KR101139193B1 - 탄성 표면파 공진자 - Google Patents

Abstract

고 주파수에 있어서의 공진자의 Q값을 향상시키고, 이러한 공진자를 이용함으로써 필터의 삽입 손실을 감소시키고 필터의 급준도를 향상시킨다. 인터디지털 트랜스듀서와 그 양쪽에 반사 전극을 마련한 탄성 표면파 공진자가 제공된다. 압전 기판 위에, 복수의 탄성 표면파 공진기가 병렬 접속되고, 병렬 접속된 탄성 표면파 공진기의 모든 공진 주파수가 동일하도록 된다. 따라서, 공진의 Q값이 향상되고, 또한 이 탄성 표면파 공진자를 이용하여 탄성 표면파 필터를 구성함으로써, 삽입 손실을 감소시키고, 급준도를 개선한다.

Description

탄성 표면파 공진자{SURFACE ACOUSTIC WAVE RESONATOR}

본 발명은 특히 휴대 전화 등에 이용되는 탄성 표면파 공진자 및 이를 이용한 탄성 표면파 필터에 관한 것이다.

종래, 이러한 탄성 표면파 필터는 도 13에 나타내는 바와 같은 구성을 갖고 있었다.

도 13에 나타내는 탄성 표면파 필터는 압전 기판(1)의 위에, 탄성 표면파 공진자인 직렬 공진자(2)와 병렬 공진자(3)를 형성하여 접속함으로써, 필터 특성을 얻고 있었다. 또한, 이들 공진자는 여러 쌍의 인터디지털 트랜스듀서 또는, 인터디지털 트랜스듀서의 양측에 반사 전극을 마련한 것을 사용하고 있었다.

또, 본 출원의 발명에 관련되는 선행 기술 문헌 정보로서는, 예컨대, 특허문헌 1이 알려져 있다.

그러나, 상기 구성에서는, 높은 주파수가 되면 공진자의 Q값을 충분히 확보할 수 없고, 필터를 구성하는 경우에도, 삽입 손실, 급준도의 개선에 한계가 있었 다.

(특허문헌 1) 일본 공개 특허 공보 제 2001-119260 호

본 발명은 상기한 종래의 과제를 해결하는 것으로서, 탄성 표면파 공진자의 Q값을 향상시키고, 삽입 손실이 낮고 급준도가 높은 탄성 표면파 필터를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 인터디지털 트랜스듀서(이하 「IDT」라고 호칭함)와, 그 양쪽에 반사 전극을 마련한 탄성 표면파 공진기를 복수개 병렬 접속하고, 병렬 접속된 탄성 표면파 공진기의 공진 주파수를 병렬 접속된 것끼리 전부 같게 하는 것이다.

본 발명은 탄성 표면파 공진자의 Q값을 향상시키고, 탄성 표면파 필터의 삽입 손실을 감소시키며, 필터 특성의 급준도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 탄성 표면파 공진자의 전극의 구성을 나타내는 도면(실시예 1),

도 2는 탄성 표면파 공진자의 확대도,

도 3은 도 1에 나타내는 탄성 표면파 공진자와 종래의 탄성 표면파 공진자의 주파수 특성을 비교한 도면,

도 4는 도 1에 나타내는 탄성 표면파 공진자가 구비하는 3개의 탄성 표면파 공진자에 있어서, 전극 핑거의 피치에 차이를 마련한 경우에 있어서의 탄성 표면파 공진자의 공진의 Q값을 시뮬레이션에 의해 구한 그래프,

도 5는 공진 주파수가 동일하고, 구성이 서로 다른 탄성 표면파 공진자를 복수 병렬로 접속하여 구성한 경우에 있어서의 공진의 Q값을 시뮬레이션에 의해 구한 그래프,

도 6은 다른 형태에 있어서의 탄성 표면파 공진자의 전극의 구성을 나타내는 도면,

도 7은 다른 형태에 있어서의 탄성 표면파 공진자의 전극의 구성을 나타내는 도면,

도 8은 도 7에 나타내는 탄성 표면파 공진자에 의한 리플 저감의 효과를 설명하기 위한 그래프,

도 9는 도 7에 나타내는 탄성 표면파 공진자의 IDT에 있어서의 양단부(兩端部)로부터 각각 15번째까지의 전극 핑거의 피치를 2.31㎛로 하고,나머지 전극 핑거(15)의 피치를 2.33㎛로 한 경우의 주파수 특성을 시뮬레이션에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프,

도 10은 탄성 표면파 필터의 전극의 구성을 나타내는 도면(실시예 2),

도 11은 도 10에 나타내는 탄성 표면파 필터와 종래의 탄성 표면파 필터의 주파수 특성을 비교한 도면,

도 12는 본 발명의 실시예 3에 따른 탄성 표면파 필터의 전극의 구성을 나타 내는 도면(실시예 3),

도 13은 종래의 탄성 표면파 필터의 전극의 구성을 나타내는 도면이다.

(실시예 1)

이하, 본 발명에 따른 실시예 1에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 탄성 표면파 공진자(10)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10)는 이른바, 1포트 공진자이며, 외부로부터의 입력 신호를 수신하는 신호 입력 단자(T1)와, 외부로 신호를 출력하는 신호 출력 단자(T2)와, 39°Y컷 X전파 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전 기판(11)을 구비하고 있다. 그리고, 압전 기판(11)의 표면에, 탄성 표면파 공진자(14)(탄성 표면파 공진기)가 동일 탄성 표면파 전파로상에 3개 1열로 나란히 형성되어 있다.

탄성 표면파 공진자(14)는 IDT(12)와, 그 양단부에 각각 근접하여 마련된 2개의 반사기(13)(반사 전극)를 구비하고 있다. 이 동일한 구성의 탄성 표면파 공진자(14), 즉, 공진 주파수가 실질적으로 같은 탄성 표면파 공진자(14)가 3개 병렬로 접속되어, 신호 입력 단자(T1)와 신호 출력 단자(T2)의 사이, 즉, 신호 경로에 직렬로 접속되어 있다. 이 경우, 탄성 표면파 공진자(10)에 있어서의 복수의 IDT(12)의 사이에 마련되는 반사기(13)의 수는 2개로 되어 있다.

도 2는 도 1에 나타내는 탄성 표면파 공진자(14)의 확대도이다. 탄성 표면파 공진자(14)에 있어서, 예컨대, IDT(12) 및 반사기(13)의 전극의 막두께는 약 0.4㎛, IDT(12)의 교차폭 W는 약 40㎛, IDT(12)가 구비하는 전극 핑거(15)의 개수는 200개, 반사기(13)의 전극의 개수는 50개, IDT(12)에 있어서의 전극 핑거(15)의 피치 P1은 약 2.33㎛, 반사기(13)에 있어서의 전극의 피치 P2는 약 2.38㎛로 되어 있다. 또, 도 2에 있어서, 탄성 표면파 공진자(14)의 도시를 간략화하여 나타내고 있고, 도면 중, IDT(12)가 구비하는 전극 핑거(15)의 개수는 10개, 반사기(13)에 있어서의 전극의 개수는 4개로 해서 나타내고 있다.

탄성 표면파 공진자(14)의 공진 주파수는 주로 전극의 막두께와 전극 핑거(15)의 피치 P1로 결정된다. 그리고, 도 1에 나타내는 3개의 탄성 표면파 공진자(14)는 전극의 막두께 및 전극 핑거(15)의 피치 P1 등, 같은 구성으로 되어 있기 때문에, 병렬 접속된 탄성 표면파 공진자(14)끼리 공진 주파수가 전부 같게 되어 있다.

도 3은 이와 같이 하여 구성한 탄성 표면파 공진자(10)의 주파수 특성과 도 13에 나타내는 종래의 탄성 표면파 필터에 있어서의 직렬 공진자(2)의 주파수 특성을 시뮬레이션에 의해 구하여 나타낸 것이다. 도 1에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10)의 주파수 특성을 도 3에 실선으로 나타내는 그래프 G1로 나타낸다. 한편, 도 3에 파선으로 나타내는 그래프 G2는 IDT를 1개 구비하고, 그 양쪽에 반사기를 1개씩 구비한 도 13에 나타내는 종래의 탄성 표면파 공진자의 주파수 특성이다. 이 종래의 탄성 표면파 공진자는 도 1에 나타내는 탄성 표면파 공진자(14)에 있어서의 3개의 IDT(12)가 구비하는 전극 핑거(15)의 합계와 같은 600개의 전극 핑거를 구비한 IDT를 1개 구비하고 있다. 그 밖의 조건은 탄성 표면파 공진자(10)와 같게 한 것이다.

도 3에 나타내는 그래프 G1과 그래프 G2를 비교하면, 그래프 G1쪽이 공진점으로부터 반공진점에 걸쳐 상승하고 있는 것을 알 수 있다. 이것을 공진의 Q값으로 비교하면, 그래프 G1에 나타내는 본 발명의 경우, 탄성 표면파 공진자(10)의 공진 주파수는 약 840㎒(각 탄성 표면파 공진자(14)의 공진 주파수도 약 840㎒), 공진의 Q값은 약 870이 된다. 한편, 그래프 G2에 나타내는 종래의 탄성 표면파 공진자의 경우에 있어서의 Q값은 약 830이 되고, 본 발명에 의한 탄성 표면파 공진자(10)에서는, 공진의 Q값이 개선되어 있는 것을 알 수 있다.

또, 공진 주파수가 같은 탄성 표면파 공진자(14)를 3개 병렬로 접속하여 탄성 표면파 공진자(10)를 구성하는 예를 나타내었지만, 공진 주파수가 같은 경우란, 예컨대, 제조 변동 등의 오차 요인에 의해 병렬 접속된 복수의 탄성 표면파 공진자(14)간에 공진 주파수의 차이가 발생하고 있는 경우를 포함한다. 예컨대, 병렬 접속된 복수의 탄성 표면파 공진자(14)에 있어서의 공진 주파수 중 최대치와 최소치의 차이가 0.03％ 이하인 경우는, 실질적으로 공진 주파수가 동일하다.

도 4는 도 1에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10)가 구비하는 3개의 탄성 표면파 공진자(14)에 있어서, 전극 핑거(15)의 피치 P1에 차이를 마련한 경우에 있어서의 탄성 표면파 공진자(10)의 공진의 Q값을 시뮬레이션에 의해 구한 그래프이다. 도 4에 나타내는 그래프에 있어서, 가로축에 나타내는 피치 차는, 3개의 탄성 표면파 공진자(14)에 있어서의 피치의 최대치와 최소치의 차를 백분율로 나타낸 것이다. 예컨대, 도 1에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10)에 있어서, 한쪽 단부의 탄 성 표면파 공진자(14)에 있어서의 전극 핑거(15)의 피치 P1이 중앙의 탄성 표면파 공진자(14)에 있어서의 전극 핑거(15)의 피치 P1보다 0.05％ 좁고, 다른쪽 단의 탄성 표면파 공진자(14)에 있어서의 전극 핑거(15)의 피치 P1이 중앙의 탄성 표면파 공진자(14)에 있어서의 전극 핑거(15)의 피치 P1보다 0.05％ 넓은 경우에 피치 차 0.1％로 해서 나타내고 있다.

도 4에 있어서, 시뮬레이션에 이용한 각 탄성 표면파 공진자(14)는 IDT(12) 및 반사기(13)의 전극의 막두께를 0.4㎛, IDT(12)의 교차폭 W를 40㎛, IDT(12)가 구비하는 전극 핑거(15)의 개수를 200개, 반사기(13)의 전극의 개수를 50개, 반사기(13)에 있어서의 전극의 피치 P2를 2.38㎛로 했다. 또한, 3개의 탄성 표면파 공진자(14) 중, 중앙의 탄성 표면파 공진자(14)가 구비하는 IDT(12)에 있어서의 전극 핑거(15)의 피치 P1을 2.33㎛로 했다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 탄성 표면파 공진자(10)에 있어서의 공진의 Q값은 피치 차가 0％일 때 870, 피치 차가 0.02％일 때 855, 피치 차가 0.04％일 때 807, 피치 차가 0.1％일 때 532, 피치 차가 0.2％일 때 248이 되었다. 이에 따라, 복수의 탄성 표면파 공진자(14)에 있어서의 피치 차가 0.03％ 이하(공진 주파수의 차이가 0.03％ 이하에 상당)인 경우, 탄성 표면파 공진자(10)는 도 13에 나타내는 종래의 탄성 표면파 공진자(직렬 공진자(2))보다 공진의 Q값을 향상시킬 수 있는 것을 확인했다.

또, 같은 구성의 탄성 표면파 공진자(14)를 3개 병렬로 접속하여 탄성 표면파 공진자(10)를 구성하는 예를 나타내었지만, 같은 구성의 탄성 표면파 공진 자(14)를 복수 병렬로 접속하는 예에 한정되지 않고, 탄성 표면파 공진자(10)는 공진 주파수가 동일하고, 다른 구성의 탄성 표면파 공진자(14)를 복수 병렬로 접속하는 구성이더라도 좋다.

도 5는 탄성 표면파 공진자(10)를, 공진 주파수가 동일하고, 구성이 서로 다른 탄성 표면파 공진자(14)를 복수 병렬로 접속하여 구성한 경우에 있어서의 공진의 Q값을 시뮬레이션에 의해 구한 그래프이다. 도 5는 탄성 표면파 공진자(10)에 있어서의 3개의 탄성 표면파 공진자(14)가 각각 구비하는 IDT(12)에 대하여, 전극 핑거(15)의 개수를 서로 다른 개수로 하고, 또한 각 탄성 표면파 공진자(14)의 공진 주파수를 동일하게 한 경우에 있어서의 탄성 표면파 공진자(10)의 공진의 Q값을 나타내고 있다. 이 경우, 전극 핑거(15)의 개수를 바꾸는 것에 의한 공진 주파수의 편차를 보정하기 위해 피치 P1을 바꾸고 있다.

우선, 도 1에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10)는 전극 핑거(15)의 개수가 200개인 탄성 표면파 공진자(14)를 3개 병렬로 접속한 것이며, 즉, 각 탄성 표면파 공진자(14)의 전극 핑거(15)의 개수가 200개, 200개, 200개의 조합으로 되어 있다. 그리고, 도 5에 있어서 전극의 개수를 200개로 해서 그 Q값 870을 세로축에 나타내고 있다.

또한, IDT(12)의 전극 핑거(15)의 개수가 300개이고 피치 P1이 2.330㎛로 된 탄성 표면파 공진자(14) 1개와, 전극 핑거(15)의 개수가 150개이고 피치 P1이 2.329㎛로 된 탄성 표면파 공진자(14) 2개를 병렬로 접속하여 구성된 탄성 표면파 공진자(10)를 도 5에 있어서, 전극의 개수를 300개로 해서 그 Q값 857을 세로축에 나타내고 있다.

또한, IDT(12)의 전극 핑거(15)의 개수가 400개이고 피치 P1이 2.330㎛로 된 탄성 표면파 공진자(14) 1개와, 전극 핑거(15)의 개수가 150개이고 피치 P1이 2.329㎛로 된 탄성 표면파 공진자(14) 1개와, 전극 핑거(15)의 개수가 50개이고 피치 P1이 2.321㎛로 된 탄성 표면파 공진자(14) 1개를 병렬로 접속하여 구성된 탄성 표면파 공진자(10)를, 도 5에 있어서, 전극의 개수를 400개로 해서 그 Q값 838을 세로축에 나타내고 있다.

또한, IDT(12)의 전극 핑거(15)의 개수가 500개이고 피치 P1이 2.330㎛로 된 탄성 표면파 공진자(14) 1개와, 전극 핑거(15)의 개수가 50개이고 피치 P1이 2.321㎛로 된 탄성 표면파 공진자(14) 2개를 병렬로 접속하여 구성된 탄성 표면파 공진자(10)를, 도 5에 있어서, 전극의 개수를 500개로 해서 그 Q값 833.5를 세로축에 나타내고 있다.

또한, 예컨대, 도 13에 나타내는 직렬 공진자(2)와 마찬가지로, IDT를 1개 구비하고, 그 전극 핑거의 개수를 600개 구비한 종래의 예에 따른 탄성 표면파 공진자를, 도 5에 있어서, 전극의 개수를 600개로 해서 그 Q값 830을 세로축에 나타내고 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 같은 탄성 표면파 공진자(14)를 복수 병렬로 접속한 경우(전극의 개수가 200개인 경우)가 Q값을 향상시키는 효과가 가장 높지만, 공진 주파수가 동일하고 전극 핑거(15)의 개수가 서로 다른 탄성 표면파 공진자(14)를 복수 병렬로 접속하여 탄성 표면파 공진자(10)를 구성한 경우(전극의 개 수가 300개, 400개, 500개인 경우)이더라도, 도 13에 나타내는 종래예에 따른 탄성 표면파 공진자(직렬 공진자(2))의 경우(전극의 개수가 600개인 경우)보다 공진의 Q값을 향상시킬 수 있다.

또한, 탄성 표면파 공진자(14)와 같은 1포트 공진자에서는, 전극 핑거(15)의 개수에 따른 신호의 주파수에 있어서 리플이 발생하기 쉬워진다고 알려져 있다. 그렇다면, 도 1에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10)와 같이, 전극 핑거(15)의 개수가 같은 탄성 표면파 공진자(14)를 복수 병렬로 접속하면, 각 탄성 표면파 공진자(14)에서 리플이 발생하는 주파수가 같아지기 때문에 리플이 중첩되고, 리플의 피크값이 증대할 우려가 있다.

그래서, IDT(12)가 구비하는 전극 핑거(15)의 개수가 서로 다르고 공진 주파수가 같은 탄성 표면파 공진자(14)를 복수 병렬로 접속하여 탄성 표면파 공진자(10)를 구성함으로써, 각 탄성 표면파 공진자(14)에서 발생하는 리플의 주파수를 바꿀 수 있고, 리플이 중첩하는 것을 감소시킬 수 있기 때문에, 공진의 Q값을 향상시키면서 리플의 피크값을 감소시킬 수 있다.

또, 탄성 표면파 공진자(10)는 탄성 표면파 공진자(14)를 3개 병렬로 접속하여 구성되는 예를 나타내었지만, 병렬로 접속되는 탄성 표면파 공진자(14)는 3개로 한정되지 않고, 예컨대, 2개, 또는 4개 이상이더라도 좋다.

종래로부터, IDT와 반사기를 같은 전극 피치로 형성한 경우, IDT의 방사 컨덕턴스의 피크 주파수는 반사기의 반사 특성의 중심 주파수보다 낮아지는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 통상 반사기의 피치를 IDT의 피치보다 약간 크게함으로써, IDT의 방사 컨덕턴스의 피크 주파수와, 반사기의 반사 특성의 중심 주파수를 거의 일치시켜, 공진의 Q값을 향상시키고 있다. 그러나, 전극 핑거의 반사율이 높은 압전 재료를 이용하고, IDT의 전극 핑거의 개수가 많아지면, IDT 그 자체가 반사기의 기능을 하여, 실질적으로 IDT와 같은 피치의 반사기를 배치한 경우와 마찬가지가 되어, 공진의 Q값을 열화시키는 것이 된다.

그래서 본 발명에서는, IDT를 분할함으로써, 각각의 IDT의 개수를 줄이고, 공진의 Q값을 향상시키면서, 이들을 병렬로 접속함으로써, 소망하는 특성을 얻는 것이다.

도 6은, 본 발명의 실시예 1에 따른 다른 형태의 탄성 표면파 공진자(10a)에 있어서의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10a)는 외부로부터의 입력 신호를 수신하는 신호 입력 단자(T1)와, 외부로 신호를 출력하는 신호 출력 단자(T2)와, 39°Y컷 X전파 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전 기판(11)을 구비하고 있다. 그리고, 압전 기판(11)의 표면에 있어서의 동일 탄성 표면파 전파로상에 복수, 예컨대, 3개의 IDT(12)가 1열로 나란히 마련되고, 각 IDT(12)의 사이에 1개씩 반사기(13a)가 마련되며, 또한 1열로 나열된 IDT(12)에 있어서의 양단부에 각각 근접하여 2개의 반사기(13)가 마련되고, 복수의 IDT(12)끼리 병렬로 접속됨과 아울러 신호 입력 단자(T1)와 신호 출력 단자(T2)의 사이에 접속되어 구성되어 있다. 이 경우, 탄성 표면파 공진자(10a)에 있어서의 IDT(12)의 사이에 마련되는 반사기(13a)는 각각 양측의 IDT(12)에 의해 공용되고 있다.

그리고, IDT(12)와 반사기(13, 13a)에 있어서의 전극의 막두께는 약 0.4㎛, IDT(12)의 교차폭 W는 약 40㎛, IDT(12)의 전극 핑거(15)의 개수는 200개, 3개의 IDT(12) 사이에 각각 마련된 각 반사기(13a)에 있어서의 전극의 개수는 20개, 양단부의 반사기(13)에 있어서의 전극의 개수는 50개, IDT(12)의 전극 핑거 피치 P1은 약 2.33㎛, 반사기(13, 13a)에 있어서의 전극 피치 P2는 약 2.38㎛로 되어 있다.

이렇게 하여 얻어진 탄성 표면파 공진자(10a)의 공진의 Q값을 측정하면, 약 870이 되고, 도 1에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10)와 같이, 각각의 탄성 표면파 공진자(14)를 구성하여 병렬로 접속한 것과 동등한 Q값을 얻을 수 있다. 또한, 탄성 표면파 공진자(10)에 있어서 각 IDT(12)의 사이에 배치되는 2개의 반사기(13)를 탄성 표면파 공진자(10a)에 있어서는 1개의 반사기(13a)로 대체할 수 있기 때문에, 탄성 표면파 공진자(10a)의 형상을 작게 할 수 있다.

또, IDT(12) 사이의 반사기(13a)에 있어서의 전극의 개수는, 많을수록 바람직하지만, 많아지면 형상이 커지기 때문에, 양단부의 반사기(13)에 있어서의 전극의 개수보다 많게 할 필요는 없다.

도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 다른 형태의 탄성 표면파 공진자(10b)에 있어서의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10b)는 이른바, 1포트 공진자이며, 외부로부터의 입력 신호를 수신하는 신호 입력 단자(T1)와, 외부로 신호를 출력하는 신호 출력 단자(T2)와, 39°Y컷 X전파 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전 기판(11)을 구비하고 있다. 그리고, 압전 기판(11)의 표면에, 탄성 표면파 공진자(14a)가 4개 형성되어 있다.

탄성 표면파 공진자(14a)는, IDT(12a)와, 그 양단부에 근접하여 마련된 반사 기(13)를 구비하고 있다. 이 동일 탄성 표면파 공진자(14a), 즉, 공진 주파수가 같은 탄성 표면파 공진자(14a)가 4개 병렬로 접속됨과 아울러 신호 입력 단자(T1)와 신호 출력 단자(T2)의 사이에 접속되어 있다. 또한, 탄성 표면파 공진자(14a)는 2개씩 1조로 하여 1열로 나란히 배치되고, 조끼리는 1열로 나란히 나열되지 않고, 가로로 배치되어 있다.

또한, 각 탄성 표면파 공진자(14a)에 있어서의 전극의 막두께를 약 0.4㎛, IDT(12a)의 교차폭 W를 약 40㎛, IDT(12a)에 있어서의 전극 핑거(15)의 개수를 150개, 반사기(13)에 있어서의 전극의 개수를 50개, 반사기(13)의 전극의 피치 P2를 2.38㎛로 하고 있다. 그리고, IDT(12a)의 전극 핑거(15)의 피치 P1(간격)은 양단부에서 2.28㎛로 되어 있다. 또한, IDT(12a)에 있어서의 양단부로부터 15번째 이후의 전극 핑거(15)간의 피치 P1은 2.33㎛로 되어 있고, 즉, IDT(12a)의 중앙 부근에서는, 전극 핑거(15)간의 피치 P1은 2.33㎛로 되어 있다. 또한, IDT(12a)의 양단부로부터 15번째까지의 전극 핑거(15)의 피치 P1은 2.28㎛로부터 2.33㎛로 향하여 점차 증가하도록 되어 있다.

통상, 도 7에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10b)와 같은 1포트 공진자에서 IDT(12a)의 전극 핑거(15)의 개수를 줄여가면, 공진점 부근에 리플이 나오기 쉬워진다. 그래서, 도 7에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10b)는 IDT(12a)의 양단부에 가까운 일부의 전극 핑거(15)의 피치 P1과, 중앙 부근의 전극 핑거(15)의 피치 P1을 다르게 하는 것에 의해 리플을 감소시킨 것이며, 이와 같이 함으로써, 리플을 감소시키면서, 공진의 Q값을 향상시킬 수 있다.

도 8은 탄성 표면파 공진자(10b)에 의한 리플 저감의 효과를 설명하기 위한 그래프이다. 도 8(a)는 도 7에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10b)의 주파수 특성을 시뮬레이션에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프이며, 도 8(b)는 도 7에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10b)의 IDT(12a)에 있어서의 전극 핑거(15)의 피치 P1을 전부 동일한 2.33㎛로 한 경우의 주파수 특성을 시뮬레이션에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 8에 있어서, 가로축은 신호 입력 단자(T1)에 입력되는 신호의 주파수를 나타내고, 세로축은 신호 입력 단자(T1)에 의해 수신된 신호가 신호 출력 단자(T2)로부터 출력될 때의 전달량을 데시벨로 표시한 것이다.

도 8(b)에 나타내는 바와 같이, IDT(12a)에 있어서의 전극 핑거(15)의 피치 P1을 전부 동일한 2.33㎛로 한 경우에는, 참조 부호 B로 나타내는 바와 같이, 825㎒ 부근에서 리플이 발생하고 있다. 한편, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 도 7에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10b)를 이용한 경우에는, 참조 부호 A로 나타내는 바와 같이, 825㎒ 부근에서도 리플이 발생하고 있지 않다. 이상과 같이, 도 7에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10b)에 의한 리플의 저감 효과가 확인되었다.

또, 도 7에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10b)에 있어서, IDT(12a)의 피치 P1을 중앙부와 다르게 하는 전극 핑거(15)는 양단부로부터 15번째까지가 바람직하지만, 양단부로부터 15번째까지에 한정되지 않고, IDT(12a)가 구비하는 복수의 전극 핑거(15) 중 일부의 전극 핑거(15)간의 피치 P1을 IDT(12a)의 양단부에서 중앙부에서의 피치 P1과 다르게 한 구성으로 하면 좋다.

또한, IDT(12a)의 중앙부 부근에 있어서의 전극 핑거(15)의 피치 P1과, IDT(12a)의 양단부에 있어서의 전극 핑거(15)의 피치 P1의 차는 0.05㎛로 된 예를 나타내었지만, 중앙부 부근과 양단부에 있어서의 피치 P1의 차는, 예컨대, 중앙부 부근에 있어서의 피치 P1의 O.5％～3％ 정도로 해도 좋다.

또한, IDT(12a)의 양단부로부터 15번째까지의 전극 핑거(15)의 피치 P1을 중앙부로 향하여 점차 증가하는 예를 나타내었지만, 점차 증가하는 예에 한정되지 않고, IDT(12a)의 양단부에 있어서 중앙부 부근에 있어서의 피치 P1과 다른 피치로 되어 있으면 좋고, IDT(12a)의 양단부에 있어서의 전극 핑거(15)의 복수의 피치 P1은 대략 동일하게 되어 있더라도 좋다.

도 9는 도 7에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10b)의 IDT(12a)에 있어서의 양단부로부터 각각 15번째까지의 전극 핑거(15)의 피치 P1을 2.31㎛로 하고, 나머지 전극 핑거(15)의 피치 P1을 2.33㎛로 한 경우의 특성을 시뮬레이션에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, IDT(12a)의 양단부에 있어서의 전극 핑거(15)의 피치 P1을 동일하게 하여 점차 증가하지 않는 경우에도, 참조 부호 C로 나타내는 바와 같이, 825㎒ 부근에 있어서 리플이 발생하지 않고, 리플의 저감 효과가 확인되었다.

(실시예 2)

이하, 본 발명에 따른 실시예 2에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예 1에서는 탄성 표면파 공진자의 구성을 나타내었지만, 본 발명의 실시예 2는 이 탄성 표면파 공진자를 이용한 사다리형 탄성 표면파 필터의 구성을 나타내는 점에서 다 르다.

도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 탄성 표면파 필터(21)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 10에 나타내는 탄성 표면파 필터(21)는 예컨대, 사다리형 탄성 표면파 필터의 일례로서, 외부로부터의 입력 신호를 수신하는 신호 입력 단자(T1)와, 외부로 신호를 출력하는 신호 출력 단자(T2)와, 그라운드에 접속하기 위한 접지 단자(T3)와, 39°Y컷 X전파 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전 기판(11)을 구비하고 있다. 그리고, 압전 기판(11)의 표면에, 직렬 공진자(16)와 병렬 공진자(17)가 형성되어 있다.

또, 신호 입력 단자(T1), 신호 출력 단자(T2) 및 접지 단자(T3)는 압전 기판(11)의 표면에 형성된 배선 패턴이나, 탄성 표면파 필터(21)를 외부 회로와 접속하기 위한 커넥터 등이더라도 좋다.

직렬 공진자(16)는 신호 입력 단자(T1)와 신호 출력 단자(T2)의 사이에 마련되고, 즉, 신호 입력 단자(T1)로부터 신호 출력 단자(T2)에 이르는 신호 경로에 직렬로 접속된 탄성 표면파 공진자이며, 예컨대, 도 6에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10a)가 이용되고 있다. 또, 직렬 공진자(16)로서는, 예컨대, 도 1에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10)나 도 7에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10b)를 이용하여도 좋다. 또한, 병렬 공진자(17)는 신호 출력 단자(T2)와 접지 단자(T3)의 사이에 마련되고, 즉, 신호 경로와 그라운드의 사이에 접속된 탄성 표면파 공진자이다.

직렬 공진자(16)는 도 6에 나타내는 탄성 표면파 공진자(10a)와 마찬가지로, 압전 기판(11) 표면의 동일 탄성 표면파 전파로상에 복수, 예컨대, 3개의 IDT(12) 가 일렬로 나란히 마련되고, 각 IDT(12)의 사이에 각각 반사기(13a)가 마련되며, 또한 일렬로 나란한 IDT(12)에 있어서의 양단부에 각각 근접하여 반사기(13)가 마련되고, 복수의 IDT(12)끼리가 신호 입력 단자(T1)와 신호 출력 단자(T2)의 사이에 병렬로 접속되어 구성되어 있다.

그리고, 직렬 공진자(16)와 병렬 공진자(17)에 있어서의 전극의 막두께는 약 0.4㎛로 되어 있다. 또한, 직렬 공진자(16)는, IDT(12)의 교차폭 W는 약 40㎛, IDT(12)에 있어서의 전극 핑거(15)의 개수는 200개, IDT(12) 사이에 마련된 반사기(13a)에 있어서의 전극의 개수는 20개, 직렬 공진자(16)의 양단부에 마련된 반사기(13)에 있어서의 전극의 개수는 각각 50개, IDT(12)의 전극 핑거 피치 P1은 약 2.33㎛, 반사기(13, 13a)에 있어서의 전극 피치 P2는 약 2.38㎛로 되어 있다.

또한, 병렬 공진자(17)는 압전 기판(11)상에, IDT(18)가 한 개, 신호 출력 단자(T2)와 접지 단자(T3)의 사이에 접속되어 마련되고, 그 IDT(18)의 양단부에 각각 근접하여 반사기(19)가 마련되어 구성되어 있다. 그리고, IDT(18)의 전극 핑거에 있어서의 교차폭 W는 약 40㎛, IDT(18)에 있어서의 전극 핑거의 개수는 200개, IDT(18)의 전극 핑거 피치 P1은 약 2.44㎛, 반사기(19)에 있어서의 전극 피치 P2는 약 2.42㎛로 되어 있다.

도 11은 이와 같이 하여 구성된 탄성 표면파 필터(21)의 주파수 특성과 도 13에 나타내는 종래의 탄성 표면파 필터의 주파수 특성을 비교한 그래프이다. 도 11에 있어서, 도 10에 나타내는 탄성 표면파 필터(21)의 주파수 특성을 실선으로 그래프 G3에 나타내고, 도 13에 나타내는 종래의 탄성 표면파 필터에 있어서의 주 파수 특성을 파선으로 그래프 G4에 나타낸다.

이에 따라, 도 11에 나타내는 바와 같이, 그래프 G3에 나타내는 탄성 표면파 필터(21)의 주파수 특성은 그래프 G4에 나타내는 종래의 탄성 표면파 필터에 있어서의 주파수 특성보다 통과 대역의 고역측(865㎒ 부근)에서, 대역이 넓어짐과 동시에 급준도가 향상하고 있는 것이 확인되었다.

또, 도 10에 나타내는 탄성 표면파 필터(21)에서는, 직렬 공진자(16)만 복수의 IDT(12)를 병렬로 접속하고 있지만, 병렬 공진자(17)도 마찬가지로 복수의 IDT(18)를 병렬로 접속한 구성으로 하고, 예컨대, 탄성 표면파 공진자(1O, 1Oa, 1Ob)를 이용하여도 상관없다.

(실시예 3)

이하, 본 발명에 따른 실시예 3에 대하여 설명한다. 본 실시예 3과 실시예 2에서 서로 다른 점은, 실시예 2에서는, 1단자쌍 탄성 표면파 공진자를 이용한 사다리형 탄성 표면파 필터인데 대해, 본 실시예 3은 다단자쌍 탄성 표면파 공진자를 이용한 탄성 표면파 필터에 대하여 적용하는 것이다.

도 12는 본 발명의 실시예 3에 따른 탄성 표면파 필터(22)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 12에 나타내는 탄성 표면파 필터(22)는, 예컨대, 사다리형 탄성 표면파 필터의 일례로서, 외부로부터의 입력 신호를 수신하는 신호 입력 단자(T1)와, 외부로 신호를 출력하는 신호 출력 단자(T2)와, 그라운드에 접속하기 위한 접지 단자(T3)와, 39°Y컷 X전파 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전 기판(11)을 구비하고 있다. 그리고, 압전 기판(11)의 표면에, 다단자쌍 탄성 표면파 공진자(23)가 형성되어 있다.

다단자쌍 탄성 표면파 공진자(23)는 압전 기판(11)상의 동일 탄성 표면파 전파로상에, IDT(12a, 12b)와 반사기(13, 13a, 13b)가 일렬로 나란히 마련되어 있다. 그리고, 다단자쌍 탄성 표면파 공진자(23)에 있어서, IDT(12a)는 복수, 예컨대, 3개 마련되고, 각 IDT(12a)의 사이에 각각 반사기(13a)가 마련되며, 또한 일렬로 나란한 IDT(12a)에 있어서의 일단부에 근접하여 반사기(13)가 마련되고, 다른 단부에 근접하여 반사기(13b)가 마련되며, 복수의 IDT(12a)끼리가 병렬로 접속되어, 신호 입력 단자(T1)와 신호 출력 단자(T2)의 사이에 신호 경로와 직렬로 접속되어 있다.

또한, IDT(12b)는 IDT(12b)의 일단부가 반사기(13b)에 근접하도록 마련되고, IDT(12b)의 다른 단부와 근접하여 반사기(13)가 마련되어 있다. 그리고, IDT(12b)는 신호 출력 단자(T2)와 접지 단자(T3)의 사이, 즉, 신호 경로와 그라운드의 사이에 접속되어 있다.

이와 같이 구성된 다단자쌍 탄성 표면파 공진자(23)는 압전 기판(11)상에 있어서의 동일 탄성 표면파 전파로상에, IDT(12, 12a, 12b)와 반사기(13, 13a, 13b)가 일렬로 나열되어 구성된 단일 탄성 표면파 공진자임과 동시에, 신호 입력 단자(T1), 신호 출력 단자(T2) 및 접지 단자(T3)를 구비하는 다단자쌍 탄성 표면파 필터(22)를 구성하고 있다.

이 경우, 3개의 IDT(12a)와, IDT(12a)에 근접하는 반사기(13)와, 2개의 반사기(13a)와, 반사기(13b)가 직렬 공진자를 구성하고, 반사기(13b)와, IDT(12b)와, IDT(12b)에 근접하는 반사기(13)가 병렬 공진자를 구성하고 있다. 그리고, 직렬 공진자에 있어서의 일단부의 반사기(13b)와, 병렬 공진자에 있어서의 일단부의 반사기(13b)가 공용되어 있다.

여기서, 다단자쌍 탄성 표면파 필터(22)의 전극막 두께는 약 0.4㎛이다. 또한, IDT(12a) 및 IDT(12b)의 교차폭 W는 약 40㎛, IDT(12a)에 있어서의 전극 핑거의 개수는 200개, IDT(12b)에 있어서의 전극 핑거의 개수는 200개, 반사기(13a)에 있어서의 전극의 개수는 20개, 반사기(13b)에 있어서의 전극의 개수는 20개, 반사기(13)에 있어서의 전극의 개수는 50개, IDT(12a)에 있어서의 전극 핑거의 피치 P1은 약 2.33㎛, IDT(12b)에 있어서의 전극 핑거의 피치 P1은 약 2.44㎛, 반사기(13a)의 피치 P2는 약 2.38㎛, 반사기(13b)의 피치 P2는 약 2.41㎛, IDT(12a)에 근접하는 반사기(13)의 피치 P2는 약 2.38㎛, IDT(12b)에 근접하는 반사기(13)의 피치 P2는 약 2.42㎛로 한다.

이와 같이 함으로써, 도 10에 나타내는 탄성 표면파 필터(21)보다 반사기를 1개 줄일 수 있기 때문에, 다단자쌍 탄성 표면파 필터(22)를 탄성 표면파 필터(21)보다 소형화할 수 있다. 또한, 도 10에 나타내는 탄성 표면파 필터(21)와 마찬가지로, 도 13에 나타내는 종래의 탄성 표면파 필터보다 신호의 통과 대역이 넓어짐과 함께 급준도를 향상시킬 수 있다.

또, IDT(12a)끼리는, 전극 핑거의 개수 및 전극 핑거의 피치가 동일하다는 등, 동일 구성인 것이 바람직하지만, IDT(12b)에 대해서는, 전극 핑거의 개수 등은 설계에 의해 적절히 선택할 수 있다.

또한, 신호 경로와 그라운드의 사이에 접속되는 IDT(12b)에 대해서도, 복수의 IDT를 병렬로 접속하고, 각 IDT 사이에 반사기를 사이에 두어 구성하더라도 상관없다.

또한, IDT(12a)끼리 사이의 반사기(13a)는 본 발명의 효과를 얻기 위해서는 반드시 필요하지만, IDT(12a)와 IDT(12b)의 사이의 반사기(13b)는 설계에 따라 없어도 상관없다.

본 발명에 따른 탄성 표면파 공진자 및 탄성 표면파 필터는 공진자의 Q값을 향상시키고, 삽입 손실이 낮으며, 급준도가 높은 탄성 표면파 필터를 얻을 수 있다고 하는 효과를 가지며, 휴대 전화 등의 통신 분야, 또는 텔레비전 등의 영상 분야 등의 필터에 유용하다.

Claims (12)

1포트 공진자인 탄성 표면파 공진자로서,

압전 기판과,

상기 압전 기판 상에서 동일 탄성 표면파 전파로 상에 일렬로 배열된 복수의 인터디지털 트랜스듀서(이하, IDT라고 함)와,

상기 복수의 IDT 사이에 마련된 제 1 반사 전극과,

상기 복수의 IDT 전체의 양 외측에 마련된 제 2 반사 전극과,

외부로부터의 입력 신호를 수신하는 신호 입력 단자와,

외부로 신호를 출력하는 신호 출력 단자

를 구비하고,

상기 복수의 IDT는 상기 신호 입력 단자와 상기 신호 출력 단자에 병렬로 접속되고,

상기 복수의 IDT의 하나와 당해 IDT의 양측에 각각 마련된 2개의 상기 제 1 반사 전극으로 구성되는 탄성 표면파 공진기의 공진 주파수와, 상기 복수의 IDT의 다른 하나와 당해 IDT의 한쪽 측에 마련된 상기 제 1 반사 전극과 당해 IDT의 다른쪽 측에 마련된 상기 제 2 반사 전극으로 구성되는 다른 탄성 표면파 공진기의 공진 주파수, 또는 상기 복수의 IDT의 하나와 당해 IDT의 한쪽 측에 마련된 상기 제 1 반사 전극과 당해 IDT의 다른쪽 측에 마련된 상기 제 2 반사 전극으로 구성되는 탄성 표면파 공진기의 공진 주파수와, 상기 복수의 IDT의 다른 하나와 당해 IDT의 한쪽 측에 마련된 상기 제 1 반사 전극과 당해 IDT의 다른쪽 측에 마련된 상기 제 2 반사 전극으로 구성되는 다른 탄성 표면파 공진기의 공진 주파수는, 실질적으로 동일하고,

상기 복수의 IDT 각각은 그 중앙부에 비해 그 양단부에 전극 핑거 피치를 작게 한 영역을 갖고,

상기 제 1 반사 전극 각각의 전극 핑거 피치를 상기 복수의 IDT 각각의 중앙부의 전극 핑거 피치보다 크게 한

탄성 표면파 공진자.

삭제

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제 1 항에 있어서,

상기 복수의 IDT 각각은 전극 핑거 수를 400개 미만으로 하고, 상기 복수의 IDT의 전극 핑거의 합계 수를 400개 이상으로 한

탄성 표면파 공진자.

제 1 항에 있어서,

상기 제 1 반사 전극 내에서 전극 핑거 피치를 실질적으로 일정하게 한

탄성 표면파 공진자.

압전 기판과, 상기 압전 기판의 한쪽 면에 마련된 IDT와, 상기 IDT의 양측에 마련된 한 쌍의 반사 전극을 구비한 1포트 공진자인 1단자쌍의 탄성 표면파 공진자에 있어서,

외부로부터의 입력 신호를 수신하는 신호 입력 단자와,

외부로 신호를 출력하는 신호 출력 단자를 갖고,

상기 IDT는 상기 신호 입력 단자와 상기 신호 출력 단자에 접속되고,

상기 IDT는 그 중앙부에 비해 그 양단부에 전극 핑거 피치를 작게 한 영역을 갖고,

상기 반사 전극의 전극 핑거 피치를 상기 IDT의 중앙부의 전극 핑거 피치보다 크게 한

탄성 표면파 공진자.

제 6 항에 있어서,

상기 IDT는 중앙부로부터 양단부에 걸쳐 전극 핑거 피치의 크기를 점차 작게 한

탄성 표면파 공진자.

제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 IDT는 전극 핑거 수를 400개 미만으로 한

탄성 표면파 공진자.

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