KR101289982B1 - 필터 소자, 분파기 및 전자 장치 - Google Patents

필터 소자, 분파기 및 전자 장치 Download PDF

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Abstract

각각의 적층 필터가, 압전막과 상기 압전막을 상하에서 협지하는 한 쌍의 제1 전극을 포함하며 상하로 적층된 복수의 압전 박막 공진기를 구비하고, 서로 종속 접속된 복수의 적층 필터(101, 102)와, 복수의 적층 필터 중 전단의 적층 필터(101)의 입력 단자와 복수의 적층 필터 중 후단의 적층 필터(102)의 입력 단자와의 사이에 접속된 캐패시터(40)를 구비하고, 전단 및 상기 후단의 적층 필터의 입력 단자가 접속하는 압전 박막 공진기(10a 및 20b)의 여진 방향이 서로 반전되어 있는 필터 소자이다.

Description

필터 소자, 분파기 및 전자 장치{FILTER ELEMENT, BRANCHING FILTER, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은, 필터 소자, 분파기 및 전자 장치에 관한 것으로, 특히, 적층 필터가 종속 접속된 필터 소자, 분파기 및 전자 장치에 관한 것이다.
휴대 전화로 대표되는 무선 기기의 급속한 보급에 의해, 소형이며 경량의 고주파 필터의 수요가 증대되고 있다. 최근에는, 고주파 필터의 특성에의 요구가 다양화되고 있으며, 광대역화 및 밸런스 출력화의 요구도 있다. 이것에 부응하는 기술로서, FBAR(film bulk acoustic resonator)을 적층한 적층 필터인 SCF(Stacked Crystal Filter)가 알려져 있다(특허 문헌 1∼3).
도 1은 종래의 SCF의 모식도이다. 종래의 SCF는, 압전 박막 공진기(10 및 20)가 상하로 적층되어 있다. 각각의 압전 박막 공진기(10 및 20)는, 각각, 압전막(14 및 24)과 압전막(14 및 16)을 상하에서 협지하는 한 쌍의 전극(제1 전극)(12 및 16과 22 및 26)을 포함하고 있다. 압전 박막 공진기(10 및 20)는 예를 들면 전극(16 및 22)이 공통이다. 이에 의해, 압전 박막 공진기(10과 20)는 기계적으로 접속되어 있다. 즉, 압전 박막 공진기(10 및 20) 간은 탄성파가 전파된다.
특허 문헌 1 : 일본 특표 2005-505178호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특개 2005-137002호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특표 2007-510383호 공보
상기 적층 필터에서, 필터의 급준성을 높게 하고, 또한 넓은 대역을 갖는 불요 응답의 생성을 억제하는 것이 요구되고 있다. 본 필터 소자, 분파기 및 전자 장치는, 적층 필터를 종속 접속함으로써 필터의 급준성을 높게 하고, 또한 적층 필터를 종속 접속함으로써 생기는 불요 응답을 억제하는 것을 목적으로 한다.
본 필터 소자는, 각각의 적층 필터가, 압전막과 상기 압전막을 상하에서 협지하는 한 쌍의 제1 전극을 포함하며 상하로 적층된 복수의 압전 박막 공진기를 구비하고, 서로 종속 접속된 복수의 적층 필터와, 상기 복수의 적층 필터 중 전단의 적층 필터의 입력 단자와 상기 복수의 적층 필터 중 후단의 적층 필터의 입력 단자와의 사이에 접속된 캐패시터를 구비하고, 상기 전단 및 상기 후단의 적층 필터의 입력 단자가 접속하는 상기 압전 박막 공진기의 여진 방향이 서로 반전되어 있다.
또한, 본 필터 소자는, 각각의 적층 필터가, 압전막과 상기 압전막을 상하에서 협지하는 한 쌍의 제1 전극을 포함하며 상하로 적층된 복수의 압전 박막 공진기를 구비하고, 서로 종속 접속된 복수의 적층 필터와, 상기 복수의 적층 필터 중 전단의 적층 필터의 입력 단자와 상기 복수의 적층 필터 중 후단의 적층 필터의 입력 단자 사이에 접속된 인덕터를 구비하고, 상기 전단 및 상기 후단의 적층 필터의 입력 단자가 접속하는 상기 압전 박막 공진기의 여진 방향이 동일하다.
본 필터 소자에 의하면, 적층 필터를 종속 접속함으로써 필터의 급준성을 높게 하고, 또한 적층 필터를 종속 접속함으로써 생기는 불요 응답을 억제할 수 있다.
도 1은 종래의 SCF의 모식도이다.
도 2의 (a)∼도 2의 (d)는 SCF의 다른 예이다.
도 3은 시뮬레이션에 이용한 SCF의 사시도이다.
도 4는 SCF의 통과 특성을 도시하는 도면이다.
도 5는 SCF를 종속 접속한 필터 소자의 모식도이다.
도 6은 SCF를 종속 접속한 필터 소자의 통과 특성을 도시하는 도면이다.
도 7은 SCF를 종속 접속한 필터 소자의 광대역의 통과 특성을 도시하는 도면이다.
도 8은 SCF를 2개 종속 접속한 필터 소자의 통과 특성을 도시하는 도면이다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 실시예 1의 단면 모식도이다.
도 10은 실시예 1 및 비교예 1의 통과 특성을 도시하는 도면이다.
도 11의 (a)는 2개의 SCF가 인덕터로 접속된 실시예 1의 단면 모식도, 도 11의 (b)는 도 11의 (a)의 기계 진동을 도시하는 도면이다.
도 12의 (a)는 도 11의 (a)와 동일한 배치로, 2개의 SCF가 캐패시터로 접속된 경우의 단면 모식도, 도 12의 (b)는 도 12의 (a)의 기계 진동을 도시하는 도면이다.
도 13의 (a)는 2개의 SCF가 캐패시터로 접속된 실시예 1의 단면 모식도, 도 13의 (b)는 도 13의 (a)의 기계 진동을 도시하는 도면이다.
도 14의 (a)는 2개의 SCF가 캐패시터로 접속된 실시예 1의 다른 예의 단면 모식도, 도 14의 (b)는 도 14의 (a)의 기계 진동을 도시하는 도면이다.
도 15는 실시예 2의 단면 모식도이다.
도 16의 (a)는 실시예 2의 사시도, 도 16의 (b)는 각 전극 및 공극을 도시하는 분해 사시도이다.
도 17은 실시예 2의 다른 예를 도시하는 단면 모식도이다.
도 18의 (a) 및 도 18의 (b)는 각각 비교예 3 및 실시예 3의 단면 모식도이다.
도 19는 실시예 3 및 비교예 3의 통과 특성을 도시하는 도면이다.
도 20은 실시예 3의 다른 예를 도시하는 단면 모식도이다.
도 21은 실시예 4의 블록도이다.
도 22는 실시예 5의 블록도이다.
도 2의 (a)∼도 2의 (d)는 SCF의 다른 예의 모식도이다. 도 2의 (a)∼도 2의 (d)와 같이, 압전 박막 공진기(10 및 20)는 예를 들면 절연막(30)을 개재하여, 기계적으로 접속되어 있어도 된다. 또한, 도 2의 (a)의 적층 필터에서는, 압전 박막 공진기(10)의 상측(외측)의 전극(12)이 입력 단자 In에 접속하고, 압전 박막 공진기(20)의 하측(외측)의 전극(26)이 출력 단자 Out에 접속되어 있다. 도 2의 (b)의 적층 필터에서는, 압전 박막 공진기(10)의 상측(외측)의 전극(12)이 입력 단자 In에 접속하고, 압전 박막 공진기(20)의 상측(내측)의 전극(22)이 출력 단자 Out에 접속되어 있다. 도 2의 (c)의 적층 필터에서는, 압전 박막 공진기(10)의 하측(내측)의 전극(12)이 입력 단자 In에 접속하고, 압전 박막 공진기(20)의 하측(외측)의 전극(22)이 출력 단자 Out에 접속되어 있다. 도 2의 (d)의 적층 필터에서는, 압전 박막 공진기(10)의 하측(내측)의 전극(12)이 입력 단자 In에 접속하고, 압전 박막 공진기(20)의 상측(외측)의 전극(22)이 출력 단자 Out에 접속되어 있다. 이와 같이, 입력 단자 In 및 출력 단자 Out는, 상측 또는 하측, 외측 또는 내측 중 어느 것의 제1 전극에 접속되어 있어도 된다.
SCF는, 입력 단자와 출력 단자가 순기계적으로 결합하고 있기 때문에, 발룬 등을 이용하지 않고 밸런스화(평형 단자화)할 수 있다. 이에 의해, 필터 소자의 소형화가 가능하게 된다. 또한, 적층된 2개의 압전 박막 공진기의 결합의 정도를 조정함으로써, 넓은 통과 대역을 실현할 수 있다.
SCF의 통과 특성에 대하여 설명한다. 도 3은 SCF(100)의 단면 사시도이다. 각 전극(12, 16, 22 및 26)으로서 Ru를 이용하고 있다. 압전막(14 및 24)으로서 (002) 방향을 주축으로 하는 배향성을 나타내는 질화알루미늄(AlN)을 이용하고 있다. 절연막(30)으로서 산화실리콘(SiO)을 이용하고 있다. 압전 박막 공진기(10)의 상측 전극(12)의 막 두께 H12, 압전막(14)의 막 두께 H14 및 하측 전극(16)의 막 두께 H16을, 각각 10, 487, 172㎚로 하였다. 압전 박막 공진기(20)의 상측 전극(22)의 막 두께 H22, 압전막(24)의 막 두께 H24 및 하측 전극(26)의 막 두께 H26을, 각각 172, 487, 10㎚로 하였다. 절연막(30)의 막 두께 H30을 433㎚, 면적을 80×10-12㎡로 하였다.
도 4는 SCF(100)의 통과 특성의 시뮬레이션 결과이다. 도 4와 같이, SCF(100)는, 광대역이며 저손실의 밴드 패스 필터 특성을 갖는다. 그러나, 완만한 컷오프 특성으로 된다.
컷오프 특성을 급준하게 하는 방법으로서, SCF(100)를 다단으로 종속 접속하는 것이 생각된다. 도 5는 SCF(100)를 3단 종속 접속한 필터를 도시하는 도면이다. 도 5와 같이, 1단째의 SCF(101)에서는, 입력 단자 In이 압전 박막 공진기(10)의 상측의 전극(12)에 접속되고, 출력 단자 Out가 압전 박막 공진기(20)의 상측의 전극(22)에 접속되어 있다. 2단째의 SCF(102)에서는, 입력 단자 In이 압전 박막 공진기(20)의 상측의 전극(22)에 접속되고, 출력 단자 Out가 압전 박막 공진기(10)의 상측의 전극(12)에 접속되어 있다. 3단째의 SCF(103)에서는, 입력 단자 In이 압전 박막 공진기(10)의 상측의 전극(12)에 접속되고, 출력 단자 Out가 압전 박막 공진기(20)의 상측의 전극(22)에 접속되어 있다. 1단째의 SCF(101)의 출력 단자 Out와 2단째의 SCF(102)의 입력 단자 In이 접속되고, 2단째의 SCF(102)의 출력 단자 Out와 3단째의 SCF(103)의 입력 단자 In이 접속되어 있다. 이와 같이, 종속 접속이란, 전단의 출력 단자와 후단의 입력 단자가 결합되는 접속 방법이다.
도 6은 도 3의 SCF(100)를 도 5와 같이 종속 접속한 필터의 통과 특성을 시뮬레이션한 결과이다. 종속 접속 없음(1단 구성), 2단 종속 접속(2단 구성), 4단 종속 접속(4단 구성), 6단 종속 접속(6단 구성), 8단 종속 접속(8단 구성)한 필터에 대하여 시뮬레이션하였다. 도 6과 같이, 종속 접속의 단수를 증가시키면, 컷오프 특성의 급준성이 증가하고 있다.
도 7은 도 6에서 시뮬레이션한 필터의 광대역의 통과 특성을 도시하는 도면이다. 도 7에서, 통과 대역(110)의 1/2의 주파수 및 2배의 주파수에, 1/2파 응답(112), 2배파 응답(114)이 관측된다. 또한 6000㎒ 주변에 불요 응답(116)이 관측된다.
도 8은 SCF를 2단으로 종속 접속한 경우의 통과 특성의 시뮬레이션 결과이다. 통과 대역(110)은, 단체의 SCF 내의 기계 진동의 1파장의 공진점에 대응한다. 응답(112), 응답(114)은, 단체의 SCF 내의 기계 진동의 반파장, 2배 파장의 공진 점에 대응한다. 한편, 불요 응답(115)은, 단체의 SCF 내의 2배파에 상당하는 응답이 타단의 SCF의 압전막의 정전 용량에 의해 저주파측으로 시프트한 것에 의해 생긴다.
종속 접속의 단수를 증가시키면, 각 단의 압전막에 의해 저주파측으로 시프트한 불요 응답(115)이, 거의 동일한 주파수에서 생성되어, 넓은 대역을 갖는 불요 응답(116)으로 된다. 좁은 대역의 불요 응답이면, L이나 C를 이용하여 억압하는 것이 가능하다. 그러나, 넓은 대역의 불요 응답(116)은, 억압하는 것이 어렵다.
이하의 실시예에서는, 상기 넓은 대역을 갖는 불요 응답(116)을 억제하기 위해서, 각 단에서 생성되는 불요 응답의 주파수를 조정함으로써, 불요 응답의 대역이 넓어지는 것을 억제한다.
실시예 1
실시예 1은, 전단과 후단의 SCF의 사이에 인덕터 또는 캐패시터를 설치하는 예이다. 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 실시예 1의 단면 모식도이다. 도 9의 (a)는 전단과 후단의 SCF의 사이에 인덕터를 접속한 예, 도 9의 (b)는 전단과 후단의 SCF의 사이에 캐패시터를 접속한 예이다. 도 9의 (a)와 같이, SCF(101)와 SCF(102)가 종속 접속되어 있다. SCF(101)에서는, 도 2와 마찬가지로 2개의 압전 박막 공진기(10a 및 20a)가 상하로 적층되어 있다. SCF(102)에서는, 2개의 압전 박막 공진기(10b 및 20b)가 상하로 적층되어 있다. 압전 박막 공진기(10a 및 10b)는 각각 압전막(14a 및 14b)과 상측 전극(12a 및 12b)과 하측 전극(16a 및 16b)을 포함한다. 마찬가지로, 압전 박막 공진기(20a 및 20b)는 각각 압전막(24a 및 24b)과 상측 전극(22a 및 22b)과 하측 전극(26a 및 26b)을 포함한다.
SCF(101)와 SCF(102)의 압전막(14a 및 14b)은 연속하여 형성되어 있다. 즉, 압전막(14a 및 14b)은 동시에 일체로 형성되어 있다. 마찬가지로, 압전막(24a 및 24b)은 연속하여 형성되어 있다. 또한, 절연막(30a 및 30b)은 연속하여 형성되어 있다. SCF(101)의 입력 단자 In은, 전극(16a)에 접속되어 있다. SCF(102)의 출력 단자 Out1 및 Out2는 각각 전극(12b 및 16b)에 접속되어 있다. 출력 단자 Out1 및 Out2는 평형 단자이며, 서로 역상의 신호가 출력된다. SCF(101)의 전극(22a)과 SCF(102)의 전극(22b)은 연속하여 형성되어 있다. 이에 의해, SCF(101)의 출력 단자와 SCF(102)의 입력 단자가 접속되어 있다. SCF(101)의 전극(12a)(즉 SCF(101)의 입력 단자)과 SCF(102)의 전극(22b)(즉 SCF(102)의 입력 단자) 사이에 인덕터(50)가 접속되어 있다. 즉 SCF(101)의 입력 단자와 SCF(102)의 입력 단자는 유도 결합되어 있다.
도 9의 (b)에서는, SCF(101)의 입력 단자 In은, 전극(16a)에 접속되어 있다. SCF(101)의 전극(16a)과 SCF(102)의 전극(22b) 사이에 캐패시터(40)가 접속되어 있다. 즉 SCF(101)의 입력 단자와 SCF(102)의 입력 단자는 정전 결합되어 있다. 그 밖의 구성은 도 9의 (a)와 동일하여 설명을 생략한다.
도 10에, 실시예 1의 통과 특성의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 각 SCF(101 및 102)는 도 3과 동일한 구조로 하였다. 인덕터(50)의 인덕턴스는 17.5nH, 캐패시터(40)의 캐패시턴스를 8fF로 하였다. 비교예 1은, 인덕터 및 캐패시터를 접속하지 않는 필터이다. 도 10과 같이, 인덕터를 접속한 실시예 1에서는, 불요 응답(115)이 저주파측으로 시프트하고, 또한 불요 응답(115)이 작아져 있다. 캐패시터를 접속한 실시예 1에서는, 불요 응답(115)이 고주파측으로 시프트하고, 또한 불요 응답(115)이 작아져 있다. 이와 같이, 실시예 1에 따르면, 불요 응답(115)의 주파수를 시프트시킬 수 있다. 또한, 불요 응답(115)을 작게 할 수 있다.
다음으로, 실시예 1의 원리를 설명한다. 도 11의 (a)는 도 9의 (a)와 동일한 도면이다. 도 11의 (b)는 각 압전 박막 공진기 내의 기계 진동을 도시하는 도면이다. 기계 진동을 실선으로 나타내고, 인덕터(50)를 통하여 여기되는 진동을 파선으로 나타낸다. 공진기(10a)의 입력 단자에 입력된 신호에 의해, 공진기(10a)에 기계 진동이 여진된다. 이 진동은, 공진기(10a)와 기계적으로 접속된 공진기(20a)에 전파된다. 이때, 공진기(10a)로부터 공진기(20a)에는, 도 11의 (b)와 같이 연속한 파형의 진동으로서 전파된다. 또한, 공진기(20a)의 전극(22a)의 전기신호가 SCF(101)의 출력 단자와 SCF(102)의 입력 단자를 통하여 공진기(20b)의 전극(22b)에 전파된다. 이에 의해, 공진기(20b)에 기계 진동이 여기된다. 이 때문에, 공진기(20a)와 공진기(20b)는 동위상의 기계 진동으로 된다. 한편, 공진기(10a)와 공진기(20b)의 기계 진동은 역위상으로 된다. 공진기(20b)로부터 공진기(10b)에 기계 진동이 전파된다. 이때, 공진기(20b)로부터 공진기(10b)에는, 연속한 파형의 진동으로서 전파된다.
인덕터(50)를 통하여 공진기(20b) 내에 여기되는 기계 진동은, 공진기(20b) 내에 도 11의 (b)의 파선과 같이 된다. 파선은 실선에 대하여 절반의 파장으로 된다. 이 기계 진동도 공진기(20b)로부터 공진기(10b)에 연속한 파형으로 전파된다. 공진기(10b)에 주목하면, 파선의 기계 진동은 실선의 기계 진동과 위상이 반전되어 있다. 이 때문에, 2개의 기계 진동이 강하게 간섭할 수 있다. 이에 의해, 불요 응답의 주파수를 시프트시킬 수 있다. 이상과 같이, 전단 SCF(101)와 후단SCF(102)의 입력 단자 간에 인덕터(50)를 접속한 경우, 입력 단자가 접속되는 공진기(10a와 20b)의 여진 방향이 압전 박막 공진기의 적층 방향에 대하여 서로 동일한 방향이면 된다. 여기서, 여진 방향이란, 그라운드 전극(예를 들면, 공진기(10a)에서의 전극(16a), 공진기(20b)에서의 전극(26a))을 기점으로 하여, 입력 단자 또는 출력 단자 등의 신호 전극(예를 들면, 공진기(10a)에서의 전극(12a), 공진기(20b)에서의 전극(22a))을 플러스로 하는 방향이다. 도 11의 (a)에서는, 공진기(10a)의 여진 방향은 상방향이며, 공진기(20b)의 여진 방향은 공진기(10a)와 동일한 상방향이다.
도 12의 (a)는 도 11의 (a)의 인덕터(50)를 캐패시터(40)로 한 경우의 단면 모식도이다. 그 밖의 구성은 도 11의 (a)와 동일하여 설명을 생략한다. 도 12의 (b)는 각 압전 박막 공진기 내의 기계 진동을 도시하는 도면이다. 공진기(10a, 20a, 20b 및 10b)에 전파되는 기계 진동은 도 12의 (b)와 동일하게 된다. 캐패시터(40)를 통하여 공진기(20b) 내에 여기되는 기계 진동은, 공진기(20b) 내에서 도 12의 (b)의 파선과 같이 된다. 파선은 실선에 대하여 절반의 파장으로 된다. 공진기(10b)에 주목하면, 도 11의 (b)와 달리, 파선의 기계 진동은 실선의 기계 진동과 위상이 반전되어 있지 않다. 이 때문에, 2개의 기계 진동이 강하게 간섭할 수 없어, 불요 응답의 주파수 시프트는 생기지 않는다.
캐패시터(40)를 이용하여, 불요 응답의 주파수를 시프트시키기 위해서는, 전단의 SCF(101)의 입력 단자가 접속되는 공진기(10a)의 여진 방향과 후단의 SCF(102)의 입력 단자가 접속되는 공진기(20b)의 여진 방향을 적층 방향에 대하여 서로 반전시키면 된다.
도 13의 (a)는 SCF(101)의 입력 단자 In을 전극(16a)에 접속한 경우의 단면 모식도이다. 도 13의 (a)에서, 전단의 SCF(101)의 입력 단자가 접속되는 공진기(10a)의 여진 방향이 하향이고, 후단의 SCF(102)의 입력 단자가 접속되는 공진기(20b)의 여진 방향은 상향이다. 이와 같이, 공진기(10a)와 공진기(10b)의 여진 방향은 서로 반전되어 있다. 구성의 상세는 도 12의 (a)와 동일하여 설명을 생략한다. 도 13의 (b)는 각 압전 박막 공진기 내의 기계 진동을 도시하는 도면이다. 도 13의 (b)에서, 실선으로 나타내어지는 기계 진동은 도 12의 (b)에 도시된 실선의 기계 진동과 위상이 역전된다. 이 때문에, 공진기(10b) 내에서의 파선의 기계 진동의 위상은 실선의 기계 진동과 반전된다. 따라서, 2개의 기계 진동이 강하게 간섭하여, 불요 응답의 주파수를 시프트시킬 수 있다.
도 14의 (a)는 전극(12a)을 SCF(101)의 입력 단자 In과 접속하고, SCF(101)의 출력 단자를 전극(26a)에, SCF(102)의 입력 단자를 전극(26b)으로 한 경우의 단면 모식도이다. 도 14의 (a)에서, 전단의 SCF(101)의 입력 단자가 접속되는 공진기(10a)의 여진 방향은 상향이고, 후단의 SCF(102)의 입력 단자가 접속되는 공진기(20b)의 여진 방향은 하향이다. 이와 같이, 도 14의 (a)에서도 공진기(10a)와 공진기(10b)의 여진 방향은 서로 반전되어 있다. 구성의 상세는 도 12의 (a)와 동일하여 설명을 생략한다. 도 14의 (b)는 각 압전 박막 공진기 내의 기계 진동을 도시하는 도면이다. 도 14의 (b)에서, 파선으로 나타내어지는 캐패시터(40)를 통하여 생성되는 기계 진동은 도 12의 (b)에 도시된 파선의 기계 진동과 위상이 역전된다. 이 때문에, 공진기(10b) 내에서의 파선의 기계 진동의 위상은 실선의 기계 진동과는 반전된다. 따라서, 2개의 기계 진동이 강하게 간섭하여, 불요 응답의 주파수를 시프트시킬 수 있다.
실시예 2
실시예 2는 실시예 1의 구체적인 구성을 나타내는 예이다. 도 15는 실시예 2의 단면도이다. 실리콘, 글래스 또는 석영 등의 기판(32) 상에, 도 9의 (b)에서 도시한 2개의 SCF(101 및 102)가 형성되어 있다. SCF(101 및 102) 중 기계 진동하는 영역(공진 영역)의 기판(32)에는 공극(34)이 형성되어 있다. 공극(34)의 존재에 의해, 공진기(20a 및 20b)의 기계 진동은 억제되지 않는다.
도 16의 (a)는 실시예 2의 사시도이고, 도 16의 (b)는 이해하기 쉽도록 각 전극과 공극을 분해한 분해 사시도이다. 캐패시터(40)의 상부 전극(42)은, 전극(16a)과 동일한 재료로 형성되며, 일체로 연속적으로 형성되어 있다. 캐패시터(40)의 하부 전극(46)은, 전극(22a 및 22b)과 동일한 재료로 형성되며, 일체로 연속적으로 형성되어 있다. 캐패시터(40)의 유전체(44)에는, 절연막(30)이 이용되고 있다. 또한, 캐패시터(40)는, SCF(101 및 102)의 공진 영역 이외에 형성되어 있다.
실시예 1에서, 공진기[10a와 20a(및 10b와 20b)]는 기계적으로 접속되어 있으면, 절연막(30)을 개재하여 설치되어 있지 않아도 된다. 그러나, 실시예 2와 같이, 2개의 압전 박막 공진기[10a와 20a(및 10b와 20b)]를, 절연막(30)을 개재하여 적층한다. 캐패시터(40)를, 절연막(30)을 유전체(44)로 하고, 상하에서 협지하는 한 쌍의 전극(42 및 46)(제2 전극)으로 구성한다. 이에 의해, 캐패시터(40)의 유전체(44)를 성막하는 공정을 절연막(30)을 형성하는 공정과 공통화하는 것이 가능해져, 제조 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 실시예 2에 따르면, 전단의 SCF(101)의 입력 단자에 접속된 전극(16a)(제1 전극)은, 절연막(30)의 한 면에 전극(42)(한 쌍의 제2 전극 중 한쪽)과 연속하여 형성되어 있다. 후단의 SCF(102)의 입력 단자에 접속된 전극(22b)(제1 전극)은, 절연막(30)의 한 면과는 반대의 면에 전극(46)(한 쌍의 제2 전극 중 다른 쪽)과 연속하여 형성되어 있다. 이에 의해, 캐패시터(40)의 전극(42 및 46)을 성막하는 공정을 SCF(101 및 102)의 전극을 형성하는 공정과 공통화하는 것이 가능해져, 제조 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 실시예 2에서는, 캐패시터(40)는, SCF(101 및 102)의 압전 박막 공진기의 공진 영역 이외에 형성되어 있다. 이에 의해, 캐패시터(40)가 공진기의 진동을 방해하는 것을 억제할 수 있다.
도 17은 실시예 2의 다른 예의 단면 모식도이다. 도 17과 같이, 기판(32)에 형성된 공극(34) 대신에 음향 다층막(36)을 이용해도 된다. 그 밖의 구성은 도 15와 동일하여 설명을 생략한다.
실시예 3
실시예 3은 SCF를 8단 종속 접속한 필터의 예이다. 도 18의 (a)는 비교예 3의 단면 모식도, 도 18의 (b)는 실시예 3의 단면 모식도를 도시하고 있다. 도 18의 (a)와 같이, 비교예 3에서는, SCF(101∼108)가 종속 접속되어 있다. 도 18의 (b)와 같이, 실시예 3에서는, SCF(101)의 입력 단자와 SCF(102)의 입력 단자 사이에 캐패시터(40a)가 접속되어 있다. 마찬가지로, SCF(103과 104) 사이에 캐패시터(40b)가, SCF(105와 106) 사이에 캐패시터(40c)가, SCF(107과 108) 사이에 캐패시터(40d)가 접속되어 있다. 비교예 3과 실시예 3에서, 각 SCF(101∼108)의 각 막 두께, 면적은 도 3과 동일하게 하였다. 실시예 2의 캐패시터(40a∼40d)의 캐패시턴스를 각각 0.14㎊, 67fF, 61fF 및 59fF로 하였다.
도 19는 실시예 3 및 비교예 3의 통과 특성을 시뮬레이션한 결과이다. 도 19와 같이, 비교예 3에 대하여 실시예 3에서는, 불요 응답(116)이 작아져 있다. 이와 같이, SCF가 3개 이상 종속 접속되어 있는 필터 소자에서, 복수의 캐패시터가 설치되고, 복수의 캐패시터의 캐패시턴스를 서로 다르게 설정한다. 즉, 모든 캐패시터의 캐패시턴스를 상이하게 한다. 이에 의해, 불요 응답(116)을 억제할 수 있다.
모든 캐패시터의 캐패시턴스가 상이하지 않아도 된다. 예를 들면, SCF가 3개 이상 종속 접속되어 있는 필터 소자에서, 캐패시터가 복수 설치되며, 복수의 캐패시터 중 적어도 1개의 캐패시터의 캐패시턴스를 다른 캐패시터의 캐패시턴스와 크게 상이하게 설정한다. 이에 의해, 불요 응답(116)을 억제할 수 있다.
도 20은 실시예 3의 다른 예이다. 도 20과 같이, 실시예 3의 다른 예에서는, SCF(101)의 입력 단자와 SCF(102)의 입력 단자 사이에 인덕터(50a)가 접속되어 있다. 마찬가지로, SCF(103과 104) 사이에 인덕터(50b)가, SCF(105와 106) 사이에 인덕터(50c)가, SCF(107과 108) 사이에 인덕터(50d)가 접속되어 있다. 실시예 3과 같이, SCF가 3개 이상 종속 접속되어 있는 필터 소자에서, 복수의 인덕터가 설치되며, 복수의 인덕터의 인덕턴스를 서로 다르게 설정한다. 이에 의해, 불요 응답(116)을 억제할 수 있다.
또한, 모든 인덕터의 인덕턴스가 상이하지 않아도 된다. 예를 들면, SCF가 3개 이상 종속 접속되어 있는 필터 소자에서, 복수의 인덕터가 설치되며, 복수의 인덕터 중 적어도 1개의 인덕터의 인덕턴스를 다른 인덕터의 인덕턴스와 크게 상이하게 설정한다. 이에 의해, 불요 응답(116)을 억제할 수 있다.
실시예 1∼3의 필터 소자는, 불평형 입력-평형 출력의 필터의 예를 설명하였지만, 불평형 입력-불평형 출력의 필터이어도 된다. 또한, 평형 입력-불평형 출력이어도 된다.
실시예 1∼3에서, 각 전극(12, 16, 22 및 26)으로서 Ru를 이용하는 예를 나타냈지만, 그 밖의 금속이어도 된다. 압전막(14 및 24)으로서 질화알루미늄(AlN)을 예로 설명하였지만 예를 들면 (002) 방향을 주축으로 하는 배향성을 나타내는 산화아연 등이어도 된다. 절연막(30)으로서 산화실리콘(SiO)을 예로 접속하였지만, 압전 박막 공진기(10과 20)가 기계적으로 접속되어 있으면 된다.
실시예 4
실시예 4는 분파기의 예이다. 도 21은 실시예 4에 따른 분파기의 블록도이다. 분파기(60)는 수신 필터(62) 및 송신 필터(64)를 포함하고 있다. 수신 단자 Rx1 및 Rx2는 평형 출력이며, 수신 회로에 접속되어 있다. 송신 단자 Tx는 불평형 입력이며, 송신 회로에 접속되어 있다. 공통 단자 Ant는 안테나(66)에 접속되어 있다. 수신 단자 Rx1 및 Rx2와 공통 단자 Ant와의 사이에 수신 필터(62)가 접속되어 있다. 송신 단자 Tx와 공통 단자 Ant 사이에 송신 필터(64)가 접속되어 있다.
송신 필터(64)는, 송신 대역의 신호를 통과시키지만, 송신 대역과는 상이한 주파수의 수신 대역의 신호를 억압한다. 수신 필터(62)는, 수신 대역의 신호를 통과시키지만, 송신 대역의 신호를 억압한다. 이에 의해, 송신 단자 Tx에 입력된 송신 신호는 송신 필터(64)를 통과하여 공통 단자 Ant로부터 출력된다. 그러나, 수신 단자 Rx1 및 Rx2로부터는 출력되지 않는다. 공통 단자 Ant로부터 입력된 수신 신호는 수신 필터(62)를 통과하여 수신 단자 Rx1 및 Rx2로부터 출력된다. 그러나, 송신 단자 Tx로부터는 출력되지 않는다.
실시예 4의 분파기 중 송신 필터(64) 및 수신 필터(62) 중 적어도 1개를 실시예 1∼3의 필터 소자로 할 수 있다. SCF는 평형 입출력을 간단히 실현할 수 있기 때문에, 노이즈 대책으로서 평형 출력이 요구되는 수신 필터(62)에 실시예 1∼3의 필터 소자를 이용하는 것이 바람직하다.
실시예 5
실시예 5는 전자 장치로서 휴대 전화 단말기의 예이다. 도 22는 휴대 전화 단말기의 주로 RF(Radio Frequency)부(82)의 블록도이다. RF부(82)는 복수의 통신 방식을 절환하여 이용할 수 있다. RF부(82)는, 안테나(66a 및 66b), 스위치 모듈(70), 분파기 뱅크 모듈(61) 및 앰프 모듈(80)을 구비하고 있다. 스위치 모듈(70)은, 통신 방식에 따라서, 분파기 뱅크 모듈(61) 내의 분파기(60a∼60c)와 안테나(66a 및 66b)를 접속한다. 분파기 뱅크 모듈(61)은 복수의 분파기(60a∼60c)를 구비하고 있다. 분파기(60a∼60c)는 각각 송신 필터(64a∼64c) 및 수신 필터(62a∼62c)를 구비하고 있다. 각 분파기(60a∼60c)의 구성은, 실시예 4와 동일한 구성이어서 설명을 생략한다. 앰프 모듈(80)에는, 송신 신호를 증폭하여 분파기의 송신 단자에 출력하는 파워 앰프, 분파기의 수신 단자로부터 출력된 수신 신호를 증폭하는 로우 노이즈 앰프가 포함되어 있다.
분파기(60a∼60c) 중 적어도 1개를 실시예 4의 분파기(60)로 할 수 있다. 실시예 5에서는, 전자 장치로서 휴대 전화 단말기를 예로 설명하였지만, 다른 전자 장치에 실시예 1∼3의 필터 소자를 적용할 수도 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서, 다양한 변형ㆍ변경이 가능하다.

Claims (11)

  1. 서로 종속 접속된 복수의 적층 필터와 - 상기 복수의 적층 필터 중 각각의 적층 필터는, 압전막과 상기 압전막을 상하에서 협지하는 한 쌍의 제1 전극을 포함하며 상하로 적층된 복수의 압전 박막 공진기를 구비함 -,
    상기 복수의 적층 필터 중 전단의 적층 필터의 입력 단자와 상기 복수의 적층 필터 중 후단의 적층 필터의 입력 단자와의 사이에 접속된 캐패시터
    를 구비하고,
    상기 전단 및 상기 후단의 적층 필터의 입력 단자가 접속하는 상기 압전 박막 공진기의 여진 방향이 서로 반전되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 적층 필터는 3개 이상 종속 접속되어 있고, 상기 캐패시터는 복수 설치되며, 복수의 상기 캐패시터 중 적어도 1개의 캐패시터의 캐패시턴스는 다른 캐패시터의 캐패시턴스와 상이한 것을 특징으로 하는 필터 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 적층 필터는 3개 이상 종속 접속되어 있고, 상기 캐패시터는 복수 설치되며, 복수의 상기 캐패시터의 캐패시턴스는 서로 다른 것을 특징으로 하는 필터 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 압전 박막 공진기 중 2개의 압전 박막 공진기는, 절연막을 개재하여 적층되어 있고,
    상기 캐패시터는, 상기 절연막을 상하에서 협지하는 한 쌍의 제2 전극을 포함하는 필터 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전단의 적층 필터의 입력 단자에 접속된 제1 전극은, 상기 절연막의 한 면에 상기 한 쌍의 제2 전극의 한쪽과 연속하여 형성되고,
    상기 후단의 적층 필터의 입력 단자에 접속된 제1 전극은, 상기 절연막의 한 면과는 반대의 면에 상기 한 쌍의 제2 전극의 다른 쪽과 연속하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 캐패시터는, 상기 복수의 압전 박막 공진기 중 2개의 압전 박막 공진기의 공진 영역 이외에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 소자.
  7. 서로 종속 접속된 복수의 적층 필터와 - 상기 복수의 적층 필터 중 각각의 적층 필터는, 압전막과 상기 압전막을 상하에서 협지하는 한 쌍의 제1 전극을 포함하며 상하로 적층된 복수의 압전 박막 공진기를 구비함 -,
    상기 복수의 적층 필터 중 전단의 적층 필터의 입력 단자와 상기 복수의 적층 필터 중 후단의 적층 필터의 입력 단자와의 사이에 접속된 인덕터
    를 구비하고,
    상기 전단 및 상기 후단의 적층 필터의 입력 단자가 접속하는 상기 압전 박막 공진기의 여진 방향이 동일한 것을 특징으로 하는 필터 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 적층 필터는 3개 이상 종속 접속되어 있고, 상기 인덕터는 복수 설치되며, 복수의 상기 인덕터 중 적어도 1개의 인덕터의 인덕턴스는 다른 인덕터의 인덕턴스와 상이한 것을 특징으로 하는 필터 소자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 적층 필터는 3개 이상 종속 접속되어 있고, 상기 인덕터는 복수 설치되며, 복수의 상기 인덕터의 인덕턴스는 서로 다른 것을 특징으로 하는 필터 소자.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 필터 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 분파기.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 필터 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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