弹性波器件

1.本发明涉及一种弹性波器件。


背景技术：

2.近年来，在主要用于智能手机等的700mhz到3ghz的频带中， 具有将近80个波段，非常混杂，作为其对策，在第五代移动通信系 统(5g)中，计划使用3.6ghz到4.9ghz的频带，并且在之后的第 六代中，还计划使用6ghz以上的频带。
3.以往，在700mhz到3ghz的频带中，作为压电薄膜而采用：使 用了litao3晶体(lt)、linbo3晶体(ln)的弹性表面波(saw) 器件、体波弹性波的fbar(薄膜压电谐振子；film bulk acousticresonator)器件。但是，关于saw器件的频率f，如果将基板的声 速设定为v、将帘状电极的周期(间距)设定为pitch，则通过f＝v/pitch 来确定该saw器件的频率f，因此根据声速、间距的界限，在高频 侧3.5ghz是界限。
4.另一方面，在使用了压电薄膜的体波弹性波的fbar器件中，包 括：在压电薄膜的上下需要空腔的空腔型fbar；以及声多层膜结构 fbar，其中取代了压电薄膜的单侧的空腔，而具有声多层膜和保持 基板。另外，在空腔型fbar中，包括：使用了aln、scaln的压电 薄膜的结构(例如，参照非专利文献1或2)；使用了ln的单晶薄板 的结构(例如，参照非专利文献3)。在前者的空腔型fbar中，由 于aln、scaln膜等为c轴取向，因此所使用的体波的振动模式仅为 厚度纵向振动。对于该纵波的声速，利用(c33d/密度)
1/2
来表示(c33d 是弹性刚度常数)，对于激励频率而言，严格来讲，会因电极的质量 负荷而降低，但是大致地可利用声速/(2
×
膜厚)来表示。因此，为 了使激励频率成为高频，必须使压电薄膜的膜厚极端地薄。另外，在 使用了ln的单晶薄板的空腔型fbar中，也会由于激励频率与基板 的厚度成反比例，因此为了使激励频率成为高频，必须使压电薄膜的 膜厚极端地薄。在非专利文献1至3所记载的空腔型fbar中，当压 电薄膜的膜厚为0.9～2μm时，得到约2ghz的激励频率、和60db左 右的阻抗比。
5.但是，在这些空腔型fbar中，作为压电薄膜使用了aln、scaln， 由于这些是多晶薄膜，因此导致在超高频上的衰减较大，难以实现良 好特性。例如确认了：在使用了aln的空腔型fbar中，在2ghz 下得到70db的阻抗比，当5ghz时，阻抗比降低至50db(例如，参 照非专利文献4或5)。
6.另外，作为供在高频下使用的声多层膜结构fbar，提出了一种 方案，其具有层叠了如下各部的结构，即：由zno构成的压电薄膜 (厚度t＝波长/2)、层叠有多层声膜的声多层膜、以及保持基板(例 如，参照非专利文献6)。在该弹性波器件中，为了增大基模的激励， 将各声膜的厚度设定为压电薄膜的厚度的一半(即，波长/4)。在该 弹性波器件中，体波的振动模式也是厚度纵向振动，但是在基模的 3ghz下，通过实测，只能得到21db的阻抗比，特性比由aln膜构 成的空腔型fbar差，因此尚未实用化。
7.另外，作为通过声多层膜结构fbar得到较高的谐振频率的结 构，开发出一种高次模薄膜谐振器，其在上下电极之间设置压电体薄 膜，该压电体薄膜层叠有：由zno及aln的
只能得到12db的阻抗比，如果是6ghz，则阻抗比更小，因此也存 在难以实用化的问题。此外，对于非专利文献6、专利文献1所记载 的声多层膜结构fbar而言，仅使用了多晶压电薄膜，在基模下无法 实现良好特性，其频率为3ghz以下。
12.本发明针对上述问题而完成，其目的在于，提供一种弹性波器件， 其能够在6ghz以上的超高频带中得到良好特性，并且能够确保充分 的机械强度。(二)技术方案
13.为了实现上述目的，本发明的弹性波器件的特征在于，具有压电 基板、以与所述压电基板接触的方式设置的电极、以及以与所述压电 基板和/或所述电极接触的方式设置的声多层膜，且构成为利用体波 的谐振特性中的高次模。
14.在本发明的弹性波器件中，能够利用声多层膜来激励频率比基模 (0次)高的高次模(谐波)(1次模、2次模、
···
)。另外，通过 对压电基板的种类、声多层膜的各层厚度进行设定，从而能够得到具 有较大阻抗比的高次模。本发明的弹性波器件能够利用该高次模在 6ghz以上的超高频带中得到阻抗比较大的良好特性。另外，通过使 用高次模，从而不需要使压电基板极端地薄，且在压电基板的上下不 需要空腔，因此即使对于6ghz以上的超高频带，也能够确保充分的 机械强度。在此，阻抗比是谐振频率下的谐振阻抗zr与反谐振频率 下的反谐振阻抗za的比(20
×
log(za/zr))。
15.在本发明的弹性波器件中，优选电极由两个以上的电极构成。另 外，电极可以覆盖压电基板的一个表面整体，也可以覆盖压电基板的 一部分。另外，电极的平面形状可以是圆形、多边形、椭圆形等任意 的形状。另外，关于本发明的弹性波器件，可以是在压电基板的两面 分别具有电极的结构，也可以是两个谐振子串联连接的结构，即在压 电基板与声多层膜之间具有共用电极，并在压电基板的与声多层膜相 反的一侧表面具有两个电极的结构。另外，也可以在压电基板的单面 或者两面具有多个电极，并在压电基板上形成3个以上的谐振子，通 过使它们串联和/或并联连接，从而形成梯式滤波器、多模滤波器。 此外，在压电基板上也包含压电薄膜、压电薄板。
16.在本发明的弹性波器件中，优选，所述声多层膜交替地层叠有低 声阻抗膜和高声阻抗膜。特别地优选，在所述声多层膜中，低声阻抗 膜与高声阻抗膜交替地连续，层叠为3层以上且20层以下。另外， 在这种情况下，优选，在所述声多层膜的各低声阻抗膜及各高声阻抗 膜中，至少3层的厚度是所述体波的0.016波长～0.11波长，优选该 声阻抗膜形成于接近压电基板的层。另外，可以是，所述声多层膜具 有1层以上的所述低声阻抗膜，并具有2层以上的所述高声阻抗膜， 1层的所述低声阻抗膜的厚度或者任意2层的各低声阻抗膜的平均厚 度与任意2层的各高声阻抗膜的平均厚度的和是所述体波的0.07～ 0.15波长。由此，能够以基模的约3倍以上的频率来激励高次模。此 外，体波的波长定义为2
×
(压电基板的厚度)。也可以定义为压电 基板的厚度t与压电基板两面的电极的平均厚度mt相加而得到的有 效厚度(t+mt)。
17.在本发明的弹性波器件中，优选，关于所述声多层膜的各低声阻 抗膜和/或各高声阻抗膜，例如由包含mg合金、sio2、al、si、ge、 ti、zno、si
x
ny、sio
xfy
(在此，x及y是正的实数)、aln、sic、 al2o3、ag、hf、tio2、ni、au、ta、mo、pt、w、以及cu中的至 少其一的膜、或者包含它们中的至少其一的氧化膜、氮化膜、碳化膜 或者碘化膜构成。低声阻抗膜只要由声阻抗比相邻的高声阻抗膜小的 材料构成即可。
18.在本发明的弹性波器件中，优选，所述压电基板由linbo3、 litao3、li2b4o7、或者硅酸镓镧的单晶构成。在这种情况下，容易激 励高次模。此外，关于在fbar中使用的aln、scaln等c轴取向的 压电多晶薄膜，由于压电常数较小，因此难以激励高次模。另外，关 于linbo3(ln)、litao3(lt)等单晶的压电基板，耦合系数较大， 与成膜的多晶膜有所不同，能够使用任意方位角。因此，在利用了体 波的纵波的厚度纵向振动之外，还能够使用利用了横波的厚度剪切振 动。
19.关于本发明的弹性波器件，在利用由linbo3晶体构成的压电基 板的厚度剪切振动的情况下，为了得到较大的阻抗比，优选，压电基 板的欧拉角是(0
°±5°
、66.5
°
～82
°
、0
°
～180
°
)以及(90
°ꢀ±5°
、90
°±5°
、0
°
～180
°
)的任意一方、或者与它们的任意一 方在晶体学上等价的欧拉角，更优选，欧拉角是(0
°±5°
、70
°
～ 81
°
、0
°
～180
°
)、或者与其在晶体学上等价的欧拉角，进一步优 选，欧拉角是(0
°±5°
、72
°
～78
°
、0
°
～180
°
)、或者与其在 晶体学上等价的欧拉角。
20.另外，在利用由linbo3晶体构成的压电基板的厚度纵向振动的 情况下，为了得到较大的阻抗比，优选，压电基板的欧拉角是(0
°ꢀ±5°
、119
°
～133
°
、0
°
～180
°
)、或者与其在晶体学上等价的欧 拉角，更优选，欧拉角是(0
°±5°
、123
°
～129
°
、0
°
～180
°
)、 或者与其在晶体学上等价的欧拉角。
21.另外，在利用由linbo3晶体构成的条带型压电基板的厚度剪切 振动的情况下，为了得到较大的阻抗比，优选，压电基板的欧拉角是 (0
°±5°
、－123
°
～－80
°
、0
°
～180
°
)、或者与其在晶体学上 等价的欧拉角，更优选，欧拉角是(0
°±5°
、－112
°
～－90
°
、0
°
～ 180
°
)、或者与其在晶体学上等价的欧拉角。
22.关于本发明的弹性波器件，在利用由litao3晶体构成的压电基 板的厚度剪切振动的情况下，为了得到较大的阻抗比，优选，压电基 板的欧拉角是(0
°±5°
、56
°
～96
°
、0
°
～180
°
)以及(90
°±ꢀ5°
、90
°±5°
、0
°
～180
°
)的任意一方、或者与它们的任意一方 在晶体学上等价的欧拉角，更优选，欧拉角是(0
°±5°
、62
°
～93
°
、 0
°
～180
°
)、或者与其在晶体学上等价的欧拉角。
23.另外，在利用由litao3晶体构成的压电基板的厚度纵向振动的 情况下，为了得到较大的阻抗比，优选，压电基板的欧拉角是(0
°ꢀ±5°
、112
°
～138
°
、0
°
～180
°
)、或者与其在晶体学上等价的欧 拉角。
24.另外，在利用由litao3晶体构成的条带型压电基板的厚度剪切 振动的情况下，为了得到较大的阻抗比，优选，压电基板的欧拉角是 (0
°±5°
、63
°
～91
°
、0
°
～180
°
)以及(90
°±5°
、90
°±5°
、 0
°
～180
°
)的任意一方、或者与它们的任意一方在晶体学上等价的 欧拉角。
25.关于本发明的弹性波器件，优选，具有保持基板，该保持基板以 在与所述压电基板之间夹持所述声多层膜的方式，设置于所述声多层 膜的与所述压电基板相反的一侧。保持基板只要能够对压电基板、电 极、声多层膜进行支撑，则可以由任意材料构成，例如，由si基板、 水晶基板、蓝宝石基板、玻璃基板、石英基板、锗基板、氧化铝基板 等构成。
26.关于本发明的弹性波器件，为了得到较大的阻抗比，可以是，所 述压电基板由两个重叠构成，在一个压电基板中，上表面的欧拉角是 (φ、θ、ψ)，且下表面的欧拉角是(φ、θ+180
°
、ψ)，在另 一个压电基板中，上表面的欧拉角是(φ、θ+180
°
、ψ)，且下表 面的欧拉角
是(φ、θ、ψ)，或者，在一个压电基板中，上表面的 欧拉角是(φ、θ、ψ)，且下表面的欧拉角是(φ、θ+180
°
、ψ)， 在另一个压电基板中，上表面的欧拉角是(φ、θ+180
°
、ψ+ 180
°
)，且下表面的欧拉角是(φ、θ、ψ+180
°
)，或者，在一个 压电基板中，上表面的欧拉角是(φ、θ、ψ)，且下表面的欧拉角 是(φ、θ+180
°
、ψ)，在另一个压电基板中，上表面的欧拉角是 (φ、θ、ψ+180
°
)，且下表面的欧拉角是(φ、θ+180
°
、ψ +180
°
)，且构成为利用所述压电基板的厚度纵向振动的2倍波的约 3倍或者约5倍的高次模。在这种情况下，优选，各压电基板由linbo3晶体、或者litao3晶体构成，所述linbo3晶体具有φ＝－5
°
～5
°
、 θ＝119
°
～133
°
、ψ＝0
°
～180
°
、或者与它们在晶体学上等价的 欧拉角，所述litao3晶体具有φ＝－5
°
～5
°
、θ＝112
°
～138
°
、 ψ＝0
°
～180
°
、或者与它们在晶体学上等价的欧拉角。此外，当重 叠了两个压电基板时，体波的波长是2
×
(两个压电基板的合计厚度)。
27.另外，关于本发明的弹性波器件，为了得到较大的阻抗比，可以 是，所述压电基板由两个重叠构成，在一个压电基板中，上表面的欧 拉角是(φ、θ、ψ)，且下表面的欧拉角是(φ、θ+180
°
、ψ)， 在另一个压电基板中，上表面的欧拉角是(φ、θ+180
°
、ψ)，且 下表面的欧拉角是(φ、θ、ψ)，或者，在一个压电基板中，上表 面的欧拉角是(φ、θ、ψ)，且下表面的欧拉角是(φ、θ+180
°
、 ψ)，在另一个压电基板中，上表面的欧拉角是(φ、θ+180
°
、ψ +180
°
)，且下表面的欧拉角是(φ、θ、ψ+180
°
)，或者，在一 个压电基板中，上表面的欧拉角是(φ、θ、ψ)，且下表面的欧拉 角是(φ、θ+180
°
、ψ)，在另一个压电基板中，上表面的欧拉角 是(φ、θ、ψ+180
°
)，且下表面的欧拉角是(φ、θ+180
°
、 ψ+180
°
)，且构成为利用所述压电基板的厚度剪切振动的2倍波的 约3倍或者约5倍的高次模。在这种情况下，可以是，所述压电基板 为条带型。
28.另外，在这种情况下，当利用厚度剪切振动时，优选，各压电基 板由linbo3晶体、或者litao3晶体构成，所述linbo3晶体具有φ ＝－5
°
～5
°
、θ＝66.5
°
～82
°
、ψ＝0
°
～180
°
、或者φ＝85
°
～ 95
°
、θ＝85
°
～95
°
、ψ＝0
°
～180
°
、或者与它们在晶体学上等 价的欧拉角，所述litao3晶体具有φ＝－5
°
～5
°
、θ＝56
°
～96
°
、 ψ＝0
°
～180
°
、或者φ＝85
°
～95
°
、θ＝85
°
～95
°
、ψ＝0
°
～ 180
°
、或者与它们在晶体学上等价的欧拉角。另外，当为条带型时， 优选，各压电基板由linbo3晶体、或者litao3晶体构成，所述linbo3晶体具有φ＝－5
°
～5
°
、θ＝－123
°
～－80
°
、ψ＝0
°
～180
°
、 或者与它们在晶体学上等价的欧拉角，所述litao3晶体具有φ＝－ 5
°
～5
°
、θ＝63
°
～91
°
、ψ＝0
°
～180
°
、或者φ＝85
°
～95
°
、 θ＝85
°
～95
°
、ψ＝0
°
～180
°
、或者与它们在晶体学上等价的欧 拉角。
29.另外，在这些压电基板由两个重叠构成的情况下，优选，在所述 声多层膜中，交替地层叠有1层以上的低声阻抗膜和2层以上的高声 阻抗膜，1层的所述低声阻抗膜的厚度或者任意2层的各低声阻抗膜 的平均厚度与任意2层的各高声阻抗膜的平均厚度的和是所述体波 的0.02～0.09波长。
30.在此，欧拉角(φ、θ、ψ)是右手系，表示压电基板的剖切面、 和弹性波的传播方向。即，相对于构成压电基板的晶体、lt或者ln 的晶轴x、y、z而言，将z轴作为旋转轴，使x轴逆时针旋转φ， 得到x’轴。接着，将该x’轴作为旋转轴，使z轴逆时针旋转θ， 得到z’轴。此时，将z’轴作为法线，将包含x’轴的面作为压电 基板的剖切面。另外，弹性波的传播方向设定为将z’轴作为旋转轴 使x’轴逆时针旋转ψ的方向。另外，将通过这些旋转使y轴移动 所得到的与x’轴及z’轴垂直的轴作为y’轴。
31.通过这样定义欧拉角，例如，关于40
°
旋转y板x方向传播， 利用欧拉角表示为(0
°
、－50
°
、0
°
)，关于40
°
旋转y板90
°
x 方向传播，利用欧拉角表示为(0
°
、－50
°
、90
°
)。此外，当以期 望的欧拉角切取压电基板时，相对于欧拉角的各成分而言，有可能产 生最大为
±
0.5
°
程度的误差。关于弹性波的特性，在(φ、θ、ψ) 欧拉角中，关于φ、ψ，基本上没有
±5°
程度的偏差引起的特性差。 另外，对于欧拉角(0
°
、θ、0
°
)，就欧拉角而言，(0
°
、θ+360
°
、 0
°
)是等价的面。另一方面，就欧拉角而言，(0
°
、θ+180
°
、0
°
) 虽然不是与(0
°
、θ、0
°
)等价的面，但是具有基板正反面的关系。 但是，当压电基板作为单板使用时，在弹性波器件中，正反面呈现相 同的特性，因此这里将基板正反面关系的方位也视为等价的面。(三)有益效果
32.根据本发明，能够提供一种弹性波器件，其能够在6ghz以上的 超高频带中得到良好特性，并且能够确保充分的机械强度。
附图说明
33.在图1中，(a)是表示本发明实施方式的弹性波器件的立体图， (b)是(a)的侧视图，(c)是表示(a)的弹性波器件的、上部电 极为两个的变形例的立体图，(d)是(c)的侧视图，(e)是表示(a) 的弹性波器件的、上部电极为三个的变形例的立体图，(f)是(e) 的侧视图，(g)是(e)的等价电路。在图2中，(a)是表示本发明实施方式的弹性波器件的、构成细 长的条带型结构的变形例的立体图，(b)是(a)的侧视图，(c)是 表示(a)的弹性波器件的、上部电极为两个的变形例的立体图，(d) 是(c)的侧视图，(e)是表示(a)的弹性波器件的、具有细长的槽 状切口的变形例的立体图，(f)是(e)的侧视图，(g)是表示(a) 的弹性波器件的、上部电极为三个的变形例的立体图，(h)是(g) 的侧视图，(i)是(g)的等价电路。图3是表示图1的(a)及(b)所示的弹性波器件的、将压电基 板设定为(0
°
、75
°
、ψ)ln基板、将声多层膜的各层的平均厚度 设定为激励的体波的(a)0.25波长、(b)0.05波长时的、厚度剪切 振动的频率特性的曲线图。图4是表示图1的(a)及(b)所示的弹性波器件的、将压电基 板设定为(0
°
、θ、ψ)ln基板、将声多层膜的各层的平均厚度设 定为0.05波长时的、厚度剪切振动的高次模的(a)带宽(bandwidth)、 (b)阻抗比(impedance ratio)的θ关联性的曲线图。在图5中，将图1的(a)及(b)所示的弹性波器件的、压电基 板设定为(0
°
、75
°
、ψ)ln基板，(a)是将高声阻抗膜的厚度设 定为0.0625波长时的、低声阻抗膜的厚度与厚度剪切振动的高次模 的阻抗比的关系的曲线图，(b)是将低声阻抗膜的厚度设定为0.0625 波长时的、高声阻抗膜的厚度与厚度剪切振动的高次模的阻抗比的关 系的曲线图，(c)是声多层膜的各层的平均厚度与厚度剪切振动的高 次模的阻抗比的关系的曲线图。图6是表示图1的(a)及(b)所示的弹性波器件的、将压电基 板设定为(0
°
、75
°
、ψ)ln基板、将声多层膜的各层的平均厚度 设定为0.05波长时的、声多层膜的层数与厚度剪切振动的高次模的 阻抗比的关系的曲线图。图7是表示图1的(a)及(b)所示的弹性波器件的、将压电基 板设定为(90
°
、90
°
、ψ)ln基板时的、声多层膜的各层的平均 厚度与厚度剪切振动的高次模的阻抗比的关系的曲线图。
在图8中，关于图1的(a)及(b)所示的弹性波器件，(a)是 将压电基板设定为(0
°
、126
°
、ψ)ln基板、将声多层膜的各层 的平均厚度设定为0.05波长时的、厚度纵向振动的频率特性的曲线 图，(b)是将压电基板设定为(0
°
、θ、ψ)ln基板、将声多层膜 的各层的平均厚度设定为0.05波长时的、厚度纵向振动的高次模的 阻抗比的θ关联性的曲线图，(c)是将压电基板设定为(0
°
、126
°
、 ψ)ln基板时的、声多层膜的各层的平均厚度与厚度纵向振动的高 次模的阻抗比的关系的曲线图。在图9中，关于图2的(a)及(b)所示的条带型的弹性波器件， (a)是将压电基板设定为(0
°
、θ、18
°
)ln基板、将声多层膜 的各层的平均厚度设定为0.05波长时的、厚度剪切振动的高次模的 阻抗比的θ关联性的曲线图，(b)是将压电基板设定为(0
°
、－100
°
、 18
°
)ln基板时的、声多层膜的各层的平均厚度与厚度剪切振动的 高次模的阻抗比的关系的曲线图。在图10中，关于图1的(a)及(b)所示的弹性波器件，(a) 是将压电基板设定为(0
°
、θ、ψ)lt基板、将声多层膜的各层的 平均厚度设定为0.05波长时的、厚度剪切振动的高次模的阻抗比的 θ关联性的曲线图，(b)是将压电基板设定为(0
°
、74
°
、ψ)lt 基板时的、声多层膜的各层的平均厚度与厚度剪切振动的高次模的阻 抗比的关系的曲线图，(c)是将压电基板设定为(90
°
、90
°
、ψ) lt基板时的、声多层膜的各层的平均厚度与厚度剪切振动的高次模 的阻抗比的关系的曲线图。在图11中，关于图1的(a)及(b)所示的弹性波器件，(a) 是将压电基板设定为(0
°
、θ、ψ)lt基板、将声多层膜的各层的 平均厚度设定为0.05波长时的、厚度纵向振动的高次模的阻抗比的 θ关联性的曲线图，(b)是将压电基板设定为(0
°
、130
°
、ψ)lt 基板时的、声多层膜的各层的平均厚度与厚度纵向振动的高次模的阻 抗比的关系的曲线图。在图12中，关于图2的(a)及(b)所示的条带型的弹性波器 件，(a)是将压电基板设定为(0
°
、θ、ψ)lt基板、将声多层膜 的各层的平均厚度设定为0.05波长时的、厚度剪切振动的高次模的 阻抗比的θ关联性的曲线图，(b)是将压电基板设定为(0
°
、74
°
、 175
°
)lt基板时的、声多层膜的各层的平均厚度与厚度剪切振动的 高次模的阻抗比的关系的曲线图，(c)是将压电基板设定为(90
°
、 90
°
、37
°
)lt基板时的、声多层膜的各层的平均厚度与厚度剪切 振动的高次模的阻抗比的关系的曲线图。图13是表示图1的(a)及(b)所示的弹性波器件的、将压电 基板设定为(90
°
、90
°
、ψ)ln基板时的、任意2层低声阻抗膜 的平均厚度与2层高声阻抗膜的平均厚度的和与厚度剪切振动的高 次模的阻抗比的关系的曲线图。图14是表示本发明实施方式的弹性波器件的、压电基板由两层 构成的变形例的侧视图。图15是表示图14所示的弹性波器件的、将压电基板设定为(0
°
、 126
°
、ψ)ln基板(0
°
、306
°
、ψ)/(0
°
、306
°
、ψ)ln基 板(0
°
、126
°
、ψ)时的、厚度纵向振动的频率特性的曲线图。图16的(a)是表示图1的(a)及(b)所示的弹性波器件的、 将压电基板设定为(0
°
、126
°
、0
°
)ln基板时的、厚度纵向振动 的基模的约3倍的高次模附近的频率特性的曲线图，(b)是表示图 15所示的厚度纵向振动的2倍波的约3倍的高次模(9.8ghz)附近 的频率特性的曲线图。图17是表示图14所示的弹性波器件的、将压电基板设定为(0
°
、 126
°
、ψ)ln基板
(0
°
、306
°
、ψ)/(0
°
、306
°
、ψ)ln基 板(0
°
、126
°
、ψ)时、以及将压电基板设定为(0
°
、126
°
、ψ) ln基板(0
°
、306
°
、ψ)/(0
°
、306
°
、ψ+180
°
)ln基板(0
°
、 126
°
、ψ+180
°
)时、以及图1的(a)及(b)所示的弹性波器件 的、将压电基板设定为(0
°
、126
°
、ψ)ln基板时的、(a)低声 阻抗膜的厚度与厚度纵向振动的高次模的阻抗比的关系的曲线图、 (b)低声阻抗的平均厚度与高声阻抗的平均厚度的和与厚度纵向振 动的高次模的阻抗比的关系的曲线图。图18是表示图14所示的弹性波器件的、将压电基板设定为(0
°
、 74
°
、0
°
)ln基板(0
°
、254
°
、0
°
)/(0
°
、254
°
、0
°
)ln 基板(0
°
、74
°
、0
°
)、(0
°
、74
°
、0
°
)ln基板(0
°
、254
°
、 0
°
)/(0
°
、254
°
、180
°
)ln基板(0
°
、74
°
、180
°
)、(0
°
、 74
°
、0
°
)ln基板(0
°
、254
°
、0
°
)/(0
°
、74
°
、180
°
)ln 基板(0
°
、254
°
、180
°
)、(0
°
、74
°
、0
°
)ln基板(0
°
、254
°
、 0
°
)/(0
°
、254
°
、90
°
)ln基板(0
°
、74
°
、90
°
)、以及(0
°
、 74
°
、0
°
)ln基板(0
°
、254
°
、0
°
)/(0
°
、74
°
、90
°
)ln 基板(0
°
、254
°
、90
°
)时、以及图1的(a)及(b)所示的弹性 波器件的、将压电基板设定为(0
°
、74
°
、0
°
)ln基板时的、低 声阻抗的平均厚度与高声阻抗的平均厚度的和与厚度剪切振动的高 次模的阻抗比的关系的曲线图。
具体实施方式
34.下面基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1至图18表示本发明实施方式的弹性波器件。如图1和图2所示，弹性波器件10以利用体波的谐振特性中的 高次模的方式构成，具有压电基板11、电极12、声多层膜13、保持 基板14。
35.压电基板11由linbo3、litao3、li2b4o7、或者硅酸镓镧的单晶 构成。电极12由两个以上的电极构成，分别形成较薄的板状。各电 极12沿着压电基板11的表面分别粘贴在压电基板11的一个表面或 者另一个表面。各电极12既可以以覆盖压电基板11的表面整体的方 式设置，也可以以覆盖压电基板11的表面的一部分的方式设置。另 外，各电极12的平面形状可以是任何形状，也可以如图1的(a)所 示为圆形，也可以如图1的(c)、(e)所示为矩形状。
36.另外，如图1的(a)、(b)、图2的(a)、(b)、(e)、(f)所示， 电极12由一对电极构成，可以分别设置于压电基板11的一个表面及 另一个表面。另外，如图1的(c)、(d)、图2的(c)、(d)所示， 电极12由三个构成，以构成两个谐振子串联连接的结构的方式，一 个电极12以作为共用电极覆盖压电基板11的一个表面的方式设置， 剩下的两个电极12并列设置于压电基板11的另一个表面。另外，如 图1的(e)、(f)、图2的(g)、(h)所示，电极12由四个电极构成， 以三个谐振子构成呈串联或者并联连接的结构的方式，一个电极12 以作为共用电极覆盖压电基板11的一个表面的方式设置，剩下的三 个电极12并列设置于压电基板11的另一个表面。另外，这些电极 12的个数可以更多。
37.如图1和图2所示，声多层膜13粘贴于设置于压电基板11的一 个表面的电极12的、与压电基板11相反的一侧的面上。就声多层膜 13而言，从压电基板11的侧朝向其相反侧，低声阻抗膜13a与高声 阻抗膜13b交替地层叠。另外，优选声多层膜13的低声阻抗膜13a 与高声阻抗膜13b交替且连续地层叠为3层以上且20层以下。在图 1和图2所示的具体的一例中，最接近压电基板11的层是低声阻抗 膜13a，低声阻抗膜13a与高声阻抗膜13b交替且连续地层叠6层。
38.各低声阻抗膜13a及各高声阻抗膜13b即使在使用体波的纵波及 横波的任意一种的情况下，也由包含表1或者表2所示的材料的至少 其一的膜、或者包含这些膜中的至少其一的氧化膜、氮化膜、碳化膜 或者碘化膜构成。此外，表1中的zl是体波的纵波的声阻抗，c33 是弹性刚度常数，表2中的zs是体波的横波的声阻抗，c44是弹性 刚度常数。另外，表1和表2中的si
x
ny的、x及y是正的实数。
39.[表1] 材料密度(kg
·
m3)c33vi(m/s)zi(ns/m3)mg合金18007.222e+1063341.140e+07sio222107.850e+1059601.317e+07al26991.113e+1164221.733e+07si23292.365e+11100772.347e+07ge53231.26e+1148662.590e+07ti45101.661e+1160692.737e+07zno56652.096e+1160833.446e+07si
x
ny32003.710e+11107673.446e+07aln32603.950e+11110083.588e+07sic32004.580e+11119633.828e+07al2o338004.170e+11104763.981e+07ag105001.527e+1138144.004e+07hf133101.380e+1132194.285e+07cu89302.106e+1148564.337e+07tio242494.700e+11105174.469e+07ni88453.115e+1159345.249e+07au193002.202e+1133786.519e+07ta166782.668e+1140006.671e+07mo102194.696e+1167796.927e+07pt214003.356e+1139608.474e+07w192655.214e+1152021.002e+08[表2] 材料密度(kg
·
m3)c44v(m/s)zs(ns/m3)mg合金18001.667e+1030435.478e+06sio222103.120e+1037578.304e+06al26992.610e+1031108.393e+06si23297.227e+1055701.297e+07ti45104.380e+1031161.405e+07ge53234.09e+1027711.475e+07zno56654.230e+1027331.548e+07ag105003.290e+1017701.859e+07si
x
ny32001.130e+1159421.902e+07
hf133102.847e+1014621.947e+07aln32601.180e+1160161.961e+07cu89305.140e+1023992.142e+07tio242491.232e+1153852.288e+07sic32001.650e+1171812.298e+07al2o338001.460e+1161982.355e+07au193002.990e+1012452.402e+07ni88459.290e+1032412.867e+07mo102191.068e+1132333.304e+07pt214005.968e+1016703.574e+07ta166788.249e+1022243.709e+07w192651.604e+1128855.559e+07
[0041]
各低声阻抗膜13a由声阻抗比相邻的高声阻抗膜13b小的材料构 成。各低声阻抗膜13a可以由相同的材料构成，也可以由不同的材料 构成。另外，各高声阻抗膜13b也可以由相同的材料构成，也可以由 不同的材料构成。在图1和图2所示的具体的一例中，各低声阻抗膜 13a由al膜构成，各高声阻抗膜13b由w膜构成。
[0042]
保持基板14以在与压电基板11之间夹持声多层膜13的方式粘 贴于声多层膜13的与压电基板11相反的一侧的面上。保持基板14 以支撑压电基板11、电极12、声多层膜13的方式设置。在图1和图2所示的具体的一例中，保持基板14由si基板构成，除此之外，也 可以由水晶基板、蓝宝石基板、玻璃基板、石英基板、锗基板、氧化 铝基板等构成。
[0043]
如图1的(a)及(b)所示，弹性波器件10可以是电极12由一 对电极构成的结构。另外，如图1的(c)及(d)所示，也可以形成 在压电基板11的另一个表面、即与声多层膜13相反的一侧的面上设 置有两个电极(上部电极)12，在压电基板11的一个表面上设置有 一个电极(下部电极)12的、两个谐振子串联连接的结构。在这种 情况下，通过使上部电极12成为输入输出电极，使下部电极12成为 接地公共电极，从而能够构成多模滤波器。
[0044]
另外，如图2所示，弹性波器件10可以形成细长的条带型结构。 在该结构中，以设置于压电基板11的另一个表面、即与声多层膜13 相反的一侧的面上的电极12的、一对长边侧的侧面与压电基板11的 侧面位置对齐的方式形成。在这种情况下，如图2的(a)及(b)所 示，可以是电极12由一对电极构成的结构。另外，如图2的(c)及 (d)所示，也可以形成在压电基板11的另一个表面设置有两个电极 (上部电极)12，在压电基板11的一个表面设置有一个电极(下部 电极)12的、两个谐振子串联连接的结构。在这种情况下，通过使 上部电极12成为输入输出电极，使下部电极12成为接地公共电极， 从而能够构成多模滤波器。另外，如图2的(e)及(f)所示，也可 以以在从压电基板11到声多层膜13分别对置的一对侧缘上该侧缘间 的宽度变窄的方式留下一个端部和另一个端部而制作细长的槽状(矩 形状)切口15，并形成条带型的结构。
[0045]
另外，如图1的(e)、(f)、图2的(g)、(h)所示，弹性波器 件10可以形成设置有三个上部电极12、设置有一个下部电极且那些 电极12连接的结构。在这种情况下，通过将三个上部电极12分别作 为滤波器的输入电极、输出电极、接地公共电极，并将下部电极12 作为连接该三个谐振子的共用电极，从而能够分别构成图1的(g) 及图2的(i)的等价电路所示
的t型梯式滤波器。另外，上部电极 12、下部电极12可以分别是4个以上、2个以上。在这种情况下， 能够构成级数更多的梯式滤波器。此外，图1所示的弹性波器件10 能够利用压电基板11的厚度剪切振动、或者压电基板11的厚度纵向 振动。另外，图2所示的弹性波器件10能够利用压电基板11的厚度 剪切振动。
[0046]
接着，对作用进行说明。弹性波器件10利用声多层膜13能够激励比基模(0次)频率高 的高次模(1次模、2次模、
···
)。另外，通过设定压电基板11的 种类、声多层膜13的各层厚度，从而能够得到具有较大的阻抗比的 高次模。弹性波器件10使用该高次模，从而能够在6ghz以上的超 高频带中，得到阻抗比较大的良好特性。另外，通过使用高次模，从 而不需要使压电基板11极端地薄，在压电基板11的上下不需要空腔， 因此即使对于6ghz以上的超高频带，也能够确保充分的机械强度。
[0047]
此外，在图1的(a)及图2的(a)中，m轴在压电基板(
±
90
°
、
ꢀ±
90
°
、ψ)时表示y轴，在其以外的欧拉角时表示x轴。另外， 如图1的(a)及图2的(a)所示，ψ是从m轴起逆时针方向上与 垂直于与旋转的m轴接触的面的方向n的角度。
[0048]
(ln基板的厚度剪切振动)关于图1的(a)及(b)所示的弹性波器件10，使用ln基板的 压电基板11求出了厚度剪切振动的频率特性、以及高次模的阻抗比 等。将设置于压电基板11的另一个表面、即与声多层膜13相反的一 侧的面上的电极12(以下称为“上部电极”)设定为al电极(厚度 50nm)，将压电基板11设定为欧拉角为(0
°
、75
°
、ψ)的ln基 板(厚度1μm)，将压电基板11与声多层膜13之间的电极12(以下 称为“下部电极”)设定为al电极(厚度50nm)。另外，将声多层膜13设定为使al膜的低声阻抗膜13a与w膜的高声阻抗膜13b交替地 层叠了6层的结构，将保持基板14设定为si基板。此外，在此，虽 然区别下部电极的al电极、以及第一层的低声阻抗膜13a的al膜二 者的厚度，但在该二者是相同材料的情况下，可以将二者相加的膜厚 作为低声阻抗膜13a的厚度。
[0049]
此外，电极12为了抑制质量负荷引起的频率降低，上部电极采 用低密度且薄至50nm的al电极。另外，以下仅用(φ、θ、ψ) 来表示欧拉角(φ、θ、ψ)。
[0050]
在图3的(a)中示出使声多层膜13的各层的平均厚度成为激励 的体波的0.25波长(压电基板11的厚度的一半)时的频率特性。如 图3的(a)所示，确认了厚度剪切振动的基本谐振频率(基模)的 1.9ghz被较强地激励并得到73db的阻抗比。另外，也确认了基模的 约3.6倍的6.9ghz的高次模的阻抗比是40db左右。
[0051]
接着，在图3的(b)中示出使声多层膜13的各层的平均厚度成 为图3的(a)的1/5、即0.05波长时的频率特性。如图3的(b)所 示，确认了6.9ghz的高次模频率的谐振特性被较强地激励并得到 72db的阻抗比。这与图3的(a)的基模的阻抗比73db是相同程度。 另外，确认了基模1～2ghz频带中的激励被分成三个，各个阻抗比 被抑制为17db以下，作为寄生而影响较少。
[0052]
接着，分别在图4的(a)及(b)中示出将压电基板11设定为 (0
°
、θ、ψ)ln基板、将声多层膜13的各层的平均厚度设定为 0.05波长时的、约7ghz的高次模的带宽(bandwidth)及阻抗比 (impedance ratio)的θ关联性。此外，在厚度振动下，在相对于厚 度垂直的水平面上的电极12的形状相对于x方向及y方向而言基本 上对称，因此ψ＝0
°
～180
°
(以下也同
样)。如图4的(b)所示， 确认了阻抗比在θ＝66.5
°
～82
°
下得到50db以上，在θ＝70
°
～ 81
°
下得到60db以上，在θ＝72
°
～78
°
下得到70db以上。
[0053]
接着，根据图4的(b)的结果求出将压电基板11设定为(0
°
、 75
°
、ψ)ln基板、将高声阻抗膜13b的厚度设定为0.0625波长时 的、低声阻抗膜13a的厚度与约7ghz的高次模的阻抗比的关系，并 在图5的(a)中示出。如图5的(a)所示，确认了阻抗比在低声阻 抗膜13a的厚度为0.016波长～0.11波长下得到50db以上，在0.026 波长～0.10波长下得到60db以上，在0.0375波长～0.09波长下得到 70db以上。
[0054]
接着，求出将压电基板11设定为(0
°
、75
°
、ψ)ln基板、 将低声阻抗膜13a的厚度设定为0.0625波长时的、高声阻抗膜13b 的厚度与约7ghz的高次模的阻抗比的关系，并在图5的(b)中示 出。如图5的(b)所示，确认了阻抗比在高声阻抗膜13b的厚度为 0.016波长～0.107波长下得到50db以上，在0.025波长～0.10波长 下得到60db以上，在0.038波长～0.08波长下得到70db以上。
[0055]
接着，求出将压电基板11设定为(0
°
、75
°
、ψ)ln基板时 的、声多层膜13的各层的平均厚度与约7ghz的高次模的阻抗比的 关系，并在图5的(c)中示出。如图5的(c)所示，确认了阻抗比 在声多层膜13的各层的平均厚度为0.023波长～0.097波长下得到 50db以上，在0.032波长～0.087波长下得到60db以上，在0.043 波长～0.07波长下得到70db以上。
[0056]
接着，求出将压电基板11设定为(0
°
、75
°
、ψ)ln基板、 将声多层膜13的各层的平均厚度设定为0.05波长时的、声多层膜13 的层数与约7ghz的高次模的阻抗比的关系，并在图6中示出。如图 6所示，确认了阻抗比在声多层膜13为3层以上下得到60db以上， 在4层～20层下得到70db以上。此外，如果声多层膜13超过20层， 则有可能在压电基板11上产生较大的翘曲、裂纹等，存在制造上的 问题，因此优选为20层以下。
[0057]
根据图6的结果，例如，在声多层膜13的从第一层到第四层的 厚度分别是0.05波长、第五层及第六层是2波长时，声多层膜13的 6层的平均厚度为0.7波长。但是，实际上，由于从第一层到第四层 的厚度分别满足0.05波长的条件，因此能够实现高阻抗。因此，声 多层膜13的各层的平均厚度可以用从压电基板11的侧到第三层或者 第四层的平均厚度、或者声多层膜13中的任意的连续的3层或者4 层的平均厚度来计算。此外，在第一层附近作为电极12而使用了非 常薄的多层膜电极12的情况下，由于作为电极12进行作用，因此也 有不作为声多层膜13进行作用的情况下。另外，如al电极那样，能 够兼作电极12和声阻抗膜的电极12也能够作为声多层膜13的层而 包含。
[0058]
接着，求出将压电基板11设定为(90
°
、90
°
、ψ)ln基板时 的、声多层膜13的各层的平均厚度与约7ghz的高次模的阻抗比的 关系，并在图7中示出。如图7所示，确认了阻抗比在声多层膜13 的各层的平均厚度为0.02波长～0.095波长下得到50db以上，在0.03 波长～0.088波长下得到60db以上，在0.05波长～0.07波长下得到 70db以上。
[0059]
(ln基板的厚度纵向振动)关于图1的(a)及(b)所示的弹性波器件10，使用ln基板的 压电基板11求出了厚度纵向振动的频率特性、以及高次模的阻抗比 等。将上部电极设定为al电极(厚度50nm)，将压电基板11设定为 (0
°
、126
°
、ψ)ln基板(厚度1μm)，将下部电极设定为al电 极(厚度50nm)。另外，将声多层膜13设定为使al膜的低声阻抗膜 13a与w膜的高声阻抗膜13b交替地层叠了6层的结构，将保持基板 14设定为si基板。
[0060]
在图8的(a)中示出将声多层膜13的各层的平均厚度设定为0.05 波长时的频率特性。如图8的(a)所示，确认了在厚度纵向振动的 高次模下，图3的(b)的厚度剪切振动的高次模的约1.6倍的、11ghz 频率的谐振特性被较强地激励，得到63db的阻抗比。高次模的频率 的不同是体波的横波的声速与纵波的声速的差引起的。根据这些结 果，可知，当利用厚度纵向振动的高次模时，虽然阻抗比变低，但是 能够实现更高频的器件。
[0061]
接着，在图8的(b)中示出将压电基板11设定为(0
°
、θ、 ψ)ln基板、将声多层膜13的各层的平均厚度设定为0.05波长时 的、约11ghz的高次模的阻抗比的θ关联性。如图8的(b)所示， 确认了阻抗比在θ＝119
°
～133
°
下得到50db以上，在θ＝123
°
～ 129
°
下得到60db以上。
[0062]
接着，根据图8的(b)的结果求出将压电基板11设定为(0
°
、 126
°
、ψ)ln基板时的、声多层膜13的各层的平均厚度与约11ghz 的高次模的阻抗比的关系，并在图8的(c)中示出。如图8的(c) 所示，确认了阻抗比在声多层膜13的各层的平均厚度为0.032波长～ 0.08波长下得到50db以上，在0.043波长～0.07波长下得到60db以 上。
[0063]
(条带型的ln基板的厚度剪切振动)关于图2的(a)及(b)所示的条带型的弹性波器件10，使用 ln基板的压电基板11求出了厚度剪切振动的高次模的阻抗比等。将 上部电极设定为al电极(厚度50nm)，将压电基板11设定为(0
°
、 θ、18
°
)ln基板(厚度1μm)，将下部电极设定为al电极(厚度 50nm)。另外，将声多层膜13设定为使al膜的低声阻抗膜13a与w 膜的高声阻抗膜13b交替地层叠了6层的结构，将保持基板14设定 为si基板。
[0064]
在图9的(a)中示出将声多层膜13的各层的平均厚度设定为0.05 波长时的、高次模的阻抗比的θ关联性。如图9的(a)所示，确认 了阻抗比在θ＝－123
°
～－80
°
下得到50db以上，在－112
°
～－ 90
°
下得到60db以上。此外，用18
°
代表了ψ，虽然由于上部电极12的结构等ψ的最佳值多少有些不同，但是在ψ＝0
°
～180
°
的范 围中，阻抗比的差收敛在2db以内。
[0065]
接着，根据图9的(a)的结果求出将压电基板11设定为(0
°
、 －100
°
、18
°
)ln基板时的、声多层膜13的各层的平均厚度与高 次模的阻抗比的关系，并在图9的(b)中示出。如图9的(b)所示， 确认了阻抗比在声多层膜13的各层的平均厚度为0.02波长～0.1波 长下得到50db以上，在0.025波长～0.088波长下得到60db以上。
[0066]
(lt基板的厚度剪切振动)关于图1的(a)及(b)所示的弹性波器件10，使用lt基板的 压电基板11求出了厚度剪切振动的高次模的阻抗比等。将上部电极 设定为al电极(厚度50nm)，将压电基板11设定为(0
°
、θ、ψ) 的lt基板(厚度1μm)，将下部电极设定为al电极(厚度50nm)。 另外，将声多层膜13设定为使al膜的低声阻抗膜13a与w膜的高 声阻抗膜13b交替地层叠了6层的结构，将保持基板14设定为si基 板。
[0067]
在使用了lt基板时，由于横波声速比ln慢，因此厚度剪切振 动的高次模频率变低。使用了最佳方位角附近的lt时的高次模频率 是约6.1ghz。在图10的(a)中示出将声多层膜13的各层的平均厚 度设定为0.05波长时的、该约6.1ghz的高次模的阻抗比的θ关联性。 如图10的(a)所示，确认了阻抗比在θ＝56
°
～96
°
下得到50db 以上，在θ＝62
°
～93
°
下得到60db以上。
[0068]
接着，根据图10的(a)的结果求出将压电基板11设定为(0
°
、 74
°
、ψ)lt基板时的、
声多层膜13的各层的平均厚度与约6.1ghz 的高次模的阻抗比的关系，并在图10的(b)中示出。如图10的(b) 所示，确认了阻抗比在声多层膜13的各层的平均厚度为0.02波长～ 0.083波长下得到50db以上，在0.033波长～0.075波长下得到60db 以上。
[0069]
接着，求出将压电基板11设定为(90
°
、90
°
、ψ)lt基板时 的、声多层膜13的各层的平均厚度与约6.1ghz的高次模的阻抗比的 关系，并在图10的(c)中示出。如图10的(c)所示，确认了阻抗 比在声多层膜13的各层的平均厚度为0.023波长～0.088波长下得到 50db以上，在0.036波长～0.07波长下得到60db以上。
[0070]
(lt基板的厚度纵向振动)关于图1的(a)及(b)所示的弹性波器件10，使用lt基板的 压电基板11求出了厚度纵向振动的高次模的阻抗比等。将上部电极 设定为al电极(厚度50nm)，将压电基板11设定为(0
°
、θ、ψ) lt基板(厚度1μm)，将下部电极设定为al电极(厚度50nm)。另 外，将声多层膜13设定为使al膜的低声阻抗膜13a与w膜的高声 阻抗膜13b交替地层叠了6层的结构，将保持基板14设定为si基板。
[0071]
在这种情况下，也由于在使用了lt基板时纵波声速比ln慢， 因此厚度纵向振动的高次模频率变低。使用了最佳方位角附近的lt 时的高次模频率是约10ghz。在图11的(a)中示出将声多层膜13 的各层的平均厚度设定为0.05波长时的、该约10ghz的高次模的阻 抗比的θ关联性。如图11的(a)所示，确认了阻抗比在θ＝112
°
～ 138
°
下得到50db以上。
[0072]
接着，根据图11的(a)的结果求出将压电基板11设定为(0
°
、 130
°
、ψ)lt基板时的、声多层膜13的各层的平均厚度与约10ghz 的高次模的阻抗比的关系，并在图11的(b)中示出。如图11的(b) 所示，确认了阻抗比在声多层膜13的各层的平均厚度为0.037波长～ 0.07波长下得到50db以上。
[0073]
(条带型的lt基板的厚度剪切振动)关于图2的(a)及(b)所示的条带型的弹性波器件10，使用 lt基板的压电基板11求出了厚度剪切振动的高次模的阻抗比等。将 上部电极设定为al电极(厚度50nm)，将压电基板11设定为(0
°
、 θ、ψ)lt基板(厚度1μm)，将下部电极设定为al电极(厚度50nm)。 另外，将声多层膜13设定为使al膜的低声阻抗膜13a与w膜的高 声阻抗膜13b交替地层叠了6层的结构，将保持基板14设定为si基 板。
[0074]
在这种情况下的高次模的频率是约6ghz。在图12的(a)中示 出将声多层膜13的各层的平均厚度设定为0.05波长时的、该约6ghz 的高次模的阻抗比的θ关联性。如图12的(a)所示，确认了阻抗比 在θ＝63
°
～91
°
下得到50db以上，在θ＝68
°
～86
°
下得到55db 以上。
[0075]
接着，根据图12的(a)的结果求出将压电基板11设定为(0
°
、 74
°
、175
°
)lt基板时的、声多层膜13的各层的平均厚度与约6ghz 的高次模的阻抗比的关系，并在图12的(b)中示出。如图12的(b) 所示，确认了阻抗比在声多层膜13的各层的平均厚度为0.02波长～ 0.08波长下得到50db以上，在0.03波长～0.07波长下得到55db以 上。此外，用175
°
代表了ψ，虽然由于上部电极12的结构等ψ的 最佳值多少有些不同，但是在ψ＝0
°
～180
°
的范围中，阻抗比的差 收敛在2db以内。
[0076]
接着，求出将压电基板11设定为(90
°
、90
°
、37
°
)lt基板 时的、声多层膜13的各层的平均厚度与约6ghz的高次模的阻抗比 的关系，并在图12的(c)中示出。如图12的(c)所示，确认了阻 抗比在声多层膜13的各层的平均厚度为0.031波长～0.077波长下得 到50db
以上，在0.040波长～0.055波长下得到60db以上。此外， 用37
°
代表了ψ，虽然由于上部电极12的结构等ψ的最佳值多少有 些不同，但是在ψ＝0
°
～180
°
的范围中，阻抗比的差收敛在2db 以内。
[0077]
此外，在图5、图7～图12中示出高次(谐波)模的阻抗比与声 多层膜的各层的平均厚度的关系，即使在低声阻抗膜的平均厚度与高 声阻抗膜的平均厚度不同时，也能得到较大的阻抗比。例如，求出将 压电基板11设定为(90
°
、90
°
、ψ)ln基板、将声多层膜13设 定为使sio2膜的低声阻抗膜13a与ta膜的高声阻抗膜13b交替地层 叠4层的结构时的、2层低声阻抗膜13a的平均厚度与2层高声阻抗 膜13b的平均厚度的和与阻抗比的关系，并在图13中示出。
[0078]
如图13所示，确认了阻抗比在和的厚度为0.07～0.15波长下得 到60db以上，在0.083～0.142波长下得到65db以上，在0.1～0.13 波长下得到70db以上。该关系也能够在图5、图7～图12所示的ln、 lt的方位角、厚度滑动、厚度纵向振动中适用，在0.07～0.15波长 下得到较大的阻抗比，在0.083～0.142波长下得到更大的阻抗比，在 0.1～0.13波长下得到进一步更大的阻抗比。
[0079]
(重叠两个压电基板时的高次模)关于图1的(a)及(b)所示的弹性波器件10，压电基板11是 一个单板，但压电基板11也可以如图14所示贴合两个压电基板11a、 11b而成。作为图14所示的结构，例如，结构为，压电基板11由接 合了(0
°
、126
°
、ψ)ln基板(厚度1μm)构成的压电基板11a、 (0
°
、306
°
、ψ)ln基板(厚度1μm)构成的压电基板11b的部 件构成，在压电基板11的上下分别作为电极12设置有al电极(厚 度100nm)，作为声多层膜13，在下部电极的下部，sio2膜的低声阻 抗膜13a(厚度100nm)与ta膜的高声阻抗膜13b(厚度100nm)交 替地成膜为5层，在其最下部的ta膜上作为保持基板14而接合有 si基板。此时的厚度纵向振动的频率特性在图15中示出。
[0080]
此外，该压电基板11成为接合的两个压电基板11a、11b的结构 为(0
°
、126
°
、ψ)ln基板(0
°
、306
°
、ψ)/(0
°
、306
°
、 ψ)ln基板(0
°
、126
°
、ψ)这种组合。在此，当将+z方向设 定为+面时，(0
°
、－90
°
～90
°
、ψ)为ln基板的+面，(0
°
、 90
°
～270
°
、ψ)为－面，因此相当于－ln+/+ln－的接合。+ 面和－面分别是θ每隔360
°
的周期。该结构相对于专利文献1中的 重叠了[0001]取向(相当于(0
°
、0
°
、ψ))的zno膜与[000－1] 取向(相当于(0
°
、180
°
、ψ))的zno膜的结构而言，基板材料、 方位角不同。另外，zno膜、aln膜等多晶薄膜在x方向、y方向 上是等方性的，准确而言，ψ＝∞，[0001]取向膜相当于(0
°
、0
°
、 ∞)，[000－1]取向膜相当于(0
°
、180
°
、∞)，关于ψ未确定，在 x方向、y方向上没有+、－。这样，多晶薄膜与单晶薄板显著不同。 另外，在是c轴与面平行地取向的膜的情况下也同样，[1000]膜相当 于(∞、－90
°
、0
°
)，[－1000]膜相当于(∞、90
°
、0
°
)，关于 φ未确定，在x方向、y方向上没有+、－。因此，即使在该方位 下，也与单晶薄板显著不同。
[0081]
如图15所示，在3.3ghz中确认了2倍波，在9.8ghz中确认了 其3倍的高次模。这样，确认了在重叠了轴方法不同的两个压电基板 11a、11b的弹性波器件10中，激励了2倍波的约3倍的谐波响应(高 次模)。此外，虽然在图15中没有记载，也确认了激励了约5倍的谐 波响应。
[0082]
进行了图1的(a)所示的结构的特性与图14所示的结构的特性 的比较。作为图1的(a)所示的结构，结构为，压电基板11由(0
°
、 126
°
、ψ)ln基板(厚度2μm)构成，在压电基板11
的上下分别 作为电极12设置有al电极(厚度100nm)，作为声多层膜13，在下 部电极的下部，sio2膜的低声阻抗膜13a(厚度100nm)与ta膜的 高声阻抗膜13b(厚度100nm)交替地成膜为6层，在其最下部的ta 膜上作为保持基板14而接合有si基板。图14所示的结构设定为上 述的结构。
[0083]
分别在图16的(a)及(b)中示出图1的(a)所示的结构的、 基模的约3倍的谐波(高次模)、以及图14所示的结构的、2倍波的 约3倍的谐波(高次模)的频率特性。如图16的(a)所示，确认了 当压电基板11是一层时，在4.8ghz下，得到63db的阻抗比，与此 相对，如图16的(b)所示，当压电基板11由两层构成时，在9.8ghz 下得到更大阻抗比的75db。另外，也确认了相对于在图1的(a)所 示的结构中，如图16的(a)所示，在频带内存在脉动而言，在图 14所示的结构中，如图16的(b)所示，在频带内不存在脉动。这 样，作为压电基板11，可以说通过使两个压电基板11a、11b+面彼 此或者－面彼此重叠构成，而得到较大的优点。此外，研究了6层声 多层膜13，但只要是3层以上就显示出同样的特性。
[0084]
接着，对于以下三种结构进行了研究。a结构：在图14所示的结构中，压电基板11是(0
°
、126
°
、 ψ)ln基板(0
°
、306
°
、ψ)/(0
°
、306
°
、ψ)ln基板(0
°
、 126
°
、ψ)，且两层合计厚度为2μm的情况。b结构：在图14所示的结构中，压电基板11是(0
°
、126
°
、 ψ)ln基板(0
°
、306
°
、ψ)/(0
°
、306
°
、ψ+180
°
)ln基 板(0
°
、126
°
、ψ+180
°
)，且两层合计厚度为2μm的情况。c结构(比较例)：在图1的(a)所示的结构中，压电基板11 是(0
°
、126
°
、ψ)ln基板(厚度2μm)的情况。
[0085]
关于a结构～c结构的三种情况，在图17的(a)中示出当ta 膜的高声阻抗膜13b的厚度是0.04波长(波长是压电基板11的厚度 的两倍即4μm)时的、sio2膜的低声阻抗膜13a的厚度与阻抗比的关 系。另外，关于这三种情况，在图17的(b)中示出低声阻抗膜13a 的平均厚度与高声阻抗膜13b的平均厚度的和与阻抗比的关系。
[0086]
如图17的(a)所示，确认了在a结构的情况下，阻抗比在低声 阻抗膜13a的厚度为0.005～0.05波长下得到60db以上，在0068～ 0.041波长下得到65db以上，在0.009～0.035波长下得到70db以上。 另外，虽未图示，在将低声阻抗膜13a的厚度设定为0.04波长，使 高声阻抗膜13b的厚度变化时也同样，确认了阻抗比在高声阻抗膜13b的厚度为0.005～0.05波长下得到60db以上，在0.0068～0.041 波长下得到65db以上，在0.009～0.035波长下得到70db以上。
[0087]
另外，在b结构的情况下，确认了阻抗比在低声阻抗膜13a的厚 度为0.008～0.04波长下得到60db以上。另外，虽未图示，在将低声 阻抗膜13a的厚度设定为0.04波长，使高声阻抗膜13b的厚度变化 时也同样，确认了阻抗比在高声阻抗膜13b的厚度为0.008～0.04波 长下得到60db以上。另外，确认了a结构与c结构相比得到大12db 左右的阻抗比，b结构得到与c结构相同程度大小的阻抗比。
[0088]
另外，如图17的(b)所示，确认了在a结构的情况下，阻抗 比在低声阻抗膜13a的平均厚度与高声阻抗膜13b的平均厚度的和为 0.02～0.09波长下得到60db以上，在0.028～0.085波长下得到65db 以上，在0.04～0.08波长下得到70db以上。另外,在b结构的情况下， 确认了阻抗比在该和为0.034～0.082波长下得到60db以上。另外， 确认了a结构与c结构相比得到大14db左右的阻抗比，b结构得到 与c结构相同程度大小的阻抗比。此外，在a结构及
b结构中的低 声阻抗膜13a及高声阻抗膜13b的最佳厚度在sio2膜及ta膜以外的 组合中也同样。此外，在图中虽未记载，确认了，关于为(0
°
、126
°
、 ψ)ln基板(0
°
、306
°
、ψ)/(0
°
、126
°
、ψ+180
°
)ln基 板(0
°
、306
°
、ψ+180
°
)，且两层合计厚度为2μm的结构，也 示出与b结构相同的特性。
[0089]
另外，图15～图17所示的结果也能够在ln基板、lt基板上的、 其它厚度纵向振动的2倍波中适用。即，在(φ、θ、ψ)(ln基板 或者lt基板)(φ、θ+180
°
、ψ)/(φ、θ+180
°
、ψ)(ln 基板或者lt基板)(φ、θ、ψ)的情况，(φ、θ、ψ)(ln基板 或者lt基板)(φ、θ+180
°
、ψ)/(φ、θ+180
°
、ψ+180
°
) (ln基板或者lt基板)(φ、θ、ψ+180
°
)的情况，以及(φ、 θ、ψ)(ln基板或者lt基板)(φ、θ+180
°
、ψ)/(φ、θ、 ψ+180
°
)(ln基板或者lt基板)(φ、θ+180
°
、ψ+180
°
) 的情况下，当ln基板时能够适用于φ＝－5
°
～5
°
、θ＝119
°
～ 133
°
、ψ＝0
°
～180
°
以及与它们在晶体学上等价的欧拉角的情况， 当lt基板时，能够适用于φ＝－5
°
～5
°
、θ＝112
°
～138
°
、ψ ＝0
°
～180
°
以及与它们在晶体学上等价的欧拉角的情况。
[0090]
接着，对压电基板11由重叠两个(0
°
、74
°
、0
°
)ln基板的 部件构成情况下的、厚度剪切振动的2倍波进行了研究。研究的压电 基板11的结构是以下的六种。d结构：(0
°
、74
°
、0
°
)ln基板(0
°
、254
°
、0
°
)/(0
°
、 254
°
、0
°
)ln基板(0
°
、74
°
、0
°
)e结构：(0
°
、74
°
、0
°
)ln基板(0
°
、254
°
、0
°
)/(0
°
、 254
°
、180
°
)ln基板(0
°
、74
°
、180
°
)f结构：(0
°
、74
°
、0
°
)ln基板(0
°
、254
°
、0
°
)/(0
°
、 74
°
、180
°
)ln基板(0
°
、254
°
、180
°
)g结构：(0
°
、74
°
、0
°
)ln基板(0
°
、254
°
、0
°
)/(0
°
、 254
°
、90
°
)ln基板(0
°
、74
°
、90
°
)h结构：(0
°
、74
°
、0
°
)ln基板(0
°
、254
°
、0
°
)/(0
°
、 74
°
、90
°
)ln基板(0
°
、254
°
、90
°
)i结构(比较例)：(0
°
、74
°
、0
°
)ln基板(厚度2μm)
[0091]
d结构～h结构的五种都是重叠了两个1μm厚度的ln基板的结 构。此外，任一结构都将压电基板11的上下的电极12设定为厚度 100nm的al电极，将声多层膜13设定为使sio2膜的低声阻抗膜13a 和ta膜的高声阻抗膜13b交替地层叠6层的结构，并将保持基板14 设定为si基板。关于d结构～i结构的六种情况，在图18中示出低 声阻抗膜13a的平均厚度与高声阻抗膜13b的平均厚度的和与阻抗比 的关系。
[0092]
如图18所示，确认了在d结构的情况下，阻抗比在低声阻抗膜13a的平均厚度与高声阻抗膜13b的平均厚度的和为0.045～0.073波 长下得到60db以上，在0.0456～0.072波长下得到65db以上，在 0.046～0.069波长下得到70db以上，在0.049～0.063波长下得到75db 以上。另外，在e结构的情况下，确认了阻抗比在该和为0.047～0.065 波长下得到55db以上，在0.05～0.062波长下得到60db以上。另外， 确认了在f结构的情况下，阻抗比在该和为0.046～0.06波长下得到 60db以上，在0.047～0.058波长下得到65db以上，在0.049～0.0563 波长下得到70db以上。另外，确认了在g结构及h结构下，阻抗比 为50db以下，不能得到良好特性。此外，以6层研究了声多层膜13， 但只要是3层以上就显示出同样的特性。
[0093]
另外，如图18所示，确认了d结构及f结构与i结构相比，分 别得到大15db及8db左右的阻抗比。确认了e结构得到与i结构相 同程度大小的阻抗比。另外，也确认了用d结构～f结构的声多层膜 13的各膜的波长(波长是压电基板11的厚度的两倍)标准化时的厚 度是i结构的情况下的一半。
[0094]
另外，图18所示的结果也能够适用于ln基板及lt基板的厚度 剪切振动、条带型的厚度剪切振动、以及图1、图2的结构。即，在 d结构中，是(φ、θ、ψ)(ln基板或者lt基板)(φ、θ+180
°
、 ψ)/(φ、θ+180
°
、ψ)(ln或者lt)(φ、θ、ψ)的情况， 在e结构中，是(φ、θ、ψ)(ln基板或者lt基板)(φ、θ+ 180
°
、ψ)/(φ、θ+180
°
、ψ+180
°
)(ln基板或者lt基板) (φ、θ、ψ+180
°
)的情况，在f结构中，是(φ、θ、ψ)(ln 基板或者lt基板)(φ、θ+180
°
、ψ)/(φ、θ、ψ+180
°
)(ln 基板或者lt基板)(φ、θ+180
°
、ψ+180
°
)的情况，分别能够 适用于以下的情况。在ln基板时，是φ＝－5
°
～5
°
、θ＝66.5
°
～ 82
°
、ψ＝0
°
～180
°
、以及φ＝85
°
～95
°
、θ＝85
°
～95
°
、ψ ＝0
°
～180
°
、以及与它们在晶体学上等价的欧拉角的情况。在lt 基板时，是φ＝－5
°
～5
°
、θ＝56
°
～96
°
、ψ＝0
°
～180
°
、以 及φ＝85
°
～95
°
、θ＝85
°
～95
°
、ψ＝0
°
～180
°
、以及与它们 在晶体学上等价的欧拉角的情况。在条带型的厚度剪切振动的情况 下，当ln基板时，是φ＝－5
°
～5
°
、θ＝－123
°
～―80
°
、ψ ＝0
°
～180
°
、以及与它们在晶体学上等价的欧拉角的情况，当lt 基板时，是φ＝－5
°
～5
°
、θ＝63
°
～91
°
、ψ＝0
°
～180
°
、以 及φ＝85
°
～95
°
、θ＝85
°
～95
°
、ψ＝0
°
～180
°
、以及与它们 在晶体学上等价的欧拉角的情况。附图标记说明
[0095]
10-弹性波器件；11-压电基板；12-电极；13-声多层膜；13a-低声 阻抗膜；13b-高声阻抗膜；14-保持基板；15-切口。