KR20050098343A

KR20050098343A - Duplexer

Info

Publication number: KR20050098343A
Application number: KR1020040023349A
Authority: KR
Inventors: 이만형
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2005-10-12

Abstract

본 발명은 송신필터, 수신필터, 기판을 포함하는 듀플렉서에 있어서, 상기 기판은 바닥면에 일정 간격으로 하나 이상의 요철이 형성되어 체적파의 반사파를 산란시키는 것으로서, 송신 필터와 수신필터를 하나의 칩상에 구현하는 경우 체적파의 바닥면 반사로 인한 반사파의 영향을 최소화할 수 있다.The present invention provides a duplexer including a transmission filter, a reception filter, and a substrate, wherein the substrate is formed with one or more irregularities at a predetermined interval on the bottom surface to scatter reflected waves of the volume wave. In this case, the influence of the reflected wave due to the bottom reflection of the volume wave can be minimized.

Description

Duplexer {Duplexer}

본 발명은 송신필터와 수신필터를 하나의 칩상에 구현하는 경우 체적파의 바닥면 반사에 의한 반사파의 영향을 최소화하는 듀플렉서에 관한 것이다.The present invention relates to a duplexer for minimizing the influence of the reflected wave due to the bottom reflection of the volume wave when the transmitting filter and the receiving filter are implemented on one chip.

최근 이동통신 시스템의 발전에 따라 휴대전화, 휴대형 정보 단말기 등의 이동 통신 기기가 급속히 보급되어, 이들 기기의 소형화 및 고성능화의 요구로부터 이들에 사용되는 부품의 소형화 및 고성능화가 요구되고 있다. 또한, 휴대전화에 있어서는 아날로그 방식과 디지털 방식의 무선 통신 시스템에 이용되고 있고, 무선 통신에 사용되는 주파수도 800MHz-1GHz, 1.5GHz-2.0GHz대로 다방면에 걸쳐 있다. Recently, with the development of mobile communication systems, mobile communication devices such as mobile phones and portable information terminals are rapidly spreading, and the demand for miniaturization and high performance of these devices has been required to reduce the size and performance of components used therein. In addition, mobile phones are used in analog and digital wireless communication systems, and the frequencies used for wireless communication are also broadly in the 800 MHz-1 GHz and 1.5 GHz-2.0 GHz bands.

특히 통신 장치 및 다른 전자 장치에서 대역 통과 필터로서 SAW필터가 널리 사용되고 있다. 쏘 필터로는 압전 기판상에 소정 거리로 배열된 두개의 인터디지털 트랜스듀서(IDT)를 가지는 횡형 쏘 필터와 압전 기판상에 공진자를 구성하는 쏘 공진자 필터가 있다.In particular, SAW filters are widely used as band pass filters in communication devices and other electronic devices. A saw filter includes a horizontal saw filter having two interdigital transducers (IDTs) arranged at a predetermined distance on a piezoelectric substrate and a saw resonator filter constituting a resonator on the piezoelectric substrate.

시스템의 소형화, 복합 다기능화와 더불어 적용되는 부품 또한 경박 단소화 및 일체화에 의한 복합화가 급격하게 추진중에 있다. 그중에서도 이동통신 단말기에 있어서 송수신을 동시에 가능하게 하는 듀플렉서의 경우 모노블럭형 유전체 듀플렉서에서 쏘 듀플렉서로 전격 채용된 상태이다. 쏘 듀플렉서 또한 현재는 소형화가 급격히 추진중에 있으며 그로 인해 설계 및 제조상 몇몇 문제점들이 제기되고 있다. 내전력성과 같은 신뢰성 측면, 송수신간 격리도와 같은 전기적인 성능 측면 등이 바로 그것이다. In addition to the miniaturization and complex multifunctionality of the system, the application of components is also rapidly underway. Among them, a duplexer that simultaneously transmits and receives in a mobile communication terminal is employed as a saw duplexer in a monoblock type dielectric duplexer. Saw duplexers are also rapidly being miniaturized, which raises several issues in design and manufacturing. Reliability aspects such as power immunity and electrical performance aspects such as isolation between transmit and receive.

일반적으로, 표면탄성파는 기판의 표면을 따라 전달되는 파동의 상태를 나타내는 것으로 깊이 방향으로 급격히 감쇄되는 특징을 지닌다. SAW 필터는 이러한 특징을 주파수 선택기능 소자로 응용한 것이다.In general, surface acoustic waves represent a state of waves transmitted along the surface of the substrate and have a feature of rapidly attenuating in the depth direction. The SAW filter uses this feature as a frequency selective device.

즉, 상기 SAW 소자는 절연성이 큰 기판에 금속 전극을 형성해 압전을 걸면 일시적으로 기판 표면이 뒤틀리는데, 이 작용을 이용해 물리적인 파를 일으키게 된다. 상기 SAW 소자 표면을 전달하는 물결 속도가 전자파보다 느리기 때문에 일시적으로 전기 신호를 지연시키거나 특정 주파수 신호만을 통과시키는 필터로 이용된다.That is, the SAW device temporarily forms a metal electrode on a highly insulative substrate and applies a piezoelectric twist to the substrate surface. This action causes a physical wave. Since the wave speed transmitting the SAW element surface is slower than the electromagnetic wave, it is used as a filter to temporarily delay an electric signal or pass only a specific frequency signal.

상기 SAW 필터는 반도체 디바이스 또는 기능을 보호하는 세라믹스 용기로, 유해한 환경으로부터 내부 회로를 보호하고, 내부에서 발생된 열을 방열하여 외부에 접속하는 수단을 제공하는 패키지(package) 형태로 형성되어 있다.The SAW filter is a ceramic container that protects a semiconductor device or a function, and is formed in a package form that protects an internal circuit from a harmful environment and provides a means for dissipating heat generated therein and connecting it to the outside.

표면탄성파 소자는 인가되는 전기신호를 파동을 가지는 기계신호로 변환하기 위하여 이용되는 소자이다. 이러한 표면탄성파 소자는 핸드폰과 같은 무선 통신기기의 사용이 나날이 증가하고 있는 요즘 상기 통신기기의 신호 송수신관의 끝단에 부착되어 외부 송수신 신호 중 필요한 신호를 추출하여 사용자에게로 전달하는 SAW(Surface Acoustic Wave) 필터로 많이 쓰이고 있다.A surface acoustic wave device is a device used to convert an applied electric signal into a mechanical signal having a wave. These surface acoustic wave devices are attached to the ends of signal transmitting and receiving pipes of mobile communication devices such as mobile phones, which are increasingly used day by day, and extract SAW (Surface Acoustic Wave) for extracting necessary signals from the external transmitting and receiving signals to users. ) It is widely used as a filter.

상기 SAW 필터는 전기계에서 음향계로 또는 음향계에서 전기계로 변환시키는 빗살 모양의 변환기(Inter Digital Transducer, 이하 IDT라 칭함)와 함께 IDT의 양측에 반사기를 배치한 1포트 공진기를 직렬과 병렬로 구성함으로써 일정 주파수 대역을 필터링할 수 있게 고안되 사다리(ladder)형태의 회로를 주로 사용한다.The SAW filter includes a 1-port resonator in which a reflector is disposed on both sides of the IDT together with an interdigital transducer (hereinafter referred to as IDT) that converts an electric system to an acoustic system or an acoustic system to an electric system. It is designed to filter a certain frequency band by using a ladder type circuit.

이하 도면을 참조하여 상기와 같은 듀플렉서에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the duplexer as described above will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일반적인 듀플렉서의 단면을 나타낸 도면이다. 1 is a cross-sectional view of a general duplexer.

도 1을 참조하면, 표면탄성파를 이용하는 쏘 듀플렉서의 구조는 압전 기판(100) 상에 금속 막을 증착하고 식각하여 원하는 주파수 특성에 부합하는 형상의 IDT를 형성시켜 신호를 필터링(filtering)할 수 있도록 고안된 송신필터(110)와 수신필터(120)로 구성되어 있다. Referring to FIG. 1, a structure of a saw duplexer using surface acoustic waves is designed to filter a signal by depositing and etching a metal film on the piezoelectric substrate 100 to form an IDT having a shape corresponding to desired frequency characteristics. It consists of a transmission filter 110 and a reception filter 120.

이때, 상기 압전 기판(100) 상에 증착된 금속 막을 식각하면서 상기 송신필터(110)를 구성하는 IDT(Inter Digital Transducer)의 금속 패턴을 형성한다.In this case, while etching the metal film deposited on the piezoelectric substrate 100 to form a metal pattern of the IDT (Inter Digital Transducer) constituting the transmission filter 110.

마찬가지로, 상기 압전 기판(100) 상에 수신필터(120)를 구성하는 IDT의 금속 패턴을 형성한다.Similarly, a metal pattern of IDT constituting the receiving filter 120 is formed on the piezoelectric substrate 100.

상기와 같은 구조를 갖는 쏘 듀플렉서는 상기 송수신필터(110, 120)에서 발생한 표면 탄성파(130)가 상기 압전 기판(100)의 표면을 따라 전달되어 신호를 필터링(filtering)하게 된다.The saw duplexer having the structure as described above transmits the surface acoustic wave 130 generated by the transmission and reception filters 110 and 120 along the surface of the piezoelectric substrate 100 to filter the signal.

상기 절연 기판(100) 상에서 발생하는 표면 탄성파(130)의 속도는 전자파 보다 느리기 때문에 일시적으로 인가되는 전기 신호를 지연시키는 작용을 한다.Since the speed of the surface acoustic wave 130 generated on the insulating substrate 100 is slower than that of the electromagnetic waves, the surface acoustic wave 130 has a function of delaying an electric signal that is temporarily applied.

상기 송신필터(110)와 수신필터(120)를 1칩으로 설계할 경우, 상호간 이격거리가 짧아짐으로 인해 IDT에서 발생한 유용한 표면파(1300)이외에 체적파의 기판 바닥면 반사(140)가 일어난다. 이러한 반사된 체적파(140)가 상대측 필터의 표면에 도달하여 표면파 특성에 영향을 주어 잡음을 발생시킨다. When the transmission filter 110 and the reception filter 120 are designed with one chip, the substrate bottom reflection 140 of the volume wave is generated in addition to the useful surface wave 1300 generated in the IDT due to the shorter distance between them. The reflected volume wave 140 reaches the surface of the counter filter to affect the surface wave characteristics to generate noise.

즉, 듀플렉서의 기판의 두께가 정해져 있기 때문에 칩 사이즈의 소형화와 더불이 이격거리가 짧아져서 상대측 필터에 영향을 줄 만큼의 반사조건이 성립될 경우 저지대역의 잡음 지수를 증가시키게 된다. 그로 인해 감쇠량이나 격리도를 저하시키게 된다. That is, since the thickness of the substrate of the duplexer is determined, the size of the chip is reduced and the separation distance is shortened, so that the noise index of the stop band is increased when the reflection conditions sufficient to affect the counter filter are established. This reduces the amount of attenuation or isolation.

상기와 같이 쏘 듀플렉서의 경우는 소형화와 더불어 송신용 필터와 수신용 필터를 하나의 칩상에 구현하게 되는데, 소형화와 더불어 이격거리가 짧아지게 되는 구조적인 문제로 성능에 문제를 유발할 수가 있다. As described above, in the case of the saw duplexer, a transmission filter and a reception filter are implemented on one chip as well as miniaturization. In addition, the saw duplexer may cause performance problems due to a structural problem in which the separation distance is shortened.

또한, 쏘필터는 압전기판을 이용해서 주파수 특성에 적합한 IDT를 구현하게 되는데 신호를 인가하게 되면 필요로하는 표면파와 불필요로한 체적파가 동시에 발생하게 되는데, 체적파의 경우는 기판의 두께 방항으로 전파하므로 IDT에서 여기된 체적파는 기판의 바닥면을 통해서 반사를 일으켜서 표면으로 되튀겨옴으로서 표면파와 결합해서 저지대역의 잡음을 만들게 되는 문제가 있다. In addition, the saw filter implements an IDT suitable for the frequency characteristics by using a piezoelectric plate. When a signal is applied, the surface wave and the unnecessary volume wave are generated at the same time. Because of the propagation, the volume wave excited by the IDT causes reflections through the bottom surface of the substrate and bounces back to the surface, thereby combining with the surface waves to create stopband noise.

또한, 송신필터와 수신필터를 하나의 칩상에 구현하기 위해서 서로를 근접 배치하게 되면 상대측에서 발생한 체적파가 상기의 방식으로 반사되어 저지대역에 잡음을 형성하게 되므로 인해 아이솔레이션 특성의 열화를 가져오게 되는 문제가 있다. In addition, when the transmission filter and the reception filter are arranged in close proximity to each other, the volume waves generated at the opposite side are reflected in the above manner to form noise in the stop band, which causes degradation of isolation characteristics. there is a problem.

따라서, 본 발명의 목적은 송신 필터와 수신필터를 하나의 칩상에 구현하는 경우 체적파의 바닥면 반사로 인한 반사파의 영향을 최소화하는 듀플렉서를 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a duplexer for minimizing the influence of reflected waves due to the bottom reflection of a volume wave when transmitting and receiving filters are implemented on one chip.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 표면 탄성파를 발생하여 신호를 필터링하는 송수신필터, 상기 송신 필터와 상기 수신필터의 이격거리에 비례하도록 얇게 형성하여 체적파의 반사파에 의한 영향을 최소화하는 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서가 제공된다. According to an aspect of the present invention to achieve the above objects, the transmission and reception filter for generating a surface acoustic wave to filter the signal, the thin film is formed in proportion to the separation distance of the transmission filter and the reception filter to influence the influence of the reflected wave of the volume wave A duplexer is provided that includes a substrate to minimize.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 송신필터, 수신필터, 기판을 포함하는 듀플렉서에 있어서, 상기 기판은 바닥면에 일정 간격으로 하나 이상의 요철이 형성되어 체적파의 반사파를 산란시키는 것을 특징으로 하는 듀플렉서가 제공된다. According to another aspect of the present invention, in the duplexer comprising a transmission filter, a reception filter, and a substrate, the substrate is formed with one or more irregularities at a predetermined interval on the bottom surface to scatter the reflected wave of the volume wave Is provided.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 듀플렉서를 나타낸 도면이다. 2 is a view showing a duplexer according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 표면탄성파를 이용하는 쏘 듀플렉서의 구조는 압전 기판(200) 상에 금속 막을 증착하고 식각하여 원하는 주파수 특성에 부합하는 형상의 IDT를 형성시켜 신호를 필터링(filtering)할 수 있도록 고안된 송신필터(210)와 수신필터(220)로 구성되어 있다. Referring to FIG. 2, a structure of a saw duplexer using surface acoustic waves is designed to filter an signal by depositing and etching a metal film on the piezoelectric substrate 200 to form an IDT having a shape corresponding to desired frequency characteristics. It consists of a transmission filter 210 and a reception filter 220.

이때, 상기 압전 기판(200) 상에 증착된 금속 막을 식각하면서 상기 송신필터(210)를 구성하는 IDT(Inter Digital Transducer)의 금속 패턴을 형성한다.At this time, the metal film deposited on the piezoelectric substrate 200 is etched to form a metal pattern of an IDT (Inter Digital Transducer) constituting the transmission filter 210.

마찬가지로, 상기 압전 기판(200) 상에 수신필터(220)를 구성하는 IDT의 금속 패턴을 형성한다.Similarly, a metal pattern of IDT constituting the reception filter 220 is formed on the piezoelectric substrate 200.

상기와 같은 구조를 갖는 듀플렉서는 상기 송수신필터(210, 220)에서 발생한 표면 탄성파(230)가 상기 압전 기판(200)의 표면을 따라 전달되어 신호를 필터링(filtering)하게 된다.The duplexer having the structure as described above transmits the surface acoustic wave 230 generated by the transmission and reception filters 210 and 220 along the surface of the piezoelectric substrate 200 to filter the signal.

상기 압전 기판(200) 상에서 발생하는 표면 탄성파(240)의 속도는 전자파 보다 느리기 때문에 일시적으로 인가되는 전기 신호를 지연시키는 작용을 한다. Since the speed of the surface acoustic wave 240 generated on the piezoelectric substrate 200 is slower than that of the electromagnetic wave, the surface acoustic wave 240 may delay an electric signal that is temporarily applied.

상기 듀플렉서는 압전기판(200)을 이용해서 주파수 특성에 적합한 IDT를 구현하므로 신호를 인가하게 되면 필요로하는 표면파(230)와 불필요로한 체적파(240)가 동시에 발생한다. Since the duplexer implements an IDT suitable for the frequency characteristics by using the piezoelectric plate 200, when the signal is applied, the required surface wave 230 and unnecessary volume wave 240 are simultaneously generated.

상기 발생된 체적파의 바닥면 반사로 인한 반사파(240)의 영향을 최소로하고 상대 필터에 미치는 성능 열화 즉, 저지대역의 잡음 증가로 인한 감쇠량이나 격리도를 개선하기 위해서 기판의 두께를 칩간 이격거리에 비례하여 얇게 해준다. 그러면, 체적파의 반사파(240)에 의한 영향을 최소화할 수 있다.In order to minimize the influence of the reflected wave 240 due to the bottom reflection of the generated volume wave and to improve the performance of the relative filter, that is, the attenuation or isolation due to the noise of the stopband, the thickness of the substrate is separated from the chip to the chip. Make it thin in proportion to Then, the influence of the reflected wave 240 of the volume wave can be minimized.

초기 기판의 두께를 적정량 얇게 하면, 체적파에 대한 반사파(240)가 이격공간내로 제한됨에 따라 영향을 최소화할 수 있다.When the thickness of the initial substrate is reduced to an appropriate amount, the influence of the reflected wave 240 with respect to the volume wave is limited to the spaced space, thereby minimizing the influence.

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 듀플렉서를 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating a duplexer according to another preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 도1과 같은 구성에 기판(300)의 바닥면에 일정 간격으로 요철(360)을 만든다. 그러면, 상기 요철에 의하여 반사된 체적파(340)에 의한 필터 상호간 간섭이 최소화된다. Referring to FIG. 3, the concave-convex 360 is formed on the bottom surface of the substrate 300 at a predetermined interval in the same configuration as that of FIG. 1. Then, interference between filters by the volume wave 340 reflected by the irregularities is minimized.

예를들어, 송신필터(310)에서 발생된 체적파에 의한 반사파(340)에 대하여 살펴보기로 한다. For example, the reflected wave 340 caused by the volume wave generated by the transmission filter 310 will be described.

상기 송신필터(310)에서 발생된 반사파(340)는 상기 반사파(340)에 가장 근접한 거리에 있는 요철(360)에 부딪히게 된다. 그러면, 상기 요철(360)에 부딪힌 반사파(340)는 상기 송신필터(310)와 수신필터(320)사이의 이격공간으로 출력되어 송신필터(310)와 수신필터(320) 상호간 간섭이 최소화된다. The reflected wave 340 generated by the transmission filter 310 hits the concave-convex 360 at a distance closest to the reflected wave 340. Then, the reflected wave 340 hit the concave-convex 360 is output to the space between the transmission filter 310 and the reception filter 320 to minimize the interference between the transmission filter 310 and the reception filter 320.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다. The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 송신 필터와 수신필터를 하나의 칩상에 구현하는 경우 체적파의 바닥면 반사로 인한 반사파의 영향을 최소화하는 듀플렉서를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the transmission filter and the reception filter are implemented on one chip, a duplexer which minimizes the influence of the reflected wave due to the bottom reflection of the volume wave can be provided.

또한, 본 발명에 따르면, 송신필터와 수신필터를 하나의 칩상에 근접하게 배치하여도 아이솔레이션 특성의 열화를 가져오지 않는 듀플렉서를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a duplexer that does not cause degradation of isolation characteristics even when the transmission filter and the reception filter are disposed in close proximity to one chip.

도 1은 일반적인 듀플렉서의 단면을 나타낸 도면. 1 is a cross-sectional view of a typical duplexer.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 듀플렉서를 나타낸 도면. 2 illustrates a duplexer according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 듀플렉서를 나타낸 도면. 3 illustrates a duplexer according to another preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100, 200, 300 : 기판 110, 210, 310 : 송신필터100, 200, 300: substrate 110, 210, 310: transmission filter

120, 220, 320 : 수신필터 360 : 요철 120, 220, 320: Reception filter 360: Unevenness

Claims

Transmitting and receiving filter for generating a surface acoustic wave to filter the signal;

Substrate formed to be proportional to the separation distance between the transmission filter and the reception filter to minimize the influence of the reflected wave of the volume wave

Duplexer comprising a.

In the duplexer comprising a transmission filter, a reception filter, a substrate,

The substrate is a duplexer characterized in that at least one irregularities are formed on the bottom surface to scatter the reflected wave of the volume wave.