KR102215432B1 - 탄성파 장치, 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치 - Google Patents
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Abstract
다른 탄성파 필터에서 고차 모드에 의한 리플을 발생시키기 어려운 탄성파 장치를 제공한다.
실리콘으로 구성되는 지지 기판(2) 상에 산화규소막(3) 및 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체(4) 및 IDT 전극(5)이 적층되어 있고, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT, 오일러 각의 θLT, 산화규소막(3)의 파장 규격화 막 두께 TS, 알루미늄의 두께로 환산한 IDT 전극(5)의 파장 규격화 막 두께 TE, 지지 기판(2)의 전파 방위 ψSi, 지지 기판(2)의 파장 규격화 막 두께 TSi의 값이 제1, 제2 및 제3 고차 모드의 응답 중 적어도 하나의 응답에 대해 하기 식(1)로 나타내지는 고차 모드의 응답의 강도에 대응하는 Ih가 -2.4보다 크도록 TLT, θLT, TS, TE, ψSi가 설정되어 있으며, TSi＞20인, 탄성파 장치(1).
실리콘으로 구성되는 지지 기판(2) 상에 산화규소막(3) 및 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체(4) 및 IDT 전극(5)이 적층되어 있고, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT, 오일러 각의 θLT, 산화규소막(3)의 파장 규격화 막 두께 TS, 알루미늄의 두께로 환산한 IDT 전극(5)의 파장 규격화 막 두께 TE, 지지 기판(2)의 전파 방위 ψSi, 지지 기판(2)의 파장 규격화 막 두께 TSi의 값이 제1, 제2 및 제3 고차 모드의 응답 중 적어도 하나의 응답에 대해 하기 식(1)로 나타내지는 고차 모드의 응답의 강도에 대응하는 Ih가 -2.4보다 크도록 TLT, θLT, TS, TE, ψSi가 설정되어 있으며, TSi＞20인, 탄성파 장치(1).
Description
본 발명은 실리콘으로 이루어지는 지지 기판 상에 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체가 적층되어 있는 구조를 가지는 탄성파 장치, 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 관한 것이다.
종래, 휴대 전화나 스마트폰의 고주파 프론트 엔드 회로에 멀티플렉서가 널리 이용되고 있다. 예를 들면, 하기 특허문헌 1에 기재된 분파기로서의 멀티플렉서에서는 주파수가 다른 2 이상의 대역 통과형 필터를 가지고 있다. 그리고 각 대역 통과형 필터는 각각 탄성 표면파 필터 칩으로 구성되어 있다. 각 탄성 표면파 필터 칩은 복수개의 탄성 표면파 공진자를 가지고 있다.
또한, 하기 특허문헌 2에 기재된 탄성파 공진자에서는 실리콘제의 지지 기판 상에 이산화규소로 이루어지는 절연막과, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전 기판을 적층하여 이루어지는 탄성파 장치가 개시되어 있다. 그리고 실리콘의 (111)면에서 지지 기판과 절연막을 접합시킴으로써 내열성을 높이고 있다.
특허문헌 1에 기재된 바와 같은 멀티플렉서에서는 안테나단 측에서 주파수가 다른 복수개의 탄성파 필터가 공통 접속되어 있다.
한편, 본원 발명자들은 실리콘으로 이루어지는 지지 기판 상에 직접 또는 간접적으로 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체가 적층되어 있는 구조를 가지는 경우, 이용하는 메인 모드보다도 고주파수 측에 복수개의 고차 모드가 나타나는 것을 발견했다. 이와 같은 탄성파 공진자를 멀티플렉서에서의 낮은 쪽의 주파수를 가지는 탄성파 필터에 이용한 경우, 상기 탄성파 필터의 고차 모드에 의한 리플(ripple)이 멀티플렉서에서의 높은 쪽의 주파수를 가지는 다른 탄성파 필터의 통과 대역에 나타날 우려가 있다. 즉, 멀티플렉서에서의 낮은 쪽의 주파수를 가지는 탄성파 필터의 고차 모드가 멀티플렉서에서의 높은 쪽의 주파수를 가지는 다른 탄성파 필터의 통과 대역 내에 위치하면, 통과 대역에 리플이 생긴다. 따라서, 다른 탄성파 필터의 필터 특성이 열화(劣化)될 우려가 있다.
본 발명의 목적은 상기 다른 탄성파 필터에서 고차 모드에 의한 리플을 발생시키기 어려운 탄성파 장치, 멀티플렉서, 상기 멀티플렉서를 가지는 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 제공하는 것에 있다.
본원 발명자들은 후술하는 바와 같이, 실리콘으로 구성되는 지지 기판 상에 직접 또는 간접적으로, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체가 적층되어 있는 탄성파 장치에서는 후술하는 제1~제3 고차 모드가 메인 모드보다도 고주파수 측에 나타나는 것을 발견했다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 상기 제1, 제2 및 제3 고차 모드 중 적어도 하나의 고차 모드를 억제하는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 탄성파 장치는 실리콘으로 구성되는 지지 기판과, 상기 지지 기판 상에 적층된 산화규소막과, 상기 산화규소막 상에 적층되고, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체와, 상기 압전체의 한쪽 주면(主面)에 마련된 IDT 전극을 포함하며, 상기 IDT 전극의 전극지(電極指) 피치로 정해지는 파장을 λ로 하고, 상기 압전체의 파장 규격화 막 두께를 TLT, 상기 압전체의 오일러 각의 θ를 θLT, 상기 산화규소막의 파장 규격화 막 두께를 TS, 알루미늄의 두께로 환산한 상기 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께를 TE, 상기 지지 기판에서의 전파 방위를 ψSi, 상기 지지 기판의 파장 규격화 막 두께를 TSi로 했을 때에, 제1, 제2 및 제3 고차 모드 중 적어도 하나의 응답에 대한 하기 식(1)로 나타내지는 고차 모드의 응답의 강도에 대응하는 Ih가 -2.4보다도 크도록 TLT, θLT, TS, TE, ψSi가 설정되어 있으면서 상기 TSi＞20이다.
단, 식(1) 중의 계수 a, b, c, d, e는 상기 지지 기판의 방위 (100), (110) 또는 (111) 및 고차 모드의 종류, 상기 산화규소막의 파장 규격화 막 두께, 상기 압전체의 파장 규격화 막 두께, 및 상기 지지 기판에서의 전파 방위의 범위에 따라 하기 표 1~표 36으로 나타내지는 값이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 어느 특정 국면에서는 상기 제1 및 제2 고차 모드에 대한 Ih가 -2.4보다도 크게 되어 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 제1 및 제3 고차 모드에 대한 Ih가 -2.4보다도 크게 되어 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 제2 및 제3 고차 모드에 대한 Ih가 -2.4보다도 크게 되어 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치에서는, 바람직하게는 상기 제1, 제2 및 제3 고차 모드 전체에 대한 Ih가 -2.4보다도 크게 되어 있다. 이 경우에는 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드 전체의 응답을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 압전체의 두께가 3.5λ 이하이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 압전체의 두께가 2.5λ 이하이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 압전체의 두께가 1.5λ 이하이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 국면에서는 상기 압전체의 두께가 0.5λ 이하이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 국면에서는 탄성파 장치로서 탄성파 공진자가 제공된다.
본 발명에 따른 탄성파 필터는 복수개의 공진자를 가지며, 상기 복수개의 공진자 중 적어도 하나의 공진자가 본 발명에 따라 구성되어 있는 탄성파 장치로 이루어진다. 따라서, 제1, 제2 및 제3 고차 모드 중 적어도 하나의 응답이 억제되어 있는 탄성파 필터가 얻어진다.
본 발명에 따른 멀티플렉서는 통과 대역이 다른 N개(단, N은 2 이상)의 탄성파 필터를 포함하고, 상기 N개의 탄성파 필터의 일단(一端)이 안테나단 측에서 공통 접속되어 있으며, 상기 N개의 탄성파 필터 중 통과 대역이 가장 높은 탄성파 필터를 제외한 적어도 하나의 탄성파 필터가 복수개의 탄성파 공진자를 가지며, 상기 복수개의 탄성파 공진자 중 적어도 하나의 탄성파 공진자가 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치로 이루어진다.
본 발명에 따른 멀티플렉서는, 바람직하게는 캐리어 어그리게이션용 복합 필터 장치로서 이용된다.
또한, 본 발명에 따른 고주파 프론트 엔드 회로는 본 발명에 따라 구성되어 있는 탄성파 장치를 가지는 탄성파 필터와, 상기 탄성파 필터에 접속된 파워 앰프를 포함한다.
본 발명에 따른 통신 장치는 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치를 가지는 탄성파 필터 및 상기 탄성파 필터에 접속되어 있는 파워 앰프를 가지는 고주파 프론트 엔드 회로와, RF 신호 처리 회로를 포함한다.
본 발명에 따른 탄성파 장치, 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 의하면, 메인 모드보다도 고주파수 측에 위치하는 제1 고차 모드의 응답, 제2 고차 모드의 응답 및 제3 고차 모드의 응답 중 적어도 하나를 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 탄성파 장치가 이용되고 있는 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에서 상기 탄성파 장치의 주파수보다도 높은 주파수의 통과 대역을 가지는 다른 대역 통과형 필터에서 고차 모드에 의한 리플이 생기기 어렵다.
도 1(a) 및 도 1(b)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 약도적 정면 단면도 및 상기 탄성파 장치의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 2는 탄성파 공진자의 어드미턴스 특성을 나타내는 도면이다.
도 3은 단결정 Si층 내의 전파 방위 ψSi와, 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT와, 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각(90°+θLT)과, 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 TS와, 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 TE와, 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 제1 실시형태의 탄성파 장치를 가지는 멀티플렉서의 회로도이다.
도 9는 제1 실시형태의 탄성파 장치를 가지며, 멀티플렉서에서 이용되고 있는 탄성파 필터를 나타내는 회로도이다.
도 10은, 도 10(a)는 비교예의 탄성파 장치를 가지는 멀티플렉서의 필터 특성을 나타내는 도면이고, 도 10(b)는 제1 실시형태의 멀티플렉서의 필터 특성을 나타내는 도면이다.
도 11은 단결정 Si층의 파장 규격화 막 두께와, 제1, 제2 및 제3 고차 모드의 응답의 위상 최대값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 단결정 Si층 내의 전파 방위 ψSi와, 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT와, 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각(90°+θLT)과, 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 TS와, 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16은 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 TE와, 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 단결정 Si층 내의 전파 방위 ψSi와, 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 18은 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT와, 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 19는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각(90°+θLT)과, 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 20은 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 TS와, 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 21은 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 TE와, 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 22는 탄성파 장치에서의 LiTaO3막의 막 두께와, Q값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 23은 탄성파 장치에서의 LiTaO3막의 막 두께와, 주파수 온도 계수 TCF의 관계를 나타내는 도면이다.
도 24는 탄성파 장치에서의 LiTaO3막의 막 두께와, 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 25는 LiTaO3막 두께와 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 26은 SiO2막의 막 두께와 고음속막의 재질과 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 27은 SiO2막의 막 두께와 전기기계 결합 계수와 고음속막의 재질의 관계를 나타내는 도면이다.
도 28은 고주파 프론트 엔드 회로를 가지는 통신 장치의 구성도이다.
도 2는 탄성파 공진자의 어드미턴스 특성을 나타내는 도면이다.
도 3은 단결정 Si층 내의 전파 방위 ψSi와, 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT와, 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각(90°+θLT)과, 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 TS와, 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 TE와, 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 제1 실시형태의 탄성파 장치를 가지는 멀티플렉서의 회로도이다.
도 9는 제1 실시형태의 탄성파 장치를 가지며, 멀티플렉서에서 이용되고 있는 탄성파 필터를 나타내는 회로도이다.
도 10은, 도 10(a)는 비교예의 탄성파 장치를 가지는 멀티플렉서의 필터 특성을 나타내는 도면이고, 도 10(b)는 제1 실시형태의 멀티플렉서의 필터 특성을 나타내는 도면이다.
도 11은 단결정 Si층의 파장 규격화 막 두께와, 제1, 제2 및 제3 고차 모드의 응답의 위상 최대값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 단결정 Si층 내의 전파 방위 ψSi와, 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT와, 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각(90°+θLT)과, 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 TS와, 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16은 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 TE와, 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 단결정 Si층 내의 전파 방위 ψSi와, 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 18은 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT와, 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 19는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각(90°+θLT)과, 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 20은 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 TS와, 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 21은 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 TE와, 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다.
도 22는 탄성파 장치에서의 LiTaO3막의 막 두께와, Q값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 23은 탄성파 장치에서의 LiTaO3막의 막 두께와, 주파수 온도 계수 TCF의 관계를 나타내는 도면이다.
도 24는 탄성파 장치에서의 LiTaO3막의 막 두께와, 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 25는 LiTaO3막 두께와 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 26은 SiO2막의 막 두께와 고음속막의 재질과 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 27은 SiO2막의 막 두께와 전기기계 결합 계수와 고음속막의 재질의 관계를 나타내는 도면이다.
도 28은 고주파 프론트 엔드 회로를 가지는 통신 장치의 구성도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써, 본 발명을 분명하게 한다.
한편, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태간에 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.
도 1(a)는 본 발명의 제1 실시형태의 탄성파 장치의 약도적 정면 단면도이고, 도 1(b)는 그 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
탄성파 장치(1)는 1포트형 탄성파 공진자이다. 탄성파 장치(1)는 실리콘으로 구성되는 지지 기판으로서의 단결정 Si층(2)을 가진다. 한편, 실리콘으로 구성되는 지지 기판이란, 실리콘만으로 이루어지는 것 외에, 실리콘을 주체로 하고 불순물을 포함하는 재료로 이루어지는 지지 기판도 포함하는 것으로 한다. 이 단결정 Si층(2) 상에 산화규소막으로서의 SiO2막(3), 탄탈산리튬(LiTaO3)으로 이루어지는 압전체(4)가 적층되어 있다. 압전체(4)는 서로 대향하는 제1, 제2 주면(4a, 4b)을 가진다. 제1 주면(4a) 상에 IDT 전극(5)이 마련되어 있다. IDT 전극(5)의 탄성파 전파 방향 양측에는 반사기(6, 7)가 마련되어 있다. 또한, 산화규소막으로서의 SiO2막(3)은 SiO2뿐만 아니라, 예를 들면, SiO2에 불소 등을 도프(dope)한 산화규소를 포함하고 있어도 된다.
이와 같은 단결정 Si층(2) 상에 직접 또는 간접적으로, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체가 적층되어 있는 구조를 가지는 탄성파 공진자에서는 하기 제1, 제2 및 제3 고차 모드에 의한 응답이 발생하는 것이 본원 발명자에 의해 발견되었다.
도 2는 제1~제3 고차 모드를 설명하기 위한 탄성파 공진자의 어드미턴스 특성을 나타내는 도면이다. 도 2에 나타내는 어드미턴스 특성은 본 발명의 실시형태가 아닌, 이하의 설계 파라미터의 탄성파 공진자의 어드미턴스 특성이다.
단결정 Si층의 오일러 각(φSi, θSi, ψSi)=(0°, 0°, 45°). SiO2막의 막 두께=0.30λ, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 막 두께=0.30λ, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 오일러 각(φLT, θLT, ψLT)=(0°, -40°, 0°). IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장 λ는 1㎛이다. IDT 전극은 Al막과 Ti막을 적층한 적층 금속막으로 이루어지고, 알루미늄으로 환산한 두께는 0.05λ이다.
도 2로부터 분명한 바와 같이, 상기 탄성파 공진자에서는 메인 모드의 응답보다도 고주파수 측에 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드의 각 응답이 나타나 있다. 주파수 위치는 제1 고차 모드의 응답＜제2 고차 모드의 응답＜제3 고차 모드의 응답이며, 제1 고차 모드의 응답이 메인 모드의 응답에 가장 가깝다. 단, 도 2는 일례이며, 전극 두께 등의 조건에 따라서는 각 모드의 주파수 위치 관계가 바뀌는 경우도 있을 수 있다.
본 실시형태의 탄성파 장치(1)의 특징은 이 제1 고차 모드의 응답, 제2 고차 모드의 응답 및 제3 고차 모드의 응답 중 적어도 하나가 억제되어 있는 것에 있다.
상기 IDT 전극(5)의 전극지 피치로 정해지는 파장을 λ로 한다. 상기 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체(4)의 파장 규격화 막 두께를 TLT, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 오일러 각의 θ를 θLT, SiO2막(3)의 파장 규격화 막 두께를 TS, 알루미늄의 두께로 환산한 IDT 전극(5)의 파장 규격화 막 두께를 TE, 단결정 Si층(2) 내에서의 전파 방위를 ψSi, 단결정 Si층(2)의 파장 규격화 막 두께를 TSi로 한다. 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드 중 적어도 하나의 응답에 대한 하기 식(1)로 나타내지는 Ih가 -2.4보다도 크도록 TLT, θLT, TS, TE, ψSi가 설정되어 있으면서 TSi＞20으로 되어 있다. 그로써, 제1, 제2 또는 제3 고차 모드의 응답 중 적어도 하나가 효과적으로 억제된다. 이를 이하에서 상세하게 설명한다.
한편, 본 명세서에서 파장 규격화 막 두께란, 막의 두께를 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장 λ로 규격화한 값이다. 따라서, 실제 두께를 λ로 나눗셈하여 얻어진 값이 파장 규격화 막 두께가 된다. 한편, IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장 λ란, 전극지 피치의 평균값으로 정해도 된다.
단, 식(1) 중의 계수 a, b, c, d, e는 고차 모드의 종류, 단결정 Si층(2)의 방위 (100), (110) 혹은 (111), SiO2막(3)의 파장 규격화 막 두께, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께, 및 단결정 Si층(2)에서의 전파 방위 등의 범위에 따라 하기 표 37~표 72로 나타내지는 값이다.
본원 발명자들은 상기 TLT, θLT, TS, TE, ψSi, TSi의 각 설계 파라미터를 다양하게 변화시켜, 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드의 응답의 강도가 어떻게 변화되는지를 조사했다.
한편, 상기 각 파라미터를 변화시킨 경우의 고차 모드의 응답의 강도로는 S11의 절대값을 구했다. S11의 절대값의 데시벨 표시값이 작을수록 고차 모드의 응답의 강도가 큰 것을 나타낸다. S11을 산출할 때는 전극지 교차폭은 20λ, 전극지의 쌍수는 94쌍으로 하고, 2차원 유한 요소법의 전극지 한 쌍 모델로 S11을 구했다.
한편, IDT 전극은 압전체 측으로부터 Ti/Pt/Ti/Al의 순서로 이들의 금속막이 적층되어 있는 구조로 했다. 또한, IDT 전극의 두께에 대해서는 Pt막의 두께를 변경하여 변화시켰다. 더욱이, IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 TE는 각 금속막의 밀도로부터 어림잡은 IDT 전극 전체의 질량을 이용하여, 알루미늄의 두께로 환산한 경우의 파장 규격화 막 두께를 구했다.
(제1 고차 모드)
도 2에 나타낸 어드미턴스 특성을 가지는 탄성파 공진자를 기준 구조로 했다. 도 3~도 7은 각각 기준 구조에 대하여 각 파라미터를 변화시킨 경우의 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11의 변화를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 기준 구조에 대하여 단결정 Si층 내의 전파 방위 ψSi를 0°에서 45°의 범위로 변화시키면, 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되는 것을 알 수 있다.
마찬가지로, 도 4에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT를 변화시킨 경우에도 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되는 것을 알 수 있다.
더욱이, 도 5에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각인 (90°+θLT)가 변화된 경우에도 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다.
도 6에 나타내는 바와 같이, SiO2막의 파장 규격화 막 두께 TS를 변화시킨 경우에도 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다.
도 7에 나타내는 바와 같이, IDT 전극의 Al 환산 두께인 파장 규격화 막 두께 TE가 변화된 경우도 제1 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다.
도 3~도 7로부터, 이들의 파라미터를 변화시킴으로써 제1 고차 모드의 응답의 강도를 조정할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 각 파라미터의 값을 선택함으로써, 메인 모드의 응답을 유지하면서 제1 고차 모드의 응답의 강도를 작게 할 수 있다.
본원 발명자들은 도 3~도 7 등의 계산 결과로부터, 고차 모드의 응답의 강도에 대응하는 Ih는 상술한 식(1)과 상술한 표 37~72 중의 계수 a, b, c, d, e로 구해지는 것을 도출했다.
그리고 식(1) 중의 계수는 단결정 Si층의 결정 방위, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT, SiO2막의 파장 규격화 막 두께 TS, IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 TE의 각 범위 및 단결정 Si층 중의 전파 방위 ψSi에 따라, 표 37~표 40, 표 49~표 52, 또는 표 61~표 64에 기재된 값이 되는 것을 발견했다. 그로써, 제1 고차 모드의 응답의 강도에 대응하는 Ih1이 -2.4보다도 큰 TLT, θLT, TS, TE, ψSi의 조건을 결정한다.
한편, 복수개의 탄성파 필터가 일단에서 접속된 멀티플렉서에서는 복수개의 탄성파 필터 중 어느 하나에서 고차 모드의 응답의 강도는 S11에서 -2.4㏈보다도 큰 것이 요구된다. 이는 상기 복수개의 탄성파 필터 중 하나 이외의 다른 탄성파 필터의 통과 특성에 대한 영향을 무시할 수 있을 정도로 하기 위해서이다. 통상, 휴대 전화기 등에서는 필터의 통과 대역에 나타나는 리플은 수신 감도를 확보하는 관점에서 -0.8㏈ 이상인 것이 요구된다. 물론, 하나의 탄성파 필터의 고차 모드가 다른 탄성파 필터의 통과 대역에 존재하는 경우, 고차 모드의 응답의 강도의 약 1/3 강도 정도의 리플이 다른 필터의 통과 대역에 발생하는 것을 알고 있다. 따라서, 또 다른 필터의 상기 통과 대역 내에서의 리플을 -0.8㏈ 이상으로 하기 위해서는 하나의 필터의 고차 모드의 응답의 강도 S11을 -2.4㏈보다 크게 하면 된다.
또한, 제1 실시형태의 탄성파 장치(1)에서는 TSi＞20으로 되어 있다.
제1 고차 모드에 대해, Ih가 -2.4보다 크면서(Ih＞-2.4) TSi가 20보다 크기(TSi＞20) 때문에, 제1 고차 모드의 응답에 의한 다른 탄성파 필터의 통과 대역에 대한 영향을 효과적으로 억제할 수 있다. 이를 도 8~도 11을 참조하여 설명한다.
도 8은 멀티플렉서의 회로도이다. 멀티플렉서(10)에서는 제1~제4 탄성파 필터(11~14)가 안테나 단자(15) 측에서 공통 접속되어 있다. 도 9는 제1 탄성파 필터(11)의 회로도이다. 제1 탄성파 필터(11)는 복수개의 직렬암(series arm) 공진자(S1~S3)와 복수개의 병렬암(parallel arm) 공진자(P1, P2)를 가진다. 즉, 제1 탄성파 필터(11)는 래더형 필터이다. 직렬암 공진자(S1~S3) 및 병렬암 공진자(P1, P2)가 상기 실시형태의 탄성파 장치(1)를 이용하여 구성되어 있다.
한편, 본 발명에서 본 발명의 탄성파 장치를 가지는 탄성파 필터의 회로 구성은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 종결합 공진자형 탄성파 필터를 가지는 탄성파 필터이어도 된다. 이 경우, 종결합 공진자형 탄성파 필터가 본 발명의 탄성파 장치이어도 된다. 혹은, 종결합 공진자형 탄성파 필터에 접속되어 있는 탄성파 공진자가 본 발명에 따른 탄성파 장치로 구성되어 있어도 된다.
한편, 제1~제4 탄성파 필터(11~14)의 통과 대역을 제1 통과 대역~제4 통과 대역으로 한다. 주파수 위치는 제1 통과 대역＜제2 통과 대역＜제3 통과 대역＜제4 통과 대역으로 한다.
비교를 위해, 상기 기준 구조의 탄성파 공진자를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시형태와 동일하게 하여 제1 탄성파 필터가 구성되어 있는 비교예의 멀티플렉서를 준비했다. 즉, 비교예의 멀티플렉서에서는 상기 실시형태의 탄성파 장치(1) 대신에, 도 2에 나타낸 어드미턴스 특성을 가지는 상기 기준 구조의 탄성파 공진자를 이용했다. 도 10(a)는 비교예의 멀티플렉서에서의 제1 탄성파 필터 및 제2 탄성파 필터의 필터 특성을 나타낸다. 실선이 제1 탄성파 필터의 필터 특성을, 파선이 제2 탄성파 필터의 필터 특성을 나타낸다. 또한, 대역 A는 제1 탄성파 필터의 통과 대역을, 대역 B는 제2 탄성파 필터의 통과 대역을 나타낸다. 제2 통과 대역에서 큰 리플이 나타나 있다. 이는 제1 탄성파 필터에 이용되고 있는 탄성파 공진자의 제1 고차 모드에 의해 응답이 크게 나타나 있기 때문이다.
도 10(b)는 본 발명의 실시형태로서의 멀티플렉서의 필터 특성을 나타내는 도면이다. 실선이 제1 탄성파 필터의 필터 특성을, 파선이 제2 탄성파 필터의 필터 특성을 나타낸다. 여기서는 제1 탄성파 필터가 상기 실시형태의 탄성파 장치를 이용하여 구성되어 있다. 따라서, 제2 통과 대역에서 큰 리플이 나타나 있지 않다. 즉, 다른 필터인 제2 탄성파 필터의 통과 대역에서 큰 리플이 나타나 있지 않다. 따라서, 제2 탄성파 필터에서의 필터 특성의 열화가 생기기 어렵다.
이와 같이, 본 발명에 따른 멀티플렉서에서는 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치를 가지는 탄성파 필터에서 상기 제1 고차 모드의 응답이 억제되기 때문에, 자신의 대역보다도 통과 대역이 높은 다른 탄성파 필터에서의 필터 특성의 열화를 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, 도 11은 단결정 Si층(2)의 파장 규격화 막 두께와, 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드의 응답의 위상 최대값의 관계를 나타내는 도면이다. 도 11로부터 분명한 바와 같이, TSi＞20이면, 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드의 응답의 강도를 보다 효과적으로 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
(제2 고차 모드)
도 12는 단결정 Si층 내의 전파 방위 ψSi와, 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다. 도 12로부터 분명한 바와 같이, ψSi가 변화되면 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다. 마찬가지로, 도 13에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT가 변화된 경우에도 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각(90°+θLT)이 변화된 경우도 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다. 도 15에 나타내는 바와 같이, SiO2막의 파장 규격화 막 두께 TS가 변화된 경우에도 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다. 더욱이, 도 16에 나타내는 바와 같이, IDT 전극의 Al 환산의 파장 규격화 막 두께 TE가 변화된 경우에도 제2 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다.
도 12~도 16 등의 계산 결과로부터, 제1 고차 모드의 경우와 마찬가지로 제2 고차 모드의 응답의 강도에 대응하는 Ih2를 표현하기 위한 식(1) 중의 계수의 값을 구했다. 단결정 Si층의 방위 (100), (110) 혹은 (111), 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT, SiO2막의 파장 규격화 막 두께 TS, IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 TE나 전파 방위 ψSi의 범위에 따라, 상술한 표 41~표 44, 표 53~표 56, 또는 표 65~표 68과 같이 식(1)의 계수로 하면, 제2 고차 모드의 응답의 강도에 대응하는 Ih2를 표현할 수 있고, 그 중에서 Ih2가 -2.4 이상인 TLT, θLT, TS, TE, ψSi의 조건을 결정하며, 더욱이 TSi를 20보다 크게(TSi＞20) 함으로써, 제2 고차 모드의 응답도 충분히 작게 할 수 있다.
(제3 고차 모드)
도 17은 단결정 Si층 내의 전파 방위 ψSi와, 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11의 관계를 나타내는 도면이다. 도 17로부터 분명한 바와 같이, ψSi가 변화되면 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다. 마찬가지로, 도 18에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT가 변화된 경우에도 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각(90°+θLT)이 변화된 경우도 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다. 도 20에 나타내는 바와 같이, SiO2막의 파장 규격화 막 두께 TS가 변화된 경우에도 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다. 더욱이, 도 21에 나타내는 바와 같이, IDT 전극의 Al 환산의 파장 규격화 막 두께 TE가 변화된 경우에도 제3 고차 모드의 응답의 강도 S11이 변화되었다.
도 17~도 21 등으로부터, 식(1)에서 나타내는 제3 고차 모드의 응답의 강도에 대응하는 Ih3을 나타내는 식(1) 중의 계수의 값을 구했다. 즉, 단결정 Si층의 방위 (100), (110) 혹은 (111), 더욱이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장 규격화 막 두께 TLT, SiO2막의 파장 규격화 막 두께 TS, IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 TE나 전파 방위 ψSi의 범위에 따라, 상술한 표 45~표 48, 표 57~표 60, 표 69~표 72와 같이 식(1)의 계수로 하면, 제3 고차 모드의 응답의 강도에 대응하는 Ih3을 표현할 수 있고, 그 중에서 Ih3이 -2.4 이상인 TLT, θLT, TS, TE, ψSi의 조건을 결정하며, 더욱이 TSi를 20보다 크게(TSi＞20) 함으로써, 제3 고차 모드의 응답도 충분히 작게 할 수 있다.
(보다 바람직한 실시형태)
바람직하게는 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드 전체에 대한 Ih가 Ih＞-2.4인 것이 바람직하다. 그 경우에는 제1~제3 고차 모드의 다른 탄성파 필터에 대한 영향을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 제1 고차 모드 및 제2 고차 모드에 대한 Ih, 제1 고차 모드 및 제3 고차 모드에 대한 Ih 또는 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드에 대한 Ih를 Ih＞-2.4로 해도 된다. 그 경우에는 제1~제3 고차 모드 중 2종의 고차 모드에 의한 영향을 억제할 수 있다.
(압전체의 두께)
본원 발명의 구조를 적용하는 경우에는, 상술한 바와 같이 SiO2막(3)과 압전체(4)가 적층되어 있는 부분에 고차 모드가 갇히는 경향이 있는데, 상기 압전체(4)의 두께를 3.5λ 이하로 함으로써 SiO2막(3)과 압전체(4)의 적층 부분이 얇아지기 때문에, 고차 모드가 갇히기 어려워진다.
보다 바람직하게는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체(4)의 막 두께는 2.5λ 이하이고, 그 경우에는 주파수 온도 계수 TCF의 절대값을 작게 할 수 있다. 더 바람직하게는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체(4)의 막 두께는 1.5λ 이하이다. 이 경우에는 전기기계 결합 계수를 용이하게 조정할 수 있다. 더욱이, 보다 바람직하게는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체(4)의 막 두께는 0.5λ 이하이다. 이 경우에는 넓은 범위에서 전기기계 결합 계수를 용이하게 조정할 수 있다.
한편, 상기 식(1)에서,
a) Si(100)(오일러 각(φSi=0±5°, θSi=0±5°, ψSi)으로 함)을 사용하는 경우, ψSi의 범위는 0°≤ψSi≤45°로 한다. 다만, Si(100)의 결정 구조의 대칭성으로부터 ψSi와 ψSi±(n×90°)는 동일한 의미이다(단, n=1, 2, 3…). 마찬가지로, ψSi와 -ψSi는 동일한 의미이다.
b) Si(110)(오일러 각(φSi=-45±5°, θSi=-90±5°, ψSi)으로 함)을 사용하는 경우, ψSi의 범위는 0°≤ψSi≤90°로 한다. 다만, Si(110)의 결정 구조의 대칭성으로부터 ψSi와 ψSi±(n×180°)는 동일한 의미이다(단, n=1, 2, 3…). 마찬가지로, ψSi와 -ψSi는 동일한 의미이다.
c) Si(111)(오일러 각(φSi=-45±5°, θSi=-54.73561±5°, ψSi)으로 함)을 사용하는 경우, ψSi의 범위는 0°≤ψSi≤60°로 한다. 다만, Si(111)의 결정 구조의 대칭성으로부터 ψSi와 ψSi±(n×120°)는 동일한 의미이다(단, n=1, 2, 3…). 마찬가지로, ψSi와 -ψSi는 동일한 의미이다.
또한, θLT의 범위는 -180°＜θLT≤0°로 하는데, θLT 와 θLT+180°는 동일한 의미인 것으로 취급하면 된다.
한편, 본 명세서에서 예를 들면, 오일러 각(0°±5°의 범위 내, θ, 0°±15°의 범위 내)에서의 0°±5°의 범위 내란, -5° 이상, +5° 이하의 범위 내를 의미하고, 0°±15°의 범위 내란, -15° 이상, +15° 이하의 범위 내를 의미한다.
도 22는 실리콘으로 이루어지는 고음속 지지 기판 상에 두께 0.35λ의 SiO2막으로 이루어지는 저음속막 및 오일러 각(0°, 140.0°, 0°)의 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전막을 적층한 탄성파 장치에서의 LiTaO3막의 막 두께와, Q값의 관계를 나타내는 도면이다. 이 도 22에서의 세로축은 공진자의 Q특성과 비대역(Δf)의 곱이다. 또한, 도 23은 LiTaO3막의 막 두께와 주파수 온도 계수 TCF의 관계를 나타내는 도면이다. 도 24는 LiTaO3막의 막 두께와 음속의 관계를 나타내는 도면이다. 도 22로부터, LiTaO3막의 막 두께가 3.5λ 이하인 것이 바람직하다. 그 경우에는 상기 막 두께가 3.5λ를 초과한 경우에 비해, Q값이 높다. 보다 바람직하게는, Q값을 보다 높이기 위해서는 LiTaO3막의 막 두께는 2.5λ 이하인 것이 바람직하다.
또한 도 23으로부터, LiTaO3막의 막 두께가 2.5λ 이하인 경우, 주파수 온도 계수 TCF의 절대값을 상기 막 두께가 2.5λ를 초과한 경우에 비해 작게 할 수 있다. 보다 바람직하게는 LiTaO3막의 막 두께를 2λ 이하로 하는 것이 바람직하고, 그 경우에는 주파수 온도 계수 TCF의 절대값이 10ppm/℃ 이하로 될 수 있다. 주파수 온도 계수 TCF의 절대값을 작게 하기 위해서는 LiTaO3막의 막 두께를 1.5λ 이하로 하는 것이 더 바람직하다.
도 24로부터, LiTaO3막의 막 두께가 1.5λ를 초과하면, 음속의 변화가 극히 작다.
다만, 도 25에 나타내는 바와 같이, LiTaO3막의 막 두께가 0.05λ 이상, 0.5λ 이하인 범위에서는 비대역이 크게 변화된다. 따라서, 전기기계 결합 계수를 보다 넓은 범위에서 조정할 수 있다. 따라서, 전기기계 결합 계수 및 비대역의 조정 범위를 넓히기 위해서는 LiTaO3막의 막 두께가 0.05λ 이상, 0.5λ 이하의 범위인 것이 바람직하다.
도 26 및 도 27은 SiO2막 두께(λ)와, 음속 및 전기기계 결합 계수의 관계를 각각 나타내는 도면이다. 본 발명의 탄성파 장치는 단결정 Si층과 압전체 사이에 마련된 저음속막 및 고음속막을 가지고 있어도 된다. 여기서는 SiO2로 이루어지는 저음속막의 하방(下方)에 고음속막으로서 질화규소막, 산화알루미늄막 및 다이아몬드를 각각 사용했다. 한편 저음속막이란, 전파하는 벌크파의 음속이 압전체를 전파하는 탄성파의 음속보다도 낮은 막이다. 고음속막이란, 전파하는 벌크파의 음속이 압전체를 전파하는 탄성파의 음속보다도 높은 막이다. 고음속막의 막 두께는 1.5λ로 했다. 질화규소의 벌크파의 음속은 6000m/초이고, 산화알루미늄에서의 벌크파의 음속은 6000m/초이며, 다이아몬드에서의 벌크파의 음속은 12800m/초이다. 도 26 및 도 27에 나타내는 바와 같이, 고음속막의 재질 및 SiO2막의 막 두께를 변경했다고 해도 전기기계 결합 계수 및 음속은 거의 변화되지 않는다. 특히, 도 27로부터 SiO2막의 막 두께가 0.1λ 이상, 0.5λ 이하에서는 고음속막의 재질 여하에 관계 없이, 전기기계 결합 계수는 거의 변하지 않는다. 또한, 도 26으로부터 SiO2막의 막 두께가 0.3λ 이상, 2λ 이하이면, 고음속막의 재질 여하에 관계 없이, 음속이 변하지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 바람직하게는 산화규소로 이루어지는 저음속막의 막 두께는 2λ 이하, 보다 바람직하게는 0.5λ 이하인 것이 바람직하다.
상기 각 실시형태의 탄성파 장치는 고주파 프론트 엔드 회로의 멀티플렉서 등의 부품으로 이용할 수 있다. 이와 같은 고주파 프론트 엔드 회로의 예를 아래에서 설명한다.
도 28은 고주파 프론트 엔드 회로를 가지는 통신 장치의 개략 구성도이다. 통신 장치(240)는 안테나(202)와 고주파 프론트 엔드 회로(230)와 RF 신호 처리 회로(203)를 가진다. 고주파 프론트 엔드 회로(230)는 안테나(202)에 접속되는 회로 부분이다. 고주파 프론트 엔드 회로(230)는 멀티플렉서(210)와, 본 발명에서의 파워 앰프로서의 증폭기(221~224)를 가진다. 멀티플렉서(210)는 제1~제4 필터(211~214)를 가진다. 이 멀티플렉서(210)로서 상술한 본 발명의 멀티플렉서를 이용할 수 있다. 멀티플렉서(210)는 안테나(202)에 접속되는 안테나 공통 단자(225)를 가진다. 안테나 공통 단자(225)에 수신 필터로서의 제1~제3 필터(211~213)의 일단과, 송신 필터로서의 제4 필터(214)의 일단이 공통 접속되어 있다. 제1~제3 필터(211~213)의 출력단이 증폭기(221~223)에 각각 접속되어 있다. 또한, 제4 필터(214)의 입력단에 증폭기(224)가 접속되어 있다.
증폭기(221~223)의 출력단이 RF 신호 처리 회로(203)에 접속되어 있다. 증폭기(224)의 입력단이 RF 신호 처리 회로(203)에 접속되어 있다.
본 발명에 따른 멀티플렉서는 이와 같은 통신 장치(240)에서의 멀티플렉서(210)로서 알맞게 이용할 수 있다.
한편, 본 발명에서의 멀티플렉서는 복수개의 송신 필터만을 가지는 것이어도 되고, 복수개의 수신 필터를 가지는 것이어도 된다. 한편, 멀티플렉서는 n개의 대역 통과형 필터를 포함하는 것이며, n은 2 이상이다. 따라서, 듀플렉서도 본 발명에서의 멀티플렉서이다.
본 발명은 필터, 멀티 밴드 시스템에 적용할 수 있는 멀티플렉서, 프론트 엔드 회로 및 통신 장치로서 휴대 전화기 등의 통신 기기에 널리 이용할 수 있다.
1: 탄성파 장치 2: 단결정 Si층
3: SiO2막 4: 압전체
4a, 4b: 제1, 제2 주면 5: IDT 전극
6, 7: 반사기 10: 멀티플렉서
11~14: 제1~제4 탄성파 필터 15: 안테나 단자
202: 안테나 203: RF 신호 처리 회로
210: 멀티플렉서 211~214: 제1~제4 필터
221~224: 증폭기 225: 안테나 공통 단자
230: 고주파 프론트 엔드 회로 240: 통신 장치
P1, P2: 병렬암 공진자 S1~S3: 직렬암 공진자
3: SiO2막 4: 압전체
4a, 4b: 제1, 제2 주면 5: IDT 전극
6, 7: 반사기 10: 멀티플렉서
11~14: 제1~제4 탄성파 필터 15: 안테나 단자
202: 안테나 203: RF 신호 처리 회로
210: 멀티플렉서 211~214: 제1~제4 필터
221~224: 증폭기 225: 안테나 공통 단자
230: 고주파 프론트 엔드 회로 240: 통신 장치
P1, P2: 병렬암 공진자 S1~S3: 직렬암 공진자
Claims (15)
- 실리콘으로 구성되는 지지 기판과,
상기 지지 기판 상에 적층된 산화규소막과,
상기 산화규소막 상에 적층되고, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체와,
상기 압전체의 한쪽 주면(主面)에 마련된 IDT 전극을 포함하며,
상기 IDT 전극의 전극지(電極指) 피치로 정해지는 파장을 λ로 하고, 상기 압전체의 파장 규격화 막 두께를 TLT, 상기 압전체의 오일러 각의 θ를 θLT, 상기 산화규소막의 파장 규격화 막 두께를 TS, 알루미늄의 두께로 환산한 상기 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께를 TE, 상기 지지 기판에서의 전파 방위를 ψSi, 상기 지지 기판의 파장 규격화 막 두께를 TSi로 했을 때에, 제1, 제2 및 제3 고차 모드 중 적어도 하나의 응답에 대한 하기 식(1)로 나타내지는 고차 모드의 응답의 강도에 대응하는 Ih가 -2.4보다도 크도록 TLT, θLT, TS, TE, ψSi가 설정되어 있으면서 상기 TSi＞20인, 탄성파 장치.
단, 식(1) 중의 계수 a, b, c, d, e는 상기 지지 기판의 방위 (100), (110) 또는 (111) 및 고차 모드의 종류, 상기 산화규소막의 파장 규격화 막 두께, 상기 압전체의 파장 규격화 막 두께, 및 상기 지지 기판에서의 전파 방위의 범위에 따라 하기 표 1~표 36으로 나타내지는 값이다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
[표 4]
[표 5]
[표 6]
[표 7]
[표 8]
[표 9]
[표 10]
[표 11]
[표 12]
[표 13]
[표 14]
[표 15]
[표 16]
[표 17]
[표 18]
[표 19]
[표 20]
[표 21]
[표 22]
[표 23]
[표 24]
[표 25]
[표 26]
[표 27]
[표 28]
[표 29]
[표 30]
[표 31]
[표 32]
[표 33]
[표 34]
[표 35]
[표 36]
- 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 고차 모드에 대한 Ih가 -2.4보다도 크게 되어 있는, 탄성파 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제3 고차 모드에 대한 Ih가 -2.4보다도 크게 되어 있는, 탄성파 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 및 제3 고차 모드에 대한 Ih가 -2.4보다도 크게 되어 있는, 탄성파 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 및 제3 고차 모드 전체에 대한 Ih가 -2.4보다도 크게 되어 있는, 탄성파 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압전체의 두께가 3.5λ 이하인, 탄성파 장치 - 제6항에 있어서,
상기 압전체의 두께가 2.5λ 이하인, 탄성파 장치. - 제6항에 있어서,
상기 압전체의 두께가 1.5λ 이하인, 탄성파 장치. - 제6항에 있어서,
상기 압전체의 두께가 0.5λ 이하인, 탄성파 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
탄성파 공진자인, 탄성파 장치. - 복수개의 공진자를 가지며, 상기 복수개의 공진자 중 적어도 하나의 공진자가 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치로 이루어지는, 탄성파 필터.
- 통과 대역이 다른 N개(단, N은 2 이상)의 탄성파 필터를 포함하고, 상기 N개의 탄성파 필터의 일단(一端)이 안테나단 측에서 공통 접속되어 있으며,
상기 N개의 탄성파 필터 중 통과 대역이 가장 높은 탄성파 필터를 제외한 적어도 하나의 탄성파 필터가 복수개의 탄성파 공진자를 가지며, 상기 복수개의 탄성파 공진자 중 적어도 하나의 탄성파 공진자가 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치로 이루어지는, 멀티플렉서. - 제12항에 있어서,
캐리어 어그리게이션용 복합 필터 장치인, 멀티플렉서. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치를 가지는 탄성파 필터와,
상기 탄성파 필터에 접속된 파워 앰프를 포함하는, 고주파 프론트 엔드 회로. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치를 가지는 탄성파 필터 및 상기 탄성파 필터에 접속되어 있는 파워 앰프를 가지는 고주파 프론트 엔드 회로와,
RF 신호 처리 회로를 포함하는, 통신 장치.
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