KR101129107B1 - 표면파 장치 및 듀플렉서 - Google Patents

표면파 장치 및 듀플렉서 Download PDF

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유이치 타카미네
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

소형화, 특히 박형화를 진척시킨 경우라도 몰드 수지층 형성시의 용융 수지의 압력에 의한 변형이 발생하기 어렵고, 특성의 열화가 발생하기 어려운 표면파 장치를 제공한다.
압전 기판(2)상에 IDT 전극(3)이 형성되어 있고, IDT 전극(3)을 둘러싸는 공간 B를 형성하도록 절연 부재(18)가 압전 기판(2)상에 형성되어 있으며, 공간 B의 면적을 작게 하도록, IDT 전극(3)의 양측에 배치된 반사기(4, 5)에 있어서, IDT 전극(3)측으로부터 IDT 전극(3)에 대하여 멀어지는 측을 따라 전극지의 길이가 짧아지도록 웨이팅되어 있는 부분이 마련되어 있으며, 그에 따라 공간 B의 형상이 작게 되어 있는 표면파 장치(1).

Description

표면파 장치 및 듀플렉서{SURFACE ACOUSTIC WAVE DEVICE AND DUPLEXER}
본 발명은 예를 들면 공진자나 대역 필터로서 이용되는 표면파 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 IDT 전극이 마련되어 있는 영역의 표면파 전파방향 양측에 반사기가 배치되어 있는 구조를 가지는 표면파 장치 및 상기 표면파 장치를 이용한 듀플렉서에 관한 것이다.
종래, 휴대전화기의 RF단에 사용되는 대역 필터 등에 표면파 장치가 널리 이용되고 있다.
표면파 장치에서는 압전 기판상에 IDT 전극이 형성되어 있다. IDT 전극에 교류 전압을 인가함으로써, IDT 전극이 형성되어 있는 부분이 여진된다. 따라서, 이 진동을 방해하지 않기 위한 공간을 가지는 패키지를 형성해야만 했다. 그 때문에, 표면 장치 전체가 커질 수밖에 없었다.
하기의 특허문헌 1에는 이러한 종류의 표면파 장치의 소형화를 진척시킬 수 있는 구조가 제안되어 있다. 도 9는 특허문헌 1에 기재된 표면파 장치의 정면 단면도이다. 표면파 장치(501)에서는 압전 기판(502)상에 IDT 전극(503)이 형성되어 있다. IDT 전극(503)을 덮도록 보호막(504)이 형성되어 있다. 압전 기판(502)상에 포위벽(505)이 형성되어 있다. 포위벽(505)은 절연성 재료로 이루어지며, IDT 전극(503)이 형성되어 있는 부분을 둘러싸도록 형성되어 있다. 포위벽(505)의 상면에는 뚜껑체(506)가 적층되어 있다. 뚜껑체(506)는 절연성 재료로 이루어지며, 포위벽(505)으로 둘러싸인 공간 A를 닫고 있다. 따라서, IDT 전극(503)의 여진을 방해하지 않기 위한 공간 A가 확보되어 있다.
또한, 압전 기판(502)의 상면에는 IDT 전극(503) 등에 전기적으로 접속된 범프(507, 508)가 형성되어 있다. 범프(507, 508)는 포위벽(505)을 관통하여, 나아가 상기 뚜껑체(506)에 마련된 관통구멍(506a, 506b)에 이르고, 뚜껑체(506)의 상면보다도 위쪽에 이르고 있다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 배선 기판(510)상에 상기 표면파 장치(501)가 표면 실장된다. 여기서는 배선 기판(510)의 상면에 전극 랜드(511, 512)가 형성되어 있다. 전극 랜드(511, 512)에, 범프(507, 508)가 접속되도록 해서 표면파 장치(501)가 배선 기판(510)에 실장되어 있다.
일본국 공개특허공보 2006-217226호
표면파 장치(501)에서는 IDT 전극(503)에 있어서의 여진을 방해하지 않기 위한 공간 A가 포위벽(505) 및 뚜껑체(506)에 의해 확보되어 있다. 게다가, 상기 포위벽(505) 및 뚜껑체(506)를 관통하는 범프(507, 508)가 마련되어 있기 때문에, 공간 A를 가짐에도 불구하고, 소형이며 표면 실장 가능한 구조가 실현되어 있다. 배선 기판(510)에 실장된 후에 표면파 장치(501)의 주위가 몰드 수지에 의해 피복된다.
뚜껑체(506)와 배선 기판(510)의 상면과의 사이에 틈새가 존재하면, 틈새로 몰드 수지가 침입한다. 침입한 몰드 수지의 압력에 의해 뚜껑체가 휘어져 공간 A가 찌그러지거나, 뚜껑체(506)의 내면이 IDT 전극(503)에 접촉할 우려가 있다.
이에 반해 표면파 장치(501)에서는 뚜껑체(506)가 배선 기판(510)에 접촉되기 때문에, 상기 틈새가 존재하지 않아, 몰드 수지의 압력에 의한 불량이 발생하기 어렵다.
그러나 한층 더 소형화, 예를 들면 저배화를 진척시켰을 경우, 뚜껑체(506)의 두께가 얇아진다. 따라서 뚜껑체(506)의 두께가 얇아지면, 상기 공간 A의 존재로 인해, 역시 수지 몰딩시에 뚜껑체(506)가 변형되기 쉬워져, 뚜껑체(506)가 IDT 전극(503)에 직접 또는 간접적으로 접촉할 우려가 있었다. 뚜껑체(506)가 변형하여, 그 내면이 IDT 전극(503)이 형성되어 있는 부분 등에 접촉하면 필터 특성이나 공진 특성이 열화한다.
본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 결점을 해소하여, 소형화를 진척시켰을 경우에도 뚜껑체의 IDT 전극 등에의 접촉을 확실하게 방지할 수 있는 표면파 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 압전 기판과, 상기 압전 기판의 상면에 형성된 IDT 전극과, 상기 IDT 전극이 배치되어 있는 부분의 표면파 전파방향 양측에 배치된 반사기와, 상기 IDT 전극 및 상기 반사기가 면하는 닫힌 공간을 형성하도록 해서 상기 압전 기판상에 형성된 절연 부재를 구비하고, 상기 절연 부재가 상기 공간을 둘러싸는 측벽과, 공간의 상부를 닫고 있는 천장을 가지며, 상기 반사기의 복수개의 전극지에 있어서, 상기 반사기의 IDT 전극에 인접하는 제1의 단부측의 전극지로부터 상기 제1의 단부와는 반대측의 제2의 단부측을 향하는 방향에 있어서 전극지의 길이가 차례로 짧아지는 부분을 가지도록 상기 반사기에 웨이팅(weighting)이 실시되어 있으면서, 또한 상기 절연 부재의 측벽이 상기 반사기의 웨이팅된 부분에 있어서 표면파 전파방향에 대하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 표면파 장치가 제공된다.
본 발명의 표면파 장치의 어느 특정한 국면에서는, 상기 압전 기판상에 형성되어 있으면서, 상기 IDT 전극에 전기적으로 접속된 패드 전극과, 상기 절연 부재의 상면에 형성된 단자 전극과, 상기 패드 전극과 상기 단자 전극을 전기적으로 접속하고 있는 도전 부재가 더 구비되어 있다. 이 경우에는 단자 전극이 형성되어 있는 절연 부재의 상면측을 배선 기판상의 전극 랜드에 접촉하도록 해서, 표면파 장치를 용이하게 표면 실장할 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 도전 부재가, 절연 부재를 관통하도록 마련된 관통형 도전 부재이며, 그 경우에는 표면파 장치의 소형화를 한층 더 진척시킬 수 있다.
본 발명에서 IDT 전극의 수는 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 다른 특정한 국면에서는, 상기 IDT 전극으로서, 표면파 전파방향을 따라 배치된 적어도 3개의 IDT 전극을 가지는 종결합 공진자형의 표면파 필터가 구성되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 특정한 국면에서는 상기 IDT 전극으로서 1개의 IDT 전극이 마련되어 있고, 상기 IDT 전극이 제1, 제2의 버스바(bus bar)와, 상기 제1의 버스바의 내측의 변에서 제2의 버스바를 향해 연장된 복수개의 제1의 전극지와, 상기 제2의 버스바의 내측의 변에서 상기 제1의 버스바측을 향해 연장된 복수개의 제2의 전극지를 구비하며, 상기 IDT 전극이 교차폭 웨이팅되어 있고, 상기 제1, 제2의 버스바 중 적어도 한쪽의 버스바의 외측의 변이 교차폭 웨이팅에 따라 표면파 전파방향에 대하여 경사져 있는 부분을 가지며, 상기 절연 부재가 상기 경사진 외측의 변과 평행하게 연장되는 상기 측벽 부분을 가진다.
본 발명의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 IDT 전극이, 상기 제1의 전극지의 선단에 대하여 갭을 두고 대향되어 있고, 상기 제2의 버스바에 접속되어 있는 제1의 더미 전극과, 상기 제2의 전극지의 선단에 대하여 갭을 두고 대향되어 있으면서, 상기 제1의 버스바에 접속되어 있는 제2의 더미 전극을 더 구비하며, 상기 IDT 전극에 있어서의 전극지 교차폭이 최대가 되는 부분에서 상기 탄성 표면파 전파방향 양측으로 감에 따라 교차폭이 감소하는 교차폭 웨이팅 부분을 가지도록 상기 IDT 전극에 교차폭 웨이팅이 실시되어 있고, 상기 제1의 버스바의 상기 제1의 전극지 및 제2의 더미 전극이 접속되어 있는 변이, 상기 교차폭 웨이팅의 포락선과 일정한 거리를 두고 배치되도록, 탄성 표면파 전파방향에 대하여 경사진 경사 부분을 가지며, 상기 제2의 버스바의 상기 제2의 전극지 및 상기 제1의 더미 전극이 접속되어 있는 변이, 상기 교차폭 웨이팅의 포락선에 일정한 거리를 두고 배치되도록, 탄성 표면파 전파방향에 대하여 경사진 경사 부분을 가지며, 상기 IDT 전극의 최외측 전극지와, 상기 반사기의 IDT 전극측의 전극지가 이웃하는 부분에 있어서, 반사기의 전극지의 길이가, IDT 전극의 상기 전극지의 길이와, IDT 전극의 전극지 선단에 대향되어 있는 더미 전극의 길이의 합과 거의 동등하게 되어 있다. 이 경우에는 IDT 전극에 있어서의 전극지 교차 부분 이외의 영역의 면적을 작게 할 수 있으며, 그로 인해 상기 닫힌 공간의 면적을 한층 더 작게 할 수 있다.
본 발명에 따른 표면파 장치는 다양한 회로 구조를 가질 수 있는데, 본 발명의 다른 특정한 국면에서는, 본 발명의 표면파 장치로 이루어지는 직렬암(series arm) 공진자와, 본 발명의 표면파 장치로 이루어지는 병렬암(parallel arm) 공진자가 구비되어 있으며, 상기 직렬암 공진자와 병렬암 공진자에 의해 래더형 필터가 구성된다. 따라서 소형이며, 절연 부재의 변형에 의한 특성의 열화가 발생하기 어려운, 신뢰성이 뛰어난 래더형 필터를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에서는, 상기 절연 부재는 다양한 형태로 될 수 있는데, 본 발명의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 절연 부재가 상기 압전 기판상에 형성되어 있고, 상기 IDT 전극 및 상기 반사기가 마련되어 있는 영역을 노출시키는 개구부가 형성되어 있는 지지층과, 상기 지지층의 개구부를 닫도록 상기 지지층에 적층된 커버를 가진다. 이 경우에는 지지층을 형성한 후, 지지층에 커버를 적층하는 것만으로 용이하게 절연 부재를 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 표면파 장치는 각종 통신기기에 이용되는데, 본 발명의 또 다른 특정한 국면에서는, 래더형 필터 회로를 가지는 송신측 필터와, 본 발명에 따라 구성된 표면파 장치를 이용해서 구성된 수신측 필터와, 상기 송신측 필터 및 상기 수신측 필터가 실장되어 있는 배선 기판과, 상기 배선 기판에 실장된 상기 송신측 필터 및 수신측 필터를 봉지(封止)하도록 마련된 몰드 수지층을 구비하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서가 제공된다.
본 발명의 표면파 장치에서는, 반사기가 상기와 같이 웨이팅되어 있기 때문에, IDT 전극 및 반사기가 면하는 닫힌 공간의 면적을 작게 할 수 있다. 따라서 소형화나 박형화를 진척시킨 경우라도 상기 닫힌 공간상의 절연 부재의 변형이 발생하기 어렵다. 따라서, 예를 들어 수지 몰드 형성시에 절연 부재가 변형하기 어려워, 절연 부재가 IDT 전극이나 반사기가 마련되어 있는 부분에 접촉하기 어렵다. 그 때문에 표면파 장치의 특성의 열화가 발생하기 어려워, 표면파 장치의 신뢰성을 높이는 것이 가능해진다.
도 1(a) 및 (b)는 본 발명의 제1의 실시형태에 따른 표면파 장치를 설명하기 위한 도이며, (a)는 커버를 제거한 상태를 나타내는 주요부의 모식적 평면 단면도이고, (b)는 모식적 정면 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 표면파 장치의 변형예를 설명하기 위한 상기 변형예의 표면파 장치의 주요부를 나타내는 모식적 평면 단면도이다.
도 3(a)는 제2의 실시형태의 표면파 장치의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이고, (b)는 커버를 제거한 상태를 나타내는 모식적 평면 단면도이다.
도 4(a)는 비교를 위해 준비한 표면파 장치의 전극 구조를 나타내는 평면도이고, (b)는 커버를 제거한 상태를 나타내는 모식적 평면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 표면파 장치의 반사기에 있어서의 웨이팅의 변형예를 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 6은 본 발명의 표면파 장치의 반사기에 있어서의 웨이팅의 다른 변형예를 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제3의 실시형태에 따른 표면파 장치의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면 단면도이다.
도 8은 도 7의 주요부를 확대해서 나타내는 모식적 평면도이다.
도 9는 종래의 표면파 장치의 일례를 설명하기 위한 정면 단면도이다.
도 10은 도 9에 나타낸 종래의 표면파 장치를 배선 기판상에 실장한 구조의 문제점을 설명하기 위한 정면 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써 본 발명을 명확하게 한다.
도 1(a) 및 (b)는 본 발명의 제1의 실시형태에 따른 표면파 장치의 주요부를 나타내는 모식적 부분 절결(cutaway) 평면도 및 모식적 정면 단면도이다. 도 1(a)는 도 1(b) 중의 후술하는 절연 부재(18) 중 커버(19b)를 제거하여, 공간 B가 마련되어 있는 부분을 확대해서 모식적으로 나타내고 있다.
표면파 장치(1)는 압전 기판(2)을 가진다. 압전 기판(2)은 적절한 압전 단결정 또는 압전 세라믹스로 이루어진다.
압전 기판(2)의 상면에 도 1(a)에 나타내는 전극 구조가 형성되어 있다. 이 전극 구조는 IDT 전극(3)과, IDT 전극(3)의 표면파 전파방향 양측에 배치되는 반사기(4, 5)를 가진다. 도 1(b)에서는 IDT 전극(3) 및 반사기(4, 5)가 형성되어 있는 부분이 약도적으로 나타나 있다.
도 1(a)에 나타내는 바와 같이, IDT 전극(3)은 서로 대향하고 있는 제1, 제2의 버스바(6, 7)를 가진다. 제1의 버스바(6)에, 복수개의 제1의 전극지(8)가 전기적으로 접속되어 있다. 제1의 전극지(8)는 제2의 버스바(7)측으로 연장되어 있다. 또한, 제2의 버스바(7)에는 복수개의 제2의 전극지(9)가 접속되어 있다. 제2의 전극지(9)는 제1의 버스바(6)측으로 연장되어 있다. 제1, 제2의 전극지(8, 9)는 서로 평행하게 연장되어 있으면서, 서로 인터디지털(interdigital)적으로 배치되어 있다. 제1, 제2의 전극지(8, 9)가 연장되는 방향과 직교하는 방향이며, 압전 기판(2)의 상면과 평행한 방향이 표면파 전파방향이다.
제1의 전극지(8)의 선단(8a)의 외측에는 갭을 두고 제1의 더미 전극(10)이 형성되어 있다. 제1의 더미 전극(10)은 제2의 버스바(7)의 내측의 변(7a)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 제2의 전극지(9)의 선단(9a)과 갭을 두고 제2의 더미 전극(11)이 마련되어 있다. 제2의 더미 전극(11)은 제1의 버스바(6)의 내측의 변(6a)에 접속되어 있다.
본 실시형태에서는, IDT 전극(3)은 교차폭 웨이팅이 실시되어 있다. 교차폭 웨이팅이란, 제1의 전극지(8)와, 제1의 전극지(8)와는 다른 전위에 접속되는 제2의 전극지(9)가 표면파 전파방향에 있어서 포개져 있는 폭, 즉 교차폭이 표면파 전파방향에 있어서 변화하도록 제1, 제2의 전극지(8, 9)가 형성되어 있는 웨이팅이다. 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, IDT 전극(3)의 표면파 전파방향 중앙에서, 표면파 전파방향 단부를 향함에 따라서, 교차폭이 순차 작아지도록 교차폭 웨이팅이 실시되어 있다.
또한, 제1의 버스바(6)의 내측의 변(6a) 및 제2의 버스바(7)의 내측의 변(7a)은 모두 상기 교차폭 웨이팅에 의해 형성되어 있는 포락선과 일정한 거리를 두고 배치되어 있다. 또한 제1, 제2의 버스바(6, 7)의 외측의 변도 또한, 상기 포락선과 일정한 거리를 두고 상기 포락선과 평행하게 배치되어 있다.
따라서 제1, 제2의 버스바(6, 7)의 외측의 변은 표면파 전파방향에 대해서 경사져 있는 경사부(6c, 7c)를 가진다. 단, 탄성 표면파 전파방향 중앙부분에서는 버스바(6, 7)의 외측의 변은 표면파 전파방향으로 연장되는 직선부(6d, 7d)를 가진다.
한편, 반사기(4, 5)는 복수개의 전극지(12, 13)를 가진다. 반사기(4)에서는, 복수개의 전극지(12)의 길이는 IDT 전극(3)측에 위치하는 전극지로부터 IDT 전극과는 반대측의 단부에 위치하는 전극지를 향해 순차 그 길이가 짧게 되어 있다. 마찬가지로 반사기(5)에서도, 복수개의 전극지(13)에 있어서, IDT 전극(3)측의 단부에 위치하는 전극지의 길이로부터, 반대측의 단부에 위치하는 전극지를 향해 그 길이가 순차 짧게 되어 있다.
반사기(4, 5)에서는 복수개의 전극지(12, 13)의 양 끝이 각각 버스바(14, 15, 16, 17)에 의해 공통 접속되어 있다. 그리고 여기서는 버스바(15, 17)는 표면파 전파방향으로 연장되어 있으며, 다른쪽 버스바(14, 16)가, 상기 전극지(12, 13)의 길이의 변화에 따라 표면파 전파방향에 대하여 경사져 있다. 이 경우, 버스바(14, 16)의 외측의 변은 버스바(14, 16)의 내측의 변과 마찬가지로 경사져 있다.
도 1(a)에 나타나 있는 전극 구조는 도 1(b)의 공간 B 내에 마련되어 있다. 도 1(b)에서는, 공간 B 내의 전극 구조는 약도적으로 나타나 있다. 이 공간 B를 형성하도록, 압전 기판(2)상에 절연 부재(18)가 적층되어 있다. 본 실시형태에서는, 절연 부재(18)는 개구를 가지는 지지층(19a)과, 지지층(19a)상에 적층된 커버(19b)를 가진다. 지지층(19a) 및 커버(19b)는 모두 절연성 재료로 이루어진다. 이 절연성 재료로서는 SiO2, SiN, Al2O3 등의 무기 재료를 이용해도 되고, 에폭시 수지나 실리콘 수지, 폴리이미드 수지 등의 합성 수지를 이용해도 된다.
상기 지지층(19a)을 구성하는 재료는 커버(19b)를 구성하는 재료와 같아도 되고, 달라도 된다.
또한, 압전 기판(2)상에는 패드 전극(20, 21)이 형성되어 있다. 패드 전극(20, 21)은 도시하지 않는 위치에 있어서, IDT 전극(3)의 제1의 버스바(6) 또는 제2의 버스바(7)에 전기적으로 접속되어 있다. 패드 전극(20, 21) 및 상술한 IDT 전극(3) 등은 Ag, Cu, Pt 등의 적절한 금속 혹은 합금에 의해 형성된다.
본 실시형태에서는 상기 지지층(19a) 및 커버(19b)로 이루어지는 절연 부재(18)에 관통구멍(18a, 18b)이 형성되어 있다. 관통구멍(19a, 19b)의 내부둘레면을 덮으면서, 패드 전극(20, 21)에 전기적으로 접속되는 도전막(22, 23)이 형성되어 있다. 도전막(22, 23)으로 둘러싸인 관통구멍 내에 관통형 도전 부재(24, 25)가 충전되어 있다. 그리고 관통형 도전 부재(24, 25)상에 언더 범프 메탈층(26, 27)이 형성되어 있다. 상기 관통형 도전 부재(24, 25)가 커버(19b)의 상면보다 위쪽으로 돌출되어 있다. 그리고 언더 범프 메탈층(26, 27)상에 범프(28, 29)가 형성되어 있다.
상기 도전막(22, 23), 관통형 도전 부재(24, 25) 및 언더 범프 메탈층(26, 27)은 Ag, Ag-Pd 합금, Cu 등의 적절한 금속 혹은 합금에 의해 형성될 수 있다. 그리고 범프(28, 29)는 솔더나 Au 등의 적절한 도전성 재료로 이루어진다.
본 실시형태의 표면파 장치(1)에서는, 상기와 같이, 절연 부재(19)의 상면에 범프(28, 29)가 형성되어 있기 때문에, 도 1(b)에 나타내는 상태로부터 상하 역전하여 배선 기판상에 표면 실장할 수 있다. 즉, 범프(28, 29)를 예를 들어 도 10에 나타낸 배선 기판(510)에 마련된 전극 랜드에 접합하여 표면파 장치(1)를 실장할 수 있다. 이 경우, 통상 내습성 등을 높이기 위해, 실장된 표면파 장치(1)의 주위가 에폭시 수지 등의 몰드 수지에 의해 몰딩된다.
그러나 본 실시형태에서는 상기 공간 B가 도 1(a)에 나타나 있는 평면형상을 가지기 때문에, 몰드 수지의 압력에 의해 커버(19b)가 변형하기 어렵다. 즉, 절연 부재(18)가 변형하기 어렵다. 그 때문에, 절연 부재(18)의 내면, 보다 구체적으로는 커버(19b)의 내면이 IDT 전극(3)에 접촉할 우려가 적다. 따라서, 특성의 열화가 발생하기 어렵다.
이것은 공간 B의 평면형상이 도 1(a)에 나타나 있는 바와 같이, 직사각형이 아니고, 특히 반사기(4, 5)가 마련되어 있는 부분에 있어서, 표면파 전파방향을 따라 그 폭이 변화하고 있어, 공간 B의 면적이 작게 되어 있는 것에 따른다. 본 실시형태에서는 반사기(4, 5)가 마련되어 있는 부분뿐만 아니라, IDT 전극(3)이 마련되어 있는 부분에서도 공간 B의 면적이 작게 되어 있기 때문에, 상기 커버(19b)의 변형이 한층 더 발생하기 어렵게 되어 있다.
즉, 공간 B는 상기 절연 부재(18)를 구성하고 있는 지지층(19a)의 측벽(19c)에 의해 둘러싸여 있다. 이 측벽(19c)은 IDT 전극(3)의 제1, 제2의 버스바(6, 7)의 외측의 변과 일정한 거리를 두고 배치되어 있다. 그 때문에 제1, 제2의 버스바(6, 7)의 외측의 변의 경사부(6c, 7c)와 일정 거리를 둔 부분에서는, 측벽(19c)도 또한 표면파 전파방향에 대하여 경사져 있다. 또한 반사기(4, 5)의 버스바(14, 16)가 마련되어 있는 부분에서도 측벽(19c)이 표면파 전파방향에 대하여 경사져 있다. 따라서, 직사각형의 IDT 전극이나 직사각형의 반사기가 마련되어 있는 구조에 비해, 공간 B의 면적을 작게 하는 것이 가능하게 되어 있다.
도 2는 상기 실시형태의 표면파 장치(1)의 변형예의 전극 구조를 설명하기 위한 모식적 평면도이다. 본 변형예의 표면파 장치(31)에서는, 반사기(4, 5)는 상기 실시형태와 동일하게 구성되어 있지만, IDT 전극(3)에 있어서, 제1, 제2의 버스바(6, 7)의 외측의 변에 경사부(6c, 7c)가 마련되어 있지 않다. 따라서 IDT 전극(3)의 바깥둘레 가장자리는 직사각형의 형상을 가진다. 그 때문에, 전극 구조를 둘러싸는 공간의 면적은 상기 실시형태보다도 약간 크게 되어 있다. 그러나 본 변형예에서도, 반사기(4, 5)가 마련되어 있는 부분에 있어서, 직사각형의 반사기, 즉 반사기의 전극지의 길이가 IDT 전극(3)측에 위치하고 있는 반사기의 전극지와 모두 동등하게 되어 있는 반사기에 비해, 닫힌 공간의 면적을 작게 하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서 상기 실시형태와 마찬가지로, 닫힌 공간의 면적을 작게 함으로써 절연 부재의 변형의 억제가 도모된다.
도 3(a) 및 (b)는 제2의 실시형태의 평형-불평형 변환 기능을 가지는 종결합 공진자형의 표면파 필터 장치를 설명하기 위한 각 평면도이다. 도 3(a)는 절연 부재가 형성되기 전의 상태를 나타내는 평면도이고, (b)는 절연 부재의 커버를 제거한 상태를 나타내는 모식적 평면 단면도이다.
표면파 필터 장치(41)는 압전 기판(2)을 가진다. 압전 기판(2)상에 입력측 패드 전극(42)이 형성되어 있다. 입력측 패드 전극(42)에 전기적으로 접속되도록 1포트형 표면파 공진자(43, 44)가 형성되어 있다. 1포트형 표면파 공진자(43, 44)는 1개의 IDT 전극과, IDT 전극의 양측에 반사기가 마련된 구조를 가진다. 도 3(a) 및 (b)는, IDT 전극 및 반사기는 그 외형만을 모식적으로 나타내고, 전극지의 도시는 생략하기로 한다.
표면파 공진자(43)에는 본 발명의 표면파 장치인 제1, 제2의 표면파 필터(45, 46)가 2단 종속 접속되어 있다. 표면파 필터(45, 46)는 각각 표면파 전파방향을 따라 배치된 3개의 IDT 전극과, 3개의 IDT 전극의 표면파 전파방향 양측에 배치된 반사기(45a, 45b, 46a, 46b)를 가지는 3IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터이다. 또한 각 IDT 전극은 직사각형에 의해 그 형성 위치만을 모식적으로 나타낸다. 여기서는, 제2의 표면파 필터(46)의 출력단으로서의 중앙의 IDT 전극이 제1의 평형 단자를 구성하고 있는 출력측 패드 전극(47)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 제2의 표면파 필터(46)의 중앙의 IDT 전극의 양측에 위치하고 있는 IDT 전극의 각 단부가 어스 전위에 접속되는 패드 전극(48)에 전기적으로 접속되어 있다. 반사기(45a, 45b, 46a, 46b)도 또한 어스 전위에 접속되어 있다. 마찬가지로, 표면파 공진자(44)의 후단에는 제3, 제4의 종결합 공진자형의 표면파 필터(49, 50)가 2단 종속 접속되어 있다. 표면파 필터(49, 50)는 제1, 제2의 표면파 필터(45, 46)와 동일하게 구성되어 있다. 단, 제4의 표면파 필터(50)의 출력단에 나타나는 신호의 위상이, 제2의 표면파 필터(46)의 출력단에 나타나는 신호의 위상과 180° 다르도록 표면파 필터(49, 50)의 IDT의 위상이 조정되어 있다.
제4의 표면파 필터(50)의 출력단은 중앙에 위치하고 있는 IDT 전극의 한쪽 끝이며, 제2의 평형 단자로서의 패드 전극(51)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 표면파 필터(50)의 중앙의 IDT의 양측의 IDT 및 반사기(50a, 50b)는 어스 전위에 접속되는 패드 전극(52)에 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시형태에서는, 3IDT형의 표면파 필터(45, 46, 49, 50)에 있어서, 반사기(45a, 45b, 46a, 46b, 49a, 49b, 50a, 50b)가, 제1의 실시형태의 경우와 마찬가지로, IDT 전극이 마련되어 있는 영역측의 단부의 전극지가 가장 길고, 반대측의 단부 즉 표면파 전파방향 외측에 위치하고 있는 단부의 전극지의 길이가 짧아지도록 반사기(46a, 46b～50a, 50b)에 웨이팅이 실시되어 있다.
따라서 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 절연 부재를 구성하기 위한 지지층(19a)을 형성할 때에 공간 B의 면적을 작게 할 수 있다. 또한, 도 3(b)에 나타낸 지지층(19a)상에, 도시하지 않는 커버가 절연성 재료에 의해 형성되어 공간 B가 닫히게 된다.
비교를 위해, 도 4(a) 및 (b)에, 반사기가 웨이팅이 실시되어 있지 않은 것을 제외하고는, 즉 반사기의 전극지의 길이를 모두 IDT 전극측의 단부의 전극지와 동등하게 한 것을 제외하고는, 상기 실시형태와 동일하게 해서 구성된 표면파 필터 장치를 나타낸다. 도 4(a)는 절연 부재 형성 전의 상태를 나타내는 평면도이고, (b)는 절연 부재의 지지층(119a)을 형성한 후의 상태를 나타내는 모식적 평면 단면도이다.
도 4(a), (b)에서는, 도 3(a), (b)와 대응하는 부분에 대해서는 도 3에서 나타낸 참조 번호에 100을 더한 참조 번호를 붙임으로써 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3과 도 4를 비교하면 명확한 바와 같이, 도 3(b)에 나타나 있는 공간 B는 도 4(b)에 나타나 있는 공간 100B에 비해 작게 될 수 있다. 따라서, 배선 기판 등에 실장한 후에 수지 몰딩을 했다고 해도 공간 B의 면적이 작기 때문에 커버의 변형이 발생하기 어렵다. 따라서, 커버를 포함하는 절연 부재(18)의 변형에 의한 특성의 열화가 발생하기 어려운 것을 알 수 있다.
도 3에 나타낸 표면파 필터 장치는 예를 들면 휴대전화기에 이용되는 듀플렉서의 수신측 필터를 구성하는 데에 바람직하게 이용할 수 있다. 이 경우, 상기 표면파 필터 장치로 이루어지는 수신측 필터와, 예를 들어 주지의 래더형 필터로 이루어지는 송신측 필터가, 배선 기판에 실장되어 듀플렉서가 구성된다. 그리고 송신측 필터 및 수신측 필터가 수지 몰딩되는데, 수지 몰딩시에 수신측 필터가 본 발명의 표면파 장치로 이루어지기 때문에, 수지 몰딩시의 용융 수지의 압력에 의한 특성의 열화가 발생하기 어렵다.
또한, 반사기의 웨이팅의 형태는 도 1～도 3에 나타낸 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 변형예의 표면파 장치(61)에서는 중앙에 제1의 IDT 전극(62)이 배치되어 있고, IDT 전극(62)의 표면파 전파방향 양측에 제2, 제3의 IDT 전극(63, 64)이 배치되어 있다. 그리고 IDT 전극(63, 62, 64)이 마련되어 있는 영역의 양측에 반사기(65, 66)가 마련되어 있다. 여기서는 반사기(65)에 있어서, IDT 전극(63)측의 단부의 전극지에 비해, 반대측의 단부의 전극지의 길이가 짧아지도록 웨이팅이 실시되어 있다. 여기서는, 반사기(65)의 한쪽의 버스바(65a)가 직선부(65b)와 경사부(65c)를 가지도록 웨이팅이 실시되어 있다. 즉, 도 5에서 위쪽에 위치하는 버스바(65a)가 웨이팅에 따라 경사부(65c)를 가진다.
이에 반해, 반사기(66)에서는 도 5에서 아래쪽에 위치하고 있는 버스바(66a)가 경사부(66c)와 직선부(66b)를 가지도록 웨이팅이 실시되어 있다.
또한, 도 6에 나타내는 변형예의 표면파 장치(71)에서는, IDT 전극(72～74)이 마련되어 있는 영역의 표면파 전파방향 양측에 반사기(75, 76)가 마련되어 있다. 여기서는, 반사기(75, 76)는 모두 탄성 표면파 전파방향으로 연장되는 중심선에 대하여 위아래의 버스바가 대칭이 되도록 반사기(75, 76)가 웨이팅되어 있다. 즉, 반사기(75, 76)의 제1의 버스바(75a, 76a)와, 제2의 버스바(75b, 76b)가 상기 중심선을 사이에 두고 대칭이 되도록 웨이팅이 실시되어 있다. 이와 같이, 반사기의 웨이팅은 IDT 전극측으로부터, 반대측의 단부를 향하는 방향에 있어서 전극지의 길이가 차례로 짧아지는 부분을 가지도록 웨이팅이 실시되어 있는 한, 그 형상은 특별히 한정되지 않는다. 따라서 예를 들어 도 5에 나타낸 것과 같이, 반사기(65)의 일부에서는, 즉 직선부(65b)가 마련되어 있는 부분에서는 전극지의 길이가 변화하지 않고, 경사부(65c)가 마련되어 있는 부분에서 전극지의 길이가 외측으로 감에 따라 짧게 되어 있어도 된다.
도 7은 본 발명의 제3의 실시형태에 따른 표면파 장치의 모식적 평면도이고, 도 8은 그 주요부를 나타내는 부분 절결 평면도이다. 도 7에서는 본 실시형태의 표면파 장치(81)의 주요부 중, 절연 부재의 커버를 제거한 구조가 모식적 평면 단면도로 나타나 있다.
표면파 장치(81)에서는 압전 기판상에 IDT 전극(83)과 반사기(84, 85)가 형성되어 있다. 여기서는, 반사기(84, 85)는 IDT 전극(83)측의 단부의 전극지(84a, 85a)로부터, 반대측의 단부에 위치하는 전극지(84b, 85b)를 향해 순차 전극지의 길이가 짧아지도록 웨이팅이 실시되어 있다. 그리고 반사기(84, 85)의 각 제1, 제2의 버스바(86, 87, 88, 89)는 외측의 변이 상기 웨이팅을 따라 경사변으로 되어 있다. 한편 경사란, 전술한 바와 같이 표면파 전파방향과 경사방향으로 교차하는 방향을 말하는 것으로 한다.
따라서 본 실시형태에서도 공간 B의 평면형상은 절연 부재(18)를 구성하고 있는 지지층(19a)의 측벽(19c)이 반사기(84, 85)가 마련되어 있는 부분에서 경사져 있다. 따라서 공간 B의 면적이 작게 되어 있다.
덧붙여, IDT 전극(83)이 마련되어 있는 부분에서도 공간 B의 면적이 작게 되어 있다. 이것은 IDT 전극(83)에 있어서, 제1의 실시형태와 마찬가지로, 표면파 전파방향 중심으로부터, 표면파 전파방향 외측 단부에 이름에 따라 교차폭이 작아지도록 교차폭 웨이팅이 실시되어 있는 것에 따른다. 따라서 도 1과 동일 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙임으로써 IDT 전극(83)의 상세한 설명을 생략한다.
본 실시형태에서도, IDT 전극(83)이 마련되어 있는 부분에 있어서, 역시 지지층(19a)의 측벽(19c)이 경사져 있기 때문에 공간 B의 면적이 작게 되어 있다. 따라서 제1의 실시형태의 경우와 마찬가지로, 몰드 수지층 형성시의 압력이 가해졌다고 해도 절연 부재의 변형이 발생하기 어렵다.
덧붙여, 도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 IDT 전극(83)의 최외측 전극지와, 반사기(85)의 IDT 전극측 단부의 전극지(85a)가 이웃하는 부분에서, 반사기(85)의 전극지의 길이가, IDT 전극(83)의 상기 전극지의 길이와 IDT 전극(83)의 제1의 전극지(8)의 선단(8a)에 대향되어 있는 제1의 더미 전극(10)의 길이의 합과 거의 동등하게 되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는 제1, 제2의 버스바의 내측의 변이 교차폭 웨이팅된 포락선 C의 내측의 변에 가까운 측의 포락선 부분 C1에 대하여 대략 평행하게 연장되는 경사 부분을 가지기 때문에, 비조화 고차 모드에 의한 스퓨리어스(spurious)를 억제할 수 있다. 따라서, 그로 인해서도 특성이 양호한 표면파 장치를 제공할 수 있다.
한편, 도 1에서는 1개의 IDT 전극을 가지는 표면파 공진자에 대해서 나타내고, 도 3에서는 복수의 종결합 공진자형의 표면파 장치를 조합시켜 이루어지는 평형-불평형 변환형의 표면파 필터 장치를 나타냈다. 그러나 본 발명은 이들 구조의 표면파 장치에 한정되는 것은 아니다. 즉, 횡결합 공진자형의 표면파 필터 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 도 1에 나타낸 표면파 장치를 표면파 공진자로서 이용한 래더형 필터에도 본 발명을 적용할 수 있다. 주지와 같이, 래더형 필터는 직렬암에 삽입된 직렬암 공진자(S1, S2, …Sn)와, 직렬암과 그라운드 전위 사이에 접속된 병렬암에 삽입된 병렬암 공진자(P1, P2, …Pn)를 가진다. 단, n은 자연수이다. 이 직렬암 공진자 및 병렬암 공진자로서 본 발명의 표면파 장치를 이용하고, 그로 인해 래더형 필터를 형성해도 된다. 그 경우에는 래더형 필터에 있어서 몰드 수지층의 형성시의 압력에 의한 변형이 발생하기 어렵기 때문에, 래더형 필터로서 특성의 안정화를 도모할 수 있다.
또한, 상기의 래더형 필터로 이루어지는 송신측 필터와, 도 3에 나타낸 종결합 공진자형 필터로 이루어지는 수신측 필터가 배선 기판에 실장되어 듀플렉서가 구성되어도 된다.
1 표면파 장치
2 압전 기판
3 IDT 전극
4, 5 반사기
6 제1의 버스바
7 제2의 버스바
6a, 7a 변
6c, 7c 경사부
6d, 7d 직선부
8 제1의 전극지
9 제2의 전극지
9a 선단
10 제1의 더미 전극
11 제2의 더미 전극
12, 13 전극지
14～17 버스바
18 절연 부재
18a, 18b 관통구멍
19a 지지층
19b 커버
19c 측벽
20, 21 패드 전극
22, 23 도전막
24, 25 관통형 도전 부재
26, 27 언더 범프 메탈층
28, 29 범프
31 표면파 장치
41 표면파 필터 장치
42 입력측 전극 패드
43, 44 1포트형 표면파 공진자
45, 46 표면파 필터
45a, 45b, 46a, 46b 반사기
47 패드 전극
48 패드 전극
49, 50 표면파 필터
49a, 49b, 50a, 50b 반사기
51, 52 패드 전극
61 표면파 장치
62 IDT 전극
63, 64 IDT 전극
65, 66 반사기
65a, 66a 버스바
65b, 66b 직선부
65c, 66c 경사부
71 표면파 장치
72～74 IDT 전극
75, 76 반사기
75a, 76a 제1의 버스바
75b, 76b 제2의 버스바
81 표면파 장치
83 IDT 전극
84, 85 반사기
84a, 85a 전극지
84b, 85b 전극지
86～89 버스바
100B 공간
119a 지지층
501 표면파 장치
502 압전 기판
503 IDT 전극
504 보호막
505 포위벽
506 뚜껑체
506a, 506b 관통구멍
507, 508 범프
510 배선 기판
511, 512 전극 랜드

Claims (9)

  1. 압전 기판과,
    상기 압전 기판의 상면에 형성된 IDT 전극과,
    상기 IDT 전극이 배치되어 있는 부분의 표면파 전파방향 양측에 배치된 반사기와,
    상기 IDT 전극 및 상기 반사기가 면하는 닫힌 공간을 형성하도록 해서 상기 압전 기판상에 형성된 절연 부재를 포함하고, 상기 절연 부재가 상기 공간을 둘러싸는 측벽과, 공간의 상부를 닫고 있는 천장을 가지며,
    상기 반사기의 복수개의 전극지에 있어서, 상기 반사기의 IDT 전극에 인접하는 제1의 단부측의 전극지로부터 상기 제1의 단부와는 반대측의 제2의 단부측을 향하는 방향에 있어서 전극지의 길이가 차례로 짧아지는 부분을 가지도록 상기 반사기에 웨이팅(weighting)이 실시되어 있으면서, 또한 상기 절연 부재의 측벽이 상기 반사기의 웨이팅된 부분에 있어서 표면파 전파방향에 대하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 표면파 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압전 기판상에 형성되어 있으면서, 상기 IDT 전극에 전기적으로 접속된 패드 전극과,
    상기 절연 부재의 상면에 형성된 단자 전극과,
    상기 패드 전극과 상기 단자 전극을 전기적으로 접속하고 있는 도전 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면파 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 도전 부재가, 상기 절연 부재를 관통하도록 마련된 관통형 도전 부재인 것을 특징으로 하는 표면파 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 IDT 전극으로서, 표면파 전파방향을 따라 배치된 적어도 3개의 IDT 전극을 가지는 종결합 공진자형의 표면파 필터인 것을 특징으로 하는 표면파 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 IDT 전극으로서 1개의 IDT 전극을 가지며,
    상기 IDT 전극이 제1, 제2의 버스바(bus bar)와,
    상기 제1의 버스바의 내측의 변에서 제2의 버스바를 향해 연장된 복수개의 제1의 전극지와,
    상기 제2의 버스바의 내측의 변에서 상기 제1의 버스바측을 향해 연장된 복수개의 제2의 전극지를 포함하며, 상기 IDT 전극이 교차폭 웨이팅되어 있고,
    상기 제1, 제2의 버스바 중 적어도 한쪽의 버스바의 외측의 변이 교차폭 웨이팅에 따라 표면파 전파방향에 대하여 경사져 있는 부분을 가지며, 상기 절연 부재가 상기 경사진 외측의 변과 평행하게 연장되는 상기 측벽 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 표면파 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 IDT 전극이, 상기 제1의 전극지의 선단에 대하여 갭을 두고 대향되어 있고, 상기 제2의 버스바에 접속되어 있는 제1의 더미 전극과,
    상기 제2의 전극지의 선단에 대하여 갭을 두고 대향되어 있으면서, 상기 제1의 버스바에 접속되어 있는 제2의 더미 전극을 더 포함하며,
    상기 IDT 전극에 있어서의 전극지 교차폭이 최대가 되는 부분에서 상기 탄성 표면파 전파방향 양측으로 감에 따라 교차폭이 감소하는 교차폭 웨이팅 부분을 가지도록 상기 IDT 전극에 교차폭 웨이팅이 실시되어 있고,
    상기 제1의 버스바의 상기 제1의 전극지 및 제2의 더미 전극이 접속되어 있는 변이, 상기 교차폭 웨이팅의 포락선과 일정한 거리를 두고 배치되도록, 탄성 표면파 전파방향에 대하여 경사진 경사 부분을 가지며,
    상기 제2의 버스바의 상기 제2의 전극지 및 상기 제1의 더미 전극이 접속되어 있는 변이, 상기 교차폭 웨이팅의 포락선에 일정한 거리를 두고 배치되도록, 탄성 표면파 전파방향에 대하여 경사진 경사 부분을 가지며,
    상기 IDT 전극의 최외측 전극지와, 상기 반사기의 IDT 전극측의 전극지가 이웃하는 부분에 있어서, 반사기의 전극지의 길이가, IDT 전극의 상기 전극지의 길이와, IDT 전극의 전극지 선단에 대향되어 있는 더미 전극의 길이의 합과 거의 동등하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 표면파 장치.
  7. 제6항에 기재된 표면파 장치로 이루어지는 직렬암(series arm) 공진자와, 제6항에 기재된 표면파 장치로 이루어지는 병렬암(parallel arm) 공진자를 포함하며, 상기 직렬암 공진자와 상기 병렬암 공진자에 의해 래더형 필터가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면파 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 부재가, 상기 압전 기판상에 형성되어 있고, 상기 IDT 전극 및 상기 반사기가 마련되어 있는 영역을 노출시키는 개구부가 형성되어 있는 지지층과, 상기 지지층의 개구부를 닫도록 상기 지지층에 적층된 커버를 가지는 것을 특징으로 하는 표면파 장치.
  9. 래더형 필터 회로를 가지는 송신측 필터와, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 표면파 장치를 이용해서 구성된 수신측 필터와, 상기 송신측 필터 및 상기 수신측 필터가 실장되어 있는 배선 기판과, 상기 배선 기판에 실장된 상기 송신측 필터 및 수신측 필터를 봉지(封止)하도록 마련된 몰드 수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
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