JP2015095715A - 弾性波フィルタ及び電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】縦モードを利用したバンドパス型の共振型フィルタにおいて、通過域よりも低域側及び高域側にて良好な減衰特性を得ること。
【解決手段】入力側ＩＤＴ電極１２と出力側ＩＤＴ電極１３との間に、シールド電極指１９とシールド電極バスバー１８とを備えたシールド電極１４を配置する。そして、このシールド電極１４について、入力側ＩＤＴ電極１２、出力側ＩＤＴ電極１３及び反射器３１、３１に対して電気的に絶縁させると共に、入力側ＩＤＴ電極１２と出力側ＩＤＴ電極１３との間の離間寸法Ｌを７５μｍ以上に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、縦モードを利用した共振型ＳＡＷ（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタ及びこのフィルタを備えた電子部品に関する。

弾性波（弾性表面波）を利用したＳＡＷフィルタとして、例えば水晶などの圧電基板上にＩＤＴ（ＩＤＴ：インターディジタルトランスデューサ）電極を配置した構成が知られている。このようなフィルタの具体的な一例として、特許文献１には、前記ＩＤＴ電極を入力側電極及び出力側電極として弾性波の伝搬方向に互いに離間させて配置したトランスバーサル型フィルタが記載されている。入力側電極と出力側電極との間には、接地されたシールド電極が配置されている。

また、非特許文献１の第２図には、交差指状電極４、５の間にグレーディングを配置した弾性表面波装置について挙げられている。非特許文献１では、前記グレーディングが接地されていないと、特性が劣化する旨記載されている。しかしながら、これら特許文献１及び非特許文献１では、シールド電極やグレーディングを接地することによって生じる特性の劣化については検討されていない。

特開平９−２７０６６０ 実公昭６０−６６１１７

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、縦モードを利用したバンドパス型の共振型フィルタにおいて、通過域よりも低域側及び高域側にて良好な減衰特性が得られる技術を提供することにある。

本発明の弾性波フィルタは、
圧電基板と、
この圧電基板上にて弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に互いに離間するように配置された一対のバスバーと、各々のバスバーから対向するバスバーに向かって各々櫛歯状に伸び出す電極指と、を有する入力側ＩＤＴ電極と、
この入力側ＩＤＴ電極に対して弾性波の伝搬方向に離間した位置に設けられ、前記圧電基板上にて弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に互いに離間するように配置された一対のバスバーと、各々のバスバーから対向するバスバーに向かって各々櫛歯状に伸び出す電極指と、を有する出力側ＩＤＴ電極と、
前記入力側ＩＤＴ電極及び前記出力側ＩＤＴ電極の並びから見て弾性波の伝搬方向における一方側及び他方側に各々配置され、弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に互いに離間するように設けられた一対の反射器バスバーと、これら反射器バスバー間を接続する反射器電極指と、を有する反射器と、
前記入力側ＩＤＴ電極と前記出力側ＩＤＴ電極との間に設けられ、前記入力側ＩＤＴ電極、前記出力側ＩＤＴ電極及び前記反射器に対して電気的に絶縁されたシールド電極と、を備え、
前記入力側ＩＤＴ電極と前記出力側ＩＤＴ電極との間の離間寸法は、７５μｍ以上に設定されていることを特徴とする。

前記入力側ＩＤＴ電極、前記出力側ＩＤＴ電極、前記反射器及び前記シールド電極からなる構成は、弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に２組設けられ、
各々のシールド電極同士は互いに接続されていても良い。
前記シールド電極は、弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に互いに離間するように設けられた一対のシールド電極バスバーと、これらシールド電極バスバー間を接続するシールド電極指と、を備え、
前記入力側ＩＤＴ電極と前記シールド電極との間の離間寸法、前記シールド電極指の幅寸法、互いに隣接する前記シールド電極指同士の間の離間寸法、及び前記シールド電極と前記出力側ＩＤＴ電極との間の離間寸法は、前記入力側ＩＤＴ電極及び前記出力側ＩＤＴ電極にて伝搬する弾性波の波長に対応する寸法となるように設定されていても良い。

本発明の電子部品は、
既述の弾性波フィルタと、
前記弾性波フィルタが搭載されるベース基板と、
このベース基板上に夫々形成された入力電極、出力電極及び接地電極と、
前記入力側ＩＤＴ電極における一方のバスバーと前記入力電極とを接続する入力信号線と、
前記出力側ＩＤＴ電極における一方のバスバーと前記出力電極とを接続する出力信号線と、
前記入力側ＩＤＴ電極における他方のバスバー及び前記出力側ＩＤＴ電極における他方側のバスバーと前記接地電極とを各々接続する接地信号線と、を備え、
前記シールド電極は、前記入力電極、前記出力電極及び前記接地電極に対して電気的に絶縁されていることを特徴とする。

本発明は、共振型フィルタにおける入力側ＩＤＴ電極と出力側電極ＩＤＴ電極との間にシールド電極を配置して、このシールド電極について、入力側ＩＤＴ電極、出力側ＩＤＴ電極及び反射器に対して電気的に絶縁している。そして、入力側ＩＤＴ電極と出力側ＩＤＴ電極との間の離間寸法について、７５μｍ以上に設定している。そのため、後述の実験結果からも分かるように、通過域よりも低域側及び高域側にて良好な減衰特性を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る弾性波フィルタの一例を示す平面図である。 前記フィルタの一部を拡大して示す平面図である。 本発明のフィルタを備えた電子部品の一例を示す平面図である。 前記電子部品を示す縦断面図である。 従来の弾性波フィルタの一部を拡大して示す平面図である。 本発明のフィルタにおいて得られる特性を示す特性図である。 従来のフィルタにおいて得られる特性を示す特性図である。 従来のフィルタにおいて得られる特性を示す特性図である。 従来のフィルタを備えた電子部品を示す平面図である。 従来のフィルタにおいて得られる特性を示す特性図である。 本発明のフィルタの他の例を示す平面図である。 本発明のフィルタの他の例を示す平面図である。 本発明のフィルタの他の例を示す平面図である。

本発明の実施の形態の弾性波フィルタについて、図１を参照して説明する。この弾性波フィルタは、例えば水晶などの圧電基板１１上において弾性波の伝搬方向に互いに離間して並ぶ入力側ＩＤＴ電極１２及び出力側ＩＤＴ電極１３を備えている。この例では、入力側ＩＤＴ電極１２及び出力側ＩＤＴ電極１３は、図１中夫々左側及び右側に配置されている。また、これらＩＤＴ電極１２、１３の並びに対して、弾性波の伝搬方向における一方側（右側）及び他方側（左側）に外れた領域には、反射器３１、３１が各々配置されている。そして、入力側ＩＤＴ電極１２と出力側ＩＤＴ電極１３との間には、シールド電極１４が配置されている。この例では、入力側ＩＤＴ電極１２、出力側ＩＤＴ電極１３、一対の反射器３１、３１及びシールド電極１４からなる構成１００が前後方向（弾性波の伝搬方向に対して直交する方向）に互いに離間するように２組設けられており、これら構成１００、１００同士が互いに電気的に並列に接続されている。図１中２１、２２は夫々入力ポート及び出力ポート、２３は接地ポートであり、ポート２１、２２は前記構成１００、１００にて共用されている。

入力側ＩＤＴ電極１２には、一対のバスバー１６、１６が設けられており、これらバスバー１６、１６は、弾性波の伝搬方向に沿って各々伸びると共に、前記伝搬方向に対して直交する方向に互いに離間して並行となるように形成されている。これらバスバー１６、１６には、対向するバスバー１６、１６に向かって伸び出す複数の電極指１７が各々形成されており、これら一対のバスバー１６、１６のうち一方のバスバー１６から伸びる電極指１７と他方のバスバー１６から伸びる電極指１７とが互いに交互に交差するように櫛歯状に形成されている。弾性波の伝搬方向における電極指１７の幅寸法と、互いに隣接する電極指１７、１７の離間寸法とは、圧電基板１１上を伝搬する弾性波の波長に対応する寸法となるように設定されている。即ち、前記幅寸法と前記離間寸法との合計の寸法は、弾性波の波長の１／２となっている。

出力側ＩＤＴ電極１３は、入力側ＩＤＴ電極１２と同様に構成されており、具体的には一対のバスバー１６、１６と、これらバスバー１６、１６から対向するバスバー１６、１６に向かって交互に櫛歯状に伸び出す複数本の電極指１７とを備えている。

入力側ＩＤＴ電極１２と出力側ＩＤＴ電極１３との間の領域Ｓには、既述のシールド電極１４が配置されており、このシールド電極１４は、一対のシールド電極バスバー１８、１８及び複数のシールド電極指１９を備えている。シールド電極バスバー１８、１８は、各々弾性波の伝搬方向に沿って伸びると共に、前後方向に互いに離間して並行となるように配置されている。シールド電極指１９は、これらシールド電極バスバー１８、１８同士を接続するように、弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に各々伸び出している。このシールド電極１４は、入力側ＩＤＴ電極１２及び出力側ＩＤＴ電極１３において伝搬する弾性波の波長に対応する寸法となるように形成されている。

具体的には、入力側ＩＤＴ電極１２とシールド電極１４との間の離間寸法、出力側ＩＤＴ電極１３とシールド電極１４との間の離間寸法、及び互いに隣接するシールド電極指１９、１９同士の間の離間寸法は、各ＩＤＴ電極１２、１３において互いに隣接する電極指１７、１７間の離間寸法と各々同じ寸法となっている。また、シールド電極指１９の幅寸法は、各電極指１７の幅寸法と同じ寸法となっている。従って、シールド電極１４では、入力側ＩＤＴ電極１２及び出力側ＩＤＴ電極１３のうち一方のＩＤＴ電極１２（１３）と他方のＩＤＴ電極１３（１２）との間で弾性波が伝搬する。そして、シールド電極１４は、ＩＤＴ電極１２、１３及び後述の反射器３１に対して電気的に絶縁されており、従ってこれらＩＤＴ電極１２、１３及び反射器３１から電気的に浮いた状態となっている。

反射器３１は、一対の反射器バスバー３２、３２及び複数本の反射器電極指３３を備えている。反射器バスバー３２、３２は、弾性波の伝搬方向に沿って各々伸びるように、且つ当該伝搬方向に対して直交する方向に互いに離間すると共に並行となるように配置されている。各々の反射器電極指３３は、これら反射器バスバー３２、３２同士を互いに接続するように、弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に各々伸長している。

入力側ＩＤＴ電極１２、出力側ＩＤＴ電極１３、反射器３１、３１及びシールド電極１４からなる構成１００は、既述のように各ポート２１、２２を共用している。具体的には、入力ポート２１及び出力ポート２２は、圧電基板１１上において２つの構成１００、１００の間の領域に配置されている。そして、各々のＩＤＴ電極１２、１３において他の構成１００に対向するバスバー１６がポート２１、２２に接続されている。圧電基板１１の端部側に対向するバスバー１６は、各々接地されている。また、圧電基板１１上において前後方向に離間する２つのシールド電極１４、１４は、当該圧電基板１１の中央側にて対向するシールド電極バスバー１８、１８を介して互いに接続されている。この例では、奥側の構成１００と手前側の構成１００とでは、入力側ＩＤＴ電極１２については同じレイアウトで配置され、一方出力側ＩＤＴ電極１３については上下方向で互いに反転した態様となっている。従って、前記２つの構成１００、１００同士において、弾性波の位相が反転している。

こうして以上説明したフィルタは、入力ポート２１から電気信号を入力すると、反射器３１、３１間にて弾性波の縦モードの共振が起こり、出力ポート２２を介して電気信号が取り出されて、通過域と当該通過域よりも低域側及び高域側に各々形成された阻止域とを備えたバンドパスフィルタとなる。このバンドパスフィルタの中心周波数は、１５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚであり、更に好ましくは２００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚである。この例では、フィルタの中心周波数は、３１５ＭＨｚである。

ここで、弾性波の伝搬方向における前記領域Ｓの長さ寸法、言い換えると入力側ＩＤＴ電極１２と出力側ＩＤＴ電極１３との間の離間寸法Ｌは、図２に示すように、７５μｍ以上、あるいは７０μｍ〜１５０μｍとなっている。この例では、前記離間寸法Ｌは、８３．９μｍとなっている。このように離間寸法Ｌを設定した理由については、後で詳述する。

以上説明したフィルタを備えた電子部品について、図３及び図４を参照して説明する。この電子部品は、例えばセラミックスからなるベース基板４１と、このベース基板４１上に夫々配置された入力電極４２、出力電極４３及び接地電極４４とを備えている。この例では、接地電極４４は、複数箇所例えば３箇所に形成されており、各電極４２〜４４は、ベース基板４１の端部位置にて互いに離間するように配置されている。そして、ベース基板４１の中央位置には、既述の圧電基板１１が配置されており、当該圧電基板１１上のフィルタは、ワイヤなどの導電部材からなる信号線４５〜４７を介して各電極４２〜４４に接続されている。

具体的には、入力ポート２１は、入力信号線４５を介して、入力電極４２に接続されている。出力ポート２２は、出力信号線４６を介して、出力電極４３に接続されている。また、接地ポート２３は、接地信号線４７を介して、接地電極４４に接続されている。そして、シールド電極１４は、各電極４２〜４４に対して電気的に絶縁されている。この例では、各ＩＤＴ電極１２、１３、反射器３１、３１及びシールド電極１４からなる構成１００は、圧電基板１１上において前後方向に互いに離間して４箇所に配置されている。尚、図３では、信号線４５〜４７のレイアウトについて模式的に示している。

続いて、離間寸法Ｌを既述のように設定した理由について詳述する。即ち、フィルタの中心周波数を例えば４３３ＭＨｚもの高周波数帯に設定すると、この周波数に対応する波長は、既述の図１や図２の例よりも短くなる。従って、各ＩＤＴ電極１２、１３における電極指１７の幅寸法及び互いに隣接する電極指１７、１７間の離間寸法は、圧電基板１１上を伝搬する弾性波の波長に応じて狭くなる。また、シールド電極指１９及び反射器電極指３３についても、同様に圧電基板１１上を伝搬する弾性波の波長に応じて、図１や図２よりも狭く形成される。図５は、このような高周波数帯に中心周波数を設定した場合のＩＤＴ電極１２、１３及びシールド電極１４の構成例を模式的に示しており、シールド電極１４のシールド電極指１９について、既述の図１と同じ本数配置しようとすると、図２と図５とを比べて分かるように、ＩＤＴ電極１２、１３間の離間寸法Ｌが図１よりも狭くなる。具体的には、フィルタの中心周波数が４３３ＭＨｚでは、前記離間寸法Ｌは、６０．８μｍとなる。

ここで、本発明（図２（図１））のフィルタと、従来１（図５）のフィルタとについて、実際にフィルタを作製して周波数特性を評価した。具体的には、本発明及び従来のフィルタについて、夫々パッケージ化（図３及び図４参照）して特性を評価した。その結果、本発明のフィルタでは、図６に示すように、通過域の中心周波数ｆ０よりも低域側及び高域側の阻止域において、極めて減衰量が大きく、良好な減衰特性が得られている。一方、従来１のフィルタでは、図７及び図８に示すように、バックグラウンドレベルがいわば浮き上がっており、本発明のフィルタよりも減衰特性が悪化していた。尚、図８は、図７の周波数帯における一部の帯域を拡大したグラフである。

また、シールド電極１４を接地しない場合（本発明）とシールド電極１４を接地した場合（従来２）との比較についても行った。具体的には、前記従来２のフィルタとしては、既述の図１などと同じ中心周波数（３１５ＭＨｚ）となるように各電極指１７などを形成すると共に、図９に示すように、シールド電極１４について、接地電極４４を介して接地した。その結果、従来２のフィルタでは、図１０に示すように、通過域よりも低域側及び高域側の阻止域のいずれについても、図６と比べて減衰特性が約１０ｄＢ程度劣化していた。従って、シールド電極１４を各ＩＤＴ電極１２、１３や反射器３１に対して電気的に絶縁すると共に、離間寸法Ｌを既述のように設定することにより、阻止域にて良好な減衰特性が得られることが分かる。

上述の実施の形態によれば、入力側ＩＤＴ電極１２と出力側ＩＤＴ電極１３との間にシールド電極１４を配置して、このシールド電極１４について、入力側ＩＤＴ電極１２、出力側ＩＤＴ電極１３及び反射器３１に対して電気的に絶縁している。そして、入力側ＩＤＴ電極１２と出力側ＩＤＴ電極１３との間の離間寸法Ｌについて、７５μｍ以上に設定している。そのため、既述の図６と図１０とを比べて分かるように、本発明では、通過域よりも低域側及び高域側の阻止域において、約１０ｄＢ程度良好な減衰特性を得ることができる。

以下に、本発明のフィルタの他の例について列挙する。図１１は、入力側ＩＤＴ電極１２、出力側ＩＤＴ電極１３、反射器３１、３１及びシールド電極１４からなる構成１００を１つだけ配置した例を示している。図１２は、シールド電極１４について、シールド電極バスバー１８を設けずに、いわばシールド電極指１９を短冊状に配置した例を示している。図１３は、シールド電極１４について、シールド電極バスバー１８やシールド電極指１９を配置せずに、矩形の電極膜として構成した例を示している。以上の図１１〜図１３のいずれの例についても、シールド電極１４は、ＩＤＴ電極１２、１３及び反射器３１に対して電気的に絶縁されている。また、入力側ＩＤＴ電極１２と出力側ＩＤＴ電極１３との間の離間寸法Ｌについても、図１１〜図１３では図１と同様の値に設定され、既述の例と同様の効果が得られる。

１１ 圧電基板
１２ 入力側ＩＤＴ電極
１３ 出力側ＩＤＴ電極
１４ シールド電極
２１ 入力ポート
２２ 出力ポート
Ｓ 領域
Ｌ 離間寸法

Claims (4)

1. 圧電基板と、
   この圧電基板上にて弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に互いに離間するように配置された一対のバスバーと、各々のバスバーから対向するバスバーに向かって各々櫛歯状に伸び出す電極指と、を有する入力側ＩＤＴ電極と、
   この入力側ＩＤＴ電極に対して弾性波の伝搬方向に離間した位置に設けられ、前記圧電基板上にて弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に互いに離間するように配置された一対のバスバーと、各々のバスバーから対向するバスバーに向かって各々櫛歯状に伸び出す電極指と、を有する出力側ＩＤＴ電極と、
   前記入力側ＩＤＴ電極及び前記出力側ＩＤＴ電極の並びから見て弾性波の伝搬方向における一方側及び他方側に各々配置され、弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に互いに離間するように設けられた一対の反射器バスバーと、これら反射器バスバー間を接続する反射器電極指と、を有する反射器と、
   前記入力側ＩＤＴ電極と前記出力側ＩＤＴ電極との間に設けられ、前記入力側ＩＤＴ電極、前記出力側ＩＤＴ電極及び前記反射器に対して電気的に絶縁されたシールド電極と、を備え、
   前記入力側ＩＤＴ電極と前記出力側ＩＤＴ電極との間の離間寸法は、７５μｍ以上に設定されていることを特徴とする弾性波フィルタ。
2. 前記入力側ＩＤＴ電極、前記出力側ＩＤＴ電極、前記反射器及び前記シールド電極からなる構成は、弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に２組設けられ、
   各々のシールド電極同士は互いに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性波フィルタ。
3. 前記シールド電極は、弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に互いに離間するように設けられた一対のシールド電極バスバーと、これらシールド電極バスバー間を接続するシールド電極指と、を備え、
   前記入力側ＩＤＴ電極と前記シールド電極との間の離間寸法、前記シールド電極指の幅寸法、互いに隣接する前記シールド電極指同士の間の離間寸法、及び前記シールド電極と前記出力側ＩＤＴ電極との間の離間寸法は、前記入力側ＩＤＴ電極及び前記出力側ＩＤＴ電極にて伝搬する弾性波の波長に対応する寸法となるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の弾性波フィルタ。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の弾性波フィルタと、
   前記弾性波フィルタが搭載されるベース基板と、
   このベース基板上に夫々形成された入力電極、出力電極及び接地電極と、
   前記入力側ＩＤＴ電極における一方のバスバーと前記入力電極とを接続する入力信号線と、
   前記出力側ＩＤＴ電極における一方のバスバーと前記出力電極とを接続する出力信号線と、
   前記入力側ＩＤＴ電極における他方のバスバー及び前記出力側ＩＤＴ電極における他方側のバスバーと前記接地電極とを各々接続する接地信号線と、を備え、
   前記シールド電極は、前記入力電極、前記出力電極及び前記接地電極に対して電気的に絶縁されていることを特徴とする電子部品。