DE112010005279B4

DE112010005279B4 - Vorrichtung für elastische Wellen

Info

Publication number: DE112010005279B4
Application number: DE112010005279.4T
Authority: DE
Inventors: Hideo Kidoh
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2030-12-11
Also published as: WO2011102049A1; DE112010005279T5; JP5327378B2; CN102763327A; JPWO2011102049A1; US8723621B2; CN102763327B; US20120306593A1

Abstract

Vorrichtung für elastische Wellen (10, 10a), umfassend: ein erstes piezoelektrisches Substrat (12), ein zweites piezoelektrisches Substrat (14), einen Verbindungsabschnitt (13), der das erste piezoelektrische Substrat (12) und das zweite piezoelektrische Substrat (14) so miteinander verbindet, dass das erste piezoelektrische Substrat (12) und das zweite piezoelektrische Substrat (14) einander zugewandt sind und ein Hohlraum zwischen dem ersten piezoelektrischen Substrat (12) und dem zweiten piezoelektrischen Substrat (14) ausgebildet wird, einen ersten Satz mehrerer Filter (22, 24), die auf einer Hauptfläche des ersten piezoelektrischen Substrats (12) ausgebildet sind, die dem zweiten piezoelektrischen Substrat über den Hohlraum hinweg zugewandt ist, einen zweiten Satz mehrerer Filter (26, 28), die auf einer Hauptfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats (14) ausgebildet sind, die dem ersten piezoelektrischen Substrat (12) über den Hohlraum hinweg zugewandt ist, wobei der erste Filtersatz und der zweite Filtersatz mehrere Filterpaare bildend einander über den Hohlraum hinweg zugewandt sind und wobei bei jedem der Filterpaare ein absoluter Wert einer Differenz zwischen Mittenfrequenzen eines Filters (22, 24) des ersten Filtersatzes und eines Filters (26, 28) des zweiten Filtersatzes größer ist als ein kleinster Wert unter absoluten Werten von Differenzen zwischen Mittenfrequenzen von Filterpaaren, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus dem ersten Filtersatz und dem zweiten Filtersatz gebildet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen für elastische Wellen und betrifft insbesondere Vorrichtungen für elastische Wellen wie zum Beispiel Mehrbandfilter und Duplexer, die piezoelektrische Substrate enthalten, die einander über einen Hohlraum hinweg zugewandt sind.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Wie zum Beispiel in der Schnittansicht von 4 veranschaulicht, ist in US 2009/0224851 A1 eine Vorrichtung für elastische Wellen (Dualfilter) vorgeschlagen worden, bei der ein Hohlraum 118 zwischen piezoelektrischen Substraten 112 und 114 durch Verbinden der Substrate miteinander über eine Zwischenschicht 113 ausgebildet wird. Auf den piezoelektrischen Substraten 112 und 114 sind kammförmige Interdigital-Transducer(IDT)-Elektroden 121 und 123, die zum Anregen von Oberflächenschallwellen dienen, dergestalt ausgebildet, dass die Oberflächen, auf denen die Elektroden ausgebildet sind, einander zugewandt sind.
Gemäß der JP 2006-186747 A ist bei einer Schallwellenvorrichtung mit auf ein Substrat laminierten Schallwellenchips eine Elektrode auf einer Oberfläche bei jedem piezoelektrischen Substrat ausgebildet, wobei Oberflächen mit Elektroden in einem benachbarten Paar Schallwellenchips einander mit einem Raum dazwischen gegenüberliegen.
Die US 2007/115079 A1 zeigt ein piezoelektrisches Filter auf einem ersten Substrat mit wenigstens einem ersten piezoelektrischen Resonator auf einer Hauptoberfläche davon und ein zweites Substrat mit mindestens einem zweiten piezoelektrischen Resonator auf einer Hauptoberfläche davon, wobei sich eine Verbindungsstruktur um die ersten und zweiten piezoelektrischen Resonatoren zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat erstreckt, so dass die Hauptoberfläche des ersten Substrats der Hauptoberfläche des zweiten Substrats zugewandt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
In dem Fall, wo eine Konfiguration, bei der piezoelektrische Substrate auf diese Weise über einen Hohlraum hinweg einander zugewandt sind, auf einen Oberflächenschallwellen-Duplexer (SAW-DPX) angewendet wird, wurde in Betracht gezogen, ein Sende(Tx)-Filter auf einem der piezoelektrischen Substrate auszubilden und ein Empfangs(Rx)-Filter auf dem anderen der piezoelektrischen Substrate auszubilden und dann die piezoelektrischen Substrate so anzuordnen, dass die Oberfläche, auf der das Tx-Filter ausgebildet wurde, und die Oberfläche, auf der das Rx-Filter ausgebildet wurde, einander zugewandt sind. Wenn eine solche Konfiguration Anwendung findet, so kann im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der sowohl ein Tx-Filter als auch ein Rx-Filter auf ein und derselben Fläche eines einzelnen piezoelektrischen Substrats ausgebildet werden, eine Verkleinerung erreicht werden.
Wenn jedoch ein Tx-Filter und ein Rx-Filter einander mit einem kleinen Hohlraum dazwischen zugewandt sind, so verschlechtert sich aufgrund der elektromagnetischen Kopplung dazwischen ihre Isolation. Um hier eine Verbesserung zu erreichen, wie zum Beispiel in der Schnittansicht von 3 veranschaulicht, ist es notwendig, dass ein Tx-Filter 21 und ein Rx-Filter 23, die auf piezoelektrischen Substraten 12 bzw. 14 ausgebildet sind, in einer versetzten Weise so angeordnet werden, dass sie über einen Hohlraum 18 hinweg, der zwischen den piezoelektrischen Substraten 12 und 14, die miteinander über einen Verbindungsabschnitt 13 verbunden sind, gebildet wird, einander nicht zugewandt sind. Wenn jedoch die Positionen des Tx-Filters 21 und des Rx-Filters 23 auf diese Weise versetzt sind, so wird der Vorteil einer Verkleinerung geschmälert, der mit einer Konfiguration erhalten wird, bei der die zwei piezoelektrischen Substrate 12 und 14 einander über den Hohlraum 18 hinweg zugewandt sind.
Dementsprechend es ist in dem Fall, wo eine Konfiguration, bei der piezoelektrische Substrate einander über einen Hohlraum hinweg zugewandt sind, auf einen SAW-DPX angewendet wird, schwierig, sowohl die Isolationseigenschaften zu gewährleisten als auch eine Verkleinerung zu erreichen.
Darüber hinaus wird, wenn eine Konfiguration, bei der piezoelektrische Substrate einander über einen Hohlraum hinweg zugewandt sind, auf ein Dualfilter angewendet wird, in dem Fall, wo die Mittenfrequenzen zweier Filter nahe beieinander liegen, die Außer-Band-Dämpfung aufgrund der elektromagnetischen Kopplung der zwei Filter verschlechtert. Dementsprechend es ist schwierig, sowohl eine Außer-Band-Dämpfung zu gewährleisten als auch eine Verkleinerung zu erreichen.
Der Begriff „Mittenfrequenz” ist als das arithmetische Mittel der Grenzfrequenz auf der niedrigeren Seite und der Grenzfrequenz auf der höheren Seite in einem Bandsperrfilter und das arithmetische Mittel der Durchlassfrequenz auf der niedrigeren Seite und der Durchlassfrequenz auf der höheren Seite in einem Bandpassfilter definiert.
Angesichts dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für elastische Wellen bereitzustellen, die eine geringere Größe haben kann, während sie gleichzeitig verbesserte Isolationseigenschaften und Außer-Band-Dämpfung besitzt, auch wenn ihre piezoelektrischen Substrate so angeordnet sind, dass die einander über einen Hohlraum hinweg zugewandt sind.
Lösung des Problems
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung für elastische Wellen gemäß Anspruch 1 bereit.
Der erste Filtersatz und der zweite Filtersatz bilden mehrere Filterpaare und sind einander über den Hohlraum hinweg zugewandt. Ein absoluter Wert einer Differenz zwischen Mittenfrequenzen eines Filters des ersten Filtersatzes und eines Filters des zweiten Filtersatzes in jedem Filterpaar ist größer als ein kleinster Wert unter absoluten Werten von Differenzen zwischen Mittenfrequenzen von Filterpaaren, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus dem ersten Filtersatz und dem zweiten Filtersatz besteht.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration wird zwischen Filterpaaren, bei denen der erste Filtersatz und der zweite Filtersatz einander über den Hohlraum hinweg zugewandt sind, eine Kombination vermieden, bei der der absolute Wert der Differenz zwischen Mittenfrequenzen eines Filters des ersten Filtersatzes und eines Filters des zweiten Filtersatzes der kleinste ist. Das heißt, eine Kombination von Filtern mit Mittenfrequenzen, die einander am nächsten liegen, ist einander nicht zugewandt. Somit können Filter mit Mittenfrequenzen, die dicht beieinander liegen, so angeordnet werden, dass sie räumlich voneinander getrennt sind und dass eine elektromagnetische Kopplung zwischen den Filtern unterdrückt wird. Außerdem ist es nicht nur möglich, die Außer-Band-Dämpfung und die Isolation zu verbessern, sondern es können des Weiteren eine Verkleinerung und eine Konfiguration für ein Mehrbandfilter realisiert werden.
Es ist bevorzugt, dass unter Kombinationen, bei denen der erste Filtersatz und der zweite Filtersatz mehrere Paare bildend einander über einen Hohlraum hinweg zugewandt sind, eine Kombination ausgewählt wird, bei der der kleinste Wert von absoluten Werten von Differenzen zwischen den Mittenfrequenzen der Filter des ersten Filtersatzes und der Filter des zweiten Filtersatzes in den mehreren Filterpaaren maximiert wird.
In diesem Fall ist es möglich, den absoluten Wert der Differenz zwischen den Mittenfrequenzen eines ersten Filters und eines zweiten Filters, die einander über den Hohlraum hinweg zugewandt sind, so groß wie möglich zu machen, wodurch die Außer-Band-Dämpfung und die Isolation weiter verbessert werden können.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt sind der erste Filtersatz und der zweite Filtersatz Empfangsfilter und Sendefilter von mindestens zwei Bändern.
In diesem Fall ist die Vorrichtung für elastische Wellen ein Mehrband-Duplexer.
Es ist bevorzugt, dass die Vorrichtung für elastische Wellen des Weiteren Folgendes enthält: (f) ein Verbindungselement, das mit dem ersten piezoelektrischen Substrat und dem zweiten piezoelektrischen Substrat verbunden ist, Leitfähigkeit besitzt, elektrisch geerdet ist und im Inneren des Hohlraums zwischen Regionen angeordnet ist, in denen Filter des ersten Satzes und Filter des zweiten Satzes Paare bildend einander zugewandt sind.
In diesem Fall wird aufgrund der Bereitstellung einer Erdung über das Verbindungselement eine elektromagnetische Kopplung zwischen den verschiedenen Filterpaaren, die auf jeder Seite des Verbindungselements angeordnet sind, unterdrückt. Infolge dessen können die Außer-Band-Dämpfung und die Isolation weiter verbessert werden. Darüber hinaus wird Wärme durch das Verbindungselement übertragen, und infolge dessen kann der Effekt der Ableitung von Wärme, die durch die Eigenerwärmung des Filters entsteht, wenn Strom durch die Filter fließt, verbessert werden, und eine Verschlechterung der Strombelastbarkeit, die durch die Integration von Elementen eintritt, kann unterdrückt werden. Des Weiteren kann mittels des Verbindungselements ein Raum zwischen dem ersten und dem zweiten piezoelektrischen Substrat gewährleistet werden, und darum kann die Festigkeit der Vorrichtung für elastische Wellen verbessert werden.
Es ist bevorzugt, daß der Verbindungsabschnitt und das Verbindungselement aus demselben Material bestehen.
In diesem Fall bestehen der Verbindungsabschnitt und das Verbindungselement aus dem gleichen Material, und infolge dessen können die Herstellungskosten reduziert werden.
Es ist bevorzugt, daß die Dicke des zweiten piezoelektrischen Substrats kleiner ist als die Dicke des ersten Substrats. In jedem Paar eines Filters des ersten Filtersatzes und eines Filters des zweiten Filtersatzes ist die Mittenfrequenz des Filters des zweiten Filtersatzes höher als die Mittenfrequenz des Filters des ersten Filtersatzes.
In diesem Fall wird ein Filter mit einer relativ hohen Mittenfrequenz auf dem relativ dünnen zweiten piezoelektrischen Substrat ausgebildet, wodurch eine unerwünschte Reaktion aufgrund der Volumenwellen unterdrückt werden kann.
Nutzeffekte der Erfindung
Eine Vorrichtung für elastische Wellen der vorliegenden Erfindung kann verkleinert werden, während sie verbesserte Isolationseigenschaften und Außer-Band-Dämpfung aufweist, selbst wenn ihre piezoelektrischen Substrate so angeordnet werden, daß sie einander über einen Hohlraum hinweg zugewandt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen. (Ausführungsformen 1-1, 1-2, 2-1, 2-2)
2 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen. (Ausführungsform 3)
3 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen. (Vergleichsbeispiel)
4 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen. (Beispiel des Standes der Technik)
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf 1 und 2 Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
<Ausführungsform 1-1>
Eine Vorrichtung für elastische Wellen 10 von Ausführungsform 1-1 wird unter Bezugnahme auf die Schnittansicht von 1 beschrieben.
Wie in 1 veranschaulicht, sind in der Vorrichtung für elastische Wellen 10 ein erstes piezoelektrisches Substrat 12 und ein zweites piezoelektrisches Substrate 14 dergestalt über einen Verbindungsabschnitt 13 miteinander verbunden, daß das erste piezoelektrische Substrat 12 und das zweite piezoelektrische Substrat 14 einander zugewandt sind und ein Hohlraum 18 zwischen dem ersten piezoelektrischen Substrat 12 und dem zweiten piezoelektrischen Substrat 14 ausgebildet ist.
Ein erstes Filter 22 (auch als „Filter 1” bezeichnet), ein zweites Filter 24 (auch als „Filter 2” bezeichnet) und eine Verbindungselektrode 12a sind auf einer Hauptfläche (auch als „zugewandte Fläche” bezeichnet) 12s des ersten piezoelektrischen Substrats 12 ausgebildet, wobei die zugewandte Fläche 12s dem zweiten piezoelektrischen Substrat 14 über den Hohlraum 18 hinweg zugewandt ist.
Ein drittes Filter 26 (auch als „Filter 3” bezeichnet), ein viertes Filter 28 (auch als „Filter 4” bezeichnet) und eine Verbindungselektrode 14a sind auf einer Hauptfläche (auch als „zugewandte Fläche” bezeichnet) 14s des zweiten piezoelektrischen Substrats 14 ausgebildet, wobei die zugewandte Fläche 14s dem ersten piezoelektrischen Substrat 12 über den Hohlraum 18 hinweg zugewandt ist.
Die Verbindungselektrode 12a des ersten piezoelektrischen Substrats 12 und die Verbindungselektrode 14a des zweiten piezoelektrischen Substrats 14 sind elektrisch miteinander durch einen Bondhügel oder dergleichen verbunden.
In dem zweiten piezoelektrischen Substrat 14 ist ein Durchkontakt 14b ausgebildet, der das zweite piezoelektrische Substrat 14 durchdringt. Ein Ende des Durchkontakts 14b ist mit der Verbindungselektrode 14a verbunden. Auf der anderen Fläche des zweiten piezoelektrischen Substrats 14 ist eine Anschlußelektrode 14c ausgebildet, die nach außen hin frei liegt. Die Anschlußelektrode 14c ist mit dem anderen Ende des Durchkontakts 14b verbunden.
Das erste piezoelektrische Substrat 12 und das zweite piezoelektrische Substrat 14 bestehen aus einem piezoelektrischen Material wie zum Beispiel Lithiumtantalat (LiTaO₃), oder Lithiumniobat (LiNbO₃). Der Verbindungsabschnitt 13 wird unter Verwendung einer Lotlegierung, eines Harzes oder dergleichen gebildet.
Das erste und das zweite Filter 22 und 24, die auf der zugewandten Fläche 12s des ersten piezoelektrischen Substrats 12 ausgebildet sind, und das dritte und das vierte Filter 26 und 28, die auf der zugewandten Fläche 14s des zweiten piezoelektrischen Substrats 14 ausgebildet sind, sind Filter, die kammförmige IDT-Elektroden enthalten, die elastische Wellen anregen, wie zum Beispiel Oberflächenschallwellen (Surface Acoustic Waves, SAWs) oder Grenzwellen.
Das erste und das zweite Filter 22 und 24, die auf der zugewandten Fläche 12s des ersten piezoelektrischen Substrats 12 ausgebildet sind, sind ein erster Filtersatz.
Das dritte und das vierte Filter 26 und 28, die auf der zugewandten Fläche 14s des zweiten piezoelektrischen Substrats 14 ausgebildet sind, sind ein zweiter Filtersatz.
Das erste Filter 22 und das dritte Filter 26 bilden ein erstes Paar und sind einander über den Hohlraum 18 hinweg zugewandt. Das zweite Filter 24 und das vierte Filter 28 bilden ein zweites Paar und sind einander über den Hohlraum 18 hinweg zugewandt.
Wenn die Mittenfrequenzen der ersten bis vierten Filter 22, 24, 26 und 28 (Filter 1 bis 4) mit f1, f2, f3 und f4 bezeichnet sind, so ist der absolute Wert der Differenz zwischen den Mittenfrequenzen des erstes Filterpaares |f1–f3|, und der absolute Wert der Differenz zwischen den Mittenfrequenzen des zweiten Filterpaares ist |f2–f4|.
In Ausführungsform 1-1 werden mit Bezug auf die Mittenfrequenzen f1 bis f4 der Filter 1 bis 4 die absoluten Werte der Differenzen zwischen den Mittenfrequenzen der Filterpaare |f1–f3| und |f2–f4| jeweils größer eingestellt als der kleinste Wert unter absoluten Werten von Differenzen zwischen den Mittenfrequenzen von Filterpaaren, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus dem ersten Filtersatz und dem zweiten Filtersatz besteht (das heißt, die Filter 1 bis 4).

Wird als Beispiel ein GSM-Vierwellenlängen-Quadband-Filter genommen (Mittenfrequenzen: 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz), so werden die Mittenfrequenzen f1 bis f4 der Filter 1 bis 4 unter jeglichen Kombinationen ausgewählt, in Tabelle 1-1 unten veranschaulicht sind, mit Ausnahme der Fälle 5 und 6, die 50 MHz enthalten, was der kleinste Wert unter den absoluten Werten der Differenzen zwischen Filterpaaren ist, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Filtern besteht, die Mittenfrequenzen von 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz und 1900 MHz haben; das heißt, jeder der Fälle 1 bis 4. [Tabelle 1-1] (Einheiten: MHz)

Fall	Filter 1	Filter 2	Filter 3	Filter 4	Differenz zwischen Frequenzen von Filtern 1 und 3	Differenz zwischen Frequenzen von Filtern 2 und 4	Beurteilung
1	850	900	1800	1900	950	1000	O
2	850	900	1900	1800	1050	900	O
3	850	1900	1800	900	950	1000	O
4	850	1800	1900	900	1050	900	O
5	850	1800	900	1900	50	100	X
6	850	1900	900	1800	50	100	X

In der Tabelle bezeichnet „O” Fälle, die in Ausführungsform 1-1 ausgewählt werden können. In der Tabelle bezeichnet „X” Fälle, die nicht in Ausführungsform 1-1 ausgewählt werden können.
Auf diese Weise kann die Filtervorrichtung für elastische Wellen 10, die die mehreren Filter 22, 24, 26 und 28 enthält, verkleinert werden. Alternativ kann eine größere Anzahl von Filtern in einem Gehäuse von gleicher Größe untergebracht werden, wodurch eine Vorrichtung für elastische Wellen, die sich für eine größere Anzahl von Bändern eignet, bereitgestellt werden kann, die aufgrund der verringerten Anzahl von Komponenten und der Verkleinerung der Montagefläche zur Senkung der Kosten beitragen kann.
Obgleich die Filter 22 und 26 und die Filter 24 und 28, die einander über den Hohlraum 18 hinweg zugewandt sind, räumlich sehr nahe beieinander liegen und darum die elektromagnetische Kopplung dazwischen sehr stark wird, kann, wenn die Mittenfrequenzen in einem höheren Grad voneinander getrennt sind als in den Fällen 5 und 6, wie in den Fällen 1 bis 4 in Tabelle 1-1, die elektromagnetische Kopplung unterdrückt und darum die Außer-Band-Dämpfung verbessert werden.
Je größer der absolute Wert der Differenz zwischen den Mittenfrequenzen von Filtern eines Paares ist, desto schwächer ist die elektromagnetische Kopplung zwischen den Filtern eines Paares, und darum sind unter den Fällen 1 bis 4 in Tabelle 1-1 Fall 1 und Fall 3 bevorzugt, die Kombinationen sind, bei denen die kleinsten Werte der absoluten Werte der Differenzen zwischen den Mittenfrequenzen der Filter der Paare (950 MHz in Fall 1, 900 MHz in Fall 2, 950 MHz in Fall 3 und 900 MHz in Fall 4) maximal sind, und die Außer-Band-Dämpfung und die Isolation können in einem höheren Maße verbessert werden als in Fall 2 und Fall 4.
<Ausführungsform 1-2>
Ausführungsform 1-2 hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die Vorrichtung für elastische Wellen 10 von Ausführungsform 1-1. Die folgende Beschreibung konzentriert sich unter Bezugnahme auf 1 auf die Unterschiede.
In Ausführungsform 1-2, wie in 1 veranschaulicht, ist die Dicke des zweiten piezoelektrischen Substrats 14 kleiner als die Dicke des ersten piezoelektrischen Substrats 12.
Mit Bezug auf die Mittenfrequenzen f1 bis f4 der ersten bis vierten Filter 22, 24, 26 und 28 (Filter 1 bis 4) werden – ähnlich wie in Ausführungsform 1-1 – die absoluten Werte der Differenzen zwischen den Mittenfrequenzen der Filterpaare, die einander über den Hohlraum 18 hinweg zugewandt sind, |f1–f3| und |f2–f4|, größer eingestellt als der kleinste Wert unter absoluten Werten der Differenzen zwischen den Mittenfrequenzen von Filterpaaren, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus dem ersten Filtersatz und dem zweiten Filtersatz besteht (das heißt, die Filter 1 bis 4).
In Ausführungsform 1-2 werden nicht nur die gleichen Bedingungen erfüllt wie in der oben beschriebenen Ausführungsform 1-1, sondern außerdem werden die Mittenfrequenzen des zweiten Satzes aus Filtern 26 und 28, die auf der zugewandten Fläche 14s des relativ dünnen zweiten piezoelektrischen Substrats 14 ausgebildet sind, höher eingestellt als die Mittenfrequenzen des ersten Satzes aus Filtern 22 und 24, die auf der zugewandten Fläche 12s des relativ dicken ersten piezoelektrischen Substrats 12 ausgebildet sind. Das heißt, Kombinationen werden dergestalt ausgewählt, daß die Mittenfrequenz des Filters 3 höher ist als die Mittenfrequenz des Filters 1 in dem ersten Paar und die Mittenfrequenz des Filters 4 höher ist als die Mittenfrequenz des Filters 2 in dem zweiten Paar.

Wird als Beispiel das gleiche GSM-Vierwellenlängen-Quadband-Filter wie in Ausführungsform 1-1 genommen ein (Mittenfrequenzen: 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz und 1900 MHz) wie in der folgenden Tabelle 1-2 veranschaulicht, so werden die Mittenfrequenzen f1 bis f4 der Filter 1 bis 4 als Fall 1 oder 2 ausgewählt, bei dem – unter den Fällen 1 bis 4 – die Mittenfrequenz des Filters 3 höher ist als die Mittenfrequenz des Filters 1 und die Mittenfrequenz des Filters 4 höher ist als die Mittenfrequenz des Filters 2. Fälle 5 und 6, die 50 MHz enthalten, was der kleinste Wert unter absoluten Werten von Differenzen zwischen Mittenfrequenzen von Filterpaaren ist, sind ausgeschlossen. [Tabelle 1-2] (Einheiten: MHz)

Fall	Filter 1	Filter 2	Filter 3	Filter 4	Differenz zwischen Frequenzen von Filtern 1 und 3	Differenz zwischen Frequenzen von Filtern 2 und 4	Beurteilung
1	850	900	1800	1900	950	1000	O
2	850	900	1900	1800	1050	900	O
3	850	1900	1800	900	950	1000	X
4	850	1800	1900	900	1050	900	X
5	850	1800	900	1900	50	100	X
6	850	1900	900	1800	50	100	X

In der Tabelle bezeichnet „O” Fälle, die in Ausführungsform 1-2 ausgewählt werden können. In der Tabelle bezeichnet „X” Fälle, die in Ausführungsform 1-2 nicht ausgewählt werden können.
Je kleiner die Dicke eines piezoelektrischen Substrats, die unter Verwendung des IDT-Elektrodenabstandes normalisiert wurde, ist, desto größer wird eine unerwünschte Reaktion aufgrund von Volumenwellen, die in der Tiefenrichtung eines piezoelektrischen Substrats unter elastischen Wellen, die durch eine IDT-Elektrode angeregt werden, abgestrahlt werden. In jedem Paar von einander zugewandten Filtern kann eine unerwünschte Reaktion aufgrund von Volumenwellen effektiv unterdrückt werden, indem man den zweiten Satz von Filtern 26 und 28, die Mittenfrequenzen haben, die höher sind als jene des ersten Satzes von Filtern 22 und 24, die auf der zugewandten Fläche 12s des relativ dicken ersten piezoelektrischen Substrats 12 ausgebildet sind, auf der zugewandten Fläche 14s des relativ dünnen zweiten piezoelektrischen Substrats 14 ausbildet.
<Ausführungsform 2-1>
Ausführungsform 2-1 ist ein Zweiband-Dualduplexer (DPX), der aus den in Ausführungsform 1-1 beschriebenen vier Filtern 22, 24, 26 und 28 (Filter 1 bis 4) besteht. Die Filter 22, 24, 26 und 28, die auf den zugewandten Flächen 12s und 14s des ersten und des zweiten piezoelektrischen Substrats 12 und 14 ausgebildet sind, sind so ausgebildet, daß Sende(Tx)-Filter und Empfangs(Rx)-Filter mit verschiedenen Bändern einander zugewandt sind.
Zum Beispiel sind in dem Fall eines Band 2 – Band 8-Dual-DPX die Mittenfrequenzen der Bänder Tx und Rx folgende:

Band 2 Tx: 1880 MHz
Band 2 Rx: 1960 MHz
Band 8 Tx: 897,5 MHz und
Band 8 Rx: 942,5 MHz.

In diesem Fall werden die Mittenfrequenzen f1 bis f4 der Filter 1 bis 4 unter beliebigen der Kombinationen ausgewählt, in der folgenden Tabelle 2-1 veranschaulicht sind, mit Ausnahme der Fälle 5 und 6, die 45 MHz enthalten, was der kleinste Wert unter absoluten Werten der Differenzen zwischen den Mittenfrequenzen von Filterpaaren ist, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Filtern von 1880 MHz, 1960 MHz, 897,5 MHz und 942,5 MHz besteht; das heißt, sie werden unter den Fällen 1 bis 4 ausgewählt. [Tabelle 2-1] (Einheiten: MHz)

Fall	Filter 1	Filter 2	Filter 3	Filter 4	Differenz zwischen Frequenzen von Filtern 1 und 3	Differenz zwischen Frequenzen von Filtern 2 und 4	Beurteilung
1	Band 8 Tx	Band 8 Rx	Band 2 Tx	Band 2 Rx	982,5	1017,5	O
2	Band 8 Tx	Band 8 Rx	Band 2 Rx	Band 2 Tx	1062,5	937,5	O
3	Band 8 Tx	Band 2 Rx	Band 2 Tx	Band 8 Rx	982,5	1017,5	O
4	Band 8 Tx	Band 2 Tx	Band 2 Rx	Band 8 Rx	1062,5	937,5	O
5	Band 8 Tx	Band 2 Tx	Band 8 Rx	Band 2 Rx	45	80	X
6	Band 8 Tx	Band 2 Rx	Band 8 Rx	Band 2 Tx	45	80	X

In der Tabelle bezeichnet „O” Fälle, die in Ausführungsform 2-1 ausgewählt werden können. In der Tabelle bezeichnet „X” Fälle, die in Ausführungsform 2-1 nicht ausgewählt werden können.
Ausführungsform 2-1 ähnelt Ausführungsform 1-1, und Filter mit Mittenfrequenzen, die nahe beieinander liegen, sind so angeordnet, daß sie einander nicht über den Hohlraum 18 hinweg zugewandt sind, wodurch eine elektromagnetische Kopplung zwischen den Filtern unterdrückt wird und die Isolationseigenschaften verbessert werden können.
Je größer der absolute Wert der Differenz zwischen den Mittenfrequenzen von Filtern eines Paares ist, desto schwächer wird die elektromagnetische Kopplung zwischen den Filtern des Paares, und darum werden unter den Fällen 1 bis 4 in Tabelle 2-1 Fall 1 und Fall 3, die Kombinationen sind, bei denen der kleinste Wert des absoluten Wertes der Differenz zwischen den Mittenfrequenzen des Filters jedes Paares (982,5 MHz in Fall 1, 937,5 MHz in Fall 2, 982,5 MHz in Fall 3 und 937,5 MHz in Fall 4) maximal ist, gegenüber Fall 2 und Fall 4 bevorzugt, und die Außer-Band-Dämpfung und die Isolation können in höherem Maße verbessert werden.
<Ausführungsform 2-2>
Ausführungsform 2-2 hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie der DPX von Ausführungsform 2-1. Die folgende Beschreibung konzentriert sich unter Bezugnahme auf 1 auf die Unterschiede.
In Ausführungsform 2-2, wie in 1 veranschaulicht, ist die Dicke des zweiten piezoelektrischen Substrats 14 kleiner als die Dicke des ersten piezoelektrischen Substrats 12.
Mit Bezug auf die Mittenfrequenzen f1 bis f4 der ersten bis vierten Filter 22, 24, 26 und 28 (Filter 1 bis 4), ähnlich wie in Ausführungsform 2-1, müssen die absoluten Werte der Differenzen zwischen den Mittenfrequenzen des Filters jedes Paares, die einander über den Hohlraum 18 hinweg zugewandt sind, |f1–f3| und |f2–f4|, größer sein als der kleinste Wert unter absoluten Werten der Differenzen zwischen den Mittenfrequenzen von Filterpaaren, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus dem ersten Filtersatz und dem zweiten Filtersatz besteht (das heißt, die Filter 1 bis 4).
In Ausführungsform 2-2 werden nicht nur die gleichen Bedingungen erfüllt wie in der oben beschriebenen Ausführungsform 2-1, sondern außerdem werden die Mittenfrequenzen des zweiten Satzes aus Filtern 26 und 28, die auf der zugewandten Fläche 14s des relativ dünnen zweiten piezoelektrischen Substrats 14 ausgebildet sind, höher eingestellt als die Mittenfrequenzen des ersten Satzes aus Filtern 22 und 24, die auf der zugewandten Fläche 12s des relativ dicken ersten piezoelektrischen Substrats 12 ausgebildet sind. Das heißt, Kombinationen werden dergestalt ausgewählt, daß die Mittenfrequenz des Filters 3 höher ist als die Mittenfrequenz des Filters 1 in dem ersten Paar und die Mittenfrequenz des Filters 4 höher ist als die Mittenfrequenz des Filters 2 in dem zweiten Paar.

Wird als Beispiel der gleiche Band 2 – Band 8-Duplexer (DPX) wie in Ausführungsform 2-1 genommen, so werden die Mittenfrequenzen f1 bis f4 der Filter 1 bis 4 als Fälle 1 oder 2 ausgewählt, bei denen – unter den Fällen 1 bis 4 – die Mittenfrequenz des Filters 3 höher ist als die Mittenfrequenz des Filters 1 und die Mittenfrequenz des Filters 4 höher ist als die Mittenfrequenz des Filters 2, wie in der folgenden Tabelle 2-2 veranschaulicht. Fälle 5 und 6, die 45 MHz enthalten, was der kleinste Wert unter absoluten Werten von Differenzen zwischen den Mittenfrequenzen von Filterpaaren ist, sind ausgeschlossen. [Tabelle 2-2] (Einheiten: MHz)

Fall	Filter 1	Filter 2	Filter 3	Filter 4	Differenz zwischen Frequenzen von Filtern 1 und 3	Differenz zwischen Frequenzen von Filtern 2 und 4	Beurteilung
1	Band 8 Tx	Band 8 Rx	Band 2 Tx	Band 2 Rx	982,5	1017,5	O
2	Band 8 Tx	Band 8 Rx	Band 2 Rx	Band 2 Tx	1062,5	937,5	O
3	Band 8 Tx	Band 2 Rx	Band 2 Tx	Band 8 Rx	982,5	1017,5	X
4	Band 8 Tx	Band 2 Tx	Band 2 Rx	Band 8 Rx	1062,5	937,5	X
5	Band 8 Tx	Band 2 Tx	Band 8 Rx	Band 2 Rx	45	80	X
6	Band 8 Tx	Band 2 Rx	Band 8 Rx	Band 2 Tx	45	80	X

In der Tabelle bezeichnet „O” Fälle, die in Ausführungsform 2-2 ausgewählt werden können. In der Tabelle bezeichnet „X” Fälle, die in Ausführungsform 2-2 nicht ausgewählt werden können.
Je kleiner die Dicke eines piezoelektrischen Substrats, die unter Verwendung des IDT-Elektrodenabstandes normalisiert wurde, ist, desto größer wird eine unerwünschte Reaktion aufgrund von Volumenwellen, die in der Tiefenrichtung des piezoelektrischen Substrats unter elastischen Wellen, die durch die IDT-Elektrode angeregt werden, abgestrahlt werden. In jedem Paar von einander zugewandten Filtern kann eine unerwünschte Reaktion aufgrund von Volumenwellen effektiv unterdrückt werden, indem man den zweiten Satz von Filtern 26 und 28, die Mittenfrequenzen haben, die höher sind als jene des ersten Satzes von Filtern 22 und 24, die auf der zugewandten Fläche 12s des relativ dicken ersten piezoelektrischen Substrats 12 ausgebildet sind, auf der zugewandten Fläche 14s des relativ dünnen zweiten piezoelektrischen Substrats 14 ausbildet.
<Ausführungsform 3>
Eine Vorrichtung für elastische Wellen 10a von Ausführungsform 3 wird mit Bezug auf die Schnittansicht von 2 beschrieben.
Wie in 2 veranschaulicht, enthält in der Vorrichtung für elastische Wellen 10a von Ausführungsform 3 die Struktur der Vorrichtung für elastische Wellen 10 von Ausführungsform 1-1 des Weiteren ein Verbindungselement 16.
Das Verbindungselement 16 ist ein metallisches Strukturelement, das eine Säulenform oder eine wandartige Form hat, ist mit der zugewandten Fläche 12s des ersten piezoelektrischen Substrats 12 und der zugewandten Fläche 14s des zweiten piezoelektrischen Substrats 14 verbunden und besitzt Leitfähigkeit. Das Verbindungselement 16 ist in dem Hohlraum 18, der zwischen dem ersten piezoelektrischen Substrat 12 und dem zweiten piezoelektrischen Substrat 14 ausgebildet ist, zwischen einer Region 15, in der das erste Paar Filter 22 und 26 einander zugewandt sind, und einer Region 17, in der das zweite Paar Filter 24 und 28 einander zugewandt sind, angeordnet. Obgleich nicht veranschaulicht, ist das Verbindungselement 16 über eine Verdrahtungsstruktur oder einen Durchkontakt elektrisch mit einer Erdungselektrode verbunden.
Wenn der Verbindungsleiter 16 aus dem gleichen Material besteht wie der Verbindungsabschnitt 13 (zum Beispiel einer Lotlegierung oder einer leitfähigen Paste), so können die Herstellungskosten vorteilhafterweise gesenkt werden.
Mit der Vorrichtung für elastische Wellen 10a von Ausführungsform 3, ähnlich wie in Ausführungsform 1-1, können die Isolationseigenschaften und die Außer-Band-Dämpfung verbessert werden, selbst wenn die Vorrichtung kleiner geworden ist.
In der Vorrichtung für elastische Wellen 10a von Ausführungsform 3 dient das Verbindungselement 16, das zwischen der Region 15, in der das erste Paar Filter 22 und 26 einander zugewandt sind, und der Region 17, in der das zweite Paar Filter 24 und 28 einander zugewandt sind, angeordnet ist, als eine Abschirmelektrode, und eine elektromagnetische Kopplung zwischen dem ersten Paar Filter 22 und 26 und dem zweiten Paar Filter 24 und 28 wird unterdrückt. Infolge dessen können die Außer-Band-Dämpfung und die Isolation weiter verbessert werden.
Das Verbindungselement 16 dient als ein Wärmeabstrahlungspfad, und die Wärme, die aufgrund des Stromflußes durch die Filter 22, 24, 26 und 28 entsteht, kann problemlos abgeleitet werden, und darum können Temperaturanstiege in den Filtern 22, 24, 26 und 28 bei Stromfluß unterdrückt werden. Somit kann eine Verschlechterung der Strombelastbarkeit infolge der Integration von Elementen unterdrückt werden.
Infolge der Bereitstellung des Verbindungselements 16 kann ein Raum in einem Abschnitt gewährleistet werden, in dem das erste und das zweite piezoelektrische Substrat 12 und 14 einander über den Hohlraum 18 hinweg zugewandt sind, und darum wird die Festigkeit der Vorrichtung für elastische Wellen 10a verbessert. Dadurch wird zum Beispiel die Fähigkeit der Vorrichtung für elastische Wellen 10a erhöht, Formgebungsprozessen zu widerstehen.
Des Weiteren ist das Verbindungselement 16 bevorzugt in der Lage, als eine Abschirmung (ein Teiler) in dem Hohlraum 18 zwischen den Hohlräumen 15 und 17 entlang der gesamten Tiefenrichtung der Ebene des Papiers zu fungieren (2). Es kann jedoch auch in Form einer Stützsäule strukturiert sein, die mit Abschnitten der zugewandten Flächen 12s und 14s verbunden ist, wodurch Verbesserungen bei einem gewissen Abschirmungseffekt und der Fähigkeit, Formgebungsprozessen zu widerstehen, erwartet werden können.
<Übersicht>
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung wird bei Filtern, die auf zugewandten Flächen von piezoelektrischen Substraten ausgebildet sind, die einander über einen Hohlraum hinweg zugewandt sind, die Mittenfrequenz jedes Filters entschieden, indem man sich auf den absoluten Wert der Differenz zwischen den Mittenfrequenzen der Filter konzentriert, die einander über den Hohlraum hinweg zugewandt sind, wodurch die Außer-Band-Dämpfung eines Mehr(Quad)-Bandfilters verbessert werden kann und die Isolationseigenschaften eines Dualband-Duplexers verbessert werden können.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Weise modifiziert werden.
Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen Fall beschränkt, bei dem Bandpaßfilter auf einem ersten und einem zweiten piezoelektrischen Substrat ausgebildet werden. Sie kann ebenfalls auf einen Fall angewendet werden, bei dem Bandsperrfilter auf einem ersten und einem zweiten piezoelektrischen Substrat ausgebildet werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auch auf Mehrbandfilter, die eine größere Anzahl von Bändern haben als ein Quadband-Filter, und auf Mehrband-Duplexer, die eine größere Anzahl von Bändern haben als ein Dualband-Duplexer, angewendet werden.
Bezugszeichenliste

10, 10a: Vorrichtung für elastische Wellen
12: erstes piezoelektrisches Substrat
12s: eine Hauptfläche (zugewandte Fläche)
13: Verbindungsabschnitt
14: zweites piezoelektrisches Substrat
14s: eine Hauptfläche (zugewandte Fläche)
16: Verbindungselement
18: Hohlraum
22: erstes Filter (erster Filtersatz, erstes Filterpaar, Filter 1)
24: zweites Filter (erster Filtersatz, zweites Filterpaar, Filter 2)
26: drittes Filter (zweiter Filtersatz, erstes Filterpaar, Filter 3)
28: viertes Filter (zweiter Filtersatz, zweites Filterpaar, Filter 4)

Claims

Vorrichtung für elastische Wellen (10, 10a), umfassend: ein erstes piezoelektrisches Substrat (12), ein zweites piezoelektrisches Substrat (14), einen Verbindungsabschnitt (13), der das erste piezoelektrische Substrat (12) und das zweite piezoelektrische Substrat (14) so miteinander verbindet, dass das erste piezoelektrische Substrat (12) und das zweite piezoelektrische Substrat (14) einander zugewandt sind und ein Hohlraum zwischen dem ersten piezoelektrischen Substrat (12) und dem zweiten piezoelektrischen Substrat (14) ausgebildet wird, einen ersten Satz mehrerer Filter (22, 24), die auf einer Hauptfläche des ersten piezoelektrischen Substrats (12) ausgebildet sind, die dem zweiten piezoelektrischen Substrat über den Hohlraum hinweg zugewandt ist, einen zweiten Satz mehrerer Filter (26, 28), die auf einer Hauptfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats (14) ausgebildet sind, die dem ersten piezoelektrischen Substrat (12) über den Hohlraum hinweg zugewandt ist, wobei der erste Filtersatz und der zweite Filtersatz mehrere Filterpaare bildend einander über den Hohlraum hinweg zugewandt sind und wobei bei jedem der Filterpaare ein absoluter Wert einer Differenz zwischen Mittenfrequenzen eines Filters (22, 24) des ersten Filtersatzes und eines Filters (26, 28) des zweiten Filtersatzes größer ist als ein kleinster Wert unter absoluten Werten von Differenzen zwischen Mittenfrequenzen von Filterpaaren, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus dem ersten Filtersatz und dem zweiten Filtersatz gebildet ist.
Vorrichtung für elastische Wellen (10, 10a) nach Anspruch 1, wobei der erste Filtersatz und der zweite Filtersatz mehrere Filterpaare bildend einander über den Hohlraum hinweg dergestalt zugewandt sind, dass der kleinste Wert von absoluten Werten von Differenzen zwischen den Mittenfrequenzen der Filter des ersten Filtersatzes und der Filter des zweiten Filtersatzes in den mehreren Filterpaaren maximiert wird.
Vorrichtung für elastische Wellen (10, 10a) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Filtersatz und der zweite Filtersatz Empfangsfilter und Sendefilter von mindestens zwei Bändern sind.
Vorrichtung für elastische Wellen (10, 10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die des Weiteren ein Verbindungselement (16) umfasst, das mit dem ersten piezoelektrischen Substrat (12) und dem zweiten piezoelektrischen Substrat (14) verbunden ist, Leitfähigkeit besitzt, elektrisch geerdet ist und im Inneren des Hohlraums zwischen Regionen angeordnet ist, in denen Filter (22, 24) des ersten Satzes und Filter (26, 28) des zweiten Satzes Paare bildend einander zugewandt sind.
Vorrichtung für elastische Wellen (10, 10a) nach Anspruch 4, wobei der Verbindungsabschnitt (13) und das Verbindungselement (16) aus dem gleichen Material bestehen.
Vorrichtung für elastische Wellen (10, 10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dicke des zweiten piezoelektrischen Substrats (14) kleiner ist als die Dicke des ersten Substrats (12) und in jedem der Paare aus einem Filter (22, 24) des ersten Filtersatzes und einem Filter (26, 28) des zweiten Filtersatzes die Mittenfrequenz des Filters (26, 28) des zweiten Filtersatzes höher ist als die Mittenfrequenz des Filters (22, 24) des ersten Filtersatzes.