JP2001313538A

JP2001313538A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JP2001313538A
Application number: JP2000131332A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Otsuka; 一弘大塚; Miki Ito; 幹伊藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】フィルタ特性が良好で、不良の発生がない高
品質な弾性表面波装置を提供すること。【解決手段】複数の弾性表面波素子１１，１２を外部
電極を形成した基体上に実装したものであって、前記外
部電極は、複数の弾性表面波素子１１，１２の周囲に、
各弾性表面波素子の信号端子３，４を接続させる信号用
外部電極１４と、各弾性表面波素子の接地端子５を接続
させる接地用外部電極１３とを交互に配置して成るとと
もに、各信号用外部電極および各接地用外部電極には、
一つの弾性表面波素子が接続されるようにしたことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車電話および
携帯電話などの移動体無線機器等に内蔵される周波数フ
ィルタとしての弾性表面波装置であって、特に、複数の
弾性表面波素子を１つの筐体などの基体に実装し、優れ
たフィルタ電気特性（通過帯域外減衰量）を有する弾性
表面波装置に関する。

【０００２】

【従来技術とその課題】移動体通信用の弾性表面波装置
は、携帯電話端末の小型化のために低実装面積、低コス
トであることが望ましい。また、従来、複数の部品で構
成されていたものを１つにまとめ、部品点数を削減する
ことが望ましい。

【０００３】ここで、複数の部品を１つにまとめる例と
しては、デュプレクサの送信部と受信部、段間のフィル
タとローカルのフィルタ、段間フィルタの帯域を２つ以
上に分割した帯域別のフィルタ、または１つの端末機器
で複数の通信システムを扱えるデュアル端末やトリプル
端末などに用いられる、異なる通信システムの段間フィ
ルタを１つにまとめたマルチバンドフィルタなどが知ら
れている。

【０００４】従来の弾性表面波（ＳｕｒｆａｃｅＡｃ
ｏｕｓｔｉｃＷａｖｅ、以下、ＳＡＷと略す）装置に
おけるＳＡＷ素子の一般的な電極構成図を図６に示す。
ＬｉＴａＯ₃単結晶などからなる圧電基板１７上に、Ａ
ｌやＡｌ−Ｃｕなどからなる一対の櫛歯状電極（Ｉｎｔ
ｅｒＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ、以下、
ＩＤＴ電極という）が形成されており、ＩＤＴ電極のＳ
ＡＷ伝搬路の両端にはＳＡＷを効率よく共振させるため
の反射器が設けられることもある。なお、ＩＤＴ電極お
よび反射器の電極指の本数は数１０本〜数１００本にも
及ぶため、以下の図中ではその形状を簡略化して描いて
ある。

【０００５】このようなＳＡＷ装置は、その駆動周波数
や通過帯域が数１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚと高周波化する
と同時に、広帯域化や高出力化が要求されてきている。
近年、この要求を達成するために、広帯域化が図れ、か
つ高い耐電力性を有するＩＤＴ電極構造として、図６に
示すようなラダー型フィルタが注目されている。図中の
１は直列ＳＡＷ共振子、２は並列ＳＡＷ共振子、３は信
号端子である入力端子、４は信号端子である出力端子、
５は接地端子である。ラダー型フィルタの最適な構成は
要求されるフィルタ特性によって決定され、低挿入損失
・高帯域外減衰量を確保するためには、図６に示すよう
にＳＡＷ共振子の数が５個以上のものが望まれる。

【０００６】従来のＳＡＷ装置について、２個のＳＡＷ
素子１１，１２を筐体１９内に実装した際の模式的な上
面図（平面図）を図７に示す。なお、簡単のため蓋体は
図示を省略している。

【０００７】ここで、従来の筐体１９内において、外部
回路基板における接合位置関係により、信号用外部電極
１４が筐体１９の４つの角部のそれぞれに形成されてい
る。また、高周波帯の減衰量を大きくするために、一般
にＳＡＷ素子に形成された接地端子５を複数設けて、筐
体１９の接地端子接続電極１３に接続する配線構成が必
要である。

【０００８】しかしながら、上記ＳＡＷ装置では、ＳＡ
Ｗ素子上に形成された複数の接地端子５と筐体１９内の
接地端子接続電極１３を金属導体のワイヤ１８で配線す
る際に、入出力用ワイヤと非常に近接した配線、また
は、交差した配線にせざるを得ず、その結果、入出力用
ワイヤと接地用ワイヤの間に電磁的な結合が発生し、フ
ィルタ特性が著しく劣化してしまうという問題が発生す
る。また、入出力用ワイヤと接地用ワイヤが非常に近接
した配線、または、交差した配線になっているために、
ワイヤを配線するワイヤボンディング工程で生じる配線
ばらつきによって、入出力用ワイヤと接地用ワイヤが接
触してしまい特性不良が多発し、品質的にも問題のある
ＳＡＷ装置となっていた。

【０００９】また、複数の接地端子５と筐体の接地端子
接続電極１３をワイヤ１８で配線する際に、帯域外減衰
量の電気特性を向上させるため、主にインダクタンス成
分をもつワイヤ自体を複数本接続し、かつ、それを並列
に配設させたほうが良いが、図７のように多くのワイヤ
を接続する必要があり、組立工程で雑多になるという問
題があった。

【００１０】また、接地電極を複数のＳＡＷ素子で共通
に使用することがあるので、複数のフィルタリングを行
う際、例えば第１のフィルタに入力された信号と第２の
フィルタとの干渉が生じ、第２のフィルタの通過帯域近
傍周波数に雑音信号となって現われ、フィルタ特性を悪
化させるという問題（アイソレーション問題）があっ
た。

【００１１】そこで、本発明は上記諸問題に鑑みて、フ
ィルタ特性が良好で、不良の発生がない高品質な弾性表
面波装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の弾性表面波装置は、複数の弾性表面波素子
を外部電極を形成した基体上に実装したものであって、
前記外部電極は、前記複数の弾性表面波素子の周囲に、
各弾性表面波素子の信号端子を接続させる信号用外部電
極と、各弾性表面波素子の接地端子を接続させる接地用
外部電極とを交互に配置して成るとともに、各信号用外
部電極および各接地用外部電極には、一つの弾性表面波
素子が接続されるようにしたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係るＳＡＷ装置の実施形
態を図面に基づき詳細に説明する。

【００１４】図１にＳＡＷ装置Ｓの筐体内における構造
を模式的に示す。なお、図１のＳＡＷ素子における破線
枠ｈは図６に示すラダー型フィルタの電極構成を省略し
て示し、破線枠Ｌは蓋体が存在する領域を示す。既に説
明した部材と同様な部材については同一符号を付し説明
を省略する。

【００１５】ＳＡＷ素子１１，１２の信号端子である入
力端子３，出力端子４、および接地端子５と、基体であ
る筐体１９に形成された入出力端子接続電極（信号用外
部電極）１４および接地端子接続電極（接地用外部電
極）１３とを、ワイヤ１８で電気接続させている。

【００１６】また、筐体１９内に載置した弾性表面波素
子１１，１２の周囲に、例えば時計回りに、入出力端子
接続電極１４と接地端子接続電極１３を交互に配置させ
ている。

【００１７】上記のような筐体１９の接続電極１３，１
４の配置構造を採用すれば、複数の接地端子５がそれぞ
れ異なる筐体１９の接地端子接続電極１３に接続ができ
るようになるため、接地用ワイヤが入出力用ワイヤと非
常に近接した配線、または、交差した配線構成にはなら
ない。これにより、ワイヤどうしの電磁的な結合が発生
しなくなり、フィルタ特性が劣化することは無い。

【００１８】また、入出力用ワイヤと接地用ワイヤが非
常に近接した配線、または、交差した配線にはならない
から、ワイヤを配線するワイヤボンディング工程で生じ
る配線ばらつきによって、入出力用ワイヤと接地用ワイ
ヤが接触することが無く、また特性不良が多発すること
が無く、ひいては品質的にも問題のないＳＡＷ装置を提
供できる。

【００１９】さらに、従来の配線構成では、接地端子５
と接地端子接続電極１３とを配線する際、帯域外減衰量
の電気特性を良好にするため、ワイヤ１８を４本以上の
複数のワイヤ１８を設ける必要があったが、本発明のＳ
ＡＷ装置においては、従来の接地用に配線されたワイヤ
本数の半分以下で同等の電気特性を有するＳＡＷ装置を
提供できる。

【００２０】さらにまた、複数のフィルタを載置する際
に起こるアイソレーション問題の解決の為、複数のＳＡ
Ｗ素子１１、１２の接地端子接続電極１３をそれぞれＳ
ＡＷ素子毎に分離させる構造とした。つまり、ＳＡＷ素
子の複数ある接地端子接続電極を外部筐体内で分離させ
る電極構造とした。従来、１つのＳＡＷ素子を載置する
ＳＡＷ装置において、接地電極に電位差を生じさせない
ためすべての接地電極は筐体内のどこかで接続すること
になっていた。ところが、この接地電極を共通化するこ
とにより、例えばＳＡＷ素子１１の信号電極に信号を入
力すると、それと接地電極との間に電位が生じ、また、
その接地電極と別のＳＡＷ素子１２の信号電極間に電位
が生じ信号が漏れ出す。そのため、複数のＳＡＷ素子を
載置するＳＡＷ装置の場合、接地端子接続電極をそれぞ
れＳＡＷ素子毎に独立にさせたことにより、複数のフィ
ルタどうしを電気配線上で隔離することが可能となるこ
とから、アイソレーションの問題を解消することができ
る。

【００２１】ここで、ＳＡＷ装置用の圧電基板として用
いる、３６°±３°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム
単結晶、４２°±３°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウ
ム単結晶、６４°±３°ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウ
ム単結晶、４１°±３°ＹカットＸ伝搬リチウム単結
晶、及び４５°±３°ＸカットＺ伝搬四ホウ酸リチウム
単結晶は、電気機械結合係数が大きく、かつ、周波数温
度係数が小さいため好ましい。

【００２２】また、圧電基板の厚みは０．１ｍｍ〜０．
５ｍｍ程度が良く、０．１ｍｍ未満では圧電基板がもろ
くなり、０．５ｍｍを超えると材料コストと部品寸法が
大きくなり好ましくない。

【００２３】ＩＤＴ電極および反射器の形成材料には、
アルミニウム、アルミニウム・銅合金、アルミニウム・
チタン合金、アルミニウム・珪素合金、金、銀、または
銀・パラディウム合金が主に適用でき、また、入出力電
極材は主材にアルミニウム、アルミニウム・銅合金、ア
ルミニウム・チタン合金、アルミニウム・珪素合金、
金、銀、または銀・パラディウム合金が主に適用でき、
また、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、銅等が主に適用で
き、蒸着法、スパッタ法、またはＣＶＤ法などの薄膜形
成法により形成する。電極厚みは０．１μｍ〜０．５μ
ｍ程度とすることがＳＡＷ装置としての電気特性を得る
うえで好適である。

【００２４】本発明に係るＳＡＷ装置の電極および圧電
基板上のＳＡＷ伝搬部には、Ｓｉ、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、
Ａｌ₂Ｏ₃、ＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒ
ｂｏｎ）等の絶縁性材料を保護膜として形成して、導電
性異物による通電防止や耐電力向上を行っても構わな
い。

【００２５】また、ＳＡＷ素子１１，１２上の入出力端
子３，４および接地端子５と筐体１９内の入出力端子接
続電極および接地端子接続電極１３，１４とを電気接続
させるワイヤ１８の材料は、Ａｕ，Ａｌなどの金属体で
あれば構わない。

【００２６】さらに、ワイヤではなく、電気接続にＡｕ
バンプやＡｕ−Ｓｎはんだバンプ、導電性樹脂の熱硬化
性樹脂（エポキシ系、シリコーン系、フェノール系、ポ
リイミド系、ポリウレタン系等）、熱可塑性樹脂（ポリ
フェニレンサルファイド等）、紫外線硬化樹脂、又は低
融点ガラス等に金属フィラーが任意の割合で混入された
ものを用いても構わない。

【００２７】なお、本発明は上記の実施形態に限定され
るものではなく、ＳＡＷフィルタだけでなく、ＳＡＷデ
ュプレクサにも本発明は適用でき、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で種々の変更は何ら差し支えない。

【００２８】

【実施例】本発明に係る実施例を以下に説明する。

【００２９】１．８ＧＨｚ帯に中心周波数を持つＳＡＷ
素子を作製した。４２°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチ
ウム単結晶からなる圧電基板上に、図１に示す構造の電
極パターンを形成することにより作製した。電極パター
ンは２．５段π型ラダーの構成である。

【００３０】まず、洗浄した基板にスパッタリング法に
よりＡｌ−Ｃｕ電極を成膜した。膜厚は約０．２μｍで
ある。つぎに、レジストを約１μｍの膜厚で塗布し、窒
素雰囲気中でベークを行った。つぎに紫外線を用いた縮
小投影露光装置によるフォトリソグラフィー法により基
板上に多数のＳＡＷフィルタのレジストポジパターンを
形成した。最小線幅は約０．５μｍである。つぎに、Ｒ
ＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）装
置によるドライエッチングを行い、電極パターンを形成
した。つぎに、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置により、電極パターンお
よび圧電基板上にＳｉＯ₂を約０．０２μｍの厚みで形
成した。つぎに、レジストを約１μｍの膜厚で塗布し、
Ｎ２雰囲気中でベークを行った。つぎに紫外線を用いた
縮小投影露光装置によるフォトリソグラフィー法により
ＳＡＷ共振子上ＳｉＯ₂の保護膜が形成できるようレジ
ストパターンを形成した。つぎに、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔ
ｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）装置によるドライエ
ッチングを行い、ＳｉＯ₂による保護膜パターンを形成
した。同様に、９００ＭＨｚ帯に中心周波数を持つＳＡ
Ｗ素子を同様の方法で作製した。ただし、Ａｌ−Ｃｕ電
極膜厚は約０．４μｍ、最小線幅は約１μｍである。

【００３１】つぎに、ダイシングにより、各ＳＡＷ素子
を個々に切り出した。つぎに、３ｍｍ角のセラミックパ
ッケージにシリコーン樹脂を塗布し、個々に切り出した
ＳＡＷ素子を１．８ＧＨｚ帯のＳＡＷ素子１つ、９００
ＭＨｚ帯のＳＡＷ素子１つ、合計２素子を１つのセラミ
ックパッケージ内に接着し、Ｎ２雰囲気中でベークを行
った。つぎに、ワイヤボンディングにより３０μｍ径の
ワイヤを配線することにより、ＳＡＷ装置を作製した。

【００３２】その後、ＳＡＷ装置をネットワークアナラ
イザに接続し、挿入損失の周波数特性を測定した。その
結果、通過帯域近傍は図２に示すような測定結果が得ら
れ、帯域外減衰量の周波数特性は図３に示すような測定
結果が得られた。この実験の際、比較用として本発明品
にほかに、図７に示すような従来の電極パターンのＳＡ
Ｗ装置も作製し、同様な挿入損失の周波数特性の評価
（図４：挿入損失の周波数特性、図５：帯域外減衰量の
周波数特性）を行った。

【００３３】その結果、本発明品は、通過帯低域側の減
衰量は約４０ｄＢ、３ＧＨｚ以上の高周波帯域の減衰量
が約２０ｄＢ以上と良好なフィルタ特性が得られた。ま
た、ワイヤボンディング工程で発生したワイヤの接触に
よる不良は０％であった。一方、従来品は通過帯低域側
の減衰量は約１２ｄＢ、３ＧＨｚ以上の高周波帯域の減
衰量が約５ｄＢと減衰不足のフィルタ特性となり、しか
も、ワイヤボンディング工程で発生したワイヤの接触に
よる不良は約２０％発生し、品質的にも問題のあるフィ
ルタになった。

【００３４】この結果から、本発明品が従来に比べ、通
過帯域低域側で約２８ｄＢ、３ＧＨｚ以上の高周波帯域
における減衰量で約１５ｄＢに向上していることが判明
し、本発明品のフィルタ特性が従来品に比べ格段に改善
されることを確認した。

【００３５】また、アイソレーションの測定は、第１の
フィルタの入力電極に信号を印加し、第２のフィルタの
出力電極にどの程度の信号が伝達されるかを測定した。
従来の接地端子接続電極が外部筐体内で繋がっている場
合、フィルタ通過帯域内近傍周波数にて−４０ｄＢ伝達
されたのに対して、本実施例の接地端子接続電極を外部
筐体内で独立になっている場合、−７０ｄＢとなった。
これにより、アイソレーション問題を改善したことを確
認した。

【００３６】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の弾性表
面波装置によれば、弾性表面波素子側の接地端子と弾性
表面波素子を実装する基体側の接地用外部電極とを接続
する接地用ワイヤと、弾性表面波素子側の信号端子と基
体側の信号用外部電極とを接続する信号用ワイヤとが、
非常に近接した配線、または、交差した配線にはならな
いので、ワイヤどうしの電磁的な結合の発生がなく、フ
ィルタ特性が劣化することがない。

【００３７】また、ワイヤを配線するワイヤボンディン
グ工程で生じる配線ばらつきによって、信号用ワイヤと
接地用ワイヤが接触することが無く、信頼性の高い弾性
表面波装置を提供できる。

【００３８】さらに、従来の配線構成では、接地端子と
接地用外部電極とを接続配線する際、帯域外減衰量の電
気特性を良好にするため、ワイヤを４本以上設ける必要
があったが、本発明によれば、従来のワイヤ本数の半分
以下で同等の電気特性を実現することが可能な優れた弾
性表面波装置を提供できる。

【００３９】また、接地端子接続電極が外部筐体内で独
立になる電極構造にすることで、アイソレーションを良
好に保つ弾性表面波装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＳＡＷ装置の筐体内における構造
を模式的に説明する概略平面図である。

【図２】本発明のＳＡＷ装置の通過帯域近傍における挿
入損失の周波数特性を説明するグラフである。

【図３】本発明のＳＡＷ装置における帯域外減衰量の周
波数特性を示すグラフである。

【図４】従来のＳＡＷ装置における通過帯域近傍の挿入
損失の周波数特性を説明するグラフである。

【図５】従来のＳＡＷ装置における帯域外減衰量の周波
数特性を示すグラフである。

【図６】一般的なＳＡＷ素子の電極パターンを説明する
平面図である。

【図７】従来のＳＡＷ装置の筐体内における配線構造を
模式的に説明する概略平面図である。

【符号の説明】

１：直列共振子２：並列共振子３：入力端子（信号端子）４：出力端子（信号端子）５：接地端子１１、１２：弾性表面波素子１３：接地端子接続電極（接地用外部電極）１４：入出力端子接続電極（信号用外部電極）１７：圧電基板１８：ワイヤ１９：筐体（基体）Ｓ：弾性表面波装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の弾性表面波素子を外部電極を形成
した基体上に実装した弾性表面波装置であって、前記外
部電極は、前記複数の弾性表面波素子の周囲に、各弾性
表面波素子の信号端子を接続させる信号用外部電極と、
各弾性表面波素子の接地端子を接続させる接地用外部電
極とを交互に配置して成るとともに、各信号用外部電極
および各接地用外部電極には、一つの弾性表面波素子が
接続されるようにしたことを特徴とする弾性表面波装
置。