KR20210030450A - 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치 - Google Patents

Abstract

다른 대역통과형 필터의 통과 대역에서의, 리플이 생기기 어려운 탄성파 장치를 제공하는 것에 있다.
일단이 공통 접속된 통과 대역이 다른 N개(단, N은 2 이상의 정수)의 대역통과형 필터가 포함된다. 적어도 하나의 대역통과형 필터가, 오일러 각(φ_LT=0°±5°의 범위 내, θ_LT, ψ_LT=0°±15°의 범위 내)의 탄탈산리튬막(14)과, 실리콘 지지 기판(12)과, 탄탈산리튬막(14)과 실리콘 지지 기판(12) 사이에 적층된 산화규소막(13)과, IDT 전극(15), 보호막(18)을 가지는 복수개의 탄성파 공진자를 가진다. 상기 복수개의 탄성파 공진자 중 적어도 하나의 탄성파 공진자에서, 주파수 f_{h1_t} ⁽ⁿ⁾이 m＞n인 모든 m에서, 하기의 식(3) 또는 하기의 식(4)를 충족시키는, 탄성파 장치.
f_{h1_t} ⁽ⁿ⁾＞f_u ^(m) 식(3)
f_{h1_t} ⁽ⁿ⁾＜f_l ^(m) 식(4)
한편, 식(3) 및 식(4)에서, f_u ^(m) 및 f_l ^(m)은 m개의 대역통과형 필터에서의 통과 대역의 고역 측 단부 및 저역 측 단부의 주파수를 나타낸다.

Description

탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치

본 발명은 2개 이상의 탄성파 필터를 가지는 탄성파 장치, 및 상기 탄성파 장치를 가지는 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 관한 것이다.

종래, 휴대전화나 스마트폰의 고주파 프론트 엔드 회로에 복수개의 탄성파 필터가 널리 이용되고 있다. 예를 들면, 하기의 특허문헌 1에 기재된 분파기에서는 주파수가 다른 2개 이상의 대역통과형 필터의 일단(一端)이 공통 접속된다. 그리고 각 대역통과형 필터는 각각 탄성표면파 필터 칩으로 구성된다. 각 탄성표면파 필터 칩은 복수개의 탄성표면파 공진자를 가진다.

하기의 특허문헌 2에 기재된 탄성파 공진자에서는 실리콘 지지 기판 상에, 이산화규소로 이루어지는 절연막과, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전기판을 적층하여 이루어지는 탄성파 장치가 개시되어 있다. 그리고 실리콘의 (111)면으로 접합시킴으로써 내열성을 높였다.

일본 공개특허공보 특개2014-68123호 일본 공개특허공보 특개2010-187373호

특허문헌 1에 기재된 바와 같은 탄성파 장치에서는 안테나 단자 측에서, 주파수가 다른 복수개의 탄성파 필터가 공통 접속된다.

그런데 본원의 발명자들은 실리콘 지지 기판 상에, 직접 또는 간접적으로, 탄탈산리튬막이 적층된 탄성파 공진자에서는 이용하는 메인모드보다도 고주파수 측에 복수개의 스퓨리어스가 나타나는 것을 발견했다. 이와 같은 탄성파 공진자를 탄성파 장치에서의 통과 대역이 낮은 측의 탄성파 필터에 사용한 경우, 상기 탄성파 필터에서 나타나는 스퓨리어스가, 통과 대역이 높은 측의 다른 탄성파 필터의 통과 대역에 나타날 우려가 있다. 따라서, 다른 탄성파 필터의 필터 특성이 열화될 우려가 있다.

본 발명의 목적은 다른 대역통과형 필터의 통과 대역 내에서 상기 스퓨리어스에 의한 리플이 생기기 어려운 탄성파 장치, 상기 탄성파 장치를 가지는 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 제공하는 것에 있다.

본원의 제1 발명에 따른 탄성파 장치는, 일단이 공통 접속되고, 통과 대역이 다른 N개(단, N은 2 이상의 정수)의 대역통과형 필터를 포함하는 탄성파 장치로서, 상기 N개의 대역통과형 필터를 통과 대역의 주파수가 낮은 쪽부터 순서대로, 대역통과형 필터(1), 대역통과형 필터(2)…대역통과형 필터(N)로 한 경우에, 상기 N개의 대역통과형 필터 중 가장 통과 대역의 주파수가 높은 대역통과형 필터를 제외한 적어도 하나의 대역통과형 필터(n)(1≤n＜N)가 하나 이상의 탄성파 공진자를 포함하는 탄성파 필터이며, 상기 하나 이상의 탄성파 공진자 중 적어도 하나의 탄성파 공진자(t)는 오일러 각(φ_Si, θ_Si, ψ_Si)를 가지는 실리콘 지지 기판과, 상기 실리콘 지지 기판 상에 적층된 산화규소막과, 상기 산화규소막 상에 적층되며, 오일러 각(φ_LT=0°±5°의 범위 내, θ_LT, ψ_LT=0°±15°의 범위 내)를 가지는 탄탈산리튬막과, 상기 탄탈산리튬막 상에 마련되고, 전극지(電極指)를 가지는 IDT 전극과, 상기 IDT 전극의 적어도 일부를 덮는 보호막을 가지며, 상기 탄성파 공진자(t)에서, 상기 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장을 λ로 하고, 상기 파장 λ에 의해 규격화한 두께를 파장규격화 두께로 했을 때에, 상기 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께를 T_LT, 상기 탄탈산리튬막의 오일러 각을 θ_LT, 상기 산화규소막의 파장규격화 두께를 T_S, 상기 IDT 전극의 밀도를 알루미늄의 밀도로 나눈 값과 상기 IDT 전극의 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는, 알루미늄의 두께로 환산한 상기 IDT 전극의 파장규격화 두께를 T_E, 상기 보호막의 밀도를 산화규소의 밀도로 나눈 값과 상기 보호막의 두께를 상기 파장 λ에 의해 규격화한 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는 상기 보호막의 파장규격화 두께를 T_P, 상기 실리콘 지지 기판 내에서의 전파 방위를 ψ_Si, 상기 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께를 T_Si의 값으로 한 경우에, 상기 T_LT, 상기 θ_LT, 상기 T_S, 상기 T_E, 상기 T_P, 상기 ψ_Si, 상기 T_Si로 정해지는 하기의 식(1) 및 식(2)로 결정되는 제1, 제2 및 제3 주파수 f_{hs_t} ⁽ⁿ⁾ 중 s=1인 제1 주파수 f_{h1_t} ⁽ⁿ⁾과, 상기 대역통과형 필터(n)의 통과 대역보다도 높은 주파수역에 있는 통과 대역을 가지는 모든 대역통과형 필터(m)(n＜m≤N)가, 하기의 식(3) 또는 하기의 식(4)를 충족시킨다.

단, 상기 식(2)~(4)에서는 s=1이다.

상기 λ_t ⁽ⁿ⁾은 상기 대역통과형 필터(n)에 포함되는 상기 탄성파 공진자(t)에서의 상기 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장이며, 상기 f_u ^(m)은 상기 대역통과형 필터(m)에서의 통과 대역의 고역(高域) 측 단부(端部)의 주파수이며, 상기 f_l ^(m)은, 상기 대역통과형 필터(m)에서의 통과 대역의 저역(低域) 측 단부의 주파수이며, 상기 식(1)에서의 각 계수는 상기 실리콘 지지 기판의 결정 방위별로 하기의 표 1에 나타내는 각각의 값이다.

본원의 제2 발명에 따른 탄성파 장치는 일단이 공통 접속되고, 통과 대역이 다른 N개(단, N은 2 이상의 정수)의 대역통과형 필터를 포함하는 탄성파 장치로서, 상기 N개의 대역통과형 필터를 통과 대역의 주파수가 낮은 쪽부터 순서대로, 대역통과형 필터(1), 대역통과형 필터(2)…대역통과형 필터(N)로 한 경우에, 상기 N개의 대역통과형 필터 중 가장 통과 대역의 주파수가 높은 대역통과형 필터를 제외한 적어도 하나의 대역통과형 필터(n)(1≤n＜N)가 하나 이상의 탄성파 공진자를 포함하는 탄성파 필터이며, 상기 하나 이상의 탄성파 공진자 중 적어도 하나의 탄성파 공진자(t)는, 오일러 각(φ_Si, θ_Si, ψ_Si)를 가지는 실리콘 지지 기판과, 상기 실리콘 지지 기판 상에 적층된 산화규소막과, 상기 산화규소막 상에 적층되고, 오일러 각(φ_LT=0°±5°의 범위 내, θ_LT, ψ_LT=0°±15°의 범위 내)를 가지는 탄탈산리튬막과, 상기 탄탈산리튬막 상에 마련되며, 전극지를 가지는 IDT 전극과, 상기 IDT 전극의 적어도 일부를 덮는 보호막을 가지며, 상기 탄성파 공진자(t)에서, 상기 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장을 λ로 하고 상기 파장 λ에 의해 규격화한 두께를 파장규격화 두께로 했을 때에, 상기 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께를 T_LT, 상기 탄탈산리튬막의 오일러 각을 θ_LT, 상기 산화규소막의 파장규격화 두께를 T_S, 상기 IDT 전극의 밀도를 알루미늄의 밀도로 나눈 값과 상기 IDT 전극의 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는, 알루미늄의 두께로 환산한 상기 IDT 전극의 파장규격화 두께를 T_E, 상기 보호막의 밀도를 산화규소의 밀도로 나눈 값과 상기 보호막의 두께를 상기 파장 λ에 의해 규격화한 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는 상기 보호막의 파장규격화 두께를 T_P, 상기 실리콘 지지 기판 내에서의 전파 방위를 ψ_Si, 상기 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께를 T_Si의 값으로 한 경우에, 상기 T_LT, 상기 θ_LT, 상기 T_S, 상기 T_E, 상기 T_P, 상기 ψ_Si, 상기 T_Si로 정해지는 하기의 식(1) 및 식(2)로 결정되는 제1, 제2 및 제3 주파수 f_{hs_t} ⁽ⁿ⁾ 중의 s=2인 제2 주파수 f_{h2_t} ⁽ⁿ⁾과, 상기 대역통과형 필터(n)의 통과 대역보다도 높은 주파수 영역에 있는 통과 대역을 가지는 모든 대역통과형 필터(m)(n＜m≤N)가, 하기의 식(3) 또는 하기의 식(4)를 충족시킨다.

단, 상기 식(2)~(4)에서는 s=2이다.

상기 λ_t ⁽ⁿ⁾은, 상기 대역통과형 필터(n)에 포함되는 상기 탄성파 공진자(t)에서의 상기 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장이며, 상기 f_u ^(m)은, 상기 대역통과형 필터(m)에서의 통과 대역의 고역 측 단부의 주파수이며, 상기 f_l ^(m)은, 상기 대역통과형 필터(m)에서의 통과 대역의 저역 측 단부의 주파수이며, 상기 식(1)에서의 각 계수는 상기 실리콘 지지 기판의 결정 방위별로 하기의 표 2에 나타내는 각각의 값이다.

본원의 제3 발명에 따른 탄성파 장치는 일단이 공통 접속되며, 통과 대역이 다른 N개(단, N은 2 이상의 정수)의 대역통과형 필터를 포함하는 탄성파 장치로서, 상기 N개의 대역통과형 필터를 통과 대역의 주파수가 낮은 쪽부터 순서대로, 대역통과형 필터(1), 대역통과형 필터(2)…대역통과형 필터(N)로 한 경우에, 상기 N개의 대역통과형 필터 중 가장 통과 대역의 주파수가 높은 대역통과형 필터를 제외한 적어도 하나의 대역통과형 필터(n)(1≤n＜N)가 하나 이상의 탄성파 공진자를 포함하는 탄성파 필터이며, 상기 하나 이상의 탄성파 공진자 중 적어도 하나의 탄성파 공진자(t)는, 오일러 각(φ_Si, θ_Si, ψ_Si)를 가지는 실리콘 지지 기판과, 상기 실리콘 지지 기판 상에 적층된 산화규소막과, 상기 산화규소막 상에 적층되며, 오일러 각(φ_LT=0°±5°의 범위 내, θ_LT, ψ_LT=0°±15°의 범위 내)를 가지는 탄탈산리튬막과, 상기 탄탈산리튬막 상에 마련되고, 전극지를 가지는 IDT 전극과, 상기 IDT 전극의 적어도 일부를 덮는 보호막을 가지며, 상기 탄성파 공진자(t)에서, 상기 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장을 λ로 하고, 상기 파장 λ에 의해 규격화한 두께를 파장규격화 두께로 했을 때에, 상기 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께를 T_LT, 상기 탄탈산리튬막의 오일러 각을 θ_LT, 상기 산화규소막의 파장규격화 두께를 T_S, 상기 IDT 전극의 밀도를 알루미늄의 밀도로 나눈 값과 상기 IDT 전극의 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는, 알루미늄의 두께로 환산한 상기 IDT 전극의 파장규격화 두께를 T_E, 상기 보호막의 밀도를 산화규소의 밀도로 나눈 값과 상기 보호막의 두께를 상기 파장 λ에 의해 규격화한 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는 상기 보호막의 파장규격화 두께를 T_P, 상기 실리콘 지지 기판 내에서의 전파 방위를 ψ_Si, 상기 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께를 T_Si의 값으로 한 경우에, 상기 T_LT, 상기 θ_LT, 상기 T_S, 상기 T_E, 상기 T_P, 상기 ψ_Si, 상기 T_Si로 정해지는 하기의 식(1) 및 식(2)로 결정되는 제1, 제2 및 제3 주파수 f_{hs_t} ⁽ⁿ⁾ 중의 s=3인 제3 주파수 f_{h3_t} ⁽ⁿ⁾과, 상기 대역통과형 필터(n)의 통과 대역보다도 높은 주파수역에 있는 통과 대역을 가지는 모든 대역통과형 필터(m)(n＜m≤N)가 하기의 식(3) 또는 하기의 식(4)를 충족시킨다.

단, 상기 식(2)~(4)에서는 s=3이다.

상기 λ_t ⁽ⁿ⁾은 상기 대역통과형 필터(n)에 포함되는 상기 탄성파 공진자(t)에서의 상기 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장이며, 상기 f_u ^(m)은 상기 대역통과형 필터(m)에서의 통과 대역의 고역 측 단부의 주파수이며, 상기 f_l ^(m)은 상기 대역통과형 필터(m)에서의 통과 대역의 저역 측 단부의 주파수이며, 상기 식(1)에서의 각 계수는 상기 실리콘 지지 기판의 결정 방위별로 하기의 표 3에 나타내는 각각의 값이다.

본 발명에 따른 고주파 프론트 엔드 회로는 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치와, 파워앰프를 포함한다.

본 발명에 따른 통신 장치는 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치 및 파워앰프를 가지는 고주파 프론트 엔드 회로와, RF 신호 처리 회로를 포함한다.

본 발명에 따른 탄성파 장치에 따르면, 통과 대역이 낮은 쪽의 대역통과형 필터를 구성하는 적어도 하나의 탄성파 공진자에 의해 발생하는 스퓨리어스가, 통과 대역이 고역 측에 있는 다른 대역통과형 필터의 통과 대역 안에 생기기 어렵다. 따라서, 상기 다른 대역통과형 필터의 필터 특성의 열화가 생기기 어렵다. 따라서, 필터 특성이 뛰어난 탄성파 장치를 가지는 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 회로도이다.
도 2는 제1 실시형태의 탄성파 장치에서 이용된 제1 탄성파 필터를 나타내는 회로도이다.
도 3(a)는 제1 실시형태의 탄성파 장치에서 이용된 탄성파 공진자의 모식적 정면 단면도이며, 도 3(b)는 상기 탄성파 공진자의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 4는 제1 실시형태에서의 제1~제4 탄성파 필터의 통과 대역을 나타내는 모식도이다.
도 5는 탄성파 공진자의 어드미턴스 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 실리콘 지지 기판의 전파 방위 ψ_Si와, 메인모드 및 스퓨리어스A가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께와, 메인모드 및 스퓨리어스A가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 탄탈산리튬막의 커트 각(90°-θ_LT)와, 메인모드 및 스퓨리어스A가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 산화규소막의 파장규격화 두께와, 메인모드 및 스퓨리어스A가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 IDT 전극의 파장규격화 두께와, 메인모드 및 스퓨리어스A가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 산화규소막으로 이루어지는 보호막의 파장규격화 두께와, 스퓨리어스A가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12(a)는 비교예의 탄성파 장치의 필터 특성을 나타내는 도면이며, 도 12(b)는 제1 실시형태의 탄성파 장치의 필터 특성을 나타내는 도면이다.
도 13은 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께와, 스퓨리어스A, 스퓨리어스B 및 스퓨리어스C의 위상 최대값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14는 실리콘 지지 기판의 전파 방위 ψ_Si와, 메인모드 및 스퓨리어스B가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께와, 메인모드 및 스퓨리어스B가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16은 탄탈산리튬막의 커트 각(90°-θ_LT)와, 메인모드 및 스퓨리어스B가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 산화규소막의 파장규격화 두께와, 메인모드 및 스퓨리어스B가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 18은 IDT 전극의 파장규격화 두께와, 메인모드 및 스퓨리어스B가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 19는 산화규소막으로 이루어지는 보호막의 파장규격화 두께와, 스퓨리어스B가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 20은 실리콘 지지 기판의 전파 방위 ψ_Si와, 메인모드 및 스퓨리어스C가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 21은 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께와, 메인모드 및 스퓨리어스C가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 22는 탄탈산리튬막의 커트 각(90°-θ_LT)와, 메인모드 및 스퓨리어스C가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 23은 산화규소막의 파장규격화 두께와, 메인모드 및 스퓨리어스C가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 24는 IDT 전극의 파장규격화 두께와, 메인모드 및 스퓨리어스C가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 25는 산화규소막으로 이루어지는 보호막의 파장규격화 두께와, 스퓨리어스C가 되는 파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 26은 탄성파 장치에서의 LiTaO₃막의 막 두께와 Q값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 27은 탄성파 장치에서의 LiTaO₃막의 막 두께와, 주파수 온도계수 TCF의 관계를 나타내는 도면이다.
도 28은 탄성파 장치에서의 LiTaO₃막의 막 두께와, 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 29는 LiTaO₃으로 이루어지는 압전막의 두께와 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 30은 SiO₂막의 막 두께와, 고음속막의 재질과 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 31은 SiO₂막의 막 두께와, 고음속막의 재질과 전기기계 결합계수의 관계를 나타내는 도면이다.
도 32는 보호막의 두께가 부분적으로 다른 변형예를 설명하기 위한 부분 확대 정면 단면도이다.
도 33은 보호막의 두께가 부분적으로 다른 다른 변형예를 설명하기 위한 부분 확대 정면 단면도이다.
도 34는 보호막의 두께가 부분적으로 다른 또 다른 변형예를 설명하기 위한 부분 확대 정면 단면도이다.
도 35는 본 발명의 탄성파 장치에서 이용되는 탄성파 공진자의 변형예를 나타내는 정면 단면도이다.
도 36은 본 발명의 탄성파 장치에서 이용되는 탄성파 공진자의 또 다른 변형예를 나타내는 정면 단면도이다.
도 37은 보호막이 적층막인 변형예를 설명하기 위한 부분 확대 정면 단면도이다.
도 38은 결정 방위 Si(100)을 설명하기 위한 모식도이다.
도 39는 결정 방위 Si(110)을 설명하기 위한 모식도이다.
도 40은 결정 방위 Si(111)을 설명하기 위한 모식도이다.
도 41은 본 발명의 실시형태인 고주파 프론트 엔드 회로를 가지는 통신 장치의 개략 구성도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써, 본 발명을 분명하게 한다.

한편, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태 간에 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.

(제1 실시형태)

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 회로도이다. 탄성파 장치(1)는 안테나 단자(2)를 가진다. 안테나 단자(2)는 예를 들면 스마트폰의 안테나에 접속되는 단자이다.

탄성파 장치(1)에서는 안테나 단자(2)에 제1~제4 탄성파 필터(3~6)가 공통 접속된다. 제1~제4 탄성파 필터(3~6)는 각각 탄성파 필터로 이루어진다. 또한, 제1~제4 탄성파 필터(3~6)는 모두 대역통과형 필터이다. 한편, 제1~제4 탄성파 필터(3~6)가 복수개의 대역통과형 필터로서 이용되지만, 본 발명에서는 복수개의 대역통과형 필터 모두가 탄성파 필터일 필요는 없다. 즉, 일단이 공통 접속되고, 통과 대역이 다른 N개의 대역통과형 필터를 포함하는 탄성파 장치로서, N개의 대역통과형 필터 중 가장 통과 대역의 주파수가 높은 대역통과형 필터를 제외한 적어도 하나의 대역통과형 필터가, 이하에 서술하는 탄성파 공진자를 포함하는 탄성파 필터이면 된다. 따라서, 공통 접속되는 대역통과형 필터는 탄성파 필터 이외의 LC필터 등이어도 된다.

도 4는 제1~제4 탄성파 필터의 통과 대역의 관계를 나타내는 모식도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 제1~제4 탄성파 필터의 통과 대역은 다르다. 제1~제4 탄성파 필터의 통과 대역을 각각 제1~제4 통과 대역으로 한다.

제1 통과 대역이 가장 저주파수 측에 있고, 제2 통과 대역, 제3 통과 대역 및 제4 통과 대역의 순으로 통과 대역이 높아진다. 즉, 제1 통과 대역＜제2 통과 대역＜제3 통과 대역＜제4 통과 대역이다. 제2~제4 통과 대역에서, 저역 측 단부를 f_l ^(m), 고역 측 단부를 f_u ^(m)으로 한다. 한편, 저역 측 단부는 통과 대역의 저역 측 단부이다. 또한, 고역 측 단부는 통과 대역의 고역 측 단부이다. 통과 대역의 저역 측 단부 및 고역 측 단부로는 예를 들면, 3GPP 등으로 표준화된 각 밴드의 주파수 대역의 단부를 이용할 수 있다.

여기서, (m)은 제2~제4 통과 대역에 따라 각각 2, 3 또는 4이다. 즉, m은 상기 탄성파 필터 이외의 탄성파 필터의 번호이다.

제1~제4 탄성파 필터(3~6)는 각각 복수개의 탄성파 공진자를 가진다. 도 2는 제1 탄성파 필터(3)의 회로도이다. 제1 탄성파 필터(3)는 각각이 탄성파 공진자로 이루어지는 직렬암(serial arm) 공진자(S1~S3) 및 병렬암(parallel arm) 공진자(P1, P2)를 가진다. 즉, 제1 탄성파 필터(3)는 래더(ladder)형 필터이다. 물론, 래더형 필터에서의 직렬암 공진자의 수 및 병렬암 공진자의 수는 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제2~제4 탄성파 필터(4~6)에 대해서도 본 실시형태에서는 마찬가지로 래더형 필터로 이루어지고, 복수개의 직렬암 공진자 및 복수개의 병렬암 공진자를 가진다.

한편, 제1~제4 탄성파 필터(3~6)는 복수개의 탄성파 공진자를 가지는 한, 래더형 필터 이외의 회로 구성을 가져도 된다. 예를 들면, 종결합 공진자형 탄성파 필터에, 직렬로 탄성파 공진자가 접속된 탄성파 필터여도 된다. 또한, 종결합 공진자형 탄성파 필터에 래더형 필터가 접속된 탄성파 필터여도 된다.

도 3(a)는 제1 탄성파 필터(3)의 직렬암 공진자(S1~S3) 또는, 병렬암 공진자(P1, P2)를 구성한 탄성파 공진자의 모식적 정면 단면도이며, 도 3(b)는 그 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.

탄성파 공진자(11)는 실리콘 지지 기판(12)과, 실리콘 지지 기판(12) 상에 적층된 산화규소막(13)과, 산화규소막(13) 상에 적층된 탄탈산리튬막(14)을 가진다.

실리콘 지지 기판(12)은 실리콘으로 구성된다. 실리콘 지지 기판(12)은 단결정 실리콘이지만, 완전한 단결정이 아니어도 결정 방위를 가지면 된다. 산화규소막(13)은 SiO₂막이다. 산화규소막(13)은 산화규소이면, 예를 들면, SiO₂에 불소 등을 도프한 것도 포함해도 된다. 산화규소막(13)은 산화규소로 이루어지는 복수층을 가지는 다층 구조여도 된다. 복수층 사이에 티탄이나 니켈 등으로 이루어지는 중간층을 포함해도 된다. 이 경우의 산화규소막(13)의 두께는 다층 구조 전체의 두께를 나타내는 것으로 한다. 탄탈산리튬막(14)은 단결정 탄탈산리튬막이지만, 완전한 단결정이 아니어도 결정 방위를 가지면 된다.

한편, 산화규소막(13)의 두께는 0이어도 된다. 즉 산화규소막(13)이 마련되지 않아도 된다.

상기 탄탈산리튬막(14)의 윗면에 IDT(Interdigital Transducer) 전극(15)이 마련된다. 보다 구체적으로는 IDT 전극(15)의 탄성파 전파 방향 양측에 반사기(16, 17)가 마련되고, 그로써 1포트형 탄성표면파 공진자가 구성된다.

IDT 전극(15) 및 반사기(16, 17)를 덮도록 보호막(18)이 마련된다. 보호막(18)은 본 실시형태에서는 산화규소막으로 이루어진다. 물론, 보호막(18)은 산질화규소, 질화규소 등의 다양한 유전체막이어도 된다. 또한, 본 실시형태에서는 보호막(18)은 IDT 전극(15)의 전극지 상방을 덮을 뿐만 아니라, 탄탈산리튬막(14)의 윗면 및 전극지의 양 측면도 덮도록 마련된다. 물론, 보호막(18)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니다.

본원 발명자들은 상기 실리콘 지지 기판(12) 상에 직접 또는 간접적으로, 탄탈산리튬막(14)이 적층된 탄성파 필터 장치에서 IDT 전극(15)을 여진(勵振)하면, 이용하고자 하는 메인모드의 응답 이외에, 메인모드보다도 고주파수 측에 복수개의 스퓨리어스가 나타나는 것을 발견했다. 도 5를 참조하여 이 복수개의 스퓨리어스를 설명한다.

도 5는 실리콘 지지 기판 상에 산화규소막 및 탄탈산리튬막이 적층된 탄성파 공진자의 일례의 어드미턴스 특성을 나타내는 도면이다. 도 5로부터 분명한 바와 같이, 3.9㎓ 부근에 나타나는 메인모드의 응답보다도 높은 주파수 위치에 스퓨리어스A, B, C가 나타나 있다. 스퓨리어스A는 4.7㎓ 부근에 나타나 있다. 스퓨리어스B는 그보다도 높고, 5.2㎓ 부근에 나타나 있다. 스퓨리어스C는 5.7㎓ 부근에 나타나 있다. 스퓨리어스A의 주파수를 f1, 스퓨리어스B의 주파수를 f2, 스퓨리어스C의 주파수를 f3으로 한 경우, f1＜f2＜f3이다. 한편, 상기 스퓨리어스A~C의 주파수는 스퓨리어스A~C가 되는 파의 임피던스 위상 특성의 피크 위치이다.

전술한 바와 같이, 통과 대역이 다른 복수개의 탄성파 필터가 안테나 단자 측에서 공통 접속된 탄성파 장치에서는, 낮은 주파수 측의 통과 대역을 가지는 탄성파 필터에 의한 상기 스퓨리어스가, 높은 주파수 측의 통과 대역을 가지는 다른 탄성파 필터의 통과 대역에 나타나면, 리플이 된다. 따라서, 스퓨리어스A, 스퓨리어스B 및 스퓨리어스C 중 적어도 하나가 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 통과 대역에 나타나지 않는 것이 바람직하다. 바람직하게는 스퓨리어스A, 스퓨리어스B 및 스퓨리어스C 중 2개의 스퓨리어스가 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 통과 대역에 나타나지 않는 것이 바람직하다. 예를 들면, 스퓨리어스A 및 스퓨리어스B, 스퓨리어스A 및 스퓨리어스C, 또는 스퓨리어스B 및 스퓨리어스C가 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 통과 대역에 나타나지 않는 것이 바람직하다. 더욱이, 바람직하게는 스퓨리어스A, 스퓨리어스B 및 스퓨리어스C 모두가 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 통과 대역에 나타나지 않는 것이 바람직하다.

본 실시형태의 탄성파 장치(1)의 특징은 제1 탄성파 필터(3)를 구성하는 적어도 하나의 탄성파 공진자에서, 상기 스퓨리어스A가 도 4에 나타낸 제2~제4 통과 대역에 나타나지 않은 것에 있다. 그 때문에 제2~제4 탄성파 필터(4~6)에서의 필터 특성의 열화가 생기기 어렵다.

본 실시형태의 특징은 이하의 i)에 있다.

i) 탄탈산리튬막(14)의 파장규격화 두께 T_LT, 탄탈산리튬막(14)의 오일러 각의 θ_LT, 산화규소막(13)의 파장규격화 두께 T_S, IDT 전극(15)의 밀도를 알루미늄의 밀도로 나눈 값과 IDT 전극(15)의 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는, 알루미늄의 두께로 환산한 IDT 전극(15)의 파장규격화 두께 T_E, 보호막(18)의 밀도를 산화규소의 밀도로 나눈 값과 보호막(18)의 두께를 파장 λ에 의해 규격화한 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는 보호막(18)의 파장규격화 두께를 T_P, 실리콘 지지 기판(12)에서의 전파 방위 ψ_Si, 및 실리콘 지지 기판(12)의 파장규격화 두께 T_Si의 값이, 하기의 식(1) 및 식(2)로 결정되는 스퓨리어스A의 주파수의 f_{h1_t} ⁽ⁿ⁾이, m＞n인 모든 m에 대해, 하기의 식(3) 또는 하기의 식(4)를 충족시키는 값으로 되어 있는 것에 있다.

그로써, 스퓨리어스A가 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 통과 대역 밖에 위치하게 된다. 따라서, 스퓨리어스A에 의한 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 필터 특성의 열화가 생기기 어렵다. 상기 조건을 충족시킴으로써, 스퓨리어스A의 주파수가 제2~제4 통과 대역 밖에 위치하는 것을 이하에서 보다 상세하게 설명한다.

한편, IDT 전극(15)의 밀도는 측정값이 아닌, IDT 전극(15)을 구성하는 금속 재료의 밀도로부터 구해진 값이다. 또한, 알루미늄의 밀도는 2698.9㎏/㎥이다. 이 값은 화학 편람, 기초편II 개정4판 일본화학학회편, 마루젠 발행(1993) P.26에 기재된 값이다.

여기서, 보호막(18)의 밀도란, 측정값이 아닌, 보호막(18)을 구성하는 재료의 밀도에 기초하여 구해진 값이다. 또한, 산화규소의 밀도는 2200㎏/㎥이다. 이 값은 화학 편람, 응용편II 재료편 개정4판 일본화학학회편, 마루젠 발행(1993) P.922에 기재된 값이다.

또한, 본 명세서에서 보호막(18)의 두께란, IDT 전극의 전극지의 상방에 위치하는 부분에서의 보호막의 두께를 말하는 것으로 한다.

한편, 식(2)~식(4)에서 s=1이다.

한편, 식(1)~식(4)에서, h는 메인모드보다 높은 주파수에 위치하는 스퓨리어스인 것을 나타내고, n은 n번째 필터를 나타내며, t는 n번째 필터에서의 t번째 소자(공진자)를 나타내고, m은 m(m＞n)번째 필터를 나타낸다. 또한, 본 명세서에서 파장규격화 두께란, 두께를 IDT 전극의 파장으로 규격화한 두께이다. 여기서, 파장이란 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장 λ를 말하는 것으로 한다. 따라서, 파장규격화 두께란, λ를 1로 하여 실제의 두께를 규격화한 두께이며, 실제의 두께를 λ로 나눗셈한 값이 된다. 한편, IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장 λ란, 전극지 피치의 평균값으로 정해도 된다.

본원 발명자들은 스퓨리어스A의 주파수 위치가 상술한 각 파라미터에 영향을 받는 것을 발견했다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 실리콘 지지 기판의 전파 방위 ψ_Si에 의해, 메인모드의 음속은 거의 변화되지 않지만, 스퓨리어스A가 되는 파의 음속은 크게 변화된다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 스퓨리어스A가 되는 파의 음속은 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께 T_LT에 의해 변화된다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬막의 커트 각, 즉 (90°-θ_LT)에 의해서도 스퓨리어스A가 되는 파의 음속이 변화된다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 산화규소막의 파장규격화 두께 T_S에 의해서도 스퓨리어스A가 되는 파의 음속이 약간 변화된다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 산화규소막인 보호막의 파장규격화 두께 T_P에 의해서도 상기 스퓨리어스A가 되는 파의 음속이 변화되어 있다. 또한, 도 10에 나타내는 바와 같이, IDT 전극의 파장규격화 두께 T_E에 의해서도 스퓨리어스A가 되는 파의 음속이 약간 변화된다. 본원 발명자들은 이들 파라미터를 자유롭게 변화시키고, 스퓨리어스A가 되는 파의 음속을 구했다. 그 결과, 스퓨리어스A가 되는 파의 음속은 식(1)로 나타내지는 것을 발견했다. 그리고 식(1)에서의 계수는 실리콘 지지 기판의 결정 방위별로, 하기의 표 4에 나타내는 값이면 되는 것을 확인했다.

그리고 스퓨리어스A가 되는 파의 음속을 V_{h1_t}로 하면, 스퓨리어스A의 주파수는 식(2)에 의해, f_{h1_t} ⁽ⁿ⁾=V_{h1_t}/λ_t ⁽ⁿ⁾로 나타내진다. 여기서, f_h1은 스퓨리어스A의 주파수인 것을 의미하고, t는 n번째 필터를 구성하는 공진자 등의 소자의 번호이다.

본 실시형태에서는 식(3) 또는 식(4)에 나타내는 바와 같이, f_{h1_t} ⁽ⁿ⁾이 f_u ^(m)보다 높거나, 또는 f_l ^(m)보다도 낮다. 즉, 도 4에 나타낸 제2 통과 대역, 제3 통과 대역 및 제4 통과 대역의 각 저역 측 단부보다도 낮거나, 또는 각 고역 측 단부보다도 높다. 따라서, 제2~제4 통과 대역 내에 스퓨리어스A의 주파수 f_{h1_t} ⁽ⁿ⁾이 위치하지 않는 것을 알 수 있다.

한편, 상기 식(1)에서,

a) Si(100) (오일러 각(φ_Si=0°±5°, θ_Si=0°±5°, ψ_Si)로 함)을 사용하는 경우, ψ_Si의 범위는 0°≤ψ_Si≤45°로 한다. 물론, Si(100)의 결정구조의 대칭성으로부터, ψ_Si와 ψ_Si±(n×90°)는 같은 의미이다(단, n=1, 2, 3…). 마찬가지로, ψ_Si와 -ψ_Si는 같은 의미이다.

b) Si(110) (오일러 각(φ_Si=-45°±5°, θ_Si=-90°±5°, ψ_Si)로 함)을 사용하는 경우, ψsi의 범위는 0°≤ψ_Si≤90°로 한다. 물론, Si(110)의 결정 구조의 대칭성으로부터, ψ_Si와 ψ_Si±(n×180°)는 같은 의미이다(단, n=1, 2, 3…). 마찬가지로, ψ_Si와 -ψ_Si는 같은 의미이다.

c) Si(111) (오일러 각(φ_Si=-45°±5°, θ_Si=-54.73561°±5°, ψ_Si)로 함)을 사용하는 경우, ψ_Si의 범위는 0°≤ψ_Si≤60°로 한다. 물론, Si(111)의 결정 구조의 대칭성으로부터, ψ_Si와 ψ_Si±(n×120°)는 같은 의미이다(단, n=1, 2, 3…).

또한, θ_LT의 범위는 -180°＜θ_LT≤0°로 하지만, θ_LT와 θ_LT+180°는 같은 의미로 취급하면 된다.

한편, 본 명세서에서 오일러 각(0°±5°의 범위 내, θ, 0°±15°의 범위 내)에서의 0°±5°의 범위 내란, -5° 이상, +5° 이하의 범위 내를 의미하고, 0°±15°의 범위 내란, -15° 이상, +15° 이하의 범위 내를 의미한다. 본 명세서에서는 예를 들면 0°±5°의 범위 내를 간단하게 0°±5°로 기재하기도 한다.

IDT 전극(15)의 파장규격화 두께 T_E는 알루미늄으로 이루어지는 IDT 전극의 막 두께로 환산한 두께이다. 물론, 전극 재료는 Al에 한정되지 않는다. Ti, NiCr, Cu, Pt, Au, Mo, W 등의 다양한 금속을 사용할 수 있다. 또한, 이들 금속을 주체로 하는 합금을 사용해도 된다. 또한, 이들 금속이나 합금으로 이루어지는 금속막을 복수 적층하여 이루어지는 적층 금속막을 사용해도 된다.

도 12(a)는 상기 탄성파 공진자가, 식(3) 및 식(4)를 충족시키지 않은 비교예의 탄성파 장치의 필터 특성을 나타내는 도면이며, 도 12(b)는 제1 실시형태의 탄성파 장치의 필터 특성을 나타내는 도면이다.

도 12(a) 및 도 12(b)에서는 어느 것에서나 제1 탄성파 필터 및 제2 탄성파 필터의 필터 특성이 나타나 있다. 실선이 제1 탄성파 필터의 필터 특성이다. 도 12(a)에서 파선으로 나타내는 바와 같이, 제2 탄성파 필터의 필터 특성에서 통과 대역에 리플이 나타나 있다. 이 리플은 제1 탄성파 필터 중의 탄성파 공진자의 스퓨리어스에 의한다. 이에 반하여, 도 12(b)에 나타내는 바와 같이, 제1 실시형태의 탄성파 장치에서는 제2 탄성파 필터의 통과 대역에 이와 같은 리플이 나타나 있지 않다. 즉, 식(3) 또는 식(4)를 충족시키도록 탄성파 공진자가 구성되어 있기 때문에, 상기 리플이 제2 탄성파 필터의 제2 통과 대역에 나타나 있지 않다.

도 13은 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께와, 스퓨리어스A, 스퓨리어스B 및 스퓨리어스C의 위상 최대값의 관계를 나타내는 도면이다. 도 13으로부터 분명한 바와 같이, 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께가 4보다 크면, 스퓨리어스A의 크기는 거의 일정해지고, 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께의 불균일을 허용하기 쉬워지는 것을 알 수 있다. 한편, 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께가 10보다 크면, 스퓨리어스 B 및 스퓨리어스C도 일정해지고, 20보다 크면, 스퓨리어스A, B, C 모두가 일정해진다. 따라서, 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께 T_Si는 T_Si＞4인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께 T_Si가 T_Si＞10이다. 더 바람직하게는 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께 T_Si는 T_Si＞20이다.

본 실시형태에서는 제1 탄성파 필터(3)를 구성하는 복수개의 탄성파 공진자 중 적어도 하나의 탄성파 공진자에서 스퓨리어스A의 주파수는 식(3) 또는 식(4)를 충족시켰다. 보다 바람직하게는, 안테나 단자에 가장 가까운 탄성파 공진자에서 스퓨리어스A의 주파수가 식(3) 또는 식(4)를 충족시키는 것이 바람직하다. 안테나 단자에 가장 가까운 탄성파 공진자에서의 스퓨리어스A의 영향이, 다른 탄성파 공진자에 비해, 다른 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 통과 대역에 크게 나타나는 경향이 있는 것에 의한다.

더 바람직하게는 모든 탄성파 공진자에서 스퓨리어스A의 주파수 위치가 식(3) 또는 식(4)를 충족시키는 것이 바람직하다. 그로써, 스퓨리어스A에 의한 리플이 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 통과 대역에 한층 더 생기기 어렵다.

본원 발명의 구조를 적용하는 경우에는 상술한 바와 같이, 산화규소막(13)과, 탄탈산리튬막(14)이 적층되는 부분에 스퓨리어스A가 되는 파가 가둬지는 경향이 있는데, 상기 탄탈산리튬막(14)의 파장규격화 두께를 3.5λ 이하로 함으로써 산화규소막(13)과 탄탈산리튬막(14)의 적층부분이 얇아지기 때문에 스퓨리어스A가 되는 파가 가둬지기 어려워진다.

보다 바람직하게는 탄탈산리튬막(14)의 파장규격화 두께는 2.5λ 이하이며, 그 경우에는 주파수 온도계수 TCF의 절대값을 작게 할 수 있다. 더욱이, 바람직하게는 탄탈산리튬막(14)의 파장규격화 두께는 1.5λ 이하이다. 이 경우에는 전기기계 결합계수를 용이하게 조정할 수 있다. 더욱이, 보다 바람직하게는 탄탈산리튬막(14)의 파장규격화 두께는 0.5λ 이하이다. 이 경우에는 넓은 범위에서 전기기계 결합계수를 용이하게 조정할 수 있다.

(제2 실시형태)

제2 실시형태에서는 스퓨리어스A가 아닌, 스퓨리어스B에 의한 리플이 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 통과 대역에 위치하지 않는다. 이것을 도 14~도 19를 참조하면서 설명한다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 스퓨리어스B가 되는 파의 음속은 전파 방위 ψ_Si에 의해 변화된다. 마찬가지로, 도 15에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께 T_LT에 의해서도 스퓨리어스B가 되는 파의 음속은 변화된다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬막의 커트 각(90°-θ_LT)에 의해서도 스퓨리어스B가 되는 파의 음속은 변화된다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 산화규소막의 파장규격화 두께 T_S에 의해서도 스퓨리어스B가 되는 파의 음속은 변화된다. 도 18에 나타내는 바와 같이, IDT 전극의 파장규격화 두께 T_E에 의해서도 스퓨리어스B가 되는 파의 음속은 변화된다. 더욱이, 도 19에 나타내는 바와 같이, 산화규소막인 보호막의 파장규격화 두께 T_P에 의해서도 스퓨리어스B가 되는 파의 음속이 변화되는 것을 알 수 있다. 그리고 도 14~도 19에 나타내는 결과로부터, 제1 실시형태의 경우와 마찬가지로 하여, 스퓨리어스B가 되는 파의 음속도 식(1)로 나타내지는 것을 발견했다. 물론, 식(1)의 계수에 대해서는 스퓨리어스B가 되는 파의 경우에는 실리콘 지지 기판의 결정 방위별로, 하기의 표 5에 나타내는 값으로 할 필요가 있다.

그리고 상기와 같이 하여, 구해진 스퓨리어스B가 되는 파의 음속 V_{h2_t}로부터, 식(2)에 의해, 스퓨리어스B의 주파수 위치 f_{h2_t} ⁽ⁿ⁾=V_{h2_t}/λ_t ⁽ⁿ⁾이 구해진다. 그리고 제2 실시형태에서는 상기 스퓨리어스 B의 주파수 위치가 하기의 식(3A) 또는 식(4A)를 충족시키도록 스퓨리어스B의 주파수 위치 f_{h2_t} ⁽ⁿ⁾이 설정되어 있다. 따라서, 제2 실시형태에서는 스퓨리어스B가 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 제2~제4 통과 대역 밖에 위치하게 된다. 따라서, 스퓨리어스B에 의한 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 필터 특성의 리플이 생기기 어렵다.

보다 바람직하게는 모든 탄성파 공진자에서 스퓨리어스B의 주파수 위치가 식(3A) 또는 식(4A)를 충족시키는 것이 바람직하다. 그로써, 스퓨리어스B에 의한 리플이 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 통과 대역에서 한층 더 생기기 어렵다. 물론, 제1 탄성파 필터(3)의 적어도 하나의 탄성파 공진자에서 스퓨리어스B의 주파수 위치가 식(3A) 또는 식(4A)를 충족시키면 된다.

(제3 실시형태)

제3 실시형태에서는 스퓨리어스A가 아닌, 스퓨리어스C에 의한 리플이 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 통과 대역에 위치하지 않는다. 이것을 도 20~도 25를 참조하면서 설명한다.

도 20에 나타내는 바와 같이, 스퓨리어스C가 되는 파의 음속은 전파 방위 ψ_Si에 의해 변화된다. 마찬가지로, 도 21에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께 T_LT에 의해서도 스퓨리어스C가 되는 파의 음속은 변화된다. 도 22에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬막의 커트 각(90°-θ_LT)에 의해서도 스퓨리어스C가 되는 파의 음속은 변화된다. 도 23에 나타내는 바와 같이, 산화규소막의 파장규격화 두께 T_S에 의해서도 스퓨리어스C가 되는 파의 음속은 변화된다. 도 24에 나타내는 바와 같이, IDT 전극의 파장규격화 두께 T_E에 의해서도 스퓨리어스C가 되는 파의 음속은 변화된다. 또한, 도 25에 나타내는 바와 같이, 산화규소막인 보호막의 파장규격화 두께 T_P에 의해서도 스퓨리어스C가 되는 파의 음속이 변화되어 있다. 그리고 도 20~도 25에 나타내는 결과로부터, 제1 실시형태의 경우와 마찬가지로 하여, 스퓨리어스C가 되는 파의 음속도 식(1)로 나타내지는 것을 발견했다. 물론, 식(1)의 계수에 대해서는 스퓨리어스C의 경우에는 실리콘 지지 기판의 결정 방위별로, 하기의 표 6에 나타내는 값으로 할 필요가 있다.

그리고 상기와 같이 하여 구해진 스퓨리어스C가 되는 파의 음속 V_{h3_t}로부터, 식(2)에 의해, 스퓨리어스C의 주파수 위치 f_{h3_t} ⁽ⁿ⁾=V_{h3_t}/λ_t ⁽ⁿ⁾에 의해 스퓨리어스C의 주파수 위치가 구해진다. 그리고 제3 실시형태에서는 상기 스퓨리어스C의 주파수 위치가, 하기의 식(3B) 또는 식(4B)을 충족시키도록 스퓨리어스C의 주파수 위치가 설정되어 있다. 따라서, 제3 실시형태에서는 스퓨리어스C가 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 제2~제4 통과 대역 밖에 위치하게 된다. 따라서, 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 필터 특성에서 스퓨리어스C에 의한 리플이 생기기 어렵다.

보다 바람직하게는 모든 탄성파 공진자에서 스퓨리어스C의 주파수 위치가 식(3B) 또는 식(4B)를 충족시키는 것이 바람직하다. 그로써, 스퓨리어스C에 의한 리플이 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 통과 대역에서 한층 더 생기기 어렵다. 물론, 제1 탄성파 필터(3)의 적어도 하나의 탄성파 공진자에서 스퓨리어스C의 주파수 위치가 식(3B) 또는 식(4B)를 충족시키면 된다.

(제4 실시형태)

제4 실시형태는 제1 실시형태, 제2 실시형태 및 제3 실시형태 모두를 충족시키는 것이다. 제4 실시형태의 탄성파 장치의 구체적인 구조는 제1~제3 실시형태와 마찬가지이다.

제4 실시형태에서는 각 스퓨리어스A, 스퓨리어스B 및 스퓨리어스C가 되는 파의 음속을 V_{h1_t}, V_{h2_t}, V_{h3_t}로 한 경우, 식(2)로 나타내지는 스퓨리어스A, B, C의 주파수 위치는 f_{hs_t} ⁽ⁿ⁾=V_{hs_t}/λ_t ⁽ⁿ⁾으로 나타내진다. 여기서, s는 1, 2, 또는 3이다. 그리고 제4 실시형태에서는 스퓨리어스A의 주파수인 제1 주파수 f_{h1_t} ⁽ⁿ⁾, 스퓨리어스B의 주파수인 제2 주파수 f_{h2_t} ⁽ⁿ⁾ 및 스퓨리어스C의 주파수인 제3 주파수 f_{h3_t} ⁽ⁿ⁾ 모두가 f_u ^(m)보다도 높고, 또는 f_l ^(m)보다도 낮다. 따라서, 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 제2~제4 통과 대역 밖에 스퓨리어스A, B, C가 위치하게 된다. 따라서, 제2~제4 탄성파 필터(4~6)의 필터 특성의 열화가 한층 더 생기기 어렵다.

따라서, 상기 제4 실시형태의 조건을 정리하면, f_{hs_t} ⁽ⁿ⁾(단, s는 1, 2 또는 3)이 s가 1, 2 및 3 중 어느 경우에도 f_{hs_t} ⁽ⁿ⁾＞f_u ^(m) 또는, f_{hs_t} ⁽ⁿ⁾＜f_l ^(m)을 충족시키게 된다. 제4 실시형태에서도 바람직하게는 T_Si＞20인 것이 바람직하고, 그로써, 스퓨리어스A, B, C의 크기를 일정하게 할 수 있다.

제4 실시형태에서는 스퓨리어스A, 스퓨리어스B 및 스퓨리어스C가, 다른 탄성파 필터인 제2~제4 탄성파 필터의 통과 대역에 존재하지 않았지만, 스퓨리어스A 및 스퓨리어스B, 스퓨리어스A 및 스퓨리어스C 또는 스퓨리어스B 및 스퓨리어스C와 같이, 스퓨리어스A, B, C 중 2종이 제2~제4 탄성파 필터의 통과 대역 밖에 배치되어도 된다. 그 경우에도 제1~제3 실시형태보다도 스퓨리어스의 영향을 한층 더 작게 할 수 있다.

도 26은 고음속 실리콘 지지 기판 상에, 두께 0.35λ의 SiO₂막으로 이루어지는 저음속막 및 오일러 각(0°, 140.0°, 0°)의 LiTaO₃막을 적층한 탄성파 장치에서의 LiTaO₃막의 막 두께와, Q값의 관계를 나타내는 도면이다. 이 도 26에서의 세로축은 공진자의 Q 특성이며, Q값과 비대역(Δf)의 곱으로 나타내진다. 또한, 도 27은 LiTaO₃막의 막 두께와, 주파수 온도계수 TCF의 관계를 나타내는 도면이다. 도 28은 LiTaO₃막의 막 두께와 음속의 관계를 나타내는 도면이다. 도 26으로부터 LiTaO₃막의 막 두께가 3.5λ 이하인 것이 바람직하다. 그 경우에는 3.5λ를 초과한 경우에 비해 Q값이 높아진다. 보다 바람직하게는 Q값을 보다 높이기 위해서는 LiTaO₃막의 막 두께는 2.5λ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 도 27로부터 LiTaO₃막의 막 두께가 2.5λ 이하인 경우, 주파수 온도계수 TCF의 절대값을 2.5λ를 초과한 경우에 비해 작게 할 수 있다. 보다 바람직하게는 LiTaO₃막의 막 두께를 2λ 이하로 하는 것이 바람직하고, 그 경우에는 주파수 온도계수 TCF의 절대값이 10ppm/℃ 이하가 된다. 주파수 온도계수 TCF의 절대값을 작게 하기 위해서는 LiTaO₃의 막 두께를 1.5λ 이하로 하는 것이 더 바람직하다.

도 28로부터 LiTaO₃막의 막 두께가 1.5λ를 초과하면, 음속의 변화가 극히 작다.

물론, 도 29에 나타내는 바와 같이, LiTaO₃막의 막 두께가 0.05λ 이상, 0.5λ 이하인 범위에서는 비대역이 크게 변화된다. 따라서, 전기기계 결합계수를 보다 넓은 범위에서 조정할 수 있다. 따라서, 전기기계 결합계수 및 비대역의 조정 범위를 넓히기 위해서는 LiTaO₃막의 막 두께가 0.05λ 이상, 0.5λ 이하인 범위가 바람직하다.

도 30 및 도 31은 SiO₂막의 막 두께(λ)와, 음속 및 전기기계 결합계수의 관계를 각각 나타내는 도면이다. 여기서는 SiO₂로 이루어지는 저음속막의 하방에, 고음속막으로서, 질화규소막, 산화알루미늄막 및 다이아몬드막을 각각 이용했다. 고음속막의 막 두께는 1.5λ로 했다. 질화규소에서의 벌크파의 음속은 6000m/초이며, 산화알루미늄에서의 벌크파의 음속은 6000m/초이며, 다이아몬드에서의 벌크파의 음속은 12800m/초이다. 도 30 및 도 31에 나타내는 바와 같이, 고음속막의 재질 및 SiO₂막의 막 두께를 변경했다고 해도 전기기계 결합계수 및 음속은 거의 변화되지 않는다. 특히, SiO₂막의 막 두께가 0.1λ 이상, 0.5λ 이하에서는 고음속막의 재질 여하에 불구하고, 전기기계 결합계수는 거의 변함이 없다. 또한, 도 30으로부터 SiO₂막의 막 두께가 0.3λ 이상, 2λ 이하이면, 고음속막의 재질 여하에 불구하고, 음속이 변함없는 것을 알 수 있다. 따라서, 바람직하게는 산화규소로 이루어지는 저음속막의 막 두께는 2λ 이하, 보다 바람직하게는 0.5λ 이하인 것이 바람직하다.

도 32~도 34는 본 발명에서 사용되는 탄성파 공진자에서, 보호막의 두께가 부분적으로 다른 각 변형예를 설명하기 위한 부분 확대 정면 단면도이다. 도 32~도 34에 나타내는 각 변형예에서는 보호막(18)은, 탄탈산리튬막(14) 및 IDT 전극(15)의 전극지(15a)의 윗면 및 측면을 덮도록 마련된다. 도 32에 나타내는 변형예에서는 전극지(15a)의 측면을 덮는 보호막(18)의 두께는, 전극지(15a)의 윗면을 덮은 보호막(18)의 두께보다도 얇게 되어 있다. 이 경우, Q값을 높일 수 있으면서, 전기기계 결합계수를 크게 할 수 있다. 보다 상세하게는 보호막(18)의 Qm이 작기 때문에, 전극지(15a)의 측면 상의 보호막(18)을 얇게 하면, 탄성파 공진자의 Q를 높일 수 있다. 따라서, 탄성파 필터의 손실을 작게 할 수 있다. 또한, 탄탈산리튬막(14) 상에 보호막(18)이 존재하면, 전극지(15a)가 마련된 부분과 전극지(15a)간의 갭 사이의 음향 임피던스 차가 작아진다. 그 때문에, 전기기계 결합계수가 작아진다. 그러나 전극지(15a)의 측면 상의 보호막(18)의 두께를 얇게 하면, 전기기계 결합계수를 크게 할 수 있다.

한편, 도 33에 나타내는 변형예에서는, 탄탈산리튬막(14) 상의 보호막(18)의 두께는 전극지(15a)의 윗면을 덮은 보호막(18)의 두께보다 얇게 되어 있다. 이 경우에도 전기기계 결합계수를 크게 할 수 있다. 즉, 탄탈산리튬막(14)을 덮는 부분의 보호막(18)의 두께를 얇게 함으로써, 전기기계 결합계수를 크게 할 수 있다.

도 34에 나타내는 변형예에서는 탄탈산리튬막(14) 상의 보호막(18)의 두께는 전극지(15a)의 윗면을 덮은 보호막(18)의 두께보다도 두껍게 되어 있다. 이 경우에는 전기기계 결합계수를 작게 할 수 있고, 협대역화(狹帶域化)를 도모할 수 있다.

도 35는 본 발명에서 사용되는 탄성파 공진자의 변형예를 설명하기 위한 정면 단면도이다. 본 변형예의 탄성파 공진자에서는 산화규소막(13)이 배치되지 않은 것을 제외하고는 도 3(a)에 나타낸 탄성파 공진자(11)와 마찬가지로 구성된다. 이와 같이, 본 발명에서 사용되는 탄성파 공진자는 실리콘 지지 기판(12) 상에 직접 탄탈산리튬막(14)이 적층된 구조를 가져도 된다. 그 경우, 산화규소막(13)의 두께는 0이 된다.

도 36은 본 발명의 탄성파 장치에서 사용되는 탄성파 공진자의 또 다른 변형예를 나타내는 정면 단면도이다. 탄성파 공진자(11A)에서는 보호막(18)은 IDT 전극(15)의 전극지의 윗면에 적층된다. 보호막(18)은 탄탈산리튬막(14)의 전극지의 측면에는 이르지 않도록 마련된다. 이와 같이, 전극지의 윗면에만 보호막(18)이 적층되어도 된다.

도 37은 보호막(18)이 적층막인 경우의 구조를 설명하기 위한 부분 확대 정면 단면도이다. 보호막(18)은 제1 보호막층(18a), 제2 보호막층(18b) 및 제3 보호막층(18c)을 적층한 구조를 가진다. 이와 같이, 보호막(18)은 복수개의 보호막층의 적층막이어도 된다. 이 경우, 보호막(18)의 파장규격화 두께 T_P로는 각 보호막층의 밀도를 산화규소의 밀도로 나눗셈하여 얻어진 값과, 상기 보호막층의 파장규격화 두께의 곱의 총 합계에 의해 구해진다. 예를 들면, 제1 보호막층(18a)의 밀도를 d1, 파장규격화 두께를 t1, 제2 보호막층(18b)의 밀도를 d2, 파장규격화 두께를 t2, 제3 보호막층(18c)의 밀도를 d3, 파장규격화 두께를 t3으로 한 경우, 보호막(18)의 파장규격화 두께 T_P는 산화규소의 밀도를 d0으로 한 경우, T_P=(d1/d0)t1+(d2/d0)t2+(d3/d0)t3이 된다.

한편, 도 38에 나타내는 바와 같이, Si(100)란, 다이아몬드 구조를 가지는 실리콘의 결정 구조에서, 미러 지수 [100]으로 나타내지는 결정 축에 직교하는 (100)면에서 커팅한 기판인 것을 나타낸다. 한편, Si(010) 등 결정학적으로 등가인 면도 포함한다.

도 39에 나타내는 바와 같이, Si(110)란, 다이아몬드 구조를 가지는 실리콘의 결정 구조에서, 미러 지수 [110]으로 나타내지는 결정 축에 직교하는 (110)면에서 커팅한 기판인 것을 나타낸다. 한편, 그 밖의 결정학적으로 등가인 면도 포함한다.

도 40에 나타내는 바와 같이, Si(111)란 다이아몬드 구조를 가지는 실리콘의 결정 구조에서, 미러 지수 [111]로 나타내지는 결정 축에 직교하는 (111)면에서 커팅한 기판인 것을 나타낸다. 한편, 그 밖의 결정학적으로 등가인 면도 포함한다.

상기 각 실시형태에서의 상기 탄성파 장치는 고주파 프론트 엔드 회로의 듀플렉서 등의 부품으로 사용할 수 있다. 이와 같은 고주파 프론트 엔드 회로의 예를 하기에서 설명한다.

도 41은 고주파 프론트 엔드 회로를 가지는 통신 장치의 개략 구성도이다. 통신 장치(240)는 안테나(202)와 고주파 프론트 엔드 회로(230)와 RF 신호 처리 회로(203)를 가진다. 고주파 프론트 엔드 회로(230)는 안테나(202)에 접속되는 회로 부분이다. 고주파 프론트 엔드 회로(230)는 탄성파 장치(210)와 증폭기(221~224)를 가진다. 탄성파 장치(210)는 제1~제4 필터(211~214)를 가진다. 이 탄성파 장치(210)로서, 상술한 본 발명의 탄성파 장치를 사용할 수 있다. 탄성파 장치(210)는 안테나(202)에 접속되는 안테나 공통 단자(225)를 가진다. 안테나 공통 단자(225)에 수신 필터로서의 제1~제3 필터(211~213)의 일단과 송신 필터로서의 제4 필터(214)의 일단이 공통 접속된다. 제1~제3 필터(211~213)의 출력단이 증폭기(221~223)에 각각 접속된다. 또한, 제4 필터(214)의 입력단에 증폭기(224)가 접속된다.

증폭기(221~223)의 출력단이 RF 신호 처리 회로(203)에 접속된다. 증폭기(224)의 입력단이 RF 신호 처리 회로(203)에 접속된다.

본 발명에 따른 탄성파 장치는 이와 같은 통신 장치(240)에서의 탄성파 장치(210)로서 알맞게 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 탄성파 장치는 다양한 통신 밴드에 사용되지만, 탄성파 필터에서의 통과 대역으로는 예를 들면, 3GPP 규격으로 정해진 통신 밴드 통과 대역이 알맞다.

또한, 본 발명에 따른 탄성파 장치는 1개 이상의 탄성파 공진자 모두가 상기 식(3) 또는 상기 식(4)를 충족시키는 탄성파 공진자인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 탄성파 장치는 다양한 통신 용도에 사용되는데, 바람직하게는 캐리어 어그리게이션용 복합 필터로 사용된다. 즉, 캐리어 어그리게이션용 복합 필터에서는 복수개의 탄성파 필터의 일단이 공통 접속된 안테나 단자가 더 포함되며, 3개 이상의 탄성파 필터가 안테나 단자 측에 공통 접속된다. 그리고 복수개의 탄성파 필터가 복수개의 통신 밴드의 신호를 동시에 송수신한다.

한편, 본 발명에서의 탄성파 장치는 복수개의 송신 필터만 가지는 것이어도 되고, 복수개의 수신 필터를 가지는 것이어도 된다. 한편, 탄성파 장치는 n개의 대역통과형 필터를 포함하는 것이며, n은 2 이상이다. 따라서, 듀플렉서도 본 발명에서의 탄성파 장치이다.

본 발명은 필터, 멀티밴드 시스템에 적용할 수 있는 탄성파 장치, 프론트 엔드 회로 및 통신 장치로서, 휴대전화 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.

1: 탄성파 장치
2: 안테나 단자
3~6: 제1~제4 탄성파 필터
11, 11A: 탄성파 공진자
12: 실리콘 지지 기판
13: 산화규소막
14: 탄탈산리튬막
15: IDT 전극
15a: 전극지
16, 17: 반사기
18: 보호막
18a: 제1 보호막층
18b: 제2 보호막층
18c: 제3 보호막층
202: 안테나
203: RF 신호 처리 회로
210: 탄성파 장치
211~214: 제1~제4 필터
221~224: 증폭기
225: 안테나 공통 단자
230: 고주파 프론트 엔드 회로
240: 통신 장치
P1, P2: 병렬암 공진자
S1~S3: 직렬암 공진자

Claims (27)

1. 일단(一端)이 공통 접속되고, 통과 대역이 다른 N개(단, N은 2 이상의 정수)의 대역통과형 필터를 포함하는 탄성파 장치로서,
   상기 N개의 대역통과형 필터를 통과 대역의 주파수가 낮은 쪽부터 순서대로, 대역통과형 필터(1), 대역통과형 필터(2)…대역통과형 필터(N)로 한 경우에, 상기 N개의 대역통과형 필터 중 가장 통과 대역의 주파수가 높은 대역통과형 필터를 제외한 적어도 하나의 대역통과형 필터(n)(1≤n＜N)가 하나 이상의 탄성파 공진자를 포함하는 탄성파 필터이며,
   상기 하나 이상의 탄성파 공진자 중 적어도 하나의 탄성파 공진자(t)는,
   오일러 각(φ_Si, θ_Si, ψ_Si)를 가지는 실리콘 지지 기판과,
   상기 실리콘 지지 기판 상에 적층된 산화규소막과,
   상기 산화규소막 상에 적층되며, 오일러 각(φ_LT=0°±5°의 범위 내, θ_LT, ψ_LT=0°±15°의 범위 내)를 가지는 탄탈산리튬막과,
   상기 탄탈산리튬막 상에 마련되며, 전극지(電極指)를 가지는 IDT 전극과,
   상기 IDT 전극의 적어도 일부를 덮는 보호막을 가지며,
   상기 탄성파 공진자(t)에서, 상기 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장을 λ로 하고, 상기 파장 λ에 의해 규격화한 두께를 파장규격화 두께로 했을 때에, 상기 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께를 T_LT, 상기 탄탈산리튬막의 오일러 각을 θ_LT, 상기 산화규소막의 파장규격화 두께를 T_S, 상기 IDT 전극의 밀도를 알루미늄의 밀도로 나눈 값과 상기 IDT 전극의 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는, 알루미늄의 두께로 환산한 상기 IDT 전극의 파장규격화 두께를 T_E, 상기 보호막의 밀도를 산화규소의 밀도로 나눈 값과 상기 보호막의 두께를 상기 파장 λ에 의해 규격화한 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는 상기 보호막의 파장규격화 두께를 T_P, 상기 실리콘 지지 기판 내에서의 전파 방위를 ψ_Si, 상기 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께를 T_Si의 값으로 한 경우에, 상기 T_LT, 상기 θ_LT, 상기 T_S, 상기 T_E, 상기 T_P, 상기 ψ_Si, 상기 T_Si로 정해지는 하기의 식(1) 및 식(2)로 결정되는 제1, 제2 및 제3 주파수 f_{hs_t} ⁽ⁿ⁾ 중 s=1인 제1 주파수 f_{h1_t} ⁽ⁿ⁾과, 상기 대역통과형 필터(n)의 통과 대역보다도 높은 주파수역에 있는 통과 대역을 가지는 모든 대역통과형 필터(m)(n＜m≤N)가 하기의 식(3) 또는 하기의 식(4)를 충족시키는, 탄성파 장치.
   [수학식 1]
   

   

   
   [수학식 2]
   

   

   
   

   

   
   단, 상기 식(2)~(4)에서는 s=1이다.
   상기 λ_t ⁽ⁿ⁾은 상기 대역통과형 필터(n)에 포함되는 상기 탄성파 공진자(t)에서의 상기 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장이며,
   상기 f_u ^(m)은 상기 대역통과형 필터(m)에서의 통과 대역의 고역(高域) 측 단부(端部)의 주파수이며,
   상기 f_l ^(m)은 상기 대역통과형 필터(m)에서의 통과 대역의 저역(低域) 측 단부의 주파수이며,
   상기 식(1)에서의 각 계수는 상기 실리콘 지지 기판의 결정 방위별로 하기의 표 1에 나타내는 각각의 값이다.
   [표 1]
   

   
2. 일단(一端)이 공통 접속되며, 통과 대역이 다른 N개(단, N은 2 이상의 정수)의 대역통과형 필터를 포함하는 탄성파 장치로서,
   상기 N개의 대역통과형 필터를 통과 대역의 주파수가 낮은 쪽부터 순서대로, 대역통과형 필터(1), 대역통과형 필터(2)…대역통과형 필터(N)로 한 경우에, 상기 N개의 대역통과형 필터 중 가장 통과 대역의 주파수가 높은 대역통과형 필터를 제외한 적어도 하나의 대역통과형 필터(n)(1≤n＜N)가 하나 이상의 탄성파 공진자를 포함하는 탄성파 필터이며,
   상기 하나 이상의 탄성파 공진자 중 적어도 하나의 탄성파 공진자(t)는,
   오일러 각(φ_Si, θ_Si, ψ_Si)를 가지는 실리콘 지지 기판과,
   상기 실리콘 지지 기판 상에 적층된 산화규소막과,
   상기 산화규소막 상에 적층되며, 오일러 각(φ_LT=0°±5°의 범위 내, θ_LT, ψ_LT=0°±15°의 범위 내)를 가지는 탄탈산리튬막과,
   상기 탄탈산리튬막 상에 마련되며, 전극지(電極指)를 가지는 IDT 전극과,
   상기 IDT 전극의 적어도 일부를 덮는 보호막을 가지며,
   상기 탄성파 공진자(t)에서, 상기 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장을 λ로 하고, 상기 파장 λ에 의해 규격화한 두께를 파장규격화 두께로 했을 때에, 상기 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께를 T_LT, 상기 탄탈산리튬막의 오일러 각을 θ_LT, 상기 산화규소막의 파장규격화 두께를 T_S, 상기 IDT 전극의 밀도를 알루미늄의 밀도로 나눈 값과 상기 IDT 전극의 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는, 알루미늄의 두께로 환산한 상기 IDT 전극의 파장규격화 두께를 T_E, 상기 보호막의 밀도를 산화규소의 밀도로 나눈 값과 상기 보호막의 두께를 상기 파장 λ에 의해 규격화한 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는 상기 보호막의 파장규격화 두께를 T_P, 상기 실리콘 지지 기판 내에서의 전파 방위를 ψ_Si, 상기 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께를 T_Si의 값으로 한 경우에, 상기 T_LT, 상기 θ_LT, 상기 T_S, 상기 T_E, 상기 T_P, 상기 ψ_Si, 상기 T_Si로 정해지는 하기의 식(1) 및 식(2)로 결정되는 제1, 제2 및 제3 주파수 f_{hs_t} ⁽ⁿ⁾ 중 s=2인 제2 주파수 f_{h2_t} ⁽ⁿ⁾과, 상기 대역통과형 필터(n)의 통과 대역보다도 높은 주파수역에 있는 통과 대역을 가지는 모든 대역통과형 필터(m)(n＜m≤N)가 하기의 식(3) 또는 하기의 식(4)를 충족시키는, 탄성파 장치.
   [수학식 3]
   

   

   
   [수학식 4]
   

   

   
   

   

   
   단, 상기 식(2)~(4)에서는 s=2이다.
   상기 λ_t ⁽ⁿ⁾은, 상기 대역통과형 필터(n)에 포함되는 상기 탄성파 공진자(t)에서의 상기 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장이며,
   상기 f_u ^(m)은 상기 대역통과형 필터(m)에서의 통과 대역의 고역(高域) 측 단부(端部)의 주파수이며,
   상기 f_l ^(m)은 상기 대역통과형 필터(m)에서의 통과 대역의 저역(低域) 측 단부의 주파수이며,
   상기 식(1)에서의 각 계수는 상기 실리콘 지지 기판의 결정 방위별로 하기 의 표 2에 나타내는 각각의 값이다.
   [표 2]
   

   
3. 일단(一端)이 공통 접속되며, 통과 대역이 다른 N개(단, N은 2 이상의 정수) 의 대역통과형 필터를 포함하는 탄성파 장치로서,
   상기 N개의 대역통과형 필터를 통과 대역의 주파수가 낮은 쪽부터 순서대로, 대역통과형 필터(1), 대역통과형 필터(2)…대역통과형 필터(N)로 한 경우에, 상기 N개의 대역통과형 필터 중 가장 통과 대역의 주파수가 높은 대역통과형 필터를 제외한 적어도 하나의 대역통과형 필터(n)(1≤n＜N)가 하나 이상의 탄성파 공진자를 포함하는 탄성파 필터이며,
   상기 하나 이상의 탄성파 공진자 중 적어도 하나의 탄성파 공진자(t)는,
   오일러 각(φ_Si, θ_Si, ψ_Si)를 가지는 실리콘 지지 기판과,
   상기 실리콘 지지 기판 상에 적층된 산화규소막과,
   상기 산화규소막 상에 적층되며, 오일러 각(φ_LT=0°±5°의 범위 내, θ_LT, ψ_LT=0°±15°의 범위 내)를 가지는 탄탈산리튬막과,
   상기 탄탈산리튬막 상에 마련되며, 전극지(電極指)를 가지는 IDT 전극과,
   상기 IDT 전극의 적어도 일부를 덮는 보호막을 가지며,
   상기 탄성파 공진자(t)에서, 상기 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장을 λ로 하고, 상기 파장 λ에 의해 규격화한 두께를 파장규격화 두께로 했을 때에, 상기 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께를 T_LT, 상기 탄탈산리튬막의 오일러 각을 θ_LT, 상기 산화규소막의 파장규격화 두께를 T_S, 상기 IDT 전극의 밀도를 알루미늄의 밀도로 나눈 값과 상기 IDT 전극의 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는, 알루미늄의 두께로 환산한 상기 IDT 전극의 파장규격화 두께를 T_E, 상기 보호막의 밀도를 산화규소의 밀도로 나눈 값과 상기 보호막의 두께를 상기 파장 λ에 의해 규격화한 파장규격화 두께의 곱으로 구해지는 상기 보호막의 파장규격화 두께를 T_P, 상기 실리콘 지지 기판 내에서의 전파 방위를 ψ_Si, 상기 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께를 T_Si의 값으로 한 경우에, 상기 T_LT, 상기 θ_LT, 상기 T_S, 상기 T_E, 상기 T_P, 상기 ψ_Si, 상기 T_Si로 정해지는 하기의 식(1) 및 식(2)로 결정되는 제1, 제2 및 제3 주파수 f_{hs_t} ⁽ⁿ⁾ 중의 s=3인 제3 주파수 f_{h3_t} ⁽ⁿ⁾과, 상기 대역통과형 필터(n)의 통과 대역보다도 높은 주파수역에 있는 통과 대역을 가지는 모든 대역통과형 필터(m)(n＜m≤N)가 하기의 식(3) 또는 하기의 식(4)를 충족시키는, 탄성파 장치.
   [수학식 5]
   

   

   
   [수학식 6]
   

   

   
   

   

   
   단, 상기 식(2)~(4)에서는 s=3이다.
   상기 λ_t ⁽ⁿ⁾은 상기 대역통과형 필터(n)에 포함되는 상기 탄성파 공진자(t)에서의 상기 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장이고,
   상기 f_u ^(m)은 상기 대역통과형 필터(m)에서의 통과 대역의 고역(高域) 측 단부(端部)의 주파수이며,
   상기 f_l ^(m)은 상기 대역통과형 필터(m)에서의 통과 대역의 저역(低域) 측 단부의 주파수이고,
   상기 식(1)에서의 각 계수는 상기 실리콘 지지 기판의 결정 방위별로 하기의 표 3에 나타내는 각각의 값이다.
   [표 3]
   

   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 주파수 f_{h2_t} ⁽ⁿ⁾이 상기 식(3) 또는 상기 식(4)를 충족시키도록, 상기 T_LT, 상기 θ_LT, 상기 T_S, 상기 T_N, 상기 T_E, 상기 T_P, 상기 ψ_Si 및 상기 T_Si의 값이 선택되는, 탄성파 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제3 주파수 f_{h3_t} ⁽ⁿ⁾이 상기 식(3) 또는 상기 식(4)를 충족시키도록, 상기 T_LT, 상기 θ_LT, 상기 T_S, 상기 T_N, 상기 T_E, 상기 T_P, 상기 ψ_Si 및 상기 T_Si의 값이 선택되는, 탄성파 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2 및 제3 주파수 f_{h2_t} ⁽ⁿ⁾ 및 f_{h3_t} ⁽ⁿ⁾이 상기 식(3) 또는 상기 식(4)를 충족시키도록, 상기 T_LT, 상기 θ_LT, 상기 T_S, 상기 T_N, 상기 T_E, 상기 T_P, 상기 ψ_Si 및 상기 T_Si의 값이 선택되는, 탄성파 장치.
7. 제2항에 있어서,
   상기 제3 주파수 f_{h3_t} ⁽ⁿ⁾이 상기 식(3) 또는 상기 식(4)를 충족시키도록, 상기 T_LT, 상기 θ_LT, 상기 T_S, 상기 T_N, 상기 T_E, 상기 T_P, 상기 ψ_Si 및 상기 T_Si의 값이 선택되는, 탄성파 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탄성파 필터(m)에서의 통과 대역은 3GPP 규격으로 정해진 통신 밴드의 통과 대역인, 탄성파 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 산화규소막의 막 두께가 2λ 이하인, 탄성파 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리콘 지지 기판의 파장규격화 두께 T_Si가 T_Si＞4인, 탄성파 장치.
11. 제10항에 있어서,
    T_Si＞10인, 탄성파 장치.
12. 제11항에 있어서,
    T_Si＞20인, 탄성파 장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께가 3.5λ 이하인, 탄성파 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께가 2.5λ 이하인, 탄성파 장치.
15. 제13항에 있어서,
    상기 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께가 1.5λ 이하인, 탄성파 장치.
16. 제13항에 있어서,
    상기 탄탈산리튬막의 파장규격화 두께가 0.5λ 이하인, 탄성파 장치.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호막이 상기 탄탈산리튬막과, 상기 IDT 전극의 전극지의 측면 및 윗면을 덮고, 상기 전극지의 측면 상의 상기 보호막의 두께가, 상기 전극지의 윗면을 덮은 상기 보호막의 두께보다도 얇은, 탄성파 장치.
18. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호막이 상기 탄탈산리튬막과, 상기 IDT 전극의 전극지의 측면 및 윗면을 덮고, 상기 탄탈산리튬막 상의 상기 보호막의 두께가, 상기 전극지의 윗면을 덮은 상기 보호막의 두께보다도 얇은, 탄성파 장치.
19. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호막이 상기 탄탈산리튬막과, 상기 IDT 전극의 윗면 및 측면을 덮고, 상기 탄탈산리튬막 상에서의 상기 보호막의 두께가, 상기 전극지의 윗면을 덮은 상기 보호막의 두께보다도 두꺼운, 탄성파 장치.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 대역통과형 필터의 일단이 공통 접속된 안테나 단자를 더 포함하고,
    상기 식(3) 또는 상기 식(4)를 충족시키는 상기 탄성파 공진자가 상기 안테나 단자에 가장 가까운 탄성파 공진자인, 탄성파 장치.
21. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식(3) 또는 상기 식(4)를 충족시키는 상기 탄성파 공진자가 상기 하나 이상의 탄성파 공진자 모두인, 탄성파 장치.
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    듀플렉서인, 탄성파 장치.
23. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 대역통과형 필터의 일단이 공통 접속된 안테나 단자를 더 포함하고,
    3개 이상의 상기 대역통과형 필터가 상기 안테나 단자 측에서 공통 접속된 복합 필터인, 탄성파 장치.
24. 제23항에 있어서,
    상기 복수개의 대역통과형 필터가 복수개의 통신 밴드의 신호를 동시에 송수신하는 복합 필터인, 탄성파 장치.
25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 탄성파 공진자를 가지는 상기 탄성파 필터가 복수개의 직렬암(serial arm) 공진자와 복수개의 병렬암(parallel arm) 공진자를 가지는 래더(ladder)형 필터인, 탄성파 장치.
26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치와,
    파워앰프를 포함하는, 고주파 프론트 엔드 회로.
27. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치 및 파워앰프를 가지는 고주파 프론트 엔드 회로와,
    RF 신호 처리 회로를 포함하는, 통신 장치.

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