KR101711755B1 - 탄성파 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는, 불필요파를 억제하는 것이다. 압전 기판(18)과, 상기 압전 기판 상에 형성되고, 전극지(12)를 갖고, 탄성파를 여진하는 IDT(10)를 구비하고, 이방성 계수가 플러스이고, 상기 IDT의 전극지가 교차하는 교차 영역(36)은 상기 전극지의 연신 방향의 중앙에 형성된 중앙 영역(30)과, 상기 연신 방향의 엣지에 형성된 엣지 영역(32)을 갖고, 상기 중앙 영역과 상기 엣지 영역의 전극지는 연속되어 있고, 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향의 피치가 상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향의 피치보다 커지도록, 상기 중앙 영역의 전극지에 대해 상기 엣지 영역의 전극지는 경사져 있고, 상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향과 상기 압전 기판의 결정축 방향이 이루는 각도는 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향과 상기 결정축 방향이 이루는 각도보다 작은 탄성파 디바이스.

Description

탄성파 디바이스 {ELASTIC WAVE DEVICE}
본 발명은 탄성파 디바이스에 관한 것으로, 예를 들어 IDT를 갖는 탄성파 디바이스에 관한 것이다.
스마트폰이나 휴대 전화 등의 이동체 통신에 사용되는 필터나 듀플렉서에는, 압전 기판 상에 IDT(Interdigital Transducer)를 형성한 탄성 표면파 디바이스 등의 탄성파 디바이스가 사용된다. IDT를 갖는 탄성파 디바이스에 있어서는, 가로 모드의 불필요파가 문제로 된다. 특허문헌 1에는, 아포다이즈형에 의해, 가로 모드의 불필요파를 억제하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 2에는, IDT의 교차 영역 중 중앙 영역에 대해 엣지 영역의 전극지를 광폭으로 함으로써 가로 모드의 불필요파를 억제하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 3에는, 엣지 영역의 전극지에 유전체막이나 금속막을 부가함으로써 가로 모드의 불필요파를 억제하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 4 내지 6에는, IDT의 교차 영역 내의 전극지의 연신 방향의 일부에 전극지의 연신 방향이 상이한 영역을 형성하는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 평 7-22898호 공보 일본 특허 공개 제2011-101350호 공보 일본 특허 공개 제2012-186808호 공보 일본 특허 공개 제2006-333024호 공보 일본 특허 공개 평 9-162679호 공보 일본 특허 공개 제2006-203778호 공보
특허문헌 1에서는, 더미 전극지가 많아지기 때문에 면적 효율이 나쁘고 비용 상승으로 된다. 특허문헌 2 및 3에서는, 가로 모드 불필요파의 억제가 충분하지 않거나 및/또는 성막 등의 부가적인 공정을 사용하게 되어 비용 상승으로 된다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 불필요파를 억제하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 압전 기판과, 상기 압전 기판 상에 형성되고, 전극지를 갖고, 탄성파를 여진하는 IDT를 구비하고, 이방성 계수가 플러스이고, 상기 IDT의 전극지가 교차하는 교차 영역은, 상기 전극지의 연신 방향의 중앙에 형성된 중앙 영역과, 상기 연신 방향의 엣지에 형성된 엣지 영역을 갖고, 상기 중앙 영역과 상기 엣지 영역의 전극지는 연속되어 있고, 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향의 피치가 상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향의 피치보다 커지도록, 상기 중앙 영역의 전극지에 대해 상기 엣지 영역의 전극지는 경사져 있고, 상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향과 상기 압전 기판의 결정축 방향이 이루는 각도는 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향과 상기 결정축 방향이 이루는 각도보다 작은 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스이다.
상기 구성에 있어서, 상기 엣지 영역과 상기 중앙 영역의 경계는 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향에 평행한 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향은 상기 결정축 방향과 평행한 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 중앙 영역의 양측에 형성된 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향은 평행한 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 IDT는 버스 바를 갖고, 상기 버스 바의 연신 방향은 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향에 평행한 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 엣지 영역의 전극지의 듀티비는 상기 중앙 영역의 전극지의 듀티비와 동등한 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 엣지 영역의 전극지의 듀티비는 상기 중앙 영역의 전극지의 듀티비보다 큰 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 압전 기판은, 회전 Y 커트 X 전반 니오븀산리튬 기판이며, 상기 결정축 방향은 X축 방향인 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 IDT를 덮도록 상기 압전 기판 상에 형성된 산화 실리콘막을 구비하는 구성으로 할 수 있다.
본 발명은 압전 기판과, 상기 압전 기판 상에 형성되고, 전극지를 갖고, 탄성파를 여진하는 IDT를 구비하고, 이방성 계수가 마이너스이고, 상기 IDT의 전극지가 교차하는 교차 영역은, 상기 전극지의 연신 방향의 중앙에 형성된 중앙 영역과, 상기 중앙 영역의 상기 연신 방향의 양측에 형성된 엣지 영역을 갖고, 상기 중앙 영역과 상기 엣지 영역의 전극지는 연속되어 있고, 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향의 피치가 상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향의 피치보다 작아지도록, 상기 중앙 영역의 전극지에 대해 상기 엣지 영역의 전극지는 경사져 있고, 상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향과 상기 압전 기판의 결정축 방향이 이루는 각도는 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향과 상기 결정축 방향이 이루는 각도보다 작고, 상기 중앙 영역의 양측에 형성된 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향은 평행한 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스이다.
상기 구성에 있어서, 상기 엣지 영역과 상기 중앙 영역의 경계는 상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향에 평행한 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 엣지 영역의 전극지의 듀티비는 상기 중앙 영역의 전극지의 듀티비보다 작은 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 IDT를 포함하는 필터를 구비하는 구성으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 불필요파를 억제할 수 있다.
도 1의 (a)는 배열한 전극지의 평면도, 도 1의 (b)는 파수의 평면도, 도 1의 (c)는 역속도를 나타내는 도면.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 가로 모드의 불필요파를 억제하기 위한 IDT 내의 음속을 도시하는 도면.
도 3의 (a)는 비교예 1에 관한 공진기의 평면도, 도 3의 (b)는 전극지의 확대도.
도 4의 (a)는 비교예 1에 있어서의 전극지의 기울기 각도 θ1에 대한 공진 주파수를 나타내는 도면, 도 4의 (b)는 각도 θ1에 대한 규격화 공진 주파수를 나타내는 도면.
도 5는 비교예 2에 관한 공진기의 평면도.
도 6의 (a)는 비교예 2에 관한 공진기의 주파수에 대한 어드미턴스 Y의 실성분을 나타내는 도면, 도 6의 (b)는 비교예 2에 관한 공진기를 병렬로 접속하였을 때의 S21을 나타내는 도면.
도 7의 (a)는 실시예 1에 관한 공진기의 평면도, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 A-A 단면도.
도 8은 실시예 1에 있어서의 엣지 영역의 전극지의 확대도.
도 9는 비교예 3에 관한 공진기의 평면도.
도 10의 (a) 및 도 10의 (b)는 비교예 3에 있어서의 엣지 영역의 전극지의 확대도.
도 11은 비교예 4에 관한 공진기의 평면도.
도 12의 (a) 및 도 12의 (b)는 실시예 1 및 비교예 4에 관한 공진기의 통과 특성을 나타내는 도면.
도 13의 (a) 및 도 13의 (b)는 각각 실시예 1의 변형예 1 및 2에 관한 공진기의 평면도.
도 14의 (a) 및 도 14의 (b)는 실시예 1, 실시예 1의 변형예 1 및 비교예 4에 관한 공진기의 통과 특성을 나타내는 도면.
도 15는 비교예 5에 관한 공진기의 평면도.
도 16의 (a) 및 도 16의 (b)는 실시예 1의 변형예 1 및 비교예 5에 관한 공진기의 통과 특성을 나타내는 도면.
도 17의 (a) 및 도 17의 (b)는 실시예 1 및 실시예 1의 변형예 1에 관한 공진기의 평면도.
도 18의 (a) 및 도 18의 (b)는 실시예 1 및 실시예 1의 변형예 1에 관한 다른 공진기의 평면도.
도 19의 (a) 및 도 19의 (b)는 각각 실시예 2 및 실시예 2의 변형예 1에 관한 공진기의 평면도.
도 20의 (a) 및 도 20의 (b)는 각각 실시예 2의 변형예 2 및 3에 관한 공진기의 평면도.
도 21은 실시예 3에 관한 필터의 회로도.
도 22의 (a) 및 도 22의 (b)는 각각 실시예 3 및 비교예 6에 있어서의 필터 칩의 평면도.
도 23의 (a)는 필터 칩을 다층 기판에 실장한 단면도, 도 23의 (b)는 필터 칩을 다층 기판에 실장하는 사시도.
도 24의 (a)는 실시예 3 및 비교예 6에 있어서의 통과 특성을 나타내는 도면, 도 24의 (b)는 군 지연을 나타내는 도면.
도 25의 (a) 및 도 25의 (b)는 각각 실시예 4 및 비교예 7의 필터 칩의 평면도.
도 26은 실시예 4 및 비교예 7에 있어서의 통과 특성을 나타내는 도면.
도 27의 (a) 내지 도 27의 (c)는 실시예 3의 필터에 포함되는 공진기의 예를 도시하는 평면도(제1).
도 28의 (a) 내지 도 28의 (c)는 실시예 3의 필터에 포함되는 공진기의 예를 도시하는 평면도(제2)이다.
먼저, 이방성 계수에 대해 설명한다. 도 1의 (a)는 배열한 전극지의 평면도, 도 1의 (b)는 파수의 평면도, 도 1의 (c)는 역속도를 나타내는 도면이다. 도 1의 (a) 내지 도 1의 (c)에 있어서의 X 방향 및 Y 방향은, 이방성 계수를 설명하기 위한 방향이며, 압전 기판의 X축 방향 및 Y축 방향과는 반드시 대응하는 것은 아니다.
도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 압전 기판 상에 전극지(12)가 X 방향으로 배열되어 있다. X 방향에 직교하는 방향을 Y 방향이라고 한다. 탄성파는 X 방향으로 전반한다. 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, X 방향의 탄성파의 파수를 βx, Y 방향의 탄성파의 파수를 βy로 한다. X 방향으로부터 Y 방향으로 각도 θ의 방향의 탄성파의 파수 βθ가 각도 θ에 대해 포물선 근사할 수 있다고 하면, 파수 βθ는 이방성 계수 γ를 사용하여 다음 식으로 나타내어진다.
Figure 112015097735607-pat00001
도 1의 (c)는 X 방향의 탄성파의 위상 속도 vx의 역속도 1/vx에 대한 Y 방향의 탄성파의 위상 속도 vy의 역속도 1/vy을 나타내는 도면이다. 이방성 계수 γ가 플러스일 때 역속도면(70)은 원점에서 볼 때 볼록형으로 된다. 이로 인해, γ＞0일 때를 볼록형이라고도 말한다. 이방성 계수 γ가 마이너스일 때 역속도면(72)은 원점에서 볼 때 오목형으로 된다. 이로 인해, γ＜0일 때를 오목형이라고도 말한다.
이방성 계수 γ는 압전 기판(18)의 재료, 전극지(12)의 재료 및 막 두께에 의해 정한다. 예를 들어, 압전 기판(18)으로서 회전 Y 커트 X 전반 니오븀산리튬 기판을 사용하면 이방성 계수 γ는 플러스로 된다. 압전 기판(18)으로서 회전 Y 커트 X 전반 탄탈산리튬 기판을 사용하면 이방성 계수 γ는 마이너스로 된다. 회전 Y 커트 X 전반 탄탈산리튬 기판을 사용하고, 전극지를 무거운 재료로 하고, 막 두께를 크게 하면 이방성 계수 γ가 플러스로 되는 경우도 있다. 예를 들어 압전 기판을 42°회전 Y 커트 X 전반 탄탈산리튬 기판으로 하고, 전극지의 재료를 구리로 하고, 막 두께를 크게 하면 이방성 계수 γ는 플러스로 된다.
이어서, 가로 모드의 불필요파를 억제하는 방법을 설명한다. 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 가로 모드의 불필요파를 억제하기 위한 IDT 내의 음속을 도시하는 도면이다. 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 각각 이방성 계수 γ가 플러스 및 마이너스인 경우에 대응한다. 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)의 좌측 도면에 도시한 바와 같이, IDT(10)는, 2개의 빗살형 전극(16)을 구비하고 있다. 빗살형 전극(16)은 전극지(12)와 버스 바(14)를 갖는다. 복수의 전극지(12)가 버스 바(14)에 접속되어 있다. 전극지(12)가 교차하는 영역이 교차 영역(36)이다. 교차 영역(36)은 중앙 영역(30) 및 엣지 영역(32)을 갖는다. 교차 영역(36)과 버스 바(14) 사이가 갭 영역(34)이다.
도 2의 (a)의 우측 도면에 도시한 바와 같이, 이방성 계수 γ가 플러스일 때, 교차 영역(36)에 비해 갭 영역(34)의 음속을 빠르게 한다. 이에 의해, 탄성파가 교차 영역(36) 내에 가두어진다. 엣지 영역(32)의 음속을 중앙 영역(30)보다 느리게 한다. 이에 의해, 가로 모드에 의한 불필요파를 억제할 수 있다. 도 2의 (b)의 우측 도면에 도시한 바와 같이, 이방성 계수 γ가 마이너스일 때, 교차 영역(36)에 비해 갭 영역(34)의 음속을 느리게 한다. 이에 의해, 탄성파가 교차 영역(36) 내에 가두어진다. 엣지 영역(32)의 음속을 중앙 영역(30)보다 빠르게 한다. 이에 의해, 가로 모드에 의한 불필요파를 억제할 수 있다. 또한, 도 2의 (a) 및 (b) 내의 전극지(12) 및 버스 바(14)에, 유전체막 또는 금속막이 피복되는 등에 의해 음속이 조정되는 경우도 있지만, 이들은 생략하고 있다.
중앙 영역(30)과 엣지 영역(32)의 음속을 상이하게 하기 위해, 전극지(12)를 기울이는 방법에 대해 설명한다. 도 3의 (a)는 비교예 1에 관한 공진기의 평면도, 도 3의 (b)는 전극지의 확대도이다. 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 가로 모드의 불필요파의 영향을 배제하기 위해 비교예 1은 아포다이즈형의 공진기이다. IDT(10)는, 전극지(12)와 버스 바(14)를 갖는 빗살형 전극(16)을 구비한다. IDT(10)의 양측에 반사기(20)가 설치되어 있다. 압전 기판 및 전극의 재료 등은 후술하는 실시예 1에 있어서의 실험과 동일하다. IDT(10)의 로그는 55쌍, 개구 길이(교차 영역의 길이)는 35λ, 아포다이즈는 ArcCos형이다. 전극지(12)의 갭을 파선으로 나타낸다. 버스 바(14)의 연신 방향을 A 방향으로 한다. 비교예 1에서는, A 방향은 압전 기판의 X축 방향이다. 탄성파의 주 모드는 거의 A 방향으로 전반한다. 도 3의 (a)와 같이, 전극지(12)의 폭 방향[즉, 전극지(12)의 연신 방향에 직교하는 방향]은 A 방향에 직교하는 방향에 대해 각도 θ1 기울어져 있다. 이것은, 도 3의 (b)와 같이, 전극지(12)의 폭 방향이, A 방향에 직교하는 방향에 대해 θ1 기울어져 있는 것에 대응한다. 전극지(12)에 직교하는 방향[즉, 전극지(12)의 폭 방향]을 B 방향이라고 한다.
A 방향의 IDT(10)의 피치 PTa를 일정하고 θ1을 변화시킨 경우와, B 방향의 IDT 피치 PTb를 일정하고 θ1을 변화시킨 경우에서, 공진 주파수를 공진기를 제작하여 측정하였다. 도 4의 (a)는 비교예 1에 있어서의 전극지의 기울기 각도 θ1에 대한 공진 주파수를 나타내는 도면, 도 4의 (b)는 각도 θ1에 대한 규격화 공진 주파수를 나타내는 도면이다. 검정색 동그라미는 A 방향의 피치 PTa가 일정할 때의 실험 결과, 흰색 동그라미는 B 방향의 피치 PTb가 일정할 때의 실험 결과이다. 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, B 방향의 피치 PTb를 일정하게 한 경우, 공진 주파수 fr은 거의 변화되지 않는다. A 방향의 피치 PTa를 일정하게 한 경우, 공진 주파수 fr은 높아진다. 도 3의 (b)와 같이, A 방향의 피치 PTa를 일정하게 하여 θ1을 크게 하면 B 방향의 피치 PTb는 작아진다. 이에 의해, 공진 주파수 fr이 높아지는 것이라고 생각된다.
도 4의 (b)는 공진 주파수 fr을 θ1＝0일 때의 공진 주파수 fr0에서 규격화한 fr/fr0을 각도 θ1에 대해 나타낸 도면이다. 검정색 동그라미는, A 방향의 피치 PTa가 일정할 때의 실험 결과, 실선은, 근사선이다. 점선은, A 방향의 피치 PTa가 일정으로 하고 각도 θ1을 바꾸었을 때의 B 방향의 피치 PTb로부터 예상되는 fr/fr0이다. 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 실험 결과(실선)와 피치 PTb로부터의 예상(점선)은 거의 일치한다. 이상으로부터, 거의 탄성파의 전반 방향인 A 방향의 전극지(12)의 피치 PTa를 일정하게 하고, 전극지(12)를 기울이면, B 방향의 전극지의 피치 PTb가 작아진다. 이에 의해, 공진 주파수가 높아진다. A 방향의 등가적인 음속은, 공진 주파수에 대응하고 있고, 공진 주파수가 높아지면 음속은 등가적으로 빨라진다. 이상과 같이, 전극지(12)를 기울임으로써 음속을 등가적으로 변경할 수 있다. 여기서, 도 4의 (b)의 실선과 점선에 근소하게 어긋남이 발생하고 있는 것은 도 1에서 설명한 대로 IDT에 대해 탄성 표면파가 비스듬히 전파되기 때문(즉, βo≠βθ)이다. 전술한 바와 같이 기판 재료와 전극 재료의 조합이 바뀌면 이방성 계수(γ)가 상이하기 때문에 이 어긋남량도 바뀐다. 그로 인해 재료의 조합을 바꾼 경우에는, 기울기 θ와 공진 주파수의 관계를 새롭게 취득하게 된다.
이어서, 전극지(12)의 연신 방향과 SH 모드의 불필요파에 대해 검토한다. 도 5는 비교예 2에 관한 공진기의 평면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 비교예 2는 아포다이즈형의 공진기이다. 압전 기판 및 전극의 재료 등은 후술하는 실시예 1에 있어서의 실험과 동일하다. IDT(10)의 로그는 55쌍, 개구 길이는 35λ, 아포다이즈는 ArcCos형이다. 버스 바(14)의 연신 방향인 A 방향은 압전 기판(18)의 X축 방향으로부터 각도 θ2 기울어져 있다. 전극지(12)의 연신 방향은, A 방향에 대해 직교하는 방향에 대해 θ1 기울어져 있다. θ1을 5°로 하고, θ2를 -5°에서 7.5°까지 변경하여 실험하였다.
도 6의 (a)는 비교예 2에 관한 공진기의 주파수에 대한 어드미턴스 Y의 실성분을 나타내는 도면, 도 6의 (b)는 비교예 2에 관한 공진기를 병렬로 접속하였을 때의 S21을 나타내는 도면이다. 945㎒ 근방의 피크는 SH 모드에 의한 불필요파이다. 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, θ1＝0° 및 θ2＝0°에서는, 거의 SH 모드에 의한 불필요파는 발생하지 않는다. θ2＝0°이고 θ1＝5°로 하면, SH 불필요파가 발생한다. θ1＝5°이고 θ2＝-5°로 하면 SH 모드의 불필요파는 더욱 커진다. θ2＝5°로 하면, SH 모드의 불필요파는 θ1＝0° 및 θ2＝0°와 거의 동일한 정도로 억제할 수 있다. 이와 같이, θ1과 θ2는 거의 동일할 때에 SH 모드의 불필요파가 억제된다. θ1＝θ2로 되는 것은, 전극지(12)의 연신 방향이 X축 방향에 직교할 때이다. 이와 같이, SH 모드의 불필요파는, 전극지(12)의 폭 방향(B 방향)과 X축 방향이 이루는 각도가 작아지면 작아진다.
이상을 근거로 하여, 가로 모드의 불필요파 및 SH 모드의 불필요파를 억제하는 실시예에 대해 설명한다.
실시예 1
실시예 1은 이방성 계수 γ가 플러스인 예이다. 도 7의 (a)는 실시예 1에 관한 공진기의 평면도, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 A-A 단면도이다. 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, IDT(10)는, 대향하는 빗살형 전극(16)을 갖고 있다. 빗살형 전극(16)은 각각 복수의 전극지(12) 및 버스 바(14)를 갖는다. 버스 바(14) 사이에는, 전극지(12)가 교차하는 교차 영역(36) 및 교차 영역(36)과 버스 바(14)와의 사이의 갭 영역(34)이 형성되어 있다. 교차 영역(36)에는, 중앙 영역(30) 및 엣지 영역(32)이 형성되어 있다. 중앙 영역(30)은 교차 영역(36)의 전극지(12)의 연신 방향의 중앙에 형성되고, 엣지 영역(32)은 중앙 영역(30)의 양측에 형성되어 있다. 중앙 영역(30)과 엣지 영역(32)의 전극지(12)는 연속되어 있다. IDT(10)는, 압전 기판 상에 형성되어 탄성파를 여진한다.
X축 방향은 압전 기판의 상면에 평행하다. 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 연신 방향 및 연신 방향에 직교하는 방향[즉, 전극지(12)의 폭 방향]을 각각 방향(41) 및 방향(40)이라고 한다. 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 연신 방향 및 연신 방향에 직교하는 방향을 각각 방향(43) 및 방향(42)이라고 한다. 갭 영역(34)의 전극지(12)의 연신 방향 및 연신 방향에 직교하는 방향을 각각 방향(45) 및 방향(44)이라고 한다. 버스 바(14)의 연신 방향을 방향(46), 교차 영역(36)과 갭 영역(34)의 경계의 연신 방향을 방향(47) 및 중앙 영역(30)과 엣지 영역(32)과의 경계의 연신 방향을 방향(48)이라고 한다. 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 연신 방향(41)과 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 연신 방향(43)이 이루는 각도는 각도 θ1이다. 방향(40)과 방향(42)이 이루는 각도도 각도 θ1로 된다. 버스 바(14)의 연신 방향(46)과 X축 방향이 이루는 각도는 각도 θ2이다. 방향(47) 및 방향(48)은 방향(46)과 평행하다. 주 모드의 탄성파의 전반 방향은 거의 방향(46)이다. 갭 영역(34)의 전극지(12)의 연신 방향(45)은 방향(41)과 평행하다. 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)은 거의 X축 방향이다.
도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 압전 기판(18) 상에 금속막(28)이 형성되어 있다. 금속막(28)은 전극지(12) 및 버스 바(14)를 포함한다. 금속막(28)을 덮도록 유전체막(22)이 형성되어 있다. 압전 기판(18)은 예를 들어 Y 커트 X 전반 니오븀산리튬 기판이다. 금속막(28)은 예를 들어 구리막이다. 유전체막(22)은 예를 들어 산화 실리콘막이다. 유전체막(22)은 온도 특성을 개선하기 위한 막이다.
도 8은 실시예 1에 있어서의 엣지 영역의 전극지의 확대도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 실시예 1에서는, 엣지 영역(32)과 갭 영역(34)과의 경계의 연신 방향(47)과 엣지 영역(32)과 중앙 영역(30)의 경계의 연신 방향(48)은 평행하다. 이에 의해, 주 모드의 탄성파 전반 방향은 거의 방향(47) 및 방향(48)으로 된다. 중앙 영역(30)에 있어서의 전극지(12)의 폭 방향(40)의 피치 PT1에 대해, 엣지 영역(32)에 있어서의 전극지(12)의 폭 방향(42)의 피치 PT2는 크다. 이에 의해, 엣지 영역(32)에 있어서의 공진 주파수는 중앙 영역(30)에 있어서의 공진 주파수보다 낮아진다. 따라서, 엣지 영역(32)의 음속은 중앙 영역(30)의 음속보다 등가적으로 느려진다. 중앙 영역(30)에 있어서의 방향(40)의 전극지(12)의 폭을 L1, 전극지(12)의 사이의 거리를 S1로 한다. 엣지 영역(32)에 있어서의 방향(47) 및 방향(48)의 전극지(12)의 폭을 L2, 전극지(12)의 사이의 거리를 S2로 한다. 폭 L1과 L2는 동등하고, 거리 S1과 S2는 동등하다. 따라서 듀티비 L1/(L1＋S1)과 L2/(L2＋S2)는 동등하다.
도 9는 비교예 3에 관한 공진기의 평면도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 연신 방향(41)과 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 연신 방향(43)은 각도 θ1 기울어져 있다. 버스 바(14)의 연신 방향(46)은 X축 방향과 평행하다. 방향(40, 47, 48)은, 방향(46)과 평행하고, 탄성파는 거의 방향(46)으로 전반한다.
도 10의 (a) 및 도 10의 (b)는 비교예 3에 있어서의 엣지 영역의 전극지의 확대도이다. 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 비교예 3에서는, 중앙 영역(30)에 있어서의 전극지(12)의 폭 방향(40)의 피치 PT1에 대해, 엣지 영역(32)에 있어서의 전극지(12)의 폭 방향(42)의 피치 PT2는 작다. 이것은, 실시예 1에서는, 도 8과 같이, 방향(47) 및 방향(48)을 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)과 평행하게 하고, 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)을 방향(42)에 대해 기울이고 있는 것에 대해, 비교예 3에서는, 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)와 같이 방향(47) 및 방향(48)을 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)과 평행하게 하고, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)을 방향(40)에 대해 기울이고 있기 때문이다.
도 10의 (a)에서는, 듀티비 L2/(L2＋S2)는 L1/(L1＋S1)보다 크다. 도 10의 (b)에서는, 듀티비 L2/(L2＋S2)는 L1/(L1＋S1)과 동등하다. 도 8 및 도 10의 (b)와 같이, 엣지 영역(32)과 중앙 영역(30)과의 듀티비가 동등하면, 후술하는 도 11과 같은 정규형의 공진기의 설계를 유용하여 공진기를 설계하기 쉽다. 한편, 엣지 영역(32)과 중앙 영역(30)과의 듀티비가 상이하면, 듀티비가 일정한 정규형의 공진기의 설계를 유용할 수 없기 때문에 설계가 어려워진다.
도 8과 도 10의 (a)를 비교하면, 도 8에서는, 개개의 전극지(12)의 엣지 영역(32)과 중앙 영역(30)의 경계(49)와, 엣지 영역(32)과 중앙 영역(30)의 경계의 방향(48)이 일치하고 있다. 이로 인해, 경계(49) 부근의 음속을 명확하게 정의할 수 있다. 한편, 도 10의 (a)에서는, 경계(49)와 방향(48)이 평행하지 않기 때문에, 경계(49) 부근에서 상이한 음속이 혼재된다. 엣지 영역(32)과 갭 영역(34)의 경계에 있어서도 마찬가지이다. 음속을 명확하게 정의할 수 있으면, 전반 모드의 제어를 스칼라 포텐셜법 등을 사용하여 행할 수 있다. 따라서, 탄성파 디바이스의 설계가 용이해진다. 상이한 음속이 혼재되면, 전반 모드의 제어가 복잡해지고, 탄성파 디바이스의 설계가 복잡해진다.
실시예 1에 관한 공진기에 대해, 공진 특성을 실측하였다. 실험의 조건은 이하이다. 또한, 제작한 공진기는, 후술하는 도 17의 (a)와 같이 IDT의 양측에 공진기를 구비하고 있다.
압전 기판(18):127.86°회전 Y 커트 X 전반 LiNbO3 기판
금속막(28):재료 구리 막 두께 0.06λ
유전체막(22):재료 산화 실리콘 막 두께 0.27λ
IDT 로그:100쌍
반사기 개수:20개
IDTλ:3.84㎛
IDT 교차 영역(36) 폭 W30:76.8㎛
IDT 듀티비:50％
반사기 듀티비:50％
엣지 영역(32) 폭 W32:0.6λ
갭 영역(34) 폭 W34:2.5λ
각도 θ1:8.5°
각도 θ2:8.5°
또한, λ는, 주 모드의 탄성파의 파장이며, IDTλ에 상당한다. 교차 영역(36)의 폭 W36, 엣지 영역(32)의 폭 W32 및 갭 영역(34)의 폭 W34는, 도 7의 (a)와 같이, 방향(46) 내지 방향(48)에 직교하는 방향으로 규정하고 있다.
도 11은, 비교예 4에 관한 공진기의 평면도이다. 비교예 4에 있어서는, 전극지(12)의 폭 방향(40, 42 및 44), 버스 바(14)의 연신 방향(46), 경계의 연신 방향(47) 및 방향(48)은 모두 평행하다. θ1 및 θ2는 0°이다. 그 외의 구성은, 실시예 1과 동일하고 설명을 생략한다.
도 12의 (a) 및 도 12의 (b)는 실시예 1 및 비교예 4에 관한 공진기의 통과 특성을 나타내는 도면이다. 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)는 공진기를 래더 필터의 각각 직렬 공진기 및 병렬 공진기로서 접속하였을 때의 통과 특성(S21의 절댓값의 2승의 로그의 매그니튜드 표시)이다. 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 비교예 4에서는, 화살표와 같이, 래더 필터의 통과 대역에 상당하는 주파수에 저차원의 가로 모드의 불필요파에 의한 응답이 있다. 이 응답의 크기는, 2㏈ 내지 5㏈이다. 한편, 실시예 1에서는, 가로 모드에 기인하는 불필요파가 억제되어 있다. 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 비교예 4에서는, 래더 필터의 통과 대역에 상당하는 주파수에 고차원의 가로 모드의 불필요파에 의한 응답이 있다. 실시예 1에서는, 가로 모드의 불필요파는 억제되어 있다. 실시예 1에서 가로 모드의 불필요파가 억제되는 것은, 실시예 1에서는, 엣지 영역(32)의 음속이 중앙 영역(30)의 음속에 비해, 약 1.5％ 작기 때문이다. 상기 시뮬레이션의 조건에 있어서 시뮬레이션한 바, Y 커트 회전이 120°내지 140°의 범위에 있어서, 레일리파의 결합 계수가 높고, 레일리파가 주요한 탄성 표면파로 된다. 또한, SH 모드의 누설파는 결합 계수가 낮고 불필요파로 된다.
도 13의 (a) 및 도 13의 (b)는 각각 실시예 1의 변형예 1 및 2에 관한 공진기의 평면도이다. 도 13의 (a)에 도시한 바와 같이, 실시예 1의 변형예 1에서는, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭이 중앙 영역(30)보다 커져 있다. 그 외의 구성은, 실시예 1과 동일하고, 설명을 생략한다. 실시예 1의 변형예 1에서는, 엣지 영역(32)의 전극지(12)가 굵기 때문에, 엣지 영역(32)에 있어서의 음속을 실시예 1보다 느리게 할 수 있다.
도 13의 (b)에 도시한 바와 같이, 실시예 1의 변형예 2에서는, 갭 영역(34)의 전극지(12)의 폭 방향(44)이 방향(46) 내지 방향(48)과 평행하다. 이와 같이, 방향(44)은 임의이다. 실시예 1의 갭 영역(34)의 음속은 실시예 1의 변형예 2보다 빠르다. 이로 인해, 탄성파를 교차 영역(36)에 가둔다고 하는 관점에서는, 실시예 1의 변형예 2보다 실시예 1이 바람직하다.
실시예 1의 변형예 1에 대해, 통과 특성을 실측하였다. 엣지 영역(32)의 듀티비를 60％로 하였다. 그 외의 실험 조건은 실시예 1과 동일하다. 도 14의 (a) 및 도 14의 (b)는 실시예 1, 실시예 1의 변형예 1 및 비교예 4에 관한 공진기의 통과 특성을 나타내는 도면이다. 도 14의 (a) 및 도 14의 (b)는 공진기를 래더 필터의 각각 직렬 공진기 및 병렬 공진기로서 접속하였을 때의 통과 특성이다. 도 14의 (a) 및 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 변형예 1에서는, 실시예 1에 비해 가로 모드의 불필요파가 억제된다. 이것은, 실시예 1의 변형예 1에서는, 실시예 1에 비해 엣지 영역(32)의 음속이 느리기 때문이다.
도 15는, 비교예 5에 관한 공진기의 평면도이다. 도 15에 도시한 바와 같이, 비교예 5에 있어서는, θ1이 5°이며, θ2가 0°이다. 이로 인해, 방향(46) 내지 방향(48)은 X축 방향에 평행하다. 엣지 영역(32)에 있어서의 전극지(12)의 폭 방향(42)은 X축 방향과 평행하다. 중앙 영역(30)에 있어서의 전극지(12)의 폭 방향(40)은 X축 방향에 대해 θ1 기울어져 있다. 그 외의 구성은, 실시예 1의 변형예 1과 동일하고, 설명을 생략한다. 비교예 5에 대해 통과 특성을 실측하였다. 각도 θ2가 0°인 것 이외의 실험 조건은 실시예 1의 변형예 1과 동일하다.
도 16의 (a) 및 도 16의 (b)는 실시예 1의 변형예 1 및 비교예 5에 관한 공진기의 통과 특성을 나타내는 도면이다. 도 16의 (a) 및 도 16의 (b)는 공진기를 래더 필터의 각각 직렬 공진기 및 병렬 공진기로서 접속하였을 때의 통과 특성의 확대도이다. 화살표는 SH 모드의 불필요파이다. 도 16의 (a)에 나타내는 바와 같이, 비교예 5에서는, SH 모드의 불필요파의 크기가 1.5㏈인 것에 대해, 실시예 1의 변형예 1에서는, 0.4㏈이다. 도 16의 (b)에 나타내는 바와 같이, 비교예 5에서는, SH 모드의 불필요파의 크기가 0.6㏈인 것에 대해, 실시예 1의 변형예 1에서는, 0.23㏈이다. 이와 같이, 실시예 1의 변형예 1에서는, 비교예 5에 비해 가로 모드의 불필요파가 억제된다. 이것은, 실시예 1의 변형예 1에서는, 비교예 5에 비해, 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향이 X축 방향에 가깝기 때문이다.
도 17의 (a) 및 도 17의 (b)는 실시예 1 및 실시예 1의 변형예 1에 관한 공진기의 평면도이다. 도 17의 (a) 및 도 17의 (b)에 도시한 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 1의 변형예 1에 관한 공진기는, IDT(10)의 양측에 반사기(20)를 구비해도 된다. 반사기(20)에서는, IDT(10)와 마찬가지로, 엣지 영역(32)에 있어서의 전극지가 중앙 영역(30)에 비해 θ1 경사져 있다. 반사기(20)는 단락 그레이팅이며, 반사기(20)의 전극지의 양단부는 버스 바에 접속되어 있다. 그 외의 구성은, 각각 도 7의 (a) 및 도 13의 (a)와 동일하고 설명을 생략한다.
도 18의 (a) 및 도 18의 (b)는 실시예 1 및 실시예 1의 변형예 1에 관한 다른 공진기의 평면도이다. 도 18의 (a) 및 도 18의 (b)에 도시한 바와 같이, 반사기(20)의 전극지는 번갈아 갭 영역(34)에서 개방되어 있다. 그 외의 구성은 각각 도 17의 (a) 및 도 17의 (b)와 동일하고 설명을 생략한다.
실시예 1 및 그 변형예에 의하면, 이방성 계수 γ가 플러스인 경우에는, 도 8과 같이, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)의 피치 PT2가 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)의 피치 PT1보다 커지도록, 중앙 영역(30)의 전극지(12)에 대해 엣지 영역(32)의 전극지(12)를 경사지게 한다. 이에 의해, 도 4의 (a)와 같이, 엣지 영역(32)의 음속이 중앙 영역(30)보다 느려진다. 따라서, 도 2의 (a) 및 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)와 같이, 가로 모드의 불필요파를 억제할 수 있다.
중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)을 임의로 하면, SH 모드의 불필요파가 증가한다. 탄성파 디바이스의 특성에 주로 영향을 미치는 것은 중앙 영역(30)이기 때문에, 엣지 영역(32)에 있어서의 불필요파보다 중앙 영역(30)에 있어서의 불필요파를 억제한 편이 전체의 불필요파를 억제할 수 있다. 따라서, 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)과 압전 기판(18)의 X축 방향이 이루는 각도를 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)과 X축 방향이 이루는 각도보다 작게 한다. 이에 의해, 도 6의 (a), 도 6의 (b), 도 16의 (a) 및 도 16의 (b)와 같이, SH 모드의 불필요파를 억제할 수 있다. 또한, 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)을 거의 X축 방향과 평행하게 한다. 이에 의해, SH 모드의 불필요파를 보다 억제할 수 있다.
도 8과 같이, 엣지 영역(32)의 피치 PT2를 중앙 영역(30)의 피치 PT1보다 크게 하고자 하면, 엣지 영역(32)과 중앙 영역(30)과의 경계의 방향(48)은 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)에 평행하게 된다.
엣지 영역(32)은 중앙 영역(30)의 양측에 형성되고, 중앙 영역(30)의 양측에 형성된 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)은 평행하다. 이에 의해, 양측의 엣지 영역(32)의 음속을 거의 동일하게 할 수 있다. 따라서, 양측의 엣지 영역(32)의 음속이 상이한 비대칭 구조에 수반되는 2차 변형을 억제할 수 있다. 엣지 영역(32)의 폭 방향(42)의 X축 방향으로부터의 기울기가 커지면 엣지 영역(32)에 있어서의 SH 모드에 의한 불필요파가 커진다. 예를 들어, 양측의 엣지 영역(32)의 전극지(12)를 동일한 측에 경사지게 하면[예를 들어 도 7의 (a)에 있어서, 상하의 엣지 영역(32)의 전극지(12)를 양쪽 모두 우측에 경사지게 하면], 이 불필요파가 커진다. 양측의 엣지 영역(32) 폭 방향(42)을 서로 평행하게 함으로써, 이 엣지 영역(32)에 있어서의 불필요파의 영향을 억제할 수 있다.
버스 바(14)의 연신 방향(48)은 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)에 평행한 것이 바람직하다. 이에 의해, 갭 영역(34)의 폭을 일정하게 할 수 있다.
도 7의 (a) 및 도 8과 같이, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 듀티비는 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 듀티비와 동등한 것이 바람직하다. 이에 의해, 탄성파 디바이스의 설계를 용이하게 할 수 있다.
도 13의 (a)와 같이, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 듀티비는 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 듀티비보다 큰 것이 바람직하다. 이에 의해, 도 14의 (a) 및 도 14의 (b)와 같이, 가로 모드의 불필요파를 보다 억제할 수 있다.
실시예 1 및 그 변형예에서는, 압전 기판(18)의 결정축 방향으로서 X축 방향을 예로 들어 설명하였다. 전극지(12)의 폭 방향이 결정축 방향으로부터 기울면 불필요파는 생성되기 쉬워진다. 따라서, 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)과 압전 기판(18)의 결정축 방향이 이루는 각도를 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)과 결정축 방향이 이루는 각도보다 작게 하면 된다.
압전 기판(18)이 회전 Y 커트 X 전반 니오븀산리튬 기판일 때, 전극지(12)의 폭 방향이 X축 방향으로부터 기울면 불필요파가 생성되기 쉽다. 따라서, 이와 같은 압전 기판(18)에서는, 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)을 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)보다 X축 방향에 가깝게 한다.
중앙 영역(30)이 주로 탄성파 디바이스의 특성에 기여하기 때문에, 중앙 영역(30)의 폭 W30이 엣지 영역(32)의 폭 W32보다 큰 것이 바람직하다. 폭 W30은 폭 W32의 2배 이상이 바람직하고, 10배 이상이 바람직하다.
실시예 2
실시예 2는 이방성 계수 γ가 마이너스인 예이다. 도 19의 (a) 및 도 19의 (b)는 각각 실시예 2 및 실시예 2의 변형예 1에 관한 공진기의 평면도이다. 도 19의 (a)에 도시한 바와 같이, 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)은 방향(46) 내지 방향(48)과 평행하다. 이에 의해, 도 10의 (b)와 같이, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 피치 PT2는, 중앙 영역(30)의 피치 PT1보다 작아진다. 엣지 영역(32)의 음속은 중앙 영역(30)보다 빨라진다. 따라서, 가로 모드의 불필요파를 억제할 수 있다. 그 외의 구성은 실시예 1과 동일하고 설명을 생략한다.
도 19의 (b)에 도시한 바와 같이, 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 듀티비를 엣지 영역(32)보다 크게 한다. 이에 의해, 중앙 영역(30)의 음속을 보다 느리게 할 수 있다. 따라서, 가로 모드의 불필요파를 억제할 수 있다. 갭 영역(34)의 전극지(12)를 굵게 한다. 이에 의해, 갭 영역(34)의 음속을 느리게 할 수 있다. 따라서, 탄성파를 교차 영역(36)에 의해 가둘 수 있다. 그 외의 구성은 실시예 2와 동일하고 설명을 생략한다.
도 20의 (a) 및 도 20의 (b)는 각각 실시예 2의 변형예 2 및 3에 관한 공진기의 평면도이다. 도 20의 (a)에 도시한 바와 같이, 갭 영역(34)의 전극지(12)의 폭 방향(44)은 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)과 평행하다. 이에 의해, 갭 영역(34)의 음속을 느리게 할 수 있다. 따라서, 탄성파를 교차 영역(36)에 의해 가둘 수 있다. 그 외의 구성은 실시예 2와 동일하고 설명을 생략한다.
도 20의 (b)에 도시한 바와 같이, 갭 영역(34)에 더미 전극지(17)가 형성되어 있다. 이에 의해, 갭 영역(34)의 음속을 느리게 할 수 있다. 따라서, 탄성파를 교차 영역(36)에 의해 가둘 수 있다. 그 외의 구성은 실시예 2의 변형예 1과 동일하고 설명을 생략한다.
실시예 2 및 그 변형예에 의하면, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)의 피치가 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)의 피치보다 작아지도록, 중앙 영역(30)의 전극지(12)에 대해 엣지 영역의 전극지(12)는 경사져 있다. 이에 의해, 엣지 영역(32)의 음속이 중앙 영역(30)보다 빨라진다. 따라서, 도 2의 (b)와 같이, 가로 모드의 불필요파를 억제할 수 있다. 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)과 압전 기판(18)의 X축 방향이 이루는 각도는 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)과 X축 방향이 이루는 각도보다 작다. 이에 의해, SH파를 억제할 수 있다. 중앙 영역(30)의 양측에 형성된 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)은 평행하다. 이에 의해, 불필요파를 억제할 수 있다.
도 10의 (b)와 같이, 엣지 영역(32)의 피치 P2를 중앙 영역(30)의 피치 P1보다 작게 하고자 하면, 엣지 영역(32)과 중앙 영역(30)의 연신 방향(48)은 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)과 평행하게 된다.
도 19의 (b)와 같이, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 듀티비를 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 듀티비보다 작게 한다. 이에 의해, 가로 모드의 불필요파를 보다 억제할 수 있다.
실시예 1, 2 및 그 변형예에서는, 압전 기판(18)으로서 Y 커트 X 전반 니오븀산리튬 기판을 예로 들어 설명했지만, 압전 기판(18)은 Y 커트 X 전반 탄탈산리튬 기판이어도 된다. Y 커트 X 전반 탄탈산리튬 기판의 이방성 계수 γ는 마이너스이기 때문에, 실시예 2 및 그 변형예를 사용하는 것이 바람직하다. 압전 기판(18)이 Y 커트 X 전반 탄탈산리튬 기판이어도, 금속막(28)이 무겁고 탄성파 디바이스의 이방성 계수 γ가 플러스일 때는, 실시예 1 및 그 변형예를 사용하는 것이 바람직하다.
실시예 3
실시예 3은 실시예 1 내지 2 및 그 변형예에 관한 공진기를 갖는 필터를 제작한 예이다. 도 21은, 실시예 3에 관한 필터의 회로도이다. 도 21에 도시한 바와 같이, 실시예 3에 관한 필터는, 래더형 필터이다. 입력 단자 Tin과 출력 단자 Tout과의 사이에 직렬 공진기 S1 내지 S4가 직렬로 접속되어 있다. 입력 단자 Tin과 출력 단자 Tout과의 사이에 병렬 공진기 P1 내지 P3이 병렬로 접속되어 있다.
도 22의 (a) 및 도 22의 (b)는 각각 실시예 3 및 비교예 6에 있어서의 필터 칩의 평면도이다. 도 22의 (a) 및 도 22의 (b)에 도시한 바와 같이, 필터 칩(50)에 있어서, 압전 기판(18) 상에 직렬 공진기 S1 내지 S4 및 병렬 공진기 P1 내지 P3이 형성되어 있다. 공진기 S1 내지 S4 및 P1 내지 P3 사이는 배선(24)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 배선(24)에 접속되는 범프(26)가 형성되어 있다. 범프(26)는 입력 단자 Tin, 출력 단자 Tout 및 그라운드 단자에 대응한다.
실시예 3 및 비교예 6 모두 압전 기판(18)은 127.86°회전 Y 커트 X 전반 LiNbO3 기판이며, 공진기의 금속막(28)의 재료는 구리, 유전체막(22)의 재료는 산화 실리콘이다. 이방성 계수 γ는 플러스이다.
실시예 3의 각 조건은 이하이다.
중앙 영역(30) 듀티비:50％
엣지 영역(32) 듀티비:60％
엣지 영역(32) 폭 W32:1.4λ
갭 영역(34) 폭 W34:2.5λ
각도 θ1:5°
각도 θ2:5°
비교예 6의 각 조건은 이하이다.
IDT 듀티비:50％
갭 영역(34) 폭 W34:0.5㎛, 2λ의 길이의 더미 전극 있음
각도 θ1:0°
각도 θ2:0°
실시예 3 및 비교예 6 모두, 각 공진기의 그 외의 조건을 최적화하고 있다.
이와 같이, 실시예 3 및 비교예 6 모두, 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)이 X축 방향이다. 실시예 3에서는, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 피치가 중앙 영역(30)보다 커지도록, 전극지(12)가 경사져 있다. 비교예 6에서는, 엣지 영역(32) 및 중앙 영역에서 전극지(12)의 연신 방향은 동일하다.
도 23의 (a)는 필터 칩을 다층 기판에 실장한 단면도, 도 23의 (b)는 필터 칩을 다층 기판에 실장하는 사시도이다. 다층 기판(60)은 세라믹층(60a 및 60b)을 갖는다. 세라믹층(60a) 위, 세라믹층(60a)과 세라믹층(60b)과의 사이 및 세라믹층(60b) 아래에서, 각각 금속층(62a 내지 62c)이 형성되어 있다. 금속층(62a)은 범프가 접합하는 패드를 포함한다. 금속층(62b)은 배선을 포함한다. 금속층(62c)은 풋 패드를 포함한다. 세라믹층(60a) 및 세라믹층(60b)을 관통하는 관통 전극(64a 및 64b)이 형성되어 있다. 도 23의 (b)에 도시한 바와 같이, 필터 칩(50)은 금 범프(52)를 통해 금속층(62a)에 접합된다. 금속층(62a)은 관통 전극(64a), 금속층(62b) 및 관통 전극(64b)을 통해 금속층(62c)에 전기적으로 접속된다.
도 24의 (a)는 실시예 3 및 비교예 6에 있어서의 통과 특성을 나타내는 도면, 도 24의 (b)는 군 지연을 나타내는 도면이다. 도 24의 (a) 및 도 24의 (b)에 나타내는 바와 같이, 비교예 6에서는, 필터의 통과 대역 내에 화살표로 나타내는 불필요파의 응답이 관측된다. 실시예 3에서는, 불필요파가 억제된다.
이와 같이, 실시예 1, 실시예 2 및 그 변형예에 관한 공진기를 필터에 사용함으로써, 통과 대역 내의 불필요파를 억제할 수 있고, 통과 대역 내의 특성을 평탄하게 할 수 있다.
실시예 4
실시예 4는 실시예 1 내지 2 및 그 변형예에 관한 공진기를 갖는 필터를 제작한 다른 예이다. 도 25의 (a) 및 도 25의 (b)는 각각 실시예 4 및 비교예 7의 필터 칩의 평면도이다. 도 25의 (a) 및 도 25의 (b)에 도시한 바와 같이, 필터 칩(50)에 있어서, 압전 기판(18) 상에 직렬 공진기 S1 내지 S4 및 병렬 공진기 P1 내지 P3이 형성되어 있다. 공진기 S1 내지 S4 및 P1 내지 P3 사이는 배선(24)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 실시예 4의 각 조건은 실시예 3과 동일하다. 비교예 7은 θ2를 0°로 한 것 외에는 실시예 4와 동일하다. 실시예 4 및 비교예 7 모두, 각 공진기의 그 외의 조건을 최적화하고 있다.
이와 같이, 실시예 4에서는, 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)이 X축 방향인 것에 대해, 비교예 7에서는, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)이 X축 방향이며, 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)은 X축 방향으로부터 θ2＝5°기울어져 있다.
도 26은, 실시예 4 및 비교예 7의 통과 특성을 나타내는 도면이다. 도 26에 나타내는 바와 같이, 비교예 7에서는, 통과 대역 내에 0.5㏈ 내지 2㏈의 불필요파의 응답이 있다. 실시예 4에서는, 불필요파가 억제되어 있다.
실시예 3 및 4와 같이, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)의 피치가 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(42)의 피치보다 커지도록, 중앙 영역(30)의 전극지(12)에 대해 엣지 영역(32)의 전극지(12)를 경사지게 한다. 중앙 영역(30)의 전극지(12)의 폭 방향(40)이 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 폭 방향(42)보다 X축 방향에 가까워지도록 한다. 이에 의해, 도 24의 (a), 도 24의 (b) 및 도 26과 같이 불필요파를 억제할 수 있다.
실시예 3 및 4에서는, 필터의 모든 공진기를 실시예 1의 변형예 1로 하였지만, 필터는, 실시예 1, 2 및 그 변형예 중 적어도 1개를 포함하면 된다. 도 27의 (a) 내지 도 28의 (c)는 실시예 3의 필터에 포함되는 공진기의 예를 도시하는 평면도이다. 도 27의 (a)에 도시한 바와 같이, 필터의 일부 공진기는, 버스 바(14)의 연신 방향이 X축 방향이며, 전극지(12)의 연신 방향이 버스 바(14)의 연신 방향에 직교하는 아포다이즈형 공진기이어도 된다. 도 27의 (b)에 도시한 바와 같이, 필터의 일부의 공진기는, 버스 바(14)의 연신 방향이 X축 방향이며, 전극지(12)의 연신 방향이 버스 바(14)의 연신 방향에 직교하는 방향으로부터 경사진 아포다이즈형 공진기이어도 된다. 도 27의 (c)에 도시한 바와 같이, 필터의 일부의 공진기는, 버스 바(14)의 연신 방향이 X축 방향으로부터 경사지고, 전극지(12)의 연신 방향이 버스 바(14)의 연신 방향에 직교하는 방향으로부터 경사진 아포다이즈형 공진기이어도 된다.
도 28의 (a)에 도시한 바와 같이, 필터의 일부의 공진기는, 버스 바(14)의 연신 방향이 X축 방향이며, 전극지(12)의 연신 방향이 버스 바(14)의 연신 방향에 직교하는 형(型) 공진기이어도 된다. 도 28의 (b)에 도시한 바와 같이, 필터의 일부의 공진기는, 버스 바(14)의 연신 방향이 X축 방향이며, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 연신 방향이 중앙 영역(30)으로부터 경사진 공진기이어도 된다. 도 28의 (c)에 도시한 바와 같이, 필터의 일부의 공진기는, 버스 바(14)의 연신 방향이 X축 방향으로부터 경사지고, 엣지 영역(32)의 전극지(12)의 연신 방향이 중앙 영역(30)으로부터 경사진 공진기이어도 된다.
래더형 필터에 있어서의 직렬 공진기 및 병렬 공진기의 개수는 임의로 설정할 수 있다. 또한, 필터로서 래더형 필터를 예로 들어 설명하였지만 다중 모드형 필터이어도 된다. 또한, 실시예 1 내지 2 및 그 변형예를 포함하는 필터를 듀플렉서의 송신 필터 및 수신 필터 중 적어도 한쪽에 사용해도 된다. 또한, 실시예 1 내지 2 및 그 변형예를 포함하는 필터를 통신 모듈에 사용해도 된다.
압전 기판(18) 상에 유전체막(22)이 형성된 레일리 타입의 탄성파 디바이스를 예로 들어 설명했지만, 보호막 이외의 유전체막(22)이 형성되어 있지 않은 누설 타입의 탄성파 디바이스이어도 된다. 유전체막(22)은 1층이어도 되고 다층이어도 된다. 유전체막이 1층인 탄성파 디바이스에는, 예를 들어 누설 타입의 탄성 표면파 디바이스, 러브파 디바이스, 탄성 경계파 디바이스 등이 포함된다. 유전체막(22)이 다층인 탄성파 디바이스에는, 예를 들어 누설 타입의 탄성 표면파 디바이스, 레일리 타입의 탄성 표면파 디바이스, 러브파 디바이스, 탄성 경계파 디바이스 등이 포함된다.
탄탈산리튬 기판을 사파이어 기판에 부착한 탄성파 디바이스 또는 압전 기판의 표면 또는 이면에 산화 실리콘막 등의 유전체막을 피복한 탄성파 디바이스는 온도 특성이 우수하다. 그러나, 새로운 벌크파 및/또는 가로 모드에 의한 불필요파가 발생하기 쉽다. 따라서, 이들 탄성파 디바이스에 실시예 1 내지 4 및 그 변형예를 적용하는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시예로 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.
10 : IDT
12 : 전극지
14 : 버스 바
16 : 빗살형 전극
17 : 더미 전극지
18 : 압전 기판
22 : 유전체막
28 : 금속막
30 : 중앙 영역
32 : 엣지 영역
34 : 갭 영역
36 : 교차 영역
40-48 : 방향

Claims (13)

  1. 압전 기판과,
    상기 압전 기판 상에 형성되고, 각각이 복수의 전극지와 상기 복수의 전극지가 접속되는 버스 바를 갖는 2개의 빗살형 전극을 갖고, 탄성파를 여진하는 IDT를 구비하고,
    이방성 계수가 플러스이고,
    상기 2개의 빗살형 전극 중 한쪽의 전극지와 다른 쪽의 전극지가 교차하는 교차 영역은, 상기 전극지의 연신 방향의 중앙에 형성된 중앙 영역과, 상기 연신 방향의 양측의 엣지에 형성된 엣지 영역을 갖고,
    상기 중앙 영역과 상기 엣지 영역의 전극지는 연속되어 있고,
    상기 엣지 영역의 전극지의 연신 방향에 직교하는 방향인 폭 방향의 피치가 상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향의 피치보다 커지도록, 상기 중앙 영역의 전극지에 대해 상기 엣지 영역의 전극지는 경사져 있고,
    상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향과 상기 압전 기판의 결정축 방향이 이루는 각도는 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향과 상기 결정축 방향이 이루는 각도보다 작고,
    상기 중앙 영역의 양측에 형성된 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향은 평행하고,
    상기 중앙 영역의 양측에 형성된 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향의 피치는 동일한 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엣지 영역과 상기 중앙 영역의 경계는 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향에 평행하고,
    복수의 상기 전극지에 있어서의 상기 경계는, 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향에 평행한 동일 직선 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향은 상기 결정축 방향과 평행한 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 버스 바의 연신 방향은 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향에 평행한 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 엣지 영역의 전극지의 듀티비는 상기 중앙 영역의 전극지의 듀티비와 동등한 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 엣지 영역의 전극지의 듀티비는 상기 중앙 영역의 전극지의 듀티비보다 큰 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압전 기판은, 회전 Y 커트 X 전반 니오븀산리튬 기판이며, 상기 결정축 방향은 X축 방향인 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 IDT를 덮도록 상기 압전 기판 상에 형성된 산화 실리콘막을 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  9. 압전 기판과,
    상기 압전 기판 상에 형성되고, 각각이 복수의 전극지와 상기 복수의 전극지가 접속되는 버스 바를 갖는 2개의 빗살형 전극을 갖고, 탄성파를 여진하는 IDT를 구비하고,
    이방성 계수가 마이너스이고,
    상기 2개의 빗살형 전극의 한쪽의 전극지와 다른 쪽의 전극지가 교차하는 교차 영역은, 상기 전극지의 연신 방향의 중앙에 형성된 중앙 영역과, 상기 중앙 영역의 상기 연신 방향의 양측에 형성된 엣지 영역을 갖고,
    상기 중앙 영역과 상기 엣지 영역의 전극지는 연속되어 있고,
    상기 엣지 영역의 전극지의 연신 방향에 직교하는 방향인 폭 방향의 피치가 상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향의 피치보다 작아지도록, 상기 중앙 영역의 전극지에 대해 상기 엣지 영역의 전극지는 경사져 있고,
    상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향과 상기 압전 기판의 결정축 방향이 이루는 각도는 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향과 상기 결정축 방향이 이루는 각도보다 작고,
    상기 중앙 영역의 양측에 형성된 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향은 평행하고,
    상기 중앙 영역의 양측에 형성된 상기 엣지 영역의 전극지의 폭 방향의 피치는 동일한 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 엣지 영역과 상기 중앙 영역의 경계는 상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향에 평행하고,
    복수의 상기 전극지에 있어서의 상기 경계는, 상기 중앙 영역의 전극지의 폭 방향에 평행한 동일 직선 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 엣지 영역의 전극지의 듀티비는 상기 중앙 영역의 전극지의 듀티비보다 작은 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  12. 제1항, 제2항, 제9항, 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 IDT를 포함하는 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  13. 삭제
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