WO2023090434A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2023090434A1
WO2023090434A1 PCT/JP2022/042920 JP2022042920W WO2023090434A1 WO 2023090434 A1 WO2023090434 A1 WO 2023090434A1 JP 2022042920 W JP2022042920 W JP 2022042920W WO 2023090434 A1 WO2023090434 A1 WO 2023090434A1
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WO
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Prior art keywords
piezoelectric layer
electrode
wave device
elastic wave
electrode fingers
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/042920
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English (en)
French (fr)
Inventor
翔 永友
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
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    • 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
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves

Definitions

  • the present disclosure relates to elastic wave devices.
  • Patent Document 1 describes an elastic wave device.
  • the coupling coefficient is determined according to the ratio between the pitch between the electrode fingers and the thickness of the piezoelectric layer. Therefore, when an elastic wave device is manufactured so as to increase the coupling coefficient, it is necessary to increase the pitch between the electrode fingers, which may increase the size of the elastic wave device.
  • the present disclosure is intended to solve the above-described problems, and aims to reduce the size of the elastic wave device.
  • An elastic wave device includes a first piezoelectric layer, a second piezoelectric layer stacked on the first piezoelectric layer in a first direction, and an IDT electrode, wherein the IDT electrode is a first bus bar. an electrode, a second busbar electrode facing the first busbar electrode, first electrode fingers provided on the first busbar electrode and extending toward the second busbar electrode, and the second busbar. and a second electrode finger provided on the electrode and extending toward the first busbar electrode, wherein the first electrode finger and the second electrode finger are aligned with the first piezoelectric layer in the first direction. It is sandwiched between the second piezoelectric layer, extends in a second direction that intersects with the first direction, and is arranged to overlap each other when viewed from a third direction that is perpendicular to the second direction.
  • the size of the elastic wave device can be suppressed.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an elastic wave device according to a first embodiment
  • FIG. FIG. 1B is a plan view showing the electrode structure of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion along line II-II of FIG. 1A.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through the piezoelectric layer of the comparative example.
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view for explaining a thickness-shear primary mode bulk wave propagating through the piezoelectric layer of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the amplitude direction of a thickness-shear primary mode bulk wave propagating through the piezoelectric layer of the first embodiment.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an elastic wave device according to a first embodiment
  • FIG. 1B is a plan view showing the electrode structure of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion along
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device of the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between , and the fractional band.
  • FIG. FIG. 7 is a plan view showing an example in which a pair of electrodes are provided in the elastic wave device of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a reference diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device of the first embodiment.
  • FIG. 9 shows the ratio bandwidth when a large number of elastic wave resonators are configured in the elastic wave device of the first embodiment, and the phase rotation amount of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious. is an explanatory diagram showing the relationship between.
  • FIG. 9 shows the ratio bandwidth when a large number of elastic wave resonators are configured in the elastic wave device of the first embodiment, and the phase rotation amount of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional bandwidth.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a map of the fractional band with respect to the Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is infinitely close to 0.
  • FIG. 12 is a partially cutaway perspective view for explaining the elastic wave device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a first example of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • 14 is an enlarged sectional view showing region E of FIG. 13.
  • FIG. FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of a second example of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of a third example of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • 17 is an enlarged cross-sectional view of an elastic wave device according to Comparative Example 1.
  • FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of an elastic wave device according to Comparative Example 2.
  • FIG. 19 is a diagram showing admittance characteristics of elastic wave devices according to Test Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 20 is a diagram showing admittance characteristics of elastic wave devices according to Test Example 1 and Comparative Example 2.
  • FIG. 21 is a diagram showing admittance characteristics of elastic wave devices according to Test Examples 1 and 2.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an elastic wave device according to a first embodiment
  • FIG. 1B is a plan view showing the electrode structure of the first embodiment.
  • the elastic wave device 1 of the first embodiment has a piezoelectric layer 2 made of LiNbO 3 .
  • the piezoelectric layer 2 may consist of LiTaO 3 .
  • the cut angle of LiNbO 3 and LiTaO 3 is Z-cut in the first embodiment.
  • the cut angles of LiNbO 3 and LiTaO 3 may be rotated Y-cut or X-cut.
  • the Y-propagation and X-propagation ⁇ 30° propagation orientations are preferred.
  • the thickness of the piezoelectric layer 2 is not particularly limited, it is preferably 50 nm or more and 1000 nm or less in order to effectively excite the thickness shear primary mode.
  • the piezoelectric layer 2 has a first main surface 2a and a second main surface 2b facing each other in the Z direction. Electrode fingers 3 and 4 are provided on the first main surface 2a.
  • the electrode finger 3 is an example of the "first electrode finger” and the electrode finger 4 is an example of the "second electrode finger”.
  • the multiple electrode fingers 3 are multiple “first electrode fingers” connected to the first busbar electrodes 5 .
  • the multiple electrode fingers 4 are multiple “second electrode fingers” connected to the second busbar electrodes 6 .
  • the plurality of electrode fingers 3 and the plurality of electrode fingers 4 are interdigitated with each other.
  • an IDT (Interdigital Transducer) electrode including electrode fingers 3 , electrode fingers 4 , first busbar electrodes 5 , and second busbar electrodes 6 is configured.
  • the IDT electrode consists of a first comb-shaped electrode and a second comb-shaped electrode.
  • the first comb-shaped electrode has first busbar electrodes 5 and first electrode fingers 3 .
  • a first electrode finger 3 extends in a first direction in the plane of the piezoelectric substrate, and one end thereof is connected to a first busbar electrode 5 .
  • a conductor connecting one ends of the plurality of electrode fingers 3 is the first busbar electrode 5 .
  • the first busbar electrode 5 may be integrated with a connection wiring connected to other elements or terminals.
  • the second comb-shaped electrode has second busbar electrodes 6 and second electrode fingers 4 .
  • a second electrode finger 4 extends in a first direction in the plane of the piezoelectric substrate, and one end thereof is connected to a second busbar electrode 6 .
  • a conductor connecting one ends of the plurality of electrode fingers 4 is the second busbar electrode 6 .
  • the second busbar electrode 6 may be integrated with a connection wiring connected to other elements or terminals.
  • At least a part of the first comb-shaped electrode and the second comb-shaped electrode are fitted to each other.
  • the first busbar electrode 5 and the second busbar electrode 6 face each other in a second direction, which will be described later.
  • the first electrode fingers 3 and the second electrode fingers 4 face each other in a third direction, which will be described later. That is, at least some of the first electrode fingers 3 and at least some of the second electrode fingers 4 are alternately arranged in the third direction. At least some of the first electrode fingers 3 and at least some of the second electrode fingers 4 are arranged to overlap each other in the third direction.
  • the electrode fingers 3 and 4 have a rectangular shape and a length direction.
  • the electrode finger 3 and the electrode finger 4 adjacent to the electrode finger 3 face each other in a direction perpendicular to the length direction.
  • the length direction of the electrode fingers 3 and 4 and the direction perpendicular to the length direction of the electrode fingers 3 and 4 are directions that intersect the thickness direction of the piezoelectric layer 2 . Therefore, it can be said that the electrode finger 3 and the electrode finger 4 adjacent to the electrode finger 3 face each other in the direction intersecting the thickness direction of the piezoelectric layer 2 .
  • the thickness direction of the piezoelectric layer 2 is defined as the Z direction (or first direction)
  • the length direction of the electrode fingers 3 and 4 is defined as the Y direction (or second direction)
  • the electrode fingers 3 and electrode fingers 4 may be described as the X direction (or the third direction).
  • the length direction of the electrode fingers 3 and 4 may be interchanged with the direction orthogonal to the length direction of the electrode fingers 3 and 4 shown in FIGS. 1A and 1B. That is, in FIGS. 1A and 1B, the electrode fingers 3 and 4 may extend in the direction in which the first busbar electrodes 5 and the second busbar electrodes 6 extend. In that case, the first busbar electrode 5 and the second busbar electrode 6 extend in the direction in which the electrode fingers 3 and 4 extend in FIGS. 1A and 1B.
  • a pair of structures in which the electrode fingers 3 connected to one potential and the electrode fingers 4 connected to the other potential are adjacent to each other are arranged in a direction perpendicular to the length direction of the electrode fingers 3 and 4. Multiple pairs are provided.
  • the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are adjacent to each other, not when the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are arranged so as to be in direct contact, but when the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are arranged with a gap therebetween. It refers to the case where the When the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are adjacent to each other, there are electrodes connected to the hot electrode and the ground electrode, including other electrode fingers 3 and 4, between the electrode finger 3 and the electrode finger 4. is not placed.
  • the logarithms need not be integer pairs, but may be 1.5 pairs, 2.5 pairs, and so on.
  • the center-to-center distance, that is, the pitch, between the electrode fingers 3 and 4 is preferably in the range of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. Further, the center-to-center distance between the electrode fingers 3 and 4 means the center of the width dimension of the electrode fingers 3 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode fingers 3 and the distance orthogonal to the length direction of the electrode fingers 4 . It is the distance connecting the center of the width dimension of the electrode finger 4 in the direction of
  • the electrode fingers 3 and 4 when at least one of the electrode fingers 3 and 4 is plural (when there are 1.5 or more pairs of electrodes when the electrode fingers 3 and 4 are paired as a pair of electrode pairs), the electrode fingers 3.
  • the center-to-center distance of the electrode fingers 4 refers to the average value of the center-to-center distances of adjacent electrode fingers 3 and electrode fingers 4 among 1.5 or more pairs of electrode fingers 3 and electrode fingers 4 .
  • the width of the electrode fingers 3 and 4 that is, the dimension in the facing direction of the electrode fingers 3 and 4 is preferably in the range of 150 nm or more and 1000 nm or less.
  • the center-to-center distance between the electrode fingers 3 and 4 is the distance between the center of the dimension (width dimension) of the electrode finger 3 in the direction perpendicular to the length direction of the electrode finger 3 and the length of the electrode finger 4. It is the distance connecting the center of the dimension (width dimension) of the electrode finger 4 in the direction orthogonal to the direction.
  • the direction orthogonal to the length direction of the electrode fingers 3 and 4 is the direction orthogonal to the polarization direction of the piezoelectric layer 2 .
  • “perpendicular” is not limited to being strictly perpendicular, but substantially perpendicular (the angle formed by the direction perpendicular to the length direction of the electrode fingers 3 and electrode fingers 4 and the polarization direction is, for example, 90° ⁇ 10°).
  • a support substrate 8 is laminated on the second main surface 2b side of the piezoelectric layer 2 with an intermediate layer 7 interposed therebetween.
  • the intermediate layer 7 and the support substrate 8 have a frame shape and, as shown in FIG. 2, openings 7a and 8a.
  • a space (air gap) 9 is thereby formed.
  • the space 9 is provided so as not to disturb the vibration of the excitation region C of the piezoelectric layer 2 . Therefore, the supporting substrate 8 is laminated on the second main surface 2b with the intermediate layer 7 interposed therebetween at a position not overlapping the portion where at least one pair of electrode fingers 3 and 4 are provided. Note that the intermediate layer 7 may not be provided. Therefore, the support substrate 8 can be directly or indirectly laminated to the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2 .
  • the intermediate layer 7 is made of silicon oxide.
  • the intermediate layer 7 can be formed of an appropriate insulating material other than silicon oxide, such as silicon nitride and alumina.
  • the support substrate 8 is made of Si.
  • the plane orientation of the surface of Si on the piezoelectric layer 2 side may be (100), (110), or (111).
  • high-resistance Si having a resistivity of 4 k ⁇ or more is desirable.
  • the support substrate 8 can also be constructed using an appropriate insulating material or semiconductor material.
  • Materials for the support substrate 8 include, for example, aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, piezoelectric materials such as crystal, alumina, magnesia, sapphire, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, and steer.
  • Various ceramics such as tight and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, and semiconductors such as gallium nitride can be used.
  • the plurality of electrode fingers 3 and 4, the first busbar electrodes 5 and the second busbar electrodes 6 are made of appropriate metals or alloys such as Al and AlCu alloys.
  • the electrode fingers 3, the electrode fingers 4, the first busbar electrodes 5, and the second busbar electrodes 6 have a structure in which an Al film is laminated on a Ti film. Note that an adhesion layer other than the Ti film may be used.
  • an alternating voltage is applied between the multiple electrode fingers 3 and the multiple electrode fingers 4 . More specifically, an AC voltage is applied between the first busbar electrode 5 and the second busbar electrode 6 . As a result, it is possible to obtain resonance characteristics using a thickness-shear primary mode bulk wave excited in the piezoelectric layer 2 .
  • d/p is set to 0.5 or less.
  • the thickness-shear primary mode bulk wave is effectively excited, and good resonance characteristics can be obtained. More preferably, d/p is 0.24 or less, in which case even better resonance characteristics can be obtained.
  • the electrode fingers 3 and the electrode fingers 4 When at least one of the electrode fingers 3 and the electrode fingers 4 is plural as in the first embodiment, that is, when the electrode fingers 3 and the electrode fingers 4 form a pair of electrodes, the electrode fingers 3 and the electrode fingers When there are 1.5 pairs or more of 4, the center-to-center distance between the adjacent electrode fingers 3 and 4 is the average distance between the center-to-center distances between the adjacent electrode fingers 3 and 4 .
  • the acoustic wave device 1 of the first embodiment has the above configuration, even if the logarithms of the electrode fingers 3 and 4 are reduced in an attempt to reduce the size, the Q value is unlikely to decrease. This is because the resonator does not require reflectors on both sides, and the propagation loss is small. The reason why the above reflector is not required is that the bulk wave of the thickness-shlip primary mode is used.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through the piezoelectric layer of the comparative example.
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view for explaining a thickness-shear primary mode bulk wave propagating through the piezoelectric layer of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the amplitude direction of a thickness-shear primary mode bulk wave propagating through the piezoelectric layer of the first embodiment.
  • FIG. 3A shows an acoustic wave device as described in Patent Document 1, in which Lamb waves propagate through the piezoelectric layer.
  • waves propagate through the piezoelectric layer 201 as indicated by arrows.
  • the piezoelectric layer 201 has a first principal surface 201a and a second principal surface 201b, and the thickness direction connecting the first principal surface 201a and the second principal surface 201b is the Z direction.
  • the X direction is the direction in which the electrode fingers 3 and 4 of the IDT electrodes are aligned.
  • the wave propagates in the X direction as shown.
  • the wave is generated between the first main surface 2a and the second main surface 2a of the piezoelectric layer 2. It propagates almost in the direction connecting the surface 2b, that is, in the Z direction, and resonates. That is, the X-direction component of the wave is significantly smaller than the Z-direction component. Further, since resonance characteristics are obtained by propagating waves in the Z direction, no reflector is required. Therefore, no propagation loss occurs when propagating to the reflector. Therefore, even if the number of electrode pairs consisting of the electrode fingers 3 and 4 is reduced in an attempt to promote miniaturization, the Q value is unlikely to decrease.
  • the amplitude direction of the bulk wave of the primary thickness-shear mode is the first region 251 included in the excitation region C (see FIG. 1B) of the piezoelectric layer 2 and the first region 251 included in the excitation region C (see FIG. 1B). 2 area 252 is reversed.
  • FIG. 4 schematically shows bulk waves when a voltage is applied between the electrode fingers 3 so that the electrode fingers 4 have a higher potential than the electrode fingers 3 .
  • the first region 251 is a region of the excitation region C between the virtual plane VP1 that is perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric layer 2 and bisects the piezoelectric layer 2 and the first main surface 2a.
  • the second region 252 is a region of the excitation region C between the virtual plane VP1 and the second main surface 2b.
  • At least one pair of electrodes consisting of the electrode fingers 3 and 4 is arranged. It is not always necessary to have a plurality of pairs of electrode pairs. That is, it is sufficient that at least one pair of electrodes is provided.
  • the electrode finger 3 is an electrode connected to a hot potential
  • the electrode finger 4 is an electrode connected to a ground potential.
  • the electrode finger 3 may be connected to the ground potential and the electrode finger 4 to the hot potential.
  • the at least one pair of electrodes are, as described above, electrodes connected to a hot potential or electrodes connected to a ground potential, and no floating electrodes are provided.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device of the first embodiment.
  • the design parameters of the acoustic wave device 1 that obtained the resonance characteristics shown in FIG. 5 are as follows.
  • Piezoelectric layer 2 LiNbO3 with Euler angles (0°, 0°, 90°) Thickness of piezoelectric layer 2: 400 nm
  • Length of excitation region C (see FIG. 1B): 40 ⁇ m Number of electrode pairs consisting of electrode fingers 3 and 4: 21 pairs Center-to-center distance (pitch) between electrode fingers 3 and 4: 3 ⁇ m Width of electrode fingers 3 and 4: 500 nm d/p: 0.133
  • Middle layer 7 Silicon oxide film with a thickness of 1 ⁇ m
  • Support substrate 8 Si
  • the excitation region C (see FIG. 1B) is a region where the electrode fingers 3 and 4 overlap when viewed in the X direction perpendicular to the length direction of the electrode fingers 3 and 4. .
  • the length of the excitation region C is the dimension along the length direction of the electrode fingers 3 and 4 of the excitation region C. As shown in FIG. Here, the excitation region C is an example of the "intersection region".
  • the center-to-center distances of the electrode pairs consisting of the electrode fingers 3 and 4 are all made equal in the plurality of pairs. That is, the electrode fingers 3 and the electrode fingers 4 are arranged at equal pitches.
  • d/p is 0.5 or less, more preferably 0. .24 or less. This will be explained with reference to FIG.
  • FIG. It is an explanatory view showing the relationship with the fractional bandwidth as.
  • At least one pair of electrodes may be one pair, and the above p is the center-to-center distance between adjacent electrode fingers 3 and 4 in the case of one pair of electrodes. In the case of 1.5 pairs or more of electrodes, the average distance between the centers of the adjacent electrode fingers 3 and 4 should be p.
  • the thickness d of the piezoelectric layer 2 if the piezoelectric layer 2 has variations in thickness, a value obtained by averaging the thickness may be adopted.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example in which a pair of electrodes are provided in the elastic wave device of the first embodiment.
  • a pair of electrodes having electrode fingers 3 and 4 are provided on first main surface 2 a of piezoelectric layer 2 .
  • K in FIG. 7 is the intersection width.
  • the number of pairs of electrodes may be one. Even in this case, if the above d/p is 0.5 or less, it is possible to effectively excite the bulk wave in the primary mode of thickness shear.
  • the excitation region is an overlapping region of the plurality of electrode fingers 3 and 4 when viewed in the direction in which any adjacent electrode fingers 3 and 4 are facing each other. It is desirable that the metallization ratio MR of the adjacent electrode fingers 3 and 4 with respect to the region C satisfies MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075. In that case, spurious can be effectively reduced. This will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.
  • FIG. 8 is a reference diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device of the first embodiment.
  • a spurious signal indicated by an arrow B appears between the resonance frequency and the anti-resonance frequency.
  • d/p 0.08 and the Euler angles of LiNbO 3 (0°, 0°, 90°).
  • the metallization ratio MR was set to 0.35.
  • the metallization ratio MR will be explained with reference to FIG. 1B.
  • the excitation region C is the portion surrounded by the dashed-dotted line.
  • the excitation region C refers to the electrode finger that overlaps the electrode finger 4 when the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are viewed in a direction orthogonal to the length direction of the electrode finger 3 and the electrode finger 4, that is, in the opposing direction. 3, a region of the electrode finger 4 overlapping the electrode finger 3, and a region between the electrode finger 3 and the electrode finger 4 where the electrode finger 3 and the electrode finger 4 overlap.
  • the area of the electrode fingers 3 and 4 in the excitation region C with respect to the area of the excitation region C is the metallization ratio MR. That is, the metallization ratio MR is the ratio of the area of the metallization portion to the area of the excitation region C.
  • the ratio of the metallization portion included in the entire excitation region C to the total area of the excitation region C should be MR.
  • FIG. 9 shows the ratio bandwidth when a large number of elastic wave resonators are configured in the elastic wave device of the first embodiment, and the phase rotation amount of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious. is an explanatory diagram showing the relationship between. The ratio band was adjusted by changing the film thickness of the piezoelectric layer 2 and the dimensions of the electrode fingers 3 and 4 .
  • FIG. 9 shows the results when the piezoelectric layer 2 made of Z-cut LiNbO 3 is used, but the same tendency is obtained when the piezoelectric layer 2 with other cut angles is used.
  • the spurious is as large as 1.0.
  • the fractional band exceeds 0.17, that is, when it exceeds 17%, a large spurious with a spurious level of 1 or more changes the parameters constituting the fractional band, even if the passband appear within. That is, as in the resonance characteristics shown in FIG. 8, a large spurious component indicated by arrow B appears within the band. Therefore, the specific bandwidth is preferably 17% or less. In this case, by adjusting the film thickness of the piezoelectric layer 2 and the dimensions of the electrode fingers 3 and 4, the spurious response can be reduced.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional bandwidth.
  • various elastic wave devices 1 with different d/2p and MR were configured, and the fractional bandwidth was measured.
  • the hatched portion on the right side of the dashed line D in FIG. 10 is the area where the fractional bandwidth is 17% or less.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a map of the fractional band with respect to the Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is infinitely close to 0.
  • FIG. A hatched portion in FIG. 11 is a region where a fractional bandwidth of at least 5% or more is obtained. When the range of the area is approximated, it becomes the range represented by the following formulas (1), (2) and (3).
  • Equation (1) (0° ⁇ 10°, 20° to 80°, 0° to 60° (1-( ⁇ -50) 2 /900) 1/2 ) or (0° ⁇ 10°, 20° to 80°, [180 °-60° (1-( ⁇ -50) 2 /900) 1/2 ] ⁇ 180°) Equation (2) (0° ⁇ 10°, [180°-30°(1-( ⁇ -90) 2 /8100) 1/2 ] ⁇ 180°, arbitrary ⁇ ) Equation (3)
  • the fractional band can be sufficiently widened, which is preferable.
  • FIG. 12 is a partially cutaway perspective view for explaining the elastic wave device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the outer peripheral edge of the space 9 is indicated by a dashed line.
  • the elastic wave device of the present disclosure may utilize plate waves.
  • the elastic wave device 301 has reflectors 310 and 311 as shown in FIG. Reflectors 310 and 311 are provided on both sides of the electrode fingers 3 and 4 of the piezoelectric layer 2 in the acoustic wave propagation direction.
  • a Lamb wave as a plate wave is excited by applying an AC electric field to the electrode fingers 3 and 4 on the space 9.
  • the reflectors 310 and 311 are provided on both sides, it is possible to obtain resonance characteristics due to Lamb waves as plate waves.
  • the elastic wave devices 1 and 101 use bulk waves in the primary mode of thickness shear.
  • the first electrode finger 3 and the second electrode finger 4 are adjacent electrodes, the thickness of the piezoelectric layer 2 is d, and the center of the first electrode finger 3 and the second electrode finger 4 is d/p is set to 0.5 or less, where p is the distance between them.
  • the Q value can be increased even if the elastic wave device is miniaturized.
  • the piezoelectric layer 2 is made of lithium niobate or lithium tantalate.
  • the first principal surface 2a or the second principal surface 2b of the piezoelectric layer 2 has first electrode fingers 3 and second electrode fingers 4 facing each other in a direction intersecting the thickness direction of the piezoelectric layer 2. It is desirable to cover the finger 3 and the second electrode finger 4 with a protective film.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a first example of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • an elastic wave device 1A according to the first embodiment includes a first piezoelectric layer 21, a second piezoelectric layer 22, a functional electrode 30, a wiring 12, a support member 80, and a cover layer 41. , a support frame 42 , a pad portion 43 , and a bump electrode 50 .
  • An elastic wave device 1A according to the first embodiment will be described below with reference to the drawings.
  • the side on which the support member 80 is provided with respect to the first piezoelectric layer 21 may be referred to as the downward direction
  • the direction opposite to the downward direction may be referred to as the upward direction.
  • the support member 80 is a member provided with the support substrate 8 .
  • the support member 80 includes the intermediate layer 7, the support substrate 8, the lid substrate 81, and the bonding layer .
  • the lid substrate 81 is a silicon substrate.
  • the bonding layer 82 is a layer that bonds the lid substrate 81 to the support substrate 8 . That is, the lid substrate 81 is provided below the support substrate 8 with the bonding layer 82 interposed therebetween. Note that the intermediate layer 7 , the lid substrate 81 , and the bonding layer 82 are not essential components, and the first piezoelectric layer 21 may be in contact with the support substrate 8 .
  • the support member 80 has a first space portion 91 .
  • the first space portion 91 is an example of the space portion 9 described above.
  • the first space 91 is a space surrounded by the opening 7 a of the frame-shaped intermediate layer 7 and the opening 8 a of the support substrate 8 .
  • the first space portion 91 is closed by the lid substrate 81 and the bonding layer 82, but this is merely an example, and the first space portion 91 is provided so as to penetrate the support member 80. It may be something that can be obtained.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view showing region E in FIG.
  • the first piezoelectric layer 21, the second piezoelectric layer 22, the functional electrode 30 and the wiring 12 will be described below with reference to FIGS. 13 and 14.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view showing region E in FIG.
  • the first piezoelectric layer 21, the second piezoelectric layer 22, the functional electrode 30 and the wiring 12 will be described below with reference to FIGS. 13 and 14.
  • the first piezoelectric layer 21 is a layer made of a piezoelectric material.
  • the first piezoelectric layer 21 is provided so as to be in contact with the support member 80 in the Z direction.
  • the first piezoelectric layer 21 has a first principal surface 21a facing the second piezoelectric layer 22 and a second principal surface 21b opposite to the first principal surface 21a in the Z direction.
  • the first main surface 21a is in contact with the wiring 12 and the functional electrode 30.
  • the second main surface 21b faces the first space portion 91 . In other words, part of the second main surface 21b is exposed to the first space 91.
  • the portion of the second main surface 21b exposed to the first space 91 is not provided with a layer made of conductors such as electrodes and wiring.
  • the second piezoelectric layer 22 is a layer made of a piezoelectric material.
  • the second piezoelectric layer 22 is provided on the first main surface 21a side of the first piezoelectric layer 21 .
  • the second piezoelectric layer 22 has a first principal surface 22a facing the first piezoelectric layer 21 and a second principal surface 22b opposite to the first principal surface 22a in the Z direction.
  • the first main surface 22a is in contact with the wiring 12 and the functional electrode 30.
  • the second main surface 22b faces a second space 92, which will be described later. In other words, part of the second main surface 22b is exposed to the second space 92.
  • the portion of the second main surface 22b exposed to the second space 92 is not provided with a layer made of conductors such as electrodes and wiring.
  • the second main surface 22b may face the outside of the elastic wave device instead of the second space 92, or the second main surface 22b may be entirely exposed.
  • the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 are made of materials with the same composition.
  • the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 are Z-cut lithium niobate single crystals. This makes it possible to increase the coupling coefficient.
  • the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 have the same dielectric polarization state on the first main surfaces 21a and 22a.
  • the state of the dielectric polarization of the principal surfaces being the same means that the directions of the dielectric polarization of the principal surfaces are the same with respect to the directions of the principal surfaces.
  • the first main surface 21a of the first piezoelectric layer 21 faces upward, and the dielectric polarization DP1 of the first main surface 21a of the first piezoelectric layer 21 faces upward.
  • the first main surface 22a of the second piezoelectric layer 22 faces downward, and the dielectric polarization DP2 of the first main surface 22a of the second piezoelectric layer 22 faces downward.
  • the dielectric polarization DP1 of the first main surface 21a of the first piezoelectric layer 21 is in the same direction as the direction of the first main surface 21a, and the dielectric polarization of the first main surface 22a of the second piezoelectric layer 22 is the same. Since the polarization DP2 is in the same direction as the direction of the first main surface 22a, the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 have the same dielectric polarization state on the first main surfaces 21a and 22a. It can be said that there is. As a result, the coupling coefficient of the acoustic wave device 1A can be kept large, and spurious can be suppressed.
  • the dielectric polarizations DP1 and DP2 of the first main surfaces 21a and 22a may both be in the opposite direction to the direction of the first main surfaces 21a and 22a. That is, even if the dielectric polarization DP1 of the first main surface 21a of the first piezoelectric layer 21 faces downward and the dielectric polarization DP2 of the first main surface 22a of the second piezoelectric layer 22 faces upward, good.
  • the dielectric state of the dielectric polarization of the first main surfaces 21a and 22a of the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 can be observed by SPM (Scanning Probe Microscopy). Specifically, the first main surfaces 21a and 22a of the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 are observed with a PRM (Piezo Response Microscope) to determine the direction of dielectric polarization of the first main surfaces 21a and 22a. determine. This makes it possible to measure whether the directions of dielectric polarization of the first main surfaces 21 a and 22 a of the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 are the same or different.
  • the thickness of one piezoelectric layer does not exceed twice the thickness of the other piezoelectric layer. That is, the thickness d of the first piezoelectric layer 21 does not exceed twice the thickness d2 of the second piezoelectric layer 22, and the thickness d2 of the second piezoelectric layer 22 is twice the thickness d of the first piezoelectric layer 21. not exceed In other words, the thickness d of the first piezoelectric layer 21 is in the range of 0.5 times or more and less than 2 times the thickness d2 of the second piezoelectric layer 22 .
  • the difference between the thickness d of the first piezoelectric layer 21 and the thickness d2 of the second piezoelectric layer 22 increases, and the coupling coefficients of the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 do not match, and the frequency characteristics deterioration can be suppressed.
  • the thickness d of the first piezoelectric layer 21 and the thickness d2 of the second piezoelectric layer 22 are made equal, it is possible to further suppress mismatching of the coupling coefficients between the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22. preferable.
  • the functional electrode 30 is an IDT electrode including a first electrode finger 3A, a second electrode finger 4A, a first busbar electrode 5, and a second busbar electrode 6.
  • the functional electrode 30 is provided between the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 .
  • the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A are in contact with the first major surfaces 21a and 22a of the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22, respectively.
  • the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 are excited, so that the capacity can be improved with the same size, and the size can be suppressed with the same capacity.
  • the electrode fingers 3A and 4A support between the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22, so that the mechanical strength of the elastic wave device 1A can be improved.
  • the first electrode finger 3A is a laminate in which a plurality of metal layers 3a, 3b, and 3c are laminated in the Z direction.
  • the metal layer 3a is a metal layer on the first piezoelectric layer 21 side of the first electrode finger 3A.
  • the metal layer 3 a is in contact with the first main surface 21 a of the first piezoelectric layer 21 .
  • the metal layer 3a is mainly composed of titanium or chromium. In other words, the material of the metal layer 3a contains the most titanium or chromium as a component.
  • the metal layer 3b is laminated on the metal layer 3a.
  • the material of the metal layer 3b is not particularly limited, and is made of an appropriate metal or alloy such as Al or an AlCu alloy.
  • the metal layer 3c is a metal layer on the first piezoelectric layer 21 side of the first electrode finger 3A.
  • the metal layer 3c is laminated on the metal layer 3b.
  • the metal layer 3c is made of the same material as the metal layer 3a, and contains titanium or chromium as a main component.
  • the metal layer 3c is in contact with the first main surface 22a of the second piezoelectric layer 22. As shown in FIG. Thereby, the mechanical strength of the elastic wave device 1A can be improved.
  • the second electrode finger 4A is a laminate in which a plurality of metal layers 4a, 4b, and 4c are laminated in the Z direction, similar to the first electrode finger 3A.
  • the metal layer 4a is the metal layer on the first piezoelectric layer 21 side of the second electrode finger 4A.
  • the metal layer 4 a is in contact with the first main surface 21 a of the first piezoelectric layer 21 .
  • the metal layer 4a is mainly composed of titanium or chromium.
  • the metal layer 4b is laminated on the metal layer 4a.
  • the material of the metal layer 4b is not particularly limited, and is made of an appropriate metal or alloy such as Al or an AlCu alloy.
  • the metal layer 4c is a metal layer on the first piezoelectric layer 21 side of the second electrode finger 4A.
  • the metal layer 4c is laminated on the metal layer 4b.
  • the metal layer 4c is made of the same material as the metal layer 4a, and is mainly composed of titanium or chromium.
  • the metal layer 4c is in contact with the first main surface 22a of the second piezoelectric layer 22. As shown in FIG. Thereby, the mechanical strength of the elastic wave device 1A can be improved.
  • the wiring 12 is wiring electrically connected to the functional electrode 30 .
  • the wiring 12 is provided between the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 .
  • the wiring 12 is in contact with the first main surfaces 21a, 22a of the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22.
  • the wiring 12 is, for example, a laminate of gold or a gold alloy and another metal such as titanium, but is not limited to this, and is made of the same material as the first electrode fingers 3A and the second electrode fingers 4A. It may be a laminate of metal layers.
  • the pad part 43 is formed so as to be electrically connected to the functional electrode 30 .
  • the pad portion 43 is laminated on the second main surface 22b of the second piezoelectric layer 22.
  • the pad portion 43 contains at least one material selected from the group consisting of Al, Cu, Ti, Pt, Au, Be and W. Thereby, contact resistance can be reduced.
  • the pad portion 43 is preferably an AlCu alloy layer laminated on an adhesion layer containing Ti. In this case, the contact resistance between the pad portion 43 and the functional electrode 30 can be further reduced, and the cost can be reduced.
  • the support frame 42 is laminated on the pad portion 43 by plating.
  • the support frame 42 is made of Au or Au alloy.
  • the support frame 42 has a frame shape when viewed from above in the Z direction.
  • a second space 92 is provided inside the support frame 42 when viewed in plan in the Z direction.
  • the second space 92 is a space between the second piezoelectric layer 22 and the cover layer 41, which will be described later.
  • the cover layer 41 is a silicon substrate.
  • the cover layer 41 is provided so as to cover the second space 92 .
  • a bump electrode 50 is provided on the cover layer 41 at a position overlapping the support frame 42 when viewed in the Z direction.
  • the bump electrode 50 is provided so as to penetrate the cover layer 41 and the support frame 42 in the Z direction.
  • the bump electrode 50 has a terminal electrode 57 and a bump 58 .
  • the terminal electrode 57 is a so-called bump metal and electrically connected to the pad portion 43 .
  • a bump 58 is provided on the terminal electrode 57 .
  • the bumps 58 are so-called bump metals and BGA (ball grid array) bumps.
  • the bumps 58 are stacked in the Z direction of the terminal electrodes 57 and electrically connected to the terminal electrodes 57 . Thereby, the bumps 58 to the functional electrodes 30 are electrically connected.
  • the elastic wave device 1A according to the first embodiment has been described above, the elastic wave device according to the first embodiment is not limited to the elastic wave device 1A according to the first example.
  • elastic wave devices according to other embodiments will be described with reference to the drawings, but the same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of a second example of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a region corresponding to region E in FIG. 13 in the second embodiment.
  • the elastic wave device according to the second embodiment is the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 in that the dielectric polarization states of the first main surfaces 21a and 22a are different. Different from the example.
  • the dielectric polarization DP1 of the first main surface 21a of the first piezoelectric layer 21 faces upward
  • the dielectric polarization DP2A of the first main surface 22a of the second piezoelectric layer 22 faces upward. I'm on my way.
  • the dielectric polarization DP1 of the first main surface 21a of the first piezoelectric layer 21 is the same as the direction of the first main surface 21a, but the dielectric polarization DP2A of the first main surface 22a of the second piezoelectric layer 22 is the direction opposite to the direction of the first main surface 22a. Even in this case, the coupling coefficient of the elastic wave device 1A can be kept large. Even if the dielectric polarization DP1 of the first main surface 21a of the first piezoelectric layer 21 faces downward and the dielectric polarization DP2A of the first main surface 22a of the second piezoelectric layer 22 faces downward, good.
  • FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of a third example of the elastic wave device according to the first embodiment. 16 is a cross-sectional view showing a region corresponding to region E in FIG. 13.
  • FIG. 16 the acoustic wave device according to the third example differs from the first embodiment in that the second piezoelectric layer 22 is not in contact with the electrode fingers 3A, 4A. That is, in the third embodiment, there is a gap between the electrode fingers 3A and 4A and the second piezoelectric layer 22 . Even in this case, the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 can be excited by the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A.
  • the distance ⁇ d between at least one of the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A in the gap and the second piezoelectric layer 22 is larger than the center-to-center distance p between the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A. small.
  • the distance ⁇ d refers to the shortest distance from the surface of the first electrode finger 3A or the second electrode finger 4A on the second piezoelectric layer 22 side to the first principal surface 22a of the second piezoelectric layer 22 .
  • the elastic wave device according to the first embodiment is limited to the elastic wave devices shown in the above-described first to third examples. can't
  • the electrode fingers 3A, 4A may be in contact with the first main surface 22a of the second piezoelectric layer 22 and may have a gap between them and the first piezoelectric layer 21.
  • the shortest distance from the first piezoelectric layer 21 side surface of the first electrode finger 3A or the second electrode finger 4A to the first main surface 21a of the first piezoelectric layer 21 corresponds to the distance ⁇ d.
  • the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 are not limited to being joined via the wiring 12, and may be joined by an intervening layer made of a material other than a conductor. good. Even in this case, the mechanical strength of the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 can be maintained.
  • a dielectric film may be provided on the surfaces of the electrode fingers 3A and 4A on the second piezoelectric layer 22 side.
  • the distance ⁇ d between the electrode fingers 3A and 4A and the second piezoelectric layer 22 in the gap is the distance between the first piezoelectric layer 22 and the second piezoelectric layer 22 side of the electrode fingers 3A and 4A. is defined as the distance to the main surface 22a.
  • the acoustic wave device 1A includes the first piezoelectric layer 21, the second piezoelectric layer 22 stacked on the first piezoelectric layer 21 in the first direction, and the IDT electrodes.
  • the IDT electrodes are provided on the first busbar electrode 5 , the second busbar electrode 6 facing the first busbar electrode 5 , and the IDT electrode toward the second busbar electrode 6 . It has a first electrode finger 3A that extends and a second electrode finger 4A that is provided on the second busbar electrode 6 and extends toward the first busbar electrode 5, and the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A.
  • first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 are sandwiched between the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 in the first direction, extends in the second direction intersecting the first direction, and is viewed from the third direction orthogonal to the second direction placed on top of each other.
  • the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 can be excited by the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A, and the capacity can be improved with the same size, so the size can be suppressed with the same capacity. can be done.
  • the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A are in contact with the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 in the first direction. Accordingly, the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A support the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 in the Z direction, thereby improving the mechanical strength of the elastic wave device 1A.
  • the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A are in contact with the first piezoelectric layer 21, and there may be a gap between them and the second piezoelectric layer 22. Even in this case, the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 can be excited by the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A, and the capacity can be improved with the same size, so the size can be suppressed with the same capacity. be able to.
  • the distance ⁇ d between at least one of the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A in the gap and the second piezoelectric layer 22 is greater than the center-to-center distance p between the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A. is also small. As a result, it is possible to sufficiently increase the capacity while suppressing the deterioration of the frequency characteristics.
  • the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 are made of the same material. This can improve the coupling coefficient.
  • the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 are single crystals, and the dielectric polarization states of the opposing main surfaces of the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 are the same. .
  • the coupling coefficient of the acoustic wave device 1A can be kept large, and spurious can be suppressed.
  • the thickness of one of the thickness d of the first piezoelectric layer 21 and the thickness d2 of the second piezoelectric layer 22 does not exceed twice the thickness of the other piezoelectric layer. As a result, it is possible to prevent the coupling coefficients from matching each other due to the difference in thickness between the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22, thereby suppressing the deterioration of the frequency characteristics.
  • the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A are laminates including a plurality of metal layers 3a to 3c and 4a to 4c, and the first piezoelectric layer 21 or the second piezoelectric layer 22 is made of titanium.
  • the metal layers 3a, 3c, 4a, 4c of the first electrode finger 3A and the second electrode finger 4A which are mainly composed of chromium, are in contact with each other. Thereby, the mechanical strength of the elastic wave device 1A can be improved.
  • the support member 80 is further provided, the support member 80 has a space (first space 91), the first piezoelectric layer 21 is provided in the first direction of the support member 80, and the first piezoelectric layer 21 is provided in the first direction.
  • the layer 21 has a first major surface 21a facing the second piezoelectric layer 22 and a second major surface 21b opposite the first major surface 21a in the first direction.
  • a second main surface 21b of 21 faces the space.
  • At least the thickness of the first piezoelectric layer 21 is such that the center-to-center distance between the adjacent first electrode fingers 3A and second electrode fingers 4A of the first electrode fingers 3A and second electrode fingers 4A is p. is 2p or less. As a result, it is possible to effectively excite the bulk wave of the first-order thickness-shlip mode.
  • the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 contain lithium niobate or lithium tantalate. As a result, it is possible to provide an elastic wave device capable of obtaining good resonance characteristics.
  • it is configured to be able to use bulk waves in the thickness-shlip mode.
  • increasing the thickness of the functional electrode 30 may affect the frequency characteristics.
  • bulk waves in the thickness shear mode even if the thickness of the functional electrode 30 is increased, the effect on the frequency characteristics is small. Therefore, since the thickness of the functional electrode 30 can be increased, loss due to series resistance can be suppressed.
  • d/p is 0.24 or less. This makes it possible to more effectively excite the bulk wave of the first-order thickness-shlip mode.
  • the thickness of the first piezoelectric layer 21 is d, and the center-to-center distance between the adjacent first electrode fingers 3A and second electrode fingers 4A among the first electrode fingers 3A and the second electrode fingers 4A is p. , then d/p ⁇ 0.5. As a result, it is possible to effectively excite the bulk wave of the first-order thickness-shlip mode.
  • the first electrode fingers 3A and the second electrode fingers 4A within the excitation region are relative to the excitation region, which is the region where the first electrode fingers 3A and the second electrode fingers 4A overlap.
  • the metallization ratio MR which is the ratio of the area of , satisfies MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075. This can effectively reduce spurious.
  • the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 contain lithium niobate or lithium tantalate, and the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of lithium niobate or lithium tantalate are expressed by the following formula ( 1), formula (2) or formula (3).
  • the fractional bandwidth can be reliably set to 17% or less.
  • Equation (1) (0° ⁇ 10°, 20° to 80°, 0° to 60° (1-( ⁇ -50) 2/900) 1/2) or (0° ⁇ 10°, 20° to 80°, [180 °-60° (1-( ⁇ -50)2/900)1/2] to 180°) Equation (2) (0° ⁇ 10°, [180°-30°(1-( ⁇ -90)2/8100)1/2] ⁇ 180°, arbitrary ⁇ ) Equation (3)
  • the elastic wave device according to Test Example 1 is the elastic wave device 1A according to the first embodiment.
  • the design parameters of the acoustic wave device according to Test Example 1 are as follows.
  • First piezoelectric layer 21, second piezoelectric layer 22 LiNbO 3 single crystal with Euler angles (0°, 0°, 90°) Thickness d of first piezoelectric layer 21: 400 nm Thickness d2 of second piezoelectric layer 22: 400 nm
  • Electrodes 3A and 4A 3.55 ⁇ m Width of electrode fingers 3A and 4A: 1.1 ⁇ m
  • Metal layers 3a and 4a of electrode fingers 3A and 4A Titanium with a thickness of 10 nm
  • Metal layers 3b and 4b of electrode fingers 3A and 4A Aluminum with a thickness of 490 nm
  • Metal layers 3c and 4c of electrode fingers 3A and 4A Titanium with a thickness of 10 nm
  • the elastic wave device according to Test Example 2 is the elastic wave device according to the second embodiment. That is, the elastic wave device according to Test Example 2 differs from Test Example 1 in the direction of the dielectric polarization of the first main surface 22a of the second piezoelectric layer 22 . Other than that, the design parameters of the acoustic wave device according to Test Example 2 are the same as those of Test Example 1.
  • FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view of an elastic wave device according to Comparative Example 1.
  • FIG. 17 is a sectional view showing a region corresponding to region E in FIG. 13.
  • FIG. 17 the acoustic wave device according to Comparative Example 1 differs from Test Example 1 in that the second piezoelectric layer 22 is missing.
  • the design parameters of the acoustic wave device according to Test Example 2 are the same as those of Test Example 1.
  • FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of an elastic wave device according to Comparative Example 2.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a region corresponding to region E in FIG. 13.
  • FIG. 18 the acoustic wave device according to Comparative Example 2 differs from Test Example 1 in that the second piezoelectric layer 22 is provided on the second main surface 21b side of the first piezoelectric layer 21 .
  • the design parameters of the acoustic wave device according to Test Example 2 are the same as those of Test Example 1.
  • FIG. 19 is a diagram showing admittance characteristics of elastic wave devices according to Test Example 1 and Comparative Example 1.
  • the elastic wave device according to Test Example 1 had an increased capacity while maintaining the coupling coefficient equal to or higher than that of the elastic wave device according to Comparative Example 1.
  • the capacity of the acoustic wave device according to Test Example 1 was increased by 97% compared to Comparative Example 1. This is probably because the elastic wave device according to Test Example 1 is provided with the second piezoelectric layer 22 . Accordingly, the acoustic wave device according to Test Example 1 can obtain substantially the same capacity by reducing the element size to half that of the acoustic wave device according to Comparative Example 1. FIG. Thereby, the acoustic wave device according to Test Example 1 can be reduced in size.
  • FIG. 20 is a diagram showing admittance characteristics of elastic wave devices according to Test Example 1 and Comparative Example 2.
  • FIG. 20 the capacity of the acoustic wave device according to Test Example 1 was increased by 52% compared to Comparative Example 2. This is probably because the elastic wave device according to Test Example 1 has a shorter distance between the electrode fingers 3 and 4 and the second piezoelectric layer 22 than the elastic wave device according to Comparative Example 2 does.
  • the acoustic wave device according to Test Example 1 can obtain the same capacity as the acoustic wave device according to Comparative Example 1 even if the element size is made smaller. Thereby, the acoustic wave device according to Test Example 1 can be reduced in size.
  • the acoustic wave device according to Test Example 1 reduced spurious emissions due to the electric field in the thickness direction compared to the acoustic wave device according to Comparative Example 2. This is probably because the ratio of the center-to-center distance p of the acoustic wave device according to Test Example 1 to the thickness d of the piezoelectric layer is approximately half that of Comparative Example 2 for the mode generated in the piezoelectric layer. As a result, the elastic wave device according to Test Example 1 can suppress spurious emissions more than the elastic wave device according to Comparative Example 2.
  • FIG. 21 is a diagram showing admittance characteristics of elastic wave devices according to Test Examples 1 and 2.
  • FIG. 21 in Test Example 2, since the states of dielectric polarization of the first main surfaces 21a and 22a of the first piezoelectric layer 21 and the second piezoelectric layer 22 are different, spurious emissions are generated more than in Test Example 1. Although it is easier, it is possible to obtain substantially the same capacity as the acoustic wave device according to Test Example 1. Thereby, the size of the acoustic wave device according to Test Example 2 can also be suppressed.

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Abstract

サイズを抑制する。弾性波装置は、第１圧電層と、第１圧電層と第１方向に重ねられた第２圧電層と、ＩＤＴ電極と、を備える。ＩＤＴ電極は、第１のバスバー電極と、第１のバスバー電極に対向する第２のバスバー電極と、第１のバスバー電極に設けられ、第２のバスバー電極に向かって延びる第１電極指と、第２のバスバー電極に設けられ、第１のバスバー電極に向かって延びる第２電極指と、を有し、第１電極指及び第２電極指は、第１方向において第１圧電層と第２圧電層とに挟まれ、第１方向に交差する第２方向に延びており、且つ、第２方向と直交する第３方向から見て互いに重なって配置されている。

Description

弾性波装置
　本開示は、弾性波装置に関する。
　特許文献１には、弾性波装置が記載されている。
特開２０１２－２５７０１９号公報
　特許文献１に示す弾性波装置は、電極指間のピッチと圧電層の厚みとの比率に応じて結合係数が定まる。そのため、結合係数が大きくなるように弾性波装置を製造した場合、電極指間のピッチを大きくする必要があるため、弾性波装置のサイズが大きくなる可能性があった。
　本開示は、上述した課題を解決するものであり、弾性波装置のサイズを抑制することを目的とする。
　一態様に係る弾性波装置は、第１圧電層と、前記第１圧電層と第１方向に重ねられた第２圧電層と、ＩＤＴ電極と、を備え、前記ＩＤＴ電極は、第１のバスバー電極と、前記第１のバスバー電極に対向する第２のバスバー電極と、前記第１のバスバー電極に設けられ、前記第２のバスバー電極に向かって延びる第１電極指と、前記第２のバスバー電極に設けられ、前記第１のバスバー電極に向かって延びる第２電極指と、を有し、前記第１電極指及び前記第２電極指は、前記第１方向において前記第１圧電層と前記第２圧電層とに挟まれ、前記第１方向に交差する第２方向に延びており、且つ、前記第２方向と直交する第３方向から見て互いに重なって配置されている。
　本開示によれば、弾性波装置のサイズを抑制することができる。
図１Ａは、第１実施形態の弾性波装置を示す斜視図である。 図１Ｂは、第１実施形態の電極構造を示す平面図である。 図２は、図１ＡのＩＩ－ＩＩ線に沿う部分の断面図である。 図３Ａは、比較例の圧電層を伝播するラム波を説明するための模式的な断面図である。 図３Ｂは、第１実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り１次モードのバルク波を説明するための模式的な断面図である。 図４は、第１実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り１次モードのバルク波の振幅方向を説明するための模式的な断面図である。 図５は、第１実施形態の弾性波装置の共振特性の例を示す説明図である。 図６は、第１実施形態の弾性波装置において、隣り合う電極の中心間距離又は中心間距離の平均距離をｐ、圧電層の平均厚みをｄとした場合、ｄ／２ｐと、共振子としての比帯域との関係を示す説明図である。 図７は、第１実施形態の弾性波装置において、１対の電極が設けられている例を示す平面図である。 図８は、第１実施形態の弾性波装置の共振特性の一例を示す参考図である。 図９は、第１実施形態の弾性波装置の、多数の弾性波共振子を構成した場合の比帯域と、スプリアスの大きさとしての１８０度で規格化されたスプリアスのインピーダンスの位相回転量との関係を示す説明図である。 図１０は、ｄ／２ｐと、メタライゼーション比ＭＲと、比帯域との関係を示す説明図である。 図１１は、ｄ／ｐを限りなく０に近づけた場合のＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°、θ、ψ）に対する比帯域のマップを示す説明図である。 図１２は、本開示の実施形態に係る弾性波装置を説明するための部分切り欠き斜視図である。 図１３は、第１実施形態に係る弾性波装置の第１実施例を示す模式的な断面図である。 図１４は、図１３の領域Ｅを示す拡大断面図である。 図１５は、第１実施形態に係る弾性波装置の第２実施例の拡大断面図である。 図１６は、第１実施形態に係る弾性波装置の第３実施例の拡大断面図である。 図１７は、比較例１に係る弾性波装置の拡大断面図である。 図１８は、比較例２に係る弾性波装置の拡大断面図である。 図１９は、試験例１及び比較例１に係る弾性波装置のアドミタンス特性を示す図である。 図２０は、試験例１及び比較例２に係る弾性波装置のアドミタンス特性を示す図である。 図２１は、試験例１及び試験例２に係る弾性波装置のアドミタンス特性を示す図である。
　以下に、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本開示が限定されるものではない。なお、本開示に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換又は組み合わせが可能である変形例や第２実施の形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
　（第１実施形態）
　図１Ａは、第１実施形態の弾性波装置を示す斜視図である。図１Ｂは、第１実施形態の電極構造を示す平面図である。
　第１実施形態の弾性波装置１は、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電層２を有する。圧電層２は、ＬｉＴａＯ３からなるものであってもよい。ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３のカット角は、第１実施形態では、Ｚカットである。ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３のカット角は、回転ＹカットやＸカットであってもよい。好ましくは、Ｙ伝搬及びＸ伝搬±３０°の伝搬方位が好ましい。
　圧電層２の厚みは、特に限定されないが、厚み滑り１次モードを効果的に励振するには、５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下が好ましい。
　圧電層２は、Ｚ方向に対向し合う第１の主面２ａと、第２の主面２ｂとを有する。第１の主面２ａ上に、電極指３及び電極指４が設けられている。
　ここで電極指３が「第１電極指」の一例であり、電極指４が「第２電極指」の一例である。図１Ａ及び図１Ｂでは、複数の電極指３は、第１のバスバー電極５に接続されている複数の「第１電極指」である。複数の電極指４は、第２のバスバー電極６に接続されている複数の「第２電極指」である。複数の電極指３及び複数の電極指４は、互いに間挿し合っている。これにより、電極指３と、電極指４と、第１のバスバー電極５と、第２のバスバー電極６と、を備えるＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｒａｎｓｕｄｕｃｅｒ）電極が構成される。
　ＩＤＴ電極は、第１の櫛型電極と第２の櫛型電極からなる。
　第１の櫛型電極は、第１のバスバー電極５と、第１電極指３を有する。第１電極指３が圧電基板面内の第１方向に延びており、その一方端が第１のバスバー電極５に接続される。第１電極指３が複数の場合は、当該複数の電極指３の一方端を接続する導体が第１のバスバー電極５である。第１のバスバー電極５は、他の素子や端子に接続される接続配線と一体化していてもよい。
　第２の櫛型電極は、第２のバスバー電極６と、第２電極指４を有する。第２電極指４が圧電基板面内の第１方向に延びており、その一方端が第２のバスバー電極６に接続される。第２電極指４が複数の場合は、当該複数の電極指４の一方端を接続する導体が第２のバスバー電極６である。第２のバスバー電極６は、他の素子や端子に接続される接続配線と一体化していてもよい。
　第１の櫛型電極と第２の櫛型電極は、少なくとも一部が互いに嵌合している。第１のバスバー電極５と第２のバスバー電極６は、後述する第２方向において、互いに対向している。第１電極指３と第２電極指４は、後述する第３方向において、互いに対向している。すなわち、少なくとも一部の第１電極指３と少なくとも一部の第２電極指４は、当該第３方向において、交互に並んでいる。当該少なくとも一部の第１電極指３と当該少なくとも一部の第２電極指４は、第３方向において、互いに重なって配置されている。
　電極指３及び電極指４は、矩形形状を有し、長さ方向を有する。この長さ方向と直交する方向において、電極指３と、電極指３と隣接する電極指４とが対向している。電極指３、４の長さ方向及び電極指３、４の長さ方向と直交する方向は、圧電層２の厚み方向に交差する方向である。このため、電極指３と、電極指３と隣接する電極指４とは、圧電層２の厚み方向に交差する方向において対向しているともいえる。以下の説明では、圧電層２の厚み方向をＺ方向（又は第１方向）とし、電極指３、電極指４の長さ方向をＹ方向（又は第２方向）とし、電極指３、電極指４の直交する方向をＸ方向（又は第３方向）として、説明することがある。
　また、電極指３、電極指４の長さ方向が図１Ａ及び図１Ｂに示す電極指３、電極指４の長さ方向に直交する方向と入れ替わってもよい。すなわち、図１Ａ及び図１Ｂにおいて、第１のバスバー電極５及び第２のバスバー電極６が延びている方向に電極指３、電極指４を延ばしてもよい。その場合、第１のバスバー電極５及び第２のバスバー電極６は、図１Ａ及び図１Ｂにおいて電極指３、電極指４が延びている方向に延びることとなる。そして、一方電位に接続される電極指３と、他方電位に接続される電極指４とが隣り合う１対の構造が、上記電極指３、電極指４の長さ方向と直交する方向に、複数対設けられている。
　ここで電極指３と電極指４とが隣り合うとは、電極指３と電極指４とが直接接触するように配置されている場合ではなく、電極指３と電極指４とが間隔を介して配置されている場合を指す。また、電極指３と電極指４とが隣り合う場合、電極指３と電極指４との間には、他の電極指３、電極指４を含む、ホット電極やグラウンド電極に接続される電極は配置されない。この対数は、整数対である必要はなく、１．５対、２．５対等であってもよい。
　電極指３と電極指４との間の中心間距離すなわちピッチは、１μｍ以上、１０μｍ以下の範囲が好ましい。また、電極指３と電極指４との間の中心間距離とは、電極指３の長さ方向と直交する方向における電極指３の幅寸法の中心と、電極指４の長さ方向と直交する方向における電極指４の幅寸法の中心とを結んだ距離となる。
　さらに、電極指３、電極指４の少なくとも一方が複数本ある場合（電極指３、電極指４を一対の電極組とした場合に、１．５対以上の電極組がある場合）、電極指３、電極指４の中心間距離は、１．５対以上の電極指３、電極指４のうち隣り合う電極指３、電極指４それぞれの中心間距離の平均値を指す。
　また、電極指３、電極指４の幅、すなわち電極指３、電極指４の対向方向の寸法は、１５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲が好ましい。なお、電極指３と電極指４との間の中心間距離とは、電極指３の長さ方向と直交する方向における電極指３の寸法（幅寸法）の中心と、電極指４の長さ方向と直交する方向における電極指４の寸法（幅寸法）の中心とを結んだ距離となる。
　また、第１実施形態では、Ｚカットの圧電層を用いているため、電極指３、電極指４の長さ方向と直交する方向は、圧電層２の分極方向に直交する方向となる。圧電層２として他のカット角の圧電体を用いた場合には、この限りでない。ここにおいて、「直交」とは、厳密に直交する場合のみに限定されず、略直交（電極指３、電極指４の長さ方向と直交する方向と分極方向とのなす角度が例えば９０°±１０°）でもよい。
　圧電層２の第２の主面２ｂ側には、中間層７を介して支持基板８が積層されている。中間層７及び支持基板８は、枠状の形状を有し、図２に示すように、開口部７ａ、８ａを有する。それによって、空間部（エアギャップ）９が形成されている。
　空間部９は、圧電層２の励振領域Ｃの振動を妨げないために設けられている。従って、上記支持基板８は、少なくとも１対の電極指３、電極指４が設けられている部分と重ならない位置において、第２の主面２ｂに中間層７を介して積層されている。なお、中間層７は設けられずともよい。従って、支持基板８は、圧電層２の第２の主面２ｂに直接又は間接に積層され得る。
　中間層７は、酸化ケイ素で形成されている。もっとも、中間層７は、酸化ケイ素の他、窒化ケイ素、アルミナ等の適宜の絶縁性材料で形成することができる。
　支持基板８は、Ｓｉにより形成されている。Ｓｉの圧電層２側の面における面方位は（１００）や（１１０）であってもよく、（１１１）であってもよい。好ましくは、抵抗率４ｋΩ以上の高抵抗のＳｉが望ましい。もっとも、支持基板８についても適宜の絶縁性材料や半導体材料を用いて構成することができる。支持基板８の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、サファイア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、ダイヤモンド、ガラス等の誘電体、窒化ガリウム等の半導体等を用いることができる。
　上記複数の電極指３及び電極指４、第１のバスバー電極５並びに第２のバスバー電極６は、Ａｌ、ＡｌＣｕ合金等の適宜の金属又は合金からなる。第１実施形態では、電極指３、電極指４及び第１のバスバー電極５、第２のバスバー電極６は、Ｔｉ膜上にＡｌ膜を積層した構造を有する。なお、Ｔｉ膜以外の密着層を用いてもよい。
　駆動に際しては、複数の電極指３と、複数の電極指４との間に交流電圧を印加する。より具体的には、第１のバスバー電極５と第２のバスバー電極６との間に交流電圧を印加する。それによって、圧電層２において励振される厚み滑り１次モードのバルク波を利用した、共振特性を得ることが可能とされている。
　また、弾性波装置１では、圧電層２の厚みをｄ、複数対の電極指３、電極指４のうちいずれかの隣り合う電極指３、電極指４の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐは０．５以下とされている。そのため、上記厚み滑り１次モードのバルク波が効果的に励振され、良好な共振特性を得ることができる。より好ましくは、ｄ／ｐは０．２４以下であり、その場合には、より一層良好な共振特性を得ることができる。
　なお、第１実施形態のように電極指３、電極指４の少なくとも一方が複数本ある場合、すなわち、電極指３、電極指４を１対の電極組とした場合に電極指３、電極指４が１．５対以上ある場合、隣り合う電極指３、電極指４の中心間距離は、各隣り合う電極指３、電極指４の中心間距離の平均距離となる。
　第１実施形態の弾性波装置１では、上記構成を備えるため、小型化を図ろうとして、電極指３、電極指４の対数を小さくしたとしても、Ｑ値の低下が生じ難い。これは、両側に反射器を必要としない共振器であり、伝搬ロスが少ないためである。また、上記反射器を必要としないのは、厚み滑り１次モードのバルク波を利用していることによる。
　図３Ａは、比較例の圧電層を伝播するラム波を説明するための模式的な断面図である。図３Ｂは、第１実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り１次モードのバルク波を説明するための模式的な断面図である。図４は、第１実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り１次モードのバルク波の振幅方向を説明するための模式的な断面図である。
　図３Ａでは、特許文献１に記載のような弾性波装置であり、圧電層をラム波が伝搬する。図３Ａに示すように、圧電層２０１中を矢印で示すように波が伝搬する。ここで、圧電層２０１には、第１の主面２０１ａと、第２の主面２０１ｂとがあり、第１の主面２０１ａと第２の主面２０１ｂとを結ぶ厚み方向がＺ方向である。Ｘ方向は、ＩＤＴ電極の電極指３、４が並んでいる方向である。図３Ａに示すように、ラム波では、波が図示のように、Ｘ方向に伝搬していく。板波であるため、圧電層２０１が全体として振動するものの、波はＸ方向に伝搬するため、両側に反射器を配置して、共振特性を得ている。そのため、波の伝搬ロスが生じ、小型化を図った場合、すなわち電極指３、４の対数を少なくした場合、Ｑ値が低下する。
　これに対して、図３Ｂに示すように、第１実施形態の弾性波装置では、振動変位は厚み滑り方向であるから、波は、圧電層２の第１の主面２ａと第２の主面２ｂとを結ぶ方向、すなわちＺ方向にほぼ伝搬し、共振する。すなわち、波のＸ方向成分がＺ方向成分に比べて著しく小さい。そして、このＺ方向の波の伝搬により共振特性が得られるため、反射器を必要としない。よって、反射器に伝搬する際の伝搬損失は生じない。従って、小型化を進めようとして、電極指３、電極指４からなる電極対の対数を減らしたとしても、Ｑ値の低下が生じ難い。
　なお、厚み滑り１次モードのバルク波の振幅方向は、図４に示すように、圧電層２の励振領域Ｃ（図１Ｂ参照）に含まれる第１領域２５１と、励振領域Ｃに含まれる第２領域２５２とで逆になる。図４では、電極指３と電極指４との間に、電極指４が電極指３よりも高電位となる電圧が印加された場合のバルク波を模式的に示してある。第１領域２５１は、励振領域Ｃのうち、圧電層２の厚み方向に直交し圧電層２を２分する仮想平面ＶＰ１と、第１の主面２ａとの間の領域である。第２領域２５２は、励振領域Ｃのうち、仮想平面ＶＰ１と、第２の主面２ｂとの間の領域である。
　弾性波装置１では、電極指３と電極指４とからなる少なくとも１対の電極が配置されているが、Ｘ方向に波を伝搬させるものではないため、この電極指３、電極指４からなる電極対の対数は複数対ある必要は必ずしもない。すなわち、少なくとも１対の電極が設けられてさえおればよい。
　例えば、上記電極指３がホット電位に接続される電極であり、電極指４がグラウンド電位に接続される電極である。もっとも、電極指３がグラウンド電位に、電極指４がホット電位に接続されてもよい。第１実施形態では、少なくとも１対の電極は、上記のように、ホット電位に接続される電極又はグラウンド電位に接続される電極であり、浮き電極は設けられていない。
　図５は、第１実施形態の弾性波装置の共振特性の例を示す説明図である。なお、図５に示す共振特性を得た弾性波装置１の設計パラメータは以下のとおりである。
　圧電層２：オイラー角（０°、０°、９０°）のＬｉＮｂＯ３
　圧電層２の厚み：４００ｎｍ
　励振領域Ｃ（図１Ｂ参照）の長さ：４０μｍ
　電極指３、電極指４からなる電極の対数：２１対
　電極指３と電極指４との間の中心間距離（ピッチ）：３μｍ
　電極指３、電極指４の幅：５００ｎｍ
　ｄ／ｐ：０．１３３
　中間層７：１μｍの厚みの酸化ケイ素膜
　支持基板８：Ｓｉ
　なお、励振領域Ｃ（図１Ｂ参照）とは、電極指３と電極指４の長さ方向と直交するＸ方向に視たときに、電極指３と電極指４とが重なっている領域である。励振領域Ｃの長さとは、励振領域Ｃの電極指３、電極指４の長さ方向に沿う寸法である。ここで、励振領域Ｃとは、「交差領域」の一例である。
　第１実施形態では、電極指３、電極指４からなる電極対の中心間距離は、複数対において全て等しくした。すなわち、電極指３と電極指４とを等ピッチで配置した。
　図５から明らかなように、反射器を有しないにもかかわらず、比帯域が１２．５％である良好な共振特性が得られている。
　ところで、上記圧電層２の厚みをｄ、電極指３と電極指４との電極の中心間距離をｐとした場合、第１実施形態では、ｄ／ｐは０．５以下、より好ましくは０．２４以下である。これを、図６を参照して説明する。
　図５に示した共振特性を得た弾性波装置と同様に、但しｄ／２ｐを変化させ、複数の弾性波装置を得た。図６は、第１実施形態の弾性波装置において、隣り合う電極の中心間距離又は中心間距離の平均距離をｐ、圧電層２の平均厚みをｄとした場合、ｄ／２ｐと、共振子としての比帯域との関係を示す説明図である。
　図６に示すように、ｄ／２ｐが０．２５を超えると、すなわちｄ／ｐ＞０．５では、ｄ／ｐを調整しても、比帯域は５％未満である。これに対して、ｄ／２ｐ≦０．２５、すなわちｄ／ｐ≦０．５の場合には、その範囲内でｄ／ｐを変化させれば、比帯域を５％以上とすることができ、すなわち高い結合係数を有する共振子を構成することができる。また、ｄ／２ｐが０．１２以下の場合、すなわちｄ／ｐが０．２４以下の場合には、比帯域を７％以上と高めることができる。加えて、ｄ／ｐをこの範囲内で調整すれば、より一層比帯域の広い共振子を得ることができ、より一層高い結合係数を有する共振子を実現することができる。従って、ｄ／ｐを０．５以下とすることにより、上記厚み滑り１次モードのバルク波を利用した、高い結合係数を有する共振子を構成し得ることがわかる。
　なお、少なくとも１対の電極は、１対でもよく、上記ｐは、１対の電極の場合、隣り合う電極指３、電極指４の中心間距離とする。また、１．５対以上の電極の場合には、隣り合う電極指３、電極指４の中心間距離の平均距離をｐとすればよい。
　また、圧電層２の厚みｄについても、圧電層２が厚みばらつきを有する場合、その厚みを平均化した値を採用すればよい。
　図７は、第１実施形態の弾性波装置において、１対の電極が設けられている例を示す平面図である。弾性波装置１０１では、圧電層２の第１の主面２ａ上において、電極指３と電極指４とを有する１対の電極が設けられている。なお、図７中のＫが交差幅となる。前述したように、本開示の弾性波装置では、電極の対数は１対であってもよい。この場合においても、上記ｄ／ｐが０．５以下であれば、厚み滑り１次モードのバルク波を効果的に励振することができる。
　弾性波装置１では、好ましくは、複数の電極指３、電極指４において、いずれかの隣り合う電極指３、電極指４が対向している方向に視たときに重なっている領域である励振領域Ｃに対する、上記隣り合う電極指３、電極指４のメタライゼーション比ＭＲが、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たすことが望ましい。その場合には、スプリアスを効果的に小さくすることができる。これを、図８及び図９を参照して説明する。
　図８は、第１実施形態の弾性波装置の共振特性の一例を示す参考図である。矢印Ｂで示すスプリアスが、共振周波数と反共振周波数との間に現れている。なお、ｄ／ｐ＝０．０８として、かつＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°、０°、９０°）とした。また、上記メタライゼーション比ＭＲ＝０．３５とした。
　メタライゼーション比ＭＲを、図１Ｂを参照して説明する。図１Ｂの電極構造において、１対の電極指３、電極指４に着目した場合、この１対の電極指３、電極指４のみが設けられるとする。この場合、一点鎖線で囲まれた部分が励振領域Ｃとなる。この励振領域Ｃとは、電極指３と電極指４とを、電極指３、電極指４の長さ方向と直交する方向すなわち対向方向に視たときに、電極指４と重なり合っている電極指３の領域、電極指３と重なり合っている電極指４の領域及び電極指３と電極指４とが重なり合っている電極指３と電極指４との間の領域である。そして、この励振領域Ｃの面積に対する、励振領域Ｃ内の電極指３及び電極指４の面積が、メタライゼーション比ＭＲとなる。すなわち、メタライゼーション比ＭＲは、メタライゼーション部分の面積の励振領域Ｃの面積に対する比である。
　なお、複数対の電極指３、電極指４が設けられている場合、励振領域Ｃの面積の合計に対する全励振領域Ｃに含まれているメタライゼーション部分の割合をＭＲとすればよい。
　図９は、第１実施形態の弾性波装置の、多数の弾性波共振子を構成した場合の比帯域と、スプリアスの大きさとしての１８０度で規格化されたスプリアスのインピーダンスの位相回転量との関係を示す説明図である。なお、比帯域については、圧電層２の膜厚や電極指３、電極指４の寸法を種々変更し、調整した。また、図９は、ＺカットのＬｉＮｂＯ３からなる圧電層２を用いた場合の結果であるが、他のカット角の圧電層２を用いた場合においても、同様の傾向となる。
　図９中の楕円Ｊで囲まれている領域では、スプリアスが１．０と大きくなっている。図９から明らかなように、比帯域が０．１７を超えると、すなわち１７％を超えると、スプリアスレベルが１以上の大きなスプリアスが、比帯域を構成するパラメータを変化させたとしても、通過帯域内に現れる。すなわち、図８に示す共振特性のように、矢印Ｂで示す大きなスプリアスが帯域内に現れる。よって、比帯域は１７％以下であることが好ましい。この場合には、圧電層２の膜厚や電極指３、電極指４の寸法等を調整することにより、スプリアスを小さくすることができる。
　図１０は、ｄ／２ｐと、メタライゼーション比ＭＲと、比帯域との関係を示す説明図である。第１実施形態の弾性波装置１において、ｄ／２ｐと、ＭＲが異なる様々な弾性波装置１を構成し、比帯域を測定した。図１０の破線Ｄの右側のハッチングを付して示した部分が、比帯域が１７％以下の領域である。このハッチングを付した領域と、付していない領域との境界は、ＭＲ＝３．５（ｄ／２ｐ）＋０．０７５で表される。すなわち、ＭＲ＝１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５である。従って、好ましくは、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５である。その場合には、比帯域を１７％以下としやすい。より好ましくは、図１０中の一点鎖線Ｄ１で示すＭＲ＝３．５（ｄ／２ｐ）＋０．０５の右側の領域である。すなわち、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０５であれば、比帯域を確実に１７％以下にすることができる。
　図１１は、ｄ／ｐを限りなく０に近づけた場合のＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°、θ、ψ）に対する比帯域のマップを示す説明図である。図１１のハッチングを付して示した部分が、少なくとも５％以上の比帯域が得られる領域である。領域の範囲を近似すると、下記の式（１）、式（２）及び式（３）で表される範囲となる。
　（０°±１０°、０°～２０°、任意のψ）　　…式（１）
　（０°±１０°、２０°～８０°、０°～６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２）又は（０°±１０°、２０°～８０°、［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
　（０°±１０°、［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）１／２］～１８０°、任意のψ）　　…式（３）
　従って、上記式（１）、式（２）又は式（３）のオイラー角範囲の場合、比帯域を十分に広くすることができ、好ましい。
　図１２は、本開示の実施形態に係る弾性波装置を説明するための部分切り欠き斜視図である。図１２において、空間部９の外周縁を破線で示す。本開示の弾性波装置は、板波を利用するものであってもよい。この場合、図１２に示すように、弾性波装置３０１は、反射器３１０、３１１を有する。反射器３１０、３１１は、圧電層２の電極指３、４の弾性波伝搬方向両側に設けられる。弾性波装置３０１では、空間部９上の電極指３、４に、交流電界を印加することにより、板波としてのラム波が励振される。このとき、反射器３１０、３１１が両側に設けられているため、板波としてのラム波による共振特性を得ることができる。
　以上説明したように、弾性波装置１、１０１では、厚み滑り１次モードのバルク波が利用されている。また、弾性波装置１、１０１では、第１電極指３及び第２電極指４は隣り合う電極同士であり、圧電層２の厚みをｄ、第１電極指３及び第２電極指４の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下とされている。これにより、弾性波装置が小型化しても、Ｑ値を高めることができる。
　弾性波装置１、１０１では、圧電層２がニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムで形成されている。圧電層２の第１の主面２ａ又は第２の主面２ｂには、圧電層２の厚み方向に交差する方向において対向する第１電極指３及び第２電極指４があり、第１電極指３及び第２電極指４の上を保護膜で覆うことが望ましい。
　図１３は、第１実施形態に係る弾性波装置の第１実施例を示す模式的な断面図である。図１３に示すように、第１実施例に係る弾性波装置１Ａは、第１圧電層２１と、第２圧電層２２と、機能電極３０と、配線１２と、支持部材８０と、カバー層４１と、支持枠４２と、パッド部４３と、バンプ電極５０とを備える。以下、図面を用いて第１実施例に係る弾性波装置１Ａについて説明する。以下の説明において、Ｚ方向に平行な向きのうち、第１圧電層２１に対して支持部材８０が設けられる側の向きを下、下と反対の向きを上として説明することがある。
　支持部材８０は、支持基板８を備える部材である。第１実施例に係る弾性波装置１Ａでは、支持部材８０は、中間層７と、支持基板８と、蓋基板８１と、接合層８２とを含む。蓋基板８１はシリコン基板である。接合層８２は、蓋基板８１を支持基板８に接着する層である。すなわち、蓋基板８１は、接合層８２を介して、支持基板８の下側に設けられる。なお、中間層７と、蓋基板８１と、接合層８２とは、必須の構成ではなく、支持基板８の上に第１圧電層２１が接していてもよい。
　支持部材８０には、第１空間部９１がある。第１空間部９１は、先述した空間部９の一例である。第１実施例では、第１空間部９１は、枠状の中間層７の開口部７ａ及び支持基板８の開口部８ａに囲まれた空間である。図１３の例では、第１空間部９１は、蓋基板８１及び接合層８２によって塞がれているが、単なる一例であって、第１空間部９１は、支持部材８０を貫通するように設けられるものであってもよい。
　図１４は、図１３の領域Ｅを示す拡大断面図である。以下、図１３及び図１４を用いて、第１圧電層２１、第２圧電層２２、機能電極３０及び配線１２を説明する。
　第１圧電層２１は、圧電体からなる層である。第１実施例では、第１圧電層２１は、支持部材８０とＺ方向で接するように設けられる。図１４に示すように、第１圧電層２１は、第２圧電層２２と対向する第１の主面２１ａと、第１の主面２１ａのＺ方向の反対側の第２の主面２１ｂとを有する。第１実施例では、第１の主面２１ａは、配線１２及び機能電極３０と接している。第２の主面２１ｂは、第１空間部９１に面している。言い換えれば、第２の主面２１ｂの一部は、第１空間部９１に露出している。第１実施例では、第２の主面２１ｂの第１空間部９１に露出する部分には、電極、配線等の導体からなる層が設けられていない。
　第２圧電層２２は、圧電体からなる層である。第１実施例では、第２圧電層２２は、第１圧電層２１の第１の主面２１ａ側に設けられる。図１４に示すように、第２圧電層２２は、第１圧電層２１に対向する第１の主面２２ａと、第１の主面２２ａのＺ方向の反対側の第２の主面２２ｂとを有する。第１実施例では、第１の主面２２ａは、配線１２及び機能電極３０と接している。第２の主面２２ｂは、後述する第２空間部９２に面している。言い換えれば、第２の主面２２ｂの一部は、第２空間部９２に露出している。第１実施例では、第２の主面２２ｂの第２空間部９２に露出する部分には、電極、配線等の導体からなる層が設けられていない。なお、第２の主面２２ｂは、第２空間部９２ではなく、弾性波装置の外部に面していてもよく、また、第２の主面２２ｂは、全て露出していてもよい。
　第１圧電層２１と第２圧電層２２とは、同じ組成の材料からなる。第１実施例では、第１圧電層２１と第２圧電層２２とは、Ｚカットのニオブ酸リチウムの単結晶である。これにより、結合係数を大きくできる。
　第１圧電層２１と第２圧電層２２とは、第１の主面２１ａ、２２ａの誘電分極の分極状態が同じである。ここで、主面の誘電分極の分極状態が同じとは、主面の向きに対する、該主面の誘電分極の向きが同一であることをいう。第１実施例では、第１圧電層２１の第１の主面２１ａは、上に向いており、第１圧電層２１の第１の主面２１ａの誘電分極ＤＰ１は、上に向いている。一方で、第２圧電層２２の第１の主面２２ａは、下に向いており、第２圧電層２２の第１の主面２２ａの誘電分極ＤＰ２は、下に向いている。この場合、第１圧電層２１の第１の主面２１ａの誘電分極ＤＰ１は、第１の主面２１ａの向きと同じ方向であって、第２圧電層２２の第１の主面２２ａの誘電分極ＤＰ２は、第１の主面２２ａの向きと同じ方向であるので、第１圧電層２１と第２圧電層２２とは、第１の主面２１ａ、２２ａの誘電分極の分極状態が同じであるといえる。これにより、弾性波装置１Ａの結合係数を大きく保つことができ、スプリアスを抑制できる。なお、第１の主面２１ａ、２２ａの誘電分極ＤＰ１、ＤＰ２は、いずれも第１の主面２１ａ、２２ａの向きと反対方向であってもよい。すなわち、第１圧電層２１の第１の主面２１ａの誘電分極ＤＰ１は、下に向いており、第２圧電層２２の第１の主面２２ａの誘電分極ＤＰ２は、上に向いていてもよい。
　第１圧電層２１及び第２圧電層２２の第１の主面２１ａ、２２ａの誘電分極の誘電状態は、ＳＰＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｐｒｏｂｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）で観察することができる。具体的には、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の第１の主面２１ａ、２２ａをＰＲＭ（Ｐｉｅｚｏ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察して、第１の主面２１ａ、２２ａの誘電分極の向きを判別する。これにより、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の第１の主面２１ａ、２２ａの誘電分極の向きの同異を測定できる。
　第１圧電層２１の厚みｄ及び第２圧電層２２の厚みｄ２のうち、一方の圧電層の厚みは、他方の圧電層の厚みの２倍を超えない。すなわち、第１圧電層２１の厚みｄは、第２圧電層２２の厚みｄ２の２倍を超えず、かつ、第２圧電層２２の厚みｄ２は、第１圧電層２１の厚みｄの２倍を超えない。言い換えれば、第１圧電層２１の厚みｄは、第２圧電層２２の厚みｄ２の０．５倍以上２倍未満の範囲にある。これにより、第１圧電層２１の厚みｄと第２圧電層２２の厚みｄ２の差が大きくなることにより、第１圧電層２１と第２圧電層２２とで結合係数が合致しなくなり、周波数特性が劣化することを抑制できる。また、第１圧電層２１の厚みｄと、第２圧電層２２の厚みｄ２を等しくした場合、第１圧電層２１と第２圧電層２２とで結合係数が合致しなくなることをより抑制でき、好ましい。
　機能電極３０は、第１電極指３Ａと、第２電極指４Ａと、第１のバスバー電極５と、第２のバスバー電極６とを備えるＩＤＴ電極である。機能電極３０は、第１圧電層２１と第２圧電層２２との間に設けられる。第１実施例では、第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａは、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の第１の主面２１ａ、２２ａに接している。これにより、第１圧電層２１及び第２圧電層２２が励振されるため、同じサイズで容量を向上させることができ、同じ容量でサイズを抑制することができる。また、この場合、電極指３Ａ、４Ａは、第１圧電層２１と第２圧電層２２との間を支持するので、弾性波装置１Ａの機械的な強度を向上できる。
　第１電極指３Ａは、複数の金属層３ａ、３ｂ、３ｃがＺ方向に積層された積層体である。金属層３ａは、第１電極指３Ａの第１圧電層２１側の金属層である。金属層３ａは、第１圧電層２１の第１の主面２１ａと接している。金属層３ａは、チタン又はクロムを主成分とする。言い換えれば、金属層３ａの材料は、成分としてチタン又はクロムを最も多く含む。金属層３ｂは、金属層３ａの上に積層される。金属層３ｂの材料は、特に限られず、Ａｌ、ＡｌＣｕ合金等の適宜の金属又は合金からなる。金属層３ｃは、第１電極指３Ａの第１圧電層２１側の金属層である。金属層３ｃは、金属層３ｂの上に積層される。金属層３ｃは、金属層３ａと同様の材料からなり、チタン又はクロムを主成分とする。第１実施例では、金属層３ｃは、第２圧電層２２の第１の主面２２ａに接している。これにより、弾性波装置１Ａの機械的な強度を向上できる。
　第２電極指４Ａは、第１電極指３Ａと同様、複数の金属層４ａ、４ｂ、４ｃがＺ方向に積層された積層体である。金属層４ａは、第２電極指４Ａの第１圧電層２１側の金属層である。金属層４ａは、第１圧電層２１の第１の主面２１ａと接している。金属層４ａは、チタン又はクロムを主成分とする。金属層４ｂは、金属層４ａの上に積層される。金属層４ｂの材料は、特に限られず、Ａｌ、ＡｌＣｕ合金等の適宜の金属又は合金からなる。金属層４ｃは、第２電極指４Ａの第１圧電層２１側の金属層である。金属層４ｃは、金属層４ｂの上に積層される。金属層４ｃは、金属層４ａと同様の材料からなり、チタン又はクロムを主成分とする。第１実施例では、金属層４ｃは、第２圧電層２２の第１の主面２２ａに接している。これにより、弾性波装置１Ａの機械的な強度を向上できる。
　配線１２は、機能電極３０に電気的に接続される配線である。配線１２は、第１圧電層２１と第２圧電層２２の間に設けられる。第１実施例では、配線１２は、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の第１の主面２１ａ、２２ａに接している。なお、配線１２は、例えば、金又は金合金と、他の金属、例えば、チタンとの積層体であるが、これに限られず、第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａと同様の材料の金属層の積層体であってもよい。
　パッド部４３は、機能電極３０と電気的に接続されるように形成される。第１実施例では、パッド部４３は、第２圧電層２２の第２の主面２２ｂに積層される。パッド部４３は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｅ及びＷからなる群から少なくとも１つ選ばれた材料を含む。これにより、接触抵抗を低減できる。パッド部４３は、Ｔｉを含む密着層に積層されたＡｌＣｕ合金層であることが好ましい。この場合、パッド部４３と機能電極３０との接触抵抗をより低減でき、また、コストを低減することができる。
　支持枠４２は、パッド部４３の上にめっき形成により積層される。支持枠４２は、Ａｕ又はＡｕ合金からなる。第１実施例では、支持枠４２は、Ｚ方向に平面視して、枠状である。Ｚ方向に平面視して、支持枠４２の内側には、第２空間部９２がある。第２空間部９２は、第２圧電層２２と、後述するカバー層４１との間にある空間である。
　カバー層４１は、シリコン基板である。カバー層４１は、第２空間部９２の上を塞ぐように設けられる。カバー層４１には、Ｚ方向に平面視して、支持枠４２と重なる位置にバンプ電極５０が設けられる。
　バンプ電極５０は、カバー層４１と支持枠４２とをＺ方向に貫通するように設けられる。バンプ電極５０は、端子電極５７とバンプ５８とを有する。端子電極５７は、いわゆる、バンプメタルであり、パッド部４３と電気的に接続される。端子電極５７の上には、バンプ５８が設けられる。バンプ５８は、いわゆる、バンプメタルであり、ＢＧＡ（ｂａｌｌ　ｇｒｉｄ　ａｒｒａｙ）バンプである。バンプ５８は、端子電極５７のＺ方向に積層され、端子電極５７と電気的に接続される。これにより、バンプ５８から機能電極３０までが電気的に接続される。
　以上、第１実施形態に係る弾性波装置１Ａについて説明したが、第１実施形態に係る弾性波装置は、第１実施例に係る弾性波装置１Ａに限られない。以下、図面を用いて他の実施例に係る弾性波装置について説明するが、第１実施例と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
　図１５は、第１実施形態に係る弾性波装置の第２実施例の拡大断面図である。図１５は、第２実施例における、図１３の領域Ｅに相当する領域を示す断面図である。図１５に示すように、第２実施例に係る弾性波装置は、第１圧電層２１と第２圧電層２２の第１の主面２１ａ、２２ａの誘電分極の分極状態が異なる点で第１実施例と異なる。第２実施例では、第１圧電層２１の第１の主面２１ａの誘電分極ＤＰ１は、上に向いており、第２圧電層２２の第１の主面２２ａの誘電分極ＤＰ２Ａは、上に向いている。すなわち、第１圧電層２１の第１の主面２１ａの誘電分極ＤＰ１は、第１の主面２１ａの向きと同じであるが、第２圧電層２２の第１の主面２２ａの誘電分極ＤＰ２Ａは、第１の主面２２ａの向きと反対の向きである。この場合でも、弾性波装置１Ａの結合係数を大きく保つことができる。なお、第１圧電層２１の第１の主面２１ａの誘電分極ＤＰ１は、下に向いており、第２圧電層２２の第１の主面２２ａの誘電分極ＤＰ２Ａは、下に向いていてもよい。
　図１６は、第１実施形態に係る弾性波装置の第３実施例の拡大断面図である。図１６は、図１３の領域Ｅに相当する領域を示す断面図である。図１６に示すように、第３実施例に係る弾性波装置は、第２圧電層２２が、電極指３Ａ、４Ａと接していない点で第１実施形態と異なる。すなわち、第３実施例では、電極指３Ａ、４Ａは、第２圧電層２２との間に隙間がある。この場合でも、第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａによって第１圧電層２１及び第２圧電層２２が励振できる。
　ここで、隙間における第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａの少なくとも一方と第２圧電層２２との距離Δｄは、第１電極指３Ａと第２電極指４Ａとの中心間距離ｐよりも小さい。ここで、距離Δｄとは、第１電極指３Ａ又は第２電極指４Ａの第２圧電層２２側の面から第２圧電層２２の第１の主面２２ａまでの最短距離を指す。この範囲とすることで、周波数特性が劣化することを抑制しつつ、容量を十分大きくすることができる。
　以上、第１実施形態に係る弾性波装置の各実施例について説明したが、第１実施形態に係る弾性波装置は、以上説明した第１実施例から第３実施例に示す弾性波装置に限られない。
　例えば、第３実施例について、電極指３Ａ、４Ａは、第２圧電層２２の第１の主面２２ａと接しており、第１圧電層２１との間に隙間があってもよい。この場合、第１電極指３Ａ又は第２電極指４Ａの第１圧電層２１側の面から第１圧電層２１の第１の主面２１ａまでの最短距離が距離Δｄに相当する。
　例えば、第３実施例について、第１圧電層２１と第２圧電層２２とは、配線１２を介して接合されていることに限られず、導体以外の材料からなる介在層によって接合されていてもよい。この場合でも、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の機械的強度を保つことができる。
　例えば、第３実施例について、電極指３Ａ、４Ａの第２圧電層２２側の面には誘電膜が設けられてもよい。なお、この場合でも、隙間における電極指３Ａ、４Ａと第２圧電層２２との距離Δｄとは、電極指３Ａ、４Ａの第２圧電層２２側の面から、第２圧電層２２の第１の主面２２ａまでの距離として定義される。
　以上説明したように、第１実施形態に係る弾性波装置１Ａは、第１圧電層２１と、第１圧電層２１と第１方向に重ねられた第２圧電層２２と、ＩＤＴ電極と、を備え、ＩＤＴ電極は、第１のバスバー電極５と、第１のバスバー電極５に対向する第２のバスバー電極６と、第１のバスバー電極５に設けられ、第２のバスバー電極６に向かって延びる第１電極指３Ａと、第２のバスバー電極６に設けられ、第１のバスバー電極５に向かって延びる第２電極指４Ａと、を有し、第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａは、第１方向において第１圧電層２１と第２圧電層２２とに挟まれ、第１方向に交差する第２方向に延びており、且つ、第２方向と直交する第３方向から見て互いに重なって配置されている。これにより、第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａによって第１圧電層２１及び第２圧電層２２が励振でき、同じサイズで容量を向上させることができるため、同じ容量でサイズを抑制することができる。
　望ましい態様として、第１方向において、第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａは、第１圧電層２１と第２圧電層２２とに接している。これにより、第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａは、第１圧電層２１及び第２圧電層２２のＺ方向の間を支えるので、弾性波装置１Ａの機械的な強度を向上できる。
　また、第１方向において、第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａは、第１圧電層２１に接しており、第２圧電層２２との間には隙間があってもよい。この場合でも、第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａによって第１圧電層２１及び第２圧電層２２が励振でき、同じサイズで容量を向上させることができるため、同じ容量でサイズを抑制することができる。
　望ましい態様として、隙間における第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａの少なくとも一方と第２圧電層２２との距離Δｄは、第１電極指３Ａと第２電極指４Ａとの中心間距離ｐよりも小さい。これにより、周波数特性が劣化することを抑制しつつ、容量を十分大きくすることができる。
　望ましい態様として、第１圧電層２１及び第２圧電層２２は、同一の材料で形成されている。これにより、結合係数を向上できる。
　望ましい態様として、第１圧電層２１及び第２圧電層２２は、単結晶であって、第１圧電層２１と第２圧電層２２との対向する主面の誘電分極の分極状態が同じである。これにより、弾性波装置１Ａの結合係数を大きく保つことができ、スプリアスを抑制できる。
　望ましい態様として、第１圧電層２１の厚みｄ及び第２圧電層２２の厚みｄ２のうち、一方の圧電層の厚みは、他方の圧電層の厚みの２倍を超えない。これにより、第１圧電層２１と第２圧電層２２との厚みの違いによって、結合係数が合致しなくなり周波数特性が劣化することを抑制できる。
　望ましい態様として、第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａは、複数の金属層３ａ～３ｃ、４ａ～４ｃを含む積層体であり、第１圧電層２１又は第２圧電層２２には、チタン又はクロムを主成分とする、第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａの金属層３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃが接している。これにより、弾性波装置１Ａの機械的な強度を向上できる。
　望ましい態様として、支持部材８０をさらに備え、支持部材８０には、空間部（第１空間部９１）があり、第１圧電層２１は、支持部材８０の第１方向に設けられ、第１圧電層２１は、第２圧電層２２に対向する第１の主面２１ａと、第１の主面２１ａの第１方向の反対側にある第２の主面２１ｂとを有し、第１圧電層２１の第２の主面２１ｂは、空間部に面している。これにより、励振領域における第１圧電層２１の振動が妨げられることを抑制できる。
　望ましい態様として、少なくとも第１圧電層２１の厚みは、第１電極指３Ａと第２電極指４Ａのうち、隣り合う第１電極指３Ａと第２電極指４Ａとの間の中心間距離をｐとした場合に２ｐ以下である。これにより、厚み滑り１次モードのバルク波を効果的に励振することができる。
　望ましい態様として、第１圧電層２１及び第２圧電層２２は、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムを含む。これにより、良好な共振特性が得られる弾性波装置を提供することができる。
　望ましい態様として、厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成されている。ラム波を利用する場合、機能電極３０を厚くすると周波数特性に影響を及ぼす可能性がある。一方で、厚み滑りモードのバルク波を利用する場合、機能電極３０を厚くしても周波数特性への影響は小さい。したがって、機能電極３０の厚みを大きくすることができるので、直列抵抗による損失を抑制できる。
　より望ましい態様として、ｄ／ｐが０．２４以下である。これにより、厚み滑り１次モードのバルク波をより効果的に励振することができる。
　望ましい態様として、第１圧電層２１の厚みをｄ、第１電極指３Ａと第２電極指４Ａのうち、隣り合う第１電極指３Ａと第２電極指４Ａとの中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐ≦０．５である。これにより、厚み滑り１次モードのバルク波を効果的に励振することができる。
　望ましい態様として、第３方向に視たときに、第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａが重なり合っている領域である励振領域に対する、励振領域内の第１電極指３Ａ及び第２電極指４Ａの面積の割合であるメタライゼーション比ＭＲが、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たす。これにより、スプリアスを効果的に小さくすることができる。
　望ましい態様として、第１圧電層２１及び第２圧電層２２は、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムを含み、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムのオイラー角（φ，θ，ψ）が、以下の式（１）、式（２）又は式（３）の範囲にある。この場合、比帯域を確実に１７％以下にすることができる。
　（０°±１０°、０°～２０°、任意のψ）　　…式（１）
　（０°±１０°、２０°～８０°、０°～６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２）又は（０°±１０°、２０°～８０°、［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
　（０°±１０°、［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）１／２］～１８０°、任意のψ）　　…式（３）
　以下、本開示に係る試験について説明する。
　試験では、試験例１、２及び比較例１、２に係る弾性波装置について、有限要素法によりシミュレーションを行い、アドミタンス特性を算出した。
　試験例１に係る弾性波装置は、第１実施例に係る弾性波装置１Ａである。ここで、試験例１に係る弾性波装置の設計パラメータは以下のとおりである。
　第１圧電層２１、第２圧電層２２：オイラー角（０°、０°、９０°）のＬｉＮｂＯ３単結晶
　第１圧電層２１の厚みｄ：４００ｎｍ
　第２圧電層２２の厚みｄ２：４００ｎｍ
　電極指３Ａ、４Ａの中心間距離ｐ：３．５５μｍ
　電極指３Ａ、４Ａの幅：１．１μｍ
　電極指３Ａ、４Ａの金属層３ａ、４ａ：厚み１０ｎｍのチタン
　電極指３Ａ、４Ａの金属層３ｂ、４ｂ：厚み４９０ｎｍのアルミニウム
　電極指３Ａ、４Ａの金属層３ｃ、４ｃ：厚み１０ｎｍのチタン
　試験例２に係る弾性波装置は、第２実施例に係る弾性波装置である。すなわち、試験例２に係る弾性波装置は、試験例１と第２圧電層２２の第１の主面２２ａ誘電分極の向きが異なる。その他の点について、試験例２に係る弾性波装置の設計パラメータは試験例１と同様である。
　図１７は、比較例１に係る弾性波装置の拡大断面図である。図１７は、図１３の領域Ｅに相当する領域を示す断面図である。図１７に示すように、比較例１に係る弾性波装置は、第２圧電層２２を欠く点で試験例１と異なる。その他の点について、試験例２に係る弾性波装置の設計パラメータは試験例１と同様である。
　図１８は、比較例２に係る弾性波装置の拡大断面図である。図１８は、図１３の領域Ｅに相当する領域を示す断面図である。図１８に示すように、比較例２に係る弾性波装置は、第２圧電層２２が、第１圧電層２１の第２の主面２１ｂ側に設けられる点で試験例１と異なる。その他の点について、試験例２に係る弾性波装置の設計パラメータは試験例１と同様である。
　図１９は、試験例１及び比較例１に係る弾性波装置のアドミタンス特性を示す図である。図１９に示すように、試験例１に係る弾性波装置は、結合係数を比較例１に係る弾性波装置と同等以上に保ちつつ、容量が増加していた。試験例１に係る弾性波装置の容量は、比較例１と比べ、９７％増加していた。これは、試験例１に係る弾性波装置には、第２圧電層２２が設けられているためと考えられる。これにより、試験例１に係る弾性波装置は、素子サイズを比較例１に係る弾性波装置の半分にすることでほぼ同じ容量を得ることができる。これにより、試験例１に係る弾性波装置は、サイズを抑制することができる。
　図２０は、試験例１及び比較例２に係る弾性波装置のアドミタンス特性を示す図である。図２０に示すように、試験例１に係る弾性波装置の容量は、比較例２と比べ、５２％増加していた。これは、試験例１に係る弾性波装置が、比較例２に係る弾性波装置よりも、電極指３、４と第２圧電層２２との距離が近いためと考えられる。これにより、試験例１に係る弾性波装置は、素子サイズを比較例１に係る弾性波装置より小さくしても同じ容量を得ることができる。これにより、試験例１に係る弾性波装置は、サイズを抑制することができる。
　また、図２０に示すように、試験例１に係る弾性波装置は、比較例２に係る弾性波装置と比較して、厚み方向の電界によるスプリアスが減少した。これは、圧電層に生じるモードにとって、試験例１に係る弾性波装置の中心間距離ｐと圧電層の厚みｄとの比率が比較例２に対して半分程度になるためと考えられる。これにより、試験例１に係る弾性波装置は、比較例２に係る弾性波装置よりスプリアスを抑制できる。
　図２１は、試験例１及び試験例２に係る弾性波装置のアドミタンス特性を示す図である。図２１に示すように、試験例２では、第１圧電層２１と第２圧電層２２との第１の主面２１ａ、２２ａの誘電分極の状態が異なるため、試験例１よりもスプリアスが生じやすくなっているものの、試験例１に係る弾性波装置とほぼ同じ容量を得ることができる。これにより、試験例２に係る弾性波装置も、サイズを抑制することができる。
　なお、上記した実施の形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定して解釈するためのものではない。本開示は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本開示にはその等価物も含まれる。
　１、１Ａ、１０１、３０１　弾性波装置
　２　圧電層
　２ａ　第１の主面
　２ｂ　第２の主面
　３、３Ａ　電極指（第１電極指）
　３ａ～３ｃ　金属層
　４、４Ａ　電極指（第２電極指）
　４ａ～４ｃ　金属層
　５　第１のバスバー電極
　６　第２のバスバー電極
　７　中間層
　７ａ　開口部
　８　支持基板
　８ａ　開口部
　９　空間部
　１２　配線
　２１　第１圧電層
　２１ａ　第１の主面
　２１ｂ　第２の主面
　２２　第２圧電層
　２２ａ　第１の主面
　２２ｂ　第２の主面
　３０　機能電極
　４１　カバー層
　４２　支持枠
　４３　パッド部
　５０　バンプ電極
　５７　端子電極
　５８　バンプ
　８０　支持部材
　８１　蓋基板
　８２　接合層
　９１　第１空間部
　９２　第２空間部
　２０１　圧電層
　２０１ａ　第１の主面
　２０１ｂ　第２の主面
　２５１　第１領域
　２５２　第２領域
　３１０、３１１　反射器
　Ｃ　励振領域
　ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ２Ａ　誘電分極
　ＶＰ１　仮想平面

Claims (16)

  1. 　第１圧電層と、
    　前記第１圧電層と第１方向に重ねられた第２圧電層と、
    　ＩＤＴ電極と、
    　を備え、
    　前記ＩＤＴ電極は、第１のバスバー電極と、前記第１のバスバー電極に対向する第２のバスバー電極と、前記第１のバスバー電極に設けられ、前記第２のバスバー電極に向かって延びる第１電極指と、前記第２のバスバー電極に設けられ、前記第１のバスバー電極に向かって延びる第２電極指と、を有し、
    　前記第１電極指及び前記第２電極指は、前記第１方向において前記第１圧電層と前記第２圧電層とに挟まれ、前記第１方向に交差する第２方向に延びており、且つ、前記第２方向と直交する第３方向から見て互いに重なって配置されている、弾性波装置。
  2. 　前記第１方向において、前記第１電極指及び前記第２電極指は、前記第１圧電層と前記第２圧電層とに接している、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記第１方向において、前記第１電極指及び前記第２電極指は、前記第１圧電層に接しており、前記第２圧電層との間には隙間がある、請求項１に記載の弾性波装置。
  4. 　前記隙間における前記第１電極指及び前記第２電極指の少なくとも一方と前記第２圧電層との距離は、前記第１電極指と前記第２電極指との中心間距離よりも小さい、請求項３に記載の弾性波装置。
  5. 　前記第１圧電層及び前記第２圧電層は、同一の材料で形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 　前記第１圧電層及び前記第２圧電層は、単結晶であって、前記第１圧電層と前記第２圧電層との対向する主面の誘電分極の分極状態が同じである、請求項１から５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　前記第１圧電層の厚み及び前記第２圧電層の厚みのうち、一方の圧電層の厚みは、他方の圧電層の厚みの２倍を超えない、請求項１から６のいずれか１項に記載の弾性波装置。　
  8. 　前記第１電極指及び前記第２電極指は、複数の金属層を含む積層体であり、
    　前記第１圧電層又は前記第２圧電層には、チタン又はクロムを主成分とする、前記第１電極指及び前記第２電極指の金属層が接している、請求項１から７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 　支持部材をさらに備え、
    　前記支持部材には、空間部があり、
    　前記第１圧電層は、前記支持部材の前記第１方向に設けられ、
    　前記第１圧電層は、前記第２圧電層に対向する第１の主面と、前記第１の主面の前記第１方向の反対側にある第２の主面とを有し、
    　前記第１圧電層の第２の主面は、前記空間部に面している、請求項１から８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 　少なくとも前記第１圧電層の厚みは、前記第１電極指と前記第２電極指のうち、隣り合う前記第１電極指と前記第２電極指との間の中心間距離をｐとした場合に２ｐ以下である、請求項１から９のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  11. 　前記第１圧電層及び前記第２圧電層は、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムを含む、請求項１０に記載の弾性波装置。
  12. 　厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成されている、請求項１１に記載の弾性波装置。
  13. 　ｄ／ｐが０．２４以下である、請求項１２に記載の弾性波装置。
  14. 　前記第１圧電層の厚みをｄ、前記第１電極指と前記第２電極指のうち、隣り合う前記第１電極指と前記第２電極指との中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐ≦０．５である、請求項１１に記載の弾性波装置。
  15. 　前記第３方向に視たときに、前記第１電極指及び前記第２電極指が重なり合っている領域である励振領域に対する、前記励振領域内の前記第１電極指及び前記第２電極指の面積の割合であるメタライゼーション比ＭＲが、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たす、請求項１から９のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  16. 　前記第１圧電層及び前記第２圧電層は、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムを含み、
    　前記ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムのオイラー角（φ，θ，ψ）が、以下の式（１）、式（２）又は式（３）の範囲にある、請求項１から９のいずれか１項に記載の弾性波装置。
    　（０°±１０°、０°～２０°、任意のψ）　　…式（１）
    　（０°±１０°、２０°～８０°、０°～６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２）又は（０°±１０°、２０°～８０°、［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
    　（０°±１０°、［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）１／２］～１８０°、任意のψ）　　…式（３）
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018182497A (ja) * 2017-04-11 2018-11-15 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス
JP2020191535A (ja) * 2019-05-21 2020-11-26 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ
WO2021060513A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01 株式会社村田製作所 弾性波装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018182497A (ja) * 2017-04-11 2018-11-15 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス
JP2020191535A (ja) * 2019-05-21 2020-11-26 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ
WO2021060513A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01 株式会社村田製作所 弾性波装置

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