KR20170015186A - 탄성파 디바이스 및 모듈 - Google Patents

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Abstract

소형화가 가능한 탄성파 디바이스를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 지지 기판(10)과, 상기 지지 기판(10)의 상면에 상온 접합되고, 상기 지지 기판(10)과 상이한 재료를 포함하는 압전 기판(12)과, 상기 압전 기판(12)의 상면에 형성되고, 탄성파를 여진하는 빗살형 전극과, 상기 지지 기판(10)과 상기 압전 기판(12) 사이에 형성된 아몰퍼스층(14)을 구비하는 탄성파 디바이스이다.

Description

탄성파 디바이스 및 모듈{ACOUSTIC WAVE DEVICE AND MODULE}
본 발명은 탄성파 디바이스 및 모듈 관한 것으로서, 예를 들어 지지 기판 상에 압전 기판이 접합된 탄성파 디바이스 및 모듈에 관한 것이다.
압전 기판의 탄성 표면파를 사용한 탄성파 디바이스의 주파수 온도 특성을 향상시키기 위하여 지지 기판 상에 압전 기판을 접합하는 것이 알려져 있다. 특허문헌 1에는, 압전 기판으로서 탄탈산리튬 기판, 지지 기판으로서 사파이어 기판을 사용하고, 이들을 상온 접합했을 경우에, 지지 기판의 두께를 압전 기판의 두께 3배 이상으로 하고, 압전 기판의 두께를 탄성 표면파의 파장의 10배 이상으로 하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 2에는, 지지 기판을 압전 기판과 같은 탄탈산리튬 기판으로 하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 3에는, 지지 기판과 압전 기판 사이에 매질층을 형성하는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2004-186868호 공보 일본 특허 공개 제2012-105191호 공보 일본 특허 공개 제2015-92782호 공보
지지 기판 상에 압전 기판을 상온 접합했을 경우에는, 지지 기판과 압전 기판의 계면에서 반사된 벌크파에 기인한 스퓨리어스가 문제가 된다. 계면에서의 벌크파의 반사는, 특허문헌 2와 같이 지지 기판과 압전 기판이 동일한 재료인 경우, 및 특허문헌 3과 같이 지지 기판과 압전 기판 사이에 매질층을 삽입할 경우에는 발생하지 않는다. 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 이 스퓨리어스를 억제하기 위해서, 압전 기판을 탄성 표면파의 파장의 10배 이상으로 한다. 그러나, 소형화를 위해 기판을 얇게 하고자 하면, 기판 두께에 차지하는 지지 기판의 두께가 얇아진다. 이에 의해, 주파수 온도 특성의 개선 효과가 저하된다. 또한, 열 사이클 등에 의해 기판이 깨지기 쉬워진다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 소형화가 가능한 탄성파 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 지지 기판과, 상기 지지 기판의 상면에 상온 접합되고, 상기 지지 기판과 상이한 재료를 포함하는 압전 기판과, 상기 압전 기판의 상면에 형성되고, 탄성파를 여진하는 빗살형 전극과, 상기 지지 기판과 상기 압전 기판 사이에 형성된 아몰퍼스층을 구비하는 탄성파 디바이스이다.
상기 구성에 있어서, 상기 압전 기판은 탄탈산리튬 기판이며, 상기 지지 기판은 사파이어 기판인 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 지지 기판과 상기 압전 기판의 합계의 두께는 150㎛ 이하인 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 아몰퍼스층의 두께는 10nm 이하인 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 아몰퍼스층의 두께는 1 내지 8nm인 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 빗살형 전극을 갖는 필터를 포함하는 구성으로 할 수 있다.
본 발명은 상기 탄성파 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈이다.
본 발명에 따르면, 소형화가 가능한 탄성파 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1은, 실시예 1 및 비교예에 관한 탄성파 디바이스의 사시도이다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 각각 막 두께 T1+T2가 150㎛ 및 100㎛인 때의 지지 기판의 막 두께 T1과 압전 기판(12)의 막 두께 T2를 주파수에 대하여 도시한 도면이다.
도 3의 (a)부터 도 3의 (d)는 주파수에 대한 어드미턴스를 도시하는 도면이다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 주파수에 대한 감쇠량을 도시하는 도면이다.
도 5의 (a)부터 도 5의 (c)는 각각 막 두께 T1+T2가 150㎛, 100㎛ 및 50㎛인 때의 지지 기판의 막 두께 T1과 압전 기판(12)의 막 두께 T2를 주파수에 대하여 도시한 도면이다.
도 6의 (a)는 실시예 2에 관한 래더형 필터의 회로도이며, 도 6의 (b)는 실시예 2의 변형예에 관한 멀티플렉서의 블록도이다.
도 7은, 실시예 3에 관한 모듈을 포함하는 시스템의 블록도이다.
도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
[실시예 1]
도 1은, 실시예 1 및 비교예에 관한 탄성파 디바이스의 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 막 두께 T1의 지지 기판(10)의 상면 상에 막 두께 T2의 압전 기판(12)이 배치되고, 압전 기판(12)의 하면이 지지 기판(10)의 상면과 접합되어 있다. 지지 기판(10)은 사파이어 기판이다. 압전 기판(12)은 탄탈산리튬 기판이다. 지지 기판(10)의 상면과 압전 기판(12)의 하면 사이에 아몰퍼스층(14)이 형성되어 있다. 또한, 아몰퍼스층(14)의 두께는 10nm 이하로 매우 작기 때문에, 막 두께 T1, T2에 대하여 거의 무시할 수 있다.
압전 기판(12)의 상면에는, 일 단자쌍 공진자(18)가 형성되어 있다. 일 단자쌍 공진자(18)는 압전 기판(12) 상에 형성된 알루미늄(Al) 등의 금속층(16)을 포함하는 IDT(Interdigital Transducer)(17a)와 반사 전극(17b)을 갖고 있다. IDT(17a)는, 2개의 빗살형 전극으로 형성되어 있다. 반사 전극(17b)은 IDT(17a)의 양측에 배치되어 있다. IDT(17a)의 빗살형 전극은 탄성 표면파(주로 SH파)를 여진한다. 여진된 탄성파는, 반사 전극(17b)에 의해 반사된다. 탄성파의 전반 방향은, 압전 기판(12)의 결정 방위에 있어서의 X축 방향이다. IDT(17a)가 여진하는 탄성 표면파의 파장 λ는 IDT(17a)의 전극 핑거의 피치의 2배에 상당한다. 탄성 표면파가 실시예 1에 관한 탄성파 디바이스의 기능에 기여하는 탄성파이다. 또한, IDT(17a)가 여진하는 탄성파는, 탄성 경계파 또는 러브파여도 된다.
지지 기판(10)과 압전 기판(12)은 상온 접합되어 있다. 지지 기판(10)과 압전 기판(12)의 상온 접합의 방법의 예를 설명한다. 먼저, 지지 기판(10)의 상면 및 압전 기판(12)의 하면에, 불활성 가스의 이온빔, 중성 빔, 또는 플라즈마를 조사한다. 이에 의해, 지지 기판(10)의 상면 및 압전 기판(12)의 하면에 수nm 이하의 아몰퍼스층이 형성된다. 아몰퍼스층의 표면에는 댕글링 본드(dangling bonds)가 생성된다. 댕글링 본드의 존재에 의해, 지지 기판(10)의 상면과 압전 기판(12)의 하면은 활성화된 상태로 된다. 지지 기판(10)의 상면과 압전 기판(12)의 하면의 댕글링 본드끼리가 결합한다. 이에 의해, 지지 기판(10)과 압전 기판(12)은 상온에서 접합된다. 접합된 지지 기판(10)과 압전 기판(12) 사이에는, 아몰퍼스층(14)이 일체화하여 배치된다. 아몰퍼스층(14)은 예를 들어 1nm부터 8nm의 두께를 갖는다. 여기서, 상온이란, 100℃ 이하 또한 -20℃ 이상이며, 바람직하게는 80℃ 이하 또한 0℃ 이상이다.
지지 기판(10)과 압전 기판(12)이 상온에서 접합됨으로써, 지지 기판(10) 및 압전 기판(12)에 가해지는 응력을 작게 할 수 있다. 예를 들어, 탄성파 디바이스를 사용할 때에, 탄성파 디바이스에는, 상온보다 높은 온도가 가해지거나, 또한 낮은 온도가 가해진다. 상온 접합된 탄성파 디바이스는, 고온 및 저온의 양쪽에 있어서 열응력을 억제할 수 있다. 상온 접합된 탄성파 디바이스는, 고온(예를 들어 150℃)과 저온(예를 들어 -65℃)을 반복하는 온도 사이클 시험에 있어서, 기판의 깨짐 등을 억제할 수 있다. 상온에서 접합되었는지 여부는, 잔류 응력의 온도 의존성에 의해 확인할 수 있다. 즉, 접합된 온도에 있어서, 잔류 응력이 가장 작아진다.
탄탈산리튬의 결정 방위 X축의 선 열팽창 계수는 16.1ppm/℃이다. 이 때문에, 회전 Y 커트 X 전반 탄탈산리튬 기판에서는 탄성파의 전반 방향의 선 열팽창 계수가 크다. 탄탈산리튬 기판을 사용하여 탄성파 디바이스를 형성하면, 탄탈산리튬 기판이 온도에 의해 팽창 및 수축한다. 이에 의해, 탄성파 디바이스의 공진 주파수 등의 주파수 온도 의존성이 커진다. 도 1의 구조에서는, 사파이어 기판의 선 열팽창 계수는 7.7ppm/℃로 작다. 이에 의해, 지지 기판(10)이 압전 기판의 팽창 및 수축을 억제한다. 따라서, 탄성파 디바이스의 주파수 온도 의존성을 억제할 수 있다.
지지 기판(10)이 사파이어 기판이며, 압전 기판(12)이 탄탈산리튬 기판인 경우, 탄성파 디바이스의 주파수 온도 특성을 개선시키기 위해서는, 특허문헌 1과 같이, 지지 기판(10)의 두께를 압전 기판(12)의 3배 이상으로 하게 된다.
압전 기판(12)을 지지 기판(10)에 상온 접합하면 압전 기판(12)과 지지 기판(10)의 계면은 평탄해진다. 이 때문에, IDT(17a)가 탄성 표면파를 여진했을 때에 여진되는 벌크파가 압전 기판(12)과 지지 기판(10)의 계면의 아몰퍼스층(14)에서 반사된다. 반사된 벌크파가 IDT(17a)에 달하면 스퓨리어스로 된다.
특허문헌 1과 같이, 벌크파의 반사에 기인한 스퓨리어스를 억제하기 위해서는, 압전 기판(12)의 두께를 IDT(17a)가 여진하는 탄성 표면파의 10배 이상으로 하게 된다.
탄성파 디바이스의 소형화를 위하여, 지지 기판(10)과 압전 기판(12)의 합계의 막 두께 T1+T2를 작게 하는 것을 생각한다. 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 각각 막 두께 T1+T2가 150㎛ 및 100㎛인 때의 지지 기판(10)의 막 두께 T1과 압전 기판(12)의 막 두께 T2를 주파수에 대하여 도시한 도면이다. 벌크파에 기인한 스퓨리어스를 억제하기 위하여 압전 기판(12)의 막 두께 T2를 탄성파의 파장 λ의 10배로 하고 있다. 지지 기판(10)을 사파이어 기판으로 하고, 압전 기판(12)을 42° 회전 Y 커트 X 전반 탄탈산리튬 기판으로 하고, SH파의 음속을 4000m/s로 한다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 주파수가 낮아지면 T1+T2에 대한 T1의 비율이 작아진다. 이에 의해, 지지 기판(10)이 압전 기판(12)의 팽창 및 수축을 억제한다는 기능을 방해할 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 있어서 나타내고 있는 바와 같이 T2/T1=1/3이 되는 실선(30)을 나타낸다. 특허문헌 1에 의하면, 실선(30)보다 압전 기판(12)의 막 두께 T2가 크면, 지지 기판(10)의 기능을 방해할 수 있다. 기판 두께 T1+T2가 150㎛인 때, 탄성파의 주파수가 1000MHz 이하로 하면, 지지 기판(10)이 기능하지 않게 된다. 기판 두께 T1+T2가 100㎛인 때, 탄성파의 주파수가 1500MHz 이하로 하면, 지지 기판(10)이 기능하지 않게 된다. 이와 같이, 기판 두께 T1+T2를 작게 하면 지지 기판(10)의 기능을 확보하는 것이 어려워진다.
이상과 같이, 특허문헌 1의 T1 및 T2의 범위에서 기판 두께를 작게 하는 것은 어렵다. 이것은, 압전 기판(12)의 막 두께 T2를 10λ 이하로 하면 계면에서 반사된 벌크파에 기인한 스퓨리어스가 커지기 때문이다.
계면에서 반사된 벌크파에 의한 스퓨리어스는, 특허문헌 2와 같이, 지지 기판(10)과 압전 기판(12)을 모두 탄탈산리튬 기판으로 했을 경우, 특허문헌 3과 같이, 지지 기판(10)과 압전 기판(12)을 상온 접합하지 않고 사이에 매질층을 삽입했을 경우에는 발생하지 않는 과제이다. 특허문헌 3에는, SH파의 고차의 탄성파에 기인한 스퓨리어스에 대하여 기재되어 있다. 그러나, 이 스퓨리어스는 주응답(SH파에 기인한 공진점 및 반공진점)의 1.2배부터 1.5배의 주파수에 나타나는 것이며, 주응답 내 또는 극히 근방에 발생하는 계면에서 반사된 벌크파에 기인한 스퓨리어스와는 상이하다.
발명자들의 검토에 의하면, 압전 기판(12)의 막 두께 T2를 λ 이하로 하면, 벌크파에 기인한 스퓨리어스가 억제되는 것을 알았다. 이것은, 특허문헌 1에 기재된 상식을 뒤집는 것이다. 이하, 빗형 전극의 탄성파 디바이스의 실용적인 주파수인 600MHz부터 3000MHz에 있어서의 검토 결과에 대하여 설명한다.
이하의 조건에서, 주파수에 대한 어드미턴스를 시뮬레이션하였다.
지지 기판(10): 사파이어 기판, 두께 T1이 무한대
압전 기판(12): 42° 회전 Y 커트 X 전반 탄탈산리튬 기판, 막 두께 T2가 10λ, 1λ, 0.8λ 및 0.5λ
IDT(17a): 파장 λ가 4㎛, 전극 핑거의 듀티비(라인/(라인+스페이스))가 50％, 쌍수가 120쌍, 개구 길이가 30λ
도 3의 (a)부터 도 3의 (d)는 주파수에 대한 어드미턴스를 도시하는 도면이다. 주파수는 규격화된 주파수이다. 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 압전 기판(12)의 막 두께 T2가 10λ이면, 공진 주파수보다 높은 주파수에 있어서, 벌크파에 기인한 스퓨리어스(32)가 관찰된다. 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, T2가 1λ이면, 벌크파에 기인한 스퓨리어스(32)는 거의 관찰되지 않는다. 도 3의 (c) 및 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이, T2가 0.8λ 및 0.5λ이면, 벌크파에 기인한 스퓨리어스는 관찰되지 않는다. 이와 같이, 압전 기판(12)의 막 두께 T2를 λ 이하로 함으로써, 계면에 있어서의 벌크파의 반사에 기인한 스퓨리어스를 억제할 수 있다. 또한, T2가 0.8λ 이하이면 스퓨리어스를 더 억제할 수 있다.
이어서, 주파수에 대한 감쇠량을 이하의 조건에서 시뮬레이션하였다.
지지 기판(10): 사파이어 기판, 두께 T1이 약 152㎛
압전 기판(12): 42° 회전 Y 커트 X 전반 탄탈산리튬 기판, 막 두께 T2가 실시예 1에서는 0.65λ, 비교예 1에서는 8.7λ
IDT(17a): 파장 λ가 4.6㎛, 전극 핑거의 듀티비(라인/(라인+스페이스))가 50％, 쌍수가 120쌍, 개구 길이가 30λ
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 주파수에 대한 감쇠량을 도시하는 도면이다. 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 확대도이다. 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 비교예 1에서는 반공진 주파수보다 높은 주파수 영역에서 스퓨리어스가 발생되었다. 실시예 1에서는 스퓨리어스가 발생되어 있지 않다.
이와 같이, 압전 기판(12)의 막 두께 T2를 λ 이하로 하면, 벌크파에 기인한 스퓨리어스가 억제되는 것을 알았다. 이 이유는 명확하지 않지만, T2가 λ 이하이면, 벌크파의 막 두께 방향의 전반이 억제되기 때문이라고 생각된다.
도 5의 (a)부터 도 5의 (c)는 각각 막 두께 T1+T2가 150㎛, 100㎛ 및 50㎛인 때의 지지 기판(10)의 막 두께 T1과 압전 기판(12)의 막 두께 T2를 주파수에 대하여 도시한 도면이다. 압전 기판(12)의 막 두께 T2를 탄성파의 파장 λ로 하고 있다. 그 밖에는 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)와 같다.
도 5의 (a)부터 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 주파수가 높아지면 T1+T2에 대한 T1의 비율이 작아진다. 그러나, 어느 주파수에 있어서도 T2는 실선(30) 이하이다. 즉, 어느 주파수에 있어서도 지지 기판(10)이 압전 기판(12)의 팽창 및 수축을 억제한다는 기능을 발휘할 수 있다. 도 5의 (c)와 같이, T1+T2가 50㎛여도, 스퓨리어스를 억제하고, 또한 지지 기판(10)의 기능을 확보할 수 있다.
T1+T2가 150㎛ 정도인 샘플에 대하여 온도 사이클 시험을 행하였다. 온도 사이클 시험의 조건은, 실온, -65℃, 실온, +150℃, 실온을 1사이클로 하여, 1000사이클이다. 이하에 실시예 1 및 비교예 1의 막 두께는 이하이다.
실시예 1: T1=152㎛, T2=3㎛
비교예 1: T1=115㎛, T2=40㎛
칩 사이즈: 1.04mm×0.88mm(송신 필터), 1.04mm×0.50mm(수신 필터)
온도 사이클 시험의 결과, 비교예 1에서는 크랙이 발생했지만, 실시예 1에서는 발생하지 않았다. 이것은, 지지 기판(10)이 얇아지면, 지지 기판(10)에 균열이 생기기 쉬워진다. 또한 압전 기판(12)이 두꺼우면 압전 기판(12)으로부터의 열응력이 커지기 때문이다.
지지 기판(10)과 압전 기판(12)의 계면에 있어서의 벌크파의 반사 과제는, 지지 기판(10)과 압전 기판(12)의 재료가 상이하고(음향 임피던스가 상이하고), 또한 상온 접합하고 있는 경우 특유의 과제이다. 압전 기판(12)의 막 두께 T2가 λ 이하에서 이 벌크파에 기인한 스퓨리어스가 억제되는 이유가 벌크파의 막 두께 방향의 전반이 억제되기 때문이라고 하면, 지지 기판(10)은 사파이어 기판 이외여도 되고, 압전 기판(12)은 탄탈산리튬 기판 이외여도 된다.
이와 같이, 지지 기판(10)의 상면에 지지 기판(10)과 상이한 재료를 포함하는 압전 기판(12)이 상온 접합하면, 계면에서 반사된 벌크파에 기인한 스퓨리어스가 발생한다. 실시예 1에 의하면, 압전 기판(12)의 두께 T2를 빗살형 전극이 여진하는 탄성파(탄성 표면파)의 파장 λ 이하로 한다. 이에 의해, 계면에서 반사된 벌크파에 기인한 스퓨리어스를 억제할 수 있다.
압전 기판(12)의 두께 T2는 파장 λ의 0.8배 이하가 바람직하고, 0.5배 이하가 보다 바람직하다. 또한, 탄성파의 파장 λ는, 빗살형 전극의 전극 핑거의 평균 피치(IDT로서는 전극 핑거의 평균 피치의 2배)로 할 수 있다.
지지 기판(10)으로서는, 예를 들어 실리콘 기판, 스피넬 기판 또는 알루미나 기판을 사용할 수 있다. 압전 기판(12)으로서는, 니오븀산 리튬 기판, 수정 기판 또는 란가사이트 기판을 사용할 수 있다. 예를 들어 실리콘의 선 열팽창 계수는 3.9ppm/℃이다. 이 때문에, 압전 기판(12)이 탄탈산리튬 기판인 때에, 지지 기판(10)을 사파이어 기판으로 함으로써, 탄성파 디바이스의 온도 특성을 개선할 수 있다.
지지 기판(10)을 사파이어 기판, 압전 기판(12)을 탄탈산리튬 기판으로 했을 경우, 도 5의 (a)와 같이 지지 기판(10)과 압전 기판(12)의 두께의 합계 T1+T2를 150㎛ 이하로 할 수 있다. 또한, 도 5의 (b) 및 도 5의 (c)와 같이, T1+T2를 100㎛ 이하 또는 50㎛ 이하로 할 수도 있다.
온도 사이클 시험에 의한 크랙을 억제하기 위해서, T2/T1은 0.07 이하가 바람직하고, 0.05 이하가 보다 바람직하고, 0.03 이하가 더한층 바람직하다.
지지 기판(10)은 복수의 층을 갖고 있어도 된다. 즉, 지지 기판(10)은 기판과 기판 상에 형성된 기판과 재료가 서로 다른 층을 갖고, 압전 기판(12)은 층의 상면에 상온 접합되어 있어도 된다. 이때, 압전 기판(12)은 기판 및 층과는 상이한 재료를 포함한다. 기판 상에 형성된 층은 복수여도 된다.
압전 기판(12)과 지지 기판(10)은, 일본 특허 공개 제2011-233651호 공보에 기재되어 있는 이온 주입 박리법을 사용하는 방법으로 접합되어 있어도 된다. 즉, 압전 기판(12)의 표면에 수소 등의 이온을 주입한다. 이온 주입한 표면과 지지 기판(10)을 상온 접합한다. 그 후, 열처리를 행한다. 이에 의해, 압전 기판(12)이 표면의 원하는 두께를 남기고 박리된다. 이상에 의해, 지지 기판(10) 상에 압전 기판(12)이 상온 접합된다.
[실시예 2]
실시예 2는, 실시예 1의 공진기를 필터 또는 듀플렉서에 사용하는 예이다. 도 6의 (a)는 실시예 2에 관한 래더형 필터의 회로도이다. 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 직렬 공진기 S1부터 S4는 입력 단자 In과 출력 단자 Out 사이에 직렬로 접속되어 있다. 병렬 공진기 P1부터 P3은 입력 단자 In과 출력 단자 Out 사이에 병렬로 접속되어 있다. 직렬 공진기 S1부터 S4 및 병렬 공진기 P1부터 P3 중 적어도 1개를 실시예 1의 공진기로 할 수 있다. 직렬 공진기 및 병렬 공진기의 개수 및 접속은 적절히 설정할 수 있다. 다중 모드 필터에 실시예 1의 공진기를 사용해도 된다.
도 6의 (b)는 실시예 2의 변형예에 관한 멀티플렉서의 블록도이다. 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 송신 필터(80)는 공통 단자 Ant와 송신 단자 Tx 사이에 접속되어 있다. 수신 필터(82)는 공통 단자 Ant와 수신 단자 Rx 사이에 접속되어 있다. 송신 필터(80)는 송신 단자 Tx로부터 입력한 신호 중 송신 대역의 신호를 공통 단자 Ant에 통과시키고, 다른 대역의 신호를 억압한다. 수신 필터(82)는 공통 단자 Ant로부터 입력한 신호 중 수신 대역의 신호를 통과시키고, 다른 대역의 신호를 억압한다. 송신 필터(80) 및 수신 필터(82) 중 적어도 한쪽을 실시예 2의 필터로 할 수 있다. 멀티플렉서로서 듀플렉서를 예로 들어 설명했지만, 트리플렉서 또한 쿼드플렉서 중 적어도 하나의 필터를 실시예 2의 필터로 할 수 있다.
[실시예 3]
실시예 3은, 실시예 2의 래더형 필터를 갖는 모듈의 예이다. 도 7은, 실시예 3에 관한 모듈을 포함하는 시스템의 블록도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 시스템은, 모듈(50), 집적 회로(52) 및 안테나(54)를 구비하고 있다. 모듈(50)은 다이플렉서(70), 스위치(76), 듀플렉서(60) 및 파워 증폭기(66)를 구비하고 있다. 다이플렉서(70)는, 저역 통과 필터(LPF)(72) 및 고역 통과 필터(HPF)(74)를 구비하고 있다. LPF(72)는, 단자(71과 73) 사이에 접속되어 있다. HPF(74)는, 단자(71과 75) 사이에 접속되어 있다. 단자(71)는 안테나(54)에 접속되어 있다. LPF(72)는, 안테나(54)로부터 송수신되는 신호 중 저주파 신호를 통과시키고, 고주파수 신호를 억압한다. HPF(74)는, 안테나(54)로부터 송수신되는 신호 중 고주파 신호를 통과시키고, 저주파수 신호를 억압한다.
스위치(76)는 단자(73)를 복수의 단자(61) 중 1개의 단자에 접속한다. 듀플렉서(60)는 송신 필터(62) 및 수신 필터(64)를 구비하고 있다. 송신 필터(62)는 단자(61과 63) 사이에 접속되어 있다. 수신 필터(64)는 단자(61과 65) 사이에 접속되어 있다. 송신 필터(62)는 송신 대역의 신호를 통과시키고, 다른 신호를 억압한다. 수신 필터(64)는 수신 대역의 신호를 통과시키고, 다른 신호를 억압한다. 파워 증폭기(66)는 송신 신호를 증폭하여, 단자(63)에 출력한다. 로우 노이즈 증폭기(68)는 단자(65)에 출력된 수신 신호를 증폭한다.
듀플렉서(60)의 송신 필터(62) 및 수신 필터(64) 중 적어도 한쪽에 실시예 2의 필터를 사용할 수 있다. 실시예 3에서는, 모듈의 예로서, 이동 통신 단말기용의 프론트엔드 모듈을 예로 들어 설명했지만, 다른 종류의 모듈이어도 된다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시예에 한정되는 것은 아니라, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.
10: 지지 기판
12: 압전 기판
14: 아몰퍼스층
17a: IDT
17b: 반사 전극
18: 일 단자쌍 공진자

Claims (7)

  1. 지지 기판과,
    상기 지지 기판의 상면에 상온 접합되고, 상기 지지 기판과 상이한 재료를 포함하는 압전 기판과,
    상기 압전 기판의 상면에 형성되고, 탄성파를 여진(exciting)하는 빗살형 전극과,
    상기 지지 기판과 상기 압전 기판 사이에 형성된 아몰퍼스층
    을 구비하는,
    탄성파 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압전 기판은, 탄탈산리튬 기판이며,
    상기 지지 기판은, 사파이어 기판인 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 지지 기판과 상기 압전 기판의 합계의 두께는 150㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아몰퍼스층의 두께는 10nm 이하인 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 아몰퍼스층의 두께는 1 내지 8nm인 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빗살형 전극을 갖는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성파 디바이스.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 상기 탄성파 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190001535A (ko) * 2017-06-26 2019-01-04 다이요 유덴 가부시키가이샤 탄성파 공진기, 필터 및 멀티플렉서
KR20190133605A (ko) * 2018-05-23 2019-12-03 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 멀티플렉서 및 통신 장치

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110249527B (zh) * 2017-02-14 2024-01-23 京瓷株式会社 弹性波元件
JP7062937B2 (ja) * 2017-12-14 2022-05-09 日本電信電話株式会社 光学素子およびその製造方法
JP7169083B2 (ja) * 2018-04-04 2022-11-10 太陽誘電株式会社 弾性波デバイスおよびマルチプレクサ
US11595019B2 (en) 2018-04-20 2023-02-28 Taiyo Yuden Co., Ltd. Acoustic wave resonator, filter, and multiplexer
JP7061005B2 (ja) * 2018-04-20 2022-04-27 太陽誘電株式会社 弾性波共振器、フィルタおよびマルチプレクサ
US10938372B2 (en) 2018-05-17 2021-03-02 Taiyo Yuden Co., Ltd. Acoustic wave resonator, acoustic wave device, and filter
JP7458700B2 (ja) * 2018-09-07 2024-04-01 太陽誘電株式会社 弾性波共振器、フィルタおよびマルチプレクサ
US11171627B2 (en) * 2018-10-01 2021-11-09 Qorvo Us, Inc. Wave apodization for guided SAW resonators
JP7339283B2 (ja) * 2019-01-18 2023-09-05 住友電気工業株式会社 接合体及び表面弾性波デバイス
JP7290949B2 (ja) * 2019-01-30 2023-06-14 太陽誘電株式会社 弾性波共振器、フィルタおよびマルチプレクサ
JP7312562B2 (ja) * 2019-02-07 2023-07-21 太陽誘電株式会社 弾性波共振器およびその製造方法、フィルタ並びにマルチプレクサ
JP7397573B2 (ja) * 2019-02-14 2023-12-13 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ
WO2021002382A1 (ja) * 2019-07-01 2021-01-07 株式会社村田製作所 弾性波装置
JP7433873B2 (ja) 2019-12-06 2024-02-20 太陽誘電株式会社 弾性波共振器、フィルタ、及びマルチプレクサ
US11916531B2 (en) 2020-07-29 2024-02-27 Taiyo Yuden Co., Ltd. Acoustic wave device, filter, and multiplexer
CN112737543A (zh) * 2020-12-18 2021-04-30 广东广纳芯科技有限公司 一种基于poi结构的高性能声表面波谐振器及制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11122073A (ja) * 1997-10-17 1999-04-30 Kazuhiko Yamanouchi 弾性表面波素子
JP2004186868A (ja) 2002-12-02 2004-07-02 Fujitsu Media Device Kk 弾性表面波素子、それを有する送信フィルタ及び受信フィルタ、並びにそれらを有するデュプレクサ
KR20080093370A (ko) * 2007-04-16 2008-10-21 후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤 탄성 표면파 장치 및 분파기
JP2012105191A (ja) 2010-11-12 2012-05-31 Taiyo Yuden Co Ltd 弾性波デバイス
KR20130086378A (ko) * 2010-12-24 2013-08-01 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 탄성파 장치 및 그 제조 방법
JP2015092782A (ja) 2011-09-30 2015-05-14 株式会社村田製作所 弾性波装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2266395B1 (ko) * 1974-03-26 1980-10-31 Thomson Csf
JP3880150B2 (ja) * 1997-06-02 2007-02-14 松下電器産業株式会社 弾性表面波素子
JP3774782B2 (ja) * 2003-05-14 2006-05-17 富士通メディアデバイス株式会社 弾性表面波素子の製造方法
US7235915B2 (en) * 2003-11-18 2007-06-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Acoustic resonator device, filter device, manufacturing method for acoustic resonator device, and communication apparatus
JP3929983B2 (ja) * 2004-03-03 2007-06-13 富士通メディアデバイス株式会社 接合基板、弾性表面波素子および弾性表面波デバイス並びにその製造方法
JP5433367B2 (ja) * 2008-11-19 2014-03-05 日本碍子株式会社 ラム波装置
JP2010239613A (ja) * 2009-03-11 2010-10-21 Panasonic Corp 弾性波素子と、この弾性波素子の製造方法
JP5655787B2 (ja) * 2009-09-25 2015-01-21 株式会社村田製作所 弾性表面波装置
JP5856408B2 (ja) * 2011-08-22 2016-02-09 太陽誘電株式会社 弾性波デバイスおよびモジュール
JP5720797B2 (ja) * 2011-10-24 2015-05-20 株式会社村田製作所 弾性表面波装置
JP2013214954A (ja) * 2012-03-07 2013-10-17 Taiyo Yuden Co Ltd 共振子、周波数フィルタ、デュプレクサ、電子機器及び共振子の製造方法
JP5835480B2 (ja) * 2012-06-22 2015-12-24 株式会社村田製作所 弾性波装置
WO2014010696A1 (ja) * 2012-07-12 2014-01-16 日本碍子株式会社 複合基板、圧電デバイス及び複合基板の製法
JP5668179B1 (ja) * 2013-03-21 2015-02-12 日本碍子株式会社 弾性波素子用複合基板および弾性波素子

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11122073A (ja) * 1997-10-17 1999-04-30 Kazuhiko Yamanouchi 弾性表面波素子
JP2004186868A (ja) 2002-12-02 2004-07-02 Fujitsu Media Device Kk 弾性表面波素子、それを有する送信フィルタ及び受信フィルタ、並びにそれらを有するデュプレクサ
KR20080093370A (ko) * 2007-04-16 2008-10-21 후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤 탄성 표면파 장치 및 분파기
JP2012105191A (ja) 2010-11-12 2012-05-31 Taiyo Yuden Co Ltd 弾性波デバイス
KR20130086378A (ko) * 2010-12-24 2013-08-01 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 탄성파 장치 및 그 제조 방법
JP2015092782A (ja) 2011-09-30 2015-05-14 株式会社村田製作所 弾性波装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190001535A (ko) * 2017-06-26 2019-01-04 다이요 유덴 가부시키가이샤 탄성파 공진기, 필터 및 멀티플렉서
US10812039B2 (en) 2017-06-26 2020-10-20 Taiyo Yuden Co., Ltd. Acoustic wave resonator, filter, and multiplexer
KR20190133605A (ko) * 2018-05-23 2019-12-03 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 멀티플렉서 및 통신 장치
US11545961B2 (en) 2018-05-23 2023-01-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. Multiplexer and communication apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
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CN106411285A (zh) 2017-02-15
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