WO2024043300A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2024043300A1
WO2024043300A1 PCT/JP2023/030459 JP2023030459W WO2024043300A1 WO 2024043300 A1 WO2024043300 A1 WO 2024043300A1 JP 2023030459 W JP2023030459 W JP 2023030459W WO 2024043300 A1 WO2024043300 A1 WO 2024043300A1
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WO
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elastic wave
electrode
electrode finger
wave resonator
resonator
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Application number
PCT/JP2023/030459
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English (en)
French (fr)
Inventor
翔 永友
克也 大門
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/64Filters using surface acoustic waves

Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device having a plurality of elastic wave resonators.
  • the elastic wave device is, for example, an elastic wave resonator, and is used, for example, in a ladder type filter.
  • a ladder filter In order to obtain good characteristics in a ladder filter, it is necessary to increase the capacitance ratio between the plurality of elastic wave resonators. In this case, it is necessary to increase the capacitance of some of the elastic wave resonators in the ladder filter.
  • This configuration is a configuration in which an electrode connected to a potential different from the input potential and the output potential, such as a reference potential, is arranged between an electrode connected to the input potential and an electrode connected to the output potential.
  • the present inventors have also discovered that even if the above configuration is simply adopted, there is a risk that the filter characteristics may deteriorate.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device that can promote miniaturization of the filter device and suppress deterioration of filter characteristics.
  • the elastic wave device includes a first elastic wave resonator having a first piezoelectric film including a first piezoelectric layer made of a piezoelectric material, and electrically connected to the first elastic wave resonator. and at least one second acoustic wave resonator having a second piezoelectric film including a second piezoelectric layer made of a piezoelectric material and an IDT electrode provided on the second piezoelectric layer.
  • the first elastic wave resonator is provided on the first piezoelectric layer, a first bus bar, and a plurality of first electrodes each having one end connected to the first bus bar.
  • a first comb-shaped electrode having a finger and connected to an input potential
  • a second busbar provided on the first piezoelectric layer
  • one end connected to the second busbar. and has a plurality of second electrode fingers interposed with the plurality of first electrode fingers, and a second comb-shaped electrode connected to the output potential and the first electrode finger when viewed in plan.
  • a plurality of third piezoelectric layers each provided on the first piezoelectric layer so as to be lined up with the first electrode finger and the second electrode finger in the direction in which the electrode finger and the second electrode finger are lined up. and a connecting electrode that connects the adjacent third electrode fingers, and is connected to a different potential from the first comb-shaped electrode and the second comb-shaped electrode.
  • the finger, the third electrode finger, the second electrode finger, and the third electrode finger constitute one cycle, and the IDT electrodes of the second acoustic wave resonator are arranged in a plurality of and a plurality of fifth electrode fingers, and the second elastic wave resonator is a series arm resonator or a parallel arm resonator.
  • an elastic wave device that can promote miniaturization of the filter device and suppress deterioration of filter characteristics.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic front sectional view of the first elastic wave resonator in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the first elastic wave resonator in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic front sectional view showing the vicinity of the first to third electrode fingers in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of the second elastic wave resonator in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing the transmission characteristics of the first embodiment of the present invention and the first comparative example.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic front sectional view of the first elastic wave resonator in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the first elastic wave resonator in the
  • FIG. 7 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.
  • FIG. 8 is a schematic plan view of a first elastic wave resonator in a first modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic front sectional view of a second elastic wave resonator in a second modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of the first elastic wave resonator in the second embodiment of the invention.
  • FIG. 11 is a schematic front sectional view showing the vicinity of the first to third electrode fingers in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing the pass characteristics of the third embodiment of the present invention and the second comparative example.
  • FIG. 14 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15(a) is a schematic perspective view showing the external appearance of an elastic wave device that utilizes thickness-shear mode bulk waves
  • FIG. 15(b) is a plan view showing the electrode structure on the piezoelectric layer.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a portion taken along line AA in FIG. 15(a).
  • FIG. 17(a) is a schematic front cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through the piezoelectric film of an acoustic wave device
  • FIG. FIG. 2 is a schematic front cross-sectional view for explaining a mode of bulk waves.
  • FIG. 18 is a diagram showing the amplitude direction of the bulk wave in the thickness shear mode.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating the resonance characteristics of an elastic wave device that uses bulk waves in thickness-shear mode.
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between d/p and the fractional band of a resonator, where p is the distance between the centers of adjacent electrodes, and d is the thickness of the piezoelectric layer.
  • FIG. 21 is a plan view of an elastic wave device that uses thickness-shear mode bulk waves.
  • FIG. 22 is a diagram showing the resonance characteristics of the elastic wave device of the reference example in which spurious signals appear.
  • FIG. 23 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.
  • FIG. 24 is a diagram showing the relationship between d/2p and metallization ratio MR.
  • FIG. 25 is a diagram showing a map of fractional bands with respect to Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is brought as close to 0 as possible.
  • FIG. 26 is a front sectional view of an acoustic wave device having an acoustic multilayer film.
  • FIG. 27 is a partially cutaway perspective view for explaining an elastic wave device that uses Lamb waves.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • the elastic wave device 10 is used as part of a filter device.
  • the elastic wave device 10 has a plurality of elastic wave resonators.
  • the elastic wave device according to the present invention may be a filter device.
  • the configuration of the elastic wave device 10 will be explained below.
  • the elastic wave device 10 includes one first elastic wave resonator 10A and one second elastic wave resonator 10B.
  • the first elastic wave resonator 10A is an acoustic coupling filter.
  • the second elastic wave resonator 10B is an elastic wave resonator having an IDT (Interdigital Transducer) electrode 31. Note that the number of first elastic wave resonators 10A and second elastic wave resonators 10B in the elastic wave device 10 is not limited to the above.
  • the elastic wave device of the present invention only needs to have at least one first elastic wave resonator and at least one second elastic wave resonator.
  • the first elastic wave resonator 10A and the second elastic wave resonator 10B are connected to each other in series.
  • the second elastic wave resonator 10B is a series arm resonator.
  • the second elastic wave resonator 10B is used as a trap element.
  • the second elastic wave resonator 10B may be a parallel arm resonator.
  • the elastic wave device of the present invention may have at least one of the following configurations.
  • One configuration is a configuration in which at least one second elastic wave resonator, which is a series arm resonator, and at least one first elastic wave resonator are electrically connected.
  • the other configuration is a configuration in which at least one second elastic wave resonator, which is a parallel arm resonator, and at least one first elastic wave resonator are electrically connected.
  • the acoustic wave device 10 has a piezoelectric substrate 12.
  • the piezoelectric substrate 12 is a substrate having piezoelectricity.
  • the piezoelectric substrate 12 has a piezoelectric layer 14 as a piezoelectric film.
  • the first elastic wave resonator 10A and the second elastic wave resonator 10B share the piezoelectric substrate 12. Therefore, when the piezoelectric substrate of the first elastic wave resonator 10A is used as the first piezoelectric substrate and the piezoelectric substrate of the second elastic wave resonator 10B is used as the second piezoelectric substrate, this embodiment Here, the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate are the same piezoelectric substrate 12.
  • the piezoelectric layer is a layer made of a piezoelectric material.
  • a piezoelectric film is a film having piezoelectricity, and does not necessarily refer to a film made of a piezoelectric material.
  • the piezoelectric film is a single layer piezoelectric layer 14, and is a film made of a piezoelectric material. Note that in the present invention, the piezoelectric film may be a laminated film including the piezoelectric layer 14.
  • the first elastic wave resonator 10A has a first piezoelectric layer as a first piezoelectric film.
  • the second elastic wave resonator 10B has a second piezoelectric layer as a second piezoelectric film.
  • the first elastic wave resonator 10A and the second elastic wave resonator 10B share the piezoelectric layer 14 as a piezoelectric film. Therefore, the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer are the same piezoelectric layer 14.
  • the first elastic wave resonator 10A and the second elastic wave resonator 10B may each have a piezoelectric film.
  • the first elastic wave resonator 10A and the second elastic wave resonator 10B may each have a piezoelectric substrate.
  • the configuration of the first elastic wave resonator 10A which is an acoustic coupling filter, will be specifically explained.
  • FIG. 2 is a schematic front sectional view of the first elastic wave resonator in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the first elastic wave resonator in the first embodiment. Note that FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II in FIG. 3. In FIG. 2, each electrode is shown with hatching. In schematic plan views other than those shown in FIG. 2, electrodes may be hatched in the same manner. In FIG. 3, wiring connected to the first elastic wave resonator and the like are omitted.
  • the first elastic wave resonator 10A shown in FIG. 2 includes a piezoelectric substrate 12 as a first piezoelectric substrate and a functional electrode 11.
  • the piezoelectric substrate 12 has a support member 13 and a piezoelectric layer 14 as a first piezoelectric layer.
  • the support member 13 includes a support substrate 16 and an insulating layer 15.
  • An insulating layer 15 is provided on the support substrate 16.
  • a piezoelectric layer 14 is provided on the insulating layer 15.
  • the support member 13 may be composed only of the support substrate 16. Note that the support member 13 does not necessarily have to be provided.
  • the piezoelectric layer 14 has a first main surface 14a and a second main surface 14b.
  • the first main surface 14a and the second main surface 14b are opposed to each other.
  • the second main surface 14b is located on the support member 13 side.
  • the piezoelectric layer 14 is made of lithium niobate.
  • the piezoelectric layer 14 is made of Z-cut LiNbO 3 .
  • the piezoelectric layer 14 may be made of rotated Y-cut lithium niobate.
  • piezoelectric layer 14 may consist of lithium tantalate, such as LiTaO 3 .
  • the term "a certain member is made of a certain material" includes the case where a trace amount of impurity is included to the extent that the electrical characteristics of the acoustic wave device are not significantly deteriorated.
  • a functional electrode 11 is provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14. As shown in FIG. 3, the functional electrode 11 includes a pair of comb-shaped electrodes and a third electrode 19. Specifically, the pair of comb-shaped electrodes is a first comb-shaped electrode 17 and a second comb-shaped electrode 18. The first comb-shaped electrode 17 is connected to an input potential. The second comb-shaped electrode 18 is connected to the output potential. The third electrode 19 is connected to a reference potential in this embodiment. Note that the third electrode 19 does not necessarily need to be connected to the reference potential. The third electrode 19 may be connected to a different potential from the first comb-shaped electrode 17 and the second comb-shaped electrode 18. However, it is preferable that the third electrode 19 be connected to the reference potential.
  • the first comb-shaped electrode 17 and the second comb-shaped electrode 18 are provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14.
  • the first comb-shaped electrode 17 includes a first bus bar 22 and a plurality of first electrode fingers 25 . One end of each of the plurality of first electrode fingers 25 is connected to the first bus bar 22 .
  • the second comb-shaped electrode 18 includes a second bus bar 23 and a plurality of second electrode fingers 26 . One end of each of the plurality of second electrode fingers 26 is connected to the second bus bar 23 .
  • the first bus bar 22 and the second bus bar 23 face each other.
  • the plurality of first electrode fingers 25 and the plurality of second electrode fingers 26 are inserted into each other.
  • the first electrode fingers 25 and the second electrode fingers 26 are arranged alternately in a direction perpendicular to the direction in which the first electrode fingers 25 and the second electrode fingers 26 extend.
  • the third electrode 19 has a third bus bar 24 as a connection electrode and a plurality of third electrode fingers 27.
  • the plurality of third electrode fingers 27 are provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14.
  • the plurality of third electrode fingers 27 are electrically connected to each other by a third bus bar 24.
  • a plurality of third electrode fingers 27 are provided so as to line up with the first electrode fingers 25 and the second electrode fingers 26 in the direction in which the first electrode fingers 25 and the second electrode fingers 26 are lined up. . Therefore, the first electrode finger 25, the second electrode finger 26, and the third electrode finger 27 are lined up in one direction.
  • the plurality of third electrode fingers 27 extend parallel to the plurality of first electrode fingers 25 and the plurality of second electrode fingers.
  • the direction in which the first electrode finger 25, second electrode finger 26, and third electrode finger 27 extend is referred to as the electrode finger extension direction, and the direction orthogonal to the electrode finger extension direction is referred to as the electrode finger orthogonal direction.
  • the electrode finger arrangement direction is parallel to the electrode finger orthogonal direction.
  • the first electrode finger 25, the second electrode finger 26, and the third electrode finger 27 may be collectively referred to simply as an electrode finger.
  • the first bus bar 22 and the second bus bar 23 may be collectively referred to simply as a bus bar.
  • FIG. 4 is a schematic front sectional view showing the vicinity of the first to third electrode fingers in the first embodiment.
  • the order in which the plurality of electrode fingers are arranged is, starting from the first electrode finger 25, the first electrode finger 25, the third electrode finger 27, the second electrode finger 26, and the third electrode finger 27. This is the order in which one period is Therefore, the order in which the plurality of electrode fingers are arranged is: first electrode finger 25, third electrode finger 27, second electrode finger 26, third electrode finger 27, first electrode finger 25, third electrode finger. The second electrode finger 27, the second electrode finger 26, and so on. If the input potential is IN, the output potential is OUT, and the reference potential is GND, and the order of the multiple electrode fingers is expressed as the order of connected potentials, then IN, GND, OUT, GND, IN, GND, OUT, etc. followed by.
  • the electrode fingers located at both ends in the direction orthogonal to the electrode fingers are all the third electrode fingers 27.
  • the electrode finger located at the end in the direction orthogonal to the electrode finger is any type of electrode finger among the first electrode finger 25, the second electrode finger 26, and the third electrode finger 27. It may be.
  • the third bus bar 24 which serves as a connection electrode for the third electrode 19, electrically connects the plurality of third electrode fingers 27 to each other.
  • the third bus bar 24 is located in a region between the first bus bar 22 and the tips of the plurality of second electrode fingers 26.
  • a plurality of first electrode fingers 25 are also located in this region.
  • the third bus bar 24 and the plurality of first electrode fingers 25 are electrically insulated from each other by the insulating film 29.
  • the third bus bar 24 includes a plurality of first connection electrodes 24A and one second connection electrode 24B.
  • Each first connection electrode 24A connects the tips of two adjacent third electrode fingers 27 to each other.
  • the first connection electrode 24A and the two third electrode fingers 27 constitute a U-shaped electrode.
  • a second connection electrode 24B connects the plurality of first connection electrodes 24A.
  • An insulating film 29 is provided between the second connection electrode 24B and the plurality of first electrode fingers 25.
  • an insulating film 29 is provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14 so as to partially cover the plurality of first electrode fingers 25.
  • the insulating film 29 is provided in a region between the first bus bar 22 and the tips of the plurality of second electrode fingers 26.
  • the insulating film 29 has a band-like shape.
  • the insulating film 29 does not reach onto the first connection electrode 24A of the third electrode 19.
  • a second connection electrode 24B is provided over the insulating film 29 and over the plurality of first connection electrodes 24A.
  • the second connection electrode 24B has a bar portion 24a and a plurality of protrusions 24b. Each protrusion 24b extends from the bar portion 24a toward each first connection electrode 24A. Each protrusion 24b is connected to each first connection electrode 24A.
  • the plurality of third electrode fingers 27 are electrically connected to each other by the first connection electrode 24A and the second connection electrode 24B.
  • the third bus bar 24 is located in a region between the first bus bar 22 and the tips of the plurality of second electrode fingers 26. Therefore, the tips of the plurality of second electrode fingers 26 each face the third bus bar 24 across a gap in the electrode finger extending direction. On the other hand, the tips of the plurality of first electrode fingers 25 each face the second bus bar 23 across a gap in the direction in which the electrode fingers extend.
  • the third bus bar 24 may be located in a region between the second bus bar 23 and the tips of the plurality of first electrode fingers 25.
  • the tips of the plurality of first electrode fingers 25 each face the third bus bar 24 with a gap in between.
  • the tips of the plurality of second electrode fingers 26 each face the first bus bar 22 with a gap in between.
  • the first elastic wave resonator 10A is an elastic wave resonator configured to utilize thickness-shear mode bulk waves. As shown in FIG. 3, the first elastic wave resonator 10A has a plurality of excitation regions C. In the plurality of excitation regions C, bulk waves in thickness shear mode and elastic waves in other modes are excited. Note that in FIG. 3, only two excitation regions C among the plurality of excitation regions C are shown.
  • Some of the plurality of excitation regions C among all the excitation regions C are regions where adjacent first electrode fingers 25 and third electrode fingers 27 overlap when viewed from a direction perpendicular to the electrode fingers, and where adjacent first electrode fingers 25 and third electrode fingers 27 overlap. This is the area between the centers of the first electrode finger 25 and the third electrode finger 27 that meet.
  • the remaining plurality of excitation regions C are regions where adjacent second electrode fingers 26 and third electrode fingers 27 overlap when viewed from the direction perpendicular to the electrode fingers, and where adjacent second electrode fingers 26 and third electrode fingers 27 overlap. This is the area between the centers of the third electrode fingers 27. These excitation regions C are lined up in the direction perpendicular to the electrode fingers.
  • the structure of the functional electrode 11 except for the third electrode 19 is the same as that of the IDT electrode.
  • the area where the adjacent first electrode fingers 25 and second electrode fingers 26 overlap is the intersection area E.
  • the crossing region E is the area where the adjacent first electrode fingers 25 and third electrode fingers 27 or the adjacent second electrode fingers 26 and third electrode fingers 27 are located. It can also be said that these areas overlap.
  • the intersection region E includes a plurality of excitation regions C. Note that the crossover region E and the excitation region C are regions of the piezoelectric layer 14 that are defined based on the configuration of the functional electrode 11.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of the second elastic wave resonator in the first embodiment. Note that in FIG. 5, wiring connected to the second acoustic wave resonator and the like are omitted.
  • the second elastic wave resonator 10B is configured to be able to utilize thickness-shear mode bulk waves.
  • the second elastic wave resonator 10B includes a piezoelectric substrate 12 as a second piezoelectric substrate and an IDT electrode 31.
  • the piezoelectric substrate 12 includes the support member 13 shown in FIG. 2 and a piezoelectric layer 14 as a second piezoelectric layer.
  • the IDT electrode 31 has a pair of bus bars and a plurality of electrode fingers.
  • the pair of bus bars is the fourth bus bar 32 and the fifth bus bar 33.
  • the fourth bus bar 32 and the fifth bus bar 33 face each other.
  • the plurality of electrode fingers are a plurality of fourth electrode fingers 35 and a plurality of fifth electrode fingers 36.
  • One end of the plurality of fourth electrode fingers 35 is connected to the fourth bus bar 32.
  • One end of the plurality of fifth electrode fingers 36 is connected to the fifth bus bar 33.
  • the plurality of fourth electrode fingers 35 and the plurality of fifth electrode fingers 36 are inserted into each other.
  • the fourth electrode finger 35 and the fifth electrode finger 36 may be collectively referred to simply as an electrode finger.
  • the fourth bus bar 32 and the fifth bus bar 33 may be collectively referred to simply as a bus bar.
  • the direction in which the fourth electrode finger 35 and the fifth electrode finger 36 extend is the electrode finger extension direction, and the direction perpendicular to the electrode finger extension direction is the electrode finger orthogonal direction. .
  • the second elastic wave resonator 10B also has an excitation region and a crossing region, similarly to the first elastic wave resonator 10A.
  • the excitation region is a region where the adjacent fourth electrode finger 35 and the fifth electrode finger 36 overlap when viewed from the direction perpendicular to the electrode fingers, and This is the area between the centers of the fourth electrode finger 35 and the fifth electrode finger 36.
  • the intersection region is a region where the adjacent fourth electrode finger 35 and fifth electrode finger 36 overlap when viewed from the direction perpendicular to the electrode fingers.
  • the intersection region includes a plurality of excitation regions.
  • the centers of the adjacent first electrode fingers 25 and third electrode fingers 27 and the adjacent second electrode fingers 26 and third electrode fingers 27 Let the distance between them be p1. What is the center-to-center distance p1 between adjacent pairs of first electrode fingers 25 and third electrode fingers 27 and the center-to-center distance p1 between adjacent pairs of second electrode fingers 26 and third electrode fingers 27? , both are the same. However, the center-to-center distance p1 may not be constant.
  • the distance between the centers of the adjacent fourth electrode fingers 35 and fifth electrode fingers 36 is p2.
  • the center-to-center distances p2 of adjacent pairs of fourth electrode fingers 35 and fifth electrode fingers 36 are all the same. However, the center-to-center distance p2 may not be constant.
  • the relationship between the center-to-center distance p1 in the first elastic wave resonator 10A and the center-to-center distance p2 in the second elastic wave resonator 10B, which is a series arm resonator, is p2 ⁇ p1. Specifically, p2 ⁇ p1. Note that the relationship between the center-to-center distance p1 and the center-to-center distance p2 is not limited to the above.
  • the first electrode finger 25, the second electrode finger 26, and the third electrode finger 27 in the first elastic wave resonator 10A, and the fourth electrode finger in the second elastic wave resonator 10B 35 and the fifth electrode finger 36 are made of Al.
  • the material of each electrode finger of the first elastic wave resonator 10A and each electrode finger of the second elastic wave resonator 10B is not limited to the above.
  • the material of each electrode finger of the first elastic wave resonator 10A and each electrode finger of the second elastic wave resonator 10B may be made of a laminated metal film.
  • each electrode finger of the first elastic wave resonator 10A and the width of each electrode finger of the second elastic wave resonator 10B are the same. However, the width of each electrode finger of the first elastic wave resonator 10A and the width of each electrode finger of the second elastic wave resonator 10B may be different from each other.
  • the width of the electrode finger is the dimension of the electrode finger along the direction perpendicular to the electrode finger.
  • each electrode finger of the first elastic wave resonator 10A and the thickness of each electrode finger of the second elastic wave resonator 10B are the same. However, the thickness of each electrode finger of the first elastic wave resonator 10A and the thickness of each electrode finger of the second elastic wave resonator 10B may be different from each other.
  • the feature of this embodiment is that a first elastic wave resonator 10A, which is an acoustic coupling filter, and a second elastic wave resonator 10B having an IDT electrode 31 are connected, and the second elastic wave resonator
  • the child 10B is a series arm resonator.
  • the first comparative example differs from the first embodiment in that it does not include the second elastic wave resonator. Passage characteristics of the first embodiment and the first comparative example were derived by simulation.
  • the design parameters of the elastic wave device 10 having the configuration of the first embodiment are as follows.
  • Piezoelectric layer Material: Z-cut LiNbO 3 , thickness: 400 nm
  • First electrode finger, second electrode finger, and third electrode finger Material...Al, Thickness...400 nm, Width...420 nm
  • Fourth electrode finger and fifth electrode finger Material...Al, Thickness...400 nm, Width...420 nm
  • Center-to-center distance p2 in the second elastic wave resonator 1 ⁇ m
  • FIG. 6 is a diagram showing the passage characteristics of the first embodiment and the first comparative example.
  • FIG. 6 shows the S21 passing characteristic.
  • the first elastic wave resonator 10A in the elastic wave device 10 is an acoustic coupling filter. More specifically, as shown in FIG. It has an excitation region C located between the centers of the second electrode finger 26 and the third electrode finger 27. In these excitation regions C, elastic waves of a plurality of modes including a bulk wave of a thickness-shear mode are excited. By combining these modes, a filter waveform can be suitably obtained.
  • the filter device 10 when the elastic wave device 10 is used in a filter device, a filter waveform can be suitably obtained even with a small number of elastic wave resonators configuring the filter device. Therefore, the filter device can be made smaller.
  • a frequency range higher than the passband in the first embodiment and the first comparative example is indicated by enclosing it with a two-dot chain line.
  • the amount of attenuation on the higher frequency side than the passband is larger than that in the first comparative example. In this way, in the first embodiment, the attenuation characteristic as a filter characteristic can be improved.
  • the second elastic wave resonator 10B is a series arm resonator as in the first embodiment shown in FIG. 1, it is preferable that p2 ⁇ p1. Thereby, even when the second elastic wave resonator 10B does not have a frequency adjustment film, trap characteristics can be more reliably formed on the higher frequency side than the passband. Thereby, the damping characteristics can be improved more reliably.
  • connection wiring 28 is provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14. Connection wiring 28 is connected to a reference potential.
  • a third bus bar 24 serving as a connection electrode of the first acoustic wave resonator 10A is connected to the connection wiring 28.
  • the third bus bar 24 is connected to a reference potential via a connection wiring 28.
  • the first bus bar 22 of the first elastic wave resonator 10A and the fifth bus bar 33 of the second elastic wave resonator 10B are integrally configured bus bars.
  • the bus bar is shared by the first elastic wave resonator 10A and the second elastic wave resonator 10B.
  • the first bus bar 22 and the fifth bus bar 33 may be provided separately.
  • the support member 13 consists of a support substrate 16 and an insulating layer 15.
  • the piezoelectric substrate 12 is a laminate of a support substrate 16, an insulating layer 15, and a piezoelectric layer 14. That is, the piezoelectric layer 14 and the support member 13 overlap when viewed from the direction in which the first main surface 14a and the second main surface 14b of the piezoelectric layer 14 face each other.
  • the material of the support substrate 16 for example, semiconductors such as silicon, ceramics such as aluminum oxide, etc. can be used.
  • semiconductors such as silicon, ceramics such as aluminum oxide, etc.
  • an appropriate dielectric material such as silicon oxide or tantalum oxide can be used.
  • a recess is provided in the insulating layer 15.
  • a piezoelectric layer 14 as a piezoelectric film is provided on the insulating layer 15 so as to close the recess. This forms a hollow section.
  • This hollow part is the hollow part 10a.
  • the support member 13 and the piezoelectric film are arranged such that a part of the support member 13 and a part of the piezoelectric film face each other with the cavity 10a in between.
  • the recess in the support member 13 may be provided across the insulating layer 15 and the support substrate 16.
  • the recess provided only in the support substrate 16 may be closed by the insulating layer 15.
  • the recess may be provided in the piezoelectric layer 14, for example.
  • the cavity 10a may be a through hole provided in the support member 13.
  • the cavity 10a is the acoustic reflection part in the present invention.
  • the acoustic reflection portion can effectively confine the energy of the elastic wave to the piezoelectric layer 14 side.
  • the acoustic reflecting portion may be provided at a position in the support member 13 that overlaps at least a portion of the functional electrode 11 in plan view. More specifically, in plan view, at least a portion of each of the first electrode finger 25, second electrode finger 26, and third electrode finger 27 only needs to overlap with the acoustic reflecting portion. In plan view, it is preferable that the plurality of excitation regions C overlap with the acoustic reflection section.
  • planar view refers to viewing from a direction corresponding to the upper side in FIG. 2 along the stacking direction of the support member 13 and the piezoelectric film.
  • the piezoelectric layer 14 side is the upper side.
  • planar view is synonymous with viewing from the direction facing the main surface.
  • the main surface opposing direction is a direction in which the first main surface 14a and the second main surface 14b of the piezoelectric layer 14 face each other. More specifically, the principal surface opposing direction is, for example, the normal direction of the first principal surface 14a.
  • an acoustic reflection section is also provided in the second elastic wave resonator 10B shown in FIG. 5.
  • the acoustic reflecting portion of the second elastic wave resonator 10B may be provided at a position in the support member 13 that overlaps at least a portion of the IDT electrode 31 in plan view. More specifically, in plan view, at least a portion of each of the fourth electrode finger 35 and the fifth electrode finger 36 only needs to overlap with the acoustic reflecting portion. In plan view, it is preferable that the plurality of excitation regions in the second elastic wave resonator 10B overlap with the acoustic reflection section.
  • the acoustic reflection portion may be an acoustic reflection film such as an acoustic multilayer film, which will be described later.
  • an acoustic reflective film may be provided on the surface of the support member.
  • the center-to-center distance p1 is constant in the first elastic wave resonator 10A.
  • the distance p1 between the centers of the adjacent first electrode finger 25 and the third electrode finger 27 and the distance p1 between the centers of the adjacent second electrode finger 26 and the third electrode finger 27 are not constant. Tomoyoshi.
  • p be the longest distance. Note that when the center-to-center distance p1 is constant as in the first embodiment, the center-to-center distance p1 between any adjacent electrode fingers is also the distance p.
  • the first piezoelectric layer of the first elastic wave resonator 10A is the first piezoelectric film in the present invention.
  • d/p is preferably 0.5 or less, and more preferably 0.24 or less.
  • the thickness d is the thickness of the piezoelectric layer 14 as the first piezoelectric layer.
  • the longest distance among the center-to-center distances p2 between the adjacent fourth electrode fingers 35 and fifth electrode fingers 36 is defined as p, and the piezoelectric layer 14 as the second piezoelectric layer is
  • d/p is 0.5 or less. More preferably, d/p is 0.24 or less.
  • the bulk wave in the thickness shear mode is suitably excited in the second elastic wave resonator 10B.
  • the center-to-center distance p2 is constant as in the first embodiment, the center-to-center distance p2 between any adjacent electrode fingers is also the distance p.
  • the first elastic wave resonator of the present invention does not necessarily have to be configured to be able to utilize thickness-shear mode bulk waves.
  • the first elastic wave resonator of the present invention may be configured to be able to excite plate waves.
  • the excitation region is the intersection region E shown in FIG.
  • the second elastic wave resonator may be configured to be able to excite plate waves.
  • the piezoelectric layer 14 is made of Z-cut LiNbO 3 .
  • the piezoelectric layer 14 may be made of rotated Y-cut lithium niobate.
  • the fractional band of the first elastic wave resonator 10A depends on the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of lithium niobate used in the piezoelectric layer 14.
  • the fractional band is expressed by (
  • FIG. 7 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 region R in FIG. 7 is the region where a fractional band of at least 2% or more can be obtained.
  • the range of the region R is approximated, it becomes the range expressed by the following formulas (1), (2), and (3).
  • ⁇ in the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) is within a range of 0° ⁇ 10°
  • the relationship between ⁇ and ⁇ and the fractional band is the same as the relationship shown in FIG. 7.
  • the piezoelectric layer 14 is a lithium tantalate layer
  • the relationship between ⁇ and ⁇ at the Euler angle (within 0° ⁇ 10°, ⁇ , ⁇ ) and the fractional band is the same as the relationship shown in FIG. be.
  • the Euler angle is in the range of the above formula (1), formula (2), or formula (3).
  • the fractional band can be made sufficiently wide.
  • the elastic wave device 10 including the first elastic wave resonator 10A can be suitably used as a filter device.
  • the third electrode 19 includes a third bus bar 24 as a connection electrode and a plurality of third electrode fingers 27.
  • the third electrode 19 is a comb-shaped electrode.
  • the third electrode 19 does not have to be a comb-shaped electrode.
  • the third electrode 49 has a meandering shape.
  • the insulating film 29 is not provided on the piezoelectric layer 14.
  • the connection electrode 44 includes only a portion corresponding to the plurality of first connection electrodes 24A in the first embodiment.
  • the connection electrode 44 of this modification is not the third bus bar.
  • the third electrode 39 includes a plurality of connection electrodes 44 located on the first bus bar 22 side and a plurality of connection electrodes 44 located on the second bus bar 23 side. .
  • the tips of two adjacent third electrode fingers 27 on the first bus bar 22 side or the tips on the second bus bar 23 side are connected by a connecting electrode 44 .
  • the third electrode fingers 27 other than both ends in the electrode finger orthogonal direction have both the tip portion on the first bus bar 22 side and the tip portion on the second bus bar 23 side.
  • One connection electrode 44 is connected to each.
  • the third electrode finger 27 is connected to third electrode fingers 27 on both sides by each connection electrode 44 .
  • the third electrode 39 has a meandering shape.
  • a first elastic wave resonator 40A which is an acoustic coupling filter
  • a second elastic wave resonator 10B which is similar to the first embodiment
  • the second elastic wave resonator 10B is a series arm resonator.
  • the second elastic wave resonator 10B may have a frequency adjustment film.
  • a frequency adjustment film 48 silicon oxide, silicon nitride, or the like can be used, for example.
  • the second elastic wave resonator 40B is a series arm resonator. Also in this modification, the second elastic wave resonator 40B and the first elastic wave resonator 10A, which is an acoustic coupling filter similar to the first embodiment, are connected.
  • the trap characteristic of the second elastic wave resonator 40B can be more reliably formed on the higher frequency side than the passband of the elastic wave device. Therefore, the attenuation characteristics can be improved more reliably. Therefore, in this modification, when the elastic wave device is used in a filter device, the filter device can be made smaller, and the attenuation characteristic as a filter characteristic can be improved more reliably.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of the first elastic wave resonator in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic front sectional view showing the vicinity of the first to third electrode fingers in the second embodiment.
  • this embodiment differs from the first embodiment in that the third electrode 19 is provided on the second main surface 14b of the piezoelectric layer 14.
  • the elastic wave device of this embodiment has the same configuration as the elastic wave device 10 of the first embodiment. Note that the first elastic wave resonator 50A is connected to a second elastic wave resonator 10B which is a series arm resonator similar to the first embodiment.
  • the arrangement of the third electrode 19 in this embodiment in plan view is the same as that in the first embodiment. Therefore, when viewed in plan, the plurality of third electrodes are aligned with the first electrode fingers 25 and the second electrode fingers 26 in the direction in which the first electrode fingers 25 and the second electrode fingers 26 are lined up. Each finger 27 is provided on the second main surface 14b of the piezoelectric layer 14.
  • the order in which the plurality of electrode fingers are arranged is as follows: starting from the first electrode finger 25, the first electrode finger 25, the third electrode finger 27, the second electrode finger 26, and the third electrode finger 25. This is the order in which the electrode fingers 27 constitute one period.
  • the filter device when an elastic wave device is used in a filter device, the filter device can be miniaturized and deterioration of filter characteristics can be suppressed.
  • FIG. 12 is a schematic plan view of an elastic wave device according to the third embodiment.
  • This embodiment differs from the first embodiment in that the second elastic wave resonator 60B is a parallel arm resonator. This embodiment also differs from the first embodiment in that the relationship between the center-to-center distance p1 in the first elastic wave resonator 10A and the center-to-center distance p2 in the second elastic wave resonator 60B is p2>2p1. Other than the above points, the elastic wave device 60 of this embodiment has the same configuration as the elastic wave device 10 of the first embodiment.
  • the filter device 60 when used in a filter device, the filter device can be made smaller and deterioration of the filter characteristics can be suppressed. This will be illustrated below by comparing this embodiment and a second comparative example.
  • the second comparative example differs from the third embodiment in that the second elastic wave resonator is not provided. Passage characteristics of the third embodiment and the second comparative example were derived by simulation.
  • the design parameters of the elastic wave device 60 having the configuration of the third embodiment are as follows.
  • Piezoelectric layer Material: Z-cut LiNbO 3 , thickness: 400 nm
  • First electrode finger, second electrode finger, and third electrode finger Material...Al, Thickness...400 nm, Width...420 nm
  • Fourth electrode finger and fifth electrode finger Material...Al, Thickness...400 nm, Width...420 nm
  • Center-to-center distance p2 in second elastic wave resonator 7 ⁇ m
  • FIG. 13 is a diagram showing the pass characteristics of the third embodiment and the second comparative example.
  • FIG. 13 shows the S21 passing characteristic.
  • a filter waveform is suitably obtained. Therefore, when the elastic wave device 60 is used as a filter device, a filter waveform can be suitably obtained even with a small number of elastic wave resonators configuring the filter device. Therefore, the filter device can be made smaller.
  • FIG. 13 the vicinity of the end on the low frequency side of the pass band in the third embodiment and the second comparative example is shown by surrounding it with a two-dot chain line.
  • the steepness is higher near the lower end of the passband than in the second comparative example.
  • “high steepness” means that the amount of change in frequency is small with respect to the amount of change in attenuation amount near the end of the pass band.
  • the steepness of the filter characteristic can be increased.
  • the second elastic wave resonator 60B is a parallel arm resonator as in the third embodiment shown in FIG. 12, it is preferable that p2>p1, and more preferably that p2>2p1. Thereby, even when the second elastic wave resonator 60B does not have a frequency adjustment film, trap characteristics can be more reliably formed on the lower band side than the passband. This makes it possible to more reliably increase the steepness on the low-frequency side of the passband.
  • the second elastic wave resonator 60B may include a frequency adjustment film 48, similar to the second modification of the first embodiment shown in FIG.
  • the thickness of the frequency adjustment film 48 by adjusting the thickness of the frequency adjustment film 48, trap characteristics can be more reliably formed on the lower band side than the pass band. Thereby, the steepness can be more reliably increased on the low-frequency side of the passband.
  • a fourth embodiment shows an example in which a plurality of first elastic wave resonators and a plurality of second elastic wave resonators are provided.
  • FIG. 14 is a schematic plan view of an elastic wave device according to the fourth embodiment.
  • the elastic wave device 70 includes two first elastic wave resonators 70A and a first elastic wave resonator 70C, and two second elastic wave resonators 70B and a second elastic wave resonator 70D.
  • the first elastic wave resonator 70A and the first elastic wave resonator 70C are configured similarly to the first embodiment.
  • the design parameters of the first elastic wave resonator 70A and the first elastic wave resonator 70C may be made different depending on desired electrical characteristics.
  • the second elastic wave resonator 70B and the second elastic wave resonator 70D each have an IDT electrode 31.
  • the second elastic wave resonator 70B is a series arm resonator.
  • the second elastic wave resonator 70D is a parallel arm resonator. Note that both the second elastic wave resonator 70B and the second elastic wave resonator 70D may be series arm resonators. Both the second elastic wave resonator 70B and the second elastic wave resonator 70D may be parallel arm resonators.
  • the second elastic wave resonator 70B, the first elastic wave resonator 70A, and the first elastic wave resonator 70C are connected in series to each other in this order.
  • the connected elastic wave resonators share a bus bar.
  • the bus bars of each first elastic wave resonator and each second elastic wave resonator may be provided individually.
  • the third bus bar 24 of the first elastic wave resonator 70A and the third bus bar 24 of the first elastic wave resonator 70C are connected to the same connection wiring 28.
  • the bus bar of the second elastic wave resonator 70D that is not shared with the first elastic wave resonator 70C is connected to the connection wiring 28.
  • the connection wiring 28 is the connection wiring 28 to which the third bus bar 24 is connected.
  • the bus bar of the second elastic wave resonator 70D, the third bus bar 24 of the first elastic wave resonator 70A, and the third bus bar 24 of the first elastic wave resonator 70C have the same connection wiring 28. It is connected to a reference potential via.
  • the arrangement of each elastic wave resonator in the elastic wave device 70 and the connection wiring 28 is not limited to the above.
  • the plurality of first elastic wave resonators and the plurality of second elastic wave resonators in the elastic wave device 70 share the piezoelectric substrate 12 and share the piezoelectric layer 14. Note that each elastic wave resonator may have an individual piezoelectric layer. Each elastic wave resonator may have an individual piezoelectric substrate.
  • the elastic wave device 70 when used as a filter device, a filter waveform can be suitably obtained even with a small number of elastic wave resonators constituting the filter device. . Therefore, the filter device can be made smaller.
  • the elastic wave device 70 has both a series arm resonator and a parallel arm resonator having the IDT electrode 31.
  • the attenuation characteristics can be improved on the higher frequency side than the passband, and the steepness can be increased on the lower frequency side of the passband.
  • the functional electrode is an IDT electrode.
  • the "electrode" in the IDT electrode described below corresponds to an electrode finger.
  • the elastic wave device in the following example is one elastic wave resonator.
  • the support member in the following examples corresponds to the support substrate in the present invention.
  • the reference potential may be referred to as ground potential.
  • FIG. 15(a) is a schematic perspective view showing the external appearance of an elastic wave device that utilizes thickness-shear mode bulk waves
  • FIG. 15(b) is a plan view showing the electrode structure on the piezoelectric layer.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a portion taken along line AA in FIG. 15(a).
  • the acoustic wave device 1 has a piezoelectric layer 2 made of LiNbO 3 .
  • the piezoelectric layer 2 may be made of LiTaO 3 .
  • the cut angle of LiNbO 3 and LiTaO 3 is a Z cut, it may be a rotational Y cut or an X cut.
  • the thickness of the piezoelectric layer 2 is not particularly limited, but in order to effectively excite the thickness shear mode, it is preferably 40 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 50 nm or more and 1000 nm or less.
  • the piezoelectric layer 2 has first and second main surfaces 2a and 2b facing 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”.
  • a plurality of electrodes 3 are connected to the first bus bar 5.
  • the plurality of electrodes 4 are connected to a second bus bar 6.
  • the plurality of electrodes 3 and the plurality of electrodes 4 are interposed with each other.
  • Electrode 3 and 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.
  • 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 with the thickness direction of the piezoelectric layer 2.
  • 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. 15(a) and 15(b). That is, in FIGS. 15(a) and 15(b), 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. 15(a) and 15(b).
  • Electrode 3 and electrode 4 are adjacent does not mean that electrode 3 and electrode 4 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 Further, when the electrode 3 and the electrode 4 are adjacent to each other, no electrode connected to the hot electrode or the ground electrode, including the other electrodes 3 and 4, is arranged between the electrode 3 and the electrode 4. This logarithm does not need to be an integer pair, and 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 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 50 nm or more and 1000 nm or less, and more 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°). (within range).
  • a support member 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 member 8 have a frame-like shape, and have through holes 7a and 8a as shown in FIG. 16. 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 8 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 member 8 can be laminated directly or indirectly on the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2.
  • the insulating layer 7 is made of silicon oxide. However, other than silicon oxide, an appropriate insulating material such as silicon oxynitride or alumina can be used.
  • the support member 8 is made of Si. The plane orientation of the Si surface on the piezoelectric layer 2 side may be (100), (110), or (111). It is desirable that the Si constituting the support member 8 has a high resistivity of 4 k ⁇ cm or more. However, the support member 8 can also be constructed using an appropriate insulating material or semiconductor material.
  • Examples of materials for the support member 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 star.
  • Various ceramics such as tite and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, semiconductors such as gallium nitride, etc. can be used.
  • the plurality of electrodes 3 and 4 and the first and second bus bars 5 and 6 are made of a suitable 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 is 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 elastic wave device 1 Since the elastic wave device 1 has the above-mentioned configuration, even if the logarithm of the electrodes 3 and 4 is reduced in an attempt to downsize the device, the Q value is unlikely to decrease. This is because even if the number of electrode fingers in the reflectors on both sides is reduced, the propagation loss is small. Furthermore, the number of electrode fingers can be reduced because the bulk waves in the thickness shear mode are used. The difference between the Lamb wave used in the elastic wave device and the thickness-shear mode bulk wave will be explained with reference to FIGS. 17(a) and 17(b).
  • FIG. 17(a) is a schematic front cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through a piezoelectric film of an acoustic wave device as described in Japanese Patent Publication No. 2012-257019.
  • waves propagate through 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.
  • the Lamb wave the wave propagates in the X direction as shown.
  • 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 main surface 2a and the second main surface of the piezoelectric layer 2.
  • 2b that is, 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, propagation loss is unlikely to occur even if the number of electrode fingers of the reflector is reduced. Furthermore, even if the number of pairs of electrodes 3 and 4 is reduced in an attempt to promote miniaturization, the Q value is unlikely to decrease.
  • FIG. 18 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 described 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 composed of the electrodes 3 and 4. There is no need for 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.
  • the electrode 3 may be connected to the ground potential and the electrode 4 may be connected to the 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. 19 is a diagram showing the resonance characteristics of the elastic wave device shown in FIG. 16. Note that the design parameters of the elastic wave device 1 that obtained this resonance characteristic are as follows.
  • Insulating layer 7 silicon oxide film with a thickness of 1 ⁇ m.
  • Support member 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 distances between the electrode pairs made up of the electrodes 3 and 4 were all equal in multiple pairs. That is, the electrodes 3 and 4 were arranged at equal pitches.
  • d/p is 0.5 or less, as described above. Preferably it is 0.24 or less. This will be explained with reference to FIG.
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between this d/p and the fractional band of the resonator of the elastic wave device.
  • FIG. 21 is a plan view of an elastic wave device that uses bulk waves in thickness-shear mode.
  • 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. 21 is the crossover 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 to the excitation region C which is a region where any of the adjacent electrodes 3, 4 overlap when viewed in the opposing direction.
  • the metallization ratio MR of the matching electrodes 3 and 4 satisfies MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075. In that case, spurious can be effectively reduced. This will be explained with reference to FIGS. 22 and 23.
  • the metallization ratio MR will be explained with reference to FIG. 15(b).
  • the excitation region C is a region where electrode 3 overlaps electrode 4 when electrode 3 and electrode 4 are viewed in a direction perpendicular to the length direction of electrodes 3 and 4, that is, in a direction in which they face each other. 3, and a region between electrodes 3 and 4 where electrodes 3 and 4 overlap.
  • the metallization ratio MR is the ratio of the area of the metallized portion to the area of the excitation region C.
  • MR may be the ratio of the metallized portion included in all the excitation regions to the total area of the excitation regions.
  • FIG. 23 shows the relationship between the fractional bandwidth when a large number of elastic wave resonators are configured according to the configuration of the elastic wave device 1, and the amount of phase rotation of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious.
  • the specific band was adjusted by variously changing the thickness of the piezoelectric layer and the dimensions of the electrode.
  • FIG. 23 shows the results when using a Z-cut piezoelectric layer made of LiNbO 3 , the same tendency occurs even when piezoelectric layers having 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 constituting the fractional band are changed. Appear within. That is, as in the resonance characteristics shown in FIG. 22, 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. 24 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. 24 is a region where the fractional band is 17% or less.
  • the fractional band can be reliably set to 17% or less.
  • FIG. 25 is a diagram showing a map of fractional bands with respect to Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is brought as close to 0 as possible.
  • a plurality of hatched regions R are regions where a fractional band of 2% or more can be obtained. Note that when ⁇ in the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) is within the range of 0° ⁇ 5°, the relationship between ⁇ and ⁇ and the fractional band is the same as the relationship shown in FIG. 25.
  • ⁇ in the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of lithium niobate or lithium tantalate constituting the piezoelectric layer is within the range of 0° ⁇ 5°, and ⁇ and ⁇ are If it is within any of the ranges R, the ratio band can be made sufficiently wide, which is preferable.
  • FIG. 26 is a front sectional view of an acoustic wave device having an acoustic multilayer film.
  • an acoustic multilayer film 82 is laminated on the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2.
  • the acoustic multilayer film 82 has a laminated structure of low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e with relatively low acoustic impedance and high acoustic impedance layers 82b, 82d with relatively high acoustic impedance.
  • the bulk wave in the thickness shear mode can be confined within the piezoelectric layer 2 without using the cavity 9 in the acoustic wave device 1.
  • the elastic wave device 81 by setting the above-mentioned d/p to 0.5 or less, resonance characteristics based on a bulk wave in the thickness shear mode can be obtained.
  • the number of laminated low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e and high acoustic impedance layers 82b, 82d is not particularly limited. It is sufficient that at least one high acoustic impedance layer 82b, 82d is disposed farther from the piezoelectric layer 2 than the low acoustic impedance layer 82a, 82c, 82e.
  • the low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e and the high acoustic impedance layers 82b, 82d can be made of any appropriate material as long as the above acoustic impedance relationship is satisfied.
  • examples of the material for the low acoustic impedance layers 82a, 82c, and 82e include silicon oxide and silicon oxynitride.
  • examples of the material for the high acoustic impedance layers 82b and 82d include alumina, silicon nitride, and metal.
  • FIG. 27 is a partially cutaway perspective view for explaining an elastic wave device that utilizes Lamb waves.
  • the elastic wave device 91 has a support substrate 92.
  • the support substrate 92 is provided with an open recess on the upper surface.
  • a piezoelectric layer 93 is laminated on the support substrate 92 .
  • An IDT electrode 94 is provided on the piezoelectric layer 93 above the cavity 9 .
  • Reflectors 95 and 96 are provided on both sides of the IDT electrode 94 in the elastic wave propagation direction.
  • the outer periphery of the cavity 9 is indicated by a broken line.
  • the IDT electrode 94 includes first and second bus bars 94a and 94b, a plurality of first electrode fingers 94c, and a plurality of second electrode fingers 94d.
  • the plurality of first electrode fingers 94c are connected to the first bus bar 94a.
  • the plurality of second electrode fingers 94d are connected to the second bus bar 94b.
  • the plurality of first electrode fingers 94c and the plurality of second electrode fingers 94d are inserted into each other.
  • the elastic wave device 91 by applying an alternating current electric field to the IDT electrode 94 on the cavity 9, a Lamb wave as a plate wave is excited. Since the reflectors 95 and 96 are provided on both sides, the resonance characteristic due to the Lamb wave described above can be obtained.
  • the elastic wave resonator in the present invention may utilize plate waves.
  • an IDT electrode 94, a reflector 95, and a reflector 96 are provided on the main surface corresponding to the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14 shown in FIG. 1 and the like.
  • a pair of comb-shaped electrodes and a plurality of third electrode fingers are provided on the first main surface 14a.
  • the first elastic wave resonator of the present invention uses plate waves, a pair of comb-shaped It is sufficient that the electrode, the plurality of third electrode fingers, and the reflector 95 and reflector 96 are provided. In this case, it is sufficient that the pair of comb-shaped electrodes and the plurality of third electrode fingers are sandwiched between the reflector 95 and the reflector 96 in the direction orthogonal to the electrode fingers.
  • an IDT electrode is provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14 in the first to fourth embodiments and each modification example. It is sufficient that the reflector 95 and reflector 96 described above are provided. In this case, the IDT electrode may be sandwiched between the reflector 95 and the reflector 96 in the direction perpendicular to the electrode fingers.
  • an acoustic multilayer film 82 shown in FIG. 26 as an acoustic reflection film is provided between the support member and the piezoelectric layer as the piezoelectric film. It may be. Specifically, the support member and the piezoelectric film may be arranged such that at least a portion of the support member and at least a portion of the piezoelectric film face each other with the acoustic multilayer film 82 in between. In this case, in the acoustic multilayer film 82, low acoustic impedance layers and high acoustic impedance layers may be alternately laminated.
  • the acoustic multilayer film 82 may be an acoustic reflection section in an elastic wave device.
  • d/p is 0.5 or less. , more preferably 0.24 or less. Thereby, even better resonance characteristics can be obtained.
  • the second elastic wave resonator in the first to fourth embodiments and each modification example that utilizes a thickness-shear mode bulk wave it is preferable that d/p is 0.5 or less. , more preferably 0.24 or less.
  • MR ⁇ 1.75 (d/ p)+0.075 is preferably satisfied. More specifically, when MR is the metallization ratio of the first electrode finger and the third electrode finger, and the second electrode finger and the third electrode finger with respect to the excitation region, MR ⁇ 1.75. It is preferable to satisfy (d/p)+0.075. In this case, spurious components can be suppressed more reliably.

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Abstract

フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつフィルタ特性の劣化を抑制することができる、弾性波装置を提供する。 本発明に係る弾性波装置10は、圧電体からなる第1の圧電層(圧電層14)を含む第1の圧電膜を有する第1の弾性波共振子10Aと、第1の弾性波共振子10Aに電気的に接続されており、圧電体からなる第2の圧電層(圧電層14)を含む第2の圧電膜と、第2の圧電層上に設けられているIDT電極31とを有する少なくとも1個の第2の弾性波共振子10Bとを備える。第1の弾性波共振子10Aは、第1の圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指25とを有し、入力電位に接続される第1の櫛形電極と、第1の圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、複数の第1の電極指25と間挿し合っている複数の第2の電極指26とを有し、出力電位に接続される第2の櫛形電極と、平面視したときに、第1の電極指25及び第2の電極指26が並ぶ方向において、第1の電極指25及び第2の電極指26と並ぶように、それぞれ第1の圧電層上に設けられている複数の第3の電極指27と、隣り合う第3の電極指27同士を接続している接続電極(第3のバスバー24)とを有し、第1の櫛形電極および第2の櫛形電極とは異なる電位に接続される、第3の電極とを含む。第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27が並んでいる順序が、第1の電極指25から開始した場合において、第1の電極指25、第3の電極指27、第2の電極指26及び第3の電極指27を1周期とする順序である。第2の弾性波共振子10BのIDT電極31は、互いに間挿し合う複数の第4の電極指35及び複数の第5の電極指36を有する。第2の弾性波共振子10Bが、直列腕共振子または並列腕共振子である。

Description

弾性波装置
 本発明は、複数の弾性波共振子を有する弾性波装置に関する。
 従来、弾性波装置は、携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。近年においては、下記の特許文献1に記載のような、厚み滑りモードのバルク波を用いた弾性波装置が提案されている。この弾性波装置においては、支持体上に圧電層が設けられている。圧電層上に、対となる電極が設けられている。対となる電極は圧電層上において互いに対向しており、かつ互いに異なる電位に接続される。上記電極間に交流電圧を印加することにより、厚み滑りモードのバルク波を励振させている。
米国特許第10491192号明細書
 弾性波装置とは、例えば弾性波共振子であり、例えばラダー型フィルタに用いられる。ラダー型フィルタにおいて良好な特性を得るためには、複数の弾性波共振子間において、静電容量比を大きくする必要がある。この場合、ラダー型フィルタにおける一部の弾性波共振子の静電容量を大きくする必要がある。
 弾性波共振子の静電容量を大きくするためには、例えば、弾性波共振子を大型にすることを要する。よって、当該弾性波共振子をラダー型フィルタに用いる場合には、ラダー型フィルタが大型になりがちである。特に、静電容量の小さい厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波共振子を有するラダー型フィルタは大型化してしまう。
 本発明者らは、弾性波装置の構成を以下の構成とすることにより、弾性波装置がフィルタ装置に用いられた場合に、大型化せずして好適なフィルタ波形を得られることを見出した。当該構成とは、入力電位に接続される電極、及び出力電位に接続される電極の間に、基準電位などの、入力電位及び出力電位と異なる電位に接続される電極を配置する構成である。
 加えて、本発明者らは、単に上記構成を採用しても、フィルタ特性が劣化するおそれがあることも見出した。
 本発明の目的は、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつフィルタ特性の劣化を抑制することができる、弾性波装置を提供することにある。
 本発明に係る弾性波装置は圧電体からなる第1の圧電層を含む第1の圧電膜を有する第1の弾性波共振子と、前記第1の弾性波共振子に電気的に接続されており、圧電体からなる第2の圧電層を含む第2の圧電膜と、前記第2の圧電層上に設けられているIDT電極とを有する少なくとも1個の第2の弾性波共振子とを備え、前記第1の弾性波共振子が、前記第1の圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指とを有し、入力電位に接続される第1の櫛形電極と、前記第1の圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、前記複数の第1の電極指と間挿し合っている複数の第2の電極指とを有し、出力電位に接続される第2の櫛形電極と、平面視したときに、前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記第1の圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極とを有し、前記第1の櫛形電極および前記第2の櫛形電極とは異なる電位に接続される、第3の電極とを含み、前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、前記第2の弾性波共振子の前記IDT電極が、互いに間挿し合う複数の第4の電極指及び複数の第5の電極指を有し、前記第2の弾性波共振子が、直列腕共振子または並列腕共振子である。
 本発明によれば、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつフィルタ特性の劣化を抑制することができる、弾性波装置を提供することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図2は、本発明の第1の実施形態における第1の弾性波共振子の模式的正面断面図である。 図3は、本発明の第1の実施形態における第1の弾性波共振子の模式的平面図である。 図4は、本発明の第1の実施形態における第1~第3の電極指付近を示す模式的正面断面図である。 図5は、本発明の第1の実施形態における第2の弾性波共振子の模式的平面図である。 図6は、本発明の第1の実施形態及び第1の比較例の通過特性を示す図である。 図7は、d/pを限りなく0に近づけた場合のLiNbO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8は、本発明の第1の実施形態の第1の変形例における第1の弾性波共振子の模式的平面図である。 図9は、本発明の第1の実施形態の第2の変形例における第2の弾性波共振子の模式的正面断面図である。 図10は、本発明の第2の実施形態における第1の弾性波共振子の模式的平面図である。 図11は、本発明の第2の実施形態における第1~第3の電極指付近を示す模式的正面断面図である。 図12は、本発明の第3の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図13は、本発明の第3の実施形態及び第2の比較例の通過特性を示す図である。 図14は、本発明の第4の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図15(a)は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の外観を示す略図的斜視図であり、図15(b)は、圧電層上の電極構造を示す平面図である。 図16は、図15(a)中のA-A線に沿う部分の断面図である。 図17(a)は、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り、図17(b)は、弾性波装置における、圧電膜を伝搬する厚み滑りモードのバルク波を説明するための模式的正面断面図である。 図18は、厚み滑りモードのバルク波の振幅方向を示す図である。 図19は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の共振特性を示す図である。 図20は、隣り合う電極の中心間距離をp、圧電層の厚みをdとした場合のd/pと共振子としての比帯域との関係を示す図である。 図21は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の平面図である。 図22は、スプリアスが現れている参考例の弾性波装置の共振特性を示す図である。 図23は、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。 図24は、d/2pと、メタライゼーション比MRとの関係を示す図である。 図25は、d/pを限りなく0に近づけた場合のLiNbO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26は、音響多層膜を有する弾性波装置の正面断面図である。 図27は、ラム波を利用す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。
 以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
 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。
 図1は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。
 弾性波装置10は、フィルタ装置の一部として用いられる。弾性波装置10は、複数の弾性波共振子を有する。もっとも、本発明に係る弾性波装置はフィルタ装置であってもよい。以下において、弾性波装置10の構成を説明する。
 弾性波装置10は、1個の第1の弾性波共振子10Aと、1個の第2の弾性波共振子10Bとを有する。第1の弾性波共振子10Aは音響結合型フィルタである。第2の弾性波共振子10Bは、IDT(Interdigital Transducer)電極31を有する弾性波共振子である。なお、弾性波装置10における、第1の弾性波共振子10A及び第2の弾性波共振子10Bの個数は上記に限定されない。本発明の弾性波装置は、少なくとも1個の第1の弾性波共振子と、少なくとも1個の第2の弾性波共振子とを有していればよい。
 弾性波装置10においては、第1の弾性波共振子10A及び第2の弾性波共振子10Bが互いに直列に接続されている。第2の弾性波共振子10Bは直列腕共振子である。本実施形態では、第2の弾性波共振子10Bはトラップ素子として用いられる。なお、第2の弾性波共振子10Bは並列腕共振子であってもよい。
 本発明の弾性波装置は、以下のうち少なくとも一方の構成を有していればよい。一方の構成は、少なくとも1個の直列腕共振子である第2の弾性波共振子と、少なくとも1個の第1の弾性波共振子とが電気的に接続されている構成である。他方の構成は、少なくとも1個の並列腕共振子である第2の弾性波共振子と、少なくとも1個の第1の弾性波共振子とが電気的に接続されている構成である。
 図1に示すように、弾性波装置10は圧電性基板12を有する。圧電性基板12は圧電性を有する基板である。圧電性基板12は圧電膜としての圧電層14を有する。第1の弾性波共振子10A及び第2の弾性波共振子10Bは、圧電性基板12を共有している。よって、第1の弾性波共振子10Aの圧電性基板を第1の圧電性基板とし、第2の弾性波共振子10Bの圧電性基板を第2の圧電性基板としたときに、本実施形態では、第1の圧電性基板及び第2の圧電性基板は同じ圧電性基板12である。ここで、圧電層は圧電体からなる層である。一方で、本明細書において圧電膜とは、圧電性を有する膜であって、必ずしも圧電体からなる膜を指すものではない。もっとも、本実施形態では、圧電膜は単層の圧電層14であり、圧電体からなる膜である。なお、本発明においては、圧電膜は、圧電層14を含む積層膜であってもよい。
 第1の弾性波共振子10Aは、第1の圧電膜としての第1の圧電層を有する。第2の弾性波共振子10Bは、第2の圧電膜としての第2の圧電層を有する。もっとも、本実施形態では、第1の弾性波共振子10A及び第2の弾性波共振子10Bは、圧電膜としての圧電層14を共有している。よって、第1の圧電層及び第2の圧電層は、同じ圧電層14である。なお、例えば、第1の弾性波共振子10A及び第2の弾性波共振子10Bが、個別に圧電膜を有していてもよい。第1の弾性波共振子10A及び第2の弾性波共振子10Bが、個別に圧電性基板を有していてもよい。
 以下において、音響結合型フィルタである第1の弾性波共振子10Aの構成を具体的に説明する。
 図2は、第1の実施形態における第1の弾性波共振子の模式的正面断面図である。図3は、第1の実施形態における第1の弾性波共振子の模式的平面図である。なお、図2は、図3中のI-I線に沿う模式的断面図である。図2においては、各電極を、ハッチングを付して示す。図2以外の模式的平面図においても同様に、電極にハッチングを付すことがある。図3では、第1の弾性波共振子に接続された配線などは省略している。
 図2に示す第1の弾性波共振子10Aは、第1の圧電性基板としての圧電性基板12と、機能電極11とを有する。圧電性基板12は、支持部材13と、第1の圧電層としての圧電層14とを有する。本実施形態では、支持部材13は、支持基板16と、絶縁層15とを含む。支持基板16上に絶縁層15が設けられている。絶縁層15上に圧電層14が設けられている。もっとも、支持部材13は支持基板16のみにより構成されていてもよい。なお、支持部材13は必ずしも設けられていなくともよい。
 圧電層14は第1の主面14a及び第2の主面14bを有する。第1の主面14a及び第2の主面14bは互いに対向している。第1の主面14a及び第2の主面14bのうち、第2の主面14bが支持部材13側に位置している。本実施形態では、圧電層14はニオブ酸リチウムからなる。具体的には圧電層14は、ZカットのLiNbOからなる。もっとも、圧電層14は、回転Yカットのニオブ酸リチウムからなっていてもよい。あるいは、圧電層14は、LiTaOなどのタンタル酸リチウムからなっていてもよい。本明細書において、ある部材がある材料からなるとは、弾性波装置の電気的特性が大幅に劣化しない程度の微量な不純物が含まれる場合を含む。
 圧電層14の第1の主面14aに、機能電極11が設けられている。図3に示すように、機能電極11は、1対の櫛形電極と、第3の電極19とを有する。1対の櫛形電極は、具体的には、第1の櫛形電極17及び第2の櫛形電極18である。第1の櫛形電極17は入力電位に接続される。第2の櫛形電極18は出力電位に接続される。第3の電極19は、本実施形態においては、基準電位に接続される。なお、第3の電極19は、必ずしも基準電位に接続されなくともよい。第3の電極19は、第1の櫛形電極17及び第2の櫛形電極18とは異なる電位に接続されればよい。もっとも、第3の電極19が基準電位に接続されることが好ましい。
 第1の櫛形電極17及び第2の櫛形電極18は、圧電層14の第1の主面14aに設けられている。第1の櫛形電極17は、第1のバスバー22と、複数の第1の電極指25とを有する。複数の第1の電極指25の一端はそれぞれ、第1のバスバー22に接続されている。第2の櫛形電極18は、第2のバスバー23と、複数の第2の電極指26とを有する。複数の第2の電極指26の一端はそれぞれ、第2のバスバー23に接続されている。
 第1のバスバー22及び第2のバスバー23は互いに対向している。複数の第1の電極指25と複数の第2の電極指26とは互いに間挿し合っている。第1の電極指25及び第2の電極指26が延びる方向と直交する方向において、第1の電極指25及び第2の電極指26は交互に並んでいる。
 第3の電極19は、接続電極としての第3のバスバー24と、複数の第3の電極指27とを有する。複数の第3の電極指27は、圧電層14の第1の主面14aに設けられている。複数の第3の電極指27同士は、第3のバスバー24により電気的に接続されている。
 第1の電極指25及び第2の電極指26が並ぶ方向において、第1の電極指25及び第2の電極指26と並ぶように、複数の第3の電極指27がそれぞれ設けられている。よって、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27は、一方向において並んでいる。複数の第3の電極指27は、複数の第1の電極指25及び複数の第2の電極指と平行に延びている。
 以下においては、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27が延びる方向を電極指延伸方向とし、電極指延伸方向と直交する方向を電極指直交方向とする。第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27が並んでいる方向を電極指配列方向としたときに、電極指配列方向は、電極指直交方向と平行である。本明細書では、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27をまとめて、単に電極指と記載することがある。第1のバスバー22及び第2のバスバー23をまとめて、単にバスバーと記載することがある。
 図4は、第1の実施形態における第1~第3の電極指付近を示す模式的正面断面図である。
 複数の電極指が並んでいる順序は、第1の電極指25から開始した場合において、第1の電極指25、第3の電極指27、第2の電極指26及び第3の電極指27を1周期とする順序である。よって、複数の電極指が並んでいる順序は、第1の電極指25、第3の電極指27、第2の電極指26、第3の電極指27、第1の電極指25、第3の電極指27、第2の電極指26…というように続く。入力電位をIN、出力電位をOUT、基準電位をGNDにより表わし、複数の電極指の順序を接続される電位の順序として表わすと、IN、GND、OUT、GND、IN、GND、OUT…というように続く。
 本実施形態では、複数の電極指が設けられている領域において、電極指直交方向における両端部に位置している電極指は、いずれも第3の電極指27である。なお、該領域において、電極指直交方向における端部に位置している電極指は、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27のうちいずれの種類の電極指であってもよい。
 図3に示すように、第3の電極19の接続電極としての第3のバスバー24は、複数の第3の電極指27同士を電気的に接続している。具体的には、第3のバスバー24は、第1のバスバー22と、複数の第2の電極指26の先端との間の領域に位置している。この領域には、複数の第1の電極指25も位置している。もっとも、絶縁膜29によって、第3のバスバー24及び複数の第1の電極指25は、互いに電気的に絶縁されている。
 より具体的には、第3のバスバー24は、複数の第1の接続電極24Aと、1つの第2の接続電極24Bとを含む。各第1の接続電極24Aは、隣り合う2本の第3の電極指27の先端同士を接続している。第1の接続電極24A及び2本の第3の電極指27により、U字状の電極が構成されている。複数の第1の接続電極24A同士を、第2の接続電極24Bが接続している。この第2の接続電極24B及び複数の第1の電極指25の間に、絶縁膜29が設けられている。
 より詳細には、圧電層14の第1の主面14aに、複数の第1の電極指25の一部を覆うように、絶縁膜29が設けられている。絶縁膜29は、第1のバスバー22と、複数の第2の電極指26の先端との間の領域に設けられている。絶縁膜29は帯状の形状を有する。
 絶縁膜29は、第3の電極19の第1の接続電極24A上には至っていない。そして、絶縁膜29上及び複数の第1の接続電極24A上にわたり、第2の接続電極24Bが設けられている。具体的には、第2の接続電極24Bは、バー部24aと、複数の突出部24bとを有する。バー部24aから、各突出部24bが、各第1の接続電極24Aに向かって延びている。各突出部24bは、各第1の接続電極24Aに接続されている。これにより、複数の第3の電極指27同士が、第1の接続電極24A及び第2の接続電極24Bによって、電気的に接続されている。
 本実施形態では、第3のバスバー24は、第1のバスバー22と、複数の第2の電極指26の先端との間の領域に位置している。そのため、複数の第2の電極指26の先端はそれぞれ、電極指延伸方向において、ギャップを隔てて、第3のバスバー24と対向している。一方で、複数の第1の電極指25の先端はそれぞれ、電極指延伸方向において、ギャップを隔てて、第2のバスバー23と対向している。
 なお、第3のバスバー24は、第2のバスバー23と、複数の第1の電極指25の先端との間の領域に位置していてもよい。この場合、複数の第1の電極指25の先端はそれぞれ、ギャップを隔てて、第3のバスバー24と対向している。一方で、複数の第2の電極指26の先端はそれぞれ、ギャップを隔てて、第1のバスバー22と対向している。
 第1の弾性波共振子10Aは、厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成された弾性波共振子である。図3に示すように、第1の弾性波共振子10Aは、複数の励振領域Cを有する。複数の励振領域Cにおいて、厚み滑りモードのバルク波や、他のモードの弾性波が励振される。なお、図3においては、複数の励振領域Cのうち2つの励振領域Cのみを示している。
 全ての励振領域Cのうち一部の複数の励振領域Cは、電極指直交方向から見たときに、隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27が重なり合う領域であり、かつ隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27の中心間の領域である。残りの複数の励振領域Cは、電極指直交方向から見たときに、隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27が重なり合う領域であり、かつ隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27の中心間の領域である。これらの励振領域Cが、電極指直交方向において並んでいる。
 機能電極11において、第3の電極19を除いた構成は、IDT電極の構成と同様である。電極指直交方向から見たときに、隣り合う第1の電極指25及び第2の電極指26が重なり合っている領域が交叉領域Eである。もっとも、交叉領域Eは、電極指直交方向から見たときに、隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27、または隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27が重なり合っている領域であるともいえる。交叉領域Eは複数の励振領域Cを含む。なお、交叉領域E及び励振領域Cは、機能電極11の構成に基づいて定義される、圧電層14の領域である。
 図5は、第1の実施形態における第2の弾性波共振子の模式的平面図である。なお、図5では、第2の弾性波共振子に接続された配線などは省略している。
 第2の弾性波共振子10Bは、厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成されている。第2の弾性波共振子10Bは、第2の圧電性基板としての圧電性基板12と、IDT電極31とを有する。圧電性基板12は、図2に示した支持部材13と、第2の圧電層としての圧電層14とを有する。
 図5に示すように、IDT電極31は、1対のバスバーと、複数の電極指とを有する。1対のバスバーは、具体的には、第4のバスバー32及び第5のバスバー33である。第4のバスバー32及び第5のバスバー33は互いに対向している。複数の電極指は、具体的には、複数の第4の電極指35及び複数の第5の電極指36である。複数の第4の電極指35の一端は、第4のバスバー32に接続されている。複数の第5の電極指36の一端は、第5のバスバー33に接続されている。複数の第4の電極指35及び複数の第5の電極指36は互いに間挿し合っている。
 以下においては、第4の電極指35及び第5の電極指36をまとめて、単に電極指と記載することがある。第4のバスバー32及び第5のバスバー33をまとめて、単にバスバーと記載することがある。第2の弾性波共振子10Bにおいては、第4の電極指35及び第5の電極指36が延びる方向が電極指延伸方向であり、電極指延伸方向と直交する方向が電極指直交方向である。
 第2の弾性波共振子10Bも、第1の弾性波共振子10Aと同様に、励振領域及び交叉領域を有する。第2の弾性波共振子10Bにおいては、励振領域は、電極指直交方向から見たときに、隣り合う第4の電極指35及び第5の電極指36が重なり合う領域であり、かつ隣り合う第4の電極指35及び第5の電極指36の中心間の領域である。第2の弾性波共振子10Bにおいては、交叉領域は、電極指直交方向から見たときに、隣り合う第4の電極指35及び第5の電極指36が重なり合う領域である。第2の弾性波共振子10Bにおいても、交叉領域は複数の励振領域を含む。
 図3に戻り、第1の弾性波共振子10Aにおいて、隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27、並びに、隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27の中心間距離をp1とする。隣り合う複数対の第1の電極指25及び第3の電極指27の中心間距離p1と、隣り合う複数対の第2の電極指26及び第3の電極指27の中心間距離p1とは、いずれも同じである。もっとも、中心間距離p1は一定ではなくともよい。
 図5に示す第2の弾性波共振子10Bにおいて、隣り合う第4の電極指35及び第5の電極指36の中心間距離をp2とする。隣り合う複数対の第4の電極指35及び第5の電極指36の中心間距離p2はいずれも同じである。もっとも、中心間距離p2は一定ではなくともよい。
 第1の弾性波共振子10Aにおける中心間距離p1、及び直列腕共振子である第2の弾性波共振子10Bにおける中心間距離p2の関係は、p2≠p1である。具体的には、p2<p1である。なお、中心間距離p1及び中心間距離p2の関係は上記に限定されない。
 本実施形態では、第1の弾性波共振子10Aにおける第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27、並びに第2の弾性波共振子10Bにおける第4の電極指35及び第5の電極指36の材料として、Alが用いられている。もっとも、第1の弾性波共振子10Aの各電極指、及び第2の弾性波共振子10Bの各電極指の材料は上記に限定されない。あるいは、第1の弾性波共振子10Aの各電極指、及び第2の弾性波共振子10Bの各電極指の材料は、積層金属膜からなっていてもよい。
 第1の弾性波共振子10Aの各電極指の幅、及び第2の弾性波共振子10Bの各電極指の幅は同じである。もっとも、第1の弾性波共振子10Aの各電極指の幅、及び第2の弾性波共振子10Bの各電極指の幅は、互いに異なっていてもよい。電極指の幅は、電極指の電極指直交方向に沿う寸法である。
 第1の弾性波共振子10Aの各電極指の厚み、及び第2の弾性波共振子10Bの各電極指の厚みは同じである。もっとも、第1の弾性波共振子10Aの各電極指の厚み、及び第2の弾性波共振子10Bの各電極指の厚みは、互いに異なっていてもよい。
 本実施形態の特徴は、音響結合型フィルタである第1の弾性波共振子10Aと、IDT電極31を有する第2の弾性波共振子10Bとが接続されており、かつ第2の弾性波共振子10Bが直列腕共振子であることにある。それによって、弾性波装置10がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつフィルタ特性の劣化を抑制することができる。これを、本実施形態及び第1の比較例を比較することにより、以下において説明する。
 第1の比較例は、第2の弾性波共振子を有しない点において第1の実施形態と異なる。第1の実施形態及び第1の比較例の通過特性を、シミュレーションにより導出した。第1の実施形態の構成を有する弾性波装置10の設計パラメータは以下の通りである。
 圧電層:材料…ZカットのLiNbO、厚み…400nm
 第1の電極指、第2の電極指及び第3の電極指:材料…Al、厚み…400nm、幅…420nm
 第4の電極指及び第5の電極指:材料…Al、厚み…400nm、幅…420nm
 第1の弾性波共振子における中心間距離p1:1.4μm
 第2の弾性波共振子における中心間距離p2:1μm
 図6は、第1の実施形態及び第1の比較例の通過特性を示す図である。図6では、S21通過特性を示している。
 まず、図6に示すように、第1の実施形態の弾性波装置10において、フィルタ特性を得られていることがわかる。弾性波装置10における第1の弾性波共振子10Aは、音響結合型フィルタである。より詳細には、図3に示すように、第1の弾性波共振子10Aは、隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27の中心間に位置する励振領域Cと、隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27の中心間に位置する励振領域Cとを有する。これらの励振領域Cにおいて、厚み滑りモードのバルク波を含む複数のモードの弾性波が励振される。これらのモードを結合させることにより、フィルタ波形を好適に得ることができる。
 よって、弾性波装置10をフィルタ装置に用いる場合に、フィルタ装置を構成する弾性波共振子が少ない個数でも、フィルタ波形を好適に得ることができる。従って、フィルタ装置の小型化を進めることができる。
 さらに、図6において二点鎖線により囲むことによって、第1の実施形態及び第1の比較例における通過帯域よりも高域側の周波数域を示す。図6に示すように、第1の実施形態では、第1の比較例と比較して、通過帯域よりも高域側の減衰量が大きくなっている。このように、第1の実施形態においては、フィルタ特性としての、減衰特性を改善することができる。
 図1に示す第1の実施形態のように、第2の弾性波共振子10Bが直列腕共振子である場合、p2<p1であることが好ましい。それによって、第2の弾性波共振子10Bが周波数調整膜を有しない場合においても、通過帯域よりも高域側に、トラップ特性をより確実に形成することができる。これにより、減衰特性をより確実に改善させることができる。
 以下において、第1の実施形態の構成をより詳細に説明する。
 図1に示すように、圧電層14の第1の主面14aには、接続配線28が設けられている。接続配線28は基準電位に接続される。接続配線28には、第1の弾性波共振子10Aの、接続電極としての第3のバスバー24が接続されている。第3のバスバー24は、接続配線28を介して基準電位に接続される。
 第1の実施形態では、第1の弾性波共振子10Aの第1のバスバー22、及び第2の弾性波共振子10Bの第5のバスバー33は、一体として構成されたバスバーである。該バスバーは、第1の弾性波共振子10A及び第2の弾性波共振子10Bに共有されている。もっとも、第1のバスバー22と、第5のバスバー33とは、個別に設けられていてもよい。
 図2に示すように、支持部材13は、支持基板16と絶縁層15とからなる。圧電性基板12は、支持基板16と、絶縁層15と、圧電層14との積層体である。すなわち、圧電層14及び支持部材13は、圧電層14の第1の主面14a及び第2の主面14bが対向している方向から見たときに、重なっている。
 支持基板16の材料としては、例えば、シリコンなどの半導体や、酸化アルミニウムなどのセラミックスなどを用いることができる。絶縁層15の材料としては、酸化ケイ素または酸化タンタルなどの、適宜の誘電体を用いることができる。
 絶縁層15には凹部が設けられている。絶縁層15上に、凹部を塞ぐように、圧電膜としての圧電層14が設けられている。これにより、中空部が構成されている。この中空部が空洞部10aである。第1の実施形態では、支持部材13の一部及び圧電膜の一部が、空洞部10aを挟み互いに対向するように、支持部材13と圧電膜とが配置されている。もっとも、支持部材13における凹部は、絶縁層15及び支持基板16にわたり設けられていてもよい。あるいは、支持基板16のみに設けられた凹部が、絶縁層15により塞がれていてもよい。凹部は、例えば、圧電層14に設けられていても構わない。なお、空洞部10aは、支持部材13に設けられた貫通孔であってもよい。
 空洞部10aは、本発明における音響反射部である。音響反射部により、弾性波のエネルギーを圧電層14側に効果的に閉じ込めることができる。音響反射部は、平面視において、支持部材13における、機能電極11の少なくとも一部と重なる位置に設けられていればよい。より具体的には、平面視において、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27のそれぞれの少なくとも一部が、音響反射部と重なっていればよい。平面視において、複数の励振領域Cが、音響反射部と重なっていることが好ましい。
 本明細書において平面視とは、図2における上方に相当する方向から、支持部材13及び圧電膜の積層方向に沿って見ることをいう。なお、図2においては、例えば、支持基板16側及び圧電層14側のうち、圧電層14側が上方である。さらに、本明細書において平面視は、主面対向方向から見ることと同義であるとする。主面対向方向とは、圧電層14の第1の主面14a及び第2の主面14bが対向し合う方向である。より具体的には、主面対向方向は、例えば、第1の主面14aの法線方向である。
 図示しないが、音響反射部は、図5に示した第2の弾性波共振子10Bにおいても設けられている。第2の弾性波共振子10Bの音響反射部は、平面視において、支持部材13における、IDT電極31の少なくとも一部と重なる位置に設けられていればよい。より具体的には、平面視において、第4の電極指35及び第5の電極指36のそれぞれの少なくとも一部が、音響反射部と重なっていればよい。平面視において、第2の弾性波共振子10Bにおける複数の励振領域が、音響反射部と重なっていることが好ましい。
 なお、音響反射部は、後述する、音響多層膜などの音響反射膜であってもよい。例えば、支持部材の表面上に、音響反射膜が設けられていてもよい。
 第1の実施形態では、第1の弾性波共振子10Aにおいて、中心間距離p1は一定である。もっとも、隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27の中心間距離p1と、隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27の中心間距離p1とは、一定ではなくともよい。この場合には、隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27の中心間距離p1、並びに隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27の中心間距離p1のうち、最も長い距離をpとする。なお、第1の実施形態のように、中心間距離p1が一定である場合には、いずれの隣り合う電極指同士の中心間距離p1も距離pである。
 第1の弾性波共振子10Aの第1の圧電層は、本発明における第1の圧電膜である。第1の圧電膜の厚みをdとしたときに、d/pが0.5以下であることが好ましく、d/pが0.24以下であることがより好ましい。これにより、第1の弾性波共振子10Aにおいて、厚み滑りモードのバルク波が好適に励振される。なお、第1の実施形態では、厚みdは第1の圧電層としての圧電層14の厚みである。
 第2の弾性波共振子10Bにおいて、隣り合う第4の電極指35及び第5の電極指36の中心間距離p2のうち最も長い距離をpとし、第2の圧電層としての圧電層14の厚みをdとしたときに、d/pが0.5以下であることが好ましい。d/pが0.24以下であることがより好ましい。これにより、第2の弾性波共振子10Bにおいて、厚み滑りモードのバルク波が好適に励振される。なお、第1の実施形態のように、中心間距離p2が一定である場合には、いずれの隣り合う電極指同士の中心間距離p2も距離pである。
 なお、本発明の第1の弾性波共振子は、必ずしも厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成されていなくともよい。例えば、本発明の第1の弾性波共振子は、板波を励振可能に構成されていてもよい。この場合、励振領域は、図3に示す交叉領域Eである。同様に、第2の弾性波共振子は、板波を励振可能に構成されていてもよい。
 上記のように、第1の実施形態においては、圧電層14はZカットのLiNbOからなる。もっとも、圧電層14は回転Yカットのニオブ酸リチウムからなっていてもよい。この場合、第1の弾性波共振子10Aの比帯域は、圧電層14に用いられているニオブ酸リチウムのオイラー角(φ,θ,ψ)に依存する。比帯域とは、共振周波数をfr、反共振周波数をfaとしたときに、(|fa-fr|/fr)×100[%]により表される。
 d/pを限りなく0に近づけた場合における、第1の弾性波共振子10Aの比帯域と、圧電層14のオイラー角(φ,θ,ψ)との関係を導出した。なお、オイラー角におけるφは0°とした。
 図7は、d/pを限りなく0に近づけた場合のLiNbO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7のハッチングを付して示した領域Rが、少なくとも2%以上の比帯域が得られる領域である。領域Rの範囲を近似すると、下記の式(1)、式(2)及び式(3)で表される範囲となる。なお、オイラー角(φ,θ,ψ)におけるφが0°±10°以内の範囲である場合には、θ及びψと、比帯域との関係は、図7に示す関係と同様である。圧電層14がタンタル酸リチウム層である場合も、オイラー角(0°±10°の範囲内,θ,ψ)におけるθ及びψと、比帯域との関係は、図7に示す関係と同様である。
 (0°±10°の範囲内,0°~25°,任意のψ)  …式(1)
 (0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)/2500)]1/2~180°)  …式(2)
 (0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)/8100)]1/2~180°,任意のψ)  …式(3)
 上記式(1)、式(2)または式(3)のオイラー角の範囲であることが好ましい。それによって、比帯域を十分に広くすることができる。これにより、第1の弾性波共振子10Aを含む弾性波装置10を、フィルタ装置に好適に用いることができる。
 図3に示すように、第1の実施形態においては、第3の電極19は、接続電極としての第3のバスバー24と、複数の第3の電極指27とを有する。該第3の電極19は櫛形電極である。もっとも、第3の電極19は櫛形電極ではなくともよい。例えば、図8に示す第1の実施形態の第1の変形例においては、第3の電極49はミアンダ状の形状を有する。本変形例では、圧電層14上に絶縁膜29は設けられていない。そして、接続電極44は、第1の実施形態における複数の第1の接続電極24Aに相当する部分のみを含む。本変形例の接続電極44は、第3のバスバーではない。
 より具体的には、第3の電極39は、第1のバスバー22側に位置している複数の接続電極44と、第2のバスバー23側に位置している複数の接続電極44とを有する。隣接する2本の第3の電極指27の、第1のバスバー22側の先端部同士、または第2のバスバー23側の先端部同士が、接続電極44により接続されている。例えば、複数の第3の電極指27のうち、電極指直交方向における両端以外の第3の電極指27は、第1のバスバー22側の先端部及び第2のバスバー23側の先端部の双方に、1つずつの接続電極44が接続されている。該第3の電極指27は、各接続電極44により、両隣の第3の電極指27と接続されている。この構造が繰り返されることにより、第3の電極39の形状が、ミアンダ状の形状とされている。
 本変形例においても、音響結合型フィルタである第1の弾性波共振子40Aと、第1の実施形態と同様の第2の弾性波共振子10Bとが接続されている。そして、第2の弾性波共振子10Bは直列腕共振子である。それによって、弾性波装置がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつフィルタ特性の劣化を抑制することができる。
 ところで、第2の弾性波共振子10Bは、周波数調整膜を有していてもよい。例えば、図9に示す第1の実施形態の第2の変形例においては、第2の圧電層としての圧電層14の第1の主面14aに、IDT電極31を覆うように、周波数調整膜48が設けられている。周波数調整膜48の材料としては、例えば、酸化ケイ素または窒化ケイ素などを用いることができる。
 なお、第2の弾性波共振子40Bは直列腕共振子である。本変形例においても、第2の弾性波共振子40Bと、第1の実施形態と同様の、音響結合型フィルタである第1の弾性波共振子10Aとが接続されている。
 周波数調整膜48の厚みを調整することにより、第2の弾性波共振子40Bのトラップ特性を、弾性波装置の通過帯域よりも高域側に、より確実に形成することができる。よって、減衰特性をより確実に改善させることができる。従って、本変形例では、弾性波装置がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつフィルタ特性としての減衰特性を、より確実に改善させることができる。
 図10は、第2の実施形態における第1の弾性波共振子の模式的平面図である。図11は、第2の実施形態における第1~第3の電極指付近を示す模式的正面断面図である。
 図10及び図11に示すように、本実施形態は、第3の電極19が圧電層14の第2の主面14bに設けられている点において、第1の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第1の実施形態の弾性波装置10と同様の構成を有する。なお、第1の弾性波共振子50Aは、第1の実施形態と同様の、直列腕共振子である第2の弾性波共振子10Bと接続されている。
 本実施形態の第3の電極19の平面視における配置は、第1の実施形態と同様である。よって、平面視したときに、第1の電極指25及び第2の電極指26が並ぶ方向において、第1の電極指25及び第2の電極指26と並ぶように、複数の第3の電極指27がそれぞれ圧電層14の第2の主面14bに設けられている。平面視において、複数の電極指が並んでいる順序は、第1の電極指25から開始した場合において、第1の電極指25、第3の電極指27、第2の電極指26及び第3の電極指27を1周期とする順序である。
 本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、弾性波装置がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつフィルタ特性の劣化を抑制することができる。
 図12は、第3の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。
 本実施形態は、第2の弾性波共振子60Bが並列腕共振子である点において第1の実施形態と異なる。第1の弾性波共振子10Aにおける中心間距離p1及び第2の弾性波共振子60Bにおける中心間距離p2の関係がp2>2p1である点においても、第1の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置60は第1の実施形態の弾性波装置10と同様の構成を有する。
 本実施形態においても、弾性波装置60がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつフィルタ特性としての劣化を抑制することができる。これを、本実施形態及び第2の比較例を比較することにより、以下において示す。
 第2の比較例は、第2の弾性波共振子が設けられていない点において第3の実施形態と異なる。第3の実施形態及び第2の比較例の通過特性を、シミュレーションにより導出した。第3の実施形態の構成を有する弾性波装置60の設計パラメータは以下の通りである。
 圧電層:材料…ZカットのLiNbO、厚み…400nm
 第1の電極指、第2の電極指及び第3の電極指:材料…Al、厚み…400nm、幅…420nm
 第4の電極指及び第5の電極指:材料…Al、厚み…400nm、幅…420nm
 第1の弾性波共振子における中心間距離p1:1.4μm
 第2の弾性波共振子における中心間距離p2:7μm
 図13は、第3の実施形態及び第2の比較例の通過特性を示す図である。図13では、S21通過特性を示している。
 図13に示すように、第3の実施形態においては、フィルタ波形を好適に得られている。よって、弾性波装置60をフィルタ装置に用いる場合に、フィルタ装置を構成する弾性波共振子が少ない個数でも、フィルタ波形を好適に得ることができる。従って、フィルタ装置の小型化を進めることができる。
 さらに、図13において二点鎖線により囲むことによって、第3の実施形態及び第2の比較例における通過帯域の、低域側の端部付近を示す。図13に示すように、第3の実施形態においては、第2の比較例と比較して、通過帯域における低域側の端部付近において、急峻性が高くなっている。本明細書において急峻性が高いとは、通過帯域の端部付近において、ある一定の減衰量の変化量に対して、周波数の変化量が小さいことをいう。第3の実施形態では、フィルタ特性としての、急峻性を高くすることができる。
 図12に示す第3の実施形態のように、第2の弾性波共振子60Bが並列腕共振子である場合、p2>p1であることが好ましく、p2>2p1であることがより好ましい。それによって、第2の弾性波共振子60Bが周波数調整膜を有しない場合においても、通過帯域よりも低域側に、トラップ特性をより確実に形成することができる。これにより、通過帯域における低域側において、急峻性をより確実に高くすることができる。
 なお、第2の弾性波共振子60Bは、図9に示す第1の実施形態の第2の変形例と同様に、周波数調整膜48を有していてもよい。この場合には、周波数調整膜48の厚みを調整することにより、通過帯域よりも低域側に、トラップ特性をより確実に形成することができる。それによって、通過帯域における低域側において、急峻性をより確実に高くすることができる。
 第1~第3の実施形態においては、第1の弾性波共振子が1個であり、第2の弾性波共振子が1個である例を示した。もっとも、本発明の弾性波装置は、少なくとも1個の第1の弾性波共振子と、少なくとも1個の第2の弾性波共振子とを有していればよい。複数の第1の弾性波共振子及び複数の第2の弾性波共振子が設けられている例を、第4の実施形態により示す。
 図14は、第4の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。
 弾性波装置70は、2個の第1の弾性波共振子70A及び第1の弾性波共振子70Cと、2個の第2の弾性波共振子70B及び第2の弾性波共振子70Dとを有する。第1の弾性波共振子70A及び第1の弾性波共振子70Cは、第1の実施形態と同様に構成されている。もっとも、第1の弾性波共振子70A及び第1の弾性波共振子70Cの設計パラメータは、所望の電気的特性に応じて異ならされていてもよい。
 第2の弾性波共振子70B及び第2の弾性波共振子70Dはそれぞれ、IDT電極31を有する。第2の弾性波共振子70Bは直列腕共振子である。一方で、第2の弾性波共振子70Dは並列腕共振子である。なお、第2の弾性波共振子70B及び第2の弾性波共振子70Dの双方が直列腕共振子であってもよい。第2の弾性波共振子70B及び第2の弾性波共振子70Dの双方が並列腕共振子であってもよい。
 弾性波装置70においては、第2の弾性波共振子70B、第1の弾性波共振子70A及び第1の弾性波共振子70Cが、この順序で互いに直列に接続されている。第1の弾性波共振子70Cに、並列腕共振子である第2の弾性波共振子70Dが接続されている。
 弾性波装置70では、接続された弾性波共振子同士は、バスバーを共有している。もっとも、各第1の弾性波共振子及び各第2の弾性波共振子のバスバーは、個別に設けられていてもよい。
 第1の弾性波共振子70Aの第3のバスバー24、及び第1の弾性波共振子70Cの第3のバスバー24は、同じ接続配線28に接続されている。第2の弾性波共振子70Dの、第1の弾性波共振子70Cと共有していない方のバスバーは、接続配線28に接続されている。該接続配線28は、上記第3のバスバー24が接続されている接続配線28である。第2の弾性波共振子70Dの該バスバーと、第1の弾性波共振子70Aの第3のバスバー24と、第1の弾性波共振子70Cの第3のバスバー24は、同じ接続配線28を介して基準電位に接続される。もっとも、弾性波装置70における各弾性波共振子、及び接続配線28の配置は上記に限定されない。
 弾性波装置70における複数の第1の弾性波共振子及び複数の第2の弾性波共振子は、圧電性基板12を共有しており、かつ圧電層14を共有している。なお、各弾性波共振子が、個別に圧電層を有していてもよい。各弾性波共振子が個別に圧電性基板を有していてもよい。
 本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、弾性波装置70をフィルタ装置に用いる場合に、フィルタ装置を構成する弾性波共振子が少ない個数でも、フィルタ波形を好適に得ることができる。従って、フィルタ装置の小型化を進めることができる。
 加えて、弾性波装置70は、IDT電極31を有する直列腕共振子及び並列腕共振子の双方を有する。それによって、通過帯域よりも高域側において減衰特性を改善させることができ、かつ通過帯域の低域側において急峻性を高くすることができる。
 直列腕共振子である第2の弾性波共振子70Bの中心間距離p2と、第1の弾性波共振子70A及び第1の弾性波共振子70Cのうち少なくとも一方の中心間距離p1との関係が、p2<p1であることが好ましい。それによって、通過帯域よりも高域側において、減衰特性をより確実に改善させることができる。
 並列腕共振子である第2の弾性波共振子70Dの中心間距離p2と、第1の弾性波共振子70A及び第1の弾性波共振子70Cのうち少なくとも一方の中心間距離p1との関係が、p2>p1であることが好ましい。上記関係が、p2>2p1であることがより好ましい。それによって、通過帯域の低域側において、急峻性をより確実に高くすることができる。
 以下において、機能電極がIDT電極である例を用いて、厚み滑りモードの詳細を説明する。後述するIDT電極における「電極」は、電極指に相当する。以下の例における弾性波装置は、1個の弾性波共振子である。以下の例における支持部材は、本発明における支持基板に相当する。以下においては、基準電位をグラウンド電位と記載することもある。
 図15(a)は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の外観を示す略図的斜視図であり、図15(b)は、圧電層上の電極構造を示す平面図であり、図16は、図15(a)中のA-A線に沿う部分の断面図である。
 弾性波装置1は、LiNbOからなる圧電層2を有する。圧電層2は、LiTaOからなるものであってもよい。LiNbOやLiTaOのカット角は、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。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、40nm以上、1000nm以下であることが好ましく、50nm以上、1000nm以下であることがより好ましい。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及び電極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15(a)及び図15(b)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。複数の電極4は、第2のバスバー6に接続されている。複数の電極3及び複数の電極4は、互いに間挿し合っている。電極3及び電極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、隣りの電極4とが対向している。電極3,4の長さ方向、及び、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の厚み方向に交叉する方向である。このため、電極3と、隣りの電極4とは、圧電層2の厚み方向に交叉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15(a)及び図15(b)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15(a)及び図15(b)において、第1のバスバー5及び第2のバスバー6が延びている方向に電極3,4を延ばしてもよい。その場合、第1のバスバー5及び第2のバスバー6は、図15(a)及び図15(b)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。そして、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、ホット電極やグラウンド電極に接続される電極は配置されない。この対数は、整数対である必要はなく、1.5対や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の幅、すなわち電極3,4の対向方向の寸法は、50nm以上、1000nm以下の範囲であることが好ましく、150nm以上、1000nm以下の範囲であることがより好ましい。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、弾性波装置1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°の範囲内)でもよい。
 圧電層2の第2の主面2b側には、絶縁層7を介して支持部材8が積層されている。絶縁層7及び支持部材8は、枠状の形状を有し、図16に示すように、貫通孔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8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は設けられずともよい。従って、支持部材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、酸化ケイ素からなる。もっとも、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。支持部材8は、Siからなる。Siの圧電層2側の面における面方位は(100)や(110)であってもよく、(111)であってもよい。支持部材8を構成するSiは、抵抗率4kΩcm以上の高抵抗であることが望ましい。もっとも、支持部材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。
 支持部材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及び第1,第2のバスバー5,6は、Al、AlCu合金などの適宜の金属もしくは合金からなる。弾性波装置1では、電極3,4及び第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。
 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、両側の反射器における電極指の本数を少なくしても、伝搬ロスが少ないためである。また、上記電極指の本数を少なくできるのは、厚み滑りモードのバルク波を利用していることによる。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17(a)及び図17(b)を参照して説明する。
 図17(a)は、日本公開特許公報 特開2012-257019号公報に記載のような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。ここでは、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17(a)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17(b)に示すように、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。そして、このZ方向の波の伝搬により共振特性が得られるため、反射器の電極指の本数を少なくしても、伝搬損失は生じ難い。さらに、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18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18では、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ある。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ない。すなわち、少なくとも1対の電極が設けられてさえおればよい。
 例えば、上記電極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。もっとも、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。弾性波装置1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19は、図16に示す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LiNbO、厚み=400nm。
 電極3と電極4の長さ方向と直交する方向に見たときに、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。
 支持部材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。
 弾性波装置1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19から明らかなように、反射器を有しないにも関わらず、比帯域が12.5%である良好な共振特性が得られている。
 ところで、上記圧電層2の厚みをd、電極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、弾性波装置1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20を参照して説明する。
 図19に示した共振特性を得た弾性波装置と同様に、但しd/pを変化させ、複数の弾性波装置を得た。図20は、このd/p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20から明らかなように、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/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/pが0.24以下の場合には、比帯域を7%以上と高めることができる。加えて、d/pをこの範囲内で調整すれば、より一層比帯域の広い共振子を得ることができ、より一層高い結合係数を有する共振子を実現することができる。従って、d/pを0.5以下とすることにより、上記厚み滑り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。
 図21は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の平面図である。弾性波装置80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21中のKが交叉幅となる。前述したように、本発明の弾性波装置では、電極の対数は1対であってもよい。この場合においても、上記d/pが0.5以下であれば、厚み滑り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見たときに重なっている領域である励振領域Cに対する、上記隣り合う電極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。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22及び図23を参照して説明する。図22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LiNbO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15(b)を参照して説明する。図15(b)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、一点鎖線で囲まれた部分が励振領域Cとなる。この励振領域Cとは、電極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見たときに電極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、及び、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。そして、この励振領域Cの面積に対する、励振領域C内の電極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C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23は弾性波装置1の構成に従って、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23は、ZカットのLiNbOからなる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23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23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22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24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24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24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25は、d/pを限りなく0に近づけた場合のLiNbO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25において示す、ハッチングを付して示した複数の領域Rがそれぞれ、2%以上の比帯域が得られる領域である。なお、オイラー角(φ,θ,ψ)におけるφが0°±5°の範囲内である場合には、θ及びψと比帯域との関係は、図25に示す関係と同様である。圧電層がタンタル酸リチウム(LiTaO)からなる場合においても、オイラー角(0°±5°の範囲内,θ,ψ)におけるθ及びψと、BWとの関係は、図25に示す関係と同様である。
 従って、圧電層を構成している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)におけるφが0°±5°の範囲内であり、θ及びφが、図25に示す複数の領域Rのいずれかの範囲内であれば、比帯域を十分に広くすることができ、好ましい。
 図26は、音響多層膜を有する弾性波装置の正面断面図である。
 弾性波装置81では、圧電層2の第2の主面2bに音響多層膜82が積層されている。音響多層膜82は、音響インピーダンスが相対的に低い低音響インピーダンス層82a,82c,82eと、音響インピーダンスが相対的に高い高音響インピーダンス層82b,82dとの積層構造を有する。音響多層膜82を用いた場合、弾性波装置1における空洞部9を用いずとも、厚み滑りモードのバルク波を圧電層2内に閉じ込めることができる。弾性波装置81においても、上記d/pを0.5以下とすることにより、厚み滑りモードのバルク波に基づく共振特性を得ることができる。なお、音響多層膜82においては、その低音響インピーダンス層82a,82c,82e及び高音響インピーダンス層82b,82dの積層数は特に限定されない。低音響インピーダンス層82a,82c,82eよりも、少なくとも1層の高音響インピーダンス層82b,82dが圧電層2から遠い側に配置されておりさえすればよい。
 上記低音響インピーダンス層82a,82c,82e及び高音響インピーダンス層82b,82dは、上記音響インピーダンスの関係を満たす限り、適宜の材料で構成することができる。例えば、低音響インピーダンス層82a,82c,82eの材料としては、酸化ケイ素または酸窒化ケイ素などを挙げることができる。また、高音響インピーダンス層82b,82dの材料としては、アルミナ、窒化ケイ素または金属などを挙げることができる。
 図27は、ラム波を利用す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91は、支持基板92を有する。支持基板92には、上面に開いた凹部が設けられている。支持基板92上に圧電層93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93上に、IDT電極94が設けられている。IDT電極94の弾性波伝搬方向両側に、反射器95,96が設けられている。図27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94は、第1,第2のバスバー94a,94bと、複数本の第1の電極指94c及び複数本の第2の電極指94dとを有する。複数本の第1の電極指94cは、第1のバスバー94aに接続されている。複数本の第2の電極指94dは、第2のバスバー94bに接続されている。複数本の第1の電極指94cと、複数本の第2の電極指94dとは間挿し合っている。
 弾性波装置91では、上記空洞部9上のIDT電極94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。そして、反射器95,96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、本発明における弾性波共振子は、板波を利用するものであってもよい。なお、図27に示す例では、図1などに示す圧電層14の第1の主面14aに相当する主面に、IDT電極94、反射器95及び反射器96が設けられている。一方で、本発明における第1の弾性波共振子においては、第1の主面14aに1対の櫛形電極及び複数の第3の電極指が設けられている。本発明の第1の弾性波共振子が板波を利用するものである場合、第1~第4の実施形態及び各変形例における圧電層14の第1の主面14aに、1対の櫛形電極及び複数の第3の電極指と、上記反射器95及び反射器96とが設けられていればよい。この場合においては、1対の櫛形電極及び複数の第3の電極指を、電極指直交方向において、反射器95及び反射器96が挟んでいればよい。
 本発明の第2の弾性波共振子が板波を利用するものである場合、第1~4第の実施形態及び各変形例における圧電層14の第1の主面14aに、IDT電極と、上記反射器95及び反射器96とが設けられていればよい。この場合においては、該IDT電極を、電極指直交方向において、反射器95及び反射器96が挟んでいればよい。
 第1~第4の実施形態及び各変形例の弾性波装置においては、例えば、支持部材及び圧電膜としての圧電層の間に、音響反射膜としての、図26に示す音響多層膜82が設けられていてもよい。具体的には、支持部材の少なくとも一部及び圧電膜の少なくとも一部が、音響多層膜82を挟み互いに対向するように、支持部材と圧電膜とが配置されていてもよい。この場合、音響多層膜82において、低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層とが交互に積層されていればよい。音響多層膜82が、弾性波装置における音響反射部であってもよい。
 厚み滑りモードのバルク波を利用する第1~第4の実施形態及び各変形例における第1の弾性波共振子においては、上記のように、d/pが0.5以下であることが好ましく、0.24以下であることがより好ましい。それによって、より一層良好な共振特性を得ることができる。厚み滑りモードのバルク波を利用する第1~第4の実施形態及び各変形例における第2の弾性波共振子においても同様である。
 さらに、厚み滑りモードのバルク波を利用する第1~第4の実施形態及び各変形例における第1の弾性波共振子の励振領域においては、上記のように、MR≦1.75(d/p)+0.075を満たすことが好ましい。より具体的には、励振領域に対する、第1の電極指及び第3の電極指、並びに第2の電極指及び第3の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。この場合には、スプリアスをより確実に抑制することができる。厚み滑りモードのバルク波を利用する第1~第4の実施形態及び各変形例における第2の弾性波共振子の励振領域においても同様である。
1…弾性波装置
2…圧電層
2a,2b…第1,第2の主面
3,4…電極
5,6…第1,第2のバスバー
7…絶縁層
7a…貫通孔
8…支持部材
8a…貫通孔
9…空洞部
10…弾性波装置
10A,10B…第1,第2の弾性波共振子
10a…空洞部
11…機能電極
12…圧電性基板
13…支持部材
14…圧電層
14a,14b…第1,第2の主面
15…絶縁層
16…支持基板
17,18…第1,第2の櫛形電極
19…第3の電極
22~24…第1~第3のバスバー
24A,24B…第1,第2の接続電極
24a…バー部
24b…突出部
25~27…第1~第3の電極指
28…接続配線
29…絶縁膜
31…IDT電極
32,33…第4,第5のバスバー
35,36…第4,第5の電極指
39…第3の電極
40A,40B…第1,第2の弾性波共振子
44…接続電極
48…周波数調整膜
49…第3の電極
50A…第1の弾性波共振子
60…弾性波装置
60B…第2の弾性波共振子
70…弾性波装置
70A,70B…第1,第2の弾性波共振子
70C,70D…第1,第2の弾性波共振子
80,81…弾性波装置
82…音響多層膜
82a,82c,82e…低音響インピーダンス層
82b,82d…高音響インピーダンス層
91…弾性波装置
92…支持基板
93…圧電層
94…IDT電極
94a,94b…第1,第2のバスバー
94c,94d…第1,第2の電極指
95,96…反射器
201…圧電膜
201a,201b…第1,第2の主面
451,452…第1,第2領域
C…励振領域
E…交叉領域
R…領域
VP1…仮想平面

Claims (15)

  1.  圧電体からなる第1の圧電層を含む第1の圧電膜を有する第1の弾性波共振子と、
     前記第1の弾性波共振子に電気的に接続されており、圧電体からなる第2の圧電層を含む第2の圧電膜と、前記第2の圧電層上に設けられているIDT電極と、を有する少なくとも1個の第2の弾性波共振子と、
    を備え、
     前記第1の弾性波共振子が、前記第1の圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と、を有し、入力電位に接続される第1の櫛形電極と、前記第1の圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、前記複数の第1の電極指と間挿し合っている複数の第2の電極指と、を有し、出力電位に接続される第2の櫛形電極と、平面視したときに、前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記第1の圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と、を有し、前記第1の櫛形電極および前記第2の櫛形電極とは異なる電位に接続される、第3の電極と、を含み、
     前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、
     前記第2の弾性波共振子の前記IDT電極が、互いに間挿し合う複数の第4の電極指及び複数の第5の電極指を有し、
     前記第2の弾性波共振子が、直列腕共振子または並列腕共振子である、弾性波装置。
  2.  複数の前記第2の弾性波共振子を備え、
     前記複数の第2の弾性波共振子が、直列腕共振子である前記第2の弾性波共振子、及び並列腕共振子である前記第2の弾性波共振子の双方を含む、請求項1に記載の弾性波装置。
  3.  前記第1の弾性波共振子おいて、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指、並びに、隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離をp1とし、前記第2の弾性波共振子において、隣り合う前記第4の電極指及び前記第5の電極指の中心間距離をp2としたときに、前記第1の弾性波共振子における前記p1、及び並列腕共振子である前記第2の弾性波共振子における前記p2の関係が、p2>p1である、請求項2に記載の弾性波装置。
  4.  前記第1の弾性波共振子おいて、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指、並びに、隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離をp1とし、前記第2の弾性波共振子において、隣り合う前記第4の電極指及び前記第5の電極指の中心間距離をp2としたときに、前記第1の弾性波共振子における前記p1、及び直列腕共振子である前記第2の弾性波共振子における前記p2の関係が、p2<p1である、請求項2または3に記載の弾性波装置。
  5.  1個の前記第2の弾性波共振子を備え、前記第2の弾性波共振子が並列腕共振子であり、
     前記第1の弾性波共振子おいて、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指、並びに、隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離をp1とし、前記第2の弾性波共振子において、隣り合う前記第4の電極指及び前記第5の電極指の中心間距離をp2としたときに、前記第1の弾性波共振子における前記p1、及び前記第2の弾性波共振子における前記p2の関係が、p2>p1である、請求項1に記載の弾性波装置。
  6.  前記第1の弾性波共振子における前記p1、及び並列腕共振子である前記第2の弾性波共振子における前記p2の関係が、p2>2p1である、請求項3~5のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  7.  1個の前記第2の弾性波共振子を備え、前記第2の弾性波共振子が直列腕共振子であり、
     前記第1の弾性波共振子おいて、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指、並びに、隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離をp1とし、前記第2の弾性波共振子において、隣り合う前記第4の電極指及び前記第5の電極指の中心間距離をp2としたときに、前記第1の弾性波共振子における前記p1、及び前記第2の弾性波共振子における前記p2の関係が、p2<p1である、請求項1に記載の弾性波装置。
  8.  前記第1の圧電層及び前記第2の圧電層が同じ圧電層であり、該圧電層を前記第1の弾性波共振子及び前記少なくとも1個の第2の弾性波共振子が共有している、請求項1~7のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  9.  前記第1の弾性波共振子が厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成されている、請求項1~8のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  10.  前記第1の弾性波共振子が、前記第1の圧電膜に積層されている支持部材をさらに有し、
     前記支持部材及び前記第1の圧電膜の積層方向に沿って見た平面視において、前記支持部材における、前記複数の第1の電極指、前記複数の第2の電極指及び前記複数の第3の電極指と重なる位置に音響反射部が形成されており、
     前記第1の弾性波共振子において、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離、並びに、隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離のうち、最も長い距離をpとした場合において、前記第1の圧電膜の厚みをdとした場合、d/pが0.5以下である、請求項1~8のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  11.  d/pが0.24以下である、請求項10に記載の弾性波装置。
  12.  前記音響反射部が空洞部であり、前記支持部材の一部及び前記第1の圧電膜の一部が、前記空洞部を挟み互いに対向するように、前記支持部材と前記第1の圧電膜とが配置されている、請求項10または11に記載の弾性波装置。
  13.  前記音響反射部が、相対的に音響インピーダンスが高い高音響インピーダンス層と、相対的に音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層と、を含む、音響反射膜であり、前記支持部材の少なくとも一部及び前記第1の圧電膜の少なくとも一部が、前記音響反射膜を挟み互いに対向するように、前記支持部材と前記第1の圧電膜とが配置されている、請求項10または11に記載の弾性波装置。
  14.  前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が延びる方向と直交する方向を電極指直交方向としたときに、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指が、前記電極指直交方向において重なり合っている領域であり、かつ隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指の中心間の領域、並びに、隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指が、前記電極指直交方向において重なり合っている領域であり、かつ隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間の領域が励振領域であり、
     前記励振領域に対する、前記第1の電極指及び前記第3の電極指、並びに前記第2の電極指及び前記第3の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、請求項10~13のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  15.  前記第1の圧電層がニオブ酸リチウムからなり、
     前記第1の圧電層を構成しているニオブ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1~14のいずれか1項に記載の弾性波装置。
     (0°±10°の範囲内,0°~25°,任意のψ)  …式(1)
     (0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)/2500)]1/2~180°)  …式(2)
     (0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)/8100)]1/2~180°,任意のψ)  …式(3)

     
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