JP2000341080A - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

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JP2000341080A
JP2000341080A JP11153015A JP15301599A JP2000341080A JP 2000341080 A JP2000341080 A JP 2000341080A JP 11153015 A JP11153015 A JP 11153015A JP 15301599 A JP15301599 A JP 15301599A JP 2000341080 A JP2000341080 A JP 2000341080A
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JP
Japan
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surface acoustic
acoustic wave
package
electrode
electrodes
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Miki Ito
幹 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のSAWフィルタは、通過帯域の高周波
側において通過周波数の2倍、3倍のハーモニック信号
を抑圧する減衰量を確保できないという欠点があり、こ
の通過周波数の2倍や3倍の周波数帯にて減衰させるこ
と。 【解決手段】 圧電基板A上に、少なくとも1つ以上の
共振子を構成する励振電極と、該励振電極4,5に接続
される入出力信号用の信号電極9,10と、信号電極
9,10を両側から挟むように形成され励振電極に接続
される接地電極6,7,8を配設した弾性表面波素子1
を、パッケージ2内に収容するとともに、弾性表面波素
子1の信号電極を、パッケージ2内に形成した入出力信
号用の信号端子に、弾性表面波素子1の接地電極を、パ
ッケージ2の信号端子を両側から挟むように形成した接
地端子に、それぞれ導体を介して接続したことを特徴と
する弾性表面波装置Sとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車電話及び携
帯電話等の移動体無線機器に内蔵される周波数帯域フィ
ルタ等の弾性表面波装置に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】近年、電波を利用し通信を行
う電子機器用の帯域通過フィルタ等の周波数フィルタ
(以下、フィルタという)、遅延線、発振器等の電子部
品として、多くの弾性表面波(Surface Acoustic Wave
で、以下、SAWと略す)共振子やSAWフィルタが用
いられている。特に、移動体通信分野において、携帯電
話等の携帯端末装置のRF(Radio Frequency :無線周
波数あるいは高周波)ブロック及びIF(Intermediate
Frequency:中間周波数)ブロックのフィルタとして多
用されている。特に、自動車電話及び携帯電話等の移動
体無線機器を使用した通信システム上、占有周波数が約
2GHzの高周波帯に設定され、かつ、機器内の増幅器
のひずみにより高調波が増幅されるため通過周波数の2
倍や3倍の約4GHzや約6GHzの周波数帯にて高減
衰可能なフィルタが望まれている。
【0003】図2に従来のSAWフィルタJの上面図を
示す。SAWフィルタJにおいて、パッケージ2内に載
置したSAW素子1の直列共振子及び並列共振子4、5
は、一対の櫛歯状電極(InterDigital Transducer で、
以下、IDT電極と略す)を配置し、回路を構成する。
また、IDT電極から励起されるSAW伝搬路上にSA
Wを効率良く共振させるため、IDT電極の両側に反射
器を配置する場合がある。共振子は、たとえば42°Y
カットX伝搬タンタル酸リチウム単結晶等から成る圧電
基板上に、蒸着法、スパッタ法等によりAl、Al−C
u合金等の導電物が、またフォトリソグラフィ法等によ
り微細な電極となるようにパターンを形成し、弾性表面
波フィルタ素子が作製される。また、電極を配した複数
の主にアルミナセラミック層で構成されたパッケージ
に、SAW素子を載置し、入出力電極または接地電極を
それぞれの引き出し部の電極にワイヤボンディングで接
続を行っている。
【0004】このように、従来のSAWフィルタJで
は、3つの素子上の電極部6、7、8はともに並列腕共
振子5から同じ方向へ引き出されている。そのためワイ
ヤボンディング3は4つあるパッケージ2の接地電極の
電極の2つに集中するという構造になっているため、S
AW素子1の接続される接地電極11〜14の電極が異
なる電位となり、大きな減衰量が得られなかった。それ
でも、従来は高々3GHzの周波数帯の減衰量が要求さ
れている程度であり、従来のSAWフィルタの構成でも
対応できていた。
【0005】しかしながら、上記構造の電極構造では準
ミリ波帯になってくると接地電極の電極の長さが周波数
波長領域に近づき、もはや接地電極の電極といえど従来
の電極構造では、通過帯域の高周波側において、通過周
波数の2倍、3倍のハーモニック信号を抑圧する減衰量
を確保できないという欠点があり、この通過周波数の2
倍や3倍の周波数帯にて減衰させることが課題となって
いる。
【0006】そこで、本発明は上記欠点を解決するため
になされたものであって、通過域の高域側において高阻
止減衰量を有するSAWフィルタを提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波装置
は、圧電基板上に、少なくとも1つ以上の共振子を構成
する励振電極と、該励振電極に接続される入出力信号用
の信号電極と、該信号電極を両側から挟むように形成さ
れ前記励振電極に接続される接地電極とを配設した弾性
表面波素子を、パッケージ内に収容するとともに、前記
弾性表面波素子の信号電極を、前記パッケージ内に形成
した入出力信号用の信号端子に、前記弾性表面波素子の
接地電極を、前記パッケージの信号端子を両側から挟む
ように形成した接地端子に、それぞれ導体を介して接続
したことを特徴とする。
【0008】また、導体のインダクタンスが0.3nH
〜1.2nHであることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明に係る弾性表面波装置の実
施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0010】図1に本発明の弾性表面波装置Sの上面図
を示す。本発明に係る弾性表面波装置は、圧電基板A上
において、入出力信号9、10に対して直列と並列に複
数の共振子4、5で構成される励振電極を配設したSA
W素子1をパッケージ2に載置したものである。
【0011】SAW素子1の並列共振子の励振電極5に
はそれぞれ接地電極6、7、8が接続されており、接地
電極6、7、8からパッケージ2の接地端子11〜14
へワイヤ3により接続されている。ここで前記パッケー
ジの接地端子11〜14の電極がSAW素子の接地電極
6、7、8のいずれかと接続されている。
【0012】例えば、図1においては、SAW素子の接
地電極数は3つに対し、パッケージの接地端子の電極数
は4つである。この場合、SAW素子の接地電極のうち
1つは2本のワイヤボンディングでそれぞれ2つのパッ
ケージの接地端子へ接続され、残りの2つは1本のワイ
ヤボンディングでそれぞれのパッケージ接地端子へ接続
されている。
【0013】また、図5に示すようにパッケージは6個
の金属端子を形成し、中央の2端子が信号線、4隅の4
端子がGへ接地されており、コプレーナガイドにより前
後の回路へと信号が伝えられる。
【0014】SAW素子1に配置する共振子4、5は高
周波において容量性であり、共振子4、5とワイヤ3及
びパッケージ2の接地端子の接続のインダクタ成分によ
り、並列LC回路により減衰極が発生する。前記減衰極
は2つ存在し、低周波側にある減衰極は並列共振子5か
ら接地共通電極までインダクタ成分と並列共振子5の容
量で発生し、また、高周波側にある減衰極は接地共通電
極6、7、8から接地電位までのインダクタ成分と並列
共振子の容量で発生する。
【0015】このことから、SAW素子の接地電極6、
7、8からパッケージの接地端子11〜14の電極まで
のインダクタ成分を大きくすることで、前記LC回路に
より通過帯域の3倍の周波数帯以上で発生していた減衰
極を低周波へ移動できる。また、同様にインダクタ成分
を小さくすることで、前記LC回路により通過帯域の周
波数帯で発生していた減衰極を高周波へ移動できる。
【0016】ところが、従来の図2に示すSAWフィル
タJによると、接地状態はともにSAW素子の接地電極
6、7、8から同じ方向へ引き出されている。そのため
ワイヤ3は4つあるパッケージ2の接地端子の11〜1
4電極の2つに集中するという構造になっているため、
パッケージ2の接地端子ではそれぞれの端子で異なる電
位になってしまう。このような状態になるとコプレーナ
ガイドでは電界の発生が非対称になり、設計通りのイン
ピーダンスが実現できなくなり前記の減衰極を高周波へ
移動させても大きな減衰量が実現できない。
【0017】本発明によるところの構造の特徴は、特に
パッケージ2の接地端子11〜14にそれぞれインダク
タンス成分が等しくなるようにワイヤ3などで導体を形
成することによりパッケージの端子毎に電位がばらつか
ないようにできるところにある。上記の構造とすること
でコプレーナガイドの電界の発生が対称になり高周波側
減衰量の良好な電気特性が得られる。
【0018】また、SAW素子1の形状は、信号電極に
対して両側にそれぞれ少なくとも1つの接地電極が配置
されていると、SAW素子の接地電極からパッケージの
接地端子へ接続されているワイヤの長さをほぼ等しくす
ることができ、パッケージの各接地端子でインピーダン
スを等しくする調整が容易にできる。
【0019】また、SAW素子の接地電極1つの大きさ
は約150μm×400μmとなっている。それに対し
ワイヤは、ボンディングによるつぶれが発生するため接
地電極上では約100〜120μmになる。このためワ
イヤは接地電極1つあたり3本まで形成可能である。ワ
イヤ1本あたり約1nHのインダクタを持っているの
で、3本では0.3nHとなる。4本以上にするには接
地電極を大きくする必要があるが、これは部品の大型化
や、ウェハ1枚あたりから取れるSAW素子数の減少が
発生するため4本以上は適していない。
【0020】また、図6に示すように、フィルタ特性は
通過帯域低域側の減衰量が小さくなる傾向にあり0.3
nH以下では25dB以下になってしまい特性上好まし
くない。以上から0.3nHが下限である。また、図6
に示すように、インダクタンスが1.2nHより大きく
なるとインダクタ成分が大きくなりすぎ減衰極が低周波
側に過剰に移動するため、大きな減衰量が得られなくな
る。つまり、通過帯域の3倍の周波数帯での減衰量が1
0dB以上必要にもかかわらず確保できない特性になっ
てしまうため1.2nHが上限となる。
【0021】以上から、通過帯域より高周波側の周波数
帯で減衰量を大きくでき得る範囲は、前記SAW素子の
接地電極とパッケージの接地端子を接続する導体のイン
ダクタ成分が、それぞれ0.3nHから1.2nHの範
囲内とすれば良い。
【0022】また、基板のコプレーナガイドの延長線上
にあるパッケージの信号端子と接地端子電極の間隔(図
1中のdを参照)により、減衰量が変化する。変化の度
合いを図7に示す。横軸には前記間隔dを、縦軸には
4.8GHz於いての高域側減衰量をとった場合の変化
を示している。図7の通り、通過帯域より高周波側の周
波数帯での減衰量が20dB確保出来得る最適な範囲と
して、前記間隔dは0.09mmから0.47mmの範
囲内とすれば良い。
【0023】なお、SAW素子を構成する圧電基板はタ
ンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム単結晶、水
晶、4ほう酸リチウム単結晶、ランガサイト系単結晶、
ニオブ酸カリウム単結晶、ガリ砒素が主に適用できる。
また、IDT電極材はアルミ、アルミ・銅合金、アルミ
・チタン合金、アルミ・珪素合金、金、銀、銀・パラデ
ィウム合金が主に適用できる。また、引き出し電極材は
主材にアルミ、アルミ・銅合金、アルミ・チタン合金、
アルミ・珪素合金、金、銀、銀・パラディウム合金が主
に適用でき、電極の密着度向上や電気抵抗の削減のため
下地材が必要な場合には、クロム、チタン、銅が主に適
用できる。
【0024】なお、本発明は上記の実施形態に限定され
るものでなく、SAWフィルタだけでなく、SAWデュ
プレクサにも本発明が適用でき、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々の変更は何等差し支えない。
【0025】
【実施例】以下に、本発明に係るSAW装置のより具体
的な実施例について説明する。
【0026】まず、図1に示したSAW素子1は、42
°YカットX伝搬タンタル酸リチウム単結晶の圧電基板
上にIDT電極の周期長1.99μm、対数110対、
交差幅39.8μmの梯子型直列腕共振子を2個と、周
期長2.1μm、対数75対、交差幅42.0μmの梯
子型並列腕共振子を3個、また、全ての共振子の反射器
本数が20本で設計し、電極は材料Al−Cu合金をス
パッタ法にて膜厚2000Åで成膜を行い、ウェハプロ
セスで通常行われているフォトリソ工程によりパターニ
ングした。
【0027】保護膜は素子全面に材料SiO2 をスパッ
タ法にて膜厚500Åで膜付けを行った。この後、ワイ
ヤと接続させる部位をCDE(Chemical Dry Etching)
で除去し、本ウェハをダイシングし、個々の素子に切り
離す。この素子を本発明の図1にあるパッケージ2に載
置し、ワイヤ3を図の通りSAW素子1の接続部とパッ
ケージ2の接続部の間に接続した。
【0028】このときのワイヤのインダクタは、おおよ
そ1nHであった。また、パッケージの信号端子と接地
端子の間隔dは0.3mmである。その後、耐候性を持
たせるためリッドにてシーム溶接法で気密封止した。
【0029】また、比較のため従来のSAWフィルタを
同様な方法で試作した。
【0030】図3に本発明のSAWフィルタの電気特性
評価を示す。図4に従来のSAWフィルタの電気特性評
価を示す。評価方法は、上述のごとく組み立てた外部回
路基板の入出力端子に3.5mm径のコネクタを接続
し、ネットワークアナライザで測定した。測定結果よ
り、通過域の2倍の周波数において減衰量は従来SAW
フィルタでは22dB、本実施例では34dBであり、
通過域の3倍の周波数において減衰量は従来SAWフィ
ルタでは4dB、本実施例では16dBであった。本結
果より、本発明による構造が良好な値を得ることが判っ
た。
【0031】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明の電極構
成を有する弾性表面波装置によれば、SAW素子の通過
域の高域側における阻止域減衰量を大幅に改善すること
が可能となるので、特に、この弾性表面波装置を携帯電
話等のRF段に用いる場合、ミキサーで発生する局部発
振周波数の2倍、3倍等の高調波を十分に抑圧すること
ができるため、信頼性の優れた弾性表面波装置を提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の弾性表面波装置の平面図である。
【図2】従来の弾性表面波装置の平面図である。
【図3】本発明の弾性表面波装置の評価結果を示す図で
ある。
【図4】従来の弾性表面波装置の評価結果を示す図であ
る。
【図5】従来の弾性表面波装置をコプレーナガイド上に
載置した斜視図である。
【図6】SAW素子の接地電極とパッケージの接地端子
を接続する導体のインダクタンスと減衰量の関係を示す
グラフである。
【図7】パッケージの信号端子と接地端子の間隔dと減
衰量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1:SAW素子 2:パッケージ 3:ワイヤ(導体) 4:直列共振子の励振電極 5:並列共振子の励振電極 6,7:SAW素子の信号電極 9,8:SAW素子の接地電極 15,16:パッケージの信号端子 11,12,13,14:パッケージの接地端子 A:圧電基板 S:弾性表面波装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板上に、少なくとも1つ以上の共
    振子を構成する励振電極と、該励振電極に接続される入
    出力信号用の信号電極と、該信号電極を両側から挟むよ
    うに形成され前記励振電極に接続される接地電極とを配
    設した弾性表面波素子を、パッケージ内に収容するとと
    もに、前記弾性表面波素子の信号電極を、前記パッケー
    ジ内に形成した入出力信号用の信号端子に、前記弾性表
    面波素子の接地電極を、前記パッケージの信号端子を両
    側から挟むように形成した接地端子に、それぞれ導体を
    介して接続したことを特徴とする弾性表面波装置。
  2. 【請求項2】 前記導体のインダクタンスが0.3nH
    〜1.2nHであることを特徴とする請求項1に記載の
    弾性表面波装置。
JP11153015A 1999-05-31 1999-05-31 弾性表面波装置 Pending JP2000341080A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6943649B2 (en) * 2002-08-29 2005-09-13 Murata Manufacturing Co., Ltd. Surface acoustic wave filter with a ground pattern partially surrounding a signal pad and communication device using same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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