KR100697763B1 - 탄성 표면파 장치 - Google Patents

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KR100697763B1 KR1020050015384A KR20050015384A KR100697763B1 KR 100697763 B1 KR100697763 B1 KR 100697763B1 KR 1020050015384 A KR1020050015384 A KR 1020050015384A KR 20050015384 A KR20050015384 A KR 20050015384A KR 100697763 B1 KR100697763 B1 KR 100697763B1
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후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤
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Abstract

본원 발명은 리플 성분을 억제한 특성을 갖는 탄성 표면파 장치를 제공한다. 빗형 전극(10)과, 이 양측에 설치된 반사 전극(12, 14)을 갖는 탄성 표면파 공진기를 포함하는 탄성 표면파 장치에서, 각 반사 전극(12, 14)은 적어도 2개의 서로 다른 주기 λa1∼λan ; λb1∼λbn을 갖는다. 예를 들면, 각 반사 전극을 2분할하여, 한쪽의 분할부의 주기(파장)를 λa1, λb1로 하고, 다른쪽의 분할부의 주기를 λa2(≠λa1), λb2(≠λb1)로 한다.
반사 전극, 탄성 표면파 공진기, 빗형 전극, 주파수, 감쇠량

Description

탄성 표면파 장치{SURFACE ACOUSTIC WAVE DEVICE}
도 1은 종래의 탄성 표면파 공진기를 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시한 탄성 표면파 공진기의 공진 특성을 도시하는 그래프.
도 3은 도 1에 도시한 탄성 표면파 공진기를 복수개 이용하여 구성한 필터의 필터 특성을 도시하는 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 탄성 표면파 장치(공진기)를 도시하는 도면.
도 5는 도 4에 도시한 탄성 표면파 장치의 공진 특성을 도시하는 그래프.
도 6은 도 4에 도시한 탄성 표면파 장치를 복수개 이용한 필터의 필터 특성을 도시하는 그래프.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성 표면파 장치를 도시하는 도면.
도 8은 제1실시예의 공진 특성을 도시하는 그래프.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성 표면파 장치를 도시하는 도면.
도 10은 제2 실시예의 필터 특성을 도시하는 그래프.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄성 표면파 장치를 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 실시예 4에 따른 탄성 표면파 장치를 도시하는 도면.
도 13은 실시예 4의 필터 특성을 도시하는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : IDT
12, 14, 22, 24, 32, 34 : 반사 전극
52, 54 : DMS 필터
56 : 1포트 탄성 표면파 공진기
[문헌 1] 일본 특개평6-338756호 공보
[문헌 2] 일본 특개평10-215145호 공보
본 발명은 탄성 표면파 공진기를 갖는 탄성 표면파 장치에 관한 것으로, 특히 빗형 전극의 양측에 설치된 한쌍의 반사 전극의 구성에 관한 것이다.
최근, 휴대 전화 등의 무선 장치의 급속한 소형화, 고기능화 및 고품질화가 진행되고 있으며, 그 고주파 회로에는 탄성 표면파 공진기를 이용한 필터가 이용되고 있다. 필터 구성은, 복수의 탄성 표면파 공진기를 래더형으로 접속한 것이나, 다중 모드형 필터(예를 들면, 이중 모드형 필터 : Double Mode Saw filter : DMS) 등이 이용되고 있다.
도 1은 특허 문헌1이나 특허 문헌2에 기재되어 있는 일반적인 싱글 포트 탄성 표면파 공진기를 도시하는 도면이다. 탄성 표면파 공진기는, 압전 기판 상에 교차 배치된 한쌍의 빗형 전극(10)을 갖는다. 압전 기판 상에 형성된 한쌍의 빗형 전극(10)은, 인터디지털 트랜스듀서(IDT)로도 불린다. 각 빗형 전극은, 버스 바와, 이 버스 바로부터 동일 방향으로 연장되는 복수의 전극 핑거를 갖는다. 동일한 버스 바로부터 연장되는 전극 핑거 간격(주기 또는 피치) λIDT가 IDT(10)의 파장을 결정한다. IDT(10)는 단일의 주기 λIDT를 갖는다. IDT(10)의 양측에는, 한쌍의 반사 전극(12, 14)이 설치되어 있다. 압전 기판 상의 반사 전극(12, 14)은 반사기로서 기능한다. 도시하는 반사 전극(12, 14)은 그레이팅 타입으로 불리며, 한쪽의 버스 바로부터 연장되는 전극 핑거는 다른쪽의 버스 바에 접속된 구성을 갖는다. 반사 전극(12, 14)의 주기 λa, λb는 한쪽의 버스 바로부터 연장되는 전극 핑거간의 거리에 상당한다. 반사 전극(12)은 1개의 주기 λa를 갖고, 반사 전극(14b)은 1개의 주기 λb를 가지며, λa=λb이다.
그러나, 상기 특허 문헌에 기재되어 있는 바와 같은 종래의 탄성 표면파 공진기는, 공진 특성에 리플 성분을 포함한다고 하는 문제가 있다. 도 2는, 도 1에 도시한 탄성 표면파 공진기의 공진 특성을 도시하는 그래프이다. 도 2의 횡축은 주파수(㎒), 종축은 감쇠량(㏈)을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 공진 특성을 나타내는 곡선 중에, 복수의 피크, 즉 리플 성분이 포함되어 있다. 이러한 탄성 표면파 공진기를 복수개 이용하여 필터를 구성한 경우의 필터 특성을 도 3에 도시한다. 도 3은, 통과 대역 중에 복수의 리플 성분이 포함되어 있는 것을 나타내고 있다. 이와 같이, 종래의 필터에서는, 평탄한 통과 대역을 형성하는 것이 곤란하다.
따라서, 본 발명은 이들 문제점을 해결하고, 리플 성분을 억제한 특성을 갖는 탄성 표면파 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 빗형 전극과, 이 양측에 설치된 반사 전극을 갖는 탄성 표면파 공진기를 포함하는 탄성 표면파 장치로서, 각 반사 전극은 적어도 2개의 서로 다른 주기를 갖고, 상기 적어도 2개의 서로 다른 주기에 대응하는 반사파는 역 위상인 탄성 표면파 장치이다. 이 구성에 의해, 리플 성분을 보다 효과적으로 감소시킬 수 있다.
삭제
상기 탄성 표면파 장치에서, 한쪽의 반사 전극의 주기와 다른쪽의 반사 전극의 주기는 동일 또는 다른 구성으로 할 수 있다.
상기 탄성 표면파 장치에서, 상기 탄성 표면파 공진기를 복수개 갖는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 의해, 리플 성분이 억제된 평탄한 필터 특성을 갖는 탄성 표면파 필터를 실현할 수 있다.
상기 탄성 표면파 장치에서, 상기 탄성 표면파 공진기를 복수개 갖고, 해당 복수개의 탄성 표면파 장치는 래더형으로 배치되어 있는 구성으로 할 수 있다.
상기 탄성 표면파 장치에서, 상기 탄성 표면파 공진기를 복수개 갖고, 해당 복수개의 탄성 표면파 장치는 래더형 구성의 직렬 공진기를 구성할 수도 있다.
또한, 상기 탄성 표면파 장치는 다중 모드형 공진기를 복수개를 갖고, 상기 탄성 표면파 공진기를 통해 접속되어 있는 구성으로 할 수도 있다.
<실시예>
이하, 본 발명의 실시예를, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 탄성 표면파 장치를 도시하는 도면이다. 도시하는 탄성 표면파 장치는, LT(LiTaO3)나 LN(LiNbO3) 등의 압전 단결정을 이용한 압전 기판(지면에 상당) 상에 형성된 IDT(10)와, 그 양측에 형성된 반사 전극(22, 24)을 갖고, 싱글 포트 탄성 표면파 공진기로서 기능한다. IDT(10)는 한쌍의 빗형 전극으로 이루어지며, 2개의 버스 바 사이에 구동 전압을 인가함으로써, 주기 λIDT에 따른 파장의 탄성 표면파를 여기한다. 압전 기판 상에 형성된 반사 전극(22, 24)은 반사기로서 기능하여, IDT(10)로부터 전파하는 탄성 표면파를 반사하여 폐쇄한다.
본 발명자는, 이하에 상술하는 바와 같이, 반사 전극의 구성을 연구함으로써, 탄성 표면파 공진기의 공진 특성 중의 리플을 감소시킬 수 있는 것을 발견하였다.
반사 전극(22)은, n개(n은 2 이상의 자연수)의 서로 다른 주기 λa1, λa2, λa3, λa4, …, λan을 갖는다(λa1≠λa2≠λa3≠λa4≠…≠λan). 다시 말하면, 반사 전극(22)은, n개(n은 2 이상의 자연수)의 서로 다른 파장 λa1, λa2, λa3, λa4, …, λan을 갖는다(λa1≠λa2≠λa3≠λa4≠…≠λan). 반사 전극(22) 은, 각 주기의 전극 핑거쌍을 적어도 1개 갖는다. 이 구성을 알기 쉽게 하기 위해, 도 4의 반사 전극(22)은 주기마다 3개의 전극 핑거쌍을 갖도록 도시되어 있다. 이와 같이, 반사기(22)의 전극 핑거쌍은 n 분할되어 있고, 각각이 서로 다른 주기 λa1, λa2, λa3,λa4, …, λan의 전극 핑거쌍을 갖는다. 이와 같이, 반사 전극(22)을 n 분할하고, 각각의 주기를 서로 다른 값으로 함으로써, 각 반사기가 단일 주기로 구성되는 탄성 표면파 공진기의 공진 특성 중에 포함되는 리플 성분을 감소시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 서로 다른 반사 파장을 복수개 갖도록 반사 전극(22)을 구성함으로써, 공진 특성에 포함되는 리플을 감소시킬 수 있다.
반사 전극(24)도 반사 전극(22)과 마찬가지로 구성되어 있다. 즉, 반사 전극(24)은, n개(n은 2 이상의 자연수)의 서로 다른 주기 λb1, λb2, λb3, λb4, …, λbn을 갖는다(λb1≠λb2≠λb3≠λb4≠…≠λbn). 다시 말하면, 반사 전극(24)은, n개(n은 2 이상의 자연수)의 서로 다른 파장 λb1, λb2, λb3, λb4, …, λbn을 갖는다(λb1≠λb2≠λb3≠λb4≠…≠λbn). 반사 전극(24)은, 각 주기의 전극 핑거쌍을 적어도 1개 갖는다. 이 구성을 알기 쉽게 하기 위해, 도 4의 반사 전극(24)은 주기마다 3개의 전극 핑거쌍을 갖도록 도시되어 있다. 이와 같이, 반사기(24)의 전극 핑거쌍은 n 분할되어 있고, 각각이 서로 다른 주기 λb1, λb2, λb3, λb4, …, λbn의 전극 핑거쌍을 갖는다.
도 5는 도 4에 도시한 탄성 표면파 장치의 공진기 특성을 도시한다. 도면에서, 실선이 도 4에 도시한 탄성 표면파 장치의 공진 특성이다. 또한, 비교를 위해, 도 2에 도시한 종래의 공진 특성을 파선으로 나타낸다. 반사 전극(22, 24)의 각각은 적어도 2개의 서로 다른 주기를 갖는 구성으로 함으로써, 공진 특성의 리플 성분을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 6은 도 4에 도시한 탄성 표면파 공진기를 복수개 래더형으로 접속하여 구성한 탄성 표면 장치의 특성을 도시한다. 래더형으로 접속하면, 도 6에 도시한 바와 같이 대역 통과 필터 특성이 얻어진다. 도 6에서, 실선은 도 4에 도시한 탄성 표면파 공진기를 이용한 필터 특성을 나타내며, 파선은 도 1에 도시한 탄성 표면 공진기를 래더형으로 접속한 구성의 필터 특성을 나타낸다. 실선으로 나타내는 통과 특성은, 파선으로 나타내는 통과 특성에 비해 평탄한 것을 알 수 있다.
반사 전극(22)과 반사 전극(24)의 분할수 n은 동일한 것이 바람직하지만, 반드시 동일한 분할수가 아니어도 리플 억제의 효과가 얻어지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 반사 전극(22)과 반사 전극(24)의 대응 부분은 동일한 주기이어도 되고, 서로 다른 주기이어도 된다. 예를 들면, IDT(10)에 가장 가까운 부분의 주기 λa1, λb1은 λa1=λb1이어도 되고, λa1≠λb1이어도 된다. 또한, 동일한 주기의 전극 핑거쌍은, 서로 다른 위치에 있어도 된다. 극단적인 예로 말하면, λa1=λbn이다. 또한, 반사기(22)의 복수 주기 중의 일부만이 반사기(24)의 주기와 다르게 설정되어도 된다. 또한, 동일한 주기를 갖는 전극 핑거쌍의 수는 반사 전극(22)과 반사 전극(24)에서 다르게 설정해도 된다.
[제1 실시예]
도 7은 제1 실시예에 따른 탄성 표면파 장치를 도시하는 도면이다. 이 탄성 표면파 장치는, 42° Y 컷트 X 전파 LiTaO3의 압전 기판 상에 형성된 IDT(10)와, 이 양측에 배치된 한쌍의 반사 전극(32, 34)을 구비한다. 압전 기판 상의 전극 패턴은 예를 들면, 알루미늄을 주성분으로 하는 도체로 형성된다. 반사 전극(32)은 2분할되어, 한쪽의 분할부 a1의 전극 핑거쌍은 주기 λa1로 배치되고, 다른쪽의 분할부 a2의 전극 핑거쌍은 주기 λa2(≠λa1)로 배치되어 있다. 즉, 반사 전극(32)은 도 4에 도시한 구성에서의 n=2인 경우에 상당한다. 마찬가지로, 반사 전극(34)은 2분할되어, 한쪽의 분할부 b1의 전극 핑거쌍은 주기 λb1로 배치되고, 다른쪽의 분할부 b2의 전극 핑거쌍은 주기 λb2(≠λb1)로 배치되어 있다. 즉, 반사 전극(34)은 도 4에 도시한 구성에서의 n=2인 경우에 상당한다. 또한, 반사 전극(32)의 주기(파장)와 반사 전극(34)의 주기(파장)의 관계는 λa1=λb1, λa2=λb2이다. 또한, 분할부 a1에서 반사되는 반사파와 a2에서 반사되는 반사파의 위상이 역 위상으로 되도록 설정되며, 마찬가지로, 분할부 b1에서 반사되는 반사파와 b2에서 반사되는 반사파의 위상이 역 위상으로 되도록 설정되어 있다.
표 1은, 주기 λa1, λa2, λb1 및 λb2의 일례를 나타낸다. 또한, 비교예로서, 공진기의 각 반사 전극이 단일 주기로 구성되는 종래 방법의 경우에서의 값의 일례를 나타낸다.
λa2〔㎛〕 λa1〔㎛〕 λb1〔㎛〕 λb2〔㎛〕
제1 실시예 4.396 4.411 4.411 4.396
비교예 4.396 4.396
도 8은 제1 실시예의 공진 특성을 도시하는 그래프이다. 실선은 제1 실시예의 공진 특성을 나타내며, 파선은 비교예의 공진 특성을 나타낸다. 반사기(32, 34)에 λa1≠λa2 및 λb1≠λb2의 관계를 설정함으로써, 리플을 대폭 감소시킬 수 있었다. 특히, 반사파 λa1과 λa2를 역상 관계로 설정하고, 반사파 λb1과 λb2를 역상 관계로 설정한 것도, 리플의 개선에 기여하고 있다고 할 수 있다. 또한, 설령 상기 위상 관계가 성립하지 않아도, λa1≠λa2 및 λb1≠λb2의 설정에 의해, 리플을 개선할 수 있다.
또한, 도 8에 도시한 공진 특성과 마찬가지의 특성은, λa1≠λa2, λb1≠λb2라도 또한 λa1≠λb1, λa2≠λb2인 경우라도 얻어진다.
[제2 실시예]
도 9는 제2 실시예에 따른 탄성 표면파 장치를 도시하는 도면이다. 이 탄성 표면파 장치는, 래더형 필터이다. 필터는, 3개의 직렬 공진기 S1, S2 및 S3과, 4개의 병렬 공진기 P1, P2, P3 및 P4가 래더형으로 배치된 구성을 갖는다. 각 공진기 S1∼S3, P1∼P4는 도 7에 도시한 탄성 표면파 공진기로 구성되어 있다. 각 공진기 S1∼S3, P1∼P4의 반사 전극의 주기(파장)를 도시한 바와 같이 정의하면, 직렬 공진기 S1∼S3에서는 이하의 관계가 성립하고 있다.
λsia1≠λsia2
λsib1≠λsib2
λsia1=λsib1
λsia2=λsib2
여기서, i=1∼3이다.
또한, 병렬 공진기 P1∼P4에서는 이하의 관계가 성립하고 있다.
λpia1≠λpia2
λpib1≠λpib2
λpia1=λpib1
λpia2=λpib2
여기서, i=1∼4이다.
또한, λsia1과 λsia2는 반사파의 위상이 역상으로 되도록 설정되고, λpia1과 λpia2는 반사파의 위상이 역상으로 되도록 설정되어 있다.
표 2에, 각 공진기의 파장의 일례를 나타낸다. 또한, 비교예로서, 각 공진기 S1∼S3, P1∼P4의 각 반사 전극이 단일 주기로 구성되는 종래 방법의 경우에서의 값의 일례를 나타낸다. 또한, 표 2에서, "si"와 "pi"의 표시는 생략하고 있다.
λa2〔㎛〕 λa1〔㎛〕 λb1〔㎛〕 λb2〔㎛〕
제2 실시예 S1 4.396 4.381 4.381 4.396
제2 실시예 S2 4.386 4.401 4.401 4.386
제2 실시예 S3 4.396 4.411 4.411 4.396
제2 실시예 P1 4.562 4.547 4.547 4.562
제2 실시예 P2 4.583 4.573 4.573 4.583
제2 실시예 P3 4.583 4.568 4.568 4.583
제2 실시예 P4 4.562 4.552 4.552 4.562
비교예 S1 4.396 4.396
비교예 S2 4.386 4.386
비교예 S3 4.396 4.396
비교예 P1 4.562 4.562
비교예 P2 4.583 4.583
비교예 P3 4.583 4.583
비교예 P4 4.562 4.562
도 10은 제2 실시예의 필터 특성을 도시하는 그래프이다. 실선은 제2 실시예의 필터 특성을 나타내고, 파선은 비교예의 필터 특성을 나타낸다. 각 탄성 표면파 공진기의 각 반사 전극을 상기와 같이 구성함으로써, 리플을 대폭 감소시킬 수 있었다.
[제3 실시예]
도 11은 제3 실시예에 따른 탄성 표면파 장치를 도시하는 도면이다. 이 탄성 표면파 장치는 래더형 필터로서, 제2 실시예의 변형예에 상당한다. 도시하는 래더형 필터도 3개의 직렬 공진기와 4개의 병렬 공진기를 구비한다. 본 실시예에서는, 3개의 직렬 공진기를 동일 사양의 도 4에 도시한 탄성 표면파 공진기 S로 구성하고, 4개의 병렬 공진기를 동일 사양의 도 1에 도시한 탄성 표면파 공진기 P로 구성한다. 즉, 각 직렬 공진기만, 각 반사 전극이 적어도 2개의 서로 다른 주기를 갖는 구성으로 되어 있다. 이 구성에서도, 도 10의 실선으로 나타내는 필터 특성과 마찬가지로, 리플을 대폭 감소시킬 수 있다. 필터 특성 중의 리플은 주로, 직렬 공진기에 기인하고 있는 것으로 생각된다.
[제4 실시예]
도 12는 제4 실시예에 따른 탄성 표면파 장치를 도시하는 도면이다. 이 탄성 표면파 장치는 2개의 DMS(Double Mode Saw) 필터(52, 54)와, 이들을 접속하는 1개의 싱글 포트 탄성 표면파 공진기(56)를 갖는다. 이들 공진기는, 상술한 실시예와 마찬가지로 압전 기판 상에 형성되어 있다. DMS 필터(52, 54)는 각각, 일렬로 배치된 3개의 탄성 표면파 공진기와, 이 배치의 양측에 설치된 한쌍의 반사 전극으로 이루어진다. DMS 필터(52)는 입력측에 위치하고, DMS 필터(54)는 출력측에 위치하고 있다. DMS 필터(52, 54)는 각각 밴드 패스 특성을 갖고 있다.
1포트 탄성 표면파 공진기(56)는, DMS 필터(52, 54)와 함께, 원하는 필터 특성을 얻기 위해 설치되어 있다. 탄성 표면파 공진기(56)는, 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같이 구성되어 있다. 즉, 탄성 표면파 공진기(56)의 각 반사 전극이 적어도 2개의 서로 다른 주기를 갖는 구성이다. 이 구성에 의해, 통과 대역 내에 포함되는 리플 성분을 대폭 감소시킬 수 있다.
표 3은, 탄성 표면파 공진기(56)의 주기 λa1, λa2, λb1 및 λb2의 일례를 나타낸다. 또한, 비교예로서, 탄성 표면파 공진기(56)의 각 반사 전극이 단일 주기로 구성되는 종래 방법의 경우에서의 값의 일례를 나타낸다.
λa2〔㎛〕 λa1〔㎛〕 λb1〔㎛〕 λb2〔㎛〕
제3 실시예 2.113 2.115 2.115 2.113
비교예 2.113 2.113
도 13은 제4 실시예의 필터 특성을 도시하는 그래프이다. 실선은 제4 실시예의 필터를 나타내며, 파선은 비교예의 필터 특성을 나타낸다. 탄성 표면파 공진기(56)의 각 반사기에 λa1≠λa2 및 λb1≠λb2의 관계를 설정함으로써, 리플을 대폭 감소시킬 수 있었다.
본 발명은 상기 실시 형태 및 실시예에 한정되는 것이 아니라, 다른 실시 형태나 실시예를 포함하는 것이다.
리플 성분을 억제한 특성을 갖는 탄성 표면파 장치를 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 빗형 전극과, 이 양측에 설치된 반사 전극을 갖는 탄성 표면파 공진기를 포함하는 탄성 표면파 장치에 있어서,
    각 반사 전극은 적어도 2개의 서로 다른 주기를 갖고,
    상기 적어도 2개의 서로 다른 주기에 대응하는 반사파는 역 위상인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    한쪽의 반사 전극의 주기와 다른쪽의 반사 전극의 주기는 동일한 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    한쪽의 반사 전극의 주기와 다른쪽의 반사 전극의 주기는 서로 다른 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 표면파 장치는, 상기 탄성 표면파 공진기를 복수개 갖는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 표면파 장치는 상기 탄성 표면파 공진기를 복수개 갖고, 그 복수개의 탄성 표면파 장치는 래더형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 표면파 장치는 상기 탄성 표면파 공진기를 복수개 갖고, 그 복수개의 탄성 표면파 장치는 래더형 구성의 직렬 공진기를 구성하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 표면파 장치는 다중 모드형 공진기를 복수개를 갖고, 상기 탄성 표면파 공진기를 통해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
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