JP2003087093A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents

弾性表面波フィルタ

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resonator pattern
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祐己 佐藤
Toru Sakuragawa
徹 櫻川
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フリップチップ実装時にも大信号下で使用で
きる弾性表面波フィルタを実現することを目的とする。 【解決手段】 表面に少なくとも一つの弾性表面波を利
用した共振器パターンが構成された圧電基板が実装基板
上にフリップチップ実装されて信号の入出力の接続がな
され、さらに、前記圧電基板の前記共振器パターンが構
成されていない面にヒートシンク用の金属片を接触させ
た構成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話などの移
動体通信機器のアンテナ共用器に用いることのできる弾
性表面波フィルタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話用として小型で高性能な
アンテナ共用器の需要はますます増大している。アンテ
ナ共用器は送信フィルタと受信フィルタを組み合わせて
構成されるものが多い。
【0003】アンテナ共振器は、送信信号が通過するた
め、特に送信フィルタにおいては、約1W〜3Wの電力
に耐え得ることが求められる。
【0004】一方で、弾性表面波フィルタ(以下SAW
フィルタと略す)は、圧電基板上にインターディジタル
タイプの櫛状電極を構成して表面弾性波を励起し、その
共振現象を利用してフィルタを構成するものであり、超
小型なフィルタを構成することが可能である。
【0005】図4に従来のSAWフィルタの構成例を示
す。同図において、101は入力端子、102は出力端
子、103は圧電基板、105〜108は圧電基板10
3上に構成された共振器パターン、109はパッケー
ジ、110はパッケージ109上に構成されたランド、
111はランド110と圧電基板103上の共振器パタ
ーン105〜108を接続するワイヤである。同図に示
すように、櫛型の電極を圧電基板103上に構成するこ
とにより、表面に弾性振動が誘発され、これを利用して
共振器として動作させることが可能であり、弾性表面波
フィルタとしての機能を持たせることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成では、特にアンテナ共用器のフィルタとして用いる
ときなど、入力信号レベルが大きい場合、それに応じて
特に入力端子に近い共振器において劇的な温度の上昇が
あり、これによって電極を構成している金属(通常アル
ミもしくはアルミ合金)がマイグレーションを起こして
析出したり、場合によっては酸化するなどして劣化し、
所望のフィルタ特性を維持できなくなってしまうことが
わかってきた。すなわち、従来の弾性表面波フィルタは
小信号を取り扱うところでのみ、その使用範囲が限定さ
れており、一般的に急峻なフィルタ特性が得られる弾性
表面波フィルタは、大信号では使用することができなか
った。その制約として、大信号投入時の圧電基板の温度
上昇が主たる要因であり、これを抑制することが発明者
らによって解明された。
【0007】また、小型化のためにはフリップチップ実
装が有効であるが、それだと圧電基板の放熱がワイヤボ
ンディングを用いた実装手法に比べて放熱が困難となる
ためさらに圧電基板の温度上昇が激しくなり、一段と耐
電力性の劣化を招く。
【0008】そこで本発明は、上記のメカニズムを発見
したことに鑑み、フリップチップ実装した場合に、大信
号下で使用可能な弾性表面波フィルタを提供することを
目的としたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】そしてこの課題を解決す
るために本発明は、表面に少なくとも一つの弾性表面波
を利用した共振器パターンが構成された圧電基板が実装
基板上にフリップチップ実装されて信号の入出力の接続
がなされ、さらに、前記圧電基板の前記共振器パターン
が構成されていない面にヒートシンク用の金属片を接触
させたことを特徴とするものであり、これにより所期の
目的を達成するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の弾性表
面波フィルタは、表面に少なくとも一つの弾性表面波を
利用した共振器パターンが構成された圧電基板が実装基
板上にフリップチップ実装されて信号の入出力の接続が
なされ、さらに、前記圧電基板の前記共振器パターンが
構成されていない面にヒートシンク用の金属片を接触さ
せたことを特徴とするものである。
【0011】上記の構成とすることにより、フリップチ
ップ実装時にも大信号化で使うことのできる弾性表面波
フィルタを得ることができ、従って弾性表面波フィルタ
を用いて小型高性能化されたアンテナ共用器を実現する
ことができるのである。
【0012】本発明の請求項2に記載の弾性表面波フィ
ルタは、金属片と圧電基板の間に導電性の樹脂もしくは
接着剤を挟んだことを特徴とするものである。
【0013】上記の構成とすることにより、金属片と圧
電基板をより確実に密着させ、且つ熱抵抗を小さくして
放熱を行うことができるので、より高性能で信頼性が高
く、より大きな信号入力にも耐え得る弾性表面フィルタ
とすることができる。
【0014】本発明の請求項3に記載の弾性表面波フィ
ルタは、共振器パターンの近傍に貫通孔を設け、前記貫
通孔が金属片と導通されていることを特徴とするもので
ある。
【0015】上記の構成とすることにより、大信号入力
時に発熱源である共振器の近傍に貫通孔を設けて、これ
を放熱のパスとして用いるので、より高性能で信頼性が
高く、より大きな信号入力にも耐え得る弾性表面波フィ
ルタとすることができる。
【0016】本発明の請求項4に記載の弾性表面波フィ
ルタは、前記貫通孔に導電性の材料を充填したことを特
徴とするものである。
【0017】上記の構成とすることにより、大信号入力
時に発熱源である共振器の近傍に設けられて放熱のパス
となる貫通孔の内部を導電性材料で充填することによ
り、より熱抵抗を下げてより効率的に放熱が可能となる
ため、より高性能で信頼性が高く、より大きな信号入力
にも耐え得る弾性表面波フィルタとすることができる。
【0018】本発明の請求項5に記載の弾性表面波フィ
ルタは、共振器パターンが形成された面と同一の表面部
位に、電気的に接地された電極パターンを構成し、さら
に前記電極パターンを共振器パターンの近傍まで引き伸
ばしたことを特徴とするものである。
【0019】上記の構成とすることにより、大信号入力
時に発熱源である共振器の近傍にヒートシンクとなる接
地電極パターンが形成されているので、より効率的に放
熱が可能となるため、より高性能で信頼性が高く、より
大きな信号入力にも耐え得る弾性表面波フィルタとする
ことができる。
【0020】本発明の請求項6に記載の弾性表面波フィ
ルタは、送信用のフィルタを構成する共振器パターン
と、受信用のフィルタを構成する共振器パターンが同一
の圧電基板上に構成され、送信端子と受信端子とアンテ
ナ端子とを備え、前記送信端子を送信回路に接続し、前
記受信端子を受信回路に接続し、前記アンテナ端子をア
ンテナに接続し、高周波送受信信号波の合波分波を行う
ことを特徴とするものである。
【0021】上記の構成にすることにより、送受信フィ
ルタを1チップで構成することができるため、実装性や
生産性がよく低コストとすることができる。また、送
信、受信それぞれのフィルタとして2チップにわけて構
成する場合に比べて、1チップの形状は大きくなり、そ
の分熱容量が大きく、さらに放熱に対しても有利となる
ため、より高性能で信頼性が高く、より大きな信号入力
にも耐え得る弾性表面波フィルタとすることができる。
【0022】(実施の形態1)以下、本発明の一実施の
形態について図面を参照しながら説明する。
【0023】図1は本発明の一実施の形態について示し
たものである。同図において、1は弾性表面波フィルタ
の電極パターンが形成された圧電基板、2は接続用バン
プ、3は金属製の蓋、4はパッケージ、5は導電性の樹
脂、6は圧電基板1に形成された貫通孔である。圧電基
板1には、図1で言えば下側の表面に例えば図2に示す
ような電極パターンが形成されている。
【0024】図2において、7は櫛状のIDT(Inter
Digital Transducer)電極であり、これにより弾性表面
波共振器を構成され、これをここではラダー型に接続す
ることで図3に示すような回路として弾性表面波フィル
タとなる。
【0025】図2において、8はIDT電極7の近傍ま
で引出された接地電極であり、また、図3において、2
1および22はそれぞれ入力、出力端子であり、23か
ら26は弾性表面波共振素子である。
【0026】図1において、圧電基板1は導電性樹脂5
を介して、金属製の蓋3に密着しており、また、形成さ
れた弾性表面波フィルタの電極パターン近傍には、図2
に示すような様子で貫通孔6が形成されるとともに、I
DT電極7の近傍に形成されている接地電極によって、
十分低い熱抵抗で放熱ができる構成となっているのが本
発明の最大の特徴である。
【0027】なお、本発明はフェースダウン構造におい
て、圧電基板1に金属片である金属製の蓋3を密着させ
ることで、大信号投入時でも安定した弾性表面波フィル
タを実現することが目的であり、本実施の形態ではより
高性能化のために導電性樹脂5、貫通孔6、接地電極8
のIDT電極7近傍への引回しの構成を示している。ま
た、フィルタの信号の入出力、基板のGND接地につい
ては、バンプ2を介して達成しており、ここには半田バ
ンプ、金属バンプ、導電性シートなどを用いることがで
き、何れでも発明の目的を達成できる。
【0028】なお、接地電極8は、IDT電極7を構成
するのと同時に薄膜電極のフォトリソグラフなどで同時
に構成すれば容易に形成することができる。
【0029】また、貫通孔6は、例えばレジストを形成
した後、研磨粒子を吹き付けて孔を形成するサンドブラ
スト工法を用いることで、単結晶圧電基板でも容易に形
成することができる。また、貫通孔6の内部をメタライ
ズしたり、さらに導電性樹脂を印刷などで充填すること
により、より放熱効果を高めることができ、高性能化を
図ることができる。また、大信号投入時、IDT電極7
が発熱源となるために、貫通孔6はIDT電極7の近傍
に構成するのが非常に有効である。
【0030】また、本実施の形態では一例として、ラダ
ー型の弾性表面波フィルタを用いて説明を行ったが、上
記の記述から自明なようにその他の回路構成、例えば弾
性表面波共振器とLC回路を組合せたフィルタ回路など
でも有効である。
【0031】また、導電性樹脂5は導電性樹脂とほぼ等
価に熱抵抗の小さい非導電性樹脂を用いてもかまわな
い。
【0032】また、本実施の形態においては単一のフィ
ルタについての説明を行ったが、圧電基板1上に送信フ
ィルタのIDT電極、受信フィルタのIDT電極を構成
し、さらに例えばパッケージ4の中に電極パターンとし
てインピーダンス整合回路を構成することにより、アン
テナ共用器とすることも容易である。
【0033】また、上記の構成により1チップ化された
アンテナ共用器用圧電基板となり、同一の圧電基板上に
より多くの貫通孔やより大きな金属蓋への接触面積がと
れるため、送信、受信用に2チップに分けた場合に比べ
てより高性能で、耐電力性の高いアンテナ共用器とする
ことができる。当然のことながら、このとき、1チップ
のため、製造もしやすく、低コスト化も極めて容易とな
る。
【0034】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、フリップチップ実装された際にも大信号下で
使用可能な弾性表面波フィルタを実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における弾性表面波フィ
ルタの構成を示す断面図
【図2】同実施の形態における圧電基板の構成を示す上
面図
【図3】同実施の形態における等価回路図
【図4】従来の弾性表面波フィルタの圧電基板の構成を
示す上面図
【符号の説明】
1 圧電基板 2 バンプ 3 金属蓋 4 パッケージ 5 導電性樹脂 6 貫通孔 7 IDT電極 8 接地電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H03H 9/72 H01L 23/36 D Fターム(参考) 5F036 BB01 BB21 5F044 QQ03 RR10 RR18 5J097 AA26 BB11 BB15 CC05 JJ01 JJ09 JJ10 KK10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に少なくとも一つの弾性表面波を利
    用した共振器パターンが構成された圧電基板が実装基板
    上にフリップチップ実装されて信号の入出力の接続がな
    され、さらに、前記圧電基板の前記共振器パターンが構
    成されていない面にヒートシンク用の金属片を接触させ
    たことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
  2. 【請求項2】 金属片と圧電基板の間に導電性の樹脂も
    しくは接着剤を挟んだことを特徴とする請求項1記載の
    弾性表面波フィルタ。
  3. 【請求項3】 共振器パターンの近傍に貫通孔を設け、
    前記貫通孔が金属片と導通されていることを特徴とする
    請求項1もしくは2に記載の弾性表面波フィルタ。
  4. 【請求項4】 前記貫通孔に導電性の材料を充填したこ
    とを特徴とする請求項3記載の弾性表面波フィルタ。
  5. 【請求項5】 共振器パターンが形成された面と同一の
    表面部位に、電気的に接地された電極パターンを構成
    し、さらに前記電極パターンを前記共振器パターンの近
    傍まで引き伸ばしたことを特徴とする請求項1に記載の
    弾性表面波フィルタ。
  6. 【請求項6】 送信用のフィルタを構成する共振器パタ
    ーンと、受信用のフィルタを構成する共振器パターンが
    同一の圧電基板上に構成され、送信端子と受信端子とア
    ンテナ端子とを備え、前記送信端子を送信回路に接続
    し、前記受信端子を受信回路に接続し、前記アンテナ端
    子をアンテナに接続し、高周波送受信信号波の合波分波
    を行うことを特徴とする請求項1記載の弾性表面波フィ
    ルタ。
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