KR100713668B1 - 탄성표면파 공진자, 탄성표면파 필터 및 탄성표면파듀플렉서 및 통신장치 - Google Patents

Abstract

압전기판(19) 위에, IDT전극(1)과, 상기 IDT전극(1)의 탄성표면파의 주 전파방향(F)의 양단에 인접하여 배치된 반사기 전극(2)과, 상기 IDT전극(1)의 버스바 전극(12a)을 가상적으로 연장한 직선상, 또는 상기 반사기 전극(2)의 외측의 4개소의 위치에, 반복 전극(14b)의 반복 방향(G)이 상기 IDT전극(1)을 향하도록, 경사하여 배치된 보조 반사기 전극(3)을 구비한다.

Description

탄성표면파 공진자, 탄성표면파 필터 및 탄성표면파 듀플렉서 및 통신장치{SURFACE ACOUSTIC WAVE RESONATOR, SURFACE ACOUSTIC WAVE FILTER AND SURFACE ACOUSTIC WAVE DUPLEXER, AND COMMUNICATIONS EQUIPMENT}

도 1은, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 2는, 본 발명의 탄성표면파 소자의 일례인 탄성표면파 듀플렉서의 윗면 개략도이다.

도 3은, 편단부를 전기적으로 개방한 보조 반사기 전극을 나타내는 모식도이다.

도 4는, 양단부를 전기적으로 개방한 보조 반사기 전극을 나타내는 모식도이다.

도 5는, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 다른 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 6은, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 또 다른 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 7은, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 또 다른 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 8은, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 또 다른 실시형태를 나타내는 평면 도이다.

도 9는, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 또 다른 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 10은, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 또 다른 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 11은, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 또 다른 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 12는, 본 발명의 탄성표면파 소자의 일례인 탄성표면파 듀플렉서의 윗면 개략도이다.

도 13은, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 또 다른 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 14는, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 또 다른 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 15는 본 발명의 탄성표면파 공진자의 또 다른 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 16은, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 또 다른 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 17은, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 또 다른 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 18은, 본 발명의 탄성표면파 공진자의 또 다른 실시형태를 나타내는 평면 도이다.

도 19는, 종래의 탄성표면파 듀플렉서의 윗면 개략도이다.

도 20은, 본 발명의 실시예에서 제작한 탄성표면파 듀플렉서의 아이솔레이션 특성을 나타내는 그래프이다.

도 21은, 본 발명의 효과를 설명하기 위한 탄성표면파 공진자의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.

도 22는, 본 발명의 실시예에서 제작한 탄성표면파 공진자의 반공진 저항값을 나타내는 그래프이다.

도 23은, 본 발명의 실시예에서 제작한 탄성표면파 듀플렉서의 통과대역 특성을 나타내는 그래프이다.

도 24는, 본 발명의 실시예에서 제작한 탄성표면파 듀플렉서의 아이솔레이션 특성을 나타내는 그래프이다.

도 25는, 본 발명의 실시예에서 제작한 탄성표면파 듀플렉서의 아이솔레이션 특성을 나타내는 그래프이다.

도 26은, 본 발명의 효과를 설명하기 위한 탄성표면파 공진자의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.

도 27은, 본 발명의 실시예에서 제작한 탄성표면파 공진자의 반공진 저항값을 나타내는 도이다.

도 28은, 본 발명의 실시예에서 제작한 탄성표면파 듀플렉서의 통과대역 특성을 나타내는 그래프이다.

도 29는, 본 발명의 실시예에서 제작한 탄성표면파 듀플렉서의 아이솔레이션 특성을 나타내는 그래프이다.

도 30은, 본 발명의 실시예에서 제작한 탄성표면파 듀플렉서의 아이솔레이션 특성을 나타내는 그래프이다.

도 31은, 본 발명의 실시예에서 제작한 탄성표면파 듀플렉서의 아이솔레이션 특성을 나타내는 그래프이다.

도 32는, 종래의 탄성표면파 공진자를 나타내는 평면도이다.

본 발명은, Q를 개선한 탄성표면파 공진자(Surface Acoustic Wave Resonator), 삽입손실을 개선한 탄성표면파 필터(Surface Acoustic Wave Filter), 아이솔레이션 특성과 삽입손실과 내전력성을 동시에 개선한 탄성표면파 듀플렉서(Surface Acoustic Wave Duplexer) 및, 이들 탄성표면파 필터, 탄성표면파 듀플렉서 또는 탄성표면파 공진자를 이용한 통신장치에 관한 것이다.

이러한 탄성표면파 공진자, 탄성표면파 필터, 탄성표면파 듀플렉서를 총칭하여 「탄성표면파 소자」라고 한다. 탄성표면파 소자는, 예를 들면, 이동체 통신분야에 있어서, 휴대전화기의 RF단 및 IF단의 필터로서 다용되도록 되어 오고 있다.

최근, 전파를 이용하는 전자기기의 필터, 지연선, 발진기 등의 기구소자로서, 소형·경량이며 차단 성능이 급준한 탄성표면파 소자가 이용되고 있다.

탄성표면파 소자의 일종으로서, 동일 압전기판 위에 복수개의 1단자쌍으로 구성되는 탄성표면파 공진자를 직병렬로 사다리형상으로 접속한 래더형(사다리형) 탄성표면파 필터가 알려져 있다.

통상, 1단자쌍으로 구성되는 탄성표면파 공진자는, 도 32에 나타내는 것처럼, 버스바 전극(12a)과 전극지(13)를 포함하는 IDT(InterDigital Transducer)전극(1)과, IDT전극(1)으로부터 여진된 탄성표면파의 주된 전파방향인 전극지의 반복 방향의 양측에 IDT전극(1)에 인접해서 배치된 반사기 전극(2)으로 이루어진다.

래더형 탄성표면파 필터는 소형인 동시에 통과대역 내에서는 저손실이며, 통과대역 외에서는 고감쇠한 필터를 실현할 수 있기 때문에, 휴대전화기 등의 RF단 필터로서 널리 사용되고 있다.

이러한, 래더형 탄성표면파 필터를, 송신측용과 수신측용으로 합계 2개를 사용함으로써, 안테나 공용기(듀플렉서)를 구성할 수 있다.

듀플렉서란, 송신측 주파수대(예를 들면 저주파측 주파수대)의 신호와 수신측 주파수대(예를 들면 고주파측 주파수대)의 신호를 분리하는 기능을 가지는 고주파 부품이다.

듀플렉서의 송신용 필터에는 통상 1W를 넘는 대전력이 인가(印加)되지만, 송신용 필터를 구성하는 탄성표면파 공진자의 IDT전극에서 여진된 탄성표면파의 일부가 탄성표면파 공진자 내에 충분히 가둬지지 않아 탄성표면파 공진자 밖으로 누설되고 압전기판상을 전파하여, 수신용 필터를 구성하는 탄성표면파 공진자의 IDT전극에서 수신된다. 이 누설된 탄성표면파가 다시 전기신호로 변환되어 버리기 때문에, 송신용 필터의 입력단자로부터 안테나 단자로 향하는 신호의 일부가, 수신용 필터 내로 누설되어 버려, 이것이 수신신호의 S/N(신호/노이즈) 비를 악화시키고 있었다. 이 송신용 필터의 입력단자로부터 수신용 필터에의 누설 전력비를 「아이솔레이션」이라고 부른다.

최근, 통신 시스템측의 요구 스펙도, 엄격한 것이 되고 있어, 종래보다 아이솔레이션 특성이 뛰어난(누설 전력비가 작은) 듀플렉서가 절망되고 있다.

또한, 통신장치가 더욱 고기능화됨에 따라, 통신장치를 구성하는 부품점수가 증가하고 있기 때문에, 부품에 대한 소형화 요구는 항상 존재한다.

여기에서, 탄성표면파 공진자의 외부로 탄성표면파가 누설되는 원인에 대해서 설명한다.

IDT전극에 의해 여진된 탄성표면파는 대체로 전극지의 길이방향과 직교하는 방향으로 전파된다. 이 방향을 주 전파방향이라고 한다. 전극지가 길이방향으로 무한의 길이를 가지는 이상 상태이면, 주 전파방향으로만 전파되는 탄성표면파가 여진되지만, 현실의 소자는 유한의 사이즈를 가지기 때문에, 실제로 여진되는 탄성표면파는 주 전파방향으로부터 벗어난 성분을 포함해 버린다.

종래의 탄성표면파 소자를 도 32에 나타내는 것처럼, IDT전극(1)의 양단의 반사기 전극(2)의 길이방향의 길이가, IDT전극(1)의 길이방향의 길이와 대체로 같은 사이즈로 형성되기 때문에, 반사기 전극(2)은, 주 전파방향으로부터 벗어난 성분을 효율적으로 반사시킬 수 없어, 주 전파방향으로부터 벗어난 성분은, 탄성표면파 공진자의 외부로 누설되어 버린다.

또한, IDT전극(1)에서 여진되는 탄성표면파는, 복수의 주파수 성분을 포함하지만, 통상, 반사기 전극(2)은, IDT전극(1)에서 여진되는 주파수 성분 중, 어떤 주파수에 대하여 가장 반사 효율이 좋아지도록 반복 전극(그레이팅 전극이라고도 한다)의 주기를 설계하기 때문에, 그 이외의 주파수 성분의 탄성표면파는 반사기로 효율적으로 반사되지 않고 탄성표면파 공진자의 외부로 누설되어 버린다.

또한, 탄성표면파 공진자 내의 주 전파로에 존재하는 전파 모드와 버스바 전극(12a)에 존재하는 전파 모드를 결합할 수 있는 경우, 전극지의 교차부에서 여진 된 탄성표면파가 버스바 전극(12a)으로 누설되고, 버스바 전극(12a)의 단부에는 탄성표면파를 가두는 구조가 없기 때문에, 탄성표면파는 버스바 전극의 단부로부터 탄성표면파 공진자의 외부로 누설되어 버린다(예를 들면 J.V.Knuuttila, J.Koskela, P.T.Tikka, and M.M.Salomaa, 1999 IEEE Ultrasonics Sympo., p83을 참조).

이렇게 해서 탄성표면파 공진자의 외부로 누설된 탄성표면파가, 상술한 바와 같은 문제를 일으키는 것이다. 듀플렉서에 있어서, 이러한 누설은, 종래에는 문제로 되어 있지 않았지만, 최근의 특성에 대한 엄격한 요구에 의해 문제로 되어 온 것이다.

[특허문헌1]

일본 실용신안 출원 공개평 6-9229호 공보

[비특허문헌1]

마츠다 사토시, 사이토 야스유키, 카와우치 오사무, 미야모토 아키라 타다시, 「탄성파 관측에 의한 SAW 탄성표면파 소자 특성의 개선」, 제 33회 EM 심포지엄 예고집, 2004년 5월 20일, p.77-82

→J.Tsutsumi, S.Inoue, and Y. Iwamoto," Extremly Low-Loss SAW Filter and Its Application to Antenna Duplexer for The 1.9GHz PCS Full-Band", Proc. IEEE International Frequency Control Sympo. pp. 861-867, (2003)

[비특허문헌2]

J.V.Knuuttila, J.Koskela, P.T.Tikka, and M.M.Salomaa, 1999 IEEE Ultrasonics Sympo., p83

본 발명의 목적은, 탄성표면파의 탄성표면파 공진자 외부로의 누설을 막음으로써, 고Q의 탄성표면파 공진자를 실현하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 본 발명의 탄성표면파 공진자를 이용함으로써, 소형이며, 동시에, 저삽입손실인 탄성표면파 필터를 실현하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 본 발명의 탄성표면파 공진자를 이용함으로써, 소형이며, 동시에, 아이솔레이션 특성이 뛰어나고, 저삽입손실이며, 또한, 내전력성도 뛰어난 탄성표면파 듀플렉서를 실현하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 이러한 본 발명의 탄성표면파 공진자나 탄성표면파 필터나 탄성표면파 듀플렉서를 이용함으로써, 보다 저소비 전력이며, 통화 품질이 양호한 통신장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 탄성표면파 공진자는, 압전기판과, 상기 압전기판 위에 형성되고, 버스바 전극을 갖는 IDT전극과, 상기 압전기판 위에 형성되며, 상기 IDT전극의 탄성표면파의 주 전파방향의 양단에 인접해서 배치된 반사기 전극과, 상기 압전기판 위에 형성되고, 반복 형성된 전극을 가지고, 상기 반사기 전극의 외측의 위치로서, 상기 IDT전극의 버스바 전극을 가상적으로 연장한 직선상에 배치된 보조 반사기 전극를 구비하고 있다.

이 구조의 탄성표면파 공진자에 의하면, 상기 IDT전극의 탄성표면파의 주 전파방향 이외의 방향으로 누설되는 탄성표면파나, 상기 버스바 전극으로부터 누설되는 탄성표면파를, 상기 보조 반사기 전극에 의해 반사시켜, 상기 탄성표면파 공진자 내에 가둘 수 있기 때문에, 탄성표면파의 누설손실이 적은, 고Q인 탄성표면파 공진자를 실현할 수 있다.

상기 보조 반사기 전극은, 상기 반복 형성된 전극의 반복 방향(도 1, 도 11에 나타내어지는 (G))이, 상기 IDT전극을 향하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

특히, 상기 보조 반사기 전극의 상기 반복 형성된 전극의 반복 방향과, 상기IDT전극의 전극지의 반복 방향이 이루는 각도(θ)가 0도를 넘고, 20도 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 IDT전극 1개당 상기 보조 반사기 전극의 수는 한정되지 않지만, 예를 들면, 상기 반사기 전극의 경사 외측의 4개소의 위치에 배치되어 있어도 좋다.

또한, 상기 보조 반사기 전극이 2개의 버스바 전극을 가지고, 상기 보조 반사기 전극의 상기 반복 형성된 전극의 양단부가, 상기 버스바 전극에 접속되어 있 는, 이른바 사다리형 전극이여도 좋다.

또한, 상기 보조 반사기 전극은, 상기 반복 형성된 전극의 편단부가 전기적으로 개방된 형상을 갖는 즐치형의 전극이여도 좋다.

또한, 상기 보조 반사기 전극은, 상기 반복 형성된 전극의 양단부가 전기적으로 개방(open)된 전극이여도 좋다.

또한, 상기 보조 반사기 전극은, 2개의 버스바 전극을 가지고, 상기 버스바 전극으로부터 대략 직각방향으로 연장되는 전극지를 맞물리게 한 형상을 갖는 IDT형의 전극이여도 상관없다.

또한, 상기 구성에 있어서, 상기 보조 반사기 전극의 피치를 상기 반사기 전극의 피치와 다르도록 할 수 있다. 이것에 의해, 상기 보조 반사기 전극을, 상기 반사기 전극과는 다른 파장으로 반사 효율이 높아지도록 설계할 수 있기 때문에, 상기 반사기 전극에서 반사되지 않았던 파장의 탄성표면파이여도 보조 반사기 전극에서 효율적으로 반사시키도록 할 수 있어, 탄성표면파 공진자의 외측에 탄성표면파가 누설되는 것을, 한층 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 탄성표면파 공진자에 의하면, 상기 보조 반사기 전극의 피치를 상기 IDT전극의 피치와 다르도록 할 수 있다. 「피치」란, 1개의 전극지와 그것에 인접하는 전극지의 중심간 거리를 말한다. 이렇게 함으로써, 보조 반사기 전극과 IDT전극 사이에서 발생하는 불필요한 공진을 억제하는 것이 가능해져, 스퓨리어스 공진이 적은 탄성표면파 공진자를 실현할 수 있다.

또한, 상기 반사기 전극의 외측으로서 2개의 보조 반사기 전극 사이에, 제 2의 보조 반사기 전극이 형성되어 있음으로써, 상기 반사기에 의해 완전히 반사되 지 않았던 탄성표면파를 반사시켜, 탄성표면파 공진자 내에 가둘 수 있다. 이것에 의해, 보다 탄성표면파의 누설손실이 적은 고Q인 탄성표면파 공진자를 실현할 수 있다.

또한, 상기 제 2의 보조 반사기 전극과 상기 보조 반사기 전극이 접속되어 일체로 형성되어 있음으로써, 상기 제 2의 보조 반사기 전극과 상기 보조 반사기 전극 사이를 누설하는 탄성표면파를 더욱 반사시켜, 탄성표면파 공진자 내에 가둘 수 있고, 또한 고Q인 탄성표면파 공진자를 실현할 수 있다. 또한 상기 제 2의 보조 반사기 전극과 상기 보조 반사기 전극의 전위를 같게 할 수 있기 때문에, 압전기판이 가지는 초전성에 의해 전위가 다른 부분 사이에서 발생하는 경우가 있는 스파크에 의한 미세전극의 파괴를 방지할 수 있고, 동시에 고Q인 탄성표면파 공진자를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 탄성표면파 공진자를 이용한 탄성표면파 필터에 의하면, 고Q인 탄성표면파 공진자를 구비하고 있음으로써, 삽입손실이 작은 탄성표면파 필터를 실현할 수 있다. 또한, 송신필터로부터 누설된 탄성표면파가 수신필터에 결합하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 송신필터부와 수신필터부를 1개의 압전기판에 실장할 수 있으므로 소형화할 수 있다.

또한, 본 발명의 탄성표면파 공진자를 이용한 탄성표면파 듀플렉서에 의하면, 압전기판 위에 송신용 필터 영역 및 수신용 필터 영역을 구비하고, 상기 기재된 탄성표면파 공진자를 상기 송신용 필터 영역 또는 상기 수신용 필터 영역의 적어도 한쪽에 설치하고 있음으로써, 소형이면서 아이솔레이션 특성이 뛰어나며, 삽입손실이 작고, 또한 이 때문에, 내전력성이 뛰어난 탄성표면파 듀플렉서를 실현할 수 있다.

그리고, 본 발명의 탄성표면파 듀플렉서를 구비한 본 발명의 통신장치에 의하면, 필터가 저삽입손실인 것에 의해, 같은 출력 파워를 얻기 위해 필요한 입력 파워를 저감할 수 있기 때문에, 파워앰프의 소비 전력을 삭감할 수 있고, 따라서 소비 전력을 억제한 통신장치를 실현할 수 있다. 또한, 이 탄성표면파 듀플렉서는 소형이기 때문에 다른 부품의 실장 면적을 확보할 수 있고, 이 때문에, 고기능인 통신장치를 실현할 수 있다. 또한 높은 아이솔레이션 특성 때문에, 높은 통화 품질을 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서의 상술의, 또는 또 다른 이점, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조해서 다음에 기술하는 실시형태의 설명에 의해 밝혀진다.

이하, 본 발명의 탄성표면파 소자의 실시형태의 예에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면에 있어서 같은 개소에는 같은 부호를 붙이는 것으로 한다. 또한, 각 전극의 크기나 전극간의 거리 등, 혹은 전극지의 개수나 간격 등에 대해서는, 설명을 위해서 모식적으로 도면에 나타낸 것이므로, 이들에 한정되는 것은 아니다.

도 1에 탄성표면파 공진자의 평면도를 나타낸다.

이 탄성표면파 공진자는, 압전기판(도 2의 "19" 참조)의 일주면에, 금속박막으로 이루어지는 복수의 전극을 형성한 소자이다. 형성되어 있는 전극은, IDT전극 (1), 반사기 전극(2), 및 보조 반사기 전극(3) 등이다.

IDT전극(1)은, 탄성표면파의 주 전파방향(F)으로 평행하게 연장되는 2개의 버스바 전극(12a) 및 각 버스바 전극(12a)으로부터 내측 방향으로 직각으로 연장되어 형성된, 서로 맞물리는 전극지(13)를 갖는다.

반사기 전극(2)은, IDT전극(1)의 주 전파방향(F)의 양단에 인접해서 배치되어 있다. 반사기 전극(2)은, 평행으로 연장되는 2개의 버스바 전극(12b)과, 각 버스바 전극(12b)으로부터 내측 방향으로 직각으로 연장되어 형성된 그레이팅 전극(14a)을 구비하고 있다. 그레이팅 전극(14a)은, 마주보는 버스바 전극(12b)에도 접속되고, 단락되어 있는 점에서, 마주보는 버스바 전극(12b)에 접속되어 있지 않은 전극지(13)와 다르다.

보조 반사기 전극(3)은, 반사기 전극(2)의 IDT전극(1)과 인접하고 있지 않은 측, 즉, 반사기 전극(2)의 외측의 4개소의 위치에, 4개 배치되어 있다. 이들 4개소의 위치는, IDT전극(1)의 2개의 버스바 전극(12a)을 각각 가상적으로 연장한 직선(H)상이다. 보조 반사기 전극(3)도, 반사기 전극(2)과 마찬가지로, 단락된 그레이팅 전극(14b)을 구비하고 있다.

또한, 보조 반사기 전극(3)의 설치 위치는 반사기 전극(2)의 외측의 4개소에 한정되는 것은 아니다. 상기 4개소 중, 1개소에만 설치해도 좋고, 2개소 또는 3개소에 설치해도 좋다. 1~3개소에 설치해도, 탄성표면파의 외부로의 누설을 막아, Q 를 높인다는 본 발명의 효과를 달성할 수 있다.

보조 반사기 전극(3)은, 모두, 그레이팅 전극(14b)의 반복 방향(이하 「보조 반사기 전극(3)의 방향(G)」이라고 한다)이 IDT전극(1)을 향하도록 경사해서 배치되어 있다. 즉, IDT전극(1)으로부터 보면, 4개의 보조 반사기 전극(3)은, 각각 외측으로 넓어지는 방향으로 배치되어 있다. 그 경사각을 (θ)으로 도면에 나타내고 있다.

보조 반사기 전극(3)이 없는 종래의 구조(도 32)에서는, 반사기 전극(2)으로부터도 외측에 누설되는 탄성표면파가 존재한다. 이것은, 반사기 전극(2)은 단일의 전극 피치에 의해 구성되어 있기 때문에, 이 피치에서 반사되는 파장 이외의 파장인 탄성표면파가 누설되기 때문이다.

또한, IDT전극(1)의 버스바 전극(12a)으로부터, 탄성표면파가 누설되는 경우가 있지만, 그 누설된 탄성표면파가 반사기 전극(2)의 버스바 전극(12b)으로부터의 전파 모드와 결합하면, 결국, 버스바 전극(12b)의 단부로부터 탄성표면파가 누설되는 것으로 된다.

그래서, 도 1과 같이 보조 반사기 전극(3)을 형성함으로써, 이러한 누설되는 주 전파방향(F)으로부터 경사(θ) 방향으로 누설되는 누설 탄성표면파를 반사시켜, 그 누설되는 에너지를 저감할 수 있다.

따라서, 탄성표면파 공진자의 Q값을 보다 높게 할 수 있어, 탄성표면파 필터의 삽입손실 개선, 탄성표면파 듀플렉서의 아이솔레이션 개선 등의 효과를 얻을 수 있다.

도 2는, 도 1의 구조의 탄성표면파 공진자를 이용한 송신용 필터, 수신용 필터를 동일 압전기판(19) 위에 형성한 탄성표면파 듀플렉서의 윗면 모식도이다. 도 2 중, 상반분이 송신용 필터 영역, 하반분이 수신용 필터 영역을 나타낸다.

송신용 필터의 입력단자(15)로부터 들어간 신호는, 래더형으로 조합된 3개의 직렬 탄성표면파 공진자와 2개의 병렬 탄성표면파 공진자를 통하여 출력단자(16)로부터 출력된다.

또한, 수신용 필터의 입력단자(17)로부터 들어간 신호는, 래더형으로 교대로 조합된 2개의 직렬 탄성표면파 공진자와 3개의 병렬 탄성표면파 공진자를 통하여 출력단자(18)로부터 출력된다.

또한, 송신측 및 수신용 필터의 각각의 탄성표면파 공진자에는, 상기 보조 반사기 전극(3)이 부가되어 있어, 주 전파방향(F)으로부터 경사 방향으로 누설되는 탄성표면파가 저감되는 구조로 되어 있다.

또한, 압전기판(19)에는 환형상 전극(14)이 설치되어 있지만, 이 환형상 전극(14)은 압전기판(19)을 실장용 기판(도면에 나타내지 않음)에 플립칩 실장으로 기밀봉지하기 위한 것이다. 이 환형상 전극(14)이 존재하고 있어도, 탄성표면파 공진자로부터 누설된 탄성표면파의 전파가 대부분 방해되지 않는 것이 실험에 의해 알 수 있다.

도 2의 구조에 있어서, 특히, 송신용 필터를 구성하는 탄성표면파 공진자 중 직렬 탄성표면파 공진자에, 본 발명의 구성을 이용하면 효과가 높다.

이것은, 송신용 필터에 인가된 대전력 신호는 직렬 탄성표면파 공진자를 투과하지만, 이 때에 여진된 강한 강도의 탄성표면파를 본 발명에 의해 효율적으로 가둘 수 있기 때문이다.

한편, 수신용 필터의 병렬 탄성표면파 공진자에 본 발명의 탄성표면파 공진자를 이용한 경우, 송신용 필터의 직렬 탄성표면파 공진자로부터 누설된 탄성표면파가, 수신용 필터의 병렬 탄성표면파 공진자에 이용한 상기 보조 반사기 전극(3)에 의해 반사된다. 이 결과, 수신용 필터의 병렬 탄성표면파 공진자를 구성하는 IDT전극(1)에서 수신되기 어려워지기 때문에, 아이솔레이션 개선의 효과가 있다.

또한, 보조 반사기 전극(3)의 그레이팅 전극(14b)의 피치를, 반사기 전극(2)의 그레이팅 전극(14a)의 피치와 다르게 할 수도 있다.

예를 들면, 송신용 필터에 사용하는 탄성표면파 공진자의 보조 반사기 전극(3)의 그레이팅 전극(14b)의 피치를, 수신용 필터에 사용하는 탄성표면파 공진자의 IDT전극(1)의 전극지(13)의 피치에 맞춤으로써, 수신 주파수 대역에서의 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있다. 이 이유는, 반사기 전극(2)에서 완전히 반사할 수 없었던 수신 주파수 대역의 파장인 탄성표면파가 보조 반사기 전극(3)에 의해 반사되어, 송신용 필터의 탄성표면파 공진자 내에 가둬져, 수신 주파수 대역에서의 탄성표면파가 누설되지 않게 되기 때문이다.

또한, 보조 반사기 전극(3)의 그레이팅 전극(14b)에 있어서 복수의 다른 피치를 혼재시켜 구성해도 좋다. 이렇게 함으로써, 특정의 주파수 대역 뿐만 아니라, 보다 넓은 대역에 있어서 탄성표면파 소자로부터 누설되는 탄성표면파를 억제할 수 있기 때문에, 탄성표면파 공진자의 Q가 향상된다. 이 경우, 복수의 피치의 공간적 배열 방향은 특별히 중요하지 않아 자유롭게 설정할 수 있다.

또한, 도 1 등에 있어서 상기 IDT전극(1)은, 한쪽의 버스바 전극(12a)에 형성된 전극지(13)의 선단과 마주보는 부위의 다른쪽의 버스바 전극(12a)에 짧은 더미전극(8)이 형성되어 있는 경우를 나타냈지만, 이렇게 함으로써, 보다 주 전파로의 전파 모드와 버스바 전극의 전파 모드를 결합하기 어렵게 할 수 있기 때문에, 탄성표면파 공진자의 주 전파로로부터 버스바 전극을 통해 외부로 누설되는 탄성표면파를 저감할 수 있어, 고Q의 탄성표면파 공진자로 할 수 있다. 그리고 이 탄성표면파 공진자를 이용하여 필터를 구성한 경우, 보다 저삽입손실인 필터로 할 수 있다. 또한 동일 기판 위에 송신용 필터 영역 및 수신용 필터 영역을 형성한 듀플렉서를 구성한 경우, 보다 아이솔레이션 특성이 뛰어난 것으로 된다.

또한, 도 1 등에서는 보조 반사기 전극(3)의 구조로서, 그레이팅 전극(14b)을 양단부에서 전기적으로 쇼트시킨 사다리형상의 전극(쇼트 반사기)을 이용했지만, 이러한 형태에 한정하지 않고, 예를 들면 양단부 또는 편단부를 전기적으로 개방한 형상(오픈 반사기)이여도 아이솔레이션 특성을 마찬가지로 향상시킬 수 있다.

도 3에 편단부를 전기적으로 개방한 오픈 반사기의 예를 나타내고, 도 4에 양단부를 전기적으로 개방한 오픈 반사기의 예를 나타낸다.

또한, 보조 반사기 전극(3)의 형상은, IDT전극과 같이 전극지가 교대로 맞물린 형상(IDT형 반사기)이여도 좋다. 이 구조는, 뒤에 도면을 이용하여 자세하게 설명한다.

또한, 보조 반사기 전극(3)의 형상은, 직선형상의 전극지로 이루어지는 그레이팅 전극이 아니라 일정한 곡률을 가진 원호, 혹은 굴곡 혹은 만곡한 형상, 또는 사다리꼴 등의 형상으로 구성한 그레이팅 전극으로 구성할 수도 있다. 이렇게 함으로써 광범위한 각도 범위에서 누설되는 탄성표면파를 반사할 수 있기 때문에, 보다 공진자의 Q값 향상, 필터의 삽입손실 개선, 듀플렉서의 아이솔레이션 개선 등의 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 탄성표면파 공진자에 있어서, 압전기판으로서는 탄탈산리튬 단결정이나 니오브산리튬 단결정이나 4붕산리튬 단결정 등을 이용할 수 있다.

또한, IDT전극, 반사기 전극 및 보조 반사기 전극에는, 알루미늄, 알루미늄합금, 구리, 구리합금, 금, 금합금, 탄탈, 탄탈합금, 또는 이들 재료로 이루어지는 층의 적층막이나 이들 재료와 티탄, 크롬 등의 재료로 이루어지는 층의 적층막을 이용할 수 있다. 이들 적층막의 성막방법으로서는, 스퍼터링법이나 전자빔 증착법을 이용할 수 있다.

이 IDT전극, 반사기 전극 및 보조 반사기 전극을 패터닝하는 방법으로서는, 전극막의 성막 후에 포토리소그래피를 행하고, 다음에 RIE(Reactive Ion Etching)나 웨트에칭을 행하는 방법이 있다. 또는, 전극막의 성막 전에 압전기판 위에 포토레지스트를 도포하고 포토리소그래피를 행하여 소정의 IDT전극이나 반사기 전극 등의 패턴을 형성한 후, 상기 알루미늄 등의 재료로 이루어지는 단층막 또는 적층막을 성막하고, 그 후 레지스트를 불필요한 부분에 성막된 단층막 또는 적층막마다 제거하는 리프트오프 프로세스를 행해도 좋다.

이하, 압전기판에 형성되는 탄성표면파 공진자의 전극형상의 변형예를 설명한다.

도 5에 나타내는 것처럼, 반사기 전극(2)의 IDT전극(1)과 반대측에 인접한 위치에, 그레이팅 전극(14c)을 갖는 제 2의 보조 반사기 전극(4)을 배치해도 좋다.

제 2의 보조 반사기 전극(4)에 의해, IDT전극(1)의 전극지와 대략 수직방향, 즉 상술한 바와 같은 탄성표면파의 주 전파방향(F)을 따라 전파되어, 제 1의 반사기(2)에서 완전히 반사할 수 없는 탄성표면파를 반사시킬 수 있다.

제 2의 보조 반사기 전극(4)의 그레이팅 전극(14c)의 피치는, 반사기 전극(2)의 그레이팅 전극(14a)의 피치와 다른 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 반사기 전극(2)에서 반사할 수 없었던 탄성표면파를 효율적으로 반사시킬 수 있다.

또한, 도 5에서는 제 2의 보조 반사기 전극(4)을 버스바 전극과 그레이팅 전극으로 이루어지는 사다리형 전극(쇼트 반사기)으로 나타냈지만, 버스바 전극과 전극지로 이루어지는 IDT전극(IDT형 반사기)에서도, 그레이팅 전극만(오픈 반사기)으로 이루어져도 상관없다.

또한, 이 제 2의 보조 반사기 전극(4)의 그레이팅 전극(14c)에 복수의 다른 피치를 혼재시켜 구성해도 좋다. 이렇게 함으로써, 특정의 주파수 대역 뿐만 아니라, 보다 넓은 대역에 있어서 탄성표면파 공진자로부터 누설되는 탄성표면파를 억제할 수 있기 때문에, 탄성표면파 공진자의 Q값이 향상된다. 이 경우, 복수의 피치의 공간적 배열 방향은 특별히 중요하지 않아 자유롭게 설정할 수 있다.

또한, 도 6에 나타내는 것처럼, 서로 인접하는 보조 반사기 전극(3)과 제 2의 보조 반사기 전극(4)을, 접속부(5)로 접속하여 일체로 형성해도 좋다. 이렇게 함으로써, 보조 반사기 전극(3)과 제 2의 보조 반사기 전극(4)의 전위를 같게 할 수 있기 때문에, 압전기판이 가지는 초전성에 의해 전위가 다른 부분 사이에서 발 생하는 스파크에 의한 미세전극의 파괴를 방지할 수 있고, 동시에 고Q인 탄성표면파 공진자를 실현할 수 있다.

또한, 보조 반사기 전극(3)과 제 2의 보조 반사기 전극(4)을 접속하여 일체로 형성하는 경우, 접속하는 구조가 여러가지 생각된다. 예를 들면 도 6에 나타내는 것처럼 원래 도 5에 있어서 마주보고 존재하고 있던 부분을 그대로 연장해서 접속할 수도 있다.

또한, 도 7에 나타내는 것처럼 보조 반사기 전극(3)의 그레이팅 전극(14b)과 제 2의 보조 반사기 전극(4)의 그레이팅 전극(14c)을 연장하여, 일체로 해도 좋다. 그 때, 그레이팅 전극을 단락하기 위한 반사기 버스바 전극(15)을 설치해도 좋고, 도 8에 나타내는 것처럼 설치하지 않아도 좋다.

또한, 도 9와 같이, 보조 반사기 전극(3)과 제 2의 보조 반사기 전극(4) 사이에 해당하는 영역에 그레이팅 전극(14d)을 설치한 구조로 해도 좋다. 이러한 구조로 함으로써, 더욱 보조 반사기 전극(3)과 제 2의 보조 반사기 전극(4) 사이를 누설하는 탄성표면파를 반사시켜, 탄성표면파 공진자 내에 가둘 수 있어, 더욱 고Q인 탄성표면파 공진자를 실현할 수 있다.

이상의 구조 중에서, 특히, 도 7에 나타낸 구조와 도 9의 구조는 각 방향에 대하여, 최적인 그레이팅 전극의 피치로 할 수 있기 때문에 유리하다.

또한, 제 2의 보조 반사기 전극(4)의 형상은, 직선형상의 전극지로 이루어지는 그레이팅 전극이 아니라 일정한 곡률을 가진 원호, 혹은 굴곡 혹은 만곡한 형상으로 구성한 그레이팅 전극으로 구성할 수도 있고, 이렇게 함으로써 광범위한 각도 범위에서 누설되는 탄성표면파를 반사시킬 수 있기 때문에, 보다 높은 탄성표면파 공진자의 Q값 개선, 필터의 삽입손실 개선, 듀플렉서의 아이솔레이션 개선 등의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 10에 나타내는 것처럼, 도 1에 나타낸 장방형의 외형형상을 갖는 반사기 전극(2)을 대신해서, 반사기 전극의 버스바 전극(12b)을 IDT전극(1)을 향하여 경사시키도록 하고, 반사기 전극의 그레이팅 전극(14a)의 단부를 굴곡시킨 형상의 반사기 전극(2')을 이용해도 좋다.

또한, 도 10에서는 반사기 전극(2')은 굴곡한 형상으로 나타냈지만, 매끄럽게 만곡한 형상이여도 좋다.

이러한 굴곡한 혹은 만곡한 형상으로 함으로써, IDT전극(1)으로부터 탄성표면파의 주 전파방향(F) 이외의 방향으로 누설되는 탄성표면파를, 굴곡 혹은 만곡한 형상의 반사기 전극(2')에 의해 반사할 수 있어, 보다 높은 효과를 얻을 수 있다.

도 11은, 도 1의 보조 반사기 전극(3)을 대신하여, 버스바 전극(12c) 및 전극지(13b)를 가지고, 전극지(13b)를 교대로 맞물리게 한 IDT형 보조 반사기 전극(3')을 배치한 예를 나타내는 평면도이다.

이들 IDT형 보조 반사기 전극(3')이 배치되어 있는 4개소의 위치는, IDT전극(1)의 버스바 전극(12a)을 가상적으로 연장한 직선상이다.

IDT형 보조 반사기 전극(3')은, 모두, 각각의 IDT형 보조 반사기 전극(3')의 반복 방향(이하 「IDT형 보조 반사기 전극(3')의 방향」이라고 한다)(G)이 IDT전극(1)을 향하도록 경사해서 배치되어 있다.

또한, IDT형 보조 반사기 전극(3')에는, 신호선이 접속되어 있지 않으므로, 그 자체에서 탄성표면파를 여진하는 일은 없다.

이 도 11에 나타낸 탄성표면파 공진자를 복수 이용해서 제작한 래더형 필터를 2개 압전기판(19) 위에 형성하여, 본 발명의 탄성표면파 소자인 탄성표면파 듀플렉서를 구성할 수 있다. 그 구조를 도 12에 나타낸다. 도 1의 보조 반사기 전극(3)을 대신해서, IDT형 보조 반사기 전극(3')을 배치하고 있는 부분이 다를 뿐이다.

또한, IDT형 보조 반사기 전극(3')의 전극지(13b)의 피치와, 반사기 전극(2)의 그레이팅 전극(14a)의 피치를 다르게 하도록 해도 좋다. 이렇게 하면, IDT형 보조 반사기 전극(3')을 반사기 전극(2)과는 다른 파장으로 반사 효율이 높아지도록 설계할 수 있기 때문에, 반사기 전극(2)에서 반사되지 않았던 파장의 탄성표면파이여도 IDT형 보조 반사기 전극(3')에서 효율적으로 반사시키도록 할 수 있어, 탄성표면파 공진자의 외측에 탄성표면파가 누설되는 것을 보다 억제할 수 있기 때문이다.

또한, IDT형 보조 반사기 전극(3')의 전극지(13b)의 피치와, IDT전극(1)의 전극지(13a)의 피치를 다르게 하도록 해도 좋다. 이것에 의해, IDT형 보조 반사기 전극(3')과 IDT전극(1) 사이에서 발생하는 불필요한 공진을 억제하는 것이 가능해져, 리플이 적은 탄성표면파 공진자를 실현할 수 있다.

또한, 도 12의 듀플렉서의 경우, 송신용 필터에 사용하는 탄성표면파 공진자의 IDT형 보조 반사기 전극(3')의 전극지(13b)의 피치를, 수신용 필터에 사용하는 탄성표면파 공진자의 IDT 전극(1)의 전극지(13a)의 피치에 맞추도록 하면, 수신 주파수 대역에서의 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있다. 이 이유는, 반사기 전극(2)에서 완전히 반사할 수 없었던 수신 주파수 대역의 파장인 탄성표면파가 IDT형 보조 반사기 전극(3')에 의해 반사되어 탄성표면파 소자 내에 가둬짐으로써, 송신용 필터의 탄성표면파 공진자로부터, 수신용 필터에 탄성표면파가 누설되지 않게 되기 때문이다.

또한, IDT형 보조 반사기 전극(3')의 전극지(13b)에 복수의 다른 피치를 혼재시켜 구성해도 좋다. 이렇게 함으로써, 특정의 주파수 대역 뿐만 아니라, 보다 넓은 대역에 있어서 탄성표면파 공진자로부터 누설되는 탄성표면파를 억제할 수 있기 때문에, 탄성표면파 공진자의 Q값이 향상된다. 이 경우, 복수의 피치의 공간적 배열 방향은 특별히 중요하지 않아 자유롭게 설정할 수 있다.

또한, IDT형 보조 반사기 전극(3')의 형상은, 직선형상의 전극지가 아니라 일정한 곡률을 가진 원호나, 굴곡 혹은 만곡한 형상, 또는 사다리꼴 등의 형상으로 구성한 전극지로 구성할 수도 있고, 이렇게 함으로써 광범위한 각도 범위에서 누설되는 탄성표면파를 반사시킬 수 있기 때문에, 보다 높은 탄성표면파 공진자의 Q값 개선, 필터의 삽입손실 개선, 듀플렉서의 아이솔레이션 개선 등의 효과를 얻을 수 있다.

또한, IDT형 보조 반사기 전극(3')에 있어서, 도 11에 나타낸 IDT전극(1)과 같이 더미전극(8)을 설치하거나, 전극지(13a)나 더미전극(8)의 길이를 장소에 따라 다르도록 하는 소위 아포다이즈를 행해도 좋다. 이렇게 함으로써 보다 광범위한 파장의 누설되는 탄성표면파를 반사하거나, 어떤 주파수에서의 반사 효율을 보다 향상시키거나 할 수 있기 때문에, 보다 높은 탄성표면파 공진자의 Q값 개선, 필터의 삽입손실 개선, 듀플렉서의 아이솔레이션 개선 등의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 2개의 근접하는 IDT형 보조 반사기 전극(3') 사이, 즉, 반사기 전극(2)의 양외측에 제 2의 보조 반사기 전극(4)을 배치해도 좋다. 도 13은, 제 2의 보조 반사기 전극(4)의 배치예를 나타내는 도이다.

이 제 2의 보조 반사기 전극(4)에 의해, 상술한 바와 같은 IDT 전극(1)의 전극지(13a)와 대략 수직방향으로 전파되어 반사기 전극(2)에서는 완전히 반사할 수 없는 탄성표면파를 반사시킬 수 있다.

또한, 제 2의 보조 반사기 전극(4)을 그레이팅 전극(14b)으로 한 경우, 그 피치는, 반사기 전극(2)의 그레이팅 전극(14a)의 피치와 달라도 좋은 것, IDT전극(IDT형 반사기)이여도 그레이팅 전극만(오픈 반사기)으로 이루어져도 좋은 것, 복수의 다른 피치를 혼재시켜 구성해도 좋은 것은, 이미 도 5를 이용한 설명한 바와 같다.

또한, 서로 인접하는 IDT형 보조 반사기 전극(3')과 제 2의 보조 반사기 전극(4)을 접속해서 일체로 형성해도 좋다.

예를 들면 도 14에 나타내는 것처럼, IDT형 보조 반사기 전극(3')의 버스바 전극과 제 2의 보조 반사기 전극(4)의 버스바 전극을 그대로 연장한 영역에 접속부(5a)를 설치하여 접속할 수 있다.

또한, 도 15에 나타내는 것처럼 IDT형 보조 반사기 전극(3')의 전극지(13b)에 접촉할 때까지, 제 2의 보조 반사기 전극(4)의 그레이팅 전극(14b)을 연장한 영역(5b)을 형성하여, 그들을 일체로 해도 좋다. 그 때, 그레이팅 전극(14b)을 단락하는 버스바 전극(25)을 설치해도 좋고, 도 16에 나타내는 것처럼 설치하지 않아도 좋다.

또한, 도 17과 같이, 도 13의 IDT형 보조 반사기 전극(3')과 제 2의 보조 반사기 전극(4) 사이에 해당하는 영역(5d)에 또한 그레이팅 전극(14c)을 설치한 구조로 해도 좋다. 그레이팅 전극(14c)을 대신해서 IDT전극을 설치한 구조로 해도 좋다.

이러한 구조로 함으로써, 또한 도 13의 IDT형 보조 반사기 전극(3')과 제 2의 보조 반사기 전극(4) 사이를 누설하는 탄성표면파를 반사하여, 탄성표면파 공진자 내에 가둘 수 있어, 더욱 고Q인 탄성표면파 공진자를 실현할 수 있다.

이러한 구조 중에서, 도 15에 나타낸 구조와 도 17의 구조는 각 방향에 대하여, 최적인 그레이팅 전극의 피치로 할 수 있기 때문에 유리하다.

또한, 제 2의 보조 반사기 전극(4)의 형상은, 직선형상의 전극지가 아니라 일정한 곡률을 가진 원호나, 굴곡 혹은 만곡한 형상, 또는 사다리꼴 등의 형상으로 구성한 전극지로 구성할 수도 있고, 이렇게 함으로써 광범위한 각도 범위에서 누설되는 탄성표면파를 반사할 수 있기 때문에, 보다 높은 탄성표면파 공진자의 Q값 개선, 필터의 삽입손실 개선, 듀플렉서의 아이솔레이션 개선 등의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 11에 나타낸 직방체의 외형형상을 갖는 반사기 전극(2)을 대신하여, 도 10에 나타낸 것과 마찬가지로, 반사기 전극(2)의 버스바 전극(12b)의 부분을, IDT전극(1)을 향하여 경사시키도록, 반사기 전극의 그레이팅 전극(14a)의 단부를 굴곡시킨 형상의 반사기 전극을 이용해도 좋다.

이상 설명을 행한, 본 발명의 탄성표면파 공진자 또는 탄성표면파 소자는, 삽입손실이 양호한 통과대역 내 특성을 갖는 것이므로, 이들을, 통신장치에 적용할 수 있다.

즉, 수신회로 또는 송신회로의 한쪽 또는 양쪽을 구비하는 통신장치에 있어서, 본 발명의 탄성표면파 공진자 또는 탄성표면파 소자를, 밴드패스 필터나 듀플렉서에 탑재할 수 있다.

상기 송신회로는, 송신신호를 믹서로 캐리어 주파수에 맞춰, 불필요한 신호를 밴드패스 필터로 감쇠시키고, 그 후, 파워앰프로 송신신호를 증폭하여, 듀플렉서를 통해 안테나로부터 송신하는 회로이다.

상기 수신회로는, 수신신호를 안테나로 수신하여, 듀플렉서를 통과한 수신신호를 로우 노이즈 앰프로 증폭하고, 그 후, 밴드패스 필터로 불필요한 신호를 감쇠하고, 믹서로 캐리어 주파수로부터 신호를 분리하여, 이 신호를 꺼내는 회로이다.

상기 듀플렉서나 밴드패스 필터가 구성된 통신장치는, 필터가 저삽입손실인 것에 의해, 같은 출력 파워를 얻기 위해 필요한 입력 파워를 저감할 수 있다. 이 때문에, 파워앰프의 소비 전력을 삭감할 수 있고, 따라서 소비 전력을 억제한 통신장치를 실현할 수 있다.

또한, 압전기판 위에 송신용 필터 영역 및 수신용 필터 영역을 구비하는 본 발명의 탄성표면파 듀플렉서를 이용함으로써, 상기 탄성표면파 듀플렉서는 소형이기 때문에 다른 부품의 실장 면적을 확보할 수 있고, 이 때문에, 소형이며 고기능인 통신장치를 실현할 수 있다. 또한 높은 아이솔레이션 특성 때문에, 높은 통화 품질을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태는 상술의 예에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러가지 변경을 추가할 수 있다.

예를 들면, 도 18에 나타내는 것처럼, 또한 버스바 전극(12a)이나 반사기 전극(2)의 버스바 전극(12b) 위에 후막부(6)를 설치해도 좋다. 이렇게 함으로써, 주 전파로와 버스바 전극의 모드가 결합하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 보다 탄성표면파의 누설에 의한 손실을 억제할 수 있다. 또한, 도 18에서는 전극지(13) 및 반사기 전극(2)의 그레이팅 전극을 사이에 두고 상하대칭으로 후막부(6)를 설치한 형상을 나타냈지만, 형상은 상하로 달라도 상관없다.

또한, IDT전극의 외형은, 도 1, 도 11 등에 나타낸 장방형이 아니라, 예를 들면 삼각형, 마름모꼴, 사다리꼴 등의 형상으로 아포다이즈되어 있어도 상관없다.

또한 반사기 전극의 그레이팅 전극 영역의 형상도, 삼각형, 마름모꼴, 사다리꼴 등이여도 상관없다.

또한, 보조 반사기 전극의 위치에 대해서는, 반사기 전극의 IDT전극과 인접하고 있지 않은 측의 버스바 전극을 가상적으로 연장한 직선상에 배치하면 좋고, 경사 각도(θ)에 대해서는 0°를 넘고, 20°이하이면 효과가 있지만, 효과가 있는 각도는, 기판 방위, IDT전극 막두께, 전극지(13)의 피치 등에 의존하는 파라미터이므로, 이 범위에 한정되는 것은 아니다.

또한, 래더형 필터의 경우에 대해서 설명했지만, DMS형 필터, 트랜스버설형 필터, IIDT형 필터 등, 탄성표면파를 다루는 탄성표면파 소자이면 본 발명의 적용이 있다.

[실시예]

우선, 38.7°Y 컷 X 전파 탄탈산리튬 단결정기판으로 이루어지는 압전기판(기판 두께는 250㎛)의 한쪽 주면에, 스퍼터링법이 의해 기판측으로부터 Ti/Al-1질량% Cu/Ti/Al-1질량%Cu로 이루어지는 4층의 하지도체막을 성막했다. 막두께는 각각 6nm/104nm/6nm/104nm이다.

다음에, 이 하지도체막을 포토리소그래피와 RIE에 의해 패터닝하고, 각각 전극지 및 버스바 전극을 갖는 IDT전극과, 반사기 전극, 보조 반사전극을 구비하는 탄성표면파 공진자를 복수 가지고, 그들을 래더형으로 접속하여, 입출력 전극을 갖는, 도 2, 도 12에 나타낸 본 발명의 탄성표면파 듀플렉서를 제작했다. 이 때의 에칭가스에는 BCl₃ 및 Cl₂의 혼합가스를 이용했다. 전극지의 선폭 및 서로 이웃하는 전극지간의 거리는 어느 쪽이나 약 0.5㎛이다.

또한, 종래 구조의 비교예로서 도 19에 나타낸 구조의 탄성표면파 듀플렉서에 대해서도 동시에 제작했다.

다음에, 입력단자(15, 17) 및 출력단자(16, 18) 및 환형상도체(14) 위에 새로운 Cr/Ni/Au로 이루어지는 도체층을 적층하여, 입력단자(15, 17)의 위 및 출력단자(16, 18) 위에 각각 입력패드 및 출력패드를 형성했다.

이 새로운 도체층의 두께는 각각 10nm/1000nm/100nm이다. 그리고 기판을 다이싱하여 각 칩에 분할했다.

다음에, 본 발명의 실시예의 탄성표면파 듀플렉서 및 비교예의 탄성표면파 듀플렉서를, 각각 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)기판으로 이루어지는 실장용 기체 위에 한쪽 주면을 대면시켜 실장했다.

여기에서, LTCC기판은, 압전기판(19)의 한쪽 주면에 형성한 환형상 도체(14)에 대응하는 기체측 환형상 도체 및 탄성표면파 듀플렉서의 입출력 패드와 접속되는 패드전극을 가지고 있고, 미리 이들 기체측 환형상 도체 및 패드전극에는 땜납을 인쇄해 두었다.

이것에 탄성표면파 듀플렉서를 실장하는 것에 있어서는, 이들 한다패턴에 일치하도록 탄성표면파 듀플렉서를 배치하여 초음파를 인가함으로써 가고정하고, 그 후, 가열하는 것에 의해 한다를 용융함으로써 환형상 도체(14)와 기체측 환형상 도체, 및 입출력 패드와 패드전극을 접속했다.

이것에 의해, 탄성표면파 듀플렉서의 각 IDT전극, 반사기 전극, 및 입출력 패드는, LTCC기판의 기체측 환형상 도체와 이것에 접속된 환형상 도체(14)에 의해 완전히 기밀봉지되었다.

또한, 이상의 탄성표면파 소자의 실장 공정은 질소 분위기하에서 행했다.

다음에, 탄성표면파 소자의 다른쪽 주면(이면)을 몰드수지로 보호하고, 최후에 LTCC기판을 각 탄성표면파 듀플렉서 사이에서 다이싱함으로써, 본 발명의 실시 예의 탄성표면파 듀플렉서 및 비교예의 탄성표면파 듀플렉서를 갖는 탄성표면파 소자를 얻었다.

(1) 보조 반사기 전극(3) (도 2)을 갖는 경우

도 20은, 도 2의 구조의 듀플렉서의 아이솔레이션 특성을 나타내는 그래프이다.

도 20의 그래프에 있어서, 가로축은 규격화한 주파수를, 세로축은 아이솔레이션(단위: dB)을 나타낸다. 점선의 특성곡선은 종래의 보조 반사기 전극(3)을 갖지 않는 도 19에 나타내는 종래의 탄성표면파 듀플렉서의 결과를 나타내고, 실선의 특성곡선은, 종래의 탄성표면파 듀플렉서에 대하여 보조 반사기 전극(3)을 부가한 경우의 본 발명의 실시예의 결과를 나타내고 있다.

도 20에 나타내는 결과로부터 알 수 있듯이, 이 본 발명의 실시예의 탄성표면파 듀플렉서는, 예를 들면 규격화 주파수 0.95에 있어서, 아이솔레이션 특성이 비교예의 것에 비해 최대로 5dB로, 큰 개선이 보여졌다.

비교예의 구성의 듀플렉서는, 송신용 필터를 구성하는 탄성표면파 공진자로부터는, 누설되어 전파되는 누설 탄성표면파가 존재하기 때문에, 양호한 특성이 얻어지지 않았던 것으로 생각된다.

도 21은, 본 발명의 탄성표면파 공진자를 이용하여 제작한 1단자쌍 탄성표면파 공진자의 임피던스 특성(실선)을, 종래의 탄성표면파 공진자에 의한 임피던스 특성(파선)과 비교한 예를 나타내는 그래프이다.

도 21에 있어서, 가로축은 임의의 주파수에서 규격화한 주파수를, 세로축은 임피던스의 절대값 │Z│(단위: Ω)를 나타낸다. 임피던스 │Z│의 피크 부분은, 반공진 저항이라고 한다.

도 21과 같이 본 발명에서는, 반공진 저항값(11)으로 불리는 피크값을 크게 하여, 고Q로 할 수 있다. 반공진 저항값(11)은, 래더형 필터를 구성한 경우, 통과대역 내의 삽입손실에 영향을 끼치는 파라미터로, 래더형 필터의 병렬 탄성표면파 공진자의 반공진 저항값(11)이 클수록 삽입손실을 저감할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 반공진 저항값(11)은 약 900Ω인 것에 대하여, 보조 반사기 전극(3)을 가지지 않는 종래의 반공진 저항값(10)은 840Ω이며, 본 발명에 의해 약 60Ω로 크게 개선되어 있다.

또한, 도 22는, 보조 반사기 전극(3)의 그레이팅 전극(14b)의 반복 방향(G)과, IDT전극(1)의 탄성표면파의 주 전파방향(F)이 이루는 각도(θ)(단위: °)를 가로축으로 한 경우의, 반공진 저항값(단위: Ω)을 세로축에 나타낸 도이다.

이 실험에서는 (θ)을 0°에서 20°까지 변화시킴으로써, 반공진 저항값이 약 62Ω 향상되는 것을 알 수 있었다.

또한, 보조 반사기 전극(3)의 방향(G)과, IDT전극(1)의 탄성표면파의 주 전파방향(F)이 이루는 각도는, 소정의 특성에 따라, 20°이상으로 해도 좋다.

또한, 도 23은 송신용 필터의 통과대역 내 특성의 확대도이다. 도 23에 있어서, 가로축은 임의의 주파수에서 규격화한 주파수를, 세로축은 감쇠량(단위: dB)을 나타내고 있다.

파라미터로서 보조 반사기 전극(3)의 방향(G)과, IDT전극(1)의 탄성표면파의 주 전파방향(F)이 이루는 각도(θ)(단위: °)를 취하고 있고, 파선은 5°, 일점쇄선은 10°, 점선은 15°, 실선은 20°를 나타내고 있다. 도 23에서는 (θ)가 20°인 경우가 가장 삽입손실이 개선되어, 5°의 경우에 비하면 약 0.1dB의 개선이 보여진다.

또한, 상술의 실시예에 있어서 설명한 것과 완전히 같은 방법으로, 보조 반사기 전극(3)의 그레이팅 전극(14b)의 피치와 IDT전극(1)의 전극지(13)의 피치를 다르게 한, 본 발명의 탄성표면파 공진자를 이용한 탄성표면파 듀플렉서를 제작하여, 상기의 평가를 행했다.

그 결과를 도 24에 나타낸다. 도 24는, 윗면 개략도는 도 2와 같지만, 보조 반사기 전극(3)의 그레이팅 전극(14b)의 피치가 IDT전극(1)의 전극지(13)의 피치와 다른 경우의 아이솔레이션 특성을 그래프로 나타낸 것이다.

도 24의 그래프에 있어서, 가로축은 규격화한 주파수를, 세로축은 아이솔레이션(단위: dB)을 나타낸다. 점선의 특성곡선은 종래의 보조 반사기 전극(3)을 갖지 않는 비교예의 결과를 나타내고, 파선 및 실선의 특성곡선은 각각, 종래의 탄성표면파 공진자에 대하여 그레이팅 전극(14b)의 피치가 IDT전극(1)의 전극지(13)의 피치와 동일한 보조 반사기 전극(3)을 갖는 경우와, 그레이팅 전극(14b)의 피치가 IDT전극(1)의 전극지(13)의 피치의 2배인 보조 반사기 전극(3)을 갖는 경우의 본 발명의 실시예의 결과를 나타내고 있다.

도 24에 나타내는 결과로부터 알 수 있듯이, 이 실시예의 탄성표면파 공진자는, 비교예의 것에 비해서 최대로 약 6dB로 큰 아이솔레이션 특성의 개선이 보여졌 다.

(2) IDT형 보조 반사기 전극(3')(도 12)을 갖는 경우

제작한 본 발명의 실시예와 비교예에 대해서, 그 아이솔레이션 특성을, 도 25에 그래프로 나타낸다.

도 25의 그래프에 있어서, 가로축은 규격화한 주파수를, 세로축은 아이솔레이션(단위: dB)을 나타낸다. 파선의 특성곡선은 종래의 IDT형 보조 반사기 전극(3')을 갖지 않는 도 19의 비교예의 결과를 나타내고, 실선의 특성곡선은, 종래의 탄성표면파 듀플렉서에 대하여 IDT형 보조 반사기 전극(3')을 부가한 경우의 본 발명의 실시예의 결과를 나타내고 있다.

도 25에 나타내는 결과로부터 알 수 있듯이, 이 실시예의 탄성표면파 듀플렉서는, 비교예의 경우에 비해 예를 들면 규격화 주파수 1.005에 있어서 약 9dB로 큰 아이솔레이션 특성의 개선이 보여졌다. 비교예의 듀플렉서는, 송신용 필터를 구성하는 탄성표면파 공진자로부터 누설되어 전파되는 누설 탄성표면파가 존재하기 때문에, 양호한 특성이 얻어지지 않았던 것으로 생각된다.

또한, 본 발명의 탄성표면파 공진자를 이용하여 제작한 1단자쌍 탄성표면파 공진자의 임피던스 특성(실선)을, 종래의 탄성표면파 공진자에 의한 임피던스 특성(파선)과 비교한 경우, 도 26에 나타낸 그래프가 얻어진다. 실선에 나타내는 것처럼, 반공진 저항값(11)으로 불리는 피크값을 크게 할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 반공진 저항값은 약 819Ω인 것에 대해서, 종래의 IDT형 보조 반사기 전극(3')을 가지지 않는 탄성표면파 공진자의 반공진 저항값(10)은 812Ω이며, 본 발명에 의해 약 7Ω 개선할 수 있다.

또한, 도 27은, IDT형 보조 반사기 전극(3')의 방향(G)과 IDT전극(1)의 탄성표면파의 주 전파방향(F)이 이루는 각도(θ)(단위: °)를 가로축으로 한 경우의, 반공진 저항값(단위: Ω)을 세로축에 나타낸 도이다.

실험에서는 (θ)을 0°~10° 변화시킴으로써, 반공진 저항값이 약 14Ω 향상되는 것을 알 수 있다. 또한, 각도(θ)를 10°전후로 한 경우, 가장 개선되는 것을 알 수 있다.

따라서, 반공진 저항값을 최적으로 한다는 관점으로부터 보면, IDT형 보조 반사기 전극의 방향(G)과, IDT전극(1)의 탄성표면파의 주 전파방향(F)이 이루는 각도(θ)로서는, 5°~10°의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, 이 각도가 10°보다 클 때에는, 반공진 저항값이 작아진다. 그러나, 도 29의 설명에서 후술하는 바와 같이, 아이솔레이션 특성은, 각도에 관계없이 향상된다.

또한, 도 28은, 도 12에서 나타낸 듀플렉서의 송신용 필터의 통과대역 내 특성을 나타내는 확대도이다.

도 28에 있어서, 가로축은 임의의 주파수에서 규격화한 주파수를, 세로축은 감쇠량(단위: dB)을 나타내고 있다.

파라미터로서 각도(θ)(단위: °)를 취하고 있고, 파선은 각도 θ= 0°의 그래프인 것에 대해서, 실선은, 각도(θ)가 10°인 경우를 나타내고 있다. 도 28에서는 θ=10°인 경우, 종래에 비해 약 0.1dB 삽입손실이 개선되는 것을 알 수 있다.

또한, IDT형 보조 반사기 전극의 위치에 대해서, 반사기 전극의 IDT전극과 인접하고 있지 않는 측의 버스바 전극을 가상적으로 연장한 직선상에 배치하고, 경사 각도(θ)를 바꾼 경우의, 아이솔레이션 특성에 끼치는 영향을 도 29의 그래프에 나타낸다.

파라미터로서 각도(θ)(단위: °)를 취하고, 가로축은 규격화한 주파수를, 세로축은 아이솔레이션(단위: dB)을 나타낸다.

IDT형 보조 반사기 전극의 경사 각도(θ)가 0°~20°의 범위에서 커짐에 따라, 넓은 주파수 범위에서 아이솔레이션 특성이 개선되고, (θ)가 20°인 경우, (θ)가 0°인 경우에 비해 최대로 약 2dB 정도의 개선이 보여졌다.

또한, 상술의 실시예에 있어서 설명한 것과 완전히 같은 방법으로, 1DT형 보조 반사기 전극(3')의 전극지(13b)의 피치와 IDT전극(1)의 전극지(13a)의 피치를 다르게 한 탄성표면파 듀플렉서를 제작하여, 상기의 평가를 행했다.

결과는 도 30에 나타내는 것처럼, IDT형 보조 반사기 전극(3')의 전극지(13b)의 피치를 IDT전극(1)의 전극지(13a)의 피치의 2배로 한 경우에, 송신용 필터의 통과대역 내에 해당하는 1.00의 주파수에 있어서, 종래에 비해 약 9dB 정도 아이솔레이션 특성이 개선되었다.

도 31은, 도 14에 나타낸 IDT형 보조 반사기 전극(3')과 제 2의 보조 반사기 전극(4)을 접속하여 일체로 형성하는 경우에 있어서의, 듀플렉서의 아이솔레이션 특성을 나타낸 그래프이다. 파선은 IDT형 보조 반사기 전극(3')과 제 2의 보조 반사기 전극(4)의 접속이 없는 도 13에 나타낸 구조의 경우이며, 실선은 IDT형 보조 반사기 전극(3')과 제 2의 보조 반사기 전극(4)의 접속이 있는 도 14에 나타낸 구조의 경우이다. 실선에서는, 접속이 없는 경우에 비하면, 규격화 주파수가 0.98~1.02의 넓은 범위에 걸쳐, 약 1dB 개선되는 것을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 보다 탄성표면파의 누설손실이 적은 고Q인 탄성표면파 공진자를 실현할 수 있다.

Claims (17)

1. 압전기판;

   상기 압전기판 위에 형성되고, 버스바 전극을 갖는 IDT전극;

   상기 압전기판 위에 형성되고, 상기 IDT전극의 탄성표면파의 주 전파방향의 양단에 인접하여 배치된 반사기 전극; 및

   상기 압전기판 위에 형성되며, 반복 형성된 전극을 가지고, 상기 반사기 전극의 외측의 위치로서, 상기 IDT전극의 버스바 전극을 가상적으로 연장한 직선상에 배치된 보조 반사기 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 공진자.
2. 제 1항에 있어서, 상기 보조 반사기 전극은 상기 반복 형성된 전극의 반복 방향이 상기 IDT전극을 향하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 공진자.
3. 제 1항에 있어서, 상기 보조 반사기 전극의 상기 반복 형성된 전극의 반복 방향과, 상기 IDT전극의 전극지의 반복 방향이 이루는 각도(θ)가 0도를 넘고, 20도 이하인 것을 특징으로 하는 탄성표면파 공진자.
4. 제 1항에 있어서, 상기 보조 반사기 전극이 상기 반사기 전극의 경사 외측의 4개소의 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 공진자.
5. 제 1항에 있어서, 상기 보조 반사기 전극의 상기 반복 형성된 전극의 양단부가 단락되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 공진자.
6. 제 1항에 있어서, 상기 보조 반사기 전극의 상기 반복 형성된 전극의 편단부가 전기적으로 개방된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 공진자.
7. 제 1항에 있어서, 상기 보조 반사기 전극의 상기 반복 형성된 전극의 양단부가 전기적으로 개방된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 공진자.
8. 제 1항에 있어서, 상기 보조 반사기 전극이 2개의 버스바 전극을 가지고, 상기 보조 반사기 전극은 상기 버스바 전극으로부터 대략 직각방향으로 연장되는 전극지를 맞물리게 한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 공진자.
9. 제 1항에 있어서, 상기 보조 반사기 전극의 상기 반복 형성된 전극의 피치가 상기 반사기 전극의 피치와 다른 것을 특징으로 하는 탄성표면파 공진자.
10. 제 1항에 있어서, 상기 보조 반사기 전극의 상기 반복 형성된 전극의 피치가 상기 IDT전극의 피치와 다른 것을 특징으로 하는 탄성표면파 공진자.
11. 제 4항에 있어서, 상기 반사기 전극의 외측의 위치에 형성된 2개의 보조 반사기 전극 사이에, 제 2의 보조 반사기 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 공진자.
12. 제 11항에 있어서, 상기 제 2의 보조 반사기 전극과 상기 보조 반사기 전극이 접속되어 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 공진자.
13. 압전기판 위에 제 1항에 기재된 탄성표면파 공진자를 복수 설치하여 형성된 것을 특징으로 하는 탄성표면파 필터.
14. 압전기판 위에 송신용 필터 영역 및 수신용 필터 영역을 구비하고,

    제 1항에 기재된 탄성표면파 공진자를 상기 송신용 필터 영역 또는 상기 수신용 필터 영역의 적어도 한쪽에 설치한 것을 특징으로 하는 탄성표면파 듀플렉서.
15. 제 1항에 기재된 탄성표면파 공진자를 탑재하고 있는 것을 특징으로 하는 통신장치
16. 제 13항에 기재된 탄성표면파 필터를 탑재하고 있는 것을 특징으로 하는 통신장치.
17. 제 14항에 기재된 탄성표면파 듀플렉서를 탑재하고 있는 것을 특징으로 하는 통신장치.

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