KR20190101463A - 탄성파 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

소형화하면서 생산성을 높일 수 있는 탄성파 장치를 제공한다.
탄성파 장치(10)는 압전기판(2)(압전성을 가지는 기판)과, 압전기판(2) 상에서 구성되어 있고, 제1 통과대역을 가지는 제1 대역통과형 필터(1A)(제1 필터)와, 압전기판(2) 상에서 구성되어 있으면서, 제1 통과대역보다도 고역 측에 위치하는 제2 통과대역을 가지는 제2 대역통과형 필터(1B)(제2 필터)를 포함한다. 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B)가 각각 IDT 전극을 포함하는 공진자를 가지며, 모든 IDT 전극의 듀티비의 평균값을 제1 전체 평균 듀티비로 하고, 제2 필터의 모든 IDT 전극의 듀티비의 평균값을 제2 전체 평균 듀티비로 했을 때에, 제1 전체 평균 듀티비가 제2 전체 평균 듀티비보다 크다.

Description

탄성파 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 탄성파 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 휴대전화기 등에서, 통신대역이 상이한 복수개의 고주파 필터를 포함한 탄성표면파 장치로서 듀플렉서나 듀얼 필터가 이용되고 있다. 하기의 특허문헌 1에는 탄성파 장치의 일례로서 듀플렉서가 기재되어 있다. 보다 구체적으로는 동일한 압전기판 상에서, 중심주파수가 상대적으로 높은 고역(高域) 측에 통과대역을 가지는 고역 측 필터와, 중심주파수가 상대적으로 낮은 저역(低域) 측에 통과대역을 가지는 저역 측 필터를 포함한 탄성표면파 장치로서의 듀플렉서가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2003-289234호
최근에는 탄성파 장치의 한층 더한 소형화가 요구되고 있다. 그러나 종래의 탄성파 장치에서는 공진기의 탄성파 전파 방향에서의 사이즈가 칩 사이즈를 결정하기 때문에, 일정한 특성을 유지하려고 하면 칩 사이즈가 커져, 충분하게 소형화할 수 없었다. 한편, 한정된 칩 사이즈에서 필터가 구성되는 경우에는 삽입 손실 등의 특성이 열화(劣化)된다는 문제도 있었다.
본 발명의 목적은 소형화하면서 생산성을 높일 수 있는 탄성파 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 하나의 양태에서는 압전성을 가지는 기판과, 상기 압전성을 가지는 기판 상에서 구성되어 있고, 제1 통과대역을 가지는 제1 필터와, 상기 압전성을 가지는 기판 상에서 구성되어 있으면서, 상기 제1 통과대역보다도 고역 측에 위치하는 제2 통과대역을 가지는 제2 필터를 포함하고, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터가 각각 IDT 전극을 포함하는 공진자를 가지며, 상기 제1 필터의 모든 상기 IDT 전극의 듀티비의 평균값을 제1 전체 평균 듀티비로 하고, 상기 제2 필터의 모든 상기 IDT 전극의 듀티비의 평균값을 제2 전체 평균 듀티비로 했을 때에, 상기 제1 전체 평균 듀티비가 상기 제2 전체 평균 듀티비보다 크다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 양태에서는 압전성을 가지는 기판과, 상기 압전성을 가지는 기판 상에서 구성되어 있고, 제1 통과대역을 가지는 제1 필터와, 상기 압전성을 가지는 기판 상에서 구성되어 있으면서, 상기 제1 통과대역보다도 고역 측에 위치하는 제2 통과대역을 가지는 제2 필터를 포함하고, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터가 각각 IDT 전극을 포함하는 공진자를 가지며, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터에서의 상기 공진자 중 상기 IDT 전극의 평균 듀티비가 가장 큰 공진자가, 상기 제1 필터에서의 탄성파 전파 방향을 따르는 길이가 가장 긴 공진자이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 어느 특정 국면에서는 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터의 상기 공진자 중 상기 IDT 전극의 평균 듀티비가 가장 작은 공진자를 상기 제2 필터가 가진다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 제1 통과대역의 고역 측 단부(端部)와 상기 제2 통과대역의 저역 측 단부의 주파수차가, 상기 제1 통과대역의 대역폭 및 상기 제2 통과대역의 대역폭 중 좁은 쪽의 대역폭 이상이다. 이 경우에는 제1 통과대역은 제2 통과대역보다도 한층 더 저역 측의 대역이 되고, 공진자의 탄성파 전파 방향을 따르는 길이가 길어지는 경향이 있다. 본 발명은 이와 같은 경우에 특히 알맞으며, 탄성파 장치를 효과적으로 소형화할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 제1 통과대역과 상기 제2 통과대역이 상이한 통신 밴드의 통과대역이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 제1 통과대역과 상기 제2 통과대역이 동일한 통신 밴드의 통과대역이며, 듀플렉서이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 제1 필터의 상기 IDT 전극의 막 두께와 상기 제2 필터의 상기 IDT 전극의 막 두께가 동일하다. 이 경우에는 제1 필터와 제2 필터의 IDT 전극이 동시에 형성되어 있다. 이와 같이, 하나의 공정에서 IDT 전극을 형성할 수 있기 때문에 생산성을 한층 높일 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 탄성파 장치의 실장에 이용되는 복수개의 범프가 더 포함되어 있고, 상기 탄성파 장치의 탄성파 전파 방향을 따르는 중심선 및 탄성파 전파 방향에 직교하는 방향을 따르는 중심선 중 적어도 한쪽에 대하여 상기 복수개의 범프가 선대칭으로 배치되어 있다. 이 경우에는 탄성파 장치에서, 실장기판 등에 접합되는 부분인 범프 배치의 대칭성을 높일 수 있다. 그로써, 탄성파 장치가 실장기판 등에 접합될 때, 실장기판 등에 응력이 가해진 경우에 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 따라서, 탄성파 장치를 실장기판 등에 한층 더 확실하게 접합할 수 있고, 탄성파 장치가 실장된 모듈이 파손되기 어렵다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 제조 방법의 하나의 양태에서는 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치의 제조 방법으로서, 상기 압전성을 가지는 기판을 준비하는 공정과, 상기 압전성을 가지는 기판 상에, 상기 제1 필터의 상기 IDT 전극 및 상기 제2 필터의 상기 IDT 전극을 동시에 형성하는 공정을 포함하고, 상기 IDT 전극을 형성하는 공정에서, 상기 제1 전체 평균 듀티비가 상기 제2 전체 평균 듀티비보다 커지도록 상기 IDT 전극을 형성한다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 제조 방법의 다른 양태에서는 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치의 제조 방법으로서, 상기 압전성을 가지는 기판을 준비하는 공정과, 상기 압전성을 가지는 기판 상에, 상기 제1 필터의 상기 IDT 전극 및 상기 제2 필터의 상기 IDT 전극을 동시에 형성하는 공정을 포함하고, 상기 IDT 전극을 형성하는 공정에서, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터에서의 상기 공진자 중 상기 IDT 전극의 평균 듀티비가 가장 큰 공진자가, 상기 제1 필터에서의 탄성파 전파 방향을 따르는 길이가 가장 긴 공진자가 되도록 상기 IDT 전극을 형성한다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 제조 방법의 어느 특정 국면에서는 상기 IDT 전극을 형성하는 공정에서, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터의 상기 공진자 중 상기 IDT 전극의 평균 듀티비가 가장 작은 공진자를 상기 제2 필터가 가지도록 상기 IDT 전극을 형성한다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 제조 방법의 또 다른 특정 국면에서는 상기 제1 필터의 상기 IDT 전극의 막 두께와 상기 제2 필터의 상기 IDT 전극의 막 두께가 동일하다.
본 발명에 따른 탄성파 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 소형화하면서 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 회로 구성을 나타내는 약도적 평면도이다.
도 3은 도 2 중의 I-I선을 따르는 약도적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에서의 제1 대역통과형 필터의 안테나 단자에 가장 가깝게 위치하는 탄성파 공진자의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에서의 제1 대역통과형 필터의 종결합 공진자형 탄성파 필터의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 6(a)~도 6(d)는 본 발명의 제1 실시형태의 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한, 도 2 중의 I-I선을 따르는 부분에 상당하는 약도적 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 전극구조를 나타내는 약도적 평면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써, 본 발명을 분명하게 한다.
한편, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 상이한 실시형태 간에 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 회로도이다.
본 실시형태의 탄성파 장치(10)는 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B)를 가지는 듀얼 필터이다. 제1 대역통과형 필터(1A)는 제1 통과대역을 가진다. 제2 대역통과형 필터(1B)는 제1 통과대역보다도 고역 측에 위치하는 제2 통과대역을 가진다. 본 실시형태에서는 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B)는 수신 필터이다.
보다 구체적으로는 제1 통과대역은 Band20의 수신대역이고, 791㎒ 이상, 821㎒ 이하이다. 제2 통과대역은 Band8의 수신대역이고, 925㎒ 이상, 960㎒ 이하이다. 탄성파 장치(10)에서는 제1 통과대역과 제2 통과대역은 상이한 통신 밴드의 통과대역이다. 한편, 제1 통과대역 및 제2 통과대역은 상기에 한정되지 않고, 제2 통과대역이 제1 통과대역의 고역 측에 위치하고 있으면 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 탄성파 장치(10)는 안테나에 접속되는 안테나 단자(3)를 가진다. 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B)는 안테나 단자(3)에 공통 접속되어 있다. 탄성파 장치(10)는 제1 대역통과형 필터(1A)에 접속되어 있는 제1 신호 단자(4) 및 제2 대역통과형 필터(1B)에 접속되어 있는 제2 신호 단자(5)를 가진다.
제1 대역통과형 필터(1A)는 안테나 단자(3)와 제1 신호 단자(4) 사이에 접속되어 있는 종결합 공진자형 탄성파 필터(6A)를 가진다. 안테나 단자(3)와 종결합 공진자형 탄성파 필터(6A) 사이에는 탄성파 공진자(S1) 및 탄성파 공진자(S2)가 서로 직렬로 접속되어 있다. 탄성파 공진자(S1)와 탄성파 공진자(S2) 사이의 접속점과 그라운드 전위 사이에는 탄성파 공진자(P1)가 접속되어 있다. 탄성파 공진자(S1), 탄성파 공진자(S2) 및 탄성파 공진자(P1)는 특성 조정용 탄성파 공진자이다.
한편, 제2 대역통과형 필터(1B)는 안테나 단자(3)와 제2 신호 단자(5) 사이에 접속되어 있는 종결합 공진자형 탄성파 필터(6B)를 가진다. 안테나 단자(3)와 종결합 공진자형 탄성파 필터(6B) 사이에는 탄성파 공진자(S11)가 접속되어 있다. 탄성파 공진자(S11)와 종결합 공진자형 탄성파 필터(6B) 사이의 접속점과 그라운드 전위 사이에는 탄성파 공진자(P11)가 접속되어 있다. 탄성파 공진자(S11) 및 탄성파 공진자(P11)는 특성 조정용 탄성파 공진자이다.
이와 같이, 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B)는 복수개의 공진자를 가지는 필터이다. 여기서, 본 명세서에서, 공진자는 탄성파 공진자 및 종결합 공진자형 탄성파 필터를 포함하는 것으로 한다.
이하에서, 본 실시형태의 보다 구체적인 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 회로 구성을 나타내는 약도적 평면도이다. 도 2에서는 각 공진자를 직사각형에 2개의 대각선을 더한 약도에 의해 나타낸다.
탄성파 장치(10)는 압전성을 가지는 기판으로서의 압전기판(2)을 가진다. 압전기판(2)은 직사각형판의 형상을 가진다. 압전기판(2)은 예를 들면, LiNbO3이나 LiTaO3 등의 압전 단결정이나 적절한 압전 세라믹스로 이루어진다. 한편, 압전성을 가지는 기판으로서, 지지기판 상에 압전막이 적층된 압전성 기판이 이용되어도 된다. 상기 압전막으로서, 상기 압전 단결정 등을 적절히 이용할 수 있다.
압전기판(2) 상에서, 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B)가 구성되어 있다. 압전기판(2) 상에는 복수개의 그라운드 단자(7)가 마련되어 있다. 복수개의 그라운드 단자(7)는 그라운드 전위에 접속된다. 본 실시형태에서는 탄성파 공진자(P1) 및 탄성파 공진자(P11)는 동일한 그라운드 단자(7)에 접속되어 있다. 한편, 탄성파 공진자(P1) 및 탄성파 공진자(P11)는 동일한 그라운드 단자(7)에는 접속되어 있지 않아도 되고, 상이한 그라운드 단자에 접속되어 있어도 된다.
도 3은 도 2 중의 I-I선을 따르는 약도적 단면도이다.
탄성파 장치(10)는 WLP(Wafer Level Package) 구조의 탄성파 장치이다. 압전기판(2) 상에 탄성파 공진자(S2), 탄성파 공진자(S11) 및 다른 각 공진자를 둘러싸도록 지지 부재(18)가 마련되어 있다. 지지 부재(18)는 각 공진자를 둘러싸고 있는 개구부(18a)를 가진다. 지지 부재(18)는 예를 들면 수지 등으로 이루어진다.
지지 부재(18)의 개구부(18a)를 덮도록, 지지 부재(18) 상에 커버 부재(19)가 마련되어 있다. 지지 부재(18)는 안테나 단자(3), 제1 신호 단자, 제2 신호 단자 및 각 그라운드 단자(7)를 덮고 있다. 각 공진자는 압전기판(2), 지지 부재(18) 및 커버 부재(19)에 의해 둘러싸인 중공 공간 내에 배치되어 있다.
지지 부재(18) 및 커버 부재(19)를 관통하도록 비아 홀(via hole)(11)이 마련되어 있다. 비아 홀(11) 내에 비아 전극(8)이 마련되어 있다. 비아 전극(8)은 일단(一端)이 각 단자에 접속하도록 마련되어 있다. 비아 전극(8)의 타단(他端)에 접합하도록 범프(9)가 마련되어 있다. 범프(9)는 탄성파 장치(10)의 실장에 이용된다. 한편, 탄성파 장치(10)는 각 공진자에 전기적으로 접속되어 있지 않은 범프(9)를 가지고 있어도 된다. 도 2에서는 지지 부재(18)를 파선에 의해 나타내고, 범프(9)를 일점쇄선에 의해 나타내고 있다.
탄성파 장치(10)는 범프(9)에 의해 실장기판 등에 접합되고 실장된다. 본 실시형태에서는 각 공진자는 각 단자, 비아 전극(8) 및 범프(9)를 통해 외부에 전기적으로 접속된다. 한편, 탄성파 장치(10)는 WLP 구조에는 한정되지 않고, 예를 들면 CSP(Chip Size Package) 구조 등이어도 된다.
도 4는 제1 실시형태에서의 제1 대역통과형 필터의, 안테나 단자에 가장 가깝게 위치하는 탄성파 공진자의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
탄성파 공진자(S1)는 압전기판 상에 마련되어 있는 IDT 전극(12)을 가진다. IDT 전극(12)은 서로 대향하는 제1 버스바(busbar)(13a) 및 제2 버스바(14a)를 가진다. IDT 전극(12)은 제1 버스바(13a)에 일단이 접속되어 있는 복수개의 제1 전극지(13b)를 가진다. 더욱이, IDT 전극(12)은 제2 버스바(14a)에 일단이 접속되어 있는 복수개의 제2 전극지(14b)를 가진다. 복수개의 제1 전극지(13b)와 복수개의 제2 전극지(14b)는 서로 맞물려 있다.
IDT 전극(12)에 교류 전압을 인가하면, 탄성파가 여진(勵振)된다. IDT 전극(12)의 탄성파 전파 방향 양측에 반사기(15a) 및 반사기(15b)가 배치되어 있다. 이로써, 탄성파 공진자(S1)가 구성되어 있다. 마찬가지로, 탄성파 장치(10)에서의 다른 탄성파 공진자도 각각 IDT 전극 및 반사기를 가진다.
도 5는 제1 실시형태에서의 제1 대역통과형 필터의 종결합 공진자형 탄성파 필터의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
종결합 공진자형 탄성파 필터(6A)는 압전기판 상에 마련되어 있는 IDT 전극(16a), IDT 전극(16b), IDT 전극(16c), IDT 전극(16d) 및 IDT 전극(16e)을 가진다. 상기 5개의 IDT 전극(16a~16e)의 탄성파 전파 방향 양측에 반사기(17a) 및 반사기(17b)가 배치되어 있다. 마찬가지로, 도 1에 나타낸 제2 대역통과형 필터(1B)에서의 종결합 공진자형 탄성파 필터(6B)도 5개의 IDT 전극 및 2개의 반사기를 가진다. 한편, 종결합 공진자형 탄성파 필터(6A) 및 종결합 공진자형 탄성파 필터(6B)가 가지는 IDT 전극의 개수는 상기에 한정되지 않고, 예를 들면 3개 등이어도 된다.
본 실시형태에서는 제1 대역통과형 필터(1A)의 각 IDT 전극의 막 두께와 제2 대역통과형 필터(1B)의 각 IDT 전극의 막 두께는 동일하다. 한편, 본 명세서에서, 막 두께가 동일하다고 되어 있는 경우, 필터 특성을 열화시키지 않을 정도의 오차를 포함하고 있어도 된다.
여기서, 도 1에 나타내는 각 공진자의 IDT 전극의 평균 듀티비는 이하와 같다. 탄성파 공진자(S1); 0.6. 탄성파 공진자(S2); 0.6. 탄성파 공진자(P1); 0.6. 종결합 공진자형 탄성파 필터(6A); 0.65. 탄성파 공진자(S11); 0.4. 탄성파 공진자(P11); 0.4. 종결합 공진자형 탄성파 필터(6B); 0.5.
한편, 하나의 공진자의 평균 듀티비를 Ad, 상기 공진자에서의 IDT 전극의 모든 제1 전극지 및 제2 전극지의 폭의 합계를 Sf, IDT 전극의 탄성파 전파 방향을 따르는 치수를 WI로 한다. 이때, 평균 듀티비 Ad는 Ad=Sf/WI에 의해 산출할 수 있다. 본 명세서에서 제1 전극지 및 제2 전극지의 폭이란, 제1 전극지 및 제2 전극지의 탄성파 전파 방향을 따르는 치수이다.
한편, 제1 대역통과형 필터(1A)의 모든 IDT 전극의 듀티비의 평균값을 제1 전체 평균 듀티비로 했을 때, 제1 전체 평균 듀티비는 0.614이다. 제2 대역통과형 필터(1B)의 모든 IDT 전극의 듀티비의 평균값을 제2 전체 평균 듀티비로 했을 때, 제2 전체 평균 듀티비는 0.427이다.
한편, 제1 전체 평균 듀티비를 TA1, 제1 대역통과형 필터(1A)의 모든 공진자의 평균 듀티비 Ad의 합계를 SA1, 제1 대역통과형 필터(1A)의 모든 공진자의 개수를 N1로 한다. 이때, 제1 전체 평균 듀티비 TA1은 TA1=SA1/N1에 의해 산출할 수 있다. 마찬가지로, 제2 전체 평균 듀티비를 TA2, 제2 대역통과형 필터(1B)의 모든 공진자의 평균 듀티비 Ad의 합계를 SA2, 제2 대역통과형 필터(1B)의 모든 공진자의 개수를 N2로 한다. 이때, 제2 전체 평균 듀티비 TA2는 TA2=SA2/N2에 의해 산출할 수 있다.
제1 대역통과형 필터(1A)의 상기 각 평균 듀티비 및 제1 전체 평균 듀티비를 하기의 표 1에 나타낸다. 제2 대역통과형 필터(1B)의 상기 각 평균 듀티비 및 제2 전체 평균 듀티비를 하기의 표 2에 나타낸다. 한편, 각 공진자에서의 IDT 전극의 전극지의 합계 개수도 하기의 표 1 및 표 2에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
종래에서는 대역통과형 필터에서, 통과대역이 저역 측에 위치할수록 이용하는 탄성파의 파장이 길어지기 때문에 IDT 전극의 전극지 피치가 넓어지는 경향이 있었다. 그 때문에, 공진자의 탄성파 전파 방향을 따르는 길이가 길어지고, 탄성파 장치에서 공진자가 차지하는 면적이 커지는 경향이 있었다.
본 명세서에서 음속(V)이란, 탄성파 전파 방향에서의 전파 속도를 말한다. 주파수(f)란, 통과대역에서의 주파수를 말한다. 전극지 피치(λ/2)란, 각 IDT 전극의 전극지 피치를 말한다. 본 발명에서는 V=fλ의 식에 적용시킨 경우, 평균 듀티비가 큼으로써, 음속(V)이 낮아진다. 따라서, 통과대역의 주파수(f)가 일정한 경우, 평균 듀티비의 값이 크고, 음속(V)의 값이 작아짐으로써, IDT 전극의 전극지 피치(λ/2)를 좁게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서의 탄성파 장치(10)는 듀얼 필터이며, 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B)를 가진다. 제1 대역통과형 필터(1A)에서의 음속(V1)은 V1=f1(제1 대역통과형 필터(1A)에서의 주파수)×λ1(제1 대역통과형 필터(1A)에서의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장)로 산출할 수 있다. 제2 대역통과형 필터(1B)에서의 음속(V2)은 V2=f2(제2 대역통과형 필터(1B)에서의 주파수)×λ2(제2 대역통과형 필터(1B)에서의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장)로 산출할 수 있다. 본 실시형태에서는 제2 통과대역이 제1 통과대역보다도 고역 측에 위치하기 때문에, 음속(V1, V2)이 일정한 경우, f1은 f2보다도 낮아지고, λ1은 λ2보다도 커진다. 즉, 제1 대역통과형 필터(1A)에서의 공진자 쪽이, 탄성파 전파 방향을 따르는 길이가 길어지고, 탄성파 장치에서 차지하는 면적이 커진다. 본 실시형태에서는 평균 듀티비가 가장 큰 공진자를 듀얼 필터에서 탄성파 전파 방향을 따르는 길이가 긴 제1 대역통과형 필터(1A)에 이용함으로써, 보다 소형화가 필요한 공진자를 소형화할 수 있다.
본 실시형태에서는 제2 통과대역이 제1 통과대역보다 고역 측에 위치하면서, 제1 전체 평균 듀티비가 제2 전체 평균 듀티비보다 크다. 그로써, 제1 대역통과형 필터(1A)의 공진자에서 음속(V1)을 낮게 할 수 있고, 각 IDT 전극의 전극지 피치(λ/2)를 좁게 할 수 있다. 따라서, 탄성파 장치(10)를 효과적으로 소형화할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B)의 공진자 중 IDT 전극의 평균 듀티비가 가장 큰 공진자가, 제1 대역통과형 필터(1A)에서의 탄성파 전파 방향을 따르는 길이가 가장 긴 공진자이다. 보다 구체적으로는, 저역 측에 위치하는 제1 통과대역을 가지는 제1 대역통과형 필터(1A)가 평균 듀티비가 가장 큰 공진자인 종결합 공진자형 탄성파 필터(6A)를 가진다.
본 실시형태에서는 제1 대역통과형 필터(1A)에서의 공진자에서, 종결합 공진자형 탄성파 필터(6A)의 면적이 가장 크다. 이와 같이, 제1 대역통과형 필터(1A)에서, 가장 면적이 큰 공진자의 평균 듀티비가 최대인 것이 바람직하다. 그로써, 탄성파 장치(10)를 한층 더 효과적으로 소형화할 수 있다.
더욱이, 본 실시형태에서는 고역 측에 위치하는 제2 통과대역을 가지는 제2 대역통과형 필터(1B)가, 평균 듀티비가 가장 작은 공진자인 탄성파 공진자(S11) 및 탄성파 공진자(P11)를 가진다. 따라서, 통과대역이 저역 측에 위치하는 제1 대역통과형 필터(1A)가, 평균 듀티비가 가장 작은 공진자를 가지지 않는다. 이로써, 제1 대역통과형 필터(1A)의 모든 공진자에서 음속을 낮게 할 수 있고, 각 IDT 전극의 전극지 피치(λ/2)를 좁게 할 수 있다. 탄성파 전파 방향을 따르는 길이가 긴 제1 대역통과형 필터(1A)에서, 각 IDT 전극의 전극지 피치(λ/2)를 좁게 할 수 있기 때문에 탄성파 장치(10)를 효과적으로 소형화할 수 있다.
한편, 탄성파 장치(10)는 종결합 공진자형 탄성파 필터(6A)의 평균 듀티비보다도 평균 듀티비가 작은 공진자를 가지는 것이 바람직하다. 종결합 공진자형 탄성파 필터(6A)의 평균 듀티비가 가장 큰 것이 보다 바람직하다. 그로써, 종결합 공진자형 탄성파 필터(6A)의 전극지 피치(λ/2)를 좁게 할 수 있기 때문에, 소형화하면서, IDT 전극의 전극지의 합계 개수를 많게 할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 IDT 전극의 개수를 늘릴 수도 있다. 여기서, 탄성파 전파 방향에서 보았을 때에, IDT 전극의 서로 이웃하는 전극지끼리가 겹쳐 있는 영역을 교차 영역으로 한다. 탄성파 전파 방향에 직교하는 방향을 따르는 교차 영역의 치수를 교차폭으로 한다. 상기한 바와 같이, 종결합 공진자형 탄성파 필터(6A)에서 전극지의 합계 개수를 많게 할 수 있기 때문에, 특성을 열화시키지 않고, IDT 전극의 교차폭을 작게 할 수 있다. 이로써, IDT 전극의 전극지의 전기저항을 낮게 할 수 있고, 삽입 손실을 작게 할 수 있다.
한편, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 탄성파 공진자(S2) 및 탄성파 공진자(P1)가 마련되어 있는 부분이, 제1 대역통과형 필터(1A)에서의, 탄성파 전파 방향을 따르는 압전기판(2)의 길이에 대하여 공진자가 차지하는 길이의 비율이 가장 큰 부분이다. 탄성파 장치(10)는 탄성파 공진자(S2) 및 탄성파 공진자(P1) 중 적어도 한쪽의 평균 듀티비보다도 평균 듀티비가 작은 공진자를 가지는 것이 바람직하다. 그로써, 탄성파 장치(10)를 효과적으로 소형화할 수 있다.
본 실시형태에서는 제1 통과대역의 고역 측 단부의 주파수는 821㎒이고, 제2 통과대역의 저역 측 단부의 주파수는 925㎒이며, 양자의 주파수차는 104㎒이다. 제1 통과대역의 대역폭 및 상기 제2 통과대역의 대역폭 중 좁은 쪽의 대역폭은 30㎒이다. 이와 같이, 제1 통과대역의 고역 측 단부와 제2 통과대역의 저역 측 단부의 주파수차는 제1 통과대역의 대역폭 및 상기 제2 통과대역의 대역폭 중 좁은 쪽의 대역폭 이상인 것이 바람직하다. 이 경우에는 제1 통과대역은 제2 통과대역보다도 더 저역 측의 대역이 되고, 공진자의 탄성파 전파 방향을 따르는 길이가 길어지는 경향이 있다. 본 발명은 이와 같은 경우에 특히 알맞으며, 탄성파 장치를 효과적으로 소형화할 수 있다.
본 실시형태에서는 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B)는 수신 필터이다. 한편, 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B) 중 적어도 한쪽이 송신 필터이어도 된다. 탄성파 장치(10)는 제1 통과대역 및 제2 통과대역이 동일한 통신 밴드의 통과대역인 듀플렉서이어도 된다.
이하에서, 본 실시형태의 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 나타낸다.
도 6(a)~도 6(d)는 제1 실시형태의 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한, 도 2 중의 I-I선을 따르는 부분에 상당하는 약도적 단면도이다. 한편, 도 6(a)~도 6(d)에서는 각 공진자를 직사각형에 2개의 대각선을 더한 약도에 의해 나타낸다.
도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 압전기판(2)을 준비한다. 다음으로, 압전기판(2) 상에 복수개의 IDT 전극 및 반사기, 안테나 단자(3) 및 그라운드 단자(7)를 포함하는 복수개의 단자 그리고 배선을 형성한다. 복수개의 IDT 전극, 반사기 및 단자 그리고 배선은 예를 들면 스퍼터링(sputtering)법이나 증착법 등에 의해 형성할 수 있다.
이때, 이하의 구성 중 적어도 하나의 구성을 가지도록, 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B)의 IDT 전극을 동시에 형성하는 것이 바람직하다. 1) 제2 대역통과형 필터(1B)의 제2 통과대역이 제1 대역통과형 필터(1A)의 제1 통과대역보다 고역 측에 위치하면서, 제1 전체 평균 듀티비가 제2 전체 평균 듀티비보다 큰 구성. 2) 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B)의 공진자 중 IDT 전극의 평균 듀티비가 가장 큰 공진자가, 제1 대역통과형 필터(1A)에서의 탄성파 전파 방향을 따르는 길이가 가장 긴 공진자인 구성. 더 바람직하게는 상기 구성에 더해 이하의 구성을 가지도록, 상기 복수개의 IDT 전극을 동시에 형성하는 것이 바람직하다. 3) 제2 대역통과형 필터(1B)가 평균 듀티비가 가장 작은 공진자를 가지는 구성. 제2 대역통과형 필터(1B)의 제2 통과대역은 고역 측에 위치하기 때문에 IDT 전극의 전극지 피치는 좁아지지만, 본 실시형태에서는 상기 IDT 전극의 듀티비는 작다. 그로써, 제1 대역통과형 필터(1A)의 IDT 전극과 동시에 제2 대역통과형 필터(1B)의 IDT 전극을 형성해도 IDT 전극의 형성 불량이 생기기 어렵다. 따라서, 한층 더 소형화할 수 있으면서, 생산성을 효과적으로 높일 수 있다.
본 실시형태에서는 상기 1)~3)의 모든 구성을 가지도록, 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(1B)의 IDT 전극을 동시에 형성한다. 이 경우에는 한층 더 효과적으로 소형화할 수 있으면서, 생산성을 효과적으로 높일 수 있다.
다음으로, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 압전기판(2) 상에 각 공진자를 둘러싸도록, 개구부(18a)를 가지는 지지 부재(18)를 형성한다. 지지 부재(18)는 안테나 단자(3), 그라운드 단자(7)를 포함하는 복수개의 단자를 덮도록 형성한다. 지지 부재(18)는 예를 들면, 포토리소그래피법 등에 의해 형성할 수 있다. 다음으로, 지지 부재(18)의 개구부(18a)를 덮도록, 지지 부재(18) 상에 커버 부재(19)를 마련한다.
다음으로, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 지지 부재(18) 및 커버 부재(19)를 관통하도록 복수개의 비아 홀(11)을 형성한다. 비아 홀(11)은 예를 들면 레이저광의 조사나 절삭 가공 등에 의해 마련할 수 있다.
다음으로, 도 6(d)에 나타내는 바와 같이, 비아 홀(11) 내에 예를 들면 전해 도금법 등에 의해, 비아 전극(8)을 형성한다. 각 비아 전극(8)은 일단이 안테나 단자(3) 및 그라운드 단자(7)를 포함하는 각 단자에 접속하도록 형성한다. 다음으로, 비아 전극(8)의 타단에 접합하도록 범프(9)를 마련한다.
도 7은 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 전극구조를 나타내는 약도적 평면도이다.
본 실시형태는 제1 대역통과형 필터(1A)와 제2 대역통과형 필터(21B)의 배치 및 제2 대역통과형 필터(21B)의 회로 구성이 제1 실시형태와 다르다. 이에 따라, 범프(9)의 배치도 제1 실시형태와 다르다. 상기의 점 이외에는 탄성파 장치(20)는 제1 실시형태의 탄성파 장치(10)와 동일한 구성을 가진다.
한편, 평면에서 보았을 때, 압전기판(2)은 직사각형의 형상을 가진다. 압전기판(2)의 평면에서 보았을 때의 바깥둘레 가장자리의 4개의 변 중 2개의 변은 탄성파 전파 방향으로 평행하게 연장되어 있다. 상기 4개의 변 중 다른 2개의 변은 탄성파 전파 방향에 직교하는 방향으로 연장되어 있다. 도 7 중의 이점쇄선 중 한쪽은 탄성파 장치(20)의, 탄성파 전파 방향을 따르는 중심선(X)이다. 도 7 중의 이점쇄선 중 다른 쪽은 탄성파 장치(20)의, 탄성파 전파 방향에 직교하는 방향을 따르는 중심선(Y)이다. 한편, 압전기판(2)의 바깥둘레 가장자리에서의 변이 연장되는 방향은 상기에 한정되지 않는다.
본 실시형태에서는 제1 대역통과형 필터(1A) 및 제2 대역통과형 필터(21B)는 탄성파 전파 방향으로 나란하게 배치되어 있다. 제2 대역통과형 필터(21B)는 안테나 단자(3)와 제2 신호 단자(5) 사이에 접속되어 있는 종결합 공진자형 탄성파 필터(26B)를 가진다. 안테나 단자(3)와 종결합 공진자형 탄성파 필터(26B) 사이에는 탄성파 공진자(S21) 및 탄성파 공진자(S22)가 서로 직렬로 접속되어 있다. 탄성파 공진자(S21)와 탄성파 공진자(S22) 사이의 접속점과 그라운드 전위 사이에는 탄성파 공진자(P21)가 접속되어 있다. 제2 대역통과형 필터(21B)의 통과대역은 제1 실시형태와 마찬가지로 Band8의 수신대역이다.
제2 대역통과형 필터(21B)의 각 공진자의 각 평균 듀티비 및 제2 전체 평균 듀티비를 하기의 표 3에 나타낸다. 한편, 각 공진자에서의 IDT 전극의 전극지의 합계 개수도 하기의 표 3에 나타낸다.
Figure pct00003
탄성파 장치(20)는 제1 실시형태와 마찬가지로, 상기 1)~3)의 구성을 가진다. 그로써, 제2 통과대역보다도 저역 측에 위치하는 제1 통과대역을 가지는 제1 대역통과형 필터(1A)에서의 각 공진자의 탄성파 전파 방향을 따르는 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서, 탄성파 장치(20)를 한층 더 소형화할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 탄성파 전파 방향을 따르는 중심선(X)에 대하여 복수개의 범프(9)가 선대칭으로 배치되어 있으면서, 탄성파 전파 방향에 직교하는 방향을 따르는 중심선(Y)에 대하여 복수개의 범프(9)가 선대칭으로 배치되어 있다. 이로써, 탄성파 장치(20)에서, 실장기판 등에 접합되는 부분인 범프(9)의 배치 대칭성을 높일 수 있다. 따라서, 탄성파 장치(20)나 실장기판 등에 응력이 가해진 경우에 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 따라서, 탄성파 장치(20)를 실장기판 등에 한층 더 확실하게 접합할 수 있고, 탄성파 장치(20)가 실장된 모듈이 파손되기 어렵다.
상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는 각 공진자의 탄성파 전파 방향을 따르는 길이를 짧게 할 수 있기 때문에 전극의 배치 자유도를 효과적으로 높일 수 있다. 그로써, 소형화하면서, 복수개의 범프(9)를 중심선(X) 및 중심선(Y)에 대하여 선대칭으로 배치할 수 있다.
한편, 중심선(X) 및 중심선(Y) 중 적어도 한쪽에서, 복수개의 범프(9) 중 적어도 일부가 선대칭으로 배치되어 있으면 된다. 이 경우에도 응력을 분산시킬 수 있다.
제1 실시형태 및 제2 실시형태에서는 본 발명의 제1 필터 및 제2 필터가 밴드패스 필터인 예를 나타냈는데, 이에 한정되지 않는다. 제1 필터 및 제2 필터는 예를 들면 로우패스 필터나 하이패스 필터이어도 된다.
1A, 1B: 제1, 제2 대역통과형 필터
2: 압전기판
3: 안테나 단자
4, 5: 제1, 제2 신호 단자
6A, 6B: 종결합 공진자형 탄성파 필터
7: 그라운드 단자
8: 비아 전극
9: 범프
10: 탄성파 장치
11: 비아 홀
12: IDT 전극
13a: 제1 버스바
13b: 제1 전극지
14a: 제2 버스바
14b: 제2 전극지
15a, 15b: 반사기
16a~16e: IDT 전극
17a, 17b: 반사기
18: 지지 부재
18a: 개구부
19: 커버 부재
20: 탄성파 장치
21B: 제2 대역통과형 필터
26B: 종결합 공진자형 탄성파 필터
P1, P11, P21, S1, S2, S11, S21, S22: 탄성파 공진자

Claims (12)

  1. 압전성을 가지는 기판과,
    상기 압전성을 가지는 기판 상에서 구성되어 있고, 제1 통과대역을 가지는 제1 필터와,
    상기 압전성을 가지는 기판 상에서 구성되어 있으면서, 상기 제1 통과대역보다도 고역(高域) 측에 위치하는 제2 통과대역을 가지는 제2 필터를 포함하고,
    상기 제1 필터 및 상기 제2 필터가 각각 IDT 전극을 포함하는 공진자를 가지며,
    상기 제1 필터의 모든 상기 IDT 전극의 듀티비의 평균값을 제1 전체 평균 듀티비로 하고, 상기 제2 필터의 모든 상기 IDT 전극의 듀티비의 평균값을 제2 전체 평균 듀티비로 했을 때에, 상기 제1 전체 평균 듀티비가 상기 제2 전체 평균 듀티비보다 큰, 탄성파 장치.
  2. 압전성을 가지는 기판과,
    상기 압전성을 가지는 기판 상에서 구성되어 있고, 제1 통과대역을 가지는 제1 필터와,
    상기 압전성을 가지는 기판 상에서 구성되어 있으면서, 상기 제1 통과대역보다도 고역 측에 위치하는 제2 통과대역을 가지는 제2 필터를 포함하고,
    상기 제1 필터 및 상기 제2 필터가 각각 IDT 전극을 포함하는 공진자를 가지며,
    상기 제1 필터 및 상기 제2 필터에서의 상기 공진자 중 상기 IDT 전극의 평균 듀티비가 가장 큰 공진자가 상기 제1 필터에서의 탄성파 전파 방향을 따르는 길이가 가장 긴 공진자인, 탄성파 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 필터 및 상기 제2 필터의 상기 공진자 중 상기 IDT 전극의 평균 듀티비가 가장 작은 공진자를 상기 제2 필터가 가지는, 탄성파 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 통과대역의 고역 측 단부와 상기 제2 통과대역의 저역(低域) 측 단부의 주파수차가, 상기 제1 통과대역의 대역폭 및 상기 제2 통과대역의 대역폭 중 좁은 쪽의 대역폭 이상인, 탄성파 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 통과대역과 상기 제2 통과대역이 상이한 통신 밴드의 통과대역인, 탄성파 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 통과대역과 상기 제2 통과대역이 동일한 통신 밴드의 통과대역이며 듀플렉서인, 탄성파 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 필터의 상기 IDT 전극의 막 두께와 상기 제2 필터의 상기 IDT 전극의 막 두께가 동일한, 탄성파 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성파 장치의 실장에 이용되는 복수개의 범프를 더 포함하고,
    상기 탄성파 장치의 탄성파 전파 방향을 따르는 중심선 및 탄성파 전파 방향에 직교하는 방향을 따르는 중심선 중 적어도 한쪽에 대하여 상기 복수개의 범프가 선대칭으로 배치되어 있는, 탄성파 장치.
  9. 제1항에 기재된 탄성파 장치의 제조 방법으로서,
    상기 압전성을 가지는 기판을 준비하는 공정과,
    상기 압전성을 가지는 기판 상에 상기 제1 필터의 상기 IDT 전극 및 상기 제2 필터의 상기 IDT 전극을 동시에 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 IDT 전극을 형성하는 공정에서, 상기 제1 전체 평균 듀티비가 상기 제2 전체 평균 듀티비보다 커지도록 상기 IDT 전극을 형성하는, 탄성파 장치의 제조 방법.
  10. 제2항에 기재된 탄성파 장치의 제조 방법으로서,
    상기 압전성을 가지는 기판을 준비하는 공정과,
    상기 압전성을 가지는 기판 상에 상기 제1 필터의 상기 IDT 전극 및 상기 제2 필터의 상기 IDT 전극을 동시에 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 IDT 전극을 형성하는 공정에서, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터에서의 상기 공진자 중 상기 IDT 전극의 평균 듀티비가 가장 큰 공진자가 상기 제1 필터에서의 탄성파 전파 방향을 따르는 길이가 가장 긴 공진자가 되도록 상기 IDT 전극을 형성하는, 탄성파 장치의 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 IDT 전극을 형성하는 공정에서, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터의 상기 공진자 중 상기 IDT 전극의 평균 듀티비가 가장 작은 공진자를 상기 제2 필터가 가지도록 상기 IDT 전극을 형성하는, 탄성파 장치의 제조 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 필터의 상기 IDT 전극의 막 두께와 상기 제2 필터의 상기 IDT 전극의 막 두께가 동일한, 탄성파 장치의 제조 방법.
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