KR102060984B1 - 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치 - Google Patents
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Abstract
Q값을 보다 확실하게 개선할 수 있는 탄성파 장치를 제공한다. 탄성파 장치(1)는, LiTaO3으로 이루어지는 압전체층(5)과, 압전체층(5) 상에 마련된 IDT 전극(7)과, 고음속 부재와, 고음속 부재와 압전체층(5)의 사이에 마련된 저음속막(4)을 포함한다. IDT 전극(7)은 Al층과, Al보다 밀도가 높은 금속으로 이루어지는 금속층을 포함하는 복수의 금속층을 가진다. IDT 전극(7)의 전극 핑거 피치에 의해 규정되는 파장을 λ, 압전체층(5)의 막 두께가 파장 λ에 의해 규격화된 규격화 막 두께를 TLT(%), 각각의 상기 금속층의 밀도와 상기 금속층의 막 두께와의 곱셈의 합계의 막 두께가 파장 λ에 의해 규격화된 Al 환산 규격화 막 두께를 TELE(%)로 했을 때, 이하의 식 1을 충족시킨다.
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Description
본 발명은 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 관한 것이다.
종래, 탄성파 장치가 휴대전화기 필터 등에 널리 이용되고 있다. 하기의 특허문헌 1에는 고음속 지지 기판, 저음속막 및 압전막이 이 순서로 적층된 구성을 가지는 탄성파 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는 압전막의 막 두께가 3.5λ 이하인 경우에, Q값이 개선된다고 되어 있다.
그러나, 본원 발명자들의 검토에 의해 압전막의 막 두께가 3.5λ 이하인 경우에도, Q값이 열화되는 경우가 있는 것이 분명해졌다.
본 발명의 목적은, Q값을 보다 확실하게 개선할 수 있는 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는, 압전체층과, 상기 압전체층 상에 마련되어 있는 IDT 전극과, 상기 압전체층을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 높은 고음속 부재와, 상기 고음속 부재와 상기 압전체층의 사이에 마련되어 있으며, 상기 압전체층을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 낮은 저음속막을 포함하고, 상기 압전체층은 LiTaO3으로 이루어지며, 상기 IDT 전극은 복수의 금속층이 적층된 적층금속막으로 이루어지고, 상기 복수의 금속층은 Al층과, Al보다 밀도가 높은 금속으로 이루어지는 적어도 1층의 금속층을 포함하며, 상기 IDT 전극의 전극 핑거 피치에 의해 규정되는 파장을 λ로 하고, 상기 압전체층의 막 두께가 상기 파장 λ에 의해 규격화된 규격화 막 두께를 TLT(%)로 하며, 각각의 상기 금속층의 밀도와 상기 금속층의 막 두께와의 곱셈의 합계를 Al의 밀도로 나눈 값을 상기 IDT 전극의 Al 환산 막 두께로 하고, 상기 IDT 전극의 상기 Al 환산 막 두께가 상기 파장 λ에 의해 규격화된 Al 환산 규격화 막 두께를 TELE(%)로 했을 때에, 이하의 식 1을 충족시킨다.
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본 발명에 따른 탄성파 장치의 어느 특정한 국면에서는, 이하의 식 2를 충족시킨다. 이 경우에는 Q값을 보다 확실하게, 또한 보다 한층 개선할 수 있다.
236.606677-10.69079×TLT-3.52155×TELE+0.10788×TLT 2+0.01003×TELE 2+0.03989×TLT×TELE≥0 …식 2
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정한 국면에서는, 상기 IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE가 14% 이상, 24% 이하이다. 이 경우에는, 고주파화에 용이하게 대응할 수 있으며, Q값을 보다 한층 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 고음속 부재가 지지 기판이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 별도의 특정한 국면에서는, 지지 기판이 더 포함되어 있고, 상기 고음속 부재가 상기 지지 기판과 상기 저음속막의 사이에 마련되어 있는 고음속막이다.
본 발명에 따른 고주파 프론트 엔드 회로는, 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치와 파워 앰프를 포함한다.
본 발명에 따른 통신 장치는, 본 발명에 따라 구성된 고주파 프론트 엔드 회로와, RF 신호 처리 회로를 포함한다.
본 발명에 의하면, Q값을 보다 확실하게 개선할 수 있는 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에서의 IDT 전극의 제1 전극 핑거의 정면단면도이다.
도 4는 압전체층의 규격화 막 두께 TLT와 Q×Δf의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 압전체층의 규격화 막 두께 TLT와 Q×Δf의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE와 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE와 Q×Δf의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면단면도이다.
도 9는 고주파 프론트 엔드 회로를 가지는 통신 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에서의 IDT 전극의 제1 전극 핑거의 정면단면도이다.
도 4는 압전체층의 규격화 막 두께 TLT와 Q×Δf의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 압전체층의 규격화 막 두께 TLT와 Q×Δf의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE와 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE와 Q×Δf의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면단면도이다.
도 9는 고주파 프론트 엔드 회로를 가지는 통신 장치의 구성도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써, 본 발명을 분명히 한다.
또한, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태 사이에서 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면단면도이다.
탄성파 장치(1)는 지지 기판(2)을 가진다. 지지 기판(2) 상에는 저음속막(4)이 마련되어 있다. 저음속막(4) 상에는 압전체층(5)이 마련되어 있다. 압전체층(5)은 LiTaO3으로 이루어진다. 압전체층(5) 상에는 IDT 전극(7)이 마련되어 있다.
IDT 전극(7)에 교류 전압을 인가함으로써, 탄성파가 여진(勵振)된다. 여기서, 저음속막(4)은 압전체층(5)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 낮은 막이다. 저음속막(4)은 산화규소로 이루어진다. 산화규소는 SiOx에 의해 나타난다. 본 실시형태에서는, 저음속막(4)은 SiO2로 이루어진다. 또한, 저음속막(4)은 x가 2 이외의 정수(整數)인 산화규소로 이루어져 있어도 된다. 혹은, 저음속막(4)은 예를 들면, 유리, 산질화규소, 산화탄탈 또는 산화규소에 불소, 탄소나 붕소를 첨가한 화합물을 주성분으로 하는 재료 등으로 이루어져 있어도 된다. 저음속막(4)의 재료는, 상대적으로 저음속인 재료이면 된다.
다른 한편, 본 실시형태에서는 지지 기판(2)은, 압전체층(5)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 높은 고음속 부재이다. 고음속 부재는, 예를 들면, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 산질화규소, 규소, 실리콘, 사파이어, 리튬탄탈레이트, 리튬니오베이트, 수정 등의 압전체, 알루미나, 지르코니아, 코디에라이트(cordierite), 뮬라이트(mullite), 스테아타이트(steatite), 포스테라이트(forsterite) 등의 각종 세라믹, 다이아몬드, 마그네시아, DLC막은, 상기 각 재료를 주성분으로 하는 재료, 상기 각 재료의 혼합물을 주성분으로 하는 재료 중 어느 하나로 이루어진다. 또한, 고음속 부재의 재료는 상대적으로 고음속인 재료이면 된다.
탄성파 장치(1)는, 고음속 부재로서의 지지 기판(2), 저음속막(4) 및 압전체층(5)이 이 순서로 적층된 적층체(6)를 가진다. 그로써 Q값을 높일 수 있고, 탄성파의 에너지를 압전체층(5) 측에 효과적으로 가둘 수 있다.
도 2는, 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다.
IDT 전극(7)의 탄성파 전파 방향의 양측에는, 반사기(18) 및 반사기(19)가 마련되어 있다. 이와 같이, 본 실시형태의 탄성파 장치(1)는 1포트형의 탄성파 공진자이다. 또한, 탄성파 장치(1)는 탄성파 공진자에는 한정되지 않는다.
IDT 전극(7)은, 서로 대향하는 제1 버스바(bus bar)(8a) 및 제2 버스바(9a)를 가진다. IDT 전극(7)은, 제1 버스바(8a)에 일단이 접속된 복수의 제1 전극 핑거(8b)를 가진다. 또한, IDT 전극(7)은, 제2 버스바(9a)에 일단이 접속된 복수의 제2 전극 핑거(9b)를 가진다. 복수의 제1 전극 핑거(8b)와 복수의 제2 전극 핑거(9b)는 서로 맞물려 있다.
도 3은, 제1 실시형태에서의 IDT 전극의 제1 전극 핑거의 정면단면도이다.
IDT 전극(7)은, 압전체층(5) 측으로부터 제1 금속층(17a), 제2 금속층(17b), 제3 금속층(17c), 제4 금속층(17d) 및 제5 금속층(17e)이 이 순서로 적층된 적층금속막으로 이루어진다. 보다 구체적으로는, 제1 금속층(17a)은 Ti층이고, 제2 금속층(17b)은 Pt층이며, 제3 금속층(17c)은 Ti층이고, 제4 금속층(17d)은 Al층이며, 제5 금속층(17e)은 Ti층이다. IDT 전극(7)이 Al층을 가지기 때문에, IDT 전극(7)의 전기저항을 낮출 수 있다. 또한, IDT 전극(7)이 Al보다 밀도가 높은 금속으로 이루어지는 Pt층을 가지기 때문에, IDT 전극(7)의 막 두께를 과도하게 두껍게 하지 않고 질량을 크게 할 수 있다. 따라서, Q값을 바람직하게 개선할 수 있다.
또한, IDT 전극(7)의 복수의 금속층은 Al층과, Al보다 밀도가 높은 금속으로 이루어지는 적어도 1층의 금속층을 포함하고 있으면 된다. IDT 전극(7)의 평균 밀도가 Al의 밀도보다도 높으면 된다.
본 실시형태에서는, IDT 전극(7)의 주전극층은 Pt층인 제2 금속층(17b) 및 Al층인 제4 금속층(17d)이다. 본 명세서에서 주전극층이란, 탄성파의 여진에 지배적인 금속층을 말한다.
여기서, 제1 금속층(17a)의 밀도와 제1 금속층(17a)의 막 두께와의 곱셈을 Al의 밀도로 나눈 값을 제1 금속층(17a)의 Al 환산 막 두께로 한다. IDT 전극(7)의 Al 환산 막 두께는, 제1 금속층(17a), 제2 금속층(17b), 제3 금속층(17c), 제4 금속층(17d) 및 제5 금속층(17e)의 각각의 Al 환산 막 두께의 합계이다. 다른 한편, IDT 전극(7)의 전극 핑거 피치에 의해 규정되는 파장을 λ로 한다. IDT 전극(7)의 Al 환산 막 두께가 파장 λ에 의해 규격화된 Al 환산 규격화 막 두께를 TELE(%)로 한다. 압전체층(5)의 막 두께가 파장 λ에 의해 규격화된 막 두께를 규격화 막 두께 TLT(%)로 한다.
본 실시형태의 특징은, 상기 적층체(6)이 마련되어 있고, IDT 전극(7)이 Al층인 제4 금속층(17d)과, Al보다 밀도가 높은 금속으로 이루어지는 복수의 금속층을 가지는 적층금속막으로 이루어지는 것에 더하여, 하기의 식 1을 충족시키는 것에 있다. 그로써 Q값을 보다 확실하게 개선할 수 있다.
301.74667-10.83029×TLT-3.52155×TELE+0.10788×TLT 2+0.01003×TELE 2+0.03989×TLT×TELE≥0 …식 1
이하에서 식 1을 충족시킴으로써, Q값을 보다 확실하게 개선할 수 있는 것을 설명한다.
제1 실시형태의 구성을 가지는 탄성파 장치를, Pt층인 제2 금속층의 막 두께를 변화시켜 복수개 제작했다. 제2 금속층을 각 막 두께로 한 경우에, 파장 λ의 값을 변화시킨 탄성파 장치를 복수개 더 제작했다. 마찬가지로, 상기 식 1을 충족시키지 않는 것 이외에서는, 제1 실시형태와 동일한 구성을 가지는 탄성파 장치를 복수개 제작했다. 제2 금속층의 막 두께 및 파장 λ를 포함시키고, 탄성파 장치의 조건은, 아래와 같이 했다.
압전체층: 재료 LiTaO3, 막 두께 600㎚
저음속막: 재료 SiO2, 막 두께 673㎚
IDT 전극의 제1 금속층: 재료 Ti, 막 두께 12㎚
IDT 전극의 제2 금속층: 재료 Pt, 막 두께 40㎚, 80㎚, 120㎚, 160㎚, 200㎚
IDT 전극의 제3 금속층: 재료 Ti, 막 두께 60㎚
IDT 전극의 제4 금속층: 재료 Al, 막 두께 145㎚
IDT 전극의 제5 금속층: 재료 Ti, 막 두께 4㎚
파장 λ: 1.6㎛, 2㎛, 2.4㎛, 2.8㎛, 3.2㎛, 3.6㎛, 4㎛
또한, 제2 금속층을 가지지 않는 점 이외에서는 상기 탄성파 장치와 동일한 탄성파 장치를, 파장 λ의 값을 상기와 같이 변화시켜 복수개 제작했다. 또한, 파장 λ가 서로 다른 탄성파 장치에서는, 압전체층의 규격화 막 두께 TLT는 서로 다른 것이 된다. 다음으로, 제작한 각 탄성파 장치 Q×Δf를 측정했다. 여기서, Δf는 탄성파 장치의 비대역을 나타낸다. 이 결과를 하기의 도 4에 나타낸다. 또한, 도 4에 종래예의 결과도 함께 나타낸다.
도 4는, 압전체층의 규격화 막 두께 TLT와 Q×Δf의 관계를 나타내는 도면이다. 도 4에서 원형의 플롯은 상기의 측정 결과를 나타내고, 마름모꼴의 플롯은 종래예의 결과를 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 종래예에서는, 압전체층의 규격화 막 두께 TLT가 350% 이하인 경우에서 Q×Δf가 약 55 이상이 되고 있어, Q값이 양호해지는 결과가 나타나 있다. 그러나, 상기 측정의 결과에 나타나 있는 바와 같이, 압전체층의 규격화 막 두께 TLT가 350% 이하여도, Q×Δf가 55 미만이 되는 경우가 있는 것을 알 수 있다.
여기서, 상기 측정의 결과에 기초하여, 압전체층의 규격화 막 두께 TLT와 IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE에서 다중회귀(多重回歸) 분석을 했다. 이로써 하기의 식을 얻었다.
Q×Δf=356.74667-10.83029×TLT-3.52155×TELE+0.10788×TLT 2+0.01003×TELE 2+0.03989×TLT×TELE
이 식의 Q×Δf가 55 이상인 경우에는, Q값을 보다 확실하게 개선할 수 있다. 이 조건을 하기의 식에 의해 나타낼 수 있다.
356.74667-10.83029×TLT-3.52155×TELE+0.10788×TLT 2+0.01003×TELE 2+0.03989×TLT×TELE≥55
이 식으로부터 상기 식 1을 구할 수 있다.
301.74667-10.83029×TLT-3.52155×TELE+0.10788×TLT 2+0.01003×TELE 2+0.03989×TLT×TELE≥0 …식 1
따라서, 식 1을 충족시킴으로써, 보다 확실하게 Q값을 개선할 수 있다.
여기서, 하기의 식 2를 충족시키는 것이 바람직하다. 그로써 Q값을 보다 확실하게, 또한 보다 한층 개선할 수 있다.
236.606677-10.69079×TLT-3.52155×TELE+0.10788×TLT 2+0.01003×TELE 2+0.03989×TLT×TELE≥0 …식 2
이것을 이하에서 설명한다.
도 5는, 압전체층의 규격화 막 두께 TLT와 Q×Δf의 관계를 나타내는 도면이다. 도 5에서 원형의 플롯은 도 4에 나타낸 상기 측정의 결과를 나타낸다. 도 5에 나타난 파선(破線)은, 도 4에 나타낸 종래예의 결과에서 구한 압전체층의 규격화 막 두께 TLT 및 Q×Δf의 관계식의 직선을 나타낸다.
종래예의 압전체층의 규격화 막 두께 TLT가 350% 이하인 경우의 결과는, 하기의 식에 의해 나타낸다.
Q×Δf=-0.1395×TLT+120.14
상기 다중회귀 분석을 행함으로써 얻은 Q×Δf의 값이 종래예의 Q×Δf의 값 이상인 경우에, Q값을 보다 한층 개선할 수 있다. 이 조건을 하기의 식에 의해 나타낼 수 있다.
356.74667-10.83029×TLT-3.52155×TELE+0.10788×TLT 2+0.01003×TELE 2+0.03989×TLT×TELE-0.1395×TLT+120.14
이 식으로부터 상기 식 2를 구할 수 있다.
236.606677-10.69079×TLT-3.52155×TELE+0.10788×TLT 2+0.01003×TELE 2+0.03989×TLT×TELE≥0 …식 2
따라서, 식 2를 충족시킴으로써, Q값을 보다 확실하게, 또한 보다 한층 개선할 수 있다.
그런데, IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE는, 14% 이상, 24% 이하인 것이 바람직하다. 그로써 고주파화에 용이하게 대응할 수 있으며, Q값을 보다 한층 개선할 수 있다. 이것을 이하에서 설명한다.
제1 실시형태와 동일한 구성을 가지는 탄성파 장치를, IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE를 변화시켜 복수개 제작했다. 다음으로, IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE와, 음속 및 Q×Δf의 관계를 구했다. 이 결과를 하기의 도 6 및 도 7에 나타낸다.
도 6은, IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE와 음속의 관계를 나타내는 도면이다. 도 7은, IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE와 Q×Δf의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE가 얇아질수록 음속이 높아져 있는 것을 알 수 있다. 따라서, IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE가 얇을 수록, 고주파화에 용이하게 대응할 수 있다. 다른 한편, 도 7에 나타내는 바와 같이, IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE가 14% 이상, 24% 이하인 경우에는, Q값을 보다 한층 개선할 수 있게 되어 있다. 따라서, IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE를 14% 이상, 24% 이하의 범위로 함으로써, 고주파화에 용이하게 대응할 수 있으며, Q값을 보다 한층 개선할 수 있다.
도 8은, 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면단면도이다.
본 실시형태는, 지지 기판(2)과 저음속막(4)의 사이에, 고음속 부재로서의 고음속막(23)이 마련되어 있는 점에서, 제1 실시형태와 다르다. 고음속막(23)에는, 제1 실시형태에서의 고음속 부재로서의 지지 기판(2)과 동일한 재료를 이용할 수 있다. 상기의 점 이외에서는, 본 실시형태의 탄성파 장치(21)는 제1 실시형태의 탄성파 장치(1)와 동일한 구성을 가진다. 또한, 본 실시형태에서는, 지지 기판(2)은 고음속 부재에 이용되는 재료 이외의 적당한 재료로 이루어져 있어도 된다. 지지 기판(2)은, 예를 들면, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 산질화규소, 규소, 실리콘, 사파이어, 리튬탄탈레이트, 리튬니오베이트, 수정 등의 압전체, 알루미나, 지르코니아, 코디에라이트, 뮬라이트, 스테아타이트, 포스테라이트 등의 각종 세라믹, 다이아몬드, 마그네시아, 또는, 상기 각 재료를 주성분으로 하는 재료, 상기 각 재료의 혼합물을 주성분으로 하는 재료 중 어느 하나로 이루어진다.
탄성파 장치(21)는, 고음속막(23), 저음속막(4) 및 압전체층(5)이 이 순서로 적층된 적층체(26)를 가진다. 그로써 Q값을 높일 수 있어, 탄성파의 에너지를 압전체층(5) 측에 효과적으로 가둘 수 있다. 또한, 본 실시형태에서도, 제1 실시형태와 마찬가지로 상기 식 1을 충족시키기 때문에, Q값을 보다 확실하게 개선할 수 있다.
상기 각 실시형태의 탄성파 장치는, 고주파 프론트 엔드 회로의 듀플렉서 등으로서 이용할 수 있다. 이 예를 하기에서 설명한다.
도 9는, 통신 장치 및 고주파 프론트 엔드 회로의 구성도이다. 또한, 해당 도면에는 고주파 프론트 엔드 회로(230)와 접속되는 각 구성 요소, 예를 들면, 안테나 소자(202)나 RF 신호 처리 회로(RFIC)(203)도 함께 도시되어 있다. 고주파 프론트 엔드 회로(230) 및 RF 신호 처리 회로(203)는, 통신 장치(240)를 구성하고 있다. 또한, 통신 장치(240)는, 전원, CPU나 디스플레이를 포함하고 있어도 된다.
고주파 프론트 엔드 회로(230)는, 스위치(225)와, 듀플렉서(201A, 201B)와, 필터(231, 232)와, 로우 노이즈 앰프 회로(214, 224)와, 파워 앰프 회로(234a, 234b, 244a, 244b)를 포함한다. 또한, 도 9의 고주파 프론트 엔드 회로(230) 및 통신 장치(240)는, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치의 일례로서, 이 구성에 한정되는 것이 아니다.
듀플렉서(201A)는 필터(211, 212)를 가진다. 듀플렉서(201B)는 필터(221, 222)를 가진다. 듀플렉서(201A, 201B)는, 스위치(225)를 개재하여 안테나 소자(202)에 접속된다. 또한, 상기 탄성파 장치는, 듀플렉서(201A, 201B)여도 되고, 필터(211, 212, 221, 222)여도 된다.
또한, 상기 탄성파 장치는, 예를 들면, 3개 필터의 안테나 단자가 공통화된 트리플렉서나, 6개 필터의 안테나 단자가 공통화된 헥사플렉서 등, 3개 이상의 필터를 포함하는 멀티플렉서에 대해서도 적용할 수 있다.
즉, 상기 탄성파 장치는, 탄성파 공진자, 필터, 듀플렉서, 3개 이상의 필터를 포함하는 멀티플렉서를 포함한다. 그리고, 상기 멀티플렉서는, 송신 필터 및 수신 필터의 쌍방을 포함하는 구성에 한정하지 않고, 송신 필터만, 또는 수신 필터만을 포함하는 구성이어도 상관 없다.
스위치(225)는, 제어부(도시하지 않음)로부터의 제어 신호에 따라, 안테나 소자(202)와 소정의 밴드에 대응하는 신호 경로를 접속하고, 예를 들면, SPDT(Single Pole Double Throw)형의 스위치에 의해 구성된다. 또한, 안테나 소자(202)와 접속되는 신호 경로는 1개에 한정하지 않고, 복수여도 된다. 즉, 고주파 프론트 엔드 회로(230)는, 캐리어 어그리게이션(carrier aggregation)에 대응하고 있어도 된다.
로우 노이즈 앰프 회로(214)는, 안테나 소자(202), 스위치(225) 및 듀플렉서(201A)를 경유한 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)를 증폭하여, RF 신호 처리 회로(203)로 출력하는 수신 증폭 회로이다. 로우 노이즈 앰프 회로(224)는, 안테나 소자(202), 스위치(225) 및 듀플렉서(201B)를 경유한 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)를 증폭하여, RF 신호 처리 회로(203)로 출력하는 수신 증폭 회로이다.
파워 앰프 회로(234a, 234b)는, RF 신호 처리 회로(203)로부터 출력된 고주파 신호(여기서는 고주파 송신 신호)를 증폭하여, 듀플렉서(201A) 및 스위치(225)를 경유해서 안테나 소자(202)에 출력하는 송신 증폭 회로이다. 파워 앰프 회로(244a, 244b)는, RF 신호 처리 회로(203)로부터 출력된 고주파 신호(여기서는 고주파 송신 신호)를 증폭하여, 듀플렉서(201B) 및 스위치(225)를 경유해서 안테나 소자(202)에 출력하는 송신 증폭 회로이다.
RF 신호 처리 회로(203)는, 안테나 소자(202)로부터 수신 신호 경로를 통해 입력된 고주파 수신 신호를, 다운 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 해당 신호 처리해서 생성된 수신 신호를 출력한다. 또한, RF 신호 처리 회로(203)는, 입력된 송신 신호를 업 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 해당 신호 처리해서 생성된 고주파 송신 신호를 파워 앰프 회로(234a, 234b, 244a, 244b)로 출력한다. RF 신호 처리 회로(203)는, 예를 들면, RFIC이다. 또한, 통신 장치는, BB(baseband) IC를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, BBIC는, RFIC에서 처리된 수신 신호를 신호 처리한다. 또한, BBIC는 송신 신호를 신호 처리하고, RFIC에 출력한다. BBIC에서 처리된 수신 신호나, BBIC가 신호 처리하기 전의 송신 신호는, 예를 들면, 화상 신호나 음성 신호 등이다.
또한, 고주파 프론트 엔드 회로(230)는, 상기 듀플렉서(201A, 201B)를 대신하여, 듀플렉서(201A, 201B)의 변형예에 따른 듀플렉서를 포함하고 있어도 된다.
다른 한편, 통신 장치(240)에서의 필터(231, 232)는, 로우 노이즈 앰프 회로(214, 224) 및 파워 앰프 회로(234a, 234b, 244a, 244b)를 통하지 않고, RF 신호 처리 회로(203)와 스위치(225)의 사이에 접속되어 있다. 필터(231, 232)도 듀플렉서(201A, 201B)와 마찬가지로, 스위치(225)를 개재하여 안테나 소자(202)에 접속된다.
이상과 같이 구성된 고주파 프론트 엔드 회로(230) 및 통신 장치(240)에 의하면, 본 발명의 탄성파 장치인 탄성파 공진자, 필터, 듀플렉서, 3개 이상의 필터를 포함하는 멀티플렉서 등을 포함함으로써, Q값을 보다 확실하게 개선할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 따른 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 대해서 실시형태 및 그 변형예를 열거해서 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시형태 및 변형예에서의 임의의 구성 요소를 조합하여 실현되는 별도의 실시형태나, 상기 실시형태에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 실시해서 얻어지는 변형예나, 본 발명에 따른 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
본 발명은, 탄성파 공진자, 필터, 듀플렉서, 멀티 밴드 시스템에 적용할 수 있는 멀티플렉서, 프론트 엔드 회로 및 통신 장치로서, 휴대전화기 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.
1: 탄성파 장치 2: 지지 기판
4: 저음속막 5: 압전체층
6: 적층체 7: IDT 전극
8a: 제1 버스바 8b: 제1 전극 핑거
9a: 제2 버스바 9b: 제2 전극 핑거
17a~17e: 제1~제5 금속층 18, 19: 반사기
21: 탄성파 장치 23: 고음속막
26: 적층체 201A, 201B: 듀플렉서
202: 안테나 소자 203: RF 신호 처리 회로
211, 212: 필터 214: 로우 노이즈 앰프 회로
221, 222: 필터 224: 로우 노이즈 앰프 회로
225: 스위치 230: 고주파 프론트 엔드 회로
231, 232: 필터 234a, 234b: 파워 앰프 회로
240: 통신 장치 244a, 244b: 파워 앰프 회로
4: 저음속막 5: 압전체층
6: 적층체 7: IDT 전극
8a: 제1 버스바 8b: 제1 전극 핑거
9a: 제2 버스바 9b: 제2 전극 핑거
17a~17e: 제1~제5 금속층 18, 19: 반사기
21: 탄성파 장치 23: 고음속막
26: 적층체 201A, 201B: 듀플렉서
202: 안테나 소자 203: RF 신호 처리 회로
211, 212: 필터 214: 로우 노이즈 앰프 회로
221, 222: 필터 224: 로우 노이즈 앰프 회로
225: 스위치 230: 고주파 프론트 엔드 회로
231, 232: 필터 234a, 234b: 파워 앰프 회로
240: 통신 장치 244a, 244b: 파워 앰프 회로
Claims (7)
- 압전체층과,
상기 압전체층 상에 마련되어 있는 IDT 전극과,
상기 압전체층을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 높은 고음속 부재와,
상기 고음속 부재와 상기 압전체층의 사이에 마련되어 있으며, 상기 압전체층을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 낮은 저음속막을 포함하고,
상기 압전체층은 LiTaO3으로 이루어지며,
상기 IDT 전극은 복수의 금속층이 적층된 적층금속막으로 이루어지고,
상기 복수의 금속층은 Al층과, Al보다 밀도가 높은 금속으로 이루어지는 적어도 1층의 금속층을 포함하며,
상기 IDT 전극의 전극 핑거 피치에 의해 규정되는 파장을 λ로 하고, 상기 압전체층의 막 두께가 상기 파장 λ에 의해 규격화된 규격화 막 두께를 TLT(%)로 하며, 각각의 상기 금속층의 밀도와 상기 금속층의 막 두께와의 곱셈의 합계를 Al의 밀도로 나눈 값을 상기 IDT 전극의 Al 환산 막 두께로 하고, 상기 IDT 전극의 상기 Al 환산 막 두께가 상기 파장 λ에 의해 규격화된 Al 환산 규격화 막 두께를 TELE(%)로 했을 때에, 이하의 식 1을 충족시키고,
상기 압전체층의 규격화 막 두께 TLT는 37.5% 이하이고,
상기 IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE는 24% 이하인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
301.74667-10.83029×TLT-3.52155×TELE+0.10788×TLT 2+0.01003×TELE 2+0.03989×TLT×TELE≥0 …식 1 - 제1항에 있어서,
이하의 식 2를 충족시키는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
236.606677-10.69079×TLT-3.52155×TELE+0.10788×TLT 2+0.01003×TELE 2+0.03989×TLT×TELE≥0 …식 2 - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 IDT 전극의 Al 환산 규격화 막 두께 TELE가 14% 이상인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고음속 부재가 지지 기판인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
지지 기판을 더 포함하고,
상기 고음속 부재가 상기 지지 기판과 상기 저음속막의 사이에 마련되어 있는 고음속막인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치. - 제1항 또는 제2항에 기재된 탄성파 장치와,
파워 앰프를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 프론트 엔드 회로. - 제6항에 기재된 고주파 프론트 엔드 회로와,
RF 신호 처리 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017186001A JP2019062424A (ja) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 |
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