CN118872203A

CN118872203A - 弹性波装置以及通信装置

Info

Publication number: CN118872203A
Application number: CN202380022106.9A
Authority: CN
Inventors: 野添惣一朗
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2024-10-29
Also published as: WO2023162594A1; JPWO2023162594A1

Abstract

降低利用兰姆波的弹性波装置的杂散。电极的至少一部分嵌入压电体的、利用兰姆波的弹性波装置。

Description

弹性波装置以及通信装置

技术领域

本公开涉及弹性波装置以及通信装置。

背景技术

专利文献1中公开了一种利用兰姆(lamb)波、其中是非对称模式的A₁模式的弹性波装置。

另外，例如在专利文献2～12中公开了在弹性波装置中将电极嵌入压电体的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开号WO2012/086441公报

专利文献2：国际公开号WO2020/204045公报

专利文献3：日本公开发明公报“特开2019-062441号公报”

专利文献4：国际公开号WO2014/054580公报

专利文献5：国际公开号WO2012/099083公报

专利文献6：国际公开号WO2009/090714公报

专利文献7：国际公开号WO2006/011417公报

专利文献8：国际公开号WO2010/058570公报

专利文献9：国际公开号WO2010/058544公报

专利文献10：国际公开号WO2007/080734公报

专利文献11：日本公开发明公报“特开2013-066250号公报”

专利文献12：日本公开发明公报“特开2013-214789号公报”

发明内容

本公开的一方面的弹性波装置是利用兰姆波的弹性波装置，具备压电体以及电极，所述电极的至少一部分嵌入所述压电体。

本公开的一方面的弹性波装置，具备压电体以及电极；在所述压电体，形成有槽；所述电极是IDT电极，具有电极指；所述电极指的至少一部分位于所述槽的内侧。

附图说明

图1是表示本公开的实施方式一的弹性波装置的概略结构的剖视图。

图2是表示本公开的比较方式的弹性波装置的概略结构的剖视图。

图3是表示嵌入结构A以及常规结构A的各种配置的表。

图4是表示嵌入结构A以及常规结构A的、Δf相对于θ的关系的图，以及汇总θ的中心值以及Δf的最大值的表。

图5是表示嵌入结构A以及常规结构A的、相位相对于频率的关系的图。

图6示出了4种表示嵌入结构A的阻抗相对于频率的关系的图。

图7是表示嵌入结构A的Δf相对于的关系的图。

图8是表示嵌入结构A的Δf相对于ψ的关系的图。

图9示出了4种表示嵌入结构A的阻抗相对于频率的关系的图。

图10是表示嵌入结构B以及常规结构B的各种配置的表。

图11是表示嵌入结构B以及常规结构B的、Δf相对于θ的关系的图，以及汇总θ的中心值和Δf的最大值的表。

图12是表示嵌入结构B以及常规结构B的、相位相对于频率的关系的图。

图13是表示嵌入结构B的Δf相对于的关系的图。

图14是表示嵌入结构B的Δf相对于ψ的关系的图。

图15是汇总按压电体的材料导出的θ以及ψ的各自的范围以及中心值的表。

图16是表示膜嵌入结构A以及膜常规结构A的、相位相对于频率的关系的图。

图17是表示膜嵌入结构B以及膜常规结构B的、相位相对于频率的关系的图。

图18示出了数学式(1)～(6)。

图19示出了3种与后述的数学式(7)相关的图。

图20示出了数学式(7)。

图21示出了3种与后述的数学式(8)相关的图。

图22示出了数学式(8)。

图23示出了3种弹性波装置的结构。

图24示出了4种表示3种弹性波装置的结构的、相位相对于频率的关系的图。

图25是第一模拟用结构的剖视图。

图26是表示用于电极的上表面与压电体的上表面的位置关系的模拟的、第一模拟用结构的各种配置的表。

图27是对凸结构中变量Y的定义进行说明的图。

图28将表示压电体的材料为铌酸锂的凸结构的相位相对于频率的关系的图、与对应的压电体以及电极的剖视图一并示出。

图29是表示压电体的材料为铌酸锂的凸结构的、Δf相对于Y的值的关系的图。

图30是表示压电体的材料为铌酸锂的凸结构的、谐振频率fr相对于Y的值的关系的图。

图31将表示压电体的材料为钽酸锂的凸结构的相位相对于频率的关系的图、与对应的压电体以及电极的剖视图一并示出。

图32是表示压电体的材料为钽酸锂的凸结构的、Δf相对于Y的值的关系的图。

图33是表示压电体的材料为钽酸锂的凸结构的、谐振频率fr相对于Y的值的关系的图。

图34是对凹结构中变量X的定义进行说明的图。

图35将表示压电体的材料为铌酸锂的凹结构的相位相对于频率的关系的图、与对应的压电体以及电极的剖视图一并示出。

图36是表示压电体的材料为铌酸锂的凹结构的、Δf相对于X的值的关系的图。

图37是表示压电体的材料为铌酸锂的凹结构的、谐振频率fr相对于X的值的关系的图。

图38将表示压电体的材料为钽酸锂的凹结构的相位相对于频率的关系的图、与对应的压电体以及电极的剖视图一并示出。

图39是表示压电体的材料为钽酸锂的凹结构的、Δf相对于X的值的关系的图。

图40是表示压电体的材料为钽酸锂的凹结构的、谐振频率fr相对于X的值的关系的图。

图41是第二模拟用结构的剖视图。

图42是表示用于电极的厚度的模拟的、第二模拟用结构的各种配置的表。

图43是用于对压电体的厚度百分率引起的电极的厚度的表现进行说明的、压电体以及电极的剖视图。

图44是表示压电体的材料为钽酸锂的情况下Δf相对于电极的厚度的关系的图。

图45是表示压电体的材料为铌酸锂的情况下Δf相对于电极的厚度的关系的图。

图46是表示压电体的材料为铌酸锂的情况下阻抗相对于频率的关系的图。

图47是表示压电体的材料为铌酸锂的情况下相位相对于频率的关系的图。

图48是表示压电体的材料为铌酸锂的情况下相位相对于频率的关系的另一图。

图49是汇总电极的厚度的有益配置的表。

图50是表示压电体的材料为钽酸锂的情况下Δf相对于占空比的关系的图。

图51是表示压电体的材料为铌酸锂的情况下Δf相对于占空比的关系的图。

图52是汇总占空比的有益配置的表。

图53是第三模拟用结构的剖视图。

图54是表示用于派生结构的模拟的、第三模拟用结构的各种配置的表。

图55是表示压电体的材料为铌酸锂的情况下相位相对于频率的关系的图。

图56是表示压电体的材料为钽酸锂的情况下相位相对于频率的关系的图。

图57是第四模拟用结构的剖视图。

图58是表示用于派生结构的模拟的、第四模拟用结构的各种配置的表。

图59是背面嵌入以及全面嵌入的剖视图。

图60是表示压电体的材料为铌酸锂的背面嵌入的、Δf相对于θ的关系的图。

图61是表示压电体的材料为钽酸锂的背面嵌入的、Δf相对于θ的关系的图。

图62是汇总背面嵌入中θ的有益配置的表。

图63是表示压电体的材料为铌酸锂的全面嵌入的、Δf相对于θ的关系的图。

图64是表示压电体的材料为钽酸锂的全面嵌入的、Δf相对于θ的关系的图。

图65是汇总全面嵌入中θ的有益配置的表。

具体实施方式

[实施方式一]

图1是本公开的实施方式一的弹性波装置101的概略结构的剖视图。

弹性波装置101是利用兰姆波的弹性波装置。具体地，弹性波装置101是在压电体1中激励兰姆波的弹性波装置。弹性波装置101可以利用非对称模式的A₁模式。具体地，弹性波装置101可以在压电体1中激励A₁模式。

对兰姆波以及A₁模式进行补充。板波分为：其振动面相对于板表面垂直的兰姆波和其振动面相对于板表面平行的SH波。兰姆波分为对称模式即S模式和非对称模式即A模式。A₁模式属于一阶非对称模式。

弹性波装置101具备压电体1、电极2、保护膜3、多层膜4以及支撑基板5。电极2的至少一部分嵌入压电体1。保护膜3覆盖压电体1以及电极2。多层膜4配置于压电体1以及电极2之下。

压电体1可以由钽酸锂或者铌酸锂构成。钽酸锂可以用LiTaO₃表示，以下也称为LT。铌酸锂可以用LiNbO₃表示，以下也称为LN。压电体1是形成有用于嵌入电极2的槽的压电体，电极2形成于该槽中。

电极2可以含有铝。电极2的侧面与压电体1相接。

电极2可以是所谓的IDT(interdigital transducer，叉指换能器)电极。构成该IDT电极的多个电极指中的1个可以被解释为图1所示的电极指2f。在弹性波装置101中，电极2的上表面与压电体1的上表面共面。电极2的上表面和压电体1的上表面也可以不共面。电极2的上表面相对于压电体1的上表面可以是凸的或凹的。即使在凸或凹的情况下，本申请的发明人也确认了：通过电极2的至少一部分嵌入从而杂散降低的效果。

在压电体1，形成有槽1g。在电极2是IDT电极并具有电极指2f的情况下，电极指2f的至少一部分位于槽1g的内侧。

电极2包括单层或多个层的层叠结构。这些多个层包括：第一层2a和配置于第一层2a之上的第二层2b。或者可以包括第三层或更多的层。第一层2a可以由钛构成。为了提高与电极2、与压电体1的密合性，第一层2a可以使用各种导电材料。第二层2b可以由铝构成。

这些多个层中最上层的侧面，即第二层2b的侧面与压电体1相接。或者，这些多个层中最厚的层的侧面可以与压电体1相接。第一层2a可以是覆盖第二层2b的底面以及侧面的形状。也可以具有：介于第二层2b侧面和压电体1的侧面之间的其他的层。

在电极2的底面侧，不需要有压电体1。电极2的底面与多层膜1可以相接。也就是说，第一层2a可以与多层膜1的低声阻抗层相接。在后述的膜结构的情况下，也可以使电极2的底面相对于空间露出。

保护膜3可以是SiO₂，也可以适当使用一般用作保护膜的绝缘材料。

多层膜4具有低声阻抗层4a以及高声阻抗层4b。低声阻抗层4a的声阻抗比高声阻抗层4b的声阻抗低。

低声阻抗层4a以及高声阻抗层4b从支撑基板5侧开始，按高声阻抗层4b、低声阻抗层4a的顺序层叠。多层膜4具有1个或多个该层叠结构，在图1中具有4个。压电体1和低声阻抗层4a相接。在压电体1和低声阻抗层4a之间，可以有：使用了不具有作为高声阻抗层的功能的程度的、薄的高声阻抗材料的层。低声阻抗层4a可以含有SiO₂。高声阻抗层4b可以含有HfO₂、Ta₂O₅以及ZrO₂中的至少一者。

多层膜4可以是声反射膜。该情况下，从弹性波装置101的上方传播的兰姆波在低声阻抗层4a和高声阻抗层4b之间的界面处被反射。

支撑基板5是从下方支撑压电体1、电极2、保护膜3以及多层膜4的基板。支撑基板5可以由硅构成，也可以使用蓝宝石、玻璃等各种材料。

压电体1形成得比较薄。压电体1的厚度W可以为后述电极2的间距的1.5倍以下，也可以为0.3倍以上且0.6倍以下。

图2是本公开的比较方式的弹性波装置101’的概略结构的剖视图。弹性波装置101’的概略结构与弹性波装置101的概略结构的不同之处在于，电极2没有嵌入压电体1，除此以外与弹性波装置101的概略结构相同。即，在弹性波装置101’中，在压电体1上没有形成用于嵌入电极2的槽，电极2形成在板状的压电体1的上表面。

将弹性波装置101的第一示例称为“嵌入结构A”，将弹性波装置101’的第一示例称为“常规结构A”。

图3是表示嵌入结构A以及常规结构A的各种配置的表。电极2是IDT电极。保护膜3的材料为SiO₂。第二层2b的材料为铝。第一层2a的材料为钛。低声阻抗层4a的材料为SiO₂。高声阻抗层4b的材料为HfO₂。

电极2的间距是指电极2的电极指2f和与该电极指2f邻接的未图示的另一电极指的间距。占空比是指电极2的电极指2f的宽度除以该电极2的间距的值。

图4是表示嵌入结构A以及常规结构A的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的单位为度的θ的关系的图，以及汇总θ的中心值和Δf的最大值的总结表。在图4的图中，示出了且ψ＝0°的情况下的关系。

压电体1的欧拉角用表示。是指压电体1的欧拉角中的θ是指压电体1的欧拉角中的θ，ψ是指压电体1的欧拉角中的ψ。

Δf是指弹性波装置中反谐振频率相对于谐振频率的差。单位“％fr”是指将该差表示为相对于弹性波装置的谐振频率的百分比。

中心值是指Δf的值为最大的值。

根据图4的图，在嵌入结构A中，如果θ为0°以上且90°以下，则嵌入结构A的Δf大致超过常规结构A的Δf的最大值即3.3％fr。可知嵌入结构A比常规结构A宽带化。

根据嵌入结构A的特性，在θ＝0°的点以及θ＝70°的点处，分别产生了杂散6及7。可知在嵌入结构A中，θ可以在1～69°的范围内。

图5是表示嵌入结构A以及常规结构A的、纵轴所示的单位为度的相位相对于横轴所示的单位为MHz的频率的关系的图。图5示出了当θ＝31°时的关系。

在图5的图中，将嵌入结构A的特性与常规结构A的特性进行比较，特别是，杂散8以及9并不存在于嵌入结构A的特性中，而只存在于常规结构A的特性中。可知嵌入结构A相对于常规结构A，杂散降低。

图6示出了4种表示嵌入结构A的、纵轴所示的单位为ohm的阻抗相对于横轴所示的单位为MHz的频率的关系的图。这4种图分别如下。

左上：频率范围为5000～5750MHz时，θ＝0°以及θ＝1°的各特性

左下：频率范围为5100～5400MHz时，θ＝0°以及θ＝1°的各特性

右上：频率范围为5000～5750MHz时，θ＝69°以及θ＝70°的各特性

右下：频率范围为5200～5500MHz时，θ＝69°以及θ＝70°的各特性

将阻抗的最小点作为谐振频率fr。根据图6的左下，当θ＝0°时，谐振频率fr由附图标记10表示，产生了杂散11。根据图6的左下，当θ＝1°时，谐振频率fr由附图标记12表示，产生了杂散13。根据图6的右下，当θ＝69°时，谐振频率fr由附图标记14表示，产生了杂散15。根据图6的右下，当θ＝70°时，谐振频率fr由附图标记16表示，产生了杂散17。

将嵌入结构A的特性是否合格的判定标准设为：杂散的峰值频率比谐振频率fr小。根据图6，在θ＝1°以及θ＝69°时，杂散的峰值频率比谐振频率fr小，而在θ＝0°以及θ＝70°时，杂散的峰值频率比谐振频率fr大。

图7是表示嵌入结构A的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的单位为度的的关系的图。在图7的图中，示出了θ＝31°且ψ＝0°的情况下的关系。

根据图7，如果以上且以下，则嵌入结构A的Δf超过常规结构A的Δf的最大值即3.3％fr。可知在嵌入结构A中，可以在-23～23°的范围内。根据图7，嵌入结构A中的中心值为0°。

图8是表示嵌入结构A的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的单位为度的ψ的关系的图。在图8的图中，示出了且θ＝31°的情况下的关系。

根据图8，在ψ＝-43°的点以及ψ＝43°的点分别产生了杂散18以及19。可知在嵌入结构A中，ψ可以在-42～42°的范围内。根据图8，嵌入结构A中ψ的中心值为0°。

图9示出了4种表示嵌入结构A的、纵轴所示的单位为ohm的阻抗相对于横轴所示的单位为MHz的频率的关系的图。这4种图分别如下。

左上：频率范围为5000～5750MHz时，ψ＝-43°以及ψ＝-42°的各特性

左下：频率范围为5100～5400MHz时，ψ＝-43°以及ψ＝-42°的各特性

右上：频率范围为5000～5750MHz时，ψ＝42°以及ψ＝43°的各特性

左上：频率范围为5100～5400MHz时，ψ＝42°以及ψ＝43°的各特性

根据图9的左下，当ψ＝-43°时，谐振频率fr由附图标记20表示，产生了杂散21。根据图9的左下，当ψ＝-42°时，谐振频率fr由附图标记22表示，产生了杂散23。根据图9的右下，当ψ＝42°时，谐振频率fr由附图标记24表示，产生了杂散25。根据图9的右下，当ψ＝43°时，谐振频率fr由附图标记26表示，产生了杂散27。

将嵌入结构A的特性是否合格的判定标准设为：杂散的峰值频率比谐振频率fr小。根据图9，在ψ＝-42°以及ψ＝42°时，杂散的峰值频率比谐振频率fr小，而在ψ＝-43°以及ψ＝43°时，杂散的峰值频率比谐振频率fr大。

将弹性波装置101的第二示例称为“嵌入结构B”，将弹性波装置101’的第二示例称为“常规结构B”。

图10是表示嵌入结构B以及常规结构B的各种配置的表。电极2是IDT电极。保护膜3的材料为SiO₂。第二层2b的材料为铝。第一层2a的材料为钛。低声阻抗层4a的材料为SiO₂。高声阻抗层4b的材料为HfO₂。图10中的各种定义与图3中的各种定义相同。

图11是表示嵌入结构B以及常规结构B的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的单位为度的θ的关系的图，以及汇总θ的中心值和Δf的最大值的表。在图11的图中，示出了且ψ＝0°的情况下的关系。

根据图11的图，在嵌入结构B中，如果θ为1°以上且78°以下，则嵌入结构B的Δf大致超过常规结构B的Δf的最大值即7.8％fr。可知嵌入结构B比常规结构B宽带化。可知在嵌入结构B中，θ可以在1～78°的范围内。

图12是表示嵌入结构B以及常规结构B的、纵轴所示的单位为度的相位相对于横轴所示的单位为MHz的频率的关系的图。图12示出了θ＝35°时的关系。

在图12的图中，将嵌入结构B的特性与常规结构B的特性进行比较，则杂散28～30并不存在于嵌入结构B的特性中，而只存在于常规结构B的特性中。可知嵌入结构B相对于常规结构B，杂散降低。

图13是表示嵌入结构B的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的单位为度的的关系的图。在图13的图中，示出了θ＝35°且ψ＝0°的情况下的关系。

根据图13，如果以上且以下，则嵌入结构B的Δf超过常规结构B的Δf的最大值即7.8％fr。可知在嵌入结构B中，可以在-17～17°的范围内。根据图13，嵌入结构B中的中心值为0°。

图14是表示嵌入结构B的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的单位为度的ψ的关系的图。在图14的图中，示出了且θ＝35°的情况下的关系。

根据图14，如果ψ＝-21°以上且ψ＝21°以下，则嵌入结构B的Δf超过常规结构B的Δf的最大值即7.8％fr。可知在嵌入结构B中，ψ可以在-21～21°的范围内。根据图14，嵌入结构B中ψ的中心值为0°。

图15是汇总按压电体1的材料导出的θ以及ψ的各自的范围以及中心值的表。根据图15，可以说明如下的事项。

在嵌入结构A中，压电体1由钽酸锂构成。在嵌入结构A中，将压电体1的欧拉角设为则可以在-23～23°的范围内，θ可以在1～69°的范围内，ψ可以在-42～42°的范围内。

在嵌入结构B中，压电体1由铌酸锂构成。在嵌入结构B中，将压电体1的欧拉角设为则可以在-17～17°的范围内，θ可以在1～78°的范围内，ψ可以在-21～21°的范围内。

在各弹性波装置101以及101’中，也可以应用膜结构来代替设置多层膜4。膜结构是在支撑基板5的压电体1侧形成有凹部，为了覆盖该凹部而配置有压电体1的结构。

将在嵌入结构A中应用了膜结构的结构称为“膜嵌入结构A”，将在常规结构A中应用了膜结构的结构称为“膜常规结构A”。

图16是表示膜嵌入结构A以及膜常规结构A的、纵轴所示的单位为度的相位相对于横轴所示的单位为MHz的频率的关系的图。在图16的图中，示出了θ＝31°且ψ＝0°的情况下的关系。根据图16可知，在膜嵌入结构A中，也具有与嵌入结构A类似的降低杂散的效果。

将在嵌入结构B中应用了膜结构的结构称为“膜嵌入结构B”，将在常规结构B中应用了膜结构的结构称为“膜常规结构B”。

图17是表示膜嵌入结构B以及膜常规结构B的、纵轴所示的单位为度的相位相对于横轴所示的单位为MHz的频率的关系的图。在图17的图中，示出了θ＝32°且ψ＝0°的情况下的关系。根据图17可知，在膜嵌入结构B中，也具有与嵌入结构B类似的降低杂散的效果。

嵌入结构A、嵌入结构B、膜嵌入结构A和膜嵌入结构B统称为“嵌入结构”。由嵌入结构激励的振动是非对称模式的A₁模式。

图18示出了数学式(1)～(6)。b₁、b₂、b₃以及b₄的数值是变量。tPiezo是压电体1的厚度W(m)，P是电极2的间距(m)，由弹性波装置的结构决定。数学式(5)是LT的情况，数学式(6)是LN的情况。

图19中示出了压电体1为LT的情况下的3种图。这3种图分别如下。

左：B对单位为m的电极2的间距的倒数的依赖性

中：B的斜率对单位为m的压电体1的厚度W的依赖性

右：B的截距对单位为m的压电体1的厚度W的依赖性

根据图19可知，数学式(4)中，B相对于电极2的间距的倒数具有线性依赖，B的斜率以及截距分别相对于压电体1的厚度W具有线性依赖。

图20示出了数学式(7)。数学式(7)设压电体1由LT构成，被拟合为与根据FEM求出的谐振频率一致。压电体1为LT的情况下，A＝5600m/s(米每秒),b₁＝-1015m/s,b₂＝2.201×10^-4m²/s,b₃＝2.345×10⁹/s,b₄＝3001m/s。

图21中示出了压电体1为LN的情况下的3种图。这3种图分别如下。

左：B对单位为m的电极2的间距的倒数的依赖性

中：B的斜率对单位为m的压电体1的厚度W的依赖性

右：B的截距对单位为m的压电体1的厚度W的依赖性

根据图21可知，数学式(4)中，B相对于电极2的间距的倒数具有线性依赖，B的斜率以及截距分别相对于压电体1的厚度W具有线性依赖。

图22示出了数学式(8)。数学式(8)设压电体1由LN构成，被拟合为与根据FEM求出的谐振频率一致。压电体1为LN的情况下，A＝6550m/s,b₁＝-950m/s,b₂＝3.979×10^-4m²/s,b₃＝3.456×10⁹/s，b₄＝2340m/s。

在弹性波装置101中，通过数学式(1)～(8)得到的频率f可以为3GHz以上。

图23示出了3种弹性波装置的结构。这3种结构分别是结构201～203。

结构201具备压电体1和电极2，电极2的至少一部分嵌入压电体1中。

结构202具备压电体1、电极2以及不具有压电性的LT膜31。在结构202中，电极2没有嵌入压电体1中。在结构202中，电极2以及LT膜31形成在板状的压电体1的上表面。在结构202中，电极2嵌入LT膜31中。

结构203具备压电体1、电极2以及膜32。膜32由SiO₂构成。在结构203中，电极2没有嵌入压电体1中。在结构203中，电极2以及膜32形成在板状的压电体1的上表面。在结构203中，电极2嵌入膜32中。

各结构201～203是利用非对称模式的A₁模式等的兰姆波的结构。在各结构201～203中，确定了以下条件。压电体1的材料为LT。压电体1的厚度为400nm。压电体1的欧拉角为ψ＝0°。第一层2a的材料为钛。第一层2a的厚度为6nm。第二层2b的材料为铝。第二层2b厚度为124nm。

图24示出了4种表示结构201～203的、纵轴所示的单位为度的相位相对于横轴所示的单位为MHz的频率的关系的图。在图24的各图中，点线表示结构201的特性，虚线表示结构202的特性，实线表示结构203的特性。

根据图24，在结构201中，与各结构202和203相比，可以使Δf较大。可知电极2的至少一部分嵌入压电体1的结构是有效的。在结构203中，没有所谓的Z-ratio也是损失变大的主要原因。

[实施方式二]

电极2的上端可以包括：在弹性波装置的正立状态下电极2中的最高的位置即最高部、和位于比最高部低的位置的准高部。这意味着电极2的上端的高度可以不均一。作为电极2的上端的截面形状例，可以列举出：山形(凸形状)、凹陷形状(凹形状)、作为凸形状以及凹形状的组合的M字形、以及作为凸形状以及凹形状的组合的W字形。

电极2的上端可以是圆形的，能够用平滑的线连接电极2的上端和压电体1的上端。作为平滑的线的一例，可以列举出：单一的直线、单一的曲线、将直线与曲线连接而成的线、以及将曲线与曲线连接而成的线。

第一层2a可以与第二层2b的侧面相接。第一层2a覆盖第二层2b的侧面的至少一部分的结构作为典型例而被列举。

弹性波装置101可以具备：电极2的基底层，包括电介质。

[实施方式三]

具备弹性波装置101的通信装置也包括在本公开的范围内。该通信装置可以进行利用电波的无线通信。在该通信装置中，弹性波装置101例如可被利用于分波器的滤波器。

[实施方式四]

通过使用模拟了弹性波装置101的模拟用结构的模拟，探索了弹性波装置101的有益配置。该模拟项目为：电极2的上表面与压电体1的上表面的位置关系、电极2的厚度、占空比以及派生结构。弹性波装置101的有益结构本质上被视为与该模拟用结构的有益结构相同。

(电极2的上表面与压电体1的上表面的位置关系)

图25是第一模拟用结构102的剖视图。第一模拟用结构102与弹性波装置101的不同之处在于：第一模拟用结构102不具有保护膜3，以及多层膜4具有混合层33。混合层33形成在低声阻抗层4a之下以及高声阻抗层4b之下，是含有低声阻抗层4a的材料和高声阻抗层4b的材料这两者的层。弹性波装置101的本质特性不会因混合层33的有无而大幅变化。

图26是表示用于电极2的上表面与压电体1的上表面的位置关系的模拟的、第一模拟用结构102的各种配置的表。图26分别示出了压电体1材料为LT的情况和压电体1的材料为LN的情况。在第一模拟用结构102中，电极2由与第二层2b相同的材料构成。图26中记载的数值是基本的值，在执行模拟时可以适当地改变。

电极2的至少一部分嵌入压电体1的结构可以分为：电极2的上表面相对于压电体1的上表面突出的凸结构、和电极2的上表面相对于压电体1的上表面凹陷的凹结构。

图27是对凸结构中变量Y的定义进行说明的图。设电极2的厚度为r，电极2的上端和压电体1的上端之间的沿着压电体1的厚度方向的距离为s，变量Y用100×s/r表示。Y＝0是电极2的上表面与压电体1的上表面共面的情况。Y＝100是如弹性波装置101’那样电极2没有嵌入压电体1的情况。

图28中，将表示压电体1的材料为LN的凸结构的相位相对于频率的关系的图、与对应的压电体1以及电极2的剖视图一并示出。图28中，分别示出了Y＝0的情况、Y＝约50(5/0.11)的情况以及Y＝100的情况的图。根据图28可知，Y越小，杂散越降低。

图29是表示压电体1的材料为LN的凸结构的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的无单位的Y的值的关系的图。图30是表示压电体1的材料为LN的凸结构的、纵轴所示的单位为MHz的谐振频率fr相对于横轴所示的无单位的Y的值的关系的图。

根据图29可知，Y越小，Δf越大。根据图30，当Y超过约50时，fr变小，呈现出低声速化的倾向。

图31中，将表示压电体1的材料为LT的凸结构的相位相对于频率的关系的图、与对应的压电体1以及电极2的剖视图一并示出。图31中，分别示出了Y＝0的情况、Y＝50的情况以及Y＝100的情况的图。根据图31可知，Y越小，杂散越降低。

图32是表示压电体1的材料为LT的凸结构的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的无单位的Y的值的关系的图。图33是表示压电体1的材料为LT的凸结构的、纵轴所示的单位为MHz的谐振频率fr相对于横轴所示的无单位的Y的值的关系的图。

根据图32可知，Y越小，Δf越大。根据图33，当Y低于约25或超过约75时，fr变小，呈现出低声速化的倾向。

图34是对凹结构中变量X的定义进行说明的图。设电极2的厚度为a，压电体1的厚度为b，电极2的上端和压电体1的上端之间的沿着压电体1的厚度方向的距离为c，变量X用100×c/(b-a)表示。X＝0是电极2的上表面与压电体1的上表面共面的情况。Y＝100是电极2的底面与压电体1的底面共面的情况。

图35中，将表示压电体1的材料为LN的凹结构的相位相对于频率的关系的图、与对应的压电体1以及电极2的剖视图一并示出。图35中，分别示出了X＝0的情况、X＝69的情况以及X＝99.6的情况的图。根据图35可知，X越小，杂散越降低。

图36是表示压电体1的材料为LN的凹结构的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的无单位的X的值的关系的图。图37是表示压电体1的材料为LN的凹结构的、纵轴所示的单位为MHz的谐振频率fr相对于横轴所示的无单位的X的值的关系的图。

根据图36可知，当X超过约25时，则X越大，Δf越小。图36的点线34表示在压电体1的材料为LN的凸结构中Y＝100时的Δf。确认了Δf属于点线34之上的X的条件为X≦69。也就是说，凹结构中压电体1由LN构成的情况下，也可以满足100×c/(b-a)≦69。根据图37，当X超过约50时，则fr变小，呈现出低声速化的倾向。

图38中，将表示压电体1的材料为LT的凹结构的相位相对于频率的关系的图、与对应的压电体1以及电极2的剖视图一并示出。图38中，分别示出了X＝0的情况、X＝36的情况以及X＝99.6的情况的图。根据图38可知，X越小，杂散越降低。

图39是表示压电体1的材料为LT的凹结构的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的无单位的X的值的关系的图。图40是表示压电体1的材料为LT的凹结构的、纵轴所示的单位为MHz的谐振频率fr相对于横轴所示的无单位的X的值的关系的图。

根据图39可知，当X超过约20时，则X越大，Δf越小。图39的点线35表示在压电体1的材料为LT的凸结构中Y＝100时的Δf。确认了Δf属于点线35之上的X的条件为X≦36。也就是说，凹结构中压电体1由LT构成的情况下，也可以满足100×c/(b-a)≦36。根据图40，大致上，X越大，则fr越小，呈现出低声速化的倾向。

(电极2的厚度)

图41是第二模拟用结构103的剖视图。第二模拟用结构103与弹性波装置101的不同之处在于：第二模拟用结构103不具备保护膜3。

图42是表示用于电极2的厚度的模拟的、第二模拟用结构103的各种配置的表。图42分别示出了压电体1的材料为LT的情况和压电体1的材料为LN的情况。在第二模拟用结构103中，电极2由与第二层2b相同的材料构成。图42中记载的数值是基本的值，在执行模拟时可以适当地改变。

电极2的厚度可以用单位为nm的尺寸和单位为％tPiezo的压电体1的厚度的百分率中的任一个来表现。

图43是用于对以压电体1的厚度的百分率来表现电极2的厚度进行说明的、压电体1以及电极2的剖视图。电极2的厚度为100％tPiezo以下时，电极2的上表面与压电体1的上表面共面。电极2的厚度为100％tPiezo时，电极2的底面与压电体1的底面共面。电极2的厚度超过100％tPiezo时，电极2的底面为从压电体1的底面突出的形状。电极2的底面例如位于最接近压电体1的一侧的低声阻抗层4a的内侧。

图44是表示压电体1的材料为LT的情况下、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的单位为％tPiezo的电极2的厚度的关系的图。图45是表示压电体1的材料为LN的情况下、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的单位为％tPiezo的电极2的厚度的关系的图。

在压电体1的材料为LT的情况下，确认了Δf属于点线35之上的电极2的厚度的条件为161％tPiezo以下。在压电体1的材料为LN的情况下，确认了Δf属于点线34之上的电极2的厚度的条件为约160％tPiezo以下。但是，在压电体1的材料为LN的情况下，在电极2的厚度为127％tPiezo以上的情况下，杂散变多。

图46是表示压电体1的材料为LN的情况下、纵轴所示的单位为ohm的阻抗相对于横轴所示的单位为MHz的频率的关系的图。图47是表示压电体1的材料为LN的情况下、纵轴所示的单位为度的相位相对于横轴所示的单位为MHz的频率的关系的图。图48是表示压电体1的材料为LN的情况下、纵轴所示的单位为度的相位相对于横轴所示的单位为MHz的频率的关系的另一图。

图46～图48分别示出了电极2的厚度为124％tPiezo的情况下的特性和电极2的厚度为127％tPiezo的情况下的特性。关注图48所示的位于5850MHz附近的图的谷的深度。将该深度小于1度的情况视为良好，将该深度为1度以上的情况视为可能对杂散的降低产生不良影响，因此设为不良。电极2的厚度为124％tPiezo的情况为良好，电极2的厚度为127％tPiezo的情况为不良。

除此之外，电极2的厚度一般为20nm以上。

图49是汇总电极2的厚度的有益配置的表。电极2的厚度可以在图49的范围1内，也可以在图49的范围2内。在压电体1由LT构成的情况下，电极2的厚度可以为压电体1的厚度的0.2％以上且压电体1的厚度的161％以下，也可以为20nm以上且压电体1的厚度的161％以下。在压电体1由LN构成的情况下，电极2的厚度可以为压电体1的厚度的3％以上且压电体1的厚度的124％以下，也可以为20nm以上且压电体1的厚度的124％以下。

(占空比)

图50是表示压电体1的材料为LT的情况下、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的无单位的占空比的关系的图。图51是表示压电体1的材料为LN的情况下、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的无单位的占空比的关系的图。

压电体1的材料为LT的情况下，确认了Δf属于点线35之上的占空比的条件为0.76以下。压电体1的材料为LN的情况下，确认了Δf属于点线34之上的占空比的条件为0.74以下。除此之外，电极2的电极指2f的宽度一般为0.3μm以上。

图52是汇总占空比的有益配置的表。占空比可以在图52的范围1内。另外，占空比以及电极2的电极指2f的宽度也可以在图52的范围2内。压电体1由LT构成的情况下，占空比可以为0.01以上且0.76以下。压电体1由LT构成的情况下，电极2的电极指2f的宽度可以为0.3μm以上，占空比可以为0.76以下。压电体1由LN构成的情况下，占空比可以为0.01以上且0.74以下。压电体1由LN构成的情况下，电极2的电极指2f的宽度可以为0.3μm以上，占空比可以为0.74以下。

(派生结构)

图53是第三模拟用结构104的剖视图。第三模拟用结构104与第一模拟用结构102的不同之处在于：第三模拟用结构104的电极2具备第一层2a以及第二层2b。在第三模拟用结构104中，第二层2b配置于第一层2a之上，第一层2a与第二层2b的侧面相接。

图54是表示用于派生结构的模拟的、第三模拟用结构104的各种配置的表。图54分别示出了压电体1的材料为LT的情况和压电体1的材料为LN的情况。图54中记载的数值是基本的值，在执行模拟时可以适当地改变。

图55是表示压电体1的材料为LN的情况下、纵轴所示的单位为度的相位相对于横轴所示的单位为MHz的频率的关系的图。图56是表示压电体1的材料为LT的情况下、纵轴所示的单位为度的相位相对于横轴所示的单位为MHz的频率的关系的图。

图55以及图56分别示出第一模拟用结构102的特性和第三模拟用结构104的特性。第一模拟用结构102的特性和第三模拟用结构104的特性之间没有大的差异。

图57是第四模拟用结构105的剖视图。第四模拟用结构105与第一模拟用结构102的不同之处在于：后述的背面嵌入或全面嵌入。由于背面嵌入和全面嵌入中电极2的配置不同，因此在图57中省略了电极2的图示。

图58是表示用于派生结构的模拟的、第四模拟用结构105的各种配置的表。图58分别示出了压电体1的材料为LT的情况和压电体1的材料为LN的情况。在第四模拟用结构105中，电极2由与第二层2b相同的材料构成。图58中记载的数值是基本的值，在执行模拟时可以适当地改变。

图59是背面嵌入以及全面嵌入的剖视图。背面嵌入是如下的结构：以电极2的表面中底面不与压电体1相接、底面以外的全部与压电体1相接的方式，将电极2的至少一部分嵌入压电体1。全面嵌入是如下的结构：以电极2的表面的全部与压电体1相接的方式，将电极2的至少一部分嵌入压电体1。

图60是表示压电体1的材料为LN的背面嵌入的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的单位为度的θ的关系的图。图61是表示压电体1的材料为LT的背面嵌入的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的单位为度的θ的关系的图。在背面嵌入以及全面嵌入中，设且ψ＝0°。

在压电体1的材料为LN的背面嵌入中，确认了Δf属于点线34之上的θ的条件为10°以上且50°以下。在压电体1的材料为LT的背面嵌入中，确认了Δf属于点线35之上的θ的条件为5°以上且59°以下。

图62是汇总背面嵌入中θ的有益配置的表。背面嵌入中压电体1由LT构成的情况下，如果将其欧拉角设为(0°，θ，0°)，则θ可以在5～59°的范围内。背面嵌入中压电体1由LN构成的情况下，如果将其欧拉角设为(0°，θ，0°)，则θ可以在10～50°的范围内。

另外，为了使Δf为足够大的值，θ可以在与中心值的差为10°以下的范围内。在压电体1的材料为LT的背面嵌入中，θ也可以在23～43°的范围内。在压电体1的材料为LN的背面嵌入中，θ也可以在19～39°的范围内。

图63是表示压电体1的材料为LN的全面嵌入的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的单位为度的θ的关系的图。图64是表示压电体1的材料为LT的全面嵌入的、纵轴所示的单位为％fr的Δf相对于横轴所示的单位为度的θ的关系的图。

在压电体1的材料为LN的全面嵌入中，确认了Δf属于点线34之上的θ的条件为1°以上且64°以下。在压电体1的材料为LT的全面嵌入中，确认了Δf稳定地属于点线35之上的θ的条件为5°以上且67°以下。

图65是汇总全面嵌入中θ的有益配置的表。全面嵌入中压电体1由LT构成的情况下，如果将其欧拉角设为(0°，θ，0°)，则θ可以在5～67°的范围内。全面嵌入中压电体1由LN构成的情况下，如果将其欧拉角设为(0°，θ，0°)，则θ可以在1～64°的范围内。

另外，为了使Δf为足够大的值，θ可以在与中心值的差为10°以下的范围内。在压电体1的材料为LT的全面嵌入中，θ也可以在19～39°的范围内。在压电体1的材料为LN的全面嵌入中，θ也可以在19～39°的范围内。

[总结]

本公开的弹性波装置可以解释为利用兰姆波的弹性波装置，具备压电体1以及电极2，电极2的至少一部分嵌入压电体1。

另一方面，本公开的弹性波装置也可以解释为，具备压电体1以及电极2；在压电体1，形成有槽1g；电极2是IDT电极，具有电极指2f；电极指2f的至少一部分位于槽1g的内侧。

本公开并不限于上述各实施方式，可以在权利要求所示的范围内进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当地组合而得到的实施方式也包括在本公开的技术范围内。

附图标记的说明

1 压电体

1g 槽

2 电极

2a 第一层

2b 第二层

2f 电极指

3 保护膜

4 多层膜

4a 低声阻抗层

4b 高声阻抗层

5 支撑基板

101 弹性波装置。

Claims

1.利用兰姆波的弹性波装置，具备压电体以及电极；

所述电极的至少一部分嵌入所述压电体。

2.弹性波装置，具备压电体以及电极，

在所述压电体，形成有槽；

所述电极是IDT电极，具有电极指；

所述电极指的至少一部分位于所述槽的内侧。

3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，利用非对称模式的A₁模式。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的弹性波装置，所述压电体由钽酸锂或者铌酸锂构成；

所述压电体为钽酸锂时，通过数学式(1)～(5)得到的频率f为3GHz以上；

所述压电体为铌酸锂时，通过数学式(1)～(4)以及(6)得到的频率f为3GHz以上；

[数学式1]

[数学式2]

[数学式3]

[数学式4]

[数学式5]

A＝5600m/s…(5)

[数学式6]

A＝6550m/s…(6)

tPiezo是所述压电体的厚度，单位为m；

P是所述电极的间距，单位为m；

在所述压电体由钽酸锂构成的情况下，

b₁＝-1O15m/s

b₂＝2.2O1×1O^-4m²/s

b₃＝2.345×1O⁹/s

b₄＝30O1m/s；

在所述压电体由铌酸锂构成的情况下，

b₁＝-950m/s

b₂＝3.979×10^-4m²/s

b₃＝3.456×1O⁹/s

b₄＝2340m/s。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的弹性波装置，所述压电体：

由钽酸锂构成；

设其欧拉角为则在-23～23°的范围内，θ在1～69°的范围内，ψ在-42～42°的范围内。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的弹性波装置，所述压电体；

由铌酸锂构成；

设其欧拉角为则在-17～17°的范围内，θ在1～78°的范围内，ψ在-21～21°的范围内。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的弹性波装置，所述电极含有铝。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的弹性波装置，所述电极的上表面与所述压电体的上表面共面。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的弹性波装置，所述电极的上端包括：在所述弹性波装置的正立状态下所述电极中的最高的位置即最高部、和位于比所述最高部低的位置的准高部。

10.根据权利要求9所述的弹性波装置，所述电极的上端是圆形的，

能够用平滑的线连接所述电极的上端和所述压电体的上端。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的弹性波装置，所述电极的侧面与所述压电体相接。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的弹性波装置，所述电极包括多个层的层叠结构。

13.根据权利要求12所述的弹性波装置，所述多个层中的最上层的侧面与所述压电体相接。

14.根据权利要求12或13所述的弹性波装置，所述多个层包括：第一层和配置于所述第一层之上的第二层：

所述第一层与所述第二层的侧面相接。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的弹性波装置，具备：覆盖所述压电体以及所述电极的保护膜。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的弹性波装置，具备：配置于所述压电体以及所述电极之下的多层膜。

17.根据权利要求16所述的弹性波装置，所述多层膜具有：

低声阻抗层，含有SiO₂；

高声阻抗层，含有HfO₂、Ta₂O₅以及ZrO₂中的至少一者。

18.根据权利要求1至15中任一项所述的弹性波装置，为膜结构。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的弹性波装置，所述压电体的厚度为所述电极的间距的1.5倍以下。

20.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，所述电极的上表面相对于所述压电体的上表面突出。

21.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，所述电极的上表面相对于所述压电体的上表面凹陷。

22.根据权利要求21所述的弹性波装置，所述压电体由钽酸锂构成，

将所述电极的厚度设为a，将所述压电体的厚度设为b，将所述电极的上端和所述压电体的上端之间的沿着所述压电体的厚度方向的距离设为c，

则满足100×c/(b-a)≦36。

23.根据权利要求21所述的弹性波装置，所述压电体由铌酸锂构成，

则满足100×c/(b-a)≦69。

24.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，所述压电体由钽酸锂构成，

所述电极的厚度为：所述压电体的厚度的0.2％以上且所述压电体的厚度的161％以下。

25.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，所述压电体由钽酸锂构成，

所述电极的厚度为：20nm以上且为所述压电体的厚度的161％以下。

26.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，所述压电体由铌酸锂构成，

所述电极的厚度为：所述压电体的厚度的3％以上且所述压电体的厚度的124％以下。

27.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，所述压电体由铌酸锂构成，

所述电极的厚度为：20nm以上且为所述压电体的厚度的124％以下。

28.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，所述压电体由钽酸锂构成，

占空比为0.01以上且0.76以下。

29.根据权利要求1所述的弹性波装置，所述压电体由钽酸锂构成，

所述电极的电极指的宽度为0.3μm以上，

占空比为0.76以下。

30.根据权利要求2所述的弹性波装置，所述压电体由钽酸锂构成，

所述电极指的宽度为0.3μm以上，

占空比为0.76以下。

31.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，所述压电体由铌酸锂构成，

占空比为0.01以上且0.74以下。

32.根据权利要求1所述的弹性波装置，所述压电体由铌酸锂构成，

所述电极的电极指的宽度为0.3μm以上，

占空比为0.74以下。

33.根据权利要求2所述的弹性波装置，所述压电体由铌酸锂构成，

所述电极指的宽度为0.3μm以上，

占空比为0.74以下。

34.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，所述电极的表面中，底面不与所述压电体相接，底面以外的全部与所述压电体相接。

35.根据权利要求34所述的弹性波装置，所述压电体：

由钽酸锂构成；

将其欧拉角设为(0°、θ、0°)，则θ在5～59°的范围内。

36.根据权利要求35所述的弹性波装置，θ在23～43°的范围内。

37.根据权利要求34所述的弹性波装置，所述压电体：

由铌酸锂构成；

将其欧拉角设为(0°、θ、0°)，则θ在10～50°的范围内。

38.根据权利要求37所述的弹性波装置，θ在19～39°的范围内。

39.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，所述电极的表面的全部与所述压电体相接。

40.根据权利要求39所述的弹性波装置，所述压电体：

由钽酸锂构成；

将其欧拉角设为(0°，θ，0°)，则θ在5～67°的范围内。

41.根据权利要求39所述的弹性波装置，所述压电体：

由铌酸锂构成；

将其欧拉角设为(0°，θ，0°)，则θ在1～64°的范围内。

42.根据权利要求40或41所述的弹性波装置，θ在19～39°的范围内。

43.通信装置，具备：权利要求1～42中任一项所述的弹性波装置。