CN100477519C

CN100477519C - 表面声波滤波器

Info

Publication number: CN100477519C
Application number: CNB2004800009299A
Authority: CN
Inventors: 栉谷洋; 中谷忍; 安保武雄
Original assignee: 松下电器产业株式会社
Current assignee: Japan Industrial Co Ltd
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2024-08-20
Also published as: US20060164182A1; WO2005020436A1; JP4389521B2; EP1659689A4; EP1659689A1; US7183878B2; JP2005072938A; CN1701509A

Abstract

一种表面声波滤波器，包括：在下面具有第1接地，上面具有多个传输线路的第1电介质层；设置在上述第1电介质层的上面并且在上面具有第2接地的第2电介质层；设置在上述第2电介质层上面的表面声波元件；以及设置在上述第2电介质层上面并且包围上述表面声波元件的空腔；上述多个传输线路，一端与上述表面声波元件相连接，另一端与上述第1接地或第2接地相连接，具有由上述多个传输线路中的相邻的两个传输线路所夹持的添加的传输线路；上述添加的传输线路以小于等于使用频率的波长的间隔与上述第1接地或第2接地相连接。采用这种结构，由于在多个传输线路之间存在接地，端子间的隔离可取得很大，可使滤波特性提高。

Description

表面声波滤波器

技术领域

本发明涉及在各种通信设备中使用的表面声波滤波器。

背景技术

利用图14对现有的表面声波滤波器(以下称其为SAW滤波器)予以说明。现有的SAW滤波器具有第1电介质层72、第2电介质层78、空腔80及金属板81。第1电介质层72，下面具有发送端子68、接收端子69、天线端子70及第1接地电极71，上面具有传输线路73、74、75、76及77。与传输线路73、74、75、76及77对置的第2电介质层78，上面具有第2接地电极79。空腔80，配置于第2接地电极79的对面，中央形成开口部，具有筒形形状。通过在空腔80的上侧焊接金属板81使空腔80的开口部密闭构成封装。

另外，在第2接地电极79的上面安装有表面声波元件82，此表面声波元件82的结构为空腔80及金属板81配置成为不相接触。

如上构成的现有的SAW滤波器的去掉表面声波元件82的单纯封装的发送端子68和天线端子70之间的通过特性，即隔离特性如图15中的A线所示。从A线可知，在2.17GHz其衰减量为56.8dB。

这种现有的SAW滤波器具有如图6所示的电路，在其频率特性如图7所示的场合，该SAW滤波器的频率特性如图15的虚线M所示。从图15可知，在2.11GHz至2.17GHz的频带中的SAW滤波器的衰减量为57.8dB，封装的衰减量(56.8dB)小。所以，从发送端子68传输到天线端子70的信号量通过封装传输的部分大。这样，现有的封装，对于要构成衰减量大的SAW滤波器而言其隔离特性不足。

发明内容

本发明的表面声波滤波器，包括：在下面具有第1接地，上面具有多个传输线路的第1电介质层；设置在上述第1电介质层的上面并且在上面具有第2接地的第2电介质层；设置在上述第2电介质层上面的表面声波元件；以及设置在上述第2电介质层上面并且包围上述表面声波元件的空腔；其特征在于，上述多个传输线路，一端与上述表面声波元件相连接，另一端与上述第1接地或第2接地相连接，具有由上述多个传输线路中的相邻的两个传输线路所夹持的添加的传输线路；上述添加的传输线路以小于等于使用频率的波长的间隔与上述第1接地或第2接地相连接。

另外，本发明的表面声波滤波器，具有将发送端子、接收端子及天线端子以小于等于使用频率的波长的间隔由接地的传输线路进行分隔的结构。由于这种结构，发送端子、接收端子及天线端子的各个端子间的隔离可取得很大。

附图说明

图1为本发明的一实施方式的SAW滤波器的分解立体图。

图2A为示出本发明的一实施方式的SAW滤波器的封装的俯视图。

图2B为示出本发明的一实施方式的SAW滤波器的封装的剖视图。

图3为示出本发明的一实施方式的SAW滤波器通孔部分的放大图。

图4为示出本发明的一实施方式的SAW滤波器通孔部分的放大图。

图5为示出本发明的一实施方式的SAW滤波器通孔部分的放大图。

图6为示出本发明的一实施方式的SAW滤波器电路图。

图7为示出本发明的一实施方式的SAW滤波器频率特性图。

图8为示出本发明的一实施方式的SAW滤波器封装部分的频率特性图。

图9为示出本发明的另一实施方式的连接通孔部分的放大图。

图10为示出本发明的另一实施方式的连接通孔部分的放大图。

图11为示出本发明的另一实施方式的连接通孔部分的放大图。

图12为示出本发明的另一实施方式的连接通孔部分的放大图。

图13为示出本发明的另一实施方式的封装部分的频率特性图。

图14为示出现有例的分解立体图。

图15为现有例的封装部分的频率特性图。

符号说明

1 发送端子

2 接收端子

3 天线端子

4 第1接地电极

5 第1电介质层

6-10 传输线路

11 添加的传输线路

12 第2电介质层

13 第2接地电极

14 空腔

15 金属板

16 表面声波元件

17a-17e 电极焊盘

18-22 连接通孔

23-28 连接通孔

29-35 连接通孔

36 输入端子

37 第1串联SAW谐振器

38 第1并联SAW谐振器

39 第2串联SAW谐振器

40 第2并联SAW谐振器

41 输出端子

42 第1电感器

43 第2电感器

44 第3电感器

45 第3电介质层

46 传输线路

47、48 连接通孔

49 连接通孔

50-67 连接通孔

100 梯形电极

具体实施方式

本发明的表面声波滤波器(以下称其为SAW滤波器)，由于在一端与表面声波元件连接，另一端接地的多个传输线路之间夹着接地，端子间的隔离可以取得很大，可以使滤波特性提高。

另外，本发明的SAW滤波器，是由串联的SAW谐振器和并联的SAW谐振器进行梯形连接构成的梯型滤波器，并且SAW滤波器的设计自由度可以提高。

另外，本发明的SAW滤波器，是在至少一个或一个以上的电介质层上形成传输线路，因为可以使传输线路成为多层结构，可以使传输线路的设计的自由度提高。

另外，本发明的SAW滤波器，因为采用使连接通孔的直径比连接的传输线路的线宽小的结构，因为不需要用来将连接通孔连接到传输线路的焊盘电极，可以使传输线路的设计的自由度提高。此处，所谓的连接通孔，是内部实施了电镀的通孔及填充导电性材料的通孔等，用于进行层叠的层间的连接。

另外，本发明的SAW滤波器，以金属板覆盖表面声波元件，借助对表面声波元件进行气密密封，可以使滤波器的可靠性提高。

另外，本发明的SAW滤波器，是由接地层夹持形成传输线路的层，由连接通孔连接各个接地层的器件，由于可以强化接地，可以得到更大的隔离。

另外，本发明的SAW滤波器，是以小于等于使用频率的波长的间隔接地的传输线路具有至少大于等于一个的分支的器件，通过以小于等于使用频率的波长的间隔由接地的传输线路分隔的区域为大于等于3个，可以增加可使隔离提高的端子间隔。

另外，本发明的SAW滤波器，是以小于等于使用频率的波长的间隔接地的传输线路具有至少大于等于一个弯曲部的器件。弯曲的角度为45°或90°是优选。采用本结构，在形成传输线路时容易导入丝网印刷，作为结果容易减小线宽。

另外，通过使上述弯曲部经连接通孔与接地电极相连接可以使具有角度的部分接地。在传输线路中具有角度的部分，因为具有与直线部分不同的阻抗，耦合条件不同，但采用本结构，可以维持与直线部分相同的耦合条件。

另外，本发明的SAW滤波器，具有将发送端子、接收端子及天线端子以小于等于使用频率的波长的间隔由接地的传输线路进行分隔的结构，发送端子、接收端子及天线端子的各个端子间的隔离可取得很大。

下面利用附图对本发明的一实施方式具体地进行说明。

如图1所示，在一实施方式中，SAW滤波器具有第1电介质层5、第2电介质层12、空腔14及金属板15。第1电介质层5，下面具有发送端子1、接收端子2、天线端子3及第1接地电极4，上面具有传输线路6、7、8、9、10及11。与传输线路6、7、8、9、10及11对置的第2电介质层12，上面具有第2接地电极13。空腔14，配置于第2接地电极13的对面，中央形成开口部，具有筒形形状。通过在空腔14的上侧焊接金属板15使空腔14的开口部密闭构成封装。

另外，在第2接地电极13的上面安装有表面声波元件16，此表面声波元件16的结构为空腔14及金属板15不相接触。

如图2A所示，空腔14具有包围在中央的开口部中设置的表面声波元件16的结构，电极焊盘17a～17l配置成为夹持表面声波元件16。另外，如图2B的剖视图所示，空腔14的内周的两边形成阶梯形状，在其一个阶梯面上设置有电极焊盘17a、17b、17c、17d、17e及17f，在另一阶梯面上设置有电极焊盘17g、17h、17i、17j、17k及17l。

图3为图1的第1电介质层5及第2电介质层12及空腔14附近部分的放大图。另外，图4为图1的第1接地电极4及第1电介质层5附近部分的放大图。图3的传输线路6的一端经同图所示的连接通孔18与电极焊盘17c相连接，另一方面，其另一端经图4所示的连接通孔23与第1接地电极4相连接。同样，传输线路7的一端经连接通孔19与电极焊盘17d相连接，其另一端经连接通孔24与第1接地电极4相连接。传输线路8的一端经连接通孔20与电极焊盘17i相连接，其另一端经连接通孔25与第1接地电极4相连接。传输线路9的一端经连接通孔21与电极焊盘17j相连接，另一端经连接通孔26与第1接地电极4相连接。传输线路10的一端经连接通孔22及在空腔14内形成的传输线路(未图示)与电极焊盘17a相连接，并且利用连接通孔27与天线端子3相连接，其另一端经连接通孔28与第1接地电极4相连接。另外，连接通孔22，如图1所示，是从天线端子3的位置在铅直方向上延伸的通孔。

图5为图1的第1接地电极4及第1电介质层5附近部分的放大图。在上述结构中，最重要的是在第1电介质层5的上面形成传输线路11。此传输线路11具有一个分支点，成为具有3个端部的形状。3个端部经连接通孔29、30及31与第1接地电极4相连接。同时，传输线路11，在端部和端部之间，经连接通孔32、33、34及35与第1接地电极4相连接。由此，传输线路11，以小于等于使用频率的波长的间隔与第1接地电极4相连接。其中，连接通孔33，与传输线路11分支点相连接，而连接通孔35与传输线路11弯曲成直角的点相连接。

下面对本实施方式的SAW滤波器的工作予以说明。作为一个示例，对形成图6所示的电路场合予以详述。

电路的结构如下述所示：在表面声波元件16的表面上形成输入端子36，此输入端子36与第1串联SAW谐振器37的一端及第1并联SAW谐振器38的一端相连接。第1串联SAW谐振器37的另一端与第2串联SAW谐振器39的一端及第2并联SAW谐振器40的一端相连接。第2串联SAW谐振器39的另一端和在表面声波元件16的表面上形成的输出端子41相连接。

输入端子36与图2A所示的电极焊盘17e电连接。另外，电极焊盘17e与发送端子1相连接、输出端子41与电极焊盘17a相连接。第1并联SAW谐振器38的另一端与电极焊盘17c相连接，并且第2并联SAW谐振器40的另一端与电极焊盘17d相连接。其中，图6的第1电感器42，与图1的传输线路10相对应。因为第2电感器43与传输线路6相对应，第1并联SAW谐振器38的另一端，从电极焊盘17c经连接通孔23连接到第1接地电极4。另外，因为第3电感器44与传输线路7相对应，第2并联SAW谐振器40的另一端，从电极焊盘17d起经连接通孔24与第1接地电极4相连接。

由于以上的结构，在输入端子36和输出端子41之间，第1串联SAW谐振器37和第2串联SAW谐振器39串联，第1并联SAW谐振器38和第2并联SAW谐振器40并联。因此，本实施方式的SAW滤波器，串联的两个SAW谐振器和并联的两个SAW谐振器构成梯形连接的梯型滤波器。

如上形成的SAW滤波器的发送端子1和天线端子3之间的频率特性如图7所示。在从1.92GHz到1.98GHz示出损失很小的通过特性，在其两侧为示出衰减量的特性。特别是，在从1.92GHz到2.17GHz的频带中衰减量很大是最大的特点。之所以可以得到这样大的衰减量的理由，利用图8予以说明。

图8的B线为本实施方式的SAW滤波器的单纯封装部分的发送端子1和天线端子3之间的频率特性，即示出去掉本实施方式之中的表面声波元件16时的隔离特性的曲线图。另一方面，A线为示出图15所示的现有例的封装隔离特性的示图。

如利用图1所说明的，传输线路6和传输线路10是在第1电介质层5上形成的，其间的电场耦合，在两者的距离最短时最大。传输线路11在第1电介质层5上形成将传输线路6和传输线路10隔开。另外，因为利用图5所示的连接通孔29、30、31、32、33、34、35与第1接地电极4相连接，传输线路11的电位变成相当低的状态。所以，传输线路11具有使传输线路6和传输线路10之间的电场耦合减弱的作用，结果可以使发送端子1和天线端子3之间的隔离加大。

第1电介质层5、第2电介质层12及空腔14是使用以氧化铝为主要成分的介电常数为7.8的低温烧结陶瓷制作的，构成形状为3.8mm×3.8mm×1.3mm的封装。传输线路6、传输线路10及传输线路11为采用以银为主要成分的导体形成线宽100μm的线路。传输线路6和传输线路10制成为最短距离200μm。传输线路11设置于传输线路6和传输线路10距离最短的位置处，制作成为包含由传输线路6和传输线路10夹持处的中央部分，将两者完全隔开。各连接通孔，利用以银为主要成分的导体制作成为直径100μm，在各连接通孔和传输线路的连接部分形成的传输线路的线宽为200μm。

此外，以连接通孔29～35将传输线路11连接到第1接地电极4，间隔为小于等于2.17GHz的波长。由此，连接通孔连接间的阻抗相对使用频率变小，此传输线路11的阻抗变成为可以忽略不计的大小。

在将如此构成的封装的发送端子1和天线端子3之间的电场耦合表示为电容时，在2.17GHz中成为约0.00095pF，与现有例的约0.0012pF相比较，降低约20％。衰减量的频率特性如图8的B线所示。从B线可知，2.17GHz的衰减量是58.8dB。此值，也超过在图7及图8中以虚线M表示的SAW滤波器的最大衰减量57.68dB。所以，在从2.11GHz至2.17GHz的频带中从发送端子1经封装传播到天线端子3的信号，比从发送端子1经表面声波元件16传播到天线端子3的信号少。其结果，本结构的封装，可以构成图7所示的特性的SAW滤波器。

本实施方式的表面声波元件16，可以使用钽酸锂制作。在此场合，很容易构成元件的截止角的自由度大，损失低的滤波器。本实施方式的表面声波元件16的截止角为39°。

另外，在上述实施方式中，在与连接通孔29、30、31相连接的部分中，加大传输线路11的线宽而形成接触电极100。这是因为在连接部形成的传输线路的宽度比连接通孔的直径大之故。另外，也可以使连接通孔的直径形成为比传输线路11的线宽小。在此场合，因为不需要构成用来将连接通孔29～35与传输线路11相连接的接触电极100，可以使传输线路11的设计的自由度提高。

另外，在上述实施方式中，传输线路11在一点弯曲成为直角，但是也可以是45°。这可以使在形成传输线路11的丝网印刷中对线宽的管理变得容易，结果，即使是在进一步减小线宽形成细线的场合，对特性也不会有什么影响，可以使SAW滤波器小型化。

另外，在上述实施方式中，传输线路11是在第1电介质层5上形成的，但也可以将一个传输线路分割为多层。图9为示出在第1接地电极4和第1电介质层5之间插入第3电介质层45的示例。图9示出的是在第3电介质层45上形成传输线路46，传输线路46的一端经连接通孔47与传输线路7的另一端相连接，传输线路46的另一端经连接通孔48与第1接地电极4相连接的结构的示例。采用这种结构，可以提高所形成的传输线路的设计的自由度。就是说，因为可以增大传输线路的阻抗分量，在滤波器设计中易于利用。

另外，如上所述，在分割为多层的传输线路数大于等于2时，如图10所示，在第3电介质层45上形成传输线路49，将传输线路经连接通孔50、51、52、53、54、55及56连接到传输线路11及第1接地电极4时，可以防止隔离劣化。

另外，在上述实施方式中，第1接地电极4和第2接地电极13不相连接，但也可以如图11所示经连接通孔57、58、59及60将两者连接。通过连接两者使接地强化，可以得到更大的隔离。

另外，在上述实施方式中，图5所示的传输线路11是经连接通孔29、30、31、32、33、34及35与第1接地电极4相连接的示例。与此相对，如图12所示，传输线路11也可以是经连接通孔61、62、63、64、65、66及67与第2接地电极13相连接的结构。在此场合，具有进一步减弱传输线路6和传输线路10之间的电场耦合的效果。此时的封装的发送端子1和天线端子3之间的电场耦合表示为电容时，在2.17GHz中成为约0.00076pF，与现有例相比较，降低约36％。将其表示为衰减量如图13的C线所示。在2.17GHz的衰减量是60.7dB，变得还大1.9dB。

另外，在上述实施方式中，是对发送端子1和天线端子3之间在从1.92GHz到1.98GHz的60MHz之间具有通频带，在从2.11GHz到2.17GHz的60MHz之间具有衰减带的滤波器进行说明的。但也还可以添加在接收端子2和天线端子3之间在从1.92GHz到1.98GHz的60MHz之间具有衰减带，在从2.11GHz到2.17GHz的60MHz之间具有通频带的滤波器。此时，因为发送端子1、接收端子2和天线端子3之间由传输线路11分隔，可以使各端子间的隔离特性提高。在任何场合都可以使用与通频带相比衰减带高的频率。

另外，在需要更宽频带的场合，在大于等于60MHz时，也可以具有1GHz的通频带或衰减带。

本发明的SAW滤波器，是在100MHz至5GHz的频带中可以发挥优异特性的滤波器，特别适用于射频频带。

本发明的SAW滤波器可对使用于便携式电话等移动通信设备内的射频电路中的发送信号和接收信号的分波。对构成所谓的共用器适用。特别是对应用于近年的具有大容量的数据通信的宽通频带及及衰减带的CDMA方式等系统中使用的共用器适用。

Claims

1.一种表面声波滤波器，包括：

在下面具有第1接地，上面具有多个传输线路的第1电介质层；

设置在上述第1电介质层的上面并且在上面具有第2接地的第2电介质层；

设置在上述第2电介质层上面的表面声波元件；以及

设置在上述第2电介质层上面并且包围上述表面声波元件的空腔；

其特征在于，

上述多个传输线路，一端与上述表面声波元件相连接，另一端与上述第1接地或第2接地相连接，

具有由上述多个传输线路中的相邻的两个传输线路所夹持的添加的传输线路；

上述添加的传输线路以小于等于使用频率的波长的间隔与上述第1接地或第2接地相连接。

2.如权利要求1所述的表面声波滤波器，其特征在于：上述表面声波元件，在表面上具有输入端子、输出端子及至少两个或两个以上的串联谐振器及至少两个或两个以上的并联谐振器，在上述输入端子和上述输出端子之间，串联连接有第1串联谐振器和第2串联谐振器，并且并联连接有第1并联谐振器和第2并联谐振器。

3.如权利要求1所述的表面声波滤波器，其特征在于：还具有第3电介质层，上述第3电介质层在上述第1接地与上述第1电介质层间具有传输线路，上述第3电介质层的上述传输线路的一端与上述第1电介质层的上述多个传输线路中的任一个传输线路的一端连接，上述第3电介质层的上述传输线路的另一端与上述第1接地连接。

4.如权利要求1所述的表面声波滤波器，其特征在于还具有覆盖上述空腔的金属板。

5.如权利要求1所述的表面声波滤波器，其特征在于：

还具有在导体内部的连接通孔；

上述连接通孔连接上述第1接地和上述第2接地。

6.如权利要求5所述的表面声波滤波器，其特征在于：

还具有与上述第1电介质层的多个传输线路相连接的上述连接通孔；

上述连接通孔的直径比所连接的上述传输线路的线宽小。

7.如权利要求1所述的表面声波滤波器，其特征在于上述添加的传输线路具有至少一个或一个以上的分支。

8.如权利要求1所述的表面声波滤波器，其特征在于上述添加的传输线路具有至少一个或一个以上的弯曲部。

9.如权利要求8所述的表面声波滤波器，其特征在于上述弯曲部的角度为45°或90°。

10.如权利要求8所述的表面声波滤波器，其特征在于上述添加的传输线路，在上述弯曲部经连接通孔与上述第1接地或第2接地相连接。

11.如权利要求1所述的表面声波滤波器，其特征在于：

在上述第1电介质层的下面还具有发送端子、接收端子及天线端子；

具有：

与上述发送端子相连接的上述第1电介质层的多个传输线路；

与上述接收端子相连接的上述第1电介质层的多个传输线路；

与上述天线端子相连接的上述第1电介质层的多个传输线路；

上述添加的传输线路夹持于上述第1电介质层的三个传输线路之中任意两个相邻的传输线路之间。

12.如权利要求1所述的表面声波滤波器，其特征在于通频带或衰减带中的至少一个大于等于60MHz。

13.如权利要求1所述的表面声波滤波器，其特征在于上述添加的传输线路可抑制上述相邻的两个传输线路之间的电场耦合。