KR100489777B1 - 탄성표면파 필터 및 통신 장치 - Google Patents

탄성표면파 필터 및 통신 장치 Download PDF

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KR100489777B1 KR10-2002-0046756A KR20020046756A KR100489777B1 KR 100489777 B1 KR100489777 B1 KR 100489777B1 KR 20020046756 A KR20020046756 A KR 20020046756A KR 100489777 B1 KR100489777 B1 KR 100489777B1
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Abstract

본 발명은 각 평형 신호 단자(214, 215) 사이의 평형도를 개선한 탄성표면파 필터 및 통신 장치를 제공한다.
압전 기판(201) 상에, 탄성표면파의 전파방향을 따라 3개의 빗형 전극부(206, 207, 208)를 갖는 필터부(202)를, 평형-불평형 기능을 구비하도록 형성한다. 각 평형 신호 단자(214, 215)를, 빗형 전극부(207)의 각 전극지에 각각 접속하여 형성한다. 불평형 신호 단자(213)를 각 빗형 전극부(206, 208)의 한쪽 전극지에 각각 접속해서 형성한다. 각 빗형 전극부(206, 208)의 다른쪽 전극지에 접속된 각 접지 단자(216, 218)를 압전 기판(201) 상에서 전기적으로 서로 분리해서 형성한다.

Description

탄성표면파 필터 및 통신 장치{SURFACE ACOUSTIC WAVE FILTER AND COMMUNICATION APPARATUS}
본 발명은 필터 특성을 가짐과 아울러 평형-불평형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 필터 및 그것을 사용한 통신 장치에 관한 것이다.
종래에 비해 최근의 휴대전화기의 소형화, 경량화에 대한 기술적 진보는 눈부시다. 이것을 실현하기 위한 수단으로서, 각 구성부품의 삭감, 소형화는 물론이고, 복수의 기능을 복합한 부품의 개발도 진행되어 왔다. 이러한 상황을 배경으로, 휴대전화기의 RF단에 사용하는 탄성표면파 필터에 평형-불평형 변환 기능, 소위 발룬(balun) 기능을 갖춘 것도 최근 열심히 연구되어, GSM(Global System for Mobile communications) 등을 중심으로 사용되어 왔다.
발룬이란, 평행 2선식 피더와 같은 평형 선로와 동축 케이블과 같은 불평형 선로를 직접 접속하면, 불평형 전류가 흘러서 급전선(피더) 자체가 안테나로서 동작하게 되어 바람직하게 못하므로, 불평형 전류를 저지하고, 평형 선로와 불평형 선로를 정합하는 회로를 말한다.
이러한 평형-불평형 변환 기능을 갖춘 탄성표면파 필터에 관한 특허도 몇개 출원되어 있다. 입력 임피던스와 출력 임피던스가 거의 동등한, 평형-불평형 변환 기능을 갖춘 탄성표면파 필터로서는, 도 11에 나타낸 바와 같은 구성이 널리 알려져 있다.
도 11에 나타낸 탄성 표면파 필터에서는, 압전 기판(100) 상에, 빗형 전극부(발형상 전극부라고도 하며, Inter-Digital Transducer, 이하, IDT라고 함)(102)가 형성되고, 상기 IDT(102)의 좌우(탄성표면파의 전파방향을 따라)에 각 IDT(101, 103)가 각각 배치되어 있다.
또한, 상기 탄성표면파 필터에서는, 이들 각 IDT(101, 102, 103)를 좌우에서 끼워넣도록, 탄성표면파를 반사하여 변환 효율을 향상시키기 위한 각 리플렉터(104, 105)가 각각 배치되어 있다. 각 평형 신호 단자(106, 107)가 중앙의 IDT(102)의 각 전극지에 각각 접속되어 형성되어 있다. 불평형 신호 단자(108)가 각 IDT(101, 103)의 한쪽 전극지에 접속되어 형성되어 있다.
이와 같은 탄성표면파 필터는 3 IDT 타입의 세로결합 공진자형 탄성표면파 필터라고 불리어지며, 각 IDT(101, 102, 103) 사이에서의 탄성표면파를 이용한 변환에 의해 평형-불평형 변환 기능을 갖는 것이다.
평형-불평형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 필터에서는, 불평형 신호 단자(108)와 각각의 평형 신호 단자(106, 107) 사이의 통과 대역 내에서의 전송 특성에 있어서, 진폭 특성이 동등하고, 또한 위상이 180도 반전되어 있을 것이 요구되고 있다.
평형 신호 단자(106, 107) 사이에 있어서 진폭 특성의 동등함의 정도 및 위상이 180도 반전되어 있는 정도는 각각 진폭 평형도 및 위상 평형도라 불리워지고 있다.
이러한 진폭 평형도 및 위상 평형도는 상기 평형-불평형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 필터를 3포트 디바이스라고 가정하고, 예를 들면 불평형 입력단자를 제1 포트, 평형출력단자 각각을 제2 포트, 제3 포트라고 했을 때, 진폭 평형도=〔A〕, A=｜20 log (S21)｜-｜20 log (S31)｜, 위상 평형도=B-180, B=｜∠S21-∠S31｜로 각각 정의된다. 한편, S21은 제1 포트로부터 제2 포트로의 전달계수를, S31은 제1 포트로부터 제3 포트로의 전달계수를 나타내고 있으며, 또한, 상기 각 식에서의 ｜｜는 절대값을 나타내기 위한 것이다.
이와 같이 정의되는 각 평형 신호 단자 사이의 평형도에 관해서는, 이상적으로는 탄성표면파 필터의 통과 대역 내에서 진폭 평형도가 0㏈, 위상 평형도가 0도로 되어 있다.
그러나, 도 11에 나타낸 종래의 구성에 있어서는, 각 평형 신호 단자(106, 107) 간의 평형도가 악화된다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 평형-불평형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 필터에 있어서, 각 평형 신호 단자간의 평형도가 개선된 탄성표면파 필터,및 그것을 사용하여 전송특성이 개선된 통신 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 탄성표면파 필터는 이상의 과제를 해결하기 위해서, 압전 기판 상에, 탄성표면파의 전파방향을 따라 3개 이상의 홀수개의 IDT를 갖는 필터부가 형성되고, 각 평형 신호 단자가 각 IDT에 있어서의 중앙의 중앙IDT의 각 전극지에 각각 접속되어서 형성되고, 불평형 신호 단자가 각 IDT에 있어서의 중앙IDT와 다른 적어도 2개의 단부IDT의 한쪽 전극지에 각각 접속되어서 형성되고, 각 단부IDT의 다른쪽 전극지가 접지에 접속되어 있으며, 각 단부IDT 중에서 적어도 하나의 단부IDT의 접지가 다른 단부IDT의 접지와 압전 기판 상에서 전기적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 따르면, 각 평형 신호 단자를 각 IDT에 있어서의 중앙의 중앙IDT의 각 전극지에 각각 접속하고, 불평형 신호 단자를 각 IDT에 있어서의 중앙IDT와 다른 적어도 2개의 단부IDT의 한쪽 전극지에 각각 접속함으로써, 평형-불평형 기능을 발휘할 수 있다.
또, 상기 구성에서는, 각 단부IDT 중에서 적어도 하나의 단부IDT의 접지를, 다른 단부IDT의 접지와 압전 기판 상에서 전기적으로 분리했으므로, 각 평형 신호 단자간의 평형도를 개선할 수 있다.
상기 탄성표면파 필터에서는, 불평형 신호 단자 및 각 제2 IDT를 서로 접속하기 위한 시그널 라인과 상기 시그널 라인에 둘러싸여진 평형 신호 단자 사이에 접지 라인이 형성되고 있어도 좋다. 상기 구성에 따르면, 시그널 라인 및 평형 신호 단자 사이에 생기는 교락(橋絡) 용량을 접지 라인에 의해 감소할 수 있으므로, 평형 신호 단자 사이의 평형도를 개선하는 것이 가능해 진다.
본 발명의 다른 탄성표면파 필터는 이상의 과제를 해결하기 위해서, 압전 기판 상에, 탄성표면파의 전파방향을 따라 3개 이상의 홀수개의 IDT를 갖는 필터부가 복수단으로 형성되고, 각 평형 신호 단자가 각 필터부 중의 하나의 제1 필터부에 있어서의 제1 중앙IDT의 각 전극지에 각각 접속되어서 형성되고, 불평형 신호 단자가 각 필터부 중의 제1 필터부와 다른 제2 필터부의 제2 중앙IDT의 한쪽 전극지에 접속되어서 형성되고, 각 필터부의, 제1 및 제2 중앙IDT와 다른 단부IDT의 한쪽 전극지가 접지에 각각 접속되고, 각 단부IDT 중에서 적어도 하나의 단부IDT의 접지가 다른 단부IDT의 접지와 압전 기판 상에서 전기적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 따르면, 필터부를 복수단으로 형성함으로써, 통과 대역 외의 감쇠량을 크게 할 수 있고, 필터 특성을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 구성에서는, 각 평형 신호 단자를 제1 중앙IDT의 각 전극지에 각각 접속하고, 불평형 신호 단자를 제2 중앙IDT의 한쪽 전극지에 각각 접속함으로써, 평형-불평형 기능을 발휘할 수 있다.
게다가, 상기 구성에 있어서는, 각 단부IDT 중에서 적어도 하나의 단부IDT의 접지를, 다른 단부IDT의 접지와 압전 기판 상에서 전기적으로 분리했으므로, 각 평형 신호 단자 사이의 평형도를 개선할 수 있다.
상기 탄성표면파 필터에 있어서는, 압전 기판을 수납하는 패키지가 접지 단자용의 본딩 패드를 복수개 가지고 형성되고, 중앙IDT를 사이에 끼우는 각 단부IDT의 접지는 그들을 전기적으로 분리하기 위해서, 서로 다른 상기 본딩 패드에 각각 접속되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 따르면, 각 단부IDT의 접지를 패키지 상에 있어서도 분리했으므로, 각 평형 신호 단자 사이의 평형도를 더욱 개선하는 것이 가능해진다.
상기 탄성표면파 필터에서는, 상기 평형 신호 단자에 접속되어 있는 IDT의 전극지의 총 갯수는 짝수개인 것이 바람직하다.
상기 구성에 따르면, 평형 신호 단자에 접속되어 있는 IDT의 전극지의 총 갯수를 짝수개로 했으므로, 각 평형 신호 단자에 접속된 각 전극지의 갯수를 동일한 수로 할 수 있으므로, 각 평형 신호 단자 사이의 평형도를 더욱 향상할 수 있다.
상기 탄성표면파 필터에 있어서는, 필터부에 대하여, 직렬 및 병렬의 적어도 한쪽에서, 탄성표면파 공진자가 적어도 1개 접속되어 있는 것이 바람직하다. 상기 구성에 따르면, 적어도 1개의 탄성표면파 공진자를, 필터부에 대하여, 직렬 및 병렬의 적어도 한쪽에서 접속했으므로, 통과 대역 외의 감쇠량을 크게 할 수 있고, 필터 특성을 향상할 수 있다.
본 발명의 통신 장치는 상기 과제를 해결하기 위해서, 상기한 것 중 어느 하나에 기재된 탄성표면파 필터를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 구성에 따르면, 평형-불평형 기능을 발휘할 수 있음과 아울러, 평형도가 개선된 탄성표면파 필터를 가지므로, 전송 특성을 향상할 수 있다.
(발명의 실시형태)
본 발명의 탄성표면파 필터에 따른 실시형태에 관하여, 도 1 내지 도 10에 의거하여 설명하면, 이하와 같다. 이후의 실시형태에서는, 탄성표면파 필터로서 PCS(Personal Communication System) 수신용 필터를 예로 들어서 설명한다.
본 발명에 따른 실시형태의 탄성표면파 필터는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 압전 기판(201) 상에 세로결합 공진자형의 탄성표면파 필터부(202)와, 상기 탄성표면파 필터부(202)에 대하여 직렬 접속된 각 탄성표면파 공진자(203, 204)가 포토리소그래피법 등에 의해 형성된 알루미늄(Al) 전극(박)에 의해 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 압전 기판(201)의 소재로서, 40±5°Ycut X전파 LiTaO3가 사용되고 있다.
또한, 상기 탄성표면파 필터에서는, 탄성표면파 필터부(202) 등을 구비한 압전 기판(201)을 내측 표면상에 수납하는 패키지(205)가 형성되어 있다. 상기 패키지(205)는 장방형 판형상으로 된 알루미나 등의 절연체 기판으로 이루어져 있다. 패키지(205)에 있어서, 압전 기판(201)의 실장면과 동일면이고 또한 압전 기판(201)에 이웃하는 내측 표면상에는, 대략 장방형 박막형상 금속으로 이루어지는 접지 단자용의 각 본딩 패드(221, 223, 225)가 상기 내측 표면의 주변부를 따라 각각 형성되어 있다.
또한, 상기 내측 표면에 있어서 접지 단자용의 각 본딩 패드(221, 223) 사이에는, 불평형 신호의 입력용의 본딩 패드(222)가 상기 내측 표면의 주변부에 대략 장방형 금속 박막으로 형성되어 있다. 또한, 접지 단자용의 본딩 패드(225)를 사이에 두고, 각 평형 신호 단자용의 출력용의 각 본딩 패드(224, 226)가 대략 장방형 금속 박막으로 각각 형성되어 있다.
탄성표면파 필터부(202)에서는, 중앙의 IDT(207)를 탄성표면파의 전파방향을 따라 양측에서 끼워넣도록 각 IDT(단부IDT)(206, 208)가 각각 형성되고, 또한, 그들의 양측에 각 리플렉터(209, 210)가 각각 형성되어 있다.
IDT는 띠형상의 기단부(버스 바)와, 그 기단부의 한쪽 측부로부터 직교하는 방향으로 연장되는 복수의, 서로 평행한 띠형상의 전극지를 구비한 전극지부를 2개 구비하고 있으며, 상기 각 전극지부의 전극지의 측부를 서로 대면하도록 서로의 전극지 사이에 끼워진 상태에서 상기 각 전극지부를 갖는 것이다.
따라서, IDT에서는, 2개의 전극지부에 대하여 각 기단부(버스 바)를 통해 입력전기신호에 의거한 전위차가 생기면, 그 부분의 압전 기판(201)의 표면 상에 탄성표면파가 발생하고, 그 탄성표면파는 각 전극지의 폭방향(각 전극지의 길이방향에 대하여 직교하는 방향)의 쌍방향으로 압전 기판(201)의 표면 위를 전파한다. 한편, 전기신호가 입력되지 않은 IDT에서는, 전파해 온 탄성표면파에 의해 압전 기판(201)의 표면 상에 발생한 탄성표면파를 각 전극지에 의해 검출하고, 출력전기신호로 변환하여 출력할 수 있다.
이러한 IDT에서는, 각 전극지의 길이 및 폭, 이웃하는 각 전극지의 간격, 서로의 전극지 사이에서 끼워진 상태의 대면 길이를 나타내는 교차폭을, 각각 설정함으로써 신호변환특성과 통과대역을 설정가능하게 되어 있다. 상기 각 리플렉터는 전파되어 온 탄성표면파를 반사하기 위한 것이다.
또한, 탄성표면파 필터부(202)에 있어서는, 도 1을 보면 알 수 있듯이, IDT(206) 및 IDT(207)가 서로 대향한 부분, 및 IDT(207) 및 IDT(208)가 서로 대향한 부분의 복수개의 전극지(협피치 전극지)의 피치를, IDT의 다른 부분의 전극지의 피치보다도 작게 설정하고 있다(도 1의 211과 212의 부위). 이러한 협피치 전극지를 설정함으로써, 삽입 손실을 감소할 수 있다. 게다가, 도 1에서는 도면을 간결하게 하기 위해서 전극지의 갯수를 실제보다 적게 나타내고 있다.
각 평형 신호 단자(214, 215)가 IDT(207)의 각 전극지에 각각 접속되어서 압전 기판(201) 상에 형성되어 있다. 불평형 신호 단자(213)가 각 탄성표면파 공진자 (203, 204) 및 시그널 라인(219)을 통하여, 각 IDT(206, 208)의 한쪽 전극지에 대하여 전기적으로 접속되어 압전 기판(201) 상에 형성되어 있다. 따라서, 시그널 라인(219)은 대략 C자 형상으로 형성되어, 평형 신호 단자(214)를 둘러싸도록 되어 있다.
또한, 시그널 라인(219)과 평형 신호 단자(214) 사이를 차단하도록 접지 라인(220)이 대략 C자 형상으로 압전 기판(201) 상에 삽입되어서 형성되어 있다. 상기 접지 라인(220)은 시그널 라인(219)과 평형 신호 단자(214) 사이에 발생하는 교락 용량을 감소시켜서, 각 평형 신호 단자(214, 215) 사이의 평형도를 개선할 수 있는 것으로 되어 있다.
시그널 라인(219) 및 접지 라인(220)은 각각 상술한 포토리소그래피법 등에 의해 형성된 알루미늄(Al) 전극(박)에 의해 형성되어 있다.
또, 압전 기판(201) 상에는 접지 단자(216, 217, 218)가 상술한 포토리소그래피법 등의 알루미늄(Al) 등의 금속 박막에 의해, 서로 별개 부재로 각각 형성되어 있다. 접지 단자 (216)는 IDT(206)의 다른쪽 전극지에 전기적으로 접속되어 있다. 접지 단자(217)는 접지 라인(220) 상에서 접지 라인(220)에 전기적으로 접속되어 있다. 접지 단자 (218)는 IDT(208)의 다른쪽 전극지에 전기적으로 접속되어 있다.
그리고, 본 실시형태에서는, IDT(206)의 접지 단자(216)와 IDT(208)의 접지 단자(218)가 압전 기판(201) 상에서 전기적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.
다음으로, 압전 기판(201) 상에 형성된 탄성표면파 필터부(202)와 패키지(205) 사이의 전기적인 접속에 관하여 설명한다. 탄성표면파 필터부(202)와 패키지(205)는 와이어 본딩법에 의해 전기적으로 서로 접속되어 있다. 불평형 신호 단자(213)는 본딩 와이어(227)에 의해 패키지(205)의 본딩 패드(222)와 전기적으로 접속되어 있다. 평형 신호 단자(214)는 본딩 와이어(228)에 의해 본딩 패드(224)와 전기적으로 접속되어 있다. 평형 신호 단자(215)는 본딩 와이어(229)에 의해 본딩 패드(226)와 전기적으로 접속되어 있다.
또, 접지 단자(216)는 본딩 와이어(230)에 의해 본딩 패드(223)와 전기적으로 접속되어 있다. 접지 단자(217, 218)는 각각 각 본딩 와이어(231, 232)에 의해 본딩 패드(225)와 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시형태의 또 하나의 특징은 접지 단자(216, 218)가 각각 별개의 각 본딩 패드(223, 225)와 전기적으로 접속되며, 각 본딩 패드(223, 225)는 패키지(205) 내에서 전기적으로 서로 분리되어 있는 것이다.
세로결합 공진자형의 탄성표면파 필터부(202)의 상세한 설계는, 협피치 전극지의 피치에 의해 정해지는 파장을 λI2(도 1의 211, 212의 부위), 그 밖의 전극지의 피치에 의해 정해지는 파장을 λI1라고 하면,
교차폭 W: 53.7λI1
IDT 갯수(206, 207, 208의 순): 29(4)/(4)44(4)/(4) 29개 (괄호 안은 피치를 작게 한 전극지의 갯수)
IDT 파장 λI1: 2.05㎛, λI2: 1.86㎛
리플렉터 파장 λR: 2.06㎛
리플렉터 갯수: 100개
IDT-IDT간 전극지 중심간 거리: 0.50λI2
IDT-리플렉터간 전극지 중심간 거리: 0.47λR
duty: 0.60(IDT, 리플렉터 모두)
전극 막두께: 0.080λI1
탄성표면파 공진자(203)의 상세한 설계를 이하에 나타낸다.
교차폭 W: 49.1λ
IDT 갯수: 401개
파장 λ(IDT, 리플렉터 모두): 2.04㎛
리플렉터 갯수: 30개
IDT-리플렉터 간격: 0.50λ
duty: 0.60(IDT, 리플렉터 모두)
전극 막두께: 0.080λ
탄성표면파공진자(204)의 상세한 설계를 이하에 나타낸다.
교차폭 W: 40.6λ
IDT 갯수: 241개
파장 λ(IDT, 리플렉터 모두): 1.97㎛
리플렉터 갯수: 30개
IDT-리플렉터 간격: 0.50λ
duty: 0.60 (IDT, 리플렉터 모두)
전극 막두께: 0.084λ
다음에, 상기 실시형태의 작용·효과에 관하여 설명한다. 우선, 본 실시형태의 구성에서의 주파수에 대한 각 평형 신호 단자(214, 215) 사이에 있어서 진폭 평형도 및 위상 평형도의 각 그래프를 도 2 및 도 3에 각각 나타낸다. 비교로서, 도 1에 나타낸 구성에 있어서 각 접지 단자(216, 218)를 통합하여 하나의 접지 단자로 한 이외는 도1에 나타낸 구성과 동일한 비교예의 구성에서의 진폭 평형도 및 위상 평형도 또한 도 2 및 도 3에 각각 합쳐서 나타낸다.
PCS 수신용 필터에서의 통과 대역의 주파수 범위는 1930㎒∼1990㎒이다. 이　범위에서의 최대 진폭 평형도는, 비교예에서는 2.4㏈인데 비하여, 본 실시형태에서는 2.0㏈로, 약 0.4㏈정도 진폭 평형도가 개선되어 있다.
다음으로, 최대 위상 평형도는, 비교예에서는 8도인데 비하여, 본 실시형태에서는 7도로, 약 1도정도 위상 평형도가 개선되어 있다. 이것은 압전 기판(201) 상에서, 각 IDT(206, 208)의 각 접지 단자(216, 218)를 전기적으로 서로 분리한 것에 따른 것이다.
또한, 전기적으로 분리한 각 접지 단자(216, 218)를, 패키지(205) 내에서 전기적으로 분리되어 있는 별개의 본딩 패드(223, 225)와 전기적으로 접속하는 것으로도, 평형 신호 단자(214, 215) 사이의 평형도를 더욱 개선하는 효과가 얻어지고 있다.
예를 들면, 도 1에 있어서, 접지 단자(216, 218)의 어느쪽도 본딩 패드(223)와 전기적으로 접속한 경우, 그리고 본딩 패드(223)와 본딩 패드(225)가 패키지(205) 내에서 전기적으로 도통하고 있는 경우에서는, 본 실시형태보다도 각 평형 신호 단자(214, 215) 사이의 평형도는 악화된다는 것이 확인되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 평형-불평형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 필터에 있어서, 불평형 신호의 입력단자 또는 출력단자에 접속되어 있는 IDT의 각 접지 단자를, 압전 기판 상에서 또는 패키지 내에서 전기적으로 서로 분리함으로써, 종래 및 비교예의 탄성표면파 필터보다도 각 평형 신호 단자간의 평형도가 개선된 탄성표면파 필터를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서는, 세로결합 공진자형의 탄성표면파 필터부(202)의 3개의 IDT(206, 207, 208) 중에서 중앙의 IDT(207)의 총 갯수를 짝수개로 하였으나, 이것은 각 평형 신호 단자(214, 215)에 접속되어 있는 각 전극지의 갯수를 서로 동일하게 설정함으로써, 본 발명의 효과에 더해서, 각 평형 신호 단자(214, 215) 사이의 평형도를 더욱 개선할 수 있기 때문이다.
각 평형 신호 단자(214, 215) 사이의 평형도를 더욱 개선하기 위해서는 실시형태와 같이 중앙의 IDT(207)의 총 갯수는 짝수개인 것이 바람직한데, 이것이 홀수개이어도, 본 발명의 효과는 동일하게 얻어진다.
또한 실시형태에서는, 시그널 라인(219)과 평형 신호 단자(214) 사이에 접지 라인(220)이 삽입되어 있었지만, 이것은 시그널 라인(219)과 평형 신호 단자(214) 사이의 교락 용량을 감소함으로써, 본 발명의 효과에 더해서, 각 평형 신호 단자(214, 215) 사이의 평형도를 더욱 개선할 수 있기 때문이다.
각 평형 신호 단자(214, 215) 사이의 평형도를 더욱 개선하기 위해서는 실시형태와 같이 시그널 라인(219)과 평형 신호 단자(214)가 서로 이웃하는 부위 사이에 접지 라인(220)을 삽입하는 것이 바람직한데, 이 접지 라인(220)이 삽입되어 있지 않아도 본 발명의 효과는 동일하게 얻어진다.
본 실시형태에서는, 3개의 IDT(206, 207, 208)를 갖는 세로결합 공진자형의 1개의 탄성표면파 필터부(202)에, 2개의 각 탄성표면파 공진자(203, 204)를 직렬 접속하고, 탄성표면파 필터부(202)의 중앙부의 IDT(207)로부터 각 평형 신호를 얻는 구성을 예로 들어, 본 발명에 관하여 설명하였으나, 본 발명은 이 구성에 한하지 않고, 평형 신호 단자를 갖는 어떠한 구성의 탄성표면파 필터에 있어서도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
예를 들면 5개 이상의 IDT를 갖는 세로결합 공진자형의 탄성표면파 필터부의 경우, 그리고 탄성표면파 공진자를 병렬 접속한 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또 도 4와 같이, 불평형 신호를 세로결합 공진자형의 탄성표면파 필터부의 IDT의 각각 반대측으로부터 입력(출력)한 경우, 상기 각 IDT의 각 접지 단자(401, 402)를 압전 기판(201) 상에서, 및 패키지(205) 내에서 전기적으로 서로 분리함으로써, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 5와 같이 세로결합 공진자형의 각 탄성표면파 필터부(202, 402)를 2단 종속(縱續) 접속한 경우, 중앙의 IDT(207)를 끼우는 각 IDT(206, 208)의 각 접지 단자(216, 218), 또는/ 및 중앙의 IDT(407)를 끼우는 각 IDT(406, 408)의 각 접지 단자(416, 418)를 각각 압전 기판(201) 위, 및 패키지(205) 내의 적어도 한쪽에서 전기적으로 서로 분리함으로써, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태와 같이 평형 신호 단자(214, 215) 사이에 전기적 중성점을 갖지 않는 구성(플로트 밸런스 타입)뿐만아니라 평형 신호 단자(214, 215) 사이에 전기적 중성점을 갖는 구성에 있어서도, 본 발명을 적용함으로써 마찬가지로 각 평형 신호 단자(214, 215) 사이의 평형도가 개선된 탄성표면파 필터를 얻을 수 있다.
실시형태에서는, 40±5°Ycut X전파 LiTaO3로 이루어지는 압전 기판(201)을 사용하였으나, 효과가 얻어지는 원리로부터 알 수 있듯이, 본 발명은 이 기판에 한정되지 않고, 64°∼72° Ycut X전파 LiNbO3, 41° Ycut X전파 LiNbO3 등의 압전 기판에서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 페이스 다운 공법으로 패키지 내에 수용되어 있는 경우의 예를, 도 6 내지 도 9를 사용하여 설명한다. 도 6은 도 1의 압전 기판(201) 상에 형성된 전극, 단자 등의 레이아웃을, 페이스 다운 공법으로 패키지(630) 내에 수용하기 위해서 변경한 것이며, 세로결합 공진자형의 탄성표면파 필터부(202), 각 탄성표면파 공진자(203, 204)의 설계는 도 1과 같다.
단자의 위치는 패키지(630) 내에 수용하기 쉽도록 변경하고 있으나, 각 IDT(206, 208)의 각 접지 단자(216, 218)는 도 1과 마찬가지로 전기적으로 서로 분리되어 있다. 다음으로, 도 7을 사용하여 패키지(630)에 관하여 설명한다.
패키지(630)은 2층 구조의 박스형으로 되어 있으며, 바닥판(631), 측벽부(632) 및 캡(633)을 갖고 있다. 이 바닥판(631)의 내측 표면 상에, 상기 내측 표면에 대면하는, 압전 기판(201)의 표면 상에 형성된 탄성표면파 필터(635)와의 전기적인 도통을 확보하기 위한 다이 부착부(634)가 형성되어 있다. 탄성표면파 필터(635)와 다이 부착부(634)는 범프(636)에 의해 전기적 및 기계적으로 서로 결합되어 있다.
도 7의 다이 부착부(634)를 위에서(탄성표면파 필터(635)측에서) 본 도면을 도 8에 나타낸다. 다이 부착부(634)에, 불평형 신호 단자용의 단자(707), 평형 신호 단자용의 각 단자(708, 709), 접지 단자용의 단자(710)가 형성되어 있다. 하얀 원이 범프의 위치를 나타내고 있으며, 도 6의 불평형 신호 단자(213)가 범프(701), 평형 신호 단자(214, 215)가 각각 범프(704, 706)에 의해, 또한, 각 접지 단자(216, 217, 218)가 각각 각 범프(702, 703, 705)에 의해, 패키지(630)의 다이 부착부(634)와 전기적으로 접속되어 있다.
이상과 같이 페이스 다운 공법으로 형성한 탄성표면파 필터에 있어서도, IDT(206, 208)의 각 접지 단자(216, 218)가 칩형상의 패키지(630) 상에서 전기적으로 서로 분리되어 있으므로, 각 평형 신호 단자(214, 215) 사이의 평형도가 양호한 탄성표면파 필터를 얻을 수 있다.
또, 상기 각 접지 단자(216, 218)와 같이, 접지 단자를 복수개, 예를 들면 2개로 분리함으로써, 도 6에 나타낸 바와 같이, 각 범프를 압전 기판(201)의 4모서리에 각각 형성할 수 있기 때문에, 각 범프 본드 위치의 밸런스가 좋아지며, 도 7에 나타낸 패키지(630)와 압전 기판(201)의 접합강도도 상기 각 범프 본드 위치에 의해 향상시키는 것이 가능해 진다.
또 도 9와 같이, 도 8에 나타낸 접지 단자용의 단자(710) 대신에, 상기 단자(710)를 접지 단자용의 각 단자(801, 802)가 2개로 분할된 다이 부착부(734)를 구비한 패키지(730)를 사용하여, 각 IDT(206, 208)의 접지 단자(216, 218)를 패키지(730) 내에서도 서로 전기적으로 분리함으로써, 각 평형 신호 단자(214, 215) 사이의 평형도를 더욱 개선한 탄성표면파 필터를 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는, 압전 기판 상에 탄성표면파의 전파방향을 따라 복수의 IDT를 가지며, 평형 신호 입력단자 또는 출력단자를 갖는 탄성표면파 필터에 있어서, 상기 탄성표면파 필터의 불평형 신호 입력단자 또는 출력단자에 접속되어 있는 IDT의 각 접지 단자를, 압전 기판 상에서 전기적으로 서로 분리함으로써, 각 평형 신호 단자간의 평형도를 개선한 탄성표면파 필터를 얻을 수 있다.
또한, 상기 압전 기판 상에서 전기적으로 분리한 각각의 각 접지 단자를, 패키지 내의 별개의 각 단자(본딩 패드)와 전기적으로 접속함으로써, 패키지 내에서도 각 접지 단자를 서로 전기적으로 분리할 수 있어서, 평형 신호 단자간의 평형도를 더욱 개선한 탄성표면파 필터를 얻을 수 있다.
또한, 상기 평형 신호 입력단자 또는 평형 신호 출력단자에 접속되어 있는 IDT의 전극지의 총 갯수를 짝수개로 하는 것, 상기 탄성표면파 필터의 시그널 라인 또는 신호단자가 이웃하는 사이에 접지 라인을 삽입하고, 시그널 라인 사이 및 신호단자 사이에 생기는 교락 용량을 감소시킴으로써, 각각 각 평형 신호 단자간의 평형도를 더욱 개선한 탄성표면파 필터를 얻을 수 있다.
또한, 통과 대역 외의 감쇠량을 크게 함과 아울러, 직렬 또는 병렬, 또는 직렬 및 병렬 모두에, 탄성표면파 공진자를 적어도 1개 이상 접속하는 것이 바람직하다. 이에 따라서 통과대역 외의 감쇠량을 크게 할 수 있다.
다음으로, 상기 실시형태에 기재된 탄성표면파 필터를 사용한 통신 장치에 대해서 도 10에 의거하여 설명한다. 상기 통신 장치(600)는 수신을 행하는 리시버측(Rx측)으로서, 안테나(601), 안테나 공용부/RF Top 필터(602), 증폭기(603), Rx 단간 필터(604), 믹서(605), 제1 IF 필터(606), 믹서(607), 제2 IF 필터(608), 제1+제2 로컬 신시사이저(611), TCXO(temperature compensated crystal oscillator(온도보상형 수정 발진기))(612), 디바이더(613), 로컬 필터(614)를 구비하여 구성되어 있다.
Rx 단간 필터(604)로부터 믹서(605)에는 도 10에 2중선으로 나타낸 바와 같이, 밸런스 특성을 확보하기 위해서 각 평형 신호로 송신하는 것이 바람직하다.
또, 상기 통신 장치(600)는 송신을 행하는 트랜스미터측(Tx측)으로서, 상기 안테나(601) 및 상기 안테나 공용부/RF Top 필터(602)를 공용함과 아울러, Tx IF 필터(621), 믹서(622), Tx 단간 필터(623), 증폭기(624), 커플러(625), 아이솔레이터(626), APC(automatic power control (자동 출력 제어))(627)를 구비하여 구성되어 있다.
그리고, 상기의 Rx 단간 필터(604), 제1 IF 필터(606), Tx IF 필터(621), Tx 단간 필터(623)에는 상술한 본 실시형태에 기재된 탄성표면파 필터를 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성표면파 필터는 필터 기능과 함께 불평형-평형 변환 기능을 구비하고, 게다가, 각 평형 신호간의 위상 특성이 이상에 더욱 가까운 뛰어난 특성을 갖는 것이다. 따라서, 상기 탄성표면파 필터를 갖는 본 발명의 통신 장치는, 통신 기능에 있어서의 전송 특성을 향상할 수 있는 것으로 되어 있다.
본 발명의 탄성표면파 필터는 이상과 같이, 압전 기판 상에, 평형- 불평형 변환 기능을 발휘하기 위해서, 3이상의 홀수개의 IDT를 가지며, 불평형 신호단자가 한쪽 전극지에 각각 접속된 적어도 2개의 단부IDT의 다른쪽 전극지가 접지에 접속되어 있으며, 각 단부IDT 중에서 적어도 하나의 단부IDT의 접지가 다른 단부IDT의 접지와 압전 기판 상에서 전기적으로 분리되어 있는 구성이다.
그러므로, 각 단부IDT 중에서 적어도 하나의 단부IDT의 접지를, 다른 단부IDT의 접지와 압전 기판 상에서 전기적으로 분리했으므로, 각 평형 신호 단자간의 평형도를 개선할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 실시형태의 탄성표면파 필터의 개략 구성도.
도 2는 상기 실시형태와 비교예 사이에서의 진폭 평형도의 차를 나타낸 그래프.
도 3은 상기 실시형태와 비교예 사이에서의 위상 평형도의 차를 나타낸 그래프.
도 4는 상기 실시형태의 다른 변형예를 나타낸 개략 구성도.
도 5는 상기 실시형태의 또 다른 변형예를 나타낸 개략 구성도.
도 6은 상기 실시형태를 페이스 다운 공법으로 형성했을 때의 또 다른 변형 예를 나타내는 개략 구성도.
도 7은 상기 페이스 다운 공법에서 사용하는 패키지의 개략 단면도.
도 8은 상기 패키지의 다이 부착부의 평면도.
도 9는 상기 다이 부착부의 한 변형예를 나타낸 평면도.
도 10은 본 발명의 통신 장치의 요부 블록도.
도 11은 평형-불평형 변환 기능을 갖는, 종래의 탄성표면파 필터의 개략 구성도.
(도면의 주요 부분에 있어서의 부호의 설명)
201: 압전 기판
202, 402: 탄성표면파 필터부(필터부)
206, 208: IDT(단부 빗형 전극부)
207: IDT(중앙 빗형 전극부)
214, 215: 평형 신호 단자
216, 218: 접지 단자
219: 시그널 라인
220: 접지 라인

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 압전 기판 상에, 탄성표면파의 전파방향을 따라 3개 이상의 홀수개의 빗형 전극부를 갖는 필터부가 형성되고,
    각 평형 신호 단자가 각 빗형 전극부에 있어서의 중앙의 중앙 빗형 전극부의 각 전극지에 각각 접속되어서 형성되고,
    불평형 신호 단자가 각 빗형 전극부에 있어서의 중앙 빗형 전극부와 다른 적어도 2개의 단부 빗형 전극부의 한쪽 전극지에 각각 접속되어서 형성되고,
    각 단부 빗형 전극부의 다른쪽 전극지가 접지에 접속되어 있으며,
    각 단부 빗형 전극부 중에서 적어도 하나의 단부 빗형 전극부의 접지가 다른 단부 빗형 전극부의 접지와 압전 기판 상에서 전기적으로 분리되어 있고,
    상기 불평형 신호 단자 및 각 단부 빗형 전극부를 서로 접속하기 위한 시그널 라인이 각 평형 신호 단자의 한쪽을 둘러싸서 형성되며,
    상기 시그널 라인에 둘러싸여진 평형 신호 단자와 상기 시그널 라인 사이에 접지 라인이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 필터.
  3. 압전 기판 상에, 탄성표면파의 전파방향을 따라 3개 이상의 홀수개의 빗형 전극부를 갖는 필터부가 복수단으로 형성되고,
    각 평형 신호 단자가 각 필터부 중의 하나의 제1 필터부에 있어서의 제1 중앙 빗형 전극부의 각 전극지에 각각 접속되어서 형성되고,
    불평형 신호 단자가 각 필터부 중의 제1 필터부와 다른 제2 필터부의 제2 중앙 빗형 전극부의 한쪽 전극지에 접속되어서 형성되고,
    각 필터부의, 제1 및 제2 중앙 빗형 전극부와 다른 단부 빗형 전극부의 한쪽 전극지가 접지에 각각 접속되고,
    각 단부 빗형 전극부 중에서 적어도 하나의 단부 빗형 전극부의 접지가, 다른 단부 빗형 전극부의 접지와 압전 기판 상에서 전기적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 필터.
  4. 제 2 항에 있어서, 압전 기판을 수납하는 패키지가 접지 단자용의 본딩 패드를 복수개 가지며 형성되고, 중앙 빗형 전극부를 사이에 끼우는 각 단부 빗형 전극부의 접지는 그들을 전기적으로 분리하기 위해서, 서로 다른 상기 본딩 패드에 각각 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 필터.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 각 평형 신호 단자에 접속되어 있는 빗형 전극부의 전극지의 총 갯수는 짝수개인 것을 특징으로 탄성표면파 필터.
  6. 제 2 항에 있어서, 필터부에 대하여 직렬 및 병렬의 적어도 한쪽에서 탄성표면파 공진자가 적어도 1개 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 필터.
  7. 청구항 2에 기재된 탄성표면파 필터를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
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