KR100904368B1

KR100904368B1 - 램파 디바이스

Info

Publication number: KR100904368B1
Application number: KR20087008990A
Authority: KR
Inventors: 타카시 오가미; 칸쇼 야마모토; 미치오 카도타
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2009-06-23
Also published as: US7535152B2; EP1947765A4; CN101292423A; EP1947765A1; JP4613960B2; EP1947765B1; CN101292423B; JPWO2007046236A1; US20080179989A1; KR20080063310A; WO2007046236A1

Abstract

램파를 이용한 디바이스로서, 소망하지 않는 모드에 의한 스퓨리어스를 효과적으로 억압하는 것이 가능하게 되어 있는 구조를 제공한다.

베이스 기판(2)과, 상기 베이스 기판(2)상에 형성되어 있고, 상기 베이스 기판(2)으로부터 띄워진 부분을 가지며, 상기 띄워진 부분이 베이스 기판(2)에 대향하고 있는 제1의 면(3a)과 반대측의 면인 제2의 면(3b)을 가지는 압전박막(3)과, 상기 압전박막(3)의 제1, 제2의 면의 적어도 한쪽에 배치된 IDT 전극(4)을 구비하고, 상기 압전박막(3)이 LiTaO₃ 또는 LiNbO₃으로 이루어지며, 상기 압전박막(3)의 c축이 상기 압전박막(3)의 제1, 제2의 면에 대한 법선과 거의 같은 방향으로 되어 있으면서, c축을 회전축으로 한 회전 쌍결정인 램파 디바이스(1).

램파 디바이스, 압전박막, IDT 전극, 쌍결정

Description

램파 디바이스{LAMB WAVE DEVICE}

본 발명은 압전박막 내를 전파하는 램파를 이용한 램파 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 공진자나 필터 등에 이용되는 램파 디바이스에 관한 것이다.

종래, 압전효과를 이용하여 여진(勵振)된 다양한 파(波)를 이용한 디바이스가 제안되어 이용되고 있다. 그 중에서도, 탄성체의 표면 부근에 에너지를 집중하여 전파하는 탄성 표면파를 이용한 디바이스가 공진자나 필터 등에 널리 이용되고 있다.

한편, 하기의 비특허문헌 1에는, 레일리파(Rayleigh wave)와는 달리, 탄성체를 전파하는 램파을 이용한 디바이스가 개시되어 있다. 램파는 벌크파의 1종으로서, 탄성파의 파장에 비하여 압전체의 두께가 동등 혹은 그 이하인 경우에는, 압전체의 양 주면(主面)에서 탄성파을 반사시키면서, 판상(板狀)의 압전체 내를 전파하는 판파(板波)라 칭해지고 있는 파의 1종이다. 판파로서는, 램파 이외에, SH파가 알려져 있다. 탄성파 소자 기술 핸드북(옴사, 1991년 발행)에 의하면, "SV파와 종파(縱波)(소밀파)가 판의 양면에서 모드 변화를 일으켜, 복잡하게 결합하여 램파라 불리우는 판파가 된다"는 취지가 기재되어 있다.

비특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 램파는 판상의 탄성체의 양면에서 탄성파를 반사시키면서, 판상의 압전체 내를 전파하기 때문에, 램파는 레일리파와 다른 성질을 가지고 있다. 램파에서는 속도 분산성이 존재하고, 2개의 표면을 사용하는 것이 가능하며, 레일리파를 이용한 경우보다도, 큰 전기기계 결합계수(K²)를 가질 가능성이 있다.

비특허문헌 1에서는, 90°회전 Y-X LiNbO₃으로 이루어지는 압전박막을 이용한 램파 디바이스가 개시되어 있다. 여기서는, 고음속으로 큰 전기기계 결합계수를 가지는 반대칭 모드인 A1 모드가 여진하는 것이 나타나 있다.

비특허문헌 1: 전자통신 학회 논문지' 85/5 Vol.J68-A No.5 제496페이지~제503페이지 "회전 Y컷트 X전파 LiNbO3 평판에 있어서의 램파 전파특성의 해석"

상술한 비특허문헌 1에 기재된 램파 디바이스에서는, 압전박막상에 IDT 전극을 형성한 구조에 있어서, 램파를 이용함으로써, 전기기계 결합계수를 높일 수 있는 가능성이 지적되어 있다. 그러나, 비특허문헌 1에 기재된 바와 같은 램파 디바이스를 실제로 제작한 경우, 고주파 영역에서 통과대역을 얻을 수 있지만, 통과대역 또는 감쇠대역에 소망하지 않는 스퓨리어스(spurious)가 나타나기 쉽다는 문제가 있는 것을 알 수 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 결점을 해소하고, 전기기계 결합계수를 높여 고대역화를 도모할 수 있을 뿐 아니라, 소망하지 않는 스퓨리어스의 영향을 억압하는 것이 가능하게 되어 있는 램파 디바이스를 제공하는 데 있다.

본 발명의 넓은 국면에 의하면, 베이스 기판과, 상기 베이스 기판상에 형성되어 있고, 상기 베이스 기판으로부터 띄워진 부분을 가지며, 상기 띄워진 부분이 베이스 기판에 대향하고 있는 제1의 면과 반대측의 면인 제2의 면을 가지는 압전박막과, 상기 압전박막의 제1, 제2의 면의 적어도 한쪽에 배치된 IDT 전극을 구비하는 램파 디바이스로서, 상기 압전박막이 LiTaO₃ 또는 LiNbO₃으로 이루어지고, 상기 압전박막의 c축이 상기 압전박막의 제1, 제2의 면에 대한 법선과 거의 같은 방향으로 되어 있으며, 상기 압전박막의 결정구조가 c축을 회전축으로 한 회전 쌍결정인 것을 특징으로 하는 램파 디바이스가 제공된다.

본 발명에 따른 램파 디바이스의 어느 특정의 국면에서는, 상기 압전박막이 LiNbO₃이며, 상기 IDT 전극이 Al 혹은 Al을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지고, 상기 IDT 전극의 두께를 h, 상기 압전박막의 막 두께를 d, 램파가 이용하는 모드의 파장을 λ로 했을 때에, h 및 d는 하기 Ⅰ~Ⅲ의 어느 한 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.

Ⅰ O.01≤h/d≤0.24이면서 0.090≤d/λ≤0.107

Ⅱ O.01≤h/d≤0.24이면서 0.133≤d/λ≤0.233

Ⅲ O.01≤h/d≤0.24이면서 0.257≤d/λ≤0.300

본 발명에 따른 램파 디바이스의 다른 특정의 국면에서는, 상기 압전박막이 LiTabO₃이며, 상기 IDT 전극이 Al 혹은 Al을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지고, 상기 IDT 전극의 두께를 h, 상기 압전박막의 막 두께를 d, 램파가 이용하는 모드의 파장을 λ로 했을 때에, h 및 d는 하기 Ⅳ~Ⅵ의 어느 한 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.

Ⅳ O.01≤h/d≤0.26이면서 0.093≤d/λ≤0.125

Ⅴ O.01≤h/d≤0.26이면서 0.141≤d/λ≤0.240

Ⅵ O.01≤h/d≤0.26이면서 0.260≤d/λ≤0.300

본 발명에 따른 램파 디바이스의 또 다른 특정의 국면에서는, 상기 IDT 전극은 압전박막의 제2의 면에 형성되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 램파 디바이스의 다른 특정의 국면에서는, 상기 IDT 전극은 압전박막의 제1의 면에 형성되어 있다.

<발명의 효과>

본 발명에 따른 램파 디바이스에서는, 압전박막이 LiTaO₃ 또는 LiNbO₃으로 이루어지고, 압전박막의 c축이 압전박막의 제1, 제2의 면에 대한 법선과 거의 같은 방향으로 되어 있으면서, 압전박막의 결정구조가 회전 쌍결정이기 때문에, 대칭 모드의 기본 모드(SO나 SH 모드)의 기본 모드(SHO)가 발생하지 않게 되어, 이들 모드에 근거하는 대역 외 스퓨리어스를 억제할 수 있다. 따라서, 주파수 특성이 뛰어난 램파 디바이스를 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 예를 들면 중심 주파수 2~10㎓, 비(比)대역폭 1~10%의 장치를 제공할 수 있다. 단, 본 발명에 따른 램파 디바이스는 대역 필터에 한정되지 않고, 공진자 등의 다양한 디바이스에 적용할 수 있다.

특히, 본 발명에 있어서, 압전박막이 LiNbO₃이며, IDT 전극이 Al 혹은 Al을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지고, h 및 d가 상기 Ⅰ~Ⅲ의 어느 한 조건을 만족하는 경우에는, 통과대역 근방에 있어서의 스퓨리어스 모드의 발생을 효과적으로 억압할 수 있으며, 그것에 의하여, 통과대역 내에 나타나는 리플 및 대역 근방의 스퓨리어스 응답을 억압할 수 있다.

또한, 압전박막이 LiTaO₃이며, IDT 전극이 Al 혹은 Al을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지고, h 및 d는 상기 Ⅳ~Ⅵ의 어느 한 조건을 만족하는 경우에도, 마찬가지로, 통과대역 근방에 있어서의 스퓨리어스 모드의 발생을 억압할 수 있으며, 그것에 의하여, 통과대역 내에 있어서의 리플 및 대역 근방의 스퓨리어스 응답을 효과적으로 억압할 수 있다.

IDT 전극이 압전박막의 베이스 기판에 대향하고 있는 측과는 반대측의 면인 제2의 면에 형성되어 있는 경우에는, IDT 전극을 베이스 기판상에 마련된 압전박막의 제2의 면에 용이하게 형성할 수 있으므로, 램파 디바이스를 제공하는 것이 가능해진다.

단, IDT 전극은 압전박막의 제1의 주면에 형성되어 있어도 되는데, 그 경우에는, IDT 전극이 베이스 기판과 대향하고 있어, 외부에 노출되어 있지 않으므로, 외장 케이스를 구성하고 있는 금속재료 등으로부터 생긴 금속분이 IDT 전극에 부착되기 어렵다. 따라서, 금속분 등의 부착에 의한 특성 불량을 억압할 수 있으면서, 내환경 특성이나 내습성이 뛰어난 램파 디바이스를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 램파 디바이스의 약도적 정면 단면도이다.

도 2는 ZnO 에피택셜(epitaxial)막상에 성막(成膜)된 LiNbO₃ 박막의 XRD 스펙트럼을 나타내는 도면이다.

도 3A는 실시형태의 램파 디바이스에 있어서의 LiNbO₃ 박막이 쌍결정구조를 가지고 있는 경우의 임피던스의 음속에 의한 변화를 실측한 결과를 나타내는 도면이다.

도 3B는 실시형태의 램파 디바이스에 있어서의 LiNbO₃ 박막이 쌍결정구조를 가지고 있는 경우의 임피던스의 음속에 의한 변화를 시뮬레이션에 의해 구한 결과를 나타내는 도면이다.

도 3C는 LiNbO₃ 박막이 단결정인 경우의 시뮬레이션에 의해 구해진 임피던스와 음속의 관계를 나타내는 도면이다.

도 4는 실시형태의 램파 디바이스에 있어서, LiNbO₃ 박막상에 IDT 전극을 Al로 구성하고, 전극의 두께(d)의 파장(λ)에 대한 비(d/λ)를 0.10으로 한 경우의 각 모드의 전기기계 결합계수(K²)의 h/d에 의한 변화를 나타내는 도면이다.

도 5는 h/d를 0.24로 고정하고, d/λ를 0.08~0.3의 범위로 변화시켰을 때의 램파의 각 모드의 전기기계 결합계수(K²)의 변화를 나타내는 도면이다.

도 6은 실시형태의 램파 디바이스에 있어서, LiTaO₃ 박막상에 IDT 전극을 Al로 구성하고, 전극의 두께(d)의 파장(λ)에 대한 비(d/λ)를 0.10으로 한 경우의 각 모드의 전기기계 결합계수(K²)의 h/d에 의한 변화를 나타내는 도면이다.

도 7은 실시형태의 램파 디바이스에 있어서, LiTaO₃ 박막상에 IDT 전극을 Al로 구성하고, 전극의 두께(d)의 파장(λ)에 대한 비(h/d)를 0.26으로 한 경우의 각 모드의 전기기계 결합계수(K²)의 d/λ에 의한 변화를 나타내는 도면이다.

<부호의 설명>

1: 램파 디바이스 2: 베이스 기판

3: 압전박막 3a: 제1의 면

3b: 제2의 면 4: IDT 전극

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써, 본 발명을 명백하게 한다.

(실험예 1)

도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 램파 디바이스를 설명하기 위한 모식적 정면 단면도이다. 램파 디바이스(1)는 베이스 기판(2)과 베이스 기판(2)상에 형성된 압전박막(3)을 가진다. 압전박막(3)은 베이스 기판(2)의 상면(2a)상에 형성되 어 있는데, 압전박막(3)의 일부가 베이스 기판(2)의 상면(2a)으로부터 띄워져 있다. 이 띄워져 있는 부분에 있어서, 압전박막(3)의 제1의 면(3a)이 베이스 기판(2)의 상면(2a)과 갭을 두고 대향되어 있으며, 제1의 면(3a)과는 반대측의 면인 외측의 면인 제2의 면(3b)상에 IDT 전극(4)이 형성되어 있다. IDT 전극(4)은 소망의 공진자나 필터를 구성하기 위해 마련되어져 있다.

본 실시형태에서는, 베이스 기판(2)은 LiNbO₃ 단결정 기판에 의해 구성되어 있다. 또한, 상기 압전박막(3)은 LiNbO₃ 박막으로 이루어지고, 상기 압전박막(3)의 c축이 압전박막(3)의 제1, 제2의 면(3a,3b)에 대한 법선과 거의 같은 방향으로 되어 있으면서, 압전박막(3)의 결정구조는 c축을 회전축으로 한 회전 쌍결정이다.

본 실시형태의 램파 디바이스(1)의 제조방법을 설명함으로써, 상기 구조를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

우선, 베이스 기판(2)상에, 스퍼터링 등의 일반적인 성막방법에 의해, c축이 베이스 기판(2)의 상면(2a)에 수직방향이 되도록 하지층으로서의 ZnO 에피택셜막이 형성된다.

베이스 기판(2)을 구성하는 재료는 c축이 베이스 기판(2)의 상면(2a)에 거의 수직인 방향이 되도록, 수직인 방향의 에피택셜막을 형성할 수 있는 한, 상기 재료에 한정되지 않는다. 예를 들면, 베이스 기판(2)은 LiTaO₃ 단결정이나 사파이어 등의 다른 압전 단결정에 의해 형성되어 있어도 된다.

다음으로 형성되는 압전박막(3)이 띄워진 부분의 평면형상에 따라 상기 하지 층으로서의 ZnO 에피택셜막을 패터닝(patterning)한 후, CVD 성막장치를 이용하여 압전박막(3)이 형성된다. 압전박막(3)은 본 실시형태에서는, LiNbO₃ 박막에 의해 형성되어 있다. 또한, LiNbO₃ 박막을 대신하여 LiTaO₃ 박막이 형성되어도 된다.

상기 압전박막(3)은 상기와 같이 하여 형성된 하지층으로서의 ZnO 에피택셜막상에 형성되므로, 압전박막(3)의 c축은 베이스 기판(2)의 상면(2a)에 수직인 방향이 되며, LiNbO₃으로 이루어지는 압전박막(3)은 쌍결정 에피택셜막이 된다.

본래, LiNbO₃ 단결정 혹은 LiTaO₃ 단결정은 c축을 중심으로 3회 회전 대칭성을 가지고 있는데, 압전박막(3)을 성막한 후, XRD에 의해 평가한 바, 도 2에 나타내는 결과가 얻어졌다. 즉, 도 2로부터 명백하듯이, 실제로 성막된 LiNbO₃막의 XRD 스펙트럼에서는, 6회 회전 대칭성을 가지는 것이 확인되었다. 그리고, 형성된 LiNbO₃막은 회전 쌍결정 에피택셜막인 것을 알 수 있었다.

하지인 ZnO 에피택셜막 자체는 6회 회전 대칭성을 가지고 있기 때문에, 그 위에 형성된 LiNbO₃ 혹은, LiTaO₃은 2가지의 배향방향을 취할 수 있다고 생각된다. LiNbO₃ 박막 혹은 LiTaO₃ 박막이 회전 쌍결정 에피택셜막이 될 수 있는 한, 하지층으로서 이용하는 재료는 ZnO에 한정되지 않고, Cu나 Pt와 같은 금속의 에피택셜막이어도 된다.

다음으로, Ar 이온 밀링(milling)이나 반응성 이온 에칭과 같은 드라이 프로 세스에 의해, 상기 LiNbO₃ 박막 혹은 LiTaO₃ 박막에 에칭 홀을 형성한다. 그 후, 포토리소그래피(photolithography) 및 성막법을 이용하여 IDT 전극(4)을 형성한다. 다음으로, 상기 하지층의 ZnO 에피택셜막을 산에 의한 에칭에 의해 제거하고, 그것에 의하여, 도 1에 나타나 있는 공극(A)이 형성된다.

상기와 같이 하여, 본 실시형태의 램파 디바이스(1)가 얻어지고 있다. 램파 디바이스(1)에 있어서의 LiNbO₃ 박막의 공진자의 임피던스와, 음속의 관계를 네트워크 애널라이저에 의해 측정하였다. 결과를 도 3A에 나타낸다.

또한, 도 3B는 상기 램파 디바이스(1)에 있어서의 LiNbO₃ 박막의 임피던스와 음속의 관계를 유한 요소법에 의한 시뮬레이션에 의해 구하여 시뮬레이션에 의해 구한 결과를 나타낸다.

또한, 도 3C는 램파 디바이스(1)의 LiNbO₃ 박막이 쌍결정구조를 가지지 않고, 단결정이 되도록 변경된 것을 제외하고는, 동일하게 된 비교예의 구조에 대한 시뮬레이션에 의해 구한 임피던스와 음속의 관계를 나타내는 도면이다.

도 3C로부터 명백하듯이, LiNbO₃ 박막이 단결정인 경우에는, SH파의 기본 모드(SHO) 및 램파의 대칭 모드의 기본 모드(SO)에 의한 응답이 크게 나타나, 이용하고자 하는 반대칭 모드의 1차 모드(A1)에 대하여 큰 스퓨리어스가 되어 있는 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 도 3A 및 도 3B에서는, 반대칭 모드(A1)에 의한 응답이 나타나 있는데 비하여, 감쇠역을 악화시키는 요인이 되는 SH파의 기본 모드(SHO) 나, 대칭 모드의 기본 모드(SO)가 대부분 나타나 있지 않은 것을 알 수 있다.

즉, 상기 압전박막(3)이 쌍결정구조를 가지기 때문에, 소망하지 않는 스퓨리어스를 효과적으로 억압할 수 있는 것을 알 수 있다.

도 3B 및 도 3C에 있어서의 결과는 유한 요소법에 의해 구한 것으로서, 여기서는, IDT의 파장(λ)으로 했을 때에, LiNbO₃ 박막의 두께를 0.155λ, IDT 전극(4)을 Al에 의해 형성하여, 그 두께를 0.03λ, 듀티비를 0.47로 하고, 쌍결정구조에 대해서는, 압전박막 부분을 탄성파 전파방향에 대하여 80의 영역으로 등분할하고, 오일러각(0°,0°,Φ₀) 부분과 오일러각(0°,0°,Φ₀+180°) 부분을 교대로 배치한 구조로 하고, φ₀=15°로 하였다. 또한, 어느 전파방향도 φ₀에 대해서도 동일한 결과가 얻어진다.

또한, 도 3A~도 3C는 압전박막(3)이 LiNbO₃ 박막인 경우의 결과인데, LiTaO₃ 박막인 경우에도 동일한 결과가 얻어졌다.

(실험예 2)

실험예 1과 같은 램파 디바이스에 있어서, IDT 전극(4)의 두께와 압전박막(3)의 막 두께를 다양하게 변화시켰을 때의 램파의 전기기계 결합계수를 구하였다. 이 결과를 도 4 및 도 5에 나타낸다. 도 4 및 도 5에 있어서, h는 IDT 전극의 막 두께, d는 압전박막의 막 두께, λ는 램파의 파장을 나타낸다. 또한, 계산에 있어서는 유한 요소법을 이용하였다. 도 4는 d/λ=0.1로 했을 때의 h/d의 변화에 대한 전기기계 결합계수의 변화를 램파의 각 모드에 대하여 나타낸 것이다. 도 4로부 터 명백하듯이, h/d가 0.24를 넘는 부근에서, 주모드인 A1 모드의 전기기계 결합계수(K²)가 저하하고, 다른 모드의 전기기계 결합계수(K²)는 커지는 것을 알 수 있다. 따라서, d/λ=0.1인 때에는 h/d의 상한치를 약 0.24로 함으로써, 스퓨리어스 응답을 억압한 램파 디바이스를 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.

또한, 도 4에 나타내는 램파의 각 모드의 표기방법에 대해서는 다음에 기술하는 바와 같다. 램파의 모드를 Xn(i)이라 나타내기로 정의한다. X는 모드의 종별을 나타내는 기호로서, A로 표기되는 경우에는 반대칭 모드를 나타내고, S로 표기되는 경우에는 대칭 모드인 것을 나타낸다. n은 0 이상의 정수이며 모드의 차수(次數)를 나타내는 것으로, 최대 변위성분의 압전박막의 두께방향의 절(節)의 수를 나타내는 것이다. i는 1 이상의 정수이며, 최대 변위성분의 램파의 전파방향 반파장 구간에 있어서의 절의 수를 나타내는 것이다. 특히 i가 1인 경우는 (i)의 표기를 생략한다.

다음으로 d/λ가 변화한 때의 각 모드의 전기기계 결합계수(K²)의 변화를 나타낸다. 도 5는 h/d를 0.24로 고정하고, d/λ를 0.08~0.3의 범위로 변화시켰을 때의 램파의 각 모드의 전기기계 결합계수(K²)의 변화를 나타내는 도면이다. 도 5로부터 명백하듯이, d/λ의 몇 개의 범위에 있어서, 주모드인 A1 모드의 전기기계 결합계수(K²)가 저하하고, 다른 모드의 전기기계 결합계수(K²)는 커지는 것을 알 수 있다. 이와 같은 d/λ의 범위는 필터에는 부적합하다.

도 4 및 도 5를 종합하여 판단하면, h/d=0.24로 되어 있으며, d/λ가 다음 Ⅰ~Ⅲ의 조건을 만족하는 범위

Ⅰ O.090≤d/λ≤0.107

Ⅱ O.133≤d/λ≤0.233

Ⅲ O.257≤d/λ≤0.300

에 있으면, 주모드인 A1 모드 이외의 모드의 전기기계 결합계수가 충분히 작게 억압되고, 이것에 의해 스퓨리어스의 발생이 억압되어 양호한 특성의 램파 디바이스를 실현할 수 있다. 또한, IDT 전극의 재료는 Al에만 한정되지 않고, Al을 주성분으로 하는 합금이어도 동일한 결과가 얻어진다. h/d는 0.01을 밑돌면, 전극의 전기저항의 증대에 동반하는 전류의 실(實)손실에 의해 삽입 손실이 열화(劣化)하기 때문에 h/d는 0.01 이상인 것이 바람직하다.

(실험예 3)

실험예 3에 있어서는 실험예 1의 램파 디바이스의 베이스 기판(2) 및 압전박막(3)을 LiTaO₃으로 한 것 이외에는 기본적 구성은 실험예 1과 동일하다. 실험예 2와 같이, IDT 전극(4)의 두께와 압전박막(3)의 막 두께를 다양하게 변화시켰을 때의 램파의 전기기계 결합계수를 구하였다. 이 결과를 도 6, 도 7에 나타낸다. 도 6, 도 7에 있어서도 도 4, 도 5와 마찬가지로, h는 IDT 전극의 막 두께, d는 압전박막의 막 두께, λ는 램파의 파장을 나타낸다. 또한, 계산에 있어서는 유한 요소법을 이용하였다. 도 6은 d/λ=0.1로 했을 때의, h/d의 변화에 대한 전기기계 결합 계수의 변화를 램파의 각 모드에 대하여 나타낸 것이다. 도 6으로부터 명백하듯이, h/d가 0.26을 넘는 부근에서, 주모드인 A1 모드의 전기기계 결합계수(K²)가 저하하고, 다른 모드의 전기기계 결합계수(K²)는 커지는 것을 알 수 있다.

다음으로 d/λ가 변화한 때의 각 모드의 전기기계 결합계수의 변화를 나타낸다. 도 7은 h/d를 0.26으로 고정하고, d/λ를 0.08~0.3의 범위로 변화시켰을 때의 램파의 각 모드의 전기기계 결합계수(K²)의 변화를 나타내는 도면이다. 도 7로부터 명백하듯이, d/λ의 몇 개의 범위에 있어서, 주모드인 A1 모드의 전기기계 결합계수(K²)가 저하하고, 다른 모드의 전기기계 결합계수(K²)는 커지는 것을 알 수 있다. 이와 같은 d/λ의 범위는 필터에는 부적합하다.

도 6 및 도 7을 종합하여 판단하면, h/d≤0.26으로 되어 있으며, d/λ가 다음 Ⅳ~Ⅵ의 조건을 만족하는 범위

Ⅳ O.093≤d/λ≤0.125

Ⅴ O.141≤d/λ≤0.240

Ⅵ O.260≤d/λ≤0.300

에 있으면, 주모드인 A1 모드 이외의 모드의 전기기계 결합계수가 충분히 작게 억압되고, 이것에 의해 스퓨리어스의 발생이 억압되어 양호한 특성의 램파 디바이스를 실현할 수 있다. 또한, IDT 전극의 재료는 Al에만 한정되지 않고, Al을 주성분으로 하는 합금이어도 동일한 결과가 얻어진다. h/d는 0.01을 밑돌면, 전극의 전기저항의 증대에 동반하는 전류의 실손실에 의해 삽입 손실이 열화하기 때문에 h/d는 0.01 이상인 것이 바람직하다.

또한, 도 1에 나타낸 램파 디바이스(1)에서는, IDT 전극(4)은 압전박막(3)의 제2의 면(3b)에 형성되어 있었다. 이 경우, 압전박막(3)의 상면, 즉 외측에 노출되어 있는 면에 IDT 전극(4)이 형성되어 있으므로, IDT 전극을 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 저렴한 램파 디바이스(1)를 제공할 수 있다.

단 IDT 전극(4)은 압전박막(3)의 제1의 면(3a), 즉 베이스 기판(2)에 대향하고 있는 내측의 면에 형성되어 있어도 된다. 이와 같이, 공극(A)에 임하는 내측의 제1의 면(3a)에 IDT 전극(4)이 형성되어 있는 경우에는, 외장 케이스 금속으로부터 분리된 금속분 등이 낙하했다고 해도, 단락(短絡)이나 특성 불량이 생기기 어렵다. 따라서, 금속분 등의 부착에 의한 변동이 생기기 어려우면서, 내습성 등의 내환경 특성이 뛰어난 램파 디바이스를 제공할 수 있다.

또한, 본 명세서에 있어서, 쌍결정은 1개의 물질의 단결정이 2개 이상, 서로 특정의 대칭관계에 따라 결합하고 있는 1개의 고체를 말하는 것으로 하고, c축을 회전축으로 한 회전 쌍결정은 쌍결정으로서 개개의 구성 요소인 단결정을 오일러각으로 표현한 경우에, 오일러각끼리가 c축을 중심으로 회전함으로써 표현할 수 있는 대칭관계를 가지는 것을 말하는 것으로 한다.

Claims

베이스 기판과,

상기 베이스 기판상에 형성되어 있고, 상기 베이스 기판으로부터 띄워진 부분을 가지며, 상기 띄워진 부분이 베이스 기판에 대향하고 있는 제1의 면과 반대측의 면인 제2의 면을 가지는 압전박막과,

상기 압전박막의 제1, 제2의 면의 적어도 한쪽에 배치된 IDT 전극을 구비하는 램파 디바이스로서,

상기 압전박막이 LiTaO₃ 또는 LiNbO₃으로 이루어지고,

상기 압전박막의 c축이 상기 압전박막의 제1, 제2의 면에 대한 법선과 같은 방향으로 되어 있으며, 상기 압전박막의 결정구조가 c축을 회전축으로 한 회전 쌍결정인 것을 특징으로 하는 램파 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 압전박막이 LiNbO₃이며,

상기 IDT 전극이 Al로 이루어지고,

상기 IDT 전극의 두께를 h, 상기 압전박막의 막 두께를 d, 램파의 이용 모드의 파장을 λ로 했을 때에, h 및 d는 하기Ⅰ~Ⅲ의 어느 한 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 램파 디바이스.

Ⅰ O.01≤h/d≤0.24이면서 0.090≤d/λ≤0.107

Ⅱ O.01≤h/d≤0.24이면서 0.133≤d/λ≤0.233

Ⅲ O.01≤h/d≤0.24이면서 0.257≤d/λ≤0.300
제1항에 있어서, 상기 압전박막이 LiTabO₃이며,

상기 IDT 전극이 Al로 이루어지고,

상기 IDT 전극의 두께를 h, 상기 압전박막의 막 두께를 d, 램파의 이용 모드의 파장을 λ로 했을 때에, h 및 d는 하기 Ⅳ~Ⅵ의 어느 한 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 램파 디바이스.

Ⅳ O.01≤h/d≤0.26이면서 0.093≤d/λ≤0.125

Ⅴ O.01≤h/d≤0.26이면서 0.141≤d/λ≤0.240

Ⅵ O.01≤h/d≤0.26이면서 0.260≤d/λ≤0.300
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IDT 전극이 압전박막의 제2의 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 램파 디바이스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IDT 전극이 상기 압전박막의 제1의 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 램파 디바이스.