KR102142056B1 - 가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기 및 그 방법 - Google Patents

가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기에 관한 것으로, 체적탄성파 공진기는 기판, 기판의 상측에 위치하며, 상부전극, 압전층 그리고 하부전극을 가지는 제1 공진기, 제1 공진기를 사이에 두고 기판과 평행한 위치에 형성되는 엑츄에이터, 그리고 엑츄에이터의 하측에 위치하여 엑츄에이터의 이동에 대응하여 제1 공진기의 상기 상부전극에 접촉 또는 분리되는 추가전극을 포함한다.

Description

가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기 및 그 방법{BULK ACOUSTIC WAVE RESONATOR WITH TUNABLE RESONANCE CHARACTERISTIC AND METHOD THEREOF}
본 발명은 가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기 및 그 방법에 관한 것이다.
무선통신의 고속화, 고성능화 및 소형화에 대한 필요성이 대두되면서, 무선 기기의 고성능화 및 소형화를 가능하게 하는 기술인 MEMS(Radio Frequency -Micro Electro Mechanical System) 기술이 지속적으로 연구되고 있다.
특히, 무선 통신시스템에서는 RF 회로를 구성하는 필터와 공진기 소자들이 정보처리 소자들을 포함하는 단일 칩 내로의 집적화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 단일 칩 내로의 직접화에 대한 기술이 실제 상용화되고 있는 대표적 예로는 CMOS 공정을 통해 비교적 쉽게 제작 가능한 BAW 공진기 기반의 RF 필터 등이 있다.
다만, 단일대역에서만 효율적으로 활용될 수 있는 기존의 BAW 공진기의 경우, 최신 무선 통신 기술이 요구하는 다중대역 시스템을 구성하기 위해서는 필요한 공진기의 개수가 비례적으로 많아 질 수 밖에 없다.
따라서, MEMS 기술을 이용하여 제작된 미세 구동기를 이용하여 공진 특성이 조절되는 기술이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 특정 두께를 갖는 추가전극 그리고 가변 수동소자를 이용하여 공진 특성 변화를 유도할 수 있는 체적탄성파 공진기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 기판, 기판의 상측에 위치하며, 상부전극, 압전층 그리고 하부전극을 가지는 제1 공진기, 제1 공진기를 사이에 두고 상기 기판과 평행한 위치에 형성되는 엑츄에이터, 그리고 엑츄에이터의 하측에 위치하여 엑츄에이터의 이동에 대응하여 제1 공진기의 상부전극에 접촉 또는 분리되는 추가전극을 포함한다.
추가전극은, 제1 공진기의 상부전극의 크기에 대응하여 일정한 두께를 가지는 제1 추가전극과 제1 전극과 상이한 두께를 가지는 제2 추가전극이 계단 형태로 형성된다.
기판 상측에서 제1 공진기와 이격된 위치에 제1 추가전극과 제2 추가전극의 길이에 대응하여 형성된 제1 추가전극과 제1 구동전극과 마주보는 위치의 엑츄에이터 하측에서 제1 구동전극보다 짧은 길이로 형성된 제2 추가전극으로 형성되어 엑츄에이터를 수직 방향으로 구동시키는 구동전극을 더 포함할 수 있다.
엑츄에이터의 일측과 이격되어 기판 상측에 형성된 지지대를 더 포함하고, 엑츄에이터의 일측과 엑츄에이터 방향으로 돌출된 지지대의 일측에 각각 톱니 형태의 돌기와 홈이 형성되어 엑츄에이터와 지지대간의 일측이 서로 맞물리도록 엑츄에이터가 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
기판의 상측에 제1 공진기와 이격되어 위치하며, 제2 상부전극, 제2 압전층, 그리고 제2 하부전극을 가지는 제2 공진기를 더 포함할 수 있다.
추가전극은, 엑츄에이터의 이동에 대응하여 제1 공진기의 상부전극과 제2 공진기의 제2 상부전극에 동시에 접촉 또는 동시에 분리되도록 형성될 수 있다.
추가전극은 엑츄에이터와 접촉되는 면에 절연체를 포함하고, 제1 공진기의 상부전극과 제2 공진기의 제2 상부전극과 접촉되는 면에 압전층으로 형성될 수 있다.
기판 상측에서 제2 공진기와 이격된 위치에 대응하여 형성된 제1 추가전극과 제1 구동전극과 마주보는 위치의 엑츄에이터 하측에 제2 추가전극으로 형성되어 엑츄에이터를 수직 방향으로 구동시키는 구동전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공진기와 두께가 상이한 제1 추가전극과 제2 추가전극이 형성되고 수직이동 또는 수평이동이 가능한 엑츄에이터를 포함하는 체적 탄성파 공진기의 공진 방법에 있어서, T1의 두께로 형성된 상부전극, 압전층, 하부전극으로 이뤄진 공진기를 통해 공진하는 단계, 공진기의 상부전극과 제1 추가전극이 접촉되도록 엑츄에이터를 수직이동 시키는 단계, 상부전극과 상기 제1 추가전극이 접촉되어 T2 두께로 형성된 상부전극, 압전층, 하부전극으로 이뤄진 공진기를 통해 공진하는 단계, 공진기의 상부전극과 제2 추가전극이 접촉되도록 엑츄에이터를 수평이동 후 수직이동 시키는 단계, 그리고 상부전극과 제2 추가전극이 접촉되어 T3 두께로 형성된 상부전극, 압전층, 하부전극으로 이뤄진 공진기를 통해 공진하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 제1 공진기와 제2 공진기가 형성된 기판과 추가전극 또는 추가전극과 압전층이 결합된 형태의 추가 공진기가 형성되고 수직이동이 가능한 엑츄에이터 그리고 수직 구동전극을 포함하는 체적 탄성파 공진기의 공진 방법에 있어서, 각각 T1의 두께로 형성된 상부전극, 압전층, 하부전극으로 이뤄진 제1공진기와 제2 공진기를 통해 공진하는 단계, 수직 구동전극을 이용하여 엑츄에이터를 수직으로 하강시키는 단계, 추가전극 또는 추가 공진기가 제1 공진기의 상부전극, 제2 공진기의 상부전극이 각각 맞닿는 단계, 추가전극이 접촉되어 T2 두께로 형성된 상부전극을 가지는 제1 공진기와 제2 공진기를 통해 공진하는 단계, 그리고 추가 공진기가 제1 공진기와 제2 공진기의 상부전극에 각각 접촉된 상태로 공진하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 미세전기기계 시스템(MEMS: Micro electro mechanical systems)을 이용하여 BAW 공진기의 공진 특성을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 수직 또는 수평 구동을 통해 압전 물질 위 아래의 전극의 두께를 조절함으로써, 중심 주파수 및 대역폭을 가변시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 체적탄성파 공진기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 계단형태의 추가전극을 포함하는 체적탄성파 공진기를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 수평 이동하는 엑츄에이터를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 계단형태의 추가전극을 가지는 체적탄성파 공진기의 공진 방법을 나타낸 예시도이다.
도 5는 도 4에 따라 가변되는 공진 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제2 공진기와 추가전극을 포함하는 체적탄성파 공진기를 도시한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 SCF 구조로 가변 가능한 체적탄성파 공진기를 도시한 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에서 제안하고자 하는 가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기에 대해서 상세하게 설명한다. 일반적으로 체적탄성파 공진기(Bulk acoustic wave: BAW)는 박막 체적 탄성파 공진기 (Film Bulk Acoustic Resonator, FBAR) 구조 또는 SMR (Solidly Mounted Resonator)구조의 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 박막 체적 탄성파 공진기(FBAR) 구조는 낮은 에너지 손실 특성으로 인해 무선 회로 필터 제작에 널리 활용된다.
이하에서는 박막 체적 탄성파 공진기(FBAR) 구조를 기반으로 상부전극의 두께를 증가시킬 수 있도록 설계된 MEMS 구동기를 포함하는 체적탄성파 공진기로 설명하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, MEMS 구동기는 정전 구동 방식, 열적 구동 방식, 압전 구동 방식 등으로 구현이 가능하지만, 이하에는 대표적인 구동 방식인 정전 구동 방식으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 이용하여 본 발명의 하나의 실시예에 따른 추가전극을 포함하는 체적탄성파 공진기의 구성에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 체적탄성파 공진기를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 계단형태의 추가전극을 포함하는 체적탄성파 공진기를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 수평 이동하는 엑츄에이터를 설명하기 위한 예시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 체적탄성파 공진기(100)는 기판(110), 제1 공진기(120), 엑츄에이터(130), 추가전극(140)을 포함한다. 그리고 체적탄성파 공진기(100)는 구동전극(150), 그리고 지지대(160)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 기판(110) 상측에는 제1 공진기(120), 구동전극(150) 그리고 지지대(160)가 위치하며, 제1 공진기(120)를 사이에 두고 기판(110)와 평행한 위치에 엑츄에이터(130)가 형성된다. 이때, 도 1과 같이, 기판(110)과 지지대(160)는 일체형으로 형성되거나 도 2와 같이, 기판(110)의 상측에 지지대(160)가 형성될 수 있다.
그리고 제1 공진기(120)는 상부전극(121), 압전층(122) 그리고 하부전극(123)을 가지며, 기판(110)과 제1 공진기(120)사이에 지지대를 더 포함할 수 있다.
다음으로 엑츄에이터(130)하측에는 제1 공진기(120)의 위치에 대응하여 추가전극(140)과 제1 구동전극(151)의 위치에 대응하여 제2 구동전극(152)이 형성된다.
먼저, 추가전극(140)은 두께가 상이한 복수 개의 전극이 계단 형태로 엑츄에이터(130)의 하측에 형성된다.
이때, 추가전극(140)은 제1 공진기(120)의 상부전극(121)에 맞닿아 제1 공진기(120)의 상부전극(121)의 두께를 증가시키기 위한 것으로, 상부전극(121)의 상측 면적과 동일하게 추가전극(140)의 하측 면적이 형성될 수 있다. 다시 말해, 추가전극(140)과 상부전극(121)이 맞닿는 면적이 동일하도록 추가전극(140)이 형성된다.
또한, 체적탄성파 공진기(100)는 엑츄에이터(130)와 추가전극(140) 사이에 절연체(170)를 더 포함할 수 있다.
그리고 도 1 내지 도 3에는 추가전극(140)은 일정 두께를 가지는 제1 추가전극(141)과 제1 추가전극(141)과 상이한 두께를 가지는 제2 추가전극(142)을 나타내는 것으로 설명하고 있지만, 추후에 실용화되는 환경 및 조건에 따라서 추가전극(140)의 개수는 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 요구되는 공진 특성 변화만큼 형성된 복수 개의 계단 층의 형태의 추가전극(140)이 이용될 수 있다.
추가전극(140)이 형성된 엑츄에이터(130)는 구동전극(150) 또는 지지대(160)의 구동으로 제1 공진기(120) 방향으로 이동할 수 있다. 자세하게는 엑츄에이터(130)는 구동전극(150)에 인가된 전압을 통해 수직으로 이동하며, 지지대(160)에 인가된 전압을 통해 수평으로 이동할 수 있지만, 반드시 수직 또는 수평 이동만을 한정하는 것은 아니다.
먼저, 지지대(160)는 엑츄에이터(130)의 수평 방향으로의 이동을 위한 것으로, 지지대(160)는 기판(110)의 상측에 제1 구동기(120)와 이격되어 설치된다. 이때, 지지대(160)는 기판(110)에서 구동전극(150)이 형성된 영역의 타측에 형성된다.
도 2 및 도 3을 보면, 지지대(160)는 엑츄에이터(130) 방향으로 돌출된 영역에 톱니 형태의 돌기와 홈이 형성되어 있다. 그리고 엑츄에이터(130)의 일측에도 동일하게 톱니 형태의 돌기와 홈이 형성되어 있다.
그리고 도 3의 (a)와 같이 지지대(160)에 형성된 홈에 엑츄에이터(130)의 돌기 부분이 오도록 위치하여 서로 겹쳐지지 않도록 위치한다. 이때, 지지대(160)의 톱니 형태의 돌기와 홈에서 전압이 인가되면 도 3의 (b)와 같이, 엑츄에이터(130)가 지지대(160) 방향 쪽으로 수평 이동하여 해당 돌기와 홈이 맞물리게 된다.
여기서, 돌기와 홈이 맞물리는 구성은 미리 설정된 길이만큼 엑츄에이터(130)의 수평 이동을 유도하기 위한 것이다.
또한, 해당 돌기와 홈이 맞물리는 구성은 지지대(160)와 엑츄에이터(130)의 작용을 통해 엑츄에이터(130)가 이동하는 과정을 나타내는 설명하기 위한 하나의 예시로, 반드시 돌기와 홈이 형성된 톱니 형태에 한정하는 것은 아니다.
다음으로, 구동전극(150)은 기판(110)의 상측과 엑츄에이터(130)의 하측에 형성되어, 구동전극(150)에 전압이 인가되면, 엑츄에이터(130)의 수직 방향 이동을 유도한다. 여기서, 기판(110)의 상측에 형성된 구동전극(151)과 엑츄에이터(130)의 하측에 형성된 제2 구동전극(152)의 길이는 추가전극(140)의 개수 및 길이에 대응하여 형성된다. 다시 말해 추가전극(140)의 길이 또는 엑츄에이터(130)의 수평 방향 이동 거리에 대응하여 제1 구동전극(151)의 길이가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 기판(110)은 고정되어 있고, 엑츄에이터(130)가 이동함으로써, 제1 공진기(120)의 상부전극(121)의 두께를 가변시키기 때문에, 기판(110)에 형성된 제1 구동전극(151)의 길이와 엑츄에이터(130)의 하측에 형성된 제2 구동전극(152)의 길이가 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 제1 공진기(120)에 제1 추가전극(141)을 접촉시키기 위해서는 엑츄에이터(130)는 수직이동만 수행하기 때문에, 제1 구동전극(151)과 제2 구동전극(152)의 크기는 동일한 사이즈로 제작될 수 있다.
반면, 제1 공진기(120)에 제2 추가전극(142)를 접촉시키기 위해서는 엑츄에이터(130)는 수평 이동 후 수직이동을 수행해야 한다.
즉, 체적탄성파 공진기(100)는 제2 추가전극(142)이 상부전극(121)의 상측에 위치되도록 엑츄에이터(130)를 일정 거리만큼 수평 이동 한 후, 제1 구동전극(151)과 제2 구동전극(152)에 전압을 인가하여 엑츄에이터(130)가 수직 이동을 하도록 유도한다. 따라서, 체적탄성파 공진기(100)는 고정되어 있는 기판(110)에 형성된 제1 구동전극(151)이 엑츄에이터(130)가 이동한 거리만큼 길이가 더 길어야 제2 구동전극(152)과 작용을 통해 수평 이동한 엑츄에이터(130)가 수직 이동을 하도록 유도할 수 있다.
따라서, 제1 구동전극(151)의 길이는 추가전극(140)의 개수, 전체 길이에 대응하여, 엑츄에이터(130)의 수평 이동 거리에 따라 결정된다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 이용하여 두께가 상이한 제1 추가전극(141)과 제2 추가전극(142)을 이용하여 가변 공진하는 체적탄성파 공진기의 상태 및 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 계단형태의 추가전극을 가지는 체적탄성파 공진기의 공진 방법을 나타낸 예시도이고, 도 5는 도 4에 따라 가변되는 공진 특성을 나타낸 그래프이다.
이하에서는 두께가 상이한 제1 추가전극(141)과 제2 추가전극(142)을 통해 세 단계로 가변 공진을 하는 체적탄성파 공진기의 공진 상태에 대해서 설명한다.
도 4의 State 1과 같이, 체적탄성파 공진기(100)는 T1의 두께로 형성된 상부전극(121), 압전층, 하부전극으로 이뤄진 제1 공진기(120)를 통해 공진한다. 여기서, State 1에서 공진하는 상태는 일반적인 체적탄성파 공진기(100)의 형태로, 기본 구조에 해당한다.
다음으로 State 2와 같이, 제1 구동전극(151)과 제2 구동전극(152)의 작용을 통해 엑츄에이터(130)가 아래로 수직 이동을 하여 제1 추가전극(141)이 상부전극(121)에 접촉된다. 이때, 수직 이동의 거리는 제1 추가전극(141)과 상부전극(121)간의 길이를 나타낸다.
그러면, 제1 공진기(120)는 t2 두께를 갖는 상부전극(121), 압전층, 하부전극으로 형성되어 공진한다.
State 2에서 State 3로 이동하는 경우, 체적탄성파 공진기(100)는 제1 구동전극(151)과 제2 구동전극(152)의 작용을 통해 엑츄에이터(130)를 위로 수직 이동하여 기본 구조로 회귀한다.
다음으로 체적탄성파 공진기(100)는 상부전극(121)의 상측 위치에 제2 추가전극(142)이 위치하도록 지지대(160)와 엑츄에이터(130)간의 전압을 인가하여 지지대(160) 방향으로 엑츄에이터(130)의 수평 이동을 유도한다.
이때, 수평 이동의 거리는 제1 추가전극(141)의길이에 대응하여 결정된다.
체적탄성파 공진기(100)는 엑츄에이터(130)가 미리 설정된 거리만큼 수평이동을 수행하면, 제1 구동전극(151)과 제2 구동전극(152)에 전압을 인가하여 엑츄에이터(130)를 아래로 수직 이동시킨다.
다시 말해 State 3와 같이, 체적탄성파 공진기(100)는 제2 추가전극(142)에 상부전극(121)을 접촉시켜 t3 두께의 상부전극(121)을 갖는 제1 구동기(120)를 구동시킨다.
이와 같이 체적탄성파 공진기(100)는 계단형으로 형성된 추가전극을 통해 3 종류의 상태의 공진 특성을 가질 수 있다.
도 5는 도 4에서 3가지 상태에서의 주파수(Frequency)별 임피던스의 크기(Impedance magnitude)를 나타낸다. 도 5에서 도시한 바와 같이, 제1 공진기(120)의 상부전극(121)의 두께가 변함에 따라 중심 주파수, 대역폭 등의 공진 특성이 변화됨을 알 수 있다.
다음으로 도 6 및 도 7을 이용하여 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가변 공진 특성을 가지는 체적탄성파 공진기에 대해서 설명한다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제2 공진기와 추가전극을 포함하는 체적탄성파 공진기를 도시한 예시도이고, 도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 SCF 구조로 가변 가능한 체적탄성파 공진기를 도시한 예시도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 체적탄성파 공진기(100)의 기판(110) 상측에는 제1 공진기(120), 제2 공진기(180), 제1 구동전극(151)이 형성되어 있고, 체적탄성파 공진기(100)의 엑츄에이터(130)의 하측에는 제3 추가전극(143)과 제2 구동전극(152)이 형성되어 있다.
여기서, 제1 구동기(120)와 제2 구동기(180)는 동일한 높이로 형성되어 있으며, 제2 구동기(180)는 제2 상부전극, 제2 압전층, 그리고 제2 하부전극을 가진다.
그리고 제3 추가전극(143)은 제1 구동기(120)의 상부전극과 제2 구동기(180)의 제2 상부전극과 동시에 맞닿을 수 있도록 형성된다.
즉, 제3 추가전극(143)의 길이는 제1 구동기(120)의 상부전극과 제2 구동기(180)의 상부전극을 포함한 길이를 가진다.
그리고 엑츄에이터(130)와 제3 추가전극(143) 사이에 절연체(170)를 더 포함할 수 있다.
이처럼 형성된 체적탄성파 공진기(100)는 제1 구동전극(151)과 제2 구동전극(152)에 전압을 인가하여 수직 이동을 유도함으로써, 제3 추가전극(143)이 제1 공진기(120)의 상부전극과 제2 구동기(180)의 제2 상부전극에 접촉되어 제1 공진기와 제2 공진기에 공진특성이 변형되도록 한다.
여기서, 체적탄성파 공진기(100)는 제3 추가전극(143) 이외의 별도의 추가전극이 있지 않은 경우, 엑츄에이터(130)의 수직 이동만을 유도하기 때문에 제1 구동전극(151)과 제2 구동전극(152)의 길이는 동일하게 형성될 수 있다.
다음으로 도 7에 도시한 바와 같이, 체적탄성파 공진기(100)의 기판(110) 상측에는 제1 공진기(120), 제2 공진기(180), 제1 구동전극(151)이 형성되어 있고, 체적탄성파 공진기(100)의 엑츄에이터(130)의 하측에는 제3 추가전극(143)과 추가전극의 압전층(144)을 가지는 제3 공진기(145)와 제2 구동전극(152)이 형성되어 있다.
이처럼 형성된 체적탄성파 공진기(100)는 제1 구동전극(151)과 제2 구동전극(152)에 전압을 인가하여 수직 이동을 유도함으로써, 제3 공진기 (145)가 제1 공진기(120)의 상부전극과 제2 공진기(180)의 제2 상부전극에 접촉되어 제1 공진기와 제2 공진기에 공진특성이 변형되도록 한다.
특히, 도 7에서 제1 구동기 및 제2 구동기에 하부전극이 없는 제3 구동기를 접촉시켜 SCF(Stacked Crystal Filter)구조의 공진 특성을 얻을 수 있다.
한편, 도 6과 도 7에 각각 도시한 체적탄성파 공진기(100)를 하나의 체적 탄성파 공진기(100)로 활용할 수 있다. 예를 들어, 체적탄성파 공진기(100)에 엑츄에이터(130)의 하측에 계단형태로 제3 추가전극(143)과 제3 구동기(145)를 형성될 수 있다.
다시 말해, 기판(110)에는 제1 공진기와 제2 공진기 그리고 제1 구동전극이 형성되고, 엑츄에이터(130)에는 제1 공진기와 제2 공진기의 길이에 대응한 추가전극과 제1 공진기와 추가전극과 압전층으로 형성된 제3 공진기, 그리고 제2 구동전극이 형성될 수 있다. 더불어 도 3에서 도시한 지지대를 포함하여 체적탄성파 공진기(100)는 제1 공진기와 제2 공진기가 공진하는 제1 상태, 제1 공진기와 제2 공진기의 상부전극에 추가전극이 접촉하여 공진하는 제2 상태, 제1 공진기와 제2 공진기에 제3 공진기가 접촉하여 공진하는 제3 상태를 가질 수 있다.
이러한 구조적 변화 및 공진 단계의 변화는 추후에 사용자에 의해 용이하게 변경 및 설계 가능하다.
이처럼 본 발명의 실시예에 따르면 수직 또는 수평 구동을 통해 압전 물질 위 아래의 전극의 두께를 조절함으로써, 중심 주파수 및 대역폭을 가변시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 체적탄성파 공진기 110: 기판
120: 제1 공진기 121: 상부전극
122: 압전층 123: 하부전극
130: 엑츄에이터 140: 추가전극
141: 제1 추가전극 142: 제2 추가전극
143: 제3 추가전극 144: 추가전극의 압전층
145: 제3 공진기 150: 구동전극
151: 제1 구동전극 152: 제2 구동전극
160: 지지대 170: 절연체
180: 제2 공진기

Claims (10)

  1. 기판,
    상기 기판의 상측에 위치하며, 상부전극, 압전층 그리고 하부전극을 가지는 제1 공진기,
    상기 제1 공진기를 사이에 두고 상기 기판과 평행한 위치에 형성되는 엑츄에이터,
    상기 엑츄에이터의 하측에 위치하여 상기 엑츄에이터의 이동에 대응하여 상기 제1 공진기의 상기 상부전극에 접촉 또는 분리되는 추가전극,그리고
    상기 엑츄에이터의 일측과 이격되어 상기 기판 상측에 형성된 지지대를 포함하고,
    상기 지지대와 상기 엑츄에이터 간의 전압을 인가하여 상기 지지대 방향으로 엑츄에이터의 수평 이동을 유도하는 가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기.
  2. 제1항에서,
    상기 추가전극은,
    상기 제1 공진기의 상기 상부전극의 크기에 대응하여 일정한 두께를 가지는제1 추가전극과 상기 제1 추가전극과 상이한 두께를 가지는 제2 추가전극이 계단 형태로 형성되는 가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기.
  3. 제2항에서,
    상기 기판 상측에서 상기 제1 공진기와 이격된 위치에 상기 제1 추가전극과 제2 추가전극의 길이에 대응하여 형성된 제1 구동전극과 상기 제1 구동전극과 마주보는 위치의 엑츄에이터 하측에서 상기 제1 구동전극보다 짧은 길이로 형성된 제2 구동전극을 더 포함하고,
    상기 제1 구동전극과 상기 제2 구동전극에 의해 상기 엑츄에이터의 수직 방향 이동을 유도하는 가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기.
  4. 제2항에서,
    상기 엑츄에이터의 일측과 상기 엑츄에이터 방향으로 돌출된 상기 지지대의일측에 각각 톱니 형태의 돌기와 홈이 형성되어 상기 엑츄에이터와 지지대간의 일측이 서로 맞물리도록 상기 엑츄에이터를 수평 방향으로 이동시키는 가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기.
  5. 기판,
    상기 기판의 상측에 위치하며, 상부전극, 압전층 그리고 하부전극을 가지는 제1 공진기,
    상기 기판의 상측에 상기 제1 공진기와 이격되어 위치하며, 제2 상부전극, 제2 압전층, 그리고 제2 하부전극을 가지는 제2 공진기,
    상기 제1 공진기를 사이에 두고 상기 기판과 평행한 위치에 형성되는 엑츄에이터, 그리고
    상기 엑츄에이터의 하측에 위치하여 상기 엑츄에이터의 이동에 대응하여 상기 상부전극과 상기 제2 상부전극에 동시에 접촉 또는 동시에 분리되는 추가전극
    을 포함하는 가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기.
  6. 삭제
  7. 제5항에서,
    상기 추가전극은
    상기 엑츄에이터와 접촉되는 면에 절연체를 포함하고, 상기 제1 공진기의 상기 상부전극과 제2 공진기의 제2 상부전극과 접촉되는 면에 압전층으로 형성되는 가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기.
  8. 제5항 또는 제7항에서
    상기 기판 상측에서 상기 제2 공진기와 이격된 위치에 대응하여 형성된 제1 구동전극과 상기 제1 구동전극과 마주보는 위치의 엑츄에이터 하측에 제2 구동전극을 더 포함하고,
    상기 제1 구동전극과 상기 제2 구동전극에 의해 상기 엑츄에이터를 수직 방향으로 구동시키는 가변 공진 특성을 갖는 체적탄성파 공진기.
  9. 공진기와 두께가 상이한 제1 추가전극과 제2 추가전극이 형성되고 수직이동 또는 수평이동이 가능한 엑츄에이터를 포함하는 체적 탄성파 공진기의 공진 방법에 있어서,
    T1의 두께로 형성된 상부전극, 압전층, 하부전극으로 이뤄진 공진기를 통해 공진하는 단계,
    상기 공진기의 상부전극과 상기 제1 추가전극이 접촉되도록 상기 엑츄에이터를 수직이동 시키는 단계,
    상기 상부전극과 상기 제1 추가전극이 접촉되어 T2 두께로 형성된 상부전극, 압전층, 하부전극으로 이뤄진 공진기를 통해 공진하는 단계,
    상기 공진기의 상부전극과 상기 제2 추가전극이 접촉되도록 상기 엑츄에이터를 수평이동 후 수직이동 시키는 단계, 그리고
    상기 상부전극과 상기 제2 추가전극이 접촉되어 T3 두께로 형성된 상부전극, 압전층, 하부전극으로 이뤄진 공진기를 통해 공진하는 단계,
    를 포함하는 체적탄성파 공진기의 공진 방법
  10. 제1 공진기와 제2 공진기가 형성된 기판과 추가전극 또는 추가전극과 압전층이 결합된 형태의 추가 공진기가 형성되고 수직이동이 가능한 엑츄에이터 그리고 수직 구동전극을 포함하는 체적 탄성파 공진기의 공진 방법에 있어서,
    각각 T1의 두께로 형성된 상부전극, 압전층, 하부전극으로 이뤄진 제1공진기와 제2 공진기를 통해 공진하는 단계,
    상기 수직 구동전극을 이용하여 상기 엑츄에이터를 수직으로 하강시키는 단계,
    상기 추가전극 또는 상기 추가 공진기가 상기 제1 공진기의 상부전극, 상기 제2 공진기의 상부전극이 각각 맞닿는 단계,
    상기 추가전극이 접촉되어 T2 두께로 형성된 상부전극을 가지는 제1 공진기와 제2 공진기를 통해 공진하는 단계, 그리고
    상기 추가 공진기가 제1 공진기와 제2 공진기의 상부전극에 각각 접촉된 상태로 공진하는 단계
    를 포함하는 체적탄성파 공진기의 공진 방법
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