CN102217193A - 弹性波滤波器装置以及具备其的模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种弹性波滤波器装置、以及具备弹性波滤波器装置的模块。在压电基板(10)上设置有弹性波滤波器(4、5)和并联谐振器(3A、3B)的弹性波滤波器装置(1)具备接地端口(GND1、GND2、GND3)。弹性波滤波器(4、5)具备输入侧谐振器(4A、4C、4E、5A、5C、5E)和输出侧谐振器(4B、4D、5B、5D)。输入侧谐振器(4A、4C、4E、5A、5C、5E)连接于接收输入端口(IN)-接地端口(GND1)之间。输出侧谐振器(4B、4D、5B、5D)连接于接收输出端口(OUT1、OUT2)-接地端口(GND1)之间。并联谐振器(3A、3B)与输出线并联连接，并且，与接地端口(GND2、3)连接。

Description

弹性波滤波器装置以及具备其的模块
技术领域
本发明涉及一种在压电基板上阶梯型地连接弹性波滤波器和并联阱(trap)的弹性波滤波器装置、以及具备弹性波滤波器装置的模块。
背景技术
利用压电基板表面的振动的弹性表面波、利用压电基板内部的振动的体声波(bulk acoustic wave)、利用层叠压电基板边界面的振动的弹性边界波等的电气机械振动的弹性波滤波器装置被利用于便携式电话机的RF滤波器等中。
作为弹性波滤波器装置的一例，有这样的装置：将多个一端口弹性波谐振器(以下，仅称作谐振器(resonator))在弹性波传播方向上排列，并使之纵耦合成为多模滤波器(multimode filter)，并且，对该多模滤波器串联以及并联地插入阱谐振器(trap resonators)，成为阶梯型连接的装置(例如，参照专利文献1)。
图1是说明现有的弹性波滤波器装置的构成例的电路图。
该弹性波滤波器装置具备由多个谐振器105以及多个谐振器106构成的多模滤波器111、串联阱谐振器101、102、017、108、以及并联阱谐振器103、104、109、110。
多个谐振器105，其各自的第一IDT电极与输入线连接，各自的第二IDT电极与接地线连接。多个谐振器106，其各自的第一IDT电极与输出线连接，各自的第二IDT电极与接地线连接。多个谐振器105、106在弹性波传播方向上交替地进行排列而纵耦合，构成多模滤波器111。
串联阱谐振器101、102串联插入到输入线，串联阱谐振器107、108串联插入到输出线。并联阱谐振器103、104并联插入到输入线与接地线之间，并联阱谐振器109、110并联插入到输出线与接地线之间。
这样的弹性波滤波器装置通常构成为与压电基板一体设置的芯片。而且，该弹性波滤波器装置的芯片搭载于陶瓷基板或印刷基板等模块基体中进行模块化。此时，将图1中的多个接地记号表示的接地连接电极分别单独设置到压电基板表面会因芯片尺寸的限制而困难，因此如图2所示的示意图那样，将接地线集中在一起，与单个接地连接电极共同地连接。
专利文献1：JP特开平7-131290号公报
然而，在将弹性波滤波器装置设为模块构成的情况下，在从模块的外部端子起到弹性波滤波器装置为止的模块基体上的布线具有寄生阻抗。
因此，设置于压电基板表面的接地连接电极虽然经由寄生阻抗与模块的外部接地端子连接，但由于寄生阻抗的作用，弹性波滤波器的衰减特性或分离(isolation)特性有恶化的可能。
发明内容
为此，本发明的目的在于，提供一种弹性波滤波器装置、以及具备其的模块，其能够抑制由于连接布线的寄生阻抗的作用而弹性波滤波器装置以及滤波器的衰减特性、分离特性的恶化。
本发明是一种弹性波滤波器装置，在压电基板上设置有弹性波滤波器和并联阱，本发明的弹性波滤波器装置具备第一接地连接电极和第二接地连接电极。弹性波滤波器使输入侧谐振器和输出侧谐振器进行耦合。输入侧谐振器连接于输入线与接地线之间。输出侧谐振器连接于输出线与接地线之间。并联阱连接于接地线与输入线或者接地线与输出线之间。第一接地连接电极设置于压电基板表面，将输入侧谐振器的接地线与输出侧谐振器的接地线进行连接。第二接地连接电极与第一接地连接电极分离且设置于压电基板表面，连接并联阱的接地线。
在该构成中，将弹性波滤波器的多个谐振器与压电基板表面的第一接地连接电极连接，并联阱和与第一接地连接电极分离的第二接地连接电极连接。因此，连接布线对于第一接地连接电极的寄生阻抗将共同作用于弹性波滤波器的多个谐振器。另外，连接布线对于第二接地连接电极的寄生阻抗与作用于弹性波滤波器的寄生阻抗独立，仅对并联阱起作用。
优选使输入侧谐振器和输出侧谐振器各自具备与输入输出线连接的第一IDT电极、和与接地线连接的第二IDT电极。在这种情况下，输入侧谐振器和输出侧谐振器可以在弹性波传播方向上交替地排列，第一IDT电极和第二IDT电极可以在与弹性波传播方向垂直的方向上排列，第一IDT电极和第二IDT电极，在输入侧谐振器中的配置顺序与在输出侧谐振器中的配置顺序可以相反。
根据这样的构成，在弹性波滤波器的两侧配置有输入侧谐振器的第一IDT电极和输出侧谐振器的第二IDT电极。因此，将输入侧谐振器的第二IDT电极和输出侧谐振器的第二IDT电极与不同的接地连接电极进行连接，电路构成容易变得简单。然而，在这种情况下，若实施模块化，则因寄生阻抗的影响，会产生滤波器的衰减特性或分离特性的恶化，因此，即使是在为本构成的情况下，也优选将各自的第二IDT电极与共同的接地连接电极连接。
本发明的模块，具备：上述的弹性波滤波器装置；和搭载了弹性波滤波器装置的模块基体，所述模块基体可以在其安装面上具备接地端子，该接地端子连接第一接地连接电极和第二接地连接电极。
根据该发明，基于到弹性波滤波器装置的第一接地连接电极的连接布线的寄生阻抗共同作用于弹性波滤波器的多个谐振器，与作用于并联阱的寄生阻抗独立地起作用。因此，能够抑制滤波器的衰减特性或分离特性的恶化。
附图说明
图1是说明现有的弹性波滤波器装置的电路例的图。
图2是说明现有的弹性波滤波器装置的电路例的图。
图3是说明具备本发明的第1实施方式的弹性波滤波器装置的模块的构成例的要部截面图和电路图。
图4是说明图3所示的弹性波滤波器装置的电路形成面的电极图案例的仰视图。
图5是说明图3所示的模块的电极层的电极图案例的分解图。
图6是说明在仿真中用到的弹性波滤波器装置的电路形成面的电极图案例的图。
图7是说明仿真的滤波特性的图。
图8是第2实施方式的弹性波滤波器装置的构成例的电路图。
图9是第3实施方式的弹性波滤波器装置的构成例的电路图。
(符号说明)
1：弹性波滤波器装置
TX：发送电路
RX：接收电路
2A、2B：串联谐振器
3A：并联谐振器
3A、3B：并联谐振器
4、5：弹性波滤波器
4A、4C、4E、5A、5C、5E：输入侧谐振器
4B、4D、5B、5D：输出侧谐振器
10：压电基板
IN：接收输入端口
GND1、GND2、GND3：接地端口
OUT1、OUT2：接收输出端口
100：模块
20：模块基体
Ant：天线端子
Gnd1、Gnd2：接地端子
Rx1、Rx2：接收输出端子
Tx：发送输入端子
line1、line2、line3、line7：接地布线
line2、line3：接地布线
line4、line5：接收输出布线
line6：接收输入布线
具体实施方式
第1实施方式
图3是说明具备第1实施方式的弹性波滤波器装置的模块的概略构成的图，同图(A)是相同模块的要部截面图，同图(B)是相同模块的电路图。
本实施方式的模块100是在由5层构造的层叠基板构成的模块基体20上搭载弹性波滤波器装置1的芯片的构成。模块基体20在与芯片搭载面相反侧的安装面上具备后述的安装用端子，并形成有内部布线，该内部布线将各安装用端子与弹性波滤波器装置1的各连接端口(连接电极)进行连接。弹性波滤波器装置1是在压电基板10的电路形成面上设置了双工器的发送电路TX和接收电路RX的SAW(表面弹性波)滤波器的芯片。该芯片按照电路形成面与模块基体20对置的方式搭载在模块基体20上，各连接端口与模块基体20的电极被凸台(bump)连接。
发送电路TX是不平衡输入-不平衡输出型，发送电路TX的发送输入的连接端口经由模块基体20的内部布线与模块基体20的安装用端子即发送输入端子Tx连接。发送电路TX的发送输出的连接端口经由模块基体20的内部布线与模块基体20的安装用端子即天线端子Ant连接。此外，该天线端子Ant经由作为模块基体20的内部布线而设置的线圈与模块基体20的安装用端子即接地端子Gnd2连接。
接收电路RX是不平衡输入-平衡输出型(balun type：巴伦型)接收电路，具备作为电路元件部的弹性波滤波器4、5、串联谐振器2A、2B和并联谐振器3A、3B。另外，具备作为连接端口的接收输入端口IN、接收输出端口OUT1、OUT2和接地端口GND1、GND2、GND3。
弹性波滤波器4是在弹性波传播方向上交替排列5个谐振器4A～4E来使其纵耦合的纵耦合谐振型SAW滤波器，并连接于接收输入端口IN和接收输出端口OUT1之间。弹性波滤波器5是在弹性波传播方向上交替排列5个谐振器5A～5E来使其纵耦合的纵耦合谐振型SAW滤波器，并连接于接收输入端口IN和接收输出端口OUT2之间。通过使弹性波滤波器4、5输出具有相位差的信号，接收电路RX得到不平衡输出。
谐振器4A、4C、4E、5A、5C、5E分别是输入侧谐振器，具备与输入线连接的第一IDT电极(未图示)、和与接地线连接的第二IDT电极(未图示)。谐振器4B、4D、5B、5D分别是输出侧谐振器，具备与输出线连接的第一IDT电极(未图示)、和与接地线连接的第二IDT电极(未图示)。与谐振器4A～4E、5A～5E分别连接的接地线与作为本发明的第一接地连接电极的接地端口GND1共同地连接。与谐振器4B、4D连接的输出线与共同的接收输出端口OUT1连接。与谐振器5B、5D连接的输出线与共同的接收输出端口OUT2连接。
串联谐振器2A串联插入到弹性波滤波器4的输入线，串联谐振器2B串联插入到弹性波滤波器5的输入线，且各自作为串联阱起作用。这些输入线与共同的接收输入端口IN连接。
并联谐振器3A插入到从弹性波滤波器4输出线分歧出的并联线，并作为并联阱起作用。该并联阱与作为本发明的第二接地连接电极的接地端口GND2连接。并联谐振器3B插入到从弹性波滤波器5的输出线分歧出的并联线，并作为并联阱起作用。该并联线与作为本发明的第二接地连接电极的接地端口GND3连接。
接收输入端口IN经由模块基体20的内部的接收输入布线line6与作为模块基体20的安装用端子的天线端子Ant连接。接收输出端口OUT1、OUT2经由模块基体20的内部的接收输出布线line4、line5，与模块基体20的安装用端子即接收输出端子Rx1、Rx2连接。接地端口GND1、GND2、GND3经由模块基体20的内部的接地布线line1、line2、line3与模块基体20内部的接地布线line7连接。然后，经由该接地布线line7与作为模块基体20的安装用端子的接地端子Gmd1连接。
在以上构成的弹性波滤波器装置1中，与弹性波滤波器4、5连接的接地线全部在压电基板10上与接地端口GND1共同连接。另外，和并联谐振器3A连接的并联线与接地端口GND2在压电基板10上连接，且和并联谐振器3B连接的并联线与接地端口GND3在压电基板10上连接。
因此，模块基体20的接地布线line1的寄生阻抗共同作用于弹性波滤波器4、5的全部的谐振器。另外，模块基体20的接地布线line2、line3的寄生阻抗与作用于弹性波滤波器4、5的寄生阻抗独立。因此，能够抑制滤波器的衰减特性或分离特性的恶化。
接下来，说明上述的弹性波滤波器装置1以及模块100的具体的电路图案例。
图4是表示弹性波滤波器装置1的电路形成面的仰视图。图5是对在模块基体20上设置的电极层进行仰视的分解图。
弹性波滤波器装置1在压电基板10的电路形成面上设置有成为接收电路RX和发送电路TX的电路图案。而且，在成为接收电路RX的电路图案中设置有成为弹性波滤波4、5、串联谐振器2A、2B、以及并联谐振器3A、3B的多个IDT电极。
此外，弹性波滤波器4、5分别具备3个输入侧谐振器和2个输出侧谐振器，且将各谐振器在图中横方向的弹性波传播方向上交替排列。另外，各谐振器具备与输入输出线连接的第一IDT电极、和与接地线连接的第二IDT电极，第一IDT电极和第二IDT电极在与弹性波传播方向垂直的图中纵方向上进行排列。输入侧谐振器按照在基板中央侧配置第一IDT电极，在基板上端侧(或者基板下端侧)配置第二IDT电极的顺序进行配置，在输出侧谐振器中，配置顺序相反。
另外，在该电路图案中，具备成为接收输入端口IN的电极部、成为接收输出端口OUT1的电极部、成为接收输出端口OUT2的电极部、成为接地端口GND1的电极部、以及成为接地端口GND2的电极部、成为接地端口GND3的电极部。与这些各连接端口对应的电极，经由凸台电极与模块基体20的电极连接。
模块基体20从芯片搭载面到安装面，具备6个电极层(A)～(F)。
电极层(A)设置在模块基体20的芯片搭载面上，具备搭载了弹性波滤波器装置1的各连接端口的多个电极。具体而言，具备搭载接收电路RX的接收输入端口IN并构成接收输入布线line6的电极、搭载接收输出端口OUT1并构成接收输出布线line4的电极、搭载接收输出端口OUT2并构成接收输出布线line5的电极、搭载接地端口GND1并构成接地布线line1的电极、搭载接地端口GND2并构成接地布线line2的电极、搭载接地端口GND3并构成接地布线line3的电极、以及连接有发送电路TX的各连接端口的多个电极。
电极层(B)形成于模块基体20的层叠基板的第一层基板和第二层基板之间，具备用通孔与电极层(A)的各电极连接的多个电极。具体而言，具备构成接收电路RX的接收输入布线line6的电极、构成接收输出布线line4的电极、构成接收输出布线line5的电极、构成接地布线line1的电极、构成接地布线line2的电极、构成接地布线line3的电极、以及成为发送电路TX的内部布线的多个电极。
电极层(C)形成于模块基体20的层叠基板的第二层基板与第三层基板之间，具备用通孔与电极层(B)的各电极连接的多个电极。具体而言，具备构成接收电路RX的接收输入布线line6的电极、构成接收输出布线line4的电极、构成接收输出布线line5的电极、对接地布线line1和接地布线line2和接地布线line3进行连接的内部接地连接电极、以及成为发送电路TX的内部布线的多个电极。
电极层(D)形成于模块基体20的层叠基板的第三层基板与第四层基板之间，具备用通孔与电极层(C)的各电极连接的多个电极。具体而言，具备构成接收电路RX的接收输入布线line6的电极、构成接收输出布线line4的电极、构成接收输出布线line5的电极、与电极层(C)的内部接地连接电极连接并构成接地布线line7的内部接地连接电极、以及成为发送电路TX的内部布线的多个电极。
电极层(E)形成于模块基体20的层叠基板的第四层基板与第五层基板之间，具备用通孔与电极层(D)的各电极连接的多个电极。具体而言，具备构成接收电路RX的接收输入布线line6的电极、构成接收输出布线line4的电极、构成接收输出布线line5的电极、构成接地布线line7的多个电极、以及成为发送电路TX的内部布线的多个电极。
电极层(F)形成于模块基体20的安装面上，具备多个安装用端子。具体而言，具备连接有接收电路RX的接收输入布线line6的天线端子Ant、连接有接收输出布线line4的接收输出端子Rx1、连接有接收输出布线line5的接收输出端子Rx2、连接有接地布线line7的接地端子Gnd1、以及发送电路TX的发送输入端子Tx、以及接地端子Gnd2。此外，接地端子Gnd2在电极层(C)从与天线端子Ant连接的接收输入布线line6分歧，经由设置于电极层(C)～(E)的线圈状的内部布线将天线端子Ant接地。
在为以上的电路图案的例子的情况下，相对于与弹性波滤波器装置1的弹性波滤波器4、5连接的接地端口GND1，与模块基体20侧连接用的凸台电极、电极层(A)～(B)的接地布线line1、以及基于从第一层基板到第三层基板的通孔的寄生阻抗将起作用。另外，相对于与弹性波滤波器装置1的并联谐振器3A连接的接地端口GND2，与模块基体20侧连接用的凸台电极、电极层(A)～(B)的接地布线line2、以及基于从第一层基板到第三层基板的通孔的寄生阻抗起作用。此外，相对于与弹性波滤波器装置1的并联谐振器3B连接的接地端口GND3，与模块基体20侧连接用的凸台电极、电极层(A)～(B)的接地布线line3、以及基于从第一层基板到第三层基板的通孔的寄生阻抗起作用。
在该电路图案的例子中，设置了将接地布线line1、line2、line3与电极层(C)、(D)进行连接的内部接地连接电极，并在这些内部接地连接电极与电极层(F)的接地端子Gnd1之间用多个接地布线line7进行连接。这样，基于到电极层(C)～(F)为止的接地布线line7以及从第四层基板到第五层基板的通孔的寄生阻抗，几乎不对弹性波滤波器装置1的接地端口GND1、GND2、GND3起作用，从而能够抑制滤波器的衰减特性或分离特性的恶化。
另外，在该电路图案的例子中，使弹性波滤波器装置1的接地端口GND1、GND2、GND3彼此不相邻地斜向配置。这样，进一步改善了滤波器的分离特性。
接下来，比较基于仿真的、上述的电路图案和比较例构成的电路图案的滤波特性。
图6(A)是表示比较构成的电路图案例的接收电路的图，图6(B)是表示本构成的电路图案例的接收电路的图。
在图6(A)所示的比较例构成的电路图案中，弹性波滤波器4、5的输入侧谐振器的第二IDT电极(基板外侧)不与接地端口GND1而与成为接地端口GND2、GND3的电极部连接的构成，与图6(B)所示的本构成的电路图案例不同。
图7是将本构成的滤波特性与比较例构成的滤波特性进行比较的图。
在该图所示的本构成中，在通频带的下侧频带与上侧频带之间的几乎所有区域，能够将放大率抑制到约-40dB以下，从而能够确保大的衰减量。另一方面，在比较构成中，虽然通频带的频率或特性波形的形状与本构成大致相同，但难以在整体上确保衰减量，在通频带的下侧频带与上侧频带之间的几乎所有区域，仅能够将放大率抑制到约-25dB以下。
以上，如说明的那样，在具备本实施方式的弹性波滤波器装置1的模块100中，经由弹性波滤波器装置1的接地端口GND1，使基于模块侧的连接布线的寄生阻抗共同作用于弹性滤波器4、5的多个谐振器。另外，使与并联谐振器3A、3B作用的寄生阻抗独立地起作用。这样，能够抑制滤波器的衰减特性或分离特性的恶化。
此外，在本实施方式中，虽然具备弹性波滤波器4、5，并将各自的接地线与共同的接地端口GND1连接，但若用各自的弹性波滤波器的输入侧谐振器和输出侧谐振器来将接地线与共同的接地端口连接，则能够实施本发明，可以构成为：弹性波滤波器4、5分别与其他接地端口连接。
另外，在此，作为弹性波滤波器4、5、串联谐振器2A、2B、以及并联谐振器3A、3B，示出了用表面弹性波设备来构成它们每一个的例子，但除此以外，即便是边界弹性波设备、体声波设备，也能够优选实施本发明。
另外，在此，作为弹性波滤波器4、5，示出了纵耦合谐振型设备的构成，但除此之外，只要是具备与接地线连接的IDT电极的耦合型，无论是哪种耦合型的设备，都能够优选实施本发明。
接下来，说明本发明的第2实施方式的弹性波滤波器装置。
第2实施方式
弹性波滤波器装置11是不平衡输入-平衡输出型的纵耦合型SAW滤波器的芯片，具备作为电路元件部的弹性波滤波器14和并联阱13。另外，具备作为连接端口的不平衡输入端口IN、平衡输出端口OUT、和接地端口GND1、GND2。
弹性波滤波器14连接于不平衡输入端口IN与平衡输出端口OUT之间，具备1个输入侧谐振器14A、2个输出侧谐振器14B和2个反射器14C。输入侧谐振器14A，其IDT电极的一方与来自不平衡输入端口IN的输入线连接，IDT电极的另一方与来自接地端口GND1的接地线连接。输出侧谐振器14B配置于输入侧谐振器14A的两侧，IDT电极的一方与来自平衡输出端口OUT的输出线连接，IDT电极的另一方与来自接地端口GND1的接地线连接。在谐振器14A、14B的两侧配置有反射器14C。
并联阱13连接于不平衡输入端口IN和接地端口GND2之间，具备谐振器13A和反射器13B。谐振器13A，其IDT电极的一方与来自不平衡输入端口IN的输入线连接，IDT电极的另一方与来自接地端口GND2的接地线连接。
在该构成中，与弹性波滤波器14连接的全部的接地线，和并联阱13不同，与单个接地端口GND1连接。因此，作用于接地端口GND1的寄生阻抗将共同作用于弹性波滤波器14的全部的谐振器。另外，作用于接地端口GND2的寄生阻抗与作用于弹性波滤波器14的寄生阻抗独立。因此，能够抑制滤波器的衰减特性或分离特性的恶化。
接下来，说明本发明的第3实施方式的弹性波滤波器装置。
弹性波滤波器装置21是不平衡输入-不平衡输出型的纵耦合型SAW滤波器的芯片，具备作为电路元件部的弹性波滤波器24和并联阱23。另外，具备作为连接端口的不平衡输入端口IN、平衡输出端口OUT、和接地端口GND1、GND2。
弹性波滤波器24连接于不平衡输入端子IN与平衡输出端子OUT之间，具备2个输入侧谐振器24B、1个输出侧谐振器24A和2个反射器24C。输入侧谐振器24A配置于输出侧谐振器24B的两侧，IDT电极的一方与来自不平衡输入端口IN的输入线连接，IDT电极的另一方与来自接地端口GND1的接地线连接。输出侧谐振器24B，其IDT电极的一方与来自平衡输出端口OUT的输出线连接，IDT电极的另一方与来自接地端口GND1的接地线连接。在谐振器24A、24B的两侧配置有反射器24C。
并联阱连接于不平衡输入端子IN与接地端口GND2之间，具备谐振器23A和反射器23B。谐振器23A，其IDT电极的一方与来自不平衡输入端口IN的输入线连接，IDT电极的另一方与来自接地端口GND2的接地线连接。
在该构成中，与弹性波滤波器24连接的全部的接地线和并联阱23不同，与单个接地端口GND1连接。因此，作用于接地端口GND1的寄生阻抗将共同作用于弹性波滤波器24的全部的谐振器。另外，作用于接地端口GND2的寄生阻抗与作用于弹性波滤波器24的寄生阻抗独立。因此，能够抑制滤波器的衰减特性或分离特性的恶化。
虽然根据以上的各实施方式能够实施本发明，但本发明的范围不是由上述实施方式表示，而是由权利要求书表示，与权利要求书具有等同含义的内容以及在其范围内的所有的变更均包含在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种弹性波滤波器装置，在压电基板上设置有弹性波滤波器和并联阱，所述弹性波滤波器使连接于输入线与接地线之间的输入侧谐振器、和连接于输出线与接地线之间的输出侧谐振器进行耦合，所述并联阱连接于接地线与所述输入线或者接地线与所述输出线之间，
所述弹性波滤波器装置，具备：
第一接地连接电极，其设置于所述压电基板表面，将所述输入侧谐振器的接地线与所述输出侧谐振器的接地线进行连接；和
第二接地连接电极，其与所述第一接地连接电极分离且设置于所述压电基板表面，连接所述并联阱的接地线。
2.根据权利要求1所述的弹性波滤波器装置，其特征在于，
所述输入侧谐振器和所述输出侧谐振器在弹性波传播方向上交替地排列，所述输入侧谐振器的向接地线的连接位置的方向与所述输出侧谐振器的向接地线的连接位置的方向相反。
3.一种模块，具备：
权利要求1或2所述的弹性波滤波器装置；和
搭载了所述弹性波滤波器装置的模块基体，
所述模块基体在其安装面上具备接地端子，该接地端子连接所述第一接地连接电极和所述第二接地连接电极。
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