KR102345526B1 - 탄성파 필터 장치 및 멀티플렉서 - Google Patents

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Abstract

탄성파의 에너지를 압전체층 측에 효율적으로 가둘 수 있으면서 스톱 밴드 상단에 기인하는 리스폰스를 억제할 수 있는 탄성파 필터 장치를 제공한다.
탄성파 필터 장치(1)는 압전체층과, 고음속 부재와, 고음속 부재와 압전체층 사이에 마련된 저음속막과, 압전체층 상에 마련된 제1, 제2 IDT 전극을 포함하는 복수개의 IDT 전극을 포함한다. 고음속 부재, 저음속막, 압전체층 및 복수개의 IDT 전극에 의해 복수개의 탄성파 공진자가 구성되어 있다. 직렬암 공진자부 중 가장 안테나단(X) 측에 배치된 직렬암 공진자부(S1)의 탄성파 공진자 및 가장 안테나단(X) 측에 배치된 병렬암 공진자부(P1)에서의 탄성파 공진자 중 적어도 한쪽이 제1, 제2 전극지를 가지는 제1 IDT 전극을 가지며, 나머지 탄성파 공진자가 제3, 제4 전극지를 가지는 제2 IDT 전극을 가진다. 제1 IDT 전극에서 탄성파 전파방향에 직교하는 방향을 따라 중앙 영역, 제1, 제2 저음속 영역 및 제1, 제2 고음속 영역이 이 순서로 배치되어 있다. 제2 IDT 전극의 복수개의 제3, 제4 전극지의 선단을 이음으로써 형성되는 제1, 제2 포락선이 탄성파 전파방향에 대하여 경사져 연장되어 있다.

Description

탄성파 필터 장치 및 멀티플렉서
본 발명은 탄성파 필터 장치 및 멀티플렉서에 관한 것이다.
종래, 탄성파 장치는 휴대전화기의 필터 등에 널리 이용되고 있다. 하기 특허문헌 1에는 탄성파 장치의 일례가 개시되어 있다. 이 탄성파 장치는 지지 기판 상에 고음속막, 저음속막, 압전막이 이 순서로 적층된 적층체와, 압전막 상에 마련된 IDT 전극을 가진다. 상기 적층체를 가지는 탄성파 장치는 Q값을 높일 수 있지만, 횡모드 리플(ripple)이 생긴다는 문제가 있다.
특허문헌 1에서는 횡모드 리플을 억제하기 위해, IDT 전극을 경사형 IDT 전극으로 하고 있다. 경사형 IDT 전극이란, 한쪽 버스바(busbar)에 접속된 복수개의 전극지(電極指)의 선단을 이음으로써 형성되는 가상선인 포락선과, 다른 쪽 버스바에 접속된 복수개의 전극지의 선단을 이음으로써 형성되는 가상선인 포락선이 탄성파 전파방향에 대하여 경사져 연장되는 IDT 전극이다.
국제공개공보 WO2015/098756
그러나 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, IDT 전극을 경사형 IDT 전극으로 하면, 상기 포락선이 탄성파 전파방향에 대하여 경사져 있는 각도가 클수록, 스톱 밴드(stopband) 상단(上端)에 기인하는 리스폰스(스톱 밴드 리스폰스)는 커진다. 한편, 스톱 밴드란, 탄성파가 주기 구조의 금속 그레이팅(grating)에 갇힘으로써 탄성파의 파장이 일정해지는 영역을 말한다. 특히, 상기 적층체를 가지는 탄성파 장치는 압전막 측에 탄성파의 에너지를 효율적으로 가둘 수 있기 때문에, 스톱 밴드 리스폰스도 커져, 문제가 된다.
본 발명의 목적은 탄성파의 에너지를 압전체층 측에 효율적으로 가둘 수 있으면서 스톱 밴드 상단에 기인하는 리스폰스를 억제할 수 있는 탄성파 필터 장치 및 멀티플렉서를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 탄성파 필터 장치는 압전체층과, 상기 압전체층을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 고속인 고음속 부재와, 상기 고음속 부재와 상기 압전체층 사이에 마련되고 상기 압전체층을 전파하는 벌크파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 저속인 저음속막과, 상기 압전체층 상에 마련되고 제1 IDT 전극 및 제2 IDT 전극을 포함하는 복수개의 IDT 전극을 포함하며, 상기 고음속 부재, 상기 저음속막, 상기 압전체층 및 상기 복수개의 IDT 전극에 의해 복수개의 탄성파 공진자가 구성되고, 상기 복수개의 탄성파 공진자가 안테나단과 상기 안테나단 이외의 신호단을 잇는 직렬암(series arm)에 배치된 적어도 하나의 직렬암 공진자부와, 상기 직렬암과 그라운드 전위를 잇는 병렬암(parallel arm)에 배치된 적어도 하나의 병렬암 공진자부에 배치되며, 상기 직렬암 공진자부 및 상기 병렬암 공진자부는 각각 적어도 하나의 상기 탄성파 공진자를 가지며, 상기 직렬암 공진자부 중 가장 상기 안테나단 측에 배치된 상기 직렬암 공진자부의 상기 탄성파 공진자 및 가장 상기 안테나단 측에 배치된 상기 병렬암 공진자부에서의 상기 탄성파 공진자 중 적어도 한쪽이 상기 제1 IDT 전극을 가지며, 나머지 상기 탄성파 공진자가 상기 제2 IDT 전극을 가지며, 상기 제1 IDT 전극이 서로 대향하는 제1 버스바 및 제2 버스바와, 상기 제1 버스바에 일단(一端)이 접속된 복수개의 제1 전극지와, 상기 제2 버스바에 일단이 접속되면서 상기 복수개의 제1 전극지와 서로 맞물리는 복수개의 제2 전극지를 가지며, 상기 제1 전극지와 상기 제2 전극지가 탄성파 전파방향에서 서로 겹치는 부분이 교차 영역이고, 상기 교차 영역이 탄성파 전파방향에 직교하는 방향에서의 중앙 측에 위치하는 중앙 영역을 가지며, 상기 교차 영역에서 상기 중앙 영역의 상기 제1 버스바 측에 배치되면서 상기 중앙 영역에서의 음속보다 음속이 저속인 제1 저음속 영역과, 상기 중앙 영역의 상기 제2 버스바 측에 배치되면서 상기 중앙 영역에서의 음속보다 음속이 저속인 제2 저음속 영역이 마련되며, 상기 제1 IDT 전극에서 상기 중앙 영역에서의 음속보다 음속이 고속인 제1 고음속 영역과 제2 고음속 영역이 마련되고, 상기 제1 고음속 영역이 상기 제1 저음속 영역의, 탄성파 전파방향에 직교하는 방향에서의 외측에 배치되며, 상기 제2 고음속 영역이 상기 제2 저음속 영역의, 탄성파 전파방향에 직교하는 방향에서의 외측에 배치되고, 상기 제2 IDT 전극이 서로 맞물리는 복수개의 제3 전극지 및 복수개의 제4 전극지를 가지며, 상기 복수개의 제3 전극지의 선단을 이음으로써 형성되는 가상선인 제1 포락선이 탄성파 전파방향에 대하여 경사져 연장되고, 상기 복수개의 제4 전극지의 선단을 이음으로써 형성되는 가상선인 제2 포락선이 탄성파 전파방향에 대하여 경사져 연장된다.
본 발명에 따른 탄성파 필터 장치의 어느 특정 국면에서는 가장 상기 안테나단 측에 배치된 상기 직렬암 공진자부의 상기 탄성파 공진자 및 가장 상기 안테나단 측에 배치된 상기 병렬암 공진자부에서의 상기 탄성파 공진자 양쪽이 상기 제1 IDT 전극을 가진다. 이 경우에는 스톱 밴드 상단에 기인하는 리스폰스를 한층 더 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 필터 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 고음속 부재가 지지 기판이다.
본 발명에 따른 탄성파 필터 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 고음속 부재가 고음속막이고, 지지 기판이 더 포함되며, 상기 지지 기판과 상기 저음속막 사이에 상기 고음속막이 마련된다.
본 발명에 따른 탄성파 필터 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 직렬암 공진자부를 복수개 가지며, 상기 병렬암 공진자부를 복수개 가지는 래더(ladder)형 필터이다.
본 발명에 따른 멀티플렉서는 안테나에 접속되는 안테나 단자와, 상기 안테나 단자에 접속되고 본 발명에 따라 구성된 탄성파 필터 장치와, 상기 탄성파 필터 장치와 함께 상기 안테나 단자에 공통 접속되면서 상기 탄성파 필터 장치와는 통과 대역이 다른 적어도 하나의 대역 통과형 필터를 포함한다.
본 발명에 의하면, 탄성파의 에너지를 압전체층 측에 효율적으로 가둘 수 있으면서 스톱 밴드 상단에 기인하는 리스폰스를 억제할 수 있는 탄성파 필터 장치 및 멀티플렉서를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 필터 장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에서의 가장 안테나단 측에 배치된 직렬암 공진자부 및 다른 직렬암 공진자부를 모식적으로 늘어놓아 나타내는 모식적 정면 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에서의 가장 안테나단 측에 배치된 직렬암 공진자부의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에서의 제2 IDT 전극을 가지는 직렬암 공진자부의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에서의 경사형 IDT 전극을 가지는 탄성파 공진자의 임피던스 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태에서의 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자의 임피던스 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태에서의, 경사형 IDT 전극을 가지는 탄성파 공진자 및 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자의 리턴 손실(return loss)을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시형태에서의, 회로 내에서의 탄성파 공진자의 위치와 리턴 손실의 변화량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시형태의 변형예에서의, 가장 안테나단 측에 배치된 직렬암 공진자부 이외의 직렬암 공진자부의 전극 구조를 나타내는 약도적 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시형태에서의 가장 안테나단 측에 배치된 직렬암 공진자부 및 다른 직렬암 공진자부를 모식적으로 늘어놓아 나타내는 모식적 정면 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 멀티플렉서의 모식도이다.
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 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 필터 장치의 회로도이다.
본 실시형태의 탄성파 필터 장치(1)는 복수개의 직렬암 공진자부 및 복수개의 병렬암 공진자부를 가지는 래더형 필터이다. 복수개의 직렬암 공진자부 및 복수개의 병렬암 공진자부는 모두 탄성파 공진자를 포함한다.
안테나단(X)과 안테나단(X) 이외의 신호단(Y)을 잇는 직렬암에 직렬암 공진자부(S1), 직렬암 공진자부(S2), 직렬암 공진자부(S3), 직렬암 공진자부(S4) 및 직렬암 공진자부(S5)가 배치되어 있다. 가장 안테나단(X) 측에 배치된 직렬암 공진자부는 직렬암 공진자부(S1)이다.
복수개의 병렬암 공진자부는 상기 직렬암과 그라운드 전위를 잇는 병렬암에 각각 배치되어 있다. 보다 구체적으로는 직렬암 공진자부(S1)와 직렬암 공진자부(S2) 사이의 접속 점과 그라운드 전위 사이에 병렬암 공진자부(P1)가 접속되어 있다. 직렬암 공진자부(S2)와 직렬암 공진자부(S3) 사이의 접속 점과 그라운드 전위 사이에 병렬암 공진자부(P2)가 접속되어 있다. 직렬암 공진자부(S3)와 직렬암 공진자부(S4) 사이의 접속 점과 그라운드 전위 사이에 병렬암 공진자부(P3)가 접속되어 있다. 직렬암 공진자부(S4)와 직렬암 공진자부(S5) 사이의 접속 점과 그라운드 전위 사이에 병렬암 공진자부(P4)가 접속되어 있다. 가장 안테나단(X) 측에 배치된 병렬암 공진자부는 병렬암 공진자부(P1)이다.
직렬암 공진자부(S1~S5) 및 병렬암 공진자부(P1~P5)는 각각 하나의 탄성파 공진자로 구성되어 있다. 한편, 직렬암 공진자부는 서로 직렬로 접속된 복수개의 탄성파 공진자에 의해 구성되어 있어도 된다. 직렬암 공진자부가 복수개의 탄성파 공진자에 의해 구성되어 있는 경우, 상기 복수개의 탄성파 공진자는 직렬 분할된 탄성파 공진자이어도 된다. 또한, 병렬암 공진자부는 서로 병렬로 접속된 복수개의 탄성파 공진자에 의해 구성되어 있어도 된다. 병렬암 공진자부가 복수개의 탄성파 공진자에 의해 구성되어 있는 경우, 상기 복수개의 탄성파 공진자는 병렬 분할된 탄성파 공진자이어도 된다.
안테나단(X)과 직렬암 공진자부(S1) 사이의 접속 점과 그라운드 전위 사이에는 인덕터(L1)가 접속되어 있다. 직렬암 공진자부(S5)와 신호단(Y) 사이의 접속 점과 그라운드 전위 사이에는 인덕터(L2)가 접속되어 있다. 인덕터(L1) 및 인덕터(L2)는 임피던스 조정용 인덕터이다. 한편, 인덕터(L1) 및 인덕터(L2)는 마련되어 있지 않아도 된다.
이하에서 탄성파 공진자의 구체적인 구성을 설명한다.
도 2는 제1 실시형태에서의 가장 안테나단 측에 배치된 직렬암 공진자부 및 다른 직렬암 공진자부를 모식적으로 늘어놓아 나타내는 모식적 정면 단면도이다.
직렬암 공진자부(S1) 및 직렬암 공진자부(S2)는 지지 기판(2)을 가진다. 지지 기판(2) 상에는 저음속막(4)이 마련되어 있다. 저음속막(4) 상에는 압전체층(5)이 마련되어 있다. 여기서, 저음속막(4)이란, 압전체층(5)을 전파하는 벌크파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 저속인 막이다.
압전체층(5)은, 본 실시형태에서는 커트 각 50°Y의 LiTaO3으로 이루어진다. 한편, 압전체층(5)의 커트 각은 상기에 한정되지 않는다. 압전체층(5)은 LiNbO3 등의 LiTaO3 이외의 압전 단결정이나 적절한 압전 세라믹스로 이루어져 있어도 된다.
저음속막(4)은, 본 실시형태에서는 산화규소로 이루어진다. 보다 구체적으로는, 산화규소는 SiOx에 의해 나타나고, 저음속막(4)은 SiO2로 이루어진다. 한편, 저음속막(4)은 x가 2 이외의 수인 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.
지지 기판(2)은, 본 실시형태에서는 압전체층(5)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 고속인 고음속 재료로 이루어진다. 보다 구체적으로는, 지지 기판(2)은 Si로 이루어진다. 한편, 지지 기판(2)을 구성하는 고음속 재료는 예를 들면, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 탄화규소, 산질화규소, DLC막 또는 다이아몬드를 주성분으로 하는 재료 등이어도 된다. 한편, 고음속 재료는 상대적으로 고음속인 재료이면 된다.
이와 같이, 탄성파 필터 장치(1)는 고음속 부재로 이루어지는 지지 기판(2), 저음속막(4) 및 압전체층(5)이 이 순서로 적층된 적층체(6)를 가진다. 탄성파 필터 장치(1)의 직렬암 공진자부(S1) 및 직렬암 공진자부(S2) 이외의 복수개의 탄성파 공진자도 압전체층(5)에서 구성되어 있다.
압전체층(5) 상에는 제1 IDT 전극(8) 및 제2 IDT 전극(18)을 포함하는 복수개의 IDT 전극이 마련되어 있다. IDT 전극에 교류 전압을 인가하면, 탄성파가 여진(勵振)된다. 제1 IDT 전극(8) 및 제2 IDT 전극(18)은 Ti층 상에 AlCu층이 적층된 적층 금속막으로 이루어진다. 본 실시형태에서의 상기 AlCu층은 Al 중에 Cu를 1질량% 포함하는 합금으로 이루어진다. 한편, 제1 IDT 전극(8) 및 제2 IDT 전극(18)의 재료는 상기에 한정되지 않는다. 제1 IDT 전극(8) 및 제2 IDT 전극(18)은 단층의 금속막으로 이루어져 있어도 된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 직렬암 공진자부(S1)는 제1 IDT 전극(8)을 가진다. 직렬암 공진자부(S1)는 제1 IDT 전극(8)의 탄성파 전파방향 양측에 배치된 반사기(9A) 및 반사기(9B)를 가진다. 상세한 바는 후술하겠는데, 직렬암 공진자부(S1)는 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자이다. 도 1에 나타내는 가장 안테나단(X) 측에 배치된 병렬암 공진자부(P1)도 직렬암 공진자부(S1)와 동일하게 구성된 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자이다. 한편, 직렬암 공진자부(S1) 및 병렬암 공진자부(P1)는 원하는 필터 특성에 따라 설계 파라미터를 다르게 해도 된다.
한편, 직렬암 공진자부(S2)는 제2 IDT 전극(18)과, 제2 IDT 전극(18)의 탄성파 전파방향 양측에 배치된 반사기(19A) 및 반사기(19B)를 가진다. 상세한 바는 후술하겠는데, 제2 IDT 전극(18)은 경사형 IDT 전극이다. 직렬암 공진자부(S1) 및 도 1에 나타내는 병렬암 공진자부(P1) 이외의 복수개의 탄성파 공진자는 직렬암 공진자부(S2)와 동일하게 구성되어 있다. 보다 구체적으로는 직렬암 공진자부(S3), 직렬암 공진자부(S4), 직렬암 공진자부(S5), 병렬암 공진자부(P2), 병렬암 공진자부(P3) 및 병렬암 공진자부(P4)도 제2 IDT 전극(18), 반사기(19A) 및 반사기(19B)를 가진다. 한편, 직렬암 공진자부(S1) 및 병렬암 공진자부(P1) 이외의 각 탄성파 공진자는 원하는 필터 특성에 따라 설계 파라미터를 다르게 해도 된다.
본 실시형태에서는 직렬암 공진자부(S1) 및 병렬암 공진자부(P1)의 반사기(9A) 및 반사기(9B)는 제1 IDT 전극(8)을 구성하는 재료와 동일한 재료로 이루어진다. 직렬암 공진자부(S1) 및 병렬암 공진자부(P1) 이외의 복수개의 탄성파 공진자의 반사기(19A) 및 반사기(19B)는 제2 IDT 전극(18)을 구성하는 재료와 동일한 재료로 이루어진다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 압전체층(5) 상에는 제1 IDT 전극(8), 제2 IDT 전극(18), 반사기(9A), 반사기(9B), 반사기(19A) 및 반사기(19B)를 덮도록 보호막(7)이 마련되어 있다. 보호막(7)은 특별히 한정되지 않는데, 본 실시형태에서는 SiO2로 이루어진다.
본 실시형태의 특징은 이하의 구성을 가지는 것에 있다. 1) 상기 적층체(6)를 가진다. 2) 도 1에 나타내는 가장 안테나단(X) 측에 배치된 직렬암 공진자부(S1)를 구성하고 있는 탄성파 공진자 및 가장 안테나단(X) 측에 배치된 병렬암 공진자부(P1)를 구성하고 있는 탄성파 공진자가 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자이다. 3) 다른 탄성파 공진자가 경사형의 제2 IDT 전극(18)을 가진다. 고음속 부재로 이루어지는 지지 기판(2), 저음속막(4) 및 압전체층(5)이 이 순서로 적층된 적층체(6)를 가짐으로써, 탄성파의 에너지를 압전체층(5) 측에 효율적으로 가둘 수 있다. 또한, 직렬암 공진자부(S1) 및 병렬암 공진자부(P1)가 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자이고, 다른 탄성파 공진자가 경사형의 제2 IDT 전극(18)을 가짐으로써, 스톱 밴드 상단에 기인하는 리스폰스를 효과적으로 억제할 수 있다. 이하에서 제1 IDT 전극(8) 및 제2 IDT 전극(18)의 구체적인 구성과 함께, 스톱 밴드 상단에 기인하는 리스폰스를 억제하는 효과의 상세를 설명한다. 한편, 본 명세서에서는 스톱 밴드 상단에 기인하는 리스폰스를 스톱 밴드 리스폰스라고 기재한다.
도 3은 제1 실시형태에서의 가장 안테나단 측에 배치된 직렬암 공진자부의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
제1 IDT 전극(8)은 서로 대향하는 제1 버스바(12a) 및 제2 버스바(13a)를 가진다. 제1 IDT 전극(8)은 제1 버스바(12a)에 일단이 접속되어 있는 복수개의 제1 전극지(12b)를 가진다. 더욱이, 제1 IDT 전극(8)은 제2 버스바(13a)에 일단이 접속되어 있는 복수개의 제2 전극지(13b)를 가진다. 복수개의 제1 전극지(12b)와 복수개의 제2 전극지(13b)는 서로 맞물려 있다.
제1 IDT 전극(8)에서 제1 전극지(12b)와 제2 전극지(13b)가 탄성파 전파방향에서 서로 겹쳐 있는 부분은 교차 영역(A)이다. 교차 영역(A)은 탄성파 전파방향에 직교하는 방향에서의 중앙 측에 위치하고 있는 중앙 영역(B)을 가진다.
교차 영역(A)은 중앙 영역(B)의 제1 버스바(12a) 측에 배치되어 있는 제1 에지 영역(C1)과, 중앙 영역(B)의 제2 버스바(13a) 측에 배치되어 있는 제2 에지 영역(C2)을 가진다. 복수개의 제1 전극지(12b)는 제1 에지 영역(C1) 및 제2 에지 영역(C2)에서, 다른 부분보다도 폭이 넓어져 있는 폭광부(幅廣部)(12c) 및 폭광부(12d)를 가진다. 마찬가지로, 복수개의 제2 전극지(13b)는 제1 에지 영역(C1) 및 제2 에지 영역(C2)에서, 다른 부분보다도 폭이 넓어져 있는 폭광부(13d) 및 폭광부(13c)를 가진다. 본 실시형태에서는 제1 전극지(12b) 및 제2 전극지(13b)가 폭광부(12c) 및 폭광부(13d)를 가짐으로써, 제1 에지 영역(C1)에서 중앙 영역(B)에서의 음속보다도 음속이 저속인 제1 저음속 영역이 마련되어 있다. 마찬가지로, 제1 전극지(12b) 및 제2 전극지(13b)가 폭광부(12d) 및 폭광부(13c)를 가짐으로써, 제2 에지 영역(C2)에서 중앙 영역(B)에서의 음속보다도 음속이 저속인 제2 저음속 영역이 마련되어 있다. 여기서, 중앙 영역(B)에서의 음속을 V1로 하고, 제1 저음속 영역 및 제2 저음속 영역에서의 음속을 V2로 했을 때에, V2<V1이다.
한편, 제1 에지 영역(C1) 및 제2 에지 영역(C2)에서, 제1 전극지(12b) 및 제2 전극지(13b) 상에 질량 부가막이 마련되어 있음으로써, 제1 저음속 영역 및 제2 저음속 영역이 구성되어 있어도 된다. 폭광부(12c), 폭광부(12d), 폭광부(13c) 및 폭광부(13d)를 가지면서 질량 부가막이 마련되어 있음으로써, 제1 저음속 영역 및 제2 저음속 영역이 구성되어 있어도 된다.
제1 IDT 전극(8)은 제1 에지 영역(C1)의, 탄성파 전파방향에 직교하는 방향에서의 외측에 배치되어 있는 제1 외측 영역(D1)을 가진다. 더욱이, 제1 IDT 전극(8)은 제2 에지 영역(C2)의 탄성파 전파방향에 직교하는 방향에서의 외측에 배치되어 있는 제2 외측 영역(D2)을 가진다. 본 실시형태에서는, 제1 외측 영역(D1)은 제1 에지 영역(C1)과 제1 버스바(12a) 사이에 위치해 있다. 제2 외측 영역(D2)은 제2 에지 영역(C2)과 제2 버스바(13a) 사이에 위치해 있다.
제1 외측 영역(D1)에서는 제1 전극지(12b) 및 제2 전극지(13b) 중 제1 전극지(12b)만이 마련되어 있다. 제2 외측 영역(D2)에서는 제1 전극지(12b) 및 제2 전극지(13b) 중 제2 전극지(13b)만이 마련되어 있다. 그로써, 중앙 영역(B)에서의 음속보다도 제1 외측 영역(D1) 및 제2 외측 영역(D2)에서의 음속이 고속으로 되어 있다. 제1 외측 영역(D1) 및 제2 외측 영역(D2)에서의 탄성파의 음속을 V3으로 했을 때에, V1<V3이다. 이와 같이, 제1 외측 영역(D1)에서 제1 고음속 영역이 마련되어 있고, 제2 외측 영역(D2)에서 제2 고음속 영역이 마련되어 있다.
각 음속의 관계는 V2<V1<V3으로 되어 있다. 상기와 같은 각 음속의 관계를 도 3에 나타낸다. 한편, 도 3에서의 좌측을 향함에 따라 음속이 고속인 것을 나타낸다.
제1 IDT 전극(8)에서는 중앙 영역(B)의 탄성파 전파방향에 직교하는 방향에서의 외측에 제1 저음속 영역 및 제2 저음속 영역이 배치되어 있다. 제1 저음속 영역 및 제2 저음속 영역의 탄성파 전파방향에 직교하는 방향에서의 외측에 제1 고음속 영역 및 제2 고음속 영역이 배치되어 있다. 이와 같이, 직렬암 공진자부(S1)는 피스톤 모드를 이용하고 있고, 횡모드에 의한 스퓨리어스(spurious) 및 스톱 밴드 리스폰스를 억제할 수 있다.
도 4는 제1 실시형태에서의 제2 IDT 전극을 가지는 직렬암 공진자부의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
제2 IDT 전극(18)은 서로 대향하는 제3 버스바(14a) 및 제4 버스바(15a)를 가진다. 제2 IDT 전극(18)은 제3 버스바(14a)에 일단이 접속되어 있는 복수개의 제3 전극지(14b)를 가진다. 더욱이, 제2 IDT 전극(18)은 제4 버스바(15a)에 일단이 접속되어 있는 복수개의 제4 전극지(15b)를 가진다. 복수개의 제3 전극지(14b)와 복수개의 제4 전극지(15b)는 서로 맞물려 있다.
복수개의 제3 전극지(14b)의 선단을 이음으로써 형성되는 가상선인 제1 포락선(E1)은 탄성파 전파방향에 대하여 경사져 연장되어 있다. 마찬가지로, 복수개의 제4 전극지(15b)의 선단을 이음으로써 형성되는 가상선인 제2 포락선(F1)은 탄성파 전파방향에 대하여 경사져 연장되어 있다. 그로써, 직렬암 공진자부(S2)에서 스톱 밴드 리스폰스를 억제할 수 있다. 제2 IDT 전극(18)은 제1 포락선(E1) 및 제2 포락선(F1)이 탄성파 전파방향에 대하여 경사져 연장되어 있는 경사형 IDT 전극이다. 제1 포락선(E1) 및 제2 포락선(F1)이 연장되는 방향이 탄성파 전파방향에 대하여 경사져 있는 경사 각도는 특별히 한정되지 않는데, 본 실시형태에서는, 경사 각도는 5°이다.
여기서, 제1 실시형태의 탄성파 필터 장치(1)의 구성은 이하와 같아진다.
제1 IDT 전극 및 제2 IDT 전극: Ti층의 두께 2㎚, AlCu층의 두께 162㎚
압전체층: 재료 LiTaO3, 커트 각 50°,두께 600㎚
저음속막: 재료 SiO2, 두께 670㎚
지지 기판: 재료 Si, 두께 200㎛
보호막: 재료 SiO2, 두께 25㎚
경사형 IDT 전극에서는 경사 각도가 작을수록, 스톱 밴드 리스폰스는 작아진다. 그러나 경사 각도가 작으면, 횡모드에 의한 스퓨리어스가 생긴다. 본 실시형태에서는 도 1에 나타내는, 가장 안테나단(X) 측에 배치된 직렬암 공진자부(S1) 및 병렬암 공진자부(P1)가 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자이며, 다른 복수개의 탄성파 공진자의 IDT 전극은 경사형 IDT 전극이다. 그로써, 횡모드에 의한 스퓨리어스를 효과적으로 억제할 수 있으면서 스톱 밴드 리스폰스를 효과적으로 억제할 수 있다. 이를 하기 도 5~도 8을 이용하여 이하에서 설명한다.
도 5는 제1 실시형태에서의 경사형 IDT 전극을 가지는 탄성파 공진자의 임피던스 특성을 나타내는 도면이다. 도 6은 제1 실시형태에서의 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자의 임피던스 특성을 나타내는 도면이다.
도 5 중의 화살표(G)로 나타내는 바와 같이, 경사형 IDT 전극인 제2 IDT 전극을 가지는 탄성파 공진자에서는 스톱 밴드 리스폰스가 생겨 있는 것을 알 수 있다. 이에 반해, 도 6에 나타내는 바와 같이, 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자에서는 화살표(H)로 나타내는 바와 같이, 스톱 밴드 리스폰스는 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
도 7은 제1 실시형태에서의, 경사형 IDT 전극을 가지는 탄성파 공진자 및 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자의 리턴 손실을 나타내는 도면이다. 도 7에서는 실선이 경사형 IDT 전극을 가지는 탄성파 공진자의 결과를 나타내고, 파선이 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자의 결과를 나타낸다.
도 7 중의 화살표(G) 및 화살표(H)로 나타내는 바와 같이, 스톱 밴드 리스폰스는 도 5 및 도 6에 나타낸 결과와 마찬가지로, 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자에서 억제되어 있다. 한편, 도 7 중의 화살표(I)로 나타내는 바와 같이, 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자에서 횡모드에 의한 스퓨리어스는 충분히 억제되어 있다. 더욱이, 경사형 IDT 전극에서는 횡모드에 의한 스퓨리어스가 한층 더 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
여기서, 탄성파 필터 장치(1)에서의 각 탄성파 공진자의, 안테나단 측에서 본 리턴 손실의 변화량을 하기 도 8에 나타낸다. 한편, 리턴 손실의 변화량이란, 도 1에 나타낸 각 탄성파 공진자의 리턴 손실과 직렬암 공진자부(S5)의 리턴 손실의 차이다. 도 8에서는 4000㎒에서의 각 탄성파 공진자의 리턴 손실의 변화량을 나타낸다.
도 8은 제1 실시형태에서의, 회로 내에서의 탄성파 공진자의 위치와 리턴 손실의 변화량의 관계를 나타내는 도면이다. 도 8에서의 가로축은 좌측으로부터 탄성파 공진자가 배치된 위치가 안테나단에 가까운 순서의 번호로 각 탄성파 공진자를 나타내고 있다. 도 8 중의 각 부호는 도 1에 나타낸 각 직렬암 공진자부 및 각 병렬암 공진자부의 부호에 대응하고 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 가장 안테나단 측에 배치된 직렬암 공진자부(S1) 및 가장 안테나단 측에 배치된 병렬암 공진자부(P1)의 리턴 손실의 변화량이, 다른 탄성파 공진자의 리턴 손실의 변화량보다도 대폭 큰 것을 알 수 있다. 리턴 손실의 변화량은 안테나단으로부터 떨어질수록 작아져 있다. 본 실시형태에서는 리턴 손실의 변화량이 큰 직렬암 공진자부(S1) 및 병렬암 공진자부(P1)를, 스톱 밴드 리스폰스를 한층 더 억제할 수 있으며 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자로 하고 있다. 따라서, 탄성파 필터 장치(1)에서는 스톱 밴드 리스폰스를 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다.
더욱이, 직렬암 공진자부(S1) 및 병렬암 공진자부(P1)는 횡모드에 의한 스퓨리어스를 충분히 억제할 수 있고, 다른 각 탄성파 공진자는 상기 스퓨리어스를 한층 더 억제할 수 있으며 경사형의 제2 IDT 전극을 가지는 탄성파 공진자이다. 따라서, 횡모드에 의한 스퓨리어스를 효과적으로 억제할 수 있다.
경사형 IDT 전극인 제2 IDT 전극의 경사 각도는 0.4° 이상, 15° 이하인 것이 바람직하다. 제2 IDT 전극에서의 경사 각도를 상기 범위로 함으로써, 탄성파 필터 장치(1)에서 횡모드에 의한 스퓨리어스의 영향을 억제할 수 있다.
한편, 가장 안테나단 측에 배치된 직렬암 공진자부(S1)의 탄성파 공진자 및 가장 안테나단 측에 배치된 병렬암 공진자부(P1)의 탄성파 공진자 중 적어도 한쪽이, 도 2에 나타낸 제1 IDT 전극(8)을 가지고 있으면 된다. 이 경우에도 리턴 손실의 변화량이 큰 탄성파 공진자 중 적어도 한쪽이 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자이기 때문에, 스톱 밴드 리스폰스를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 적층체(6)를 가지기 위해, 탄성파의 에너지를 압전체층(5) 측에 효율적으로 가둘 수도 있다.
여기서, 가장 안테나단 측에 배치된 직렬암 공진자부의 탄성파 공진자가 복수개의 탄성파 공진자를 가지는 경우에는 상기 직렬암 공진자부의 모든 탄성파 공진자가 제1 IDT 전극(8)을 가짐으로써, 스톱 밴드 리스폰스를 효과적으로 억제할 수 있다. 가장 안테나단 측에 배치된 병렬암 공진자부에 복수개의 탄성파 공진자가 배치되어 있는 경우에는 상기 병렬암 공진자부에서의 모든 탄성파 공진자가 제1 IDT 전극(8)을 가짐으로써, 스톱 밴드 리스폰스를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1에 나타내는 본 실시형태와 같이, 병렬암보다도 직렬암 공진자부가 안테나단(X) 측에 배치되어 있는 경우에는 복수개의 직렬암 공진자부를 가지고 있으면 된다. 이 경우에는, 적어도 가장 안테나단(X) 측에 배치되어 있지 않은 직렬암 공진자부의 탄성파 공진자가 제2 IDT 전극을 가지고 있으면 된다. 한편, 직렬암 공진자부보다도 병렬암이 안테나단(X) 측에 배치되어 있는 경우에는 병렬암 공진자부가 배치된 병렬암을 복수개 가지고 있으면 된다. 이 경우에는, 적어도 가장 안테나단(X) 측에 배치되어 있지 않은 병렬암 공진자부에서의 탄성파 공진자가 제2 IDT 전극을 가지고 있으면 된다.
제2 IDT 전극으로서 하기 도 9에 나타내는 IDT 전극을 이용해도 된다.
도 9는 제1 실시형태의 변형예에서의, 가장 안테나단 측에 배치된 직렬암 공진자부 이외의 직렬암 공진자부의 전극 구조를 나타내는 약도적 평면도이다. 도 9에서는 제2 IDT 전극 및 반사기를, 다각형에 2개의 대각선을 추가한 약도에 의해 나타낸다.
본 변형예에서의 제2 IDT 전극(28)의 평면 형상은 대략 마름모꼴이다. 제2 IDT 전극(28)에서의 제1 포락선(E2) 및 제2 포락선(F2)은 탄성파 전파방향에 대하여 경사져 연장되는 부분과, 탄성파 전파방향에 평행으로 연장되는 부분을 가진다. 이와 같이, 제1 포락선(E2) 및 제2 포락선(F2)이 연장되는 방향이 변화되어 있어도 된다.
도 10은 제2 실시형태에서의 가장 안테나단 측에 배치된 직렬암 공진자부 및 다른 직렬암 공진자부를 모식적으로 늘어놓아 나타내는 모식적 정면 단면도이다.
본 실시형태에서는 적층체(36)에서의 고음속 부재가 고음속막(33)인 점에서 제1 실시형태와 다르다. 고음속막(33)은 지지 기판(2)과 저음속막(4) 사이에 마련되어 있다. 고음속막(33)은 제1 실시형태에서의 지지 기판(2)과 동일한 고음속 재료로 이루어진다. 상기한 점 이외에는, 본 실시형태의 탄성파 필터 장치는 제1 실시형태의 탄성파 필터 장치(1)와 동일한 구성을 가진다. 한편, 본 실시형태에서는, 지지 기판(2)을 구성하는 재료는 고음속 재료에 한정되지는 않는다.
본 실시형태에서도, 가장 안테나단 측에 배치된 직렬암 공진자부(S1) 및 가장 안테나단 측에 배치된 병렬암 공진자부가 피스톤 모드를 이용하는 탄성파 공진자이다. 나머지 복수개의 탄성파 공진자는 경사형 IDT 전극을 가지는 탄성파 공진자이다. 더욱이, 본 실시형태의 탄성파 필터 장치는 상기 적층체(36)를 가진다. 따라서, 본 실시형태에서도 제1 실시형태와 마찬가지로, 탄성파의 에너지를 압전체층(5) 측에 효율적으로 가둘 수 있으면서 스톱 밴드 리스폰스를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 11은 제3 실시형태에 따른 멀티플렉서의 모식도이다.
멀티플렉서(40)는 안테나에 접속되는 안테나 단자(46)를 가진다. 멀티플렉서(40)는 안테나 단자(46)에 공통 접속되어 있는 제1 대역 통과형 필터(41A), 제2 대역 통과형 필터(41B) 및 제3 대역 통과형 필터(41C)를 가진다. 제1 대역 통과형 필터(41A)는 제1 실시형태의 탄성파 필터 장치(1)와 동일한 구성을 가지는 필터 장치이다. 제1 대역 통과형 필터(41A), 제2 대역 통과형 필터(41B) 및 제3 대역 통과형 필터(41C)의 통과 대역은 서로 다르다.
한편, 멀티플렉서(40)는 제1 대역 통과형 필터(41A), 제2 대역 통과형 필터(41B) 및 제3 대역 통과형 필터(41C) 이외의, 안테나 단자(46)에 공통 접속된 다른 필터 장치도 가진다. 멀티플렉서(40)가 가지는 필터 장치의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 멀티플렉서(40)는 제1 대역 통과형 필터(41A)와, 제1 대역 통과형 필터(41A)와는 통과 대역이 다른 적어도 하나의 대역 통과형 필터를 가지고 있으면 된다.
멀티플렉서(40)의 제1 대역 통과형 필터(41A)에서는 제1 실시형태와 마찬가지로, 탄성파의 에너지를 압전체층 측에 효율적으로 가둘 수 있으면서 스톱 밴드 리스폰스를 효과적으로 억제할 수 있다. 한편, 제1 대역 통과형 필터(41A)에서 횡모드에 의한 스퓨리어스도 억제할 수 있다. 이로써, 제2 대역 통과형 필터(41B) 및 제3 대역 통과형 필터(41C)에 대한 제1 대역 통과형 필터(41A)의 스톱 밴드 리스폰스 및 횡모드에 의한 스퓨리어스의 영향을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 멀티플렉서(40)에서 제1 대역 통과형 필터(41A)와 함께 안테나 단자(46)에 공통 접속된 제2 대역 통과형 필터(41B) 및 제3 대역 통과형 필터(41C)의 필터 특성을 개선시킬 수 있다.
1: 탄성파 필터 장치 2: 지지 기판
4: 저음속막 5: 압전체층
6: 적층체 7: 보호막
8: 제1 IDT 전극 9A, 9B: 반사기
12a: 제1 버스바 12b: 제1 전극지
12c, 12d: 폭광부 13a: 제2 버스바
13b: 제2 전극지 13c, 13d: 폭광부
14a: 제3 버스바 14b: 제3 전극지
15a: 제4 버스바 15b: 제4 전극지
18: 제2 IDT 전극 19A, 19B: 반사기
28: 제2 IDT 전극 33: 고음속막
36: 적층체 40: 멀티플렉서
41A~41C: 제1, 제2, 제3 대역 통과형 필터 46: 안테나 단자
P1~P4: 병렬암 공진자부 S1~S5: 직렬암 공진자부

Claims (6)

  1. 압전체층과,
    상기 압전체층을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 고속인 고음속 부재와,
    상기 고음속 부재와 상기 압전체층 사이에 마련되고 상기 압전체층을 전파하는 벌크파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 저속인 저음속막과,
    상기 압전체층 상에 마련되는 복수개의 IDT 전극을 포함하며,
    상기 복수개의 IDT 전극의 각각은 제1 IDT 전극 또는 제2 IDT 전극이고,
    상기 고음속 부재, 상기 저음속막, 상기 압전체층 및 상기 복수개의 IDT 전극에 의해 복수개의 탄성파 공진자가 구성되고,
    상기 복수개의 탄성파 공진자가 안테나단과 상기 안테나단 이외의 신호단을 잇는 직렬암(series arm)에 배치된 적어도 하나의 직렬암 공진자부와, 상기 직렬암과 그라운드 전위를 잇는 병렬암(parallel arm)에 배치된 적어도 하나의 병렬암 공진자부에 배치되고, 상기 직렬암 공진자부 및 상기 병렬암 공진자부는 각각 적어도 1개의 상기 탄성파 공진자를 가지며,
    상기 직렬암 공진자부 중 가장 상기 안테나단 측에 배치된 상기 직렬암 공진자부의 상기 탄성파 공진자 및 상기 병렬암 공진자부 중 가장 상기 안테나단 측에 배치된 상기 병렬암 공진자부에서의 상기 탄성파 공진자 중 적어도 한쪽이 상기 제1 IDT 전극을 가지며, 나머지 상기 탄성파 공진자가 상기 제2 IDT 전극을 가지며,
    상기 제1 IDT 전극이 서로 대향하는 제1 버스바(busbar) 및 제2 버스바와, 상기 제1 버스바에 일단(一端)이 접속된 복수개의 제1 전극지(電極指)와, 상기 제2 버스바에 일단이 접속되면서 상기 복수개의 제1 전극지와 서로 맞물리는 복수개의 제2 전극지를 가지며, 상기 제1 전극지와 상기 제2 전극지가 탄성파 전파방향에서 서로 겹치는 부분이 교차 영역이고,
    상기 교차 영역이 탄성파 전파방향에 직교하는 방향에서의 중앙 측에 위치하는 중앙 영역을 가지며,
    상기 교차 영역에서 상기 중앙 영역의 상기 제1 버스바 측에 배치되면서 상기 중앙 영역에서의 음속보다 음속이 저속인 제1 저음속 영역과, 상기 중앙 영역의 상기 제2 버스바 측에 배치되면서 상기 중앙 영역에서의 음속보다 음속이 저속인 제2 저음속 영역이 마련되고,
    상기 제1 IDT 전극에서 상기 중앙 영역에서의 음속보다 음속이 고속인 제1 고음속 영역과 제2 고음속 영역이 마련되며, 상기 제1 고음속 영역이 상기 제1 저음속 영역의, 탄성파 전파방향에 직교하는 방향에서의 외측에 배치되고, 상기 제2 고음속 영역이 상기 제2 저음속 영역의, 탄성파 전파방향에 직교하는 방향에서의 외측에 배치되며,
    상기 제2 IDT 전극이 서로 맞물리는 복수개의 제3 전극지 및 복수개의 제4 전극지를 가지며,
    상기 복수개의 제3 전극지의 선단을 이음으로써 형성되는 가상선인 제1 포락선이 탄성파 전파방향에 대하여 경사져 연장되고, 상기 복수개의 제4 전극지의 선단을 이음으로써 형성되는 가상선인 제2 포락선이 탄성파 전파방향에 대하여 경사져 연장되는, 탄성파 필터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    가장 상기 안테나단 측에 배치된 상기 직렬암 공진자부의 상기 탄성파 공진자 및 가장 상기 안테나단 측에 배치된 상기 병렬암 공진자부에서의 상기 탄성파 공진자 양쪽이 상기 제1 IDT 전극을 가지는, 탄성파 필터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고음속 부재가 지지 기판인, 탄성파 필터 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고음속 부재가 고음속막이고,
    지지 기판을 더 포함하며,
    상기 지지 기판과 상기 저음속막 사이에 상기 고음속막이 마련되는, 탄성파 필터 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 직렬암 공진자부를 복수개 가지며, 상기 병렬암 공진자부를 복수개 가지는 래더(ladder)형 필터인, 탄성파 필터 장치.
  6. 안테나에 접속되는 안테나 단자와,
    상기 안테나 단자에 접속되는 제1항 또는 제2항에 기재된 탄성파 필터 장치와,
    상기 탄성파 필터 장치와 함께 상기 안테나 단자에 공통 접속되면서 상기 탄성파 필터 장치와는 통과 대역이 다른 적어도 하나의 대역 통과형 필터를 포함하는, 멀티플렉서.
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