説明

弾性波デバイス

【課題】バルク波による周波数特性の劣化を抑制することができ、小型化が容易である弾性波デバイスを提供する。
【解決手段】弾性波デバイス10は、(a)一方の主面12aに、信号を入力又は出力するための信号用IDT14、16が形成され、信号用IDT14により励振された弾性波が伝搬する圧電基板12と、(b)圧電基板12の他方の主面12bに形成された減衰用IDT20とを備える。減衰用IDT20は、信号用IDT14により励振され、圧電基板12内を伝搬して、圧電基板12の他方の主面12bに到達したバルク波により、減衰用IDT20の電極20s,20t間に電位差が発生するように構成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は弾性波デバイスに関し、詳しくは、圧電基板を伝搬する弾性表面波又は弾性境界波を利用する弾性波デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
弾性波デバイスは、圧電性を有する圧電基板の表面に形成された一対の櫛形の電極(IDT;Interdigital Transducer)によって、弾性表面波又は弾性境界波を励振する。このとき、IDTで発生する不要振動のバルク波によって、周波数特性の劣化を招くことがある。
【0003】
例えば図3の断面図に模式的に示すように、弾性波デバイス10xの入力側IDT14により励振された不要なバルク波が、矢印30で示すように圧電基板12の裏面12bに向かって伝搬し、裏面12bで反射した後、矢印32で示すように伝搬して、出力側IDT16で受信されることにより、周波数特性にリップルが発生し、周波数特性の劣化を招くことがある。
【0004】
これに対して、種々の対策が提案されている。
【0005】
(1) 図4の断面図に示すように、圧電セラミック基板101を、気孔率が2%以内の均一で緻密な表面層111と、気孔率が2%より大きい不均質で疎な裏面層112とにより構成し、圧電セラミック基板101の裏面で反射するバルク波を、裏面層112中にある多くの不均質部、気孔104によって散乱させる(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
(2) 表面波の伝搬路が重ならないよう入力用IDTと出力用IDTを配置し、表面波はマルチストリップカプラを介して中継することにより、発生したバルク波が受信されないようにする(例えば、特許文献2参照)。
【0007】
(3) バルク波の周波数を、基板厚を調整して設計値の周波数領域外に移行し、受信されるバルク波の周波数が、周波数特性に影響のないようにする(例えば、特許文献3参照)。
【0008】
(4) 圧電基板の裏面を機械的に荒らすことにより、バルク波を散乱させる(例えば、特許文献4参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平5−145363号公報
【特許文献2】特開平5−110374号公報
【特許文献3】特開昭58−107710号公報
【特許文献4】特開2003−8396号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
近年、携帯電話をはじめとする通信機器は、機能の複合化、周波数の複合化が進み、送受信を受け持つRF部は一層の小型化を求められている。
【0011】
しかし、弾性波デバイスの小型化(低背化、薄肉化)を目指して圧電基板を薄くし、かつ、(1)や(4)の対策を適用すると、加工工程中に圧電基板のウェハが割れやすくなる。また、(2)の対策は圧電基板を厚くする必要があり、(3)の対策はマルチストリップカプラという余分なパターンを形成する必要があり、いずれもサイズを犠牲にする対策であるため、弾性波デバイスの小型化という要求には逆行する。
【0012】
本発明は、かかる実情に鑑み、バルク波による周波数特性の劣化を抑制でき、かつ小型化が容易である弾性波デバイスを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した弾性波デバイスを提供する。
【0014】
弾性波デバイスは、(a)一方の主面に、信号を入力又は出力するための信号用IDTが形成され、該信号用IDTにより励振された弾性波が伝搬する圧電基板と、(b)前記圧電基板の他方の主面に形成された減衰用IDTとを備える。前記減衰用IDTは、前記信号用IDTにより励振され、前記圧電基板内を伝搬して、前記圧電基板の前記他方の主面に到達したバルク波により、前記減衰用IDTの電極間に電位差が発生するように構成されている。
【0015】
上記構成において、バルク波によって減衰用IDTの電極間に電位差が発生すると、バルク波の機械的エネルギーは、減衰用IDTにより電気的なエネルギーに変換される。そのため、バルク波は、減衰用IDTに吸収されて消滅する。
【0016】
上記構成によれば、信号用IDTにより励振され、圧電基板の他方の主面に到達したバルク波は、減衰用IDTに吸収される成分を含むので、圧電基板の他方の主面で反射した後、信号用IDTで受信されるバルク波のレベルが低下する。その結果、バルク波による周波数特性への悪影響を低減することができる。
【0017】
上記構成によれば、圧電基板を薄くしても、バルク波による周波数特性への悪影響を低減することができる。圧電基板に減衰用IDTを設けても、サイズが大きくならない。圧電基板は、バルク波の影響を排除するために粗面化したり、バルク波を散乱させる不均一で疎な層を設けたりする場合に比べ、圧電基板を薄くしても強度の劣化が少ないため、より薄くすることができる。
【0018】
したがって、上記構成の弾性波デバイスは、バルク波による周波数特性の劣化を抑制でき、かつ小型化が容易できる。
【0019】
好ましい一態様において、前記減衰用IDTの一方の電極が接地されている。
【0020】
この場合、バルク波によって減衰用IDTの電極間に蓄えられた電気的エネルギーをアースに逃がすことよって、継続的にバルク波を吸収することができる。
【0021】
好ましい他の態様において、前記減衰用IDTの電極同士が、抵抗を介して電気的に接続されている。
【0022】
この場合、バルク波によって減衰用IDTの電極間に蓄えられた電気的エネルギーを、減衰用IDTの電極間に接続された抵抗で消費することによって、継続的にバルク波を吸収することができる。
【発明の効果】
【0023】
本発明の弾性波デバイスは、バルク波による周波数特性の劣化を抑制でき、かつ小型化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】弾性波デバイスの(a)平面図、(b)断面図、(c)底面図である。(実施例1)
【図2】弾性波デバイスの要部断面図である。(実施例2)
【図3】弾性波デバイスの断面図である。(説明例)
【図4】弾性表面波デバイスの断面図である。(従来例)
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本発明の実施の形態について、図1及び図2を参照しながら説明する。
【0026】
<実施例1> 実施例1の弾性波デバイス10について、図1を参照しながら説明する。
【0027】
図1(a)は、弾性波デバイス10の構成を模式的に示す平面図である。図1(b)は、図1(a)の線A−Aに沿って切断した断面図である。図1(c)は、弾性波デバイス10の底面図である。
【0028】
図1に示すように、弾性波デバイス10は、圧電性を有する圧電基板12の一方の主面である表面12aに、信号用IDT14,16と不図示の配線パターン等が形成されている。一方の信号用IDT14には信号が入力され、他方の信号用IDT16は信号を出力する。圧電基板12の他方の主面である裏面12bには、減衰用IDT20が形成されている。
【0029】
IDT14,16,20は、それぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指14a,14b;16a,16b;20a,20bを有する一対の櫛形の電極14s,14t;16s,16t;20s,20tである。
【0030】
圧電基板12の裏面12bには、TaNなど薄膜によって、減衰用IDT20の電極20s,20t間を接続する抵抗体22が形成されている。
【0031】
弾性波デバイス10は、一方の信号用IDT14によって励振された弾性波が圧電基板12の表面12a又はその近傍領域に沿って伝搬し、他方の信号用IDT16によって受信される。このとき、一方の信号用IDT14によって、不要振動であるバルク波も励振される。
【0032】
図1(b)において矢印30で示すように、一方の信号用IDT14により励振され、圧電基板12の裏面12bに向かって伝搬するバルク波は、圧電基板12の裏面12bに到達して、減衰用IDT20の電極20s,20t間に電位差を発生させる。バルク波によって減衰用IDT20の電極20s,20t間に電位差が発生すると、バルク波の機械的エネルギーは、減衰用IDTにより電気的なエネルギーに変換される。そのため、バルク波は、減衰用IDT20に吸収されて消滅する。バルク波が減衰用IDT20に吸収され、消滅すると、矢印32で示すように、圧電基板12の裏面12bで反射して、他方の信号用IDT16に伝搬することはない。
【0033】
減衰用IDT20でバルク波が吸収されると、他方のIDT16で受信されるバルク波のレベルが低下する。その結果、バルク波による周波数特性への悪影響を低減することができる。例えば、バルク波によるスプリアスの影響が周波数特性に表れないようにすることができる。
【0034】
バルク波によって減衰用IDT20の電極20s,20t間に電位差という形で蓄えられた電気的エネルギーは、電気抵抗を有する抵抗体22を介して減衰用IDT20の電極20s,20t間が接続されているため、抵抗体22で消費される。そのため、継続的にバルク波を吸収することができる。
【0035】
減衰用IDT20のサイズや位置は、圧電基板12の裏面12bにおいてバルク波が他方の通信用IDT16に向かって反射する領域に対応して選択する。また、減衰用IDT20の電極指20a,20bの幅やピッチなどは、吸収したいバルク波の周波数に応じて選択する。減衰用IDT20は、バルク波の吸収が目的であり、周囲の構造や製造方法の制約条件は、信号用IDT14,16に比べ少なくなる。
【0036】
抵抗体22を設ける場所は、減衰用IDT20が形成された圧電基板12の裏面12bに限らず、圧電基板12の表面12aであっても、表面12a及び裏面12b以外の他の面でもよく、圧電基板12の外部に設けてもよい。
【0037】
弾性波デバイス10は、表面及び裏面が鏡面に仕上げられた圧電基板のウェハを用いて、通常のSAW(弾性表面波)デバイスと同様に、金属膜のパターニング等によってIDTや配線パターン等を形成することよって、作製できる。
【0038】
圧電基板12に減衰用IDT20を設けても、サイズが大きくならない。弾性波デバイス10は、バルク波の影響を排除のために、信号用IDTが形成された圧電基板の表面に余分なパターンを設けるエリアを確保したり、圧電基板を厚くしたりする必要がない。
【0039】
弾性波デバイス10は、圧電基板を薄くしても、バルク波による周波数特性への悪影響を低減することができる。圧電基板12は、バルク波の影響を排除するために粗面化したり、バルク波を散乱させる不均一で疎な層を設けたりする場合に比べ、圧電基板を薄くしても強度の劣化が少ないため、より薄くすることができる。
【0040】
したがって、弾性波デバイス10は、小型化が容易である。
【0041】
さらに、弾性波デバイス10は、圧電基板12の裏面12bを鏡面にすることが可能であるため、特性を向上させやすい。
【0042】
<実施例2> 実施例2の弾性波デバイス10aについて、図2を参照しながら説明する。
【0043】
図2は、実施例2の弾性波デバイス10aの構成を模式的に示す要部断面図である。図2に示すように、実施例2の弾性波デバイス10aは、実施例1の弾性波デバイス10と略同じ構成である。以下では、実施例1と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例1と相違する部分を中心に説明する。
【0044】
図2に示すように、実施例2の弾性波デバイス10aは、圧電基板12の裏面12bに形成された減衰用IDT20の一方の電極のみが、抵抗24を介して接地されている。
【0045】
弾性波デバイス10aは、実施例1の弾性波デバイス10と同じく、一方の信号用IDT14により励振され、圧電基板12の裏面12bに到達したバルク波を、減衰用IDT20で吸収することによって、他方の信号用IDT16で受信されるバルク波のレベルを低下させ、バルク波による周波数特性への悪影響を低減することができる。
【0046】
バルク波によって減衰用IDT20の電極間に蓄えられた電気的エネルギーは、実施例1の弾性波デバイス10と異なり、抵抗24を介してアースに逃がすことよって、継続的にバルク波を吸収することができる。
【0047】
<まとめ> 圧電基板12の裏面12bに減衰用IDT20を形成することにより、バルク波による周波数特性の劣化を抑制でき、かつ小型化が容易である。
【0048】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
【0049】
例えば、信号用IDTは、信号が入力されるIDTと信号を出力するIDTとが別々であっても、同一のIDTに信号が入力され、かつ出力されてもよい。また、弾性表面波を利用する弾性波デバイスに限らず、弾性境界波を利用する弾性波デバイスについても、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【0050】
10,10a,10x 弾性波デバイス
12 圧電基板
12a 表面(一方の主面)
12b 裏面(他方の主面)
14 一方の信号用IDT
16 他方の信号用IDT
20 減衰用IDT
20a,20b 電極指
20s,20t 電極
22 抵抗体(抵抗)
24 抵抗

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一方の主面に、信号を入力又は出力するための信号用IDTが形成され、該信号用IDTにより励振された弾性波が伝搬する圧電基板と、
前記圧電基板の他方の主面に形成された減衰用IDTと、
を備え、
前記減衰用IDTは、
前記信号用IDTにより励振され、前記圧電基板内を伝搬して、前記圧電基板の前記他方の主面に到達したバルク波により、前記減衰用IDTの電極間に電位差が発生するように構成されていることを特徴とする、弾性波デバイス。
【請求項2】
前記減衰用IDTの一方の電極が接地されていることを特徴とする、請求項1に記載の弾性波デバイス。
【請求項3】
前記減衰用IDTの電極同士が、抵抗を介して電気的に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の弾性波デバイス。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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