KR20050112689A

KR20050112689A - 표면 탄성파 필터

Info

Publication number: KR20050112689A
Application number: KR1020040037869A
Authority: KR
Inventors: 김대열; 김명기
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2005-12-01

Abstract

본 발명은 반사파에 의하여 야기되는 간섭 효과를 감소시킬 수 있는 SAW 필터에 관한 것이다.

본 발명에 따른 표면 탄성파 필터는, 빗살 모양의 상부 전극과 하부 전극이 서로 대향하여 맞물려 배열되고, 상기 상부 전극과 하부 전극에 각각 연결된 입력 단자와 출력 단자를 통하여 전기적 신호가 인가되는 인터디지털 트랜스듀서(IDT); 및 상기 인터디지털 트랜스듀서(IDT)의 하부에 배열되고, 상기 인터디지털 트랜스듀서(IDT)에 인가되는 전기신호를 이용하여 압전효과에 의하여 소정 주파수의 표면탄성파를 발생시키며, 그 경계면이 상기 표면탄성파의 진행방향과 소정의 각도로 기울어짐으로써 상기 표면탄성파의 진행방향을 변형시킴으로써 반사파에 의한 간섭을 제거하는 압전 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

표면 탄성파 필터{SURFACE ACOUSTIC WAVE FILTER}

본 발명은 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave, 'SAW') 필터에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 상에 형성되는 SAW 필터에서 발생되는 표면 탄성파(SAW)에 대하여 반사파에 의하여 야기되는 간섭 효과를 감소시킬 수 있는 SAW 필터에 관한 것이다.

일반적으로, SAW 필터란 압전 기판 기판 위에 IDT(InterDigital Transducer) 금속 전극을 형성함으로써, 압전 효과에 의하여 전기적 신호를 압전 기판의 표면을 따라서 전파되는 표면탄성파로 변환하고, 이와 같이 전파되는 표면 탄성파를 출력측 변환기에서 전기적 신호로 검출하는 소자를 말한다.

이러한 SAW 필터는 소형으로서 가볍고 얇게 제작될 수 있으며, 무조정 단일 패턴의 특성을 갖는다. 따라서 SAW 필터는 안정성과 신뢰도가 높고, 고주파 환경 필터로서 적합하며, TV, 이동통신,위성통신, 군용 장비 등의 다양한 분야에 응용되고 있다. 또한 SAW 필터는 반도체 공정을 이용하여 대량 생산이 가능하며, 현재 보다 생산 성과를 높이고 제조 원가를 절감하기 위하여 제조사들 간의 경쟁이 치열하게 진행되고 있다.

도 1은 종래의 SAW 필터의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 SAW 필터(10)는 사각형의 압전 기판(21) 위에 인터디지털 트랜스듀서(InterDigital Transducer, 'IDT')(30)가 배열되는 구조를 갖는다.

이러한 압전 기판(21)은 약 3∼4 인치의 웨이퍼(20)에 사각형의 작은 칩을 다수 형성함으로써 제작될 수 있다. 그리고 상기 압전 기판(21) 상에는 IDT(30)가 형성된다.

상기 IDT(30)는 입력 단자(31)와 출력 단자(32)를 갖는다. 그리고 상기 입력 단자에 연결된 빗살 모양의 입력 전극(33)이 연결되며, 상기 출력 단자(32)에는 역시 빗살 모양의 출력 전극(34)이 연결된다. 상기 빗살 모양의 입력 전극(33) 및 출력 전극(34)은 서로 대향하며 맞물리는 구조로 형성된다.

종래의 SAW 필터(10)는 상기 입출력 단자(31, 32) 상에 전압이 인가되면, 압전 효과에 의하여 상기 입출력 전극(33, 34)은, 상기 압전 기판(21)의 표면을 따라서 전파되는 표면탄성파를 생성한다. 즉, 상기 SAW 필터(10)에 인가된 전기적 신호는 상기 입출력 전극(33, 34)에 전계를 형성시키고, 이러한 전계는 상기 압전 기판(21)과의 압전 효과에 의하여 기계적 신호인 표면탄성파를 발생시키는 것이다.

이와 같이 발생한 표면탄성파를 별도로 구성되는 출력측 IDT(도시되지 않음)에서 다시 전기적 신호로 검출함으로써, 원하는 대역의 신호를 여과할 수 있게 된다.

종래의 SAW 필터(10)에는 기본적으로 1 이상의 전극 패턴(33, 34)이 구성되며, 많게는 10개 정도의 패턴이 하나의 SAW 필터(10) 상에 구성된다. 여기서 상기 전극 패턴(33, 34)은 도시된 바와 같이 직사각형으로 형성되며, 따라서 상기 압전 기판(21)도 역시 사각형으로 형성되고 있다.

그러나, 종래의 SAW 필터(10)를 이용하는 경우에 생성된 표면탄성파(W1)가 상기 압전 기판(21)을 따라 전파된 후, 상기 압전 기판(21)의 경계에 도달하게 되면 경계에서 반사되는 반사파(W2)가 발생된다. 이때 상기 압전 기판(21)의 경계는 상기 전파되는 표면 탄성파와 수직 방향으로 배열되기 때문에, 상기 반사파(W2)는 상기 입사되는 표면탄성파(W1)와 간섭을 일으킴으로써 상기 SAW 필터(10)의 여과특성을 감소시키는 문제가 있다.

이와 같은 종래 SAW 필터(10)에서의 반사파(W2)에 의해서 야기되는 문제를 해결하기 위하여, 상기 압전 기판(21) 상에 압소바(absorber)를 형성함으로써 반사파(W2)를 흡수할 수 있다. 그러나 이러한 종래 기술에 따르면, 상기 압전 기판(21)위에 IDT(30)를 형성한 이후에, 상기 압소바를 다시 형성해야 하기 때문에 제조 공정이 복잡해지는 문제가 있다. 또한 상기 압소바는 그 물질적 특성으로 인하여 상기 압전 기판(21) 상에 고정되지 않고 흘러내리기 쉬우며, 이로 인하여 SAW 필터(10)가 안정적으로 필터 특성을 유지하기 어려운 문제가 있다.

한편, 대한민국 공개특허 제2003-0084357호('표면탄성파 필터의 반사파 차단 구조', 공개일 2003년 11월 1일)에는 SAW 필터에서 발생되는 반사파를 차단하기 위한 구조가 개시되어 있다. 상기 공개특허에서는 SAW 필터를 제조하는 공정을 간소화하면서도 반사파에 의한 영향을 제거하기 위하여, 입력 IDT와 출력 IDT 사이에서 발생되는 반사파가 차단되도록 물결 형태로 이루어진 다수의 메탈바(metal bar)를 형성한다. 그러나 상기 공개특허에 개시된 반사파 차단 구조는 반사파의 영향을 감소기키기 위하여 별도로 메탈바를 구성해야 되므로 SAW 필터의 전체 크기가 커지게 되고, 또한 그 제조 공정이 더 복잡하게 되는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼 상에 형성되는 SAW 필터에 있어서, 표면 탄성파의 반사파에 의하여 야기되는 간섭 효과를 감소시키면서도, 안정적으로 필터 기능을 유지할 수 있는 SAW 필터를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 소형으로 제작될 수 있으면서도, 저가의 비용으로 용이하게 구현될 수 있는 SAW 필터를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표면 탄성파 필터는, 빗살 모양의 상부 전극과 하부 전극이 서로 대향하여 맞물려 배열되고, 상기 상부 전극과 하부 전극에 각각 연결된 입력 단자와 출력 단자를 통하여 전기적 신호가 인가되는 인터디지털 트랜스듀서(IDT); 및 상기 인터디지털 트랜스듀서(IDT)의 하부에 배열되고, 상기 인터디지털 트랜스듀서(IDT)에 인가되는 전기신호를 이용하여 압전효과에 의하여 소정 주파수의 표면탄성파를 발생시키며, 그 경계면이 상기 표면탄성파의 진행방향과 소정의 각도로 기울어짐으로써 상기 표면탄성파의 진행방향을 변형시킴으로써 반사파에 의한 간섭을 제거하는 압전 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 다른 표면 탄성파 필터는 상기 압전 기판이 삼각형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 표면 탄성파 필터는 상기 인터디지털 트랜스듀서(IDT)가 단일 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 표면 탄성파 필터는 상기 인터디지털 트랜스듀서(IDT)가 밸런스 타입인 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SAW 필터의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 SAW 필터(10)는 삼각형의 압전 기판(22) 위에 인터디지털 트랜스듀서(IDT)(30)가 배열되는 구조를 갖는다.

이러한 압전 기판(22)은 웨이퍼(20)에 삼각형의 작은 칩을 다수 형성함으로써 제작될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 실시예에서는 3∼4인치 크기의 웨이퍼 상에 삼각형 구조로 압전 기판(22)을 형성하기 때문에, 원형의 기판 상에서 사용되지 않는 부분(23)을 최소로 줄일 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 기술과 비교하여 하나의 웨이퍼 상에 더 많은 수의 압전 기판(30)을 얻을 수 있게 된다. 상기 압전 기판(22)은 LiTaO₃, LiNbO₃, QUARTZ, LGS(Langasite;LSG:La₃Ga₅SiO₁₄), LGT(Langasite;LSG:La₃Ga ₅TaO₁₄) 등의 압전체로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 SAW 필터(40)는 위와 같이 형성되는 압전 기판(22)에는 IDT(30)를 형성함으로써 이루어진다. 상기 IDT(30)는 앞서 설명한 바와 같이, 입출력 단자(31, 32)를 갖는다. 상기 입출력 단자(31, 32)에는 각각 빗살 모양의 입출력 전극(33, 34)이 연결된다. 상기 빗살 모양의 입력 전극(33) 및 출력 전극(34)은 서로 대향하며 맞물리는 구조로 형성된다. 이와 같이 본 발명의 실시예서는 상기 SAW 필터(40)에는 하나의 전극 패턴(33, 34)을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 SAW 필터(40)는 다음과 같이 전파되는 표면탄성파에 대하여, 반사파에 의한 간섭 효과를 배제시킬 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이 상기 SAW 필터(40)의 입출력 단자(31, 32)에 전압이 인가되면, 압전 효과에 의하여 상기 입출력 전극(33, 34)에서는 상기 압전 기판(21)의 표면을 따라서 전파되는 표면탄성파(W1)가 발생된다. 여기서 상기 표면탄성파(W1)가 원하는 특정 주파수를 갖도록 조절할 수 있으며, 이러한 원리를 이용하여 대역 통과 또는 대역 저지 등의 용도로 활용할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 상기 표면 탄성파(W1)의 진행 방향과 상기 압전 기판(21)은 소정의 기울기(약 60도)로 경사를 이루고 있기 때문에, 상기 표면 탄성파(W1)가 상기 압전 기판(21)의 경계에 도달하게 되면 W2과 같이 연직 하방으로 반사되거나 또는 W3와 같이 상방으로 투과되어 전파된다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 표면 탄성파(W1)는 상기 압전 기판(21)의 경계에서 발생하는 반사파에 의한 간섭이 발생하지 않으므로 SAW 필터(40)는 우수한 여과특성을 갖게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SAW 필터의 구성도이다.

도 3를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 SAW 필터(50)는 삼각형의 압전 기판(22) 위에 밸런스 타입의 인터디지털 트랜스듀서(IDT)(60)가 배열되는 구조를 갖는다.

최근에는 SAW 필터(40)에 1 개의 입력 단자(61) 및 2 개의 출력 단자(62, 63), 그리고 빗살 모양의 입력 전극(64)과 출력 전극(65)을 갖는 밸런스 타입의 IDT(60)가 적용되고 있다. 따라서 본 발명의 실시예 따른 SAW 필터(50)에서는 삼각형의 압전 기판(22) 상에, 위와 같이 3 개의 입출력 단자(61 내지 63)을 갖는 밸런스 타입의 IDT(60)을 배열함으로써 최적의 SAW 필터(50) 구조를 얻을 수 있다. 즉 상기 밸런스 타입의 IDT(60)를 이용하여 SAW 필터(50)를 제조하는 경우에는 본딩 패드(bonding pad)를 3개를 형성시켜야 되므로, 삼각형의 압전 기판(50)과의 관계에서 공간을 최적으로 활용할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 SAW 필터(50)도 역시, 도 2에서 도시된 실시예와 같이 전파되는 표면 탄성파(W1)는 압전 기판(22)의 경계에서 W2과 같이 연직 하방으로 반사되거나 또는 W3와 같이 상방으로 투과되어 전파됨으로써, 반사파에 의한 신호 간섭의 문제를 방지할 수 있다. 따라서 밸런스 타입의 IDT(60)를 적용한 상기 SAW 필터(50)는 우수한 여과특성을 갖을 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면 SAW 필터에서 문제가 되고 있는 표면 탄성파의 반사파에 의한 간섭 효과를 감소시키면서도, 안정적으로 필터 기능을 유지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, SAW 필터에 있어서 반사파의 영향을 감소시키면서도, 저가의 비용으로 용이하게 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, SAW 필터 제조시 공간활용을 최적화함으로써 소형으로 필터를 제조할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 SAW 필터의 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SAW 필터의 구성도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SAW 필터의 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 종래의 SAW 필터

20: 웨이퍼

21: 압전 기판

30: 인터디지털 트랜스듀서(IDT)

31: 입력 단자

32: 출력 단자

33: 입력 전극

34: 출력 전극

40: 본 발명의 실시예에 따른 SAW 필터

50: 본 발명의 다른 실시예에 따른 SAW 필터

60: 밸런스 타입의 인터디지털 트랜스듀서(IDT)

61: 입력 단자

62, 63: 출력 단자

64: 입력 전극

65: 출력 전극

W1: 표면 탄성파

W2: 반사파

W3: 투과파

Claims

빗살 모양의 상부 전극과 하부 전극이 서로 대향하여 맞물려 배열되고, 상기 상부 전극과 하부 전극에 각각 연결된 입력 단자와 출력 단자를 통하여 전기적 신호가 인가되는 인터디지털 트랜스듀서(IDT); 및

상기 인터디지털 트랜스듀서(IDT)의 하부에 배열되고, 상기 인터디지털 트랜스듀서(IDT)에 인가되는 전기신호를 이용하여 압전효과에 의하여 소정 주파수의 표면탄성파를 발생시키며, 그 경계면이 상기 표면탄성파의 진행방향과 소정의 각도로 기울어짐으로써 상기 표면탄성파의 진행방향을 변형시킴으로써 반사파에 의한 간섭을 제거하는 압전 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 필터.
제1항에 있어서, 상기 압전 기판은 삼각형인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 필터.
제1항에 있어서, 상기 인터디지털 트랜스듀서(IDT)는 단일 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 필터.
제1항에 있어서, 상기 인터디지털 트랜스듀서(IDT)는 밸런스 타입인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 필터.