KR20180048244A - 체적 음향 공진기를 포함하는 필터 - Google Patents

체적 음향 공진기를 포함하는 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 필터는 적어도 하나의 시리즈부; 및 상기 적어도 하나의 시리즈부와 접지 사이에 배치되는 적어도 하나의 션트부; 를 포함하고, 상기 시리즈부 및 상기 션트부 중 적어도 하나는 서로 C축 방향이 반대 방향으로 연결되는 제1 공진기와 제2 공진기, 상기 제1 공진기와 직렬로 연결되는 제3 공진기, 및 상기 제2 공진기와 직렬로 연결되는 제4 공진기를 포함할 수 있다.

Description

체적 음향 공진기를 포함하는 필터{FILTER INCLUDING ACOUSTIC WAVE RESONATOR}
본 발명은 체적 음향 공진기를 포함하는 필터에 관한 것이다.
최근 이동통신기기, 화학 및 바이오기기 등의 급속한 발달에 따라, 이러한 기기에서 사용되는 소형 경량필터, 오실레이터(Oscillator), 공진소자(Resonant element), 음향공진 질량센서(Acoustic Resonant Mass Sensor) 등의 수요도 증대하고 있다.
이러한 소형 경량필터, 오실레이터, 공진소자, 음향공진 질량센서 등을 구현하는 수단으로는 박막 체적 음향 공진기(FBAR: Film Bulk Acoustic Resonator)가 알려져 있다. 박막 체적 음향 공진기는 최소한의 비용으로 대량 생산이 가능하며, 초소형으로 구현할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 필터의 주요한 특성인 높은 품질 계수(Quality Factor: Q)값을 구현하는 것이 가능하고, 마이크로주파수 대역에서도 사용이 가능하며, 특히 PCS(Personal Communication System)와 DCS(Digital Cordless System) 대역까지도 구현할 수 있다는 장점이 있다.
일반적으로, 박막 체적 음향 공진기는 기판상에 제1 전극, 압전층(Piezoelectric layer) 및 제2 전극을 차례로 적층하여 구현되는 공진부를 포함하는 구조로 이루어진다. 박막 체적 음향 공진기의 동작원리를 살펴보면, 먼저 제1 및 2 전극에 인가되는 전기에너지에 의해 압전층 내에 전계가 유기되고, 유기된 전계에 의해 압전층에서 압전 현상이 발생하여 공진부가 소정 방향으로 진동한다. 그 결과, 진동방향과 동일한 방향으로 음향파(Bulk Acoustic Wave)가 발생하여 공진을 일으키게 된다.
미국공개특허공보 제2008-0081398호
본 발명의 과제는 삽입 손실을 개선하고, 2차 고조파 왜곡 및 상호 변조 왜곡을 저감할 수 있는 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터는 적어도 하나의 시리즈부; 및 상기 적어도 하나의 시리즈부와 접지 사이에 배치되는 적어도 하나의 션트부; 를 포함하고, 상기 시리즈부 및 상기 션트부 중 적어도 하나는 서로 C축 방향이 반대 방향으로 연결되는 제1 공진기와 제2 공진기, 상기 제1 공진기와 직렬로 연결되는 제3 공진기, 및 상기 제2 공진기와 직렬로 연결되는 제4 공진기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터는 삽입 손실을 개선하고, 2차 고조파 왜곡 및 상호 변조 왜곡을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터의 예시적인 회로도이다.
도 3은 역병렬로 연결된 복수의 체적 음향 공진기를 도시한 회로도이다.
도 4는 역직렬로 연결된 복수의 체적 음향 공진기를 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시리즈부의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시리즈부의 회로도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 션트부의 회로도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 션트부의 회로도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기(10)는 박막 체적 음향파 공진기(FBAR: Film Bulk Acoustic Resonator)일 수 있다.
체적 음향 공진기(10)는 기판(110), 절연층(120), 에어 캐비티(112), 및 공진부(135)를 포함하는 적층 구조체 및 상기 적층 구조체와 결합하는 캡(200)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 통상의 실리콘 기판으로 구성될 수 있고, 기판(110)의 상면에는 기판(110)에 대해 공진부(135)를 전기적으로 격리시키는 절연층(120)이 마련될 수 있다. 절연층(120)은 이산화규소(SiO2) 및 산화알루미늄(Al2O2) 중 하나를 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 또는 에바포레이션(Evaporation)하여 기판(110) 상에 형성될 수 있다.
절연층(120) 상에는 에어 캐비티(112)가 배치될 수 있다. 에어 캐비티(112)는 공진부(135)가 소정 방향으로 진동할 수 있도록 공진부(135)의 하부에 위치할 수 있다. 에어 캐비티(112)는 절연층(120) 상에 에어 캐비티 희생층 패턴을 형성한 다음, 에어 캐비티 희생층 패턴 상에 멤브레인(130)을 형성한 후 에어 캐비티 희생층 패턴을 에칭하여 제거하는 공정에 의해 형성된다. 멤브레인(130)은 산화 보호막으로 기능하거나, 기판(110)을 보호하는 보호층으로 기능할 수 있다.
절연층(120)과 에어 캐비티(112) 사이에는 식각 저지층(125)이 추가적으로 형성될 수 있다. 식각 저지층(125)은 식각 공정으로부터 기판(110) 및 절연층(120)을 보호하는 역할을 하고, 식각 저지층(125) 상에 다른 여러 층이 증착되는데 필요한 기단 역할을 할 수 있다.
공진부(135)는 멤브레인(130) 상에 차례로 적층된 제1 전극(140), 압전층(150) 및 제2 전극(160)을 포함할 수 있다. 제1 전극(140), 압전층(150) 및 제2 전극(160)의 수직 방향으로 중첩된 공통 영역은 에어 캐비티(112)의 상부에 위치할 수 있다. 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)은 금(Au), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 백금(Pt), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 이리듐(Ir) 및 니켈(Ni) 중 하나 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
압전층(150)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 질화 알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO), 납 지르코늄 티타늄 산화물(PZT; PbZrTiO) 중 하나로 형성될 수 있다. 또한, 압전층(150)은 희토류 금속(Rare earth metal)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 압전층(150)은 희토류 금속을 1~20at% 만큼 포함할 수 있다.
제1 전극(140) 하부에는 압전층(150)의 결정 배향성을 향상시키기 위한 시드(Seed)층이 추가적으로 배치될 수 있다. 시드층은 압전층(150)과 동일한 결정성을 갖는 질화 알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO), 납 지르코늄 티타늄 산화물(PZT; PbZrTiO) 중 하나로 형성될 수 있다.
공진부(135)는 활성 영역과 비활성 영역으로 구획될 수 있다. 공진부(135)의 활성 영역은 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)에 무선 주파수 신호와 같은 전기 에너지가 인가되는 경우 압전층(150)에서 발생하는 압전 현상에 의해 소정 방향으로 진동하여 공진하는 영역으로, 에어 캐비티(112) 상부에서 제1 전극(140), 압전층(150) 및 제2 전극(160)이 수직 방향으로 중첩된 영역에 해당한다. 공진부(135)의 비활성 영역은 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)에 전기 에너지가 인가되더라도 압전 현상에 의해 공진하지 않는 영역으로, 활성 영역 외측의 영역에 해당한다.
공진부(135)는 압전 현상을 이용하여 특정 주파수를 가지는 무선 주파수 신호를 출력한다. 구체적으로, 공진부(135)는 압전층(150)의 압전 현상에 따른 진동에 대응하는 공진 주파수를 가지는 무선 주파수 신호를 출력할 수 있다.
보호층(170)은 공진부(135)의 제2 전극(160) 상에 배치되어, 제2 전극(160)이 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 보호층(170)은 실리콘 옥사이드 계열, 실리콘 나이트라이드 계열 및 알루미늄 나이트라이드 계열 중의 하나의 절연 물질로 형성될 수 있다. 도 1에서 하나의 적층 구조체가 하나의 캡(200)에 수용되는 것으로 도시되어 있으나, 하나의 캡(200)에는 복수의 적층 구조체가 수용될 수 있고, 복수의 적층 구조체 각각은 설계에 따라 상호 연결될 수 있다. 이 때, 복수의 적층 구조체는 외부로 노출된 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)에 배선 전극이 마련되어, 상호 연결될 수 있다.
캡(200)은 적층 구조체와 접합하여, 공진부(135)를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 캡(200)은 공진부(135)가 수용되는 내부 공간을 구비하는 커버 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 캡(200)은 공진부(135)를 수용할 수 있도록 중앙에 수용부가 형성될 수 있으며, 가장자리에서 적층 구조체와 결합할 수 있다. 테두리는 특정 영역에서 접합제(250)를 통해 기판(110)과 직간접적으로 접합될 수 있다. 도 1에서 캡(200)이 기판(110) 상에 적층되는 보호층(170)과 접합되는 것으로 도시되어 있으나, 이 뿐만 아니라, 보호층(170)을 관통하여 멤브레인(130), 식각 저지층(125), 절연층(120), 및 기판(110) 중 적어도 하나와 접합될 수 있다.
캡(200)은 공융 본딩(eutectic bonding)에 의해 기판(110)과 접합될 수 있다. 이 경우, 기판(110)과 공융 본딩이 가능한 접합제(250)를 적층 구조체 상에 증착한 후, 기판 웨이퍼와 캡 웨이퍼를 가압 및 가열해서 접합할 수 있다. 접합제(250)는 구리(Cu)-주석(Sn)의 공융(eutectic) 물질을 포함할 수 있으며, 이외에도 솔더볼을 포함할 수 있다.
기판(110)의 하부면에는 기판(110)을 두께 방향으로 관통하는 비아 홀(113)이 적어도 하나 형성될 수 있다. 비아 홀(113)은 기판(110) 외에도, 절연층(120), 식각 저지층(125), 멤브레인(130) 중 일부를 두께 방향으로 관통할 수 있다. 비아 홀(113)의 내부에는 접속 패턴(114)이 형성될 수 있고, 접속 패턴(114)은 비아 홀(113)의 내부면, 즉 내벽 전체에 형성될 수 있다.
접속 패턴(114)은 비아 홀(113)의 내부면에 도전층을 형성함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 접속 패턴(114)은 비아 홀(113)의 내벽을 따라 금이나 구리와 같은 도전성 금속을 증착하거나 도포, 또는 충전하여 형성할 수 있다. 일 예로, 접속 패턴(114)은 티타늄(Ti)-구리(Cu) 합금으로 제조될 수 있다.
접속 패턴(114)은 제1 전극(140) 및 제2 전극(160) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 일 예로, 접속 패턴(114)은 기판(110), 멤브레인(130), 제1 전극(140) 및 압전층(150) 중 적어도 일부를 관통하여 제1 전극(140) 및 제2 전극(160) 중 적어도 하나에 전기적으로 연결될 수 있다. 비아 홀(113)의 내부면에 형성된 접속 패턴(114)은 기판(110)의 하부 면 측으로 연장되어, 기판(110)의 하부 면에 마련되는 기판용 접속 패드(115)와 연결될 수 있다. 이로써, 접속 패턴(114)은 제1 전극(140) 및 제2 전극(160)을 기판용 접속 패드(115)와 전기적으로 연결할 수 있다.
기판용 접속 패드(115)는 범프를 통하여 체적 음향 공진기(10)의 하부에 배치될 수 있는 외부 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 기판용 접속 패드(115)를 통해 제1, 2 전극(110, 120)에 인가되는 신호에 의해 체적 음향 공진기(10)는 무선 주파수 신호의 필터링 동작을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터의 예시적인 회로도이다.
도 2를 참조하면, 필터(1000)는 적어도 하나의 시리즈부(1100) 및 적어도 하나의 시리즈부(1100)와 접지 사이에 배치되는 적어도 하나의 션트부(1200)를 포함할 수 있다. 필터(1000)는 도 2에 도시된 바와 같이, 래더 타입(ladder type)의 필터 구조로 형성될 수 있고, 이와 달리, 래티스 타입(lattice type)의 필터 구조로 형성될 수 있다
적어도 하나의 시리즈부(1100)는 입력 신호(RFin)가 입력되는 신호 입력단과 출력 신호(RFout)가 출력되는 신호 출력단 사이에 연결될 수 있고, 션트부(1200)는 상기 신호 출력단과 접지 사이에 연결될 수 있다. 도 2에서 필터(1000)가 하나의 시리즈부(1100)와 션트부(1200)를 구비하는 것으로 도시되어 있으나, 시리즈부(1100) 및 션트부(1200)는 복수 개 구비될 수 있고, 시리즈부(1100) 및 션트부(1200)가 복수 개 구비되는 경우, 복수의 시리즈부(1100)가 서로 직렬 연결되고, 션트부(1200)가 직렬 연결된 시리즈부(1100)의 사이의 노드 중 일부와 접지 사이에 배치될 수 있다.
적어도 하나의 시리즈부(1100) 및 적어도 하나의 션트부(1200) 각각은 도 1에 도시된 체적 음향 공진기를 적어도 하나 구비할 수 있고, 적어도 하나의 체적 음향 공진기는 역병렬 및 역직렬 중 적어도 하나의 방식으로 연결될 수 있다.
도 3은 역병렬로 연결된 복수의 체적 음향 공진기를 도시한 회로도이고, 도 4는 역직렬로 연결된 복수의 체적 음향 공진기를 도시한 회로도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3의 두 개의 체적 음향 공진기(310, 320)는 서로 역병렬(anti-parallel)로 연결되어 있고, 도 4의 두 개의 체적 음향 공진기(410, 420)은 서로 역직렬(anti-serial)로 연결될 수 있다. 여기서, 역병렬은 두 개의 체적 음향 공진기의 C축 방향(Caxis direction)이 반대 방향으로 병렬로 연결된 것으로 이해될 수 있고, 역직렬은 두 개의 체적 음향 공진기의 C축 방향(Caxis direction)이 반대 방향으로 직렬로 연결된 것으로 이해될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 체적 음향 공진기에 무선 주파수 신호가 인가되는 경우, 두 개의 체적 음향 공진기의 C축 방향이 반대 방향으로 병렬 또는 직렬로 연결되어, 두 개의 체적 음향 공진기 중 하나와 다른 하나의 진동 상태(vibration state)가 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 하나의 체적 음향 공진기가 확장 상태(expansion state)가 되는 경우, 다른 하나의 체적 음향 공진기는 수축 상태(contraction state)가 될 수 있다. 따라서, 두 개의 체적 음향 공진기의 반대 자극 상태에 의해 체적 음향 공진기 각각의 비선형 특성이 서로 상쇄(cancellation)될 수 있다.
최근 무선 주파수 통신의 수요의 급증과 기술 발전으로 한정된 주파수 자원을 효과적으로 이용하기 위하여 대역(Band) 간의 간격이 좁아짐에 따라, 타 대역과의 간섭을 최소화하기 위한 기술이 요구되고 있다. 무선 단말기용 무선 주파수 필터의 경우, 타 대역과의 간섭을 최소화하기 위하여는 삽입 손실 특성을 개선할 필요가 있다. 또한, 타 대역의 주파수에 간섭을 주는 2차 고조파 왜곡(2HD: 2nd Harmonic distortion) 및 상호 변조 왜곡(IMD: Intermodulation distortion)의 현상을 저감할 필요가 있다.
체적 음향 공진기를 이용한 필터의 경우, 위상(Phase)이 반대인 동일 체적 음향 공진기를 역병렬(anti-parallel) 또는 역직렬(anti-serial) 구조로 연결하여, 삽입 손실을 개선하고, 2차 고조파 왜곡 현상 및 상호 변조 왜곡 현상의 저감할 수 있다. 다만, 이 경우에도, 필터의 임피던스 매칭을 위해 역병렬(anti-parallel)로 연결되는 한 쌍의 체적 음향 공진기가 지나치게 작아지거나, 역직렬(anti-serial)로 연결되는 한 쌍의 체적 음향 공진기가 지나치게 커지는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 삽입 손실의 개선, 2차 고조파 왜곡 현상 및 상호 변조 왜곡 현상의 저감의 한계로 작용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터는 역병렬(anti-parallel) 구조로 연결되는 한 쌍의 체적 음향 공진기 각각에 역직렬(anti-serial)의 공진기를 연결하거나, 역직렬(anti-series) 구조로 연결되는 한 쌍의 체적 음향 공진기 각각에 역병렬(anti-parallel)의 공진기를 연결하여, 체적 음향 공진기의 크기를 조절할 수 있고, 삽입 손실, 2차 고조파 왜곡 현상 및 상호 변조 왜곡 현상을 효과적으로 개선할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시리즈부의 회로도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시리즈부(1100_1)는 적어도 네 개의 시리즈 공진기를 포함할 수 있다. 적어도 네 개의 체적 음향 공진기는 제1 내지 제4 시리즈 공진기(1110, 1120, 1130, 1140)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 시리즈 공진기(1110, 1120, 1130, 1140)는 필터(1000)의 입력 신호(RFin)가 입력되는 신호 입력단과 출력 신호(RFout)가 출력되는 신호 출력단 사이에 배치될 수 있다.
제1 내지 제4 시리즈 공진기(1110, 1120, 1130, 1140) 중 제1 시리즈 공진기(1110)와 제2 시리즈 공진기(1120)는 서로 직렬 연결될 수 있고, 제3 시리즈 공진기(1130)와 제4 시리즈 공진기(1140)는 서로 직렬 연결될 수 있다. 또한, 직렬로 연결되는 제1 시리즈 공진기(1110) 및 제2 시리즈 공진기(1120)는 직렬로 연결되는 제3 시리즈 공진기(1130) 및 제4 시리즈 공진기(1140)와 서로 병렬로 연결될 수 있다.
제1 시리즈 공진기(1110) 및 제3 시리즈 공진기(1130)는 서로 C축 방향이 반대 방향으로 연결될 수 있고, 크기가 실질적으로 동일할 수 있다. 여기서, 실질적으로란 사전에 설정된 범위 내에서 또는 오차 범위 내에서 양 공진기의 크기가 동일함을 의미할 수 있다. 제1 시리즈 공진기(1110) 및 제3 시리즈 공진기(1130) 각각은 도 3의 두 개의 체적 음향 공진기(310, 320)에 대응할 수 있다.
제1 시리즈 공진기(1110) 및 제2 시리즈 공진기(1120)는 서로 역직렬 관계일 수 있고, 제1 시리즈 공진기(1110) 및 제2 시리즈 공진기(1120)는 크기가 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 제3 시리즈 공진기(1130) 및 제4 시리즈 공진기(1140)는 서로 역직렬 관계일 수 있고, 제3 시리즈 공진기(1130) 및 제4 시리즈 공진기(1140)는 크기가 실질적으로 동일할 수 있다.
하기의 표 1은 도 5의 회로를 도 2에 도시된 필터의 시리즈부에 적용한 실시예와 도 3의 회로를 도 2에 도시된 필터의 시리즈부에 적용한 비교예에서, 각 체적 음향 공진기의 크기 및 삽입 손실을 나타내는 표이다. 표 1에서, 비교예와 실시예는 시리즈부의 구성이 상이하고, 션트부의 구성은 동일할 수 있으며, 비교예와 실시예는 동일한 주파수 대역을 필터링하는 것으로 가정한다.
공진기의 크기(Size) 삽입 손실(IL)
비교예 89.0013㎛ 1.553dB
실시예 100.355㎛ 1.505dB
표 1을 참조하면, 역병렬(anti-parallel) 관계의 제1 시리즈 공진기(1110) 및 제3 시리즈 공진기(1130) 각각에 역직렬(anti-serial) 관계의 제2 시리즈 공진기(1120) 및 제4 시리즈 공진기(1140)를 연결함으로써, 제1 시리즈 공진기(1110) 및 제3 시리즈 공진기(1130) 중 적어도 하나의 크기를 89.0013㎛에서 100.355㎛으로 증가시킬 수 있다. 공진기의 크기가 증가함으로써, 송신 필터의 롤 오프(Roll-off)가 개선되므로 필터의 삽입 손실이 1.553dB에서 1.505dB로 개선될 수 있고, 2차 고조파 왜곡 현상 및 상호 변조 왜곡 현상을 효과적으로 저감할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시리즈부의 회로도이다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시리즈부(1100_2)는 적어도 네 개의 시리즈 공진기를 포함할 수 있다. 적어도 네 개의 체적 음향 공진기는 제5 내지 제8 시리즈 공진기(1150, 1160, 1170, 1180)를 포함할 수 있다. 제5 내지 제8 시리즈 공진기(1150, 1160, 1170, 1180)는 필터(1000)의 입력 신호(RFin)가 입력되는 신호 입력단과 출력 신호(RFout)가 출력되는 신호 출력단 사이에 배치될 수 있다.
제5 내지 제8 시리즈 공진기(1150, 1160, 1170, 1180) 중 제5 시리즈 공진기(1150)와 제6 시리즈 공진기(1160)는 서로 병렬 연결될 수 있고, 제7 시리즈 공진기(1170)와 제8 시리즈 공진기(1180)는 서로 직렬 연결될 수 있다. 또한, 병렬 연결되는 제5 시리즈 공진기(1150) 및 제6 시리즈 공진기(1160)는 병렬 연결되는 제7 시리즈 공진기(1170) 및 제8 시리즈 공진기(1180)와 서로 직렬로 연결될 수 있다.
제5 시리즈 공진기(1150) 및 제7 시리즈 공진기(1170)는 서로 C축 방향이 반대 방향으로 연결될 수 있고, 크기가 실질적으로 동일할 수 있다. 구체적으로, 제5 시리즈 공진기(1150) 및 제7 시리즈 공진기(1170) 각각은 도 4의 두 개의 체적 음향 공진기(410, 420)에 대응할 수 있다. 이 때, 제5 시리즈 공진기(1150) 및 제6 시리즈 공진기(1160) 서로 역병렬 관계일 수 있고, 크기가 실질적으로 동일할 수 있다. 제7 시리즈 공진기(1170) 및 제8 시리즈 공진기(1180)는 서로 역병렬 관계일 수 있고, 크기가 실질적으로 동일할 수 있다.
하기의 표 2은 도 6의 회로를 도 2에 도시된 필터의 시리즈부에 적용한 실시예와 도 4의 회로를 도 2에 도시된 필터의 시리즈부에 적용한 비교예에서, 각 체적 음향 공진기의 크기 및 삽입 손실을 나타내는 표이다. 표 2에서, 비교예와 실시예는 시리즈부의 구성이 상이하고, 션트부의 구성은 동일할 수 있으며, 비교예와 실시예는 동일한 주파수 대역을 필터링하는 것으로 가정한다.
공진기의 크기(Size) 삽입 손실(IL)
비교예 144.627㎛ 1.415dB
실시예 120.9㎛ 1.365dB
표 2을 참조하면, 역직렬(anti-parallel) 관계의 제5 시리즈 공진기(1150) 및 제7 시리즈 공진기(1170) 각각에 역병렬(anti-serial) 관계의 제6 시리즈 공진기(1160) 및 제8 시리즈 공진기(1180)를 연결함으로써, 제5 시리즈 공진기(1150) 및 제7 시리즈 공진기(1170) 중 하나의 크기를 144.627㎛에서 120.9㎛으로 감소시킬 수 있다. 공진기의 크기가 감소함으로써, 임피던스 매칭이 개선되므로 필터의 삽입 손실이 1.415dB에서 1.365dB로 개선될 수 있고, 2차 고조파 왜곡 현상 및 상호 변조 왜곡 현상을 효과적으로 저감할 수 있다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 션트부의 회로도이다.
도 2 및 도 7를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 션트부(1200_1)는 적어도 네 개의 션트 공진기를 포함할 수 있다. 적어도 네 개의 체적 음향 공진기는 제1 내지 제4 션트 공진기(1210, 1220, 1230, 1240)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 션트 공진기(1210, 1220, 1230, 1240)는 출력 신호(RFout)가 출력되는 신호 출력단과 접지 사이 또는 복수의 시리즈부 사이의 노드와 접지 사이에 배치될 수 있다.
제1 내지 제4 션트 공진기(1210, 1220, 1230, 1240) 중 제1 션트 공진기(1210)와 제2 션트 공진기(1220)는 서로 직렬 연결될 수 있고, 제3 션트 공진기(1230)와 제4 션트 공진기(1240)는 서로 직렬 연결될 수 있다. 또한, 직렬로 연결되는 제1 션트 공진기(1210) 및 제2 션트 공진기(1220)는 직렬로 연결되는 제3 션트 공진기(1230) 및 제4 션트 공진기(1240)와 서로 병렬로 연결될 수 있다.
제1 션트 공진기(1210) 및 제3 션트 공진기(1230)는 서로 C축 방향이 반대 방향으로 연결될 수 있고, 크기가 실질적으로 동일할 수 있다. 구체적으로, 제1 션트 공진기(1210) 및 제3 션트 공진기(1230) 각각은 도 3의 두 개의 체적 음향 공진기(310, 320)에 대응할 수 있다. 이 때, 제1 션트 공진기(1210) 및 제2 션트 공진기(1220)는 서로 역직렬 관계일 수 있고, 크기가 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 션트 공진기(1230) 및 제4 션트 공진기(1240)는 서로 역직렬 관계일 수 있고, 크기가 실질적으로 동일할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 션트부의 회로도이다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 션트부(1200_2)는 적어도 네 개의 션트 공진기를 포함할 수 있다. 적어도 네 개의 체적 음향 공진기는 제5 내지 제8 션트 공진기(1250, 1260, 1270, 1280)를 포함할 수 있다. 제5 내지 제8 션트 공진기(1250, 1260, 1270, 1280)는 필터(1000)의 입력 신호(RFin)가 입력되는 신호 입력단과 출력 신호(RFout)가 출력되는 신호 출력단 사이에 연결될 수 있다.
제5 내지 제8 션트 공진기(1250, 1260, 1270, 1280) 중 제5 션트 공진기(1250)와 제6 션트 공진기(1260)는 서로 병렬 연결될 수 있고, 제7 션트 공진기(1270)와 제8 션트 공진기(1280)는 서로 병렬 연결될 수 있다. 또한, 병렬 연결되는 제5 션트 공진기(1250) 및 제6 션트 공진기(1260)는 병렬 연결되는 제7 션트 공진기(1270) 및 제8 션트 공진기(1280)와 서로 직렬로 연결될 수 있다.
제5 션트 공진기(1250) 및 제7 션트 공진기(1270)는 서로 C축 방향이 반대 방향으로 연결될 수 있고, 일 예로, 크기가 실질적으로 동일할 수 있다. 구체적으로, 제5 션트 공진기(1250) 및 제7 션트 공진기(1270) 각각은 도 4의 두 개의 체적 음향 공진기(410, 420)에 대응할 수 있다. 이 때, 제5 션트 공진기(1250) 및 제6 션트 공진기(1260)는 서로 역병렬 관계일 수 있고, 크기가 실질적으로 동일할 수 있다. 제7 션트 공진기(1270) 및 제8 션트 공진기(1280)은 서로 역병렬 관계일 수 있고, 크기가 실질적으로 동일할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 기판
112: 에어 캐비티
113: 비아홀
114: 접속 패턴
115: 기판용 접속 패드
125: 식각 저지층
130: 멤브레인
135: 공진부
140: 제1 전극
150: 압전층
160: 제2 전극
170: 보호층
200: 캡
250: 접합제
1000: 필터
1100, 1100_1, 1100_2: 시리즈부
1200, 1200_1, 1200_2: 션트부
310, 320, 410, 420: 체적 음향 공진기
1110, 1120, 1130, 1140, 1150, 1160, 1170, 1180: 시리즈 공진기
1210, 1220, 1230, 1240, 1250, 1260, 1270, 1280: 션트 공진기

Claims (14)

  1. 적어도 하나의 시리즈부; 및
    상기 적어도 하나의 시리즈부와 접지 사이에 배치되는 적어도 하나의 션트부; 를 포함하고,
    상기 시리즈부 및 상기 션트부 중 적어도 하나는 서로 C축 방향이 반대 방향으로 연결되는 제1 공진기와 제2 공진기, 상기 제1 공진기와 직렬로 연결되는 제3 공진기, 및 상기 제2 공진기와 직렬로 연결되는 제4 공진기를 포함하는 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    직렬로 연결되는 상기 제1 공진기 및 제3 공진기는 직렬로 연결되는 상기 제2 공진기 및 제4 공진기와 병렬로 연결되는 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공진기와 상기 제3 공진기는 역직렬로 연결되는 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공진기와 상기 제4 공진기는 역직렬로 연결되는 필터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공진기 및 상기 제2 공진기는 크기가 실질적으로 동일한 필터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 공진기는 상기 제3 공진기와 크기가 실질적으로 동일한 필터.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2 공진기는 상기 제4 공진기와 크기가 실질적으로 동일한 필터.
  8. 적어도 하나의 시리즈부; 및
    상기 적어도 하나의 시리즈부와 접지 사이에 배치되는 적어도 하나의 션트부; 를 포함하고,
    상기 시리즈부 및 상기 션트부 중 적어도 하나는 서로 C축 방향이 반대 방향으로 연결되는 제1 공진기와 제2 공진기, 상기 제1 공진기와 병렬로 연결되는 제3 공진기, 및 상기 제2 공진기와 병렬로 연결되는 제4 공진기를 포함하는 필터.
  9. 제8항에 있어서,
    병렬로 연결되는 상기 제1 공진기 및 제3 공진기는 병렬로 연결되는 상기 제2 공진기 및 제4 공진기와 직렬로 연결되는 필터.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 공진기와 상기 제3 공진기는 역병렬로 연결되는 필터.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 공진기와 상기 제4 공진기는 역병렬로 연결되는 필터.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 공진기 및 상기 제2 공진기는 크기가 실질적으로 동일한 필터.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 공진기는 상기 제3 공진기와 크기가 실질적으로 동일한 필터.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 공진기는 상기 제4 공진기와 크기가 실질적으로 동일한 필터.
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