特許 6767497 弾性波素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6767497

(24)【登録日】2020年9月23日

(45)【発行日】2020年10月14日

(54)【発明の名称】弾性波素子

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/145 20060101AFI20201005BHJP

【ＦＩ】

   H03H9/145 Z

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-547701(P2018-547701)

(86)(22)【出願日】2017年10月25日

(86)【国際出願番号】JP2017038429

(87)【国際公開番号】WO2018079574

(87)【国際公開日】20180503

【審査請求日】2019年4月5日

(31)【優先権主張番号】特願2016-211906(P2016-211906)

(32)【優先日】2016年10月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】河口 正哉

(72)【発明者】

【氏名】岸野 哲也

【審査官】 橋本 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−１６４２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１０３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８１４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６７８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０６６１３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０７５７６４７１（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ ９／１４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電基板と、前記圧電基板の上面に配置されたＩＤＴ電極と、を備え、
前記ＩＤＴ電極は、
互いに異なる電位に接続され、互いに間隔を開けて配置された第１バスバーおよび第２バスバーと、
弾性波伝搬方向に沿って隣り合うように配置された、前記第１バスバーに接続され前記第２バスバー側に延びる第１電極指および前記第２バスバーに接続され前記第１バスバー側に延びる第２電極指と、
前記第２バスバーに接続され、前記第１電極指と第１ギャップを介して対向する第２ダミー電極と、
前記第１バスバーに接続され、前記第２電極指と第２ギャップを介して対向する第１ダミー電極と、を備え、
前記第１電極指および前記第２電極指のそれぞれの先端に位置し、前記第１電極指および前記第２電極指の長さのうち、５％未満の部分である先端部と、
前記第１電極指および前記第２電極指の前記先端部を含まず、前記第１電極指と前記第２電極指とが互いに交差する部分を含み、弾性波伝搬方向に沿って延びる中央領域と、
を仮定したときに、
前記第１電極指、前記第２電極指、および前記第２ダミー電極は、前記中央領域よりも第２バスバー側において、前記中央領域の前記第１電極指および前記第２電極指に比べ、厚みが厚く、太さが細い、弾性波素子。

【請求項2】

前記第１電極指、前記第２電極指、および前記第１ダミー電極は、前記中央領域の前記第１電極指および前記第２電極指に比べ、前記中央領域よりも第１バスバー側において、厚みが厚く、太さが細い、請求項１に記載の弾性波素子。

【請求項3】

前記第１ギャップは、前記第１電極指と前記第２電極指との幅の中心間隔の０．２倍以上である、請求項１または２に記載の弾性波素子。

【請求項4】

前記圧電基板の下面には、前記圧電基板よりも線膨張係数の小さい材料からなる支持基板が配置されている、請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性波素子。

【請求項5】

前記第２バスバーは、前記中央領域の前記第１電極指よりも厚みが厚い、請求項１乃至
４のいずれかに記載の弾性波素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）を用いた弾性波素子に関する。

【背景技術】

【0002】

弾性波素子として、圧電基板の主面上に設けられたＩＤＴ（InterDigital Transducer）電極を有するものが知られている（例えば、特許文献１）。このような弾性波素子は、例えば、分波器の送信フィルタ、受信フィルタなどに利用されている。

【0003】

ＩＤＴ電極は、例えば、対向する一対のバスバーと、それぞれのバスバーから他方のバスバー側へ交互に延出された複数の電極指と、この電極指の延伸方向に他方のバスバーから延出したダミー電極と、を備えている。

【0004】

国際公開番号２００６／１０９５９１号によれば、電極指の先端とダミー電極とのギャップ近傍における電極指幅を広げることで共振特性を向上させる例が開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このようなＩＤＴ電極を用いる弾性波素子において、さらなる共振特性の向上が求められている。具体的には、共振特性の中でも、損失の少ない弾性波素子の提供が求められている。

【0006】

本開示は、かかる事情に鑑みて案出されたものであり、その目的は、損失の少ない弾性波素子を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様としての弾性波素子は、圧電基板と、前記圧電基板の上面に配置されたＩＤＴ電極と、を備える。そして、前記ＩＤＴ電極は、第１バスバーおよび第２バスバーと、第１電極指および第２電極指と、第１ダミー電極と第２ダミー電極とを備える。第１バスバーおよび第２バスバーは、互いに異なる電位に接続され、互いに間隔を開けて配置されている。第１電極指は、前記第１バスバーに接続され前記第２バスバー側に延びる。第２電極指は、前記第２バスバーに接続され前記第１バスバー側に延びる。そして第１電極指と第２電極指とは、弾性波伝搬方向に沿って隣り合うように交互に配置されている。第１ダミー電極は、前記第１バスバーに接続され前記第２電極指と第２ギャップを介して対向する。第２ダミー電極は、前記第２バスバーに接続され、前記第１電極指と第１ギャップを介して対向する。ここで、弾性波伝搬方向に沿って延びる中央領域を仮定する。中央領域は、前記第１電極指と前記第２電極指との先端部を含まず、前記第１電極指と前記第２電極指とが交差する部分を含む。そして、第１電極指、第２電極指、第１ダミー電極は、中央領域よりも第２バスバー側において、中央領域における第１電極指および第２電極指に比べ、厚みが厚く、幅が狭くなっている。

【発明の効果】

【0008】

上記の構成からなる弾性波素子およびそれを用いた弾性波装置は、電極指の先端近傍における振動分布を異ならせることで、電極指の先端とダミー電極との間から漏洩するバルク波を低減することで、損失の少ないものとなる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態に係る弾性波素子の平面図である。

【図2】図１のII−II線における断面図である。

【図3】ＩＤＴ電極の要部拡大図である。

【図4】実施例および比較例の周波数特性を示す線図である。

【図5】比較例の要部拡大図である。

【図6】図６（ａ），図６（ｂ），図６（ｃ）は、実施例および比較例の周波数特性を示す線図である。

【図7】変形例の弾性波素子の要部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態に係る弾性波素子（以下、ＳＡＷ素子という）について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

【0011】

また、変形例等において、既に説明された実施形態と共通または類似する構成について、既に説明された実施形態と共通の符号を用い、また、図示や説明を省略することがある。

【0012】

＜実施形態＞
（ＳＡＷ素子の構成）
（基本構成）
図１は、本開示の実施形態に係るＳＡＷ素子１の基本構成を示す平面図である。図２は、図１のII−II線における要部断面図である。ＳＡＷ素子１は、弾性波としてＳＡＷを利用し、図１に示すように、圧電基板２、圧電基板２の上面２Ａに設けられた励振電極３（以下、ＩＤＴ電極３と記載する）を有している。ＩＤＴ電極３は、互いに対向する２本のバスバー３１と、各バスバー３１から他のバスバー３１側へ延びる複数の電極指３２と、それぞれの電極指３２に対向するダミー電極３３を有している。各電極指３２のうちダミー電極３３と対向する部分を先端部３４とする。

【0013】

ここで、本実施形態では、一方の電極指３２の先端部３４から他方のバスバー３１までの間と、他方の電極指３２の先端部３４から一方のバスバー３１までの間との端部領域Ａ１，Ａ２（後述の図３参照）における電極指３２，ダミー電極３３の形状を後述の構成とすることにより、損失の少ないＳＡＷ素子１を提供することができる。以下、各構成について詳述する。

【0014】

圧電基板２は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）結晶またはタンタル酸リチウム（ＬＴ：ＬｉＴａＯ_３）結晶または水晶（ＳｉＯ_２）からなる圧電性を有する単結晶の基板によって構成されている。カット角は適宜なものとされてよい。例えば、ＬＴであれば、４２°±１０°Ｙ−Ｘカット，０°±１０°Ｙ−Ｘカットなどである。ニオブ酸リチウムであれば、１２８°±１０°Ｙ−Ｘカットまたは６４°±１０°Ｙ−Ｘカットなどである。

【0015】

なお、以下では、主として圧電基板２がＬＴからなる３８°以上４８°以下Ｙ−Ｘカットである態様を例にとって説明するものとする。特に断りがない限り、後述するシミュレーション結果等は、ＬＴからなる３８°以上４８°以下Ｙ−Ｘカットのものである。

【0016】

圧電基板２の平面形状および各種寸法は適宜に設定されてよい。一例として、圧電基板２の厚み（ｚ方向）は、平面方向全体に亘って一定であり、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下を例示できる。

【0017】

圧電基板２の上面２ＡにはＩＤＴ電極３が配置されている。ＩＤＴ電極３は、図１に示すように、第１櫛歯電極３０ａおよび第２櫛歯電極３０ｂを有している。なお、以下の説明では、第１櫛歯電極３０ａおよび第２櫛歯電極３０ｂを単に櫛歯電極３０といい、これらを区別しないことがある。

【0018】

櫛歯電極３０は、図１に示すように、互いに対向する２本のバスバー３１（第１バスバー３１ａ，第２バスバー３１ｂ）と、各バスバー３１から他のバスバー３１側へ延びる複数の電極指３２とを有している。そして、１対の櫛歯電極３０は、第１電極指３２ａと第２電極指３２ｂとが、弾性波の伝搬方向に互いに噛み合うように（交差するように）配置されている。第１電極指３２ａは第１バスバー３１ａに電気的に接続されており、第２電極指３２ｂは第２バスバー３１ｂに電気的に接続されている。

【0019】

ここで、第１バスバー３１ａと第２バスバー３１ｂとは異なる電位に接続されている。

【0020】

また、櫛歯電極３０は、それぞれの電極指３２に対向するダミー電極３３を有している。第１ダミー電極３３ａは、第１バスバー３１ａから第２電極指３２ｂに向かって延びている。第２ダミー電極３３ｂは、第２バスバー３１ｂから第１電極指３２ａに向かって延びている。ここで、第２ダミー電極３３ｂと第１電極指３２ａとの間の隙間を第１ギャップＧｐ１とする。同様に、第１ダミー電極３３ａと第２電極指３２ｂとの間の隙間を第２ギャップＧｐ２とする。

【0021】

バスバー３１は、例えば概ね一定の幅で直線状に延びる長尺状に形成されている。従って、バスバー３１の互いに対向する側の縁部は直線状である。複数の電極指３２は、例えば、概ね一定の幅で直線状に延びる長尺状に形成されており、弾性波の伝搬方向に概ね一定の間隔で配列されている。

【0022】

なお、バスバー３１の幅は一定でなくてもよい。バスバー３１の互いに対向する側（内側）の縁部が直線状であればよく、例えば内側の縁部を台形の底辺とするような形状であってもよい。

【0023】

これ以降、第１バスバー３１ａおよび第２バスバー３１ｂを単にバスバー３１といい、第１と第２とを区別しないことがある。同様に、第１電極指３２ａおよび第２電極指３２ｂを単に電極指３２といい、第１ダミー電極３３ａおよび第２ダミー電極３３ｂを単にダミー電極３３といい、第１ギャップＧｐ１および第２ギャップＧｐ２を単にギャップＧｐといい、第１と第２とを区別しないことがある。

【0024】

ＩＤＴ電極３を構成する一対の櫛歯電極３０の複数の電極指３２は、図面のｘ方向に繰り返し配列されるように並んでいる。より詳しくは、図２に示すように、第１電極指３２ａおよび第２電極指３２ｂは、圧電基板２の上面２Ａに間隔をあけて交互に繰り返し配置されている。

【0025】

このように、ＩＤＴ電極３を構成する一対の櫛歯電極３０の複数の電極指３２は、ピッチＰｔ１となるように設定されている。ピッチＰｔ１は、複数の電極指３２の中心間の間隔（繰り返し間隔）であり、例えば共振させたい周波数での弾性波の波長λの半波長と同等になるように設けられている。波長λ（２×Ｐｔ１）は、例えば１．５μｍ以上６μｍ以下である。ＩＤＴ電極３は、複数の電極指３２の殆どをピッチＰｔ１となるように配置することにより、複数の電極指３２が一定の繰り返し間隔で配置されるため、弾性波を効率よく発生させることができる。

【0026】

ここでピッチＰｔ１は、図２に示すように、弾性波の伝搬方向において、第１電極指３２ａの中心から当該第１電極指３２ａに隣接する第２電極指３２ｂの中心までの間隔を指すものである。各電極指３２は、弾性波の伝搬方向における幅ｗ１が、ＳＡＷ素子１に要求される電気特性等に応じて適宜に設定される。電極指３２の幅ｗ１は、例えばピッチＰｔ１に対して０．３倍以上０．７倍以下である。

【0027】

図２は、電極指３２の交差領域の中央領域Ａｃ（後述）における断面図である。中央領域Ａｃは、電極指３２の先端部３４を除き電極指３２が互いに交差する領域を指すものであり、交差部分の大部分を占めるものである。言い換えると、中央領域Ａｃは、交差部分の大部分を占める幅で電極指３２の繰り返し配列方向（弾性波の伝搬方向）に沿って延びる領域である。さらに言い換えると、中央領域Ａｃは、電極指の交差領域から電極指３２の先端部３４と重なる領域を除いた領域である。

【0028】

例えば、中央領域Ａｃは、弾性波の伝搬方向と直交する方向において交差幅の８５％以上の幅を有していてもよい。ここで、各電極指３２の中央領域Ａｃにおける電極厚みをｓといい、各電極指３２のうち中央領域Ａｃに位置する部分を中央部３５とする。

【0029】

この複数の電極指３２に直交する方向に伝搬する弾性波が発生する。従って、圧電基板２の結晶方位を考慮した上で、２本のバスバー３１は、弾性波を伝搬させたい方向に交差する方向において互いに間隔を開けて対向するように配置される。複数の電極指３２は、弾性波を伝搬させたい方向に対して直交する方向に延びるように形成される。なお、弾性波の伝搬方向は複数の電極指３２の向き等によって特定されるが、本実施形態では、便宜的に、弾性波の伝搬方向を基準として複数の電極指３２の向き等を説明することがある。

【0030】

複数の電極指３２の長さ（バスバー３１から電極指３２の先端までの長さ）は、例えば概ね同じに設定される。なお、各電極指３２の長さを変えてもよく、例えば伝搬方向に進むにつれて長くしたり、短くなるようにしたりしてもよい。具体的には、各電極指３２の長さを伝搬方向に対して変化させることにより、アポダイズ型のＩＤＴ電極３を構成してもよい。この場合には、横モードのスプリアスを低減させたり、耐電力性を向上させたりすることができる。

【0031】

ＩＤＴ電極３は、図２に示すように、例えば金属からなる導電層１５によって構成されている。この金属としては、例えばＡｌまたはＡｌを主成分とする合金（Ａｌ合金）が挙げられる。Ａｌ合金は、例えばＡｌ−Ｃｕ合金である。なお、ＩＤＴ電極３は、複数の金属層が積層されていてもよい。ＩＤＴ電極３の各種寸法は、ＳＡＷ素子１に要求される電気特性等に応じて適宜に設定される。厚みｓ（ｚ方向）は、例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。

【0032】

ＩＤＴ電極３は、圧電基板２の上面２Ａに直接配置されていてもよいし、別の部材を介して圧電基板２の上面２Ａに配置されていてもよい。別の部材は、例えばＴｉ、Ｃｒあるいはこれらの合金等からなる。別の部材を介してＩＤＴ電極３を圧電基板２の上面２Ａに配置する場合は、別の部材の厚みはＩＤＴ電極３の電気特性に殆ど影響を与えない程度の厚み（例えば、Ｔｉの場合はＩＤＴ電極３の厚みの５％程度の厚み）に設定される。

【0033】

ＩＤＴ電極３は、電圧が印加されると、圧電基板２の上面２Ａ付近においてｘ方向に伝搬する弾性波を励起する。励起された弾性波は、電極指３２の非配置領域（隣接する電極指３２間の長尺状の領域）との境界において反射する。そして、電極指３２のピッチＰｔ１を半波長とする定在波が形成される。定在波は、当該定在波と同一周波数の電気信号に変換され、電極指３２によって取り出される。このようにして、ＳＡＷ素子１は、１ポートの共振子として機能する。

【0034】

反射器４は、弾性波の伝搬方向においてＩＤＴ電極３を挟むように配置されている。反射器４は、概ね格子状に形成されている。すなわち、反射器４は、弾性波の伝搬方向に交差する方向において互いに対向する反射器バスバー４１と、これらバスバー４１間において弾性波の伝搬方向に直交する方向に延びる複数の反射電極指４２とを有している。反射器バスバー４１は、例えば概ね一定の幅で直線状に延びる長尺状に形成されており、弾性波の伝搬方向に平行に配置されている。

【0035】

複数の反射電極指４２は、基本的には、ＩＤＴ電極３で励起される弾性波を反射させるピッチに配置されている。反射電極指４２のピッチは、複数の反射電極指４２の中心間の間隔（繰り返し間隔）であり、ＩＤＴ電極３のピッチＰｔ１を弾性波の波長λの半波長に設定した場合には、ピッチＰｔ１と同じ程度に設定すればよい。

【0036】

また、複数の反射電極指４２は、概ね一定の幅で直線状に延びる長尺状に形成されている。反射電極指４２の幅は、例えば電極指３２の幅ｗ１と概ね同等に設定することができる。反射器４は、例えば、ＩＤＴ電極３と同一の材料によって形成されるとともに、ＩＤＴ電極３と同等の厚みに形成されている。

【0037】

保護層５は、図２に示すように、ＩＤＴ電極３および反射器４上を覆うように、圧電基板２上に設けられている。具体的には、保護層５は、ＩＤＴ電極３および反射器４の表面を覆うとともに、圧電基板２の上面２ＡのうちＩＤＴ電極３および反射器４から露出する部分を覆っている。保護層５の厚みは、例えば１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。このような保護層５としてはＳｉＯｘ膜やＳｉＮｘ膜を用いることができる。

【0038】

（端部領域Ａ１，Ａ２の構成）
ここで、端部領域Ａ１，Ａ２におけるＩＤＴ電極３の電極指３２とダミー電極３３との形状について詳述する。ここで、端部領域Ａ１は、中央領域Ａｃより第１バスバー３１ａ側の領域をさし、端部領域Ａ２は、中央領域Ａｃより第２バスバー３１ｂ側の領域をさすものとする。

【0039】

図３に、ＩＤＴ電極３の要部拡大平面図を示す。ＩＤＴ電極３は、端部領域Ａ１，Ａ２において中央領域Ａｃに比べて、厚みが厚く、かつ、幅が細くなっている。具体的には、端部領域Ａ１において、第１電極指３２ａ，第１ダミー電極３３ａおよび第２電極指３２ｂを、中央領域Ａｃにおける電極指３２に比べ、厚みを厚く、幅を狭くしている。同様に、端部領域Ａ２において、第１電極指３２ａ，第２電極指３２ｂ，および第２ダミー電極３３ｂを、中央領域Ａｃにおける電極指３２に比べ、厚みを厚く、幅を狭くしている。さらに、この例では、バスバー３１の厚みも中央領域Ａｃの電極指３２の厚みよりも厚くしている、なお、図３において、厚みの厚くなっている部分に斜線を付している。

【0040】

このような構成とすることで、ＳＡＷ素子１はロスの発生を低減することができる。

【0041】

次に本構成による効果を検証する。図４に、実施例１と比較例１，２との周波数特性をＦＥＭ法（有限要素法）によりシミュレーションした結果を示す。実施例１は、図３に示すＩＤＴ電極３を備えるＳＡＷ素子１をモデル化したものである。比較例１は、端部領域Ａ１，Ａ２と中央領域Ａｃとで膜厚および電極の幅が一様であるＩＤＴ電極を備えるＳＡＷ素子をモデル化した。比較例２は、端部領域Ａ１，Ａ２の位置にある電極指３２，ダミー電極３３の全てが厚みを厚くしているＩＤＴ電極を備えるＳＡＷ素子をモデル化した。すなわち、比較例２は端部領域Ａ１，Ａ２の電極幅を変えていない点で実施例１と異なる。

【0042】

比較例（リファレンスモデル）１のＳＡＷ素子の基本構成は下記の通りである。

【0043】

＜基本構成＞
圧電基板材料：４２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３
圧電基板厚み：∞（通常ＬＴ基板を想定）
電極指材料 ：Ａｌ
電極指厚み ：１２１ｎｍ
電極指本数 ：無限本数（周期境界条件）
電極指ピッチ：０．７７μｍ
電極指幅 ：０．３８５μｍ（Ｄｕｔｙ ０．５）
交差幅 ：３０．８μｍ
ギャップ長 ：０．３μｍ
ダミー電極長：３．０８μｍ

【0044】

なお、上述の基本構成において、一般的なＳＡＷ素子に比べ、若干ギャップ長（Ｇｐのｙ方向における長さ，すなわち電極指先端とダミー電極先端との距離）を長くしている。

【0045】

これに対して、実施例１においては、端部領域Ａ１，Ａ２において電極膜厚を中央領域Ａｃの厚みに対して１５％厚くし（１３９ｎｍ厚）、電極幅を０．３０８μｍとし（Ｄｕｔｙ０．４）、電極指３２のうち先端部３４の占める長さを３．２５％（1μｍ）としてシミュレーションを行なった。比較例２の端部領域Ａ１，Ａ２における電極厚みも１３９ｎｍとした。このようなモデルについて行なったシミュレーションの結果を図４に示す。

【0046】

図４において、横軸は正規化周波数（無次元量）を、縦軸は左軸がインピーダンスの実数部（単位：Ｏｈｍ）を、右軸がインピーダンスの位相（ｄｅｇ）をそれぞれ示す。インピーダンスの実数部は大きくなるほどロスが大きく、インピーダンスの位相は＋９０°、−９０°から乖離していくほどロスが大きくなることを示す。図中において、実線でインピーダンスの特性を、破線で位相特性を示している。ここで、正規化周波数とは、周波数に電極指のピッチを掛け、適当な速度（ここではＳＳＢＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｋｉｍｍｉｎｇ Ｂｕｌｋ Ｗａｖｅの音速）で割ったものである。

【0047】

比較例１のモデルでは、共振周波数の高周波数側においてロスが発生していることが確認された。これは、適用する周波数が例えば２．３ＧＨｚというような高周波数の場合にギャップ長を十分に狭くとれないときに特に顕著となるが、正規化周波数でも傾向が確認されていることから、高周波数帯に限定されることなく生じうる現象と推察される。

【0048】

比較例２のモデルでは、共振周波数の高周波数側においてはロスを比較的低減していることを確認できるが、共振周波数の低周波数側ではロスが増大していることを確認できる。

【0049】

これに対して、実施例１のＳＡＷ素子１の場合には、比較例１で確認されていた共振周波数の高周波数側におけるロスの発生を低減することができることを確認した。さらに、実施例１のＳＡＷ素子１は、共振周波数よりも低周波数側のロスの発生を低減することを確認した。

【0050】

すなわち、実施例１のＳＡＷ素子１は、共振周波数近傍のロスを低減することができることを確認した。

【0051】

このメカニズムについて、圧電基板２の厚み方向へのバルク波の漏洩分布（振動分布）をシミュレーションした結果に基づき考察する。

【0052】

ＩＤＴ電極直下の振動分布をシミュレーションした結果、共振周波数よりも高周波数の周波数帯では、ＳＡＷの伝搬方向からみて先端部３４と重なる領域で電極厚を厚くすることでバルク波の漏洩を低減できることを確認した。

【0053】

その一方で、同じ構成であっても、共振周波数よりも低周波の周波数帯においては、電極が厚くなっていることで、先端部３４から圧電基板２の下面２Ｂ側に向けて斜め下方向に漏洩するバルク波が増加することが分かった。すなわち、共振周波数よりも低周波の周波数帯においては、電極の厚みを厚くすることで先端部３４からギャップＧｐを超えてダミー電極３３側方向に向けて漏洩するバルク波が増加することが分かった。そこで、ＳＡＷの伝搬方向に沿ってみたときに、漏洩の起点となっている先端部３４と重なる領域においては、電極幅を細くすることで、共振周波数より低周波数側のバルク波の漏洩を低減できることを確認した。すなわち、実施例１の構成とすることで、共振周波数の高周波数側および低周波数側の両側においてロスを低減できることを確認した。

【0054】

なお、上述のメカニズムより、ギャップＧｐおよびその近傍におけるバルク波の漏洩がロスの原因となっている。例えば、ギャップ長が電極指ピッチの略０．２倍となると、先端部３４からの基板厚み方向へのバルク波の漏洩が無視できなくなり、共振周波数の高周波数側でのロスが顕著となる。このため、ギャップ長を電極指ピッチの０．２倍以上としたときに、本開示のＩＤＴ電極３の構成とするとよい。

【0055】

ここで、電極指３２において中央部３５は、励振するＳＡＷの特性を定める部分であり、電極指３２の大部分を占めるものである。このため、電極指３２の先端部３４とは、中央部３５に比べｙ方向に延びる長さは短く、例えば電極指３２の長さの５％以下とする。さらに、電極厚みを厚くする部分の厚みは、通常の厚みに比べて厚ければよいが、具体的には通常の厚みよりも１．０５倍〜１．５倍の範囲で設定すればよい。１．０５倍よりも小さい厚みになると共振周波数の高周波数側においてロスが大きくなる。一方で、１．６倍を超える厚みとすると、共振周波数よりも低周波数側においてロスが大きくなる傾向がある。以上より端部領域Ａ１，Ａ２における電極厚みは、中央領域Ａｃの電極指３２の厚みｓに対して１．０５〜１．５倍としてもよい。さらに、電極幅を細くする部分の幅は、中央部３５の幅に比べ細ければよいが、例えば、中央部の幅の０．６倍〜０．９５倍としてもよい。０．６倍以上とすることで、断線等の発生を低減することができる。０．９５倍以下とすることで、共振周波数よりも低周波数側のバルク波漏洩を低減する効果を高めることができる。より具体的には、中央部の幅の０．８倍程度とするとよい。

【0056】

このような構成とすると、端部領域Ａ１，Ａ２における電極（電極指３２およびダミー電極３３）の弾性波の伝搬方向に沿った断面の断面積は、中央領域Ａｃにおける電極指３２の断面積以下の面積となる。

【0057】

＜電極幅変更位置による効果検証＞
次に、上述の共振周波数低周波数側のロスを低減するために電極幅をどの部分で細くする必要があるかについて検証する。まず、厚みを厚くしたのみで電極幅を変更していない比較例２に加え、比較例３〜５のモデルについてシミュレーションを行なった。図５にこれら比較例２〜５のモデルを示す。比較例３は、ダミー電極３３のみについて電極幅を細くしている。比較例４は、ダミー電極３３に加え、ダミー電極３３と重なる領域に位置する電極指３２の電極幅も細くしている。比較例５は、ダミー電極３３に加え、端部領域Ａ１，Ａ２に位置する電極指３２の根本側（バスバー３１に接続される側）の電極幅を細くしている。言い換えると、端部領域Ａ１，Ａ２に位置する電極指３２のうち、先端部３４を除く部分の線幅を細くしている。図５において、図３と同様に、厚みの厚い部分に斜線を付している。

【0058】

その結果を図６に示す。図６（ａ）において、横軸は規格化周波数であり、縦軸はインピーダンスの実数部を示している。図６（ｂ）において、横軸は規格化周波数であり、横軸は位相を示している。図６（ｃ）は図６（ｂ）の要部拡大図である。図６からも明らかなように、端部領域Ａ１，Ａ２に位置する電極指３２の全てと、ダミー電極３３とについて電極幅を細くする必要があることを確認できる。

【0059】

＜その他の変形例＞
上述の例では、端部領域Ａ１，Ａ２の両方において、電極厚みを厚くし、電極幅を細くした場合について説明したが、どちらか一方の領域のみしてもよい。

【0060】

また、上述の例では、圧電基板は充分に厚い場合について説明したが、その下面に支持基板を貼り合せてもよい。

【0061】

図７に、ＳＡＷ素子１の変形例の断面図を示す。図７において、圧電基板２の下面２Ｂには、支持基板７が貼り合わされている。すなわち、本例では圧電基板２と支持基板７との貼り合せ基板で素子基板を構成している。

【0062】

このような場合には、圧電基板２の厚みを、例えば０．５μｍ〜３０μｍとしてもよい。

【0063】

支持基板７は、例えば、圧電基板２の材料よりも熱膨張係数が小さい材料によって形成されている。これによって、ＳＡＷ素子１の電気特性の温度変化を補償することができる。このような材料としては、例えば、シリコン等の半導体、サファイア等の単結晶および酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックを挙げることができる。なお、支持基板７は、互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。

【0064】

支持基板７の厚みは、例えば、支持基板７の平面方向全体に亘って一定であり、その大きさは、ＳＡＷ素子１に要求される仕様等に応じて適宜に設定されてよい。ただし、支持基板７の厚みは、温度補償が好適に行われたり、圧電基板２の強度を補強したりできるように、圧電基板２の厚みよりも厚くされる。一例として、支持基板７の厚みは１００μｍ以上３００μｍ以下である。支持基板７の平面形状および各種寸法は、例えば、圧電基板２と同等である。

【0065】

圧電基板２および支持基板７は、例えば、不図示の接着層を介して互いに貼り合わされている。接着層の材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよい。有機材料としては、例えば、熱硬化性樹脂等の樹脂が挙げられる。無機材料としては、例えば、ＳｉＯ_２が挙げられる。また、圧電基板２および支持基板７は、接着面をプラズマなどで活性化処理した後に接着層無しに貼り合わせる、いわゆる直接接合によって貼り合わされていても良い。

【0066】

このような、素子基板を用いたＳＡＷ素子においては、図３に示す電極構造により、ロスに加え共振周波数近傍のスプリアスを低減することができる。

【0067】

なお、上述の例では、ギャップ長を電極指ピッチの０．２倍とした場合についてシミュレーションを行なった。これは、ギャップ長が電極指ピッチの略０．２倍となると、先端部３４からの基板厚み方向へのバルク波の漏洩が無視できなくなり、共振周波数の高周波数側でのロスが顕著となるからである。このため、ギャップ長を電極指ピッチの０．２倍以上としたときに、特に上述の電極構成を設けるとよい。

【0068】

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよく、また上述した実施形態は、適宜に組み合わされてよい。

【符号の説明】

【0069】

１・・・弾性波装置
２・・・圧電基板
３・・・ＩＤＴ電極
３０・・櫛歯電極
３１・・バスバー
３２・・電極指
３３・・ダミー電極
３４・・先端部
７・・・支持基板
Ａ１・・第１端部領域
Ａ２・・第２端部領域
Ａｃ・・・・中央領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】