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弹性波装置

文献发布时间:2024-04-18 19:58:21


弹性波装置

技术领域

本发明涉及弹性波装置。

背景技术

以往,已知有利用了在包含LiNbO

在下述的专利文献2公开了梯型滤波器的例子。在该梯型滤波器中,多个弹性波装置通过多个布线连接。多个布线包含与信号电位连接的布线以及与接地电位连接的布线。与信号电位连接的布线以及与接地电位连接的布线相互对置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2012-257019号公报

专利文献1:日本特开2011-182096号公报

发明内容

发明要解决的问题

在像专利文献1记载的那样的弹性波谐振器中,有时激励无用的体波。该体波在压电基板的厚度方向上传播。因此,有时在支承体处被反射。在像专利文献2那样与不同的电位连接的布线相互对置的情况下,有时无用的体波的信号被一方的布线导出。或者,无用的体波的信号有时也被相互对置的汇流条中的一者导出。在这些情况下,在弹性波装置的频率特性中有可能产生纹波。

本发明的目的在于,提供一种能够抑制频率特性中的纹波的弹性波装置。

用于解决问题的技术方案

本发明涉及的弹性波装置具备:支承基板;压电层,设置在所述支承基板上,具有相互对置的第1主面以及第2主面;功能电极,设置在所述压电层的所述第1主面或所述第2主面;第1布线,设置在所述压电层上,与所述功能电极连接;第2布线,设置在所述压电层上,与所述第1布线对置,并且连接于与所述第1布线不同的电位;以及衰减层,在俯视下设置在所述第1布线与所述第2布线之间,包含密度比所述压电层低的电介质。

发明效果

根据本发明,能够提供一种能够抑制频率特性中的纹波的弹性波装置。

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简图式主视剖视图。

图2是示出本发明的第1实施方式以及比较例的反射特性的图。

图3是示出在比较例中传播无用体波的例子的简图式主视剖视图。

图4是本发明的第1实施方式的变形例涉及的弹性波装置的主视剖视图。

图5是本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的简图式主视剖视图。

图6的(a)是用于说明本发明的第1实施方式中的无用体波的传播的示意图,图6的(b)是用于说明本发明的第2实施方式中的无用体波的传播的示意图。

图7的(a)~图7的(d)是示出本发明的实施例1~实施例4的反射特性的图。

图8是本发明的第3实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。

图9是沿着图8中的I-I线的剖视图。

图10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10的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图。

图11是图10的(a)中的沿着A-A线的部分的剖视图。

图12的(a)是用于说明在弹性波装置的压电膜传播的拉姆波的示意性主视剖视图,图12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13是示出厚度剪切模式的体波的振幅方向的图。

图14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15是示出在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16是利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。

图17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18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19是示出d/2p和金属化比MR的关系的图。

图20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21是具有声多层膜的弹性波装置的主视剖视图。

图22是用于说明利用拉姆波的弹性波装置的部分切割立体图。

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,需要指出,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简图式主视剖视图。在图1中,通过在矩形追加了两条对角线的简图示出后述的IDT电极。在图1以外的简图式主视剖视图中也是同样的。

弹性波装置10具有压电性基板12和作为功能电极的IDT电极11。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也可以仅包含支承基板16。

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,能够使用氧化硅或五氧化二钽等适当的电介质。作为压电层14的材料,例如,能够使用铌酸锂、钽酸锂、氧化锌、氮化铝、石英、或PZT(锆钛酸铅)等。另外,压电层14优选为LiTaO

在支承构件13设置有空洞部10a。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,使得与该凹部连续。由此,构成支承构件13的凹部。而且,在绝缘层15上设置有压电层14,使得封住支承构件13的凹部。由此,构成空洞部10a。另外,空洞部10a也可以仅设置在绝缘层15,或者还可以仅设置在支承基板16。

只要在支承构件13设置有至少一个空洞部10a即可。空洞部10a是能量封闭层。所谓能量封闭层,是将弹性波的能量封闭在压电层14侧的层。不过,也可以代替空洞部10a而设置后述的声多层膜作为能量封闭层。

在压电层14的第1主面14a设置有多个IDT电极11。由此,构成多个弹性波谐振器。各IDT电极11分别具有一对汇流条和多个电极指。本实施方式中的弹性波装置10是滤波器装置。另外,弹性波装置10只要具有至少一个IDT电极11即可。本发明涉及的弹性波装置只要包含至少一个弹性波谐振器即可。

在俯视下,IDT电极11的至少一部分与空洞部10a重叠。更具体地,在俯视下,各弹性波谐振器的IDT电极11可以与不同的空洞部10a重叠,也可以与相同的空洞部10a重叠。在本说明书中,所谓俯视,是指从图1中的相当于上方的方向观察。进而,所谓俯视,是指沿着支承基板16和压电层14层叠的方向观察。另外,在图1中,例如,支承基板16以及压电层14中的压电层14侧为上方。

在压电层14上设置有第1布线17A以及第2布线17B。更具体地,在压电层14的第1主面14a设置有第1布线17A以及第2布线17B。第1布线17A和第2布线17B在压电层14上相互对置。第1布线17A与IDT电极11电连接。第2布线17B连接于与第1布线17A不同的电位。在本实施方式中,设置有至少两对第1布线17A和第2布线17B。各对第1布线17A和第2布线17B配置为夹着一个IDT电极11。夹着一个IDT电极11的第1布线17A和夹着另一个IDT电极11的第2布线17B相互对置。

另外,上述的第1布线17A以及第2布线17B的配置是一个例子,并没有特别限定。第1布线17A和第2布线17B只要设置有至少一对即可。只要在至少一对第1布线17A和第2布线17B中包含相互对置的部分即可。

如图1所示,在压电层14上设置有衰减层19。更具体地,衰减层19设置在夹着一个IDT电极11的第1布线17A与夹着另一个IDT电极11的第2布线17B之间。衰减层19包含电介质。构成衰减层19的电介质的密度比压电层14的密度低。

本实施方式的特征在于,在俯视下,在第1布线17A与第2布线17B之间设置有衰减层19,构成衰减层19的电介质的密度比压电层14的密度低。由此,能够抑制由无用体波造成的对频率特性的影响,能够抑制频率特性中的纹波。对此,以下通过对本实施方式和比较例进行比较而示出。

比较例与本实施方式的不同点在于,不具有衰减层19。在具有本实施方式的结构的弹性波装置以及比较例的弹性波装置中,测定了第1布线17A与第2布线17B之间的、作为上述频率特性的反射特性。

图2是示出第1实施方式以及比较例的反射特性的图。图2所示的反射特性是S11和频率的关系。图3是示出在比较例中传播无用体波的例子的简图式主视剖视图。图3中的箭头E示出无用体波的一部分。

如图2所示,可知在比较例的反射特性中,在图2所示的2300MHz~7000MHz附近,纹波变大。如图3所示,在比较例中,例如,从第2布线17B传播的无用体波在支承基板16处反射。无用体波的信号被第1布线17A导出。因此,产生了图2所示的纹波。另一方面,可知在第1实施方式的反射特性中,抑制了纹波。

图1所示的第1布线17A和第2布线17B连接于相互不同的电位。因此,在第1布线17A与第2布线17B之间产生电场。在第1实施方式中,在第1布线17A与第2布线17B之间设置有衰减层19。因而,电场不仅施加于压电层14,还施加于衰减层19。由此,能够使施加于压电层14的电场衰减。与此相伴地,还能够减小无用体波的强度。因此,能够抑制频率特性中的纹波。

以下,更详细地对第1实施方式进行说明。

像上述的那样,IDT电极11具有一对汇流条。第1布线17A与IDT电极11的一个汇流条连接。第2布线17B与该IDT电极11的另一个汇流条连接。由此,使第1布线17A和第2布线17B所连接的电位相互不同。只要第1布线17A以及第2布线17B中的至少一方的布线与信号电位连接即可。另一方的布线可以与信号电位连接,也可以与接地电位连接。不过,第2布线17B也可以不与连接了第1布线17A的IDT电极11连接。第2布线17B也可以与该IDT电极11以外的元件连接。

衰减层19设置在两个IDT电极11之间。更具体地,在连接于一个IDT电极11的汇流条的第1布线17A与连接于另一个IDT电极11的汇流条的第2布线17B之间,设置有衰减层19。上述第1布线17A和上述第2布线17B所连接的电位相互不同。

另外,衰减层19也可以设置在与相同的IDT电极11的各汇流条连接的第1布线17A与第2布线17B之间。即使在连接于一个IDT电极11的各汇流条的第1布线17A与第2布线17B之间,有时也产生无用体波的信号的传播以及导出。在这样的情况下,也能够通过设置衰减层19,从而减小无用体波的强度。因此,能够抑制频率特性中的纹波。

以下,示出第1实施方式中的优选的结构。

如图1所示,优选在俯视下衰减层19跨越第1布线17A与第2布线17B之间的整体而设置。由此,能够有效地抑制频率特性中的纹波。

另外,衰减层19只要设置在俯视时的、第1布线17A与第2布线17B之间的区域中的至少一部分即可。或者,衰减层19也可以覆盖第1布线17A的至少一部分或第2布线17B的至少一部分。

衰减层19的Q值优选比压电层的Q值低。衰减层19更优选包含例如聚酰亚胺等树脂。由此,能够有效地抑制频率特性中的纹波。不过,用于衰减层19的材料也可以是无机电介质。另外,在本说明书中,所谓某个构件包含某种材料,包含如下情况,即,包含弹性波装置的电特性不会劣化的程度的微量的杂质。

此外,也可以在压电性基板12上设置有保护膜。例如,在图4所示的第1实施方式的变形例中,在压电性基板12上设置有保护膜18,使得覆盖各IDT电极11、各第1布线17A以及各第2布线17B。由此,各IDT电极11、各第1布线17A以及各第2布线17B不易破损。对于保护膜18,例如,能够使用氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等。在保护膜18包含氧化硅的情况下,能够改善频率温度特性。另一方面,在保护膜18包含氮化硅等的情况下,还能够将保护膜18用作频率调整膜。

在本变形例中,保护膜18覆盖衰减层19。因而,衰减层19设置在压电层14与保护膜18之间。另外,保护膜18只要覆盖IDT电极11的至少一部分、第1布线17A的至少一部分或第2布线17B的至少一部分即可。

在第1实施方式中,IDT电极11设置在压电层14的第1主面14a。不过,IDT电极11也可以设置在压电层14的第2主面14b。在该情况下,IDT电极11例如位于空洞部10a内。IDT电极11也可以经由贯通压电层14的贯通电极等与第1布线17A连接。同样地,也可以经由贯通电极将IDT电极11与第2布线17B连接。

图5是第2实施方式涉及的弹性波装置的简图式主视剖视图。

本实施方式与第1实施方式的不同点在于,在压电层14与衰减层19之间设置有中间层25。除了上述的方面以外,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。

中间层25的声阻抗的值是压电层14的声阻抗的值与衰减层19的声阻抗的值之间的值。作为中间层25的材料,例如,能够使用氧化硅等电介质。

在本实施方式中,压电层14的声阻抗比中间层25的声阻抗高,中间层25的声阻抗比衰减层19的声阻抗高。另外,也可以是,压电层14的声阻抗比中间层25的声阻抗低,中间层25的声阻抗比衰减层19的声阻抗低。

在本实施方式中,通过设置有中间层25,从而能够使在压电层14中传播的无用体波有效地衰减。使用图6的(a)以及图6的(b)并参照第1实施方式对此进行说明。

图6的(a)是用于说明第1实施方式中的无用体波的传播的示意图。图6的(b)是用于说明第2实施方式中的无用体波的传播的示意图。

如图6的(a)所示,在第1实施方式中,在压电层14上直接设置有衰减层19。从压电层14侧朝向衰减层19侧的无用体波的一部分在压电层14与衰减层19的界面处向压电层14侧反射。无用体波的另一部分从压电层14传播到衰减层19。

另一方面,如图6的(b)所示,在第2实施方式中,在压电层14上隔着中间层25间接地设置有衰减层19。像上述的那样,中间层25的声阻抗的值是压电层14的声阻抗的值与衰减层19的声阻抗的值之间的值。因此,压电层14的声阻抗与中间层25的声阻抗之差小。因而,在压电层14与中间层25之间的界面处,无用体波不易被反射。由此,无用体波容易从压电层14传播到中间层25。

同样地,中间层25的声阻抗与衰减层19的声阻抗之差也小。由此,无用体波容易从中间层25传播到衰减层19。因此,无用体波不易被封闭在压电层14侧。因此,能够有效地使在压电层14中传播的无用体波衰减,能够有效地抑制频率特性中的纹波。

如图5所示,优选在从第1布线17A和第2布线17B对置的方向观察时,衰减层19与第1布线17A以及第2布线17B重叠。在该情况下,能够有效地减小无用体波的强度。

优选中间层25的厚度比第1布线17A的厚度以及第2布线17B的厚度薄。由此,能够使得在从第1布线17A和第2布线17B对置的方向观察时,衰减层19与第1布线17A以及第2布线17B更可靠地重叠。因而,能够更可靠地且有效地减小无用体波的强度。

在第2实施方式中,中间层25仅设置有一层。不过,也可以设置有多个中间层25。在此,像上述的那样,在第2实施方式中,压电层14的声阻抗比衰减层19的声阻抗高。在该情况下,在多个中间层25中,优选越是位于靠压电层14侧的中间层25,声阻抗就越高。由此,能够使得更加不易产生压电层14与衰减层19之间的无用体波的反射。因此,能够使在压电层14中传播的无用体波更加衰减,能够更加抑制频率特性中的纹波。

另外,在压电层14的声阻抗比衰减层19的声阻抗低的情况下,在多个中间层25中,优选越是位于靠压电层14侧的中间层25,声阻抗就越低。

此外,通过调整中间层25的厚度以及衰减层19的厚度,从而能够调整在压电层14传播的无用体波衰减的频带、无用体波的衰减量。对此,在以下示出。

在弹性波装置中,每当使中间层25的厚度以及衰减层19的厚度的比率变化时,测定了第1布线与第2布线之间的反射特性。具体地,测定了实施例1~实施例4的弹性波装置的反射特性。另外,将中间层25的厚度设为tc,将衰减层19的厚度设为ta,将厚度tc和厚度ta中的厚度tc的比率设为r,此时,r=tc/(tc+ta)。

在实施例1中,设r=0。实施例1的结构是与第1实施方式同样地未设置中间层25的结构。在实施例2中,设r=0.1。在实施例3中,设r=0.25。在实施例4中,设r=0.5。

图7的(a)~图7的(d)是示出实施例1~实施例4的反射特性的图。

如图7的(a)~图7的(d)所示,可知在比率r不同的情况下,反射特性中的纹波的强度、该纹波的强度大的频率不同。另外,该纹波起因于无用体波。因而,通过调整中间层25的厚度tc以及衰减层19的厚度ta,从而能够调整在压电层14传播的无用体波衰减的频带、衰减量。

第1实施方式以及第2实施方式中的各弹性波谐振器例如构成为能够利用厚度剪切一阶模等厚度剪切模式的体波。另外,各弹性波谐振器也可以构成为能够利用板波,或者还可以构成为能够利用厚度剪切模式的体波以外的体波。以下,示出弹性波谐振器为BAW(Bulk Acoustic Wave,体声波)元件的情况下的例子。

图8是第3实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。图9是沿着图8中的I-I线的剖视图。

如图8以及图9所示,在本实施方式中,功能电极具有上部电极31A以及下部电极31B。上部电极31A设置在压电层14的第1主面14a。下部电极31B设置在压电层14的第2主面14b。上部电极31A和下部电极31B夹着压电层14相互对置。

上部电极31A和下部电极31B连接于相互不同的电位。上部电极31A和下部电极31B相互对置的区域为激励区域。如图9所示,激励区域在俯视下与空洞部30a重叠。通过在上部电极31A与下部电极31B之间施加交流电场,从而在激励区域中激励弹性波。

如图8所示,在压电层14的第1主面14a设置有第1布线17A以及第2布线17B。第1布线17A与上部电极31A连接。第2布线17B与下部电极3lB电连接。更具体地,在压电层14的第2主面14b设置有连接电极32。连接电极32与下部电极31B连接。在压电层14设置有贯通孔。连接电极32穿过贯通孔与第2布线17B连接。因而,第2布线17B经由连接电极32与下部电极31B连接。

在本实施方式中,也与第1实施方式同样地,在俯视时,在第1布线17A与第2布线17B之间设置有衰减层19。由此,能够抑制由无用体波造成的对频率特性的影响,能够抑制频率特性中的纹波。

如图9所示,支承构件仅包含支承基板36。在上述的第1实施方式中,压电层14隔着绝缘层15间接地设置在支承基板16上。相对于此,在本实施方式中,压电层14直接设置在支承基板36上。通过在支承基板36设置贯通孔,从而构成了空洞部30a。

另外,也可以设置有图4所示的保护膜18,使得覆盖作为激励电极的上部电极31A或下部电极31B。在该情况下,上部电极31A或下部电极31B不易破损。

以下,对厚度剪切模式以及板波进行详细说明。另外,上述IDT电极11具有后述的IDT电极的结构。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10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10的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图,图11是图10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,使用了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11所示,具有贯通孔7a、8a。由此,形成有空洞部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层叠在第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在压电层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侧的面的面方位可以为(100)、(110),也可以为(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汇流条5、第2汇流条6包含Al、AlCu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,在将压电层2的厚度设为d并将多对电极3、4中的任意的相邻的电极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,能够得到更加良好的谐振特性。

在弹性波装置1中,具备上述结构,因此即使欲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12的(a)以及图12的(b)对在弹性波装置中利用的拉姆波和上述厚度剪切模式的体波的差异进行说明。

图12的(a)是用于说明在像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拉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连结的厚度方向为Z方向。X方向是IDT电极的电极指排列的方向。如图12的(a)所示,如果是拉姆波,则波如图所示地在X方向上传播过去。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12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,即使欲发展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13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区域451和激励区域C包含的第2区域452中变得相反。在图13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中的假想平面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分为两部分。第2区域452是激励区域C中的假想平面VP1与第2主面2b之间的区域。

像上述的那样,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为与信号电位连接的电极,电极4为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,至少一对电极像上述的那样是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14是示出图11所示的弹性波装置的谐振特性的图。另外,得到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

在从与电极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在多对中设为全部相等。即,以等间距配置了电极3和电极4。

根据图14可明确,尽管不具有反射器,仍得到了相对带宽为12.5%的良好的谐振特性。

此外,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15对此进行说明。

与得到图14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15是示出该d/p和弹性波装置的作为谐振器的相对带宽的关系的图。

根据图15可明确,如果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16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16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。在该情况下,也只要上述d/p为0.5以下,就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,任意的相邻的电极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17以及图18对此进行说明。图17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箭头B所示的杂散。另外,设d/p=0.08,并且设LiNbO

参照图10的(b)对金属化比MR进行说明。在图10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,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设为MR即可。

图18是示出按照本实施方式构成了许多的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,对压电层的膜厚、电极的尺寸进行各种变更,从而对相对带宽进行了调整。此外,图18是使用了包含Z切割的LiNbO

在图18中的被椭圆J包围的区域中,杂散变大至1.0。根据图18可明确,若相对带宽超过0.17,即,若相对带宽超过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17所示的谐振特性那样,在带内出现箭头B所示的大的杂散。因而,相对带宽优选为17%以下。在该情况下,能够通过调整压电层2的膜厚、电极3、4的尺寸等,从而减小杂散。

图19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19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通过MR=3.5(d/2p)+0.075来表示。即,MR=1.75(d/p)+0.075。因此,优选MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下,容易使相对带宽为17%以下。更优选为图19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,如果MR≤1.75(d/p)+0.05,则能够可靠地使相对带宽为17%以下。

图20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,能够使相对带宽变得足够宽,是优选的。在压电层2为钽酸锂层的情况下也是同样的。

图21是本发明的实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。在弹性波装置41中,在压电层2的第2主面2b层叠有声多层膜42。声多层膜42具有声阻抗相对低的低声阻抗层42a、42c、42e和声阻抗相对高的高声阻抗层42b、42d的层叠构造。在使用了声多层膜42的情况下,即使不使用弹性波装置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。在弹性波装置41中,也能够通过将上述d/p设为0.5以下,从而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42中,该低声阻抗层42a、42c、42e以及高声阻抗层42b、42d的层叠数没有特别限定。只要至少一层的高声阻抗层42b、42d配置在比低声阻抗层42a、42c、42e远离压电层2的一侧即可。

只要满足上述声阻抗的关系,上述低声阻抗层42a、42c、42e以及高声阻抗层42b、42d就能够由适当的材料构成。例如,作为低声阻抗层42a、42c、42e的材料,能够列举氧化硅或氮氧化硅等。此外,作为高声阻抗层42b、42d的材料,能够列举矾土、氮化硅或金属等。

图22是用于说明利用拉姆波的弹性波装置的部分切割立体图。

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22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,通过在上述空洞部9上的IDT电极84施加交流电场,从而激励作为板波的拉姆波。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拉姆波的谐振特性。

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1实施方式的变形例或第2实施方式中的压电层上设置有图22所示的IDT电极84、反射器85以及反射器86即可。

在本发明的各实施方式或变形例中,也可以设置有图21所示的声多层膜42。

在具有利用厚度剪切模式的体波的弹性波谐振器的第1实施方式、第1实施方式的变形例或第2实施方式的弹性波装置中,像上述的那样,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,在具有利用厚度剪切模式的体波的弹性波谐振器的第1实施方式、第1实施方式的变形例或第2实施方式的弹性波装置中,像上述的那样,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。

具有利用厚度剪切模式的体波的弹性波谐振器的第1实施方式、第1实施方式的变形例或第2实施方式的弹性波装置中的压电层优选为铌酸锂层或钽酸锂层。而且,优选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、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;

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;

17A、17B:第1布线、第2布线;

18:保护膜;

19:衰减层;

25:中间层;

30:弹性波装置;

30a:空洞部;

31A:上部电极;

31B:下部电极;

32:连接电极;

36:支承基板;

41:弹性波装置;

42:声多层膜;

42a、42c、42e:低声阻抗层;

42d、42d:高声阻抗层;

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区域、第2区域;

C:激励区域;

VP1:假想平面。

相关技术
  • 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
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