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弹性波装置

文献发布时间:2024-07-23 01:35:21


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,弹性波装置被广泛使用于便携式电话机的滤波器等。近年来,提出了如下述的专利文献1所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,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,从而激励厚度剪切模式的体波。在压电层设置有多个贯通孔。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:美国专利申请公开第2021/0167756号说明书

发明内容

发明要解决的问题

在如专利文献1所记载的利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置中,在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下产生无用波。因此,电特性有可能变差。

本发明的目的在于,提供一种在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下能够抑制无用波的弹性波装置。

用于解决问题的技术方案

本发明涉及的弹性波装置具备:支承构件,包括支承基板;压电层,设置在所述支承构件上,包含铌酸锂或钽酸锂,且具有相互对置的第1主面和第2主面;以及IDT电极,设置在所述压电层的所述第1主面,在沿着所述支承构件及所述压电层的层叠方向观察的俯视下,在与所述IDT电极的至少一部分重叠的位置形成有声反射部,所述IDT电极具有彼此相互对置的第1汇流条和第2汇流条、一端分别与所述第1汇流条连接的多个第1电极指、以及一端分别与所述第2汇流条连接且与所述多个第1电极指相互交错对插的多个第2电极指,在将所述压电层的厚度设为d且将相邻的所述第1电极指和所述第2电极指的中心间距离设为p的情况下,d/p为0.5以下,在所述压电层设置有至少1个贯通孔,所述贯通孔中的1个设置于所述压电层中的所述第1汇流条与所述多个第2电极指中的任1根之间的部分,所述压电层具有缺口侧面,所述缺口侧面与所述第1主面及所述第2主面连接且面向所述贯通孔,在将所述缺口侧面相对于所述第1主面及所述第2主面的法线倾斜的角度设为所述缺口侧面的倾斜角度时,所述倾斜角度为0°以外。

发明效果

根据本发明,能够提供一种在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下能够抑制无用波的弹性波装置。

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是示出沿着图1中的II-II线的第1间隙区域附近的示意性剖视图。

图4是示出沿着图1中的III-III线的贯通孔附近的示意性剖视图。

图5是示出第1比较例的弹性波装置的沿着电极指延伸方向的第1间隙区域附近的示意性剖视图。

图6是示出本发明的第1实施方式以及第1比较例的阻抗频率特性的图。

图7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8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9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俯视图。

图10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11是示出沿着图10中的II-II线的第1间隙区域附近的示意性剖视图。

图12是示出沿着图10中的III-III线的贯通孔附近的示意性剖视图。

图13是示出本发明的第3实施方式涉及的弹性波装置的沿着电极指延伸方向的第1间隙区域附近的示意性剖视图。

图14是示出本发明的第4实施方式涉及的弹性波装置的沿着电极指延伸方向的第1间隙区域附近的示意性剖视图。

图15是示出本发明的第5实施方式涉及的弹性波装置的沿着电极指延伸方向的第1间隙区域附近的示意性剖视图。

图16是示出本发明的第5实施方式涉及的弹性波装置的沿着电极指延伸方向的第2间隙区域附近的示意性剖视图。

图17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18是示出沿着图17中的II-II线的第1间隙区域附近的示意性剖视图。

图19是示出本发明的第6实施方式以及第2比较例的阻抗频率特性的图。

图20是本发明的第6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21是本发明的第6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22是本发明的第6实施方式的第3变形例涉及的弹性波装置的示意性俯视图。

图23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24是示出沿着图23中的II-II线的第1间隙区域附近的、沿着电极指延伸方向的示意性剖视图。

图25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25的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图。

图26是沿着图25的(a)中的A-A线的部分的剖视图。

图27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27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28是示出厚度剪切模式的体波的振幅方向的图。

图29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30是示出将相邻的电极的中心间距离设为p且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31是利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。

图32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33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34是示出d/2p和金属化率MR的关系的图。

图35是示出使d/p无限接近0的情况下的相对带宽相对于LiNbO

图36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,通过参照附图来说明本发明的具体的实施方式,从而使本发明变得清楚。

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包括支承基板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例如为LiNbO

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,使得对凹部进行堵塞。由此,构成了中空部。该中空部为空洞部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,仅设置于支承基板16的凹部被绝缘层15堵塞。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。

在压电层14的第1主面14a,设置有IDT电极11。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。

在俯视下,IDT电极11的至少一部分与压电性基板12的空洞部10a重叠。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的层叠方向观察。另外,在图2中,例如,支承基板16以及压电层14中的压电层14侧为上方。

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电极指28以及第2电极指29简单记载为电极指。有时将第1汇流条26以及第2汇流条27简单记载为汇流条。在将多个电极指延伸的方向设为电极指延伸方向,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,电极指延伸方向与电极指对置方向正交。

IDT电极11具有交叉区域F。交叉区域F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,在利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置中,交叉区域F包括多个激励区域。具体地,在从电极指对置方向观察时相邻的电极指彼此相互重叠且处于相邻的电极指彼此的中心间的区域为激励区域。

在弹性波装置10中,在将压电层14的厚度设为d且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。

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,能够有效地将弹性波的能量封闭在压电层14侧。另外,作为声反射部,也可以设置后述的声多层膜等声反射膜。

返回到图1,IDT电极11具有1对间隙区域。1对间隙区域位于交叉区域F与1对汇流条之间。具体地,1对间隙区域是第1间隙区域G1以及第2间隙区域G2。第1间隙区域G1位于第1汇流条26与交叉区域F之间。第2间隙区域G2位于第2汇流条27与交叉区域F之间。

在压电层14中的位于第1间隙区域G1的部分,设置有多个贯通孔17。更具体地,在压电层14中的第1汇流条26与多个第2电极指29各自之间的部分,各设置有1个贯通孔17。同样地,在位于第2间隙区域G2的部分,设置有多个贯通孔17。更具体地,在压电层14中的第2汇流条27与多个第1电极指28各自之间的部分,各设置有1个贯通孔17。不过,只要在压电层14设置有至少1个贯通孔17即可。只要贯通孔17中的1个设置于压电层14中的第1汇流条26与多个第2电极指29中的任1根之间的部分即可。

图3是示出沿着图1中的II-II线的第1间隙区域附近的示意性剖视图。图4是示出沿着图1中的III-III线的贯通孔附近的示意性剖视图。

如图3以及图4所示,压电层14具有缺口侧面14c。具体地,缺口侧面14c与第1主面14a及第2主面14b连接且面向贯通孔17。以下,将缺口侧面14c相对于第1主面14a以及第2主面14b的法线倾斜的角度设为缺口侧面14c的倾斜角度θp。

如图3所示,本实施方式的特征在于,在压电层14中的第1汇流条26与第2电极指29之间设置有贯通孔17,并且面向贯通孔17的缺口侧面14c的倾斜角度θp为0°以外。即,缺口侧面14c相对于第1主面14a以及第2主面14b的法线倾斜。由此,能够有效地使在设置有贯通孔17的部分传播的无用波分散。更具体地,能够特别有效地使在比谐振频率低且谐振频率附近的频带中产生的无用波分散。因而,在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下,能够抑制无用波。

另外,优选的是,在压电层14中的第2汇流条27与第1电极指28之间也设置有贯通孔17,并且面向贯通孔17的缺口侧面14c的倾斜角度θp为0°以外。由此,在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下,能够更可靠地抑制无用波。通过对本实施方式和第1比较例进行比较来示出本实施方式的效果的详情。

如图5所示,第1比较例与第1实施方式的不同点在于,缺口侧面104c处的倾斜角度θp为0°。通过进行仿真来对第1实施方式和第1比较例的弹性波装置的阻抗频率特性进行了比较。

图6是示出第1实施方式以及第1比较例的阻抗频率特性的图。

如由图6中的箭头E所示那样,在第1比较例中,在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下,产生了起因于无用波的纹波。与此相对,可知,在第1实施方式中,在该频率下产生的无用波被抑制了。另外,以下,在简单记载为无用波的情况下,在没有特别说明的情况下,设为该无用波是指在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下产生的无用波。

以下,更详细地说明第1实施方式的结构。

返回到图1,在第1实施方式中,压电层14中的位于第1间隙区域G1的部分处设置的贯通孔17在俯视下与第1汇流条26相接。该贯通孔17在俯视下也与第2电极指29的前端相接。另一方面,该贯通孔17在俯视下与第1电极指28不相接。即,该贯通孔17在俯视时与在电极指延伸方向上夹着该贯通孔17的汇流条以及电极指的前端相接,而与在电极指对置方向上夹着该贯通孔的电极指不相接。压电层14中的位于第2间隙区域G2的部分处设置的贯通孔17也是同样的。

不过,贯通孔17的配置不限定于上述。例如,在图7所示的第1实施方式的第1变形例中,压电层14中的位于第1间隙区域G1的部分处设置的贯通孔17A在俯视时与第1汇流条26不相接。该贯通孔17A在俯视下也与第2电极指29的前端不相接。另一方面,该贯通孔17A在俯视下与第1电极指28相接。即,该贯通孔17A在俯视时与在电极指延伸方向上夹着该贯通孔17A的汇流条以及电极指的前端不相接,而与在电极指对置方向上夹着该贯通孔的电极指相接。压电层14中的位于第2间隙区域G2的部分处设置的贯通孔17A也是同样的。

在本变形例中,缺口侧面的倾斜角度θp与第1实施方式同样地,也为0°以外。由此,在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下,能够抑制无用波。

在第1实施方式以及第1变形例中,示出了压电层14中的贯通孔的配置的例子。不过,贯通孔的配置不限定于这些。例如,也可以是,贯通孔在俯视时与在电极指延伸方向上夹着该贯通孔的汇流条以及电极指的前端、和在电极指对置方向上夹着该贯通孔的电极指中的至少任一者相接。或者,也可以是,贯通孔在俯视时与在电极指延伸方向上夹着该贯通孔的汇流条以及电极指的前端、和在电极指对置方向上夹着该贯通孔的电极指中的任一者均不相接。

返回到图1,在第1实施方式中,设置于压电层14的贯通孔17的俯视下的形状为大致矩形。更详细地,贯通孔17的俯视下的形状为矩形中相当于顶点的部分成为曲线状的形状。由此,在压电层14中的设置了贯通孔17的部分,不易产生裂纹。

另外,贯通孔17的俯视下的形状为包括多个边的形状。具体地,贯通孔17的俯视下的形状为包括第1边17a、第2边17b、第3边17c以及第4边17d的形状。第1边17a和第2边17b在电极指延伸方向上相互对置。第3边17c和第4边17d在电极指对置方向上相互对置。更具体地,第1边17a是在俯视时位于在电极指延伸方向上夹着贯通孔17的汇流条以及电极指中的汇流条侧的边。第2边17b是位于这些汇流条以及电极指中的电极指侧的边。

在本发明中,贯通孔的俯视下的形状不限定于上述。以下,示出设置于压电层的贯通孔的仅配置以及俯视下的形状与第1实施方式不同的第1实施方式的第2变形例以及第3变形例。在第2变形例以及第3变形例中,也与第1实施方式同样地,在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下,能够抑制无用波。

在图8所示的第2变形例中,贯通孔17B的俯视下的形状为圆形。贯通孔17B在俯视时与在电极指延伸方向上夹着该贯通孔17B的汇流条以及电极指的前端、和在电极指对置方向上夹着该贯通孔17B的电极指中的任一者均不相接。

在图9所示的第3变形例中,贯通孔17C的俯视下的形状为大致月牙状。更具体地,贯通孔17C的俯视下的形状是包含2个同心圆分别被穿过这2个同心圆的中心的同一直线分割而得到的2个半圆形且这2个半圆形被连接而得到的形状。

贯通孔17C在俯视时与在电极指延伸方向上夹着该贯通孔17C的汇流条以及电极指的前端、和在电极指对置方向上夹着该贯通孔17C的电极指中的任一者均不相接。

通过第1实施方式、第2变形例以及第3变形例,示出了贯通孔的俯视下的形状的例子,但是该形状不限定于这些。例如,贯通孔的俯视下的形状也可以为三角形、多边形、椭圆。贯通孔的俯视下的形状也可以为三角形、矩形以外的四边形、四边形以外的多边形中的相当于顶点的部分成为曲线状的形状。

另外,图3以及图4所示的第1实施方式中的压电层14的缺口侧面14c具有分别包括上述边的多个面部分。具体地,如图3所示,缺口侧面14c具有第1面部分18a以及第2面部分18b。第1面部分18a包括图1所示的第1边17a。第2面部分18b包括第2边17b。如图4所示,缺口侧面14c具有第3面部分18c以及第4面部分18d。第3面部分包括图1所示的第3边17c。第4面部分包括第4边17d。

在缺口侧面14c发生倾斜,使得相互对置的面部分彼此的距离变短。在本实施方式中,各面部分处的倾斜角度θp相同。不过,不限定于此。

另外,优选的是,如图1所示的第1实施方式那样,在压电层14中的第1汇流条26与多个第2电极指29各自之间的部分,各设置有1个贯通孔17。同样地,优选的是,在压电层14中的第2汇流条27与多个第1电极指28各自之间的部分,各设置有1个贯通孔17。由此,能够更进一步可靠地、更进一步地抑制无用波。

图10是第2实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。图11是示出沿着图10中的II-II线的第1间隙区域附近的示意性剖视图。图12是示出沿着图10中的III-III线的贯通孔附近的示意性剖视图。

如图10所示,本实施方式与第1实施方式的不同在于设置于压电层34的贯通孔37的配置。如图11以及图12所示,本实施方式与第1实施方式的不同还在于压电层34中的缺口侧面34c的结构。除上述的点以外,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1同样的结构。

返回到图10,设置于压电层34的各贯通孔37在俯视时与在电极指延伸方向上夹着该贯通孔37的汇流条以及电极指的前端相接。各贯通孔37在俯视时与在电极指对置方向上夹着该贯通孔37的电极指的双方相接。

如图11所示,压电层34的缺口侧面34c具有第1面部分38a以及第2面部分38b。如图12所示,缺口侧面34c具有第3面部分38c以及第4面部分38d。以下,将缺口侧面34c的倾斜角度θp中的第1面部分38a处的倾斜角度设为θp1,将第2面部分38b处的倾斜角度设为θp2。将倾斜角度θp中的第3面部分38c处的倾斜角度设为θp3,将第4面部分38d处的倾斜角度设为θp4。不过,也有时将θp1、θp2、θp3以及θp4统一简单记载为θp。

在本实施方式中,第1面部分38a的倾斜角度θp1和第2面部分38b的倾斜角度θp2相同。另一方面,本实施方式的第3面部分38c的倾斜角度θp3和第4面部分38d的倾斜角度θp4与第1面部分38a的倾斜角度θp1不同。优选的是,如本实施方式这样,多个面部分中的至少1个面部分的倾斜角度θp与其它面部分的倾斜角度θp不同。由此,在缺口侧面34c中,能够有效地使无用波分散。

另外,关于多个面部分中的至少1个面部分的倾斜角度θp与其它面部分的倾斜角度θp不同的结构,也能够在本实施方式以外的本发明的结构中采用。

在第1实施方式以及第2实施方式中,缺口侧面的各面部分一样地倾斜。另外,缺口侧面也可以不一样地倾斜。通过第3实施方式来示出该例子。

图13是示出第3实施方式涉及的弹性波装置的沿着电极指延伸方向的第1间隙区域附近的示意性剖视图。

本实施方式与第1实施方式的不同点在于,压电层44的缺口侧面44c不一样地倾斜。除上述的点以外,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1同样的结构。

压电层44中的缺口侧面44c的第1面部分48a的倾斜角度从第1主面14a侧到第2主面14b侧变化1次。不过,也可以是,倾斜角度从第1主面14a侧到第2主面14b侧变化2次以上。同样地,第2面部分48b的倾斜角度也从第1主面14a侧到第2主面14b侧变化。虽然未进行图示,但是第3面部分以及第4面部分的倾斜角度也同样地变化。

在图13中,示出了压电层44中的位于第1间隙区域G1的部分处设置的贯通孔47所面向的各面部分。不过,在压电层44中的位于第2间隙区域的部分处设置的贯通孔47所面向的各面部分中,倾斜角度也与上述同样地变化。

像这样,优选的是,倾斜角度从第1主面14a侧到第2主面14b侧至少变化1次。由此,在缺口侧面44c中,能够有效地使无用波分散。

如图13所示,在本实施方式中,缺口侧面44c在沿着电极指延伸方向的剖面中具有直线彼此被连接而得到的形状。不过,缺口侧面34c也可以在上述剖面中包含曲线的形状。在沿着电极指对置方向的剖面中也是同样的。

另外,关于倾斜角度从第1主面14a侧到第2主面14b侧至少变化1次的结构,也能够在本实施方式以外的本发明的结构中采用。

图14是示出第4实施方式涉及的弹性波装置的沿着电极指延伸方向的第1间隙区域附近的示意性剖视图。

本实施方式与第1实施方式的不同点在于,从压电层54的第1主面14a侧到第2主面14b侧,缺口侧面54c倾斜,使得相互对置的面部分彼此的距离变长。除上述的点以外,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1同样的结构。

如图14所示,压电层54中的位于第1间隙区域G1的部分处设置的贯通孔57所面向的第1面部分58a在俯视下与第1汇流条26重叠。第2面部分58b在俯视下与第2电极指29重叠。虽然未进行图示,但是第3面部分以及第4面部分在俯视下均与第1电极指不重叠。

换言之,面向贯通孔57的第1面部分58a与在俯视时在电极指延伸方向上夹着该贯通孔57的汇流条以及电极指中的汇流条在俯视下重叠。第2面部分58b与这些汇流条以及电极指中的电极指在俯视下重叠。面向贯通孔57的第3面部分以及第4面部分均与在俯视时在电极指对置方向上夹着该贯通孔57的电极指在俯视下不重叠。压电层54中的位于第2间隙区域的部分处设置的贯通孔57所面向的各面部分也是同样的。

不过,各面部分的配置不限定于上述。例如,面向贯通孔57的第1面部分58a也可以与在俯视时在电极指延伸方向上夹着该贯通孔57的汇流条以及电极指中的汇流条在俯视下不重叠。第2面部分58b也可以与这些汇流条以及电极指中的电极指在俯视下不重叠。面向贯通孔57的第3面部分以及第4面部分中的至少一者也可以与在俯视时在电极指对置方向上夹着该贯通孔57的电极指在俯视下重叠。

在本实施方式中,也与第1实施方式同样地,在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下,能够抑制无用波。

另外,关于缺口侧面54c从压电层54的第1主面14a侧到第2主面14b侧倾斜以使得相互对置的面部分彼此的距离变长的结构,也能够在本实施方式以外的本发明的结构中采用。

图15是示出第5实施方式涉及的弹性波装置的沿着电极指延伸方向的第1间隙区域附近的示意性剖视图。图16是示出第5实施方式涉及的弹性波装置的沿着电极指延伸方向的第2间隙区域附近的示意性剖视图。

如图15所示,在本实施方式中,缺口侧面64c面向压电层64中的位于第1汇流条26与第2电极指29之间的部分的贯通孔67A。另一方面,如图16所示,缺口侧面64d面向压电层64中的位于第2汇流条27与第1电极指28之间的部分的贯通孔67B。如图15以及图16所示,本实施方式与第1实施方式的不同点在于,缺口侧面64c的倾斜角度θp与缺口侧面64d的倾斜角度θp相互不同。除上述的点以外,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1同样的结构。

在本实施方式中,也与第1实施方式同样地,在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下,能够抑制无用波。

另外,缺口侧面64c以及缺口侧面64d分别一样地倾斜。不过,也可以与第3实施方式同样地,各缺口侧面不一样地倾斜。或者,也可以与第2实施方式同样地,多个面部分中的至少1个面部分的倾斜角度θp与其它面部分的倾斜角度θp不同。在这些情况下,也优选的是,在压电层64中,面向贯通孔67A的缺口侧面64c的至少一部分的倾斜角度θp与面向贯通孔67B的缺口侧面64d的至少一部分的倾斜角度θp相互不同。由此,能够有效地使无用波分散,能够有效地抑制无用波。

图17是第6实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。图18是示出沿着图17中的II-II线的第1间隙区域附近的示意性剖视图。另外,在图17中,对后述的电介质膜标注阴影线来示出。在后述的图20~图22中也是同样的。

如图17以及图18所示,本实施方式与第1实施方式的不同点在于,在压电层14的缺口侧面14c上设置有电介质膜75。除上述的点以外,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1同样的结构。

更具体地,在压电层14的第1主面14a上未设置电介质膜75,并且在缺口侧面14c上设置有电介质膜75。作为电介质膜75的材料,例如能够使用氧化硅、氧化钽或氮化硅等。

在本实施方式中,也与第1实施方式同样地,在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下,能够抑制无用波。除此之外,在弹性波装置中,能够改善损耗。通过对本实施方式和第2比较例进行比较来示出本实施方式的效果的详情。

第2比较例与第6实施方式的不同点在于,缺口侧面处的倾斜角度θp为0°。通过进行仿真来对第6实施方式和第2比较例的弹性波装置的阻抗频率特性进行了比较。

图19是示出第6实施方式以及第2比较例的阻抗频率特性的图。

如由图19中的箭头E所示那样,在第2比较例中,在比谐振频率低且位于谐振频率附近的频率下,产生了起因于无用波的纹波。与此相对,可知,在第6实施方式中,在该频率下产生的无用波被抑制了。

以下,示出仅贯通孔的配置或形状与第6实施方式不同的第6实施方式的第1变形例~第3变形例。在第1变形例~第3变形例中,也与第6实施方式同样地,能够抑制无用波,并且能够改善损耗。

在图20所示的第1变形例中,贯通孔17A的俯视下的形状与第6实施方式中的贯通孔17的形状相同。不过,贯通孔17A在俯视时与在电极指延伸方向上夹着该贯通孔17A的汇流条以及电极指的前端不相接,而与在电极指对置方向上夹着该贯通孔的电极指相接。

在图21所示的第2变形例中,贯通孔17B的俯视下的形状为圆形。贯通孔17B在俯视时与在电极指延伸方向上夹着该贯通孔17B的汇流条以及电极指的前端、和在电极指对置方向上夹着该贯通孔17B的电极指中的任一者均不相接。

在图22所示的第3变形例中,贯通孔17C的俯视下的形状为大致月牙状。更具体地,贯通孔17C的俯视下的形状是包含2个同心圆分别被穿过这2个同心圆的中心的同一直线分割而得到的2个半圆形且这2个半圆形被连接而得到的形状。

贯通孔17C在俯视时与在电极指延伸方向上夹着该贯通孔17C的汇流条以及电极指的前端、和在电极指对置方向上夹着该贯通孔17C的电极指中的任一者均不相接。

图23是第7实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。图24是示出沿着图23中的II-II线的第1间隙区域附近的示意性剖视图。

本实施方式与第6实施方式的不同点在于,在压电层14的第1主面14a设置有电介质膜75。除上述的点以外,本实施方式的弹性波装置具有与第6实施方式的弹性波装置同样的结构。因此,在压电层14中的缺口侧面14c也设置有电介质膜75。

在本实施方式中,也与第6实施方式同样地,在位于谐振频率附近的频率下,能够抑制无用波。除此之外,能够改善损耗。

进一步地,电介质膜75设置为覆盖IDT电极11。由此,电介质膜75发挥作为IDT电极11的保护膜的功能。因此,IDT电极11不易破损。设置有电介质膜75,由此还能够提高耐湿性。通过对电介质膜75中的在俯视下与激励区域重叠的部分的厚度进行调整,从而还能够容易地调整频率。

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25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25的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图,图26是沿着图25的(a)中的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,不限于此。在此,所谓“正交”,不限定于仅严格地正交的情况,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形成的角度例如在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26所示,具有贯通孔7a、8a。由此,形成了空洞部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的在压电层2侧的面中的面方位可以是(100)、(110),也可以是(111)。优选的是,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中被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且将多对电极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,能够减少上述电极指的根数是因为利用了厚度剪切模式的体波。参照图27的(a)以及图27的(b)对弹性波装置所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27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,波如由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连结的厚度方向是Z方向。X方向是IDT电极的电极指排列的方向。如图27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,因此尽管压电膜201作为整体进行振动,但却因为波在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,在减少了电极指的对数的情况下,Q值下降。

与此相对,如图27的(b)所示,在弹性波装置1中,由于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,并进行谐振。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,因此即使减少反射器的电极指的根数,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,如图28所示,关于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中变得相反。在图28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,该假想平面VP1与压电层2的厚度方向正交且将压电层2分为两个部分。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。

如上述那样,在弹性波装置1中,虽然配置有包含电极3和电极4的至少1对电极,但是由于不是使波在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。在本实施方式中,如上述那样,至少1对电极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29是示出图26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(0°,0°,90v)的LiNbO

在与电极3及电极4的长度方向正交的方向上观察时电极3与电极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都相等。即,等间距地配置了电极3和电极4。

如根据图29可明确那样,尽管不具有反射器,但是也得到了相对带宽为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且将电极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,在本实施方式中,d/p为0.5以下,更优选为0.24以下。参照图30对此进行说明。

与得到了图29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30是示出该d/p与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30可明确那样,如果是d/p>0.5,则即使调整d/p,相对带宽也小于5%。与此相对,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,只要在该范围内调整d/p,就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。因而,可知,通过使d/p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31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,设置了具有电极3和电极4的1对电极。另外,图31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,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的金属化率MR最好满足MR≤1.75(d/p)+0.075,该激励区域是上述相邻的电极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32以及图33来对此进行说明。图32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。由箭头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,并且设LiNbO

参照图25的(b)对金属化率MR进行说明。在图25的(b)的电极构造中,在着眼于1对电极3、4的情况下,设为仅设置有这1对电极3、4。在该情况下,单点划线所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彼此重叠的区域、电极4中的与电极3彼此重叠的区域、以及电极3与电极4之间的区域中的电极3与电极4彼此重叠的区域。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,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33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度进行了归一化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的图。另外,针对相对带宽,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,图33是使用了包含Z切割的LiNbO

在图33中的椭圆J所包围的区域中,杂散变大至1.0。如根据图33可明确那样,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32所示的谐振特性那样,在频带内出现由箭头B所示的大的杂散。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,从而能够减小杂散。

图34是示出d/2p、金属化率MR以及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34的虚线D的右侧的标注了阴影线来示出的部分是相对带宽为17%以下的区域。标注了该阴影线的区域与未标注的区域的边界由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34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35是示出使d/p无限接近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)

因而,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地宽,是优选的。压电层2为钽酸锂层的情况也是同样的。

图36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到压电层2内。在弹性波装置81中,也能够通过使上述d/p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。只要至少1层高声阻抗层82b、82d配置在比低声阻抗层82a、82c、82e远离压电层2的一侧即可。

上述低声阻抗层82a、82c、82e以及高声阻抗层82b、82d只要满足上述声阻抗的关系,就能够由适当的材料构成。例如,作为低声阻抗层82a、82c、82e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82b、82d的材料,能够列举矾土、氮化硅或金属等。

在第1实施方式~第7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36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中低声阻抗层与高声阻抗层交替地层叠即可。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7实施方式以及各变形例的弹性波装置中,如上述那样,d/p优选为0.5以下,更优选为0.24以下。由此,能够得到更进一步良好的谐振特性。进一步地,在利用厚度剪切模式的体波的第1实施方式~第7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。

利用厚度剪切模式的体波的第1实施方式~第7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钽酸锂层。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、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;

14c:缺口侧面;

15:绝缘层;

16:支承基板;

17:多个贯通孔;

17、17A~17C:贯通孔;

17a~17d:第1边~第4边;

18a~18d:第1面部分~第4面部分;

26、27:第1汇流条、第2汇流条;

28、29:第1电极指、第2电极指;

34:压电层;

34c:缺口侧面;

37:贯通孔;

38a~38d:第1面部分~第4面部分;

44:压电层;

44c:缺口侧面;

47:贯通孔;

48a、48b:第1面部分、第2面部分;

54:压电层;

54c:缺口侧面;

57:贯通孔;

58a、58b:第1面部分、第2面部分;

64:压电层;

64c、64d:缺口侧面;

67A、67B:贯通孔;

75:电介质膜;

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;

104c:缺口侧面;

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;

F:交叉区域;

G1、G2:第1间隙区域、第2间隙区域;

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
  • 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
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06120116679997