KR100437492B1

KR100437492B1 - 표면 탄성파 소자

Info

Publication number: KR100437492B1
Application number: KR10-2001-0071443A
Authority: KR
Inventors: 이중호
Original assignee: 주식회사 케이이씨
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2004-06-25
Also published as: KR20030040856A

Abstract

이 발명은 표면 탄성파 소자에 관한 것으로, 탄성파 손실을 최소화함과 동시에 작은 면적에서 소정의 소자 성능을 충분히 구현할 수 있도록, 대략 평판 모양의 섭스트레이트와, 상기 섭스트레이트의 표면에 다수의 가로방향 도전패턴이 일정거리 이격되어 형성되고, 상기 가로방향 도전패턴의 양측 단부에는 세로 방향 도전패턴이 형성되어 선택된 특정한 가로방향 도전패턴과 연결되며, 상기 다수의 가로방향 도전패턴 사이에는 다수의 핑거가 교차되어 형성된 입력단 IDT와, 상기 입력단 IDT와 일정거리 이격되어 다수의 가로방향 도전패턴이 일정거리 이격되어 형성되고, 상기 가로방향 도전패턴의 양측 단부에는 세로 방향 도전패턴이 형성되어 선택된 특정한 가로방향 도전패턴과 연결되며, 상기 가로방향 도전패턴 사이에는 다수의 핑거가 교차되어 형성된 출력단 IDT와, 상기 입력단 IDT와 출력단 IDT 사이의 섭스트레이트 표면에 형성되어 불필요한 전자기파를 차단하는 차단용 도전패턴과, 상기 입력단 IDT 및 출력단 IDT의 외주연에 표면 탄성파를 반사 및 흡수하기 형성된 흡음재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 함.

Description

표면 탄성파 소자{Surface acoustic wave filter}

본 발명은 표면 탄성파 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면 최소의 면적에서 소정의 소자 성능을 구현할 수 있는 표면 탄성파 소자에 관한 것이다.

표면 탄성파 소자는 전자 신호 처리를 위해 섭스트레이트의 표면상에서 전파되는 음향파를 사용한다. 통상적인 표면 탄성파 소자는 빛의 속도로 진행하는 전자기파를 빛의 속도보다 작은 속도로 진행하는 음향파로 변화시키는 IDT(Inter-Digital Transducer)를 사용한다. 이러한 대폭적인 파장의 감소로 인해 전통적인 회로 설계에서 요구되는 공간보다 현저하게 작은 공간에서 소정의 복잡한 신호 처리 기능을 구현할 수 있게 되며, 따라서 복잡한 신호 처리 기능을 다루도록 설계된 표면 탄성파 소자는 비교되는 다른 기술들에 비해서 상당한 가격 및 크기상의 장점을 제공할 수 있다. 이러한 표면 탄성파 기술은 필터, 공진기, 발진기, 지연선 및 다른 유사한 소자 등의 응용분야에서 수요가 증가하고 있다.

일반적인 표면 탄성파 소자는 도1a에 도시된 바와 같이, 섭스트레이트(11') 상면에 입력단 IDT(12')와, 출력단 IDT(13')가 형성되어 있다. 상기 입력단 IDT(12')에는 입력 임피던스 Rs를 갖는 입력신호 Vs가 인가되어 있고 출력단IDT(13')에는 출력 임피던스 Ro가 접속되어 있으며 반사파를 흡수하기 위한 흡음재(14')가 설치되어 있다.

그리고, 상기 입력단 IDT(12')와 출력단 IDT(13')의 상세도는 도1b와 같으며, 입출력단에 사용된 IDT(12',13')에는 다수의 핑거(12a',13a')가 교차되어 형성되어 있으며, 입력단 IDT(12')와 출력단 IDT(13')의 각 일측에는 입력포트(15')와출력포트(16')가 연결되어 있고, 타측에는 접지포트(17')가 설치되어 있다. 그리고, 불필요한 전자기파를 줄이기 위해 입력단 IDT(12')와 출력단 IDT(13') 사이에 막대형 구조의 차단용 도전패턴(18')이 설치되어 있으며 이 도전패턴(18')의 양단은 접지단자(17')에 연결되어 있다.

상기한 종래의 표면 탄성파 소자(100')는 입력단 IDT(12')에 고주파 전계를 인가하면 압전작용에 의해 표면 탄성파가 형성되고, 이 표면 탄성파는 섭스트레이트(11')의 표면을 경유하여 출력단 IDT(13')에 전달되며, 출력단 IDT(13')에서는 반(反) 압전작용에 의하여 다시 고주파 전계로 변환되어 전기신호를 전송하게 된다. 고주파 전계가 입력단 IDT(12')에 인가되어 표면 탄성파가 발생되고, 이 표면 탄성파가 섭스트레이트(11') 표면을 경유하여 전달될 때, 입력단 IDT(12')에서 출력단 IDT(13') 측으로 전기적으로 혹은 방사 에너지 형태로 직접 전달되는 전자기 불요신호가 발생하는데, 이는 상기 차단용 도전패턴(18')에 의해 흡수 제거된다.

한편, 상기와 같은 표면 탄성파 소자는 섭스트레이트 상의 입력단 IDT 및 출력단 IDT의 구조(핑거의 폭, 피치, 개수 등)에 의해 표면 탄성파 소자의 주파수 응답 및 신호처리 특성이 결정된다. 따라서, 표면 탄성파 소자 설계자는 통상 IDT의 구조에 중점을 둠으로써, 그리고 섭스트레이트의 재료 선택에 의해 소자의 목적하는 동작 주파수 응답을 구현할 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같이 특정한 동작 주파수 응답을 얻기 위해서는 상기 IDT에 형성된 핑거의 폭, 피치, 개수 등이 증가되어야 하는 경우가 있는데, 이럴경우에 상기 표면 탄성파 소자의 크기가 불필요하게 커지는 단점이 있다. 즉, 도1b에서 상기 표면 탄성파 소자의 전체적인 가로폭이 소정의 동작 주파수 응답을 얻기 위해서 더 커져야 하는 단점이 있다.

또한, 상기와 같이 표면 탄성파 소자의 크기가 커질수록, 상기 IDT에서 발생되는 표면 탄성파의 손실도 커지게 되어 결국 표면 탄성파 소자의 특성이 저하되는 문제도 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 탄성파 손실을 최소화함과 동시에 작은 면적에서 필요한 소자 성능을 충분히 구현할 수 있는 표면 탄성파 소자를 제공하는데 있다.

도1a는 통상적인 표면 탄성파 소자를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도1b는 도1a의 상세도이다.

도2는 본 발명에 의한 표면 탄성파 소자를 도시한 평면도이다.

도3은 본 발명에 의한 표면 탄성파 소자가 패키징된 상태를 도시한 평면도이다.

- 도면중 주요 부호에 대한 설명 -

100; 본 발명에 의한 표면 탄성파 소자

200; 표면 탄성파 소자 패키지

1~4,11~14; 가로방향 도전패턴(Conductive Pattern)

5,6,15,16; 세로방향 도전패턴 19; 핑거(Finger)

20; 입력 IDT(Inter-Digital Trnasducer) 30; 출력 IDT

40; 차단용 도전패턴 50; 흡음재

60; 섭스트레이트(Substrate) 70; 봉지부

80; 도전성와이어(Conductive Wire) A~J; 도전패드(Conductive Pad)

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 표면 탄성파 소자는 대략 평판 모양의 섭스트레이트와; 상기 섭스트레이트의 표면에 다수의 가로방향 도전패턴이 일정거리 이격되어 형성되고, 상기 가로방향 도전패턴의 양측 단부에는 세로 방향 도전패턴이 형성되어 선택된 특정한 가로방향 도전패턴과 연결되며, 상기 다수의 가로방향 도전패턴 사이에는 다수의 핑거가 교차되어 형성된 입력단 IDT와; 상기 입력단 IDT와 일정거리 이격되어 다수의 가로방향 도전패턴이 일정거리 이격되어 형성되고, 상기 가로방향 도전패턴의 양측 단부에는 세로 방향 도전패턴이 형성되어 선택된 특정한 가로방향 도전패턴과 연결되며, 상기 가로방향 도전패턴 사이에는 다수의 핑거가 교차되어 형성된 출력단 IDT와; 상기 입력단 IDT와 출력단 IDT사이의 섭스트레이트 표면에 형성되어 불필요한 전자기파를 차단하는 차단용 도전패턴과; 상기 입력단 IDT 및 출력단 IDT의 외주연에 표면 탄성파를 반사 및 흡수하기 형성된 흡음재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 표면 탄성파 소자에 의하면, 다수의 가로방향 도전패턴 및 세로방향 도전패턴을 구비하고, 상기 가로방향 도전패턴 사이에는 다수의 핑거를 형성하여 입력단 IDT 및 출력단 IDT를 구비함으로써, 작은 면적에서 핑거의 폭, 피치 및 개수 등을 용이하게 조절할 수 있게 된다. 즉, 상기와 같이 하여, 작은 면적의 섭스트레이트 상에서 소정의 동작 주파수 응답을 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 표면 탄성파 소자의 크기가 커지지 않아도 됨으로써, IDT에서 발생되는 표면 탄성파의 손실도 작아지는 장점이 있다.

이하 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 의한 표면 탄성파 소자(100)를 도시한 평면도이다.

도시된 바와 같이 대략 평판 모양의 섭스트레이트(60)가 구비되어 있다. 상기 섭스트레이트(60)는 주지된 바와 같이 압전특성을 갖는 석영(Quartz), LaTiO₃, LaNbO₃, ZnO 또는 이의 등가물중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다.

상기 섭스트레이트(60)의 표면에는 제1,2,3,4가로방향 도전패턴(1~4)이 일정거리 이격된 채 형성되어 있고, 상기 제1,2,3,4가로방향 도전패턴(1~4)의 양측 단부에는 제1,2세로방향 도전패턴(5,6)이 형성되어 있다. 여기서 상기 제1,3가로방향 도전패턴(1,3)은 제1세로방향 도전패턴(5)에 연결되어 있고, 다른 제2,3가로방향 도전패턴(2,4)는 제2세로방향 도전패턴(6)에 연결되어 있다. 또한, 상기 제1,2,3,4 가로방향 도전패턴(1~4) 사이에는 다수의 핑거(19)가 상호 교차되어 형성됨으로써 하나의 입력단 IDT(20)를 구성하고 있다.

여기서, 상기 제1,2,3,4가로방향 도전패턴(1~4), 제1,2세로방향 도전패턴(5,6) 및 핑거(19)는 주지된 바와 같이 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 이의 등가물중 어느 하나에 의해 형성될 수 있다. 물론, 이러한 재질은 하기할 차단용 도전패턴(40) 및 출력단 IDT(30)에도 그대로 적용될 수 있다.

한편, 상기 입력단 IDT(20)와 일정거리 이격되어서는 출력단 IDT(30)가 형성되어 있다. 상기 출력단 IDT(30)는 제1,2,3,4가로방향 도전패턴(11~14)이 일정거리 이격되어 형성되고, 상기 제1,2,3,4가로방향 도전패턴(11~14)의 양측 단부에는 제1,2세로방향 도전패턴(15,16)이 형성되어 선택된 특정한 제1,2,3,4가로방향 도전패턴(1~4)과 연결되어 있다. 즉, 상기 제1,3가로방향 도전패턴(11,13)은 제1세로방향 도전패턴(15)에 연결되어 있고, 다른 제2,4가로방향 도전패턴(12,14)은 제2세로방향 도전패턴(16)에 연결되어 있다. 또한, 상기 제1,2,3,4가로방향 도전패턴(11~14) 사이에는 다수의 핑거(19)가 교차되어 형성됨으로써 하나의 출력단 IDT(30)를 구성하고 있다.

또한, 상기 입력단 IDT(20)와 출력단 IDT(30) 사이에는 입력단 IDT(20)로부터 출력단 IDT(30)에 전달되는 불필요한 신호를 제거하기 위해 차단용 도전패턴(40)이 형성되어 있다.

더불어, 상기 입력단 IDT(20) 및 출력단 IDT(30)의 외주연에는 표면 탄성파를 반사 및 흡수하기 위한 흡음재(50)가 형성되어 있다.

상기한 표면 탄성파 소자(100)는 입력단 IDT(20)에 고주파 전계를 인가하면 압전작용에 의해 표면 탄성파가 형성되고, 이 표면 탄성파는 섭스트레이트(60)의 표면을 경유하여 출력단 IDT(30)에 전달되며, 출력단 IDT(30)에서는 반 압전작용에 의하여 다시 고주파 전계로 변환되어 전기신호를 전송하게 된다. 또한, 입력단 IDT(20)에서 출력단 IDT(30) 측으로 전기적으로 혹은 방사 에너지 형태로 직접 전달되는 전자기 불요신호는 차단용 도전패턴(40)에 의해 흡수 제거된다.

이와 같은 표면 탄성파 소자(100)는 다수의 가로방향 도전패턴(1~4,11~14) 및 세로방향 도전패턴(5,6,15,16)을 구비하고, 상기 가로방향 도전패턴(1~4,11~14) 사이에는 다수의 핑거(19)를 형성하여 입력단 IDT(20) 및 출력단 IDT(30)를 구비함으로써, 작은 면적에서 핑거(19)의 폭, 피치 및 개수 등을 용이하게 조절 및 설계할 수 있게 된다. 즉, 상기와 같이 하여, 작은 면적의 섭스트레이트(60) 상에서 소정의 동작 주파수 응답 및 특성을 용이하게 구현할 수 있게 된다. 또한, 상기와 같이 함으로써, 표면 탄성파 소자(100)의 크기가 커지지 않아도 되고, 따라서 IDT에서 발생되는 표면 탄성파의 손실도 작아지게 된다.

도3은 본 발명에 의한 표면 탄성파 소자가 어셈블링(Assembling)된 패키지(200)를 도시한 평면도이다.

도시된 바와 같이 상기 표면 탄성파 소자는 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound) 또는 세라믹(Ceramic)과 같은 봉지부(70) 내측에 위치되어 있으며, 상기 봉지부(70)의 둘레에는 다수의 도전패드(A~J)가 형성되어 있다.

또한, 입력단 IDT(20)의 가로방향 도전패턴(1,4)은 도전성와이어(80)에 의해 도전패드(E,F)에 연결되어 있다.

또한, 차단용 도전패턴(40)의 양단은 도전패드(D,I)에 각각 연결되어 있으며, 출력단 IDT(30)의 가로방향 도전패턴(11,14)은 도전성와이어(80)에 의해 도전패드(A,J)에 각각 연결되어 있다.

여기서, 상기 도전패드(F)는 입력포트, 도전패드(E)는 접지포트, 도전패드(A)는 출력포트, 도전패드(J)는 접지포트이다. 또한, 도전패드(D,I)도 접지포트이다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 여기에만 한정되지 않으며, 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변형된 실시예도 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 의한 표면 탄성파 소자에 의하면, 다수의 가로방향 도전패턴 및 세로방향 도전패턴을 구비하고, 상기 가로방향 도전패턴 사이에는 다수의 핑거를 형성하여 입력단 IDT 및 출력단 IDT를 구비함으로써, 작은 면적에서 핑거의 폭, 피치 및 개수 등을 용이하게 조절할 수 있게 된다. 즉, 최소의 면적의 섭스트레이트 상에서 소정의 동작 주파수 응답 및 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기와 같이 표면 탄성파 소자의 크기가 커지지 않아도 됨으로써, IDT에서 발생되는 표면 탄성파의 손실도 작아지는 효과가 있다.

Claims

(정정) 평판 모양의 섭스트레이트(60);

상기 섭스트레이트(60)의 표면에 상호 일정 거리 이격되어 제1,2,3,4가로방향 도전패턴(1,2,3,4)이 형성되고, 상기 제1,3가로방향 도전패턴(1,3)은 일측이 제1세로방향 도전패턴(5)에 연결되고, 상기 제2,4가로방향 도전패턴(2,4)은 타측이 상기 제1세로방향 도전패턴(5)과 일정 거리 이격된 제2세로방향 도전패턴(6)에 연결되며, 상기 제1,2,3,4가로방향 도전패턴(1,2,3,4)에는 다수의 핑거(19)가 3줄을 이루며 상호 교차되어 형성된 입력단 IDT(20);

상기 입력단 IDT(20)와 일정거리 이격되어 상호 일정 거리 이격되어 제1,2,3,4가로방향 도전패턴(11,12,13,14)이 형성되고, 상기 제1,3가로방향 도전패턴(11,13)은 일측이 제1세로방향 도전패턴(15)에 연결되고, 상기 제2,4가로방향 도전패턴(12,14)은 타측이 상기 제1세로방향 도전패턴(15)과 일정 거리 이격된 제2세로방향 도전패턴(19)에 연결되며, 상기 제1,2,3,4가로방향 도전패턴(11,12,13,14) 에는 다수의 핑거(19)가 3줄을 이루며 상호 교차되어 형성된 출력단 IDT(30);

상기 입력단 IDT(20)와 출력단 IDT(30) 사이의 섭스트레이트(60) 표면에 형성되어 불필요한 전자기파를 차단하는 차단용 도전패턴(40); 및,

상기 입력단 IDT(20) 및 출력단 IDT(30)의 외주연에 표면 탄성파를 반사 및 흡수하기 형성된 흡음재(50)를 포함하여 이루어진 표면 탄성파 소자.