KR102253460B1 - 탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치 - Google Patents

탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치 Download PDF

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Abstract

압전 기판 등의 압전체에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있어, 압전체의 파손이 발생되기 어려운, 탄성파 장치를 제공한다. 탄성파 장치(1)는, 압전 기판(2)(압전체)과, 압전 기판(2) 위에 마련되어 있는 IDT 전극(3)(기능 전극)과, IDT 전극(3)을 둘러싸도록, 압전 기판(2) 위에 마련되어 있는 지지 부재(4)와, 지지 부재(4) 위에 마련되어 있는 커버 부재(6)를 구비한다. 지지 부재(4)는, 압전 기판(2)보다도 열팽창 계수가 크다. IDT 전극(3)은, 압전 기판(2), 지지 부재(4) 및 커버 부재(6)에 의해 둘러싸인 중공 공간 A 내에 마련되어 있다. 지지 부재(4)는, 중공 공간 A측의 면인 내면(4b)과, 내면(4b)과는 반대측의 면인 외면(4c)을 가지며, 또한, 내면(4b) 및 외면(4c) 중 적어도 한쪽에 마련되어 있는 오목부(5)를 갖는다.

Description

탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치
본 발명은, 탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치에 관한 것이다.
종래, 탄성파 장치는, 휴대 전화기의 필터 등에 널리 사용되고 있다. 하기의 특허문헌 1에는, 탄성파 장치의 일례가 개시되어 있다. 이 탄성파 장치는, 압전 기판과, 압전 기판 위에 마련되어 있는 지지 부재와, 지지 부재 위에 마련되어 있는 커버 부재를 갖는다. 압전 기판 위에는 IDT 전극이 마련되어 있으며, IDT 전극은, 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 의해 둘러싸인 중공 공간 내에 형성되어 있다. 이와 같이, 특허문헌 1의 탄성파 장치는, WLP(Wafer Level Package) 구조의 탄성파 장치이다.
일본 특허 공개 제2010-278972호 공보
탄성파 장치에는, 제조 공정이나 실장 공정에 있어서 열이 가해진다. 또한, 탄성파 장치를 사용하는 경우에 있어서도, IDT 전극의 발열이나, 탄성파 장치의 외부로부터 가해지는 열에 의해, 탄성파 장치가 고온이 되어버리는 경우가 있다.
특허문헌 1에 기재된 바와 같은 WLP 구조의 탄성파 장치에 있어서는, 지지 부재는 압전 기판보다 열팽창 계수가 크기 때문에, 온도 변화에 따라 지지 부재가 압전 기판보다 크게 변형되는 경향이 있다. 그 때문에, 압전 기판에 큰 열응력이 가해져서, 압전 기판이 파손되는 경우가 있었다.
본 발명의 목적은, 압전 기판 등의 압전체에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있어, 압전체의 파손이 발생되기 어려운, 탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는, 압전체와, 상기 압전체 위에 마련되어 있는 기능 전극과, 상기 기능 전극을 둘러싸도록, 상기 압전체 위에 마련되어 있는 지지 부재와, 상기 지지 부재 위에 마련되어 있는 커버 부재를 구비하고, 상기 지지 부재는, 상기 압전체보다도 열팽창 계수가 크고, 상기 기능 전극은, 상기 압전체, 상기 지지 부재 및 상기 커버 부재에 의해 둘러싸인 중공 공간 내에 마련되어 있으며, 상기 지지 부재는, 상기 중공 공간측의 면인 내면과, 상기 내면과는 반대측의 면인 외면을 가지며, 또한, 상기 내면 및 상기 외면 중 적어도 한쪽에 마련되어 있는 오목부를 갖는다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 오목부에 있어서 상기 지지 부재의 상기 내면과 상기 외면을 연결하는 방향을 따르는 길이를 깊이로 했을 때, 상기 오목부에 있어서의 상기 깊이가 가장 깊어지는 부분은, 상기 커버 부재보다도 상기 압전체에 가깝다. 이 경우에는, 상기 지지 부재의 압전체측은 변형되기 어렵기 때문에, 상기 오목부의 부분이 응력이 집중되기 쉬운 상기 압전체에 가깝고, 따라서 압전체에 가해지는 응력을 보다 한층 분산시킬 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정한 국면에서는, 평면에서 볼 때, 상기 지지 부재는, 코너부를 복수 갖고, 상기 오목부는, 상기 복수의 코너부 중 적어도 하나의 코너부에 마련되어 있다. 이 경우에는, 코너부에 있어서는, 특히 응력이 집중되기 쉽기 때문에, 압전체에 가해지는 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 오목부는, 상기 지지 부재의 상기 외면에 마련되어 있다. 이 경우에는, 내면보다도 외면으로의 응력이 집중되기 쉽기 때문에, 압전체에 가해지는 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 평면에서 볼 때, 상기 지지 부재는 프레임 형태의 형상을 갖고, 상기 오목부는, 상기 지지 부재의 전체 둘레에 마련되어 있다. 이 경우에는, 응력을 흡수하는 장소가 광범위하면서도 균일하게 존재하기 때문에, 압전체에 가해지는 응력을 보다 한층 분산시킬 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 기능 전극이 IDT 전극이다.
본 발명의 고주파 프론트엔드 회로는, 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치와, 파워 증폭기를 구비한다.
본 발명의 통신 장치는, 본 발명에 따라 구성된 고주파 프론트엔드 회로와, RF 신호 처리 회로를 구비한다.
본 발명에 의하면, 압전 기판 등의 압전체에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있어, 압전체의 파손이 발생하기 어려운, 탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 지지 부재 부근의 확대 정면 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다.
도 4는, WLP 구조의 탄성파 장치에 있어서의, 지지 부재로부터 압전 기판에 가해지는 열응력을 모식적으로 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 5는, 제1 비교예에 있어서의 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 있어서의 열응력의 분포를 나타내는 확대 정면 단면도이다.
도 6은, 제2 비교예에 있어서의 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 있어서의 열응력의 분포를 나타내는 확대 정면 단면도이다.
도 7은, 제3 비교예에 있어서의 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 있어서의 열응력의 분포를 나타내는 확대 정면 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 있어서의 열응력의 분포를 나타내는 확대 정면 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 제1 실시 형태의 제1 변형예에 있어서의 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 있어서의 열응력의 분포를 나타내는 확대 정면 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 제1 실시 형태의 제2 변형예에 있어서의 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 있어서의 열응력의 분포를 나타내는 확대 정면 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 제1 실시 형태의 제3 변형예에 있어서의 지지 부재 부근의 확대 정면 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 제1 실시 형태의 제4 변형예에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다.
도 13의 (a) 내지 도 13의 (c)는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 정면 단면도이다.
도 14의 (a) 내지 도 14의 (c)는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 정면 단면도이다.
도 15는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다.
도 16은, 고주파 프론트엔드 회로를 갖는 통신 장치의 구성도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명함으로써, 본 발명을 명백히 한다.
또한, 본 명세서에 기재된 각 실시 형태는, 예시적인 것이며, 서로 다른 실시 형태 간에 있어서, 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능함을 지적해 둔다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다. 도 2는, 제1 실시 형태에 있어서의 지지 부재 부근의 확대 정면 단면도이다. 도 3은, 제1 실시 형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다. 또한, 도 1은, 도 3 중의 I-I선을 따르는 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 탄성파 장치(1)는, 압전체로서의 압전 기판(2)을 갖는다. 압전 기판(2)은, LiNbO3이나 LiTaO3 등의 압전 단결정으로 이루어진다. 또한, 압전 기판(2)은, 적당한 압전 세라믹스로 이루어져 있어도 된다.
본 실시 형태에서는, 압전 기판(2) 위에, 기능 전극으로서의 IDT 전극(3)이 마련되어 있다. 또한, 상기 기능 전극은 IDT 전극 이외의 기능 전극이어도 된다. 압전 기판(2) 위에는, IDT 전극(3)에 전기적으로 접속되어 있는 전극 패드(7)도 마련되어 있다.
IDT 전극(3)은, 예를 들어 Ti, Al, Cu, Pt, W, Mo, NiCr, Au 등으로 이루어지는 전극층을 갖는다. IDT 전극(3)은, 복수의 전극층이 적층된 적층 금속막으로 이루어져 있어도 되며, 단층의 전극층으로 이루어져 있어도 된다. 전극 패드(7)는, IDT 전극(3)과 마찬가지의 재료로 이루어진다.
압전 기판(2) 위에는, IDT 전극(3)을 덮도록, 유전체막(10)이 마련되어 있다. 유전체막(10)은, 예를 들어 SiO2나 SiN 등으로 이루어진다. 유전체막(10)을 가짐으로써, IDT 전극(3)이 파손되기 어렵다. 또한, 유전체막(10)이 SiN으로 이루어지는 경우에는, 주파수 조정을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 유전체막(10)은 마련되어 있지 않아도 된다.
압전 기판(2) 위에는, 개구부(4a)를 갖는 지지 부재(4)가 마련되어 있다. 지지 부재(4)는, 개구부(4a)에 의해 IDT 전극(3)을 둘러싸도록 마련되어 있다. 지지 부재(4)는, 적당한 수지 등으로 이루어진다. 그리고, 지지 부재(4)는, 압전 기판(2)보다도 열팽창 계수가 크다.
지지 부재(4) 위에는, 개구부(4a)를 덮도록, 커버 부재(6)가 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 커버 부재(6)는, 접착층(6a)과, 접착층(6a) 위에 적층된 보호층(6b)을 갖는다. 접착층(6a)은 아크릴산 에스테르계 수지로 이루어진다. 보호층(6b)은, PI로 이루어진다. 이에 의해, 지지 부재(4)와 커버 부재(6)의 접합력을 적합하게 높일 수 있으며, 또한 탄성파 장치의 내구성을 높일 수도 있다. 또한, 커버 부재(6)의 재료는 상기로 한정되지 않는다. 커버 부재(6)는 단층이어도 된다.
탄성파 장치(1)는, 압전 기판(2), 지지 부재(4) 및 커버 부재(6)에 의해 둘러싸인 중공 공간 A를 갖는다. 이 중공 공간 A 내에 IDT 전극(3)이 위치하고 있다.
지지 부재(4)는, 중공 공간 A측의 면인 내면(4b)과, 내면(4b)과는 반대측의 면인 외면(4c)을 갖는다. 압전 기판(2)과 커버 부재(6)를 연결하는 방향을 높이 방향으로 했을 때, 지지 부재(4)의 외면(4c)은, 높이 방향에 대해서 경사져서 연장되어 있다. 또한, 지지 부재(4)의 외면(4c)은, 높이 방향에 평행하게 연장되어도 된다.
본 실시 형태에서는, 외면(4c)에 오목부(5)가 마련되어 있다. 보다 구체적으로는, 도 2에 도시한 바와 같이, 오목부(5)는, 외면(4c)에 있어서의 커버 부재(6)와 압전 기판(2)의 사이에서, 압전 기판(2)에 접하는 부분에 걸쳐 마련되어 있다. 여기서, 오목부(5)에 있어서, 내면(4b)과 외면(4c)을 연결하는 방향을 따르는 길이를 깊이로 한다. 이때, 오목부(5)는, 깊이가 가장 깊어지는 부분인 저부(5a)를 갖는다. 저부(5a)의 위치는, 높이 방향에 있어서, 커버 부재(6)보다도 압전 기판(2)에 가깝다. 오목부(5)에 있어서는, 저부(5a)로부터 압전 기판(2)에 접하고 있는 부분에 걸쳐서, 깊이가 서서히 얕아지고 있다. 이와 같이, 오목부(5)는, 저부(5a)와 압전 기판(2)에 접하고 있는 부분과의 사이에 위치하고 있는 경사면(5b)을 갖는다. 또한, 오목부(5)의 형상은 상기로 한정되지 않는다.
도 3에 도시한 바와 같이, 평면에서 볼 때, 지지 부재(4)는 직사각형의 프레임 형태의 형상을 갖는다. 지지 부재(4)는 4개의 변(4d)과, 4개의 코너부(4e)를 갖는다. 외면(4c)의 4개의 변(4d)의 중앙부 부근 및 4개의 코너부(4e)에, 오목부(5)가 각각 마련되어 있다. 또한, 오목부(5)가 지지 부재(4)에 마련되어 있는 위치는, 상기로 한정되지 않는다. 오목부(5)는, 내면(4b) 및 외면(4c) 중 적어도 한쪽에 마련되어 있으면 된다.
도 1로 되돌아가서, 지지 부재(4) 및 커버 부재(6)를 관통하도록, 비아 전극(8)이 마련되어 있다. 비아 전극(8)의 일단부는 전극 패드(7)에 접속되어 있다. 비아 전극(8)의 타단부에 접합되도록, 범프(9)가 마련되어 있다. 범프(9)는, 예를 들어 땜납으로 이루어진다. IDT 전극(3)은, 전극 패드(7), 비아 전극(8) 및 범프(9)를 통해 외부에 전기적으로 접속된다. 이와 같이, 본 실시 형태의 탄성파 장치(1)는, WLP 구조의 탄성파 장치이다.
본 실시 형태의 특징은, 지지 부재(4)가, 외면(4c)에 마련되어 있는 오목부(5)를 갖는 것에 있다. 그것에 의해, 열응력을 분산시킬 수 있어, 압전 기판(2)의 파손이 발생되기 어렵다. 이것을, 본 실시 형태와 제1 내지 제3 비교예를 비교함으로써, 이하에 있어서 설명한다.
또한, 제1 내지 제3 비교예는, 오목부를 갖지 않는 점에서, 제1 실시 형태와 상이하다. 제1 비교예에 있어서의 지지 부재의 외면은, 높이 방향에 평행하게 연장되어 있다. 제2 비교예에 있어서의 지지 부재의 외면은, 높이 방향에 대해서 전체가 경사져서 연장되어 있다. 제3 비교예에 있어서의 지지 부재의 외면은, 압전 기판에 접하고 있는 부분 부근이 높이 방향에 대해서 경사져서 연장되어 있으며, 다른 부분은 높이 방향에 평행하게 연장되어 있다.
제1 실시 형태 및 제 1 내지 제3 비교예에 있어서의 열응력의 분포를 비교하였다.
도 4는, WLP 구조의 탄성파 장치에 있어서의, 지지 부재로부터 압전 기판에 가해지는 열응력을 모식적으로 나타내는 모식적인 평면도이다. 도 5는, 제1 비교예에 있어서의 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 있어서의 열응력의 분포를 나타내는 확대 정면 단면도이다. 도 6은, 제2 비교예에 있어서의 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 있어서의 열응력의 분포를 나타내는 확대 정면 단면도이다. 도 7은, 제3 비교예에 있어서의 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 있어서의 열응력의 분포를 나타내는 확대 정면 단면도이다. 도 8은, 제1 실시 형태에 있어서의 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 있어서의 열응력의 분포를 나타내는 확대 정면 단면도이다. 또한, 도 4에 있어서는, 커버 부재, 비아 전극이나 전극 패드를 생략하였다.
탄성파 장치에 열이 가해져서 온도가 높아지고, 또한 탄성파 장치로부터 방열되어서 온도가 내려감에 따른 온도 사이클에 의해, 지지 부재로부터 압전 기판에 큰 열응력이 가해진다. 보다 구체적으로는, 도 4 중에 있어서 화살표 A로 나타낸 바와 같이, 지지 부재(4)의 외면(4c)측으로부터 내면(4b)측을 향해 응력이 가해진다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 비교예에 있어서는, 지지 부재와 압전 기판이 접하는 부분에 있어서, 응력 집중이 발생하고 있음을 알 수 있다. 제1 비교예에 있어서는, 응력의 최댓값은, 79.988MPa로 되어 있다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제2 비교예 및 제3 비교예에 있어서도, 지지 부재와 압전 기판이 접하는 부분에 있어서, 응력 집중이 발생하고 있음을 알 수 있다. 제2 비교예에 있어서는, 응력의 최댓값은 87.849MPa로 되어 있다. 제3 비교예에 있어서는, 응력의 최댓값은 66.36MPa로 되어 있다. 이와 같이, 제1 내지 제3 비교예에 있어서는, 압전 기판에 큰 응력이 가해지기 때문에, 압전 기판이 파손되기 쉽다.
이에 반하여, 제1 실시 형태에 있어서는, 지지 부재가 외면에 형성된 오목부를 갖는다. 그것에 의해, 도 8에 도시한 바와 같이, 응력이 분산되어 있음을 알 수 있다. 응력이 분산됨으로써, 압전 기판에 가해지는 응력도 작게 되어 있음을 알 수 있다. 응력의 최댓값은 50.33MPa이며, 제1 내지 제3 비교예보다 16MPa 이상 작은 값으로 되어 있다. 또한, 응력이 최대가 되는 부분을 오목부의 저부 부근에 위치시킬 수 있고, 응력이 크게 가해지는 부분으로부터 압전 기판을 멀리 떨어지게 할 수 있다. 따라서, 압전 기판에 가해지는 응력을 효과적으로 작게 할 수 있다. 따라서, 압전 기판을 효과적으로 파손되기 어렵게 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 오목부의 위치나 형상은 특별히 한정되지 않는다. 도 9는, 본 발명의 제1 실시 형태의 제1 변형예에 있어서의 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 있어서의 열응력의 분포를 나타내는 확대 정면 단면도이며, 도 10은, 본 발명의 제1 실시 형태의 제2 변형예에 있어서의 압전 기판, 지지 부재 및 커버 부재에 있어서의 열응력의 분포를 나타내는 확대 정면 단면도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태의 제1 변형예에서는, 오목부는 지지 부재의 외면의, 높이 방향에 있어서의 전체에 마련되어 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태의 제2 변형예에서는, 지지 부재의 외면은 높이 방향에 평행하게 연장되어 있다. 오목부는, 외면에 있어서의, 커버 부재와 압전 기판의 사이에서, 압전 기판에 걸쳐서 마련되어 있다. 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 변형예 및 제2 변형예에 있어서도, 응력을 분산시킬 수 있다. 따라서, 압전 기판의 파손이 발생되기 어렵다.
도 2에 도시한 본 실시 형태와 같이, 오목부(5)는, 압전 기판(2)에 걸쳐서 경사면(5b)을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 압전 기판(2)에 가해지는 응력을 보다 한층 분산시킬 수 있다.
오목부(5)의 저부(5a)는, 높이 방향에 있어서, 커버 부재(6)보다도 압전 기판(2)에 가까운 것이 바람직하다. 지지 부재(4)는, 압전 기판(2)측에 있어서 변형되기 어렵다. 그 때문에, 압전 기판(2)에 응력이 집중되기 쉽다. 따라서, 오목부(5)의 저부(5a)가 압전 기판(2)에 가까움으로써, 압전 기판(2)에 가해지는 응력을 보다 한층 분산시킬 수 있다.
평면에서 볼 때, 오목부(5)는 지지 부재(4)의 적어도 하나의 코너부에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 도 4에 도시한 바와 같이, 지지 부재(4)의 직사각형의 프레임 형태의 평면 형상에 있어서의 각 변(4d)에 접하는 부분에 있어서, 압전 기판(2)에 응력이 가해진다. 코너부(4e)에 있어서는, 2개의 변(4d)이 접하고 있기 때문에, 압전 기판(2)에 가해지는 응력은 특히 집중되기 쉽다. 따라서, 도 3에 도시한 바와 같이, 오목부(5)가 코너부(4e)에 마련되어 있음으로써, 압전 기판(2)에 가해지는 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 보다 바람직하게는, 오목부(5)는, 지지 부재(4)의 모든 코너부(4e)에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 압전 기판(2)에 가해지는 응력을 보다 한층 분산시킬 수 있다.
오목부(5)는, 지지 부재(4)의 외면(4c)에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 지지 부재(4)로부터는, 지지 부재(4)의 외면(4c)측으로부터 내면(4b)측을 향하는 방향으로, 압전 기판(2)에 열응력이 가해진다. 그 때문에, 압전 기판(2)에 가해지는 응력은, 외면(4c)측이 특히 크다. 따라서, 오목부(5)가 외면(4c)에 마련되어 있음으로써, 압전 기판(2)에 가해지는 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 오목부(5)는, 지지 부재(4)의 내면(4b) 및 외면(4c) 중 적어도 한쪽에 마련되어 있으면 된다. 이 경우에 있어서도, 내면(4b) 및 외면(4c) 중 오목부(5)가 마련되어 있는 쪽의 면과, 압전 기판(2)이 접하고 있는 부분 부근에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있어, 압전 기판(2)이 파손되기 어렵다.
도 11은, 제1 실시 형태의 제3 변형예에 있어서의 지지 부재 부근의 확대 정면 단면도이다.
제3 변형예에서는, 오목부(5)는 지지 부재(4)의 내면(4b) 및 외면(4c)에 마련되어 있다. 이 경우에는, 압전 기판(2)에 있어서의, 지지 부재(4)의 내면(4b)에 접하고 있는 부분 부근 및 외면(4c)에 접하고 있는 부분 부근에 가해지는 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 따라서, 압전 기판(2)이 보다 한층 파손되기 어렵다.
그런데, 제1 실시 형태에서는, 압전체는 압전 기판(2)이지만, 도 12에 도시한 제1 실시 형태의 제4 변형예와 같이, 압전체는 압전 박막(22)이어도 된다. 예를 들어, 압전 박막(22)의 IDT 전극(3)이 마련되어 있는 면과는 반대측의 면에는, 저음속막(23)이 마련되어 있어도 된다. 저음속막(23)의 압전 박막(22)측과는 반대측의 면에는, 고음속 부재(24)가 마련되어 있어도 된다.
여기서, 저음속막(23)은, 압전 박막(22)을 전반하는 탄성파의 음속보다도 전반하는 벌크파의 음속이 저속인 막이다. 저음속막(23)은, 예를 들어 유리, 산질화 규소, 산화탄탈륨 또는 산화규소에 불소, 탄소나 붕소를 첨가한 화합물을 주성분으로 하는 재료 등으로 이루어진다. 또한, 저음속막(23)의 재료는, 상대적으로 저음속의 재료이면 된다.
고음속 부재(24)는, 압전 박막(22)을 전반하는 탄성파의 음속보다도 전반하는 벌크파의 음속이 고속인 부재이다. 고음속 부재(24)는, 예를 들어 질화알루미늄, 산화 알루미늄, 탄화규소, 산질화 규소, DLC막 또는 다이아몬드를 주성분으로 하는 재료 등으로 이루어진다. 또한, 고음속 부재(24)의 재료는, 상대적으로 고음속의 재료이면 된다.
고음속 부재(24)는, 고음속막이어도 되며, 혹은 고음속 기판이어도 된다. 이와 같이, 저음속막(23) 및 고음속 부재(24)를 갖는 경우, 탄성파의 에너지를 효과적으로 가둘 수 있다.
이하에 있어서, 제1 실시 형태의 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 설명한다.
도 13의 (a) 내지 도 13의 (c)는, 제1 실시 형태에 따른 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 정면 단면도이다. 도 14의 (a) 내지 도 14의 (c)는, 제1 실시 형태에 따른 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 정면 단면도이다.
도 13의 (a)에 도시한 바와 같이, 압전 기판(2) 위에 IDT 전극(3)을 형성한다. IDT 전극(3)은, 예를 들어 리프트 오프법이나 스퍼터링법 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 스퍼터링법을 이용하는 경우에는, 스퍼터링법에 의해, IDT 전극(3)용 금속막을 형성한다. 이어서, 상기 금속막 위에 포토리소그래피법에 의해 레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 건식 에칭법에 의해, 상기 레지스트 패턴을 따라서 상기 금속막을 패터닝함으로써, IDT 전극(3)을 형성할 수 있다. 전극 패드(7)는, IDT 전극(3)과 동시에 형성한다.
다음으로, IDT 전극(3)을 덮도록, 압전 기판(2) 위에 유전체막(10)을 형성한다. 유전체막(10)은, 예를 들어 스퍼터링법 등에 의해 형성할 수 있다. 유전체막(10)은, 포토리소그래피법 및 건식 에칭법에 의해, 적절히 패터닝을 행할 수 있다.
다음으로, 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이, IDT 전극(3)을 둘러싸도록, 압전 기판(2) 위에 지지 부재용 수지층(34)을, 스핀 코트법에 의해 형성한다. 또한, 수지층(34)은, 전극 패드(7)를 덮도록 형성한다. 수지층(34)에 사용되는 수지 재료는 특별히 한정되지 않지만, 상기 수지 재료로서는, PI가 적합하게 사용된다.
다음으로, 수지층(34)의 프리베이크를 행한다. 이때, 프리베이크의 온도를 비교적으로 고온으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 수지층(34)의 노광 감도를 저하시킬 수 있어, 수지층(34)으로 형성되는 지지 부재에, 오목부를 형성하기 쉽다. 이어서, 수지층(34)의 베이크를 행한다. 수지층(34)에 PI를 사용하는 경우, 베이크의 온도는, 예를 들어 220℃ 정도로 하는 것이 바람직하다. 베이크에 있어서의 가열 시에, 승온의 속도를 빠르게 하는 것이 바람직하다. 그것에 의해, 지지 부재에 오목부를 형성하기 쉽다. 수지층(34)의 베이크를 행함으로써, 도 13의 (c)에 도시한 바와 같이, 지지 부재(4)를 형성함과 함께, 지지 부재(4)에 오목부(5)를 형성한다. 또한, 오목부(5)의 형성은, 지지 부재(4)를 형성한 후에, 지지 부재(4)를 절삭함으로써 행해도 된다.
다음으로, 도 14의 (a)에 도시한 바와 같이, 지지 부재(4) 위에 커버 부재(6)를 마련한다. 이때, 지지 부재(4) 위에 접착층(6a)을 마련한 후에 접착층(6a) 위에 보호층(6b)을 적층해도 된다. 또는, 미리 접착층(6a)과 보호층(6b)을 적층해서 커버 부재(6)를 형성해 두고, 그 후에, 지지 부재(4) 위에 커버 부재(6)를 마련해도 된다.
다음으로, 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이, 커버 부재(6) 및 지지 부재(4)를 관통하도록, 관통 구멍(38)을 형성한다. 전극 패드(7)에 이르도록 관통 구멍(38)을 형성한다. 관통 구멍(38)의 형성은, 예를 들어 레이저광의 조사나 물리적인 절삭 등에 의해 행할 수 있다.
다음으로, 관통 구멍(38) 내에, 전해 도금법 등에 의해, 도 14의 (c)에 도시한 바와 같이, 비아 전극(8)을 형성한다. 전극 패드(7)에 접속하도록 비아 전극(8)을 형성한다. 이어서, 비아 전극(8)에 접합하도록, 범프(9)를 마련한다.
도 15는, 제2 실시 형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다.
탄성파 장치(11)는, 평면에서 볼 때, 오목부(15)가 지지 부재(4)의 외면(4c)의 전체 둘레에 마련되어 있는 점에서, 제1 실시 형태와 상이하다. 상기 점 이외에 있어서는, 본 실시 형태의 탄성파 장치(11)는, 제1 실시 형태의 탄성파 장치(1)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
탄성파 장치(11)에 있어서는, 오목부(5)가 외면(4c)의 전체 둘레에 마련되어 있고, 응력을 흡수하는 장소가 광범위하면서도 균일하게 존재하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 압전 기판(2)이 지지 부재(4)의 외면(4c)에 접하고 있는 부분 전체에 있어서, 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 따라서, 압전 기판(2)이 보다 한층 파손되기 어렵다.
상기 탄성파 장치는, 고주파 프론트엔드 회로의 듀플렉서 등으로서 사용할 수 있다. 이 예를 하기에서 설명한다.
도 16은, 고주파 프론트엔드 회로를 갖는 통신 장치의 구성도이다. 또한, 상기 도면에는, 고주파 프론트엔드 회로(230)와 접속되는 각 구성 요소, 예를 들어 안테나 소자(202)나 RF 신호 처리 회로(RFIC)(203)도 함께 도시되어 있다. 고주파 프론트엔드 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 프론트엔드 회로(230)는, 스위치(225)와, 듀플렉서(201A, 201B)와, 필터(231, 232)와, 로우 노이즈 증폭기 회로(214, 224)와, 파워 증폭기 회로(234a, 234b, 244a, 244b)를 구비한다. 또한, 도 16의 고주파 프론트엔드 회로(230) 및 통신 장치(240)는, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치의 일례로서, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다.
듀플렉서(201A)는 필터(211, 212)를 갖는다. 듀플렉서(201B)는 필터(221, 222)를 갖는다. 듀플렉서(201A, 201B)는, 스위치(225)를 통해 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 들어 3개의 필터의 안테나 단자가 공통화된 트리플렉서나, 6개의 필터의 안테나 단자가 공통화된 헥사플렉서 등, 3 이상의 필터를 구비하는 멀티플렉서에 대해서도 적용할 수 있다.
즉, 상기 탄성파 장치는, 탄성파 공진자, 필터, 듀플렉서, 3 이상의 필터를 구비하는 멀티플렉서를 포함한다. 그리고, 해당 멀티플렉서는, 송신 필터 및 수신 필터의 양쪽을 구비하는 구성으로 한정되지 않고, 송신 필터만, 또는 수신 필터만을 구비하는 구성이어도 상관없다.
스위치(225)는, 제어부(도시생략)로부터의 제어 신호에 따라서, 안테나 소자(202)와 소정의 밴드에 대응하는 신호 경로를 접속하고, 예를 들어 SPDT(Single Pole Double Throw)형의 스위치에 의해 구성된다. 또한, 안테나 소자(202)와 접속되는 신호 경로는 1개로 한정되지 않고, 복수여도 된다. 즉, 고주파 프론트엔드 회로(230)는, 캐리어 애그리게이션에 대응하고 있어도 된다.
로우 노이즈 증폭기 회로(214)는, 안테나 소자(202), 스위치(225) 및 듀플렉서(201A)를 경유한 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)를 증폭하고, RF 신호 처리 회로(203)로 출력하는 수신 증폭 회로이다. 로우 노이즈 증폭기 회로(224)는, 안테나 소자(202), 스위치(225) 및 듀플렉서(201B)를 경유한 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)를 증폭하고, RF 신호 처리 회로(203)로 출력하는 수신 증폭 회로이다.
파워 증폭기 회로(234a, 234b)는, RF 신호 처리 회로(203)로부터 출력된 고주파 신호(여기서는 고주파 송신 신호)를 증폭하고, 듀플렉서(201A) 및 스위치(225)를 경유해서 안테나 소자(202)에 출력하는 송신 증폭 회로이다. 파워 증폭기 회로(244a, 244b)는, RF 신호 처리 회로(203)로부터 출력된 고주파 신호(여기서는 고주파 송신 신호)를 증폭하고, 듀플렉서(201B) 및 스위치(225)를 경유해서 안테나 소자(202)로 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, 당해 신호 처리해서 생성된 수신 신호를 출력한다. 또한, RF 신호 처리 회로(203)는, 입력된 송신 신호를 업컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 당해 신호 처리하여 생성된 고주파 송신 신호를 로우 노이즈 증폭기 회로(224)로 출력한다. RF 신호 처리 회로(203)는, 예를 들어 RFIC이다. 또한, 통신 장치는, BB(기저 대역) IC를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, BBIC는, RFIC에서 처리된 수신 신호를 신호 처리한다. 또한, BBIC는, 송신 신호를 신호 처리하고, RFIC로 출력한다. BBIC에서 처리된 수신 신호나, BBIC이 신호 처리하기 전의 송신 신호는, 예를 들어 화상 신호나 음성 신호 등이다. 또한, 고주파 프론트엔드 회로(230)는, 상술한 각 구성 요소의 사이에, 다른 회로 소자를 구비하고 있어도 된다.
또한, 고주파 프론트엔드 회로(230)는, 상기 듀플렉서(201A, 201B)를 대신하여, 듀플렉서(201A, 201B)의 변형예에 따른 듀플렉서를 구비하고 있어도 된다.
한편, 통신 장치(240)에 있어서의 필터(231, 232)는, 로우 노이즈 증폭기 회로(214, 224) 및 파워 증폭기 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 통해 안테나 소자(202)에 접속된다.
이상과 같이 구성된 고주파 프론트엔드 회로(230) 및 통신 장치(240)에 의하면, 본 발명의 탄성파 장치인, 탄성파 공진자, 필터, 듀플렉서, 3 이상의 필터를 구비하는 멀티플렉서 등을 구비함으로써, 압전 기판 등의 압전체에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있어, 압전 기판의 파손이 발생되기 어렵다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 따른 탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치에 대하여, 실시 형태 및 그 변형예를 들어 설명하였지만, 상기 실시 형태 및 변형예에 있어서의 임의의 구성 요소를 조합하여 실현되는 다른 실시 형태나, 상기 실시 형태에 대해서 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 본 발명에 따른 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
본 발명은, 탄성파 공진자, 필터, 듀플렉서, 멀티밴드 시스템에 적용할 수 있는 멀티플렉서, 프론트엔드 회로 및 통신 장치로서, 휴대 전화기 등의 통신 기기에 널리 이용할 수 있다.
1: 탄성파 장치
2: 압전 기판
3: IDT 전극
4: 지지 부재
4a: 개구부
4b: 내면
4c: 외면
4d: 변
4e: 코너부
5: 오목부
5a: 저부
5b: 경사면
6: 커버 부재
6a: 접착층
6b: 보호층
7: 전극 패드
8: 비아 전극
9: 범프
10: 유전체막
11: 탄성파 장치
15: 오목부
22: 압전 박막
23: 저음속막
24: 고음속 부재
34: 수지층
38: 관통 구멍
201A, 201B: 듀플렉서
202: 안테나 소자
203: RF 신호 처리 회로
211, 212: 필터
214: 로우 노이즈 증폭기 회로
221, 222: 필터
224: 로우 노이즈 증폭기 회로
225: 스위치
230: 고주파 프론트엔드 회로
231, 232: 필터
234a, 234b: 파워 증폭기 회로
240: 통신 장치
244a, 244b: 파워 증폭기 회로

Claims (9)

  1. 압전체와,
    상기 압전체 위에 마련되어 있는 기능 전극과,
    상기 기능 전극을 둘러싸도록, 상기 압전체 위에 마련되어 있는 지지 부재와,
    상기 지지 부재 위에 마련되어 있는 커버 부재
    를 구비하며,
    상기 지지 부재는, 상기 압전체보다도 열팽창 계수가 크고,
    상기 기능 전극은, 상기 압전체, 상기 지지 부재 및 상기 커버 부재에 의해 둘러싸인 중공 공간 내에 마련되어 있으며,
    상기 지지 부재는, 상기 중공 공간측의 면인 내면과, 상기 내면과는 반대측의 면인 외면을 가지며, 또한, 상기 내면 및 상기 외면 중 적어도 한쪽에 마련되어 있는 오목부를 가지며,
    상기 오목부에 있어서 상기 지지 부재의 상기 내면과 상기 외면을 연결하는 방향을 따르는 길이를 깊이로 했을 때, 상기 오목부에 있어서의 상기 깊이가 가장 깊어지는 부분은, 상기 커버 부재보다도 상기 압전체에 가까운,
    탄성파 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    평면에서 볼 때, 상기 지지 부재는, 코너부를 복수 갖고,
    상기 오목부는, 상기 복수의 코너부 중 적어도 하나의 코너부에 마련되어 있는, 탄성파 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오목부는, 상기 지지 부재의 상기 외면에 마련되어 있는, 탄성파 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 오목부는, 상기 지지 부재의 상기 내면 및 상기 외면에 마련되어 있는, 탄성파 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    평면에서 볼 때, 상기 지지 부재는 프레임 형태의 형상을 갖고,
    상기 오목부는, 상기 지지 부재의 전체 둘레에 마련되어 있는, 탄성파 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기능 전극이 IDT 전극인, 탄성파 장치.
  8. 제1항에 기재된 탄성파 장치와,
    파워 증폭기
    를 구비하는, 고주파 프론트엔드 회로.
  9. 제8항에 기재된 고주파 프론트엔드 회로와,
    RF 신호 처리 회로
    를 구비하는, 통신 장치.
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