KR20230031628A - Rf 익스트랙터 - Google Patents

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KR20230031628A
KR20230031628A KR1020210114078A KR20210114078A KR20230031628A KR 20230031628 A KR20230031628 A KR 20230031628A KR 1020210114078 A KR1020210114078 A KR 1020210114078A KR 20210114078 A KR20210114078 A KR 20210114078A KR 20230031628 A KR20230031628 A KR 20230031628A
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김성태
서보현
고태석
한상헌
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터는, 공유 안테나 포트와 제1 RF 포트의 사이에 전기적으로 연결되고 제1 칩에 배치되고 제1 통과 대역을 가지는 제1 대역 통과 필터와, 공유 안테나 포트와 제2 RF 포트의 사이에 전기적으로 연결되고 제2 칩에 배치되고 제2 통과 대역을 가지는 제2 대역 통과 필터와, 공유 안테나 포트에 전기적으로 연결되고 제1 칩에 배치되고 적어도 일부분이 제1 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩되는 제1 저지 대역을 가지는 제1 노치 필터와, 공유 안테나 포트에 전기적으로 연결되고 제2 칩에 배치되고 적어도 일부분이 제2 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩되는 제2 저지 대역을 가지는 제2 노치 필터를 포함할 수 있다.

Description

RF 익스트랙터 {Radio frequency extractor}
본 발명은 RF 익스트랙터에 관한 것이다.
일반적으로, 복수의 통신을 제공하는 전자기기는 점차 안테나 개수를 줄이는 방향으로 최적화되고 있고, 전자기기 내의 복수의 통신을 위한 구성요소(예: 필터)의 사이즈 및/또는 개수도 점차 축소되고 있다.
일본 공개특허공보 특개2021-010062호
본 발명은 대역 통과 필터와 노치 필터가 안테나를 공유할 수 있는 RF 익스트랙터를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터는, 공유 안테나 포트와 제1 RF 포트(Radio Frequency port)의 사이에 전기적으로 연결되고 제1 칩에 배치되고, 제1 통과 대역을 가지는 제1 대역 통과 필터; 상기 공유 안테나 포트와 제2 RF 포트의 사이에 전기적으로 연결되고 제2 칩에 배치되고, 제2 통과 대역을 가지는 제2 대역 통과 필터; 및 상기 공유 안테나 포트에 전기적으로 연결되고 상기 제1 칩에 배치되고, 적어도 일부분이 상기 제1 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩되는 제1 저지 대역을 가지는 제1 노치 필터; 및 상기 공유 안테나 포트에 전기적으로 연결되고 상기 제2 칩에 배치되고, 적어도 일부분이 상기 제2 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩되는 제2 저지 대역을 가지는 제2 노치 필터; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터는, 공유 안테나 포트와 제1 RF 포트(Radio Frequency port)의 사이에 전기적으로 연결되고, 제1 통과 대역을 가지는 제1 대역 통과 필터; 상기 공유 안테나 포트와 제2 RF 포트의 사이에 전기적으로 연결되고, 제2 통과 대역을 가지는 제2 대역 통과 필터; 상기 공유 안테나 포트와 제3 RF 포트의 사이에 전기적으로 연결되고, 적어도 일부분이 상기 제1 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩되는 제1 저지 대역을 가지는 제1 노치 필터; 및 상기 공유 안테나 포트와 제3 RF 포트의 사이에 전기적으로 연결되고, 적어도 일부분이 상기 제2 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩되는 제2 저지 대역을 가지는 제2 노치 필터; 을 포함하고, 상기 제1 및 제2 노치 필터는 상기 공유 안테나 포트와 상기 제3 RF 포트의 사이에 전기적으로 서로 직렬 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터는, 필터의 성능(예: 감쇄 성능, 삽입 손실 등)을 확보하거나 공유 안테나의 대역폭을 효율적으로 사용하면서도, 축소된 사이즈를 가지거나 저렴하게 구현될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터를 나타낸 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터에 포함된 필터들의 필터링을 나타낸 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터에 포함된 필터들 각각이 복수의 체적 음향 공진기를 포함하는 것을 나타낸 회로도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터에 포함된 필터들의 대역을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터를 나타낸 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터에 포함될 수 있는 체적 음향 공진기의 구체적 구조를 예시한 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 I-I'에 따른 단면도이며, 도 6c은 도 6a의 II-II'에 따른 단면도이고, 도 6d는 도 6a의 III-III'에 따른 단면도이다.
도 6e 및 도 6f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터의 포함될 수 있는 칩의 내부와 외부 사이를 전기적으로 연결하는 구조를 나타낸 단면도이다.
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, 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 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터를 나타낸 블록도이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터(100a)는, 제1 대역 통과 필터(111a), 제2 대역 통과 필터(112a), 제1 노치 필터(121a) 및 제2 노치 필터(122a)를 포함할 수 있다.
제1 대역 통과 필터(111a)는 공유 안테나 포트(ANT)와 제1 RF 포트(Port1)의 사이에 전기적으로 연결되고, 제1 통과 대역(예: GPS 통신표준에 따른 주파수 대역)을 가질 수 있다.
제2 대역 통과 필터(112a)는 공유 안테나 포트(ANT)와 제2 RF 포트(Port2)의 사이에 전기적으로 연결되고, 제2 통과 대역(예: WiFi 통신표준에 따른 주파수 대역)을 가질 수 있다.
예를 들어, 공유 안테나 포트(ANT), 제1 및 제2 RF 포트(Port1, Port2) 각각은 단자(terminal), 비아(via), 커넥터(connector), 커플러(coupler), 솔더볼(solder ball), 범프(bump), 랜드(land)와 같이 RF 익스트랙터(100a) 외부의 전기적 연결 구조에 전기적으로 연결 및/또는 결합될 수 있도록 구성될 수 있다.
제1 대역 통과 필터(111a)가 제1 통과 대역을 가질 수 있으므로, 제1 대역 통과 필터(111a)는 공유 안테나 포트(ANT)를 통과하는 RF 신호 중 제1 통과 대역에 속하는 주파수의 RF(Radio Frequency) 신호를 통과시킬 수 있고, 공유 안테나 포트(ANT)를 통과하는 RF 신호 중 제1 통과 대역에 속하지 않는 주파수의 RF 신호나 잡음을 차단할 수 있다. 따라서, 제1 RF 포트(Port1)에 전기적으로 연결될 수 있는 구성요소(예: RFIC, transceiver)는 제1 대역 통과 필터(111a)를 통과한 RF 신호를 제1 통과 대역에 대응되는 제1 통신표준에 따른 제1 통신을 수행할 수 있다.
제2 대역 통과 필터(112a)가 제2 통과 대역을 가질 수 있으므로, 제2 대역 통과 필터(112a)는 공유 안테나 포트(ANT)를 통과하는 RF 신호 중 제2 통과 대역에 속하는 주파수의 RF 신호를 통과시킬 수 있고, 공유 안테나 포트(ANT)를 통과하는 RF 신호 중 제2 통과 대역에 속하지 않는 주파수의 RF 신호나 잡음을 차단할 수 있다. 따라서, 제2 RF 포트(Port1)에 전기적으로 연결될 수 있는 구성요소(예: RFIC, transceiver)는 제2 대역 통과 필터(112a)를 통과한 RF 신호를 제2 통과 대역에 대응되는 제2 통신표준에 따른 제2 통신을 수행할 수 있다.
공유 안테나는 공유 안테나 포트(ANT)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1 및 제2 통과 대역을 모두 커버할 수 있도록 넓은 대역폭을 가지도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터(100a)가 배치되는 전자기기의 총 안테나 개수는 감소할 수 있으므로, 전자기기는 안테나와 안테나의 주변 구조(예: 전자기 차폐 구조, 임피던스 매칭 구조, RF 신호 전송선로 등)가 차지하는 공간만큼 축소된 사이즈를 가지거나 상기 차지하는 공간만큼 다른 전자기기 구성요소를 사용하거나 남는 안테나의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
제1 노치 필터(121a)는 공유 안테나 포트(ANT)에 전기적으로 연결되고 적어도 일부분이 제1 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩되는 제1 저지 대역을 가질 수 있다.
제2 노치 필터(122a)는 공유 안테나 포트(ANT)에 전기적으로 연결되고 적어도 일부분이 제2 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩되는 제2 저지 대역을 가질 수 있다.
제1 노치 필터(121a)는 공유 안테나 포트(ANT)를 통과하는 RF 신호 중 제1 차단 대역에 속하는 주파수의 RF 신호를 차단할 수 있고, 공유 안테나 포트(ANT)를 통과하는 RF 신호 중 제1 차단 대역에 속하지 않는 주파수의 RF 신호를 통과시킬 수 있다. 제2 노치 필터(122a)는 공유 안테나 포트(ANT)를 통과하는 RF 신호 중 제2 차단 대역에 속하는 주파수의 RF 신호를 차단할 수 있고, 공유 안테나 포트(ANT)를 통과하는 RF 신호 중 제2 차단 대역에 속하지 않는 주파수의 RF 신호를 통과시킬 수 있다.
제1 및 제2 저지 대역의 적어도 일부분이 제1 및 제2 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩될 수 있으므로, 공유 안테나 포트(ANT)를 통과하는 RF 신호 중 1 및 제2 통과 대역에 속하지 않는 주파수의 적어도 일부분은 제3 통신표준(3G, 4G, 5G cellular 통신)에 따른 제3 통신에 사용될 수 있다.
또한, 제3 통신표준에 대응될 수 있는 제3 주파수 대역의 RF 신호는 제1 및 제2 대역 통과 필터(111a, 112a)에 의해 차단될 수 있고, 제1 및 제2 통과 대역의 RF 신호는 제1 및/또는 제2 노치 필터(121a, 122a)에 의해 차단될 수 있으므로, 제1, 제2 및 제3 RF 포트(Port1, Port2, Port3)에 전기적으로 연결될 수 있는 구성요소(예: RFIC, transceiver)는 제1, 제2 및 제3 통신 각각이 서로 간에 간섭/충돌하는 것은 억제될 수 있으므로, 제1, 제2 및 제3 통신의 성능(예: gain, 전력소비)을 효율적으로 향상시킬 수 있고, 제1, 제2 및 제3 통신표준(예: 선형성 특성)을 더욱 효율적으로 준수할 수 있다.
따라서, 공유 안테나 포트(ANT)에 전기적으로 연결될 수 있는 공유 안테나의 넓은 대역폭은 전자기기에서 더 효율적으로 사용될 수 있다. 전자기기가 공유 안테나의 넓은 대역폭을 효율적으로 사용할수록, 전자기기의 총 안테나 개수는 효율적으로 감소할 수 있고, 전자기기는 안테나와 안테나의 주변 구조(예: 전자기 차폐 구조, 임피던스 매칭 구조, RF 신호 전송선로 등)가 차지하는 공간만큼 축소된 사이즈를 가지거나 상기 차지하는 공간만큼 다른 전자기기 구성요소를 사용하거나 남는 안테나의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1a를 참조하면, 제1 및 제2 노치 필터(121a, 122a)는 공유 안테나 포트(ANT)와 제3 RF 포트(Port3)의 사이에 전기적으로 서로 직렬 연결될 수 있다.
이에 따라, RF 포트의 총 개수는 감소할 수 있다. RF 포트의 총 개수가 감소할수록, 전자기 차폐 구조, 임피던스 매칭 구조 및/또는 RF 신호 전송선로의 총 사이즈도 축소될 수 있으므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터(100a)는 공유 안테나 포트(ANT)에 전기적으로 연결될 수 있는 공유 안테나의 넓은 대역폭을 효율적으로 사용하면서도 더욱 축소된 사이즈를 가질 수 있다.
또한, 제1 및 제2 저지 대역 중 하나에라도 속하는 주파수의 RF 신호는 제1 및 제2 노치 필터(121a, 122a) 중 하나에 의해 차단될 수 있으므로, 제3 RF 포트(Port3)에 전기적으로 연결될 수 있는 구성요소(예: RFIC, transceiver)는 제3 통신표준(3G, 4G, 5G cellular 통신)에 따른 제3 통신을 원활하게 수행할 수 있다.
도 1b 및 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터(100b, 100c)는, 제1 대역 통과 필터(111a), 제2 대역 통과 필터(112a) 및 노치 필터(120)를 포함할 수 있다.
노치 필터(120)의 일부분과 제1 대역 통과 필터(111a)는 제1 칩(Chip1)에 배치될 수 있고, 노치 필터(120)의 다른 일부분과 제2 대역 통과 필터(112a)는 제2 칩(Chip2)에 배치될 수 있다.
노치 필터(120)의 일부분은 제1 노치 필터(121a)일 수 있고, 노치 필터(120)의 다른 일부분은 제2 노치 필터(122a)일 수 있다. 즉, 제1 칩(Chip1)은 제1 대역 통과 필터(111a)와 제1 노치 필터(121a)를 포함할 수 있고, 제2 칩(Chip2)은 제2 대역 통과 필터(112a)와 제2 노치 필터(122a)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2) 각각은 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 칩이나 반도체 칩일 수 있으며, PCB와 같이 복수의 도전층과 복수의 절연층이 교대로 적층된 적층 구조로부터 별도로 제조되어 상기 적층 구조에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)에 포함된 구조(예: 압전 소자)는 상기 적층 구조에서의 그것에 비해 더 작거나 정밀하거나 이질적이게 구현될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2) 중 적어도 하나에 포함된 제1 대역 통과 필터(111a), 제2 대역 통과 필터(112a) 및 노치 필터(120)는 더 개선된 성능(예: 감쇄 성능, 삽입 손실 등)을 더 효율적으로 얻을 수 있다.
RF 익스트랙터(100b, 100c)에 포함된 총 칩 개수가 적을수록, RF 익스트랙터(100b, 100c)의 사이즈는 더 축소되기 유리할 수 있고, RF 익스트랙터(100b, 100c)는 더 저렴하게 구현될 수 있다.
제1 대역 통과 필터(111a), 제2 대역 통과 필터(112a) 및 노치 필터(120) 각각의 대역은 적어도 하나의 공진주파수에 기반하여 형성될 수 있는데, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2) 각각에서 공진주파수 편차가 작을수록, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2) 각각은 더 효율적으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2) 각각에 포함된 공진주파수의 편차가 작을 경우, 체적 음향 공진기의 물리적 특성인 kt2(electromechanical coupling factor) 편차가 작을 수 있으므로, 작은 공진주파수 편차는 전극 및/또는 보호층의 두께 편차를 통해 구현될 수 있고, 전극 및/또는 보호층의 두께 편차는 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)에 포함되는 필터의 개수를 증가시키는데 한계로 작용하지 않을 수 있고, 필터의 성능(예: 감쇄 성능, 삽입 손실 등)을 효율적으로 확보할 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2) 각각에 포함된 공진주파수의 편차가 클 경우, kt2 편차가 클 수 있으므로, 큰 공진주파수 편차는 압전층, 기판, 캐비티의 설계변경이나 재료적 변경을 통해 구현될 수 있고, 상기 설계변경이나 재료적 변경은 전극 및/또는 보호층의 두께 편차와 다르게 작용할 수 있다.
제1 통과 대역의 적어도 일부분과 제1 저지 대역의 적어도 일부분이 서로 중첩될 수 있으므로, 제1 칩(Chip1)은 제1 대역 통과 필터(111a)와 제1 노치 필터(121a)를 효율적으로 포함시킬 수 있다. 제2 통과 대역의 적어도 일부분과 제2 저지 대역의 적어도 일부분이 서로 중첩될 수 있으므로, 제2 칩(Chip2)은 제2 대역 통과 필터(112a)와 제2 노치 필터(122a)를 효율적으로 포함시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터(100b, 100c)는 필터의 성능(예: 감쇄 성능, 삽입 손실 등)을 확보하면서도 축소되거나 저렴하게 구현될 수 있다.
도 1d를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터(100d)는, 제1 대역 통과 필터(111b), 제2 대역 통과 필터(112b), 제1 노치 필터(121b) 및 제2 노치 필터(122b)를 포함할 수 있다.
제1 대역 통과 필터(111b)는 GPS에 대응되는 제1 통과 대역을 가질 수 있고, GPS 통신 경로에 속하는 GPS port에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 대역 통과 필터(112b)는 WiFi에 대응되는 제2 통과 대역을 가질 수 있고, WiFi 통신 경로에 속하는 Wifi port에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 노치 필터(121b)는 GPS에 대응되는 제1 저지 대역을 가질 수 있고, celluar 통신 경로에 속하는 Cellular port에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 노치 필터(122b)는 Wifi에 대응되는 제2 저지 대역을 가질 수 있고, celluar 통신 경로에 속하는 Cellular port에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1, 제2 및 제3 통신에 대응되는 통신표준은 GPS, Wifi, cellular에 한정되지 않으며, 설계에 따라, WCDMA, PCS, Bluetooth, WiMAX, Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT와 같은 다른 통신표준에 대응될 수도 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터에 포함된 필터들의 필터링을 나타낸 블록도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터(100d-1)는, GPS에 대응되는 제1 주파수의 RF 신호를 제1 대역 통과 필터(111b)를 통해 GPS port로 통과시킬 수 있고, 제2 대역 통과 필터(112b) 및 제1 노치 필터(121b)를 통해 차단시킬 수 있다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터(100d-2)는, Wifi에 대응되는 제2 주파수의 RF 신호를 제2 대역 통과 필터(112b)를 통해 Wifi port로 통과시킬 수 있고, 제1 대역 통과 필터(111b) 및 제2 노치 필터(122b)를 통해 차단시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터에 포함된 필터들 각각이 복수의 체적 음향 공진기를 포함하는 것을 나타낸 회로도이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터(100e)는 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)을 포함할 수 있고, 제1 칩(Chip1)은 복수의 제1 체적 음향 공진기(HR11, LR11, HR21, LR21) 및/또는 제1 인덕터(L11, L21)를 포함할 수 있고, 제2 칩(Chip2)은 복수의 제2 체적 음향 공진기(HR12, LR12, HR22, LR22) 및/또는 제2 인덕터(L12, L22)를 포함할 수 있다.
제1 대역 통과 필터는 복수의 제1 체적 음향 공진기 중 일부(HR11, LR11)를 포함할 수 있고, 제1 인덕터의 일부(L11)를 더 포함할 수 있다. 제1 노치 필터는 복수의 제1 체적 음향 공진기 중 다른 일부(HR21, LR21)를 포함할 수 있고, 제1 인덕터의 다른 일부(L21)를 더 포함할 수 있다.
제2 대역 통과 필터는 복수의 제2 체적 음향 공진기 중 일부(HR12, LR12)를 포함할 수 있고, 제2 인덕터의 일부(L12)를 더 포함할 수 있다. 제2 노치 필터는 복수의 제2 체적 음향 공진기 중 다른 일부(HR22, LR22)를 포함할 수 있고, 제2 인덕터의 다른 일부(L22)를 더 포함할 수 있다.
복수의 제1 체적 음향 공진기 중 일부(HR11, LR11)와, 다른 일부(HR21, LR21)와, 복수의 제2 체적 음향 공진기 중 일부(HR12, LR12)와, 다른 일부(HR22, LR22)는, 각각 적어도 하나의 시리즈(series) 체적 음향 공진기와 적어도 하나의 션트(shunt) 체적 음향 공진기가 래더-형(ladder-type) 또는 래티스-형(lattice-type)으로 연결된 구조를 가질 수 있다.
체적 음향 공진기 사이의 전기적 연결 노드(node)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등의 비교적 비저항이 낮은 재질을 포함하는 금속층으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 체적 음향 공진기 각각은 박막 음향 공진기(FBAR: Film Bulk Acoustic Resonator)이거나, SMR (Solidly Mounted Resonator) type 공진기일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(HR11, HR12, LR21, LR22) 및 적어도 하나의 션트 음향 공진기(LR11, LR12, HR21, HR22) 각각은 압전 특성을 통해 RF 신호의 전기에너지를 기계에너지로 변환하고 역변환할 수 있으며, RF 신호의 주파수가 음향 공진기의 공진주파수에 가까울수록 복수의 전극 간의 에너지 전달율을 크게 높일 수 있으며, RF 신호의 주파수가 음향 공진기의 반공진주파수에 가까울수록 복수의 전극 간의 에너지 전달율을 크게 낮출 수 있다. 음향 공진기의 반공진주파수는 음향 공진기의 공진주파수보다 높을 수 있다.
적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(HR11, HR12, LR21, LR22)는 제1, 제2 및 제3 RF 포트(Port1, Port2, Port3) 중 하나와 공유 안테나 포트(ANT)의 사이에 전기적으로 직렬(series) 연결될 수 있으며, RF 신호의 주파수가 공진주파수에 가까울수록 RF 신호의 포트 간의 통과율을 높일 수 있으며, RF 신호의 주파수가 반공진주파수에 가까울수록 RF 신호의 포트 간의 통과율을 낮출 수 있다.
적어도 하나의 션트 음향 공진기(LR11, LR12, HR21, HR22)는 적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(HR11, HR12, LR21, LR22)와 접지(GND) 사이에 전기적으로 분로(shunt) 연결될 수 있으며, RF 신호의 주파수가 공진주파수에 가까울수록 RF 신호의 접지를 향하는 통과율을 높일 수 있으며, RF 신호의 주파수가 반공진주파수에 가까울수록 RF 신호의 접지를 향하는 통과율을 낮출 수 있다.
RF 신호의 포트 간의 통과율은 RF 신호의 접지(GND)를 향하는 통과율이 높을수록 낮아질 수 있으며, RF 신호의 접지(GND)를 향하는 통과율이 낮을수록 높아질 수 있다.
즉, RF 신호의 포트 간의 통과율은 적어도 하나의 션트 음향 공진기(LR11, LR12, HR21, HR22)의 공진주파수에 가깝거나 적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(HR11, HR12, LR21, LR22)의 반공진주파수에 가까울수록 낮아질 수 있다.
반공진주파수가 공진주파수보다 높으므로, 대역 통과 필터는 적어도 하나의 션트 음향 공진기(LR11, LR12)의 공진주파수에 대응되는 최저주파수와 적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(HR11, HR12)의 반공진주파수에 대응되는 최고주파수로 형성되는 통과 대역폭을 가질 수 있다.
반공진주파수가 공진주파수보다 높으므로, 노치 필터는 적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(LR21, LR22)의 공진주파수에 대응되는 최저주파수와 적어도 하나의 션트 음향 공진기(HR21, HR22)의 반공진주파수에 대응되는 최고주파수로 형성되는 저지 대역폭을 가질 수 있다.
제1 통과 대역의 적어도 일부분이 제1 저지 대역의 적어도 일부분에 중첩될 수 있으므로, 제1 대역 통과 필터의 적어도 하나의 션트 음향 공진기(LR11)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수와 제1 노치 필터의 적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(LR21)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수는 서로 유사할 수 있고, 제1 대역 통과 필터의 적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(HR11)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수와 제1 노치 필터의 적어도 하나의 션트 음향 공진기(HR21)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수는 서로 유사할 수 있다.
제2 통과 대역의 적어도 일부분이 제2 저지 대역의 적어도 일부분에 중첩될 수 있으므로, 제2 대역 통과 필터의 적어도 하나의 션트 음향 공진기(LR12)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수와 제2 노치 필터의 적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(LR22)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수는 서로 유사할 수 있고, 제2 대역 통과 필터의 적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(HR12)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수와 제2 노치 필터의 적어도 하나의 션트 음향 공진기(HR22)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수는 서로 유사할 수 있다.
공진주파수 및/또는 반공진주파수가 서로 유사하다는 것은 해당 음향 공진기들의 공진주파수 및/또는 반공진주파수가 서로 동일할 수도 있다는 것을 의미한다. 따라서, 공진주파수 및/또는 반공진주파수가 서로 유사한 음향 공진기들을 포함할 수 있는 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2) 각각은 사용하는 공진주파수 및/또는 반공진주파수 개수를 줄일 수 있다. 공진주파수 및/또는 반공진주파수 개수가 줄어들 경우, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)에 포함된 복수의 체적 음향 공진기 간의 공진주파수 및/또는 반공진주파수 차이를 형성하는 과정은 생략될 수 있으므로, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2) 각각의 사이즈 및/또는 단가는 더욱 감소할 수 있고, 칩의 공정산포 등으로 인해 발생할 수 있는 복수의 체적 음향 공진기의 공진주파수 및/또는 반공진주파수의 설계값과 실제값 간의 차이도 감소할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터(100e)는 사이즈 및/또는 단가를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 필터 성능(예: 감쇄 성능, 삽입 손실)도 효율적으로 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 대역 통과 필터(BPF)와 제1 및 제2 노치 필터(Notch) 각각의 최고주파수(fs_high) 및 최저주파수(fs_low)는 아래의 표 1로 정리될 수 있다. 여기서, 최고주파수(fs_high) 및 최저주파수(fs_low) 각각은 필터의 양 포트 간 S-파라미터에서의 특정값(예: 10dB)에 속하는 주파수일 수 있다.
[표 1]
Figure pat00001
예를 들어, 제1 저지 대역의 최저주파수(예: 1483.5MHz)와 제1 통과 대역의 최저주파수(예: 1499MHz) 간의 차이와, 제2 저지 대역(예: 2334.8MHz)의 최저주파수와 제2 통과 대역의 최저주파수(예: 2377.8MHz) 간의 차이와, 제1 저지 대역의 최고주파수(예: 1605.4MHz)와 제1 통과 대역의 최고주파수(예: 1581.5MHz) 간의 차이와, 제2 저지 대역의 최고주파수(예: 2472.8MHz)와 제2 통과 대역의 최고주파수(예: 2449.8MHz) 간의 차이는, 각각 대역 통과 필터와 노치 필터 간의 특성 차이와 공정산포를 모두 고려하여 100MHz 미만일 수 있다.
예를 들어, 제1 대역 통과 필터의 적어도 하나의 션트 음향 공진기(LR11)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수와 제1 노치 필터의 적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(LR21)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수는 서로 실질적으로 동일하게 설계될 경우, 제1 저지 대역의 최저주파수(예: 1483.5MHz)와 제1 통과 대역의 최저주파수(예: 1499MHz) 간의 차이는 100MHz 미만일 수 있다.
예를 들어, 제1 대역 통과 필터의 적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(HR11)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수와 제1 노치 필터의 적어도 하나의 션트 음향 공진기(HR21)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수는 서로 실질적으로 동일하게 설계될 경우, 제2 저지 대역(예: 2334.8MHz)의 최저주파수와 제2 통과 대역의 최저주파수(예: 2377.8MHz) 간의 차이는 100MHz 미만일 수 있다.
예를 들어, 제2 대역 통과 필터의 적어도 하나의 션트 음향 공진기(LR12)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수와 제2 노치 필터의 적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(LR22)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수는 서로 실질적으로 동일하게 설계될 경우, 제1 저지 대역의 최고주파수(예: 1605.4MHz)와 제1 통과 대역의 최고주파수(예: 1581.5MHz) 간의 차이는 100MHz 미만일 수 있다.
예를 들어, 제2 대역 통과 필터의 적어도 하나의 시리즈 음향 공진기(HR12)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수와 제2 노치 필터의 적어도 하나의 션트 음향 공진기(HR22)의 공진주파수 및/또는 반공진주파수는 서로 실질적으로 동일하게 설계될 경우, 제2 저지 대역의 최고주파수(예: 2472.8MHz)와 제2 통과 대역의 최고주파수(예: 2449.8MHz) 간의 차이는 100MHz 미만일 수 있다.
반면, 제1 저지 대역의 최고주파수와 제1 통과 대역의 최고주파수 중 더 높은 주파수(예: 1605.4MHz)와 제2 저지 대역의 최저주파수와 제2 통과 대역의 최저주파수 중 더 낮은 주파수(예: 2334.8MHz) 간의 차이는 100MHz를 초과할 수 있다. 따라서, 제1 대역 통과 필터 및 제1 노치 필터는 제1 칩(Chip1)에 포함될 수 있고, 제2 대역 통과 필터 및 제2 노치 필터는 제2 칩(Chip2)에 포함될 수 있다.
예를 들어, 대역 통과 필터와 노치 필터의 공진주파수 및/또는 반공진주파수의 일부가 서로 실질적으로 동일할 경우, 대역 통과 필터와 노치 필터 간의 특성 차이로 인해, 저지 대역은 통과 대역보다 약간 더 넓게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 저지 대역의 대역폭(예: 1483.5MHz ~ 1605.4MHz)은 제1 통과 대역(예: 1499MHz ~ 1581.5MHz)의 대역폭보다 넓고, 제2 저지 대역의 대역폭(예: 2334.8MHz ~ 2472.8MHz)은 제2 통과 대역의 대역폭(예: 2377.8MHz ~ 2449.8MHz)보다 넓을 수 있다.
예를 들어, 제1 통과 대역 및 제1 저지 대역 각각은 1559MHz 이상 1606MHz 이하의 주파수 범위의 적어도 일부를 커버하고, 제2 통과 대역 및 제2 저지 대역 각각은 2400MHz 이상 2481MHz 이하의 주파수 범위의 적어도 일부를 커버할 수 있다.
한편, 제1 인덕터(L11, L21)는 적어도 하나의 션트 음향 공진기(LR11, HR21)와 접지(GND) 사이에 전기적으로 직렬 연결될 수 있고, 제2 인덕터(L12, L22)는 적어도 하나의 션트 음향 공진기(LR12, HR22)와 접지(GND) 사이에 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.
제1 인덕터(L11, L21)는 적어도 하나의 션트 음향 공진기(LR11, HR21)의 반공진주파수를 낮출 수 있으므로, 제1 통과 대역 및 제1 저지 대역 중 적어도 하나의 대역 조정에 사용될 수 있다. 제2 인덕터(L12, L22)는 적어도 하나의 션트 음향 공진기(LR12, HR22)의 반공진주파수를 낮출 수 있으므로, 제2 통과 대역 및 제2 저지 대역 중 적어도 하나의 대역 조정에 사용될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)은 대역 통과 필터와 노치 필터의 공진주파수 및/또는 반공진주파수의 일부가 서로 실질적으로 동일하도록 설계된 구조를 사용하면서도 통과 대역과 저지 대역 각각의 대역폭을 더욱 섬세하게 조정할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터(100f)는, 제1 및 제2 노치 필터를 각각 포함하는 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)의 사이에 전기적으로 연결된 임피던스 매칭 요소(MC2)를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 제1 및 제2 노치 필터 간의 전기적 거리는 길어질 수 있으므로, 제1 및 제2 노치 필터는 각각 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)에 효율적으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 임피던스 매칭 요소(MC2)는 제3 통과 대역(예: 3G, 4G, 5G cellular 통신)을 가질 수 있다. 따라서, 임피던스 매칭 요소(MC2)는 적어도 제3 통과 대역에 속하는 RF 신호를 통과시킬 수 있고, 나머지 주파수에 속하는 RF 신호를 차단할 수 있다.
또한, 복수의 임피던스 매칭 요소(MA11, MA21)는 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)과 공유 안테나 포트(ANT)의 사이에 전기적으로 연결될 수 있고, 복수의 임피던스 매칭 요소(MB11, MB12, MB22)는 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)과 제1, 제2 및 제3 RF 포트(Port1, Port2, Port3)의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 임피던스 매칭 요소(MC2, MA11, MA21, MB11, MB12, MB22) 각각은 인덕터와 캐패시터 중 하나와 다른 하나가 각각 시리즈(series) 및 션트(shunt)로 연결된 구조를 가질 수 있다.
한편, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)이 MEMS 칩이나 반도체 칩일 수 있으므로, 도 3a 및 도 3b의 체적 음향 공진기(HR11, LR11, HR21, LR21, HR12, LR12, HR22, LR22)는 설계에 따라 다른 유형(예: Surface Acoustic Wave)의 음향 공진기나, 다른 유형의 압전 소자(예: 진동자)로 구현될 수도 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터에 포함된 필터들의 대역을 나타낸 그래프이다.
도 4a를 참조하면, 공유 안테나 포트와 제3 포트 간의 dB 단위 S-파라미터는 제1 저지 대역(Stop band1)과 제2 저지 대역(Stop band2)를 나타낼 수 있다.
도 4b를 참조하면, 공유 안테나 포트와 제1 포트 간의 dB 단위 S-파라미터(Sab1)와 제1 대역 통과 필터에서 공유 안테나 포트 간의 S-파라미터(Saa1)와 제1 포트 간의 S-파라미터(Sbb1)는 제1 통과 대역(Pass band1)을 나타낼 수 있다.
도 4c를 참조하면, 공유 안테나 포트와 제1 포트 간의 dB 단위 S-파라미터(Sab2)와 제2 대역 통과 필터에서 공유 안테나 포트 간의 S-파라미터(Saa2)와 제2 포트 간의 S-파라미터(Sbb2)는 제2 통과 대역(Pass band2)을 나타낼 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터를 나타낸 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터(100g)는, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)을 포함할 수 있고, 제1 칩(Chip1)은 복수의 제1 체적 음향 공진기(HR11, LR11, HR21, LR21)를 포함할 수 있고, 제2 칩(Chip2)은 복수의 제2 체적 음향 공진기(HR12, LR12, HR22, LR22)를 포함할 수 있다.
제1 대역 통과 필터는 복수의 제1 체적 음향 공진기 중 일부(HR11, LR11)를 포함할 수 있고, 제1 노치 필터는 복수의 제1 체적 음향 공진기 중 다른 일부(HR21, LR21)를 포함할 수 있고, 제2 대역 통과 필터는 복수의 제2 체적 음향 공진기 중 일부(HR12, LR12)를 포함할 수 있고, 제2 노치 필터는 복수의 제2 체적 음향 공진기 중 다른 일부(HR22, LR22)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 칩(Chip1)은 제1 대역 통과 필터 및 제1 노치 필터를 포함할 수 있고, 제2 칩(Chip2)은 제2 대역 통과 필터 및 제2 노치 필터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)은 세트 기판(90)에 배치(예: 실장 또는 내장)될 수 있고, 서로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 세트 기판(90)은 복수의 접지층(GND)과 복수의 절연층이 교대로 적층된 적층 구조를 가질 수 있으며, 복수의 접지층(GND) 사이를 수직으로 연결하는 비아(VIA)를 더 포함할 수 있고, 인쇄회로기판(PCB)으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 세트 기판(90)은 전자기기에 포함될 수 있고, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2)이나 제1, 제2 및 제3 RF 포트(Port1, Port2, Port3)에 전기적으로 연결되는 구성요소(예: RFIC, transceiver)를 포함할 수 있다. 설계에 따라, 세트 기판(90)은 안테나를 더 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 및 제2 칩(Chip1, Chip2) 각각은 기판(1110), 캡(1210), 접합 부재(1220) 및 금속층(1190) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
기판(1110)은 체적 음향 공진기(HR11, LR11, HR21, LR21, HR12, LR12, HR22, LR22) 아래에 형성된 캐비티(cavity)를 가질 수 있다. 체적 음향 공진기가 SMR(Solid Mounted Resonator)일 경우, 서로 다른 음파 임피던스를 가지는 이종층이 교대로 적층된 적층구조를 가질 수 있다.
캡(1210)은 체적 음향 공진기(HR11, LR11, HR21, LR21, HR12, LR12, HR22, LR22)를 수용함으로써, 체적 음향 공진기(HR11, LR11, HR21, LR21, HR12, LR12, HR22, LR22)를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 캡(1210)은 체적 음향 공진기(HR11, LR11, HR21, LR21, HR12, LR12, HR22, LR22)가 수용되는 내부 공간을 구비하는 커버 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 캡(1210)은 캡(1210)에서 기판(1110)을 마주보는 표면(예: 하면)의 일부분(예: 하면의 가장자리에 인접한 부분)이 다른 부분(예: 하면의 중심)보다 기판(1110)을 향하여 더 돌출된 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 캡(1210)은 수평방향 관점에서 U형태를 가질 수 있다.
금속층(1190)은 체적 음향 공진기(HR11, LR11, HR21, LR21, HR12, LR12, HR22, LR22) 사이를 연결할 수 있으며, 전기적 연결 노드로 작용할 수 있다.
접합 부재(1220)는 제1 방향(예: z방향)의 관점에서 체적 음향 공진기(HR11, LR11, HR21, LR21, HR12, LR12, HR22, LR22)를 둘러싸고, 기판(1110)과 캡(1210)의 사이에서 캡(1210)에 접합될 수 있다. 예를 들어, 접합 부재(1220)는 공융(eutectic) 결합 구조를 가질 수 있으므로, 전도성 링(ring)을 포함할 수 있다. 다만, 접합 부재(1220)는 공융 결합 구조로 한정되지 않으며, 양극(anodic) 결합 구조나 비전도성 물질의 용융 결합 구조로 구현될 수도 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 체적 음향 공진기 필터/패키지에 포함될 수 있는 체적 음향 공진기의 구체적 구조를 예시한 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 I-I'에 따른 단면도이며, 도 6c은 도 6a의 II-II'에 따른 단면도이고, 도 6d는 도 6a의 III-III'에 따른 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 체적 음향 공진기(Resonator)는, 지지 기판(1110), 절연층(1115), 공진부(1120), 및 소수성층(1130)을 포함할 수 있다.
지지 기판(1110)은 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들어, 지지 기판(1110)으로는 실리콘 웨이퍼가 이용되거나, SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다.
지지 기판(1110)의 상면에는 절연층(1115)이 마련되어 지지 기판(1110)과 공진부(1120)를 전기적으로 격리시킬 수 있다. 또한 절연층(1115)은 체적 음향 공진기 제조 과정에서 캐비티(C)를 형성할 때, 에칭가스에 의해 지지 기판(1110)이 식각되는 것을 방지할 수 있다.
이 경우, 절연층(1115)은 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O3), 및 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 및 에바포레이션(Evaporation) 중 어느 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.
지지층(1140)은 절연층(1115) 상에 형성되며, 지지층(1140)의 내부에는 캐비티(C)와 식각 방지부(1145)를 둘러싸는 형태로 캐비티(C)와 식각 방지부(1145)의 주변에 배치될 수 있다.
캐비티(C)는 빈 공간으로 형성되며, 지지층(1140)을 마련하는 과정에서 형성한 희생층의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있으며, 지지층(1140)은 희생층의 남겨진 부분으로 형성될 수 있다.
지지층(1140)은 식각에 용이한 폴리실리콘 또는 폴리머 등의 재질이 이용될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
식각 방지부(1145)는 캐비티(C)의 경계를 따라 배치될 수 있다. 식각 방지부(1145)는 캐비티(C) 형성 과정에서 캐비티 영역 이상으로 식각이 진행되는 것을 방지하기 위해 구비될 수 있다.
멤브레인층(1150)은 지지층(1140) 상에 형성되며 캐비티(C)의 상부면을 형성한다. 따라서 멤브레인층(1150)도 캐비티(C)를 형성하는 과정에서 쉽게 제거되지 않는 재질로 형성될 수 있다.
예를 들어, 지지층(1140)의 일부(예컨대, 캐비티 영역)을 제거하기 위해 불소(F), 염소(Cl) 등의 할라이드계 에칭가스를 이용하는 경우, 멤브레인층(1150)은 상기한 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 멤브레인층(1150)은 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 멤브레인층(1150)은 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 지르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 적어도 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)으로 이루어지거나, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf) 중 적어도 하나의 재질을 함유하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
공진부(1120)는 제1 전극(1121), 압전층(1123), 및 제2 전극(1125)을 포함한다. 공진부(1120)는 아래에서부터 제1 전극(1121), 압전층(1123), 및 제2 전극(1125)이 순서대로 적층된다. 따라서 공진부(1120)에서 압전층(1123)은 제1 전극(1121)과 제2 전극(1125) 사이에 배치될 수 있다.
공진부(1120)는 멤브레인층(1150) 상에 형성되므로, 결국 지지 기판(1110)의 상부에는 멤브레인층(1150), 제1 전극(1121), 압전층(1123) 및 제2 전극(1125)이 순차적으로 적층되어 공진부(1120)를 형성할 수 있다.
공진부(1120)는 제1 전극(1121)과 제2 전극(1125)에 인가되는 신호에 따라 압전층(1123)을 공진시켜 공진 주파수 및 반공진 주파수를 발생시킬 수 있다.
공진부(1120)는 제1 전극(1121), 압전층(1123), 및 제2 전극(1125)이 대략 편평하게 적층된 중앙부(S), 그리고 제1 전극(1121)과 압전층(1123) 사이에 삽입층(1170)이 개재되는 확장부(E)로 구분될 수 있다.
중앙부(S)는 공진부(1120)의 중심에 배치되는 영역이고 확장부(E)는 중앙부(S)의 둘레를 따라 배치되는 영역이다. 따라서 확장부(E)는 중앙부(S)에서 외측으로 연장되는 영역으로, 중앙부(S)의 둘레를 따라 연속적인 고리 형상으로 형성되는 영역을 의미한다. 그러나 필요에 따라 일부 영역이 단절된 불연속적인 고리 형상으로 구성될 수도 있다.
이에 따라 도 6b에 도시된 바와 같이, 중앙부(S)를 가로지르도록 공진부(1120)를 절단한 단면에서, 중앙부(S)의 양단에는 각각 확장부(E)가 배치될 수 있다. 그리고, 중앙부(S)의 양단에 배치되는 확장부(E) 양쪽에 모두 삽입층(1170)이 배치될 수 있다.
삽입층(1170)은 중앙부(S)에서 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 경사면(L)을 구비할 수 있다.
확장부(E)에서 압전층(1123)과 제2 전극(1125)은 삽입층(1170) 상에 배치될 수 있다. 따라서 확장부(E)에 위치한 압전층(1123)과 제2 전극(1125)은 삽입층(1170)의 형상을 따라 경사면을 구비할 수 있다.
한편, 확장부(E)가 공진부(1120)에 포함되는 것으로 정의될 수 있으며, 이에 따라 확장부(E)에서도 공진이 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 확장부(E)의 구조에 따라 확장부(E)에서는 공진이 이루어지지 않고 중앙부(S)에서만 공진이 이루어질 수도 있다.
제1 전극(1121) 및 제2 전극(1125)은 도전체로 형성될 수 있으며, 예를 들어 금, 몰리브덴, 루테늄, 이리듐, 알루미늄, 백금, 티타늄, 텅스텐, 팔라듐, 탄탈륨, 크롬, 니켈 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 금속으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
공진부(1120)에서 제1 전극(1121)은 제2 전극(1125)보다 넓은 면적으로 형성되며, 제1 전극(1121) 상에는 제1 전극(1121)의 외곽을 따라 제1 금속층(1180)이 배치된다. 따라서 제1 금속층(1180)은 제2 전극(1125)과 일정 거리 이격 배치되며, 공진부(1120)를 둘러 싸는 형태로 배치될 수 있다.
제1 전극(1121)은 멤브레인층(1150) 상에 배치되므로 전체적으로 편평하게 형성된다. 반면에 제2 전극(1125)은 압전층(1123) 상에 배치되므로, 압전층(1123)의 형상에 대응하여 굴곡이 형성될 수 있다.
제1 전극(1121)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
제2 전극(1125)은 중앙부(S) 내에 전체적으로 배치되며, 확장부(E)에 부분적으로 배치된다. 이에, 제2 전극(1125)은 후술되는 압전층(1123)의 압전부(1123a) 상에 배치되는 부분과, 압전층(1123)의 굴곡부(1123b) 상에 배치되는 부분으로 구분될 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 전극(1125)은 압전부(1123a) 전체와, 압전층(1123)의 경사부(11231) 중 일부분을 덮는 형태로 배치될 수 있다. 따라서 확장부(E) 내에 배치되는 제2 전극(도 6d의 1125a)은, 경사부(11231)의 경사면보다 작은 면적으로 형성되며, 공진부(1120) 내에서 제2 전극(1125)은 압전층(1123)보다 작은 면적으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 도 6b에 도시된 바와 같이, 중앙부(S)를 가로지르도록 공진부(1120)를 절단한 단면에서, 제2 전극(1125)의 끝단은 확장부(E) 내에 배치된다. 또한, 확장부(E) 내에 배치되는 제2 전극(1125)의 끝단은 적어도 일부가 삽입층(1170)과 겹치도록 배치될 수 있다. 여기서 겹친다는 의미는 삽입층(1170)이 배치된 평면에 제2 전극(1125)을 투영했을 때, 상기 평면에 투영된 제2 전극(1125)의 형상이 삽입층(1170)과 겹치는 것을 의미한다.
제2 전극(1125)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 제1 전극(1121)이 입력 전극으로 이용되는 경우 제2 전극(1125)은 출력 전극으로 이용되며, 제1 전극(1121)이 출력 전극으로 이용되는 경우 제2 전극(1125)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
한편, 도 6d에 도시된 바와 같이, 제2 전극(1125)의 끝단이 후술되는 압전층(1123)의 경사부(11231) 상에 위치할 경우 공진부(1120)의 음향 임피던스(acoustic impedance)은 국부적인 구조가 중앙부(S)로부터 소/밀/소/밀 구조로 형성되므로 수평파를 공진부(1120) 안쪽으로 반사시키는 반사 계면이 증가될 수 있다. 따라서 대부분의 수평파(lateral wave)가 공진부(1120)의 외부로 빠져나가지 못하고 공진부(1120) 내부로 반사되어 들어오므로, 체적 음향 공진기의 성능이 향상될 수 있다.
압전층(1123)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 제1 전극(1121)과 후술되는 삽입층(1170) 상에 형성될 수 있다.
압전층(1123)의 재료로는 산화 아연(ZnO), 질화 알루미늄(AlN), 도핑 알루미늄 질화물(Doped Aluminum Nitride), 지르콘 티탄산 납(Lead Zirconate Titanate), 쿼츠(Quartz) 등이 선택적으로 이용될 수 있다. 도핑 알루미늄 질화물(Doped Aluminum Nitride) 경우 희토류 금속(Rare earth metal), 전이 금속, 또는 알칼리 토금속(alkaline earth metal)을 더 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전이 금속은 하프늄(Hf), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈륨(Ta), 및 니오븀(Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 알칼리 토금속은 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다. 질화알루미늄(AlN)에 도핑되는 원소들의 함량은 0.1 ~ 30at%의 범위로 구성될 수 있다.
압전층은 질화 알루미늄(AlN)에 스칸듐(Sc)을 도핑하여 이용할 수 있다. 이 경우, 압전 상수가 증가되어 체적 음향 공진기의 Kt2를 증가시킬 수 있다.
압전층(1123)은 중앙부(S)에 배치되는 압전부(1123a), 그리고 확장부(E)에 배치되는 굴곡부(1123b)를 포함할 수 있다.
압전부(1123a)는 제1 전극(1121)의 상부면에 직접 적층되는 부분이다. 따라서 압전부(1123a)는 제1 전극(1121)과 제2 전극(1125) 사이에 개재되어 제1 전극(1121), 제2 전극(1125)과 함께 편평한 형태로 형성될 수 있다.
굴곡부(1123b)는 압전부(1123a)에서 외측으로 연장되어 확장부(E) 내에 위치하는 영역으로 정의될 수 있다.
굴곡부(1123b)는 후술되는 삽입층(1170) 상에 배치되며, 삽입층(1170)의 형상을 따라 상부면이 융기되는 형태로 형성될 수 있다. 이에 압전층(1123)은 압전부(1123a)와 굴곡부(1123b)의 경계에서 굴곡되며, 굴곡부(1123b)는 삽입층(1170)의 두께와 형상에 대응하여 융기될 수 있다.
굴곡부(1123b)는 경사부(11231)와 연장부(11232)로 구분될 수 있다.
경사부(11231)는 후술되는 삽입층(1170)의 경사면(L)을 따라 경사지게 형성되는 부분을 의미한다. 그리고 연장부(11232)는 경사부(11231)에서 외측으로 연장되는 부분을 의미한다.
경사부(11231)는 삽입층(1170) 경사면(L)과 평행하게 형성되며, 경사부(11231)의 경사각은 삽입층(1170) 경사면(L)의 경사각과 동일하게 형성될 수 있다.
삽입층(1170)은 멤브레인층(1150)과 제1 전극(1121), 그리고 식각 방지부(1145)에 의해 형성되는 표면을 따라 배치될 수 있다. 따라서 삽입층(1170)은 공진부(1120) 내에 부분적으로 배치되며, 제1 전극(1121)과 압전층(1123) 사이에 배치될 수 있다.
삽입층(1170)은 중앙부(S)의 주변에 배치되어 압전층(1123)의 굴곡부(1123b)를 지지할 수 있다. 따라서 압전층(1123)의 굴곡부(1123b)는 삽입층(1170)의 형상을 따라 경사부(11231)와 연장부(11232)로 구분될 수 있다.
삽입층(1170)은 중앙부(S)를 제외한 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어 삽입층(1170)은 지지 기판(1110) 상에서 중앙부(S)를 제외한 영역 전체에 배치되거나, 일부 영역에 배치될 수 있다.
삽입층(1170)은 중앙부(S)에서 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해 삽입층(1170)은 중앙부(S)와 인접하게 배치되는 측면이 일정한 경사각(θ)을 갖는 경사면(L)으로 형성될 수 있다. 상기 경사면(L)의 경사각(θ)은 5°이상, 70°이하의 범위로 형성될 수 있다.
한편, 압전층(1123)의 경사부(11231)는 삽입층(1170)의 경사면(L)을 따라 형성되며 이에 삽입층(1170)의 경사면(L)과 동일한 경사각으로 형성될 수 있다. 따라서 경사부(11231)의 경사각도 삽입층(1170)의 경사면(L)과 마찬가지로 5°이상, 70°이하의 범위로 형성될 수 있다. 이러한 구성은 삽입층(1170)의 경사면(L)에 적층되는 제2 전극(1125)에도 동일하게 적용됨은 물론이다.
삽입층(1170)은 산화규소(SiO2), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(Al2O3), 질화규소(Si3N4), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 티탄산 지르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 등의 유전체로 형성될 수 있으나, 압전층(1123)과는 다른 재질로 형성될 수 있다.
또한 삽입층(1170)은 금속 재료로 구현 가능하다. 체적 음향 공진기가 5G 통신에 이용되는 경우, 공진부에서 열이 많이 발생하므로 공진부(1120)에서 발생되는 열이 원활하게 방출할 필요가 있다. 이를 위해 삽입층(1170)은 스칸듐(Sc)을 함유하는 알루미늄 합금 재질로 이루어질 수 있다.
공진부(1120)는 빈 공간으로 형성되는 캐비티(C)를 통해 지지 기판(1110)과 이격 배치될 수 있다.
캐비티(C)는 체적 음향 공진기 제조 과정에서 에칭 가스(또는 에칭 용액)을 유입 홀(도 6a의 H)로 공급하여 지지층(1140)의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다.
이에 캐비티(C)는 멤브레인층(1150)에 의해 상부면(천정면)과 측면(벽면)이 구성되고, 지지 기판(1110) 또는 절연층(1115)에 의해 바닥면이 형성되는 공간으로 구성될 수 있다. 한편, 제조 방법의 순서에 따라 멤브레인층(1150)은 캐비티(C)의 상부면(천정면)에만 형성될 수도 있다.
보호층(1160)은 체적 음향 공진기(Resonator)의 표면을 따라 배치되어 체적 음향 공진기(Resonator)를 외부로부터 보호할 수 있다. 보호층(1160)은 제2 전극(1125), 압전층(1123)의 굴곡부(1123b)가 형성하는 표면을 따라 배치될 수 있다.
보호층(1160)은 제조 공정 중 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 부분적으로 제거될 수 있다. 예컨대, 보호층(1160)은 제조 과정에서 주파수 트리밍(trimming)을 통해 두께가 조절될 수 있다.
이를 위해 보호층(1160)은 주파수 트리밍에 적합한 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 비정질 실리콘(a-Si), 다결정 실리콘 (p-Si) 중 어느 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극(1121)과 제2 전극(1125)은 공진부(1120)의 외측으로 연장될 수 있다. 그리고 연장 형성된 부분의 상부면에는 각각 제1 금속층(1180)과 제2 금속층(1190)이 배치될 수 있다.
제1 금속층(1180)과 제2 금속층(1190)은 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금, 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금 또는 알루미늄-스칸듐(Al-Sc) 합금일 수 있다.
제1 금속층(1180)과 제2 금속층(1190)은 지지 기판(1110) 상에서 체적 음향 공진기의 전극(1121, 125)과, 인접하게 배치된 다른 체적 음향 공진기의 전극을 전기적으로 연결하는 연결 배선으로 기능할 수 있다.
제1 금속층(1180)은 적어도 일부가 보호층(1160)과 접촉하며 제1 전극(1121)에 접합될 수 있다.
또한 공진부(1120)에서 제1 전극(1121)은 제2 전극(1125)보다 넓은 면적으로 형성되며, 제1 전극(1121)의 둘레 부분에는 제1 금속층(1180)이 형성될 수 있다.
따라서, 제1 금속층(1180)은 공진부(1120)의 둘레를 따라 배치되며, 이에 제2 전극(1125)을 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
체적 음향 공진기는 보호층(1160)의 표면과 캐비티(C) 내벽에 소수성층(1130)이 배치될 수 있다. 소수성층(1130)이 물 및 히드록실기(hydroxy group, OH group) 등이 흡착되는 것을 억제하는 역할을 함으로써 주파수 변동을 최소화 할 수 있으며, 이에 공진기 성능을 균일하게 유지할 수 있다.
소수성층(1130)은 폴리머(polymer)가 아닌 자기 조립 단분자층(self-assembled monolayer, SAM) 형성 물질로 형성될 수 있다. 소수성층(1130)이 폴리머로 형성되면 폴리머에 의한 질량이 공진부(1120)에 영향을 미칠 수 있다. 하지만, 체적 음향 공진기는 소수성층(1130)이 자기 조립 단분자층으로 형성되기 때문에 체적 음향 공진기의 공진 주파수가 변동하는 것을 최소화 할 수 있다. 또한 캐비티(C) 내의 위치에 따른 소수성층(1130)의 두께가 균일하게 형성될 수 있다.
소수성층(1130)은 소수성(hydrophobicity)을 가질 수 있는 전구 물질(precursor)을 기상 증착하여 형성할 수 있다. 이때 소수성층(1130)은 100 Å이하(예컨대, 수 Å ~ 수십 Å) 두께의 모노 레이어(monolayer)로 증착될 수 있다. 소수성(hydrophobicity)을 가질 수 있는 전구 물질로는 증착 후 물과의 접촉각(contact angle)이 90°이상이 되는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 소수성층(1130)은 플루오린(fluorine, F) 성분을 함유할 수 있으며, 플루오린(fluorine, F) 및 실리콘(silicon, Si)을 포함할 수 있다. 구체적으로 실리콘(Silicon) 헤드를 가지는 플루오르카본(fluorocarbon)이 이용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 소수성층(1130)을 구성하는 자기 조립 단분자층(self-assembled monolayer)과 보호층(1160)과의 접착력을 향상시키기 위하여, 소수성층(1130)을 형성하기에 앞서 접합층(미도시)을 먼저 보호층의 표면에 형성할 수 있다.
접합층은 소수성(hydrophobicity) 작용기를 갖는 전구 물질(precursor)을 보호층(1160)의 표면에 기상 증착하여 형성할 수 있다.
접합층의 증착에 사용되는 전구 물질은 실리콘 헤드(head)를 가지는 하이드로 카본(hydrocarbon)이나, 실리콘(Silicon) 헤드를 가지는 실리옥세인(Siloxane)이 이용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
소수성층(1130)은 제1 금속층(1180)과 제2 금속층(1190)이 형성된 후 형성되므로, 보호층(1160)과 제1 금속층(1180)과 제2 금속층(1190)의 표면을 따라 형성될 수 있다.
도면에서는 제1 금속층(1180)과 제2 금속층(1190)의 표면에 소수성층(1130)이 배치되지 않은 경우를 예로 들고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 제1 금속층(1180)과 제2 금속층(1190)의 표면에도 소수성층(1130)이 배치될 수 있다.
또한, 소수성층(1130)은 보호층(1160) 상면뿐만 아니라, 캐비티(C)의 내면에도 배치될 수 있다.
캐비티(C) 내에 형성되는 소수성층(1130)은 캐비티(C)를 형성하는 내벽 전체에 형성될 수 있다. 이에 따라 공진부(1120)의 하부면을 형성하는 멤브레인층(1150)의 하부면에도 소수성층(1130)이 형성될 수 있다. 이 경우, 공진부(1120)의 하부에 히드록실기(hydroxyl基)가 흡착되는 것을 억제할 수 있다.
히드록실기의 흡착은 보호층(1160) 뿐만 아니라 캐비티(C) 내에서도 발생될 수 있다. 따라서 히드록실기 흡착으로 인해 질량 부하(mass loading)와 그에 따른 주파수 하강을 최소화하기 위해서는 보호층(1160) 뿐만 아니라 공진부의 하부면인 캐비티(C) 상면(멤브레인층의 하부면)에서도 히드록실기 흡착을 차단하는 것이 바람직하다.
이에 더하여, 캐비티(C)의 상/하면 또는 측면에 소수성층(1130)이 형성되는 경우, 캐비티(C) 형성 후 습식 공정 또는 세정 공정에서 공진부(1120)가 표면 장력에 의해 절연층(1115)에 달라붙는 현상(stiction 현상)이 발생되는 것을 억제하는 효과도 제공할 수 있다.
한편 캐비티(C)의 내벽 전체에 소수성층(1130)을 형성하는 경우를 예로 들고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 캐비티(C)의 상면에만 소수성층을 형성하거나, 하면 및 측면 중 적어도 일부에만 소수성층(1130)을 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
한편, 체적 음향 공진기(Resonator)의 두께(T)는 설계된 공진주파수 및/또는 반공진주파수에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 두께(T)는 TEM(Transmission Electron Microscopy), AFM(Atomic Force Microscope), SEM(Scanning Electron Microscope), 광학 현미경 및 surface profiler 중 적어도 하나를 사용한 분석에 의해 측정될 수 있다.
도 6e 및 도 6f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 익스트랙터의 포함될 수 있는 칩의 내부와 외부 사이를 전기적으로 연결하는 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6e 및 도 6f 를 참조하면, 칩(Chip3, Chip4)은, 소수성층(1130), 범프(1310), 접속 패턴(1320) 및 소수성층(1330) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
소수성층(1130)은 공진부(1120)와 캡(1210)의 사이에 배치되고 캡(1210)보다 상대적으로 더 소수성(hydrophobic)에 가까운 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 접합 부재(1220)의 형성 과정에서 발생할 수 있는 유기물, 수분 등이 공진부(1120)에 흡착되는 것을 줄일 수 있으므로, 공진부(1120)의 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 소수성층(1130)은 공진부(1120)의 상면 상에 형성될 수 있다.
도 6e를 참조하면, 접속 패턴(1320)의 적어도 일부분은 기판(1110)을 관통하고 제1 및 제2 전극(1121, 1125) 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되고 소수성층(1330)에 접할 수 있다. 이에 따라, 공진부(1120)는 체적 음향 공진기 패키지(100f)의 외부에 전기적으로 연결될 수 있다.
소수성층(1330)은 기판(1110)에서 캡(1210)을 마주보는 표면(예: 상면)의 반대방향 표면(예: 하면)에 배치되고 기판(1110)보다 상대적으로 더 소수성(hydrophobic)에 가까운 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 접합 부재(1220)의 형성 과정에서 발생할 수 있는 유기물, 수분 등이 접속 패턴(1320)에 흡착되는 것을 줄일 수 있으므로, 접속 패턴(1320)에서의 전송손실을 더욱 줄일 수 있다.
도 6f를 참조하면, 접속 패턴(1320)의 적어도 일부분은 캡(1210)을 관통하고 제1 및 제2 전극(1121, 1125) 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되고 소수성층(1330)에 접할 수 있다. 이에 따라, 공진부(1120)는 체적 음향 공진기 패키지(100g)의 외부에 전기적으로 연결될 수 있다.
소수성층(1330)은 캡(1210)에서 기판(1110)을 마주보는 표면(예: 하면)의 반대방향 표면(예: 상면)에 배치되고 캡(1210)보다 상대적으로 더 소수성(hydrophobic)에 가까운 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 접합 부재(1220)의 형성 과정에서 발생할 수 있는 유기물, 수분 등이 접속 패턴(1320)에 흡착되는 것을 줄일 수 있으므로, 접속 패턴(1320)에서의 전송손실을 더욱 줄일 수 있다.
예를 들어, 접속 패턴(1320)은 기판(1110) 및/또는 캡(1210)의 일부분에 구멍이 뚫린 상태에서, 상기 구멍의 측벽에 도전성 금속(예: 금, 구리, 티타늄(Ti)-구리(Cu) 합금 등)을 증착하거나 도포, 또는 충전하는 과정을 통해 형성될 수 있다.
한편, 기판(1110) 및/또는 캡(1210)의 일부분에 구멍이 형성되는 과정은 생략될 수 있다. 예를 들어, 공진부(1120)는 와이어 본딩(wire bonding)을 통해 전기적 연결 경로를 제공받을 수 있다.
범프(1310)는 칩(Chip3, Chip4)이 하측의 외부 PCB 상에 실장될 수 있도록 칩(Chip3, Chip4)을 지지하는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 접속 패턴(1320)의 일부분은 범프(1310)에 접하는 패드의 형태를 가질 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다.
따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100a, 100g: RF 익스트랙터
111a: 제1 대역 통과 필터
112a: 제2 대역 통과 필터
120: 노치 필터
121a: 제1 노치 필터
122a: 제2 노치 필터
ANT: 공유 안테나 포트
Chip1: 제1 칩
Chip2: 제2 칩
HR11, LR11: 복수의 제1 체적 음향 공진기 중 일부
HR12, LR12: 복수의 제2 체적 음향 공진기 중 일부
HR21, LR21: 복수의 제1 체적 음향 공진기 중 다른 일부
HR22, LR22: 복수의 제2 체적 음향 공진기 중 다른 일부
Port1: 제1 RF 포트
Port2: 제2 RF 포트
Port3: 제3 RF 포트

Claims (16)

  1. 공유 안테나 포트와 제1 RF 포트(Radio Frequency port)의 사이에 전기적으로 연결되고 제1 칩에 배치되고, 제1 통과 대역을 가지는 제1 대역 통과 필터;
    상기 공유 안테나 포트와 제2 RF 포트의 사이에 전기적으로 연결되고 제2 칩에 배치되고, 제2 통과 대역을 가지는 제2 대역 통과 필터; 및
    상기 공유 안테나 포트에 전기적으로 연결되고 상기 제1 칩에 배치되고, 적어도 일부분이 상기 제1 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩되는 제1 저지 대역을 가지는 제1 노치 필터; 및
    상기 공유 안테나 포트에 전기적으로 연결되고 상기 제2 칩에 배치되고, 적어도 일부분이 상기 제2 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩되는 제2 저지 대역을 가지는 제2 노치 필터; 를 포함하는 RF 익스트랙터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 노치 필터는 상기 공유 안테나 포트와 제3 RF 포트의 사이에 전기적으로 서로 직렬 연결되는 RF 익스트랙터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 노치 필터의 사이에 전기적으로 연결된 임피던스 매칭 요소를 더 포함하는 RF 익스트랙터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 요소는 제3 통과 대역을 가지는 RF 익스트랙터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 칩은 복수의 제1 체적 음향 공진기를 포함하고,
    상기 제2 칩은 복수의 제2 체적 음향 공진기를 포함하는 RF 익스트랙터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 대역 통과 필터와 상기 제1 노치 필터는 각각 상기 복수의 제1 체적 음향 공진기의 일부와 다른 일부를 포함하고,
    상기 제1 대역 통과 필터와 상기 제2 대역 통과 필터는 각각 상기 복수의 제2 체적 음향 공진기의 일부와 다른 일부를 포함하는 RF 익스트랙터.

  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 대역 통과 필터와 상기 제1 노치 필터 중 적어도 하나는 상기 복수의 제1 체적 음향 공진기 중 적어도 하나와 접지 사이에 전기적으로 직렬 연결된 제1 인덕터를 더 포함하고,
    상기 제2 대역 통과 필터와 상기 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 상기 복수의 제2 체적 음향 공진기 중 적어도 하나와 접지 사이에 전기적으로 직렬 연결된 제2 인덕터를 더 포함하는 RF 익스트랙터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 저지 대역의 최저주파수와 상기 제1 통과 대역의 최저주파수 간의 차이와, 상기 제2 저지 대역의 최저주파수와 상기 제2 통과 대역의 최저주파수 간의 차이와, 상기 제1 저지 대역의 최고주파수와 상기 제1 통과 대역의 최고주파수 간의 차이와, 상기 제2 저지 대역의 최고주파수와 상기 제2 통과 대역의 최고주파수 간의 차이는 각각 100MHz 미만이고,
    상기 제1 저지 대역의 최고주파수와 상기 제1 통과 대역의 최고주파수 중 더 높은 주파수와 상기 제2 저지 대역의 최저주파수와 상기 제2 통과 대역의 최저주파수 중 더 낮은 주파수 간의 차이는 100MHz를 초과하는 RF 익스트랙터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통과 대역 및 상기 제1 저지 대역 각각은 1559MHz 이상 1606MHz 이하의 주파수 범위의 적어도 일부를 커버하고,
    상기 제2 통과 대역 및 상기 제2 저지 대역 각각은 2400MHz 이상 2481MHz 이하의 주파수 범위의 적어도 일부를 커버하는 RF 익스트랙터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 저지 대역의 대역폭은 상기 제1 통과 대역의 대역폭보다 넓고,
    상기 제2 저지 대역의 대역폭은 상기 제2 통과 대역의 대역폭보다 넓은 RF 익스트랙터.
  11. 공유 안테나 포트와 제1 RF 포트(Radio Frequency port)의 사이에 전기적으로 연결되고, 제1 통과 대역을 가지는 제1 대역 통과 필터;
    상기 공유 안테나 포트와 제2 RF 포트의 사이에 전기적으로 연결되고, 제2 통과 대역을 가지는 제2 대역 통과 필터;
    상기 공유 안테나 포트와 제3 RF 포트의 사이에 전기적으로 연결되고, 적어도 일부분이 상기 제1 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩되는 제1 저지 대역을 가지는 제1 노치 필터; 및
    상기 공유 안테나 포트와 제3 RF 포트의 사이에 전기적으로 연결되고, 적어도 일부분이 상기 제2 통과 대역의 적어도 일부분에 중첩되는 제2 저지 대역을 가지는 제2 노치 필터; 을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 노치 필터는 상기 공유 안테나 포트와 상기 제3 RF 포트의 사이에 전기적으로 서로 직렬 연결되는 RF 익스트랙터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 노치 필터의 사이에 전기적으로 연결된 임피던스 매칭 요소를 더 포함하는 RF 익스트랙터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 요소는 제3 통과 대역을 가지는 RF 익스트랙터.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 대역 통과 필터와 상기 제1 노치 필터는 각각 복수의 제1 체적 음향 공진기의 일부와 다른 일부를 포함하고,
    상기 제1 대역 통과 필터와 상기 제2 대역 통과 필터는 각각 복수의 제2 체적 음향 공진기의 일부와 다른 일부를 포함하는 RF 익스트랙터.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 저지 대역의 최저주파수와 상기 제1 통과 대역의 최저주파수 간의 차이와, 상기 제2 저지 대역의 최저주파수와 상기 제2 통과 대역의 최저주파수 간의 차이와, 상기 제1 저지 대역의 최고주파수와 상기 제1 통과 대역의 최고주파수 간의 차이와, 상기 제2 저지 대역의 최고주파수와 상기 제2 통과 대역의 최고주파수 간의 차이는 각각 100MHz 미만이고,
    상기 제1 저지 대역의 최고주파수와 상기 제1 통과 대역의 최고주파수 중 더 높은 주파수와 상기 제2 저지 대역의 최저주파수와 상기 제2 통과 대역의 최저주파수 중 더 낮은 주파수 간의 차이는 100MHz를 초과하는 RF 익스트랙터.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 통과 대역 및 상기 제1 저지 대역 각각은 1559MHz 이상 1606MHz 이하의 주파수 범위의 적어도 일부를 커버하고,
    상기 제2 통과 대역 및 상기 제2 저지 대역 각각은 2400MHz 이상 2481MHz 이하의 주파수 범위의 적어도 일부를 커버하고,
    상기 제1 저지 대역의 대역폭은 상기 제1 통과 대역의 대역폭보다 넓고,
    상기 제2 저지 대역의 대역폭은 상기 제2 통과 대역의 대역폭보다 넓은 RF 익스트랙터.
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