KR102087931B1 - 복합 필터 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치 - Google Patents

복합 필터 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치 Download PDF

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Abstract

제1, 제2 대역통과형 필터 사이의 아이솔레이션이 개선된 복합 필터 장치를 제공한다.
압전체층을 포함하는 소자기판(15) 상에 공통 단자(3)가 마련되어 있고, 소자기판(15) 상에 제1, 제2 대역통과형 필터(11, 12)가 구성되어 있으며, 제1, 제2 대역통과형 필터(11, 12)의 일단이 공통 단자(3)에 접속되어 있고, 소자기판(15) 상에 마련되어 있으며, 공통 단자(3)와 제1, 제2 대역통과형 필터(11, 12)를 연결하는 신호 배선(4)과 제1 대역통과형 필터(11) 사이에 실드 전극(5)이 마련되어 있고, 실드 전극(5)과, 제2 대역통과형 필터(12)에 접속되어 있는 기준전위배선(7) 사이에 인덕터(8)가 접속되어 있는 복합 필터 장치(1).

Description

복합 필터 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치
본 발명은 일단(一端)이 공통화되어 있는 복수개의 대역통과형 필터를 가지는, 복합 필터 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 관한 것이다.
종래, 안테나 단자에 복수개의 필터의 일단이 접속되어 있는 복합 필터 장치가 여러가지 제안되고 있다. 예를 들면 하기 특허문헌 1에 기재된 듀플렉서에서는 제1 대역통과형 필터와 제2 대역통과형 필터 사이에 실드 전극이 배치되어 있다. 이 실드 전극은 제1 대역통과형 필터 측의 그라운드 전극과 제2 대역통과형 필터 측의 그라운드 전극에 전기적으로 접속되어 있다.
일본 공개특허공보 특개평11-340781호
특허문헌 1에 기재된 바와 같이 실드 전극을 마련한 경우, 한쪽의 대역통과형 필터를 구성하고 있는 탄성파 공진자 등과 실드 전극 사이에 용량 결합이 발생하고, 실드 전극에 고주파 전류가 흘러드는 경우가 있었다. 그 때문에 실드 전극이 다른 쪽의 대역통과형 필터의 그라운드 전위와 공통화되면, 그라운드 전위를 통해 고주파 전류가 다른 쪽의 대역통과형 필터에 흘러들 우려가 있었다. 그 때문에 아이솔레이션이 악화된다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 제1, 제2 대역통과형 필터 사이의 아이솔레이션이 개선되어 있는, 복합 필터 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치는 압전체층을 포함하는 소자기판과, 상기 소자기판 상에 마련된 공통 단자와, 상기 공통 단자에 일단이 접속되어 있고, 상기 소자기판 상에 구성되어 있으면서 탄성파 공진자를 가지는 제1 대역통과형 필터와, 상기 공통 단자에 일단이 접속되어 있고, 상기 소자기판 상에 구성되어 있으면서 탄성파 공진자를 가지는 제2 대역통과형 필터와, 상기 소자기판 상에 마련되어 있고, 상기 제1 및 제2 대역통과형 필터의 일단과 상기 공통 단자를 연결하는 신호 배선과, 상기 소자기판 상에 마련되어 있고, 상기 제2 대역통과형 필터에 접속되어 있는 기준전위배선과, 상기 소자기판 상에 마련되어 있고, 상기 신호 배선과 상기 제1 대역통과형 필터 사이에 배치되어 있으며, 상기 기준전위배선에 전기적으로 접속되어 있는 실드 전극과, 상기 실드 전극과 상기 기준전위배선 사이에 전기적으로 접속되어 있는 인덕터를 포함한다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치의 어느 특정 국면에서는 상기 신호 배선은 상기 제1 대역통과형 필터를 사이에 두고 상기 제2 대역통과형 필터와는 반대 측에 배치되어 있다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치의 어느 특정 국면에서는 상기 제1 대역통과형 필터가 복수개의 탄성파 공진자를 가진다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 복수개의 탄성파 공진자가 직렬암(series arm) 공진자와 병렬암(parallel arm) 공진자를 가지고, 상기 제1 대역통과형 필터가 래더(ladder)형 필터이다. 이 경우에는 직렬암 공진자나 병렬암 공진자와 실드 전극 사이의 용량 결합에 의한 영향을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 실드 전극이 금속막으로 이루어지는 대상체(帶狀體)이다. 이 경우에는 탄성파 공진자 등의 전극이나 신호 배선 등과 함께, 금속막의 막 형성에 의해 실드 전극을 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정 국면에서는 적층기판이 더 포함되어 있고, 상기 적층기판 상에 상기 제1, 제2 대역통과형 필터가 구성되어 있는 상기 소자기판이 탑재되어 있다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 적층기판 내에 상기 인덕터가 마련되어 있다. 이 경우에는, 복합 필터 장치의 대형화를 초래하지 않고 인덕터를 마련할 수 있다. 또한, 인덕턴스 값이 큰 인덕터를 용이하게 마련할 수 있다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 인덕터가 금속막을 가진다. 이 경우에는 원하는 인덕턴스 값의 인덕터를 용이하게 마련할 수 있다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 인덕터가 칩형 인덕터이다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 적층기판에 상기 소자기판을 접합하고 있는 복수개의 범프가 더 포함되어 있고, 상기 실드 전극이 적어도 하나의 상기 범프에 접속되어 있으며, 상기 적어도 하나의 상기 범프가 상기 적층기판 내에 마련된 상기 인덕터에 접속되어 있다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 공통 단자가 안테나 단자이다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 공통 단자에 적어도 하나의 다른 대역통과형 필터의 일단이 접속되어 있고, 캐리어 어그리게이션(carrier aggregation)용 복합 필터 장치가 구성되어 있다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 제1 대역통과형 필터가 송신 필터가 되고, 상기 제2 대역통과형 필터가 수신 필터가 되어, 듀플렉서를 구성하고 있다. 이 경우에는 송신 필터와 수신 필터 사이의 아이솔레이션 특성을 효과적으로 높일 수 있다.
본 발명에 따른 고주파 프론트 엔드 회로는 상술한 복합 필터 장치와 스위치, 파워앰프, LNA, 다이플렉서, 서큘레이터, 아이솔레이터 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명에 따른 통신 장치는 상술한 고주파 프론트 엔드 회로와 RFIC를 포함한다.
본 발명에 따른 복합 필터 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 의하면 제1 대역통과형 필터와 제2 대역통과형 필터 사이의 아이솔레이션 특성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 복합 필터 장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 복합 필터 장치의 모식적 평면도이다.
도 3(a)~도 3(c)는 본 발명의 제1 실시형태에서 이용되는 적층기판의 윗면, 2번째 층 및 3번째 층의 전극 구조를 나타내는 각 모식적 평면도이다.
도 4(a)~도 4(c)는 본 발명의 제1 실시형태에서 이용되는 적층기판의 4번째 층, 5번째 층 및 아랫면의 전극 구조를 나타내는 각 모식적 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 복합 필터 장치의 약도적 정면 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에서 이용되는 탄성 표면파 장치의 약도적 정면 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 복합 필터 장치의 아이솔레이션 특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 복합 필터 장치의 송신 필터의 감쇠량-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 복합 필터 장치의 수신 필터의 감쇠량-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 복합 필터 장치의 변형예를 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 한 실시형태에 따른 복합 필터 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치의 약도적 회로도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써 본 발명을 분명하게 한다.
한편, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태 간에 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.
[복합 필터 장치]
도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 복합 필터 장치의 회로도이고, 도 2는 그 모식적 평면도이다.
복합 필터 장치(1)는 Band25에서 이용되고 있는 언밸런스형 듀플렉서이다. Band25에서는 송신 필터의 통과 대역은 1850~1915㎒이고, 수신 필터의 통과 대역은 1930~1995㎒이다.
한편, 본 발명의 복합 필터 장치는 Band25용 듀플렉서에 한정되지 않는다. 이하에 서술하는 바와 같이 제1, 제2 대역통과형 필터의 일단이 공통화되어 있는 복합 필터 장치에 본 발명이 널리 이용될 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 복합 필터 장치(1)는 제1 대역통과형 필터(11)와 제2 대역통과형 필터(12)를 가진다. 제1 대역통과형 필터(11)는 송신 필터이고, 제2 대역통과형 필터(12)는 수신 필터이다. 제1 대역통과형 필터(11)의 일단과 제2 대역통과형 필터(12)의 일단이 접속점(2)으로 공통 접속되어 공통 단자(3)에 접속되어 있다. 공통 단자(3)는 안테나(ANT)가 접속되는 안테나 공통 단자이다. 공통 단자(3)와 제1, 제2 대역통과형 필터(11, 12)의 상기 일단을 연결하도록 신호 배선(4)이 마련되어 있다. 신호 배선(4)은 제1 대역통과형 필터(11)를 사이에 두고 제2 대역통과형 필터(12)와는 반대 측에 배치되어 있다.
또한, 제1 대역통과형 필터(11)와 상기 신호 배선(4) 사이를 전자(電磁) 실드하기 위해 실드 전극(5)이 마련되어 있다. 실드 전극(5)은 접속 배선(6)에 접속되어 있다. 접속 배선(6)은 기준전위배선(7)에 접속되어 있다. 기준전위배선(7)은 병렬암 공진자(P11, P12)의 기준전위 측 일단부(一端部)들과 제2 대역통과형 필터(12)를 구성하는 제1 및 제2 종결합 공진자형 탄성파 필터들(13, 14) 사이에서 공통 접속하고 있으면서 기준전위에 접속된다.
복합 필터 장치(1)의 특징은 상기 실드 전극(5)과 기준전위배선(7) 사이에 인덕터(8)가 전기적으로 접속되어 있는 것에 있다. 이 인덕터(8)가 접속되어 있음으로써 제1 대역통과형 필터(11)와 제2 대역통과형 필터(12) 사이의 아이솔레이션 특성을 높일 수 있다. 상기 실드 전극(5)과 기준전위배선(7) 사이에 인덕터(8)가 전기적으로 접속되어 있는 것은 실드 전극(5)과 기준전위배선(7) 사이에 물리적으로 인덕터(8)가 접속되어 있는 것을 의미하는 것은 아니고, 인덕터(8)의 일단이 실드 전극(5)에, 타단(他端)이 기준전위배선(7)에 전기적으로 접속되어 있는 것을 의미한다.
이하, 복합 필터 장치(1)의 상세를 보다 구체적으로 설명한다.
제1 대역통과형 필터(11)의 일단이 공통 단자(3)에 접속되어 있고, 타단은 송신 단자(9)에 접속되어 있다. 또한, 제2 대역통과형 필터(12)의 일단이 공통 단자(3)에 접속되어 있고, 타단은 수신 단자(10)에 접속되어 있다.
제1 대역통과형 필터(11)는 복수개의 직렬암 공진자(S1~S5)와 복수개의 병렬암 공진자(P1~P4)를 가진다. 상기 병렬암 공진자(P1)와 기준전위 사이에 인덕터(L1)가 접속되어 있다. 병렬암 공진자(P2~P4)의 기준전위 측 단부(端部)가 공통 접속되고, 인덕터(L2)를 통하여 기준전위배선(7)에 접속되어 있다.
직렬암 공진자(S1~S5) 및 병렬암 공진자(P1~P4)는 모두 탄성 표면파 공진자로 이루어진다. 한편, 도 2에 나타내는 바와 같이, 직렬암 공진자(S2)는 2개의 직렬암 공진자를 직렬 접속한 구조를 가진다. 직렬암 공진자(S3)에 대해서도 2개의 직렬암 공진자를 직렬 접속함으로써 구성되어 있다. 직렬암 공진자(S5)는 3개의 직렬암 공진자를 직렬 접속한 구조를 가진다.
도 2에서는 각 직렬암 공진자 및 병렬암 공진자를 구성하고 있는 부분은, X를 대략 직사각형의 테두리로 둘러싼 기호로 약도적으로 나타내는 것으로 한다. 실제로는, 탄성 표면파 공진자는 압전기판 상에 마련된 IDT전극과 IDT전극의 양측에 마련된 반사기를 가지는, 1 포트형 탄성 표면파 공진자이다. 한편, 탄성 표면파 공진자 이외의 탄성파 장치를 이용해도 된다.
제1 대역통과형 필터(11)는 상기와 같이, 복수개의 탄성 표면파 공진자를 이용하여 구성된 래더형 필터이다.
한편, 제2 대역통과형 필터(12)는 제1, 제2 종결합 공진자형 탄성파 필터(13, 14)를 병렬 접속한 구조를 가진다. 제1, 제2 종결합 공진자형 탄성파 필터(13, 14)는 모두 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성파 필터이다. 그리고 5개의 IDT에서 IDT끼리가 서로 이웃하는 부분에 협(狹)피치 전극지(電極指)부가 마련되어 있다. 협피치 전극지부란, 본체 부분의 전극지 피치에 비해 전극지 피치가 좁은 부분을 말하는 것으로 한다.
또한 제1, 제2 종결합 공진자형 탄성파 필터(13, 14)와 접속점(2) 사이에 직렬암 공진자(S11, S12)와 병렬암 공진자(P11)가 트랩(trap)을 구성하기 위해 마련되어 있다. 또한 제1, 제2 종결합 공진자형 탄성파 필터(13, 14)의 수신 단자(10) 측의 공통 접속점과 기준전위배선(7) 사이에 병렬 트랩을 구성하기 위해 병렬암 공진자(P12)가 마련되어 있다.
접속점(2)과 기준전위 사이에 임피던스 정합용 코일(L0)이 접속되어 있다.
복합 필터 장치(1)에서는 도 2에 나타내는 바와 같이, 공통 단자(3)에 접속되어 있는 신호 배선(4)과 제1 대역통과형 필터(11) 사이의 전자 실드를 이행하기 위해 실드 전극(5)이 마련되어 있다. 실드 전극(5)은 본 실시형태에서는 금속막으로 이루어지는 대상체이다. 따라서, IDT 전극 등과 마찬가지로 금속막의 패터닝에 의해 실드 전극을 용이하게 형성할 수 있다. 물론, 실드 전극(5)은 다른 도전성 재료에 의해 구성되어도 되고, 또한 대상체 이외의 형상을 가지고 있어도 된다.
실드 전극(5)은 기준전위배선(7)에 전기적으로 접속되어 있지만, 본 실시형태에서는 상술한 바와 같이 인덕터(8)를 통하여 기준전위배선(7)에 접속되어 있다.
상기 인덕터(8)는 도 2에서는 도시되어 있지 않지만, 후술하는 적층기판 내에 마련되어 있다.
상술한 제1, 제2 대역통과형 필터(11, 12)나 실드 전극(5), 신호 배선(4)이 도 5에 나타내는 소자기판(15) 상에 마련되어 있다. 소자기판(15)은 본 실시형태에서는 압전기판으로 이루어진다. 단, 소자기판(15)은 압전체층을 포함하는 한, 그 구조는 특별히 한정되지 않는다. 압전기판과 같이 소자기판(15)은 전체가 압전체층으로 이루어져 있어도 된다. 또한, 절연성 기판 상에 압전박막 등이 적층된 구조나, 절연성 기판 상에 압전박막과 다른 재료로 이루어지는 막이 적층된 구조가 더 적층되어 있는 것이어도 된다. 이와 같은 소자기판(15)을 가지는 필터칩(16)이 도 5에 나타내는 바와 같이, 적층기판(21) 상에 적층되어 있다. 도 5에서는 상기 필터칩(16)은 약도적으로 나타내고 있다.
도 5에서, 필터칩(16)에서는 소자기판(15)의 한쪽 주면(主面)에 IDT전극(17)을 가지는 하나의 탄성파 공진자 부분이 도시되어 있다. 또한, 상기 소자기판(15)의 한쪽 주면 상에 수지로 이루어지는 지지층(18)이 마련되어 있다. 지지층(18)을 덮도록 커버 부재(19)가 마련되어 있다. 그로 인해 IDT전극(17)이 대면하는 중공부(中空部)가 형성되어 있다.
지지층(18)을 관통하도록 언더 범프 메탈층(19a, 19b)이 마련되어 있다. 언더 범프 메탈층(19a, 19b)이 범프(20a, 20b)에 의해 적층기판(21) 상의 전극 랜드(22a, 22b)에 접합되어 있다. 이와 같이 하여 소자기판(15)을 가지는 필터칩(16)이 적층기판(21) 상에 탑재되어 있다. 또한, 소자기판(15)은 상기 범프(20a, 20b)를 이용하여 적층기판(21)에 접합되면서 후술하는 바와 같이 전기적으로 접속되어 있다.
도 3(a)~도 3(c) 및 도 4(a)~도 4(c)는 상기 적층기판(21)의 윗면, 위에서 2번째 층째, 3번째 층째, 4번째 층째, 5번째 층째 및 아랫면의 전극 형상을 나타내는 각 모식적 평면도이다. 한편, 도 3(a)~도 3(c) 및 도 4(a)~도 4(b)에서의 파선의 원은 그 층을 관통하여 하방으로 연장되어 있는 비아홀 전극을 나타낸다. 예를 들면 도 3(a)에서는 적층기판(21)의 윗면(21a) 상에 전극 랜드(22a, 22b)가 마련되어 있다. 도 5는 이 전극 랜드(22a, 22b)가 마련되어 있는 부분을 모식적으로 확대하여 나타내고 있다.
도 5에서는 전극 랜드(22c, 22d)가 마련되어 있는 부분의 도시는 생략되어 있는 것을 지적해 둔다.
전극 랜드(22a, 22b) 내의 파선의 원은 그 아랫면에 접속되는 비아홀 전극을 나타낸다.
비아홀 전극(22e)은 도 3(b)에 나타내는 전극 패턴(22f)의 윗면에 접속되어 있다. 그리고 전극 패턴(22f)의 아랫면에 접속되도록 비아홀 전극(22g)이 마련되어 있다. 비아홀 전극(22g)은 도 3(c)에 나타내는 전극 패턴(22h)에 접합되어 있다. 전극 패턴(22h)의 아랫면에 비아홀 전극(22i)이 접합되어 있다. 이 비아홀 전극(22i)이 도 4(a)에 나타내는 인덕터(8)를 구성하는 전극 패턴에 전기적으로 접속되어 있다. 인덕터(8)의 아랫면에는 비아홀 전극(22j)이 접합되어 있다. 이 비아홀 전극(22j)이 도 4(b)에 나타내는 전극 패턴(22k)에 접속되어 있다. 전극 패턴(22k)은 도 4(c)에 나타내는 기준전위에 접속되는 단자 전극(22l, 22m, 22n, 22o)에 접속되어 있다. 한편, 도 4(c)에서는 적층기판(21)의 아랫면보다도 상방에 위치하고 있는 비아홀 전극이 실선으로 나타나 있다.
상기 단자 전극(22l, 22m, 22n, 22o)은 도 1에 나타낸 기준전위배선(7)의 일부를 구성하고 있다.
한편, 도 5에 나타낸 언더 범프 메탈층(19b)은 도 1에 나타낸 실드 전극(5)에 접속되어 있다. 즉, 언더 범프 메탈층(19b), 범프(20b), 전극 랜드(22b) 등은 도 1에 나타낸 접속 배선(6)의 일부를 구성하고 있다.
한편, 도 3(a)에서 전극 랜드(22a)는 안테나 단자에 접속되는 전극 랜드이다. 또한, 전극 랜드(22p)가 송신 단자에 접속되는 전극 랜드이고, 전극 랜드(22q)가 수신 단자에 접속되는 전극 랜드이다. 그리고 도 4(c)에서 단자 전극(22r)이 안테나에 접속되는 전극이다. 또한, 단자 전극(22s)은 송신 신호가 입력되는 전극이다. 단자 전극(22t)이 수신 신호를 출력하기 위한 전극이다.
한편, 본 실시형태에서는 직선 형상의 금속 패턴에 의해 인덕터(8)가 마련되어 있었지만, 코일 형상의 인덕터를 마련해도 되고, 그 경우에는 인덕턴스 값을 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 어떻든 간에, 적층기판(21) 내에서 금속막에 의해 인덕터(8)를 형성할 수 있다. 따라서, 최적인 인덕턴스 값의 인덕터를 용이하게 형성할 수 있다.
도 1 및 도 2로 되돌아가, 신호 배선(4)과 제1 대역통과형 필터(11) 사이에 실드 전극(5)을 마련함으로써 신호 배선(4)과 제1 대역통과형 필터(11) 사이의 전자적인 간섭을 억제할 수 있다.
그러나 신호 배선(4)과 실드 전극(5) 사이에서 용량 결합이 발생한다. 또한, 실드 전극(5)과 제1 대역통과형 필터(11)를 구성하고 있는 직렬암 공진자(S1~S5)나 병렬암 공진자(P1~P4) 사이에도 용량 결합이 발생한다. 특히, 도 2에 나타내는 바와 같이, 직렬암 공진자(S1~S5)가 실드 전극(5)에 근접되어 있기 때문에 실드 전극(5)과 직렬암 공진자(S1~S5) 사이의 용량 결합이 강해진다. 그 때문에, 상기 인덕터(8)가 마련되어 있지 않으면, 실드 전극(5)에, 용량 결합에 의해 제1 대역통과형 필터(11)나 신호 배선(4)으로부터의 고주파 전류가 흘러들고, 기준전위배선(7)에 이르게 된다. 이 고주파 전류의 누설에 의해 제1 대역통과형 필터(11)와 제2 대역통과형 필터(12) 사이의 아이솔레이션 특성이 열화(劣化)될 우려가 있다.
이에 반해 본 실시형태에서는 인덕터(8)가 접속 배선(6)과 기준전위배선(7) 사이에 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 이 누설되어 온 고주파 전류가 인덕터(8)로 소비된다. 한편, 접속 배선(6) 자체와 기준전위 사이의 인덕턴스만으로는 누설되어 온 고주파 전류를 충분히 감쇠시킬 수 없다. 본 실시형태에서는 상기 인덕터(8)가 접속되어 있음으로써 누설되어 온 고주파 전류를 충분히 감쇠시킬 수 있다. 따라서, 고주파 전류가 제2 대역통과형 필터(12) 측에 흘러 들기 어렵다. 그러므로 아이솔레이션 특성을 효과적으로 높일 수 있다.
본 실시형태에서는 인덕터(8)는 금속막의 패터닝에 의해 형성되어 있었지만, 금속막 이외의 도전성 재료에 의해 구성되어도 되고, 혹은 자성재료를 이용하여 인덕터를 구성해도 된다. 더욱이 칩형 인덕터를 이용해도 된다. 예를 들면, 도 5에 파선으로 나타내는 칩형 인덕터(27)와 같이 적층기판(21) 상에 칩형 인덕터를 실장해도 된다. 칩형 인덕터의 경우, 적층기판(21) 내에 내장시켜도 되고, 혹은 소자기판(15) 상에 적층해도 된다.
또한, 적층기판(21) 밖에 인덕터를 마련하는 경우 소자기판(15) 상에서 인덕터를 마련해도 된다. 단, 적층기판(21) 내에 인덕터(8)를 내장시키는 것이 바람직하다. 그로 인해 복합 필터 장치의 대형화를 초래하지 않고 아이솔레이션 특성을 개선할 수 있다.
한편, 본 실시형태에서는 적층기판(21) 상에, 소자기판(15)을 가지는 WLP구조의 탄성 표면파 장치를 실장했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 구조의 탄성 표면파 필터 장치에 의해 복합 필터 장치를 구성해도 된다. 또한, 적층기판(21)을 사용하지 않아도 된다.
더욱이, 도 6에 나타내는 탄성 표면파 장치(31)와 같이, 소자기판으로서의 압전기판(32)의 IDT전극(33)이 마련되어 있는 측과는 반대 측의 면에 저음속막(34) 및 고음속 부재(35)를 적층한 구조를 이용해도 된다. 저음속막(34)은 압전기판(32)을 전파하는 탄성파보다도 전파하는 벌크파의 음속이 낮은 적절한 재료로 이루어진다. 고음속 부재(35)는 전파하는 벌크파의 음속이 압전기판(32)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 높은 재료로 이루어진다. 이 경우, 압전기판(32)으로서 LiNbO3기판을 알맞게 이용할 수 있다.
상기와 같은 저음속막(34) 및 고음속 부재(35)가 적층되어 있는 구조를 본 발명의 복합 필터 장치에서 채용해도 된다.
다음으로 구체적인 실험예에 대해 설명한다.
압전기판으로서 커트각 50°의 LiTaO3기판을 이용했다. LiTaO3기판의 두께는 600㎚로 했다. 이 압전기판의 IDT전극이 형성되어 있는 측과는 반대 측의 면에 두께 670㎚의 SiO2막을 저음속막으로서 마련했다. 또한, 저음속막 상에 두께 200㎛의 Si로 이루어지는 고음속 부재로서의 지지 기판을 적층했다.
IDT전극으로서 Ti막과 AlCu합금막의 적층 금속막을 이용했다. Ti막의 두께는 12㎚로 하고, AlCu합금막으로는 Cu를 1중량% 함유하는 AlCu합금막을 이용하고, 그 두께는 162㎚로 했다. 더욱이, IDT전극을 덮도록 25㎚ 두께의 SiO2막을 보호막으로 하여 IDT전극 상을 덮도록 마련했다. 그리고 상기 실시형태와 같이 제1, 제2 대역통과형 필터(11, 12)를 구성했다. 제1, 제2 대역통과형 필터(11, 12)에서의 설계 파라미터는 이하와 같이 했다.
제1 대역통과형 필터(11): 직렬암 공진자(S1~S5) 및 병렬암 공진자(P1~P4)의 설계 파라미터를 하기의 표 1에 나타내는 바와 같이 했다. 한편, 직렬암 공진자(S1~S5)는, 본 실험예에서는 각각 1개의 탄성 표면파 공진자에 의해 구성됐다.
Figure 112018099431784-pct00001
제2 대역통과형 필터(12)의 설계 파라미터:
제1, 제2 종결합 공진자형 탄성파 필터(13, 14)의 설계 파라미터는 동일하다고 하고, 하기의 표 2에 나타내는 바와 같이 했다.
Figure 112018099431784-pct00002
또한 제1, 제2 종결합 공진자형 탄성파 필터(13, 14)에서의 듀티는 반사기 및 IDT 모두 0.5로 했다. IDT와 반사기의 간격은 0.53λR로 했다. 한편, λR은 반사기의 전극지 피치로 정해지는 파장이다.
반사기의 전극지 수는 30개로 했다.
도 1에서의 직렬암 공진자(S11, S12), 병렬암 공진자(P11, P12)의 설계 파라미터는 하기의 표 3에 나타내는 바와 같이 했다.
Figure 112018099431784-pct00003
상기와 같이 하여 제작한 복합 필터 장치(1)의 아이솔레이션 특성을 도 7에, 송신 필터로서의 제1 대역통과형 필터(11)의 감쇠량-주파수 특성을 도 8에, 수신 필터로서의 제2 대역통과형 필터(12)의 감쇠량-주파수 특성을 도 9에 나타낸다. 비교를 위해, 상기 인덕터(8)가 마련되어 있지 않은 것을 제외하고는 상기 실시형태와 마찬가지로 하여 제작한 복합 필터 장치의 아이솔레이션 특성, 제1, 제2 대역통과형 필터의 감쇠량-주파수 특성을, 각각 도 7 그리고 도 8 및 도 9에 파선으로 나타낸다.
도 7로부터 분명한 바와 같이, 본 실험예에 의하면, 비교예의 복합 필터 장치에 비해 아이솔레이션 특성을 효과적으로 높일 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 그 경우, 도 8 및 도 9로부터 분명한 바와 같이, 제1, 제2 대역통과형 필터(11, 12)의 필터 특성은 대부분 바뀌지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 필터 특성의 열화를 초래하지 않고 아이솔레이션 특성을 효과적으로 개선할 수 있다.
한편, 상기 실시형태에서는 송신 필터로서의 제1 대역통과형 필터(11)와 수신 필터로서의 제2 대역통과형 필터(12)를 가지는 듀플렉서를 설명했지만, 본 발명의 복합 필터 장치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 공통 단자(41)에 제1~제4 대역통과형 필터(42~45)가 접속되어 있는, 캐리어 어그리게이션용 복합 필터 장치이어도 된다. 그 경우, 제1, 제2 대역통과형 필터(42, 43)는 어느 Band의 송신 필터이어도 되고, 수신 필터이어도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는 제1 대역통과형 필터(11)가 래더형 필터이고, 제2 대역통과형 필터(12)가 종결합 공진자형 탄성파 필터(13, 14)를 가지고 있었지만, 탄성파 필터의 구성에 대해서도 이에 한정되지 않는다. 제2 대역통과형 필터(12)도 래더형 필터로 이루어지는 것이어도 되고, 또한 제1 대역통과형 필터(11)가 종결합 공진자형 탄성파 필터를 가지는 것이어도 된다.
한편, 본 발명의 복합 필터 장치는 안테나 공통 단자에 접속되는 제1, 제2 대역통과형 필터를 포함하는 한, 그 필터 장치의 구체적인 형태는 특별히 한정되지 않는다. 따라서, 복합 필터 장치는 듀플렉서, 멀티플렉서, 듀얼 필터 등이고, 캐리어 어그리게이션 회로, 고주파 프론트 엔드 회로나 고주파 프론트 엔드 모듈, 휴대전화나 스마트 폰 등의 통신 장치 등에 이용될 수 있다.
[고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치]
도 11은 본 발명의 한 실시형태에 따른 복합 필터 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치의 약도적 회로도이다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 고주파 프론트 엔드 회로(72)는 상술한 복합 필터 장치(1)와 수신 필터(51, 52)를 포함한다. 복합 필터 장치(1) 및 수신 필터(51, 52)에 파워 앰프(73), LNA(76)(Low Noise Amplifier) 및 스위치(77)(SW)가 접속되어 있다.
한편, 고주파 프론트 엔드 회로(72)는 다이플렉서, 서큘레이터 또는 아이솔레이터 등을 포함하고 있어도 된다.
또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 통신 장치(71)는 휴대전화, 스마트폰 혹은 차재용 통신 장치 또는 헬스케어용 통신 장치 등이고, 고주파 프론트 엔드 회로(72), RF단의 IC인 RFIC(74), BBIC(78)(Base Band IC), CPU(79) 및 디스플레이(75)를 포함한다.
RFIC(74)에는 파워앰프(73) 및 LNA(76)가 접속되어 있다. 또한, RFIC(74)에BBIC(78)(Base Band IC)가 접속되어 있다.
이와 같이 고주파 프론트 엔드 회로(72) 및 통신 장치(71)는 상술한 복합 필터 장치(1)를 이용하여 구성되어 있다.
1: 복합 필터 장치
2: 접속점
3: 공통 단자
4: 신호 배선
5: 실드 전극
6: 접속 배선
7: 기준전위배선
8: 인덕터
9: 송신 단자
10: 수신 단자
11: 제1 대역통과형 필터
12: 제2 대역통과형 필터
13, 14: 제1, 제2 종결합 공진자형 탄성파 필터
15: 소자기판
16: 필터칩
17: IDT전극
18: 지지층
19: 커버 부재
19a, 19b: 언더 범프 메탈층
20a, 20b: 범프
21: 적층기판
21a: 윗면
22a, 22b, 22c, 22d, 22p, 22q: 전극 랜드
22e, 22g, 22i, 22j: 비아홀 전극
22f, 22h, 22k: 전극 패턴
22l, 22m, 22n, 22o, 22r, 22s, 22t: 단자 전극
27: 칩형 인덕터
31: 탄성 표면파 장치
32: 압전기판
33: IDT전극
34: 저음속막
35: 고음속 부재
41: 공통 단자
42~45: 제1~제4 대역통과형 필터
51, 52: 수신 필터
71: 통신 장치
72: 고주파 프론트 엔드 회로
73: 파워앰프
74: RFIC
75: 디스플레이
76: LNA
77: 스위치
78: BBIC
79: CPU
L0: 코일
L1, L2: 인덕터
P1~P4, P11, P12: 병렬암 공진자
S1~S5, S11, S12: 직렬암 공진자

Claims (15)

  1. 압전체층을 포함하는 소자기판과,
    상기 소자기판 상에 마련된 공통 단자와,
    상기 공통 단자에 일단(一端)이 접속되어 있고, 상기 소자기판 상에 구성되어 있으면서 탄성파 공진자를 가지는 제1 대역통과형 필터와,
    상기 공통 단자에 일단이 접속되어 있고, 상기 소자기판 상에 구성되어 있으면서 탄성파 공진자를 가지는 제2 대역통과형 필터와,
    상기 소자기판 상에 마련되어 있고, 상기 제1 및 제2 대역통과형 필터의 일단과 상기 공통 단자를 연결하는 신호 배선과,
    상기 소자기판 상에 마련되어 있고, 상기 제2 대역통과형 필터에 접속되어 있는 기준전위배선과,
    상기 소자기판 상에 마련되어 있고, 상기 신호배선과 상기 제1 대역통과형 필터 사이에 비접촉 방식으로 배치되어 있으며, 일단이 상기 기준전위배선에 전기적으로 접속되어 있는 실드 전극과,
    상기 실드 전극과 상기 기준전위배선 사이에 전기적으로 접속되어 있는 인덕터를 포함하는 복합 필터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 배선은 상기 제1 대역통과형 필터를 사이에 두고 상기 제2 대역통과형 필터와는 반대 측에 배치되어 있는 복합 필터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 대역통과형 필터가 복수개의 탄성파 공진자를 가지는 복합 필터 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수개의 탄성파 공진자가 직렬암(series arm) 공진자와 병렬암(parallel arm) 공진자를 가지고, 상기 제1 대역통과형 필터가 래더(ladder)형 필터인 복합 필터 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실드 전극이 금속막으로 이루어지는 대상체(帶狀體)인 복합 필터 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적층기판을 더 포함하고, 상기 적층기판 상에 상기 제1, 제2 대역통과형 필터가 구성되어 있는 상기 소자기판이 탑재되어 있는 복합 필터 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적층기판 내에 상기 인덕터가 마련되어 있는 복합 필터 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 인덕터가 금속막을 가지는 복합 필터 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 인덕터가 칩형 인덕터인 복합 필터 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 적층기판에 상기 소자기판을 접합하고 있는 복수개의 범프를 더 포함하고, 상기 실드 전극이 적어도 하나의 상기 범프에 접속되어 있으며, 상기 적어도 하나의 상기 범프가 상기 적층기판 내에 마련된 상기 인덕터에 접속되어 있는 복합 필터 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공통 단자가 안테나 단자인 복합 필터 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공통 단자에 적어도 하나의 다른 대역통과형 필터의 일단이 접속되어 있고, 캐리어 어그리게이션(carrier aggregation)용 복합 필터 장치가 구성되어 있는 복합 필터 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 대역통과형 필터가 송신 필터가 되고, 상기 제2 대역통과형 필터가 수신 필터가 되어 듀플렉서를 구성하는 복합 필터 장치.
  14. 제1항 또는 제2항에 기재된 복합 필터 장치와,
    스위치, 파워앰프, LNA, 다이플렉서, 서큘레이터, 아이솔레이터 중 적어도 하나를 포함하는 고주파 프론트 엔드 회로.
  15. 제14항에 기재된 고주파 프론트 엔드 회로와,
    RFIC를 포함하는 통신 장치.
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