KR100979952B1 - 탄성 표면파 디바이스, 및 이를 이용한 탄성 표면파 필터와 안테나 공용기, 및 이를 이용한 전자 기기 - Google Patents

탄성 표면파 디바이스, 및 이를 이용한 탄성 표면파 필터와 안테나 공용기, 및 이를 이용한 전자 기기 Download PDF

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Abstract

탄성 표면파 디바이스(10)는 니오브산리튬을 포함하는 기판(1)과, 기판의 상면에 설치되며 복수의 전극지(22a)에 의해 구성된 빗살형 전극(22)과, 빗살형 전극(22)을 덮음과 동시에 상면에 요철(凹凸) 형상을 갖는 보호막(4)을 갖는다. 또한, 빗살형 전극(22)의 1피치당 피치폭이 p이고, 전극지(22a) 1개당 폭이 p1이며, 전극지(22a)간의 폭이 p2이고, 빗살형 전극(22)의 두께가 h일 때, p1+p2=p와 h/(2×p)≥4.5%의 관계를 만족시킨다. 이 구성에 의해, 적절한 반사 특성이 실현되어, 양호한 온도 특성과 전기적 특성을 갖는 탄성 표면파 디바이스(10)를 얻을 수 있다.

Description

탄성 표면파 디바이스, 및 이를 이용한 탄성 표면파 필터와 안테나 공용기, 및 이를 이용한 전자 기기{SURFACE ACOUSTIC WAVE DEVICE, SURFACE ACOUSTIC WAVE FILTER EMPLOYING SAME AND ANTENNA DUPLEXER, AND ELECTRONIC APPARATUS EMPLOYING SAME}
본 발명은 공진자 또는 대역 필터로서 이용되는 탄성 표면파 디바이스, 및 이를 이용한 탄성 표면파 필터와 안테나 공용기, 및 이를 이용한 전자 기기에 관한 것이다.
종래의 기술에 관하여, 탄성 표면파 디바이스(이하, SAW 디바이스라 한다)를 예로 들어 설명한다.
최근, 소형 경량인 SAW 디바이스는 각종 이동체 통신 단말 기기 등의 전자 기기에 많이 사용되고 있다. 특히, 800MHz~2GHz대에서의 휴대 전화 시스템의 무선 회로부에는 탄탈산리튬(이하, LT라 한다) 기판을 이용하여 작성된 탄성 표면파 필터가 널리 이용되고 있다. 그러나, LT 기판은 탄성 표면파 전파 방향의 기판의 열팽창 계수가 크고, 또한 탄성 정수 그 자체도 온도에 따라 변화한다. 이 때문에, 필터의 주파수 특성도 온도의 변화에 대하여 크게 시프트한다는, 온도 특성에 과제를 가지고 있다.
이에 대하여, 예를 들면 일본 특허공개 2004-254291호 공보에, 온도 특성이 개선된 SAW 디바이스를 얻는 방법이 개시되어 있다. 일본 특허공개 2004-254291호 공보에 기재된 SAW 디바이스는 압전 기판과 전극막과 절연막을 갖는다. 전극막은 압전 기판 상에 형성되어 있으며, 적어도 1개의 IDT를 구성하고 있다. 절연막은 전극막을 덮도록 압전 기판 상에, 스퍼터링법에 의해 형성되어 있다. 또한, 절연막은 절연막의 상면에 요철(凹凸)을 갖는다. 또한, 전극막의 막두께가, 여진되는 표면파의 파장의 1~3%의 범위임에 따라, 양호한 전기 특성이 얻어진다.
본 발명은 온도 특성과 전기적 특성이 우수한 전자 부품을 얻는 것이다.
본 발명의 탄성 표면파 디바이스는 니오브산리튬을 포함하는 기판과, 상기 기판의 상면에 설치되며 복수의 전극지에 의해 구성되는 빗살형 전극과, 상기 빗살형 전극을 덮음과 동시에 상면에 요철(凹凸) 형상을 갖는 보호막을 구비하며, 상기 빗살형 전극의 1피치당 피치폭이 p이고, 상기 전극지 1개당 폭이 p1이며, 상기 전극지간의 폭이 p2이고, 상기 기판의 표면으로부터 상기 빗살형 전극의 상부까지의 두께가 알루미늄 환산 막두께에 있어서 두께 h일 때, p1+p2=p와, h/(2×p)≥4.5%의 관계를 만족시키고, 상기 요철(凹凸) 형상의 1피치당 피치폭이 L이고, 상기 요철(凹凸) 형상의 1피치당 철(凸)부의 폭이 L1이며, 상기 요철(凹凸) 형상의 1피치당 요(凹)부의 폭이 L2일 때, L1+L2=L과, L1≤p1과, L2≥p2의 관계를 만족시키고, 상기 기판을 구성하는 상기 니오브산리튬 재료의 잘라내는 각도는, X축 주위로 Z축 방향으로의 회전 각도를 D도라 했을 때, -25도≤D≤25도를 만족하는 Y판으로부터 잘라 내어진 상기 니오브산리튬 재료이다.
이 구성에 의해, 적절한 반사 특성이 실현되어, 양호한 온도 특성과 전기적 특성을 갖는 탄성 표면파 디바이스가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전자 부품의 구성을 나타내는 상면도.
도 2는 도 1에 나타내는 전자 부품의 2-2 단면에 따른 부분 단면도.
도 3A는 도 1에 나타내는 전자 부품의 제조 방법을 설명하는 개략 단면도.
도 3B는 도 1에 나타내는 전자 부품의 제조 방법을 설명하는 개략 단면도.
도 3C는 도 1에 나타내는 전자 부품의 제조 방법을 설명하는 개략 단면도.
도 3D는 도 1에 나타내는 전자 부품의 제조 방법을 설명하는 개략 단면도.
도 3E는 도 1에 나타내는 전자 부품의 제조 방법을 설명하는 개략 단면도.
도 3F는 도 1에 나타내는 전자 부품의 제조 방법을 설명하는 개략 단면도.
도 3G는 도 1에 나타내는 전자 부품의 제조 방법을 설명하는 개략 단면도.
도 3H는 도 1에 나타내는 전자 부품의 제조 방법을 설명하는 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 비교예 3에 따른 전자 부품의 단면도.
도 5는 본 발명의 비교예 4에 따른 전자 부품의 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 전자 부품의 단면도.
도 7은 도 6에 나타내는 전자 부품의 전기 특성을 나타내는 전기 특성도.
도 8A는 본 발명의 실시예 1에 따른 전자 부품의 구성을 나타내는 상면도.
도 8B는 본 발명의 실시예 1에 따른 다른 형태의 전자 부품의 구성을 나타내는 상면도.
도 8C는 본 발명의 실시예 1에 따른 다른 형태의 전자 부품의 구성을 나타내는 개략 구성도.
도 9는 도 8A에 나타내는 전자 부품의 온도 특성을 나타내는 온도 특성도.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 다른 형태의 전자 부품의 단면을 나타내는 부분 단면도.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 전자 부품의 주요부의 상면도.
도 12는 도 11에 나타내는 전자 부품의 12-12선에 따른 단면도.
도 13은 도 11에 나타내는 전자 부품의 부분 단면도.
도 14는 본 발명의 실시예 2에 따른 전자 부품의 전극 규격화 막두께와 공진점의 Q값과의 관계를 나타내는 특성도.
도 15는 본 발명의 실시예 2에 따른 전자 부품의 전극 규격화 막두께와 반공진점의 Q값과의 관계를 나타내는 특성도.
도 16은 본 발명의 실시예 2에 따른 전자 부품의 통과 특성을 나타내는 특성도.
도 17은 본 발명의 실시예 2에 따른 전자 부품의 통과 특성을 나타내는 특성도.
도 18은 본 발명의 실시예 2에 따른 전자 부품의 전극 규격화 막두께와 감쇠량과의 관계를 나타내는 특성도.
도 19는 본 발명의 실시예 2에 따른 래더형 필터의 필터 특성을 나타내는 특성도.
도 20은 본 발명의 실시예 2에 따른 래더형 필터의 필터 특성을 나타내는 특성도.
도 21은 본 발명의 실시예 3에 따른 전자 부품의 온도 특성을 나타내는 온도 특성도.
도 22는 본 발명의 실시예 4에 따른 전자 부품의 전기 특성을 나타내는 전기 특성도.
도 23은 본 발명의 실시예 5에 따른 전자 부품의 전기 특성을 나타내는 전기 특성도.
도 24는 본 발명의 실시예 5에 따른 전자 부품의 전기 특성을 나타내는 전기 특성도.
도 25는 본 발명의 실시예 6에 따른 전자 기기의 개관도.
도 26은 본 발명의 실시예 6에 따른 전자 기기 내부의 전기 회로도.
도 27은 본 발명의 실시예 6에 따른 전자 부품의 전기 특성을 나타내는 전기 특성도.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 전자 부품에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
실시예에서는 전자 부품의 일예로서 탄성 표면파 디바이스(이하, SAW 디바이스라 한다)를 예로 들어 설명한다. 또한, SAW 디바이스는 공진기로서의 기능을 갖는다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전자 부품으로서의 SAW 디바이스의 상면도이다. 또한, 도 2는 도 1에 나타내는 SAW 디바이스의 부분(23)의 2-2선에 따른 단면도이다.
도 1과 도 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 탄성 표면파 디바이스(10)(이하, SAW 디바이스(10)라 한다)는 기판(1)과 빗살형 전극(22)과 반사기 전극(3)과 보호막(4)을 갖는다. 빗살형 전극(22)은 기판(1)의 상면에 아포다이즈에 의한 가중이 실시되고, 소정의 주파수 특성이 부여되어 있다. 반사기 전극(3)은 빗살형 전극(22)의 양측에 설치되어 있다. 보호막(4)은 적어도 빗살형 전극(22)과 반사기 전극(3)을 덮고 있다. 또한, 빗살형 전극(22)은 빗살형 전극(22)과 전기적으로 접속된 패드(5)를 갖는다. 빗살형 전극(22)은 패드(5)를 통하여 전기 신호의 취출이 수행된다. 이상과 같이 하여 SAW 디바이스(10)가 구성되어 있다.
기판(1)은 니오브산리튬(LiNbO3, 이하 LN이라 한다)으로 이루어진다. 또한, 니오브산리튬으로 이루어지는 기판은 일반적으로 LN 기판이라 불린다. 또한, 기판(1)은 X축 둘레로 Z축 방향으로 D도 회전시킨 Y판으로부터 잘라 내어진 니오브산리튬으로 구성되어 있다. 또한, X축 둘레로 Z축 방향으로 회전되는 회전 각도(D)가 5도인 5도 YLN 기판이 이용되고 있다.
빗살형 전극(22)과 반사기 전극(3)은 기판(1)의 상면에 각각 한 쌍 형성되고, 알루미늄(이하, Al이라 한다) 또는 Al을 주성분으로 하는 Al 합금으로 이루어진다. 빗살형 전극(22)은 각각 전극지(22a)가 대향 배치되고, 이웃하는 전극지(22a)와의 사이에 극간이 형성됨으로써 구성된다.
보호막(4)은 바람직하게는 이산화실리콘(이하, SiO2라 한다) 등의 산화규소로 이루어진다. 도 1과 도 2에 나타내는 바와 같이, 보호막(4)의 상면은 요철(凹凸) 형상을 가지고 있다. 보호막(4)의 철(凸) 부분(4a)은 기판(1) 상면의 빗살형 전극(22)과 반사기 전극(3)을 갖는 부분의 상방에 설치되어 있다. 보호막(4)의 요(凹) 부분(4b)은 철(凸) 부분(4a)간의 빗살형 전극(22), 반사기 전극(3)이 기판(1)의 상면에 존재하지 않는 부분과 그 근방에 설치되어 있다.
여기에서, 보호막(4)의 철(凸) 부분(4a)과 요(凹) 부분(4b)의 각각 1개가 1피치로 정의된다. 이 1피치당 피치폭이 L이고, 보호막(4)의 철(凸) 부분(4a)의 폭이 L1이며, 보호막(4)의 요(凹) 부분(4b)의 폭이 L2이다. 즉, L=L1+L2가 성립한다.
또한, 보호막(4)의 1피치와 마찬가지로, 한 개의 빗살형 전극(22)의 전극지(22a)와 한 쪽이 이웃하는 전극지(22a)가 존재하는 부분까지의 거리가, 빗살형 전극(22)의 1피치폭(p)으로 정의된다. 또한, 전극지(22a) 1개당 폭이 p1이고, 이웃하는 전극지간의 극간의 폭이 p2이다. 즉, p=p1+p2가 성립한다. 또한, 보호막(4)의 1피치당 피치폭(L)과 빗살형 전극(22)의 1피치폭(p)은 L≒p의 관계에 있다. 또한, SAW 디바이스(10)에서의 탄성 표면파의 동작 중심 주파수의 파장이 λ=2×p가 된다.
또한, 보호막(4)과 접해 있는 기판(1)의 표면으로부터 보호막(4)의 요(凹) 부분(4b)까지의 높이가 t로 정의된다. 빗살형 전극(22)의 두께(h)는, 즉, 기판(1)의 표면으로부터 빗살형 전극(22)의 상면까지의 높이(h0)로부터 환산된 알루미늄 환산 막두께(h)로서 정의된다. 즉, 빗살형 전극(22)의 재질이 Al인 경우, 기판(1)의 표면으로부터 빗살형 전극(22)의 상면까지의 높이가 빗살형 전극(22)의 두께로서 정의된다. 즉, h0=h가 성립한다. 그러나, 빗살형 전극(22)의 재질이 Al 이외인 경우에는 기판(1)의 표면으로부터 빗살형 전극(22)의 상면까지의 높이(h0)로부터, Al의 밀도(ρAl)와 빗살형 전극(22)에 이용되고 있는 재료(ρM)의 밀도가 이용되고, 알루미늄 환산 막두께(h)가 h=h0×(ρM/ρAl)로서 정의된다. 또한, 도 2에서는 전극지(22a)가 두 개만 도시되어 있다.
이상과 같이 구성되는 SAW 디바이스(10)에 대하여, 이하, 제조 방법에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 3A부터 도 3H는 본 발명의 실시예 1에 따른 SAW 디바이스(10)의 제조 방법을 설명하는 개략 단면도이다. 먼저, 도 3A에 나타내는 바와 같이, LN 기판(31)의 상면에 Al 또는 Al 합금이 증착 또는 스퍼터 등의 방법에 의해 성막되어, 전극막(32)이 형성된다. 또한, 전극막(32)이, 이후의 제조 단계를 거침으로써, 빗살형 전극(22)의 전극지(22a) 또는 반사기 전극(3), 패드(5)가 된다. 또한, LN 기판(31)은 LN 기판(31)의 일부가 표시되어 있을 뿐이며, LN 기판(31) 상에 복수의 SAW 디바이스(10)가 제조되도록 패턴화되어 있다.
다음으로, 도 3B에 나타내는 바와 같이, 전극막(32)의 상면에 제 1 레지스트막(33)이 형성된다.
다음으로, 도 3C에 나타내는 바와 같이, 소정의 형상이 되도록 노광·현상 기술 등을 이용하여 제 1 레지스트막(33)이 가공된다.
다음으로, 도 3D에 나타내는 바와 같이, 드라이에칭 기술 등을 이용하여, 전극막(32)이 빗살형 전극(22)의 전극지(22a), 또는 반사기 전극(3) 등의 소정의 형상으로 가공된다. 이 후, 제 1 레지스트막(33)이 제거된다.
다음으로, 도 3E에 나타내는 바와 같이, 전극막(32)을 덮도록, SiO2가 증착 또는 스퍼터 등의 방법에 의해 성막되어, 보호막(34)이 형성된다.
다음으로, 도 3F에 나타내는 바와 같이, 보호막(34)의 표면에 제 2 레지스트막(35)이 형성된다.
다음으로, 도 3G에 나타내는 바와 같이, 노광, 현상 기술 등을 이용하여 제 2 레지스트막(35)이 소정의 형상으로 가공된다. 또한, 드라이에칭 기술 등을 이용하여 불필요한 부분의 보호막(34)이 제거되고, 패드(5) 등을 개구하는 보호막(4)이 형성된다.
다음으로, 도 3H에 나타내는 바와 같이 제 2 레지스트막(35)이 제거된다.
마지막으로, 도시하지 않았지만, 다이싱 등에 의해, LN 기판(31) 상에 형성된 복수의 SAW 디바이스(10)가 개개의 SAW 디바이스(10)로 분할된다. 이 후, SAW 디바이스(10)는 다이본드 등에 의해 세라믹 패키지에 마운트된다. 그리고, SAW 디바이스(10)는 와이어 본딩된 후 덮개가 용접되어 기밀 밀봉이 수행된다.
이상과 같이 제조된, 본 발명의 실시예 1에서의 SAW 디바이스(10)에 있어서, 빗살형 전극(22)과 보호막(4)의 형상 치수는 L1≤p1과 L2≥p2의 관계를 동시에 만족시킨다. 이 관계를 만족시키는 빗살형 전극(22)과 보호막(4)의 형상을 얻는 방법은 바이어스 스퍼터링법(bias sputtering)을 이용하고 있다. 바이어스 스퍼터링법은 도 3E의 SiO2제의 보호막(34)의 형성에 있어서, 기판측이 되는 전극막(32)에 바이어스를 인가하면서 스퍼터링법으로 성막을 수행하는 방법이다. 보호막(34)이 형성될 때, SiO2제 보호막(34)의 형상의 컨트롤은 전극막(32)에 인가되는 바이어스와 스퍼터링 전력의 비가 가변되어 수행된다.
실시예 1에서는, 먼저 SiO2제의 보호막의 형상을 어떻게 하는 게 보호막(4)이 형성되는 경우에 있어서도 좋은 특성이 얻어지는지를 알아보기 위하여, 이하의 4종류의 SAW 디바이스(실시예 1과 비교예 1~4)가 작성되었다. 또한, h/(2×p)=h/λ가 전극 규격화 막두께로 정의되고, t/(2×p)=t/λ이 SiO2 규격화 막두께로 정의된다.
비교예 1은 전극 규격화 막두께가 4%이고, SiO2제의 보호막이 설치되어 있지 않은 SAW 디바이스이다. 비교예 2는 전극 규격화 막두께가 4.5%이고, SiO2제 보호막이 설치되어 있지 않은 SAW 디바이스이다. 비교예 3은 전극 규격화 막두께가 4%이고, SiO2제 보호막의 형상이 L1>p1과 L2<p2의 관계를 동시에 만족시키는 SAW 디바이스이다. 비교예 4는 전극 규격화 막두께가 4.5%이고, SiO2제 보호막의 형상이 L1>p1과 L2<p2의 관계를 동시에 만족시키는 SAW 디바이스이다. 또한 실시예 1은 전극 규격화 막두께가 4.5%이고, SiO2제 보호막(4)의 형상이 L1≤p1과 L2≥p2의 관계를 동시에 만족시키는 SAW 디바이스(10)이다.
또한, 이상의 실시예 1의 SAW 디바이스(10)와 비교예 3, 4의 SAW 디바이스에 있어서의 SiO2 규격화 막두께(t/(2×p))는 모두 20%이다.
또한, 도 4는 비교예 3의 SAW 디바이스의 단면 형상을 나타내고, 도 5는 비교예 4의 SAW 디바이스의 단면 형상을 나타내며, 도 6은 실시예 1의 SAW 디바이스(10)의 단면 형상을 나타낸다. 또한, 도 7은 각각의 SAW 디바이스의 전기적 특성을 나타내는 전기 특성도이다. 또한, 선분(41)이 실시예 1의 특성을 나타내고, 선분(51, 52, 53, 54)이 각각 비교예 1, 2, 3, 4의 특성을 나타낸다. 또한, 각 SAW 디바이스의 단면 형상은 SAW 디바이스의 표면이 금속과 카본을 이용하여 코팅되고, 또한, FIB(Focused Ion Beam)에 의해 탄성 표면파의 전파 방향으로 전극이 절단되고, 그 후, 전자 현미경에 의해 관찰된 관찰 결과로부터 특정된다.
도 7에 나타내는 바와 같이, SiO2제 보호막을 설치하지 않은 비교예 1, 2에서는 레일리파에 기인하는 스프리어스의 발생과 반공진 주파수 깨짐이 생기고, 특성적으로도 매우 좋지 않다. 비교예 3, 4에서는 양쪽 모두 SiO2제 보호막의 형상이 L1>p1와 L2<p2의 관계를 동시에 만족하고 있다. 비교예 3에서는 공진 주파수 부근의 스프리어스는 보이지 않지만, 비교예 4에서는 공진 주파수보다도 저주파측에 스프리어스가 발생하여, 공진 주파수에서의 삽입 손실이 매우 나쁘다. 또한, SiO2제 보호막의 형상이 L1≤p1과 L2≥p2의 관계를 모두 만족시키는 실시예 1에 대해서는 공진 주파수 부근의 스프리어스는 보이지 않는다. 또한, 실시예 1의 삽입 손실은 비교예 3, 4의 삽입 손실과 비교한 경우, 대폭적으로 개선되고 있다.
다음으로, 비교를 위하여, 비교예 5와 실시예 2의 SAW 디바이스가 작성되었다. 또한, 비교예 5는 전극 규격화 막두께가 3%≤h/(2×p)≤9%이고, SiO2제 보호막의 형상이 L1>p1과 L2<p2의 관계를 모두 만족시키는 SAW 디바이스이다. 또한, 실시예 2는 전극 규격화 막두께가 4.5%≤h/(2×p)≤9%이고, SiO2제 보호막(4)의 형상이 L1≤p1과 L2≥p2의 관계를 모두 만족시키는 SAW 디바이스(10)이다. 또한, 전극 규격화 막두께가 4.5%≤h/(2×p)≤9%는 0.045≤h/(2×p)≤0.09라는 것으로, 이하에 기재하는 조건식에 대해서도 같은 의미를 갖는다.
또한, 실시예 2의 조건을 만족시키는 SAW 디바이스는 도 1에 나타낸 SAW 디바이스(10)가 직병렬로 접속된 L형 필터로서, 도 8A에 나타내는 바와 같이 제작되어 있다. 또한, 비교예 5의 조건을 만족시키는 SAW 디바이스는, 마찬가지로 도 8A에 나타내는 바와 같은 L형 필터로서 제작되어 있다. 또한, 도 8A에 나타내는 바와 같이, 탄성 표면파 필터(80)(이하, 필터(80)라 한다)는 LN 기판제 기판(81) 상에 형성되고, 직렬로 접속된 탄성 표면파 디바이스(83)(이하, SAW 디바이스(83)라 한다)와 병렬로 접속된 탄성 표면파 디바이스(84)(이하, SAW 디바이스(84)라 한다)를 갖는다. 또한, 적어도 SAW 디바이스(83)와 SAW 디바이스(84) 중 한 쪽에 SAW 디바이스(10)가 이용됨으로써, 본 발명의 작용과 효과를 얻을 수 있다.
또한, SAW 디바이스(10)가 이용되어 도 8A에 나타내는 필터(80)가 제작될 때, SAW 디바이스(83)의 공진 주파수와 SAW 디바이스(84)의 반공진 주파수가 일치하도록 도 2에 나타낸 전극간 피치(p)가 조정된다.
또한, 필터(80)는 기판(81) 상에 형성된 입력 단자(85)와 출력 단자(86)와 그라운드 단자(87)와 선로(88)를 갖는다. SAW 디바이스(83)는 입력 단자(85)와 출력 단자(86) 사이에 배치되어 있다. 선로(88)는 입력 단자(85)와 SAW 디바이스(83) 사이, SAW 디바이스(83)와 출력 단자(86) 사이를 접속한다. 또한, 입력 단자(85)와 출력 단자(86) 사이에 분기점(89)이 설치되고, 분기점(89)과 그라운드 단자(87) 사이에 SAW 디바이스(84)가 배치되어 있다. 그리고, 선로(88)는 분기점(89)과 SAW 디바이스(84) 사이, SAW 디바이스(84)와 그라운드 단자(87) 사이를 접속한다. 이와 같이 접속되어 있는 SAW 디바이스(83)가 직렬 접속이라 불리고, SAW 디바이스(84)가 병렬 접속이라 불린다. 또한, SAW 디바이스(83)와 SAW 디바이스(84)는 보호막(82)에 의해 덮여 있다.
또한, 도 9는 비교예 5와 실시예 2의 조건을 만족시키는 SAW 디바이스의 필터 특성에 있어서의, 중심 주파수에서 측정된 온도 특성(TCF: Temperature Coefficient of Frequency)이 나타나 있다. 도 9에 있어서, 선분(42)이 실시예 2의 온도 특성을 나타내고, 선분(55)이 비교예 5의 온도 특성을 나타낸다. 또한, 온도 특성(TCF)은 주변 온도에 대한 유전률의 온도 계수와 열팽창 계수에 의해 결정되는 물성의 하나로서, 1K당의 변화율(ppm/K)로 나타내어진다. 온도 특성(TCF)은 값이 작을수록 넓은 온도 범위에서 안정되게 사용할 수 있음을 의미한다.
도 9에 나타내는 바와 같이, SiO2제 보호막의 형상이 L1>p1과 L2<p2의 관계를 모두 만족시키는 비교예 5의 SAW 디바이스에 대해서는, 전극 규격화 막두께가 두꺼워지면 온도 특성이 나빠진다. 그러나, SiO2제 보호막(4)의 형상이 L1≤p1과 L2≥p2 관계를 모두 만족시키는 실시예 2의 SAW 디바이스(10)에 대해서는, 전극 규격화 막두께가 두꺼워져도 온도 특성이 양호하다. 특히, 전극 규격화 막두께가 두꺼울수록 효과가 크다.
또한, 도 8B는 실시예 1에서의 다른 형태의 전자 부품으로서 래더형 탄성 표면파 필터의 상면도이다. 도 8B에 나타내는 바와 같이, 사다리 형상의 래더형 탄성 표면파 필터(80)는 기판(81) 상에 직렬로 접속된 복수의 SAW 디바이스(83)와 병렬로 접속된 복수의 SAW 디바이스(84)를 갖는다. 또한, 필터(80)는 기판(81) 상에 형성된 입력 단자(85)와 출력 단자(86)와 그라운드 단자(87)와 선로(88)를 갖는다. 복수의 SAW 디바이스(83)는 입력 단자(85)와 출력 단자(86) 사이에 배치되어 있다. 선로(88)는 입력 단자(85)와 SAW 디바이스(83) 사이, SAW 디바이스(83)와 출력 단자(86) 사이, 각 SAW 디바이스(83) 간을 접속한다. 또한, 입력 단자(85)와 출력 단자(86) 사이에 분기점(89)이 설치되고, 분기점(89)과 그라운드 단자(87) 사이에 복수의 SAW 디바이스(84)가 배치되어 있다. 그리고, 선로(88)는 분기점(89)과 SAW 디바이스(84) 사이, SAW 디바이스(84)와 그라운드 단자(87) 사이, 각 SAW 디바이스(84) 간을 접속한다. 이와 같이 접속되어 있는 SAW 디바이스(83)가 직렬 접속이라 불리고, SAW 디바이스(84)가 병렬 접속이라 불린다. 또한, SAW 디바이스(83)와 SAW 디바이스(84)는 보호막(82)에 의해 덮여 있다. SAW 디바이스(83)의 공진 주파수와 SAW 디바이스(84)의 반공진 주파수가 일치하도록 전극간 피치(p)가 조정된다. 또한, 적어도 복수의 SAW 디바이스(83)와 복수의 SAW 디바이스(84) 중 하나에 SAW 디바이스(10)가 이용됨으로써, 본 발명의 작용과 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도 8B에 나타내는 필터(80)는 4개의 SAW 디바이스(83)와 두 개의 SAW 디바이스(84)와 하나의 분기점(89)을 갖는 구성이다. 그러나, 필터(80)는 이 구성에 한정되는 것이 아니라, SAW 디바이스(83)와 SAW 디바이스(84)와 분기점(89)의 조합은 필터(80)에 요구되는 특성에 따라 결정될 수 있다.
또한, 도 8C는 실시예 1에서의 다른 형태의 전자 부품으로서 종모드 결합형 탄성 표면파 필터의 개략 구성도이다. 도 8C에 나타내는 바와 같이, 종모드 결합형 탄성 표면파 필터(90)(이하, 필터(90)라 한다)는 복수의 탄성 표면파 디바이스(10a)(이하, SAW 디바이스(10a)라 한다)가 탄성 표면파의 전파 방향(화살표 91 방향)을 따라 배치되어 있다. 또한, 이웃하는 SAW 디바이스(10a)를 구성하는 빗살형 전극(22)이 근접하여 배치되어 있다. 또한, SAW 디바이스(10a)는 각각 대향하는 한 쌍의 빗살형 전극(22)을 가지고 있다. 또한, SAW 디바이스(10a)가 SAW 디바이스(10)와 다른 점은, 개개의 SAW 디바이스(10a)가 각각 한 쌍의 반사기 전극(3)을 포함하지 않고, 필터(90)로서 한 쌍의 반사기 전극(3)을 갖는 점이다. 따라서, SAW 디바이스(10a)는 SAW 디바이스(10)와 마찬가지로, SiO2제 보호막(4)의 형상이 L1≤p1과 L2≥p2의 관계를 모두 만족시키는 구성을 갖는다. 또한, 전극 규격화 막두께 등의 조건도, SAW 디바이스(10a)는 SAW 디바이스(10)와 동일한 구성이다. 이로 인해, 필터(90)의 구성에 있어서도, SAW 디바이스(10)와 동일한 작용과 효과가 발휘된다. 또한, 도 8C에 나타내는 필터(90)는 세 개의 SAW 디바이스(10a)에 의해 구성되어 있다. 그러나, 필터(90)가 반드시 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 복수의 SAW 디바이스(10a)가 탄성 표면파의 전파 방향(화살표(91) 방향)을 따라 배치되어 있으면 된다. 또한, 모든 탄성 표면파 디바이스에 SAW 디바이스(10a)가 이용될 필요는 없고, 적어도 하나의 탄성 표면파 디바이스가 SAW 디바이스(10a)이면 된다.
이상과 같이, 전극 규격화 막두께가 h/(2×p)≥4.5%이고, SiO2제 보호막(4)의 형상이 L1≤p1과 L2≥p2의 관계를 모두 만족시키도록 보호막(4)이 형성된 경우, 온도 특성이 양호한 동시에, 양호한 전기적 특성을 갖는 SAW 디바이스(10, 10a)를 얻을 수 있다.
실시예 1에서는 전극막(32)으로서 Al 또는 Al 합금이 이용되고 있다. 그러나, 전극막(32), 즉, 빗살형 전극(22)의 전극지(22a)와 반사기 전극(3)은 이들 재료에 한정되지 않는다. 예를 들면, Ti, Cu, W, Ag, Au 등의 Al보다도 밀도가 큰, 무거운 금속이 이용될 수도 있고, 또는 Al보다도 밀도가 큰 금속을 주성분으로 하는 합금이 이용될 수도 있다.
또한, 도 10에 나타내는 바와 같이, 전극막(32)은 제 1 전극막(32a)과 제 2 전극막(32b)이 적층되어 형성될 수도 있다. 예를 들면, 제 1 전극막(32a)에는 Al 또는 Al 합금이 이용되고, 제 2 전극막(32b)에는 Al보다도 밀도가 큰 금속인 Ti, Cu, W, Ag, Au 등, 또는 이들 재료를 주성분으로 하는 합금이 이용될 수도 있다. 또한, 역으로, 제 1 전극막(32a)에는 Al보다도 밀도가 큰 금속인 Ti, Cu, W, Ag, Au 등, 또는 이들의 재료를 주성분으로 하는 합금이 이용되고, 제 2 전극막(32b)에는 Al 또는 Al 합금이 이용될 수도 있다. 제 1 전극막(32a) 또는 제 2 전극막(32b), 전극막(32)에 Al보다도 밀도가 큰 금속이 이용되는 경우, 소정의 전극 규격화 막두께(h)를 얻기 위한, 실제 전극막(32)의 두께(h0)가 얇아진다.
또한, 보호막(4)으로서, SiO2 재료가 이용되고 있다. 그러나, 보호막(4)은, SiO2 재료에 한정되지 않는다. 예를 들면, SiN, SiON, Ta2O5, TeO2 등의, 다른 유전체 재료가 이용될 수도 있고, 이들 유전체 재료가 조합될 수도 있다. 즉, 유전체 재료에 의한 보호막(4)의 형상이 L1≤p1과 L2≥p2의 조건을 동시에 만족시키면, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실시예 1에서는 빗살형 전극(22)은 아포다이즈에 의한 가중이 수행되고 있다. 그러나, 아포다이즈에 의한 가중비에 관해서는, 도 1에 나타내는 바와 같은 형태에 한정되지 않는다. 또한, 가중비가 0일 때, 즉, 가중이 전혀 행해지고 있지 않은 경우, SAW 디바이스(10)는 정규형(正規型)의 공진기가 된다. 또한, 빗살형 전극(22)의 쌍이 되는 수와 빗살형 전극(22)의 양 옆에 배치된 반사기 전극(3)의 개수는 도 1에 나타내는 형상에 한정되지 않는다. 또한, 아포다이즈에 의한 가중비라 함은, 빗살형 전극(22)에 있어서, SAW 디바이스(10)의 폭에 대하여, 전극지(22a)가 교차하는 폭이 서로 다른 영역의 비를 의미한다.
또한, 보호막(4)의 형성 방법으로서 바이어스 스퍼터링법이 이용되고 있다. 그러나, 보호막(4)의 형성 방법도 바이어스 스퍼터링법에 한정되지 않는다. 보호막(4)을 형성하는 다른 방법이 이용될 수도 있다.
(실시예 2)
본 발명의 실시예 2에 따른 전자 부품으로서의 SAW 디바이스에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
또한, 실시에 2에서 나타내는 구성이 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는, 같은 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 전자 부품으로서의 SAW 디바이스의 주요부의 상면도이다. 도 12는 도 11에 나타내는 SAW 디바이스의 12-12선 단면도이다. 또한, 도 13은 도 12와 마찬가지로, SAW 디바이스의 단면도를 나타낸다. 도 11과 도 12에 있어서, SAW 디바이스(10)는 기판(1)과 빗살형 전극(22)과 반사기 전극(3)과 보호막(4)을 가지고 있다. 빗살형 전극(22)과 반사기 전극(3)은 기판(1)의 상면에 설치되고, Al 또는 Al 합금에 의해 구성되어 있다. 보호막(4)은 SiO2로 이루어지고, 빗살형 전극(22)과 반사기 전극(3)을 덮음과 동시에, 보호막(4)의 표면에 요철(凹凸) 형상이 형성되어 있다.
또한, 빗살형 전극(22)의 알루미늄 환산 막두께가 h이다. 또한, 전극 규격화 두께 h/(2×p)=h/λ의 값이 7.8%≤h/(2×p)≤9.8%이다. 또한, 파장(λ=2×p)은 SAW 디바이스(10)에서의 탄성 표면파의 동작 중심 주파수의 파장이다.
또한, 기판(1)은 X축 둘레로 Z축 방향으로 D도 회전시킨 Y판으로부터 잘라 낸 니오브산리튬으로 이루어지고, 회전의 각도(D)가 -25도≤D≤+25도이다. 또한, 더욱 바람직하게는 0도≤D≤+25도이다.
또한, 실시예 2에 따른 SAW 디바이스(10)는 실시예 1의 SAW 디바이스(10)와 마찬가지로, L1≤p1과 L2≥p2의 관계를 모두 만족시킨다.
또한, 실시예 2에 따른 SAW 디바이스(10)의 제조 방법은 도 3A~도 3H를 이용하여 설명한 실시예 1에 따른 SAW 디바이스(10)의 제조 방법과 동일하다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 도 14는 실시예 2에 따른 SAW 디바이스(10)의 전극 규격화 막두께와, 공진점의 Q값인 규격화(Qs)의 관계를 나타낸다. 도 15는 SAW 디바이스(10)의 전극 규격화 막두께와, 반공진점의 Q값인 규격화(Qp)와의 관계를 나타낸다. 도 16과 도 17은 SAW 디바이스(10)의 통과 특성을 나타낸다. 도 18은 SAW 디바이스(10)의 전극 규격화 막두께와 감쇠량의 관계를 나타낸다. 여기에서, 규격화(Qs)와 규격화(Qp)는 전극 규격화 막두께가 5.8%일 때의 Qs, Qp를 이용하여 규격화되어 있다.
또한, 보호막(4)은 SiO2가 이용되고 있고, SiO2제 보호막(4)의 막두께(t)는 SiO2 규격화 막두께(t/(2×p)=t/λ)가 20%이다.
도 14와 도 15에 나타내는 바와 같이, 전극 규격화 막두께가 7.8≤h/(2×p)≤9.8%인 경우, 규격화(Qs)와 규격화(Qp)는 1.2배 이상이다. 이로 인해, 높은 Q값을 갖는 SAW 디바이스(10)가 얻어진다. 특히, 전극 규격화 막두께가 8.5≤h/(2×p)≤9.0%일 때, Q값이 가장 높은 값을 나타낸다.
또한, 도 16과 도 17에 SAW 디바이스(10)의 통과 특성이 나타나 있다. 도 16은 전극 규격화 막두께가 8.7%일 때의 통과 특성을 나타낸다. 또한, 도 17은 전극 규격화 막두께가 5.8%일 때의 통과 특성을 나타낸다. 도 16과 도 17에 나타내는 바와 같이, 전극 규격화 막두께가 7.8≤h/(2×p)≤9.8% 범위의 SAW 디바이스(10)의 감쇠량은 전극 규격화 막두께가 5.8%일 때에 비하여 약 6dB 크다. 또한, 주파수가 어긋나 있는 것은 전극 규격화 막두께가 다르기 때문이며, 빗살형 전극(22)의 쌍수 또는 교차폭 등의 SAW 디바이스의 구성에 있어서는 거의 동일하다. 또한, 도 18에 나타내는 바와 같이, 전극 규격화 막두께가 7.8≤h/(2×p)≤9.8%의 범위에 있음으로써, 감쇠량은 전극 규격화 막두께가 5.8%일 때에 비하여 약 5dB 이상 커진다. 특히, 전극 규격화 막두께가 8.5≤h/(2×p)≤9.0%의 범위에 있을 때, 감쇠량에 대하여 가장 좋은 특성을 나타낸다.
또한, 도 19와 도 20은 SAW 디바이스(10)가 래더형으로 접속된 경우의 래더형 필터의 필터 특성을 나타낸다. 예를 들면, 래더형 필터로는 도 8A에 나타내는 바와 같은, 1단의 직렬의 SAW 디바이스(83)와, 1단의 병렬의 SAW 디바이스(84)를 갖는 필터(80)의 구성이다. 도 20은 도 19에 나타내는 필터 특성의 부분(903)을 확대한 확대도이다. 또한, 도 19와 도 20에 있어서, 선분(901)은 병렬의 SAW 디바이스(84)의 전극 규격화 막두께가 7.8%이고, 직렬의 SAW 디바이스(83)의 전극 규격화 막두께가 8.3%일 때의 필터 특성을 나타낸다. 또한, 선분(902)은 병렬의 SAW 디바이스(84)의 전극 규격화 막두께가 5.8%이고, 직렬의 SAW 디바이스(83)의 전극 규격화 막두께가 6.2%일 때의 필터 특성을 나타낸다. 도 19와 도 20에 나타내는 바와 같이, 전극 규격화 막두께가 7.8≤h/(2×p)≤9.8%의 범위임에 따라, 삽입 손실이 0.1dB 개선된다. 또한, 주파수가 어긋나 있는 것은 전극 규격화 막두께가 다르기 때문이며, 빗살형 전극(22)의 쌍수 또는 교차폭 등의 SAW 디바이스의 구성과 배치는 동일하다.
또한, 보호막(4)으로서, SiO2 재료가 이용되고 있다. 그러나, 보호막(4)은 SiO2 재료에 한정되지 않는다. 예를 들면, SiN, SiON, Ta2O5, TeO2 등의, 다른 유전체 재료가 이용될 수도 있고, 이들 유전체 재료가 조합될 수도 있다.
또한, SAW 디바이스(10)가 SAW 필터로서 안테나 공용기를 구성하는 경우, 송신용 SAW 필터와 수신용 SAW 필터에서 전극지(22a)의 피치(p)가 다른 경우가 있다. 이 경우, 전극 막두께(h)가 같으면 전극 규격화 막두께 h/(2×p)가 다르다. 따라서, 송신용 SAW 필터와 수신용 SAW 필터의 각각의 전극 막두께(h)를 변경함으로써, 최적의 구성의 안테나 공용기를 얻을 수 있다.
또한, 도 8A 또는 도 8B에 나타내는 바와 같은 래더형의 필터(80)를 구성하는 경우에는, 직렬의 SAW 디바이스(83)와 병렬의 SAW 디바이스(84)에 있어서, 전극지(22a)의 피치가 다르면 전극 규격화 막두께가 다르다. 이 경우, 직렬의 SAW 디바이스(83)와 병렬의 SAW 디바이스(84) 사이에서 전극 막두께(h)를 변경함으로써, 최적의 필터 특성이 얻어지는 구성이 된다. 또한, 도 8C에 나타내는 바와 같은, 실시예 2에 있어서의 SAW 디바이스(10)의 조건은 종모드 결합형 탄성 표면파 필터에 이용되는 SAW 디바이스에도 응용 가능하다.
(실시예 3)
본 발명의 실시예 3에 따른 전자 부품으로서의 SAW 디바이스에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
실시예 3에 따른 SAW 디바이스(10)는 실시예 1 또는 2에서 이용한 SAW 디바이스(10)와 동일한 구성의 SAW 디바이스(10)가 이용되어, 도 8A에 나타내는 필터(80)가 제작되고 있다. 따라서, 실시예 3에 따른 SAW 디바이스(10)의 구조와 작성 방법에 대해서는 각각 도 1과 도 2와 도 3에 나타낸 SAW 디바이스(10)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
실시예 3에 있어서, SiO2제 보호막(4)의 막두께와 온도 특성의 관계를 명확하게 하기 위하여, SiO2제 보호막(4)의 막두께(t)가 서로 다른 4종류의 SAW 디바이스가 제작되었다. SiO2제 보호막(4)의 막두께와 온도 특성의 관계가 도 21에 나타내어져 있다. 도 21에 있어서, 선분(40)이 SiO2제 보호막(4)의 막두께와 온도 특성의 관계를 나타낸다. 실시예 3에 따른 SAW 디바이스(10)는 L1≤p1, L2≥p2의 관계를 모두 만족시킨다. 또한, 빗살형 전극(22)의 전극 규격화 막두께(h/(2×p))는 4.5%이다.
도 21에 나타내는 바와 같이, SiO2 규격화 막두께가 두꺼워짐에 따라, 온도 특성이 좋아진다. 또한, SiO2 규격화 막두께(t/(2×p))가 30%가 되면, 거의 제로 온도 계수가 실현된다. 따라서, SAW 디바이스(10)는 L1≤p1, L2≥p2의 관계를 모두 만족시키고, 또한, SiO2제 보호막(4)의 막두께가 t/(2×p)≤30%의 관계를 만족시키도록 제작됨으로써, 온도 특성이 양호한 동시에 좋은 특성을 갖는 SAW 디바이스(10)를 얻을 수 있다.
(실시예 4)
본 발명의 실시예 4에 따른 전자 부품으로서의 SAW 디바이스에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
실시예 4에 따른 SAW 디바이스(10)는 실시예 1 또는 2에서 이용한 SAW 디바이스(10)와 동일한 구성의 SAW 디바이스(10)가 이용되고 있다. 따라서, SAW 디바이스(10)의 구조와 작성 방법에 대해서는, 각각 도 1과 도 2와 도 3에 나타낸 SAW 디바이스(10)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
실시예 4에 있어서, SAW 디바이스(10)는 L1≤p1와 L2≥p2의 관계를 모두 만족시킨다. 또한, 실시예 4에 있어서, 모든 실시예와 비교예에 이용되는 빗살형 전극(22)의 전극 규격화 막두께(h/(2×p)는 4.5%이다.
실시예 4에 있어서, 기판(1)의 잘라내는 각도(D도)와 실시예 1에서 나타낸 형상을 갖는 보호막(4)이 형성된 SAW 디바이스(10)의 전기 기계 결합 계수의 관계를 나타내기 위하여, 잘라내는 각도가 서로 다른 총 6종류의 기판을 이용하여 SAW 디바이스가 제작되었다. 잘라내는 각도와 전기 기계 결합 계수의 관계가 도 22에 나타내어져 있다. 도 22에 있어서, 값(43, 44, 45)이 각각 실시예 3, 4, 5의 전기 기계 결합 계수를 나타낸다. 또한, 값(56, 57, 58)이 각각 비교예 6, 7, 8의 전기 기계 결합 계수를 나타낸다. 또한, 각각 실시예 3은 D=5도, 실시예 4는 D=15도, 실시예 5는 D=-5도인 경우의 전기 기계 결합 계수를 나타낸다. 또한, 비교예 6은 D=41도, 비교예 7은 D=64도인 경우의 전기 기계 결합 계수를 나타낸다. 또한, 비교예 8은 SiO2제 보호막을 설치하지 않은 경우의 D=64도인 SAW 디바이스의 전기 기계 결합 계수를 나타낸다. 도 22에 나타내는 바와 같이, 잘라 내는 각도가 D=41도일 때의 결합 계수가 약 11%, 잘라 내는 각도가 D=64도일 때의 결합 계수가 약 5.5%이다. 이에 대하여, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5에서는 상당히 큰 전기 기계 결합 계수가 얻어지고 있다. 또한, 비교예 8로서, SiO2제 보호막이 설치되지 않은 D=64도인 경우의 전기 기계 결합 계수가 도 중에 나타내어져 있다. 따라서, SiO2제 보호막이 설치되지 않은 경우의 전기 기계 결합 계수의 값 이상으로 하기 위해서는 적어도 -25도≤D≤25도이면 된다.
따라서, SAW 디바이스(10)는 L1≤p1와 L2≥p2의 관계를 모두 만족시키고, 또한, LN 기판의 잘라 내는 각도(D)가 -25도≤D≤25도의 관계를 만족시키도록 제작됨으로써, 온도 특성이 양호한 동시에 큰 전기 기계 결합 계수를 갖는 SAW 디바이스(10)가 얻어진다. 또한, LN 기판의 잘라내는 각도(D)는 X축 둘레로 Z축 방향으로의 회전 각도가 D도로 정의되어 있다.
(실시예 5)
본 발명의 실시예 5에 따른 전자 부품으로서의 SAW 디바이스에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
실시예 5에 따른 SAW 디바이스(10)는 실시예 1 또는 2에서 이용한 SAW 디바이스(10)에 대하여, SAW 디바이스(10)에 이용되는 기판(1)이 서로 다르다. 즉, 실시예 5에 따른 SAW 디바이스(10)는 X축 둘레로 Z축 방향으로 D=5도 회전시킨 Y판으로부터 잘라 내어진 5도 YLN 기판과 실리콘 기판의 접합 기판이 기판(1)으로 이용되고 있다. 또한, 기판(1) 이외에는 실시예 1 또는 2에서 이용한 SAW 디바이스(10)와 동일하다. 또한, LN 기판과 실리콘 기판의 접합 방법은, 직접 접합 기술 또는 접착제를 이용하는 방법 등이 이용 가능하다.
실시예 5에 따른 SAW 디바이스(10)도, 실시예 1~4와 마찬가지로, L1≤p1와 L2≥p2의 관계를 모두 만족시키고 있다. 실리콘 기판의 접합 유무에 따른 온도 특성의 관계를 나타내기 위하여, 2종류의 SAW 디바이스(10)가 제작되었다. 도 23과 도 24는 각각, -35℃, 25℃, +85℃의 온도 환경에서 측정된 SAW 디바이스(10)의 전기 특성을 나타낸다.
도 23은 비교예 9로서, 기판(1)으로 5도 YLN 기판이 이용되었을 때의 특성이 나타나 있다. 또한, 선분(59a, 59b, 59c)이 각각 -35℃, 25℃, +85℃의 온도 환경에서 측정된 비교예 9의 SAW 디바이스의 전기 특성을 나타낸다. 또한, 도 24는 실시예 6으로서, 기판(1)으로 5도 YLN 기판과 실리콘 기판의 접합 기판이 이용되었을 때의 특성이 나타나 있다. 마찬가지로, 선분(45a, 45b, 45c)이 각각 -35℃, 25℃, +85℃의 온도 환경에서 측정된 실시예 6의 SAW 디바이스(10)의 전기 특성을 나타낸다. 도 23과 도 24에 나타내는 바와 같이, 기판(1)으로 5도 YLN 기판이 이용되었을 때의 온도에 대한 주파수 변동에 비해, 기판(1)으로 5도 YLN 기판과 실리콘 기판의 접합 기판이 이용되었을 때의 온도에 대한 주파수 변동이 작다. 각각의 특성에 있어서의 반공진 주파수으로부터 산출된 온도 특성은, 기판(1)으로 5도 YLN 기판이 이용되는 경우에는 약 -33ppm/K이다. 이에 대하여, 기판(1)으로 5도 YLN 기판과 실리콘 기판의 접합 기판이 이용되는 경우, 온도 특성은 -10ppm/K으로, 대폭적으로 개선되고 있다. 따라서, 기판(1)으로 LN 기판과 실리콘 기판의 접합 기판이 이용됨으로써, 더욱 양호한 온도 특성과 전기 특성을 갖는 SAW 디바이스(10)를 얻을 수 있다.
또한, 실시예 5에서 LN 기판의 두께에 대해서는 언급하고 있지 않다. LN 기판이 연마되어 얇아진 후에, 실리콘 기판과 접합됨으로써, 한층 더 온도 특성의 개선 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실시예 5에서는 실리콘 기판이 이용되고 있다. 그러나, 실리콘 기판보다도 열팽창 계수가 작은 유리 또는 사파이어 등이 이용된 경우에는 동등 이상의 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 6)
실시예 6에서는 전자 기기의 일예로서 휴대 전화의 예에 대하여 설명한다.
도 25는 본 발명의 실시예 6에 따른 휴대 전화의 개관도이다. 또한, 도 26은 도 25에 나타내는 휴대 전화의 내부에 격납되어 있는 요부의 개략 전기 회로도이다. 도 25에 나타내는 바와 같이, 휴대 전화(140)는 제 1 케이스체(141)와 제 2 케이스체(142)가 힌지부(143)에 의해 개폐 가능하게 유지되어 있다. 또한, 휴대 전화(140)는 각각 제 1 케이스체(141)에 설치된 표시부(144)와 안테나(151)와, 제 2 케이스체(142)에 설치된 입력부(145)를 가지고 있다. 또한, 제 1 케이스체(141)와 제 2 케이스체(142)의 각각의 내부에는 무선 회로(도시하지 않음) 등의 회로가 격납되어 있다. 또한, 도 26에 나타내는 바와 같이, 휴대 전화(140)는 안테나(151)와 안테나(151)에 접속된 안테나 공용기(152)를 가지고 있다. 안테나 공용기(152)는 송신용 SAW 필터(153)와 수신용 SAW 필터(154)와 위상 회로(155)를 가지고 있다. 송신용 SAW 필터(153)와 수신용 SAW 필터(154)는 실시예 1~5에서 설명한 SAW 디바이스(10)가 직병렬로 복수단 접속됨으로써 구성되어 있다. 또한, 안테나 공용기(152)는 안테나(151)에 전기적으로 접속되는 전기 회로로서, 예를 들면 WCDMA용 안테나 공용기이다.
또한, 안테나 공용기(152)를 구성하는 송신용 SAW 필터(153)와 수신용 SAW 필터(154)는 전극지(22a)의 피치가 서로 다른 경우가 있다. 그러나, 송신용 SAW 필터(153)와 수신용 SAW 필터(154)의 각각의 전극 규격화 막두께가 서로 다른 구성으로 함으로써, 주파수 특성을 조정할 수 있다. 송신용 SAW 필터(153)와 수신용 SAW 필터(154)의 전극지(22a)의 피치가 서로 다른 경우, 송신측 필터와 수신측 필터에서 전극 막두께(h)가 변경됨으로써, 최적의 안테나 공용기(152) 구성을 얻을 수 있다.
도 27은 송신용 SAW 필터(153)와 수신용 SAW 필터(154)가 이용된 안테나 공용기(152)의 전기 특성을 나타낸다. 또한, 선분(47)은 송신용 SAW 필터(153)의 전기 특성을 나타내고, 선분(48)은 수신용 SAW 필터(154)의 전기 특성을 나타낸다. 대역 내에 있어서 약 -1.5dB로 양호한 삽입 손실을 실현하고 있다. 또한, 저지역(阻止域)에서도 약 -60dB로 양호한 감쇠량을 실현하고 있다. 또한, 대역 내라 함은, 송신측에서 1920MHz~1980MHz의 범위, 수신측에서 2110MHz~2170MHz의 범위이다. 또한, 저지역이라 함은 송신측에서 2110MHz~2170MHz의 범위, 수신측에서 1920MHz~1980MHz의 범위이다. 이와 같이 실시예 1~5에서 설명한 SAW 디바이스(10)가 전자 기기에 이용됨으로써, 온도 특성과 전기 특성이 우수한 안테나 공용기를 용이하게 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 기판 상에 형성된 전극을 덮도록 보호막이 형성되고, 보호막의 형상, 또는 두께가 특정 범위로 설정됨으로써, 온도 특성과 전기적 특성이 우수한 탄성 표면파 디바이스를 얻을 수 있다.
1 기판
3 반사기 전극
4, 34 보호막
4a 철(凸) 부분
4b 요(凹) 부분
5 패드
10, 10a, 83, 84 탄성 표면파 디바이스
22 빗살형 전극
22a 전극지
31 LN 기판
32 전극막
33 제 1 레지스트막
35 제 2 레지스트막
80 탄성 표면파 필터
81 기판
82 보호막
85 입력 단자
86 출력 단자
87 그라운드 단자
88 선로
89 분기점
90 종모드 결합형 탄성 표면파 필터
151 안테나
152 안테나 공용기
153 송신용 SAW 필터
154 수신용 SAW 필터
155 위상 회로

Claims (15)

  1. 니오브산리튬을 포함하는 기판과,
    상기 기판의 상면에 설치되며 복수의 전극지에 의해 구성되는 빗살형 전극과,
    상기 빗살형 전극을 덮음과 동시에 상면에 요철(凹凸) 형상을 갖는 보호막을 구비하며,
    상기 빗살형 전극의 1피치당 피치폭이 p이고, 상기 전극지 1개당 폭이 p1이며, 상기 전극지간의 폭이 p2이고, 상기 기판의 표면으로부터 상기 빗살형 전극의 상부까지의 두께가 알루미늄 환산 막두께에 있어서 두께 h일 때, p1+p2=p와, h/(2×p)≥4.5%의 관계를 만족시키고,
    상기 요철(凹凸) 형상의 1피치당 피치폭이 L이고, 상기 요철(凹凸) 형상의 1피치당 철(凸)부의 폭이 L1이며, 상기 요철(凹凸) 형상의 1피치당 요(凹)부의 폭이 L2일 때, L1+L2=L과, L1≤p1과, L2≥p2의 관계를 만족시키고,
    상기 기판을 구성하는 상기 니오브산리튬 재료의 잘라내는 각도는, X축 주위로 Z축 방향으로의 회전 각도를 D도라 했을 때, -25도≤D≤25도를 만족하는 Y판으로부터 잘라 내어진 상기 니오브산리튬 재료인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 디바이스.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    8.5%≤h/(2×p)≤9.0%의 관계를 더 만족시키는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극지가, 알루미늄 또는 알루미늄을 성분으로 하는 합금 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극지가, 알루미늄보다도 밀도가 큰 금속, 또는 알루미늄보다도 밀도가 큰 금속을 성분으로 하는 합금 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극지가, 제 1 전극막과 제 2 전극막을 갖는 적층막으로 구성되고,
    상기 제 1 전극막은 알루미늄, 또는 알루미늄을 성분으로 하는 합금 중 어느 하나로 이루어지며,
    상기 제 2 전극막은 알루미늄보다도 밀도가 큰 금속, 또는 알루미늄보다도 밀도가 큰 금속을 성분으로 하는 합금 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 니오브산리튬 기판과 실리콘 기판의 접합 기판인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보호막의 두께(t)가, 상기 기판의 표면으로부터 상기 요(凹)부까지의 높이로 정의되고, t/(2×p)≤30%의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보호막은 이산화실리콘인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 보호막의 요철(凹凸) 형상의 형상 제어에 의해 스프리어스를 억제하는것을 특징으로 하는 탄성 표면파 디바이스.
  11. 사다리형으로 접속된 복수의 탄성 표면파 디바이스를 구비하고, 상기 복수의 탄성 표면파 디바이스 중 적어도 하나의 상기 탄성 표면파 디바이스가 청구항 1에 기재된 탄성 표면파 디바이스인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터.
  12. 빗살형 전극을 갖는 복수의 탄성 표면파 디바이스가 탄성 표면파의 전파 방향을 따라 배치되어, 상기 빗살형 전극끼리가 근접하고, 상기 복수의 탄성 표면파 디바이스 중 적어도 하나의 상기 탄성 표면파 디바이스가 청구항 1에 기재된 탄성 표면파 디바이스인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터.
  13. 청구항 11 또는 12에 기재된 탄성 표면파 필터가 신호의 입력측 및 출력측에 배치된 것을 특징으로 하는 안테나 공용기.
  14. 안테나 소자와, 상기 안테나 소자에 전기적으로 접속되는 전기 회로를 구비하고, 상기 전기 회로가 청구항 13에 기재된 안테나 공용기인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  15. 니오브산리튬을 포함하는 기판과, 상기 기판의 상면에 설치되며 복수의 전극지에 의해 구성되는 빗살형 전극과, 상기 빗살형 전극을 덮음과 동시에 상면에 요철(凹凸) 형상을 갖는 보호막을 구비하며, 상기 빗살형 전극의 1피치당 피치폭이 p이고, 상기 전극지 1개당 폭이 p1이며, 상기 전극지간의 폭이 p2이고, 상기 기판의 표면으로부터 상기 빗살형 전극의 상부까지의 두께가 알루미늄 환산 막두께에 있어서 두께 h일 때, p1+p2=p와, h/(2×p)≥4.5%인 제 1관계를 만족시키고, 상기 요철(凹凸) 형상이 전극 막두께에 따라 형상 제어되며, 상기 요철(凹凸) 형상의 1피치당 피치폭이 L이고, 상기 요철(凹凸) 형상의 1피치당 철(凸)부의 폭이 L1이며, 상기 요철(凹凸) 형상의 1피치당 요(凹)부의 폭이 L2일 때, L1+L2=L과, L1≤p1과, L2≥p2인 제 2 관계를 만족시키는 탄성 표면파 디바이스의 제조 방법으로서,
    바이어스 스퍼터링법을 이용하여 상기 제 1 관계와 상기 제 2 관계를 만족시키고,
    상기 기판을 구성하는 상기 니오브산리튬 재료의 잘라내는 각도는, X축 주위로 Z축 방향으로의 회전 각도를 D도라 했을 때, -25도≤D≤25도를 만족하는 Y판으로부터 잘라 내어진 상기 니오브산리튬 재료인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 디바이스의 제조 방법.
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