KR20000047210A - 표면탄성파 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신수신기에 채용되는 표면탄성파 필터에 관한 것으로, 그 표면탄성파 필터는 입력신호에 대한 입력트랜스듀서를 구성하는 1조의 입력전극(52,54)과 상기 입력신호에 대한 출력 트랜스듀서를 구성하는 1조의 출력전극(56,58)이 압전기판(50)상에 패터닝되는 경우, 상기 입력신호에 대한 압전면적이 증가되도록 상기 입력전극(52,54)의 빗살형상의 핑거(52a,52b,52c; 54a,54b)와 상기 출력전극(56,58)의 핑거(56a,56b; 58a,58b)가 그 중간부에서 만곡된 형상으로 패터닝되도록 한 것이다.

Description

표면탄성파 필터

본 발명은 표면탄성파 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압전기판상에 패터닝되는 입력전극과 출력전극의 핑거(Finger)의 치수(면적)을 확장하여 표면탄성파의 전달도를 증가시키도록 개량된 표면탄성파 필터에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 통신수신기에서 누화(Crosstalk)의 감소는 중요한 설계요인으로 고려되는 바, 기본적으로 목적하는 주파수대역 이외의 주파수성분은 통신의 신호정보가치를 감소시키는 잡음(Noise)으로 고려된다. 그러한 점에서, 현재 통신수신기에서 고주파수로 전송되는 신호를 수취하여 소망하는 협소대역의 주파수신호성분만을 추출해내기 위해 대역통과필터가 널리 채용되는 바, 그 대역통과필터의 일종으로서는 비교적 소형이면서 ‘STEEP’특성을 갖는 표면탄성파필터(Surface Acoustic Wave Filter; SAW필터)가 주목된다.

도 1은 종래의 일예에 따른 표면탄성파필터(SAW필터)의 구성을 나타낸 도면이다. 동 도면에 도시된 표면탄성파 필터는 상측에 표면탄성파소자가 장착되도록 도전성적으로 코팅된 최소한 하나의 표면영역(Surface pattern)을 갖춘 절연기판을 포함하여 구성된다.

상기 표면탄성파소자는 예컨대 LiNbO₃또는 St-cut 석영으로 이루어진 압전기판(Piezoelectric substrate; 10)과, 그 압전기판(10)의 표면상에 형성된 1조의 입력전극(14,16) 및, 상기 압전기판(10)의 표면상에 형성된 1조의 출력전극(20,22)으로 이루어진다.

상기 입력전극(14,16)은 다수의 평행하면서 전기적으로 연결되어 빗살형상(Comb)을 이루면서 소위 ‘IDT(Interdigital Transducer Type)’형태로 교차배치된 다수의 핑거(Finger; 14a,14b; 16a,16b)를 갖추어 구성된다.

그와 유사하게, 상기 출력전극(20,22)도 다수의 평행하면서 전기적으로 연결되어 빗살형상을 이루면서 IDT형태로 교차배치된 다수의 핑거(20a,20b; 22a,22b)를 갖추어 구성된다.

그러한 형상의 입력전극(14,16)과 출력전극(20,22)은 대개 도전성 재료에 의해 경면처리된 평탄한 압전기판(10)상에 형성된다.

상기 입력전극 및 출력전극(14,16,20,22)의 핑거(14a,14b; 16a,16b; 20a,20b; 22a,22b)는 그 하부의 압전재료와 더불어 전극으로서 작용하게 되고, 그 빗살형상의 입력전극(14,16)과 출력전극(20,22)은 그 하부의 압전기판(10)과 더불어 압전트랜스듀서로서 기능하게 된다.

따라서, 입력측 트랜스듀서로서 기능하는 상기 빗살형상의 입력전극(14,16)에 입력신호(12)가 인가되면 표면파가 셋업(Set-up)되어 상기 빗살형상의 출력전극(20,22)에 의해 정의되는 출력측 트랜스듀서측으로 전파되고, 그 출력전극(20,22)에 나타나는 전압이 후단의 부하(24)측으로 인가된다.

그에 더하여, 상기 압전기판(10)의 상측에서 상기 입력측 트랜스듀서를 구성하는 입력전극(14,16)과 출력측 트랜스듀서를 구성하는 출력전극(20,22)의 사이에는 입력측 트랜스듀서와 출력측 트랜스듀서의 사이에서 발생가능한 용량성 결합(Capacitive coupling)을 방지하기 위한 목적으로 실드전극(26)이 설치된다.

일반적으로, 그러한 SAW필터구조는 각 트랜스듀서를 구성하는 전극의 핑거의 CTC스페이싱(Center to Center Spacing)에 의해 결정되는 주파수로 중심잡혀지는 고유주파수응답(Inherent frequency response)을 갖게 된다.

여기서, 그 SAW필터에서의 누화는 입력측 트랜스듀서에 의해 유도된 파가 출력측 트랜스듀서에 도달되기 까지 필요한 시간지연없이 신호가 직접 입력측 트랜스듀서로부터 출력측 트랜스듀서로 전송되는 경우에 발생된다. 또, 상기한 구성의 SAW필터에서 공진주파수는 상기 입력전극(14,16)의 핑거(14a,14b;16a,16b)의 간격에 의존하여 결정된다.

그리고, 통상적으로는 상기 입력전극(14,16)의 핑거(14a,14b; 16a,16b)의 치수와 상기 출력전극(20,22)의 핑거(20a,20b; 22a,22b)의 치수를 증가시키면 그러한 SAW필터의 선택도를 증가시킬 수 있음이 알려져 있다.

도 2는 종래의 다른 예에 따른 표면탄성파 필터의 구성을 나타낸 도면으로, 동 도면에 도시된 SAW필터(30)는 다수(즉, 도 2에서는 3개)의 트랜스듀서가 형성된 3-IDT형(Interdigital Transducer Type)이다. 즉, 그 SAW필터(30)는 장방형상의 압전기판(32)상에 배열된 3개의 IDT(34,36,38)로 구성된다. 또, 그 SAW필터(30)에서 상기 IDT(34,38)의 좌측과 우측에는 리플렉터(Reflector; 40,42)가 배치된다.

그러한 SAW필터(30)에 따르면, 상기 IDT(34,36,38)의 제 1빗살형상 전극은 입력단(IN)을 정의하도록 공통적으로 접속되고, 상기 IDT(36)의 제 1전극은 출력단(OUT)으로 작용하게 되며, 상기 IDT(34,38)의 제 2빗살형상 전극은 접지전위에 접속된다.

여기서, 도 1에 도시된 형태의 SAW필터의 경우에는 입력전극(14,16)과 출력전극(20,22)의 핑거의 치수를 증가시키지 않고서는 선택도의 향상을 기대할 수 없게 되는 바, 그 점에서 도 2에 도시된 형태의 SAW필터(30)의 경우에는 트랜스듀서의 수가 증가(즉, 핑거의 치수가 증가)된 상태이기는 하지만, 그 통과대역의 근방에서 감쇠량(Attenuation)이 충분하게 증가될 수 없게 된다. 따라서, 감쇠량을 증가시키기 위해서는 SAW필터의 트랜스듀서가 멀티스테이지접속이 이루어지도록 설계하면 되지만, SAW필터(30)의 스테이지의 수가 증가되면 불리하게 그 스테이지의 수에 비례하여 입력측 트랜스듀서와 출력측 트랜스듀서 사이의 용량결합(Capacitive coupling)이 초래되어 누화의 원인으로 되는 삽입손실(Insertion loss)이 증가된다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 입력측 트랜스듀서를 이루는 입력전극의 핑거와 출력측 트랜스듀서를 이루는 출력전극의 핑거를 최대로 확장시킴으로써 표면탄성파의 전달도를 향상시키도록 된 표면탄성파 필터를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 입력신호에 대한 입력트랜스듀서를 구성하는 1조의 입력전극과 상기 입력신호에 대한 출력 트랜스듀서를 구성하는 1조의 출력전극이 압전기판상에 패터닝되어 형성된 표면탄성파 필터에 있어서, 상기 입력신호에 대한 압전면적이 증가되도록 상기 입력전극의 핑거와 상기 출력전극의 핑거는 그 중간부에서 만곡된 형상으로 패터닝된 구조로 이루어진 표면탄성파 필터가 제공된다.

바람직하게, 본 발명에 따르면 상기 입력전극과 출력전극의 핑거는 알루미늄과 구리중에서 선택된 도전성 재료에 의해 진공증착형성된다.

상기한 구성의 본 발명에 따른 표면탄성파 필터에 의하면 상기 입력전극과 상기 출력전극의 핑거를 적정한 각도로 만곡시킴으로써 압전력의 증가로 연계되는 핑거의 압전면적의 극대화가 가능하게 된다.

도 1은 종래의 일예에 따른 표면탄성파 필터의 구성을 설명하는 도면,

도 2는 종래의 다른 에에 따른 표면탄성파 필터의 구성을 설명하는 도면,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표면탄성파 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10, 32, 50: 압전기판, 14,16,52,54: 입력전극,

20,22,56,58: 출력전극, 26: 실드전극,

40, 42: 리플렉터, 52a,52b,52c,54a,54b: 핑거,

56a,56b,58a,58b: 핑거, 60: 실드전극.

이하, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표면탄성파 필터(SAW Filter)를 나타낸 도면으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SAW필터는 IDT의 스테이지의 수를 증가시킴없이 입력전극과 출력전극의 핑거의 면적을 최대화하여 표면탄성파의 전달도를 최대화하기 위한 구조를 제공하게 된다.

즉, 도 3에 도시된 본 발명의 SAW필터는 예컨대 LiNbO₃로 형성된 압전기판(50)상에 입력측 트랜스듀서를 구성하는 1조의 입력전극(52,54)이 형성됨과 더불어 출력측 트랜스듀서를 구성하는 1조의 출력전극(56,58)이 형성된다.

또, 상기 입력전극(52,54)과 출력전극(56,58)의 사이에는 그 전극(52,54; 56,58)에 의해 형성되는 입력측 트랜스듀서와 출력측 트랜스듀서의 사이에서 발생가능한 용량성 결합을 차단하기 위해 절연재료에 의한 실드전극(60)이 패터닝된다.

그리고, 상기 입력전극(52,54)은 도전성 재료에 의한 다수의 핑거(52a,52b,52c; 54a,54b)가 형성되어 이루어지고, 상기 출력전극(56,58)에도 도전성 재료에 의한 다수의 핑거(56a,56b; 58a,58b)가 형성되어 이루어지게 된다.

본 발명에 따르면, 상기 입력전극(52,54)의 핑거(52a,52b,52c; 54a,54b)는 그 핑거의 치수를 증가시키는 경우 선택도의 증가가 가능하다는 점을 고려하여 표면탄성파의 전달도를 향상시키기 위해 그 중간부에서 일정한 각도로 만곡되어 패터닝된다. 또한, 상기 출력전극(56,58)의 핑거(56a,56b; 58a,58b)도 선택도의 증가를 고려하여 그 중간부에서 일정한 각도로 만곡되어 패터닝된다.

여기서, 상기한 입력전극(52,54)의 핑거(52a,52b,52c; 54a,54b)과 상기 출력전극(56,58)의 핑거(56a,56b;58a,58b)는 대체로 장방형상의 압전기판(10)상에 예컨대 알루미늄과 같은 도전성 재료를 도 3에 도시된 형태로 진공증착방법으로 패터닝함으로써 형성된다.

따라서, 본 발명에 따른 SAW필터는 입력전극(52,54)의 핑거(52a,52b,52c; 54a,54b)와 출력전극(56,58)의 핑거(56a,56b; 58a,58b)가 그 길이의 확장에 의한 치수의 증대가 달성되고, 그에 따라 해당하는 SAW필터의 압전력이 증가되면서 주파수 선택도가 증가된다.

즉, 도 3에 도시된 SAW필터에서 각 전극(52,54; 56,58)의 핑거의 피치(Pitch)를 λ₀로 정의하면, λ₀= V₀/ f₀의 관계가 일반적으로 성립되는 바, 그러한 사실로부터 본 발명에 따른 핑거구조를 채용한 SAW필터는 상기 각 전극(52,54; 56,58)을 구성하는 핑거(52a,52b,52c; 54a,54b; 56a,56b; 58a,58b)의 피치가 최소화되면서 그 핑거의 만곡연장패턴이 압전면적의 증가로 연계됨에 따라 결국 압전력의 증가에 의한 선택도의 향상이 달성되게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되지는 않고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 형태로 변경 및 변형실시할 수 있음은 물론이다. 예컨대, 도 3에 도시된 입력전극(52,54)과 출력전극(56,58)의 핑거구조는 단지 1회의 만곡형상으로 그 길이(면적)의 확장을 도모하게 되지만, 그 핑거의 만곡회수를 적절하게 설정하여 극대화된 압전면적이 실현되도록 해도 좋고, 그 핑거의 형상을 타원형상으로 형성해도 도 1에 도시된 SAW필터에 비해 증가된 압전면적을 얻을 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명에 따른 SAW필터에서 압전기판(50)상에 형성되는 전극의 재료로서는 대체로 3.816 × 10^-7의 전파상수를 갖는 알루미늄 대신에 5.813 × 10^-7의 전파상수를 갖는 구리가 채용되면 보다 향상된 전달도를 구현할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 표면탄성파 필터는 압전기판상에 형성되는 입력전극과 출력전극의 핑거를 적정한 각도로 만곡시킴으로써 그 압전면적의 증가를 실현할 수 있게 되고, 그 압전면적의 증가에 따라 표면탄성파의 압전력이 향상되어 주파수 선택도의 향상이 가능하게 된다.

Claims (2)

1. 입력신호에 대한 입력트랜스듀서를 구성하는 1조의 입력전극(52,54)과 상기 입력신호에 대한 출력 트랜스듀서를 구성하는 1조의 출력전극(56,58)이 압전기판(50)상에 패터닝되어 형성된 표면탄성파 필터에 있어서,

   상기 입력신호에 대한 압전면적이 증가되도록 상기 입력전극(52,54)의 빗살형상의 핑거(52a,52b,52c; 54a,54b)와 상기 출력전극(56,58)의 핑거(56a,56b; 58a,58b)는 그 중간부에서 만곡된 형상으로 패터닝된 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 입력전극(52,54)과 출력전극(56,58)의 핑거(52a,52b,52c; 54a,54b; 56a,56b;58a,58b)는 알루미늄과 구리중에서 선택된 도전성 재료에 의해 진공증착형성된 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터.