of the electrode finger 32 is defined in the D2 direction.
  • the excitation waveform of the elastic wave at each of these positions is shown in FIG. 3B.
  • the individual excitation characteristics can cancel each other out. Since the positions of the stepped portions are shifted in this way, the excitation waveforms at each position are different, and by adding them together, the mutual excitations cancel each other out, and as a result, it is caused by the resonance characteristic of the entire capacitive portion 10. Spurious can be reduced.
  • the sum of the lengths of the first portion 81a (referred to as "first sum") and the second portion 81b in the plurality of first electrode fingers 32a
  • the difference from the sum of the lengths (referred to as “second sum”) may be less than or equal to the length of one of the first electrode fingers 32a. That is, the first sum and the second sum may be substantially the same.
  • the length of one of the first electrode fingers 32a referred to here is the length in the first direction (D1 direction) (the length when the first electrode finger 32a is projected in the direction orthogonal to the first direction). .. That is, the length of the first step portion 83 in the D2 direction may be ignored.
  • the plurality of stepped portions 83 and 87 are slightly offset from each other and are located so as to be lined up in the D1 direction, so that the electrode fingers 32a and 32b intersect. Step portions 83 and 87 are also located near the center of the region in the direction of extension of the electrode finger. With such a configuration, it is possible to suppress the elastic wave in the portion where the vibration of the elastic wave is the largest, so that the spurious intensity can be further suppressed.
  • Example 2 a model of the capacitive element 1 was produced under the following conditions.
  • Piezoelectric substrate 2 42 ° Y-cut X propagation LT substrate
  • Thickness of piezoelectric substrate 2 Half wavelength of elastic wave by IDT electrode described later
  • a support substrate made of Si is arranged on the lower surface of the piezoelectric substrate 2.
  • Comparative Example 1 a model was produced under the same conditions as in Example 1 except that the stepped portions 83 and 87 were not provided on the first electrode finger 32a and the second electrode finger 32b.
  • FIGS. 4A to 4C The simulation results of the frequency characteristics of the capacitive elements of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. 4A to 4C.
  • the horizontal axis represents frequency
  • the vertical axis represents impedance
  • the horizontal axis represents frequency
  • the vertical axis represents phase.
  • FIG. 4C is an enlarged view of a main part of FIG. 4B.
  • the characteristic of Example 1 is shown by the line Lex1
  • the characteristic of Comparative Example 1 is shown by the line Lc1.
  • Example 1 As is clear from FIGS. 4A to 4C, it was confirmed that in Example 1, the phase near 750 MHz to 850 MHz was closer to ⁇ 90 ° as compared with Comparative Example 1, and the spurious was smaller. In addition, no new spurious emissions due to bending were confirmed.
  • Examples 2 and 3 and Comparative Example 2 are performed. Models of ⁇ 9 were prepared and simulated. The schematic configuration of each model is shown in FIG. In FIG. 5, the propagation direction of the elastic wave is the vertical direction of the paper surface as in FIGS. 1 and 2.
  • the repeating arrangement direction of the electrode fingers is 30 °, 90 with respect to the propagation direction of the elastic wave (X-axis direction of the piezoelectric crystal in this example) with Example 1. It differs in that it is made to form an angle of °.
  • Other configurations are the same as in the first embodiment.
  • Comparative Examples 2 and 3 differ from Comparative Example 1 in that the repeating arrangement direction of the electrode fingers is at an angle of 30 ° and 90 ° with respect to the propagation direction of the elastic wave.
  • Comparative Examples 4 and 5 are provided with one or three bending portions in the middle of the electrode fingers so as to bend the electrode fingers at an angle of 60 °.
  • One of the electrode fingers sandwiching the bent portion has the same elastic wave propagation direction and the repeating arrangement direction (0 °), and the other portion has an angle of 60 °.
  • These Comparative Examples 4 and 5 are referred to as Rotated Comparative Examples 6 to 9.
  • the repeating arrangement direction with respect to the propagation direction of the elastic wave is set at an angle of + 30 ° for one part of the electrode finger sandwiching the bent portion and -30 ° for the other part.
  • the repeating arrangement direction with respect to the propagation direction of the elastic wave is formed at an angle of + 60 ° on one portion of the electrode fingers sandwiching the bent portion and ⁇ 60 ° on the other portion.
  • FIGS. 6A to 6C correspond to FIGS. 4C
  • FIG. 6A is a diagram comparing the frequency characteristics of Example 2 and Comparative Examples 2, 4 and 5
  • FIG. 6B is a diagram comparing Comparative Examples 1 and 2.
  • 6, 7 are the figures comparing the frequency characteristics
  • FIG. 6C is the figure which compared the frequency characteristics of Example 3 and Comparative Examples 3, 8 and 9.
  • the characteristics of Examples 2 and 3 are shown by Lex2 and Lex3
  • the characteristics of Comparative Examples 1 to 9 are shown by Lc1 to Lc9.
  • the models of Examples 2 and 3 have smaller spurious emissions than those of Comparative Examples 2 and 3. From this, it was confirmed that the capacitance unit 10 can improve the frequency characteristics regardless of the arrangement direction of the electrode fingers 32 with respect to the propagation angle of the elastic wave.
  • the stretching directions of the first portion 81a to the fourth portion 85b are aligned and they are periodically positioned to spear in the arrangement direction of a certain electrode finger. It reduces the strength.
  • the capacitive element of the present disclosure can reduce spurious regardless of the arrangement direction of the electrode fingers.
  • FIG. 7 shows a modified example of the electrode finger 32.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a main part in the vicinity of the stepped portions 83 and 87.
  • the electrode finger 32 includes a protrusion 89 extending in the first direction beyond the stepped portions 83 and 87.
  • the protrusion 89 for example, the area facing the other electrode finger 32 can be increased. This makes it possible to further reduce the size of the capacitive element.
  • the protrusion 89 extends from the connection portion between the fourth portion 85b and the second step portion 87 toward the second portion 81b on the virtual line L1 relating to the fourth portion 85b. ing. Unlike the illustrated example, the protrusion 89 may extend from the connection portion between the third portion 85a and the second step portion 87 toward the first portion 81a on the virtual line L1 related to the third portion 85a. good. The protrusion 89 may extend from the connection portion between the first portion 81a and the first step portion 83 toward the third portion 85a on the virtual line L1 related to the first portion 81a.
  • the protrusion 89 may extend from the connection portion between the second portion 81b and the first step portion 83 toward the fourth portion 85b on the virtual line L1 related to the second portion 81b. Further, two or more of the above four types of protrusions 89 may be combined.
  • the shape and dimensions of the protrusion 89 are arbitrary.
  • the protrusion 89 may have a rectangular shape (example in the figure), or may have a shape in which the edge portion on the distal end side bulges outward (for example, a semicircular shape).
  • the width of the protrusion 89 may be the same as or different from the width of the other portion of the electrode finger 32.
  • the amount of protrusion of the protrusion 89 may be larger, equal to, or smaller than the width of the protrusion 89 or the other portion of the electrode finger 32.
  • a protrusion may be provided so as to project from the step portions 83 and 87 in a direction intersecting the first direction.
  • FIG. 8 shows a capacitive element 1A which is a modification of the capacitive element 1.
  • the capacitive element 1A is adjacent to the electrode finger 32 provided with the stepped portion 83x, 87x located on the outermost side in the extending direction (D1 direction in this example) of the electrode finger 32 among the plurality of stepped portions 83, 87, and the stepped portion 1A is adjacent to the electrode finger 32.
  • An insertion electrode finger 38 is provided so as to fill the gap.
  • the step portion located on the outermost side is, in other words, a step portion located in the most positive direction or the most negative direction in the first direction (D1 direction).
  • the stepped portion 83x when the stepped portion 83x is close to the first bus bar 31a, it is on the extension line of the second portion 81b with respect to the first electrode finger 32a having the first stepped portion 83x.
  • An insertion electrode finger 38 electrically connected to the first bus bar 31a is provided.
  • the insertion electrode finger 38 may be electrically connected to the first electrode finger 32a having the stepped portion 83x.
  • the tip of the insertion electrode finger 38 may face the stepped portion 83x via a gap (example in the figure), or may be connected to the stepped portion 83x.
  • the insertion electrode finger 38 is located on the extension line of the second portion 81b over its entire length.
  • the insertion is electrically connected to the second bus bar 31b on the extension line of the first portion 81a of the first electrode finger 32a having the first step portion 83x.
  • the electrode finger 38 is provided.
  • the potential of the insertion electrode finger 38 is different from the potential of the first electrode 32a having the stepped portion 83x.
  • the capacitance of the capacitive element 1A is increased by the insertion electrode fingers 38 facing each other in the D2 direction and the second portion 81b.
  • the tip of the insertion electrode finger 38 faces the stepped portion 83x via a gap.
  • the insertion electrode finger 38 is located on the extension line of the first portion 81a over its entire length.
  • the second electrode finger 32b having the stepped portion 87x when the stepped portion 87x is close to the first bus bar 31a, it is electrically connected to the first bus bar 31a on the extension line of the third portion 85a.
  • the insertion electrode finger 38 may be provided. Further, when the step portion 87x is close to the second bus bar 31b, the insertion electrode finger 38 located on the extension line of the fourth portion 85b and electrically connected to the second bus bar 31b may be provided.
  • the insertion electrode finger 38 By providing the insertion electrode finger 38 in this way, the facing distance from the electrode finger 32 connected to the other potential can be kept constant. Further, since the insertion electrode finger 38 acts as a thinning electrode, spurious can be reduced.
  • the support substrate is provided on the lower surface of the piezoelectric substrate 2 in the D1 direction, but an intermediate layer such as silicon oxide may be provided between the piezoelectric substrate 2 and the support substrate, and acoustic reflection may be provided.
  • a film may be provided, or the thickness of the piezoelectric substrate 2 may be increased so that an additional structure may not be provided on the lower surface of the piezoelectric substrate 2.
  • the two or more stepped portions in one electrode finger 32 may shift three or more portions in one electrode finger 32 to the same side in the D2 direction, or may be in the D2 direction. It may be shifted to different sides from each other.
  • one electrode finger 32 having two or more stepped portions may extend in a stepped manner, or may extend in a zigzag manner at least in a part thereof. If there is only one step, it is easy to predict, for example, the effect of elastic waves on spurious emissions.
  • the step portions 83 and 87 do not have to be at right angles and may be inclined.
  • the step portion does not extend in the direction orthogonal to the extending direction (D1 direction) of the electrode fingers (first to fourth parts, etc.), but extends in the direction inclined in the extending direction. good.
  • the step portion may be inclined in either the positive direction or the negative direction in the D1 direction.
  • the step portion may extend while bending instead of extending in a straight line.
  • the stepped portion is at a right angle, for example, the length of the first stepped portion 83 when the first portion 81a and the second portion 81b are shifted at a predetermined first interval d1 becomes the minimum. As a result, it is expected that the effect described with reference to FIG. 3B will be improved.
  • the width of the electrode finger 32 is constant from the bus bar to the tip.
  • the width of the electrode finger 32 may change with respect to the position in the length direction.
  • any portion of the first portion 81a, the first step portion 83, and the second portion 81b may be wider than the other portions.
  • the width may be changed in each of the above parts. The same applies to the second electrode finger 32b.
  • the capacitive element may be configured to have only one first electrode finger 32a and only one second electrode finger 32b. In this case, no bus bar is needed.
  • the plurality of electrode fingers 32 have the same width and length as each other, and are arranged at a constant pitch (for example, center spacing; see first spacing d1).
  • the plurality of electrode fingers 32 may have different widths and / or lengths from each other, and the pitch may not be constant.
  • the width, length and / or pitch of a small number of electrode fingers 32 may differ from the width, length and / or pitch of most electrode fingers 32 in order to fine-tune the capacitance of the capacitive element.
  • the elastic wave device 100 includes an IDT electrode 50 on the upper surface 2A of the piezoelectric substrate 2, and the IDT electrode 50 and the capacitive element 1C (in another viewpoint, the capacitive portion 10a) are electrically connected to each other. ing. Further, in this example, an external terminal 60 (an example of terminals T1 and T2 in FIG. 1) electrically connected to the IDT electrode 50 is provided. A cover (not shown) for accommodating the IDT electrode 50 may be provided.
  • the structure of the IDT electrode 50 is basically the same as that of the pair of comb tooth electrodes 30 of the capacitance portion 10 except that it does not have a stepped portion, and includes a pair of bus bars 51 and an electrode finger 52.
  • electrode fingers 52 connected to different potentials are arranged so as to intersect alternately. This arrangement direction is along the X axis of the piezoelectric crystal.
  • a pair of reflectors 53 may be provided on both sides of the IDT electrode 50. With such a configuration, it becomes a 1-port type resonator in which elastic waves are excited along the X axis.
  • the capacitance section 10 is formed at the same time as the connected IDT electrode 50, the above configuration (material, thickness, etc.) is generally the same as that of the capacitance section 10.
  • the capacitive element 1 By connecting the capacitive element 1 in parallel to such an IDT electrode 50, the difference between the anti-resonance frequency of the resonator and the resonance frequency can be reduced.
  • the pitch of the electrode fingers 32 of each capacitance portion 10 of the capacitance element 1 may be different from the pitch of the electrode fingers 52 of the IDT electrode 50. .. This is to suppress the influence on the capacitive unit 10 when a high frequency signal for exciting elastic waves is input to the IDT electrode 50.
  • the arrangement direction of the electrode fingers 32 of the capacitive element 1C to be orthogonal to the X axis, it is possible to suppress the excitation of an unintended elastic wave in the capacitive element 1C.
  • the capacitive element 1 is arranged outside the region where the intersecting region of the electrode fingers 52 of the IDT electrode 50 is extended in the arrangement direction. With such a configuration, it is possible to prevent the vibration of the elastic wave excited by the IDT electrode 50 from being transmitted to the capacitive element 1 and improve the power resistance.
  • the capacitive element 1 may be housed inside the cover, may be arranged outside the cover, or may overlap with the cover.
  • the thickness of the piezoelectric substrate 2 may be 0.2p to 2p, where p is the pitch of the IDT electrode 50. More preferably, it may be 0.2p to 1.0p. The effect of reducing spurious becomes more remarkable.
  • the capacitive element according to the present disclosure is highly useful when used in a mode included in the elastic wave device (in other words, a mode combined with the elastic wave device).
  • the capacitive element since the capacitive element has a piezoelectric substrate, the elastic wave element and the piezoelectric substrate can be shared to reduce the size of the elastic wave device. Further, for example, since the capacitive element can reduce the generation of unintended elastic waves, it is possible to reduce the noise (spurious) mixed in the elastic wave elements.
  • the capacitive element may be a single electronic component without being combined with other elements. Further, the electronic element may be combined with an element different from the elastic wave element to form an electronic component.
  • the element combined with the capacitive element may not have a piezoelectric substrate or may not utilize elastic waves.
  • the capacitive element may be included in an oscillator or a sensor, or may be included in a MEMS (microelectromechanical systems). In any case, for example, in the capacitive element, the reduction of unintended elastic waves has the effect of reducing the generation of noise (unintended electrical signals) generated by the elastic waves.
  • the elastic wave element combined with the capacitive element may not have an IDT electrode.
  • Examples of such elastic wave elements include a piezoelectric thin film resonator having a piezoelectric thin film formed on a cavity and electrodes overlapping on both sides thereof.
  • the elastic wave element having the IDT electrode may be various.
  • the elastic waves used by surface acoustic waves may be various, and SAW (surface acoustic wave), bulk wave, elastic boundary wave or surface acoustic wave (however, the distinction between these waves may not be clear). .) May be.
  • the elastic wave element may be a resonator or a filter.
  • the IDT electrode is not limited to one constituting a filter (for example, a ladder type filter) in which a 1-port resonator or a 1-port resonator is combined.
  • the IDT electrode may constitute a multi-mode filter (which may include a double-mode filter) or a transversal filter.
  • the virtual line L1 an extension of the center line of the second portion 81b is illustrated.
  • the virtual line L1 may be a line extending at any position within the width of the second portion 81b in the direction in which the second portion 81b extends (D1 direction, first direction).
  • the fourth portion 85b is located on the virtual line L1
  • the center line of the fourth portion 85b is located on the virtual line L1 is exemplified.
  • any position within the width of the fourth portion 85b may be located on the virtual line L1.
  • the center line of the fourth portion 85b is, for example, when the virtual line L1 is an extension of the center line of the second portion 81b, the distance from the virtual line L1 is the width of the fourth portion 85b or the electrode finger. It may be located at a position that is 1/3 or less or 1/4 or less of the pitch (see the first interval d1). Even if the center line of the fourth portion 85b is located on the virtual line L1, it is natural that there may be an unavoidable error in manufacturing.
  • the second part 81b and the fourth part 85b have been described as examples, the same applies to the other equivalent parts. Further, the above description of the virtual line and the portion of the electrode finger overlapping the virtual line may be applied to the extension line in the modification of FIG. 8 and the insertion electrode finger overlapping the extension line.
  • Capacitive element 2 Piezoelectric substrate 10: Capacitive portion 32: Electrode finger 32a: First electrode finger 32b: Second electrode finger 100: Elastic wave device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

容量素子は、圧電基板と、第１方向を正方向に伸びる第１電極指と、前記第１電極指と前記第１方向と交差する第２方向において間隔をあけて対向配置され、前記第１方向を負方向に伸び、前記第１電極指と異なる電位に接続される第２電極指と、を備える。第１電極指は、前記第１方向に伸びる第１部分と、前記第１部分から第１段差部を経て前記第２方向における位置を異ならせて前記第１方向に伸びる第２部分と、を備える。第２電極指は、前記第２部分と対向配置され、前記第１方向に伸びる第３部分と、前記第３部分から第２段差部を経て、前記第２部分を前記第１方向に延長した仮想線上に配置された、前記第１部分と対向する第４部分とを備える。

Description

容量素子および弾性波装置
　本開示は、スプリアスを低減した容量素子およびそれを用いた弾性波装置に関するものである。
　近年、電子部品の小型化に伴い、圧電基板上に容量素子を設けることが求められている。例えば、圧電基板上に弾性波を励振する励振電極が形成された弾性波装置において、圧電基板上に容量素子も備える構成が提案されている。特許文献１では、励振電極の共振特性を向上させるために、圧電基板上に形成された１対の励振電極に並列に接続された容量素子を設けた例を開示している。特許文献１の容量素子は、並列に延びる複数の電極指を有する１対の櫛歯電極から構成されている。
特開平０５－１６７３８４号公報
　本開示の一態様の容量素子は、圧電基板と、第１電極指と、第２電極指とを備える。前記第１電極指は、前記圧電基板上に位置し、第１方向を正方向に伸びる。前記第２電極指は、前記圧電基板上に位置し、前記第１電極指と前記第１方向と交差する第２方向において間隔をあけて対向配置され、前記第１方向を負方向に伸び、前記第１電極指と異なる電位に接続される。そして、前記第１電極指は、前記第１方向に伸びる第１部分と、前記第１部分から第１段差部を経て前記第２方向における位置を異ならせて前記第１方向に伸びる第２部分と、を備える。前記第２電極指は、前記第２部分と対向配置され、前記第１方向に伸びる第３部分と、前記第３部分から第２段差部を経て、前記第２部分を前記第１方向に延長した仮想線上に配置された、前記第１部分と対向する第４部分とを備える。
　本開示の一態様に係る弾性波装置は、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ（interdigital transducer）電極と、前記ＩＤＴ電極に電気的に接続された、上記の容量素子と、を備えるものである。
本開示にかかる容量素子の一実施形態を示す平面図である。 図１の要部拡大図である。 図１に示す容量素子の概略を示す模式図である。 図１に示す容量素子における弾性波の波形を示す模式図である。 図１に示す容量素子の周波数特性を示す線図である。 図１に示す容量素子の周波数特性を示す他の線図である。 図４Ｂの一部を拡大した図である。 シミュレーションのモデルを説明する図である。 実施例および比較例に係る容量素子の周波数特性を示す線図である。 実施例および比較例に係る容量素子の周波数特性を示す他の線図である。 実施例および比較例に係る容量素子の周波数特性を示す更に他の線図である。 変形例に係る容量素子の要部拡大図である。 変形例に係る容量素子を示す平面図である。 本開示に係る弾性波装置の一実施形態を示す平面図である。
　以下、本開示の容量素子、弾性波装置にかかる実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
　また、変形例等の説明において、既に説明された実施形態の構成と同一または類似する構成については、既に説明された実施形態と同一の符号を付し、説明を省略することがある。
　容量素子、弾性波装置は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、互いに直交するＤ１方向、Ｄ２方向、Ｄ３方向を定義するとともにＤ３方向の正側を上方として、上面、下面等の用語を用いるものとする。なお、上述のＤ１方向，Ｄ２方向およびＤ３方向で定義される直交座標系は、容量素子、弾性波装置の形状に基づいて定義されているものであり、圧電基板を構成する圧電結晶の結晶軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）を指すものではない。また、基本構成が類似しているものは、第１、第２等の記載を省略してこれらを区別せずに説明することがある。
　＜容量素子＞
　図１は、本開示の一実施形態に係る容量素子１の平面図である。
　容量素子１は、圧電結晶からなる圧電基板２と、その上面２Ａに設けられた容量部１０とを備える。
　圧電基板２は、例えばＬＮ（ニオブ酸リチウム：ＬｉＮｂＯ３）結晶やＬＴ（タンタル酸リチウム：ＬｉＴａＯ３）結晶からなる圧電性を有する単結晶（圧電結晶）によって構成されている。具体的には、例えば、圧電基板２は、３２°～５２°Ｙ－ＸカットのＬＴ基板によって構成されている。圧電基板２の平面形状および各種寸法は適宜に設定されてよい。
　圧電基板２の圧電結晶は結晶軸としてＸＹＺ軸を有し、Ｘ伝搬基板を用いる場合はＸ軸とＤ２方向とが一致する。すなわち、Ｘ軸およびＤ２方向が弾性波の伝搬方向となる。
　このような圧電基板２の上面２Ａには容量部１０が配置されている。容量部１０は、一対の櫛歯電極３０（３０ａ，３０ｂ）が噛み合ったインターディジタル型の電極でキャパシタを構成している。
　櫛歯電極３０は、例えば、金属の導電層によって構成されている。この金属としては、導電性材料であれば特に限定はないが、例えば、ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金（Ａｌ合金）が挙げられる。Ａｌ合金は、例えば、Ａｌ－Ｃｕ合金である。なお、櫛歯電極３０は、複数の金属層から構成されてもよい。櫛歯電極３０の厚み（Ｄ３方向）は、例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下としてもよい。
　櫛歯電極３０は、基板２の上面２Ａに直接配置されていてもよいし、別の部材からなる下地層を介して圧電基板２の上面２Ａに配置されていてもよい。別の部材は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、あるいはこれらの合金等からなる。下地層を介して櫛歯電極３０を基板２の上面２Ａに配置する場合は、別の部材の厚みは櫛歯電極３０の電気特性に殆ど影響を与えない程度の厚み（例えば、Ｔｉの場合は櫛歯電極３０の厚みの５％の厚み）に設定される。
　また、櫛歯電極３０上には、櫛歯電極３０を保護する誘電体が配置されていてもよい。誘電体としては、例えばエポキシ樹脂等の樹脂材料や、ＳｉＯｘ，ＳｉＮｘ等を用いることができる。
　次に、櫛歯電極３０の形状について説明する。第１櫛歯電極３０ａは、第１バスバー３１ａと、第１バスバー３１ａに接続された複数の第１電極指３２ａを備える。第２櫛歯電極３０ｂは、第２バスバー３１ｂと、第２バスバー３１ｂに接続された第２電極指３２ｂを備える。第１バスバー３１ａと第２バスバー３１ｂとは、図のＤ１方向に間隔をあけて配置されている。
　ここで、第１バスバー３１ａと第２バスバー３１ｂとは互いに異なる電位に接続される。これにより、第１電極指３２ａと第２電極指３２ｂとは互いに異なる電位に接続されるものとなる。そして、第１櫛歯電極３０ａと第２櫛歯電極３０ｂとを互いの電極指３２が交互に噛み合うように配置させることで、第１電極指３２ａと第２電極指３２ｂとが互いに間隔をあけて配列される。ここで、第１櫛歯電極３０ａと第２櫛歯電極３０ｂとの電極指幅は一定としてもよい。なお、図１において、理解を容易にするために、第２電極指３２ｂと同電位の部分に斜線を付している。
　ここで、第１電極指３２ａと第２電極指３２ｂとについて図２を用いて詳述する。図２は、第１電極指３２ａと第２電極指３２ｂとの構成を示す要部拡大図である。第１電極指３２ａは、第１バスバー３１ａからＤ１方向（第１方向）を正方向に伸びる。第２電極指３２ｂは、第２バスバー３１ｂからＤ１方向を負方向に伸びる。そして、これらが対向配置されていることから、Ｄ１方向に交差する第２方向（この例では、Ｄ１方向と直交するＤ２方向を第２方向とする。）におけるギャップに応じて容量を形成する。
　そして、第１電極指３２ａはＤ１方向に伸びる途中で屈曲している。具体的には、Ｄ１方向に伸びる第１部分８１ａ，第２部分８１ｂを備え、両者の間に第１段差部８３が位置している。この第１段差部８３により両者のＤ２方向における位置を異ならせることができる。具体的には、Ｄ２方向における第１部分８１ａの中心から第２部分８１ｂの中心までの間隔（中心間隔）が第１間隔ｄ１となるように間隔をあけて配置している。
　この第１電極指３２ａに対向する第２電極指３２ｂも同様にＤ１方向に伸びる途中で屈曲している。具体的には、Ｄ１方向に伸びる第３部分８５ａ，第４部分８５ｂを備え、両者の間に第２段差部８７が位置している。これにより、両者のＤ２方向における位置を異ならせることができる。具体的には、Ｄ２方向における第３部分８５ａの中心から第４部分８５ｂの中心までの間隔（中心間隔）が第１間隔ｄ１となるように間隔をあけて配置している。そして、第４部分８５ｂは、第２部分８１ｂをＤ１方向に延長した仮想線Ｌ１上に位置しており、Ｄ２方向において第１部分８１ａと対向している。同様に、第３部分８５ａは、Ｄ２方向において第２部分８１ｂと対向している。
　圧電基板２上に電位の異なる電極指３２を配列することで電極指３２間の中心間隔を半波長とする定在波となる弾性波が発生するが、このように電極指３２の途中で段差を設けることで、１本の電極指３２の中に異なる位相の弾性波が生じることとなり、容量部１０による弾性波の共振を抑制することができる。特に、第１間隔ｄ１を第１電極指３２ａの繰り返し間隔の半分としていることから、第１部分８１ａと第２部分８１ｂとで弾性波の位相が丁度半波長ずれることとなり、共振特性を抑制する効果を高めることができる。
　また、第１電極指３２ａの第１段差部８３に沿って第２電極指３２ｂも第２段差部８７を設けていることから、容量部１０としても電極指３２の対向面積を確保することができるので、所望の容量値を得ることができるものとなる。さらに、両電極指３２が一方が他方に沿う形状となっていることから、容量部１０の平面形状が大型化することなく所望の容量値を実現できるものとなる。なお、第１段差部８３と第２段差部８７との中心間隔は、第１間隔ｄ１であってもよいし（図示の例）、第１間隔ｄ１でなくてもよい。
　さらに、図１に示す例では、複数の電極指３２において、複数の段差部８３，８７が少しずつ互いにずれておりＤ１方向に並ぶように位置している。言い換えると、複数の第１電極指３２ａにおいて、Ｄ２方向を正方向に進むにつれて、一本の電極指３２の中での第１部分８１ａの割合が徐々に大きくなっていき、逆に、第２部分８１ｂの割合が徐々に小さくなるように配列されている領域を備える。
　このような構成により、容量部１０としての共振特性をより小さくすることができる。そのメカニズムを図３Ａおよび図３Ｂに示す概略図を用いて説明する。図３Ａに示すように、Ｄ２方向において電極指３２の周期ごとのａ～ｅの各ポジションを規定する。これらの各ポジションにおける弾性波の励振波形を図３Ｂに示す。図３Ｂに示す励振波形を足し合わせると、個々の励振特性を打ち消し合うことができることが分かる。このように、段差部の位置をずらしていることから、各ポジションにおける励振波形が異なり、それらを足し合わせることで互いの励振を打ち消し合い、その結果、容量部１０全体での共振特性に起因するスプリアスを低減することができる。
　容量部１０全体で効果的に励振特性を打ち消し合うためには、複数の第１電極指３２ａにおいて、第１部分８１ａの長さの総和（「第１の和」という）と、第２部分８１ｂの長さの総和（「第２の和」という）との差分を第１電極指３２ａの一本の長さ以下としてもよい。すなわち、第１の和と第２の和とを略同一としてもよい。ここでいう第１電極指３２ａの一本の長さは、第１方向（Ｄ１方向）における長さ（第１電極指３２ａを第１方向へ直交する方向へ投影したときの長さ）である。すなわち、第１段差部８３のＤ２方向における長さは無視されてよい。第１電極指３２ａ（第１部分８１ａおよび第２部分８１ｂ）について述べたが、第２電極指３２ｂ（第３部分８５ａおよび第４部分８５ｂ）についても同様とされてよい（同様とされなくてもよい。）。
　また、図１に示す例では、複数の電極指３２において、複数の段差部８３，８７が少しずつ互いにずれておりＤ１方向に並ぶように位置していることから、電極指３２ａ，３２ｂの交差領域の電極指延伸方向における中心付近においても段差部８３，８７が位置している。このような構成とすることで、最も弾性波の振動が大きい部分における弾性波を抑制することはできるので、さらにスプリアス強度を抑制できるものとなる。
　上述の容量部１０による周波数特性を確認するために、モデルを作製しシミュレーションを行なった。具体的には、実施例１として、以下の条件で容量素子１のモデルを作製した。
圧電基板２　　　：４２°ＹカットＸ伝搬のＬＴ基板
圧電基板２の厚さ：後述するＩＤＴ電極による弾性波の半波長
ただし、圧電基板２の下面にはＳｉからなる支持基板を配置している。
　また、比較例１として第１電極指３２ａ，第２電極指３２ｂに段差部８３，８７を設けない点以外は実施例１と同様の条件でモデルを作製した。
　実施例１および比較例１の容量素子の周波数特性のシミュレーション結果を図４Ａ～図４Ｃに示す。図４Ａにおいて、横軸は周波数を、縦軸はインピーダンスを示し、図４Ｂ，Ｃにおいて、横軸は周波数を、縦軸は位相を示す。なお、図４Ｃは図４Ｂの要部拡大図である。図４Ａ～図４Ｃにおいて、実施例１の特性を線Ｌｅｘ１で示し、比較例１の特性を線Ｌｃ１で示している。
　図４Ａ～図４Ｃからも明らかなように、実施例１は比較例１に比べて７５０ＭＨｚ～８５０ＭＨｚ近傍の位相が－９０°に近くなっており、スプリアスが小さくなっていることを確認できた。また、屈曲していることによる新たなスプリアス等も確認されなかった。
　次に、電極指３２の繰り返し配列方向の周波数特性に対する影響と、第１部分８１ａ～第４部分８５ｂの延伸方向の周波数特性に対する影響とを確認するために、実施例２，３および比較例２～９のモデルを作製し、シミュレーションを行なった。各モデルの模式的な構成を図５に示す。図５において、弾性波の伝搬方向は図１，図２と同じく紙面の上下方向である。
　図５に示すように、実施例２，３は、実施例１と、弾性波の伝搬方向（この例では圧電結晶のＸ軸方向）に対して、電極指の繰り返し配列方向を３０°，９０°の角度をなすようにしている点で異なる。それ以外の構成は実施例１と同様としている。
　同様に、比較例２，３は、比較例１と、弾性波の伝搬方向に対して、電極指の繰り返し配列方向を３０°，９０°の角度をなすようにしている点で異なる。
　また、比較例４，５は、電極指の途中に電極指を６０°の角度で曲げるような屈曲部を１か所または３か所備えるものである。そして、電極指のうち、屈曲部をはさんだ一方の部分は、弾性波の伝搬方向と繰り返し配列方向を同じ（０°）としており、他方の部分は６０°の角度をなしている。この比較例４，５を、回転させたもの比較例６～９とする。具体的には、比較例６，７は、弾性波の伝搬方向に対する繰り返し配列方向を、電極指のうち、屈曲部をはさんだ一方の部分は＋３０°，他方の部分は－３０°の角度をなしている。比較例８，９は、弾性波の伝搬方向に対する繰り返し配列方向を、電極指のうち屈曲部をはさんだ一方の部分は＋６０°，他方の部分は－６０°の角度をなしている。
　上述の各モデルにおけるシミュレーション結果を図６Ａ～図６Ｃに示す。図６Ａ～図６Ｃは図４Ｃに相当するものであり、図６Ａは、実施例２と比較例２，４，５との周波数特性を比較した図であり、図６Ｂは、比較例１，２，６，７の周波数特性を比較した図であり、図６Ｃは、実施例３と比較例３，８，９との周波数特性を比較した図である。図６Ａ～図６Ｃにおいて、実施例２，３の特性をＬｅｘ２，Ｌｅｘ３、比較例１～９の特性をＬｃ１～Ｌｃ９で示している。
　図６Ａ～図６Ｃから明らかなように、実施例２，３のモデルは比較例２，３に比べてスプリアスが小さくなっている。このことから、容量部１０は、弾性波の伝搬角度に対する電極指３２の配列方向によらず、周波数特性を改善できることを確認した。
　さらに、比較例４－９のモデルのシミュレーション結果からも明らかなように、単に屈曲部を設けて電極指の角度を異ならせるだけでは、電極指の配列方向が複数設けられることとなるに過ぎない。このことから、電極指の配列方向を、最もスプリアスが大きくなる配列方向からずらすことはできるが、ずらした配列方向におけるスプリアス強度を低減することはできない。
　これに対して、実施例１－３のモデルでは、第１部分８１ａ～第４部分８５ｂの延伸方向を揃えて、かつ、それらを周期的に位置させることで、ある電極指の配列方向におけるスプリア強度を低減するものとなる。
　以上より、本開示の容量素子によれば、電極指の配列方向によらずスプリアスを低減することができることが確認された。
　また、電極指に屈曲部を設ける構成等に比べても、その外形サイズを大型化することなくスプリアスを低減することができることが確認された。
　＜変形例＞
　図７に、電極指３２の変形例を示す。図７は段差部８３，８７近傍における要部拡大図である。電極指３２は、段差部８３，８７を超えて、第１方向に伸びる突起部８９を備えている。突起部８９を備えることで、例えば、他方の電極指３２との対向面積を増やすことができる。これにより、さらに容量素子を小型化することができる。
　より詳細には、図７では、突起部８９は、第４部分８５ｂに係る仮想線Ｌ１上において、第４部分８５ｂと第２段差部８７との接続部から、第２部分８１ｂに向けて伸びている。図示の例とは異なり、突起部８９は、第３部分８５ａに係る仮想線Ｌ１上において、第３部分８５ａと第２段差部８７との接続部から、第１部分８１ａに向けて伸びてもよい。突起部８９は、第１部分８１ａに係る仮想線Ｌ１上において、第１部分８１ａと第１段差部８３との接続部から、第３部分８５ａに向けて伸びてもよい。突起部８９は、第２部分８１ｂに係る仮想線Ｌ１上において、第２部分８１ｂと第１段差部８３との接続部から、第４部分８５ｂに向けて伸びてもよい。また、上記の４種の突起部８９の２種以上が組み合わされてもよい。
　突起部８９の形状および寸法は任意である。例えば、突起部８９は、矩形状（図示の例）であってもよいし、先端側の縁部が外側に膨らむ形状（例えば半円状）であってもよい。突起部８９の幅は、電極指３２の他の部分の幅と同じであってもよいし、異なっていてもよい。突起部８９の突出量は、突起部８９または電極指３２の他の部分の幅に対して、大きくてもよいし、同等でもよいし、小さくてもよい。特に図示しないが、段差部８３、８７から第１方向に交差する方向へ突出する突起部が設けられてもよい。
　＜変形例＞
　図８に、容量素子１の変形例である容量素子１Ａを示す。容量素子１Ａは、複数の段差部８３，８７のうち、電極指３２の延伸方向（この例ではＤ１方向）において、最も外側に位置する段差部８３ｘ，８７ｘを備える電極指３２に隣接し、段差を埋めるような挿入電極指３８を設けている。最も外側に位置する段差部は、換言すれば、第１方向（Ｄ１方向）において最も正方向または最も負方向に位置する段差部である。
　具体的には、図８に示すように、段差部８３ｘが第１バスバー３１ａに近い場合には、第１段差部８３ｘを有する第１電極指３２ａに対して、第２部分８１ｂの延長線上に第１バスバー３１ａに電気的に接続される挿入電極指３８を備える。この場合には、挿入電極指３８は段差部８３ｘを有する第１電極指３２ａと電気的に接続されていてもよい。挿入電極指３８の先端は、段差部８３ｘと隙間を介して対向していてもよいし（図示の例）、段差部８３ｘにつながっていてもよい。挿入電極指３８は、その全長に亘って、第２部分８１ｂの延長線上に位置している。
　また、段差部８３ｘが第２バスバー３１ｂに近い場合には、第１段差部８３ｘを有する第１電極指３２ａにおける第１部分８１ａの延長線上に、第２バスバー３１ｂに電気的に接続される挿入電極指３８を備える。この場合には、挿入電極指３８の電位は、上記の段差部８３ｘを有する第１電極３２ａの電位と異なる。ひいては、Ｄ２方向において対向する挿入電極指３８と第２部分８１ｂとによって容量素子１Ａの容量が増加する。挿入電極指３８の先端は、段差部８３ｘと隙間を介して対向している。挿入電極指３８は、その全長に亘って、第１部分８１ａの延長線上に位置している。
　同様に、段差部８７ｘを有する第２電極指３２ｂに対しては、段差部８７ｘが第１バスバー３１ａに近い場合には、第３部分８５ａの延長線上に第１バスバー３１ａに電気的に接続される挿入電極指３８を備えてもよい。また、段差部８７ｘが、第２バスバー３１ｂに近い場合には、第４部分８５ｂの延長線上に位置し、第２バスバー３１ｂに電気的に接続される挿入電極指３８を設けてもよい。
　このように、挿入電極指３８を設けることで、他方の電位に接続された電極指３２との対向間隔を一定に保つことができる。また、挿入電極指３８が間引き電極の役割を果たすことから、スプリアスを低減することができる。
　＜変形例＞
　上述の実施例では、Ｄ１方向における圧電基板２の下面に支持基板を備える構成としたが、圧電基板２と支持基板との間に酸化ケイ素のような中間層を備えてもよいし、音響反射膜を備えてもよいし、圧電基板２の厚さを厚くして圧電基板２の下面に追加構造を設けなくてもよい。
　上述の例では段差部８３，８７が各電極指３２に対して１か所のみ設けられた場合を例に説明したが、複数個設けてもよい。この場合において、１本の電極指３２における２以上の段差部は、１本の電極指３２内の３以上の部位をＤ２方向の同一側へシフトさせるものであってもよいし、Ｄ２方向の互いに異なる側へシフトさせるものであってもよい。換言すれば、２以上の段差部を有する１本の電極指３２は、階段状に延びていてもよいし、少なくとも一部においてジグザグに延びていてもよい。なお、段差部が１か所のみであると、例えば、弾性波がスプリアスに及ぼす影響を予測しやすい。
　段差部８３，８７は直角である必要はなく、傾斜していてもよい。換言すれば、段差部は、電極指（第１～第４部分等）の延在方向（Ｄ１方向）に直交する方向に伸びるのではなく、上記延在方向に傾斜する方向に伸びていてもよい。この場合、段差部は、Ｄ１方向の正方向および負方向のいずれに傾斜していてもよい。また、段差部は、直線状に伸びるのではなく、曲がりながら延びていても構わない。ただし、段差部が直角であれば、例えば、所定の第１間隔ｄ１で第１部分８１ａと第２部分８１ｂとをずらすときの第１段差部８３の長さが最小になる。その結果、図３Ｂを参照して説明した効果が向上することが期待される。
　上述の例では、電極指３２の幅は、バスバーから先端まで一定とされた。ただし、電極指３２の幅は、長さ方向の位置に対して変化してもよい。例えば、第１電極指３２ａにおいて、第１部分８１ａ、第１段差部８３および第２部分８１ｂのうちいずれかの部分が他の部分よりも幅が広くなっていてもよい。また、上記の各部分において幅が変化していてもよい。第２電極指３２ｂについても同様である。
　上述の例では、第１電極指３２ａ，第２電極指３２ｂを複数備える場合について例示したが、一対でもよい。すなわち、容量素子は、１本のみの第１電極指３２ａおよび１本のみの第２電極指３２ｂを有して構成されてよい。この場合、バスバーは不要である。
　上述の例では、複数の電極指３２は、互いに同一の幅および長さを有し、また、一定のピッチ（例えば、中心間隔。第１間隔ｄ１を参照）で配置された。ただし、複数の電極指３２は、互いに異なる幅および／または長さを有してもよいし、ピッチが一定でなくてもよい。例えば、容量素子の容量を微調整するために、少数の電極指３２の幅、長さおよび／またはピッチが、大部分の電極指３２の幅、長さおよび／またはピッチと異なっていてよい。
　＜弾性波装置＞
　次に、本開示の弾性波装置の一実施形態について、図９を用いて説明する。図９に示すように、弾性波装置１００は、圧電基板２の上面２ＡにＩＤＴ電極５０を備え、このＩＤＴ電極５０と容量素子１Ｃ（別の観点では容量部１０ａ）とが電気的に接続されている。さらにこの例では、ＩＤＴ電極５０と電気的に接続された外部端子６０（図１における端子Ｔ１およびＴ２の一例）を備えている。なお、ＩＤＴ電極５０を収容する不図示のカバーを設けてもよい。
　ＩＤＴ電極５０の構造は、段差部を備えていない点以外は、基本的に容量部１０の一対の櫛歯電極３０と同様であり、１対のバスバー５１と電極指５２とを備える。ＩＤＴ電極５０において、互いに異なる電位に接続された電極指５２が互い違いに交差するように配列されている。この配列方向は、圧電結晶のＸ軸に沿った方向となっている。ＩＤＴ電極５０の両側には、１対の反射器５３が設けられてよい。このような構成とすることで、Ｘ軸に沿って弾性波が励振する１ポート型の共振子となる。通常は、容量部１０は接続されるＩＤＴ電極５０と同時に形成されるため、上記の構成（材料、厚み等々）は容量部１０と同じになることが一般的である。
　このようなＩＤＴ電極５０に対して、容量素子１を並列接続することにより、共振子の反共振周波数と共振周波数との差を小さくすることができる。
　なお、容量素子１の各容量部１０の電極指３２のピッチ（第１間隔ｄ１を参照。電極指５２についても同様。）と、ＩＤＴ電極５０の電極指５２のピッチとは異ならせてもよい。ＩＤＴ電極５０において弾性波を励振させるための高周波信号が入力されたときに容量部１０での影響を抑制するためである。なお、この例では、容量素子１Ｃの電極指３２の配列方向をＸ軸と直交する方向とすることで、容量素子１Ｃにおいて意図せぬ弾性波を励振することを抑制している。
　また、この例では、ＩＤＴ電極５０の電極指５２の交差領域を配列方向に延長させた領域の外側に容量素子１を配置している。このような構成とすることで、ＩＤＴ電極５０で励振された弾性波の振動が容量素子１に伝わることを防ぎ、耐電力性を高めることができる。
　なお、容量素子１はカバーの内部に収容してもよいし、カバーの外側に配置してもよいし、カバーと重なっていてもよい。
　また、圧電基板２の厚みとしてはＩＤＴ電極５０のピッチをｐとすると、０．２ｐ～２ｐとしてもよい。より好ましくは、０．２ｐ～１．０ｐとしてもよい。スプリアスの低減効果がより顕著となる。
　本開示に係る技術は、以上の実施形態および変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
　本開示に係る容量素子は、弾性波装置に含まれる態様（換言すれば弾性波素子と組み合わされる態様）で利用されるときに有用性が高い。例えば、容量素子は、圧電基板を有することから、弾性波素子と圧電基板を共用して、弾性波装置の小型化を図ることができる。また、例えば、容量素子は、意図されていない弾性波の発生を低減できることから、弾性波素子に混入するノイズ（スプリアス）を低減できる。
　ただし、容量素子は、他の素子と組み合わされずに単体で電子部品を構成してもよい。また、電子素子は、弾性波素子とは異なる素子と組み合わされて電子部品を構成してもよい。容量素子と組み合わされる素子は、圧電基板を有していなくてもよいし、弾性波を利用しなくてもよい。例えば、容量素子は、発振器またはセンサに含まれてもよいし、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）に含まれてもよい。いずれにせよ、例えば、容量素子において、意図されていない弾性波が低減されることにより、当該弾性波によって生じるノイズ（意図されていない電気信号）の生成が低減されるという効果が奏される。
　容量素子と組み合わされる弾性波素子は、ＩＤＴ電極を有さないものであってもよい。そのような弾性波素子としては、例えば、キャビティ上に形成された圧電薄膜と、その両面に重なる電極と、を有する圧電薄膜共振器を挙げることができる。
　ＩＤＴ電極を有する弾性波素子は、種々のものとされてよい。例えば、弾性波素子が利用する弾性波は、種々のものであってよく、ＳＡＷ（surface acoustic wave）、バルク波、弾性境界波または板波（ただし、これらの波の区別は明確でないことがある。）であってよい。また、弾性波素子は、共振子またはフィルタであってよい。ＩＤＴ電極は、１ポート共振子または１ポート共振子を組み合わせたフィルタ（例えばラダー型フィルタ）を構成するものに限定されない。例えば、ＩＤＴ電極は、多重モード型フィルタ（ダブルモード型フィルタを含んでよい）またはトランスバーサル型フィルタを構成するものであってもよい。
　実施形態では、仮想線Ｌ１として、第２部分８１ｂの中心線を延長したものを例示した。ただし、仮想線Ｌ１は、第２部分８１ｂの幅内のいずれの位置を第２部分８１ｂが伸びる方向（Ｄ１方向、第１方向）へ延長した線であってもよい。また、実施形態では、第４部分８５ｂが仮想線Ｌ１上に位置する態様として、第４部分８５ｂの中心線が仮想線Ｌ１上に位置する態様を例示した。ただし、第４部分８５ｂが仮想線Ｌ１上に位置するという場合、第４部分８５ｂの幅内のいずれの位置が仮想線Ｌ１上に位置してもよい。また、第４部分８５ｂの中心線は、例えば、仮想線Ｌ１が第２部分８１ｂの中心線を延長したものである場合において、仮想線Ｌ１からの距離が第４部分８５ｂの幅または電極指のピッチ（第１間隔ｄ１参照）の１／３以下または１／４以下となる位置に位置してよい。なお、第４部分８５ｂの中心線が仮想線Ｌ１上に位置するといっても、製造上不可避な誤差が存在してもよいことは当然である。第２部分８１ｂおよび第４部分８５ｂを例に取って説明したが、等価な他の部分についても同様である。また、仮想線および当該仮想線に重なる電極指の部分についての上記の説明は、図８の変形例における延長線および当該延長線に重なる挿入電極指に援用されてよい。
１：容量素子
２：圧電基板
１０：容量部
３２：電極指
３２ａ：第１電極指
３２ｂ：第２電極指
１００：弾性波装置

Claims (12)

  1. 　圧電基板と、
    前記圧電基板上に位置する、第１方向を正方向に伸びる第１電極指と、
    前記圧電基板上に位置する、前記第１電極指と前記第１方向と交差する第２方向において間隔をあけて対向配置され、前記第１方向を負方向に伸び、前記第１電極指と異なる電位に接続される第２電極指と、を備え、
    前記第１電極指は、
    　　前記第１方向に伸びる第１部分と、前記第１部分から第１段差部を経て前記第２方向における位置を異ならせて前記第１方向に伸びる第２部分と、を備え、
    前記第２電極指は、
    　　前記第２部分と対向配置され、前記第１方向に伸びる第３部分と、前記第３部分から第２段差部を経て、前記第２部分を前記第１方向に延長した仮想線上に配置された、前記第１部分と対向する第４部分とを備える、容量素子。
  2. 　前記第１方向に互いに間隔を空けて配置された第１バスバーおよび第２バスバーを備え、
    前記第１電極指および前記第２電極指は複数あり、
    　複数の前記第１電極指は、前記第２方向における前記第１部分と前記第２部分との中心間隔である第１間隔の２倍の周期で前記第２方向に配列されて、前記第１バスバーに接続されており、
    　複数の前記第２電極指は、前記第１間隔の２倍の周期で前記第２方向に配列されて、前記第２バスバーに接続されている、請求項１に記載の容量素子。
  3. 　複数の前記第１段差部の位置は、前記第１方向において互いに異なっている、請求項２に記載の容量素子。
  4. 　複数の前記第１部分の長さの総和と、複数の前記第２部分の長さの総和との差が、１本の前記第１電極指の前記第１方向における長さ以下である、請求項２または３に記載の容量素子。
  5. 　前記仮想線は、前記第２部分の中心線を前記第１方向に延長したものである、請求項１乃至４のいずれかに記載の容量素子。
  6. 　前記第１段差部は、前記第１方向に直交する方向に伸びている、請求項１乃至５のいずれかに記載の容量素子。
  7. 　前記第１電極指は、段差部として前記第１段差部のみを有している、請求項１乃至６のいずれかに記載の容量素子。
  8. 　前記第１電極指は、前記仮想線上において、前記第２部分と前記第１段差部との接続部から、前記第４部分に向けて伸びる突起部を含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の容量素子。
  9. 　前記圧電基板上にて前記第１方向に伸びている、少なくとも１つの挿入電極指を有しており、
    　前記少なくとも１つの挿入電極指は、
    　　前記第１電極指と同じ電位に接続され、複数の前記第１段差部のうち最も前記負方向に位置している第１段差部を有する第１電極指の第２部分を前記負方向に延長した仮想的な延長線上に位置している挿入電極指、および
    　　前記第２電極指と同じ電位に接続され、複数の前記第２段差部のうち最も前記正方向に位置している第２段差部を有する第２電極指の第４部分を前記正方向に延長した仮想的な延長線上に位置している挿入電極指、の少なくとも１つを含んでいる、請求項１乃至８のいずれかに記載の容量素子。
  10. 　前記圧電基板上にて前記第１方向に伸びている、少なくとも１つの挿入電極指を有しており、
    　前記少なくとも１つの挿入電極指は、
    　　前記第１電極指と異なる電位に接続され、その全長に亘って、複数の前記第１段差部のうち最も前記正方向に位置している第１段差部を有する第１電極指の第１部分を前記正方向に延長した仮想的な延長線上に位置している挿入電極指、および
    　　前記第２電極指と異なる電位に接続され、その全長に亘って、複数の前記第２段差部のうち最も前記負方向に位置している第２段差部を有する第２電極指の第３部分を前記負方向に延長した仮想的な延長線上に位置している挿入電極指、の少なくとも１つを含んでいる、請求項１乃至９のいずれかに記載の容量素子。
  11. 　請求項１乃至１０のいずれかに記載の容量素子と、前記容量素子に電気的に接続され、前記圧電基板上に位置する、繰り返し配列された複数の励振電極指を備えるＩＤＴ電極を備える弾性波装置。
  12. 　前記圧電基板の厚みは、前記励振電極指の繰り返し配列周期の２倍未満である、請求項１１に記載の弾性波装置。
PCT/JP2021/018189 2020-05-14 2021-05-13 容量素子および弾性波装置 WO2021230315A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022522193A JPWO2021230315A1 (ja) 2020-05-14 2021-05-13
CN202180032996.2A CN115485974A (zh) 2020-05-14 2021-05-13 电容元件以及弹性波装置
US17/924,882 US20230198496A1 (en) 2020-05-14 2021-05-13 Capacitive element and elastic wave device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-085336 2020-05-14
JP2020085336 2020-05-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021230315A1 true WO2021230315A1 (ja) 2021-11-18

Family

ID=78524435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/018189 WO2021230315A1 (ja) 2020-05-14 2021-05-13 容量素子および弾性波装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230198496A1 (ja)
JP (1) JPWO2021230315A1 (ja)
CN (1) CN115485974A (ja)
WO (1) WO2021230315A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024043301A1 (ja) * 2022-08-25 2024-02-29 株式会社村田製作所 弾性波装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016104598A1 (ja) * 2014-12-26 2016-06-30 京セラ株式会社 弾性波装置
JP2019503627A (ja) * 2016-01-28 2019-02-07 コーボ ユーエス，インコーポレイティド スプリアスモード除去をもたらす誘導表面弾性波デバイス

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016104598A1 (ja) * 2014-12-26 2016-06-30 京セラ株式会社 弾性波装置
JP2019503627A (ja) * 2016-01-28 2019-02-07 コーボ ユーエス，インコーポレイティド スプリアスモード除去をもたらす誘導表面弾性波デバイス

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024043301A1 (ja) * 2022-08-25 2024-02-29 株式会社村田製作所 弾性波装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20230198496A1 (en) 2023-06-22
JPWO2021230315A1 (ja) 2021-11-18
CN115485974A (zh) 2022-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109075763B (zh) 弹性波元件以及通信装置
JP6050486B2 (ja) フィルタ素子および通信装置
CN113169722A (zh) 弹性波装置、分波器以及通信装置
JP5648908B2 (ja) 振動デバイス、並びに発振器、および電子機器
CN110063024B (zh) 弹性波装置
JPWO2008035525A1 (ja) 縦結合共振子型弾性波フィルタ装置
WO2021079830A1 (ja) 弾性波装置
JP5859355B2 (ja) 弾性波素子およびそれを用いた弾性波装置
CN115398801A (zh) 弹性波谐振器、弹性波滤波器、分波器、通信装置
JP6072604B2 (ja) 弾性表面波素子
WO2021230315A1 (ja) 容量素子および弾性波装置
JP6767497B2 (ja) 弾性波素子
KR100889231B1 (ko) 탄성경계파 장치
JP4601416B2 (ja) 弾性表面波装置
EP1030445B1 (en) Edge reflection type surface acoustic wave device
JP6725083B2 (ja) 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法
JPS61157112A (ja) 弾性表面波共振子
CN115804009A (zh) 弹性波装置
JP2010104031A (ja) 弾性表面波共振子、弾性表面波発振器および弾性表面波モジュール装置
JP7072685B2 (ja) 容量素子、弾性波素子および弾性波モジュール
JP3361642B2 (ja) インターディジタルトランスデューサ型弾性表面波共振子
WO2024038875A1 (ja) 弾性波装置
JP2003338730A (ja) 表面波装置
JP5488680B2 (ja) 弾性表面波共振子、弾性表面波発振器および弾性表面波モジュール装置
WO2024043300A1 (ja) 弾性波装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21803559

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022522193

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21803559

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1