KR100550539B1 - 표면탄성파 듀플렉서 및 그 제조 방법 - Google Patents

표면탄성파 듀플렉서 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면탄성파 듀플렉서 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 신호의 송수신이 이루어지도록 하는 필터부는 기계적 내구성이 높고 재료비용이 저렴한 HTCC 기판에 실장하며, 상기 필터부에서 송수신되는 신호간의 상호 간섭이 방지되도록 하는 위상천이부는 수동 소자들을 기판에 패턴으로 형성할 수 있기 때문에 고집적화, 경박단소화 및 고신뢰성이 가능한 LTCC 기판이나 PCB에 형성하고, 상기 HTCC 기판과 위상천이가 포함된 기판을 납땜을 통하여 전기적으로 접속시켜 구현함으로써, 상기 HTCC 기판이 가지는 높은 내구성으로 인해 상기 필터부가 외부의 충격 및 열로 인해 파손되는 것을 사전에 방지할 수 있을뿐만 아니라, 상기 LTCC 기판만을 사용하는 경우에 비하여 재료 비용 및 제조시 소요되는 비용이 절감될 수 있는 효과가 있다.
필터부, HTCC 기판, 위상 천이부, LTCC 기판, 내구성

Description

표면탄성파 듀플렉서 및 그 제조 방법{Surface acoustic wave duplexer and manufacturing method for the same}
도 1 은 종래의 기술에 따른 표면탄성파 듀플렉서가 도시된 도면,
도 2 는 본 발명에 따른 표면탄성파 듀플렉서가 도시된 도면,
도 3 은 본 발명에 따른 표면탄성파 듀플렉서에서 고온 소성 세라믹 기판이 도시된 도면,
도 4 및 도 5 는 본 발명에 따른 표면탄성파 듀플렉서에서 저온 소성 세라믹 기판이 도시된 도면,
도 6a 내지 도 6d 는 본 발명에 따른 표면탄성파 듀플렉서의 제조과정이 도시된 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100: 필터부 100a: 와이어
110: HTCC 기판 120: 캐비티
130: 커버 200: 위상 천이부
210: LTCC 기판 또는 PCB
본 발명은 표면탄성파 듀플렉서 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 외부와 신호의 송수신이 이루어지도록 하는 필터부와 상기 필터부에서 송수신되는 신호의 상호 간섭이 방지되도록 하는 위상 천이부를 별도의 기판에 각각 형성하고 상기 각 기판을 결합하여 기계적인 내구성을 향상시키는 동시에 제조시 소요되는 비용이 절감될 수 있는 표면탄성파 듀플렉서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 듀플렉서는 저주파 대역에 존재하는 송신 필터 및 고주파 대역에 존재하는 수신 필터를 구비하고, 상기 송신 필터 및 수신 필터 단자를 결합하여 3 단자 망으로 구성한 통신용 분파기이다. 이러한 듀플렉서로서는 유전체 공진기 형태 및 표면탄성파 필터 형태가 있다.
여기서, 상기 유전체 공진기 형태의 듀플렉서는 다수개의 유전체 공진기로 이루어지는 것으로서 사용 주파수의 범위가 낮을 경우에 파장이 길어지게 되므로 중심 주파수를 맞추기 위해서는 크기 및 중량이 커지게 된다.
한편, 상기 표면탄성파 필터 형태의 듀플렉서는 도 1 에 도시된 바와 같이 두 개의 표면탄성파 필터 즉, 중심 주파수가 서로 상이한 송신 및 수신 필터(10, 20)를 구비하고, 이들 송신 필터(10)의 출력단자 및 수신 필터(20)의 입력단자를 하나의 단자를 병렬로 결합하여 3 단자 회로망으로 구성하며, 그 병렬 결합한 송신 필터(10)의 출력단자 및 수신 필터(20)의 입력단자를 안테나 단자로 사용하고 있다.
이러한 표면탄성파 듀플렉서를 설계함에 있어서는 상기 송신 필터(10) 및 수신 필터(20)에 해당하는 각각의 중심 주파수에 대한 상호 간섭이 최소화될 수 있도록 위상 천이부(30)를 배치하여 임피던스 특성 및 감쇠 특성을 개선하는 것이 필수적이다.
즉, 상기 송신 필터(10) 및 수신 필터(20)는 고유 특성상 단일 소자의 설계 형태로서 통과대역이 저주파 측에 존재하는 송신 필터(10)의 임피던스 특성은 수신 필터(20)의 수신대역의 주파수에 대하여 매우 높은 임피던스를 가지므로 별도의 위상 천이부(30)가 불필요하다.
그러나, 통과대역이 고주파 측에 존재하는 수신 필터(20)는 송신 필터(10)의 송신대역의 주파수에 대하여 매우 낮은 임피던스를 가지게 되고, 이로 인하여 상기 송신 필터(10)가 송신하는 소정의 신호가 수신 필터(20)를 통과하는 역류가 발생하게 되므로 상기 위상 천이부(30)를 구비하여 임피던스 특성 및 감쇠 특성을 개선하는 것이 반드시 요구된다.
이때, 상기와 같은 송신 필터(10), 수신 필터(20) 및 위상 천이부(30)는 상기 표면탄성파 듀플렉서의 소형화 및 고성능화를 위하여 일반적으로 저온 소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic, 이하 LTCC라 함) 기판을 사용한 적층 패키지를 사용하게 되는데, 상기 LTCC 기판의 일면에 상기 송신 필터(10)와 수신 필터(20)를 실장하고, 상기 위상 천이부(30)를 상기 LTCC 기판에 패턴으로 형성하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 표면탄성파 듀플렉서는 상기 LTCC 기판만을 사용하기 때문에 상기 LTCC 기판의 고유 특성에 따라 기계적 내구성이 취약하여 외부의 충격 및 열 등에 의해 파손되기 쉽기 때문에 고신뢰성을 확보하는데 있어 어려움이 있다는 문제점이 있다.
또한, 상기 LTCC 기판을 제조하기 위한 재료 비용 및 제조 비용이 높기 때문에 저가격화에 대하여 한계가 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 신호의 송수신이 이루어지도록 하는 송신 필터 및 수신 필터는 기계적 내구성이 높은 동시에 비용이 저렴한 기판을 사용하고, 상기 송신 필터 및 수신 필터에서 송수신되는 신호간의 상호 간섭이 방지되도록 하는 위상 천이부는 패턴 형성이 용이한 기판을 사용하며 상기 각 기판을 전기적으로 접속시켜 표면탄성파 듀플렉서를 형성하여 고신뢰성를 확보할 수 있고 저가격화가 용이한 표면탄성파 듀플렉서 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 표면탄성파 듀플렉서는 외부와 신호의 송수신이 이루어지도록 하며 고온 소성 세라믹(High Temperature Co-fired Ceramic, 이하 HTCC라 함) 기판에 실장되는 송신 필터와 수신 필터로 이루어지는 필터부와, 상기 HTCC 기판과 전기적으로 접속되는 LTCC 기판이나 PCB에 패턴으로 형성되어 상기 송신 필터와 수신 필터간의 상호 간섭이 방지되도록 하는 위상 천이부를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 표면탄성파 듀플렉서 제조 방법은 HTCC 기판의 일면에 형성된 캐비티(cavity)에 외부와 신호의 송신 및 수신이 이루어지도록 하는 필터부가 실장되는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 실장된 필터부가 외부의 환경으로부터 보호되도록 커버가 설치되는 제 2 단계와, 상기 HTCC 기판의 타면에 상기 필터부에서 송수신되는 신호간의 상호 간섭이 방지되도록 하는 패턴이 내부에 형성된 위상천이부가 포함된 기판이 결합되는 제 3 단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 표면탄성파 듀플렉서는 도 2 에 도시된 바와 같이, 외부와 신호의 송수신이 이루어지도록 하며 HTCC 기판(110)의 일면에 형성된 캐비티(120)에 실장되는 필터부(100)와, 상기 HTCC 기판(110)의 타면에 전기적으로 접속되는 LTCC 기판 또는 PCB(210)의 상부에 패턴으로 형성된 위상 천이부(200)를 포함하여 구성된다. 상기 필터부(100)는 수신 필터(미도시)와 송신 필터(미도시)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 LTCC 기판의 재료로는 저온 소성이 가능한 글라스 세라믹 재료를 사용하고 내부 전극은 은이나 동, 금 등의 금속을 사용하고, PCB의 경우 주로 동을 사용하여 캐패시터(Capacitor), 레지스터(Resistor) 및 인덕터(Inductor)등의 수동 소자들을 기판에 패턴으로 형성할 수 있기 때문에 고집적화, 경박단소화 및 고신뢰성이 가능하게 된다.
또한, 상기 HTCC 기판은 상기 LTCC 기판과는 다르게 1300 내지 1500℃의 고온에서 소성이 이루어지고 내부전극도 몰리브덴, 텅스텐 등의 환원 분위기용 금속을 사용하며, 상기 LTCC 기판에 비하여 기계적인 내구성이 강하고 재료 비용 및 제조 비용이 저렴하다.
따라서, 본 발명에서는 상기 필터부(100)를 상기 HTCC 기판(110)에 실장하여 상기 필터부(100)가 외부 환경으로 인해 파손될 수 있는 가능성을 사전에 제거할 수 있을뿐만 아니라, 상기 LTCC 기판을 사용할 경우에 비하여 비용이 절감될 수 있게 된다.
한편, 상기 HTCC 기판(110)의 일면에는 상기 캐비티(120)에 실장되는 필터부(100)와 와이어 본딩을 통해 전기적으로 접속될 수 있도록 하는 다수개의 단자(113)가 형성되며, 상기 HTCC 기판(110)의 타면에는 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 HTCC 기판(110)이 외부와 전기적으로 접속될 수 있도록 하는 다수개의 단자(111,112)가 형성된다. 또한, 상기 HTCC 기판(110)의 일면 및 타면에 각각 형성된 단자(111, 112)(113)는 비아홀(미도시)을 통하여 연결된다.
또한, 상기 HTCC 기판(110)의 일면에는 상기 필터부(100)가 외부의 환경으로부터 보호될 수 있도록 커버(130)가 설치되는데, 상기 커버(130)는 상기 HTCC 기판(110)이 가지는 높은 기계적 내구성으로 인해 외부의 충격 및 열에 강하므로 용접을 통하여 설치된다.
상기 LTCC 기판 또는 PCB(210)는 일면에는 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 HTCC 기판(110)의 타면에 형성된 다수개의 단자(111,112)와 납땜을 통하여 전기적으로 접속될 수 있도록 하는 다수개의 단자(211, 212)가 형성되고, 상기 LTCC 기판 또는 PCB(210)의 타면에는 도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 LTCC 기판 또는 PCB(210)의 일면에 형성된 다수개의 단자(211, 212)와 비아홀(미도시)로 연결되며 상기 LTCC 기판 또는 PCB(210)가 외부와 전기적으로 접속될 수 있도록 하는 다수개의 단자(311,312)가 형성된다.
따라서, 상기 필터부(100)는 상기 HTCC 기판(110)의 일면 및 타면에 각각 형성된 다수개의 단자(111, 112)와 상기 LTCC 기판 또는 PCB(210)의 일면 및 타면에 각각 형성된 다수개의 단자(211, 212)(311, 312)를 통하여 외부와 전기적으로 접속될 수 있는 것이다.
상기 위상 천이부(200)는 임피던스 특성 및 감쇠 특성을 개선하기 위하여 상기 PCB(210)에 형성된다. 상기 위상 천이부(200)는 상기 송신 필터가 송신하는 소정의 신호가 수신 필터를 통과하여 역류가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 통과대역인 수신대역은 약 50Ω을 유지한 채로 저지대역인 송신대역에서의 임피던스를 무한대 근처로 보내기 위하여 사용된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 표면탄성파 듀플렉서의 제조 과정을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 표면탄성파 듀플렉서의 제조 과정은 먼저 도 6a 에 도시된 바와 같이, HTCC 기판(110)의 일면에 형성된 캐비티(120)에 상기 필터부(100)가 실장된다.
이때, 상기 캐비티(120)에 실장된 필터부(100)는 도 6b 에 도시된 바와 같이, 상기 HTCC 기판(110)의 일면에 형성된 다수개의 단자(113)와 와이어(100a)를 통하여 전기적으로 연결되어, 상기 HTCC 기판(110)의 타면에 형성되는 동시에 상기 HTCC 기판(100)의 일면에 형성된 다수개의 단자(113)와 비아홀을 통해 연결되는 다수개의 단자(111, 112)와 전기적으로 연결된다.
상기 HTCC 기판(110)의 일면에 형성된 단자와 와이어(100a)를 통해 상기 필터부(100)가 연결되면, 도 6c 에 도시된 바와 같이, 상기 필터부(100)가 외부의 환경으로부터 보호될 수 있도록 커버(130)가 설치된다.
이때, 상기 커버(130)는 상기 HTCC 기판(110)의 높은 기계적 내구성으로 인해 용접으로 설치가 가능하기 때문에 별도의 용이하게 상기 커버(130)를 설치할 수 있게 된다.
상기 HTCC 기판(110)에 상기 커버(130)가 설치되면, 도 6d 에 도시된 바와 같이, 내부에 패턴으로 이루어지는 위상 천이부(200)가 형성된 LTCC 기판 또는 PCB(210)의 일면에 형성된 다수개의 단자(211, 212)와 상기 HTCC 기판(110)의 타면에 형성된 다수개의 단자(111, 112)가 납땜을 통하여 전기적으로 접속된다.
또한, 상기 LTCC 기판(210)의 타면에 형성된 다수개의 단자(311,312)를 통하여 상기 필터부(100)가 외부와 전기적으로 접속된다.
결국, 본 발명에 따른 표면탄성파 듀플렉서는 신호의 송수신이 이루어지도록 하는 필터부(100)는 HTCC 기판(110)에 실장하고, 상기 필터부(100)에서 송수신된 신호간의 상호 간섭이 방지되도록 하는 위상 천이부(200)는 LTCC 기판 또는 PCB(210)에 형성 후 상기 HTCC 기판(110)과 LTCC 기판 또는 PCB(210)을 전기적으로 접속되도록 하여 기존에 LTCC 기판만을 사용한 경우에 비하여 기계적 내구성을 향상시키고, 상기 표면탄성파 듀플렉서 제조시 소요되는 비용을 감소시킬 수 있게 되 는 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 표면탄성파 듀플렉서 및 그 제조 방법은 신호의 송수신이 이루어지도록 하는 필터부는 기계적 내구성이 높고 재료 비용이 저렴한 HTCC 기판에 실장하며, 상기 필터부에서 송수신되는 신호간의 상호 간섭이 방지되도록 하는 위상 천이부는 수동 소자들을 기판에 패턴으로 형성할 수 있기 때문에 고집적화, 경박단소화 및 고신뢰성이 가능한 LTCC 기판에 형성하고, 상기 HTCC 기판과 LTCC 기판 또는 PCB를 납땜을 통하여 전기적으로 접속시켜 구현함으로써, 상기 HTCC 기판이 가지는 높은 내구성으로 인해 상기 필터부가 외부의 충격 및 열로 인해 파손되는 것을 사전에 방지할 수 있을뿐만 아니라, 상기 LTCC 기판만을 사용하는 경우에 비하여 재료 비용 및 제조시 소요되는 비용이 절감될 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 외부와 신호의 송수신이 이루어지도록 하며 고온 소성 세라믹 기판에 실장되는 송신 필터와 수신 필터로 이루어지는 필터부와,
    상기 고온 소성 세라믹 기판과 전기적으로 접속되는 저온 소성 세라믹 기판또는 PCB에 패턴으로 형성되어 상기 송신 필터와 수신 필터간의 상호 간섭이 방지되도록 하는 위상 천이부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 듀플렉서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고온 소성 세라믹 기판은 일면에 상기 필터부가 실장될 수 있도록 하는 캐비티(cavity)가 형성되고,
    상기 캐비티에 실장된 필터부가 외부 환경으로부터 보호될 수 있도록 커버가 설치되는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 듀플렉서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고온 소성 세라믹 기판의 타면에는 상기 필터부와 외부 회로가 전기적으로 접속될 수 있도록 하는 다수개의 단자가 형성되고,
    상기 필터부와 다수개의 단자는 비아홀을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 듀플렉서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 천이부는 상기 저온 소성 세라믹 기판 또는 PCB에 형성되어 상기 필터부에서 송수신되는 신호의 상호 간섭이 방지되도록 하는 패턴으로 구성되는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 듀플렉서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 저온 소성 세라믹 기판 또는 PCB의 양면에는 각각 상기 패턴과 비아홀을 통해 전기적으로 연결되는 다수개의 단자가 형성되고, 상기 저온 소성 세라믹 기판 또는 PCB의 일면에 형성된 다수개의 단자는 상기 HTCC 기판의 타면과 전기적으로 접속되며, 상기 저온 소성 세라믹 기판 또는 PCB의 타면에 형성된 다수개의 단자는 외부 회로와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 듀플렉서.
  6. 고온 소성 세라믹 기판의 일면에 형성된 캐비티(cavity)에 외부와 신호의 송신 및 수신이 이루어지도록 하는 필터부가 실장되는 제 1 단계와,
    상기 제 1 단계에서 실장된 필터부가 외부의 환경으로부터 보호되도록 커버가 설치되는 제 2 단계와,
    상기 고온 소성 세라믹 기판의 타면에 상기 필터부에서 송수신되는 신호간의 상호 간섭이 방지되도록 하는 패턴이 형성된 저온 소성 세라믹 기판이 결합되는 제 3 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 듀플렉서 제조 방법.
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