KR20110015008A - 탄성 경계파 장치 - Google Patents

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Abstract

큰 정전용량을 부가하기 위한 구조를 마련하지 않고, 통과 대역외 감쇠량의 확대를 도모할 수 있고, 소형화를 진척시킬 수 있는 탄성 경계파 장치를 제공한다.
압전 기판과 유전체의 계면에 전극 구조가 마련되어 있고, 상기 전극 구조가, 래더형 필터 회로를 구성하고 있는 탄성 경계파 장치(1)로서, 압전 기판(11)상에 마련된 그라운드 전위에 접속되는 복수의 그라운드 패드(28∼31) 중 적어도 2개의 그라운드 패드가 유전체(12)상에 마련된 그라운드 접속 도체(32)에 의해 전기적으로 접속되어 있으면서, 모든 그라운드 패드(28∼31)가 전기적으로 접속되어 있는 탄성 경계파 장치(1).

Description

탄성 경계파 장치{ELASTIC BOUNDARY WAVE DEVICE}
본 발명은 압전 기판과 유전체의 계면에 전극 구조가 형성되어 있는 탄성 경계파 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 래더형 회로 구성의 필터가 구성되어 있는 탄성 경계파 장치에 관한 것이다.
휴대전화기의 대역 필터 등에서는 통과 대역외의 감쇠량이 큰 것이 강하게 요구된다. 종래, 이러한 종류의 대역 필터로서 탄성 표면파 필터 장치가 널리 이용되고 있다.
도 10은 하기의 특허문헌 1에 기재된 탄성 표면파 필터 장치를 나타내는 회로도이다. 탄성 표면파 필터 장치(1001)는 입력 단자(1002)와 출력 단자(1003)를 연결하는 직렬암(series arm)을 가진다. 직렬암에 있어서는 서로 직렬로 직렬암 공진자(1004∼1006)가 접속되어 있다. 직렬암에는 복수의 병렬암(parallel arm)이 접속되어 있다. 각 병렬암은 병렬암 공진자(1007)를 가진다.
입력 단자(1002)와 직렬암 공진자(1004) 사이와, 직렬암 공진자(1006)와 출력 단자(1003) 사이에는 각각 인덕턴스(L)가 접속되어 있다. 또한 각 병렬암 공진자(1007)의 단부(端部)에도 각각 인덕턴스(L)가 접속되어 있다. 이들 인덕턴스(L)는 탄성 표면파 공진자 칩과, 상기 칩이 실장되는 패키지 사이의 배선이나, 접속 부분 또는 본딩 와이어 등에 의한 인덕턴스 성분을 나타낸다.
도 10의 인덕턴스(Lp)는 패키지상의 접속 패드로부터 탄성 표면파 필터 장치(1001)가 실장되는 장치의 그라운드 전극 즉 도 10의 그라운드 전극(1008, 1009)에 이르기까지의 인덕턴스 성분을 나타낸다.
탄성 표면파 필터 장치(1001)에서는 입력 단자(1002)에 가장 가까운 병렬암의 단부와, 출력 단자(1003)에 가장 가까운 병렬암의 단부 사이에 용량 수단(1010)이 접속되어 있다.
상기 인덕턴스 성분(Lp)을 매우 작게 하여 인덕턴스 성분(L)의 값을 적절한 값으로 선택함으로써 통과 대역폭을 확보하면서, 통과 대역보다도 저역측에서의 감쇠량의 확대를 도모할 수 있다. 그러나 실제 탄성 표면파 필터 장치에서는 배선의 배치(wiring) 제약 등으로 인해 인덕턴스 성분(Lp)의 값을 작게 하는 것이 매우 곤란하였다. 그리하여 특허문헌 1에 기재된 탄성 표면파 필터 장치에서는 상기 용량 수단(1010)을 마련함으로써, 인덕턴스 성분(Lp)을 작게 하지 않고, 통과 대역외 감쇠량의 확대를 도모하는 것이 가능하게 되어 있다.
한편 탄성 표면파 필터 장치 대신에, 한층 더 소형화를 도모할 수 있는 점에서 최근 탄성 경계파 필터 장치가 주목받고 있다.
일본국 공개특허공보 2003-101384호
특허문헌 1에 기재된 탄성 표면파 필터 장치에서는 용량 수단(1010)을 마련함으로써, 통과 대역외에서의 감쇠량의 확대를 도모할 수 있다. 그러나 이러한 구성은 래더형 필터의 병렬암 공진자의 그라운드측 단자에 본딩 와이어와 같은 큰 인덕턴스를 가지는 구조가 접속되어 있는 경우에 유효한 것이다.
이에 반해 탄성 경계파 장치에서는, 탄성 경계파를 여진시키는 전극 구조는 압전체와 유전체의 계면에 배치되어 있고, 탄성 경계파 장치 칩 내에 매설되어 있으므로 패키지가 불필요하다. 따라서 접속 배선은 큰 인덕턴스 성분을 가지지 않는다. 따라서, 특허문헌 1에 기재된 인덕턴스 성분(L)이나 용량 수단(1010)을 이용함으로써 대역외 감쇠량을 확대하는 수법은 탄성 경계파 장치에서는 유효하지 않다.
외부 소자를 접속함으로써 인덕턴스나 정전용량을 마련하는 방법도 있지만, 그러면 탄성 경계파 장치의 이점인 소형화를 크게 해치게 된다.
본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 결점을 해소하여, 래더형 회로 구성을 가지는 탄성 경계파 장치에 있어서, 통과 대역외 감쇠량의 확대를 도모하는 것이 가능하며, 따라서 소형화에 유리한 탄성 경계파 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 압전 기판과, 상기 압전 기판상에 형성된 제1 유전체와, 상기 압전 기판과 상기 제1 유전체의 계면에 마련된 전극 구조를 구비하고, 상기 전극 구조가, 입력단과 출력단을 연결하는 직렬암에 있어서 서로 직렬로 접속된 복수의 직렬암 공진자와, 상기 직렬암과 그라운드 전위 사이에 접속된 복수의 병렬암의 각각에 있어서, 직렬암과 그라운드 전위 사이에 접속된 병렬암 공진자와, 상기 복수의 병렬암의 각 그라운드 전위에 접속되는 측의 단부에 각각 접속된 복수의 그라운드 배선과, 복수의 그라운드 배선에 각각 접속된 복수의 그라운드 패드를 가지며, 래더형 필터를 형성하고 있으며, 상기 복수의 그라운드 패드 중 적어도 2개의 그라운드 패드 사이에 개재하도록 배치된 상기 직렬암을 구성하는 신호 배선과, 상기 적어도 2개의 그라운드 패드를 전기적으로 접속하는 그라운드 접속 도체를 구비하고, 상기 신호 배선과 상기 그라운드 접속 도체는 상기 제1 유전체를 통해 입체 교차하고 있으면서, 모든 상기 그라운드 패드가 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 경계파 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 탄성 경계파 장치의 어느 특정한 국면에서는, 상기 신호 배선은 상기 압전 기판상에 형성되고, 상기 그라운드 접속 도체는 상기 제1 유전체상에 형성되며, 상기 제1 유전체를 관통하는 비어홀 도체를 통해 상기 적어도 2개의 그라운드 패드에 전기적으로 접속되어 있고, 상기 신호 배선과 상기 그라운드 접속 도체는 상기 제1 유전체를 통해 입체 교차하고 있다. 이 경우에는 입체 교차의 이용에 의해 배선 밀도를 높여 탄성 경계파 장치의 소형화를 한층 더 도모할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성 경계파 장치의 다른 특정한 국면에서는 상기 그라운드 접속 도체가 모든 상기 그라운드 패드에 전기적으로 접속되어 있다. 이 경우에는 그라운드 접속 도체에 의해 모든 그라운드 패드가 전기적으로 접속되어 확실하게 그라운드의 강화가 도모된다. 또한, 그라운드 접속 도체에 의해 모든 그라운드 패드를 전기적으로 접속한 구성에서는 압전 기판상에 별도 그라운드 패드끼리를 전기적으로 접속하는 그라운드 배선이 반드시 필요한 것은 아니므로, 압전 기판상의 전극 구조의 간략화를 도모할 수도 있다.
본 발명에 따른 탄성 경계파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 그라운드 접속 도체와, 상기 그라운드 배선이 상기 제1 유전체를 통해 대향하고 있는 부분에 있어서 정전용량이 형성되어 있다. 이 경우에는 그라운드 접속 도체가 그라운드 전위에 용량에 의해 결합되므로 한층 더 그라운드를 강화할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성 경계파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 신호 배선의 일부는 상기 제1 유전체상에 형성되고, 상기 제1 유전체를 관통하는 비어홀 도체를 통해, 상기 신호 배선의 다른 부분에 전기적으로 접속되며, 상기 그라운드 접속 도체는 상기 압전 기판상에 형성되어 있고, 상기 신호 배선의 일부와 상기 그라운드 접속 도체는 상기 제1 유전체를 통해 입체 교차하고 있다.
본 발명에 따른 탄성 경계파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 래더형 필터가, 입력단측에 배치된 제1 필터 회로부와, 출력단측에 배치된 제2 필터 회로부를 가지며, 제1, 제2 필터 회로부가 각각, 직렬암에 접속된 적어도 1개의 직렬암 공진자와, 적어도 1개의 병렬암에 배치된 적어도 1개의 병렬암 공진자를 가지며, 상기 제1 필터 회로부와 상기 제2 필터 회로부의 그라운드 전위에 접속되는 측의 단부끼리, 상기 그라운드 접속 도체에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 이 경우에는 탄성 경계파 장치의 그라운드를 보다 확실하게 강화할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성 경계파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 그라운드 패드를 노출시키도록 상기 제1 유전체에 관통 구멍이 형성되어 있고, 상기 관통 구멍의 내주면에 상기 비어홀 도체가 형성되어 있으면서, 상기 관통 구멍 내에 충전된 언더·범프·메탈층과, 상기 언더·범프·메탈층상에 마련된 금속 범프가 더 구비되어 있다. 이 경우에는 금속 범프를 이용해서, 플립 칩 본딩 공법 등에 의해, 탄성 경계파 장치를 회로 기판 등에 용이하게 표면 실장할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성 경계파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 제1 유전체상에 형성된 상기 그라운드 접속 도체 또는 상기 신호 배선의 일부를 덮도록 마련된 흡음 수지층이 더 구비되어 있다. 흡음 수지에 의해, 유전체 표면에 누설되어 온 파를 보다 확실하게 흡수할 수 있고, 그로 인해 감쇠 특성의 개선을 도모할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성 경계파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 제1 유전체상에 형성된 상기 그라운드 접속 도체 또는 상기 신호 배선의 일부를 덮도록 마련된 제2 유전체가 더 구비되어 있다.
본 발명에 따른 탄성 경계파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 제1 유전체와, 상기 제1 유전체상에 형성된 상기 그라운드 접속 도체 또는 상기 신호 배선의 일부와의 사이에 마련된 제2 유전체가 더 구비되어 있다.
본 발명에 따른 탄성 경계파 장치에서는, 유전체상 또는 압전 기판상에 마련된 그라운드 접속 도체에 의해 모든 그라운드 패드가 전기적으로 접속되어 있으므로, 각 그라운드 패드마다 그라운드 전위에 접속한 구성에 비해 그라운드를 강화할 수 있다. 즉, 그라운드 전위에 흐르는 전류의 경로가 증가되어 그라운드가 강화되게 된다. 따라서 통과 대역외 감쇠량의 확대를 도모하는 것이 가능해진다.
본 발명에 의해, 상기 유전체상 또는 압전 기판상에 마련된 그라운드 접속 도체에 의해 그라운드의 강화가 도모되므로, 외부 소자를 접속함으로써 인덕턴스나 정전용량을 마련할 필요가 없다. 따라서 소형화를 해치는 일 없이 대역외 감쇠량의 확대를 도모할 수 있다.
도 1(a)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성 경계파 장치의 모식적 평면도이고, (b)는 모식적 정면 단면도이며, (c)는 그 주요부를 확대하여 나타내는 부분 컷오프 정면 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태의 탄성 경계파 장치의 평면도이다.
도 3은 직렬암 공진자 또는 병렬암 공진자를 구성하고 있는 1포트형 탄성 경계파 공진자의 전극 구조를 나타내는 모식도이다.
도 4는 제1 실시형태의 탄성 경계파 장치의 회로도이다.
도 5는 제1 실시형태와의 비교를 위해 준비한 제1 비교예의 탄성 경계파 장치의 모식적 평면도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 제1 비교예의 탄성 경계파 장치의 회로도이다.
도 7은 제1 실시형태 및 제1 비교예의 탄성 경계파 장치의 감쇠량 주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 제2 실시형태의 탄성 경계파 장치의 모식적 평면도이다.
도 9는 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 탄성 경계파 장치의 감쇠량 주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 10은 종래의 탄성 표면파 필터 장치의 회로도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 탄성 경계파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 탄성 경계파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써 본 발명을 명확히 한다.
도 1(a)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성 경계파 필터 장치의 주요부를 설명하기 위한 모식적 평면도이고, (b)는 상기 탄성 경계파 장치의 약도적 부분 정면 단면도이며, (c)는 (b)의 주요부를 확대하여 나타내는 부분 컷오프 정면 단면도이다.
도 2는 본 실시형태의 탄성 경계파 장치의 평면도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 탄성 경계파 장치(1)는 직사각형의 평면형상을 가진다. 탄성 경계파 장치(1)의 상면에는 금속 범프(2∼7)가 배치되어 있다. 이 금속 범프(2∼7)를 이용해서, 플립 칩 본딩 공법에 의해 프린트 회로 기판 등에 탄성 경계파 장치(1)를 표면 실장할 수 있다.
도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 탄성 경계파 장치(1)는 압전 기판(11)을 가진다. 압전 기판(11)은 본 실시형태에서는 LiNbO3 기판으로 이루어진다. 압전 기판(11)은 LiNbO3, LiTaO3 또는 수정 등의 압전 단결정으로 이루어진다. 압전 기판(11)은 압전 세라믹스 등의 압전 단결정 이외의 압전 재료에 의해 형성되어 있어도 된다.
압전 기판(11)의 상면에 유전체(12)가 적층되어 있다. 본 실시형태에서는 유전체(12)는 두께 6㎛의 SiO2막으로 이루어진다. 단, 유전체(12)는 SiO2에 한하지 않고, SiN 등의 다른 유전체 세라믹스 등의 무기계 유전체 재료, 혹은 합성 수지 등의 유기계 유전체 재료 등의 적절한 유전체 재료에 의해 형성될 수 있다.
압전 기판(11)과 유전체(12)의 계면에 전극 구조(13)가 형성되어 있다. 이 전극 구조(13)에 의해, 후술하는 래더형 필터 회로가 구성되어 있다.
또한 도 1(b)는 도 1(a)의 Z-Z선을 따르는 부분의 약도적 단면도이다. 실제로는 전극 구조(13)는 이 단면에 나타나지 않지만, 이해를 용이하게 하기 위해 도 1(b)에서 전극 구조(13)를 도시하기로 한다.
전극 구조(13)는 Au, Pt, Al 혹은 Cu 등의 금속 또는 이들을 주체로 하는 합금 등의 금속에 의해 형성된다. 전극 구조(13)를 형성하기 위한 전극막은 복수의 금속막을 적층한 것이어도 된다.
상기 유전체(12)를 덮도록 흡음 수지층(14)이 형성되어 있다. 흡음 수지층(14)은 유전체(12)의 상면측에 전파되어 온 파를 흡수하기 위해 마련되어 있다. 이러한 흡음 수지로서는, 예를 들면 폴리이미드 등의 적절한 재료를 이용할 수 있다.
유전체(12)에는 관통 구멍(12a)이 복수개 형성되어 있다. 이 관통 구멍(12a)이 마련되어 있는 부분에 전술한 금속 범프(2∼7) 중 어느 하나의 금속 범프가 배치되어 있다. 도 1(a)는 상기 탄성 경계파 장치(1)에서 유전체(12) 및 흡음 수지층(14) 등을 제거하여 전극 구조(13)를 나타내는 모식적 평면도이다.
압전 기판(11)상에 형성된 전극 구조(13)는 직렬암 공진자(S1∼S6)와, 병렬암 공진자(P1∼P4)를 가지는 래더형의 필터 회로를 구성하고 있다. 도 4는 이 래더형의 필터 회로를 나타내는 회로도이다. 또한, 직렬암 공진자(S1∼S6) 및 병렬암 공진자(P1∼P4)는 모두 1포트형 탄성 경계파 공진자로 이루어진다. 1포트형 탄성 경계파 공진자의 전극 구조를 도 3에 모식적으로 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 1포트형 탄성 경계파 공진자(8)는 IDT 전극(9)과, IDT 전극(9)의 탄성 경계파 전파방향 양측에 배치된 반사기(10a, 10b)를 가진다. IDT 전극(9)은 서로의 사이에 삽입되는 복수개의 전극지를 가지는 한쌍의 빗살전극으로 이루어진다.
한편 도 1(a)에서는, 상기 1포트형 탄성 경계파 공진자의 전극 구조는 도시를 용이하게 하기 위해 생략하였다. 즉 도 1(a)에서는, 직렬암 공진자(S1∼S6) 및 병렬암 공진자(P1∼P4)가 마련되어 있는 부분은 직사각형 테두리 중에 X를 적은 블록으로 약도적으로 나타내기로 한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태로 구성되는 래더형 회로에서는 입력 단자(21)와 출력 단자(22)를 연결하는 직렬암에, 직렬암 공진자(S1∼S6)가 서로 직렬로 접속되어 있다. 직렬암과 그라운드 전위 사이에 복수의 병렬암이 접속되어 있다. 즉, 병렬암 공진자(P1∼P4)를 각각 가지는 복수의 병렬암이 직렬암과 그라운드 전위 사이에 접속되어 있다.
상기 전극 구조(13)는 이들 직렬암 공진자(S1∼S6)를 서로 전기적으로 접속하고 있는 신호 배선(23)과, 각 병렬암 공진자(P1∼P4)를 그라운드 전위에 접속하기 위해 한쪽 끝이 각 병렬암 공진자(P1∼P4)에 접속된 그라운드 배선(24∼27)과, 그라운드 배선(24∼27)의 다른쪽 끝, 즉 그라운드 전위측 단부에 각각 전기적으로 접속된 그라운드 패드(28∼31)를 가진다. 또한, 전극 구조(13)는 상기 신호 배선(23)에 전기적으로 접속되는 전극 패드인 입력 단자(21) 및 출력측에 접속되는 전극 패드인 출력 단자(22)도 가진다.
도 1(a)에서는 전술한 금속 범프(2∼7)가 형성되는 위치를 일점쇄선으로 모식적으로 나타낸다. 금속 범프(2 및 7)는 각각 상기 입력 단자(21) 및 출력 단자(22)에 접속되는 금속 범프이다. 한편, 금속 범프(3, 4, 5, 6)는 그라운드 패드(28∼31)상에 각각 형성되어, 그라운드 패드(28∼31)에 전기적으로 접속되는 금속 범프이다. 여기서, 그라운드 패드(28, 29)와 그라운드 패드(30, 31) 사이에는 입력 단자(21)와 출력 단자(22)를 연결하는 직렬암이 개재되어 있다. 압전 기판(11)을 소형화해 가면, 각 공진자나 그라운드 패드의 배치는 제한되고, 이와 같이 적어도 2개의 그라운드 패드 사이에 직렬암을 개재시킬 수밖에 없는 경우가 생긴다.
본 실시형태의 특징은 적어도 2개의 그라운드 패드 사이에 직렬암을 개재하고 있어도, 도 4에 나타내는 바와 같이, 모든 그라운드 패드(28∼31)가 전기적으로 접속되어 있는 것에 있으며, 그로 인해 그라운드의 강화가 도모되는 것에 있다. 이것을 보다 구체적으로 설명한다.
도 1(a)에 파선으로 나타내고 있는 것은 전술한 유전체(12)의 상면에 마련되어 있는 그라운드 접속 도체(32)이다. 이 그라운드 접속 도체(32)에 의해, 그라운드 패드(28∼31)가 공통 접속되며 그라운드의 강화가 도모된다. 그라운드 접속 도체(32)는 Ag, Al 혹은 Cu 등의 금속 또는 이들을 주체로 하는 합금 등의 적절한 금속으로 이루어진다.
도 1(c)는 그라운드 패드(31)가 형성되어 있는 부분을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 그라운드 패드(31)는 병렬암 공진자(P4)를 형성하고 있는 IDT 전극에 그라운드 배선(27)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 그라운드 패드(31)를 노출시키도록 유전체(12)에 관통 구멍(12a)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(12a)의 내주면을 덮도록 비어홀 도체(33)가 형성되어 있다. 비어홀 도체(33)의 하단은 그라운드 패드(31)의 상면에 이르러, 그라운드 패드(31)에 전기적으로 접속되어 있다. 비어홀 도체(33)의 상단은 그라운드 접속 도체(32)에 이어져 있다. 본 실시형태에서는, 비어홀 도체(33)는 그라운드 접속 도체(32)와 같은 재료를 이용해서 같은 공정으로 형성되어 있다. 단, 비어홀 도체(33)와 그라운드 접속 도체(32)는 다른 재료로 별개로 형성되어도 된다.
상기 비어홀 도체(33) 및 그라운드 접속 도체(32)의 형성은 증착, 스퍼터링 등의 적절한 방법으로 실시할 수 있다.
또한 도 1(c)에 있어서, 상기 비어홀 도체(33)로 둘러싸인 부분에 언더·범프·메탈층(34)이 형성되어 있고, 상기 언더·범프·메탈층(34)상에 금속 범프(6)가 형성되어 있다.
그라운드 패드(31)와 그라운드 접속 도체(32)의 전기적 접속 구조에 대하여 설명했지만, 다른 그라운드 패드(28∼30)도 마찬가지로, 유전체(12)에 마련된 관통 구멍(12a)에 노출되어 있고, 같은 비어홀 도체(33)와 그라운드 접속 도체(32)의 전기적 접속 구조에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있다.
즉, 본 실시형태에서는 모든 그라운드 패드(28∼31)가, 상기 복수의 비어홀 도체(33)와 그라운드 접속 도체(32)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서 도 4에 나타내는 바와 같이, 그라운드 패드(28∼31)에 상당하는 각 병렬암 공진자(P1∼P4)의 그라운드 전위에 접속되는 측의 단부가, 다양한 경로로 그라운드 전위에 접속되게 되기 때문에 그라운드의 강화가 도모된다. 그로 인해 후술하는 바와 같이, 통과 대역외에 있어서의 감쇠량의 확대를 도모할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는 신호 배선(23)이, 도 1(a)의 화살표 A로 나타내는 부분에 있어서, 상기 그라운드 접속 도체(32)와 유전체(12)를 통해 입체 교차하고 있다. 그 때문에, 그라운드 패드(28, 29)와, 그라운드 패드(30, 31)가 직렬암에 의해 압전 기판(11)상에서 분단되어 있었다고 해도, 탄성 경계파 장치(1)의 평면형상을 대형화하지 않고 모든 그라운드 패드(28∼31)를 전기적으로 접속할 수 있기 때문에 그라운드의 강화를 도모하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한 본 실시형태와 같이 그라운드 접속 도체(32)를 IDT 전극이 아니라 신호 배선(23)의 일부에 입체 교차시키는 편이, 필터 특성이 변화되지 않으므로 바람직하다.
또한 본 실시형태에서는, 그라운드 접속 도체(32)는 모든 그라운드 패드(28∼31)에 전기적으로 접속되어 있고, 그라운드 접속 도체(32)와, 그라운드 배선(25, 26)이, 유전체(12)를 통해 대향하고 있는 부분인 대향부 B를 가진다. 그 때문에 도 4에 나타내는 정전용량(35, 36)이 형성되어 있다. 이 정전용량(35, 36)의 형성에 의해, 그라운드 전위에 접속되는 경로가 더욱 늘어나기 때문에, 한층 더 그라운드의 강화가 도모되어 대역외 감쇠 특성을 개선할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 유전체(12)상에 마련된 그라운드 접속 도체(32)에 의해 모든 그라운드 패드(28∼31)가 공통 접속되어 있었지만, 그라운드 패드(28) 및 그라운드 패드(29)는 압전 기판상에 마련된 그라운드 접속 도체에 의해 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 또한, 그라운드 패드(30) 및 그라운드 패드(31)도 압전 기판상에 마련된 그라운드 접속 도체에 의해 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 즉, 모든 그라운드 패드(28∼31)가 전기적으로 접속되어 있는 한, 반드시 모든 그라운드 패드(28∼31)가 상기 유전체(12)상에 마련된 그라운드 접속 도체(32)에 의해 전기적으로 접속되어 있을 필요는 없다.
따라서, 복수의 그라운드 패드 중 적어도 2개의 그라운드 패드가 2개의 비어홀 도체(33) 및 1개의 그라운드 접속 도체(32)로 전기적으로 접속되어 있기만 하면 된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 직렬암에 직렬암 공진자(S1∼S6)가 접속되어 있고, 4개의 병렬암에 각각 병렬암 공진자(P1∼P4)가 접속되어 있다. 이 경우, 입력 단자(21)측을 제1 필터 회로부(C), 출력 단자(22)측을 제2 필터 회로부(D)로 한다. 제1 필터 회로부(C)가, 직렬암 공진자(S1∼S3)와 병렬암 공진자(P1, P2)를 가지는 부분이며, 제2 필터 회로부(D)가 직렬암 공진자(S4∼S6)와, 병렬암 공진자(P3, P4)를 가지는 부분이 된다. 그리고 상기 그라운드 접속 도체(32)에 의해, 제1, 제2 필터 회로부(C, D)의 그라운드측 단부가 전기적으로 접속되어 있게 된다.
단, 본 발명이 적용되는 래더형 회로 구성은 도 4에 나타내는 것에 한정되지 않고, 직렬암에 복수의 직렬암 공진자가 배치되어 있고, 복수의 병렬암의 각각에 있어서, 적어도 1개의 병렬암 공진자가 배치되어 있는 적절한 래더형 필터에 본 발명을 적용할 수 있다.
다음으로 종래예와 대비한 실험예에 기초하여 본 실시형태의 효과를 명확히 한다.
비교를 위해, 제1 비교예로서, 도 6에 나타내는 회로 구성의 래더형 필터를 준비하였다. 도 4와 도 6을 비교하면 명확한 바와 같이, 이 제1 비교예의 래더형 회로에서는, 제2 병렬암 공진자(P2)의 그라운드측 단부와, 제3 병렬암 공진자(P3)의 그라운드측 단부가 전기적으로 접속되어 있지 않다. 즉, 전술한 제1 필터 회로부와, 제2 필터 회로부의 그라운드측 단부끼리 전기적으로 접속되어 있지 않다. 그 밖의 구성은 도 4와 같기 때문에 그 참조 번호를 부여하기로 한다.
도 5는 도 6의 회로 구성을 가지는 제1 비교예의 탄성 경계파 장치의 모식적 평면도이며, 상기 실시형태에 대하여 나타낸 도 1(a)에 상당하는 도면이다. 여기서는 유전체(12)상에 마련된 그라운드 접속 도체(32)가 마련되어 있지 않은 점, 그라운드 패드(28)와 그라운드 패드(29)가 압전 기판(11)상에 형성된 그라운드 접속 도체(51a)에 의해, 그라운드 패드(30)와 그라운드 패드(31)가 압전 기판(11)상에 형성된 그라운드 접속 도체(51b)에 의해 전기적으로 접속되어 있는 점을 제외하고 상기 실시형태와 동일하게 되어 있다.
도 7은 제1 실시형태 및 제1 비교예의 각 탄성 경계파 장치의 감쇠량 주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 7에 있어서 실선이 제1 실시형태의 결과를, 파선이 제1 비교예의 결과를 나타낸다. 도 7로부터 명백한 바와 같이 제1 비교예에 비해서 제1 실시형태에 의하면, 통과 대역외에 있어서의 감쇠량을, 특히 통과 대역 저역측에서의 감쇠량을 대폭 개선할 수 있음을 알 수 있다. 이것은 전술한 바와 같이, 모든 그라운드 패드(28∼31)에 접속되는 단부가 상기 그라운드 접속 도체(32)를 포함하는 전기적 접속 구조에 의해 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 그라운드가 강화되어 있는 것, 및 상기 정전용량(35, 36)의 부가에 의해서도 그라운드가 강화되어 있는 것에 기인한다고 생각된다.
따라서 제1 실시형태에 의하면, 큰 인덕턴스나 정전용량을 형성하지 않고도 통과 대역외 감쇠량을 대폭 확대할 수 있다.
도 8은 제2 실시형태에 따른 탄성 경계파 장치의 모식적 평면도이며, 제1 실시형태에 대하여 나타낸 도 1(a)에 상당하는 도면이다. 여기서는 상기 유전체(12)상에 마련된 그라운드 접속 도체(32)가 마련되어 있지 않고, 압전 기판(11)상에 형성된 전극 패턴에 의해 모든 그라운드 패드(28∼31)가 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 그라운드 패드(28∼31)는 압전 기판(11)상에 형성된 그라운드 접속 도체(41a∼41c)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 그리고 직렬암 공진자(S3)와 직렬암 공진자(S4)를 접속하는 신호 배선(42)을 상기 그라운드 접속 도체(41b)와 입체 교차시키고 있다. 즉, 신호 배선(42)은 전술한 그라운드 접속 도체(32)와 마찬가지로, 유전체(12)상에 형성된 도체로 되어 있다. 도 8에 있어서, 유전체(12)의 화살표 J, K로 나타내는 사선 부분에 마련된 관통 구멍 및 비어홀 도체에 의해 직렬암 공진자(S3, S4)와 신호 배선(42)이 전기적으로 접속되어 있다. 이와 같이, 모든 그라운드 패드(28∼31)를 전기적으로 접속하는 한, 전기적 접속을 도모하기 위한 배선은 압전 기판(11)의 상면에 모두 형성되어 있어도 된다. 따라서 제2 실시형태에서는 도 1(a)에 나타낸 화살표 B로 나타내는 대향부가 마련되어 있지 않다. 즉, 제1 실시형태에서는 상기 유전체(12)를 통해, 그라운드 접속 도체(32)의 일부가 아래쪽의 그라운드 배선에 대향하고 있는 대향부 B가 형성되어 있었다. 이에 반해, 도 8에 나타내는 제2 실시형태에서는 상기 대향부 B를 가지고 있지 않고, 그라운드 배선(25)과 그라운드 접속 도체(41a)가 압전 기판상에서 대향하고 있다. 또한, 그라운드 배선(26)과 그라운드 접속 도체(41c)가 압전 기판상에서 대향하고 있다. 그 밖의 점에 대해서는 제2 실시형태는 제1 실시형태와 동일하게 되어 있다.
도 9는 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 감쇠량 주파수 특성을 나타내는 도면이고, 실선이 제1 실시형태의 결과를 파선이 제2 실시형태의 결과를 나타낸다. 제2 실시형태에서는 제1 실시형태에 비해서 통과 대역 저역측에서의 감쇠 특성이 나빠져 있다. 이것은 그라운드 배선과 그라운드 접속 배선이 압전 기판상에서 대향하는 것만으로, 유전체(12)를 통해 대향하는 대향부 B를 가지지 않는 것에 기인한다. 즉, 제1 실시형태에서는 대향부 B를 마련함으로써 용량 부가에 따른 효과가 커지고, 그로 인해 그라운드의 강화가 한층 더 도모되어, 통과 대역외 감쇠 특성이 개선되어 있는 것에 기인한다. 단, 제2 실시형태라도 전술한 제1 비교예에 비하면, 통과 대역외 감쇠량은 대폭 개선되어 있다.
또한 제2 실시형태의 통과 대역외 감쇠량을 상기 실시형태와 동등하게 하기 위해서는, 상기 대향부 B에 따른 정전용량에 상당하는 정전용량을 부가해야만 한다. 보다 구체적으로는, 압전 기판상에 마련된 복수의 병렬암 공진자의 그라운드측 단부에 접속되어 있는 그라운드 배선 사이에, 예를 들면 그라운드 배선(25, 26)과, 그라운드 배선(24, 27) 사이에 각각 0.05pF의 정전용량을 부가하면 된다고 생각된다. 그러나 이러한 구성에서는 0.05pF의 정전용량인 콘덴서를 압전 기판상에 있어서, 빗형 전극 패턴으로 형성해야만 하므로 탄성 경계파 장치의 대형화를 초래한다. 또한 외장형 콘덴서 소자를 이용했을 경우에는 부품점수가 증대하게 된다. 따라서 제1 실시형태가 제2 실시형태보다도 통과 대역외 특성 및 소형화의 양면에서 유리하다.
또한 제1 실시형태에서는 SiO2막으로 이루어지는 유전체(12)를 덮도록, 흡음 수지층(14)이 형성되어 있는 막 구조를 가지는 탄성 경계파 장치(1)를 예시했지만, 본 발명의 탄성 경계파 장치(1)의 막 구조는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 11은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 탄성 경계파 장치의 약도적 부분 정면 단면도이지만, 제3 실시형태와 같은 막 구조로 해도 된다. 즉, 제3 실시형태에서는 제1 실시형태보다도 막두께를 얇게 한 유전체(12) 위에 SiN으로 이루어지는 제2 유전체(61)를 형성하고 있다. 그 밖의 점에 대해서는, 제3 실시형태는 제1 실시형태와 동일하게 되어 있다.
이와 같이, 전파하는 횡파의 음속이 SiO2를 전파하는 횡파의 음속보다 빠른 SiN과 같은 재료로 이루어지는 제2 유전체(61)를 유전체(12) 위에 마련함으로써, 탄성 경계파의 진동 에너지를 효과적으로 가둘 수 있다. 또한, 제3 실시형태에서는 제1 실시형태보다 유전체(12)가 얇으므로 유전체(12)를 통해, 그라운드 접속 도체(32)의 일부가 아래쪽의 그라운드 배선에 대향하고 있는 대향부 B에 의해 형성되는 정전용량이 커져 대역외 감쇠 특성을 더욱 개선할 수 있다. 또한 여기서는 제2 유전체(61)상에 흡음 수지층(14)을 마련하고 있지만, 흡음 수지층(14)은 반드시 필요한 것은 아니다.
또한 도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 탄성 경계파 장치의 약도적 부분 정면 단면도인데, 본 발명의 탄성 경계파 장치(1)의 막 구조는 제4 실시형태와 같은 막 구조로 해도 된다. 즉, 제4 실시형태에서는 제1 실시형태보다도 막두께를 얇게 한 유전체(12)와 그라운드 접속 도체(32) 사이에 SiN으로 이루어지는 제2 유전체(62)가 개재되어 있다. 그 밖의 점에 대해서는, 제4 실시형태는 제1 실시형태와 동일하게 되어 있다. 또한 이 경우에도 흡음 수지층(14)이 반드시 필요한 것은 아니다. 제4 실시형태에서도 제1 실시형태와 마찬가지로 대역외 감쇠 특성을 개선할 수 있다.
또한 제3 실시형태 및 제4 실시형태에서는 제1 실시형태와 마찬가지로 그라운드 접속 도체(32)를 막 위에 마련했지만, 제2 실시형태와 마찬가지로 신호 배선(42)을 막 위에 마련해도 된다.
1 탄성 경계파 장치
2∼7 금속 범프
8 1포트형 탄성 경계파 공진자
9 IDT 전극
10a, 10b 반사기
11 압전 기판
12 유전체
12a 관통 구멍
13 전극 구조
14 흡음 수지층
21 입력 단자
22 출력 단자
23 신호 배선
24∼27 그라운드 배선
28∼31 그라운드 패드
32 그라운드 접속 도체
33 비어홀 도체
34 언더·범프·메탈층
35, 36 정전용량
41a∼41c 그라운드 접속 도체
42 신호 배선
51a, 51b 그라운드 접속 도체
61, 62 제2 유전체
P1∼P4 병렬암 공진자
S1∼S6 직렬암 공진자

Claims (10)

  1. 압전 기판과,
    상기 압전 기판상에 형성된 제1 유전체와,
    상기 압전 기판과 상기 제1 유전체의 계면에 마련된 전극 구조를 포함하고, 상기 전극 구조가, 입력단과 출력단을 연결하는 직렬암(series arm)에 있어서 서로 직렬로 접속된 복수의 직렬암 공진자와, 상기 직렬암과 그라운드 전위 사이에 접속된 복수의 병렬암(parallel arm)의 각각에 있어서, 직렬암과 그라운드 전위 사이에 접속된 병렬암 공진자와, 상기 복수의 병렬암의 각 그라운드 전위에 접속되는 측의 단부(端部)에 각각 접속된 복수의 그라운드 배선과, 복수의 그라운드 배선에 각각 접속된 복수의 그라운드 패드를 가지며, 래더형 필터를 형성하고 있고,
    상기 복수의 그라운드 패드 중 적어도 2개의 그라운드 패드 사이에 개재하도록 배치된 상기 직렬암을 구성하는 신호 배선과,
    상기 적어도 2개의 그라운드 패드를 전기적으로 접속하는 그라운드 접속 도체를 포함하고,
    상기 신호 배선과 상기 그라운드 접속 도체는 상기 제1 유전체를 통해 입체 교차하고 있으면서,
    모든 상기 그라운드 패드가 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 경계파 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 배선은 상기 압전 기판상에 형성되고,
    상기 그라운드 접속 도체는 상기 제1 유전체상에 형성되며, 상기 제1 유전체를 관통하는 비어홀 도체를 통해, 상기 적어도 2개의 그라운드 패드에 전기적으로 접속되어 있으며,
    상기 신호 배선과 상기 그라운드 접속 도체는 상기 제1 유전체를 통해 입체 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 탄성 경계파 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 그라운드 접속 도체가, 모든 상기 그라운드 패드에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 경계파 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그라운드 접속 도체와, 상기 그라운드 배선이 상기 제1 유전체를 통해 대향하고 있는 부분을 가지며, 상기 대향하고 있는 부분에 있어서, 정전용량이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 경계파 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호 배선의 일부는 상기 제1 유전체상에 형성되고, 상기 제1 유전체를 관통하는 비어홀 도체를 통해, 상기 신호 배선의 다른 부분에 전기적으로 접속되며,
    상기 그라운드 접속 도체는 상기 압전 기판상에 형성되어 있고,
    상기 신호 배선의 일부와 상기 그라운드 접속 도체는 상기 제1 유전체를 통해 입체 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 탄성 경계파 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 래더형 필터가, 입력단측에 배치된 제1 필터 회로부와, 출력단측에 배치된 제2 필터 회로부를 가지며, 제1, 제2 필터 회로부가 각각 직렬암에 접속된 적어도 1개의 직렬암 공진자와, 적어도 1개의 병렬암에 배치된 적어도 1개의 병렬암 공진자를 가지며, 상기 제1 필터 회로부와 상기 제2 필터 회로부의 그라운드 전위에 접속되는 측의 단부끼리, 상기 그라운드 접속 도체에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 경계파 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그라운드 패드를 노출시키도록 상기 제1 유전체에 관통 구멍이 형성되어 있고, 상기 관통 구멍의 내주면에 상기 비어홀 도체가 형성되어 있으면서, 상기 관통 구멍 내에 충전된 언더·범프·메탈층과, 상기 언더·범프·메탈층상에 마련된 금속 범프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 경계파 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유전체상에 형성된 상기 그라운드 접속 도체 또는 상기 신호 배선의 일부를 덮도록 마련된 흡음 수지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 경계파 장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유전체상에 형성된 상기 그라운드 접속 도체 또는 상기 신호 배선의 일부를 덮도록 마련된 제2 유전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 경계파 장치.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유전체와, 상기 제1 유전체상에 형성된 상기 그라운드 접속 도체 또는 상기 신호 배선의 일부 사이에 마련된 제2 유전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 경계파 장치.
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