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WO2020261763A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2020261763A1
WO2020261763A1 PCT/JP2020/018287 JP2020018287W WO2020261763A1 WO 2020261763 A1 WO2020261763 A1 WO 2020261763A1 JP 2020018287 W JP2020018287 W JP 2020018287W WO 2020261763 A1 WO2020261763 A1 WO 2020261763A1
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bus bar
sound velocity
region
wave resonator
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Inventor
直 山崎
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
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    • H10N30/875—Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins

Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device using a piston mode, and more particularly to an elastic wave device in which an elastic wave resonator is divided into a plurality of elastic wave resonator units.
  • the elastic wave resonator is divided in series into the first and second elastic wave resonator units.
  • the intersection width region of the IDT electrode in the first and second elastic wave resonator units, includes a central region and the first and second low sound velocity regions located on both sides of the central region. Have. The first and second high sound velocity regions are provided outside the first and second low sound velocity regions. An opening is provided in the bus bar in order to increase the speed of sound in the first and second high sound velocity regions. Further, one bus bar is shared by the first elastic wave resonator unit and the second elastic wave resonator unit.
  • the first elastic wave resonator unit and the second elastic wave resonator unit are similarly configured. Therefore, the frequency position of the transverse mode generated by the first elastic wave resonator unit and the frequency position of the transverse mode generated by the second elastic wave resonator unit overlap. As a result, the transverse mode strengthened each other, and the transverse mode ripple could not be sufficiently suppressed.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device capable of more effectively suppressing ripples due to transverse mode.
  • the elastic wave device according to the present invention is composed of first and second elastic wave resonator units.
  • the elastic wave device of the present invention is formed on a piezoelectric substrate and the piezoelectric substrate in order to form the first and second elastic wave resonator units, and is a first elastic wave resonator unit. Consists of a first IDT electrode and a second elastic wave resonator unit formed on the piezoelectric substrate and electrically connected to the first elastic wave resonator unit.
  • the first IDT electrode is provided with a second IDT electrode, and an interstage connection portion connecting the first elastic wave resonator unit and the second elastic wave resonator unit. However, one end is connected to the first bus bar, the second bus bar arranged so as to be separated from the first bus bar, and the first bus bar, and a plurality of wires extending toward the second bus bar side.
  • first electrode finger and a plurality of second electrode fingers having one end connected to the second bus bar and extending toward the first bus bar
  • the second IDT electrode is a second electrode finger.
  • a plurality of third bus bars having one end connected to the third bus bar, a fourth bus bar arranged so as to be separated from the third bus bar, and the third bus bar, and extending toward the fourth bus bar side.
  • the electrode finger and a plurality of fourth electrode fingers having one end connected to the fourth bus bar and extending toward the third bus bar side, and the first and second IDT electrodes
  • a central region is provided at the center in the extending direction of the first and second electrode fingers or the third and fourth electrode fingers, and the first and second electrode fingers or the third and third electrode fingers are provided.
  • the first and second low-pitched sound velocity regions having a lower sound velocity than the central region are provided on both outer sides of the central region in the extending direction of the electrode finger of 4, and the first and second low-pitched sound speed regions
  • the first and second high-pitched sound velocity regions having a higher sound velocity than the central region are provided on both outer sides of the first and second electrode fingers or the third and fourth electrode fingers in the extending direction.
  • a plurality of openings arranged along the elastic wave propagation direction are provided on both the first and second bus bars in the first and second high sound velocity regions.
  • the third bus bar has a plurality of openings arranged along the elastic wave propagation direction in the first high-pitched sound velocity region.
  • the opening is not provided in the second high-pitched tone region.
  • the elastic wave device according to the present invention can sufficiently suppress the ripple due to the transverse mode.
  • FIG. 1 is a plan view showing an electrode structure of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the elastic wave device of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic front sectional view for explaining the piezoelectric substrate of the elastic wave device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing the return loss characteristics of the elastic wave devices of Examples and Comparative Examples.
  • FIG. 5 is a diagram showing impedance characteristics as resonators of elastic wave devices of Examples and Comparative Examples.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a ladder type filter in which the elastic wave device of the first embodiment is used.
  • FIG. 7 is a diagram showing the attenuation-frequency characteristics of the ladder type filters of Examples and Comparative Examples.
  • FIG. 8 is a diagram showing the attenuation-frequency characteristics of the ladder type filter of the comparative example and the attenuation-frequency characteristics shifted upward by 5 MHz.
  • FIG. 1 is a plan view showing an electrode structure of the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the elastic wave device according to the present embodiment.
  • the elastic wave device 10 is configured by dividing the elastic wave resonator into the first and second elastic wave resonator units 1 and 2 in series.
  • a first elastic wave resonator unit 1 and a second elastic wave resonator unit 2 are configured on the piezoelectric substrate 10A.
  • the first elastic wave resonator unit 1 has a first IDT electrode 11 and reflectors 13 and 14 arranged on both sides of the first IDT electrode 11 in the elastic wave propagation direction.
  • the second elastic wave resonator unit 2 has a second IDT electrode 12 and reflectors 15 and 16 arranged on both sides of the second IDT electrode 12 in the elastic wave propagation direction.
  • the first elastic wave resonator unit 1 and the second elastic wave resonator unit 2 are connected in series by a common bus bar 17 that also serves as an interstage connection portion.
  • the first and second elastic wave resonator units 1 and 2 are 1-port type elastic wave resonator units as described above.
  • the first IDT electrode 11 has a first bus bar 11a and a common bus bar 17 as a second bus bar.
  • the first bus bar 11a has an inner bus bar portion 11a1, an outer bus bar portion 11a2, and a connecting portion 11a4 that connects the inner bus bar portion 11a1 and the outer bus bar portion 11a2.
  • a plurality of openings 11a3 are arranged along the elastic wave propagation direction.
  • the connecting portions 11a4 are between the adjacent openings 11a3 and 11a3.
  • One ends of a plurality of first electrode fingers 11c are connected to the inner bus bar portion 11a1.
  • the first electrode finger 11c extends toward the common bus bar 17 as the second bus bar.
  • One ends of a plurality of second electrode fingers 11d are connected to the common bus bar 17.
  • the second electrode finger 11d extends toward the first bus bar 11a side.
  • the plurality of first electrode fingers 11c and the plurality of second electrode fingers 11d are interleaved with each other.
  • the overlapping region is the intersection width region.
  • the dimension along the extending direction of the first and second electrode fingers 11c and 11d in this intersection width region is the intersection width.
  • the intersection width region has a central region and first and second low sound velocity regions located on both sides of the central region.
  • the region in which the wide portion 11d1 is arranged along the elastic wave propagation direction is the first low sound velocity region.
  • the region in which the wide portion 11c1 is arranged along the elastic wave propagation direction is the second low sound velocity region.
  • the common bus bar 17 has a first bus bar portion 11b and a second bus bar portion 12b. One end of the second electrode finger 11d is connected to the first bus bar portion 11b. Also in the common bus bar 17, a plurality of openings 17b are provided along the elastic wave propagation direction. The connecting portion 17a is between the adjacent openings 17b. The first bus bar portion 11b and the second bus bar portion 12b are connected by the connecting portion 17a.
  • the second IDT electrode 12 is provided with a common bus bar 17 as a third bus bar and a fourth bus bar 12a.
  • One ends of a plurality of third electrode fingers 12c are connected to the second bus bar portion 12b of the common bus bar 17 as the third bus bar.
  • the third electrode finger 12c is extended toward the fourth bus bar 12a side.
  • One end of a plurality of fourth electrode fingers 12d is connected to the fourth bus bar 12a.
  • the fourth electrode finger 12d extends toward the common bus bar 17 side as the third bus bar.
  • the plurality of third electrode fingers 12c and the plurality of fourth electrode fingers 12d are interleaved with each other.
  • first and second bass velocity regions are provided. That is, the region extending through the wide portion 12d1 in the elastic wave propagation direction is the first low sound velocity region, and the region extending through the wide width portion 12c1 in the elastic wave propagation direction is the second low sound velocity region.
  • the intersection width region has a central region and the first and second low sound velocity regions located on both sides of the central region.
  • the common bus bar 17, that is, the third bus bar is provided with a plurality of openings 17b, and a region extending in the elastic wave propagation direction through the plurality of openings 17b is a high sound velocity region. It has become.
  • the fourth bus bar 12a is not provided with an opening.
  • the first and second IDT electrodes 11 and 12 are provided on the piezoelectric substrate 10A together with the reflectors 13, 14, 15 and 16.
  • the piezoelectric substrate 10A has a support substrate 3, a high sound velocity member 4, a low sound velocity film 5, and a piezoelectric film 6. That is, the high sound velocity member 4 and the low sound velocity film 5 are laminated between the support substrate 3 and the piezoelectric film 6.
  • the material of the support substrate 3 is not particularly limited, and for example, a semiconductor such as Si or an insulator such as Al 2 O 3 can be used.
  • the hypersonic member 4 is made of a hypersonic material.
  • the hypersonic material is a material in which the sound velocity of the propagating bulk wave is higher than the sound velocity of the elastic wave propagating in the piezoelectric film 6.
  • high-frequency materials include aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, silicon nitride, silicon, sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, crystal, alumina, zirconia, cozilite, mulite, steatite, and forsterite.
  • Magnesia, DLC (diamond-like carbon) film or diamond, a medium containing the above material as a main component, a medium containing a mixture of the above materials as a main component, and the like can be used.
  • the bass velocity film 5 is made of a bass velocity material.
  • the low sound velocity material refers to a material in which the sound velocity of the propagating bulk wave is lower than the sound velocity of the bulk wave propagating in the piezoelectric film 6.
  • Various low-sound velocity materials include silicon oxide, glass, silicon nitride, tantalum oxide, compounds in which fluorine, carbon, boron, hydrogen, or silanol groups are added to silicon oxide, and a medium containing the above material as a main component. Materials can be used.
  • the piezoelectric film 6 is made of LiTaO 3 .
  • the material constituting the piezoelectric film 6 is not limited to this, and other piezoelectric single crystals may be used. Examples of such a piezoelectric single crystal include Ta 2 O 5 and AlN.
  • the energy of elastic waves can be effectively confined in the piezoelectric film 6, and the Q value can be increased.
  • the support substrate 3 and the hypersonic member 4 may be integrated. That is, when the support substrate 3 is made of a hypersonic material, the hypersonic member 4 may be omitted.
  • a piezoelectric substrate 10A that does not have the bass velocity film 5 may be used.
  • the piezoelectric substrate 10A is not limited to the structure as described above, and may have a structure in which an acoustic reflection film is provided below the piezoelectric film 6.
  • the acoustic reflection film is formed by laminating a low acoustic impedance film and a high acoustic impedance film.
  • the piezoelectric substrate 10A may be a piezoelectric substrate made of a piezoelectric single crystal.
  • the first and second low sound velocity regions are provided on both sides of the intersection width region, and the first and second high sound velocity regions are provided on the outside to suppress the transverse mode.
  • the feature of the elastic wave device 10 is that the structure that suppresses the transverse mode in the first elastic wave resonator unit 1 and the structure that suppresses the transverse mode in the second elastic wave resonator unit 2 are different. .. This will be described more specifically.
  • the speed of sound in the central region of the central intersection width region is V1
  • the speed of sound in the first and second low-pitched sound regions is V2A and V2B.
  • the sound velocity of the gap region outside the first bass velocity region is V3A
  • the sound velocity of the portion where the inner bus bar portion 11a1 is provided is V4A
  • the region where the opening 11a3 is provided is V5A.
  • the speed of sound in the outer bus bar portion 11a2 is V6. In this case, the sound velocity V5A in the region where the plurality of openings 11a3 are provided and the sound velocity V6 in the outer bus bar portion 11a2 are high.
  • the regions of the sound velocity V5A and the sound velocity V6 are the first high sound velocity regions.
  • a region having a sound velocity V2A, a sound velocity V3A, and a sound velocity V4A constitutes a first low sound velocity region. That is, the wide portion 11d1, the gap region, and the inner bus bar portion 11a1 form the first low sound velocity region.
  • the speed of sound in the first high sound velocity region is sufficiently higher than the speed of sound in the first low sound velocity region. Therefore, the transverse mode can be effectively suppressed.
  • the second low sound velocity region and the second high sound velocity region are located outside the central region in the direction in which the first and second electrode fingers 11c and 11d extend. .. That is, the speed of sound of the wide portion 11c1 is V2B, the sound velocity of the gap region outside the wide portion 11c1 is V3B, the sound velocity of the first bus bar portion 11b is V4B, and the sound velocity of the region where the plurality of openings 17b are provided.
  • the speed of sound is V10.
  • the second low sound velocity region is a region where the wide portion 11c1 is provided, a gap region, and a region where the first bus bar portion 11b is provided.
  • the region provided with the plurality of openings 17b is the second high sound velocity region. Therefore, the ripple due to the transverse mode can be suppressed also on the second low sound velocity region side.
  • the second IDT electrode 12 includes the wide portion 12d1, the sound velocity of the region extending in the elastic wave propagation direction is V12A, and the common bus bar 17 is located outside this region.
  • the common bus bar 17 is shared by the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12.
  • the common bus bar 17 is the second bus bar of the first IDT electrode 11, and is the third bus bar of the second IDT electrode 12.
  • the region where the wide portion 12d1 is provided, the gap region outside the region, and the second bus bar portion 12b are the first bass velocity regions. That is, the region having a sound velocity V12A, the region having a sound velocity V13A, and the region having a sound velocity V14A constitute the first low sound velocity region.
  • the region in the common bus bar 17 where the opening 17b is provided is the first high sound velocity region. That is, the first high sound velocity region of the sound velocity V10 is configured. A sufficient sound velocity difference can be secured between the sound velocity V10 in the first high sound velocity region and the sound velocity V10 in the first low sound velocity region. Therefore, the transverse mode can be suppressed.
  • the sound velocity in the second low sound velocity region where the wide portion 12c1 is arranged is V12B, which is lower than the sound velocity V11 in the central region.
  • the sound velocity in the gap region is V13B
  • the sound velocity of the fourth bus bar 12a is V16, which are high sound velocity. That is, the gap region and the fourth bus bar 12a form the second high sound velocity region.
  • the sound velocity in the second high sound velocity region is higher.
  • the speed of sound V16 in the fourth bus bar 12a is lower than the speed of sound V13B.
  • the transverse mode can be suppressed, though not as much as the first bass velocity region side.
  • the first elastic wave resonator unit 1 and the second elastic wave resonator unit 2 since the structure for suppressing the transverse mode of the first elastic wave resonator unit 1 and the second elastic wave resonator unit 2 is different, the first elastic wave resonator unit The frequency position of the transverse mode generated in 1 is different from the frequency position of the transverse mode generated in the second elastic wave resonator unit 2. Therefore, it is difficult for the two to strengthen each other, and the ripple in the transverse mode can be effectively suppressed as a whole. This will be described based on the following examples.
  • An embodiment of the elastic wave device 10 of the above embodiment was designed with the following specifications.
  • Hypersonic member 4 SiN film with a thickness of 900 nm.
  • Bass velocity film 5 SiO 2 film having a thickness of 673 nm.
  • Piezoelectric film 6 LT film with a thickness of 600 nm and a cut angle of 42 °.
  • Electrode finger crossing width 7 ⁇ at the first and second IDT electrodes 11 and 12.
  • the logarithm of the electrode fingers of the first and second IDT electrodes 11 and 12 248 pairs.
  • Electrode material AlCu film with a thickness of 100 nm.
  • the width of the gap region in the first IDT electrode 11 0.27 ⁇ m.
  • the width means a dimension along the extending direction of the first and second electrode fingers 11c and 11d of the gap region, that is, a dimension along the crossing width direction.
  • the width of the first bus bar portion 11b and the second bus bar portion 12b in the common bus bar 17 0.3 ⁇ .
  • the second IDT electrode 12 has the same design parameters as the first IDT electrode 11 except that the fourth bus bar 12a is not provided with an opening.
  • FIGS. 4 and 5 The return loss characteristics and the impedance characteristics as a resonator of the elastic wave devices of the above Examples and Comparative Examples are shown in FIGS. 4 and 5.
  • the broken line shows the result of the comparative example
  • the solid line shows the result of the example.
  • the return loss characteristics could be significantly improved by the frequency position of the transverse mode generated in the first elastic wave resonator unit 1 and the second elasticity. It is considered that this is because the frequency positions of the transverse modes generated in the wave resonator unit 2 are different. That is, in the comparative example, the return loss characteristic is significantly reduced in the vicinity of 1800-1820 MHz due to the strengthening of the transverse modes, whereas in the embodiment, such deterioration of the characteristic is unlikely to occur.
  • the elastic wave resonators are divided in series in the first and second elastic wave resonator units, but 3 so as to have one or more third elastic wave resonator units.
  • the structure may be such that the elastic wave resonator is divided into more than one stage.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a ladder type filter 31 in which the elastic wave device 10 is preferably used.
  • a plurality of series arm resonators S1 to S4 are connected in series between the input / output ends.
  • Parallel arm resonators P1 to P4 are provided on a plurality of parallel arms connecting the series arms provided with the series arm resonators S1 to S4 and the ground potential.
  • the elastic wave devices of the above examples and comparative examples were used as parallel arm resonators P1 to P4 and series arm resonators S1 to S4 of the ladder type filter 31.
  • the filter characteristics of the ladder type filter using the elastic wave device of this example and the ladder type filter using the elastic wave device of the comparative example are shown in FIGS. 7 and 8.
  • the solid line in FIG. 7 is the attenuation-frequency characteristic of the ladder type filter using the elastic wave device of the example
  • the broken line is the attenuation-frequency characteristic of the ladder type filter using the elastic wave device of the comparative example.
  • the attenuation-frequency characteristics of the ladder type filter of the comparative example are shown by broken lines, and the attenuation-frequency characteristics of the ladder type filter of the embodiment are the original frequency positions. It is shown by shifting to the vicinity of the frequency 5 MHz higher than.
  • the large ripple indicated by the arrow A appears in the pass band, whereas in the embodiment, such a ripple does not appear. You can see that. Therefore, it can be seen that the filter characteristics of the ladder type filter can be effectively improved by using the elastic wave device of the above embodiment as the parallel arm resonator of the ladder type filter.

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Abstract

横モードによるリップルをより効果的に抑圧し得る、弾性波装置を提供する。　第１，第２の弾性波共振子ユニットにより構成されている弾性波装置１０であって、圧電性基板１０Ａに、第１の弾性波共振子ユニット１と、第２の弾性波共振子ユニット２とが構成されており、第１の弾性波共振子ユニット１の第１のＩＤＴ電極１１では、交差幅領域が中央領域と、中央領域の両外側に配置された第１，第２の低音速領域とを有し、第１，第２の低音速領域の外側に第１，第２の高音速領域が設けられており、第１，第２の高音速領域が、複数の開口部１１ａ３または１７ｂが弾性波伝搬方向に沿って配置された構造を有し、第２の弾性波共振子ユニット２では、第２のＩＤＴ電極１２が、中央領域と、中央領域の交差幅方向両外側に配置された第１，第２の低音速領域とを有し、第１の低音速領域の外側では、第３のバスバー１７に複数の開口部１７ｂが設けられて、第１の高音速領域が形成されており、第２の低音速領域の外側では、第４のバスバー１２ａに複数の開口部が設けられていない、弾性波装置１０。

Description

弾性波装置
　本発明は、ピストンモードを利用した弾性波装置に関し、特に、弾性波共振子が複数の弾性波共振子ユニットに分割されている弾性波装置に関する。
　下記の特許文献１では、弾性波共振子が第１，第２の弾性波共振子ユニットに直列分割されている。特許文献１では、第１，第２の弾性波共振子ユニットでは、ＩＤＴ電極の交差幅領域が、中央領域と、中央領域の両側に位置している第１，第２の低音速領域とを有する。第１，第２の低音速領域の外側に、第１，第２の高音速領域が設けられている。この第１，第２の高音速領域において音速を高めるために、バスバーに開口部が設けられている。また、一方のバスバーが、第１の弾性波共振子ユニットと、第２の弾性波共振子ユニットとで共有されている。
ＷＯ２０１５／０９８６７８号公報
　特許文献１に記載の弾性波装置では、第１の弾性波共振子ユニットと、第２の弾性波共振子ユニットとが同様に構成されている。そのため、第１の弾性波共振子ユニットで発生する横モードの周波数位置と、第２の弾性波共振子ユニットで発生する横モードの周波数位置とが重なり合っている。その結果、横モードが強め合い、横モードリップルを十分に抑圧できないことがあった。
　本発明の目的は、横モードによるリップルをより効果的に抑圧し得る、弾性波装置を提供することにある。
　本発明に係る弾性波装置では、第１，第２の弾性波共振子ユニットにより構成されている。
　本発明の弾性波装置は、上記第１，第２の弾性波共振子ユニットを構成するために、圧電性基板と、前記圧電性基板上に形成されており、第１の弾性波共振子ユニットを構成している第１のＩＤＴ電極と、前記圧電性基板上に形成されており、前記第１の弾性波共振子ユニットに電気的に接続されている第２の弾性波共振子ユニットを構成している、第２のＩＤＴ電極と、前記第１の弾性波共振子ユニットと前記第２の弾性波共振子ユニットとを接続している段間接続部とを備え、前記第１のＩＤＴ電極が、第１のバスバーと、前記第１のバスバーと隔てられて配置された第２のバスバーと、前記第１のバスバーに一端が接続されており、前記第２のバスバー側に延びる複数本の第１の電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されており、前記第１のバスバー側に延びる複数本の第２の電極指とを有し、前記第２のＩＤＴ電極が、第３のバスバーと、前記第３のバスバーと隔てられて配置された第４のバスバーと、前記第３のバスバーに一端が接続されており、前記第４のバスバー側に延びる複数本の第３の電極指と、前記第４のバスバーに一端が接続されており、前記第３のバスバー側に向かって延びる複数本の第４の電極指とを有し、前記第１，第２のＩＤＴ電極のそれぞれにおいて、前記第１，第２の電極指又は前記第３，第４の電極指の延びる方向中央に中央領域が設けられており、前記第１，第２の電極指又は前記第３，第４の電極指の延びる方向において前記中央領域の両外側に、前記中央領域に比べて音速が低い第１，第２の低音速領域が設けられており、前記第１，第２の低音速領域の前記第１，第２の電極指又は前記第３，第４の電極指の延びる方向両外側に、前記中央領域よりも音速が高い第１，第２の高音速領域が設けられており、前記第１のＩＤＴ電極では、前記第１，第２の高音速領域において、前記第１，第２のバスバーの双方に弾性波伝搬方向に沿って配置された複数の開口部が設けられており、前記第２のＩＤＴ電極では、前記第３，第４のバスバーのうち、前記第３のバスバーには、第１の高音速領域において、弾性波伝搬方向に沿って配置された複数の開口部が設けられており、前記第４のバスバーでは、第２の高音速領域において、前記開口部が設けられていない。
　本発明に係る弾性波装置では、横モードによるリップルを十分に抑圧することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の電極構造を示す平面図である。 図２は、第１の実施形態の弾性波装置の模式的平面図である。 図３は、第１の実施形態の弾性波装置の圧電性基板を説明するための模式的正面断面図である。 図４は、実施例及び比較例の弾性波装置のリターンロス特性を示す図である。 図５は、実施例及び比較例の弾性波装置の共振子としてのインピーダンス特性を示す図である。 図６は、第１の実施形態の弾性波装置が用いられているラダー型フィルタの回路図である。 図７は、実施例及び比較例のラダー型フィルタの減衰量－周波数特性を示す図である。 図８は、比較例のラダー型フィルタの減衰量－周波数特性と、５ＭＨｚ上方にシフトさせた減衰量－周波数特性を示す図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
　なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の電極構造を示す平面図であり、図２は、本実施形態の弾性波装置の模式的平面図である。
　弾性波装置１０は、弾性波共振子を、第１，第２の弾性波共振子ユニット１，２に直列分割することにより構成されている。
　図２に示すように、圧電性基板１０Ａ上に、第１の弾性波共振子ユニット１及び第２の弾性波共振子ユニット２が構成されている。第１の弾性波共振子ユニット１は、第１のＩＤＴ電極１１と、第１のＩＤＴ電極１１の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器１３，１４とを有する。第２の弾性波共振子ユニット２は、第２のＩＤＴ電極１２と、第２のＩＤＴ電極１２の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器１５，１６とを有する。第１の弾性波共振子ユニット１と第２の弾性波共振子ユニット２は、段間接続部を兼ねる共通バスバー１７により直列に接続されている。第１，第２の弾性波共振子ユニット１，２は、上記のように、１ポート型の弾性波共振子ユニットである。
　図１に示すように、第１のＩＤＴ電極１１は、第１のバスバー１１ａと、第２のバスバーとしての共通バスバー１７とを有する。第１のバスバー１１ａは、内側バスバー部１１ａ１と、外側バスバー部１１ａ２と、内側バスバー部１１ａ１と外側バスバー部１１ａ２とを連結している連結部１１ａ４とを有する。第１のバスバー１１ａでは、複数の開口部１１ａ３が弾性波伝搬方向に沿って配置されている。隣り合う開口部１１ａ３，１１ａ３間が、連結部１１ａ４である。
　内側バスバー部１１ａ１には、複数本の第１の電極指１１ｃの一端が接続されている。第１の電極指１１ｃは、第２のバスバーとしての共通バスバー１７に向かって延びている。共通バスバー１７に、複数本の第２の電極指１１ｄの一端が接続されている。第２の電極指１１ｄは、第１のバスバー１１ａ側に向かって延びている。複数本の第１の電極指１１ｃと、複数本の第２の電極指１１ｄとは、間挿し合っている。第１の電極指１１ｃと、第２の電極指１１ｄとを、弾性波伝搬方向に沿って見たときに、重なり合っている領域が交差幅領域である。この交差幅領域の第１，第２の電極指１１ｃ，１１ｄの延びる方向に沿う寸法が交差幅である。
　複数本の第１の電極指１１ｃ及び第２の電極指１１ｄの先端には、電極指の幅が太い太幅部１１ｃ１，１１ｄ１が設けられている。それによって、交差幅領域は中央領域と、中央領域の両側に位置している第１，第２の低音速領域とを有する。上記太幅部１１ｄ１が弾性波伝搬方向に沿って配置されている領域が第１の低音速領域である。太幅部１１ｃ１が弾性波伝搬方向に沿って配置されている領域が第２の低音速領域である。
　図１に示すように、共通バスバー１７は、第１のバスバー部１１ｂと、第２のバスバー部１２ｂとを有する。第１のバスバー部１１ｂに、第２の電極指１１ｄの一端が接続されている。共通バスバー１７においても、弾性波伝搬方向に沿って複数の開口部１７ｂが設けられている。隣り合う開口部１７ｂ間が連結部１７ａである。連結部１７ａにより、第１のバスバー部１１ｂと、第２のバスバー部１２ｂとが接続されている。
　他方、第２のＩＤＴ電極１２では、第３のバスバーとしての共通バスバー１７と、第４のバスバー１２ａとが設けられている。第３のバスバーとしての共通バスバー１７の第２のバスバー部１２ｂに、複数本の第３の電極指１２ｃの一端が接続されている。第３の電極指１２ｃは、第４のバスバー１２ａ側に向かって延ばされている。複数本の第４の電極指１２ｄの一端が第４のバスバー１２ａに接続されている。第４の電極指１２ｄは、第３のバスバーとしての共通バスバー１７側に向かって延びている。複数本の第３の電極指１２ｃと、複数本の第４の電極指１２ｄとは、間挿し合っている。第２のＩＤＴ電極１２においても、第３の電極指１２ｃ及び第４の電極指１２ｄの先端に太幅部１２ｃ１，１２ｄ１が設けられている。それによって、第１，第２の低音速領域が設けられている。すなわち、太幅部１２ｄ１を通り弾性波伝搬方向に延びる領域が第１の低音速領域であり、太幅部１２ｃ１を通り弾性波伝搬方向に延びる領域が第２の低音速領域である。そして、交差幅領域は中央領域と、中央領域の両側に位置している上記第１，第２の低音速領域とを有する。
　第２のＩＤＴ電極１２では、共通バスバー１７、すなわち第３のバスバーでは、複数の開口部１７ｂが設けられており、該複数の開口部１７ｂを通り、弾性波伝搬方向に延びる領域が高音速領域となっている。もっとも、第４のバスバー１２ａには、開口部は設けられていない。
　上記第１，第２のＩＤＴ電極１１，１２が、反射器１３，１４，１５，１６とともに、圧電性基板１０Ａ上に設けられている。
　図３に示すように、圧電性基板１０Ａは、支持基板３、高音速部材４、低音速膜５及び圧電膜６を有する。すなわち、支持基板３と圧電膜６との間に、高音速部材４及び低音速膜５が積層されている。支持基板３の材料は特に限定されないが、例えばＳｉのような半導体や、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁体を用いることができる。
　高音速部材４は、高音速材料からなる。高音速材料とは、伝搬するバルク波の音速が、圧電膜６を伝搬する弾性波の音速よりも高い材料をいう。このような高音速材料としては、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、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、マグネシア、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜またはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質等の様々な材料を用いることができる。
　低音速膜５は、低音速材料からなる。低音速材料とは、伝搬するバルク波の音速が圧電膜６を伝搬するバルク波の音速よりも低い材料をいう。低音速材料としては、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、また、酸化ケイ素にフッ素や炭素やホウ素、水素、あるいはシラノール基を加えた化合物、上記材料を主成分とする媒質等の様々な材料を用いることができる。
　圧電膜６は、ＬｉＴａＯ３からなる。もっとも、圧電膜６を構成する材料はこれに限らず、他の圧電単結晶を用いてもよい。このような圧電単結晶としては、Ｔａ２Ｏ５、ＡｌＮなどを挙げることができる。
　上記圧電性基板１０Ａでは、圧電膜６内に弾性波のエネルギーを効果的に閉じ込めることができ、Ｑ値を高めることができる。
　もっとも、支持基板３と高音速部材４とが一体化されていてもよい。すなわち、支持基板３が高音速材料からなる場合、高音速部材４を省略してもよい。
　また、低音速膜５を有しない圧電性基板１０Ａを用いてもよい。
　さらに、本発明では、圧電性基板１０Ａは上記のような構造に限らず、圧電膜６の下方に、音響反射膜が設けられている構造を有していてもよい。音響反射膜は、低音響インピーダンス膜と、高音響インピーダンス膜とを積層することにより構成されている。
　さらに、圧電性基板１０Ａは、圧電単結晶からなる圧電基板であってもよい。
　弾性波装置１０においては、第１，第２の低音速領域を交差幅領域の両側に設け、さらに外側に第１，第２の高音速領域を設けることにより、横モードの抑圧が図られている。弾性波装置１０の特徴は、第１の弾性波共振子ユニット１における横モードを抑圧する構造と、第２の弾性波共振子ユニット２における横モードを抑圧する構造とが異なっていることにある。これを、より具体的に説明する。
　図１の右側において、各領域の音速を示す。図１の矢印Ｖで示すように、図１上において右側にいくにつれて音速が高いことを示す。
　第１のＩＤＴ電極１１においては、中央の交差幅領域の中央領域の音速がＶ１であり、第１，第２の低音速領域の音速がＶ２Ａ，Ｖ２Ｂである。Ｖ１＞Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂである。そして、第１の低音速領域の外側のギャップ領域の音速がＶ３Ａであり、内側バスバー部１１ａ１が設けられている部分の音速がＶ４Ａであり、開口部１１ａ３が設けられている領域がＶ５Ａであり、外側バスバー部１１ａ２における音速がＶ６である。この場合、複数の開口部１１ａ３が設けられている領域の音速Ｖ５Ａと、外側バスバー部１１ａ２における音速Ｖ６が高い。この音速Ｖ５Ａ及び音速Ｖ６の領域が第１の高音速領域である。他方、音速Ｖ２Ａ、音速Ｖ３Ａ及び音速Ｖ４Ａである領域が第１の低音速領域を構成している。すなわち、太幅部１１ｄ１、ギャップ領域及び内側バスバー部１１ａ１が第１の低音速領域を構成している。第１の低音速領域の音速に比べて、第１の高音速領域における音速が十分に高い。従って、横モードを効果的に抑圧することができる。
　また第２の低音速領域側においても、第１，第２の電極指１１ｃ，１１ｄが延びる方向において中央領域の外側に、第２の低音速領域及び第２の高音速領域が位置している。すなわち、太幅部１１ｃ１の音速がＶ２Ｂであり、その外側のギャップ領域の音速がＶ３Ｂであり、第１のバスバー部１１ｂの音速がＶ４Ｂであり、複数の開口部１７ｂが設けられている領域の音速がＶ１０である。ここで、第２の低音速領域は、太幅部１１ｃ１が設けられている領域、ギャップ領域及び第１のバスバー部１１ｂが設けられている領域である。複数の開口部１７ｂが設けられている領域が第２の高音速領域となる。従って、第２の低音速領域側においても、横モードによるリップルを抑圧することができる。
　他方、第２のＩＤＴ電極１２は、太幅部１２ｄ１を含み、弾性波伝搬方向に延びる領域の音速はＶ１２Ａであり、この領域の外側に、上記共通バスバー１７が位置している。前述のように、第１のＩＤＴ電極１１と、第２のＩＤＴ電極１２とで、共通バスバー１７が共有されている。この共通バスバー１７は、第１のＩＤＴ電極１１の第２のバスバーであり、第２のＩＤＴ電極１２においては、第３のバスバーとなる。
　第２のＩＤＴ電極１２では、太幅部１２ｄ１が設けられている領域と、その外側のギャップ領域と、第２のバスバー部１２ｂとが第１の低音速領域である。すなわち、音速Ｖ１２Ａである領域、音速Ｖ１３Ａである領域及び音速Ｖ１４Ａである領域が第１の低音速領域を構成している。共通バスバー１７中の開口部１７ｂが設けられている領域が、第１の高音速領域となる。すなわち、音速Ｖ１０の第１の高音速領域が構成されている。第１の高音速領域の音速Ｖ１０と、第１の低音速領域との間に十分な音速差を確保することができる。従って、横モードを抑圧することができる。
　これに対し、太幅部１２ｃ１が配置されている第２の低音速領域の音速はＶ１２Ｂであり、中央領域の音速Ｖ１１よりも低められている。そして、第２の低音速領域の外側では、ギャップ領域の音速がＶ１３Ｂ、第４のバスバー１２ａの音速がＶ１６と、高音速である。すなわち、ギャップ領域及び第４のバスバー１２ａが、第２の高音速領域を構成している。
　上記第２の低音速領域の音速Ｖ１２Ｂに比べて、第２の高音速領域の音速が高められている。なお、第４のバスバー１２ａにおける音速Ｖ１６は、音速Ｖ１３Ｂよりも低い。しかしながら、上記音速Ｖ１２Ｂの第２の低音速領域の外側に音速Ｖ１３Ｂ及びＶ１６の各領域が存在するため、第１の低音速領域側ほどではないが、横モードを抑圧することができる。
　加えて、弾性波装置１０では、第１の弾性波共振子ユニット１と、第２の弾性波共振子ユニット２の横モードを抑圧する構造が異なっているため、第１の弾性波共振子ユニット１において発生する横モードの周波数位置と、第２の弾性波共振子ユニット２において発生する横モードの周波数位置とが異なっている。そのため、両者の強め合いが起こりがたいため、全体として横モードのリップルを効果的に抑圧することができる。これを、以下の実施例に基づき説明する。
　上記実施形態の弾性波装置１０の実施例を以下の仕様で設計した。
　圧電性基板１０Ａの詳細
　支持基板３：Ｓｉ。
　高音速部材４：厚み９００ｎｍのＳｉＮ膜。
　低音速膜５：厚み６７３ｎｍのＳｉＯ２膜。
　圧電膜６：厚み６００ｎｍのカット角４２°のＬＴ膜。
　第１，第２のＩＤＴ電極１１，１２，反射器１３～１６の詳細
　電極指ピッチで定まる波長λ＝２．３μｍ。
　第１，第２のＩＤＴ電極１１，１２における電極指交差幅＝７λ。
　中央領域の交差幅方向に沿う寸法＝６λ。
　太幅部１１ｃ１，１１ｄ１，１２ｃ１，１２ｄ１における交差幅方向に沿う寸法＝０．５λ。
　第１，第２のＩＤＴ電極１１，１２の電極指の対数＝２４８対。
　反射器１３～１６における電極指の本数＝各２０本。
　電極材料：１００ｎｍの厚みのＡｌＣｕ膜。
　第１のＩＤＴ電極１１におけるギャップ領域の幅＝０．２７μｍ。なお、幅とは、ギャップ領域の第１，第２の電極指１１ｃ，１１ｄの延びる方向に沿う寸法、すなわち交差幅方向に沿う寸法をいうものとする。
　内側バスバー部１１ａ１の幅＝０．３λ、開口部１１ａ３の交差幅方向に沿う寸法＝２λ。
　共通バスバー１７における第１のバスバー部１１ｂ及び第２のバスバー部１２ｂの幅＝０．３λ。
　開口部１７ｂの交差幅方向に沿う寸法＝２λ。
　第２のＩＤＴ電極１２においては、第４のバスバー１２ａに開口部を設けなかったことを除いては、第１のＩＤＴ電極１１と同じ設計パラメータとした。
　上記実施例の弾性波装置と、第４のバスバー１２ａに、開口部を設け、第４のバスバー１２ａを第１のバスバー１１ａと同様に構成したことを除いては、上記実施例と同様にして、比較例の弾性波装置を得た。
　上記実施例及び比較例の弾性波装置のリターンロス特性及び共振子としてのインピーダンス特性を図４及び図５に示す。図４及び図５において、破線が比較例の結果を、実線が実施例の結果を示す。
　図４のリターンロス特性から明らかなように、比較例の弾性波装置に比べ、実施例の弾性波装置では、１８００－１８２０ＭＨｚ付近において、リターンロス特性が大幅に改善されていることがわかる。また、図５に示すように、共振特性はさほど変わらないことがわかる。
　図４に示したように、１８００－１８２０ＭＨｚ付近において、リターンロス特性を大幅に改善し得たのは、第１の弾性波共振子ユニット１において発生した横モードの周波数位置と、第２の弾性波共振子ユニット２において発生した横モードの周波数位置が異なっていることによると考えられる。すなわち、比較例では、横モード同士の強め合いによりリターンロス特性が１８００－１８２０ＭＨｚ付近で大きく低下しているのに対し、実施例ではこのような特性の劣化が生じがたい。
　なお、弾性波装置１０では、第１，第２の弾性波共振子ユニットに、弾性波共振子が直列分割されていたが、１以上の第３の弾性波共振子ユニットを有するように、３段以上に、弾性波共振子が分割されている構造であってもよい。
　上記実施例及び比較例の弾性波装置を用いて、図６に示すラダー型フィルタ３１を構成した。図６は、上記弾性波装置１０が好適に用いられるラダー型フィルタ３１の回路図である。
　ラダー型フィルタ３１では、複数の直列腕共振子Ｓ１～Ｓ４が入出力端間において直列に接続されている。この直列腕共振子Ｓ１～Ｓ４が設けられている直列腕とグラウンド電位とを結ぶ複数の並列腕に並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４が設けられている。
　上記実施例及び比較例の弾性波装置を、ラダー型フィルタ３１の並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４や直列腕共振子Ｓ１～Ｓ４として用いた。この実施例の弾性波装置を用いたラダー型フィルタと、比較例の弾性波装置を用いたラダー型フィルタのフィルタ特性を、図７及び図８に示す。
　図７の実線が実施例の弾性波装置を用いたラダー型フィルタの減衰量－周波数特性であり、破線が比較例の弾性波装置を用いたラダー型フィルタの減衰量－周波数特性である。また、対比を容易とするために、図８において、比較例のラダー型フィルタの減衰量－周波数特性を破線で示し、実施例のラダー型フィルタの減衰量－周波数特性については、本来の周波数位置から５ＭＨｚ高い周波数付近にシフトさせて示した。図７及び図８から明らかなように、比較例のラダー型フィルタでは、通過帯域内において、矢印Ａで示す大きなリップルが表れているのに対し、実施例では、このようなリップルが表れていないことがわかる。従って、上記実施例の弾性波装置をラダー型フィルタの並列腕共振子として用いることにより、ラダー型フィルタのフィルタ特性を効果的に改善し得ることがわかる。
　１…第１の弾性波共振子ユニット
　２…第２の弾性波共振子ユニット
　３…支持基板
　４…高音速部材
　５…低音速膜
　６…圧電膜
　１０…弾性波装置
　１０Ａ…圧電性基板
　１１…第１のＩＤＴ電極
　１１ａ…第１のバスバー
　１１ａ１…内側バスバー部
　１１ａ２…外側バスバー部
　１１ａ３…開口部
　１１ａ４…連結部
　１１ｂ…第１のバスバー部
　１１ｃ…第１の電極指
　１１ｃ１…太幅部
　１１ｄ…第２の電極指
　１１ｄ１…太幅部
　１２…第２のＩＤＴ電極
　１２ａ…第４のバスバー
　１２ｂ…第２のバスバー部
　１２ｃ…第３の電極指
　１２ｃ１…太幅部
　１２ｄ…第４の電極指
　１２ｄ１…太幅部
　１３，１４，１５，１６…反射器
　１７…共通バスバー
　１７ａ…連結部
　１７ｂ…開口部
　３１…ラダー型フィルタ
　Ｐ１～Ｐ４…並列腕共振子
　Ｓ１～Ｓ４…直列腕共振子

Claims (7)

  1. 　第１，第２の弾性波共振子ユニットにより構成されている弾性波装置であって、
    　圧電性基板と、
    　前記圧電性基板上に形成されており、第１の弾性波共振子ユニットを構成している第１のＩＤＴ電極と、
    　前記圧電性基板上に形成されており、前記第１の弾性波共振子ユニットに電気的に接続されている第２の弾性波共振子ユニットを構成している、第２のＩＤＴ電極と、
    　前記第１の弾性波共振子ユニットと前記第２の弾性波共振子ユニットとを接続している段間接続部とを備え、
    　前記第１のＩＤＴ電極が、第１のバスバーと、前記第１のバスバーと隔てられて配置された第２のバスバーと、
    　前記第１のバスバーに一端が接続されており、前記第２のバスバー側に延びる複数本の第１の電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されており、前記第１のバスバー側に延びる複数本の第２の電極指とを有し、
    　前記第２のＩＤＴ電極が、第３のバスバーと、前記第３のバスバーと隔てられて配置された第４のバスバーと、前記第３のバスバーに一端が接続されており、前記第４のバスバー側に延びる複数本の第３の電極指と、前記第４のバスバーに一端が接続されており、前記第３のバスバー側に向かって延びる複数本の第４の電極指とを有し、
    　前記第１，第２のＩＤＴ電極のそれぞれにおいて、前記第１，第２の電極指又は前記第３，第４の電極指の延びる方向中央に中央領域が設けられており、前記第１，第２の電極指又は前記第３，第４の電極指の延びる方向において前記中央領域の両外側に、前記中央領域に比べて音速が低い第１，第２の低音速領域が設けられており、前記第１，第２の低音速領域の前記第１，第２の電極指又は前記第３，第４の電極指の延びる方向両外側に、前記中央領域よりも音速が高い第１，第２の高音速領域が設けられており、
    　前記第１のＩＤＴ電極では、前記第１，第２の高音速領域において、前記第１，第２のバスバーの双方に弾性波伝搬方向に沿って配置された複数の開口部が設けられており、
    　前記第２のＩＤＴ電極では、前記第３，第４のバスバーのうち、前記第３のバスバーには、第１の高音速領域において、弾性波伝搬方向に沿って配置された複数の開口部が設けられており、前記第４のバスバーでは、第２の高音速領域において、前記開口部が設けられていない、弾性波装置。
  2. 　前記第１，前記第２の弾性波共振子ユニットが直列に接続されている、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記圧電性基板が、高音速部材と、前記高音速部材上に積層された圧電膜とを有し、前記高音速部材が、前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高い高音速材料からなる、請求項１または２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記高音速部材が、前記高音速材料からなる支持基板である、請求項３に記載の弾性波装置。
  5. 　前記高音速部材と、前記圧電膜との間に積層されており、伝搬するバルク波の音速が前記圧電膜を伝搬するバルク波の音速よりも低い低音速材料からなる、低音速膜をさらに備える、請求項３または４に記載の弾性波装置。
  6. 　前記高音速部材を支持している支持基板をさらに備える、請求項３に記載の弾性波装置。
  7. 　前記第１，第２の弾性波共振子ユニットに加えて、さらに少なくとも１個の弾性波共振子ユニットに、複数段分割することにより構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の弾性波装置。
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