(57)【要約】  比帯域が広く、かつ、ＩＤＴ電極のサージ破壊を抑制する弾性波装置を提供する。  圧電体２上にＩＤＴ電極３が設けられており、ＩＤＴ電極３が、第１のバスバー４ａと、第２のバスバー５ａと、複数本の第１の電極指４ｂ及び第２の電極指５ｂとを有し、第１の電極指４ｂの先端部と圧電体２との間から、第１のギャップ９ａを経て、第２のバスバー５ａと圧電体２との間に至るように第１の誘電体膜６が設けられており、第２の電極指５ｂは、交叉幅の中央において、圧電体２と直接接触されており、第１の誘電体膜６の誘電率が、圧電体２の誘電率よりも低い、弾性波装置１。
2020045442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体と、
前記圧電体上に設けられたＩＤＴ電極とを備え、
前記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設けられた第２のバスバーと、基端と、先端とを有するそれぞれ複数本の第１の電極指及び第２の電極指とを有し、前記複数本の第１の電極指と前記複数本の第２の電極指とが間挿し合っており、前記第１の電極指の前記基端が前記第１のバスバーに接続されており、前記第１の電極指の前記先端が前記第２のバスバーと第１のギャップを隔てて配置されており、前記複数本の第２の電極指の前記基端が前記第２のバスバーに接続されており、前記第２の電極指の前記先端が、前記第１のバスバーと第２のギャップを隔てて配置されており、
前記第１の電極指の先端部と前記圧電体との間から、前記第１のギャップを経て、前記第２のバスバーと前記圧電体との間に至るように設けられた第１の誘電体膜をさらに備え、
前記第２の電極指は、交叉幅の中央において前記圧電体と直接接触されており、
前記第１の誘電体膜の誘電率が、前記圧電体の誘電率よりも低い、弾性波装置。
【請求項２】
前記第１のバスバー及び前記第２のバスバーが、前記第１の電極指または前記第２の電極指に接続されている内側バスバーと、前記内側バスバーよりも交叉幅方向において外側に位置している外側バスバーと、前記内側バスバーと前記外側バスバーとを連結している中間バスバーを含む領域とを有し、前記中間バスバーを含む領域の音速が、前記第１の電極指及び第２の電極指の前記先端部の音速よりも高い、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記第１の誘電体膜が、少なくとも、前記内側バスバーと、前記圧電体との間に至るように設けられている、請求項２に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記第２の電極指の先端部と前記圧電体との間から前記第２のギャップを経て、前記第１のバスバーと前記圧電体との間に至るように設けられた第２の誘電体膜をさらに備え、
前記第１の電極指は、交叉幅の中央において前記圧電体と直接接触されており、
前記第２の誘電体膜の誘電率が、前記圧電体の誘電率よりも低い、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項５】
前記圧電体が、高音速部材と、圧電薄膜と、前記高音速部材と前記圧電薄膜との間に積層された低音速膜とを有し、
前記高音速部材を伝搬する弾性波の音速が、前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも高く、前記低音速膜を伝搬する弾性波の音速が、前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも低い、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項６】
前記高音速部材が、支持基板と、前記支持基板上に設けられた高音速膜とを有し、前記高音速膜を伝搬する弾性波の音速が、前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも高い、請求項５に記載の弾性波装置。
【請求項７】
前記高音速部材が、高音速支持基板である、請求項５に記載の弾性波装置。
【請求項８】
前記圧電体の逆速度面が凸であり、
前記第１の誘電体膜の音速が、前記圧電体を伝搬する弾性波の音速よりも低い、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項９】
前記第１の誘電体膜が、複数の誘電体膜が積層されている積層誘電体膜からなる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項１０】
前記積層誘電体膜が、前記圧電体側に配置された圧電体側誘電体膜と、前記圧電体側誘電体膜よりも前記ＩＤＴ電極側に配置されたＩＤＴ電極側誘電体膜とを有する、請求項９に記載の弾性波装置。
【請求項１１】
前記圧電体側誘電体膜の音速が、前記ＩＤＴ電極側誘電体膜の音速よりも速い、請求項９に記載の弾性波装置。
【請求項１２】
前記圧電体側誘電体膜の誘電率が、前記圧電体の誘電率よりも低く、前記ＩＤＴ電極側誘電体膜の誘電率よりも高い、請求項９または１０に記載の弾性波装置。
【請求項１３】
前記第１の誘電体膜が、前記ＩＤＴ電極の前記第１のバスバー及び前記第２のバスバーの弾性波伝搬方向に沿った一部の領域に設けられている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項１４】
前記一部の領域を除いた残りの領域において、前記第１のバスバーと前記第２の電極指とが対向している部分に、前記第１の誘電体が設けられていない、請求項１３に記載の弾性波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＤＴ電極の一部と圧電体との間に誘電体が設けられている弾性波装置及びラダー型フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記の特許文献１には、圧電体上に、ＩＤＴ電極が設けられた弾性波装置が開示されている。このＩＤＴ電極は、第１，第２のバスバーと、第１，第２のバスバーにそれぞれ接続された複数本の第１の電極指及び複数本の第２の電極指とを有する。複数本の第１の電極指と複数本の第２の電極指が互いに間挿し合っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６３６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電体の誘電率は比較的大きい。そのため、圧電体上に直接ＩＤＴ電極が設けられていると、ＩＤＴ電極の第１，第２の電極指の先端と、第２，第１のバスバーとの間の容量が大きくなりがちであった。【０００５】
上記容量は、第１の電極指と第２の電極指との間で生じる容量に対し、並列に接続される。そのため、第１，第２の電極指の先端と、第２のバスバーもしくは第１のバスバーとの間に生じる上記容量が大きくなると、ＩＤＴ電極全体の容量が大きくなる。従って、圧電体上に直接ＩＤＴ電極が設けられている弾性波装置を用いて弾性波共振子を構成した場合、反共振周波数が共振周波数側に近づき、比帯域が狭くなることがあった。【０００６】
また、圧電体上に直接ＩＤＴ電極が設けられていると、特にＩＤＴ電極の第１，第２の電極指の先端と第２，第１のバスバーとの間において圧電体に起因する電界が集中し、サージ破壊が生じてしまうおそれがあった。【０００７】
本発明の目的は、広い比帯域を有し、かつ、ＩＤＴ電極のサージ破壊を抑制する弾性波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る弾性波装置は、圧電体と、前記圧電体上に設けられたＩＤＴ電極とを備え、前記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設けられた第２のバスバーと、基端と、先端とを有するそれぞれ複数本の第１の電極指及び第２の電極指とを有し、前記複数本の第１の電極指と前記複数本の第２の電極指とが間挿し合っており、前記第１の電極指の前記基端が前記第１のバスバーに接続されており、前記第１の電極指の前記先端が前記第２のバスバーと第１のギャップを隔てて配置されており、前記複数本の第２の電極指の前記基端が前記第２のバスバーに接続されており、前記第２の電極指の前記先端が、前記第１のバスバーと第２のギャップを隔てて配置されており、前記第２の電極指の先端部と前記圧電体との間から、前記第２のギャップを経て、前記第１のバスバーと前記圧電体との間に至るように設けられた第１の誘電体膜をさらに備え、前記第２の電極指は、交叉幅の中央において前記圧電体と直接接触されており、前記第１の誘電体膜の誘電率が、前記圧電体の誘電率よりも低い、弾性波装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る弾性波装置によれば、比帯域を広くすることができ、かつＩＤＴ電極のサージ破壊を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態についての実施例１の弾性波装置及び比較例１の弾性波装置の共振特性を示す図である。
【図４】図４は、実施例１及び実施例２の弾性波装置の共振特性を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の弾性波装置の変形例におけるＩＤＴ電極を示す平面図である。
【図６】図６は、第２の実施形態の弾性波装置の電極構造を説明するための模式的平面図である。
【図７】図７は、第３の実施形態の弾性波装置の電極構造を説明するための模式的平面図である。
【図８】図８は、第４の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。
【図９】図９は、第５の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。
【図１０】図１０は、第６の実施形態に係る弾性波装置の電極構造を説明するための模式的平面図である。
【図１１】図１１は、第７の実施形態としてのラダー型フィルタの回路図である。
【図１２】図１２は、図１１に示したラダー型フィルタの直列腕共振子の電極構造を説明するための模式的平面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示した電極構造を有する弾性波装置の側面断面図である。
【図１４】図１４は、直列腕共振子のＩＤＴ電極の変形例を説明するための平面図である。
【図１５】図１５は、第８の実施形態に係る弾性波装置の電極構造を説明するための模式的平面図である。
【図１６】図１６は、第９の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図であり、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。なお、図１は、図２中のＡ−Ａ寸に沿う部分の側面断面図である。
【００１４】
弾性波装置１は、圧電体２と、圧電体２上に設けられたＩＤＴ電極３とを有する。ＩＤＴ電極３の弾性波伝搬方向両側に、反射器１０ａ，１０ｂが設けられている。それによって、１ポート型の弾性波共振子が構成されている。
【００１５】
圧電体２は、本実施形態では、タンタル酸リチウムからなる。タンタル酸リチウムの誘電率は４０である。なお、圧電体２はタンタル酸リチウムに限らず、ニオブ酸リチウムなどの他の圧電単結晶からなるものであってもよく、圧電セラミックスからなるものであってもよい。また、後述するように、圧電体２は、全体が圧電材料からなるものに限定されない。支持基板上に圧電膜が積層された圧電体などを用いてもよい。
【００１６】
ＩＤＴ電極３及び反射器１０ａ，１０ｂは、適宜の金属もしくは合金からなる。また、ＩＤＴ電極３及び反射器１０ａ，１０ｂは、複数の金属膜が積層されている積層金属膜からなるものであってもよい。
【００１７】
図２では、反射器１０ａ，１０ｂは、矩形の枠に、Ｘを付した記号で示されている。より詳細には、反射器１０ａ，１０ｂは、グレーティング反射器である。すなわち、反射器１０ａ，１０ｂでは、複数本の電極指が両端で短絡されている。
【００１８】
ＩＤＴ電極３は、第１の櫛歯電極４と、第２の櫛歯電極５とを有する。第１の櫛歯電極４は、第１のバスバー４ａと、第１のバスバー４ａに基端が接続されている複数本の第１の電極指４ｂとを有する。第２の櫛歯電極５は、第２のバスバー５ａと、基端が第２のバスバー５ａに接続されている複数本の第２の電極指５ｂとを有する。
【００１９】
複数本の第１の電極指４ｂは、第２のバスバー５ａ側に延ばされている。第１の電極指４ｂの先端は、第２のバスバー５ａに対して、第１のギャップ９ａを介して隔てられている。
【００２０】
第２の電極指５ｂは、第１のバスバー４ａ側に延ばされている。第２の電極指５ｂの先端は、第１のバスバー４ａに対して、第２のギャップ９ｂを介して隔てられている。
【００２１】
複数本の第１の電極指４ｂと複数本の第２の電極指５ｂとは、互いに間挿し合っている。弾性波伝搬方向に見たときに、複数本の第１の電極指４ｂと複数本の第２の電極指５ｂとが重なり合っている領域が、交叉領域である。交叉領域の第１，第２の電極指４ｂ，５ｂの延びる方向に沿う寸法が交叉幅となる。
【００２２】
第１，第２の電極指４ｂ，５ｂ間に交流電界が印加されると、交叉領域において弾性波が強く励振される。従って、弾性波の励振強度は、交叉幅の中央において最も強くなる。
【００２３】
なお、弾性波伝搬方向は、第１の電極指４ｂ及び第２の電極指５ｂが延びる方向と直交する方向であり、かつ圧電体２の第１の主面２ａに平行な方向である。
【００２４】
弾性波装置１では、圧電体２の第１の主面２ａ上に、第１の誘電体膜６及び第２の誘電体膜７が設けられている。
【００２５】
ここで、第１，第２の電極指４ｂ，５ｂの先端部とは、先端を含み、先端から交叉幅の中央側に延ばされた領域であって、但し、交叉幅の中央には至らない部分の一部をいうものとする。第１の誘電体膜６は、上記第１の電極指４ｂの先端部と、圧電体２の第１の主面２ａとの間から、第１のギャップ９ａを経て、第２のバスバー５ａと圧電体２の第１の主面２ａとの間に至っている。すなわち、図２において、第１の誘電体膜６は、Ｂで示す領域に設けられている。
【００２６】
なお、図２及び後述する図６、図７、図１０等において第１，第２の誘電体膜が設けられている領域は、破線のハッチングを付して示すこととする。第１の誘電体膜６及び第２の誘電体膜７は、ＩＤＴ電極３の下方に位置しているが、第１，第２の誘電体膜６，７が設けられている領域をわかりやすくするため、破線のハッチングを付して示している。
【００２７】
第２の誘電体膜７は、第２の電極指５ｂの先端部と圧電体２の第１の主面２ａとの間から、第２のギャップ９ｂを経て、第１のバスバー４ａと圧電体２の第１の主面２ａとの間に至るように設けられている。
【００２８】
特に限定されないが、本実施形態では、第１の誘電体膜６は、第２のバスバー５ａの弾性波伝搬方向全長に渡って設けられている。第２の誘電体膜７は、第１のバスバー４ａの弾性波伝搬方向全長に渡って設けられている。
【００２９】
すなわち、第１，第２の誘電体膜６，７は、ＩＤＴ電極３の弾性波伝搬方向全長に渡るように設けられている。
【００３０】
上記第１の誘電体膜６及び第２の誘電体膜７は、その誘電率が、圧電体２の誘電率よりも低い誘電体からなる。本実施形態では、第１，第２の誘電体膜６，７は、五酸化タンタルからなる。五酸化タンタルの誘電率は８である。なお、上記誘電体としては、圧電体２の誘電率より低い限り、その材料は特に限定されない。例えば、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの誘電体を用いることができる。酸化ケイ素の誘電率は４である。
【００３１】
弾性波装置１では、第１，第２の誘電体膜６，７が設けられており、かつ第１，第２の電極指４ｂ，５ｂの交叉幅の中央の領域において、第１，第２の電極指４ｂ，５ｂが圧電体２に直接に接触している。上記第１，第２の誘電体膜６，７が設けられているので、並列に接続される容量を小さくすることができる。従って、上述した先行技術に記載の弾性波装置に比べて、比帯域を広くすることができる。加えて、第１，第２の電極指４ｂ，５ｂの交叉幅の中央の領域が、圧電体２に直接接触しているため、弾性波の励振強度を十分強くすることができる。従って、電気機械結合係数を高めることができ、それによっても、比帯域を広くすることができる。なお、交叉幅の中央の領域とは、交叉幅の交叉幅方向における中央を少なくとも含む領域であればよい。
【００３２】
なお、第２の誘電体膜７は設けられていなくてもよい。第１の誘電体膜６が設けられておれば比帯域を広くすることができ、かつサージ破壊を抑制することができる。
【００３３】
図３は、上記第１の実施形態の弾性波装置１についての実施例１の弾性波装置と、比較例１の弾性波装置の共振特性を示す図である。比較例１は、第１，第２の誘電体膜が設けられていないことを除いては、実施例１と同様にして構成されている。なお、実施例１の弾性波装置の設計パラメータは以下の通りとした。
【００３４】
ＩＤＴ電極３及び反射器１０ａ，１０ｂの材料：ＴｉとＡｌとの積層膜、厚みは、それぞれＴｉ＝１０ｎｍ、Ａｌ＝１００ｎｍ。
【００３５】
ＩＤＴ電極３における電極指の対数＝１５０対。
【００３６】
ＩＤＴ電極３における、電極指ピッチで定まる波長λ＝２μｍ。
【００３７】
交叉幅＝２０μｍ。
【００３８】
第１，第２のギャップ９ａ，９ｂの弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法＝０．３μｍ。
【００３９】
第１，第２のバスバー４ａ，５ａの弾性波伝搬方向に沿う寸法＝３００μｍ、弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法＝１０μｍ。
【００４０】
反射器１０ａ，１０ｂにおける電極指の本数＝４１本。
【００４１】
第１，第２の誘電体膜６，７の材料＝五酸化タンタル。
【００４２】
第１，第２の誘電体膜６，７の膜厚＝３０ｎｍ。
【００４３】
第１，第２の誘電体膜６，７の弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法Ｂ＝１１．３μｍ。
【００４４】
従って、第１の誘電体膜６上に第１の電極指４ｂの先端部分が重なっている領域の弾性波伝搬方向と直交する方向に沿う寸法は１μｍとなる。同様に、第２の誘電体膜７上に第２の電極指５ｂの先端部が重なり合っている領域の弾性波伝搬方向と直交する方向に沿う寸法は、１μｍとなる。
【００４５】
図３に示すように、実施例１の弾性波装置１では、比較例１の弾性波装置に比べて、共振周波数が低められており、それによって比帯域が広くされている。
【００４６】
また、実施例１の弾性波装置１では、比較例１の弾性波装置と異なり、第１，第２の電極指の先端と第２，第１のバスバーとの間（第１のギャップと第２のギャップ）において第１の誘電体膜および第２の誘電体膜がそれぞれ設けられている。このため、第１，第２の電極指の先端と第２，第１のバスバーとの間で、絶縁抵抗が大きくなるため、サージ破壊を抑制できるという効果も生じる。
【００４７】
前述したように、第１，第２の誘電体膜６，７は、さまざまな誘電体で構成され得る。図４の実線は、上記実施例１の弾性波装置の共振特性を示し、破線は実施例２の弾性波装置の共振特性を示す。実施例２は、第１，第２の誘電体膜６，７が、五酸化タンタルに代えて、酸化ケイ素の変更されたことを除いては、実施例１と同様に構成されている。
【００４８】
図４から明らかなように、実線で示す実施例１の共振特性に比べ、破線で示す実施例２の共振特性では、反共振周波数がより高域側に位置している。従って、実施例２では、比帯域をより一層拡げることができる。
【００４９】
実施例２において、実施例１よりも、比帯域を拡げ得るのは、酸化ケイ素の誘電率が４であり、五酸化タンタルの誘電率よりも低いためである。
【００５０】
もっとも、実施例２では、共振周波数と反共振周波数との間の周波数域において、複数のリップルが現れている。これは、横モードリップルによると考えられる。従って、横モードリップルを抑圧したい場合には、実施例２よりも五酸化タンタルを用いた実施例１の方が好ましい。
【００５１】
なお、図５は、第１の実施形態の弾性波装置の変形例におけるＩＤＴ電極を示す平面図である。図５では、第１，第２の誘電体膜が設けられている領域は、ドットのハッチングを付して示すこととする。第１，第２の電極指４ｂ，５ｂにおいて、弾性波伝搬方向（第１，第２の電極指４ｂ，５ｂが延びる方向に直交する方向）に沿う寸法を電極指の幅とする。少なくとも第１，第２の誘電体膜６，７上に形成されている第１，第２の電極指４ｂ，５ｂの幅が、第１，第２の電極指４ｂ，５ｂの残りの部分の幅、例えば、交叉幅の中央の領域における第１，第２の電極指４ｂ，５ｂの幅に比べて狭くされていてもよい。この場合、サージ破壊をより確実に抑制できる。また、このとき、第１，第２の電極指４ｂ，５ｂの幅が狭くされている部分は第１，第２の誘電体膜６，７上に形成されていない第１，第２の電極指４ｂ，５ｂの残りの部分の一部に至るように延ばされていてもよい。
【００５２】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の電極構造を説明するための模式的平面図である。
【００５３】
第２の実施形態の弾性波装置２１では、第１のバスバー４ａ及び第２のバスバー５ａの構造が第１の実施形態の弾性波装置１と異なる。その他の構造は、弾性波装置２１は、弾性波装置１と同様とされている。
【００５４】
図６に示すように、第１のバスバー４ａは、内側バスバー４ａ１、中間バスバー４ａ２及び外側バスバー４ａ３を有する。ＩＤＴ電極３において、交叉領域を中央とした場合、交叉幅方向において、交叉領域に近い側を内側、交叉領域から遠い側を外側とする。
【００５５】
内側バスバー４ａ１に、複数本の第１の電極指４ｂの基端が接続されている。内側バスバー４ａ１及び外側バスバー４ａ３は、弾性波伝搬方向に延ばされている。中間バスバー４ａ２は、内側バスバー４ａ１と外側バスバー４ａ３とを連結している複数の連結部からなる。連結部間の領域は、開口４ａ４とされている。
【００５６】
第２のバスバー５ａも、同様に、内側バスバー５ａ１、中間バスバー５ａ２及び外側バスバー５ａ３を有する。中間バスバー５ａ２の各連結部間の領域は、開口５ａ４とされている。
【００５７】
第１の誘電体膜６は、複数本の第１の電極指４ｂの先端部と圧電体２の第１の主面２ａとの間の領域から第１のギャップ９ａを隔てて、第２のバスバー５ａの内側バスバー５ａ１と圧電体２の第１の主面２ａとの間の領域に至るように設けられている。第１の誘電体膜６の交叉幅方向の寸法Ｂは図示の通りである。第２の誘電体膜７も、第１の誘電体膜６と同様に設けられている。
【００５８】
なお、弾性波装置２１では、中間バスバー４ａ２および開口４ａ４を含む領域、そして中間バスバー５ａ２および開口５ａ４を含む領域における音速が、電極指４ｂ，５ｂの先端部の音速よりも高くされている。従って、高音速領域が形成されているので、Ｑ値の劣化が生じ難い。
【００５９】
なお、第１，第２の誘電体膜６，７は、第１，第２のバスバー４ａ，５ａにおいて、少なくとも内側バスバー４ａ１，５ａ１と圧電体２との間に設けられていればよい。言い換えれば、第１，第２の誘電体膜６，７は、内側バスバー５ａ１，４ａ１よりも交叉幅方向の外側にさらに至っていてもよい。
【００６０】
例えば、図７に示す第３の実施形態の弾性波装置３１では、第１，第２の誘電体膜６，７は、内側バスバー４ａ１，５ａ１と圧電体２の第１の主面２ａとの間の領域からさらに外側に至っており、中間バスバー４ａ２，５ａ２及び外側バスバー４ａ３，５ａ３と圧電体２の第１の主面２ａとの間にも至るように設けられている。
【００６１】
図８は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。図８に示す弾性波装置４１では、圧電体４５上に第１，第２の誘電体膜４６，４７が積層されている。圧電体４５は、高音速部材としての支持基板４２上に、低音速膜４３及び圧電薄膜４４を積層した構造を有する。ここで、高音速部材とは、伝搬する弾性波の音速が、圧電薄膜４４を伝搬する弾性波の音速よりも高い高音速材料からなる部材をいうものとする。圧電薄膜４４は、タンタル酸リチウム膜からなる。圧電体４５は、タンタル酸リチウム膜からなる圧電薄膜４４を有するが、上記積層構造を有するため、その逆速度面は凸である。
【００６２】
支持基板４２は、高音速材料からなる高音速支持基板である。低音速膜４３は、低音速材料からなる。低音速材料を伝搬する弾性波の音速は、圧電薄膜４４を伝搬する弾性波の音速よりも低い。
【００６３】
低音速膜４３を構成する低音速材料や、高音速部材としての支持基板４２を構成する高音速材料は、上記音速関係を満たす限り特に限定されるものではない。例えば、低音速材料については、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素などの誘電体、合成樹脂などを用いることができる。高音速材料についても、アルミナ、酸窒化ケイ素、窒化アルミニウム、水晶、サファイア、ダイヤモンド、炭化ケイ素、ケイ素などの誘電体あるいは半導体、または金属などを用いることができる。
【００６４】
なお、弾性波装置４１では、支持基板４２が高音速材料から構成されていたが、図８に破線で示す高音速膜４２Ａを支持基板４２上に積層してもよい。高音速膜４２Ａは、高音速材料からなる。この場合には、支持基板４２を、高音速材料以外の材料で構成することができる。
【００６５】
第１，第２の誘電体膜４６，４７の音速は、圧電薄膜４４を伝搬する弾性波の音速よりも低いことが好ましい。それによって、圧電薄膜４４内に、弾性波のエネルギーをより効果的に閉じ込めることができる。
【００６６】
また、弾性波装置４１では、第１，第２の誘電体膜４６，４７が、積層誘電体膜からなる。このように、本発明における第１，第２の誘電体膜４６，４７は、複数の誘電体膜を積層した構造を有していてもよく、その積層数についても特に限定されない。
【００６７】
本実施形態では、圧電体側誘電体膜４６ａ，４７ａが五酸化タンタルからなり、ＩＤＴ電極側誘電体膜４６ｂ，４７ｂが酸化ケイ素からなる。この場合には、ＩＤＴ電極３に近い側のＩＤＴ電極側誘電体膜４６ｂ，４７ｂの誘電率が４と小さくなる。従って、比帯域をより効果的に拡げることができる。
【００６８】
もっとも、図９に示す第５の実施形態の弾性波装置５１のように、逆に、圧電体側誘電体膜４６ａが酸化ケイ素からなり、ＩＤＴ電極側誘電体膜４６ｂが五酸化タンタルからなるものであってもよい。五酸化タンタルの音速は、酸化ケイ素の音速よりも低い。従って、音速が低い誘電体膜がＩＤＴ電極３側に位置することになる。それによって、音速を効果的に低めることができ、第１の誘電体膜４６全体の厚みを小さくすることができる。よって、断線が起こり難い。加えて、例えば、図６及び図７に示したようなピストンモードを利用した構造に適用した場合には、音速を低めることにより、第１，第２の誘電体膜のみを薄くすることが可能となる。
【００６９】
上記積層誘電体膜を用いる場合、その厚みは特に限定されないが、五酸化タンタルからなる圧電体側誘電体膜４６ａの厚みは５ｎｍ〜５０ｎｍ程度、酸化ケイ素からなるＩＤＴ電極側誘電体膜４６ｂの厚みも５ｎｍ〜５０ｎｍ程度とされる。
【００７０】
第５の実施形態においても、第２の誘電体膜４７は、第１の誘電体膜４６と同様に構成されている。
【００７１】
第４及び第５の実施形態では、第１，第２の誘電体膜４６，４７は積層誘電体膜であったが、第４及び第５の実施形態においても、単層の誘電体膜を用いてもよい。
【００７２】
なお、第１〜第５の実施形態では、第１の誘電体膜と、第２の誘電体膜とは同一の構成を有していたが、第１の誘電体膜と第２の誘電体膜とは、異なる材料及び膜厚とを有していてもよい。
【００７３】
図１０は、第６の実施形態に係る弾性波装置６１の電極構造を説明するための模式的平面図である。ＩＤＴ電極３は、第１の実施形態の弾性波装置１のＩＤＴ電極３と同様に構成されている。
【００７４】
弾性波装置６１が、第１の実施形態の弾性波装置１と異なるところは、第１，第２の誘電体膜６，７が設けられている領域にある。すなわち、第１，第２の誘電体膜６，７が、弾性波伝搬方向において、第１のバスバー４ａ及び第２のバスバー５ａの弾性波伝搬方向全長に渡っていない。第１の誘電体膜６及び第２の誘電体膜７は、ＩＤＴ電極３において、図１０の左側端部からＩＤＴ電極３の弾性波伝搬方向中央に至るように設けられている。ＩＤＴ電極３の弾性波伝搬方向中央からＩＤＴ電極３の右側端部に至る領域では、第１，第２のギャップ９ａ，９ｂに至らない第３の誘電体膜６２，６３が設けられている。第３の誘電体膜６２，６３は、第１の電極指４ｂの先端または第２の電極指５ｂの先端から交叉幅の中央側に向かって延ばされた領域に設けられている。それによって、低音速領域が構成されている。
【００７５】
弾性波装置６１では、ＩＤＴ電極３の弾性波伝搬方向の一部の領域において、第１，第２の誘電体膜６，７が設けられている。第１，第２の誘電体膜６，７が設けられている一部の領域を除いた残りの領域においては、第１のバスバー４ａまたは第２のバスバー５ａと、第２の電極指５ｂまたは第１の電極指４ｂとが対向している部分において、第１，第２の誘電体膜６，７が設けられていない。従って、第１の実施形態の弾性波装置１の場合に比べて、比帯域は狭くなることが考えられる。しかしながら、第１，第２の誘電体膜６，７を全く有しない従来の弾性波装置に比べれば、比帯域を拡げることができる。このように、本発明においては、第１，第２の誘電体膜６，７は、ＩＤＴ電極３において、弾性波伝搬方向全長にわたる必要はない。また、第１，第２の誘電体膜６，７が設けられている領域の大きさを調整することにより、比帯域の幅を調整することができる。
【００７６】
図１１は、第７の実施形態としてのラダー型フィルタを説明するための回路図である。ラダー型フィルタ７１は、複数の直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２と、並列腕共振子Ｐ１とを有する。なお、並列腕共振子Ｐ１は複数設けられてもよい。また、ラダー型フィルタの段数は特に限定されない。
【００７７】
ラダー型フィルタ７１では、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２及び並列腕共振子Ｐ１が、それぞれ、弾性波共振子からなる。並列腕共振子Ｐ１は、第１の実施形態の弾性波装置１からなる。また、直列腕共振子Ｓ１は、第６の実施形態の弾性波装置６１からなる。直列腕共振子Ｓ２は、図１２及び図１３に示す電極構造を有する弾性波装置からなる。
【００７８】
図１２及び図１３に示す弾性波装置７２は、誘電体膜７３，７４を有する。弾性波装置７２では、交叉領域が、中央領域と、中央領域の交叉幅方向両外側に設けられた低音速領域とを有する。この低音速領域の先端部において、誘電体膜７３，７４が設けられている。誘電体膜７３，７４を、第１，第２の電極指４ｂ，５ｂと圧電体２の第１の主面２ａとの間に設けることにより、低音速領域が構成されている。なお、誘電体膜７３，７４は、複数本の第１，第２の電極指４ｂ，５ｂ上に積層されるように設けられていてもよい。
【００７９】
本発明のラダー型フィルタでは、直列腕共振子Ｓ１や、並列腕共振Ｐ１として、本発明に係る弾性波装置を用いてもよい。この場合、直列腕共振子Ｓ１及び並列腕共振子Ｐ１において、上記第１，第２の誘電体膜が設けられている領域の大きさを調整することにより、比帯域を容易に調整することができる。また、本発明の弾性波装置以外の弾性波装置を、本発明の弾性波装置と組み合わせてもよい。例えば、本実施形態のように、直列腕共振子Ｓ２は、本発明の弾性波装置７２が用いられている。それによって、ラダー型フィルタ７１の通過帯域を容易に調整することができる。
【００８０】
好ましくは、本実施形態のように、並列腕共振子が本発明の弾性波装置に構成されていることが好ましい。ラダー型フィルタでは、並列腕共振子において、比帯域が大きいことが求められる。他方、直列腕共振子では、フィルタ特性の急峻性を高めるために、比帯域が小さいことが望ましい。従って、ラダー型フィルタ７１のように、並列腕共振子Ｐ１として、本発明の弾性波装置を用いることが望ましい。直列腕共振子としては、第１，第２の誘電体膜が、第１，第２のバスバーと圧電体との間及び第１，第２の電極指の先端部と圧電体との間の双方には設けられていない弾性波装置を用いることが望ましい。もっとも、直列腕共振子においては、第１，第２の誘電体膜が部分的に設けられている本発明の弾性波装置を用いてもよい。
【００８１】
すなわち、複数の共振子の内、少なくとも２個の共振子が、本発明に従って構成された弾性波装置であり、弾性波伝搬方向に沿って第１，第２の誘電体膜が設けられている領域が、少なくとも２個の上記弾性波装置において異なっている構成であればよい。それによって、様々なフィルタ特性のラダー型フィルタを実現することができる。
【００８２】
また、上記ラダー型フィルタ７１では、直列腕共振子として、図１４に示す弾性波装置８１を用いてもよい。弾性波装置８１では、交叉領域が、中央部と中央部の外側に設けられた第１，第２の低音速領域とを有する。この第１，第２の低音速領域において、第１の電極指４ｂ及び第２の電極指５ｂの弾性波伝搬方向に沿う寸法である幅が、中央部における弾性波伝搬方向に沿う寸法よりも大きくされている。それによって、低音速領域が設けられている。すなわち、弾性波装置７２のように、誘電体膜７３，７４を用いて低音速領域を構成したものに限らず、太幅部８２を設けることにより、低音速領域を構成してもよい。
【００８３】
図１５は、第８の実施形態に係る弾性波装置の電極構造を説明するための模式的平面図である。
【００８４】
第８の実施形態の弾性波装置では、第１のＩＤＴ電極３Ａは、オフセット電極指４ｃ，５ｃを有する。オフセット電極指４ｃは、第１のバスバー４ａに基端が連ねられており、第２の電極指５ｂ側に延ばされている。オフセット電極指４ｃの先端は第２の電極指５ｂとギャップを隔てて対向している。オフセット電極指５ｃは、第２のバスバー５ａに基端が接続されており、先端が第１の電極指４ｂ側に延ばされている。オフセット電極指５ｃの先端は、第１の電極指４ｂの先端とギャップを隔てて対向している。このように、本発明に係る弾性波装置では、ＩＤＴ電極３Ａが、オフセット電極指４ｃ，５ｃを有していてもよい。この場合、第１の誘電体膜６及び第２の誘電体膜７は、第２のバスバー５ａや第１のバスバー４ａに至らず、オフセット電極指５ｃまたはオフセット電極指４ｃの先端部にまで延ばされておればよい。また、第１，第２の誘電体膜６，７は、オフセット電極指４ｃ，５ｃの下方の全領域（オフセット電極指４ｃ、５ｃそれぞれの先端から基端までにかかる領域）にまで延ばされている必要もない。なお、このようなオフセット電極指も本発明におけるバスバーの一部であるとする。
【００８５】
図１６は、第９の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。第９の実施形態の弾性波装置１Ａでは、第１の誘電体膜６が設けられていないことを除いては、図２に示した弾性波装置１と同様である。このように、本発明では、第１，第２の誘電体膜６，７のうちの片方のみが設けられていてもよい。
【００８６】
なお、上述した第１〜第９の実施形態の弾性波装置は、弾性波共振子につき説明したが、本発明は、共振子型弾性波フィルタにも適用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１，１Ａ…弾性波装置
２…圧電体
２ａ…第１の主面
３，３Ａ…ＩＤＴ電極
４…第１の櫛歯電極
４ａ…第１のバスバー
４ａ１…内側バスバー
４ａ２…中間バスバー
４ａ３…外側バスバー
４ａ４…開口
４ｂ…第１の電極指
４ｃ，５ｃ…オフセット電極指
５…第２の櫛歯電極
５ａ…第２のバスバー
５ａ１…内側バスバー
５ａ２…中間バスバー
５ａ３…外側バスバー
５ａ４…開口
５ｂ…第２の電極指
６…第１の誘電体膜
７…第２の誘電体膜
９ａ…第１のギャップ
９ｂ…第２のギャップ
１０ａ，１０ｂ…反射器
２１，３１，４１，５１，６１，７２，８１…弾性波装置
４２…支持基板
４２Ａ…高音速膜
４３…低音速膜
４４…圧電薄膜
４５…圧電体
４６…第１の誘電体膜
４６ａ，４７ａ…圧電体側誘電体膜
４６ｂ，４７ｂ…ＩＤＴ電極側誘電体膜
４７…第２の誘電体膜
６２，６３…第３の誘電体膜
７１…ラダー型フィルタ
７３，７４…誘電体膜
８２…太幅部
Ｐ１…並列腕共振子
Ｓ１，Ｓ２…直列腕共振子
【図１】
2020045442.tif 000003
【図２】
2020045442.tif 000004
【図３】
2020045442.tif 000005
【図４】
2020045442.tif 000006
【図５】
2020045442.tif 000007
【図６】
2020045442.tif 000008
【図７】
2020045442.tif 000009
【図８】
2020045442.tif 000010
【図９】
2020045442.tif 000011
【図１０】
2020045442.tif 000012
【図１１】
2020045442.tif 000013
【図１２】
2020045442.tif 000014
【図１３】
2020045442.tif 000015
【図１４】
2020045442.tif 000016
【図１５】
2020045442.tif 000017
【図１６】
2020045442.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和3年1月18日(2021.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体と、
前記圧電体上に設けられたＩＤＴ電極とを備え、
前記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設けられた第２のバスバーと、基端と、先端とを有するそれぞれ複数本の第１の電極指及び第２の電極指とを有し、前記複数本の第１の電極指と前記複数本の第２の電極指とが間挿し合っており、前記第１の電極指の前記基端が前記第１のバスバーに接続されており、前記第１の電極指の前記先端が前記第２のバスバーと第１のギャップを隔てて配置されており、前記複数本の第２の電極指の前記基端が前記第２のバスバーに接続されており、前記第２の電極指の前記先端が、前記第１のバスバーと第２のギャップを隔てて配置されており、
前記第１の電極指の先端部と前記圧電体との間から、前記第１のギャップを経て、前記第２のバスバーと前記圧電体との間に至るように設けられた第１の誘電体膜をさらに備え、
前記第２の電極指は、交叉幅の中央において前記圧電体と直接接触されており、
前記第１の誘電体膜の誘電率が、前記圧電体の誘電率よりも低い、弾性波装置。
【請求項２】
前記第１のバスバー及び前記第２のバスバーが、前記第１の電極指または前記第２の電極指に接続されている内側バスバーと、前記内側バスバーよりも交叉幅方向において外側に位置している外側バスバーと、前記内側バスバーと前記外側バスバーとを連結している中間バスバーを含む領域とを有し、前記中間バスバーを含む領域の音速が、前記第１の電極指及び第２の電極指の前記先端部の音速よりも高い、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記第１の誘電体膜が、少なくとも、前記内側バスバーと、前記圧電体との間に至るように設けられている、請求項２に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記第２の電極指の先端部と前記圧電体との間から前記第２のギャップを経て、前記第１のバスバーと前記圧電体との間に至るように設けられた第２の誘電体膜をさらに備え、
前記第１の電極指は、交叉幅の中央において前記圧電体と直接接触されており、
前記第２の誘電体膜の誘電率が、前記圧電体の誘電率よりも低い、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項５】
前記圧電体が、高音速部材と、圧電薄膜と、前記高音速部材と前記圧電薄膜との間に積層された低音速膜とを有し、
前記高音速部材を伝搬する弾性波の音速が、前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも高く、前記低音速膜を伝搬する弾性波の音速が、前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも低い、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項６】
前記高音速部材が、支持基板と、前記支持基板上に設けられた高音速膜とを有し、前記高音速膜を伝搬する弾性波の音速が、前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも高い、請求項５に記載の弾性波装置。
【請求項７】
前記高音速部材が、高音速支持基板である、請求項５に記載の弾性波装置。
【請求項８】
前記圧電体の逆速度面が凸であり、
前記第１の誘電体膜の音速が、前記圧電体を伝搬する弾性波の音速よりも低い、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項９】
前記第１の誘電体膜が、複数の誘電体膜が積層されている積層誘電体膜からなる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項１０】
前記積層誘電体膜が、前記圧電体側に配置された圧電体側誘電体膜と、前記圧電体側誘電体膜よりも前記ＩＤＴ電極側に配置されたＩＤＴ電極側誘電体膜とを有する、請求項９に記載の弾性波装置。
【請求項１１】
前記圧電体側誘電体膜の音速が、前記ＩＤＴ電極側誘電体膜の音速よりも速い、請求項１０に記載の弾性波装置。
【請求項１２】
前記圧電体側誘電体膜の誘電率が、前記圧電体の誘電率よりも低く、前記ＩＤＴ電極側誘電体膜の誘電率よりも高い、請求項１０または１１に記載の弾性波装置。
【請求項１３】
前記第１の誘電体膜が、前記ＩＤＴ電極の前記第１のバスバー及び前記第２のバスバーの弾性波伝搬方向に沿った一部の領域に設けられている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項１４】
前記一部の領域を除いた残りの領域において、前記第１のバスバーと前記第２の電極指とが対向している部分に、前記第１の誘電体膜が設けられていない、請求項１３に記載の弾性波装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の弾性波装置を共振子として用いた、ラダー型フィルタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る弾性波装置は、圧電体と、前記圧電体上に設けられたＩＤＴ電極とを備え、前記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設けられた第２のバスバーと、基端と、先端とを有するそれぞれ複数本の第１の電極指及び第２の電極指とを有し、前記複数本の第１の電極指と前記複数本の第２の電極指とが間挿し合っており、前記第１の電極指の前記基端が前記第１のバスバーに接続されており、前記第１の電極指の前記先端が前記第２のバスバーと第１のギャップを隔てて配置されており、前記複数本の第２の電極指の前記基端が前記第２のバスバーに接続されており、前記第２の電極指の前記先端が、前記第１のバスバーと第２のギャップを隔てて配置されており、前記第１の電極指の先端部と前記圧電体との間から、前記第１のギャップを経て、前記第２のバスバーと前記圧電体との間に至るように設けられた第１の誘電体膜をさらに備え、前記第２の電極指は、交叉幅の中央において前記圧電体と直接接触されており、前記第１の誘電体膜の誘電率が、前記圧電体の誘電率よりも低い、弾性波装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
本発明のラダー型フィルタでは、直列腕共振子Ｓ１や、並列腕共振子Ｐ１として、本発明に係る弾性波装置を用いてもよい。この場合、直列腕共振子Ｓ１及び並列腕共振子Ｐ１において、上記第１，第２の誘電体膜が設けられている領域の大きさを調整することにより、比帯域を容易に調整することができる。また、本発明の弾性波装置以外の弾性波装置を、本発明の弾性波装置と組み合わせてもよい。例えば、本実施形態のように、直列腕共振子Ｓ２は、本発明の弾性波装置７２が用いられている。それによって、ラダー型フィルタ７１の通過帯域を容易に調整することができる。
【国際調査報告】
2020045442.tif 000019
2020045442.tif 000020
2020045442.tif 000021
2020045442.tif 000022