DE69924225T2

DE69924225T2 - Akustische Oberflächenwellenanordnung

Info

Publication number: DE69924225T2
Application number: DE69924225T
Authority: DE
Inventors: Minoru 1-1-1 Shibaura Kawase; Yasushi 1-1-1 Shibaura Kuroda
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2019-12-29
Also published as: US6339365B1; EP1017169A3; SG108217A1; EP1017169B1; KR20000052590A; KR100418550B1; EP1017169A2; DE69924225D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung, die auf einem piezoelektrischen Substrat ausgebildete Interdigitalwandler enthält.
Bisher wurden Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtungen wegen deren geringer Ausmaße, hoher Leistung und hoher Zuverlässigkeit in verschienen Gebieten angewendet. Zum Beispiel werden Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtungen in dem Gebiet der Funkkommunikation für tragbare Telefone oder dergleichen als Bandpassfilter für das Senden, als Bandpassfilter für das Empfangen, oder für Ähnliches verwendet.
Im Gebiet der Funkkommunikation gibt es eine Tendenz, die Koexistenz von zwei oder mehreren Systemen verschiedener Frequenzbänder zu erlauben. Zum Beispiel existieren in Nordamerika und anderswo zwei Systeme, das PCS im 1,9 GHz Band und AMPS im 800 MHz Band, in Europa und anderswo zwei Systeme, das DCS im 1,8 GHz Band und GSM im 900 MHz Band, und in Japan existiert eine Vielfalt von Systemen, das PHS im 1,9 GHz Band, das PDC1.5G im 1,5 GHz Band und das PDC800 im 800 MHz Band.
Entsprechend gibt es eine neuere Tendenz, verlangend nach dualen Typen von Kommunikationseinheiten, welche Kommunikation in zwei oder mehr Systemen verschiedener Frequenzbänder mit einer Einheit realisieren. In solchen dualen Typen von Funkkommunikations-Einheiten können verschiedene Arten von Komponenten gemeinsam genutzt werden. Entsprechend besteht aus dem Kosten- und Dimensions-Gesichtspunkt ein beträchtlicher Vorteil, im Vergleich mit dem Fall, in welchem für jedes der verschiedenen Systeme eine Funkkommunikations-Einheit bereitgestellt ist.
Für eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung, die geeignet ist mit einer solchen Funkkommunikations-Einheit zu arbeiten, kann eine verwendet werden, in welcher eine Vielzahl von in verschiedenen Frequenzbändern arbeitenden Oberflächen-Schallwellen-Chips in einer Baugruppe untergebracht sind. Es ergibt sich hieraus, dass die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung klein und weniger teuer hergestellt werden kann.
In einer Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung sind gewöhnlich, umgebend einen Bereich in welchem auf dieser ein Oberflächen-Schallwellen-Chip montiert ist, Anschlussfelder für das Zuführen von Eingangssignalen und von Erdungspotential von äußeren Bereichen zu den Interdigitalwandlern oder für das Herausführen von Ausgangssignalen angeordnet. Diese Anschlussfelder und Anschlüsse der Interdigitalwandler sind mit Anschlussdrähten verbunden.
Im Fall der Unterbringung einer Mehrzahl von Oberflächen-Schallwellen-Chips in einer Baugruppe, um eine so genannte Mehrfach-Chip Baugruppe herzustellen, sind die Anschlüsse der Interdigitalwandler mit einem Anschlussfeld auf einer Seite eines jeden Chips verbunden. Entsprechend, abhängig von den Positionen der Anschlüsse der Interdigitalwandler, können die Längen der Anschlussdrähte verschieden sein.
Dieses bedingt, in dem Fall, in welchem eine Mehrzahl von Interdigitalwandlern entlang einer Haupt-Ausbreitungsrichtung der Oberflächenschallwellen, wie insbesondere in einem im Longitudinal-Modus gekoppelten Resonanz-Filter, angeordnet sind, dass ein Einfluss parasitärer Kapazitäts- und Induktivitäts-Komponenten für jeden Interdigitalwandler verschieden ist. Daher ist es wahrscheinlich, dass es Schwierigkeiten beim Einstellen der Frequenzcharakteristiken gibt. Außerdem besteht die Tendenz, dass, wenn der Anschlussdraht über den Interdigitalwandler verläuft, elektromagnetische Kopplung zwischen dem Anschlussdraht und dem Interdigitalwandler auftritt.
Im EP 0 794 616 ist ein elektronisches Teil beschrieben, ein solches wie eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung, und ein Herstellverfahren hierfür. Ein Oberflächen-Schallwellen-Chip kann mit einem Leiter auf der Grundplatte einer Baugruppe mit seiner Frontseite nach unten verbunden sein.
Die gegenwärtige Erfindung wird ausgeführt für die Verbesserung einer Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung und hat die folgenden Ziele:

(1) Eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung bereitzustellen, die einfach in einer Mehrfach-Chip-Baugruppe aufgebaut werden kann;
(2) Eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung bereitzustellen, aufweisend Interdigitalwandler mit gleichförmigen Eigenschaften durch das homogenisieren parasitärer Kapazitäts- und Induktivitäts-Komponenten aller Interdigitalwandler:
(3) Verhinderung der Vermischung von Signal und Rauschen als Folge elektromagnetischer Kopplung zwischen Anschlussdrähten und Interdigitalwandlern;
(4) Bereitstellen einer Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung geringer Dimension.

Entsprechend der gegenwärtigen Erfindung ist hier eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung bereitgestellt, enthaltend:
eine Baugruppe enthaltend eine Grundplatte, auf deren einer Haupt-Oberfläche eine Vielzahl von Signal-Leiterbahnen und eine Erdungs-Leiterbahn in derselben Ebene ausgebildet sind, und eine Vielzahl von Oberflächen-Schallwellen-Chips mit der Frontseite nach unten gerichtet über der Grundplatte angeordnet sind, wobei jedes eine Vielzahl von Interdigitalwandlern, ausgebildet auf einer Haupt-Oberfläche auf dem piezoelektrischen Substrat, sowie Signalanschlüsse, angeordnet an gegenüber liegenden Seiten auf dem piezoelektrischen Substrat, und einen Erdungsanschluss, angeordnet auf dem piezoelektrischen Substrat, enthält, und wobei auf der Grundplatte die Vielzahl von Signal-Leiterbahnen elektrisch mit den Signalanschlüssen der Vielzahl von Oberflächen-Schallwellen-Chips verbunden sind, die Erdungs-Leiterbahn mit den Erdungsanschlüssen der Vielzahl von Oberflächen-Schallwellen-Chips verbunden sind und eine Vielzahl von Bereichen auf der Erdungs-Leiterbahn zwischen benachbarten Signal-Leiterbahnen existiert.
In einer Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung der gegenwärtigen Erfindung sind die Stromzuführung zu jedem, sowie die Herausführung des Ausgangs von jedem, Interdigitalwandler-Anschluss der Vielfach-Chips durch eine Leiterbahn auf einer Grundplatte implementiert. Entsprechend können die, durch die Positionen der Interdigitalwandler-Anschlüsse bedingten, Unterschiede in den Einflüssen der parasitären kapazitiven und induktiven Komponenten und der elektromagnetischen Kopplung gemindert werden. Als ein Ergebnis können die Vielfach-Chip Baugruppen einfach gefertigt werden.
Außerdem, da elektromagnetische Kopplung zwischen benachbarten Leiterbahnen durch die Erdungs-Leiterbahn-Bereiche, die zwischen benachbarten Signal-Leiterbahnen bestehen, abgeschirmt sind, kann ein Einfluss der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Signal-Leiterbahnen vermindert werden.
Zusätzlich können alle Interdigitalwandler mit der Frontseite der Grundplatte zugewandt angeordnet sein. Dadurch können die Interdigitalwandler davor geschützt werden, mit elektrischen Signalen und Rauschen vermischt zu werden.
Zumindest eines der Oberflächen-Schallwellen-Chips kann aus einer Vielzahl von in einer Kaskade verbundenen Oberflächen-Schallwellen-Filtern aufgebaut sein.
Zumindest eines der Oberflächen-Schallwellen-Chips kann aus einem im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Element bestehen.
Ein im Longitudinal-Modus gekoppeltes Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filter, ein Beispiel von diesen, ist normalerweise aufgebaut durch das Anordnen einer Vielzahl von Interdigitalwandlern und von an deren beiden Enden positionierten Reflektoren, welche diese Interdigitalwandler Sandwich-artig einfassen, in Reihen entlang einer Ausbreitungsrichtung von Oberflächen-Schallwellen auf einem piezoelektrischen Substrat. Daraus resultiert, dass zusätzlich zu einer Grundwelle der Oberflächen-Schallwellen eine Oberwelle von dieser extrahiert werden kann. Daraus ergibt sich, dass ein Filter mit größerer Bandbreite erhalten werden kann.
Wenn dieser im Longitudinal-Modus gekoppelte Oberflächen-Schallwellen-Resonator als ein Vielfach-Chip montiert wird, dann kann entsprechend der gegenwärtigen Erfindung die Schwankung der Werte von parasitärer Kapazität und Induktivität eines jeden Interdigitalwandlers vermindert werden. Daraus ergibt sich, dass Oberflächen-Schallwellen-Oberwellen effizient extrahiert werden können.
In einer Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung der gegenwärtigen Erfindung kann eine externe Auswahl-Schaltung eingerichtet sein um ein Eingangssignal selektiv an irgendeinen aus der Vielzahl von Oberflächen-Schallwellen-Chips zu liefern, mit dem Ergebnis, dass ein schaltbares Filter erhalten ist.
Die Ausbreitungseigenschaften eines piezoelektrischen Substrats zumindest eines Chips von den Oberflächen-Schallwellen-Chips können unterschiedlich von denen der anderen Oberflächen-Schallwellen-Chips sein.
Ohne sich auf die Ausbreitungseigenschaften des Substrats zu beschränken, können die Dicke der Elektroden-Finger und die Materialzusammensetzung der Elektroden-Finger (einschließlich der Zusammensetzung oder Schichtstruktur) oder das Breitenverhältnis (Breite eines Elektroden-Fingers zu Abstand zwischen den Mitten der Elektroden-Finger) der Elektroden-Finger unterschiedlich von den anderen Oberflächen-Schallwellen-Chips gestaltet werden.
Eine äußere Dimension von zumindest einem Chip von den Oberflächen-Schallwellen-Chips kann unterschiedlich sein zu den anderen Chips. Dadurch können die Chips leicht unterschieden werden. Hier können, durch das Konstruieren des piezoelektrischen Substrats für die minimale durch jedes Filter geforderte Dimension, niedrige Kosten und geringes Gewicht verwirklicht werden.
Wenn, wie die äußere Dimension, die Dicke der piezoelektrischen Substrate entsprechend der Art der Oberflächen-Schallwellen-Chips unterschieden wird, dann können die Oberflächen-Schallwellen-Chips bequem und leicht während und nach dem Montieren der Chips unterschieden werden. Für die Dickenunterschiede der Substrate ist es vorzuziehen, dass diese für leichte Unterscheidbarkeit mehr als 20 μm betragen.
Bei dem Montieren der Chips in einer Baugruppe können die Chips in der Reihenfolge wachsender Dicke, beginnend mit einem Chip mit dünnem Substrat, montiert werden. Dadurch kann verhindert werden, dass ein Montagewerkzeug und ein Oberflächen-Schallwellen-Chip sich stören, wodurch sich einfache Montage ergibt.
Wenn eine Dicke eines piezoelektrischen Substrats von zumindest einem Chip von den Oberflächen-Schallwellen-Chips unterschiedlich zu den anderen Oberflächen-Schallwellen-Chips gestaltet ist, entsprechend den für die zugehörigen Schallwellen-Elemente erforderlichen Bandbreiten- und Anstiegs-Durchgangs-Eigenschaften, dann können piezoelektrischen Substrate optimaler Dicke verwendet werden.
Die Oberflächenrauhigkeit einer rückwärtigen Oberfläche von zumindest einem Chip von den Oberflächen-Schallwellen-Chips kann unterschiedlich zu der der anderen Chips gemacht werden. Dadurch können die Chips leicht unterschieden werden.
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung zeigt.
2 ist ein Querschnitt, welcher eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung zeigt.
3A ist ein Grundriss, welcher eine Leiterbahn-Formations-Oberfläche einer Grundplatte einer Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung zeigt.
3B ist ein Grundriss, welcher eine Elektroden-Formations-Oberfläche eines Oberflächen-Schallwellen-Chips entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, in der eine rückwärtige Oberfläche einer Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung mit herausragenden Oberflächen-Schallwellen-Chips gesehen wird.
5A und 5B sind Grundrisse, welche Leiterbahn-Formations-Oberflächen der Grundplatten der Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtungen eines Ausführungsbeispiels der gegenwärtigen Erfindung zeigen.
6 ist ein Grundriss, der eine Elektroden-Formations-Oberfläche eines Oberflächen-Schallwellen-Chips entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung zeigt.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung zeigt.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die den Montagevorgang der Halbleiter-Chips entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung zeigt.
9 ist ein Blockdiagramm einer Funk-Kommunikations-Einheit entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der gegenwärtigen Erfindung mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
(Ausführungsbeispiel 1)
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung 1 entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung zeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Oberflächen-Shallwellen-Vorrichtung 1 als duales Filter aufgebaut; aufweisend zwei Filter, nämlich ein Tiefpass-Filter und ein Hochpass-Filter.
Wie in der Figur gezeigt, sind die Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 innerhalb einer Baugruppe 30 mit einer äußeren Form eines rechteckigen Parallelepipeds untergebracht. Hier bilden die Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 ein Tiefpass-Filter und entsprechend ein Hochpass-Filter.
Eine Baugruppe 30 ist zusammengesetzt aus einer Grundplatte 31, einer äußeren Einfassung 32 und einem Deckel 33, bildend entsprechend einen Boden, eine Seitenwand und eine obere Platte.
Die Grundplatte 31, die äußere Einfassung 32 und der Deckel 33 sind verklebt um die Baugruppe 30 abzudichten. Als ein Ergebnis sind die Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 innerhalb der Baugruppe 30 luftdicht verschlossen geschützt.
2 ist ein Querschnitt, der eine in 1 gezeigte Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung 1 mit abgenommenem Deckel 33 darstellt.
Mit der aus Keramik oder Kunststoff bestehenden Grundplatte 31 ist die äußere Einfassung 32 verbunden. Auf der Grundplatte 31 sind die Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 montiert mit einer Anordnungsfläche mit von dieser nach unten gerichteten Interdigitalwandlern.
Anschlüsse der Interdigitalwandler sind mit einer auf einer oberen Oberfläche der Grundplatte 31 ausgebildeten Leiterbahn 40 mittels einer Erhebung 35 verbunden. In dieser Flip-Chip Montierung ist Gold für die Erhebung 35 verwendet, weil Gold geeignet ist durch Ultraschall verbunden zu werden. Hier kann auch Lot als Material für die Erhebung verwendet werden. Die Leiterbahnfläche 40 ist mit elektrischer Verdrahtung verbunden, die durch Durchgangslöcher zu einer rückwärtigen Oberfläche der Grundplatte 31 führt.
Die Details des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels sind in den 3A und 3B und 4 gezeigt. 3a ist ein Grundriss, der eine Leiterbahn-Formations-Oberfläche zeigt, auf welcher die Leiterbahn 40 der Grundplatte 31 ausgebildet ist. 3B ist ein Grundriss, der eine Elektroden-Formations-Oberfläche zeigt, auf welcher die Elektroden der Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 ausgebildet sind. 4 ist eine perspektivische Ansicht die die Baugruppe 30 mit darin integrierten Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 von deren Rückseite zeigt, wobei die Chips 10 und 20 herausragen. 4 zeigt den umgedrehten Zustand der 3A und ist erhalten durch Überlagern der 3A und 3B.
Wie in den 1 bis 4 gezeigt, ist die Grundplatte 31 eine rechteckige Platte. Die Grundplatte 31 ist aus Keramik oder Kunststoff gefertigt. Hier ist die Grundplatte 31 an den vier Ecken und in der Mitte einer jeden Seite mit Durchgangslöchern ausgestattet.
In der Nachbarschaft eines Zentrums einer Oberfläche der Grundplatte 31, auf welcher Chips montiert sind, ist eine Leiterbahn 40 ausgebildet, bestehend aus einer metallisch leitenden Schicht. Die Leiterbahn 40 ist zusammengesetzt aus Signal-Leiterbahnen 41 und 42 und einer Erdungs-Leiterbahn 45. Die Signal-Leiterbahnen 41 und 42 sind Leiterbahnen des Eingangssignals für das Einleiten von Signalen und die Signal-Leiterbahnen 43 und 44 sind Leiterbahnen des Ausgangssignals für das Ausgeben von Signalen. Diese Leiterbahnen 41 bis 45 sind alle aus derselben Schicht gebildet und sind in der Ebene durch Schlitze 46A bis 46D isolierend aufgetrennt, in welchen die Leiterbahn nicht ausgebildet ist.
Die Signal-Leiterbahnen 41 bis 44 sind an den vier Ecken der gesamten Leiterbahn 40 ausgebildet. Die Erdungs-Leiterbahn 45 ist als Kreuz ausgebildet und ein Teil von dieser ist zwischen den Signal-Leiterbahnen 41 bis 44 angeordnet. Daher existiert in den Gebieten zwischen den Signal-Leiterbahnen 41 bis 44 die Erdungsleiterbahn 45. Dadurch sind die Signal-Leiterbahnen 41 bis 44 gegeneinander abgeschirmt. Als ein Ergebnis sind die Signale auf den Signal-Leiterbahnen 41 bis 44 davor geschützt, sich miteinander zu vermischen.
Die Signal-Leiterbahnen 41 bis 44 sind elektrisch mit in Durchgangslöchern ausgebildeten Leiterbahnen durch die entsprechenden Verdrahtungen 47A bis 47D verbunden. Mit der Erdungs-Leiterbahn 45 sind die Verdrahtungen 47E und 47H verbunden. Die Verdrahtungen 47E bis 47H sind elektrisch entsprechend mit den in den Durchgangslöchern ausgebildeten Leiterbahnen verbunden.
Wie in den 1 bis 4 dargestellt, sind die Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 auf der Grundplatte 31 so positioniert, dass jeweils eine ihrer Seiten parallel zu der des Anderen sind. Diese Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 stellen ein Tiefpassfilter und entsprechend ein Hochpassfilter dar.
Das Tiefpass-Filter ist gebildet durch das Verbinden der im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen- Resonanz-Filter 11 und 12 in einer Kaskaden-Verbindung. Andererseits ist das Hochpass-Filter gebildet durch das Verbinden der im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filter 21 und 22 in einer Kaskaden-Verbindung.
Hier sind in den im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filtern 11 und 12 drei Interdigitalwandler in Reihe in einer Ausbreitungsrichtung von Oberflächen-Schallwellen angeordnet und an beiden Enden der Reihe sind Reflektoren angebracht um eine Dreier-Interdigitalwandler-Struktur zu bilden. In den im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filtern 21 und 22 sind sieben Interdigitalwandler in Reihe in einer Ausbreitungsrichtung von Oberflächen-Schallwellen angeordnet und an beiden Enden der Reihe sind Reflektoren angebracht, um eine Siebener-Interdigitalwandler-Struktur zu bilden. Auf den entsprechenden Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 sind die Interdigitalwandler so angeordnet, dass die Haupt-Ausbreitungsrichtungen der Oberflächen-Schallwellen parallel zueinander sind.
Mit den im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filtern 11 und 12 sind die Signalanschlüsse 13 und 14 und entsprechend die beiden Erdungsanschlüsse 15 verbunden. Mit den im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filtern 21 und 22 sind die Signalanschlüsse 23 und 24 und entsprechend die beiden Erdungsanschlüsse 25 verbunden. Hier sind die Signalanschlüsse 13 und 23 Signalanschlüsse für das Eingeben der Signale und die Signalanschlüsse 14 und 24 sind Signalanschlüsse für das Ausgeben der Signale.
Die Signalanschlüsse 13 und 23 und die Signalanschlüsse 14 und 24 sind so positioniert, dass diese zwei gegenüber liegende Seiten der Grundplatte 31 säumen, entsprechend ist die Anordnung der Signalanschlüsse 13 und 23 und der Signalanschlüsse 14 und 24 ungefähr parallel.
Die Anschlüsse der Eingangssignale 13 und 23, sowie die Anschlüsse der Ausgangssignale 14 und 24 von zwei Chips sind so positioniert, dass sie auf einer entsprechenden Seite der Grundplatte 31 sind. Dadurch kann die Verbindung mit einer externen Auswahlschaltung leicht implementiert werden.
Wenn diese Filter in Serie innerhalb der Baugruppe verbunden werden, dann sind ein Anschluss des Eingangssignals eines Filters und ein Anschluss des Ausgangssignals des anderen Filters so positioniert, dass diese auf derselben Seite der Grundplatte für die Verbindung durch eine Leiterbahn auf der Grundplatte 31 aufgereiht sind.
Die Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 sind auf der Grundplatte 31 für eine Montierung mit Front nach unten verbunden. Das bedeutet, die Signalanschlüsse 13, 23, 14 und 24 der Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 sind entsprechend mit den Signal-Leiterbahnen 41 bis 44 verbunden. Beide der Erdungsanschlüsse 15 und 25 der Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 sind mit der Erdungs-Leiterbahn 45 verbunden. Alle Verbindungen zwischen den Signalanschlüssen 13, 23, 14 und 24 sowie den Erdungsanschlüssen 15 und 25 mit den Signal-Leiterbahnen 41 bis 44 sowie der Erdungs-Leiterbahn 45 sind in Form von Erhebungen implementiert, wie oben erwähnt.
Hier sind, wie in 4 dargestellt, alle Interdigitalwandler, das bedeutet die im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filter 11, 12, 21 und 22, zur Erdungs-Leiterbahn 45 hin ausgerichtet ausgebildet. Das bedeutet, dass alle Interdigitalwandler nicht mit den Signal-Leiterbahnen 41 und 44 in einer Ebene überlappen. Als ein Ergebnis können elektrische Signale davor geschützt werden sich mit den entsprechenden Interdigitalwandlern zu vermischen. Wenn es einen Interdigitalwandler gibt, der auf irgendeine der Signal-Leiterbahnen 41 bis 44 ausgerichtet ist, dann findet zwischen der Signal-Leiterbahn und dem gegenüber stehenden Interdigitalwandler direkte elektromagnetische Kopplung statt, wodurch das Signal wahrscheinlich vermischt wird.
Die Erdungs-Leiterbahn 45 ist als Kreuz auf der Grundplatte 31 ausgestaltet, so dass dessen Ansätze umfasst sind von den benachbarten Signal-Leiterbahnen 41 und 44. Entsprechend kann in einem Dual-Modus-Filter, auch wenn der Eingang zu einem Filter abgetrennt ist vom Eingang zu den anderen Filter, elektromagnetische Kopplung zwischen der Signal-Leiterbahn des einen Filters und der Signal-Leiterbahn des anderen Filters dank der Erdungs-Leiterbahn 45 abgeschirmt werden. Als ein Ergebnis hiervon kann ein Einfluss elektromagnetischer Kopplung zwischen den Leiterbahnen 40 bis 44 vermindert werden um eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung mit geringem Eingangsverlust zu erhalten.
In einer Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung entsprechend dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel sind zwei Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20, aufweisend im Longitudinal-Modus gekoppelte Resonanz-Filter, auf der Grundplatte 31 in einer nach unten gerichteten Montageweise verbunden.
Entsprechend können die Schwankungswerte, der zu jedem Interdigitalwandler parasitären Kapazität und der Induktivität der im Longitudinal-Modus gekoppelten Resonanz-Filter, vermindert werden. Als ein Ergebnis können Oberflächen-Schallwellen höherer Modi effizient extrahiert werden um ein Filter für ein breites Band zu erhalten.
(Ausführungsbeispiel 2)
Die 5A und 5B sind Grundrisse, welche die entsprechenden Zustände der Ebenen der Grundplatten 31A und 31B zeigen, deren Leiterbahnen in ihrer Form modifiziert sind. Die in diesen Figuren gezeigten Grundplatten 31A und 31B bilden einen Teil einer Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung.
Wie in 5A gezeigt, ist auf der Grundplatte 31A eine Leiterbahn 40A bestehend aus den Signal-Leiterbahnen 41A bis 44A und einer Erdungs-Leiterbahn 45A ausgebildet. Hier ist, ohne dass die Verdrahtung auf der Grundplatte 31A gezeigt wird, nur die Leiterbahn 40A gezeigt.
Wie aus dem Vergleich der 5A und 3A klar ersichtlich ist, sind in einer Erdungs-Leiterbahn 45A rechtwinklige Ausschnitte an den vier Ecken eines Quadrat angebracht, welche in vertikaler Richtung in einer Papierebene den Teil eines Kreuzes bilden. Trotz dieser Ausschnitte können die Oberflächen-Schallwellen-Chips 10 und 20 mit allen Interdigitalwandlern ähnlich positioniert werden, das bedeutet, die im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filter 11, 12, 21 und 22 sind zu der Erdungs-Leiterbahn 45A hin ausgerichtet.
Als ein Ergebnis, identisch zum ersten Ausführungsbeispiel, schirmt die Erdungs-Leiterbahn 45 die im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filter 11, 12, 21 und 22 ab, um so die Vermischung mit Rauschen zu verhindern.
Anderes ist identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel, weshalb die Erläuterung weggelassen ist.
Wie in 5B dargestellt, sind auf der Grundplatte 31B quadratische Signal-Leiterbahnen 41B bis 44B getrennt voneinander ausgebildet und auf Flächen zwischen den Signal-Leiterbahnen 41B bis 44B befindet sich eine Erdungs-Leiterbahn 45B. Auch hier ist, ohne die Verdrahtung auf der Grundplatte 31B zu zeigen, nur die Leiterbahn 40B dargestellt.
In den Signal-Leiterbahnen 41B bis 44B sind drei Seiten eines Quadrats mit der Ausnahme einer Seite benachbart zu der Erdungs-Elektrode 45B. In anderen Worten, die Ränder der Signal-Leiterbahnen 41b bis 44B sind nahezu umgeben durch die Erdungs-Leiterbahn 45B um eine stärkere Verhinderung der Vermischung externen Rauschens mit den Signalen, als im ersten Ausführungsbeispiel zu erreichen.
Hier kann die Erdungs-Leiterbahn 45B betrachtet werden als eine, die gebildet wird durch das Hinzufügen von vier quadratischen, entsprechend der strichpunktierten Linie geschnittenen, Leiterbahnen 451 bis 454 zu einer kreuzförmigen Leiterbahn.
Wie in den 3B, 5A und 5B dargestellt, kann, obgleich die Erdungs-Leiterbahn grundsätzlich als Kreuz ausgebildet ist, ein wenig an Hinzufügen oder Weglassen am Kreuz erlaubt sein. Die Breiten der vertikalen und horizontalen Rechtecke, die ein Kreuz bilden, müssen nicht die gleichen sein.
(Ausführungsbeispiel 3)
In einem dritten Ausführungsbeispiel einer Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung ist auf einem Chip ein im Longitudinal-Modus gekoppeltes Resonanz-Filter ausgebildet. Eine Vielzahl von im Longitudinal-Modus gekoppelten Resonanz-Filtern ist auf einer Grundplatte angeordnet um eine Vielfach-Chip Baugruppe zu bilden.
6 ist ein Grundriss, welcher eine fünf-Interdigitalwandler-Struktur als ein Beispiel eines im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filters zeigt. Zum Beispiel können die im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filter, die identisch sind zu den im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filtern 11 und 12 des in 3B gezeigten Oberflächen-Schallwellen-Chips 10, in einer Kaskaden-Verbindung verbunden werden um ein Filter zu bilden.
Auf einer Haupt-Oberfläche eines piezoelektrischen Substrats 50 sind fünf Interdigitalwandler 51 bis 55 in einer Reihe angeordnet. An beiden Enden der fünf Interdigitalwandler 51 bis 55 sind die Reflektoren 56 und 57 angeordnet. Dieses ist eine so genannte fünf-Interdigitalwandler-Struktur. Metallische Streifen, die Elektroden-Finger darstellen, und die Reflektoren dieser Interdigitalwandler sind aus derselben metallischen Schicht aufgebaut, zum Beispiel aus hauptsächlich aus Aluminium bestehenden Legierungs-Streifen.
Mit dieser Zusammensetzung können die im Longitudinal-Modus gekoppelten Oberflächen-Schallwellen-Resonanz-Filter, zusammen mit der Grundwelle der Oberflächen-Schallwellen, Wellen höherer Modi der dritten oder der fünften Ordnung extrahieren und können als ein Breitband-Filter wirken.
Die Elektroden-Finger der rechten Seite der Interdigitalwandler 52 und 53 in der Figur sind gemeinsam mit einem Eingangssignal-Anschluss 61 verbunden. Die Elektroden-Finger der linken Seite der Interdigitalwandler 51, 54 und 55 in der Figur sind gemeinsam mit einem Ausgangssignal-Anschluss 62 verbunden. Zusätzlich sind die Elektroden-Finger der Interdigitalwandler 51, 54 und 55 auf der rechten Seite in der Figur und die Elektroden-Finger der Interdigitalwandler 52 und 53 auf der linken Seite in der Figur entsprechend mit den Erdungs-Anschlüssen 63 bis 67 verbunden.
In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel sind die Erdungs-Anschlüsse 63 bis 67 als isolierte Anschlüsse ausgebildet. Als ein Ergebnis kann durch das Prüfen eines einzelnen Chips leicht festgestellt werden, welches Chip fehlerhaft ist. Die Erdungs-Anschlüsse 63 bis 67 können auf dem Chip integriert verbunden sein.
Die Erdungs-Anschlüsse 63 bis 67 können abweichend von einer Richtung der Filteranordnung positioniert sein. Dadurch können die Verbindungsfelder größer ausgebildet sein. Als ein Ergebnis hiervon können die Erdungs-Anschlüsse 63 bis 67 und die Erdungs-Leiterbahn 45 mit höherer Zuverlässigkeit verbunden werden.
(Ausführungsbeispiel 4)
7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung bezogen auf das vierte Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung darstellt. Wie in der Figur gezeigt, sind auf einer Grundplatte 31 zwei Chips 71 und 72, deren piezoelektrische Substrate unterschiedlich in ihrer Dicke sind, ausgebildet um eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung aufzubauen. Mit einem solchen Aufbau können Oberflächen-Schallwellen-Chips unterschiedlicher Eigenschaften in einem Vielfach-Chip gebildet werden.
Als ein Verfahren für das Montieren solcher Chips unterschiedlicher Dicke ist das in 8 dargestellte Montageverfahren zu bevorzugen. Das bedeutet, zuerst wird ein Chip 71 eines Substrats geringer Dicke (zum Beispiel 0,35 mm) mittels des Chip-Wende-Verfahrens mit einem Werkzeug 80 montiert. Danach wird ein Chip 72 eines dickeren Substrats (Z.B. 0,5 mm) montiert. In diesem Fall, als ein Beispiel, sind die Erhebungen Gold-Erhebungen mit einer Dicke von etwa 30 μm, die Chip-Dimension ist 1 mm × 1,5 mm, und ein spitzes Ende des Werkzeugs ist 1,5 mm ϕ.
Das Werkzeug 80 hat ein spitzes Ende, das einen ganzen oberen Teil des Chips bedecken kann. Das Werkzeug 80 dieser Größe ist zu einem Chip ausgerichtet und ist mit diesem in Kontakt.
Als eine Folge hiervon, kann der Chip nicht durch Kontakt mit einer Kante des Werkzeugs weg geschoben werden. Die auf den Chip ausgeübte Kraft ist gleichförmig, um eine gleichförmige Verbindung mit der Erhebung zu ergeben.
Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Gold-Erhebung mit einem Durchmesser von 30 μm kollabiert während der Verbindung auf ungefähr 20 μm. Hier ist der Unterschied der Dicken des Chips 72, das ein Substrat mit der Dicke von 0,5 mm hat und als zweites mittels des Chip-Wende-Verfahrens montiert ist, und des Chips 71, das zuerst montiert ist und ein Substrat von 0,35 mm hat, gleich 0,15 mm.
Entsprechend kann beim Montieren des Chips 72, auch wenn 20 μm Spiel der Dicke eines Wavers und das Spiel der Erhebungen betrachtet wird, das Werkzeug 80 und das Chip 71 mit einem ausreichenden Spalt angeordnet sein.
Entsprechend wird das spitze Ende des Werkzeugs 80 auch beim Montieren des zweiten Chips 72 mittels des Chip-Wende-Verfahrens nicht in Kontakt mit dem vorher montierten Chip 71 kommen. Als ein Ergebnis hiervon wird die Verbindung des vorher montierten Chips nicht beschädigt.
9 ist ein Blockdiagramm, das eine Funkkommunikations-Einheit entsprechend dem fünften Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung zeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung in einer Funkkommunikations-Einheit eingebaut um Funksignale, die zwei Frequenzbänder einschließen, zu verarbeiten.
Durch eine Antenne 110 eingehende Signale werden durch einen Duplexer 120 in eine Empfangsleitung eingeführt und durch zu den entsprechenden Frequenzbändern korrespondierende Verstärker einem Empfangs-Filter 140 zugeführt. Aus den durch das Empfangs-Filter 140 ausgegebenen Signalen werden Signale eines Frequenzbandes durch einen Schalter 150 ausgewählt. Die ausgewählten Signale werden durch einen Mischer 160 auf eine Zwischenfrequenz erniedrigt und in einen Signalprozessor 170 eingespeist.
Andererseits werden die von einem Signalprozessor 180 ausgegebenen Signale durch einen Mischer 190 in Signale der Sendefrequenz umgesetzt und durch einen Schalter 200 werden Signale eines Frequenzbandes für die Eingabe in ein Sende-Filter 210 ausgewählt. Die von dem Sende-Filter 210 ausgegebenen Signale werden durch die zu den entsprechenden Frequenzbändern korrespondierenden Verstärker 220 und einen Duplexer 120 von einer Antenne 110 ausgegeben. Die Schalter 150 und 200 des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels stellen externe Auswahl-Schaltungen dar.
Hier werden von einem Synthesizer 230 ausgegebene Oszillations-Signale durch ein Filter 240 oder ein Filter 250 in die Mixer 160 oder 190 eingegeben.
In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel werden in dem zuvor genannten Empfangs-Filter 140 und dem Sende-Filter 210 Signale zweier Frequenzbänder verarbeitet. Entsprechend ist die im ersten Ausführungsbeispiel dargestellte Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung als ein Bandpass-Filter in jedem Frequenzband verwendet.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung entsprechend der gegenwärtigen Erfindung kann als ein Duplexer 120 verwendet werden.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Die Verkörperung der gegenwärtigen Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sofern im Bereich der technischen Idee der gegenwärtigen Erfindung, kann diese ausgeweitet und modifiziert werden. Diese erweiterten und modifizierten Verkörperungen sind ebenso in der gegenwärtigen Erfindung enthalten.
Als Beispiele für Erweiterung und Modifikation kann folgendes angeführt werden.

(1) Obgleich zwei Chips verwendet werden um eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung in den obigen Ausführungsbeispielen aufzubauen, können auch drei oder mehr Chips für den Aufbau verwendet werden. Auch in diesem Falle ist es vorteilhaft, dass die entsprechenden Chips der Erdungs-Leiterbahn 45 auf der Grundplatte 31 zugewandt sind, um zu verhindern das sich Signale und Rauschen vermischen. Außerdem ist es vorteilhaft, dass auf der Fläche zwischen den Signal-Leiterbahnen 41 bis 44 auf der Grundplatte 31 ein Teil der Erdungs-Leiterbahn 45 existiert. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Signal-Leiterbahnen 41 bis 44, mit Ausnahme einer ihrer Seiten oder Kanten, umgeben sind in einem Zustand benachbart zu der Erdungs-Leiterbahn 45.
(2) Wenn Oberflächen-Schallwellen-Chips mit voneinander unterschiedlichen Eigenschaften verwendet werden, dann können die folgenden Verfahren für das Unterscheiden der Eigenschaften betrachtet werden.
a. Das Substratmaterial eines piezoelektrischen Substrats oder eine geschnittene Oberfläche davon wird unterschiedlich gefertigt, entsprechend den für das entsprechende Chip erforderlichen Eigenschaften. Zum Beispiel kann aus den piezoelektrischen Substraten wie 41Y und 64Y des LiNbO3 und 36Y, 42Y und X-112Y des LiTaO3, oder Quartz und Li2B4O5, eine geeignete Kombination ausgewählt werden.
b. Äußere Dimensionen der Chips können unterschiedlich gemacht werden. In diesem Fall kann eine Vielzahl von Chips unterschiedlicher Länge oder unterschiedlicher Breite verwendet werden.
c. In Übereinstimmung mit den erforderlichen Eigenschaften für jedes Chip, kann Dicke und Material oder die Anzahl der Schichten variiert werden.
d. Das Breitenverhältnis der Elektroden-Finger (Breite der Elektroden-Finger zu Abstand der Elektroden-Finger) wird verschieden gemacht.
(3) Die Oberflächenrauhigkeit der rückwärtigen Oberfläche des Substrats kann unterschiedlich gemacht werden. In diesem Fall können die Chips leicht unterschieden werden.

Claims

Eine Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung, umfassend: eine Baugruppe (30), enthaltend: eine Grundplatte (31), auf deren einer Haupt-Oberfläche eine Vielzahl von Signal-Leiterbahnen (41, 42, 43, 44) und eine Erdungs-Leiterbahn (45) in derselben Ebene gebildet sind; und eine Vielzahl von Oberflächen-Schallwellen-Chips (10, 20), angeordnet über der Grundplatte mit der Frontseite nach unten gerichtet, jede enthaltend: eine Vielzahl von Interdigitalwandlern (11, 12, 21, 22), gebildet auf einer Haupt-Oberfläche eines piezoelektrischen Trägers (10, 20), Signal-Anschlüsse (13, 14, 23, 24), angeordnet an gegenüberliegenden Seiten auf dem piezoelektrischen Träger, und einen Erdungs-Anschluss (15,25), angeordnet auf dem piezoelektrischen Träger; in welcher die Vielzahl von Signal-Leiterbahnen (41, 42, 43, 44) mit den Signal-Anschlüssen (13, 14, 23, 24) der Vielzahl von Oberflächen-Schallwellen-Chips elektrisch verbunden sind, die Erdungs-Leiterbahn (45) mit den Erdungs-Anschlüssen (15, 25) der Vielzahl von Oberflächen-Schallwellen-Chips elektrisch verbunden ist, und zwischen benachbarten Signal-Leiterbahnen eine Vielzahl von Bereichen der Erdungs-Leiterbahn (45) vorhanden ist.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 1: in welcher die Oberflächen-Schallwellen-Chips so angeordnet sind, dass benachbarte Seiten der Oberflächen-Schallwellen-Chips, auf welchen die Signal-Anschlüsse nicht angeordnet sind, annähernd parallel zueinander sind; und in welcher die Signal-Anschlüsse so angeordnet sind, dass Reihen der auf jeder gegenüberliegenden Seite angeordneten Signal-Anschlüsse annähernd parallel zueinander sind.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 1: in welcher die Signal-Leiterbahnen (41, 42, 43, 44) mit Ausnahme von Bereichen auf diesen, in welchen Verdrahtung (47A, 47B, 47C, 47D) ausgeführt wird, benachbart zu einem Teil der Erdungs-Leiterbahn (45) sind.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 1: in welcher zumindest ein Teil der Erdungs-Leiterbahn (45) als Kreuz ausgebildet ist.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 2: in welcher alle Interdigitalwandler (11, 12, 21, 22) der Erdungs-Leiterbahn (45) zugewandt sind.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 1: in welcher zumindest ein Chip der Oberflächen-Schallwellen-Chips (10, 20) eine Vielzahl von in einer Kaskadenanordnung verbundenen Oberflächen-Schallwellen-Elementen enthält.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 1: in welcher zumindest ein Chip der Oberflächen-Schallwellen-Chips ein im Longitudinal-Modus gekoppeltes Oberflächen-Schallwellen-Element enthält.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 7: in welcher ein im Longitudinal-Modus gekoppeltes Oberflächen-Schallwellen-Element eine Vielzahl von Interdigitalwandlern derselben Form enthält.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem umfassend: eine externe Auswahl-Schaltung, welche Eingangssignale selektiv an einen aus der Vielzahl von Oberflächen-Schallwellen-Chips liefert.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 1: in welcher die Ausbreitungs-Eigenschaften des piezoelektrischen Trägermaterials von zumindest einem Chip der Oberflächen-Schallwellen-Chips sich unterscheiden von jenen der piezoelektrischen Trägermaterialien der anderen Oberflächen-Schallwellen-Chips.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 1: in welcher eine Dicke von Elektroden-Fingern, welche die Interdigitalwandler bilden, für zumindest einen Chip der Oberflächen-Schallwellen-Chips unterschiedlich ist von jener der Elektroden-Finger, welche die anderen Oberflächen-Schallwellen-Chips bilden.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 1: in welcher das Elektroden-Finger-Material, welches die Interdigitalwandler von zumindest einem Chip von den Oberflächen-Schallwellen-Chips bildet, unterschiedlich ist von jenem, welches die anderen Oberflächen-Schallwellen-Chips bildet.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 1: in welcher ein Breite/Abstands-Verhältnis der Elektroden-Finger, welche die Interdigitalwandler von zumindest einem Chip von den Oberflächen-Schallwellen-Chips bilden, unterschiedlich ist von jenem der Elektroden-Finger, welche die anderen Oberflächen-Schallwellen-Chips bilden.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 1: in welcher eine äußere Dimension von zumindest einem Chip von den Oberflächen-Schallwellen-Chips unterschiedlich ist von jener der anderen Oberflächen-Schallwellen-Chips.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 14: in welcher eine Dicke des piezoelektrischen Trägers von zumindest einem Chip von den Oberflächen-Schallwellen-Chips unterschiedlich ist von jener der anderen Oberflächen-Schallwellen-Chips.
Die Oberflächen-Schallwellen-Vorrichtung nach Anspruch 1: in welcher eine Rauhigkeit einer rückwärtigen Oberfläche des piezoelektrischen Trägers von zumindest einem Chip von den Oberflächen-Schallwellen-Chips unterschiedlich ist von jener der anderen Oberflächen-Schallwellen-Chips.