弹性波装置的制造方法
【专利摘要】提供宽频带且高声速的弹性波装置。在LiNbO3基板(2)的第1主面(2a)形成第1IDT电极(3)，在第2主面(2b)形成第2IDT电极(4)，在向第1、第2IDT电极(3、4)施加了反相的交流电压的情况下，可激励SH波的高次模式为主体的板波，弹性波装置(1)利用该以SH波为主体的高次模式。
【专利说明】
弹性波装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及利用了 LiNb〇3基板且利用了在LiNb〇3基板中传播的弹性波之中的板波 的弹性波装置。
【背景技术】
[0002] 以往，提出各种各样的利用了板波的弹性波装置。下述的专利文献1所述的弹性波 装置中，使用的是LiNb03基板。在LiNb0 3基板的单面及相反侧的面设置有IDT电极。而且，向 被设置在单面的IDT电极和被设置在相反侧的面的IDT电极施加同相的交流电压。由此，作 为板波能够利用SH波的0次模式。
[0003] 下述的专利文献2中公开了利用LiNb〇3所构成的压电薄膜的拉姆波(Lamb Wave) 装置。在专利文献2中也是在LiNb03的双面形成IDT电极。再有，专利文献2中还公开了在压 电薄膜的单面设置IDT电极、在相反侧的面设置金属膜所构成的电极以便与IDT电极重叠的 构成。专利文献2中，在压电薄膜中，作为拉姆波，激励声速为5000m/秒以上的高次模式。
[0004] 在先技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献 1:W02013/021948 A1
[0007] 专利文献2: JP特开2010-220204号公报
【发明内容】
[0008] -发明所要解决的技术问题-
[0009] 专利文献1所述的弹性波装置中，IDT电极形成于LiNb〇3基板的双面。因此，能够提 高SH波的0次模式的机电耦合系数。由此，可以扩宽相对带宽。
[0010] 然而，声速低至3000~4000m/秒。为此，为了高频化实现，必须减小波长λ。因此， IDT电极等的形成变得非常困难。
[0011] 另一方面，专利文献2所述的弹性波装置中，能获得5000m/秒以上的高声速。因此， 高频化容易。然而，在专利文献2中并未描述可兼顾宽频带与高声速的构成。
[0012] 本发明的目的在于，提供一种能兼顾高声速与较宽的相对带宽的弹性波装置。
[0013] -用于解决技术问题的手段-
[0014] 本申请的第1发明涉及的弹性波装置具备:具有第1主面、及与该第1主面相反侧的 第2主面的LiNb03基板;被设置于上述LiNb0 3基板的上述第1主面的第1IDT电极；以及被设置 在上述LiNb03基板的上述第2主面且被配置成隔着上述LiNb0 3基板而与上述第1IDT电极重 合的第2IDT电极。在向上述第1IDT电极与上述第2IDT电极施加了反相的交流电压的情况 下，上述LiNb0 3基板中被激励的弹性波是SH波为主体的高次模式的板波。
[0015] 第1发明涉及的弹性波装置的某一特定的方面中，上述LiNb03基板的欧拉角（Φ:，Θ， Φ)中，φ = 0士5°、φ = 0±5°且Θ处于72°以上、97°以下的范围内。
[0016]第1发明涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，在将由上述第1IDT电极、上述第 2IDT电极的电极指间距决定的波长设成λ时，上述LiNb03基板的厚度为0.05λ以上、〇.52λ以 下。
[0017]第1发明涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，上述第1IDT电极、上述第2IDT电 极的占空比为0.15以上、0.77以下。
[0018]第1发明涉及的弹性波装置的又一特定的方面中，上述第1IDT电极、上述第2IDT电 极具有Α1或以Α1为主体的合金所构成的电极膜，在将由上述第1IDT电极、上述第2IDT电极 的电极指间距决定的波长设成λ时，该电极膜的膜厚为0.035λ以下。
[0019] 本申请的第2发明涉及的弹性波装置具备:具有第1主面、及与该第1主面相反侧的 第2主面的LiNb03基板;被设置于上述LiNb0 3基板的上述第1主面的IDT电极；以及被设置在 上述LiNb03基板的上述第2主面且被设置成在从上述第1主面侧俯视的情况下占据被上述 IDT电极的外缘包围的整个区域的电极膜，在向上述IDT电极施加了交流电压的情况下，在 上述LiNb03基板中被激励的弹性波是SH波为主体的高次模式的板波。
[0020] 第2发明涉及的弹性波装置的某一特定的方面中，上述LiNb03基板的欧拉角(φ，θ， Φ)中，φ二〇土5°、Φ = 0±5°且Θ处于68°以上、96°以下的范围内。
[0021]第2发明涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，在将由上述IDT电极的电极指间 距决定的波长设成λ时，上述LiNb03基板的厚度为0.05λ以上、〇.18λ以下。
[0022]第2发明涉及的弹性波装置的再一特定的方面中，上述IDT电极的占空比为0.1以 上、0.68以下。
[0023]第2发明涉及的弹性波装置的又一特定的方面中，上述IDT电极具有Α1或以Α1为主 体的合金所构成的电极膜，在将由上述IDT电极的电极指间距决定的波长设成λ时，该电极 膜的膜厚为〇.〇22λ以下。
[0024]-发明效果-
[0025] 根据本申请的第1、第2发明，由于利用的是SH波为主体的高次模式的板波，故可以 实现高声速化。而且，根据本发明能够获得较宽的相对带宽。因此，在利用了板波的弹性波 装置中，可以兼顾高声速与较宽的相对带宽。
【附图说明】
[0026] 图1(a)是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的正面剖视图，图1(b)是表示 其电极构造的示意性俯视图。
[0027]图2 (a)~图2 (f)是用于依序对So模式、Si模式、Αο模式、Ai模式、SHo模式、SHi模式进 行说明的示意图。
[0028]图3是在第1实施方式的弹性波装置中表示欧拉角的Θ与SH波的1次模式的声速的 关系的图。
[0029]图4是在第1实施方式的弹性波装置中表示欧拉角的Θ与相对带宽的关系的图。 [0030]图5是在第1实施方式的弹性波装置中表示LiNb03基板的厚度（Xλ)与相对带宽的 关系的图。
[0031] 图6是在第1实施方式的弹性波装置中表示IDT电极的占空比与相对带宽的关系的 图。
[0032] 图7在第1实施方式的弹性波装置中表示构成IDT电极的Α1膜的膜厚（Χλ)与相对 带宽的关系的图。
[0033]图8是本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的简略的正面剖视图。
[0034]图9是在第2实施方式的弹性波装置中表示欧拉角的Θ与SH波的1次模式的声速的 关系的图。
[0035]图10是在第2实施方式的弹性波装置中表示欧拉角的Θ与相对带宽的关系的图。 [0036]图11是在第2实施方式的弹性波装置中表示LiNb03基板的厚度（Xλ)与相对带宽 的关系的图。
[0037] 图12是在第2实施方式的弹性波装置中表示IDT电极的占空比与相对带宽的关系 的图。
[0038] 图13是在第2实施方式的弹性波装置中表示构成IDT电极的Α1膜的膜厚（Χλ)与相 对带宽的关系的图。
【具体实施方式】
[0039] 以下，参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明，由此使本发明清楚。其中， 本说明书所述的各实施方式是示例性的，指出在不同的实施方式之间能够实现构成的局部 的置换或组合。
[0040] 图1(a)及图1(b)是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的正面剖视图及表示 电极构造的示意性俯视图。
[0041 ] 弹性波装置1具有LiNb03基板2。以下，以(φ，θ，φ)来表示LiNb03基板2的欧拉角。优 选欧拉角处于(〇±5°，θ，〇±5°)的范围内。如果在该范围内，那么能有效地激励作为板波的 SH波。LiNb03基板2具有第1主面2a、及与第1主面2a相反侧的第2主面2b。
[0042] 在第1主面2a上形成有第1IDT电极3。图1(b)表示第1IDT电极3的电极构造。第1IDT 电极3具有多根电极指3a和多根电极指3b。多根电极指3a与多根电极指3b相互穿插配合。 [0043] 在第2主面2b上形成有第2IDT电极4。第2IDT电极4在俯视的情况下呈与第1IDT电 极3相同的形状。第1IDT电极3的电极指3a、3b与第2IDT电极4的电极指4a、4b隔着LiNb0 3基 板2而重合。不过，通过施加反相的交流电压，从而IDT电极3与IDT电极4被驱动。
[0044] IDT电极3、4在本实施方式中由A1构成。不过，也可以利用以A1为主体的合金。在 此，主体意味着在IDT电极3、4中50重量％以上由A1构成。再有，也可以是与其他金属的层叠 构造。
[0045] 本实施方式中，通过向IDT电极3与IDT电极4施加反相的交流电压，从而作为板波 可有效地激励SH波的1次模式并对其加以利用。其中，该SH波的1次模式相当于SH波为主体 的高次模式的板波。
[0046] 另外，在本说明书中，SH波为主体的高次模式指的是SH波的1次模式、及与SH波的1 次模式相比更高次的模式。即，将与SH波的基本波即SH波的0次模式相比更高次的模式的板 波作为SH波为主体的高次模式的板波。表现为"SH波为主体"是因为被激励的板波也包含SH 波以外的分量的缘故。不过，"为主体"意味着在被激励的上述模式中振动能量的50%以上 为SH波分量。
[0047] 此外，板波根据位移分量而被分类为拉姆波(弹性波传播方向、及压电体厚度方向 的分量为主)和SH波(SH分量为主）。再有，拉姆波被分类为对称模式(S模式)与反对称模式 (A模式）。在压电体厚度的一半的线处折返时，将位移重叠的模式称为对称模式，将位移为 相反方向模式称为反对称模式。下标的数值表示厚度方向的节的个数。在此模式拉姆波 是1次反对称模式拉姆波。图2表示这些拉姆波的S模式与A模式、及SH波的传播模式的形态。 在图2的(a)~图2(d)中，箭头的朝向表示弹性波的位移方向，在图2(e)、图2(f)中纸面厚度 方向表示弹性波的位移方向。图2 (e)的SH波的0次模式是SH波的基本波，在本实施方式中利 用图2(f)的SH波的1次模式。
[0048]图3是表示在上述LiNb03基板2的欧拉角的（0°，Θ，〇° )中使欧拉角的Θ发生了变化 的情况下的SH波的1次模式的声速的变化的图。在此，在将由电极指间距决定的波长设成λ 时，将LiNb03基板的厚度设成0.U。再有，将IDT电极的膜厚设为0.0U，将占空比设成0.3。 [0049]根据图3可清楚地知道:欧拉角的Θ处于40°~160°的范围内，能实现17500m/秒以 上的高声速。
[0050] 图4是表示与上述同样地构成的弹性波装置1中的欧拉角的Θ与相对带宽的关系的 图。在此，相对带宽指的是构成声表面波谐振器的情况下的反谐振频率与谐振频率的频率 差相对于谐振频率的比例。
[0051] 根据图4可清楚地知道:如果欧拉角的Θ为72°以上、97°以下，那么相对带宽为0.17 以上、即17%以上。在当前的弹性波装置中，相对带宽最大为17%左右。由此，如上述，可知 通过将欧拉角的Θ设为72°以上、97°以下，从而能实现宽频带化。
[0052]更优选的是欧拉角的Θ为79°以上、91°以下，该情况下可以使相对带宽为20%以 上。
[0053]图5是表示上述LiNb03基板2的厚度（Χλ)与相对带宽的关系的图。其中，在此欧拉 角设成(0°，83°，0°)。将IDT电极的膜厚设成0.0U，将占空比设成0.3。
[0054] 根据图5可清楚地知道:如果LiNb03基板2的厚度为0.05λ以上、〇.52λ以下，那么能 将相对带宽设为0.17以上、即17%以上。更优选的是将LiNb03基板2的厚度设为0.07以上、 0.17以下。该情况下，能使相对带宽为20%以上。
[0055]图6是表示IDT电极的占空比与相对带宽的关系的图。在此，LiNb03基板的欧拉角 设为(0°，83°，0°)，厚度设成O.UJDT电极由A1膜构成，厚度设成0.0U。
[0056]根据图6可清楚地知道占空比优选为0.15以上、0.77以下。由此可知能可靠地使相 对带宽为0.17以上、即17%以上。
[0057]图7是表示A1所构成的IDT电极的膜厚(λ)与相对带宽的关系的图。在此，LiNb03基 板的欧拉角也设为(0°，83°，0°)，厚度设为0.认，101'电极的占空比设成0.3。
[0058]根据图7可清楚地知道:A1的膜厚优选为0.035λ以下，该情况下能使相对带宽为 0.17以上、即17%以上。
[0059] 图8是本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的正面剖视图。弹性波装置11具有 LiNb03基板2。1^他03基板2的第1主面2a上形成有IDT电极3<JDT电极3与第1实施方式的IDT 电极3同样地具有多根电极指3a和多根电极指3b。而且，IDT电极3由A1构成。
[0060] 另一方面，在第2实施方式中，在LiNb〇3基板2的第2主面2b设置有A1所构成的电极 膜14。电极膜14在从第1主面2a侧俯视的情况下，呈包含第1IDT电极3的电极指交叉部的外 缘的形状。电极膜14被用作浮置电极。
[0061] IDT电极3及电极膜14也可以取代A1而由以A1为主体的合金形成。再有，也可以是 与其他金属的层叠构造。还有，电极膜14也可以是11)11、附、(>等金属、或者211〇或11'0等的 导电性化合物膜。
[0062]第2实施方式的弹性波装置11中，若向第1IDT电极3施加交流电压，则可以激励以 SH波为主体的高次模式的板波。在本实施方式中，通过利用SH波为主体的高次模式，从而也 可以实现高声速及宽频带。
[0063]图9是表示在上述LiNb03基板的欧拉角的（0°，θ，〇°)中使欧拉角的Θ发生了变化的 情况下的SH波的1次模式的声速的变化的图。在此，在将由电极指间距决定的波长设成λ时， 将LiNb03基板2的厚度设成0. U。再有，将IDT电极3的膜厚设为0.0U，将占空比设成〇. 3。电 极膜14的膜厚设成0.0U。根据图9可清楚地知道:在欧拉角的Θ处于50°~110°的范围内，能 实现20000m/秒以上的高声速。
[0064]图10是表示与上述同样地构成的弹性波装置11中的欧拉角的Θ与相对带宽的关系 的图。在此，相对带宽指的是构成声表面波谐振器的情况下的、反谐振频率与谐振频率的频 率差相对于谐振频率的比例。
[0065]根据图10可清楚地知道：如果欧拉角的Θ为68°以上、96°以下，那么相对带宽为 0.17以上、即17%以上。另外，在φ二0土5°及φ=0±5°的范围内也能获得同样的效果。由此， 如上述通过将欧拉角的Θ设为68°以上、96°以下，从而能实现宽频带化。更优选的是，欧拉角 的Θ为72°以上、92°以下，该情况下能使相对带宽为20%以上。
[0066]图11是表示上述LiNb03基板2的厚度（Χλ)与相对带宽的关系的图。其中，在此欧 拉角设成(0°，83°，0°)。将IDT电极3的膜厚设为0.0U，将占空比设成0.3。电极膜14的膜厚 设成0.0U。
[0067] 根据图11可清楚地知道:如果LiNb03基板2的厚度为0.05λ以上、〇.18λ以下，那么 能使相对带宽为0.17以上、即17%以上。更优选的是将LiNb03基板2的厚度设为0.07以上、 0.16以下。该情况下，能使相对带宽为20%以上。
[0068]图12是表示IDT电极的占空比与相对带宽的关系的图。在此，LiNb03基板2的欧拉 角设为(0°，83°，0°)、厚度设成O.UJDT电极由A1膜，厚度设成0.0U。电极膜14的膜厚设成 0·01λο
[0069] 根据图12可清楚，占空比优选为0.1以上、0.68以下。由此，能可靠地将相对带宽设 为0.17以上、即17%以上。
[0070] 图13是表示A1所构成的IDT电极3的膜厚(λ)与相对带宽的关系的图。在此，LiNb〇3 基板2的欧拉角也设为(0°，83°，0°)、厚度设成O.UJDT电极3的占空比设成0.3。
[0071]根据图13可清楚地知道:A1的膜厚优选为0.022λ以下，该情况下能使相对带宽为 0.17以上、即17%以上。
[0072] 上述第1、第2实施方式中，虽然对声表面波谐振器进行了说明，但本发明的弹性波 装置并未被限定为声表面波谐振器。本发明《、可以广泛应用于具有多个IDT电极的声表面 波滤波器或各种各样的弹性波装置。因此，IDT电极的个数并未特别地被限定。
[0073] 其中，欧拉角（Φ，Θ，Φ)也可以是在晶体学方面等效的方位。
[0074]-符号说明-
[0075] 1···弹性波装置
[0076] 2...LiNb03 基板
[0077] 2a.…第1主面
[0078] 2b.…第2主面
[0079] 3...第1101'电极
[0080] 3a、3b···电极指
[0081 ] 4···第2IDT 电极
[0082] 4a、4b...电极指
[0083] 11...弹性波装置
[0084] 14···电极膜
【主权项】
1. 一种弹性波装置，具备： LiNbO3基板，其具有第1主面、及与该第1主面相反侧的第2主面； 第IIDT电极，其被设置于所述LiNbO3基板的所述第1主面；以及 第2IDT电极，其被设置在所述LiNbO3基板的所述第2主面，且被配置成隔着所述LiNbO3 基板而与所述第IIDT电极重合， 在向所述第IIDT电极与所述第2IDT电极施加了反相的交流电压的情况下，在所述 LiNbO3基板中被激励的弹性波是SH波为主体的高次模式的板波。2. 根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，在所述LiNbO3基板的欧拉角 以下的范围内。3. 根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中， 在将由所述第IIDT电极、所述第2IDT电极的电极指间距决定的波长设成λ时，所述 LiNbO3基板的厚度为0.05λ以上、〇. 52λ以下。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的弹性波装置，其中， 所述第IIDT电极、所述第2IDT电极的占空比为0.15以上、0.77以下。5. 根据权利要求1~4中任一项所述的弹性波装置，其中， 所述第IIDT电极、所述第2IDT电极具有Al或以Al为主体的合金所构成的电极膜，在将 由所述第IIDT电极、所述第2IDT电极的电极指间距决定的波长设成λ时，该电极膜的膜厚为 0·035λ 以下。6. -种弹性波装置，具备： LiNbO3基板，其具有第1主面、及与该第1主面相反侧的第2主面； IDT电极，其被设置于所述LiNbO3基板的所述第1主面；以及 电极膜，其被设置在所述LiNbO3基板的所述第2主面，且被设置成在从所述第1主面侧俯 视的情况下占据被所述ID T电极的外缘包围的整个区域， 在向所述IDT电极施加了交流电压的情况下，在所述LiNbO3基板中被激励的弹性波是SH 波为主体的高次模式的板波。7. 根据权利要求6所述的弹性波装置，其中， 所述LiNb〇3基板的欧拉角:(φ.，0.，. ψ.)中，9:=()士:5°、Φ = 0±5°且Θ处于68°以上、96°以 下的范围内。8. 根据权利要求6或7所述的弹性波装置，其中， 在将由所述IDT电极的电极指间距决定的波长设成λ时，所述LiNbO3基板的厚度为0.05λ 以上、0.18λ以下。9. 根据权利要求6~8中任一项所述的弹性波装置，其中， 所述IDT电极的占空比为0.1以上、0.68以下。10. 根据权利要求6~9中任一项所述的弹性波装置，其中， 所述IDT电极具有Al或以Al为主体的合金所构成的电极膜，在将由所述IDT电极的电极 指间距决定的波长设成λ时，该电极膜的膜厚为0.022λ以下。
【文档编号】H03H9/145GK106031033SQ201580008513
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月17日
【发明人】门田道雄, 木村哲也, 田中秀治, 桥本研也
【申请人】株式会社村田制作所