KR20060048139A - 탄성표면파 장치 및 통신기기 - Google Patents

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KR20060048139A
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Abstract

본 발명의 탄성표면파 장치는, 압전기판(300)의 한쪽 주면에 송신용 필터소자(TX) 및 수신용 필터소자(RX)가 형성되고, 송신용 필터소자(TX) 및 수신용 필터소자(RX)는, 회로기판(200)의 상면에 페이스다운으로 실장되어 있다. 수신용 필터소자(RX)의 접지전극(322)은 회로기판(200)에 형성된 3개의 직선형상 관통도체(221')에 접속되어 있으며, 송신용 필터소자(TX)의 접지전극(312)은 회로기판(200)에 형성된 크랭크형상 관통도체(211')에 접속되어 있다.

Description

탄성표면파 장치 및 통신기기{SURFACE ACOUSTIC WAVE DEVICE AND COMMUNICATION APPARATUS}
도1은, IDT전극의 등가회로를 나타낸 도면이다.
도2는, IDT전극에 직렬 인덕턴스(Lg)를 직렬 접속한 회로를 나타낸다.
도3은, 도2의 회로의 임피던스(Z)의 리액턴스 성분(X)을 세로축에, 가로축에 주파수를 취한 그래프이다.
도4는, 제1필터소자의 병렬 IDT전극과 직렬 IDT전극 및 제2필터소자의 병렬 IDT전극과 직렬 IDT전극의 각 임피던스의 절대값을 세로축에 나타낸 그래프와, 상기 제1필터소자 및 제2필터소자의 통과 감쇠특성을 세로축에 나타낸 그래프를 나타낸다.
도5는, 본 발명의 탄성표면파 장치의 일실시형태를 나타내는 도면이고, 탄성표면파 소자(100)의 한쪽 주면측의 평면도이다.
도6은, 탄성표면파 소자(100)가 실장되는 회로기판(200) 상면의 평면도이다.
도7은, 도5의 압전기판(300)상의 탄성표면파 소자와, 도6의 회로기판(200)을 접합해서 구성한 탄성표면파 장치를 나타내는 단면도이다.
도8은, 도5의 압전기판(300)상의 탄성표면파 소자와 도6의 회로기판(200)을 접합해서 구성한 탄성표면파 장치의 회로도이다.
도9는, 송신용 필터소자(TX)의 접지 관통도체의 형상을 크랭크형상으로 한 예를 나타내는 단면도이다.
도10은, 수신용 필터소자(RX)의 접지 관통도체의 길이를 짧게 한 예를 나타내는 단면도이다.
도11은, 안테나, 본 발명의 탄성표면파 장치를 사용한 듀플렉서(DPX1), 송신전력 증폭기(PA), 수신 저잡음 증폭기(LNA) 및 본 발명의 탄성표면파 장치를 사용한 단차간의 탄성표면파 장치(1')를 포함하는 통신기기를 나타내는 블록도이다.
도12는, 송신용 필터소자(TX)의 신호 감쇠량 및 수신용 필터소자(RX)의 신호 감쇠량을 측정한 그래프이다.
도13은, 송신용 필터소자(TX)의 신호 감쇠량 및 수신용 필터소자(RX)의 신호 감쇠량을 측정한 그래프이다.
도14는, 본 발명의 탄성표면파 장치의 다른 실시형태를 나타내는 도면이고, 압전기판(300)의 한쪽 주면측의 평면도이다.
도15는, 탄성표면파 소자가 실장되는 회로기판(200) 상면의 평면도이다.
도16은, 도15의 B-B에 있어서의 단면도이다.
도17은, 탄성표면파 소자(100)가 실장되는 회로기판(200) 상면의 평면도이다.
도18은, 도17의 C-C에 있어서의 단면도이다.
도19는, 본 발명의 탄성표면파 장치의 다른 실시형태를 나타내는 도면이고, 압전기판(300)의 한쪽 주면측의 평면도이다.
도20은, 탄성표면파 장치가 실장되는 회로기판(200) 상면의 평면도이다.
도21은, 도20의 D-D에 있어서의 단면도이다.
본 발명은, 필터소자, 듀플렉서 등에 적합하게 사용되어, 다른 주파수의 통과 대역을 갖는 복수의 탄성표면파 소자를 탑재한 탄성표면파 장치, 및 이것을 구비하는 통신기기에 관한 것이다. 이 통신기기는, 휴대전화기 등의 이동체 통신기기 등에 사용된다.
휴대전화기 등의 통신기기에 있어서, 송신신호와 수신신호를 분리하는 듀플렉서로서, IDT전극(Inter Digital Transducer)을 구비한 탄성표면파 소자를 사용한 탄성표면파 장치가 사용되고 있다. 탄성표면파 장치는, 소형이며, 급준한 필터소자특성을 갖고, 양산성이 뛰어난 등의 우수한 특징을 갖는 것이다.
특히 최근, 통신기기의 소형·경량화를 위해, 탄성표면파 장치 중에, 송신용 필터소자와, 수신용 필터소자가 일체화된 소형의 탄성표면파 장치가 요구되고 있다. 또한 필터소자로서 저삽입 손실인 것은 물론, 대역외 감쇠특성에 관해서도, 더욱 큰 감쇠량이 요구되고 있다.
만약 송신용 필터소자 및 수신용 필터소자의 대역외 감쇠량이 열화한 경우에는, 불필요한 무선신호를 송신하거나, 또는 수신하게 되어, 수신한 무선신호의 품질이 저하되거나, 다른 무선 통신기기에의 방해 등의 문제가 발생할 가능성이 있 다.
이상과 같은 요구에 대해서는, 종래의 탄성표면파 장치의 대역외 감쇠특성에서는 충분히 대응할 수 없어, 더욱 개선이 요구되고 있다.
본 발명은, 이상과 같은 요구를 감안하여 제안된 것으로, 그 목적은, 고역측 필터소자 및 저역측 필터소자를 구비하고, 이들 필터소자의 대역외 감쇠특성이 우수하고, 소형화가 가능하며, 또한 고신뢰성이 있는 탄성표면파 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 탄성표면파 장치는, 압전기판의 한쪽 주면에 형성되고, 제1입출력전극, 제1접지전극 및 제1IDT전극을 포함하는 제1필터소자와, 상기 압전기판의 같은 면에 형성된 제2입출력전극, 제2접지전극 및 제2IDT전극을 포함하며, 제1필터소자와 주파수대역이 다른 제2필터소자와, 상기 압전기판의 상기 제1, 제2필터소자가 형성된 면을 실장하기 위한 회로기판을 구비하고, 상기 압전기판의 상기 제1, 제2필터소자가 형성된 면에 있어서, 상기 제1접지전극과, 상기 제2접지전극이 전기적으로 분리되어 형성되고, 상기 회로기판의 상기 압전기판을 실장하는 면에 있어서, 상기 제1접지전극이 접속되는 제1접지용 도체단자와, 상기 제2접지전극에 접속되는 제2접지용 도체단자가 분리되어 형성되고, 상기 회로기판의 상기 압전기판을 실장하는 면과 반대측의 면 또는 상기 회로기판 중 어느 하나의 내층면에 있어서, 제3접지전극이 형성되고, 상기 제1접지용 도체단자 및 상기 제2접지용 도체단자에 접 속되어, 상기 회로기판을, 상기 제3접지전극의 위치까지 각각 관통하는 제1 및 제2관통도체가 설치되어 있는 것이다.
이 구성에 의하면, 2개의 필터소자를 동일한 압전기판상에 형성할 수 있으므로, 따로따로 압전기판상에 형성하는 것에 비해 탄성표면파 장치를 소형화할 수 있어, 회로기판에의 실장면적을 작게 할 수 있다. 또한 각 필터소자의 접지용으로, 각각 제1 및 제2관통도체를 설치함으로써, 제1필터소자 및 제2필터소자의 대역외 감쇠특성을 각각 원하는 값까지 저하시키는 것이 가능하게 되어, 고신뢰성의 탄성표면파 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 탄성표면파 장치는, 상기 구성에 있어서, 상기 제1필터소자의 통과 주파수대역이, 상기 제2필터소자의 통과 주파수대역보다 낮고, 상기 제1접지전극, 상기 제1접지용 도체단자 및 상기 제1관통도체의 직렬 인덕턴스가, 상기 제2접지전극, 상기 제2접지용 도체단자 및 상기 제2관통도체의 직렬 인덕턴스보다 높은 것이다.
상기 제1필터소자 및 제2필터소자는, 각각, 입출력전극간에 접속된 직렬 IDT전극과, 신호선로와 접지 사이에 연결된 병렬 IDT전극을 구비하고 있는 것이다.
이하, 이 구성에 의한 효과를 설명한다.
도1은, IDT전극의 등가회로를 나타내는 도면이다. 이 IDT전극의 임피던스를 복소수(Z1)로 나타낸다.
상기 제1접지전극, 제1접지용 도체단자 및 상기 제1관통도체로 형성되는 직렬 인덕턴스를 Lg1로 나타내고, 상기 제2접지전극, 제2접지용 도체단자 및 상기 제 2관통도체로 형성되는 직렬 인덕턴스를 Lg2로 나타낸다. Lg1, Lg2를 총칭해서 "Lg"로 나타낸다.
도2는, 도1의 회로에, 직렬 인덕턴스(Lg)를 직렬 접속한 회로를 나타낸다. 도2의 회로의 임피던스는, Z1과 Lg의 합으로 나타내어지며, 이것을 "Z"로 표기한다. 그리고, Z의 리액턴스 성분을 X, 저항 성분을 R이라고 한다.
도3은, 세로축에 리액턴스(X), 가로축에 주파수를 취한 그래프이다. 그래프의 각 곡선의 파라미터는, Lg의 값으로 하고 있다.
리액턴스(X)는, 소정 주파수(fr0)에서 공진(resonance)점을 갖고, 그것 보다 높은 주파수(fa0)에서 반공진(anti-resonance)점을 갖는다.
그래프에서 알 수 있는 바와 같이, Lg의 값이 클수록, 곡선은 위로 상승하고, 공진 주파수(fr0), 반공진 주파수(fa0) 모두 낮아진다.
도4는, 상기 제1필터소자의 병렬 IDT전극과, 직렬 IDT전극과, 상기 제2필터소자의 병렬 IDT전극과 직렬 IDT전극의 각 임피던스의 절대값
Figure 112005028121733-PAT00001
을 세로축에 나타낸 그래프와, 상기 제1필터소자 및 제2필터소자의 감쇠량을 세로축에 나타낸 그래프를 나타낸다. 가로축에는, 공통의 주파수를 취하고 있다.
이 복합된 그래프로부터, 화살표(b)로 나타내듯이, 상기 제1필터소자의 병렬 IDT전극의 임피던스를 반공진 주파수 부근에서 낮추는 것으로 하면, 상기 제1필터소자의 통과 대역외의 고역측의 감쇠량을 크게 할 수 있다(화살표(d) 참조). 또한 화살표(a)로 나타내듯이, 상기 제2필터소자의 병렬 IDT전극의 임피던스를 공진 주파수 부근에서 낮추는 것으로 하면, 상기 제2필터소자의 통과 대역외의 저역측의 감쇠량을 크게 할 수 있다(화살표(c) 참조).
상기 제1필터소자의 병렬 IDT전극의 임피던스를 반공진 주파수 부근에서 낮추기 위해서는, 도3의 화살표(e)로 나타내듯이, 제1필터소자의 직렬 인덕턴스(Lg1)를 크게 하면 좋고, 상기 제2필터소자의 병렬 IDT전극의 임피던스를 공진 주파수 부근에서 낮추기 위해서는, 화살표(f)로 나타내듯이, 제2필터소자의 직렬 인덕턴스(Lg2)를 작게 하면 좋은 것을 알 수 있다.
이렇게 하여, 제2필터소자의 접지용 도체단자에 발생하는 기생 인덕턴스를 저감시키면, 제2필터소자의 병렬 IDT전극에 대해서, 제1필터소자의 주파수대역과 겹치는 대역에 있어서의 임피던스(Z)를 작게 할 수 있다.
이 결과, 그 주파수대역과 겹치는 대역을 통과하는 신호를 효과적으로 저지하는 것이 가능하게 되어, 제2필터소자의 저역 주파수측의 대역외 감쇠특성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한 제1필터소자의 접지용 도체단자에 발생하는 기생 인덕턴스를 증가시키면, 제1필터소자의 병렬 IDT전극에 대해서, 제2필터소자의 주파수대역과 겹치는 대역에 있어서의 임피던스(Z)를 작게 할 수 있다.
이 결과, 그 주파수대역과 겹치는 대역을 통과하는 신호를 효과적으로 저지하는 것이 가능하게 되어, 제1필터소자의 고역 주파수측의 대역외 감쇠특성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이상과 같은 기생 인덕턴스의 저감 및 증대를 실현하기 위해서는, 상기 제1접지전극의 압전기판상의 면적을, 상기 제2접지전극의 압전기판상의 면적보다 작게 하거나, 상기 제1관통도체의 개수를, 상기 제2관통도체의 개수보다 적게 하거나, 상기 제1관통도체를 크랭크형상으로 하고, 상기 제2관통도체를 직선형상으로 하거나, 상기 제1관통도체의 단면적을, 상기 제2관통도체의 단면적보다 작게 하는 것이 고려된다.
이상의 구성의 탄성표면파 장치에 있어서, 만약, 수신용 필터소자의 통과 주파수대역이 송신용 필터소자의 통과 주파수대역에 비해 높은 경우에는, 수신용 필터소자의 접지용 도체단자에 발생하는 기생 인덕턴스를 저감시키고, 송신용 필터소자의 접지용 도체단자에 발생하는 기생 인덕턴스를 증가시킴으로써, 각각 목적으로 하는 대역외 감쇠특성의 향상을 꾀하는 것이 가능하게 되어, 통신기기의 듀플렉서에 사용한 경우에 양호한 통신품질을 얻는 것이 가능하게 된다.
또한 본 발명의 탄성표면파 장치는, 상기 각 구성에 있어서, 상기 압전기판의 상기 제1, 제2필터소자가 형성된 면에, 상기 제1, 제2필터소자를 둘러싸서 환형 전극이 형성되고, 상기 회로기판의 상기 압전기판을 실장하는 면에 있어서, 상기 환형 전극에 접속되는 환형 도체가 형성되어 있다라는 구조를 갖는다. 이 구조에서는, 압전기판과 회로기판과 이들 환형 전극과 환형 도체에 의해, 탄성표면파 소자를 기밀 밀봉해서 외기로부터 보호할 수 있으므로, 탄성표면파 소자를 장기에 걸쳐 안정되게 동작시킬 수 있어, 고신뢰성의 탄성표면파 장치로 하는 것이 가능하게 된다.
또 상기 환형 도체는, 각 필터소자를 개별적으로 둘러싸고 있는 구성이어도 좋다. 각각의 필터소자에 대하여, 각 환형 전극이 전자적인 실드(shield)의 역활을 가지므로, 각각의 필터소자의 전자적인 결합을 없앨 수 있어, 필터소자간의 간섭을 억제할 수 있다.
또한 본 발명의 탄성표면파 장치는, 상기 제2필터소자의 제2접지전극을 환형 전극에 접속하고, 상기 제2접지용 도체단자로서의 환형 도체를 복수의 제2관통도체에 의해 상기 제3접지전극에 접속하는 구조를 채용하는 것이다.
이 구조는, 접지전극의 인덕턴스를 작게 하기 위해서, 환형 전극 및 환형 도체를 이용하고 있다.
또한 본 발명의 탄성표면파 장치는, 제2접지용 도체단자를 상기 환형 도체에 접속하고, 상기 환형 도체를 복수의 제3관통도체에 의해 상기 제3접지전극에 접속하는 구조를 채용하는 것이다.
이 구조는, 접지용 도체단자의 인덕턴스를 작게 하기 위해서 환형 도체를 이용하고 있다.
이들 구조에 의하면, 제2필터소자에 새롭게 넓은 면적의 접지전극 또는 접지용 도체단자를 제작하지 않고, 기생 인덕턴스를 저감시킬 수 있어, 보다 소형의 본 발명의 탄성표면파 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 통신기기는, 상기 탄성표면파 장치와, 상기 탄성표면파 장치를 회로소자로 하는 수신회로 및/또는 송신회로를 구비하는 것이다.
이 통신기기는, 종래와 같이 대형의 유전체 필터소자를 필요로 하지 않아, 대폭적인 소형화가 가능하므로, 소형이며 통신품질이 우수한 통신기기를 제공할 수 있다.
그리고, 양호한 대역외 감쇠특성을 갖는 고역측 필터소자를, 예를 들면 수신용 필터소자에 이용함으로써, 불필요한 대역외 신호를 충분히 제거할 수 있어, 수신신호의 품질을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또 양호한 대역외 감쇠특성을 갖는 저역측 필터소자를 예를 들면 송신용 필터소자에 사용함으로써, 불필요한 대역외 신호를 송신하지 않아, 품질이 우수한 통신신호를 송신할 수 있고, 또 내전력성이 우수한 통신기기를 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서의 상술한, 또는 또 다른 이점, 특징 및 효과는, 첨부된 도면을 참조해서 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 명백하게 된다.
도5는, 본 발명의 탄성표면파 장치의 일실시형태를 나타내는 도면이고, 탄성표면파 소자(100)의 한쪽 주면측의 평면도이다. 도6은, 탄성표면파 소자(100)가 실장되는 회로기판(200) 상면의 평면도이다.
탄성표면파 소자(100)는, 압전기판(300)상에 형성되고, 통과 주파수대역이 다른 2종류의 필터소자를 형성하고 있다.
낮은 주파수대역의 필터소자는 본 발명의 실시형태에서는, 송신용 필터소자(TX)에 사용되고, 높은 주파수대역의 필터소자는 수신용 필터소자(RX)에 사용된다.
도5에 있어서, 압전기판(300)의 한쪽 주면에는, 송신용 필터소자(TX)의 IDT전극(110), 접지전극(312) 및 신호 입출력전극(311)이 형성되고, 수신용 필터소자(RX)의 IDT전극(120), 접지전극(322) 및 신호 입출력전극(321)이 형성되어 있다.
상기 송신용 필터소자(TX)의 IDT전극(110)은, 입출력전극(311) 사이에 접속된 직렬 IDT전극과, 신호선로와 접지 사이에 연결된 병렬 IDT전극으로 구성된다.
상기 수신용 필터소자(RX)의 IDT전극(120)은, 입출력전극(321) 사이에 접속된 직렬 IDT전극과, 신호선로와 접지 사이에 연결된 병렬 IDT전극으로 구성된다.
또한, 압전기판(300)의 한쪽 주면에 있어서, IDT전극(110) 및 IDT전극(120) 등에 대해서 이들을 둘러싸도록, 대략 사각형상의 환형 전극(330)이 형성되어 있다.
이러한 환형 전극(330)을 압전기판(300)의 외측 가장자리부를 따라 설치함으로써, IDT전극(110) 및 IDT전극(120) 등을 그 내측에 넓은 면적을 이용해서 유효하게 배치할 수 있다.
또, 환형 전극(330)으로서, 송신용 필터소자(TX) 및 수신용 필터소자(RX)를 각각 개별적으로 둘러싸도록 형성해도 좋다. 환형 전극(330)이 이들 송신용 필터소자(TX) 및 수신용 필터소자(RX)를 개별적으로 둘러싸도록 형성되어 있을 때에는, 각각의 필터소자에 대하여 환형 전극(330)이 전자적인 실드의 역활을 하므로, 각각의 필터소자의 전자적인 결합을 없앨 수 있어, 필터소자간의 간섭을 억제할 수 있다.
도6은, 압전기판(300)을 실장하기 위한 회로기판(200)을 나타낸다. 이 회로기판(200)의 상면에는, 송신용 필터소자(TX)의 신호 입출력 도체단자(411), 송신용 필터소자(TX)의 접지용 도체단자(412), 수신용 필터소자(RX)의 신호 입출력 도체단자(421), 수신용 필터소자(RX)의 복수의 접지용 도체단자(422)가 각각 형성되어 있 다.
상기 신호 입출력 도체단자(411)는 압전기판(300)의 신호 입출력 단자(311)에 대응하고, 상기 접지용 도체단자(412)는 압전기판(300)의 접지전극(312)에 대응하고, 상기 신호 입출력 도체단자(421)는 압전기판(300)의 신호 입출력 단자(321)에 대응하고, 상기 접지용 도체단자(422)는 압전기판(300)의 접지전극(322)에 대응해서 형성되어 있다. 그리고, 이들 단자를 둘러싸도록, 압전기판(300)의 환형 전극(330)에 대응시켜서 환형 도체(430)가 형성되어 있다.
또, 도면에는 나타내지 않았지만, 환형 도체(430)는, 회로기판(200)의 내부또는 하면에 형성된 접지용 도체에, 관통도체를 통해 접속되어 있다. 이것에 의해, 송신용 필터소자의 IDT전극에서 발생한 열을 그 IDT전극을 둘러싸도록 형성되어 있는 접지용 환형 전극(430)을 통해 확산시킬 수 있다.
또한 회로기판(200)의 이면에는, 도6에 파선 해칭으로 나타내듯이, 각각 비아(via)도체를 통해서, 신호 입출력 도체단자(411)에 연결되는 이면 신호도체(212), 신호 입출력 도체단자(421)에 연결되는 이면 신호도체(222), 접지용 도체단자(412,422)에 연결되는 이면접지용 도체단자(220)가 형성되어 있다.
이면접지용 도체단자(220)는, 회로기판(200)의 이면의 큰 면적에 형성되어 있고, 송신용 필터소자(TX)의 접지용 도체단자(412), 수신용 필터소자(RX)의 접지용 도체단자(422)에 대해서 공통의 접지단자로 되어 있다. 이 접지전극은, 제3접지전극으로서 기능한다.
이상과 같은 압전기판(300) 및 회로기판(200)을 사용한 본 발명의 탄성표면 파 장치는, 압전기판(300)의 각 전극이 회로기판(200)의 각 도체단자에 도체범프를 통해 접속됨과 아울러, 이 환형 전극(330)이 회로기판(200)의 상면에 이것에 대응시켜서 형성된 환형 도체(430)에, 땜납 등의 납재를 이용하여, 환형으로 밀봉하도록 해서 접속되어 있다.
이렇게 해서, 압전기판의 한쪽 주면에 송신용 필터소자(TX) 및 수신용 필터소자(RX)를 형성한 탄성표면파 소자(100)를, 회로기판(200)의 상면에 한편 주면을 대향시켜서 실장할 수 있다.
상기 환형의 밀봉에 의해, 압전기판(300)의 동작면측의 기밀성을 유지할 수 있으므로, 탄성표면파 소자(100)를 외장보호재(500) 등에 의한 영향없이 안정되게 동작시킬 수 있음과 아울러, 그 동작을 장기간에 걸쳐 안정되게 행할 수 있어, 고신뢰성의 탄성표면파 장치로 할 수 있게 된다.
또한 이들 환형 전극(330) 및 환형 도체(430)에 의해 환형으로 기밀 밀봉된 내부에, 또한 예를 들면 불활성 가스인 질소가스 등을 봉입함으로써, 각 전극, 각 도체단자의 산화 등에 의한 열화를 효과적으로 방지할 수 있으므로, 더욱 고신뢰성으로 할 수 있게 된다.
또 환형 전극(330)의 폭으로서는, 땜납 등의 납재에 의한 밀봉성이나 위치맞춤 정밀도를 고려해서, 예를 들면 0.05mm∼0.15mm의 범위내로 형성하는 것이 바람직하다. 0.05mm보다 좁은 폭에서는, 땜납에 의한 밀봉성이나 기계적 응력에 의한 신뢰성을 만족시키는 것이 곤란하게 된다. 또한 필요이상으로 폭을 크게 해서 환형 전극(330)을 설치하는 것은, 송신용 필터소자(TX) 및 수신용 필터소자(RX)를 그 내 측에 넓은 면적을 이용하여 유효하게 배치시키는 것이 곤란하게 되므로, 탄성표면파 장치에 요구되는 특성이나 사양에 따라 적절하게 설정하면 좋다.
또한 이 예에 있어서는 송신용 필터소자(TX) 및 수신용 필터소자(RX)를 1개 씩 형성해서 이들을 둘러싸도록 1개의 환형 전극(330)을 형성하고 있지만, 환형 전극(330)의 내측에 배치하는 송신용 필터소자(TX)를 복수 설치하고, 수신용 필터소자(RX)를 복수 설치해도 좋다.
또한 상술한 바와 같이, 압전기판(300)의 한쪽 주면을 복수개의 영역으로 나누고, 각각의 영역에 송신용 필터소자(TX) 및 수신용 필터소자(RX)와 이들을 둘러싸도록 환형 전극(330)을 형성해도 좋다. 이러한 경우에는, 각 환형 전극(330)으로 둘러싸여진 탄성표면파 장치부 사이에서의 송신신호 또는 수신신호의 상호 간섭을 대폭 저감시키는 것이 가능하게 된다.
송신용 필터소자(TX)의 IDT전극(110), 접지전극(312) 및 신호 입출력전극(311), 수신용 필터소자(RX)의 IDT전극(120), 접지전극(322) 및 신호 입출력전극(321)은, 예를 들면 탄탈산 리튬 등의 압전기판의 한쪽 주면에 스퍼터링법 등의 진공성막기술에 의해 알루미늄 등의 금속막을 성막하고, 그 후에 포토리소그래피 등의 수단을 이용하여 원하는 레지스트 패턴을 형성하고, 그것을 마스크로 해서 불피요한 개소를 에칭에 의해 제거함으로써 형성된다.
압전기판에는, 예를 들면 36°±3°Y커트 X전파의 탄탈산 리튬 단결정, 42°±3°Y커트 X전파의 탄탈산 리튬 단결정, 64°±3°Y커트 X전파의 니오브산 리튬 단결정, 41°±3°Y커트 X전파의 니오브산 리튬 단결정, 45°±3°X커트 Z전파의 4 붕산 리튬 단결정이, 각각 전기기계 결합계수가 크고, 또한 주파수 온도계수가 작기 때문에 바람직하게 사용할 수 있다.
또 압전기판 두께는, 0.1mm∼0.5mm정도가 바람직하다. 0.1mm미만의 두께에서는 압전기판이 깨지기 쉬워지고, 0.5mm초과시에서는 부품 치수가 커져서 소형화를 달성하는 것이 곤란하게 된다.
상기 IDT전극(110) 및 IDT전극(120)은, 직렬 및 병렬로 사다리형으로 접속한 래더형 필터소자를 구성함으로써, 급준하며 또한 저손실의 필터소자특성을 실현할 수 있다.
도7은, 이상으로 설명한 도5의 압전기판(300)상의 탄성표면파 소자와, 도6의 회로기판(200)을 접합해서 구성한 탄성표면파 장치를 A-A선으로 자른 단면도이다.
회로기판(200)은, 복수의 절연층, 이 예에서는 3층의 절연층이 적층되어서 제작되어 있다.
412는, 회로기판(200)의 상면에 형성된 송신용 필터소자(TX)의 접지용 도체단자, 211은 회로기판(200)의 내부에 형성된 송신측 관통도체이다.
송신측 관통도체(211)는, 회로기판(200)의 상면으로부터 하면에 걸쳐, 상하방향으로 복수의 관통도체(211a)를, 절연층간에 형성된 도체층(211b)으로 접속해서 형성된 것이다. 송신측 관통도체(211)는, 회로기판(200)의 상면에서 접지용 도체단자(412)에 접속되고, 회로기판(200)의 이면에서 이면접지용 도체단자(220)에 접속된다.
422는 회로기판(200)의 상면에 형성된 수신용 필터소자(RX)의 접지용 도체단 자, 221은 회로기판(200)의 상면으로부터 이면에 걸쳐 직선상으로 형성된 수신측 관통도체이다.
수신측 관통도체(221)는, 회로기판(200)의 상면으로부터 하면에 걸쳐, 상하방향으로 복수의 관통도체(221a)를, 절연층간에 형성된 도체층(221b)으로 접속해서 형성된 것이며, 회로기판(200)의 상면에서 접지용 도체단자(422)에 접속되어, 회로기판(200)의 이면에서 이면접지용 도체단자(220)에 접속된다.
112, 122는 각각 도체범프이며, 112는 송신용 필터소자(TX) 접속범프, 122는 수신용 필터소자(RX) 접속범프이다.
도7에 나타내듯이, 압전기판(300)의 한쪽 주면이 회로기판(200)의 상면에 대향해서 배치되고, 송신용 필터소자(TX)의 접지전극(312)과 회로기판(200)의 접지용 도체단자(412)가 송신용 필터소자(TX) 접속범프(112)로 접속되고, 수신용 필터소자(RX)의 접지전극(322)과 회로기판(200)의 접지용 도체단자(422)가 수신용 필터소자(RX) 접속범프(122)로 각각 전기적으로 접속되어 있어, 이것에 의해 탄성표면파 소자(100)가 회로기판(200)의 상면에 실장된다.
또, 도7에는 나타내지 않지만, 송신용 필터소자(TX)의 신호 입출력 단자(311)와 회로기판(200)의 상면에 형성된 송신용 필터소자(TX)의 신호 입출력 도체단자가, 마찬가지로 도체범프로 접속되어 있다. 수신용 필터소자(RX)의 신호 입출력 단자와 회로기판(200)의 상면에 형성된 수신용 필터소자(RX)의 신호 입출력 도체단자도, 마찬가지로 도체범프로 접속되어 있다.
이렇게 해서, 수신용 필터소자(RX)의 접지전극(322)은, 수신용 필터소자(RX) 접속범프(122), 회로기판(200)에 상면으로부터 하면에 걸쳐서 직선상으로 형성된 복수의 관통도체(221)를 통해 이면접지용 도체단자(220)에 접속되고, 송신용 필터소자(TX)의 접지전극(312)은, 송신용 필터소자(TX) 접속범프(112), 회로기판(200)에 상면으로부터 하면에 걸쳐서 형성된 관통도체(211)를 통해 이면접지용 도체단자(220)에 접속된다.
또, 도6, 도7의 예에서는, 회로기판(200)의 이면에서 수신용 필터소자(RX)의 접지전극(322)과 송신용 필터소자(TX)의 접지전극(312)을 전기적으로 접속하는 이면접지용 도체단자(220)를 설치했지만, 도17, 도18에 나타내듯이 탄성표면파 장치(1)중에서는, 수신용 필터소자(RX)의 접지전극(322)과 송신용 필터소자(TX)의 접지전극(312)을, 전기적으로 접속하지 않고, 복수의 이면접지용 도체단자(220')를 설치하고, 이들을 탄성표면파 장치(1)가 탑재되는 통신기기의 PCB(Printed Circuit Board)의 접지전극(230)에 의해 접속해도 상관없다.
관통도체(211a,221a)는, 1개당 0.03mm∼0.2mm정도의 직경으로 형성할 수 있다. 관통도체를 0.03mm보다 작은 직경으로 하면, 회로기판(200)의 절연층간에 형성된 도체층(211b,221b)과의 위치 어긋남이 발생하는 등에 의해, 접속 신뢰성의 저하를 야기하는 경우가 있다. 직경 0.2mm를 초과하면, 회로기판(200)의 절연층의 재료인 예를 들면 세라믹스와 금속으로 이루어지는 관통도체와의 사이에 있어서 열팽창계수차가 커져, 관통도체 근방의 절연층에 크랙 등의 균열을 발생시키게 되어, 접속 신뢰성의 저하를 야기하는 경우가 있다.
또한 복수개의 직선형상 관통도체(221)를 형성해서 수신용 필터소자(RX)의 접지전극(322)과 접속하는 경우에는, 이들 복수개의 직선형상 관통도체(221)는, 예를 들면 0.02mm∼0.2mm정도의 간격으로 세밀하게 배치시킴으로써 작은 면적으로 작은 인덕턴스를 달성할 수 있다.
상기 회로기판(200)의 절연층에는, 예를 들면 알루미나를 주성분으로 하는 세라믹스나, 저온에서 소결가능한 유리세라믹스, 또는 유기재료를 주성분으로 하는 유리에폭시수지 등이 이용된다. 세라믹스나 유리세라믹스를 이용하는 경우에는, 세라믹스 등의 금속산화물과 유기 바인더를 유기용제 등으로 균질혼련한 슬러리를 시트상으로 성형한 그린시트를 제작하여, 원하는 배선패턴이나 내부도체 접속용 비아홀(관통도체) 패턴을 형성한 후, 이들 그린시트를 적층해서 압착함으로써 일체형성해서 소성함으로써 제작된다.
상기 각 절연층에 형성되는 도체패턴은, Au, Cu, Ag, Ag-Pd, W 등의 금속도체를 스크린인쇄 또는 증착이나 스퍼터링 등의 성막법과 에칭의 조합 등에 의해 형성된다. 각 도체패턴에는, 또한 탄성표면파 소자(100)와의 양호한 접합에 필요하면, 표면에 Ni 또는 Au 등의 도금을 실시해도 좋다.
송신용 필터소자(TX) 접속범프(112) 및 수신용 필터소자(RX) 접속범프(122)는 땜납이나 Au 등의 도체재료에 의해 형성된다. 땜납으로 형성하는 경우에는, 예를 들면, 스크린인쇄에 의해 접지전극(312,322), 입출력전극(311,321)에 크림땜납을 도포한 후, 그 땜납을 용융시킴으로써 도체범프를 형성할 수 있다. 또한 금으로 형성하는 경우에는, 예를 들면 금선(gold wire)을 접지전극(312,322), 입출력전극(311,321)에 와이어 본딩하고, 이것을 짧은 길이로 절단함으로써 도체범프를 형성 할 수 있다.
또한 회로기판(200)의 접지용 도체단자(412,422), 신호 입출력 도체단자(411,421)에 땜납인쇄를 행하고, 이것을 도체뱀브로 하는 것에 의해서도, 접지전극(312,322) 및 신호 입출력 단자(311,321)와의 접속이 가능하다. 또는, 도체범프에 의한 접속에 있어서, 열 혹은 초음파 등을 가하면서 압착하는 것을 행해도 좋고, 확실하며 양호한 접속이 가능하다.
또한, 도7에 있어서, 500은, 회로기판(200)상에 실장된 탄성표면파 소자(100)를 보호하기 위한 외장보호재이며, 이 예에서는, 압전기판(300)의 측면까지 둘러싸서 탄성표면파 소자(100)를 유지하도록 형성되어 있다. 외장보호재(500)는 에폭시수지나 비페놀수지, 폴리이미드수지, 고형분인 필러로서 알루미나나 질화 알루미늄이나 질화 규소 등의 필러를 혼합한 수지로 이루어져 있다. 혹은 Au, Ag, Cu, Sn, Al, Pb, 또는 이들 중 적어도 1개를 주성분으로 하는 합금 등의 금속피막 등이어도 좋다. 이러한 외장보호재(500)에 의해 압전기판(300)을, 기계적 충격이나 수분·약품 등으로부터 보호하는 것이 가능하게 되어, 고신뢰성의 탄성표면파 장치(1)로 할 수 있다. 또, 외장보호재(500)는 압전기판(300)이 노출되지 않도록 압전기판(300)의 IDT전극 등을 형성한 면 이외의 모든 면을 덮도록 해도 상관없다. 이렇게 함으로써, 더욱 기계적 충격에 대한 내성을 확보할 수 있다.
도8은, 도5의 압전기판(300)상의 탄성표면파 소자와 도6의 회로기판(200)을 접합해서 구성한 탄성표면파 장치의 회로도이다. 도8의 상반부가 송신용 필터소자(TX)를 구성하는 회로를 나타내고, 하반부가 수신용 필터소자(RX)를 구성하는 회로 를 나타낸다. 양 회로는 공통의 이면접지용 도체단자(220)에 의해 접지되어 있다.
본 발명의 탄성표면파 장치(1)에 의하면, 수신용 필터소자(RX)의 접지전극(322)은 회로기판(200)에 상면으로부터 하면에 걸쳐서 설치된 복수개의 관통도체(221)에 접속되어 있는 것에 대해서, 송신용 필터소자(TX)의 접지전극(312)은, 회로기판(200)에 상면으로부터 하면에 걸쳐 설치된 1개의 관통도체(211)에 접속되어 있는 점에서, 송신용 필터소자(TX)의 접지용 도체단자에 발생하는 기생 인덕턴스를 증가시킬 수 있다.
이것에 의해 송신용 필터소자(TX)의 병렬 IDT전극에 대해서, 고역측 필터소자의 주파수대역, 즉 수신용 필터소자(RX)의 수신 주파수대역과 겹치는 대역에 있어서의 임피던스를 작게 할 수 있으므로, 그 수신 주파수대역과 겹치는 대역을 통과하는 신호를 효과적으로 저지하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 송신용 필터소자(TX)의 고역 주파수측의 대역외 감쇠특성을 대폭 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한 본 발명의 탄성표면파 장치(1)에 의하면, 수신용 필터소자(RX)의 접지전극(322)은, 회로기판(200)에 상면으로부터 하면에 걸쳐 직선상으로 형성된 복수개의 직선형상 관통도체(221)에 접속되어 있는 점에서, 수신용 필터소자(RX)의 접지용 도체단자에 발생하는 기생 인덕턴스를 저감시킬 수 있다.
이것에 의해 수신용 필터소자(RX)의 병렬 IDT전극에 대해서, 저역측 필터소자의 주파수대역, 즉 송신용 필터소자(TX)의 송신 주파수대역과 겹치는 대역에 있어서의 임피던스를 작게 할 수 있으므로, 그 송신 주파수대역과 겹치는 대역을 통과하는 신호를 효과적으로 저지하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 수신용 필터소자 (RX)의 저역 주파수측 대역외 감쇠특성을 양호하게 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이상의 실시형태에서는 송신용 필터소자(TX)의 접지 관통도체의 수를, 수신용 필터소자(RX)의 접지 관통도체의 수보다 적게 함으로써(도5의 예에서는 수신용 필터소자(RX)의 관통도체가 8개인 것에 대해서 송신용 필터소자(TX)의 관통도체는 1개로 했다), 송신용 필터소자(TX)의 접지용 도체단자에 발생하는 기생 인덕턴스를 증가시키고 있었다.
그러나 이것과 함게, 혹은 이것이외의 방법으로서, 송신용 필터소자(TX)의 접지 관통도체의 형상을, 크랭크형상으로 구부려서 형성하는 방법이 있다.
도9는, 송신용 필터소자(TX)의 접지 관통도체의 형상을 바꾼 예를 나타낸다.
211' 은 회로기판(200)의 내부에 형성된 송신측 관통도체이다. 관통도체(211')는 절연층의 상면으로부터 하면에 걸쳐 상하방의 위치를 어긋나게 해서 형성된 복수의 관통도체(211a')를 회로기판(200)내의 절연층간에 형성된 도체층(211b')으로 접속해서 형성되어 있으며, 회로기판(200)의 상면에서 접지용 도체단자(412)에 접속되어 있다.
422는 회로기판(200)의 상면에 형성된 수신용 필터소자(RX)의 접지용 도체단자, 221'은 회로기판(200)의 상면으로부터 하면에 걸쳐서 직선상으로 형성된 복수의 직선형상 관통도체이다.
이렇게, 수신용 필터소자(RX)의 접지전극(322)은 범프(122)를 통해 회로기판(200)에 상면으로부터 하면에 걸쳐서 직선상으로 형성된 복수개의 직선형상 관통도 체(221')에 접속되고, 또한, 송신용 필터소자(TX)의 접지전극(312)은 범프(112)를 통해 회로기판(200)의 상면으로부터 하면에 걸쳐 상하방향의 위치를 어긋나게 해서 설치된 관통도체(211a')를 회로기판(200)내의 절연층간에 형성된 도체층(211b')으로 접속해서 형성된 크랭크형상 관통도체(211')에 접속되어 도9의 탄성표면파 장치(1)가 구성되어 있다.
이 크랭크형상의 관통도체(211')가 형성되어 있는 점에서, 송신용 필터소자(TX)의 접지용 도체단자(312)에 발생하는 기생 인덕턴스를 증가시킬 수 있고, 이것에 의해 송신용 필터소자(TX)의 병렬 IDT전극에 대해서, 수신용 필터소자(RX)의 수신 주파수대역과 겹치는 대역에 있어서의 임피던스를 작게 할 수 있다. 그 때문에 수신 주파수대역과 겹치는 대역을 통과하는 신호를 효과적으로 저지하는 것이 가능해지므로, 송신용 필터소자(TX)의 고역 주파수측 대역외 감쇠특성을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 회로기판(200)에 상면으로부터 하면에 걸쳐 직선상의 관통도체(221')를 복수개 설치해서 병렬 접속했으므로, 인덕턴스값을 더욱 작게 할 수 있고, 이것에 인해, 수신용 필터소자(RX)의 접지용 도체단자에 발생하는 기생 인덕턴스를 더욱 저감시킬 수 있고, 수신용 필터소자(RX)의 대역외 감쇠특성을 더욱 대폭 향상시킬 수 있게 된다.
이상의 실시예에서는 송신용 필터소자(TX)의 관통도체(211')를 크랭크형상으로 함으로써 임피던스를 크게 하고, 수신용 필터소자(RX)의 직선형상 관통도체(221')의 개수를 늘림으로써 임피던스를 작게 하고 있었다. 그러나 이것 이외의 방 법으로서, 접지 관통도체의 직경을 바꾸는 방법, 접지 관통도체의 길이를 바꾸는 방법이 있다.
도10은, 수신용 필터소자(RX)의 접지 관통도체의 길이를 짧게 한 예를 나타내는 단면도이다. 이 회로기판(200)은, 압전기판(300) 이외의 소자도 탑재하는 모듈용의 회로기판(200)인 것을 상정하고 있다.
(211")은 회로기판(200)의 내부에 형성된 1개의 송신측 관통도체를 나타낸다. 이 관통도체(211")는 도7에 나타낸 것과 같은 구조이다.
221a"는 회로기판(200)의 상면에 형성된 수신용 필터소자(RX)의 접지용 도체단자로부터 내층 접지전극(221c")에 걸쳐 형성된 짧은 관통도체를 나타낸다.
이 예에서는, 다층의 회로기판(200)의 내면, 예를 들면 도10에 나타내는 X-X'면에 베타의 내층 접지전극(221c")을 형성하고, 이 내층 접지전극(221c")을 이 도면외의 어딘가의 공통의 접지전위에 접속하고 있다.
또, 내층 접지전극(221c")은 송신용 필터소자(TX)의 관통도체(211")와 접촉하지 않도록, 관통도체(211")가 통과하는 개소에 구멍을 형성해 두는 것이 필요하다.
이렇게, 관통도체(221a")를 내층 접지전극(221c")에 접속함으로써, 그 길이를 회로기판(200)의 두께보다 짧게 할 수 있어, 관통도체(221a")에 의한 인덕턴스(Lg)를 송신용 필터소자(TX)의 관통도체(211 ")의 인덕턴스보다 작게 할 수 있다.
또한 도시해서 설명하지 않지만, 상술한 관통도체의 직경의 허용범위내에서, 송신용 필터소자(TX)의 관통도체의 직경을, 수신용 필터소자(RX)의 관통도체의 직 경보다 상대적으로 작게 하는 것도 유효하다. 구체적으로는, 직선형상 관통도체의 인덕턴스를 작게 할 목적에서는 관통도체를 0.1mm이상의 직경으로 하면 좋다.
다음에 본 발명의 탄성표면파 장치의 다른 실시형태를 설명한다.
도14는, 탄성표면파 소자의 한쪽 주면측을 나타내는 평면도이다. 도15는, 탄성표면파 소자가 실장되는 회로기판(200)의 상면을 나타내는 평면도이다. 도16은, 도15의 회로기판(200)을 B-B선으로 자른 단면도이다.
이 예에 있어서, 도5에서 도7에 나타낸 것과 동일한 부재에는, 동일한 번호를 붙여 중복된 설명은 생략하는 것으로 한다.
이 구성과, 도5부터 도7에 나타낸 구성과의 상위점은, 수신용 필터소자(RX)의 접지전극을, 압전기판(300)상의 도체패턴(330a)으로서 형성하고, 이 도체패턴(330a)을 환형 전극(330)에 접속하고 있는 것이다. 그리고, 회로기판(200)의 상면에 형성되고, 환형 전극(330)에 접속되는 환형 도체(430)를, 회로기판(200)의 4변에 설치한 복수개의 관통도체(231)를 통해, 회로기판(200)의 이면에 형성된 접지용 도체단자(220)에 접속하고 있다.
본 구성에서는, 도5에 나타낸 접지전극(322)의 면적을, 환형 전극(330)을 이용함으로써 확보한 것이 특징이다.
이 구성에 의해, 환형 전극(330)의 넓은 면적을 이용해서, 수신용 필터소자(RX)의 접지 인덕턴스(Lg2)를 낮은 값으로 설정할 수 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 보다 소형의 탄성표면파 장치를 실현할 수 있다. 또한 환형 전극(430)이 접지되어 있는 것에 의해, 외부로부터의 간섭을 보다 작게 할 수 있다.
또, 상기 도체패턴(330a)을 환형 전극(330)에 접속하는 구성 대신에, 압전기판상에서는 도19에 나타내듯이, 수신용 필터소자(RX)의 접지전극(322)과 환형 전극(330)을 분리해서 형성하고, 회로기판(200)상에서 도20에 나타내듯이 수신용 필터소자(RX)의 접지전극에 접속되는 접지용 도체단자(422)를 도체패턴으로서 형성하고, 이 도체패턴을, 회로기판(200)상에서 환형 도체(430)에 접속하는 구성을 채용해도 좋다. 이 환형 도체(430)를, 도21에 나타내듯이, 회로기판(200)의 4변에 설치한 복수개의 관통도체(231)를 통해 회로기판(200)의 이면에 형성된 접지 도체단자(220)에 접속한다.
이 구조에 있어서는, 환형 도체(430)의 큰 면적을 이용함으로써, 수신용 필터소자(RX)의 접지 인덕턴스(Lg2)를, 낮은 값으로 설정할 수 있다. 따라서, 보다 소형의 탄성표면파 장치를 실현할 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명의 탄성표면파 장치는, 통신기기, 특히 멀티밴드를 취급하는 통신기기에 바람직하게 사용된다. 이러한 통신기기를, 도11을 사용하여 설명한다.
도11은, 안테나, 송신용 필터소자(TX) 및 수신용 필터소자(RX)를 구비하는 본 발명의 탄성표면파 장치(1)를 적용한 송수신 주파수대를 분리하는 송수신 분파회로(이하, 듀플렉서라고 함)(DPX), 송신전력 증폭기(PA), 수신저잡음 증폭기(LNA), 및 단차간의 송신용 필터소자(TX') 및 단차간의 수신용 필터소자(RX')에 의해 구성되는 통신기기를 나타내는 블록도이다. 또, 단차간의 송신용 필터소자(TX') 및 단차간의 수신용 필터소자(RX')를 동일 압전기판상에 제작하여, 본 발명의 탄성표면파 장치(1')를 구성해도 좋다.
이 통신기기에 있어서, 송신회로(도시 생략)로부터 출력된 송신신호를 믹서로 캐리어 주파주에 탑재하여, 불필요신호를 송신용 밴드패스 필터소자(TX')로 감쇠시키고, 그 후에 송신전력 증폭기(PA)로 송신신호를 증폭하여, 듀플렉서(DPX)를 통해 안테나로부터 송신한다.
상기 듀플렉서(DPX)에 있어서, 수신용 필터소자(RX)의 무선신호통과 주파수대역은, 송신용 필터소자(TX)의 무선신호통과 주파수대역에 비해서 높게 설정되어 있다.
안테나에서 수신된 수신신호는, 듀플렉서(DPX)를 통과한 후 수신저잡음 증폭기(LNA)에서 증폭되고, 그 후에 수신용 밴드패스 필터소자(RX')에서 불필요 신호가 감쇠되고, 믹서(도시생략)에서 캐리어 주파수로부터 신호를 분리하고, 이 신호를 취출하는 수신회로로 전된다.
이상과 같은 본 발명의 탄성표면파 장치의 구성에 의해 수신용 필터소자(RX)의 접지용 도체단자에 발생하는 기생 인덕턴스를 저감시키고, 송신용 필터소자(TX)의 접지용 도체단자에 발생하는 기생 인덕턴스를 증가시킴으로써, 각각 목적으로 하는 대역외 감쇠특성의 향상을 꾀하는 것이 가능하게 되어, 무선통신기기로서 양호한 송수 분리성능을 얻는 것이 가능하게 된다.
또, 본 발명의 통신기기에 있어서, 본 발명의 탄성표면파 장치에 의한 효과를 충분히 발휘시키기 위해서는, 지금까지 설명한 구성과 같이, 탄성표면파 장치 (1)에 송신용 필터소자(TX)와 수신용 필터소자(RX)의 양쪽이 탑재되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해 송신신호 및 수신신호의 불필요한 신호를 모두 충분히 저감시킬 수 있어, 통신품질을 향상시키는 것이 가능하게 됨과 아울러, 송신용 필터소자(TX) 및 수신용 필터소자(RX)를 일체화해서 소형의 필터소자를 구성할 수 있으므로, 소형이며 고품질의 통신기기로 할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 탄성표면파 장치 및 통신기기에 있어서는, 저역측 IDT전극에 의해 구성되는 저역측 필터소자를 송신용 필터소자(TX)로서 사용하고, 고역측 IDT전극에 의해 구성되는 고역측 필터소자를 수신용 필터소자(RX)로서 사용하는 경우를 예로 들어서 설명했지만, 이것에 대해서, 저역측 IDT전극에 의해 구성되는 저역측 필터소자를 수신용 필터소자(RX)로서 사용하고, 고역측 IDT전극에 의해 구성되는 고역측 필터소자를 송신용 필터소자(TX)로서 사용해도 된다. 이 경우에도, 이상과 동일한 작용효과를 갖는 탄성표면파 장치 및 통신기기로 된다.
본 발명의 탄성표면파 장치 및 통신기기에 적용되는 송신 주파수대역 및 수신 주파수대역의 예로서는, 예를 들면 미국의 CDMA방식의 경우이면, 셀룰러 밴드에서는 송신 주파수대역을 824MHz∼849MHz로 하고, 수신 주파수대역을 869MHz∼894MHz로 해서, 저역측 필터소자를 송신용 필터소자(TX)에, 고역측 필터소자를 수신용 필터소자(RX)에 설정한다. 이 설정에 의해, 이 통신방식에 사용하는 듀플렉서로서 적용시키는 것이 가능하게 된다. 또, PCS(Personal Communication Services)밴드에서는, 송신 주파수대역을 1850MHz로부터 1910MHz로 하고, 수신 주파수대역을 1930MHz∼1990MHz로 해서, 마찬가지로 저역측 필터소자를 송신용 필터소자(TX)에, 고역측 필터소자를 수신용 필터소자(RX)에 설정하면 좋다. 또한 일본국내 CDMA방식의 경우이면, 송신 주파수대역은 887MHz∼925MHz로 하고, 수신 주파수대역은 832MHz∼870MHz로 해서, 각각 고역측 필터소자를 송신용 필터소자(TX)에, 저역측 필터소자를 수신용 필터소자(RX)에 사용해서 통과 대역을 설정함으로써, 이 통신방식에 사용하는 듀플렉서로서 적용시키는 것이 가능하게 된다.
또, 본 발명은 상기의 실시형태의 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경·개량 등이 가능하다. 예를 들면 필터소자는 DMS(Double Mode SAW) 필터소자나 래티스형 필터소자 등의 구조를 포함하고 있어도 상관없다. 필터소자는, 적어도 1개의 직렬 IDT전극과 1개의 병렬 IDT전극을 구비하고 있으면 좋다.
또한, 본 발명의 탄성표면파 장치를 전자회로 모듈 등의 실장용 기판에 실장할 때의 실장형태도 임의이어도 좋고, 상술한 CSP(Chip Size Package) 방식 뿐만 아니라, 와이어본딩 방식이나 플립칩 방식 등의 여러가지 형태를 적용할 수 있다.
또한 회로기판내에, 수신용 필터소자(RX)와 송신용 필터소자(TX) 사이의 아이솔레이션을 양호하게 하기 위해서, 지그재그형상의 위상정합 선로나 인덕터 및 커패시터에 의한 정합회로를 배치하는 것도 가능하다. 이들은, 안테나 단자로부터 본 수신용 필터소자(RX)의 임피던스가 수신 주파수대역 중 송신 주파수대역과 겹치는 대역에 있어서 무한대로 한없이 가까워지도록 함으로써, 송신 단자로부터 송신용 필터소자(TX)를 통과해 온 송신신호에 대하여, 위상정합 선로 또는 인덕터 및 커패시터에 의한 정합회로로부터 수신용 필터소자(RX)측을 전기적으로 개방되어 있 도록 보이게 하도록 기능한다. 이 결과, 송신신호는, 손실을 증대시키지 않고 안테나 단자로부터 출력시키는 것이 가능하게 된다.
<실시예>
도7 및 도8에 나타낸 탄성표면파 장치를 제조했다.
탄성표면파 소자는, 압전기판으로서 38.7°Y커트 X방향전파의 탄탈산 리튬 단결정 기판을 사용하고, 이 한쪽 주면상에, Al(99질량%)-Cu(1질량%)의 Al합금으로 이루어지는 IDT전극(110,120)과, 접지전극(312,322)과, 입출력전극(311,321)과, 이들을 전기적으로 접속하는 배선전극과 접지용 환형전극(330)을 형성했다.
이들 전극의 제작은, 스퍼터링법에 의해 Al합금 박막을 형성한 후, 스텝퍼 및 RIE(반응성 이온에칭)장치 등에 의해 포토리소그래피를 행하여, RIE(반응성 이온에칭)장치 등에 의해 에칭하여 소정의 각 패턴으로 함으로써 행했다.
회로기판은 복수의 절연층이 적층되어서 제작되어 있다. 이들 절연층에는, 알루미나를 주성분으로 하는 세라믹스(유전율 9)를 사용하고, 세라믹스 등의 그린시트를 제작하여, 원하는 배선패턴이나 관통도체를 설치한 후, 이들 그린시트를 적층하여 압착함으로써 일체 형성해서 소성함으로써 제작했다.
회로기판의 상면에는, 상기 압전기판상의 각 전극에 대응하는 도체단자 혹은 환형 도체를 형성하고, 각 도체단자 및 환형 도체에 땜납을 형성해서, 상기 압전기판상의 각 전극을 접합했다.
이렇게 하여 제작한 탄성표면파 장치의 송신용 필터소자(TX)의 신호 감쇠량 및 수신용 필터소자(RX)의 신호 감쇠량의 주파수특성을 측정했다.
그 결과를 도12 및 도13의 그래프에 나타낸다. 그래프의 가로축은 주파수, 세로축은 감쇠량을 나타낸다.
도12는 송신용 필터소자(TX)의 Lg1 및 수신용 필터소자(RX)의 Lg2를, 접지 관통도체의 수를 같은 개수로 함으로써 모두 0.2nH로 한 비교예의 경우의 주파수특성이다. 도12에 의하면, 수신 대역에 있어서의 송신용 필터소자(TX)의 신호 감쇠량은 893MHz에서 41.2dB로 되어 있다.
도13은, 송신용 필터소자(TX)의 Lg1을 1.2nH, 수신용 필터소자(RX)의 Lg2를 0.2nH로 한 경우의 주파수특성이다. 도13에 의하면, 수신 대역에 있어서의 송신용 필터소자(TX)의 신호 감쇠량은 893MHz에 있어서 45.9dB로 되어 있으며, 도12의 경우에 비해서, 감쇠량의 차가 4.7dB로 크게 개선되어 있다.
이상의 측정결과에 의해, 저손실이며, 대역외에서 충분한 감쇠특성을 갖는 송신용 필터소자 및 수신용 필터소자를, 1개의 압전기판에 실현할 수 있는 것을 나타내고 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 2개의 필터소자를 동일한 압전기판상에 형성할 수 있으므로, 따로따로 압전기판상에 형성하는 것에 비해 탄성표면파 장치를 소형화할 수 있어, 회로기판에의 실장면적을 작게 할 수 있다. 또한 각 필터소자의 접지용으로, 각각 제1 및 제2관통도체를 설치함으로써, 제1필터소자 및 제2필터소자의 대역외 감쇠특성을 각각 원하는 값까지 저하시키는 것이 가능하게 되어, 고신뢰성의 탄성표면파 장치를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 압전기판;
    상기 압전기판의 한쪽 주면에 형성되고, 제1입출력전극, 제1접지전극 및 제1IDT전극을 포함하는 제1필터소자;
    상기 압전기판의 같은 면에 형성되고, 제2입출력전극, 제2접지전극 및 제2IDT전극을 포함하며, 상기 제1필터소자와 주파수대역이 다른 제2필터소자; 및
    상기 압전기판의 상기 제1, 제2필터소자가 형성된 면을 실장하기 위한 회로기판을 구비하고,
    상기 압전기판의 상기 제1, 제2필터소자가 형성된 면에 있어서, 상기 제1접지전극과, 상기 제2접지전극이 전기적으로 분리되어 형성되고,
    상기 회로기판의 상기 압전기판을 실장하는 면에 있어서, 상기 제1접지전극이 접속되는 제1접지용 도체단자와, 상기 제2접지전극에 접속되는 제2접지용 도체단자가 분리되어 형성되고,
    상기 회로기판의 상기 압전기판을 실장하는 면과 반대측의 면 또는 상기 회로기판 중 어느 하나의 내층면에서 제3접지전극이 형성되고,
    상기 제1접지용 도체단자 및 상기 제2접지용 도체단자에 접속되고, 상기 회로기판을, 상기 제3접지전극의 위치까지 각각 관통하는 제1 및 제2관통도체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1필터소자의 통과 주파수대역이, 상기 제2필터소자의 통과 주파수대역보다도 낮고,
    상기 제1접지전극, 상기 제1접지용 도체단자 및 상기 제1관통도체의 직렬 인덕턴스가 상기 제2접지전극, 상기 제2접지용 도체단자 및 상기 제2관통도체의 직렬 인덕턴스보다 높은 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1접지전극의 압전기판상의 면적이 상기 제2접지전극의 압전기판상의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1관통도체의 개수가 상기 제2관통도체의 개수보다 적은 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1관통도체가 크랭크형상을 갖는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2관통도체는 직선형상을 갖는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1관통도체의 단면적이 상기 제2관통도체의 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1IDT전극은, 상기 제1입출력전극간에 접속된 직렬 IDT전극과, 신호선로와 접지 사이에 연결된 병렬 IDT전극을 갖고,
    상기 제2IDT전극은, 상기 제2입출력전극간에 접속된 직렬 IDT전극과, 신호선로와 접지 사이에 연결된 병렬 IDT전극을 갖는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 압전기판의 상기 제1, 제2필터소자가 형성된 면에, 상기 제1, 제2필터소자를 둘러싸는 환형 전극이 형성되고,
    상기 회로기판의 상기 압전기판을 실장하는 면에 있어서, 상기 환형 전극에 접속되는 환형 도체가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 환형 전극은, 상기 제1, 제2필터소자를 각각 둘러싸는 2개의 환형 전극이며,
    상기 환형 도체는, 상기 2개의 환형 전극에 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제2접지전극은, 상기 압전기판의 상기 제1, 제2필터소자가 형성된 면에, 상기 제1, 제2필터소자를 둘러싸도록 해서 형성된 환형 전극에 접속되고,
    상기 제2접지용 도체단자는, 상기 회로기판의 상기 압전기판을 실장하는 면에 있어서, 상기 환형 전극에 접속되도록 형성된 환형 도체인 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 압전기판의 상기 제1, 제2필터소자가 형성된 면에, 상기 제1, 제2필터소자를 둘러싸는 환형 전극이 형성되고,
    상기 회로기판의 상기 압전기판을 실장하는 면에 있어서, 상기 환형 전극에 접속되도록 형성된 환형 도체가 설치되고,
    상기 제2접지용 도체단자는, 상기 회로기판의 상기 압전기판을 실장하는 면에 형성된 환형 도체에 접속되어 있으며,
    상기 제2관통도체 대신에, 또는 제2관통도체와 함께, 상기 환형 도체에 접속되어, 상기 회로기판을, 상기 제3접지전극의 위치까지 관통하는 제3관통도체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
  13. 제1항에 기재된 탄성표면파 장치와, 상기 탄성표면파 장치를 회로소자로 하는 송신회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신기기.
  14. 제1항에 기재된 탄성표면파 장치와, 상기 탄성표면파 장치를 회로소자로 하는 수신회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신기기.
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