KR100742911B1 - 분파기 - Google Patents

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후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤
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Abstract

본원 발명은, 디바이스 사이즈를 소형화한 경우라도, 신호간의 고아이솔레이션을 확보 가능한, 소형이며 특성이 안정된 분파기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 적층 패키지(120)의 제1 층(123)은, 송신용 필터(112)의 그라운드에 접속되는 제1 그라운드 선로 패턴(141)과, 수신용 필터(113)의 그라운드에 접속되는 제2 그라운드 선로 패턴(142)과, 위상 정합용 회로의 그라운드에 접속되는 제3 그라운드 선로 패턴(143)과, 복수의 신호 선로 패턴(144∼146)을 갖는다. 제2 층(124)은, 복수의 신호 선로 패턴 사이에 배치된 구획 그라운드 선로 패턴(160)과, 외부 접속용의 신호용 풋 패드(164∼166) 및 그라운드용 풋 패드(161∼163)를 갖고, 제1 및 제2 그라운드 선로 패턴(141, 142)의 각각은, 그라운드용 풋 패드(161∼163)를 통해 구획용 그라운드 선로 패턴(160)에 접속되어 있다.
수신용 필터, 그라운드 선로 패턴, 신호 선로 패턴, 송신용 필터, 구획 그라운드 선로 패턴

Description

분파기{DUPLEXER}
도 1은 종래의 분파기의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 도 1에 도시한 분파기의 주파수 특성을 도시하는 도면.
도 3은 실시예1에 따른 분파기를 도시하는 단면도.
도 4는 캡을 제거한 상태의 실시예1에 따른 분파기의 평면도.
도 5는 실시예1에 따른 분파기의 적층 패키지를 구성하는 각 층을 도시하는 도면.
도 6은 실시예1에 따른 분파기의 회로도.
도 7은 실시예1에 따른 분파기와, 구획용 그라운드 선로 패턴을 갖지 않는 종래의 분파기에서의 수신용 필터의 주파수 특성을 도시하는 그래프.
도 8은 실시예1에 따른 분파기와, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)을 갖지 않는 종래의 분파기에서의 송신용 필터의 주파수 특성을 도시하는 그래프.
도 9는 비교예로서 나타내는 분파기의 구성을 도시하는 도면.
도 10은 도 9에 도시한 비교예와 실시예1의 송신용 필터의 주파수 특성을 도시하는 그래프.
도 11은 도 9에 도시한 비교예와 실시예1의 수신용 필터의 주파수 특성을 도시하는 그래프.
도 12는 수신용 그라운드 선로 패턴을 수신용 필터의 복수의 그라운드마다 형성하고, 구획용 그라운드 선로 패턴에 의해 그라운드용 풋 패드를 통해 공통화한 경우의 수신용 필터의 주파수 특성을 도시하는 그래프.
도 13은 송신용 그라운드 선로 패턴과 수신용 그라운드 선로 패턴이 그라운드용 풋 패드를 통해 공통화되어 있는 구성의 수신용 필터의 주파수 특성을 도시하는 그래프.
도 14는 실시예1의 변형예를 도시하는 도면.
도 15는 본 발명에서 이용되는 필터 칩의 일 구성예를 도시하는 회로도.
도 16a는 본 발명에서 이용되는 필터 칩의 다른 구성예를 도시하는 회로도.
도 16b는 본 발명으로 이용되는 필터 칩의 다른 구성예를 도시하는 단면도.
도 17은 도 16에 도시한 필터 칩을 이용한 분파기의 회로도.
도 18은 본 발명의 실시예2에 따른 분파기의 주요부를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 분파기
110 : 필터 칩
111 : 압전 기판
112 : 송신용 필터
113 : 수신용 필터
120 : 적층 패키지
121 : 캡 탑재층
122 : 캐비티층
123 : 다이 어태치층
124 : 선로 패턴/풋 패드층
125 : 캐비티 형성층
126 : 베이스층
127 : 캡
128 : 범프
129 : 풋 패드
130 : 위상 정합 회로
141, 151 : 송신용 그라운드 선로 패턴
142, 152 : 수신용 그라운드 선로 패턴
143 : 위상 정합 회로용 그라운드 패턴
144, 154 : 송신용 신호 선로 패턴
145, 155 : 수신용 신호 선로 패턴
146, 156 : 공통 단자용 신호 선로 패턴
161, 162, 163 : 그라운드용 풋 패드
164 : 송신용 풋 패드
165 : 수신용 풋 패드
166 : 공통 단자용 풋 패드
[특허 문헌1] 일본 특개2004-328676호 공보
[특허 문헌2] 일본 특허 제3487692호 공보(특개평9-98046호 공보)
본 발명은 분파기에 관한 것으로, 특히 탄성 표면파 디바이스나 압전 박막 디바이스 등의 탄성파 디바이스를 이용한 분파기에 관한 것이다.
최근, 이동체 통신 시스템의 발전에 수반하여 휴대 전화, 휴대 정보 단말기 등이 급속하게 보급되고 있으며, 이들 단말기의 소형·고성능화의 경쟁이 각 메이커 사이에서 행해지고 있다. 또한, 휴대 전화의 시스템도, 아날로그와 디지털의 양방이 이용되며, 사용 주파수도 800㎒∼1㎓대와 1.5㎓∼2.0㎓대로 다방면에 걸쳐 있다. 이들 이동 통신용으로 이용되는 기기에 제공하는 탄성 표면파 필터를 이용한 안테나 분파기 디바이스가 제안되어 있다.
최근의 휴대 전화기의 개발에서는, 시스템의 다양화에 의해 듀얼 모드(아날로그와 디지털의 병용, 디지털의 TDMA : 시간 분할 변조 방식과, CDMA : 코드 분할 변조 방식의 병용) 혹은 이중 밴드(800㎒대와 1.9㎓대, 900㎒대와 1.8㎒대 또는 1.5㎒대의 병용)화를 행함으로써 단말기를 고기능화하는 것이 행해지고 있다. 이들에 이용되는 부품(필터)도 고기능화가 요구되어 다양한 개발이 이루어지고 있다.
한편, 기능 이외에 소형 또한 저비용화의 요구도 당연히 요구되고 있다. 고기능 단말기에서의 안테나 분파기는, 유전체 혹은 적어도 한쪽에 유전체를 이용한 탄성 표면파와의 복합 분파기 혹은 탄성 표면파 디바이스만으로 구성된 것이 많다.
유전체 분파기는, 사이즈가 크기 때문에, 휴대 단말기기의 소형화나 박형화가 매우 어렵다. 또한, 한쪽에 탄성 표면파 디바이스를 이용하는 경우라도 유전체 디바이스의 사이즈가 소형·박형화를 어렵게 하고 있다. 종래의 탄성 표면파 필터를 이용한 분파기 디바이스는, 프린트판 상에 송신용 필터, 수신용 필터, 정합 회로를 개별로 탑재한 모듈형의 것이나 다층 세라믹 패키지에 송신 및 수신용 필터 칩을 탑재하여 정합 회로를 패키지 내에 설치한 일체형의 것이 있다. 이들은, 유전체 분파기에 비해 체적은, 1/3 내지 1/15 정도이며, 높이 방향에서만 보면 1/2 내지 1/3 정도의 소형 박형화가 가능하게 된다.
다음으로, 종래의 분파기에 대하여 설명한다. 도 1은 종래의 분파기의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2는 분파기의 주파수 특성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 2의 횡축은 주파수(오른쪽을 향하여 주파수가 높아짐), 종축은 통과 강도(위를 향하여 높아짐)이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 분파기(10)는 2개의 필터(12, 13), 위상 정합용 회로(11), 공통 단자(14), 및 개별 단자(15, 16)를 갖는다. 공통 단자(14)는, 안테나를 통해 전파를 송수신하는 외부 회로를 접속하는 단자이다. 송신측 단자(15)는, 외부의 송신용 회로가 접속되어, 원하는 중심 주파수를 갖는 신호를 입력하는 단자이다. 수신측 단자(16)는, 외부의 수신용 회로가 접속되어, 원하는 중심 주파수를 갖는 신호를 출력하는 단자이다. 송신측 단자(15) 및 수신측 단자(16)와는 다른 또 한쪽의 단자는, 그라운드 레벨(GND)에 접지되어 있다.
통상적으로, 탄성 표면파 필터(12, 13)와 위상 정합용 회로(11)가 다층의 세라믹 패키지 내에 내장된다. 필터(12, 13)는 탄성 표면파 필터로 구성되며, 각각 서로 다른 통과 대역 중심 주파수 F1, F2를 갖는다(F2>F1). 예를 들면, 필터(12)는 송신용 필터이며, 필터(13)는 수신용 필터이다(이하, 필터(12, 13)를 각각 송신용 필터 및 수신용 필터로 칭하는 경우가 있음). 예를 들면, 1.9㎓대의 분파기에서는, F1과 F2의 주파수차는 약 100㎒이다.
위상 정합용 회로(11)는, 필터(12, 13)의 필터 특성을 상호 열화시키지 않도록 하기 위해 설치되어 있다. 지금, 공통 단자(14)로부터 필터(12)를 본 경우의 특성 임피던스를 Z1, 필터(13)를 본 경우의 특성 임피던스를 Z2로 한다. 위상 정합용 회로(11)의 작용에 의해, 공통 단자(14)로부터 입력하는 신호의 주파수가 F1인 경우에는 필터(12)측의 특성 임피던스 Z1은 공통 단자(14)의 특성 임피던스값과 일치하고, 필터(13)측의 특성 임피던스는 무한대이며 또한 반사 계수는 1로 된다. 또한, 신호의 주파수가 F2인 경우에는 필터(12)측의 특성 임피던스는 무한대 또한 반사 계수는 1, 필터(13)의 특성 임피던스 Z2는 공통 단자(14)의 특성 임피던스와 일치하도록 되어 있다.
다음으로, 소형화를 목적으로 하여 제안되어 있는 종래 기술에 대하여 설명한다. 특허 문헌1에 따르면, 탄성 표면파 필터의 칩을 페이스 다운 상태로 패키지의 다이 어태치층에 실장하고, 위상 정합용의 선로 패턴을 2층에 걸쳐 주회한 분파기가 제안되어 있다. 특허 문헌2에 따르면, 위상 정합용 회로에 집중 상수형의 인덕터 및 캐패시터를 이용한 탄성 표면파형 분파기가 제안되어 있다.
그러나, 특허 문헌1에서는, 위상 정합용의 선로 패턴을 2층에 걸쳐 주회하고 있기 때문에, 패키지 사이즈가 약 5㎜각이며, 높이가 약 1.5㎜ 정도로 되어, 저배화할 수 없다고 하는 결점이 있다. 또한, 신호선의 바로 아래에, 큰 면적의 그라운드 패턴(베타 그라운드)이 배치되어 있기 때문에, 신호선의 부유 용량이 증가하여, 임피던스 매칭이 악화되게 되는 문제가 있었다. 임피던스 매칭이 악화되면, 삽입 손실이 악화되게 된다.
또한, 특허 문헌2에서는, 유전체 필터와 비교하여 소형화한 기술이기 때문에, 디바이스 사이즈를 8×5.1×2.5㎜로 상정하고 있다. 또한, 칩을 패키지에 실장하는 기술, 특히 신호간의 고아이솔레이션화 및 병렬 공진기용 그라운드의 인덕턴스 조정에 관해서는, 전혀 고려되어 있지 않다.
본 발명은, 이러한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 디바이스 사이즈를 소형화한 경우라도, 신호간의 고아이솔레이션을 확보 가능한, 소형이며 특성이 안정된 분파기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 서로 다른 대역 중심 주파수를 갖는 송신용 필터 및 수신용 필터와, 그 송신용 및 수신용 필터끼리의 위상을 정합시키는 위상 정합용 회로와, 상기 송신용 및 수신용 필터와 상기 위상 정합용 회로가 실장되는 제1 층을 포함하는 적층 패키지를 갖고, 상기 제1 층은, 상기 송신용 필터의 그라운드에 접속되는 제1 그라운드 선로 패턴과, 상기 수신용 필터의 그라운드에 접속되는 제2 그라운드 선 로 패턴과, 상기 위상 정합용 회로의 그라운드에 접속되는 제3 그라운드 선로 패턴과, 복수의 신호 선로 패턴을 갖고, 상기 제1 층의 하방에 위치하는 상기 적층 패키지의 제2 층은, 상기 복수의 신호 선로 패턴 사이에 배치된 구획 그라운드 선로 패턴과, 외부 접속용의 신호용 풋 패드 및 그라운드용 풋 패드를 갖고, 상기 제1 및 제2 그라운드 선로 패턴의 각각은, 상기 그라운드용 풋 패드를 통해 구획 그라운드 선로 패턴에 접속되어 있는 분파기이다.
상기 분파기에서, 상기 제1 및 제2 그라운드 선로 패턴의 각각은, 상기 그라운드용 풋 패드를 통해서만 구획 그라운드 선로 패턴에 접속되어 있는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 구획 그라운드 선로 패턴은, 송신 신호가 통과하는 신호 선로 패턴과 수신 신호를 수취하는 수신용 풋 패턴 사이, 및 수신 신호가 통과하는 신호 선로 패턴과 송신 신호를 출력하는 송신용 풋 패턴 사이에 개재하고 있는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 그라운드 선로 패턴은, 상기 적층 패키지 내에서 공통으로 접속되어 있는 구성으로 할 수도 있다. 상기 제1 그라운드 선로 패턴과 상기 제2 그라운드 선로 패턴은, 상기 그라운드용 풋 패턴 상에서 접속되어 있는 구성으로 할 수 있다. 상기 제1 그라운드 선로 패턴과 상기 제2 그라운드 선로 패턴은, 중첩되는 부분을 갖지 않는 구성으로 할 수 있다. 상기 송신용 필터 및 수신용 필터는 적어도 1개의 칩 상에 형성되며, 상기 제1 층에 페이스 다운 상태로 실장되어 있는 구성으로 할 수 있다. 상기 송신용 필터 및 수신용 필터는 탄성 표면파 필터인 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 송신용 필터 및 수신용 필터는 압전 박막 필터인 구성으로 할 수도 있다.
본 발명은 또한, 서로 다른 대역 중심 주파수를 갖는 송신용 필터 및 수신용 필터와, 그 송신용 및 수신용 필터끼리의 위상을 정합시키는 위상 정합용 회로와, 상기 송신용 및 수신용 필터와 상기 위상 정합용 회로가 실장되는 제1 층을 포함하는 적층 패키지를 갖고, 상기 제1 층은, 상기 송신용 필터의 그라운드에 접속되는 제1 그라운드 선로 패턴과, 상기 수신용 필터의 그라운드에 접속되는 제2 그라운드 선로 패턴을 갖고, 상기 제1 및 제2 그라운드 선로 패턴은, 이들을 흐르는 전류의 방향이 상호 거의 역방향으로 되도록 배치되어 있는 분파기이다.
이하, 본 발명의 실시예를, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[실시예1]
도 3은 실시예1에 따른 분파기를 도시하는 단면도이다. 분파기(100)는, 필터 칩(110), 위상 정합용 회로(130) 및 적층 패키지(120)를 갖고, 도 1에 도시한 회로 구성을 실현하고 있다. 적층 패키지(120)는, 예를 들면 세라믹스로 형성된 복수의 층(121∼124)을 적층한 것이다. 층(121∼124)은 각각 캡 탑재층, 캐비티층, 다이 어태치층 및 선로 패턴/풋 패드층(124)이다. 캡 탑재층(121)과 캐비티층(122)은, 적층 패키지(120) 내부에 캐비티를 형성하기 위한 캐비티 형성층(125)을 획정한다. 다이 어태치층(123) 및 선로 패턴/풋 패드층(124)은, 적층 패키지(120)의 베이스층(126)을 형성한다. 캐비티 내의 필터 칩(110) 및 위상 정합용 회로(130)는, 범프(128)를 이용하여, 다이 어태치층(123)의 다이 어태치면에 페이스 다운 상태로 실장되어 있다. 다이 어태치면에는, 후술하는 회로 패턴이 형성되어 있다. 또한, 선로 패턴/풋 패드층(124)의 상면에는 후술하는 회로 패턴이 형성되고, 하면(적층 패키지(120)의 저면)에는 풋 패드(129)가 형성되어 있다. 적층 패키지(120)의 캐비티는, 캡(127)으로 밀봉되어 있다. 또한, 다이 어태치층(123) 및 선로 패턴/풋 패드층(124)을 각각, 제1 층 및 제2 층으로 정의한다.
도 4는 캡(127)을 제거한 상태의 분파기(100)의 평면도이다. 위상 정합용 회로(130)는 칩 형상 부품으로서, 필터 칩(110)에 인접 배치되어 있다. 필터 칩(110)은, 1개의 칩 또는 개별의 압전 기판(111) 상에 형성된 송신용 필터(112) 및 수신용 필터(113)를 갖는다.
도 5는 적층 패키지(120)의 각 층을 도시하는 도면이다. 도 5의 (a)는 캡 탑재층(121)을 도시하며, 도 5의 (b)는 캐비티층(122)을 도시한다. 도 5의 (c)는 다이 어태치층(123)을 도시한다. 도 5의 (d) 및 (e)는 각각 선로 패턴/풋 패드층(124)의 상면 및 하면을 도시한다.
도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 다이 어태치층(123)에는, 송신용 그라운드 선로 패턴(141), 수신용 그라운드 선로 패턴(142), 위상 정합 회로용 그라운드 선로 패턴(143), 송신용 신호 선로 패턴(144), 수신용 신호 선로 패턴(145) 및 공통 단자용 신호 선로 패턴(146)을 갖는다. 이들 선로 패턴을 이용하여, 도 6에 도시한 회로가 구성되어 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 각 선로 패턴은 인덕턴스 성분을 포함하고 있다. 또한, 도 5의 (c) 및 (d)에 도시한 동그라미 표시는, 층간을 전기적으로 접속하기 위한 비아(VIA)이다.
도 5의 (d)에 도시한 바와 같이, 선로 패턴/풋 패드층(124)의 상면에는, 송신용 그라운드 선로 패턴(151), 수신용 그라운드 선로 패턴(152), 송신용 신호 선 로 패턴(154), 수신용 신호 선로 패턴(155), 공통 단자용 신호 선로 패턴(156) 및 구획용 그라운드 선로 패턴(160)이 형성되어 있다. 또한, 도 5의 (e)에 도시한 바와 같이 선로 패턴/풋 패드층(124)의 하면에는, 그라운드용 풋 패드(161∼163), 송신용 풋 패드(164), 수신용 풋 패드(165), 및 공통 단자용 풋 패드(166)가 형성되어 있다. 이들 풋 패드는, 도 3에서는 일괄하여 참조 번호 129로 나타내고 있다. 도 5의 (d) 및 (e)에 도시한 선로 패턴 및 풋 패드를 이용하여, 도 6에 회로가 구성되어 있다. 구획용 그라운드 선로 패턴(160)은, 각 신호 선로 패턴 사이에 배치되어 있다. 구체적으로는, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)은, 공진 단자용 신호 선로 패턴(146)과 수신용 신호 선로 패턴(145) 사이, 공진 단자용 신호 선로 패턴(146)과 송신용 신호 선로 패턴(144) 사이, 및 송신용 신호 선로 패턴(144) 및 수신용 신호 선로 패턴(145) 사이에 설치되어 있다. 도 5의 (d)에 도시한 배선 패턴층에서도 마찬가지로, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)이 신호 선로 패턴 사이에 개재되어 있다.
도 7은 실시예1에 따른 분파기와, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)을 갖지 않는 종래의 분파기에서의 수신용 필터의 주파수 특성을 도시하는 그래프이다. 횡축은 주파수(㎒), 종축은 삽입 손실(㏈)이다. 실선은 실시예1의 분파기의 수신용 필터(113)를 나타내며, 파선은 종래의 분파기의 수신용 필터를 나타낸다. 실시예1에서는, 수신용 신호 선로 패턴(145, 155)과 공통 단자용 신호 선로 패턴(146, 156) 사이에 구획용 그라운드 선로 패턴(160)이 형성되어 있기 때문에, 이들 사이의 교락 용량을 저감할 수 있어, 고억압의 특성을 가진 소형의 분파기를 실현할 수 있다. 또한, 다이 어태치층(123)에 구획용 그라운드 선로 패턴을 설치하는 것도 생각된다. 그러나, 다이 어태치층(123)에는 상술한 바와 같이 다수의 선로 패턴을 형성할 필요가 있기 때문에, 구획용 그라운드 선로 패턴을 형성할 스페이스는 없으며, 형성하기 위해서는 다이 어태치층(123)의 사이즈를 크게 할 필요가 있다. 실시예1에서는, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)을, 다이 어태치층(123)의 하층인 선로 패턴/풋 패드층(124)의 상면에 형성함으로써, 분파기의 소형화를 도모하면서 고억압의 특성을 실현하고 있다.
도 8은 실시예1에 따른 분파기와, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)을 갖지 않는 종래의 분파기에서의 송신용 필터의 주파수 특성을 도시하는 그래프이다. 횡축은 주파수(㎒), 종축은 삽입 손실(㏈)이다. 실선은 실시예1의 분파기의 송신용 필터(112)를 나타내며, 파선은 종래의 분파기의 송신용 필터를 나타낸다. 실시예1에서는, 송신용 신호 선로 패턴(144, 154)과 공통 단자용 신호 선로 패턴(146, 156) 사이에 구획용 그라운드 선로 패턴(160)이 형성되어 있기 때문에, 이들 사이의 교락 용량을 저감할 수 있어, 고억압의 특성을 가진 소형의 분파기를 실현할 수 있다.
송신용 필터(112)에 필요한 인덕턴스는, 다이 어태치층(123) 및 선로 패턴/풋 패드층(124)에 각각 형성된 송신용 그라운드 선로 패턴(141, 151)으로 형성되어 있다. 마찬가지로, 수신용 필터(113)에 필요한 인덕턴스는, 다이 어태치층(123) 및 선로 패턴/풋 패드층(124)에 각각 형성된 수신용 그라운드 선로 패턴(142, 152)으로 형성되어 있다. 그리고, 송신용 그라운드 선로 패턴(141, 151)은, 송신용 필 터(112)의 그라운드가 그라운드용 풋 패드(161)에 직접 접속되어 있다. 마찬가지로, 수신용 그라운드 선로 패턴(142, 152)은, 수신용 필터(113)의 그라운드가 그라운드용 풋 패드(162, 163)에 직접 접속되어 있다. 또한, 위상 정합 회로용 그라운드 선로 패턴(143)은, 위상 정합용 회로(130)의 그라운드가 그라운드용 풋 패드(163)에 직접 접속한다. 그리고, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)은, 그라운드용 풋 패드(161∼163)를 서로 접속하고 있다. 이에 의해, 필요로 하는 그라운드의 인덕턴스를 얻을 수 있음과 함께, 그 조정을 용이하게 행할 수 있으며, 또한 분파기의 실장 상태에 의존하지 않고 또한 외부 노이즈의 영향을 받기 어려운 안정된 필터 특성을 실현할 수 있다.
구획용 그라운드 선로 패턴(160)은, 송신용 신호 선로 패턴(154)과 수신용 풋 패드(165) 사이, 및 공진 단자용 풋 패드(166) 사이에 배치되어 있다. 또한, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)은, 수신용 신호 선로 패턴(155)과 송신용 풋 패드(164) 사이, 및 공진 단자용 풋 패드(166) 사이에 배치되어 있다. 또한, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)은, 공통 단자용 신호 선로 패턴(156)과 송신용 풋 패드(164) 사이, 및 수신용 풋 패드(165) 사이에 배치되어 있다. 또한, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)은, 송신용 신호 선로 패턴(144) 및 수신용 신호 선로 패턴(145)에 서로 중첩되지 않도록 배치되어 있다. 이들 배치에 의해, 신호간의 교락 용량을 한층 더 저감할 수 있음과 함께, 고억압의 필터 특성이 실현되어 있다. 상기 배치는, 적층 패키지(120)의 베이스층(126)이 약 0.1㎜로 매우 얇은 경우에 효과적이다. 이와 같이 얇은 경우에는, 신호 선로 패턴과 구획용 그라운드 선로 패턴 (160)이 중첩되면, 신호 선로 패턴의 부유 용량이 대폭 증가하여 임피던스 매칭이 어긋나게 되어, 삽입 손실이 악화되게 된다.
도 9는 비교예로서 나타내는 분파기의 구성을 도시한다. 이 비교예는, 실시예1의 구성을 변형하여, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)이 그라운드용 풋 패드(161∼163) 이외의 부분, 예를 들면 도 5의 (d)에 도시한 선로 패턴층 상에서 송신용 그라운드 선로 패턴(141, 151), 수신용 그라운드 선로 패턴(142, 152) 및 위상 정합 회로용 그라운드 선로 패턴(143)을 공통화한 것이다.
도 10은 이 비교예와 실시예1의 송신용 필터(112)의 주파수 특성을 도시하며, 도 11은 수신용 필터(113)의 주파수 특성을 도시한다. 이들 도면에서, 실선은 실시예1의 특성을 나타내며, 파선은 비교예의 특성을 나타낸다. 또한, 도 10은 구획용 그라운드 선로 패턴(160)이 수신용 그라운드 선로 패턴(142, 152)에는 접속되어 있지 않은 상태에서의 측정 결과를 나타내며, 도 11은 구획용 그라운드 선로 패턴(160)이 송신용 그라운드 선로 패턴(141, 151)에는 접속되어 있지 않은 상태에서의 측정 결과를 나타낸다. 비교예에서는, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)의 인덕턴스의 영향이 특성에 크게 반영되어, 대역외 억압도가 나쁜 데 대하여, 실시예1에서는 높은 대역외 억압도를 실현하고 있다.
도 5 및 도 6에서, 수신용 그라운드 선로 패턴(142, 152)은 수신용 필터(113)의 복수의 그라운드마다 접속되며, 구획용 그라운드 선로 패턴(160)에 의해 그라운드용 풋 패드(162, 163)를 통해 공통화되어 있다. 이 구성에 의해, 도 12의 실선으로 나타낸 바와 같이, 수신용 필터(113)의 대역외 억압도를 개선할 수 있다. 또한, 도 12의 파선은, 수신용 필터(113)의 복수의 그라운드를 적층 패키지(120)의 내층에서 공통화한 비교예를 나타낸다.
또한, 상술한 바와 같이, 송신용 그라운드 선로 패턴(141, 151)과 수신용 그라운드 선로 패턴(142, 152)은 그라운드용 풋 패드(161∼163)를 통해 공통화되어 있는 구성에 의해, 도 13에 도시한 바와 같이 대역외 억압도가 개선되어 있다. 도 13의 파선은, 송신용 그라운드 선로 패턴(141, 151)과 수신용 그라운드 선로 패턴(142, 152)이 적층 패키지(120) 내에서 접속되어 있지 않은 비교예의 특성을 나타낸다.
도 5의 (e)에 도시한 그라운드용 풋 패드(161∼163)를, 도 14에 도시한 바와 같이 공통화해도 된다. 그라운드용 풋 패드(169)는 선로 패턴/풋 패드층(124)의 저면의 대부분을 피복하기 때문에, 외부 노이즈에 의한 영향을 보다 받기 어려운 구조로 되어 있다. 또한, 층 사이를 전기적으로 접속하는 비아홀의 위치 결정 자유도를 크게 할 수 있다.
이하, 실시예1의 분파기의 재료나 치수의 일례를 나타낸다. 적층 패키지(120)는 비유전률이 9.5 정도인 알루미나 또는 글래스 세라믹스로 형성되어 있다. 위상 정합용 회로(130)는, 절연 기판 상에 형성된 인덕터와 캐패시터를 포함하는 집중 상수형 회로이다. 적층 패키지(120)의 외형 사이즈는, 약 2.5×2×0.6㎜이다. 종래의 분파기의 패키지 사이즈는 약 5×5×1.5㎜나 3.8×3.8×1.5㎜가 주류인 데 대하여, 본 발명의 분파기는 대폭 소형화되어 있다. 필터 칩은 예를 들면, 42° Y 컷트 X 전파 LiTaO3의 압전 단결정 기판으로서, 이 위에 래더형 필터(송신용 필터(112))와 다중 모드형 필터(수신용 필터)가 형성된 것이다. 도 15에, 이러한 종류의 필터 칩의 일례를 도시한다. 도 15의 구성에서는, 다중 모드형 필터는 싱글 포트 구성이지만, 밸런스 출력 구성이어도 된다.
또한, 송신용 필터(112) 및 수신용 필터(113)는 각각 압전 박막 공진기를 이용한 것이어도 된다. 도 16a 및 도 16b에 압전 박막 공진기(FBAR)로 구성되는 필터(FBAR 필터)의 일례를 도시하며, 도 17에 이들을 이용한 분파기의 회로 구성예를 도시한다. 도 16a는 FBAR 필터의 평면도, 도 16b는 도 16a의 X-X선 단면도이다. 제1 FBAR 필터는 복수의 FBAR을 갖는다. FBAR은, Si나 글래스 등의 기판(21) 상에, 상부 전극막(24), 압전막(23), 하부 전극막(22)의 적층 구조를 구비하고, 상부 전극막(24)과 대향하는 하부 전극막(22)의 바로 아래에, 기판(21)에 형성된 캐비티(27)를 설치하며, 여기에 탄성 에너지를 가두는 구성이다. 하부 전극막(22)은 예를 들면 2층 구성으로서, 캐비티(27)에 노출되는 막은 예를 들면 Cr막이고, 그 위의 막은 예를 들면 Ru막이다. 상부 전극막(24) 상에는, FBAR 필터의 중심 주파수를 조정하기 위해 설치된 2개의 조정층(25, 26)이 형성되어 있다. FBAR 필터는 4개의 직렬 공진기 S1∼S4와 4개의 병렬 공진기 P1∼P4를 갖는다. 병렬 공진기 P1∼P4는, 압전막(23) 상에 형성된 그라운드 패턴(28)에 접속되어 있다. 또한, 상부 전극막(24)의 각각의 양단은, 입출력 단자로서 이용된다.
이러한 구성의 FBAR 필터를 2개 이용하여, 도 17에 도시한 분파기를 구성한 다. 도시한 분파기는 각각 송신용 필터(112) 및 수신용 필터(113)를 실현하는 FBAR 필터(40, 50)를 갖는다. 위상 정합 회로(20, 30)는 FBAR 필터(40, 50)에 각각 설치되어 있다. FBAR 필터(40)의 병렬 공진기 P1 및 P2와 그라운드 사이에는 인덕턴스 LP1이 설치되고, 병렬 공진기 P3 및 P4와 그라운드 사이에는 인덕턴스 LP2가 설치되어 있다. 이들 인덕턴스 LP1, LP2는 상술한 송신용 그라운드 선로 패턴(141, 151)이나 수신용 그라운드 선로 패턴(142, 152)으로 실현된다. FBAR 필터(50)도 FBAR 필터(40)와 마찬가지로 구성되어 있다. FBAR 필터(50)는 4개의 직렬 공진기 S1'∼S4'와, 4개의 병렬 공진기 P1'∼P4'와, 인덕턴스 LP1', LP2'를 갖는다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 분파기는, 디바이스 사이즈를 소형화하였음에도 불구하고, 신호간의 고아이솔레이션을 확보하여 안정된 고필터 특성을 갖고 있다.
[실시예2]
도 18은 본 발명의 실시예2에 따른 분파기의 주요부를 도시하는 도면이다. 본 실시예에서는, 도 18의 (a)에 도시한 바와 같이, 송신용 그라운드 선로 패턴(151)을 흐르는 그라운드 전류와 수신용 그라운드 선로 패턴(152)을 흐르는 그라운드 전류가 상호 대략 역방향으로 되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 그라운드간의 상호 인덕턴스를 저감할 수 있다. 도 18의 (b)는, 실시예2의 필터 특성(실선)과, 비교예의 필터 특성(파선)을 나타낸다. 비교예는, 송신용 그라운드 선로 패턴(151)을 흐르는 그라운드 전류와 수신용 그라운드 선로 패턴(152)을 흐르는 그라운 드 전류가 상호 대략 동일한 방향으로 되도록 구성한 것이다. 도 18의 (b)에 도시한 바와 같이, 실시예2에 따른 분파기는 대역외 억압도가 개선되어 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에서 다른 실시예나 변형예가 가능하다.
디바이스 사이즈를 소형화한 경우라도, 신호간의 고아이솔레이션을 확보 가능한, 소형이며 특성이 안정된 분파기 및 이것을 이용한 전자 장치를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 서로 다른 대역 중심 주파수를 갖는 송신용 필터 및 수신용 필터와, 그 송신용 및 수신용 필터끼리의 위상을 정합시키는 위상 정합용 회로와, 상기 송신용 및 수신용 필터와 상기 위상 정합용 회로가 실장되는 제1 층을 포함하는 적층 패키지를 갖고,
    상기 제1 층은, 상기 송신용 필터의 그라운드에 접속되는 제1 그라운드 선로 패턴과, 상기 수신용 필터의 그라운드에 접속되는 제2 그라운드 선로 패턴과, 상기 위상 정합용 회로의 그라운드에 접속되는 제3 그라운드 선로 패턴과, 복수의 신호 선로 패턴을 갖고,
    상기 제1 층의 하방에 위치하는 상기 적층 패키지의 제2 층은, 상기 복수의 신호 선로 패턴 사이에 배치된 구획 그라운드 선로 패턴과, 외부 접속용의 신호용 풋 패드 및 그라운드용 풋 패드를 갖고,
    상기 제1 및 제2 그라운드 선로 패턴의 각각은, 상기 그라운드용 풋 패드를 통해 구획 그라운드 선로 패턴에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 그라운드 선로 패턴의 각각은, 상기 그라운드용 풋 패드를 통해서만 구획 그라운드 선로 패턴에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구획 그라운드 선로 패턴은, 송신 신호가 통과하는 신호 선로 패턴과 수신 신호를 수취하는 수신용 풋 패턴 사이, 및 수신 신호가 통과하는 신호 선로 패턴과 송신 신호를 출력하는 송신용 풋 패턴 사이에 개재하고 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 그라운드 선로 패턴은, 상기 적층 패키지 내에서 공통으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 그라운드 선로 패턴과 상기 제2 그라운드 선로 패턴은, 상기 그라운드용 풋 패턴 상에서 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 그라운드 선로 패턴과 상기 제2 그라운드 선로 패턴은, 서로 중첩되는 부분을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 분파기.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신용 필터 및 수신용 필터는 적어도 1개의 칩 상에 형성되며, 상기 제1 층에 페이스 다운 상태로 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신용 필터 및 수신용 필터는 탄성 표면파 필터인 것을 특징으로 하는 분파기.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신용 필터 및 수신용 필터는 압전 박막 필터인 것을 특징으로 하는 분파기.
  10. 서로 다른 대역 중심 주파수를 갖는 송신용 필터 및 수신용 필터와, 그 송신용 및 수신용 필터끼리의 위상을 정합시키는 위상 정합용 회로와, 상기 송신용 및 수신용 필터와 상기 위상 정합용 회로가 실장되는 제1 층을 포함하는 적층 패키지를 갖고,
    상기 제1 층은, 상기 송신용 필터의 그라운드에 접속되는 제1 그라운드 선로 패턴과, 상기 수신용 필터의 그라운드에 접속되는 제2 그라운드 선로 패턴을 갖고,
    상기 제1 및 제2 그라운드 선로 패턴은, 이들을 흐르는 전류의 방향이 상호 거의 역방향으로 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
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