(57)【要約】      （修正有）【課題】スプリアスレスポンスを効果的に抑圧することができ、良好な振動特性が得られるように改良された圧電素子を提供すること。【解決手段】  本発明の圧電素子は、基板２１と、下部電極層と、圧電体層と、上部電極層２３と、圧電振動部の下に形成された空洞部と、二以上の架橋部２ａ，２ｂとを備える。二以上の架橋部２ａ，２ｂは、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されている。【選択図】図１Ａ
2005176332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子であって、
基板と、
前記基板の上方に積層された下部電極層と、
前記下部電極層の上方に積層された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に積層された上部電極層と、
前記下部電極層、前記圧電体層、および前記上部電極層によって構成される圧電振動部の下に形成された空洞部と、
前記圧電振動部の周縁の一部から延び、前記空洞部の上方で、前記圧電振動部を前記基板に支持するための二以上の架橋部とを備え、
前記二以上の架橋部は、前記圧電振動部における積層方向への投影において、前記圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、前記圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されていることを特徴とする、圧電素子。
【請求項２】
前記空洞部は、前記基板を加工することによって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
前記空洞部は、前記基板の上に設けられた、当該空洞部を形成するための空洞形成層を加工することにより形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記下部電極層、前記圧電体層、または前記上部電極層の少なくとも一つに接触するように設けられた誘電体層をさらに備える、請求項１に記載の圧電素子。
【請求項５】
前記誘電体層は、前記基板と前記下部電極層との間に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の圧電素子。
【請求項６】
前記架橋部は、前記下部電極層、前記圧電体層、前記上部電極層、および前記誘電体層からなる群から選ばれる少なくとも一つの層が延びて形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の圧電素子。
【請求項７】
前記下部電極層、前記圧電体層、前記上部電極層、および前記誘電体層からなる群から選ばれる少なくとも一つの層は、前記空洞部の周縁部の少なくとも一部にまで延びて形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の圧電素子。
【請求項８】
前記二以上の架橋部は、
前記上部電極層から延びた部分を含む第１の架橋部と、
前記下部電極層から延びた部分を含む第２の架橋部とを含み、
当該圧電素子は、さらに、
前記基板の上方であって、前記上部電極層から延びた部分に電気的に接続されるように、前記空洞部の周縁部に設けられ、第１の端子電極に接続される第１の配線電極と、
前記基板の上方であって、前記下部電極層から延びた部分に電気的に接続されるように、前記空洞部の周縁部に設けられ、第２の端子電極に接続される第２の配線電極とを備える、請求項１に記載の圧電素子。
【請求項９】
前記第１の配線電極は、前記積層方向への投影において、前記圧電振動部の中心と前記第１の架橋部の中心とを結ぶ第１の中心線と、前記圧電振動部の中心と前記第１の配線電極の中心とを結ぶ第２の中心線とが重ならないように、配置されており、
前記第２の配線電極は、前記積層方向への投影において、前記圧電振動部の中心と前記第２の架橋部の中心とを結ぶ第３の中心線と、前記圧電振動部の中心と前記第２の配線電極の中心とを結ぶ第４の中心線とが重ならないように、配置されていることを特徴とする、請求項８に記載の圧電素子。
【請求項１０】
前記第１の架橋部は、前記積層方向への投影において、当該第１の架橋部が前記圧電振動部と前記第１の配線電極との間に配置されないように、配置されており、
前記第２の架橋部は、前記積層方向への投影において、当該第２の架橋部が前記圧電振動部と前記第２の配線電極との間に配置されないように、配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の圧電素子。
【請求項１１】
前記二以上の架橋部を介して前記空洞部の周縁まで延びた前記上部電極層に、電気的に接続された第１の中継用電極と、
前記二以上の架橋部を介して前記空洞部の周縁まで延びた前記下部電極層に、電気的に接続された第２の中継用電極とをさらに備える、請求項１に記載の圧電素子。
【請求項１２】
前記第１および第２の中継用電極の少なくとも一方は、前記空洞部の周縁に沿ってリング状もしくは枠状に設けられていることを特徴とする、請求項１１に記載の圧電素子。
【請求項１３】
少なくとも二つの圧電素子が電気的に接続された複合圧電素子であって、
少なくとも一つの前記圧電素子は、
基板と、
前記基板の上方に積層された下部電極層と、
前記下部電極層の上方に積層された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に積層された上部電極層と、
前記下部電極層、前記圧電体層、および前記上部電極層によって構成される圧電振動部の下に形成された空洞部と、
前記圧電振動部の周縁の一部から延び、前記空洞部の上方で、前記圧電振動部を前記基板に支持するための二以上の架橋部とを備え、
前記二以上の架橋部は、前記圧電振動部における積層方向への投影において、前記圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、前記圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されていることを特徴とする、複合圧電素子。
【請求項１４】
圧電素子であって、
基板と、
前記基板の上方に積層された下部電極層と、
前記下部電極層の上方に積層された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に積層された上部電極層と、
前記下部電極層、前記圧電体層、および前記上部電極層によって構成される圧電振動部の下に形成されたミラー層と、
前記上部電極層から延びた部分を含み、前記ミラー層上に形成された第１の配線電極に、電気的および機械的に接続するための第１の接合部と、
前記下部電極層から延びた部分を含み、前記ミラー層上に形成された第２の配線電極に、電気的および機械的に接続するための第２の接合部とを備え、
前記第１の接合部と第２の接合部とは、前記圧電振動部における積層方向への投影において、前記圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、前記圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されていることを特徴とする、圧電素子。
【請求項１５】
複数の圧電素子を備えるフィルタであって、
少なくとも一つの前記圧電素子は、
基板と、
前記基板の上方に積層された下部電極層と、
前記下部電極層の上方に積層された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に積層された上部電極層と、
前記下部電極層、前記圧電体層、および前記上部電極層によって構成される圧電振動部の下に形成された空洞部と、
前記圧電振動部の周縁の一部から延び、前記空洞部の上方で、前記圧電振動部を前記基板に支持するための二以上の架橋部とを備え、
前記二以上の架橋部は、前記圧電振動部における積層方向への投影において、前記圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、前記圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されていることを特徴とする、フィルタ。
【請求項１６】
複数の圧電素子を備えるフィルタで構成される共用器であって、
少なくとも一つの前記圧電素子は、
基板と、
前記基板の上方に積層された下部電極層と、
前記下部電極層の上方に積層された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に積層された上部電極層と、
前記下部電極層、前記圧電体層、および前記上部電極層によって構成される圧電振動部の下に形成された空洞部と、
前記圧電振動部の周縁の一部から延び、前記空洞部の上方で、前記圧電振動部を前記基板に支持するための二以上の架橋部とを備え、
前記二以上の架橋部は、前記圧電振動部における積層方向への投影において、前記圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、前記圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されていることを特徴とする、共用器。
【請求項１７】
圧電素子を備える通信機器であって、
前記圧電素子は、
基板と、
前記基板の上方に積層された下部電極層と、
前記下部電極層の上方に積層された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に積層された上部電極層と、
前記下部電極層、前記圧電体層、および前記上部電極層によって構成される圧電振動部の下に形成された空洞部と、
前記圧電振動部の周縁の一部から延び、前記空洞部の上方で、前記圧電振動部を前記基板に支持するための二以上の架橋部とを備え、
前記二以上の架橋部は、前記圧電振動部における積層方向への投影において、前記圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、前記圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されていることを特徴とする、通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子に関し、より特定的には、不要振動に基づく不要信号（以下、スプリアスレスポンスという）を効果的に抑圧し、良好な振動特性が得られるように改良された圧電素子に関する。また、本発明は、隣り合う圧電素子間において、不要振動モードが干渉し合わないように改良された複合圧電素子に関する。また、本発明は、それらを用いたフィルタ、共用器、通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器等の電子機器に内蔵される部品には、より小型化、軽量化が要求される。例えば、携帯機器に使われているフィルタには、小型であり、挿入損失が小さく、かつ大きな減衰特性が要求される。
【０００３】
これらの要求を満たすフィルタの１つとして、圧電素子を用いたフィルタが知られている。
【０００４】
図２７Ａは、従来の圧電素子の概略断面図である。図２７Ｂは、従来の圧電素子の等価回路図である。
【０００５】
図２７Ａに示すように、従来の圧電素子は、基板９１の上に、圧電振動部９０を備える。圧電体層９２と、上部電極層９３と、下部電極層９４とが積層されて、圧電振動部９０が形成される。上部電極層９３と下部電極層９４とは、圧電体層９２を挟む。基板９１を貫通する空洞部９５は、圧電振動部９０の下面を露出させるように設けられている。圧電振動部９０の自由振動を確保するために、基板９１中に空洞部９５が設けられている。
【０００６】
上部電極層９３と下部電極層９４との間に電界が加えられると、圧電体層９２において、電気エネルギーが機械エネルギーに変換される。例えば、圧電体層９２として、厚さ方向に分極軸を持つ窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が用いられた場合、この機械エネルギーは主として、厚さ方向伸び振動に変換される。これによって、圧電体層９２は、電界と同じ方向に伸び縮みする。
【０００７】
図２７Ｂに示すように、従来の圧電素子の等価回路は、直列共振回路と並列共振回路とを含む回路である。したがって、従来の圧電素子は、共振周波数と反共振周波数とを持つこととなる。圧電振動部９０の厚さをｔとしたとき、従来の圧電素子は、ｔ＝λ／２となる波長λに対応する共振周波数ｆｒ（＝ｖ／λ）で共振する。ここで、ｖは、圧電振動部９０を構成する材料内での音速である。反共振周波数ｆａは、共振周波数と同様、圧電振動部９０の厚さｔに反比例し、圧電振動部９０を構成する材料内での音速に比例する。数１００ＭＨｚから数ＧＨｚの周波数帯内に共振周波数および／または反共振周波数を設定したい場合、そのような共振周波数および／または反共振周波数に対応する圧電振動部９０の厚さは、工業的に薄膜形成が容易に可能な厚さである。したがって、上記のような周波数帯において、従来の圧電素子は、小型であり、かつ高いＱ値を有する共振器として、有益である。
【０００８】
さて、圧電振動部９０において、理想的には、圧電体層９２の厚さ方向Ｐの振動のみ存在することが望ましい。しかし、圧電振動部９０は、外周部が基板９１に支持されているので、基板９１における支持部からの拘束を受けている。したがって、スプリアスレスポンスが発生しやすい。
【０００９】
また、従来の圧電素子において、横方向Ｑの振動も励起されるので、複数の横方向伝搬音波モードが存在する。これらの横方向伝搬音波モードは、不要振動モードである。横方向伝搬音波モードは、電極面に平行に伝搬し、圧電体層９２の側壁または上部電極層９３および下部電極層９４の端部で多重反射し、スプリアスレスポンスの発生の原因となる。また、圧電素子が隣接して配置されている複合圧電素子の場合、隣り合う圧電素子間で、不要振動モードが干渉し、スプリアスレスポンスの発生の原因となる。これらの横方向伝搬音波モードに起因するスプリアスレスポンスは、圧電素子の周波数特性を劣化させる。
【００１０】
スプリアスレスポンスによって圧電素子の周波数特性が劣化するという問題を解決するために、様々な技術が提案されている。図２８Ａは、特許文献１に記載されている従来の圧電素子の上面図である。図２８Ｂは、図２８Ａに示す従来の圧電素子のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００１１】
図２８Ａ，２８Ｂに示すように、絶縁膜７３は、空洞部８５を有する基板８１の上に形成されている。圧電振動部８０は、空洞部８５を跨るように、空洞部８５の上方に設けられている。圧電振動部８０の両端は、基板８１に支持されている。圧電振動部８０は、下部電極層８４と、圧電体層８２と、上部電極層８３とが積層されることによって形成されている。下部電極層８４は、配線電極８６に接続されている。配線電極８６の端部は、端子電極８７である。上部電極層８３は、接続部８８、配線電極８９、および接続部７０を介して、端子電極７１に接続されている。マスク７２は、空洞部８５を形成するためのマスクである。図２８Ａ，２８Ｂに示す従来の圧電素子によれば、圧電振動部８０は、空洞部８５の上方で、２箇所の支持部７４，７５によって、基板８１に支持されている。そのため、圧電振動部８０では、基板８１からの拘束が小さくなる。よって、スプリアスレスポンスがある程度は抑圧されることとなる。
【００１２】
図２９Ａは、特許文献２に記載されている他の従来の圧電素子の上面図である。図２９Ｂは、図２９Ａに示すＢＢ線に沿う従来の圧電素子の断面図である。
【００１３】
図２９Ａ，２９Ｂに示すように、圧電振動部６０は、空洞部６５を有する基板６１の上方に、支持体５３を介在させて、空洞部６５に跨るように、設けられている。圧電振動部６０は、下部電極層６４と、圧電体層６２と、上部電極層６３とが積層されることによって形成されている。下部電極層６４は、配線電極６６を介して、端子電極６７に接続されている。上部電極層６３は、配線電極６９を介して、端子電極５１に接続されている。エッチングホール５４は、基板６１中に、空洞部６５を形成するためのものである。保護膜５５は、エッチング時、下部電極層６４をエッチング液から保護するためのものである。図２９Ａ，２９Ｂに示す従来の圧電素子によれば、圧電振動部６０は、２箇所の支持部５６，５７によって、基板６１に支持されている。そのため、圧電振動部６０では、基板６１からの拘束が小さくなる。よって、スプリアスレスポンスがある程度は抑圧されることとなる。
【特許文献１】国際公開第９８／５２２８０号パンフレット
【特許文献２】特開平９−１３０１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図２８Ａ，２８Ｂに示す従来の圧電素子では、圧電振動部８０は、基板８１に対して対称な位置で支持されているため、特に、横方向伝搬音波モードを十分に抑圧することができないという課題を有していた。
【００１５】
また、同様に、図２９Ａ，２９Ｂに示す従来の圧電素子では、圧電振動部６０は、基板６１に対して対称な位置で支持されているため、特に、横方向伝搬音波モードを十分に抑圧することができないという課題を有していた。
【００１６】
さらに、図２８Ａ，２８Ｂに示す従来の圧電素子には、以下のような問題点がある。圧電振動部８０は、２箇所の支持部７４，７５によって、基板８１に支持されている。支持部７４と支持部７５とは、線分Ｌに対して線対称である。そのため、圧電振動部８０は、たとえば、ねじれ易かったり、幅方向の振動が発生し易かったりする。したがって、主共振である厚さ方向伸び振動以外に、支持部７４，７５の対称性によって生じるスプリアスレスポンス（例えば、ねじれ成分の入った不要振動や、不要な幅振動等）が生じることとなる。このように、図２８Ａ，２８Ｂに示す従来の圧電素子では、効果的にスプリアスレスポンスを抑制することができなかった。
【００１７】
また、図２９Ａ，２９Ｂに示す従来の圧電素子には、以下のような問題がある。圧電振動部６０は、２箇所の支持部５６，５７によって、基板６１に支持されている。支持部５６と支持部５７とは、点Ｏに対して点対称である。そのため、圧電振動部６０は、たとえば、ねじれ易かったり、幅方向の振動が発生し易かったりする。したがって、この場合も、主共振である厚さ方向伸び振動以外に、支持部５６，５７の対称性によって生じるスプリアスレスポンス（例えば、ねじれ成分の入った不要振動や、不要な幅振動等）が生じることとなる。また、上部電極層６３または下部電極層６４の端部から斜め方向に伝搬する振動モードが、圧電振動部６０内に閉じ込められることとなる。閉じ込められた振動モードが、スプリアスレスポンスとなる。このように、図２９Ａ，２９Ｂに示す従来の圧電素子では、効果的にスプリアスレスポンスを抑制することができなかった。
【００１８】
それゆえ、本発明の目的は、スプリアスレスポンスを効果的に抑圧することができるように改良された圧電素子を提供することである。また、本発明の他の目的は、良好な振動特性が得られるように改良された圧電素子を提供することである。また、本発明の他の目的は、機械的強度に優れた圧電素子を提供することである。さらに、本発明の他の目的は、隣り合う圧電素子間において、不要振動モードが干渉し合わないように改良された複合圧電素子を提供することである。また、本発明の他の目的は、このような圧電素子および複合圧電素子を用いたフィルタ、共振器および通信機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような特徴を有する。本発明は、圧電素子であって、基板と、基板の上方に積層された下部電極層と、下部電極層の上方に積層された圧電体層と、圧電体層の上方に積層された上部電極層と、下部電極層、圧電体層、および上部電極層によって構成される圧電振動部の下に形成された空洞部と、圧電振動部の周縁の一部から延び、空洞部の上方で、圧電振動部を基板に支持するための二以上の架橋部とを備える。二以上の架橋部は、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されている。
【００２０】
本発明によれば、圧電振動部が、当該空洞部の上方に設けられているので、自由振動に近い振動が得られ、実効的電気機械結合係数を大きく取ることができる。また、二以上の架橋部が、当該積層方向への投影において、当該圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称にならないように、および／または上記圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称にならないように形成されているので、支持部の対称性によって生じるスプリアスレスポンスが抑圧される。
【００２１】
好ましくは、空洞部は、基板を加工することによって形成されているとよい。また、空洞部は、基板の上に設けられた、当該空洞部を形成するための空洞形成層を加工することにより形成されてもよい。
【００２２】
これにより、空洞部を容易に形成することができる。
【００２３】
好ましくは、下部電極層、圧電体層、または上部電極層の少なくとも一つに接触するように設けられた誘電体層をさらに備えるとよい。
【００２４】
このように、当該誘電体層を介在させることによって、接着強度を高めることができる。また、圧電体層は共振周波数に対して大きな温度係数を有するが、誘電体層を追加的に設けることによって、温度変化に対して、弾性定数を補償することができる。結果、温度変化に対する共振周波数の変化を小さくすることができる。
【００２５】
好ましくは、誘電体層は、基板と下部電極層との間に設けられているとよい。
【００２６】
これにより、当該基板と当該下部電極層との接着強度が高まる。また、基板にシリコン半導体を用いた場合、当該誘電体層が絶縁層として作用することとなる。
【００２７】
好ましくは、架橋部は、下部電極層、圧電体層、上部電極層、および誘電体層からなる群から選ばれる少なくとも一つの層が延びて形成されているとよい。
【００２８】
これにより、架橋部を構成するための特別な製造工程が不要となる。
【００２９】
好ましくは、下部電極層、圧電体層、上部電極層、および誘電体層からなる群から選ばれる少なくとも一つの層は、空洞部の周縁部の少なくとも一部にまで延びて形成されているとよい。
【００３０】
これにより、圧電振動部を支持する強度が増す。
【００３１】
好ましくは、二以上の架橋部は、上部電極層から延びた部分を含む第１の架橋部と、下部電極層から延びた部分を含む第２の架橋部とを含む。当該圧電素子は、さらに、基板の上方であって、上部電極層から延びた部分に電気的に接続されるように、空洞部の周縁部に設けられ、第１の端子電極に接続される第１の配線電極と、基板の上方であって、下部電極層から延びた部分に電気的に接続されるように、空洞部の周縁部に設けられ、第２の端子電極に接続される第２の配線電極とを備える。
【００３２】
このように構成することにより、第１の架橋部と上部電極層とを電気的接続することができ、また第２の架橋部と下部電極層とを電気的接続することができる。
【００３３】
好ましくは、第１の配線電極は、積層方向への投影において、圧電振動部の中心と第１の架橋部の中心とを結ぶ第１の中心線と、圧電振動部の中心と第１の配線電極の中心とを結ぶ第２の中心線とが重ならないように、配置されており、第２の配線電極は、積層方向への投影において、圧電振動部の中心と第２の架橋部の中心とを結ぶ第３の中心線と、圧電振動部の中心と第２の配線電極の中心とを結ぶ第４の中心線とが重ならないように、配置されているとよい。
【００３４】
好ましくは、第１の架橋部は、積層方向への投影において、当該第１の架橋部が圧電振動部と第１の配線電極との間に配置されないように、配置されており、第２の架橋部は、積層方向への投影において、当該第１の架橋部が圧電振動部と第２の配線電極との間に配置されないように、配置されているとよい。
【００３５】
このように構成することにより、配線電極から圧電振動部に対して、ハイパワーの電気信号が一気に入らなくなる。従って、圧電素子の絶縁破壊を防止できる。結果、圧電素子の耐電力性を向上させることができる。
【００３６】
好ましくは、二以上の架橋部を介して空洞部の周縁まで延びた上部電極層に、電気的に接続された第１の中継用電極と、二以上の架橋部を介して空洞部の周縁まで延びた上部電極に、電気的に接続された第２の中継用電極とをさらに備えるとよい。
【００３７】
このように、第１および第２中継用電極を設けることによって、圧電振動部に対して、当該圧電振動部の周縁から架橋部を通じて入力電圧を均一に供給することができる。
【００３８】
好ましくは、第１および第２の中継用電極の少なくとも一方は、空洞部の周縁に沿ってリング状もしくは枠状に設けられているとよい。
【００３９】
これにより、入力電力が最も均一に供給されることが期待できる。
【００４０】
また、本発明は、少なくとも二つの圧電素子が電気的に接続された複合圧電素子であって、少なくとも一つの圧電素子は、基板と、基板の上方に積層された下部電極層と、下部電極層の上方に積層された圧電体層と、圧電体層の上方に積層された上部電極層と、下部電極層、圧電体層、および上部電極層によって構成される圧電振動部の下に形成された空洞部と、圧電振動部の周縁の一部から延び、空洞部の上方で、圧電振動部を基板に支持するための二以上の架橋部とを備える。二以上の架橋部は、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されている。
【００４１】
このように、スプリアスレスポンスが抑圧された圧電素子を用いることによって、特性の良好な複合圧電素子が提供される。
【００４２】
また、本発明は、圧電素子であって、基板と、基板の上方に積層された下部電極層と、下部電極層の上方に積層された圧電体層と、圧電体層の上方に積層された上部電極層と、下部電極層、圧電体層、および上部電極層によって構成される圧電振動部の下に形成されたミラー層と、上部電極層から延びた部分を含み、ミラー層上に形成された第１の配線電極に、電気的および機械的に接続するための第１の接合部と、下部電極層から延びた部分を含み、ミラー層上に形成された第２の配線電極に、電気的および機械的に接続するための第２の接合部とを備える。第１の接合部と第２の接合部とは、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されている。
【００４３】
このように、第１および第２の接合部が、当該積層方向への投影において、当該圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称にならないように、および／または上記圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称にならないように形成されているので、支持部の対称性によって生じるスプリアスレスポンスが抑圧される。
【００４４】
また、本発明は、複数の圧電素子を備えるフィルタであって、少なくとも一つの圧電素子は、基板と、基板の上方に積層された下部電極層と、下部電極層の上方に積層された圧電体層と、圧電体層の上方に積層された上部電極層と、下部電極層、圧電体層、および上部電極層によって構成される圧電振動部の下に形成された空洞部と、圧電振動部の周縁の一部から延び、空洞部の上方で、圧電振動部を基板に支持するための二以上の架橋部とを備える。二以上の架橋部は、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されている。
【００４５】
また、本発明は、複数の圧電素子を備えるフィルタで構成される共用器であって、少なくとも一つの圧電素子は、基板と、基板の上方に積層された下部電極層と、下部電極層の上方に積層された圧電体層と、圧電体層の上方に積層された上部電極層と、下部電極層、圧電体層、および上部電極層によって構成される圧電振動部の下に形成された空洞部と、圧電振動部の周縁の一部から延び、空洞部の上方で、圧電振動部を基板に支持するための二以上の架橋部とを備える。二以上の架橋部は、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されている。
【００４６】
また、本発明は、圧電素子を備える通信機器であって、圧電素子は、基板と、基板の上方に積層された下部電極層と、下部電極層の上方に積層された圧電体層と、圧電体層の上方に積層された上部電極層と、下部電極層、圧電体層、および上部電極層によって構成される圧電振動部の下に形成された空洞部と、圧電振動部の周縁の一部から延び、空洞部の上方で、圧電振動部を基板に支持するための二以上の架橋部とを備え、二以上の架橋部は、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または、圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように、形成されている。
【発明の効果】
【００４７】
以上、本発明によれば、基板の支持部に起因するスプリアスレスポンスが効果的に抑圧され、良好な振動特性を有する圧電素子が提供される。また、機械的強度に優れた圧電素子が提供される。また、本発明によれば、隣り合う圧電素子間において、不要振動モードが干渉し合わない良好な特性を有する複合圧電素子が提供される。また、本発明によれば、このような圧電素子および複合圧電素子を用いたフィルタ、共振器および通信機器が提供される。
【００４８】
本発明のこれらおよび他の目的、特徴、局面、効果は、添付図面と照合して、以下の詳細な説明から一層明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明において、圧電振動部は、空洞部の上方で、２以上の架橋部によって基板に支持される。この２以上の架橋部は、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称にならないように、および／または、圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称にならないように、形成されている。これによって、圧電振動部を基板に支持するための支持部に起因するスプリアスレスポンスが抑圧される。以下、図面を参照しながら、本発明の構成について説明する。各図において、同一の参照符号が付された部分は、それぞれ同一の部分であるか、または互いに同等の機能を有する部分である。
【００５０】
（第１の実施形態）
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る圧電素子２０の上面図である。図１Ｂは、図１ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿う第１の実施形態に係る圧電素子２０の断面図である。図１Ｃは、下部電極層の近傍を抜き出して描いた平面図である。
【００５１】
図１Ａ〜図１Ｃにおいて、圧電素子２０は、圧電振動部１と、二つの架橋部２（２ａ，２ｂ）と、二つの配線電極部３（３ａ，３ｂ）と、二つの端子電極部４（４ａ，４ｂ）とを備える。
【００５２】
圧電振動部１は、基板２１の上に積層された下部電極層２４と、下部電極層２４の上に積層された圧電体層２２と、圧電体層２２の上に積層された上部電極層２３とを含む。圧電振動部１は、基板２１の表面に形成された空洞部２５の上方に設けられている。圧電体層２２の材料は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の適当な圧電材料である。上部電極層２３および下部電極層２４の材料は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、または金（Ａｕ）等の適当な材料である。
【００５３】
二つの架橋部２は、第１の架橋部２ａと、第２の架橋部２ｂとからなる。なお、図１Ａ〜図１Ｃでは、表現上の都合上、架橋部２を表す点線は、第１の架橋部２ａおよび第２の架橋部２ｂを完全に示していない。第１の架橋部２ａは、図１Ａにおいて、２ａの引き出し線が指し示すハッチングされた部分である（以下同様）。また、第２の架橋部２ｂは、図１Ａにおいて、２ｂの引き出し線が指し示すハッチングされた部分である（以下同様）。
【００５４】
二つの配線電極部３は、第１の配線電極３ａと、下部電極層２４ｂを含む第２の配線電極３ｂとからなる。
【００５５】
二つの端子電極部４は、第１の端子電極４ａと、第２の端子電極４ｂとからなる。
【００５６】
第１および第２の架橋部２ａ，２ｂは、圧電振動部１の周縁の一部から延びている。第１および第２の架橋部２ａ，２ｂは、空洞部２５の上で、圧電振動部１を基板２１に固定するために支持する。第１および第２の架橋部２ａ，２ｂは、圧電振動部１における積層方向への投影において、圧電振動部１を通るいかなる線分に対しても互いに線対称にならないように、かつ圧電振動部１内のいかなる点に対しても互いに点対称にならないように形成されている。
【００５７】
第１の架橋部２ａは、上部電極層２３の一部であって圧電振動部１の周縁から延びた部分２３ａと、圧電体層２２の一部であって圧電振動部１の周縁から延びた部分２２ａとからなる。圧電体層２２における延びた部分２２ａは、空洞部２５の周縁部分にまで延びている。上部電極層２３における延びた部分２３ａは、空洞部２５の周縁部分にまで延びた圧電体層２２の部分２２ａの上に形成された第１の配線電極３ａと接続される。第１の配線電極３ａは、第１の端子電極４ａと接続される。
【００５８】
第２の架橋部２ｂは、下部電極層２４の一部であって圧電振動部１の周縁から延びた部分２４ａと、圧電体層２２の一部であって圧電振動部１の周縁から延びた部分２２ｂとからなる。圧電体層２２における延びた部分２２ｂは、空洞部２５の周縁部分にまで延びている。また、下部電極層２４における延びた部分２４ａは、空洞部２５の周縁部分にまで延びている。空洞部２５の周縁部分にまで延びた下部電極層２４における延びた部分２４ｂは、第２の配線電極３ｂとなる。第２の配線電極３ｂは、第２の端子電極４ｂと接続される。上部電極層２３は、下部電極層２４における延びた部分２４ａおよびさらに延びた部分２４ｂの上に重なるように延びている。
【００５９】
このように、第１および第２の架橋部２ａ，２ｂは、多層構造となっている。したがって、圧電振動部１を支持するための機械的強度が高まる。
【００６０】
本実施形態に係る圧電素子の等価回路図は、図２６Ｂと一致する。しかし、上部電極層２３は、下部電極層２４における延びた部分２４ａおよびさらに延びた部分２４ｂの上方に、圧電体層２２を挟むようにして形成されている。したがって、この延びた部分２４ａ，２４ｂにおいて、新たなコンデンサが形成される。よって、当該新たなコンデンサの静電容量を調整することによって、圧電素子２０の静電容量を調整することができる。
【００６１】
次に、第１の実施形態に係る圧電素子２０の製造方法について説明する。まず、基板２１の表面に空洞部２５が形成される。次に、空洞部２５に、たとえばＰＳＧやＳｉＯ2 等で犠牲層が埋め込まれる。次に、犠牲層が埋め込まれた空洞部２５の上に、下部電極層２４、圧電体層２２、上部電極層２３、および端子電極が積層される。その後、犠牲層が、たとえばフッ化水素水溶液等によってエッチング除去される。このようにして、圧電素子２０が形成される。
【００６２】
第１の実施形態に係る圧電素子２０において、圧電振動部１は、空洞部２５の上方に設けられており、かつ第１および第２の架橋部２ａ，２ｂによって二箇所で基板２１に支持されている。したがって、圧電振動部１は自由振動に近い振動となるので、実効的電気機械結合係数が大きくなる。結果、圧電素子２０の電極間に加えた電気エネルギーは、従来と比べて効率良く機械的エネルギーに変換されることとなる。
【００６３】
さらに、第１の実施形態に係る圧電素子２０において、圧電振動部１を支持する第１および第２の架橋部２ａ，２ｂは、圧電振動部１における積層方向への投影において、圧電振動部１を通るいかなる線分に対しても互いに線対称にならないように、かつ圧電振動部１内のいかなる点に対しても互いに点対称にならないように形成されている。したがって、圧電振動部１は、ねじれにくい。また、圧電振動部１において、幅方向の振動が生じにくくなる。したがって、第１の実施形態に係る圧電素子２０では、スプリアスレスポンスの発生源自体が生じにくい。よって、第１の実施形態に係る圧電素子２０は、従来の圧電素子に比べて、支持部の対称性に起因するスプリアスレスポンスを抑圧することができる。結果、第１の実施形態に係る圧電素子は、不要振動モードを減衰させることができる周波数特性の良好な共振器となる。
【００６４】
なお、第１の実施形態では、空洞部２５は、基板２１の表面にのみ形成されるとしたが、空洞部が形成されるのであれば、本発明は、これに限られるものではない。たとえば、基板を上下に貫通させて空洞部を形成するようにしてもよいし、基板の上に、空洞形成層を形成して空洞部を形成するようにしてもよい。
【００６５】
図２Ａは、基板を上下に貫通するようにして空洞部を形成したときの圧電素子２０ａの上面図である。図２Ｂは、基板を上下に貫通するようにして空洞部を形成したときの圧電素子２０ａの図２ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図２Ａ，２Ｂに示すように、空洞部２５は、基板２１を上下に貫通することによって、形成されてもよい。製造方法として、まず、基板２１の上に、下部電極層２４、圧電体層２２、上部電極層２３、および端子電極部４が形成される。そして、基板２１の底面部分が削り取られて、空洞部２５が形成される。
【００６６】
図３Ａは、基板の上に空洞形成層を形成して空洞部を形成するようにしたときの圧電素子２０ｂの上面図である。図３Ｂは、基板の上に空洞形成層を形成して空洞を形成するようにしたときの圧電素子２０ｂの図３ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿う端面図である。図３Ａ，３Ｂに示すように、空洞部２５は、空洞形成層１０によって形成されてもよい。空洞形成層１０は、酸化ケイ素や窒化ケイ素などの誘電体薄膜からなる。また、空洞形成層１０は、複数の材料からなる積層構造であっても良い。また、共振器部分との接触面が誘電体であれば、空洞形成層１０は、金属などの導体による積層膜であってもよい。製造方法として、まず、基板２１の上に、空洞形成層１０が設けられる。次に、空洞形成層１０を上下に貫通する空洞部２５が形成される。次に、空洞部２５に犠牲層（たとえば、ＰＳＧやＳｉＯ2 が埋め込まれる。次に、犠牲層が埋め込まれた空洞部２５の上に、下部電極層２４、圧電体層２２、上部電極層２３、および端子電極部４が形成される。最後に、犠牲層が空洞部２５の開口部からエッチング除去される。
【００６７】
（第２の実施形態）
図４Ａは、本発明の第２の実施形態に係る圧電素子２０ｃの上面図である。図４Ｂは、図４Ａに示すＸ−Ｘ線に沿う第２の実施形態に係る圧電素子２０ｃの断面の第１の例を示す図である。図４Ｃは、図４Ａに示すＸ−Ｘ線に沿う第２の実施形態に係る圧電素子２０ｃの断面の第２の例を示す図である。図４Ｄは、図４Ａに示すＸ−Ｘ線に沿う第２の実施形態に係る圧電素子２０ｃの断面の第３の例を示す図である。
【００６８】
図４Ｂに示すように、第１の例では、圧電素子２０ｃは、下部電極層２４と基板２１との間に、誘電体層７ａを追加的に備える。基板２１がシリコン基板のような半導体の場合、誘電体層７ａは、絶縁基板として機能する。また、誘電体層７ａを設けることによって、第１および第２の架橋部２ａ，２ｂを構成する構成要素に誘電体層７ａが加わることとなるので、第１および第２の架橋部２ａ，２ｂの機械的強度が高まる。
【００６９】
図４Ｃに示すように、第２の例において、圧電素子２０ｃは、下部電極層２４と圧電体層２２との間に、誘電体層７ｂをさらに追加的に備える。圧電体層２２と下部電極層２４とを直接接触させる構造の場合、圧電体層２２と下部電極層２４との接着強度が弱いので、構造に対する信頼性が欠ける。しかし、第２の例のように、誘電体層７ｂが圧電体層２２と下部電極層２４との間に介在することによって、接着強度が高くなり、構造に対する信頼性が向上する。また、圧電体層２２そのものは、温度変化に対して共振周波数が大きく変化する、すなわち、共振周波数に対して大きな温度係数を有する。しかし、ＳｉＯ2 によって誘電体層７ｂを形成することによって、温度変化に対して、弾性定数を補償することができる。したがって、温度変化に対する共振周波数の変化が小さくなる。さらに、誘電体層７ｂは、第２の架橋部２ｂを構成する構成要素として、第２の架橋部２ｂに加わることとなる。したがって、第２の架橋部２ｂの機械的強度がさらに高まる。さらに、誘電体層７ｂが圧電体層２２と下部電極層２４との間に介在するように設けられると、スプリアスがさらに低減するという効果も得られる。
【００７０】
図４Ｄに示すように、第３の例において、圧電素子２０ｃは、上部電極層２３と圧電体層２２との間にも、誘電体層７ｃをさらに追加的に備える。圧電体層２２と上部電極層２３とを直接接触させる構造の場合、圧電体層２２と上部電極層２３との接着強度が弱いので、構造に対する信頼性が欠ける。しかし、第３の例のように、誘電体層７ｃが圧電体層２２と上部電極層２３との間に介在することによって、接着強度が高くなり、構造に対する信頼性が向上する。また、圧電体層２２そのものは、温度変化に対して共振周波数が大きく変化する、すなわち、共振周波数に対して大きな温度係数を有する。しかし、ＳｉＯ2 によって誘電体層７ｃを形成することによって、温度変化に対して、弾性定数を補償することができる。したがって、温度変化に対する共振周波数の変化が小さくなる。さらに、誘電体層７ｃは、第１の架橋部２ａを構成する構成要素として、第１の架橋部２ａに加わることとなる。したがって、第１の架橋部２ａの機械的強度がさらに高まる。さらに、誘電体層７ｃが圧電体層２２と上部電極層２３との間に介在するように設けられると、スプリアスがさらに低減するという効果も得られる。
【００７１】
なお、第２の実施形態において、第１〜第３の例で示した誘電体層７ａ，７ｂ，７ｃは、全て設けられていることが最も効果的であるが、少なくとも一層が圧電素子に設けられていても、一定の効果が得られる。すなわち、架橋部は、下部電極層、圧電体層、上部電極層、および誘電体層からなる群から選ばれる少なくとも一つの層が延びて形成されていてもよい。
【００７２】
第１および第２の実施形態で示したように、圧電体層は、下部電極層の上方に設けられていればよい。また、上部電極層は、圧電体層の上方に設けられていればよい。
【００７３】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、本発明の第１の実施形態の変形例である。
【００７４】
図５Ａは、第３の実施形態に係る圧電素子２０ｄの断面の第１の例を示す図である。第１の実施形態では、図１Ｂに示すように、下部電極層２４は、空洞部２５を跨いでいなかった。しかし、第３の実施形態に係る第１の例では、図５Ａに示すように、下部電極層２４は、部分２４ｃを含む。すなわち、下部電極層２４は、空洞部２５を跨るように形成されている。このように構成することによって、第１の架橋部２ａの機械的強度が増大する。また、このように、下部電極層２４を延ばして、上部電極層２３と下部電極層２４との対向面積を増大させることによって、コンデンサの静電容量を調整することができる。
【００７５】
図５Ｂは、第３の実施形態に係る圧電素子２０ｄの断面の第２の例を示す図である。図５Ｂに示すように、上部電極層２３は、空洞部２５の周縁まで延びた圧電体層２２における部分２２ｃの上まで延びていなくてもよい。このように、上部電極層２３を短くしていくことによって、上部電極層２３と下部電極層２４との対向面積量を調整することができ、コンデンサの静電容量を調整することができる。
【００７６】
図５Ｃは、第３の実施形態に係る圧電素子２０ｄの断面の第３の例を示す図である。図５Ｃに示すように、圧電体層２２は、空洞部２５の周縁まで延びていなくてもよい。
【００７７】
図５Ｄは、第３の実施形態に係る圧電素子２０ｄの断面の第４の例を示す図である。図５Ｄに示すように、上部電極層２３は、第２の架橋部２ｂまで延びていなくてもよい。すなわち、第２の架橋部２ｂは、圧電体層２２の延びた部分２２ｂと下部電極層２４の延びた部分２４ａとによってのみ形成されてもよい。
【００７８】
図５Ｅは、第３の実施形態に係る圧電素子２０ｄの断面の第５の例を示す図である。図５Ｅに示すように、上部電極層２３および圧電体層２２は、第２の架橋部２ｂまで延びていなくてもよい。すなわち、第２の架橋部２ｂは、下部電極層２４の延びた部分２４ａのみによって形成されてもよい。
【００７９】
このように、下部電極層、圧電体層、および上部電極層からなる群から選ばれる少なくとも一つの層が、空洞部の周縁部の少なくとも一部にまで延びて形成されていることによって、機械的強度および静電容量が調整されることとなる。
【００８０】
なお、図５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅにおいて、下部電極層２４は、図５Ａに示すように、空洞部２５を跨ぐように形成されてもよい。
【００８１】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、本発明の第２の実施形態の変形例である。
【００８２】
図６Ａは、第４の実施形態に係る圧電素子２０ｅの断面の第１の例を示す図である。第２の実施形態では、図４Ｂに示すように、下部電極層２４は、空洞部２５を跨いでいなかった。しかし、第４の実施形態に係る第１の例では、図６Ａに示すように、下部電極層２４は、部分２４ｃを含む。すなわち、下部電極層２４は、空洞部２５を跨るように形成されている。このように構成することにより、第１の架橋部２ａの機械的強度が増大する。
【００８３】
図６Ｂは、第４の実施形態に係る圧電素子２０ｅの断面の第２の例を示す図である。図６Ｂに示すように、上部電極層２３は、空洞部２５の周縁まで延びた圧電体層２２における部分２２ｃの上まで延びていなくてもよい。このように、上部電極層２３を短くしていくことによって、上部電極層２３と下部電極層２４との対向面積量を調整することができ、コンデンサの静電容量を微妙に調整することができる。
【００８４】
図６Ｃは、第４の実施形態に係る圧電素子２０ｅの断面の第３の例を示す図である。図６Ｃに示すように、圧電体層２２は、空洞部２５の周縁まで延びていなくてもよい。
【００８５】
図６Ｄは、第４の実施形態に係る圧電素子２０ｅの断面の第４の例を示す図である。図６Ｄに示すように、上部電極層２３は、第２の架橋部２ｂまで延びていなくてもよい。すなわち、第２の架橋部２ｂは、圧電体層２２の延びた部分２２ｂと下部電極層２４の延びた部分２４ａとによってのみ形成されてもよい。
【００８６】
図６Ｅは、第４の実施形態に係る圧電素子２０ｅの断面の第５の例を示す図である。図６Ｅに示すように、上部電極層２３および圧電体層２２は、第２の架橋部２ｂまで延びていなくてもよい。すなわち、第２の架橋部２ｂは、下部電極層２４の延びた部分２４ａのみによって形成されてもよい。
【００８７】
このように、下部電極層、圧電体層、上部電極層、および誘電体層からなる群から選ばれる少なくとも一つの層が、空洞部の周縁部の少なくとも一部にまで延びて形成されていることによって、機械的強度および静電容量が調整されることとなる。
【００８８】
なお、図６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅにおいて、下部電極層２４は、図６Ａに示すように、空洞部２５を跨ぐように形成されてもよい。
【００８９】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態は、本発明の第１の実施形態における圧電振動部の形状を種々に変形した例である。
【００９０】
図７Ａは、圧電振動部１を矩形にした圧電素子２０ｆの上面図である。図７Ａに示すように、圧電振動部１は、円形ではなくてもよく、矩形であってもよい。このようにしても、圧電素子２０ｆは、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
図７Ｂは、圧電振動部１を不等辺不平行多角形とした圧電素子２０ｆの上面図である。図７Ｂに示すように、圧電振動部１は、互いに等しくなくかつ互いに平行でない複数の辺を有する不等辺不平行多角形であってもよい。このようにしても、圧電素子２０ｆは、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
なお、第１の実施形態に係る圧電素子２０において、空洞部２５は平面形状が円形であるとしたが、本発明は、これに限られるものではない。図７Ｃは、空洞部２５の平面形状を矩形としたときの圧電素子２０ｆの上面図である。図７Ｃに示すように、空洞部２５の平面形状は、矩形形状であってもよい。また、空洞部２５の形状は、円形、矩形以外に、不等辺不平行多角形であってもよい。
【００９３】
（第６の実施形態）
図８Ａは、本発明の第６の実施形態に係る圧電素子２０ｇの上面図である。図８Ｂは、図８ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿う第６の実施形態に係る圧電素子２０ｇの断面図である。図８Ｃは、下部電極層の近傍を抜き出して描いた平面図である。
【００９４】
図８Ａ，８Ｂ，８Ｃに示すように、第６の実施形態では、圧電素子２０ｇは、第１，第２および第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃを備える。第１，第２および第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃは、圧電振動部１における積層方向への投影において、圧電振動部１を通るいかなる線分に対しても互いに線対称にならないように、かつ圧電振動部１内のいかなる点に対しても互いに点対称にならないように形成されている。したがって、支持部の対称性によって生じるスプリアスが抑圧される。
【００９５】
第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃのうち、例えば、第２の架橋部２ｂは、上部電極層２３が延びた部分２３ａを含む。第３の架橋部２ｃは、下部電極層２４が延びた部分２４ａを含む。圧電体層２２の端部分上に第１の配線電極３ａが設けられている。第１の配線電極３ａの一方端は、上部電極層２３に向けて電気信号を送受するための第１の端子電極４ａと接続される。基板２１の上に第２の配線電極３ｂが設けられている。第２の配線電極３ｂの一方端は、下部電極層２４に向けて電気信号を送受するための第２の端子電極（図示せず）と接続される。
【００９６】
圧電素子２０ｇは、さらに、第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃを介して空洞部２５の周縁まで延びた上部電極層２３に電気接続された第１の中継用電極５ａを備える。第１の中継用電極５ａは、上部電極層２３の延びた部分２３ａからさらに延びた部分２３ｂによって形成される。第１の中継用電極５ａの内側側面は、上部電極層２３の延びた部分２３ａに電気的接続される。第１の中継用電極５ａの外側側面は、第１の配線電極３ａの他方端に電気的接続される。第１の中継用電極５ａは、上記のような接続関係が得られるように、空洞部２５の周縁に沿ってリング状に設けられている。第１の中継用電極５ａ（２３ｂ）は、第１の配線電極３ａから上部電極層２３が延びた部分２３ａを介して上部電極層２３に印加する電気信号を、中間で受け継ぐ働きをする。
【００９７】
圧電素子２０ｇは、さらに、第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃを介して空洞部２５の周縁まで延びた下部電極層２４と電気接続された第２の中継用電極５ｂを備える。第２の中継用電極５ｂは、圧電振動部１における積層方向への投影において、第１の中継用電極５ａの下方で、第１の中継用電極５ａに重なるように、空洞部２５の周縁に沿ってリング状に設けられている。第２の中継用電極５ｂは、下部電極層２４の延びた部分２４ａからさらに延びた部分２４ｂによって形成される。第２の中継用電極５ｂ（２４ｂ）の内側側面は、下部電極層２４が延びた部分２４ａに電気的接続される。第２の中継用電極５ｂ（２４ｂ）の外側側面は、第２の配線電極３ｂの他方端に電気的接続される。これによって、第２の中継用電極５ｂ（２４ｂ）は、第２の配線電極３ｂから下部電極層２４が延びた部分２４ａを介して下部電極層２４に印加する電気信号を、中間で受け継ぐ働きをする。
【００９８】
図９は、第１および第２中継用電極５ａ，５ｂを設けた効果を説明するための図である。第１および第２中継用電極５（５ａ，５ｂ）を設けることによって、図９に示すように、圧電振動部１の周囲に配置された３つの架橋部２ａ，２ｂ，２ｃを介して、入力電圧３９が圧電振動部１内に均一に印加されるという効果が生じる。
【００９９】
また、第６の実施形態に係る圧電素子２０ｇでは、図８Ｂに示すように、第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃは、それぞれ、圧電体層２２の延長部分２２ａ，２２ｂを間に挟んで上下に重ねて設けられた、上部電極層２３の延長部２３ａ，２３ｂと下部電極層２４の延長部２４ａとによって形成されている。これらは、新たなコンデンサを形成している。
【０１００】
また、第１の中継用電極５ａと第２の中継用電極５ｂとは、圧電体層２２のさらなる延長部分２２ｃを間に挟んで上下に重ねて設けられている。したがって、これもまた新たなコンデンサを形成する。
【０１０１】
第６の実施形態にかかる圧電素子の等価回路図は、図２６Ｂに示すものと基本的に一致する。しかし、上部電極層と下部電極層との重なり度合いや、第１の中継電極と第２の中継電極との重なり度合いを調整することによって、新しく形成されたこれらのコンデンサの静電容量を調整することができる。これによって、圧電素子内の静電容量を調整することができるという新たな効果が生じる。
【０１０２】
なお、第６の実施形態では、第１および第２の中継用電極５ａ，５ｂの平面形状は、圧電振動部１の形状に合わせて、円形であるとしたが、第１および第２の中継電極の形状はこれに限られるものではない。第１および第２の中継用電極の形状は、圧電振動部の形状に限定されるものではなく、矩形その他の任意の形状であってよい。
【０１０３】
図１０Ａは、第６の実施形態の変形例に係る圧電素子２０ｈの上面図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＢ−Ｂ線に沿う圧電素子２０ｈの断面図である。図１０Ｃは、下部電極層の近傍を抜き出して描いた平面図である。
【０１０４】
第６の実施形態では、第１および第２の中継用電極５ａ，５ｂは、それぞれ、完全なリング状であったが、本発明は、これに限られるものでない。図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに示すように、第１の中継用電極５ａは、第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃを介して、空洞部２５の周縁部まで延びた上部電極層２３に電気接続されるのであれば、一部に切欠きを有してもよい。同様に、第２の中継用電極５ｂは、第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃを介して、空洞部２５の周縁部まで延びた下部電極層２４に電気接続されるのであれば、一部に切欠きを有してもよい。このように、第１および第２の中継用電極５ａ，５ｂが完全なリング状になっていなくても、同様の効果が得られる。
【０１０５】
また、リング状以外に、四角形枠状等の多角形枠状や自由曲線枠状が用いられてもよい。
【０１０６】
なお、上記変形例では、第１および第２の中継用電極５ａ，５ｂの双方が、ともに切欠きを有することとしたが、一方は、完全なリング状であってもよい。また、第１および第２の中継用電極５ａ，５ｂにおける双方の切欠き部分は、互いに同じ形状でなくてもよい。
【０１０７】
なお、上記変形例では、第１の中継用電極５ａの切欠きの位置と第２の中継用電極５ｂの切欠きの位置とが上下に重なるようにしたが、切欠きの位置は、ずれていてもよい。
【０１０８】
（第７の実施形態）
図１１Ａは、本発明の第７の実施形態に係る圧電素子２０ｉの上面図である。図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿う圧電素子２０ｉの断面図である。第７の実施形態に係る圧電素子２０ｉは、以下の点を除いて、第６の実施形態に係る圧電素子２０ｇと同様である。
【０１０９】
図１１Ａに示すように、第１の配線電極３ａは、圧電振動部１における積層方向への投影において、圧電振動部１の中心Ｏと第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃの中心とを結ぶ三本の中心線ＯＭａ，ＯＭｂ，ＯＭｃと、圧電振動部１の中心Ｏと第１の配線電極３ａの中心とを結ぶ中心線ＯＮ１とが重ならないように、配置されている。また、第２の配線電極３ｂは、圧電振動部１における積層方向への投影において、圧電振動部１の中心Ｏと第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃの中心とを結ぶ各中心線ＯＭａ，ＯＭｂ，ＯＭｃと、圧電振動部１の中心Ｏと第２配線電極３ｂの中心を結ぶ中心線ＯＮ２とが重ならないように、配置されている。この２点が、第６の実施形態と異なる。
【０１１０】
好ましくは、第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃは、圧電振動部１と第１の配線電極３ａとの間にそれぞれ配置されず、かつ圧電振動部１と第２の配線電極３ｂとの間にそれぞれ配置されないとよい。
【０１１１】
図１２Ａは、第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃが、圧電振動部１と第１の配線電極３ａとの間にそれぞれ配置されず、かつ圧電振動部１と第２の配線電極３ｂとの間にそれぞれ配置されないようにしたときの圧電素子の上面概略図である。
【０１１２】
図１２Ａに示すように、第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃを配置することによって、第１の配線電極３ａから、圧電振動部１に対して、ハイパワーの入力電圧３９が一気に入らなくなる。これによって、圧電素子の絶縁破壊が防止される。結果、圧電素子の耐電力性を向上させることができる。
【０１１３】
図１２Ｂは、第２架橋部２ｂが圧電振動部１と第１の配線電極３ａとの間に配置され、第３の架橋部２ｃが圧電振動部１と第２の配線電極３ｂとの間に配置されたときの圧電素子の上面概略図である。図１２Ｂに示すように、圧電振動部１の中心Ｏと第２の架橋部２ｂの中心とを結ぶ中心線ＯＭｂと、圧電振動部１の中心Ｏと第１の配線電極３ａの中心を結ぶ中心線ＯＮ１とが重なるように第１の配線電極３ａが配置され、さらに、圧電振動部１の中心Ｏと架橋部２ｃの中心とを結ぶ中心線ＯＭｃと、圧電振動部１の中心Ｏと第２の配線電極３ｂの中心とを結ぶ中心線ＯＮ２とが重なるように第２の配線電極３ｂが配置されると、第１および第２の配線電極３ａ，３ｂから、圧電振動部１に対して、ハイパワーの入力電圧３９が一気に入ることとなる。これによって、圧電素子が絶縁破壊する。
【０１１４】
このように、第７の実施形態では、圧電素子が絶縁破壊するのを防止することができる。
【０１１５】
（第８の実施形態）
図１３Ａは、本発明の第８の実施形態に係る複合圧電素子２０ｊの上面図である。第８の実施形態に係る複合圧電素子２０ｊは、フィルタである。複合圧電素子２０ｊは、互いに共振周波数が異なるあるいは同一の少なくとも二つの圧電素子２０ｋ，２０ｌを備える。圧電素子２０ｋと圧電素子２０ｌとは、それぞれ下部電極層同士を電気的に接続するために、配線電極３ｂを一体化または連結している。圧電素子２０ｋおよび圧電素子２０ｌは、たとえば、図８Ａや図１１Ａに示す圧電素子である。圧電素子２０ｋおよび圧電素子２０ｌの構造については、図８Ａおよび図１１Ａを参照しながら既に説明しているので、ここでは繰り返して説明しない。
【０１１６】
第８の実施形態に係る複合圧電素子２０ｊにおいて、各圧電振動部１は、空洞部２５の上方に設けられている。各圧電振動部１は、第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃによって三箇所で基板２１に支持されている。そのため、各圧電振動部１は、自由振動に近い振動を得ることができる。よって、実効的電気機械結合係数は大きくなる。
【０１１７】
第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃは、圧電振動部１における積層方向への投影において、圧電振動部１を通るいかなる線分に対しても互いに線対称にならないように、かつ圧電振動部１内のいかなる点に対しても互いに点対称にならないように形成されている。したがって、支持部の対称性によって生じるスプリアスが抑圧される。
【０１１８】
第１および第２の配線電極３ａ，３ｂは、それぞれの圧電素子２０ｋ，２０ｌにおいて、圧電振動部１における積層方向への投影において、圧電振動部１の中心Ｏと架橋部２ａ，２ｂ，２ｃの中心とを結ぶ各中心線ＯＭａ，ＯＭｂ，ＯＭｃと、圧電振動部１の中心Ｏと第１および第２の配線電極３ａ，３ｂの中心とを結ぶ各中心線ＯＮ１，ＯＮ２とが重ならないように配置されている。したがって、圧電振動部１から漏れた振動４３は、隣の圧電振動部１まで伝搬しない。したがって、隣接する圧電素子から漏れてくる振動４３の伝搬に起因するスプリアスレスポンスが生じなくなる。結果、第８の実施形態に係る複合圧電素子は、横方向伝搬音波モードで伝搬する不要振動の干渉を有しなくなり、周波数特性の良好なフィルタとなる。
【０１１９】
図１３Ｂは、図１３Ａに示す複合圧電素子の効果を説明するための比較例に係る複合圧電素子の上面図である。図１３Ｂに示すように、第２の配線電極３ｂは、圧電振動部１における積層方向への投影において、圧電振動部１の中心Ｏと第３の架橋部２ｃの中心とを結ぶ中心線ＯＭｃと、圧電振動部１の中心と第２の配線電極３ｂの中心とを結ぶ中心線ＯＮ２とが重なるように配置されている。このように配置すると、圧電素子２０ｋの圧電振動部１から漏れた振動４３は、隣の圧電素子２０ｌの圧電振動部１まで伝搬してしまう。このような場合、隣り合った共振器間で、不要振動モードが干渉し、スプリアスレスポンスが発生することとなる。図１３Ａに示す複合圧電素子では、このような問題を解決している。
【０１２０】
ただし、図１３Ｂに示すような配置を有する複合圧電素子であっても、圧電素子２０ｋの共振周波数と圧電素子２０ｌの共振周波数とが等しく、位相が互いに逆の関係にある場合には、横方向伝搬音波モードで伝搬する不要振動は互いに相殺される。したがって、スプリアスは抑制されるので、図１３Ｂに示すような複合圧電素子であっても有効である。
【０１２１】
なお、第８の実施形態では、圧電素子２０ｋ，２０ｌを、下部電極層に接続された第２の配線電極３ｂ同士を一体化または連結することによって、複合圧電素子が構成されることとしたが、本発明は、これに限られるものではない。図１４は、上部電極層に接続された第１の配線電極３ａ同士を一体化または連結することによって構成された複合圧電素子の上面図である。図１４に示すように、圧電素子２０ｋ，２０ｌは、中継用電極５ａを介して上部電極層に電気的に接続されている配線電極３ａ同士を一体化または連結することによって、電気的接続されてもよい。
【０１２２】
なお、第８の実施形態では、複合圧電素子を構成する空洞部は、圧電素子毎に設けられていることとしたが、空洞部は、各圧電素子に共通して設けられていてもよい。図１５Ａは、二つの圧電素子に共通の空洞部を設けたときの複合圧電素子の断面図である。図１５Ｂは、二つの圧電素子に共通の空洞部を設けたときの複合圧電素子の上面図である。図１５Ａ，１５Ｂに示すように、圧電素子２０ｋ、２０ｌに共通の空洞部２５ａを設けるようにしてもよい。
【０１２３】
なお、第８の実施形態では、複合圧電素子を構成する圧電素子は、二つであるとしたが、三つ以上であってもよい。共通の空洞部を設ける場合、全ての圧電素子に対して、空洞部が共通化されていてもよいし、一部の圧電素子に対して空洞部が共通化されていてもよい。
【０１２４】
なお、第８の実施形態において、いずれか一つの圧電素子が、本発明の圧電素子であればよい。
【０１２５】
（第９の実施形態）
第８の実施形態では、リング状の中継用電極を有する圧電素子を用いて複合圧電素子を構成する場合を示したが、本発明は、これに限定されるものではない。第９の実施形態では、中継用電極を有さない第１の実施形態に係る圧電素子を用いて、複合圧電素子を構成してもよい。
【０１２６】
図１６Ａは、本発明の第９の実施形態の第１の例に係る複合圧電素子２０ｍの上面図である。複合圧電素子２０ｍは、フィルタである。複合圧電素子２０ｍは、互いに共振周波数が異なるあるいは同一の少なくとも二つの圧電素子２０ｎ，２０ｐを備える。圧電素子２０ｎと圧電素子２０ｐとは、下部電極層に電気的に接続された第２の配線電極３ｂ同士が一体化または連結されることによって接続されている。
【０１２７】
図１６Ｂは、本発明の第９の実施形態の第２の例に係る複合圧電素子２０ｑの上面図である。複合圧電素子２０ｑは、フィルタである。複合圧電素子２０ｑは、互いに共振周波数が異なるあるいは同一の少なくとも二つの圧電素子２０ｒ，２０ｓを備える。圧電素子２０ｒと圧電素子２０ｓとは、上部電極層に電気的に接続された第１の配線電極３ａ同士が一体化または連結されることによって接続されている。
【０１２８】
図１６Ａ，１６Ｂに示すいずれの複合圧電素子であっても、スプリアスレスポンスが抑圧された圧電素子を用いているので、フィルタ特性の良好なフィルタとなる。
【０１２９】
なお、第９の実施形態では、平面形状が円形の圧電振動部を有する圧電素子を用いてフィルタを形成することとしたが、本発明は、これに限られるものではない。たとえば、図７Ａ，７Ｂに示すように、平面形状が矩形または不等辺不平行多角形の圧電振動部を有する圧電素子を用いてフィルタを形成してもよい。この場合も、同様の効果が得られる。また、空洞部は、図７Ｃに示すように、平面形状が矩形、その他の任意の形状であってもよい。
【０１３０】
なお、第１〜第９の実施形態において、各架橋部は、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称にならないように、かつ圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称にならないように形成されているとした。しかし、本発明において、各架橋部は、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称にならないように形成されていれば、互いに点対称であっても効果が得られる。また、各架橋部は、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称にならないように形成されていれば、互いに線対称であっても効果が得られる。すなわち、各架橋部は、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称にならないように、および／または圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称にならないように形成されていればよい。
【０１３１】
図１７，１８，１９，２０，２１，２２は、架橋部の種々の変形例を示す図である。
【０１３２】
図１７に示すように、第１の架橋部２ａは、圧電体層と上部電極層とによって構成され、第２の架橋部２ｂは、圧電体層と下部電極層とによって構成されてもよい。
【０１３３】
図１８に示すように、第１の架橋部２ａの太さと第２の架橋部２ｂの太さとを異ならせることによって、線分Ａ−Ａに対しては線対称となるが、圧電振動部１内のいかなる点に対しても点対称とならないようにすることができる。図１８に示す圧電素子も、本発明に含まれる。
【０１３４】
図１９に示すように、第１の架橋部２ａの長さと第２の架橋部２ｂの長さとを異ならせることによって、線分Ａ−Ａに対しては線対称となるが、圧電振動部１内のいかなる点に対しても点対称とならないようにすることができる。図１９に示す圧電素子も、本発明に含まれる。
【０１３５】
図２０に示すように、第１〜第４の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、それぞれ、太さ、長さ、形状が同じである。しかし、第１〜第４の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、圧電振動部１における積層方向への投影において、圧電振動部１を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、かつ圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように配置されている。図２０に示す圧電素子も、本発明に含まれる。
【０１３６】
図２１に示すように、第１の架橋部２ａの太さおよび長さと第２の架橋部２ｂの太さおよび長さとは、同じであるが、第１の配線電極３ａの太さと第２の配線電極３ｂの太さとを異なるものとすることによって、線分Ａ−Ａに対しては線対称となるが、圧電振動部１内のいかなる点に対しても点対称とならないようにすることができる。図２１に示す圧電素子も、本発明に含まれる。
【０１３７】
図２２に示すように、第１の架橋部２ａの中心線Ｃａ−Ｃａと第２の架橋部の中心線Ｃｂ−Ｃｂとが垂直になるように配置されてよい。この場合、線分Ａ−Ａに対しては線対称となるが、圧電振動部１内のいかなる点に対しても点対称とならない。図２２に示す圧電素子も、本発明に含まれる。
【０１３８】
（第１０の実施形態）
本発明は、ミラー型の圧電素子にも適用される。図２３は、本発明の第１０の実施形態に係るミラー型の圧電素子の断面図である。図２３において、ミラー型の圧電素子１００は、上部電極層１０１と、圧電体層１０２と、下部電極層１０３と、ミラー層１０４と、第１の接合部１０５ａと、第２の接合部１０５ｂと、第１の配線電極１０６ａと、第２の配線電極１０６ｂと、基板１０７とを備える。上部電極層１０１と、圧電体層１０２と、下部電極層１０３とによって、圧電振動部が形成される。
【０１３９】
第１の接合部１０５ａは、上部電極層１０１の周縁の一部から延びている電極と、圧電体層１０２からミラー層１０４の上方に引き出された圧電体とによって構成される。第１の接合部１０５ａは、第１の配線電極１０６ａと上部電極層１０１とを電気的に接続すると共に、圧電振動部と第１の配線電極１０６ａとを機械的に接続する。
【０１４０】
第２の接合部１０５ｂは、下部電極層１０３の周縁の一部から延びている電極と、圧電体層１０２からミラー層１０４の上方に引き出された圧電体とによって構成される。第２の接合部１０５ｂは、第２の配線電極１０６ｂと下部電極層１０３とを電気的に接続すると共に、圧電振動部と第２の配線電極１０６ｂとを機械的に接続する。
【０１４１】
第１および第２の接合部１０５ａ，１０５ｂは、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように配置されている。第１および第２の接合部１０５ａ，１０５ｂの配置パターンは、たとえば、図１Ａにおける空洞部２５がミラー層１０４に置き換わったものとなる。
【０１４２】
このように、第１０の実施形態では、各接合部は、圧電振動部における積層方向への投影において、圧電振動部を通るいかなる線分に対しても互いに線対称とならないように、および／または圧電振動部内のいかなる点に対しても互いに点対称とならないように配置されている。したがって、圧電振動部は、ねじれにくい。また、圧電振動部において、幅方向の振動が生じにくくなる。したがって、第１０の実施形態に係る圧電素子１００では、スプリアスレスポンスの発生源自体が生じにくい。よって、第１０の実施形態に係る圧電素子は、従来の圧電素子に比べて、支持部の対称性に起因するスプリアスレスポンスを抑圧することができる。結果、第１０の実施形態に係る圧電素子は、不要振動モードを減衰させることができる周波数特性の良好な共振器となる。
【０１４３】
なお、第１０の実施形態に係る圧電素子は、第１の実施形態と同様に、本明細書に記載されている種々の変形例に従って変形することができる。
【０１４４】
また、上記実施形態では、架橋部が２つまたは３つの場合を例示したが、本発明はこれに限られるものでなく、必要に応じて、架橋部の数を増やしてもよい。
【０１４５】
さらに、上記実施形態では複合圧電素子の例として、フィルタが例示されたが、本発明はこれに限られるものでなく、インクジェットプリンタヘッド、センサー等のいろいろなデバイスに本発明に係る複合圧電素子は応用される。
【０１４６】
（第１１の実施形態）
次に、本発明の圧電素子をラダー型フィルタに適用した構成について、図２４を用いて説明を行う。
【０１４７】
図２４は、本発明の第１１の実施形態に係るラダー型フィルタ６００の構成を示す図である。図２４において、ラダー型フィルタ６００は、第１の圧電素子６１０と、第２の圧電素子６２０と、入出力端子６３０，６４０とを備える。第１および第２の圧電素子６１０，６２０は、第１〜第１０のいずれかの実施形態に示す圧電素子である。
【０１４８】
第１の圧電素子６１０は、入出力端子６３０と入出力端子６４０との間に直列に接続される。したがって、第１の圧電素子６１０は、直列共振器として動作する。
【０１４９】
第２の圧電素子６２０は、入出力端子６３０と入出力端子６４０との間に並列に接続され、接地されている。したがって、第２の圧電素子６２０は、並列共振器として動作する。
【０１５０】
このように圧電共振器を接続することにより、フィルタ構成は、Ｌ型構成のラダー型フィルタとなる。
【０１５１】
第１の圧電素子６１０の共振周波数と第２の圧電素子６２０の共振周波数とは、異なるように、各圧電素子の厚さが設定されている。第１の圧電素子６１０の共振周波数は、第２の圧電素子６２０の共振周波数よりも高く設定されている。これによって、帯域通過特性を有するラダー型フィルタが実現される。好ましくは、第１の圧電素子６１０の共振周波数と第２の圧電素子６２０の反共振周波数とを一致させるか、または近傍に設定することによって、より通過帯域の平坦性に優れたラダー型フィルタが実現されることとなる。
【０１５２】
なお、第１１の実施形態では、１段のラダー型フィルタであるとしたが、多段のラダー型フィルタに、本発明の圧電素子を用いてもよい。
【０１５３】
なお、第１１の実施形態では、Ｌ型ラダー構成のフィルタであるとしたが、その他の構成、例えばＴ型、あるいはπ型のラダー構成のフィルタであっても、同様の効果を得ることができる。Ｔ型、或いはπ型の多段構成であっても同様の効果を得ることができるのはいうまでもない。
【０１５４】
さらに、ラダー型だけでなく、格子型フィルタ構成においても同様の効果を得ることができる。すなわち、本発明の圧電素子が少なくとも一つ用いられるフィルタであれば、構成は、上述のものには限られない。
【０１５５】
（第１２の実施形態）
第１２の実施形態では、上記実施形態に係る圧電素子を用いたアンテナ共用器及び通信機器の構成について説明する。
【０１５６】
図２５は、本発明の第１２の実施形態に係るアンテナ共用器２００の構成例を示す図である。図２５において、アンテナ共用器２００は、本発明の圧電素子が適用されるＴｘフィルタ（送信フィルタ）２０１と、本発明の圧電素子が適用されるＲｘフィルタ（受信フィルタ）２０２と、２つの伝送線路２０４，２０５で構成される移相回路２０３とで構成される。Ｔｘフィルタ２０１は、送信帯域の信号を通過させて、受信帯域の信号を減衰させる。Ｒｘフィルタ２０２は、受信帯域の信号を通過させて、送信帯域の信号を減衰させる。これにより、低損失等の特性の優れたアンテナ共用器を得ることができる。なお、フィルタの数やフィルタを構成する圧電共振器の段数等は、図２４に例示したものに限られず自由に設計することが可能である。なお、Ｔｘフィルタ２０１および／またはＲｘフィルタ２０２を構成する圧電素子として、少なくとも一つ本発明の圧電素子が使われていればよい。
【０１５７】
図２６は、本発明の第１２の実施形態に係る通信機器４１１の構成例を示す図である。図２６において、通信機器４１１は、図２５に示したアンテナ共用器４０４と、送信増幅器４０５と、フィルタ４０６と、送信回路４０７と、受信増幅器４０８と、受信回路４０９と、アンテナ４１０とを備える。送信回路４０７から出力される送信信号は、フィルタ４０６及び送信増幅器４０５を介して、アンテナ共用器４０４に入力される。アンテナ共用器４０４に入力された送信信号は、アンテナ４１０を介して送信される。一方、アンテナ４１０で受信された受信信号は、アンテナ共用器４０４及び受信増幅器４０８を介して、受信回路４０９に入力される。このように、低損失等の特性の優れたアンテナ共用器４０４を用いれば、小型で高性能な通信機器を実現することができる。なお、本発明の圧電素子は、フィルタ４０６に用いてもよい。また、通信機器は、図２６に例示したものに限られず自由に設計することが可能である。なお、本発明の圧電素子が使用される部位は、共用器またはフィルタに限られるものではない。受信側のフィルタに本発明の圧電素子が使用されてもよい。
【０１５８】
このように、本発明の圧電素子をアンテナ共用器や通信機器に用いることによって、良好な特性を有するアンテナ共用器や通信機器を実現することができる。
【０１５９】
以上、本発明を詳細に説明してきたが、前述の説明はあらゆる点において本発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明は、横方向伝搬音波モードが抑圧された、周波数特性の良好な圧電素子、複合圧電素子であるので、携帯機器、通信機器等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態に係る圧電素子２０の上面図
【図１Ｂ】図１ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿う第１の実施形態に係る圧電素子２０の断面図
【図１Ｃ】下部電極層の近傍を抜き出して描いた平面図
【図２Ａ】基板を上下に貫通するようにして空洞部を形成したときの圧電素子２０ａの上面図
【図２Ｂ】基板を上下に貫通するようにして空洞部を形成したときの圧電素子２０ａの図２ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿う断面図
【図３Ａ】基板の上に空洞形成層を形成して空洞部を形成するようにしたときの圧電素子２０ｂの上面図
【図３Ｂ】基板の上に空洞形成層を形成して空洞を形成するようにしたときの圧電素子２０ｂの図３ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿う端面図
【図４Ａ】本発明の第２の実施形態に係る圧電素子２０ｃの上面図
【図４Ｂ】図４Ａに示すＸ−Ｘ線に沿う第２の実施形態に係る圧電素子２０ｃの断面の第１の例を示す図
【図４Ｃ】図４Ａに示すＸ−Ｘ線に沿う第２の実施形態に係る圧電素子２０ｃの断面の第２の例を示す図
【図４Ｄ】図４Ａに示すＸ−Ｘ線に沿う第２の実施形態に係る圧電素子２０ｃの断面の第３の例を示す図
【図５Ａ】第３の実施形態に係る圧電素子２０ｄの断面の第１の例を示す図
【図５Ｂ】第３の実施形態に係る圧電素子２０ｄの断面の第２の例を示す図
【図５Ｃ】第３の実施形態に係る圧電素子２０ｄの断面の第３の例を示す図
【図５Ｄ】第３の実施形態に係る圧電素子２０ｄの断面の第４の例を示す図
【図５Ｅ】第３の実施形態に係る圧電素子２０ｄの断面の第５の例を示す図
【図６Ａ】第４の実施形態に係る圧電素子２０ｅの断面の第１の例を示す図
【図６Ｂ】第４の実施形態に係る圧電素子２０ｅの断面の第２の例を示す図
【図６Ｃ】第４の実施形態に係る圧電素子２０ｅの断面の第３の例を示す図
【図６Ｄ】第４の実施形態に係る圧電素子２０ｅの断面の第４の例を示す図
【図６Ｅ】第４の実施形態に係る圧電素子２０ｅの断面の第５の例を示す図
【図７Ａ】圧電振動部１を矩形にした圧電素子２０ｆの上面図
【図７Ｂ】圧電振動部１を不等辺不平行多角形とした圧電素子２０ｆの上面図
【図７Ｃ】空洞部２５の平面形状を矩形としたときの圧電素子２０ｆの上面図
【図８Ａ】本発明の第６の実施形態に係る圧電素子２０ｇの上面図
【図８Ｂ】図８ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿う第６の実施形態に係る圧電素子２０ｇの断面図
【図８Ｃ】下部電極層の近傍を抜き出して描いた平面図
【図９】第１および第２中継用電極５ａ，５ｂを設けた効果を説明するための図
【図１０Ａ】第６の実施形態の変形例に係る圧電素子２０ｈの上面図
【図１０Ｂ】図１０ＡのＢ−Ｂ線に沿う圧電素子２０ｈの断面図
【図１０Ｃ】下部電極層の近傍を抜き出して描いた平面図
【図１１Ａ】本発明の第７の実施形態に係る圧電素子２０ｉの上面図
【図１１Ｂ】図１１ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿う圧電素子２０ｉの断面図
【図１２Ａ】第１〜第３の架橋部２ａ，２ｂ，２ｃが、圧電振動部１と第１の配線電極３ａとの間にそれぞれ配置されず、かつ圧電振動部１と第２の配線電極３ｂとの間にそれぞれ配置されないようにしたときの圧電素子の上面概略図
【図１２Ｂ】第２架橋部２ｂが圧電振動部１と第１の配線電極３ａとの間に配置され、第３の架橋部２ｃが圧電振動部１と第２の配線電極３ｂとの間に配置されたときの圧電素子の上面概略図
【図１３Ａ】本発明の第８の実施形態に係る複合圧電素子２０ｊの上面図
【図１３Ｂ】図１３Ａに示す複合圧電素子の効果を説明するための比較例に係る複合圧電素子の上面図
【図１４】上部電極層に接続された第１の配線電極３ａ同士を一体化または連結することによって構成された複合圧電素子の上面図
【図１５Ａ】二つの圧電素子に共通の空洞部を設けたときの複合圧電素子の断面図
【図１５Ｂ】二つの圧電素子に共通の空洞部を設けたときの複合圧電素子の上面図
【図１６Ａ】本発明の第９の実施形態の第１の例に係る複合圧電素子２０ｍの上面図
【図１６Ｂ】本発明の第９の実施形態の第２の例に係る複合圧電素子２０ｑの上面図
【図１７】架橋部の変形例を示す図
【図１８】架橋部の変形例を示す図
【図１９】架橋部の変形例を示す図
【図２０】架橋部の変形例を示す図
【図２１】架橋部の変形例を示す図
【図２２】架橋部の変形例を示す図
【図２３】本発明の第１０の実施形態に係るミラー型の圧電素子の断面図
【図２４】本発明の第１１の実施形態に係るラダー型フィルタ６００の構成を示す図
【図２５】本発明の第１２の実施形態に係るアンテナ共用器２００の構成例を示す図
【図２６】本発明の第１２の実施形態に係る通信機器４１１の構成例を示す図
【図２７Ａ】従来の圧電素子の概略断面図
【図２７Ｂ】従来の圧電素子の等価回路図
【図２８Ａ】特許文献１に記載されている従来の圧電素子の上面図
【図２８Ｂ】図２８Ａに示す従来の圧電素子のＢ−Ｂ線に沿う断面図
【図２９Ａ】特許文献２に記載されている他の従来の圧電素子の上面図
【図２９Ｂ】図２９Ａに示すＢＢ線に沿う従来の圧電素子の断面図
【符号の説明】
【０１６２】
１  圧電振動部
２ａ，２ｂ  架橋部
３ａ  第１の配線電極
３ｂ  第２の配線電極
４ａ  第１の端子電極
４ｂ  第２の端子電極
２０  圧電素子
２１  基板
２２  圧電体層
２３  上部電極層
２４  下部電極層
２５  空洞部
【図１Ａ】
2005176332.tif 000003
【図１Ｂ】
2005176332.tif 000004
【図１Ｃ】
2005176332.tif 000005
【図２Ａ】
2005176332.tif 000006
【図２Ｂ】
2005176332.tif 000007
【図３Ａ】
2005176332.tif 000008
【図３Ｂ】
2005176332.tif 000009
【図４Ａ】
2005176332.tif 000010
【図４Ｂ】
2005176332.tif 000011
【図４Ｃ】
2005176332.tif 000012
【図４Ｄ】
2005176332.tif 000013
【図５Ａ】
2005176332.tif 000014
【図５Ｂ】
2005176332.tif 000015
【図５Ｃ】
2005176332.tif 000016
【図５Ｄ】
2005176332.tif 000017
【図５Ｅ】
2005176332.tif 000018
【図６Ａ】
2005176332.tif 000019
【図６Ｂ】
2005176332.tif 000020
【図６Ｃ】
2005176332.tif 000021
【図６Ｄ】
2005176332.tif 000022
【図６Ｅ】
2005176332.tif 000023
【図７Ａ】
2005176332.tif 000024
【図７Ｂ】
2005176332.tif 000025
【図７Ｃ】
2005176332.tif 000026
【図８Ａ】
2005176332.tif 000027
【図８Ｂ】
2005176332.tif 000028
【図８Ｃ】
2005176332.tif 000029
【図９】
2005176332.tif 000030
【図１０Ａ】
2005176332.tif 000031
【図１０Ｂ】
2005176332.tif 000032
【図１０Ｃ】
2005176332.tif 000033
【図１１Ａ】
2005176332.tif 000034
【図１１Ｂ】
2005176332.tif 000035
【図１２Ａ】
2005176332.tif 000036
【図１２Ｂ】
2005176332.tif 000037
【図１３Ａ】
2005176332.tif 000038
【図１３Ｂ】
2005176332.tif 000039
【図１４】
2005176332.tif 000040
【図１５Ａ】
2005176332.tif 000041
【図１５Ｂ】
2005176332.tif 000042
【図１６Ａ】
2005176332.tif 000043
【図１６Ｂ】
2005176332.tif 000044
【図１７】
2005176332.tif 000045
【図１８】
2005176332.tif 000046
【図１９】
2005176332.tif 000047
【図２０】
2005176332.tif 000048
【図２１】
2005176332.tif 000049
【図２２】
2005176332.tif 000050
【図２３】
2005176332.tif 000051
【図２４】
2005176332.tif 000052
【図２５】
2005176332.tif 000053
【図２６】
2005176332.tif 000054
【図２７Ａ】
2005176332.tif 000055
【図２７Ｂ】
2005176332.tif 000056
【図２８Ａ】
2005176332.tif 000057
【図２８Ｂ】
2005176332.tif 000058
【図２９Ａ】
2005176332.tif 000059
【図２９Ｂ】
2005176332.tif 000060