(57)【要約】      （修正有）【課題】弾性波共振器の動作特性に対する温度変化の効果を低下させる。【解決手段】弾性波デバイス（共振器１０）は、圧電基板１２と、当該基板の上面に配置された予め決められた数の電極指を含むインターディジタルトランスデューサ電極１４と、第１部分及び第２部分を有する誘電材料層とを含む。第１部分は、基板の上面にかつインターディジタルトランスデューサ電極指間に配置される。第２部分は、インターディジタルトランスデューサ電極指の上に配置される。弾性波デバイスはさらに、誘電材料層の中に配置されて少なくとも２つの隣接するインターディジタルトランスデューサ電極指の上面に接触する放熱のための少なくとも一つの熱伝導ブリッジを含む。【選択図】図４
2020078074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性波デバイスであって、
圧電基板と、
前記基板の上面に配置された予め決められた数の電極指を含むインターディジタルトランスデューサ電極と、
前記基板の上面において前記インターディジタルトランスデューサ電極指間に配置された第１部分、及び前記インターディジタルトランスデューサ電極指の上に配置された第２部分を有する誘電材料層と、
前記誘電材料層の中に配置されて少なくとも２つの隣接するインターディジタルトランスデューサ電極指の上面に接触する放熱のための少なくとも一つの熱伝導ブリッジと
を含む、弾性波デバイス。
【請求項２】
前記誘電材料の第１部分は、前記誘電材料の第２部分とは異なる組成を有する、請求項１の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記熱伝導ブリッジは、前記少なくとも２つの隣接するインターディジタルトランスデューサ電極指の上面に配置された放熱層及びキャップ層を含む、請求項１の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記放熱層は、前記誘電材料よりも熱伝導度が高い材料を含む、請求項３の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記キャップ層は、前記誘電材料よりも熱伝導度が高い材料を含む、請求項３の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記放熱層は、前記キャップ層とは異なる材料から形成される、請求項３の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記放熱層は、前記キャップ層と同じ材料から形成される、請求項３の弾性波デバイス。
【請求項８】
前記放熱層は、前記放熱層を介して隣接するインターディジタルトランスデューサ電極間の短絡が防止される程度に十分に高い電気抵抗を有する、請求項３の弾性波デバイス。
【請求項９】
前記放熱層はセラミック材料から形成される、請求項８の弾性波デバイス。
【請求項１０】
前記放熱層は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、スピネル又はダイヤモンドの一つから形成される、請求項８の弾性波デバイス。
【請求項１１】
前記放熱層は、前記インターディジタルトランスデューサ電極よりも薄く、かつ、前記誘電材料層よりも薄い、請求項３の弾性波デバイス。
【請求項１２】
前記キャップ層は、前記インターディジタルトランスデューサ電極よりも薄く、かつ、前記誘電材料層よりも薄い、請求項１１の弾性波デバイス。
【請求項１３】
前記キャップ層は厚さが１０ｎｍから５０ｎｍである、請求項１２の弾性波デバイス。
【請求項１４】
前記放熱層は厚さが１０ｎｍから２００ｎｍである、請求項１１の弾性波デバイス。
【請求項１５】
前記放熱層は、前記誘電材料の第１部分と前記誘電材料の第２部分との間に配置される、請求項３の弾性波デバイス。
【請求項１６】
前記熱伝導ブリッジは、前記インターディジタルトランスデューサ電極が噛み合うエリアを覆う、請求項１の弾性波デバイス。
【請求項１７】
前記熱伝導ブリッジはさらに、前記インターディジタルトランスデューサ電極が延びるバスバー電極の部分を覆う、請求項１６の弾性波デバイス。
【請求項１８】
前記熱伝導ブリッジはさらに、前記インターディジタルトランスデューサ電極の対向側に配置された反射器電極を覆う、請求項１６の弾性波デバイス。
【請求項１９】
前記熱伝導ブリッジは、前記インターディジタルトランスデューサ電極の異なる対応部分を覆う複数の別個の放熱層を含む、請求項１６の弾性波デバイス。
【請求項２０】
前記弾性波デバイスは弾性表面波デバイスを含む、請求項１の弾性波デバイス。
【請求項２１】
ダミー電極指をさらに含む、請求項２０の弾性波デバイス。
【請求項２２】
前記弾性波デバイスはラムモード弾性波デバイスを含む、請求項１の弾性波デバイス。
【請求項２３】
弾性波共振器であって、
圧電基板と、
前記基板の上面に配置されたインターディジタルトランスデューサ電極と、
前記インターディジタルトランスデューサ電極の上面に配置されたキャップ層と、
前記基板の上面にかつ前記インターディジタルトランスデューサ電極上に配置された誘電材料層と、
前記誘電材料層の中に配置されて前記キャップ層に接触する放熱層と
を含み、
前記放熱層によって前記誘電材料層が上層と下層とに分離される、弾性波共振器。
【請求項２４】
前記弾性波共振器は弾性表面波共振器を含む、請求項２３の弾性波共振器。
【請求項２５】
前記弾性波共振器はラムモード弾性波共振器を含む、請求項２３の弾性波共振器。  
【請求項２６】
弾性波共振器を含む無線周波数フィルタであって、
前記弾性波共振器は、
圧電基板と、
前記基板の上面に配置された予め決められた数の電極指を含むインターディジタルトランスデューサ電極と、
前記基板の上面において前記インターディジタルトランスデューサ電極指間に配置された第１部分、及び前記インターディジタルトランスデューサ電極指の上に配置された第２部分を有する誘電材料層と、
前記誘電材料層の中に配置されて少なくとも２つの隣接するインターディジタルトランスデューサ電極指の上面に接触する放熱のための少なくとも一つの熱伝導ブリッジと
を含む、無線周波数フィルタ。
【請求項２７】
前記弾性波共振器は弾性表面波共振器を含む、請求項２６の無線周波数フィルタ。
【請求項２８】
前記弾性波共振器はラムモード弾性波共振器を含む、請求項２６の無線周波数フィルタ。
【請求項２９】
弾性波共振器を含む無線周波数フィルタを含む電子機器モジュールであって、
前記弾性波共振器は、
圧電基板と、
前記基板の上面に配置された予め決められた数の電極指を含むインターディジタルトランスデューサ電極と、
前記基板の上面において前記インターディジタルトランスデューサ電極指間に配置された第１部分、及び前記インターディジタルトランスデューサ電極指の上に配置された第２部分を有する誘電材料層と、
前記誘電材料層の中に配置されて少なくとも２つの隣接するインターディジタルトランスデューサ電極指の上面に接触する放熱のための少なくとも一つの熱伝導ブリッジと
を含む、電子機器モジュール。
【請求項３０】
前記弾性波共振器は弾性表面波共振器を含む、請求項２９の電子機器モジュール。
【請求項３１】
前記弾性波共振器はラムモード弾性波共振器を含む、請求項２９の電子機器モジュール。
【請求項３２】
電子デバイスであって、
弾性波共振器を含む無線周波数フィルタを含む電子機器モジュールを含み、
前記弾性波共振器は、
圧電基板と、
前記基板の上面に配置された予め決められた数の電極指を含むインターディジタルトランスデューサ電極と、
前記基板の上面において前記インターディジタルトランスデューサ電極指間に配置された第１部分、及び前記インターディジタルトランスデューサ電極指の上に配置された第２部分を有する誘電材料層と、
前記誘電材料層の中に配置されて少なくとも２つの隣接するインターディジタルトランスデューサ電極指の上面に接触する放熱のための少なくとも一つの熱伝導ブリッジと
を含む、電子デバイス。
【請求項３３】
前記弾性波共振器は弾性表面波共振器を含む、請求項３２の電子デバイス。
【請求項３４】
前記弾性波共振器はラムモード弾性波共振器を含む、請求項３２の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、弾性波デバイス、及びその放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性波デバイス、例えば弾性表面波（ＳＡＷ）及びバルク弾性波（ＢＡＷ）デバイスを、無線周波数電子システムにおけるフィルタのコンポーネントとして利用することができる。例えば、携帯電話機の無線周波数フロントエンドにおけるフィルタは、弾性波フィルタを含み得る。２つの弾性波フィルタをデュプレクサとして配列することができる。
【発明の概要】
【０００３】
一側面によれば、弾性波デバイスが与えられる。弾性波デバイスは、圧電基板と、前記基板の上面に配置された予め決められた数の電極指を含むインターディジタルトランスデューサ電極と、当該基板の上面において当該インターディジタルトランスデューサ電極指間に配置された第１部分、及び当該インターディジタルトランスデューサ電極指の上に配置された第２部分を有する誘電材料層と、当該誘電材料層の中に配置されて少なくとも２つの隣接するインターディジタルトランスデューサ電極指の上面に接触する放熱のための少なくとも一つ熱伝導ブリッジとを含む。
【０００４】
いくつかの実施形態において、誘電材料の第１部分は、誘電材料の第２部分とは異なる組成を有する。
【０００５】
いくつかの実施形態において、熱伝導ブリッジは、放熱層と、少なくとも２つの隣接するインターディジタルトランスデューサ電極指の上面に配置されたキャップ層とを含む。放熱層は、誘電材料よりも熱伝導度が高い材料を含んでよい。キャップ層は、誘電材料よりも熱伝導度が高い材料を含んでよい。放熱層は、キャップ層とは異なる材料から形成されてよい。放熱層は、キャップ層と同じ材料から形成されてよい。放熱層は、当該放熱層を介して隣接するインターディジタルトランスデューサ電極間の短絡が防止される程度に十分に高い電気抵抗を有し得る。放熱層は、セラミック材料から形成されてよい。放熱層は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、スピネル又はダイヤモンドの一つから形成されてよい。
【０００６】
いくつかの実施形態において、放熱層は、インターディジタルトランスデューサ電極よりも薄くかつ誘電材料層よりも薄くてよい。キャップ層は、インターディジタルトランスデューサ電極よりも薄くかつ誘電材料層よりも薄くてよい。キャップ層は、厚さが１０ｎｍから５０ｎｍであってよい。放熱層は、厚さが１０ｎｍから２００ｎｍであってよい。
【０００７】
いくつかの実施形態において、放熱層は、誘電材料の第１部分と誘電材料の第２部分との間に配置される。
【０００８】
いくつかの実施形態において、熱伝導ブリッジは、インターディジタルトランスデューサ電極が噛み合っているエリアを覆う。熱伝導ブリッジはさらに、インターディジタルトランスデューサ電極が延びるバスバー電極の複数部分を覆い得る。熱伝導ブリッジはさらに、インターディジタルトランスデューサ電極の対向側に配置された反射器電極を覆い得る。熱伝導ブリッジは、インターディジタルトランスデューサ電極の異なる対応部分を覆う複数の別個の放熱層を含み得る。
【０００９】
いくつかの実施形態において、弾性波デバイスは弾性表面波デバイスを含む。弾性波デバイスはさらに、ダミー電極指を含み得る。
【００１０】
いくつかの実施形態において、弾性波デバイスは、ラムモード弾性波デバイスを含む。
【００１１】
他側面によれば、弾性波共振器が与えられる。弾性波共振器は、圧電基板と、当該基板の上面に配置されたインターディジタルトランスデューサ電極と、当該インターディジタルトランスデューサ電極の上面に配置されたキャップ層と、当該基板の上面にかつ当該インターディジタルトランスデューサ電極の上に配置された誘電材料層と、当該誘電材料層の中に配置されて当該キャップ層に接触する放熱層とを含み、当該放熱層によって当該誘電材料層が上層と下層とに分離される。
【００１２】
いくつかの実施形態において、弾性波共振器は弾性表面波共振器を含む。
【００１３】
いくつかの実施形態において、弾性波共振器はラムモード弾性波共振器を含む。
【００１４】
他側面によれば、弾性波共振器を含む無線周波数フィルタが与えられる。弾性波共振器は、圧電基板と、当該基板の上面に配置された予め決められた数の電極指を含むインターディジタルトランスデューサ電極と、当該基板の上面において当該インターディジタルトランスデューサ電極指間に配置された第１部分、及び当該インターディジタルトランスデューサ電極指の上に配置された第２部分を有する誘電材料層と、当該誘電材料層の中に配置されて少なくとも２つの隣接するインターディジタルトランスデューサ電極指の上面に接触する放熱のための少なくとも一つ熱伝導ブリッジとを含む。
【００１５】
いくつかの実施形態において、弾性波共振器は弾性表面波共振器を含む。
【００１６】
いくつかの実施形態において、弾性波共振器はラムモード弾性波共振器を含む。
【００１７】
他側面によれば、弾性波共振器を含む無線周波数フィルタを含む電子機器モジュールが与えられる。弾性波共振器は、圧電基板と、当該基板の上面に配置された予め決められた数の電極指を含むインターディジタルトランスデューサ電極と、当該基板の上面において当該インターディジタルトランスデューサ電極指間に配置された第１部分、及び当該インターディジタルトランスデューサ電極指の上に配置された第２部分を有する誘電材料層と、当該誘電材料層の中に配置されて少なくとも２つの隣接するインターディジタルトランスデューサ電極指の上面に接触する放熱のための少なくとも一つ熱伝導ブリッジとを含む。
【００１８】
いくつかの実施形態において、弾性波共振器は弾性表面波共振器を含む。
【００１９】
いくつかの実施形態において、弾性波共振器はラムモード弾性波共振器を含む。
【００２０】
他側面によれば、電子デバイスが与えられる。電子デバイスは、無線周波数フィルタを含む電子機器モジュールを含み、無線周波数フィルタは弾性波共振器を含む。弾性波共振器は、圧電基板と、当該基板の上面に配置された予め決められた数の電極指を含むインターディジタルトランスデューサ電極と、当該基板の上面において当該インターディジタルトランスデューサ電極指間に配置された第１部分、及び当該インターディジタルトランスデューサ電極指の上に配置された第２部分を有する誘電材料層と、当該誘電材料層の中に配置されて少なくとも２つの隣接するインターディジタルトランスデューサ電極指の上面に接触する放熱のための少なくとも一つ熱伝導ブリッジとを含む。
【００２１】
いくつかの実施形態において、弾性波共振器は弾性表面波共振器を含む。
【００２２】
いくつかの実施形態において、弾性波共振器はラムモード弾性波共振器を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本開示の複数の実施形態が、添付図面を参照する非限定的な例を介して以下に記載される。
【００２４】
【図１Ａ】弾性表面波共振器の一例の簡単な平面図である。
【図１Ｂ】弾性表面波共振器の他例の簡単な平面図である。
【図１Ｃ】弾性表面波共振器の他例の簡単な平面図である。
【図２】ラムモード弾性波共振器の一部分の断面図である。
【図３】弾性表面波共振器の一部分の断面図である。
【図４】放熱材料の層を含む弾性表面波共振器の一部分の断面図である。
【図５】放熱材料の層を含む弾性表面波共振器の他部分の断面図である。
【図６】弾性表面波共振器上の放熱材料の層の一のカバレッジ構成を示す。
【図７】弾性表面波共振器上の放熱材料の層の他のカバレッジ構成を示す。
【図８】弾性表面波共振器上の放熱材料の層の他のカバレッジ構成を示す。
【図９】弾性表面波共振器上の放熱材料の層の他のカバレッジ構成を示す。
【図１０】弾性表面波共振器上の放熱材料の層の他のカバレッジ構成を示す。
【図１１】本開示の側面に係る一つ以上の弾性表面波素子を含み得るフィルタモジュールの一例のブロック図である。
【図１２】本開示の側面に係る一つ以上のフィルタモジュールを含み得るフロントエンドモジュールの一例のブロック図である。
【図１３】図１２のフロントエンドモジュールを含む無線デバイスの一例のブロック図である。
【図１４】ＩＤＴ電極を覆う放熱層あり及びなしのＩＤＴ電極からの熱流束及びＩＤＴ電極まわりの温度分布を比較するシミュレーションにおいて利用された材料及び寸法を示す。
【図１５】ＩＤＴ電極を覆う放熱層あり及びなしのＩＤＴ電極からの熱流束を比較するシミュレーションにおいて利用された材料及び寸法を示す。
【図１６】ＩＤＴ電極を覆う放熱層あり及びなしのＩＤＴ電極まわりの温度分布を比較するシミュレーションの結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
所定の実施形態の以下の説明は、特定の実施形態の様々な記載を表す。しかしながら、ここに記載のイノベーションは、例えば特許請求の範囲によって画定され及びカバーされる多数の異なる態様で具体化することができる。本記載において、同じ参照番号が同一の又は機能的に類似の要素を示し得る図面が参照される。理解されることだが、図面に示される要素は必ずしも縮尺どおりではない。さらに理解されることだが、所定の実施形態は、図面に示されるよりも多くの要素を含んでよく、及び／又は図面に示される要素の部分集合を含んでよい。さらに、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴のいずれかの適切な組み合わせを組み入れてよい。
【００２６】
図１Ａは、ＳＡＷフィルタ、デュプレクサ、バラン等のような弾性表面波（ＳＡＷ）共振器１０の平面図である。
【００２７】
弾性波共振器１０は、圧電基板、例えばタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）又はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板１２から形成され、インターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極１４及び反射器電極１６を含む。使用時、ＩＤＴ電極１４は、圧電基板１２の表面沿いに波長λを有する主要弾性波を励振する。反射器電極１６はＩＤＴ電極１４を挟み、主要弾性波を、ＩＤＴ電極１４を往復して通るように反射する。デバイスの主要弾性波は、ＩＤＴ電極の長さ方向に直交するように進行する。
【００２８】
ＩＤＴ電極１４は、第１バスバー電極１８Ａと、第１バスバー電極１８Ａに対向する第２バスバー電極１８Ｂとを含む。バスバー電極１８Ａ、１８Ｂはここで、バスバー電極１８と称されて図中に標識されることがある。ＩＤＴ電極１４はさらに、第１バスバー電極１８Ａから第２バスバー電極１８Ｂに向かって延びる第１電極指２０Ａと、第２バスバー電極１８Ｂから第１バスバー電極１８Ａに向かって延びる第２電極指２０Ｂとを含む。
【００２９】
反射器電極１６（反射器グレーティングとも称する）はそれぞれが、第１反射器バスバー電極２４Ａ及び第２反射器バスバー電極２４Ｂ（まとめて反射器バスバー電極２４と称する）と、第１バスバー電極２４Ａと第２バスバー電極２４Ｂとの間に延びて電気的に結合された反射器指２６とを含む。
【００３０】
ここに開示される他実施形態において、図１Ｂに示されるように、反射器バスバー電極２４Ａ、２４Ｂを省略してよく、反射器指２６を電気的に接続しなくてもよい。さらに、図１Ｃに示されるように、ここに開示される弾性波共振器は、電極指２０Ａ、２０Ｂそれぞれと整列するダミー電極指２０Ｃを含んでよい。各ダミー電極指２０Ｃは、整列された電極指２０Ａ、２０Ｂそれぞれに対して反対のバスバー電極１８Ａ、１８Ｂから延びる。
【００３１】
ＳＡＷデバイス、例えば図１の弾性波共振器１０は、動作中に発熱するのが典型的である。熱源は、例えば、電極を通る電流経路に起因するＩＤＴ電極１４のジュール加熱を含み得る。ＳＡＷデバイスの動作パラメータは、温度により変動することが多い。例えば、複数のＳＡＷ共振器から形成される無線周波数フィルタにおいて、フィルタの共振周波数及び反共振周波数は双方とも、温度に伴い減少する。ＳＡＷデバイスのパラメータの温度依存性は望ましくない。典型的には、異なる動作条件でも一貫して動作するデバイスが望まれるからである。したがって、動作時にＳＡＷデバイスにおいて発生する熱を、できる限り迅速かつ効率的に放散させ、当該デバイスの動作パラメータが許容量を超えてシフトする温度まで当該デバイスが加熱しないようにすることが望ましい。
【００３２】
なお、ここに開示される側面及び実施形態がＳＡＷ共振器の文脈で説明されるにもかかわらず、本開示は、例えば、ここではラムモード共振器又はラムモードデバイスとも称するラムモード弾性波共振器のような弾性波共振器のような、他の形態にも等しく適用可能である。ラムモード弾性波共振器は典型的に、ＳＡＷ共振器と同様のインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極を含む。例えば、ラム波共振器はまた一般に、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極構造を含み、ここに開示されるようなＩＤＴ電極の頂部に形成された高熱伝導度層からの利益を受け得る。ここに開示される側面及び実施形態が併せて利用され得るラムモード共振器の例は、共通の譲受人を有する２０１９年７月１８日に出願された米国特許出願第１６／５１５，３０２号に開示される。ラムモード弾性波共振器の一例が、図２において断面で示される。図２のラムモード弾性波共振器は、ＩＤＴ電極を覆う誘電膜がなにも存在しないように示されるが、ここに開示されるＳＡＷ共振器の基板及び／又はＩＤＴ電極を覆う誘電膜の構成が、ラムモード弾性波共振器にも等しく適用可能であることを理解すべきである。ラム波共振器２４は、ＳＡＷ共振器及び薄膜バルク弾性共振器の特徴を含む。図示のように、ラム波共振器２４は、圧電層２５、圧電層２５上のインターディジタルトランスデューサ電極（ＩＤＴ）１６、及び圧電層２５の下面に配置された下側電極２７を含む。圧電層２５は薄膜としてよい。圧電層２５は窒化アルミニウム層としてよい。他例において、圧電層２５は、任意の適切な圧電層としてよい。ラム波共振器の周波数は、ＩＤＴ１６の寸法に基づき得る。電極２７は、所定例において接地してよい。いくつかの他例において、電極２７は浮遊としてよい。電極２７と基板２９との間に、エアキャビティ２８が配置される。エアキャビティ２８の代わりに、任意の適切なキャビティ、例えば真空キャビティ又は異なる気体が充填されたキャビティ、を実装することができる。
【００３３】
なお、図１Ａ〜２に示される弾性波共振器は、ここに表される他の図面に示されるものと同様、高度に単純化された形態で示される。異なる特徴物の相対的な寸法は、縮尺どおりに示されるわけではない。さらに、典型的な弾性波共振器は一般に、図示よりもかなり多数の電極指及び／又は反射器指を含む。弾性波共振器は、いくつかの例に示されるものとは異なるように構成してよい。例えば、ダミー電極指を含み、異なる若しくは不均一の長さ若しくは幅寸法を有する電極指を含み、異なる若しくは不均一の間隔を有する電極指若しくは反射器指を含み、又は曲がった若しくは傾斜した部分を含む電極指を含んでよい。典型的な弾性波共振器又はフィルタ要素はまた、反射器電極間に挟まれた多数のＩＤＴ電極を含み得る。
【００３４】
図３は、基板１２上に配置されたＩＤＴ電極１４のいくつかを示す図１Ａ〜１Ｃのいずれかの弾性波共振器１０の一部分の部分断面図である。ＩＤＴ電極１４は、例えばアルミニウムのような、金属又は金属合金から形成される。いくつかの実施形態において、ＩＤＴ電極１４は、例えばモリブデン及びアルミニウムのような異なる金属の多層を含み得る。多くの例において、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のような誘電材料２２を、ＩＤＴ電極１４及び基板１２の頂部に配置してよい。誘電材料は有利なことに、弾性波共振器１０の動作特性に対する温度変化の効果を低下させることができ、ＩＤＴ電極１４と基板１４の表面とを保護することもできる。図２に示される実施形態はここで、ベースライン構成と称することとする。
【００３５】
図３に示されるベースライン構成の一つの課題は、ＩＤＴ電極１４からの放熱が、理想よりも低くなり得ることである。誘電材料２２は低い熱伝導度を有し得る。例えば、二酸化ケイ素は、約１．４Ｗ／ｍＫの熱伝導度を有する。基板１２の材料もまた、低い熱伝導度を有し得る。例えば、タンタル酸リチウムは、約２．９３Ｗ／ｍＫの熱伝導度を有する。したがって、弾性波共振器１０の動作中に発生した熱は、ＩＤＴ電極１４まわりに蓄積し、弾性波共振器１０の動作パラメータに悪影響を与え得る局所加熱をもたらし得る。すなわち、熱がＩＤＴ電極１４から離れるように流れる経路を設けることが望ましくなり得る。
【００３６】
弾性波共振器１０においてＩＤＴ電極１４からの放熱を高めるための一つの方法及び構造が、図４に示される。方法は、誘電材料２２よりも熱伝導度が高い材料３０の層を、ＩＤＴ電極１４の頂部に加えることを含む。材料３０の層は、放熱層と称してよい。材料３０の層と同じ又は異なる材料から作られ得るキャップ層３２は、ＩＤＴ電極１４と材料３０の層との熱的接触を与えるべくＩＤＴ電極１４の頂部に形成された多数のサブセクションを含み得る。材料３０の層とキャップ層３２との組み合わせをここでは、熱伝導ブリッジと称してよい。キャップ層３２はまた、他の目的も果たし得る。例えば、誘電材料２２の層を化学機械研磨により平坦にする製造プロセスにおけるエッチストップとしての役割を果たし得る。材料２０の層により誘電材料２２は、上側部分２２Ａと下側部分２２Ｂとに分割され得る。上側部分２２Ａ及び下側部分２２Ｂは同じ組成を有してよいが、いくつかの実施形態においては異なる組成を有してよい。例えば、上側部分２２Ａ及び下側部分２２Ｂの一方が、上側部分２２Ａ及び下側部分２２Ｂの他方よりも多くの窒素を含んで酸窒化シリコン層とみなされてよい。付加的又は代替的に、上側部分２２Ａ及び下側部分２２Ｂの一方が、上側部分２２Ａ及び下側部分２２Ｂの他方よりも多くの又は異なるドーパント若しくは不純物を含んでもよい。
【００３７】
いくつかの実施形態において、材料３０の層は、ＳＡＷ又はラムモード共振器において、実質的にすべての又はすべてのＩＤＴ電極１４、２４の上に配置されてよい。代替的に、材料３０の層は、例えば図５に示されるように、ＳＡＷ又はラムモード共振器においてＩＤＴ電極１４、２４の一部分のみの上に配置されてもよい。材料３０の層は、多数のサブセクションに分解されてよい。各サブセクションは、ＩＤＴ電極１４のうちの、隣接しない一対、隣接しない三つ組、又は隣接しない多数の群の上に配置される。材料３０の層が上に配置されないＩＤＴ電極は、キャップ層３２を含み又は含まないいずれでもよい。
【００３８】
材料３０の層は、キャップ層３２と同様に、電気抵抗率が高い材料から形成され得るので、ＳＡＷデバイスにおける異なるＩＤＴ電極１４間の電気的短絡を引き起こすことがない。材料３０の層は、キャップ層３２と同様に、セラミック材料から形成されてよい。材料３０の層は、キャップ層３２と同様に、例えば、約３０Ｗ／ｍＫの熱伝導度を有する窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）から形成されてよい。材料３０の層及び／又はキャップ層３２は、付加的又は代替的に、材料２２よりも熱伝導度が高い他の材料、例えば窒化アルミニウム（約１４０〜１８０Ｗ／ｍＫの熱伝導度）、酸化アルミニウム（１８Ｗ／ｍＫの熱伝導度）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４、約１６Ｗ／ｍＫの熱伝導度）、又はダイヤモンド（１，０００Ｗ／ｍＫを超える熱伝導度）を含み又はこれらから構成されてよい。キャップ層３２は厚さが、例えば約１０ｎｍから約５０ｎｍとなり、材料３０の層は厚さが約１０ｎｍから約２００ｎｍとなり得る。ただし、これらの値は、これらの層が形成される材料のタイプに基づいて、及び特定のＳＡＷ構造に対する所望の放熱量に基づいて変わり得る。キャップ層３２及び材料３０の層は双方とも、ＩＤＴ電極１４及び誘電材料２２の層又は誘電材料２２の層の上側若しくは下側部分２２Ａ、２２Ｂの双方よりも薄くてよい。
【００３９】
いくつかの実施形態において、例えば図６に示されるように、材料層３０は、ＩＤＴ電極１４バスバー及び反射器電極１６の上を含む弾性波共振器１０の全体の上に配置されてよい。材料層３０は、同じ基板１２上に形成された多数の弾性波共振器１０を覆う連続膜の形態で存在してよく、多数の弾性波共振器１０を含むダイ全体にわたって延びてよい。他実施形態において、例えば図７に示されるように、材料層３０は、ＩＤＴ電極１４が噛み合うエリア及び随意的にバスバーの一部分のみを覆い、反射器電極１６の上に延びない。いくつかの実施形態において、図８に示されるように、材料層３０は、ＩＤＴ電極１４が噛み合うエリアのみを覆う。他実施形態において、例えば図９に示されるように、材料層３０は、ＩＤＴ電極１４が噛み合うエリア及び随意的にバスバーの一部分のみを覆い、さらに反射器電極１６の上にも延びるいくつかの実施形態において、例えば図１０に示されるように、材料層３０は、弾性波共振器１０の異なる部分を覆う２つ以上の別個の膜層３０Ａ、３０Ｂを含んでよい。図６〜１０に示される材料層３０のカバレッジ構成のいずれかの組み合わせを与えてよい。
【００４０】
ここに説明される弾性表面波デバイスは、様々なパッケージモジュールに実装することができる。ここに説明されるパッケージ状弾性波デバイスの任意の適切な原理及び利点を実装することができるパッケージ状モジュールのいくつかの例を以下に説明する。図１１、１２及び１３は、所定の実施形態に係る例示のパッケージ状モジュール及びデバイスの模式的なブロック図である。
【００４１】
上述したように、弾性表面波素子の複数の実施形態は、例えばフィルタとして又はフィルタにおいて構成することができる。同様に、一つ以上の弾性表面波素子を使用する弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタは、例えば無線通信デバイスのような電子デバイスにおいて究極的に使用することができるモジュールに組み入れて当該モジュールとしてパッケージ状にすることができる。図１１は、ＳＡＷフィルタ３１０を含むモジュール３００の一例を示すブロック図である。ＳＡＷフィルタ３１０は、一つ以上の接続パッド３２２を含む一つ以上のダイ３２０上に実装してよい。例えば、ＳＡＷフィルタ３１０は、ＳＡＷフィルタ用の入力接点に対応する接続パッド３２２と、ＳＡＷフィルタ用の出力接点に対応する他の接続パッド３２２とを含み得る。パッケージ状モジュール３００は、ダイ３２０を含む複数のコンポーネントを受容するように構成されたパッケージ基板３３０を含む。複数の接続パッド３３２をパッケージ基板３３０上に配置することができ、ＳＡＷフィルタダイ３２０の様々な接続パッド３２２を、電気コネクタ３３４を介してパッケージ基板３３０上の接続パッド３３２に接続することができる。電気コネクタ３３４は、様々な信号のＳＡＷフィルタ３１０への又はＳＡＷフィルタ３００からの通過を許容するべく、例えば、はんだバンプ又はワイヤボンドとしてよい。モジュール３００はさらに、オプションとして、ここでの開示に鑑みて半導体製作の当業者に知られるような、例えば一つ以上の付加フィルタ、増幅器、前置フィルタ、変調器、復調器、ダウンコンバータ等のような他の回路ダイ３４０を含んでよい。いくつかの実施形態において、モジュール３００はまた、例えばモジュール３００の保護を与えて容易な扱いを促すための、一つ以上のパッケージ構造物を含み得る。このようなパッケージ構造物は、パッケージ基板３３０の上に形成されて様々な回路及び部品を実質的に封入する寸法とされたオーバーモールドを含み得る。
【００４２】
ＳＡＷフィルタ３１０の様々な例及び実施形態は、広範な電子デバイスにおいて使用することができる。例えば、ＳＡＷフィルタ３１０は、アンテナデュプレクサにおいて使用することができる。アンテナデュプレクサ自体は、ＲＦフロントエンドモジュール及び通信デバイスのような様々な電子デバイスに組み入れることができる。
【００４３】
図１２を参照すると、例えば無線通信デバイス（例えば携帯電話機）のような電子デバイスにおいて使用できるフロントエンドモジュール４００の一例のブロック図が示される。フロントエンドモジュール４００は、共通ノード４０２、入力ノード４０４及び出力ノード４０６を有するアンテナデュプレクサ４１０を含む。アンテナ５１０は共通ノード４０２に接続される。
【００４４】
アンテナデュプレクサ４１０は、入力ノード４０４と共通ノード４０２との間に接続された一つ以上の送信フィルタ４１２と、共通ノード４０２と出力ノード４０６との間に接続された一つ以上の受信フィルタ４１４とを含み得る。送信フィルタの通過帯域は、受信フィルタの通過帯域と異なる。ＳＡＷフィルタ３１０の複数例は、送信フィルタ４１２及び／又は受信フィルタ４１４を形成するべく使用することができる。インダクタ又は他の整合コンポーネント４２０を、共通ノード４０２に接続してよい。
【００４５】
フロントエンドモジュール４００はさらに、デュプレクサ４１０の入力ノード４０４に接続された送信器回路４３２と、デュプレクサ４１０の出力ノード４０６に接続された受信器回路４３４とを含む。送信器回路４３２は、アンテナ５１０を介した送信のための信号を生成することができ、受信器回路４３４は、アンテナ５１０を介して信号を受信し、受信した信号を処理することができる。いくつかの実施形態において、受信器回路及び送信器回路は、図１２に示されるように別個のコンポーネントとして実装されるが、他実施形態においてこれらのコンポーネントは、共通送受信器回路又はモジュールに一体化され得る。当業者にわかることだが、フロントエンドモジュール４００は、図１２に示されない他のコンポーネント（スイッチ、電磁結合器、増幅器、プロセッサ等を含むがこれらに限られない）を含んでよい。
【００４６】
図１３は、図１２に示されるアンテナデュプレクサ４１０を含む無線デバイス５００の一例のブロック図である。無線デバイス５００は、セルラー電話機、スマートフォン、タブレット、モデム、通信ネットワーク、又は音声若しくはデータ通信用に構成された任意の他の携帯若しくは非携帯デバイスとしてよい。無線デバイス５００は、アンテナ５１０から信号を受信及び送信することができる。無線デバイスは、図１２を参照して上述されたものと同様のフロントエンドモジュール４００の一実施形態を含む。フロントエンドモジュール４００は、上述したデュプレクサ４１０を含む。図１３に示される例において、フロントエンドモジュール４００はさらに、アンテナスイッチ４４０を含む。アンテナスイッチ４４０は、例えば送信モード及び受信モードのような、異なる周波数帯域又はモード間の切り替えをするべく構成することができる。図１３に示される例において、アンテナスイッチ４４０は、デュプレクサ４１０とアンテナ５１０との間に位置決めされるが、他例においてデュプレクサ４１０は、アンテナスイッチ４４０とアンテナ５１０との間に位置決めしてもよい。他例において、アンテナスイッチ４４０とデュプレクサ４１０とは一体化して一つのコンポーネントにすることができる。
【００４７】
フロントエンドモジュール４００は、送信を目的として信号生成するべく、又は受信した信号を処理するべく構成された送受信器４３０を含む。送受信器４３０は、図１２の例に示されるように、デュプレクサ４１０の入力ノード４０４に接続され得る送信器回路４３２と、デュプレクサ４１０の出力ノード４０６に接続され得る受信器回路４３４とを含み得る。
【００４８】
送信器回路４３２による送信のために生成された信号は、送受信器４３０からの生成信号を増幅する電力増幅器（ＰＡ）モジュール４５０によって受信される。電力増幅器モジュール４５０は、一つ以上の電力増幅器を含み得る。電力増幅器モジュール４５０は、多様なＲＦ又は他の周波数帯域の送信信号を増幅するべく使用することができる。例えば、電力増幅器モジュール４５０は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）信号又は任意の他の適切なパルス信号の送信に役立つように電力増幅器の出力をパルスにするべく使用されるイネーブル信号を受信することができる。電力増幅器モジュール４５０は、例えばＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ）（登録商標）信号、ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ）信号、Ｗ−ＣＤＭＡ信号、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）信号、又はＥＤＧＥ信号を含む様々なタイプの信号のいずれかを増幅するべく構成することができる。所定の実施形態において、電力増幅器モジュール４５０及びスイッチ等を含む関連コンポーネントは、例えば高電子移動度トランジスタ（ｐＨＥＭＴ）又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＢｉＦＥＴ）を使用するガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板上に作製し、又は相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）電界効果トランジスタを使用するシリコン基板上に作製することができる。
【００４９】
依然として図１３を参照すると、フロントエンドモジュール４００はさらに、低雑音増幅器モジュール４６０を含み得る。これは、アンテナ５１０からの受信信号を増幅してその増幅信号を、送受信器４３０の受信器回路４３４に与える。
【００５０】
図１３の無線デバイス５００はさらに、送受信器４３０に接続されて無線デバイス５００の動作のために電力を管理する電力管理サブシステム５２０を含む。電力管理システム５２０はまた、無線デバイス５００のベース帯域サブシステム５３０及び様々な他のコンポーネントの動作を制御することもできる。電力管理システム５２０は、無線デバイス５００の様々なコンポーネントのために電力を供給する電池（図示せず）を含み、又はこれに接続され得る。電力管理システム５２０はさらに、例えば信号の送信を制御することができる一つ以上のプロセッサ又は制御器を含み得る。一実施形態において、ベース帯域サブシステム５３０は、ユーザに与えられ又はユーザから受け取る音声及び／又はデータの様々な入力及び出力を容易にするユーザインタフェイス５４０に接続される。ベース帯域サブシステム５３０はまた、無線デバイスの動作を容易にし及び／又はユーザのための情報記憶を与えるデータ及び／又は命令を記憶するように構成されたメモリ５５０に接続することもできる。上述された実施形態のいずれもが、セルラーハンドセットのような携帯デバイスに関連して実装することができる。実施形態の原理及び利点は、ここに説明される実施形態のいずれかから有益となり得る任意のアップリンク無線通信デバイスのような、任意のシステム又は装置によって使用することができる。ここでの教示は、様々なシステムに適用可能である。本開示がいくつかの実施形態例を含むにもかかわらず、ここに説明される教示は、様々な構造に適用することができる。ここに説明される原理及び利点はいずれも、約４５０ＭＨｚ〜６ＧＨｚの範囲のような、約３０ｋＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲にある信号を処理するべく構成されたＲＦ回路に関連して実装することができる。
【００５１】
本開示の複数の側面は、様々な電子デバイスに実装することができる。電子デバイスの例は、消費者用電子製品、パッケージ状無線周波数モジュールのような消費者用電子製品の部品、アップリンク無線通信デバイス、無線通信インフラストラクチャ、電子試験機器等を含むがこれらに限られない。電子デバイスの例は、スマートフォンのような携帯型電話機、スマートウォッチ又はイヤーピースのような装着可能コンピューティングデバイス、電話機、テレビ、コンピュータモニタ、コンピュータ、モデム、ハンドヘルドコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、電子レンジ、冷蔵庫、自動車電子システムのような車載電子システム、ステレオシステム、デジタル音楽プレーヤー、ラジオ、デジタルカメラのようなカメラ、携帯型メモリーチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯／乾燥機、コピー機、ファクシミリ装置、スキャナ、多機能周辺デバイス、腕時計、置時計等を含むがこれらに限られない。さらに、電子デバイスは未完成の製品も含んでよい。
【実施例】
【００５２】
ここに開示の窒化ケイ素放熱層がどのように、ＩＤＴ電極からの熱流束及びＩＤＴ電極まわり温度分布に影響を与えたのかを決定するべく、シミュレーションが行われた。シミュレーションされた構造の材料及び寸法に関する詳細が図１２に与えられる。図１２に示されるように、ＩＤＴ電極は、アルミニウムから形成され、厚さが近似的に５００ｎｍであり、「提案（ＰＲＯＰＯＳＥＤ）」ＩＤＴ電極（図４における層３２に対応）上のキャップ層と、ＳｉＮの層（図４における材料３０の層に対応）とはそれぞれの厚さが近似的に４０ｎｍである。ＩＤＴ電極及びＬｉＮｂＯ３基板を覆うＳｉＯ２の層（図４におけるサブ層２２Ａ及び２２Ｂから作られた誘電材料２２の層に対応）は、当該基板の表面から測定された合計厚さが約１，５００ｎｍとなる。ＬｉＮｂＯ３基板は厚さが約１０，０００ｎｍとなる。
【００５３】
これらのシミュレーションの結果が図１５及び１６に示される。ここで、「ベースライン（ＢＡＳＥＬＩＮＥ）」構成が、放熱層により覆われないＩＤＴ電極を含み、「ＰＲＯＰＯＳＥＤ」構成が、放熱層により覆われないＩＤＴ電極を含んでいた。
【００５４】
図１５に示されるように、放熱層を通る熱流束は、それにより覆われたＩＤＴ電極に直接隣接する放熱層の一部分において最大（約１．３ＧＷ／ｍ２）であった。放熱層の存在により、基板への熱流束の量が低減された。「ＰＲＯＰＯＳＥＤ」ＩＤＴ電極の基板への熱流束は、「ＢＡＳＥＬＩＮＥ」ＩＤＴ電極から基板への熱流束と比べて有意に減少した。「ＰＲＯＰＯＳＥＤ」ＩＤＴ電極からの熱流束は主に、ＩＤＴ電極の上側の角から放熱層の中に入ったが、「ＢＡＳＥＬＩＮＥ」ＩＤＴ電極からの熱流束は主に、ＩＤＴ電極の下側の角から基板の中に入った。
【００５５】
図１６に示されるように、「ＰＲＯＰＯＳＥＤ」構成における放熱層は、「ＢＡＳＥＬＩＮＥ」構成と比べてＩＤＴ電極から離れるように進行する熱の度合を増加させるとともにＩＤＴ電極における温度を低減させた。「ＢＡＳＥＬＩＮＥ」構成において、ＩＤＴ電極の中の温度及びそのまわりの温度が約１８０℃に到達した一方、「ＰＲＯＰＯＳＥＤ」構成において、ＩＤＴ電極の中の温度及びそのまわりの温度は約１５５℃に到達した。これは、２５℃の改善であった。
【００５６】
本明細書及び特許請求の範囲全体にわたり、文脈上そうでないことが明らかに必要とされない限り、「含む」、「備える」、「包含する」等の単語は一般に、排他的又は網羅的な意味とは反対の包括的意味に、すなわち「〜を含むがこれらに限られない」との意味に解釈すべきである。ここで一般に使用される単語「結合」は、直接接続されるか又は一つ以上の中間要素を介して接続されるかのいずれかとなり得る２つ以上の要素を言及する。同様に、ここで一般に使用される単語「接続」は、直接接続されるか又は一つ以上の中間要素を介して接続されるかのいずれかとなり得る２つ以上の要素を言及する。加えて、単語「ここ」、「上」、「下」及び同様の趣旨の単語は、本アプリケーションにおいて使用される場合、本アプリケーション全体を言及し、本アプリケーションの任意の固有部分を言及するわけではない。文脈が許容する場合、単数又は複数を使用する上述の詳細な説明における用語はそれぞれ、複数又は単数をも含み得る。２つ以上の項目のリストを言及する単語「又は」及び「若しくは」は、当該単語の以下の解釈のすべてをカバーする。すなわち、当該リストの任意の項目、当該リストのすべての項目、及び当該リストの項目の任意の組み合わせである。
【００５７】
さらに、とりわけ「できる」、「し得る」、「してよい」、「かもしれない」、「例えば」、「のような」等のようなここに記載の条件付き言語は一般に、特にそうでないことが述べられ、又は使用の文脈上そうでないことが理解される場合を除き、所定の実施形態が所定の特徴、要素及び／又は状態を含む一方で他の実施形態がこれらを含まないことを伝えるように意図される。すなわち、かかる条件的言語は、特徴、要素及び／若しくは状態が一つ以上の実施形態にとって必要な任意の態様にあること、又は一つ以上の実施形態が必ず、筆者のインプット若しくは促しありで若しくはなしで、これらの特徴、要素及び／若しくは状態が任意の固有実施形態に含まれ若しくは当該実施形態で行われるか否かを決定するロジックを含むこと、を示唆することを一般には意図しない。
【００５８】
所定の実施形態が記載されてきたが、これらの実施形態は、例示により提示されたにすぎないので、本開示の範囲を制限することを意図しない。実際のところ、ここに記載される新規な方法、装置及びシステムは、様々な他の形態で具体化することができる。さらに、ここに記載される方法及びシステムの形態における様々な省略、置換及び変更が、本開示の要旨から逸脱することなくなし得る。例えば、複数のブロックが所与の配列で提示されるが、代替実施形態は、異なる部品及び／又は回路トポロジで同様の機能を果たすことができ、いくつかのブロックは削除、移動、追加、細分化、結合、及び／又は修正することができる。これらのブロックはそれぞれが、様々な異なる態様で実装することができる。上述した様々な実施形態の要素及び工程の任意の適切な組み合わせを、さらなる実施形態を与えるように組み合わせることができる。添付の特許請求の範囲及びその均等物が、本開示の範囲及び要旨に収まるかかる形態又は修正をカバーすることが意図される。
【図１Ａ】
2020078074.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【外国語明細書】
2020078074000001.pdf