KR20230150847A - 탄성파 장치 - Google Patents

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KR20230150847A
KR20230150847A KR1020237032811A KR20237032811A KR20230150847A KR 20230150847 A KR20230150847 A KR 20230150847A KR 1020237032811 A KR1020237032811 A KR 1020237032811A KR 20237032811 A KR20237032811 A KR 20237032811A KR 20230150847 A KR20230150847 A KR 20230150847A
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elastic wave
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테츠야 키무라
카즈노리 이노우에
카츠미 스즈키
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

탄성파 장치(10A)는 서로 대향하는 제1 주면(12a) 및 제2 주면(12b)을 가지는 압전층(12)과, 압전층(12)의 제1 주면(12a) 및 제2 주면(12b) 중 적어도 하나의 주면 상에 마련된 기능 전극(14)과, 압전층(12)의 제2 주면(12b) 측에 적층된 지지 기판(11)을 포함한다. 지지 기판(11)과 압전층(12) 사이에는 공동부(13)가 마련되어 있다. 지지 기판(11)과 압전층(12)의 적층방향에서 보아, 기능 전극(14)의 적어도 일부는 공동부(13)와 겹치도록 마련되어 있다. 압전층(12)을 관통하여 공동부(13)에 연장되는 관통 구멍(19)이 마련되어 있다. 관통 구멍(19)의 내벽(19b)에는 관통 구멍(19)의 깊이방향을 따라 연장되는 볼록부(20)가 마련되어 있다.

Description

탄성파 장치
본 발명은 탄성파 장치에 관한 것이다.
종래, 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전층을 포함하는 탄성파 장치가 알려져 있다.
특허문헌 1에는 공동부(空洞部)가 형성된 지지체와, 상기 지지체 상에 상기 공동부와 겹치도록 마련되어 있는 압전 기판과, 상기 압전 기판 상에 상기 공동부와 겹치도록 마련되어 있는 IDT(Interdigital Transducer) 전극을 포함하고, 상기 IDT 전극에 의해 판파가 여진(勵振)되는 탄성파 장치로서, 상기 공동부의 끝 가장자리부는 상기 IDT 전극에 의해 여진되는 판파의 전파방향과 평행으로 연장되는 직선부를 포함하지 않는 탄성파 장치가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2012-257019호
특허문헌 1에 기재된 바와 같은 탄성파 장치에서는 압전층에 관통 구멍을 마련하여 공동부를 형성하는 경우, 제조 효율이 저하되어 압전층이 대미지를 받기 쉬워질 우려가 있었다.
본 발명은 제조 시에 압전층이 대미지를 받기 어려운 탄성파 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 탄성파 장치는 서로 대향하는 제1 주면(主面) 및 제2 주면을 가지는 압전층과, 상기 압전층의 상기 제1 주면 및 상기 제2 주면 중 적어도 하나의 주면 상에 마련된 기능 전극과, 상기 압전층의 상기 제2 주면 측에 적층된 지지 기판을 포함한다. 상기 지지 기판과 상기 압전층 사이에는 공동부가 마련되어 있다. 상기 지지 기판과 상기 압전층의 적층방향에서 보아, 상기 기능 전극의 적어도 일부는 상기 공동부와 겹치도록 마련되어 있다. 상기 압전층을 관통하여 상기 공동부에 연장되는 관통 구멍이 마련되어 있다. 상기 관통 구멍의 내벽에는 상기 관통 구멍의 깊이방향을 따라 연장되는 볼록부가 마련되어 있다.
본 발명에 따르면, 제조 시에 압전층이 대미지를 받기 어려운 탄성파 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 탄성파 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시형태에 따른 탄성파 장치를 모식적으로 나타내는 윗면도이다.
도 3은 도 2에서 관통 구멍 주변 부분의 일례를 확대한 윗면도이다.
도 4는 도 2에서 관통 구멍 주변 부분의 일례를 확대한 사시도이다.
도 5는 이웃하는 볼록부끼리의 거리가 다른 예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은 볼록부의 높이가 다른 예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 2에서 관통 구멍의 주변 부분의 다른 일례를 확대한 윗면도이다.
도 8은 도 7에서의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 9는 압전 기판 상에 희생층을 형성하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 접합층을 형성하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 접합층에 지지 기판을 접합하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는 압전 기판을 박화하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은 기능 전극 및 배선 전극을 형성하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 관통 구멍을 형성하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 15는 희생층을 제거하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 16은 두께 전단 모드의 벌크파를 이용하는 탄성파 장치의 일례의 외관을 나타내는 약도적 사시도이다.
도 17은 도 16에 나타내는 탄성파 장치의 압전층 상의 전극 구조를 나타내는 평면도이다.
도 18은 도 16 중의 A-A선을 따르는 부분의 단면도이다.
도 19는 탄성파 장치의 압전막을 전파하는 램파를 설명하기 위한 모식적 정면 단면도이다.
도 20은 탄성파 장치의 압전층을 전파하는 두께 전단 모드의 벌크파를 설명하기 위한 모식적 정면 단면도이다.
도 21은 두께 전단 모드의 벌크파의 진폭방향을 나타내는 도면이다.
도 22는 도 16에 나타내는 탄성파 장치의 공진 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 23은 이웃하는 전극의 중심간 거리를 p, 압전층의 두께를 d로 한 경우의 d/2p와, 탄성파 장치의 공진자로서의 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 24는 두께 전단 모드의 벌크파를 이용하는 탄성파 장치의 다른 일례의 평면도이다.
도 25는 도 16에 나타내는 탄성파 장치의 공진 특성의 일례를 나타내는 참고도이다.
도 26은 본 실시형태에 따라 다수개의 탄성파 공진자를 구성한 경우의 비대역과, 스퓨리어스(spurious)의 크기로서의 180도로 규격화된 스퓨리어스의 임피던스의 위상 회전량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 27은 d/2p와 메탈라이제이션비(metallization ratio)(MR)와 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 28은 d/p를 한없이 0에 가까워지게 한 경우의 LiNbO3의 오일러 각(0°, θ, ψ)에 대한 비대역의 맵을 나타내는 도면이다.
도 29는 램파를 이용하는 탄성파 장치의 일례를 설명하기 위한 부분 컷아웃 사시도이다.
도 30은 벌크파를 이용하는 탄성파 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 탄성파 장치에 대해 설명한다.
본 발명의 탄성파 장치에서는 압전층을 관통하여 공동부에 연장되는 관통 구멍의 내벽에 관통 구멍의 깊이방향을 따라 연장되는 볼록부가 마련되어 있다. 관통 구멍의 내벽에 볼록부가 마련되어 있으면, 후술할 방법에 의해 공동부를 형성하는 경우에 에칭액이 들어가기 쉬워지기 때문에, 에칭 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 압전층에 불필요한 대미지를 주기 어려워진다.
본 발명의 탄성파 장치는 제1, 제2 및 제3 양태에서 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전층과, 압전층의 두께방향에 교차하는 방향에서 대향하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다.
제1 양태에서는 두께 전단 1차 모드 등의 두께 전단 모드의 벌크파가 이용된다. 또한, 제2 양태에서는 제1 전극 및 상기 제2 전극은 이웃하는 전극들이며, 압전층의 두께를 d, 제1 전극 및 제2 전극의 중심간 거리를 p로 한 경우, d/p가 0.5 이하로 되어 있다. 그로써, 제1 및 제2 양태에서는 소형화를 진행시킨 경우이어도 Q값을 높일 수 있다.
제3 양태에서는 판파로서의 램파가 이용된다. 그리고 상기 램파에 의한 공진 특성을 얻을 수 있다.
본 발명의 탄성파 장치는 제4 양태에서 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전층과, 압전층을 끼고 압전층의 두께방향에 대향하는 상부 전극 및 하부 전극을 포함한다. 제4 양태에서는 벌크파가 이용된다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써, 본 발명을 분명하게 한다.
이하에 나타내는 도면은 모식적인 것이며, 그 치수, 종횡비의 축척 등은 실제 제품과는 다른 경우가 있다.
한편, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태 간에 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능하다. 또한, 각 실시형태를 특별히 구별하지 않는 경우, 단순히 "본 발명의 탄성파 장치"라고 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 탄성파 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 2는 본 발명의 한 실시형태에 따른 탄성파 장치를 모식적으로 나타내는 윗면도이다.
도 1 및 도 2에 나타내는 탄성파 장치(10A)는 지지 기판(11)과, 지지 기판(11) 상에 적층된 중간층(15)과, 중간층(15) 상에 적층된 압전층(12)을 포함한다. 압전층(12)은 서로 대향하는 제1 주면(12a) 및 제2 주면(12b)을 가진다. 압전층(12) 상에는 복수개의 전극(기능 전극(14) 등)이 마련되어 있다.
중간층(15)에는 압전층(12) 측에 개구하는 공동부(13)가 마련되어 있다. 공동부(13)는 중간층(15)의 일부에 마련되어 있어도 되고, 중간층(15)을 관통해도 된다. 또한, 공동부(13)는 지지 기판(11)에 마련되어 있어도 된다. 그 경우, 공동부(13)는 지지 기판(11)의 일부에 마련되어 있어도 되고, 지지 기판(11)을 관통해도 된다. 한편, 중간층(15)은 반드시 마련되어 있지 않아도 된다. 즉, 공동부(13)는 지지 기판(11)과 압전층(12) 사이에 마련되어 있으면 된다.
지지 기판(11)은 예를 들면, 실리콘(Si)으로 이루어진다. 지지 기판(11)의 재료는 상기에 한정되지 않고, 예를 들면, 산화알루미늄, 탄탈산리튬, 니오브산리튬, 수정 등의 압전체, 알루미나, 사파이어, 질화규소, 질화알루미늄, 탄화규소, 지르코니아, 코디에라이트, 멀라이트, 스테아타이트, 포스테라이트 등의 각종 세라믹, 다이아몬드, 유리 등의 유전체, 질화갈륨 등의 반도체 또는 수지 등을 사용할 수도 있다.
중간층(15)은 예를 들면, 산화규소(SiOx)로 이루어진다. 그 경우, 중간층(15)은 SiO2로 구성되어도 된다. 중간층(15)의 재료는 상기에 한정되지 않고, 예를 들면, 질화규소(SixNy) 등을 사용할 수도 있다. 그 경우, 중간층(15)은 Si3N4로 구성되어도 된다.
압전층(12)은 예를 들면, 니오브산리튬(LiNbOx) 또는 탄탈산리튬(LiTaOx)으로 이루어진다. 그 경우, 압전층(12)은 LiNbO3 또는 LiTaO3로 구성되어도 된다.
복수개의 전극은 적어도 1쌍의 기능 전극(14)과, 기능 전극(14) 각각에 접속되는 복수개의 배선 전극(16)을 가진다. 도 1 및 도 2에 나타내는 예에서는 기능 전극(14)은 압전층(12)의 제1 주면(12a) 상에 마련되어 있다.
지지 기판(11)과 압전층(12)의 적층방향(도 1 및 도 2에서는 Z방향)으로부터 보아, 기능 전극(14)의 적어도 일부는 공동부(13)와 겹치도록 마련되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 기능 전극(14)은 예를 들면, 대향하는 제1 전극(17A)(이하, 제1 전극지(電極指)(17A)라고도 기재함) 및 제2 전극(17B)(이하, 제2 전극지(17B)라고도 기재함)과, 제1 전극(17A)이 접속된 제1 버스바(busbar) 전극(18A)과, 제2 전극(17B)이 접속된 제2 버스바 전극(18B)을 가진다. 제1 전극(17A)과 제1 버스바 전극(18A)에 의해 제1 기능 전극(14A)인 제1 빗살 형상 전극(제1 IDT 전극)이 구성되고, 제2 전극(17B)과 제2 버스바 전극(18B)에 의해 제2 기능 전극(14B)인 제2 빗살 형상 전극(제2 IDT 전극)이 구성된다.
기능 전극(14)은 Al, AlCu 합금 등의 적절한 금속 혹은 합금으로 이루어진다. 예를 들면, 기능 전극(14)은 Ti층 상에 Al층을 적층한 구조를 가진다. 한편, Ti층 이외의 밀착층을 사용해도 된다.
배선 전극(16)은 Al, AlCu 합금 등의 적절한 금속 혹은 합금으로 이루어진다. 예를 들면, 배선 전극(16)은 Ti층 상에 Al층을 적층한 구조를 가진다. 한편, Ti층 이외의 밀착층을 사용해도 된다.
압전층(12)에는 압전층(12)을 관통하여 공동부(13)에 연장되는 관통 구멍(19)이 마련되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타내는 예에서는 X방향에서 기능 전극(14)보다도 외측에 관통 구멍(19)이 마련되어 있다. 관통 구멍(19)의 위치는 특별히 한정되지 않지만, 관통 구멍(19)은 지지 기판(11)과 압전층(12)의 적층방향에서 보아 기능 전극(14)과 겹치지 않는 위치에서 압전층(12)을 관통한다. 관통 구멍(19)은 예를 들면, 후술할 제조 공정에서 에칭홀로서 이용된다.
도 3은 도 2에서 관통 구멍 주변 부분의 일례를 확대한 윗면도이다. 도 4는 도 2에서 관통 구멍 주변 부분의 일례를 확대한 사시도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 관통 구멍(19)의 내벽(19b)에는 관통 구멍(19)의 깊이방향을 따라 연장되는 볼록부(20)가 마련되어 있다. 관통 구멍(19)의 내벽(19b)에 볼록부(20)가 마련되어 있으면, 후술할 방법에 의해 공동부(13)를 형성하는 경우에 에칭액의 표면 장력을 줄여 에칭액이 들어가기 쉬워지기 때문에, 에칭 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 압전층(12)에 불필요한 대미지를 주기 어려워진다.
볼록부(20)는 관통 구멍(19)의 상부로부터 하부에 걸쳐, 즉 압전층(12)의 제1 주면(12a)으로부터 제2 주면(12b)에 걸쳐 연속적으로 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 에칭 시간을 보다 단축할 수 있다.
관통 구멍(19)의 내벽(19b)에는 서로 간격을 두고 병렬하도록 복수개의 볼록부(20)가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 에칭 시간을 보다 단축할 수 있다. 병렬하는 복수개의 볼록부(20)는 각각 압전층(12)의 제1 주면(12a)으로부터 제2 주면(12b)에 걸쳐 연속적으로 마련되어 있는 것이 바람직하다.
관통 구멍(19)의 깊이방향을 따라 3개 이상의 볼록부(20)가 관통 구멍(19)의 내벽(19b)에 마련되어 있는 경우, 이웃하는 볼록부(20)끼리의 거리(볼록부(20)가 배치되는 주기)는 각각 동일해도 되고, 달라도 된다. 한편, 도 5는 이웃하는 볼록부끼리의 거리가 다른 예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
또한, 관통 구멍(19)의 깊이방향을 따라 복수개의 볼록부(20)가 관통 구멍(19)의 내벽(19b)에 마련되어 있는 경우, 볼록부(20)의 높이(관통 구멍(19)의 바깥둘레로부터 안둘레를 향하는 방향의 크기)는 각각 동일해도 되고, 달라도 된다. 한편, 도 6은 볼록부의 높이가 다른 예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
마찬가지로, 관통 구멍(19)의 깊이방향을 따라 복수개의 볼록부(20)가 관통 구멍(19)의 내벽(19b)에 마련되어 있는 경우, 볼록부(20)의 길이(관통 구멍(19)의 상부에서 하부를 향하는 방향의 크기)는 각각 동일해도 되고, 달라도 된다.
관통 구멍(19)의 깊이방향에 수직인 볼록부(20)의 절단면 형상, 및 관통 구멍(19)의 깊이방향에 평행한 볼록부(20)의 절단면 형상은 특별히 한정되지 않는다. 관통 구멍(19)의 깊이방향을 따라 복수개의 볼록부(20)가 관통 구멍(19)의 내벽(19b)에 마련되어 있는 경우, 볼록부(20)의 형상은 각각 동일해도 되고, 달라도 된다.
도 7은 도 2에서 관통 구멍의 주변 부분의 다른 일례를 확대한 윗면도이다. 도 8은 도 7에서의 A-A선을 따른 단면도이다. 한편, 도 7 및 도 8에서는 볼록부(20)를 생략하고 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 관통 구멍(19)은 압전층(12)의 제1 주면(12a) 측의 단부(端部)(도 8에서는 상측 단부)에서 압전층(12)의 제1 주면(12a)을 향해 단면적(또는 지름)이 커지는 역테이퍼 형상을 가져도 된다. 이 경우, 관통 구멍(19)의 내벽(19b)과 압전층(12)이 이루는 각도를 둔하게 할 수 있기 때문에, 응력이 집중되어 크랙이 생기기 쉬워지는 것을 회피할 수 있다. 또한, 에칭액이 관통 구멍(19)에 더 들어가기 쉬워진다.
본 발명의 탄성파 장치의 제조 방법의 일례에 대해, 도 9~도 15를 참조하면서 설명한다.
도 9는 압전 기판 상에 희생층을 형성하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 압전 기판(21) 상에 희생층(22)을 형성한다.
압전 기판(21)으로는 예를 들면, LiNbO3 또는 LiTaO3 등으로 이루어지는 기판이 이용된다.
희생층(22)의 재료로는 후술할 에칭에 의해 제거될 수 있는 적절한 재료가 사용된다. 예를 들면, ZnO 등이 사용된다.
희생층(22)은 예를 들면, 이하의 방법에 의해 형성할 수 있다. 우선, 스퍼터링법에 의해 ZnO막을 형성한다. 그 후, 레지스트 도포, 노광 및 현상을 이 순서로 실시한다. 다음으로, 웨트 에칭을 실시함으로써 희생층(22)의 패턴을 형성한다. 한편, 희생층(22)은 다른 방법에 의해 형성되어도 된다.
도 10은 접합층을 형성하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 희생층(22)을 덮도록 접합층(23)을 형성한 후, 접합층(23)의 표면을 평탄화한다.
접합층(23)으로서 예를 들면, SiO2막 등이 형성된다. 접합층(23)은 예를 들면, 스퍼터링법 등에 의해 형성할 수 있다. 접합층(23)의 평탄화는 예를 들면, 화학적 기계 연마(CMP) 등에 의해 실시할 수 있다.
도 11은 접합층에 지지 기판을 접합하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 접합층(23)에 지지 기판(11)을 접합한다.
도 12는 압전 기판을 박화하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 압전 기판(21)을 박화한다. 이로써, 압전층(12)이 형성된다. 압전 기판(21)의 박화는 예를 들면, 스마트 커팅법, 연마 등에 의해 실시할 수 있다.
도 13은 기능 전극 및 배선 전극을 형성하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 압전층(12)의 제1 주면(12a) 상에 기능 전극(14) 및 배선 전극(16)을 형성한다. 기능 전극(14) 및 배선 전극(16)은 예를 들면, 리프트 오프법 등에 의해 형성할 수 있다.
도 14는 관통 구멍을 형성하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 압전층(12)에 관통 구멍(19)을 형성한다. 한편, 관통 구멍(19)은 희생층(22)에 연장되도록 형성한다. 관통 구멍(19)은 예를 들면, 드라이 에칭법 등에 의해 형성할 수 있다. 관통 구멍(19)은 에칭홀로서 이용된다.
도 15는 희생층을 제거하는 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 관통 구멍(19)을 이용하여 희생층(22)을 제거한다. 희생층(22)의 재료가 ZnO인 경우, 예를 들면, 아세트산, 인산 및 물의 혼합 용액(아세트산:인산:물=1:1:10)을 사용한 웨트 에칭에 의해 희생층(22)을 제거할 수 있다.
이상으로부터, 탄성파 장치(10)가 얻어진다. 한편, 도 4 등에 나타내지는 볼록부(20)는 예를 들면, 관통 구멍(19)을 형성하는 공정 등으로 형성할 수 있다.
이하에서 두께 전단 모드 및 판파의 상세를 설명한다. 한편, 이하에서는 기능 전극이 IDT 전극인 경우의 예를 이용하여 설명한다. 이하의 예에서의 지지 부재는 본 발명에서의 지지 기판에 상당하고, 절연층은 중간층에 상당한다.
도 16은 두께 전단 모드의 벌크파를 이용하는 탄성파 장치의 일례의 외관을 나타내는 약도적 사시도이다. 도 17은 도 16에 나타내는 탄성파 장치의 압전층 상의 전극 구조를 나타내는 평면도이다. 도 18은 도 16 중의 A-A선을 따르는 부분의 단면도이다.
탄성파 장치(1)는 예를 들면, LiNbO3로 이루어지는 압전층(2)을 가진다. 압전층(2)은 LiTaO3로 이루어지는 것이어도 된다. LiNbO3 또는 LiTaO3의 커트각은 예를 들면 Z컷인데, 회전 Y컷 또는 X컷이어도 된다. 바람직하게는 Y전파 및 X전파 ±30°의 전파방위가 바람직하다. 압전층(2)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 두께 전단 모드를 효과적으로 여진하기 위해서는 50㎚ 이상, 1000㎚ 이하인 것이 바람직하다. 압전층(2)은 대향하는 제1 주면(2a) 및 제2 주면(2b)을 가진다. 압전층(2)의 제1 주면(2a) 상에 전극(3) 및 전극(4)이 마련되어 있다. 여기서 전극(3)이 "제1 전극"의 일례이며, 전극(4)이 "제2 전극"의 일례이다. 도 16 및 도 17에서는 복수개의 전극(3)이 제1 버스바 전극(5)에 접속되어 있는 복수개의 제1 전극지이다. 복수개의 전극(4)은 제2 버스바 전극(6)에 접속되어 있는 복수개의 제2 전극지이다. 복수개의 전극(3) 및 복수개의 전극(4)은 서로 맞물려 있다. 전극(3) 및 전극(4)은 직사각형 형상을 가지며, 길이방향을 가진다. 이 길이방향과 직교하는 방향에서 전극(3)과 옆의 전극(4)이 대향하고 있다. 이들 복수개의 전극(3), 전극(4), 제1 버스바 전극(5) 및 제2 버스바 전극(6)에 의해 IDT(Interdigital Transducer) 전극이 구성되어 있다. 전극(3, 4)의 길이방향, 및 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향은 모두 압전층(2)의 두께방향에 교차하는 방향이다. 이 때문에, 전극(3)과 옆의 전극(4)은 압전층(2)의 두께방향에 교차하는 방향에서 대향하고 있다고도 할 수 있다. 또한, 전극(3, 4)의 길이방향이 도 16 및 도 17에 나타내는 전극(3, 4)의 길이방향에 직교하는 방향과 교체되어도 된다. 즉, 도 16 및 도 17에서 제1 버스바 전극(5) 및 제2 버스바 전극(6)이 연장되어 있는 방향으로 전극(3, 4)을 연장시켜도 된다. 그 경우, 제1 버스바 전극(5) 및 제2 버스바 전극(6)은 도 16 및 도 17에서 전극(3, 4)이 연장되어 있는 방향으로 연장되게 된다. 그리고 한쪽 전위에 접속되는 전극(3)과 다른 쪽 전위에 접속되는 전극(4)이 이웃하는 1쌍의 구조가 상기 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향에 복수쌍 마련되어 있다. 여기서 전극(3)과 전극(4)이 이웃한다란, 전극(3)과 전극(4)이 직접 접촉하도록 배치되어 있는 경우가 아닌, 전극(3)과 전극(4)이 간격을 두고 배치되어 있는 경우를 가리킨다. 또한, 전극(3)과 전극(4)이 이웃하는 경우, 전극(3)과 전극(4) 사이에는 다른 전극(3, 4)을 포함하는, 핫 전극 또는 그라운드 전극에 접속되는 전극은 배치되지 않는다. 이 쌍수는 정수 쌍일 필요는 없고, 1.5쌍 또는 2.5쌍 등이어도 된다. 전극(3, 4) 사이의 중심간 거리 즉 피치는 1㎛ 이상, 10㎛ 이하의 범위가 바람직하다. 한편, 전극(3, 4) 사이의 중심간 거리란, 전극(3)의 길이방향과 직교하는 방향에서의 전극(3)의 폭 치수의 중심과, 전극(4)의 길이방향과 직교하는 방향에서의 전극(4)의 폭 치수의 중심을 이은 거리가 된다. 또한, 전극(3, 4) 중 적어도 하나가 복수개 있는 경우(전극(3, 4)을 1쌍의 전극 세트로 한 경우에 1.5쌍 이상의 전극 세트가 있는 경우), 전극(3, 4)의 중심간 거리는 1.5쌍 이상의 전극(3, 4) 중 이웃하는 전극(3, 4) 각각의 중심간 거리의 평균값을 가리킨다. 또한, 전극(3, 4)의 폭, 즉 전극(3, 4)의 대향방향의 치수는 150㎚ 이상, 1000㎚ 이하의 범위가 바람직하다.
본 실시형태에서 Z컷의 압전층을 이용하는 경우, 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향은 압전층(2)의 분극방향에 직교하는 방향이 된다. 압전층(2)으로서 다른 커트각의 압전체를 이용한 경우에는 그렇지 않다. 여기서 "직교"란 엄밀하게 직교하는 경우에만 한정되지 않고, 대략 직교(전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향과 분극방향이 이루는 각도가 예를 들면 90°±10°)이어도 된다.
압전층(2)의 제2 주면(2b) 측에는 절연층(7)을 사이에 두고 지지 부재(8)가 적층되어 있다. 절연층(7) 및 지지 부재(8)는 프레임 모양의 형상을 가지며, 도 18에 나타내는 바와 같이 개구부(7a, 8a)를 가진다. 그로써, 공동부(9)가 형성되어 있다. 공동부(9)는 압전층(2)의 여진 영역(C)(도 17 참조)의 진동을 방해하지 않기 위해 마련되어 있다. 따라서, 상기 지지 부재(8)는 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 마련되어 있는 부분과 겹치지 않는 위치에서 제2 주면(2b)에 절연층(7)을 사이에 두고 적층되어 있다. 한편, 절연층(7)은 마련되어 있지 않아도 된다. 따라서, 지지 부재(8)는 압전층(2)의 제2 주면(2b)에 직접 또는 간접적으로 적층될 수 있다.
절연층(7)은 예를 들면, 산화규소로 이루어진다. 다만, 산화규소 외에, 산질화규소, 알루미나 등의 적절한 절연성 재료를 사용할 수 있다. 지지 부재(8)는 Si로 이루어진다. Si의 압전층(2) 측의 면에서의 면 방위는 (100)이나 (110)이어도 되고, (111)이어도 된다. 바람직하게는 저항률 4㏀ 이상인 고저항의 Si가 바람직하다. 다만, 지지 부재(8)에 대해서도 적절한 절연성 재료나 반도체 재료를 사용하여 구성할 수 있다. 지지 부재(8)의 재료로는 예를 들면, 산화알루미늄, 탄탈산리튬, 니오브산리튬, 수정 등의 압전체, 알루미나, 마그네시아, 사파이어, 질화규소, 질화알루미늄, 탄화규소, 지르코니아, 코디에라이트, 멀라이트, 스테아타이트, 포스테라이트 등의 각종 세라믹, 다이아몬드, 유리 등의 유전체, 질화갈륨 등의 반도체 등을 사용할 수 있다.
상기 복수개의 전극(3), 전극(4), 제1 버스바 전극(5) 및 제2 버스바 전극(6)은 Al, AlCu 합금 등의 적절한 금속 혹은 합금으로 이루어진다. 본 실시형태에서는 전극(3), 전극(4), 제1 버스바 전극(5) 및 제2 버스바 전극(6)은 Ti막 상에 Al막을 적층한 구조를 가진다. 한편, Ti막 이외의 밀착층을 이용해도 된다.
구동 시에는 복수개의 전극(3)과 복수개의 전극(4) 사이에 교류 전압을 인가한다. 보다 구체적으로는 제1 버스바 전극(5)과 제2 버스바 전극(6) 사이에 교류 전압을 인가한다. 그로써, 압전층(2)에서 여진되는 두께 전단 모드의 벌크파를 이용한 공진 특성을 얻는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 탄성파 장치(1)에서는 압전층(2)의 두께를 d, 복수쌍의 전극(3, 4) 중 어느 하나의 이웃하는 전극(3, 4)의 중심간 거리를 p로 한 경우, d/p는 0.5 이하로 되어 있다. 그 때문에, 상기 두께 전단 모드의 벌크파가 효과적으로 여진되고, 양호한 공진 특성을 얻을 수 있다. 보다 바람직하게는 d/p는 0.24 이하이며, 그 경우에는 한층 더 양호한 공진 특성을 얻을 수 있다. 한편, 본 실시형태와 같이 전극(3, 4) 중 적어도 하나가 복수개 있는 경우, 즉, 전극(3, 4)을 1쌍의 전극 세트로 한 경우에 전극(3, 4)이 1.5쌍 이상 있는 경우, 이웃하는 전극(3, 4)의 중심간 거리(p)는 각 이웃하는 전극(3, 4)의 중심간 거리의 평균 거리가 된다.
본 실시형태의 탄성파 장치(1)에서는 상기 구성을 포함하기 때문에, 소형화를 도모하고자 하여 전극(3, 4)의 쌍수를 작게 했다고 해도 Q값의 저하가 생기기 어렵다. 이는 양측에 반사기를 필요로 하지 않는 공진기이며, 전파 손실이 적기 때문이다. 또한, 상기 반사기를 필요로 하지 않는 것은 두께 전단 모드의 벌크파를 이용하고 있는 것에 따른다. 종래의 탄성파 장치에서 이용한 램파와 상기 두께 전단 모드의 벌크파의 차이를 도 19 및 도 20을 참조하여 설명한다.
도 19는 탄성파 장치의 압전막을 전파하는 램파를 설명하기 위한 모식적 정면 단면도이다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 특허문헌 1(일본 공개특허공보 특개2012-257019호)에 기재된 바와 같은 탄성파 장치에서는 압전막(201) 안을 화살표로 나타는 바와 같이 파가 전파한다. 여기서, 압전막(201)에서는 제1 주면(201a)과 제2 주면(201b)이 대향하고 있고, 제1 주면(201a)과 제2 주면(201b)을 잇는 두께방향이 Z방향이다. X방향은 IDT 전극의 전극지가 늘어서 있는 방향이다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 램파에서는 파가 도시와 같이 X방향으로 전파해 간다. 판파이기 때문에 압전막(201)이 전체적으로 진동하긴 하지만, 파는 X방향으로 전파하기 때문에 양측에 반사기를 배치하여 공진 특성을 얻고 있다. 그 때문에, 파의 전파 손실이 생기고, 소형화를 도모한 경우 즉 전극지의 쌍수를 적게 한 경우 Q값이 저하된다.
이에 반해, 도 20은 탄성파 장치의 압전층을 전파하는 두께 전단 모드의 벌크파를 설명하기 위한 모식적 정면 단면도이다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 탄성파 장치(1)에서는 진동 변위는 두께 전단방향이기 때문에, 파는 압전층(2)의 제1 주면(2a)과 제2 주면(2b)을 잇는 방향, 즉 Z방향으로 거의 전파하고, 공진한다. 즉, 파의 X방향 성분이 Z방향 성분에 비해 현저하게 작다. 그리고 이 Z방향의 파의 전파에 의해 공진 특성이 얻어지기 때문에, 반사기를 필요로 하지 않는다. 따라서, 반사기로 전파할 때의 전파 손실은 생기지 않는다. 따라서, 소형화를 진행시키고자 하여 전극(3, 4)으로 이루어지는 전극 쌍의 쌍수를 줄였다고 해도 Q값의 저하가 생기기 어렵다.
도 21은 두께 전단 모드의 벌크파의 진폭방향을 나타내는 도면이다. 두께 전단 모드의 벌크파의 진폭방향은 도 21에 나타내는 바와 같이, 압전층(2)의 여진 영역(C)에 포함되는 제1 영역(451)과, 여진 영역(C)에 포함되는 제2 영역(452)으로 반대가 된다. 도 21에서는 전극(3)과 전극(4) 사이에, 전극(4)이 전극(3)보다도 고전위가 되는 전압이 인가된 경우의 벌크파를 모식적으로 나타내고 있다. 제1 영역(451)은 여진 영역(C) 중 압전층(2)의 두께방향에 직교하고 압전층(2)을 2분하는 가상 평면(VP1)과 제1 주면(2a) 사이의 영역이다. 제2 영역(452)은 여진 영역(C) 중 가상 평면(VP1)과 제2 주면(2b) 사이의 영역이다.
상기와 같이 탄성파 장치(1)에서는 전극(3)과 전극(4)으로 이루어지는 적어도 1쌍의 전극이 배치되어 있지만, X방향으로 파를 전파시키는 것이 아니기 때문에, 이 전극(3, 4)으로 이루어지는 전극 쌍의 쌍수는 복수쌍 있을 필요는 반드시 없다. 즉, 적어도 1쌍의 전극이 마련되어 있기만 하면 된다.
예를 들면, 상기 전극(3)이 핫 전위에 접속되는 전극이며, 전극(4)이 그라운드 전위에 접속되는 전극이다. 다만, 전극(3)이 그라운드 전위에, 전극(4)이 핫 전위에 접속되어도 된다. 본 실시형태에서는 적어도 1쌍의 전극은 상기와 같이 핫 전위에 접속되는 전극 또는 그라운드 전위에 접속되는 전극이며, 플로팅 전극은 마련되어 있지 않다.
도 22는 도 16에 나타내는 탄성파 장치의 공진 특성의 일례를 나타내는 도면이다. 한편, 이 공진 특성을 얻은 탄성파 장치(1)의 설계 파라미터는 이하와 같다.
압전층(2): 오일러 각(0°, 0°, 90°)의 LiNbO3, 두께=400㎚.
전극(3)과 전극(4)의 길이방향과 직교하는 방향으로 봤을 때에, 전극(3)과 전극(4)이 겹쳐 있는 영역, 즉 여진 영역(C)의 길이=40㎛, 전극(3, 4)으로 이루어지는 전극의 쌍수=21쌍, 전극간 중심 거리=3㎛, 전극(3, 4)의 폭=500㎚, d/p=0.133.
절연층(7): 1㎛ 두께의 산화규소막.
지지 부재(8): Si기판.
한편, 여진 영역(C)의 길이란, 여진 영역(C)의 전극(3, 4)의 길이방향을 따르는 치수이다.
탄성파 장치(1)에서는 전극(3, 4)으로 이루어지는 전극 쌍의 전극간 거리는 복수쌍에서 모두 동일하게 했다. 즉, 전극(3)과 전극(4)을 등피치로 배치했다.
도 22로부터 분명한 바와 같이, 반사기를 가지지 않음에도 불구하고 비대역이 12.5%인 양호한 공진 특성이 얻어져 있다.
한편, 상기 압전층(2)의 두께를 d, 전극(3)과 전극(4)의 전극의 중심간 거리를 p로 한 경우, 전술한 바와 같이 본 실시형태에서는 바람직하게는 d/p는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.24 이하이다. 이를, 도 23을 참조하여 설명한다.
도 22에 나타낸 공진 특성을 얻은 탄성파 장치와 마찬가지로, 단 d/2p를 변화시켜서 복수개의 탄성파 장치를 얻었다. 도 23은 이웃하는 전극의 중심간 거리를 p, 압전층의 두께를 d로 한 경우의 d/2p와, 탄성파 장치의 공진자로서의 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 23으로부터 분명한 바와 같이, d/2p가 0.25를 초과하면, 즉 d/p>0.5에서는 d/p를 조정해도 비대역은 5% 미만이다. 이에 반해, d/2p≤0.25, 즉 d/p≤0.5인 경우에는 그 범위 내에서 d/p를 변화시키면 비대역을 5% 이상으로 할 수 있고, 즉 높은 결합 계수를 가지는 공진자를 구성할 수 있다. 또한, d/2p가 0.12 이하인 경우, 즉 d/p가 0.24 이하인 경우에는 비대역을 7% 이상으로 높일 수 있다. 또한, d/p를 이 범위 내에서 조정하면, 한층 더 비대역이 넓은 공진자를 얻을 수 있고, 한층 더 높은 결합 계수를 가지는 공진자를 실현할 수 있다. 따라서, d/p를 0.5 이하로 함으로써, 상기 두께 전단 모드의 벌크파를 이용한, 높은 결합 계수를 가지는 공진자를 구성할 수 있는 것을 알 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 적어도 1쌍의 전극은 1쌍이어도 되고, 상기 p는 1쌍의 전극인 경우 이웃하는 전극(3, 4)의 중심간 거리로 한다. 또한, 1.5쌍 이상의 전극인 경우에는 이웃하는 전극(3, 4)의 중심간 거리의 평균 거리를 p로 하면 된다.
또한, 압전층의 두께(d)에 대해서는 압전층(2)이 두께 불균일을 가지는 경우, 그 두께를 평균화한 값을 채용하면 된다.
도 24는 두께 전단 모드의 벌크파를 이용하는 탄성파 장치의 다른 일례의 평면도이다.
탄성파 장치(61)에서는 압전층(2)의 제1 주면(2a) 상에서 전극(3)과 전극(4)을 가지는 1쌍의 전극이 마련되어 있다. 한편, 도 24 중의 K가 교차 폭이 된다. 전술한 바와 같이 본 실시형태의 탄성파 장치에서는 전극의 쌍수는 1쌍이어도 된다. 이 경우에도 상기 d/p가 0.5 이하이면, 두께 전단 모드의 벌크파를 효과적으로 여진할 수 있다.
본 실시형태의 탄성파 장치에서는, 바람직하게는 복수개의 전극(3, 4)에서 어느 하나의 이웃하는 전극(3, 4)이 대향하고 있는 방향으로 봤을 때에 겹쳐 있는 영역인 여진 영역에 대한, 상기 이웃하는 전극(3, 4)의 메탈라이제이션비(MR)가 MR≤1.75(d/p)+0.075를 만족하는 것이 바람직하다. 그 경우에는 스퓨리어스를 효과적으로 작게 할 수 있다. 이를, 도 25 및 도 26을 참조하여 설명한다.
도 25는 도 16에 나타내는 탄성파 장치의 공진 특성의 일례를 나타내는 참고도이다. 화살표(B)로 나타내는 스퓨리어스가 공진 주파수와 반공진 주파수 사이에 나타나 있다. 한편, d/p=0.08이면서 LiNbO3의 오일러 각(0°, 0°, 90°)으로 했다. 또한, 상기 메탈라이제이션비(MR)=0.35로 했다.
메탈라이제이션비(MR)를, 도 17을 참조하여 설명한다. 도 17의 전극 구조에서 1쌍의 전극(3, 4)에 착안한 경우, 이 1쌍의 전극(3, 4)만이 마련되는 것으로 한다. 이 경우, 일점쇄선(C)으로 둘러싸인 부분이 여진 영역이 된다. 이 여진 영역이란, 전극(3)과 전극(4)을 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향 즉 대향방향으로 봤을 때에 전극(3)에서의 전극(4)과 겹쳐 있는 영역, 전극(4)에서의 전극(3)과 겹쳐 있는 영역, 및 전극(3)과 전극(4) 사이의 영역에서의 전극(3)과 전극(4)이 겹쳐 있는 영역이다. 그리고 이 여진 영역의 면적에 대한, 여진 영역(C) 내의 전극(3, 4)의 면적이 메탈라이제이션비(MR)가 된다. 즉, 메탈라이제이션비(MR)는 메탈라이제이션 부분 면적의 여진 영역의 면적에 대한 비이다.
한편, 복수쌍의 전극이 마련되어 있는 경우, 여진 영역 면적의 합계에 대한 전체 여진 영역에 포함되어 있는 메탈라이제이션 부분의 비율을 MR로 하면 된다.
도 26은 본 실시형태에 따라 다수개의 탄성파 공진자를 구성한 경우의 비대역과, 스퓨리어스의 크기로서의 180도로 규격화된 스퓨리어스의 임피던스의 위상 회전량의 관계를 나타내는 도면이다. 한편, 비대역에 대해서는 압전층의 막 두께나 전극의 치수를 다양하게 변경하고 조정했다. 또한, 도 26은 Z컷의 LiNbO3로 이루어지는 압전층을 이용한 경우의 결과인데, 다른 커트각의 압전층을 이용한 경우에도 동일한 경향이 된다.
도 26 중의 타원(J)으로 둘러싸여 있는 영역에서는 스퓨리어스가 1.0으로 커져 있다. 도 26으로부터 분명한 바와 같이 비대역이 0.17를 초과하면, 즉 17%를 초과하면, 스퓨리어스 수준이 1 이상인 큰 스퓨리어스가 비대역을 구성하는 파라미터를 변화시켰다고 해도, 통과 대역 내에 나타난다. 즉, 도 25에 나타내는 공진 특성과 같이, 화살표(B)로 나타내는 큰 스퓨리어스가 대역 내에 나타난다. 따라서, 비대역은 17% 이하인 것이 바람직하다. 이 경우에는 압전층(2)의 막 두께나 전극(3, 4)의 치수 등을 조정함으로써, 스퓨리어스를 작게 할 수 있다.
도 27은 d/2p와 메탈라이제이션비(MR)와 비대역의 관계를 나타내는 도면이다. 상기 탄성파 장치에서 d/2p와 MR이 다른 여러가지 탄성파 장치를 구성하고, 비대역을 측정했다.
도 27의 파선(D) 우측의 해칭을 그어서 나타낸 부분이 비대역이 17% 이하인 영역이다. 이 해칭을 그은 영역과 긋지 않은 영역의 경계는 MR=3.5(d/2p)+0.075로 나타내진다. 즉, MR=1.75(d/p)+0.075이다. 따라서, 바람직하게는 MR≤1.75(d/p)+0.075이다. 그 경우에는 비대역을 17% 이하로 하기 쉽다. 보다 바람직하게는 도 27 중의 일점쇄선(D1)으로 나타내는 MR=3.5(d/2p)+0.05의 우측 영역이다. 즉, MR≤1.75(d/p)+0.05이면 비대역을 확실하게 17% 이하로 할 수 있다.
도 28은 d/p를 한없이 0에 가까워지게 한 경우의 LiNbO3의 오일러 각(0°, θ, ψ)에 대한 비대역의 맵을 나타내는 도면이다.
도 28의 해칭을 그어서 나타낸 부분이 적어도 5% 이상의 비대역이 얻어지는 영역이며, 상기 영역의 범위를 근사하면 하기의 식(1), 식(2) 및 식(3)으로 나타내지는 범위가 된다.
(0°±10°, 0°~20°, 임의의 ψ)…식(1)
(0°±10°, 20°~80°, 0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2) 또는 (0°±10°, 20°~80°, [180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°)…식(2)
(0°±10°, [180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°, 임의의 ψ)…식(3)
따라서, 상기 식(1), 식(2) 또는 식(3)의 오일러 각 범위의 경우, 비대역을 충분히 넓게 할 수 있기 때문에 바람직하다.
도 29는 램파를 이용하는 탄성파 장치의 일례를 설명하기 위한 부분 컷아웃 사시도이다.
탄성파 장치(81)는 지지 기판(82)을 가진다. 지지 기판(82)에는 윗면으로 열린 오목부가 마련되어 있다. 지지 기판(82) 상에 압전층(83)이 적층되어 있다. 그로써, 공동부(9)가 구성되어 있다. 이 공동부(9)의 상방에서 압전층(83) 상에 IDT 전극(84)이 마련되어 있다. IDT 전극(84)의 탄성파 전파방향 양측에 반사기(85, 86)가 마련되어 있다. 도 29에서 공동부(9)의 바깥둘레 가장자리를 파선으로 나타낸다. 여기서는 IDT 전극(84)은 제1 버스바 전극(84a)과, 제2 버스바 전극(84b)과, 복수개의 제1 전극지로서의 전극(84c)과, 복수개의 제2 전극지로서의 전극(84d)을 가진다. 복수개의 전극(84c)은 제1 버스바 전극(84a)에 접속되어 있다. 복수개의 전극(84d)은 제2 버스바 전극(84b)에 접속되어 있다. 복수개의 전극(84c)과 복수개의 전극(84d)은 맞물려 있다.
탄성파 장치(81)에서는 상기 공동부(9) 상의 IDT 전극(84)에 교류 전계를 인가함으로써, 판파로서의 램파가 여진된다. 그리고 반사기(85, 86)가 양측에 마련되어 있기 때문에, 상기 램파에 의한 공진 특성을 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 탄성파 장치는 램파 등의 판파를 이용하는 것이어도 된다.
또한, 본 발명의 탄성파 장치는 벌크파를 이용하는 것이어도 된다. 즉, 본 발명의 탄성파 장치는 벌크 탄성파(BAW) 소자에도 적용할 수 있다. 이 경우, 기능 전극은 상부 전극 및 하부 전극이다.
도 30은 벌크파를 이용하는 탄성파 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
탄성파 장치(90)는 지지 기판(91)을 포함한다. 지지 기판(91)을 관통하도록 공동부(93)가 마련되어 있다. 지지 기판(91) 상에 압전층(92)이 적층되어 있다. 압전층(92)의 제1 주면(92a)에는 상부 전극(94)이 마련되고, 압전층(92)의 제2 주면(92b)에는 하부 전극(95)이 마련되어 있다.
1: 탄성파 장치 2: 압전층
2a: 압전층의 제1 주면 2b: 압전층의 제2 주면
3: 제1 전극 4: 제2 전극
5: 제1 버스바 전극 6: 제2 버스바 전극
7: 절연층 7a: 개구부
8: 지지 부재 8a: 개구부
9: 공동부 10, 10A: 탄성파 장치
11: 지지 기판 12: 압전층
12a: 압전층의 제1 주면 12b: 압전층의 제2 주면
13: 공동부 14: 기능 전극
14A: 제1 기능 전극 14B: 제2 기능 전극
15: 중간층 16: 배선 전극
17A: 제1 전극(제1 전극지) 17B: 제2 전극(제2 전극지)
18A: 제1 버스바 전극 18B: 제2 버스바 전극
19: 관통 구멍 19b 관통 구멍의 내벽
20: 관통 구멍 내벽의 볼록부 21: 압전 기판
22: 희생층 23: 접합층
61: 탄성파 장치 81: 탄성파 장치
82: 지지 기판 83: 압전층
84a: 제1 버스바 전극 84b: 제2 버스바 전극
84c: 제1 전극(제1 전극지) 84d: 제2 전극(제2 전극지)
85, 86: 반사기 90: 탄성파 장치
91: 지지 기판 92: 압전층
92a: 압전층의 제1 주면 92b: 압전층의 제2 주면
93: 공동부 94: 상부 전극
95: 하부 전극 201: 압전막
201a: 압전막의 제1 주면 201b: 압전막의 제2 주면
451: 제1 영역 452: 제2 영역
C: 여진 영역 VP1: 가상 평면

Claims (15)

  1. 서로 대향하는 제1 주면(主面) 및 제2 주면을 가지는 압전층과,
    상기 압전층의 상기 제1 주면 및 상기 제2 주면 중 적어도 하나의 주면 상에 마련된 기능 전극과,
    상기 압전층의 상기 제2 주면 측에 적층된 지지 기판을 포함하고,
    상기 지지 기판과 상기 압전층 사이에는 공동부(空洞部)가 마련되며,
    상기 지지 기판과 상기 압전층의 적층방향에서 보아, 상기 기능 전극의 적어도 일부는 상기 공동부와 겹치도록 마련되고,
    상기 압전층을 관통하여 상기 공동부에 연장되는 관통 구멍이 마련되며,
    상기 관통 구멍의 내벽에는 상기 관통 구멍의 깊이방향을 따라 연장되는 볼록부가 마련되는, 탄성파 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 압전층의 상기 제1 주면으로부터 상기 제2 주면에 걸쳐 연속적으로 연장되는, 탄성파 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 관통 구멍의 내벽에는 서로 간격을 두고 병렬하도록 복수개의 상기 볼록부가 마련되는, 탄성파 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 구멍은 상기 압전층의 상기 제1 주면 측 단부(端部)에서 상기 제1 주면을 향해 단면적이 커지는 역테이퍼 형상을 가지는, 탄성파 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 기판과 상기 압전층 사이에 마련된 중간층을 더 포함하고,
    상기 중간층의 일부에는 상기 공동부가 마련되는, 탄성파 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능 전극은 1개 이상의 제1 전극과, 상기 1개 이상의 제1 전극이 접속된 제1 버스바(busbar) 전극과, 1개 이상의 제2 전극과, 상기 1개 이상의 제2 전극이 접속된 제2 버스바 전극을 가지며,
    상기 1개 이상의 제1 전극, 상기 제1 버스바 전극, 상기 1개 이상의 제2 전극 및 상기 제2 버스바 전극은 상기 압전층의 상기 제1 주면 상에 마련되는, 탄성파 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압전층의 두께는 상기 1개 이상의 제1 전극과 상기 1개 이상의 제2 전극 중 이웃하는 제1 전극과 제2 전극 사이의 중심간 거리를 p로 한 경우에 2p 이하인, 탄성파 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전층이 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬으로 이루어지는, 탄성파 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    두께 전단 모드의 벌크파를 이용 가능하게 구성되는, 탄성파 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 압전층의 두께를 d, 상기 1개 이상의 제1 전극과 상기 1개 이상의 제2 전극 중 이웃하는 제1 전극과 제2 전극 사이의 중심간 거리를 p로 한 경우, d/p≤0.5인, 탄성파 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    d/p≤0.24인, 탄성파 장치.
  12. 제6항, 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 1개 이상의 제1 전극과 상기 1개 이상의 제2 전극 중 이웃하는 제1 전극과 제2 전극이 대향하는 방향으로 봤을 때에 겹치는 여진(勵振) 영역의 면적에 대한, 상기 이웃하는 제1 전극과 제2 전극의 면적의 비율인 메탈라이제이션비(metallization ratio)를 MR, 상기 압전층의 두께를 d, 상기 이웃하는 제1 전극과 제2 전극의 중심간 거리를 p로 한 경우, MR≤1.75(d/p)+0.075인, 탄성파 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    MR≤1.75(d/p)+0.05인, 탄성파 장치.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능 전극은 상기 압전층의 상기 제1 주면 상에 마련된 상부 전극과, 상기 압전층의 상기 제2 주면 상에 마련된 하부 전극을 가지는, 탄성파 장치.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬의 오일러 각(φ, θ, ψ)이 이하의 식(1), 식(2) 또는 식(3)의 범위에 있는, 탄성파 장치.
    (0°±10°, 0°~20°, 임의의 ψ)…식(1)
    (0°±10°, 20°~80°, 0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2) 또는 (0°±10°, 20°~80°, [180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°)…식(2)
    (0°±10°, [180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°, 임의의 ψ)…식(3)
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