JP2019097155A - Elastic wave device, radio-frequency front-end circuit, and communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。 The present invention relates to an elastic wave device, a high frequency front end circuit, and a communication device.
従来、弾性波装置は携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献1には、弾性波装置の一例が開示されている。この弾性波装置においては、圧電基板上に、複数の金属層が積層された積層金属膜からなるIDT電極が設けられている。IDT電極の電極指の側面は、IDT電極の厚み方向に平行に延びている。IDT電極は、圧電基板上に設けられた誘電体層により覆われている。
Heretofore, elastic wave devices are widely used as filters for mobile phones.
特許文献1に記載の弾性波装置においては、IDT電極が誘電体層により覆われているため、IDT電極は破損し難い。しかしながら、IDT電極を誘電体層により覆うことによって、比帯域が狭くなるという問題があった。さらに、IDT電極の金属層の構成によっては、周波数のばらつきが大きくなることがあった。
In the elastic wave device described in
本発明の目的は、比帯域を広くすることができ、かつ周波数のばらつきが生じ難い、弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an elastic wave device, a high frequency front end circuit, and a communication device which can widen a relative bandwidth and hardly cause variations in frequency.
本発明に係る弾性波装置は、圧電体層と、前記圧電体層上に設けられているIDT電極と、前記IDT電極の少なくとも一部を覆う誘電体膜とを備え、前記IDT電極は、第1の電極層と、前記第1の電極層上に積層された第2の電極層とを有し、前記IDT電極の電極指ピッチにより規定される波長により規格化された前記第1の電極層の波長規格化膜厚及び前記第2の電極層の波長規格化膜厚は、それぞれ1.25%以上であり、前記第2の電極層は、前記第1の電極層よりも密度が低く、前記第2の電極層の側面が、前記IDT電極の厚み方向に対して傾斜している。 An elastic wave device according to the present invention comprises a piezoelectric layer, an IDT electrode provided on the piezoelectric layer, and a dielectric film covering at least a part of the IDT electrode, the IDT electrode being The first electrode layer having the first electrode layer and the second electrode layer laminated on the first electrode layer, the first electrode layer standardized by the wavelength defined by the electrode finger pitch of the IDT electrode And the second electrode layer has a density lower than that of the first electrode layer, and the second electrode layer has a density lower than that of the first electrode layer. The side surface of the second electrode layer is inclined with respect to the thickness direction of the IDT electrode.
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記第1の電極層の側面が、前記厚み方向に対して傾斜している。 In a specific aspect of the elastic wave device according to the present invention, the side surface of the first electrode layer is inclined with respect to the thickness direction.
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第1の電極層の側面が、前記厚み方向に平行に延びている。この場合には、第2の電極層の側面の、より一層広い傾斜角度の範囲において、比帯域を広くすることができる。 In another particular aspect of the elastic wave device according to the present invention, the side surface of the first electrode layer extends parallel to the thickness direction. In this case, it is possible to widen the specific band in the wider range of the inclination angle of the side surface of the second electrode layer.
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第2の電極層がAl層であり、レイリー波を主モードとして利用しており、レイリー波の共振周波数をFr、不要波であるSH波の共振周波数をFsh、前記第1の電極層及び前記第2の電極層の前記厚み方向に対する傾斜角度をθ、前記第2の電極層の波長規格化膜厚をTAlとしたときに、共振周波数Fr、共振周波数Fsh、傾斜角度θ、及び、波長規格化膜厚TAlの組み合わせが、下記の表1に示す組み合わせである。 In still another particular aspect of the elastic wave device according to the present invention, the second electrode layer is an Al layer, and the Rayleigh wave is used as a main mode, and the resonant frequency of the Rayleigh wave is Fr and an unnecessary wave. When a resonant frequency of a certain SH wave is Fsh, an inclination angle of the first electrode layer and the second electrode layer with respect to the thickness direction is θ, and a wavelength normalized film thickness of the second electrode layer is T Al In addition, combinations of the resonance frequency Fr, the resonance frequency Fsh, the inclination angle θ, and the wavelength normalized film thickness T Al are combinations shown in Table 1 below.
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第1の電極層がPt層であり、前記第2の電極層がAl層であり、レイリー波を主モードとして利用しており、前記第1の電極層及び前記第2の電極層の前記厚み方向に対する傾斜角度をθ、前記第1の電極層の波長規格化膜厚をTPT、前記第2の電極層の波長規格化膜厚をTAlとしたときに、傾斜角度θ、波長規格化膜厚TPt、及び、波長規格化膜厚TAlの組み合わせが、下記の表2に示す組み合わせである。この場合には、より確実に比帯域を広くすることができる。 In still another specific aspect of the elastic wave device according to the present invention, the first electrode layer is a Pt layer, the second electrode layer is an Al layer, and Rayleigh wave is used as a main mode. An inclination angle θ of the first electrode layer and the second electrode layer with respect to the thickness direction, a wavelength normalized film thickness of the first electrode layer T PT , and a wavelength normalized of the second electrode layer the film thickness is taken as T Al, the inclination angle theta, the wavelength standardized thickness T Pt, and a combination of wavelength normalized thickness T Al is a combination shown in Table 2 below. In this case, the relative bandwidth can be more reliably broadened.
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記第1の電極層がPt層であり、前記第2の電極層がCu層であり、レイリー波を主モードとして利用しており、前記第1の電極層及び前記第2の電極層の前記厚み方向に対する傾斜角度をθ、前記第1の電極層の波長規格化膜厚をTPT、前記第2の電極層の波長規格化膜厚をTCuとしたときに、傾斜角度θ、波長規格化膜厚TPT、及び、波長規格化膜厚TCuの組み合わせが、下記の表3に示す組み合わせである。この場合には、より確実に比帯域を広くすることができる。 In another specific aspect of the elastic wave device according to the present invention, the first electrode layer is a Pt layer, the second electrode layer is a Cu layer, and Rayleigh wave is used as a main mode. The inclination angle of the first electrode layer and the second electrode layer with respect to the thickness direction is θ, the wavelength normalized film thickness of the first electrode layer is T PT , and the wavelength normalized film of the second electrode layer the thickness is taken as T Cu, the inclination angle theta, the wavelength standardized thickness T PT, and the combination of the wavelength normalized thickness T Cu is a combination shown in Table 3 below. In this case, the relative bandwidth can be more reliably broadened.
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記第1の電極層がMo層であり、前記第2の電極層がAl層であり、レイリー波を主モードとして利用しており、前記第1の電極層及び前記第2の電極層の前記厚み方向に対する傾斜角度をθ、前記第2の電極層の波長規格化膜厚をTAlとしたときに、θ≦2.2×TAl+12.1である。この場合には、より確実に比帯域を広くすることができる。 In still another specific aspect of the elastic wave device according to the present invention, the first electrode layer is a Mo layer, the second electrode layer is an Al layer, and Rayleigh waves are used as a main mode. When an inclination angle of the first electrode layer and the second electrode layer with respect to the thickness direction is θ, and a wavelength normalized film thickness of the second electrode layer is T Al , θ ≦ 2.2 × T Al +12.1. In this case, the relative bandwidth can be more reliably broadened.
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記第2の電極層の波長規格化膜厚TAlが2%以上である。この場合には、より一層確実に比帯域を広くすることができる。 In still another specific aspect of the elastic wave device according to the present invention, the wavelength normalized film thickness T Al of the second electrode layer is 2% or more. In this case, the relative bandwidth can be further surely increased.
本発明の高周波フロントエンド回路は、本発明に従い構成された弾性波装置と、パワーアンプとを備える。 The high frequency front end circuit of the present invention comprises an elastic wave device configured according to the present invention and a power amplifier.
本発明の通信装置は、本発明に従い構成された高周波フロントエンド回路と、RF信号処理回路とを備える。 The communication device of the present invention comprises a high frequency front end circuit configured according to the present invention and an RF signal processing circuit.
本発明によれば、比帯域を広くすることができ、かつ周波数のばらつきが生じ難い、弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an elastic wave device, a high frequency front end circuit, and a communication device which can widen the relative bandwidth and hardly cause variations in frequency.
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。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
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。 It is to be noted that each embodiment described in the present specification is illustrative, and that partial replacement or combination of configurations is possible between different embodiments.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 FIG. 1 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
弾性波装置1は圧電体層2を有する。圧電体層2はニオブ酸リチウム層であり、カット角は126°である。なお、圧電体層2の材料及びカット角は上記に限定されない。圧電体層2は、タンタル酸リチウム層であってもよい。また、圧電体層2はタンタル酸リチウム層及びニオブ酸リチウム層以外の圧電単結晶層などでもよい。
The
圧電体層2上にはIDT電極3が設けられている。IDT電極3は、複数の電極指3aを有する。IDT電極3に交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。本実施形態においては、レイリー波を主モードとして利用する。レイリー波を主モードとして利用すると、SH波が不要波のリップルとして現れる。IDT電極3の弾性波伝搬方向両側には、反射器6及び反射器7が配置されている。このように、本実施形態の弾性波装置1は弾性波共振子である。
An
図2は、第1の実施形態におけるIDT電極の電極指付近を示す拡大正面断面図である。 FIG. 2 is an enlarged front cross-sectional view showing the vicinity of the electrode finger of the IDT electrode in the first embodiment.
IDT電極3は、複数の金属層が積層された積層金属層である。ここで、IDT電極3の電極指ピッチにより規定される波長により規格化された複数の金属層の膜厚を波長規格化膜厚(%)とする。IDT電極3の複数の金属層は、波長規格化膜厚が1.25%以上の金属層である電極層を複数含む。
The
より具体的には、IDT電極3は、最も圧電体層2側に位置する第1の電極層4と、第1の電極層4上に積層されている第2の電極層5とを有する。第1の電極層4の波長規格化膜厚は2%であり、第2の電極層5の波長規格化膜厚は5%である。なお、第1の電極層4及び第2の電極層5の波長規格化膜厚は上記に限定されない。IDT電極3の電極指ピッチにより規定される波長は、特に限定されないが、本実施形態では4μmである。
More specifically, the
第1の電極層4は、波長規格化膜厚が1.25%以上の電極層のうち最も密度が高い電極層である。第2の電極層5は、第1の電極層4よりも密度が低い電極層である。なお、第2の電極層5よりも第1の電極層4の密度が高ければよく、第1の電極層4よりも高い密度の電極層がIDT電極3に含まれていてもよい。
The
第1の電極層4の材料は、特に限定されないが、本実施形態ではPtである。第2の電極層5の材料は、特に限定されないが、本実施形態ではAlである。例えば、第1の電極層4及び第2の電極層5の材料の組み合わせは、Pt及びTi、Pt及びCu、Pt及びMo、Mo及びAlまたはCu及びAlなどであってもよい。
The material of the
なお、IDT電極3の構成は上記に限定されない。IDT電極3は、波長規格化膜厚が1.25%以上の電極層を複数有していればよく、第2の電極層5よりも第1の電極層4が圧電体層2側に位置していればよい。IDT電極3は、波長規格化膜厚が1.25%未満の金属層を有していてもよい。弾性波装置1においては、第1の電極層4上に直接的に第2の電極層5が積層されているが、第1の電極層4上に、他の金属層を介して間接的に第2の電極層5が積層されていてもよい。
The configuration of the
図2に示すように、第1の電極層4は側面4aを有する。第2の電極層5も側面5aを有する。第1の電極層4の側面4a及び第2の電極層5の側面5aは、IDT電極3の厚み方向に対して傾斜している。ここで、IDT電極3の厚み方向に対する傾斜角度をθとする。傾斜角度θは、電極指3aの内側に傾斜する方向を正とする。第1の電極層4の側面4aの傾斜角度θ及び第2の電極層5の側面5aの傾斜角度θは、本実施形態においては同じである。なお、IDT電極3の各金属層の側面の傾斜角度θは異なっていてもよい。IDT電極3において、少なくとも第2の電極層5の側面5aが上記厚み方向に対して傾斜していればよい。
As shown in FIG. 2, the
圧電体層2上には、IDT電極3を覆うように、誘電体膜8が設けられている。誘電体膜8は、SiOxにより表される酸化ケイ素からなる。本実施形態では、誘電体膜8はSiO2からなる。なお、誘電体膜8は、xが正数である酸化ケイ素からなっていてもよく、あるいは、酸化ケイ素以外の誘電体からなっていてもよい。誘電体膜8の波長規格化膜厚は、特に限定されないが、本実施形態では30%である。なお、本明細書において、誘電体膜8の膜厚とは、誘電体膜8が設けられている圧電体層2の主面からの膜厚をいう。
A
本実施形態の弾性波装置1は、圧電体層2と、圧電体層2上に設けられているIDT電極3と、IDT電極3を覆う誘電体膜8とを備え、IDT電極3は、第1の電極層4と、第1の電極層4上に積層された第2の電極層5とを有し、第1の電極層4の波長規格化膜厚及び第2の電極層5の波長規格化膜厚は、それぞれ1.25%以上であり、第2の電極層5は、第1の電極層4よりも密度が低く、第2の電極層5の側面5aが、IDT電極3の厚み方向に対して傾斜しているという構成を有する。それによって、比帯域を広くすることができ、かつ周波数のばらつきが生じ難い。これを、第1の実施形態と第1〜第4の比較例とを比較することなどにより、以下において説明する。
The
第1の実施形態の構成を有する弾性波装置を、第1の電極層4の側面4a及び第2の電極層5の側面5aの傾斜角度θを変化させて複数作製した。さらに、第1の比較例及び第2の比較例の弾性波装置を作製した。第1の比較例は、第1の電極層及び第2の電極層の側面の傾斜角度θが0°である点において第1の実施形態と異なる。第2の比較例は、IDT電極が第1の電極層のみからなる点において、第1の実施形態と異なる。なお、第2の比較例の弾性波装置は、上記金属層の側面の傾斜角度θを変化させて複数作製した。上記複数の弾性波装置の比帯域Δfを測定した。
A plurality of elastic wave devices having the configuration of the first embodiment were manufactured by changing the inclination angles θ of the
ここで、IDT電極の全ての金属層の側面の傾斜角度θが0°である弾性波装置の比帯域をΔf0とする。IDT電極の少なくとも1層の金属層の側面の傾斜角度θが0°より大きい弾性波装置の比帯域Δfを、比帯域Δf0により除した値をΔf比とする。このとき、Δf比はΔf/Δf0と表すことができる。なお、比帯域Δf0を測定した弾性波装置は、比帯域Δfを測定した弾性波装置と、傾斜角度θ以外は同条件である。第1の比較例のように、IDT電極の全ての金属層の側面の傾斜角度θが0°である弾性波装置のΔf比は1とする。第1の実施形態の構成を有する各弾性波装置における比帯域Δfを、第1の比較例の比帯域Δfにより除することによって、第1の実施形態の構成を有する各弾性波装置のΔf比を算出した。同様に、第2の比較例の各弾性波装置における比帯域Δfを、第1の比較例の比帯域Δfにより除することによって、第2の比較例の各弾性波装置のΔf比を算出した。 Here, the relative bandwidth of the elastic wave device in which the inclination angle θ of the side surface of all the metal layers of the IDT electrode is 0 ° is Δf 0 . The value obtained by dividing the ratio band Δf of the elastic wave device in which the inclination angle θ of the side surface of at least one metal layer of the IDT electrode is larger than 0 ° by the ratio band Δf 0 is the Δf ratio. At this time, the Δf ratio can be expressed as Δf / Δf 0 . The elastic wave device that has measured the relative band Δf 0 has the same conditions as the elastic wave device that has measured the relative band Δf except for the inclination angle θ. As in the first comparative example, the Δf ratio of the elastic wave device in which the inclination angle θ of the side surfaces of all the metal layers of the IDT electrode is 0 ° is 1. The Δf ratio of each elastic wave device having the configuration of the first embodiment by dividing the ratio band Δf of each elastic wave device having the configuration of the first embodiment by the ratio band Δf of the first comparative example Was calculated. Similarly, the ratio Δf of each elastic wave device of the second comparative example was calculated by dividing the ratio band Δf of each elastic wave device of the second comparative example by the ratio band Δf of the first comparative example. .
図3は、第1の実施形態、第1の比較例及び第2の比較例における、傾斜角度θとΔf比との関係を示す図である。なお、図3の関係を求めるに際し、第1の電極層は波長規格化膜厚2%のPt層とし、第2の電極層は波長規格化膜厚5%のAl層とした。図3において、白色の円形のプロットは第1の実施形態の結果を示す。黒色の円形のプロットは第1の比較例の結果を示す。四角形のプロットは第2の比較例の結果を示す。 FIG. 3 is a view showing the relationship between the inclination angle θ and the Δf ratio in the first embodiment, the first comparative example, and the second comparative example. When the relationship shown in FIG. 3 is determined, the first electrode layer is a Pt layer having a wavelength normalized film thickness of 2%, and the second electrode layer is an Al layer having a wavelength normalized film thickness of 5%. In FIG. 3, the white circular plot shows the results of the first embodiment. The black circular plot shows the results of the first comparative example. The square plots show the results of the second comparative example.
図3に示すように、第2の電極層の側面がIDT電極の厚み方向に対して傾斜している第1の実施形態においては、Δf比が1よりも大きくなっており、第1の電極層及び第2の電極層の側面の傾斜角度θが0°である第1の比較例より比帯域Δfを広くすることができている。なお、より具体的には、傾斜角度θが0°<θ<32°である場合に、第1の比較例よりも比帯域Δfを広くすることができている。 As shown in FIG. 3, in the first embodiment in which the side surface of the second electrode layer is inclined with respect to the thickness direction of the IDT electrode, the Δf ratio is larger than 1 and the first electrode The specific band Δf can be wider than in the first comparative example in which the inclination angle θ of the side surface of the layer and the second electrode layer is 0 °. More specifically, when the inclination angle θ is 0 ° <θ <32 °, the relative bandwidth Δf can be made wider than in the first comparative example.
他方、第2の比較例は、Δf比が1よりも小さく、第1の比較例より比帯域Δfが狭い。このように、IDT電極が単層からなる場合には、電極層の側面をIDT電極の厚み方向に対して傾斜させると、傾斜角度θが0°である場合よりも比帯域Δfが狭くなる。第1の実施形態の弾性波装置1においては、第2の電極層5の側面5aが厚み方向に対して傾斜しているだけではなく、波長規格化膜厚が1.25%以上である複数の電極層としての第1の電極層4及び第2の電極層5を有する。それによって、比帯域Δfを効果的に広くすることができる。
On the other hand, in the second comparative example, the Δf ratio is smaller than 1 and the relative bandwidth Δf is narrower than in the first comparative example. Thus, when the IDT electrode is formed of a single layer, when the side surface of the electrode layer is inclined with respect to the thickness direction of the IDT electrode, the relative bandwidth Δf becomes narrower than when the inclination angle θ is 0 °. In the
上記のように、第2の電極層の波長規格化膜厚が5%の場合には、傾斜角度θは0°<θ<32°であることが好ましい。第1の電極層及び第2の電極層の波長規格化膜厚と、傾斜角度との好ましい範囲の詳細については後述する。 As described above, when the wavelength-normalized film thickness of the second electrode layer is 5%, the inclination angle θ is preferably 0 ° <θ <32 °. Details of preferable ranges of the wavelength normalized film thickness of the first electrode layer and the second electrode layer and the inclination angle will be described later.
第1の実施形態の弾性波装置1は、第2の電極層5の側面5aがIDT電極3の厚み方向に対して傾斜していることにより、比帯域を広くすることができる。これを以下において、第1の実施形態と第3の比較例とを比較することにより示す。
The
図4は、第3の比較例におけるIDT電極の電極指付近を示す正面断面図である。 FIG. 4 is a front sectional view showing the vicinity of the electrode finger of the IDT electrode in the third comparative example.
第3の比較例の弾性波装置においては、第1の電極層104の側面104aがIDT電極103の厚み方向に対して傾斜しており、第2の電極層105の側面105aが上記厚み方向に平行に延びている。この第3の比較例の弾性波装置を、第2の電極層105の側面105aの傾斜角度θを変えて複数作製した。
In the elastic wave device of the third comparative example, the
図5は、第1の実施形態、第1の比較例及び第3の比較例における、傾斜角度θとΔf比との関係を示す図である。なお、図5の関係を求めるに際し、第1の電極層は波長規格化膜厚2%のPt層とし、第2の電極層は波長規格化膜厚5%のAl層とした。図5において、白色の円形のプロットは第1の実施形態の結果を示し、黒色の四角形のプロットは第3の比較例の結果を示す。黒色の円形のプロットは第1の比較例の結果を示す。 FIG. 5 is a view showing the relationship between the inclination angle θ and the Δf ratio in the first embodiment, the first comparative example, and the third comparative example. When the relationship shown in FIG. 5 is determined, the first electrode layer is a Pt layer having a wavelength normalized film thickness of 2%, and the second electrode layer is an Al layer having a wavelength normalized film thickness of 5%. In FIG. 5, a white circle plot shows the result of the first embodiment, and a black square plot shows the result of the third comparative example. The black circular plot shows the results of the first comparative example.
図5に示すように、第3の比較例においては、Δf比が1よりも小さく、第1の比較例よりも比帯域Δfが狭い。このように、第2の電極層105の側面105aがIDT電極103の厚み方向に対して傾斜していない場合には、第1の電極層104の側面104aを上記厚み方向に対して傾斜させると、傾斜角度θが0°である場合よりも比帯域Δfが狭くなる。第1の実施形態の弾性波装置1においては、第2の電極層5の側面5aが上記厚み方向に対して傾斜しているため、比帯域Δfを効果的に広くすることができる。
As shown in FIG. 5, in the third comparative example, the Δf ratio is smaller than 1 and the relative bandwidth Δf is narrower than in the first comparative example. As described above, when the
第1の実施形態の弾性波装置1は、第2の電極層よりも密度が高い第1の電極層が、第2の電極層よりも圧電体層2側に位置していることにより、比帯域を広くすることができる。これを以下において、第1の実施形態と第4の比較例とを比較することにより示す。
In the
第4の比較例は、第2の電極層が第1の電極層よりも圧電体層側に位置している点において第1の実施形態と異なる。第4の比較例の弾性波装置を、第1の電極層及び第2の電極層の側面の傾斜角度θを変化させて複数作製した(θは0°を含む)。第4の比較例の複数の弾性波装置の比帯域Δfを測定した。 The fourth comparative example is different from the first embodiment in that the second electrode layer is located closer to the piezoelectric layer than the first electrode layer. A plurality of elastic wave devices of the fourth comparative example were manufactured by changing the inclination angle θ of the side surface of the first electrode layer and the second electrode layer (θ includes 0 °). The ratio bands Δf of the plurality of elastic wave devices of the fourth comparative example were measured.
図6は、第4の比較例における、IDT電極の第1の電極層及び第2の電極層の側面の傾斜角度θと、比帯域Δfとの関係を示す図である。なお、図6の関係を求めるに際し、第1の電極層は波長規格化膜厚2%のPt層とし、第2の電極層は波長規格化膜厚5%のAl層とした。 FIG. 6 is a view showing the relationship between the inclination angle θ of the side surface of the first electrode layer and the second electrode layer of the IDT electrode and the relative band Δf in the fourth comparative example. When the relationship shown in FIG. 6 is determined, the first electrode layer is a Pt layer having a wavelength normalized film thickness of 2%, and the second electrode layer is an Al layer having a wavelength normalized film thickness of 5%.
図6に示すように、第4の比較例においては、第1の電極層及び第2の電極層の側面の傾斜角度θが0°の場合よりも、傾斜角度θが0°より大きい場合の方が、比帯域Δfが狭くなっていることがわかる。このように、密度が高い第1の電極層よりも、密度が低い第2の電極層が圧電体層側に位置する場合には、傾斜角度θが大きくなるほど比帯域Δfは狭くなる。これに対して、第1の実施形態においては、第1の電極層4が第2の電極層5よりも圧電体層2側に位置していることにより、図3や図5に示したように、比帯域を広くすることができる。
As shown in FIG. 6, in the fourth comparative example, the inclination angle θ is larger than 0 ° than in the case where the inclination angle θ of the side surfaces of the first electrode layer and the second electrode layer is 0 °. It can be seen that the relative bandwidth Δf is narrower. As described above, when the second electrode layer having a lower density is positioned closer to the piezoelectric layer than the first electrode layer having a higher density, the specific band Δf becomes narrower as the inclination angle θ becomes larger. On the other hand, in the first embodiment, the
第1の実施形態においては、周波数のばらつきが生じ難いことを以下において示す。ここで、IDT電極の少なくとも1層の金属層の側面の傾斜角度θが0°より大きい弾性波装置の共振周波数を、傾斜角度θが0°である弾性波装置の共振周波数により除した値をfr比とする。なお、傾斜角度θが0°より大きい上記弾性波装置は、傾斜角度θ以外の点に関して、傾斜角度θが0°である上記弾性波装置と同条件である。IDT電極の全ての金属層の側面の傾斜角度θが0°である弾性波装置の共振周波数をfr0とすると、fr比はfr/fr0と表すことができる。なお、IDT電極の全ての金属層の側面の傾斜角度θが0°である弾性波装置のfr比は1とする。第1の実施形態の構成を有する各弾性波装置の共振周波数を第1の比較例の弾性波装置の共振周波数により除することによって、第1の実施形態のfr比をそれぞれ求めた。同様に、第4の比較例の各弾性波装置のfr比をそれぞれ求めた。ところで、fr比の算出において用いる共振周波数は、主モードの共振周波数である。 In the first embodiment, it will be shown below that frequency variations hardly occur. Here, a value obtained by dividing the resonance frequency of the elastic wave device having an inclination angle θ of the side surface of at least one metal layer of the IDT electrode larger than 0 ° by the resonance frequency of the elastic wave device having an inclination angle θ of 0 ° It is assumed to be the fr ratio. In addition, the said elastic wave apparatus whose inclination angle (theta) is larger than 0 degree is the conditions same as the said elastic wave apparatus whose inclination angle (theta) is 0 degree regarding points other than inclination angle (theta). Assuming that the resonance frequency of the elastic wave device in which the inclination angle θ of the side surface of all the metal layers of the IDT electrode is 0 ° is fr 0 , the fr ratio can be expressed as fr / fr 0 . The fr ratio of the elastic wave device in which the inclination angle θ of the side surface of all the metal layers of the IDT electrode is 0 ° is 1. The fr ratio of the first embodiment was determined by dividing the resonance frequency of each elastic wave device having the configuration of the first embodiment by the resonance frequency of the elastic wave device of the first comparative example. Similarly, the fr ratios of the respective elastic wave devices of the fourth comparative example were determined. By the way, the resonant frequency used in the calculation of the fr ratio is the resonant frequency of the main mode.
図7は、第1の実施形態及び第4の比較例における、IDT電極の第1の電極層及び第2の電極層の側面の傾斜角度θと、fr比との関係を示す図である。図7において、白色の円形のプロットは第1の実施形態の結果を示し、黒色の円形のプロットは第4の比較例の結果を示す。 FIG. 7 is a view showing the relationship between the inclination angle θ of the side surface of the first electrode layer and the second electrode layer of the IDT electrode and the fr ratio in the first embodiment and the fourth comparative example. In FIG. 7, a white circle plot shows the result of the first embodiment, and a black circle plot shows the result of the fourth comparative example.
図7に示すように、第4の比較例においては、傾斜角度θの変化に対するfr比の変化が大きい。そのため、製造工程において、傾斜角度θにばらつきが生じた場合、周波数のばらつきが大きくなる。これに対して、第1の実施形態においては、傾斜角度θが変化しても、fr比の変化は小さいことがわかる。よって、第1の実施形態においては、製造工程において傾斜角度θにばらつきが生じたとしても、周波数のばらつきは生じ難い。以上のように、第1の実施形態においては、比帯域Δfを広くすることができ、かつ周波数のばらつきが生じ難い。 As shown in FIG. 7, in the fourth comparative example, the change of the fr ratio with respect to the change of the inclination angle θ is large. Therefore, when the inclination angle θ varies in the manufacturing process, the variation in frequency becomes large. On the other hand, in the first embodiment, it can be seen that the change in the fr ratio is small even if the inclination angle θ changes. Therefore, in the first embodiment, even if the inclination angle θ varies in the manufacturing process, the frequency variation hardly occurs. As described above, in the first embodiment, the relative bandwidth Δf can be broadened, and variations in frequency are less likely to occur.
以下において、第1の電極層4及び第2の電極層5の波長規格化膜厚が1.25%以上であることにより、比帯域を広くすることができることを示す。
In the following, it is shown that the specific band can be broadened by the wavelength normalized film thickness of the
第1の電極層の側面の傾斜角度θが0°であり、第2の電極層の側面の傾斜角度θが5°である点以外は第1の実施形態と同様の構成を有する弾性波装置を、第2の電極層の波長規格化膜厚を変化させて複数作製した。さらに、第1の電極層及び第2の電極層の側面の傾斜角度θが0°である、上記第1の比較例の弾性波装置を、第2の電極層の波長規格化膜厚を変化させて複数作製した。次に、上記各弾性波装置のΔf比を算出した。 An elastic wave device having the same configuration as that of the first embodiment except that the inclination angle θ of the side surface of the first electrode layer is 0 ° and the inclination angle θ of the side surface of the second electrode layer is 5 °. A plurality of samples were manufactured by changing the wavelength normalized film thickness of the second electrode layer. Furthermore, in the elastic wave device of the first comparative example, in which the inclination angle θ of the side surface of the first electrode layer and the second electrode layer is 0 °, the wavelength-normalized film thickness of the second electrode layer is changed It was made to make two or more. Next, the Δf ratio of each elastic wave device was calculated.
図8は、IDT電極が、波長規格化膜厚が1.25%以上である第1の電極層(Pt層)を有する場合における、IDT電極の厚み方向に対して側面が傾斜している第2の電極層(Al層)の波長規格化膜厚と、Δf比との関係を示す図である。なお、図8の関係を求めるに際し、第1の電極層は波長規格化膜厚2%のPt層とし、第2の電極層はAl層とした。 FIG. 8 shows that the side surface is inclined with respect to the thickness direction of the IDT electrode in the case where the IDT electrode includes the first electrode layer (Pt layer) having a wavelength-normalized film thickness of 1.25% or more. It is a figure which shows the relationship of the wavelength normalization film thickness of 2 electrode layers (Al layer), and (DELTA) f ratio. When the relationship in FIG. 8 is determined, the first electrode layer is a Pt layer having a wavelength normalized film thickness of 2%, and the second electrode layer is an Al layer.
図8に示すように、IDT電極の厚み方向に対して側面が傾斜している金属層の波長規格化膜厚が1.25%より薄い場合においては、Δf比は1より小さい。他方、第2の電極層の波長規格化膜厚が1.25%以上である場合には、Δf比は1以上となっていることがわかる。従って、電極層の波長規格化膜厚が1.25%以上であることにより、比帯域を効果的に広くすることができる。 As shown in FIG. 8, the Δf ratio is smaller than 1 when the wavelength-normalized film thickness of the metal layer whose side surface is inclined with respect to the thickness direction of the IDT electrode is thinner than 1.25%. On the other hand, when the wavelength-normalized film thickness of the second electrode layer is 1.25% or more, it is understood that the Δf ratio is 1 or more. Therefore, when the wavelength-normalized film thickness of the electrode layer is 1.25% or more, the relative band can be effectively widened.
ここで、図3に示したように、第2の電極層の波長規格化膜厚が5%の場合には、傾斜角度θは0°<θ<32°であることが好ましい。以下において、第1の電極層及び第2の電極層の波長規格化膜厚と、傾斜角度との好ましい範囲について、より詳細に説明する。 Here, as shown in FIG. 3, when the wavelength-normalized film thickness of the second electrode layer is 5%, the inclination angle θ is preferably 0 ° <θ <32 °. In the following, preferable ranges of the wavelength normalized film thickness of the first electrode layer and the second electrode layer and the tilt angle will be described in more detail.
第1の実施形態の構成を有する弾性波装置を、第1の電極層4及び第2の電極層5の波長規格化膜厚及び側面の傾斜角度θを変えて複数作製した。傾斜角度θが0°である第1の比較例の弾性波装置を、第1の電極層及び第2の電極層の波長規格化膜厚を変えて複数作製した。上記複数の弾性波装置の比帯域Δfを測定した。さらに、第1の実施形態の構成を有する各弾性波装置のΔf比を算出した。ここで、Δf比が1となる傾斜角度θを、傾斜角度θ1とする。この傾斜角度θ1を、第1の電極層4及び第2の電極層5の波長規格化膜厚毎に求めた。なお、上記複数の弾性波装置のインピーダンス周波数特性の測定も行った。
A plurality of elastic wave devices having the configuration of the first embodiment were manufactured by changing the wavelength normalized film thickness of the
図9は、第1の実施形態における、第1の電極層及び第2の電極層の波長規格化膜厚と、第1の電極層及び第2の電極層の側面の、Δf比が1となる傾斜角度θ1との関係を示す図である。なお、図9の関係を求めるに際し、第1の電極層はPt層とし、第2の電極層はAl層とした。図9において、白色の円形のプロットは、Pt層の波長規格化膜厚が3%の結果を示す。黒色の円形のプロットは、Pt層の波長規格化膜厚が4%の結果を示す。白色の四角形のプロットは、Pt層の波長規格化膜厚が6%の結果を示す。黒色の四角形のプロットは、Pt層の波長規格化膜厚が7%の結果を示す。三角形のプロットは、Pt層の波長規格化膜厚が8%の結果を示す。 FIG. 9 shows the wavelength-normalized thicknesses of the first electrode layer and the second electrode layer, and the Δf ratio of 1 on the side surfaces of the first electrode layer and the second electrode layer in the first embodiment. It is a figure which shows the relationship with inclination angle (theta) 1 which becomes. When the relationship in FIG. 9 is determined, the first electrode layer is a Pt layer, and the second electrode layer is an Al layer. In FIG. 9, the white circular plot shows the result of the wavelength normalized film thickness of the Pt layer being 3%. The black circular plot shows the result that the wavelength-normalized film thickness of the Pt layer is 4%. The white square plot shows the result that the wavelength-normalized film thickness of the Pt layer is 6%. The black square plot shows the result that the wavelength-normalized film thickness of the Pt layer is 7%. The triangular plot shows the result of the wavelength normalized film thickness of the Pt layer being 8%.
図9に示すように、第2の電極層5の波長規格化膜厚が厚くなるほど、Δf比が1となる傾斜角度θ1は大きくなっている。図3に示したように、傾斜角度θが0°<θ≦θ1の範囲においては、Δf比は1以上であり、比帯域Δfを広くすることができる。
As shown in FIG. 9, as the wavelength-normalized film thickness of the
ここで、第1の電極層4であるPt層の波長規格化膜厚が4%以下である場合と、6%以上である場合とにおいては、第2の電極層5の波長規格化膜厚の変化に対する、Δfが1となる傾斜角度θの変化の傾向が異なる。これは、第1の電極層4の波長規格化膜厚が4%以下である場合と、6%以上である場合とにおいては、主モードであるレイリー波の共振周波数と、SH波の共振周波数との関係が異なるためであると考えられる。これを示す根拠の一例として、第1の電極層4の波長規格化膜厚が4%以下である場合と、6%以上である場合とのインピーダンス特性の例を、下記の図10及び図11に示す。
Here, in the cases where the wavelength-normalized film thickness of the Pt layer which is the
図10は、第1の実施形態において、第1の電極層の波長規格化膜厚が3%である場合のインピーダンス周波数特性を示す図である。図11は、第1の実施形態において、第1の電極層の波長規格化膜厚が7%である場合のインピーダンス周波数特性を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing impedance frequency characteristics when the wavelength normalized film thickness of the first electrode layer is 3% in the first embodiment. FIG. 11 is a diagram showing impedance frequency characteristics when the wavelength normalized film thickness of the first electrode layer is 7% in the first embodiment.
レイリー波の共振周波数をFrとし、SH波の共振周波数をFshとする。図10に示すように、第1の電極層4の波長規格化膜厚が3%の場合には、Fsh>Frの関係となっていることがわかる。図11に示すように、第1の電極層4の波長規格化膜厚が7%の場合には、Fsh<Frの関係となっていることがわかる。なお、図示しないが、第1の電極層4の波長規格化膜厚が5%付近である場合には、FrとFshとがほぼ同じとなることがわかっている。
The resonance frequency of the Rayleigh wave is Fr, and the resonance frequency of the SH wave is Fsh. As shown in FIG. 10, when the wavelength-normalized film thickness of the
従って、第1の電極層4の波長規格化膜厚が4%以下である場合にはFsh>Frとなり、第1の電極層4の波長規格化膜厚が6%以上である場合にはFsh<Frになると考えられる。
Therefore, Fsh> Fr when the wavelength normalized film thickness of the
ここで、第1の実施形態における、Pt層としての第1の電極層4の波長規格化膜厚をTPTとし、Al層としての第2の電極層5の波長規格化膜厚をTAlとする。図9に戻り、第1の電極層4の波長規格化膜厚TPTが4%以下となる(Fsh>Fr)場合であって、傾斜角度θ≦3.8×TAl+4.27であるときには、より確実にΔf比を1以上とすることができ、比帯域Δfを広くすることができる。他方、第1の電極層4の波長規格化膜厚TPTが6%以上となる(Fsh<Fr)場合であって、第2の電極層5の波長規格化膜厚TAlが4%以下のときには、傾斜角度θ≦3.9×TAl−0.4である場合に、より確実にΔf比を1以上とすることができる。第1の電極層4の波長規格化膜厚TPTが6%以上となる(Fsh<Fr)場合であって、第2の電極層の波長規格化膜厚TAlが4%より厚いときには、傾斜角度θ≦2.8×TAl+4である場合に、より確実にΔf比を1以上とすることができる。Δf比をより確実に1以上とすることができる条件を、下記の表4及び表5にまとめて示す。
Here, in the first embodiment, the wavelength normalized film thickness of the
共振周波数Fr、共振周波数Fsh、傾斜角度θ及び波長規格化膜厚TAlの組み合わせを表4に示す組み合わせとすることにより、Δf比をより確実に1以上とすることができ、より確実に比帯域Δfを広くすることができる。同様に、傾斜角度θ、波長規格化膜厚TPt及び波長規格化膜厚TAlの組み合わせを表5に示す組み合わせとすることにより、Δf比をより確実に1以上とすることができ、より確実に比帯域Δfを広くすることができる。 By combining the combination of the resonance frequency Fr, the resonance frequency Fsh, the inclination angle θ, and the wavelength normalized film thickness T Al with the combination shown in Table 4, the Δf ratio can be more reliably set to 1 or more, and the ratio more reliably The band Δf can be broadened. Similarly, by setting the combination of the inclination angle θ, the wavelength normalized film thickness T Pt and the wavelength normalized film thickness T Al to the combination shown in Table 5, the Δf ratio can be more reliably made 1 or more. The relative band Δf can be surely widened.
本実施形態では、IDT電極3は、波長規格化膜厚が1.25%以上である電極層を2層有するが、波長規格化膜厚が1.25%以上である電極層を3層以上有していてもよい。
In the present embodiment, the
以下において、第1の実施形態の第1の変形例及び第2の変形例を示す。第1の変形例及び第2の変形例においても、第1の実施形態と同様に、比帯域Δfを広くすることができ、かつ周波数のばらつきが生じ難い。 Hereinafter, first and second modifications of the first embodiment will be described. Also in the first modification and the second modification, as in the first embodiment, the relative bandwidth Δf can be broadened, and variations in frequency are less likely to occur.
図12は、第1の実施形態の第1の変形例におけるIDT電極の電極指付近を示す拡大正面断面図である。 FIG. 12 is an enlarged front cross-sectional view showing the vicinity of the electrode finger of the IDT electrode in the first modified example of the first embodiment.
本変形例は、IDT電極13が、波長規格化膜厚が1.25%未満である金属層を有する点において、第1の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本変形例は第1の実施形態と同様の構成を有する。
The present modification differs from the first embodiment in that the
より具体的には、圧電体層2と第1の電極層4との間に、波長規格化膜厚が1.25%未満である密着層14が設けられている。第1の電極層4と第2の電極層5との間に、波長規格化膜厚が1.25%未満である拡散防止層15が設けられている。これにより、IDT電極13と圧電体層2との密着性を高めることができ、かつ第1の電極層4と第2の電極層5との間の相互拡散を抑制することができる。密着層14は、特に限定されないが、例えば、Ti層やNiCr層である。拡散防止層15は、特に限定されないが、例えば、Ti層などである。このように、波長規格化膜厚が1.25%未満である金属層を有していてもよい。波長規格化膜厚が1.25%未満である金属層の側面も、IDT電極13の厚み方向に対して傾斜していてもよい。
More specifically, an
図13は、第1の実施形態の第2の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。 FIG. 13 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a second modification of the first embodiment.
本変形例の弾性波装置は、支持基板24と、支持基板24上に設けられている高音速膜25と、高音速膜25上に設けられている低音速膜26とを有する。低音速膜26上に、圧電体層22が設けられている。
The elastic wave device of this modification includes a
高音速膜25は、圧電体層22を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高い膜である。高音速膜25の材料としては、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ケイ素、DLC膜、シリコン、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等の圧電体、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、マグネシア、または、上記各材料を主成分とする材料、上記各材料の混合物を主成分とする材料を挙げることができる。なお、高音速膜25の材料は、相対的に高音速な材料であればよい。
The high
低音速膜26は、圧電体層22を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低い膜である。低音速膜26の材料としては、例えば、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、または、酸化ケイ素にフッ素、炭素やホウ素を加えた化合物を主成分とする材料を挙げることができる。なお、低音速膜26の材料は、相対的に低音速な材料であればよい。
The low
高音速膜25、低音速膜26及び圧電体層22からなる積層体が構成されていることにより、弾性波のエネルギーを圧電体層22側に効果的に閉じ込めることができる。
With the laminated body including the high
なお、高音速膜25は設けられていなくともよい。この場合には、支持基板24が、上記のような相対的に高音速な材料からなる高音速基板であることが好ましい。より具体的には、高音速基板の材料としては、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ケイ素、DLC膜、シリコン、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等の圧電体、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、マグネシア、または、上記各材料を主成分とする材料、上記各材料の混合物を主成分とする材料を挙げることができる。それによって、高音速基板としての支持基板24、低音速膜26及び圧電体層22からなる積層体が構成されていることにより、弾性波のエネルギーを圧電体層22側に効果的に閉じ込めることができる。
The high
上述したように、第1の電極層及び第2の電極層の材料の組み合わせは、Pt及びAlには限られない。以下において、第1の電極層及び第2の電極層の材料の組み合わせがPt及びAl以外の場合の、比帯域を広くすることができる傾斜角度θの範囲を示す。 As described above, the combination of materials of the first electrode layer and the second electrode layer is not limited to Pt and Al. In the following, the range of the tilt angle θ in which the specific band can be broadened is shown when the combination of materials of the first electrode layer and the second electrode layer is other than Pt and Al.
ここで、下記に示す第1の実施形態の第3の変形例に係る弾性波装置は、第2の電極層がCu層である点以外においては、第1の実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する。下記に示す第1の実施形態の第4の変形例に係る弾性波装置は、第1の電極層がMo層である点以外においては、第1の実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する。第1の電極層及び第2の電極層の材料の組み合わせは、第3の変形例においてはPt及びCuであり、第4の変形例においてはMo及びAlである。 Here, an elastic wave device according to a third modified example of the first embodiment shown below is the same as the elastic wave device of the first embodiment except that the second electrode layer is a Cu layer. The structure of An elastic wave device according to a fourth modified example of the first embodiment described below has the same configuration as the elastic wave device of the first embodiment except that the first electrode layer is a Mo layer. Have. The combination of materials of the first electrode layer and the second electrode layer is Pt and Cu in the third modification, and Mo and Al in the fourth modification.
図14は、第1の実施形態の第3の変形例における、第1の電極層及び第2の電極層の波長規格化膜厚と、Δf比が1となる傾斜角度θ1との関係を示す図である。図14において、白色の円形のプロットは、第1の電極層としてのPt層の波長規格化膜厚が2%の結果を示す。黒色の円形のプロットは、Pt層の波長規格化膜厚が6%の結果を示す。白色の四角形のプロットは、Pt層の波長規格化膜厚が7%の結果を示す。黒色の四角形のプロットは、Pt層の波長規格化膜厚が8%の結果を示す。三角形のプロットは、Pt層の波長規格化膜厚が9%の結果を示す。 FIG. 14 shows the relationship between the wavelength-normalized film thickness of the first electrode layer and the second electrode layer and the inclination angle θ1 at which the Δf ratio is 1 in the third modification of the first embodiment. FIG. In FIG. 14, a white circular plot shows the result of a wavelength normalized film thickness of 2% of the Pt layer as the first electrode layer. The black circular plot shows the result that the wavelength-normalized film thickness of the Pt layer is 6%. The white square plot shows the result that the wavelength-normalized film thickness of the Pt layer is 7%. The black square plot shows the result that the wavelength-normalized film thickness of the Pt layer is 8%. The triangular plot shows the result of the wavelength normalized film thickness of the Pt layer being 9%.
図14に示すように、第2の電極層の波長規格化膜厚が厚くなるほど、Δf比が1となる傾斜角度θ1は大きくなっている。上述したように、傾斜角度θが0°<θ≦θ1の範囲においては、Δf比は1以上であり、比帯域Δfを広くすることができる。 As shown in FIG. 14, the larger the wavelength-normalized film thickness of the second electrode layer, the larger the inclination angle θ1 at which the Δf ratio becomes 1. As described above, in the range where the inclination angle θ is 0 ° <θ ≦ θ1, the Δf ratio is 1 or more, and the relative bandwidth Δf can be broadened.
ここで、第1の実施形態の第3の変形例における、第1の電極層としてのPt層の波長規格化膜厚をTPtとし、第2の電極層としてのCu層の波長規格化膜厚をTCuとする。図14に示すように、第1の電極層の波長規格化膜厚TPtが2%以上、7%未満となる場合であって、第2の電極層の波長規格化膜厚TCuが3%未満であり、傾斜角度θ≦3.3×TCu−3.3であるときには、より確実にΔf比を1以上とすることができ、比帯域Δfを広くすることができる。第1の電極層の波長規格化膜厚TPtが2%以上、7%未満となる場合であって、第2の電極層の波長規格化膜厚TCuが3%以上であり、傾斜角度θ≦1.3×TCu+2.4であるときには、より確実にΔf比を1以上とすることができる。他方、第1の電極層の波長規格化膜厚が7%以上となる場合であって、傾斜角度θ≦3.3×TCu−3.3であるときには、より確実にΔf比を1以上とすることができる。Δf比をより確実に1以上とすることができる条件を、下記の表6にまとめて示す。 Here, in the third modification of the first embodiment, the wavelength normalized film thickness of the Pt layer as the first electrode layer is T Pt, and the wavelength normalized film of the Cu layer as the second electrode layer. Let the thickness be T Cu . As shown in FIG. 14, the wavelength normalized film thickness T Pt of the first electrode layer is 2% or more and less than 7%, and the wavelength normalized film thickness T Cu of the second electrode layer is 3 When the inclination angle is θ ≦ 3.3 × T Cu -3.3, the Δf ratio can be more reliably made 1 or more, and the relative band Δf can be widened. The wavelength normalized film thickness T Pt of the first electrode layer is 2% or more and less than 7%, and the wavelength normalized film thickness T Cu of the second electrode layer is 3% or more, and the inclination angle is When θ ≦ 1.3 × T Cu +2.4, the Δf ratio can be more reliably made 1 or more. On the other hand, when the wavelength-normalized film thickness of the first electrode layer is 7% or more, and the inclination angle θ ≦ 3.3 × T Cu −3.3, the Δf ratio is more reliably 1 or more It can be done. The conditions which can make (DELTA) f ratio more reliably 1 or more are put together in following Table 6, and are shown.
傾斜角度θ、波長規格化膜厚TPt及び波長規格化膜厚TCuの組み合わせを表6に示す組み合わせとすることにより、Δf比をより確実に1以上とすることができ、より確実に比帯域Δfを広くすることができる。 By combining the combination of the inclination angle θ, the wavelength normalized film thickness T Pt and the wavelength normalized film thickness T Cu with the combination shown in Table 6, the Δf ratio can be more reliably made 1 or more, and the ratio is more reliably The band Δf can be broadened.
図15は、第1の実施形態の第4の変形例における、第1の電極層及び第2の電極層の波長規格化膜厚と、Δf比が1となる傾斜角度θ1との関係を示す図である。図15において、円形のプロットは、第1の電極層としてのMo層の波長規格化膜厚が5%の結果を示す。四角形のプロットは、Mo層の波長規格化膜厚が7%の結果を示す。三角形のプロットは、Mo層の波長規格化膜厚が8%の結果を示す。 FIG. 15 shows the relationship between the wavelength-normalized film thickness of the first electrode layer and the second electrode layer and the tilt angle θ1 at which the Δf ratio is 1 in the fourth modification of the first embodiment. FIG. In FIG. 15, the circular plot shows the result of the wavelength normalized film thickness of the Mo layer as the first electrode layer being 5%. The square plot shows the result of the wavelength normalized film thickness of the Mo layer being 7%. The triangular plot shows the result of the wavelength normalized film thickness of the Mo layer being 8%.
図15に示すように、第2の電極層としてのAl層の波長規格化膜厚TAlが厚くなるほど、Δf比が1となる傾斜角度θ1は大きくなっている。第1の電極層の波長規格化膜厚が7%以上になると、第2の電極層の波長規格化膜厚と傾斜角度θ1との関係がほぼ変わらないことがわかる。 As shown in FIG. 15, as the wavelength-normalized film thickness T Al of the Al layer as the second electrode layer increases, the inclination angle θ1 at which the Δf ratio becomes 1 increases. It can be seen that when the wavelength-normalized film thickness of the first electrode layer is 7% or more, the relationship between the wavelength-normalized film thickness of the second electrode layer and the inclination angle θ1 does not substantially change.
さらに、図15に示すように、傾斜角度θ≦2.2×TAl+12.1であるときには、より確実にΔf比を1以上とすることができ、比帯域Δfを広くすることができる。傾斜角度θ≦2.2×TAl+12.1であり、かつ第2の電極層の波長規格化膜厚TAlが2%以上であることが好ましい。この場合には、より一層確実にΔf比を1以上とすることができる。 Further, as shown in FIG. 15, when the inclination angle θ ≦ 2.2 × T Al +12.1, the Δf ratio can be more reliably made 1 or more, and the relative bandwidth Δf can be widened. Preferably, the inclination angle θ ≦ 2.2 × T Al +12.1, and the wavelength normalized film thickness T Al of the second electrode layer is 2% or more. In this case, the Δf ratio can be made to be 1 or more more reliably.
図16は、第2の実施形態におけるIDT電極の電極指付近を示す拡大正面断面図である。 FIG. 16 is an enlarged front cross-sectional view showing the vicinity of the electrode finger of the IDT electrode in the second embodiment.
本実施形態は、第1の電極層34の側面34aがIDT電極33の厚み方向に平行に延びている点において、第1の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第1の実施形態の弾性波装置1と同様の構成を有する。
The present embodiment differs from the first embodiment in that the
図17は、第1の実施形態及び第2の実施形態における傾斜角度θと、比帯域Δf比との関係を示す図である。なお、図17の関係を求めるに際し、第1の電極層は波長規格化膜厚2%のPt層とし、第2の電極層は波長規格化膜厚5%のAl層とした。図17において、白色の円形のプロットは第1の実施形態の結果を示し、四角形のプロットは第2の実施形態の結果を示し、黒色の円形のプロットは上記第1の比較例の結果を示す。 FIG. 17 is a view showing the relationship between the inclination angle θ and the ratio band Δf ratio in the first embodiment and the second embodiment. When the relationship shown in FIG. 17 is determined, the first electrode layer is a Pt layer having a wavelength normalized film thickness of 2%, and the second electrode layer is an Al layer having a wavelength normalized film thickness of 5%. In FIG. 17, the white circle plot shows the result of the first embodiment, the square plot shows the result of the second embodiment, and the black circle plot shows the result of the first comparative example. .
上述したように、第1の実施形態においてΔf比を1よりも大きくすることができ、比帯域Δfを広くすることができる。さらに、図17に示すように、第2の実施形態においては、比帯域Δfをより一層広くできることがわかる。加えて、第2の実施形態においては、傾斜角度θが32°より大きい場合においても、Δf比を1よりも大きくすることができる。このように、より一層広い傾斜角度の範囲において、比帯域Δfを広くすることができる。 As described above, in the first embodiment, the Δf ratio can be made larger than 1 and the relative band Δf can be made wider. Furthermore, as shown in FIG. 17, it can be seen that in the second embodiment, the relative bandwidth Δf can be made wider. In addition, in the second embodiment, the Δf ratio can be made larger than 1 even when the inclination angle θ is larger than 32 °. Thus, the ratio band Δf can be broadened in a wider range of tilt angles.
上記各実施形態の弾性波装置は、高周波フロントエンド回路のデュプレクサなどとして用いることができる。この例を下記において説明する。 The elastic wave device of each of the above embodiments can be used as a duplexer of a high frequency front end circuit or the like. An example of this is described below.
図18は、通信装置及び高周波フロントエンド回路の構成図である。なお、同図には、高周波フロントエンド回路230と接続される各構成要素、例えば、アンテナ素子202やRF信号処理回路(RFIC)203も併せて図示されている。高周波フロントエンド回路230及びRF信号処理回路203は、通信装置240を構成している。なお、通信装置240は、電源、CPUやディスプレイを含んでいてもよい。
FIG. 18 is a block diagram of a communication device and a high frequency front end circuit. Note that, in the same drawing, each component connected to the high frequency
高周波フロントエンド回路230は、スイッチ225と、デュプレクサ201A,201Bと、フィルタ231,232と、ローノイズアンプ回路214,224と、パワーアンプ回路234a,234b,244a,244bとを備える。なお、図18の高周波フロントエンド回路230及び通信装置240は、高周波フロントエンド回路及び通信装置の一例であって、この構成に限定されるものではない。
The high frequency
デュプレクサ201Aは、フィルタ211,212を有する。デュプレクサ201Bは、フィルタ221,222を有する。デュプレクサ201A,201Bは、スイッチ225を介してアンテナ素子202に接続される。なお、上記弾性波装置は、デュプレクサ201A,201Bであってもよいし、フィルタ211,212,221,222であってもよい。
The
さらに、上記弾性波装置は、例えば、3つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたトリプレクサや、6つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたヘキサプレクサなど、3以上のフィルタを備えるマルチプレクサについても適用することができる。 Furthermore, the elastic wave device is also applied to a multiplexer including three or more filters, for example, a triplexer in which antenna terminals of three filters are shared, a hexaplexer in which antenna terminals of six filters are shared. Can.
すなわち、上記弾性波装置は、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、3以上のフィルタを備えるマルチプレクサを含む。そして、該マルチプレクサは、送信フィルタ及び受信フィルタの双方を備える構成に限らず、送信フィルタのみ、または、受信フィルタのみを備える構成であってもかまわない。 That is, the elastic wave device includes an elastic wave resonator, a filter, a duplexer, and a multiplexer including three or more filters. The multiplexer is not limited to the configuration including both the transmission filter and the reception filter, and may be configured to include only the transmission filter or only the reception filter.
スイッチ225は、制御部(図示せず)からの制御信号に従って、アンテナ素子202と所定のバンドに対応する信号経路とを接続し、例えば、SPDT(Single Pole Double Throw)型のスイッチによって構成される。なお、アンテナ素子202と接続される信号経路は1つに限らず、複数であってもよい。つまり、高周波フロントエンド回路230は、キャリアアグリゲーションに対応していてもよい。
The switch 225 connects the
ローノイズアンプ回路214は、アンテナ素子202、スイッチ225及びデュプレクサ201Aを経由した高周波信号(ここでは高周波受信信号)を増幅し、RF信号処理回路203へ出力する受信増幅回路である。ローノイズアンプ回路224は、アンテナ素子202、スイッチ225及びデュプレクサ201Bを経由した高周波信号(ここでは高周波受信信号)を増幅し、RF信号処理回路203へ出力する受信増幅回路である。
The low
パワーアンプ回路234a,234bは、RF信号処理回路203から出力された高周波信号(ここでは高周波送信信号)を増幅し、デュプレクサ201A及びスイッチ225を経由してアンテナ素子202に出力する送信増幅回路である。パワーアンプ回路244a,244bは、RF信号処理回路203から出力された高周波信号(ここでは高周波送信信号)を増幅し、デュプレクサ201B及びスイッチ225を経由してアンテナ素子202に出力する送信増幅回路である。
The
RF信号処理回路203は、アンテナ素子202から受信信号経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号を出力する。また、RF信号処理回路203は、入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号をパワーアンプ回路234a,234b,244a,244bへ出力する。RF信号処理回路203は、例えば、RFICである。なお、通信装置は、BB(ベースバンド)ICを含んでいてもよい。この場合、BBICは、RFICで処理された受信信号を信号処理する。また、BBICは、送信信号を信号処理し、RFICに出力する。BBICで処理された受信信号や、BBICが信号処理する前の送信信号は、例えば、画像信号や音声信号等である。
The RF
なお、高周波フロントエンド回路230は、上記デュプレクサ201A,201Bに代わり、デュプレクサ201A,201Bの変形例に係るデュプレクサを備えていてもよい。
The high-frequency
他方、通信装置240におけるフィルタ231,232は、ローノイズアンプ回路214,224及びパワーアンプ回路234a,234b,244a,244bを介さず、RF信号処理回路203とスイッチ225との間に接続されている。フィルタ231,232も、デュプレクサ201A,201Bと同様に、スイッチ225を介してアンテナ素子202に接続される。
On the other hand, the
以上のように構成された高周波フロントエンド回路230及び通信装置240によれば、本発明の弾性波装置である、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、3以上のフィルタを備えるマルチプレクサなどを備えることにより、比帯域を広くすることができ、かつ周波数のばらつきが生じ難い。
According to the high frequency
以上、本発明の実施形態に係る弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置について、実施形態及びその変形例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施形態及び変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施形態や、上記実施形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る高周波フロントエンド回路及び通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。 The elastic wave device, the high frequency front end circuit, and the communication device according to the embodiments of the present invention have been described above by using the embodiments and the modifications thereof, but the present invention relates to any component in the embodiments and the modifications Another embodiment realized by combining the above, a variation obtained by applying various modifications to those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention with respect to the above embodiment, a high frequency front end circuit according to the present invention The present invention also includes various devices incorporating a communication device.
本発明は、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、マルチバンドシステムに適用できるマルチプレクサ、フロントエンド回路及び通信装置として、携帯電話機などの通信機器に広く利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used in communication devices such as cellular phones as elastic wave resonators, filters, duplexers, multiplexers applicable to multiband systems, front end circuits, and communication devices.
1…弾性波装置
2…圧電体層
3…IDT電極
3a…電極指
4,5…第1,第2の電極層
4a,5a…側面
6,7…反射器
8…誘電体膜
13…IDT電極
14…密着層
15…拡散防止層
22…圧電体層
24…支持基板
25…高音速膜
26…低音速膜
33…IDT電極
34…第1の電極層
34a…側面
103…IDT電極
104,105…第1,第2の電極層
104a,105a…側面
201A,201B…デュプレクサ
202…アンテナ素子
203…RF信号処理回路
211,212…フィルタ
214…ローノイズアンプ回路
221,222…フィルタ
224…ローノイズアンプ回路
225…スイッチ
230…高周波フロントエンド回路
231,232…フィルタ
234a,234b…パワーアンプ回路
240…通信装置
244a,244b…パワーアンプ回路
DESCRIPTION OF
第3の比較例の弾性波装置においては、第1の電極層104の側面104aがIDT電極103の厚み方向に対して傾斜しており、第2の電極層105の側面105aが上記厚み方向に平行に延びている。この第3の比較例の弾性波装置を、第1の電極層104の側面104aの傾斜角度θを変えて複数作製した。
In the elastic wave device of the third comparative example, the
Claims (10)
前記圧電体層上に設けられているIDT電極と、
前記IDT電極の少なくとも一部を覆う誘電体膜と、
を備え、
前記IDT電極は、第1の電極層と、前記第1の電極層上に積層された第2の電極層と、を有し、
前記IDT電極の電極指ピッチにより規定される波長により規格化された前記第1の電極層の波長規格化膜厚及び前記第2の電極層の波長規格化膜厚は、それぞれ1.25%以上であり、
前記第2の電極層は、前記第1の電極層よりも密度が低く、
前記第2の電極層の側面が、前記IDT電極の厚み方向に対して傾斜している、弾性波装置。 A piezoelectric layer,
An IDT electrode provided on the piezoelectric layer;
A dielectric film covering at least a part of the IDT electrode;
Equipped with
The IDT electrode includes a first electrode layer and a second electrode layer stacked on the first electrode layer,
The wavelength normalized film thickness of the first electrode layer and the wavelength normalized film thickness of the second electrode layer normalized by the wavelength defined by the electrode finger pitch of the IDT electrode are each 1.25% or more And
The second electrode layer has a lower density than the first electrode layer,
The elastic wave device in which the side surface of the second electrode layer is inclined with respect to the thickness direction of the IDT electrode.
レイリー波を主モードとして利用しており、
レイリー波の共振周波数をFr、不要波であるSH波の共振周波数をFsh、前記第1の電極層及び前記第2の電極層の前記厚み方向に対する傾斜角度をθ、前記第2の電極層の波長規格化膜厚をTAlとしたときに、共振周波数Fr、共振周波数Fsh、傾斜角度θ、及び、波長規格化膜厚TAlの組み合わせが、下記の表1に示す組み合わせである、請求項2に記載の弾性波装置。
Rayleigh wave is used as the main mode,
The resonance frequency of the Rayleigh wave is Fr, the resonance frequency of the SH wave which is the unnecessary wave is Fsh, the inclination angle of the first electrode layer and the second electrode layer with respect to the thickness direction is θ, and the second electrode layer the wavelength normalized thickness is taken as T Al, the resonance frequency Fr, the resonance frequency Fsh, the inclination angle theta, and a combination of wavelength normalized thickness T Al is a combination shown in Table 1 below, claims The elastic wave apparatus as described in 2.
前記第2の電極層がAl層であり、
レイリー波を主モードとして利用しており、
前記第1の電極層及び前記第2の電極層の前記厚み方向に対する傾斜角度をθ、前記第1の電極層の波長規格化膜厚をTPT、前記第2の電極層の波長規格化膜厚をTAlとしたときに、傾斜角度θ、波長規格化膜厚TPt、及び、波長規格化膜厚TAlの組み合わせが、下記の表2に示す組み合わせである、請求項2に記載の弾性波装置。
The second electrode layer is an Al layer,
Rayleigh wave is used as the main mode,
The inclination angle of the first electrode layer and the second electrode layer with respect to the thickness direction is θ, the wavelength normalized film thickness of the first electrode layer is T PT , and the wavelength normalized film of the second electrode layer the thickness is taken as T Al, the inclination angle theta, the wavelength standardized thickness T Pt, and a combination of wavelength normalized thickness T Al is a combination shown in Table 2 below, according to claim 2 Elastic wave device.
前記第2の電極層がCu層であり、
レイリー波を主モードとして利用しており、
前記第1の電極層及び前記第2の電極層の前記厚み方向に対する傾斜角度をθ、前記第1の電極層の波長規格化膜厚をTPT、前記第2の電極層の波長規格化膜厚をTCuとしたときに、傾斜角度θ、波長規格化膜厚TPT、及び、波長規格化膜厚TCuの組み合わせが、下記の表3に示す組み合わせである、請求項2に記載の弾性波装置。
The second electrode layer is a Cu layer,
Rayleigh wave is used as the main mode,
The inclination angle of the first electrode layer and the second electrode layer with respect to the thickness direction is θ, the wavelength normalized film thickness of the first electrode layer is T PT , and the wavelength normalized film of the second electrode layer the thickness is taken as T Cu, the inclination angle theta, the wavelength standardized thickness T PT, and the combination of the wavelength normalized thickness T Cu is a combination shown in Table 3 below, according to claim 2 Elastic wave device.
前記第2の電極層がAl層であり、
レイリー波を主モードとして利用しており、
前記第1の電極層及び前記第2の電極層の前記厚み方向に対する傾斜角度をθ、前記第2の電極層の波長規格化膜厚をTAlとしたときに、θ≦2.2×TAl+12.1である、請求項2に記載の弾性波装置。 The first electrode layer is a Mo layer,
The second electrode layer is an Al layer,
Rayleigh wave is used as the main mode,
When the inclination angle of the first electrode layer and the second electrode layer with respect to the thickness direction is θ, and the wavelength normalized film thickness of the second electrode layer is T Al , θ ≦ 2.2 × T The elastic wave device according to claim 2, which is Al + 12.1.
パワーアンプと、
を備える、高周波フロントエンド回路。 The elastic wave device according to any one of claims 1 to 8,
Power amplifier,
, High-frequency front end circuit.
RF信号処理回路と、
を備える、通信装置。 A high frequency front end circuit according to claim 9;
RF signal processing circuit,
A communication device comprising:
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021065684A1 (en) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 株式会社村田製作所 | Elastic wave device |
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2018
- 2018-09-27 JP JP2018182323A patent/JP6950654B2/en active Active
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