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CN118525453A - 弹性波装置以及滤波器装置 - Google Patents

弹性波装置以及滤波器装置 Download PDF

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CN118525453A
CN118525453A CN202380016140.5A CN202380016140A CN118525453A CN 118525453 A CN118525453 A CN 118525453A CN 202380016140 A CN202380016140 A CN 202380016140A CN 118525453 A CN118525453 A CN 118525453A
Authority
CN
China
Prior art keywords
elastic wave
mass
resonator
film
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
CN202380016140.5A
Other languages
English (en)
Inventor
大门克也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority claimed from PCT/JP2023/001709 external-priority patent/WO2023140354A1/ja
Publication of CN118525453A publication Critical patent/CN118525453A/zh
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Abstract

提供一种即使在设为在边缘区域设置了质量附加膜的结构的情况下也能够在谐振频率附近或反谐振频率附近抑制无用波的弹性波装置。本发明的弹性波装置(10)具备:支承构件,包含支承基板;压电层(14),设置在支承构件上,包含钽酸锂或铌酸锂;以及IDT电极(11),设置在压电层(14)上,具有1对汇流条(第1、第2汇流条26、27)和多个电极指(多个第1、第2电极指28、29)。在沿着支承构件以及压电层(14)的层叠方向观察的俯视下,在支承构件中的与IDT电极(11)的至少一部分重叠的位置设置有声反射部。在将压电层(14)的厚度设为d并将相邻的电极指彼此的中心间距离设为p的情况下,d/p为0.5以下。在1对汇流条中的一个汇流条连接有多个电极指之中的一部分的电极指。在另一个汇流条连接有多个电极指之中的剩余的电极指。与一个汇流条连接的一部分的电极指和与另一个汇流条连接的剩余的电极指彼此相互交错对插。将多个电极指延伸的方向设为电极指延伸方向,将与电极指延伸方向正交的方向设为电极指对置方向,在从电极指对置方向观察时,相邻的电极指彼此相互重叠的区域是交叉区域(F)。位于交叉区域(F)与1对汇流条之间的区域是1对间隙区域(第1、第2间隙区域Ga、Gb)。交叉区域(F)具有中央区域(H)以及配置为在电极指延伸方向上夹着中央区域(H)的1对边缘区域(第1、第2边缘区域Ea、Eb)。弹性波装置(10)还具备:多个质量附加膜(第1、第2质量附加膜24、25),跨1对边缘区域之中的至少一个边缘区域以及与该边缘区域邻接的间隙区域而设置,并且沿着电极指对置方向排列。多个质量附加膜设置为不位于相邻的电极指间的至少一部分。

Description

弹性波装置以及滤波器装置
技术领域
本发明涉及弹性波装置以及滤波器装置。
背景技术
以往,弹性波装置被广泛用于便携式电话机的滤波器等。近年来,已提出如下述的专利文献1记载的、使用了厚度剪切模式的体波的弹性波装置。在该弹性波装置中,在支承体上设置有压电层。在压电层上设置有成对的电极。成对的电极在压电层上相互对置,并且与相互不同的电位连接。通过在上述电极间施加交流电压,从而激励了厚度剪切模式的体波。
在下述的专利文献2中,公开了利用活塞模式的弹性波装置的例子。在该弹性波装置中,在压电基板上设置有IDT电极(Interdigital Transducer,叉指换能器)。IDT电极具有中央区域以及1对边缘区域。1对边缘区域在多个电极指延伸的方向上,夹着中央区域相互对置。在1对边缘区域中,在IDT电极上设置有电介质层等。由此,通过在多个电极指延伸的方向上构成声速不同的多个区域,从而使活塞模式成立。由此,谋求了横模式的抑制。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:美国发明专利第10491192号说明书
专利文献2:日本特开2012-186808号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明人着眼于通过在利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置中的边缘区域设置作为质量附加膜的电介质层从而能够抑制损耗变差,而另一方面,在谐振频率附近以及反谐振频率附近产生无用波。
本发明的目的在于,提供一种即使在设为在边缘区域设置了质量附加膜的结构的情况下也能够在谐振频率附近或者反谐振频率附近抑制无用波的弹性波装置以及滤波器装置。
用于解决问题的技术方案
本发明涉及的弹性波装置具备包含支承基板的支承构件、设置在所述支承构件上并包含钽酸锂或者铌酸锂的压电层、以及设置在所述压电层上并具有1对汇流条和多个电极指的IDT电极,在沿着所述支承构件以及所述压电层的层叠方向观察的俯视下,在所述支承构件中的与所述IDT电极的至少一部分重叠的位置设置有声反射部,在将所述压电层的厚度设为d并将相邻的所述电极指彼此的中心间距离设为p的情况下,d/p为0.5以下,在所述1对汇流条中的一个汇流条连接有所述多个电极指之中的一部分的电极指,在另一个汇流条连接有所述多个电极指之中的剩余的电极指,与所述一个汇流条连接的所述一部分的电极指和与所述另一个汇流条连接的所述剩余的电极指彼此相互交错对插,将所述多个电极指延伸的方向设为电极指延伸方向,将与所述电极指延伸方向正交的方向设为电极指对置方向,在从所述电极指对置方向观察时,相邻的所述电极指彼此相互重叠的区域是交叉区域,位于所述交叉区域与所述1对汇流条之间的区域是1对间隙区域,所述交叉区域具有中央区域以及配置为在所述电极指延伸方向上夹着所述中央区域的1对边缘区域,所述弹性波装置还具备跨所述1对边缘区域之中的至少一方的边缘区域以及与该边缘区域邻接的所述间隙区域而设置并且沿着所述电极指对置方向排列的多个质量附加膜,所述多个质量附加膜设置为不位于相邻的所述电极指间的至少一部分。
在本发明涉及的滤波器装置的某个广泛的方面,具有至少1个串联臂谐振器以及至少1个并联臂谐振器,该滤波器装置具备包含于所述至少1个串联臂谐振器的至少1个第1弹性波谐振器、以及包含于所述至少1个并联臂谐振器的至少1个第2弹性波谐振器,所述第1弹性波谐振器以及所述第2弹性波谐振器分别是按照本发明而构成的弹性波装置,所述第2弹性波谐振器的所述多个质量附加膜的厚度比所述第1弹性波谐振器的所述多个质量附加膜的厚度薄。
在本发明涉及的滤波器装置的另一个广泛的方面,具有至少1个串联臂谐振器以及至少1个并联臂谐振器,该滤波器装置具备包含于所述至少1个串联臂谐振器的至少1个第1弹性波谐振器、以及包含于所述至少1个并联臂谐振器的至少1个第2弹性波谐振器,所述第1弹性波谐振器以及所述第2弹性波谐振器分别是按照本发明而构成的弹性波装置,所述第2弹性波谐振器的所述多个质量附加膜的俯视下的面积的平均值比所述第1弹性波谐振器的所述多个质量附加膜的俯视下的面积的平均值大。
在本发明涉及的滤波器装置的又一个广泛的方面,具有包含至少1个串联臂谐振器以及至少1个并联臂谐振器的多个弹性波谐振器,在该滤波器装置中,所述串联臂谐振器以及所述并联臂谐振器之中的至少1个弹性波谐振器是按照本发明而构成的弹性波装置。
发明效果
根据本发明,能够提供一种即使在设为在边缘区域设置了质量附加膜的结构的情况下也能够在谐振频率附近或者反谐振频率附近抑制无用波的弹性波装置以及滤波器装置。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图2是沿着图1中的I-I线的示意性剖视图。
图3是第1比较例的弹性波装置的示意性俯视图。
图4是示出本发明的第1实施方式、第1比较例以及第2比较例中的导纳频率特性的图。
图5是示出第1比较例中的、无用波的激励强度的图。
图6是用于说明质量附加膜的尺寸的示意性俯视图。
图7是示出质量附加膜中的位于间隙区域的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸、和导纳频率特性的关系的图。
图8是示出质量附加膜中的位于间隙区域的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸、和回波损耗的关系的图。
图9是示出作为第1实施方式中的质量附加膜的材料使用了氧化硅的情况、使用了氧化钽的情况、以及第1比较例中的回波损耗的图。
图10是本发明的第1实施方式的变形例涉及的弹性波装置的示意性主视剖视图。
图11是示出本发明的第2实施方式以及第1比较例中的、作为质量附加膜的材料使用了氧化硅的情况下的导纳频率特性的图。
图12是示出本发明的第2实施方式以及第1比较例中的、作为质量附加膜的材料使用了氧化钽的情况下的导纳频率特性的图。
图13是示出间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸、和导纳频率特性的关系的图。
图14是本发明的第3实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图15是本发明的第4实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图16是示出本发明的第2实施方式以及第4实施方式的变形例中的导纳频率特性的图。
图17是本发明的第5实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图18是本发明的第6实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图19是第1参考例的弹性波装置的示意性俯视图。
图20是示出本发明的第1实施方式、第6实施方式以及第1参考例中的导纳频率特性的图。
图21是本发明的第7实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图22是本发明的第8实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图23是本发明的第8实施方式的变形例涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图24是本发明的第9实施方式涉及的滤波器装置的电路图。
图25是本发明的第10实施方式涉及的滤波器装置的电路图。
图26是本发明的第10实施方式中的、第4弹性波谐振器的示意性俯视图。
图27是示出本发明的第10实施方式中的、第3弹性波谐振器以及第4弹性波谐振器的导纳频率特性的图。
图28是本发明的第11实施方式中的、第5弹性波谐振器的示意性俯视图。
图29是示出本发明的第11实施方式中的第5弹性波谐振器、和第2参考例以及第3参考例的弹性波谐振器中的、导纳频率特性的图。
图30是本发明的第12实施方式中的、第6弹性波谐振器的示意性俯视图。
图31是示出本发明的第12实施方式中的第3弹性波谐振器、第5弹性波谐振器以及第6弹性波谐振器中的、导纳频率特性的图。
图32的(a)是示出利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的外观的简图式立体图,图32的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图。
图33是沿着图32的(a)中的A-A线的部分的剖视图。
图34的(a)是用于说明在弹性波装置的压电膜传播的兰姆波的示意性主视剖视图,图34的(b)是用于说明在弹性波装置中的压电膜传播的厚度剪切模式的体波的示意性主视剖视图。
图35是示出厚度剪切模式的体波的振幅方向的图。
图36是示出利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的谐振特性的图。
图37是示出将相邻的电极的中心间距离设为p并将压电层的厚度设为d的情况下的d/p和作为谐振器的相对带宽的关系的图。
图38是利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。
图39是示出出现杂散的参考例的弹性波装置的谐振特性的图。
图40是示出相对带宽和作为杂散的大小的用180度进行了归一化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的图。
图41是示出d/2p和金属化率MR的关系的图。
图42是示出使d/p无限接近0的情况下的相对带宽相对于LiNbO3的欧拉角(0°,θ,ψ)的映射的图。
图43是具有声多层膜的弹性波装置的主视剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明,由此使本发明变得明确。
另外,预先指出的是,本说明书所记载的各实施方式是例示性的,能够在不同的实施方式间进行结构的部分置换或者组合。
图1是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。图2是沿着图1中的I-I线的示意性剖视图。
如图1所示,弹性波装置10具有压电性基板12和IDT电极11。如图2所示,压电性基板12具有支承构件13和压电层14。在本实施方式中,支承构件13包含支承基板16和绝缘层15。在支承基板16上设置有绝缘层15。在绝缘层15上设置有压电层14。不过,支承构件13也可以仅由支承基板16构成。
压电层14具有第1主面14a以及第2主面14b。第1主面14a和第2主面14b相互对置。第1主面14a以及第2主面14b之中的第2主面14b位于支承构件13侧。
作为支承基板16的材料,例如,能够使用硅等半导体、氧化铝等陶瓷等。作为绝缘层15的材料,能够使用氧化硅或氧化钽等适当的电介质。压电层14例如是LiNbO3层等铌酸锂层或LiTaO3层等钽酸锂层。压电层14作为晶轴具有X轴、Y轴以及Z轴。
如图2所示,在绝缘层15设置有凹部。在绝缘层15上设置有压电层14,使得堵住凹部。由此,构成有中空部。该中空部是空洞部10a。在本实施方式中,支承构件13和压电层14配置为支承构件13的一部分以及压电层14的一部分夹着空洞部10a相互对置。不过,支承构件13中的凹部也可以跨绝缘层15以及支承基板16而设置。或者,也可以是,仅设置在支承基板16的凹部被绝缘层15堵住。凹部也可以设置于压电层14。另外,空洞部10a也可以是设置于支承构件13的贯通孔。
如图1所示,IDT电极11具有1对汇流条和多个电极指。具体地,1对汇流条是第1汇流条26以及第2汇流条27。第1汇流条26和第2汇流条27相互对置。具体地,多个电极指是多个第1电极指28以及多个第2电极指29。多个第1电极指28的一端分别与第1汇流条26连接。多个第2电极指29的一端分别与第2汇流条27连接。多个第1电极指28和多个第2电极指29彼此相互交错对插。IDT电极11可以包含单层的金属膜,或者,也可以包含层叠金属膜。
以下,有时将第1汇流条26以及第2汇流条27仅记载为汇流条。有时将第1电极指28以及第2电极指29仅记载为电极指。在将多个电极指延伸的方向设为电极指延伸方向并将相邻的电极指彼此相互对置的方向设为电极指对置方向时,在本实施方式中,电极指延伸方向和电极指对置方向正交。
在从电极指对置方向观察时,相邻的电极指彼此相互重叠的区域是交叉区域F。交叉区域F是基于IDT电极11的结构而定义的、压电层14的区域。交叉区域F具有中央区域H和1对边缘区域。1对边缘区域配置为在电极指延伸方向上夹着中央区域H。
具体地,1对边缘区域是第1边缘区域Ea以及第2边缘区域Eb。第1边缘区域Ea位于第1汇流条26侧。第2边缘区域Eb位于第2汇流条27侧。
位于交叉区域F与1对汇流条之间的区域是1对间隙区域。具体地,1对间隙区域时第1间隙区域Ga以及第2间隙区域Gb。第1间隙区域Ga位于第1汇流条26与第1边缘区域Ea之间。第2间隙区域Gb位于第2汇流条27与第2边缘区域Eb之间。各间隙区域与交叉区域F同样地,是基于IDT电极11的结构而定义的、压电层14的区域。
以下,有时将第1边缘区域Ea以及第2边缘区域Eb仅记载为边缘区域。同样地,有时将第1间隙区域Ga以及第2间隙区域Gb仅记载为间隙区域。进而,以下,在构件设置为在俯视下与边缘区域重叠的情况下,有时仅记载为该构件设置在边缘区域。例如,即使在该构件不直接地设置在压电层14上的情况下,也有时记载为该构件设置在边缘区域。关于间隙区域也同样。
在本说明书中,所谓俯视,是指从相当于图2中的上方的方向,沿着支承构件13以及压电层14的层叠方向来观察。另外,在图2中,例如,支承基板16以及压电层14之中的压电层14侧是上方。
如图1所示,在压电层14的第1主面14a,设置有多个质量附加膜。具体地,多个质量附加膜是多个第1质量附加膜24以及多个第2质量附加膜25。更具体地,多个第1质量附加膜24跨第1边缘区域Ea以及第1间隙区域Ga而设置。多个第1质量附加膜24沿着电极指对置方向排列。
在本说明书中,所谓多个质量附加膜沿着电极指对置方向排列,是指在从电极指延伸方向观察时,多个质量附加膜在电极指对置方向上排列。在本实施方式中,在俯视下,将多个第1质量附加膜24的中心彼此连结的假想线与电极指对置方向平行地延伸。不过,相邻的第1质量附加膜24中的各自的中心的、电极指延伸方向上的位置也可以相互不同。
多个第2质量附加膜25跨第2边缘区域Eb以及第2间隙区域Gb而设置。多个第2质量附加膜25沿着电极指对置方向排列。另外,只要设置有多个第1质量附加膜24以及多个第2质量附加膜25之中的至少一者即可。以下,有时将第1质量附加膜24以及第2质量附加膜25仅记载为质量附加膜。
在多个质量附加膜沿着电极指对置方向排列的结构中,配置有多个质量附加膜的、电极指对置方向上的周期没有特别限定。例如,与质量附加膜在俯视下重叠的电极指可以是全部的电极指,也可以是电极指对置方向上的每隔1根的电极指。在本实施方式中,各第1质量附加膜24设置为覆盖各第2电极指29的前端部。各第2质量附加膜25设置为覆盖各第1电极指28的前端部。
多个第1质量附加膜24以及多个第2质量附加膜25设置为不位于相邻的电极指间的至少一部分。换言之,第1质量附加膜24以及第2质量附加膜25均未设置在相邻的电极指间的至少一部分。即,在第1边缘区域Ea中,压电层14中的、位于电极指间的部分的至少一部分从第1质量附加膜24露出。同样地,在第2边缘区域Eb中,压电层14中的、位于电极指间的部分的至少一部分从第2质量附加膜25露出。更详细地,在本实施方式中,与各质量附加膜在俯视下重叠的电极指仅为1根。
本实施方式的弹性波装置10是构成为能够利用厚度剪切模式的体波的弹性波谐振器。更具体地,在弹性波装置10中,在将压电层14的厚度设为d并将相邻的电极指彼此的中心间距离设为p的情况下,d/p为0.5以下。由此,可适当地激励厚度剪切模式的体波。另外,在从电极指对置方向观察时,相邻的电极指彼此相互重叠并且相邻的电极指彼此的中心间的区域是激励区域。在各激励区域中,激励厚度剪切模式的体波。具体地,激励区域是基于IDT电极11的结构而定义的、压电层14的区域。
图2所示的空洞部10a是本发明中的声反射部。通过声反射部能够将弹性波的能量有效地封闭在压电层14侧。声反射部只要在俯视下设置于支承构件中的与IDT电极的至少一部分重叠的位置即可。例如,在支承构件的表面上,作为声反射部,也可以设置后述的声多层膜等声反射膜。
本实施方式的特征在于,多个质量附加膜设置为不位于相邻的电极指间的至少一部分。由此,能够抑制由设置质量附加膜而产生的无用波。另外,在谐振频率附近或者反谐振频率附近产生该无用波。因而,在本实施方式中,即使在设为在边缘区域设置了质量附加膜的结构的情况下,也能够在谐振频率附近或者反谐振频率附近抑制无用波。以下,通过对本实施方式和第1比较例以及第2比较例进行比较,由此说明该效果的详情。
第1比较例与第1实施方式的不同点在于,如图3所示,1对质量附加膜114以及质量附加膜115设置在相邻的电极指间的全部。具体地,在第1比较例中,质量附加膜114跨第1边缘区域Ea以及第1间隙区域Ga而设置。质量附加膜115跨第2边缘区域Eb以及第2间隙区域Gb而设置。各质量附加膜连续地设置为在俯视下与多个电极指和电极指间的区域重叠。
第2比较例与第1实施方式的不同点在于,未设置质量附加膜。在具有第1实施方式的结构的弹性波装置、第1比较例的弹性波装置以及第2比较例的弹性波装置各自中,测定了导纳频率特性。
图4是示出第1实施方式、第1比较例以及第2比较例中的导纳频率特性的图。另外,在图4中的双点划线所包围的频带附近的导纳小的情况下,弹性波谐振器的损耗小。不过,双点划线的位置是一个例子,有时双点划线以外的频率也具有与弹性波谐振器的损耗的大小的相关关系。图4中的箭头M1示出产生无用波的谐振频率附近的频率。箭头M2示出产生无用波的反谐振频率附近的频率。在示出其它频率特性的图中也同样。
如图4所示,在第1比较例中,在箭头M1以及箭头M2所示的频率附近,产生了起因于无用波的大的纹波。另一方面,在第2比较例中,在箭头M1以及箭头M2所示的频率附近,未产生起因于无用波的纹波。因而,可知第1比较例中的、在谐振频率附近以及反谐振频率附近产生的无用波起因于设置有质量附加膜。
另一方面,可知在第1实施方式中,与第1比较例相比,抑制了在谐振频率附近以及反谐振频率附近产生的无用波。这是由于以下的理由。
图5是示出第1比较例中的、无用波的激励强度的图。
在第1比较例中,在质量附加膜设置于电极指间的部分的区域中,无用波的激励强度特别大。另一方面,在质量附加膜与电极指层叠的区域中,无用波的激励强度小。而且,在图1所示的第1实施方式中,多个第1质量附加膜24以及多个第2质量附加膜25设置为不位于相邻的电极指间的至少一部分。由此,能够抑制由设置有质量附加膜而产生的无用波。即,能够在谐振频率附近以及反谐振频率附近抑制无用波。
除此之外,如图4所示,可知在第1实施方式中,与第2比较例相比,能够抑制损耗变差。这是由于在第1实施方式中设置有多个第1质量附加膜24以及多个第2质量附加膜25。由此,能够抑制弹性波泄漏到各汇流条侧,能够抑制损耗变差。
进而,准备了具有第1实施方式的结构的多个弹性波装置。在多个弹性波装置之间,第1质量附加膜24的尺寸相互不同,并且第2质量附加膜25的尺寸相互不同。具体地,在上述多个弹性波装置中,图6所示的第1质量附加膜24的尺寸L1相互不同。
更具体地,尺寸L1是第1质量附加膜24中的位于第1间隙区域Ga的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸。同样地,设第2质量附加膜25的尺寸L1也是第2质量附加膜25中的位于第2间隙区域Gb的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸。在上述的各弹性波装置中,第1质量附加膜24和第2质量附加膜25的尺寸L1相同。而且,在上述多个弹性波装置中,分别地设第1质量附加膜24以及第2质量附加膜25的尺寸L1为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或者7μm。
另一方面,在上述多个弹性波装置中,图6所示的第1质量附加膜24的尺寸L2相同。更具体地,尺寸L2是第1质量附加膜24中的位于电极指间的区域的部分的沿着电极指对置方向的尺寸。另外,图6所示的第1质量附加膜24跨一方的电极指间的区域、在俯视下与电极指重叠的区域、以及另一方的电极指间的区域而设置。尺寸L2是第1质量附加膜24中的、位于两个电极指间的区域之中的一者的部分的尺寸。
同样地,设第2质量附加膜25的尺寸L2也是第2质量附加膜25中的位于电极指间的区域的部分的沿着电极指对置方向的尺寸。而且,在上述多个弹性波装置中,第2质量附加膜25的尺寸L2相同。在上述多个弹性波装置中,第1质量附加膜24以及第2质量附加膜25的尺寸L2设为0.5μm。
在上述多个弹性波装置中,第1质量附加膜24的厚度相同。同样地,在上述多个弹性波装置中,第2质量附加膜25的厚度相同。在上述多个弹性波装置中,第1质量附加膜24以及第2质量附加膜25的厚度设为50nm。测定了所准备的上述多个弹性波装置的导纳频率特性以及回波损耗。
图7是示出质量附加膜中的位于间隙区域的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸、和导纳频率特性的关系的图。图8是示出质量附加膜中的位于间隙区域的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸、和回波损耗的关系的图。即,图7以及图8示出了上述尺寸L1、和导纳频率特性以及回波损耗的关系。
如图7以及图8所示,可知质量附加膜中的位于间隙区域的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸变得越大,产生无用波的频率变得越低。而且,可知该尺寸变得越大,产生无用波的频率越远离谐振频率。
质量附加膜中的位于间隙区域的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸优选为2μm以上。由此,能够有效地使产生无用波的频率远离谐振频率。由此,在弹性波装置被用于滤波器装置的情况下,能够抑制无用波对滤波器特性的影响。因此,能够抑制滤波器特性变差。
再者,在第1实施方式中,在层叠有质量附加膜以及电极指的部分中,压电层14、电极指以及质量附加膜按压电层14、电极指以及质量附加膜的顺序层叠。不过,在该部分中,压电层14、质量附加膜以及电极指也可以按压电层14、质量附加膜以及电极指的顺序层叠。
第1质量附加膜24在俯视下,仅与第1电极指28以及第2电极指29之中的第2电极指29重叠。第2质量附加膜25在俯视下,仅与第1电极指28以及第2电极指29之中的第1电极指28重叠。另外,第1质量附加膜24也可以在俯视下与第1电极指28重叠。第2质量附加膜25也可以在俯视下与第2电极指29重叠。
图4、图7、图8所示的第1实施方式的结果是作为质量附加膜的第1质量附加膜24以及第2质量附加膜25包含氧化硅的情况下的结果。在本说明书中,所谓某构件包含某材料,包括包含弹性波装置的电特性不变差的程度的微量杂质的情况。另外,第1质量附加膜24以及第2质量附加膜25例如只要包含从由氧化硅、氧化钽、氧化铌、氧化钨、氧化铪构成的组选择的至少1种材料即可。不过,第1质量附加膜24以及第2质量附加膜25的材料不限定于上述。
在此,对作为质量附加膜的材料使用了氧化硅的情况和使用了氧化钽的情况下的回波损耗进行了比较。更具体地,对作为第1质量附加膜24以及第2质量附加膜25的材料使用了SiO2的情况和使用了Ta2O5的情况下的回波损耗进行了比较。还一并示出图3所示的第1比较例的回波损耗。
图9是示出作为第1实施方式中的质量附加膜的材料使用了氧化硅的情况、使用了氧化钽的情况、以及第1比较例中的回波损耗的图。另外,在图9中的双点划线所包围的频带附近的回波损耗小的情况下,弹性波谐振器的损耗小。不过,双点划线的位置是一个例子。
可知,不限于质量附加膜的材料为氧化硅的情况、以及质量附加膜的材料为氧化钽的情况,与第1比较例相比,抑制了图9中的箭头M1所示的谐振频率附近的无用波。另外,在质量附加膜的材料为氧化钽的情况下,更进一步抑制了无用波。另一方面,在质量附加膜的材料为氧化硅的情况、以及质量附加膜的材料为氧化钽的情况下,损耗的大小相等。
质量附加膜中的与电极指层叠的部分的厚度优选为5nm以上且100nm以下。同样地,质量附加膜中的、不与电极指层叠的部分的厚度优选为5nm以上且100nm以下。另外,在作为质量附加膜的材料使用了氧化硅的情况下,上述的各个部分的厚度更优选为25nm以上且75nm以下。在作为质量附加膜的材料使用了氧化钽的情况下,上述的各个部分的厚度更优选为5nm以上且35nm以下。
在第1实施方式中,图6所示的第1质量附加膜24的尺寸L2不为0。在第2质量附加膜25中也同样。另外,在本发明中,第1质量附加膜24以及第2质量附加膜25的尺寸L2也可以为0。不过,质量附加膜的尺寸L2大于0,由此能够有效地抑制横模式。质量附加膜的尺寸L2只要比电极指间的区域的沿着电极指对置方向的尺寸小即可。
再者,如图2所示,在第1实施方式中,IDT电极11直接地设置在压电层14的第1主面14a。不过,不限定于此。例如,在图10所示的第1实施方式的变形例中,在压电层14的第1主面14a设置有电介质膜33。在电介质膜33上设置有IDT电极11。在该情况下,通过调整电介质膜33的厚度,从而能够容易地调整弹性波装置的相对带宽。
作为电介质膜33的材料,例如,能够使用氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅等。即使在本变形例中,也与第1实施方式同样地,能够抑制由设置有质量附加膜而产生的无用波。因而,能够在谐振频率附近或者反谐振频率附近抑制无用波。
本变形例中的、IDT电极11隔着电介质膜33间接地设置在压电层14的第1主面14a的结构也能够应用于本发明涉及的本变形例以外的结构。
在第1实施方式中,压电层14包含Z切割的铌酸锂。不过,压电层14也可以包含旋转Y切割的铌酸锂。由第2实施方式来示出该例子。另外,第2实施方式的弹性波装置在除了压电层14的材料以外的方面,具有与第1实施方式的弹性波装置10同样的结构。
在具有第2实施方式的结构的弹性波装置和图3所示的第1比较例中,对导纳频率特性进行了比较。另外,在作为质量附加膜的材料使用了SiO2的情况、以及使用了Ta2O5的情况下,分别进行了上述比较。在该比较中,第1比较例中的压电层包含旋转Y切割的铌酸锂。
图11是示出第2实施方式以及第1比较例中的、作为质量附加膜的材料使用了氧化硅的情况下的导纳频率特性的图。图12是示出第2实施方式以及第1比较例中的、作为质量附加膜的材料使用了氧化钽的情况下的导纳频率特性的图。
如图11以及图12所示,可知在第2实施方式中,与第1比较例相比,在反谐振频率附近抑制了无用波。
进而,准备了具有第2实施方式的结构的多个弹性波装置。在上述多个弹性波装置之间,间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸相互不同。另外,在上述的各弹性波装置中,第1间隙区域Ga以及第2间隙区域Gb的沿着电极指延伸方向的尺寸相同。在上述多个弹性波装置中,分别设第1间隙区域Ga以及第2间隙区域Gb的沿着电极指延伸方向的尺寸为0.5μm、1μm、1.5μm、2μm或者2.5μm。测定了上述多个弹性波装置的导纳频率特性。
图13是示出间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸、和导纳频率特性的关系的图。
如图13所示,可知间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸越大,损耗变得越小。特别是,可知在间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸为1μm以上的情况下,损耗变小。鉴于此,间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸优选为1μm以上。由此,能够有效地抑制损耗变差。
在第1实施方式以及第2实施方式中,多个质量附加膜的俯视下的面积均相同。而且,多个质量附加膜在俯视下不与汇流条重叠。不过,不限定于这些。以下,由第3实施方式以及第4实施方式来示出质量附加膜的结构与第1实施方式以及第2实施方式不同的例子。
在除了质量附加膜以外的方面,第3实施方式以及第4实施方式的弹性波装置具有与第1实施方式的弹性波装置10同样的结构。即使在第3实施方式以及第4实施方式中,也与第1实施方式同样地,能够抑制由设置有质量附加膜而产生的无用波。因而,能够在谐振频率附近或者反谐振频率附近抑制无用波。
图14是第3实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
在本实施方式中,多个第1质量附加膜24的沿着电极指延伸方向的尺寸相互不同。因此,多个第1质量附加膜24的俯视下的面积相互不同。同样地,多个第2质量附加膜25的沿着电极指延伸方向的尺寸相互不同。因此,多个第2质量附加膜25的俯视下的面积相互不同。
不过,多个第1质量附加膜24只要包含俯视下的面积不同的至少1个第1质量附加膜24即可。同样地,多个第2质量附加膜25只要包含俯视下的面积不同的至少1个第2质量附加膜25即可。
在本实施方式中,按照每个质量附加膜,所产生的无用波的频率不同。像这样,能够使无用波的频率分散,因此作为整体,能够抑制无用波。
另外,在利用声表面波的弹性波装置的情况下,通过多个电极指整体来激励声表面波。相对于此,在利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的情况下,在压电层14设置有1对第1电极指28以及第2电极指29的部分作为1个谐振器发挥功能。该弹性波装置的结构相当于这样的多个谐振器并联地连接的结构。因而,在本发明中,即使质量附加膜的面积不一样,频率特性中的波形也不易破坏。即,能够不使电特性变差地抑制无用波。
图15是第4实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
在本实施方式中,多个第1质量附加膜24从第1间隙区域Ga到达与第1汇流条26在俯视下重叠的部分。更具体地,多个第1质量附加膜24跨设置有第1边缘区域Ea、第1间隙区域Ga以及第1汇流条26的区域而设置。同样地,多个第2质量附加膜25在俯视下与第2汇流条27重叠。
在本实施方式中,压电层14、汇流条以及质量附加膜按压电层14、汇流条以及质量附加膜的顺序层叠。不过,压电层14、质量附加膜以及汇流条也可以按压电层14、质量附加膜以及汇流条的顺序层叠。
另外,在第3实施方式以及第4实施方式中,作为压电层14的材料,使用了Z切割的铌酸锂。不过,作为压电层14的材料,也可以使用旋转Y切割的铌酸锂。或者,作为压电层14的材料,也可以使用钽酸锂。
在此,准备了具有仅在压电层14包含旋转Y切割的铌酸锂这一点上与第4实施方式不同的、第4实施方式的变形例的结构的弹性波装置。进而,准备了具有第2实施方式的结构的弹性波装置。测定了它们的导纳频率特性。
图16是示出第2实施方式以及第4实施方式的变形例中的导纳频率特性的图。
如图16所示,在第4实施方式的变形例中,与第2实施方式同样地,能够在反谐振频率附近抑制无用波。像这样,可知根据在俯视下质量附加膜是否与汇流条重叠,在抑制无用波的效果上无大差异。
例如,在弹性波装置制造时,有时质量附加膜的位置由于设置质量附加膜时的校准偏移而偏移。不过,在第4实施方式及其变形例中,质量附加膜在俯视下与汇流条重叠。而且,在第4实施方式及其变形例的任意者中,均能够抑制起因于质量附加膜的无用波。像这样,即使质量附加膜的位置发生了偏移,影响也小。因而,在本发明中,能够减小制造时的校准偏移所引起的影响。
在第1实施方式~第4实施方式中,质量附加膜与电极指的前端部层叠。而且,在层叠有质量附加膜以及电极指的部分中,压电层14、电极指以及质量附加膜按该顺序层叠。不过,不限定于这些。以下,由第5实施方式~第7实施方式来示出质量附加膜的结构与第1实施方式~第4实施方式不同的例子。
在除了质量附加膜以外的方面,第5实施方式~第7实施方式的弹性波装置具有与第1实施方式的弹性波装置10同样的结构。即使在第5实施方式~第7实施方式中,也与第1实施方式同样地,能够抑制由设置有质量附加膜而产生的无用波。因而,能够在谐振频率附近或者反谐振频率附近抑制无用波。
图17是第5实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
在本实施方式中,第1质量附加膜24在俯视下,在三个方向上包围第2电极指29的前端部。第1质量附加膜24与第2电极指29相接。不过,第1质量附加膜24在俯视下不与第2电极指29重叠。第1质量附加膜24的俯视下的形状为U字状的形状。
更具体地,多个电极指具有第1面11a以及第2面11b、和侧面11c。第1面11a和第2面11b在厚度方向上相互对置。第1面11a以及第2面11b之中的第2面11b是压电层14侧的面。侧面11c与第1面11a以及第2面11b连接。第1质量附加膜24与第2电极指29的侧面11c相接。
同样地,第2质量附加膜25在俯视下,在三个方向上包围第1电极指28的前端部。第2质量附加膜25与第1电极指28的侧面11c相接。不过,第2质量附加膜25在俯视下不与第1电极指28重叠。第2质量附加膜25的俯视下的形状为U字状的形状。
另外,多个质量附加膜只要包含在俯视下在三个方向上包围电极指的前端部的至少1个质量附加膜即可。
在本实施方式中,质量附加膜在俯视下不与电极指的前端部重叠。由此,电极指的前端部处的质量附加变小。由此,能够提高弹性波装置的耐功率性。
图18是第6实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
在本实施方式中,第1质量附加膜24在俯视下,在三个方向上包围第2电极指29的前端部。不过,第1质量附加膜24不与第2电极指29相接。而且,第1质量附加膜24在俯视下不与第2电极指29重叠。
同样地,第2质量附加膜25在俯视下,在三个方向上包围第1电极指28的前端部。第2质量附加膜25不与第1电极指28的侧面相接。而且,第2质量附加膜25在俯视下不与第1电极指28重叠。
即使在本实施方式中,也与第5实施方式同样地,能够提高弹性波装置的耐功率性。
在此,在第1实施方式、第6实施方式和第1参考例中,对导纳频率特性进行了比较。第1参考例与第1实施方式的不同点在于,如图19所示,在边缘区域未设置质量附加膜124以及质量附加膜125。另外,在第1参考例中,与第1实施方式同样地,在间隙区域设置有质量附加膜124以及质量附加膜125。
图20是示出第1实施方式、第6实施方式以及第1参考例中的导纳频率特性的图。
如图20所示,在第1实施方式、第6实施方式以及第1参考例中,在谐振频率附近抑制了无用波。进而,可知在第1实施方式以及第6实施方式中,与第1参考例相比,损耗小。像这样,在第1实施方式以及第6实施方式中,在边缘区域设置有质量附加膜,因此能够抑制损耗变差。
图21是第7实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
在本实施方式中,第1质量附加膜24在俯视下,与第2电极指29的前端部重叠。更具体地,在层叠有第1质量附加膜24以及第2电极指29的部分中,压电层14、第1质量附加膜24以及第2电极指29按压电层14、第1质量附加膜24以及第2电极指29的顺序层叠。
同样地,第2质量附加膜25在俯视下,与第1电极指28的前端部重叠。更具体地,在层叠有第2质量附加膜25以及第1电极指28的部分中,压电层14、第2质量附加膜25以及第1电极指28按该顺序层叠。
在本实施方式中,在压电层14与电极指的前端部之间设置有质量附加膜。由此,可抑制施加于电极指的电场。由此,能够提高弹性波装置的耐功率性。
在第5实施方式~第7实施方式中,与第1实施方式同样地,作为压电层14的材料,使用了Z切割的铌酸锂。不过,作为压电层14的材料,也可以使用旋转Y切割的铌酸锂。或者,作为压电层14的材料,也可以使用钽酸锂。
图22是第8实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
本实施方式与第1实施方式的不同点在于,在压电层14上设置有电介质膜45。电介质膜45覆盖IDT电极11以及多个质量附加膜。因而,在层叠有质量附加膜以及电介质膜45的部分中,压电层14、质量附加膜以及电介质膜45按压电层14、质量附加膜以及电介质膜45的顺序层叠。除了上述的点以外,本实施方式的弹性波装置具有与第1实施方式的弹性波装置10同样的结构。
IDT电极11被电介质膜45保护。由此,IDT电极11不易破损。通过调整电介质膜45的厚度,从而还能够容易地调整频率。除此之外,即使在本实施方式中,也与第1实施方式同样地,能够抑制由设置有质量附加膜而产生的无用波。因而,能够在谐振频率附近或者反谐振频率附近抑制无用波。
对于电介质膜45,例如,能够使用氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅等。不过,电介质膜45的材料不限定于上述。
另外,质量附加膜以及电介质膜45的层叠的顺序不限定于上述。例如,在图23所示的第8实施方式的变形例中,在层叠有质量附加膜以及电介质膜45的部分中,压电层14、电介质膜45以及质量附加膜按压电层14、电介质膜45以及质量附加膜的顺序层叠。即使在该情况下,也与第8实施方式同样地,能够在谐振频率附近或者反谐振频率附近抑制无用波。
在第8实施方式及其变形例中,与第1实施方式同样地,作为压电层14的材料,使用了Z切割的铌酸锂。不过,作为压电层14的材料,也可以使用旋转Y切割的铌酸锂。或者,作为压电层14的材料,也可以使用钽酸锂。
本发明涉及的弹性波装置例如能够用于滤波器装置。以下示出该例。
图24是本发明的第9实施方式涉及的滤波器装置的电路图。
滤波器装置50是梯型滤波器。滤波器装置50具有第1信号端子52以及第2信号端子53、和多个串联臂谐振器以及多个并联臂谐振器。在本实施方式中,全部的串联臂谐振器以及全部的并联臂谐振器是弹性波谐振器。而且,全部的弹性波谐振器是本发明涉及的弹性波装置。不过,滤波器装置50中的至少1个弹性波谐振器只要是本发明涉及的弹性波装置即可。
第1信号端子52以及第2信号端子53例如可以构成为电极焊盘,或者也可以构成为布线。在本实施方式中,第2信号端子53为天线端子。天线端子与天线连接。
具体地,滤波器装置50的多个串联臂谐振器是串联臂谐振器S1、串联臂谐振器S2以及串联臂谐振器S3。具体地,多个并联臂谐振器是并联臂谐振器P1以及并联臂谐振器P2。
在第1信号端子52与第2信号端子53之间,串联臂谐振器S1、串联臂谐振器S2以及串联臂谐振器S3相互串联地连接。在串联臂谐振器S1和串联臂谐振器S2间的连接点与接地电位之间,连接有并联臂谐振器P1。在串联臂谐振器S2和串联臂谐振器S3间的连接点与接地电位之间,连接有并联臂谐振器P2。另外,滤波器装置50的电路结构不限定于上述。在本发明涉及的滤波器装置50为梯型滤波器的情况下,该滤波器装置50只要具有至少1个串联臂谐振器和至少1个并联臂谐振器即可。
或者,滤波器装置50例如也可以包含纵耦合谐振器型弹性波滤波器。在该情况下,滤波器装置50例如也可以包含与纵耦合谐振器型弹性波滤波器连接的串联臂谐振器或者并联臂谐振器。该串联臂谐振器或者该并联臂谐振器只要是本发明涉及的弹性波装置即可。
在本实施方式中,全部的弹性波谐振器共有压电性基板。压电性基板中的压电层例如可以包含Z切割的铌酸锂,也可以包含旋转Y切割的铌酸锂。或者,压电层还可以包含钽酸锂。各弹性波谐振器也可以具有独立的压电性基板。
构成滤波器装置50的通带的并联臂谐振器的反谐振频率位于滤波器装置50的通带内。因而,对于滤波器装置50中的通带内的电特性,并联臂谐振器中的在反谐振频率附近产生的无用波的影响大。构成滤波器装置50的通带的串联臂谐振器的谐振频率位于滤波器装置50的通带内。因而,对于滤波器装置50中的通带内的电特性,串联臂谐振器中的在谐振频率附近产生的无用波的影响也大。
在本实施方式中,各并联臂谐振器以及各串联臂谐振器是本发明涉及的弹性波装置。而且,对于各并联臂谐振器,例如,只要使用能够在反谐振频率附近抑制无用波的弹性波装置即可。对于各串联臂谐振器,例如,只要使用能够在谐振频率附近抑制无用波的弹性波装置即可。由此,能够抑制无用波对滤波器装置50的通带内的电特性的影响。除此之外,在将第1实施方式等弹性波装置用于串联臂谐振器或者并联臂谐振器的情况下,还能够在该弹性波谐振器中抑制损耗变差。因此,能够抑制滤波器装置50的滤波器特性变差。
在此,将滤波器装置50的串联臂谐振器之中的、作为本发明涉及的弹性波装置的串联臂谐振器设为第1弹性波谐振器。将滤波器装置50的并联臂谐振器之中的、作为本发明涉及的弹性波装置的并联臂谐振器设为第2弹性波谐振器。滤波器装置50优选具有至少1个第1弹性波谐振器以及至少1个第2弹性波谐振器。由此,能够更可靠地抑制滤波器特性变差。
在本实施方式中,第2弹性波谐振器的多个质量附加膜的厚度比第1弹性波谐振器的多个质量附加膜的厚度薄。在质量附加膜的厚度薄的情况下,可抑制反谐振频率附近的、起因于质量附加膜的无用波。因而,在本实施方式中,能够有效地抑制滤波器特性变差。
例如,在并联臂谐振器中在高频侧的频率产生了无用波的情况下,与在串联臂谐振器中在高频侧的频率产生了无用波的情况相比,对滤波器特性的影响大。相对于此,在本实施方式中,第2弹性波谐振器的多个质量附加膜的俯视下的面积的平均值比第1弹性波谐振器的多个质量附加膜的俯视下的面积的平均值大。在质量附加膜的面积大的情况下,可抑制在高频侧的频率产生的无用波。因而,在本实施方式中,能够更进一步抑制滤波器特性变差。
图25是第10实施方式涉及的滤波器装置的电路图。
滤波器装置60是梯型滤波器。本实施方式在电路结构以及各弹性波谐振器的结构上,不同于第9实施方式。
具体地,滤波器装置60的多个串联臂谐振器是串联臂谐振器S11、串联臂谐振器S12、串联臂谐振器S13以及串联臂谐振器S14。具体地,多个并联臂谐振器是并联臂谐振器P11、并联臂谐振器P12以及并联臂谐振器P13。
在第1信号端子52与第2信号端子53之间,串联臂谐振器S11、串联臂谐振器S12、串联臂谐振器S13以及串联臂谐振器S14相互串联地连接。在串联臂谐振器S11和串联臂谐振器S12间的连接点与接地电位之间,连接有并联臂谐振器P11。在串联臂谐振器S12和串联臂谐振器S13间的连接点与接地电位之间,连接有并联臂谐振器P12。在串联臂谐振器S13和串联臂谐振器S14间的连接点与接地电位之间,连接有并联臂谐振器P13。
在本实施方式中,全部的弹性波谐振器共有压电性基板。更具体地,本实施方式中的压电性基板的压电层包含旋转Y切割的铌酸锂。
在此,将具有包含旋转Y切割的铌酸锂的压电层的、作为本发明涉及的弹性波装置的弹性波谐振器设为第3弹性波谐振器。在本实施方式中,第3弹性波谐振器是第2实施方式涉及的弹性波装置。在滤波器装置60中,全部的并联臂谐振器是第3弹性波谐振器。
在滤波器装置60的各第3弹性波谐振器中,如援用图1示出的那样,跨第1边缘区域Ea以及第1间隙区域Ga而设置有第1质量附加膜24。另外,在本实施方式中,在第1间隙区域Ga的、电极指延伸方向上的全部设置有第1质量附加膜24。因而,第1质量附加膜24中的设置在第1间隙区域Ga的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸与第1间隙区域Ga的沿着电极指延伸方向的尺寸相同。
同样地,跨第2边缘区域Eb以及第2间隙区域Gb而设置有第2质量附加膜25。第2质量附加膜25中的设置在第2间隙区域Gb的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸与第2间隙区域Gb的沿着电极指延伸方向的尺寸相同。另外,各质量附加膜也可以设置在各间隙区域的、电极指延伸方向上的一部分。
另一方面,将作为具有包含旋转Y切割的铌酸锂的压电层而不具有质量附加膜的弹性波装置的弹性波谐振器设为第4弹性波谐振器。另外,如图26所示,第4弹性波谐振器与第3弹性波谐振器同样地,具有IDT电极11。在滤波器装置60中,全部的串联臂谐振器是第4弹性波谐振器。在本实施方式中,第3弹性波谐振器中的间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸比第4弹性波谐振器中的间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸大。
分别准备了单体的第3弹性波谐振器以及第4弹性波谐振器,并测定了导纳频率特性。
图27是示出第10实施方式中的、第3弹性波谐振器以及第4弹性波谐振器的导纳频率特性的图。
第3弹性波谐振器是第2实施方式涉及的弹性波装置,如图27所示,在谐振频率附近抑制了无用波。进而,在第3弹性波谐振器中,在7000MHz附近抑制了无用波,并且包含7600MHz附近的高频侧的频率在内损耗小。这是由于在第3弹性波谐振器中间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸大。更详细地,如图13所示,在第3弹性波谐振器中,间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸越大,越能够抑制损耗变差。
在像本实施方式这样将第3弹性波谐振器用于滤波器装置的情况下,优选将第3弹性波谐振器作为并联臂谐振器使用。在并联臂谐振器中的高频侧的频率的损耗大的情况下,与串联臂谐振器中的高频侧的频率的损耗大的情况相比,对滤波器特性的影响大。而且,在将第3并联臂谐振器作为并联臂谐振器使用的情况下,能够抑制该并联臂谐振器中的高频侧的频率的损耗。由此,能够改善滤波器特性。
优选作为并联臂谐振器使用的、第3弹性波谐振器中的间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸比作为串联臂谐振器使用的、第4弹性波谐振器中的间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸大。由此,能够更可靠地抑制第3弹性波谐振器的损耗变差。因此,能够更可靠地改善滤波器装置60中的滤波器特性。
另外,第4弹性波谐振器不具有质量附加膜,因此不会产生起因于质量附加膜的无用波。因此,如图27所示,谐振频率附近的无用波的强度小。
除此之外,在第4弹性波谐振器中,除了7600MHz附近的高频侧的频率以外,损耗没有特别变差。这是由于对于第4弹性波谐振器的压电层使用了旋转Y切割的铌酸锂。进一步地,由于在第4弹性波谐振器中未设置质量附加膜。更具体地,由于在俯视下质量附加膜不与电极指的前端重叠。第4弹性波谐振器作为串联臂谐振器使用,由此滤波器装置60中的滤波器特性不易变差。
不过,例如,也可以是,至少1个并联臂谐振器为第3弹性波谐振器,至少1个串联臂谐振器为第4弹性波谐振器。即使在该情况下,也在滤波器装置60中的、第3弹性波谐振器中,能够在谐振频率附近或者反谐振频率附近抑制无用波。而且,能够抑制滤波器装置60的滤波器特性变差。
优选全部的第4弹性波谐振器为串联臂谐振器。在该情况下,能够更可靠地抑制滤波器装置60的滤波器特性变差。
以下,示出仅各弹性波谐振器的结构与第10实施方式不同的、第11实施方式以及第12实施方式。另外,在第11实施方式以及第12实施方式中,全部的弹性波谐振器共有压电性基板。不过,各弹性波谐振器也可以具有单独的压电性基板。
在第11实施方式中,与第10实施方式同样地,全部的并联臂谐振器为第3弹性波谐振器。另一方面,全部的串联臂谐振器为第5弹性波谐振器。
在作为本发明涉及的弹性波装置的第3弹性波谐振器中,能够在谐振频率附近或者反谐振频率附近抑制无用波。除此之外,能够抑制高频侧的频率下的损耗变差。而且,即使在第11实施方式中,也与第10实施方式同样地,作为并联臂谐振器使用了第3弹性波谐振器。通过它们,能够抑制第11实施方式涉及的滤波器装置的滤波器特性变差。
以下,对第5弹性波谐振器进行说明。
图28是第11实施方式中的、第5弹性波谐振器的示意性俯视图。
在第5弹性波谐振器中,压电性基板12的压电层14包含旋转Y切割的铌酸锂。第5弹性波谐振器具有IDT电极11、和1对质量附加膜104以及质量附加膜105。质量附加膜104以及质量附加膜105具有带状的形状。
质量附加膜104设置在第1间隙区域Ga,并且未设置在交叉区域F。质量附加膜104连续地设置为在俯视下与多个电极指和电极指间的区域重叠。
另外,在第11实施方式中,在第1间隙区域Ga的、电极指延伸方向上的全部设置有质量附加膜104。因而,质量附加膜104的沿着电极指延伸方向的尺寸与第1间隙区域Ga的沿着电极指延伸方向的尺寸相同。
同样地,质量附加膜105设置在第2间隙区域Gb,并且未设置在交叉区域F。质量附加膜105连续地设置为在俯视下与多个电极指和电极指间的区域重叠。质量附加膜105的沿着电极指延伸方向的尺寸与第2间隙区域Gb的沿着电极指延伸方向的尺寸相同。
另外,在第5弹性波谐振器中,各质量附加膜也可以设置在各间隙区域的、电极指延伸方向上的一部分。或者,在第5弹性波谐振器中,也可以是,在俯视下,质量附加膜104以及质量附加膜105之中的至少一者与汇流条重叠。在第5弹性波谐振器中,质量附加膜只要设置在第1间隙区域Ga以及第2间隙区域Gb之中的至少一者即可。
准备了单体的第5弹性波谐振器,并测定了导纳频率特性。进而,研究了质量附加膜的位置偏移所引起的、对导纳频率特性的影响。具体地,准备了第2参考例以及第3参考例的弹性波谐振器,并测定了各自的弹性波谐振器的导纳频率特性。另外,上述的位置偏移起因于设置质量附加膜时的校准偏移等。
在第2参考例的弹性波谐振器中,各质量附加膜设置在间隙区域的整体以及边缘区域的一部分。更具体地,在该弹性波谐振器中,质量附加膜在边缘区域的一部分连续地设置为在俯视时与多个电极指和电极指间的区域重叠。更详细地,该弹性波谐振器中的质量附加膜的沿着电极指延伸方向的尺寸比间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸大150nm。
在第3参考例的弹性波谐振器中,质量附加膜设置在间隙区域的、电极指延伸方向上的一部分。更具体地,在该弹性波谐振器中,质量附加膜与电极指的前端相接,并且不与汇流条相接。更详细地,该弹性波谐振器中的质量附加膜的沿着电极指延伸方向的尺寸比间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸小150nm。
图29是示出第11实施方式中的第5弹性波谐振器、和第2参考例以及第3参考例的弹性波谐振器中的、导纳频率特性的图。
如图29所示,在第5弹性波谐振器中,除了7600MHz附近的高频侧的频率以外,损耗没有特别变差。这是由于对于第5弹性波谐振器的压电层使用了旋转Y切割的铌酸锂。进一步地,由于在第5弹性波谐振器中在俯视时质量附加膜不与电极指的前端重叠。
同样地,即使在第2参考例以及第3参考例中,也是除了7600MHz附近的高频侧的频率以外,损耗变差小。鉴于这些,可知只要质量附加膜的位置偏移为150nm程度的偏移,特性的差就小。
在串联臂谐振器中,即使高频侧的频率下的损耗大,对滤波器特性的影响也小。而且,如上述,在第5弹性波谐振器中,除了7600MHz附近的高频侧的频率以外,损耗没有特别变差。因而,通过第5弹性波谐振器作为串联臂谐振器使用,从而滤波器特性不易变差。
进而,在第3弹性波谐振器以及第5弹性波谐振器中,研究了能够有效地改善损耗的质量附加膜的厚度、以及间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸。
在第3弹性波谐振器中,在间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸为1.5μm程度的情况下,能够有效地改善损耗。而且,在质量附加膜的厚度为25nm以上且35nm以下的情况下,能够有效地改善损耗。
另一方面,在第5弹性波谐振器中,在间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸为3μm程度的情况下,能够有效地改善损耗。而且,在质量附加膜的厚度为15nm以上且25nm以下的情况下,能够有效地改善损耗。
鉴于这些,优选作为并联臂谐振器的第3弹性波谐振器的质量附加膜的厚度比作为串联臂谐振器的第5弹性波谐振器的质量附加膜的厚度厚。优选作为并联臂谐振器的第3弹性波谐振器中的间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸为作为串联臂谐振器的第5弹性波谐振器中的间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸以下。由此,在第3弹性波谐振器以及第5弹性波谐振器中,能够改善损耗。由此,能够改善滤波器装置中的滤波器特性。
另外,在本发明涉及的滤波器装置中,至少1个第3弹性波谐振器优选为并联臂谐振器。不过,第3弹性波谐振器也可以为串联臂谐振器。另一方面,至少1个第5弹性波谐振器优选为串联臂谐振器。不过,第5弹性波谐振器也可以为并联臂谐振器。
以下,对第12实施方式涉及的滤波器装置的结构进行说明。在第12实施方式中,除了第3弹性波谐振器~第5弹性波谐振器之外,还设置有第6弹性波谐振器。
更具体地,若援用图25,则串联臂谐振器S11以及并联臂谐振器P11为第3弹性波谐振器。串联臂谐振器S12为第4弹性波谐振器。串联臂谐振器S13以及并联臂谐振器P12为第5弹性波谐振器。串联臂谐振器S14以及并联臂谐振器P13为第6弹性波谐振器。像这样,第6弹性波谐振器既可以作为串联臂谐振器使用,也可以作为并联臂谐振器使用。另外,在此示出的第3弹性波谐振器~第6弹性波谐振器的配置为一个例子,第3弹性波谐振器~第6弹性波谐振器的配置不限定于上述。
即使在第12实施方式的滤波器装置中,也与第10实施方式以及第11实施方式同样地,使用了作为本发明涉及的弹性波装置的第3弹性波谐振器。因而,能够在滤波器装置中的弹性波谐振器的、谐振频率附近或者反谐振频率附近抑制无用波。因此,能够抑制滤波器特性变差。
以下,对第6弹性波谐振器进行说明。
图30是第12实施方式中的、第6弹性波谐振器的示意性俯视图。
在第6弹性波谐振器中,压电性基板12的压电层14包含旋转Y切割的铌酸锂。第6弹性波谐振器具有IDT电极11、和1对质量附加膜114以及质量附加膜115。质量附加膜114以及质量附加膜115具有带状的形状。
质量附加膜114跨第1边缘区域Ea以及第1间隙区域Ga而设置。质量附加膜114连续地设置为在俯视下与多个电极指和电极指间的区域重叠。
另外,在第12实施方式中,在第1间隙区域Ga的、电极指延伸方向上的全部设置有质量附加膜114。因而,质量附加膜114中的设置在第1间隙区域Ga的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸与第1间隙区域Ga的沿着电极指延伸方向的尺寸相同。
同样地,质量附加膜115跨第2边缘区域Eb以及第2间隙区域Gb而设置。质量附加膜115连续地设置为在俯视下与多个电极指和电极指间的区域重叠。质量附加膜115中的设置在第2间隙区域Gb的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸与第2间隙区域Gb的沿着电极指延伸方向的尺寸相同。
另外,在第6弹性波谐振器中,各质量附加膜中的设置在各间隙区域的部分也可以位于各间隙区域的、电极指延伸方向上的一部分。或者,在第6弹性波谐振器中,质量附加膜114以及质量附加膜115之中的至少一方也可以在俯视下与汇流条重叠。在第6弹性波谐振器中,只要质量附加膜跨1对边缘区域之中的至少一个边缘区域、以及与该边缘区域邻接的间隙区域而设置即可。
准备了单体的第6弹性波谐振器,并测定了导纳频率特性。另外,还一并示出第3弹性波谐振器以及第5弹性波谐振器的导纳频率特性。
图31是示出第12实施方式中的第3弹性波谐振器、第5弹性波谐振器以及第6弹性波谐振器中的、导纳频率特性的图。
如图31所示,在第3弹性波谐振器以及第5弹性波谐振器中,在反谐振频率附近抑制了无用波。另一方面,在第6弹性波谐振器中,在反谐振频率附近产生了无用波。这是起因于质量附加膜114以及质量附加膜115的无用波。
不过,在第12实施方式的滤波器装置中,除了第6弹性波谐振器以外,还设置有第3弹性波谐振器~第5弹性波谐振器。由此,能够减小无用波对滤波器特性的影响。除此之外,如图31所示,在第6弹性波谐振器中,损耗小。因此,在本实施方式中,能够抑制滤波器装置中的滤波器特性变差。
进而,在第6弹性波谐振器中,研究了能够有效地改善损耗的质量附加膜的厚度、以及间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸。
在第6弹性波谐振器中,在间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸为3μm程度的情况下,能够有效地改善损耗。而且,在质量附加膜的厚度为10nm以上且20nm以下的情况下,能够有效地改善损耗。
另一方面,如上述,在第5弹性波谐振器中,在间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸为3μm程度的情况下,能够有效地改善损耗。而且,在质量附加膜的厚度为15nm以上且25nm以下的情况下,能够有效地改善损耗。
鉴于这些,在作为并联臂谐振器使用了第6弹性波谐振器且作为串联臂谐振器使用了第5弹性波谐振器的情况下,优选第6弹性波谐振器的质量附加膜的厚度比第5弹性波谐振器的质量附加膜的厚度薄。由此,在第5弹性波谐振器以及第6弹性波谐振器中,能够改善损耗。因而,能够更可靠地抑制滤波器装置中的滤波器特性变差。
在第5弹性波谐振器以及第6弹性波谐振器中,均在间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸为3μm程度的情况下,能够有效地改善损耗。另外,在间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸长的情况下,容易增大质量附加膜的面积。而且,在质量附加膜的面积大的情况下,可抑制在高频侧的频率产生的无用波。
鉴于此,优选作为并联臂谐振器的第6弹性波谐振器中的间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸未作为串联臂谐振器的第5弹性波谐振器中的间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸以上。由此,在第6弹性波谐振器中,能够抑制起因于质量附加膜的无用波。因而,能够更可靠地抑制滤波器装置中的滤波器特性变差。
以下,对厚度剪切模式的详情进行说明。另外,后述的IDT电极中的“电极”相当于本发明中的电极指。以下的例子中的支承构件相当于本发明中的支承基板。
图32的(a)是示出利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的外观的简图式立体图,图32的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图,图33是沿着图32的(a)中的A-A线的部分的剖视图。
弹性波装置1具有包含LiNbO3的压电层2。压电层2也可以是包含LiTaO3的压电层。LiNbO3、LiTaO3的切割角为Z切割,但是也可以为旋转Y切割、X切割。压电层2的厚度没有特别限定,但是为了有效地激励厚度剪切模式,优选为40nm以上且1000nm以下,更优选为50nm以上且1000nm以下。压电层2具有相互对置的第1主面2a和第2主面2b。在第1主面2a上,设置有电极3以及电极4。在此,电极3是“第1电极”的一个例子,电极4是“第2电极”的一个例子。在图32的(a)以及图32的(b)中,多个电极3是与第1汇流条5连接的多个第1电极指。多个电极4是与第2汇流条6连接的多个第2电极指。多个电极3和多个电极4彼此相互交错对插。电极3以及电极4具有矩形形状,具有长度方向。在与该长度方向正交的方向上,电极3和相邻的电极4对置。电极3、4的长度方向、以及与电极3、4的长度方向正交的方向均是与压电层2的厚度方向交叉的方向。因此,也可以说,电极3和相邻的电极4在与压电层2的厚度方向交叉的方向上对置。此外,电极3、4的长度方向也可以调换为与图32的(a)以及图32的(b)所示的电极3、4的长度方向正交的方向。即,在图32的(a)以及图32的(b)中,也可以使电极3、4在第1汇流条5以及第2汇流条6延伸的方向上延伸。在该情况下,第1汇流条5以及第2汇流条6在图32的(a)以及图32的(b)中变成在电极3、4延伸的方向上延伸。而且,与一个电位连接的电极3和与另一电位连接的电极4相邻的1对构造在与上述电极3、4的长度方向正交的方向上设置有多对。在此,所谓电极3和电极4相邻,不是指电极3和电极4配置为直接接触的情况,而是指电极3和电极4隔着间隔地配置的情况。此外,在电极3和电极4相邻的情况下,在电极3与电极4之间,不配置包含其它电极3、4在内的与信号(HOT)电极、接地电极连接的电极。该对数不需要是整数对,也可以是1.5对、2.5对等。电极3、4间的中心间距离即间距优选为1μm以上且10μm以下的范围。此外,电极3、4的宽度即电极3、4的对置方向上的尺寸优选为50nm以上且1000nm以下的范围,更优选为150nm以上且1000nm以下的范围。另外,所谓电极3、4间的中心间距离,成为将电极3的与电极3的长度方向正交的方向上的尺寸(宽度尺寸)的中心和电极4的与电极4的长度方向正交的方向上的尺寸(宽度尺寸)的中心连结而得到的距离。
此外,在弹性波装置1中,由于使用Z切割的压电层,因此与电极3、4的长度方向正交的方向成为与压电层2的极化方向正交的方向。在作为压电层2而使用了其它切割角的压电体的情况下,不限于此。在此,所谓“正交”,并非仅限定于严格正交的情况,也可以是大致正交(与电极3、4的长度方向正交的方向和极化方向所成的角度例如在90°4±10°的范围内)。
在压电层2的第2主面2b侧,隔着绝缘层7层叠有支承构件8。绝缘层7以及支承构件8具有框状的形状,如图33所示,具有贯通孔7a、8a。由此,形成有空洞部9。空洞部9是为了不妨碍压电层2的激励区域C的振动而设置的。因而,上述支承构件8在与设置有至少1对电极3、4的部分不重叠的位置,隔着绝缘层7层叠于第2主面2b。另外,也可以不设置绝缘层7。因而,支承构件8能够直接或间接地层叠于压电层2的第2主面2b。
绝缘层7包含氧化硅。不过,除氧化硅以外,还能够使用氮氧化硅、矾土等适当的绝缘性材料。支承构件8包含Si。Si的压电层2侧的面中的面方位可以是(100)、(110),也可以是(111)。优选地,构成支承构件8的Si是电阻率为4kΩcm以上的高电阻。不过,对于支承构件8,也能够使用适当的绝缘性材料、半导体材料来构成。
作为支承构件8的材料,例如,能够使用氧化铝、钽酸锂、铌酸锂、石英等压电体、矾土、氧化镁、蓝宝石、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、金刚石、玻璃等电介质、氮化镓等半导体等。
上述多个电极3、4以及第1汇流条5、第2汇流条6包含Al、AlCu合金等适当的金属或者合金。在弹性波装置1中,电极3、4以及第1汇流条5、第2汇流条6具有在Ti膜上层叠了Al膜的构造。另外,也可以使用Ti膜以外的密接层。
在驱动时,在多个电极3与多个电极4之间施加交流电压。更具体地,在第1汇流条5与第2汇流条6之间施加交流电压。由此,能够得到利用了在压电层2激励的厚度剪切模式的体波的谐振特性。此外,在弹性波装置1中,在将压电层2的厚度设为d并将多对电极3、4中的任意相邻的电极3、4的中心间距离设为p的情况下,d/p设为0.5以下。因此,可有效地激励上述厚度剪切模式的体波,能够得到良好的谐振特性。更优选地,d/p为0.24以下,在该情况下,能够得到更进一步良好的谐振特性。
在弹性波装置1中,由于具备上述结构,因此即使想要谋求小型化而使电极3、4的对数变少,也不易产生Q值的下降。这是因为,即便使两侧的反射器中的电极指的根数变少,传播损耗也少。此外,能够使上述电极指的根数变少是由于利用了厚度剪切模式的体波。参照图34的(a)以及图34的(b)来说明弹性波装置中利用的兰姆波(Lamb wave)与上述厚度剪切模式的体波的差异。
图34的(a)是用于说明在日本公开专利公报:日本特开2012-257019号公报所记载的那样的弹性波装置的压电膜传播的兰姆波的示意性主视剖视图。在此,波如箭头所示那样在压电膜201中传播。在此,在压电膜201中,第1主面201a和第2主面201b对置,将第1主面201a和第2主面201b连结的厚度方向为Z方向。X方向为IDT电极的电极指排列的方向。如图34的(a)所示,如果是兰姆波,则波如图示那样在X方向上传播过去。由于是板波,因此虽然压电膜201作为整体进行振动,但是因为波在X方向上传播,所以在两侧配置反射器,从而得到了谐振特性。因此,产生波的传播损耗,在谋求了小型化的情况下,即,在使电极指的对数变少的情况下,Q值下降。
相对于此,如图34的(b)所示,在弹性波装置1中,振动位移为厚度剪切方向,因此波大体上在将压电层2的第1主面2a和第2主面2b连结的方向即Z方向上传播并谐振。即,波的X方向分量与Z方向分量相比显著地小。而且,通过该Z方向上的波的传播可得到谐振特性,因此即便使反射器的电极指的根数变少,也不易产生传播损耗。进一步地,即使想要推进小型化而减少了包含电极3、4的电极对的对数,也不易产生Q值的下降。
另外,关于厚度剪切模式的体波的振幅方向,如图35所示,在压电层2的激励区域C所包含的第1区域451和激励区域C所包含的第2区域452中成为相反。在图35中,示意性地示出了在电极3与电极4之间施加了电极4与电极3相比成为高电位的电压的情况下的体波。第1区域451是激励区域C之中的、与压电层2的厚度方向正交且将压电层2分成两部分的假想平面VP1和第1主面2a之间的区域。第2区域452是激励区域C之中的、假想平面VP1和第2主面2b之间的区域。
如上述那样,在弹性波装置1中,配置有包含电极3和电极4的至少1对电极,但由于不是使波在X方向上传播,因此包含该电极3、4的电极对的对数不需要存在多对。即,只要设置有至少1对电极即可。
例如,上述电极3是与信号电位连接的电极,电极4是与接地电位连接的电极。不过,也可以是,电极3与接地电位连接,电极4与信号电位连接。在弹性波装置1中,至少1对电极是如上述那样与信号电位连接的电极或与接地电位连接的电极,未设置浮置电极。
图36是示出图33所示的弹性波装置的谐振特性的图。另外,得到了该谐振特性的弹性波装置1的设计参数如以下那样。
压电层2:欧拉角(0°,0°,90°)的LiNbO3,厚度=400nm。
在与电极3和电极4的长度方向正交的方向上观察时电极3和电极4重叠的区域即激励区域C的长度=40μm,包含电极3、4的电极的对数=21对,电极间中心距离=3μm,电极3、4的宽度=500nm,d/p=0.133。
绝缘层7:1μm的厚度的氧化硅膜。
支承构件8:Si。
另外,所谓激励区域C的长度,是激励区域C的沿着电极3、4的长度方向的尺寸。
在弹性波装置1中,包含电极3、4的电极对的电极间距离设为在多对中全部相等。即,以等间距配置了电极3和电极4。
如根据图36所明确的那样,即使不具有反射器,也可得到相对带宽为12.5%的良好的谐振特性。
再者,在将上述压电层2的厚度设为d并将电极3和电极4的电极的中心间距离设为p的情况下,如前述那样,在弹性波装置1中,d/p为0.5以下,更优选为0.24以下。参照图37对此进行说明。
与得到了图36所示的谐振特性的弹性波装置同样地,不过使d/p变化,而得到了多个弹性波装置。图37是示出该d/p和作为弹性波装置的谐振器的相对带宽的关系的图。
如根据图37所明确的那样,如果d/p>0.5,则即使调整d/p,相对带宽也小于5%。相对于此,在d/p≤0.5的情况下,如果在该范围内使d/p变化,则能够使相对带宽为5%以上,即,能够构成具有高的耦合系数的谐振器。此外,在d/p为0.24以下的情况下,能够将相对带宽提高到7%以上。除此之外,如果在该范围内调整d/p,则能够得到相对带宽更进一步宽的谐振器,能够实现具有更进一步高的耦合系数的谐振器。因此,可知通过将d/p设为0.5以下,从而能够构成利用了上述厚度剪切模式的体波的、具有高的耦合系数的谐振器。
图38是利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。在弹性波装置80中,在压电层2的第1主面2a上,设置有具有电极3和电极4的1对电极。另外,图38中的K成为交叉宽度。如前述那样,在本发明的弹性波装置中,电极的对数也可以是1对。在该情况下,只要上述d/p为0.5以下,则也能够有效地激励厚度剪切模式的体波。
在弹性波装置1中,优选地,在多个电极3、4中,任意相邻的电极3、4相对于激励区域C的金属化率MR优选满足MR≤1.75(d/p)+0.075,其中,激励区域C是上述相邻的电极3、4在对置的方向上观察时重叠的区域。在该情况下,能够有效地使杂散变小。参照图39以及图40来对此进行说明。图39是示出上述弹性波装置1的谐振特性的一个例子的参考图。箭头B所示的杂散出现在谐振频率与反谐振频率之间。另外,设d/p=0.08,且设LiNbO3的欧拉角为(0°,0°,90°)。此外,设上述金属化率MR=0.35。
参照图32的(b)来说明金属化率MR。在图32的(b)的电极构造中,在着眼于1对电极3、4的情况下,设为仅设置该1对电极3、4。在该情况下,由单点划线包围的部分成为激励区域C。所谓该激励区域C,是在与电极3、4的长度方向正交的方向即对置方向上观察电极3和电极4时电极3中的与电极4相互重叠的区域、电极4中的与电极3相互重叠的区域、以及电极3与电极4之间的区域中的电极3和电极4相互重叠的区域。而且,相对于该激励区域C的面积的、激励区域C内的电极3、4的面积成为金属化率MR。即,金属化率MR是金属化部分的面积相对于激励区域C的面积之比。
另外,在设置有多对电极的情况下,只要将全部激励区域所包含的金属化部分相对于激励区域的面积的合计的比例设为MR即可。
图40是示出按照弹性波装置1的方式而构成了许多弹性波谐振器的情况下的相对带宽和作为杂散的大小的用180度进行了归一化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的图。另外,关于相对带宽,对压电层的膜厚、电极的尺寸进行了各种变更而进行了调整。此外,图40是使用了包含Z切割的LiNbO3的压电层的情况下的结果,但是即使在使用了其它切割角的压电层的情况下,也成为相同的倾向。
在图40中的椭圆J所包围的区域中,杂散变大到1.0。如根据图40所明确的那样,若相对带宽超过0.17,即,若超过17%,则即便使构成相对带宽的参数变化,也会在通带内出现杂散电平为1以上的大的杂散。即,如图39所示的谐振特性那样,箭头B所示的大的杂散出现在频带内。因此,相对带宽优选为17%以下。在该情况下,通过调整压电层2的膜厚、电极3、4的尺寸等,从而能够使杂散变小。
图41是示出d/2p、金属化率MR和相对带宽的关系的图。在上述弹性波装置中,构成了d/2p和MR不同的各种弹性波装置,并测定了相对带宽。图41的虚线D的右侧的标注了阴影线示出的部分是相对带宽为17%以下的区域。该标注了阴影线的区域和未标注阴影线的区域的边界由MR=3.5(d/2p)+0.075表示。即,MR=1.75(d/p)+0.075。因而,优选为MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下,易于使相对带宽为17%以下。更优选为图41中的单点划线D1所示的MR=3.5(d/2p)+0.05的右侧的区域。即,只要MR≤1.75(d/p)+0.05,就能够可靠地使相对带宽为17%以下。
图42是示出使d/p无限接近0的情况下的相对带宽相对于LiNbO3的欧拉角(0°,θ,ψ)的映射的图。图42的标注了阴影线示出的部分是可得到至少5%以上的相对带宽的区域,若对该区域的范围进行近似,则成为由下述的式(1)、式(2)以及式(3)表示的范围。
(0°±10°,0°~20°,任意的ψ)…式(1)
(0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)或者(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°,任意的ψ)…式(3)
因此,在上述式(1)、式(2)或者式(3)的欧拉角范围的情况下,能够使相对带宽充分地宽,是优选的。在压电层2为钽酸锂层的情况下也同样。
图43是具有声多层膜的弹性波装置的主视剖视图。
在弹性波装置81中,在压电层2的第2主面2b层叠有声多层膜82。声多层膜82具有声阻抗相对低的低声阻抗层82a、82c、82e和声阻抗相对高的高声阻抗层82b、82d的层叠构造。在使用了声多层膜82的情况下,即便不使用弹性波装置1中的空洞部9,也能够将厚度剪切模式的体波封闭在压电层2内。即使在弹性波装置81中,也通过将上述d/p设为0.5以下,从而能够得到基于厚度剪切模式的体波的谐振特性。另外,在声多层膜82中,该低声阻抗层82a、82c、82e以及高声阻抗层82b、82d的层叠数没有特别限定。只要与低声阻抗层82a、82c、82e相比,至少1层的高声阻抗层82b、82d配置在远离压电层2的一侧即可。
只要满足上述声阻抗的关系,就能够由适当的材料来构成上述低声阻抗层82a、82c、82e以及高声阻抗层82b、82d。例如,作为低声阻抗层82a、82c、82e的材料,能够列举氧化硅或者氮氧化硅等。此外,作为高声阻抗层82b、82d的材料,能够列举矾土、氮化硅或者金属等。
在第1实施方式~第8实施方式以及各变形例的弹性波装置中,例如,也可以在支承构件与压电层之间设置有作为声反射膜的图43所示的声多层膜82。具体地,支承构件和压电层也可以配置为支承构件的至少一部分以及压电层的至少一部分夹着声多层膜82相互对置。在该情况下,只要在声多层膜82中交替地层叠低声阻抗层和高声阻抗层即可。声多层膜82也可以是弹性波装置中的声反射部。
在利用厚度剪切模式的体波的第1实施方式~第8实施方式以及各变形例的弹性波装置中,如上述,d/p优选为0.5以下,更优选为0.24以下。由此,能够得到更进一步良好的谐振特性。进而,在利用厚度剪切模式的体波的第1实施方式~第8实施方式以及各变形例的弹性波装置中的激励区域中,如上述,优选满足MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下,能够更可靠地抑制杂散。
利用厚度剪切模式的体波的第1实施方式~第8实施方式以及各变形例的弹性波装置中的压电层优选为铌酸锂层或者钽酸锂层。而且,构成该压电层的铌酸锂或者钽酸锂的欧拉角优选处于上述的式(1)、式(2)或者式(3)的范围。在该情况下,能够使相对带宽充分地宽。
附图标记说明
1:弹性波装置;
2:压电层;
2a、2b:第1主面、第2主面;
3、4:电极;
5、6:第1汇流条、第2汇流条;
7:绝缘层;
7a:贯通孔;
8:支承构件;
8a:贯通孔;
9:空洞部;
10:弹性波装置;
10a:空洞部;
11:IDT电极;
11a、11b:第1面、第2面;
11c:侧面;
12:压电性基板;
13:支承构件;
14:压电层;
14a、14b:第1主面、第2主面;
15:绝缘层;
16:支承基板;
24、25:第1质量附加膜、第2质量附加膜;
26、27:第1汇流条、第2汇流条;
28、29:第1电极指、第2电极指;
33:电介质膜;
45:电介质膜;
50:滤波器装置;
52、53:第1信号端子、第2信号端子;
60:滤波器装置;
80、81:弹性波装置;
82:声多层膜;
82a、82c、82e:低声阻抗层;
82b、82d:高声阻抗层;
104、105、114、115、124、125:质量附加膜;
201:压电膜;
201a、201b:第1主面、第2主面;
451、452:第1区域、第2区域;
C:激励区域;
Ea、Eb:第1边缘区域、第2边缘区域;
F:交叉区域;
Ga、Gb:第1间隙区域、第2间隙区域;
H:中央区域;
P1、P2、P11~P13:并联臂谐振器;
S1~S3、S11~S14:串联臂谐振器;
VP1:假想平面。

Claims (31)

1.一种弹性波装置,具备:
支承构件,包含支承基板;
压电层,设置在所述支承构件上,包含钽酸锂或者铌酸锂;以及
IDT电极,设置在所述压电层上,具有1对汇流条和多个电极指,
在沿着所述支承构件以及所述压电层的层叠方向观察的俯视下,在所述支承构件中的与所述IDT电极的至少一部分重叠的位置设置有声反射部,
在将所述压电层的厚度设为d并将相邻的所述电极指彼此的中心间距离设为p的情况下,d/p为0.5以下,
在所述1对汇流条中的一个汇流条连接有所述多个电极指之中的一部分的电极指,在另一个汇流条连接有所述多个电极指之中的剩余的电极指,与所述一个汇流条连接的所述一部分的电极指和与所述另一个汇流条连接的所述剩余的电极指彼此相互交错对插,
将所述多个电极指延伸的方向设为电极指延伸方向,将与所述电极指延伸方向正交的方向设为电极指对置方向,在从所述电极指对置方向观察时,相邻的所述电极指彼此相互重叠的区域是交叉区域,位于所述交叉区域与所述1对汇流条之间的区域是1对间隙区域,所述交叉区域具有中央区域以及配置为在所述电极指延伸方向上夹着所述中央区域的1对边缘区域,
所述弹性波装置还具备:多个质量附加膜,跨所述1对边缘区域之中的至少一个边缘区域以及与该边缘区域邻接的所述间隙区域而设置,并且沿着所述电极指对置方向排列,
所述多个质量附加膜设置为不位于相邻的所述电极指间的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置,其中,
所述多个质量附加膜包含:多个第1质量附加膜,跨一个所述边缘区域以及一个所述间隙区域而设置;以及多个第2质量附加膜,跨另一个所述边缘区域以及另一个所述间隙区域而设置。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
所述多个质量附加膜包含具有与所述电极指层叠的部分的所述质量附加膜,
在层叠有所述质量附加膜以及所述电极指的部分中,所述压电层、所述电极指以及所述质量附加膜按所述压电层、所述电极指以及所述质量附加膜的顺序层叠。
4.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
所述多个质量附加膜包含具有与所述电极指层叠的部分的所述质量附加膜,
在层叠有所述质量附加膜以及所述电极指的部分中,所述压电层、所述质量附加膜以及所述电极指按所述压电层、所述质量附加膜以及所述电极指的顺序层叠。
5.根据权利要求3或4所述的弹性波装置,其中,
具有与所述电极指层叠的部分的所述质量附加膜具有与所述电极指的前端部层叠的部分。
6.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
所述多个质量附加膜包含在俯视下在三个方向包围所述电极指的前端部的所述质量附加膜。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的弹性波装置,其中,
设置在相同的所述边缘区域以及所述间隙区域的所述多个质量附加膜包含俯视下的面积不同的至少1个所述质量附加膜。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的弹性波装置,其中,
至少1个所述质量附加膜从所述间隙区域到达和与该间隙区域邻接的所述汇流条在俯视下重叠的部分。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述间隙区域的沿着所述电极指延伸方向的尺寸为1μm以上。
10.根据权利要求9所述的弹性波装置,其中,
所述间隙区域的沿着所述电极指延伸方向的尺寸为2μm以上,在所述间隙区域中,所述质量附加膜的沿着所述电极指延伸方向的尺寸为2μm以上。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的弹性波装置,其中,
在所述压电层上设置有电介质膜,使得覆盖所述IDT电极。
12.根据权利要求11所述的弹性波装置,其中,
在层叠有所述电介质膜以及所述质量附加膜的部分中,所述压电层、所述质量附加膜以及所述电介质膜按所述压电层、所述质量附加膜以及所述电介质膜的顺序层叠。
13.根据权利要求11所述的弹性波装置,其中,
在层叠有所述电介质膜以及所述质量附加膜的部分中,所述压电层、所述电介质膜以及所述质量附加膜按所述压电层、所述电介质膜以及所述质量附加膜的顺序层叠。
14.根据权利要求11~13中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述电介质膜包含氧化硅。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述质量附加膜包含从由氧化硅、氧化钽、氧化铌、氧化钨、氧化铪构成的组选择的至少1种材料。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的弹性波装置,其中,
d/p为0.24以下。
17.根据权利要求1~16中任一项所述的弹性波装置,其中,
在从相邻的所述电极指彼此对置的方向观察时,相邻的所述电极指相互重叠并且相邻的所述电极指彼此的中心间的区域是激励区域,在将所述多个电极指相对于所述激励区域的金属化率设为MR时,满足MR≤1.75(d/p)+0.075。
18.根据权利要求1~17中任一项所述的弹性波装置,其中,
构成所述压电层的铌酸锂或者钽酸锂的欧拉角处于以下的式(1)、式(2)或者式(3)的范围,
(0°±10°,0°~20°,任意的ψ)…式(1)
(0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)或者(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°,任意的Ψ)…式(3)。
19.根据权利要求1~18中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述声反射部是空洞部,所述支承构件和所述压电层配置为所述支承构件的一部分以及所述压电层的一部分夹着所述空洞部相互对置。
20.根据权利要求1~18中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述声反射部是包含声阻抗相对高的高声阻抗层和声阻抗相对低的低声阻抗层的声反射膜,所述支承构件和所述压电层配置为所述支承构件的至少一部分以及所述压电层的至少一部分夹着所述声反射膜相互对置。
21.根据权利要求1~20中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述压电层包含旋转Y切割的铌酸锂。
22.一种滤波器装置,具有至少1个串联臂谐振器以及至少1个并联臂谐振器,其中,
所述滤波器装置具备:
至少1个第1弹性波谐振器,包含于所述至少1个串联臂谐振器;以及
至少1个第2弹性波谐振器,包含于所述至少1个并联臂谐振器,
所述第1弹性波谐振器以及所述第2弹性波谐振器分别是权利要求1~21中任一项所述的弹性波装置,
所述第2弹性波谐振器的所述多个质量附加膜的厚度比所述第1弹性波谐振器的所述多个质量附加膜的厚度薄。
23.一种滤波器装置,具有至少1个串联臂谐振器以及至少1个并联臂谐振器,其中,
所述滤波器装置具备:
至少1个第1弹性波谐振器,包含于所述至少1个串联臂谐振器;以及
至少1个第2弹性波谐振器,包含于所述至少1个并联臂谐振器,
所述第1弹性波谐振器以及所述第2弹性波谐振器分别是权利要求1~21中任一项所述的弹性波装置,
所述第2弹性波谐振器的所述多个质量附加膜的俯视下的面积的平均值比所述第1弹性波谐振器的所述多个质量附加膜的俯视下的面积的平均值大。
24.一种滤波器装置,具有包含至少1个串联臂谐振器以及至少1个并联臂谐振器的多个弹性波谐振器,其中,
所述串联臂谐振器以及所述并联臂谐振器之中的至少1个弹性波谐振器是权利要求21所述的弹性波装置。
25.根据权利要求24所述的滤波器装置,其中,
所述串联臂谐振器以及所述并联臂谐振器包含至少1个第3弹性波谐振器和至少1个第4弹性波谐振器,
所述第3弹性波谐振器是所述弹性波装置,
所述第4弹性波谐振器具有所述支承构件、包含旋转Y切割的铌酸锂的所述压电层、和包含所述交叉区域以及所述1对间隙区域的所述IDT电极,并且不具有所述质量附加膜。
26.根据权利要求25所述的滤波器装置,其中,
至少1个所述第3弹性波谐振器是所述并联臂谐振器,
全部的所述第4弹性波谐振器是所述串联臂谐振器,
作为所述并联臂谐振器的所述第3弹性波谐振器中的所述间隙区域的沿着所述电极指延伸方向的尺寸比所述第4弹性波谐振器中的所述间隙区域的沿着所述电极指延伸方向的尺寸大。
27.根据权利要求24~26中任一项所述的滤波器装置,其中,
所述串联臂谐振器以及所述并联臂谐振器包含至少1个第3弹性波谐振器和至少1个第5弹性波谐振器,
所述第3弹性波谐振器是所述弹性波装置,
所述第5弹性波谐振器具有所述支承构件、包含旋转Y切割的铌酸锂的所述压电层、包含所述交叉区域以及所述1对间隙区域的所述IDT电极、和所述质量附加膜,
在所述第5弹性波谐振器中,所述质量附加膜设置在所述1对间隙区域之中的至少一个间隙区域且不设置在所述交叉区域,并且连续地设置为在俯视下与所述多个电极指和所述电极指间的区域重叠。
28.根据权利要求27所述的滤波器装置,其中,
至少1个所述第3弹性波谐振器是所述并联臂谐振器,
至少1个所述第5弹性波谐振器是所述串联臂谐振器,
作为所述并联臂谐振器的所述第3弹性波谐振器的所述质量附加膜的厚度比作为所述串联臂谐振器的所述第5弹性波谐振器的所述质量附加膜的厚度厚,
作为所述并联臂谐振器的所述第3弹性波谐振器中的所述间隙区域的沿着所述电极指延伸方向的尺寸,为作为所述串联臂谐振器的所述第5弹性波谐振器中的所述间隙区域的沿着所述电极指延伸方向的尺寸以下。
29.根据权利要求24~28中任一项所述的滤波器装置,其中,
所述串联臂谐振器以及所述并联臂谐振器包含至少1个第3弹性波谐振器和至少1个第6弹性波谐振器,
所述第3弹性波谐振器是所述弹性波装置,
所述第6弹性波谐振器具有所述支承构件、包含旋转Y切割的铌酸锂的所述压电层、包含所述交叉区域以及所述1对间隙区域的所述IDT电极、和所述质量附加膜,
在所述第6弹性波谐振器中,所述质量附加膜跨所述1对边缘区域之中的至少一个边缘区域以及与该边缘区域邻接的所述间隙区域而设置,并且连续地设置为在俯视下与所述多个电极指和所述电极指间的区域重叠。
30.根据权利要求29所述的滤波器装置,其中,
所述串联臂谐振器以及所述并联臂谐振器包含至少1个第5弹性波谐振器,
所述第5弹性波谐振器具有所述支承构件、包含旋转Y切割的铌酸锂的所述压电层、包含所述交叉区域以及所述1对间隙区域的所述IDT电极、和所述质量附加膜,
在所述第5弹性波谐振器中,所述质量附加膜设置在所述1对间隙区域之中的至少一个间隙区域且不设置在所述交叉区域,并且连续地设置为在俯视下与所述多个电极指和所述电极指间的区域重叠,
至少1个所述第5弹性波谐振器是所述串联臂谐振器,
至少1个所述第6弹性波谐振器是所述并联臂谐振器,
作为所述并联臂谐振器的所述第6弹性波谐振器的所述质量附加膜的厚度比作为所述串联臂谐振器的所述第5弹性波谐振器的所述质量附加膜的厚度薄,
作为所述并联臂谐振器的所述第6弹性波谐振器中的所述间隙区域的沿着所述电极指延伸方向的尺寸,为作为所述串联臂谐振器的所述第5弹性波谐振器中的所述间隙区域的沿着所述电极指延伸方向的尺寸以上。
31.根据权利要求29或30所述的滤波器装置,其中,
所述串联臂谐振器以及所述并联臂谐振器包含至少1个第5弹性波谐振器,
所述第5弹性波谐振器具有所述支承构件、包含旋转Y切割的铌酸锂的所述压电层、包含所述交叉区域以及所述1对间隙区域的所述IDT电极、和所述质量附加膜,
在所述第5弹性波谐振器中,所述质量附加膜设置在所述1对间隙区域之中的至少一个间隙区域且不设置在所述交叉区域,并且连续地设置为在俯视下与所述多个电极指和所述电极指间的区域重叠,
所述第5弹性波谐振器以及所述第6弹性波谐振器之中的至少1个弹性波谐振器的至少1个所述质量附加膜从所述间隙区域到达和与该间隙区域邻接的所述汇流条在俯视下重叠的部分。
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