표면 탄성파 필터의 내부 잡음 방지 장치

본 발명은 입력측에서 전기적 신호가 인가되어 출력측으로 신호 전달이 이루어지는 과정에서 그 신호의 일부가 내부로 방사되어 시스템에 잡음으로 작용되는 것을 방지하기 위한 표면 탄성파 필터의 내부 잡음 방지 장치에 관한 것으로서, 특히 표면 탄성파 필터가 설치되어 있는 기판의 바닥면에 소정 간격의 홈을 형성시키고 그 홈 부분에 흡음재를 도포하거나 상기 기판의 바닥면에 도전 금속막을 도포하여 내부로 방사되는 신호를 거의 없거나 최소화되도록 함으로써, 표면 탄성파 필터의 특성을 향상시킬 수 있는 동시에 잡음을 최소화 할 수 있는 표면 탄성파 필터의 내부 잡음 방지 장치에 관한 것이다.

최근, 이동 통신 및 전자 기기가 급속도로 발전하면서 내부 부품의 성능이나 서비스 기능이 보다 다양하고 광범위하게 확대되고 있으며, 그와 동시에 이동 통신 등의 사용이 증가되고 있는 추세이다.

일반적으로, 이동 통신 등의 어떤 시스템에 업무나 행동을 전류, 전압 등과 같이 연속적으로 변화하는 물리량을 이용하여 표현하거나 측정하기 위해 주파수를 선택적으로 통과시키는 회로로서, 특정한 주파수 대역의 신호를 될 수 있는 한 손실없이 전송하고 다른 불필요한 주파수 대역의 신호를 저지시킬 뿐만 아니라 소정 대역 외의 잡음을 제거하거나 주파수를 별도로 다중화된 신호로 분리하기 위한 아날로그 필터 제조시에 표면 탄성파 (Surface Acoustic Wave, 이하 SAW라고 함) 필터가 사용된다.

상기 표면탄성파는 기판의 표면을 따라 전달되는 파동의 상태를 나타내는 것으로 깊이 방향으로 급격히 감쇄되는 특징을 지닌다. SAW 필터는 이러한 특징을 주파수 선택기능 소자로 응용한 것이다.

즉, 상기 SAW 소자는 절연성이 큰 기판에 금속 전극을 형성해 압전을 걸면 일시적으로 기판 표면이 뒤틀리는데, 이 작용을 이용해 물리적인 파를 일으키게 된다. 상기 SAW 소자 표면을 전달하는 물결 속도가 전자파보다 느리기 때문에 일시적으로 전기 신호를 지연시키거나 특정 주파수 신호만을 통과시키는 필터로 이용된다.

상기 SAW 필터는 반도체 디바이스 또는 기능을 보호하는 세라믹스 용기로, 유해한 환경으로부터 내부 회로를 보호하고, 내부에서 발생된 열을 방열하여 외부에 접속하는 수단을 제공하는 패키지(package) 형태로 형성되어 있다.

이렇게 형성된 SAW 필터 패키지는 표면실장 생산기술(Surface Mounted Technology, 이하 SMT라고 함)로 형성되어 CDMA 방식의 셀룰러 전화나 무선 랜(LAN), 영상기기 등 넓은 대역전송을 필요로 하는 기기에 적절하게 사용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 표면 탄성파 필터의 구성 및 그 신호 흐름이 개략적으로 도시된 도면이다.

도 1을 참조하여 종래 기술에 의한 표면 탄성파 필터를 살펴보면, 일반적으로 표면 탄성파 필터는, 압전 소자로 일정 두께(0.5㎜)를 갖는 웨이퍼(wafer)(3)와, 상기 웨이퍼(3)의 위에 알루미늄 재질 등의 금속막을 형성하여 입력측에 전기적 신호가 인가되면 이를 기계적 신호로 변환시키는 인터디지털 트랜스듀서(Interdigital Transducer)로 이루어지되;

전기적 신호가 인가되는 입력측 부분에 다수의 IDT를 연결선으로 상호 연결하여 IDT군이 형성된 입력IDT와, 마찬가지로 출력측 부분에 다수의 IDT를 상호 연결하여 변환된 기계적 신호를 출력하도록 IDT군이 형성된 출력IDT와, 상기 입ㆍ출력IDT를 제외한 나머지 IDT는 서로 연결되지 않도록 형성되게 된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 표면 탄성파 필터를 통과하는 신호 흐름을 자세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 웨이퍼(3)와, 상기 웨이퍼(3) 위에 SAW 필터를 구성하는 회로가 설치되어 있고, 이를 상호 연결되도록 하는 다수의 단자(4)가 형성되어 있는데, 상기 단자(4)에는 입력단자(4a) 및 출력단자(4b)가 포함되어 있다.

다음, 상기 입력단자(4a)에 외부에서 전기적 입력 신호(S1)가 인가되면 상기 입력 신호(S1)는 상기 웨이퍼(3)의 표면이나 내부를 통해 상기 출력단자(4b)로 전달되게 되는데, 대부분의 입력 신호(S1)는 상기 웨이퍼(3)의 표면을 따라 진행되어 상기 출력단자(4b)에 전달되게 된다.

그러나, 그 입력 신호(S1) 중에서 10％ 이상은 벌크 웨이브(B1)로 상기 웨이퍼(3)의 내부로 방사되어 출력단자(4b)가 아니라, 원하지 않는 다른 단자(2c, 2d, 2e)에 전달되어 시스템에 잡음으로 작용되게 된다.

여기서, 상기 벌크 웨이브(bulk wave)(B1)는 입력 신호(S1) 중에서 그 일부가 시스템의 내부로 방사되는 것을 말하는데, 상기 벌크 웨이브(B1)는 출력IDT(2b)에 직접적인 영향을 미치고, 다른 IDT(2)에는 간접적인 영향을 미치게 된다.

따라서, 종래에는 상기 벌크 웨이브(B1)는 상기 입력단자(4a) 및 출력단자(4b) 간의 정상적인 신호 전달을 방해하는 잡음, 즉 입력 신호(S1) 중에서 일부가 내부로 방사되어 상기 웨이퍼(3)의 바닥면에 반사됨으로 인해 상기 출력단자(4b) 외의 단자들(4)에 영향을 미치게 되므로 SAW 필터의 특성을 저해하게 되어 시스템에 잡음으로 작용될 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 SAW 필터의 입력단에서 전기적 신호가 입력되어 그 출력단으로 진행되는 중에 그 입력신호의 일부가 내부로 방사되는 벌크 웨이브로 인하여 상기 SAW 필터의 입ㆍ출력단 사이의 정상적인 신호 전달이 방해되는 것을 방지하기 위해 상기 SAW 필터의 바닥면에 소정 간격으로 다수의 홈이 형성되는 동시에 상기 홈 부분이나 바닥면에 부딪친 신호가 내부로 재반사되는 것을 방지하기 위해 흡음재 또는 도전 금속막이 도포됨으로써, 벌크 웨이브를 거의 없거나 최소화되게 하여 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 표면 탄성파 필터의 내부 잡음 방지 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 표면 탄성파 필터의 구성 및 그 신호 흐름이 도시된 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 표면 탄성파 필터의 내부 잡음 방지 장치의 스크래칭부에 흡음재가 도포된 형태에서의 신호 흐름이 도시된 도면이고,

도 3은 도 2에 도전 금속막이 추가된 형태에서의 신호 흐름이 도시된 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 기판 20 : 단자

21, 22 : 입력 및 출력 단자 30 : 스크래칭부

31 : 흡음재 32 : 도전 금속막

S : 입력 신호 S1, S2 : 내부파 및 표면파

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 표면 탄성파 필터의 내부 잡음 방지 장치에 의한 제1 특징에 따르면, 일정한 두께를 갖는 기판과, 상기 기판과 표면 탄성파 필터의 회로 연결을 위해 상기 기판의 상부에 소정 간격으로 형성된 다수의 연결부와, 상기 기판의 표면을 따라 입력측에서 출력측 연결부로 신호 전달이 이루어지는 중에 그 일부가 내부로 방사되어 상기 신호 전달에 방해가 되지 않도록 상기 기판의 바닥면에 일정 간격으로 다수의 홈이 형성되는 동시에 상기 기판의 홈이나 바닥면에 부딪친 신호가 내부로 재반사되는 것을 방지하는 방지재가 설치된 반사차단부를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 반사차단부의 방지재는 상기 기판의 내부로 방사되는 신호를 제거하기 위해 상기 홈 부분에 흡음재가 도포 추가된다.

마지막으로, 본 발명의 제3 특징에 따르면, 상기 반사차단부의 방지재는 상기 기판의 내부로 방사되는 신호를 제거하기 위해 그 신호를 그라운딩(Grounding)시키도록 상기 기판의 바닥면에 도전 금속막이 추가 도포된다.

이하, 본 발명에 의한 표면 탄성파 필터의 내부 잡음 방지 장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 표면 탄성파 필터의 내부 잡음 방지 장치의 스크래칭부에 흡음재가 도포된 형태에서의 신호 흐름이 도시된 도면이고, 도 3은 도 2에 도전 금속막이 추가된 형태에서의 신호 흐름이 도시된 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 일정 두께를 갖는 기판(10)과, 상기 기판(10)의 상부에 표면 탄성파 필터(이하, SAW 필터라고 함)의 회로와 상기 기판(10)을 연결시키기 위해 입력단자(21) 및 출력단자(22)가 포함된 다수의 단자(20)와, 상기 기판(10)의 바닥면에서 삼각형 형태로 일정 간격을 두고 다수의 홈이 형성된 스크래칭부(30)를 포함하여 구성된다.

특히, 상기 스크래칭부(30)는 상기 기판(10)의 바닥면이나 홈 부분에 신호가 부딪치게 되면 그 부딪친 신호가 내부로 재반사되는 것을 방지하기 위해 방지재가 추가 설치된다.

여기서, 상기 입력단자(21)에서 전기적 입력신호(S)가 인가되면 상기 입력신호(S) 중에서 그 일부인 10％ 이상이 내부로 반사되는 내부파(S1), 즉 벌크 웨이브로 이루어지며, 상기 내부파(S1)를 제외한 나머지 부분은 상기 기판(10)의 표면을 따라 진행되는 표면파(S2)로 이루어지게 된다.

이때, 상기 입력신호(S)가 입력단자(21)에 전달되면 대부분은 표면파(S2) 형태로 출력단자(22)에 정상 전달되게 된다. 그러나, 상기 표면파(S2)를 제외한 상기 내부파(S1)는 일정 두께를 갖는 상기 기판(10)의 내부에서 여러 형태로 반사되어 상기 출력단자(22)를 비롯한 다른 단자(20)에도 영향을 미치게 되어 시스템에 잡음으로 작용될 수 있다.

따라서, 상기와 같은 내부 잡음 현상을 최소화하거나 거의 없도록 하기 위해 상기 스크래칭부(30)의 홈 부분에 반사 방지재로 흡음재(31)를 도포하거나, 경우에 따라서는 상기 기판(10)의 하부에 도전 금속막(32)을 추가 도포하여 상기 내부파(S1)가 제거 또는 그라운딩(grounding)될 수 있도록 하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 표면 탄성파 필터의 내부 잡음 방지 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 입력단자(21)에서 입력신호(S)가 인가되면 상기 입력신호(S)는 기판(10)의 표면을 따라 진행되는 표면파(S2) 형태로 상기 입력단자(21)에서 출력단자(22)로 전달되게 된다. 그러나, 상기 입력신호(S) 중에서 10％ 이상은 일정 두께를 갖는 상기 기판(10)의 내부로 내부파(S1) 형태, 즉 벌크 웨이브로 방사되게 된다.

상기 내부파(S1)는 상기 기판(10)의 내부에서 여러 형태로 반사되어 상기 입력단자(21)에서 출력단자(22)로 신호 전달이 정상적으로 진행되는 중에 상기 출력단자(22) 뿐만 아니라 각 단자(20)에 영향을 끼치게 된다. 따라서, 상기 기판(10)의 바닥면에 삼각형 형태로 홈이 형성되어 있는 스크래칭부(30)로 인하여 불필요한 반사 작용을 억제시키게 된다.

게다가, 상기 스크래칭부(30)에는 상기 내부파(S1)의 반사 작용을 더욱 억제시키기 위해 흡음재(31)가 도포되어 있어 상기 홈 부분에 부딪친 상기 내부파(S1)를 흡수하여 내부파(S1)로 인한 악영향을 효과적으로 줄일 수 있고, 더욱이 도 4에 도시된 바와 같이 상기 기판(10)의 바닥면에 도전 금속막(32)이 추가 도포되어 있는 경우에는 상기 내부파(S1)가 그라운딩되기 때문에 시스템에 잡음으로 작용하는 벌크 웨이브가 거의 없거나 최소화될 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 표면 탄성파 필터의 내부 잡음 방지 장치는 SAW 필터의 입력단에서 입력신호가 인가되어 그 출력단으로 신호전달이 진행되는 중에 그 입력신호의 일부가 내부로 방사되는 벌크 웨이브로 인하여 상기 SAW 필터의 입ㆍ출력단 사이의 정상적인 신호 전달이 방해되는 것을 방지하기 위해 상기 SAW 필터의 바닥면에 소정 간격으로 다수의 홈이 형성되는 동시에 상기 홈 부분이나 바닥면에 부딪친 신호가 내부로 재반사되는 것을 방지하기 위해 흡음재 또는 도전 금속막을 도포하여 벌크 웨이브를 거의 없거나 최소화되게 하여 SAW 필터의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.