JP2025103590A - Acoustic wave device and module using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】共振器形成後のプロセスを少なくし、プロセスによる共振器へのダメージを低減しつつ、横モードスプリアスおよび高周波スプリアスが抑制された弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを用いたモジュールを提供する。【解決手段】圧電基板と、前記圧電基板の主面上に形成された共振器と前記圧電基板の他の主面上に形成されたスプリアス吸収層と、前記圧電基板と前記スプリアス吸収層の間に形成された高音速膜層とを備え、前記スプリアス吸収層は、正方晶系結晶基板からなり、前記圧電基板よりも音速が遅い弾性波デバイス。【選択図】図2[Problem] To provide an acoustic wave device and a module using the acoustic wave device, which suppresses transverse mode spurious and high frequency spurious while reducing the number of processes after forming a resonator and reducing damage to the resonator due to the processes. [Solution] An acoustic wave device comprising a piezoelectric substrate, a resonator formed on a main surface of the piezoelectric substrate, a spurious absorption layer formed on the other main surface of the piezoelectric substrate, and a high acoustic velocity film layer formed between the piezoelectric substrate and the spurious absorption layer, the spurious absorption layer being made of a tetragonal crystal substrate and having a slower acoustic velocity than the piezoelectric substrate. [Selected Figure] Figure 2
Description
本開示は、弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを用いたモジュールに関する。詳しくはSH波を用いる弾性表面波デバイス、例えば、フィルタ、デュプレクサまたはマルチプレクサに関する。 This disclosure relates to an acoustic wave device and a module using the acoustic wave device. In particular, this disclosure relates to a surface acoustic wave device using SH waves, such as a filter, a duplexer, or a multiplexer.
スマートフォンを代表とする移動通信端末の高周波通信用システムにおいて、通信に使用する周波数帯以外の不要な信号を除去するために、高周波フィルタ等が用いられている。 In high-frequency communication systems for mobile communication terminals, such as smartphones, high-frequency filters are used to remove unnecessary signals outside the frequency band used for communication.
高周波フィルタ等には、弾性表面波(SAW:Surface acoustic wave)素子等を有する弾性波デバイスが用いられている。SAW素子は、圧電基板上に一対の櫛型電極を有するIDT(Interdigital Transducer)を形成した素子である。 High frequency filters and the like use acoustic wave devices that have surface acoustic wave (SAW) elements. A SAW element is an element in which an IDT (Interdigital Transducer) with a pair of comb-shaped electrodes is formed on a piezoelectric substrate.
例えば、弾性表面波デバイスは、以下のように製造される。まず、弾性波を伝搬させる圧電基板とこの圧電基板よりも小さな熱膨張係数を持つ支持基板とを接合した多層膜基板を作成する。次に、その多層膜基板にフォトリソグラフィ技術を用いて多数のIDT電極を形成し、その後、ダイシングにより所定のサイズに切り出して弾性表面波デバイスとする。この製造方法では、多層膜基板を利用することにより、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化が支持基板により抑制されるため、弾性波デバイスとしての周波数特性が安定化する。 For example, a surface acoustic wave device is manufactured as follows. First, a multilayer film substrate is created by bonding a piezoelectric substrate that propagates acoustic waves to a support substrate that has a smaller thermal expansion coefficient than the piezoelectric substrate. Next, multiple IDT electrodes are formed on the multilayer film substrate using photolithography technology, and then the substrate is cut to a specified size by dicing to create a surface acoustic wave device. In this manufacturing method, by using a multilayer film substrate, changes in size of the piezoelectric substrate when the temperature changes are suppressed by the support substrate, stabilizing the frequency characteristics of the acoustic wave device.
例えば、特許文献1などにより、弾性波デバイスの横モードスプリアスを抑制するため、電極指の交差領域に溝を形成し、また、付加膜を形成するなどし、弾性表面波の伝搬方向に対して横方向の音速をばらつかせることで、横モードスプリアスを抑制することが知られている。
For example, in
特許文献1に開示のように、弾性波デバイスの横モードスプリアスを抑制するため、電極指の交差領域に溝を形成し、また、付加膜を形成することは、プロセスが煩雑になる。特に、共振器を形成後にこれらを形成するプロセスは、共振器にダメージが生じ、フィルタ特性の劣化を早める。
As disclosed in
本開示は、上述の課題を解決するためになされた。本開示の目的は、共振器形成後のプロセスを少なくし、プロセスによる共振器へのダメージを低減しつつ、横モードスプリアスおよび高周波スプリアスが抑制された弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを用いたモジュールを提供することである。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems. The purpose of the present disclosure is to provide an acoustic wave device and a module using the acoustic wave device in which transverse mode spurious and high frequency spurious are suppressed while reducing the number of processes after the formation of the resonator and reducing damage to the resonator due to the processes.
本開示にかかる弾性波デバイスは、
圧電基板と、
前記圧電基板の主面上に形成された共振器と
前記圧電基板の他の主面上に形成されたスプリアス吸収層と、
前記圧電基板と前記スプリアス吸収層の間に形成された前記圧電基板よりも音速が高速である高音速膜層と
を備え、
前記スプリアス吸収層は、正方晶系結晶基板からなり、前記圧電基板よりも音速が遅い弾性波デバイスとした。
The acoustic wave device according to the present disclosure comprises:
A piezoelectric substrate;
a resonator formed on a main surface of the piezoelectric substrate and a spurious absorption layer formed on another main surface of the piezoelectric substrate;
a high acoustic velocity film layer having an acoustic velocity faster than that of the piezoelectric substrate, the high acoustic velocity film layer being formed between the piezoelectric substrate and the spurious absorption layer;
The spurious absorption layer is an acoustic wave device made of a tetragonal crystal substrate, and has a slower acoustic velocity than the piezoelectric substrate.
前記圧電基板と前記スプリアス吸収層との間に形成された温度特性改善層を備えることが、本開示の一形態とされる。 One aspect of the present disclosure is to have a temperature characteristic improving layer formed between the piezoelectric substrate and the spurious absorption layer.
前記スプリアス吸収層の厚みは、前記共振器が励振する主モードの波の波長をλとしたときに3λ以上20λ以下であり、前記スプリアス吸収層の前記圧電基板と反対側の主面に支持基板を備えることが、本開示の一形態とされる。 In one embodiment of the present disclosure, the thickness of the spurious absorption layer is 3λ or more and 20λ or less, where λ is the wavelength of the wave of the main mode excited by the resonator, and a support substrate is provided on the main surface of the spurious absorption layer opposite the piezoelectric substrate.
前記高音速膜層の厚みは、前記圧電基板の厚みよりも小さいことが、本開示の一形態とされる。 It is one aspect of the present disclosure that the thickness of the high acoustic velocity film layer is smaller than the thickness of the piezoelectric substrate.
前記高音速膜層の厚みは、前記温度特性改善層の厚みよりも小さいことが、本開示の一形態とされる。 It is one aspect of the present disclosure that the thickness of the high acoustic velocity film layer is smaller than the thickness of the temperature characteristic improving layer.
前記高音速膜層の厚みは、前記共振器が励振する主モードの波の波長をλとしたときに0.1λ以上0.3λ以下であることが、本開示の一形態とされる。 In one embodiment of the present disclosure, the thickness of the high acoustic velocity film layer is 0.1λ or more and 0.3λ or less, where λ is the wavelength of the wave of the main mode excited by the resonator.
前記スプリアス吸収層は前記圧電基板よりも結晶密度が低いことが、本開示の一形態とされる。 It is one aspect of the present disclosure that the spurious absorption layer has a lower crystal density than the piezoelectric substrate.
前記スプリアス吸収層はLi2B4O7単結晶基板であることが、本開示の一形態とされる。
In one aspect of the present disclosure, the spurious absorption layer is a Li 2 B 4 O 7 single crystal substrate.
前記支持基板は、サファイア、シリコン、アルミナ又はスピネルからなる基板であることが、本開示の一形態とされる。 In one aspect of the present disclosure, the support substrate is a substrate made of sapphire, silicon, alumina, or spinel.
前記スプリアス吸収層の主面のカット角は、オイラー角(φ,θ,ψ)が、
φ=0°±2°または90°±2°,
θ=90°±2°,
ψ=80°から100°であることが、本開示の一形態とされる。
The cut angle of the principal surface of the spurious absorption layer is such that the Euler angles (φ, θ, ψ) are:
φ=0°±2° or 90°±2°,
θ=90°±2°,
It is one aspect of the present disclosure that ψ=80° to 100°.
前記弾性波デバイスを備えるモジュールが、本発明の一形態とされる。 A module including the above-described acoustic wave device is one aspect of the present invention.
本開示によれば、共振器形成後のプロセスを少なくし、プロセスによる共振器へのダメージを低減しつつ、横モードスプリアスおよび高周波スプリアスが抑制された弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを用いたモジュールを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an acoustic wave device and a module using the acoustic wave device in which transverse mode spurious and high frequency spurious are suppressed while reducing the number of processes after the formation of the resonator and reducing damage to the resonator due to the processes.
実施の形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略される。 The embodiment will be described with reference to the attached drawings. In each drawing, the same or corresponding parts are given the same reference numerals. Duplicate explanations of the parts will be appropriately simplified or omitted.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかる弾性波デバイス1を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an
図1に示すように、弾性波デバイス1は、パッケージ基板3、外部接続端子31、デバイスチップ5、電極パッド9、バンプ15および封止部17を備える。
As shown in FIG. 1, the
例えば、パッケージ基板3は、樹脂からなる多層基板である。例えば、パッケージ基板3は、複数の誘電体層からなる低温同時焼成セラミックス(Low Temperature Co-fired Ceramics:LTCC)多層基板である。 For example, the package substrate 3 is a multi-layer substrate made of resin. For example, the package substrate 3 is a low temperature co-fired ceramics (LTCC) multi-layer substrate made of multiple dielectric layers.
外部接続端子31は、パッケージ基板3の下面に複数形成される。
Multiple
電極パッド9は、パッケージ基板3の主面に複数形成される。例えば、電極パッド9は、銅または銅を含む合金で形成される。例えば、電極パッド9の厚みは、10μmから20μmである。
バンプ15は、電極パッド9のそれぞれの上面に形成される。例えば、バンプ15は、金バンプである。例えば、バンプ15の高さは、10μmから50μmである。
The
パッケージ基板3とデバイスチップ5の間は、空隙16が形成されている。
A
デバイスチップ5は、バンプ15を介して、パッケージ基板3にフリップチップボンディングにより実装される。デバイスチップ5は、複数のバンプ15を介して複数の電極パッド9と電気的に接続される。
The
デバイスチップ5は、弾性波素子50が形成される基板である。例えば、デバイスチップ5の主面において、主に共振器である複数の弾性波素子50を含む、送信用フィルタと受信用フィルタとが形成される。
The
送信用フィルタは、所望の周波数帯域の電気信号が通過し得るように形成される。例えば、送信用フィルタは、複数の直列共振器と複数の並列共振器からなるラダー型フィルタである。 The transmit filter is formed so that electrical signals in the desired frequency band can pass through. For example, the transmit filter is a ladder-type filter consisting of multiple series resonators and multiple parallel resonators.
受信用フィルタは、所望の周波数帯域の電気信号が通過し得るように形成される。例えば、受信用フィルタは、ラダー型フィルタである。 The receiving filter is formed so that electrical signals in the desired frequency band can pass through. For example, the receiving filter is a ladder filter.
封止部17は、デバイスチップ5を覆うように形成される。例えば、封止部17は、合成樹脂等の絶縁体により形成される。例えば、封止部17は、金属で形成される。
The sealing
封止部17が合成樹脂で形成される場合、当該合成樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミドなどである。好ましくは、封止部17は、エポキシ樹脂を用い、低温硬化プロセスを用いてエポキシ樹脂で形成される。
When the sealing
図2は、実施の形態1にかかる弾性波デバイス1のデバイスチップ5を示す断面図である。
Figure 2 is a cross-sectional view showing the
図2に示すように、デバイスチップ5は、圧電基板11、高音速膜層12、スプリアス吸収層13を備える。圧電基板11上には弾性波素子50が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
圧電基板11は、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムまたは水晶などの圧電単結晶で形成された基板である。別の例では、圧電基板11は、圧電セラミックスで形成された基板である。
The
圧電基板11の厚みは、例えば、IDT電極の電極ピッチで定まる弾性波の波長をλとした場合、0.1λから0.9λとすることができる。
The thickness of the
高音速膜層12は、圧電基板11よりも音速が速い部材である。これにより、音速の早い波を閉じ込めることができ、高周波側に発生するスプリアスを抑制することができる。例えば、SiNで形成することができる。高音速膜層12の厚みは、例えば、IDT電極の電極ピッチで定まる弾性波の波長をλとした場合、0.1λから0.3λとすることができる。
The high acoustic
スプリアス吸収層13は、例えば、Li2B4O7単結晶基板などで形成することができる。Li2B4O7単結晶は、正方晶系結晶であり、結晶密度は、2.44g/cm3である。また、タンタル酸リチウム単結晶の結晶密度は、7.45g/cm3である。Li2B4O7単結晶基板は、タンタル酸リチウム単結晶基板よりも、密度が低いが、横波の音速は遅い。
The
Li2B4O7単結晶基板は、音速は遅いが、Li2B4O7単結晶基板にSAWの振動が到達すると、SH波の固有の振動が存在するために、基板深さ方向にエネルギーが漏洩せずに表面にエネルギーを閉じ込める。Li2B4O7単結晶基板の固有振動は、タンタル酸リチウム単結晶基板の固有の振動により生じる波の音速よりも速い。これにより、主モードの波の共振エネルギーの閉じ込めが可能となる。 Although the sound velocity of the Li 2 B 4 O 7 single crystal substrate is slow, when the vibration of the SAW reaches the Li 2 B 4 O 7 single crystal substrate, the energy is trapped on the surface without leaking in the substrate depth direction due to the presence of the inherent vibration of the SH wave. The inherent vibration of the Li 2 B 4 O 7 single crystal substrate is faster than the sound velocity of the wave generated by the inherent vibration of the lithium tantalate single crystal substrate. This makes it possible to trap the resonance energy of the main mode wave.
また、Li2B4O7単結晶基板は、スプリアス吸収層13として、圧電性を有しない方位を使用することが望ましい。Li2B4O7単結晶は、正方晶系であるから、波の伝搬速度の方位依存性が少ないため、波が横に広がりにくい。正方晶系の結晶上において、波は、結晶方向に対して真っ直ぐ進む直進性をもつ。これにより、SAWの伝搬方向に対して直交方向に生じる所謂横モードの波は低減される。よって、横モードスプリアスが低減される。
In addition, it is preferable to use a Li 2 B 4 O 7 single crystal substrate with a non-piezoelectric orientation as the
図3は、実施の形態1にかかる弾性波デバイス1のデバイスチップ5の別の例を示す断面図である。図3に示すように、デバイスチップ5は、圧電基板11と高音速膜層12の間に、温度特性改善層14を備える。温度特性改善層14は、圧電基板11と温度特性カーブが逆向きの温度特性を有する部材を用いることが望ましい。温度特性改善層14は、例えば、二酸化ケイ素(SiO2)からなる。
Fig. 3 is a cross-sectional view showing another example of the
温度特性改善層14の厚みは、例えば、IDT電極の電極ピッチで定まる弾性波の波長をλとした場合、0.05λから0.45λとすることができる。圧電基板11および温度特性改善層14の合計の厚みは、例えば、IDT電極の電極ピッチで定まる弾性波の波長をλとした場合、1.0λ以下とすることができる。
The thickness of the temperature
圧電基板11と温度特性改善層14の間に、半導体層を備えてもよい。半導体層は、例えば、ケイ素を用いることができる。圧電基板11と温度特性改善層14の接合に、例えば5nm~20nmの厚みのケイ素を用いることで、不要なスプリアスを増加させずに接合することができる。
A semiconductor layer may be provided between the
次に、図4を用いて、圧電基板11上に形成された弾性波素子50の例を説明する。図3は、実施の形態1にかかる弾性波デバイス1の機能素子50の上面図である。
Next, an example of an
図4に示すように、IDT(Interdigital Transducer)電極51と一対の反射器52を含む弾性波素子50が圧電基板11の主面に形成される。IDT電極51と一対の反射器52は、弾性波(主にSH波)を励振し得るように設けられる。
As shown in FIG. 4, an
例えば、IDT電極51と一対の反射器52とは、アルミニウムと銅の合金で形成される。例えば、IDT電極51と一対の反射器52とは、アルミニウム、モリブデン、イリジウム、タングステン、コバルト、ニッケル、ルテニウム、クロム、ストロンチウム、チタン、パラジウム、銀などの適宜の金属もしくはこれらの合金で形成される。
For example, the
例えば、IDT電極51と一対の反射器52とは、複数の金属層が積層した積層金属膜により形成される。例えば、IDT電極51と一対の反射器52との厚みは、150nmから450nmである。
For example, the
IDT電極51は、一対の櫛形電極51aを備える。一対の櫛形電極51aは、互いに対向する。櫛形電極51aは、複数の電極指51bとバスバー51cとを備える。
The
複数の電極指51bは、長手方向を合わせて配置される。バスバー51cは、複数の電極指51bを接続する。
The
一対の反射器52の一方は、IDT電極51の一側に隣接する。一対の反射器52の他方は、IDT電極51の他側に隣接する。
One of the pair of
図5は、実施の形態1にかかる弾性波デバイス1の共振器の共振特性を示す図である。圧電基板11は単結晶タンタル酸リチウムを用いた。圧電基板11の厚みは、0.3λとした。
Figure 5 is a diagram showing the resonance characteristics of the resonator of the
ここで、IDT電極51は、厚みを0.1λとし、アルミニウムで形成した。温度特性改善層14の厚みは、0.4λとし、SiO2で形成した。スプリアス吸収層13の厚みは、15λとし、Li2B4O7単結晶基板を用いた。高音速膜層12は、SiNで形成した。
Here, the
図6は、図5の領域Rに示された弾性波デバイス1の共振特性を拡大した図である。図5に示されるように、1550MHzから1650MHzの周波数帯域において、スプリアスが発生している。
Figure 6 is an enlarged view of the resonance characteristics of the
ここで、実線は、高音速膜層12の厚みを0.25λとしたときの特性である。長鎖線は、高音速膜層12の厚みを0.2λとしたときの特性である。長破線は、高音速膜層12の厚みを0.15λとしたときの特性である。一点鎖線は、高音速膜層12の厚みを0.1λとしたときの特性である。破線は、高音速膜層12の厚みを0.05λとしたときの特性である。点線は、高音速膜層12の厚みを0λとしたときの特性である。
Here, the solid line represents the characteristics when the thickness of the high acoustic
図6に示されるように、高音速膜層12の厚みを0.05λとしたときには、スプリアスの抑制効果はわずかであるが、スプリアスを高周波側へ移動した。高音速膜層12の厚みを0.1λとしたときには、スプリアス抑制効果が明らかに現れ、かつ、スプリアスがさらに高周波側へ移動した。
As shown in FIG. 6, when the thickness of the high acoustic
高音速膜層12の厚みを0.15λや、0.2λとしたときには、スプリアス抑制効果が最も現れた。高音速膜層12の厚みを0.25λとしたときには、スプリアス抑制効果は、高音速膜層12の厚みを0.1λにしたときと比べると顕著な効果であるが、高音速膜層12の厚みを0.15λや、0.2λとしたときに比べると、スプリアス抑制効果はやや劣る。
When the thickness of the high acoustic
よって、高音速膜層12の厚みは、例えば、0.1λから0.3λとすることが望ましい。さらに望ましくは、高音速膜層12の厚みは、0.15λから0.25λとすることがさらに望ましい。さらに望ましくは、高音速膜層12の厚みは、0.15λから0.2λとすることがさらに望ましい。
Therefore, it is desirable that the thickness of the high acoustic
図7から図9は、弾性波デバイスの共振器の共振特性を示す。弾性波デバイスの共振特性のLi2B4O7単結晶基板の主面のカット角への依存性は、高音速膜層12の有無によって変わりない。高音速膜層12の有無にかかわらず、振動はLi2B4O7単結晶基板まで到達するので、Li2B4O7単結晶基板由来のスプリアスはそのままカット角に依存する。図7から図9において、弾性波デバイスの共振器の共振特性の計算にあたり、高音速膜層12の厚みを0λとして計算したものを示している。
7 to 9 show the resonance characteristics of the resonator of the acoustic wave device. The dependency of the resonance characteristics of the acoustic wave device on the cut angle of the main surface of the Li 2 B 4 O 7 single crystal substrate does not change depending on whether or not the high acoustic
図7は、実施の形態1にかかる弾性波デバイス1の共振器の共振特性を示す図である。圧電基板11は単結晶タンタル酸リチウムを用いた。圧電基板11の厚みは、0.3λとした。
Figure 7 is a diagram showing the resonance characteristics of the resonator of the
ここで、IDT電極51は、厚みを0.1λとし、アルミニウムで形成した。温度特性改善層14の厚みは、0.4λとした。スプリアス吸収層13はLi2B4O7単結晶基板を用いた。
Here, the
図7(a)は、Li2B4O7単結晶基板の主面のカット角として、オイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°,90°,90°)である。図7(b)は、Li2B4O7単結晶基板の主面のカット角として、オイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°,90°,88°)である。図7(c)は、Li2B4O7単結晶基板の主面のカット角として、オイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°,90°,86°)である。 In Fig. 7(a), the cut angles of the main surface of the Li 2 B 4 O 7 single crystal substrate are Euler angles (φ, θ, ψ) of (0°, 90°, 90°). In Fig. 7(b), the cut angles of the main surface of the Li 2 B 4 O 7 single crystal substrate are Euler angles (φ, θ, ψ) of (0°, 90°, 88°). In Fig. 7(c), the cut angles of the main surface of the Li 2 B 4 O 7 single crystal substrate are Euler angles (φ, θ, ψ) of (0°, 90°, 86°).
図7(a)および(b)に示される共振特性は、横モードスプリアスがほとんど発生していない。このように、±2%程度のカット角のずれは、実質的に共振特性の品質に問題がない場合、誤差範囲として、許容され得る。図7(c)に示される共振特性は、横モードスプリアスがわずかに発生しているが、相当程度、横モードスプリアスが抑制されている。 The resonance characteristics shown in Figures 7(a) and (b) show almost no transverse mode spurious emissions. In this way, a deviation in the cut angle of about ±2% can be tolerated as an error range if there is no substantial problem with the quality of the resonance characteristics. The resonance characteristics shown in Figure 7(c) show slight transverse mode spurious emissions, but the transverse mode spurious emissions are suppressed to a considerable extent.
ここで、オイラー角のφは、結晶が対称であるから、0°と90°のどちらにおいても等しい効果を有する。同様に、オイラー角のψは、結晶が対称であるから、80°と100°のどちらにおいても等しい効果を有する。 Here, the Euler angle φ has the same effect at both 0° and 90° because the crystal is symmetric. Similarly, the Euler angle ψ has the same effect at both 80° and 100° because the crystal is symmetric.
図8は、実施の形態1にかかる弾性波デバイス1の共振器の共振特性を示す図である。図8(a)は、Li2B4O7単結晶基板の主面のカット角として、オイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°,90°,84°)である。図8(b)は、Li2B4O7単結晶基板の主面のカット角として、オイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°,90°,82°)である。図8(c)は、Li2B4O7単結晶基板の主面のカット角として、オイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°,90°,80°)である。
8 is a diagram showing the resonance characteristics of the resonator of the
図8(a)から(c)に示される共振特性は、横モードスプリアスがわずかに発生している。また、オイラー角のψが、80°に近づく程横モードスプリアスが悪化していることがわかる。図8(c)に示される横モードスプリアスを超えて、さらに共振特性が悪化すると、弾性波デバイスとして、特にハイエンドのスマートフォンの市場で用いることは難しいと考えられる。 The resonance characteristics shown in Figures 8(a) to (c) show slight transverse mode spurious emissions. It can also be seen that the transverse mode spurious emissions worsen as the Euler angle ψ approaches 80°. If the resonance characteristics deteriorate further beyond the transverse mode spurious emissions shown in Figure 8(c), it would be difficult to use this device as an acoustic wave device, especially in the high-end smartphone market.
図9は、実施の形態1にかかる弾性波デバイス1の比較例の共振器の共振特性を示す図である。図9(a)は、Li2B4O7単結晶基板の主面のカット角として、オイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°,90°,70°)である。図9(b)は、Li2B4O7単結晶基板の主面のカット角として、オイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°,90°,60°)である。
9A and 9B are diagrams showing the resonance characteristics of a resonator of a comparative example of the
図9(c)は、Li2B4O7単結晶基板の主面のカット角として、オイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°,90°,50°)である。図9(d)は、Li2B4O7単結晶基板の主面のカット角として、オイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°,90°,45°)である。その他は図7で説明したとおりである。 In Fig. 9(c), the cut angles of the main surface of the Li 2 B 4 O 7 single crystal substrate are Euler angles (φ, θ, ψ) of (0°, 90°, 50°). In Fig. 9(d), the cut angles of the main surface of the Li 2 B 4 O 7 single crystal substrate are Euler angles (φ, θ, ψ) of (0°, 90°, 45°). The rest is as explained in Fig. 7.
図9に示されるように、比較例は、横モードスプリアスが大きく生じている。Li2B4O7単結晶基板の主面のカット角として、オイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°,90°,45°~70°)と、結晶面からの角度が大きくなるにつれて共振特性が分離しスプリアスと結合した特性になることがわかった。 As shown in Fig. 9, the comparative example has a large transverse mode spurious response. It was found that as the cut angle of the main surface of the Li2B4O7 single crystal substrate increases from the Euler angles (φ, θ, ψ) (0°, 90°, 45° to 70°) to the crystal plane, the resonance characteristics become separated and are combined with the spurious response.
また、伝搬方向が結晶面からの変化とともに共振インピーダンスも大きくなることから、基板方向にエネルギー漏洩が生じている。強いスプリアスがあると、共振器を組み合わせてフィルタ等を構成するに際して大幅な特性劣化を招くので、スプリアスのピークの高さおよび谷の深さは小さければ小さいほど良好な特性と言える。 In addition, as the propagation direction changes from the crystal plane, the resonant impedance also increases, causing energy leakage in the direction of the substrate. Strong spurious signals can cause significant degradation of characteristics when combining resonators to create filters, etc., so the smaller the height of the spurious peak and the depth of the valley, the better the characteristics.
以上で説明された実施の形態1によれば、共振器形成後のプロセスを少なくし、プロセスによる共振器へのダメージを低減しつつ、横モードスプリアスが抑制された弾性波デバイスを提供することができる。 According to the first embodiment described above, it is possible to provide an acoustic wave device in which the number of processes after the formation of the resonator is reduced, and damage to the resonator caused by the processes is reduced, while suppressing transverse mode spurious emissions.
実施の形態2.
図10は、実施の形態2にかかる弾性波デバイス1のデバイスチップ5を示す断面図である。図10に示すように、実施の形態2にかかる弾性波デバイス1のデバイスチップ5は、スプリアス吸収層13の圧電基板11とは反対側の他の主面に、支持基板20を備える。
Embodiment 2.
Fig. 10 is a cross-sectional view showing the
支持基板20は、例えば、サファイア、ケイ素、アルミナ、スピネル、窒化ケイ素、アルミナイトライド、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、ダイヤモンド、水晶、ガラスなどで形成することができる。支持基板20は、熱膨張係数が小さくヤング率が高いほどよい。弾性波デバイス1の温度特性が向上するからである。
The
このような条件を満たす代表的な基板であるサファイア基板は、硬度が高く、かつ化学的に安定であるため、凹凸形状やギザギザ形状を有するような表面加工には困難が伴い、歩留まりが低下する。従って、支持基板20は、フラットな平板状の直方体形状であることが望ましい。
A sapphire substrate, which is a typical substrate that satisfies these conditions, is hard and chemically stable, so processing the surface to have an uneven or jagged shape is difficult and reduces yield. Therefore, it is desirable for the
支持基板20の厚みは、例えば、50μmから200μmとすることができる。
The thickness of the
図11は、実施の形態2にかかる弾性波デバイス1の共振器の共振特性を示す図である。圧電基板11は単結晶タンタル酸リチウムを用いた。圧電基板11の厚みは、0.3λとした。IDT電極51は、厚みを0.1λとし、アルミニウムで形成した。温度特性改善層14の厚みは、0.4λとした。
Figure 11 is a diagram showing the resonance characteristics of the resonator of the
スプリアス吸収層13はLi2B4O7単結晶基板を用いた。Li2B4O7単結晶基板の主面のカット角として、オイラー角(φ,θ,ψ)を、(0°,90°,90°)とした。スプリアス吸収層13の厚みは、2λ、5λおよび10λとした。
A Li2B4O7 single crystal substrate was used for the
図12は、図11の領域R2に示された弾性波デバイス1の共振特性を拡大した図である。図12に示されるように、1500MHzから1650MHzの周波数帯域において、スプリアスが発生している。ここで、実線は、スプリアス吸収層13の厚みが10λとしたときの特性である。破線は、スプリアス吸収層13の厚みが5λとしたときの特性である。一点鎖線は、スプリアス吸収層13の厚みが2λとしたときの特性である。
Figure 12 is an enlarged view of the resonance characteristics of the
図12に示されるように、スプリアス吸収層13の厚みを10λとしたときに、もっともスプリアスが抑制されている。スプリアス吸収層13の厚みを2λとしたときに、もっともスプリアスが発生している。スプリアス吸収層13の厚みを5λとしたときには、2λよりもスプリアスが抑制されているが、10λよりもスプリアスが発生している。
As shown in FIG. 12, when the thickness of the
このことから、スプリアス吸収層13の厚みは、より厚いほうが、スプリアス抑制効果が高い傾向にあることがわかる。よって、スプリアス吸収層13の厚みは、例えば、3λから20λとすることが望ましい。さらに望ましくは、スプリアス吸収層13の厚みは、例えば、5λから20λとすることがさらに望ましい。さらに望ましくは、スプリアス吸収層13の厚みは、例えば、10λから20λとすることがさらに望ましい。他の構成は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
From this, it can be seen that the thicker the
以上で説明された実施の形態2によれば、プロセスによる共振器へのダメージを低減しつつ、共振特性および高周波側における横モードスプリアスが抑制された弾性波デバイスすることができる。 According to the second embodiment described above, it is possible to produce an acoustic wave device in which the resonance characteristics and transverse mode spurious on the high frequency side are suppressed while reducing damage to the resonator due to the process.
実施の形態3.
図13は、実施の形態1または2にかかる弾性波デバイス1が適用されるモジュールの縦断面図である。なお、実施の形態1または2の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
Embodiment 3.
13 is a vertical cross-sectional view of a module to which the
図13において、モジュール100は、パッケージ基板130と複数の外部接続端子131と集積回路部品ICと弾性波デバイス1とインダクタ111と封止部117とを備える。
In FIG. 13, the
複数の外部接続端子31は、パッケージ基板130の下面に形成される。複数の外部接続端子131は、予め設定された移動通信端末のマザーボードに実装される。
The multiple
例えば、集積回路部品ICは、パッケージ基板130の内部に実装される。集積回路部品ICは、スイッチング回路とローノイズアンプとを含む。
For example, the integrated circuit component IC is mounted inside the
弾性波デバイス1は、パッケージ基板130の主面に実装される。
The
インダクタ111は、パッケージ基板130の主面に実装される。インダクタ111は、インピーダンスマッチングのために実装される。例えば、インダクタ111は、Integrated Passive Device(IPD)である。
The
封止部117は、弾性波デバイス1を含む複数の電子部品を封止する。
The sealing
以上で説明されたモジュール100は、弾性波デバイス1を備える。このため、共振器形成後のプロセスを少なくし、プロセスによる共振器へのダメージを低減しつつ、横モードスプリアスが抑制された弾性波デバイスを用いたモジュールを提供できる。
The
少なくとも一つの実施形態のいくつかの側面が説明されたが、様々な改変、修正および改善が当業者にとって容易に想起されることを理解されたい。かかる改変、修正および改善は、本開示の一部となることが意図され、かつ、本開示の範囲内にあることが意図される。 While several aspects of at least one embodiment have been described, it should be understood that various alterations, modifications, and improvements will readily occur to those skilled in the art. Such alterations, modifications, and improvements are intended to be part of this disclosure, and are intended to be within the scope of this disclosure.
理解するべきことだが、ここで述べられた方法および装置の実施形態は、上記説明に記載され又は添付図面に例示された構成要素の構造および配列の詳細への適用に限られない。方法および装置は、他の実施形態で実装し、様々な態様で実施又は実行することができる。 It should be understood that the embodiments of the methods and apparatus described herein are not limited in their application to the details of construction and arrangement of components set forth in the above description or illustrated in the accompanying drawings. The methods and apparatus may be implemented in other embodiments and practiced or carried out in various ways.
特定の実装例は、例示のみを目的としてここに与えられ、限定されることを意図しない。 The specific implementation examples are provided here for illustrative purposes only and are not intended to be limiting.
本開示で使用される表現および用語は、説明目的であって、限定としてみなすべきではない。ここでの「含む」、「備える」、「有する」、「包含する」およびこれらの変形の使用は、以降に列挙される項目およびその均等物並びに付加項目の包括を意味する。 The phraseology and terminology used in this disclosure are for purposes of description and should not be regarded as limiting. The use herein of "including," "comprising," "having," "including" and variations thereof means the inclusion of the items listed thereafter and equivalents thereof as well as additional items.
「又は(若しくは)」の言及は、「又は(若しくは)」を使用して記載される任意の用語が、当該記載の用語の一つの、一つを超える、およびすべてのものを示すように解釈され得る。 References to "or" may be construed as meaning that any term described using "or" refers to one, more than one, and all of those described terms.
前後左右、頂底上下、横縦、表裏への言及は、いずれも、記載の便宜を意図する。当該言及は、本開示の構成要素がいずれか一つの位置的又は空間的配向に限られるものではない。したがって、上記説明および図面は、例示にすぎない。 All references to front, back, left, right, top, bottom, top, bottom, width, length, front and back are intended for convenience of description. Such references are not intended to limit the components of this disclosure to any one positional or spatial orientation. Accordingly, the above description and drawings are by way of example only.
1 弾性波デバイス、 3 パッケージ基板、 5 デバイスチップ、 17 封止部
11 圧電基板、 12 高音速膜層 13 スプリアス吸収層
14 温度特性改善層、 20 支持基板、 50 弾性波素子
100 モジュール、 111 インダクタ、 117 封止部
130 パッケージ基板
REFERENCE SIGNS
Claims (11)
前記圧電基板の主面上に形成された共振器と
前記圧電基板の他の主面上に形成されたスプリアス吸収層と、
前記圧電基板と前記スプリアス吸収層の間に形成された前記圧電基板よりも音速が高速である高音速膜層と
を備え、
前記スプリアス吸収層は、正方晶系結晶基板からなり、前記圧電基板よりも音速が遅い弾性波デバイス。 A piezoelectric substrate;
a resonator formed on a main surface of the piezoelectric substrate and a spurious absorption layer formed on another main surface of the piezoelectric substrate;
a high acoustic velocity film layer having an acoustic velocity faster than that of the piezoelectric substrate, the high acoustic velocity film layer being formed between the piezoelectric substrate and the spurious absorption layer;
The spurious absorption layer is an acoustic wave device made of a tetragonal crystal substrate and has a slower acoustic velocity than the piezoelectric substrate.
φ=0°±2°または90°±2°,
θ=90°±2°,
ψ=80°から100°である請求項1に記載の弾性波デバイス。 The cut angle of the principal surface of the spurious absorption layer is such that the Euler angles (φ, θ, ψ) are:
φ=0°±2° or 90°±2°,
θ=90°±2°,
2. The acoustic wave device of claim 1, wherein ψ=80° to 100°.
A module comprising the acoustic wave device according to claim 1 .
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2023221076A JP2025103590A (en) | 2023-12-27 | 2023-12-27 | Acoustic wave device and module using the same |
| CN202411814534.8A CN120200584A (en) | 2023-12-21 | 2024-12-11 | Elastic wave device and module using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023221076A JP2025103590A (en) | 2023-12-27 | 2023-12-27 | Acoustic wave device and module using the same |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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2023
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