CN1842961B - 声表面波器件 - Google Patents

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Abstract

一种声表面波器件，用于改进平衡信号端子之间的平衡并减小通带中的插入损耗，实现与其它结构声表面波滤波器共享封装。所述声表面波器件包括衬底(1010)、包含设在衬底上的非平衡端子(1051)和两个平衡端子(1052和1053)的多个端子(1051-1055)、以及位于衬底上的非平衡端子(1051)和两个平衡端子(1052和1053)之间的至少一个声表面波元件(1020、1030)。通过绝缘膜(1014、1016)使与相同声表面波元件(1020)相连的不同信号线(1048、1041、1042)相交。具有上述结构的声表面波器件适用于具有平衡-非平衡变换功能者平衡到平衡变换功能的声表面波滤波器。

Description

声表面波器件
技术领域
本发明涉及一种声表面波器件，具体地说，涉及一种包含声表面波元件的声表面波器件。
背景技术
迄今为止，在具有第一级的非平衡-平衡型滤波器与第二级的平衡-平衡型滤波器级联在一起的平衡型SAW(声表面波)滤波器中，已经提出一种结构，其中，连接滤波器的平衡端子的信号接线位于两级之间，并且连接到第一级的非平衡端子IDT(叉指换能器，梳状电极)的另一端子的接地垫片位于信号接线之间。
图5是相关示例的声表面波器件中所包含的衬底的俯视图。衬底1210是LiTaO3单晶衬底，并且如图5所示，在其主面1212上形成了固定图样的金属膜。也就是说，构成这样一种平衡型SAW滤波器，其中第一级的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器1220与第二级的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器1230级联在一起，垫片1251用作非平衡端子，并且垫片1252和1253用作平衡端子。在滤波器1220和 230以及用于级联滤波器1220和1230的接线1241和1242所包围的区域中，设置与包含非平衡端子1251的IDT 1223相连的接地垫片1256(比如参见专利文献1)。
另外，近年来，对于用在便携式电话的RF级中的声表面波滤波器中所包含的平衡-非平衡变换功能或者所谓平衡-非平衡变换器功能的需求已经变强。最近，尤其是可以应对高频波并且也可以容易地应对平衡-非平衡变换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器已经变为便携式电话的RF级的带通滤波器的主流。
具有平衡-非平衡变换功能的声表面波滤波器连接到具有平衡或差分输入和输出端的混合器IC(下称平衡型混合器IC)。当使用这种平衡型混合器IC时，减小了噪声的影响，并且可使输出稳定，于是，近年来常把这种声表面波滤波器用于改进便携式电话的特性。
关于这种包含平衡-非平衡变换功能的声表面波滤波器，曾经考虑到过多种结构，并且已经提出过其中的许多结构。其中每一种结构都具有优点和缺点，并且根据预期使用与用户的需求适当地使用。作为其中一种结构，平衡端子连接到一个IDT的两个端子。
例如，图6中示意性地示出这种声表面波滤波器的元件芯片30。以如下方式使声表面波滤波器具有平衡-非平衡变换功能：包含三个IDT 1、2和3以及两个反射器4和5的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器元件6的中间IDT 1的两端分别连接到平衡信号端子11和12，并且左侧和右侧IDT 2和3中每一个的一端通过声表面波谐振器10的IDT 7连接到非平衡信号端子13，其中在声表面波谐振器10中，在IDT 7每一侧都设置有反射器8和9。在这种声表面波滤波器中，IDT 2和3的另一端连接到接地端子。
元件芯片30安装于在底部可以分为上部分和下部分的封装中。图7示出其中安装有元件芯片30之封装底部31的上部分33的上表面，图8示出封装底部31的下部分36的上表面，而图9示出封装底部31的下部分36的下表面(封装的底面)。
如图7所示，接线图样(连接盘)42至45暴露在封装底部31的上部分33的管芯附着部分41中，并且通过图6和7中白色圆圈所示的隆起垫片39隆起连接到元件芯片30的端子(垫片)。在图7中，黑色圆圈所示的过孔46和47穿过封装底部31的上部分33，并且接线图样45和44与图8所示的下部分36的接线图样61和63连接在一起。在图9所示的外部端子中，右侧中间的外部端子56是非平衡信号端子，左侧上面和下面的外部端子52和53是平衡信号端子，并且其它外部端子54和55是接地端子。作为非平衡信号端子的外部端子56通过“城堡形(castellation)”部分48连接到非平衡信号接线图样42。作为平衡信号端子的外部端子52和53通过“城堡形”部分49和50连接到平衡信号接线图样43和44。
最后，如图7所示，与图6所示的元件芯片30上的第一和第二平衡信号端子(垫片)11和12的布置相对应，在元件芯片30的倒装晶片(flip-chip)安装封装中，第一平衡信号端子接线图样(垫片)43形成在封装一侧的中间，并且第二平衡信号端子接线图样(连接盘)44形成在与第一平衡信号端子接线图样(连接盘)43接近的拐角部分。在元件芯片30中，用于连接IDT1的一端和第一平衡信号端子11的信号线1a以及用于连接平衡的IDT1的另一端和第二平衡信号端子12的信号线1b变得是非对称的，并且当它们按原样不变时，平衡恶化。于是，如图9所示，设置为第一和第二平衡信号端子的外部端子52和53，使之关于封装的中心轴对称，并且通过改变封装中连接到作为第一平衡信号端子的外部端子52的信号线和连接到作为第二平衡信号端子的外部端子53的信号线之间的路径差，可以调节平衡(如专利文献2)。
图6至9中的声表面波滤波器封装还可以用于安装具有如下结构的元件芯片60：其中两个纵向耦合谐振器型声表面波滤波器66和68各自具有三个IDT 66a、66b和66c以及68a、68b和68c，还具有两个反射器66s和66t以及68s和68t，如图22所示那样。也就是说，图1所示的元件芯片30和图22所示的元件芯片60具有相同的外部尺寸和相同的端子(垫片)配置。
专利文献3公开一种浮置平衡型声表面波滤波器，其中以如下方式改进了平衡：沿与纵向耦合谐振器型声表面波滤波器元件的中间ITD的声表面波传播方向垂直的方向的任一侧延伸的两个端子连接到平衡信号端子，两侧的IDT用两条非平衡信号线连接到非平衡信号端子，并且一条平衡信号线和一条非平衡信号线通过绝缘膜以三维方式相交。
专利文献1：日本未审专利申请公开No.2002-300004
专利文献2：日本未审专利申请公开No.2002-271168
专利文献3：日本未审专利申请公开No.2002-204243
有如图5中的相关示例，当两个元件级联在一起，并且接地垫片位于两级之间时，由于用于级联连接的接线与接地垫片之间的杂散电容大，所以存在通带中插入损耗大的问题。
考虑到这些因素，本发明的第一目的是提供一种两个元件级联连接的声表面波器件，其中可以减小通带中的插入损耗。
另外，在用专利文献2中公开的方法将平衡信号端子连接到一个IDT两侧的端子从而包含平衡-非平衡变换功能的这种结构的声表面波滤波器中，由于这种封装的结构是复杂且特定的，所以封装变为受限于元件结构。因此，比如具有图10所示结构的声表面波滤波器70，其中使具有三个IDT 71a、71b、71c和72a、72b、72c以及两个反射器71s、71t和72s、72t的两个纵向耦合谐振器型滤波器元件71和72级联在一起，一个纵向耦合谐振器型滤波器元件71的中间IDT 71a的一端连接到非平衡端子73；并且另一纵向耦合谐振器型滤波器元件72的中间IDT 72a的一端(一条母线)被分为两部分，这两段连接到平衡信号端子74和75。具有图11所示结构的声表面波滤波器80，其中，关于两组声表面波滤波器元件81、82、83和84，具有级联在一起的三个IDT 81a、81b和81c；82a、82b和82c；83a、83b和83c；及84a、84b和84c，以及两个反射器81s和81t；82 s和82t；83 s和83t；及84s和84t，一组声表面波滤波器元件81和83中的每个中间IDT 81a和83a的一端连接到平衡端子85和86，而另一声表面波滤波器元件中每一个的一端连接到非平衡端子87；其他声表面波滤波器不能与具有平衡-非平衡变换功能但在声表面波元件耦合方式方面结构不同的声表面波滤波器共享封装。
此外，由于封装内部的信号线变得不对称，所以寄生电容等的影响在平衡信号端子之间变为不同，结果，存在使平衡信号端子之间的平衡变差的问题。
在专利文献3的声表面波滤波器中，通过在压电衬底上形成平衡信号线，以及在平衡信号线上所形成的绝缘膜上形成非平衡信号线，以实现相交。因此，进入两个平衡信号端子的寄生电容和桥接电容之间的差增加，并且不能充分改进平衡。
考虑到这些因素，本发明的第二目的是提供一种易于与其他结构的声表面波滤波器共享封装并且改进平衡信号端子之间的平衡的声表面波滤波器。
也就是说，本发明提供一种可以改进特性的声表面波器件。
发明内容
本发明提供一种具有如下结构的声表面波器件。
一种声表面波器件包括：衬底；多个端子，它们位于衬底上，并且至少包括非平衡端子和两个平衡端子；以及位于衬底上的非平衡端子和平衡端子之间的至少一个声表面波元件。在这种声表面波器件中，连接到相同声表面波元件的不同信号线通过绝缘膜相交。
在上述结构中，衬底可以是压电衬底，其中整个衬底由压电材料制成，或者其中在由非压电材料制成的衬底主体上形成压电材料的薄膜(压电薄膜)的压电衬底。在后种情况下，至少在部分声表面波元件中形成压电薄膜。向/从平衡端子输入/输出平衡信号，并且向/从非平衡端子输入/输出非平衡信号。
在上述结构中，当声表面波元件连接的不同信号线通过绝缘膜相交时，与信号线被设置为不相交的情形相比，可以更多地缩短信号线，并且可以减轻关于信号线设置的限制。
以这种方式，例如，当使用信号线连接两个声表面波元件构成平衡型声表面波滤波器时，可按如下方式减小插入损耗：通过使两个声表面波元件之间的间隔变窄，而声表面波元件之间不包括垫片，缩短连接在声表面波元件之间的信号线。
另外，关于连接在声表面波元件之间的信号线以及连接在声表面波元件和端子之间的信号线，由于减轻对于设置线路的限制，所以变为易于共用封装。
优选的是，绝缘膜为聚酰亚胺树脂。
因为聚酰亚胺树脂的相对介电常数与压电衬底的相对介电常数相比非常小，所以可以减小杂散电容。
作为第一种优选的方式，包括至少两个声表面波元件。这两个声表面波元件之一(下称第一元件)由不同的信号线连接到非平衡端子和用于接地的接地端子(下称接地垫片)。形成用于连接所述两个声表面波元件中另一个(下称第二元件)和第一元件的至少两条信号线(下称信号接线)。至少一条信号接线和用于连接接地垫片与第一元件的信号线(下称接地接线)通过绝缘膜相交。接地垫片位于第一元件、第二元件和信号接线所包围的区域之外。
在相关器件中，在第一元件、第二元件和信号接线所包围的区域内形成接地垫片，并且通带中的插入损耗增加。但是，根据上述结构，减小了接地垫片和信号线之间的杂散电容，结果，可以以如下方式减小通带中的插入损耗：在第一元件、第二元件和信号接线所包围的区域之外形成接地垫片。
最好使第一元件包含三个IDT，它们被设置成具有相同声表面波传播方向，并使非平衡端子和接地垫片连接到中间的IDT。第二元件包含三个IDT，它们被设置成具有相同的声表面波传播方向，并使两个平衡端子连接到中间的IDT。第一元件的两侧的IDT和第二元件的两侧的IDT通过信号接线连接起来。
根据上述结构，可以减小其中纵向耦合谐振器型SAW滤波器元件(第一元件和第二元件)级联在一起的平衡型SAW滤波器的通带中的插入损耗。
优选的是，在衬底上形成两组第一元件、信号接线和第二元件。每一组的第一元件包含三个IDT，它们被设置成具有相同的声表面波传播方向，并使非平衡端子和接地垫片连接到中间的IDT。每一组的第二元件包括一个IDT，该IDT连接到平衡端子中与另一组中第二元件的IDT所连接到的平衡端子不同的一个平衡端子。在每一组中，两条信号接线连接第一元件两侧的IDT和第二元件的IDT。这两组的第一元件彼此反相。
根据上述结构，连接到平衡垫片的纵向耦合谐振器型SAW滤波器(第一元件)和单端口SAW谐振器(第二元件)串联连接在一起，两组这种结构并联连接在一起，使纵向耦合谐振器型SAW滤波器(第一元件)反相，并且单端口SAW谐振器(第二元件)被用作陷波器。于是，在具有改进的滤波器特性的平衡型SAW滤波器中，可以减小通带中的插入损耗。
优选的是，使接地接线包含除绝缘膜及其附近之外所形成的第一层和包含绝缘膜及其附近所形成的第二层。
根据上述结构，关于接地接线，由于两层中一层绕着绝缘膜置于另一层之上，所以减小了接地剩余阻抗，并且改进了频带外的衰减。另外，可以仅使用一层来形成信号接线，则由于不需要在绝缘膜附近将两侧中一层置于另一层之上，所以可以缩短信号接线，并且通过缩短第一元件和第二元件之间的距离，可以减小尺寸。
作为第二种优选的方式，包含至少两个彼此连接在一起的声表面波元件。这两个声表面波元件之一(下称第一声表面波元件)是纵向耦合谐振器型声表面波元件，它具有沿着声表面波传播方向放置的三个IDT，并且这三个IDT中的中间IDT通过两条信号线(下称第一和第二信号线)连接到两个平衡信号端子。两个平衡信号端子位于衬底的与两个声表面波元件排列方向实质上为平行的中心轴两侧。第一和第二信号线中至少一条位于衬底上所形成的绝缘膜之上。
在上述结构中，当第一和第二信号线中至少一条与连接在声表面波元件之间的信号线相交时，在该相交部分，通过绝缘膜实现三维相交。
按照上述结构，将平衡信号端子布置在与耦合声表面波元件的条件不相同的另一结构的声表面波滤波器相同的位置处，可以共用封装。另外，关于进入两个平衡信号端子的每一个中的寄生电容和桥接电容，通过将连接到平衡信号端子的信号线放置在绝缘膜上，减小了它们之间的差异，于是可以改进平衡。
优选的是，两个平衡信号端子实质上相对于衬底的中心轴对称。
按照上述结构，由于平衡信号端子位于与其中平衡信号端子对称放置的另一结构的声表面波滤波器实质上相同的位置处，所以可以极好地共用封装。
优选的是，沿声表面波传播的方向设置第二声表面波元件，并且是纵向耦合谐振器型声表面波滤波器元件，它具有级联到第一声表面波元件的三个IDT。
根据上述结构，可以增大通带外的衰减。
优选的是，第二声表面波元件是一个或多个连接在一起的声表面波谐振器元件。
根据上述结构，可以增加通带外的衰减。
作为第三种优选的方式，声表面波元件是纵向耦合谐振器型声表面波滤波器元件，它包含沿着声表面波传播方向放置的三个IDT，并且这三个IDT中的中间IDT通过信号线(下称第一和第二信号线)连接到两个平衡端子。这两个平衡信号端子位于衬底的与声表面波传播方向实质上垂直的中心轴两侧。第一和第二信号线中至少一条位于在衬底上所形成的绝缘膜之上。
在上述结构中，当第一和第二信号线中至少一条与连接在IDT和平衡端子之外的端子之间的信号线和连接线相交时，在该相交部分中，通过绝缘膜实现三维相交。
根据上述结构，通过将平衡信号端子布置在与耦合声表面波元件模式不同的另一结构的声表面波滤波器相同的位置处，可以共用封装。另外，关于进入两个平衡信号端子的每一个中的寄生电容和桥接电容，通过将连接到平衡信号端子的信号线放置在绝缘膜上，减小了它们之间的差异，于是可以改进平衡。
按照本发明的声表面波器件，可以改进特性。例如，在上述第一方式的情况下，可以减小通带中的插入损耗。另外，在第二和第三方式的情况下，比专利文献2中所述结构更多地减小了进入每个平衡信号端子的寄生电容差异，并且改进了平衡信号端子之间的平衡。另外，变为可以与图10、图11等所示的另一结构的具有平衡-非平衡变换功能的声表面波滤波器共用封装，因此，不必生产专用的封装。
附图说明
图1是平衡型SAW滤波器的俯视图；(实施例1)
图2是沿图1中II-II线取的截面图；(实施例1)
图3是平衡型SAW滤波器的俯视图；(实施例2)
图4是沿图3中IV-IV线取的截面图；(实施例2)
图5是平衡型SAW滤波器的俯视图；(相关示例)
图6表示一种压电衬底的结构；(相关示例2)
图7是封装的上部的俯视图；(相关示例2)
图8是封装的下部的俯视图；(相关示例2)
图9表示封装的底面；(相关示例2)
图10表示一种声表面波滤波器的结构；(参考示例1)
图11表示一种声表面波滤波器的结构；(参考示例2)
图12表示一种声表面波滤波器的结构；(参考示例3)
图13是压电衬底的俯视图；(实施例3)
图14是表示一种声表面波滤波器特性的示意图；(实施例3)
图15是压电衬底的俯视图；(对比示例)
图16是压电衬底的俯视图；(实施例4)
图17是压电衬底的俯视图；(实施例5)
图18是压电衬底的俯视图；(参考示例1)
图19是压电衬底的俯视图；(参考示例2)
图20是封装的仰视图；(实施例3)
图21是压电衬底的俯视图；(实施例6)
图22是压电衬底的俯视图；(相关示例2)
图23是压电衬底的俯视图。(实施例7)
参考标记
100  压电衬底
101  声表面波滤波器元件(第二声表面波元件)
102  声表面波滤波器元件(第一声表面波元件)
103、104和105  IDT
108、109和110  IDT
118和119  平衡信号端子
123和124  信号线
150  声表面波谐振器元件(第二声表面波元件)
250、251和252  绝缘膜
500  压电衬底
502  声表面波滤波器元件(声表面波元件)
508、509和510  IDT
518和519  平衡信号端子
523和524  信号线
650和652  绝缘膜
1010  衬底
1014和1016  绝缘膜
1020  滤波器(第一元件)
1022、1023和1024  IDT
1030  滤波器(第二元件)
1032、1033和1034  IDT
1041和1042  接线(信号接线)
1048  接线(接地线)
1048a、1048b和1048c  第一层
1048s  第二层
1051  垫片(非平衡端子)
1052和1053  垫片(平衡端子)
1054和1055  接地垫片
1100  衬底
1106和1107  绝缘膜
1110  滤波器(第一元件)
1114、1116和1118  IDT
1120  滤波器(第二元件)
1124、1126和1128  IDT
1130  陷波器(第二元件)
1134  IDT
1140  陷波器(第二元件)
1144  IDT
1153  接线(接地线)
1153a  第一层
1153s  第二层
1154  接线(接地线)
1154a  第一层
1154s  第二层
1155、1156、1157和1158  接线(信号接线)
1172  接地垫片(接地端子)
1173  垫片(非平衡端子)
1174和1175  垫片(平衡端子)
具体实施方式
下面参考图1至23描述本发明的实施例。
首先，参考图1至4描述实施例1和2。
实施例1
参考图1和2描述实施例1的声表面波器件。图1是实施例1声表面波器件中所含衬底1010的俯视图，而图2是沿图1中的II-II线取的截面图。
实施例1的声表面波器件是EGSM接收频带滤波器。例如，输入阻抗是50Ω，输出阻抗是150Ω，通频带是925-960MHz，而中心频率是942.5MHz。
由LiTaO3单晶压电衬底制成衬底1010，并在它的主面1012上形成固定图样的金属膜，如图2所示。也就是说，构成这样一种平衡型SAW滤波器，其中，第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器1020(下称滤波器1020)和第二级的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器1030(下称滤波器1030)级联在一起，垫片1051为非平衡端子，并且垫片1052和1053是平衡端子。作为第一元件的滤波器1020和作为第二元件的滤波器1030用来级联在一起的接线，即信号接线1041和1042以三维方式与接地接线1048相交，其中接地接线1048连接到包括非平衡端子1051的IDT 1023。到非平衡端子1051的接地接线1048连接到级间的外部位置中所包含的接地垫片1054和1055。接地垫片1054和1055是用于接地的接地端子。滤波器1020和1030平行放置，从而声表面波的传播方向可以彼此平行。
详细地说，在第一级滤波器1020中，将三个IDT 1022、1023和1024与声表面波的传播方向设置成一直线，并在IDT 1022、1023和1024的两侧设置两个反射器1021和1025。中间IDT 1023的一侧电极通过接线1047连接到作为非平衡端子的垫片1051。通过接线1043和1046，使另一侧电极从接线1040和1048连接到接地垫片1054和1055。其他IDT 1022和1024的一侧电极也通过接线1044和1045连接到接地垫片1054和1055。
在第二级的滤波器1030中，将三个IDT 1032、1033和1034与声表面波的传播方向设置成一直线，并在IDT 1032、1033和1034的两侧设置两个反射器1031和1035。
中间IDT 1033的一侧电极连接到作为平衡端子的垫片1052和1053，并使另一电极成为浮置电极。位于IDT 1033两侧的IDT 1032和1034的一侧电极连接到第一级滤波器的IDT 1022和1024的另一侧电极。IDT 1032和1034的另一侧电极通过接线1043和1046连接到接地垫片1054和1055。
形成矩形绝缘膜1014和1016，以便覆盖连接滤波器1020和1030的信号线的接线1041和1042的部分，在绝缘膜1014和1016上形成接线1048，并使接线1041和1042与接线1048通过绝缘膜1014和1016以三维方式相交。
在绝缘膜1014和1016的测量中，图中横向(接线1048的延伸方向)的尺寸是50μm，图中纵向(接线1041和1042的延伸方向)的尺寸是40-50μm，并且厚度是2μm。下面接线1041和1042的宽度是大约30μm，而上面接线1048的宽度是20-30μm，其中这些接线以三维方式相交。滤波器1020和1030之间的间隔是60-70μm。接地垫片1054和1055的尺寸是100μm×100μm。在相关示例中，其中级联的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器之间包含相同尺寸接地垫片，由于滤波器之间的距离是大约200μm，所以在实施例1中，将滤波器元件之间的距离缩短为相关示例中的三分之一或更小。例如，使用光敏树脂(聚酰亚胺，相对介电常数约为2)作为绝缘没1014和1016。
在实施例1中，当用于连接到接地垫片1054和1055的接线1048(也称接地接线1048)与用于在滤波器1020和1030之间进行连接的接线1041和1042(也称信号接线1041和1042)相交时，从顶部看到的相交区域非常小，绝缘膜1014和1016的相对介电常数与LiTaO3衬底10的相对介电常数(约为50)相比非常小，并且绝缘膜1014和1016的厚度非常大。因此，与相关示例中的两个元件级联在一起并且接地垫片位于两级之间的结构相比，可以减小杂散电容。
接着，描述衬底1010的制造方法。
首先，在衬底1010的主面1012上通过干法刻蚀或剥离形成第一层铝膜图样。第一层铝膜图样实际上与IDT、垫片、接线等的最终金属图样匹配。然而，如图2所示，对于接线1048，在形成绝缘膜1014和1016的部分及其附近并不形成第一层图样，从而可以将绝缘膜1014和1016设在第一层1048a、1048b和1048c之间。使第一层铝膜的厚度与IDT 1022至1024以及1032至1034的膜厚度相同，并且比如800MHz频带SAW滤波器中的厚度是300至400nm，并且2GHz频带SAW滤波器中的厚度是150至200nm。
接着，涂上光敏树脂，并用光刻在滤波器1020和1030之间的接线1041和1042与接地接线1048的相交部分形成绝缘膜1014和1016。
接下去，形成抗蚀剂掩模，它具有与除滤波器1020和1030以及接线1041和1042的暴露部分之外的最终金属膜图样对应的开口，并且使用剥离，形成第二层的铝膜图样。可以在第一层铝与衬底1010之间，或在第二层的铝与第一层铝之间形成作为粘合层的Ti或NiCr层。
按照这种方式，有如图2所示那样，将接线1048的第二层1048s置于第一层1048a、1048b和1048c顶部，并且连接起来。在第二层1048s与第一层1048a、1048b和1048c之间的连接部分中，连接部分应该具有固定的面积，或者该面积比足以减小第二层1048s与第一层1048a、1048b和1048c之间的连接电阻所必需的面积大。因此，在接线1048中，使第一层1048a、1048b和1048c与第二层1048s之间的重叠区域的面积为每边20μm或更大。
必须在特定位置处使三维交点的上接线(第二层)连接到与IDT相连的第一层。当用于连接两个元件的信号线位于三维交点的上部时，在一个元件与三维交点之间以及另一元件与三维交点之间需要连接部分，用于连接第一层和第二层。也就是说，必须增大两个元件之间的距离，以便不仅包含三维交点的绝缘膜，而且还包含第一层和第二层之间的连接部分。
另一方面，当用于连接两个元件(滤波器1020和1030)的信号线(接线1041和1042)位于三维交点的下部时，有如实施例1中那样，由于不必在元件与三维交点之间提供连接部分，所以，可以仅仅由三维交点的绝缘膜的尺寸决定两个元件之间的距离。
具体地说，在实施例1中，第二级中的中间IDT 1033被划分并构造成应对平衡输出(或平衡输入)，并且在第二级中的中间IDT 1033中不需要接地接线。因此，对于滤波器1020和1030之间的接地接线，只需要第一级中的中间IDT 1023的接地接线1048。
在实施例1中，在第一层中只包含滤波器1020和1030之间的信号接线1041和1042，而且线路的电阻率增大。然而，滤波器1020和1030之间的距离缩短，可以防止频带中插入损耗的恶化。
在实施例1的声表面波器件中，通过从滤波器1020和1030之间移出接地垫片1054和1055，减小了信号线与接地垫片之间的杂散电容，并且通过使级间距离变小(即缩短滤波器1020和1030之间的信号接线1041和1042)，可以减小通带中的插入损耗。
实施例2
接下去参照图3和4描述本发明实施例2的声表面波器件。图3是实施例2声表面波器件中所包含衬底1100的俯视图，而图4是沿图3中IV-IV线取的截面图。
在实施例2的声表面波器件中，把具有形成于主面1102上的固定图样的金属膜的衬底1100安装在封装(未示出)中，并且可以利用与实施例1相同的方法来制造。后文中，主要描述与实施例1的不同点。
实施例2的声表面波器件是接收DCS的频带声表面波滤波器。例如，输入阻抗是50Ω，输出阻抗是150Ω，并且通频带是1805-1880MHz。
如图3所示，作为第一元件的两组纵向耦合谐振器型SAW滤波器1110和1120(下称滤波器1110和1120)并联连接到作为非平衡端子的垫片1173，并将垫片1174和1175用作平衡端子。作为第二元件的单端口谐振器1130和1140(下称陷波器1130和1140)串联连接到滤波器1110和1120。
实施例1中的纵向耦合谐振器型SAW滤波器中的双元件级联连接的优点在于可以在通带外实现高衰减，但是其缺点是使通带中的插入损耗增加。在实施例2中，通过将单端口SAW谐振器1130和1140串联连接到纵向耦合谐振器型SAW滤波器1110和1120，可以在通带附近实现高衰减。单端口SAW谐振器1130和1140用作陷波器，其中反谐振频率位于比谐振器型SAW滤波器1110和1120的通带高的一侧。
详细地说，在滤波器1110和1120中，将三个IDT1114、1116和1118以及1124、1126和1128与声表面波的传播方向设置成一直线，并在IDT的两侧分别设置两个反射器1112和1122。中间IDT1116和1126的一侧电极分别通过接线1151和1152连接到作为非平衡端子的垫片1173。另一侧电极通过接线1153a和1153以及1154a和1154连接到作为接地端子的接地垫片1172。其它IDT1114和1118及1124和1128的一侧电极也通过接线1150和1159与接地垫片1172相连。
滤波器1110与滤波器1120相位相反。另外，在一个滤波器1120的IDT1124和1128中，对交叉值加权，以便调节平衡。
在陷波器1130和1140中，将反射器1132和1142设置在IDT1134和1144的两侧。IDT1134和1144的一侧电极分别通过接线1155和1156以及1157和1158连接到滤波器1110和1120的IDT1114和1118以及1124和1128的另一侧电极。IDT1134和1144的另一侧电极分别通过接线1160和1162连接到作为平衡端子的垫片1174和1175。
使滤波器1110和1120与陷波器1130和1140纵向连接的接线1155、1156、1157、1158当中的接线1156和1157，通过绝缘膜1106和1107，与使位于中间的接地垫片1172与滤波器1110和1120连接的接线1153和1154成三维形式地相交。另外，接线1151和1152也通过绝缘膜1104和1105与接线1150相交。
对于绝缘膜1104、1105、1106和1107的尺寸，图3中横向(接线1150、1153和1154的延伸方向)的尺寸为70μm，图3中纵向(接线1151和1152的延伸方向，并垂直于接线1153和1154的延伸方向)的尺寸为40-50μm，而厚度为2μm。三维交点中下部接线1150、1156和1157的宽度是大约30μm，并且上部接线1151、1152、1153和1154的宽度是20-30μm。滤波器1110和1120与陷波器1130和1140之间的间隔是60-70μm。接地垫片1172的尺寸是100μm×100μm。在滤波器与陷波器之间包含相同尺寸接地垫片的相关示例中，滤波器和陷波器之间的间隔是大约200μm，并且在实施例2中，可以使滤波器1110和1120与陷波器1130和1140之间的间隔约为相关示例中的三分之一或更小。
如图4所示，在绝缘层1106和1107上形成接线1153和1154的第二层1153s和1154s，并在绝缘膜1106和1107两侧，将第二层1153s和1154s置于接地垫片1172的第一层1172a以及只是第一层的接线1153a和1154a上。在每边为20μm或更大的区域中，将第一层置于第二层之上，并且将两者连接起来。
此外，在垫片1172、1173、1174和1175、接线1150的中间部分以及接线1151、1152、1153、1154、1159、1160和1162中形成第二层。
在实施例2中，在滤波器1110和1120与陷波器1130和1140之间实现三维接线，但是可以获得与实施例1相同的效果。也就是说，由于可以仅由三维交点的绝缘膜1106和1107的尺寸确定滤波器1110和1120与陷波器1130和1140的两个元件之间的间隔，所以可以使间隔变小。
由于接地接线在陷波器1130和1140中不是必要的，所以在用于将滤波器1110和1120接地的两个元件之间只需要一个接地接线。即使只通过第一层来实现两个元件之间的接线1155和1156以及1157和1158，并且线路的电阻率增加，但由于两个元件之间的距离缩短，所以，仍然可以防止频带中插入损耗的恶化。
接下去，参照图12至21以及图23描述实施例3至7。此外，各图中对相同结构的部分给予相同参考标记。
实施例3
参照图12至19以及图22描述实施例3的声表面波滤波器。实施例3的声表面波滤波器包括平衡-非平衡变换功能。这里，描述作为示例的EGSM(扩展全球移动通信系统)接收滤波器，其中非平衡信号端子的阻抗是50Ω，而平衡信号端子的阻抗是100Ω。
首先，参考图12和13描述实施例3的结构。
在实施例3的声表面波滤波器中，在压电衬底100上形成两个纵向耦合谐振器型声表面波滤波器元件(下称滤波器元件)101和102，并且级联在一起。在压电衬底100中使用40±5°Y切X传播的LiTaO3衬底，并用铝电极形成滤波器元件101和102。
有如图12中示意性表示的基本结构，滤波器元件101包含沿着声表面波传播方向设置的三个IDT 103、104和105以及两个反射器106和107。另外的IDT 103和105形成为它们当中夹置有中间IDT 104，并且，在它们两侧形成反射器106和107。中间IDT 104的一端通过信号线122连接到非平衡信号端子117。
按照同样的方式，另一滤波器元件102也包含沿着声表面波传播方向设置的三个IDT 108、109和110以及两个反射器111和112。另外的IDT 108和110形成为它们当中夹置有中间IDT 109，并在它们两侧形成反射器111和112。中间IDT 109的两端分别通过信号线123和124连接到平衡信号端子118和119。
两个滤波器元件101和102级联在一起。也就是说，滤波器元件101的IDT 103和105中每一个的一端分别通过信号线120和121连接到另一元件102的IDT 108和110中每一个的一端。滤波器元件101的IDT 103和105中每一个的另一端以及另一滤波器元件102的IDT108和110中每一个的另一端分别接地。此外，即使所述这些“另一端”以与所述这些“一端”相同的方式彼此连接在一起，而不是连接到地，在操作中也不存在问题。
调节IDT 103、104、105、108、109和110中每一个的方向，从而使在连接在IDT 103和108之间的信号线120上传送的电信号的相位可与在连接在IDT 105和110之间的信号线121上传送的电信号的相位相差大约180°。这样，作为声表面波滤波器可以获得极好的幅度平衡和相位平衡。
在图12中标号113至116所示的部分(下称窄节距电极指部分)中，即在滤波器元件101的IDT 103和104之间以及IDT 104和105之间、以及在另一滤波器元件102的IDT 108和109之间以及IDT 109和110之间的部分，使少数相邻电极指的节距(电极指的宽度加上电极指之间的间隔)小于IDT 103、104、105、108、109和110的其它部分中电极指的节距。此外，为简单计，图12中所图示的电极指数目小于实际数目。可以按下述方式获得宽带通滤波器：通过包含这种窄节距电极指部分113至116，使IDT彼此相邻部分处的不连续性最大程度地被减小，并使IDT 103、104、105、108、109和110之间的间隔受到调节。
图13表示压电衬底100上的实际布局。在图13中，窄间隔的斜线部分是在第一光刻过程中形成的电极图样(下称第一层图样)。宽间隔的斜线部分是在第二光刻过程中形成的电极图样(下称第二层图样)。没有斜线的部分250、251和252是通过使用低介电常数的树脂等在形成第二层图样之前形成的绝缘膜。为简明起见，在图13中将第一层图样和第二层图样被图示为彼此接触，但是实际上，第一层图样和第二层图样中至少一个在这两者彼此接触的位置附近被形成为比所图示的要大，并将第二层图样置于第一层图样上，以连接两者。
在图13中，非平衡端子117位于压电衬底100上面的中部。在图13中，平衡信号端子118和119分别位于压电衬底100的左下和右下部分。在图13中，接地端子201和202分别位于压电衬底100的左上和右上部分。也就是说，将平衡信号端子118和119设置成关于压电衬底100的假想中心轴对称。
滤波器元件101的中间IDT 104的一端连接到非平衡端子117，而另一端连接到接地端子202。在滤波器元件101两侧的IDT 103和105中每一个的一端分别连接到接地端子201和202，并且另一端分别通过信号线120和121连接到另一滤波器元件102的IDT 108和110中每一个的一端。在由标记203所示的部分中，通过连接在IDT 105和110之间的信号线121上所形成的绝缘膜251，使得将中间IDT 104的另一端连接到接地端子202的连接线与信号线201以三维形式相交。
另一滤波器元件102的IDT 108的另一端通过反射器111和106连接到接地端子201。也就是说，IDT 108的另一端和反射器111通过连接线130连接在一起，并且反射器106和接地端子201连接在一起。IDT 10的另一端连接到接地端子202。中间IDT 109的一端通过信号线123连接到一个平衡信号端子118。信号线123的大部分形成在绝缘膜250上。信号线123与用于连接反射器106和111的连接线在标号204所示的部分中通过绝缘膜250以三维方式相交，并在标记205所示的部分中，通过绝缘膜250与连接在IDT 103和108之间的信号线120以三维方式相交。IDT 109的另一端通过信号线124连接到另一平衡信号端子119。绝缘膜252形成在信号线124与衬底100之间，并且维持平衡信号端子之间的对称性。
接下去，描述在衬底100上形成每个图样的方法。
首先，在衬底100上通过干法刻蚀或剥离方法形成第一层铝膜图样。第一层铝膜图样包括IDT 103、104和105；108、109和110、反射器106和107；以及111和112、信号线120和121、以及连接线130和131。IDT 103、104和105以及108、109和110中第一层铝膜的厚度相同。
接着，涂上光敏树脂，并且通过使用光刻方法形成绝缘膜250、251和252。例如，使用聚酰亚胺树脂(相对介电常数2)作为光敏树脂。在这种情形中，由于与LiTaO3衬底100大约为50的相对介电常数相比该相对介电常数非常小，所以当连接到平衡信号端子118和119的信号线123和124形成在绝缘膜250和251上时，与连接到平衡信号端子的信号线直接形成在衬底上的情形相比，可以减小杂散电容。
接着，形成具有与第二层图样对应开口的抗蚀剂掩模，并使用剥离方法形成第二层的铝膜图样。
此外，可以在第一层铝膜和衬底100之间或者在第二层的铝膜和第一层铝膜之间形成Ti或NiCr层作为粘合层。
在图20中，表示实施例3声表面波滤波器封装的底面上的外部端子401-405的布局图。在该附图中，上面中间的外部端子401是非平衡端子，并且连接到图12和13中的端子117。右下和左下方的外部端子402和403是平衡信号端子，并且分别连接到图12和13中的端子118和119。中间部分的外部端子404和405是接地端子。
如图18和19所示，在该封装中，可以安装其它结构的具有平衡-非平衡变换功能的声表面波滤波器元件芯片，其中在与压电衬底100相同大小的压电衬底70和80上形成声表面波元件71和72，以及81至84。图18对应于图10中的结构，而图19对应于图11中的结构。在其它结构的具有平衡-非平衡变换功能的声表面波滤波器中，以与实施例3的压电衬底100相同的方式，使非平衡端子73和87在图中位于压电衬底70和80的上面的中间部分，并使平衡信号端子74和75以及86和85在图中位于左下和右下部分，并且接地端子76和77以及88和89在图中位于左上和右上部分。
因此，图3的声表面波滤波器与如图18和19所示的其它结构的具有平衡-非平衡变换功能的声表面波滤波器可以共用封装。
此外，在图18和19中，以与图13相同的方式示出第一层图样、第二层图样和绝缘膜图样。在图18中，通过绝缘膜78和79，使IDT 71b和72b之间以及IDT 71c和72c之间的信号线与用于连接在IDT 71a与第二端子76和77之间的连接线以三维方式相交。  图19中，通过绝缘膜90和91，使用于连接在IDT 84a和82a与端子87之间的信号线与用于连接在IDT 84b和82c与端子88和89之间的信号线以三维方式相交，并且，通过绝缘膜92和93，使用于连接在IDT 83a和81a与端子86和85之间的信号线与用于连接在IDT 83b和81c与端子88和89之间的连接线以三维方式相交。
接着，给出一种关于声表面波滤波器元件101和102的设计示例。当用λI表示由窄节距电极指部分113至116之外的节距未变窄处电极指的节距所确定的波长时，可以得到如下的关系：
交叉宽度：48.1λI
滤波器元件101的电极指数目(按IDT 103、104和105的顺序)：28(6)/(6)24(6)/(6)28(括号中的数字表示窄节距电极指的数目)
滤波器元件102的电极指数目(按IDT 108、109和110的顺序)：28(6)/(3)24(3)/(6)28(括号中的数字表示窄节距电极指的数目)
反射器的数目：80
金属化比例：0.70
电极膜厚度：0.080λI
图14表示上述设计示例(实施例3)的频率与共模衰减特性之间的关系。共模衰减特性在平衡信号端子之间表现出平衡，并且衰减增加越多，平衡信号端子之间的平衡变得越好。
在图14中，作为对比示例，表示在如下情形中频率与共模衰减特性之间的关系：如专利文献2中那样，在封装内部包含平衡信号端子的额外接线，并使封装底面上的端子布局图与图20中相同。图15示出该对比示例的压电衬底上的布局图。滤波器101和102的规格与上述设计示例(实施例3)相同。在表示压电衬底300上的布局图的图15中，非平衡信号端子117′位于上面的中间部分，平衡信号端子118′位于中间略偏右侧，而平衡信号端子119′位于右下部分。接地端子301位于左上部分，接地端子302位于右上部分，接地端子303位于中间略偏左侧，而接地端子304位于左下部分。
EGSM接收滤波器的通带为925-960MHz。在图14中，当在该频带中比较最大共模衰减时，虽然在对比示例中共模衰减约为24.0dB，但该实施例中共模衰减约为27.5dB，结果，与对比示例相比，共模衰减改进了大约3.5dB。
关于可以获得这种效果的主要原因，首先，由于与对比示例不同，没有使连接到平衡信号端子的附加的接线不对称，所以消除了寄生电容等的影响差异，另外，由于在由低介电常数的树脂制成的绝缘膜图样上设置用于在压电衬底上连接在IDT与平衡信号端子之间的信号线123和124，所以即使信号线123和124的长度在压电衬底上彼此不同，也认为进入每个平衡端子的寄生电容的差别是小的。
如上所述，根据实施例3，当具有三个IDT的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器中三个IDT中的中间IDT的端子分别连接到平衡信号端子时，在具有平衡-非平衡变换功能的该声表面波滤波器中，与相关方法相比，可以获得在平衡信号端子之间具有极好平衡的滤波器。另外，上述声表面波滤波器可以与另一结构的具有平衡-非平衡变换功能的声表面波滤波器共享封装。
接下去描述另外的实施例4至7。在实施例4至7中，可以获得与实施例3相同的效果。后文主要描述与实施例3的不同点。
实施例4
在实施例3中，信号线123和124形成在绝缘膜250和251上，但是在实施例4中，有如图16所示那样，在绝缘膜250上只包含较长的信号线123。
实施例5
如图17所示，IDT 108与接地端子之间的连接方法不同于实施例3。也就是说，不存在用于连接在IDT 108和反射器111之间、反射器106和111之间、以及反射器106和接地端子201之间的连接线。相反，为了连接到接地端子202，由第一层图样形成用于连接到IDT 108的连接线132。连接线132连接到第二层图样中用于连接在IDT 110和接地端子202之间的连接线。绝缘膜252形成在连接线132上，并且与用于连接在中间IDT 109和平衡信号端子119之间的信号线124以三维方式相交。
实施例6
如图21所示，声表面波谐振器元件(下称谐振器元件)150串联连接到滤波器元件102。在这种情形中，同样可以按照与其中两个纵向耦合谐振器型声表面波滤波器元件级联在一起的实施例3至5相同的方式来增加通带外的衰减。
在谐振器元件150中，反射器152和153位于IDT 151两侧。IDT151的一端连接到非平衡信号端子117，并且另一端通过信号线120′和121′连接到滤波器元件102的IDT 108和110的一端。
第一层图样包括滤波器元件102、谐振器元件150、信号线120′和121′、IDT和反射器111之间的连接线130、以及从反射器111延伸到谐振器元件150一侧中间的连接线131′。延伸到谐振器元件150一侧中间的连接线131′通过第二层图样的连接线连接到接地端子201。用于连接在滤波器元件102的IDT109和平衡端子118之间的信号线123与信号线120′和连接线131′通过绝缘膜250以三维方式相交。
在谐振器元件150中，可将IDT 151的一端连接到接地端子201或202，可以连接到滤波器102的另一端通过信号线120′和121′连接到非平衡端子117，并且，谐振器元件150可以并联连接到滤波器元件102。
另外，在谐振器150中，可以串联或并联连接多个谐振器元件。实施例7
如图23所示，只有一个滤波器元件502位于压电衬底500上。与相关方法相比，在该情形中，同样可以以与实施例3至6相同的方式获得平衡信号端子518和519之间的极好平衡。另外，该滤波器与另一结构的具有平衡-非平衡变换功能的声表面波滤波器可以公用封装。
滤波器元件502包括在三个IDT 508、509和510两侧的反射器511和512。在两侧的IDT 508和510中，一个IDT 508的一端连接到信号线520′，并且另一个IDT 510的一端连接到信号线521′。信号线520′和521′通过第二层图样的连接线连接到非平衡端子517。
第一层图样包括滤波器元件502、信号线520′和521′、以及用于连接在IDT 508的另一端与反射器511之间的连接线530。从反射器511延伸到中间的连接线531′通过第二层图样的连接线连接到接地端子601。IDT 510的另一端通过第二层图样的连接线连接到接地端子602。用于连接在滤波器元件502的IDT 509的一端与一个平衡端子518之间的信号线523与信号线520’以及连接线531′通过绝缘膜650以三维方式相交。在用于连接在滤波器元件502的IDT 509的另一端和另一平衡端子519之间的信号线524与压电衬底500之间也形成绝缘膜652。
如上所述，在实施例3至7的声表面波滤波器中，由于可以使压电衬底上形成的每个端子(隆起垫片)的布局图与另一结构的声表面波滤波器的元件芯片中每个端子(隆起垫片)相同，所以上述声表面波滤波器可以与另一结构的声表面波滤波器共用封装。
另外，由于通过在压电衬底上所形成的绝缘膜图样上形成连接到平衡信号端子的信号线，可以大大减小元件芯片中信号线之间的路线差异，所以可以改进平衡，而不用在封装中提供路线差。
按照实施例1至7，可以改进声表面波器件的特性。
此外，本发明不限于上述实施例，而是可以做出各种修改。
例如，除LiTaO3之外，可将石英、LiNbO3等的单晶衬底用作衬底。另外，本发明可以适用于使用ZnO、AlN等压电薄膜的声表面波器件。
例如，虽然在实施例3至7中使用40±5°Y切X传播的LiTaO3衬底，但是在本发明中，所述衬底并不局限于此，通过使用64-72°Y切X传播的LiNbO3、41°Y切X传播的LiNbO3等，都可以获得相同效果。
另外，本发明不仅可以适用于具有平衡-非平衡变换功能这种结构的声表面波滤波器，也可以适用于具有平衡到平衡变换功能这种结构的声表面波滤波器。

Claims (5)

1.一种声表面波器件，包括，
衬底；
多个端子，设在所述衬底上，并且至少包括非平衡端子和两个平衡端子；以及
两个以上声表面波元件，位于所述衬底上的所述非平衡端子和所述平衡端子之间；
其中，连接到相同声表面波元件的不同信号线通过绝缘膜相交；
所述两个以上声表面波元件当中的一个作为第一元件，它利用所述不同信号线连接到所述非平衡端子和作为接地垫片的用于接地的接地端子；
形成作为信号接线的至少两条信号线，用于连接作为第二元件的所述两个以上声表面波元件当中的另一个和所述第一元件，
至少一条所述信号接线与连接在所述接地垫片和所述第一元件之间的信号线通过所述绝缘膜相交，所述信号线为接地接线，并且
所述第一元件、所述第二元件和所述信号接线包围的区域之外配置所述接地垫片。
2.如权利要求1所述的声表面波器件，其中，
所述第一元件包含被设置成具有相同声表面波传播方向的三个IDT，并且所述非平衡端子和所述接地垫片连接到中间的IDT；
所述第二元件包含被设置成具有相同声表面波传播方向的三个IDT，并且两个平衡端子连接到中间的IDT；并且
所述第一元件两侧的IDT和所述第二元件两侧的IDT通过所述信号接线连接起来。
3.如权利要求1所述的声表面波器件，其中，
在所述衬底上形成两组第一元件、信号接线和第二元件；
每一组的第一元件包含被设置成具有相同声表面波传播方向的三个IDT，并且所述非平衡端子和所述接地垫片连接到中间的IDT；
每一组的第二元件包含一个IDT，所述每一组的第二元件的IDT与另一组中第二元件的IDT所连接的平衡端子不同的一个平衡端子连接；
每一组中两条信号接线连接所述第一元件两侧的IDT和所述第二元件的所述IDT，并且
这两组的第一元件彼此反相。
4.如权利要求1所述的声表面波器件，其中，
所述接地接线包括第一层，该第一层形成在除所述绝缘膜及其附近之外处，并且所述接地接线还包括第二层，该第二层形成在包含所述绝缘膜及其附近处。
5.如权利要求2或3所述的声表面波器件，其中，所述接地接线包括第一层，该第一层形成在除所述绝缘膜及其附近之外处，并且所述接地接线还包括第二层，该第二层形成在包含所述绝缘膜及其附近处。
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