JP2003243964A - 弾性表面波フィルタ装置 - Google Patents
弾性表面波フィルタ装置Info
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Abstract
波フィルタ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】弾性表面波フィルタ装置に備えられた弾性
表面波素子8は、入力端子20に接続された櫛歯状電極
16Aと接地端子に接続された櫛歯状電極16Bとを組
み合わせた入力側インターデジタル変換器16と、出力
端子21−1に接続された櫛歯状電極15Bと接地端子
に接続された櫛歯状電極15Aとを組み合わせた出力側
インターデジタル変換器15とを有している。入力用電
極指16A−EL、出力用電極指15B−EL、及び、
接地用電極指15A−EL及び16B−ELは、実質的
に等間隔に配置され、入力用電極指16A−ELと出力
用電極指15B−ELとの間の所定間隔には、少なくと
も2本の接地用電極指15A−EL及び16B−ELが
配置されている。
Description
等で利用される弾性表面波フィルタ装置に関し、特に、
弾性表面波素子を構成する櫛歯状電極のパターンに関す
る。
設けられた薄膜金属からなるインターデジタル変換器:
IDTにより電気信号と弾性表面波(SAW)との変換
を行って信号を送受信するデバイスであり、弾性表面波
フィルタ、弾性表面波共振子、遅延回路等に用いられ
る。この弾性表面波フィルタ装置は、薄型化・小型化が
可能であるというメリットにより、携帯電話などの移動
体通信の分野で広く用いられるようになっている。
ものがあり、それに利用される弾性表面波フィルタ装置
に求められる性能も、年々高いものが要求されている。
は、大きく分けると帯域内減衰量が小さいことと、帯域
外減衰量が大きいことの二つが挙げられる。移動体通信
機器に用いられるRF弾性表面波フィルタ装置には、縦
モードの多重結合を用いた多重モード共振子フィルタす
なわちLMMS(Longitudinal Mult
i Mode SAW)型や、共振子を直並列に配置し
たラダー型などが一般的である。
は、平衡不平衡出力が容易であることから、近年この構
造を用いた弾性表面波フィルタ装置が頻繁に利用されて
いる。例えば、特開2001−308672号公報によ
れば、不平衡−平衡変換機能を有する弾性表面波フィル
タ装置が開示されている。
量を小さくすることと帯域外減衰を大きくすることはト
レードオフの関係にあり、帯域外減衰量を大きくする
と、結果として帯域内減衰量を犠牲にしなくてはならな
い。したがって、フィルタ設計の際には、これらのこと
を踏まえて、希望のフィルタ特性を設計することにな
る。
因は、他にもいくつか挙げることができる。その中の一
つとして、電気的な結合がある。弾性表面波フィルタ
は、入力、出力、接地端子が音響的な結合のみで結びつ
いていることになっているが、実際は、各端子間には電
気的な結合が必ず存在する。一般に、この結合が大きけ
れば大きいほど、弾性表面波フィルタの帯域外減衰量は
小さくなる。そのため、通常は、この結合をできるかぎ
り小さくするように配線することで、全体の帯域外減衰
量を大きくしている。
ルタにおいては、入力端子に接続する電極指(以下、入
力用電極指)及び出力端子に接続する電極指(以下、出
力用電極指)は、周期的に配置される。そのため、入力
用電極指と出力用電極指との間には、必ず1本の接地端
子に接続する電極指(以下、接地用電極指)が配置され
る。ところが、この構造では、入力用電極指と出力用電
極指との間に電気的な結合が発生し、結果として帯域
外、特に高域側の減衰量が小さくなるといった問題があ
る。
に記載の弾性表面波フィルタ装置によれば、入力用電極
指と出力用電極指との間に2本の接地用電極指を配置し
た構造を開示しているが、これら電極指が不均一な間隔
で配置されているため、帯域内減衰量を小さくする(あ
るいは帯域内の周波数特性を平坦にする)ことは困難で
ある。
さくしつつ(あるいは帯域内の周波数特性を平坦にしつ
つ)、帯域外(特に高域側)減衰量を大きくすることは
困難であるといった問題が生ずる。
たものであって、その目的は、フィルタ特性を改善する
ことが可能な弾性表面波フィルタ装置を提供することに
ある。
性表面波フィルタ装置は、圧電性基板と、前記圧電性基
板上に形成された弾性表面波素子とを備え、前記弾性表
面波素子は、少なくとも、入力端子に接続された櫛歯状
電極と接地端子に接続された櫛歯状電極とを組み合わせ
た入力側インターデジタル変換器と、出力端子に接続さ
れた櫛歯状電極と接地端子に接続された櫛歯状電極とを
組み合わせた出力側インターデジタル変換器とを有し、
前記入力端子に接続された櫛歯状電極の入力用電極指、
前記出力端子に接続された櫛歯状電極の出力用電極指、
及び、前記接地端子に接続された櫛歯状電極の接地用電
極指は、実質的に等間隔に配置され、且つ、前記入力用
電極指と前記出力用電極指との間の所定間隔に少なくと
も2本の前記接地用電極指を配置したことを特徴とす
る。
力用電極指、出力用電極指、及び、接地用電極指が実質
的に等間隔に配置されている。このため、帯域内減衰量
を小さくする(あるいは帯域内の周波数特性を平坦にす
る)ことができる。また、この弾性表面波フィルタ装置
によれば、入力用電極指と出力用電極指との間に少なく
とも2本の接地用電極指が配置されている。このため、
入力用電極指と出力用電極指との間に電気的な結合を小
さくすることができる。結果として、帯域外全体、特に
高域側の減衰量を大きくすることができる。したがっ
て、フィルタ特性を大幅に改善することができ、所望の
フィルタ特性を得ることが可能となる。
係る弾性表面波フィルタ装置について図面を参照して説
明する。
性表面波フィルタ装置100の構造を概略的に示す断面
図である。また、図2は、この弾性表面波フィルタ装置
100に適用されるデバイスチップ1の構造を概略的に
示す平面図である。
バイスチップ1と、樹脂またはセラミックスで構成され
た基板(弾性表面波フィルタ装置100のパッケージ)
3と、を備えている。基板3の上面の所定位置には、配
線パターン4が形成されている。この配線パターン4
は、ビアホール31を介して基板3の下面におけるリー
ドパターン41などに接続されている。また、デバイス
チップ1上の所定位置には、所定の機能を有する機能部
8が形成されている。弾性表面波フィルタ装置の場合で
言えば、圧電性基板1上に形成されたインターデジタル
変換器:IDTを有する弾性表面波素子が、所定の機能
を有する機能部8に対応する。
を介して複数のボンディングパッドが接続されている。
なお、図1及び図2に示した例では、ボンディングパッ
ドは4つ配置されている。これらの4つのボンディング
パッドと、基板3上の引き出し配線パターン81の所定
箇所(4箇所)とは、それぞれ、例えば金あるいは金合
金を用いた導電性の金属バンプ2を介して対向配置され
る。このとき、デバイスチップ1の機能部8は、基板3
の上面に対向し、且つ、この上面とほぼ平行に配置され
る。
基板3との対向面間には、中空部(空間部)7が設けら
れる。これは、弾性表面波フィルタ装置の場合で言え
ば、その機能上、弾性表面波を伝搬するという属性をも
ち、相互の対向面を密着できないことによるものであ
る。
れる。すなわち、基板3の一主面、すなわち配線パター
ン4を備えた面、または、デバイスチップ1の一主面、
すなわち機能部8を備えた面には、機能部8を囲むよう
に設けられた枠体72が形成されている。デバイスチッ
プ1の一主面に枠体72を形成した場合、この枠体72
を基板3の一主面に当接することにより、枠体72の内
部に中空部7が形成される。なお、空間部7が形成され
る構成であれば枠体72を使用しなくても何ら構わな
い。
は、金属バンプ2を介して接続される。すなわち、デバ
イスチップ1と基板3との間の金属バンプ2は、加圧さ
れ、加熱され、超音波印加されて部分的に溶融する(フ
リップチップボンディングあるいはフェイスダウンボン
ディング)。この加圧/加熱/超音波印加が終了する
と、金属バンプ2の溶融した部分は、冷えて固化する。
これにより、機能部8に接続された4つのボンディング
パッドと、基板3上の配線パターン4の所定の4箇所と
がそれぞれ4つの金属バンプ2を介して電気的且つ機械
的に接続される。
プ1全体を、適度な粘性を有する封止樹脂(保護材)5
で包覆する。そして、封止樹脂5の硬化処理を行う。こ
の封止樹脂5は、エポキシ系樹脂などによって形成され
る。
は、以下のように構成されている。すなわち、機能部と
しての多重モード共振子フィルタとしての弾性表面波素
子8は、図3に示すように、例えば四ほう酸リチウムあ
るいはタンタル酸リチウムで作られた圧電性基板1上に
形成されている。
ボンディングあるいはフェイスダウンボンディングさ
れ、樹脂により封止された弾性表面波フィルタ装置10
0について説明したが、本発明の機能部(弾性表面波素
子)8は、何らこの弾性表面波フィルタ装置100の構
成に限らず、金属キャップあるいはセラミックキャップ
などで封着されて構成されるような他の構成の弾性表面
波フィルタ装置にも適用できることは説明するまでもな
い。
15〜17と、このIDT15〜17の並び方向の両端
に設けられた反射器11、12と、で構成される。
T17と同じ電極パターンを有している。IDT16
は、IDT15と図中において上下反対の電極パターン
を有している。なお、IDT15〜17及び反射器11
〜12の電極パターンは、例えばアルミニウム合金ある
いは銅合金により構成されている。
T16の図中の上側櫛歯状電極16Aは、信号ポート2
0に接続され、その下側櫛歯状電極16Bは、電気回路
的に接地される。IDT15の上側櫛歯状電極15A
は、接地され、その下側櫛歯状電極15Bは、信号ポー
ト21−1に接続される。IDT17の上側櫛歯状電極
17Aは、接地され、その下側櫛歯状電極17Bは、信
号ポート21−2に接続される。
端子として機能し、その場合、信号ポート21−1及び
21−2は、出力端子として機能する。(逆に、信号ポ
ート21−1及び21−2が入力端子として機能する場
合は、信号ポート20が出力端子として機能する。) 各IDT15〜17及び反射器11〜12は、互いにほ
ぼ平行に配置された複数の電極指、及び、複数の電極指
を共通に接続するバスバーを備えている。例えば、反射
器11は、複数の電極指11ELと、バスバー11BB
とによって構成されている。同様に、反射器12は、複
数の電極指12ELと、バスバー12BBとによって構
成されている。この実施の形態では、反射器11及び1
2は、それぞれ例えば100本の電極指11EL及び1
2ELを備えている。
数の電極指15A−ELとバスバー15A−BBとによ
って構成されている。IDT15の下側櫛歯状電極15
Bは、複数の電極指15B−ELとバスバー15B−B
Bとによって構成されている。この実施の形態では、上
側櫛歯状電極15Aは、例えば12本の電極指15A−
ELを備え、下側櫛歯状電極15Bは、例えば13本の
電極指15B−ELを備えている。また、この実施の形
態では、上側櫛歯状電極15Aの電極指15A−EL
は、接地端子に接続された接地用電極指として機能し、
下側櫛歯状電極15Bの電極指15B−ELは、出力端
子21−1に接続された出力用電極指として機能する。
数の電極指16A−ELとバスバー16A−BBとによ
って構成されている。IDT16の下側櫛歯状電極16
Bは、複数の電極指16B−ELとバスバー16B−B
Bとによって構成されている。この実施の形態では、上
側櫛歯状電極16Aは、例えば16本の電極指16A−
ELを備え、下側櫛歯状電極16Bは、例えば15本の
電極指16B−ELを備えている。また、この実施の形
態では、上側櫛歯状電極16Aの電極指16A−EL
は、入力端子20に接続された入力用電極指として機能
し、下側櫛歯状電極16Bの電極指16B−ELは、接
地端子に接続された接地用電極指として機能する。
数の電極指17A−ELとバスバー17A−BBとによ
って構成されている。IDT17の下側櫛歯状電極17
Bは、複数の電極指17B−ELとバスバー17B−B
Bとによって構成されている。この実施の形態では、上
側櫛歯状電極17Aは、例えば12本の電極指17A−
ELを備え、下側櫛歯状電極17Bは、例えば13本の
電極指17B−ELを備えている。また、この実施の形
態では、上側櫛歯状電極17Aの電極指17A−EL
は、接地端子に接続された接地用電極指として機能し、
下側櫛歯状電極17Bの電極指17B−ELは、出力端
子21−2に接続された出力用電極指として機能する。
15B−EL及び17B−EL、及び、接地用電極指1
5A−EL、16B−EL及び17A−ELは、実質的
に等しい幅で、且つ、等しい長さに形成されている。す
なわち、これらの電極指は、弾性表面波の波長をλとし
たとき、例えばλ/4の幅を有している。この実施の形
態では、各電極指は、約1.15μmの幅を有するとと
もに、約0.2mmの長さを有している。
極指は、実質的に等間隔に配置されている。すなわち、
各IDTを構成する上側櫛歯状電極の電極指と下側櫛歯
状電極の電極指との間隔は、いずれも等しい。例えば、
IDT15において、上側櫛歯状電極15Aの電極指1
5A−ELの中心と、下側櫛歯状電極15Bの電極指1
5B−ELの中心との間隔は、いずれもλ/2に設定さ
れている。
間隔に配置されている。すなわち、IDT15‐IDT
16間の間隔、及び、IDT16‐IDT17間の間隔
は、いずれも等しい。例えば、IDT15‐IDT16
間の間隔、すなわちIDT15の最もIDT16に近接
した位置に配置された電極指15A−ELの中心と、I
DT16の最もIDT15に近接した位置に配置された
電極指16B−ELの中心との間隔は、λ/2に設定さ
れている。同様に、IDT16‐IDT17間の間隔、
すなわちIDT16の最もIDT17に近接した位置に
配置された電極指16A−ELの中心と、IDT17の
最もIDT16に近接した位置に配置された電極指17
B−ELの中心との間隔も、λ/2に設定されている。
くするとともに、各電極指を実質的に等間隔に配置する
ことにより、所定帯域内において減衰量を小さくでき
(あるいは所定帯域内の周波数特性を平坦化でき)、フ
ィルタ特性を改善することが可能となる。
装置100では、入力用電極指と出力用電極指との間の
所定間隔に少なくとも2本の接地用電極指が配置されて
いる。図3に示した例では、IDT16の最もIDT1
5に近接した入力用電極指16A−ELと、IDT15
の最もIDT16に近接した出力用電極指15B−EL
との間に、2本の接地用電極指15A−EL及び16B
−ELが配置されている。また、IDT16の最もID
T17に近接した入力用電極指16A−ELと、IDT
17の最もIDT16に近接した出力用電極指17B−
ELとの間に、2本の接地用電極指17A−EL及び1
6B−ELが配置されている。
間隔は、これらの間に配置される接地用電極指の本数を
nとし(nは2以上の整数)、弾性表面波の波長をλと
したとき、各電極指の間隔をλ/2に設定したことか
ら、(n+1)×λ/2となる。図3に示した例では、
接地用電極指の本数nは2本であることから、入力用電
極指と出力用電極指との間隔は、1.5λとなる。
との間に少なくとも2本の接地用電極指を配置したこと
により、入力用電極指と出力用電極指との間に電気的な
結合を小さくすることができる。結果として、帯域外全
体、特に高域側で減衰量を大きくすることができ、フィ
ルタ特性を改善することが可能となる。
と出力用電極指との間には、入力用電極指16A−EL
に対向する下側櫛歯状電極16Bの電極指16B−EL
と、出力用電極指15B−EL(または17B−EL)
に対向する上側櫛歯状電極15A(または17A)の電
極指15A−EL(または17A−EL)との2本の接
地用電極指が配置されたが、種々変更可能である。
16A−ELと出力用電極指17B−ELとの間には、
入力用電極指16A−ELに対向する下側櫛歯状電極1
6Bの電極指16B−ELを2本の接地用電極指として
配置しても良い。
6A−ELと出力用電極指17B−ELとの間には、出
力用電極指17B−ELに対向する上側櫛歯状電極17
Aの電極指17A−ELを2本の接地用電極指として配
置しても良い。
表面波フィルタ装置の周波数特性について説明する。
で、ヒューレットパッカード社製ネットワークアナライ
ザを用いて周波数特性を測定した。また、比較例とし
て、図6に示したように、入力端子20に接続された入
力用電極指と出力端子21−1(または21−2)に接
続された出力用電極指との間に接地端子に接続された1
本の接地用電極指を配置した構造を用いて試作した弾性
表面波フィルタ装置の周波数特性も同一条件で測定し
た。図6に示した構造も、各電極指の形状及び電極指間
の間隔は、図3に示した構造と同様である。
示している。実線(1)は、図3に示した構造の弾性表
面波フィルタ装置の周波数特性であり、破線(2)は、
図6に示した構造の弾性表面波フィルタ装置の周波数特
性である。また、図9には、図8に示した測定結果の約
881.5MHzを中心とした所定帯域付近を拡大した
周波数特性の測定結果を示している。
力用電極指との間に2本の接地用電極指を配置したこと
により、接地用電極指が1本のときに比べて入出力間の
電気的な結合が小さくなる。その結果、図8及び図9に
示したように、図3に示したような構造では、図6に示
したような構造と比較して、帯域内の減衰量(または平
坦性)をほぼ同等に維持しつつ、帯域外、特に高域側の
減衰量を大きくすることができた。この測定結果では、
図3に示した構造では、図6に示した構造と比較して、
広帯域にわたって帯域外減衰量が約5dB大きくなって
いることがわかる。
入力端子20に接続された入力用電極指と出力端子21
−1(または21−2)に接続された出力用電極指との
間に接地端子に接続された3本の接地用電極指を配置し
た構造を用いて試作した弾性表面波フィルタ装置の周波
数特性も同一条件で測定した。図7に示した構造も、各
電極指の形状及び電極指間の間隔は、図3に示した構造
と同様である。
の高周波数側で若干減衰量が大きくなるが、帯域外の高
周波数成分の減衰量をさらに大きくすることができ、必
要なフィルタ特性によっては入力用電極指と出力用電極
指との間に2本以上の接地用電極指を配置することが有
効であることがわかる。
つつ帯域外減衰量を大きくするためには、入力用電極指
の中心と出力用電極指の中心との間の所定間隔は、1.
5μm以上であることが望ましく、1.5λ以下である
ことが望ましい。
ば、入力用電極指、出力用電極指、及び、接地用電極指
が実質的に等間隔に配置され、しかも、入力用電極指と
出力用電極指との間に少なくとも2本の接地用電極指が
配置されている。これにより、弾性表面波フィルタの帯
域内減衰量を大きくすることなく(あるいは帯域内周波
数特性の平坦性を損なうことなく)、帯域外減衰量、特
に高域側の減衰量を大きくすることができ、フィルタ特
性を大幅に向上することが可能となる。その結果、これ
までの以上に高性能且つ良好なフィルタ特性の弾性表面
波フィルタ装置を提供することが可能となる。
されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸
脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、
各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施されて
もよく、その場合組み合わせによる効果が得られる。
ば、フィルタ特性を改善することが可能な弾性表面波フ
ィルタ装置を提供することができる。
面波フィルタ装置の構造を概略的に示す断面図である。
に適用されるデバイスチップの構造を概略的に示す平面
図である。
に適用される弾性表面波素子の構造を概略的に示す図で
ある。
に適用可能な弾性表面波素子の他の構造を概略的に示す
図である。
に適用可能な弾性表面波素子の他の構造を概略的に示す
図である。
1本の接地用電極指を配置した弾性表面波素子の構造を
概略的に示す図である。
3本の接地用電極指を配置した弾性表面波素子の構造を
概略的に示す図である。
周波数特性を測定した時の測定結果の一例を示す図であ
る。
中心とした所定帯域付近を拡大した周波数特性の測定結
果を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】圧電性基板と、前記圧電性基板上に形成さ
れた弾性表面波素子とを備え、 前記弾性表面波素子は、少なくとも、入力端子に接続さ
れた櫛歯状電極と接地端子に接続された櫛歯状電極とを
組み合わせた入力側インターデジタル変換器と、出力端
子に接続された櫛歯状電極と接地端子に接続された櫛歯
状電極とを組み合わせた出力側インターデジタル変換器
とを有し、 前記入力端子に接続された櫛歯状電極の入力用電極指、
前記出力端子に接続された櫛歯状電極の出力用電極指、
及び、前記接地端子に接続された櫛歯状電極の接地用電
極指は、実質的に等間隔に配置され、 且つ、前記入力用電極指と前記出力用電極指との間の所
定間隔に少なくとも2本の前記接地用電極指を配置した
ことを特徴とする弾性表面波フィルタ装置。 - 【請求項2】前記入力用電極指の中心と前記出力用電極
指の中心との間の所定間隔は、この間に配置される前記
接地用電極指の本数をnとし(nは2以上の整数)、弾
性表面波の波長をλとしたとき、 (n+1)×λ/2 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
ィルタ装置。 - 【請求項3】前記入力用電極指の中心と前記出力用電極
指の中心との間の所定間隔は、弾性表面波の波長をλと
したとき、1.5λ以下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装置。 - 【請求項4】前記入力用電極指の中心と前記出力用電極
指の中心との間の所定間隔は、1.5μm以上であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波フィルタ装
置。 - 【請求項5】多重モード共振子フィルタであることを特
徴とする請求項1に記載の弾性表面波フィルタ装置。
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