KR20040093438A - 분파기 및 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

높은 대역외 억압도를 갖는 소형의 분파기를 제공한다. 서로 다른 대역 중심 주파수를 갖는 2개의 탄성 표면파 필터(12, 13)와, 그 2개의 탄성 표면파 필터끼리의 위상을 정합시키는 위상 정합용 회로(11)를 패키지(120)에 수용하고, 상기 탄성 표면파 필터의 칩(129)을 페이스 다운 상태에서 패키지의 다이아 터치층(122)에 실장하고, 상기 다이아 터치층 및 상기 다이아 터치층의 하층에, 인덕턴스를 형성하는 그라운드 선로 패턴(147, 154; 148, 149, 150, 155)을 갖는다.

Description

분파기 및 전자 장치{DUPLEXER USING SURFACE ACOUSTIC WAVE FILTERS}
본 발명은 탄성 표면파 필터를 이용한 분파기에 관한 것이다.
최근, 이동체 통신 시스템의 발전에 수반하여 휴대 전화, 휴대 정보 단말기 등이 급속히 보급되고 있으며, 이들 단말기의 소형·고성능화의 경쟁이 각 메이커 사이에서 행해지고 있다. 또한, 휴대 전화의 시스템도, 아날로그와 디지털의 양방이 이용되고, 사용 주파수도 800㎒∼1㎓대와 1.5㎓∼2.0㎓대로 여러 갈래로 걸쳐 있다.
최근의 휴대 전화기의 개발에서는 시스템의 다양화에 의해 듀얼 모드(아날로그와 디지털의 병용, 디지털의 시간 분할 변조 방식(TDMA)과 코드 분할 변조 방식(CDMA)과의 병용, 또는 듀얼 대역(800㎒대와 1.9㎓대, 900㎒대와 1.8㎓대 또는 1.5㎓대의 병용)화를 행함으로써, 단말기를 고기능화하는 것이 행해지고 있다. 이들에 이용되는 필터 등의 부품도 고기능화가 요구되어, 다양한 개발이 이루어지고 있다. 한편, 다기능화 이외에 소형이며 저비용화의 요구도 당연히 요구되고 있다.
고기능 단말기에 있어서의 안테나 분파기는, 유전체 또는 적어도 한쪽에 유전체를 이용한 탄성 표면파와의 복합 분파기, 또는 탄성 표면파 디바이스만으로 구성된 것이 있다. 유전체 분파기는 사이즈가 크기 때문에, 휴대 단말 기기의 소형화나 박형화가 매우 어렵다. 또한, 한 쪽에 탄성 표면파 분파기를 이용하는 경우라도 유전체 디바이스의 사이즈가 소형·박형화를 어렵게 하고 있다.
종래의 탄성 표면파 필터를 이용한 분파기 디바이스는, 프린트판 상에 개별적인 필터와 위상 정합용 회로를 탑재한 모듈형의 것이나, 다층 세라믹 패키지에 송신 및 수신용 필터 칩을 탑재하여 위상 정합용 회로를 패키지 내에 설치한 일체형의 것이 있다. 이들은 유전체 분파기에 비하여 체적이 1/3 내지 1/15 정도이고,또한 높이 방향에서만 보면 1/2 내지 1/3 정도의 소형 박형화가 가능하게 된다. 이 탄성 표면파 디바이스를 이용하고 또한 디바이스 사이즈를 소형으로 함으로써, 유전체 디바이스와 동등한 비용으로 하는 것이 가능하게 되어 있다.
금후, 한층 더한 소형화가 요구되고 있지만, 그 소형화를 위해서는 특허 문헌 1에 기재한 바와 같은 다층 세라믹스 패키지를 이용한 구조를 이용하는 것, 또한 하나의 칩 상에 2개의 필터를 형성하는 것이나 와이어 접속을 이용하지 않는 플립 칩 실장 기술의 적용 등이 금후 행해지는 것은 필수적이다. 어느 경우에도 2개의 탄성 표면파 필터를 탑재하는 기밀 밀봉 가능한 패키지와 2개의 필터를 이용하여 분파기를 구성하는 경우의 위상 정합용 회로는 필요해진다.
한층 더한 소형화를 하기 위해서는, 탄성 표면파 필터의 칩과 패키지의 접속은 와이어 본딩 방식으로부터 페이스 다운 방식으로 할 필요가 있다. 와이어 본딩 방식은 와이어 본딩 패드의 면적분과 와이어와 캡의 접촉 방지를 위해서, 외형과 높이가 커지는 결점이 있다. 따라서, 특허 문헌 2나 특허 문헌 3에 기재된 기술이 제안되어 있지만, 분파기 디바이스에서 중요한 상대측 대역의 억압에 관해서는 전혀 고려되어 있지 않다(약 -40∼-50㏈는 필요). 이는 병렬 공진기와 그라운드와의 사이의 인덕턴스(병렬 공진기의 그라운드·인덕턴스)에 대하여 고려하지 않기 때문이다.
특허 문헌 4는 그라운드층에 끼워진 위상 정합용의 선로 패턴이 2층에 걸쳐 형성되어 있으며, 스트립 라인의 특성 임피던스를 외부 회로의 특성 임피던스보다 크게 한 것이다. 그러나, 이 방식에서는 특성 임피던스를 외부 회로보다 높게 유지하기 위해서, 스트립 라인과 이 상하에 갖는 그라운드와의 간격을 분리해야 하므로, 소형화에 반하고 있다. 또한, 위상 정합용의 선로를 사이에 두는 그라운드는 풋 패드보다 상방에 형성되어 있기 때문에, 패키지의 높이를 낮게 하는 고려가 이루어져 있지 않다.
[특허 문헌 1]
일본 특개평10-126213호 공보
[특허 문헌 2]
일본 특개평11-26623호 공보
[특허 문헌 3]
일본 특개2003-101385호 공보
[특허 문헌 4]
일본 특개평8-18393호 공보
따라서, 본 발명은 분파기에 있어서, 대역외 억압도를 향상시키면서 소형화를 가능하게 하는 것을 과제로 한다.
도 1은 분파기의 기본 구성을 나타내는 도면(a) 및 분파기의 주파수 특성을 나타내는 도면(b).
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분파기 패키지의 종단면도.
도 3은 도 2에 도시한 분파기를 설명하기 위한 도면으로, (a)는 캡을 제거한 분파기의 평면도, (b)는 필터 칩의 접속면을 나타내는 도면.
도 4는 도 2에 도시한 분파기의 적층 패키지를 분해한 각층을 나타내는 도면.
도 5는 도 2의 (b)에 도시한 다이아 터치층을 확대하여 나타내는 도면.
도 6은 도 2에 도시한 분파기의 전기적인 등가 모델을 도시하는 도면.
도 7의 (a)는 종래의 분파기에 있어서의 수신측의 회로도, (b)는 도 2에 도시한 분파기의 수신측의 회로도.
도 8은 도 2에 도시한 분파기의 수신측 필터의 필터 특성을 나타낸 도면.
도 9는 도 2에 도시한 분파기의 변형예의 단면도.
도 10은 스트립 라인의 간격에 따른 특성 임피던스의 변동을 설명하기 위한 도면.
도 11은 도 2에 도시한 분파기를 설명하기 위한 도면으로, (a)는 이 분파기의 필터 특성을 나타내는 도면, (b)는 수신 포트의 반사 특성을 나타내는 도면.
도 12는 도 2에 도시한 분파기에 있어서의 각 신호 사이의 패키지 단체 아이솔레이션을 나타내는 도면.
도 13은 도 2에 도시한 분파기의 적층 패키지를 분해한 각층을 나타내는 도면.
도 14는 도 2에 도시한 분파기의 필터 특성을 나타내는 도면.
도 15는 도 2에 도시한 분파기의 필터 특성을 나타내는 도면.
도 16은 제8 실시예에 따른 전자 장치의 블록도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 분파기
120 : 적층 패키지
128 : 캡
129 : 필터 칩
132, 133 : 위상 정합용 선로 패턴
134 : 접지 패턴
135 : 접속로
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 청구항 1에 기재한 바와 같이, 서로 다른 대역 중심 주파수를 갖는 2개의 탄성 표면파 필터와, 그 2개의 탄성 표면파 필터끼리의 위상을 정합시키는 위상 정합용 회로를 패키지에 수용한 분파기로서, 상기 탄성 표면파 필터의 칩을 페이스 다운 상태에서 패키지의 다이아 터치층에 실장하고, 상기 다이아 터치층 및 상기 다이아 터치층의 하층에, 인덕턴스를 형성하는 그라운드 선로 패턴을 갖는다. 다이아 터치층 및 다이아 터치층의 하층에, 그라운드 선로 패턴을 형성했기 때문에, 선로 길이가 긴 그라운드 선로를 형성할 수 있기 때문에, 와이어가 없어도 큰 인덕턴스를 실장할 수 있다. 이에 의해, 소형이며 고성능의 분파기 디바이스를 실현할 수 있다.
또한, 청구항 1에 기재된 분파기는, 바람직하게는 청구항 2에 기재한 바와 같이, 상기 다이아 터치층과 상기 하층에 형성된 그라운드 선로 패턴이 상기 패키지 내에 형성된 비아를 통하여 직렬 접속된 구성을 포함한다. 2층에 걸쳐 배선 처리된 선로 길이가 긴 그라운드 선로를 형성할 수 있기 때문에, 와이어가 없어도 큰 인덕턴스를 실장할 수 있다. 이에 의해, 소형이며 고성능의 분파기 디바이스를 실현할 수 있다.
또한, 청구항 1에 기재된 분파기는, 바람직하게는 청구항 3에 기재한 바와 같이, 상기 그라운드 선로 패턴의 선로 길이와 선로 폭 중 적어도 한쪽이 다르다. 접지 배선의 선로 길이 또는 선로 폭을 달리 함으로써, 각 접지 배선의 인덕턴스의 크기를 조정할 수 있을 뿐만 아니라, 대역외 억압도도 향상시킬 수 있다.
또한, 청구항 1 또는 2에 기재된 분파기는, 바람직하게는 청구항 4에 기재한 바와 같이, 상기 탄성 표면파 필터는 직렬 공진기와 병렬 공진기를 복수단 접속한 구성을 갖고, 2개의 단에 공통으로 형성된 병렬 공진기에 접속되는 접지 배선 패턴은 그 밖의 병렬 공진기에 접속되는 접지 배선 패턴보다 길다. 이 구성에 의해, 억압도를 향상시킬 수 있다.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 분파기에 있어서, 바람직하게는 청구항 5에 기재한 바와 같이, 상기 패키지는 상기 위상 정합용 회로를 구성하는 제1 위상 정합용 선로 패턴이 형성된 층을 더 갖고, 상기 접지 배선 패턴은 상기 제1 위상 정합용 선로 패턴의 위를 통과하는 위치에 배치되어 있다. 제1 위상 정합용 선로 패턴이 접지 배선 패턴으로 피복되기 때문에, 위상 정합용 회로의 특성 임피던스가 안정된다. 이에 의해, 필터의 매칭이 향상된다.
청구항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 분파기에 있어서, 바람직하게는 청구항 6에 기재한 바와 같이, 상기 패키지는, 상기 위상 정합용 회로를 구성하는 제1 위상 정합용 선로 패턴이 형성된 제1 위상 정합용 패턴층과, 상기 제1 층보다 하단에 위치하고, 상기 위상 정합용 회로를 구성하는 제2 위상 정합용 선로 패턴이 형성된 제2 위상 정합용 패턴층과, 상기 제1 및 제2 위상 정합용 패턴층을 사이에 두도록 형성되고, 각각 접지 패턴이 형성된 제1 그라운드층, 제2 그라운드층 및 제3 그라운드층을 더 갖고, 상기 제1 및 제2 그라운드층에 형성된 접지 패턴의 간격과, 상기 제2 및 상기 제3 그라운드층에 형성된 접지 패턴의 간격이 서로 다르다. 위상 정합용 회로의 특성 임피던스를 조정할 수 있기 때문에, 매칭을 향상시킬 수 있다.
청구항 6에 기재된 분파기에 있어서, 바람직하게는 청구항 7에 기재한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 그라운드층에 형성된 접지 패턴의 간격은 상기 제2 및 상기 제3 그라운드층에 형성된 접지 패턴의 간격보다 짧다. 이 구성에 의해 위상 정합용 선로의 특성 임피던스가 안정화되기 때문에, 선로 내에서의 여분은 반사를 저감할 수 있기 때문에, 삽입 손실을 향상할 수 있다.
청구항 6 또는 7에 기재된 분파기에 있어서, 바람직하게는 청구항 8에 기재한 바와 같이, 상기 위상 정합용 선로의 특성 임피던스가 상기 분파기에 접속되는 외부 회로의 특성 임피던스보다 작다. 이에 의해, 위상 정합용 선로의 특성 임피던스의 변동을 적게 할 수 있어, 위상 정합용 선로의 특성 임피던스가 안정화한다. 이에 의해, 선로 내에서의 여분은 반사를 저감할 수 있으므로, 삽입 손실을 향상할 수 있다.
청구항 6 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 분파기에 있어서, 바람직하게는 청구항 9에 기재한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 위상 정합용 패턴층이 각각 형성된 위상 정합용 선로 패턴은 직교하는 부분을 포함한다. 이 구성에 의해, 위상 정합용 선로끼리의 간섭을 방지할 수 있다.
청구항 6 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 분파기에 있어서, 바람직하게는 청구항 10에 기재한 바와 같이, 상기 제2 위상 정합용 선로 패턴은 상기 제1 위상 정합용 선로 패턴보다 길다. 이에 의해, 위상 정합용 회로의 특성 임피던스를 안정시킬 수 있다.
청구항 6 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 분파기에 있어서, 바람직하게는 청구항 11에 기재한 바와 같이, 상기 다이아 터치층과 상기 제1 위상 정합용 배선 패턴층 사이에 상기 제1 그라운드층이 배치되어 있다. 제1 그라운드층에 형성된 접지 패턴이 다이아 터치층의 송신 선로 및 수신 선로와, 위상 정합용 회로를 차단하기 때문에, 아이솔레이션이 대폭 향상된다.
청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 분파기에 있어서, 바람직하게는 청구항 12에 기재한 바와 같이, 상기 그라운드 선로 패턴은 수신측의 그라운드 선로 패턴을 갖고, 상기 수신측의 그라운드 선로 패턴은 상기 패키지의 캡 탑재층에 형성된 접지 패턴과, 최하층에 형성된 풋 패드만으로 공통화되어 있다. 수신 필터는 병렬 공진기의 접지를 공통화한 후에, 인덕턴스를 가지면, 감쇠극이 저주파측에 생길 수 있어 억압이 나빠진다. 이 때문에, 풋 패드로 공통화하면, 접지 공통화 후에는 거의 인덕턴스를 갖지 않기 때문에, 억압을 향상시킬 수 있다.
청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 분파기에 있어서, 바람직하게는 청구항 13에 기재한 바와 같이, 상기 그라운드 선로 패턴은 송신측의 그라운드 선로 패턴을 포함하고, 상기 송신측의 그라운드 선로 패턴과 상기 수신측의 그라운드 선로 패턴은 최하층에 형성된 풋 패드만으로 공통화되어 있다. 이 구성에 의해, 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다.
청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 분파기에 있어서, 바람직하게는 청구항 14에 기재한 바와 같이, 상기 칩을 탑재하는 상기 다이아 터치층은 상기 칩의 회로 형성면의 외측에 배치된 패드에 접속하는 플립 칩 본딩 패드를 갖는다. 이에 의해, 선로의 배선 처리가 용이해진다.
청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 분파기에 있어서, 바람직하게는 청구항 15에 기재한 바와 같이, 상기 위상 정합용 회로는, 상기 패키지의 복수의 층에 형성된 배선 패턴을 갖고, 해당 배선 패턴의 양단은 상기 패키지 내의 소정의 층 위에서 대각의 위치에 배치되어 있다. 이 배치에 의해, 위상 정합용 회로의 선로의 배선 처리가 용이해진다.
본 발명은 또한, 청구항 16에 기재한 바와 같이, 서로 다른 대역 중심 주파수를 갖는 제1 및 제2 탄성 표면파 필터가 형성된 하나의 칩을 패키지에 수용한 분파기로서, 상기 제1 탄성 표면파 필터를 형성하는 공진기와, 상기 제2 탄성 표면파 필터를 형성하는 공진기는, 탄성 표면파의 전파 방향으로 나란히 배치되고, 상기 칩은 상기 나란히 배치된 상기 제1 및 제2 탄성 표면파 필터를 끼워 넣도록 형성된 패드를 갖는다. 각 펌프를 분리하여 배치시킬 수 있기 때문에, 아이솔레이션이 향상된다.
본 발명은 또한, 청구항 17에 기재한 바와 같이, 안테나와, 이에 접속되는 분파기와, 그 분파기에 접속되는 송신계 및 수신계 회로를 구비하고, 상기 분파기는 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 기재된 분파기인 전자 장치를 포함한다.
〈실시예〉
처음에, 분파기의 기본 구성에 대하여 설명한다. 도 1의 (a)는 분파기의 회로 구성의 개념도, 도 1의 (b)는 분파기의 주파수 특성을 나타내는 도면이다. 또, 도 1의 (b)의 횡축은 주파수(오른쪽으로 갈수록 주파수가 높아짐)이고, 종축은 통과 강도(위를로 갈수록 높아짐)이다.
도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 분파기(100)는 2개의 필터(12)(F1), (13)(F2), 위상 정합용 회로(11), 공통 단자(14), 송신측 단자(15) 및 수신측 단자(16)를 갖는다. 공통 단자(14)는 안테나를 통해서 전파를 송수신하는 외부 회로를 접속하는 단자이다. 송신측 단자(15)는 분파기(100)의 외부에 형성되는 송신용 회로를 접속하기 위한 것으로, 원하는 중심 주파수를 갖는 신호(송신 신호)를 송신용 회로로부터 분파기(100)에 출력하는 단자이다. 수신측 단자(16)는 분파기(100)의 외부에 형성된 수신용 회로를 접속하기 위한 것으로, 원하는 중심 주파수를 갖는 수신 신호를 분파기(100)로부터 수신용 회로에 출력하는 단자이다. 필터(12, 13)와 위상 정합용 회로(11)는, 다층의 세라믹 패키지 내에 수용된다. 필터(12)와 필터(13)는 각각 탄성 표면파 필터로 구성되고, 서로 다른 통과 대역 중심 주파수 F1, F2를 갖는다. 예를 들면, 필터(12)는 송신용 필터이고, 필터(13)는 수신용 필터이다(이하, 필터(12)와 필터(13)를 각각 송신용 필터 및 수신용 필터라고 칭하는 경우가 있다). 이 경우, 예를 들면 F2>F1이고, 1.9㎓대의 분파기에서는 F1과 F2의 주파수 차는 약 100㎒이다.
위상 정합용 회로(11)는 필터(12, 13)의 필터 특성을 상호 열화시키지 않도록 하기 위해서 설치되어 있다. 지금, 공통 단자(14)로부터 필터(12)를 본 경우의 특성 임피던스를 Z1, 필터(13)를 본 경우의 특성 임피던스를 Z2로 한다. 위상 정합용 회로(11)의 작용에 의해, 공통 단자(14)로부터 입력하는 신호의 주파수가 F1인 경우에는 필터(12)측의 특성 임피던스 Z1은 공통 단자(14)의 특성 임피던스값과 일치하고, 필터(13)측의 특성 임피던스는 무한대이며 반사 계수는 1이 된다. 또한, 신호의 주파수가 F2인 경우에는 필터(12)측의 특성 임피던스는 무한대이며 반사 계수는 1, 필터(13)의 특성 임피던스 Z2는 공통 단자(14)의 특성 임피던스와 일치한다.
다음으로, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분파기를 설명하기 위한 도면으로, 필터 칩을 탑재한 패키지의 단면도를 나타내고 있다. 도 3의 (a)는 캡을 떼어낸 분파기의 평면도, (b)는 필터 칩의 접속면을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 분파기(100)는 적층 패키지(120), 캡(128), 필터 칩(129), 위상 정합용 선로 패턴(132, 133), 접속로(사이드 캐스텔레이션)(135)를 갖는다.
적층 패키지(120)는 6개의 층(121∼126)을 도시하는 바와 같이 적층한 다층 구조를 갖는다. 층(121)은 캡 탑재층이다. 층(122)은 다이아 터치층이다. 층(123)은 그라운드층이다. 층(124)은 위상 정합용 선로 패턴층이다. 층(125)은 그라운드층이다. 층(126)은 위상 정합용 선로 패턴층/풋 패드층이다.
적층 패키지(120)의 각층(121∼126)은 유전율(ε)이 8∼9.5 정도인 알루미나 세라믹 또는 유리 세라믹의 재료로 형성되어 있다. 적층 패키지(120)의 치수는, 예를 들면 약 3.8㎜×3.8㎜×1.4㎜이다. 1.4㎜는 패키지의 높이(두께)이다.
필터 칩(129)은 압전 기판 위에 탄성 표면파 공진기를 형성하는 빗형 전극이나 반사기, 및 이들을 서로 결합하는 배선 패턴을 형성한 것이다. 필터 칩(129)은 도 1에 도시한 2개의 필터(12, 13)를 형성한다. 예를 들면, 송신측 필터(12)를 래더형 탄성 표면파 필터로 구성하고, 수신측 필터(13)를 래더형 탄성 표면파 필터로 구성한다. 래더형 탄성 표면파 필터는 복수의 탄성 표면파 공진기를 포함한다. 래더형 탄성 표면파 필터는 1포트 탄성 표면파 공진기를 사다리형으로 접속한 것이다. 도 3의 (a), (b)에서는 탄성 표면파 공진기를 모식적으로 도시하고 있고, 송신측 필터(12)를 구성하는 탄성 표면파 공진기를 송신측 공진기(138)로서 나타내고, 수신측 필터(13)를 구성하는 탄성 표면파 공진기를 수신측 공진기(137)로서 나타내고 있다. 필터 칩(129)의 압전 기판으로서는, 예를 들면 LiTaO3(예를 들면 42° Y 컷트-X 전파) 등의 압전 단결정을 이용할 수 있다. 압전 기판 위에 형성되는 빗형 전극, 반사기, 및 배선 패턴은 도전 재료로 형성된다. 예를 들면, 압전 기판 위에 Al을 주성분으로 하는 합금(Al-Cu, Al-Mg 등) 및 그 다층막(Al-Cu/Cu/Al-Cu, Al/Cu/Al, Al/Mg/Al, Al-Mg/Mg/Al-Mg 등)을 스퍼터에 의해 형성하고, 노광, 에칭에 의해 전극 및 배선의 패턴을 형성한다. 또, 송신용 필터(12)와 수신용 필터(13)를 각각 별개의 압전 기판 위에 형성하는 구성이어도 된다.
캡 탑재층(121)은 패키지 내부에 계단 형상 부분을 형성한다. 이 계단 형상의 공간이 필터 칩(129)을 수용하는 캐비티를 형성하고 있다. 필터 칩(129)은 이 캐비티 내에 페이스 다운 상태에서 실장된다(플립 칩 실장).
캡 탑재층(121) 상에는 캡(128)이 부착되어 있다. 캡(128)은 필터 칩(129)을 기밀 밀봉한다. 캡(128)은 Au 도금 또는 Ni 도금 등의 금속 재료로 만들어져 있다. 또한, 적층 패키지(120)의 측면에는 반원 형상의 홈(1351∼13512)이 형성되어 있다(이하, 홈을 총칭할 때에는 홈(135)이라고 함). 도시하는 예에서, 이 홈(135)은 일측면당 3개 형성되어 있다. 이들 홈은 캡 탑재층(121)으로부터 위상 정합용 선로 패턴층/풋 패드층(127)까지 연속하고 있다. 홈(135)에는 도전층이 형성되고, 접속로(사이드 캐스텔레이션)를 구성한다(이하, 접속로도 참조 번호(135)로 나타냄). 접속로(135)는 층간의 도통을 형성함과 함께, 외부 접속 단자로서도 이용할 수 있다.
다이아 터치층(122)은 필터 칩(129)의 실장 표면을 제공함과 함께, 후술하는 바와 같이 각종 배선 패턴을 형성하기 위한 영역을 제공한다. 필터 칩(129)은 패드 상에 형성된 범프(131)를 이용하여, 다이아 터치층(122) 상에 설치된 패드에 접속된다. 범프(131)에는, 예를 들면 Au 범프를 이용할 수 있다.
그라운드층(123, 125)의 각 상면에는, 접지 패턴(GND)(134)이 형성되어 있다. 접지 패턴(134)은 각 그라운드층(123, 125)의 대부분을 피복하는 베타의 접지이다.
위상 정합용 선로 패턴층(124, 126)의 각 상면에는, 각각 위상 정합용 선로 패턴(132, 133)이 형성되어 있다. 이들 패턴은 도 1에 도시한 위상 정합용 회로(11)를 구성한다. 위상 정합용 선로 패턴(132, 133)을 2층에 걸쳐 배선 처리함으로써, 패키지를 소형화해도 충분한 인덕턴스값을 얻을 수 있다. 위상 정합용 선로 패턴(132, 133)은, 예를 들면 약 80∼120㎛의 폭을 갖고, 접지 패턴(134) 등과 함께 스트립 선로 구조를 형성한다. 또한, 위상 정합용 패턴(132, 133)은, 예를 들면 구리(Cu), 은(Ag), 텅스텐(W) 등을 주성분으로 하는 도전 재료로 제작되어 있다. 위상 정합용 선로 패턴(132, 133)은 위상 정합용 선로 패턴층(124, 126) 상에 도전막을 형성하고, 이를 패턴 인쇄 등의 방법으로 패터닝함으로써 형성된다.
풋 패드(127)는 외부 접속 단자로서, 패키지의 최하층에 형성되고, 도 1에도시한 공통 단자(14), 송신측 단자(15), 수신측 단자(16)에 상당하는 부분이다. 패키지의 최하층은 위상 정합용 선로 패턴/풋 패드층(126)이다. 풋 패드(127)는 접속로(135)나 적층 패키지(120) 내에 형성된 비아를 통하여, 분파기 내부의 회로에 접속되어 있다. 또한, 풋 패드(127)는 분파기 내부의 회로에 접속되지 않는 풋 패드를 포함하는 것이어도 된다.
도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 캡(128)을 떼어내면, 필터 칩(129), 캡 탑재층(121) 및 다이아 터치층(122)의 일부가 나타난다. 도 3의 (a)에 도시한 필터 칩(129)은, 페이스 다운한 상태에서 위에서 투시한 것이다. 캡 탑재층(121) 상에는 Cu에 Ni와 Au를 도금한 도전 재료 등으로 형성된 시일 링(136)이 형성되어 있다. 캡(128)은 시일 링(136) 상에 탑재된다. 또한, 캡 탑재층(121)은 중앙에 개구부(139)를 갖는다. 이 개구부(139)는 필터 칩(129)을 수용하는 캐비티를 형성한다. 시일 링(136)은 적층 패키지(120)의 각 측면의 중앙에 위치하는 합계 4개의 접속로(1352, 1355, 1358, 13511)와 접속로(13512)를 제외한, 각 접속로(135)에 접속되어 있다.
도 4는 도 2에 도시한 분파기(100)의 적층 패키지(120)를 분해한 각층을 나타내는 도면으로, (a)는 캡 탑재층(121)을, (b)는 다이아 터치층(122)을, (c)는 그라운드층(123)을, (d)는 위상 정합용 배선 패턴층(124)을, (e)는 그라운드층(125)을, (f)는 위상 정합용 선로 패턴층/풋 패드층(126)(상면)을, (g)는 위상 정합용 선로 패턴층/풋 패드층(126)(하면)을, 각각 나타내고 있다. 또한, 도 5는 도 4의(b)에 도시한 다이아 터치층(122)을 확대하여 도시한 것이다.
도 4의 (a)의 캡 탑재층(121)은 그 중앙부에 상술한 개구부(139)를 갖고, 캡(128)을 떼어냄으로써, 개구부(139)가 보이도록 구성되어 있다. 캡 탑재층(121)에는 시일 링(136)이 형성되어 있다.
도 4의 (b) 및 도 5에 도시하는 다이아 터치층(122)의 위에는 필터 칩(129)을 페이스 다운 상태에서 실장한다.
여기서, 설명의 편의상, 도 4의 (g)에 도시한 위상 정합용 선로 패턴층/풋 패드층(126)의 저면을 설명한다. 이 저면은 분파기(100)의 실장면이다. 분파기(100)의 실장면을 배선 기판(도시 생략) 상에 형성하여, 분파기(100)를 배선 기판 위에 실장한다. 도 4의 (g)에 도시한 바와 같이 이 실장면에는 접속로(1352, 1358, 13511)(도 4의 (a) 참조)에 각각 접속되는 송신용 풋 패드(1271), 수신용 풋 패드(1272) 및 공통 단자용 풋 패드(1273)가 형성되어 있다. 각 풋 패드는 풋 캐스텔레이션이라고도 한다. 각 풋 패드(1271, 1272, 1273)는 외부 접속 단자로서 기능하고, 배선 기판 위의 대응하는 전극에 접촉하여 전기적 접속이 형성된다. 송신용 풋 패드(1271)는 분파기(100)의 송신측 단자(15)이다(도 1 참조). 수신용 풋 패드(1272)는 분파기(100)의 수신측 단자(16)이다. 공통 단자용 풋 패드(1273)는 분파기(100)의 공통 단자(14)이다.
도 4의 (b) 및 도 5를 다시 참조하면, 다이아 터치층(122)의 상측의 면에는신호 패턴(141, 142, 143), 접지 패턴(144, 145, 146, 147, 148, 149, 150)이 형성되어 있다. 필터 칩(129)은 범프(131)가 형성된 한쪽의 면이, 다이아 터치층(122)의 한쪽의 면에 대향하도록 배치되고, 범프(131)가 신호 패턴(141∼143), 접지 패턴(144∼149)의 소정의 위치에 전기적으로 접속된다. 도 3의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 플립 칩 본딩 패드의 배치가 칩의 외측에 위치함으로써, 선로의 배선 처리가 용이해진다.
또한, 도 4의 (b) 및 도 5를 참조하여 다이아 터치층(122)을 다시 설명하지만, 아울러 도 6도 참조한다. 도 6은 분파기(100)의 회로도이다. 도시하는 바와 같이, 송신측 필터(12)는 복수의 송신측 공진기(1포트 탄성 표면파 공진기)(138)를 래더형으로 4단 접속한 구성이다. 직렬 아암에는 4개의 공진기 S1∼S4가 형성되고, 병렬 아암에는 2개의 공진기 P1, P2가 형성되어 있다. 병렬 아암의 공진기 P1은 직렬 아암의 공진기 S1과 S2에서 공용되어 있다. 마찬가지로, 병렬 아암의 공진기 P2는 직렬 아암의 공진기 S3과 S4에서 공용되어 있다. 수신측 필터(13)는 복수의 송신측 공진기(1 포트 탄성 표면파 공진기)(137)를 래더형으로 5단 접속한 구성이다. 직렬 아암에는 4개의 공진기 S11∼S14가 형성되고, 병렬 아암에는 4개의 공진기 P11∼P14가 형성되어 있다. 병렬 아암의 공진기 P14는 직렬 아암의 공진기 S13과 S14에서 공용되어 있다. L21과 L22는 각각 공진기 P1과 P2에 직렬 접속된 인덕턴스, L23은 L21과 L22를 접지에 접속하는 인덕턴스이다. 또한, L1∼L4는 각각 병렬 아암의 공진기 P11∼P14에 직렬 접속된 인덕턴스로, 공진기 P11∼P14는 이들을 통하여 접지에 직접 접속되어 있다. 또, C1∼C3은 기생 용량이다.
도 4의 (b) 및 도 5로 다시 참조하면, 송신 단자용 패턴(141)은 접속로(1352)를 통하여, 최하층의 위상 정합용 선로 패턴층/풋 패드층(126)의 송신용 풋 패드(1271)에 접속되어 있다. 수신 단자용 패턴(142)은 접속로(1358)를 통하여, 최하층의 위상 정합용 선로 패턴층/풋 패드층(126)의 수신용 풋 패드(1272)에 접속되어 있다. 공통 단자용 패턴(143)은 접속로(13511)를 통하여, 위상 정합용 선로 패턴층/풋 패드층(126)의 공통 단자용 패드에 접속되어 있다. 접지 배선 패턴(144)은 수신용 필터(13)용의 접지로서, 접속로(1353)를 통하여, 도 4의 (a)의 시일 링(136) 및 도 4의 (g)의 접지 패턴(153)에 접속되어 있다. 접지 배선 패턴(144) 및 접속로(1353)에 의해, 병렬 아암의 공진기 P11을 접지에 접속하는 접지 배선의 인덕턴스 L1이 형성된다.
접지 배선 패턴(145)은 수신측 필터(13)의 접지로서, 접속로(1354)를 통하여, 도 4의 (a)의 시일 링(136) 및 도 4의 (g)의 접지 패턴(153)에 접속되어 있다. 접지 배선 패턴(145) 및 접속로(1354)에 의해, 공진기 P12를 접지에 접속하는 접지 배선의 인덕턴스 L2가 형성된다.
접지 배선 패턴(146)은 수신측 필터(13)의 접지로서, 접속로(1355)를 통하여, 도 4의 (g)의 접지 패턴(153)에 접속되어 있다. 접지 배선 패턴(146) 및 접속로(1355)에 의해, 공진기 P13을 접지에 접속하는 접지 배선의 인덕턴스 L3이 형성된다.
접지 배선 패턴(147)은 비아(619)를 통하여, 도 4의 (c)에 도시한 다이아 터치층(122)의 하층에 형성된 그라운드층(123)의 접지 배선 패턴(154)에 접속되고, 이 접지 배선 패턴(154)은 접속로(1356)를 통하여, 도 4의 (a)의 시일 링(136) 및 도 4의 (g)의 접지 패턴(153)에 접속되어 있다. 접지 배선 패턴(147, 154)은 수신 필터용의 접지 배선이다. 접지 배선 패턴(147, 154), 비아(619) 및 접속로(1356)에 의해, 병렬 아암의 공진기 P14를 접지에 접속하는 접지 배선의 인덕턴스 L4가 형성된다. 이 공진기 P14는, 전기적으로는 2개의 공진기를 물리적으로 1개로 통합한 것이기 때문에, 인덕턴스 L4를 인덕턴스 L1∼L3보다 크게 함으로써, 대역외 억압도를 크게 할 수 있다. 예를 들면, 병렬 아암의 공진기 2개를 1개로 통합한 P14에는 1.3∼1.8nH 정도의 큰 인덕턴스 L4를, 병렬 아암의 공진기를 통합하고 있지 않은 P11 내지 P13에는 0.4∼0.7nH 정도의 작은 인덕턴스를 설치하면, 억압이 향상된다.
이와 같이 필터 칩(129)을 다이아 터치층(122)에 페이스 다운 상태로 실장하여, 다이아 터치층(122) 및 다이아 터치층(122)의 하층의 그라운드층(123)에서 수신측 필터(13)를 접지에 접속하는 접지 배선의 인덕턴스(상기한 예에서는 L4)를 형성하도록 했기 때문에, 선로 길이가 긴 접지 배선을 형성할 수 있어, 와이어가 없어도 큰 인덕턴스를 실장할 수 있다. 또, 인덕턴스 L1∼L4에 대해서는 다시 후술한다.
접지 배선 패턴(148)은 송신용 필터(12)의 접지로서, 한쪽은 필터 칩(129)에접속되고, 다른 쪽은 접지 배선 패턴(150)에 접속된다. 이 접지 배선 패턴(148)은 병렬 아암의 공진기 P2를 접지에 접속하는 접지 배선의 인덕턴스 L21을 형성한다.
접지 배선 패턴(149)도 송신용 필터(12)의 접지로서, 한쪽은 필터 칩(129)에 접속되고, 다른 쪽은 접지의 배선 패턴(150)에 접속된다. 이 접지 배선 패턴(149)은 접지 배선의 인덕턴스 L22를 형성한다. 접지 배선 패턴(148, 149)은 공통화 후에, 접지 배선 패턴(150)에 접속되어 있다. 접지 배선 패턴(150)은 비아(604)를 통하여, 도 4의 (c)의 그라운드층(123)에 형성된 접지 배선 패턴(155)에 접속되어 있다. 접지 배선 패턴(155)은 접속로(13512)를 통하여, 도 4의 (g)의 접지 패턴(153)에 접속되어 있다. 접지 배선 패턴(150, 155), 비아(604) 및 접속로(13512)에 의해, 접지 배선의 인덕턴스 L23이 형성되어 있다.
이와 같이 필터 칩(129)을 다이아 터치층(122)에 페이스 다운 상태에서 실장하고, 다이아 터치층(122) 및 다이아 터치층(122)의 하층의 그라운드층(123)에서 접지 배선의 인덕턴스 L21∼L23을 형성하도록 했기 때문에, 선로 길이가 긴 접지 배선을 형성할 수 있기 때문에, 와이어가 없어도 큰 인덕턴스를 실장할 수 있다.
각 접지 배선의 선로 길이 및/또는 선로 폭을 다르게 함으로써, 각 접지 배선의 인덕턴스의 크기를 조정하도록 해도 된다.
도 4의 (d)의 위상 정합용 배선 패턴층(124) 상에는, 상술한 위상 정합용 선로 패턴(132)이 형성되어 있다. 위상 정합용 패턴(132)은 원하는 길이를 확보하기 위해서, 단순한 직선 라인이 아니고, 동일 평면 상에서 적당하게 꺾여진 직선 형상의 선로로 구성되어 있다. 위상 정합용 선로 패턴(132)의 상하에 위치하는 그라운드층(123, 125)에 형성된 접지 패턴(151, 152)(도 2의 그라운드층(134))이 스트립 선로의 접지를 형성한다.
위상 정합용 선로 패턴(132)의 일단은 비아(603)를 통하여, 도 4의 (c)의 그라운드층(123), 다이아 터치층(122)의 공통 단자용 선로 패턴(143)에 유도되고 있다. 이 공통 단자용 선로 패턴(143)의 일단은 필터 칩(129)과 접속되고, 다른 쪽은 접속로(13511)를 통하여, 최하층인 위상 정합용 선로 패턴층/풋 패드층(126)의 공통 단자용 풋 패드(1273)에 접속되어 있다. 위상 정합용 선로 패턴(132)의 타단은 비아(602)를 통하여, 도 4의 (e)의 그라운드층(125), 도 4의 (f)의 위상 정합용 선로 패턴층/풋 패드층(126)의 위상 정합용 선로 패턴(133)의 일단에 유도되고 있다. 위상 정합용 선로 패턴(133)의 타단은 비아(601)를 통하여, 도 4의 (e)의 그라운드층(125), 도 4의 (d)의 위상 정합용 선로 패턴층(124), 도 4의 (c)의 그라운드층(123), 도 4의 (b)의 다이아 터치층(122)의 선로 패턴(156)에 유도되어 필터 칩(129)에 접속된다.
도 4의 (d)와 (f)에 도시한 바와 같이 상단의 위상 정합용 선로 패턴(132)과, 하단의 위상 정합용 선로 패턴(133)은, 직교하고 있는 부분을 포함하고 있으면 된다. 이에 의해, 위상 정합용 선로끼리의 간섭을 방지할 수 있다. 또한, 상단의 위상 정합용 선로 패턴(132)보다, 하단의 위상 정합용 선로 패턴(133)쪽을 길게 함으로써, 특성 임피던스가 안정된다.
도 4의 (a)에 도시하는 캡 탑재층의 시일 링(GND)(136)과, 도 4의 (c) 및 도 4의 (e)에 도시하는 접지 패턴(151, 152)은, 접속로(1351, 1357, 1359, 13510)를 통하여 접속되어 있다. 도 4의 (a)에 도시하는 캡 탑재층의 시일 링(GND)(136)과, 도 4의 (g)에 도시하는 접지 패턴(153)은, 접속로(1351, 1353, 1354, 1356, 1357, 1359, 13510)를 통하여 접속되어 있다. 도 4의 (c)의 그라운드층(123)의 접지 패턴(151)과, 도 4의 (e)의 그라운드층(125)의 접지 패턴(152)은, 비아(611∼618)를 통하여 접속되어 있다. 도 4의 (e)의 그라운드층(125)의 접지 패턴(152)과, 도 4의 (g)의 위상 정합용 선로 패턴/풋 패드층(126)의 접지 패턴(153)은, 비아(612, 613, 616, 617)를 통하여 접속되어 있다.
다이아 터치층(122) 및 그라운드층(123)에 형성된 접지 배선 패턴(147, 154)은 위상 정합용 선로 패턴층(124)에 형성된 위상 정합용 선로 패턴(132) 상에 배치되어 있다. 이에 의해, 위상 정합용 회로(11)는 위에서부터 접지로 피복되기 때문에, 위상 정합용 회로의 특성 임피던스가 안정된다.
여기서, 도 6에 도시한 분파기에 있어서의 수신측 필터(13)의 인덕턴스 L1∼L4에 대하여, 도 7을 이용하여 설명한다.
도 7의 (a)는 종래의 분파기에 있어서의 수신측의 회로도를 나타내고, 도 7의 (b)는 본 실시예에 따른 분파기(100)의 수신측의 회로도를 나타내고 있다. 도7의 (b)는 도 6의 수신측의 회로에 대응하는 것이다. 도 7의 (a)에서, 부호 14는 공통 단자, 부호 15는 수신측 단자, 부호 32는 스트립 라인(위상 정합용 선로), 부호 37은 수신측의 공진기를 나타내고 있다. 또한, 도 7의 (b)에서, 부호 14는 공통 단자, 부호 15는 수신측 단자, 부호 132, 133은 스트립 라인(위상 정합용 선로), 부호 137은 수신측의 공진기를 나타내고 있다. 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 종래의 분파기에서는 접지 공통화 후에 인덕턴스 L이 형성되어 있다. 한편, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 분파기(100)에서는 접지 공통화 전에 인덕턴스 L1∼L4가 형성되어 있으며, 접지 공통화 후에는 거의 인덕턴스가 존재하지 않는다. 이러한 인덕턴스의 배치에 의해, 본 실시예는 종래 구성에서는 얻을 수 없는 이하의 효과를 발휘한다.
도 8은 본 실시예에 따른 분파기(100)의 수신측 필터(13)의 필터 특성을 나타낸 도면이다. 도 8의 ①에 도시한 바와 같이, 접지 공통화 후에 인덕턴스가 있는 종래의 분파기에서는 억압이 나빠진다. 한편, 도 8의 ②에 도시한 바와 같이, 접지 L1∼L4를 공통화한 후에 인덕턴스가 없는 본 실시예에 따른 분파기(100)에서는 억압이 향상된다. 특히, 저역측의 억압도는 비약적으로 개선된다.
도 2에 도시한 구성에서는 3개의 접지 패턴(134)이 인접하는 접지 패턴(134) 사이의 거리는 거의 동일하다. 이에 대하여, 이하에 본 실시예의 변형예로서 설명하는 바와 같이, 이들 간격을 달리 함으로써, 각별한 효과를 얻을 수 있다.
도 9는 본 발명의 본 실시예에 따른 분파기를 변형한 구성을 나타내는 단면도이다. 또, 도면에서, 상술한 구성 요소와 동일한 것에는 동일 부호를 붙이고 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 분파기(200)는 적층 패키지(220), 필터 칩(129), 위상 정합용 선로 패턴(132, 133) 및 캡(128)을 갖는다. 적층 패키지(220)는 상술한 6개의 층(121∼126)이 도시한 바와 같이 적층되어 있다. 위상 정합용 선로 패턴(132, 133)은 위상 정합용 선로 패턴층(124, 126) 상에 각각 형성되고, 또한 직렬 접속되어 있다. 이에 의해, 위상 정합에 필요한 크기의 인덕턴스값을 얻을 수 있다.
여기서, 위상 정합용 선로의 특성 임피던스를 안정시키기 위해서, 위상 정합용 선로의 상하를 접지 사이에 끼울 필요가 있다. 그러나, 접지는 풋 패드(127)로부터 높이 방향으로 멀어질수록, 풋 패드 접지보다 인덕턴스를 가진 접지가 되므로, 특성 임피던스의 변동이 커진다. 이 변동은 위상 정합용 선로 패턴의 상하 접지 패턴(134)의 간격을 좁힐수록, 작아지는 것을 알 수 있었다.
도 10은 스트립 라인의 간격에 따른 특성 임피던스의 변동을 설명하기 위한 도면이다. 횡축은 스트립 라인의 길이를 나타내고, 종축은 특성 임피던스를 나타낸다. 도 10에 도시한 바와 같이, 스트립 라인 하단은 위상 정합용 선로의 특성 임피던스의 변동이 작다. 한편, 스트립 라인 상단은 위상 정합용 선로의 특성 임피던스의 변동이 크다. 이 때문에, 상단의 접지 간격을 하단의 접지 간격보다 좁힘으로써, 위상 정합용 선로의 특성 임피던스가 안정화됨과 함께, 상하단의 특성 임피던스의 차가 작아지는 것을 알 수 있었다. 위상 정합용 선로의 특성 임피던스가 안정화되면, 선로 내에서의 여분의 반사를 저감할 수 있어, 삽입 손실 향상으로 이어진다.
이러한 견지로부터, 도 9에 도시한 분파기(200)에서는 상단과 중단의 그라운드층(134) 사이의 거리를 H1로 하고, 중단과 하단의 그라운드층(134) 사이의 거리를 H2로 했을 때에, H1<H2가 되도록 구성되어 있다.
또한, 도 10은 위상 정합용 선로(132, 133)의 특성 임피던스는 외부 회로의 특성 임피던스보다 작은 쪽이, 즉 50Ω보다 작은 쪽이 변동이 적은 것을 나타내고 있다. 특성 임피던스를 50Ω보다 작게 한다는 것은, 위상 정합용 선로(132, 133)의 상하 그라운드층(134)의 간격을 좁힌다는 것으로, 패키지의 소형화로도 된다.
또, 도 10의 길이가 약 7㎜∼10㎜에 있는 특성 임피던스의 변동은 측정 장치의 프로브의 영향에 의한 것으로, 실제로는 특성 임피던스는 안정되어 있다고 생각된다.
다음으로, 위상 정합용 회로(11)를 구성하는 위상 정합용 선로 패턴(132, 133)의 특성 임피던스에 대하여 설명한다. 도 11의 (a)는 분파기(100)의 필터 특성을 나타내는 도면이고, (b)는 수신측 단자(16)(수신 포트)의 반사 특성을 나타내는 도면이다. 도 11의 (a)의 횡축은 주파수, 종축은 삽입 손실을 나타내고 있다. 도면에서 ①은 위상 정합용 선로의 특성 임피던스가 외부 회로의 특성 임피던스보다 높은 경우를 나타내고, 도면에서 ②는 위상 정합용 선로의 특성 임피던스가 외부 회로의 특성 임피던스보다 낮은 경우를 나타내고 있다.
도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 위상 정합용 선로 패턴(132, 133)의 특성 임피던스가 수신측 단자(16)에 접속되는 외부 회로의 특성 임피던스보다 높으면, 낮은 경우보다 분파기(100)의 삽입 손실이 향상된다. 또한, 도 11의 (b)에 도시한바와 같이, 위상 정합용 선로의 특성 임피던스가 외부 회로의 특성 임피던스보다 낮은 경우, 통과 대역의 링이 축소되어, 임피던스 매칭이 향상된다.
적층 패키지(120)는 이하에 설명하는 바와 같이, 단자 간의 아이솔레이션이 우수하다. 도 12에, 각 신호 사이의 패키지 단체 아이솔레이션(칩을 탑재하지 않은 상태)을 도시한다. 도 12의 (a)는 송신측 단자(15)와 공통 단자(14)와의 사이의 아이솔레이션, 도 12의 (b)는 공통 단자(14)와 수신측 단자(16)와의 사이의 아이솔레이션, 및 도 12의 (c)는 송신측 단자(15)와 수신측 단자(16)와의 사이의 아이솔레이션을 나타낸다. 각 도면에서, ①은 다이아 터치층에 형성되는 송신용의 신호 패턴(141)(도 4의 (b)) 및 수신용의 신호 패턴(142)과, 위상 정합용 회로 패턴(132, 133)과의 사이에 접지가 없는 경우(비교예)의 아이솔레이션을 나타내고, ②는 이들 사이에 접지 패턴(134)(도 4의 (c)의 접지 패턴(151))이 형성되어 있는 경우의 아이솔레이션(본 실시예)을 나타낸다. 접지 패턴(134)은 다이아 터치층(122)의 송신 선로(141) 및 수신 선로(142)와, 위상 정합용 선로 패턴(132, 133)을 전기적으로 차단하고 있기 때문에, 아이솔레이션이 대폭 향상된다.
도 13은 본 실시예에 따른 분파기(100)의 적층 패키지를 분해한 각층을 나타내는 도면으로, (a)는 캡 탑재층, (b)는 다이아 터치층, (c)는 그라운드층, (d)는 풋 패드층을 나타내고 있다. 또, 도 4에 도시한 위상 정합용 선로 패턴층(124), 그라운드층(125)은 생략하여 도시하고 있다. 도 13의 (a)∼(d)는 도 3이나 도 4에 이미 나타내고 있지만, 이하에 기재하는 설명의 형편상, 도 13으로서 다시 도시하고 있다. 도 13에 도시하는 바와 같이 분파기(100)에서는 송신용 접지와 수신용접지가 풋 패드만으로 공통화되어 있다. 도 13의 (c)에 도시하는 송신용 접지 패턴(155)은 접속로(13512)에 접속되고, 이 접속로(13512)는 풋 패드면에 형성된 접지 패턴(153)에만 접속되고, 도 13의 (a)에 도시하는 캡 탑재층(121)의 시일링(136)에는 접속되어 있지 않다(좌측 아래의 파선 부분). 즉, 송신용 접지 패턴(155)은 풋 패드면에 있는 접지 패턴(153)만으로 수신용 접지와 공통화되어 있다. 그 결과, 송신과 수신 사이의 아이솔레이션이 도 14와 같이 향상된다(화살표부). 도 14에서는 비교예로서, 도 13의 (a)의 접속로(13512)와 시일 링(136)이 접속하고 있을 때의 아이솔레이션 특성(송신 단자로부터 수신 단자에의 통과 특성)을 싣고 있다. 도 14의 그래프의 횡축은 주파수를 나타내고, 종축은 삽입 손실(억압도)을 나타내고 있다.
또한, 본 실시예에 따른 분파기(100)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 송신측 필터(12)를 형성하는 공진기(138)와, 수신측 필터(13)를 형성하는 공진기(137)는, 탄성 표면파의 전파 방향으로 나란히 배치되고, 필터 칩(129)은 나란히 배치된 상기 제1 및 제2 탄성 표면파 필터(12)와 필터(13)를 끼워넣도록 형성된 범프(패드)(131)를 갖는다. 이 배치에 의해, 필터 칩(129) 상의 범프(131)를 분리하여 형성할 수 있기 때문에, 송수신 사이의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다. 또, 필터 칩(129)에 발생하는 벌크파의 영향을 피하기 위해서, 예를 들면 필터 칩(129)의 이면(회로 형성면에 대향하는 면)이 적당한 거칠기를 가지고 있는 것이 바람직하다. 이 거친 이면에서 벌크파가 난반사하여, 송신측 필터(12)와 수신측 필터(13)와의사이의 간섭을 경감할 수 있다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 다이아 터치층(122)의 송신 선로(141), 수신 선로(142), 위상 정합용 회로(11)의 입구와 출구 부분의 선로가, 평행 또는 거의 평행하게 배치되어 있기 때문에, 필터 칩(129) 상의 범프를 분리하여 배치할 수 있어, 아이솔레이션이 향상된다. 또한, 위상 정합용 회로(11)의 입구와 출구의 플립 칩 본딩 패드가 대각 또는 거의 대각의 위치에 있음으로써, 위상 정합용 회로의 선로의 배선 처리가 용이해진다.
이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 분파기(100)는 서로 다른 대역 중심 주파수를 갖는 2개의 탄성 표면파 필터(12, 13)와, 그 2개의 탄성 표면파 필터끼리의 위상을 정합시키는 위상 정합용 회로(11)를 패키지(120)에 수용한 분파기로서, 상기 탄성 표면파 필터의 칩(129)을 페이스 다운 상태에서 패키지의 다이아 터치층(122)에 실장하고, 다이아 터치층(122) 및 다이아 터치층의 하층인 그라운드층(123)에 인덕턴스 L4, L21∼L23을 형성하는 그라운드 선로 패턴(147, 154; 148, 149, 150, 155)을 갖는다. 선로 길이가 긴 그라운드 선로를 형성할 수 있기 때문에, 와이어가 없어도 큰 인덕턴스를 실장할 수 있다. 이에 의해, 소형이며 고성능의 분파기 디바이스를 실현할 수 있다. 이러한 그라운드 선로는 2개의 탄성 표면파 필터(12, 13) 중 어느 한쪽 또는 양방에 적용할 수 있다.
또한, 분파기(100)는 다이아 터치층(122)과 이 하층인 그라운드층(123)에 형성된 그라운드 선로 패턴(147, 154; 148, 149, 150, 155)이 적층 패키지(120) 내에형성된 비아(603, 602, 601)를 통하여 직렬 접속되어 있기 때문에, 2층에 걸쳐 배선 처리된 선로 길이가 충분히 긴 그라운드 선로를 형성할 수 있다.
도 15의 (a)는 분파기(100)의 송신 필터와 수신 필터의 주파수 특성을 나타내고, 도 15의 (b)는 아이솔레이션 특성(송신 단자로부터 수신 단자에의 통과 특성)을 나타낸다. 분파기(100)는 대역외 억압도가 높아 삽입 손실이 작고, 또한 소형이다. 마찬가지의 특성이 상술한 분파기(200)에서도 얻어진다.
도 16은 상기 분파기(100) 또는 분파기(200)를 구비한 전자 장치의 블록도이다. 이 전자 장치는 휴대 전화로서, 도 16은 그 송수신계를 나타내고 있다. 휴대 전화의 음성 처리계 등 그 밖의 구성은 편의상 생략하고 있다.
휴대 전화는 RF부(270), 변조기(271) 및 IF(중간 주파수)부(272)를 갖는다. RF부는 안테나(273), 분파기(274), 로우 노이즈 증폭기(283), 단간 필터(284), 믹서(승산기)(275), 국부 발진기(276), 단간 필터(277), 믹서(승산기)(278), 단간 필터(279) 및 파워 증폭기(280)를 갖는다. 음성 처리 시스템으로부터의 음성 신호는 변조기(271)에 의해 변조되고, RF부(270)의 믹서(278)에서 국부 발진기(276)의 발진 신호를 이용하여 주파수 변환(혼합)된다. 믹서(278)의 출력은 단간 필터(279) 및 파워 증폭기(280)를 통하여, 분파기(274)에 공급된다.
분파기(274)는 송신 필터(2741)와, 수신 필터(2742)와, 도시를 생략하고 있는 위상 정합용 회로를 갖는 분파기(100) 또는 분파기(200)이다. 파워 증폭기(280)로부터의 송신 신호는 분파기(274)를 통하여 안테나(273)에 공급된다.안테나(273)로부터의 수신 신호는 분파기(274)의 수신 필터(2742)를 통하여, 로우 노이즈 증폭기(283), 단간 필터(284)를 거쳐, 믹서(275)에 공급된다. 믹서(275)는 국부 발진기(276)의 발진 주파수를 단간 필터(277)를 통하여 수취하고, 수신 신호의 주파수를 변환하여, IF부(272)에 출력한다. IF부(272)는 이 신호를 IF 필터(281)를 통하여 수취하고, 복조기(282)에 의해 복조하여 도시하지 않은 음성 처리 시스템에 복조한 음성 신호를 출력한다.
도 16에 도시한 통신 장치는 본 발명의 분파기를 구비하고 있기 때문에, 우수한 필터 특성을 가진 소형의 통신 장치를 제공할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명했지만, 본 발명은 따른 특정한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서 다양한 변형·변경이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 높은 대역외 억압도를 갖는 소형의 분파기를 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 서로 다른 대역 중심 주파수를 갖는 2개의 탄성 표면파 필터와, 그 2개의 탄성 표면파 필터끼리의 위상을 정합시키는 위상 정합용 회로를 패키지에 수용한 분파기로서,
    상기 탄성 표면파 필터의 칩을 페이스 다운 상태에서 패키지의 다이아 터치층에 실장하고, 상기 다이아 터치층 및 상기 다이아 터치층의 하층에, 인덕턴스를 형성하는 그라운드 선로 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 분파기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분파기는 상기 다이아 터치층과 상기 하층에 형성된 그라운드 선로 패턴이, 상기 패키지 내에 형성된 비아를 통하여 직렬 접속된 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 분파기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 그라운드 선로 패턴은 선로 길이와 선로 폭 중 적어도 한쪽이 다른 것을 특징으로 하는 분파기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 표면파 필터는 직렬 공진기와 병렬 공진기를 복수단 접속한 구성을 갖고,
    2개의 단에 공통으로 형성된 병렬 공진기에 접속되는 접지 배선 패턴은, 그 밖의 병렬 공진기에 접속되는 접지 배선 패턴보다 긴 것을 특징으로 하는 분파기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패키지는 상기 위상 정합용 회로를 구성하는 제1 위상 정합용 선로 패턴이 형성된 층을 더 갖고,
    상기 접지 배선 패턴은 상기 제1 위상 정합용 선로 패턴의 위를 통과하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패키지는 상기 위상 정합용 회로를 구성하는 제1 위상 정합용 선로 패턴이 형성된 제1 위상 정합용 패턴층과,
    상기 제1 층보다 하단에 위치하고, 상기 위상 정합용 회로를 구성하는 제2 위상 정합용 선로 패턴이 형성된 제2 위상 정합용 패턴층과,
    상기 제1 및 제2 위상 정합용 패턴층을 사이에 끼우도록 형성되고, 각각 접지 패턴이 형성된 제1 그라운드층, 제2 그라운드층 및 제3 그라운드층을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 그라운드층에 형성된 접지 패턴의 간격과, 상기 제2 및 상기 제3 그라운드층에 형성된 접지 패턴의 간격이 다른 것을 특징으로 하는 분파기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 그라운드층에 형성된 접지 패턴의 간격은, 상기 제2 및 상기 제3 그라운드층에 형성된 접지 패턴의 간격보다 짧은 것을 특징으로 하는 분파기.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 위상 정합용 선로의 특성 임피던스는, 상기 분파기에 접속되는 외부 회로의 특성 임피던스보다 작은 것을 특징으로 하는 분파기.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 위상 정합용 패턴층이 각각 형성된 위상 정합용 선로 패턴은 직교하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 분파기.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 위상 정합용 선로 패턴은, 상기 제1 위상 정합용 선로 패턴보다 긴 것을 특징으로 하는 분파기.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이아 터치층과 상기 제1 위상 정합용 배선 패턴층 사이에 상기 제1그라운드층이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그라운드 선로 패턴은 수신측의 그라운드 선로 패턴을 갖고,
    상기 수신측의 그라운드 선로 패턴은, 상기 패키지의 캡 탑재층에 형성된 접지 패턴과 최하층에 형성된 풋 패드만으로 공통화되어 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그라운드 선로 패턴은 송신측의 그라운드 선로 패턴을 갖고,
    상기 송신측의 그라운드 선로 패턴과 상기 수신측의 그라운드 선로 패턴은, 최하층에 형성된 풋 패드만으로 공통화되어 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칩을 탑재하는 상기 다이아 터치층은, 상기 칩의 회로 형성면의 외측에 배치된 패드에 접속하는 플립 칩 본딩 패드를 갖는 것을 특징으로 하는 분파기.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 정합용 회로는 상기 패키지의 복수의 층에 형성된 배선 패턴을 갖고, 상기 배선 패턴의 양단은 상기 패키지 내의 소정의 층 위에서 대각의 위치에배치되어 있는 것을 특징으로 하는 분파기.
  16. 서로 다른 대역 중심 주파수를 갖는 제1 및 제2 탄성 표면파 필터가 형성된 하나의 칩을 패키지에 수용한 분파기로서,
    상기 제1 탄성 표면파 필터를 형성하는 공진기와, 상기 제2 탄성 표면파 필터를 형성하는 공진기는, 탄성 표면파의 전파 방향으로 나란히 배치되고,
    상기 칩은 상기 나란히 배치된 상기 제1 및 제2 탄성 표면파 필터를 끼워넣도록 형성된 패드를 갖는 것을 특징으로 하는 분파기.
  17. 안테나와, 이에 접속되는 분파기와, 그 분파기에 접속되는 송신계 및 수신계 회로를 구비하고, 상기 분파기는 제1항 내지 제16항 중 어느 하나의 분파기인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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