KR100900874B1 - 필터 및 분파기 - Google Patents

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Abstract

통과 대역의 2개의 견부의 TCF를 모두 개선하는 것이 가능한 필터 및 분파기를 제공하는 것이다. 본 발명은, 압전 재료(10) 상에 형성된 제1 빗형 전극(12a)과, 제1 빗형 전극(12a)을 피복하여 형성된 제1 유전체막(14a)을 갖는 병렬 공진기(P1, P2)와, 압전 재료(10) 상에 형성된 제2 빗형 전극(12b)과, 제2 빗형 전극(12b)을 피복하여 형성되고 제1 유전체막(14a)과 동일한 재료로 서로 다른 막 두께의 제2 유전체막(14b)을 갖는 직렬 공진기(S1, S2, S3)를 구비하는 필터 및 분파기이다.
압전 재료, 직렬 공진기, 제1 빗형 전극, 병렬 공진기, 제1 유전체막

Description

필터 및 분파기{FILTER AND DUPLEXER}
본 발명은 필터 및 분파기에 관한 것으로, 특히 탄성파 디바이스를 이용한 필터 및 분파기에 관한 것이다.
최근, 예를 들면 휴대 전화 단말기 등의 고주파 무선 기기에는, 탄성파 디바이스를 이용한 밴드 패스 필터 등이 이용된다. 휴대 전화 단말기 등의 고성능화에 수반하여, 주파수 온도 계수(TCF : Temperature Coefficient of Frequency)의 절대값을 작게 하는 것이 요구된다. TCF라 함은, 환경 온도의 변화에 대한 주파수 특성의 변화율인 것이다. 공진기의 경우, 환경 온도 1℃의 변화에 대해 예를 들면 공진 주파수가 어느 만큼 변화될지를 ppm/℃의 단위로 나타낸다. TCF는 압전 재료를 전반하는 탄성파의 속도의 온도 계수에 의해 거의 결정된다. 탄성 표면파 디바이스의 TCF는, 압전 재료로서 니오븀산 리튬(LiNbO3) 기판이나 탄탈산 리튬(LiTaO3) 기판을 이용한 경우, -80∼-40ppm/℃ 정도로 나빠, TCF의 개선이 요구되고 있다.
탄성파 디바이스의 TCF를 개선하는 기술로서 특허 문헌 1에는, 니오븀산 리튬 기판 상의 빗형 전극에 산화 실리콘막을 덮은 탄성파 디바이스가 개시되어 있 다. 특허 문헌 1에 따른 탄성파 디바이스에서는, 탄성파는 니오븀산 리튬 기판 뿐만 아니라, 산화 실리콘막 내도 전반한다. 산화 실리콘막에서의 탄성파의 전반 속도의 온도 계수는 니오븀산 리튬 기판에서의 탄성파의 전반 속도의 온도 계수와 역부호로 된다. 이에 의해, 산화 실리콘막의 두께를 최적으로 설정함으로써, 토탈의 탄성파의 전반 속도를 온도에 상관없이 거의 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 산화 실리콘막의 두께를 최적으로 설정하면, TCF를 작게 할 수 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-209458호 공보
도 1은 밴드 패스 필터의 통과 특성의 모식도이다. 특허 문헌 1의 기술을 이용함으로써, 통과 대역의 고주파측의 견부 a의 TCF를 거의 0으로 할 수 있다. 그러나, 통과 대역의 저주파측의 견부 b의 TCF는 충분하게는 개선되지 않는다. 예를 들면, 도 1에서 통과 대역의 저주파측의 견부 b는 고온으로 되면 b'로 변화된다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 통과 대역의 2개의 견부의 TCF를 모두 개선하는 것이 가능한 필터 및 분파기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 압전 재료 상에 형성된 제1 빗형 전극과, 그 제1 빗형 전극을 피복하여 형성된 제1 유전체막을 갖는 병렬 공진기와, 상기 압전 재료 상에 형성된 제2 빗형 전극과, 그 제2 빗형 전극을 피복하여 형성되고 상기 제1 유전체막과 동일한 재료로 서로 다른 막 두께의 제2 유전체막을 갖는 직렬 공진기를 구비하는 것을 특징으로 하는 필터이다. 본 발명에 따르면, 통과 대역의 양측의 견부의 TCF를 모두 개선할 수 있다.
본 발명은, 압전 재료 상에 형성된 제1 빗형 전극과, 그 제1 빗형 전극을 피복하여 형성된 제1 유전체막을 갖는 제1 탄성파 필터와, 상기 압전 재료 상에 형성된 제2 빗형 전극과, 그 제2 빗형 전극을 피복하여 형성되고 상기 제1 유전체막과 동일한 재료로 서로 다른 막 두께의 제2 유전체막을 갖고, 상기 제1 탄성파 필터와직렬로 접속된 제2 탄성파 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 필터이다. 본 발명에 따르면, 통과 대역의 양측의 견부의 TCF를 모두 개선할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 제1 탄성파 필터는 1포트 공진기이며, 상기 제2 탄성파 필터는 다중 모드 탄성파 필터인 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 구성에서, 상기 제1 탄성파 필터 및 상기 제2 탄성파 필터는 다중 모드 탄성파 필터인 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막 상에 상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막보다 음속이 빠른 제3 유전체막을 갖는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 탄성 경계파를 이용한 필터에 있어서도, 통과 대역의 양측의 견부의 TCF를 모두 개선할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막은 산화 실리콘막인 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 압전 재료는 니오븀산 리튬 또는 탄탈산 리튬인 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 전기 기계 결합 계수가 큰 압전 재료를 이용함으로써, 삽입 손실을 저감할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 제1 빗형 전극 및 상기 제2 빗형 전극은 구리를 함유하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 빗형 전극의 밀도가 커지기 때문에, 충분한 탄성파의 반사를 얻을 수 있다.
본 발명은, 공통 단자에 접속되고, 압전 재료 상에 형성된 제1 빗형 전극과, 그 제1 빗형 전극을 피복하여 형성된 제1 유전체막을 갖는 제1 탄성파 필터와, 상기 공통 단자에 접속되고, 상기 압전 재료 상에 형성된 제2 빗형 전극과, 그 제2 빗형 전극을 피복하여 형성되고 상기 제1 유전체막과 동일한 재료로 서로 다른 막 두께의 제2 유전체막을 갖는 제2 탄성파 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 분파기이다. 본 발명에 따르면, 제1 탄성파 필터 및 제2 탄성파 필터의 저지 대역과 상대 필터의 통과 대역의 TCF를 모두 개선할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막 상에 상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막보다 음속이 빠른 제3 유전체막을 갖는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 탄성 경계파를 이용한 분파기에 있어서도, 제1 탄성파 필터 및 제2 탄성파 필터의 저지 대역과 상대 필터의 통과 대역의 TCF를 모두 개선할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막은 산화 실리콘막인 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 압전 재료는 니오븀산 리튬 또는 탄탈산 리튬인 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 전기 기계 결합 계수가 큰 압전 재료를 이용함으로써, 삽입 손실을 저감할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 제1 빗형 전극 및 상기 제2 빗형 전극은 구리를 함유하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 빗형 전극의 밀도가 커지기 때문에, 충분한 탄성파의 반사를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 통과 대역의 2개의 견부의 TCF를 모두 개선하는 것이 가능한 필터 및 분파기를 제공할 수 있다.
우선, 본 발명의 원리에 대해 설명한다. 도 2의 (a)는 실험에 이용한 공진기의 평면도, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 A-A 단면도이다. 또한, 도면 중의 전극(12)의 개수는 실제보다 개수를 생략하여 도시하고 있다. 30도 회전 Y 컷트 X 전반의 니오븀산 리튬 기판인 압전 재료(10) 상에, 구리로 이루어지는 전극(12)이 형성되어 있다. 전극(12)은 1쌍의 빗형 전극인 빗형 전극쌍(IDT : Interdigital Transducer) IDT0과 반사기 R0인 그레이팅 전극이다. 전극(12)을 피복하도록 산화 실리콘막으로 이루어지는 제1 유전체막(14)이 형성되어 있다. 제1 유전체막(14) 상에, 산화 알루미늄막으로 이루어지는 제3 유전체막(16)이 형성되어 있다. 빗형 전극쌍 IDT0은 반사기 R0의 사이에 형성되어 있다. 빗형 전극쌍 IDT0의 한쪽의 빗형 전극에 고주파 신호를 인가하면, 압전 재료(10) 표면 및 제1 유전체막(14) 내에 탄성 경계파가 여진된다. 탄성 경계파는 빗형 전극의 주기 λ와 탄성 경계파의 전반 속도에 의해 결정되는 주파수에서 공진한다. 빗형 전극쌍 IDT0의 다른 쪽의 빗형 전극에 공진 주파수의 고주파 신호가 여기한다. 이에 의해 필터로서 기능한다. 제3 유전체막(16)을 제1 유전체막(14)보다 음속이 빠른 재료로 함으로써, 압전 재료(10) 표면 및 제1 유전체막(14) 내에 탄성 경계파를 가둘 수 있다.
도 3은 도 2에 따른 공진기의 공진 주파수와 반공진 주파수를 산화 실리콘막 두께에 대한 TCF에 대해 도시한 도면이다. 도면 중 검은 동그라미, 흰 동그라미는 측정 결과를 나타내고, 실선, 파선은 근사 직선을 나타낸다. 또한, 산화 알루미늄 막 두께는 2㎛이다.
도 3을 참조로, 반공진 주파수와 공진 주파수에서는 산화 실리콘막 두께에 대한 TCF의 관계가 서로 다르다. 반공진 주파수는 산화 실리콘막 두께가 약 0.8λ일 때 TCF가 거의 0으로 된다. 한편, 공진 주파수는 산화 실리콘막 두께가 약 0.6λ일 때 TCF가 거의 0으로 된다. 이와 같이, 반공진 주파수와 공진 주파수에서 TCF가 0으로 되는 산화 실리콘막 두께가 서로 다르다. 따라서, 동일한 산화 실리콘막에서는, 반공진 주파수의 TCF와 공진 주파수의 TCF를 모두 거의 0으로 할 수 없다. 예를 들면, 래더형 필터에서는 직렬 공진기의 반공진점이 통과 대역의 고주파측의 감쇠극을 형성하고, 병렬 공진기의 공진점이 통과 대역의 저주파측의 감쇠극을 형성한다. 이 때문에, 래더형 필터에서, 도 1의 통과 대역의 고주파측의 견부 a의 TCF를 거의 0으로 하여도, 통과 대역의 저주파측의 견부 b의 TCF는 충분하게는 개선할 수 없다.
탄성 경계파 디바이스의 TCF는, 압전 재료(10) 및 제1 유전체막(14)의 기계 전기 결합 계수 및 유전률의 온도 변화에 기인한다. 공진 주파수와 반공진 주파수에서는, 이들의 온도 변화의 TCF에의 기여도가 서로 다르기 때문에, 도 3과 같이 공진 주파수와 반공진 주파수에서 TCF가 서로 다른 것이라고 생각된다.
본 발명은, 반공진점을 감쇠극으로서 이용하는 탄성파 디바이스와 공진점을 감쇠극으로서 이용하는 탄성파 디바이스에서 제1 유전체막(14)의 막 두께를 서로 다르게 한다. 이에 의해, 반공진점으로 이루어지는 감쇠극과 공진점으로 이루어지는 감쇠극의 양방의 TCF를 개선하는 것을 원리로 한다.
<실시예 1>
실시예 1은 1.9㎓대의 래더형 필터의 예이다. 도 4는 비교예 1에 따른 래더형 필터의 평면 모식도이다. 도 4를 참조로, 검게 칠한 영역은 압전 재료(10) 상에 형성된 전극(12) 및 공진기를 접속하는 배선(11)을 나타내고 있다. 입력 단자 Tin과 출력 단자 Tout 사이에, 직렬 공진기 S1 내지 S3이 직렬로 접속되어 있다. 직렬 공진기 S1과 S2 사이와 그라운드 사이에 병렬 공진기 P1이 접속되고, 직렬 공진기 S2와 S3 사이와 그라운드 사이에 병렬 공진기 P2가 접속되어 있다. 직렬 공진기 S1 내지 S3 및 병렬 공진기 P1 및 P2는, 빗형 전극쌍 IDT0의 양측에 반사기 R0을 형성한 1포트형 공진기이다. 직렬 공진기 S1 내지 S3 및 병렬 공진기 P1 및 P2에는 후술하는 유전체 적층막(18)이 형성되어 있다. 또한, 전극(12)은 유전체 적층막(18)을 투과하여 도시하고 있다.
도 5는 비교예 1의 직렬 공진기 S1 내지 S3 및 병렬 공진기 P1 및 P2의 단면 모식도이다. 30도 회전 Y 컷트 X 전반의 니오븀산 리튬 기판으로 이루어지는 압전 재료(10) 상에 구리(Cu)를 주성분으로 하고 막 두께가 180㎚인 전극(12)이 형성되어 있다. 전극(12)의 주기 λ는 2㎛, 폭은 0.5㎛로 형성되어 있다. 전극(12)을 피복하도록 막 두께 1.26㎛의 산화 실리콘막으로 이루어지는 제1 유전체막(14)이 형성되고, 제1 유전체막(14) 상에 막 두께가 2㎛인 산화 알루미늄막으로 이루어지는 제3 유전체막(16)이 형성되어 있다. 제1 유전체막(14) 및 제3 유전체막(16)은 유전체 적층막(18)을 구성한다.
도 6은 실시예 1에 따른 래더형 필터의 평면도이다. 비교예 1의 도 4에 대해, 병렬 공진기 P1 및 P2에는 유전체 적층막(18a)이 형성되고, 직렬 공진기 S1 내지 S3에는 유전체 적층막(18b)이 형성되어 있다. 도 7은 실시예 1의 단면 모식도이다. 비교예 1의 도 5에 대해, 병렬 공진기 P1 및 P2에서는, 막 두께가 1.26㎛인 산화 실리콘막인 제1 유전체막(14a)이 전극(12a)을 피복하여 형성되어 있다. 제1 유전체막(14a)과 제1 유전체막(14a) 상에 형성된 제3 유전체막(16)은 유전체 적층막(18a)을 형성한다. 한편, 직렬 공진기 S1 내지 S3에서는, 막 두께가 1.6㎛인 산화 실리콘막인 제2 유전체막(14b)이 전극(12b)을 피복하여 형성되어 있다. 이와 같이, 제2 유전체막(14b)은 제1 유전체막(14a)보다 h1로서 0.34㎛ 두껍다. 제2 유전체막(14b)과 제2 유전체막(14b) 상에 형성된 제3 유전체막(16)은 유전체 적층막(18b)을 형성한다. 그 밖의 구성은 비교예 1과 동일하여 설명을 생략한다.
비교예 1에서는, 직렬 공진기 S1 내지 S3과 병렬 공진기 P1 및 P2의 제1 유전체막의 막 두께가 동일하다. 이 때문에, 도 3으로부터, 직렬 공진기 S1 내지 S3 의 반공진 주파수의 TCF와 병렬 공진기 P1 및 P2의 공진 주파수의 TCF는 20 ppm 정도 상이하다. 따라서, 통과 대역의 저주파측의 견부(병렬 공진기의 공진 주파수에 상당함)의 TCF를 거의 0으로 하여도, 통과 대역의 고주파측의 견부(직렬 공진기의 반공진 주파수에 상당함)의 TCF는 -20 ppm/℃ 정도로 된다.
실시예 1에서는, 직렬 공진기 S1 내지 S3의 제2 유전체막(14b)의 막 두께가 병렬 공진기 P1 및 P2의 제1 유전체막(14a)의 막 두께보다 두껍다. 이 때문에, 병렬 공진기 P1 및 P2의 공진 주파수 및 직렬 공진기 S1 내지 S3의 반공진 주파수의 TCF를 거의 0으로 할 수 있다.
실시예 1에 따른 래더형 필터는, 병렬 공진기 P1 및 P2는, 압전 재료(10) 상에 형성된 전극(12a)(제1 빗형 전극)과, 전극(12a)을 피복하여 형성된 제1 유전체막(14a)을 갖는다. 또한, 직렬 공진기 S1 내지 S3은, 압전 재료(10) 상에 형성된 전극(12b)(제2 빗형 전극)과, 전극(12b)을 피복하여 형성된 제1 유전체막(14a)과 동일 재료로 서로 다른 막 두께의 제2 유전체막(14b)을 갖는다. 이에 의해, 제1 유전체막(14a)과 제2 유전체막(14b)의 막 두께를 적절하게 설정함으로써, 통과 대역의 양측의 견부의 TCF를 모두 개선할 수 있다.
압전 재료(10)로서 니오븀산 리튬 기판을 이용하고, 제1 유전체막(14a) 및 제2 유전체막(14b)으로서 산화 실리콘막을 이용한 경우에 대해 생각한다. 도 3을 참조로, 공진기의 산화 실리콘막 두께가 동일한 경우, 반공진 주파수의 TCF를 거의 0으로 하면, 공진 주파수의 TCF는 약 20 ppm/℃로 된다. 따라서, 공진 주파수의 TCF의 절대값을 절반의 10 ppm/℃ 이하로 하고자 하면, 산화 실리콘막 두께를 0.1 λ 내지 0.3λ 작게 하게 된다. 이와 같이, 제1 유전체막(14a)의 막 두께와 제2 유전체막(14b)의 막 두께는 0.1λ 내지 0.3λ 상이한 것이 바람직하다.
<실시예 2>
실시예 2는 1포트 공진기와 다중 모드 필터를 직렬로 접속한 필터의 예이다. 도 8은 실시예 2에 따른 필터의 평면 모식도이다. 제1 탄성파 필터 F1의 단면 모식도는, 실시예 1의 도 7의 병렬 공진기와 마찬가지이며, 제2 탄성파 필터 F2의 단면 모식도는, 실시예 1의 도 7의 직렬 공진기와 마찬가지이므로 도 7을 이용하여 설명한다. 도 8을 참조로, 입력 단자 Tin과 출력 단자 Tout 사이에 제1 탄성파 필터 F1과 제2 탄성파 필터 F2가 직렬로 접속되어 있다. 제1 탄성파 필터 F1은, 빗형 전극쌍 IDT0의 양측에 반사기 R0이 형성된 1포트 공진기이다. 빗형 전극쌍 IDT0은 입력 단자 Tin과 제2 탄성파 필터 F2의 입력 IDT1에 접속되어 있다. 제1 탄성파 필터 F1에는 제1 유전체막(14a)과 제3 유전체막(16)의 적층막인 유전체 적층막(18a)이 형성되어 있다. 제1 탄성파 필터 F1의 전극(12a)의 막 두께는 180㎚, 전극 주기는 2㎛, 전극 폭은 0.5㎛이며, 제1 유전체막(14a)의 막 두께는 1.26㎛, 제3 유전체막(16)의 막 두께는 2㎛이다.
제2 탄성파 필터 F2는 입력 IDT1의 양측에 출력 IDT2, 출력 IDT2의 외측에 반사기 R1이 형성된 2중 모드 필터(DMS)이다. 입력 IDT1은 제1 탄성파 필터 F1의 IDT0에 접속되고, 출력 IDT2는 출력 단자 Tout에 접속되어 있다. 제2 탄성파 필터 F2에는 제2 유전체막(14b)과 제3 유전체막(16)의 적층막인 유전체 적층막(18b)이 형성되어 있다. 제2 탄성파 필터 F2의 전극(12b)의 막 두께는 180㎚, 전극 주기는 1.9㎛, 전극 폭은 0.5㎛이며, 제2 유전체막(14b)의 막 두께는 1.6㎛, 제3 유전체막(16)의 막 두께는 2㎛이다.
실시예 2에서는, 제1 탄성파 필터 F1의 공진점이 통과 대역의 저주파측의 감쇠극을 형성하고, 제2 탄성파 필터 F2의 반공진점이 통과 대역의 고주파측의 감쇠극을 형성하고 있다. 따라서, 실시예 1과 마찬가지로, 제1 유전체막(14a)과 제2 유전체막(14b)의 막 두께를 적절하게 설정함으로써, 통과 대역의 양측의 견부의 TCF를 모두 개선할 수 있다.
<실시예 3>
실시예 3은 다중 모드 필터가 직렬로 접속된(즉 종속 접속된) 필터의 예이다. 도 9는 실시예 3에 따른 필터의 평면 모식도이다. 단면 모식도는, 실시예 2와 마찬가지로 실시예 1의 도 7과 마찬가지이므로, 도 7을 이용하여 설명한다. 도 9를 참조로, 입력 단자 Tin과 출력 단자 Tout 사이에 제1 탄성파 필터 F3과 제2 탄성파 필터 F4가 직렬로 접속되어 있다. 제1 탄성파 필터 F3은, 입력 IDT1의 양측에 출력 IDT2, 출력 IDT2의 외측에 반사기 R1이 형성된 2중 모드 필터이다. 입력 IDT1은 입력 단자 Tin에 접속되고, 출력 IDT2는 제2 탄성파 필터 F4의 입력 IDT3에 접속되어 있다. 제1 탄성파 필터 F3에는 제1 유전체막(14a)과 제3 유전체막(16)의 적층막인 유전체 적층막(18a)이 형성되어 있다. 제1 탄성파 필터 F3의 전극(12a)의 막 두께는 180㎚, 전극 주기는 2㎛, 전극 폭은 0.5㎛이며, 제1 유전체막(14a)의 막 두께는 1.26㎛, 제3 유전체막(16)의 막 두께는 2㎛이다.
제2 탄성파 필터 F4는, 출력 IDT4의 양측에 입력 IDT3, 출력 IDT3의 외측에 반사기 R2가 형성된 2중 모드 필터(DMS)이다. 입력 IDT3은 제1 탄성파 필터 F3의 출력 IDT2에 접속되고, 출력 IDT4는 출력 단자 Tout에 접속되어 있다. 제2 탄성파 필터 F4에는 제2 유전체막(14b)과 제3 유전체막(16)의 적층막인 유전체 적층막(18b)이 형성되어 있다. 제2 탄성파 필터 F4의 전극(12b)의 막 두께는 180㎚, 전극 주기는 1.9㎛, 전극 폭은 0.5㎛이며, 제2 유전체막(14b)의 막 두께는 1.6㎛, 제3 유전체막(16)의 막 두께는 2㎛이다.
실시예 3에서는, 제1 탄성파 필터 F3의 공진점이 통과 대역의 저주파측의 감쇠극을 형성하고, 제2 탄성파 필터 F4의 반공진점이 통과 대역의 고주파측의 감쇠극을 형성하고 있다. 따라서, 실시예 1과 마찬가지로, 제1 유전체막(14a)과 제2 유전체막(14b)의 막 두께를 적절하게 설정함으로써, 통과 대역의 양측의 견부의 TCF를 모두 개선할 수 있다.
실시예 2 및 실시예 3과 같이, 공진점이 통과 대역의 저주파측의 감쇠점을 형성하고 있는 제1 탄성파 필터 F1, F3과, 반공진점이 통과 대역의 고주파측의 감쇠점을 형성하고 있는 제2 탄성파 필터 F2, F4가 직렬로 접속된 탄성파 필터에서, 제1 탄성파 필터 F1, F3의 전극(12a)(제1 빗형 전극)을 피복하여 형성된 제1 유전체막(14a)과, 제2 탄성파 필터 F2, F4의 전극(12b)(제2 빗형 전극)을 피복하여 형성된 제2 유전체막(14b)을 서로 다른 막 두께로 할 수 있다. 이에 의해, 제1 유전체막(14a)과 제2 유전체막(14b)의 막 두께를 적절하게 설정함으로써, 통과 대역의 양측의 견부의 TCF를 모두 개선할 수 있다.
<실시예 4>
실시예 4는 분파기의 예이다. 도 10은 실시예 4에 따른 분파기의 평면 모식도이다. 제1 탄성파 필터 F5의 단면 모식도는, 실시예 1의 도 7의 병렬 공진기와 마찬가지이며, 제2 탄성파 필터 F6의 단면 모식도는, 실시예 1의 도 7의 직렬 공진기와 마찬가지이므로 도 7을 이용하여 설명한다. 도 10을 참조로, 공통 단자 Ant와 제1 단자 T1 사이에 고주파측 필터인 제1 탄성파 필터 F5가 접속되어 있다. 공통 단자 Ant와 제2 단자 T2 사이에 저주파측 필터인 제2 탄성파 필터 F6이 접속되어 있다. 공통 단자 Ant와 제1 탄성파 필터 F5 및 제2 탄성파 필터 F6 중 적어도 한쪽 사이에는 정합 회로(도시되지 않음)가 설치되어 있다.
제1 탄성파 필터 F5는 공통 단자 Ant와 제1 단자 T1 사이에 직렬 공진기 S11 내지 S13이 직렬로 접속되고, 병렬 공진기 P11 및 P12가 병렬로 접속되어 있다. 제1 탄성파 필터 F5에는 제1 유전체막(14a)과 제3 유전체막(16)의 적층막인 유전체 적층막(18a)이 형성되어 있다. 제1 유전체막(14a)의 막 두께는 1.26㎛, 제3 유전체막(16)의 막 두께는 2㎛이다.
제2 탄성파 필터 F6은 공통 단자 Ant와 제2 단자 T2 사이에 직렬 공진기 S21 내지 S23이 직렬로 접속되고, 병렬 공진기 P21 및 P22가 병렬로 접속되어 있다. 제2 탄성파 필터 F6에는 제2 유전체막(14b)과 제3 유전체막(16)의 적층막인 유전체 적층막(18b)이 형성되어 있다. 제2 유전체막(14b)의 막 두께는 1.6㎛, 제3 유전체막(16)의 막 두께는 2㎛이다.
도 11은 분파기의 통과 특성의 모식도이다. 분파기의 제1 탄성파 필터 F5의 통과 특성과 제2 탄성파 필터 F6의 통과 특성은 중심 주파수가 상이하다. 분파기 의 필터에서는, 저지 대역(예를 들면 제1 탄성파 필터 F5에서, 제2 탄성파 필터 F6의 통과 대역)에서 감쇠량을 크게 유지하는 것이 요구된다. 저지 대역과 상대 필터의 통과 대역의 TCF가 상이하면, 저지 대역과 상대 필터의 통과 대역의 겹침이 어긋나, 상대 필터의 통과 대역에서의 억압이 불충분하게 된다. 특히, 제1 탄성파 필터 F5의 통과 대역의 저주파측의 견부 c와 제2 탄성파 필터 F6의 통과 대역의 고주파측의 견부 d 부근에서는 감쇠량을 급준하게 하고 있다. 이 때문에 견부 c와 견부 d의 TCF가 상이하면, 상대 필터의 통과 대역에서의 억압이 급격하게 악화된다. 따라서, 견부 c와 견부 d의 TCF를 거의 0으로 하는 것이 바람직하다.
실시예 4의 분파기는, 제1 탄성파 필터 F5의 제1 유전체막(14a)과 제2 탄성파 필터 F6의 제2 유전체막(14b)의 막 두께가 상이하다. 이에 의해, 제1 유전체막(14a)과 제2 유전체막(14b)의 막 두께를 적절하게 설정함으로써, 제1 탄성파 필터 F5 및 제2 탄성파 필터 F6의 저지 대역과 상대 필터의 통과 대역의 TCF를 모두 개선할 수 있다. 특히, 제1 탄성파 필터 F5의 병렬 공진기 P11 및 P12의 제1 유전체막(14a)에 대해, 제2 탄성파 필터 F6의 직렬 공진기 S21 내지 S23의 제2 유전체막(14b)의 막 두께가 두껍게 형성되어 있다. 이에 의해, 제1 탄성파 필터 F5의 통과 대역의 저주파측의 견부 c와 제2 탄성파 필터 F6의 통과 대역의 고주파측의 견부 d의 TCF를 모두 거의 0으로 할 수 있다. 따라서, 온도에 따라, 상대 필터의 통과 대역에서의 억압이 급격하게 악화되는 것을 억제할 수 있다.
실시예 1 내지 실시예 4에서는, 제1 유전체막(14a) 및 제2 유전체막(14b) 상에 제1 유전체막(14a) 및 제2 유전체막(14b)보다 음속이 빠른 제3 유전체막(16)을 갖는다. 이에 의해, 탄성 경계파를 압전 재료(10) 표면 및 제1 유전체막(14a) 또는 제2 유전체막(14b)에 가둔 탄성파 필터에서, 통과 대역의 양측의 견부의 TCF를 모두 개선할 수 있다.
실시예 1 내지 실시예 3의 필터 및 실시예 4의 분파기에는, 도 12와 같은 러브파를 이용한 탄성파 디바이스에 적용할 수도 있다. 도 12를 참조로, 제2 유전체막(14b)은 제1 유전체막(14a)에 대해 막 두께가 h2 두껍다. 또한, 실시예 1의 도 7에 대해, 제3 유전체막(16)이 형성되어 있지 않다. 도 12의 탄성파 디바이스에 있어서도, 탄성파는 압전 재료(10) 표면 및 제1 유전체막(14a) 및 제2 유전체막(14b) 내를 전반한다. 따라서, 실시예 1 내지 실시예 4와 마찬가지로, 제1 유전체막(14a)과 제2 유전체막(14b)의 막 두께를 서로 다르게 형성함으로써, 통과 대역의 견부의 TCF를 모두 개선할 수 있다.
실시예 1 내지 실시예 4에서, 제1 유전체막(14a) 및 제2 유전체막(14b)은 산화 실리콘막에는 한정되지 않지만, 산화 실리콘막인 것이 바람직하다.
압전 재료(10)는 니오븀산 리튬 기판을 예로 설명하였다. 도 13은 도 3에 대해, 압전 재료를 탄탈산 리튬 기판으로 한 경우의 공진 주파수 및 반공진 주파수의 산화 실리콘막 두께에 대한 TCF를 도시한 도면이다. 도 3과 마찬가지로, 공진 주파수와 반공진 주파수에서는 산화 실리콘막 두께에 대한 TCF가 상이하다. 따라서, 탄탈산 리튬 기판을 압전 재료로서 이용한 경우도 실시예 1 내지 실시예 4와 같이, 제1 유전체막(14a)과 제2 유전체막(14b)의 막 두께를 서로 다르게 형성함으로써, 통과 대역의 견부의 TCF를 모두 개선할 수 있다. 탄성파는 압전 재료(10) 표면 및 제1 유전체막(14a) 및 제2 유전체막(14b) 내를 전반한다. 이 때문에, 다른 압전 재료를 이용한 경우도, 실시예 1 내지 실시예 4와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.
전극(12a, 12b)은 제1 유전체막(14a) 및 제2 유전체막(14b)보다 밀도가 큰 재료인 것이 바람직하다. 전극(12a, 12b)을 제1 유전체막(14)보다 밀도가 큰 원소로 구성함으로써, 전극(12)에 의한 충분한 탄성파의 반사를 얻을 수 있다. 이에 의해, 전극(12a, 12b)의 막 두께를 얇게 할 수 있다. 따라서, 전극(12a, 12b)은 구리를 함유하는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서, 여러 가지의 변형ㆍ변경이 가능하다.
도 1은, 필터의 통과 특성의 모식도.
도 2의 (a)는 탄성 경계파를 이용한 공진기의 평면도, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 A-A 단면도.
도 3은, 니오븀산 리튬을 이용한 경우의 산화 실리콘막 두께에 대한 공진 주파수 및 반공진 주파수의 TCF.
도 4는, 비교예 1에 따른 필터의 평면 모식도.
도 5는, 비교예 1에 따른 필터의 단면 모식도.
도 6은, 실시예 1에 따른 필터의 평면 모식도.
도 7은, 실시예 1에 따른 필터의 단면 모식도.
도 8은, 실시예 2에 따른 필터의 평면 모식도.
도 9는, 실시예 3에 따른 필터의 평면 모식도.
도 10은, 실시예 4에 따른 분파기의 평면 모식도.
도 11은, 분파기의 통과 특성의 모식도.
도 12는, 러브파를 이용한 탄성파 디바이스의 단면 모식도.
도 13은, 탄탈산 리튬을 이용한 경우의 산화 실리콘막 두께에 대한 공진 주파수 및 반공진 주파수의 TCF.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 압전 재료
12, 12a, 12b : 전극
14, 14a : 제1 유전체막
14b : 제2 유전체막
16 : 제3 유전체막
18, 18a, 18b : 유전체 적층막
S1, S2, S3 : 직렬 공진기
P1, P2 : 병렬 공진기
Ant : 공통 단자
F1, F3, F5 : 제1 탄성파 필터
F2, F4, F6 : 제2 탄성파 필터

Claims (13)

  1. 압전 재료 상에 형성된 제1 빗형 전극과, 그 제1 빗형 전극을 피복하여 형성된 제1 유전체막을 갖는 병렬 공진기와,
    상기 압전 재료 상에 형성된 제2 빗형 전극과, 그 제2 빗형 전극을 피복하여 형성되고 상기 제1 유전체막과 동일한 재료로 서로 다른 막 두께의 제2 유전체막을 갖는 직렬 공진기
    를 구비하고,
    상기 병렬 공진기와 상기 직렬 공진기는 래더형 필터를 형성하고,
    상기 제1 유전체막의 막 두께는 상기 제2 유전체막의 막 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 필터.
  2. 압전 재료 상에 형성된 제1 빗형 전극과, 그 제1 빗형 전극을 피복하여 형성된 제1 유전체막을 갖는 제1 탄성파 필터와,
    상기 압전 재료 상에 형성된 제2 빗형 전극과, 그 제2 빗형 전극을 피복하여 형성되고 상기 제1 유전체막과 동일한 재료로 서로 다른 막 두께의 제2 유전체막을 갖고, 상기 제1 탄성파 필터와 직렬로 접속된 제2 탄성파 필터
    를 구비하고,
    상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막 상에 상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막보다 음속이 빠른 제3 유전체막을 갖는 것을 특징으로 하는 필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 탄성파 필터는 1포트 공진기이며, 상기 제2 탄성파 필터는 다중 모드 탄성파 필터인 것을 특징으로 하는 필터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 탄성파 필터 및 상기 제2 탄성파 필터는 다중 모드 탄성파 필터인 것을 특징으로 하는 필터.
  5. 제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막 상에 상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막보다 음속이 빠른 제3 유전체막을 갖는 것을 특징으로 하는 필터.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막은 산화 실리콘막인 것을 특징으로 하는 필터.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전 재료는 니오븀산 리튬 또는 탄탈산 리튬인 것을 특징으로 하는 필터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유전체막의 막 두께는 상기 병렬 공진기의 공진 주파수의 TCF가 0으로 되도록 설정되고,
    상기 제2 유전체막의 막 두께는 상기 직렬 공진기의 반공진 주파수의 TCF가 0으로 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 필터.
  9. 공통 단자에 접속되고, 압전 재료 상에 형성된 제1 빗형 전극과, 그 제1 빗형 전극을 피복하여 형성된 제1 유전체막을 갖는 제1 탄성파 필터와,
    상기 공통 단자에 접속되고, 상기 압전 재료 상에 형성된 제2 빗형 전극과, 그 제2 빗형 전극을 피복하여 형성되고 상기 제1 유전체막과 동일한 재료로 서로 다른 막 두께의 제2 유전체막을 갖는 제2 탄성파 필터
    를 구비하고,
    상기 제1 탄성파 필터 및 상기 제2 탄성파 필터는 래더형 필터이고,
    상기 제1 탄성파 필터는, 상기 제2 탄성파 필터보다 고주파의 필터이고,
    상기 제1 유전체막의 막 두께는 상기 제2 유전체막의 막 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 분파기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막 상에 상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막보다 음속이 빠른 제3 유전체막을 갖는 것을 특징으로 하는 분파기.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막은 산화 실리콘막인 것을 특징으로 하는 분파기.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 압전 재료는 니오븀산 리튬 또는 탄탈산 리튬인 것을 특징으로 하는 분파기.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 유전체막의 막 두께는 상기 제1 탄성파 필터의 통과 대역의 저주파측의 견부에서의 TCF가 0으로 되도록 설정되고,
    상기 제2 유전체막의 막 두께는 상기 제2 탄성파 필터의 통과 대역의 고주파측의 견부에서의 TCF가 0으로 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
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