KR100616640B1 - 집적형 듀얼밴드 저역통과필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집적형 듀얼밴드 저역통과필터에 관한 것으로서, 제1 및 제2 영역으로 구분된 상면을 갖는 기판과, 상기 기판의 제1 및 제2 영역에 각각 형성된 복수개의 접지패턴과 복수개의 캐패시터전극용 도체패턴으로 이루어진 제1 도전층과,상기 제1 도전층 상에 형성되며, 복수개의 도전성 비아홀이 마련된 유전체층과, 상기 유전체층 상에 형성된 복수개의 캐패시터전극용 도체패턴 및 하나의 인덕터용 코일패턴으로 이루어진 제2 도전층을 포함하며, 상기 제1 및 제2 영역에서 상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층은 각각 상기 도전성 비아홀을 적어도 일부가 서로 연결되어 제1 및 제2 저역통과필터를 구성하고, 상기 제1 및 제2 저역통과필터 간의 전자기적 결합이 감소되도록, 상기 제1 도전층은 상기 제1 및 제2 영역 사이에 형성된 격리용 접지패턴을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 도전층 중 적어도 하나는 상기 제1 및 제2 저역통과필터 사이에 연장되어 형성되며 격리용 도체패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼밴드 저역통과필터를 제공한다.

듀얼밴드 저역통과필터(dual band low pass filter), 집적형 수동소자(integrated passive device), 밴드 격리도(band isolation)

Description

집적형 듀얼밴드 저역통과필터{INTEGRATED DUAL BAND LOW PASS FILTER}

도1a 및 도1b는 각각 종래의 집적형 듀얼밴드 저역통과필터의 상부평면도 및 측단면도이다.

도1b는 도1a에 예시된 집적형 듀얼밴드 저역통과필터에 대한 등가회로도이다.

도2a는 본 발명의 일실시형태에 따른 집적형 듀얼밴드 저역통과필터의 상부평면도이다.

도2b 및 도2c는 도2a의 집적형 듀얼밴드 저역통과필터를 나타내는 측단면도이다.

도3은 종래의 집적형 듀얼밴드 저역통과필터와 본 발명에 따른 집적형 듀얼밴드 저역통과필터의 격리도를 비교하기 위한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10,20: 듀얼밴드 저역통과필터 10a,20a: 제1 저역통과필터

10b,20b: 제2 저역통과필터 12,22: 절연층

13,23: 절연성 유전체층 24a,24b: 제1 도전층

25a,25b: 제2 도전층 27: 격리용 도체패턴

본 발명은 복합 단말기의 RF(Radio Frequency)장치에 사용되는 듀얼밴드 저역통과필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개의 저역통과필터 사이에 전자기적 간섭을 저감시킬 수 있는 집적형 듀얼밴드 저역통과필터에 관한 것이다.

최근에 다양한 주파수 대역을 이용하는 이동통신 서비스를 하나의 단말기로 이용할 수 있는 복합 단말기가 요구됨에 따라, 안테나로부터 송수신되는 서로 다른 2개의 주파수 대역에 처리할 수 있는 RF장치가 요구되고 있다.

이러한 복합단말기의 RF장치에서 커플러와 RF스위치 사이에 두 주파수 대역의 신호에 관련된 듀얼밴드 저역통과필터가 채용된다. 상기 듀얼밴드 저역통과필터로는 900MHz 대역을 필터링하는 GSM용 저역통과필터와 1800MHz 대역을 필터링하는 DCS용 필터를 포함한 듀얼밴드 저역통과필터가 주로 사용된다. 이러한 듀얼밴드 저역통과필터는 전자부품의 소형화 및 경량화 경향에 따라, 주로 하나의 기판 상에 마이크로 스트립 라인으로 구현된 집적형 수동소자(Integrated Passive Device)형태로 제조된다.

도1a 및 도1b는 종래의 집적형 듀얼밴드 저역통과필터의 상부평면도 및 측단 면도이다. 여기서, 도1b는 도1a의 필터를 A-A'방향으로 절개해 본 단면도이다.

도1a에 도시된 집적형 듀얼밴드 저역통과필터(10)는 기판(11)의 제1 및 제2 영역에 각각 형성된 제1 도전층(14a,14b)과 제2 도전층(15a,15b)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 도전층(14a,14b,15a,15b)은 도1b에 도시된 바와 같이 상기 기판(11)과의 영향을 차단하기 위한, 산화물과 같은 절연층(12)상에 형성되며, 두 도전층(14a,14b,15a,15b) 사이에는 절연성 유전체층(13)이 형성되며, 상기 절연성 유전체층(13) 상에는 두 두전층(14a,14b,15a,15b)을 선택적으로 연결하는 복수개의 도전성 비아홀(v)이 마련된다.

상기 기판(11)의 제1 영역에 형성된 제1 도전층(14a)의 2개의 접지패턴(GND) 및 복수개의 도체패턴은 상기 제2 도전층(15a)의 도체패턴 및 하나의 코일패턴에 상기 도전성 비아홀(v)을 통해 연결되어 제1 저역통과필터(10a)를 구성하고, 이와 유사하게, 상기 기판(11)의 제2 영역에 형성된 제1 도전층(14b)의 2개의 접지패턴(GND) 및 복수개의 도체패턴은 상기 제2 도전층(15b)의 도체패턴 및 하나의 코일패턴에 상기 도전성 비아홀(v)을 통해 연결되어 제2 저역통과필터(10b)를 구성한다.

도1a에 도시된 제1 및 제2 도전층(14a,14b,15a,15b)으로 구성된 제1 및 제2 저역통과필터(10a,10b)는 도1c와 같은 등가회로를 구성할 수 있다.

도1a에 도시된 집적형 듀얼밴드 저역통과필터(10a,10b)는 보다 소형화(예, 1 ×1.2㎜)를 위해서 두 필터영역이 매우 인접하여 배치되므로, 제2 도전층(15a,15b)의 코일패턴으로 이루어진 인덕터(L)간의 원하지 않는 전자기적 결합이 커지는 문제가 야기된다.

보다 구체적으로, 도1c와 같이 GSM용 저역통과필터와 DSC용 저역통과필터가 구현된 집적형 듀얼밴드 저역통과필터에서는 GSM밴드의 신호가 DSC로 유기되는 격리도 문제가 발생되어, 필터의 신뢰성을 크게 저하시킬 수 있다.

다른 한편으로는, 이러한 격리도 문제로 인해, 인덕터사이에 충분한 간격이 보장되어야 하므로, 이로 인해 듀얼밴드 필터를 보다 소형화하는데 어려움이 있어 왔다.

본 발명은 상술된 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 마이크로 스트립라인으로 구현된 집적형 듀얼밴드 필터에서 두 필터영역 간의 전자기적 간섭을 최소화하기 위한 접지된 도체라인을 추가적으로 구비한 집적형 듀얼밴드 필터를 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은,

제1 및 제2 영역으로 구분된 상면을 갖는 기판과, 상기 기판의 제1 및 제2 영역에 각각 형성된 복수개의 접지패턴과 복수개의 도체패턴으로 이루어진 제1 도전층과, 상기 제1 도전층 상에 형성되며, 복수개의 도전성 비아홀이 마련된 유전체층과, 상기 유전체층 상에 형성된 복수개의 도체패턴 및 하나의 코일패턴으로 이루어진 제2 도전층을 포함하며, 상기 제1 및 제2 영역에서 상기 제1 도전층의 접지패턴 및 도체패턴과 상기 제2 도전층의 도체패턴과 코일패턴은 각각 상기 도전성 비아홀을 적어도 일부가 서로 연결되어 제1 및 제2 저역통과필터를 구성하고, 상기 제1 및 제2 저역통과필터 간의 전자기적 결합이 감소되도록, 상기 제1 도전층은 상기 제1 및 제2 영역 사이에 형성된 격리용 접지패턴을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 도전층 중 적어도 하나는 상기 제1 및 제2 저역통과필터 사이에 연장되어 형성되며 격리용 도체패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼밴드 저역통과필터를 제공하는데 있다.

상기 제2 도전층의 두께는 상기 제1 도전층의 두께보다 큰 경우에, 바람직하게는, 상기 격리용 도체패턴은 상기 제2 도전층 상에 형성되며, 상기 격리용 접지패턴에 상기 유전체층 상에 형성된 도전성 비아홀로 연결된다.

바람직하게는, 상기 격리용 접지패턴은 2개이며, 상기 격리용 도체패턴의 양단에 위치할 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시형태에서, 상기 제1 저역통과필터는 DCS용 저역통과 필터이며, 상기 제2 저역통과필터는 DCM용 저역통과필터일 수 있다. 제1 도전층과 기판 사이에는 상기 기판과 상기 필터성분을 분리시키기 위한 절연층이 추가로 형성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.

도2a는 종래의 집적형 듀얼밴드 저역통과필터의 상부평면도이며, 도2b와 도2c는 도2a의 저역통과필터를 각각 A-A'와 B-B'방향으로 절개하여 본 측단면도이다.

도2a에 도시된 같이, 본 실시형태에 따른 집적형 듀얼밴드 저역통과필터(20)는 기판(21)의 제1 및 제2 영역에 각각 형성된 제1 도전층(24a,24b)과 제2 도전층(25a,25b)을 포함한다. 본 도면에서는 제1 및 제2 도전층을 보다 명확히 나타내기 위해서, 다른 층들을 생략하였으나, 도2b와 도2c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 도전층(24a,24b 및, 25a,25b)은 상기 기판(21)과의 영향을 차단하기 위한, 산화물과 같은 절연층(22)상에 형성되며, 두 도전층(24a,24b와, 25a,25b) 사이에는 절연성 유전체층(23)이 형성된다. 상기 절연층은 두꺼운 산화물층으로 구성될 수 있으며, 상기 절연성 유전체층은 SiO₂ 또는 SiN_x와 같은 물질로 형성될 수 있으며, 보다 높은 용량의 캐패시터구현을 위해 선택적으로 강유전성물질을 도포할 수도 있다.

또한, 2개의 필터회로라인(도1c의 등가회로 참조)이 구성되도록, 상기 절연성 유전체층(23)은 제1 도전층(24a,24b)의 접지패턴(GND), 제2 도전층(25a,25b)의 코일패턴 및 다른 도체패턴을 적절하게 연결하기 위한 복수개의 도전성 비아홀(v)을 포함한다.

예를 들어, 도2a에 도시된 바와 같이, 복수개의 도전성 비아홀(v)의 배치를 통해 제1 및 제2 도전층(24a,24b 및, 25a,25b)의 복수개의 캐패시터전극용 도체패턴을 이용하여 캐패시터(C11,C12,C13,C21,C22,C23)를 구현하고, 제2 도전층(25a,25b)의 인덕터용 코일패턴으로 원하는 인덕터(L1,L2)를 구현하고, 이로써 상기 기판(21)의 제1 및 제2 영역에 원하는 2개의 저역통과필터(20a,20b)를 구성할 수 있다. 각 필터(20a,20b)는 GSM용 저역통과필터와 DCS용 저역통과필터를 구성할 수있다.

또한, 본 발명에 따른 집적형 듀얼밴드 저역통과필터(20)는 2개의 필터(20a,20b)영역 사이에 적어도 인턱터성분(L1,L2)이 형성된 부분을 충분히 차단할 정도의 길이로 형성된 격리용 도체라인(27)을 더 포함하며, 상기 격리용 도체라인(26)의 적어도 일부는 격리용 접지패턴(26)과 연결된다.

본 실시형태에서, 상기 격리용 도체라인(27)은 도2a 및 도2c에 도시된 바와 같이, 필터영역의 양단 사이에 걸쳐 형성하는 것이 바람직하며, 그 양단은 격리용 접지패턴(26)과 연결될 수 있다. 일반적으로, 인덕터를 구현하기 위한 제2 도전층(25a,25b)의 두께(t2)가 제1 도전층(24a,24b)의 두께(t1)보다 크므로, 상기 격리용 도체라인(27)은 상기 제2 도전층(25a,25b)과 동일한 층 상에 동일한 높이로 형성하는 것이 바람직하다.

실제 공정에서, 상기 유전체층(23) 상에 도전물질이 전면 도포된 후에 선택적으로 제거하여 제2 도전층(25a,25b)의 패턴이 구성되므로, 이 공정에서 동일한 도전물질로부터 제2 도전층(25a,25b)과 동일한 두께(t2)의 격리용 도체라인(27)을 용이하게 형성할 수 있다.

이와 같이, 상기 격리용 접지패턴(26)과 연결된 격리용 도체라인(27)은 인접한 2개의 필터(20a,20b) 사이에 배치되어 인덕터(L1,L2)간의 원하지 않는 커플링을 억제하는 격리수단으로서 유익하게 작용할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 통해 본 발명에 따른 작용과 효과를 보다 상세히 설명한다.

(실시예)

본 실시예에서는, 실리콘 기판 상에 30㎛의 산화물층을 형성하고, 상기 산화물층 상면에 도1a 및 도2a에 도시된 구조와 유사하게, DCS용 저역통과필터와 GSM용 저역통과필터를 포함한 2개의 듀얼밴드 저역통과필터를 제조하였다.

상기 제1 도전층을 약 1㎛로 증착하여 각 패턴을 형성하고, SiO₂층을 증착한 후에, 적절한 위치에 도전성 비아홀을 형성하고, 이어 상기 제2 도전층을 약 10㎛로 형성한 후에, 각 패턴을 형성하였다.

여기서, 일 듀얼밴드 저역통과필터(종래예)에는 도1a와 같이 격리용 도체라인없이 제조하였고, 다른 듀얼밴드 저역통과필터(발명예)는 도2a와 같이 제1 도전 층에 격리용 접지패턴을 필터의 양단과 나란히 형성하고, 그 위치에 해당하는 SiO₂층에 각각 도전성 비아홀을 추가로 형성한 후에, 제2 도전층 형성시에 격리용 도체라인을 약 5㎛의 폭으로 형성하였다.

상기한 바와 같이 제조된 2개의 듀얼밴드 저역통과필터에 대해 채널의 격리도로 평가하기 위해서, GSM용 필터의 입력신호와 DCS용 필터의 출력신호 간의 신호전력비를 측정하였다. 그 결과는 도3의 그래프로 도시하였다.

종래예(a)에서는 -28dB로 나타났으나, 발명예에서는 -37dB로서 약 10dB가 감소한 것으로 나타났다.

이와 같이, 본 실험을 통해서, 종래예의 경우에 두 필터의 인덕터에 유입되는 E-H 필드의 영향으로 인해 격리도가 감소하였으나, 발명예에서는 접지된 격리용 도체라인을 이용한 E 필드의 영향으로 두 인덕터라인의 격리도가 향상된 것을 확인할 수 있었다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 마이크로 스트립라인으로 구현된 집적형 듀얼밴드 저역통과필터의 두 필터영역 사이에 접지된 격리용 도체라인을 삽입함으로써 두 필터의 인덕터간의 전자기적 간섭을 최소화하여 밴드의 격리도를 향상시킬 수 있으며, 충분한 밴드의 격리도가 보장되므로, 집적형 듀얼밴드 필터를 보다 소형화하는 기여할 수 있다.

Claims (5)

1. 제1 및 제2 영역으로 구분된 상면을 갖는 기판;

   상기 기판상에 형성되며 전자기적 영향을 차단하기 위한 절연층;

   상기 기판의 제1 및 제2 영역에 각각 형성된 복수개의 접지패턴과 복수개의 캐패시터전극용 도체패턴으로 이루어진 제1 도전층;

   상기 제1 도전층 상에 형성되며, 복수개의 도전성 비아홀이 마련된 유전체층; 및

   상기 유전체층 상에 형성된 복수개의 캐패시터전극용 도체패턴 및 하나의 인덕터용 코일패턴으로 이루어지며 상기 제1 도전층 보다 두꺼운 제2 도전층을 포함하며,

   상기 제1 및 제2 영역에서 상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층은 각각 상기 도전성 비아홀과 서로 연결되어 제1 및 제2 저역통과필터를 구성하고,

   상기 제1 도전층은 상기 제1 및 제2 영역 사이에 형성된 격리용 접지패턴을 포함하고, 상기 제2 도전층은 상기 제1 및 제2 저역통과필터 간의 전자기적 결합이 감소되도록 상기 제1 및 제2 저역통과필터 사이에 연장되어 형성되며 상기 유전체층상에 형성된 도전성 비아홀을 통해 상기 격리용 접지 패턴과 연결된 격리용 도체패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼밴드 저역통과필터.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 격리용 접지패턴은 2개이며, 상기 격리용 도체패턴의 양단에 위치하는 것을 특징으로 하는 듀얼밴드 저역통과필터.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 저역통과필터는 DCS용 저역통과필터이며, 상기 제2 저역통과필터는 GSM용 저역통과필터인 것을 특징으로 하는 듀얼밴드 저역통과필터.

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