KR100287479B1 - 탄성 표면파 필터 - Google Patents

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KR100287479B1
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무라타 야스타카
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Abstract

본 발명은 탄성 표면파 필터(surface acoustic wave filter)에 관한 것으로, 본 발명의 탄성 표면파 필터는 탄성 표면파 필터 소자(surface acoustic wave filter element)와, 탄성 표면파 필터 소자를 수용하는 패키지(package)를 포함한다. 탄성 표면파 필터 소자는, 사다리형 회로를 구성하도록 압전기판상에 각각 배치된 다수개의 직렬완공진자들과, 제 1 병렬완공진자와, 제 2 병렬완공진자 및 제 3 병렬완공진자를 포함한다. 제 1 병렬완공진자와 제 2 병렬완공진자는 상기한 필터 소자의 입력단자와 출력단자에 각각 근접한다. 상기한 제 1 병렬완공진자와 제 2 병렬완공진자의 기준전위전극들은 서로 전기적으로 절연된 패키지에 설치된 제 1 전극랜드 및 제 2 전극랜드에 전기적으로 접속되며, 제 3 병렬완공진자의 기준전위전극은 패키지 내에서 제 1 병렬완공진자 또는 제 2 병렬완공진자 중 어느 하나의 기준전위전극과 단락된다.

Description

탄성 표면파 필터 {Surface acoustic wave filter}
본 발명은 압전기판에 설치된 다수개의 SAW(Surface Acoustic Wave;탄성 표면파) 공진자들을 포함하는 탄성 표면파 필터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 다수개의 SAW 공진자들이 사다리형 필터 회로를 구성하는 탄성 표면파 필터에 관한 것이다.
압전기판상에 배치된 다수개의 SAW 공진자들을 포함하는 종래의 탄성 표면파 필터는 이동통신장치용 고주파수 대역 필터로서 이용되었다. 일본 특허 공고번호 56-19765호 공보에는, 다수개의 SAW 공진자들이 압전기판상에 사다리형 회로를 구성하는 탄성 표면파 필터가 기재되어 있다.
상술한 탄성 표면파 필터에서는, 사다리형 회로를 형성하는 직렬완공진자의 공진 주파수 fr이 병렬완이 삽입된 병렬완공진자의 반공진주파수 fa와 일치하도록 배치되어, 그 결과 입출력 임피던스가 일치된 주파수 부근의 특성 임피던스(characteristic impedance)와 동등하게 되어 이로써, 통과대역을 형성한다. 이런 유형의 탄성 표면파 필터의 감쇠 주파수 특성의 예가 도 21에 도시되어 있다.
상술한 탄성 표면파 필터가 대역 통과 필터로서 이용되기 때문에, 통과대역 이외의 주파수 영역에서의 감쇠량을 증가시키기 위한 강력한 요구가 있었다. 주지하는 바와 같이, 통과대역 부근의 주파수 영역에서의 감쇠량을 증가시키기 위해서, 바람직하게는, 병렬완공진자의 정전용량(electrostatic capacitance)이 직렬완공진자의 정전용량에 대하여 증가되는 것이 좋다(Technical Report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, US95-25, pp.39-46, July 1995).
그러나, 사다리형 회로를 갖는 탄성 표면파 필터에서는, 직렬완공진자에 대한 병렬완공진자의 용량비가 변화되는 경우, 이것은 삽입손실을 증가시키는 원인이 된다. 더욱 상세하게는, 도 22는 직렬완공진자의 정전용량에 대한 병렬완공진자의 정전용량의 비가 사다리형 회로를 갖는 탄성 표면파 필터에서 변화되는 경우의 감쇠 주파수 특성을 나타낸다. 도 22에서, 병렬완공진자가 A~C의 상승순서로 증가하는 양의 정전용량을 갖는 사다리형 회로를 구비한 탄성 표면파 필터 A~C를 이용하여, A~C로 표시된 특성들을 얻는다.
A~C의 실선으로부터 명백한 바와 같이, 병렬완공진자의 정전용량이 증가되는 경우, 통과대역 부근의 감쇠량은 증가하지만 통과대역 내의 삽입손실이 증가한다.
즉, 통과대역 부근의 주파수 영역에서의 감쇠량과 삽입손실은 정비례관계를 갖기 때문에, 정전용량의 비(ratio)만을 변화시킴으로써 삽입손실을 증가시키지 않고서도 통과대역 부근의 주파수 영역에서의 감쇠량만을 증가시킬 수는 없다.
따라서, 삽입손실을 증가시키지 않고서도 통과대역 부근의 주파수 영역에서의 감쇠량을 증가시킬 수 있는 탄성 표면파 필터에 대한 요구가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 극복하는 탄성 표면파 필터에 관한 것으로, 삽입손실을 증가시키지 않고서도 통과대역 부근의 주파수 영역에서의 감쇠량을 상당히 증가시키는 탄성 표면파 필터를 제공한다.
도 1은 본 발명의 첫 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터의 등가회로도이다.
도 2는 첫 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 탄성 표면파 필터의 단면도이다.
도 4는 첫 번째 바람직한 구현예에 사용된 패키지에 형성된 외부전극들을 나타내는 평면도이다.
도 5는 비교예 1의 탄성 표면파 필터의 회로도이다.
도 6은 비교예 1의 탄성 표면파 필터의 단면도이다.
도 7은 비교예 1의 탄성 표면파 필터에서 패키지 내에서 도전패턴을 나타내는 평면도이다.
도 8은 비교예 2의 탄성 표면파 필터의 회로도이다.
도 9은 비교예 2의 탄성 표면파 필터의 평면도이다.
도 10은 비교예 1의 탄성 표면파 필터의 감쇠 주파수 특성을 나타낸다.
도 11은 비교예 2의 탄성 표면파 필터의 감쇠 주파수 특성을 나타낸다.
도 12는 첫 번째 바람직한 구현예의 탄성 표면파 필터의 감쇠 주파수 특성을 나타낸다.
도 13은 두 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터를 나타내는 평면도이다.
도 14는 세 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터를 나타내는 평면도이다.
도 15는 세 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터의 단면도이다.
도 16은 세 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터의 패키지 내에서 외부전극들을 나타내는 평면도이다.
도 17은 본 발명의 네 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터를 나타내는 회로도이다.
도 18은 네 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터를 나타내는 평면도이다.
도 19는 본 발명의 바람직한 구현예들의 탄성 표면파 필터의 변경을 나타내는 회로도이다.
도 20은 본 발명의 바람직한 구현예들의 탄성 표면파 필터의 다른 변경을 나타내는 회로도이다.
도 21은 종래의 탄성 표면파 필터의 감쇠 주파수 특성을 나타낸다.
도 22는 직렬완공진자에 대한 병렬완공진자의 정전용량의 비가 종래의 탄성 표면파 필터에서 변화되는 경우의 감쇠 주파수 특성의 변화를 나타낸다.
＜도면의 주요 부호에 대한 설명＞
1: 입력단자 2: 출력단자
3: 직렬완 4~6: 병렬완
7: 패키지 8: 탄성 표면파 필터
9: 탄성 표면파 필터 소자 10: 압전기판
11a~11f: 전극랜드 12a~12e: 결합배선
S1, S2, S3, S4: 직렬완공진자 P1~P4: 병렬완공진자
21: 탄성 표면파 필터 22: 탄성 표면파 필터 소자
23: 도전패턴 31: 탄성 표면파 필터
32: 탄성 표면파 필터 소자 33: 도전패턴
41~44: 병렬완 45: 탄성 표면파 필터
46: 탄성 표면파 필터 소자 47: 압전기판
48a~48e: 결합배선 n1~n3: 접속점
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터는 탄성 표면파 소자 및 탄성 표면파 소자를 포함하는 패키지를 포함한다. 탄성 표면파 필터 소자는, 입력단자와 출력단자를 구비한 직렬완, 및 직렬완과 기준전위간에 배치된 다수개의 병렬완을 구비한 사다리형 회로를 구성하도록, 압전기판에 설치된 직렬완공진자들과 병렬완공진자들을 포함한다. 패키지는 탄성 표면파 필터 소자를 수용하며, 탄성 표면파 필터 소자에 접속된 다수개의 전극랜드들을 구비한다. 다수개의 결합배선들은 상기한 탄성 표면파 필터 소자의 입출력 단자들과 기준전위단자를 패키지의 다수개의 전극랜드들에 각각 접속시킨다. 병렬완공진자들 중의 제 1 공진자는, 입력단자와, 상기한 직렬완공진자들 중에서 입력단자에 근접한 하나간의 접속점과, 기준전위간에 접속되며, 병렬완공진자들 중의 제 2 공진자는, 출력단자와 상기한 직렬완공진자들 중에서 출력단자에 근접한 하나간의 접속점과, 기준전위간에 접속된다. 제 1 병렬완공진자와 제 2 병렬완공진자의 기준전위전극들은 패키지에 설치되며 서로 전기적으로 절연된 전극랜드들 중의 제 1 및 제 2 전극랜드들에 각각 접속되며, 상기한 병렬완공진자들 이외의 다른 병렬완공진자의 기준전위전극은 제 1 병렬완공진자 또는 제 2 병렬완공진자의 기준전위전극과 패키지 내에서 단락된다.
상술한 바와 같이, 패키지 내에서 제 1 병렬완공진자 또는 제 2 병렬완공진자의 기준전위전극과 단락될 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 병렬완공진자의 기준전위전극을 배치시킴으로써, 후에 설명하게될 본 발명의 바람직한 구현예로부터 명백한 바와 같이, 삽입손실을 증가시키지 않고 통과대역 부근의 주파수 영역에서의 감쇠량을 현저하고 눈에 띄게 증가시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 중요한 특징은, 기준전위전극들을 접속시키는 신규방법을 고안함으로써 통과대역 부근의 주파수 영역에서의 감쇠량이 삽입손실을 증가시키지 않고서 향상된다. 이 방법은 이전에는 고려되거나 인정되지 않았다.
제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 상기한 병렬완공진자의 기준전위전극이, 패키지 내에서 제 1 병렬완공진자 또는 제 2 병렬완공진자의 기준전위전극과 단락되는 양상에서, 다양한 구성들이 적용될 수 있다.
즉, 바람직하게는, 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 병렬완공진자의 기준전위전극이 결합배선에 의해 제 1 병렬완공진자 또는 제 2 병렬완공진자의 기준전위전극이 접속된 제 1 전극랜드 또는 제 2 전극랜드에 접속되는 것이 좋다.
또한, 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 병렬완공진자의 기준전위전극이 압전기판에 제 1 병렬완공진자 또는 제 2 병렬완공진자의 기준전위전극과 전기적으로 단락된다.
또한, 바람직하게는, 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 병렬완공진자의 기준전위전극이, 패키지 내에서 단락된 제 1 전극랜드 또는 제 2 전극랜드에 결합배선에 의해 접속된다.
본 발명을 도시하기 위해, 현재 선호되는 여러 유형들을 도면에 나타내었으나, 그러나 본 발명이 정교한 배치들과 수단들에 한정되지 않는다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 구현예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 탄성 표면파 필터의 첫 번째 바람직한 구현예의 회로도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 직렬완 3은 입력단자 1과 출력단자 2 간에 설치되며, 병렬완 4, 5 및 6은 직렬완 3과 접지전위간에 접속된다.
직렬완공진자 S1, S2는 직렬완 3에 직렬로 삽입된다. 병렬완 4는 입력단자 1과 직렬완공진자 S1과의 접속점 n1과, 기준전위간에 접속되며, 병렬완 4에는 병렬완공진자 P1이 삽입된다. 병렬완 5는 직렬완공진자 S1, S2의 접속점 n2와, 기준전위간에 접속되며, 병렬완 5에는 병렬완공진자 P2가 삽입된다. 병렬완 6은 직렬완공진자 S2와 출력단자 2와의 접속점 n3와, 기준전위간에 접속되며, 병렬완 6에는 병렬완공진자 P3가 삽입된다.
점선 7은 후에 설명하게될 패키지(package)를 나타낸다. 패키지 7 내에서 공진자 S1, S2와, P1~P3는 사다리형 회로(ladder-type circuit)를 형성한다. 바람직하게는, 각각의 공진자 S1, S2와, P1~P3는 1 포트형 SAW 공진자인 것이 좋다.
병렬완공진자 P1의 기준전위전극은 임피던스 I1을 통과하여 기준전위에 접속되며, 패키지 7 내에서 병렬완공진자 P2, P3의 기준전위전극은 단락되며, 또한 패키지 7의 임피던스 I2를 통과하여 기준전위에 접속된다. 결합배선과 패키지 배선의 인덕턴스와, 기생용량(parasitic capacitance)은 임피던스 I1, I2를 발생시킨다. 상술한 구성에서, 병렬완공진자 P1은 본 발명의 제 1 병렬완공진자를 형성하고, 병렬완공진자 P3는 제 2 병렬완공진자를 형성하며, 병렬완공진자 P2는 제 1 및 제 2 병렬완공진자 이외에 다른 병렬완공진자를 형성한다.
그러므로, 제 1 병렬완공진자 P1의 기준전위전극과 제 2 병렬완공진자 P3의 기준전위전극은 패키지 7 내에서 각각 배선되며, 병렬완공진자 P2의 기준전위전극은, 패키지 7 내에서 제 2 병렬완공진자 P3의 기준전위전극과 전기적으로 단락된다.
도 1에 나타낸 회로구성을 갖는 이 바람직한 구현예의 탄성 표면파 필터를, 패키지 7의 리드(lid)부재를 제거하여 도 2의 평면도에 나타낸다. 도 2를 참조하여, 탄성 표면파 필터 8은 바람직하게는 적층 세라믹 패키지를 포함하는 패키지 7을 이용하여 형성된다. 패키지 7은 적층 세라믹 패키지 이외에 다른 절연 재료들로 구성될 수 있다.
패키지 7은 개구부 7a를 구비하며, SAW 필터 소자 9는 개구부 7a 내에서 고정된다. SAW 필터 소자 9는 압전기판 10을 포함한다.
압전기판 10은 예를 들어, LiNbO3, LiTaO3또는 수정(quartz) 등의 압전 단결정 재료(piezoelectric single crystal), 또는 예를 들어, 납지르코네이트 티타네이트계 압전 세라믹 재료(lead zirconate titanate-type piezoelectric ceramic) 등의 압전 세라믹 재료로 구성될 수 있다. 압전기판 10 대신에, 상면에 ZnO 박막을 갖는 절연기판과 같은 압전박막을 갖는 기판이 형성될 수 있다. 절연기판에 형성된 압전박막을 갖는 압전기판이 이용되는 경우, 후에 설명될 SAW 공진자 등의 전극들이 압전박막의 상면 또는 저면 중 어느 하나에(즉, 압전박막과 절연기판간에) 형성될 수 있다.
도 1에 나타낸 사다리형 회로를 구성하도록, 직렬완공진자 S1, S2와, 병렬완공진자 P1~P3는 압전기판 10에 배치된다. 각각의 직렬완공진자 S1, S2와 병렬완공진자 P1~P3는 바람직하게는 한 쌍의 빗전극(comb electrode)을 포함하는 인터디지털 전극(이하, 'ID 전극'이라한다)의 양측에 반사기(reflector)가 설치되도록, 바람직하게는 1 포트형 SAW 공진자를 포함한다.
또한, 단차부 7b, 7c는 패키지 7의 양측에 설치된다. 단차부 7b, 7c는 개구부 7a의 저면보다 높게 위치되며, 전극 랜드 11a~11c와 전극랜드 11d~11f는 단차부 7b, 7c에 각각 배치된다. 전극랜드 11a~11c와 전극랜드 11d~11f는 예를 들어, Al, Cu 또는 이것의 합금으로 된 도전막으로 구성된다.
전극랜드 11b는 도 1에 나타낸 입력단자 1에 접속되며, 전극랜드 11e는 출력단자 2에 접속된다. 더욱 상세하게는, 직렬완공진자 S1의 ID 전극의 한 빗전극은 전극랜드 11b에 접속되며, 직렬완공진자 S1의 ID 전극의 다른 빗전극은 직렬완공진자 S2의 ID 전극의 한 빗전극에 접속된다. 직렬완공진자 S2의 다른 빗전극은 결합배선 12b에 의해 전극랜드 11e에 접속된다.
병렬완공진자 P1의 ID 전극의 핫(hot)측에 빗전극은 직렬완공진자 S1에 접속되며, 접지측에 빗전극은 결합배선 12c에 의해 전극랜드 11a에 접속된다. 또한, 병렬완공진자 P2의 ID 전극의 핫측에 빗전극은 직렬완공진자 S1의 빗전극에 전기적으로 접속되며, 병렬완공진자 P2의 접지측에 빗전극은 결합배선 12d에 의해 전극랜드 11f에 접속된다. 제 2 병렬완공진자 P3의 핫측에 빗전극은 직렬완공진자 S2의 ID 전극의 한 빗전극에 접속되며, 병렬완공진자 P3의 ID 전극의 접지측에 빗전극은 결합배선 12e에 의해 전극랜드 11f에 접속된다.
전극랜드 11a, 11c, 11d 및 11f는 패키지 7 외부의 접지전위에 접속된다. 패키지 7 내에서, 상술한 바와 같이, 제 1 병렬완공진자 P1은 전극랜드 11a에 접속되며, 제 2 병렬완공진자 P3는 전극랜드 11f에 접속된다. 즉, 제 1과 제 2 병렬완공진자 P1, P3의 기준전위전극은 다른 전극랜드 11a, 11f에 접속된다. 또한, 제 1과 제 2 병렬완공진자들 이외에 다른 병렬완공진자 P2의 기준전위전극은, 전극랜드 11f를 통과하여 제 2 병렬완공진자 P3의 기준전위전극과 단락된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 전극랜드 11a~11f를 패키지 7 외부에 전기적으로 접속시키는 구성을 하기에 설명한다.
도 3의 단면도에 나타낸 바와 같이, 패키지 7에서, 예를 들어, 전극랜드 11b, 11e가 스루홀 13b와 13e를 통과하여 외부전극들 14b, 14e에 각각 전기적으로 접속된다. 외부전극 14b, 14e는 패키지 7의 저면에 설치되며, 외부전원과 접속하기 위한 전극들로서 이용된다.
도 4는, 패키지 7의 단차부 7b, 7c의 평면도이며, 여기에서, 탄성 표면파 필터 소자 9는 삽입되지 않은 상태로 있다. 개구부 7a의 양측들에 단차부 7b, 7c에는, 도 2에 나타낸 바와 같이 전극랜드 11a~11f가 배치된다. 전극랜드 11a~11f는 도 4의 솔리드 해칭 라인(solid hatching lines)으로 도시되며, 단차부 7b, 7c 아래에 위치된 외부전극 14a~14f는 도티드 해칭 라인(dotted hatching line)으로 도시된다. 외부전극들 14a, 14c, 14d 및 14f는, 도 3에 나타낸 외부전극들 14a, 14e와 유사하게, 스루홀 13a, 13c, 13d, 및 13f를 통과하여 상면의 외부랜드 11a, 11c, 11d 및 11f에 전기적으로 접속된다. 외부전극 14a, 14c, 14d, 및 14f는 또한 패키지 7의 측면을 경유하여 하면에 연장된다.
이 바람직한 구현예의 탄성 표면파 필터 8에서는, 상술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 병렬완공진자들 P1, P3가 다른 전극랜드들인 제 1 및 제 2 전극랜드 11a, 11f에 전기적으로 접속되며, 제 2 병렬완공진자 P3의 기준전위전극은 제 2 전극랜드 11f에 전기적으로 접속된다. 그러므로, 통과대역 부근의 주파수 영역에서, 특히, 통과대역 이하의 주파수 영역에서 삽입손실을 증가시키지 않고 감쇠량을 대단히 향상시킬 수 있다. 이것은 본 발명의 바람직한 구현예들과, 도 5~도 7에 설명된 비교예 1 및 도 8 및 도 9에 설명된 비교예 2를 대조시킴으로써 하기에서 설명한다.
예를 들어, 탄성 표면파 필터 소자 등의 전자부품에서는, 접지전위에 접속된 모든 전극들이 패키지 내에서 단락되는 것이 보통이다. 예를 들어, 첫 번째 바람직한 구현예의 탄성 표면파 필터에서, 기준전위전극에 접속될 모든 전극들이 패키지 내에서 단락되는 경우, 회로도는 도 5에 나타낸 바와 같다. 도 1과 동일한 도 5의 부품에는 동일한 참조부호가 주어진다.
도 5에서 명백한 바와 같이, 제 1과, 제 2 및 제 3 병렬완공진자 P1, P2 및 P3의 모든 접지전극들은 패키지 7 내에서 공통접속점 n4에 접속된다. 임피던스 I3는 패키지 7에서의 임피던스를 나타낸다. 즉, 병렬완공진자 P1~P3의 기준전위전극은 패키지 7 내에서 단락되며, 그런 다음 임피던스 I3를 통과하여 접지전위에 접속된다.
도 5에 나타낸 등가회로도에서, 화살표 D로 나타낸 바와 같이, 입력단자내측에서 입력된 신호는 도선 51을 통과하여 출력단자 2측에 누설된다. 특히, 병렬완공진자 P1~P3의 공진점에서, 즉, 통과대역의 저주파수영역에서, 이들 병렬완공진자 P1~P3의 임피던스가 감소하기 때문에, 패키지측에 임피던스 I3의 영향이 크게되며, 신호의 누설의 경향이 현저하게 된다. 이런 이유로, 통과대역 이하의 주파수 영역에서의 감쇠가 저하한다.
비교예 1에서 패키지 7에 설치된 전극랜드들의 형상을 도 6의 단면도 및 도 7의 평면도에 도시한다. 도 6 및 도 7은, 첫 번째 바람직한 구현예의 탄성 표면파 필터의 패키지를 나타내는 도 3 및 도 4에 대응한다.
도 7에서 명백한 바와 같이, 스루홀 13a~13f를 통과하여 접지전위에 접속된 전극랜드들 11a~11f에 접속된 외부전극들 14a~14f는 도전패턴 52에 의해 공통으로 접속된다.
이하, 비교예 2에서는 제 1~제 3 병렬완공진자들의 접지전위에 접속될 모든 전극들이 패키지 7 내에서 분리되는 것을 고려한다. 이런 경우, 등가회로는 도 8에 나타낸 바와 같다. 즉, 도 8의 패키지 7에서, 병렬완공진자 P1~P3의 접지전위에 접속된 모든 전극들이 분리되며, 전극들은 패키지의 임피던스 I4~I6를 통과하여 패키지 7의 외부에까지 각각 연장된다.
도 8에서, 도선 53은 탄성 표면파 필터가 실장된 회로기판에 형성되며, 임피던스 I6, I7은 회로기판 위의 임피던스를 나타낸다. 그러므로, 제 3 병렬완공진자 P2의 기준전위전극은 임피던스 I5, I6 및 I7을 통과하여 접지전위에 접속되기 때문에, 입출력 양측들의 접지단자 54, 55 중의 어느 한 측에서 본 경우 병렬완공진자 P2의 접지전극은 부유하게 된다.
공진저항이 병렬완공진자들의 공진점에서 감소하기 때문에, 상술한 구성에서, 패키지측의 임피던스 I5의 크기 및 회로기판측의 임피던스 I6, I7의 크기가 상당히 크게되어, 특성이 크게 변화되는 것을 유발한다. 그 결과, 도 8에 나타낸 바와 같이, 병렬완공진자 P1~P3의 모든 기준전위전극이 패키지 7 내에서 분리되는 경우, 통과대역의 저주파수에서의 감쇠가 저하된다.
도 9는 도 8에 나타낸 회로부품들을 갖는 비교예 2의 탄성 표면파 필터의 평면도이다. 도 2와 동일한 도 9의 부품들에는 동일한 참조부호가 주어진다. 도 9에서 명백한 바와 같이, 병렬완공진자들 P1~P3의 접지전위에 접속된 전극들은 결합배선들 12c, 12d' 및 12e에 의해 다른 전극랜드들인 11a, 11d 및 11f에 전기적으로 각각 접속된다.
또한, 전극랜드들 11a~11f는 첫 번째 바람직한 구현예에서와 동일한 방법으로 패키지 7의 저면에 설치된 다른 외부전극들에까지 각각 연장된다.
그런 다음, 구체적인 실험예들에 기초하여, 첫 번째 바람직한 구현예와 비교예들 1, 2의 감쇠 주파수 특성을 나타냄으로써 첫 번째 바람직한 구현예의 효과가 명백해진다.
첫 번째 구현예에서, 압전기판 10용으로 바람직하게는 64°Y 컷(cut) X 운반의 LiNbO3기판이 이용되며, 직렬완공진자 S1, S2, 및 병렬완공진자 P1~P3용으로 Al로 된 공진기가 이용되며, 감쇠량 주파수 특성이 측정된다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 비교에 1에서, 도전패턴 52가 패키지 7에 설치된다는 점을 제외하고는, 첫 번째 바람직한 구현예에서와 동일한 방법으로 필터가 제작된다. 비교예 2에서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 병렬완공진자 P1~P3의 접지전위전극이 전극랜드들 11a, 11d, 및 11f에 결합배선들에 의해 접속된다는 점을 제외하고는 첫 번째 바람직한 구현예에서와 동일한 방법으로 필터가 제작된다. 각각의 경우에, 감쇠 주파수 특성들이 측정된다.
도 10은 비교예 1의 감쇠 주파수 특성을 나타낸다. 도 11은 비교예 2의 감쇠량 주파수 특성을 나타낸다. 도 12는 첫 번째 바람직한 구현예의 감쇠 주파수 특성을 나타낸다.
도 10~도 12간의 비교로부터 명백한 바와 같이, 첫 번째 바람직한 구현예(도 12의 특성)에서, 통과대역 이외에 다른 영역에서의 감쇠량은, 특히, 통과대역의 주파수 이하의 주파수에서의 감쇠량은 향상된다. 도 10~도 12간의 비교는, 저주파수에서의 감쇠량이 10㏈ 정도 향상된다는 것을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 두 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터를 나타낸다. 탄성 표면파 필터 21에서, 바람직하게는 두 개의 직렬완공진자 S1, S2 및 세 개의 병렬완공진자 P1~P3를 갖는 탄성 표면파 필터가 제공된다.
두 번째 바람직한 구현예는 첫 번째 바람직한 구현예와는 다른데, 접지전위에 접속된 병렬완공진자 P1~P3의 배선구조가 다르다는 점에서 다르다. 첫 번째 바람직한 구현예에서 설명된 것과 동일한 부품들은 첫 번째 바람직한 구현예에서 사용된 동일한 참조부호로 지시된다.
두 번째 바람직한 구현예에서, 직렬완공진자 P1의 접지전위에 접속된 전극은 결합배선 12a에 의해 전극랜드 11b에 접속된다. 제 2 병렬완공진자 P3의 접지전위에 접속된 전극은 결합배선 12e에 의해 전극랜드 11f에 전기적으로 접속된다. 병렬완공진자 P2의 접지전위에 접속된 전극은, 제 2 병렬완공진자 P3의 접지전위에 도전패턴 23에 의해 접속된 전극에 전기적으로 접속된다. 즉, 도 2에 나타낸 첫 번째 바람직한 구현예에서, 병렬완공진자 P2의 접지전위에 접속된 전극이 결합배선 12d에 의해 전극랜드 11f에 전기적으로 접속되지만, 두 번째 바람직한 구현예에서는, 병렬완공진자 P2의 접지전위에 접속된 전극은, 도전패턴 23을 통과하여 제 2 병렬완공진자 P3의 접지전위에 접속된 전극과 단락된다. 그러므로, 도 2에 나타낸 결합배선 12d는 도 13에 나타낸 두 번째 바람직한 구현예에 이용되지 않는다.
또한 두 번째 바람직한 구현예에서, 등가회로는 도 1에 나타낸 것과 같다. 그러므로, 첫 번째 바람직한 구현예에서와 동일한 방법으로, 제 1 및 제 2 병렬완공진자의 접지전위에 접속된 전극이 패키지 7 내에서 분리되며, 병렬완공진자 P2의 접지전위에 접속된 전극은 제 2 병렬완공진자 P3의 접지전위에 접속된 전극과 단락된다. 이것은 통과대역 이하의 주파수 영영에서의 감쇠를 증가시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 세 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터를 도시하는 평면도이다. 탄성 표면파 필터 31은 탄성 표면파 필터 소자 32, 및 탄성 표면파 필터 소자 32를 수용하는 패키지 7을 포함한다. 탄성 표면파 필터 소자 32는, 첫 번째 바람직한 구현예의 탄성 표면파 필터 소자 9와 동일한 방법으로 구성된 직렬완공진자 S1, 22 및 병렬완공진자 P1~P3를 구비한다.
세 번째 바람직한 구현예는 첫 번째 바람직한 구현예와는 다른데, 접지전위에 접속된 병렬완공진자 P2의 전극이 결합배선 12d'에 의해 전극랜드 11d에 전기적으로 접속되며, 전극랜드 11d 및 전극랜드 11f가 도전패턴(후에 설명한다)에 의해 패키지 7 내에서 서로 단락된다는 점에서 다르다.
도 15는 탄성 표면파 필터 31의 단면도이다. 전극랜드 11b, 11e는 외부전극 14b, 14e에 스루홀 13b, 13e를 통과하여 전기적으로 각각 접속된다. 외부전극들 14b, 14e는 패키지 7의 저면까지 확장된다.
도 16은 단차부 7b, 7c에 설치된 전극랜드 13a~13f, 및 단차부 7b, 7c하에 설치된 외부전극 14a~14f의 형상을 나타내는 평면도이다. 전극랜드 11a~11f는 도 16의 솔리드 해칭 라인으로 도시되며, 외부전극 14a~14f는 도티드 해칭 라인으로 도시된다. 전극랜드 13a~13f는 외부전극 14a~14f에 스루홀 13a~13f를 통과하여 전기적으로 각각 접속된다. 게다가, 외부전극 14a, 14d는 도전패턴들 33, 34에 의해 전극들 14c, 14f에 전기적으로 각각 접속된다.
그러므로, 병렬완공진자 P3의 접지전위에 접속된 전극은, 전극랜드 11f와는 다른 전극랜드 11d에 결합배선 12d'를 통과하여 접속된다. 전극랜드 11d는 도전패턴 33에 의해 전극랜드 11f에 전기적으로 접속되기 때문에, 접지전극에 접속된 병렬완공진자 P3의 전극은 패키지 7 내에서 접지전위에 접속된 병렬완공진자 P2의 전극에 접속된 전극랜드 11f와 단락된다. 그러므로, 세 번째 바람직한 구현예의 탄성 표면파 필터 31에서, 또한 첫 번째 바람직한 구현예에서와 동일한 방법으로 통과대역 이하의 주파수 영역에서의 감쇠를 상당히 향상시킬 수 있다.
도 17은 본 발명의 네 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터의 등가회로를 나타낸다. 도 18은 탄성 표면파 필터의 평면도를 나타낸다.
도 17에서 지시한 바와 같이, 네 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터는 직렬완 3에 삽입된 세 개의 직렬완공진자들 S1, S2 및 S3를 구비한다. 또한, 네 개의 병렬완 41~44가 접속점 n1, n2, n3, n5와 접지전위간에 각각 형성되었고, 각각의 병렬완 41~44에 병렬완공진자 P1~P4가 삽입된다. 그러므로, 세 개의 직렬완공진자 S1, S2, S3와 네 개의 병렬완공진자 P1~P4가 이용되어, 사다리형 회로를 구성한다.
병렬완공진자 P1이 입력단자 1과, 입력단자 1에 근접한 직렬완공진자 S1간의 접속점 n1에 접속되기 때문에, 병렬완공진자 P1은 제 1 병렬완공진자를 형성한다. 유사한 방법으로, 출력단자 2와, 출력단자 2에 근접한 직렬완공진자 S3와의 접속점 n5에 접속된 병렬완공진자 P4는, 본 발명의 이 바람직한 구현예의 제 2 병렬완공진자를 구성한다. 병렬완공진자 P2, P3는, 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 병렬완공진자이다. 도 17에서, I8 및 I9 각각은 패키지의 임피던스를 나타낸다.
도 17에서 명백한 바와 같이, 또한 바람직한 본 구현예에서는, 다른 경로들에 의해 접지전위에 접속되도록, 제 1 병렬완공진자 P1과 제 2 병렬완공진자 P4가 패키지 7 내에서 분리된다. 한편, 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 병렬완공진자 P2, P3는 접속점 n6를 통과하여 제 2 병렬완공진자 P4에 공통으로 접속되며, 임피던스 I9을 통과하여 접지전위에 접속된다.
그러므로, 첫 번째 바람직한 구현예에서와 동일한 방법으로, 입력측에서 출력측까지의 신호의 누설이 발생할 수 없으며, 병렬완공진자의 기준전위에 접속된 모든 전극들이 공통으로 접속되지 않기 때문에, 통과대역 이하의 주파수 영역에서의 감쇠를 상당히 향상시킬 수 있다.
도 18은 네 번째 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터의 구성을 나타내는 평면도이다. 또한 탄성 표면파 필터 45에서, 패키지 7은 첫 번째 바람직한 구현예에 사용된 패키지 7과 동일한 방법으로 형성된다. 탄성 표면파 필터소자 46에서, 세 개의 직렬완공진자 S1~S3와 네 개의 병렬완공진자 P1~P4가 압전기판 47에 설치된다. 압전기판과 각각의 공진자를 형성하기 위한 재료로서, 첫 번째 바람직한 구현예와 동일한 재료가 사용될 수 있다.
탄성 표면파 필터 소자 46에서, 병렬완공진자 P1~P4가 저면으로부터 위를 향하여 배치된다. 즉, 제 1 병렬완공진자 P1에서 접지전위에 접속된 전극은 결합배선 48a에 의해 전극랜드 11c에 전기적으로 접속된다. 제 2 병렬완공진자 P4에서 접지전위에 접속된 전극은 결합배선 48b에 의해 전극랜드 11d에 전기적으로 접속된다. 병렬완공진자 P2, P3의 접지전위에 접속된 전극은 결합배선 48c, 48d에 의해 전극랜드 11f에 전기적으로 각각 접속된다.
직렬완공진자 S1의 한 전극은 결합배선 48e에 의해 입력단자에 접속된 전극랜드 11b에 접속된다. 직렬완공진자 S3의 한 전극은 결합배선 48f에 의해 전극랜드 11e에 접속된다.
한편, 전극랜드 11d, 11f는, 도 16에 나타낸 구성과 동일한 방법으로 패키지 7 내에서 도전패턴(도시하지 않았음)에 의해 서로 단락된다. 그러므로, 병렬완공진자 P2, P3에서 접지전위에 접속된 전극은, 제 2 병렬완공진자 P4에서 접지전위에 접속된 전극과 다른 전극랜드에 접속되지만, 그러나 병렬완공진자 P2, P3에서 접지전위에 접속된 전극이 접속된 전극랜드 11f는 제 2 병렬완공진자 P4에서 접지전위에 접속된 전극이 패키지 7 내에서 접속된 전극랜드 11d와 단락된다.
제 1 및 제 2 병렬완공진자에서 접지전위에 접속된 전극이 분리되며; 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 병렬완공진자에서 접지전위에 접속된 전극이, 본 발명에서의 패키지 내에서 제 1 또는 제 2 병렬완공진자의 접지전위에 접속된 전극과 단락되는 방법은, 상술한 첫 번째~네 번째 바람직한 구현예들에 한정되지 않으며, 상술한 조건들을 만족하는 한 변경될 수 있다.
예를 들어, 도 19에 나타낸 바와 같이, 3.5 스텝(step)의 사다리형 회로가 네 번째 바람직한 구현예에서와 동일한 방법으로 형성되는 경우, 병렬완공진자 P2는 패키지 내에서 제 1 병렬완공진자 P1에 공통으로 접속될 수 있으며, 병렬완공진자 P3는 패키지 내에서 제 2 병렬완공진자 P4에 공통으로 접속될 수 있어서, 접속된 부분들은 그런 다음 패키지의 외측에 전기적으로 접속된다.
또한, 도 20에 나타낸 바와 같이, 병렬완공진자들 P2와 제 2 병렬완공진자 P4가 패키지 내에서 공통으로 접속될 수 있으며, 병렬완공진자 P3는 패키지 내에서 제 1 병렬완공진자 P1에 공통으로 접속될 수 있어서, 접속된 부분들은 패키지의 외측에 전기적으로 접속된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 탄성 표면파 필터에서, 제 1 및 제 2 병렬완공진자에서 기준전위에 각각 접속된 전극은 패키지 내에 배치된 다른 전극랜드들, 즉, 제 1 및 제 2 전극랜드들에 전기적으로 접속되며, 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 병렬완공진자에서 기준전위에 접속된 전극은 패키지 내에서 제 1 또는 제 2 전극랜드와 단락된다. 그러므로, 입력측에서 출력측까지의 신호의 누설에 의한 감쇠량의 감소가 발생하지 않으며, 탄성 표면파 필터가 실장된 기판의 임피던스의 영향에 의한 감쇠의 감소가 발생하지 않는다. 그러므로, 통과대역 부근의 감쇠, 특히, 통과대역 이하의 주파수 영역에서의 감쇠를 상당히 증가시킬 수 있다. 또한, 통과대역 내에서 삽입손실이 증가되지 않는다.
그러므로, 통과대역 부근의 주파수 영역에서의 감쇠량은 삽입손실을 증가시키지 않고 효과적으로 증가되기 때문에, 우수한 전송특성을 갖는 대역필터를 제공할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예들에 따른 탄성 표면파 필터에서, 통과대역 외부의 감쇠의 증가는, 상술한 패키지 내에서 병렬완공진자의 기준전위에 접속된 전극을 접속시키는 신규방법을 실행함으로써 달성될 수 있다. 그러므로, 다양한 변경이 가능하며, 사용된 탄성 표면파 필터 소자의 구조와 패키지의 치수에 따라서, 제 1 병렬완공진자와 제 2 병렬완공진자, 및 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 상기한 병렬완공진자의 기준전위와의 접속구조를 용이하게 실현시킬 수 있다.
예를 들어, 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 상기한 병렬완공진자에서의 기준전위에 접속된 전극과, 결합배선에 의해 제 1 전극랜드 또는 제 2 전극랜드를 접속시킴으로써, 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 병렬완공진자를, 제 1 병렬완공진자 또는 제 2 병렬완공진자에서의 기준전위에 접속된 전극과 용이하게 단락시킬 수 있다.
또한, 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 병렬완공진자에서의 기준전위에 접속된 전극은, 제 1 병렬완공진자 또는 제 2 병렬완공진자의 기준전위에 접속된 전극과 단락된다. 그러므로, 탄성 표면파 필터 소자가 얻어진 후에, 결합작업의 복잡함 없이도, 통과대역 이외의 감쇠량을 증가시킬 수 있다.
게다가, 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 병렬완공진자에서의 기준전위에 접속된 전극랜드들이 패키지 내에서 제 1 전극랜드 또는 제 2 전극랜드와 단락되기 때문에, 통과대역 이외의 감쇠량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예를 기술하였지만, 여기에 기재된 원리를 수행하는 다양한 방식이 하기의 청구항들의 범위내에서 고려된다. 그러므로, 주지하는 바와 같이, 본 발명의 범위가 청구항에 기재된 것에 한정되지 않는다.

Claims (10)

  1. 압전기판(piezoelectric substrate)을 포함하며, 입출력단자들을 갖는 직렬완과 기준전위전극 사이에 다수개의 병렬완들이 구비된 사다리형 회로(ladder-type circuit)를 구성하도록 상기한 압전기판상에 배치된 직렬완공진자들(series arm resonators)과 병렬완공진자들(parallel arm resonators)을 포함하는 탄성 표면파 필터 소자(surface acoustic wave filter element);
    내부에 상기한 탄성 표면파 필터 소자를 수용하며, 상기한 탄성 표면파 필터 소자에 전기적으로 접속된 다수개의 전극랜드들을 구비하고 있는 패키지(package); 및
    상기한 탄성 표면파 필터 소자의 상기한 입출력단자들과 상기한 기준전위전극들을 상기한 패키지의 상기한 다수개의 전극랜드들에 전기적으로 접속시키는 다수개의 접속부재들;
    을 포함하는 탄성 표면파 필터로서,
    상기한 병렬완공진자들 중의 제 1 공진자가, 상기한 입력단자와 상기한 직렬완공진자들 중에서 상기한 입력단자에 근접한 공진자와의 접속점과, 상기한 기준전위전극 사이에 접속되고,
    상기한 병렬완공진자들 중의 제 2 공진자가, 상기한 출력단자와 상기한 직렬완공진자들 중에서 상기한 출력단자에 근접한 공진자와의 접속점과, 상기한 기준전위전극 사이에 접속되며,
    상기한 제 1 병렬완공진자와 제 2 병렬완공진자의 기준전위전극들이, 상기한 패키지내에 배치되며 서로 전기적으로 절연된 제 1 전극랜드와 제 2 전극랜드에 각각 접속되며,
    상기한 병렬완공진자들 이외의 다른 병렬완공진자의 기준전위전극이, 상기한 패키지 내에서 제 1 병렬완공진자 또는 제 2 병렬완공진자의 기준전위전극과 단락되어 있음을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터(surface acoustic wave filter).
  2. 제 1항에 있어서, 상기한 다수개의 접속부재들이 결합배선들(bonding wires)을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터.
  3. 제 1항에 있어서, 상기한 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 병렬완공진자의 기준전위전극이, 상기한 제 1 병렬완공진자 또는 제 2 병렬완공진자의 기준전위전극이 전기적으로 접속된 상기한 제 1 전극랜드 또는 제 2 전극랜드에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터.
  4. 제 1항에 있어서, 상기한 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 상기한 병렬완공진자의 기준전위전극이, 상기한 압전기판상의 상기한 제 1 병렬완공진자 또는 제 2 병렬완공진자의 기준전위전극과 전기적으로 단락되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터.
  5. 제 1항에 있어서, 상기한 제 1 병렬완공진자도 제 2 병렬완공진자도 아닌 상기한 병렬완공진자의 기준전위전극이, 상기한 패키지 내에서 단락된 상기한 제 1 전극랜드 또는 제 2 전극랜드에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터.
  6. 압전기판과, 상기한 압전기판상에 각각 배치된 다수개의 직렬완공진자들과, 제 1 병렬완공진자와, 제 2 병렬완공진자 및 제 3 병렬완공진자를 포함하는 탄성 표면파 필터로서,
    상기한 다수개의 직렬완공진자들이, 서로 직렬로 접속되어 사다리형 회로(ladder-type circuit)의 입력단자와 출력단자를 구비하는 직렬완을 구성하고; 상기한 제 1 병렬완공진자와 제 2 병렬완공진자 및 제 3 병렬완공진자 각각은, 상기한 직렬완에 접속되는 제 1 전극과, 상기한 사다리형 회로의 병렬완을 구성하도록 기준전위에 접속되는 제 2 전극을 구비하고 있으며; 상기한 제 1 병렬완공진자와 제 2 병렬완공진자 각각은 상기 입력단자와 상기 출력단자에 근접해 있는 탄성 표면파 필터 소자; 및
    서로 전기적으로 절연되고 상기한 제 1 병렬완공진자와 제 2 병렬완공진자의 상기한 제 2 전극들에 각각 전기적으로 접속된 제 1 전극랜드와 제 2 전극랜드를 구비하며, 상기한 탄성 표면파 필터 소자를 수용하기 위한 패키지
    를 포함하며,
    상기한 제 3 병렬완공진자의 상기한 제 2 전극이, 패키지 내에서 상기한 제 1 병렬완공진자와 제 2 병렬완공진자 중의 한 공진자의 상기한 제 2 전극과 단락되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터.
  7. 제 6항에 있어서, 결합배선을 더 포함하며,
    상기한 제 3 병렬완공진자의 상기한 제 2 전극이, 상기한 결합배선에 의해 상기한 제 1 전극랜드 또는 제 2 전극랜드 중의 하나와 단락되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터.
  8. 제 6항에 있어서, 상기한 압전기판상에 배치된 전극패턴을 더 포함하며,
    상기한 제 3 병렬완공진자의 상기한 제 2 전극이, 상기한 전극패터에 의해 상기한 제 1 병렬완공진자와 제 2 병렬완공진자 중의 한 공진자의 상기한 제 2 전극과 단락되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터.
  9. 제 6항에 있어서, 상기한 패키지가, 패키지 내에서 상기한 제 1 전극랜드와 제 2 전극랜드 중의 하나에 단락된 제 3 전극랜드를 구비하며,
    상기한 제 3 병렬완공진자의 상기한 제 2 전극이 상기한 제 3 전극랜드에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터.
  10. 제 6항에 있어서, 상기한 다수개의 직렬완공진자들과 제 1 병렬완공진자와 제 2 병렬완공진자 및 제 3 병렬완공진자 각각은, 1 포트형 SAW 공진자들(one port type SAW resonators)을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터.
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