CN211830723U - 弹性波滤波器装置以及复合滤波器装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种线性优异的弹性波滤波器装置以及复合滤波器装置。一种弹性波滤波器装置，具备：天线端子，与天线连接；输入或输出端子；以及弹性波滤波器，连接在天线端子与输入或输出端子之间，具有多个弹性波谐振器，弹性波谐振器具有：压电体层(16)；IDT电极(17)，设置在压电体层上；低声速膜(15)，传播的体波的声速与在压电体层传播的弹性波的声速相比为低速；以及基板(14)，传播的体波的声速与在压电体层传播的弹性波的声速相比为高速，且由半导体构成，在基板上隔着低声速膜层叠有压电体层，在压电体层上，与天线端子连接的引绕布线(13)配置在设置于压电体层上的绝缘膜(12)上。

Description

弹性波滤波器装置以及复合滤波器装置
技术领域
本实用新型涉及具有在由半导体构成的基板与压电体层之间层叠有其它材料的构造的弹性波滤波器装置以及复合滤波器装置。
背景技术
在智能电话的RF级中，为了应对许多的频段，使用多工器等复合滤波器装置。例如，在下述的专利文献1记载的多工器中，在天线端子连接有第一弹性波滤波器～第三弹性波滤波器。第一弹性波滤波器具有低频段蜂窝频带的通带。此外，第二弹性波滤波器具有GPS、GLONASS的通带。第三弹性波滤波器具有中频段蜂窝频带的通带。
另一方面，下述的专利文献2公开了具有由Si构成的支承基板的弹性波装置。在由Si构成的支承基板上依次层叠有低声速膜、压电体层以及IDT电极。由Si构成的支承基板是高声速材料，因此通过上述由Si 构成的支承基板以及低声速膜的层叠构造，可有效地将弹性波封闭在压电体层内。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：WO2016/117676 A1
专利文献2：WO2012/086639 A1
实用新型内容
实用新型要解决的课题
像在专利文献1记载的那样，在将多个滤波器公共化而成的多工器的情况下，多数情况下由于同时发送多个信号而产生的失真会成为问题。例如，在从第三弹性波滤波器发送Band7Tx信号时，从天线端子由从相同的智能电话内的其它电路泄漏过来的5GHzWiFi频带的信号和Band7Tx 的信号产生与Band7Rx的频带一致的二阶失真。因此，Band7Rx的接收灵敏度有可能下降。因此，在多工器等复合滤波器装置中，要求线性比以往的带通型滤波器优异。
另一方面，本申请的发明人们发现：在专利文献2记载的在由Si构成的支承基板上层叠了低声速膜的构造中，线性不充分。因此，若将这种构造的弹性波滤波器用于多工器等复合滤波器装置，则接收信号等中的失真的产生尤其会成为问题。
本实用新型的目的在于，提供一种线性优异的弹性波滤波器装置，是具有在由半导体构成的基板与压电体层之间层叠有其它材料的构造的弹性波滤波器装置。
本实用新型的另一个目的在于，提供一种复合滤波器装置，是具有本实用新型的弹性波滤波器装置的复合滤波器装置，信号的失真少。
用于解决课题的技术方案
本申请的第一实用新型是一种弹性波滤波器装置，具备：天线端子，与天线连接；输入或输出端子；以及弹性波滤波器，连接在所述天线端子与所述输入或输出端子之间，具有多个弹性波谐振器，所述弹性波谐振器具有：压电体层；IDT电极，设置在所述压电体层上；低声速膜，传播的体波(bulk wave)的声速与在所述压电体层传播的弹性波的声速相比为低速；以及基板，传播的体波的声速与在所述压电体层传播的弹性波的声速相比为高速，且由半导体构成，在所述基板上隔着所述低声速膜层叠有所述压电体层，在所述压电体层上，与所述天线端子连接的引绕布线配置在设置于所述压电体层上的绝缘膜上。
本申请的第二实用新型是一种弹性波滤波器装置，具备：天线端子，与天线连接；输入或输出端子；以及弹性波滤波器，连接在所述天线端子与所述输入或输出端子之间，具有多个弹性波谐振器，所述弹性波谐振器具有：基板，由半导体构成；压电体层，设置在由所述半导体构成的基板上，具有相互对置的第一主面、第二主面；第一电极，设置在所述压电体层的所述第一主面上；以及第二电极，设置在所述压电体层的所述第二主面，隔着所述压电体层与所述第一电极对置，还具备：绝缘膜，设置在所述压电体层上；以及引绕布线，设置在所述绝缘膜上，且与所述天线端子连接。
以下，将第一实用新型以及第二实用新型统称为本实用新型。
在本实用新型涉及的弹性波滤波器装置的某个特定的方面中，所述基板是硅基板。
在本实用新型涉及的弹性波滤波器装置的另一个特定的方面中，所述绝缘膜由合成树脂构成。
在本实用新型涉及的弹性波滤波器装置的另一个特定的方面中，所述绝缘膜由无机绝缘性材料构成。
本实用新型涉及的复合滤波器装置具备：按照本实用新型构成的弹性波滤波器装置；以及至少一个其它弹性波滤波器装置，公共连接于所述天线端子。
本实用新型涉及的复合滤波器装置可以是多工器。
此外，本实用新型涉及的复合滤波器装置可以具有如下结构，即，包含多个弹性波滤波器装置，所述多个弹性波滤波器装置中的至少一个弹性波滤波器装置为按照本实用新型构成的弹性波滤波器装置，所述多个弹性波滤波器装置经由开关公共连接于所述天线端子。
实用新型效果
在本实用新型涉及的弹性波滤波器装置中，能够提高线性。因此，在本实用新型涉及的复合滤波器装置中，能够减小信号的失真。
附图说明
图1是作为本实用新型的第一实施方式涉及的复合滤波器装置的多工器的电路图。
图2是用于说明本实用新型的第一实施方式涉及的多工器的电极构造的示意性俯视图。
图3是用于说明第一实施方式的多工器中的多个Band的信号的收发方式的示意图。
图4是在第一实施方式的多工器中使用的弹性波谐振器部分的主视剖视图。
图5是用于说明第一实施方式的多工器中的设置有引绕布线的部分的简图式主视剖视图。
图6是示出第一实施方式的实施例以及比较例的失真特性的图。
图7是示出应用本实用新型的复合滤波器装置的变形例的电路图。
图8是用于说明用于第二实施方式的弹性波滤波器装置的弹性波谐振器部分的主视剖视图。
图9是用于说明在本实用新型中用于构成弹性波滤波器装置的弹性波谐振器的变形例的主视剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实用新型的具体的实施方式进行说明，由此明确本实用新型。
另外，需要指出，在本说明书记载的各实施方式是例示性的，能够在不同的实施方式间进行结构的部分置换或组合。
图1是作为本实用新型的第一实施方式涉及的复合滤波器装置的多工器的电路图。多工器1具有与天线2连接的天线端子3。在天线端子3 对第一弹性波滤波器5以及第二弹性波滤波器7的一端进行了公共连接。在天线端子3与接地电位之间，连接有电感器L1。电感器L1为了谋求阻抗匹配而设置。
在天线端子3对第一弹性波滤波器5以及第二弹性波滤波器7的一端彼此进行了公共连接。
第一弹性波滤波器5是使WiFi频带通过的滤波器，其通带为 2401MHz～2483MHz。第一弹性波滤波器5具有输入输出端子4。在连结输入输出端子4和天线端子3的串联臂设置有串联臂谐振器S1～S5。此外，在串联臂谐振器S1与串联臂谐振器S2之间的连接点和接地电位之间，连接有并联臂谐振器P1。在串联臂谐振器S2与串联臂谐振器S3之间的连接点和接地电位之间，连接有并联臂谐振器P2。在串联臂谐振器S3与串联臂谐振器S4之间的连接点和接地电位之间，连接有并联臂谐振器P3。在串联臂谐振器S4与串联臂谐振器S5之间的连接点和接地电位之间，连接有并联臂谐振器P4。并联臂谐振器P2～P4的接地电位侧端部在公共连接点A处公共连接，并与接地电位连接。第一弹性波滤波器5是具有上述电路结构的梯型滤波器。
上述串联臂谐振器S1～S5以及并联臂谐振器P1～P4均由弹性波谐振器构成。
另一方面，第二弹性波滤波器7是使中频段以及高频段蜂窝频带通过并使WiFi频带衰减的陷波滤波器，将1710MHz～2200MHz以及 2496MHz～2690MHz频带作为通带。第二弹性波滤波器7连接在天线端子 3与输出端子6之间。第二弹性波滤波器7具有串联臂谐振器S11、S12。在串联臂谐振器S11与串联臂谐振器S12之间的连接点和接地电位之间，连接有并联臂谐振器P11。与并联臂谐振器P11并联地连接有电感器L2。此外，在并联臂谐振器P11的接地电位侧端部与接地电位之间连接有电感器L3。
串联臂谐振器S11、S12以及并联臂谐振器P11由弹性波谐振器构成。
图2是示出多工器1的电极构造的示意性俯视图。多工器1具有弹性波基板11。弹性波基板11具有压电体层16。在该压电体层16上设置有图2所示的电极构造。在图2中，通过用矩形的框包围了X的形状示意性地示出了设置有前述的串联臂谐振器S1～S5以及并联臂谐振器P1～P4、和串联臂谐振器S11、S12以及并联臂谐振器P11的各区域。
此外，在设置有前述的输入输出端子4、输出端子6、天线端子3的部分，在电极焊盘上设置有用圆示出的凸块。另外，在图2中还一并示出了与接地电位连接的接地端子8a～8c。
在多工器1中，引绕布线13将串联臂谐振器S11以及串联臂谐振器 S5和天线端子3连接。本实施方式的特征在于，在该引绕布线13与压电体层16之间设置有绝缘膜12。
图4是用于说明构成串联臂谐振器S5的弹性波谐振器的构造的主视剖视图。在该弹性波谐振器中，弹性波基板11具有由Si半导体构成的基板14、设置在基板14上的低声速膜15、以及设置在低声速膜15上的压电体层16。
压电体层16由切割角为50°的LiTaO3构成。不过，在本实用新型中，压电体层16并不限定于此，也可以使用其它切割角的LiTaO3。此外，也可以使用LiNbO3等其它压电单晶。
在低声速膜15传播的体波的声速与在压电体层16传播的弹性波的声速相比为低速。只要满足该声速关系，低声速膜15就可以由适当的材料构成。在本实施方式中，低声速膜15由氧化硅构成。也可以在压电体层 16与低声速膜15之间设置有由钛、镍等构成的中间层。也可以在低声速膜15与基板14之间设置有由钛、镍等构成的密接层。此外，低声速膜 15也可以是具有由满足前述的声速关系的材料构成的多个层的多层构造。也可以在多个层之间包含由钛、镍等构成的接合层。
如上所述，基板14由Si半导体构成。在基板14传播的体波的声速与在压电体层16传播的弹性波的声速相比为高速。在由这样的高声速材料构成的基板14上层叠有低声速膜15，进而层叠有压电体层16。因此，能够将弹性波有效地封闭在压电体层16内。
在压电体层16上，设置有IDT电极17，并在IDT电极17的弹性波传播方向两侧设置有反射器18、19。由此，构成单端口型弹性波谐振器。
上述IDT电极17以及反射器18、19由适当的金属或合金构成。此外，也可以由层叠金属膜形成IDT电极17以及反射器18、19。
另外，虽然对串联臂谐振器S5的构造进行了说明，但是串联臂谐振器S1～S4、并联臂谐振器P1～P4、串联臂谐振器S11、S12以及并联臂谐振器P11也具有同样的构造。
在本实施方式的多工器1中，在将第一弹性波滤波器5、第二弹性波滤波器7连接到天线端子3的引绕布线13与压电体层16之间设置有绝缘膜12。因此，第一弹性波滤波器5、第二弹性波滤波器7中的线性提高，能够减小由多工器1收发的信号中的失真。列举具体的实施例以及比较例，对此进行更具体的说明。
按以下的要点制作了上述多工器1的实施例。在下述的表1示出第一弹性波滤波器5的设计参数。
[表1]
Figure DEST_PATH_GDA0002402604720000071
在下述的表2示出第二弹性波滤波器7的设计参数。
[表2]
S11 P11 S12
IDT波长 (μm) 1.631 1.575 1.602
反射器的波长 (μm) 与IDT相同 与IDT相同 与IDT相同
交叉宽度 (μm) 34.9 21.7 39.1
IDT对数 210 170 230
反射器的电极指根数 11 11 11
占空比 0.5 0.5 0.5
谐振器(IDT)串联分割数 2 4 未分割
由Si半导体构成的基板14的厚度设为200μm。作为低声速膜15，形成了厚度为670nm的SiO2膜。作为压电体层16，设置了厚度为600nm 的、切割角为50°的LiTaO3膜。关于IDT电极17以及反射器18、19，由在Ti膜上层叠AlCu合金膜而成的层叠金属膜形成。Ti膜的厚度设为 12nm，作为AlCu合金膜，使用含有1重量％的Cu的AlCu合金，其厚度设为162nm。进而，虽然在图4未示出，但是作为保护膜，形成了25nm 的厚度的SiO2膜，使得覆盖IDT电极17以及反射器18、19。
第二弹性波滤波器7是利用了电感器L2、L3的电感和由弹性波谐振器构成的串联臂谐振器S11、S12以及并联臂谐振器P11的电容的LC滤波器。在此，构成了利用弹性波谐振器的Q值增大了WiFi频带衰减量的陷波滤波器。
上述引绕布线13也由与上述IDT电极相同的层叠金属膜形成。另一方面，关于绝缘膜12，使用了厚度为2μm的SiO2膜。
为了比较，除了未设置上述绝缘膜12以外，与上述实施例同样地准备了比较例的多工器。
在发送Band7Tx信号时，由5GHzWiFi频带的信号和Band7Tx的信号产生二阶的高次谐波，即，二阶失真。若该高次谐波的一部分与Band7Rx 的频带重叠，则高次谐波的该部分会通过第二弹性波滤波器7。因此， Band7Rx的接收灵敏度下降。
因此，在上述实施例以及比较例的多工器中，测定了二阶失真(IM2) 的特性。即，如图3所示，从第二弹性波滤波器7输入了23dBm的Band7Tx 信号(B7Tx)，并从天线端子输入了5dBm的5GHzWiFi信号。测定了该情况下的在第二弹性波滤波器7的输出端子处输出的Band7Rx频带 (2620MHz～2690MHz)中的二阶失真(IM2)。
将结果示于图6。
根据图6明确可知，与比较例相比，根据实施例，在Band7Rx频带的频带中，二阶失真(IM2)改善了3dBm。认为之所以像上述的那样二阶失真(IM2)变小，是由于以下的理由。
即，在由Si半导体构成的基板14上层叠有低声速膜15以及压电体层16的构造中，由于热、电位等外部影响，在基板14和低声速膜15的界面产生电子、空穴等载流子。若产生该载流子，则产生了载流子的界面部分变得像导电层那样动作。因此，在IDT电极17、引绕布线13与上述导电层之间产生静电电容，因此线性变差。
相对于此，在本实施例中，虽然像在图5用箭头示出的那样产生载流子，但是在引绕布线13与压电体层16之间设置有绝缘膜12。因此，认为引绕布线13与上述导电层之间的静电电容变小，从而可改善线性，上述二阶失真变小。
另外，第一弹性波滤波器5是WiFi滤波器，但是也可以是其它带通型滤波器。例如，也可以是使GPS信号通过并使其它蜂窝频带的信号衰减的GPS滤波器。
此外，多工器1是本实用新型涉及的复合滤波器装置的实施方式，但是多工器1中的第一弹性波滤波器5或第二弹性波滤波器7还是本实用新型涉及的弹性波滤波器装置的实施方式。即，第一弹性波滤波器5以及第二弹性波滤波器7具有与天线端子3连接的引绕布线13和层叠在引绕布线13与压电体层16之间的绝缘膜12。因此，在第一弹性波滤波器5以及第二弹性波滤波器7中，提高了线性。因此，其结果是，在多工器1 中，像上述的那样，减小了信号的失真。
此外，本实用新型涉及的复合滤波器装置能够应用于公共连接了三个以上的带通型滤波器的各种各样的多工器、复合滤波器装置，关于其通带，也没有限定。
图7是示出应用本实用新型的复合滤波器装置的变形例的电路图。在复合滤波器装置1A中，在与天线2连接的天线端子3，经由开关SW1 公共连接有作为多个弹性波滤波器装置的第一弹性波滤波器5、第二弹性波滤波器7。也可以是，在这样的经由开关SW1进行公共连接的第一弹性波滤波器5、第二弹性波滤波器7之中，至少一个为按照本实用新型构成的弹性波滤波器。
图8是示出用于本实用新型的第二实施方式涉及的复合滤波器装置的弹性波滤波器装置的弹性波谐振器部分的主视剖视图。
第二实施方式的复合滤波器装置的电路结构与第一实施方式相同。因此，在第二实施方式的说明中也援引参照图1说明的内容。
第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于，构成了弹性波谐振器以及引绕布线的物理构造。在图8所示的弹性波谐振器21中，在由半导体构成的基板22的上表面设置有凹部22a。
在基板22上层叠有压电体层23。压电体层23具有相互对置的第一主面以及第二主面。在压电体层23的第一主面以及第二主面分别设置有第一电极24、第二电极25，使得隔着压电体层23对置。该第一电极24 以及第二电极25对置的部分位于上述凹部22a上。
另一方面，引绕布线27在未图示的部分与第一电极24连接，且与未图示的天线端子连接。在该引绕布线27的下表面层叠有绝缘膜26。即，引绕布线27不直接层叠在压电体层23上。
像这样，即使在使用了弹性波谐振器21的情况下，通过在上述引绕布线27与压电体层23之间设置绝缘膜26，从而也能够与第一实施方式同样地提高线性。因此，在第二实施方式的复合滤波器装置中，也具有设置了具有上述绝缘膜26的弹性波谐振器的弹性波滤波器装置，因此也能够减小二阶失真。
另外，若设置在引绕布线27与压电体层23之间的绝缘膜26设置在俯视时与IDT电极17重叠的位置，则会对弹性波的激励造成影响，因此弹性波谐振器的特性会变差。因此，优选设置在引绕布线27与压电体层 23之间的绝缘膜26设置在俯视时不与IDT电极17重叠的位置。
另外，在本实用新型中使用的弹性波谐振器的构造没有特别限定，也可以使用图9所示的变形例的弹性波谐振器31。在该弹性波谐振器31中，具有如下的构造，即，在由半导体构成的基板22上交替地层叠了声阻抗相对低的低声阻抗层32、34、36和声阻抗相对高的高声阻抗层33、35。在由该层叠构造构成的声多层膜上，层叠有压电体层23以及第一电极24、第二电极25。即，也可以使用代替图8所示的凹部22a而使用了上述声多层膜的弹性波谐振器31。
另外，虽然在第一实施方式中，作为低声速膜15，使用了氧化硅膜，但是也可以使用SiON等绝缘性材料。
此外，关于由半导体构成的基板14，并不限于Si，也可以使用AsGa 等其它半导体。不过，在第一实施方式中，在基板14传播的体波的声速需要比在压电体层16传播的弹性波的声速高。
此外，关于前述的绝缘膜12、26的材料，能够使用适当的绝缘性材料。作为这样的绝缘性材料，因为成膜容易，所以能够适当地使用合成树脂。作为这样的合成树脂，没有特别限定，能够使用感光性聚酰亚胺等。
此外，绝缘膜12、26并不限于合成树脂，也可以由SiO2等无机绝缘性材料构成。
附图标记说明
1：多工器；
1A：复合滤波器装置；
2：天线；
3：天线端子；
4：输入输出端子；
5、7：第一弹性波滤波器、第二弹性波滤波器；
6：输出端子；
8a～8c：接地端子；
11：弹性波基板；
12、26：绝缘膜；
13：引绕布线；
14：基板；
15：低声速膜；
16：压电体层；
17：IDT电极；
18、19：反射器；
21：弹性波谐振器；
22：基板；
22a：凹部；
23：压电体层；
24、25：第一电极、第二电极；
27：引绕布线；
31：弹性波谐振器；
32、34、36：低声阻抗层；
33、35：高声阻抗层；
L1、L2、L3：电感器；
P1～P4、P11：并联臂谐振器；
S1～S5、S11、S12：串联臂谐振器。

Claims (11)

1.一种弹性波滤波器装置，其特征在于，具备：
天线端子，与天线连接；
输入或输出端子；以及
弹性波滤波器，连接在所述天线端子与所述输入或输出端子之间，具有多个弹性波谐振器，
所述弹性波谐振器具有：压电体层；IDT电极，设置在所述压电体层上；低声速膜，传播的体波的声速与在所述压电体层传播的弹性波的声速相比为低速；以及基板，传播的体波的声速与在所述压电体层传播的弹性波的声速相比为高速，且由半导体构成，
在所述基板上隔着所述低声速膜层叠有所述压电体层，在所述压电体层上，与所述天线端子连接的引绕布线配置在设置于所述压电体层上的绝缘膜上。
2.根据权利要求1所述的弹性波滤波器装置，其特征在于，
所述基板是硅基板。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波滤波器装置，其特征在于，
所述绝缘膜由合成树脂构成。
4.根据权利要求1或2所述的弹性波滤波器装置，其特征在于，
所述绝缘膜由无机绝缘性材料构成。
5.一种弹性波滤波器装置，其特征在于，具备：
天线端子，与天线连接；
输入或输出端子；以及
弹性波滤波器，连接在所述天线端子与所述输入或输出端子之间，具有多个弹性波谐振器，
所述弹性波谐振器具有：基板，由半导体构成；压电体层，设置在由所述半导体构成的基板上，具有相互对置的第一主面、第二主面；第一电极，设置在所述压电体层的所述第一主面上；以及第二电极，设置在所述压电体层的所述第二主面，隔着所述压电体层与所述第一电极对置，
还具备：绝缘膜，设置在所述压电体层上；以及引绕布线，设置在所述绝缘膜上，且与所述天线端子连接。
6.根据权利要求5所述的弹性波滤波器装置，其特征在于，
所述基板是硅基板。
7.根据权利要求5或6所述的弹性波滤波器装置，其特征在于，
所述绝缘膜由合成树脂构成。
8.根据权利要求5或6所述的弹性波滤波器装置，其特征在于，
所述绝缘膜由无机绝缘性材料构成。
9.一种复合滤波器装置，其特征在于，具备：
权利要求1～8中的任一项所述的弹性波滤波器装置；以及
至少一个其它弹性波滤波器装置，公共连接于所述天线端子。
10.根据权利要求9所述的复合滤波器装置，其特征在于，
所述复合滤波器装置是多工器。
11.一种复合滤波器装置，其特征在于，
包含多个弹性波滤波器装置，
所述多个弹性波滤波器装置中的至少一个弹性波滤波器装置为权利要求1～8中的任一项所述的弹性波滤波器装置，
所述多个弹性波滤波器装置经由开关公共连接于所述天线端子。
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