WO2024257810A1 - 弾性波装置及び弾性波フィルタ装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an elastic wave device and an elastic wave filter device.
- Patent Document 1 and Patent Document 2 describe elastic wave devices.
- the elastic wave devices shown in Patent Documents 1 and 2 have the potential for ripples in the admittance characteristics, which can increase the propagation loss of elastic waves.
- the present invention aims to provide an elastic wave device and an elastic wave filter device that can suppress the propagation loss of elastic waves.
- the elastic wave device includes a piezoelectric layer having a first principal surface and a second principal surface facing the first principal surface in a first direction, an IDT electrode provided on at least one of the first and second principal surfaces of the piezoelectric layer and including a plurality of electrode fingers arranged in a predetermined direction, and a support member facing the second principal surface of the piezoelectric layer and having an acoustic reflector on the second principal surface side of the piezoelectric layer, the plurality of electrode fingers including a first electrode finger positioned at the outermost side in the arrangement direction of the plurality of electrode fingers and a second electrode finger adjacent to the first electrode finger, the product of the width, height, and density of at least one of the first electrode finger and the second electrode finger is greater than the product of the width, height, and density of a central electrode finger of the plurality of electrode fingers different from the first electrode finger and the second electrode finger, and d/p is 0.5 or less, where d is the thickness of the piezoelectric layer and p is the
- the elastic wave device includes a piezoelectric layer having a first main surface and a second main surface facing the first main surface in a first direction, an IDT electrode provided on at least one of the first and second main surfaces of the piezoelectric layer and including a plurality of electrode fingers arranged in a predetermined direction, a support member facing the second main surface of the piezoelectric layer and having an acoustic reflector on the second main surface side of the piezoelectric layer, and an electrode finger located at the outermost position in the arrangement direction of the plurality of electrode fingers as a first electrode finger and an electrode finger adjacent to the first electrode finger as a second electrode finger.
- the electrode finger When the electrode finger is a second electrode finger, the electrode has an additional electrode provided in a region overlapping at least one of the first electrode finger and the second electrode finger, and the sum of the product of the width, height, and density of at least one of the first electrode finger and the second electrode finger and the product of the width, height, and density of the additional electrode is greater than the product of the width, height, and density of a central electrode finger different from the first electrode finger and the second electrode finger among the multiple electrode fingers, and d/p is 0.5 or less, where d is the thickness of the piezoelectric layer and p is the center-to-center distance between adjacent electrode fingers.
- the elastic wave filter device is an elastic wave filter device that is configured by connecting at least one resonator, and the resonator is the elastic wave device described above.
- the elastic wave device and elastic wave filter device of the present invention can suppress the propagation loss of elastic waves.
- FIG. 1 is a plan view illustrating an elastic wave device according to a first preferred embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II' of FIG.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a bulk wave in a first thickness-shear mode propagating through the piezoelectric layer of the first embodiment.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the amplitude direction of a bulk wave in a first-order thickness-shear mode propagating through the piezoelectric layer of the first embodiment.
- FIG. 5 is a diagram illustrating an example of resonance characteristics of the elastic wave device according to the first embodiment.
- FIG. 1 is a plan view illustrating an elastic wave device according to a first preferred embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II' of FIG.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a bulk wave in a first thickness-shear
- FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between d/2p and the fractional bandwidth of a resonator in the elastic wave device of the first embodiment, where p is the center-to-center distance or the average center-to-center distance between adjacent electrodes and d is the average thickness of the piezoelectric layer.
- FIG. 7 is a plan view illustrating an example in which a pair of electrodes is provided in the elastic wave device according to the first embodiment.
- FIG. 8 is a reference diagram illustrating an example of resonance characteristics of the elastic wave device according to the first embodiment.
- FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the fractional bandwidth when a large number of elastic wave resonators are configured in the elastic wave device according to the first embodiment and the amount of phase rotation of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious.
- FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between d/2p, the metallization ratio MR, and the bandwidth ratio.
- FIG. 11 is an explanatory diagram showing a map of the fractional bandwidth versus Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of lithium niobate when d/p approaches 0 as close as possible.
- FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a region A shown in FIG. FIG.
- FIG. 13 is a graph illustrating an example of admittance characteristics of the elastic wave device according to the first embodiment.
- FIG. 14 is a graph illustrating an example of admittance characteristics of an elastic wave device according to a first modified example of the first embodiment.
- FIG. 15 is a graph illustrating an example of admittance characteristics of an elastic wave device according to a second modified example of the first embodiment.
- FIG. 16 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to a third modified example of the first embodiment.
- FIG. 17 is a graph illustrating an example of admittance characteristics of an elastic wave device according to a third modified example of the first embodiment.
- FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating an elastic wave device according to a fourth modified example of the first embodiment.
- FIG. 19 is a graph illustrating an example of admittance characteristics of an elastic wave device according to a fourth modified example of the first embodiment.
- FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating an elastic wave device according to a second preferred embodiment of the present invention.
- FIG. 21 is a diagram illustrating an example of admittance characteristics of the elastic wave device according to the second embodiment.
- FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating an elastic wave device according to a fifth modified example of the second embodiment.
- FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating an elastic wave device according to a sixth modified example of the second embodiment.
- FIG. 24 is a graph illustrating an example of admittance characteristics of an elastic wave device according to a sixth modified example of the second embodiment.
- FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating an elastic wave device according to a second preferred embodiment of the present invention.
- FIG. 21 is a diagram illustrating an example of admittance characteristics of the elastic wave device according to the second embodiment.
- FIG. 25 is a diagram illustrating the distribution of vibration modes of an elastic wave device according to a sixth modified example of the second embodiment.
- FIG. 26 is a diagram illustrating the distribution of vibration modes in an elastic wave device according to a comparative example.
- FIG. 27 is a cross-sectional view illustrating an elastic wave device according to a seventh modification of the second embodiment.
- FIG. 28 is a cross-sectional view illustrating an elastic wave device according to an eighth modification of the second embodiment.
- FIG. 29 is a circuit diagram illustrating an elastic wave device according to a third preferred embodiment of the present invention.
- FIG. 30 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to a ninth modification.
- FIG. 31 is a cross-sectional view of an elastic wave device in accordance with a tenth modified example.
- FIG. 32 is a plan view of an elastic wave device in accordance with an eleventh modified example.
- FIG. 33 is a graph illustrating an example of admittance characteristics of an elastic wave device according to a twelfth modification.
- FIG. 34 is an explanatory diagram showing an example of the impedance phase in the S2 mode.
- Fig. 1 is a plan view showing an elastic wave device according to a first preferred embodiment of the present invention.
- Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II' in Fig. 1.
- a first protective film 41 is indicated by a two-dot chain line for ease of viewing.
- the elastic wave device 10 has a piezoelectric layer 20, an IDT electrode 30, a support substrate 11, a first protective film 41, and a second protective film 42. As shown in FIG. 2, the elastic wave device 10 has the second protective film 42, the piezoelectric layer 20, the IDT electrode 30, and the first protective film 41 stacked in this order on the support substrate 11.
- the piezoelectric layer 20 is flat and has a first main surface 20a and a second main surface 20b opposite to the first main surface 20a.
- the piezoelectric layer 20 is made of lithium niobate.
- the piezoelectric layer 20 may be made of lithium tantalate.
- the cut angle of the lithium niobate or lithium tantalate is Z-cut.
- the cut angle of the lithium niobate or lithium tantalate may be rotated Y-cut or X-cut.
- the propagation direction is Y-propagation or X-propagation ⁇ 30°.
- the piezoelectric layer 20 contains lithium niobate or lithium tantalate and is a 120° ⁇ 10° rotated Y-cut or a 90° ⁇ 10° rotated Y-cut.
- the thickness of the piezoelectric layer 20 is not particularly limited, but to effectively excite the first-order thickness-shear mode, a thickness of 50 nm or more and 1000 nm or less is preferable.
- the thickness of the piezoelectric layer 20 according to the first embodiment is, for example, about 180 nm.
- the IDT (Interdigital Transducer) electrode 30 is provided on the first main surface 20a of the piezoelectric layer 20. As shown in FIG. 1, the IDT electrode 30 has electrode fingers 31, 32 and busbar electrodes 33, 34.
- the electrode fingers 31 extend in the Y direction, and one end side in the extension direction is connected to the busbar electrode 33.
- the electrode fingers 32 extend in the Y direction, and the other end side in the extension direction is connected to the busbar electrode 34.
- the electrode fingers 31 and the electrode fingers 32 are arranged alternately in the X direction with a gap therebetween.
- the busbar electrodes 33 and 34 each extend in the X direction, and are arranged at a distance in the Y direction.
- the electrode fingers 31, 32 are arranged between the busbar electrodes 33 and 34.
- the electrode finger 31 located on the outermost side in the arrangement direction of the multiple electrode fingers 31, 32 is represented as the first electrode finger 31a.
- the electrode finger 32 adjacent to the first electrode finger 31a, i.e., the electrode finger 32 located second from the outermost side in the arrangement direction, is represented as the second electrode finger 32a.
- the pair of electrode fingers 31, 32 located on the outermost side opposite the first electrode finger 31a and second electrode finger 32a are represented as the third electrode finger 31b and the fourth electrode finger 32b, respectively.
- the detailed configurations of the first electrode finger 31a, the second electrode finger 32a, the third electrode finger 31b, and the fourth electrode finger 32b will be described later with reference to Figures 12 and 13.
- the thickness direction of the piezoelectric layer 20 may be referred to as the Z direction, the extension direction of the electrode fingers 31, 32 as the Y direction, and the arrangement direction of the electrode fingers 31, 32 as the X direction.
- a plan view refers to the positional relationship when viewed from a direction perpendicular to the first main surface 20a of the piezoelectric layer 20.
- the center-to-center distance between electrode fingers 31 and 32 (hereinafter referred to as interelectrode pitch) is preferably in the range of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the interelectrode pitch is the distance connecting the center of the width dimension of electrode finger 31 in a direction perpendicular to the extension direction of electrode finger 31 and the center of the width dimension of electrode finger 32 in a direction perpendicular to the extension direction of electrode finger 32.
- the width of electrode fingers 31 and 32 (hereinafter referred to as electrode width), i.e., the dimension in the direction perpendicular to the extension direction of electrode fingers 31 and 32, is preferably in the range of 150 nm or more and 1000 nm or less.
- the interelectrode pitch of electrode fingers 31 and 32 refers to the average value of the center-to-center distances of adjacent electrode fingers 31 and 32 among the 1.5 or more pairs of electrode fingers 31 and 32.
- the direction perpendicular to the extension direction of the electrode fingers 31 and 32 is perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric layer 20. This does not apply when a piezoelectric body with a different cut angle is used as the piezoelectric layer 20.
- “perpendicular” is not limited to strictly perpendicular, but may also be approximately perpendicular (the angle between the direction perpendicular to the extension direction of the electrode fingers 31 and 32 and the polarization direction is, for example, 90° ⁇ 10°).
- the IDT electrode 30 (electrode fingers 31, 32 and busbar electrodes 33, 34) is made of a suitable metal or alloy, such as aluminum or an aluminum-copper alloy.
- the IDT electrode 30 has a structure in which an aluminum film is laminated on a titanium film. Note that an adhesive layer other than a titanium film may also be used.
- the electrode configuration of the IDT electrode 30 is a laminated film of titanium/aluminum-copper alloy/titanium/aluminum-copper alloy from the piezoelectric layer 20 side, with respective film thicknesses of 12 nm/70 nm/18 nm/12 nm.
- the IDT electrode 30 also has a total of 51 electrode fingers 31 and 32.
- the interelectrode pitch of the electrode fingers 31 and 32 is 2.38 ⁇ m, and the electrode width is 0.6 ⁇ m for each.
- intersection region C (excitation region) shown in FIG. 1 is a region where the electrode fingers 31 and 32 overlap when viewed in the X direction.
- the length of the intersection region C is the dimension in the extension direction of the electrode fingers 31 and 32 in the intersection region C. In this embodiment, the length of the intersection region C is, for example, 40 ⁇ m.
- an AC voltage is applied between the multiple electrode fingers 31 and the multiple electrode fingers 32. More specifically, an AC voltage is applied between the bus bar electrode 33 and the bus bar electrode 34. This makes it possible to obtain resonance characteristics using bulk waves in the first thickness-shear mode excited in the piezoelectric layer 20.
- d/p is set to 0.5 or less. Therefore, the bulk wave of the above-mentioned first-order 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 10 of the first embodiment has the above configuration, so even if the number of pairs of electrode fingers 31 and electrode fingers 32 is reduced in an attempt to reduce the size, the Q value is unlikely to decrease. This is because the resonator does not require reflectors on both sides, and propagation loss is small. In addition, the reason why the reflectors are not required is because a bulk wave in the thickness-shear first-order mode is used.
- the first protective film 41 is provided on the first main surface 20a of the piezoelectric layer 20, covering the IDT electrode 30.
- the second protective film 42 is provided on the second main surface 20b of the piezoelectric layer 20.
- the first protective film 41 and the second protective film 42 are made of silicon oxide.
- the first protective film 41 and the second protective film 42 can be made of an appropriate insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, alumina, etc.
- the film thickness of the first protective film 41 and the second protective film 42 is thicker than the film thickness of the IDT electrode 30.
- the film thickness of the first protective film 41 and the second protective film 42 is 142 nm. It is sufficient that at least one of the first protective film 41 and the second protective film 42 is provided.
- the first protective film 41 may be provided and the second protective film 42 may not be provided.
- the support substrate 11 (support member) is disposed opposite the second main surface 20b of the piezoelectric layer 20.
- the support substrate 11 has a cavity portion 14 (space portion) on the surface opposite the second main surface 20b of the piezoelectric layer 20. More specifically, the support substrate 11 has a bottom portion 12 and a wall portion 13 provided in a frame shape on the upper surface of the bottom portion 12. The cavity portion 14 is formed in the space surrounded by the bottom portion 12 and the wall portion 13.
- the piezoelectric layer 20 is laminated on the upper surface of the wall portion 13 of the support substrate 11 via the second protective film 42.
- the elastic wave device 10 has a so-called membrane structure in which the cavity portion 14 (hollow portion) is provided on the second main surface 20b side of the piezoelectric layer 20.
- the support member may include the support substrate 11 and an intermediate (insulating) layer.
- the cavity portion 14 is provided so as not to impede the vibration of the intersection region C of the piezoelectric layer 20.
- the second protective film 42 is provided to cover the opening of the cavity portion 14.
- the support substrate 11 may be directly laminated on the second main surface 20b of the piezoelectric layer 20.
- the second protective film 42 may be provided in the region between the upper surface of the wall portion 13 and the second main surface 20b of the piezoelectric layer 20, and may not be provided in the region overlapping with the cavity portion 14.
- the support substrate 11 may be indirectly laminated on the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2.
- the support substrate 11 and the intermediate layer may have a frame-like shape, thereby forming the cavity portion 14.
- a recess may be provided in the intermediate layer, thereby forming the cavity portion 14.
- the support substrate 11 is made of silicon.
- the surface orientation of the silicon on the piezoelectric layer 20 side may be (100), (110), or (111). High-resistance silicon with a resistivity of 4 k ⁇ or more is preferable.
- the support substrate 11 may also be made of an appropriate insulating material or semiconductor material.
- Examples of materials that can be used for the support substrate 11 include piezoelectric materials such as aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, and quartz; various ceramics such as alumina, magnesia, sapphire, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, steatite, and forsterite; dielectric materials such as diamond and glass; and semiconductors such as gallium nitride.
- piezoelectric materials such as aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, and quartz
- various ceramics such as alumina, magnesia, sapphire, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, steatite, and forsterite
- dielectric materials such as diamond and glass
- semiconductors such as gallium nitride.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a bulk wave in a first-order thickness shear mode propagating through the piezoelectric layer of the first embodiment.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the amplitude direction of a bulk wave in a first-order thickness shear mode propagating through the piezoelectric layer of the first embodiment.
- the vibration displacement is in the thickness slip direction, so the wave propagates and resonates in the direction connecting the first principal surface 20a and the second principal surface 20b of the piezoelectric layer 20, i.e., the Z direction. That is, the X direction component of the wave is significantly smaller than the Z direction component. And because the resonance characteristics are obtained by the propagation of the wave in this Z direction, a reflector is not required. Therefore, no propagation loss occurs when the wave propagates to the reflector. Therefore, even if the number of pairs of electrodes consisting of the electrode fingers 31 and the electrode fingers 32 is reduced in an attempt to reduce the size, the Q value is unlikely to decrease.
- FIG. 4 shows a schematic diagram of the bulk wave when a voltage is applied between the electrode fingers 31 and 32 such that the electrode fingers 32 have a higher potential than the electrode fingers 31.
- the imaginary plane VP1 is a plane that is perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric layer 20 and divides the piezoelectric layer 20 in half.
- the first region 251 is the region between the imaginary plane VP1 and the first main surface 20a in the intersection region C.
- the second region 252 is the region between the imaginary plane VP1 and the second main surface 20b in the intersection region C.
- the elastic wave device 10 at least one pair of electrodes consisting of electrode fingers 31 and electrode fingers 32 is arranged, but since waves are not propagated in the X direction, the number of electrode pairs consisting of electrode fingers 31 and electrode fingers 32 does not necessarily need to be multiple pairs. In other words, it is sufficient that at least one pair of electrodes is provided.
- the electrode finger 31 is an electrode connected to a hot potential
- the electrode finger 32 is an electrode connected to a ground potential.
- the electrode finger 31 may be connected to the ground potential
- the electrode finger 32 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 electrodes are provided.
- FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the resonance characteristics of the elastic wave device of the first embodiment.
- the design parameters of the elastic wave device 10 that obtained the resonance characteristics shown in FIG. 5 are as follows:
- Piezoelectric layer 20 Lithium niobate with Euler angles (0°, 0°, 90°) Thickness of piezoelectric layer 20: 400 nm
- Length of intersection region C 40 ⁇ m Number of pairs of electrodes consisting of electrode fingers 31 and electrode fingers 32: 21 pairs Interelectrode pitch between electrode fingers 31 and electrode fingers 32: 3 ⁇ m Width of electrode fingers 31 and 32: 500 nm d/p: 0.133
- First protective film 41, second protective film 42 1 ⁇ m thick silicon oxide film
- Support substrate 11 Silicon
- the interelectrode pitch of the electrode pairs consisting of electrode fingers 31 and 32 is the same for all pairs. In other words, electrode fingers 31 and electrode fingers 32 are arranged at equal pitches.
- d/p is 0.5 or less, and more preferably 0.24 or less. This will be explained with reference to FIG. 6.
- FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between d/2p and the relative bandwidth of a resonator when the center-to-center distance or the average center-to-center distance of adjacent electrodes is p and the average thickness of the piezoelectric layer is d in the elastic wave device of the first embodiment.
- multiple elastic wave devices were obtained by varying d/2p, similar to the elastic wave device that obtained the resonance characteristics shown in FIG. 5.
- a resonator with an even wider relative bandwidth can be obtained, and a resonator with an even higher coupling coefficient can be realized. Therefore, it can be seen that by setting d/p to 0.5 or less, a resonator with a high coupling coefficient can be constructed using the bulk waves of the thickness-shear first-order mode.
- the average thickness d of the piezoelectric layer 20 can be used.
- FIG. 7 is a plan view showing an example in which a pair of electrodes is provided in the elastic wave device of the first embodiment.
- a pair of electrodes having electrode fingers 31 and electrode fingers 32 is provided on the first main surface 20a of the piezoelectric layer 20.
- K in FIG. 7 is the cross width.
- the number of electrode pairs may be one pair. Even in this case, if the above d/p is 0.5 or less, bulk waves in the thickness-shear first-order mode can be effectively excited.
- the metallization ratio MR of the adjacent electrode fingers 31 and electrode fingers 32 in the intersection region C satisfies MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075. In that case, it is possible to effectively reduce spurious signals. This will be explained with reference to FIG. 8 and FIG. 9.
- the metallization ratio MR will be explained with reference to FIG. 1.
- the area surrounded by the dashed line is the intersection region C.
- This intersection region C is the area where the electrode fingers 31 and 32 overlap when the electrode fingers 31 and 32 are viewed in a direction perpendicular to the extension direction of the electrode fingers 31 and 32, i.e., in the opposing direction, the area where the electrode fingers 31 and 32 overlap in the electrode fingers 31, the area where the electrode fingers 32 overlap in the electrode fingers 31, and the area where the electrode fingers 31 and 32 overlap in the area between the electrode fingers 31 and 32.
- the area of the electrode fingers 31 and 32 in the intersection region C relative to the area of the intersection region C is the metallization ratio MR.
- the metallization ratio MR is the ratio of the area of the metallization portion to the area of the intersection region C.
- MR can be defined as the ratio of the metallization portion included in all intersection regions C to the total area of intersection regions C.
- FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the relative bandwidth when multiple elastic wave resonators are configured in the elastic wave device of the first embodiment and the amount of phase rotation of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious. Note that the relative bandwidth was adjusted by changing the film thickness of the piezoelectric layer 20 and the dimensions of the electrode fingers 31 and electrode fingers 32 in various ways. Also, while FIG. 9 shows the results when a piezoelectric layer 20 made of Z-cut lithium niobate was used, the same tendency is observed when a piezoelectric layer 20 with a different cut angle is used.
- the spurious is large at 1.0.
- the bandwidth ratio exceeds 0.17, i.e., exceeds 17%, large spurious with a spurious level of 1 or more appears within the passband, even if the parameters that configure the bandwidth ratio are changed.
- large spurious indicated by arrow B appears within the band. Therefore, it is preferable that the bandwidth ratio is 17% or less. In this case, the spurious can be reduced by adjusting the film thickness of the piezoelectric layer 20 and the dimensions of the electrode fingers 31 and 32.
- FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and bandwidth fraction.
- Various elastic wave devices 10 with different d/2p and MR were constructed in the elastic wave device 10 of the first embodiment, and the bandwidth fraction was measured.
- the hatched area to the right of the dashed line D in FIG. 10 is the area where the bandwidth fraction is 17% or less.
- FIG. 11 is an explanatory diagram showing a map of the fractional bandwidth versus Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of lithium niobate when d/p approaches 0.
- the hatched area in FIG. 11 is the region where a fractional bandwidth of at least 5% is obtained.
- the range of the region can be approximated as the ranges expressed by the following formulas (1), (2), and (3).
- the relative bandwidth can be sufficiently widened, which is preferable.
- FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of region A shown in FIG. 2.
- the first electrode finger 31a located on the outermost side in the arrangement direction of the multiple electrode fingers 31 and 32 and the second electrode finger 32a adjacent to the first electrode finger 31a will be described.
- the third electrode finger 31b and the fourth electrode finger 32b located on the outermost side on the opposite side to the first electrode finger 31a and the second electrode finger 32a also have a linearly symmetrical arrangement relationship.
- the description of the first electrode finger 31a and the second electrode finger 32a can also be applied to the third electrode finger 31b and the fourth electrode finger 32b. In the following description, when it is not necessary to distinguish between the first electrode finger 31a and the second electrode finger 32a, they will simply be referred to as electrode fingers 31 and 32.
- the first electrode finger 31a, the second electrode finger 32a, and the central electrode fingers 31 and 32 different from the first electrode finger 31a and the second electrode finger 32a are provided in the same layer on the first main surface 20a of the piezoelectric layer 20.
- the first protective film 41 is provided to cover the first electrode finger 31a, the second electrode finger 32a, and the central electrode fingers 31 and 32.
- the upper surface of the first protective film 41 is formed flat.
- the lower surface of the second protective film 42 is formed flat along the second main surface 20b of the piezoelectric layer 20.
- the thickness t1 of the first protective film 41 and the thickness t2 of the second protective film 42 are 142 nm, and the thickness t3 of the piezoelectric layer 20 is, for example, 180 nm.
- the thickness t1 of the first protective film 41 is equal to the thickness t2 of the second protective film 42.
- the thickness t1 of the first protective film 41 is thinner than the thickness t3 of the piezoelectric layer 20, and thicker than the height H1 and Hc (thickness) of the IDT electrode 30.
- the products Xe and Xc are values calculated for each of the electrode fingers 31, 32.
- "density" refers to a physical property value specific to a material unless otherwise specified. The densities of the materials used for the electrode fingers 31, 32 are shown below.
- Tungsten 19.3 g/cm 3
- molybdenum 10.22 g/cm 3
- ruthenium 12.41 g/cm 3
- platinum 21.45 g/cm 3
- copper 8.96 g/cm 3
- silver 10.5 g/cm 3
- chromium 7.189 g/cm 3
- gold 19.32 g/cm 3 .
- the second electrode finger 32a adjacent to the first electrode finger 31a and the central electrode fingers 31, 32 are referred to as the other electrode fingers 31, 32.
- the width W1 of the first electrode finger 31a is equal to the width Wc of each of the other electrode fingers 31, 32 (the second electrode finger 32a and the central electrode fingers 31, 32).
- the width W1 and the width Wc are, for example, 0.6 ⁇ m.
- the first electrode finger 31a located at the outermost side in the arrangement direction is made of a material having a higher density than the central electrode fingers 31, 32.
- the first electrode finger 31a is made of a platinum single layer.
- the density d1 of the first electrode finger 31a (platinum) is 21450 kg/ m3 .
- the other electrode fingers 31, 32 are, as described above, a laminated film of titanium/aluminum-copper alloy/titanium/aluminum-copper alloy.
- the density of the aluminum-copper alloy constituting the other electrode fingers 31, 32 is 2695 kg/ m3
- the density of titanium is 4500 kg/ m3 .
- the density d1 of the first electrode finger 31a is greater than the density dc of the other electrode fingers 31, 32.
- the height H1 (film thickness) of the first electrode finger 31a is 112 nm.
- the film thicknesses of the laminated films constituting the second electrode finger 32a are 12 nm/70 nm/18 nm/12 nm. That is, the height Hc (total film thickness) of the other electrode fingers 31, 32 is 112 nm.
- the height H1 of the first electrode finger 31a is equal to the height Hc of the other electrode fingers 31, 32, and the height H1 and height Hc are each 112 nm.
- FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of the admittance characteristics of the elastic wave device according to the first embodiment.
- FIG. 13 is an explanatory diagram showing the real part of the admittance, i.e., the conductance component, of the elastic wave device 10 according to the first embodiment.
- the admittance characteristics shown in FIG. 13 show the results of a simulation of the admittance characteristics of the elastic wave device 10 according to the first embodiment.
- FIG. 13 also shows the results of a simulation of the admittance characteristics of an elastic wave device according to a comparative example.
- the density d1 of the first electrode finger 31a is greater than the density d2 of the other electrode fingers 31 and 32, and the width W1 and height H1 of the first electrode finger 31a are equal to the width Wc and height Hc of the other electrode fingers 31 and 32.
- the density d1 of the first electrode finger 31a may be equal to the density d2 of the other electrode fingers 31 and 32, and the width W1 of the first electrode finger 31a may be greater than the width Wc of the other electrode fingers 31 and 32.
- the density d1 of the first electrode finger 31a may be equal to the density d2 of the other electrode fingers 31 and 32, and the height H1 of the first electrode finger 31a may be greater than the height Hc of the other electrode fingers 31 and 32.
- Two or more of the width W1, height H1, and density d1 of the first electrode finger 31a may be different from the width Wc, height Hc, and density dc of the other electrode fingers 31 and 32.
- the material of the multiple electrode fingers 31, 32 of the IDT electrode 30 is merely an example and is not limited to this.
- the material of the multiple electrode fingers 31, 32 of the IDT electrode 30 is, for example, at least one of tungsten, molybdenum, ruthenium, platinum, copper, silver, chromium, gold, titanium, and aluminum.
- (First Modification of the First Embodiment) 14 is a diagram illustrating an example of admittance characteristics of an elastic wave device according to a first modified example of the first embodiment.
- the present invention is not limited to this.
- the electrode configuration of the first electrode finger 31a and the second electrode finger 32a is a single layer of platinum.
- the density d1 of the first electrode finger 31a and the density d1 of the second electrode finger 32a are greater than the density dc of the other electrode fingers 31, 32.
- the width W1 of the first electrode finger 31a and the width W1 of the second electrode finger 32a are the same as the width Wc of the other electrode fingers 31, 32 (the central electrode fingers 31, 32).
- the height H1 of the first electrode finger 31a and the height H1 of the second electrode finger 32a are the same as the height Hc of the other electrode fingers 31, 32 (the central electrode fingers 31, 32).
- (Second Modification of the First Embodiment) 15 is a diagram illustrating an example of admittance characteristics of an elastic wave device according to a second modification of the first embodiment.
- the first electrode finger 31a located at the outermost side in the arrangement direction is not a platinum single layer, but the electrode configuration of the second electrode finger 32a adjacent to the first electrode finger 31a is a platinum single layer.
- the density d1 of the second electrode finger 32a is greater than the density dc of the other electrode fingers 31, 32 (the first electrode finger 31a and the central electrode fingers 31, 32).
- the width W1 of the second electrode finger 32a is the same as the width Wc of the other electrode fingers 31, 32 (the first electrode finger 31a and the central electrode fingers 31, 32).
- the height H1 of the second electrode finger 32a is the same as the height Hc of the other electrode fingers 31, 32 (the first electrode finger 31a and the central electrode fingers 31, 32).
- (Third Modification of the First Embodiment) 16 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to a third modified example of the first embodiment.
- the thickness t1 of the first protective film 41 and the thickness t2 of the second protective film 42 are thinner than the thickness t3 of the piezoelectric layer 20.
- the thickness of the piezoelectric layer 20 is, for example, 360 nm.
- the thickness t1 of the first protective film 41 is 30 nm.
- the thickness t2 of the second protective film 42 is 30 nm.
- the thickness t1 of the first protective film 41 is thinner than the thickness (heights H1, Hc) of the IDT electrode 30.
- the first protective film 41 is provided following the surfaces and side surfaces of the electrode fingers 31, 32 and the first main surface 20a of the piezoelectric layer 20. Since the thickness t1 of the first protective film 41 is thin, the upper surface of the first protective film 41 has irregularities that reflect the shapes of the electrode fingers 31, 32.
- the electrode configuration of the IDT electrode 30 is such that the density d1 of the first electrode finger 31a is greater than the density d2 of the other electrode fingers 31, 32, and the width W1 and height H1 of the first electrode finger 31a are equal to the width Wc and height Hc of the other electrode fingers 31, 32.
- the film thickness is different from that of the first embodiment described above.
- the first electrode finger 31a located at the outermost position in the arrangement direction is a platinum single layer, and has a height H1 (film thickness) of 69 nm.
- the other electrode fingers 31, 32 are, as described above, a laminated film of titanium/aluminum-copper alloy/titanium/aluminum-copper alloy, and have respective film thicknesses of 12 nm/27 nm/18 nm/12 nm.
- the height Hc (total film thickness) of each of the other electrode fingers 31, 32 is 69 nm.
- FIG. 17 is an explanatory diagram showing an example of the admittance characteristics of an elastic wave device according to a third modified example of the first embodiment.
- the comparative example shown in FIG. 17 is an elastic wave device in which the electrode configuration of first electrode finger 31a located on the outermost side in the arrangement direction is the same as the electrode configuration of the other electrode fingers 31 and 32 in elastic wave device 10A shown in the third modified example, that is, elastic wave device 10A configured such that film thicknesses t1 and t2 of first protective film 41 and second protective film 42 are thinner than film thickness t3 of piezoelectric layer 20.
- (Fourth Modification of the First Embodiment) 18 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to a fourth modified example of embodiment 1. As shown in Fig. 18, in an elastic wave device 10B according to the fourth modified example, height H1 of first electrode finger 31a located on the outermost side in the arrangement direction is greater than height Hc of the other electrode fingers 31 and 32 (second electrode finger 32a and central electrode fingers 31 and 32).
- the width W1 of the first electrode finger 31a is equal to the width Wc of the other electrode fingers 31, 32.
- the density d1 of the first electrode finger 31a is equal to the density dc of the other electrode fingers 31, 32.
- the first electrode finger 31a which is located at the outermost side in the arrangement direction, is a single layer of aluminum, and has a height H1 (film thickness) of 100 nm.
- the other electrode fingers 31, 32 (the second electrode finger 32a and the central electrode fingers 31, 32) are, as described above, a laminated film of titanium/aluminum-copper alloy/titanium/aluminum-copper alloy, and have respective film thicknesses of 12 nm/27 nm/18 nm/12 nm.
- the height Hc (total film thickness) of each of the other electrode fingers 31, 32 is 69 nm.
- FIG. 19 is an explanatory diagram showing an example of the admittance characteristics of an elastic wave device according to a fourth modified example of the first embodiment.
- elastic wave device 10B shown in the fourth modified example even when first protective film 41 and second protective film 42 have thin film thicknesses t1 and t2 and height H1 of first electrode finger 31a located on the outermost side in the arrangement direction is large, at least the ripple shown by dotted line E2 is suppressed compared to the comparative example, and propagation loss is suppressed.
- the electrode configuration of the IDT electrode 30 shown in the fourth modified example can be combined with the first and second modified examples described above.
- the height H1 of both the first electrode finger 31a and the second electrode finger 32a may be greater than the height Hc of each of the other electrode fingers 31, 32 (the central electrode fingers 31, 32).
- the height H1 of the second electrode finger 32a located second from the outside in the arrangement direction may be greater than the height Hc of each of the other electrode fingers 31, 32 (the first electrode finger 31a and the central electrode fingers 31, 32).
- Second Embodiment 20 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to the second embodiment.
- an elastic wave device 10C according to the second embodiment has an additional electrode 35.
- the additional electrode 35 is provided in a region overlapping at least one of the first electrode finger 31a and the second electrode finger 32a, which are located on the outermost sides in the arrangement direction of the electrode fingers 31 and 32, among the plurality of electrode fingers 31 and 32.
- the additional electrode 35 is provided on and in direct contact with the first electrode finger 31a, which is located on the outermost side in the arrangement direction.
- the additional electrode 35 is not provided on the second electrode finger 32a, which is located second from the outside in the arrangement direction.
- the first electrode finger 31a is a laminated film of titanium/aluminum-copper alloy/titanium/aluminum-copper alloy, with respective film thicknesses of 12 nm/70 nm/18 nm/12 nm.
- the height H1 (total film thickness) of the first electrode finger 31a is 112 nm.
- the additional electrode 35 is an aluminum-copper alloy, with a height H2 (film thickness) of 110 nm.
- the height (total of height H1 and height H2) of the laminated film of the first electrode finger 31a and the additional electrode 35 is 222 nm.
- the width W2 of the additional electrode 35 is equal to the width W1 of the first electrode finger 31a, each being 0.6 ⁇ m.
- the density d2 of the additional electrode 35 is equal to the density of a portion of the first electrode finger 31a (aluminum-copper alloy).
- the other electrode fingers 31, 32 are laminated films of titanium/aluminum-copper alloy/titanium/aluminum-copper alloy as described above, with respective film thicknesses of 12 nm/70 nm/18 nm/12 nm.
- the respective heights Hc (total film thicknesses) of the other electrode fingers 31, 32 are 112 nm.
- the sum (Xe1+Xe2) of the product Xe1 of the width W1, height H1, and density d1 of the first electrode finger 31a and the product Xe2 of the width W2, height H2, and density d2 of the additional electrode 35 is greater than the product Xc of the width Wc, height Hc, and density dc of the other electrode fingers (the second electrode finger 32a and the central electrode fingers 31, 32) among the multiple electrode fingers 31, 32.
- FIG. 21 is an explanatory diagram showing an example of the admittance characteristics of the elastic wave device according to the second embodiment.
- the comparative example shown in FIG. 21 is an elastic wave device in which the additional electrode 35 is not provided in the elastic wave device 10C shown in the second embodiment.
- the additional electrode 35 is provided on the first electrode finger 31a located on the outermost side in the arrangement direction, but this is not limited to this.
- there may be a plurality of additional electrodes 35 and the plurality of additional electrodes 35 may be provided on each of the first electrode finger 31a and the second electrode finger 32a.
- the additional electrode 35 may not be provided on the first electrode finger 31a located on the outermost side in the arrangement direction, but may be provided on the second electrode finger 32a adjacent to the first electrode finger 31a.
- the additional electrode 35 is provided to protrude from the upper surface of the first protective film 41, but this is not limited thereto.
- the first protective film 41 may be provided to cover the additional electrode 35.
- the film thickness t1 of the first protective film 41 may be thicker than the height (the sum of the height H1 and the height H2) of the laminated film of the first electrode finger 31a and the additional electrode 35.
- the material of the additional electrode 35 is not limited to an aluminum-copper alloy, and may be, for example, at least one of tungsten, molybdenum, ruthenium, platinum, copper, silver, chromium, gold, titanium, and aluminum.
- the Fifth Modification of the Second Embodiment 22 is a cross-sectional view showing an elastic wave device according to a fifth modified example of the second embodiment.
- the additional electrode 35 is provided on the first protective film 41 in a region overlapping with the first electrode finger 31a located at the outermost side in the arrangement direction.
- the first protective film 41 is provided between the first electrode finger 31a and the additional electrode 35 in a direction perpendicular to the first main surface 20a of the piezoelectric layer 20.
- the first electrode finger 31a and the additional electrode 35 are electrically isolated by the first protective film 41.
- the upper surface of the first protective film 41 is formed flat over the region overlapping with the electrode fingers 31 and 32 and the region not overlapping with the electrode fingers 31 and 32.
- the additional electrode 35 is provided to protrude from the upper surface of the first protective film 41.
- the additional electrode 35 is provided on the first protective film 41 in a region overlapping with the first electrode finger 31a located on the outermost side in the arrangement direction, but this is not limited to this.
- the additional electrode 35 may be provided on the first protective film 41 in a region overlapping with the second electrode finger 32a adjacent to the first electrode finger 31a, rather than being provided in a region overlapping with the first electrode finger 31a located on the outermost side in the arrangement direction.
- FIG. 23 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to a sixth modified example of the second embodiment.
- additional electrodes 35 are provided on the second main surface 20b of the piezoelectric layer 20 in regions overlapping with first electrode fingers 31a located outermost in the arrangement direction.
- a second protective film 42 is provided on the second main surface 20b of the piezoelectric layer 20 to cover the additional electrodes 35.
- the additional electrodes 35 are not provided on the first main surface 20a side of the piezoelectric layer 20, and the upper surface of the first protective film 41 is formed flat.
- the first electrode finger 31a is a laminated film of titanium/aluminum-copper alloy/titanium/aluminum-copper alloy, with respective film thicknesses of 12 nm/70 nm/18 nm/12 nm.
- the height H1 (total film thickness) of the first electrode finger 31a is 112 nm.
- the additional electrode 35 is a laminated film in which titanium/aluminum-copper alloy/titanium/aluminum-copper alloy are laminated in this order from the second main surface 20b side of the piezoelectric layer 20, with respective film thicknesses of 12 nm/70 nm/18 nm/12 nm.
- the height H2 (film thickness) of the additional electrode 35 is 112 nm.
- the width W2 of the additional electrode 35 is larger than the width W1 of the first electrode finger 31a.
- the width W1 of the first electrode finger 31a is 0.6 ⁇ m.
- the width W2 of the additional electrode 35 is 1.2 ⁇ m.
- the deviation Wx between the center in the width direction of the first electrode finger 31a (electrode center) and the center in the width direction of the additional electrode 35 (electrode center) is 0.2 ⁇ m.
- the density d2 of the additional electrode 35 is equal to the density d1 of the first electrode finger 31a.
- the electrode configuration (width Wc, height Hc, density dc) of the other electrode fingers 31, 32 is the same as that of the first electrode finger 31a.
- FIG. 24 is an explanatory diagram showing an example of the admittance characteristics of an elastic wave device according to a sixth modified example of the second embodiment.
- elastic wave device 10E according to the sixth modified example has at least the ripple shown by dotted line E1 suppressed compared to the comparative example, even though additional electrode 35 is provided on second main surface 20b of piezoelectric layer 20.
- elastic wave device 10E according to the sixth modified example suppresses propagation loss in the frequency range shown by dotted line E2.
- the upper surface of first protective film 41 is formed flat, and therefore the thickness of first protective film 41 can be changed to easily adjust the resonant frequency.
- the electrode configuration (width W2, height H2, density d2) of the additional electrode 35 and the amount of deviation Wx from the first electrode finger 31a are merely examples and can be changed as appropriate.
- the additional electrode 35 is not limited to a configuration in which the width W2 is greater than the width W1 of the first electrode finger 31a.
- the width W2, height H2, and density d2 of the additional electrode 35 may be equal to the width W1, height H1, and density d1 of the first electrode finger 31a.
- the amount of deviation Wx between the additional electrode 35 and the first electrode finger 31a may be 0 (zero).
- the additional electrode 35 is not limited to a laminated film, but may be a multilayer film, or may be formed of a material having a density different from that of the first electrode finger 31a.
- FIG. 25 is an explanatory diagram showing the distribution of vibration modes of an elastic wave device according to a sixth modified example of the second embodiment.
- FIG. 26 is an explanatory diagram showing the distribution of vibration modes of an elastic wave device according to a comparative example.
- the comparative example shown in FIG. 26 is configured such that additional electrode 35 is not provided in elastic wave device 10E according to the sixth modified example.
- FIG. 25 and 26 show the distribution of the magnitude of displacement of the piezoelectric layer 20 for the sixth modified example and the comparative example, with the horizontal axis representing the X direction (the arrangement direction of the electrode fingers 31, 32) and the vertical axis representing frequency.
- the upper figures in Fig. 25 and Fig. 26 each show a schematic cross-sectional view of an elastic wave device corresponding to the X direction, and the left figures in Fig. 25 and Fig. 26 show the impedance characteristics of the elastic wave device.
- the X-direction dependency of the displacement (X-direction positions of the antinodes and nodes of the displacement) has a large frequency dependency.
- the X-direction positions showing the peaks of the displacement shift depending on the frequency, and stable excitation is not achieved between the electrodes.
- the phase is inverted at the resonant frequency of 5030 MHz and at frequencies of 4900 MHz and 5120 MHz where ripples are generated.
- an ideal excitation mode may not be obtained.
- the X-direction dependency of the displacement does not have frequency dependency.
- the X-direction position showing the peak of the displacement is constant regardless of the frequency, indicating stable excitation between the electrodes.
- the magnitude (amplitude) of the displacement is also constant for each region between the electrodes, and no phase inversion occurs in the frequency array in which the resonant frequency and ripples occur. In this way, it has been shown that a better excitation mode can be obtained than in the comparative example by providing additional electrode 35 in a region overlapping with first electrode finger 31a located at the outermost position in the array direction.
- FIG. 27 is a cross-sectional view showing an elastic wave device according to a seventh modification of the second embodiment.
- additional electrodes 35 are provided on the second main surface 20b side of the piezoelectric layer 20 in a region overlapping with first electrode fingers 31a positioned outermost in the arrangement direction. More specifically, additional electrodes 35 are provided opposite to and spaced apart from the second main surface 20b of the piezoelectric layer 20.
- the additional electrode 35 is disposed within the second protective film 42. That is, the second protective film 42 is provided between the second main surface 20b of the piezoelectric layer 20 and the additional electrode 35, and covers the side and bottom surfaces of the additional electrode 35 (the surfaces opposite the piezoelectric layer 20).
- (Eighth Modification of the Second Embodiment) 28 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to an eighth modification of the second embodiment.
- additional electrodes 35 are provided on the lower surface of second protective film 42 in a region overlapping with first electrode fingers 31a located outermost in the arrangement direction.
- the lower surface of second protective film 42 is formed flat along second main surface 20b of piezoelectric layer 20. Additional electrodes 35 are provided to protrude from the lower surface of second protective film 42.
- the lower surface of second protective film 42 refers to the surface of second protective film 42 that faces support substrate 11 (see FIG. 2).
- the additional electrode 35 is provided in a region overlapping with the first electrode finger 31a located at the outermost position in the arrangement direction, but is not limited to this.
- there may be a plurality of additional electrodes 35 and the plurality of additional electrodes 35 may be provided in the second protective film 42 or on the lower surface of the second protective film 42 in a region overlapping with each of the first electrode finger 31a and the second electrode finger 32a.
- the additional electrode 35 may not be provided in a region overlapping with the first electrode finger 31a located at the outermost position in the arrangement direction, but may be provided in the second protective film 42 or on the lower surface of the second protective film 42 in a region overlapping with the second electrode finger 32a adjacent to the first electrode finger 31a.
- the electrode configuration (width W2, height H2, density d2) of the additional electrode 35, the amount of deviation Wx from the first electrode finger 31a, etc. are merely examples and can be changed as appropriate.
- the additional electrode 35 is not limited to a configuration in which the width W2 is larger than the width W1 of the first electrode finger 31a.
- the width W2, height H2, and density d2 of the additional electrode 35 may be equal to the width W1, height H1, and density d1 of the first electrode finger 31a.
- the additional electrode 35 is not limited to a laminated film, and may be a multilayer film.
- the additional electrode 35 may be formed of a material having a density different from that of the first electrode finger 31a.
- Third Embodiment Fig. 29 is a circuit diagram showing an elastic wave device according to a third embodiment.
- an elastic wave device 10H according to the third embodiment includes a plurality of series arm resonators 61, 62, and 63 and a plurality of parallel arm resonators 64, 65, 66, and 67.
- the plurality of series arm resonators 61, 62, and 63 are connected in series to a signal path between an input terminal 60A and an output terminal 60B.
- the plurality of parallel arm resonators 64, 65, 66, and 67 are connected in parallel between the signal path between the input terminal 60A and the output terminal 60B and ground 68.
- the elastic wave device 10H according to the ninth embodiment is a so-called ladder filter.
- One terminal of the multiple series arm resonators 61, 62, and 63 connected in series is electrically connected to the input terminal 60A, and the other terminal is electrically connected to the output terminal 60B.
- One terminal of the parallel arm resonator 64 is electrically connected to the input terminal 60A, and the other terminal is electrically connected to ground 68.
- One terminal of the parallel arm resonator 65 is electrically connected to a signal path connecting the series arm resonators 61 and 62, and the other terminal is electrically connected to ground 68.
- One terminal of the parallel arm resonator 66 is electrically connected to a signal path connecting the series arm resonators 62 and 63, and the other terminal is electrically connected to ground 68.
- One terminal of the parallel arm resonator 67 is electrically connected to the output terminal 60B, and the other terminal is electrically connected to ground 68.
- the electrode configuration of the first electrode finger 31a and the second electrode finger 32a shown in the first embodiment is combined with the electrode configuration of the additional electrode 35 shown in the second embodiment, but this is not limiting.
- the third embodiment can be combined with each of the embodiments and modified examples described above.
- (Ninth Modification) 30 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to a ninth modification.
- the support substrate 11 has the cavity portion 14, and the cavity portion 14 (hollow portion) is provided on the second main surface 20b side of the piezoelectric layer 20, which is a so-called membrane structure.
- the present invention is not limited to this.
- an acoustic multilayer film 43 is laminated on the second principal surface 20b of the piezoelectric layer 20.
- the acoustic multilayer film 43 has a laminated structure of low acoustic impedance layers 43a, 43c, 43e having a relatively low acoustic impedance and high acoustic impedance layers 43b, 43d having a relatively high acoustic impedance.
- the low acoustic impedance layers 43a, 43c, 43e are, for example, layers of silicon oxide, and the high acoustic impedance layers 43b, 43d are, for example, metal layers such as tungsten or platinum, or dielectric layers such as aluminum nitride or silicon nitride.
- the acoustic multilayer film 43 is used, bulk waves in the thickness-shear first-order mode can be confined within the piezoelectric layer 20 without using a cavity portion 14.
- the elastic wave device 10I by setting the above d/p to 0.5 or less, it is possible to obtain resonance characteristics based on bulk waves in the first thickness-shear mode.
- the number of layers of the low acoustic impedance layers 43a, 43c, 43e and the high acoustic impedance layers 43b, 43d is not particularly limited. It is sufficient that at least one of the high acoustic impedance layers 43b, 43d is disposed farther from the piezoelectric layer 20 than the low acoustic impedance layers 43a, 43c, 43e.
- the low acoustic impedance layers 43a, 43c, 43e and the high acoustic impedance layers 43b, 43d can be made of any suitable material as long as the above acoustic impedance relationship is satisfied.
- the low acoustic impedance layers 43a, 43c, 43e can be made of silicon oxide or silicon oxynitride.
- the high acoustic impedance layers 43b, 43d can be made of alumina, silicon nitride, metal, or the like.
- the ninth modification can be combined with the electrode configuration of the first electrode finger 31a shown in the first embodiment. However, this is not limited to this, and the ninth modification can be combined with each of the embodiments and modifications described above.
- Fig. 31 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to a tenth modification.
- the IDT electrode 30 is provided on the first principal surface 20a of the piezoelectric layer 20, but this is not limiting.
- an elastic wave device 10J according to a tenth modification has a first IDT electrode 30A provided on the first principal surface 20a of the piezoelectric layer 20 and a second IDT electrode 30B provided on the second principal surface 20b of the piezoelectric layer 20.
- the first IDT electrode 30A and the second IDT electrode 30B have the same configuration as the IDT electrode 30 (see Figs. 1 and 2).
- the electrode fingers 36, 37 of the second IDT electrode 30B are provided in an area overlapping with the electrode fingers 31, 32 of the first IDT electrode 30A.
- the electrode fingers 36, 37 of the second IDT electrode 30B are provided with the same width and interelectrode pitch as the electrode fingers 31, 32 of the first IDT electrode 30A.
- at least one of the first electrode finger 31a and the second electrode finger 32a of the first IDT electrode 30A is formed of a material having a higher density than the other central electrode fingers 31, 32.
- At least one of the first electrode finger 36a and the second electrode finger 37a of the second IDT electrode 30B is formed of a material having a higher density than the other central electrode fingers 36, 37.
- the first IDT electrode 30A and the second IDT electrode 30B are provided on the first principal surface 20a and the second principal surface 20b of the piezoelectric layer 20, respectively, so that the temperature coefficient of frequency (TCF) can be improved.
- TCF temperature coefficient of frequency
- an additional electrode 35 may be provided on at least one of the first main surface 20a and the second main surface 20b of the piezoelectric layer 20.
- (Eleventh Modification) 32 is a plan view showing an elastic wave device according to an eleventh modification.
- ripples in the admittance characteristics can be suppressed compared to the comparative example.
- the first electrode finger 31a includes a first portion 31aA and a second portion 31aB.
- the second portion 31aB is connected to the end of the first portion 31aA in the extension direction.
- the width W1 of the second portion 31aB is smaller than the width W1 of the first portion 31aA.
- Fig. 33 is a diagram illustrating an example of admittance characteristics of an elastic wave device according to a twelfth modified example.
- Fig. 34 is a diagram illustrating an example of impedance phase in S2 mode.
- the elastic wave device according to the twelfth modified example shown in Fig. 33 has a configuration in which the first protective film 41 and the second protective film 42 in the elastic wave device 10 according to the first modified example described above are made to have different thicknesses.
- Fig. 33 shows the frequency characteristics of the absolute value of admittance for the elastic wave device of the twelfth modified example. As shown in Fig. 33, in the elastic wave device of the twelfth modified example, a higher-order mode of resonance occurs in the frequency region indicated by the dashed dotted line F1, which is different from the resonant frequency (hereinafter referred to as "S2 mode").
- the horizontal axis of the graph shown in FIG. 34 indicates the ratio (t1+tLN/2)/(t2+tLN/2) of the sum (t1+tLN/2) of the thickness t1 of the first protective film 41 and 1/2 the thickness tLN of the piezoelectric layer 20 to the sum (t2+tLN/2) of the thickness t2 of the second protective film 42 and 1/2 the thickness tLN of the piezoelectric layer 20.
- the vertical axis of the graph shown in FIG. 34 corresponds to the intensity of the S2 mode.
- the range indicated by arrows F2 and F3 indicates the ratio (t1 + tLN/2)/(t2 + tLN/2) in the configuration of the acoustic resonator described in JP2022-524136A.
- the ratio (t1 + tLN/2)/(t2 + tLN/2) is 0.93 or less and 1.07 or more, and the intensity of the S2 mode is large.
- the ratio (t1+tLN/2)/(t2+tLN/2) is in the range of 0.94 to 1.06, and the intensity of the S2 mode is smaller than that of the acoustic resonator device described in JP-A 2022-524136.
- the value of A/B is 1-0.06 to 1+0.06.
- the first protective film 41 and the second protective film 42 are different in thickness in the elastic wave device 10 according to the first embodiment, but the present invention is not limited to this.
- the relationship between the thickness t1 of the first protective film 41, the thickness tLN of the piezoelectric layer 20, and the thickness t2 of the second protective film 42 in the twelfth modified example can be combined with each of the above-mentioned embodiments and modified examples.
- this disclosure can also have the following configurations.
- a piezoelectric layer having a first main surface and a second main surface facing the first main surface in a first direction; an IDT electrode provided on at least one of the first principal surface and the second principal surface of the piezoelectric layer, the IDT electrode including a plurality of electrode fingers arranged in a predetermined direction; a support member facing the second main surface of the piezoelectric layer and having an acoustic reflector on the second main surface side of the piezoelectric layer, the plurality of electrode fingers include a first electrode finger positioned outermost in an arrangement direction of the plurality of electrode fingers, and a second electrode finger adjacent to the first electrode finger, a product of a width, a height, and a density of at least one of the first electrode finger and the second electrode finger is greater than a product of a width, a height, and a density of a central electrode finger different from the first electrode finger and the second electrode finger among the plurality of electrode fingers,
- the acoustic wave device wherein d/p is 0.5 or less
- the acoustic wave device according to (1) further comprising a protective film provided on at least one of the first principal surface and the second principal surface of the piezoelectric layer.
- a protective film provided on at least one of the first principal surface and the second principal surface of the piezoelectric layer.
- at least one of the first electrode finger and the second electrode finger is formed of a material having a higher density than the electrode finger in the central portion.
- a height of at least one of the first electrode finger and the second electrode finger is greater than a height of the electrode finger in the central portion.
- a piezoelectric layer having a first main surface and a second main surface facing the first main surface in a first direction; an IDT electrode provided on at least one of the first principal surface and the second principal surface of the piezoelectric layer, the IDT electrode including a plurality of electrode fingers arranged in a predetermined direction; a support member facing the second main surface of the piezoelectric layer and having an acoustic reflector on the second main surface side of the piezoelectric layer; an additional electrode provided in a region overlapping at least one of the first electrode finger and the second electrode finger, when an electrode finger located at the outermost position in an arrangement direction of the plurality of electrode fingers is defined as a first electrode finger and an electrode finger adjacent to the first electrode finger is defined as a second electrode finger, a sum of a product of a width, a height, and a density of at least one of the first electrode finger and the second electrode finger and a product of a width, a height, and a density of the additional electrode is greater than a product of a
- the acoustic wave device according to (5) further comprising a protective film provided on at least one of the first principal surface and the second principal surface of the piezoelectric layer.
- the protective film includes a first protective film provided on the first main surface of the piezoelectric layer to cover the IDT electrode, The acoustic wave device according to (6), wherein the additional electrode is provided on the first protective film in a region overlapping with at least one of the first electrode fingers and the second electrode fingers.
- the acoustic wave device in which the additional electrode is provided on the second main surface of the piezoelectric layer in a region overlapping with at least one of the first electrode fingers and the second electrode fingers.
- the material of the electrode fingers of the IDT electrode is at least one of tungsten, molybdenum, ruthenium, platinum, copper, silver, chromium, gold, titanium, and aluminum.
- the additional electrode is made of at least one of tungsten, molybdenum, ruthenium, platinum, copper, silver, chromium, gold, titanium, and aluminum.
- An elastic wave filter device including at least one resonator connected thereto, the resonator being the elastic wave device according to any one of (1) to (4).
- a transistor comprising: an input terminal; an output terminal; a series arm connecting the input terminal and the output terminal; and a parallel arm connecting a node of the series arm and a ground
- the at least one resonator is a plurality of resonators, and includes a series arm resonator provided in the series arm and a parallel arm resonator provided in the parallel arm
- the acoustic wave filter device according to claim 14, wherein a material of at least one of the first electrode fingers and the second electrode fingers of the series arm resonator is different from a material of at least one of the first electrode fingers and the second electrode fingers of the parallel arm resonator.
- An elastic wave filter device including at least one resonator connected thereto, the resonator being the elastic wave device according to any one of (5) to (9).
- a transistor comprising: an input terminal; an output terminal; a series arm connecting the input terminal and the output terminal; and a parallel arm connecting a node of the series arm and a ground, the at least one resonator is a plurality of resonators, and includes a series arm resonator provided in the series arm and a parallel arm resonator provided in the parallel arm,
- the acoustic wave filter device according to (16) wherein the additional electrode of the series arm resonator has a different configuration from the additional electrode of the parallel arm resonator.
- the piezoelectric layer contains lithium niobate or lithium tantalate and is a 120° ⁇ 10° rotated Y-cut or a 90° ⁇ 10° rotated Y-cut.
- the protective film includes a first protective film covering the IDT electrode and provided on the first main surface of the piezoelectric layer, and a second protective film provided on the second main surface of the piezoelectric layer.
- the elastic wave device described in (20) in which the sum of the distances from the center of the thickness of the piezoelectric layer to the top surface of the first protective film is A and the sum of the distances from the center of the thickness of the piezoelectric layer to the top surface of the second protective film is B, and the value of A/B is 1-0.06 or more and 1+0.06 or less.
- An excitation region is a region where adjacent electrode fingers overlap each other when viewed from the electrode finger orthogonal direction, and a region between centers of the adjacent electrode fingers in the electrode finger orthogonal direction,
- acoustic reflection portion is an acoustic reflection film including a high acoustic impedance layer having a relatively high acoustic impedance and a low acoustic impedance layer having a relatively low acoustic impedance, and the support member and the piezoelectric layer are arranged such that at least a portion of the support member and at least a portion of the piezoelectric layer face each other across the acoustic reflection film.
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Abstract
弾性波装置は、第1主面と第2主面とを有する圧電層と、圧電層の第1主面および第2主面の少なくとも一方に設けられ、所定の方向に配列された複数の電極指を含むIDT電極と、圧電層の第2主面と対向し、圧電層の第2主面側に音響反射部を有する支持部材と、を有し、複数の電極指は、複数の電極指の配列方向で最も外側に位置する第1電極指、及び、第1電極指に隣接する第2電極指を含み、第1電極指及び第2電極指の少なくとも一方の幅と高さと密度との積は、複数の電極指のうち、第1電極指及び第2電極指と異なる中央部の電極指の幅と高さと密度との積よりも大きく、圧電層の厚みをd、隣り合う電極指同士の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下である。
Description
本発明は、弾性波装置及び弾性波フィルタ装置に関する。
特許文献1及び特許文献2には、弾性波装置が記載されている。
特許文献1及び特許文献2に示す弾性波装置は、アドミタンス特性においてリップルが生じ弾性波の伝搬ロスが増大する可能性があった。
本発明は、弾性波の伝搬ロスを抑制することができる弾性波装置及び弾性波フィルタ装置を提供することを目的とする。
一態様に係る弾性波装置は、1主面と、第1方向において前記第1主面と対向する第2主面とを有する圧電層と、前記圧電層の前記第1主面および前記第2主面の少なくとも一方に設けられ、所定の方向に配列された複数の電極指を含むIDT電極と、前記圧電層の前記第2主面と対向し、前記圧電層の前記第2主面側に音響反射部を有する支持部材と、を有し、前記複数の電極指は、前記複数の電極指の配列方向で最も外側に位置する第1電極指、及び、前記第1電極指に隣接する第2電極指を含み、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の幅と高さと密度との積は、前記複数の電極指のうち、前記第1電極指及び前記第2電極指と異なる中央部の電極指の幅と高さと密度との積よりも大きく、前記圧電層の厚みをd、隣り合う前記電極指同士の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下である。
一態様に係る弾性波装置は、第1主面と、第1方向において前記第1主面と対向する第2主面とを有する圧電層と、前記圧電層の前記第1主面および前記第2主面の少なくとも一方に設けられ、所定の方向に配列された複数の電極指を含むIDT電極と、前記圧電層の前記第2主面と対向し、前記圧電層の前記第2主面側に音響反射部を有する支持部材と、前記複数の電極指のうち、前記複数の電極指の配列方向で最も外側に位置する電極指を第1電極指とし、前記第1電極指に隣接する電極指を第2電極指としたときに、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方と重なる領域に設けられた追加電極と、を有し、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の幅と高さと密度との積と、前記追加電極の幅と高さと密度との積と、の合計は、前記複数の電極指のうち、前記第1電極指及び前記第2電極指と異なる中央部の電極指の幅と高さと密度との積よりも大きく、前記圧電層の厚みをd、隣り合う前記電極指同士の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下である。
一態様に係る弾性波フィルタ装置は、少なくとも1つの共振子を接続してなる弾性波フィルタ装置であって、前記共振子が上記の弾性波装置である。
本発明の弾性波装置及び弾性波フィルタ装置によれば、弾性波の伝搬ロスを抑制することができる。
以下に、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本開示が限定されるものではない。なお、本開示に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換又は組み合わせが可能である変形例や第2実施の形態以降では第1の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の弾性波装置を示す平面図である。図2は、図1のII-II’断面図である。なお、図1では図面を見やすくするために、第1保護膜41を二点鎖線で示している。
図1は、第1実施形態の弾性波装置を示す平面図である。図2は、図1のII-II’断面図である。なお、図1では図面を見やすくするために、第1保護膜41を二点鎖線で示している。
図1及び図2に示すように、第1実施形態に係る弾性波装置10は、圧電層20と、IDT電極30と、支持基板11と、第1保護膜41と、第2保護膜42と、を有する。図2に示すように、弾性波装置10は、支持基板11の上に第2保護膜42、圧電層20、IDT電極30、第1保護膜41の順に積層される。
圧電層20は、第1主面20aと、第1主面20aと反対側の第2主面20bとを有する平板状である。圧電層20は、ニオブ酸リチウムで形成される。あるいは、圧電層20は、タンタル酸リチウムからなるものであってもよい。ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムのカット角は、第1実施形態では、Zカットである。ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムのカット角は、回転YカットやXカットであってもよい。好ましくは、Y伝搬及びX伝搬±30°の伝搬方位が好ましい。好ましくは、圧電層20は、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムを含み、120°±10°回転Yカット又は90°±10°回転Yカットである。
圧電層20の厚みは、特に限定されないが、厚み滑り1次モードを効果的に励振するには、50nm以上1000nm以下が好ましい。第1実施形態に係る圧電層20の膜厚は、例えば180nm程度である。
IDT(Interdigital Transuducer)電極30は、圧電層20の第1主面20aに設けられる。図1に示すように、IDT電極30は、電極指31、32と、バスバー電極33、34と、を有する。複数の電極指31は、Y方向に延在し、延在方向の一端側がバスバー電極33に接続される。複数の電極指32は、Y方向に延在し、延在方向の他端側がバスバー電極34に接続される。複数の電極指31と複数の電極指32とは、間隔を有してX方向に交互に配列される。バスバー電極33及びバスバー電極34は、それぞれX方向に延在し、Y方向で離隔して配置される。バスバー電極33とバスバー電極34との間に、複数の電極指31、32が配列される。
複数の電極指31、32のうち、複数の電極指31、32の配列方向で最も外側に位置する電極指31を第1電極指31aと表す。第1電極指31aと隣接する電極指32、すなわち配列方向で最も外側から2番目に位置する電極指32を第2電極指32aと表す。また、第1電極指31a及び第2電極指32aとは反対側で、最も外側に位置する1対の電極指31、32をそれぞれ第3電極指31b及び第4電極指32bと表す。第1電極指31a、第2電極指32a、第3電極指31b及び第4電極指32bの詳細な構成については、図12、13にて後述する。
以下の説明では、圧電層20の厚み方向をZ方向とし、電極指31、32の延在方向をY方向とし、電極指31、32の配列方向をX方向として、説明することがある。また、以下の説明において、平面視とは、圧電層20の第1主面20aに垂直な方向から視たときの配置関係を示す。
電極指31と電極指32との間の中心間距離(以下、電極間ピッチと表す)は、1μm以上、10μm以下の範囲が好ましい。また、電極間ピッチとは、電極指31の延在方向と直交する方向における電極指31の幅寸法の中心と、電極指32の延在方向と直交する方向における電極指32の幅寸法の中心とを結んだ距離となる。また、電極指31、電極指32の幅(以下、電極幅と表す)、すなわち電極指31、電極指32の延在方向と直交する方向の寸法は、150nm以上、1000nm以下の範囲が好ましい。
さらに、電極指31、電極指32の少なくとも一方が複数本ある場合(電極指31、電極指32を一対の電極組とした場合に、1.5対以上の電極組がある場合)、電極指31、電極指32の電極間ピッチは、1.5対以上の電極指31、電極指32のうち隣り合う電極指31、電極指32それぞれの中心間距離の平均値を指す。
また、第1実施形態では、Zカットの圧電層を用いているため、電極指31、電極指32の延在方向と直交する方向は、圧電層20の分極方向に直交する方向となる。圧電層20として他のカット角の圧電体を用いた場合には、この限りでない。ここにおいて、「直交」とは、厳密に直交する場合のみに限定されず、略直交(電極指31、電極指32の延在方向と直交する方向と分極方向とのなす角度が例えば90°±10°)でもよい。
IDT電極30(電極指31、32及びバスバー電極33、34)は、アルミニウム、アルミニウム-銅合金などの適宜の金属又は合金からなる。第1実施形態ではIDT電極30は、チタン膜上にアルミニウム膜を積層した構造を有する。なお、チタン膜以外の密着層を用いてもよい。
より詳細には、IDT電極30の電極構成は、圧電層20側からチタン/アルミニウム-銅合金/チタン/アルミニウム-銅合金の積層膜であり、それぞれの膜厚は、12nm/70nm/18nm/12nmである。また、IDT電極30の電極指31、電極指32の合計は51本とした。電極指31、32の電極間ピッチは、2.38μmであり、電極幅はそれぞれ0.6μmである。
ここで、図1に示す交差領域C(励振領域)は、X方向に視たときに電極指31と電極指32とが重なっている領域である。交差領域Cの長さとは、交差領域Cでの電極指31、電極指32の延在方向での寸法である。本実施形態では、交差領域Cの長さは、例えば40μmである。
駆動に際しては、複数の電極指31と、複数の電極指32との間に交流電圧が印加される。より具体的には、バスバー電極33とバスバー電極34との間に交流電圧が印加される。それによって、圧電層20において励振される厚み滑り1次モードのバルク波を利用した、共振特性を得ることが可能とされている。
また、弾性波装置10では、圧電層20の厚みをd、複数対の電極指31、電極指32の電極間ピッチをpとした場合、d/pは0.5以下とされている。そのため、上記厚み滑り1次モードのバルク波が効果的に励振され、良好な共振特性を得ることができる。より好ましくは、d/pは0.24以下であり、その場合には、より一層良好な共振特性を得ることができる。
第1実施形態の弾性波装置10では、上記構成を備えるため、小型化を図ろうとして、電極指31、電極指32の対数を小さくしたとしても、Q値の低下が生じ難い。これは、両側に反射器を必要としない共振器であり、伝搬ロスが少ないためである。また、上記反射器を必要としないのは、厚み滑り1次モードのバルク波を利用していることによる。
第1保護膜41は、IDT電極30を覆って圧電層20の第1主面20aに設けられる。第2保護膜42は、圧電層20の第2主面20bに設けられる。第1保護膜41及び第2保護膜42は、酸化ケイ素で形成されている。第1保護膜41及び第2保護膜42は、酸化ケイ素の他、窒化ケイ素、アルミナなどの適宜の絶縁性材料で形成することができる。第1保護膜41及び第2保護膜42の膜厚は、それぞれIDT電極30の膜厚より厚い。第1保護膜41及び第2保護膜42の膜厚は、それぞれ142nmである。なお、第1保護膜41及び第2保護膜42は、少なくとも一方が設けられていればよい。例えば第1保護膜41が設けられ第2保護膜42が設けられない構成であってもよい。
支持基板11(支持部材)は、圧電層20の第2主面20bと対向して配置される。支持基板11は、圧電層20の第2主面20bと対向する面にキャビティ部14(空間部)を有する。より詳細には、支持基板11は、底部12と、底部12の上面に枠状に設けられた壁部13とを有する。底部12と、壁部13とで囲まれた空間にキャビティ部14が形成される。支持基板11の壁部13の上面に、第2保護膜42を介して圧電層20が積層される。このように、弾性波装置10は、圧電層20の第2主面20b側にキャビティ部14(空洞部)が設けられた、いわゆるメンブレン構造を有する。なお、支持部材は、支持基板11及び中間(絶縁)層を含んでいてもよい。
キャビティ部14は、圧電層20の交差領域Cの振動を妨げないために設けられている。なお、第2保護膜42は、キャビティ部14の開口部を覆って設けられる。ただし、上述したように第2保護膜42は設けられなくてもよい。この場合、支持基板11は、圧電層20の第2主面20bに直接に積層され得る。あるいは、第2保護膜42は、壁部13の上面と圧電層20の第2主面20bとの間の領域に設けられ、キャビティ部14と重なる領域には設けられなくてもよい。すなわち、支持基板11は、圧電層2の第2主面2bに間接に積層されていてもよい。その場合、支持基板11及び中間層は、枠状の形状を有し、それによってキャビティ部14が形成されていてもよい。また、中間層に凹部が設けられており、それによってキャビティ部14が、形成されていてもよい。
支持基板11は、シリコンにより形成されている。シリコンの圧電層20側の面における面方位は(100)や(110)であってもよく、(111)であってもよい。好ましくは、抵抗率4kΩ以上の高抵抗のシリコンが望ましい。もっとも、支持基板11についても適宜の絶縁性材料や半導体材料を用いて構成することができる。支持基板11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。
図3は、第1実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り1次モードのバルク波を説明するための模式的な断面図である。図4は、第1実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り1次モードのバルク波の振幅方向を説明するための模式的な断面図である。
図3に示すように、第1実施形態の弾性波装置10では、振動変位は厚み滑り方向であるから、波は、圧電層20の第1主面20aと第2主面20bとを結ぶ方向、すなわちZ方向にほぼ伝搬し、共振する。すなわち、波のX方向成分がZ方向成分に比べて著しく小さい。そして、このZ方向の波の伝搬により共振特性が得られるため、反射器を必要としない。よって、反射器に伝搬する際の伝搬損失は生じない。従って、小型化を進めようとして、電極指31、電極指32からなる電極対の対数を減らしたとしても、Q値の低下が生じ難い。
なお、厚み滑り1次モードのバルク波の振幅方向は、図4に示すように、圧電層20の交差領域C(図1参照)に含まれる第1領域251と、交差領域Cに含まれる第2領域252とで逆になる。図4では、電極指31と電極指32との間に、電極指32が電極指31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。ここで、仮想平面VP1は、圧電層20の厚み方向に直交し圧電層20を2分する平面である。第1領域251は、交差領域Cのうち、仮想平面VP1と、第1主面20aとの間の領域である。第2領域252は、交差領域Cのうち、仮想平面VP1と、第2主面20bとの間の領域である。
弾性波装置10では、電極指31と電極指32とからなる少なくとも1対の電極が配置されているが、X方向に波を伝搬させるものではないため、この電極指31、電極指32からなる電極対の対数は複数対ある必要は必ずしもない。すなわち、少なくとも1対の電極が設けられてさえおればよい。
例えば、上記電極指31がホット電位に接続される電極であり、電極指32がグラウンド電位に接続される電極である。もっとも、電極指31がグラウンド電位に、電極指32がホット電位に接続されてもよい。第1実施形態では、少なくとも1対の電極は、上記のように、ホット電位に接続される電極又はグラウンド電位に接続される電極であり、浮き電極は設けられていない。
図5は、第1実施形態の弾性波装置の共振特性の例を示す説明図である。図5に示す共振特性を得た弾性波装置10の設計パラメータは以下の通りである。
圧電層20:オイラー角(0°、0°、90°)のニオブ酸リチウム
圧電層20の厚み:400nm
圧電層20の厚み:400nm
交差領域Cの長さ:40μm
電極指31、電極指32からなる電極の対数:21対
電極指31と電極指32との間の電極間ピッチ:3μm
電極指31、電極指32の幅:500nm
d/p:0.133
電極指31、電極指32からなる電極の対数:21対
電極指31と電極指32との間の電極間ピッチ:3μm
電極指31、電極指32の幅:500nm
d/p:0.133
第1保護膜41、第2保護膜42:1μmの厚みの酸化ケイ素膜
支持基板11:シリコン
第1実施形態では、電極指31、電極指32からなる電極対の電極間ピッチは、複数対において全て等しくした。すなわち、電極指31と電極指32とを等ピッチで配置した。
図5から明らかなように、反射器を有しないにもかかわらず、比帯域が12.5%である良好な共振特性が得られている。
ところで、上記圧電層20の厚みをd、電極指31と電極指32との電極間ピッチをpとした場合、第1実施形態では、d/pは0.5以下、より好ましくは0.24以下である。これを、図6を参照して説明する。
図6は、第1実施形態の弾性波装置において、隣り合う電極の中心間距離又は中心間距離の平均距離をp、圧電層の平均厚みをdとした場合、d/2pと、共振子としての比帯域との関係を示す説明図である。図6では、図5に示した共振特性を得た弾性波装置と同様に、但しd/2pを変化させ、複数の弾性波装置を得た。
図6に示すように、d/2pが0.25を超えると、すなわちd/p>0.5では、d/pを調整しても、比帯域は5%未満である。これに対して、d/2p≦0.25、すなわちd/p≦0.5の場合には、その範囲内でd/pを変化させれば、比帯域を5%以上とすることができ、すなわち高い結合係数を有する共振子を構成することができる。また、d/2pが0.12以下の場合、すなわちd/pが0.24以下の場合には、比帯域を7%以上と高めることができる。加えて、d/pをこの範囲内で調整すれば、より一層比帯域の広い共振子を得ることができ、より一層高い結合係数を有する共振子を実現することができる。従って、d/pを0.5以下とすることにより、上記厚み滑り1次モードのバルク波を利用した、高い結合係数を有する共振子を構成し得ることがわかる。
なお、圧電層20の厚みdについて、圧電層20が厚みばらつきを有する場合、その厚みを平均化した値を採用すればよい。
図7は、第1実施形態の弾性波装置において、1対の電極が設けられている例を示す平面図である。弾性波装置10では、圧電層20の第1主面20a上において、電極指31と電極指32とを有する1対の電極が設けられている。なお、図7中のKが交差幅となる。前述したように、本開示の弾性波装置10では、電極の対数は1対であってもよい。この場合でも、上記d/pが0.5以下であれば、厚み滑り1次モードのバルク波を効果的に励振することができる。
弾性波装置10では、好ましくは、交差領域Cに対する、上記隣り合う電極指31、電極指32のメタライゼーション比MRが、MR≦1.75(d/p)+0.075を満たすことが望ましい。その場合には、スプリアスを効果的に小さくすることができる。これを、図8及び図9を参照して説明する。
図8は、第1実施形態の弾性波装置の共振特性の一例を示す参考図である。図8に示すように、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、かつニオブ酸リチウムのオイラー角(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1を参照して説明する。図1の電極構造において、1対の電極指31、電極指32に着目した場合、この1対の電極指31、電極指32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交差領域Cとなる。この交差領域Cとは、電極指31と電極指32とを、電極指31、電極指32の延在方向と直交する方向すなわち対向方向に視たときに電極指31における電極指32と重なり合っている領域、電極指32における電極指31と重なり合っている領域、及び、電極指31と電極指32との間の領域における電極指31と電極指32とが重なり合っている領域である。そして、この交差領域Cの面積に対する、交差領域C内の電極指31、電極指32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交差領域Cの面積に対する比である。
なお、複数対の電極指31、電極指32が設けられている場合、交差領域Cの面積の合計に対する全交差領域Cに含まれているメタライゼーション部分の割合をMRとすればよい。
図9は、第1実施形態の弾性波装置の、多数の弾性波共振子を構成した場合の比帯域と、スプリアスの大きさとしての180度で規格化されたスプリアスのインピーダンスの位相回転量との関係を示す説明図である。なお、比帯域については、圧電層20の膜厚や電極指31、電極指32の寸法を種々変更し、調整した。また、図9は、Zカットのニオブ酸リチウムからなる圧電層20を用いた場合の結果であるが、他のカット角の圧電層20を用いた場合においても、同様の傾向となる。
図9中の楕円Jで囲まれている領域では、スプリアスが1.0と大きくなっている。図9から明らかなように、比帯域が0.17を超えると、すなわち17%を超えると、スプリアスレベルが1以上の大きなスプリアスが、比帯域を構成するパラメータを変化させたとしても、通過帯域内に現れる。すなわち、図8に示す共振特性のように、矢印Bで示す大きなスプリアスが帯域内に現れる。よって、比帯域は17%以下であることが好ましい。この場合には、圧電層20の膜厚や電極指31、電極指32の寸法などを調整することにより、スプリアスを小さくすることができる。
図10は、d/2pと、メタライゼーション比MRと、比帯域との関係を示す説明図である。第1実施形態の弾性波装置10において、d/2pと、MRが異なる様々な弾性波装置10を構成し、比帯域を測定した。図10の破線Dの右側のハッチングを付して示した部分が、比帯域が17%以下の領域である。このハッチングを付した領域と、付していない領域との境界は、MR=3.5(d/2p)+0.075で表される。すなわち、MR=1.75(d/p)+0.075である。従って、好ましくは、MR≦1.75(d/p)+0.075である。その場合には、比帯域を17%以下としやすい。より好ましくは、図10中の一点鎖線D1で示すMR=3.5(d/2p)+0.05の右側の領域である。すなわち、MR≦1.75(d/p)+0.05であれば、比帯域を確実に17%以下にすることができる。
図11は、d/pを限りなく0に近づけた場合のニオブ酸リチウムのオイラー角(0°、θ、ψ)に対する比帯域のマップを示す説明図である。図11のハッチングを付して示した部分が、少なくとも5%以上の比帯域が得られる領域である。領域の範囲を近似すると、下記の式(1)、式(2)及び式(3)で表される範囲となる。
(0°±10°、0°~20°、任意のψ) …式(1)
(0°±10°、20°~80°、0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)又は(0°±10°、20°~80°、[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°) …式(2)
(0°±10°、[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°、任意のψ) …式(3)
(0°±10°、20°~80°、0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)又は(0°±10°、20°~80°、[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°) …式(2)
(0°±10°、[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°、任意のψ) …式(3)
従って、上記式(1)、式(2)又は式(3)のオイラー角範囲の場合、比帯域を十分に広くすることができ、好ましい。
次にIDT電極30の詳細な構成について説明する。図12は、図2に示す領域Aを拡大して示す断面図である。なお、図12では、複数の電極指31、32の配列方向で最も外側に位置する第1電極指31a及び第1電極指31aに隣接する第2電極指32aについて説明するが、第1電極指31a及び第2電極指32aとは反対側で、最も外側に位置する第3電極指31b及び第4電極指32b(図1、2参照)も線対称となる配置関係を有している。第1電極指31a及び第2電極指32aについての説明は、第3電極指31b及び第4電極指32bにも適用できる。また、以下の説明において、第1電極指31a及び第2電極指32aを区別して説明する必要が無い場合には、単に電極指31、32と表す。
図12に示すように、第1電極指31a、第2電極指32a、及び、第1電極指31a、第2電極指32aと異なる中央部の電極指31、32は、圧電層20の第1主面20aに同層に設けられる。第1保護膜41は、第1電極指31a、第2電極指32a及び中央部の電極指31、32を覆って設けられる。本実施形態では、第1保護膜41の上面は平坦に形成されている。また、第2保護膜42の下面は、圧電層20の第2主面20bに沿って平坦に形成される。
上述したように、第1保護膜41の膜厚t1及び第2保護膜42の膜厚t2は142nmであり、圧電層20の膜厚t3は、例えば180nmである。第1保護膜41の膜厚t1は第2保護膜42の膜厚t2と等しい。また、第1保護膜41の膜厚t1は、圧電層20の膜厚t3よりも薄く、かつ、IDT電極30の高さH1、Hc(膜厚)よりも厚い。
図12に示すように、第1電極指31a及び第2電極指32aの少なくとも一方の幅W1と高さH1と密度d1との積Xe(=W1×H1×d1)は、複数の電極指31、32のうち、第1電極指31a及び第2電極指32aと異なる中央部の電極指31、32の幅Wcと高さHcと密度dcとの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。以下の説明では、積Xe及び積Xcは、それぞれ1つの電極指31、32について算出された値である。なお、本実施形態における「密度」とは、特に説明が無い場合、材料固有の物性値を表す。電極指31、32に用いられる各材料の密度を以下に示す。タングステン:19.3g/cm3、モリブデン:10.22g/cm3、ルテニウム:12.41g/cm3、白金:21.45g/cm3、銅:8.96g/cm3、銀:10.5g/cm3、クロム:7.189g/cm3、金19.32g/cm3。
本実施形態では、第1電極指31a及び第2電極指32aのうち、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの積Xe(=W1×H1×d1)が、第1電極指31aと隣接する第2電極指32a及び中央部の電極指31、32のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。以下の説明では、第1電極指31aと隣接する第2電極指32a及び中央部の電極指31、32について他の電極指31、32と表す。
一例として、第1電極指31aの幅W1は、他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)のそれぞれの幅Wcと等しい。幅W1及び幅Wcは、例えば0.6μmである。
また、第1電極指31a及び第2電極指32aのうち、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aは、中央部の電極指31、32よりも密度が高い材料で形成される。第1電極指31aは、白金単層で形成される。第1電極指31a(白金)の密度d1は、21450kg/m3である。他の電極指31、32は、上述したようにチタン/アルミニウム-銅合金/チタン/アルミニウム-銅合金の積層膜である。他の電極指31、32を構成するアルミニウム-銅合金の密度は2695kg/m3であり、チタンの密度は4500kg/m3である。つまり、第1電極指31aの密度d1は、他の電極指31、32の密度dcよりも大きい。
また、第1電極指31aの高さH1(膜厚)は112nmである。第2電極指32aを構成する積層膜のそれぞれの膜厚は、12nm/70nm/18nm/12nmである。すなわち、他の電極指31、32の高さHc(膜厚の合計)は112nmである。本実施形態では、第1電極指31aの高さH1は、他の電極指31、32の高さHcと等しく、高さH1及び高さHcは、それぞれ112nmである。
一例として、第1電極指31aの積Xe(=W1×H1×d1)は、Xe=0.6(μm)×0.112(μm)×21450(kg/m3)=1441.44である。他の電極指31、32の積Xc(=Wc×Hc×dc)は、Xc=0.6(μm)×0.03(μm)×4500(kg/m3)+0.6(μm)×0.082(μm)×2695(kg/m3)=213.594である。
図13は、第1実施形態に係る弾性波装置のアドミタンス特性の一例を示す説明図である。図13は、第1実施形態に係る弾性波装置10のアドミタンスの実部、すなわち、コンダクタンス成分を示す説明図である。図13に示すアドミタンス特性は、第1実施形態に係る弾性波装置10のアドミタンス特性のシミュレーション結果を示す。また、図13では、比較例に係る弾性波装置のアドミタンス特性のシミュレーション結果も併せて示す。比較例は、第1実施形態に対して、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの積Xe(=W1×H1×d1)が、他の電極指31、32のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)と等しい構成を有する弾性波装置である。より具体的には、比較例は、第1電極指31aが、他の電極指31、32と同様にチタン/アルミニウム-銅合金/チタン/アルミニウム-銅合金の積層膜で形成された構成を有する弾性波装置である。
図13に示すように、比較例に係る弾性波装置では、共振周波数とは異なる周波数領域でリップルが生じている。比較例では、特に、点線E1で示す大きなリップルが生じている。これに対し、第1実施形態に係る弾性波装置10では、第1電極指31aの積Xeが他の電極指31、32のそれぞれの積Xcよりも大きいことにより、比較例に比べて、点線E1で示すリップルが抑制されることが示された。また、第1実施形態に係る弾性波装置10は、比較例に比べて点線E2で示す周波数範囲の伝搬ロスが抑制されている。第1実施形態に係る弾性波装置10は、比較例に係る弾性波装置より、共振周波数に係るピーク幅が狭くなっているため、伝搬ロスが抑制されており、弾性波の漏洩が抑制されていることがわかる。
なお、第1実施形態では、第1電極指31aの密度d1が、他の電極指31、32の密度d2よりも大きく、第1電極指31aの幅W1及び高さH1は、他の電極指31、32の幅Wc及び高さHcと同等である。ただしこれに限定されず、第1電極指31aの密度d1が、他の電極指31、32の密度d2と等しく、第1電極指31aの幅W1が他の電極指31、32の幅Wcよりも大きい構成であってもよい。あるいは、第1電極指31aの密度d1が、他の電極指31、32の密度d2と等しく、第1電極指31aの高さH1が他の電極指31、32の高さHcよりも高い構成であってもよい。第1電極指31aの幅W1、高さH1及び密度d1のうち2つ以上が、他の電極指31、32の幅Wc、高さHc及び密度dcのそれぞれと異なっていてもよい。
なお、IDT電極30の複数の電極指31、32の材料はあくまで一例であり、これに限定されない。IDT電極30の複数の電極指31、32の材料は、例えば、タングステン、モリブデン、ルテニウム、白金、銅、銀、クロム、金、チタン、アルミニウムの少なくとも1つが用いられる。
(第1実施形態の第1変形例)
図14は、第1実施形態の第1変形例に係る弾性波装置のアドミタンス特性の一例を示す説明図である。上述した第1実施形態では、第1電極指31a及び第2電極指32aのうち、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの積Xe(=W1×H1×d1)が、他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい構成について説明したが、これに限定されない。
図14は、第1実施形態の第1変形例に係る弾性波装置のアドミタンス特性の一例を示す説明図である。上述した第1実施形態では、第1電極指31a及び第2電極指32aのうち、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの積Xe(=W1×H1×d1)が、他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい構成について説明したが、これに限定されない。
第1変形例に係る弾性波装置では、第1電極指31a及び第2電極指32aの両方、すなわち配列方向で最も外側に位置する第1電極指31a、及び、第1電極指31aと隣接する第2電極指32a(配列方向の外側から2番目に位置する第2電極指32a)のそれぞれの積Xe(=W1×H1×d1)が、他の電極指31、32(中央部の電極指31、32)のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。
第1変形例では、第1電極指31a及び第2電極指32aの電極構成は白金単層である。第1電極指31aの密度d1及び第2電極指32aの密度d1は、他の電極指31、32の密度dcよりも大きい。また、第1電極指31aの幅W1及び第2電極指32aの幅W1は、他の電極指31、32(中央部の電極指31、32)の幅Wcと同じである。第1電極指31aの高さH1及び第2電極指32aの高さH1は、他の電極指31、32(中央部の電極指31、32)の高さHcと同じである。
すなわち、第1変形例における第1電極指31aの積Xe(=W1×H1×d1)及び第2電極指32aの積Xe(=W1×H1×d1)は、第1実施形態にて説明した第1電極指31aの積Xe(=W1×H1×d1)と同等である。また、第1変形例における他の電極指31、32(中央部の電極指31、32)のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)は、第1実施形態にて説明した他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)と同等である。
図14に示すように、第1変形例に係る弾性波装置において、第1電極指31a及び第2電極指32aの両方の積Xeが他の電極指31、32の積Xcよりも大きい構成であっても、第1実施形態と同様に、比較例に比べて少なくとも点線E1で示すリップルが抑制されることが示された。また、第1変形例においても、点線E2で示す周波数範囲で伝搬ロスが抑制される。
(第1実施形態の第2変形例)
図15は、第1実施形態の第2変形例に係る弾性波装置のアドミタンス特性の一例を示す説明図である。第2変形例に係る弾性波装置では、第1電極指31a及び第2電極指32aのうち、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと隣接する第2電極指32a(配列方向の外側から2番目に位置する電極指32)の積Xe(=W1×H1×d1)が、他の電極指31、32(第1電極指31a及び中央部の電極指31、32)のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。
図15は、第1実施形態の第2変形例に係る弾性波装置のアドミタンス特性の一例を示す説明図である。第2変形例に係る弾性波装置では、第1電極指31a及び第2電極指32aのうち、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと隣接する第2電極指32a(配列方向の外側から2番目に位置する電極指32)の積Xe(=W1×H1×d1)が、他の電極指31、32(第1電極指31a及び中央部の電極指31、32)のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。
第2変形例では、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aが白金単層ではなく、第1電極指31aと隣接する第2電極指32aの電極構成が白金単層である。第2電極指32aの密度d1は、他の電極指31、32(第1電極指31a及び中央部の電極指31、32)の密度dcよりも大きい。また、第2電極指32aの幅W1は、他の電極指31、32(第1電極指31a及び中央部の電極指31、32)の幅Wcと同じである。第2電極指32aの高さH1は、他の電極指31、32(第1電極指31a及び中央部の電極指31、32)の高さHcと同じである。
すなわち、第2変形例における第2電極指32aの積Xe(=W1×H1×d1)は、第1実施形態にて説明した第1電極指31aの積Xe(=W1×H1×d1)と同等である。また、第2変形例における他の電極指31、32(第1電極指31a及び中央部の電極指31、32)のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)は、第1実施形態にて説明した他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)と同等である。
図15に示すように、第2変形例に係る弾性波装置は、配列方向の外側から2番目に位置する第2電極指32aの積Xeが他の電極指31、32の積Xcよりも大きい構成であっても、第1実施形態と同様に、比較例に比べて少なくとも点線E1で示すリップルが抑制されることが示された。
(第1実施形態の第3変形例)
図16は、第1実施形態の第3変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。図16に示すように、第3変形例に係る弾性波装置10Aにおいて、第1保護膜41の膜厚t1及び第2保護膜42の膜厚t2は、圧電層20の膜厚t3よりも薄い。具体的には、圧電層20の膜厚は、例えば360nmである。第1保護膜41の膜厚t1は、30nmである。第2保護膜42の膜厚t2は、30nmである。また、第1保護膜41の膜厚t1は、IDT電極30の膜厚(高さH1、Hc)よりも薄い。
図16は、第1実施形態の第3変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。図16に示すように、第3変形例に係る弾性波装置10Aにおいて、第1保護膜41の膜厚t1及び第2保護膜42の膜厚t2は、圧電層20の膜厚t3よりも薄い。具体的には、圧電層20の膜厚は、例えば360nmである。第1保護膜41の膜厚t1は、30nmである。第2保護膜42の膜厚t2は、30nmである。また、第1保護膜41の膜厚t1は、IDT電極30の膜厚(高さH1、Hc)よりも薄い。
第3変形例では、第1保護膜41は、電極指31、32の表面、側面及び圧電層20の第1主面20aに倣って設けられる。第1保護膜41の膜厚t1が薄いので、第1保護膜41の上面には電極指31、32の形状を反映した凹凸が形成される。
IDT電極30の電極構成は、第1実施形態と同様に、第1電極指31aの密度d1が、他の電極指31、32の密度d2よりも大きく、第1電極指31aの幅W1及び高さH1は、他の電極指31、32の幅Wc及び高さHcと同等である。ただし、上述した第1実施形態に対して膜厚が異なる。
すなわち、第3変形例では、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aは、白金単層であり、高さH1(膜厚)は69nmである。他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)は、上述したようにチタン/アルミニウム-銅合金/チタン/アルミニウム-銅合金の積層膜であり、それぞれの膜厚は、12nm/27nm/18nm/12nmである。他の電極指31、32のそれぞれの高さHc(膜厚の合計)は69nmである。
第3変形例において、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの積Xe(=W1×H1×d1)は、他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。
第1電極指31aの積Xe(=W1×H1×d1)は、Xe=0.6(μm)×0.069(μm)×21450(kg/m3)=888.03である。他の電極指31、32の積Xc(=Wc×Hc×dc)は、Xc=0.6(μm)×0.03(μm)×4500(kg/m3)+0.6(μm)×0.039(μm)×2695(kg/m3)=144.063である。
図17は、第1実施形態の第3変形例に係る弾性波装置のアドミタンス特性の一例を示す説明図である。図17に示す比較例は、第3変形例に示す弾性波装置10A、すなわち第1保護膜41及び第2保護膜42の膜厚t1、t2が圧電層20の膜厚t3よりも薄い構成の弾性波装置10Aにおいて、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの電極構成が、他の電極指31、32の電極構成と同じである弾性波装置である。
図17に示すように、第3変形例に示す弾性波装置10Aは、第1保護膜41及び第2保護膜42の膜厚t1、t2が薄い場合であっても、比較例に比べて点線E1、E2に示すリップルが抑制され、点線E2に示す周波数範囲で伝搬ロスが抑制される。
第3変形例に示すIDT電極30の電極構成は、上述した第1変形例、第2変形例と組み合わせることができる。すなわち、第1電極指31a及び第2電極指32aの両方について、それぞれの積Xe(=W1×H1×d1)が、他の電極指31、32(中央部の電極指31、32)の積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい構成であってもよい。あるいは、配列方向の外側から2番目に位置する第2電極指32aの積Xe(=W1×H1×d1)が、他の電極指31、32(第1電極指31a及び中央部の電極指31、32)のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい構成であってもよい。
(第1実施形態の第4変形例)
図18は、第1実施形態の第4変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。図18に示すように、第4変形例に係る弾性波装置10Bにおいて、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの高さH1が、他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)の高さHcよりも高い。
図18は、第1実施形態の第4変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。図18に示すように、第4変形例に係る弾性波装置10Bにおいて、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの高さH1が、他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)の高さHcよりも高い。
第4変形例では、第1電極指31aの幅W1は、他の電極指31、32の幅Wcと同等である。第1電極指31aの密度d1は、他の電極指31、32の密度dcと同等である。
具体的には、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aは、アルミニウム単層であり、高さH1(膜厚)は100nmである。他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)は、上述したようにチタン/アルミニウム-銅合金/チタン/アルミニウム-銅合金の積層膜であり、それぞれの膜厚は、12nm/27nm/18nm/12nmである。他の電極指31、32のそれぞれの高さHc(膜厚の合計)は69nmである。
第1電極指31aの積Xe(=W1×H1×d1)は、Xe=0.6(μm)×0.100(μm)×2695(kg/m3)=161.7である。他の電極指31、32の積Xc(=Wc×Hc×dc)は、第3変形例と同じであり、Xc=144.063である。
このように、第4変形例において、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの積Xe(=W1×H1×d1)は、他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)のそれぞれの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。
図19は、第1実施形態の第4変形例に係る弾性波装置のアドミタンス特性の一例を示す説明図である。図19に示すように、第4変形例に示す弾性波装置10Bは、第1保護膜41及び第2保護膜42の膜厚t1、t2が薄く、かつ、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの高さH1が高い場合であっても、比較例に比べて少なくとも点線E2に示すリップルが抑制され、伝搬ロスが抑制される。
第4変形例に示すIDT電極30の電極構成は、上述した第1変形例、第2変形例と組み合わせることができる。第1電極指31a及び第2電極指32aの両方について、それぞれの高さH1が、他の電極指31、32(中央部の電極指31、32)のそれぞれの高さHcよりも高い構成であってもよい。あるいは、配列方向の外側から2番目に位置する第2電極指32aの高さH1が、他の電極指31、32(第1電極指31a及び中央部の電極指31、32)のそれぞれの高さHcよりも高い構成であってもよい。
(第2実施形態)
図20は、第2実施形態に係る弾性波装置を示す断面図である。図20に示すように第2実施形態に係る弾性波装置10Cは、追加電極35を有する。追加電極35は、複数の電極指31、32のうち、複数の電極指31、32の配列方向で最も外側に位置する第1電極指31a及び第2電極指32aの少なくとも一方と重なる領域に設けられる。第2実施形態では、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの上に、直接接して設けられる。また、第2実施形態では、追加電極35は、配列方向で外側から2番目に位置する第2電極指32aの上には設けられない。
図20は、第2実施形態に係る弾性波装置を示す断面図である。図20に示すように第2実施形態に係る弾性波装置10Cは、追加電極35を有する。追加電極35は、複数の電極指31、32のうち、複数の電極指31、32の配列方向で最も外側に位置する第1電極指31a及び第2電極指32aの少なくとも一方と重なる領域に設けられる。第2実施形態では、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの上に、直接接して設けられる。また、第2実施形態では、追加電極35は、配列方向で外側から2番目に位置する第2電極指32aの上には設けられない。
第1電極指31aは、チタン/アルミニウム-銅合金/チタン/アルミニウム-銅合金の積層膜であり、それぞれの膜厚は、12nm/70nm/18nm/12nmである。第1電極指31aの高さH1(膜厚の合計)は112nmである。追加電極35は、アルミニウム-銅合金であり、高さH2(膜厚)は110nmである。第1電極指31a及び追加電極35の積層膜の高さ(高さH1と高さH2との合計)は222nmである。
追加電極35の幅W2は、第1電極指31aの幅W1と同等であり、それぞれ0.6μmである。また、追加電極35(アルミニウム-銅合金)の密度d2は、第1電極指31aの一部(アルミニウム-銅合金)の密度と同等である。
他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)は、上述したようにチタン/アルミニウム-銅合金/チタン/アルミニウム-銅合金の積層膜であり、それぞれの膜厚は12nm/70nm/18nm/12nmである。他の電極指31、32のそれぞれの高さHc(膜厚の合計)は112nmである。
本実施形態では、第1電極指31aの幅W1と高さH1と密度d1との積Xe1と、追加電極35の幅W2と高さH2と密度d2との積Xe2と、の合計(Xe1+Xe2)は、複数の電極指31、32のうち、他の電極指(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)の幅Wcと高さHcと密度dcとの積Xcよりも大きい。
第1電極指31aの積Xe1(=W1×H1×d1)と追加電極35の積Xe2(=W2×H2×d2)との合計(Xe1+Xe2)は、Xe1+Xe2=0.6(μm)×0.03(μm)×4500(kg/m3)+0.6(μm)×0.192(μm)×2695(kg/m3)=391.464である。他の電極指31、32の積Xc(=Wc×Hc×dc)は、Xc=0.6(μm)×0.03(μm)×4500(kg/m3)+0.6(μm)×0.082(μm)×2695(kg/m3)=213.594である。
図21は、第2実施形態に係る弾性波装置のアドミタンス特性の一例を示す説明図である。図21に示す比較例は、第2実施形態に示す弾性波装置10Cにおいて、追加電極35が設けられていない弾性波装置である。
図21に示すように、第2実施形態に係る弾性波装置10Cは、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの上に追加電極35が設けられているので、比較例に比べて少なくとも点線E1に示すリップルが抑制される。また、第2実施形態に示す弾性波装置10Cは、点線E2に示す周波数範囲で伝搬ロスが抑制される。
なお、第2実施形態では、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの上に設けられているが、これに限定されない。例えば、複数の追加電極35を有し、複数の追加電極35は、第1電極指31a及び第2電極指32aのそれぞれに設けられていてもよい。あるいは、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aの上に設けられず、第1電極指31aに隣接する第2電極指32aの上に設けられていてもよい。
また、図20では、追加電極35は、第1保護膜41の上面から突出して設けられているが、これに限定されない。第1保護膜41は、追加電極35を覆って設けられていてもよい。第1保護膜41の膜厚t1は、第1電極指31a及び追加電極35の積層膜の高さ(高さH1と高さH2との合計)よりも厚くてもよい。追加電極35の材料は、アルミニウム-銅合金に限定されず、例えば、タングステン、モリブデン、ルテニウム、白金、銅、銀、クロム、金、チタン、アルミニウムの少なくとも1つが用いられる。
(第2実施形態の第5変形例)
図22は、第2実施形態の第5変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。図22に示すように、第5変形例に係る弾性波装置10Dにおいて、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域で、第1保護膜41の上に設けられる。言い換えると、圧電層20の第1主面20aに垂直な方向で、第1電極指31aと追加電極35との間に第1保護膜41が設けられる。第1電極指31aと追加電極35とは第1保護膜41により電気的に離隔される。第1保護膜41の上面は、電極指31、32と重なる領域及び電極指31、32と重ならない領域に亘って平坦に形成される。追加電極35は、第1保護膜41の上面から突出して設けられる。
図22は、第2実施形態の第5変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。図22に示すように、第5変形例に係る弾性波装置10Dにおいて、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域で、第1保護膜41の上に設けられる。言い換えると、圧電層20の第1主面20aに垂直な方向で、第1電極指31aと追加電極35との間に第1保護膜41が設けられる。第1電極指31aと追加電極35とは第1保護膜41により電気的に離隔される。第1保護膜41の上面は、電極指31、32と重なる領域及び電極指31、32と重ならない領域に亘って平坦に形成される。追加電極35は、第1保護膜41の上面から突出して設けられる。
第5変形例において、第1電極指31a及び追加電極35のそれぞれの電極構成、材料は上述した第4変形例と同様である。第1電極指31aと追加電極35とが離隔して配置された構成であっても、第1電極指31aの積Xe1(=W1×H1×d1)と、追加電極35の積Xe2(=W2×H2×d2)と、の合計(Xe1+Xe2)は、複数の電極指31、32のうち、他の電極指(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)の積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。
なお、第5変形例では、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域で第1保護膜41の上に設けられているが、これに限定されない。例えば、複数の追加電極35を有し、複数の追加電極35は、第1保護膜41の上であって、第1電極指31a及び第2電極指32aの両方のそれぞれと重なる領域に設けられていてもよい。あるいは、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域に設けられず、第1電極指31aに隣接する第2電極指32aと重なる領域で、第1保護膜41の上に設けられていてもよい。
(第2実施形態の第6変形例)
図23は、第2実施形態の第6変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。図23に示すように、第6変形例に係る弾性波装置10Eにおいて、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域で、圧電層20の第2主面20bに設けられる。第2保護膜42は、追加電極35を覆って圧電層20の第2主面20bに設けられる。追加電極35は、圧電層20の第1主面20a側に設けられず、第1保護膜41の上面は平坦に形成される。
図23は、第2実施形態の第6変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。図23に示すように、第6変形例に係る弾性波装置10Eにおいて、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域で、圧電層20の第2主面20bに設けられる。第2保護膜42は、追加電極35を覆って圧電層20の第2主面20bに設けられる。追加電極35は、圧電層20の第1主面20a側に設けられず、第1保護膜41の上面は平坦に形成される。
第1電極指31aは、チタン/アルミニウム-銅合金/チタン/アルミニウム-銅合金の積層膜であり、それぞれの膜厚は、12nm/70nm/18nm/12nmである。第1電極指31aの高さH1(膜厚の合計)は112nmである。追加電極35は、圧電層20の第2主面20b側からチタン/アルミニウム-銅合金/チタン/アルミニウム-銅合金の順に積層された積層膜であり、それぞれの膜厚は、12nm/70nm/18nm/12nmである。追加電極35の高さH2(膜厚)は112nmである。
追加電極35の幅W2は、第1電極指31aの幅W1よりも大きい。第1電極指31aの幅W1は0.6μmである。追加電極35の幅W2は、1.2μmである。第1電極指31aの幅方向の中央(電極中央)と、追加電極35の幅方向の中央(電極中央)とのずれ量Wxは、0.2μmである。また、追加電極35の密度d2は、第1電極指31aの密度d1と同等である。
他の電極指31、32(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)の電極構成(幅Wc、高さHc、密度dc)は、第1電極指31aと同様である。
第6変形例において、第1電極指31aが圧電層20の第1主面20aに設けられ、追加電極35が圧電層20の第2主面20bに設けられる構成であっても、第1電極指31aの積Xe1(=W1×H1×d1)と、追加電極35の積Xe2(=W2×H2×d2)と、の合計(Xe1+Xe2)は、複数の電極指31、32のうち、他の電極指(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)の積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。
第1電極指31aの積Xe1(=W1×H1×d1)と追加電極35の積Xe2(=W2×H2×d2)との合計(Xe1+Xe2)は、Xe1+Xe2=0.6(μm)×0.03(μm)×4500(kg/m3)+0.6(μm)×0.082(μm)×2695(kg/m3)+1.2(μm)×0.03(μm)×4500(kg/m3)+1.2(μm)×0.082(μm)×2695(kg/m3)=640.782である。他の電極指31、32の積Xc(=Wc×Hc×dc)は、Xc=0.6(μm)×0.03(μm)×4500(kg/m3)+0.6(μm)×0.082(μm)×2695(kg/m3)=213.594である。
図24は、第2実施形態の第6変形例に係る弾性波装置のアドミタンス特性の一例を示す説明図である。図24に示すように、第6変形例に係る弾性波装置10Eは、追加電極35が圧電層20の第2主面20bに設けられる構成であっても、比較例に比べて少なくとも点線E1に示すリップルが抑制される。また、第6変形例に係る弾性波装置10Eは、点線E2に示す周波数範囲で伝搬ロスが抑制される。また、本実施形態では、第1保護膜41の上面が平坦に形成されているので、第1保護膜41の膜厚を変更して共振周波数の調整を容易に行うことができる。
なお、第6変形例では、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域で圧電層20の第2主面20bに設けられているが、これに限定されない。例えば、複数の追加電極35を有し、複数の追加電極35は、圧電層20の第2主面20bであって、第1電極指31a及び第2電極指32aの両方のそれぞれと重なる領域に設けられていてもよい。あるいは、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域に設けられず、第1電極指31aに隣接する第2電極指32aと重なる領域で、圧電層20の第2主面20bに設けられていてもよい。
また、追加電極35の電極構成(幅W2、高さH2、密度d2)、及び、第1電極指31aとのずれ量Wx等はあくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、追加電極35の幅W2が第1電極指31aの幅W1よりも大きい構成に限定されない。追加電極35の幅W2、高さH2、密度d2は、第1電極指31aの幅W1、高さH1、密度d1と等しくてもよい。あるいは、追加電極35と第1電極指31aとのずれ量Wxは0(ゼロ)であってもよい。また、追加電極35は積層膜に限定されず、多層膜であってもよいし、あるいは、第1電極指31aと異なる密度を有する材料で形成されてもよい。
図25は、第2実施形態の第6変形例に係る弾性波装置の振動モードの分布を示す説明図である。図26は、比較例に係る弾性波装置の振動モードの分布を示す説明図である。図26に示す比較例では、第6変形例に係る弾性波装置10Eに対し、追加電極35が設けられていない構成である。
図25及び図26では、第6変形例及び比較例について、横軸をX方向(電極指31、32の配列方向)とし、縦軸を周波数として、圧電層20の変位の大きさの分布を示している。図25及び図26の上図には、それぞれX方向に対応する弾性波装置の断面図を模式的に示し、図25及び図26の左図には、弾性波装置のインピーダンス特性を示している。
図26に示すように、比較例に係る弾性波装置では、変位のX方向依存性(変位の腹と節のX方向位置)が、大きな周波数依存性を有する。例えば、変位のピークを示すX方向位置が周波数によってずれており、電極間で安定して励振されていない。また、所定のX位置(X=5.0μm近傍)に注目すると、共振周波数5030MHz及びリップルが生じた周波数4900MHz、5120MHzで位相が反転している。このように、比較例に係る弾性波装置では、理想的な励振モードが得られない場合がある。
これに対し、図25に示すように第6変形例に係る弾性波装置10Eでは、変位のX方向依存性(変位の腹と節のX方向位置)が、周波数依存性を有していない。すなわち、変位のピークを示すX方向位置が周波数よらず一定であり、電極間で安定して励振されていることが示された。また、変位の大きさ(振幅)も電極間の領域ごとに一定となっており、共振周波数及びリップルが生じた周波数配列での位相の反転も生じていない。このように、配列方向の最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域に追加電極35を設けることで、比較例に比べて良好な励振モードが得られることが示された。
(第2実施形態の第7変形例)
図27は、第2実施形態の第7変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。図27に示すように、第7変形例に係る弾性波装置10Fにおいて追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域で、圧電層20の第2主面20b側に設けられる。より具体的には、追加電極35は、圧電層20の第2主面20bと対向し、かつ、第2主面20bと離隔して設けられる。
図27は、第2実施形態の第7変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。図27に示すように、第7変形例に係る弾性波装置10Fにおいて追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域で、圧電層20の第2主面20b側に設けられる。より具体的には、追加電極35は、圧電層20の第2主面20bと対向し、かつ、第2主面20bと離隔して設けられる。
追加電極35は、第2保護膜42の中に配置される。すなわち、第2保護膜42は、圧電層20の第2主面20bと追加電極35との間に設けられ、かつ、追加電極35の側面及び下面(圧電層20とは反対側の面)を覆う。
第7変形例において、第1電極指31a及び追加電極35の電極構成は、第6変形例と同様の構成とすることができる。すなわち、第7変形例においても、第1電極指31aの積Xe1(=W1×H1×d1)と、追加電極35の積Xe2(=W2×H2×d2)と、の合計(Xe1+Xe2)は、複数の電極指31、32のうち、他の電極指(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)の積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。
(第2実施形態の第8変形例)
図28は、第2実施形態の第8変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。図28に示すように、第8変形例に係る弾性波装置10Gにおいて、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域で、第2保護膜42の下面に設けられる。第2保護膜42の下面は、圧電層20の第2主面20bに沿って平坦に形成される。追加電極35は、第2保護膜42の下面から突出して設けられる。なお、第2保護膜42の下面とは、第2保護膜42の、支持基板11(図2参照)と対向する面である。
図28は、第2実施形態の第8変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。図28に示すように、第8変形例に係る弾性波装置10Gにおいて、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域で、第2保護膜42の下面に設けられる。第2保護膜42の下面は、圧電層20の第2主面20bに沿って平坦に形成される。追加電極35は、第2保護膜42の下面から突出して設けられる。なお、第2保護膜42の下面とは、第2保護膜42の、支持基板11(図2参照)と対向する面である。
第8変形例において、第1電極指31a及び追加電極35の電極構成は、第6変形例及び第7変形例と同様の構成とすることができる。すなわち、第8変形例においても、第1電極指31aの積Xe1(=W1×H1×d1)と、追加電極35の積Xe2(=W2×H2×d2)と、の合計(Xe1+Xe2)は、複数の電極指31、32のうち、他の電極指(第2電極指32a及び中央部の電極指31、32)の積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。
なお、第7変形例及び第8変形例では、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域に設けられているが、これに限定されない。例えば、複数の追加電極35を有し、複数の追加電極35は、第1電極指31a及び第2電極指32aのそれぞれと重なる領域で、第2保護膜42の中あるいは第2保護膜42の下面に設けられていてもよい。あるいは、追加電極35は、配列方向で最も外側に位置する第1電極指31aと重なる領域に設けられず、第1電極指31aに隣接する第2電極指32aと重なる領域で、第2保護膜42の中あるいは第2保護膜42の下面に設けられていてもよい。
第7変形例及び第8変形例において、追加電極35の電極構成(幅W2、高さH2、密度d2)、第1電極指31aとのずれ量Wx等はあくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、追加電極35の幅W2が第1電極指31aの幅W1よりも大きい構成に限定されない。追加電極35の幅W2、高さH2、密度d2は、第1電極指31aの幅W1、高さH1、密度d1と等しくてもよい。あるいは、追加電極35は積層膜に限定されず、多層膜であってもよい。あるいは、追加電極35は、第1電極指31aと異なる密度を有する材料で形成されてもよい。
(第3実施形態)
図29は、第3実施形態に係る弾性波装置を示す回路図である。図29に示すように第3実施形態に係る弾性波装置10Hは、複数の直列腕共振子61、62、63と、複数の並列腕共振子64、65、66、67と、を含む。複数の直列腕共振子61、62、63は、入力端子60Aと出力端子60Bとの間の信号経路に直列に接続される。複数の並列腕共振子64、65、66、67は、入力端子60Aと出力端子60Bとの間の信号経路と、グランド68との間に並列に接続される。第9実施形態に係る弾性波装置10Hは、いわゆるラダー型フィルタとなっている。
図29は、第3実施形態に係る弾性波装置を示す回路図である。図29に示すように第3実施形態に係る弾性波装置10Hは、複数の直列腕共振子61、62、63と、複数の並列腕共振子64、65、66、67と、を含む。複数の直列腕共振子61、62、63は、入力端子60Aと出力端子60Bとの間の信号経路に直列に接続される。複数の並列腕共振子64、65、66、67は、入力端子60Aと出力端子60Bとの間の信号経路と、グランド68との間に並列に接続される。第9実施形態に係る弾性波装置10Hは、いわゆるラダー型フィルタとなっている。
直列接続された複数の直列腕共振子61、62、63の一方の端子は、入力端子60Aに電気的に接続され、他方の端子が出力端子60Bに電気的に接続される。並列腕共振子64の一方の端子は、入力端子60Aと電気的に接続され、他方の端子はグランド68と電気的に接続される。並列腕共振子65の一方の端子は、直列腕共振子61と直列腕共振子62との間を結ぶ信号経路に電気的に接続され、他方の端子がグランド68と電気的に接続される。並列腕共振子66の一方の端子は、直列腕共振子62と直列腕共振子63との間を結ぶ信号経路に電気的に接続され、他方の端子がグランド68と電気的に接続される。並列腕共振子67の一方の端子は、出力端子60Bに電気的に接続され、他方の端子がグランド68と電気的に接続される。
本実施形態では、複数の直列腕共振子61、62、63と、複数の並列腕共振子64、65、66、67とで、配列方向の外側に位置する第1電極指31a及び第2電極指32aについて、異なる電極構成を採用している。例えば、複数の直列腕共振子61、62、63は、第1実施形態(図12、13参照)に示す第1電極指31aを有する。複数の直列腕共振子61、62、63のアドミタンス特性は、図13と同様であり、繰り返しの説明は省略する。
一方、複数の並列腕共振子64、65、66、67は、第2実施形態(図20、21参照)に示す第1電極指31a及び追加電極35を有する。複数の並列腕共振子64、65、66、67のアドミタンス特性は、図21と同様であり、繰り返しの説明は省略する。
本実施形態では、複数の直列腕共振子61、62、63と、複数の並列腕共振子64、65、66、67とで、第1電極指31a、第2電極指32a及び追加電極35の構成を変えることにより、フィルタとしてよりよい出力波形を得ることができる。
第3実施形態に係る弾性波装置10Hでは、第1実施形態に示す第1電極指31a、第2電極指32aの電極構成、及び、第2実施形態に示す追加電極35の電極構成と組み合わせる例を示したが、これに限定されない。第3実施形態は、上述した各実施形態、各変形例と組み合わせることができる。
(第9変形例)
図30は、第9変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。上述した第1実施形態の弾性波装置10では、支持基板11がキャビティ部14を有し、圧電層20の第2主面20b側にキャビティ部14(空洞部)が設けられた、いわゆるメンブレン構造について説明したが、これに限定されない。
図30は、第9変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。上述した第1実施形態の弾性波装置10では、支持基板11がキャビティ部14を有し、圧電層20の第2主面20b側にキャビティ部14(空洞部)が設けられた、いわゆるメンブレン構造について説明したが、これに限定されない。
図30に示すように、第9変形例に係る弾性波装置10Iでは、圧電層20の第2主面20bに音響多層膜43が積層されている。音響多層膜43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43a、43c、43e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43b、43dとの積層構造を有する。低音響インピーダンス層43a、43c、43eは、例えば酸化ケイ素の層であり、高音響インピーダンス層43b、43dは、例えばタングステン、白金等の金属層又は窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の誘電体層である。音響多層膜43を用いた場合、キャビティ部14を用いずとも、厚み滑り1次モードのバルク波を圧電層20内に閉じ込めることができる。
弾性波装置10I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1次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43においては、その低音響インピーダンス層43a、43c、43e及び高音響インピーダンス層43b、43dの積層数は特に限定されない。少なくとも1層の高音響インピーダンス層43b、43dが、低音響インピーダンス層43a、43c、43eよりも圧電層20から遠い側に配置されていればよい。
上記低音響インピーダンス層43a、43c、43e及び高音響インピーダンス層43b、43d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43a、43c、43eの材料としては、酸化ケイ素又は、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43b、43dの材料としては、アルミナ、窒化ケイ素又は、金属などを挙げることができる。
図30では、第1実施形態に示す第1電極指31aの電極構成と組み合わせることができる。ただし、これに限定されず第9変形例は、上述した各実施形態、各変形例と組み合わせることができる。
(第10変形例)
図31は、第10変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。上述した第1実施形態の弾性波装置10では、IDT電極30は、圧電層20の第1主面20aに設けられる構成について説明したがこれに限定されない。図31に示すように、第10変形例に係る弾性波装置10Jは、圧電層20の第1主面20aに設けられた第1IDT電極30Aと、圧電層20の第2主面20bに設けられた第2IDT電極30Bと、を有する。第1IDT電極30A及び第2IDT電極30Bは、IDT電極30(図1、2参照)と同様の構成を有する。
図31は、第10変形例に係る弾性波装置を示す断面図である。上述した第1実施形態の弾性波装置10では、IDT電極30は、圧電層20の第1主面20aに設けられる構成について説明したがこれに限定されない。図31に示すように、第10変形例に係る弾性波装置10Jは、圧電層20の第1主面20aに設けられた第1IDT電極30Aと、圧電層20の第2主面20bに設けられた第2IDT電極30Bと、を有する。第1IDT電極30A及び第2IDT電極30Bは、IDT電極30(図1、2参照)と同様の構成を有する。
第2IDT電極30Bの電極指36、37は、第1IDT電極30Aの電極指31、32と重なる領域に設けられる。第2IDT電極30Bの電極指36、37は、第1IDT電極30Aの電極指31、32と同じ幅、同じ電極間ピッチを有して設けられる。また、第10変形例では、第1実施形態と同様に、第1IDT電極30Aの第1電極指31a及び第2電極指32aの少なくとも一方は、他の中央部の電極指31、32よりも密度が高い材料で形成される。第2IDT電極30Bの第1電極指36a及び第2電極指37aの少なくとも一方は、他の中央部の電極指36、37よりも密度が高い材料で形成される。
第10変形例では、圧電層20の第1主面20a及び第2主面20bにそれぞれ第1IDT電極30A及び第2IDT電極30Bが設けられるので、周波数温度係数(TCF:Temperature Coefficients of Frequency)を改善することができる。
第10変形例は、上述した各実施形態、各変形例と組み合わせることができる。例えば、第10変形例において、圧電層20の第1主面20a側及び第2主面20b側の少なくとも一方に、追加電極35が設けられていてもよい。
(第11変形例)
図32は、第11変形例に係る弾性波装置を示す平面図である。第11変形例に係る弾性波装置10Kは、上述した第1実施形態に比べて、第1電極指31aの延在方向の少なくとも一部で、幅W1と高さH1と密度d1との積Xe(=W1×H1×d1)が、複数の電極指31、32のうち、第1電極指31a及び第2電極指32aと異なる中央部の電極指31、32の幅Wcと高さHcと密度dcとの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい構成が異なる。この場合であっても、第1実施形態と同様に、比較例に比べてアドミタンス特性におけるリップルを抑制できる。
図32は、第11変形例に係る弾性波装置を示す平面図である。第11変形例に係る弾性波装置10Kは、上述した第1実施形態に比べて、第1電極指31aの延在方向の少なくとも一部で、幅W1と高さH1と密度d1との積Xe(=W1×H1×d1)が、複数の電極指31、32のうち、第1電極指31a及び第2電極指32aと異なる中央部の電極指31、32の幅Wcと高さHcと密度dcとの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい構成が異なる。この場合であっても、第1実施形態と同様に、比較例に比べてアドミタンス特性におけるリップルを抑制できる。
より具体的には、第1電極指31aは、第1部分31aAと、第2部分31aBとを含む。第2部分31aBは、第1部分31aAの延在方向の端部に接続されている。
第1電極指31aの第1部分31aAでの、幅W1と高さH1と密度d1との積Xe(=W1×H1×d1)は、複数の電極指31、32のうち、第1電極指31a及び第2電極指32aと異なる中央部の電極指31、32の幅Wcと高さHcと密度dcとの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。
第2部分31aBでの幅W1は第1部分31aAでの幅W1よりも小さい。また、第2部分31aBでの幅W1と高さH1と密度d1との積Xe(=W1×H1×d1)は、第1部分31aAでの、幅W1と高さH1と密度d1との積Xe(=W1×H1×d1)よりも小さい。
同様に、複数の電極指31、32のうち、複数の電極指31、32の配列方向で第1電極指31aと反対側の第4電極指32bにおいても、第1部分32bAと、第2部分32bBとを含む。すなわち、第4電極指32bの延在方向の少なくとも一部(第1部分32bA)で、幅W1と高さH1と密度d1との積Xe(=W1×H1×d1)が、複数の電極指31、32のうち、第3電極指31b及び第4電極指32dと異なる中央部の電極指31、32の幅Wcと高さHcと密度dcとの積Xc(=Wc×Hc×dc)よりも大きい。
(第12変形例)
図33は、第12変形例に係る弾性波装置のアドミタンス特性の一例を示す説明図である。図34は、S2モードにおけるインピーダンス位相の一例を示す説明図である。図33に示す第12変形例に係る弾性波装置は、上述した第1実施形態に係る弾性波装置10において、第1保護膜41及び第2保護膜42の膜厚を異ならせた構成について説明する。
図33は、第12変形例に係る弾性波装置のアドミタンス特性の一例を示す説明図である。図34は、S2モードにおけるインピーダンス位相の一例を示す説明図である。図33に示す第12変形例に係る弾性波装置は、上述した第1実施形態に係る弾性波装置10において、第1保護膜41及び第2保護膜42の膜厚を異ならせた構成について説明する。
図33は、第12変形例に係る弾性波装置の、アドミタンスの絶対値の周波数特性を示している。図33に示すように、第12変形例に係る弾性波装置では、共振周波数とは異なる一点鎖線F1に示す周波数領域で、高次モードの共振が生じている(以下「S2モード」と表す)。
図34に示すグラフの横軸は、第1保護膜41の膜厚t1と圧電層20の膜厚tLNの1/2との合計(t1+tLN/2)と、第2保護膜42の膜厚t2と圧電層20の膜厚tLNの1/2との合計(t2+tLN/2)と、の比(t1+tLN/2)/(t2+tLN/2)を示す。図34に示すグラフの縦軸は、S2モードの強度に対応する。
図34において、矢印F2、F3で示す範囲は、特表2022-524136号公報に記載されている音響共振装置の構成における、比(t1+tLN/2)/(t2+tLN/2)を示す。特表2022-524136号公報に記載されている音響共振装置では、比(t1+tLN/2)/(t2+tLN/2)が、0.93以下、かつ、1.07以上であり、S2モードの強度が大きい。
これに対し、第12変形例では、比(t1+tLN/2)/(t2+tLN/2)が0.94以上1.06以下の範囲であり、特表2022-524136号公報に記載されている音響共振装置に比べてS2モードの強度が小さくなる。言い換えると、圧電層20の膜厚中央から第1保護膜41の天面までの距離の合計をAとし、圧電層20の膜厚中央から第2保護膜42の天面までの距離の合計をBとするとき、A/Bの値が1-0.06以上1+0.06以下となることが好ましい。
なお、第12変形例では、第1実施形態に係る弾性波装置10において第1保護膜41及び第2保護膜42の膜厚を異ならせた場合について説明したが、これに限定されない。第12変形例における第1保護膜41の膜厚t1、圧電層20の膜厚tLN及び第2保護膜42の膜厚t2の関係は、上述した各実施形態及び各変形例と組み合わせることができる。
なお、上記した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
なお、本開示は、下記の構成をとることもできる。
(1)第1主面と、第1方向において前記第1主面と対向する第2主面とを有する圧電層と、
前記圧電層の前記第1主面および前記第2主面の少なくとも一方に設けられ、所定の方向に配列された複数の電極指を含むIDT電極と、
前記圧電層の前記第2主面と対向し、前記圧電層の前記第2主面側に音響反射部を有する支持部材と、を有し、
前記複数の電極指は、前記複数の電極指の配列方向で最も外側に位置する第1電極指、及び、前記第1電極指に隣接する第2電極指を含み、
前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の幅と高さと密度との積は、前記複数の電極指のうち、前記第1電極指及び前記第2電極指と異なる中央部の電極指の幅と高さと密度との積よりも大きく、
前記圧電層の厚みをd、隣り合う前記電極指同士の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下である
弾性波装置。
(2)前記圧電層の前記第1主面及び前記第2主面の少なくとも一方に設けられた保護膜を有する
(1)に記載の弾性波装置。
(3)前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方は、前記中央部の電極指よりも密度が高い材料で形成される
(1)又は(2)に記載の弾性波装置。
(4)前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の高さは、前記中央部の電極指の高さよりも高い
(1)又は(2)に記載の弾性波装置。
(5)第1主面と、第1方向において前記第1主面と対向する第2主面とを有する圧電層と、
前記圧電層の前記第1主面および前記第2主面の少なくとも一方に設けられ、所定の方向に配列された複数の電極指を含むIDT電極と、
前記圧電層の前記第2主面と対向し、前記圧電層の前記第2主面側に音響反射部を有する支持部材と、
前記複数の電極指のうち、前記複数の電極指の配列方向で最も外側に位置する電極指を第1電極指とし、前記第1電極指に隣接する電極指を第2電極指としたときに、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方と重なる領域に設けられた追加電極と、を有し、
前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の幅と高さと密度との積と、前記追加電極の幅と高さと密度との積と、の合計は、前記複数の電極指のうち、前記第1電極指及び前記第2電極指と異なる中央部の電極指の幅と高さと密度との積よりも大きく、
前記圧電層の厚みをd、隣り合う前記電極指同士の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下である
弾性波装置。
(6)前記圧電層の前記第1主面及び前記第2主面の少なくとも一方に設けられた保護膜を有する
(5)に記載の弾性波装置。
(7)前記追加電極は、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の上に接して設けられる
(5)又は(6)に記載の弾性波装置。
(8)前記保護膜は、前記IDT電極を覆って前記圧電層の前記第1主面に設けられた第1保護膜を有し、
前記追加電極は、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方と重なる領域で、前記第1保護膜の上に設けられる
(6)に記載の弾性波装置。
(9)前記追加電極は、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方と重なる領域で、前記圧電層の前記第2主面に設けられる
(5)に記載の弾性波装置。
(10)前記IDT電極の前記複数の電極指の材料は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、白金、銅、銀、クロム、金、チタン、アルミニウムの少なくとも1つが用いられる
(1)から(9)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(11)前記追加電極の材料は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、白金、銅、銀、クロム、金、チタン、アルミニウムの少なくとも1つが用いられる
(5)から(9)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(12)前記保護膜の膜厚は、前記複数の電極指の膜厚よりも薄い
(2)又は(6)に記載の弾性波装置。
(13)前記IDT電極が、前記圧電層の前記第1主面および前記第2主面のいずれにも設けられる
(1)から(12)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(14)少なくとも1つの共振子を接続してなる弾性波フィルタ装置であって、前記共振子が(1)から(4)のいずれか1つに記載の弾性波装置である
弾性波フィルタ装置。
(15)入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子を結ぶ直列腕と、前記直列腕のノードとグランドとを結ぶ並列腕と、を有し、
前記少なくとも1つの共振子は、複数の共振子であり、前記直列腕に設けられた直列腕共振子と、前記並列腕に設けられた並列腕共振子とを含み、
前記直列腕共振子の前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の材料は、前記並列腕共振子の前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の材料と異なる
(14)に記載の弾性波フィルタ装置。
(16)少なくとも1つの共振子を接続してなる弾性波フィルタ装置であって、前記共振子が(5)から(9)のいずれか1つに記載の弾性波装置である
弾性波フィルタ装置。
(17)入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子を結ぶ直列腕と、前記直列腕のノードとグランドとを結ぶ並列腕と、を有し、
前記少なくとも1つの共振子は、複数の共振子であり、前記直列腕に設けられた直列腕共振子と、前記並列腕に設けられた並列腕共振子とを含み、
前記直列腕共振子の前記追加電極は、前記並列腕共振子の前記追加電極と異なる構成を有する
(16)に記載の弾性波フィルタ装置。
(18)前記保護膜は、酸化ケイ素で形成される
(2)又は(6)に記載の弾性波装置。
(19)前記圧電層は、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムを含み、120°±10°回転Yカット又は90°±10°回転Yカットである
(1)から(13)及び(18)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(20)前記保護膜は、前記IDT電極を覆って前記圧電層の前記第1主面に設けられた第1保護膜と、前記圧電層の前記第2主面に設けられた第2保護膜と、を有する
(2)又は(6)に記載の弾性波装置。
(21)前記保護膜の膜厚は、前記IDT電極の膜厚よりも厚い
(2)又は(6)に記載の弾性波装置。
(22)前記圧電層の膜厚中央から前記第1保護膜天面までの距離の合計をAとし、前記圧電層の膜厚中央から前記第2保護膜天面までの距離の合計をBとするとき、A/Bの値が1-0.06以上1+0.06以下となる
(20)に記載の弾性波装置。
(23)前記第1保護膜の上面、及び、前記第2保護膜の下面は平坦に形成される
(20)又は(22)に記載の弾性波装置。
(24)d/pが0.24以下である
(1)から(13)及び(18)から(23)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(25)前記電極指直交方向から見たときに、隣り合う前記電極指同士が重なり合っている領域であり、かつ隣り合う前記電極指の前記電極指直交方向における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
(1)から(13)及び(18)から(24)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(26)前記圧電層が、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる
(1)から(13)及び(18)から(25)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(27)前記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)が、以下の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にある
(1)から(13)及び(18)から(26)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(0°±10°、0°~20°、任意のψ) …式(1)
(0°±10°、20°~80°、0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)又は(0°±10°、20°~80°、[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°) …式(2)
(0°±10°、[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°、任意のψ) …式(3)
(28)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圧電層の一部が、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圧電層とが配置されている
(1)から(13)及び(18)から(27)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(29)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圧電層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圧電層とが配置されている
(1)から(13)及び(18)から(28)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
前記圧電層の前記第1主面および前記第2主面の少なくとも一方に設けられ、所定の方向に配列された複数の電極指を含むIDT電極と、
前記圧電層の前記第2主面と対向し、前記圧電層の前記第2主面側に音響反射部を有する支持部材と、を有し、
前記複数の電極指は、前記複数の電極指の配列方向で最も外側に位置する第1電極指、及び、前記第1電極指に隣接する第2電極指を含み、
前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の幅と高さと密度との積は、前記複数の電極指のうち、前記第1電極指及び前記第2電極指と異なる中央部の電極指の幅と高さと密度との積よりも大きく、
前記圧電層の厚みをd、隣り合う前記電極指同士の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下である
弾性波装置。
(2)前記圧電層の前記第1主面及び前記第2主面の少なくとも一方に設けられた保護膜を有する
(1)に記載の弾性波装置。
(3)前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方は、前記中央部の電極指よりも密度が高い材料で形成される
(1)又は(2)に記載の弾性波装置。
(4)前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の高さは、前記中央部の電極指の高さよりも高い
(1)又は(2)に記載の弾性波装置。
(5)第1主面と、第1方向において前記第1主面と対向する第2主面とを有する圧電層と、
前記圧電層の前記第1主面および前記第2主面の少なくとも一方に設けられ、所定の方向に配列された複数の電極指を含むIDT電極と、
前記圧電層の前記第2主面と対向し、前記圧電層の前記第2主面側に音響反射部を有する支持部材と、
前記複数の電極指のうち、前記複数の電極指の配列方向で最も外側に位置する電極指を第1電極指とし、前記第1電極指に隣接する電極指を第2電極指としたときに、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方と重なる領域に設けられた追加電極と、を有し、
前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の幅と高さと密度との積と、前記追加電極の幅と高さと密度との積と、の合計は、前記複数の電極指のうち、前記第1電極指及び前記第2電極指と異なる中央部の電極指の幅と高さと密度との積よりも大きく、
前記圧電層の厚みをd、隣り合う前記電極指同士の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下である
弾性波装置。
(6)前記圧電層の前記第1主面及び前記第2主面の少なくとも一方に設けられた保護膜を有する
(5)に記載の弾性波装置。
(7)前記追加電極は、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の上に接して設けられる
(5)又は(6)に記載の弾性波装置。
(8)前記保護膜は、前記IDT電極を覆って前記圧電層の前記第1主面に設けられた第1保護膜を有し、
前記追加電極は、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方と重なる領域で、前記第1保護膜の上に設けられる
(6)に記載の弾性波装置。
(9)前記追加電極は、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方と重なる領域で、前記圧電層の前記第2主面に設けられる
(5)に記載の弾性波装置。
(10)前記IDT電極の前記複数の電極指の材料は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、白金、銅、銀、クロム、金、チタン、アルミニウムの少なくとも1つが用いられる
(1)から(9)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(11)前記追加電極の材料は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、白金、銅、銀、クロム、金、チタン、アルミニウムの少なくとも1つが用いられる
(5)から(9)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(12)前記保護膜の膜厚は、前記複数の電極指の膜厚よりも薄い
(2)又は(6)に記載の弾性波装置。
(13)前記IDT電極が、前記圧電層の前記第1主面および前記第2主面のいずれにも設けられる
(1)から(12)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(14)少なくとも1つの共振子を接続してなる弾性波フィルタ装置であって、前記共振子が(1)から(4)のいずれか1つに記載の弾性波装置である
弾性波フィルタ装置。
(15)入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子を結ぶ直列腕と、前記直列腕のノードとグランドとを結ぶ並列腕と、を有し、
前記少なくとも1つの共振子は、複数の共振子であり、前記直列腕に設けられた直列腕共振子と、前記並列腕に設けられた並列腕共振子とを含み、
前記直列腕共振子の前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の材料は、前記並列腕共振子の前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の材料と異なる
(14)に記載の弾性波フィルタ装置。
(16)少なくとも1つの共振子を接続してなる弾性波フィルタ装置であって、前記共振子が(5)から(9)のいずれか1つに記載の弾性波装置である
弾性波フィルタ装置。
(17)入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子を結ぶ直列腕と、前記直列腕のノードとグランドとを結ぶ並列腕と、を有し、
前記少なくとも1つの共振子は、複数の共振子であり、前記直列腕に設けられた直列腕共振子と、前記並列腕に設けられた並列腕共振子とを含み、
前記直列腕共振子の前記追加電極は、前記並列腕共振子の前記追加電極と異なる構成を有する
(16)に記載の弾性波フィルタ装置。
(18)前記保護膜は、酸化ケイ素で形成される
(2)又は(6)に記載の弾性波装置。
(19)前記圧電層は、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムを含み、120°±10°回転Yカット又は90°±10°回転Yカットである
(1)から(13)及び(18)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(20)前記保護膜は、前記IDT電極を覆って前記圧電層の前記第1主面に設けられた第1保護膜と、前記圧電層の前記第2主面に設けられた第2保護膜と、を有する
(2)又は(6)に記載の弾性波装置。
(21)前記保護膜の膜厚は、前記IDT電極の膜厚よりも厚い
(2)又は(6)に記載の弾性波装置。
(22)前記圧電層の膜厚中央から前記第1保護膜天面までの距離の合計をAとし、前記圧電層の膜厚中央から前記第2保護膜天面までの距離の合計をBとするとき、A/Bの値が1-0.06以上1+0.06以下となる
(20)に記載の弾性波装置。
(23)前記第1保護膜の上面、及び、前記第2保護膜の下面は平坦に形成される
(20)又は(22)に記載の弾性波装置。
(24)d/pが0.24以下である
(1)から(13)及び(18)から(23)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(25)前記電極指直交方向から見たときに、隣り合う前記電極指同士が重なり合っている領域であり、かつ隣り合う前記電極指の前記電極指直交方向における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
(1)から(13)及び(18)から(24)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(26)前記圧電層が、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる
(1)から(13)及び(18)から(25)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(27)前記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)が、以下の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にある
(1)から(13)及び(18)から(26)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(0°±10°、0°~20°、任意のψ) …式(1)
(0°±10°、20°~80°、0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)又は(0°±10°、20°~80°、[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°) …式(2)
(0°±10°、[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°、任意のψ) …式(3)
(28)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圧電層の一部が、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圧電層とが配置されている
(1)から(13)及び(18)から(27)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
(29)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圧電層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圧電層とが配置されている
(1)から(13)及び(18)から(28)のいずれか1つに記載の弾性波装置。
10、10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H、10I、10J 弾性波装置
11 支持基板
12 底部
13 壁部
14 キャビティ部
20、201 圧電層
20a、201a 第1主面
20b、201b 第2主面
30 IDT電極
31、32 電極指
31a 第1電極指
31b 第3電極指
32a 第2電極指
32b 第4電極指
33、34 バスバー電極
35 追加電極
41 第1保護膜
42 第2保護膜
11 支持基板
12 底部
13 壁部
14 キャビティ部
20、201 圧電層
20a、201a 第1主面
20b、201b 第2主面
30 IDT電極
31、32 電極指
31a 第1電極指
31b 第3電極指
32a 第2電極指
32b 第4電極指
33、34 バスバー電極
35 追加電極
41 第1保護膜
42 第2保護膜
Claims (29)
- 第1主面と、第1方向において前記第1主面と対向する第2主面とを有する圧電層と、
前記圧電層の前記第1主面および前記第2主面の少なくとも一方に設けられ、所定の方向に配列された複数の電極指を含むIDT電極と、
前記圧電層の前記第2主面と対向し、前記圧電層の前記第2主面側に音響反射部を有する支持部材と、を有し、
前記複数の電極指は、前記複数の電極指の配列方向で最も外側に位置する第1電極指、及び、前記第1電極指に隣接する第2電極指を含み、
前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の幅と高さと密度との積は、前記複数の電極指のうち、前記第1電極指及び前記第2電極指と異なる中央部の電極指の幅と高さと密度との積よりも大きく、
前記圧電層の厚みをd、隣り合う前記電極指同士の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下である
弾性波装置。 - 前記圧電層の前記第1主面及び前記第2主面の少なくとも一方に設けられた保護膜を有する
請求項1に記載の弾性波装置。 - 前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方は、前記中央部の電極指よりも密度が高い材料で形成される
請求項1又は請求項2に記載の弾性波装置。 - 前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の高さは、前記中央部の電極指の高さよりも高い
請求項1又は請求項2に記載の弾性波装置。 - 第1主面と、第1方向において前記第1主面と対向する第2主面とを有する圧電層と、
前記圧電層の前記第1主面および前記第2主面の少なくとも一方に設けられ、所定の方向に配列された複数の電極指を含むIDT電極と、
前記圧電層の前記第2主面と対向し、前記圧電層の前記第2主面側に音響反射部を有する支持部材と、
前記複数の電極指のうち、前記複数の電極指の配列方向で最も外側に位置する電極指を第1電極指とし、前記第1電極指に隣接する電極指を第2電極指としたときに、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方と重なる領域に設けられた追加電極と、を有し、
前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の幅と高さと密度との積と、前記追加電極の幅と高さと密度との積と、の合計は、前記複数の電極指のうち、前記第1電極指及び前記第2電極指と異なる中央部の電極指の幅と高さと密度との積よりも大きく、
前記圧電層の厚みをd、隣り合う前記電極指同士の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下である
弾性波装置。 - 前記圧電層の前記第1主面及び前記第2主面の少なくとも一方に設けられた保護膜を有する
請求項5に記載の弾性波装置。 - 前記追加電極は、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の上に接して設けられる
請求項5又は請求項6に記載の弾性波装置。 - 前記保護膜は、前記IDT電極を覆って前記圧電層の前記第1主面に設けられた第1保護膜を有し、
前記追加電極は、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方と重なる領域で、前記第1保護膜の上に設けられる
請求項6に記載の弾性波装置。 - 前記追加電極は、前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方と重なる領域で、前記圧電層の前記第2主面に設けられる
請求項5に記載の弾性波装置。 - 前記IDT電極の前記複数の電極指の材料は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、白金、銅、銀、クロム、金、チタン、アルミニウムの少なくとも1つが用いられる
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記追加電極の材料は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、白金、銅、銀、クロム、金、チタン、アルミニウムの少なくとも1つが用いられる
請求項5から請求項9のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記保護膜の膜厚は、前記複数の電極指の膜厚よりも薄い
請求項2又は請求項6に記載の弾性波装置。 - 前記IDT電極が、前記圧電層の前記第1主面および前記第2主面のいずれにも設けられる
請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 少なくとも1つの共振子を接続してなる弾性波フィルタ装置であって、前記共振子が請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の弾性波装置である
弾性波フィルタ装置。 - 入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子を結ぶ直列腕と、前記直列腕のノードとグランドとを結ぶ並列腕と、を有し、
前記少なくとも1つの共振子は、複数の共振子であり、前記直列腕に設けられた直列腕共振子と、前記並列腕に設けられた並列腕共振子とを含み、
前記直列腕共振子の前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の材料は、前記並列腕共振子の前記第1電極指及び前記第2電極指の少なくとも一方の材料と異なる
請求項14に記載の弾性波フィルタ装置。 - 少なくとも1つの共振子を接続してなる弾性波フィルタ装置であって、前記共振子が請求項5から請求項9のいずれか1項に記載の弾性波装置である
弾性波フィルタ装置。 - 入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子を結ぶ直列腕と、前記直列腕のノードとグランドとを結ぶ並列腕と、を有し、
前記少なくとも1つの共振子は、複数の共振子であり、前記直列腕に設けられた直列腕共振子と、前記並列腕に設けられた並列腕共振子とを含み、
前記直列腕共振子の前記追加電極は、前記並列腕共振子の前記追加電極と異なる構成を有する
請求項16に記載の弾性波フィルタ装置。 - 前記保護膜は、酸化ケイ素で形成される
請求項2又は請求項6に記載の弾性波装置。 - 前記圧電層は、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムを含み、120°±10°回転Yカット又は90°±10°回転Yカットである
請求項1から請求項13及び請求項18のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記保護膜は、前記IDT電極を覆って前記圧電層の前記第1主面に設けられた第1保護膜と、前記圧電層の前記第2主面に設けられた第2保護膜と、を有する
請求項2又は請求項6に記載の弾性波装置。 - 前記保護膜の膜厚は、前記IDT電極の膜厚よりも厚い
請求項2又は請求項6に記載の弾性波装置。 - 前記圧電層の膜厚中央から前記第1保護膜天面までの距離の合計をAとし、前記圧電層の膜厚中央から前記第2保護膜天面までの距離の合計をBとするとき、A/Bの値が1-0.06以上1+0.06以下となる
請求項20に記載の弾性波装置。 - 前記第1保護膜の上面、及び、前記第2保護膜の下面は平坦に形成される
請求項20又は請求項22に記載の弾性波装置。 - d/pが0.24以下である
請求項1から請求項13及び請求項18から請求項23のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記電極指直交方向から見たときに、隣り合う前記電極指同士が重なり合っている領域であり、かつ隣り合う前記電極指の前記電極指直交方向における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1から請求項13及び請求項18から請求項24のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記圧電層が、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる
請求項1から請求項13及び請求項18から請求項25のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記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)が、以下の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にある
請求項1から請求項13及び請求項18から請求項26のいずれか1項に記載の弾性波装置。
(0°±10°、0°~20°、任意のψ) …式(1)
(0°±10°、20°~80°、0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)又は(0°±10°、20°~80°、[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°) …式(2)
(0°±10°、[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°、任意のψ) …式(3) - 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圧電層の一部が、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圧電層とが配置されている
請求項1から請求項13及び請求項18から請求項27のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 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圧電層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圧電層とが配置されている
請求項1から請求項13及び請求項18から請求項28のいずれか1項に記載の弾性波装置。
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|---|---|---|---|
| CN202480038911.5A CN121336355A (zh) | 2023-06-13 | 2024-06-12 | 弹性波装置以及弹性波滤波器装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2023-097134 | 2023-06-13 | ||
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|---|---|
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Citations (4)
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| WO2010047113A1 (ja) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | エプソントヨコム株式会社 | 弾性表面波共振子、弾性表面波発振器および弾性表面波モジュール装置 |
| WO2010047112A1 (ja) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | エプソントヨコム株式会社 | 弾性表面波共振子、弾性表面波発振器および弾性表面波モジュール装置 |
| WO2017131170A1 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 京セラ株式会社 | 弾性波共振子、弾性波フィルタ、分波器および通信装置 |
| WO2021060521A1 (ja) * | 2019-09-27 | 2021-04-01 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
-
2024
- 2024-06-12 WO PCT/JP2024/021375 patent/WO2024257810A1/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| WO2021060521A1 (ja) * | 2019-09-27 | 2021-04-01 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
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