弹性波装置、分波器以及通信装置的制作方法

专利2022-05-09  126



1.本公开涉及利用弹性波的电子部件即弹性波装置、包含该弹性波装置的分波器以及通信装置。


背景技术:

2.已知一种弹性波装置,对压电体上的idt(interdigital transducer:叉指换能器)电极施加电压,从而产生在压电体中传播的弹性波。idt电极具有一对梳齿电极。一对梳齿电极分别具有多个电极指,被配置为相互啮合。在弹性波装置中,形成将电极指的间距的2倍作为波长的弹性波的驻波,该驻波的频率成为谐振频率。因此,弹性波装置的谐振点由电极指的间距确定。
3.近年来,期望相对于电极指的间距实现相对较高频率的谐振的弹性波装置。


技术实现要素:

4.用于解决课题的手段
5.本公开的一种方式涉及的弹性波装置具有:基板;多层膜,位于所述基板上;压电层,位于所述多层膜上;多个谐振器,包含位于所述压电层上的idt电极;保护膜,位于所述多个谐振器上。所述多层膜通过低声阻抗层和高声阻抗层交替地层叠而构成。所述多个谐振器包括谐振频率不同的第1谐振器和第2谐振器,所述第1谐振器的谐振频率比所述第2谐振器的谐振频率低。所述保护膜在所述第2谐振器上的厚度比在所述第1谐振器上的厚度厚。
6.本公开的一种方式涉及的分波器具有:天线端子;发送滤波器,对被输出至所述天线端子的信号进行滤波;和接收滤波器,对从所述天线端子输入的信号进行滤波。所述发送滤波器以及所述接收滤波器的至少一个包含上述的弹性波装置。
7.本公开的一种方式的通信装置具有:天线;所述天线端子被连接于所述天线的上述的分波器;和ic,相对于所述发送滤波器以及所述接收滤波器,在信号路径上被连接于与所述天线端子相反的一侧。
附图说明
8.图1中的(a)、(b)是表示实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。
9.图2是图1的弹性波装置的
ⅱ‑ⅱ
线处的剖视图。
10.图3是表示谐振器的间距和谐振频率的相关性的线图。
11.图4中的(a)是表示保护膜的厚度和阻抗的相关性的线图,(b)是表示保护膜的厚度和相位的相关性的线图。
12.图5是表示保护膜的厚度和最大相位值的相关性的线图。
13.图6a是表示改变间距p时的模拟结果的图。
14.图6b是表示改变间距p时的模拟结果的图。
15.图7中的(a)以及(b)是表示改变导电层的厚度时的模拟结果的图。
16.图8中的(a)以及(b)是改变占空比时的模拟结果的图。
17.图9是示意地表示作为图1的弹性波装置的应用例的分波器的结构的电路图。
18.图10是示意地表示作为图1的弹性波装置的应用例的通信装置的结构的电路图。
19.图11a是表示改变间距p时的模拟结果的图。
20.图11b是表示改变间距p时的模拟结果的图。
具体实施方式
21.以下参照附图对本公开涉及的实施方式进行说明。另外,以下的说明中使用的图是示意性的附图,附图上的尺寸比例等和现实的情况未必一致。
22.本公开所涉及的弹性波装置可以将任意的方向设为上方或者下方,但是为了方便,以下定义由d1轴、d2轴以及d3轴构成的正交坐标系,并且有时将d3轴的正侧作为上方而使用上表面或者下表面等的用语。此外,在俯视或者俯视透视等情况下,除非有特别说明,否则是指在d3轴方向观察。另外,d1轴被定义为和沿着后述的压电层的上表面传播的弹性波的传播方向平行,d2轴被定义为和压电层的上表面平行且和d1轴正交,d3轴被定义为和压电层的上表面正交。
23.(弹性波装置的整体结构)
24.图1是表示弹性波装置1的主要部分的俯视图。图1(a)表示后述的谐振器的结构,图1(b)表示设置有多个图1(a)所示的谐振器、构成梯形滤波器的例子。即梯形地连接串联谐振器15s和并联谐振器15p。在此,有时会将串联谐振器15s称为第2谐振器或者谐振器15h,将比串联谐振器15s的谐振频率低的并联谐振器15p称为第1谐振器或者谐振器15l。图2是图1(b)的
ⅱ‑ⅱ
线(ⅱa
‑ⅱ
a线以及ⅱb
‑ⅱ
b线)处的剖视图。
25.弹性波装置1例如具有:基板3(图2)、位于基板3上的多层膜5(图2)、位于多层膜5上的压电层7、和位于压电层7上的导电层9。各层例如被设为大致一定的厚度。另外,有时会将基板3、多层膜5以及压电层7的组合称为固定基板2(图2)。
26.在弹性波装置1中,通过对导电层9施加电压,来激励出在压电层7中传播的弹性波。弹性波装置1例如构成使用该弹性波的谐振器和/或滤波器。多层膜5例如有助于反射弹性波从而将弹性波的能量局限在压电层7。基板3例如有助于加强多层膜5以及压电层7的强度。
27.弹性波装置1包括多个如图1(a)所示的谐振器15。在该例子中,多个谐振器15相互地被电连接从而构成滤波器。即,如图1(b)所示,串联谐振器15s在端子t1和端子t2之间被串联地连接,并联谐振器15p在串联谐振器15s和基准电位gnd之间相对于串联谐振器15s被并联地连接。通过这种结构,用多个谐振器15(15s,15p)构成梯形滤波器。另外,在图1(b)中,简略地表示谐振器15的构造。
28.(固定基板的概略结构)
29.基板3不直接影响弹性波装置1的电特性。因此,基板3的材料以及尺寸可以适当被设定。基板3的材料例如是绝缘材料,绝缘材料例如是树脂或者陶瓷。另外,基板3可以通过热膨胀系数比压电层7等低的材料构成。该情况下,能够减少由于温度变化而弹性波装置1的频率特性发生变化的可能。作为这种的材料,能够列举例如硅等的半导体、蓝宝石等的单
晶以及氧化铝质烧结体等的陶瓷。另外,基板3可以通过由彼此不同的材料构成的多个层层叠而成。基板3的厚度例如比压电层7厚。
30.多层膜5通过将低声阻抗层11和高声阻抗层13交替地层叠而构成。由此,在两者的界面处弹性波的反射率变得相对较高。其结果是,例如减少在压电层7传播的弹性波的泄漏。另外,作为构成低声阻抗层11的材料,能够示例二氧化硅(sio2)。作为构成高声阻抗层13的材料,能够示例五氧化二钽(ta2o5)、氧化铪(hfo2)、氧化锆(zro2)、氧化钛(tio2)。
31.多层膜5的层叠数可以被适当地设定。例如,多层膜5的低声阻抗层11以及高声阻抗层13的合计层叠数可以设为2层以上且12层以下。多层膜5的合计层叠数既可以是偶数也可以是奇数,但是和压电层7接触的层是低声阻抗层11。和基板3接触的层可以是低声阻抗层11或者高声阻抗层13。另外,各层之间、基板3和多层膜5之间、或者多层膜5和压电层7之间,为了密接或者防止扩散也可以插入附加膜。该情况下,附加膜只要设为薄至(大概0.01λ以下)不对弹性波装置1的特性产生影响的程度即可。
32.压电层7包含钽酸锂(litao3、以下称为lt)或者铌酸锂(linbo3、以下称为ln)的单晶。
33.在使用lt作为压电层7的情况下,切角例如在欧拉角下为(0
°±
10
°
,0
°
以上且55
°
以下,0
°±
10
°
)。在其他观点中,lt为旋转y切x传播的lt,y轴相对压电层7的法线(d3轴)以90
°
以上且145
°
的角度倾斜。x轴和压电层7的上表面(d1轴)大致平行。但是,x轴和d1轴在xz平面或者d1d2平面中可以以

10
°
以上且10
°
以下倾斜。
34.在使用ln作为压电层7的情况下,设为欧拉角为(o,o,ψ),其中ψ为0
°
以上且360
°
以下。在其他观点中,也可以是z切基板。
35.此外,压电层7的厚度被设为比较薄,例如将后述的λ作为基准,为0.175λ以上且0.3λ以下。通过如此地设定压电层7的切角以及厚度,作为弹性波,也能够利用接近于平板模式的振动模式。具体而言,能够使用a1模式的板波。由此,能够相对于后述的电极指的间距实现相对较高频率(例如5ghz以上)的谐振频率。
36.以下,在本实施方式中以使用lt作为压电层7的情况为例进行说明。
37.(导电层的概略结构)
38.导电层9例如由金属形成。金属可以设为适当的种类,例如是铝(al)或者以al作为主成分的合金(al合金)。al合金例如是al

铜(cu)合金。另外,导电层9也可以包含多个金属层。此外,也可以在al或者al合金和压电层7之间,设置用于强化它们的接合性的包含钛(ti)的比较薄的层。
39.在图1(a)的例子中,导电层9被形成为构成谐振器15。谐振器15被构成为所谓的一端口弹性波谐振器,若从概念性并且示意性表示的端子17a以及17b的一者输入规定频率的电信号,则能够产生谐振,并将产生该谐振的信号从端子17a以及17b的另一者输出。
40.导电层9(谐振器15)例如包含:idt电极19、位于idt电极19的两侧的一对反射器21。
41.idt电极19包含一对梳齿电极23。各梳齿电极23例如包含:汇流条25、从汇流条25相互并排延伸的多个电极指27、以及在多个电极指27之间从汇流条25突出的虚设电极29。一对梳齿电极23被配置为多个电极指27相互啮合(交叉)。
42.汇流条25例如被形成为以大致一定的宽度在弹性波的传播方向(d1轴方向)直线
状延伸的长条状。并且,一对汇流条25在和弹性波的传播方向正交的方向(d2轴方向)相互对置。另外,汇流条25也可以是宽度是变化的,或者相对于弹性波的传播方向倾斜。
43.各电极指27例如被形成为以大致一定的宽度在与弹性波的传播方向正交的方向(d2轴方向)直线状延伸的长条状。在各梳齿电极23中,多个电极指27沿弹性波的传播方向被配置。此外,一个梳齿电极23的多个电极指27和另一个梳齿电极23的多个电极指27基本上被交替配置。
44.多个电极指27的间距p(例如彼此相邻的2根电极指27的中心间距离)在idt电极19内基本上是一定的。另外,也可以在idt电极19的一部分,设置间距p比其他的大部分窄的窄间距部、或者间距p比其他的大部分宽的宽间距部。
45.另外,以下,在间距p的这种情况下,只要没有特别说明,则是指将上述这种窄间距部或者宽间距部的这种除去了特别部分的部分(多个电极指27的大部分)的间距。此外,在去除了特别的部分的大部分的多个电极指27中,在间距发生变化的情况下,也可以将大部分的多个电极指27的间距的平均值用作为间距p的值。
46.多个电极指27的长度例如是彼此相同的。另外,idt电极19也可以被实施多个电极指27的长度(在其他观点中为交叉宽度)根据传播方向的位置而变化的、所谓的切趾。
47.虚设电极29例如以大致一定的宽度沿与弹性波的传播方向正交的方向突出。此外,一个梳齿电极23的虚设电极29的远端和另一个梳齿电极23的电极指27的远端隔着间隙而对置。另外,idt电极19也可以不包含虚设电极29。
48.一对反射器21在弹性波的传播方向位于多个idt电极19的两侧。各反射器21例如形成为格子状。即,反射器21包含:相互对置的一对汇流条31和在一对汇流条31间延伸的多个条状电极33。多个条状电极33的间距、以及彼此相邻的电极指27和条状电极33的间距基本上和多个电极指27的间距相等。
49.并且,压电层7的上表面从导电层9之上被保护膜37覆盖。保护膜37由声速比压电层7慢的材料构成。作为这种材料有例如sio2、si3n4、si等。既可以仅在导电层9的正上方设置保护膜37,也可以在以导电层9构成的电极指27之间也设置保护膜37。在电极指27之间也设置保护膜37的情况下,也可以将保护膜37设为绝缘材料。此外,保护膜37可以设为包含这些材料的多层的层叠体。
50.保护膜37既可以是仅用于抑制导电层9的腐蚀的保护膜,也可以是有助于温度补偿的保护膜。为了明确导电层9和保护膜37的声的边界,可以在idt电极19以及反射器21的上表面或者下表面,为了提高弹性波的反射系数而设置包含绝缘体或者金属的附加膜。
51.这种保护膜37的厚度,在串联谐振器15s的正上方和并联谐振器15p的正上方不同。具体而言,并联谐振器15p的正上方的厚度比串联谐振器15s的正上方的厚度要厚。另外,之后除非有特别说明,否则“保护膜37的厚度”是指构成谐振器的电极指之上的厚度。对于保护膜37的厚度将在以下说明。
52.在该例子中,保护膜37也位于电极指27之间,电极指27之间的保护膜37的上表面位于导体层9的上表面的下侧。此外,保护膜37在电极指27上的厚度和电极指27的厚度相比足够薄(例如为1/2以下)。
53.图1以及图2所示的结构可以适当被封装。封装件例如既可以是在未图示的基板上安装图示的结构以使得压电层7的上表面隔着间隙而与其对置、并从上方进行树脂密封的
结构,也可以是在压电层7上设置箱型的外罩的晶圆级封装型的结构。
54.(平板模式的利用)
55.如向一对梳齿电极23施加电压,则由多个电极指27向压电层7施加电压,作为压电体的压电层7进行振动。由此,在d1轴方向传播的弹性波被激励出。弹性波被多个电极指27反射。并且,将多个电极指27的间距p设为大致半波长(λ/2)的驻波出现。由驻波在压电层7中产生的电信号通过多个电极指27被取出。根据这种原理,弹性波装置1作为谐振器发挥作用,该谐振器以将间距p作为半波长的弹性波的频率作为谐振频率。另外,λ通常是表示波长的符号,此外,有时实际的弹性波的波长也从2p偏离,但是以下在使用λ符号的情况下,只要没有特别说明,则λ是指2p。
56.在此,如上述,由于压电层7被设为比较薄,并且其欧拉角被设为(0
°±
10
°
,0
°
~55
°
,0
°±
10
°
),因此可利用平板模式的弹性波。平板模式的弹性波的传播速度(声速)比一般的saw(surface acoustic wave、声表面波)的传播速度快。例如,相对于一般的saw的传播速度为3000~4000m/s,平板模式的弹性波的传播速度为10000m/s以上。因此,能够以与以往相同的间距p,实现比以往高的频域的谐振。例如,能够以1μm以上的间距p实现5ghz以上的谐振频率。
57.(各层的材料以及厚度的设定)
58.为了利用平板模式的弹性波来实现较高的频域(例如5ghz以上)的谐振,在多层膜5的材料以及厚度,压电体层(在本实施方式中是压电层7)的欧拉角、材料以及厚度,和导电层9的厚度的组合存在条件。
59.例如,设为以下的条件时,能够在谐振频率以及反谐振频率附近不存在杂波的状态下得到5ghz的谐振。
60.压电层:
61.材料:litao362.厚度:0.2λ
63.欧拉角:(0,24,0)
64.多层膜:
65.材料:2种(sio2,ta2o5)
66.厚度:sio2层0.10λ,ta2o5层0.98λ
67.层叠数:8层
68.导电层:
69.材料:al
70.厚度:0.06λ
71.间距p:1μm(λ=2μm)
72.另外,层叠数是2种层的数量的合计(例如在图2的例中是4)。此外,虽然将间距p设为1μm来进行以下的模拟,但是即使是在使间距发生变化的情况下,如果根据以λ=2p表示的波长来使实际的膜厚发生变化,则谐振特性仅是频率依存性整体性偏移,而成为相同的结果。即,即使是在波长或者间距标准化的情况下也能够得到同样的结果。
73.除上述的例子之外,例如,设为以下的条件时即使间距在0.9μm~1.4μm的情况下,也能够得到5ghz以上的谐振,并且,能够得到在谐振频率以及反谐振频率附近没有杂波的
状态。另外,以下的条件,按照压电层7的材料,压电层7的厚度,低声阻抗层11的材料、厚度,高声阻抗层13的材料、厚度的顺序,用/对各条件进行划分表示。
74.其他条件1:lt/0.175λ/sio2/0.09λ/ta2o5/0.07λ
75.其他条件2:lt/0.2λ/sio2/0.1λ/hfo2/0.08λ
76.其他条件3:ln/0.19λ/sio2/0.1λ/ta2o5/0.07λ
77.其他条件4:ln/0.2λ/sio2/0.06λ/hfo2/0.095λ
78.另外,除非有特别说明,否则保护膜37的厚度在串联谐振器15s和并联谐振器15p之间设为相同的厚度进行模拟。
79.(针对平板模式中的谐振频率控制)
80.在弹性波装置1中,在包含具有彼此不同的谐振频率的谐振器15的情况下,通过使保护膜37的厚度不同,在维持频率特性的状态下,进行频率的调整。如果是该例,则具有串联谐振器15s和并联谐振器15p,将覆盖具有低谐振频率的并联谐振器15p的保护膜37的厚度设为比串联谐振器15s小。
81.一般地,为了使谐振器15的频率变化而改变电极指27的间距。在图3中,测定了使谐振器15的电极指27的间距不同时的谐振频率的变化率。在图3中,表示将横轴设为间距(单位:μm),将纵轴设为相对间距为1μm的情况的谐振频率的变化率。此外,作为比较例,制作将压电层7的厚度设为0.2mm的弹性波装置,同样地测定频率特性。另外,比较例中的间距为1μm。在此,由于比较例的谐振频率和实施例的谐振频率不同,因此图3的纵轴用谐振频率标准化地表示。在此,保护膜37的厚度设为固定的。
82.其结果是,本实施方式的弹性波装置1,当间距变化0.1μm时其谐振频率从6000mhz变化为6150mhz。即,相对于作为基准的谐振频率的变化率为2.5%。同样地,在比较例涉及的弹性波装置的情况下,相对于间距0.1μm的变化,谐振频率的变化率为10%。即,将谐振频率设为6000mhz时则变为6600mhz。如此地,确认了本实施方式的弹性波装置1和比较例相比即使改变间距其谐振频率也不容易发生改变。如此地,相对于间距的变化的谐振频率的变化率变小的现象,是在压电层7的厚度为0.6λ以下,更加显著的是在0.5λ以下的情况。
83.此外,在平板模式下的谐振特性表达中,要求将构成压电层7、多层膜5的低声阻抗层11、高声阻抗层13的相对于λ的厚度设为特定的组合,当偏离于此时,会产生较大的波动。即,在相同固定基板2配置不同频率的谐振器15时,至少一者谐振器15的压电层7、多层膜5的相对膜厚偏离合适值,作为结果是谐振特性的波形发生变形波动。
84.具体而言,以谐振频率较高的谐振器15h(第2谐振器)和谐振频率较低的谐振器15l(第1谐振器)为例进行探讨。在使用和谐振器15h的间距匹配的固定基板2的情况下,为了降低谐振器15l的谐振频率,和谐振器15h相比增大间距。那种情况下,λ变大从而谐振频率变化到低频率侧。并且,压电层7的相对于λ的相对膜厚,随着λ的增大而变小。因此,压电层7的相对于波长λ的相对膜厚越小则谐振频率越往高频率侧偏移。因此,谐振器15l的谐振频率变得比以间距设计的预想频率高。为了对其进行修正,如果进一步增大谐振器15l的间距,那么和构成多层膜5的各层的波长比会较大偏移,在谐振器15l的谐振波形中会产生波动。
85.另外,在使用和谐振器15l匹配的固定基板2的情况下,相反地谐振器15h的谐振频率会降低,对于旨在高频化的情况并不适合。
86.如此地,可知在本实施方式的弹性波元件1的情况下,即使间距变化谐振频率的变化率也低,而且由于间距的变化频率特性(阻抗特性)的波形变形,导致产生波动。
87.为了改变谐振频率,其他的已知有改变导电层9的厚度,或者改变谐振器15的占空比的方法,均是对相对于λ的厚度或者尺寸进行控制。因此,和间距的情况同样地,当调整相对于λ的相对比率时频率特性的波形变形,而发生波动。
88.因此,应通过调整保护膜37的厚度来调整谐振器15的谐振频率。此外,固定基板2的设计如果是基于谐振器15h的条件,则有利于高频化。
89.图4表示使保护膜37的膜厚不同时的谐振器的频率特性。图4(a)表示阻抗特性,横轴是频率(单位:mhz),纵轴是阻抗(单位:ohm)。图4(b)表示相位特性,横轴是频率(单位:mhz),纵轴是相位(单位:deg)。如图4所示,确认了在使保护膜37的膜厚变化至0.005μm~0.025μm时,谐振频率随着膜厚的变厚而偏移到低频率侧。具体而言,通过使保护膜厚变化(即0.01p)能够使谐振频率朝低频率侧偏移44mhz。此外,也能够确认即使使保护膜37的膜厚发生变化波形也没有变形。换言之,确认了即使使保护膜37的膜厚不同也不会产生新的波动。
90.另一方面,当使保护膜37的厚度变厚时,损耗变大(最大相位变小)。图5是保护膜37的厚度和最大相位的相关性的线图。在图5中,横轴是保护膜37的厚度(单位:μm),纵轴是最大相位(单位:deg)。根据图5很显然地,确认了当保护膜37的厚度超过0.04μm(即换算为间距p时为0.04p)时最大相位急剧变小。根据以上,通过将保护膜37设为在谐振器l(在图1所示的例子中为并联谐振器15p)的电极指27上的厚度比在谐振器h(在图1所示的例子中为串联谐振器15s)的电极指27的厚度厚,并且其厚度为0.04p以下,可将谐振器15h、谐振器15l都调整到所希望的谐振频率,还能够抑制损耗的产生。进一步地,在设为0.025p以下的情况下,由于最大相位不会按照二次函数地变小,因此更加能够抑制损耗的减少。
91.<变形例1>
92.根据上述的实施方式,说明了仅通过保护膜37的厚度对谐振器15的频率调整进行调整的情况,但是也可以组合其他的频率调整法。
93.首先,探讨通过间距p进行频率调整。图6(图6a、图6b)中,表示在谐振器15中,使间距p变化时的阻抗特性以及相位特性。图6a中,表示将间距设为0.8μm、0.9μm、1.0μm时的(即以1.0μm的情况为基准时设为0.8p、0.9p、p时的)特性,图6b中,表示将间距设为1.1μm、1.2μm时的(设为1.1p、1.2p时的)特性。
94.在图6中,横轴是标准化频率,纵轴的左侧是阻抗(单位:ohm)、右侧是相位(单位:deg)。根据图6很显然地,确认了当间距p从1.0p变为0.9p时谐振频率的低频率侧开始表现出杂波,当变为0.8p时波形本身变形了。由此,将间距p的下限值设为0.9p以上。另一方面,当间距p从1.0p变为1.2p时,在反谐振频率的附近开始表现出杂波。由此,将间距p的上限值设为1.2p以上。
95.如前述,相对于间距p的变化,频率变化率变低,并且波形变形。然而,通过将间距p设为0.9p以上且1.2p以下,能够在维持波形的同时补偿频率调整。
96.在此,在将一谐振器15的间距设为p1、谐振频率设为fr1,另一谐振器15的间距设为p2、谐振频率设为fr2时,在能够满足以下的关系的基础上,也可以将保护膜37的厚度设为如上述的实施方式。
97.0.9p1≤p2≤1.2p1
98.|p2/p1

1|≥|fr2/fr1

1|
99.即,在波形不变形的范围内在谐振频率的变化率以上使间距变化,在此基础上,通过调整保护膜37的厚度,能够有效地实现保护膜37的厚度调整的效果和通过间距调整的效果等的效果。
100.另外,如图1(b)所示,在串联谐振器15s为多个,将各个的谐振频率错开的情况下,也可以将串联谐振器15s当中表现平均值附近的谐振频率的谐振器15的间距作为基准。
101.接着,探讨通过导电层9的厚度进行频率调整。图7(a)、图7(b)表示在谐振器15中,使导电层9的厚度以0.02μm增量(按波长比1%增量)变化时的阻抗特性以及相位特性。在图7中,横轴是频率(单位:mhz),纵轴在图7(a)中表示阻抗(单位:ohm),在图7(b)中表示相位(单位:deg)。根据图7很显然地,确认了通过使导电层9的厚度变化能够使谐振频率偏移,但是在使导电层9的厚度变厚时在谐振频率和反谐振频率之间产生波动。据此,导电层9的膜厚在谐振器15h和谐振器15l可以控制在按波长比
±
1%以内(按间距比
±
2%以内)之差。该情况下,能够降低杂波的影响。
102.接着,探讨通过电极指27的占空比进行频率调整。图8(a)、图8(b)中,表示在谐振器15中,使占空比变化时的阻抗特性以及相位特性。根据图8很显然地,确认了谐振频率随着增大占空比而朝低频率侧偏移。具体而言,通过使占空比增大0.1能够使谐振频率朝低频率侧偏移60mhz。此外,确认了在将占空比设为0.4的情况下,在反谐振频率附近发生了波动。据此,除了使保护膜37的厚度变化,还可以在0.5~0.55的范围内调整占空比。
103.如以上,在使电极膜厚、间距、占空比变化的情况下,需要进行用于使杂波的影响降低的调整。或者,在不进行使杂波的影响降低的调整,来使电极膜厚、间距、占空比变化的情况下,能够变化的范围变小。对此,由于在使保护膜37的厚度变化的情况下对杂波的影响较小,因此容易设计。
104.<变形例2>
105.在上述例中,对梯形滤波器的结构不特别限定,但是在构成通带较宽的滤波器的情况下,也可以适用弹性波装置1。具体而言,适用于串联谐振器15s的反谐振频率相比于并联谐振器15p谐振频率位于低频率侧的这种滤波器。这是因为,在这种情况下,在仅是间距p的频率调整中,难以进行频率调整。
106.此外,在使间距p变化10%时的频率变化率为10%以下的这种固定基板2上形成idt电极19的情况下,也可以适用弹性波装置1。进一步地,在使间距p变化10%时的频率变化率为5%以下的这种固定基板2上形成idt电极19的情况下,也可以适用弹性波装置1。
107.此外,在上述例中,虽然在梯形滤波器的串联谐振器和并联谐振器之间使保护膜37的厚度不同,但是并不限于此。例如,既可以在形成不同的通带的2个滤波器之间使其不同,也可以在滤波器和与其连接的谐振器之间使其不同。
108.<变形例3>
109.在上述例中,虽然以使用lt作为压电层7的情况为例进行了说明,但是也可以使用ln。确认了在使用ln作为压电层7时同样地通过改变保护膜37的厚度,也能够进行频率调整。此外,也确认了和lt的情况同样地,即使使保护膜37的膜厚不同也没有波形的变形。
110.在图11(图11a、图11b)中,表示使用ln作为压电层7,使电极指27的间距不同时的
频率特性。即,相当于图6的图。图11a表示将间距设为0.8μm(将1.0μm作为基准时为0.8p)、0.9μm(即0.9p)、1.0μm(即p)时的特性。图11b表示将间距设为1.1μm(将1.0μm作为基准时为1.1p)、1.2μm(即1.2p)时的特性。
111.根据图11很显然地,在使用ln作为压电层7的情况下,通过电极指27的间距进行频率调整和使用lt的情况相比更加困难。即,能够确认虽然在0.9p~1.0p的范围内可调整,但是当超出此范围使间距变化时发生很多波动,波形变形了。
112.(弹性波装置的应用例:分波器)
113.图9是示意地表示作为弹性波装置1的应用例的分波器101的结构的电路图。如根据该图的纸面左上所示出的符号而理解的那样,在该图中,简略地表示梳齿电极23/反射器21。
114.分波器101例如具有:发送滤波器109,对来自发送端子105的发送信号进行滤波,并输出至天线端子103;和接收滤波器111,对来自天线端子103的接收信号进行滤波,并输出至1对接收端子107。
115.发送滤波器109例如包含多个谐振器15被连接成梯形而构成的梯形滤波器。即,发送滤波器109具有:在发送端子105和天线端子103之间被串联连接的多个(也可以是1个)谐振器15、和将该串联的线(串联臂)与基准电位连接的多个(也可以是1个)谐振器15(并联臂)。另外,构成发送滤波器109的多个谐振器15例如被设置于同一固定基板2(3、5以及7)。
116.接收滤波器111例如包含谐振器15、多模式型滤波器(假定包含双模式型滤波器。)113而构成。多模式型滤波器113具有在弹性波的传播方向排列的多个(图示的例子为3个)的idt电极19、和被配置在其两侧的一对反射器21。另外,构成接收滤波器111的谐振器15以及多模式型滤波器113例如被设置在同一固定基板2。
117.另外,发送滤波器109以及接收滤波器111既可以被设置在同一固定基板2,也可以被设置在彼此不同的固定基板2。图9仅仅是分波器101的结构的一例,例如也可以接收滤波器111和发送滤波器109同样地由梯形滤波器构成等。
118.另外,作为分波器101,虽然对具备发送滤波器109和接收滤波器111的情况进行了说明,但是并不限定于此。例如,既可以是双工器,也可以是包含3个以上的滤波器的多路复用器。
119.(弹性波装置的应用例:通信装置)
120.图10是表示作为弹性波装置1(分波器101)的应用例的通信装置151的主要部分的框图。通信装置151进行利用电波的无线通信,包含分波器101。
121.在通信装置151中,包含要发送的信息的发送信息信号tis由rf

ic(radio frequency integrated circuit:射频集成电路)153进行调制以及频率的提升(向载波频率的高频信号的变换)而形成为发送信号ts。发送信号ts由带通滤波器155去除发送用的通带以外的不必要分量,由放大器157进行放大并输入至分波器101(发送端子105)。然后,分波器101(发送滤波器109)从被输入的发送信号ts去除发送用的通带以外的不必要分量,将该去除后的发送信号ts从天线端子103输出至天线159。天线159将被输入的电信号(发送信号ts)转换为无线信号(电波)进行发送。
122.此外,在通信装置151中,由天线159接收到的无线信号(电波)被天线159转换为电信号(接收信号rs)并输入至分波器101(天线端子103)。分波器101(接收滤波器111)从被输
入的接收信号rs去除接收用的通带以外的不必要分量,从接收端子107输出至放大器161。被输出的接收信号rs由放大器161进行放大,由带通滤波器163去除接收用的通带以外的不必要分量。然后,接收信号rs由rf

ic153进行频率的降低以及解调从而形成为接收信息信号ris。
123.另外,发送信息信号tis以及接收信息信号ris可以是包含适当的信息的低频信号(基带信号),例如是模拟的声音信号或者被数字化的声音信号。无线信号的通带可以适当被设定,在本实施方式中,比较高的频率的通带(例如5ghz以上)也可以。调制方式可以是相位调制、振幅调制、频率调制或者这些的任意2个以上的组合中的任意一种。电路方式,在图17中例示了直接变换方式,但是也可以设为其他的适当的方式,例如可以是双超外差方式。此外,图10是仅示意地表示主要部分的图,也可以在适当的位置追加低通滤波器、隔离器等,此外,也可以变更放大器等的位置。
124.本发明并不限定于以上的实施方式,可以按各种的方式实施。例如,各层的厚度以及压电层的欧拉角可以被设为实施方式中例示的范围外的值。此外,在本公开中,表示了梯形滤波器的例子,但是也可以适用于带阻滤波器。该情况下,由于即使损耗变大只要没有杂波就能够维持特性,因此能够更自由地调整保护膜37。并且,也可以在该带阻滤波器组合其他的带通滤波器,提供一个带通滤波器。
125.符号说明
[0126]1…
弹性波装置、3

基板、5

多层膜、7

压电层、19

idt电极、11

低声阻抗层、13

高声阻抗层、37

保护膜。

技术特征:
1.弹性波装置,具有:基板;多层膜,通过位于所述基板上的低声阻抗层和高声阻抗层交替地层叠而成;压电层,位于所述多层膜上;多个谐振器,包含位于所述压电层上的idt电极;和保护膜,位于所述多个谐振器上;所述多个谐振器包括谐振频率不同的第1谐振器和第2谐振器,所述第1谐振器的谐振频率比所述第2谐振器的谐振频率低;所述保护膜在所述第2谐振器上的厚度比在所述第1谐振器上的厚度厚。2.根据权利要求1所述的弹性波装置,在将所述idt电极的电极指的间距设为p时,所述压电层的厚度为0.6p以下。3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,在梯形滤波器的串联谐振器使用所述第2谐振器,在并联谐振器使用所述第1谐振器。4.根据权利要求3所述的弹性波装置,所述第1谐振器的反谐振频率,相比于所述第2谐振器的谐振频率位于低频率侧。5.根据权利要求1~4中任一项所述的弹性波装置,在使所述idt电极的所述电极指的间距变化10%时的谐振频率的变化率为10%以下。6.根据权利要求1~5中任一项所述的弹性波装置,所述保护膜的厚度为0.04p以下。7.根据权利要求1~6中任一项所述的弹性波装置,所述第1谐振器的所述idt电极的所述电极指的间距和所述第2谐振器的所述idt电极的所述电极指的间距的变化率,比所述第1谐振器和所述第2谐振器的谐振频率的变化率大。8.分波器,具有:天线端子;发送滤波器,对被输出至所述天线端子的信号进行滤波;和接收滤波器,对从所述天线端子输入的信号进行滤波;所述发送滤波器以及所述接收滤波器的至少一者包含权利要求1~7中的任一项所述的弹性波装置。9.通信装置,具有:天线;所述天线端子被连接于所述天线的权利要求8所述的分波器;和ic,相对于所述发送滤波器以及所述接收滤波器,在信号路径上被连接于与所述天线端子相反的一侧。
技术总结
弹性波装置1具有:基板3,位于基板3上的多层膜5,位于多层膜5上的压电层7,包含位于压电层7上的IDT电极19的谐振器15,和位于谐振器15上的保护膜37。谐振器15包括第1谐振器15L,和与第1谐振器15L相比谐振频率高的第2谐振器15H。保护膜37在第1谐振器15L上的厚度比在第2谐振器15H上的厚度要厚。谐振器15H上的厚度要厚。谐振器15H上的厚度要厚。


技术研发人员:伊藤干
受保护的技术使用者:京瓷株式会社
技术研发日:2019.10.03
技术公布日:2021/6/29

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