弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタ
【課題】境界弾性波装置は、小型で温度安定性に優れている。しかし、Ｑ値を高く出来ない、また高コストな薄膜技術を必要とする。本発明の目的は、Ｑ値が優れ、低コストな境界弾性波装置を提供することにある。
【解決手段】θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板の表面に、アルミニウムを主成分とする膜厚ｈｍ、電極指周期λの櫛形電極と短絡型反射器（厚さｈｒ）をパターニングし、その櫛形電極と反射器上に、膜厚がｈ1の酸化珪素膜と膜厚がｈ2の窒化アルミニウム膜６を形成した境界弾性波装置において、
２．５≦ｈｒ／λ≦８．５％、
とする。
【解決手段】θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板の表面に、アルミニウムを主成分とする膜厚ｈｍ、電極指周期λの櫛形電極と短絡型反射器（厚さｈｒ）をパターニングし、その櫛形電極と反射器上に、膜厚がｈ1の酸化珪素膜と膜厚がｈ2の窒化アルミニウム膜６を形成した境界弾性波装置において、
２．５≦ｈｒ／λ≦８．５％、
とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタに係り、更に詳しくいえば、圧電性物質と、櫛形の電極形状を有する境界弾性波用ＩＤＴ（Inter-Digital Transducer）を持ち、高周波の共振器やフィルタ等の固体回路素子を構成するのに適した圧電境界弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
境界弾性波装置は、中空パッケージを不要に出来るため、また温度補償膜として酸化珪素を用いることが出来るため、小型で優れた温度安定性を有する。
【０００３】
特許文献１には、漏洩境界弾性波を対象に、ニオブ酸リチウム圧電単結晶を主成分とし、θ回転Ｙカットに切り出され、弾性波の伝搬方向をＸ軸方向とした基板(以下θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板と略す)上に、ＩＤＴ、酸化珪素膜、多結晶珪素膜を具備した境界弾性波共振器において、Ｑ値とθ、多結晶珪素膜の膜厚の関係が開示されている。また多結晶珪素膜の代わりに窒化アルミニウム膜を用いることが出来ることも開示されている。
【０００４】
特許文献２には、漏洩境界弾性波を対象に、θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板上に、ＩＤＴ、酸化珪素膜、単結晶珪素を具備した境界弾性波デバイスにおいて、伝搬損失とθの関係が開示されている。
【０００５】
特許文献３、４には、境界弾性波を対象とする、伝搬損失が小さい弾性境界装置が開示されている。
【０００６】
非特許文献１には、弾性境界波の伝搬損失を推測する手法が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ９８／５２２７９号公報
【特許文献２】特開平１０−８４２４７号公報
【特許文献３】ＷＯ２００５／０６９４８５号公報
【特許文献４】ＷＯ２００６／１１４９３０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】A method for estimating optimal cuts and propagation directions for excitation of piezoelectric surface waves」(J. J. Campbell and W. R. Jones, IEEE Trans. Sonics and Ultrason., Vol. SU-15 (1968) pp. 209-217)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、高周波フィルタには、高い品質係数(デバイスのＱ値)と製造の容易さが要求される。特に、携帯電話に代表される通信機器用途では数千以上のＱ値が求められており、上記特許文献１、２に開示された境界弾性波共振器には以下の問題点がある。
【００１０】
特許文献３、４に記載された境界弾性波とは異なり、特許文献１、２及び本発明のＩＤＴで励振/共振する主な境界弾性波は、漏洩境界弾性波である。漏洩弾性境界波共振器では、スプリアス弾性波として、ストンリー波型境界弾性波、遅い横波バルク波、速い横波バルク波、縦波バルク波が発生する。図２３は、漏洩弾性境界波共振器のインピーダンス特性上に発生するスプリアスを説明した図である。横軸は周波数（＝音速×λ）、縦軸はインピーダンスの複素成分を示している。本発明のように密度の小さい金属でＩＤＴを構成した漏洩弾性境界波共振器における「漏洩弾性境界波」は、遅い横波バルク波の音速と速い横波バルク波の音速の間の、音速を有する。すなわち、「漏洩弾性境界波」は、概ね４０００から４８００ｍ／ｓの間の音速を有する。つまり、低周波側の比較的近くに遅い横波バルク波が、それよりさらに低周波にストンリー波型境界弾性波が、高周波側の比較的近くに速い横波バルク波が、それよりさらに高周波に縦波バルク波が発生する。従って、高周波フィルタを実現した場合、主信号の近くに発生する遅い横波バルク波と速い横波バルク波を抑圧する必要がある。さらにθＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板の漏洩弾性境界波共振器の電気特性を調べた結果、遅い横波バルク波は音速４０００ｍ／ｓ近傍であり、そのため漏洩弾性境界波の直列共振周波数直下に発生し、かつＩＤＴと強く結合していた。このことから、通信機器用途の高周波フィルタを実現するには、遅い横波バルク波を抑圧する必要がある。
【００１１】
また特許文献３、４に記載された境界弾性波とは異なり、特許文献１、２及び本発明のＩＤＴで励振/共振する主な境界弾性波は、漏洩境界弾性波であり、弾性的な伝搬損失を有する。そのため、充分高いデバイスのＱ値を得るため、材料、膜厚、カット角等デバイス構造を最適化し、ＩＤＴでの伝搬損失を最小=弾性的なＱ値を最大にする必要がある。さらにＩＤＴの両脇に、動作周波数範囲を充分に網羅する広帯域な反射器が必要である。
【００１２】
なお、本発明では、漏洩境界弾性波を以下単に境界弾性波と記述するが、特許文献３、４の境界弾性波とは異なる弾性波であることは言うまでもない。
【００１３】
特許文献１には、図２４に示したようなθＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板上に、ＩＤＴ、酸化珪素膜、多結晶珪素膜を具備した境界弾性波共振器において、図２５（特許文献１の第１０図に相当）に示すように、弾性的なＱ値が千以上（伝搬損失が０．０５６ｄＢ以下の範囲）となるθ、多結晶珪素膜の膜厚の値が記されている。すなわち、０.５８５λ≦ｈ1、且つ２３≦θ≦９５（本発明のθの定義によれば、１１３≦θ≦１８５）とした弾性波装置が開示されている。しかし、Ｑ=１０００以上を前提としたこの範囲では、用途が最近の通信機器に代表される、例えば２ＧＨｚクラスの、高周波フィルタでは、このＱ値では精度が不十分である。
【００１４】
また、特許文献１で対象としている多結晶珪素膜は、導電性と低い抵抗値を有する。そのため、図２５に示したθ及び多結晶珪素膜の膜厚の値をそのまま用いたとしても、弾性的なＱ値を最近のデバイスに要求される数千乃至１万程度まで高めることは出来ない。
【００１５】
また、特許文献１の１２頁には、多結晶珪素膜の代わり窒化アルミニウム膜を用いることが出来ることも開示されている。しかし、窒化アルミニウム膜を用いた境界弾性波共振器における弾性的なＱ値が数千以上となるθ、多結晶珪素膜の膜厚の関係については開示されていない。窒化アルミニウムや窒化珪素に代表される窒化物質を主成分とする膜の弾性定数は多結晶珪素膜の弾性定数より格段に大きいため、特許文献１の多結晶珪素膜に関する記載からこの関係を類推することは不可能である。
【００１６】
また、酸化珪素膜の表面を、特許文献１の第６図に示された有限要素−解析結合法で得られる形状に形成することは困難である。
【００１７】
すなわち、特許文献１では、音響絶縁膜を多結晶珪素膜に限定し、ｈΔl=ゼロ、導波路膜の膜質劣化なし、ｈΔ=h1で近似、という前提に立って、０.５８５λ≦ｈ1、且つ、１１３≦θ≦１８５、を選定している。そのため、θの精度が足りない。この精度では、得られるＱが１０００程度であり、最近のデバイスに要求される弾性的なＱ値としては不十分である。
【００１８】
特許文献２には、最上層に単結晶珪素を用いており、単結晶珪素は導電性と低い抵抗値を有するため、デバイスのＱ値を高めることは出来ない。また単結晶珪素を最上層に形成することは、特殊な製造装置を必要とするため、製造に困難が生じる。
【００１９】
また、薄膜を用いた弾性波装置では、電気特性は用いる薄膜の膜質や平坦性に依存するため、これらを考慮してθと膜厚を決定する必要がある。非特許文献１に記載された計算手法を境界弾性波に適用することによって、弾性境界波の伝搬損失を推測する手法が報告されている。この方法では、ＩＤＴを一様な金属膜で近似するため、電極の総重量が２倍になり質量負荷を過剰に取り込んでしまう、電極指の端部での境界弾性波の反射/局在を考慮できない、酸化珪素膜と窒化アルミニウム膜の界面の形状を考慮できない、等の問題がある。
【００２０】
境界弾性波装置を製造する場合、はじめに所望のカット角θの圧電基板を製造する。次に製造した圧電基板上に所望の膜厚の電極膜、酸化珪素膜、窒化物質を主成分とする膜を作成する。しかし所望の膜質と平坦性が得られていない場合、高いデバイスのＱ値は得られない。高Ｑ化するためには、（１）製造方法と製造設備を変更し、膜質と平坦性を改善する、（２）カット角θ＋αの圧電基板を再度製造し、デバイスを再作成する、（３）製造済であるカット角θの圧電基板を用いて、修正した膜厚でデバイスを作成する、等の方法が考えられる。しかし、上記（１）は製造が困難になる、（２）は、圧電基板の製造には通常１〜３ヶ月の期間が必要であるため、再作成には時間がかかる、という問題がある。そのため、上記（３）が最もよい方法であると考えられる。しかし、上記（３）を採用する際に、カット角θに依存して、高いデバイスのＱ値を示す膜厚が存在しない場合が生じる。
【００２１】
本発明の主たる目的は、スプリアスが少なく、高い品質係数(デバイスのＱ値が数千以上)でかつ、製造の容易さを有する境界弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタを提供することにある。
【００２２】
また、本発明の他の目的は、圧電基板上に形成される電極膜や酸化珪素膜等に所望の膜質と平坦性が得られていない場合でも、膜厚を修正することで高いデバイスのＱ値を得ることが出来る圧電基板のカット角θの値を明確化することで、高い品質係数(デバイスのＱ値)と製造の容易さを有する境界弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタを提供することにある。
【００２３】
また、本発明の更なる他の目的は、耐電力製の高い境界弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の代表的なものの一例を示せば以下の通りである。即ち、本発明の弾性波装置は、ニオブ酸リチウム圧電単結晶を主成分とし、θ回転Ｙカットに切り出された平面を有する第１の媒質と、窒化物質または酸化アルミニウムを主成分とする第３の媒質と、前記第１の媒質と前記第３の媒質とに挟まれ、酸化珪素を主成分とする第２の媒質と、前記第１の媒質と前記第２の媒質とに挟まれ、且つ前記第１の媒質の前記平面に形成されたＩＤＴとを有し、前記ＩＤＴは主に境界弾性波を励振する弾性波装置において、前記境界弾性波の波長をλ、前記ＩＤＴの厚さをｈｍ、前記第２の媒質の厚さをｈ１としたとき、
１４９°≦θ≦１７１°、且つ
（ｈｍ+ｈ１）／λ≦７７．５％、
としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、スプリアスの少ない弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタを提供することができる。また高い品質係数と製造の容易さを有する弾性波装置を提供することができる。さらに、圧電基板上に形成される電極膜や酸化珪素膜等に所望の膜質と平坦性が得られていない場合でも、カット角θが所定の範囲の圧電基板を採用し、膜厚を修正することで、高いデバイスのＱ値を得ることが出来るようにし、高い品質係数(デバイスのＱ値)と製造の容易さを有する弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一の実施例を説明するための境界弾性波共振器の上面模式図。
【図２】本発明の第一の実施例を説明するための境界弾性波共振器の縦断面模式図。
【図３】電極膜厚ｈｍ、酸化珪素膜厚ｈ１、窒化アルミニウム膜厚ｈ２、界面の起伏量ｈΔ、電極指線幅Ｌ、空隙Ｓ、励振される境界弾性波の波長λ、及び反射器の厚さをｈｒの定義を示した図。
【図４Ａ】音響絶縁膜としてＡｌＮ膜を採用し、ｈΔ／λ＝０．０２として、共振/反共振共に１／Ｑ＜０．０００１の条件を満たすθの範囲を求めた図。
【図４Ｂ】音響絶縁膜としてＡｌＮ膜を採用し、ｈΔ／λ＝０．０３として、共振/反共振共に１／Ｑ＜０．０００１の条件を満たすθの範囲を求めた図。
【図４Ｃ】音響絶縁膜としてＡｌＮ膜を採用し、ｈΔ／λ＝０．０４として、共振/反共振共に１／Ｑ＜０．０００１の条件を満たすθの範囲を求めた図。
【図５Ａ】本発明の検討に用いたモデルを説明した図。
【図５Ｂ】本発明の検討に用いたモデルを説明した図。
【図６】本発明の第一の実施例における、カット角θと、波長で換算した酸化珪素膜とＩＤＴの膜厚の和の比率と、遅い横波バルク波の励振強度Ｋ２の関係を示した図。
【図７Ａ】第一の実施例の、アルミニウムを主成分とする金属膜で形成された短絡型反射器と、開放型反射器の実効反射帯域幅を比較した図。
【図７Ｂ】第一の実施例における、反射器の反射率の材料依存性を説明した図。
【図８】第一の実施例において、δ＝０、ｈΔ＝ｈｍ、ｈｍ／λ＝０．０３の場合に、h１／λを変えて、共振/反共振共に１／Ｑ＜０．０００１の条件を満たすθの範囲を求めた例を示す図。
【図９Ａ】δ＝０．００，ｈΔ＝０の場合の境界弾性波の伝搬特性を示した図。
【図９Ｂ】δ＝０．０２，ｈΔ＝０の場合の境界弾性波の伝搬特性を示した図。
【図９Ｃ】δ＝０．０４，ｈΔ＝０の場合の境界弾性波の伝搬特性を示した図。
【図９Ｄ】δ＝０．００，ｈΔ＝ｈｍの場合の境界弾性波の伝搬特性を示した図。
【図９Ｅ】δ＝０．０２，ｈΔ＝ｈｍの場合の境界弾性波の伝搬特性を示した図。
【図９Ｆ】δ＝０．０４，ｈΔ＝ｈｍの場合の境界弾性波の伝搬特性を示した図。
【図１０】第一の実施例において、カット角θと、波長で換算した酸化珪素膜とＩＤＴの膜厚の和の比率と、遅い横波バルク波の励振強度Ｋ２の関係を、カット角θの１４０°〜１７０°の部分で拡大して示した図。
【図１１】本発明の第二の実施例を説明するための、境界弾性波装置の上面模式図。
【図１２】本発明の第二の実施例を説明するための、境界弾性波装置の縦断面模式図。
【図１３】第二の実施例における、反射器の実効反射帯域幅の材料依存性を示した図。
【図１４】本発明の第三の実施例を説明するための、境界弾性波装置の上面模式図。
【図１５】本発明の第三の実施例を説明するための、境界弾性波装置の縦断面模式図。
【図１６】本発明の第四の実施例を説明するための、境界弾性波装置の上面模式図。
【図１７】本発明の第四の実施例を説明するための、境界弾性波装置の縦断面模式図。
【図１８】本発明の第四の実施例において、酸化珪素の波長換算膜厚と伝搬損失の関係を説明するためのグラフ。
【図１９Ａ】本発明の第五の実施例を説明するための、一般的な携帯電話におけるフロントエンド部分の回路ブロック図。
【図１９Ｂ】図１９Ａのフロントエンド部分に用いられる高周波フィルタを構成する境界弾性波装置の例を示す上面模式図。
【図２０】本発明の第六の実施例を説明するための、境界弾性波装置の上面模式図。
【図２１】本発明の第六の実施例を説明するための、境界弾性波装置の縦断面模式図。
【図２２】境界弾性波を閉じこめる媒質と弾性境界波の特性の関係を示した図。
【図２３】漏洩弾性境界波共振器のインピーダンス特性上に発生するスプリアスを説明する図。
【図２４】特許文献１に開示された境界弾性波共振器の構成例を示す図。
【図２５】特許文献１に記載された、弾性的なＱ値が千以上（伝搬損失が０．０５６ｄＢ以下の範囲）となるθの範囲を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る境界弾性波装置の構造を図面に示した幾つかの好ましい実施形態を参照して、更に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１ないし図１０により、本発明の第一の実施例になる境界弾性波共振器を説明する。図１は、第１の実施例になる境界弾性波共振器の上面模式図である。図２は、第１の実施例になる境界弾性波共振器の断面模式図であり、図１のＩ−Ｉ’断面を示す。
【００２９】
本実施形態の圧電境界弾性波装置は、一開口共振器であって、櫛形電極上に形成された２種類の膜の存在を除いては従来の表面弾性波共振器の構成と同じである。即ち、θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１の表面に、アルミニウムを主成分とする金属膜で櫛型のＩＤＴ１４がパターニングされている。ＩＤＴ１４はバスバー２と電極指３で構成されている。電極指３が互いに間挿された２つの電極間に高周波信号が加えられている。ＩＤＴ１４の両側にアルミニウムを主成分とする金属膜で形成された反射器４が設置されている。個々の電極指３は、膜厚がｈm、幅がＬ、電極指周期がλ（境界弾性波の伝搬波長と一致）である。隣接する電極指間には幅Ｓの間隙が設けられている。ＩＤＴ１４と反射器４の上には、膜厚がｈ1の酸化珪素膜５が形成されている。酸化珪素膜５の表面には、膜厚がｈ2の窒化アルミニウム膜６が形成されている。
【００３０】
一例を挙げると、ＩＤＴ１４は、電極指３の膜厚ｈｍ＝７０ｎｍ，電極指周期λ＝２μｍ，幅Ｌ＝幅Ｓ＝０．５μｍ，電極指対数１００対，開口長１０λであり、酸化珪素膜５の膜厚ｈ1は１．４μｍ、窒化アルミニウム膜６の膜厚ｈ2は６μｍである。
【００３１】
本実施形態の特徴は、θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１と酸化珪素膜５と窒化アルミニウム膜６の３媒質構造を成し、境界弾性波が閉じこめられる媒質（酸化珪素膜５）と電気信号と機械信号の変換を行う媒質（θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１）を分け、境界弾性波が閉じこめられる媒質に非圧電非金属膜を用い、電極指３の膜厚ｈｍ、酸化珪素膜５の厚ｈ１、及びカット角θ等を以下に述べるような所定の範囲の関係にしたことにある。本発明が、櫛形電極の構造や個数に関して限定されることはない。
【００３２】
本発明者等は、境界弾性波共振器シミュレーション技術を用いて本実施形態の特性を詳細に調べた。
【００３３】
図３は、ＩＤＴ１４の電極指３の膜厚ｈｍ、酸化珪素膜５の膜厚ｈ１、窒化アルミニウム膜６の膜厚ｈ２、界面７の起伏量ｈΔ、電極指３の線幅Ｌ、空隙Ｓ、励振される境界弾性波の波長（電極ピッチと一致）λ、及び反射器の厚さｈｒの定義を示した図である。
【００３４】
酸化珪素膜５と窒化アルミニウム膜６との界面７は電極指３の膜厚に依存して波打っている。そのため、ここでは、ｈ１を電極指３の上面から界面７の最下面までの距離、ｈ２を界面７の最上面から窒化アルミニウム膜６の表面の最下面までの距離で定義した。
【００３５】
境界弾性波共振器の共振周波数は、境界弾性波の伝搬速度と電極ピッチλの比で決まる。θＹＸ−ＬＮ単結晶基板１上に存在する境界弾性波の音速は４３００ｍ／ｓ前後であり、２ＧＨｚ帯でλは約２μｍになる。このときのＬとＳは比較的自由に設定できるが、しかし量産性を考慮するとＬとＳ共に大きい方がよい。すなわち、Ｌ＝Ｓ＝０．５μｍのとき、最小加工寸法が最も大きくなり、量産性に優れる。
【００３６】
弾性境界波の伝搬損失は、電極指間空隙の影響を強く受ける。前記の通り、非特許文献１に記載された計算手法は電極を一様な金属膜で近似するものであるため、電極の総重量が２倍になり質量負荷を過剰に取り込んでしまう、電極指３の端部での境界弾性波の反射/局在を考慮できない、酸化珪素膜５と窒化アルミニウム膜６の界面７の形状を考慮できない、等の問題がある。本発明者等は、特許文献１に記載の境界弾性波共振器シミュレーション技術を用い、櫛形電極の形状等、全ての効果を考慮して、境界弾性波の弾性特性を詳細に検討した。
【００３７】
図４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）に、音響絶縁膜として窒化アルミニウム膜を採用し、界面７の起伏量ｈΔを考慮した結果の一例を示す。図４ＡはｈΔ／λ＝０．０２、図４ＢはｈΔ／λ＝０．０３、図４ＣはｈΔ／λ＝０．０４として、共振/反共振共に１／Ｑ＜０．０００１の条件を満たすθの範囲（各図中に太線で示した角度範囲）を求めた。結果は、次の通りである（１度以下は四捨五入）。
ｈΔ／λ＝０．０２の場合、１５３≦θ≦１６１
ｈΔ／λ＝０．０３の場合、１５７≦θ≦１６１
ｈΔ／λ＝０．０４の場合、１５９≦θ≦１６５
このように、最近のデバイスに要求される弾性的な高いＱ値を得るためには、市販の成膜装置を用いた酸化珪素膜５の成膜工程において発生する、酸化珪素膜５の表面の起伏量、換言すると界面の起伏量ｈΔの大きさは無視できない。
【００３８】
この外、高いＱ値を得るためには、導波路膜の膜質劣化についても、配慮する必要がある。
また、境界弾性波共振器は、直列共振周波数と並列共振周波数の間で、高Ｑである必要がある。本発明者等はこれらの点を考慮し、その両端周波数でのＱ値、つまり直列共振Ｑと並列共振Ｑで弾性境界波を評価した。
【００３９】
ｈΔは酸化珪素膜５の成膜条件により０＜ｈΔ＜ｈｍの範囲で変化する。本発明者等は、実素子が、ｈΔ＝０とｈΔ＝ｈｍとの形状の素子の間の特性を示すことに着目し、２種類のモデル（図５Ａ、図５Ｂ）を用いた。図５Ａのモデルは界面７の起伏量ｈΔ＝０、ＩＤＴ１４の膜厚がｈmである。図５ＢのモデルはｈΔ＝ｈｍである。（なお、反射器４の厚さｈｒは、図３の通り。）
薄膜装置で形成された酸化珪素膜５は、通常多孔質膜になる。多孔質膜の膜質を評価するパラメータは、特許文献１に記載されている密度減少率δを用いた。酸化珪素膜５の弾性定数Ｃ11，Ｃ44及び密度ｐは、
Ｃ11＝Ｃo11×ｅ-3×δ
Ｃ44＝Ｃo44×ｅ-3.9×δ
ｐ＝ｐo×（１−δ）
と表わされる。ここでＣo11、Ｃo44、ｐoには最も緻密な酸化珪素である石英ガラスの弾性定数、密度の値を用いた。
【００４０】
酸化珪素膜５の密度減少率δは、成膜温度、ガス比率を最適化することにより、スパッタ法では０＜δ＜０.０２、ＣＶＤ法では０＜δ＜０．０４に抑えることが出来る。本発明者等はこの点を考慮し、その両端での値、つまり密度減少率δ＝０、０．０２、０．０４の場合の境界弾性波を検討した。またＬとＳの比は１とした。
【００４１】
以上の説明したように、電極指３の膜厚ｈｍ、酸化珪素膜５の厚ｈ１、カット角θ、酸化珪素膜５の密度減少率δ、界面７の起伏量ｈΔを考慮して、境界弾性波の共振特性を詳細に調べた。
【００４２】
まず、図６は、直列共振周波数の低周波側に発生する遅い横波バルク波の励振強度を説明した図である。すなわち、図６は、境界弾性波の波長をλ、反射器４の厚さをｈｒ、第２の媒質５の厚さをｈ１、ＩＤＴ１４の厚さをｈｍとしたとき、カット角θと、波長λで換算した酸化珪素膜５とＩＤＴ１４の膜厚の和（ｈ１+ｈｍ）の比率と、遅い横波バルク波の励振強度Ｋ２の関係を示した図である。
【００４３】
バルク波の励振強度は、ＩＤＴ１４の対数に依存するため、定量的に定義することは従来困難である。しかし、発明者等は、従来の漏洩型の弾性表面波共振器のバルク波放射とは異なり、漏洩型の境界弾性波共振器では遅い横波バルク波は狭帯域に励振することに着目し、境界弾性波のｋ２と同様に、ＩＤＴ１４内部で共振すると仮定した場合のインピーダンスの複素成分が正になる周波数範囲からＩＤＴとの結合量を算出した。本明細書では、この値を遅い横波バルク波のK２と呼ぶこととする。波長で換算した酸化珪素膜５とＩＤＴ１４の膜厚の和を小さくすることで、遅い横波バルク波のK２を小さくすることができる。すべてのカット角θ（０〜１８０度）に対して、波長λで換算した酸化珪素膜５とＩＤＴ１４の膜厚の和（ｈ１+ｈｍ）を７７％より小さくすることで、遅い横波バルク波のK２を０．３％以下、つまり通信器などのフィルタとして許容値以下とすることができる。さらに波長で換算した酸化珪素膜５とＩＤＴ１４の膜厚の和を６２％より小さくすることで、遅い横波バルク波のK２を０．１５％以下、つまりほぼ雑音レベルにまで抑えることができる。
【００４４】
次に、本発明の第一の実施例における、反射器の反射帯域幅の材料依存性を説明する。図７Ａは、図１に記載した短絡型反射器４と特許文献１の図４に記載の開放型反射器の実効反射帯域幅を比較した図である。ともに反射器の材料はアルミニウムである。短絡型反射器では、膜ｈｒが厚い場合、反射帯域の内部にスプリアスとしてニオブ酸リチウムの遅いバルク波が発生する。そのため、実効反射帯域幅は、スプリアスで２個に分割された反射帯域の広い方とした。膜厚ｈｒは２．５〜８．５％で短絡型反射器の方が開放型反射器より広い実効反射帯域幅を示した。
【００４５】
また、図７Ｂに示したように、反射器の材料として、アルミニウム以外の、Ａｕ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｗ，Ｍｏ，Ｒｕなどの密度の大きい材料を用いても、同様に、短絡型反射器の方が開放型反射器より高い反射率が得られる。
【００４６】
これらのことから、漏洩型の境界弾性波では、短絡型反射器を用いることにより、実効反射帯域幅を大きくすることができる。別の言葉で説明すると、第一の実施例の短絡型反射器４は、（ｈ１+ｈｍ）／λ≦７７．０％で、かつ、膜厚ｈｒが２．５〜８．５％の範囲にあるとき、大きい反射係数を有するため、いっそう損失の小さい弾性波装置を提供することができる。
【００４７】
なお、本実施形態の圧電境界弾性波装置は、ＩＤＴ１４がアルミニウムを主成分とする金属で形成されている。しかし、ＩＤＴ１４により主に励振される弾性波が漏洩境界弾性波であることが重要であって、電極材料をアルミニウムに限定するものではない。アルミニウムに銅、珪素、チタン等を混ぜた合金、またはそれらの多層膜であっても、同様の効果がある。またこれらの密度の小さい金属を用いることで、金属膜厚/加工寸法の製造ばらつきに起因する境界弾性波装置の動作周波数のバラツキを小さくすることができる。さらに漏洩弾性境界波を用いているため、また電極材料にアルミニウムを主成分とする金属を用いているため、ＩＤＴ１４の電極指３の反射係数を小さくすることができ、ダブルモード型共振器に代表される複数の非調和型境界弾性波モードで共振器を動作させる場合でも電極指３の本数を多くすることができる。その結果、急峻な周波数特性を実現でき、かつ開口長の小さい＝電気抵抗損の小さい弾性波装置を実現することが出来る。アルミニウムの他に、チタン、またはこれらの金属を主成分とした他の金属との積層膜でも同様の効果を得ることができる。
【００４８】
次に、図８に、音響絶縁膜として窒化アルミニウム膜を採用したものについて、δ＝０、ｈΔ＝ｈｍ、ｈｍ／λ＝０．０３の場合に、h１／λを変えて、共振/反共振共に1/Q<0.0001の条件を満たすθの範囲を求めた例を示す。
【００４９】
図８において、h１／λ=６０％では、１５３°≦θ≦１６１°
h１／λ=６５％では、１５９°≦θ≦１６７°
h１／λ=７０％では、１６３°≦θ≦１７１°
となった。
【００５０】
同様にして、境界弾性波の共振特性を詳細に調べた。図９Ａから図９Ｆは、境界弾性波のＱ値の評価結果である。表中「△」は直列共振Ｑが１万未満で並列共振Ｑも１万以上、「●」は直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上、「▽」は直列共振Ｑは１万以上で並列共振Ｑは１万未満、「＋」は高Ｑな境界弾性波は存在するがしかし直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万未満、「＊」は直列共振周波数がθYX-LN単結晶圧電基板の横波共振周波数以下、「−」は未評価を表している。
【００５１】
図９Ａは、δ＝０．００，ｈΔ＝０の場合の、シミュレーションで得られた、境界弾性波の伝搬特性を示す図である。図９Ａに●で示されるように、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の範囲は、次の通りである。
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６０％のとき、１５１°≦θ≦１５９°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６５％のとき、１５７°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝７０％のとき、１６３°≦θ≦１７１°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝７５％のとき、１６７°≦θ≦１６９°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝６０％のとき、１５３°≦θ≦１６１°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝６５％のとき、１５９°≦θ≦１６７°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝７０％のとき、１６３°≦θ≦１７１°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝５５％のとき、１４９°≦θ≦１５１°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝６０％のとき、１５５°≦θ≦１６１°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝６５％のとき、１６１°≦θ≦１６７°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝７０％のとき、１６５°≦θ≦１６９°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝５５％のとき、１５３°≦θ≦１５９°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝６０％のとき、１５９°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝６５％のとき、１６３°≦θ≦１６９°
図９Ｂは、δ＝０．０２、ｈΔ＝０の場合の、シミュレーションで得られた、境界弾性波の伝搬特性を示す。図９Ｂに●で示されるように、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の範囲は、次の通りである。
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝５５％のとき、１５１°≦θ≦１５３°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６０％のとき、１５９°≦θ≦１６３°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６５％のとき、１６３°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝５５％のとき、１５３°≦θ≦１５５°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝６０％のとき、１６１°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝５５％のとき、１５５°≦θ≦１５７°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝６０％のとき、１６１°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝５５％のとき、１５９°≦θ≦１６１°
図９Ｃは、δ＝０．０４、ｈΔ＝０の場合の、シミュレーションで得られた、境界弾性波の伝搬特性を示す。図９Ｃに●で示されるように、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の範囲は、次の通りである。
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝５５％のとき、１５７°≦θ≦１５９°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝５５％のとき、１５９°≦θ≦１６１°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝５５％のとき、１５９°≦θ≦１６１°
図９Ｄは、δ＝０、ｈΔ＝ｈｍの場合の、シミュレーションで得られた、境界弾性波の伝搬特性を示す。図９Ｄに●で示されるように、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の範囲は、次の通りである。
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝５５％のとき、１４７°≦θ≦１４９°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６０％のとき、１５３°≦θ≦１６１°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６５％のとき、１５９°≦θ≦１６７°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝７０％のとき、１６３°≦θ≦１７１°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝５５％のとき、１４９°≦θ≦１５３°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝６０％のとき、１５７°≦θ≦１６１°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝６５％のとき、１６１°≦θ≦１６９°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝７０％のとき、１６５°≦θ≦１７１°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝５５％のとき、１５３°≦θ≦１５７°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝６０％のとき、１５９°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝６５％のとき、１６３°≦θ≦１６７°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝７０％のとき、１６５°≦θ≦１６７°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝５０％のとき、１５１°≦θ≦１５３°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝５５％のとき、１５７°≦θ≦１６３°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝６０％のとき、１６３°≦θ≦１６９°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝６５％のとき、１６５°≦θ≦１６７°
図９Ｅは、δ＝０．０２、ｈΔ＝ｈｍの場合の、シミュレーションで得られた、境界弾性波の伝搬特性を示す。図９Ｅに●で示されるように、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の範囲は、次の通りである。
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝５５％のとき、１５３°≦θ≦１５７°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６０％のとき、１６１°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝５５％のとき、１５７°≦θ≦１５９°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝６０％のとき、１６３°≦θ≦１６７°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝５５％のとき、１５９°≦θ≦１６３°
図９Ｆは、δ＝０．０４，ｈΔ＝ｈｍの場合の、シミュレーションで得られた、境界弾性波の伝搬特性を示す。図９Ｆに●で示されるように、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の範囲は、次の通りである。
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝５５％のとき、１５９°≦θ≦１６１°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝５５％のとき、１５９°≦θ≦１６１°
図９Ａから図９Ｆにおける評価点は離散的ではあるが、Ｑ値はこれらのパラメータに対して連続に変化するため、評価点間でも内挿することにより、容易にＱ値を知ることが出来る。
【００５２】
本発明の弾性波装置を製作するに際して、膜質の制御可能な成膜装置で酸化珪素膜を形成した場合は、このＳｉＯ2膜の密度減少量δを充分小さくする、すなわち実質的にゼロとすることが出来る。この場合は、１４９°≦θ≦１７１°のθYX-LN基板を用いると、界面の起伏量ｈΔを制御する必要は無くなる。すなわち、制御の容易な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１と電極指３の膜厚はｈｍを最適化することで、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上になる境界弾性波を得ることができ、良質な弾性波装置を提供することが出来る。最適な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１と電極指３の膜厚ｈｍの値は界面７の起伏量ｈΔに依存するが、しかしその値は４７．５％≦ｈ１／λ≦７７．５％、及び０．０１％≦ｈｍ／λ≦７％の範囲である。
【００５３】
一方、θ＜１４９°または１７１°＜θのθYX-L単結晶圧電基板１を用いた場合、最適な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１、電極指の膜厚ｈｍが存在しない、またはｈΔに依存して存在しない可能性が生じる。前者の場合、Ｑ値の極めて高い境界弾性波デバイスを得ることは出来ず、また後者の場合は、ｈΔを制御しなくてはならず製造に困難が生じる。
【００５４】
低コスト普及タイプのスパッタ装置で酸化珪素膜５を形成した場合、この酸化珪素膜５の密度減少量δは０．０２程度まで劣化する場合がある。この場合は、１５３°≦θ≦１６５°のθYX-LN単結晶圧電基板１を用いることにより、界面７の起伏量ｈΔを制御する必要は無くなる。すなわち、酸化珪素膜５の表面の起伏量ｈΔを平滑化する処理を行なわずに、その表面上に窒化アルミニウム膜の成膜を行なう。このように、制御の容易な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１と電極指３の膜厚はｈｍを最適化することで、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上になる境界弾性波を得ることができ、良質な弾性波装置を提供することが出来る。最適な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１と電極指３の膜厚ｈｍの値は界面７の起伏量ｈΔに依存するが、しかしその値は５２．５％≦ｈ１／λ≦６７．５％、及び１％≦ｈｍ／λ≦７％の範囲である。
【００５５】
一方、θ＜１５３°または１６５°＜θのθYX-LN単結晶圧電基板１を用いた場合、最適な酸化珪素膜５の膜厚、電極指３の膜厚が存在しない、またはｈΔに依存して存在しない可能性が生じる。前者の場合、Ｑ値の極めて高い境界弾性波デバイスを得ることは出来ず、また後者の場合は、ｈΔを制御しなくてはならず製造に困難が生じる。
【００５６】
なお、図９Ａから図９Ｆに示した上記範囲の外側でも、１４９°≦θ≦１７１°、且つ、４７．５％≦ｈ１／λ≦７７．５％、且つ、１％≦ｈｍ／λ≦７％では境界弾性波が存在し、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に数千乃至１万程度以上となる高いＱ値を示した。
【００５７】
さらに、ｐCVD装置は、成膜速度が速いため、酸化珪素膜５の成膜工程のコストを下げることが出来るが、この酸化珪素膜５の密度減少量δは０．０４程度まで劣化する場合がある。この場合、１５９°≦θ≦１６１°のθYX-LN単結晶圧電基板１を用いることにより、界面７の起伏量ｈΔを制御する必要は無くなる。すなわち、制御の容易な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１と電極指３の膜厚はｈｍを最適化することで、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上になる境界弾性波を得ることができ、良質な弾性波装置を提供することが出来る。最適な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１と電極指の膜厚ｈｍの値は界面７の起伏量ｈΔに依存するが、しかしその値は５２．５％≦ｈ１／λ≦５７．５％、及び１％≦ｈｍ／λ≦５％の範囲である。
【００５８】
一方、θ＜１５９°または１６１°＜θのθYX-LN単結晶圧電基板１を用いた場合、最適な酸化珪素膜５の膜厚、電極指の膜厚が存在しない、またはｈΔに依存して存在しない可能性が生じる。前者の場合、Ｑ値の極めて高い境界弾性波デバイスを得ることは出来ず、また後者の場合は、ｈΔを制御しなくてはならず製造に困難が生じる。
【００５９】
以上を纏めると、ニオブ酸リチウム圧電単結晶を主成分とし、θ回転Ｙカットに切り出された平面を有する第１の媒質と、窒化アルミニウムを主成分とする第３の媒質と、第１の媒質と第３の媒質とに挟まれ且つ第１の媒質の該平面に形成された酸化珪素を主成分とする第２の媒質と、第１の媒質と第２の媒質の境界に形成されたアルミニウムを主成分とするＩＤＴとを有し、前記ＩＤＴは主に境界弾性波を励振する弾性波装置において、
前記境界弾性波の波長をλ、前記ＩＤＴの厚さをｈｍ、第２の媒質の厚さをｈ１としたとき、
１４９°≦θ≦１７１°、且つ、４７．５％≦ｈ１／λ≦７７．５％、且つ、
０．０１≦ｈｍ／λ≦０．０７、とするのが望ましい。
【００６０】
これにより、高い品質係数と製造の容易さを有する弾性波装置を提供することができる。さらに、境界弾性波を用いているため、中空パッケージを不要に出来るため、また温度補償膜として酸化珪素を用いることが出来るため、小型で優れた温度安定性を有する弾性波装置を提供することができる。
【００６１】
なお、ｈΔを実質的にゼロに制御することは、酸化珪素膜５の表面を平坦に研磨する工程を必要とするが、比較的容易に実現できる。膜質の制御可能な成膜装置で酸化珪素膜を形成した場合、以下のδ、ｈΔ、ｈｍ／λ、h１／λ、θの場合に、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の特性を示した。
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、５８．７５％≦h１／λ＜６１．２５％、１５１°≦θ≦１５９°
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、６１．２５％≦h１／λ＜６３．７５％、１５４°≦θ≦１６２°
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、６３．７５％≦h１／λ＜６６．２５％、１５７°≦θ≦１６５°
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、６６．２５％≦h１／λ＜６８．７５％、１６０°≦θ≦１６８°
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、６８．７５％≦h１／λ＜７１．２５％、１６３°≦θ≦１７１°
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、７１．２５％≦h１／λ＜７３．７５％、１６５°≦θ≦１７０°
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、７３．７５％≦h１／λ＜７６．２５％、１６７°≦θ≦１６９°
２．５％≦ｈｍ／λ＜３．５％、５８．７５％≦h１／λ＜６１．２５％、１５３°≦θ≦１６１°
２．５％≦ｈｍ／λ＜３．５％、６１．２５％≦h１／λ＜６３．７５％、１５６°≦θ≦１６４°
２．５％≦ｈｍ／λ＜３．５％、６３．７５％≦h１／λ＜６６．２５％、１５９°≦θ≦１６７°
２．５％≦ｈｍ／λ＜３．５％、６６．２５％≦h１／λ＜６８．７５％、１６１°≦θ≦１６９°
２．５％≦ｈｍ／λ＜３．５％、６８．７５％≦h１／λ＜７１．２５％、１６３°≦θ≦１７１°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、５３．７５％≦h１／λ＜５６．２５％、１４９°≦θ≦１５１°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、５６．２５％≦h１／λ＜５８．７５％、１５２°≦θ≦１５６°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、５８．７５％≦h１／λ＜６１．２５％、１５５°≦θ≦１６１°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、６１．２５％≦h１／λ＜６３．７５％、１５８°≦θ≦１６４°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、６３．７５％≦h１／λ＜６６．２５％、１６１°≦θ≦１６７°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、６６．２５％≦h１／λ＜６８．７５％、１６３°≦θ≦１６８°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、６８．７５％≦h１／λ＜７１．２５％、１６５°≦θ≦１６９°
５．０％≦ｈｍ／λ＜７．０％、５３．７５％≦h１／λ＜５６．２５％、１５３°≦θ≦１５９°
５．０％≦ｈｍ／λ＜７．０％、５６．２５％≦h１／λ＜５８．７５％、１５６°≦θ≦１６２°
５．０％≦ｈｍ／λ＜７．０％、５８．７５％≦h１／λ＜６１．２５％、１５９°≦θ≦１６５°
５．０％≦ｈｍ／λ＜７．０％、６１．２５％≦h１／λ＜６３．７５％、１６１°≦θ≦１６７°
５．０％≦ｈｍ／λ＜７．０％、６３．７５％≦h１／λ＜６６．２５％、１６３°≦θ≦１６９°
この特性は、図９Ａに示したｈΔ＝０の場合の特性に近似するものである。例えば、１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％は、図９Ａにおけるｈｍ／λ＝２％に対応し、５８．７５％≦h１／λ＜６１．２５％は、図９Ａにおけるh１／λ＜６０％に対応し、図９Ａの場合と同じ、１５１°≦θ≦１５９°という結果が得られている。
【００６２】
なお、窒化アルミニウム膜６の結晶のC軸の向きは、ランダムであることが望ましい。これは、ＩＤＴ１４で発生させた機械振動の主成分であるＳＨ（shear horizontal）波成分を、窒化アルミニウム膜内でＳＶ（shear vertical）波成分に変換させないためである。そのため、アモルファス状態の膜でも全く同様の効果を有する。また配向膜または単結晶膜でも、窒化アルミウム膜のC軸が、基板面にほぼ垂直である場合では、ＳＶ成分とＳＨ成分が直交するため、同様の効果を有する。酸化珪素膜に関しても同じである。
【００６３】
このように、高い品質係数と製造の容易さを有する弾性波装置を提供するという観点において、第２の媒質の厚さをｈ１、前記ＩＤＴの厚さをｈｍとしたとき、カット角θは、１４９°≦θ≦１７１°とするのが良い。カット角θがこのような範囲にある場合の、直列共振周波数の低周波側に発生する遅い横波バルク波の励振強度を、図１０に示す。カット角θを１４９°≦θ≦１７１°に限定した場合、波長で換算した酸化珪素膜５とＩＤＴ１４の膜厚の和、すなわち（ｈ１+ｈｍ）／λを７７％より小さくすることで、遅い横波バルク波のｋ２を０．３％以下とすることができ、さらに、波長で換算した酸化珪素膜５とＩＤＴ１４の膜厚の和を６２％以下とすることで、遅い横波バルク波のｋ２を０．１５％以下にまで抑えることができる。別の言葉で説明すると、スプリアスの少ない弾性波装置を提供することができる。
【００６４】
また、ｈ2／２がλより小さい場合、窒化アルミニウム膜６の表面の機械振動エネルギーは存在するから、この場合、表面弾性波が励振される。この表面弾性波は従来の表面弾性波より表面の機械振動エネルギーは極めて小さいから、境界弾性波の優れた特性を一部有する。例えば、ハンドリングミスによる窒化アルミニウム膜６の表面の損傷，不純物の付着に対して損失，周波数ずれ等電気特性の劣化が小さい。このため、本発明を表面弾性波装置に適用した場合、従来の表面弾性波装置より信頼性の高い弾性波装置を提供することが出来る。しかし薄くするに従い、伝搬損失は徐々に増加するため、共振器上では充分に厚くしたほうが望ましい。
【００６５】
このように、所望の膜質と平坦性が得られていない場合でも、膜厚を修正することで高いデバイスのＱ値を得ることが出来るカット角θの値を明確化することで、高い品質係数(デバイスのＱ値)と製造の容易さを有する弾性波装置を提供することができる。例えば、高い品質係数(デバイスのＱ値)と製造の容易さが要求される高周波フィルタや高周波共振器を構成するのに適したＧＨｚ帯域の通過帯域を有する弾性波装置に、本実施例を適用することができる。
【実施例２】
【００６６】
次に、図１１ないし図１３により、本発明の第二の実施例になる境界弾性波装置を説明する。図１１は、第二の実施例になる境界弾性波装置の上面模式図である。図１２は、第二の実施例になる境界弾性波装置の断面模式図であり、図１１のＩ−Ｉ’断面を示す。図１３は、反射器４の実効反射帯域幅の材料依存性を示した図である。
【００６７】
本実施形態の圧電境界弾性波装置は、第一の実施例に対して、反射器４０が異なる。すなわち櫛形電極の両側に、波長換算膜厚８％の銅を主成分とする金属膜で形成された反射器４０が設置されている。反射器４０の線幅と間隙は、ＩＤＴ１４のそれらより８％小さく設定されている。
【００６８】
我々は、漏洩境界弾性波は、特許文献３，４に記載の境界弾性波より高音速であることに着目し、効率的に漏洩境界弾性波をＩＤＴ１４に閉じ込める方法を詳細に検討した。その結果、ＩＤＴ１４では漏洩境界弾性波を、反射器４０では特許文献３，４に記載の境界弾性波を主弾性波とすることにより実現できることを見出した。すなわち第二の実施例では反射器に密度の大きい金属を用いているため、ＩＤＴ１４と反射器４０では弾性モードが異なり、そのため漏洩境界弾性波の大部分がＩＤＴ１４と反射器４０の境で反射されることを見出した。さらに一部が漏洩境界弾性波から特許文献３、４の境界弾性波にモード変化し、反射器内部に進入するが、しかし反射器４０の線幅と間隙は、ＩＤＴ１４のそれらより８％小さく設定されており、ＩＤＴの直列/並列共振周波数と反射器の反射帯域が一致するため、反射器４０に進入した境界弾性波は反射器４０の内部で反射され、ＩＤＴに戻る。別の言葉で説明すると、第二の実施例で示される反射器４０は、漏洩境界弾性波に対して充分大きい反射係数を有する。そのため損失の小さい弾性波装置を提供することができる。
【００６９】
なお、反射器４０は、充分に広い実効反射帯域幅を有する必要である。ここで実効反射帯域幅とは、反射係数の周波数特性にスプリアスを有さず、かつ高い反射係数を有する周波数帯域幅である。この実効反射帯域幅を、反射器の膜厚/加工寸法の製造ばらつきに起因した反射帯域の中心周波数のバラツキより充分に大きくすることで、ＩＤＴとは異なり、重い金属を用いても電気特性への悪影響を避けることができる。
【００７０】
図１３において、図中に直列/並列共振周波数の間隔を記す。反射器４０は、密度が４５００ｋｇ/ｍ３より大きい金属を主成分とする金属層、例えば、Ａｕ，Ｗ，Ｒｕ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉを用いて構成されている。なお全ての材料において、反射帯域の内部にスプリアスとしてニオブ酸リチウムの遅いバルク波が発生した。そのため、実効反射帯域幅は、スプリアスで２個に分割された反射帯域の広い方とした。アルミニウムでは実効反射帯域幅が右下がりであるのに対して、密度が４５００ｋｇ/ｍ３より大きい材料では右上がりになる。このことから、密度が４５００ｋｇ/ｍ３より大きい材料を用いることにより、実効反射帯域幅を直列並列共振周波数の間隔より大きくすることができる。別の言葉で説明すると、第二の実施例で示される反射器４０は、さらに大きい反射係数を有する。そのためいっそう損失の小さい弾性波装置を提供することができる。
【実施例３】
【００７１】
次に、図１４ないし図１５により、本発明の第三の実施例になる境界弾性波装置を説明する。図１４は、第三の実施例になる境界弾性波装置の上面模式図である。図１５は、第三の実施例になる境界弾性波装置の断面模式図であり、図１４のＩ−Ｉ’断面を示す。
【００７２】
本実施形態は、２個の一開口共振器で構成された境界弾性波装置であって、各共振器（１０−１，１０−２）は第一の実施例に示した構成を採用するものとする。即ち、各共振器は、θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１の表面に、アルミニウムを主成分とする金属膜でＩＤＴ１４がパターニングされている。ＩＤＴ１４の上には、膜厚がｈ1の酸化珪素膜５が形成されている。酸化珪素膜５の表面には、膜厚がｈ2の窒化アルミニウム膜６が形成されている。
【００７３】
共振器で励振された境界弾性波の一部は共振器の外部に漏洩し、θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１の端面で反射される。反射された境界弾性波は再びは共振器に戻り、電気特性にスプリアスの発生として悪影響を与える。第三の実施例では、共振器（１０−１，１０−２）と圧電基板１の端部の間に窒化アルミニウム膜６の無い領域、換言すると酸化珪素膜５や圧電基板１の上面が窒化アルミニウム膜６で覆われていない領域１２を設けている。さらに、圧電基板１上に酸化珪素膜５の無い領域１３も設けている。すなわち、境界弾性波の波長をλとしたとき、ＩＤＴ１４以外の少なくても一部の領域に、第２の媒質５又は第３の媒質６の少なくとも一方の厚さが、ＩＤＴ１４上の膜厚の半分以下となる弾性絶縁領域を形成している。
【００７４】
これらの領域１２、１３では、境界弾性波は伝搬損失の大きい漏洩表面弾性波として伝搬するため、圧電基板１の内部に弾性エネルギーを散逸させる。そのため領域１２、１３が弾性絶縁領域として機能し、その結果、端面反射の悪影響を防止する効果がある。
【００７５】
なお、領域１２において、窒化アルミニウム膜６を完全に除去しなくても、λ／２より薄くすることで類似の効果がある。しかし薄くするほど効果を大きくできるため、完全に除去するほうが望ましい。さらに弾性絶縁領域上に樹脂を付加すると、樹脂が弾性エネルギーを吸収するため、さらに効果を上げることが出来る。すなわち、窒化アルミニウム膜６の上側、領域１２、１３の上側、及び酸化珪素膜５の外端部および圧電基板１の外端部を樹脂でモールドすれば、吸音効果が得られる。
【実施例４】
【００７６】
弾性絶縁領域は、酸化珪素膜５の膜厚を調整することでも実現することが出来る。図１６ないし図１８により、本発明の第四の実施例になる境界弾性波装置を説明する。図１６は、第四の実施例になる境界弾性波装置の上面模式図である。図１７は、第四の実施例になる境界弾性波装置の断面模式図であり、図１６のＩ−Ｉ’断面を示す。本実施形態は２個の一開口共振器で構成された境界弾性波装置であって、各共振器は第一の実施例である。即ち、θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１の表面に、アルミニウムを主成分とする金属膜でＩＤＴ１４がパターニングされている。ＩＤＴ１４の上には、膜厚がｈ1の酸化珪素膜５が形成されている。酸化珪素膜５の表面には、膜厚がｈ2の窒化アルミニウム膜６が形成されている。
【００７７】
ＩＤＴ１４で励起された境界弾性波の一部は、共振器の外部に漏洩する。共振器１０−１の漏洩エネルギーが共振器１０−２に達すると、境界弾性波装置の電気特性にスプリアスとして悪影響を与える。第四の実施例では、共振器１０−１と共振器１０−２との間に弾性絶縁領域として、酸化珪素膜５の薄い領域５−３を設置している。すなわち、ＩＤＴ１４上の第２の媒質５の厚さをｈ１aとしたとき、ＩＤＴ１４以外の少なくても一部の領域に、第２の媒質５の厚さｈ１bが、０≦ｈ１b＜ｈ１a÷２、となる薄膜領域を形成している。なお、第２の媒質５の厚さは変更せず、第３の媒質６の厚さを同様に薄くしても良い。あるいは、薄い領域５−３及びその上側の窒化アルミニウム膜６の領域１２の膜厚を薄くすることによっても、効果を上げることが出来る。
【００７８】
図１８は境界弾性波の伝搬損失と弾性絶縁領域の酸化珪素膜５の膜厚の関係を説明した図である。共振器１０の領域の酸化珪素膜５の膜厚ｈ１は０．６５λとしている。弾性絶縁領域の酸化珪素膜５の薄い領域５−３の膜厚を他の領域の半分(ｈ１＝０．３２５λ)にし、２組の共振器（１０−１，１０−２）間の距離を、波長λの１０倍〜３０倍、例えば１００μｍとすることにより、５dＢの絶縁効果がある。また、薄い領域５−３の膜厚をさらに薄くすることにより、弾性絶縁効果をさらに大きくすることが出来る。この場合でも、弾性絶縁領域上に樹脂を付加することで、樹脂が弾性エネルギーを吸収するため、さらに効果を上げることが出来る。
【００７９】
なお、第三と第四の実施例では、窒化アルミニウム膜６の場合について説明したが、必ずしもこの材料に限定するものではない。電極が形成されたニオブ酸リチウム圧電基板と２種類以上の媒質で構成された漏洩型の境界弾性波装置において、同様の効果がある。また、第１の媒質の主成分として、ニオブ酸リチウムに代えて、θ回転Ｙカットに切り出された平面を有するタンタル酸リチウム圧電基板を採用しても、同様の効果がある。
【実施例５】
【００８０】
本発明の第五の実施例として、本発明の実施例になる境界弾性波装置を携帯電話などの通信機器用途の高周波フィルタとして用いた例を説明する。図１９Ａは、本発明が適用される無線通信機器におけるフロントエンド部分の回路ブロック図、図１９Ｂは、図１９Ａの無線通信機器の高周波フィルタ部分を構成する、境界弾性波装置の上面模式図である。
【００８１】
５０はアンテナに接続された送受切替器モジュール、６０は高周波集積回路モジュール、７０はベースバンド部、８０は電力増幅器モジュールである。これらの送受切替器モジュール５０、高周波集積回路部モジュール６０、および電力増幅器モジュール８０は携帯電話用チップセットとして夫々単独に、あるいは一体的にモジュール化されている。５１は位相器、５２は送信用のバンドパスフィルタ、５３は受信送信用のバンドパスフィルタである。また、６１は低雑音増幅器、６２は送信ミキサ、６３は受信ミキサ、６４はシンセサイザである。実施例の１乃至４で説明した境界弾性波装置を夫々、例えば各直列椀及び並列椀を構成するラダー型の共振素子として用いることで、送信用のバンドパスフィルタ５２や受信用のバンドパスフィルタ５３を構成することができる。
【００８２】
図１９Ａにおいて、アンテナで受信された高周波の受信信号Ｒｘは位相器５１を通り、所定の受信帯域の周波数信号だけを通すためのバンドパスフィルタ５３を介して、高周波受信信号Ｒｘを増幅するために低雑音増幅器６１へ入力される。増幅された高周波受信信号Ｒｘは、ベースバンドに変換するために受信ミキサ６３を介して、ベースバンド部７０へ送られる。一方、ベースバンド部７０から送られてきた高周波の送信信号Ｔｘは、変調無線周波数信号を作るための送信ミキサ６２を介して、電力増幅器モジュール８０に入力され、増幅された高周波送信信号Ｔｘは、所定の送信周波数帯域の送信信号だけを通すバンドパスフィルタ５２を介してアンテナより電波として放射される。
【００８３】
このようなフロントエンド部で使用される高周波信号用のバンドパス５２、５３のそれぞれは、複数の境界弾性波装置の集合によって構成することができる。図１９Ａで示したブロック図はシングルバンド携帯電話の場合を示しているが、デュアルバンド、トリプルバンド、クアッドバンドなどのマルチバンド携帯電話の構成においても、同様に適用可能であり、特に実施例で示した構成に限定されない。また、本発明の境界弾性波装置は、高周波信号用のフィルタとして、上記バンドパスフィルタだけでなく、ローパスフィルタやハイパスフィルタを含む高周波フィルタ全般に用いることが出来ることは言うまでも無い。
【００８４】
図１９Ｂは、第五の実施例になる高周波フィルタを構成する境界弾性波装置の例を示す上面模式図である。本実施形態では、３個の一開口共振器１０−１、１０−２、１０−３を、同じθＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１の上に配置している。各共振器の具体的な構成は第一の実施例に示したとおりである。共振器間、及び端面との間には、図１４〜図１７に示した弾性絶縁領域を設けている。また、各酸化珪素膜５（５−１，５−２，５−３）の端部で反射された境界弾性波が共振器に戻ることを防ぐため、各酸化珪素膜５の端部（破線で示した５−１ａ）を電極指と平行にならないように、例えば曲線としている。また曲線にすることにより、境界弾性波を散乱させている。境界弾性波が共振器に戻ることを防ぐために、窒化アルミニウム膜６の端部にも同様に曲線化している。
【００８５】
本実施例の境界弾性波装置は、入出力端子８−１、８−２，８−３、８−４及び引出し線９−４を備えており、例えば、入出力端子８−１は出力端、８−２はリアクタンスＬを介して接地、８−３は容量Ｃを介して接地、８−４は入力端に、夫々接続されている。
【００８６】
これにより、優れた電気特性と製造の容易さを有する境界弾性波デバイス、すなわち、高周波の送信用バンドパスフィルタ５２及び受信用バンドパスフィルタ５３を実現している。
【００８７】
以上説明したように、本発明によれば、所定のカット角θを有するθYX−LN単結晶圧電基板を用いることにより、高い品質係数と製造の容易さを有する境界弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタを提供することができる。また所望の膜質と平坦性が得られていない場合でも、膜厚を修正することで高いデバイスのＱ値を得ることができる。また製造の容易さを有する境界弾性波装置を提供することにある。さらに、境界弾性波を用いるため、セラミックパッケージを省くことが可能であるため、低価格の弾性波装置を提供することができる。
【００８８】
本発明ではＩＤＴとしてアルミニウムを例にして説明しているが、他の金属を用いても類似の効果が生じる。しかし漏洩型の境界弾性波では、低抵抗で軽量の金属の方が損失を小さくすることが出来る。このためＩＤＴはアルミニウムを主成分とするものであることが望ましい。
【００８９】
窒化アルミニウム膜６、酸化珪素膜５、ＩＤＴ１４、θYX−LN単結晶圧電基板１の間に薄い膜を形成しても本発明の効果があることは明らかである。例えば窒化アルミニウム膜６と酸化珪素膜５との間に密着性を高めるために活性膜を形成しても本発明の効果はある。
【実施例６】
【００９０】
図２０ないし図２１により、本発明の第六の実施例になる境界弾性波共振器を説明する。図２０は、第六の実施例になる境界弾性波共振器の上面模式図である。図２１は、第六の実施例になる境界弾性波共振器の断面模式図であり、図２０のＩ−Ｉ’断面を示す。
【００９１】
本実施形態の圧電境界弾性波装置は、少なくとも一部が第１の媒質と第２の媒質の間に形成されＩＤＴに接続された金属膜等からなる放熱端子１１を備えている。すなわち、ＩＤＴ１４は、バスバー２と電極指３を有しており、バスバー２の部分は金属膜等の電気及び熱の伝導性に優れた材料の薄膜により放熱端子１１と一体に構成されており、この放熱端子１１の一部が窒化アルミニウム膜６と直接接している。電極指３で発生する熱は放熱端子１１を介して窒化アルミニウム膜６に放出されるため、ＩＤＴ１４の温度を下げることができる。そのため耐電力特性の優れた弾性波装置を提供することができる。なお、第２の媒質５の厚さをｈ１ｃとしたとき、放熱端子１１に対応する金属膜上の領域で、またはバスバーに対応する金属膜上の領域で第２の媒質５が薄く設定してもよい。この部分の第２の媒質の厚さをｈ１ｄとしたとき、０≦ｈ１ｄ≦ｈ１ｃ／２ の関係を満たすのが望ましい。
【００９２】
図２０では、放熱端子１１の近傍でＩＤＴ１４は窒化アルミニウム膜６と直接接しているが、間に接着層を設けることにより、熱的な接触を向上させるとさらに良い。いずれの場合にしても、放熱端子１１及びその近傍のＩＤＴ１４の部分に対応する領域の酸化珪素膜５の厚さを他の部分の半分以下、さらに望ましくは厚さをゼロにする必要がある。
【００９３】
図２２は、境界弾性波を閉じこめる媒質と弾性境界波の特性の関係を示した図である。代表的な窒化膜として窒化アルミニウムＡｌＮと窒化珪素ＳｉＮｘ、高音速な酸化膜として酸化アルミニウムＡｌＯｘ、高音速な非窒化非酸化膜として多結晶珪素Ｓｉと炭素(ダイアモンド)Ｃを用いて比較している。実施例１から６では、境界弾性波を閉じこめる媒質として窒化アルミニウムＡｌＮの膜を例にして説明したが、窒化珪素ＳｉＮｘの膜または高音速な酸化ＡｌＯｘの膜でも、同じ特性/効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１…θYX−LN単結晶圧電基板、２…バスバー、３…電極指、４…反射器、５…酸化珪素膜、６…窒化アルミニウム膜、７…酸化珪素膜と窒化アルミニウム膜の界面、８…入出力端子、９…引出し線、１０（１０−１、１０−２、１０−３）…一開口共振器、１１…放熱端子、１４…ＩＤＴ、４０…反射器、５０…送受切替器モジュール、５１…位相器、５２…送信用バンドパスフィルタ、５３…受信送信用バンドパスフィルタ、６０…高周波集積回路モジュール、７０…ベースバンド部、８０…電力増幅器モジュール。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタに係り、更に詳しくいえば、圧電性物質と、櫛形の電極形状を有する境界弾性波用ＩＤＴ（Inter-Digital Transducer）を持ち、高周波の共振器やフィルタ等の固体回路素子を構成するのに適した圧電境界弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
境界弾性波装置は、中空パッケージを不要に出来るため、また温度補償膜として酸化珪素を用いることが出来るため、小型で優れた温度安定性を有する。
【０００３】
特許文献１には、漏洩境界弾性波を対象に、ニオブ酸リチウム圧電単結晶を主成分とし、θ回転Ｙカットに切り出され、弾性波の伝搬方向をＸ軸方向とした基板(以下θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板と略す)上に、ＩＤＴ、酸化珪素膜、多結晶珪素膜を具備した境界弾性波共振器において、Ｑ値とθ、多結晶珪素膜の膜厚の関係が開示されている。また多結晶珪素膜の代わりに窒化アルミニウム膜を用いることが出来ることも開示されている。
【０００４】
特許文献２には、漏洩境界弾性波を対象に、θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板上に、ＩＤＴ、酸化珪素膜、単結晶珪素を具備した境界弾性波デバイスにおいて、伝搬損失とθの関係が開示されている。
【０００５】
特許文献３、４には、境界弾性波を対象とする、伝搬損失が小さい弾性境界装置が開示されている。
【０００６】
非特許文献１には、弾性境界波の伝搬損失を推測する手法が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ９８／５２２７９号公報
【特許文献２】特開平１０−８４２４７号公報
【特許文献３】ＷＯ２００５／０６９４８５号公報
【特許文献４】ＷＯ２００６／１１４９３０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】A method for estimating optimal cuts and propagation directions for excitation of piezoelectric surface waves」(J. J. Campbell and W. R. Jones, IEEE Trans. Sonics and Ultrason., Vol. SU-15 (1968) pp. 209-217)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、高周波フィルタには、高い品質係数(デバイスのＱ値)と製造の容易さが要求される。特に、携帯電話に代表される通信機器用途では数千以上のＱ値が求められており、上記特許文献１、２に開示された境界弾性波共振器には以下の問題点がある。
【００１０】
特許文献３、４に記載された境界弾性波とは異なり、特許文献１、２及び本発明のＩＤＴで励振/共振する主な境界弾性波は、漏洩境界弾性波である。漏洩弾性境界波共振器では、スプリアス弾性波として、ストンリー波型境界弾性波、遅い横波バルク波、速い横波バルク波、縦波バルク波が発生する。図２３は、漏洩弾性境界波共振器のインピーダンス特性上に発生するスプリアスを説明した図である。横軸は周波数（＝音速×λ）、縦軸はインピーダンスの複素成分を示している。本発明のように密度の小さい金属でＩＤＴを構成した漏洩弾性境界波共振器における「漏洩弾性境界波」は、遅い横波バルク波の音速と速い横波バルク波の音速の間の、音速を有する。すなわち、「漏洩弾性境界波」は、概ね４０００から４８００ｍ／ｓの間の音速を有する。つまり、低周波側の比較的近くに遅い横波バルク波が、それよりさらに低周波にストンリー波型境界弾性波が、高周波側の比較的近くに速い横波バルク波が、それよりさらに高周波に縦波バルク波が発生する。従って、高周波フィルタを実現した場合、主信号の近くに発生する遅い横波バルク波と速い横波バルク波を抑圧する必要がある。さらにθＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板の漏洩弾性境界波共振器の電気特性を調べた結果、遅い横波バルク波は音速４０００ｍ／ｓ近傍であり、そのため漏洩弾性境界波の直列共振周波数直下に発生し、かつＩＤＴと強く結合していた。このことから、通信機器用途の高周波フィルタを実現するには、遅い横波バルク波を抑圧する必要がある。
【００１１】
また特許文献３、４に記載された境界弾性波とは異なり、特許文献１、２及び本発明のＩＤＴで励振/共振する主な境界弾性波は、漏洩境界弾性波であり、弾性的な伝搬損失を有する。そのため、充分高いデバイスのＱ値を得るため、材料、膜厚、カット角等デバイス構造を最適化し、ＩＤＴでの伝搬損失を最小=弾性的なＱ値を最大にする必要がある。さらにＩＤＴの両脇に、動作周波数範囲を充分に網羅する広帯域な反射器が必要である。
【００１２】
なお、本発明では、漏洩境界弾性波を以下単に境界弾性波と記述するが、特許文献３、４の境界弾性波とは異なる弾性波であることは言うまでもない。
【００１３】
特許文献１には、図２４に示したようなθＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板上に、ＩＤＴ、酸化珪素膜、多結晶珪素膜を具備した境界弾性波共振器において、図２５（特許文献１の第１０図に相当）に示すように、弾性的なＱ値が千以上（伝搬損失が０．０５６ｄＢ以下の範囲）となるθ、多結晶珪素膜の膜厚の値が記されている。すなわち、０.５８５λ≦ｈ1、且つ２３≦θ≦９５（本発明のθの定義によれば、１１３≦θ≦１８５）とした弾性波装置が開示されている。しかし、Ｑ=１０００以上を前提としたこの範囲では、用途が最近の通信機器に代表される、例えば２ＧＨｚクラスの、高周波フィルタでは、このＱ値では精度が不十分である。
【００１４】
また、特許文献１で対象としている多結晶珪素膜は、導電性と低い抵抗値を有する。そのため、図２５に示したθ及び多結晶珪素膜の膜厚の値をそのまま用いたとしても、弾性的なＱ値を最近のデバイスに要求される数千乃至１万程度まで高めることは出来ない。
【００１５】
また、特許文献１の１２頁には、多結晶珪素膜の代わり窒化アルミニウム膜を用いることが出来ることも開示されている。しかし、窒化アルミニウム膜を用いた境界弾性波共振器における弾性的なＱ値が数千以上となるθ、多結晶珪素膜の膜厚の関係については開示されていない。窒化アルミニウムや窒化珪素に代表される窒化物質を主成分とする膜の弾性定数は多結晶珪素膜の弾性定数より格段に大きいため、特許文献１の多結晶珪素膜に関する記載からこの関係を類推することは不可能である。
【００１６】
また、酸化珪素膜の表面を、特許文献１の第６図に示された有限要素−解析結合法で得られる形状に形成することは困難である。
【００１７】
すなわち、特許文献１では、音響絶縁膜を多結晶珪素膜に限定し、ｈΔl=ゼロ、導波路膜の膜質劣化なし、ｈΔ=h1で近似、という前提に立って、０.５８５λ≦ｈ1、且つ、１１３≦θ≦１８５、を選定している。そのため、θの精度が足りない。この精度では、得られるＱが１０００程度であり、最近のデバイスに要求される弾性的なＱ値としては不十分である。
【００１８】
特許文献２には、最上層に単結晶珪素を用いており、単結晶珪素は導電性と低い抵抗値を有するため、デバイスのＱ値を高めることは出来ない。また単結晶珪素を最上層に形成することは、特殊な製造装置を必要とするため、製造に困難が生じる。
【００１９】
また、薄膜を用いた弾性波装置では、電気特性は用いる薄膜の膜質や平坦性に依存するため、これらを考慮してθと膜厚を決定する必要がある。非特許文献１に記載された計算手法を境界弾性波に適用することによって、弾性境界波の伝搬損失を推測する手法が報告されている。この方法では、ＩＤＴを一様な金属膜で近似するため、電極の総重量が２倍になり質量負荷を過剰に取り込んでしまう、電極指の端部での境界弾性波の反射/局在を考慮できない、酸化珪素膜と窒化アルミニウム膜の界面の形状を考慮できない、等の問題がある。
【００２０】
境界弾性波装置を製造する場合、はじめに所望のカット角θの圧電基板を製造する。次に製造した圧電基板上に所望の膜厚の電極膜、酸化珪素膜、窒化物質を主成分とする膜を作成する。しかし所望の膜質と平坦性が得られていない場合、高いデバイスのＱ値は得られない。高Ｑ化するためには、（１）製造方法と製造設備を変更し、膜質と平坦性を改善する、（２）カット角θ＋αの圧電基板を再度製造し、デバイスを再作成する、（３）製造済であるカット角θの圧電基板を用いて、修正した膜厚でデバイスを作成する、等の方法が考えられる。しかし、上記（１）は製造が困難になる、（２）は、圧電基板の製造には通常１〜３ヶ月の期間が必要であるため、再作成には時間がかかる、という問題がある。そのため、上記（３）が最もよい方法であると考えられる。しかし、上記（３）を採用する際に、カット角θに依存して、高いデバイスのＱ値を示す膜厚が存在しない場合が生じる。
【００２１】
本発明の主たる目的は、スプリアスが少なく、高い品質係数(デバイスのＱ値が数千以上)でかつ、製造の容易さを有する境界弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタを提供することにある。
【００２２】
また、本発明の他の目的は、圧電基板上に形成される電極膜や酸化珪素膜等に所望の膜質と平坦性が得られていない場合でも、膜厚を修正することで高いデバイスのＱ値を得ることが出来る圧電基板のカット角θの値を明確化することで、高い品質係数(デバイスのＱ値)と製造の容易さを有する境界弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタを提供することにある。
【００２３】
また、本発明の更なる他の目的は、耐電力製の高い境界弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の代表的なものの一例を示せば以下の通りである。即ち、本発明の弾性波装置は、ニオブ酸リチウム圧電単結晶を主成分とし、θ回転Ｙカットに切り出された平面を有する第１の媒質と、窒化物質または酸化アルミニウムを主成分とする第３の媒質と、前記第１の媒質と前記第３の媒質とに挟まれ、酸化珪素を主成分とする第２の媒質と、前記第１の媒質と前記第２の媒質とに挟まれ、且つ前記第１の媒質の前記平面に形成されたＩＤＴとを有し、前記ＩＤＴは主に境界弾性波を励振する弾性波装置において、前記境界弾性波の波長をλ、前記ＩＤＴの厚さをｈｍ、前記第２の媒質の厚さをｈ１としたとき、
１４９°≦θ≦１７１°、且つ
（ｈｍ+ｈ１）／λ≦７７．５％、
としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、スプリアスの少ない弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタを提供することができる。また高い品質係数と製造の容易さを有する弾性波装置を提供することができる。さらに、圧電基板上に形成される電極膜や酸化珪素膜等に所望の膜質と平坦性が得られていない場合でも、カット角θが所定の範囲の圧電基板を採用し、膜厚を修正することで、高いデバイスのＱ値を得ることが出来るようにし、高い品質係数(デバイスのＱ値)と製造の容易さを有する弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一の実施例を説明するための境界弾性波共振器の上面模式図。
【図２】本発明の第一の実施例を説明するための境界弾性波共振器の縦断面模式図。
【図３】電極膜厚ｈｍ、酸化珪素膜厚ｈ１、窒化アルミニウム膜厚ｈ２、界面の起伏量ｈΔ、電極指線幅Ｌ、空隙Ｓ、励振される境界弾性波の波長λ、及び反射器の厚さをｈｒの定義を示した図。
【図４Ａ】音響絶縁膜としてＡｌＮ膜を採用し、ｈΔ／λ＝０．０２として、共振/反共振共に１／Ｑ＜０．０００１の条件を満たすθの範囲を求めた図。
【図４Ｂ】音響絶縁膜としてＡｌＮ膜を採用し、ｈΔ／λ＝０．０３として、共振/反共振共に１／Ｑ＜０．０００１の条件を満たすθの範囲を求めた図。
【図４Ｃ】音響絶縁膜としてＡｌＮ膜を採用し、ｈΔ／λ＝０．０４として、共振/反共振共に１／Ｑ＜０．０００１の条件を満たすθの範囲を求めた図。
【図５Ａ】本発明の検討に用いたモデルを説明した図。
【図５Ｂ】本発明の検討に用いたモデルを説明した図。
【図６】本発明の第一の実施例における、カット角θと、波長で換算した酸化珪素膜とＩＤＴの膜厚の和の比率と、遅い横波バルク波の励振強度Ｋ２の関係を示した図。
【図７Ａ】第一の実施例の、アルミニウムを主成分とする金属膜で形成された短絡型反射器と、開放型反射器の実効反射帯域幅を比較した図。
【図７Ｂ】第一の実施例における、反射器の反射率の材料依存性を説明した図。
【図８】第一の実施例において、δ＝０、ｈΔ＝ｈｍ、ｈｍ／λ＝０．０３の場合に、h１／λを変えて、共振/反共振共に１／Ｑ＜０．０００１の条件を満たすθの範囲を求めた例を示す図。
【図９Ａ】δ＝０．００，ｈΔ＝０の場合の境界弾性波の伝搬特性を示した図。
【図９Ｂ】δ＝０．０２，ｈΔ＝０の場合の境界弾性波の伝搬特性を示した図。
【図９Ｃ】δ＝０．０４，ｈΔ＝０の場合の境界弾性波の伝搬特性を示した図。
【図９Ｄ】δ＝０．００，ｈΔ＝ｈｍの場合の境界弾性波の伝搬特性を示した図。
【図９Ｅ】δ＝０．０２，ｈΔ＝ｈｍの場合の境界弾性波の伝搬特性を示した図。
【図９Ｆ】δ＝０．０４，ｈΔ＝ｈｍの場合の境界弾性波の伝搬特性を示した図。
【図１０】第一の実施例において、カット角θと、波長で換算した酸化珪素膜とＩＤＴの膜厚の和の比率と、遅い横波バルク波の励振強度Ｋ２の関係を、カット角θの１４０°〜１７０°の部分で拡大して示した図。
【図１１】本発明の第二の実施例を説明するための、境界弾性波装置の上面模式図。
【図１２】本発明の第二の実施例を説明するための、境界弾性波装置の縦断面模式図。
【図１３】第二の実施例における、反射器の実効反射帯域幅の材料依存性を示した図。
【図１４】本発明の第三の実施例を説明するための、境界弾性波装置の上面模式図。
【図１５】本発明の第三の実施例を説明するための、境界弾性波装置の縦断面模式図。
【図１６】本発明の第四の実施例を説明するための、境界弾性波装置の上面模式図。
【図１７】本発明の第四の実施例を説明するための、境界弾性波装置の縦断面模式図。
【図１８】本発明の第四の実施例において、酸化珪素の波長換算膜厚と伝搬損失の関係を説明するためのグラフ。
【図１９Ａ】本発明の第五の実施例を説明するための、一般的な携帯電話におけるフロントエンド部分の回路ブロック図。
【図１９Ｂ】図１９Ａのフロントエンド部分に用いられる高周波フィルタを構成する境界弾性波装置の例を示す上面模式図。
【図２０】本発明の第六の実施例を説明するための、境界弾性波装置の上面模式図。
【図２１】本発明の第六の実施例を説明するための、境界弾性波装置の縦断面模式図。
【図２２】境界弾性波を閉じこめる媒質と弾性境界波の特性の関係を示した図。
【図２３】漏洩弾性境界波共振器のインピーダンス特性上に発生するスプリアスを説明する図。
【図２４】特許文献１に開示された境界弾性波共振器の構成例を示す図。
【図２５】特許文献１に記載された、弾性的なＱ値が千以上（伝搬損失が０．０５６ｄＢ以下の範囲）となるθの範囲を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る境界弾性波装置の構造を図面に示した幾つかの好ましい実施形態を参照して、更に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１ないし図１０により、本発明の第一の実施例になる境界弾性波共振器を説明する。図１は、第１の実施例になる境界弾性波共振器の上面模式図である。図２は、第１の実施例になる境界弾性波共振器の断面模式図であり、図１のＩ−Ｉ’断面を示す。
【００２９】
本実施形態の圧電境界弾性波装置は、一開口共振器であって、櫛形電極上に形成された２種類の膜の存在を除いては従来の表面弾性波共振器の構成と同じである。即ち、θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１の表面に、アルミニウムを主成分とする金属膜で櫛型のＩＤＴ１４がパターニングされている。ＩＤＴ１４はバスバー２と電極指３で構成されている。電極指３が互いに間挿された２つの電極間に高周波信号が加えられている。ＩＤＴ１４の両側にアルミニウムを主成分とする金属膜で形成された反射器４が設置されている。個々の電極指３は、膜厚がｈm、幅がＬ、電極指周期がλ（境界弾性波の伝搬波長と一致）である。隣接する電極指間には幅Ｓの間隙が設けられている。ＩＤＴ１４と反射器４の上には、膜厚がｈ1の酸化珪素膜５が形成されている。酸化珪素膜５の表面には、膜厚がｈ2の窒化アルミニウム膜６が形成されている。
【００３０】
一例を挙げると、ＩＤＴ１４は、電極指３の膜厚ｈｍ＝７０ｎｍ，電極指周期λ＝２μｍ，幅Ｌ＝幅Ｓ＝０．５μｍ，電極指対数１００対，開口長１０λであり、酸化珪素膜５の膜厚ｈ1は１．４μｍ、窒化アルミニウム膜６の膜厚ｈ2は６μｍである。
【００３１】
本実施形態の特徴は、θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１と酸化珪素膜５と窒化アルミニウム膜６の３媒質構造を成し、境界弾性波が閉じこめられる媒質（酸化珪素膜５）と電気信号と機械信号の変換を行う媒質（θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１）を分け、境界弾性波が閉じこめられる媒質に非圧電非金属膜を用い、電極指３の膜厚ｈｍ、酸化珪素膜５の厚ｈ１、及びカット角θ等を以下に述べるような所定の範囲の関係にしたことにある。本発明が、櫛形電極の構造や個数に関して限定されることはない。
【００３２】
本発明者等は、境界弾性波共振器シミュレーション技術を用いて本実施形態の特性を詳細に調べた。
【００３３】
図３は、ＩＤＴ１４の電極指３の膜厚ｈｍ、酸化珪素膜５の膜厚ｈ１、窒化アルミニウム膜６の膜厚ｈ２、界面７の起伏量ｈΔ、電極指３の線幅Ｌ、空隙Ｓ、励振される境界弾性波の波長（電極ピッチと一致）λ、及び反射器の厚さｈｒの定義を示した図である。
【００３４】
酸化珪素膜５と窒化アルミニウム膜６との界面７は電極指３の膜厚に依存して波打っている。そのため、ここでは、ｈ１を電極指３の上面から界面７の最下面までの距離、ｈ２を界面７の最上面から窒化アルミニウム膜６の表面の最下面までの距離で定義した。
【００３５】
境界弾性波共振器の共振周波数は、境界弾性波の伝搬速度と電極ピッチλの比で決まる。θＹＸ−ＬＮ単結晶基板１上に存在する境界弾性波の音速は４３００ｍ／ｓ前後であり、２ＧＨｚ帯でλは約２μｍになる。このときのＬとＳは比較的自由に設定できるが、しかし量産性を考慮するとＬとＳ共に大きい方がよい。すなわち、Ｌ＝Ｓ＝０．５μｍのとき、最小加工寸法が最も大きくなり、量産性に優れる。
【００３６】
弾性境界波の伝搬損失は、電極指間空隙の影響を強く受ける。前記の通り、非特許文献１に記載された計算手法は電極を一様な金属膜で近似するものであるため、電極の総重量が２倍になり質量負荷を過剰に取り込んでしまう、電極指３の端部での境界弾性波の反射/局在を考慮できない、酸化珪素膜５と窒化アルミニウム膜６の界面７の形状を考慮できない、等の問題がある。本発明者等は、特許文献１に記載の境界弾性波共振器シミュレーション技術を用い、櫛形電極の形状等、全ての効果を考慮して、境界弾性波の弾性特性を詳細に検討した。
【００３７】
図４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）に、音響絶縁膜として窒化アルミニウム膜を採用し、界面７の起伏量ｈΔを考慮した結果の一例を示す。図４ＡはｈΔ／λ＝０．０２、図４ＢはｈΔ／λ＝０．０３、図４ＣはｈΔ／λ＝０．０４として、共振/反共振共に１／Ｑ＜０．０００１の条件を満たすθの範囲（各図中に太線で示した角度範囲）を求めた。結果は、次の通りである（１度以下は四捨五入）。
ｈΔ／λ＝０．０２の場合、１５３≦θ≦１６１
ｈΔ／λ＝０．０３の場合、１５７≦θ≦１６１
ｈΔ／λ＝０．０４の場合、１５９≦θ≦１６５
このように、最近のデバイスに要求される弾性的な高いＱ値を得るためには、市販の成膜装置を用いた酸化珪素膜５の成膜工程において発生する、酸化珪素膜５の表面の起伏量、換言すると界面の起伏量ｈΔの大きさは無視できない。
【００３８】
この外、高いＱ値を得るためには、導波路膜の膜質劣化についても、配慮する必要がある。
また、境界弾性波共振器は、直列共振周波数と並列共振周波数の間で、高Ｑである必要がある。本発明者等はこれらの点を考慮し、その両端周波数でのＱ値、つまり直列共振Ｑと並列共振Ｑで弾性境界波を評価した。
【００３９】
ｈΔは酸化珪素膜５の成膜条件により０＜ｈΔ＜ｈｍの範囲で変化する。本発明者等は、実素子が、ｈΔ＝０とｈΔ＝ｈｍとの形状の素子の間の特性を示すことに着目し、２種類のモデル（図５Ａ、図５Ｂ）を用いた。図５Ａのモデルは界面７の起伏量ｈΔ＝０、ＩＤＴ１４の膜厚がｈmである。図５ＢのモデルはｈΔ＝ｈｍである。（なお、反射器４の厚さｈｒは、図３の通り。）
薄膜装置で形成された酸化珪素膜５は、通常多孔質膜になる。多孔質膜の膜質を評価するパラメータは、特許文献１に記載されている密度減少率δを用いた。酸化珪素膜５の弾性定数Ｃ11，Ｃ44及び密度ｐは、
Ｃ11＝Ｃo11×ｅ-3×δ
Ｃ44＝Ｃo44×ｅ-3.9×δ
ｐ＝ｐo×（１−δ）
と表わされる。ここでＣo11、Ｃo44、ｐoには最も緻密な酸化珪素である石英ガラスの弾性定数、密度の値を用いた。
【００４０】
酸化珪素膜５の密度減少率δは、成膜温度、ガス比率を最適化することにより、スパッタ法では０＜δ＜０.０２、ＣＶＤ法では０＜δ＜０．０４に抑えることが出来る。本発明者等はこの点を考慮し、その両端での値、つまり密度減少率δ＝０、０．０２、０．０４の場合の境界弾性波を検討した。またＬとＳの比は１とした。
【００４１】
以上の説明したように、電極指３の膜厚ｈｍ、酸化珪素膜５の厚ｈ１、カット角θ、酸化珪素膜５の密度減少率δ、界面７の起伏量ｈΔを考慮して、境界弾性波の共振特性を詳細に調べた。
【００４２】
まず、図６は、直列共振周波数の低周波側に発生する遅い横波バルク波の励振強度を説明した図である。すなわち、図６は、境界弾性波の波長をλ、反射器４の厚さをｈｒ、第２の媒質５の厚さをｈ１、ＩＤＴ１４の厚さをｈｍとしたとき、カット角θと、波長λで換算した酸化珪素膜５とＩＤＴ１４の膜厚の和（ｈ１+ｈｍ）の比率と、遅い横波バルク波の励振強度Ｋ２の関係を示した図である。
【００４３】
バルク波の励振強度は、ＩＤＴ１４の対数に依存するため、定量的に定義することは従来困難である。しかし、発明者等は、従来の漏洩型の弾性表面波共振器のバルク波放射とは異なり、漏洩型の境界弾性波共振器では遅い横波バルク波は狭帯域に励振することに着目し、境界弾性波のｋ２と同様に、ＩＤＴ１４内部で共振すると仮定した場合のインピーダンスの複素成分が正になる周波数範囲からＩＤＴとの結合量を算出した。本明細書では、この値を遅い横波バルク波のK２と呼ぶこととする。波長で換算した酸化珪素膜５とＩＤＴ１４の膜厚の和を小さくすることで、遅い横波バルク波のK２を小さくすることができる。すべてのカット角θ（０〜１８０度）に対して、波長λで換算した酸化珪素膜５とＩＤＴ１４の膜厚の和（ｈ１+ｈｍ）を７７％より小さくすることで、遅い横波バルク波のK２を０．３％以下、つまり通信器などのフィルタとして許容値以下とすることができる。さらに波長で換算した酸化珪素膜５とＩＤＴ１４の膜厚の和を６２％より小さくすることで、遅い横波バルク波のK２を０．１５％以下、つまりほぼ雑音レベルにまで抑えることができる。
【００４４】
次に、本発明の第一の実施例における、反射器の反射帯域幅の材料依存性を説明する。図７Ａは、図１に記載した短絡型反射器４と特許文献１の図４に記載の開放型反射器の実効反射帯域幅を比較した図である。ともに反射器の材料はアルミニウムである。短絡型反射器では、膜ｈｒが厚い場合、反射帯域の内部にスプリアスとしてニオブ酸リチウムの遅いバルク波が発生する。そのため、実効反射帯域幅は、スプリアスで２個に分割された反射帯域の広い方とした。膜厚ｈｒは２．５〜８．５％で短絡型反射器の方が開放型反射器より広い実効反射帯域幅を示した。
【００４５】
また、図７Ｂに示したように、反射器の材料として、アルミニウム以外の、Ａｕ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｗ，Ｍｏ，Ｒｕなどの密度の大きい材料を用いても、同様に、短絡型反射器の方が開放型反射器より高い反射率が得られる。
【００４６】
これらのことから、漏洩型の境界弾性波では、短絡型反射器を用いることにより、実効反射帯域幅を大きくすることができる。別の言葉で説明すると、第一の実施例の短絡型反射器４は、（ｈ１+ｈｍ）／λ≦７７．０％で、かつ、膜厚ｈｒが２．５〜８．５％の範囲にあるとき、大きい反射係数を有するため、いっそう損失の小さい弾性波装置を提供することができる。
【００４７】
なお、本実施形態の圧電境界弾性波装置は、ＩＤＴ１４がアルミニウムを主成分とする金属で形成されている。しかし、ＩＤＴ１４により主に励振される弾性波が漏洩境界弾性波であることが重要であって、電極材料をアルミニウムに限定するものではない。アルミニウムに銅、珪素、チタン等を混ぜた合金、またはそれらの多層膜であっても、同様の効果がある。またこれらの密度の小さい金属を用いることで、金属膜厚/加工寸法の製造ばらつきに起因する境界弾性波装置の動作周波数のバラツキを小さくすることができる。さらに漏洩弾性境界波を用いているため、また電極材料にアルミニウムを主成分とする金属を用いているため、ＩＤＴ１４の電極指３の反射係数を小さくすることができ、ダブルモード型共振器に代表される複数の非調和型境界弾性波モードで共振器を動作させる場合でも電極指３の本数を多くすることができる。その結果、急峻な周波数特性を実現でき、かつ開口長の小さい＝電気抵抗損の小さい弾性波装置を実現することが出来る。アルミニウムの他に、チタン、またはこれらの金属を主成分とした他の金属との積層膜でも同様の効果を得ることができる。
【００４８】
次に、図８に、音響絶縁膜として窒化アルミニウム膜を採用したものについて、δ＝０、ｈΔ＝ｈｍ、ｈｍ／λ＝０．０３の場合に、h１／λを変えて、共振/反共振共に1/Q<0.0001の条件を満たすθの範囲を求めた例を示す。
【００４９】
図８において、h１／λ=６０％では、１５３°≦θ≦１６１°
h１／λ=６５％では、１５９°≦θ≦１６７°
h１／λ=７０％では、１６３°≦θ≦１７１°
となった。
【００５０】
同様にして、境界弾性波の共振特性を詳細に調べた。図９Ａから図９Ｆは、境界弾性波のＱ値の評価結果である。表中「△」は直列共振Ｑが１万未満で並列共振Ｑも１万以上、「●」は直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上、「▽」は直列共振Ｑは１万以上で並列共振Ｑは１万未満、「＋」は高Ｑな境界弾性波は存在するがしかし直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万未満、「＊」は直列共振周波数がθYX-LN単結晶圧電基板の横波共振周波数以下、「−」は未評価を表している。
【００５１】
図９Ａは、δ＝０．００，ｈΔ＝０の場合の、シミュレーションで得られた、境界弾性波の伝搬特性を示す図である。図９Ａに●で示されるように、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の範囲は、次の通りである。
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６０％のとき、１５１°≦θ≦１５９°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６５％のとき、１５７°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝７０％のとき、１６３°≦θ≦１７１°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝７５％のとき、１６７°≦θ≦１６９°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝６０％のとき、１５３°≦θ≦１６１°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝６５％のとき、１５９°≦θ≦１６７°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝７０％のとき、１６３°≦θ≦１７１°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝５５％のとき、１４９°≦θ≦１５１°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝６０％のとき、１５５°≦θ≦１６１°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝６５％のとき、１６１°≦θ≦１６７°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝７０％のとき、１６５°≦θ≦１６９°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝５５％のとき、１５３°≦θ≦１５９°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝６０％のとき、１５９°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝６５％のとき、１６３°≦θ≦１６９°
図９Ｂは、δ＝０．０２、ｈΔ＝０の場合の、シミュレーションで得られた、境界弾性波の伝搬特性を示す。図９Ｂに●で示されるように、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の範囲は、次の通りである。
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝５５％のとき、１５１°≦θ≦１５３°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６０％のとき、１５９°≦θ≦１６３°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６５％のとき、１６３°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝５５％のとき、１５３°≦θ≦１５５°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝６０％のとき、１６１°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝５５％のとき、１５５°≦θ≦１５７°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝６０％のとき、１６１°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝５５％のとき、１５９°≦θ≦１６１°
図９Ｃは、δ＝０．０４、ｈΔ＝０の場合の、シミュレーションで得られた、境界弾性波の伝搬特性を示す。図９Ｃに●で示されるように、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の範囲は、次の通りである。
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝５５％のとき、１５７°≦θ≦１５９°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝５５％のとき、１５９°≦θ≦１６１°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝５５％のとき、１５９°≦θ≦１６１°
図９Ｄは、δ＝０、ｈΔ＝ｈｍの場合の、シミュレーションで得られた、境界弾性波の伝搬特性を示す。図９Ｄに●で示されるように、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の範囲は、次の通りである。
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝５５％のとき、１４７°≦θ≦１４９°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６０％のとき、１５３°≦θ≦１６１°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６５％のとき、１５９°≦θ≦１６７°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝７０％のとき、１６３°≦θ≦１７１°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝５５％のとき、１４９°≦θ≦１５３°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝６０％のとき、１５７°≦θ≦１６１°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝６５％のとき、１６１°≦θ≦１６９°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝７０％のとき、１６５°≦θ≦１７１°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝５５％のとき、１５３°≦θ≦１５７°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝６０％のとき、１５９°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝６５％のとき、１６３°≦θ≦１６７°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝７０％のとき、１６５°≦θ≦１６７°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝５０％のとき、１５１°≦θ≦１５３°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝５５％のとき、１５７°≦θ≦１６３°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝６０％のとき、１６３°≦θ≦１６９°
ｈｍ／λ＝６％、h１／λ＝６５％のとき、１６５°≦θ≦１６７°
図９Ｅは、δ＝０．０２、ｈΔ＝ｈｍの場合の、シミュレーションで得られた、境界弾性波の伝搬特性を示す。図９Ｅに●で示されるように、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の範囲は、次の通りである。
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝５５％のとき、１５３°≦θ≦１５７°
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝６０％のとき、１６１°≦θ≦１６５°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝５５％のとき、１５７°≦θ≦１５９°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝６０％のとき、１６３°≦θ≦１６７°
ｈｍ／λ＝４％、h１／λ＝５５％のとき、１５９°≦θ≦１６３°
図９Ｆは、δ＝０．０４，ｈΔ＝ｈｍの場合の、シミュレーションで得られた、境界弾性波の伝搬特性を示す。図９Ｆに●で示されるように、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の範囲は、次の通りである。
ｈｍ／λ＝２％、h１／λ＝５５％のとき、１５９°≦θ≦１６１°
ｈｍ／λ＝３％、h１／λ＝５５％のとき、１５９°≦θ≦１６１°
図９Ａから図９Ｆにおける評価点は離散的ではあるが、Ｑ値はこれらのパラメータに対して連続に変化するため、評価点間でも内挿することにより、容易にＱ値を知ることが出来る。
【００５２】
本発明の弾性波装置を製作するに際して、膜質の制御可能な成膜装置で酸化珪素膜を形成した場合は、このＳｉＯ2膜の密度減少量δを充分小さくする、すなわち実質的にゼロとすることが出来る。この場合は、１４９°≦θ≦１７１°のθYX-LN基板を用いると、界面の起伏量ｈΔを制御する必要は無くなる。すなわち、制御の容易な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１と電極指３の膜厚はｈｍを最適化することで、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上になる境界弾性波を得ることができ、良質な弾性波装置を提供することが出来る。最適な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１と電極指３の膜厚ｈｍの値は界面７の起伏量ｈΔに依存するが、しかしその値は４７．５％≦ｈ１／λ≦７７．５％、及び０．０１％≦ｈｍ／λ≦７％の範囲である。
【００５３】
一方、θ＜１４９°または１７１°＜θのθYX-L単結晶圧電基板１を用いた場合、最適な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１、電極指の膜厚ｈｍが存在しない、またはｈΔに依存して存在しない可能性が生じる。前者の場合、Ｑ値の極めて高い境界弾性波デバイスを得ることは出来ず、また後者の場合は、ｈΔを制御しなくてはならず製造に困難が生じる。
【００５４】
低コスト普及タイプのスパッタ装置で酸化珪素膜５を形成した場合、この酸化珪素膜５の密度減少量δは０．０２程度まで劣化する場合がある。この場合は、１５３°≦θ≦１６５°のθYX-LN単結晶圧電基板１を用いることにより、界面７の起伏量ｈΔを制御する必要は無くなる。すなわち、酸化珪素膜５の表面の起伏量ｈΔを平滑化する処理を行なわずに、その表面上に窒化アルミニウム膜の成膜を行なう。このように、制御の容易な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１と電極指３の膜厚はｈｍを最適化することで、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上になる境界弾性波を得ることができ、良質な弾性波装置を提供することが出来る。最適な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１と電極指３の膜厚ｈｍの値は界面７の起伏量ｈΔに依存するが、しかしその値は５２．５％≦ｈ１／λ≦６７．５％、及び１％≦ｈｍ／λ≦７％の範囲である。
【００５５】
一方、θ＜１５３°または１６５°＜θのθYX-LN単結晶圧電基板１を用いた場合、最適な酸化珪素膜５の膜厚、電極指３の膜厚が存在しない、またはｈΔに依存して存在しない可能性が生じる。前者の場合、Ｑ値の極めて高い境界弾性波デバイスを得ることは出来ず、また後者の場合は、ｈΔを制御しなくてはならず製造に困難が生じる。
【００５６】
なお、図９Ａから図９Ｆに示した上記範囲の外側でも、１４９°≦θ≦１７１°、且つ、４７．５％≦ｈ１／λ≦７７．５％、且つ、１％≦ｈｍ／λ≦７％では境界弾性波が存在し、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に数千乃至１万程度以上となる高いＱ値を示した。
【００５７】
さらに、ｐCVD装置は、成膜速度が速いため、酸化珪素膜５の成膜工程のコストを下げることが出来るが、この酸化珪素膜５の密度減少量δは０．０４程度まで劣化する場合がある。この場合、１５９°≦θ≦１６１°のθYX-LN単結晶圧電基板１を用いることにより、界面７の起伏量ｈΔを制御する必要は無くなる。すなわち、制御の容易な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１と電極指３の膜厚はｈｍを最適化することで、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上になる境界弾性波を得ることができ、良質な弾性波装置を提供することが出来る。最適な酸化珪素膜５の膜厚ｈ１と電極指の膜厚ｈｍの値は界面７の起伏量ｈΔに依存するが、しかしその値は５２．５％≦ｈ１／λ≦５７．５％、及び１％≦ｈｍ／λ≦５％の範囲である。
【００５８】
一方、θ＜１５９°または１６１°＜θのθYX-LN単結晶圧電基板１を用いた場合、最適な酸化珪素膜５の膜厚、電極指の膜厚が存在しない、またはｈΔに依存して存在しない可能性が生じる。前者の場合、Ｑ値の極めて高い境界弾性波デバイスを得ることは出来ず、また後者の場合は、ｈΔを制御しなくてはならず製造に困難が生じる。
【００５９】
以上を纏めると、ニオブ酸リチウム圧電単結晶を主成分とし、θ回転Ｙカットに切り出された平面を有する第１の媒質と、窒化アルミニウムを主成分とする第３の媒質と、第１の媒質と第３の媒質とに挟まれ且つ第１の媒質の該平面に形成された酸化珪素を主成分とする第２の媒質と、第１の媒質と第２の媒質の境界に形成されたアルミニウムを主成分とするＩＤＴとを有し、前記ＩＤＴは主に境界弾性波を励振する弾性波装置において、
前記境界弾性波の波長をλ、前記ＩＤＴの厚さをｈｍ、第２の媒質の厚さをｈ１としたとき、
１４９°≦θ≦１７１°、且つ、４７．５％≦ｈ１／λ≦７７．５％、且つ、
０．０１≦ｈｍ／λ≦０．０７、とするのが望ましい。
【００６０】
これにより、高い品質係数と製造の容易さを有する弾性波装置を提供することができる。さらに、境界弾性波を用いているため、中空パッケージを不要に出来るため、また温度補償膜として酸化珪素を用いることが出来るため、小型で優れた温度安定性を有する弾性波装置を提供することができる。
【００６１】
なお、ｈΔを実質的にゼロに制御することは、酸化珪素膜５の表面を平坦に研磨する工程を必要とするが、比較的容易に実現できる。膜質の制御可能な成膜装置で酸化珪素膜を形成した場合、以下のδ、ｈΔ、ｈｍ／λ、h１／λ、θの場合に、直列共振Ｑと並列共振Ｑ共に１万以上の特性を示した。
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、５８．７５％≦h１／λ＜６１．２５％、１５１°≦θ≦１５９°
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、６１．２５％≦h１／λ＜６３．７５％、１５４°≦θ≦１６２°
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、６３．７５％≦h１／λ＜６６．２５％、１５７°≦θ≦１６５°
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、６６．２５％≦h１／λ＜６８．７５％、１６０°≦θ≦１６８°
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、６８．７５％≦h１／λ＜７１．２５％、１６３°≦θ≦１７１°
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、７１．２５％≦h１／λ＜７３．７５％、１６５°≦θ≦１７０°
１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％、７３．７５％≦h１／λ＜７６．２５％、１６７°≦θ≦１６９°
２．５％≦ｈｍ／λ＜３．５％、５８．７５％≦h１／λ＜６１．２５％、１５３°≦θ≦１６１°
２．５％≦ｈｍ／λ＜３．５％、６１．２５％≦h１／λ＜６３．７５％、１５６°≦θ≦１６４°
２．５％≦ｈｍ／λ＜３．５％、６３．７５％≦h１／λ＜６６．２５％、１５９°≦θ≦１６７°
２．５％≦ｈｍ／λ＜３．５％、６６．２５％≦h１／λ＜６８．７５％、１６１°≦θ≦１６９°
２．５％≦ｈｍ／λ＜３．５％、６８．７５％≦h１／λ＜７１．２５％、１６３°≦θ≦１７１°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、５３．７５％≦h１／λ＜５６．２５％、１４９°≦θ≦１５１°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、５６．２５％≦h１／λ＜５８．７５％、１５２°≦θ≦１５６°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、５８．７５％≦h１／λ＜６１．２５％、１５５°≦θ≦１６１°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、６１．２５％≦h１／λ＜６３．７５％、１５８°≦θ≦１６４°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、６３．７５％≦h１／λ＜６６．２５％、１６１°≦θ≦１６７°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、６６．２５％≦h１／λ＜６８．７５％、１６３°≦θ≦１６８°
３．５％≦ｈｍ／λ＜５．０％、６８．７５％≦h１／λ＜７１．２５％、１６５°≦θ≦１６９°
５．０％≦ｈｍ／λ＜７．０％、５３．７５％≦h１／λ＜５６．２５％、１５３°≦θ≦１５９°
５．０％≦ｈｍ／λ＜７．０％、５６．２５％≦h１／λ＜５８．７５％、１５６°≦θ≦１６２°
５．０％≦ｈｍ／λ＜７．０％、５８．７５％≦h１／λ＜６１．２５％、１５９°≦θ≦１６５°
５．０％≦ｈｍ／λ＜７．０％、６１．２５％≦h１／λ＜６３．７５％、１６１°≦θ≦１６７°
５．０％≦ｈｍ／λ＜７．０％、６３．７５％≦h１／λ＜６６．２５％、１６３°≦θ≦１６９°
この特性は、図９Ａに示したｈΔ＝０の場合の特性に近似するものである。例えば、１．０％≦ｈｍ／λ＜２．５％は、図９Ａにおけるｈｍ／λ＝２％に対応し、５８．７５％≦h１／λ＜６１．２５％は、図９Ａにおけるh１／λ＜６０％に対応し、図９Ａの場合と同じ、１５１°≦θ≦１５９°という結果が得られている。
【００６２】
なお、窒化アルミニウム膜６の結晶のC軸の向きは、ランダムであることが望ましい。これは、ＩＤＴ１４で発生させた機械振動の主成分であるＳＨ（shear horizontal）波成分を、窒化アルミニウム膜内でＳＶ（shear vertical）波成分に変換させないためである。そのため、アモルファス状態の膜でも全く同様の効果を有する。また配向膜または単結晶膜でも、窒化アルミウム膜のC軸が、基板面にほぼ垂直である場合では、ＳＶ成分とＳＨ成分が直交するため、同様の効果を有する。酸化珪素膜に関しても同じである。
【００６３】
このように、高い品質係数と製造の容易さを有する弾性波装置を提供するという観点において、第２の媒質の厚さをｈ１、前記ＩＤＴの厚さをｈｍとしたとき、カット角θは、１４９°≦θ≦１７１°とするのが良い。カット角θがこのような範囲にある場合の、直列共振周波数の低周波側に発生する遅い横波バルク波の励振強度を、図１０に示す。カット角θを１４９°≦θ≦１７１°に限定した場合、波長で換算した酸化珪素膜５とＩＤＴ１４の膜厚の和、すなわち（ｈ１+ｈｍ）／λを７７％より小さくすることで、遅い横波バルク波のｋ２を０．３％以下とすることができ、さらに、波長で換算した酸化珪素膜５とＩＤＴ１４の膜厚の和を６２％以下とすることで、遅い横波バルク波のｋ２を０．１５％以下にまで抑えることができる。別の言葉で説明すると、スプリアスの少ない弾性波装置を提供することができる。
【００６４】
また、ｈ2／２がλより小さい場合、窒化アルミニウム膜６の表面の機械振動エネルギーは存在するから、この場合、表面弾性波が励振される。この表面弾性波は従来の表面弾性波より表面の機械振動エネルギーは極めて小さいから、境界弾性波の優れた特性を一部有する。例えば、ハンドリングミスによる窒化アルミニウム膜６の表面の損傷，不純物の付着に対して損失，周波数ずれ等電気特性の劣化が小さい。このため、本発明を表面弾性波装置に適用した場合、従来の表面弾性波装置より信頼性の高い弾性波装置を提供することが出来る。しかし薄くするに従い、伝搬損失は徐々に増加するため、共振器上では充分に厚くしたほうが望ましい。
【００６５】
このように、所望の膜質と平坦性が得られていない場合でも、膜厚を修正することで高いデバイスのＱ値を得ることが出来るカット角θの値を明確化することで、高い品質係数(デバイスのＱ値)と製造の容易さを有する弾性波装置を提供することができる。例えば、高い品質係数(デバイスのＱ値)と製造の容易さが要求される高周波フィルタや高周波共振器を構成するのに適したＧＨｚ帯域の通過帯域を有する弾性波装置に、本実施例を適用することができる。
【実施例２】
【００６６】
次に、図１１ないし図１３により、本発明の第二の実施例になる境界弾性波装置を説明する。図１１は、第二の実施例になる境界弾性波装置の上面模式図である。図１２は、第二の実施例になる境界弾性波装置の断面模式図であり、図１１のＩ−Ｉ’断面を示す。図１３は、反射器４の実効反射帯域幅の材料依存性を示した図である。
【００６７】
本実施形態の圧電境界弾性波装置は、第一の実施例に対して、反射器４０が異なる。すなわち櫛形電極の両側に、波長換算膜厚８％の銅を主成分とする金属膜で形成された反射器４０が設置されている。反射器４０の線幅と間隙は、ＩＤＴ１４のそれらより８％小さく設定されている。
【００６８】
我々は、漏洩境界弾性波は、特許文献３，４に記載の境界弾性波より高音速であることに着目し、効率的に漏洩境界弾性波をＩＤＴ１４に閉じ込める方法を詳細に検討した。その結果、ＩＤＴ１４では漏洩境界弾性波を、反射器４０では特許文献３，４に記載の境界弾性波を主弾性波とすることにより実現できることを見出した。すなわち第二の実施例では反射器に密度の大きい金属を用いているため、ＩＤＴ１４と反射器４０では弾性モードが異なり、そのため漏洩境界弾性波の大部分がＩＤＴ１４と反射器４０の境で反射されることを見出した。さらに一部が漏洩境界弾性波から特許文献３、４の境界弾性波にモード変化し、反射器内部に進入するが、しかし反射器４０の線幅と間隙は、ＩＤＴ１４のそれらより８％小さく設定されており、ＩＤＴの直列/並列共振周波数と反射器の反射帯域が一致するため、反射器４０に進入した境界弾性波は反射器４０の内部で反射され、ＩＤＴに戻る。別の言葉で説明すると、第二の実施例で示される反射器４０は、漏洩境界弾性波に対して充分大きい反射係数を有する。そのため損失の小さい弾性波装置を提供することができる。
【００６９】
なお、反射器４０は、充分に広い実効反射帯域幅を有する必要である。ここで実効反射帯域幅とは、反射係数の周波数特性にスプリアスを有さず、かつ高い反射係数を有する周波数帯域幅である。この実効反射帯域幅を、反射器の膜厚/加工寸法の製造ばらつきに起因した反射帯域の中心周波数のバラツキより充分に大きくすることで、ＩＤＴとは異なり、重い金属を用いても電気特性への悪影響を避けることができる。
【００７０】
図１３において、図中に直列/並列共振周波数の間隔を記す。反射器４０は、密度が４５００ｋｇ/ｍ３より大きい金属を主成分とする金属層、例えば、Ａｕ，Ｗ，Ｒｕ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉを用いて構成されている。なお全ての材料において、反射帯域の内部にスプリアスとしてニオブ酸リチウムの遅いバルク波が発生した。そのため、実効反射帯域幅は、スプリアスで２個に分割された反射帯域の広い方とした。アルミニウムでは実効反射帯域幅が右下がりであるのに対して、密度が４５００ｋｇ/ｍ３より大きい材料では右上がりになる。このことから、密度が４５００ｋｇ/ｍ３より大きい材料を用いることにより、実効反射帯域幅を直列並列共振周波数の間隔より大きくすることができる。別の言葉で説明すると、第二の実施例で示される反射器４０は、さらに大きい反射係数を有する。そのためいっそう損失の小さい弾性波装置を提供することができる。
【実施例３】
【００７１】
次に、図１４ないし図１５により、本発明の第三の実施例になる境界弾性波装置を説明する。図１４は、第三の実施例になる境界弾性波装置の上面模式図である。図１５は、第三の実施例になる境界弾性波装置の断面模式図であり、図１４のＩ−Ｉ’断面を示す。
【００７２】
本実施形態は、２個の一開口共振器で構成された境界弾性波装置であって、各共振器（１０−１，１０−２）は第一の実施例に示した構成を採用するものとする。即ち、各共振器は、θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１の表面に、アルミニウムを主成分とする金属膜でＩＤＴ１４がパターニングされている。ＩＤＴ１４の上には、膜厚がｈ1の酸化珪素膜５が形成されている。酸化珪素膜５の表面には、膜厚がｈ2の窒化アルミニウム膜６が形成されている。
【００７３】
共振器で励振された境界弾性波の一部は共振器の外部に漏洩し、θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１の端面で反射される。反射された境界弾性波は再びは共振器に戻り、電気特性にスプリアスの発生として悪影響を与える。第三の実施例では、共振器（１０−１，１０−２）と圧電基板１の端部の間に窒化アルミニウム膜６の無い領域、換言すると酸化珪素膜５や圧電基板１の上面が窒化アルミニウム膜６で覆われていない領域１２を設けている。さらに、圧電基板１上に酸化珪素膜５の無い領域１３も設けている。すなわち、境界弾性波の波長をλとしたとき、ＩＤＴ１４以外の少なくても一部の領域に、第２の媒質５又は第３の媒質６の少なくとも一方の厚さが、ＩＤＴ１４上の膜厚の半分以下となる弾性絶縁領域を形成している。
【００７４】
これらの領域１２、１３では、境界弾性波は伝搬損失の大きい漏洩表面弾性波として伝搬するため、圧電基板１の内部に弾性エネルギーを散逸させる。そのため領域１２、１３が弾性絶縁領域として機能し、その結果、端面反射の悪影響を防止する効果がある。
【００７５】
なお、領域１２において、窒化アルミニウム膜６を完全に除去しなくても、λ／２より薄くすることで類似の効果がある。しかし薄くするほど効果を大きくできるため、完全に除去するほうが望ましい。さらに弾性絶縁領域上に樹脂を付加すると、樹脂が弾性エネルギーを吸収するため、さらに効果を上げることが出来る。すなわち、窒化アルミニウム膜６の上側、領域１２、１３の上側、及び酸化珪素膜５の外端部および圧電基板１の外端部を樹脂でモールドすれば、吸音効果が得られる。
【実施例４】
【００７６】
弾性絶縁領域は、酸化珪素膜５の膜厚を調整することでも実現することが出来る。図１６ないし図１８により、本発明の第四の実施例になる境界弾性波装置を説明する。図１６は、第四の実施例になる境界弾性波装置の上面模式図である。図１７は、第四の実施例になる境界弾性波装置の断面模式図であり、図１６のＩ−Ｉ’断面を示す。本実施形態は２個の一開口共振器で構成された境界弾性波装置であって、各共振器は第一の実施例である。即ち、θＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１の表面に、アルミニウムを主成分とする金属膜でＩＤＴ１４がパターニングされている。ＩＤＴ１４の上には、膜厚がｈ1の酸化珪素膜５が形成されている。酸化珪素膜５の表面には、膜厚がｈ2の窒化アルミニウム膜６が形成されている。
【００７７】
ＩＤＴ１４で励起された境界弾性波の一部は、共振器の外部に漏洩する。共振器１０−１の漏洩エネルギーが共振器１０−２に達すると、境界弾性波装置の電気特性にスプリアスとして悪影響を与える。第四の実施例では、共振器１０−１と共振器１０−２との間に弾性絶縁領域として、酸化珪素膜５の薄い領域５−３を設置している。すなわち、ＩＤＴ１４上の第２の媒質５の厚さをｈ１aとしたとき、ＩＤＴ１４以外の少なくても一部の領域に、第２の媒質５の厚さｈ１bが、０≦ｈ１b＜ｈ１a÷２、となる薄膜領域を形成している。なお、第２の媒質５の厚さは変更せず、第３の媒質６の厚さを同様に薄くしても良い。あるいは、薄い領域５−３及びその上側の窒化アルミニウム膜６の領域１２の膜厚を薄くすることによっても、効果を上げることが出来る。
【００７８】
図１８は境界弾性波の伝搬損失と弾性絶縁領域の酸化珪素膜５の膜厚の関係を説明した図である。共振器１０の領域の酸化珪素膜５の膜厚ｈ１は０．６５λとしている。弾性絶縁領域の酸化珪素膜５の薄い領域５−３の膜厚を他の領域の半分(ｈ１＝０．３２５λ)にし、２組の共振器（１０−１，１０−２）間の距離を、波長λの１０倍〜３０倍、例えば１００μｍとすることにより、５dＢの絶縁効果がある。また、薄い領域５−３の膜厚をさらに薄くすることにより、弾性絶縁効果をさらに大きくすることが出来る。この場合でも、弾性絶縁領域上に樹脂を付加することで、樹脂が弾性エネルギーを吸収するため、さらに効果を上げることが出来る。
【００７９】
なお、第三と第四の実施例では、窒化アルミニウム膜６の場合について説明したが、必ずしもこの材料に限定するものではない。電極が形成されたニオブ酸リチウム圧電基板と２種類以上の媒質で構成された漏洩型の境界弾性波装置において、同様の効果がある。また、第１の媒質の主成分として、ニオブ酸リチウムに代えて、θ回転Ｙカットに切り出された平面を有するタンタル酸リチウム圧電基板を採用しても、同様の効果がある。
【実施例５】
【００８０】
本発明の第五の実施例として、本発明の実施例になる境界弾性波装置を携帯電話などの通信機器用途の高周波フィルタとして用いた例を説明する。図１９Ａは、本発明が適用される無線通信機器におけるフロントエンド部分の回路ブロック図、図１９Ｂは、図１９Ａの無線通信機器の高周波フィルタ部分を構成する、境界弾性波装置の上面模式図である。
【００８１】
５０はアンテナに接続された送受切替器モジュール、６０は高周波集積回路モジュール、７０はベースバンド部、８０は電力増幅器モジュールである。これらの送受切替器モジュール５０、高周波集積回路部モジュール６０、および電力増幅器モジュール８０は携帯電話用チップセットとして夫々単独に、あるいは一体的にモジュール化されている。５１は位相器、５２は送信用のバンドパスフィルタ、５３は受信送信用のバンドパスフィルタである。また、６１は低雑音増幅器、６２は送信ミキサ、６３は受信ミキサ、６４はシンセサイザである。実施例の１乃至４で説明した境界弾性波装置を夫々、例えば各直列椀及び並列椀を構成するラダー型の共振素子として用いることで、送信用のバンドパスフィルタ５２や受信用のバンドパスフィルタ５３を構成することができる。
【００８２】
図１９Ａにおいて、アンテナで受信された高周波の受信信号Ｒｘは位相器５１を通り、所定の受信帯域の周波数信号だけを通すためのバンドパスフィルタ５３を介して、高周波受信信号Ｒｘを増幅するために低雑音増幅器６１へ入力される。増幅された高周波受信信号Ｒｘは、ベースバンドに変換するために受信ミキサ６３を介して、ベースバンド部７０へ送られる。一方、ベースバンド部７０から送られてきた高周波の送信信号Ｔｘは、変調無線周波数信号を作るための送信ミキサ６２を介して、電力増幅器モジュール８０に入力され、増幅された高周波送信信号Ｔｘは、所定の送信周波数帯域の送信信号だけを通すバンドパスフィルタ５２を介してアンテナより電波として放射される。
【００８３】
このようなフロントエンド部で使用される高周波信号用のバンドパス５２、５３のそれぞれは、複数の境界弾性波装置の集合によって構成することができる。図１９Ａで示したブロック図はシングルバンド携帯電話の場合を示しているが、デュアルバンド、トリプルバンド、クアッドバンドなどのマルチバンド携帯電話の構成においても、同様に適用可能であり、特に実施例で示した構成に限定されない。また、本発明の境界弾性波装置は、高周波信号用のフィルタとして、上記バンドパスフィルタだけでなく、ローパスフィルタやハイパスフィルタを含む高周波フィルタ全般に用いることが出来ることは言うまでも無い。
【００８４】
図１９Ｂは、第五の実施例になる高周波フィルタを構成する境界弾性波装置の例を示す上面模式図である。本実施形態では、３個の一開口共振器１０−１、１０−２、１０−３を、同じθＹＸ−ＬＮ単結晶圧電基板１の上に配置している。各共振器の具体的な構成は第一の実施例に示したとおりである。共振器間、及び端面との間には、図１４〜図１７に示した弾性絶縁領域を設けている。また、各酸化珪素膜５（５−１，５−２，５−３）の端部で反射された境界弾性波が共振器に戻ることを防ぐため、各酸化珪素膜５の端部（破線で示した５−１ａ）を電極指と平行にならないように、例えば曲線としている。また曲線にすることにより、境界弾性波を散乱させている。境界弾性波が共振器に戻ることを防ぐために、窒化アルミニウム膜６の端部にも同様に曲線化している。
【００８５】
本実施例の境界弾性波装置は、入出力端子８−１、８−２，８−３、８−４及び引出し線９−４を備えており、例えば、入出力端子８−１は出力端、８−２はリアクタンスＬを介して接地、８−３は容量Ｃを介して接地、８−４は入力端に、夫々接続されている。
【００８６】
これにより、優れた電気特性と製造の容易さを有する境界弾性波デバイス、すなわち、高周波の送信用バンドパスフィルタ５２及び受信用バンドパスフィルタ５３を実現している。
【００８７】
以上説明したように、本発明によれば、所定のカット角θを有するθYX−LN単結晶圧電基板を用いることにより、高い品質係数と製造の容易さを有する境界弾性波装置及びそれを用いた高周波フィルタを提供することができる。また所望の膜質と平坦性が得られていない場合でも、膜厚を修正することで高いデバイスのＱ値を得ることができる。また製造の容易さを有する境界弾性波装置を提供することにある。さらに、境界弾性波を用いるため、セラミックパッケージを省くことが可能であるため、低価格の弾性波装置を提供することができる。
【００８８】
本発明ではＩＤＴとしてアルミニウムを例にして説明しているが、他の金属を用いても類似の効果が生じる。しかし漏洩型の境界弾性波では、低抵抗で軽量の金属の方が損失を小さくすることが出来る。このためＩＤＴはアルミニウムを主成分とするものであることが望ましい。
【００８９】
窒化アルミニウム膜６、酸化珪素膜５、ＩＤＴ１４、θYX−LN単結晶圧電基板１の間に薄い膜を形成しても本発明の効果があることは明らかである。例えば窒化アルミニウム膜６と酸化珪素膜５との間に密着性を高めるために活性膜を形成しても本発明の効果はある。
【実施例６】
【００９０】
図２０ないし図２１により、本発明の第六の実施例になる境界弾性波共振器を説明する。図２０は、第六の実施例になる境界弾性波共振器の上面模式図である。図２１は、第六の実施例になる境界弾性波共振器の断面模式図であり、図２０のＩ−Ｉ’断面を示す。
【００９１】
本実施形態の圧電境界弾性波装置は、少なくとも一部が第１の媒質と第２の媒質の間に形成されＩＤＴに接続された金属膜等からなる放熱端子１１を備えている。すなわち、ＩＤＴ１４は、バスバー２と電極指３を有しており、バスバー２の部分は金属膜等の電気及び熱の伝導性に優れた材料の薄膜により放熱端子１１と一体に構成されており、この放熱端子１１の一部が窒化アルミニウム膜６と直接接している。電極指３で発生する熱は放熱端子１１を介して窒化アルミニウム膜６に放出されるため、ＩＤＴ１４の温度を下げることができる。そのため耐電力特性の優れた弾性波装置を提供することができる。なお、第２の媒質５の厚さをｈ１ｃとしたとき、放熱端子１１に対応する金属膜上の領域で、またはバスバーに対応する金属膜上の領域で第２の媒質５が薄く設定してもよい。この部分の第２の媒質の厚さをｈ１ｄとしたとき、０≦ｈ１ｄ≦ｈ１ｃ／２ の関係を満たすのが望ましい。
【００９２】
図２０では、放熱端子１１の近傍でＩＤＴ１４は窒化アルミニウム膜６と直接接しているが、間に接着層を設けることにより、熱的な接触を向上させるとさらに良い。いずれの場合にしても、放熱端子１１及びその近傍のＩＤＴ１４の部分に対応する領域の酸化珪素膜５の厚さを他の部分の半分以下、さらに望ましくは厚さをゼロにする必要がある。
【００９３】
図２２は、境界弾性波を閉じこめる媒質と弾性境界波の特性の関係を示した図である。代表的な窒化膜として窒化アルミニウムＡｌＮと窒化珪素ＳｉＮｘ、高音速な酸化膜として酸化アルミニウムＡｌＯｘ、高音速な非窒化非酸化膜として多結晶珪素Ｓｉと炭素(ダイアモンド)Ｃを用いて比較している。実施例１から６では、境界弾性波を閉じこめる媒質として窒化アルミニウムＡｌＮの膜を例にして説明したが、窒化珪素ＳｉＮｘの膜または高音速な酸化ＡｌＯｘの膜でも、同じ特性/効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１…θYX−LN単結晶圧電基板、２…バスバー、３…電極指、４…反射器、５…酸化珪素膜、６…窒化アルミニウム膜、７…酸化珪素膜と窒化アルミニウム膜の界面、８…入出力端子、９…引出し線、１０（１０−１、１０−２、１０−３）…一開口共振器、１１…放熱端子、１４…ＩＤＴ、４０…反射器、５０…送受切替器モジュール、５１…位相器、５２…送信用バンドパスフィルタ、５３…受信送信用バンドパスフィルタ、６０…高周波集積回路モジュール、７０…ベースバンド部、８０…電力増幅器モジュール。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニオブ酸リチウム圧電単結晶を主成分とし、θ回転Ｙカットに切り出された平面を有する第１の媒質と、
窒化物質または酸化アルミニウムを主成分とする第３の媒質と、
前記第１の媒質と前記第３の媒質とに挟まれ、酸化珪素を主成分とする第２の媒質と、
前記第１の媒質と前記第２の媒質とに挟まれ、且つ前記第１の媒質の前記平面に形成されたＩＤＴと反射器を有し、
前記ＩＤＴは主に境界弾性波を励振する弾性波装置において、
前記ＩＤＴはアルミニウムを主成分とする金属で構成されており、
前記反射器は短絡型反射器であり、
前記境界弾性波の波長をλ、前記反射器の厚さをｈｒ、前記第２の媒質の厚さをｈ１、前記ＩＤＴの厚さをｈｍとしたとき、
（ｈ１+ｈｍ）／λ≦７７．０％
２．５≦ｈｒ／λ≦８．５％、
であることを特徴とする弾性波装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の媒質の厚さをｈ１、前記ＩＤＴの厚さをｈｍとしたとき、
１４９°≦θ≦１７１°、且つ
（ｈ１+ｈｍ）／λ≦６２％
であることを特徴とする弾性波装置。
【請求項３】
請求項１において、
０≦ｈｍ／λ≦０．０７であり、
１４９°≦θ≦１７１°、且つ
４７．５％≦ｈ１／λ
としたことを特徴とする弾性波装置。
【請求項４】
請求項３において、
１５３°≦θ≦１６５°、且つ
５２．５％≦ｈ１／λ≦６７．５％
であることを特徴とする弾性波装置。
【請求項５】
請求項４において、
１５９°≦θ≦１６１°、且つ
５２．５％≦ｈ１／λ≦５７．５％、且つ
１％≦ｈｍ≦５％
であることを特徴とする弾性波装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記ＩＤＴ上の前記第３の媒質の厚さがλの半分より大きい
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項７】
請求項３において、
前記窒化物質または酸化アルミニウムを主成分とする膜と前記酸化珪素膜との間に密着性を高めるための活性膜が形成されている
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項８】
基板と、該基板上に設けられた複数の弾性波装置とを含んで成り、
少なくとも１つの前記弾性波装置が、請求項１記載の弾性波装置である
ことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項９】
ニオブ酸リチウム圧電単結晶若しくはタンタル酸リチウム圧電単結晶を主成分とする第１の媒質と、
酸化珪素を主成分とする第２の媒質と、
第１の媒質と第２の媒質の何れとも異なる材料を成分とする第３の媒質と、
境界弾性波を主に励振するＩＤＴを有し、
前記第２の媒質は前記第１の媒質と前記第３の媒質とに挟まれており、
前記ＩＤＴは前記第１の媒質と前記第２の媒質とに挟まれており、
前記ＩＤＴ以外の少なくても一部の領域に、前記第２の媒質及び前記第３の媒質の少なくとも一方の厚さが、前記ＩＤＴ上の厚さの半分となる弾性絶縁領域を形成した
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記境界弾性波の波長をλ、前記ＩＤＴの厚さをｈｍ、前記第２の媒質の厚さをｈ１としたとき、
０≦ｈｍ／λ≦０．０７であり、
１４９°≦θ≦１７１°、且つ
４７．５％≦ｈ１／λ≦７７．５％、
としたことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記弾性波装置は、少なくとも２個の一開口共振器を構成するものであり、
前記各共振器間に前記弾性絶縁領域を設けた
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記弾性波装置は、少なくとも２個の一開口共振器を構成するものであり、
前記各共振器の端部と前記第１の媒質の端部との間に前記弾性絶縁領域を設けた
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１３】
請求項１０において、前記弾性絶縁領域上に樹脂を付加した
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１４】
請求項１０において、
前記ＩＤＴ上の第２の媒質の厚さをｈ１aとしたとき、
前記ＩＤＴ以外の少なくても一部の領域に、前記第２の媒質の厚さｈ１bが
０≦ｈ１b＜ｈ１a÷２
の薄膜領域を形成した
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記弾性波装置は、少なくとも２個の一開口共振器を構成するものであり、
前記各共振器間、又は前記各共振器の端部と前記第１の媒質の端部との間に前記薄膜領域を設けた
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１６】
請求項９において、
少なくとも一部が前記第１の媒質と前記第２の媒質の間に形成され、前記ＩＤＴと一体の金属膜からなる放熱端子を備えており、
前記第２の媒質の厚さをｈ１ｃとしたとき、
前記金属膜上の少なくとも一部の領域で、前記第２の媒質が薄く設定されており、該部分の前記第２の媒質の厚さをｈ１ｄとしたとき
０≦ｈ１ｄ≦ｈ１ｃ／２、
としたことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１７】
基板と、該基板上に設けられた複数の弾性波装置とを含んで成り、
少なくとも１つの前記弾性波装置が、請求項９記載の弾性波装置である
ことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項１８】
ニオブ酸リチウム圧電単結晶を主成分とし、θ回転Ｙカットに切り出された平面を有する第１の媒質と、
窒化物質または酸化アルミニウムを主成分とする第３の媒質と、
前記第１の媒質と前記第３の媒質とに挟まれ、酸化珪素を主成分とする第２の媒質と、
前記第１の媒質と前記第２の媒質とに挟まれ、且つ前記第１の媒質の前記平面に形成されたＩＤＴと反射器を有し、
前記ＩＤＴは主に境界弾性波を励振する弾性波装置において、
前記ＩＤＴと前記反射器の間で境界弾性波のモードが変化することを
特徴とする弾性波装置。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記ＩＤＴがアルミニウムを主成分とする金属を主成分とする金属層を用いて構成されており、
前記反射器が密度４５００ｋｇ/ｍ３より大きい金属を主成分とする金属層を用いて構成された
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項２０】
基板と、該基板上に設けられた複数の弾性波装置とを含んで成り、
少なくとも１つの前記弾性波装置が、請求項１８記載の弾性波装置である
ことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項１】
ニオブ酸リチウム圧電単結晶を主成分とし、θ回転Ｙカットに切り出された平面を有する第１の媒質と、
窒化物質または酸化アルミニウムを主成分とする第３の媒質と、
前記第１の媒質と前記第３の媒質とに挟まれ、酸化珪素を主成分とする第２の媒質と、
前記第１の媒質と前記第２の媒質とに挟まれ、且つ前記第１の媒質の前記平面に形成されたＩＤＴと反射器を有し、
前記ＩＤＴは主に境界弾性波を励振する弾性波装置において、
前記ＩＤＴはアルミニウムを主成分とする金属で構成されており、
前記反射器は短絡型反射器であり、
前記境界弾性波の波長をλ、前記反射器の厚さをｈｒ、前記第２の媒質の厚さをｈ１、前記ＩＤＴの厚さをｈｍとしたとき、
（ｈ１+ｈｍ）／λ≦７７．０％
２．５≦ｈｒ／λ≦８．５％、
であることを特徴とする弾性波装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の媒質の厚さをｈ１、前記ＩＤＴの厚さをｈｍとしたとき、
１４９°≦θ≦１７１°、且つ
（ｈ１+ｈｍ）／λ≦６２％
であることを特徴とする弾性波装置。
【請求項３】
請求項１において、
０≦ｈｍ／λ≦０．０７であり、
１４９°≦θ≦１７１°、且つ
４７．５％≦ｈ１／λ
としたことを特徴とする弾性波装置。
【請求項４】
請求項３において、
１５３°≦θ≦１６５°、且つ
５２．５％≦ｈ１／λ≦６７．５％
であることを特徴とする弾性波装置。
【請求項５】
請求項４において、
１５９°≦θ≦１６１°、且つ
５２．５％≦ｈ１／λ≦５７．５％、且つ
１％≦ｈｍ≦５％
であることを特徴とする弾性波装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記ＩＤＴ上の前記第３の媒質の厚さがλの半分より大きい
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項７】
請求項３において、
前記窒化物質または酸化アルミニウムを主成分とする膜と前記酸化珪素膜との間に密着性を高めるための活性膜が形成されている
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項８】
基板と、該基板上に設けられた複数の弾性波装置とを含んで成り、
少なくとも１つの前記弾性波装置が、請求項１記載の弾性波装置である
ことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項９】
ニオブ酸リチウム圧電単結晶若しくはタンタル酸リチウム圧電単結晶を主成分とする第１の媒質と、
酸化珪素を主成分とする第２の媒質と、
第１の媒質と第２の媒質の何れとも異なる材料を成分とする第３の媒質と、
境界弾性波を主に励振するＩＤＴを有し、
前記第２の媒質は前記第１の媒質と前記第３の媒質とに挟まれており、
前記ＩＤＴは前記第１の媒質と前記第２の媒質とに挟まれており、
前記ＩＤＴ以外の少なくても一部の領域に、前記第２の媒質及び前記第３の媒質の少なくとも一方の厚さが、前記ＩＤＴ上の厚さの半分となる弾性絶縁領域を形成した
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記境界弾性波の波長をλ、前記ＩＤＴの厚さをｈｍ、前記第２の媒質の厚さをｈ１としたとき、
０≦ｈｍ／λ≦０．０７であり、
１４９°≦θ≦１７１°、且つ
４７．５％≦ｈ１／λ≦７７．５％、
としたことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記弾性波装置は、少なくとも２個の一開口共振器を構成するものであり、
前記各共振器間に前記弾性絶縁領域を設けた
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記弾性波装置は、少なくとも２個の一開口共振器を構成するものであり、
前記各共振器の端部と前記第１の媒質の端部との間に前記弾性絶縁領域を設けた
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１３】
請求項１０において、前記弾性絶縁領域上に樹脂を付加した
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１４】
請求項１０において、
前記ＩＤＴ上の第２の媒質の厚さをｈ１aとしたとき、
前記ＩＤＴ以外の少なくても一部の領域に、前記第２の媒質の厚さｈ１bが
０≦ｈ１b＜ｈ１a÷２
の薄膜領域を形成した
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記弾性波装置は、少なくとも２個の一開口共振器を構成するものであり、
前記各共振器間、又は前記各共振器の端部と前記第１の媒質の端部との間に前記薄膜領域を設けた
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１６】
請求項９において、
少なくとも一部が前記第１の媒質と前記第２の媒質の間に形成され、前記ＩＤＴと一体の金属膜からなる放熱端子を備えており、
前記第２の媒質の厚さをｈ１ｃとしたとき、
前記金属膜上の少なくとも一部の領域で、前記第２の媒質が薄く設定されており、該部分の前記第２の媒質の厚さをｈ１ｄとしたとき
０≦ｈ１ｄ≦ｈ１ｃ／２、
としたことを特徴とする弾性波装置。
【請求項１７】
基板と、該基板上に設けられた複数の弾性波装置とを含んで成り、
少なくとも１つの前記弾性波装置が、請求項９記載の弾性波装置である
ことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項１８】
ニオブ酸リチウム圧電単結晶を主成分とし、θ回転Ｙカットに切り出された平面を有する第１の媒質と、
窒化物質または酸化アルミニウムを主成分とする第３の媒質と、
前記第１の媒質と前記第３の媒質とに挟まれ、酸化珪素を主成分とする第２の媒質と、
前記第１の媒質と前記第２の媒質とに挟まれ、且つ前記第１の媒質の前記平面に形成されたＩＤＴと反射器を有し、
前記ＩＤＴは主に境界弾性波を励振する弾性波装置において、
前記ＩＤＴと前記反射器の間で境界弾性波のモードが変化することを
特徴とする弾性波装置。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記ＩＤＴがアルミニウムを主成分とする金属を主成分とする金属層を用いて構成されており、
前記反射器が密度４５００ｋｇ/ｍ３より大きい金属を主成分とする金属層を用いて構成された
ことを特徴とする弾性波装置。
【請求項２０】
基板と、該基板上に設けられた複数の弾性波装置とを含んで成り、
少なくとも１つの前記弾性波装置が、請求項１８記載の弾性波装置である
ことを特徴とする高周波フィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図９Ｅ】
【図９Ｆ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図９Ｅ】
【図９Ｆ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１０−１１４４０（Ｐ２０１０−１１４４０Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７１６１１（Ｐ２００９−７１６１１）
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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