WO2023228989A1 - 弾性波装置、および通信装置 - Google Patents

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WO2023228989A1
WO2023228989A1 PCT/JP2023/019417 JP2023019417W WO2023228989A1 WO 2023228989 A1 WO2023228989 A1 WO 2023228989A1 JP 2023019417 W JP2023019417 W JP 2023019417W WO 2023228989 A1 WO2023228989 A1 WO 2023228989A1
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WO
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wave device
elastic wave
support
electrode fingers
support portion
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PCT/JP2023/019417
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English (en)
French (fr)
Inventor
直史 笠松
Original Assignee
京セラ株式会社
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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 an elastic wave device.
  • Patent Document 1 discloses a structure that makes structural weakness less likely to occur in an elastic wave device that is structurally fragile due to a cavity (hollow part).
  • An elastic wave device includes a support substrate having a hollow portion, a piezoelectric layer covering the hollow portion and located on the support substrate, and a plurality of piezoelectric layers above the hollow portion.
  • the IDT electrode has an intersection area where electrode fingers intersect, is in contact with the IDT electrode located on the piezoelectric layer, the bottom surface of the hollow portion, and the piezoelectric layer, and extends perpendicularly to the piezoelectric layer. and a plurality of columnar support parts, the support parts being dispersedly located in the arrangement direction of the electrode fingers and the extending direction of the electrode fingers.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a plan view of an elastic wave device according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a graph comparing the resonator characteristics when changing the area of the support part.
  • 4 is a graph comparing the phases of reference numeral 201 and reference numeral 202 in FIG. 3.
  • FIG. 3 is a diagram comparing principal stresses when the environmental temperature of the elastic wave device increases.
  • FIG. 3 is a diagram comparing Mises stress when the environmental temperature of the elastic wave device increases.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a direction in which an external force is applied to an elastic wave device.
  • FIG. 3 is a diagram comparing Mises stress when compressive stress is applied to an elastic wave device in the direction in which electrode fingers are arranged.
  • FIG. 4 is a diagram comparing Mises stress when compressive stress is applied to the elastic wave device in the extending direction of electrode fingers. It is a graph comparing thermal stress depending on cross-sectional shape. It is a graph comparing thermal stress depending on the depth of a hollow part. It is a figure showing arrangement of a support part. It is a figure showing stress distribution of each support part. The stress distribution of each support part is summarized in a bar graph.
  • FIG. 4 is a diagram comparing the displacement of each part when the environmental temperature of the elastic wave device rises to 85°C.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an elastic wave device in an example of Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of an elastic wave device in another example of Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of an elastic wave device according to a second embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of an elastic wave device according to a second embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of an elastic wave device according to a second embodiment.
  • 12 is a diagram illustrating a schematic configuration of a communication device in Embodiment 3.
  • FIG. FIG. 1 is a model diagram of a general elastic wave device.
  • the piezoelectric substrate in general, in an acoustic wave device, the piezoelectric substrate is thin and brittle because it is a single crystal, so the membrane portion, which is the piezoelectric substrate portion corresponding to the hollow portion, is easily destroyed. Furthermore, since the area of the hollow portion is wider than that of a BAW (Bulk Acoustic Wave) device, the membrane portion is more likely to be destroyed. Note that some BAW devices having IDT electrodes have a wide hollow portion, so that the membrane portion is also easily destroyed. Some BAW devices with IDT electrodes utilize thickness-shear mode waves, for example.
  • FIG. 22 is a model diagram of a general elastic wave device 100.
  • the acoustic wave device 100 includes a piezoelectric layer 3 on a support substrate 2 .
  • the support substrate 2 is provided with a hollow portion 4, that is, a portion below the piezoelectric layer 3 is hollow (hollow).
  • the acoustic wave device 100 includes an IDT electrode 5 on the piezoelectric layer 3 .
  • the hollow portion 4 has a hollow area larger than the range of the IDT electrode 5.
  • a plurality of combinations of electrode fingers 51 and 52 are arranged in a row in the arrangement direction of the electrode fingers 51 and 52.
  • Reflective parts 53 are arranged at both ends of the electrode fingers 51 and 52 in the arrangement direction.
  • the area where the electrode fingers 51 and 52 intersect is the intersection area 6.
  • the piezoelectric layer 3 in the intersection region 6 vibrates in a plate wave manner.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an elastic wave device 1 according to the first embodiment.
  • the elastic wave device 1 has a plurality of columnar support portions 7 that support the piezoelectric layer 3 in the hollow portion 4 .
  • the cross-sectional shape of the support portion 7 is not particularly limited.
  • the electrode fingers 51 and electrode fingers 52 are arranged alternately.
  • FIG. 1 which is a cross-sectional view, the reflection portions 53 at the ends of the electrode fingers 51 and 52 are not shown.
  • the centers of some of the support parts 7 do not need to overlap the electrode fingers 51 and 52 in plan view. Therefore, since it is not necessary to arrange the electrode fingers 51 and 52 directly above the support part 7 with high precision, the acoustic wave device 1 can be manufactured at low cost.
  • FIG. 2 is a plan view of the elastic wave device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, in the elastic wave device 1, a plurality of support parts 7 are disposed in a dispersed manner below the IDT electrode 5 in the hollow part 4.
  • the support portions 7 are arranged in a grid shape diagonal to the direction in which the electrode fingers are arranged.
  • the support part 7 is arranged in the area of the intersection area 6 and the bus bar of the electrode finger, and is not arranged in the area of the reflection part 53.
  • the support portion 7 may be provided throughout the hollow portion 4 including the reflection portion 53.
  • the support portions 7 may be arranged in a grid pattern in the arrangement direction of the electrode fingers and the extending direction of the electrode fingers.
  • the support section 7 includes at least a first support section and a second support section, and the first support section and the second support section may be arranged diagonally with respect to the arrangement direction of the electrode fingers.
  • the support part 7 may include a third support part, and the distance between the third support part and the first support part may be equal to the distance between the second support part and the first support part.
  • the support portions 7 may be evenly distributed in the arrangement direction of the electrode fingers and the extending direction of the electrode fingers, like a grid. With these measures, stress can be uniformly distributed, and the elastic wave device 1 is less likely to be destroyed.
  • the support portions 7 do not have to be uniformly distributed. For example, by intentionally arranging the support portions 7 at a high density in a region where stress is large, stress in the region may be alleviated.
  • the support part 7 may be arranged in the intersection area of the electrode fingers 51 and 52 so as not to overlap with the imaginary line in the middle between the electrode fingers 51 and 52.
  • the support part 7 is arranged between the electrode fingers 51 and 52 in the intersecting region of the electrode fingers 51 and 52. It may be arranged so as not to overlap the virtual line in the middle.
  • the support portion 7 may be arranged at a period different from that of the electrode fingers 51 and 52.
  • the support portion 7 may be arranged symmetrically with respect to a line midway between the electrode fingers 51 and 52.
  • the support portions 7 may be arranged such that the density of the support portions 7 is inclined in the arrangement direction of the electrode fingers 51 or the electrode fingers 52.
  • FIG. 3 is a graph comparing the resonator characteristics when the area of the support portion 7 is changed.
  • the horizontal axis represents frequency
  • the broken line represents impedance
  • the solid line represents phase.
  • Reference numeral 201 in FIG. 3 indicates the case where the area of the support part 7 is 0%
  • reference numeral 202 in FIG. 203 is a case where the area of the support portion 7 is 10% of the area of the intersection region 6.
  • FIG. 4 is a graph comparing the phases of reference numeral 201 and reference numeral 202 in FIG.
  • the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents phase
  • the broken line is the graph 201
  • the solid line is the graph 202.
  • Reference numeral 211 in FIG. 4 is a graph representing the entire frequency characteristic
  • reference numeral 212 in FIG. 4 is a graph in which a part of reference numeral 211 is enlarged.
  • the area of the support portion 7 may be 5% or less of the area of the intersection region 6.
  • FIG. 5 is a diagram comparing principal stresses when the environmental temperature of the elastic wave device increases.
  • reference numeral 241 indicates the principal stress of the elastic wave device 100 having a general structure (no support portion)
  • reference numeral 242 indicates the principal stress of the elastic wave device 1 having the support portion according to the present embodiment. show.
  • the area of negative stress is wider and the area of positive stress (tensile stress) is narrower than in numeral 241.
  • tensile stress is acting on the entire area, but at 242, compressive stress is acting on the entire area.
  • the elastic wave device 1a having the support portion 7 is considered to have good temperature characteristics.
  • FIG. 6 is a diagram comparing Mises stress when the environmental temperature of the elastic wave device increases.
  • the direction and absolute value of the stress at each location can be determined.
  • Mises stress may be simply referred to as stress.
  • the magnitude of stress is determined based on the absolute value of Mises stress.
  • reference numeral 251 indicates the Mises stress of the elastic wave device 100 having a general structure (without the support portion 7), and reference symbol 252 indicates the Mises stress of the elastic wave device 1 having the support portion 7 according to the present embodiment. Indicates stress.
  • the part that is +69 MPa has changed to -71 MPa in the code 252. This is largely due to not only a change in the absolute value, but also a change in the positive or negative sign of the stress, and a change from tensile stress to compressive stress. This is because, as described above, tensile stress causes a decrease in temperature characteristics, but compressive stress does not cause a decrease in temperature characteristics.
  • the support portion 7 may have a higher density on the end side of the IDT electrode 5 in the direction in which the electrode fingers are arranged than on the central portion of the IDT electrode 5. This is a measure to alleviate the stress as much as possible since the stress is greater in the center.
  • the support portions 7 may be arranged symmetrically about the center in the arrangement direction of the electrode fingers 51 or 52 so that the density of the support portions 7 is inclined.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the direction in which external force is applied to the elastic wave device.
  • the external force to be applied is of two types: a force compressing in the direction in which the electrode fingers are arranged (reference numeral 261), and a force compressing in the extending direction of the electrode fingers (reference numeral 262).
  • the applied force was 1N.
  • the stress compressing in the direction in which the electrode fingers are arranged is 10.1 MPa
  • the stress compressing in the extending direction of the electrode fingers (code 262) is 7.5 MPa. It is.
  • FIG. 8 is a diagram comparing the Mises stress when compressive stress is applied to the elastic wave device in the direction in which the electrode fingers are arranged.
  • reference numeral 271 indicates the Mises stress of the elastic wave device 100 having a general structure (without the support portion 7), and reference symbol 272 indicates the Mises stress of the elastic wave device 1 having the support portion 7 according to the present embodiment. Indicates stress.
  • FIG. 9 is a diagram comparing Mises stress when compressive stress is applied to the elastic wave device in the extending direction of the electrode fingers.
  • reference numeral 281 indicates the Mises stress of the elastic wave device 100 having a general structure (without the support portion 7), and reference symbol 282 indicates the Mises stress of the elastic wave device 1 having the support portion 7 according to the present embodiment. Indicates stress.
  • the stress is large in the region of the electrode finger facing the hollow part 4 outside the bus bar part.
  • the stress is small even in the portions of the elastic wave device 100 where the stress is large.
  • the unevenness in the overall stress distribution is also smaller in the elastic wave device 1 than in the elastic wave device 100.
  • the support portion 7 may have a higher density at the center of the IDT electrode 5 in the electrode finger arrangement direction than at the end sides of the IDT electrode 5.
  • FIG. 10 is a graph comparing thermal stress depending on cross-sectional shape. As shown in FIG. 10, it can be seen that the maximum stress per support part 7 is smaller in the circular cross-sectional shape (fourth shape) than in the square cross-sectional shape (first to third shapes). . In particular, when comparing the first shape and the fourth shape, it can be seen that there is a difference in thermal stress even though the areas are almost the same. Therefore, it is better for the cross-sectional shape to be circular than square. Moreover, it is not limited to a circular shape, but may be an elliptical shape.
  • FIG. 11 is a graph comparing thermal stress depending on the depth of the hollow part 4. As shown in FIG. 11, when comparing the first shape and the third shape, which have the same shape and differ only in depth, it can be seen that the Mises stress has not changed. Therefore, it can be seen that the Mises stress depends only on the cross-sectional shape of the support portion 7 and is not affected by the depth of the hollow portion 4.
  • FIG. 12 is a diagram showing the arrangement of the support section 7.
  • FIG. 13 is a diagram showing the stress distribution of each support portion 7.
  • FIG. 14 summarizes the stress distribution of each support portion 7 in a bar graph.
  • thermal stress was investigated when the temperature rose from room temperature (25° C.) to 85° C.
  • the numbers of the support parts 7 in FIGS. 12 to 14 correspond to each other.
  • the support portion 7 may have a higher density on the end sides of the electrode fingers 51 and 52 in the arrangement direction of the electrode fingers than on the center portion of the electrode fingers 51 and 52.
  • FIG. 15 is a diagram comparing the displacement of each part when the environmental temperature of the elastic wave device rises to 85°C.
  • reference numeral 291 indicates the displacement of the elastic wave device 100 having a general structure (without the support portion 7)
  • reference numeral 292 indicates the displacement of the elastic wave device 1 having the support portion 7 according to the present embodiment. show.
  • Each of the figures 291 and 292 shows a plan view, a front view, and a side view of the elastic wave device.
  • the displacement of code 292 is smaller than that of code 291.
  • the maximum displacement is about 2.3 ⁇ m
  • the maximum value is the displacement of about 1.78 ⁇ m. Therefore, in the acoustic wave device 1, the distance between the piezoelectric layer 3 and the bottom surface of the hollow portion 4 may be 2 ⁇ m or more.
  • the supporting part 7 can have a higher density on the end side of the electrode fingers in the arrangement direction of the electrode fingers than on the central part, so that the thermal stress can be alleviated.
  • the support part 7 can relieve the external stress by making the central part of the electrode fingers in the arrangement direction of the electrode fingers have a higher density than the end sides.
  • a circular cross-sectional shape is more suitable than a square cross-sectional shape for the support portion 7, and a circular cross-sectional shape is more likely to have a stress relaxation effect than a square cross-sectional shape.
  • Embodiment 1 a method for alleviating stress regarding the elastic wave device 1 as shown in FIG. 5 has been described.
  • the content of the first embodiment is not limited to the configuration in which the support part 7 is disposed in the hollow part 4 using the material of the support substrate 2 (the support part 7 stands upright) as shown in FIG.
  • the processing may not be easy.
  • FIG. 16 is a sectional view showing the configuration of an elastic wave device 1a in an example of the first embodiment.
  • the support part 7a is disposed in the hollow part 4 instead of the support part 7, which is still the same.
  • the support part 7a is different from the support part 7 and is made of a different material from the support substrate 2, such as silicon dioxide or amorphous silicon.
  • the support portion 7a may be formed after the hollow portion 4 is formed once. Therefore, there is an advantage that processing is easier than in the first embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the configuration of an elastic wave device 1b in another example of the first embodiment.
  • the support portion 7a and the hollow portion 4 are integrally formed. That is, in the acoustic wave device 1b, the dielectric layer 2a is formed on the support substrate 2, and the hollow part 4 and the support part 7a are formed in the dielectric layer 2a.
  • the dielectric layer 2a include silicon dioxide.
  • the hollow portion 4 and the support portion 7a are formed by forming the dielectric layer 2a on the support substrate 2 and etching the dielectric layer 2a. Therefore, there is an advantage that processing is easier than in the first embodiment.
  • the support portion 7 had a constant cross-sectional shape.
  • the cross-sectional shape by changing the cross-sectional shape, both the structural strength of the acoustic wave device and the filter characteristics are achieved.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing the configuration of an elastic wave device 1c according to the second embodiment.
  • the cross-sectional shape of the support part 7 in contact with the bottom surface 4a of the hollow part 4 is the same as the cross-sectional shape of the support part 7 in contact with the main surface 3a of the piezoelectric layer 3 (the main surface of the piezoelectric layer 3 on the hollow part 4 side). It is larger than the cross-sectional shape. This enlarged portion is referred to as the expanded root portion 8a.
  • the expanded root portion 8a increases the strength of the connection between the support portion 7 and the bottom surface 4a of the hollow portion 4, resulting in the effect of increasing the rigidity of the support portion 7. Therefore, even if the support part 7 is made thinner, the strength of the support part 7 can be ensured sufficiently. Therefore, the structural strength of the elastic wave device 1c can be increased while reducing deterioration of filter characteristics.
  • the cross-sectional area of the part where the bottom surface of the hollow part 4 and the support part 7 are in contact may be larger than the cross-sectional area of the part where the piezoelectric layer 3 and the support part 7 are in contact.
  • FIG. 19 is a sectional view showing the configuration of an elastic wave device 1d according to the second embodiment.
  • the cross-sectional shape of the support portion 7 in contact with the main surface 3a of the piezoelectric layer 3 is larger than the cross-sectional shape of the support portion 7 in contact with the bottom surface 4a of the hollow portion 4.
  • This enlarged portion is referred to as the enlarged end portion 8b.
  • the expanded end portion 8b increases the strength of the bond between the support portion 7 and the main surface 3a of the piezoelectric layer 3, resulting in the effect of increasing the rigidity of the support portion 7. Therefore, even if the support part 7 is made thinner, the strength of the support part 7 can be ensured sufficiently.
  • the cross-sectional area of the part where the piezoelectric layer 3 and the support part 7 contact may be larger than the cross-sectional area of the part where the bottom surface of the hollow part 4 and the support part 7 contact.
  • the expanded end portion 8b is coupled to the vibrating piezoelectric layer 3, it vibrates together with the vibrating piezoelectric layer 3. Therefore, the vibration characteristics may change due to the increased weight of the expanded end portion 8b.
  • the resonance frequency can be added by appropriately selecting the acoustic impedance of the material of the expanded end portion 8b.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing the configuration of an elastic wave device 1e according to the second embodiment.
  • the elastic wave device 1e includes an expanded root portion 8a and an expanded end portion 8b. Therefore, the support portion 7 is enlarged near the bottom surface 4a of the hollow portion 4 and near the main surface 3a of the piezoelectric layer 3.
  • the support portion 7 may include a widened root portion 8a and/or a widened end portion 8b.
  • the cross-sectional area or cross-sectional shape of the central portion of the support portion 7 in the extending direction and the bottom surface of the hollow portion 4 or the portion where the piezoelectric layer 3 and the support portion 7 are in contact may be different.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a schematic configuration of the communication device 151 in the third embodiment.
  • the communication device 151 is an application example of an elastic wave device according to one aspect of the present disclosure, and performs wireless communication using radio waves.
  • the communication device 151 may include one duplexer 101 as a transmission filter 109 and another duplexer 101 as a reception filter 111.
  • Each of the two duplexers 101 may include an elastic wave device (eg, elastic wave device 1, 1a, 1b, 1c, 1d, or 1e) according to one aspect of the present disclosure. In this way, the communication device 151 may include an elastic wave device according to one aspect of the present disclosure.
  • a transmission information signal TIS containing information to be transmitted is modulated and frequency-increased (converted to a high-frequency signal having a carrier frequency) by an RF-IC (Radio Frequency-Integrated Circuit) 153, and the transmission information signal TIS is converted into a transmission signal. It may be converted to TS.
  • the bandpass filter 155 may remove unnecessary components other than the transmission passband for the TS.
  • the TS after removing unnecessary components may be amplified by the amplifier 157 and input to the transmission filter 109.
  • the transmission filter 109 may remove unnecessary components outside the transmission passband from the input transmission signal TS.
  • the transmission filter 109 may output the TS from which unnecessary components have been removed to the antenna 159 via an antenna terminal (eg, TCin described above).
  • the antenna 159 may convert the TS, which is an electrical signal input to itself, into a radio wave as a wireless signal, and transmit the radio wave to the outside of the communication device 151.
  • the antenna 159 may convert the received radio waves from the outside into a reception signal RS, which is an electrical signal, and input the RS to the reception filter 111 via the antenna terminal.
  • the reception filter 111 may remove unnecessary components other than the reception passband from the input RS.
  • the reception filter 111 may output the reception signal RS from which unnecessary components have been removed to the amplifier 161.
  • the output RS may be amplified by the amplifier 161.
  • the bandpass filter 163 may remove unnecessary components other than the receiving passband from the amplified RS.
  • the frequency of the RS after unnecessary component removal is lowered and demodulated by the RF-IC 153, and may be converted into a received information signal RIS.
  • the TIS and RIS may be low frequency signals (baseband signals) containing appropriate information.
  • TIS and RIS may be analog audio signals or digitized audio signals.
  • the passband of the wireless signal may be set as appropriate and may conform to various known standards.
  • An elastic wave device includes a support substrate having a hollow portion, a piezoelectric layer covering the hollow portion and located on the support substrate, and a plurality of piezoelectric layers above the hollow portion.
  • the IDT electrode has an intersection area where electrode fingers intersect, is in contact with the IDT electrode located on the piezoelectric layer, the bottom surface of the hollow portion, and the piezoelectric layer, and extends perpendicularly to the piezoelectric layer. and a plurality of columnar support parts, the support parts being dispersedly located in the arrangement direction of the electrode fingers and the extending direction of the electrode fingers.
  • the thermal stress applied to the piezoelectric layer in the hollow portion is relaxed, the stress distribution can be made uniform, and the elastic wave device is less likely to be destroyed.
  • the total area of the support portions may be 5% or less with respect to the area of the intersection region.
  • the area of the support portion can be 5% or less of the area of the intersection region. Thereby, deterioration of the impedance characteristics of the elastic wave device can be reduced.
  • the support portion in Aspect 1 or 2, includes a central portion in the extending direction of the support portion, a bottom surface of the hollow portion, or the piezoelectric layer and the support portion.
  • the cross-sectional area or cross-sectional shape may be different from that of the portion in contact with.
  • the strength of the support portion can be increased.
  • the support portion has a cross-sectional area of the hollow portion that is larger than the cross-sectional area of the portion where the piezoelectric layer and the support portion are in contact with each other.
  • the cross-sectional area of the portion where the bottom surface of the support portion contacts the support portion may be large.
  • the strength of the support portion can be increased.
  • the support portion has an end side of the IDT electrode that is closer to the center portion of the IDT electrode in the arrangement direction of the electrode fingers. It may be of high density.
  • thermal stress can be efficiently alleviated at locations where tensile stress due to thermal stress is large.
  • the support portion is arranged such that a central portion of the IDT electrode in the arrangement direction of the electrode fingers is closer to an end side of the IDT electrode. It may also be dense.
  • the support portions are evenly distributed in the arrangement direction of the electrode fingers and the extending direction of the electrode fingers. Good too.
  • the support portion is located in a grid pattern in the arrangement direction of the electrode fingers and the extending direction of the electrode fingers. You can.
  • the support part includes a first support part and a second support part, and the first support part and the second support part include the first support part and the second support part.
  • the support portions may be arranged diagonally with respect to the direction in which the electrode fingers are arranged. For example, they may be arranged in a triangular lattice.
  • the support parts can be arranged at high density, stress can be relaxed more uniformly, and the elastic wave device is less likely to be destroyed.
  • the support part further includes a third support part, and the distance between the third support part and the first support part is the same as the distance between the third support part and the first support part.
  • the distance between the second support part and the first support part may be equal to the distance between the second support part and the first support part.
  • the cross-sectional shape of the support portion may be circular or elliptical.
  • some of the supporting parts may have centers of the supporting parts that do not overlap electrode fingers in plan view. good.
  • the support part it is not necessary to arrange the support part only on the electrode fingers, and the support part can be arranged even in areas where there are no electrode fingers, so that it can be manufactured easily.
  • the distance between the piezoelectric layer and the bottom surface of the hollow portion may be 2 ⁇ m or more.
  • the distance from the bottom of the hollow part can be set to 2 ⁇ m or more, and even if the membrane is bent, it can be avoided from colliding with the bottom of the hollow part.
  • the support portion may contain silicon dioxide.
  • an elastic wave device can be easily manufactured.
  • the support portion may be arranged at a period different from a period of the electrode fingers of the IDT electrode.
  • the elastic wave device is configured to excite a bulk wave between the electrode fingers of the IDT electrode in any one of aspects 1 to 15, and is configured to excite a bulk wave between the electrode fingers of the IDT electrode.
  • the support portion may be arranged so as not to overlap the imaginary line.
  • the elastic wave device according to aspect 17 of the present disclosure may be a communication device using the elastic wave device in any one of aspects 1 to 16 above.

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Abstract

良好なフィルタ特性を保持しつつ、メンブレン部分が破壊し辛い弾性波装置を実現する。弾性波装置であって、中空部を有する、支持基板と、中空部を覆い、支持基板の上に位置する、圧電体層と、中空部の上方に、複数の電極指が交差する交差領域を有し、圧電体層の上に位置する、ＩＤＴ電極と、中空部の底面、および圧電体層に接し、圧電体層に対して垂直に延在する、複数の柱状の支持部と、を有し、支持部は、電極指の配列方向及び電極指の延在方向に分散して位置している。

Description

弾性波装置、および通信装置
　本開示は弾性波装置に関する。
　圧電基板を伝搬する板波を利用した弾性波装置が知られている。弾性波装置では、板波を効率よく伝播するために、圧電基板の下に中空部が設けられていることがある。特許文献１では、空洞部（中空部）によって構造的に脆弱である弾性波装置において、構造的な脆弱性を生じ辛くする構造が開示されている。
日本国特許第６９８４８００号
　本開示の一態様に係る弾性波装置は、中空部を有する、支持基板と、前記中空部を覆い、前記支持基板の上に位置する、圧電体層と、前記中空部の上方に、複数の電極指が交差する交差領域を有し、前記圧電体層の上に位置する、ＩＤＴ電極と、前記中空部の底面、および前記圧電体層に接し、前記圧電体層に対して垂直に延在する、複数の柱状の支持部と、を有し、前記支持部は、電極指の配列方向及び電極指の延在方向に分散して位置している。
実施形態１に係る弾性波装置の断面図である。 実施形態１に係る弾性波装置の平面図である。 支持部の面積を変化させた際の、共振子特性を比較するグラフである。 図３の符号２０１および符号２０２のうち、位相を比較したグラフである。 弾性波装置の環境温度が上昇した際における、主応力を比較した図である。 弾性波装置の環境温度が上昇した際における、ミーゼス応力を比較した図である。 弾性波装置に対する外力を印加する方向を示す模式図である。 弾性波装置に対し電極指の配列方向に圧縮応力を印加した際におけるミーゼス応力を比較した図である。 弾性波装置に対し電極指の延在方向に圧縮応力を印加した際におけるミーゼス応力を比較した図である。 断面形状による熱応力を比較したグラフである。 中空部の深さによる熱応力を比較したグラフである。 支持部の配置を示す図である。 各支持部の応力分布を示す図である。 各支持部の応力分布を棒グラフにまとめたものである。 弾性波装置の環境温度が８５℃に温度上昇した際における、各部位の変位を比較した図である。 実施形態１のある例における弾性波装置の構成を示す断面図である。 実施形態１の別の例における弾性波装置の構成を示す断面図である。 実施形態２に係る弾性波装置の構成を示す断面図である。 実施形態２に係る弾性波装置の構成を示す断面図である。 実施形態２に係る弾性波装置の構成を示す断面図である。 実施形態３における通信装置の概略的な構成を例示する図である。 一般的な弾性波装置のモデル図である。
　ここで、一般的に弾性波装置では、圧電基板が薄く、単結晶のため脆いために、中空部に対応した圧電基板部分である、メンブレン部分が破壊され易い。また、ＢＡＷ（Bulk Acoustic Wave）デバイスと比較して中空部の面積が広いため、さらにメンブレン部分が破壊し易い。なお、ＩＤＴ電極を有する一部のＢＡＷデバイスは、中空部が広いため、同様にメンブレン部分が破壊し易い。ＩＤＴ電極を有する一部のＢＡＷデバイスは、例えば厚み滑りモードの波を利用する。
　そのため、良好なフィルタ特性を保持しつつ、メンブレン部分が破壊し辛い弾性波装置が望まれている。
　〔実施形態１〕
　以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。
　（比較例：一般的なＩＤＴ電極の構造）
　図２２は、一般的な弾性波装置１００のモデル図である。弾性波装置１００は支持基板２の上に圧電体層３を備える。支持基板２には中空部４を備えており、つまり圧電体層３の一部の下方は空洞（中空）となっている。弾性波装置１００は、圧電体層３の上に、ＩＤＴ電極５を備える。平面視において、中空部４は、ＩＤＴ電極５の範囲より大きい領域が空洞となっている。
　ＩＤＴ電極５は、電極指５１および５２の組み合わせが、電極指５１および５２の配列方向に複数連なっている。電極指５１および５２の配列方向の両端には、反射部５３が配置されている。
　電極指５１と電極指５２とが交差している領域が交差領域６である。例えば、電極指５１が正の電位に帯電し、電極指５２が負の電位に帯電することによって、交差領域６における圧電体層３が板波で振動する。
　（ＩＤＴ電極の構造）
　図１は、実施形態１に係る弾性波装置１の断面図である。弾性波装置１は、中空部４において、圧電体層３を支持する柱状の複数の支持部７を有する。支持部７の断面形状は特に制限されない。
　電極指５１および電極指５２は交互に並んでいる。断面図である図１において、電極指５１および５２の端部にある反射部５３は図示を省略している。
　支持部７の幾つかは、支持部７の中心が平面視において、電極指５１および５２に重ならなくてもよい。そのため、高精度に電極指５１および５２を支持部７の直上に配置する必要がないため、安価に弾性波装置１を製造することができる。
　図２は、実施形態１に係る弾性波装置１の平面図である。図２に示すように、弾性波装置１において、中空部４におけるＩＤＴ電極５の下方に、複数の支持部７は分散して配置されている。
　支持部７は、電極指の配列方向に対して斜めの格子状に配列されている。支持部７は、交差領域６および電極指のバスバーの範囲に配置されており、反射部５３の範囲には配置されていない。支持部７は、反射部５３を含む中空部４の全体に設けてもよい。
　つまり、支持部７は、電極指の配列方向および電極指の延在方向において、格子状に配置されてもよい。支持部７は、少なくとも第１支持部と第２支持部とを含み、第１支持部と第２支持部とは、電極指の配列方向に対して斜めに配列されてもよい。さらに、支持部７は、第３支持部を含み、第３支持部と第１支持部との間の距離は、第２支持部と第１支持部との間の距離と等しくてもよい。支持部７は格子状のように、電極指の配列方向および電極指の延在方向において、均等に分散してもよい。これらの対応によって、均一に応力を分散することができ、弾性波装置１が破壊され辛くなる。
　また、支持部７は均一に分散されなくてもよい。例えば、意図的に応力が大きい部位に支持部７を高密度に配置することで、当該部位の応力を緩和してもよい。
　支持部７は、電極指５１と電極指５２の交差領域において、電極指５１および電極指５２の間の中間における仮想線に重ならないように、配置されてもよい。特にＩＤＴ電極を有し、電極指５１と電極指５２の中間を励振させるＢＡＷデバイスでは、支持部７は、電極指５１と電極指５２の交差領域において、電極指５１および電極指５２の間の中間における仮想線に重ならないように、配置されてもよい。
　支持部７は、電極指５１および電極指５２の周期と異なる周期で配置されてもよい。
　支持部７は、電極指５１および電極指５２の中間の線に対して、線対称に配置されてもよい。支持部７は、電極指５１または電極指５２の配列方向において、支持部７の密度に傾斜を有して配置されてもよい。
　（支持部７の面積による影響）
　交差領域６の面積に対する、支持部７の面積の大きさが、弾性波装置１に与える影響を調査した。図３は、支持部７の面積を変化させた際の、共振子特性を比較するグラフである。図３では、横軸に周波数をとり、破線はインピーダンスであり、実線は位相である。図３における符号２０１は支持部７の面積が０％の場合であり、図３における符号２０２は支持部７の面積が交差領域６の面積に対して５％の場合であり、図３における符号２０３は、支持部７の面積が交差領域６の面積に対して１０％の場合である。
　図４は、図３の符号２０１および符号２０２のうち、位相を比較したグラフである。図４では、横軸に周波数をとり、縦軸に位相をとっており、破線が符号２０１のグラフであり、実線が符号２０２のグラフである。図４における符号２１１は、周波数特性全域を表したグラフであり、図４における符号２１２は、符号２１１の一部を拡大したグラフである。
　符号２１２から明らかなように、割合が５％のグラフは、割合が０％のグラフに対して、所定の周波数帯域において、位相の波形の劣化が小さいことがわかる。割合が１０％の場合では、所定の周波数帯域において、位相の波形が劣化する。従って、支持部７の面積は、交差領域６の面積に対して、５％以下であってもよい。
　（熱応力の緩和）
　図５は、弾性波装置の環境温度が上昇した際における、主応力を比較した図である。図５における比較では、符号２４１に一般的な構造（支持部がない）の弾性波装置１００の主応力を示し、符号２４２に本実施形態に係る支持部を有する弾性波装置１の主応力を示す。
　符号２４２では、符号２４１に対して、マイナスの応力（圧縮応力）の領域が広いことがわかり、プラスの応力（引張応力）の領域が狭いことがわかる。また、符号２４１では全体的に引張応力が作用しているが、符号２４２では全体的に圧縮応力が作用していることがわかる。一般的に、ＩＤＴ電極５では、引張応力では特性が低下するが、圧縮応力では特性が低下しないことが知られている。そのため、支持部７を有する弾性波装置１ａでは、温度特性が良いと考えられる。
　次に応力の大小を検討する。図６は、弾性波装置の環境温度が上昇した際における、ミーゼス応力を比較した図である。ミーゼス応力と主応力とを合わせて考えることで、各部位における応力の方向および絶対値がわかるようになる。本明細書において、ミーゼス応力を、単に応力と呼ぶことがある。また、応力の大小は、ミーゼス応力の絶対値に基づいて判断している。
　図６における比較では、符号２５１に一般的な構造（支持部７がない）の弾性波装置１００のミーゼス応力を示し、符号２５２に本実施形態に係る支持部７を有する弾性波装置１のミーゼス応力を示す。
　符号２５１では、＋６９ＭＰａである部位が、符号２５２では、－７１ＭＰａに変化している。これは、絶対値が変化したことだけではなく、応力の正負が変化し、引張応力が圧縮応力になったことが大きい。上述したように引張応力では温度特性が低下するが、圧縮応力では温度特性が低下しないためである。
　また、支持部７は、電極指の配列方向におけるＩＤＴ電極５の端側がＩＤＴ電極５の中央部よりも高密度であってもよい。これは、中央部の方が応力が大きいため、応力を少しでも緩和するための措置である。支持部７は、電極指５１または電極指５２の配列方向において、中央部を中心に対称に、支持部７の密度に傾斜を有して配置されてもよい。
　（外部応力の緩和）
　図７は、弾性波装置に対する外力を印加する方向を示す模式図である。図７に示すように、印加する外力は、電極指の配列方向に圧縮する力（符号２６１）と、電極指の延在方向に圧縮する力（符号２６２）の２種類である。印加する力は１Ｎとした。力が掛かるそれぞれの応力で表すと、電極指の配列方向（符号２６１）に圧縮する応力は、１０．１ＭＰａであり、電極指の延在方向に圧縮する応力（符号２６２）は、７．５ＭＰａである。
　図８は、弾性波装置に対し電極指の配列方向に圧縮応力を印加した際におけるミーゼス応力を比較した図である。図８における比較では、符号２７１に一般的な構造（支持部７がない）の弾性波装置１００のミーゼス応力を示し、符号２７２に本実施形態に係る支持部７を有する弾性波装置１のミーゼス応力を示す。
　弾性波装置１００では、反射部５３近傍において、応力が大きい領域ができていることがわかる。対して、弾性波装置１では弾性波装置１００における応力が大きい部分においても、応力が小さいことがわかる。また、全体的な応力の分布のムラも弾性波装置１００よりも弾性波装置１の方が小さいことがわかる。
　図９は、弾性波装置に対し電極指の延在方向に圧縮応力を印加した際におけるミーゼス応力を比較した図である。図９における比較では、符号２８１に一般的な構造（支持部７がない）の弾性波装置１００のミーゼス応力を示し、符号２８２に本実施形態に係る支持部７を有する弾性波装置１のミーゼス応力を示す。
　弾性波装置１００では、電極指のバスバー部より外側の中空部４に面した領域において、応力が大きいことがわかる。対して、弾性波装置１では弾性波装置１００における応力が大きい部分においても、応力が小さいことがわかる。また、全体的な応力の分布のムラも弾性波装置１００よりも弾性波装置１の方が小さいことがわかる。
　したがって、支持部７によって、外部応力に対しても、応力分布が緩和していることが確認できる。
　当然、支持部７の密度を上げることで、外部応力の値は小さくすることができる。そのため、支持部７は、外部応力の影響を緩和するために、電極指の配列方向におけるＩＤＴ電極５の中央部がＩＤＴ電極５の端側よりも高密度であってもよい。
　（支持部７の断面形状）
　発明者は、次に支持部７の断面形状を変更し、適した支持部７の断面形状を調べた。検証を行った支持部７の断面形状は次の表１のものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１に示した各形状に対し、常温（２５℃）から、８５℃まで温度上昇した際の熱応力を調べた。
　図１０は、断面形状による熱応力を比較したグラフである。図１０に示すように、断面形状が正方形のもの（第１～３形状）よりも、円形のもの（第４形状）の方が、支持部７の１個あたりの最大応力が小さいことがわかる。特に、第１形状と第４形状とを比較すると、面積はほぼ同一にも関わらず、熱応力に差異が出ていることがわかる。そのため、断面形状は正方形よりも円形である方がよい。また、円形に限定されず、楕円形であってもよい。
　（中空部４の深さ）
　図１１は、中空部４の深さによる熱応力を比較したグラフである。図１１に示すように、同一形状であり深さのみが異なる、第１形状と第３形状とを比較すると、ミーゼス応力が変化していないことがわかる。それゆえ、ミーゼス応力は支持部７の断面形状のみに依存し、中空部４の深さの影響を受けないことがわかる。
　（支持部７ごとの応力分布）
　図１２は、支持部７の配置を示す図である。図１３は、各支持部７の応力分布を示す図である。図１４は、各支持部７の応力分布を棒グラフにまとめたものである。図１３および１４に関しては、常温（２５℃）から、８５℃まで温度上昇した際の熱応力を調べたものである。図１２～１４における支持部７の番号はそれぞれ対応する。
　図１４に示すように、熱応力は中央部が小さく、反射部５３の近傍（電極指の配列方向の両端）が大きいことがわかった。そのため、応力を緩和するために、支持部７は、電極指の配列方向における電極指５１および５２の端側が電極指５１および５２の中央部よりも高密度としてもよい。
　（熱応力による撓み）
　図１５は、弾性波装置の環境温度が８５℃に温度上昇した際における、各部位の変位を比較した図である。図１５における比較では、符号２９１に一般的な構造（支持部７がない）の弾性波装置１００の変位を示し、符号２９２に本実施形態に係る支持部７を有する弾性波装置１の変位を示す。符号２９１および２９２の各図では、弾性波装置を平面視した図と、正面図と、側面図と、が挙げられている。
　符号２９１と符号２９２とを比較すると、符号２９１よりも符号２９２の方が変位は小さくなっていることがわかる。具体的には、符号２９１では２．３μｍほどの変位が最大値であるところ、符号２９２では１．７８μｍほどの変位が最大値となっている。したがって、弾性波装置１では、圧電体層３と中空部４の底面との距離は、２μｍ以上であってもよい。
　（小括）
　以上のように、中空部４に支持部７を、電極指の配列方向および電極指の延在方向に分散して配置することによって、中空部４における圧電体層３に加わる応力を緩和し、良好なフィルタ特性を保持しつつ、応力分布を均一にすることができる。そのため、弾性波装置１は破壊され辛くなる。
　弾性波装置における熱応力を確認すると、電極指の配列方向における端部が中央部よりも熱応力が大きいことが分かった。そのため、熱応力を緩和するために、支持部７は、電極指の配列方向における電極指の端側が中央部よりも高密度とすることで、熱応力を緩和することができる。
　弾性波装置における外部応力を確認すると、電極指の配列方向における中央部が端部よりも外部応力が大きいことが分かった。そのため、外部応力を緩和するために、支持部７は、電極指の配列方向における電極指の中央部が端側よりも高密度とすることで、外部応力を緩和することができる。
　また、支持部７の断面形状は、正方形よりも円形が適しており、円形の方が正方形よりも応力緩和効果が見込める。
　実施形態１では、図５のような弾性波装置１に関する応力の緩和方法を説明した。しかしながら、実施形態１の内容は図１のような中空部４に支持基板２の材質で支持部７が配置されている（支持部７が立っている）構成に限定されない。実施形態１に示したような、支持部７が加工前の支持基板２の一部を柱状に残してエッチング加工により形成するには、加工が容易ではない場合がある。
　図１６は、実施形態１のある例における弾性波装置１ａの構成を示す断面図である。弾性波装置１ａでは、支持部７に代えて支持部７ａが中空部４に配置されていることは変わりがない。支持部７ａは、支持部７と異なり、材質が支持基板２と異なっており、例えば二酸化ケイ素またはアモルファスシリコンなどが挙げられる。
　弾性波装置１ａでは、中空部４を一度形成した後に、支持部７ａを形成すればよい。そのため、実施形態１よりも加工が容易にできる利点がある。
　図１７は、実施形態１の別の例における弾性波装置１ｂの構成を示す断面図である。弾性波装置１ｂでは、支持部７ａと中空部４とが、一体に形成されている。つまり、弾性波装置１ｂでは、支持基板２の上に、誘電体層２ａを形成し、当該誘電体層２ａに中空部４および支持部７ａを形成している。誘電体層２ａとしては二酸化ケイ素などが挙げられる。
　弾性波装置１ｂでは、支持基板２をくりぬく必要がなく、支持基板２の上に誘電体層２ａを形成し、誘電体層２ａをエッチングすることによって中空部４および支持部７ａを形成する。そのため、実施形態１よりも加工が容易にできる利点がある。
　〔実施形態２〕
　本開示の他の実施形態について、以下に説明する。説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　実施形態１に係る弾性波装置１では、支持部７は一定の断面形状を成していた。対して、実施形態２では、断面形状を変化させることによって、弾性波装置の構造強度とフィルタ特性とを両立させる。
　（拡根部８ａ）
　図１８は、実施形態２に係る弾性波装置１ｃの構成を示す断面図である。弾性波装置１ｃでは、中空部４の底面４ａに接する支持部７の断面形状が、圧電体層３の主面３ａ（圧電体層３の中空部４側の主面）に接する支持部７の断面形状よりも大きくなっている。この大きくなっている部位を拡根部８ａと称する。
　拡根部８ａによって、支持部７は中空部４の底面４ａとの結合強度が高くなり、支持部７の剛性を高める効果が得られる。そのため、支持部７を細くした場合であっても、支持部７の強度を十分に確保することができる。それゆえに、フィルタ特性の劣化を低減しつつ弾性波装置１ｃの構造強度を高めることができる。
　つまり、支持部７は、圧電体層３と支持部７とが接する部位の断面積よりも、中空部４の底面と支持部７とが接する部位の断面積が大きくてもよい。
　（拡端部８ｂ）
　図１９は、実施形態２に係る弾性波装置１ｄの構成を示す断面図である。弾性波装置１ｄでは、圧電体層３の主面３ａに接する支持部７の断面形状が、中空部４の底面４ａに接する支持部７の断面形状よりも大きくなっている。この大きくなっている部位を拡端部８ｂと称する。
　拡端部８ｂによって、支持部７は圧電体層３の主面３ａとの結合強度が高くなり、支持部７の剛性を高める効果が得られる。そのため、支持部７を細くした場合であっても、支持部７の強度を十分に確保することができる。
　つまり、支持部７は、中空部４の底面と支持部７とが接する部位の断面積よりも、圧電体層３と支持部７とが接する部位の断面積が大きくてもよい。
　また、拡端部８ｂは、振動する圧電体層３に結合されているため、一緒に振動することになる。そのため、拡端部８ｂの重量が重くなることによって、振動の特性が変化することがある。具体的には、拡端部８ｂの材料の音響インピーダンスを適宜選択することにより、共振周波数を追加することができる。
　（拡根部８ａおよび拡端部８ｂ）
　図２０は、実施形態２に係る弾性波装置１ｅの構成を示す断面図である。弾性波装置１ｅでは、拡根部８ａおよび拡端部８ｂが備わっている。そのため、支持部７は、中空部４の底面４ａの近傍および圧電体層３の主面３ａの近傍において拡大している。
　その結果、上述した拡根部８ａおよび拡端部８ｂの効果をともにえることができる。つまり、支持部７の構造強度を高めることができる。
　（小括）
　支持部７は、拡根部８ａおよび／または拡端部８ｂを備えていてもよい。つまり、支持部７の延在方向における中央部と、中空部４の底面または圧電体層３と支持部７とが接する部位との断面積または断面形状が異なっていてもよい。
　〔実施形態３〕
　図２１は、実施形態３における通信装置１５１の概略的な構成を例示する図である。通信装置１５１は、本開示の一態様に係る弾性波装置の一適用例であり、電波を利用した無線通信を行う。通信装置１５１は、送信フィルタ１０９としての１つの分波器１０１と、受信フィルタ１１１としての別の１つの分波器１０１とを含んでいてよい。２つの分波器１０１のそれぞれは、本開示の一態様に係る弾性波装置（例：弾性波装置１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、または１ｅ）を含んでいてよい。このように、通信装置１５１は、本開示の一態様に係る弾性波装置を含んでいてよい。
　通信装置１５１において、送信すべき情報を含む送信情報信号ＴＩＳは、ＲＦ－ＩＣ（Radio Frequency-Integrated Circuit）１５３によって変調および周波数の引き上げ（搬送波周波数を有する高周波信号への変換）がなされ、送信信号ＴＳへと変換されてよい。バンドパスフィルタ１５５は、ＴＳについて、送信用の通過帯以外の不要成分を除去してよい。次いで、不要成分除去後のＴＳは、増幅器１５７によって増幅されて、送信フィルタ１０９に入力されてよい。
　送信フィルタ１０９は、入力された送信信号ＴＳから送信用の通過帯以外の不要成分を除去してよい。送信フィルタ１０９は、アンテナ端子（例：上述のＴＣｉｎ）を介して、不要成分除去後のＴＳをアンテナ１５９に出力してよい。アンテナ１５９は、自身に入力された電気信号であるＴＳを、無線信号としての電波に変換し、当該電波を通信装置１５１の外部に送信してよい。
　また、アンテナ１５９は、受信した外部からの電波を、電気信号である受信信号ＲＳに変換し、アンテナ端子を介して当該ＲＳを受信フィルタ１１１に入力してよい。受信フィルタ１１１は、入力されたＲＳから受信用の通過帯以外の不要成分を除去してよい。受信フィルタ１１１は、不要成分除去後の受信信号ＲＳを増幅器１６１へ出力してよい。出力されたＲＳは、増幅器１６１によって増幅されてよい。バンドパスフィルタ１６３は、増幅後のＲＳについて、受信用の通過帯以外の不要成分を除去してよい。不要成分除去後のＲＳは、ＲＦ－ＩＣ１５３によって周波数の引き下げおよび復調がなされ、受信情報信号ＲＩＳへと変換されてよい。
　ＴＩＳおよびＲＩＳは、適宜な情報を含む低周波信号（ベースバンド信号）であってよい。例えば、ＴＩＳおよびＲＩＳは、アナログ音声信号であってもよいし、あるいはデジタル化された音声信号であってよい。無線信号の通過帯は、適宜に設定されてよく、公知の各種の規格に準拠してよい。
　〔まとめ〕
　本開示の態様１に係る弾性波装置は、中空部を有する、支持基板と、前記中空部を覆い、前記支持基板の上に位置する、圧電体層と、前記中空部の上方に、複数の電極指が交差する交差領域を有し、前記圧電体層の上に位置する、ＩＤＴ電極と、前記中空部の底面、および前記圧電体層に接し、前記圧電体層に対して垂直に延在する、複数の柱状の支持部と、を有し、前記支持部は、電極指の配列方向及び電極指の延在方向に分散して位置している。
　上記の構成では、中空部分における圧電体層に加わる熱応力が緩和し、応力分布を均一化することができ、弾性波装置が破壊され辛くなる。
　本開示の態様２に係る弾性波装置は、前記態様１において、前記交差領域の面積に対して、前記支持部の合計面積は、５％以下であってもよい。
　上記の構成では、支持部の面積を、交差領域の面積の５％以下とすることができる。これにより、弾性波装置のインピーダンス特性の劣化を低減することができる。
　本開示の態様３に係る弾性波装置は、前記態様１または２において、前記支持部は、前記支持部の延在方向における中央部と、前記中空部の底面または前記圧電体層と前記支持部とが接する部位との、断面積または断面形状が異なってもよい。
　上記の構成では、支持部の強度を高めることができる。
　本開示の態様４に係る弾性波装置は、前記態様１から３のいずれか１つにおいて、前記支持部は、前記圧電体層と前記支持部とが接する部位の断面積よりも、前記中空部の底面と前記支持部とが接する部位の断面積が大きくてもよい。
　上記の構成では、支持部の強度を高めることができる。
　本開示の態様５に係る弾性波装置は、前記態様１から４のいずれか１つにおいて、前記支持部は、前記電極指の配列方向における前記ＩＤＴ電極の端側が前記ＩＤＴ電極の中央部よりも高密度であってもよい。
　上記の構成では、熱応力による引張応力が大きい箇所において、効率的に熱応力を緩和することができる。
　本開示の態様６に係る弾性波装置は、前記態様１から４のいずれか１つにおいて、前記支持部は、前記電極指の配列方向における前記ＩＤＴ電極の中央部が前記ＩＤＴ電極の端側よりも高密度であってもよい。
　上記の構成では、外部応力による影響を均一化することができる。
　本開示の態様７に係る弾性波装置は、前記態様１から４のいずれか１つにおいて、前記支持部は、前記電極指の配列方向および前記電極指の延在方向において、均等に分散してもよい。
　上記の構成では、均一に応力を緩和することができ、弾性波装置が破壊され辛くなる。
　本開示の態様８に係る弾性波装置は、前記態様１から７のいずれか１つにおいて、前記支持部は、前記電極指の配列方向および前記電極指の延在方向において、格子状に位置してもよい。
　上記の構成では、均一に応力を緩和することができ、弾性波装置が破壊され辛くなる。
　本開示の態様９に係る弾性波装置は、前記態様１から８のいずれか１つにおいて、前記支持部は第１支持部と第２支持部とを含み、前記第１支持部と前記第２支持部とは、前記電極指の配列方向に対して斜めに配列されてもよい。例えば、三角格子状に配置されてもよい。
　上記の構成では、高密度に支持部を配置できるため、より均一に応力を緩和することができ、弾性波装置が破壊され辛くなる。
　本開示の態様１０に係る弾性波装置は、前記態様９において、前記支持部は、さらに第３支持部を含み、前記第３支持部と前記第１支持部との間の距離は、前記第２支持部と前記第１支持部との間の距離と等しくてもよい。
　上記の構成では、均一に応力を緩和することができ、弾性波装置が破壊され辛くなる。
　本開示の態様１１に係る弾性波装置は、前記態様１から１０のいずれか１つにおいて、前記支持部の断面形状は、円形または楕円形であってもよい。
　上記の構成では、効率的に熱応力を緩和することができる。
　本開示の態様１２に係る弾性波装置は、前記態様１から１１のいずれか１つにおいて、前記支持部の幾つかは、前記支持部の中心が平面視において、電極指に重ならなくてもよい。
　上記の構成では、電極指のみに支持部を配置する必要がなく、電極指がない領域にも支持部を配置することができるため、容易に製造することができる。
　本開示の態様１３に係る弾性波装置は、前記態様１から１２のいずれか１つにおいて、前記圧電体層と、前記中空部の底面との距離は、２μｍ以上であってもよい。
　上記の構成では、中空部の底面との距離を、２μｍ以上とすることができ、メンブレンが撓んでも中空部の底面に衝突することを回避できる。
　本開示の態様１４に係る弾性波装置は、前記態様１から１３のいずれか１つにおいて、前記支持部が、二酸化ケイ素を含んでもよい。
　上記の構成では、容易に弾性波装置を製造することができる。
　本開示の態様１５に係る弾性波装置は、前記態様１から１４のいずれか１つにおいて、前記支持部は、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期と異なる周期で配置されてもよい。
　本開示の態様１６に係る弾性波装置は、前記態様１から１５のいずれか１つにおいて、前記ＩＤＴ電極の電極指の中間でバルク波を励振させるように構成され、前記ＩＤＴ電極の電極指の中間に位置する仮想線を定義したとき、前記支持部が、前記仮想線に重ならないように配置されてもよい。
　本開示の態様１７に係る弾性波装置は、前記態様１から１６のいずれか１つにおいて、弾性波装置を用いた通信装置であってもよい。
　〔付記事項〕
　以上、本開示に係る発明について、諸図面および実施例に基づいて説明してきた。しかし、本開示に係る発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。すなわち、本開示に係る発明は本開示で示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示に係る発明の技術的範囲に含まれる。つまり、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。また、これらの変形または修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。
　１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１００　弾性波装置
　２　支持基板
　３　圧電体層
　３ａ　主面
　４　中空部
　４ａ　底面
　５　ＩＤＴ電極
　６　交差領域
　７　支持部
　８ａ　拡根部
　８ｂ　拡端部
　５１、５２　電極指
　５３　反射部
　１５１　通信装置

Claims (17)

  1. 　中空部を有する、支持基板と、
    　前記中空部を覆い、前記支持基板の上に位置する、圧電体層と、
    　前記中空部の上方に、複数の電極指が交差する交差領域を有し、前記圧電体層の上に位置する、ＩＤＴ電極と、
    　前記中空部の底面、および前記圧電体層に接し、前記圧電体層に対して垂直に延在する、複数の柱状の支持部と、を有し、
    　前記支持部は、電極指の配列方向及び電極指の延在方向に分散して位置している、弾性波装置。
  2. 　前記交差領域の面積に対して、前記支持部の合計面積は、５％以下である、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記支持部は、前記支持部の延在方向における中央部と、前記中空部の底面または前記圧電体層と前記支持部とが接する部位との、断面積または断面形状が異なる、請求項１または２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記支持部は、前記圧電体層と前記支持部とが接する部位の断面積よりも、前記中空部の底面と前記支持部とが接する部位の断面積が大きい、請求項１から３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  5. 　前記支持部は、前記電極指の配列方向における前記ＩＤＴ電極の端側が前記ＩＤＴ電極の中央部よりも高密度である、請求項１から４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 　前記支持部は、前記電極指の配列方向における前記ＩＤＴ電極の中央部が前記ＩＤＴ電極の端側よりも高密度である、請求項１から４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　前記支持部は、前記電極指の配列方向および前記電極指の延在方向において、均等に分散する、請求項１から４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  8. 　前記支持部は、前記電極指の配列方向および前記電極指の延在方向において、格子状に位置している、請求項１から７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 　前記支持部は第１支持部と第２支持部とを含み、
    　前記第１支持部と前記第２支持部とは、前記電極指の配列方向に対して斜めに配列される、請求項１から８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 　前記支持部は、さらに第３支持部を含み、
    　前記第３支持部と前記第１支持部との間の距離は、前記第２支持部と前記第１支持部との間の距離と等しい、請求項９に記載の弾性波装置。
  11. 　前記支持部の断面形状は、円形または楕円形である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  12. 　前記支持部の幾つかは、前記支持部の中心が平面視において、電極指に重ならない、請求項１から１１のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  13. 　前記圧電体層と、前記中空部の底面との距離は、２μｍ以上である、請求項１から１２のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  14. 　前記支持部が、二酸化ケイ素を含む、請求項１から１３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  15. 　前記支持部は、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期と異なる周期で配置される、請求項１から１４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  16. 　前記ＩＤＴ電極の電極指の中間でバルク波を励振させるように構成され、
    　前記ＩＤＴ電極の電極指の中間に位置する仮想線を定義したとき、
    　前記支持部が、前記仮想線に重ならないように配置された、
    　請求項１から１５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  17. 　請求項１から１６のいずれか１項に記載の弾性波装置を用いた通信装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016052129A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
WO2021187397A1 (ja) * 2020-03-16 2021-09-23 株式会社村田製作所 弾性波装置

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