弹性波装置
文献发布时间:2024-01-17 01:27:33
技术领域
本发明涉及弹性波装置。
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。在下述的专利文献1,公开了弹性波装置的一个例子。在该弹性波装置中,在支承构件的上方设置有凹部。在支承构件上设置有压电薄膜,使得覆盖凹部。在压电薄膜中的覆盖凹部的部分,设置有IDT(Interdigital Transducer,叉指换能器)电极。
另一方面,在下述的专利文献2,公开了作为弹性波装置的FBAR(Film BulkAcoustic Resonator,薄膜体声波谐振器)的一个例子。在该弹性波装置中,在压电薄膜的一个主面设置有上部电极。在压电薄膜的另一个主面设置有下部电极。上部电极和下部电极夹着压电薄膜相互对置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-224890号公报
专利文献2:国际公开第201I/052551号
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献2记载的弹性波装置中,若在上部电极和下部电极相互对置的区域施加交流电场,则可激励弹性波。此时,在上述区域中产生热。不过,在FBAR中,在压电薄膜的两个主面设置有板状的电极。由此,在压电薄膜的两个主面中构成了充分的散热路径。
另一方面,在像专利文献1记载的那样的弹性波装置中,在压电薄膜的两个主面中,并未构成像FBAR中的那样的充分的散热路径。因此,在激励弹性波时产生的热传播到支承构件的凹部侧。然而,在专利文献1记载的弹性波装置中,难以充分地提高从凹部内的散热性。
本发明的目的在于,提供一种能够提高从支承构件中的空洞部的散热性的弹性波装置。
用于解决问题的技术方案
本发明涉及的弹性波装置具备具有支承基板的支承构件、设置在所述支承构件上的压电层、设置在所述压电层上的多个电极指、以及连接有所述多个电极指的一端的一对布线电极,所述一对布线电极分别包含汇流条,在一对所述汇流条连接有所述多个电极指的一端,由一对所述汇流条以及所述多个电极指构成了IDT电极,在所述支承构件设置有在所述压电层侧开口的空洞部,从与所述多个电极指延伸的方向正交的方向观察,相邻的所述电极指彼此相互重叠的区域为所述IDT电极的交叉区域,所述空洞部配置为在俯视下包含所述交叉区域,在所述压电层设置有直接或间接地到达所述空洞部的第1贯通孔以及第2贯通孔,所述第1贯通孔和所述第2贯通孔夹着所述交叉区域相互对置,在俯视下,所述第1贯通孔的总面积和所述第2贯通孔的总面积不同。
发明效果
根据本发明涉及的弹性波装置,能够提高从支承构件中的空洞部的散热性。
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主视剖视图。
图2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3是用于说明本发明的第1实施方式中的空洞部内外的气体的流动的示意性主视剖视图。
图4是本发明的第1实施方式的第1变形例涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图5是本发明的第1实施方式的第2变形例涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图6是本发明的第1实施方式的第3变形例涉及的弹性波装置的示意性主视剖视图。
图7是本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图8是本发明的第2实施方式的变形例涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图9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10是本发明的第3实施方式的变形例涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图11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12是第5实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图13的(a)是示出利用厚度剪切模式的体波的滤波器装置的外观的简图式立体图,图13的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图。
图14是图13的(a)中的沿着A-A线的部分的剖视图。
图15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15的(b)是用于说明在滤波器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16是示出厚度剪切模式的体波的振幅方向的图。
图17是示出利用厚度剪切模式的体波的滤波器装置的谐振特性的图。
图18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19是利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。
图20是示出出现了杂散的参考例的弹性波装置的谐振特性的图。
图21是示出相对带宽和作为杂散的大小的用180度进行了标准化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的图。
图22是示出d/2p和金属化比MR的关系的图。
图23是示出使d/p无限接近于0的情况下的相对带宽相对于LiNbO
图24是用于说明利用兰姆波的弹性波装置的部分切除立体图。
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,由此明确本发明。
另外,预先指出的是,在本说明书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主视剖视图。图2是第1实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。另外,图1是图2中的沿着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25。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和作为接合层的绝缘层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也可以仅包含支承基板16。
在支承构件13设置有空洞部13c。空洞部13c在压电层侧14开口。更具体地,在支承基板16设置有凹部。在绝缘层15设置有贯通孔,使得与该凹部连结。绝缘层15具有框状的形状。在绝缘层15上设置有压电层14,使得封住贯通孔。由此,构成了支承构件13的空洞部13c。在本实施方式中,空洞部13c构成在绝缘层15以及支承基板16的双方中。另外,空洞部13c也可以仅构成在绝缘层15中。或者,空洞部13c也可以仅构成在支承基板16中。
作为绝缘层15的材料,能够使用氧化硅或五氧化钽等适当的电介质。
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中的第2主面14b是支承构件13侧的主面。压电层14例如包含LiNbO
在压电层14的第1主面14a,设置有IDT电极25。如图2所示,IDT电极25具有作为一对汇流条的第1汇流条26以及第2汇流条27、和多个第1电极指28以及多个第2电极指29。第1电极指28是本发明中的第1电极。多个第1电极指28周期性地配置。多个第1电极指28的一端分别与第1汇流条26连接。第2电极指29是本发明中的第2电极。多个第2电极指29周期性地配置。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以及多个第2电极指29彼此相互交错对插。IDT电极25可以包含层叠金属膜,或者也可以包含单层的金属膜。以下,也有时将第1电极指28以及第2电极指29仅记载为电极指。
将相邻的电极指彼此对置的方向设为电极指对置方向,将多个电极指延伸的方向设为电极指延伸方向,此时,在本实施方式中,电极指对置方向与电极指延伸方向正交。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为交叉区域E。交叉区域E是IDT电极25的包含从电极指对置方向上的一端的电极指到另一端的电极指的区域。更具体地,交叉区域E包含从上述一端的电极指的电极指对置方向上的外侧的端缘部到上述另一端的电极指的电极指对置方向上的外侧的端缘部。另外,上述支承构件13的空洞部13c配置为在俯视下包含交叉区域E。在本说明书中,所谓俯视,是指从相当于图1中的上方的方向观察。
进而,弹性波装置10具有多个激励区域C。通过对IDT电极25施加交流电压,从而在多个激励区域C中激励弹性波。在本实施方式中,弹性波装置10构成为能够利用例如厚度剪切一阶模等厚度剪切模式的体波。激励区域C与交叉区域E同样地,是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。另外,各激励区域C分别是一对电极指间的区域。更详细地,激励区域C是从一个电极指的电极指对置方向上的中心到另一个电极指的电极指对置方向上的中心的区域。因而,交叉区域E包含多个激励区域C。不过,弹性波装置10例如也可以构成为能够利用板波。在弹性波装置10利用板波的情况下,交叉区域E是激励区域。
在压电层14的第1主面14a,设置有作为一对布线电极的第1布线电极24A以及第2布线电极24B。第1布线电极24A包含第1汇流条26。第1布线电极24A在第1汇流条26的部分与多个第1电极指28的一端连接。同样地,第2布线电极24B包含第2汇流条27。第2布线电极24B在第2汇流条27的部分与多个第2电极指29的一端连接。
在压电层14,设置有到达空洞部13c的第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d。第1贯通孔14c和第2贯通孔14d夹着交叉区域E相互对置。
本实施方式的特征在于,第1贯通孔14c和第2贯通孔14d夹着交叉区域E相互对置,在俯视下,第1贯通孔14c的总面积和第2贯通孔14d的总面积不同。由此,能够提高从支承构件13中的空洞部13c的散热性。以下,对其细节进行说明。另外,以下有时将贯通孔的俯视下的面积仅记载为贯通孔的面积。
在本实施方式中,具体地,第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d各设置有一个,且第1贯通孔14c的面积大于第2贯通孔14d的面积。在本说明书中,所谓贯通孔的面积不同,是指一个贯通孔的面积为另一个贯通孔的面积的115%以上,或者为85%以下。
贯通孔的面积在通过光学观察设备、测长SEM、X射线CT等获得了贯通孔的图像之后通过图像处理软件来计算。作为光学观察设备的例子,能够列举包含激光显微镜以及红外线显微镜的显微镜、和数码显微镜等。在贯通孔的俯视下的形状接近于圆形的情况下,也可以通过图像处理软件进行圆近似并计测直径,由此计算面积。不过,优选在通过图像处理软件进行了贯通孔的准确的形状的图像识别的基础上计算面积。以下,说明上述的能够提高散热性的效果的细节。
图3是用于说明第1实施方式中的空洞部内外的气体的流动的示意性主视剖视图。
若激励弹性波,则在设置有IDT电极25的部分产生热。若支承构件13的空洞部13c内的气体由于该热而被加热,则空洞部13c内的内压变高。此时,空洞部13c内的气体变得容易从面积相对大的第1贯通孔14c释放到外部。因此,产生从设置有面积相对小的第2贯通孔14d的区域朝向设置有第1贯通孔14c的区域侧的气流。在图3中,通过箭头F1、箭头F2以及箭头F3示出该气流。由此,能够提高从支承构件13中的空洞部13c的散热性。
第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d中的一者的总面积优选为另一者的总面积的120%以上或80%以下,更优选为125%以上或75%以下,进一步优选为130%以上或70%以下。由此,能够更加提高散热性。
如图1所示,将第1贯通孔14c的端缘部与交叉区域E之间的距离设为L1,将第2贯通孔14d的端缘部与交叉区域E之间的距离设为L2,此时,优选距离L1比距离L2短。由此,能够缩短从作为热源的激励区域C到作为气体的出口的第1贯通孔14c的距离。因而,能够有效地提高散热性。
另外,弹性波装置10具有第1区域G1以及第2区域G2。在第1区域G1设置有第1贯通孔14c。在第2区域G2设置有第2贯通孔14d。如图2所示,第1区域G1以及第2区域G2在俯视下与支承构件13的空洞部13c重叠。更具体地,第1区域G1和第2区域G2夹着交叉区域E相互对置。另外,第1区域G1以及第2区域G2也可以包含在俯视下与空洞部13c不重叠的部分。第1区域G1和第2区域G2只要夹着交叉区域E相互对置即可。不过,本实施方式的第1区域G1以及第2区域G2不包含在俯视下与空洞部13c不重叠的区域。
另外,空洞部13c具有第1端缘部13d、第2端缘部13e、第3端缘部13f以及第4端缘部13g。第1端缘部13d和第2端缘部13e在电极指延伸方向上相互对置。第3端缘部13f和第4端缘部13g在电极指对置方向上相互对置。第1端缘部13d以及第2端缘部13e分别与第3端缘部13f以及第4端缘部13g连接。在本实施方式中,空洞部13c的俯视下的形状为矩形。因而,第1端缘部13d、第2端缘部13e、第3端缘部13f以及第4端缘部13g全部为直线状。不过,第1端缘部13d、第2端缘部13e、第3端缘部13f以及第4端缘部13g中的至少一者也可以为曲线状。
在本实施方式中,第1区域G1以及第2区域G2的与电极指延伸方向平行的方向上的一端部在俯视下与支承构件13的第1端缘部13d的一部分重叠。第1区域G1以及第2区域G2的该方向上的另一端部在俯视下与第2端缘部13e的一部分重叠。
第1区域G1的与电极指对置方向平行的方向上的一端部在俯视下与支承构件13的第3端缘部13f重叠。第1区域G1的该方向上的另一端部包含交叉区域E的电极指对置方向上的端部。第2区域G2的与电极指对置方向平行的方向上的一端部在俯视下与支承构件13的第4端缘部13g重叠。第2区域G2的该方向上的另一端部包含交叉区域E的电极指对置方向上的端部。另外,交叉区域E中的作为第1区域G1的端部的一部分的端部和作为第2区域G2的端部的一部分的端部相互对置。
如图2所示,在本实施方式中,交叉区域E的电极指对置方向上的两端部位于将第1贯通孔14c的中央和第2贯通孔14d的中央连结的直线上。更具体地,第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d配置为:穿过交叉区域E的电极指延伸方向上的中央的、在电极指对置方向上延伸的直线穿过第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d的双方。不过,第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d的位置并不限定于上述。第1贯通孔14c只要设置在第1区域G1即可,第2贯通孔14d只要设置在第2区域G2即可。
例如,在图4所示的第1实施方式的第1变形例中,第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d设置为在俯视下与支承构件13的空洞部13c中的一个对角线重叠。在本变形例中,也能够提高从空洞部13c的散热性。
在图5所示的第1实施方式的第2变形例中,在从与电极指对置方向平行的方向观察时,第1贯通孔14c与交叉区域E的整体重叠,且与第1汇流条26以及第2汇流条27的双方重叠。同样地,在从与电极指对置方向平行的方向观察时,第2贯通孔14d与交叉区域E的整体重叠,且与第1汇流条26以及第2汇流条27的双方重叠。另外,在本变形例中,第2贯通孔14d的面积大于第1贯通孔14c的面积。在本变形例中,也能够提高从空洞部13c的散热性。
如上所述,支承构件13的空洞部13c并不限于设置在支承基板16以及绝缘层15的双方的情况。例如,在图6所示的第1实施方式的第3变形例中,支承构件23的空洞部23c仅构成在绝缘层15A中。更具体地,在绝缘层15A设置有凹部。另一方面,在支承基板16A未设置凹部。在本变形例中,也能够提高从空洞部23c的散热性。
在第1实施方式及其各变形例中,空洞部13c在俯视下与第1汇流条26以及第2汇流条27的双方重叠。俯视下的空洞部13c的对角线穿过交叉区域E的电极指对置方向上的两端部。另外,空洞部13c的大小并不限定于上述。
在第1实施方式中,第1区域G1和第2区域G2夹着交叉区域E,在与电极指对置方向平行的方向上相互对置。不过,第1区域G1以及第2区域G2的位置并不限定于上述。第1区域G1和第2区域G2也可以在与电极指延伸方向平行的方向上相互对置。
图7是第2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区域G1以及第2区域G2的位置和第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d的位置与第1实施方式不同。本实施方式与第1实施方式的不同点还在于,俯视下的空洞部13c的对角线穿过交叉区域E的电极指延伸方向上的两端部中的至少一者。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。
如图7所示,第1区域G1和第2区域G2在与电极指延伸方向平行的方向上相互对置。更具体地,第1区域G1位于IDT电极35的第1汇流条36侧。第2区域G2位于第2汇流条37侧。
第1区域G1的与电极指延伸方向平行的方向上的一端部在俯视下与支承构件13的第1端缘部13d重叠。第1区域G1的该方向上的另一端部包含交叉区域E的电极指延伸方向上的端部。第2区域G2的与电极指延伸方向平行的方向上的一端部在俯视下与第2端缘部13e重叠。第2区域G2的该方向上的另一端部包含交叉区域E的电极指延伸方向上的端部。另外,交叉区域E中的作为第1区域G1的端部的一部分的端部和作为第2区域G2的端部的一部分的端部相互对置。
第1区域G1以及第2区域G2的与电极指对置方向平行的方向上的一端部在俯视下与支承构件13的第3端缘部13f的一部分重叠。第1区域G1以及第2区域G2的该方向上的另一端部在俯视下与第4端缘部13g的一部分重叠。
在俯视下,第1贯通孔14c与IDT电极35的第1汇流条36重叠。在第1汇流条36,设置有与第1贯通孔14c为一体的贯通孔36c。另一方面,在俯视下,第2贯通孔14d与第2汇流条37重叠。在第2汇流条37,设置有与第2贯通孔14d为一体的贯通孔37c。由此,压电层14中的第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d的周边的部分被第1汇流条36以及第2汇流条37所保护。因而,能够抑制在压电层14产生裂纹。
进而,在本实施方式中,也与第1实施方式同样地,第1贯通孔14c和第2贯通孔14d夹着交叉区域E相互对置,且第1贯通孔14c的面积大于第2贯通孔14d的面积。由此,能够使支承构件13中的空洞部13c内产生气流,能够提高从空洞部13c的散热性。
另外,第1贯通孔14c也可以设置在第1布线电极34A中的第1汇流条36以外的部分。也可以在该部分设置有与第1贯通孔14c为一体的贯通孔。同样地,第2贯通孔14d也可以设置在第2布线电极34B中的第2汇流条37以外的部分。也可以在该部分设置有与第2贯通孔14d为一体的贯通孔。
在本实施方式中,交叉区域E的电极指延伸方向上的两端部位于将第1贯通孔14c和第2贯通孔14d连结的直线上。不过,并不限定于此。例如,在图8所示的第2实施方式的变形例中,交叉区域E的电极指对置方向上的一端部和电极指延伸方向上的一端部位于将第1贯通孔14c和第2贯通孔14d连结的直线H上。另外,在本变形例中,在俯视下,第1贯通孔14c与第1汇流条26不重叠,第2贯通孔14d与第2汇流条27不重叠。在本变形例中,也与第2实施方式同样地,能够提高散热性。
在第1实施方式以及第2实施方式中,第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d直接地到达空洞部13c。另外,第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d也可以间接地到达空洞部13c。通过第3实施方式来示出该例子。
图9是第3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2实施方式的不同点在于:压电层14的第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d间接地到达空洞部13c;以及,第1区域G1以及第2区域G2包含在俯视下与空洞部13c不重叠的部分。本实施方式与第2实施方式的不同点还在于,第1布线电极44A的贯通孔44c以及第2布线电极44B的贯通孔44d设置在各汇流条以外的部分。除了上述的点以外,本实施方式的弹性波装置具有与第2实施方式的弹性波装置同样的结构。
第1贯通孔14c设置在第1区域G1中的、在俯视下与空洞部13c不重叠的位置。与第2实施方式同样地,在第1布线电极44A,设置有与第1贯通孔14c为一体的贯通孔44c。因而,贯通孔44c在俯视下与第1贯通孔14c重叠。不过,贯通孔44c设置在第1布线电极44A的第1汇流条26以外的部分。同样地,第2贯通孔14d设置在第2区域G2中的、在俯视下与空洞部13c不重叠的位置。在第2布线电极44B,设置有与第2贯通孔14d为一体的贯通孔44d。贯通孔44d设置在第2布线电极44B的第2汇流条27以外的部分。
另一方面,在支承构件43设置有路径43f以及路径43g。路径43f以及路径43g是中空部。路径43f使第1贯通孔14c和空洞部13c连通。在俯视下,路径43f与第1布线电极44A重叠。路径43g使第2贯通孔14d和空洞部13c连通。在俯视下,路径43g与第2布线电极44B重叠。
另外,支承构件43与第1实施方式以及第2实施方式同样地,具有图1所示的绝缘层15以及支承基板16。图9所示的路径43f以及43g可以仅设置在绝缘层15,或者也可以设置在绝缘层15以及支承基板16的双方。
在本实施方式中,也与第2实施方式同样地,第1贯通孔14c和第2贯通孔14d夹着交叉区域E相互对置,且第1贯通孔14c的面积大于第2贯通孔14d的面积。而且,第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d经由路径43f以及路径43g分别间接地到达空洞部13c。在该情况下,也能够使支承构件43中的空洞部13c内产生气流,能够提高从空洞部13c的散热性。
在第2实施方式以及本实施方式中,第1布线电极的贯通孔的内壁和压电层14的第1贯通孔14c的内壁齐平。另外,第1布线电极的贯通孔的内壁和压电层14的第1贯通孔14c的内壁也可以不齐平。例如,在图10所示的第3实施方式的变形例中,在俯视下,第1贯通孔14c的外周缘和第1布线电极44A的贯通孔44c的外周缘不重叠。更具体地,在俯视下,贯通孔44c的外周缘位于比第1贯通孔14c的外周缘靠外侧。同样地,在俯视下,第2布线电极44B的贯通孔44d的外周缘位于比第2贯通孔14d的外周缘靠外侧。
在该情况下,像在图10中通过影线示出的那样,优选在第1贯通孔14c的内壁设置有金属膜45A。同样地,优选在第2贯通孔14d的内壁设置有金属膜45B。由此,压电层14中的设置有第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d的部分被增强。除此以外,金属膜45A未与第1布线电极44A连接。金属膜45B未与第2布线电极44B连接。因此,能够不对弹性波装置的电特性造成影响地使压电层14不易破损。
在本实施方式中,示出了如下的例子,即,第1区域G1和第2区域G2在电极指延伸方向上相互对置,且第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d间接地到达空洞部13c。不过,也可以与第1实施方式同样地,第1区域G1和第2区域G2在电极指对置方向上相互对置,且第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d间接地到达空洞部13c。在该情况下,路径43f以及路径43g也可以在俯视下与第1汇流条26或第2汇流条27不重叠。
图11是第4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:在第1区域G1设置有多个第1贯通孔14c;以及,各第1贯通孔14c的面积与第2贯通孔14d的面积相同。本实施方式与第1实施方式的不同点还在于,俯视下的空洞部13c的对角线穿过交叉区域E的电极指延伸方向上的两端部中的至少一者。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。
如图11所示,第1贯通孔14c的个数和第2贯通孔14d的个数互不相同。更具体地,设置有两个第1贯通孔14c,且设置有一个第2贯通孔14d。而且,如上所述,各第1贯通孔14c的面积与第2贯通孔14d的面积相同。因而,第1贯通孔14c的总面积大于第2贯通孔14d的总面积。即,第1区域G1是压电层14的贯通孔的总面积相对大的区域。第2区域G2是贯通孔的总面积相对小的区域。另外,第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d各自的个数并不限定于上述。
在本实施方式中,也是各第1贯通孔14c和第2贯通孔14d夹着交叉区域E相互对置,且第1贯通孔14c的总面积大于第2贯通孔14d的总面积。由此,与第1实施方式同样地,能够使支承构件13中的空洞部13c内产生气流,能够提高从空洞部13c的散热性。
优选多个第1贯通孔14c与交叉区域E之间的距离L1中的全部比第2贯通孔14d与交叉区域E之间的距离L2短。由此,能够缩短从作为热源的激励区域C到作为气体的出口的各第1贯通孔14c的距离。因而,能够有效地提高散热性。
图12是第5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4实施方式的不同点在于:设置有多个第2贯通孔14d;以及,多个第1贯通孔14c包含面积不同的第1贯通孔14c。除了上述的点以外,本实施方式的弹性波装置具有与第4实施方式的弹性波装置同样的结构。
如图12所示,第1贯通孔14c的个数和第2贯通孔14d的个数相同。更具体地,设置有两个第1贯通孔14c,且设置有两个第2贯通孔14d。而且,一个第1贯通孔14c的面积与各第2贯通孔14d的面积相同,但是另一个第1贯通孔14c的面积大于各第2贯通孔14d的面积。因而,第1贯通孔14c的总面积大于第2贯通孔14d的总面积。
在本实施方式中,也与第4实施方式同样地,多个第1贯通孔14c和第2贯通孔14d夹着交叉区域E相互对置,且第1贯通孔14c的总面积大于第2贯通孔14d的总面积。由此,能够使支承构件13中的空洞部13c内产生气流,能够提高从空洞部13c的散热性。
优选多个第1贯通孔14c与交叉区域E之间的距离L1中的全部比多个第2贯通孔14d与交叉区域E之间的距离中的最短的距离L2短。由此,能够缩短从作为热源的激励区域C到作为气体的出口的各第1贯通孔14c的距离。因而,能够有效地提高散热性。
更优选多个第1贯通孔14c之中面积最大的贯通孔与交叉区域E之间的距离L1在多个第1贯通孔14c与交叉区域E之间的距离L1之中最短。由此,能够更加提高散热性。
在本实施方式中,各第2贯通孔14d的面积相同。不过,多个第2贯通孔14d也可以包含面积不同的第2贯通孔14d。
另外,在上述第1实施方式~第5实施方式以及各变形例中,在第1贯通孔14c中,压电层14的第1主面14a中的开口面积与第2主面14b中的开口面积相同。同样地,在第2贯通孔14d中,压电层14的两个主面中的开口面积相同。另外,在第1贯通孔14c以及第2贯通孔14d各自中,压电层14的两个主面的开口面积也可以不同。在该情况下,优选第1贯通孔14c的开口面积中的小的一方的总面积和第2贯通孔14d的开口面积中的小的一方的总面积互不相同。
第1贯通孔14c与交叉区域E之间的距离L1优选设为压电层14的第2主面14b侧的第1贯通孔14c的端缘部与交叉区域E之间的俯视下的距离。同样地,第2贯通孔14d与交叉区域E之间的距离L2优选设为第2主面14b侧的第2贯通孔14d的端缘部与交叉区域E之间的俯视下的距离。
另外,在设置有多个第1贯通孔14c或多个第2贯通孔14d的情况下,也是第1贯通孔14c或第2贯通孔14d可以经由上述的路径43f或路径43g间接地到达空洞部13c。
以下,对利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的细节进行说明。另外,以下的支承构件相当于上述支承基板。
图13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13的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图,图14是图13的(a)中的沿着A-A线的部分的剖视图。
弹性波装置1具有包含LiNbO
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,并不限于此。在此,所谓“正交”,并非仅限定于严格地正交的情况,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°±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14所示,具有贯通孔7a、8a。由此,形成了空洞部9。空洞部9为了不妨碍压电层2的激励区域C的振动而设置。因此,上述支承构件8在与设置有至少一对电极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。因此,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,除了氧化硅以外,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)。构成支承构件8的Si最好是电阻率为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、第2汇流条5、6包含Al、A1Cu合金等适当的金属或合金。在本实施方式中,电极3、4以及第1、第2汇流条5、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。
在进行驱动时,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,使得能够得到利用了在压电层2中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,将压电层2的厚度设为d,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,在该情况下,d/p被设为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,能够得到更加良好的谐振特性。
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减少了电极3、4的对数,也不易产生Q值的下降。这是因为,即使减少两侧的反射器中的电极指的根数,传播损耗也少。此外,之所以能够减少上述电极指的根数,是由于利用了厚度剪切模式的体波。参照图15的(a)以及图15的(b)对在弹性波装置中利用的兰姆波与上述厚度剪切模式的体波的差异进行说明。
图15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,波如箭头所示地在压电膜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连结的厚度方向是Z方向。X方向是IDT电极的电极指排列的方向。如图15的(a)所示,如果是兰姆波,则波如图所示地在X方向上传播下去。因为是板波,所以尽管压电膜201作为整体进行振动,但是波在X方向上传播,因此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,在减少了电极指的对数的情况下,Q值下降。
相对于此,如图15的(b)所示,在弹性波装置1中,振动位移是厚度剪切方向,因此波大致在将压电层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、谐振。即,波的X方向分量与Z方向分量相比显著地小。而且,因为通过该Z方向上的波的传播来得到谐振特性,所以即使减少反射器的电极指的根数,也不易产生传播损耗。进而,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,如图16所示,厚度剪切模式的体波的振幅方向在压电层2的激励区域C包含的第1激励区域451和激励区域C包含的第2激励区域452中变得相反。在图16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激励区域451是激励区域C之中假想平面VP1与第1主面2a之间的区域,其中,假想平面VP1与压电层2的厚度方向正交并将压电层2分为两个部分。第2激励区域452是激励区域C之中假想平面VP1与第2主面2b之间的区域。
如上所述,虽然在弹性波装置1中配置有包含电极3和电极4的至少一对电极,但是因为不是使波在X方向上传播,所以该包含电极3、4的电极对的对数无需有多对。即,只要设置有至少一对电极即可。
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。在本实施方式中,如上所述,至少一对电极是与信号电位连接的电极或者与接地电位连接的电极,未设置浮置电极。
图17是示出图14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的设计参数如下。
压电层2:欧拉角为(0°,0°,90°)的LiNbO
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:厚度为1μm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。
在本实施方式中,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。
根据图17可明确,尽管不具有反射器,但仍得到了相对带宽为12.5%的良好的谐振特性。
另外,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,如前所述,在本实施方式中,d/p为0.5以下,更优选为0.24以下。参照图18对此进行说明。
与得到了图17所示的谐振特性的弹性波装置同样地,不过使d/p变化,从而得到了多个弹性波装置。图18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。
根据图18可明确,若d/p>0.5,则即使调整d/p,相对带宽也不足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,则能够将相对带宽设为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至7%以上。除此以外,如果在该范围内调整d/p,则能够得到相对带宽更加宽的谐振器,能够实现具有更加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19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的一对电极。另外,图19中的K成为交叉宽度。如前所述,在本发明的弹性波装置中,电极的对数也可以为一对。即使在该情况下,只要上述d/p为0.5以下,就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的金属化比MR最好满足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,能够有效地减小杂散。参照图20以及图21对此进行说明。图20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。在谐振频率与反谐振频率之间出现了用箭头B示出的杂散。另外,设d/p=0.08,且设LiNbO
参照图13的(b)对金属化比MR进行说明。在图13的(b)的电极构造中,在着眼于一对电极3、4的情况下,设仅设置有这一对电极3、4。在该情况下,被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,激励区域C内的电极3、4的面积相对于该激励区域C的面积成为金属化比MR。即,金属化比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包含的金属化部分相对于激励区域的面积的合计的比例作为MR即可。
图21是示出按照本实施方式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度进行了标准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、电极的尺寸进行各种变更而进行了调整。此外,虽然图21是使用了包含Z切割的LiNbO
在图21中的被椭圆J包围的区域中,杂散变得大至1.0。根据图21可明确,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,像图20所示的谐振特性那样,在频带内出现用箭头B示出的大的杂散。因而,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,从而能够减小杂散。
图22是示出d/2p、金属化比MR以及相对带宽的关系的图。在上述弹性波装置中,构成d/2p和MR不同的各种各样的弹性波装置,并测定了相对带宽。图22的虚线D的右侧的附上影线示出的部分是相对带宽为17%以下的区域。该附上影线的区域和未附上影线的区域的边界可由MR=3.5(d/2p)+0.075来表示。即,MR=1.75(d/p)+0.075。因此,优选地,MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下,容易将相对带宽设为17%以下。更优选为图22中的用单点划线D1示出的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23是示出使d/p无限接近于0的情况下的相对带宽相对于LiNbO
(0°±10°,0°~20°,任意的ψ)…式(1)
(0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)
(0°±10°,[180°-30°(1-(ψ-90)
因此,在上述式(1)、式(2)或式(3)的欧拉角范围的情况下,能够使相对带宽充分变宽,是优选的。在压电层2为钽酸锂层的情况下,也是同样的。
图24是用于说明利用兰姆波的弹性波装置的部分切除立体图。
弹性波装置81具有支承基板82。在支承基板82,设置有在上表面开放的凹部。在支承基板82上层叠有压电层83。由此,构成了空洞部9。在该空洞部9的上方,在压电层83上设置有IDT电极84。在IDT电极84的弹性波传播方向两侧设置有反射器85、86。在图24中,用虚线示出空洞部9的外周缘。在此,IDT电极84具有第1汇流条84a、第2汇流条84b和多根第1电极指84c以及多根第2电极指84d。多根第1电极指84c与第1汇流条84a连接。多根第2电极指84d与第2汇流条84b连接。多根第1电极指84c和多根第2电极指84d相互交错对插。
在弹性波装置81中,通过对上述空洞部9上的IDT电极84施加交流电场,从而激励作为板波的兰姆波。而且,因为在两侧设置有反射器85、86,所以能够得到基于上述兰姆波的谐振特性。
像这样,本发明的弹性波装置也可以是利用板波的弹性波装置。在该情况下,只要在上述第1实施方式~第5实施方式以及各变形例中的压电层上设置有图24所示的IDT电极84、反射器85以及反射器86即可。
在利用厚度剪切模式的体波的第1实施方式~第5实施方式以及各变形例的弹性波装置中,如上所述,d/p优选为0.5以下,更优选为0.24以下。由此,能够得到更加良好的谐振特性。进而,在利用厚度剪切模式的体波的第1实施方式~第5实施方式以及各变形例的弹性波装置中,如上所述,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5实施方式以及各变形例的弹性波装置中的压电层优选包含铌酸锂或钽酸锂。而且,构成该压电层的铌酸锂或钽酸锂的欧拉角
附图标记说明
1:弹性波装置;
2:压电层;
2a:第1主面;
2b: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;
12:压电性基板;
13:支承构件;
13c:空洞部;
13d~13g:第1端缘部~第4端缘部;
14:压电层;
14a、14b:第1主面、第2主面;
14c、14d:第1贯通孔、第2贯通孔;
15、15A:绝缘层;
16、16A:支承基板;
23:支承构件;
23c:空洞部;
24A、24B:第1布线电极、第2布线电极;
25:IDT电极;
26、27:第1汇流条、第2汇流条;
28、29:第1电极指、第2电极指;
34A、34B:第1布线电极、第2布线电极;
35:IDT电极;
36、37:第1汇流条、第2汇流条;
36c、37c:贯通孔;
43:支承构件;
43f、43g:路径;
44A、44B:第1布线电极、第2布线电极;
44c、44d:贯通孔;
45A、45B:金属膜;
80、81:弹性波装置;
82:支承基板;
83:压电层;
84:IDT电极;
84a、84b:第1汇流条、第2汇流条;
84c、84d:第1电极指、第2电极指;
85、86:反射器;
201:压电膜;
201a、201b:第1主面、第2主面;
451、452:第1激励区域、第2激励区域;
C:激励区域;
E:交叉区域;
G1、G2:第1区域、第2区域;
VP1:假想平面。
- 弹性波装置芯片、弹性波装置及包含所述弹性波装置芯片或所述弹性波装置的模块
- 弹性波装置芯片及其制造方法、弹性波装置及包含弹性波装置芯片或弹性波装置的模块