KR102424038B1 - 멀티플렉서 - Google Patents
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Abstract
멀티플렉서(1)는 공통 단자(63)와, 제1 단자(61)와, 제2 단자(62)와, 직렬 공진자(S1~S5) 및 병렬 공진자(P1~P4)를 포함하는 복수개의 탄성파 공진자를 가지는 제1 필터 장치(10)와, 탄성파 공진자와 제1 단자(61) 사이에 마련된 인덕터(L1)와, 제2 필터 장치(20)를 포함한다. 제1 필터 장치(10)는 병렬 공진자(P1)가 접속되는 제1 그라운드 단자(11)와, 병렬 공진자(P2~P4)가 접속되는 제2 그라운드 단자(12)와, 인덕터(L1)와 상기 탄성파 공진자 사이에 배치되는 쉴드 선(16)을 더 포함한다. 제1 필터 장치(10)에서 쉴드 선(16)은 제1 그라운드 단자(11)에 접속되고, 제1 그라운드 단자(11)는 제2 그라운드 단자(12)에 접속되지 않는다.
Description
본 발명은 복수개의 필터 장치를 포함하는 멀티플렉서에 관한 것이다.
최근의 휴대전화에는 한 단말에서 복수개의 주파수 대역 및 복수개의 무선방식, 이른바 멀티밴드화 및 멀티모드화에 대응하는 것이 요구되고 있다. 이에 대응하기 위해, 하나의 안테나에는 복수개의 무선 반송 주파수를 가지는 고주파 신호를 분파하는 멀티플렉서가 배치된다.
이 종류의 멀티플렉서에 사용되는 필터 장치의 일례로서, 특허문헌 1에는 복수개의 직렬 공진자 및 복수개의 병렬 공진자를 포함하는 필터 장치가 개시되어 있다. 이 필터 장치에서는 다른 필터 장치와의 아이솔레이션을 향상시키기 위해, 직렬 공진자 및 병렬 공진자를 둘러싸도록 쉴드가 형성된다.
그러나 특허문헌 1에 개시된 필터 장치에서는 필터 장치의 전체 주위에 쉴드가 형성되기 때문에, 필터 장치 및 멀티플렉서가 대형화된다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 멀티플렉서에서의 필터 장치 사이의 아이솔레이션을 향상시킴과 함께 멀티플렉서를 소형화하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 양태에 따른 멀티플렉서는 공통 단자, 제1 단자 및 제2 단자와, 상기 공통 단자와 상기 제1 단자를 잇는 제1 경로 상에 마련된 1개 이상의 직렬 공진자, 및 상기 제1 경로 상의 노드와 그라운드를 잇는 경로 상에 마련된 2개 이상의 병렬 공진자를 포함하는 복수개의 탄성파 공진자를 가지는 제1 필터 장치와, 상기 제1 경로 상에서 상기 복수개의 탄성파 공진자 중 상기 제1 단자에 가장 가까운 탄성파 공진자와 상기 제1 단자 사이에 마련된 인덕터와, 상기 공통 단자와 상기 제2 단자를 잇는 제2 경로 상에 마련된 제2 필터 장치를 포함하는 멀티플렉서로서, 상기 제1 필터 장치는 상기 제1 경로 상에서, 상기 2개 이상의 병렬 공진자 중 상기 제1 단자에 가장 가까운 제1 병렬 공진자가 접속되는 제1 그라운드 단자와, 상기 2개 이상의 병렬 공진자 중 상기 제1 병렬 공진자와 다른 제2 병렬 공진자가 접속되는 제2 그라운드 단자와, 상기 제1 필터 장치를 평면에서 봤을 경우에, 상기 인덕터와 상기 복수개의 탄성파 공진자 사이에 배치되는 쉴드 선을 더 포함하고, 상기 제1 필터 장치에서 상기 쉴드 선은 상기 제1 그라운드 단자에 접속되며, 상기 제1 그라운드 단자는 상기 제2 그라운드 단자에 접속되지 않는다.
이와 같이, 쉴드 선을 인덕터와 탄성파 공진자 사이에 마련함으로써, 인덕터와 탄성파 공진자의 전자계 결합을 억제할 수 있고, 제1 필터 장치의 통과 대역 밖에 발생하는 불요파(不要波)를 억제할 수 있다. 이로써, 불요파가 제2 필터 장치에 전해지는 것을 억제할 수 있으므로, 제2 필터 장치의 통과 대역에서의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다. 또한, 인덕터와 탄성파 공진자 사이에 쉴드 선이 마련되기 때문에, 예를 들면, 탄성파 공진자의 전체 둘레를 둘러싸도록 쉴드가 마련된 경우에 비해, 멀티플렉서를 소형화할 수 있다.
또한, 상기 제1 단자에 가장 가까운 탄성파 공진자는 상기 1개 이상의 직렬 공진자 중 상기 제1 단자에 가장 가까운 제1 직렬 공진자이며, 상기 쉴드 선은 상기 제1 필터 장치를 평면에서 봤을 경우에 상기 인덕터와 상기 제1 직렬 공진자 사이에 배치되어도 된다.
이와 같이, 쉴드 선을 인덕터와, 인덕터에 직렬 접속되고 전자계 결합하기 쉬운 제1 직렬 공진자 사이에 마련함으로써, 인덕터와 제1 직렬 공진자의 결합을 억제할 수 있다. 이로써, 제2 필터 장치의 통과 대역에서의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 쉴드 선은 상기 제1 필터 장치를 평면에서 봤을 경우에, 상기 인덕터와 상기 복수개의 탄성파 공진자를 잇는 직선에 대하여 교차하도록 배치되어도 된다.
이로써, 인덕터와 탄성파 공진자의 전자계 결합을 확실하게 억제할 수 있다. 이로써, 제2 필터 장치의 통과 대역에서의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다.
또한, 멀티플렉서는 다층기판을 더 포함하고, 상기 공통 단자, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자는 상기 다층기판에 마련되며, 상기 제1 필터 장치, 상기 인덕터, 및 상기 제2 필터 장치는 상기 다층기판의 한쪽의 주면(主面)에 실장되어도 된다.
이와 같이, 제1 필터 장치 및 인덕터가 동일 면에 실장된 경우여도 제2 필터 장치의 통과 대역에서의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 필터 장치는 압전성을 가지는 기판을 가지며, 상기 쉴드 선 및 상기 제1 그라운드 단자는 상기 기판의 한쪽의 주면에 형성되어도 된다.
이에 따르면, 간이한 배선 경로설정으로, 쉴드 선을 제1 그라운드 단자에 접속할 수 있고, 멀티플렉서를 소형화할 수 있다.
또한, 상기 제1 필터 장치와 상기 인덕터 사이에는 상기 제1 필터 장치 및 상기 인덕터와 다른 타(他) 전자 부품이 실장되지 않고, 상기 제1 필터 장치 및 상기 인덕터는 서로 이웃해도 된다.
이와 같은 구조에 의해, 인덕터와 제1 필터 장치를 가까이 해서 배치한 경우여도 인덕터와 탄성파 공진자의 전자계 결합을 억제할 수 있다. 이로써, 제2 필터 장치의 통과 대역에서의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 인덕터는 상기 제1 단자에 접속되는 파워앰프와, 상기 제1 필터 장치 사이에 접속되어도 된다.
이와 같이, 인덕터에 파워앰프가 접속되고, 인덕터에 큰 전류가 흐르는 경우여도 인덕터와 탄성파 공진자의 전자계 결합을 억제할 수 있다. 이로써, 제2 필터 장치의 통과 대역에서의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 인덕터는 칩 인덕터 또는 권선 인덕터여도 된다.
인덕터가, 예를 들면 인덕턴스 값이 큰 칩 인덕터 또는 권선 인덕터여도 인덕터와 탄성파 공진자의 전자계 결합을 억제할 수 있다. 이로써, 제2 필터 장치의 통과 대역에서의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 필터 장치 및 상기 인덕터 각각은 평면에서 봤을 경우에 장방형상(長方形狀)이며, 상기 인덕터는 상기 인덕터의 긴 쪽 변이 상기 제1 필터 장치의 긴 쪽 변 또는 짧은 쪽 변에 평행하도록 배치되어도 된다.
이 배치에 따르면, 멀티플렉서를 소형화할 수 있다.
또한, 상기 제1 필터 장치는 송신용 필터이며, 상기 제2 필터 장치는 수신용 필터여도 된다.
이에 따르면, 상기 멀티플렉서를 듀플렉서로서 사용할 수 있다.
본 발명은 멀티플렉서에서의 필터 장치 사이의 아이솔레이션을 향상시킴과 함께, 멀티플렉서를 소형화할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 멀티플렉서를 포함하는 프론트 엔드 회로를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 3은 실시형태에 따른 멀티플렉서의 사시도이다.
도 4a는 실시형태에 따른 멀티플렉서를 도 3의 IVA-IVA선으로 절단한 경우의 단면도이다.
도 4b는 실시형태에 따른 멀티플렉서를 도 4a의 IVB-IVB선으로 절단한 경우의 단면도이다.
도 5a는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 평면도이다.
도 5b는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 다층기판의 최상층을 나타내는 평면도이다.
도 5c는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 다층기판의 중간층을 나타내는 평면도이다.
도 5d는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 다층기판의 최하층을 나타내는 평면도이다.
도 6은 실시형태에 따른 멀티플렉서의 제1 필터 장치의 전극 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 7은 비교예 1에 따른 제1 필터 장치의 전극 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 8은 비교예 2에 따른 제1 필터 장치의 전극 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 Rx대에서의 아이솔레이션 특성을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 3은 실시형태에 따른 멀티플렉서의 사시도이다.
도 4a는 실시형태에 따른 멀티플렉서를 도 3의 IVA-IVA선으로 절단한 경우의 단면도이다.
도 4b는 실시형태에 따른 멀티플렉서를 도 4a의 IVB-IVB선으로 절단한 경우의 단면도이다.
도 5a는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 평면도이다.
도 5b는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 다층기판의 최상층을 나타내는 평면도이다.
도 5c는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 다층기판의 중간층을 나타내는 평면도이다.
도 5d는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 다층기판의 최하층을 나타내는 평면도이다.
도 6은 실시형태에 따른 멀티플렉서의 제1 필터 장치의 전극 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 7은 비교예 1에 따른 제1 필터 장치의 전극 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 8은 비교예 2에 따른 제1 필터 장치의 전극 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 Rx대에서의 아이솔레이션 특성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 실시형태 및 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 한편, 이하에서 설명하는 실시형태는 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시형태에서 나타내지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지가 아니다. 이하의 실시형태에서의 구성 요소 중 독립 청구항에 기재되지 않은 구성 요소에 대해서는 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또한, 도면에 나타내지는 구성 요소의 크기 또는 크기의 비는 반드시 엄밀하지 않다.
(실시형태)
[1. 멀티플렉서의 회로 구성]
본 실시형태에 따른 멀티플렉서는 휴대전화 등의 통신기기에 이용된다. 본 실시형태에서는 멀티플렉서로서, Band25(송신 통과 대역: 1850~1915㎒, 수신 통과 대역: 1930~1995㎒)의 듀플렉서를 예로 들어 설명한다. 도 1은 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)를 포함하는 프론트 엔드 회로(5)를 나타내는 도면이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 멀티플렉서(1)는 제1 필터 장치(10)와 인덕터(L1)와 제2 필터 장치(20)와 인덕터(L2)를 포함한다. 또한, 멀티플렉서(1)는 공통 단자(63)와 제1 단자(61)와 제2 단자(62)를 포함한다. 공통 단자(63)에는 안테나 소자(9)가 접속된다.
제1 필터 장치(10) 및 인덕터(L1)는 공통 단자(63)와 제1 단자(61)를 잇는 제1 경로(C1) 상에 직렬로 접속된다. 인덕터(L1)는 제1 필터 장치(10)와 제1 단자(61) 사이에 접속된다. 인덕터(L1)는 제1 필터 장치(10)와 파워앰프(6)의 임피던스를 정합하는 소자이다.
제2 필터 장치(20) 및 인덕터(L2)는 공통 단자(63)와 제2 단자(62)를 잇는 제2 경로(C2) 상에 직렬로 접속된다. 인덕터(L2)는 공통 단자(63)와 제2 필터 장치(20) 사이에 접속된다. 인덕터(L2)는 안테나 소자(9)와 제2 필터 장치(20)의 임피던스를 정합하는 소자이다. 제1 경로(C1) 및 제2 경로(C2)는 노드(n1)로 공통 접속된다.
프론트 엔드 회로(5)는 상기 멀티플렉서(1)와 파워앰프(6)와 로우 노이즈 앰프(7)를 포함한다. 파워앰프(6)의 입력 측에는 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)(8)가 접속되고, 출력 측에는 멀티플렉서(1)의 제1 단자(61)가 접속된다. 로우 노이즈 앰프(7)의 입력 측에는 멀티플렉서(1)의 제2 단자(62)가 접속되고, 출력 측에는 RFIC(8)가 접속된다.
도 2는 멀티플렉서(1)의 회로 구성도이다. 전술한 바와 같이 멀티플렉서(1)는 제1 필터 장치(10)와 인덕터(L1)와 제2 필터 장치(20)와 인덕터(L2)를 포함한다.
제1 필터 장치(10)는 래더형 송신용 필터이며, 제1 단자(61)로부터 입력된 고주파 신호를 필터링하여 공통 단자(63)에 출력한다. 제1 필터 장치(10)는 직렬 공진자(S1, S2, S3, S4, S5), 및 병렬 공진자(P1, P2, P3, P4)를 포함하는 탄성파 공진자를 가진다.
직렬 공진자(S1~S5) 각각은 제1 단자(61)와 노드(n1) 사이의 제1 경로(C1)에 직렬 접속된다. 직렬 공진자(S1)는 제1 단자 측 단자(13)를 개재하여 인덕터(L1)에 직렬 접속된다. 복수개의 탄성파 공진자 중 직렬 공진자(S1)는 제1 경로(C1) 상에서 제1 단자(61)에 가장 가깝다. 직렬 공진자(S1)는 본 발명에서의 제1 직렬 공진자에 상당한다.
병렬 공진자(P1~P4) 각각은 제1 경로(C1) 상의 노드(n2, n3, n4, n5)와 그라운드를 잇는 경로 상에 마련된다. 구체적으로는, 병렬 공진자(P1)의 일단(一端)은 직렬 공진자(S1, S2) 사이의 노드(n2)에 접속되고, 타단(他端)은 제1 그라운드 단자(11)에 접속된다. 병렬 공진자(P1~P4) 중 병렬 공진자(P1)가 접속되는 노드(n2)는 제1 경로(C1) 상에서 제1 단자(61)에 가장 가깝고, 공통 단자(63)에서 가장 멀다. 이 때, 병렬 공진자(P1)는 병렬 공진자(P1~P4) 중 제1 단자(61)에 가장 가까운 병렬 공진자이며, 본 발명에서의 제1 병렬 공진자에 상당한다.
병렬 공진자(P2)의 일단은 직렬 공진자(S2, S3) 사이의 노드(n3)에 접속되고, 타단은 제2 그라운드 단자(12)에 접속된다. 병렬 공진자(P3)의 일단은 직렬 공진자(S3, S4) 사이의 노드(n4)에 접속되고, 타단은 제2 그라운드 단자(12)에 접속된다. 병렬 공진자(P4)의 일단은 직렬 공진자(S4, S5) 사이의 노드(n5)에 접속되고, 타단은 제2 그라운드 단자(12)에 접속된다. 병렬 공진자(P2~P4)는 본 발명에서의 제2 병렬 공진자에 상당한다.
또한, 제1 필터 장치(10)는 제1 단자 측 단자(앰프 측 단자)(13)와 공통 단자 측 단자(안테나 측 단자)(14)와 전술한 제1 그라운드 단자(11) 및 제2 그라운드 단자(12)를 포함한다. 제1 단자 측 단자(13)는 인덕터(L1)를 개재하여 제1 단자(61)에 접속된다. 공통 단자 측 단자(14)는 노드(n1)를 개재하여 공통 단자(63)에 접속된다. 제1 그라운드 단자(11)는 제1 필터 장치(10)의 통과 대역폭을 넓히기 위한 인덕터(L3)를 개재하여 그라운드에 접속된다. 제2 그라운드 단자(12)는 제1 필터 장치(10)의 통과 대역의 고주파수 측을 고감쇠화하기 위한 인덕터(L4)를 개재하여 그라운드에 접속된다. 제2 그라운드 단자(12)는 병렬 공진자(P2~P4)의 각 타단이 접속되는 공통의 단자이다.
제1 그라운드 단자(11)는 제1 필터 장치(10) 내에서 제2 그라운드 단자(12)에 접속되지 않는다. 즉, 제1 그라운드 단자(11) 및 제2 그라운드 단자(12)는 제1 필터 장치(10)에서 각각 독립된 단자이다. 한편, 제1 그라운드 단자(11) 및 제2 그라운드 단자(12)는 후술할 다층기판(60)의 최하층을 따라 마련된 그라운드 단자(64)에 접속된다.
또한, 제1 경로(C1) 상에서 제1 그라운드 단자(11)가 접속되는 노드(n2)는 제2 그라운드 단자(12)가 접속되는 노드(n3~n5)보다도 제1 단자(61) 측에 위치한다. 즉, 제1 경로(C1) 상에서 제2 그라운드 단자(12)가 접속되는 노드(n3~n5)는 제1 그라운드 단자(11)가 접속되는 노드(n2)보다도 공통 단자(63) 측에 위치한다.
본 실시형태에서는 제1 그라운드 단자(11)에 쉴드 선(16)이 접속된다. 쉴드 선(16)은 인덕터(L1)와 탄성파 공진자(직렬 공진자(S1~S5) 및 병렬 공진자(P1~P4))의 전자계 결합을 억제하기 위한 배선이다. 이 쉴드 선(16)에 대해서는 후술한다.
제2 필터 장치(20)는 래더(ladder)형 수신용 필터이며, 공통 단자(63)로부터 입력된 고주파 신호를 필터링하여, 제2 단자(62)에 출력한다. 제2 필터 장치(20)는 직렬 공진자(S6, S7, S8), 및 병렬 공진자(P5, P6, P7, P8)를 포함하는 탄성파 공진자를 가진다. 한편, 제2 필터 장치(20)는 종결합 공진자형 탄성파 필터여도 되고, LC 필터여도 된다.
[2. 멀티플렉서의 실장 구조]
다음으로, 멀티플렉서(1)의 실장 구조에 대해 설명한다. 도 3은 멀티플렉서(1)의 사시도이다. 도 4a는 멀티플렉서(1)를 도 3의 IVA-IVA선으로 절단한 경우의 단면도이다. 도 4b는 멀티플렉서(1)를 도 4a의 IVB-IVB선으로 절단한 경우의 단면도이다. 도 5a는 멀티플렉서(1)의 평면도이다.
도 3 및 도 5a에 나타내는 바와 같이, 멀티플렉서(1)는 다층기판(60)과 제1 필터 장치(10)와 제2 필터 장치(20)와 인덕터(L1 및 L2)를 포함한다. 제1 필터 장치(10), 제2 필터 장치(20), 인덕터(L1, L2)는 다층기판(60)의 한쪽의 주면(60a)에 실장된다. 또한, 멀티플렉서(1)는 다층기판(60)에 형성된 인덕터(L3 및 L4)를 포함한다(도시 생략).
도 5a에 나타내는 바와 같이, 제1 필터 장치(10) 및 인덕터(L1)는 다층기판(60)의 한쪽의 주면(60a) 상에서 서로 이웃한다. 즉, 제1 필터 장치(10)와 인덕터(L1) 사이에는 제1 필터 장치(10) 및 인덕터(L1)와 다른 타 전자 부품이 실장되지 않는다.
제1 필터 장치(10) 및 인덕터(L1) 각각은 평면에서 봤을 경우에 장방형상이고, 제1 필터 장치(10)는 긴 쪽 변(10a)과 짧은 쪽 변(10b)을 가지며, 인덕터(L1)는 긴 쪽 변(L1a)과 짧은 쪽 변(L1b)을 가진다. 인덕터(L1)는 인덕터(L1)의 긴 쪽 변(L1a)이 제1 필터 장치(10)의 짧은 쪽 변(10b)에 평행하도록 배치된다.
제1 필터 장치(10)는 직방체상을 한 탄성파 디바이스이다. 도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 제1 필터 장치(10)는 압전성을 가지는 기판(19)을 가진다. 기판(19)의 한쪽의 주면(19a)에는 직렬 공진자(S1~S5) 및 병렬 공진자(P1~P4)가 형성된다. 또한, 기판(19)의 한쪽의 주면(19a)에는 제1 그라운드 단자(11), 제1 단자 측 단자(13) 및 쉴드 선(16)이 형성된다. 또한, 도 4a 및 도 4b에는 나타나지 않았지만, 주면(19a)에는 제2 그라운드 단자(12), 공통 단자 측 단자(14)가 형성된다. 제1 필터 장치(10)는 솔더(solder) 등의 접합재(70)를 개재하여 최상층(66)의 랜드에 접속된다. 기판(19)의 한쪽의 주면(19a) 및 다층기판(60)의 한쪽의 주면(60a)은 공간을 사이에 두고 서로 마주 본다.
인덕터(L1, L2) 각각은 예를 들면, 복수개의 코일 패턴이 비아 접속됨으로써 형성된 적층 칩 인덕터이다. 한편, 인덕터(L1, L2)는 와이어가 돌려 감겨짐으로써 형성된 권선 인덕터여도 된다. 예를 들면, 인덕터(L1)의 인덕턴스 값은 3.5nH이다. 인덕터(L1)의 인덕턴스 값은 인덕터(L3, L4)의 인덕턴스 값보다도 크다.
인덕터(L1, L2) 각각은 솔더 등을 사용하여 다층기판(60)의 주면(60a)의 랜드에 접속된다. 각 인덕터(L1, L2)는 코일 축이 다층기판(60)의 주면(60a)에 수직이 되도록 배치된다.
다층기판(60)은 복수개의 세라믹 기재로 이루어지는 적층체 또는 복수개의 수지 함유 기재로 이루어지는 적층체이다. 다층기판(60)은 도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 최상층(66), 중간층(67), 최하층(68)이라는 3층의 세라믹 기재를 포함한다. 한편, 다층기판(60)은 3층에 한정되지 않고, 4층 이상의 기재로 구성되어도 된다.
도 5b는 다층기판(60)의 최상층(66)을 나타내는 평면도이다. 도 5c는 다층기판(60)의 중간층(67)을 나타내는 평면도이다. 도 5d는 다층기판(60)의 최하층(68)을 나타내는 평면도이다.
최상층(66), 중간층(67) 및 최하층(68) 각각에는 Cu 또는 Ag 등의 도전 재료를 포함하는 복수개의 패턴 도체(pc) 및 복수개의 비아 도체(vc)가 형성된다.
도 5b에 나타내는 바와 같이, 최상층(66)에는 인덕터(L3)가 형성된다. 예를 들면 인덕터(L3)는 3/4턴(turn)의 코일 형상의 패턴 도체(pc)이다. 또한, 최상층(66)에는 제1 필터 장치(10), 제2 필터 장치(20), 인덕터(L1, L2)를 실장하기 위한 랜드, 및 제1 필터 장치(10)와 인덕터(L1)를 접속하기 위한 배선이 형성된다. 도 5c에 나타내는 바와 같이, 중간층(67)에는 인덕터(L4)가 형성된다. 인덕터(L4)는 3/4턴의 코일 형상의 패턴 도체(pc)이다. 최하층(68)의 바닥면(이면)에는 제1 단자(61), 제2 단자(62), 공통 단자(63) 및 그라운드 단자(64)가 마련된다(도 5d 참조).
[3. 제1 필터 장치의 구조]
다음으로, 제1 필터 장치(10)의 구조에 대해 설명한다. 도 6은 제1 필터 장치(10)의 전극 레이아웃을 나타내는 도면으로서, 구체적으로는 도 5a에 나타내는 멀티플렉서(1)의 VI 부분의 투시도이다.
도 6에는 제1 필터 장치(10)의, 직렬 공진자(S1~S5), 병렬 공진자(P1~P4), 제1 그라운드 단자(11), 제2 그라운드 단자(12), 제1 단자 측 단자(13) 및 공통 단자 측 단자(14)가 나타나 있다. 제1 그라운드 단자(11), 제2 그라운드 단자(12), 제1 단자 측 단자(13) 및 공통 단자 측 단자(14)는 평면에서 보아, 제1 필터 장치(10)의 바깥둘레 영역에 배치된다. 직렬 공진자(S1~S5) 및 병렬 공진자(P1~P4)는 평면에서 보아, 바깥둘레 영역의 내측에 배치된다.
제1 단자 측 단자(13) 및 제1 그라운드 단자(11)는 인덕터(L1)로부터 가까운 위치에 배치되고, 공통 단자 측 단자(14)는 인덕터(L1)로부터 먼 위치에 배치된다. 제2 그라운드 단자(12)는 제1 그라운드 단자(11)보다도 공통 단자 측 단자(14)에 가까운 위치에 배치된다.
직렬 공진자(S1~S5) 및 병렬 공진자(P1~P4) 각각은 서로 대향하는 한 쌍의 빗살형 전극으로 이루어지는 IDT(Interdigital Transducer) 전극에 의해 형성된다. IDT 전극은 기판(19)의 주면(19a) 측에 마련된다. 한편, 기판(19)과 IDT 전극 사이에 실리콘 산화막 등이 형성되어도 된다.
각 빗살형 전극은 탄성파의 전파 방향(D1)과 직교하는 방향(D2)을 따라 연장되는 복수개의 전극지(電極指)와, 복수개의 전극지의 각 단부(端部)를 접속하는 버스바(busbar) 전극으로 구성된다. IDT 전극은 한 쌍의 빗살형 전극의 전극지가 서로 맞물리도록 배치된다. 이하, 도 6에서, 각 공진자의 전극지로부터 보아, 방향(D2)의 마이너스 측에 위치하는 버스바 전극을 한쪽의 버스바라고 부르고, 방향(D2)의 플러스 측에 위치하는 버스바 전극을 다른 쪽의 버스바라고 부른다.
직렬 공진자(S1)의 한쪽의 버스바는 제1 단자 측 단자(13)에 접속되고, 직렬 공진자(S1)의 다른 쪽의 버스바는 직렬 공진자(S2)의 한쪽의 버스바에 접속된다. 직렬 공진자(S2)의 한쪽의 버스바는 병렬 공진자(P1)에 접속되고, 직렬 공진자(S2)의 다른 쪽의 버스바는 직렬 공진자(S3)의 한쪽의 버스바에 접속된다. 병렬 공진자(P1)의 한쪽의 버스바는 제1 그라운드 단자(11)에 접속된다. 제1 그라운드 단자(11)에는 쉴드 선(16)이 접속된다.
쉴드 선(16)은 제1 필터 장치(10)를 평면에서 봤을 경우에, 인덕터(L1)와 직렬 공진자(S1) 사이에 배치된다. 또한, 쉴드 선(16)은 제1 필터 장치(10)를 평면에서 봤을 경우에 인덕터(L1)와 각 탄성파 공진자를 잇는 직선에 대하여 교차하도록 배치된다. 구체적으로는, 쉴드 선(16)은 전파 방향(D1)을 따라 형성된다. 쉴드 선(16)은 1개에 한정되지 않고, 복수개여도 된다.
직렬 공진자(S3)의 한쪽의 버스바는 병렬 공진자(P2)에 접속되고, 직렬 공진자(S3)의 다른 쪽의 버스바는 직렬 공진자(S4)의 한쪽의 버스바에 접속된다. 직렬 공진자(S4)의 한쪽의 버스바는 병렬 공진자(P3)에 접속되고, 직렬 공진자(S4)의 다른 쪽의 버스바는 직렬 공진자(S5)의 한쪽의 버스바에 접속된다. 직렬 공진자(S5)의 한쪽의 버스바는 병렬 공진자(P4)에 접속되고, 직렬 공진자(S5)의 다른 쪽의 버스바는 공통 단자 측 단자(14)에 접속된다. 병렬 공진자(P2)의 한쪽의 버스바, 병렬 공진자(P3)의 한쪽의 버스바, 및 병렬 공진자(P4)의 한쪽의 버스바는 제2 그라운드 단자(12)에 접속된다.
본 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)에서는 제1 필터 장치(10)를 평면에서 봤을 경우에, 쉴드 선(16)이 인덕터(L1)와 탄성파 공진자(직렬 공진자(S1~S5) 및 병렬 공진자(P1~P4) 중 어느 하나의 공진자) 사이에 배치된다. 이 구조에 따르면, 인덕터(L1)와 탄성파 공진자의 전자계 결합을 억제할 수 있고, 제1 필터 장치(10)의 통과 대역 밖에 발생하는 불요파를 억제할 수 있다. 이로써, 상기 불요파가 제2 필터 장치(20)에 전달되는 것을 억제할 수 있으므로, 제2 필터 장치(20)의 통과 대역에서의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다.
또한, 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 인덕터(L1)에 파워앰프(6)가 접속되는 구성에서는 인덕터(L1)에 큰 전류가 흐르는데, 그 경우여도 쉴드 선(16)을 인덕터(L1)와 탄성파 공진자 사이에 마련함으로써, 전자계 결합을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서의 쉴드 선(16)은 제1 필터 장치(10)를 평면에서 봤을 경우에 인덕터(L1)와 탄성파 공진자 사이에 마련된다. 그 때문에 예를 들면, 탄성파 공진자의 전체 둘레를 둘러싸도록 쉴드가 마련된 경우에 비해, 본 실시형태에서는 제1 필터 장치(10) 및 멀티플렉서(1)를 소형화할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서의 쉴드 선(16)은 병렬 공진자(P1)에 접속된 제1 그라운드 단자(11)에 접속된다. 그 때문에, 쉴드 선(16)을 위한 그라운드 전극을 별도로 마련할 필요가 없고, 제1 필터 장치(10) 및 멀티플렉서(1)를 소형화할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 쉴드 선(16)은 제1 그라운드 단자(11)에 접속되고, 제1 그라운드 단자(11)는 제2 그라운드 단자(12)에 접속되지 않는다. 예를 들면, 제1 그라운드 단자(11)와 제2 그라운드 단자(12)가 접속된 경우, 쉴드 선(16)에 발생한 누설 전류가 제1 그라운드 단자(11), 제2 그라운드 단자(12) 및 병렬 공진자(P2~P4)를 타고 공통 단자(63) 측으로 들어온다는 문제가 일어나기 쉽다. 그에 반해, 본 실시형태에서는 제1 그라운드 단자(11)와 제2 그라운드 단자(12)가 접속되지 않으므로, 누설 전류의 전달 경로가 길어지고, 누설 전류가 공통 단자(63) 측으로 들어오기 어렵다. 이로써, 제2 필터 장치(20)의 통과 대역에서의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다.
[4. 평가 결과 등]
이하, 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)의 평가 결과(시뮬레이션 결과)를 비교예 1 및 2와 비교하면서 설명한다.
도 7은 비교예 1에 따른 제1 필터 장치(110)의 전극 레이아웃을 나타내는 도면이다. 비교예 1의 제1 필터 장치(110)는 쉴드 선(16)을 가지지 않는다.
도 8은 비교예 2에 따른 제1 필터 장치(210)의 전극 레이아웃을 나타내는 도면이다. 비교예 2의 제1 필터 장치(210)은 쉴드 선(216)을 가지지만, 그 쉴드 선(216)이 제2 그라운드 단자(12)에 접속된다.
도 9는 멀티플렉서(1)의 Rx대에서의 아이솔레이션 특성을 나타내는 도면이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 필터 장치(20)의 주파수 통과 대역(1930㎒~1995㎒)에서의 아이솔레이션 값은 실시형태가 55.6㏈, 비교예 1이 53.3㏈, 비교예 2가 53.5㏈이다. 실시형태는 비교예 1, 2에 비해 아이솔레이션이 좋다.
본 실시형태와 같이, 인덕터(L1)와 탄성파 공진자 사이에 쉴드 선(16)을 마련함으로써 제2 필터 장치(20)의 통과 대역에서의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태와 같이, 쉴드 선(16)에 접속된 제1 그라운드 단자(11)와 제2 그라운드 단자(12)를 각각 독립시킴으로써 제2 필터 장치(20)의 통과 대역에서의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다.
(기타 형태 등)
이상, 본 발명의 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)에 대해 설명했는데, 본 발명은 상기 실시형태에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실시형태에 다음과 같은 변형을 가한 양태도 본 발명에 포함될 수 있다.
예를 들면, 실시형태에서는 멀티플렉서의 예로서 듀플렉서를 들었는데, 그에 한정되지 않고, 송신용 필터를 복수개 공통 접속한 멀티플렉서여도 되고, 수신용 필터를 복수개 공통 접속한 멀티플렉서여도 된다.
실시형태의 제1 필터 장치(10)에서는 기판(19)의 한쪽의 주면(19a)에 탄성파 공진자가 형성된 예를 나타냈는데, 그에 한정되지 않고, 제1 필터 장치(10)는 WLP(Wafer Level Package) 타입의 탄성파 디바이스여도 된다.
실시형태에서는 인덕터(L1)의 긴 쪽 변(L1a)이 제1 필터 장치(10)의 짧은 쪽 변(10b)과 평행하도록 인덕터(L1)가 배치되었는데, 그에 한정되지 않는다. 예를 들면, 인덕터(L1)의 긴 쪽 변(L1a)이 제1 필터 장치(210)의 긴 쪽 변(210a)과 평행하도록 인덕터(L1)가 배치되어도 된다. 그 경우, 쉴드 선(16)은 제1 그라운드 단자(11)로부터 인출되고, 인덕터(L1)와 탄성파 공진자(직렬 공진자(S1, S2), 병렬 공진자(P1)) 사이에 배치되면 된다.
실시형태의 멀티플렉서(1)에서는 인덕터(L2)의 주변에 쉴드 선이 형성되지 않은 예를 나타냈는데, 그에 한정되지 않는다. 예를 들면 인덕터(L2)와 제1 필터 장치(10)의 탄성파 공진자 사이에 쉴드 선이 마련되어도 된다. 단, 멀티플렉서(1)가 듀플렉서인 경우, 인덕터(L2)에는 저전력인 고주파 신호가 입력되므로, 전자계 결합에 의한 영향은 적고, 반드시 인덕터(L2)와 상기 탄성파 공진자 사이에 쉴드 선을 마련할 필요는 없다.
본 발명은 멀티밴드화 및 멀티모드화된 주파수 규격에 적용할 수 있는 멀티플렉서로서, 휴대전화 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.
1: 멀티플렉서
5: 프론트 엔드 회로
6: 파워앰프
7: 로우 노이즈 앰프
8: RFIC
9: 안테나 소자
10: 제1 필터 장치
10a: 긴 쪽 변
10b: 짧은 쪽 변
11: 제1 그라운드 단자
12: 제2 그라운드 단자
13: 제1 단자 측 단자(앰프 측 단자)
14: 공통 단자 측 단자(안테나 측 단자)
16: 쉴드 선
19: 기판
19a: 한쪽의 주면
20: 제2 필터 장치
60: 다층기판
60a: 한쪽의 주면
61: 제1 단자
62: 제2 단자
63: 공통 단자
64: 그라운드 단자
66: 최상층
67: 중간층
68: 최하층
70: 접합재
C1: 제1 경로
C2: 제2 경로
D1: 전파 방향
D2: 방향
L1, L2, L3, L4: 인덕터
L1a: 긴 쪽 변
L1b: 짧은 쪽 변
n1, n2, n3, n4, n5: 노드
P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8: 병렬 공진자
S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8: 직렬 공진자
vc: 비아 도체
pc: 패턴 도체
5: 프론트 엔드 회로
6: 파워앰프
7: 로우 노이즈 앰프
8: RFIC
9: 안테나 소자
10: 제1 필터 장치
10a: 긴 쪽 변
10b: 짧은 쪽 변
11: 제1 그라운드 단자
12: 제2 그라운드 단자
13: 제1 단자 측 단자(앰프 측 단자)
14: 공통 단자 측 단자(안테나 측 단자)
16: 쉴드 선
19: 기판
19a: 한쪽의 주면
20: 제2 필터 장치
60: 다층기판
60a: 한쪽의 주면
61: 제1 단자
62: 제2 단자
63: 공통 단자
64: 그라운드 단자
66: 최상층
67: 중간층
68: 최하층
70: 접합재
C1: 제1 경로
C2: 제2 경로
D1: 전파 방향
D2: 방향
L1, L2, L3, L4: 인덕터
L1a: 긴 쪽 변
L1b: 짧은 쪽 변
n1, n2, n3, n4, n5: 노드
P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8: 병렬 공진자
S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8: 직렬 공진자
vc: 비아 도체
pc: 패턴 도체
Claims (10)
- 공통 단자, 제1 단자 및 제2 단자와,
상기 공통 단자와 상기 제1 단자를 잇는 제1 경로 상에 마련된 1개 이상의 직렬 공진자, 및 상기 제1 경로 상의 노드와 그라운드를 잇는 경로 상에 마련된 2개 이상의 병렬 공진자를 포함하는 복수개의 탄성파 공진자를 가지는 제1 필터 장치와,
상기 제1 경로 상에, 상기 복수개의 탄성파 공진자 중 상기 제1 단자에 가장 가까운 탄성파 공진자와 상기 제1 단자 사이에 마련된 인덕터와,
상기 공통 단자와 상기 제2 단자를 잇는 제2 경로 상에 마련된 제2 필터 장치와,
상기 제1 필터 장치, 상기 인덕터, 및 상기 제2 필터 장치가 실장되는 한쪽의 주면을 가진 다층기판을 포함하는 멀티플렉서로서,
상기 제1 필터 장치는,
상기 제1 경로 상에, 상기 2개 이상의 병렬 공진자 중 상기 제1 단자에 가장 가까운 제1 병렬 공진자가 접속되는 제1 그라운드 단자와,
상기 2개 이상의 병렬 공진자 중 상기 제1 병렬 공진자와 다른 제2 병렬 공진자가 접속되는 제2 그라운드 단자와,
상기 제1 필터 장치를 상기 다층기판의 상기 한쪽의 주면에 수직인 방향으로 봤을 경우에 상기 인덕터와 상기 복수개의 탄성파 공진자 사이에 배치되는 쉴드 선을 더 포함하며,
상기 제1 필터 장치에서, 상기 쉴드 선은 상기 제1 그라운드 단자에 접속되고, 상기 제1 그라운드 단자는 상기 제2 그라운드 단자에 접속되지 않는 멀티플렉서. - 제1항에 있어서,
상기 제1 단자에 가장 가까운 탄성파 공진자는 상기 1개 이상의 직렬 공진자 중 상기 제1 단자에 가장 가까운 제1 직렬 공진자이며,
상기 쉴드 선은 상기 제1 필터 장치를 상기 다층기판의 상기 한쪽의 주면에 수직인 방향으로 봤을 경우에 상기 인덕터와 상기 제1 직렬 공진자 사이에 배치되는 멀티플렉서. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 쉴드 선은 상기 제1 필터 장치를 상기 다층기판의 상기 한쪽의 주면에 수직인 방향으로 봤을 경우에 상기 인덕터와 상기 복수개의 탄성파 공진자를 잇는 직선에 대하여 교차하도록 배치되는 멀티플렉서. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공통 단자, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자는 상기 다층기판에 마련되는 멀티플렉서. - 제4항에 있어서,
상기 제1 필터 장치는 압전성을 가지는 기판을 가지며,
상기 쉴드 선 및 상기 제1 그라운드 단자는 상기 기판의 한쪽의 주면에 형성되는 멀티플렉서. - 제4항에 있어서,
상기 제1 필터 장치와 상기 인덕터 사이에는 상기 제1 필터 장치 및 상기 인덕터와 다른 타(他) 전자 부품이 실장되지 않고, 상기 제1 필터 장치 및 상기 인덕터는 서로 이웃하는 멀티플렉서. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 인덕터는 상기 제1 단자에 접속되는 파워앰프와 상기 제1 필터 장치 사이에 접속되는 멀티플렉서. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 인덕터는 칩 인덕터 또는 권선 인덕터인 멀티플렉서. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 필터 장치 및 상기 인덕터 각각은 상기 다층기판의 상기 한쪽의 주면에 수직인 방향으로 봤을 경우에 장방형상(長方形狀)이며,
상기 인덕터는 상기 인덕터의 긴 쪽 변이 상기 제1 필터 장치의 긴 쪽 변 또는 짧은 쪽 변에 평행하도록 배치되는 멀티플렉서. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 필터 장치는 송신용 필터이며, 상기 제2 필터 장치는 수신용 필터인 멀티플렉서.
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