KR0146698B1 - 탄성표면파 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

탄성 표면파 장치

제1도는 종래의 탄성 표면과 공진기의 전극 구성을 나타낸 개략도.

제2도는 종래의 탄성 표면과 공진기의 전극 구성을 나타낸 단면도.

제3도는 본 발명의 전극 구성을 나타낸 개략도.

제4도는 본 발명의 전극 구성을 나타낸 단면도.

제5도는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 전극 구성을 나타낸 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 반사기 1a, 2a : 반사 전극

3 : 입출력 전극 3c, 3d : 부가 전극

4, 5 : 결합자

본 발명은 탄성 표면파 (Surface Acoustic Wave) 장치에 관한 것으로, 특히 탄성 표면과 공진기에서의 공진 주파수 이동을 보정하고 높은 Q - 팩터를 얻도록 함을 물론, 반사파 간의 위상 차를 최소화 하면서 체적파를 방지하도록 한 탄성 표면파 장치에 관한 것이다.

종래에는 제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이 반사기의 반사 전극(10)을 다수개 형성한 다음에, 음의 전기가 공급되는 상향 돌출 전극(11a)과 양의 전기가 공급되는 하향 돌출 전극(11b)이 교호로 다수 개씩 구비된 입출력 전극(11)을 형성한 후에 다시 반사기의 반사 전극(12)을 다수개 형성하여 탄성 표면과 공진기의 전극을 구성하였다.

상기와 같은 종래의 탄성 표면과 공진기의 전극 구조에 의하여서는 입출력 전극(11)에 전원을 인가하여 상향 돌출 전극(11a)에는 음(-)의 전기가 공급되도록 하면서 하향 돌출 전극(11b)에는 양(+)의 전기가 공급되도록하면 압전 효과에 의하여 입출력 전극(11)의 바로 아래에서부터 탄성 표면파가 발생하여 압전체의 표면을 통하여 전파되어지고, 이와 같이 전파되는 탄성 표면파는 반사기(10)(12)에 의해 반사되어 입출력 전극(11)으로 되돌아 오는데, 이렇게 되돌아 오는 탄성 표면파는 입출력 전극(11)의 압전 효과에 의해 전기 신호로 검출되도록 하였다.

그리고 입출력 전극(11)의 피치(pitch), 반사기의 반사 전극(10)(12)의 피치 및 입출력 전극(11)과 반사기의 반사 전극(10)(12) 사이의 거리가 동일한 간격인 경우에는 전파되는 탄성 표면파와 반사되어 되돌아 오는 탄성 표면파의 사이에 위상 차가 발생하여 상호 간섭이 일어나면서 공진점이 이동하게 되었다.

즉, 공진 주파수가 설계된 주파수가 아닌 다른 주파수에서 일어나게 되었다.

그러므로 탄성 표면과 소자의 양호도, 즉 공진 현상(특성)의 샤프네스(sharpness)를 나타내는 수치인 Q - 팩터(factor)의 값이 반사기의 반사 전극(10)(12)의 크기 및 입출력 전극(11)의 크기 등의 실질적인 제약 조건과 전파되어지는 탄성 표면파와 반사되어 돌아오는 반사파와의 위상 차에 의한 상호 간섭으로 인해 원하는 공진기의 Q - 팩터를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

또한 입출력 전극(11)으로 전원이 인가될 때 압전 효과에 의해 입출력 전극(11)의 표면에 전하를 발생시키지만 전하가 모서리 부분 또는 끝 부분에 집중되는 특성으로 인하여 입출력 전극(11)의 끝부분에 전하가 모이게 되면서 표면파가 아닌 체적파(Bulk Acoustic Wave)를 야기시켜 탄성 표면파 공진기의 주파수 특성에 악영향을 끼치게 되는 문제점이 있었다.

이에 따라 본 발명은 탄성 표면파 공진기의 입출력 전극 및 반사기의 반사 전극의 크기를 조절하면서 입출력 전극의 양 끝에 부가 전극을 추가하여 높은 Q-팩터를 얻도록한 탄성 표면파 장치의 전극을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 입출력 전극과 반사기의 반사 전극과의 사이를 결합자로 연결하여 체적파의 발생을 방지하도록 한 탄성 표면파 장치의 전극을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명은 탄성 표면파의 전극에 있어서, 입출력 전극 및 반사기의 반사 전극의 크기를 적정 수준으로 유지하면서 입출력 전극의 양 끝에 보조 전극을 추가하여 탄성 표면파 공진기의 Q-팩터의 값을 향상시키고, 공진기의 입출력 전극과 반사기의 반사 전극 간의 거리를 조절하여 공진기에서의 공진점 이동을 보정하였다.

그리고 전하가 주로 집중되면서 체적파로의 변환이 크게 되는 입출력 전극의 부가 전극의 양 끝과 반사기의 반사 전극과의 사이에 결합자를 추가함으로써 탄성 표면파 공진기에서 입출력 전극과 반사기의 반사 전극 사이의 위상 차가 최소가 되도록 한 것이다.

본 발명을 첨부 도면에 의거 상세히 기술하여 보면 다음과 같다.

제3도 및 제4도는 본 발명의 탄성 표면파 공진기의 전극 구조를 나타낸 것으로, 다수 개 씩의 반사 전극(1a)(2a)이 구비된 반사기(1)(2) 사이에 음(-)의 전기가 공급되는 상향 돌출 전극(3a)과 양(+)의 전기가 공급되는 하향 돌출 전극(3b)이 다수 구비된 입출력 전극(3)을 설치하되, 상향 돌출 전극(3a)의 양 끝에 동일한 피치(pitch)를 유지하는 부가 전극(3c)(3d)을 2개 씩 추가하면서, 두 반사기(1)(2)와 입출력 전극(3)과의 거리(1r)를

의 식과 같이 구성한다. 여기서, 1r은 입출력 전극(3)과 두 반사기(1)(2) 간의 거리이고, λ는 탄성 표면파의 파장이며, n은 양의 정수(주로2로 고정)이고, Q_T는 πk₁₂N로 정의한다.

이와 같이 구성한 본 발명의 탄성 표면파 공진기의 전극 구조에 의하여는 입출력 전극(3)에 전원을 인가하여 하향 돌출 전극(3b)에는 양의 전기가, 상향 돌출 전극(3a) 및 부가 전극(3c)(3d)에는 음의 전기가 각각 공급되면서 입출력 전극(3)의 바로 아래에서 탄성 표면파가 발생하여 압전체의 표면을 따라 전파되고, 전파된 탄성 표면파는 반사기(1)(2)의 반사 전극(1a)(2a)에 의해 반사되어 입출력 전극(3)으로 되돌아 온다.

이와 같은 탄성 표면파의 전파와 반사가 반복되게 되면 적극들이 캐비티(Cavity) 내에서 탄성 표면파가 스텐딩파(Standing Wave)의 상태로 되어 공진 현상이 일어나게 되고, 반사기(1)(2)의 반사 전극(1a)(2a)과 입출력 전극(3) 간의 거리(1r)가 각 전극의 피치와 다르게 형성되면서 위상 차가 존재하지 않도록 하였으므로 원하는 주파수에서 공진 특성을 얻을 수 있다.

그리고 공진 특성의 Q-팩터를 높이기 위하여는 반사기(1)(2)의 반사 전극(1a)(2a)들의 수를 많이 하면 할수록 전파되는 탄성 표면파가 모두 반사되면서 좋아지지만 소자의 크기가 제한된 상태에서 반사 전극(1)(2)의 갯수를 무한정 늘릴 수 없으므로 입출력 전극(3)의 양 끝에 부가 전극(3c)(3d)을 추가하여 반사기(1)(2)의 반사 전극(1a)(2a)에서 반사되는 탄성 표면파를 더 많이 검출하면서 반사 전극(1a)(2a)의 갯수를 늘리는 것과 동일하게 공진 특성의 Q-벡터를 향상시킨 것이다.

제5도는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 것으로, 다수의 반사 전극(1a)(2a)이 각각 구비된 두 반사기(1)(2)의 사이에 부가 전극(3c)(3d)이 양 측에 구비된 상향 돌출 전극(3a)과 하향 돌출 전극(3b)으로 이루어진 입출력 전극(3)을 설치하되, 반사 전극(1a)(2a)사이의 피치와, 입출력 전극(3)의 내부의 전극(3a)(3b)(3c)(3d)들 사이의 피치 및 반사기(1)(2)와 입출력 전극(3) 간의 거리가 동일하도록 하면서 이들과 같은 재질의 결합자(4)(5)에 의해 반사기(1)와 입출력 전극(3)과, 입출력 전극(3)과 반사기(2)가 각각 연결되도록 한다.

그러므로 상기와 같이 구성한 본 발명의 탄성 표면파 공진기의 다른 실시 예에 의하여는 탄성 표면파가 입출력 전극(3)을 통하여 전파되고 다시 반사기(1)(2)의 반사 전극(1a)(2a)에 의해 반사되어 되돌아 오는 동작이 반복되면서 탄성 표면파와 반사파 간에 위상 차가 발생하여 표면파의 진폭이 감쇄되는 현상이 발생하는 것을 결합자(4)(5)에 의해 두 반사기(1)(2)와 입출력 전극(3)이 연결된 상태에서 입출력 전극(3)에서 전파되는 탄성 표면파와 반사기(1)(2)에서 반사되는 반사파가 전기적으로 단락(short)되도록 하여 반사기(1)(2)에서의 입사파와 반사파의 위상 차를 줄여 진폭의 감대를 없애면서 공진 특성이 향상되도록 한다.

반사파의 위상차를 줄여 공진 특성이 향상되도록 한다.

그리고 입출력 전극(3)에서 압전 효과에 의해 발생되는 전하가 주로 입출력 전극(3)의 끝부분이나 모서리에 집중하게 되므로 이들 전하가 반사기(1)(2)의 반사 전극(1a)(2a)과 부가 전극(3c)(3d)을 단락시키는 결합자(4)(5)를 통하여 흐르도록 하여 체적파로 변화되는 전하를 억제하도록 한다.

따라서 본 발명의 탄성 표면파 공진기에서 입출력 전극(3)과 반사기(1)(2) 간의 거리(1r)를 전극 사이의 피치와 다르게 설정하여 탄성 표면파와 반사파 사이의 위상 차를 보정함으로써 원하는 주파수에서 우수한 공진 특성을 얻을 수 있으며, 입출력 전극(3)의 양 끝에 부가 전극(3c)(3d)을 추가하여 반사기(1)(2)의 반사 전극(1a)(2a)을 많이 늘리는 것과 동일한 효과를 얻으면서 공진 특성의 Q-팩터를 향상시킬 수 있다.

또한 입출력 전극(3)과 양측의 반사기(1)(2)를 결합자(4)(5)로 연결하여 탄성 표면파와 반사파의 위상 차를 최소화 하면서 부가 전극(3c)(3d)의 끝 부분에 집중되는 전하를 분산시켜 체적파의 발생을 막도록 한 것임을 알 수 있다.

Claims (4)

1. 탄성 표면파의 공진기에 있어서, 두 반사기(1)(2)의 사이에 위치하는 입출력 전극(3)의 상향 돌출 전극(3a)의 양 측에 2개씩 부가 전극(3c)(3d)을 이체로 형성하면서 입출력 전극(3)과 두 반사기(1)(2) 간의 거리(1r)를

   

   가 되도록 구성함을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
2. 제1항에 있어서, 부가 전극(3c)(3d) 사이의 피치는 반사 전극(1a)(2a)과 상향 돌출 전극(3a) 및 하향 돌출 전극(3b) 사이의 피치와 동일하게 설치한 탄성 표면파 장치.
3. 탄성 표면파 공진기에 있어서, 두 반사기(1)(2)와, 이들의 사이에 위치하는 입출력 전극(3) 간의 거리가 각 전극(1a)(2a)(3a)(3b)(3c)(3d) 사이의 피치와 동일하게 하면서 결합자(4)(5)에 의해 각각 연결되도록 구성함을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
4. 제3항에 있어서, 반사기(1)(2)와 입출력 전극(3) 및 결합자(4)(5)를 동일한 재질로 형성하여 전기적으로 단락 상태가 유지되도록 한 탄성 표면파 장치.

Images