KR20220011692A - 탄성파 필터 및 멀티플렉서 - Google Patents

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유타 타케우치
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

탄성파 필터(1)는 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)를 잇는 경로 상에 배치된 분할 공진자군(11), 직렬암 공진자(12, 13 및 14)와, 상기 경로 상의 노드와 그라운드 사이에 배치된 병렬암 공진자(21, 22 및 23)를 포함하고, 분할 공진자군(11), 직렬암 공진자(12, 13 및 14), 및 병렬암 공진자(21, 22 및 23)는 압전성을 가지는 기판(5) 상에 형성된 IDT 전극(54)을 가지는 탄성파 공진자(100)를 포함하며, 분할 공진자군(11)은 서로 직렬 접속된 분할 공진자(11A 및 11B)를 포함하고, 분할 공진자(11A)가 가지는 IDT 전극(54)은 제1 솎아냄 전극을 포함하며, 분할 공진자(11B)가 가지는 IDT 전극(54)은 제1 솎아냄 전극과 전극지 구조가 다른 제2 솎아냄 전극을 포함한다.

Description

탄성파 필터 및 멀티플렉서
본 발명은 탄성파 필터 및 상기 탄성파 필터를 포함한 멀티플렉서에 관한 것이다.
통신기기 등의 고주파 회로에 사용되는 대역 필터로서 탄성파 필터가 실용화되어 있다. 무선통신을 위한 주파수 자원을 유효하게 활용하는 관점에서, 휴대전화기 등의 통신 대역으로서 많은 주파수 대역이 할당되기 때문에, 인접하는 주파수 대역의 간격은 좁아지고 있다. 이 주파수 대역의 할당 상황에 비추어 보아, 탄성파 필터에서는 통과 대역 단부에서의 통과 대역으로부터 감쇠 대역으로의 삽입 손실의 변화율(이후, 급준성(急峻性)으로 기재함)이 중요한 성능 지표가 되어 있다.
특허문헌 1에는 복수개의 직렬암(serial arm) 공진자 및 복수개의 병렬암(parallel arm) 공진자를 가지는 래더(ladder)형 탄성파 필터에서, 직렬암 공진자 및 병렬암 공진자 중 적어도 하나를 구성하는 IDT(InterDigital Transducer) 전극이 솎아냄 전극(withdrawal electrode)을 포함하는 구성이 개시되어 있다. 이 구성에 따르면, 통과 대역에서의 급준성을 향상시킬 수 있다.
국제공개공보 WO2017/131170
그러나 특허문헌 1과 같이, 급준성이 높은 필터를 실현하기 위해, IDT 전극의 일부에 솎아냄 전극을 형성하면, IDT 전극 피치의 주기 구조와는 별도로, 솎아냄 전극에 의한 주기 구조가 생긴다. 이로써, IDT 전극 피치의 주기 구조에 대응한 메인 모드의 주파수 응답과는 다른, 솎아냄 전극에 의한 주기 구조에 대응한 주파수 응답이 발생하고, 상기 주파수 응답이 통과 대역 밖의 스퓨리어스(리플)로서 발현된다. 이로써, 탄성파 필터의 감쇠 특성, 및 상기 탄성파 필터를 포함하는 멀티플렉서의 통과 특성이 열화되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 통과 대역에서의 급준성을 확보하면서 스퓨리어스의 발생이 억제된 탄성파 필터, 및 저손실의 통과 특성을 가지는 멀티플렉서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 양태에 따른 탄성파 필터는 제1 입출력 단자 및 제2 입출력 단자와, 상기 제1 입출력 단자와 상기 제2 입출력 단자를 잇는 경로 상에 배치된 1개 이상의 직렬암 공진회로와, 상기 경로 상의 노드와 그라운드 사이에 배치된 1개 이상의 병렬암 공진회로를 포함하고, 상기 1개 이상의 직렬암 공진회로 및 상기 1개 이상의 병렬암 공진회로 각각은 압전성을 가지는 기판 상에 형성된 IDT(InterDigital Transducer) 전극을 가지는 탄성파 공진자를 포함하며, 상기 1개 이상의 직렬암 공진회로 중의 제1 직렬암 공진회로, 및 상기 1개 이상의 병렬암 공진회로 중의 제1 병렬암 공진회로 중 적어도 하나는 서로 직렬 접속된 제1 탄성파 공진자 및 제2 탄성파 공진자로 이루어지는 분할 공진자군을 포함하고, 상기 제1 탄성파 공진자가 가지는 상기 IDT 전극은 제1 솎아냄 전극을 포함하며, 상기 제2 탄성파 공진자가 가지는 상기 IDT 전극은 상기 제1 솎아냄 전극과 전극지 구조가 다른 제2 솎아냄 전극을 포함한다.
본 발명에 따르면, 통과 대역에서의 급준성을 확보하면서 스퓨리어스의 발생이 억제된 탄성파 필터, 및 저손실의 통과 특성을 가지는 멀티플렉서를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 실시형태 1에 따른 탄성파 필터의 회로 구성도이다.
도 2는 실시형태 1의 변형예 1에 따른 탄성파 필터의 회로 구성도이다.
도 3a는 실시형태 1에 따른 탄성파 공진자의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 3b는 실시형태 1의 변형예 2에 따른 탄성파 공진자를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 래더형 탄성파 필터의 기본적인 동작 원리를 설명하는 회로 구성도 및 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5a는 탄성파 필터에서의 플로팅(floating) 솎아냄 전극을 포함하는 IDT 전극의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 5b는 탄성파 필터에서의 극성 반전 솎아냄 전극을 포함하는 IDT 전극의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 5c는 탄성파 필터에서의 필링(filling) 솎아냄 전극을 포함하는 IDT 전극의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 6a는 플로팅 솎아냄 전극을 포함하는 탄성파 공진자의, 솎아냄률을 변화시킨 경우의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6b는 극성 반전 솎아냄 전극을 포함하는 탄성파 공진자의, 솎아냄률을 변화시킨 경우의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6c는 필링 솎아냄 전극을 포함하는 탄성파 공진자의, 솎아냄률을 변화시킨 경우의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 분할 공진자군에 대하여 플로팅 솎아냄 전극과 극성 반전 솎아냄 전극을 적용한 경우의, 임피던스 특성 및 반사 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 분할 공진자군의 임피던스 특성 및 반사 특성을 비교한 그래프이다.
도 9는 실시예 2 및 비교예 2에 따른 분할 공진자군의 임피던스 특성 및 반사 특성을 비교한 그래프이다.
도 10은 실시형태 2에 따른 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 실시예 및 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 한편, 이하에서 설명하는 실시형태는 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시형태에서 나타내지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지가 아니다. 이하의 실시형태에서의 구성 요소 중 독립 청구항에 기재되지 않은 구성 요소에 대해서는 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또한, 도면에 나타내지는 구성 요소의 크기 또는 크기의 비는 반드시 엄밀하지는 않다.
(실시형태 1)
[1.1 탄성파 필터(1)의 회로 구성]
도 1은 실시형태 1에 따른 탄성파 필터(1)의 회로 구성도이다. 같은 도면에 나타내는 바와 같이 탄성파 필터(1)는 분할 공진자군(11)과, 직렬암 공진자(12, 13 및 14)와 병렬암 공진자(21, 22 및 23)와 입출력 단자(110 및 120)를 포함한다.
직렬암 공진자(12~14) 각각은 직렬암 공진회로의 일례이며, 입출력 단자(110)(제1 입출력 단자)와 입출력 단자(120)(제2 입출력 단자)를 잇는 경로 상에 배치되고 서로 직렬 접속된다. 또한, 병렬암 공진자(21~23) 각각은 병렬암 공진회로의 일례이며, 상기 경로 상의 노드와 그라운드 단자 사이에 배치된다.
분할 공진자군(11)은 직렬암 공진회로 중 제1 직렬암 공진회로의 일례이며, 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)를 잇는 경로 상에 배치되고 직렬암 공진자(12~14)와 직렬 접속된다. 분할 공진자군(11)은 서로 직렬 접속된 분할 공진자(11A 및 11B)로 이루어진다. 분할 공진자(11A)는 제1 탄성파 공진자의 일례이며, 분할 공진자(11B)는 제2 탄성파 공진자의 일례이다.
한편, 분할 공진자군이란, 서로 직렬 접속된 복수개의 탄성파 공진자로 이루어지는 공진 회로로서, 상기 복수개의 탄성파 공진자 사이를 접속하는 접속 노드에는 상기 복수개의 탄성파 공진자 이외의 회로 소자 및 그라운드는 접속되지 않은 구성을 가지는 것으로 정의된다.
즉, 탄성파 필터(1)는 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)를 잇는 경로 상에 배치된 1개 이상의 직렬암 공진회로와, 상기 경로 상의 노드와 그라운드 사이에 배치된 1개 이상의 병렬암 공진회로를 포함한다. 상기 구성에 의해, 탄성파 필터(1)는 래더형 밴드패스 필터를 구성한다.
분할 공진자군(11)은 탄성파 필터(1)의 내(耐)전력성의 향상 및 상호 변조 일그러짐의 억제를 목적으로 하여 배치된다. 용량성 임피던스를 가지는 1개의 탄성파 공진자를 2개의 직렬 접속된 분할 공진자로 구성함으로써 IDT 전극의 면적을 크게 확보할 수 있다. 이로써, 상기 1개의 탄성파 공진자의 전류 밀도에 대하여, 상기 2개의 분할 공진자의 전류 밀도를 저감할 수 있으므로 탄성파 필터(1)의 내전력성의 향상 및 상호 변조 일그러짐의 억제를 실현할 수 있다.
한편, 분할 공진자군(11)은 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)를 잇는 경로 상에 직렬암 공진자(12~14)와 함께 직렬 배치되면 된다. 즉, 분할 공진자군(11)은 도 1에 나타내는 바와 같이 입출력 단자(110)에 접속되지 않아도 되고, 직렬암 공진자(12~14)와의 사이에 직렬 배치되어도 되며, 또한 입출력 단자(120)에 접속되어도 된다.
또한, 분할 공진자군(11)의 배치 수는 1개 이상이면 된다. 또한, 탄성파 필터(1)에서의 분할 공진자군(11)의 배치 수가 클수록 내전력성이 보다 향상되고, 상호 변조 일그러짐을 보다 억제할 수 있다.
또한, 직렬암 공진자(12~14)는 없어도 되고, 또는 직렬암 공진자의 배치 수는 4개 이상이어도 된다. 또한, 병렬암 공진자의 배치 수는 1개 이상이면 된다.
또한, 분할 공진자군(11), 직렬암 공진자(12~14), 병렬암 공진자(21~23), 입출력 단자(110 및 120) 사이, 그리고 병렬암 공진자(21~23)와 그라운드 사이에 인덕터 및 커패시터 등의 회로 소자, 그리고 종결합형 공진기 등이 삽입되어도 된다.
[1.2 변형예 1에 따른 탄성파 필터(2)의 회로 구성]
도 2는 실시형태 1의 변형예 1에 따른 탄성파 필터(2)의 회로 구성도이다. 같은 도면에 나타내는 바와 같이, 탄성파 필터(2)는 직렬암 공진자(16, 17 및 18)와 분할 공진자군(26)과 병렬암 공진자(27 및 28)와 입출력 단자(110 및 120)를 포함한다. 본 변형예에 따른 탄성파 필터(2)는 실시형태 1에 따른 탄성파 필터(1)와 비교하여, 분할 공진자군(26)이 직렬암 공진회로가 아닌 병렬암 공진회로로서 배치된 점이 다르다. 이하, 본 변형예에 따른 탄성파 필터(2)에 대해, 실시형태 1에 따른 탄성파 필터(1)와 동일한 점은 설명을 생략하고, 다른 구성을 중심으로 설명한다.
직렬암 공진자(16~18) 각각은 직렬암 공진회로의 일례이며, 입출력 단자(110)(제1 입출력 단자)와 입출력 단자(120)(제2 입출력 단자)를 잇는 경로 상에 배치되고, 서로 직렬 접속된다. 또한, 병렬암 공진자(27 및 28) 각각은 병렬암 공진회로의 일례이며, 상기 경로 상의 노드와 그라운드 단자 사이에 배치된다.
분할 공진자군(26)은 병렬암 공진회로 중 제1 병렬암 공진회로의 일례이며, 입출력 단자(110)와 그라운드 사이에 접속된다. 분할 공진자군(26)은 서로 직렬 접속된 분할 공진자(26A 및 26B)로 이루어진다. 분할 공진자(26A)는 제1 탄성파 공진자의 일례이며, 분할 공진자(26B)는 제2 탄성파 공진자의 일례이다.
즉, 탄성파 필터(2)는 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)를 잇는 경로 상에 배치된 1개 이상의 직렬암 공진회로와, 상기 경로 상의 노드와 그라운드 사이에 배치된 1개 이상의 병렬암 공진회로를 포함한다. 상기 구성에 의해, 탄성파 필터(2)는 래더형 밴드패스 필터를 구성한다.
또한, 분할 공진자군(26)은 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)를 잇는 경로와, 그라운드 사이에 접속되면 된다. 즉, 분할 공진자군(26)은 도 2에 나타내는 바와 같이 입출력 단자(110)에 접속되지 않아도 된다. 즉, 분할 공진자군(26)은 직렬암 공진자(16~18)의 접속 노드와 그라운드 사이에 접속되어도 되고, 또한 입출력 단자(120)와 그라운드 사이에 접속되어도 된다.
분할 공진자군(26)은 탄성파 필터(2)의 내전력성의 향상 및 상호 변조 일그러짐의 억제를 목적으로 하여 배치된다. 용량성인 1개의 탄성파 공진자를 2개의 직렬 접속된 분할 공진자로 구성함으로써 IDT 전극의 면적을 크게 확보할 수 있다. 이로써, 상기 1개의 탄성파 공진자의 전류 밀도에 대하여, 상기 2개의 분할 공진자의 전류 밀도를 저감할 수 있으므로, 탄성파 필터(2)의 내전력성의 향상 및 상호 변조 일그러짐의 억제를 실현할 수 있다.
한편, 분할 공진자군(26)의 배치 수는 1개 이상이면 된다. 또한, 탄성파 필터(2)에서의 분할 공진자군(26)의 배치 수가 많을수록 내전력성이 보다 향상되고, 상호 변조 일그러짐을 보다 억제할 수 있다.
또한, 병렬암 공진자(27 및 28)는 없어도 되고, 또는 병렬암 공진자의 배치 수는 3개 이상이어도 된다. 또한, 직렬암 공진자의 배치 수는 1개 이상이면 된다.
또한, 분할 공진자군(26), 직렬암 공진자(16~18), 병렬암 공진자(27, 28), 입출력 단자(110 및 120)의 사이, 그리고 분할 공진자군(26), 병렬암 공진자(27 및 28)와 그라운드 사이에 인덕터 및 커패시터 등의 회로 소자, 그리고 종결합형 공진기 등이 삽입되어도 된다.
이하에서는 탄성파 필터(1 및 2)를 구성하는 직렬암 공진회로 및 병렬암 공진회로의 기본구조에 대해 설명한다.
[1.3 탄성파 공진자의 구조]
도 3a는 실시형태 1에 따른 탄성파 공진자의 일례를 모식적으로 나타내는 개략도이며, (a)는 평면도, (b) 및 (c)는 (a)에 나타낸 일점쇄선에서의 단면도이다. 도 3a에는 탄성파 필터(1 및 2)를 구성하는 직렬암 공진자, 병렬암 공진자, 및 분할 공진자의 기본구조를 가지는 탄성파 공진자(100)가 예시되어 있다. 한편, 도 3a에 나타내진 탄성파 공진자(100)는 탄성파 공진자의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것으로서, 전극을 구성하는 전극지의 개수 및 길이 등은 이에 한정되지 않는다.
탄성파 공진자(100)는 압전성을 가지는 기판(5)과 빗형 전극(100a 및 100b)으로 구성된다.
도 3a의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판(5) 상에는 서로 대향하는 한 쌍의 빗형 전극(100a 및 100b)이 형성된다. 빗형 전극(100a)은 서로 평행한 복수개의 전극지(150a)와, 복수개의 전극지(150a)를 접속하는 버스바(busbar) 전극(160a)으로 구성된다. 또한, 빗형 전극(100b)은 서로 평행한 복수개의 전극지(150b)와, 복수개의 전극지(150b)를 접속하는 버스바 전극(160b)으로 구성된다. 복수개의 전극지(150a 및 150b)는 탄성파 전파 방향(X축 방향)과 직교하는 방향을 따라 형성된다.
또한, 복수개의 전극지(150a 및 150b), 및 버스바 전극(160a 및 160b)으로 구성되는 IDT(InterDigital Transducer) 전극(54)은 도 3a의 (b)에 나타내는 바와 같이, 밀착층(540)과 메인 전극층(542)의 적층구조로 되어 있다.
밀착층(540)은 기판(5)과 메인 전극층(542)의 밀착성을 향상시키기 위한 층이며, 재료로서 예를 들면, Ti가 사용된다. 밀착층(540)의 막 두께는 예를 들면, 12㎚이다.
메인 전극층(542)은 재료로서 예를 들면, Cu를 1% 함유한 Al이 사용된다. 메인 전극층(542)의 막 두께는 예를 들면 162㎚이다.
보호층(55)은 빗형 전극(100a 및 100b)을 덮도록 형성된다. 보호층(55)은 메인 전극층(542)을 외부환경으로부터 보호하는 것, 주파수 온도특성을 조정하는 것, 및 내습성을 높이는 것 등을 목적으로 하는 층이며, 예를 들면, 이산화규소를 주성분으로 하는 유전체막이다. 보호층(55)의 두께는 예를 들면 25㎚이다.
한편, 밀착층(540), 메인 전극층(542) 및 보호층(55)을 구성하는 재료는 상술한 재료에 한정되지 않는다. 또한, IDT 전극(54)은 상기 적층구조가 아니어도 된다. IDT 전극(54)은 예를 들면, Ti, Al, Cu, Pt, Au, Ag, Pd 등의 금속 또는 합금으로 구성되어도 되고, 또한 상기의 금속 또는 합금으로 구성되는 복수개의 적층체로 구성되어도 된다. 또한, 보호층(55)은 형성되지 않아도 된다.
다음으로, 기판(5)의 적층구조에 대해 설명한다.
도 3a의 (c)에 나타내는 바와 같이, 기판(5)은 고음속 지지 기판(51)과 저음속막(52)과 압전막(53)을 포함하고, 고음속 지지 기판(51), 저음속막(52) 및 압전막(53)이 이 순서로 적층된 구조를 가진다.
압전막(53)은 50° Y커트 X전파 LiTaO3 압전 단결정 또는 압전 세라믹스(X축을 중심축으로 하여 Y축으로부터 50° 회전한 축을 법선으로 하는 면으로 절단한 리튬탄탈레이트 단결정, 또는 세라믹스로서, X축 방향으로 탄성표면파가 전파되는 단결정 또는 세라믹스)로 이루어진다. 압전막(53)은 예를 들면, 두께가 600㎚이다. 한편, 각 필터의 요구 사양에 의해, 압전막(53)으로 사용되는 압전 단결정의 재료 및 커트 각이 적절히 선택된다.
고음속 지지 기판(51)은 저음속막(52), 압전막(53) 및 IDT 전극(54)을 지지하는 기판이다. 고음속 지지 기판(51)은 또한 압전막(53)을 전파하는 표면파 및 경계파 등의 탄성파보다도, 고음속 지지 기판(51) 중의 벌크파의 음속이 고속인 기판이며, 탄성 표면파를 압전막(53) 및 저음속막(52)이 적층된 부분에 가두고, 고음속 지지 기판(51)보다 하방으로 누설되지 않도록 기능한다. 고음속 지지 기판(51)은 예를 들면, 실리콘 기판이며, 두께는 예를 들면 200㎛이다.
저음속막(52)은 압전막(53)을 전파하는 벌크파보다도 저음속막(52) 중의 벌크파의 음속이 저속인 막이며, 압전막(53)과 고음속 지지 기판(51) 사이에 배치된다. 이 구조와, 탄성파가 본질적으로 저음속인 매질에 에너지가 집중되는 성질에 의해, 탄성표면파 에너지의 IDT 전극 밖으로의 누설이 억제된다. 저음속막(52)은 예를 들면, 이산화규소를 주성분으로 하는 막이며, 두께는 예를 들면 670㎚이다.
한편, 기판(5)의 상기 적층구조에 따르면, 압전 기판을 단층으로 사용한 종래의 구조와 비교하여, 공진 주파수 및 반공진 주파수에서의 Q값을 대폭 높이는 것이 가능해진다. 즉, Q값이 높은 탄성파 공진자를 구성할 수 있으므로, 상기 탄성파 공진자를 이용하여 삽입 손실이 작은 필터를 구성하는 것이 가능해진다.
또한, 탄성파 필터(1 또는 2)의 통과 대역 단부(端部)의 급준성을 개선하기 위해, 후술하는 바와 같이, 탄성파 공진자에 솎아냄 전극이 적용되면, 탄성파 공진자의 Q값이 등가적으로 작아지는 경우가 상정된다. 이에 반하여, 상기 기판의 적층구조에 따르면, 탄성파 공진자(100)의 Q값을 높은 값으로 유지할 수 있다. 따라서, 통과 대역 내의 저손실이 유지된 탄성파 필터(1 및 2)를 형성하는 것이 가능해진다.
한편, 고음속 지지 기판(51)은 지지 기판과, 압전막(53)을 전파하는 표면파 및 경계파 등의 탄성파보다도 전파하는 벌크파의 음속이 고속인 고음속막이 적층된 구조를 가져도 된다. 이 경우, 지지 기판에는 사파이어, 리튬탄탈레이트, 리튬니오베이트, 및 수정 등의 압전체, 알루미나, 마그네시아, 질화규소, 질화알루미늄, 탄화규소, 지르코니아, 코디에라이트, 멀라이트, 스테아타이트, 및 포스테라이트 등의 각종 세라믹, 유리 등의 유전체, 실리콘 및 질화갈륨 등의 반도체, 그리고 수지기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 고음속막에는 질화알루미늄, 산화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 산질화규소, DLC막, 다이아몬드, 이들 재료를 주성분으로 하는 매질, 이들 재료의 혼합물을 주성분으로 하는 매질 등, 다양한 고음속 재료를 사용할 수 있다.
또한, 도 3b는 실시형태의 변형예 2에 따른 탄성파 공진자를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 3a에 나타낸 탄성파 공진자(100)에서는 IDT 전극(54)이, 압전막(53)을 가지는 기판(5) 상에 형성된 예를 나타냈지만, 상기 IDT 전극(54)이 형성되는 기판은 도 3b에 나타내는 바와 같이, 압전체층의 단층으로 이루어지는 압전 단결정 기판(57)이어도 된다. 압전 단결정 기판(57)은 예를 들면, LiNbO3의 압전 단결정으로 구성된다. 본 변형예에 따른 탄성파 공진자(100)는 LiNbO3의 압전 단결정 기판(57)과, IDT 전극(54)과, 압전 단결정 기판(57) 상 및 IDT 전극(54) 상에 형성된 보호층(55)으로 구성된다.
상술한 압전막(53) 및 압전 단결정 기판(57)은 탄성파 필터 장치의 요구 통과 특성 등에 따라, 적절히 적층구조, 재료, 커트 각, 및 두께를 변경해도 된다. 상술한 커트 각 이외의 커트 각을 가지는 LiTaO3 압전 기판 등을 사용한 탄성파 공진자(100)이어도, 상술한 압전막(53)을 사용한 탄성파 공진자(100)와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
또한, IDT 전극(54)이 형성되는 기판은 지지 기판과, 에너지 가둠층과 압전막이 이 순서로 적층된 구조를 가져도 된다. 압전막 상에 IDT 전극(54)이 형성된다. 압전막은 예를 들면, LiTaO3 압전 단결정 또는 압전 세라믹스가 사용된다. 지지 기판은 압전막, 에너지 가둠층, 및 IDT 전극(54)을 지지하는 기판이다.
에너지 가둠층은 1층 또는 복수개의 층으로 이루어지고, 그 중 적어도 하나의 층을 전파하는 탄성 벌크파의 속도는 압전막 근방을 전파하는 탄성파의 속도보다도 크다. 예를 들면, 저음속층과 고음속층의 적층구조로 되어 있어도 된다. 저음속층은 압전막을 전파하는 탄성파의 음속보다도 저음속층 중의 벌크파의 음속이 저속인 막이다. 고음속층은 압전막을 전파하는 탄성파의 음속보다도 고음속층 중의 벌크파의 음속이 고속인 막이다. 한편, 지지 기판을 고음속층으로 해도 된다.
또한, 에너지 가둠층은 음향 임피던스가 상대적으로 낮은 저음향 임피던스층과, 음향 임피던스가 상대적으로 높은 고음향 임피던스층이 교대로 적층된 구성을 가지는 음향 임피던스층이어도 된다.
여기서, 탄성파 공진자(100)를 구성하는 IDT 전극의 전극 파라미터의 일례(실시예)에 대해 설명한다.
탄성파 공진자의 파장이란, 도 3a의 (b)에 나타내는 IDT 전극(54)을 구성하는 복수개의 전극지(150a 또는 150b)의 반복 주기인 파장(λ)으로 규정된다. 또한, 전극 피치는 파장(λ)의 1/2이며, 빗형 전극(100a 및 100b)을 구성하는 전극지(150a 및 150b)의 라인 폭을 W로 하고, 서로 이웃하는 전극지(150a)와 전극지(150b) 사이의 스페이스 폭을 S로 한 경우, (W+S)로 정의된다. 또한, 한 쌍의 빗형 전극(100a 및 100b)의 교차 폭(L)은 도 3a의 (a)에 나타내는 바와 같이, 전극지(150a)와 전극지(150b)의 탄성파 전파 방향(X축 방향)에서 보았을 경우의 중복되는 전극지의 길이이다. 또한, 각 탄성파 공진자의 전극 듀티는 복수개의 전극지(150a 및 150b)의 라인 폭 점유율이고, 복수개의 전극지(150a 및 150b)의 라인 폭과 스페이스 폭의 가산값에 대한 상기 라인 폭의 비율이며, W/(W+S)로 정의된다. 또한, 빗형 전극(100a 및 100b)의 높이를 h로 했다. 이후에서는 파장(λ), 교차 폭(L), 전극 듀티, IDT 전극(54)의 높이(h) 등, 탄성파 공진자의 IDT 전극의 형상에 관한 파라미터는 전극 파라미터로 정의된다.
[1.4 탄성파 필터의 동작 원리]
다음으로, 본 실시형태에 따른 래더형 탄성파 필터의 동작 원리에 대해 설명한다.
도 4는 래더형 탄성파 필터의 기본적인 동작 원리를 설명하는 회로 구성도 및 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4의 (a)에 나타내진 탄성파 필터는 1개의 직렬암 공진자(15) 및 1개의 병렬암 공진자(25)로 구성된 기본적인 래더형 필터이다. 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 병렬암 공진자(25)는 공진 특성에서 공진 주파수(frp) 및 반공진 주파수(fap(＞frp))를 가진다. 또한, 직렬암 공진자(15)는 공진 특성에서 공진 주파수(frs) 및 반공진 주파수(fas(＞frs＞frp))를 가진다.
래더형 탄성파 공진자를 이용하여 밴드패스 필터를 구성함에 있어서 일반적으로는 병렬암 공진자(25)의 반공진 주파수(fap)와 직렬암 공진자(15)의 공진 주파수(frs)를 근접시킨다. 이로써, 병렬암 공진자(25)의 임피던스가 0에 가까워지는 공진 주파수(frp) 근방은 저주파 측 저지역(沮止域)이 된다. 또한, 이보다 주파수가 증가하면, 반공진 주파수(fap) 근방에서 병렬암 공진자(25)의 임피던스가 높아지면서 공진 주파수(frs) 근방에서 직렬암 공진자(15)의 임피던스가 0에 가까워진다. 이로써, 반공진 주파수(fap)~공진 주파수(frs)의 근방에서는 입출력 단자(110)로부터 입출력 단자(120)로의 신호 경로에서 신호 통과역이 된다. 이로써, 탄성파 공진자의 전극 파라미터 및 전기기계 결합 계수를 반영한 통과 대역을 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 주파수가 높아지고, 반공진 주파수(fas) 근방이 되면, 직렬암 공진자(15)의 임피던스가 높아져, 고주파 측 저지역이 된다.
한편, 병렬암 공진자 및 직렬암 공진자로 구성되는 공진 단의 단수는 요구 사양에 따라, 적절히 최적화된다. 일반적으로, 복수개의 공진 단으로 탄성파 필터가 구성되는 경우에는 복수개의 병렬암 공진자의 반공진 주파수(fap)를 대략 일치시키고, 복수개의 직렬암 공진자의 공진 주파수(frs)를 대략 일치시킨다.
상기 동작 원리를 가지는 탄성파 필터에서, 입출력 단자(110)로부터 고주파 신호가 입력되면, 입출력 단자(110)와 기준 단자 사이에서 전위 차가 생기고, 이로써 압전체층이 일그러짐으로써 X축 방향으로 전파하는 탄성표면파가 발생한다. 여기서, IDT 전극(54)의 파장(λ)과 통과 대역의 파장을 대략 일치시켜 둠으로써, 통과시키고 싶은 주파수 성분을 가지는 고주파 신호만 상기 탄성파 필터를 통과한다.
또한, 상기 동작 원리에 따르면, 직렬암 공진자(15)의 공진 주파수(frs)와 반공진 주파수(fas)의 주파수 차인 공진 대역폭, 및 병렬암 공진자(25)의 공진 주파수(frp)와 반공진 주파수(fap)의 주파수 차인 공진 대역폭이 좁을수록 탄성파 필터의 통과 대역은 좁아지고, 상기 2개의 공진 대역폭이 넓을수록 탄성파 필터의 통과 대역폭은 넓어진다.
상술한 기본적인 탄성파 필터의 동작 원리에 따르면, 본 실시형태에 따른 탄성파 필터(1)의 통과 대역은 분할 공진자(11A, 11B), 및 직렬암 공진자(12~14) 각각의 공진 주파수(frs) 및 반공진 주파수(fas), 그리고 병렬암 공진자(21~23) 각각의 공진 주파수(frp) 및 반공진 주파수(fap)를 조정함으로써 결정된다. 또한, 변형예 1에 따른 탄성파 필터(2)의 통과 대역은 직렬암 공진자(16~18) 각각의 공진 주파수(frs) 및 반공진 주파수(fas), 그리고 분할 공진자(26A, 26B), 및 병렬암 공진자(27, 28) 각각의 공진 주파수(frp) 및 반공진 주파수(fap)를 조정함으로써 결정된다.
본 실시형태에 따른 탄성파 필터(1)에서는 분할 공진자(11A)는 제1 솎아냄 전극을 포함하고, 분할 공진자(11B)는 제1 솎아냄 전극과 전극지 구조가 다른 제2 솎아냄 전극을 포함한다. 또한, 변형예 1에 따른 탄성파 필터(2)에서는 분할 공진자(26A)는 제1 솎아냄 전극을 포함하고, 분할 공진자(26B)는 제1 솎아냄 전극과 전극지 구조가 다른 제2 솎아냄 전극을 포함한다.
이하에서는 분할 공진자(11A, 11B, 26A 및 26B)가 가지는 솎아냄 전극의 구조에 대해 예시한다.
[1.5 분할 공진자의 전극지 구조]
이하, 도 5a~도 5c를 이용하여 분할 공진자가 가지는 솎아냄 전극의 구성에 대해 예시해 둔다.
도 5a는 탄성파 필터에서의 플로팅 솎아냄 전극을 포함하는 IDT 전극의 구성을 나타내는 개략 평면도이다. 도 5b는 탄성파 필터에서의 극성 반전 솎아냄 전극을 포함하는 IDT 전극의 구성을 나타내는 개략 평면도이다. 도 5c는 탄성파 필터에서의 필링 솎아냄 전극을 포함하는 IDT 전극의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 5a에 나타내진 탄성파 공진자(101)는 제1 솎아냄 전극 또는 제2 솎아냄 전극의 전극지 구조를 예시한 것이며, 탄성파 공진자(101)의 IDT 전극 구조를 나타내는 평면 모식도가 예시되어 있다. 한편, 도 5a에 나타내진 탄성파 공진자(101)는 제1 솎아냄 전극 또는 제2 솎아냄 전극의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것으로서, 전극을 구성하는 전극지의 개수 및 길이 등은 이에 한정되지 않는다.
탄성파 공진자(101)는 압전성을 가지는 기판(5)과, 기판(5) 상에 형성된 빗형 전극(101a 및 101b)과, 반사기(141)로 구성된다.
도 5a에 나타내는 바와 같이, 빗형 전극(101a)은 서로 평행한 복수개의 전극지(151a)와, 복수개의 전극지(151a)의 일방단(一方端)끼리를 접속하는 버스바 전극(161a)으로 구성된다. 또한, 빗형 전극(101b)은 서로 평행한 복수개의 전극지(151b)와, 복수개의 전극지(151b)의 일방단끼리를 접속하는 버스바 전극(161b)으로 구성된다. 복수개의 전극지(151a 및 151b)는 탄성표면파 전파 방향(X축 방향)과 직교하는 방향을 따라 형성된다. 빗형 전극(101a 및 101b)은 복수개의 전극지(151a와 151b)가 서로 맞물리도록 대향 배치된다. 즉, 탄성파 공진자(101)의 IDT 전극은 한 쌍의 빗형 전극(101a 및 101b)을 가진다.
한편, 빗형 전극(101a)은 복수개의 전극지(151b)의 긴 쪽 방향으로 대향하여 배치된 더미 전극을 가지는데, 상기 더미 전극은 없어도 된다. 또한, 빗형 전극(101b)은 복수개의 전극지(151a)의 긴 쪽 방향으로 대향하여 배치된 더미 전극을 가지는데, 상기 더미 전극은 없어도 된다. 또한, 빗형 전극(101a 및 101b)은 버스바 전극의 연장 방향이 탄성표면파 전파 방향에 대하여 경사진, 이른바 경사형 IDT 전극이어도 되고, 또한 이른바 피스톤 구조를 가져도 된다.
반사기(141)는 서로 평행한 복수개의 전극지와, 상기 복수개의 전극지를 접속하는 버스바 전극으로 구성되며, 한 쌍의 빗형 전극(101a 및 101b) 양단에 배치된다.
한편, 한 쌍의 빗형 전극(101a 및 101b)으로 구성되는 IDT 전극은 도 3a의 (b)에 나타내는 바와 같이, 밀착층(540)과 메인 전극층(542)의 적층 구조로 되어 있는데, 상기 적층 구조에 한정되지 않는다.
여기서, 탄성파 공진자(101)의 IDT 전극에는 전극지(152)가 이산(離散)적으로 형성된다. 전극지(152)는 버스바 전극(161a 및 161b) 중 어느 것과도 접속되지 않고, 복수개의 전극지(151a 및 151b)와 평행하면서 동일한 피치로 배치된, 플로팅 솎아냄 전극이다. 또한, 서로 이웃하는 2개의 전극지(152) 사이에는 복수개의 전극지(151a 및 151b)가 배치된다. 즉, 전극지(152)의 피치는 복수개의 전극지(151a 및 151b)의 피치보다도 크다.
여기서, 플로팅 솎아냄 전극을 가지는 IDT 전극의 솎아냄률을 정의한다. 탄성파 공진자(101)에서의 IDT 전극의 솎아냄률이란, 상기 IDT 전극에서의 전극지(152)의 개수를 M으로 하고, 서로 이웃하는 1세트의 전극지(151a 및 151b)를 한 쌍의 전극지로 하며, 전극지(152)를 설비하지 않고 전극지(151a 및 151b)만의 반복으로 구성된 경우의 IDT 전극의 쌍수를 N으로 한 경우, 이하의 식 1로 나타내진다.
솎아냄률=M/{2(N-M)+1} (식 1)
도 5b에 나타내진 탄성파 공진자(201)는 제1 솎아냄 전극 또는 제2 솎아냄 전극의 전극지 구조를 예시한 것이며, 탄성파 공진자(201)의 IDT 전극 구조를 나타내는 평면 모식도가 예시되어 있다. 한편, 도 5b에 나타내진 탄성파 공진자(201)는 제1 솎아냄 전극 또는 제2 솎아냄 전극의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것으로서, 전극을 구성하는 전극지의 개수 및 길이 등은 이에 한정되지 않는다.
탄성파 공진자(201)는 압전성을 가지는 기판(5)과, 기판(5) 상에 형성된 빗형 전극(201a 및 201b)과 반사기(241)로 구성된다.
도 5b에 나타내는 바와 같이, 빗형 전극(201a)은 서로 평행한 복수개의 전극지(251a)와, 복수개의 전극지(251a)의 일방단끼리를 접속하는 버스바 전극(261a)으로 구성된다. 또한, 빗형 전극(201b)은 서로 평행한 복수개의 전극지(251b)와, 복수개의 전극지(251b)의 일방단끼리를 접속하는 버스바 전극(261b)으로 구성된다. 복수개의 전극지(251a 및 251b)는 탄성표면파 전파 방향(X축 방향)과 직교하는 방향을 따라 형성된다. 빗형 전극(201a 및 201b)은 복수개의 전극지(251a와 251b)가 서로 맞물리도록 대향 배치된다. 즉, 탄성파 공진자(201)의 IDT 전극은 한 쌍의 빗형 전극(201a 및 201b)을 가진다.
한편, 빗형 전극(201a)은 복수개의 전극지(251b)의 긴 쪽 방향으로 대향하여 배치된 더미 전극을 가지는데, 상기 더미 전극은 없어도 된다. 또한, 빗형 전극(201b)은 복수개의 전극지(251a)의 긴 쪽 방향으로 대향하여 배치된 더미 전극을 가지는데, 상기 더미 전극은 없어도 된다. 또한, 빗형 전극(201a 및 201b)은 버스바 전극의 연장 방향이 탄성표면파 전파 방향에 대하여 경사진, 이른바 경사형 IDT 전극이어도 되고, 또한 이른바 피스톤 구조를 가져도 된다.
반사기(241)는 서로 평행한 복수개의 전극지와, 상기 복수개의 전극지를 접속하는 버스바 전극으로 구성되며, 한 쌍의 빗형 전극(201a 및 201b) 양단에 배치된다.
한편, 한 쌍의 빗형 전극(201a 및 201b)으로 구성되는 IDT 전극은 도 3a의 (b)에 나타내는 바와 같이, 밀착층(540)과 메인 전극층(542)의 적층 구조로 되어 있는데, 상기 적층 구조에 한정되지 않는다.
여기서, 탄성파 공진자(201)의 IDT 전극에는 전극지(252)가 이산적으로 형성된다. 전극지(252)는 한 쌍의 빗형 전극(201a 및 201b)을 구성하는 모든 전극지 중, 양 옆의 전극지가 접속된 버스바 전극과 동일한 버스바 전극에 접속된, 극성 반전 솎아냄 전극이다. 또한, 서로 이웃하는 2개의 전극지(252) 사이에는 복수개의 전극지(251a 및 251b)가 배치된다. 즉, 전극지(252)의 피치는 복수개의 전극지(251a 및 251b)의 피치보다도 크다.
여기서, 극성 반전 솎아냄 전극을 가지는 IDT 전극의 솎아냄률을 정의한다. 탄성파 공진자(201)에서의 IDT 전극의 솎아냄률이란, 상기 IDT 전극에서의 전극지(252)의 개수를 M으로 하고, 서로 이웃하는 1세트의 전극지(251a 및 251b)를 한 쌍의 전극지로 하며, 전극지(252)를 설비하지 않고 전극지(251a 및 251b)만의 반복으로 구성된 경우의 IDT 전극의 쌍수를 N으로 한 경우, 상술한 식 1로 나타내진다.
도 5c에 나타내진 탄성파 공진자(301)는 제1 솎아냄 전극 또는 제2 솎아냄 전극의 전극지 구조를 예시한 것이며, 탄성파 공진자(301)의 IDT 전극 구조를 나타내는 평면 모식도가 예시되어 있다. 한편, 도 5c에 나타내진 탄성파 공진자(301)는 제1 솎아냄 전극 또는 제2 솎아냄 전극의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것으로서, 전극을 구성하는 전극지의 개수 및 길이 등은 이에 한정되지 않는다.
탄성파 공진자(301)는 압정성을 가지는 기판(5)과, 기판(5) 상에 형성된 빗형 전극(301a 및 301b)과, 반사기(341)로 구성된다.
도 5c에 나타내는 바와 같이, 빗형 전극(301a)은 서로 평행한 복수개의 전극지(351a)와 복수개의 전극지(351a)의 일방단끼리를 접속하는 버스바 전극(361a)으로 구성된다. 또한, 빗형 전극(301b)은 서로 평행한 복수개의 전극지(351b)와, 복수개의 전극지(351b)의 일방단끼리를 접속하는 버스바 전극(361b)으로 구성된다. 복수개의 전극지(351a 및 351b)는 탄성표면파 전파 방향(X축 방향)과 직교하는 방향을 따라 형성된다. 빗형 전극(301a 및 301b)은 복수개의 전극지(351a와 351b)가 서로 맞물리도록 대향 배치된다. 즉, 탄성파 공진자(301)의 IDT 전극은 한 쌍의 빗형 전극(301a 및 301b)을 가진다.
한편, 빗형 전극(301a)은 복수개의 전극지(351b)의 긴 쪽 방향으로 대향하여 배치된 더미 전극을 가지는데, 상기 더미 전극은 없어도 된다. 또한, 빗형 전극(301b)은 복수개의 전극지(351a)의 긴 쪽 방향으로 대향하여 배치된 더미 전극을 가지는데, 상기 더미 전극은 없어도 된다. 또한, 빗형 전극(301a 및 301b)은 버스바 전극의 연장 방향이 탄성표면파 전파 방향에 대하여 경사진, 이른바 경사형 IDT 전극이어도 되고, 또한 이른바 피스톤 구조를 가져도 된다.
반사기(341)는 서로 평행한 복수개의 전극지와, 상기 복수개의 전극지를 접속하는 버스바 전극으로 구성되며, 한 쌍의 빗형 전극(301a 및 301b)의 양단에 배치된다.
한편, 한 쌍의 빗형 전극(301a 및 301b)으로 구성되는 IDT 전극은 도 3a의 (b)에 나타내는 바와 같이, 밀착층(540)과 메인 전극층(542)의 적층 구조로 되어 있는데, 상기 적층 구조에 한정되지 않는다.
여기서, 탄성파 공진자(301)의 IDT 전극에는 전극지(352)가 이산적으로 형성된다. 전극지(352)는 탄성파 공진자(301)의 IDT 전극에서 최대의 전극지 폭을 가지는 전극지로서, 전극지(352)를 제외한 전극지에서의 평균 전극지 폭의 2배 이상의 전극지 폭을 가지는 필링 솎아냄 전극이다. 바꿔 말하면, 전극지(352)는 서로 이웃하는 전극지(351a 및 351b)와, 상기 서로 이웃하는 전극지(351a 및 351b) 사이의 스페이스가 합쳐져서 1개의 전극지가 되고, 버스바 전극(361a 및 361b) 중 어느 하나에 접속되며, 복수개의 전극지(351a 및 351b)보다도 전극지 폭이 넓은 필링 솎아냄 전극이다. 또한, 서로 이웃하는 2개의 전극지(352) 사이에는 복수개의 전극지(351a 및 351b)가 배치된다. 즉, 전극지(352)의 피치는 복수개의 전극지(351a 및 351b)의 피치보다도 크다.
여기서, 필링 솎아냄 전극을 가지는 IDT 전극의 솎아냄률을 정의한다. 탄성파 공진자(301)에서의 IDT 전극의 솎아냄률이란, 상기 IDT 전극에서의 전극지(352)의 개수를 M으로 하고, 서로 이웃하는 1세트의 전극지(351a 및 351b)를 한 쌍의 전극지로 하며, 전극지(352)를 설비하지 않고 전극지(351a 및 351b)만의 반복으로 구성된 경우의 IDT 전극의 쌍수를 N으로 한 경우, 상술한 식 1로 나타내진다.
본 실시형태에 따른 탄성파 필터(1)에서, 분할 공진자(11A)가 가지는 제1 솎아냄 전극은 플로팅 솎아냄 전극, 극성 반전 솎아냄 전극, 및 필링 솎아냄 전극 중 한 솎아냄 전극이다. 한편, 분할 공진자(11B)가 가지는 제2 솎아냄 전극은 플로팅 솎아냄 전극, 극성 반전 솎아냄 전극, 및 필링 솎아냄 전극 중 상기 한 솎아냄 전극 이외의 솎아냄 전극이다. 즉, 분할 공진자(11A)가 가지는 제1 솎아냄 전극의 전극지 구조와, 분할 공진자(11B)가 가지는 제2 솎아냄 전극의 전극지 구조는 다르다. 한편, 탄성파 필터(1)에서, 직렬암 공진자(12~14), 및 병렬암 공진자(21~23)가 가지는 IDT 전극이 솎아냄 전극을 가져도 된다.
또한, 변형예 1에 따른 탄성파 필터(2)에서, 분할 공진자(26A)가 가지는 제1 솎아냄 전극은 플로팅 솎아냄 전극, 극성 반전 솎아냄 전극, 및 필링 솎아냄 전극 중 한 솎아냄 전극이다. 한편, 분할 공진자(26B)가 가지는 제2 솎아냄 전극은 플로팅 솎아냄 전극, 극성 반전 솎아냄 전극, 및 필링 솎아냄 전극 중 상기 한 솎아냄 전극 이외의 솎아냄 전극이다. 즉, 분할 공진자(26A)가 가지는 제1 솎아냄 전극의 전극지 구조와, 분할 공진자(26B)가 가지는 제2 솎아냄 전극의 전극지 구조는 다르다. 한편, 탄성파 필터(2)에서, 직렬암 공진자(16~18), 및 병렬암 공진자(27 및 28)가 가지는 IDT 전극이 솎아냄 전극을 가져도 된다.
[1.6 솎아냄 전극을 가지는 탄성파 공진자의 공진 특성]
도 6a는 플로팅 솎아냄 전극을 포함하는 탄성파 공진자의, 솎아냄률을 변화시킨 경우(솎아냄률: 0%, 4%, 7%, 14%)의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 도 6b는 극성 반전 솎아냄 전극을 포함하는 탄성파 공진자의, 솎아냄률을 변화시킨 경우(솎아냄률: 0%, 4%, 7%, 14%)의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 도 6c는 필링 솎아냄 전극을 포함하는 탄성파 공진자의, 솎아냄률을 변화시킨 경우(솎아냄률: 0%, 4%, 7%, 14%)의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6a에 나타내는 바와 같이, 탄성파 공진자(101)의 공진 특성을 나타내는 임피던스는 공진 주파수(fr)에서 0에 가까워지는 극소값이 되고, 반공진 주파수(fa)에서 무한대에 가까워지는 극대값이 된다. 여기서, 플로팅 솎아냄 전극의 솎아냄률이 커질수록 공진 주파수(fr)는 고주파 측으로 시프트된다. 한편, 플로팅 솎아냄 전극의 솎아냄률의 변화에 따라, 반공진 주파수(fa)는 대체로 변화되지 않는다. 이 때문에, 플로팅 솎아냄 전극의 솎아냄률이 커질수록, 공진 주파수(fr)와 반공진 주파수(fa)의 주파수 차인 공진 대역폭은 좁아진다.
또한, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 탄성파 공진자(201)의 공진 특성을 나타내는 임피던스는 공진 주파수(fr)에서 0에 가까워지는 극소값이 되고, 반공진 주파수(fa)에서 무한대에 가까워지는 극대값이 된다. 여기서, 극성 반전 솎아냄 전극의 솎아냄률의 변화에 따라, 공진 주파수(fr)는 대체로 변화되지 않는다. 한편, 극성 반전 솎아냄 전극의 솎아냄률이 커질수록 반공진 주파수(fa)는 저주파 측으로 시프트된다. 이 때문에, 극성 반전 솎아냄 전극의 솎아냄률이 커질수록, 공진 주파수(fr)와 반공진 주파수(fa)의 주파수 차인 공진 대역폭은 좁아진다.
또한, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 탄성파 공진자(301)의 공진 특성을 나타내는 임피던스는 공진 주파수(fr)에서 0에 가까워지는 극소값이 되고, 반공진 주파수(fa)에서 무한대에 가까워지는 극대값이 된다. 여기서, 필링 솎아냄 전극의 솎아냄률이 커질수록 공진 주파수(fr)는 고주파 측으로 시프트된다. 한편, 필링 솎아냄 전극의 솎아냄률이 커질수록 반공진 주파수(fa)는 저주파 측으로 시프트된다. 이 때문에, 필링 솎아냄 전극의 솎아냄률이 커질수록, 공진 주파수(fr)와 반공진 주파수(fa)의 주파수 차인 공진 대역폭은 좁아진다.
상기한 바와 같이, 솎아냄 전극의 전극지 구조가 다르면, 공진 주파수(fr) 및 반공진 주파수(fa)의 시프트의 양태가 다르다.
[1.7 분할 공진자군의 공진 특성]
도 7은 분할 공진자군(11)에 대하여 플로팅 솎아냄 전극과 극성 반전 솎아냄 전극을 적용한 경우의 임피던스 특성 및 반사 특성을 나타내는 그래프이다. 도 7의 (a) 및 (c)에는 각각 분할 공진자(11A)가 플로팅 솎아냄 전극(솎아냄률 7%)을 가지며, 분할 공진자(11B)가 극성 반전 솎아냄 전극(솎아냄률 7%)을 가지는 경우의, 분할 공진자군(11)의 임피던스 특성 및 반사 특성이 나타나 있다. 또한, 도 7의 (b) 및 (d)에는 각각 분할 공진자(11A)가 플로팅 솎아냄 전극(솎아냄률 7%)을 가지며, 분할 공진자(11B)가 극성 반전 솎아냄 전극(솎아냄률 6%)을 가지면서 분할 공진자(11A 및 11B)의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 맞춘 경우의, 분할 공진자군(11)의 임피던스 특성 및 반사 특성이 나타나 있다.
도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 분할 공진자(11A 및 11B)의 전극 파라미터를 대략 일치시키고, 솎아냄 전극의 전극지 구조를 다르게 한 경우, 분할 공진자(11A)에서는 플로팅 솎아냄 전극이 없는 경우와 비교하여, 플로팅 솎아냄 전극에 기인하여 공진 주파수(fr)가 고주파 측으로 시프트된다. 한편, 분할 공진자(11B)에서는 극성 반전 솎아냄 전극이 없는 경우와 비교하여, 극성 반전 솎아냄 전극에 기인하여 반공진 주파수(fa)가 저주파 측으로 시프트된다. 이 때문에, 분할 공진자(11A 및 11B)의 전극 파라미터를 대략 일치시키고, 분할 공진자(11A)에서는 플로팅 솎아냄 전극을 적용하고 분할 공진자(11B)에서는 극성 반전 솎아냄 전극을 적용한 경우, 분할 공진자(11A)의 메인 공진 모드는 분할 공진자(11B)의 메인 공진 모드보다도 고주파 측으로 시프트된다. 이때, 분할 공진자(11A 및 11B) 각각에는 솎아냄 전극에 의한 주기 구조에 대응한 주파수 응답이 통과 대역 밖(도 7의 (a)에서는 1900㎒ 부근)의 스퓨리어스(리플)로서 발현된다. 도 7의 (a)에서는 분할 공진자(11A 및 11B)의 전극 파라미터 및 솎아냄률이 대략 동일하기 때문에, 분할 공진자(11A) 및 분할 공진자(11B)의 스퓨리어스 발생 주파수는 일치하고, 상기 스퓨리어스가 가산되어 발현되는 리플이 커진다. 또한, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이 분할 공진자(11A) 및 분할 공진자(11B)의 스퓨리어스 발생 주파수에서의 반사 손실도 커진다.
이에 반하여, 도 7의 (b)에서는 분할 공진자(11A 및 11B) 사이에서 메인 공진 모드에서의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 맞췄다. 한편, 분할 공진자(11A 및 11B) 사이에서 메인 공진 모드에서의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 맞춤에 있어서 솎아냄률을 다르게 해도 된다. 또한, 솎아냄률을 다르게 하는 수법으로서 솎아냄 전극의 피치를 다르게 해도 된다. 예를 들면, 메인 공진 모드에서의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 맞추기 위해 솎아냄률을 다르게 함으로써, 솎아냄 전극에 의한 주기 구조에 대응한 분할 공진자(11A)의 스퓨리어스 발생 주파수와 분할 공진자(11B)의 스퓨리어스 발생 주파수를 다르게 하는 것이 가능해진다. 이로써, 분할 공진자(11A) 및 분할 공진자(11B)의 스퓨리어스 발생 주파수가 어긋나므로, 상기 스퓨리어스가 가산되어서 발현되는 리플을 저감할 수 있다. 또한, 도 7의 (d)에 나타내는 바와 같이, 분할 공진자(11A) 및 분할 공진자(11B)의 스퓨리어스 발생 주파수에서의 반사 손실도 저감할 수 있다.
도 8은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 분할 공진자군의 임피던스 특성 및 반사 특성을 비교한 그래프이다. 도 8의 (a)에는 실시예 1에 따른 탄성파 필터는 분할 공진자(11A)가 플로팅 솎아냄 전극을 가지며, 분할 공진자(11B)가 극성 반전 솎아냄 전극을 가지는 것, 및 비교예 1에 따른 탄성파 필터는 분할 공진자(11A 및 11B) 쌍방이 플로팅 솎아냄 전극을 가지는 것이 나타나 있다. 또한, 도 8의 (b)에는 실시예 1에 따른 분할 공진자군(11) 및 비교예 1에 따른 분할 공진자군의 임피던스 특성의 비교 결과가 나타나 있다. 또한, 도 8의 (c)에는 실시예 1에 따른 분할 공진자군(11) 및 비교예 1에 따른 분할 공진자군의 반사 특성의 비교 결과가 나타나 있다.
도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 비교예 1에서는 분할 공진자(11A 및 11B)의 스퓨리어스 발생 주파수가 일치하고, 상기 스퓨리어스가 가산되어서 발현되는 리플이 크다. 이에 반하여, 실시예 1에서는 분할 공진자(11A 및 11B)의 솎아냄 전극의 전극지 구조를 다르게 하고, 또한 메인 공진 모드에서의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 맞췄기 때문에 분할 공진자(11A)의 스퓨리어스 발생 주파수와 분할 공진자(11B)의 스퓨리어스 발생 주파수가 다르다. 이로써, 실시예 1에서는 분할 공진자(11A 및 11B)의 스퓨리어스 발생 주파수가 어긋나므로, 상기 스퓨리어스가 가산되어서 발현되는 리플을 저감할 수 있다. 또한, 이 결과로서, 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이, 상기 스퓨리어스의 발생 주파수(도 8의 (c)에서 1900㎒ 부근)에서의 분할 공진자군의 반사 손실은 비교예 1에서는 2.3㏈인 것에 반해 실시예 1에서는 1.3㏈로 개선되었다.
즉, 분할 공진자군에 솎아냄 전극을 적용함으로써 통과 대역 양 단부에서 감쇠 대역으로의 급준성 및 내(耐)전력성을 확보하면서 복수개의 분할 공진자 사이에서 솎아냄 전극의 전극지 구조를 다르게 함으로써, 통과 대역 밖에 발생하는 스퓨리어스에 의한 리플을 저감할 수 있다.
도 9는 실시예 2 및 비교예 2에 따른 분할 공진자군의 임피던스 특성 및 반사 특성을 비교한 그래프이다. 도 9의 (a)에는 분할 공진자군(11)은 직렬 접속된 3개의 분할 공진자(11A, 11B 및 11C)로 이루어지는 것이 나타나 있다. 도 9의 (a)에는 또한 실시예 2에 따른 탄성파 필터는 분할 공진자(11A)가 플로팅 솎아냄 전극을 가지며, 분할 공진자(11B)가 극성 반전 솎아냄 전극을 가지며, 분할 공진자(11C)가 필링 솎아냄 전극을 가지는 것, 및 비교예 2에 따른 탄성파 필터는 분할 공진자(11A, 11B 및 11C)가 플로팅 솎아냄 전극을 가지는 것이 나타나 있다. 또한, 도 9의 (b)에는 실시예 2에 따른 분할 공진자군(11) 및 비교예 2에 따른 분할 공진자군의 임피던스 특성의 비교 결과가 나타나 있다. 또한, 도 9의 (c)에는 실시예 2에 따른 분할 공진자군(11) 및 비교예 2에 따른 분할 공진자군의 반사 특성의 비교 결과가 나타나 있다.
도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 비교예 2에서는 분할 공진자(11A, 11B 및 11C)의 스퓨리어스 발생 주파수가 일치하고, 상기 스퓨리어스가 가산되어서 발현되는 리플이 크다. 이에 반하여, 실시예 2에서는 분할 공진자(11A, 11B 및 11C)의 솎아냄 전극의 전극지 구조를 다르게 하고, 또한 메인 공진 모드에서의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 맞췄기 때문에, 분할 공진자(11A)의 스퓨리어스 발생 주파수와 분할 공진자(11B)의 스퓨리어스 발생 주파수와 분할 공진자(11C)의 스퓨리어스 발생 주파수가 다르다. 이로써, 실시예 2에서는 분할 공진자(11A, 11B 및 11C)의 스퓨리어스 발생 주파수가 어긋나므로, 상기 스퓨리어스가 가산되어서 발현되는 리플을 저감할 수 있었다. 또한, 이 결과로서, 도 9의 (c)에 나타내는 바와 같이, 상기 스퓨리어스의 발생 주파수(도 9의 (c)에서 1900㎒ 부근)에서의 분할 공진자군의 반사 손실은 비교예 2에서는 1.6㏈인 것에 반해, 실시예 2에서는 0.7㏈로 개선되었다.
즉, 분할 공진자군에 솎아냄 전극을 적용함으로써 통과 대역 양 단부로부터 감쇠 대역으로의 급준성 및 내전력성을 확보하면서 3개의 분할 공진자 사이에서 솎아냄 전극의 전극지 구조를 다르게 함으로써, 통과 대역 밖에 발생하는 스퓨리어스에 의한 리플을 저감할 수 있다.
[1.8 효과 등]
본 실시형태에 따른 탄성파 필터(1)는 입출력 단자(110 및 120)와, 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)를 잇는 경로 상에 배치된 1개 이상의 직렬암 공진회로(분할 공진자군(11), 직렬암 공진자(12, 13 및 14))와, 상기 경로 상의 노드와 그라운드 사이에 배치된 1개 이상의 병렬암 공진회로(병렬암 공진자(21, 22 및 23))를 포함하고, 상기 1개 이상의 직렬암 공진회로 및 상기 1개 이상의 병렬암 공진회로 각각은 압전성을 가지는 기판(5) 상에 형성된 IDT 전극(54)을 가지는 탄성파 공진자(100)를 포함하며, 상기 1개 이상의 직렬암 공진회로 중 분할 공진자군(11)은 서로 직렬 접속된 분할 공진자(11A 및 11B)를 포함하고, 분할 공진자(11A)가 가지는 IDT 전극은 제1 솎아냄 전극을 포함하며, 분할 공진자(11B)가 가지는 IDT 전극은 제1 솎아냄 전극과 전극지 구조가 다른 제2 솎아냄 전극을 포함한다.
또한, 본 실시형태의 변형예 1에 따른 탄성파 필터(2)는 입출력 단자(110 및 120)와, 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)를 잇는 경로 상에 배치된 1개 이상의 직렬암 공진회로(직렬암 공진자(16, 17 및 18))와, 상기 경로 상의 노드와 그라운드 사이에 배치된 1개 이상의 병렬암 공진회로(분할 공진자군(26), 병렬암 공진자(27 및 28))를 포함하고, 상기 1개 이상의 직렬암 공진회로 및 상기 1개 이상의 병렬암 공진회로 각각은 압전성을 가지는 기판(5) 상에 형성된 IDT 전극(54)을 가지는 탄성파 공진자(100)를 포함하며, 상기 1개 이상의 병렬암 공진회로 중 분할 공진자군(26)은 서로 직렬 접속된 분할 공진자(26A 및 26B)를 포함하고, 분할 공진자(26A)가 가지는 IDT 전극은 제1 솎아냄 전극을 포함하며, 분할 공진자(26B)가 가지는 IDT 전극은 제1 솎아냄 전극과 전극지 구조가 다른 제2 솎아냄 전극을 포함한다.
이로써, 분할 공진자군을 구성하는 2개의 분할 공진자에 포함되는 솎아냄 전극의 전극지 구조가 다르므로, 상기 솎아냄 전극에 의해 통과 대역 밖에 발생하는 스퓨리어스의 발생 주파수를 다르게 하는(분산시키는) 것이 가능해진다. 따라서, 통과 대역 양 단부로부터 감쇠 대역으로의 급준성 및 내전력성을 확보하면서 통과 대역 밖에 발생하는 스퓨리어스에 의한 리플을 저감할 수 있다.
또한, IDT 전극(54)은 탄성파 전파 방향과 교차하는 방향으로 연장되며 서로 평행하게 배치된 복수개의 전극지와, 상기 복수개의 전극지를 구성하는 전극지의 일방단끼리를 접속하는 버스바 전극으로 구성된 빗형 전극을 한 쌍 가지며 복수개의 전극지 중 한 쌍의 빗형 전극을 구성하는 어느 버스바 전극과도 접속되지 않은 전극지(152)를 플로팅 솎아냄 전극으로 정의하며, 한 쌍의 빗형 전극을 구성하는 모든 전극지 중 양 옆의 전극지가 접속된 버스바 전극과 동일한 버스바 전극에 접속된 전극지(252)를 극성 반전 솎아냄 전극으로 정의하고, 복수개의 전극지 중 최대의 전극지 폭을 가지는 전극지로서, 상기 전극지를 제외한 전극지에서의 평균 전극지 폭의 2배 이상의 전극지 폭을 가지는 전극지(352)를 필링 솎아냄 전극으로 정의한 경우, 플로팅 솎아냄 전극과 극성 반전 솎아냄 전극과 필링 솎아냄 전극은 각각 전극지 구조가 다르고, 제1 솎아냄 전극은 플로팅 솎아냄 전극, 극성 반전 솎아냄 전극, 및 필링 솎아냄 전극 중 한 솎아냄 전극이며, 제2 솎아냄 전극은 플로팅 솎아냄 전극, 극성 반전 솎아냄 전극, 및 필링 솎아냄 전극 중 상기 한 솎아냄 전극 이외의 솎아냄 전극이어도 된다.
이에 따르면, 분할 공진자군을 구성하는 2개의 탄성파 공진자에서 제1 솎아냄 전극 및 제2 솎아냄 전극의 전극지 구조가 다르다. 따라서, 통과 대역 양 단부로부터 감쇠 대역으로의 급준성 및 내전력성을 확보하면서, 통과 대역 밖에 발생하는 스퓨리어스에 의한 리플을 저감할 수 있다.
또한, 제1 솎아냄 전극은 플로팅 솎아냄 전극이며, 제2 솎아냄 전극은 극성 반전 솎아냄 전극이어도 된다.
이에 따르면, 분할 공진자(11A)의 공진 주파수 및 반공진 주파수의 주파수 차(공진 대역폭)와 분할 공진자(11B)의 공진 대역폭의 차를 크게 확보할 수 있다. 이에 반하여, IDT 전극의 솎아냄률이나 솎아냄 피치 등을 조정함으로써, 분할 공진자(11A 및 11B)의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 맞추면서 통과 대역 밖의 스퓨리어스의 발생 주파수를 크게 다르게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 통과 대역 양 단부로부터 감쇠 대역으로의 급준성 및 내전력성을 확보하면서 통과 대역 밖에 발생하는 스퓨리어스에 의한 리플을 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 분할 공진자(11A)에서의 IDT 전극의 전극지 개수에 대한 제1 솎아냄 전극의 전극지 개수의 비율인 제1 솎아냄률과, 분할 공진자(11B)에서의 IDT 전극의 전극지 개수에 대한 제2 솎아냄 전극의 전극지 개수의 비율인 제2 솎아냄률은 달라도 된다.
통상, 동일한 분할 공진자군에 속하는 복수개의 분할 공진자의 전극 파라미터는 동일하게 하지만, 제1 솎아냄 전극을 포함하는 분할 공진자(11A)와, 제2 솎아냄 전극을 포함하는 분할 공진자(11B)는 솎아냄 전극의 전극지 구조가 다르기 때문에 공진 주파수 및 반공진 주파수가 다른 것이 된다. 이에 대하여, 제1 솎아냄률과 제2 솎아냄률을 다르게 함으로써, 분할 공진자(11A 및 11B)의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 맞추면서 통과 대역 밖의 스퓨리어스의 발생 주파수를 다르게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 탄성파 필터(1)의 통과 특성을 최적화하면서 통과 대역 밖에 발생하는 스퓨리어스에 의한 리플을 저감할 수 있다.
또한, 제1 솎아냄 전극은 IDT 전극에서의 탄성파의 전파 방향을 따라 제1 피치로 주기적으로 형성되고, 제2 솎아냄 전극은 IDT 전극에서의 탄성파의 전파 방향을 따라 제2 피치로 주기적으로 형성되며, 제1 피치와 제2 피치는 달라도 된다.
이에 따르면, 분할 공진자(11A)에서의 제1 솎아냄 전극의 제1 피치와, 분할 공진자(11B)에서의 제2 솎아냄 전극의 제2 피치를 다르게 함으로써, 분할 공진자(11A 및 11B)의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 맞추면서 통과 대역 밖의 스퓨리어스의 발생 주파수를 다르게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 탄성파 필터의 통과 특성을 최적화하면서, 통과 대역 밖에 발생하는 스퓨리어스에 의한 리플을 저감할 수 있다.
(실시형태 2)
실시형태 1에 따른 탄성파 필터(1) 및 그 변형예에 따른 탄성파 필터(2)는 멀티플렉서에 적용하는 것이 가능하다. 따라서, 본 실시형태에서는 탄성파 필터(1 또는 2)를 포함하는 멀티플렉서에 대해 설명한다.
도 10은 실시형태 2에 따른 멀티플렉서(6)의 회로 구성도이다. 같은 도면에 나타내는 바와 같이 멀티플렉서(6)는 공통 단자(140)와 탄성파 필터(1)와 필터(3)와 입출력 단자(130)를 포함한다.
공통 단자(140)는 예를 들면, 안테나(9)에 접속된다.
탄성파 필터(1)는 공통 단자(140)에 접속된다.
필터(3)는 제1 필터의 일례이고, 제3 입출력 단자 및 제4 입출력 단자를 가지며, 탄성파 필터(1)와 통과 대역이 다르다. 제3 입출력 단자는 공통 단자(140)에 접속된다.
이로써, 탄성파 필터(1)를 구성하는 탄성파 공진자의 솎아냄 전극에 기인하여 발생하는 통과 대역 밖의 스퓨리어스가 필터(3)의 통과 대역에 포함되는 경우이어도, 분할 공진자군(11)의 구성에 의해 상기 스퓨리어스를 저감할 수 있으므로, 공통 단자(140)로부터 탄성파 필터(1)를 보았을 경우의 필터(3)의 통과 대역에서의 반사 손실의 증대를 억제할 수 있다. 따라서, 탄성파 필터(1)에서, 통과 대역 양 단부로부터 감쇠 대역으로의 급준성 및 내전력성을 확보하면서 통과 대역 밖에 발생하는 스퓨리어스에 의한 리플을 저감할 수 있음과 함께, 필터(3)에서의 통과 대역 내의 삽입 손실의 열화를 억제하는 것이 가능한 멀티플렉서(6)를 제공할 수 있다.
한편, 도 10에 나타내는 바와 같이, 탄성파 필터(1)를 구성하는 분할 공진자군(11)은 탄성파 필터(1)를 구성하는 직렬암 공진회로(직렬암 공진자) 및 병렬암 공진회로(병렬암 공진자) 중 공통 단자(140)에 가장 가깝게 접속되어도 된다.
탄성파 필터(1)를 구성하는 탄성파 공진자 중 공통 단자(140)에 가까운 탄성파 공진자일수록, 상기 탄성파 공진자에서 발생하는 고주파 및 상호 변조 일그러짐의 신호 성분이 필터(3)의 통과 특성을 열화시키기 쉽다.
상기 구성에 따르면, 고주파 및 상호 변조 일그러짐의 신호 성분의 발생을 저감할 수 있는 분할 공진자군(11)을 공통 단자(140)에 가장 가깝게 배치했으므로, 고주파 및 상호 변조 일그러짐에 의한 필터(3)의 통과 특성의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 분할 공진자군(11)의 솎아냄 전극에 의해 발생하는 스퓨리어스의 발생 주파수를, 솎아냄 전극의 전극지 구조를 다르게 함으로써 분산시켰으므로 공통 단자(140)로부터 탄성파 필터(1)를 본 스퓨리어스에 기인하는 반사 손실을 작게 할 수 있다. 따라서, 탄성파 필터(1)에서 통과 대역 양 단부로부터 감쇠 대역으로의 급준성 및 내전력성을 확보하면서 통과 대역 밖에 발생하는 스퓨리어스에 의한 리플을 저감할 수 있음과 함께, 필터(3)에서의 통과 대역 내의 삽입 손실의 열화를 억제할 수 있다.
한편, 멀티플렉서(6)에서, 탄성파 필터(1)는 실시형태 1의 변형예 1에 따른 탄성파 필터(2)이어도 된다.
또한, 멀티플렉서(6)는 2개의 필터(탄성파 필터(1) 및 필터(3))가 공통 단자(140)에 접속된 구성을 가지는데, 공통 단자(140)에 접속되는 필터의 수는 2개에 한정되지 않고 3개 이상이어도 된다.
또한, 공통 단자(140)와 탄성파 필터(1) 사이, 및 공통 단자(140)와 필터(3) 사이에 인덕터, 커패시터, 스위치, 분배기, 서큘레이터 등의 회로 소자가 삽입되어도 된다.
(기타 변형예 등)
이상, 상기 실시형태에 따른 탄성파 필터 및 멀티플렉서에 대해 실시형태를 들어 설명했는데, 본 발명의 탄성파 필터 및 멀티플렉서는 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태에서의 임의의 구성 요소를 조합하여 실현되는 다른 실시형태나, 상기 실시형태에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 상기 실시형태에 따른 탄성파 필터 및 멀티플렉서를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
한편, 상기 실시형태에 따른 탄성파 필터(1 및 2)를 구성하는 탄성파 공진자는 예를 들면, 상술한 탄성표면파(SAW: Surface Acoustic Wave) 공진자이어도 되고, 또는 BAW(Bulk Acoustic Wave) 공진자이어도 된다. 한편, SAW에는 표면파뿐만 아니라 경계파도 포함된다.
또한, 필터(3)는 SAW 공진자를 가지는 SAW 필터, 또는 BAW 공진자를 가지는 BAW 필터이어도 되고, 또는 LC필터, 유전체 필터 등이어도 되며, 필터 구조는 임의이다.
본 발명은 멀티밴드화 및 멀티모드화된 주파수 규격에 적용할 수 있는 급준성이 높은 탄성파 필터로서, 휴대전화 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.
1, 2: 탄성파 필터
3: 필터
5: 기판
6: 멀티플렉서
11, 26: 분할 공진자군
11A, 11B, 11C, 26A, 26B: 분할 공진자
12, 13, 14, 15, 16, 17, 18: 직렬암 공진자
21, 22, 23, 25, 27, 28: 병렬암 공진자
51: 고음속 지지 기판
52: 저음속막
53: 압전막
54: IDT 전극
55: 보호층
57: 압전 단결정 기판
100, 101, 201, 301: 탄성파 공진자
100a, 100b, 101a, 101b, 201a, 201b, 301a, 301b: 빗형 전극
110, 120, 130: 입출력 단자
140: 공통 단자
141, 241, 341: 반사기
150a, 150b, 151a, 151b, 152, 251a, 251b, 252, 351a, 351b, 352: 전극지
160a, 160b, 161a, 161b, 261a, 261b, 361a, 361b: 버스바 전극
540: 밀착층
542: 메인 전극층

Claims (7)

  1. 제1 입출력 단자 및 제2 입출력 단자와,
    상기 제1 입출력 단자와 상기 제2 입출력 단자를 잇는 경로 상에 배치된 1개 이상의 직렬암(serial arm) 공진회로와,
    상기 경로 상의 노드와 그라운드 사이에 배치된 1개 이상의 병렬암(parallel arm) 공진회로를 포함하고,
    상기 1개 이상의 직렬암 공진회로 및 상기 1개 이상의 병렬암 공진회로 각각은 압전성을 가지는 기판 상에 형성된 IDT(InterDigital Transducer) 전극을 가지는 탄성파 공진자를 포함하며,
    상기 1개 이상의 직렬암 공진회로 중의 제1 직렬암 공진회로, 및 상기 1개 이상의 병렬암 공진회로 중의 제1 병렬암 공진회로 중 적어도 하나는 서로 직렬 접속된 제1 탄성파 공진자 및 제2 탄성파 공진자로 이루어지는 분할 공진자군을 포함하고,
    상기 제1 탄성파 공진자가 가지는 상기 IDT 전극은 제1 솎아냄 전극을 포함하며,
    상기 제2 탄성파 공진자가 가지는 상기 IDT 전극은 상기 제1 솎아냄 전극과 전극지(電極地) 구조가 다른 제2 솎아냄 전극을 포함하는, 탄성파 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 IDT 전극은 탄성파 전파 방향과 교차하는 방향으로 연장되며 서로 평행하게 배치된 복수개의 전극지와, 상기 복수개의 전극지를 구성하는 전극지의 일방단(一方端)끼리를 접속하는 버스바(busbar) 전극으로 구성된 빗형 전극을 한 쌍 가지며,
    상기 복수개의 전극지 중 상기 한 쌍의 빗형 전극을 구성하는 어느 상기 버스바 전극과도 접속되지 않은 전극지를 플로팅 솎아냄 전극(floating withdrawal electrode)으로 정의하고,
    상기 복수개의 전극지 중, 양 옆의 전극지가 접속된 버스바 전극과 동일한 버스바 전극에 접속된 전극지를 극성 반전 솎아냄 전극으로 정의하며,
    상기 복수개의 전극지 중 최대의 전극지 폭을 가지는 전극지로서, 상기 전극지를 제외한 전극지에서의 평균 전극지 폭의 2배 이상의 전극지 폭을 가지는 전극지를 필링(filling) 솎아냄 전극으로 정의한 경우,
    상기 플로팅 솎아냄 전극과 상기 극성 반전 솎아냄 전극과 상기 필링 솎아냄 전극은 각각 전극지 구조가 다르고,
    상기 제1 솎아냄 전극은 상기 플로팅 솎아냄 전극, 상기 극성 반전 솎아냄 전극, 및 상기 필링 솎아냄 전극 중 한 솎아냄 전극이며,
    상기 제2 솎아냄 전극은 상기 플로팅 솎아냄 전극, 상기 극성 반전 솎아냄 전극, 및 상기 필링 솎아냄 전극 중 상기 한 솎아냄 전극 이외의 솎아냄 전극인, 탄성파 필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 솎아냄 전극은 상기 플로팅 솎아냄 전극이며,
    상기 제2 솎아냄 전극은 상기 극성 반전 솎아냄 전극인, 탄성파 필터.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 탄성파 공진자에서의 IDT 전극의 전극지 개수에 대한 상기 제1 솎아냄 전극의 전극지 개수의 비율인 제1 솎아냄률과, 상기 제2 탄성파 공진자에서의 IDT 전극의 전극지 개수에 대한 상기 제2 솎아냄 전극의 전극지 개수의 비율인 제2 솎아냄률은 다른, 탄성파 필터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 솎아냄 전극은 상기 제1 솎아냄 전극을 가지는 IDT 전극에서, 탄성파의 전파 방향을 따라 제1 피치로 주기적으로 형성되고,
    상기 제2 솎아냄 전극은 상기 제2 솎아냄 전극을 가지는 IDT 전극에서, 탄성파의 전파 방향을 따라 제2 피치로 주기적으로 형성되며,
    상기 제1 피치와 상기 제2 피치는 다른, 탄성파 필터.
  6. 공통 단자와,
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 필터와,
    제3 입출력 단자 및 제4 입출력 단자를 가지며, 상기 탄성파 필터와 통과 대역이 다른 제1 필터를 포함하고,
    상기 공통 단자는 상기 제1 입출력 단자 및 상기 제3 입출력 단자에 접속되는, 멀티플렉서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분할 공진자군을 포함하는 상기 제1 직렬암 공진회로 및 상기 제1 병렬암 공진회로 중 적어도 하나는 상기 탄성파 필터를 구성하는 직렬암 공진회로 및 병렬암 공진회로 중, 상기 공통 단자에 가장 가깝게 접속되는, 멀티플렉서.
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