KR20190056293A - 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치 - Google Patents
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Abstract
횡모드에 의한 스퓨리어스를 억제할 수 있는 탄성파 장치를 제공한다.
탄성파 장치(1)는 압전체층(5)과 고음속 부재층을 가지고, 압전체층(5)이 고음속 부재층 상에 직접적으로 또는 간접적으로 적층되어 있는 압전성 기판과, 압전성 기판 상에 마련되어 있는 IDT 전극(6)을 포함한다. 압전체층(5)은 탄탈산리튬으로 이루어진다. 탄성파 전파 방향을 제1 방향(x)으로 하고, 제1 방향(x)에 직교하는 방향을 제2 방향(y)으로 했을 때에, IDT 전극(6)에서 제2 방향(y)을 따라 중앙영역(B), 제1, 제2 저음속영역 및 제1, 제2 고음속영역이 이 순서로 배치되어 있다. 제1, 제2 저음속영역은 IDT 전극(6)의 제1, 제2 전극지(7b, 8b) 상에 질량부가막이 마련됨으로써 구성되어 있다. IDT 전극(6)의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장에 의해, 질량부가막의 막두께가 규격화된 파장 규격화 막두께(%)와 질량부가막의 밀도(g/㎤)의 곱이 13.4631 이하이다.
탄성파 장치(1)는 압전체층(5)과 고음속 부재층을 가지고, 압전체층(5)이 고음속 부재층 상에 직접적으로 또는 간접적으로 적층되어 있는 압전성 기판과, 압전성 기판 상에 마련되어 있는 IDT 전극(6)을 포함한다. 압전체층(5)은 탄탈산리튬으로 이루어진다. 탄성파 전파 방향을 제1 방향(x)으로 하고, 제1 방향(x)에 직교하는 방향을 제2 방향(y)으로 했을 때에, IDT 전극(6)에서 제2 방향(y)을 따라 중앙영역(B), 제1, 제2 저음속영역 및 제1, 제2 고음속영역이 이 순서로 배치되어 있다. 제1, 제2 저음속영역은 IDT 전극(6)의 제1, 제2 전극지(7b, 8b) 상에 질량부가막이 마련됨으로써 구성되어 있다. IDT 전극(6)의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장에 의해, 질량부가막의 막두께가 규격화된 파장 규격화 막두께(%)와 질량부가막의 밀도(g/㎤)의 곱이 13.4631 이하이다.
Description
본 발명은 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 관한 것이다.
종래, 탄성파 장치는 휴대전화기의 필터 등에 널리 이용되고 있다. 하기 특허문헌 1에는 탄성파 장치의 일례가 개시되어 있다. 이 탄성파 장치는 고음속 부재, 저음속막 및 압전막(壓電膜)이 이 순서로 적층된 적층체와, 압전막 상에 마련된 IDT 전극을 가진다. IDT 전극은 중앙영역과, 탄성파 전파 방향에 직교하는 방향에서 중앙영역의 외측에 배치된 저음속영역과, 상기 방향에서 저음속영역의 외측에 배치된 고음속영역을 가진다. IDT 전극의 저음속영역에서의 막두께는 중앙영역에서의 막두께보다도 두껍다. 이로써 저음속영역이 구성되어 있다. 상기 구성에 의해 Q값을 높일 수 있다.
그러나, 본 발명자들의 검토에 의해 특허문헌 1과 같은 탄성파 장치에서는 저음속영역의 폭에 대한 횡(橫)모드 강도의 의존성이 커지고, 횡모드에 의한 스퓨리어스(spurious)가 생기기 쉬워지는 것이 새롭게 분명해졌다.
여기서, 저차(低次) 횡모드에 의한 스퓨리어스는 메인모드의 공진 주파수 근방에 생기기 때문에 특히 억제할 필요가 있다. 그러나, IDT 전극에서 저음속영역에서의 막두께를 두껍게 하는 구성에서는 저차 횡모드에 의한 스퓨리어스가 생기기 쉬워지는 경우가 있는 것이 새롭게 분명해졌다.
본 발명은, 본 발명자들의 검토에 의해 새롭게 분명해진 과제를 해결하는 것이다. 본 발명의 목적은 횡모드에 의한 스퓨리어스를 억제할 수 있는, 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는, 압전체층과, 상기 압전체층을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 높은 고음속 부재층을 가지고, 상기 압전체층이 상기 고음속 부재층 상에 직접적으로 또는 간접적으로 적층되어 있는, 압전성 기판과, 상기 압전성 기판 상에 마련되어 있는 IDT 전극을 포함하며, 상기 압전체층이 탄탈산리튬으로 이루어지고, 상기 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 접속되어 있으면서, 상기 복수개의 제1 전극지와 서로 맞물려 있는 복수개의 제2 전극지를 가지고, 탄성파 전파 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향에 직교하는 방향을 제2 방향으로 했을 때에, 상기 제1 전극지와 상기 제2 전극지가 상기 제1 방향에서 서로 겹쳐 있는 부분이 교차영역이며, 상기 교차영역이, 상기 제2 방향에서의 중앙 측에 위치하고 있는 중앙영역과, 상기 중앙영역의 상기 제1 버스바 측에 배치되어 있으면서 상기 중앙영역에서의 음속보다 음속이 낮은 제1 저음속영역과, 상기 중앙영역의 상기 제2 버스바 측에 배치되어 있으면서 상기 중앙영역에서의 음속보다 음속이 낮은 제2 저음속영역을 가지고, 상기 제1 저음속영역 및 상기 제2 저음속영역이, 상기 제1 전극지 상 및 상기 제2 전극지 상에 질량부가막이 마련됨으로써 구성되어 있으며, 상기 IDT 전극은 상기 중앙영역에서의 음속보다 음속이 높은 제1 고음속영역 및 제2 고음속영역을 가지고, 상기 제1 저음속영역이 상기 중앙영역과 상기 제1 고음속영역 사이에 위치하고 있고, 상기 제2 저음속영역이 상기 중앙영역과 상기 제2 고음속영역 사이에 위치하고 있으며, 상기 IDT 전극의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장에 의해 규격화된 막두께를 파장 규격화 막두께(%)로 했을 때에, 상기 질량부가막의 상기 파장 규격화 막두께와, 상기 질량부가막의 밀도(g/㎤)의 곱이 13.4631 이하이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 어느 특정 국면에서는 상기 질량부가막의 재료 및 상기 질량부가막의 상기 파장 규격화 막두께의 상한값의 조합이 하기 표 1에 나타내는 조합이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 질량부가막이 금속으로 이루어진다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는, 상기 질량부가막이 Pt로 이루어지고, 상기 질량부가막의 상기 파장 규격화 막두께가 0.55% 이하이다. 이 경우에는, 3차 횡모드의 실효결합계수(Keff)를 큰 폭으로 작게 하는 것이 가능해져 있는 것을 알 수 있다. 따라서 3차 횡모드에 의한 스퓨리어스를 한층 더 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 질량부가막이 산화물로 이루어진다. 이 경우에는 질량부가막과 IDT 전극 사이에서 상호 확산이 생기기 어렵다. 따라서, IDT 전극이 열화(劣化)되기 어렵다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 고음속 부재층과 상기 압전체층 사이에, 상기 압전체층을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 음속이 낮은 저음속막이 마련되어 있다. 이 경우에는 압전체층 측에 탄성파 에너지를 효과적으로 가둘 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 지지 기판을 더 포함하고, 상기 고음속 부재층이 상기 지지 기판과 상기 저음속막 사이에 마련된 고음속막이다. 이 경우에는 압전체층 측에 탄성파 에너지를 효과적으로 가둘 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 고음속 부재층이 지지 기판이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 압전체층의 상기 파장 규격화 막두께가 350% 이하이다. 이 경우에는 Q특성을 효과적으로 개선할 수 있다.
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 의하면, 횡모드에 의한 스퓨리어스를 억제할 수 있는, 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 모식적 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에서의 IDT 전극의 제2 전극지의 선단 부근을 나타내는 모식적 확대 정면 단면도이다.
도 4는 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 1.1%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.9%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.8%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.7%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.6%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.4%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.3%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.2%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 압전성 기판이 제1 실시형태의 구성을 가지는 경우 및 참고예의 구성을 가지는 경우에서의, Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께(Tpt)와, 모든 횡모드의 실효결합계수(Keff)가 0.1% 이하가 되는 저음속영역의 폭 범위의 넓이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께와 리턴 로스(return loss)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14는 질량부가막에 이용되는 재료, 규격화 음속 및 규격화 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께와 3차 횡모드 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16은 압전체층의 파장 규격화 막두께와 Q특성의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제1 실시형태의 제1 변형예에 따른 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제1 실시형태의 제2 변형예에서의 IDT 전극의 제2 전극지 부근을 나타내는 모식적 확대 정면 단면도이다.
도 19는 고주파 프론트 엔드 회로를 가지는 통신 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 모식적 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에서의 IDT 전극의 제2 전극지의 선단 부근을 나타내는 모식적 확대 정면 단면도이다.
도 4는 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 1.1%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.9%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.8%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.7%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.6%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.4%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.3%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.2%인 경우에서의 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 압전성 기판이 제1 실시형태의 구성을 가지는 경우 및 참고예의 구성을 가지는 경우에서의, Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께(Tpt)와, 모든 횡모드의 실효결합계수(Keff)가 0.1% 이하가 되는 저음속영역의 폭 범위의 넓이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께와 리턴 로스(return loss)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14는 질량부가막에 이용되는 재료, 규격화 음속 및 규격화 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께와 3차 횡모드 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16은 압전체층의 파장 규격화 막두께와 Q특성의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제1 실시형태의 제1 변형예에 따른 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제1 실시형태의 제2 변형예에서의 IDT 전극의 제2 전극지 부근을 나타내는 모식적 확대 정면 단면도이다.
도 19는 고주파 프론트 엔드 회로를 가지는 통신 장치의 구성도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써 본 발명을 분명히 한다.
한편, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이고, 다른 실시형태 간에 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
탄성파 장치(1)는 압전성 기판(2)을 가진다. 압전성 기판(2)은 지지 기판(3), 저음속막(4) 및 압전체층(5)이 이 순서로 적층된 적층체이다. 압전체층(5) 상에는 IDT 전극(Inter Digital Transducer)(6)이 마련되어 있다. IDT 전극(6)에 교류 전압을 인가함으로써 탄성파가 여진된다. IDT 전극(6)의 탄성파 전파 방향 양측에는 반사기(17) 및 반사기(18)가 마련되어 있다. 본 실시형태에서는 탄성파 장치(1)는 탄성파 공진자이다.
압전체층(5)은 탄탈산리튬(LiTaO3)으로 이루어진다. 압전체층(5)의 오일러 각(φ, θ, ψ)은 특히 한정되지 않지만, 본 실시형태에서는 오일러 각(0°, 50°, 0°)이다.
저음속막(4)은 압전체층(5)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 음속이 낮은 막이다. 저음속막(4)은 본 실시형태에서는 산화규소로 이루어진다. 산화규소는 SiOx에 의해 나타내지고, 탄성파 장치(1)에서의 저음속막(4)은 SiO2로 이루어진다. 한편, 저음속막(4)은 SiO2에 한정되지 않고, x가 2 이외의 정수인 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(3)은 본 실시형태에서는 압전체층(5)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 음속이 높은 고음속 부재층이다. 보다 구체적으로는, 지지 기판(3)은 실리콘(Si)으로 이루어진다. 한편, 고음속 부재층으로서의 지지 기판(3)은 예를 들면, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 산질화규소, 규소, DLC막, 실리콘, 사파이어, 탄탈산리튬, 니오브산리튬, 수정 등의 압전체, 알루미나, 지르코니아, 코디에라이트, 멀라이트, 스테아타이트, 포스테라이트 등의 각종 세라믹, 다이아몬드, 마그네시아, 또는 상기 각 재료를 주성분으로 하는 재료, 상기 각 재료의 혼합물을 주성분으로 하는 재료중 어느 하나로 이루어져 있어도 된다. 고음속 부재층의 재료는 상대적으로 고음속인 재료이면 된다.
본 실시형태에서는 고음속 부재층 상에 저음속막(4)을 통해 간접적으로 압전체층(5)이 적층되어 있다. 한편, 고음속 부재층 상에 직접적으로 압전체층(5)이 적층되어 있어도 된다.
IDT 전극(6)은 Al로 이루어진다. 한편, IDT 전극(6)의 재료는 상기에 한정되지 않는다. IDT 전극(6)은 단층의 금속막으로 이루어져 있어도 되고, 복수개의 금속층이 적층된 적층 금속막으로 이루어져 있어도 된다. 본 실시형태에서는 반사기(17) 및 반사기(18)도 IDT 전극(6)과 동일한 재료로 이루어진다.
탄성파 장치(1)는 고음속 부재층으로서의 지지 기판(3), 저음속막(4) 및 압전체층(5)이 이 순서로 적층된 적층체인 압전성 기판(2)을 가지기 때문에 탄성파 에너지를 압전체층(5) 측에 효과적으로 가둘 수 있다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 모식적 평면도이다. 도 3은 제1 실시형태에서의 IDT 전극의 제2 전극지의 선단 부근을 나타내는 모식적 확대 정면 단면도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, IDT 전극(6)은 서로 대향하는 제1 버스바(7a) 및 제2 버스바(8a)를 가진다. IDT 전극(6)은 제1 버스바(7a)에 일단이 접속되어 있는, 복수개의 제1 전극지(7b)를 가진다. 더욱이 IDT 전극(6)은 제2 버스바(8a)에 일단이 접속되어 있는, 복수개의 제2 전극지(8b)를 가진다. 복수개의 제1 전극지(7b)와 복수개의 제2 전극지(8b)는 서로 맞물려 있다.
여기서 탄성파 전파 방향을 제1 방향(x)으로 하고, 제1 방향(x)에 직교하는 방향을 제2 방향(y)으로 한다. IDT 전극(6)에서 제1 전극지(7b)와 제2 전극지(8b)가 제1 방향(x)에서 서로 겹쳐있는 부분은 교차영역(A)이다. 교차영역(A)은 제2 방향(y)에서의 중앙 측에 위치하고 있는 중앙영역(B)을 가진다.
교차영역(A)은 중앙영역(B)의 제1 버스바(7a) 측에 배치되어 있는 제1 에지(edge)영역(C1)과, 중앙영역(B)의 제2 버스바(8a) 측에 배치되어 있는 제2 에지영역(C2)을 가진다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 에지영역(C1)에서 제1 전극지(7b) 및 제2 전극지(8b) 상에 질량부가막(9)이 마련되어 있다. 도 2로 되돌아가, 본 실시형태에서는 복수개의 제1 전극지(7b) 상 및 복수개의 제2 전극지(8b) 상에 질량부가막(9)이 마련됨으로써, 제1 에지영역(C1)에서, 중앙영역(B)에서의 음속보다도 음속이 낮게 되어 있다. 그로 인해 제1 저음속영역이 구성되어 있다. 마찬가지로 제2 에지영역(C2)에서도, 중앙영역(B)에서의 음속보다도 음속이 낮은 제2 저음속영역이 구성되어 있다. 여기서 중앙영역(B)에서의 음속을 V1로 하고, 제1 저음속영역 및 제2 저음속영역에서의 음속을 V2로 했을 때에 V2＜V1이다.
한편, 제1 에지영역(C1)에서는, 예를 들면 복수개의 제1 전극지(7b) 상 및 복수개의 제2 전극지(8b) 상 중 한쪽에 질량부가막(9)이 마련되어 있어도 된다. 마찬가지로, 제2 에지영역(C2)에서, 예를 들면 복수개의 제1 전극지(7b) 상 및 복수개의 제2 전극지(8b) 상 중 한쪽에 질량부가막(9)이 마련되어 있어도 된다.
한편, 본 실시형태에서는 질량부가막(9)은 Pt로 이루어진다.
IDT 전극(6)은 제1 에지영역(C1)의, 제2 방향(y)에서의 외측에 배치되어 있는 제1 외측영역(D1)을 가진다. 더욱이 IDT 전극(6)은 제2 에지영역(C2)의 제2 방향(y)에서의 외측에 배치되어 있는 제2 외측영역(D2)을 가진다. 제1 에지영역(C1)은 중앙영역(B)과 제1 외측영역(D1) 사이에 위치하고 있다. 제2 에지영역(C2)은 중앙영역(B)과 제2 외측영역(D2) 사이에 위치하고 있다. 본 실시형태에서는 제1 외측영역(D1)은 제1 에지영역(C1)과 제1 버스바(7a) 사이에 위치하고 있다. 제2 외측영역(D2)은 제2 에지영역(C2)과 제2 버스바(8a) 사이에 위치하고 있다.
제1 외측영역(D1)에서는 제1 전극지(7b) 및 제2 전극지(8b) 중 제1 전극지(7b)만이 마련되어 있다. 제2 외측영역(D2)에서는 제1 전극지(7b) 및 제2 전극지(8b) 중 제2 전극지(8b)만이 마련되어 있다. 그로 인해 중앙영역(B)에서의 음속보다도 제1 외측영역(D1) 및 제2 외측영역(D2)에서의 음속이 높게 되어 있다. 제1 외측영역(D1) 및 제2 외측영역(D2)에서의 탄성파의 음속을 V3으로 했을 때에 V1＜V3이다. 이와 같이, 제1 외측영역(D1)에서 제1 고음속영역이 마련되어 있고, 제2 외측영역(D2)에서 제2 고음속영역이 마련되어 있다.
각 음속의 관계는 V2＜V1＜V3으로 되어 있다. 상기와 같은 각 음속의 관계를 도 2에 나타낸다. 한편, 도 2에서의 좌측을 향함에 따라 음속이 높은 것을 나타낸다.
IDT 전극(6)에서는 제2 방향(y)에서 중앙영역(B), 제1 저음속영역 및 제1 고음속영역이 이 순서로 배치되어 있다. 마찬가지로, 제2 방향(y)에서 중앙영역(B), 제2 저음속영역 및 제2 고음속영역이 이 순서로 배치되어 있다. 이와 같이, 탄성파 장치(1)는 피스톤모드를 이용하고 있고, 횡모드에 의한 스퓨리어스를 억제할 수 있다.
도 1에는 나타내고 있지 않지만, IDT 전극(6) 및 질량부가막(9)을 덮도록 압전체층(5) 상에 보호막이 마련되어 있어도 된다.
본 실시형태의 탄성파 장치(1)는 고음속 부재층으로서의 지지 기판(3)과 압전체층(5)을 가지는 압전성 기판(2)과, 압전성 기판(2) 상에 마련되어 있는 IDT 전극(6)을 포함하고, 압전체층(5)이 탄탈산리튬으로 이루어지며, IDT 전극(6)에서, 중앙영역(B)에서의 음속보다 음속이 낮은 제1 저음속영역과, 중앙영역(B)에서의 음속보다 음속이 낮은 제2 저음속영역이 마련되어 있고, 제1 저음속영역 및 제2 저음속영역이, 제1 전극지(7b) 상 및 제2 전극지(8b) 상에 질량부가막(9)이 마련됨으로써 구성되어 있으며, IDT 전극(6)에서, 중앙영역(B)에서의 음속보다 음속이 높은 제1 고음속영역과, 제2 고음속영역이 마련되어 있고, 질량부가막(9)의 막두께가 IDT 전극(6)의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장에 의해 규격화된 파장 규격화 막두께와, 질량부가막(9)의 밀도의 곱이 13.4631 이하라는 구성을 가진다. 그로 인해 횡모드에 의한 스퓨리어스를 효과적으로 억제할 수 있다. 이를 이하에서 설명한다.
질량부가막의 막두께 그리고 제1 저음속영역 및 제2 저음속영역의 폭을 각각 변화시켜 복수개의 탄성파 장치를 제작했다. 여기서 제1 저음속영역 및 제2 저음속영역의 폭이란, 제1 저음속영역 및 제2 저음속영역의 제2 방향을 따르는 치수이다. 한편, 질량부가막의 막두께 이외에서는 각각의 탄성파 장치는 제1 실시형태와 동일한 구성을 가진다. 상기 복수개의 탄성파 장치에서, 횡모드의 실효결합계수(Keff)를 각각 구했다. 여기서 횡모드의 실효결합계수(Keff)가 0.1%를 초과하는 경우에는 횡모드에 의한 스퓨리어스가 커지고, 탄성파 장치의 필터 특성 등이 열화된다. 따라서 횡모드의 실효결합계수(Keff)는 0.1% 이하로 하는 것이 바람직하다.
각 탄성파 장치에서 제1 저음속영역 및 제2 저음속영역의 폭은 동일하다고 되어 있기 때문에, 하기의 도 4~도 11에서는 제1 저음속영역 및 제2 저음속영역을 합쳐서 저음속영역으로 나타내고 있다. 여기서, 전극지 피치에 의해 규정되는 파장을 λ로 한다. 저음속영역의 폭은 파장(λ)의 파장비(比)로 나타낸다.
도 4는 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 1.1%인 경우에서의, 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 5는 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.9%인 경우에서의, 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 6은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.8%인 경우에서의, 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 7은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.7%인 경우에서의, 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 8은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.6%인 경우에서의, 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 9는 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.4%인 경우에서의, 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 10은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.3%인 경우에서의, 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 11은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께가 0.2%인 경우에서의, 저음속영역의 폭과 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4~도 11에서는 ２차 이상의 횡모드의 실효결합계수(Keff)를 나타낸다. 본 명세서에서는, 3차 이하의 횡모드를 저차 횡모드로 한다. 여기서 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께를 TPt로 한다. 각각의 파장 규격화 막두께(Tpt)를 도 4~도 11에 기재한다. 여기서 짝수차 횡모드는 IDT 전극 내에서 전기적으로 상쇄되므로 여진되지 않는다고 하는 경우도 있다. 그러나 실제로는 IDT 전극이 제조 시의 치수 편차에 따라서는 완전히 대칭인 구조가 되어 있지 않은 경우도 있다. 이와 같은 경우에는 짝수차 횡모드는 완전히 상쇄되지 않고 여진된다고 생각되기 때문에, 본 발명에서는 짝수차 횡모드의 실효결합계수(Keff)도 억제하는 대상으로 했다.
도 4에 나타내는 바와 같이, Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께(Tpt)가 1.1%인 경우에는 실효결합계수(Keff)를 최소로 할 수 있는 저음속영역의 폭이 0.14λ로 매우 작은 값이 되었다. 더욱이 저음속영역의 폭이 0.14λ로부터 변화한 경우에 2차와 3차 등의 저차 횡모드의 실효결합계수(Keff)가 급격하게 커지고, 저음속영역의 폭이 0.1389λ 이상, 0.1407λ 이하인 범위에서만 실효결합계수(Keff)가 0.1% 이하가 되는 것을 알 수 있었다. 이와 같이, 실효결합계수(Keff)가 0.1% 이하가 되는 저음속영역의 폭 범위의 넓이는 0.0018λ로 매우 좁았다. 여기서, 상술한 바와 같이 횡모드의 실효결합계수(Keff)가 0.1%를 초과하는 경우에는 횡모드에 의한 스퓨리어스가 커지고, 탄성파 장치의 필터 특성 등이 열화된다. 도 4에 나타내는 경우에는 저음속영역의 폭의 변화에 대한, 2차와 3차 등의 저차 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 변화가 크기 때문에 제조 공정에서의 편차의 영향을 받기 쉽고, 횡모드에 의한 스퓨리어스를 충분히 억제하는 것은 곤란하다.
다음으로 도 5에 나타내는 TPt가 0.9%인 경우, 도 6에 나타내는 TPt가 0.8%인 경우, 도 7에 나타내는 TPt가 0.7%인 경우, 도 8에 나타내는 TPt가 0.6%인 경우와 같이, 질량부가막의 파장 규격화 막두께(Tpt)가 얇아질수록, 실효결합계수(Keff)를 최소로 할 수 있는 저음속영역의 폭이 각각 0.182λ, 0.212λ, 0.249λ, 0.298λ로 넓어졌다. 더욱이 도 9에 나타내는 TPt가 0.4%인 경우, 도 10에 나타내는 TPt가 0.3%인 경우, 도 11에 나타내는 TPt가 0.2%인 경우와 같이, 질량부가막의 파장 규격화 막두께(Tpt)가 더 얇아짐에 따라 실효결합계수(Keff)를 최소로 할 수 있는 저음속영역의 폭이 각각 0.47λ, 0.645λ, 1.043λ로 더 넓어졌다. 또한, 실효결합계수(Keff)를 0.1% 이하로 억제할 수 있는 저음속영역의 폭 범위의 넓이도, TPt가 0.9%인 경우에는 0.0025λ, TPt가 0.8%인 경우에는 0.0029λ, TPt가 0.7%인 경우에는 0.0038λ, TPt가 0.6%인 경우에는 0.005λ, TPt가 0.4%인 경우에는 0.00915λ, TPt가 0.3%인 경우에는 0.0148λ로 넓어졌다.
도 4부터 도 11에서 나타낸 저음속영역의 폭 범위의 넓이에 대해, 도 12에 TPt에 대한 경향으로서 나타낸다. 한편, 도 12에서는 압전성 기판이 압전체층만으로 이루어지는 경우의 참고예의 결과를 함께 나타낸다.
도 12는 압전성 기판이 제1 실시형태의 구성을 가지는 경우 및 참고예의 구성을 가지는 경우에서의, Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께(Tpt)와, 모든 횡모드의 실효결합계수(Keff)가 0.1% 이하가 되는 저음속영역의 폭 범위의 넓이의 관계를 나타내는 도면이다. 도 12에서 흑색의 원형 플롯은 압전성 기판이 제1 실시형태의 구성을 가지는 경우의 결과를 나타낸다. 백색의 원형 플롯은 상기 참고예로서 압전성 기판이 압전체층만으로 이루어지는 경우의 결과를 나타낸다.
참고예에서 나타내는 바와 같이, 압전성 기판이 압전체층만으로 이루어지는 경우, 질량부가막의 파장 규격화 막두께(Tpt)와 상관없이 모든 횡모드의 실효결합계수(Keff)가 0.1% 이하가 되는 저음속영역의 폭 범위의 넓이는 넓은 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 과제는 압전성 기판이 압전체층 및 고음속 부재층이 적층된 구성을 가지는 경우에 고유의 과제이다.
압전성 기판이 제1 실시형태의 구성을 가지는 경우에는, Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.63% 이하인 경우, 모든 횡모드의 실효결합계수(Keff)가 0.1% 이하가 되는 저음속영역의 폭 범위의 넓이를 0.004λ 이상으로 넓게 하는 것이 가능해져 있다. 더욱이 도 12 중의 파선으로 나타내는 바와 같이, 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.63% 이하인 경우, 0.63%를 초과하는 경우보다도 파장 규격화 막두께(Tpt)에 대한 상기 범위의 넓이의 기울기가 큰 것을 알 수 있다. 따라서, 질량부가막의 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.63% 이하인 경우, 파장 규격화 막두께(Tpt)를 얇게 하는 정도가 작더라도, 상기 범위의 넓이를 큰 폭으로 넓게 할 수 있다. 여기서, 질량부가막의 밀도와 파장 규격화 막두께(Tpt) 0.63%의 곱은 21.37g/㎤×0.63%=13.4631이다. 따라서, 질량부가막이 Pt로 이루어지는 경우에는 질량부가막의 밀도와 파장 규격화 막두께(Tpt)의 곱이 13.4631 이하인 경우에서 횡모드에 의한 스퓨리어스를 효과적으로 억제할 수 있다.
하기의 도 13에서 스퓨리어스의 억제 효과를 보다 구체적으로 나타낸다. Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께를 변화시켜, 리턴 로스를 측정했다. 한편, 저음속영역의 폭의 편차를 고려하여, 2차 횡모드의 실효결합계수(Keff)가 극소값(極小値)이 되는 저음속영역의 폭보다도, 0.005λ 좁은 저음속영역의 폭에서, 각각 리턴 로스를 측정했다. 질량부가막의 파장 규격화 막두께(Tpt)는 0.33%, 0.56%, 0.67% 및 0.78%로 했다. 리턴 로스를 측정했을 때의 실효결합계수(Keff)는 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.33%인 경우, 0.01%이다. 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.56%인 경우, 0.042%이다. 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.67%인 경우, 0.12%이다. 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.78%인 경우, 0.2%이다.
도 13은 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께와 리턴 로스의 관계를 나타내는 도면이다. 도 13에서 실선은 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.33%인 경우의 결과를 나타낸다. 파선은 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.56%인 경우의 결과를 나타낸다. 일점쇄선은 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.67%인 경우의 결과를 나타낸다. 이점쇄선은 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.78%인 경우의 결과를 나타낸다.
도 13에 나타내는 바와 같이, Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.67% 및 0.78%이고, 실효결합계수(Keff)가 0.1%를 초과하고 있는 경우에는, 큰 스퓨리어스가 생겨 있는 것을 알 수 있다. 이에 반해 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.63% 이하인 0.33% 및 0.56%이고, 횡모드의 실효결합계수(Keff)가 0.1% 이하인 경우에는 스퓨리어스를 효과적으로 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
한편, 횡모드의 실효결합계수(Keff)는 규격화 음속 및 규격화 비대역에 의해 정해지는 것이 알려져 있다. 한편, 본 명세서에서 규격화 음속이란, 질량부가막이 마련되어 있지 않은 경우의 음속에 의해 규격화된 음속이다. 규격화 비대역이란, 질량부가막이 마련되어 있지 않은 경우의 비대역에 의해 규격화된 비대역이다. 제1 실시형태의 구성을 가지는 탄성파 장치에서 규격화 음속과 규격화 비대역의 관계를 구했다. 마찬가지로, 질량부가막이 Pt 이외의 재료로 이루어지는 점 이외에는 제1 실시형태와 동일한 구성을 가지는 탄성파 장치에서 규격화 음속과 규격화 비대역의 관계를 구했다. 한편, 질량부가막의 재료는 각각 Pt, Au, Ta, Cu, Al, 산화탄탈, 산화게르마늄, 산화규소 및 산화알루미늄으로 했다.
도 14는 질량부가막에 이용되는 재료, 규격화 음속 및 규격화 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 규격화 음속과 규격화 비대역의 관계는 질량부가막의 재료에 거의 의존하고 있지 않은 것을 알 수 있다. 따라서, 질량부가막의 재료에 관계없이, 횡모드의 실효결합계수(Keff)는 거의 동일한 값이 된다. 여기서 규격화 음속은 질량부가막에 의해 IDT 전극에 부가하는 질량에 의해 정해진다. 따라서, 질량부가막의 재료에 관계없이, 질량부가막의 밀도와 파장 규격화 막두께의 곱을 13.4631 이하로 함으로써 횡모드에 의한 스퓨리어스를 효과적으로 억제할 수 있다.
하기의 표 2에서, 질량부가막(9)의 밀도와 파장 규격화 막두께의 곱이 13.4631 이하가 되는, 질량부가막(9)의 재료 및 파장 규격화 막두께의 구체적인 조합의 예를 나타낸다.
질량부가막(9)의 재료 및 파장 규격화 막두께의 조합이 표 2에 나타내는 조합인 경우에는 제1 실시형태와 마찬가지로 횡모드에 의한 스퓨리어스를 효과적으로 억제할 수 있다.
예를 들면, 질량부가막(9)이 Pt나 Au와 같은 밀도가 높은 재료로 이루어지는 경우에는, 질량부가막(9)의 파장 규격화 막두께를 얇게 해도, 제1 저음속영역 및 제2 저음속영역을 알맞게 구성할 수 있다. 따라서, IDT 전극(6) 및 질량부가막(9)을 덮도록 압전체층(5) 상에 보호막을 마련하는 경우에는, 질량부가막(9)의 파장 규격화 막두께를 얇게 함으로써 질량부가막(9)을 보호막에 의해 알맞게 덮을 수 있다. 따라서 탄성파 장치(1)의 신뢰성을 높일 수 있다.
한편, 질량부가막(9)의 밀도와 파장 규격화 막두께의 곱은 13.4631 이하로 할 때에 질량부가막(9)이 Al이나 Ti와 같은 밀도가 낮은 재료로 이루어지는 경우에는, 질량부가막(9)의 파장 규격화 막두께를 두껍게 할 수 있다. 따라서 파장 규격화 막두께에 대한 파장 규격화 막두께의 편차의 비율을 상대적으로 작게 할 수 있다. 따라서, 횡모드의 편차를 억제할 수 있다.
한편, 제1 실시형태에서는 질량부가막(9)은 단층의 금속막으로 이루어지지만, 질량부가막(9)은 본 발명의 효과를 해치지 않을 정도의 막두께의 확산방지층이나 밀착층 등을 가지고 있어도 된다.
도 15는 Pt로 이루어지는 질량부가막의 파장 규격화 막두께와, 3차 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 최소값의 관계를 나타내는 도면이다. 한편, 도 15에서의 3차 횡모드의 실효결합계수(Keff)의 최소값이란, 그 질량부가막의 막두께에서 가장 3차 횡모드의 실효결합계수(Keff)가 작아지는 저음속영역의 폭에서의 횡모드의 실효결합계수(Keff)이다.
상술한 바와 같이, 저차 횡모드에 의한 스퓨리어스는 메인모드의 공진주파수 부근에 생기는 경향이 있고, 저차 횡모드에 의한 스퓨리어스를 억제하는 것은 특히 중요하다. 여기서, 질량부가막이 Pt로 이루어지는 경우에 파장 규격화 막두께(Tpt)는 0.55% 이하인 것이 바람직하다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.55% 이하에서는, 파장 규격화 막두께(Tpt)가 0.55%를 초과하는 경우보다도, 3차 횡모드의 실효결합계수(Keff)를 큰 폭으로 작게 하는 것이 가능해져 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 3차 횡모드에 의한 스퓨리어스를 한층 더 억제할 수 있다.
여기서, 도 1에 나타내는 제1 실시형태와 같은 적층구조를 가지는 경우, 압전체층(6)은 압전박막이고, 통상의 압전기판을 이용한 탄성파 장치에서의 압전기판보다도 얇다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 압전체층(6)의 파장 규격화 막두께가 350%보다 두꺼운 경우, Q특성은 열화된다. 따라서, 압전체층(6)의 파장 규격화 막두께는 350% 이하로 하는 것이 바람직하다. 그로 인해 Q특성을 효과적으로 개선할 수 있다.
또한, 상기 적층구조를 가지는 경우, 저음속막(4)의 파장 규격화 막두께는 200% 이하인 것이 바람직하다. 저음속막(4)의 파장 규격화 막두께를 200% 이하로 함으로써 막 응력(膜應力)을 저감할 수 있고, 그 결과 웨이퍼(wafer)의 휘어짐을 저감하는 것이 가능해져 양품률의 향상 및 특성의 안정화가 가능해진다. 또한, 저음속막(4)의 막두께가 10%~50%의 범위 내이면, 후술하는 제1 변형예에서의 고음속막의 재질의 여하에 상관없이 전기기계 결합계수는 거의 바뀌지 않는다는 효과도 있다.
이하에서, 제1 실시형태의 제1 변형예 및 제2 변형예를 나타낸다. 제1 변형예 및 제2 변형예에서도 제1 실시형태와 마찬가지로 횡모드에 의한 스퓨리어스를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 17은 제1 실시형태의 제1 변형예에 따른 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
본 변형예는 압전성 기판(22)의 고음속 부재층이 지지 기판(23)과 저음속막(4) 사이에 마련된 고음속막(24)인 점에서 제1 실시형태와 다르다. 상기의 점 이외에는 본 변형예의 탄성파 장치는 제1 실시형태의 탄성파 장치(1)와 동일한 구성을 가진다. 본 변형예에서는 지지 기판(23)의 재료는 고음속 부재층으로서의 재료에는 한정되지 않는다.
고음속막(24)은 예를 들면, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 산질화규소, 규소, DLC막, 실리콘, 사파이어, 탄탈산리튬, 니오브산리튬, 수정 등의 압전체, 알루미나, 지르코니아, 코디에라이트, 멀라이트, 스테아타이트, 포스테라이트 등의 각종 세라믹, 다이아몬드, 마그네시아, 또는 상기 각 재료를 주성분으로 하는 재료, 상기 각 재료의 혼합물을 주성분으로 하는 재료중 어느 하나로 이루어진다. 한편, 고음속막(24)의 재료는 상대적으로 고음속인 재료이면 된다.
본 변형예에서도 탄성파 장치가 고음속막(24), 저음속막(4) 및 압전체층(5)이 이 순서로 적층된 적층체인 압전성 기판(22)을 가지기 때문에 탄성파 에너지를 압전체층(5) 측에 효과적으로 가둘 수 있다.
도 18은 제1 실시형태의 제2 변형예에서의 IDT 전극의 제2 전극지 부근을 나타내는 모식적 확대 정면 단면도이다.
본 변형예는 질량부가막(39)이 산화물 등의 절연체로 이루어지는 점 및 질량부가막(39)이 압전체층(5) 상에 연장되어 있는 점에서 제1 실시형태와 다르다. 보다 구체적으로는 질량부가막(39)은 제1 저음속영역 및 제2 저음속영역에서 복수개의 제1 전극지(7b) 상 및 복수개의 제2 전극지(8b) 상에 연장되는 띠 모양의 형상을 가진다. 상기의 점 이외에는 본 변형예의 탄성파 장치는 제1 실시형태의 탄성파 장치와 동일한 구성을 가진다.
질량부가막(39)이 절연체로 이루어지기 때문에 질량부가막(39)과 IDT 전극(6) 사이에서 상호 확산이 생기기 어렵다. 따라서 IDT 전극(6)이 열화되기 어렵다.
본 변형예에서는 띠 모양의 질량부가막(39)을 제1 에지영역(Ca) 및 제2 에지영역(Cb)에 각각 적어도 하나씩 마련되면 되기 때문에, 제1 저음속영역 및 제2 저음속영역을 용이하게 구성할 수 있다. 한편, 제1 실시형태와 마찬가지로 질량부가막(39)은 하나씩의 제1 전극지(7b) 상 또는 제2 전극지(8b) 상에 마련되어 있어도 되고 압전체층(5) 상에 연장되어 있지 않아도 된다.
상기 각 실시형태의 탄성파 장치는 고주파 프론트 엔드 회로의 듀플렉서 등으로 이용할 수 있다. 이 예를 하기에서 설명한다.
도 19는 통신 장치 및 고주파 프론트 엔드 회로의 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 파워앰프 회로(234a, 234b, 244a, 244b)를 포함한다. 한편, 도 19의 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 장치는 듀플렉서(201A, 201B)이어도 되고, 필터(211, 212, 221, 222)이어도 된다.
더욱이, 상기 탄성파 장치는 예를 들면 3개의 필터의 안테나 단자가 공통화된 트리플렉서나 6개의 필터의 안테나 단자가 공통화된 헥사플렉서 등, 3개 이상의 필터를 포함하는 멀티플렉서에 대해서도 적용할 수 있다.
즉, 상기 탄성파 장치는 탄성파 공진자, 필터, 듀플렉서, 3개 이상의 필터를 포함하는 멀티플렉서를 포함한다. 그리고, 상기 멀티플렉서는 송신 필터 및 수신 필터의 쌍방을 포함하는 구성에 한정되지 않고, 송신 필터만 또는 수신 필터만을 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)로 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)로 출력하는 수신 증폭 회로이다.
파워앰프 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. 파워앰프 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 컨버전(down-conversion) 등에 의해 신호 처리하고, 상기 신호 처리하여 생성된 수신 신호를 출력한다. 또한, RF 신호 처리 회로(203)는 입력된 송신 신호를 업 컨버전(up-conversion) 등에 의해 신호 처리하고, 상기 신호 처리하여 생성된 고주파 송신 신호를 파워앰프 회로(234a, 234b, 244a, 244b)로 출력한다. RF 신호 처리 회로(203)는 예를 들면 RFIC이다. 한편, 통신 장치는 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 상기 듀플렉서(201A, 201B)를 대신하여, 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 파워앰프 회로(234a, 234b, 244a, 244b)를 통하지 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, 3개 이상의 필터를 포함하는 멀티플렉서 등을 포함함으로써 횡모드에 의한 스퓨리어스를 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 따른 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 대해 실시형태 및 그 변형예를 들어 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시형태 및 변형예에서의 임의의 구성 요소를 조합하여서 실현되는 다른 실시형태나, 상기 실시형태에 대해 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, 멀티 밴드 시스템에 적용할 수 있는 멀티플렉서, 프론트 엔드 회로 및 통신 장치로서 휴대전화기 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.
1: 탄성파 장치 2: 압전성 기판
3: 지지 기판 4: 저음속막
5: 압전체층 6: IDT 전극
7a: 제1 버스바 7b: 제1 전극지
8a: 제2 버스바 8b: 제2 전극지
9: 질량부가막 17, 18: 반사기
22: 압전성 기판 23: 지지 기판
24: 고음속막 39: 질량부가막
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: 파워앰프 회로 240: 통신 장치
244a, 244b: 파워앰프 회로
3: 지지 기판 4: 저음속막
5: 압전체층 6: IDT 전극
7a: 제1 버스바 7b: 제1 전극지
8a: 제2 버스바 8b: 제2 전극지
9: 질량부가막 17, 18: 반사기
22: 압전성 기판 23: 지지 기판
24: 고음속막 39: 질량부가막
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: 파워앰프 회로 240: 통신 장치
244a, 244b: 파워앰프 회로
Claims (11)
- 압전체층과, 상기 압전체층을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 높은 고음속 부재층을 가지고, 상기 압전체층이 상기 고음속 부재층 상에 직접적으로 또는 간접적으로 적층되어 있는 압전성 기판과,
상기 압전성 기판 상에 마련되어 있는 IDT 전극을 포함하며,
상기 압전체층이 탄탈산리튬으로 이루어지고,
상기 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 접속되어 있으면서 상기 복수개의 제1 전극지와 서로 맞물려 있는 복수개의 제2 전극지를 가지고,
탄성파 전파 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향에 직교하는 방향을 제2 방향으로 했을 때에, 상기 제1 전극지와 상기 제2 전극지가 상기 제1 방향에서 서로 겹쳐있는 부분이 교차영역이며,
상기 교차영역이, 상기 제2 방향에서의 중앙 측에 위치하고 있는 중앙영역과, 상기 중앙영역의 상기 제1 버스바 측에 배치되어 있으면서 상기 중앙영역에서의 음속보다 음속이 낮은 제1 저음속영역과, 상기 중앙영역의 상기 제2 버스바 측에 배치되어 있으면서 상기 중앙영역에서의 음속보다 음속이 낮은 제2 저음속영역을 가지고,
상기 제1 저음속영역 및 상기 제2 저음속영역이, 상기 제1 전극지 상 및 상기 제2 전극지 상에 질량부가막이 마련됨으로써 구성되어 있으며,
상기 IDT 전극은 상기 중앙영역에서의 음속보다 음속이 높은 제1 고음속영역 및 제2 고음속영역을 가지고,
상기 제1 저음속영역이 상기 중앙영역과 상기 제1 고음속영역 사이에 위치하고 있고,
상기 제2 저음속영역이 상기 중앙영역과 상기 제2 고음속영역 사이에 위치하고 있으며,
상기 IDT 전극의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장에 의해 규격화된 막두께를 파장 규격화 막두께(%)로 했을 때에, 상기 질량부가막의 상기 파장 규격화 막두께와, 상기 질량부가막의 밀도(g/㎤)의 곱이 13.4631 이하인 탄성파 장치. - 제1항에 있어서,
상기 질량부가막의 재료 및 상기 질량부가막의 상기 파장 규격화 막두께의 상한값의 조합이 하기의 표 1에 나타내는 조합인 탄성파 장치.
[표 1]
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 질량부가막이 금속으로 이루어지는 탄성파 장치. - 제3항에 있어서,
상기 질량부가막이 Pt로 이루어지고, 상기 질량부가막의 상기 파장 규격화 막두께가 0.55% 이하인 탄성파 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 질량부가막이 산화물로 이루어지는 탄성파 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고음속 부재층과 상기 압전체층 사이에 상기 압전체층을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 음속이 낮은 저음속막이 마련되어 있는 탄성파 장치. - 제6항에 있어서,
지지 기판을 더 포함하고,
상기 고음속 부재층이, 상기 지지 기판과 상기 저음속막 사이에 마련된 고음속막인 탄성파 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고음속 부재층이 지지 기판인 탄성파 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 압전체층의 상기 파장 규격화 막두께가 350% 이하인 탄성파 장치. - 제1항 또는 제2항에 기재된 탄성파 장치와,
파워앰프를 포함하는 고주파 프론트 엔드 회로. - 제10항에 기재된 고주파 프론트 엔드 회로와,
RF 신호 처리 회로를 포함하는 통신 장치.
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