KR102226163B1

KR102226163B1 - 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치

Info

Publication number: KR102226163B1
Application number: KR1020197011310A
Authority: KR
Inventors: 야스마사 타니구치
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2021-03-10
Also published as: KR20190056406A; WO2018088118A1; US20190260350A1; JPWO2018088118A1; JP6607323B2; CN109937534A; US10826458B2; CN109937534B

Abstract

종모드의 리플이 작으면서 대역 내 손실이 작은 탄성파 장치를 제공한다. 탄성파 소자 기판 상에 복수개의 전극지(11, 12)를 가지는 IDT 전극(2)과, 반사기(3, 4)가 마련되어 있고, 반사기(3, 4)의 적어도 1개의 전극지(16, 26)가 길이 방향에서 상대적으로 두께가 두꺼운 부분과 얇은 부분을 가지고 있으며, 반사기의 두께가 두꺼운 부분이 IDT 전극(2)의 전극지 부분의 두께보다도 두껍게 되어 있는, 탄성파 장치(1).

Description

탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치

본 발명은 IDT 전극의 양측에 반사기가 마련되어 있는 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 관한 것이다.

종래, 휴대전화기의 RF단의 대역 필터 등에 탄성파 장치가 널리 이용되고 있다. 하기의 특허문헌 1에는 이와 같은 탄성파 장치가 개시되어 있다. 이 탄성파 장치에서는 압전기판 상에 IDT 전극이 마련되어 있다. 또한, 압전기판 상에서, IDT 전극을 끼우도록 한 쌍의 반사기가 마련되어 있다. 상기 IDT 전극 및 반사기는 동일한 금속막으로 이루어진다.

일본 공개특허공보 특개2004-236285호

종래의 탄성파 장치에서는 종모드에 의한 리플이 크다는 문제가 있었다. 또한, 공진 주파수와 반공진 주파수 사이의 영역인 대역에서의 손실이 크다는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 종모드의 리플이 작으면서 대역 내 손실이 작은 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 탄성파 장치는, 탄성파 소자 기판과, 상기 탄성파 소자 기판 상에 마련되어 있고 복수개의 전극지(電極指)를 가지는 IDT 전극과, 상기 IDT 전극의 양측에 배치되어 있고 길이 방향을 가지는 복수개의 전극지를 가지는 한 쌍의 반사기를 포함하고, 상기 반사기 각각의 적어도 1개의 전극지가 상기 길이 방향에서 상대적으로 두께가 두꺼운 부분과 얇은 부분을 가지고 있으며, 상기 반사기의 상기 두께가 두꺼운 부분이 상기 IDT 전극의 상기 전극지의 두께보다도 두껍게 되어 있다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 어느 특정 국면에서는, 상기 IDT 전극의 상기 전극지가, 한쪽 전위에 접속되는 제1 전극지와, 다른 쪽 전위에 접속되는 제2 전극지를 가지며, 상기 제1 전극지와 상기 제2 전극지가 탄성파 전파 방향에서 서로 겹쳐있는 영역을 교차 영역으로 했을 때에, 상기 교차 영역에서 상기 제1 전극지와 상기 제2 전극지가 중앙부와 저음속부를 가지며, 상기 저음속부는, 상기 제1 전극지 및 상기 제2 전극지가 연장되는 방향에서 상기 중앙부의 양측에 마련되어 있고, 상기 중앙부보다도 탄성파의 전파 속도가 낮은 영역이다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 저음속부의 두께가 상기 중앙부에서의 전극지의 두께보다도 두껍게 되어 있다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 저음속부에서 제1 부가막이 적층되어 있고, 상기 반사기의 상기 두께가 두꺼운 부분이 상기 제1 부가막과 동일한 두께의 제2 부가막을 가진다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 저음속부에서 제1 부가막이 적층되어 있고, 상기 반사기의 상기 두께가 두꺼운 부분이 상기 제1 부가막과 동일한 재료로 이루어지는 제2 부가막을 가진다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 저음속부를 상기 탄성파 전파 방향으로 연장한 영역 이외의 영역에서 상기 반사기에 상기 두께가 두꺼운 부분이 마련되어 있다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 반사기에서 상기 복수개의 전극지 중 적어도 2개의 전극지가 상기 두께가 두꺼운 부분을 가지고 있다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 반사기에서 상기 적어도 2개의 전극지의 상기 두께가 두꺼운 부분의 길이가, 탄성파 전파 방향에서 한쪽 측으로부터 다른 쪽 측을 향함에 따라 변화된다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 반사기의 상기 적어도 2개의 전극지에서 상기 두께가 두꺼운 부분의 길이가, 상기 하나의 IDT 전극 측으로부터 상기 IDT 전극과 먼 측을 향함에 따라 순서대로 길어진다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 반사기의 상기 적어도 2개의 전극지에서 상기 두께가 두꺼운 부분의 길이가, 상기 하나의 IDT 전극 측으로부터 상기 IDT 전극과 먼 측을 향함에 따라 순서대로 짧아진다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 복수개의 전극지에서 탄성파 전파 방향에서 서로 이웃하는 n개(n은 2 이상의 자연수)의 전극지의 상기 두께가 두꺼운 부분의 길이가 동일하게 되어 있고, n개 전극지마다, 상기 두께가 두꺼운 부분의 길이가 탄성파 전파 방향에서 변화된다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 반사기에서 상기 두께가 두꺼운 부분이 상기 반사기의 상기 전극지의 일단(一端) 측 및 타단(他端) 측 쌍방에 마련되어 있다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 반사기에서 상기 두께가 두꺼운 부분이 상기 반사기의 전극지의 길이 방향 중심을 통과하고, 상기 탄성파 전파 방향으로 연장되는 가상선에 대하여 대칭으로 배치되어 있다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 한 쌍의 반사기 중 한쪽의 상기 반사기에서의 상기 두께가 두꺼운 부분의 배치와, 다른 쪽의 상기 반사기에서의 상기 두께가 두꺼운 부분의 배치가 대칭이다.

본 발명에 따른 고주파 프론트 엔드 회로는 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치와, 파워앰프를 포함한다.

본 발명에 따른 통신 장치는 본 발명에 따라 구성된 고주파 프론트 엔드 회로와, RF 신호 처리 회로를 포함한다.

본 발명에 따른 탄성파 장치에 의하면, 종모드의 리플을 작게 할 수 있으면서 대역 내 손실을 작게 하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 전극 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치에서의 IDT 전극의 일부를 확대하여 나타내는 부분 절결 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 반사기의 일부를 확대하여 나타내는 부분 절결 평면도이다.
도 4는 실시예 1의 탄성파 장치의 IDT 전극에서의 교차 영역 내의 중앙부에서의 탄성파 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 5는 실시예 1의 탄성파 장치에서의, 전극지의 저음속부에서의 탄성파 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 6은 비교예 1의 탄성파 장치에서의 반사기의 일부를 확대하여 나타내는 부분 절결 평면도이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1의 리턴 로스(return loss) 특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 IDT 전극의 일부 및 한쪽의 반사기의 전극 구조를 나타내는 부분 확대 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다.
도 10은 제3 실시형태의 실시예인 실시예 2와, 비교예 2의 리턴 로스 특성을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 탄성파 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 부분 확대 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 탄성파 장치의 반사기의 전극 형상을 설명하기 위한 부분 절결 확대 평면도이다.
도 13은 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 실시형태 간에 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 전극 구조를 나타내는 평면도이다. 본 실시형태에서는 탄성파 소자 기판 상에 도 1에 나타내는 전극 구조가 마련되어 있다. 이 전극 구조는 IDT 전극(2)과 제1, 제2 반사기(3, 4)를 가진다. 제1, 제2 반사기(3, 4)는 IDT 전극(2)의 탄성파 전파 방향 양측에 배치되어 있다. 그로써, 탄성파 장치로서 탄성파 공진자가 구성되어 있다.

IDT 전극(2)의 주요부를 도 2에 부분 절결 평면도로 나타낸다. IDT 전극(2)에서는 길이 방향을 가지는 복수개의 제1 전극지(11)와, 길이 방향을 가지는 복수개의 제2 전극지(12)가 서로 맞물려 있다. 제1 전극지(11)는 일단이 제1 버스바(busbar)(13)에 접속되어 있다. 제1 버스바(13)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제2 버스바(14)와 탄성파 전파 방향과 직교하는 방향에서 떨어져 있다. 제2 버스바(14)에 복수개의 제2 전극지(12)의 일단이 접속되어 있다.

탄성파 장치(1)에서, 탄성파가 전파하는 방향은 제1, 제2 전극지(11, 12)의 길이 방향과 직교하는 방향이다. 이 탄성파 전파 방향에서, 제1 전극지(11)와 제2 전극지(12)가 겹쳐있는 영역을 교차 영역(A)으로 한다. 복수개의 제1, 제2 전극지(11, 12)에 교류 전압이 인가되면, 교차 영역(A)에서 탄성파가 여진(勵振)된다. IDT 전극(2)에서는 교차 영역(A)이, 제1, 제2 전극지(11, 12)가 연장되는 방향 중앙에 위치하고 있는 중앙부(B)와, 중앙부(B)의 전극지가 연장되는 방향 양측에 마련된 저음속부(C)를 가진다. 도 2에서는 한쪽의 저음속부(C)가 마련되어 있는 부분이 도시되어 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제2 버스바(14) 측에서도 제1 전극지(11)의 선단 측 부분이 제2 전극지(12)와 탄성파 전파 방향에서 서로 겹쳐 있는 부분에 저음속부(C)가 마련되어 있다.

저음속부(C)는 중앙부(B)에 비해 탄성파의 전파 속도가 낮은 영역이다. 이 저음속부(C)가 마련되어 있음으로써, 횡모드 리플을 억제할 수 있다. 저음속부(C)는 제1, 제2 전극지(11, 12) 상에 부가막(15)을 적층함으로써 마련되어 있다. 이 부가막(15)은 상기와 같이 음속을 저하시킬 수 있는 한, 그 재료는 특별히 한정되지 않는다. 질량부가 효과가 크기 때문에 부가막(15)의 재료로는 금속이나 무기 절연재료가 이용된다. 또한, 보다 바람직하게는 금속이 이용된다. 더 바람직하게는 제1, 제2 전극지(11, 12)와 동일한 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 이로써, 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있다.

도 3은 제1 반사기(3)의 일부를 확대하여 나타내는 부분 절결 평면도이다. 제1 반사기(3)에서는 복수개의 전극지(16)가 탄성파 전파 방향과 직교하는 방향으로 연장되어 있다. 전극지(16)의 일단이 제1 버스바(17)에 접속되어 있다. 본 실시형태에서는 제1 버스바(17) 내에 개구부(18)가 마련되어 있다. 이 개구부(18)는 전극지(16)를 제1 버스바(17) 측으로 연장한 영역 사이에 위치하고 있다. 그로써, 제1 버스바(17)에서는 개구부(18)의 전극지(16) 측에 좁은 버스바부(17a)가 마련되어 있다. 좁은 버스바부(17a)에 전극지(16)가 접속되어 있다.

한편, 전극지(16)의 반대 측의 단부에서도 동일한 구조가 마련되어 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제2 버스바(19)의 좁은 버스바부(19a)에 전극지(16)가 접속되어 있다.

한편, 상기 좁은 버스바부(17a, 19a)는, 전술한 IDT 전극(2)의 저음속부(C)보다도 제1, 제2 전극지(11, 12)가 연장되는 방향에서 외측에 위치하고 있다. 따라서, 전극지(16)는 탄성파 전파 방향으로 봤을 때에, 제1, 제2 전극지(11, 12)가 연장되는 방향에서 교차 영역(A)보다도 외측에 이르고 있다.

탄성파 장치(1)의 특징은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 복수개의 전극지(16)에서 부가막(21a~21h)이 각각 마련되어 있는 것에 있다.

본 실시형태에서는 복수개의 전극지(16)에서 IDT 전극(2) 측으로부터 IDT 전극(2)에서 멀어짐에 따라, 부가막(21a~21h)의 길이가 순서대로 길어진다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제2 버스바(19)에 가까운 측에서도 전극지(16) 상에 마찬가지로 부가막(23a, 23b)이 마련되어 있다. 그로써, 제1 반사기(3)에서는 복수개의 전극지(16)에 가중치가 부여되어 있다.

상기 부가막(21a~21h)을 마련함으로써, 전극지(16)에 나머지 부분보다도 두께가 두꺼운 부분이 마련되어 있다. 상기 부가막(21a~21h)이 마련되고, 두께가 두껍게 되어 있는 부분의 두께는, 탄성파 전파 방향에서, 부가막(21a~21h)이 마련되어 있는 영역과 겹쳐있는 IDT 전극(2)의 전극지 부분의 두께보다도 두껍게 되어 있다.

한편, 좁은 버스바부(17a) 상에도 부가막(22)이 마련되어 있는데, 부가막(22)은 마련되지 않아도 된다. 본 실시형태에서는 부가막(22)에 복수개의 부가막(21a~21h)의 일단이 늘어서 있기 때문에, 패터닝에 의해 부가막(21a~21h)을 용이하게 형성할 수 있다.

다른 쪽의 좁은 버스바부(19a)에서도 마찬가지로 부가막(24)이 탄성파 전파 방향으로 연장되도록 마련되어 있다.

제2 반사기(4)도 동일한 구조를 가진다. 즉, 복수개의 전극지(26)의 일단이 제1 버스바(27)에 접속되어 있고, 타단이 제2 버스바(29)에 접속되어 있다. 그리고 복수개의 전극지(26) 상에도 상기와 마찬가지로 부가막(31a, 31b, …, 33a, 33b, …)이 마련되어 있다.

IDT 전극(2)의 탄성파 전파 방향 중심을 통과하고, 제1, 제2 전극지(11, 12)가 연장되는 방향으로 연장되는 가상선(D)에 대하여, 제1 반사기(3)의 두께가 다른 부분의 배치는, 제2 반사기(4)에서의 두께가 두꺼운 부분의 배치와 대칭으로 되어 있다. 또한, 제1 반사기(3)에서 상대적으로 두께가 두껍게 되어 있는 부분의 배치는 전극지(16)의 길이 방향 중심을 통과하고, 탄성파 전파 방향으로 연장되는 가상선(E)에 대하여 대칭으로 배치되어 있다.

탄성파 장치(1)의 특징은, 제1, 제2 반사기(3, 4)의 전극지(16, 26)에서, 상대적으로 두께가 두꺼운 부분과 얇은 부분이 마련되어 있는 것에 있다. 그로써, 종모드 리플을 억제할 수 있으면서 대역 내에서의 손실을 작게 할 수 있다. 이를 상기 실시형태의 탄성파 장치(1)에 대해 하기의 실시예 1과 하기의 비교예 1을 대비함으로써 분명하게 한다.

실시예 1의 상세한 내용은 이하와 같다. 도 4는 실시예 1의 탄성파 장치의 IDT 전극에서의 교차 영역 내의 중앙부에서의 탄성파 장치의 부분 확대 단면도이다. 도 5는 실시예 1의 탄성파 장치에서의, 전극지의 저음속부에서의 탄성파 장치의 부분 확대 단면도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 128.5° Y컷 X전파의 LiNbO₃으로 이루어지는 탄성파 소자 기판(41) 상에 NiCr막(42a), Pt막(42b), Ti막(42c), AlCu막(42d) 및 Ti막(42e)을 순차적으로 막 형성하고, 제2 전극지(12)를 형성했다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 저음속부에서는 Ti막(42e) 상에 또한 Pt로 이루어지는 부가막(15)을 적층했다. 그리고 IDT 전극(2)을 덮도록, 도 4 및 도 5에 나타내는 SiO₂막(43)을 형성했다. SiO₂막(43) 상에 SiN막(44)을 적층했다.

실시예 1에서, IDT 전극(2)에서의 전극지의 쌍 수는 40쌍, 전극지 피치로 정해지는 파장 λ는 4㎛, 교차폭 즉 교차 영역(A)의 길이는 100㎛, 듀티는 0.5로 했다. 제1, 제2 반사기(3, 4)에서 전극지(16) 또는 전극지(26)의 개수는 21개로 했다.

실시예 1에서는, 전술한 바와 같이, IDT 전극(2)에 가장 가까운 전극지(16)로부터, IDT 전극(2)에서 멀어짐에 따라, 전극지(16) 상에 부가막(21a, 21b, … 및 23a, 23b, …)을 마련했다. 제2 반사기(4) 측도 마찬가지로 했다.

이 부가막(21a, 21b, …, 23a, 23b, …)의 재료는 부가막(15)과 마찬가지로 Pt막을 사용했다. 부가막(21a, 21b, …, 23a, 23b, …)의 두께는 부가막(15)과 동일한 두께로 했다.

한편, 실시예 1의 탄성파 장치의 공진 주파수는 888㎒, 반공진 주파수는 918㎒이다.

한편, 도 6은 비교예 1의 탄성파 장치에서의 반사기의 일부를 확대하여 나타내는 부분 절결 평면도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 비교예 1에서는 반사기(101)의 복수개의 전극지(102) 상에 전술한 부가막(21a, 21b, …, 23a, 23b, …)을 마련하지 않았다. 비교예 1은 그 밖의 점은 실시예 1과 마찬가지로 했다.

도 7에 실시예 1 및 비교예 1의 S11 리턴 로스 특성을 나타낸다. 도 7로부터 분명한 바와 같이, 화살표(X)로 나타내는 바와 같이, 공진 주파수 부근에서의 손실이 비교예 1에서는 0.5㏈이었던 것에 반해, 실시예 1에서는 0.45㏈로 작아져 있다. 또한, 화살표(Y)로 나타내는 바와 같이, 비교예 1에서는 종모드 리플이 최대 2.24㏈로 컸던 것에 반해, 실시예 1에서는 1.71㏈로 저감되어 있음을 알 수 있다. 이는 제1, 제2 반사기(3, 4)에서 두께가 두껍게 되어 있는 부분이 탄성파 전파 방향을 따라 그 길이가 변화됨에 의한 것이라고 생각된다. 즉, 교차폭 방향의 각 영역에서 반사파의 위상이 달라지고, 반사파가 서로 상쇄되고 있기 때문에 상기 종모드 리플을 개선하고 있다.

따라서, 탄성파 장치(1)에서는 종모드 리플의 저감과 대역 내 손실의 개선을 양립시킬 수 있음을 알 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는 제1, 제2 반사기(3, 4)에서, 전극지(16, 26) 상에 부가막(21a, 21b, …, 23a, 23b, …)을 마련하여, 두께가 두꺼운 부분을 마련하고 있었지만, 부가막을 마련하지 않고, 에칭 등에 의해 전극지의 일부를 얇게 하고, 상대적으로 두께가 얇은 부분을 마련해도 된다.

도 8은 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 IDT 전극의 일부 및 한쪽의 반사기의 전극 구조를 나타내는 부분 확대 평면도이다.

제2 실시형태의 탄성파 장치에서는, 반사기(3A)에서, IDT 전극(2)에 인접해 있는 측의 전극지(16)로부터, 2개의 전극지마다 부가막(21)의 길이가 변화된다. 즉, IDT 전극(2)으로부터 탄성파 전파 방향에서 멀어짐에 따라, 2개마다, 전극지(16)에 마련된 부가막(21)의 길이가 길어진다. 이와 같이, n개(n은 2 이상의 정수)마다 부가막(21)의 길이가 변화되어도 된다.

도 9는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다.

탄성파 장치(51)는 탄성파 소자 기판(52)을 가진다. 탄성파 소자 기판(52)은 LiTaO₃으로 이루어진다. 물론, 탄성파 소자 기판(52)은 다른 압전 단결정이나 압전 세라믹스로 이루어지는 것이어도 된다.

한편, 탄성파 소자 기판(52)은 적어도 표면에 압전성을 가지는 기판이다. 예를 들면, 표면에 압전박막을 포함하고, 상기 압전박막과 음속이 다른 막, 및 지지 기판 등의 적층체로 구성되어 있어도 된다. 또한, 탄성파 소자 기판(52)은 기판 전체에 압전성을 가지고 있어도 된다. 이 경우, 탄성파 소자 기판(52)은 압전체층 1층으로 이루어지는 압전기판이다.

탄성파 소자 기판(52) 상에 IDT 전극(53) 및 반사기(54, 55)가 마련되어 있다. 반사기(54)에서는 복수개의 전극지(56)의 양단이 단락(短絡)되어 있다. 전극지(56) 상에는 각각 부가막(57)이 마련되어 있다. 부가막(57)이 마련되어 있는 부분이 나머지 전극지 부분에 비해 상대적으로 두껍게 되어 있다. 이 부가막(57)이 마련되어 있는 부분의 두께는 IDT 전극(53)의 제1, 제2 전극지(53a, 53b)보다도 두껍게 되어 있다. 제1, 제2 전극지(53a, 53b)의 두께는 길이 방향에서 균일하다.

반사기(55)도 반사기(54)와 마찬가지로 구성되어 있고, 전극지(58) 상에 부가막(59)이 마련되어 있다. 반사기(55)에서는, 부가막(59)의 길이는 IDT 전극(53)에 가까운 측으로부터 IDT 전극(53)에서 멀어짐에 따라 순차적으로 길게 되어 있다.

탄성파 장치(51)는 정규형 IDT 전극(53)을 가지는 탄성파 장치이다.

본 실시형태에서도 부가막(57, 59)이 상기한 바와 같이 마련되어 있기 때문에 종모드 리플을 억제할 수 있다. 이를 도 10을 참조하여 설명한다.

도 10은 제3 실시형태의 실시예로서의 실시예 2와, 비교예 2의 리턴 로스 특성을 나타내는 도면이다. 실선이 실시예 2의 결과를, 파선이 비교예 2의 결과를 나타낸다.

한편, 실시예 2의 설계 파라미터는 이하와 같다.

탄성파 소자 기판(52): 42° Y컷 X전파의 LiTaO₃ 기판

IDT 전극(53):

전극지의 쌍 수=40쌍

교차폭=100㎛

전극지 피치로 정해지는 파장 λ=4.8㎛

IDT 전극(53)의 전극지의 적층 구조는 위에서 순서대로 AlCu막, Ti막으로 했다.

반사기(54, 55)의 전극지의 개수=21개

전극지(56, 58)의 파장 λ=4.8㎛

전극지(56, 58)의 전극 적층 구조는 IDT 전극(53)과 동일하게 했다.

부가막(57, 59)으로서, Pt로 이루어지는 부가막을 마련했다.

실시예 2의 탄성파 장치의 공진 주파수는 810㎒, 반공진 주파수는 841㎒이다.

비교예 2에서는 상기 부가막(57, 59)이 마련되어 있지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 마찬가지로 했다.

도 10으로부터 분명한 바와 같이, 763~775㎒의 범위, 784~792㎒의 범위, 및 796~805㎒의 범위의 각 범위에서, 실시예 2에 의하면, 비교예 2에 비해 종모드 리플이 작아져 있음을 알 수 있다. 따라서, 실시예 2에서는 대역 내 손실을 열화시키지 않고 종모드 리플을 작게 할 수 있음을 알 수 있다.

제3 실시형태의 탄성파 장치(51)와 같이, 본 발명에서는, IDT 전극은 피스톤 모드를 이용한 것이 아니어도 된다.

도 11은 제4 실시형태에 따른 탄성파 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 부분 확대 평면도이다. 제4 실시형태에서는 IDT 전극(61)에 한쪽의 반사기(62)가 인접해 있다. 반사기(62)는 복수개의 전극지(63)를 가진다. 그리고 전극지(63) 상에 부가막(64)이 마련되어 있다. 이 부가막(64)은, IDT 전극(61)에 가장 근접해 있는 전극지(63)에서는 전극지(63)의 길이 방향 전체 길이에 걸쳐 있다. 그리고 IDT 전극(61)에 가장 근접해 있는 전극지(63) 이외의 전극지에서는, 길이 방향 중앙에 마련된 갭(63a)을 사이에 두고 대향하도록 한 쌍의 부가막(64)이 마련되어 있다. 그리고 이 부가막(64)의 길이가 IDT 전극(61)에서 멀어짐에 따라 짧게 되어 있다.

이와 같이, 반사기(62)에서 두께가 두꺼운 부분은 IDT 전극(61)에서 멀어짐에 따라 그 길이가 짧게 되어 있어도 된다.

도 12는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 탄성파 장치의 반사기의 전극 형상을 설명하기 위한 부분 절결 확대 평면도이다.

반사기(71)에서는 전극지(72) 상에 부가막(73)이 마련되어 있다. 이 경우, 전극지(72)의 길이 방향 중앙에 부가막(73)이 마련되어 있는 구성과, 전극지(72)의 길이 방향 양단에 각각 부가막(73)이 마련되어 있는 구성이, 탄성파 전파 방향에서 교대로 배치되어 있다. 이와 같이, 본 발명에서, 상대적으로 두께가 두꺼운 부분의 배치는 탄성파 전파 방향에서 순서대로 변화되는 것에 한정되지 않고, 다양한 형태로 할 수 있다. 그 경우에도 부가막이 마련되어 있는 영역과 그 이외의 영역에서 반사파의 위상이 어긋나기 때문에, 제1~제4 실시형태와 마찬가지로 종모드 리플의 개선과 대역 내에서의 손실의 개선을 도모할 수 있다.

상기 각 실시형태의 탄성파 장치는 고주파 프론트 엔드 회로의 듀플렉서 등의 부품으로 이용할 수 있다. 이와 같은 고주파 프론트 엔드 회로의 예를 하기에서 설명한다.

도 13은 고주파 프론트 엔드 회로를 가지는 통신 장치의 구성도이다. 한편, 같은 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. 한편, 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. 한편, 도 13의 고주파 프론트 엔드 회로(230) 및 통신 장치(240)는 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치의 일례이고, 이 구성에 한정되는 것은 아니다.

듀플렉서(201A)는 필터(211, 212)를 가진다. 듀플렉서(201B)는 필터(221, 222)를 가진다. 듀플렉서(201A, 201B)는 스위치(225)를 통해 안테나 소자(202)에 접속된다. 한편, 상기 탄성파 장치를 가지는 부품은 듀플렉서(201A, 201B)이어도 되고, 필터(211, 212, 221, 222)이어도 된다. 상기 탄성파 장치를 가지는 부품은 듀플렉서(201A, 201B)나, 필터(211, 212, 221, 222)를 구성하는 탄성파 장치이어도 된다.

또한, 상기 탄성파 장치는 예를 들면, 3개의 필터의 안테나 단자가 공통화된 트리플렉서나, 6개의 필터의 안테나 단자가 공통화된 헥사플렉서 등, 3 이상의 필터를 포함하는 멀티플렉서에 대해서도 적용할 수 있다.

즉, 상기 탄성파 장치는, 탄성파 공진자, 필터, 듀플렉서, 3 이상의 필터를 포함하는 멀티플렉서를 포함한다. 그리고 상기 멀티플렉서는, 송신 필터 및 수신 필터 쌍방을 포함하는 구성에 한정되지 않고, 송신 필터만 또는 수신 필터만 포함하는 구성이어도 상관없다.

스위치(225)는, 제어부(도시하지 않음)로부터의 제어 신호에 따라, 안테나 소자(202)와 소정 밴드에 대응하는 신호 경로를 접속하고, 예를 들면, SPDT(Single Pole Double Throw)형 스위치에 의해 구성된다. 한편, 안테나 소자(202)와 접속되는 신호 경로는 하나에 한정되지 않고, 복수개이어도 된다. 즉, 고주파 프론트 엔드 회로(230)는 캐리어 어그리게이션에 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 증폭시키고, RF 신호 처리 회로(203)에 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 증폭시키고, RF 신호 처리 회로(203)에 출력하는 수신 증폭 회로이다.

파워 앰프 회로(234a, 234b)는 RF 신호 처리 회로(203)로부터 출력된 고주파 신호(여기서는 고주파 송신 신호)를 증폭시키고, 듀플렉서(201A) 및 스위치(225)를 경유하여 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 증폭시키고, 듀플렉서(201B) 및 스위치(225)를 경유하여 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, 상기 신호 처리하여 생성된 수신 신호를 출력한다. 또한, RF 신호 처리 회로(203)는, 입력된 송신 신호를 업 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 상기 신호 처리하여 생성된 고주파 송신 신호를 파워 앰프 회로(234a, 234b)에 출력한다. RF 신호 처리 회로(203)는 예를 들면, RFIC이다. 한편, 통신 장치(240)는 BB(베이스 밴드)IC를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, BBIC는 RFIC로 처리된 수신 신호를 신호 처리한다. 또한, BBIC는 송신 신호를 신호 처리하고, RFIC에 출력한다. BBIC로 처리된 수신 신호나, BBIC가 신호 처리하기 전의 송신 신호는 예를 들면, 화상 신호나 음성 신호 등이다. 한편, 고주파 프론트 엔드 회로(230)는 상술한 각 구성 요소 사이에 다른 회로 소자를 포함하고 있어도 된다.

한편, 고주파 프론트 엔드 회로(230)는 상기 듀플렉서(201A, 201B) 대신에 듀플렉서(201A, 201B)의 변형예에 따른 듀플렉서를 포함하고 있어도 된다.

한편, 통신 장치(240)에서의 필터(231, 232)는 로우 노이즈 앰프 회로(214, 224) 및 파워 앰프 회로(234a, 234b, 244a, 244b)를 개재하지 않고, RF 신호 처리 회로(203)와 스위치(225) 사이에 접속되어 있다. 필터(231, 232)도 듀플렉서(201A, 201B)와 마찬가지로 스위치(225)를 통해 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, 3 이상의 필터를 포함하는 멀티플렉서 등을 포함함으로써, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 따른 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 대해 실시형태 및 그 변형예를 들어 설명했는데, 상기 실시형태 및 변형예에서의 임의의 구성 요소를 조합하여 실현되는 별도의 실시형태나, 상기 실시형태에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 본 발명에 따른 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.

본 발명은 탄성파 공진자, 필터, 듀플렉서, 멀티밴드 시스템에 적용할 수 있는 멀티플렉서, 프론트 엔드 회로 및 통신 장치로서, 휴대전화 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.

1: 탄성파 장치 2: IDT 전극
3, 4: 제1, 제2 반사기 3A: 반사기
11, 12: 제1, 제2 전극지 13, 14: 제1, 제2 버스바
15: 부가막 16: 전극지
17, 19: 제1, 제2 버스바 18: 개구부
17a, 19a: 좁은 버스바부 21, 21a~21h, 22, 23a, 23b, 24: 부가막
26: 전극지 27, 29: 제1, 제2 버스바
31a, 31b, 33a, 33b: 부가막 41: 탄성파 소자 기판
42a: NiCr막 42b: Pt막
42c, 42e: Ti막 42d: AlCu막
43: SiO₂막 44: SiN막
51: 탄성파 장치 52: 탄성파 소자 기판
53: IDT 전극 53a, 53b: 제1, 제2 전극지
54, 55: 반사기 56, 58: 전극지
57, 59: 부가막 61: IDT 전극
62: 반사기 63: 전극지
63a: 갭 64: 부가막
71: 반사기 72: 전극지
73: 부가막 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

탄성파 소자 기판과,
상기 탄성파 소자 기판 상에 마련되어 있고, 복수개의 전극지를 가지는 IDT 전극과,
상기 IDT 전극의 양측에 배치되어 있고, 탄성파 전파 방향과 직교하는 방향인 길이 방향을 가지는 복수개의 전극지를 가지는 한 쌍의 반사기를 포함하고,
상기 IDT 전극 및 상기 반사기는 각각 상기 탄성파 소자 기판의 주면에 직교하는 방향의 두께를 가지며,
상기 반사기 각각의 적어도 1개의 전극지가, 상기 길이 방향에서 상대적으로 두께가 두꺼운 부분과 얇은 부분을 가지고 있으며,
상기 반사기의 상기 두께가 두꺼운 부분이 상기 IDT 전극의 상기 전극지의 두께보다도 두껍게 되어 있고,
상기 반사기에서, 상기 복수개의 전극지 중 적어도 2개의 전극지가 상기 두께가 두꺼운 부분을 가지고 있는, 탄성파 장치.
제1항에 있어서,
상기 IDT 전극의 상기 전극지가 한쪽 전위에 접속되는 제1 전극지와, 다른 쪽 전위에 접속되는 제2 전극지를 가지며,
상기 제1 전극지와 상기 제2 전극지가 상기 탄성파 전파 방향에서 서로 겹쳐 있는 영역을 교차 영역으로 했을 때에, 상기 교차 영역에서, 상기 제1 전극지와 상기 제2 전극지가 중앙부와 저음속부를 가지며,
상기 저음속부는, 상기 제1 전극지 및 상기 제2 전극지가 연장되는 방향에서 상기 중앙부의 양측에 마련되어 있고, 상기 중앙부보다도 탄성파의 전파 속도가 낮은 영역인, 탄성파 장치.
제2항에 있어서,
상기 저음속부의 두께가 상기 중앙부에서의 전극지의 두께보다도 두껍게 되어 있는, 탄성파 장치.
제3항에 있어서,
상기 저음속부에서 제1 부가막이 적층되어 있고,
상기 반사기의 상기 두께가 두꺼운 부분이 상기 제1 부가막과 동일한 두께의 제2 부가막을 가지는, 탄성파 장치.
제3항에 있어서,
상기 저음속부에서 제1 부가막이 적층되어 있고,
상기 반사기의 상기 두께가 두꺼운 부분이 상기 제1 부가막과 동일한 재료로 이루어지는 제2 부가막을 가지는, 탄성파 장치.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저음속부를 상기 탄성파 전파 방향으로 연장한 영역 이외의 영역에서, 상기 반사기에 상기 두께가 두꺼운 부분이 마련되어 있는, 탄성파 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 반사기에서, 상기 적어도 2개의 전극지의 상기 두께가 두꺼운 부분의 길이가, 상기 탄성파 전파 방향에서, 한쪽 측으로부터 다른 쪽 측을 향함에 따라 변화되는, 탄성파 장치.
제8항에 있어서,
상기 반사기의 상기 적어도 2개의 전극지에서, 상기 두께가 두꺼운 부분의 길이가, 상기 IDT 전극 측으로부터 상기 IDT 전극과 먼 측을 향함에 따라 순서대로 길어지는, 탄성파 장치.
제8항에 있어서,
상기 반사기의 상기 적어도 2개의 전극지에서, 상기 두께가 두꺼운 부분의 길이가, 상기 IDT 전극 측으로부터 상기 IDT 전극과 먼 측을 향함에 따라 순서대로 짧아지는, 탄성파 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 전극지에서, 상기 탄성파 전파 방향에서 서로 이웃하는 n개(n은 2 이상의 자연수)의 전극지의 상기 두께가 두꺼운 부분의 길이가 동일하게 되어 있고, n개 전극지마다, 상기 두께가 두꺼운 부분의 길이가 상기 탄성파 전파 방향에서 변화되는, 탄성파 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사기에서, 상기 두께가 두꺼운 부분이 상기 반사기의 상기 전극지의 일단(一端) 측 및 타단(他端) 측 쌍방에 마련되어 있는, 탄성파 장치.
제12항에 있어서,
상기 반사기에서, 상기 두께가 두꺼운 부분이 상기 반사기의 전극지의 길이 방향 중심을 통과하고, 상기 탄성파 전파 방향으로 연장되는 가상선에 대하여 대칭으로 배치되어 있는, 탄성파 장치.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 반사기 중 한쪽의 상기 반사기에서의 상기 두께가 두꺼운 부분의 배치와, 다른 쪽의 상기 반사기에서의 상기 두께가 두꺼운 부분의 배치가 대칭인, 탄성파 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치와,
파워 앰프를 포함하는, 고주파 프론트 엔드 회로.
제15항에 기재된 고주파 프론트 엔드 회로와,
RF 신호 처리 회로를 포함하는, 통신 장치.