专利名称：弹性表面波装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于例如共振子或频段滤波器等的弹性表面波装置，具体涉及具有利用绝缘层覆盖的IDT电极的弹性表面波装置。
背景技术：
在用于移动体通信系统等的双工器(DPX =Duplexer)或RF滤波器中，要求具备宽频段且良好的温度特性。作为满足宽频段且良好的温度特性两者的弹性表面波装置，例如在专利文献1中公开了具有埋入LiTaO3基板的由Al构成的IDT电极的弹性表面波装置。 如专利文献1公开的弹性表面波装置那样，通过将IDT电极埋入压电基板而得到大的机电耦合系数(k2)。其结果，实现宽频段。专利文献1 :W02006/011417 Al 号公报
发明内容
在将IDT电极埋入压电基板的弹性表面波装置中，为了得到更大的机电耦合系数 (k2)，优选提高IDT电极的密度。另外，从减小插入损失的观点出发，优选将IDT电极的电极指利用低电阻率的材料较厚地形成，减小电极指的电阻。然而，当增大IDT电极的密度或加厚IDT电极时，存在弹性波的声速变慢的倾向。 因此，当制作例如利用数百MHz 数GHz带的高频带的弹性波的弹性表面波装置时，存在必须使IDT电极的电极指的间距变窄的问题。当使电极指的间距变窄时，存在弹性表面波装置的耐静电性降低的倾向。本发明的目的在于提供一种机电耦合系数(k2)大且插入损失低，并且具有高耐静电性的弹性表面波装置。
发明内容
本发明的弹性表面波装置具有压电体和IDT电极。在压电体形成有多根槽。IDT 电极具有多根电极指。各电极指的一部分位于槽内。电极指具有第一电极层和第二电极层。 第一电极层位于槽的内部。第二电极层形成在第一电极层上。第二电极层位于比槽的上端面靠上侧的位置。在本发明的弹性表面波装置中，第一电极层的平均密度(Pa)的3次方与第一电极层的平均刚度(C44a)之积的1/2次方(Pa3XC44a)"2比第二电极层的平均密度 (Pb)的3次方与第二电极层的平均刚度(C44b)之积的1/2次方(Pb3XC44b)"2大。在本发明的弹性表面波装置的某一特定方面中，满足(Pb3XC44b)1/2 <6. 54X1010^ (Pa 3XC44a)"2的关系。根据该结构，能够使插入损失更低且耐静电性更尚ο在本发明的弹性表面波装置的其他特定方面中，还满足(Pa3XC44a)1/2 < 5. OX IO11的关系。根据该结构，能够使插入损失更低且耐静电性更高。在本发明的弹性表面波装置的其他特定方面中，第二电极层实质上由以Al或Al为主成分的合金构成。在本发明的弹性表面波装置的另一特定方面中，第一电极层实质上由从Ti、Cu、 Ag、Cr、Ni、Mo及Au构成的组中选出的金属或以从该组中选出的至少一种金属为主成分的合金构成。在本发明的弹性表面波装置的又一其他特定局面中，第一电极层实质上由Cu、Ti、 Ni或NiCr构成。在本发明的弹性表面波装置的又一其他特定方面中，第一及第二电极层的至少一个由多个金属膜构成。当第一电极层由多个金属膜构成的情况下，第一电极层的平均密度 (Pa)为构成第一电极层的各金属膜的密度与膜厚之积的总和除以各金属膜的膜厚的总和得到的值。第一电极层的平均刚度(C44a)为构成第一电极层的各金属膜的平均刚度与膜厚之积的总和除以各金属膜的膜厚的总和得到的值。当第二电极层由多个金属膜构成的情况下，第二电极层的平均密度(Pb)为构成第二电极层的各金属膜的密度与膜厚之积的总和除以各金属膜的膜厚的总和得到的值。第二电极层的平均刚度(C44b)为构成第二电极层的各金属膜的平均刚度与膜厚之积的总和除以各金属膜的膜厚的总和得到的值。另外，在本发明中，“金属膜”由实质上包含合金的膜构成。在本发明的弹性表面波装置的又一特定方面中，压电体为LiTaO3基板或LiNbO3基板。在本发明的弹性表面波装置的再一特定方面中，压电体为LiTaO3基板。在本发明的弹性表面波装置的又一特定方面中，LiTaO3基板的欧拉角(Φ、θ、ψ) 的θ为120°以上140°以下。发明效果在本发明的弹性表面波装置中，位于槽内部的第一电极层的平均密度(Pa)的3 次方与平均刚度(C44a)之积的次方(P a3XC44a)1/2比位于比槽的上端面更靠上侧位置的第二电极层的平均密度(Pb)的3次方与平均刚度(C44b)之积的1/2次方(Pb3XC44b)1/2 大，因此，能够提供机电耦合系数(k2)大且插入损失低，并且具有高耐静电性的弹性表面波
直ο
图1是实施方式的弹性表面波装置的简要剖面图。图2是实施方式的弹性表面波装置的简要俯视图。图3是表示第一实施例以及第一和第二比较例的声速的图表。图4是第一比较例的弹性表面波装置的简要剖面图。图5是第二比较例的弹性表面波装置的简要剖面图。图6是表示第一实施例及第一比较例的第一电极层的波长标准化厚度与声速的关系的图表。图7是表示Al膜的波长标准化厚度与声速的关系的图表(在图7中，标注符号 126的以菱形示出的数据是欧拉角的θ为126°时的数据，在图7中，标注符号130的数据是欧拉角的θ为130°时的数据，在图7中，标注符号136以正方形示出的数据是欧拉角的 θ为136°时的数据)。
图8是表示波长标准化膜厚与薄片(〉一卜)电阻的关系的图表。图9是表示第一实施例以及第一和第二比较例的截止频带(^卜^ A > F )的图表。图10是表示第一实施例以及第一和第二比较例的比频带的图表。图11是表示第二实施例和第三及第二比较例的声速的图表。图12是表示第二实施例和第三及第二比较例的截止频带的图表。图13是表示第二实施例和第三及第二比较例的比频带的图表。图14是表示第三实施例和第四及第二比较例的声速的图表。图15是表示第三实施例和第四及第二比较例的截止频带的图表。图16是表示第三实施例和第四及第二比较例的比频带的图表。图17是变形例的弹性表面波装置的简要剖面图。
具体实施例方式以下，参照
本发明的具体实施方式
以明确本发明。图1是本实施方式的弹性表面波装置1的简要剖面图。图2是本实施方式的弹性表面波装置1的简要俯视图。如图1及图2所示，弹性表面波装置1具备压电体10。压电体10可以由适当的压电材料形成。具体而言，压电体10可以由例如LiI^aO3基板和LiNbO3 基板等构成。其中，压电体10优选由LiTaO3基板构成。更详细而言，更优选由欧拉角(Φ、 θ、Ψ)的θ为120° 140°的LiTaO3基板构成。进一步详细而言，更优选压电体10由欧拉角为(0士5°、120° 140°、 士5° )的LiTaO3基板构成。如图2所示，在压电体10上形成有电极30。电极30具有IDT电极37。在弹性表面波传送方向d的IDT电极37的两侧配置有反射器33、34。IDT电极37具有彼此间嵌合的第一及第二梳齿电极31、32。第一梳齿电极31与第一端子35电连接。另外，第二梳齿电极32与第二端子36电连接。第一梳齿电极31具有第一导电条(K一)31a和与第一导电条31a连接的多个第一电极指31b。多个第一电极指31b配置为彼此大致平行。第二梳齿电极32具备第二导电条3 和与第二导电条3 连接的多个第二电极指32b。多个第二电极指32b配置为彼此平行。多个第二电极指32b与多个第一电极指31b在弹性表面波的传送方向d上交替配置。第一电极指31b与第二电极指32b的各自的一部分位于形成在压电体10的多根槽 IOa 内。如图1所示，第一及第二电极指31b、32b具有第一电极层21和第二电极层22。第一电极层21形成于在压电体10形成的多根槽IOa内。第一电极层21的表面与没有形成压电体10的槽IOa的部分的表面大致位于同一面。第二电极层22形成在第一电极层21上。第二电极层22位于比槽IOa的上端面靠上侧的位置。即，第二电极层22没有形成在槽IOa的内部，形成在槽IOa外。在本实施方式中，第一电极层21的平均密度(Pa(kg/m3))的3次方与平均刚度 {y^r λ y i^) (C44a(N/m2))之积的1/2次方(P a3X C44a)1/2设定为比第二电极层22的平均密度(Pb(kg/m3))的3次方与平均刚度(C44b(N/m2))之积的1/2次方(P b3 X C44b)1/2 大的〔(Pa3XC44a)V2> (Pb3XC44b)1/2〕的关系。S卩，在本实施方式中，将平均密度设为P、将平均刚度设为C44时，(P3XC44)1/2大的第一电极层21埋设在槽IOa内，(P3XC44)V2 小的第二电极层22形成在比槽IOa的上端面靠上侧的位置。由此，在以下的实施例中证实，能够在提高第一及第二电极指31b、32b的密度的同时，提高弹性表面波的声速。从而增大机电耦合系数(k2)。另外，由于能够提高弹性表面波的声速，从而能够增大第一及第二电极指31b、32b 的间距(波长)。由此，能够提高耐静电性。另外，能够提高弹性表面波装置1的制造容易性。并且，由于能够增大第一及第二电极指31b、32b的间距(波长)，因此能够增大第一及第二电极指31b、32b的截面积。由此，能够降低第一及第二电极指31b、32b的电阻。从而，减小插入损失。S卩，根据本实施方式，能够提供机电耦合系数(k2)大且插入损失低，并且具有高耐静电性的弹性表面波装置。另外，其效果是与压电体10的欧拉角无关地获得的效果。另外，(P3XC44)1/2大的第一电极层21的至少一部分配置在比槽IOa的上端面靠上侧时，存在机电耦合系数(k2)变小的倾向。另外，将(P 3XC44)"2小的第二电极层22配置在槽IOa内时，存在反射系数变小的倾向。另外，通过不设置(P3X C44)1/2小的第二电极层22而仅加厚形成(P3X C44)1/2大的第一电极层21，从而实现第一及第二电极指31b、32b的低电阻化的情况下，弹性表面波的声速变低。因此，存在电极指31b、32b的间距变窄的倾向。从而，存在耐静电性变低且弹性表面波装置的制造容易性降低的倾向。从使机电耦合系数(k2)更大且插入损失更小，并且耐静电性更高的观点出发，优选第一电极层21与第二电极层22形成为满足(Pb3XC44b)"2
<6. 54X1010 ^ (Pa3XC44a)"2 的关系，更优选满足(P b3 X C44b)1/2
<6· 54 X 101° 彡(P a3 X C44a)1/2 < 5. OX IO11 的关系。第一及第二电极层21、22的结构只要满足(Pa3XC44a)1/2 > ( P b3X C44b)1/2的关系即可，没有特别的限定。第一及第二电极层21、22可以分别由一个金属膜构成，也可以由多个金属膜的层叠体构成。第一电极层21由一个金属膜构成的情况下，优选由(P3XC44)"2(其中，P为金属膜的密度、C44为平均刚度)大的金属或合金材料形成第一电极层21，尤其优选由 (p3XC44)1/2为6. 54X1010以上的金属或合金材料形成第一电极层21。具体而言，第一电极层21优选实质上由以从Ti、Cu、Ag、Cr、Ni、Mo及Au构成的组中选出的金属或从该组中选出的至少一种金属为主成分的合金构成。其中，第一电极层21尤其优选实质上由Cu、Ti、 Ni或NiCr构成。当第二电极层22由一个金属膜构成的情况下，优选由(P 3X C44)1/2小的金属或合金材料形成第二电极层22，尤其优选由(P3XC44)"2比6. MX 101°小的金属材料形成第二电极层22。具体而言，优选第二电极层22实质上由以Al或Al为主成分的合金构成。当第一电极层21由多个金属膜的层叠体构成的情况下，第一电极层21的平均密度(Pa(kg/m3))为构成第一电极层21的各金属膜的密度与膜厚之积的总和除以各金属膜的膜厚的总和得到的值。第一电极层21的平均刚度(C44a(N/m2))为构成第一电极层21的各金属膜的平均刚度与膜厚之积的总和除以各金属膜的膜厚的总和得到的值。另外，当第二电极层22由多个金属膜的层叠体构成的情况下，第二电极层22的平均密度(Pb(kg/m3))为构成第二电极层22的各金属膜的密度与膜厚之积的总和除以各金属膜的膜厚的总和得到的值。第二电极层22的平均刚度(C44b(N/m2))为构成第二电极层 22的各金属膜的平均刚度与膜厚之积的总和除以各金属膜的膜厚的总和得到的值。因此，第一及第二电极层21、22的至少一个由多个金属膜的层叠体构成的情况下，构成第一电极层21的多个金属膜中，可以为与构成第二电极层22的电极膜相比，密度及平均刚度中的至少一个小的金属或合金材料构成的金属膜。另外，构成第二电极层22的多个金属膜中，可以为与构成第一电极层21的电极膜相比，密度及平均刚度中的至少一个大的金属或合金材料构成的金属膜。利用下述的表1表示能够用于第一及第二电极层21、22的金属材料示例的 (P 3XC44)"2。其中，下述的表1所示的金属材料仅仅是例示，能够用于第一及第二电极层 21,22的金属和合金并没有限定于下述的表1所示的金属材料。[表 1]
权利要求
1.一种弹性表面波装置，其特征在于， 具有压电体，其形成有多根槽；IDT电极，其具有一部分位于所述多根槽内的多根电极指，所述电极指具有位于所述槽的内部的第一电极层、形成在所述第一电极层上且位于比所述槽的上端面更靠上侧的位置的第二电极层，所述第一电极层的平均密度P a的3次方与所述第一电极层的平均刚度C44a之积的 1/2次方(Pa3XC44a)"2比第二电极层的平均密度Pb的3次方与第二电极层的平均刚度 C44b 之积的 1/2 次方(Pb3XC44b)1/2 大。
2.根据权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于， 满足(P b3 X C44b)1/2 < 6· 54 X 101° 彡(P a3 X C44a)1/2 的关系。
3.根据权利要求2所述的弹性表面波装置，其特征在于， 还满足(P a3 X C44a)1/2 <5. OX IO11 的关系。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的弹性表面波装置，其特征在于， 所述第二电极层实质上由Al或以Al为主成分的合金构成。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的弹性表面波装置，其特征在于，所述第一电极层实质上由从Ti、Cu、Ag、Cr、Ni、M0及Au构成的组中选出的金属或以从该组中选出的至少一种金属为主成分的合金构成。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的弹性表面波装置，其特征在于， 所述第一电极层实质上由Cu、Ti、Ni或NiCr构成。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的弹性表面波装置，其特征在于， 所述第一电极层及第二电极层的至少一个由多个金属膜构成。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的弹性表面波装置，其特征在于， 所述压电体是LiTaO3基板或LiNbO3基板。
9.根据权利要求1 8中任一项所述的弹性表面波装置，其特征在于， 所述压电体为LiTaO3基板。
10.根据权利要求1 9中任一项所述的弹性表面波装置，其特征在于， 所述LiTaO3基板的欧拉角(Φ、θ、ψ)的θ为120°以上140°以下。
全文摘要
本发明提供一种机电耦合系数(k2)大且插入损失低，并且具有高耐静电性的弹性表面波装置。在压电体(10)上形成有多根槽(10a)。IDT电极(37)的电极指(31a、31b)具有位于槽(10a)的内部的第一电极层(21)、形成在第一电极层(21)上且位于比槽(10a)的上端面靠上侧的位置的第二电极层(22)。在弹性表面波装置(1)中，第一电极层(21)的平均密度(ρa)的3次方与第一电极层的平均刚度(C44a)之积的1/2次方(ρa3×C44a)1/2比第二电极层(22)的平均密度(ρb)的3次方与第二电极层(22)的平均刚度(C44b)之积的1/2次方(ρb3×C44b)1/2大。
文档编号H03H9/25GK102257729SQ20098015088
公开日2011年11月23日 申请日期2009年11月25日 优先权日2008年12月17日
发明者木村哲也, 门田道雄 申请人:株式会社村田制作所