KR100510563B1 - Ｇ㎐ 대역용으로 바람직한 탄성표면파 소자 - Google Patents

Ｇ㎐ 대역용으로 바람직한 탄성표면파 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR100510563B1
KR100510563B1 KR10-2003-0078238A KR20030078238A KR100510563B1 KR 100510563 B1 KR100510563 B1 KR 100510563B1 KR 20030078238 A KR20030078238 A KR 20030078238A KR 100510563 B1 KR100510563 B1 KR 100510563B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
comb
acoustic wave
surface acoustic
shaped electrode
electrode portion
Prior art date
Application number
KR10-2003-0078238A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040042829A (ko
Inventor
오자끼교스께
와가사또시
후지모또하루히꼬
사또다까시
마쯔오유따까
이께다다께시
가네꼬가즈아끼
구도다꾸오
Original Assignee
알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알프스 덴키 가부시키가이샤 filed Critical 알프스 덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20040042829A publication Critical patent/KR20040042829A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100510563B1 publication Critical patent/KR100510563B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/02559—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of lithium niobate or lithium-tantalate substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14538—Formation

Abstract

빗살형 전극부 (13, 14) 를 Cu 합금을 사용하여 형성하고, 압전 기판 (12) 의 X 축 방향으로 전파하는 표면파의 파장을 λ로 하고 빗살형 전극부 (13, 14) 의 막두께를 H로 했을 때, 빗살형 전극부 (13, 14) 의 규격화 막두께 H/λ를 0.045 이상 0.070 이하로 하고, 압전 기판 (12) 을 X 축을 중심으로 하는 Y 축으로부터 Z 축 방향으로의 회전 절단 각도 θ가 52.0°이상 58.0°이하인 회전 Y 컷 LiTaO3 기판으로 함으로써, 반사계수 S11의 값을 0.88 이상으로 한다. 이에 의해, G㎐ 대역에서 삽입 손실이 적고 공진 특성이 양호한 탄성표면파 소자를 얻을 수 있다.

Description

Ｇ㎐ 대역용으로 바람직한 탄성표면파 소자{SURFACE ACOUSTIC WAVE DEVICE PREFERABLE FOR G㎐ BAND}
본 발명은 고주파 대역에서의 공진 특성을 향상시킬 수 있는 탄성표면파 소자에 관한 것이다.
탄성표면파 소자는 기계적 진동 에너지가 고체 표면 부근에만 집중적으로 전파하는 탄성표면파를 이용한 전자부품으로서, 필터, 공진기 또는 듀플렉서 등을 구성하는 데에 이용된다.
최근, 휴대전화 등의 이동 통신 단말기의 소형화 및 경량화가 급속히 진행되고 있으며, 이들 이동 통신 단말기에 실장될 전자부품의 소형화가 요구되고 있다.
탄성표면파 소자는 압전 기판 표면 위에, 도전성 있고 비중이 작은 재료로 이루어진 한 쌍의 빗살형 전극 (IDT (인터 디지털 트랜스듀서) 전극) 을 대향시키고, 각각의 빗살부를 서로 다르게 배열하는 구성을 갖고 있다. 이와 같은 단순한 구조를 갖는 탄성표면파 소자는 이동 통신 단말기에 실장될 필터, 공진기 또는 듀플렉서를 소형화시키기 위해 매우 적합한 소자이다.
종래의 탄성표면파 소자에서는, 표면파의 여진 효율이 높고, 또한 고주파 대역에서 표면파의 전파 손실이 작은 압전 기판 재료로서 LiTaO3 단결정의 36°회전 Y 컷판을 표면파의 전파 방향이 X 방향으로 되도록 하여 사용되었다.
표면파의 주파수가 수백 M㎐ 이하의 대역인 경우, LiTaO3 단결정의 36°회전 Y 컷판을 사용한 압전 기판에 의해 형성된 탄성표면파 소자는 표면파의 여진 효율이 높고, 또한 이와 같은 고주파 대역에서 표면파의 전파 손실이 작은 것이다.
그러나, 최근 휴대전화 등에서 G㎐ 대역의 동작이 필요한 경우 LiTaO3 단결정의 36°회전 Y 컷판을 사용한 압전 기판에 의해 형성된 탄성표면파 소자가 반드시 최적의 것이 아님을 알 수 있게 되었다.
G㎐ 대역에서 동작하게 되면, 전극 막두께를 증가시킴으로써 외관상 전기 기계 결합계수를 증대시키고 필터의 광대역화가 가능하지만, 전극에서 기판 내부로 방사되는 벌크파가 증대하여 표면파의 전파 손실이 증대하는 것으로 특허문헌 1 (일본 공개특허공보 제 2001-251157호: 4 페이지, 5 페이지, 6 페이지, 도 7, 도 8, 도 12) 에 기재되어 있다. 즉, G㎐ 대역에서의 동작에서는, 전극의 부가 질량의 효과가 현저히 나타나는 것으로 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 1에서는, G㎐ 대역에서는, 전극의 부가 질량의 효과가 나타나기 때문에, 탄성표면파 소자의 전파 손실을 최소로 하기 위해서 압전 기판의 재료로서 사용되는 LiTaO3 단결정의 컷각 θ를 36°보다 크게, 구체적으로는 39°∼46°로 하면 되는 것으로 개시되어 있다.
또한, 종래의 탄성표면파 소자의 빗살형 전극부의 재료에서는, 도전성 있고 비중이 작은 Al 또는 Al을 주성분으로 하는 합금이 일반적으로 사용되어 왔다.
그러나, 탄성표면파 소자를 예컨대 송신 증폭기의 후단에 위치시키고, 큰 전력이 인가되는 RF부 (고주파부) 의 안테나 듀플렉서로서 사용하기 위해서는, 높은 내전력성이 요구된다. 또한, 이동 통신 단말기의 고주파화에 따라 탄성표면파 소자의 동작 주파수를 수백 M㎐에서 수 G㎐로 하는 것도 요구되고 있다.
따라서, 빗살형 전극부를 Al 또는 Al을 주성분으로 하는 합금으로 형성하는 대신에 Cu 또는 Cu를 주성분으로 하는 합금으로 형성하는 것도 제안되어 있다.
예컨대, 특허문헌 2 (일본 공개특허공보 제 2002-26685호: 3 페이지, 도 1) 에서는, 저저항이며 스트레스 마이그레이션 내성이 높은 Cu 또는 Cu를 주성분으로 하는 합금으로 탄성표면파 소자의 빗살형 전극부를 형성하는 것이 기재되어 있다.
그러나, 실제로 탄성표면파 소자를 형성하여 압전 기판의 재료로서 사용되는 LiTaO3 단결정의 컷각 θ와 최소 삽입 손실의 관계를 조사한 결과는, 특허문헌 1의 도 8 및 그 설명인 명세서의 단락 (0035), (0036) 에 기재되어 있을 뿐이다. 그 결과는 특허문헌 1의 도 7에 나타낸 탄성표면파 필터를 사용하여 얻은 것으로, 빗살형 전극의 막두께를 여진되는 탄성표면파의 10%에 상당하는 약 0.4㎛로 고정시킨 경우의 결과이다.
또한, 특허문헌 1에서는, 전극 막두께와 탄성표면파 필터의 전파 손실의 관계를 도 12 및 그 설명인 명세서의 단락 (0046), (0047) 에 개시하고 있다. 그러나, 도 12의 결과는 Al 또는 Al-1% Cu 합금을 사용하여 빗살형 전극을 형성한 조건 하에서의 전파 손실의 계산값이며 실험값은 아니다.
또한, 특허문헌 1의 단락 (0050) 에서는, Cu를 사용하여 빗살형 전극을 형성할 때의 바람직한 전극 막두께의 범위가 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에서는, 이 막두께 범위를 규정한 근거가 되는 실험값 또는 계산값 어느 것도 기재되어 있지 않다.
즉, 지금까지 압전 기판의 재료로서 LiTaO3 단결정을 사용하고 전극 재료에 Cu 또는 Cu 합금을 사용한 탄성표면파 소자를 형성할 때, 우수한 특성을 얻기 위한 LiTaO3 단결정의 컷각 θ와 전극 막두께의 관계를 구하는 일은 가능하지 않았다.
본 발명은 상술한 종래의 과제를 해결하기 위한 것으로, 실제로 형성된 탄성표면파 소자의 공진 특성을 측정함으로써 특정된 소정 값의 컷각의 LiTaO3 단결정으로 이루어진 압전 기판과 소정 값의 규격화 막두께를 갖는 전극을 가짐으로써, 삽입 손실을 억제하면서 G㎐ 대역에서의 공진 특성을 종래보다 향상시킬 수 있는 탄성표면파 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 압전 기판, 상기 압전 기판 표면에 표면파를 여기하는 전극부 및 상기 표면파를 반사시키는 반사기를 갖는 탄성표면파 소자로서,
상기 전극부는 빗살형 전극부 및 상기 빗살형 전극부에 접속된 접속 전극부를 갖고 있고, 상기 빗살형 전극부는 박막 형성된 Cu 또는 Cu 합금으로 이루어진 층을 가지며, 상기 표면파의 파장을 λ로 하고 상기 빗살형 전극부의 막두께를 H로 했을 때, 상기 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ가 0.045 이상 0.070 이하이고, 상기 압전 기판은 X 축을 중심으로 하는 Y 축으로부터 Z 축 방향으로의 회전 절단 각도 θ가 52.0°이상 58.0°이하인 회전 Y 컷 LiTaO3 기판으로서, 상기 압전 기판의 X 축 방향으로 상기 표면파가 전파하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에서 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ와 상기 압전 기판의 회전 절단 각도 θ의 값은 탄성표면파 소자의 반사계수 S11의 값을 평가 기준으로 하여 구해진다.
반사계수 S11은 탄성표면파 공진기의 신호 입력 전극과 접지 전극 사이에 신호를 인가했을 때의 입사 전압에 대한 반사 전압의 비로 구해지고, 이상적인 공진기의 경우, 반공진 주파수에서 반사계수 S11은 1이 된다. 그것은 반공진 주파수에서 임피던스가 무한대로 되어 공진기의 Q가 무한대임을 의미하므로, 반사계수 S11이 1에 가까워질수록 특성이 우수한 공진기가 된다.
구체적으로는 반공진 주파수의 입력 신호를 탄성표면파 소자에 입력했을 때에, S11이 0.88 이상이 되는 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ의 값과 상기 압전 기판의 회전 절단 각도 θ의 값을 구하여 본 발명의 탄성표면파 소자를 특정하였다.
이에 의해, 본 발명의 탄성표면파 소자이면 G㎐ 대역의 고주파 신호에서 양호한 공진 특성을 확실히 발휘할 수 있다. 따라서, 본 발명의 탄성표면파 소자를 사용하면, 급격한 감쇠 특성을 나타내는 필터를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 탄성표면파 소자는 빗살형 전극부를 Cu 또는 Cu 합금을 사용하여 형성한다. 따라서, 빗살형 전극부를 미세화시켜도 저항 증가를 억제할 수 있고, 필터의 삽입 손실을 작게 할 수 있다. 또한, 고주파화에 따라 응력이 증대한 경우에도, Cu 원자가 잘 이동하지 않아 탄성표면파 소자의 스트레스 마이그레이션 내성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 규격화 막두께 H/λ를 0.045 이상 0.070 이하로 두껍게 할 수 있으므로, 상기 전극부의 저항을 작게 할 수 있고 탄성표면파 소자의 삽입 손실을 억제할 수 있다.
또한, 상기 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ를 0.050 이상 0.065 이하로 하고, 상기 압전 기판을 X 축을 중심으로 하는 Y 축으로부터 Z 축 방향으로의 회전 절단 각도 θ가 52.4°이상 58.0°이하인 회전 Y 컷 LiTaO3 기판으로 하면, 반공진 주파수의 입력 신호를 입력했을 때에, S11이 0.90 이상을 나타내고, G㎐ 대역의 고주파 신호에서의 공진 특성이 더 양호해지는 탄성표면파 소자를 얻을 수 있다.
또는, 상기 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ를 0.050 이상 0.065 이하로 하고, 상기 압전 기판을 X 축을 중심으로 하는 Y 축으로부터 Z 축 방향으로의 회전 절단 각도 θ가 50.0°이상 59.5°이하인 회전 Y 컷 LiTaO3 기판으로 하여, 상기 압전 기판의 X 축 방향으로 상기 표면파가 전파하는 탄성표면파 소자를 형성해도 반공진 주파수의 입력 신호를 입력했을 때의 S11을 0.88 이상으로 할 수 있다.
[실시형태]
도 1은 본 발명의 실시형태의 탄성표면파 소자를 나타내는 평면도이다.
부호 11은 탄성표면파 소자를 나타내고, 이 탄성표면파 소자는 공진기로서의 기능을 갖고 있다.
부호 12는 압전 기판을 나타낸다. 본 실시형태에서는, 압전 기판 (12) 은 LiTaO3으로 형성되어 있다.
압전 기판 (12) 위에 빗살형 전극부 (13) 및 빗살형 전극부 (14) 가 형성되어 있다. 빗살형 전극부 (13) 및 빗살형 전극부 (14) 에서는, 각각 도시된 X3 방향과 반대 방향으로 연장되는 빗살부 (13a) 및 도시된 X3 방향으로 연장되는 빗살부 (14a) 가 형성되어 있다. 빗살형 전극부 (13) 의 빗살부 (13a) 와 빗살형 전극부 (14) 의 빗살부 (14a) 는 소정 간격을 두고, 도시된 X 방향으로 서로 다르게 배열되어 있다.
또한, 빗살형 전극부 (13) 및 빗살형 전극부 (14) 에서는, 탄성표면파 소자를 외부 회로와 접속시키기 위한 접속 전극부 (15, 16) 가 전기적으로 접속되어 있다.
빗살형 전극부 (13) 와 접속 전극부 (15) 가 전극부 (17) 를 구성하고, 빗살형 전극부 (14) 와 접속 전극부 (16) 가 전극부 (18) 를 구성하고 있다.
도 1에 나타낸 실시형태에서는, 빗살형 전극부 (13) 의 빗살부 (13a) 와 빗살형 전극부 (14) 의 빗살부 (14a) 는 동일한 폭 치수 W1을 갖고 있으며, 간격 폭 P1도 일정한 값이다. 또한, 빗살부 (13a) 와 빗살부 (14a) 는 L1의 길이 치수로 교차하고 있다. 또한, 폭 치수 W1은 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하, 간격 폭 P1은 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하, 길이 치수 L1은 16㎛ 이상 100㎛ 이하이다.
본 실시형태에서는, 빗살형 전극부 (13) 및 빗살형 전극부 (14) 가 Cu 또는 Cu 합금으로 형성되어 있다. 한편, 여기서 말하는 Cu 합금이란 예컨대 Cu 중에 소량의 Ag, Sn, C를 함유하는 합금이다. 첨가 원소인 Ag, Sn, C의 함유량은 Cu 합금의 비중이 순수한 Cu의 비중과 거의 동일해지는 범위이면 된다. 구체적으로는 Cu 합금 중의 첨가 원소의 질량%가 0.5질량% 이상 10.0질량% 이하이면, 이 Cu 합금의 비중은 순수한 Cu의 비중과 거의 동일해진다.
또한, 빗살형 전극부 (13) 및 빗살형 전극부 (14) 의 도시된 X 방향과 도시된 X 방향의 반대측에 소정 거리를 두고 장방형상의 전극 (스트립: 19a) 이 도시된 X 방향으로 복수개 배열된 반사기 (19, 19) 가 형성되어 있다. 도 1에서는, 반사기 (19) 를 구성하는 각 전극의 단부끼리는 개방되어 있다. 단, 반사기 (19) 를 구성하는 각 전극의 단부끼리는 단락되어 있어도 된다.
접속 전극부 (15, 16) 및 반사기 (19, 19) 는 빗살형 전극부 (13, 14) 와 동일한 재료로 형성할 수도 있고, Au 등의 다른 도전성 재료로 형성할 수도 있다.
또한, 빗살형 전극부 (13, 14), 접속 전극부 (15, 16) 및 반사기 (19, 19) 는 스퍼터링법이나 증착법 등의 박막 형성 공정 및 레지스트 포토리소그래피에 의한 패턴 형성에 의해 형성된다. 또한, 빗살형 전극부 (13, 14) 및 반사기 (19, 19) 의 하부층에 Ti 등의 하지막이 형성될 수도 있다. 또는, 빗살형 전극부 (13, 14) 및 반사기 (19, 19) 의 상부층에 Cr 등으로 이루어진 산화 방지를 위한 보호층이 형성될 수도 있다.
탄성표면파 소자 (11) 의 접속 전극부 (15) 또는 접속 전극부 (16) 의 일측을 접지측으로 하고, 타측으로부터 고주파 신호를 입력하면 압전 기판 (12) 표면에 표면파가 여기되고, 이 표면파가 도시된 X 방향 및 도시된 X 방향과 반평행 방향으로 진행된다. 상기 표면파는 반사기 (19, 19) 에 의해 반사되어 빗살형 전극부 (13, 14) 로 되돌아 온다. 탄성표면파 소자 (11) 는 공진 주파수와 반공진 주파수를 가지고 있으며, 반공진 주파수에서 임피던스가 가장 높아진다.
도 2에 결정축 X, Y, Z를 갖는 LiTaO3 단결정을, 결정축 X의 회전에 의해 Y 축으로부터 Z 축 방향으로 회전각 θ만큼 경사진 각도로 자른 상태를 나타낸다. 이와 같은 압전 기판을 θ회전 Y 컷 LiTaO3 기판이라고 한다. 또한, 각도 θ를 회전 절단 각도 또는 컷각이라고 한다.
본 실시형태의 탄성표면파 소자는 상기 표면파의 파장을 λ로 하고 상기 빗살형 전극부의 막두께를 H로 했을 때, 상기 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ가 0.045 이상 0.070 이하이고, 상기 압전 기판은 X 축을 중심으로 하는 Y 축으로부터 Z 축 방향으로의 회전 절단 각도 θ (컷각) 가 52.0°이상 58.0°이하인 회전 Y 컷 LiTaO3 기판이다.
상기한 바와 같이 G㎐ 대역과 같은 고주파 영역에서는, 빗살형 전극부 (13, 14) 의 막두께 H가 압전 기판 (12) 표면에 여기되는 표면파 파장에 대하여 무시할 수 없게 된다. 즉, 빗살형 전극부 (13, 14) 의 부가 질량 효과가 현저히 나타난다.
후술하는 실시예에서 실험적으로 설명하겠지만, 빗살형 전극부 (13, 14) 의 규격화 막두께 H/λ 및 회전 Y 컷 LiTaO3 기판의 회전 절단 각도 (컷각) θ가 상기 범위 내이면, 탄성표면파 소자 (11) 의 반공진 주파수에서의 반사계수 S11이 0.88 이상이 된다.
즉, 반공진 주파수에서의 탄성표면파 소자 (11) 의 입력 임피던스가 커져 표면파의 감쇠가 적고 Q가 높은 공진기를 형성할 수 있다. 따라서, 탄성표면파 소자 (11) 를 사용함으로써, 급격한 감쇠 특성을 나타내는 필터를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 탄성표면파 소자는 빗살형 전극부 (13, 14) 를 Cu 또는 Cu 합금을 사용하여 형성한다. 따라서, 빗살형 전극부 (13, 14) 를 미세화시켜도 저항 증가를 억제할 수 있고, 또한 고주파화에 따라 응력이 증대한 경우에도, Cu 원자가 잘 이동하지 않아 탄성표면파 소자 (11) 의 스트레스 마이그레이션 내성을 향상시킬 수 있다.
또한, 규격화 막두께 H/λ가 0.045 이상 0.070 이하로 두꺼워지기 때문에, 빗살형 전극부 (13, 14) 에서의 저항을 작게 할 수 있고 탄성표면파 소자 (11) 의 삽입 손실을 억제할 수 있다.
또한, 빗살형 전극부 (13, 14) 의 규격화 막두께 H/λ를 0.050 이상 0.065 이하로 하고, 압전 기판 (12) 을 52.4°이상 58.0°이하의 회전 절단 각도 θ의 회전 Y 컷 LiTaO3 기판으로 하면, 반공진 주파수의 입력 신호를 입력했을 때에, S11이 0.90 이상을 나타내어 G㎐ 대역의 고주파 신호에서의 공진 특성이 보다 양호해진다.
또한, 빗살형 전극부 (13, 14) 의 규격화 막두께 H/λ를 0.050 이상 0.065 이하로 하고, 압전 기판 (12) 을 컷각이 50.0°이상 59.5°이하인 회전 Y 컷 LiTaO3 기판으로 하여 압전 기판의 X 축 방향으로 표면파가 전파하는 탄성표면파 소자를 형성해도, 반공진 주파수의 입력 신호를 탄성표면파 소자에 입력했을 때의 S11을 0.88 이상으로 할 수 있다.
도 3 및 도 4에, 도 1에 나타낸 탄성표면파 소자 (11) 를 사용하여 형성한 필터의 구성예를 나타낸다.
도 3에서, 부호 R1, R2, R3으로 나타낸 것은 도 1에 나타낸 탄성표면파 소자 (11) 를 하나의 단위로서 기호화시킨 것이다. 도 3에 나타낸 필터는 이른바 T형 필터이며 3개의 탄성표면파 소자를 접속시킨 것으로, 탄성표면파 소자 (R1) 와 탄성표면파 소자 (R2) 가 각각의 접속 전극부를 통해 직렬 접속되어 있고, 탄성표면파 소자 (R1) 일측의 접속 전극이 입력측 단자 in으로 되어 있으며 탄성표면파 소자 (R2) 일측의 접속 전극이 출력측 단자 out으로 되어 있다. 탄성표면파 소자 (R3) 일측의 접속 전극은 탄성표면파 소자 (R1) 와 탄성표면파 소자 (R2) 간에 접속되어 있고, 타측 접속 전극은 접지되어 있다.
도 4에서, 부호 R4, R5, R6으로 나타낸 것도 도 1에 나타낸 탄성표면파 소자 (11) 를 하나의 단위로 기호화한 것이다. 도 4에서는, 3개의 탄성표면파 소자 중 탄성표면파 소자 (R5) 와 탄성표면파 소자 (R6) 가 병렬 접속되어 있고, 탄성표면파 소자 (R5) 와 탄성표면파 소자 (R6) 간에 탄성표면파 소자 (R4) 가 삽입되어 있다.
즉, 탄성표면파 소자 (R4) 는 일측 접속 전극이 입력측 단자 in에서 타측 접속 전극이 출력 단자 out, 탄성표면파 소자 (R5) 는 일측 접속 전극이 입력측 단자 in에서 타측 접속 전극이 접지된 상태, 탄성표면파 소자 (R6) 는 일측 접속 전극이 출력 단자 out에서 타측 접속 전극이 접지된 상태로 되어 있다. 도 4에 나타낸 필터는 이른바 π형 필터이다.
[실시예]
본 발명에서는, 탄성표면파 소자의 공진기 특성을 반사계수 S11에 의해 평가하였다.
반사계수 S11은 탄성표면파 공진기의 신호 입력 전극과 접지 전극 사이에 신호를 인가했을 때의 입사 전압에 대한 반사 전압의 비로 구해지고, 이상적인 공진기의 경우 반공진 주파수에서 반사계수 S11은 1이 된다. 그것은 반공진 주파수에서 임피던스가 무한대로 되어 공진기의 Q가 무한대임을 의미하므로, 반사계수 S11이 1에 가까워질수록 특성이 우수한 공진기가 된다.
본 실시예에서는, 도 1에 나타낸 형상의 탄성표면파 소자를 형성하고, 압전 기판의 재료가 되는 LiTaO3 단결정의 X 축을 중심으로 하는 Y 축으로부터 Z 축 방향으로의 회전 절단 각도 (컷각) θ 및 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ와 탄성표면파 소자의 S11 특성의 관계를 조사하였다.
실험 조건을 다음에 나타낸다.
빗살형 전극부의 빗살부의 폭 치수 (W1) 및 반사기의 각 스트립의 폭 치수 (W2): W1 = W2 = 0.4㎛ ∼ 0.545㎛
빗살형 전극부의 빗살부의 간격 치수 (P1) 및 반사기의 각 스트립의 간격 치수 (P2): P1 = P2 = 0.4㎛ ∼ 0.545㎛
빗살부 (13a) 와 빗살부 (14a) 의 교차 길이 치수 (L1): L1= 40 × (탄성표면파의 파장 λ) = 40 ×2 × (W1+P1)
빗살형 전극부의 막두께 및 반사기의 각 스트립의 막두께: H = 0.095㎛
빗살형 전극부의 빗살부 개수: 200개
반사기의 스트립 개수: 50개
빗살형 전극부와 반사기 사이의 거리 L2 : L2 = P1 = P2 = 0.4㎛ ∼ 0.545㎛
또한, 압전 기판의 재료는 LiTaO3이다. 본 실시예에서는, 입력 주파수를 반공진 주파수 (본 실시예에서는, 1.7G㎐∼2.1G㎐) 로 한다. 또한, 빗살형 전극부 및 반사기는 Cu 97.0, Ag 3.0 합금으로 형성되어 있다.
결과를 도 5에 나타낸다. 도 5를 보면 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ가 0.045 이상 0.070 이하이고, 상기 압전 기판의 재료인 LiTaO3 단결정의 컷각이 52.0°이상 58.0°이하일 때, 반공진 주파수에서의 반사계수 S11이 0.88 이상이 된다.
즉, 반공진 주파수에서의 임피던스가 커져 Q가 높은 공진기를 형성할 수 있다. 따라서, 급격한 감쇠 특성을 나타내는 필터를 형성할 수 있다.
또한, 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ가 0.050 이상 0.065 이하이고, 압전 기판의 재료인 LiTaO3 단결정의 컷각이 52.4°이상 58.0°이하일 때, 반공진 주파수에서의 S11이 0.90 이상을 나타내고, G㎐ 대역의 고주파 신호에서의 공진 특성이 보다 양호해진다.
또는, 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ가 0.050 이상 0.065 이하이고, 압전 기판의 재료인 LiTaO3 단결정의 컷각이 50.0°이상 59.5°이하인 경우에도, 반공진 주파수에서의 S11을 0.88 이상으로 할 수 있음을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는, 압전 기판의 재료가 되는 LiTaO3 단결정의 컷각의 값을 특허문헌 1에 바람직한 컷각으로 나타낸 값보다 큰 값으로 함으로써, 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ를 0.045 이상으로 하여 탄성표면파 소자의 삽입 손실을 저감하는 점과 S11 특성을 0.88 이상으로 하여 공진 특성을 향상시키는 점을 양립시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 탄성표면파 소자라면, G㎐ 대역의 고주파 신호에서 양호한 공진 특성을 확실히 발휘할 수 있어 급격한 감쇠 특성을 나타내는 필터를 형성할 수 있다.
이상 본 발명을 그 바람직한 실시예에 관해 설명했는데, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 변경을 가할 수 있다.
또한, 상술한 실시예는 어디까지나 예시이고, 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다.
이상 상세하게 설명한 본 발명의 탄성표면파 소자에서는, 압전 기판의 X 축 방향으로 전파하는 상기 표면파의 파장을 λ (㎛) 로 하고 상기 빗살형 전극부의 막두께를 H (㎛) 로 했을 때, 상기 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ를 0.045 이상 0.070 이하로 하고, 상기 압전 기판을 X 축을 중심으로 하는 Y 축으로부터 Z 축 방향으로의 회전 절단 각도 θ가 52.0°이상 58.0°이하인 회전 Y 축 컷 LiTaO3 기판으로 한다. 이에 의해, 탄성표면파 소자의 반공진 주파수에서의 반사계수 S11을 0.88 이상으로 할 수 있다.
본 발명에서는, 압전 기판의 재료가 되는 LiTaO3 단결정의 컷각값과 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ값을 상기 범위로 설정함으로써, 탄성표면파 소자의 삽입 손실을 저감하는 점과 공진 특성을 향상시키는 점을 양립시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 탄성표면파 소자라면, G㎐ 대역의 고주파 신호에서 양호한 공진 특성을 확실히 발휘할 수 있어 급격한 감쇠 특성을 나타내는 필터를 형성할 수 있다.
또한, 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ를 0.050 이상 0.065 이하로 하고, 압전 기판의 재료인 LiTaO3 단결정의 컷각을 52.4°이상 58.0°이하로 하면, 반공진 주파수에서의 S11이 0.90 이상을 나타내고, G㎐ 대역의 고주파 신호에서의 공진 특성이 보다 양호해진다.
또는, 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ를 0.050 이상 0.065 이하로 하고, 압전 기판의 재료인 LiTaO3 단결정의 컷각을 50.0°이상 59.5°이하로 한 경우에도, 반공진 주파수에서의 S11을 0.88 이상으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 탄성표면파 소자는 빗살형 전극부를 Cu 또는 Cu 합금을 사용하여 형성한다. 따라서, 빗살형 전극부를 미세화시켜도 저항 증가를 억제할 수 있고, 또한 고주파화에 따라 응력이 증대한 경우에도, Cu 원자가 잘 이동하지 않아 탄성표면파 소자의 스트레스 마이그레이션 내성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 탄성표면파 소자의 실시형태를 나타내는 평면도.
도 2는 단결정 압전 기판의 컷각을 설명하기 위한 양식도.
도 3은 본 발명의 탄성표면파 소자를 사용하여 형성한 T형 필터의 등가 회로도.
도 4는 본 발명의 탄성표면파 소자를 사용하여 형성한 π형 필터의 등가 회로도.
도 5는 압력 기판의 컷각 θ 및 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ와 탄성표면파 소자의 S11 특성의 관계를 나타내는 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11: 탄성표면파 소자
12 : 압전 기판
13, 14 : 빗살형 전극부
17, 18 : 전극부
19 : 반사기

Claims (3)

  1. 압전 기판, 상기 압전 기판 표면에 표면파를 여기하는 전극부 및 상기 표면파를 반사시키는 반사기를 갖는 탄성표면파 소자에 있어서,
    상기 전극부는 빗살형 전극부 및 상기 빗살형 전극부에 접속된 접속 전극부를 갖고 있고,
    상기 빗살형 전극부는 박막 형성된 Cu 또는 Cu 합금으로 이루어진 층을 가지며, 상기 표면파의 파장을 λ로 하고 상기 빗살형 전극부의 막두께를 H로 했을 때, 상기 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ가 0.045 이상 0.070 이하이고,
    상기 압전 기판은 X 축을 중심으로 하는 Y 축으로부터 Z 축 방향으로의 회전 절단 각도 θ가 52.0°이상 58.0°이하인 회전 Y 컷 LiTaO3 기판으로서, 상기 압전 기판의 X 축 방향으로 상기 표면파가 전파하는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ가 0.050 이상 0.065 이하이고, 상기 압전 기판은 X 축을 중심으로 하는 Y 축으로부터 Z 축 방향으로의 회전 절단 각도 θ가 52.4°이상 58.0°이하인 회전 Y 컷 LiTaO3 기판인 탄성표면파 소자.
  3. 압전 기판, 상기 압전 기판 표면에 표면파를 여기하는 전극부 및 상기 표면파를 반사시키는 반사기를 갖는 탄성표면파 소자로서,
    상기 전극부는 빗살형 전극부 및 상기 빗살형 전극부에 접속된 접속 전극부를 갖고 있고,
    상기 빗살형 전극부는 박막 형성된 Cu 또는 Cu 합금으로 이루어진 층을 가지며, 상기 표면파의 파장을 λ로 하고 상기 빗살형 전극부의 막두께를 H로 했을 때, 상기 빗살형 전극부의 규격화 막두께 H/λ가 0.050 이상 0.065 이하이고,
    상기 압전 기판은 X 축을 중심으로 하는 Y 축으로부터 Z 축 방향으로의 회전 절단 각도 θ가 50.0°이상 59.5°이하인 회전 Y 컷 LiTaO3 기판으로서, 상기 압전 기판의 X 축 방향으로 상기 표면파가 전파하는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 소자.
KR10-2003-0078238A 2002-11-12 2003-11-06 Ｇ㎐ 대역용으로 바람직한 탄성표면파 소자 KR100510563B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2002-00327982 2002-11-12
JP2002327982A JP2004165879A (ja) 2002-11-12 2002-11-12 弾性表面波素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040042829A KR20040042829A (ko) 2004-05-20
KR100510563B1 true KR100510563B1 (ko) 2005-08-26

Family

ID=32171355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0078238A KR100510563B1 (ko) 2002-11-12 2003-11-06 Ｇ㎐ 대역용으로 바람직한 탄성표면파 소자

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6838807B2 (ko)
EP (1) EP1420515A3 (ko)
JP (1) JP2004165879A (ko)
KR (1) KR100510563B1 (ko)
CN (1) CN1293702C (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2837636B1 (fr) * 2002-03-19 2004-09-24 Thales Sa Dispositif a ondes acoustiques d'interface en tantalate de lithium
US7645513B2 (en) * 2003-02-14 2010-01-12 City University Of Hong Kong Cubic boron nitride/diamond composite layers
EP1724920A4 (en) 2004-03-12 2009-03-04 Murata Manufacturing Co ACOUSTIC SURFACE WAVE DEVICE
JP2008187561A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Alps Electric Co Ltd 表面弾性波素子
US7579759B2 (en) * 2007-06-11 2009-08-25 City University Of Hong Kong Surface acoustic wave (SAW) devices based on cubic boron nitride/diamond composite structures

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3148896B2 (ja) * 1990-11-30 2001-03-26 イビデン株式会社 ニオブ酸リチウム単結晶薄膜
US5296824A (en) * 1991-12-02 1994-03-22 Motorola, Inc. Low loss wide bandwidth parallel channel acoustic filter
JP3261594B2 (ja) * 1992-04-24 2002-03-04 日立金属株式会社 タンタル酸リチウム単結晶、単結晶基板および光素子
JPH09167936A (ja) * 1995-10-13 1997-06-24 Fujitsu Ltd 弾性表面波装置
JP3597483B2 (ja) 1995-10-13 2004-12-08 富士通株式会社 弾性表面波装置
US6172582B1 (en) * 1996-02-20 2001-01-09 Cts Corporation Saw resonator and ladder filter with specified number of reflector electrode fingers
DE19758198A1 (de) * 1997-12-30 1999-08-19 Siemens Ag Oberflächenwellen-(SAW-)Bauelement auf auch pyroelektrischem Einkristall-Substrat
JP3568025B2 (ja) * 1999-05-14 2004-09-22 株式会社村田製作所 表面波装置及び通信機装置
WO2000074235A1 (fr) * 1999-05-31 2000-12-07 Tdk Corporation Dispositif a ondes acoustiques de surface
JP3391309B2 (ja) * 1999-09-02 2003-03-31 株式会社村田製作所 表面波装置及び通信機装置
JP2002026685A (ja) 2000-07-07 2002-01-25 Murata Mfg Co Ltd 弾性表面波素子
CN1248410C (zh) * 2000-08-31 2006-03-29 索泰克公司 利用压电衬底非对称最优化切割的表面声波器件
JP3435638B2 (ja) * 2000-10-27 2003-08-11 株式会社村田製作所 弾性表面波装置及びその製造方法
JP2002246871A (ja) * 2001-02-19 2002-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電振動子、この圧電振動子を用いた梯子型フィルタおよび２重モード圧電フィルタ

Also Published As

Publication number Publication date
EP1420515A3 (en) 2008-01-23
US6838807B2 (en) 2005-01-04
JP2004165879A (ja) 2004-06-10
US20040180632A1 (en) 2004-09-16
EP1420515A2 (en) 2004-05-19
CN1293702C (zh) 2007-01-03
KR20040042829A (ko) 2004-05-20
CN1499716A (zh) 2004-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100349558B1 (ko) 탄성표면파장치
KR100290804B1 (ko) 탄성표면파필터
US7692515B2 (en) Low-loss electro-acoustic component
KR100312001B1 (ko) 탄성표면파장치
US7623009B2 (en) Boundary acoustic wave filter device
US6127769A (en) Surface acoustic wave device
KR100376906B1 (ko) 탄성 표면파 장치 및 통신 장치
EP1871007B1 (en) Piezoelectric thin film filter
GB2337886A (en) Surface acoustic wave filter
JP6935220B2 (ja) 弾性波素子、フィルタおよびマルチプレクサ
KR20030051385A (ko) 표면탄성파소자 및 그것을 구비한 듀플렉서
KR100510563B1 (ko) Ｇ㎐ 대역용으로 바람직한 탄성표면파 소자
KR100889231B1 (ko) 탄성경계파 장치
KR20000005736A (ko) 탄성표면파장치
US6384698B1 (en) Transverse double mode saw filter
JP3310132B2 (ja) 弾性表面波装置及びそれを用いたアンテナ分波器
JPH09121136A (ja) 共振器梯子型弾性表面波フィルタ
EP3766176A1 (en) Transducer structure for source suppression in saw filter devices
US20240137000A1 (en) Filter device and multiplexer
WO2023282328A1 (ja) 弾性波素子、弾性波フィルタ装置およびマルチプレクサ
CN113992178A (zh) 板波谐振器的反射结构、板波谐振器和mems设备
JPH0351328B2 (ko)
CN117526889A (zh) 弹性波装置及射频前端模组
JP2002223143A (ja) 弾性表面波装置
CN117981222A (zh) 弹性波滤波器装置以及多工器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee