KR100320722B1 - 탄성 표면파 장치 - Google Patents

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KR100320722B1
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무라타 야스타카
가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명의 탄성 표면파 장치는 압전기판, 및 이 압전기판 상에 형성된 버스바 및 복수개의 핑거로 구성된 빗형상의 전극을 포함하고 있다. 이 핑거 중의 적어도 하나와 상기 버스바는 다른 두 곳의 위치에서 적어도 두 개의 다른 접속 부분을 통해서 접속되어 있다.

Description

탄성 표면파 장치{Surface Acoustic Wave Device}
본 발명은 압전기판 상에 인터디지탈 트랜스듀서(interdigital transducer)가 형성된 탄성 표면파 장치에 관한 것이다.
종래 탄성 표면파 장치는 도 6을 참조하여 설명할 것이다.
종래 탄성 표면파 장치 130은 LiTaO3, LiNbO3등으로 만들어진 압전기판 111, 및 이 압전기판 111 상에서 Al 등으로 만들어져 상호 대향하여 배치되어 인터디지탈 트랜스듀서를 구성하는 한쌍의 빗형상의(comb-shaped) 전극 120을 포함하고 있다. 각 빗형상의 전극 120은 복수개의 전극 핑거(finger) 122, 및 각 전극 핑거의 한 말단에 접속되어 있는 버스바(bus bar) 121을 포함하고 있다.
압전기판 111 상에서, 버스바 121에 본딩 패드(bonding pad) 113이 접속되어 있다. 이 탄성 표면파 필터는 도 6에 도시되지 않은 패키지(package)에 수납되어 있다. 본딩 패드 113과 패키지에 형성되어 있는 패드(도시되지 않음) (pad)가 와이어 본딩(wire bonding)에 의해 접속되어 있다.
최근에, 이동통신 등에 있어서는 고주파화가 보다 광범위하게 개발되고 있다. 따라서, 이러한 시스템에 사용되는 탄성 표면파 장치는 고주파화의 촉진을 만족시킬 것이 요구되고 있다.
탄성 표면파 장치는 전기기계 결합계수, 반사기의 반사율 등의 재료계수를 토대로 설계되어 있다. 이들 재료계수는 인터디지탈 트랜스듀서의 막두께(h)에 대한 압전기판 상에서 여진되는 탄성 표면파의 파장(λ)의 비(h/λ)에 의존한다. 통상적으로, 막두께에 대한 파장비(h/λ)는 탄성 표면파 장치의 전기적 특성에 의해 수%∼10%의 범위로 한정된다. 따라서, 탄성 표면파 장치가 단파장 대역, 즉 고주파 대역에서 작동하기 위한 요구조건을 만족하기 위해서는, 보다 짧은 파장 λ에 따라서 인터디지탈 트랜스듀서의 막두께 h를 줄일 필요가 있다.
그러나, 탄성 표면파 장치는 제조 공정 중에 또는 작동 중에 고온 상태에 노출된다. 본 발명의 발명자들은, 이러한 고온 환경하에서, 압전기판의 선팽창 계수와 인터디지탈 트랜스듀서의 선팽창 계수의 차이에 의해, 박막화와 강도의 약화 등의 결점이 인터디지탈 트랜스듀서에 발생할 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 이러한 결점은 인터디지탈 트랜스듀서의 면적의 광범위한 부분에서 발생하는 경향이 있다. 즉, 이러한 결점은 버스바, 특히 버스바의 모서리 부분에 종종 발생한다. 빗형상 전극의 핑거와 버스바 사이의 접속부분에서 결점이 발생하는 경우, 핑거와 버스바는 서로로부터 단선 상태가 되어, 삽입손실의 증가, 주파수 대역의 변화, 그외의 문제 등으로 탄성 표면파 장치의 특성 상에 문제가 발생하게 된다.
상술한 문제점을 극복하기 위해서, 본 발명의 바람직한 구현예들은 고온 환경하에 노출되는 경우에도 특성이 악화되지 않는 탄성 표면파 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 필터의 부분적인 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 구현예에 따른 버스바 및 핑거의 부분적인 확대 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 2 구현예에 따른 버스바 및 핑거의 부분적인 확대 평면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 3 구현예에 따른 버스바 및 핑거의 부분적인 확대 평면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 4 구현예에 따른 버스바 및 핑거의 부분적인 확대 평면도이다.
도 6은 종래 탄성 탄성파 장치의 사시도이다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
10 ... 탄성 표면파 필터 11 ... 압전기판
13a, 13b, 13c, 13d ... 본딩패드 16 ... 패키지
20a, 20b, 20e, 20f, 20g ... 빗형상의 전극
21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g ... 버스바
22 ... 전극 핑거 23 ... 핑거 접속전극
24 ... 버스바 접속전극 25 ... 잔여 버스바
26 ... 가교 버스바 27 ... 본체 버스바
30 ... 탄성 표면파 장치
31, 32 ... 인터디지탈 트랜스듀서
본 발명의 바람직한 한 구현예에 따르면, 탄성 표면파 장치는 압전기판, 및 이 압전기판 상에 형성된 버스바 및 복수개의 핑거로 구성된 빗형상의 전극을 포함하고 있으며, 상기 핑거 중의 적어도 하나와 상기 버스바는 다른 두 곳의 위치에서 적어도 두 개의 다른 접속 부분을 통해서 접속되어 있다.
동일한 버스바에 접속되어 상호 인접하고 있는 핑거들은 핑거와 버스바 사이의 접속 위치의 부근에 형성된 핑거 접속전극을 통해 상호 접속되어 있다.
또한, 상기 핑거 접속전극과 버스바는 버스바 접속전극을 통해 상호 접속되어 있다.
본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따르면, 탄성 표면파 장치는 압전기판, 및 이 압전기판 상에 형성된 버스바 및 복수개의 핑거로 구성된 빗형상의 전극을 포함하고 있으며, 상기 핑거와 상기 버스바의 접속 부분의 근방에 위치된 상기 버스바의 적어도 한 부분이 제거되어, 잔여(remaining) 버스바가 형성되며, 동일한 버스바에 접속되어 상호 인접하고 있는 핑거들은 버스바와 핑거 사이에서 연장하고 있는 접속 부분의 근방 위치에서 상기 잔여 버스바를 통해 상호 접속되어 있다.
게다가, 상기 버스바와 상기 핑거 사이에서 연장하고 있는 접속 부분의 근방에 위치된 버스바의 일부가 제거되어, 상호 인접하고 있는 핑거들을 접속시키는 잔여 버스바 및 잔여 버스바를 본체 버스바에 접속시키는 가교 버스바가 형성된다.
따라서, 예를 들어 압전기판과 빗형상 전극 사이의 선팽창 계수의 차이에 의해, 빗형상 전극의 핑거와 버스바 사이의 접속 위치에 결점이 발생할 수 있고, 발생하더라도, 핑거와 버스바 사이는 결점이 없는 다른 접속 부분 또는 접속 경로를 통해서 도전 상태가 가능하다. 이 때문에, 상기 탄성 표면파 장치에서는 삽입손실의 증대와 주파수 대역의 변화가 방지될 수 있다.
부가하여, 버스바와 핑거를 접속시키는 2-접속 부분의 전극의 선폭, 핑거 접속전극의 선폭, 버스바 접속전극의 선폭, 잔여 버스바의 선폭 및 가교 버스바의 선폭은 핑거의 선폭과 거의 동일하다.
따라서, 협소한 선폭에 기인하는 전기저항의 증대, 및 광범위한 선폭에 기인하는 결점 발생 확률의 증대가 방지될 수 있다.
본 발명을 설명하기 위해서, 바람직한 여러 구현예를 기술하고 다양한 형태의 도면을 도시하였지만, 본 발명이 도시된 도면과 기술된 구현예로만 한정되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 제 1 구현예에 따른 탄성 표면파 장치를 도 1을 참조하여 설명할 것이다. 도 1은 탄성 표면파 장치의 일부를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 탄성 표면파 장치 30은 LiTaO3, LiNbO3, 수정 또는 그 외의 적당한 재료로 바람직하게 구성된 압전기판 11, 및 이 압전기판 11 상에서 Al 등으로 구성된 인터디지탈 트랜스듀서 31, 32를 포함하고 있다. 이 인터디지탈 트랜스듀서 31은 복수개의 전극 핑거 22 및 버스바 21a, 21b로 각각 구성된 한쌍의 빗형상 전극 20a, 20b를 포함하고 있으며, 전극핑거 22는 모두 한쌍의 빗형상 전극 20a, 20b가 상호 맞물려 있도록 접속되어 있다. 동일하게, 인터디지탈 트랜스듀서 32도 복수개의 전극 핑거 22 및 버스바 21c, 21d로 각각 구성된 한쌍의 빗형상 전극 20c, 20d를 포함하고 있으며, 전극핑거 22는 모두 한쌍의 빗형상 전극 20c, 20d가 상호 맞물려 있도록 접속되어 있다.
하기에서 기술할 것과 같은 원하는 특성을 이루도록, 전극 핑거 22의 선폭 및 라인 피치(line pitch)와 인터디지탈 트랜스듀서 31, 32의 두께가 사진 평판술 (photolithography)에 의해 바람직하게 형성된다.
본 바람직한 구현예에 있어서, 탄성 표면파 장치 30은 트랜스버셜형 (transversal) 탄성 표면파 필터 10으로서 바람직하게 사용된다. 압전기판 11 상에는, 본딩패드 13a, 13b, 13c, 13d가 버스바 21a, 21b, 21c, 21d 각각에 접속되도록 형성된다. 탄성 표면파 필터 10은 패키지 16(도 1에 부분적으로 도시됨)에 수납된다. 본딩패드 13a, 13b, 13c, 13d와 패키지 16에 형성된 패드 15가 와이어 14에 의해 접속된다. 또한, 인터디지탈 트랜스듀서 31의 본딩패드 13b와 인터디지탈 트랜스듀서 32의 본딩패드 13c는 패키지 16의 패드 15를 통해 접지에 접속되어 있다.
인터디지탈 트랜스듀서 31의 본딩패드 13a에 신호가 입력되고, 이 인터디지탈 트랜스듀서 31의 핑거 부분에서 탄성 표면파가 여진된다. 이 탄성 표면파는 인터디지탈 트랜스듀서 32에 전파되고 인터디지탈 트랜스듀서 32의 본딩패드 13d의 로부터 출력 신호가 출력된다.
도 2는 빗형상의 전극 20a의 전극 핑거 22와 버스바 21a 사이의 접속 부분을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 빗형상의 전극 20a는 n개(n은 1 이상의 자연수)의 핑거 22와 버스바 21a를 포함하고 있다. 빗형상의 전극 20a의 k번째(k는 1 이상의 자연수) 핑거는 k번째 핑거와 버스바 21a 사이의 접속 부분 근방의 위치에서 두개의 접속 부분 또는 경로 ka, kb로 분기된다. 그러므로, k번째 핑거는 버스바 21a의 분리된 두 곳의 다른 위치에서 접속 부분을 통해서 버스바 21a에 접속되어 있다. 따라서, 버스바 21a와 접속 부분 ka 사이의 접속 부분에서 결점이 발생하여 버스바 21a로부터 접속 부분 ka가 단선되더라도, k번째 핑거와 버스바 21a는 여전히 전기적으로 접속되어, 접속 부분 kb를 통해서 도전 상태(conducting state)를 유지한다. 그러므로, 버스바 21a와 k번째 핑거 사이의 단선의 결과로, 삽입손실이 증대되고, 주파수 대역이 변화되는 가능성이 대폭 줄어든다.
상기의 설명으로 알 수 있는 바와 같이, 빗형상의 전극 20b, 20c, 20d의 각 전극 핑거 22도 상술한 방법과 유사한 방법으로 두개의 접속 부분 또는 경로를 통해서 버스바 21b, 21c, 21d에 접속되어 있다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 제 2 구현예를 기술할 것이다. 상술한 바람직한 구현예와 동일한 부분의 설명은 생략하고, 빗형상 전극의 버스바와 전극 핑거 사이의 접속 부분만을 도 3을 참조하여 설명할 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 빗형상의 전극 20e는 n개(n은 2 이상의 자연수)의 전극 핑거 22와 버스바 21e를 포함하고 있다. 전극 핑거 22는 한 말단이 버스바 21e에 접속되어 있다. 또한, 빗형상의 전극 20e는 버스바 21e로부터 소정 거리를두고 떨어져서 전극 핑거 22 사이를 접속시키기 위해 버스바 21e를 따라 연장하고 있는 핑거 접속전극 23을 포함하고 있다. 그 결과, 빗형상 전극 20e의 k번째(k는 1이상 n-1 이하의 자연수) 핑거와 (k+1)번째 핑거는 버스바 21e와 핑거 22 사이의 접속 위치의 근방에 형성된 핑거 접속전극 23을 통해 상호 접속되어 있다. 이 구성에 있어서, 빗형상 전극 20e의 버스바 21e와 k번째 핑거 사이의 접속 부분에 결점이 발생하더라도, k번째 핑거는 핑거 접속전극 23과 다른 핑거들을 통해서 도전 상태를 유지한다. 따라서, 버스바 21e와 k번째 핑거 사이의 접속 부분의 개수는 증가한다. 그 결과, 버스바 21e와 k번째 핑거 사이의 단선의 결과로, 삽입손실이 증대되고, 주파수 대역이 변화되는 가능성이 대폭 줄어든다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 제 3 구현예를 기술할 것이다. 상술한 바람직한 구현예와 동일한 부분의 설명은 생략하고, 빗형상 전극의 버스바와 전극 핑거 사이의 접속 부분만을 도 4를 참조하여 설명할 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 빗형상의 전극 20f는, 이 빗형상의 전극 20f가 전극 핑거 22를 따라 전극 핑거 22의 인접한 각 쌍 사이에 형성되고 핑거 접속전극 23과 버스바 21f에 접속되는 버스바 접속전극 24를 더 포함한다는 것이, 상기 빗형상의 전극 20e와 다르다. 따라서, 버스바 21f와 k번째 전극 핑거 사이의 접속 부분 또는 경로의 개수는 증가되고, 그 결과 전극 핑거들의 단선에 의해, 삽입손실이 증대되고, 주파수 대역이 변화되는 가능성이 대폭 줄어든다.
본 바람직한 각 구현예에서, 빗형상의 전극 20a, 20b, 20e, 20f 및 본딩패드 13a, 13b, 13c, 13d는 바람직하게 사진 평판술에 의해 형성된다. 바람직한 제 1 구현예에 있어서, k번째 전극 핑거가 분기되어 형성된 접속 부분 또는 경로 ka, kb가 사진 평판술에 의해 빗형상의 전극 20a, 20b, 20e, 20f 및 본딩패드 13a, 13b, 13c, 13d와 함께 형성된다. 바람직한 제 2 및 제 3 구현예에 있어서, 핑거 접속전극 23과 버스바 접속전극 24가 사진 평판술에 의해 빗형상의 전극 20a, 20b, 20e, 20f 및 본딩패드 13a, 13b, 13c, 13d와 함께 형성된다. 이 공정에서, 접속 부분 또는 경로 ka, kb, 핑거 접속전극 23 및 버스바 접속전극 24는, 이들의 선폭이 전극 핑거 22의 선폭과 거의 동일하도록 형성된다. 이들의 선폭이 k번째 핑거의 선폭에 비해 협소하게 형성되는 경우, 협소한 부분에서의 전기저항은 커지고, 이 때문에 삽입손실도 증가한다. 반대로 이들의 선폭이 k번째 핑거의 선폭에 비해 넓게 형성되는 경우, 선의 면적이 증가되기 때문에 결점의 발생 가능성이 높아진다. 따라서, 접속 부분 ka, kb의 선폭, 핑거 접속전극 23의 선폭 및 버스바 접속전극 24의 선폭이 k번째 핑거의 선폭과 거의 동일하게 형성되는 것이, 탄성 표면파 장치 30의 특성에 바람직하다.
마지막으로, 본 발명의 바람직한 제 4 구현예를 기술할 것이다. 상술한 구현예들에서 기술한 부분과 동일한 부분은 생략하고, 빗형상의 전극의 버스바와 전극 핑거 사이의 접속 부분만을 도 5를 참조하여 설명할 것이다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 빗형상의 전극 20g는 n개(n은 2 이상의 자연수)의 전극 핑거 22 및 버스바 21g를 바람직하게 포함하고 있다. 전극 핑거 22와 버스바 21g 사이의 접속 위치의 근방에서 버스바 21g의 일부는 제거된다. 보다 상세히하면, 동일한 버스바 21g에 접속되어 상호 인접하고 있고 전극 핑거 22는 제거되지 않고 잔류한 잔여 버스바 25를 통해 상호 접속되어 있다. 잔여 버스바 25와 광범위한 면적을 가지고 있는 본체 버스바 27은 복수개의 가교 버스바 26을 통해 접속되어 있다. 이러한 구성으로, 빗형상의 전극 20g의 가교 버스바 26의 하나와 본체 버스바 27 사이의 접속 부분에서 결점이 발생하여, 이들 사이가 단선되더라도, 잔여 버스바 25와 다른 가교 버스바 26을 통해 핑거 22는 도전 상태를 유지한다. 따라서, 핑거 22와 본체 버스바 27 사이의 접속 부분 또는 경로의 개수가 증대된다. 그러므로, 본체 버스바 27과 가교 버스바 26 사이의 단선으로 인해, 삽입손실이 증대되고 주파수 대역이 변화되는 가능성은 대폭 저하된다.
또한, 바람직한 본 구현예에 있어서, 상술한 이유에 의해, 잔여 버스바 25와 가교 버스바 26은 바람직하게 전극 핑거 22와 거의 동일한 선폭을 가지고 있다.
본 발명은, 압전기판 상에 형성된 압전막에 빗형상의 전극이 형성되거나, 빗형상의 전극을 포함하고 있는 압전기판 상에 압전막이 형성되는 탄성 표면파 장치에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 트랜스버셜형 탄성 표면파 필터에 부가하여 다른 공진자형 탄성 표면파 필터에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 바람직한 구현예를 참조하여 설명한 바와 같이, 탄성 표면파 장치의 빗형상의 전극에 있어서, 하나의 핑거와 버스바 사이의 접속은 다른 두곳의 독립 위치에서 적어도 두개의 접속 부분 또는 경로를 통해서 달성된다. 따라서, 핑거와 버스바 사이의 접속 부분에서 결점이 발생하더라도, 결점이 없는 다른 접속 부분을 통해서 핑거와 버스바는 도전 상태를 유지한다. 그러므로, 버스바와 핑거 사이의 단선에 의해 발생되는, 삽입손실의 증대와 주파수 대역의 변화는 신뢰성있게 방지된다. 그 결과, 신뢰성이 높은 탄성 표면파 장치를 공급할 수 있다.
본 발명에 따르면, 탄성 표면파 장치의 빗형상의 전극에 있어서, 상호 인접하고 있는 핑거들은 동일한 버스바에 접속되어 있고 핑거 접속전극을 통해 접속되어 있다. 게다가, 핑거 접속전극과 버스바는 버스바 접속전극을 통해 접속되어 있다. 그 결과, 사진 평판술에 의해 형성되는 종래 빗형상의 전극과 비교하여, 버스바와 핑거 사이의 단선에 의해 발생되는 삽입손실의 증대와 주파수 대역의 변화가 보다 복잡한 제조공정 또는 형성공정의 요구없이 신뢰성있게 방지된다.
본 발명의 바람직한 구현예들에 따르면, 핑거로부터 분기된 핑거 접속전극과 버스바 접속전극 등의 접속전극들의 선폭이 바람직하게 핑거의 선폭과 대략 동일하다. 그 결과, 전기저항의 증가로 인한 삽입손실의 증대와 결점의 발생 확률의 증가가 신뢰성있게 방지된다.
이제까지, 본 발명의 바람직한 구현예들에 대해서 특정하게 기술하였지만, 본 발명이 상술한 구현예들로만 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 당업자들에게는 본 발명이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 기술된 원리에 따라서 다양하게 변형, 변화될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (5)

  1. 압전기판;
    상기 압전기판 상에 형성된 버스바 및 복수개의 핑거로 구성된 복수개의 빗형상의 전극; 및
    핑거 접속전극을 포함하고 있는 탄성 표면파 장치로서,
    상기 핑거 중의 적어도 하나와 상기 버스바는 적어도 두 개의 접속 경로를 통해서 상호 접속되어 있고, 동일한 버스바에 접속되어 상호 인접하고 있는 상기 핑거들이 상기 핑거와 상기 버스바 사이의 접속 위치의 부근에 형성된 상기 핑거 접속전극에 의해 상호 접속되어 있고, 상기 적어도 두 개의 접속 경로는 상기 핑거와 상기 버스바가 접속되도록 형성된 적어도 두 개의 개별 접속전극을 포함하고 있고, 상기 두 개의 접속전극 및 상기 핑거 접속 전극의 각 선폭은 상기 핑거의 선폭과 대략 동일함을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 접속 경로는 적어도 두 개의 개별 접속전극을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 접속 경로는 서로로부터 완벽하게 분리되어 있고, 상기 압전기판 상에서 두 곳의 다른 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  4. 제 4항에 있어서, 버스바 접속전극을 더 포함하고 있어서, 상기 핑거 접속전극과 상기 버스바가 상기 버스바 접속전극에 의해 상호 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  5. 압전기판; 및
    상기 압전기판 상에 형성되고, 복수개의 접속 위치에서 상호 접속하고 있는 버스바 및 복수개의 핑거로 구성된 복수개의 빗형상의 전극을 포함하고 있는 탄성 표면파 장치로서,
    상기 핑거와 상기 버스바 사이의 적어도 하나의 접속 위치의 근방에 위치된 상기 버스바의 한 부분이 제거되어, 잔여(remaining) 버스바가 형성되며, 동일한 버스바에 접속되어 상호 인접하고 있는 상기 핑거들은 상기 버스바와 상기 핑거 사이의 접속 위치의 근방에서 상기 잔여 버스바에 의해 상호 접속되어 있고,
    상기 버스바와 상기 핑거 사이의 적어도 하나의 접속 위치의 근방에 위치된 상기 버스바의 일부가 제거되어, 가교 버스바와 본체 버스바가 형성되며, 상기 잔여 버스바에 의해 상호 인접하고 있는 상기 핑거들을 접속시키고 상기 가교 버스바에 의해 상기 잔여 버스바를 상기 본체 버스바에 접속시키도록, 상기 잔여 버스바가 배열되고,
    상기 적어도 하나의 핑거와 상기 본체 버스바는 적어도 두 개의 개별 접속전극을 포함하고 있는 적어도 두 개의 접속 경로를 통해서 상호 접속되어 있고,
    상기 핑거를 상기 본체 버스바에 접속시키는 상기 두 개의 접속 전극, 상기 잔여 버스바 및 상기 가교 버스바의 각 선폭은 상기 핑거의 선폭과 대략 동일함을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
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