JP2006279604A - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のＳＡＷ装置部を備えたＳＡＷ装置において各ＳＡＷ装置部間の干渉を低減し特性を向上させると共に、設計を複雑化することなく小型低背化・高機能化を図る。
【解決手段】ベース基板と、ベース基板表面の第一の領域に１以上のＳＡＷ素子とこのＳＡＷ素子の電気的特性を補完する補完回路素子とを実装した第一ＳＡＷ装置部と、ベース基板表面の第二の領域に１以上のＳＡＷ素子とこのＳＡＷ素子の電気的特性を補完する補完回路素子とを実装した第二ＳＡＷ装置部とを備え、ＳＡＷ素子はベース基板にフリップチップ実装され、補完回路素子はベース基板に表面実装されたチップ部品である。第一ＳＡＷ装置部と第二ＳＡＷ装置部との境界部にチップインダクタや導体線路を備える場合には、インダクタの磁束の方向や導体線路の延在方向が互いに交差（略直交）するように配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性表面波装置に係り、特に複数の弾性表面波素子とこれらを補完する周辺回路とを一体にしたモジュール構造に関する。

圧電効果によって発生する弾性表面波（Surface Acoustic Wave）を利用した弾性表面波装置（以下、ＳＡＷ装置という）は、小型軽量で信頼性に優れることから、携帯電話機の送受信フィルタやアンテナデュプレクサなどに近年広く使用されている。

かかるＳＡＷ装置は一般に、高周波信号を印加することにより弾性表面波を励振する電極と、この電極により励振され伝搬された弾性表面波を受けてこれを再び電気信号に変換することにより特定周波数の信号を抽出する電極とを圧電基板上に形成してなり、帯域通過フィルタやデュプレクサなどの機能デバイスを構成することが可能である。

また、このようなＳＡＷ装置を開示するものとして下記特許文献がある。
特開２００１−１２７５８８号公報 特開平９−３０７３９９号公報 特開２０００−３１７８３号公報

ところで、移動通信機器の小型・高機能化の進展に伴い、ＳＡＷ装置にも更なる小型低背化・高機能化が望まれ、より良好な特性が求められている。

ところが、小型低背化を行うほど回路素子同士が近接し、素子相互の影響・干渉が増大することとなるから、小型低背化と同時に特性を向上させることは容易ではない。さらに素子相互の干渉を考慮する必要から、装置設計が複雑化する問題が生じる。

また、ＳＡＷ素子単体では干渉によるロスが大きく、例えばフィルタを構成しようとした場合に低挿入損失と帯域外での高抑圧という相反する特性を両立させることは難しい面がある。このため、上記特許文献ではＳＡＷ素子単体の特性を補完する回路素子を一体化したパッケージ構造を提案する。また、図８は従来のＳＡＷ装置（分波器）の一例を示すものであるが、この例では多層基板１の表面にＳＡＷ素子（受信側ＳＡＷフィルタ２及び送信側ＳＡＷフィルタ３）を実装する一方、これらＳＡＷ素子２，３の機能を補完する回路素子（図示せず）を基板の内層に内蔵させている。

しかしながら、これら文献記載の装置を含む従来のＳＡＷ装置では、小型低背化につれ、上述した素子間の相互干渉と設計の複雑化の問題が顕在化し、更なる特性改善は難しくなりつつある。

一方、世界各国で区々な通信システム（利用周波数帯）に同時に対応可能とするデュアルモードあるいはトリプルモード以上の通信端末も近年提供され、携帯電話機のマルチバンド化が進行しつつあるが、このような機器においても上記素子間の干渉とこれを回避するための設計の複雑化の問題が生じるおそれがあり、その解決が望まれる。

したがって、本発明の目的は、複数のＳＡＷ装置部を備えたＳＡＷ装置において各ＳＡＷ装置部間の干渉を低減してその特性を向上させるとともに、設計を複雑化することなく小型低背化並びに高機能化を図ることにある。

前記課題を解決し目的を達成するため、本発明に係るＳＡＷ（弾性表面波）装置は、ベース基板と、当該ベース基板表面の第一の領域に１以上のＳＡＷ素子とこのＳＡＷ素子の電気的特性を補完する補完回路素子とを実装した第一弾性表面波装置部（以下、第一ＳＡＷ装置部という）と、当該ベース基板表面の第二の領域に１以上のＳＡＷ素子とこのＳＡＷ素子の電気的特性を補完する補完回路素子とを実装した第二弾性表面波装置部（以下、第二ＳＡＷ装置部という）とを備えたＳＡＷ装置であって、前記ＳＡＷ素子は、前記ベース基板にフリップチップ実装され、前記補完回路素子は、前記ベース基板に表面実装されたチップ部品であることを特徴とする。

本発明のＳＡＷ装置は、共に１以上のＳＡＷ素子とこのＳＡＷ素子の電気的特性を補完する補完回路素子とを含む第一ＳＡＷ装置部と第二ＳＡＷ装置部とを備えるものであるが、前記ＳＡＷ素子をベース基板上にフリップチップ実装するとともに、周辺回路を構成する補完回路素子を基板に内蔵させることなく、チップ部品としてベース基板上に実装する。これにより、ボンディングワイヤ等による浮遊容量や浮遊インダクタンスを抑えたより純粋な状態でＳＡＷ素子を装置内に実装することが出来る。また、周辺回路をチップ部品として独立した形で実装することで、素子相互間並びにＳＡＷデバイスとして各々機能を有する複数のＳＡＷ装置部相互の電気的・電磁気的影響を極力排除することができ、これにより複数のＳＡＷ装置部を備えたＳＡＷ装置の設計を容易化するとともにＳＡＷ装置全体として良好な特性を実現することが可能となる。また、ＳＡＷ装置部間の相互干渉を低減することが出来るから、ＳＡＷ装置の小型低背化にも有利である。

上記第一ＳＡＷ装置部に含まれるＳＡＷ素子と、第二ＳＡＷ装置部に含まれるＳＡＷ素子とは、共にＳＡＷフィルタ素子であり、かつこれらのＳＡＷフィルタ素子は周波数帯域が異なる場合がある。これによれば、例えばＳＡＷデュプレクサや、異なる周波数帯域の複数の通信システムに対応可能なデュアルモード分波器、あるいはトリプルモード以上の分波器を構成することが出来る。

上記ＳＡＷ装置では、第一ＳＡＷ装置部と第二ＳＡＷ装置部とが、補完回路素子を構成する前記チップ部品としてそれぞれ１以上のインダクタ素子を備えることがある。この場合、第一ＳＡＷ装置部の第二ＳＡＷ装置部に隣接する境界部に設けられるインダクタ素子と、第二ＳＡＷ装置部の第一ＳＡＷ装置部に隣接する境界部に設けられるインダクタ素子とが、磁束の方向が互いに交差（例えば略直交）するようにベース基板上に配置することが望ましい。

第一ＳＡＷ装置部と第二ＳＡＷ装置部とに含まれるインダクタ素子相互の電磁的な干渉を抑制するためである。従来では、基板上にチップ部品を実装する場合に部品相互の向きについては殆ど考慮されていなかったが、第一ＳＡＷ装置部と第二ＳＡＷ装置部とで互いに隣接する境界部にインダクタ素子をそれぞれ設ける場合には、これら隣り合って配置されるインダクタ素子の磁束が互いに交差するように、より好ましくは略直交するように配置することでこれら第一ＳＡＷ装置部と第二ＳＡＷ装置部相互の干渉を低減し、例えばマルチモード（デュアルモード、トリプルモード等）用の分波器を構成するような場合に良好な特性と設計の容易性を備えた分波器装置を実現することが可能となる。

また、上記ＳＡＷ装置では、ベース基板上に配線用の複数の導体線路を備えることがあり、この場合、上記インダクタ素子に関する構成と同様の理由（導体線路間の電磁的な干渉を防ぐため）から、好ましくは第一ＳＡＷ装置部の第二ＳＡＷ装置部に隣接する境界部に設けられる配線用の導体線路の延在方向と、第二ＳＡＷ装置部の第一ＳＡＷ装置部に隣接する境界部に設けられる配線用の導体線路の延在方向とが互いに交差するように形成する。

また上記補完回路素子を構成するチップ部品としては、インダクタ素子のほか、キャパシタ素子、バリスタ素子およびサーミスタ素子のうちの１種類以上を含む場合がある。

ＳＡＷ素子は微細な電極（ＩＤＴ（Interdigital Transducer／交差指状電極）や反射格子等）を備え、静電破壊を生じやすい側面がある。したがって、例えばチップバリスタを上記補完回路素子として実装することによって耐サージ機能を備えたＳＡＷ装置を構成することが出来る。また、ＳＡＷ素子は温度によって周波数特性が変動する温度依存性があるからこれを補完するため、例えばチップサーミスタを設けて温度補償機能を有するより高機能なＳＡＷ装置を構成することも可能である。

上記ベース基板は、例えば樹脂を主体とする材料からなる樹脂基板、セラミック基板、およびポリマー材料基板のいずれかとすることができ、１以上の配線層を含む単層基板または多層基板であって良い。

本発明によれば、各々ＳＡＷ素子を含むＳＡＷ装置部間の干渉を低減して特性を向上させ、かつ設計を複雑化することなく小型低背で機能性に優れた複数のＳＡＷ素子を含むＳＡＷ装置を実現することが出来る。

本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づいて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。尚、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。

図１は本発明の一実施形態に係るＳＡＷ装置を示す斜視図であり、図２はその断面図である。これらの図に示すようにこのＳＡＷ装置１０は、ベース基板１１の表面に、ＳＡＷ素子２２を含む第一のＳＡＷ装置部２１と、ＳＡＷ素子３２を含む第二のＳＡＷ装置部３１とを有するもので、第一及び第二の各ＳＡＷ装置部２１，３１は、各ＳＡＷ素子２２，３２の電気的特性を補完する周辺回路素子としてこの例ではチップインダクタ２３，２４，３３，３４及びチップコンデンサ２５，３５をそれぞれ備えている。尚、ＳＡＷ装置部２１，３１はこの例では２つとしたが、３つ以上設けることも可能である。また、各ＳＡＷ装置部２１，３１に含まれるＳＡＷ素子２２，３２の数は複数であっても良く、周辺回路素子はこのほかにも様々なチップ部品が含まれていて構わない。

各ＳＡＷ素子２２，３２は、圧電基板上に導体パターンで形成したＩＤＴや反射器、配線、接続用の電極パッド等を備え、フリップチップ実装により金属バンプ１８を介してベース基板１１の表面の接続パッドと電気的に接続してある。フリップチップ実装とすることで、低背化が可能となるとともに、ボンディングワイヤに従来生じた浮遊インダクタンスを排除することができ、特性向上と設計の容易化を図ることが出来る。

一方、チップインダクタ２３，２４，３３，３４やチップコンデンサ２５，３５は、同様にベース基板１１の表面の接続パッドに電気的に接続するが、第一ＳＡＷ装置部２１と第二ＳＡＷ装置部３１との境界部１２に位置して隣り合うインダクタ２３，３３が、磁束の向きが互いに略直交するようにベース基板１１上に配置する。当該インダクタ素子相互の電磁的な干渉を防ぐためである。尚、各ＳＡＷ装置部２１，３１内のインダクタ同士についても同様の理由から、磁束の向きが略直交するように実装することが好ましい。

ベース基板１１としては、例えば樹脂基板を使用する。ただし、セラミックやポリマー材料等の他の材料からなる基板（例えばＬＴＣＣやアルミナ系基板、ガラス基板、複合材料基板等）を使用することも可能である。

また、各ＳＡＷ装置部２１，３１内には、インダクタやコンデンサ以外にも、例えば耐サージ機能を持たせるため、チップバリスタやツェナーダイオード等のサージアブソーバ、あるいは温度補償機能を付与するためチップサーミスタを搭載するなど、ＳＡＷ素子２２，３２の電気的特性を補完する周辺回路として各種のチップ部品をベース基板１１上に実装することが可能であり、これにより高機能なＳＡＷ装置を実現することが出来る。さらに上記実施形態では、本発明に基づいて次のような構成を付加することが望ましい。

図３は、本発明に基づくベース基板上の配線の形成例を示すものである。この図に示すように本発明では、前記第一ＳＡＷ装置部２１と第二ＳＡＷ装置部３１との境界部１２に配線（導体線路）を配する場合には、各ＳＡＷ装置部２１，３１に含まれる導体線路４１，４２の延在方向が互いに交差するように（平行とならないように）配置する。隣接する導体線路４１，４２間の電磁的な干渉を防ぐためである。尚、この場合、部分的に平行な部分が含まれていても構わないが、可能な限り平行とならないようにパターン形成を行うことが望ましい。さらに、図４は本発明に基づくベース基板上の配線の別の形成例を示すものであるが、この図に示すように導体線路４３，４４が略直交するようにパターン形成を行っても良い。

図５は、本発明に基づくＳＡＷ素子の配置例を示すものである。この図に示すように本発明では、前記第一ＳＡＷ装置部２１に含まれるＳＡＷ素子２２の弾性表面波の伝搬方向２２ａと、第二ＳＡＷ装置部３１に含まれるＳＡＷ素子３２の弾性表面波の伝搬方向３２ａとが交差（好ましくは略直交）するような配置となるように各ＳＡＷ素子２２，３２をベース基板１１上に実装する。一方のＳＡＷ素子３２から放射される電磁波によって他方のＳＡＷ素子２２が影響を受けるおそれを低減するためである。

上記実施形態に係るＳＡＷ装置１０を構成する場合には、これら本発明に基づく各特徴的な構成（インダクタの向き、配線の延在方向、並びにＳＡＷ素子の向き）を１つ以上適宜組み合わせて適用すれば良い。

図６は本発明に基づいて構成可能なＳＡＷ装置（分波器）を例示するものである。この分波器は、アンテナANTに接続される共通端子Ｃと送信信号端子Ｔとの間に送信側ＳＡＷフィルタ５１を、また共通端子Ｃと受信信号端子Ｒとの間に受信側ＳＡＷフィルタ５２を備え、これら送信側フィルタ５１と受信側フィルタ５２の共通端子Ｃ側に各フィルタ５１，５２の特性を補完する周辺回路（例えばインダクタや位相線路）５３，５４がそれぞれ挿入されている。そして、これら送受信用ＳＡＷフィルタ５１，５２を前記図１に示したＳＡＷ素子２２，３２として前記ベース基板１１上に設け、周辺回路５３，５４を形成する素子をチップ部品（チップインダクタやチップ化された位相線路部品）として前記ベース基板１１上に実装する。これにより設計が容易な特性に優れた分波器を構成することが出来る。

さらに、図７は本発明に基づいて構成可能なデュアルモードの分波器を例示するものである。この分波器は、周波数帯域が相対的に低い低域側分波器６１（例えばＣＤＭＡ用分波器）と、周波数帯域が相対的に高い高域側分波器７１（例えばＰＣＳ用分波器）とをダイプレクサ８１を介してアンテナANTに接続したもので、低域・高域各分波器６１，７１は上記分波器と同様に送信側フィルタ５１，５１ａと受信側フィルタ５２，５２ａと周辺回路５３，５４，５３ａ，５４ａとを備えている。

このようなデュアルモードの、あるいはそれ以上のモード数を有するマルチバンド分波器についても上記図６に示した分波器と同様に本発明を適用して各ＳＡＷ装置部間（例えば低域側及び高域側の各分波器６１，７１内の受信用ＳＡＷ装置部と送信用ＳＡＷ装置部との間や、低域側分波器６１と高域側分波器７１との間等）の干渉を抑制した特性に優れた分波器を設計を複雑化することなく構成することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。

本発明の一実施形態に係るＳＡＷ装置を概念的に示す斜視図である。 前記実施形態に係るＳＡＷ装置を概念的に示す断面図である。 本発明に基づくベース基板上の配線（導体線路）の形成例を示す平面図である。 本発明に基づくベース基板上の配線（導体線路）の別の形成例を示す平面図である。 本発明に基づくＳＡＷ素子の配置例を示す平面図である。 本発明に基づいて構成可能なＳＡＷ装置の一例（分波器）を示すブロック図である。 本発明に基づいて構成可能なＳＡＷ装置の別の一例（デュアルモード分波器）を示すブロック図である。 従来のＳＡＷ装置の一例を概念的に示す斜視図である。

符号の説明

１０ ＳＡＷ装置
１１ ベース基板
１２ 境界部
１８ 金属バンプ
２１ 第一ＳＡＷ装置部
２２，３２ ＳＡＷ素子
２３，２４，３３，３４ チップインダクタ（周辺回路素子）
２５，３５ チップコンデンサ（周辺回路素子）
３１ 第二ＳＡＷ装置部
４１，４２，４３，４４ 導体線路
６１ 低域側分波器
７１ 高域側分波器

Claims (6)

1. ベース基板と、
   当該ベース基板表面の第一の領域に１以上の弾性表面波素子とこの弾性表面波素子の電気的特性を補完する補完回路素子とを実装した第一弾性表面波装置部と、
   当該ベース基板表面の第二の領域に１以上の弾性表面波素子とこの弾性表面波素子の電気的特性を補完する補完回路素子とを実装した第二弾性表面波装置部と、
   を備えた弾性表面波装置であって、
   前記弾性表面波素子は、前記ベース基板にフリップチップ実装され、
   前記補完回路素子は、前記ベース基板に表面実装されたチップ部品である
   ことを特徴とする弾性表面波装置。
2. 前記第一弾性表面波装置部と前記第二弾性表面波装置部とは、前記チップ部品としてそれぞれ１以上のインダクタ素子を備え、
   前記第一弾性表面波装置部の前記第二弾性表面波装置部に隣接する境界部に設けられるインダクタ素子と、前記第二弾性表面波装置部の前記第一弾性表面波装置部に隣接する境界部に設けられるインダクタ素子とが、磁束の方向が互いに交差するように前記ベース基板上に実装されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
3. 前記弾性表面波装置は、前記ベース基板上に配線用の複数の導体線路を備えており、
   前記第一弾性表面波装置部の前記第二弾性表面波装置部に隣接する境界部に設けられる配線用の導体線路の延在方向と、前記第二弾性表面波装置部の前記第一弾性表面波装置部に隣接する境界部に設けられる配線用の導体線路の延在方向とが、互いに交差するように形成してある
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の弾性表面波装置。
4. 前記第一弾性表面波装置部に含まれる弾性表面波素子と、前記第二弾性表面波装置部に含まれる弾性表面波素子とは、共に弾性表面波フィルタ素子であり、かつこれらの弾性表面波フィルタ素子は周波数帯域が異なる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
5. 前記チップ部品として、キャパシタ素子、バリスタ素子およびサーミスタ素子のうちの１種類以上を含む
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
6. 前記ベース基板は、
   樹脂を主体とする材料からなる樹脂基板、セラミック基板、およびポリマー材料基板のいずれかであり、且つ１以上の配線層を含む単層基板または多層基板である
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。

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