WO2023210762A1 - 弾性波素子 - Google Patents

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WO2023210762A1
WO2023210762A1 PCT/JP2023/016704 JP2023016704W WO2023210762A1 WO 2023210762 A1 WO2023210762 A1 WO 2023210762A1 JP 2023016704 W JP2023016704 W JP 2023016704W WO 2023210762 A1 WO2023210762 A1 WO 2023210762A1
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WO
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electrode
electrode finger
bus bar
piezoelectric layer
acoustic wave
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Application number
PCT/JP2023/016704
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English (en)
French (fr)
Inventor
克也 大門
Original Assignee
株式会社村田製作所
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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

Definitions

  • the present disclosure relates to an acoustic wave device.
  • Patent Document 1 discloses an elastic wave device that uses plate waves.
  • the elastic wave device described in Patent Document 1 includes a support, a piezoelectric substrate, and an IDT electrode.
  • the support body is provided with a cavity.
  • the piezoelectric substrate is provided on the support body so as to overlap with the cavity.
  • the IDT electrode is provided on the piezoelectric substrate so as to overlap with the cavity.
  • a plate wave is excited by an IDT electrode.
  • An object of the present disclosure is to provide an acoustic wave element that can suppress the occurrence of cracks.
  • An acoustic wave element includes: a support member; a piezoelectric layer provided on the support member; and a functional electrode provided on the piezoelectric layer,
  • the support member is provided with a cavity at a position overlapping a part of the functional electrode in the stacking direction of the support member and the piezoelectric layer,
  • the functional electrode is a first bus bar; a second bus bar disposed opposite to the first bus bar in a first direction intersecting the stacking direction; at least one first electrode finger connected to the first bus bar and extending in the first direction toward the second bus bar; At least one second electrode finger connected to the second bus bar and extending in the first direction toward the first bus bar so as to face the first electrode finger in a second direction perpendicular to the first direction. Equipped with electrode fingers and At least one of the first electrode finger and the second electrode finger includes a third electrode finger having a tip disposed outside the cavity in the stacking direction.
  • an acoustic wave element that can suppress the occurrence of cracks.
  • Plan view showing the electrode structure on the piezoelectric layer A cross-sectional view of the portion along line AA in Figure 1A
  • a schematic front sectional view for explaining waves of the elastic wave device of the present disclosure A schematic diagram showing a bulk wave when a voltage is applied between the first electrode and the second electrode such that the second electrode has a higher potential than the first electrode.
  • a diagram showing resonance characteristics of an elastic wave device according to a first embodiment of the present disclosure A diagram showing the relationship between d/2p and the fractional band as a resonator of an elastic wave device A plan view of another elastic wave device according to the first embodiment of the present disclosure Reference diagram showing an example of resonance characteristics of an elastic wave device A diagram showing the relationship between the fractional band when a large number of elastic wave resonators are configured and the amount of phase rotation of spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of spurious.
  • a diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional band A diagram showing a map of the fractional band with respect to the Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO3 when d/p is brought as close to 0 as possible
  • a partially cutaway perspective view for explaining an elastic wave device according to a first embodiment of the present disclosure A schematic plan view showing an electrode structure of an elastic wave device according to a second embodiment of the present disclosure
  • a schematic cross-sectional view of the elastic wave device in FIG. 13 taken along line AA in FIG. 14 A schematic plan view showing an electrode structure of an elastic wave device according to a first modification of the second embodiment of the present disclosure
  • Acoustic wave devices include a piezoelectric layer containing lithium niobate or lithium tantalate, a first electrode and a second electrode facing each other in a direction crossing the thickness direction of the piezoelectric layer. and an electrode.
  • the elastic wave device of the first aspect utilizes a bulk wave in a thickness shear mode.
  • the first electrode and the second electrode are adjacent electrodes, the thickness of the piezoelectric layer is d, and the distance between the centers of the first electrode and the second electrode is p.
  • d/p is 0.5 or less.
  • Lamb waves are used as plate waves. It is possible to obtain resonance characteristics due to the Lamb wave described above.
  • An acoustic wave device includes a piezoelectric layer containing lithium niobate or lithium tantalate, and an upper electrode and a lower electrode that face each other in the thickness direction of the piezoelectric layer with the piezoelectric layer in between, and Take advantage of.
  • FIG. 1A is a schematic perspective view showing the appearance of an acoustic wave device according to a first embodiment of the first and second aspects
  • FIG. 1B is a plan view showing an electrode structure on a piezoelectric layer.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion taken along line AA in FIG. 1A.
  • the elastic wave device 1 has a piezoelectric layer 2 containing lithium niobate (LiNbO 3 ).
  • the piezoelectric layer 2 may contain lithium tantalate (LiTaO 3 ).
  • the cut angle of LiNbO 3 or LiTaO 3 is a Z cut in this embodiment, it may be a rotational Y cut or an X cut.
  • a propagation orientation of Y propagation and X propagation ⁇ 30° is preferred.
  • the thickness of the piezoelectric layer 2 is not particularly limited, but is preferably 50 nm or more and 1000 nm or less in order to effectively excite the thickness shear mode.
  • the piezoelectric layer 2 has first and second main surfaces 2a and 2b that face each other.
  • An electrode 3 and an electrode 4 are provided on the first main surface 2a.
  • electrode 3 is an example of a "first electrode”
  • electrode 4 is an example of a "second electrode”.
  • the plurality of electrodes 3 are a plurality of first electrode fingers connected to the first bus bar 5.
  • the plurality of electrodes 4 are a plurality of second electrode fingers connected to the second bus bar 6.
  • the plurality of electrodes 3 and the plurality of electrodes 4 are interposed with each other.
  • the electrode 3 and the electrode 4 have a rectangular shape and have a length direction.
  • the electrode 3 and the adjacent electrode 4 face each other in a direction perpendicular to this length direction.
  • These plurality of electrodes 3, 4, first bus bar 5, and second bus bar 6 constitute an IDT (Interdigital Transducer) electrode.
  • the length direction of the electrodes 3 and 4 and the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 are both directions that intersect the thickness direction of the piezoelectric layer 2. Therefore, it can be said that the electrode 3 and the adjacent electrode 4 face each other in the direction intersecting the thickness direction of the piezoelectric layer 2.
  • the length direction of the electrodes 3 and 4 may be replaced with the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 shown in FIGS. 1A and 1B. That is, in FIGS. 1A and 1B, the electrodes 3 and 4 may extend in the direction in which the first bus bar 5 and the second bus bar 6 extend. In that case, the first bus bar 5 and the second bus bar 6 will extend in the direction in which the electrodes 3 and 4 extend in FIGS. 1A and 1B.
  • Electrode 3 and electrode 4 are adjacent to each other are provided in a direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4.
  • electrode 3 and electrode 4 are adjacent to each other are arranged so as to be in direct contact with each other, but when electrode 3 and electrode 4 are arranged with a gap between them. refers to
  • the number of pairs of electrodes need not be an integer pair, but may be 1.5 pairs, 2.5 pairs, or the like.
  • the center-to-center distance between the electrodes 3 and 4, that is, the pitch, is preferably in the range of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the center-to-center distance between the electrodes 3 and 4 refers to the center of the width dimension of the electrode 3 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode 3, and the width dimension of the electrode 4 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode 4.
  • the distance between the center of is 1 It refers to the average value of the distance between the centers of adjacent electrodes 3 and 4 among 5 or more pairs of electrodes 3 and 4.
  • the width of the electrodes 3 and 4, that is, the dimension in the opposing direction of the electrodes 3 and 4 is preferably in the range of 150 nm or more and 1000 nm or less.
  • the distance between the centers of the electrodes 3 and 4 refers to the distance between the center of the dimension (width dimension) of the electrode 3 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode 3 and the center of the dimension (width dimension) of the electrode 4 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode 4. This is the distance between the center of the dimension (width dimension).
  • the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 is the direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric layer 2. This is not the case when a piezoelectric material having a different cut angle is used as the piezoelectric layer 2.
  • “orthogonal” is not limited to strictly orthogonal, but approximately orthogonal (for example, the angle between the direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4 and the polarization direction is 90° ⁇ 10°) But that's fine.
  • a support substrate 8 is laminated on the second main surface 2b side of the piezoelectric layer 2 with an insulating layer 7 in between.
  • the insulating layer 7 and the support substrate 8 as supporting members have a frame-like shape, and have openings 7a and 8a as shown in FIG. Thereby, a cavity 9 is formed.
  • the cavity 9 is provided so as not to hinder the vibration of the excitation region C of the piezoelectric layer 2. Therefore, the support member is laminated on the second main surface 2b with the insulating layer 7 in between, at a position that does not overlap with the portion where at least one pair of electrodes 3 and 4 are provided. Note that the insulating layer 7 may not be provided. Therefore, the support substrate 8 can be laminated directly or indirectly on the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2.
  • the insulating layer 7 contains silicon oxide.
  • Support substrate 8 contains Si.
  • the plane orientation of the Si surface on the piezoelectric layer 2 side may be (100), (110), or (111).
  • Si has a high resistivity of 4 k ⁇ or more.
  • the support substrate 8 can also be constructed using an appropriate insulating material or semiconductor material.
  • Examples of materials for the support substrate 8 include aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, piezoelectric materials such as crystal, alumina, magnesia, sapphire, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, and starch.
  • Various ceramics such as tite and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, semiconductors such as gallium nitride, etc. can be used.
  • the material of the plurality of electrodes 3 and 4 and the first and second bus bars 5 and 6 is an appropriate metal or alloy such as Al or AlCu alloy.
  • the electrodes 3 and 4 and the first and second bus bars 5 and 6 have a structure in which an Al film is laminated on a Ti film. Note that an adhesive layer other than the Ti film may be used.
  • an AC voltage is applied between the plurality of electrodes 3 and the plurality of electrodes 4. More specifically, an AC voltage is applied between the first bus bar 5 and the second bus bar 6. Thereby, it is possible to obtain resonance characteristics using the thickness shear mode bulk wave excited in the piezoelectric layer 2.
  • d/p 0. It is considered to be 5 or less. Therefore, the bulk wave in the thickness shear mode 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 electrodes 3 and 4 when there is a plurality of at least one of the electrodes 3 and 4 as in this embodiment, that is, when the electrodes 3 and 4 are one pair of electrodes and there are 1.5 or more pairs of electrodes 3 and 4, adjacent
  • the distance p between the centers of the electrodes 3 and 4 is the average distance between the centers of the adjacent electrodes 3 and 4.
  • the elastic wave device 1 of this embodiment has the above configuration, even if the logarithm of the electrodes 3 and 4 is reduced in an attempt to achieve miniaturization, the Q value is unlikely to decrease. This is because the resonator does not require reflectors on both sides and has little propagation loss. Further, the reason why the reflector is not required is because the bulk wave in the thickness shear mode is used.
  • FIG. 3A is a schematic front sectional view for explaining Lamb waves propagating through a piezoelectric film of a conventional acoustic wave device.
  • a conventional elastic wave device is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 2012157019.
  • waves propagate in the piezoelectric film 201 as indicated by arrows.
  • the first main surface 201a and the second main surface 201b are opposite to each other, and the thickness direction connecting the first main surface 201a and the second main surface 201b is the Z direction. It is.
  • the X direction is the direction in which the electrode fingers of the IDT electrodes are lined up. As shown in FIG.
  • the wave propagates in the X direction as shown. Since it is a plate wave, the piezoelectric film 201 vibrates as a whole, but since the wave propagates in the X direction, reflectors are placed on both sides to obtain resonance characteristics. Therefore, wave propagation loss occurs, and when miniaturization is attempted, that is, when the number of logarithms of electrode fingers is reduced, the Q value decreases.
  • the vibration displacement is in the thickness-slip direction, so the waves are generated between the first principal surface 2a and the second principal surface 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. Since resonance characteristics are obtained by the propagation of waves in the Z direction, a reflector is not required. Therefore, no propagation loss occurs when propagating to the reflector. Therefore, even if the number of electrode pairs consisting of electrodes 3 and 4 is reduced in an attempt to promote miniaturization, the Q value is unlikely to decrease.
  • FIG. 4 schematically shows a bulk wave when a voltage is applied between electrode 3 and electrode 4 such that electrode 4 has a higher potential than electrode 3.
  • the first region 451 is a region of the excitation region C between a 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 452 is a region of the excitation region C between the virtual plane VP1 and the second principal surface 2b.
  • the elastic wave device 1 As mentioned above, in the elastic wave device 1, at least one pair of electrodes consisting of the electrode 3 and the electrode 4 are arranged, but since the wave is not propagated in the X direction, the elastic wave device 1 is made up of the electrodes 3 and 4. There does not necessarily have to be a plurality of pairs of electrodes. That is, it is only necessary that at least one pair of electrodes be provided.
  • the electrode 3 is an electrode connected to a hot potential
  • the electrode 4 is an electrode connected to a ground potential.
  • Electrode 3 may be connected to ground potential and electrode 4 to hot potential.
  • at least one pair of electrodes is an electrode connected to a hot potential or an electrode connected to a ground potential, as described above, and no floating electrode is provided.
  • FIG. 5 is a diagram showing resonance characteristics of the elastic wave device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the design parameters of the elastic wave device 1 that obtained this resonance characteristic are as follows.
  • the logarithm of electrodes consisting of electrodes 3 and 4 21 pairs
  • center distance between electrodes 3 ⁇ m
  • width of electrodes 3 and 4 500 nm
  • d/p 0.133.
  • Insulating layer 7 silicon oxide film with a thickness of 1 ⁇ m.
  • Support substrate 8 Si.
  • the length of the excitation region C is a dimension along the length direction of the electrodes 3 and 4 of the excitation region C.
  • the inter-electrode distances of the electrode pairs consisting of the electrodes 3 and 4 were all made equal in multiple pairs. That is, the electrodes 3 and 4 were arranged at equal pitches.
  • d/p is preferably 0.5 or less, as described above. is 0.24 or less. This will be explained with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between d/2p and the fractional band of the resonator of the elastic wave device.
  • the at least one pair of electrodes may be one pair, and in the case of one pair of electrodes, the above p is the distance between the centers of adjacent electrodes 3 and 4. Furthermore, in the case of 1.5 or more pairs of electrodes, the average distance between the centers of adjacent electrodes 3 and 4 may be set to p.
  • the thickness d of the piezoelectric layer if the piezoelectric layer 2 has thickness variations, a value obtained by averaging the thicknesses may be adopted.
  • FIG. 7 is a plan view of another elastic wave device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • a pair of electrodes including an electrode 3 and an electrode 4 are provided on the first main surface 2a of the 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-mentioned d/p is 0.5 or less, bulk waves in the thickness shear mode can be excited effectively.
  • the above-mentioned adjacent it is desirable that the metallization ratio MR of the electrodes 3 and 4 satisfies MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075. That is, when viewed in the direction in which the adjacent first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers are facing each other, the region where the plurality of first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers overlap is excited. region (intersection region), and when the metallization ratio of the plurality of first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers with respect to the excitation region is MR, MR ⁇ 1.75 (d/p) + 0.075. It is preferable to meet the requirements. In that case, spurious can be effectively reduced.
  • FIG. 8 is a reference diagram showing an example of the resonance characteristics of the elastic wave device 1.
  • a spurious signal indicated by arrow B appears between the resonant frequency and the anti-resonant 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 area surrounded by the dashed line C becomes the excitation region.
  • This excitation region is the region where the electrode 3 overlaps the electrode 4 when the electrode 3 and the electrode 4 are viewed in a direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4, that is, in a direction in which they face each other. and a region between electrodes 3 and 4 where electrodes 3 and 4 overlap.
  • the area of the electrodes 3 and 4 in the excitation region C with respect to the area of this excitation region is the metallization ratio MR. That is, the metallization ratio MR is the ratio of the area of the metallized portion to the area of the excitation region.
  • MR may be the ratio of the metallized portion included in all the excitation regions to the total area of the excitation regions.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the fractional band and the amount of phase rotation of spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of spurious when a large number of elastic wave resonators are configured according to the present embodiment. be. Note that the specific band was adjusted by variously changing the thickness of the piezoelectric layer and the dimensions of the electrode. Further, although FIG. 9 shows the results when a Z-cut piezoelectric layer containing LiNbO 3 is used, the same tendency occurs even when piezoelectric layers with other cut angles are used.
  • the spurious is as large as 1.0.
  • the fractional band exceeds 0.17, that is, exceeds 17%, a large spurious with a spurious level of 1 or more will affect the pass band even if the parameters that make up the fractional band are changed. Appear within. That is, as in the resonance characteristics shown in FIG. 8, a large spurious signal indicated by arrow B appears within the band. Therefore, it is preferable that the fractional band is 17% or less. In this case, by adjusting the thickness of the piezoelectric layer 2, the dimensions of the electrodes 3 and 4, etc., the spurious can be reduced.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional band.
  • various elastic wave devices having different d/2p and MR were constructed and the fractional bands were measured.
  • the hatched area on the right side of the broken line D in FIG. 10 is a region where the fractional band is 17% or less.
  • the fractional band can be reliably set to 17% or less.
  • FIG. 11 is a diagram showing a map of the fractional band with respect to Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is brought as close to 0 as possible.
  • the hatched area in FIG. 11 is the area where a fractional band of at least 5% is obtained, and the range of this area can be approximated by the following equations (1), (2), and (3). ).
  • the fractional band can be made sufficiently wide, which is preferable.
  • FIG. 12 is a partially cutaway perspective view for explaining the elastic wave device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the elastic wave device 81 has a support substrate 82 .
  • the support substrate 82 is provided with an open recess on the upper surface.
  • a piezoelectric layer 83 is laminated on the support substrate 82 . Thereby, a cavity 9 is formed.
  • An IDT electrode 84 is provided on the piezoelectric layer 83 above the cavity 9 .
  • Reflectors 85 and 86 are provided on both sides of the IDT electrode 84 in the elastic wave propagation direction. In FIG. 12, the outer periphery of the cavity 9 is indicated by a broken line.
  • the IDT electrode 84 includes first and second bus bars 84a and 84b, an electrode 84c as a plurality of first electrode fingers, and an electrode 84d as a plurality of second electrode fingers.
  • the plurality of electrodes 84c are connected to the first bus bar 84a.
  • the plurality of electrodes 84d are connected to the second bus bar 84b.
  • the plurality of electrodes 84c and the plurality of electrodes 84d are interposed with each other.
  • the elastic wave device 81 by applying an alternating current electric field to the IDT electrode 84 on the cavity 9, a Lamb wave as a plate wave is excited. Since the reflectors 85 and 86 are provided on both sides, the resonance characteristic due to the Lamb wave described above can be obtained.
  • the elastic wave device of the present disclosure may utilize plate waves.
  • FIG. 13 is a schematic plan view showing the electrode structure of the acoustic wave device according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the elastic wave device of FIG. 13 taken along line AA in FIG.
  • the acoustic wave device 100 includes a support member 101, a piezoelectric layer 110, and a functional electrode 120.
  • the support member 101 is provided with a cavity 130, and a wiring electrode (not shown) is electrically connected to the functional electrode 120.
  • the elastic wave device 100 may be referred to as an elastic wave element 100.
  • the support member 101 has a support substrate 102 and an intermediate layer 103.
  • the support member 101 is composed of a laminate including a support substrate 102 containing Si and an intermediate layer 103 laminated on the support substrate 102 and containing SiOx. Note that the support member 101 only needs to have the support substrate 102 and does not need to have the intermediate layer 103.
  • the intermediate layer 103 may be referred to as a bonding layer 103.
  • the support substrate 102 is a substrate having a thickness in the stacking direction D11.
  • the "lamination direction” is the thickness direction of the support substrate 102, and means the lamination direction in which the support member 101 and the piezoelectric layer 110 are laminated.
  • An intermediate layer 103 is provided on the main surface of the support substrate 102 facing the piezoelectric layer 110 .
  • the support member 101 is provided with a cavity 130.
  • the cavity 130 may be referred to as a space 130.
  • the cavity 130 is provided between the support member 101 and the piezoelectric layer 110. That is, the cavity 130 is a space defined by the support member 101 and the piezoelectric layer 110.
  • the cavity 130 is provided in the intermediate layer 103. Specifically, in the intermediate layer 103, a recessed portion is provided that opens on the surface opposite to the surface in contact with the support substrate 102. A cavity 130 is formed by covering the recess with the piezoelectric layer 110.
  • the cavity 130 only needs to be provided in a part of the support member 101. If the support member 101 does not include the intermediate layer 103, the cavity 130 may be provided in the support substrate 102.
  • the piezoelectric layer 110 is provided on the support member 101.
  • the piezoelectric layer 110 is stacked on one side of the support member 101 in the stacking direction D11.
  • the piezoelectric layer 110 is provided on the intermediate layer 103.
  • the piezoelectric layer 110 is provided on the surface of the intermediate layer 103 that is opposite to the surface in contact with the support substrate 102 .
  • piezoelectric layer 110 may be referred to as piezoelectric layer 110.
  • a portion of the piezoelectric layer 110 located in a region overlapping with the cavity 130 when viewed in plan in the stacking direction D11 is referred to as a membrane portion 111.
  • viewed in plan in the stacking direction D11 means viewing from the stacking direction of the support member 101 and the piezoelectric layer 110.
  • in the lamination direction of the support member and the piezoelectric layer according to the present disclosure means “as viewed from above in the lamination direction D11" in this specification.
  • the cavity 130 may be provided in the support member 101 at a position overlapping at least a portion of the functional electrode 120 when viewed in plan in the stacking direction D11.
  • the piezoelectric layer 110 includes, for example, LiNbOx or LiTaOx. In other words, piezoelectric layer 110 includes lithium niobate or lithium tantalate. The thickness of the piezoelectric layer 110 is thinner than the thickness of the intermediate layer 103.
  • the functional electrode 120 is an IDT electrode.
  • the functional electrode 120 includes a first bus bar 121 and a second bus bar 122 facing each other, a plurality of first electrode fingers 123 and a plurality of second electrode fingers 124 arranged between the first bus bar 121 and the second bus bar 122. and has.
  • the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 are interposed with each other, and adjacent first electrode fingers 123 and second electrode fingers 124 constitute a pair of electrode sets.
  • the functional electrode 120 had the several 1st electrode finger 123, it is not limited to this and should just have at least one 1st electrode finger 123.
  • the functional electrode 120 has a plurality of second electrode fingers 124, but is not limited to this, and may have at least one second electrode finger 124.
  • the first bus bar 121 and the second bus bar 122 are arranged to face each other in a first direction D12 that intersects the stacking direction D11.
  • the first direction D12 is a direction that intersects the lamination direction D11 in which the support member 101 and the piezoelectric layer 110 are laminated in the plane direction of the piezoelectric layer 110.
  • the plane direction of the piezoelectric layer 110 is the direction in which the surface of the piezoelectric layer 110 extends when viewed in plan in the stacking direction D11.
  • the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 extend in the first direction D12, and are arranged to overlap when viewed from the second direction D13 orthogonal to the first direction D12.
  • the second direction D13 is a direction perpendicular to the first direction D12 when viewed from above in the stacking direction D11.
  • the second direction D13 is a direction perpendicular to the first direction D12 in the surface direction of the piezoelectric layer 110.
  • the second direction D13 is a direction in which the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 are lined up. That is, the second direction D13 is a facing direction in which the adjacent plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 are opposed to each other.
  • the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 are arranged adjacent to each other and facing each other. Further, when viewed from the second direction D13, the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 are arranged to overlap with each other. That is, the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 are arranged alternately in the second direction D13. Specifically, adjacent first electrode fingers 123 and second electrode fingers 124 are arranged to face each other, forming a pair of electrode sets. In the resonator of the acoustic wave element 100, a plurality of electrode sets are arranged in line in the second direction D13.
  • the plurality of first electrode fingers 123 extend in a first direction D12 that intersects the stacking direction D11.
  • the plurality of second electrode fingers 124 face any one of the plurality of first electrode fingers 123 in the second direction D13, and extend in the first direction D12.
  • the base ends of the plurality of first electrode fingers 123 are connected to the first bus bar 121.
  • the plurality of first electrode fingers 123 may include first electrode fingers 123 that are not connected to the first bus bar 121.
  • the base ends of the plurality of second electrode fingers 124 are connected to the second bus bar 122.
  • the plurality of second electrode fingers 124 may include second electrode fingers 124 that are not connected to the second bus bar 122.
  • Each of the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 is arranged outside the range where the cavity 130 is arranged (indicated by a dotted line in FIG. 13) when viewed in plan in the stacking direction D11. It includes a third electrode finger 125 having a tip 125a.
  • each of the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 includes a third electrode finger 125 having a tip 125a disposed outside the cavity 130 in the stacking direction D11.
  • the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 include a fourth electrode finger 126 having a tip portion 126a located inside the range in which the cavity 130 is arranged.
  • the first bus bar 121 and the second bus bar 122 are provided with a recess 127 recessed in the first direction D12 in a portion facing the tip 125a of the third electrode finger 125.
  • the recess 127 is recessed in the first direction D12 to the outside of the range where the cavity 130 is arranged when viewed in plan in the stacking direction D11.
  • the region where the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 are arranged to overlap in the second direction D13 is an excitation region C1. That is, the excitation region C1 includes a plurality of first electrode fingers 123 and a plurality of second electrode fingers 123 when viewed in a direction in which adjacent first electrode fingers 123 and second electrode fingers 124 face each other, that is, in a second direction D13. This is the area where the electrode fingers 124 overlap. In this specification, the excitation region C1 may be referred to as an intersection region C1.
  • Each IDT electrode is provided on the piezoelectric layer 110 at a position overlapping with the cavity 130 when viewed in plan in the stacking direction D11.
  • the cavity 130 is provided at a position overlapping the first bus bar 121, the second bus bar 122, the plurality of first electrode fingers 123, and the plurality of second electrode fingers 124 when viewed in plan in the stacking direction D11.
  • the IDT electrode is provided on the membrane portion 111.
  • the IDT electrode may be provided on at least a portion of the membrane portion 111 when viewed in plan in the stacking direction D11.
  • the support member 101 the piezoelectric layer 110 provided on the support member 101, and the functional electrode 120 provided on the piezoelectric layer 110 are provided.
  • the support member 101 is provided with a cavity 130 at a position overlapping a part of the functional electrode 120 in the stacking direction D11 of the support member 101 and the piezoelectric layer 110.
  • the functional electrode 120 includes a first bus bar 121, a second bus bar 122 disposed facing the first bus bar 121 in a first direction D12 intersecting the stacking direction D11, and a combination of the first bus bar 121 and the second bus bar 122.
  • a plurality of first electrode fingers 123 are arranged between the plurality of first electrode fingers 123 and extend in the first direction D12, and a first bus bar is arranged so as to face any one of the plurality of first electrode fingers 123 in a second direction D13 orthogonal to the first direction D12. 121 and the second bus bar 122, and includes a plurality of second electrode fingers 124 extending in the first direction D12.
  • the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 include a third electrode finger 125 having a tip 125a disposed outside the range in which the cavity 130 is disposed.
  • Such an elastic wave device 100 can suppress the occurrence of cracks.
  • the tips of the plurality of first electrode fingers 123 or the plurality of second electrode fingers 124 are arranged inside the range in which the cavity 130 is arranged when viewed in plan in the stacking direction D11, the first electrode fingers Cracks may occur in the piezoelectric layer 110 starting from the corner of the tip of the electrode finger 123 or the second electrode finger 124.
  • the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 have tip portions 125a arranged outside the range in which the cavity 130 is arranged. Since the third electrode finger 125 is included, cracks do not occur at the corners of the tip portion 125a of the third electrode finger 125. As a result, generation of cracks can be suppressed.
  • both the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 include the third electrode finger 125
  • the present invention is not limited to this. It is sufficient that at least one of the plurality of first electrode fingers 123 or the plurality of second electrode fingers 124 includes the third electrode finger 125.
  • the cavity 130 is provided at a position overlapping the first bus bar 121 and the second bus bar 122 when viewed in plan in the stacking direction D11, but the present invention is not limited to this.
  • the cavity 130 may be provided at a position that does not overlap the first bus bar 121 and the second bus bar 122 when viewed in plan in the stacking direction D11.
  • the IDT electrode may be provided on the piezoelectric layer 110 in the stacking direction D11.
  • the IDT electrode may be provided on the side of the piezoelectric layer 110 where the cavity 130 is provided.
  • FIG. 15 is a schematic plan view of an elastic wave device 100A according to modification 1.
  • the elastic wave device 100A has the second embodiment in that the first bus bar 121 and the second bus bar 122 are arranged at a different position from the cavity 130 when viewed in plan in the stacking direction D11.
  • the configuration of the elastic wave device 100 is different from that of the elastic wave device 100 .
  • the first bus bar 121 and the second bus bar 122 as a whole are arranged outside the range where the cavity 130 is arranged when viewed from above in the stacking direction D11.
  • the first bus bar 121 and the second bus bar 122 as a whole are arranged at a position that does not overlap with the cavity 130 when viewed from above in the stacking direction D11.
  • all the electrode fingers included in the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 are third electrode fingers 125. All the electrode fingers included in the plurality of first electrode fingers 123 and the plurality of second electrode fingers 124 have tip portions 125a disposed outside the range in which the cavity 130 is disposed when viewed in plan in the stacking direction D11.
  • the third electrode finger 125 has the following.
  • FIG. 16 is a schematic plan view of an elastic wave device 100B according to a second modification.
  • the width of the third electrode finger 125 is the width of the fourth electrode finger 126, that is, the dimension in the second direction D13. It is larger than W2. In other words, the third electrode finger 125 is wider than the fourth electrode finger 126.
  • the third electrode finger 125 is not electrically connected to either the first bus bar 121 or the second bus bar 122.
  • the third electrode finger 125 is a floating electrode. Both ends of the third electrode finger 125 in the first direction D12 are arranged outside the range in which the cavity 130 is arranged when viewed in plan in the stacking direction D11.
  • the number of fourth electrode fingers 126 arranged between two third electrode fingers arranged next to each other in the second direction D13 is 10 or more and 30 or less.
  • the fourth electrode finger 126 is disposed on one side (for example, on the right side in FIG. 15) than the third electrode finger 125 is located on the farthest side (for example, on the rightmost side in FIG. 15).
  • the number of lines is 10 or more and 30 or less.
  • the number of fourth electrode fingers 126 arranged on the other side (for example, on the left side in FIG. 15) than the third electrode finger 125 located on the other side (for example, on the leftmost side in FIG. 15) is 10 or more and 30 or less.
  • the dimension W1 of the third electrode finger 125 in the second direction D13 is larger than the dimension W2 of the fourth electrode finger 126 in the second direction D13. Therefore, the amount of heat dissipated from the third electrode finger 125 is increased compared to the case where the dimension W1 of the third electrode finger 125 in the second direction D13 is the same as the dimension W2 of the fourth electrode finger 126 in the second direction D13. be able to. As a result, the heat dissipation of the elastic wave device 100B can be improved.
  • the third electrode finger 125 is not connected to either the first bus bar 121 or the second bus bar 122, current leakage from the third electrode finger 125 is suppressed. Therefore, deterioration of characteristics can be suppressed.
  • the tip portion 125a of the third electrode finger 125 is disposed outside the range in which the cavity 130 is disposed when viewed in plan in the stacking direction D11. That is, the tip portion 125a of the third electrode finger 125 is placed on the support member 101 with the piezoelectric layer 110 in between.
  • the third electrode finger 125 when the third electrode finger 125 is electrically connected to either the first bus bar 121 or the second bus bar 122, the current flowing through the third electrode finger 125 is applied to the support member 101 via the piezoelectric layer 110. This may cause the characteristics of the elastic wave device 100B to deteriorate.
  • the third electrode finger 125 according to the elastic wave device 100B of the second modification, the third electrode finger 125 is not connected to either the first bus bar 121 or the second bus bar 122, and the current flows from the third electrode finger 125. Since there is no leakage, deterioration of characteristics can be suppressed.
  • the number of fourth electrode fingers 126 arranged between two third electrode fingers 125 arranged next to each other in the second direction D13 is 10 or more. Therefore, the stability of the resonant frequency of the resonator of the acoustic wave element 100 can be improved. Further, according to the elastic wave device 100B of the second modification, the number of fourth electrode fingers 126 arranged between two third electrode fingers arranged adjacent to each other in the second direction D13 is 30 or less. Therefore, it is possible to suppress the vibration displacement from increasing locally.
  • the acoustic wave element of the present disclosure includes a support member, a piezoelectric layer provided on the support member, and a functional electrode provided on the piezoelectric layer, and the support member includes the support member and a cavity is provided at a position overlapping a part of the functional electrode in the stacking direction of the piezoelectric layer, and the functional electrode is connected to the first bus bar in a first direction intersecting the stacking direction.
  • At least one of the first electrode finger and the second electrode finger includes a third electrode finger having a tip disposed outside the cavity in the stacking direction.
  • the first electrode finger may include the third electrode finger, and the second bus bar is arranged at a position that does not overlap with the cavity in the stacking direction. You can.
  • the first electrode finger may include the third electrode finger, and the second bus bar is located at a position where a portion thereof overlaps with the cavity in the stacking direction.
  • the second bus bar may be provided with a concave portion recessed in the first direction in a portion facing the tip of the third electrode finger of the first electrode finger.
  • At least one of the first electrode finger and the second electrode finger has a tip located inside a range in which the cavity is arranged.
  • a dimension of the third electrode finger in the second direction may be larger than a dimension of at least one of the fourth electrode fingers in the second direction.
  • the fourth electrode finger may be connected to either the first busbar or the second busbar, and the third electrode finger may be connected to the first busbar or the second busbar. It may not be connected to any of the second bus bars.
  • the number of the fourth electrode fingers arranged on one side in the second direction from the third electrode fingers is 10 or more and 30 or less. There may be.
  • the number of the third electrode fingers may be two or more, and two of the third electrode fingers adjacent to the second direction
  • the number of the fourth electrode fingers arranged between the electrode fingers may be 10 or more and 30 or less.
  • the support member may include a support substrate and an intermediate layer provided on the support substrate.
  • the cavity may be provided in the intermediate layer.
  • the piezoelectric layer may include lithium niobate or lithium tantalate.
  • the film thickness of the piezoelectric layer is d
  • the center-to-center distance between the first electrode finger and the second electrode finger is p.
  • d/p may be 0.5 or less.
  • the thickness of the piezoelectric layer is d, and adjacent electrode fingers of the plurality of first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers In the case where the center-to-center distance between them is p, the ratio of When MR is a metallization ratio that is the ratio of the total area of the plurality of first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers in the excitation region, MR ⁇ 1.75 ⁇ (d/p )+0.075 may be satisfied.
  • the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the lithium niobate or lithium tantalate are as follows: may be within the range of formula (1), formula (2), or formula (3).
  • Elastic wave device acoustic wave element
  • Support member 102
  • Support substrate 103
  • Intermediate layer (bonding layer) 110
  • Piezoelectric layer (piezoelectric layer) 120 functional electrode 121 first bus bar 122 second bus bar 123 first electrode finger 124 second electrode finger 125 third electrode finger 125a tip 126 fourth electrode finger 126a tip 127 recess 130 cavity

Landscapes

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Abstract

本開示の弾性波素子は、支持部材と、支持部材上に設けられた圧電体層と、圧電体層に設けられた機能電極とを備える。支持部材には、支持部材および圧電体層の積層方向において機能電極の一部と重なる位置で空洞部が設けられている。機能電極は、第１バスバーと、積層方向に交差する第１方向において第１バスバーと対向して配置された第２バスバーと、第１バスバーと第２バスバーとの間に配置され、第１方向に延びた複数の第１電極指と、第１方向に直交する第２方向において複数の第１電極指のいずれかと対向するように第１バスバーと第２バスバーとの間に配置され、第１方向に延びた複数の第２電極指とを備える。複数の第１電極指および複数の第２電極指の少なくとも一方は、空洞部が配置された範囲の外側に配置された先端部を有する第３電極指を含む。

Description

弾性波素子
　本開示は、弾性波素子に関する。
　例えば、特許文献１には、板波を利用する弾性波装置が開示されている。特許文献１に記載の弾性波装置は、支持体と、圧電基板と、ＩＤＴ電極とを備えている。支持体には、空洞部が設けられている。圧電基板は、支持体の上に空洞部と重なるように設けられている。ＩＤＴ電極は、圧電基板の上に空洞部と重なるように設けられている。弾性波装置では、ＩＤＴ電極により板波が励振される。
特開２０１２－１５７０１９号公報
　本開示は、クラックの発生を抑制できる弾性波素子を提供することを目的とする。
　本開示の一態様の弾性波素子は、
　支持部材と、
　前記支持部材に設けられた圧電体層と、
　前記圧電体層に設けられた機能電極と
　を備え、
　前記支持部材には、前記支持部材および前記圧電体層の積層方向において前記機能電極の一部と重なる位置で空洞部が設けられており、
　前記機能電極は、
　第１バスバーと、
　前記積層方向に交差する第１方向において前記第１バスバーと対向して配置された第２バスバーと、
　前記第１バスバーに接続され、前記第２バスバーに向かって前記第１方向に延びた少なくとも１本の第１電極指と、
　前記第２バスバーに接続され、前記第１方向に直交する第２方向において前記第１電極指と対向するように、前記第１バスバーに向かって前記第１方向に延びた少なくとも１本の第２電極指と
　を備え、
　前記第１電極指および前記第２電極指の少なくともいずれかは、前記積層方向において前記空洞部の外側に配置された先端部を有する第３電極指を含む。
　本開示によれば、クラックの発生を抑制できる弾性波素子を提供することができる。
第１，第２の態様の弾性波装置の外観を示す略図的斜視図 圧電層上の電極構造を示す平面図 図１Ａ中のＡ－Ａ線に沿う部分の断面図 従来の弾性波装置の圧電膜を伝搬するラム波を説明するための模式的正面断面図 本開示の弾性波装置の波を説明するための模式的正面断面図 第１の電極と第２の電極との間に、第２の電極が第１の電極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示す模式図 本開示の第１の実施形態に係る弾性波装置の共振特性を示す図 ｄ／２ｐと、弾性波装置の共振子としての比帯域との関係を示す図 本開示の第１の実施形態に係る別の弾性波装置の平面図 弾性波装置の共振特性の一例を示す参考図 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図 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図 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図 本開示の第１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 本開示の第２の実施形態に係る弾性波装置の電極構造を示す概略平面図 図１３の弾性波装置を図１４中のＡ－Ａ線で切断した概略断面図 本開示の第２の実施形態の第１変形例に係る弾性波装置の電極構造を示す概略平面図 本開示の第２の実施形態の第２変形例に係る弾性波装置の電極構造を示す概略平面図
　本開示における第１，第２，第３の態様の弾性波装置は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを含む圧電層と、圧電層の厚み方向に交差する方向において対向する第１電極および第２電極とを備える。
　第１の態様の弾性波装置では、厚み滑りモードのバルク波が利用されている。
　また、第２の態様の弾性波装置では、第１電極および前記第２電極は隣り合う電極同士であり、圧電層の厚みをｄ、第１電極および第２電極の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下とされている。それによって、第１，第２の態様では、小型化を進めた場合であっても、Ｑ値を高めることができる。
　また、第３の態様の弾性波装置では、板波としてのラム波が利用される。上記ラム波による共振特性を得ることができる。
　本開示における第４の態様の弾性波装置は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを含む圧電層と、圧電層を挟んで圧電層の厚み方向に対向する上部電極および下部電極とを備え、バルク波を利用する。
　以下、図面を参照しつつ、第１～第４の態様の弾性波装置の具体的な実施形態を説明することにより、本開示を明らかにする。
　なお、本明細書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または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
（第１の実施形態）
　図１Ａは、第１，第２の態様についての第１の実施形態に係る弾性波装置の外観を示す略図的斜視図であり、図１Ｂは、圧電層上の電極構造を示す平面図であり、図２は、図１Ａ中のＡ－Ａ線に沿う部分の断面図である。
　弾性波装置１は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）を含む圧電層２を有する。圧電層２は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）を含むものであってもよい。ＬｉＮｂＯ3またはＬｉＴａＯ3のカット角は、本実施形態では、Ｚカットであるが、回転ＹカットやＸカットであってもよい。好ましくは、Ｙ伝搬および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、対向し合う第１，第２の主面２ａ，２ｂを有する。第１の主面２ａ上に、電極３および電極４が設けられている。ここで電極３が「第１電極」の一例であり、電極４が「第２電極」の一例である。図１Ａおよび図１Ｂでは、複数の電極３が、第１のバスバー５に接続されている複数の第１の電極指である。複数の電極４は、第２のバスバー６に接続されている複数の第２の電極指である。複数の電極３および複数の電極４は、互いに間挿し合っている。
　電極３および電極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３と、隣の電極４とが対向している。これら複数の電極３，４、および第１のバスバー５，第２のバスバー６によりＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｒａｎｓｕｄｕｃｅｒ）電極が構成されている。電極３，４の長さ方向、および、電極３，４の長さ方向と直交する方向はいずれも、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３と、隣の電極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。
　また、電極３，４の長さ方向が図１Ａおよび図１Ｂに示す電極３，４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および図１Ｂにおいて、第１のバスバー５および第２のバスバー６が延びている方向に電極３，４が延びてもよい。その場合、第１のバスバー５および第２のバスバー６は、図１Ａおよび図１Ｂにおいて電極３，４が延びている方向に延びることとなる。
　一方電位に接続される電極３と、他方電位に接続される電極４とが隣り合う１対の構造が、上記電極３，４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３と電極４とが隣り合うとは、電極３と電極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３と電極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３と電極４とが隣り合う場合、電極３と電極４との間には、他の電極３，４を含む、ホット電極やグランド電極に接続される電極は配置されない。電極３，４からなら電極対の対数は、整数対である必要はなく、１．５対または２．５対などであってもよい。電極３，４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３，４間の中心間距離とは、電極３の長さ方向と直交する方向における電極３の幅寸法の中心と、電極４の長さ方向と直交する方向における電極４の幅寸法の中心とを結んだ距離となる。さらに、電極３，４の少なくとも一方が複数本ある場合（電極３，４を一対の電極組とし、１．５対以上の電極組がある場合）、電極３，４の中心間距離は、１．５対以上の電極３，４のうち隣り合う電極３，４それぞれの中心間距離の平均値を指す。また、電極３，４の幅、すなわち電極３，４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３，４間の中心間距離とは、電極３の長さ方向と直交する方向における電極３の寸法（幅寸法）の中心と、電極４の長さ方向と直交する方向における電極４の寸法（幅寸法）の中心とを結んだ距離となる。
　また、本実施形態では、Ｚカットの圧電層を用いているため、電極３，４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３，４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、絶縁層７を介して支持基板８が積層されている。支持部材としての絶縁層７および支持基板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、空洞部９が形成されている。空洞部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、上記支持部材は、少なくとも１対の電極３，４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に絶縁層７を介して積層されている。なお、絶縁層７は設けられなくてもよい。従って、支持基板８は、圧電層２の第２の主面２ｂに直接または間接に積層され得る。
　絶縁層７は、酸化ケイ素を含む。絶縁層７の材料としては、酸化ケイ素の他、酸窒化ケイ素、アルミナなどの適宜の絶縁性材料を用いることができる。支持基板８は、Ｓｉを含む。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、水晶などの圧電体、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、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、ガラスなどの誘電体、窒化ガリウムなどの半導体などを用いることができる。
　上記複数の電極３，４および第１，第２のバスバー５，６の材料は、Ａｌ、ＡｌＣｕ合金などの適宜の金属もしくは合金である。本実施形態では、電極３，４および第１，第２のバスバー５，６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３と、複数の電極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５と第２のバスバー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３，４のうちいずれかの隣り合う電極３，４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、本実施形態のように電極３，４の少なくとも一方が複数本ある場合、すなわち、電極３，４を１対の電極組とし、電極３，４が１．５対以上ある場合、隣り合う電極３，４の中心間距離ｐは、各隣り合う電極３，４の中心間距離の平均距離となる。
　本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３，４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、厚み滑りモードのバルク波を利用していることによる。
　従来の弾性波装置で利用したラム波と、上記厚み滑りモードのバルク波の相違を、図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明する。
　図３Ａは、従来の弾性波装置の圧電膜を伝搬するラム波を説明するための模式的正面断面図である。従来の弾性波装置については、例えば、日本公開特許公報　特開２０１２１５７０１９号公報に記載されている。図３Ａに示すように、従来の弾性波装置においては、圧電膜２０１中を矢印で示すように波が伝搬する。ここで、圧電膜２０１では、第１の主面２０１ａと、第２の主面２０１ｂとが対向しており、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、圧電膜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、本実施形態の弾性波装置１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。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３，４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に含まれる第１領域４５１と、励振領域Ｃに含まれる第２領域４５２とで逆になる。図４は、電極３と電極４との間に、電極４が電極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いる。第１領域４５１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４５２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。
　上記のように、弾性波装置１では、電極３と電極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３，４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いればよい。
　例えば、上記電極３がホット電位に接続される電極であり、電極４がグラウンド電位に接続される電極である。電極３がグラウンド電位に、電極４がホット電位に接続されてもよい。本実施形態では、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また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、本開示の第１の実施形態に係る弾性波装置の共振特性を示す図である。なお、この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通りである。
　圧電層２：オイラー角（０°，０°，９０°）のＬｉＮｂＯ3、厚み＝４００ｎｍ。　電極３と電極４の長さ方向と直交する方向に視たときに、電極３と電極４とが重なっている領域、すなわち励振領域Ｃの長さ＝４０μｍ、電極３，４からなる電極の対数＝２１対、電極間中心距離＝３μｍ、電極３，４の幅＝５００ｎｍ、ｄ／ｐ＝０．１３３。
　絶縁層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の長さとは、励振領域Ｃの電極３，４の長さ方向に沿う寸法である。
　本実施形態では、電極３，４からなる電極対の電極間距離は、複数対において全て等しくした。すなわち、電極３と電極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１２４％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３と電極４との電極の中心間距離をｐとした場合、前述したように、本実施形態では、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、このｄ／２ｐと、弾性波装置の共振子としての比帯域との関係を示す図である。
　図６から明らかなように、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、本開示の第２の態様の弾性波装置のように、ｄ／ｐを０．５以下とすることにより、上記厚み滑り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、前述したように、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３，４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３，４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、本開示の第１の実施形態に係る別の弾性波装置の平面図である。弾性波装置３１では、圧電層２の第１の主面２ａ上において、電極３と電極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３１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３，４において、いずれかの隣り合う電極３，４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に対する、上記隣り合う電極３，４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。すなわち、隣り合う複数の第１電極指と複数の第２電極指とが対向している方向に視たときに複数の第１電極指と複数の第２電極指とが重なっている領域が励振領域（交差領域）であり、励振領域に対する、複数の第１電極指および複数の第２電極指のメタライゼーション比をＭＲとしたときに、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たすことが好ましい。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および図９を参照して説明する。図８は、上記弾性波装置１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３，４に着目した場合、この１対の電極３，４のみが設けられるとする。この場合、一点鎖線Ｃで囲まれた部分が励振領域となる。この励振領域とは、電極３と電極４とを、電極３，４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３における電極４と重なり合っている領域、電極４における電極３と重なり合っている領域、および、電極３と電極４との間の領域における電極３と電極４とが重なり合っている領域である。この励振領域の面積に対する、励振領域Ｃ内の電極３，４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の面積に対する比である。
　なお、複数対の電極が設けられている場合、励振領域の面積の合計に対する全励振領域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は本実施形態に従って、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図である。なお、比帯域については、圧電層の膜厚や電極の寸法を種々変更し、調整した。また、図９は、ＺカットのＬｉＮｂＯ3を含む圧電層を用いた場合の結果であるが、他のカット角の圧電層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３，４の寸法など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図である。上記弾性波装置において、ｄ／２ｐと、ＭＲが異なる様々な弾性波装置を構成し、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り、当該領域の範囲を近似すると、下記の式（１）、式（２）および式（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）　または　（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）または式（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、本開示の第１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。弾性波装置８１は、支持基板８２を有する。支持基板８２には、上面に開いた凹部が設けられている。支持基板８２上に圧電層８３が積層されている。それによって、空洞部９が構成されている。この空洞部９の上方において圧電層８３上に、ＩＤＴ電極８４が設けられている。ＩＤＴ電極８４の弾性波伝搬方向両側に、反射器８５，８６が設けられている。図１２において、空洞部９の外周縁を破線で示す。ここでは、ＩＤＴ電極８４は、第１，第２のバスバー８４ａ，８４ｂと、複数本の第１の電極指としての電極８４ｃおよび複数本の第２の電極指としての電極８４ｄとを有する。複数本の電極８４ｃは、第１のバスバー８４ａに接続されている。複数本の電極８４ｄは、第２のバスバー８４ｂに接続されている。複数本の電極８４ｃと、複数本の電極８４ｄとは間挿し合っている。
　弾性波装置８１では、上記空洞部９上のＩＤＴ電極８４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。反射器８５，８６が両側に設けられているため、上記ラム波による共振特性を得ることができる。
　このように、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。
（第２の実施形態）
　第２の実施形態の弾性波装置について説明する。第２の実施形態においては、第１の実施形態と重複する内容については適宜、説明を省略する。第２の実施形態においては、第１の実施形態で説明した内容を適用することができる。
　図１３は、本開示の第２の実施形態に係る弾性波装置の電極構造を示す概略平面図である。図１４は、図１３の弾性波装置を図１３中のＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。図１３および図１４に示すように、弾性波装置１００は、支持部材１０１、圧電層１１０および機能電極１２０を備える。支持部材１０１には、空洞部１３０が設けられており、機能電極１２０には配線電極（図示せず）が電気的に接続されている。本明細書では、弾性波装置１００は弾性波素子１００と称してもよい。
　支持部材１０１は、支持基板１０２および中間層１０３を有する。例えば、支持部材１０１は、Ｓｉを含む支持基板１０２と、支持基板１０２に積層され、ＳｉＯｘを含む中間層１０３との積層体から構成されている。なお、支持部材１０１は、支持基板１０２を有していればよく、中間層１０３を有していなくてもよい。本明細書では、中間層１０３は接合層１０３と称してもよい。
　支持基板１０２は、積層方向Ｄ１１に厚みを有する基板である。本明細書では、「積層方向」とは、支持基板１０２の厚み方向であり、支持部材１０１と圧電層１１０とが積層する積層方向を意味する。支持基板１０２において圧電層１１０と対向する主面に中間層１０３が設けられている。
　支持部材１０１には、空洞部１３０が設けられている。本明細書では、空洞部１３０を空間部１３０と称してもよい。
　空洞部１３０は、支持部材１０１と圧電層１１０との間に設けられている。すなわち、空洞部１３０は、支持部材１０１と圧電層１１０とによって画定される空間である。本実施形態では、空洞部１３０は、中間層１０３に設けられている。具体的には、中間層１０３において支持基板１０２と接する面と反対側の面に開口する凹部が設けられている。当該凹部が圧電層１１０で覆われることによって、空洞部１３０が形成されている。
　なお、空洞部１３０は、支持部材１０１の一部に設けられていればよい。支持部材１０１が中間層１０３を有していない場合、空洞部１３０は支持基板１０２に設けられていてもよい。
　圧電層１１０は、支持部材１０１上に設けられている。圧電層１１０は、支持部材１０１の積層方向Ｄ１１の一方側に積層されている。本実施形態では、圧電層１１０は、中間層１０３上に設けられている。具体的には、中間層１０３において支持基板１０２と接する面と反対側の面に圧電層１１０が設けられている。本明細書では、圧電層１１０は、圧電体層１１０と称してもよい。
　本明細書では、積層方向Ｄ１１に平面視して、空洞部１３０と重なる領域に位置する圧電層１１０の部分をメンブレン部１１１と称する。なお、「積層方向Ｄ１１に平面視して」とは、支持部材１０１と圧電層１１０との積層方向から見ることを意味する。なお、本開示に係る「支持部材と圧電体層との積層方向において」は、本明細書における「積層方向Ｄ１１に平面視して」を意味する。
　空洞部１３０は、積層方向Ｄ１１に平面視して機能電極１２０の少なくとも一部と重なる位置で支持部材１０１に設けられていればよい。
　圧電層１１０は、例えば、ＬｉＮｂＯｘまたはＬｉＴａＯｘを含む。言い換えると、圧電層１１０は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを含む。圧電層１１０の厚みは中間層１０３の厚みよりも薄い。
　本実施形態では、機能電極１２０は、ＩＤＴ電極である。機能電極１２０は、対向する第１バスバー１２１および第２バスバー１２２と、第１バスバー１２１と第２バスバー１２２との間に配置された複数の第１電極指１２３とおよび複数の第２電極指１２４とを有する。複数の第１電極指１２３と複数の第２電極指１２４とは互いに間挿し合っており、隣り合う第１電極指１２３と第２電極指１２４とは一対の電極組を構成している。なお、本実施形態では、機能電極１２０は、複数の第１電極指１２３を有していたが、これに限定されず、少なくとも１本の第１電極指１２３を有していればよい。また、本実施形態では、機能電極１２０は、複数の第２電極指１２４を有していたが、これに限定されず、少なくとも１本の第２電極指１２４を有していればよい。
　第１バスバー１２１と第２バスバー１２２とは、積層方向Ｄ１１に交差する第１方向Ｄ１２において対向して配置されている。第１方向Ｄ１２は、圧電層１１０の面方向において、支持部材１０１と圧電層１１０とが積層する積層方向Ｄ１１と交差する方向である。圧電層１１０の面方向とは、積層方向Ｄ１１に平面視して、圧電層１１０の表面が延びる方向である。
　複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４は、第１方向Ｄ１２に延びており、且つ、第１方向Ｄ１２と直交する第２方向Ｄ１３から見て重なり合って配置されている。第２方向Ｄ１３は、積層方向Ｄ１１に平面視して、第１方向Ｄ１２と直交する方向である。言い換えれば、第２方向Ｄ１３は、圧電層１１０の面方向において、第１方向Ｄ１２と直交する方向である。また、第２方向Ｄ１３は、複数の第１電極指１２３と複数の第２電極指１２４とが並ぶ方向である。すなわち、第２方向Ｄ１３は、隣り合う複数の第１電極指１２３と複数の第２電極指１２４とが対向している対向方向である。
　積層方向Ｄ１１から見て、複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４は、互いに隣り合って対向して配置されている。また、第２方向Ｄ１３から見て、複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４は、互いに重なって配置されている。すなわち、複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４は、第２方向Ｄ１３において互い違いに配置されている。具体的には、隣り合う第１電極指１２３と第２電極指１２４とが対向して配置され、一対の電極組を構成している。弾性波素子１００の共振子においては、複数の電極組が第２方向Ｄ１３に並んで配置されている。
　複数の第１電極指１２３は、積層方向Ｄ１１に交差する第１方向Ｄ１２に延びる。複数の第２電極指１２４は、第２方向Ｄ１３において複数の第１電極指１２３のいずれかと対向し、第１方向Ｄ１２に延びる。本実施形態において、複数の第１電極指１２３の基端は、第１バスバー１２１に接続されている。なお、複数の第１電極指１２３のうち少なくとも１本の第１電極指１２３が第１バスバー１２１に接続されていればよい。言い換えれば、複数の第１電極指１２３は、第１バスバー１２１に接続されていない第１電極指１２３を含んでもよい。本実施形態において、複数の第２電極指１２４の基端は、第２バスバー１２２に接続されている。なお、複数の第２電極指１２４のうち少なくとも１本の第２電極指１２４が第２バスバー１２２に接続されていればよい。言い換えれば、複数の第２電極指１２４は、第２バスバー１２２に接続されていない第２電極指１２４を含んでもよい。
　複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４のそれぞれは、積層方向Ｄ１１に平面視して、空洞部１３０が配置された範囲（図１３において点線で示す）の外側に配置された先端部１２５ａを有する第３電極指１２５を含む。言い換えれば、複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４のそれぞれは、積層方向Ｄ１１において、空洞部１３０の外側に配置された先端部１２５ａを有する第３電極指１２５を含む。また、複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４は、空洞部１３０が配置された範囲の内側に位置する先端部１２６ａを有する第４電極指１２６を含む。
　第１バスバー１２１および第２バスバー１２２には、第３電極指１２５の先端部１２５ａと対向する部分において、第１方向Ｄ１２に窪んだ凹部１２７が設けられている。凹部１２７は、積層方向Ｄ１１に平面視して、空洞部１３０が配置された範囲の外側まで第１方向Ｄ１２に窪んでいる。
　複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４が第２方向Ｄ１３に重なり合って配置される領域は、励振領域Ｃ１となっている。すなわち、励振領域Ｃ１は、隣り合う第１電極指１２３と第２電極指１２４とが対向する方向、すなわち、第２方向Ｄ１３に見たときに、複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４が重なっている領域である。本明細書では、励振領域Ｃ１を交差領域Ｃ１と称してもよい。
　各ＩＤＴ電極は、積層方向Ｄ１１に平面視して、空洞部１３０と重なる位置で圧電層１１０上に設けられている。具体的には、空洞部１３０は、積層方向Ｄ１１に平面視して、第１バスバー１２１、第２バスバー１２２、複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４と重なる位置に設けられている。言い換えると、ＩＤＴ電極は、メンブレン部１１１に設けられている。なお、ＩＤＴ電極は、積層方向Ｄ１１に平面視して、メンブレン部１１１の少なくとも一部に設けられていればよい。
　本実施形態の弾性波装置１００によれば、支持部材１０１と、支持部材１０１上に設けられた圧電体層１１０と、圧電体層１１０に設けられた機能電極１２０とを備える。支持部材１０１には、支持部材１０１および圧電体層１１０の積層方向Ｄ１１において機能電極１２０の一部と重なる位置で空洞部１３０が設けられている。機能電極１２０は、第１バスバー１２１と、積層方向Ｄ１１に交差する第１方向Ｄ１２において第１バスバー１２１と対向して配置された第２バスバー１２２と、第１バスバー１２１と第２バスバー１２２との間に配置され、第１方向Ｄ１２に延びた複数の第１電極指１２３と、第１方向Ｄ１２に直交する第２方向Ｄ１３において複数の第１電極指１２３のいずれかと対向するように第１バスバー１２１と第２バスバー１２２との間に配置され、第１方向Ｄ１２に延びた複数の第２電極指１２４とを備える。複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４は、空洞部１３０が配置された範囲の外側に配置された先端部１２５ａを有する第３電極指１２５を含む。
　このような弾性波装置１００により、クラックの発生を抑制することができる。複数の第１電極指１２３または複数の第２電極指１２４の先端部が、積層方向Ｄ１１に平面視して、空洞部１３０が配置された範囲の内側に配置されている場合、第１電極指１２３または第２電極指１２４の先端部の角を起点に圧電層１１０にクラックが発生する場合がある。これに対して、このような弾性波装置１００では、複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４が、空洞部１３０が配置された範囲の外側に配置された先端部１２５ａを有する第３電極指１２５を含むため、第３電極指１２５の先端部１２５ａの角においてクラックが発生しない。その結果、クラックの発生を抑制することができる。
　なお、複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４の両方が第３電極指１２５を含む例について説明したが、これに限定されない。複数の第１電極指１２３または複数の第２電極指１２４の少なくとも一方が第３電極指１２５を含んでいればよい。
　また、本実施形態では、積層方向Ｄ１１に平面視して、空洞部１３０が第１バスバー１２１および第２バスバー１２２と重なる位置に設けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、積層方向Ｄ１１に平面視して、空洞部１３０は、第１バスバー１２１および第２バスバー１２２と重ならない位置に設けられていてもよい。
　なお、本実施形態では、圧電層１１０上にＩＤＴ電極が設けられている例について説明したが、これに限定されない。ＩＤＴ電極は、積層方向Ｄ１１において圧電層１１０に設けられていればよい。例えば、ＩＤＴ電極は、圧電層１１０において空洞部１３０が設けられている側に設けられていてもよい。
　以下、第２の実施形態の変形例について説明する。
＜変形例１＞
　図１５は、変形例１の弾性波装置１００Ａの概略平面図である。図１５に示すように、弾性波装置１００Ａは、積層方向Ｄ１１に平面視して、第１バスバー１２１および第２バスバー１２２が空洞部１３０と異なる位置に配置されている点で、第２の実施形態の弾性波装置１００と異なる。
　変形例１の弾性波装置１００Ａでは、第１バスバー１２１および第２バスバー１２２が全体として、積層方向Ｄ１１に平面視して、空洞部１３０が配置された範囲の外側に配置されている。言い換えれば、変形例１の弾性波装置１００Ａでは、第１バスバー１２１および第２バスバー１２２が全体として、積層方向Ｄ１１に平面視して、空洞部１３０と重ならない位置に配置されている。
　変形例１の弾性波装置１００Ａでは、複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４に含まれる全ての電極指が第３電極指１２５である。複数の第１電極指１２３および複数の第２電極指１２４に含まれる全ての電極指が、積層方向Ｄ１１に平面視して、空洞部１３０が配置された範囲の外側に配置された先端部１２５ａを有する第３電極指１２５である。
　このような弾性波装置１００Ａにおいても、クラックの発生を抑制することができる。
＜変形例２＞
　図１６は、変形例２の弾性波装置１００Ｂの概略平面図である。
　図１６に示すように、変形例２の弾性波装置１００Ｂでは、第３電極指１２５の幅、つまり第２方向Ｄ１３における寸法Ｗ１は、第４電極指１２６の幅、つまり第２方向Ｄ１３における寸法Ｗ２よりも大きい。言い換えれば、第３電極指１２５は、第４電極指１２６よりも幅広の電極指である。
　変形例２の弾性波装置１００Ｂでは、第３電極指１２５が第１バスバー１２１および第２バスバー１２２のいずれにも電気的に接続されていない。言い換えれば、第３電極指１２５は、浮き電極である。第３電極指１２５の第１方向Ｄ１２における両端部が、積層方向Ｄ１１に平面視して、空洞部１３０が配置された範囲の外側に配置されている。
　変形例２の弾性波装置１００Ｂでは、第２方向Ｄ１３において隣り合って配置された２つの第３電極指の間に配置された第４電極指１２６の数は、１０本以上３０本以下である。また、第２方向Ｄ１３において、最も一方側（例えば、図１５において最も右側）に位置する第３電極指１２５よりも、一方側（例えば、図１５において右側）に配置された第４電極指１２６の数は、１０本以上３０本以下である。第２方向Ｄ１３において、最も他方側（例えば、図１５において最も左側）に位置する第３電極指１２５よりも、他方側（例えば、図１５において左側）に配置された第４電極指１２６の数は、１０本以上３０本以下である。
　このような弾性波装置１００Ｂにおいても、クラックの発生を抑制することができる。
　変形例２の弾性波装置１００Ｂによれば、第３電極指１２５の第２方向Ｄ１３における寸法Ｗ１が第４電極指１２６の第２方向Ｄ１３における寸法Ｗ２よりも大きい。このため、第３電極指１２５の第２方向Ｄ１３における寸法Ｗ１が第４電極指１２６の第２方向Ｄ１３における寸法Ｗ２と同じ場合と比較して、第３電極指１２５からの放熱量を増加させることができる。その結果、弾性波装置１００Ｂの放熱性を向上することができる。
　変形例２の弾性波装置１００Ｂによれば、第３電極指１２５が第１バスバー１２１および第２バスバー１２２のいずれにも接続されていないため、第３電極指１２５からの電流の漏れを抑制することができ、特性の劣化を抑制することができる。第３電極指１２５の先端部１２５ａは、積層方向Ｄ１１に平面視して、空洞部１３０が配置された範囲の外側に配置されている。つまり、第３電極指１２５の先端部１２５ａは、支持部材１０１上に圧電層１１０を介して配置されている。このため、第３電極指１２５が第１バスバー１２１または第２バスバー１２２のいずれかに電気的に接続されている場合、第３電極指１２５を流れる電流が圧電層１１０を介して支持部材１０１に流れて、弾性波装置１００Ｂの特性が劣化することがある。これに対して、変形例２の弾性波装置１００Ｂによれば、第３電極指１２５が第１バスバー１２１および第２バスバー１２２のいずれにも接続されておらず、第３電極指１２５から電流が漏れることがないため、特性の劣化を抑制することができる。
　変形例２の弾性波装置１００Ｂによれば、第２方向Ｄ１３において隣り合って配置された２つの第３電極指１２５の間に配置された第４電極指１２６の数が、１０本以上であるため、弾性波素子１００の共振子の共振周波数の安定性を向上することができる。また、変形例２の弾性波装置１００Ｂによれば、第２方向Ｄ１３において隣り合って配置された２つの第３電極指の間に配置された第４電極指１２６の数が３０本以下であるため、振動変位が局所的に大きくなることを抑制することができる。特に、第３電極指１２５が第４電極指１２６よりも幅広の電極指である変形例２では、幅広の電極指である第３電極指１２５を振動変位が大きくなる部分に配置することで、振動変位が局所的に大きくなることを抑制することができる。
（他の実施形態）
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。
（実施形態の概要）
　（１）本開示の弾性波素子は、支持部材と、前記支持部材に設けられた圧電体層と、前記圧電体層に設けられた機能電極とを備え、前記支持部材には、前記支持部材および前記圧電体層の積層方向において前記機能電極の一部と重なる位置で空洞部が設けられており、前記機能電極は、第１バスバーと、前記積層方向に交差する第１方向において前記第１バスバーと対向して配置された第２バスバーと、前記第１バスバーに接続され、前記第２バスバーに向かって前記第１方向に延びた少なくとも１本の第１電極指と、前記第２バスバーに接続され、前記第１方向に直交する第２方向において前記第１電極指と対向するように、前記第１バスバーに向かって前記第１方向に延びた少なくとも１本の第２電極指とを備え、前記第１電極指および前記第２電極指の少なくともいずれかは、前記積層方向において前記空洞部の外側に配置された先端部を有する第３電極指を含む。
　（２）（１）の弾性波素子において、前記第１電極指は、前記第３電極指を含んでもよく、前記第２バスバーは、前記積層方向において、前記空洞部と重ならない位置に配置されてもよい。
　（３）（１）の弾性波素子において、前記第１電極指は、前記第３電極指を含んでもよく、前記第２バスバーは、その一部が前記積層方向において、前記空洞部と重なる位置に配置されてもよく、前記第２バスバーには、前記第１電極指の前記第３電極指の前記先端部に対向する部分において前記第１方向に窪んだ凹部が設けられてもよい。
　（４）（１）から（３）のいずれかの弾性波素子において、前記第１電極指および前記第２電極指の少なくともいずれかは、前記空洞部が配置された範囲の内側に位置する先端部を有する第４電極指を含んでもよく、前記第３電極指の前記第２方向における寸法は、少なくとも１本の前記第４電極指の前記第２方向における寸法よりも大きくてもよい。
　（５）（４）の弾性波素子において、前記第４電極指は、前記第１バスバーおよび前記第２バスバーのいずれかに接続されてもよく、前記第３電極指は、前記第１バスバーおよび前記第２バスバーのいずれにも接続されていなくてもよい。
　（６）（４）または（５）の弾性波素子において、前記第３電極指よりも前記第２方向の一方側に配置された前記第４電極指の数は、１０本以上３０本以下であってもよい。
　（７）（４）から（６）のいずれかの弾性波素子において、前記第３電極指の数は、２本以上であってもよく、前記第２方向に隣り合う２本の前記第３電極指の間に配置された前記第４電極指の数は、１０本以上３０本以下であってもよい。
　（８）（１）から（７）のいずれかの弾性波素子において、前記支持部材は、支持基板と、前記支持基板上に設けられた中間層とを含んでもよい。
　（９）（８）の弾性波素子において、前記空洞部は、前記中間層に設けられてもよい。
　（１０）（１）から（９）のいずれかの弾性波素子において、前記圧電体層は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを含んでもよい。
　（１１）（１）から（１０）のいずれかの弾性波素子において、前記圧電体層の膜厚をｄ、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とする場合、ｄ／ｐが０．５以下であってもよい。
　（１２）（１１）の弾性波素子において、前記圧電体層の膜厚をｄ、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とする場合ｄ／ｐが０．２４以下であってもよい。
　（１３）（１）から（１２）のいずれかの弾性波素子において、前記圧電体層の膜厚をｄ、前記複数の第１電極指と前記複数の第２電極指との隣り合う電極指同士の間の中心間距離をｐとする場合において、前記第２方向において、前記複数の第１電極指と前記複数の第２電極指とが重なり合っている領域である励振領域の面積に対する、前記励振領域内の前記複数の第１電極指の面積と前記複数の第２電極指の面積との合計面積の割合であるメタライゼーション比をＭＲとする場合、ＭＲ≦１．７５×（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たしてもよい。
　（１４）（１０）または（１０）を引用する（１１）から（１３）のいずれかの弾性波素子において、前記ニオブ酸リチウムまた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）または式（３）の範囲にあってもよい。
　（０°±１０°，０°～２０°，任意のψ）　　…式（１）
　（０°±１０°，２０°～８０°，０°～６０°（１－（θ－５０）2／９００）1/2）　または　（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）
　１００　弾性波装置（弾性波素子）
　１０１　支持部材
　１０２　支持基板
　１０３　中間層（接合層）
　１１０　圧電層（圧電体層）
　１２０　機能電極
　１２１　第１バスバー
　１２２　第２バスバー
　１２３　第１電極指
　１２４　第２電極指
　１２５　第３電極指
　１２５ａ　先端部
　１２６　第４電極指
　１２６ａ　先端部
　１２７　凹部
　１３０　空洞部

Claims (14)

  1. 　支持部材と、
    　前記支持部材に設けられた圧電体層と、
    　前記圧電体層に設けられた機能電極と
    　を備え、
    　前記支持部材には、前記支持部材および前記圧電体層の積層方向において前記機能電極の一部と重なる位置で空洞部が設けられており、
    　前記機能電極は、
    　第１バスバーと、
    　前記積層方向に交差する第１方向において前記第１バスバーと対向して配置された第２バスバーと、
    　前記第１バスバーに接続され、前記第２バスバーに向かって前記第１方向に延びた少なくとも１本の第１電極指と、
    　前記第２バスバーに接続され、前記第１方向に直交する第２方向において前記第１電極指と対向するように、前記第１バスバーに向かって前記第１方向に延びた少なくとも１本の第２電極指と
    　を備え、
    　前記第１電極指および前記第２電極指の少なくともいずれかは、前記積層方向において前記空洞部の外側に配置された先端部を有する第３電極指を含む、弾性波素子。
  2. 　前記第１電極指は、前記第３電極指を含み、
    　前記第２バスバーは、前記積層方向において、前記空洞部と重ならない位置に配置されている、請求項１に記載の弾性波素子。
  3. 　前記第１電極指は、前記第３電極指を含み、
    　前記第２バスバーは、その一部が前記積層方向において、前記空洞部と重なる位置に配置されており、
    　前記第２バスバーには、前記第１電極指の前記第３電極指の前記先端部に対向する部分において前記第１方向に窪んだ凹部が設けられている、請求項１に記載の弾性波素子。
  4. 　前記第１電極指および前記第２電極指の少なくともいずれかは、前記空洞部が配置された範囲の内側に位置する先端部を有する第４電極指を含み、
    　前記第３電極指の前記第２方向における寸法は、少なくとも１本の前記第４電極指の前記第２方向における寸法よりも大きい、請求項１から３のいずれか１項に記載の弾性波素子。
  5. 　前記第４電極指は、前記第１バスバーおよび前記第２バスバーのいずれかに接続されており、
    　前記第３電極指は、前記第１バスバーおよび前記第２バスバーのいずれにも接続されていない、請求項４に記載の弾性波素子。
  6. 　前記第３電極指よりも前記第２方向の一方側に配置された前記第４電極指の数は、１０本以上３０本以下である、請求項４または５に記載の弾性波素子。
  7. 　前記第３電極指の数は、２本以上であり、
    　前記第２方向に隣り合う２本の前記第３電極指の間に配置された前記第４電極指の数は、１０本以上３０本以下である、請求項４から６のいずれか１項に記載の弾性波素子。
  8. 　前記支持部材は、
    　　支持基板と、
    　　前記支持基板上に設けられた中間層と
    　を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の弾性波素子。
  9. 　前記空洞部は、前記中間層に設けられている、請求項８に記載の弾性波素子。
  10. 　前記圧電体層は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムである、請求項１から９のいずれか１項に記載の弾性波素子。
  11. 　前記圧電体層の膜厚をｄ、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とする場合、ｄ／ｐが０．５以下である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の弾性波素子。
  12. 　前記圧電体層の膜厚をｄ、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とする場合ｄ／ｐが０．２４以下である、請求項１１に記載の弾性波素子。
  13. 　前記圧電体層の膜厚をｄ、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とする場合において、
    　前記第２方向において、前記第１電極指と前記第２電極指とが重なり合っている領域である励振領域の面積に対する、前記励振領域内の前記第１電極指の面積と前記第２電極指の面積との合計面積の割合であるメタライゼーション比をＭＲとする場合、ＭＲが以下の式を満たす、請求項１から１２のいずれか１項に記載の弾性波素子。
    　ＭＲ≦１．７５×（ｄ／ｐ）＋０．０７５
  14. 　前記ニオブ酸リチウムまた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）または式（３）の範囲にある、請求項１０に記載の弾性波素子。
    　（０°±１０°，０°～２０°，任意のψ）　　…式（１）
    　（０°±１０°，２０°～８０°，０°～６０°（１－（θ－５０）2／９００）1/2）　または　（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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JP2012257019A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Murata Mfg Co Ltd 弾性波装置
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