JP6994855B2 - Elastic wave elements, demultiplexers and communication devices - Google Patents
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Description
本開示は、弾性波を利用する電子部品である弾性波素子、当該弾性波装置を含む分波器および通信装置に関する。 The present disclosure relates to an elastic wave element which is an electronic component using an elastic wave, a demultiplexer including the elastic wave device, and a communication device.
従来、共振子や帯域フィルタなどに、弾性波素子が広く用いられている。弾性波素子としては、弾性表面波を利用した弾性表面波素子や、弾性境界波を利用した弾性境界波素子などが知られている。 Conventionally, elastic wave elements have been widely used for resonators, band filters, and the like. As the surface acoustic wave element, an elastic surface wave element using an elastic surface wave, an elastic boundary wave element using an elastic boundary wave, and the like are known.
弾性境界波素子や弾性表面波素子などの弾性波素子では、弾性波を励振するために、複数本の電極指を有するIDT(interdigital transducer)電極が用いられている。このIDT電極に、交叉幅重み付け等を施こすことにより、フィルタ特性や共振特性の改善が図られている。しかしながら、重み付けが施されたIDT電極を用いたとしても、十分な共振特性やフィルタ特性を得ることが困難であった。 In elastic wave elements such as elastic boundary wave elements and elastic surface wave elements, IDT (interdigital transducer) electrodes having a plurality of electrode fingers are used to excite elastic waves. By applying crossover width weighting or the like to the IDT electrode, the filter characteristics and the resonance characteristics are improved. However, even if a weighted IDT electrode is used, it is difficult to obtain sufficient resonance characteristics and filter characteristics.
そこで、下記の特許文献1には、共振特性やフィルタ特性をより一層改善するために、IDT電極の形状が改善された弾性波素子が開示されている。
Therefore,
具体的には、特許文献1には、IDT電極を構成する電極指とその先端とギャップを介して対向するように位置するダミー電極指の形状を、ギャップ近傍において、電極指及びダミー電極指の内の少なくとも一方において、少なくとも一方の側縁から弾性波伝搬方向に突出するように凸部が設けられた構成が開示されている。
Specifically, in
IDT電極の形状を工夫して、さらに周波数特性の優れた弾性波素子、分波器および通信装置が提供されることが望まれる。 It is desired that the shape of the IDT electrode is devised to provide an elastic wave element, a demultiplexer and a communication device having further excellent frequency characteristics.
本開示の一態様に係る弾性波素子は、圧電基板と、前記圧電基板上に位置しており、電極指と、電極指の先端とギャップを介して対向するダミー電極指とを備えるIDT電極と、を有しており、前記電極指の先端は、幅方向における外側において内側に比べ前記ダミー電極指の側に位置しており、前記ダミー電極指の先端は、幅方向における外側において内側に比べ前記電極指の側に位置しており、前記電極指及び前記ダミー電極指は、それぞれ先端まで一様に連続した1つの電極膜で形成された1本の電極指であり、前記電極指及び前記ダミー電極指の先端は、拡幅せず、前記電極指及び前記ダミー電極指は、先端まで幅が一定である。 The elastic wave element according to one aspect of the present disclosure includes a piezoelectric substrate, an IDT electrode located on the piezoelectric substrate, and an IDT electrode including an electrode finger and a dummy electrode finger facing the tip of the electrode finger via a gap. , The tip of the electrode finger is located closer to the dummy electrode finger on the outside in the width direction than on the inside, and the tip of the dummy electrode finger is located on the outside in the width direction as compared to the inside. The electrode finger and the dummy electrode finger are located on the side of the electrode finger, and each of the electrode finger and the dummy electrode finger is one electrode finger formed of one electrode film uniformly continuous to the tip thereof, and the electrode finger and the dummy electrode finger. The tip of the dummy electrode finger does not widen, and the width of the electrode finger and the dummy electrode finger is constant up to the tip .
本開示の一態様に係る分波器は、アンテナ端子と、前記アンテナ端子へ出力される信号をフィルタリングする送信フィルタと、前記アンテナ端子から入力される信号をフィルタリングする受信フィルタと、を有しており、前記送信フィルタおよび前記受信フィルタの少なくとも一方が上記の弾性波装置を含んでいる。 The demultiplexer according to one aspect of the present disclosure includes an antenna terminal, a transmission filter for filtering a signal output to the antenna terminal, and a reception filter for filtering a signal input from the antenna terminal. At least one of the transmission filter and the reception filter includes the above-mentioned elastic wave device.
本開示の一態様に係る通信装置は、アンテナと、前記アンテナに前記アンテナ端子が接続されている上記の分波器と、前記送信フィルタおよび前記受信フィルタに対して信号経路に関して前記アンテナ端子とは反対側に接続されているICと、を有している。 The communication device according to one aspect of the present disclosure includes an antenna, the demultiplexer to which the antenna terminal is connected to the antenna, and the antenna terminal with respect to a signal path with respect to the transmission filter and the reception filter. It has an IC connected to the opposite side.
上記の構成によれば、周波数特性の優れた弾性波素子およびそれを用いた分波器ならびに通信装置を提供することができる。 According to the above configuration, it is possible to provide an elastic wave element having excellent frequency characteristics, a demultiplexer using the elastic wave element, and a communication device.
以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。 Hereinafter, embodiments according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. The figures used in the following description are schematic, and the dimensional ratios and the like on the drawings do not always match the actual ones.
本開示に係る弾性波素子は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、D1軸、D2軸およびD3軸からなる直交座標系を定義するとともに、D3軸の正側を上方として、上面または下面等の用語を用いることがある。また、平面視または平面透視という場合、特に断りがない限りは、D3軸方向に見ることをいう。なお、D1軸は、後述する圧電基板の上面に沿って伝搬する弾性波の伝搬方向に平行になるように定義され、D2軸は、圧電基板の上面に平行かつD1軸に直交するように定義され、D3軸は、圧電基板の上面に直交するように定義されている。 The elastic wave element according to the present disclosure may be upward or downward in any direction, but in the following, for convenience, an orthogonal coordinate system including the D1 axis, the D2 axis, and the D3 axis is defined. , The upper surface or the lower surface may be used with the positive side of the D3 axis facing upward. Further, the term "planar view" or "planar perspective" means viewing in the D3 axis direction unless otherwise specified. The D1 axis is defined to be parallel to the propagation direction of the elastic wave propagating along the upper surface of the piezoelectric substrate, which will be described later, and the D2 axis is defined to be parallel to the upper surface of the piezoelectric substrate and orthogonal to the D1 axis. The D3 axis is defined to be orthogonal to the top surface of the piezoelectric substrate.
(弾性波素子の全体構成)
図1は、弾性波素子1の要部の構成を示す平面図である。図2は、図1のII-II線における要部拡大断面図である。
(Overall configuration of elastic wave element)
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a main part of the
弾性波素子1は、例えば、支持基板12と、支持基板12に接合された圧電基板2と、圧電基板2の上面に位置する導電層9を備えている。導電層9はIDT電極3を構成している。
The
弾性波素子1では、導電層9に電圧が印加されることによって、圧電基板2を伝搬する弾性表面波(Surface Acoustic Wave:SAW)が励振される。弾性波素子1は、例えば、このSAWを利用する共振子および/またはフィルタを構成している。支持基板12は、例えば、圧電基板2の強度を補強することに寄与している。
In the surface
支持基板12は、その材料および寸法は適宜に設定されてよい。支持基板12の材料は、例えば、絶縁材料であり、絶縁材料は、例えば、樹脂またはセラミックである。なお、支持基板12は、圧電基板2に比較して熱膨張係数が低い材料によって構成されていてもよい。この場合には、例えば、温度変化によって弾性波装置1の周波数特性が変化してしまうおそれを低減することができる。
The material and dimensions of the
このような材料としては、例えば、シリコン等の半導体、サファイア等の単結晶および酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックを挙げることができる。なお、支持基板12は、互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。支持基板12の厚さは、例えば、圧電基板2よりも厚い。
Examples of such a material include semiconductors such as silicon, single crystals such as sapphire, and ceramics such as aluminum oxide sintered bodies. The
圧電基板2は、圧電単結晶からなり、例えばタンタル酸リチウム(LiTaO3、LT)の単結晶やニオブ酸リチウム(LiNb3,LN)によって構成されている。例えば。LT単結晶を用いる場合には、そのカット角は弾性波素子1の求める特性に応じて適宜選択することができるが、例えば、40~46°回転YカットX伝搬基板としてもよい。この場合には、LT結晶のX軸がD1方向と略平行となる。また、圧電基板2の厚みは、特に限定されていないが、この例では、比較的薄くされており、例えば、後述するλを基準として、0.1λ以上20λ以下である。圧電基板2の厚みをこのように設定することにより、支持基板12による温度補償効果を高めることができたり、圧電基板2の厚み方向に伝搬するバルク波の影響を抑制したりすることができる。
The
(導電層の概略構成)
導電層9は、例えば、金属により形成されている。金属は、適宜な種類のものとされてよく、例えば、アルミニウム(Al)またはAlを主成分とする合金(Al合金)である。Al合金は、例えば、アルミニウム-銅(Cu)合金である。なお、導電層9は、複数の金属層から構成されていてもよい。例えば、AlまたはAl合金と、圧電基板2との間に、これらの接合性を強化するためのチタン(Ti)からなる比較的薄い層が設けられていてもよい。また、複数の金属層を繰り返し積層した積層体であってもよい。
(Rough configuration of conductive layer)
The
導電層9は、図1の例では、共振子15を構成するように形成されている。共振子15は、いわゆる1ポート弾性波共振子として構成されており、概念的かつ模式的に示す端子17Aおよび17Bの一方から所定の周波数の電気信号が入力されると共振を生じ、その共振を生じた信号を端子17Aおよび17Bの他方から出力可能である。
In the example of FIG. 1, the
導電層9(共振子15)は、例えば、IDT電極3と、IDT電極3の両側に位置する1対の反射器21とを含んでいる。
The conductive layer 9 (resonator 15) includes, for example, an
IDT電極3は、1対の櫛歯電極23を含んでいる。なお、視認性を良くするために、一方の櫛歯電極23にはハッチングを付している。各櫛歯電極23は、例えば、バスバー25と、バスバー25から互いに並列に延びる複数の電極指27と、複数の電極指27間においてバスバー25から突出するダミー電極29とを含んでいる。1対の櫛歯電極23は、複数の電極指27が互いに噛み合うように(交差するように)配置されている。
The
バスバー25は、例えば、概ね一定の幅で弾性波の伝搬方向(D1軸方向)に直線状に延びる長尺状に形成されている。そして、一対のバスバー25は、弾性波の伝搬方向に直交する方向(D2軸方向)において互いに対向している。なお、バスバー25は、幅が変化したり、弾性波の伝搬方向に対して傾斜したりしていてもよい。
The
各電極指27は、例えば、概ね一定の幅で弾性波の伝搬方向に直交する方向(D2軸方向)に直線状に延びる長尺状に形成されている。各櫛歯電極23において、複数の電極指27は、弾性波の伝搬方向に配列されている。また、一方の櫛歯電極23の複数の電極指27と他方の櫛歯電極23の複数の電極指27とは、基本的には交互に配列されている。
Each
複数の電極指27のピッチp(例えば互いに隣り合う2本の電極指27の中心間距離)は、IDT電極3内において基本的に一定である。なお、IDT電極3の一部に、他の大部分よりもピッチpが狭くなる狭ピッチ部、または他の大部分よりもピッチpが広くなる広ピッチ部が設けられてもよい。
The pitch p of the plurality of electrode fingers 27 (for example, the distance between the centers of the two
なお、以下において、ピッチpという場合、特に断りがない限りは、上記のような狭ピッチ部または広ピッチ部のような特異な部分を除いた部分(複数の電極指27の大部分)のピッチをいうものとする。また、特異な部分を除いた大部分の複数の電極指27においても、ピッチが変化しているような場合においては、大部分の複数の電極指27のピッチの平均値をピッチpの値として用いてよい。
In the following, when the pitch p is used, the pitch of the portion (most of the plurality of electrode fingers 27) excluding the specific portion such as the narrow pitch portion or the wide pitch portion as described above, unless otherwise specified. It shall mean. Further, even in most of the plurality of
電極指27の本数は、共振子15に要求される電気特性等に応じて適宜に設定されてよい。なお、図1は模式図であることから、電極指27の本数は少なく示されている。実際には、図示よりも多くの電極指27が配列されてよい。後述する反射器21のストリップ電極33についても同様である。
The number of
複数の電極指27の長さは、例えば、互いに同等である。なお、IDT電極3は、複数の電極指27の長さ(別の観点では交差幅)が伝搬方向の位置に応じて変化する、いわゆるアポダイズが施されていてもよい。電極指27の長さおよび幅は、要求される電気特性等に応じて適宜に設定されてよい。
The lengths of the plurality of
ダミー電極29は、例えば、概ね一定の幅で弾性波の伝搬方向に直交する方向に突出している。その幅は、例えば電極指27の幅と同等である。また、複数のダミー電極29は、複数の電極指27と同等のピッチで配列されており、一方の櫛歯電極23のダミー電極29の先端は、他方の櫛歯電極23の電極指27の先端とギャップを介して対向している。なお、IDT電極19は、ダミー電極29を含まないものであってもよい。
The
1対の反射器21は、弾性波の伝搬方向において複数のIDT電極3の両側に位置している。各反射器21は、例えば、電気的に浮遊状態とされてもよいし、基準電位が付与されてもよい。各反射器21は、例えば、格子状に形成されている。すなわち、反射器21は、互いに対向する1対のバスバー31と、1対のバスバー31間において延びる複数のストリップ電極33とを含んでいる。複数のストリップ電極33のピッチ、および互いに隣接する電極指27とストリップ電極33とのピッチは、基本的には複数の電極指27のピッチと同等である。
The pair of
なお、特に図示しないが、圧電基板2の上面は、導電層9の上から、SiO2やSi3N4等からなる保護膜によって覆われていてもよい。保護膜はこれらの材料からなる複数層の積層体としてもよい。保護膜は、単に導電層9の腐食を抑制するためのものであってもよいし、温度補償に寄与するものであってもよい。保護膜が設けられる場合等において、IDT電極3および反射器21の上面または下面には、弾性波の反射係数を向上させるために、絶縁体または金属からなる付加膜が設けられてもよい。
Although not particularly shown, the upper surface of the
図1および図2に示した構成は、適宜にパッケージされてよい。パッケージは、例えば、不図示の基板上に隙間を介して圧電基板2の上面を対向させるように図示の構成を実装し、その上から樹脂封止するものであってもよいし、圧電基板2上に箱型のカバーを設けるウェハレベルパッケージ型のものであってもよい。
The configurations shown in FIGS. 1 and 2 may be appropriately packaged. The package may be, for example, a structure in which the illustrated configuration is mounted on a substrate (not shown) so that the upper surface of the
(共振子15の動作)
1対の櫛歯電極23に電圧が印加されると、複数の電極指27によって圧電基板2に電圧が印加され、圧電体である圧電基板2が振動する。これにより、D1軸方向に伝搬する弾性波が励振される。弾性波は、複数の電極指27によって反射される。そして、複数の電極指27のピッチpを概ね半波長(λ/2)とする定在波が立つ。定在波によって圧電基板2に生じる電気信号は、複数の電極指27によって取り出される。このような原理により、弾性波素子1は、ピッチpを半波長とする弾性波の周波数を共振周波数とする共振子として機能する。なお、λは、通常、波長を示す記号であり、また、実際の弾性波の波長は2pからずれることもあるが、以下でλの記号を用いる場合、特に断りがない限り、λは2pを意味するものとする。
(Operation of resonator 15)
When a voltage is applied to the pair of
(IDT電極3の形状)
本願発明者は、IDT電極3の形状を変化させることで、共振子15の周波数特性を高めることができることを見出した。具体的には、以下のとおりである。
(Shape of IDT electrode 3)
The inventor of the present application has found that the frequency characteristic of the
図3に、図1において破線で囲んだ領域の要部拡大平面図を示す。図3に示すように、IDT電極3は、電極指27とダミー電極指29とが互いにギャップGpを介して対向している。ここで、電極指27の先端は、幅方向における外側において内側に比べダミー電極指29の側に位置しており、ダミー電極指29の先端は、幅方向における外側において内側に比べて電極指27の側に位置している。すなわち、電極指27およびダミー電極指29の先端形状はそれぞれ、ギャップGpが、電極指27の幅方向(D1方向)の外側に位置する外周部27xにおいて狭く、内側に位置する内側部27yにおいて広くなるように変化している。言い換えると、外周部27xの位置において、電極指27とダミー電極指29との距離が最も近くなっている。
FIG. 3 shows an enlarged plan view of a main part of the area surrounded by the broken line in FIG. As shown in FIG. 3, in the
このような関係を満たすために、この例では、電極指27の先端は、ダミー電極指29に向かって開いた凹部を構成し、ダミー電極指29の先端は、電極指27に向かって開いた凹部を構成している。より具体的には、電極指27およびダミー電極指29の先端を弓状(円弧状)とすることで凹部を形成している。
In order to satisfy such a relationship, in this example, the tip of the
互いの凹部が向かい合うことで、電極指27の幅方向でみたときに、その外周部27x側から幅の中央に向かうにつれてギャップGpが広くすることができる。
By facing each other, the gap Gp can be widened from the outer
このように、電極指27の幅方向においてギャップGpの長さを変化させることで、電極指27の先端まで電極指幅(w1)を一定とすることができる(Dutyを一定とすることができる)。従って周波数変動が抑制されるとともに、共振特性が先鋭となりロスを抑制することができ、弾性波素子1の周波数特性を高めることができる。
In this way, by changing the length of the gap Gp in the width direction of the
また、電極指27の幅の中心においてダミー電極指29までの距離を長くとることができるので、電極指27とダミー電極指29との間におけるスパークの発生を抑制することでき、信頼性を高めることができる。
Further, since the distance to the
さらに、電極指27の幅方向においてギャップGpの長さを上述のように変化させることで、理由は後述するが、ギャップGpの長さを短くし、電極指27とダミー電極指29とを近接配置することができる。このため、SAWの横方向へ漏洩を抑制し、ロスの少ない弾性波素子1を提供できるものとなる。
Further, by changing the length of the gap Gp in the width direction of the
また、この例では、電極指27とダミー電極指29との凹部はそれぞれ円弧状となっており角部がない。このため、電圧集中を抑制し、よりスパークの発生を抑制することができるものとなる。なお、電極指27とダミー電極指29との凹部は相似形であってもよいし、曲率半径が互いに異なっていてもよい。
Further, in this example, the recesses of the
(変形例:先端形状)
上述の例では、電極指27とダミー電極指29と先端形状は共に円弧状の凹部であったがこの例に限られない。V字状であってもよいし、階段状に幅の中央に向けて凹む形状であってもよい。さらに、幅の外側のみにおいて、互いに向かって突出する突出部を備え、突出部よりも内側においてはギャップの幅が一定となるような平坦部を構成する形状であってもよい。この場合、突出部の幅方向に占める割合は10%以下としてもよい。
(Modification example: tip shape)
In the above example, the
(変形例:下地層)
上述の例では下地層の平面形状については特に特定していないが、図4に示すように、下地層7は、ギャップの領域において電極指27およびダミー電極指29から露出する延在部7x,7yを備えていてもよい。
(Transformation example: Underlayer)
In the above example, the planar shape of the base layer is not particularly specified, but as shown in FIG. 4, the
図4は図3のIv-Iv線における断面に相当する要部断面図である。図4に示すように、ギャップGpの領域において、電極指27の下側に位置する下地層7はダミー電極指29側に向けて突出する第1延在部7xを備えており、ダミー電極指29の下側に位置する下地層7は電極指27側に向けて突出する第2延在部7yを備えている。第1延在部7xと第2延在部7yとは間隔をあけて対向している。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part corresponding to a cross section in the Iv-Iv line of FIG. As shown in FIG. 4, in the region of the gap Gp, the
ここで、下地層7は、導電層9と圧電基板2との密着層として機能し、例えばTiで形成される。その厚みは、IDT電極3の電気特性に影響がでないように、IDT電極3の厚みの1~5%としている。例えば、1~9nm程度の厚みとしている。このような下地層7が延在部7x、7yを備えることで振動の強い延在部7x、7yの外縁から、電極指27とダミー電極指29との先端を離すことができる。これにより、耐電力性に優れた弾性波素子1を提供することができる。
Here, the
(変形例:圧電基板)
上述の例では、圧電基板2の上面は同一面となっていたが、図5に示すように、平面視で、電極指27とダミー電極指29とが位置する部分と、ギャップGpと重なる位置とで、上面の高さを異ならせてもよい。
(Variation example: Piezoelectric substrate)
In the above example, the upper surface of the
図5(a)は、図3に相当する要部平面図であり、図5(b)は図5(a)のv-v線における要部断面図である。 5 (a) is a plan view of a main part corresponding to FIG. 3, and FIG. 5 (b) is a cross-sectional view of the main part in the vv line of FIG. 5 (a).
具体的には、圧電基板2の上面を、電極指27が位置する部分よりもギャップGpの領域において下側に位置するように、圧電基板2の上面に凹部2xを設けてもよい。凹部2xを設けることで、導電層9をパターニングする工程においてスパークが発生することを抑制することができ、信頼性を高めることができる。さらに、ギャップGpが狭い場合には、凹部2xを設けることで電極指27とダミー電極指29との絶縁を確保することができるのでさらに信頼性を高めることができる。
Specifically, a
上述のような凹部2xはその深さを電極指27の厚みの20%以下とすれば、弾性波素子1の電気的特性にも影響を与えることがない。また、図5(a)に示すように、凹部2xが、複数の電極指27の間の領域まで広がるように設けられている場合には、最も電極指27とダミー電極指29とが近接する部分において圧電基板2の上面が周囲よりも下側に位置するため、意図せぬ短絡やスパークを抑制することができる。
If the depth of the
(変形例:その他)
上述の例では、圧電基板2の下面に支持基板12が位置する場合について説明したが、支持基板12を備えなくてもよい。その場合には、圧電基板2が単独で強度を保つような厚みを有することが望ましく、具体的には50μm以上300μmの厚みとすればよい。
(Modification example: Other)
In the above example, the case where the
また、上述の例では、電極指27、ダミー電極指29は一層からなる場合について説明したが、積層構造としてもよい。図9に、電極指27、ダミー電極指29が2層の積層構造からなる場合の要部断面図を示す。
Further, in the above example, the case where the
図9に示す通り、電極指27は第1層27a,第2層27bを含み、ダミー電極指29は第1層29a,第2層29bを含む。第1層27aと第2層27bとは同じ材料で構成してもよいし、異なる材料の組み合わせであってもよい。異なる材料とする場合の例としては、圧電基板2に近い第1層27aを強度の強い材料で構成し、圧電基板2から離れた第2層27bを第1層27aに比べ強度が低い一方で導電率の高い材料で構成してもよい。このような構成とすることで、電極指27の耐電力を高めつつ、電気特性も維持することができる。また、同じ材料で構成する場合であっても異なる材料で構成する場合であっても、一層毎の厚みを薄くすることができるので、厚みが厚くなることによる結晶の乱れを抑制して各層の結晶性を高めることができ、耐電力を高めることができる。ダミー電極指29についても同様である。
As shown in FIG. 9, the
また、下地層7は、圧電基板2と第1層27a,29aとの間の位置する第1下地層7aと、第1層27a,29aと第2層27b、29bとの間に位置する第2下地層7bとを備えてもよい。第1下地層7aは、圧電基板2と第1層27a,29aとの密着性を高めるとともに、第1層27a,29aの特定方位への結晶成長を助ける材料とすることが好ましい。例えば、Ti等を例示できる。第2下地層7bは、第2層27b,29bの特定方位への結晶成長を助ける材料とすることが好ましく、例えばTiを例示できる。
Further, the
ここで、第1下地層7aおよび第2下地層7bともに、電極指27,29から突出する延在部7ax,7bx,7ay,7byを備える。一般的に下地層7は、第1層27a,29a,第2層27b,29bを構成する材料に比べ、導電性が低い。このような下地層7の延在部7axと延在部との間隔、延在部7bxと延在部7byとの間隔が、第1層27aと第2層29aとの間隔、第2層27bと第2層29bとの間隔よりも短くなっていることで、電極指27、29間の短絡を抑制することができる。
Here, both the
(製造方法)
上述の弾性波素子1の製造方法について、図面に基づき説明する。弾性波素子1は、圧電基板2と支持基板12とを接合する接合工程と、圧電基板2上に導体層9を成膜する成膜工程と、導体層9をパターニングして所望のパターンを得るパターニング工程と、を備える。
(Production method)
The method for manufacturing the above-mentioned
接合工程は、圧電基板2と支持基板2とを金属や無機材料からなる接着層を介して接合したり、両基板の表面をFABガンやイオンガン等を照射して活性化した後に常温で接触させることで直接接合したりすればよい。
In the bonding step, the
成膜工程は、接合工程に続いて行われるもので、圧電基板2のうち支持基板12と接合されていない側の面に、スパッタリング法、蒸着法またはCVD(Chemical Vapor Deposition)法等の薄膜形成法により導電層9が一面に形成される。
The film forming step is performed following the joining step, and a thin film such as a sputtering method, a vapor deposition method, or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method is formed on the surface of the
パターニング工程は、成膜工程により、圧電基板2の上面一面に形成された導体層9をパターニングして所望の形状のIDT電極3,反射器21,それらと端子17等を電気的に接続する接続線を得るものである。具体的には、縮小投影露光機(ステッパー)とRIE(Reactive Ion Etching)装置とを用いたフォトリソグラフィ法等によりパターニングされて所望の形状を得る。
In the patterning step, the
ここで、パターニング工程について詳述する。本実施形態の弾性波素子1を提供するためには、パターニング工程を第1パターニング工程と第2パターニング工程の2段階に分けて行なう。以下、各工程について説明する。図6(a)~(e)はそれぞれ、パターニング工程を示す概略の上面図である。
Here, the patterning process will be described in detail. In order to provide the
(第1パターニング工程:図6(a)~図6(b))
まず、図6(a)に示すように、圧電基板2の上面を覆う導体層9が形成された圧電基板2と支持基板7との接合体を準備する。
(First patterning step: FIGS. 6 (a) to 6 (b))
First, as shown in FIG. 6A, a bonded body of the
次に、図6(b)に示すように、導体層9上にレジストを形成しパターニングすることで、2本のバスバー25と、この間を複数のストリップ電極19が位置する電極群20を形成する。複数のストリップ電極19のピッチおよびDutyは、IDT電極3の電極指27と同等とする。
Next, as shown in FIG. 6B, by forming a resist on the
(第2パターニング工程:図6(c)~図6(e))
次に、図6(c)に示すように、電極群20の上面を覆うようにレジスト81を形成し、電極指27とダミー電極指29と間のギャップに相当する部分に開口81xを設ける。なお、図6(c)において、レジスト81の下側に位置する電極群20のパターンを破線で示している。
(Second patterning step: FIGS. 6 (c) to 6 (e))
Next, as shown in FIG. 6C, a resist 81 is formed so as to cover the upper surface of the
次に、図6(d)に示すようにレジスト81の開口81xから露出する電極群20の一部をエッチングにより除去する。具体的には、ストリップ電極19の一部を除去して、ストリップ電極29を図6(e)に示すような電極指27とダミー電極指29とに分離することができる。ここで、レジスト81の開口81xを矩形状とし、当該エッチングを行なうことで、開口81xの壁に近い側のエッチングレートが開口81xの中心のエッチングレートに比べ低いために、電極指27とダミー電極指29との先端形状を図3に示す通りとすることができる。
Next, as shown in FIG. 6D, a part of the
上述の通り、2つのパターニング工程を経て、ストリップ電極19を電極指27とダミー電極指29とに分離することで本実施形態のIDT電極3を得ることができる。なお、図6(a)に示す導体層9から1段階のパターニングにより電極指27とダミー電極指29とをパターニングする場合には、両電極指27,29の先端が徐々に先細りする形状となり、Dutyを交差幅全域において一定とすることは困難となる。
As described above, the
さらに、ストリップ電極19を形成した後に、電極指27とダミー電極指29とに分離することで、プロセス上、両電極指27,29の間隔であるギャップを小さくすることができる。その結果、SAWの横方向の漏洩を抑制しロスを低減した弾性波素子1を提供できるものとなる。これは、2GHzを超えるような高周波数帯に共振周波数が位置するような共振子において特に顕著である。
Further, by forming the
(弾性波素子の利用例:分波器)
図7は、弾性波素子1の利用例としての分波器101の構成を模式的に示す回路図である。この図の紙面左上に示された符号から理解されるように、この図では、櫛歯電極23が二叉のフォーク形状によって模式的に示され、反射器21は両端が屈曲した1本の線で表わされている。
(Example of using elastic wave element: demultiplexer)
FIG. 7 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the
分波器101は、例えば、送信端子105からの送信信号をフィルタリングしてアンテナ端子103へ出力する送信フィルタ109と、アンテナ端子103からの受信信号をフィルタリングして1対の受信端子107に出力する受信フィルタ111とを有している。
The
送信フィルタ109は、例えば、複数の共振子15がラダー型に接続されて構成された、ラダー型フィルタによって構成されている。すなわち、送信フィルタ109は、送信端子105とアンテナ端子103との間に直列に接続された複数(1つでも可)の共振子15と、その直列のライン(直列腕)と基準電位とを接続する複数(1つでも可)の共振子15(並列腕)とを有している。なお、送信フィルタ109を構成する複数の共振子15は、例えば、同一の圧電基板2に設けられている。
The
受信フィルタ111は、例えば、共振子15と、多重モード型フィルタ(ダブルモード型フィルタを含むものとする。)113とを含んで構成されている。多重モード型フィルタ113は、弾性波の伝搬方向に配列された複数(図示の例では3つ)のIDT電極19と、その両側に配置された1対の反射器21とを有している。なお、受信フィルタ111を構成する共振子15および多重モード型フィルタ113は、例えば、同一の圧電基板2に設けられている。
The
なお、送信フィルタ109および受信フィルタ111は、同一の圧電基板2に設けられていてもよいし、互いに異なる圧電基板2に設けられていてもよい。図7は、あくまで分波器101の構成の一例であり、例えば、受信フィルタ111が送信フィルタ109と同様にラダー型フィルタによって構成されるなどしてもよい。
The
なお、分波器101として、送信フィルタ109と受信フィルタ111とを備える場合について説明したが、これに限定されない。例えば、ダイプレクサでもよいし、3以上のフィルタを含んだマルチプレクサであってもよい。
Although the case where the
(弾性波素子の利用例:通信装置)
図8は、弾性波素子1(分波器101)の利用例としての通信装置151の要部を示すブロック図である。通信装置151は、電波を利用した無線通信を行うものであり、分波器101を含んでいる。
(Example of use of elastic wave element: communication device)
FIG. 8 is a block diagram showing a main part of a
通信装置151において、送信すべき情報を含む送信情報信号TISは、RF-IC(Radio Frequency Integrated Circuit)153によって変調および周波数の引き上げ(搬送波周波数の高周波信号への変換)がなされて送信信号TSとされる。送信信号TSは、バンドパスフィルタ155によって送信用の通過帯以外の不要成分が除去され、増幅器157によって増幅されて分波器101(送信端子105)に入力される。そして、分波器101(送信フィルタ109)は、入力された送信信号TSから送信用の通過帯以外の不要成分を除去し、その除去後の送信信号TSをアンテナ端子103からアンテナ159に出力する。アンテナ159は、入力された電気信号(送信信号TS)を無線信号(電波)に変換して送信する。
In the
また、通信装置151において、アンテナ159によって受信された無線信号(電波)は、アンテナ159によって電気信号(受信信号RS)に変換されて分波器101(アンテナ端子103)に入力される。分波器101(受信フィルタ111)は、入力された受信信号RSから受信用の通過帯以外の不要成分を除去して受信端子107から増幅器161へ出力する。出力された受信信号RSは、増幅器161によって増幅され、バンドパスフィルタ163によって受信用の通過帯以外の不要成分が除去される。そして、受信信号RSは、RF-IC153によって周波数の引き下げおよび復調がなされて受信情報信号RISとされる。
Further, in the
なお、送信情報信号TISおよび受信情報信号RISは、適宜な情報を含む低周波信号(ベースバンド信号)でよく、例えば、アナログの音声信号もしくはデジタル化された音声信号である。無線信号の通過帯は、適宜に設定されてよく、本実施形態では、比較的高周波の通過帯(例えば5GHz以上)も可能である。変調方式は、位相変調、振幅変調、周波数変調もしくはこれらのいずれか2つ以上の組み合わせのいずれであってもよい。回路方式は、図17では、ダイレクトコンバージョン方式を例示したが、それ以外の適宜なものとされてよく、例えば、ダブルスーパーヘテロダイン方式であってもよい。また、図17は、要部のみを模式的に示すものであり、適宜な位置にローパスフィルタやアイソレータ等が追加されてもよいし、また、増幅器等の位置が変更されてもよい。 The transmission information signal TIS and the reception information signal RIS may be low frequency signals (baseband signals) containing appropriate information, and are, for example, analog audio signals or digitized audio signals. The passing band of the radio signal may be appropriately set, and in the present embodiment, a relatively high frequency passing band (for example, 5 GHz or more) is also possible. The modulation method may be phase modulation, amplitude modulation, frequency modulation, or a combination of any two or more of these. Although the direct conversion system is exemplified in FIG. 17, the circuit system may be any other appropriate circuit system, and may be, for example, a double superheterodyne system. Further, FIG. 17 schematically shows only the main part, and a low-pass filter, an isolator, or the like may be added at an appropriate position, or the position of the amplifier or the like may be changed.
1:弾性波素子、2:圧電基板、3:IDT電極、27:電極指、27x:外周部、27y:中央部、ダミー電極指29
1: Elastic wave element 2: Piezoelectric substrate 3: IDT electrode, 27: Electrode finger, 27x: Outer peripheral part, 27y: Central part,
Claims (6)
前記圧電基板上に位置しており、電極指と、電極指の先端とギャップを介して対向するダミー電極指とを備えるIDT電極と、
を有しており、
前記電極指の先端は、幅方向における外側において内側に比べ前記ダミー電極指の側に位置しており、
前記ダミー電極指の先端は、幅方向における外側において内側に比べ前記電極指の側に位置しており、
前記電極指及び前記ダミー電極指は、それぞれ先端まで一様に連続した1つの電極膜で形成された1本の電極指であり、
前記電極指及び前記ダミー電極指の先端は、拡幅せず、前記電極指及び前記ダミー電極指は、先端まで幅が一定である、弾性波素子。 Piezoelectric board and
An IDT electrode located on the piezoelectric substrate and having an electrode finger and a dummy electrode finger facing the tip of the electrode finger via a gap.
Have and
The tip of the electrode finger is located on the outer side in the width direction on the side of the dummy electrode finger as compared with the inner side.
The tip of the dummy electrode finger is located closer to the electrode finger on the outside in the width direction than on the inside.
The electrode finger and the dummy electrode finger are one electrode finger formed of one electrode film uniformly continuous up to the tip thereof.
An elastic wave element in which the tip of the electrode finger and the dummy electrode finger is not widened, and the width of the electrode finger and the dummy electrode finger is constant up to the tip.
前記ダミー電極指の先端は、前記電極指に向かい開いた凹部形状となっている、請求項1に記載の弾性波素子。 The tip of the electrode finger has a concave shape that opens toward the dummy electrode finger.
The elastic wave element according to claim 1, wherein the tip of the dummy electrode finger has a concave shape that opens toward the electrode finger.
前記下地層は、平面視で前記ギャップにおいて、前記電極指の前記先端の側から前記ダミー電極指に向かって延びる第1延在部と、前記第1延在部と間隔を空けて対向する、前記ダミー電極指の前記先端から前記電極指に向かって延びる第2延在部とを備える、請求項1または2に記載の弾性波素子。 A base layer located between the IDT electrode and the piezoelectric substrate is provided.
The base layer faces the first extending portion extending from the tip side of the electrode finger toward the dummy electrode finger and the first extending portion at a distance in the gap in a plan view. The elastic wave element according to claim 1 or 2, further comprising a second extending portion extending from the tip of the dummy electrode finger toward the electrode finger.
前記アンテナ端子へ出力される信号をフィルタリングする送信フィルタと、
前記アンテナ端子から入力される信号をフィルタリングする受信フィルタと、
を有しており、
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタの少なくとも一方が請求項1~4のいずれか1項に記載の弾性波素子を含んでいる
分波器。 With the antenna terminal
A transmission filter that filters the signal output to the antenna terminal, and
A reception filter that filters the signal input from the antenna terminal,
Have and
A demultiplexer in which at least one of the transmission filter and the reception filter includes the elastic wave element according to any one of claims 1 to 4 .
前記アンテナに前記アンテナ端子が接続されている請求項5に記載の分波器と、
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタに対して信号経路に関して前記アンテナ端子とは反対側に接続されているICと、
を有している通信装置。 With the antenna
The demultiplexer according to claim 5 , wherein the antenna terminal is connected to the antenna.
An IC connected to the transmission filter and the reception filter on the opposite side of the signal path from the antenna terminal.
Has a communication device.
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