JP2003204243A - 弾性表面波フィルタ素子、弾性表面波フィルタ、及びそれを用いた通信機器 - Google Patents
弾性表面波フィルタ素子、弾性表面波フィルタ、及びそれを用いた通信機器Info
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Abstract
して、バランス特性が劣化するという課題があった。 【解決手段】 第1のIDT電極102の一方の電極指
は第1の配線電極107を介して第1の電極パッド10
8に接続される。第1のIDT電極102の他方の電極
指は第2の配線電極109を介して第2の電極パッド1
10に接続される。第2、第3のIDT電極103、1
04の一方の側の電極指は実質上直接に第3、第4の電
極パッド111、112に接続される。
Description
を抑えた平衡型端子を有する弾性表面波フィルタ素子、
弾性表面波フィルタ、モジュール、及び通信機器に関す
るものである。
れる部品の高性能化、小型化が期待されている。さら
に、対雑音特性の良好化を目的としてICなどの半導体
部品の平衡化が進み、RF段に使用される弾性表面波フ
ィルタ素子においても平衡化が求められている。
フィルタとしては、弾性表面波フィルタが広く用いられ
ている。特に、縦モード型の弾性表面波フィルタ素子は
平衡−不平衡変換が容易に実現できる。
ーボンディング実装技術からフリップチップやCSP
(Chip Size Package)などに代表されるフェースダウ
ン実装技術が主流となりつつある。
モード型の弾性表面波フィルタ素子について説明する。
型の弾性表面波フィルタの構成を示す。
は、圧電基板701上に、第1、第2、第3のインター
ディジタルトランスデューサ電極(以下、IDT電極と
称する)702、703、704と第1、第2の反射器
電極705、706とにより構成される。第1のIDT
電極702の一方の電極指は平衡型端子の一方707に
接続され、第1のIDT電極702の他方の電極指は平
衡型端子の他方708に接続される。
04の一方の側の電極指を不平衡型端子709に接続
し、他方を接地する。以上の構成とすることにより不平
衡型−平衡型端子を有する弾性表面波フィルタ素子が得
られる。
基板上にフェースダウン実装する場合の構成についての
一例を述べる。図8(a)は、図7の弾性表面波フィル
タ素子の圧電基板上の構成を模式的に示した図である。
第1の配線電極801を介して第1の電極パッド802
に接続される。第1のIDT電極702の他方の電極指
は第2の配線電極803を介して第2の電極パッド80
4に接続される。
指と、第3のIDT電極704の一方の側の電極指は、
それぞれ第3の配線電極805を介して第3の電極パッ
ド806に接続される。また、接地電極に関しては省略
している。
フィルタ素子が実装される回路基板の表層図である。回
路基板807には第1の回路基板上配線電極808、第
2の回路基板上配線電極809、第3の回路基板上配線
電極810がそれぞれ設けられている。
は、回路基板807に対向するように実装される。例え
ば、金バンプを用いた超音波熱圧着による実装方法を用
いることができる。この時、第1の電極パッド802は
第1の回路基板上配線電極808に接続され、第2の電
極パッド804は第2の回路基板上配線電極809に接
続され、第3の電極パッド806は第3の回路基板上配
線電極810に接続される。
08、809、810は、スルーホールやビアホール、
或いは回路基板の外部の電極などにより端子として引き
出される。この場合、第1、第2、第3の電極808、
809、810はそれぞれ、平衡型出力端子の一方OU
T1、平衡型出力端子の他方OUT2、不平衡型入力端
子INに接続され、不平衡型−平衡型端子を有する弾性
表面波フィルタが実現される。
面波素子の接地用電極パッドの少なくとも1つと、表面
実装用パッケージの接地用外部接続端子の少なくとも1
つとを接続する接地用連絡導体を、表面実装用パッケー
ジ内面に複数設けることにより、帯域外抑圧度を向上し
ている(例えば、特許文献1参照。)。
型入力端子と平衡型IDTの端子間に結合があると同相
電圧が発生するので、両IDT間の電気的結合は出来る
だけ抑圧しなければならないと示されているが、その具
体的構成に関しては開示されていない(例えば、非特許
文献1参照。)。
境界ソサイエティ大会講演論文集」社団法人電子情報通
信学会、2001年8月29日、p283−284
弾性表面波フィルタ素子あるいは、弾性表面波フィルタ
においては、重要な電気的特性の一つであるバランス特
性に関して、その劣化の原因に関する詳細な議論が少な
く、バランス特性を考慮した圧電基板上の配線電極構
成、そして回路基板の構造が明確化されていなかった。
慮して、平衡型端子を有する弾性表面波フィルタ素子あ
るいは、弾性表面波フィルタに関して、バランス特性の
劣化原因を明確化し、その改善を行い、良好なバランス
特性を有する弾性表面波フィルタ素子、弾性表面波フィ
ルタ、モジュール、及び通信機器を提供することを目的
とするものである。
板(例えば、符号101)と、前記圧電基板上に形成さ
れた複数のインターディジタルトランスデューサ電極
(以下、IDT電極と称す)(例えば、符号102,1
03,104)とを備えた弾性表面波フィルタ素子であ
って、前記複数のIDT電極(例えば、符号102,1
03,104)の内、少なくとも一つのIDT電極(例
えば、符号102)は平衡型端子に接続され、他のID
T電極(例えば、符号103,104)は平衡型端子ま
たは不平衡型端子に接続され、前記少なくとも一つのI
DT電極(例えば、符号102)に接続されるべき又は
接続された第1の配線電極手段(例えば、符号107,
109)と、前記他のIDT電極に接続されるべき又は
接続された第2の配線電極手段(例えば、符号116)
とが、互いに異なる平面上に配置されている弾性表面波
フィルタ素子である。
電極手段の内、一方の前記配線電極手段が前記圧電基板
の主面上に配置されており、他の前記配線電極手段は前
記圧電基板が実装されるべき回路基板(例えば、符号1
13)上に配置されている上記第1の本発明の弾性表面
波フィルタ素子である。
の配線電極手段の内、一方の前記配線電極手段が前記圧
電基板上に形成されており、且つ、他方の前記配線電極
手段は前記圧電基板が実装されるべき回路基板の内層電
極である、又は、(2)前記第1及び第2の配線電極手
段の内、一方の前記配線電極手段は前記圧電基板が実装
されるべき回路基板上に形成され、且つ、他方の前記配
線電極手段は前記回路基板の内層電極である上記第1の
本発明の弾性表面波フィルタ素子である。
電極手段の内、一方の前記配線電極手段が圧電基板の主
面上に設けられており、他方の前記配線電極手段が前記
圧電基板の前記主面上に形成された保護膜(例えば、符
号1902)上に設けられている上記第1の本発明の弾
性表面波フィルタ素子である。
である上記第4の本発明の弾性表面波フィルタ素子であ
る。
素子が、第1、第2、第3のIDT電極(例えば、符号
102,103,104)と少なくとも2つの反射器電
極(例えば、符号105,106)とを弾性表面波の伝
搬方向に沿って配置した縦モード型の弾性表面波フィル
タ素子であって、前記第1のIDT電極の両側に前記第
2、第3のIDT電極が配置される構成である上記第1
の本発明の弾性表面波フィルタ素子である。
れた第1及び第2の電極パッド(例えば、図1(a)中
の符号108,110)と、前記圧電基板上に設けられ
た、前記第2のIDT電極に実質上直接に接続された第
3の電極パッド(例えば、図1(a)中の符号111)
と、前記圧電基板上に設けられた、前記第3のIDT電
極に実質上直接に接続された第4の電極パッド(例え
ば、図1(a)中の符号112)とを備え、(1)前記
第1の配線電極手段手段は、一対の配線電極(例えば、
符号107と109)として前記圧電基板上に設けられ
ており、且つ、(2)前記第1のIDT電極(例えば、
符号102)は、平衡型であって、しかも前記一対の配
線電極(例えば、符号107と109)の各配線電極を
介して前記第1、第2の電極パッド(例えば、符号10
8,110)に接続されており、前記第2の配線電極手
段(例えば、符号116)は、前記回路基板(例えば、
符号113)に設けられており、前記弾性表面波フィル
タ素子が、前記回路基板に実装されることにより、前記
第3、第4の電極パッド(例えば、符号111,11
2)が、前記第2の配線電極手段(例えば、符号11
6)に接続される上記第6の本発明の弾性表面波フィル
タ素子である。
れた、前記第1のIDT電極に実質上直接に接続された
第1及び第2の電極パッド(例えば、図3(a)中の符
号108,110)と、前記圧電基板(例えば、符号1
01)上に設けられた第3の電極パッド(例えば、図3
(a)中の符号302)とを備え、(1)前記第2の配
線電極手段(例えば、図3(a)中の符号301)は、
前記圧電基板上に設けられており、且つ、(2)前記第
2及び第3のIDT電極(例えば、図3(a)中の符号
103,104)は不平衡型であって、しかも前記第2
の配線電極手段(例えば、符号301)を介して前記第
3の電極パッド(例えば、符号302)に接続されてお
り、前記第1の配線電極手段(例えば、図3(b)中の
符号303,304)は、前記回路基板(例えば、図3
(b)中の符号113)に設けられており、前記弾性表
面波フィルタ素子が、前記回路基板に実装されることに
より、前記第1、第2の電極パッドが、前記第1の配線
電極手段に接続される上記第6の本発明の弾性表面波フ
ィルタ素子である。
(例えば、図5(a)中の符号505)が前記第2のI
DT電極(例えば、図5(a)中の403)の一方の電
極指(例えば、図5(a)中の符号403a)に接続さ
れており、且つ、前記第4の電極パッド(例えば、図5
(a)中の符号506)が前記第3のIDT電極(例え
ば、図5(a)中の符号404)の他方の電極指に接続
されており、前記他方の電極指が、前記一方の電極指か
ら見て逆側に設けられている上記第7の本発明の弾性表
面波フィルタ素子である。
段(例えば、図15(a)中の符号3011)が、前記
第2のIDT電極(例えば、図15(a)中の符号10
3)の一方の電極指(例えば、図15(a)中の符号1
03a)に接続されており、且つ、前記第3のIDT電
極(例えば、図15(a)中の符号104)の他方の電
極指(例えば、図15(a)中の符号104a)に接続
されており、前記他方の電極指(例えば、図15(a)
中の符号104b)が、前記一方の電極指(例えば、図
15(a)中の符号103a)から見て逆側に設けられ
ている上記第8の本発明の弾性表面波フィルタ素子であ
る。
タ素子は、第1のIDT電極と、その両側に配置された
2つの反射器電極により構成される弾性表面波共振子と
を、梯子型又は、対称格子型に接続した構成である上記
第1の本発明の弾性表面波フィルタ素子である。
か一つの本発明の弾性表面波フィルタ素子と、前記弾性
表面波フィルタ素子が実装された回路基板と、を備えた
弾性表面波フィルタである。
ックパッケージの一部を構成している上記第12の本発
明の弾性表面波フィルタである。
により構成された積層体であり、前記弾性表面波フィル
タ素子は前記積層体上に実装される構成であって、前記
配線電極手段は、前記積層体最上面に、または前記積層
体内層に設けられている上記第12の本発明の弾性表面
波フィルタである。
記回路基板上に形成された配線電極手段とが空間的に重
ならない様に配置されている上記第12の本発明の弾性
表面波フィルタである。
ウン実装である上記第12の本発明の弾性表面波フィル
タである。
由空間であることを特徴とする上記第1の本発明の弾性
表面波フィルタ素子である。
誘電率をε、前記異なる平面にそれぞれ形成される前記
第1及び第2の配線電極手段間の距離をt、前記第1の
配線電極手段と、前記第2の配線電極手段との交差部分
の面積をSとした時に、 ε×S/t≦1.1×10-2 を満足する上記第1の本発明の弾性表面波フィルタ素子
である。
比誘電率が40以上の基板であることを特徴とする上記
第1の本発明の弾性表面波フィルタ素子である。
が、タンタル酸リチウム及び、ニオブ酸リチウムの中か
ら選ばれたものである上記第19の本発明の弾性表面波
フィルタ素子である。
段と、前記第2の配線電極手段との寄生成分としてのア
ドミッタンスの値が0.6mS以下となるように構成さ
れることを特徴とする上記第1の本発明の弾性表面波フ
ィルタ素子である。
〜21の何れか一つの本発明の弾性表面波フィルタ素子
と、所定の半導体装置と、前記弾性表面波フィルタ素子
及び前記半導体装置が実装された基板と、を備えたモジ
ュールである。
が積層された積層体である上記第22記載のモジュール
である。
雑音増幅器である上記第22の本発明のモジュールであ
る。
衡型である上記第24の本発明のモジュールである。
イッチ素子であるか、又はミキサーである上記第24の
本発明のモジュールである。
(2)前記圧電基板上に形成された複数のインターディ
ジタルトランスデューサ電極(IDT電極)とを有する
弾性表面波フィルタ素子と、前記弾性表面波フィルタ素
子が実装された回路基板と、前記複数のIDT電極の
内、少なくとも一つのIDT電極を、前記回路基板に設
けられた平衡型端子に接続するための第1の配線電極手
段と、前記複数のIDT電極の内、他のIDT電極を、
前記回路基板に設けられた平衡型端子または不平衡型端
子に接続するための第2の配線電極手段とを備え、前記
第1の配線電極手段と、前記第2の配線電極手段とが、
互いに異なる平面上に配置されている弾性表面波フィル
タである。
テナに接続されたスイッチ手段と、前記スイッチ手段と
送信回路の間に設けられた送信フィルタと、前記スイッ
チ手段と受信回路の間に設けられた受信フィルタとを備
えた通信機器であって、前記送信フィルタ及び/又は前
記受信フィルタが、上記第1〜11,17〜21,27
の何れか一つの本発明の弾性表面波フィルタ素子を有し
ている通信機器である。
実施の形態1の弾性表面波フィルタ素子、及び弾性表面
波フィルタについて図面を参照しながら説明する。
ランス特性の劣化原因に関しての考察を行う。図9に示
すのは、図8(a)の弾性表面波フィルタにおいてA−
A’で切り出した断面図である。このような弾性表面波
は一般的にリチウム酸タンタル(LiTaO3)やリチ
ウム酸ニオブ(LiNbO3)などの圧電基板が広く用
いられており、このような基板の実効比誘電率はそれぞ
れ48、49程度と大きい値である。ここで、実効比誘
電率とは圧電基板の比誘電率テンソルε11 Tとε3 3 Tを用
いて、次式1の通り定義する。
電極805の間には基板を介する寄生成分Csub、空
間的な寄生成分Cpなどが生じる。
場合には比誘電率が大きいので、その影響も大きくな
る。また、これらの電極の距離を離せば、寄生成分によ
る結合は小さくできるが、実際には弾性表面波フィルタ
素子の小型化も同時に必要であり、これらの電極の距離
を大きくするのには限界がある。
成を示す。図7の弾性表面波フィルタにおける寄生成分
としては、入出力IDT電極間に容量成分1001を仮
定した構成が考えられる。図10に示す構成で容量成分
1001の容量値を変化させて、900MHz帯のフィ
ルタに関して解析を行った結果を図11(a)、図11
(b)に示す。
性を表す指標として、振幅バランス特性、位相バランス
特性を示した図である。
ある。即ち、図7又は図10に示す弾性表面波フィルタ
素子の不平衡型端子709から入力された信号は、平衡
型端子の一方の707と他方の708にバランス信号と
して出力される。その場合の平衡型端子の一方の707
に出力される信号振幅と、平衡型端子の他方の708に
出力される信号振幅との振幅差を表したものが、振幅バ
ランス特性である。そして、この値が零となればバラン
ス特性の劣化はないといえる。
子の一方の707に出力される信号の位相と、上記平衡
型端子の他方の708に出力される信号の位相との位相
差の180度からのずれを表したものである。そして、
この値が零となればバランス特性の劣化はないといえ
る。
内における振幅、位相のバランス特性の最大値と最小値
を示している。図11(a)が振幅バランス特性であ
り、図11(b)が位相バランス特性である。
に、容量値が大きくなる程バランス特性が劣化してい
る。即ち、入出力間の寄生成分による結合が大きい程バ
ランス特性が劣化する。
ランス特性を±10度以内のフィルタを実現するには、
入出力間の寄生成分としての容量値を0.10pF以下
にする必要がある。即ち、アドミッタンス成分Yで考え
るとY=2πfCより、Yが0.6[mS]以下とすれ
ばよい。ここでfは周波数、Cは容量値である。
服する弾性表面波フィルタ素子、及び弾性表面波フィル
タの構成について述べる。
圧電基板上の構成を模式的に示した図である。第1のI
DT電極102の一方の電極指は第1の配線電極107
を介して第1の電極パッド108に接続される。
第2の配線電極109を介して第2の電極パッド110
に接続される。
一方の側の電極指は実質上直接に第3、第4の電極パッ
ド111、112に接続される。第2、第3のIDT電
極103、104の他方の側の電極指は接地されるが、
ここでは接地電極に関しては省略している。
フィルタ素子が実装される回路基板の表層図である。回
路基板113には第1、第2、第3の回路基板上配線電
極114、115、116が設けられている。
は、回路基板113に対向するように実装される(図1
2参照)。ここで、図12は、弾性表面波フィルタ素子
が回路基板113に対向するように実装された弾性表面
波フィルタの分解斜視図である。
よる実装方法を用いることができる。
回路基板上配線電極114に接続され、第2の電極パッ
ド110は第2の回路基板上配線電極115に接続さ
れ、第3、第4の電極パッド111、112は第3の回
路基板上配線電極116の2箇所に接続される。
図8(a)の第3の配線電極805と同じ役割、即ち、
第3の電極パッド111と第4の電極パッド112とを
電気的に接続するための配線電極としての役割を担う。
14、115、116はスルーホールやビアホール、或
いは回路基板の外部の電極などにより端子として引き出
される。
4、115、116はそれぞれ、平衡型出力端子の一方
OUT1、平衡型出力端子の他方OUT2、不平衡型入
力端子INに接続され、不平衡型−平衡型端子を有する
弾性表面波フィルタが実現される。
T電極における第1、第2の配線電極107、109と
第2、第3のIDT電極に接続される第3の回路基板上
の配線電極116は空間的に離れた配置となる。
構成と比べて、明らかに入出力間での結合を最小限に抑
えることができ、弾性表面波フィルタ素子のバランス特
性を改善することができる。
(a)の第1、第2の配線電極107,109で表され
た一対の配線電極に対応する。又、本発明の第2の配線
電極手段は、図1(b)に示す第3の回路基板上配線電
極116に対応する。
7と第3の回路基板上の配線電極116とは交差する部
分が生じるが、この部分での寄生成分Caは、交差部分
を近似的に平行平板コンデンサとして仮定すると、次式
2で表される。
Sは交差部分の面積、tは電極間の距離である。
=20μmとすると、式2より、Caは4.4[fF]
と小さな値となる。
して、圧電基板、回路基板の構成を最適化する必要があ
るが、空間的に離れた配置であれば、従来よりも入出力
間の結合を小さくすることができ、バランス特性が改善
するという効果は同様に得られる。
上の配線電極をなくして、回路基板を多層基板とし配線
を行う場合には、基板を含めたフィルタ全体の高さは若
干高くなるので、低背化を考えた場合には欠点となる
が、バランス特性に関しては、小さい比誘電率の基板で
あれば、改善の効果がある。
ミック誘電体からなる積層体などが挙げられ、これらの
比誘電率は10程度のものがある。この場合、前式にお
いてはCaは0.04[pF]となり、図11より、バ
ランス特性の劣化が小さいことが分かる。
を行って、寄生成分が0.1pF以下になるような構成
とするには、回路基板材料の比誘電率εと配線電極間の
距離t、配線電極の交差部分の面積Sとの関係が
間に存在する場合には、平面間全体で上記の関係を満足
すればよい。
配線電極107、109を圧電基板101の上に形成
し、不平衡側は回路基板上の回路基板上の配線電極11
6と実質上直接に接続している。しかしこれに限らず例
えば、図3に示すように、不平衡側の第2、第3のID
T電極103、104は配線電極301を介して、電極
パッド302に接続して、第1、第2の電極パッド10
8、110は第1のIDT電極102に実質上直接に接
続される構成としても構わない。
110は回路基板上の配線電極303、304に接続さ
れる。従って、回路基板上の配線電極303は、図8
(a)の第1の配線電極801と同様の配線電極として
の役割を担う。また、回路基板上の配線電極304は、
図8(a)の第2の配線電極803と同様の配線電極と
しての役割を担う。
上の配線電極305に接続される。この場合は、回路基
板113の表層の配置される回路基板上の配線電極30
3,304,305は圧電基板101上の弾性表面波の
構成に応じて適宜配置されるものである。
における第1、第2の回路基板上の配線電極303,3
04と第2、第3のIDT電極の配線電極301は空間
的に離れた配置となり、入出力間での結合を最小限に抑
えることができ、弾性表面波フィルタのバランス特性を
改善することができる。
(b)の第1、第2の回路基板上配線電極303,30
4に表された一対の配線電極に対応する。又、本発明の
第2の配線電極手段は、図3(a)に示す配線電極30
1に対応する。
して説明したが、これはパッケージなどであっても構わ
ない。
のIDT電極103,104の一方の側の電極指は、実
質上直接に第3,第4の電極パッド111,112に接
続される構成について説明したが、これに限らず、例え
ば、バスバー電極等を介して接続されていてもよく、配
線の長さが短くなるような構成で最適化されていればよ
い。
態2の弾性表面波フィルタ素子及び弾性表面波フィルタ
について図面を参照して説明する。
は、圧電基板401上に、第1、第2、第3のIDT電
極402、403、404と第1、第2の反射器電極4
05、406と、IDT電極と反射器電極とにより構成
される弾性表面波共振子410とにより構成される。
平衡型端子の一方407に接続され、第1のIDT電極
402の他方の電極指は平衡型端子の他方408に接続
される。
共振子410を介して第2のIDT電極403の一方の
側の電極指403aと第3のIDT電極404の他方の
電極指404bとに接続される。
側の電極指403aと第3のIDT電極404の他方の
電極指404bとは、図4、図5に示す様に、一方から
見て他方が逆側に配置されている電極指である。
衡型端子を有する弾性表面波フィルタ素子が得られる。
ケージや基板上にフェースダウン実装する場合の構成に
ついての一例を述べる。図5(a)は、弾性表面波フィ
ルタ素子の圧電基板上の構成を模式的に示した図であ
る。
第1の配線電極501を介して第1の電極パッド502
に接続される。第1のIDT電極402の他方の電極指
は第2の配線電極503を介して第2の電極パッド50
4に接続される。
指は実質上直接に第3の電極パッド505に接続され
る。第3のIDT電極404の他方の側の電極指は実質
上直接に第4の電極パッド506に接続される。
指、第3のIDT電極404の一方の側の電極指は接地
されるが、ここでは接地電極に関してはその記載を省略
している。
電極の一方と他方には第5、第6の電極パッド507、
508に実質上直接に接続される。
フィルタ素子が実装される回路基板の表層図である。回
路基板509には第1、第2、第3、第4の回路基板上
配線電極510、511、512、513が設けられて
いる。
は、回路基板509に対向するように実装される。
よる実装方法を用いることができる。この時、第1の電
極パッド502は第1の回路基板上配線電極510に接
続され、第2の電極パッド504は第2の回路基板上配
線電極511に接続され、第3、第4の電極パッド50
5、506は第3の回路基板上配線電極512に接続さ
れる。
路基板上配線電極513に接続され、第6の電極パッド
508は第3の回路基板上配線電極512に接続され
る。
は3箇所の電極パッドが接続されていて、弾性波共振器
410と第2、第3のIDT電極403、404を接続
する配線電極の役割を担っている。
電極510、511、513はスルーホールやビアホー
ル、或いは回路基板の外部の電極などにより端子として
引き出される。
0、511、513はそれぞれ、平衡型出力端子の一方
OUT1、平衡型出力端子の他方OUT2、不平衡型入
力端子INに接続され、不平衡型−平衡型端子を有する
弾性表面波フィルタが実現される。
T電極における第1、第2の配線電極501、503と
第2、第3のIDT電極に接続される第3の回路基板上
配線電極512は空間的に離れた配置となり、入出力間
での結合を最小限に抑えることができ、弾性表面波フィ
ルタ素子のバランス特性を改善することができる。
フィルタとの実測結果を比較してみたところ、1.8G
Hz帯のフィルタにてバランス特性を評価したところ、
本発明の構成とすることにより、振幅、及び位相バラン
ス特性の偏差(最大値と最小値との差)が25%程度改
善される結果が得られた。
上に形成されるIDT電極とが空間的に重ならない構成
とすることによって、さらに寄生成分を小さくすること
ができる。
圧電基板401を見た場合、図6に示すように、IDT
電極601と回路基板上の配線電極602とが重ならな
い構成とすることが有効である。仮に図6の破線で示し
た部分603に回路基板上の配線電極を設けてしまうと
IDT電極との間に寄生成分604が生じ、電気特性の
劣化の原因となる。
第2の配線電極の内、何れか一方の配線電極が圧電基板
上に設けられ、他の配線電極が回路基板上に設けられて
いる例を中心に述べた。
1及び第2の配線電極の内、一方の前記配線電極が前記
圧電基板上に形成されており、且つ、他方の前記配線電
極は前記圧電基板が実装されるべき回路基板の内層電極
である構成でも良いし(図13参照)、あるいは、
(2)前記第1及び第2の配線電極の内、一方の前記配
線電極は前記圧電基板が実装されるべき回路基板上に形
成され、且つ、他方の前記配線電極は前記回路基板の内
層電極である構成(図示省略)でもかまわない。
視図であり、図12の場合と異なり、本発明の第2の配
線電極に対応する配線電極が、内層電極1301として
回路基板の内層面に形成されている。内層電極1301
は、ビア1302を介して第3,第4の電極パッド11
1,112と接続されている。尚、端子電極1303
a、1303bは、回路基板上の表層電極114,11
5と電気的に接続されている。又、後者の例としては、
例えば、図13を代用して説明すると、図13に示す本
発明の第1の配線電極手段に対応する第1,第2の配線
電極107,109が、圧電基板上ではなく、回路基板
上に表層電極として形成された構成でもよい。あるい
は、図13を代用して説明した上記構成では、本発明の
第1の配線電極手段と第2の配線電極手段が、表層電極
と内層電極の関係にある場合を示しているが、これら双
方の関係が互いに逆の構成、即ち、本発明の第1の配線
電極手段が回路基板の内層電極として、且つ本発明の第
2の配線電極手段が回路基板の表層電極として構成され
ていても良い。
表した図である。同図において、圧電基板101と回路
基板113は、便宜上、透明なものとして透過的に表し
ている。又、図中の斜線部は、弾性表面波フィルタ電極
部の配置位置を略示したものである。
いて、第3の電極パッド505が、第2のIDT電極4
03の一方の電極指403aに接続されており、且つ、
第4の電極パッド506が、第3のIDT電極404の
他方の電極指404bに接続されており、しかも、その
他方の電極指404bが上記一方の電極指403aから
見て逆側に設けられている場合について説明した。
示す様に、本発明の第2の配線電極手段3011の一端
1501aが、第2のIDT電極103の一方の電極指
103aに接続されており、且つ、前記第2の配線電極
手段3011の他端1501bが、第3のIDT電極1
04の他方の電極指104bに接続されており、且つ、
その他方の電極指104bが上記一方の電極指103a
から見て逆側に設けられている弾性表面波フィルタ素子
であっても良い。
を発揮する。図15(a)は、図3(a)に示した本発
明の一実施の形態の弾性表面波フィルタ素子の変形例の
構成を示す模式図である。又、図15(b)は、図15
(a)に示す変形例に対応する回路基板の表層図であ
る。
回路基板とを有する構成を中心に説明したが、これに限
らず、例えば、圧電基板とパッケージから弾性表面波フ
ィルタが構成されていてもよい。この場合、例えば、図
16、図17に示す様に、セラミックパッケージ160
1、1701の下部が回路基板1602、1702を兼
ねている構成であってもよい。図16において、符号1
603,1604は外部端子を示す。図17の構成で
は、内層電極116と外部端子(底面電極)1704と
をビア1703により電気的に接続している点が、図1
6と異なる。
ッケージから弾性表面波フィルタを構成した例を説明す
るための、図14と同様に透過的に表した模式図であ
る。図中の斜線部は、弾性表面波フィルタ電極部の配置
位置を略示したものである。
配線電極手段と、本発明の第2の配線電極手段とが、互
いに異なる平面上に配置されている弾性表面波フィルタ
素子、及び弾性表面波フィルタの例として、上記異なる
平面の具体例として、圧電基板と回路基板を利用する場
合(例えば、図1,図3、図5,図15)、回路基板の
表層面と内層面を利用する場合などについて述べた。
9に示す様に、本発明の第1及び第2の配線電極の内、
一方の配線電極(図18(a)〜図19(c)の10
7,109)が圧電基板(図18(b)の113)の主
面上に設けられており、他方の配線電極(図19(c)
の1901)が、圧電基板の主面上に形成された保護膜
(図19(c)の1902)上に設けられている弾性表
面波フィルタ素子でも上記と同様の効果を発揮する。
に、配線電極1901はビア1905を介して、電極1
903,1904と電気的に接続されている。又、電極
パッド108はビア1906を介して、配線電極107
と電気的に接続されている。
ンや窒化シリコン等の誘電体薄膜を用いることにより、
IDT電極のパッシベーション効果と同時に、温度特性
を改善する効果も得られる。
はなく、電気的接続が行えるものであればどのような構
成でもよい。
圧電基板の実効比誘電率が大きい程その効果は大きく、
LiTaO3やLiNbO3などの実効比誘電率が40以
上の圧電基板であれば十分な効果が得られる。
3電極の縦モード型フィルタを用いて説明したが、これ
は2電極や4電極、5電極の縦モード型フィルタであっ
ても、本発明の実施形態のように入力側と出力側の結合
が小さくなる構成であれば、バランス特性に関して同様
の効果が得られる。また、多電極の縦モード型弾性表面
波フィルタに限らず、弾性表面波共振子を用いた梯子型
や対称格子型のフィルタ構成であっても、同様に入力側
と出力側の結合が小さくなる構成であれば、バランス特
性に関して同様の効果が得られる。
ィルタ素子について説明したが、これは複数の弾性表面
波フィルタ素子を多段に縦続接続した構成であっても構
わない。
基板上での配線が複雑となり、配線電極間の寄生成分も
大きくなるので本発明によるバランス特性改善の効果は
大きいと期待できる。
不平衡型の弾性表面波フィルタ素子、及び平衡−不平衡
型の弾性表面波フィルタについて説明したが、平衡−平
衡型の弾性表面波フィルタ素子等であっても、同様に入
力側と出力側の結合が小さくなる構成であれば、バラン
ス特性に関して同様の効果が得られる。
を不平衡型、出力側を平衡型としているが、これは逆で
あっても効果は同様である。
様に、実装基板2001上に本発明の弾性表面波フィル
タ素子2002と半導体IC2003とを実装してモジ
ュール化することにより、装置全体がコンパクトに出
来、しかもバランス特性の劣化による感度劣化を抑える
ことができる。同図において、符号2004,2005
は外部端子を示し、符号2006は整合回路部である。
図20(a)はモジュールの平面図であり、図20
(b)は、その構成例を説明するための、図14と同様
に透過的に表した模式図である。図中の斜線部は、弾性
表面波フィルタ電極部の配置位置を略示したものであ
る。
が、低雑音増幅器である構成でも良い。又、上記半導体
装置が、ミキサーである構成でもよい。又、半導体を平
衡型として説明したが、これは、GaAsスイッチやP
INダイオードを用いたスイッチなどの様に不平衡−不
平衡型のデバイスと、不平衡−平衡型SAWフィルタを
一体化しても良い。
又は弾性表面波フィルタを図21に示す様な平衡型高周
波回路を有する通信機器等に適用することが出来る。こ
れにより、送信又は受信用フィルタのバランス特性の劣
化による感度劣化を抑えることができ、高性能な移動体
通信機器を実現することができる。
型高周波回路を有する通信機器の構成及び動作について
説明する。ここで、図21は、本発明の平衡型デバイス
を用いた平衡型高周波回路2701のブロック図であ
る。
力される送信信号は、送信増幅器2702,送信フィル
タ2703、スイッチ2704を介してアンテナ270
5より送信される。
信号は、スイッチ2704、受信フィルタ2706,受
信増幅器2707を介して受信回路2712に入力され
る。
り、スイッチ2704は不平衡型であるので、送信フィ
ルタ2703は不平衡−平衡型入出力端子を有する構成
となる。又、受信増幅器2707は平衡型であり、スイ
ッチ2704は不平衡型であるので、受信フィルタ27
06は不平衡−平衡型入出力端子を有する構成となる。
タ2703,及び/又は受信フィルタ2706に適用す
ることにより、バランス特性の劣化による送信時の変調
精度の劣化を抑えることが出来る。又、バランス特性の
劣化による受信時の感度劣化を抑えることが出来、高性
能な平衡型高周波回路を実現することが出来る。
702、あるいは受信フィルタ2706と受信増幅器2
707を上述したモジュール構成としてもかまわない。
は、スイッチ素子と送信フィルタを上述したモジュール
構成としてもよい。
発明はバランス特性が良好であるという長所を有する。
面波フィルタ素子の構成の模式図 (b):本発明の実施の形態1における回路基板の表層
図
路基板上の回路基板上配線電極の配置関係を模式的に示
す側面図
性表面波フィルタ素子の構成を示す模式図 (b):本発明の実施の形態1における他の回路基板の
表層図
ルタの構成を示す模式図
面波フィルタ素子の構成を示す模式図 (b):本発明の実施の形態2における回路基板の表層
図
回路基板上の回路基板上配線電極の配置関係を模式的に
示す側面図
成図
模式図 (b):従来の回路基板の表層図
タの構成の模式図
の分解斜視図
面波フィルタの分解斜視図
の形態の弾性表面波フィルタ素子の変形例の構成を示す
模式図 (b):図15(a)に示す変形例に対応する回路基板
の表層図
のパッケージタイプの構成を示す模式図
タの他の構成を示す模式図
他の例の模式図 (b):図18(a)の弾性表面波フィルタ素子に対応
する回路基板の表層図
他の例の模式図 (b):図19(a)の弾性表面波フィルタ素子のA−
A’断面図 (c):図19(a)の弾性表面波フィルタ素子のB−
B’断面図
す模式図 (b):図20(a)を側面から見た模式図
適用例を説明する構成図
Claims (28)
- 【請求項1】 圧電基板と、 前記圧電基板上に形成された複数のインターディジタル
トランスデューサ電極(IDT電極)とを備えた弾性表
面波フィルタ素子であって、 前記複数のIDT電極の内、少なくとも一つのIDT電
極は平衡型端子に接続され、他のIDT電極は平衡型端
子または不平衡型端子に接続され、 前記少なくとも一つのIDT電極に接続されるべき又は
接続された第1の配線電極手段と、前記他のIDT電極
に接続されるべき又は接続された第2の配線電極手段と
が、互いに異なる平面上に配置されている弾性表面波フ
ィルタ素子。 - 【請求項2】 前記第1及び第2の配線電極手段の内、
一方の前記配線電極手段が前記圧電基板の主面上に配置
されており、他の前記配線電極手段は前記圧電基板が実
装されるべき回路基板上に配置されている請求項1に記
載の弾性表面波フィルタ素子。 - 【請求項3】 (1)前記第1及び第2の配線電極手段
の内、一方の前記配線電極手段が前記圧電基板上に形成
されており、且つ、他方の前記配線電極手段は前記圧電
基板が実装されるべき回路基板の内層電極である、又
は、(2)前記第1及び第2の配線電極手段の内、一方
の前記配線電極手段は前記圧電基板が実装されるべき回
路基板上に形成され、且つ、他方の前記配線電極手段は
前記回路基板の内層電極である請求項1に記載の弾性表
面波フィルタ素子。 - 【請求項4】 前記第1及び第2の配線電極手段の内、
一方の前記配線電極手段が圧電基板の主面上に設けられ
ており、他方の前記配線電極手段が前記圧電基板の前記
主面上に形成された保護膜上に設けられている請求項1
に記載の弾性表面波フィルタ素子。 - 【請求項5】 前記保護膜が誘電体薄膜である請求項4
に記載の弾性表面波フィルタ素子。 - 【請求項6】 前記弾性表面波フィルタ素子が、第1、
第2、第3のIDT電極と少なくとも2つの反射器電極
とを弾性表面波の伝搬方向に沿って配置した縦モード型
の弾性表面波フィルタ素子であって、 前記第1のIDT電極の両側に前記第2、第3のIDT
電極が配置される構成である請求項1に記載の弾性表面
波フィルタ素子。 - 【請求項7】 前記圧電基板上に設けられた第1及び第
2の電極パッドと、 前記圧電基板上に設けられた、前記第2のIDT電極に
実質上直接に接続された第3の電極パッドと、 前記圧電基板上に設けられた、前記第3のIDT電極に
実質上直接に接続された第4の電極パッドとを備え、 (1)前記第1の配線電極手段手段は、一対の配線電極
として前記圧電基板上に設けられており、且つ、(2)
前記第1のIDT電極は、平衡型であって、しかも前記
一対の配線電極の各配線電極を介して前記第1、第2の
電極パッドに接続されており、 前記第2の配線電極手段は、前記回路基板に設けられて
おり、 前記弾性表面波フィルタ素子が、前記回路基板に実装さ
れることにより、前記第3、第4の電極パッドが、前記
第2の配線電極手段に接続される請求項6に記載の弾性
表面波フィルタ素子。 - 【請求項8】 前記圧電基板上に設けられた、前記第1
のIDT電極に実質上直接に接続された第1及び第2の
電極パッドと、 前記圧電基板上に設けられた第3の電極パッドとを備
え、 (1)前記第2の配線電極手段は、前記圧電基板上に設
けられており、且つ、(2)前記第2及び第3のIDT
電極は不平衡型であって、しかも前記第2の配線電極手
段を介して前記第3の電極パッドに接続されており、 前記第1の配線電極手段は、前記回路基板に設けられて
おり、 前記弾性表面波フィルタ素子が、前記回路基板に実装さ
れることにより、前記第1、第2の電極パッドが、前記
第1の配線電極手段に接続される請求項6に記載の弾性
表面波フィルタ素子。 - 【請求項9】 前記第3の電極パッドが前記第2のID
T電極の一方の電極指に接続されており、且つ、前記第
4の電極パッドが前記第3のIDT電極の他方の電極指
に接続されており、 前記他方の電極指が、前記一方の電極指から見て逆側に
設けられている請求項7に記載の弾性表面波フィルタ素
子。 - 【請求項10】 前記第2の配線電極手段が、前記第2
のIDT電極の一方の電極指に接続されており、且つ、
前記第3のIDT電極の他方の電極指に接続されてお
り、 前記他方の電極指が、前記一方の電極指から見て逆側に
設けられている請求項8に記載の弾性表面波フィルタ素
子。 - 【請求項11】 前記弾性表面波フィルタ素子は、第1
のIDT電極と、その両側に配置された2つの反射器電
極により構成される弾性表面波共振子とを、梯子型又
は、対称格子型に接続した構成である請求項1に記載の
弾性表面波フィルタ素子。 - 【請求項12】 請求項1〜11の何れか一つに記載の
弾性表面波フィルタ素子と、 前記弾性表面波フィルタ素子が実装された回路基板と、
を備えた弾性表面波フィルタ。 - 【請求項13】 前記回路基板がセラミックパッケージ
の一部を構成している請求項12に記載の弾性表面波フ
ィルタ。 - 【請求項14】 前記回路基板は誘電体により構成され
た積層体であり、 前記弾性表面波フィルタ素子は前記積層体上に実装され
る構成であって、 前記配線電極手段は、前記積層体最上面に、または前記
積層体内層に設けられている請求項12に記載の弾性表
面波フィルタ。 - 【請求項15】 前記IDT電極と、前記回路基板上に
形成された配線電極手段とが空間的に重ならない様に配
置されている請求項12に記載の弾性表面波フィルタ。 - 【請求項16】 前記実装がフェースダウン実装である
請求項12に記載の弾性表面波フィルタ。 - 【請求項17】 前記異なる平面間は自由空間であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波フィルタ素
子。 - 【請求項18】 前記異なる平面間の比誘電率をε、前
記異なる平面にそれぞれ形成される前記第1及び第2の
配線電極手段間の距離をt、前記第1の配線電極手段
と、前記第2の配線電極手段との交差部分の面積をSと
した時に、 ε×S/t≦1.1×10-2 を満足する請求項1に記載の弾性表面波フィルタ素子。 - 【請求項19】 前記圧電基板は、実効比誘電率が40
以上の基板であることを特徴とする請求項1に記載の弾
性表面波フィルタ素子。 - 【請求項20】 前記圧電基板の材料が、タンタル酸リ
チウム及び、ニオブ酸リチウムの中から選ばれたもので
ある請求項19に記載の弾性表面波フィルタ素子。 - 【請求項21】 前記第1の配線電極手段と、前記第2
の配線電極手段との寄生成分としてのアドミッタンスの
値が0.6mS以下となるように構成されることを特徴
とする請求項1に記載の弾性表面波フィルタ素子。 - 【請求項22】 請求項1〜11、17〜21の何れか
一つに記載の弾性表面波フィルタ素子と、 所定の半導体装置と、 前記弾性表面波フィルタ素子及び前記半導体装置が実装
された基板と、を備えたモジュール。 - 【請求項23】 前記基板は、誘電体層が積層された積
層体である請求項22記載のモジュール。 - 【請求項24】 前記半導体装置が、低雑音増幅器であ
る請求項22に記載のモジュール。 - 【請求項25】 前記低雑音増幅器が平衡型である請求
項24に記載のモジュール。 - 【請求項26】 前記半導体装置が、スイッチ素子であ
るか、又はミキサーである請求項24に記載のモジュー
ル。 - 【請求項27】 (1)圧電基板と、(2)前記圧電基
板上に形成された複数のインターディジタルトランスデ
ューサ電極(IDT電極)とを有する弾性表面波フィル
タ素子と、 前記弾性表面波フィルタ素子が実装された回路基板と、 前記複数のIDT電極の内、少なくとも一つのIDT電
極を、前記回路基板に設けられた平衡型端子に接続する
ための第1の配線電極手段と、 前記複数のIDT電極の内、他のIDT電極を、前記回
路基板に設けられた平衡型端子または不平衡型端子に接
続するための第2の配線電極手段とを備え、 前記第1の配線電極手段と、前記第2の配線電極手段と
が、互いに異なる平面上に配置されている弾性表面波フ
ィルタ。 - 【請求項28】 アンテナと、 前記アンテナに接続されたスイッチ手段と、 前記スイッチ手段と送信回路の間に設けられた送信フィ
ルタと、 前記スイッチ手段と受信回路の間に設けられた受信フィ
ルタとを備えた通信機器であって、 前記送信フィルタ及び/又は前記受信フィルタが、請求
項1〜11,17〜21,27の何れか一つに記載の弾
性表面波フィルタ素子を有している通信機器。
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