JP2017050741A - 分波器及びモジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】アイソレーション特性を向上させること。【解決手段】アンテナ端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に接続された送信フィルタ１０と、前記アンテナ端子と受信端子Ｒｘとの間に接続された受信フィルタ３０と、前記送信フィルタ及び前記受信フィルタのうち圧電薄膜共振器で直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１４及び並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１３が形成された送信フィルタ１０の前記直列共振器に並列に接続され、縦結合型弾性波フィルタ５１を含む回路５０と、を備え、前記縦結合型弾性波フィルタは、前記送信フィルタ及び前記受信フィルタのうち弾性表面波共振器で形成された受信フィルタ３０のチップ３１上に設けられた複数のＩＤＴ５４ａ、５４ｂで形成されている分波器。【選択図】図５
Description
本発明は、分波器及びモジュールに関する。
近年、携帯電話などの無線通信機器の小型化が進められている。このため、無線通信機器で使用される部品点数を減らすことが検討されている。例えば、送信経路や受信経路の段間フィルタを削除することによって、部品点数を減らすことが検討されている。しかしながら、この場合、分波器のアイソレーション特性を向上させることが求められる。例えば、送信フィルタ及び受信フィルタの少なくとも一方に共振器を並列に接続させることで、アイソレーション特性を向上させることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
送信フィルタ又は受信フィルタが圧電薄膜共振器で形成される場合、特許文献１を参酌すると、圧電薄膜共振器で形成されたフィルタに並列に縦結合型弾性波フィルタを接続させることになる。この場合、縦結合型弾性波フィルタは、圧電薄膜共振器で形成されたフィルタに並列に接続されることから、圧電薄膜共振器で形成されることが考えられる。しかしながら、圧電薄膜共振器で形成された縦結合型弾性波フィルタでは、アイソレーション特性を向上させることは難しい。これは、縦結合型弾性波フィルタの共振周波数を制御することでアイソレーション特性を向上させることができるが、圧電薄膜共振器で形成された縦結合型弾性波フィルタでは共振周波数を制御するのが難しいためである。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、アイソレーション特性を向上させることが可能な分波器及びモジュールを提供することを目的とする。
本発明は、アンテナ端子と１又は複数の送信端子との間に接続された１又は複数の送信フィルタと、前記アンテナ端子と１又は複数の受信端子との間に接続された１又は複数の受信フィルタと、前記１又は複数の送信フィルタ及び前記１又は複数の受信フィルタのうち圧電薄膜共振器で１又は複数の直列共振器及び１又は複数の並列共振器が形成された第１フィルタの前記１又は複数の直列共振器に並列に接続され、縦結合型弾性波フィルタを含む回路と、を備え、前記縦結合型弾性波フィルタは、前記１又は複数の送信フィルタ及び前記１又は複数の受信フィルタのうち弾性表面波共振器で形成された第２フィルタのチップ上に設けられた複数のＩＤＴで形成されていることを特徴とする分波器である。本発明によれば、アイソレーション特性を向上させることができる。
上記構成において、前記第１フィルタのチップと前記第２フィルタの前記チップは、パッケージ基板上に隣り合って実装され、前記回路は、前記パッケージ基板に設けられた配線を介して、前記第１フィルタの前記１又は複数の直列共振器に並列に接続されている構成とすることができる。
上記構成において、前記回路は、前記縦結合型弾性波フィルタの入力側及び出力側の少なくとも一方に、前記縦結合型弾性波フィルタに直列に接続されたキャパシタを含み、前記キャパシタは、前記第２フィルタの前記チップ上に設けられた櫛型電極で形成されている構成とすることができる。
上記構成において、前記回路は、前記縦結合型弾性波フィルタの入力側及び出力側の少なくとも一方に、前記縦結合型弾性波フィルタに直列に接続されたキャパシタを含み、前記キャパシタは、下部配線と上部配線とで誘電体膜を挟んだ構造である構成とすることができる。
上記構成において、前記キャパシタは、前記第２フィルタの前記チップ上に設けられ、前記下部配線又は前記上部配線は、前記縦結合型弾性波フィルタの前記複数のＩＤＴと同じ材料且つ同じ膜厚を有する構成とすることができる。
上記構成において、前記キャパシタは、前記第１フィルタのチップ上に設けられ、前記下部配線、前記誘電体膜、及び前記上部配線はそれぞれ、前記圧電薄膜共振器の下部電極、圧電体膜、及び上部電極と同じ材料且つ同じ膜厚を有する構成とすることができる。
上記構成において、前記回路は、前記縦結合型弾性波フィルタの入力側及び出力側の少なくとも一方に、前記縦結合型弾性波フィルタに直列に接続されたキャパシタを含み、前記キャパシタは、前記１又は複数の送信フィルタ及び前記１又は複数の受信フィルタが実装されたパッケージ基板に設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記回路は、第１ノード及び第２ノードに接続することによって、前記第１フィルタの前記１又は複数の直列共振器に並列に接続され、前記縦結合型弾性波フィルタの前記複数のＩＤＴのうちの１つは前記第１ノードに接続され、他の１つは前記第２ノードに接続されている構成とすることができる。
本発明は、上記のいずれかに記載の分波器を備えることを特徴とするモジュールである。
本発明によれば、アイソレーション特性を向上させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図１は、実施例１に係るデュプレクサ１００を示す図である。図１のように、実施例１のデュプレクサ１００は、送信フィルタ１０、受信フィルタ３０、及び回路５０を備える。送信フィルタ１０は、アンテナ端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に接続されている。受信フィルタ３０は、アンテナ端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に接続されている。回路５０は、送信フィルタ１０に並列に接続されている。
送信フィルタ１０は、アンテナ端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に直列に接続された１又は複数の直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１４と並列に接続された１又は複数の並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１３とを備えるラダー型フィルタである。直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１４及び並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１３は、圧電薄膜共振器である。
受信フィルタ３０は、アンテナ端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に直列に接続された１又は複数の直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４と並列に接続された１又は複数の並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２３とを備えるラダー型フィルタである。直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４及び並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２３は、弾性表面波共振器である。なお、弾性表面波共振器は、弾性境界波共振器及びラブ波共振器であってもよい。すなわち、特許請求の範囲における弾性表面波共振器は、広義の弾性表面波共振器であって、弾性境界波共振器及びラブ波共振器を含むものである。
送信フィルタ１０は、送信端子Ｔｘへ入力された信号のうち送信帯域の信号を送信信号としてアンテナ端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ３０は、アンテナ端子Ａｎｔへ入力された信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。
送信信号の全てがアンテナ端子Ａｎｔから出力されることが理想であるが、送信信号の一部が受信フィルタ３０を通過して受信端子Ｒｘから出力されてしまうことがある。同様に、受信信号の全てが受信端子Ｒｘから出力されることが理想ではあるが、受信信号の一部が送信フィルタ１０を通過して送信端子Ｔｘから出力されてしまうことがある。送信端子Ｔｘへ入力された送信信号のうち受信端子Ｒｘに漏れた電力の割合を送信端子−受信端子間のアイソレーションといい、アンテナ端子Ａｎｔへ入力された受信信号のうち送信端子Ｔｘに漏れた電力の割合をアンテナ端子−送信端子間のアイソレーションという。
回路５０は、アイソレーション特性を向上させるために設けられている。回路５０は、例えば直列共振器Ｓ１１とアンテナ端子Ａｎｔとの間のノードＮ１と、直列共振器Ｓ１４と送信端子Ｔｘとの間のノードＮ２と、の間に接続されている。すなわち、回路５０は、直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１４に並列に接続されている。回路５０は、ノードＮ１、Ｎ２の間に直列に接続された縦結合型弾性波フィルタ５１と、縦結合型弾性波フィルタ５１の入力側及び出力側で縦結合型弾性波フィルタ５１に直列に接続されたキャパシタＣ１、Ｃ２と、を備える。縦結合型弾性波フィルタ５１は複数のＩＤＴで形成されていて、複数のＩＤＴのうちの１つはノードＮ１に接続され、他の１つはノードＮ２に接続されている。縦結合型弾性波フィルタ５１は、例えばダブルモード型弾性表面波フィルタである。
実施例１のデュプレクサ１００は、各通信系に対応する。例えば、デュプレクサ１００は、バンド７（送信帯域：２５００ＭＨｚ〜２５７０ＭＨｚ、受信帯域：２６２０ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚ）の送信信号及び受信信号を通過させる。この場合、縦結合型弾性波フィルタ５１の共振周波数は、例えば２５９５ＭＨｚである。
図２（ａ）は、送信フィルタ１０が形成されたチップ１１の上面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図２（ａ）では、圧電体膜１５を透視して図示している。図２（ａ）のように、チップ１１は、例えばシリコン基板などの基板１２上に、直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１４と並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１３が形成されている。直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１４は、アンテナパッド２０と送信パッド２１との間に、下部配線１４と上部配線１７とを介して直列に接続されている。並列共振器Ｐ１１は、直列共振器Ｓ１１、Ｓ１２の間とグランドパッド２２との間に接続されている。同様に、並列共振器Ｐ１２は、直列共振器Ｓ１２、Ｓ１３の間とグランドパッド２２との間に接続され、並列共振器Ｐ１３は、直列共振器Ｓ１３、Ｓ１４の間とグランドパッド２２との間に接続されている。アンテナパッド２０、送信パッド２１、及びグランドパッド２２上に、バンプ２３が形成されている。
図２（ｂ）のように、基板１２上に、下部電極１３と、下部電極１３に接続した下部配線１４と、が形成されている。基板１２と下部電極１３との間には、ドーム状の膨らみを有する空隙１９が形成されている。ドーム状の膨らみとは、例えば空隙１９の周辺では空隙１９の高さが低く、空隙１９の中央ほど空隙１９の高さが高くなるような形状の膨らみである。下部電極１３、下部配線１４、及び基板１２上に、圧電体膜１５が形成されている。圧電体膜１５上に、下部電極１３と対向する領域（共振領域１８）を有する上部電極１６と、上部電極１６に接続した上部配線１７と、が形成されている。共振領域１８は、楕円形状を有し（図２（ａ）参照）、厚み縦振動モードが共振する領域である。直列共振器Ｓ１１は、下部電極１３と圧電体膜１５と上部電極１６とが積層された構造をしている。なお、共振領域１８は、楕円形状である場合に限られず、多角形形状など他の形状の場合でもよい。
下部電極１３と下部配線１４は、同時に形成されるため、同じ材料且つ同じ膜厚を有する。上部電極１６と上部配線１７は、同時に形成されるため、同じ材料且つ同じ膜厚を有する。下部電極１３、下部配線１４、上部電極１６、及び上部配線１７として、例えばルテニウム、クロム、アルミニウム、チタン、銅、モリブデン、タングステン、タンタル、白金、ロジウム、又はイリジウムなどの単層膜又はこれらの積層膜を用いることができる。圧電体膜１５として、例えば窒化アルミニウム膜、酸化亜鉛膜、チタン酸ジルコン酸鉛膜、またはチタン酸鉛膜などを用いることができる。
なお、空隙１９は、基板１２と下部電極１３との間に形成された膨らみの代わりに、基板１２の上面に形成された凹部又は孔部である場合でもよい。また、空隙１９の代わりに、共振領域１８の下部電極１３下に音響反射膜が形成されている場合でもよい。
なお、図２（ｂ）では、直列共振器Ｓ１１について説明したが、直列共振器Ｓ１２〜Ｓ１４及び並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１３も、直列共振器Ｓ１１と同様に、下部電極１３と圧電体膜１５と上部電極１６とが積層された構造をしている。
図３は、受信フィルタ３０が形成されたチップ３１の上面図である。図３のように、チップ３１は、例えばタンタル酸リチウム基板又はニオブ酸リチウム基板などの圧電基板３２上に、直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４と並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２３が形成されている。直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４は、アンテナパッド４０と受信パッド４１との間に配線３３を介して直列に接続されている。並列共振器Ｐ２１は、直列共振器Ｓ２１、Ｓ２２の間とグランドパッド４２との間に接続されている。同様に、並列共振器Ｐ２２は、直列共振器Ｓ２２、Ｓ２３の間とグランドパッド４２との間に接続され、並列共振器Ｐ２３は、直列共振器Ｓ２３、Ｓ２４の間とグランドパッド４２との間に接続されている。アンテナパッド４０、受信パッド４１、及びグランドパッド４２上に、バンプ４３が形成されている。
直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４及び並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２３は、ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）３４と、ＩＤＴ３４の両側に設けられた反射器３５と、を備える。ＩＤＴ３４は、圧電基板３２の表面に弾性表面波を励振する。反射器３５は、弾性表面波を反射する。ＩＤＴ３４、反射器３５、及び配線３３は、同時に形成されるため、同じ材料且つ同じ膜厚を有する。ＩＤＴ３４、反射器３５、及び配線３３は、例えばアルミニウムや銅などの金属膜で形成されている。
チップ３１はさらに、圧電基板３２上に縦結合型弾性波フィルタ５１とキャパシタＣ１、Ｃ２とが形成されている。縦結合型弾性波フィルタ５１は、弾性波の伝搬方向で並んだＩＤＴ５４ａ、５４ｂと、ＩＤＴ５４ａ、５４ｂの両側に設けられた反射器５５と、を備える。ＩＤＴ５４ａの一端は、配線５３を介してグランドパッド６２に接続され、他端は、配線５３とキャパシタＣ２とを介して接続パッド６０に接続されている。ＩＤＴ５４ｂの一端は、配線５３を介してグランドパッド６２に接続され、他端は、配線５３とキャパシタＣ１とを介して接続パッド６１に接続されている。キャパシタＣ１、Ｃ２は、一対の櫛型電極で形成されている。キャパシタＣ１、Ｃ２の櫛型電極の両側には反射器は設けられていない。縦結合型弾性波フィルタ５１のＩＤＴ５４ａ、５４ｂ及び反射器５５と、キャパシタＣ１、Ｃ２の櫛型電極と、配線５３とは、直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４及び並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２３のＩＤＴ３４及び反射器３５並びに配線３３と同時に形成される。このため、縦結合型弾性波フィルタ５１のＩＤＴ５４ａ、５４ｂ及び反射器５５と、キャパシタＣ１、Ｃ２の櫛型電極と、配線５３とは、直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４及び並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２３のＩＤＴ３４及び反射器３５並びに配線３３と同じ材料且つ同じ膜厚を有する。接続パッド６０、６１及びグランドパッド６２上に、バンプ６３が形成されている。
このように、チップ３１上には、直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４と並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２３で構成される受信フィルタ３０に加えて、縦結合型弾性波フィルタ５１とキャパシタＣ１、Ｃ２とで構成される回路５０も形成されている。
なお、アンテナパッド２０、４０、送信パッド２１、受信パッド４１、グランドパッド２２、４２、６２、及び接続パッド６０、６１は、バンプ２３、４３、６３によって、パッケージ基板などに接続される。このことから、アンテナパッド２０、４０は図１のアンテナ端子Ａｎｔに対応し、送信パッド２１は図１の送信端子Ｔｘに対応し、受信パッド４１は図１の受信端子Ｒｘに対応し、グランドパッド２２、４２、６２は図１のグランドに対応する。
図４は、チップ１１、３１が実装されるパッケージ基板７０のダイアタッチ層７１の上面図である。図４のように、セラミックなどの絶縁体からなるダイアタッチ層７１の上面に、アンテナ用パッド７２、７３、送信用パッド７４、受信用パッド７５、グランド用パッド７６〜７８、接続用パッド７９、８０、及び配線８１、８２が形成されている。配線８１は、アンテナ用パッド７２と接続用パッド７９との間を接続する。配線８２は、送信用パッド７４と接続用パッド８０との間を接続する。
アンテナ用パッド７２、送信用パッド７４、及びグランド用パッド７６には、チップ１１上に形成されたアンテナパッド２０、送信パッド２１、及びグランドパッド２２がバンプ２３によって接続される。アンテナ用パッド７３、受信用パッド７５、及びグランド用パッド７７には、チップ３１上に形成されたアンテナパッド４０、受信パッド４１、及びグランドパッド４２がバンプ４３によって接続される。接続用パッド７９、８０及びグランド用パッド７８には、チップ３１上に形成された接続パッド６０、６１及びグランドパッド６２がバンプ６３によって接続される。このように、チップ１１、３１は、ダイアタッチ層７１にフリップチップ実装される。
図５は、チップ１１、３１がダイアタッチ層７１にフリップチップ実装された状態を示す図である。なお、図５では、基板を透視して送信フィルタ１０、受信フィルタ３０、及び回路５０を図示している。また、ダイアタッチ層７１の上面に形成されたパッドのうちアンテナ用パッド７２、送信用パッド７４、及び接続用パッド７９、８０のみを図示している。
図５のように、チップ３１上に形成された接続パッド６０は、ダイアタッチ層７１に形成された接続用パッド７９、配線８１、及びアンテナ用パッド７２を介して、チップ１１上に形成されたアンテナパッド２０に接続されている。チップ３１上に形成された接続パッド６１は、ダイアタッチ層７１に形成された接続用パッド８０、配線８２、及び送信用パッド７４を介して、チップ１１上に形成された送信パッド２１に接続されている。これにより、チップ３１上に形成された回路５０が、チップ１１上に形成された送信フィルタ１０に並列に接続されている。
実施例１によれば、図１のように、送信フィルタ１０に、縦結合型弾性波フィルタ５１を含む回路５０が並列に接続されている。送信フィルタ１０の受信帯域における減衰量を向上させ、受信帯域のアイソレーション特性を向上させるには、縦結合型弾性波フィルタ５１の共振周波数を制御する必要がある。しかしながら、縦結合型弾性波フィルタ５１を圧電薄膜共振器で形成した場合、共振周波数を精度良く制御することが難しい。これは、圧電薄膜共振器は、下部電極、圧電体膜、及び上部電極を含む積層膜の膜厚によって共振周波数が変化するため、ウエハ面内の膜厚ばらつきなどの影響によって膜厚を精度良く制御することが難しいためである。このため、実施例１では、図５のように、縦結合型弾性波フィルタ５１は、圧電薄膜共振器で形成された送信フィルタ１０に並列に接続されるが、弾性表面波共振器で形成された受信フィルタ３０のチップ３１上に設けられたＩＤＴで形成されるようにしている。縦結合型弾性波フィルタ５１がＩＤＴで形成される場合、ＩＤＴピッチなどによって共振周波数を制御できることから、共振周波数を精度良く制御できる。したがって、実施例１によれば、アイソレーション特性を向上させることができる。
また、実施例１によれば、図５のように、送信フィルタ１０のチップ１１と受信フィルタ３０のチップ３１とは、パッケージ基板７０のダイアタッチ層７１上に隣り合って実装されている。縦結合型弾性波フィルタ５１を含む回路５０は、ダイアタッチ層７１に設けられた配線８１、８２を介して、送信フィルタ１０に並列に接続されている。これにより、縦結合型弾性波フィルタ５１を含む回路５０が送信フィルタ１０に並列に接続されることを容易に実現でき、且つ、配線８１、８２が長くなることを抑制できる。
また、実施例１によれば、図１及び図５のように、回路５０は、縦結合型弾性波フィルタ５１の入力側及び出力側に縦結合型弾性波フィルタ５１に直列に接続され、櫛型電極で形成されたキャパシタＣ１、Ｃ２を含む。縦結合型弾性波フィルタ５１に直列にキャパシタＣ１、Ｃ２が接続されることで、回路５０の入出力インピーダンスを高くすることができ、回路５０に流れ込む信号量を抑制することができる。このため、損失の低下を抑制することができる。なお、キャパシタＣ１、Ｃ２の容量の大きさは、回路５０に流れ込む信号量などを考慮して決定することができる。
なお、実施例１では、回路５０は、送信フィルタ１０の全ての直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１４に並列に接続されている場合を例に示したが、直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１４のうちの一部の直列共振器に並列に接続されている場合でもよい。
図６（ａ）から図６（ｆ）は、回路５０の他の例を示す図である。図６（ａ）のように、縦結合型弾性波フィルタ５１の入力側のキャパシタＣ１が接続されてなくてもよいし、図６（ｂ）のように、縦結合型弾性波フィルタ５１の出力側のキャパシタＣ２が接続されてなくてもよい。図６（ｃ）のように、縦結合型弾性波フィルタ５１の入力側及び出力側両方のキャパシタＣ１、Ｃ２が接続されてなくてもよい。この場合、縦結合型弾性波フィルタ５１によって回路５０の入出力インピーダンスを高くすることが好ましい。図６（ｄ）のように、縦結合型弾性波フィルタ５１は、３つのＩＤＴ５４ａ〜５４ｃで構成されていてもよい。図６（ｅ）のように、キャパシタＣ１、Ｃ２の代わりに弾性波共振器６４、６５を備えていてもよい。この場合、弾性波共振器６４、６５の共振周波数を調整することで、回路５０に流れ込む信号量を抑制することができる。図６（ｆ）のように、縦結合型弾性波フィルタ５１の入力側及び／又は出力側のノードとグランドとの間に弾性波共振器６６を備えていてもよい。
図７は、実施例１の変形例１に係るデュプレクサ１１０を示す図である。図７のように、実施例１の変形例１のデュプレクサ１１０は、縦結合型弾性波フィルタ５１を含む回路５０が、送信フィルタ１０だけでなく、受信フィルタ３０にも並列に接続されている。送信フィルタ１０に並列に接続された縦結合型弾性波フィルタ５１及び受信フィルタ３０に並列に接続された縦結合型弾性波フィルタ５１は、図示は省略するが、共に弾性表面波共振器で形成された受信フィルタ３０のチップ３１上に設けられている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
実施例１の変形例１によれば、縦結合型弾性波フィルタ５１を含む回路５０が、受信フィルタ３０にも並列に接続されている。これにより、受信フィルタ３０の送信帯域における減衰量を向上させることができ、その結果、送信帯域のアイソレーション特性を向上させることができる。
図８は、実施例１の変形例２に係るデュプレクサ１２０を示す図である。実施例１では、送信フィルタ１０の直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１４及び並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１３が圧電薄膜共振器で形成され、受信フィルタ３０の直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４及び並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２３が弾性表面波共振器で形成されていた。これに対し、実施例１の変形例２では、送信フィルタ１０の直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１４及び並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１３が弾性表面波共振器で形成され、受信フィルタ３０の直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４及び並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２３が圧電薄膜共振器で形成されている。回路５０は、圧電薄膜共振器で形成された受信フィルタ３０に並列に接続されている。回路５０に含まれる縦結合型弾性波フィルタ５１は、図示は省略するが、実施例１と同様に、弾性表面波共振器で形成された送信フィルタ１０のチップ上に設けられている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
実施例１の変形例２のデュプレクサ１２０は、各通信系に対応し、例えばバンド３（送信帯域：１７１０ＭＨｚ〜１７８５ＭＨｚ、受信帯域：１８０５ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚ）の送信信号及び受信信号を通過させる。この場合、縦結合型弾性波フィルタ５１の共振周波数は、例えば１７９５ＭＨｚである。
図９は、実施例１の変形例３に係るクワッドプレクサ１３０を示す図である。図９のように、実施例１の変形例３のクワッドプレクサ１３０は、第１デュプレクサ１３１と第２デュプレクサ１３５とを備える。第１デュプレクサ１３１は、アンテナ端子Ａｎｔと第１送信端子Ｔｘ１との間に接続された送信フィルタ１３２と、アンテナ端子Ａｎｔと第１受信端子Ｒｘ１との間に接続された受信フィルタ１３３と、を備える。第２デュプレクサ１３５は、アンテナ端子Ａｎｔと第２送信端子Ｔｘ２との間に接続された送信フィルタ１３６と、アンテナ端子Ａｎｔと第２受信端子Ｒｘ２との間に接続された受信フィルタ１３７と、を備える。
第１デュプレクサ１３１の受信フィルタ１３３は圧電薄膜共振器で形成され、第１デュプレクサ１３１の送信フィルタ１３２及び第２デュプレクサ１３５の送信フィルタ１３６、受信フィルタ１３７は弾性表面波共振器で形成されている。回路５０は、圧電薄膜共振器で形成された受信フィルタ１３３に並列に接続されている。回路５０に含まれる縦結合型弾性波フィルタ５１は、図示は省略するが、実施例１と同様に、弾性表面波共振器で形成された送信フィルタ１３２、送信フィルタ１３６、又は受信フィルタ１３７のいずれかのチップ上に設けられている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
実施例１の変形例３のクワッドプレクサ１３０は、各通信系に対応する。例えば、第１デュプレクサ１３１は、バンド２（送信帯域：１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚ、受信帯域：１９３０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚ）の送信信号及び受信信号を通過させる。第２デュプレクサ１３５は、バンド４（送信帯域：１７１０ＭＨｚ〜１７５５ＭＨｚ、受信帯域：２１１０ＭＨｚ〜２１５５ＭＨｚ）の送信信号及び受信信号を通過させる。この場合、縦結合型弾性波フィルタ５１の共振周波数は、例えば１９２０ＭＨｚである。
実施例１から実施例１の変形例２では、分波器がデュプレクサの場合を例に示し、実施例１の変形例３では、分波器がクワッドプレクサの場合を例に示したが、これに限られない。分波器は、マルチプレクサの場合であればその他の場合でもよい。
実施例１では、回路５０のキャパシタＣ１、Ｃ２が一対の櫛型電極で形成されている場合を例に示した。ここで、弾性表面波共振器で形成されたラダー型フィルタに、縦結合型弾性波フィルタ５１と櫛型電極で形成されたキャパシタＣ１、Ｃ２とを含む回路５０が並列に接続されたフィルタに対して行ったシミュレーションについて説明する。シミュレーションは、キャパシタＣ１、Ｃ２の櫛型電極のピッチを変えて、フィルタの通過特性とキャパシタＣ１、Ｃ２の周波数特性とを求めた。図１０（ａ）から図１１（ｂ）は、シミュレーションの結果を示す図である。キャパシタＣ１の周波数特性を一点鎖線で、キャパシタＣ２の周波数特性を二点鎖線で、フィルタの通過特性を実線で示している。
図１０（ａ）は、キャパシタＣ１の櫛型電極のピッチが２．０μｍ、キャパシタＣ２の櫛型電極のピッチが１．９５μｍの場合のシミュレーション結果であり、図１０（ｂ）は、キャパシタＣ１、Ｃ２の櫛型電極のピッチが共に２．０μｍの場合のシミュレーション結果である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）のように、キャパシタＣ１、Ｃ２の周波数特性の影響によって、フィルタの通過特性の通過帯域内に不要応答が発生していることが確認できる。
図１１（ａ）は、キャパシタＣ１の櫛型電極のピッチが１．７μｍ、キャパシタＣ２の櫛型電極のピッチが１．６μｍの場合のシミュレーション結果であり、図１１（ｂ）は、キャパシタＣ１、Ｃ２の櫛型電極のピッチが１．６μｍの場合のシミュレーション結果である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）のように、キャパシタＣ１、Ｃ２の周波数特性の影響によって、フィルタの通過特性の通過帯域外に不要応答が発生していることが確認できる。
図１０（ａ）から図１１（ｂ）のように、回路５０のキャパシタＣ１、Ｃ２が一対の櫛型電極で形成されている場合、フィルタの通過特性の通過帯域内又は通過帯域外に不要応答が発生し、フィルタ特性が劣化することが分かった。そこで、実施例２では、不要応答の発生によるフィルタ特性の劣化を抑制するために、キャパシタＣ１、Ｃ２を立体配線構造で形成した場合の例を説明する。なお、実施例２に係るデュプレクサは、実施例１と同じく、アンテナ端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に圧電薄膜共振器で形成された送信フィルタ１０が接続され、アンテナ端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に弾性表面波共振器で形成された受信フィルタ３０が接続されている。そして、縦結合型弾性波フィルタ５１とキャパシタＣ１、Ｃ２とを含む回路５０が、送信フィルタ１０に並列に接続されている。
図１２は、実施例２のデュプレクサの送信フィルタ１０が形成されたチップ１１と受信フィルタ３０が形成されたチップ３１とがダイアタッチ層７１にフリップチップ実装された状態を示す図である。図１３（ａ）は、図１２のキャパシタＣ１の破線領域を拡大した上面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、キャパシタＣ２の破線領域については、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）と同様であるため図示を省略する。
図１２から図１３（ｂ）のように、回路５０のキャパシタＣ１、Ｃ２は、誘電体膜５７を下部配線５６と上部配線５８とで挟んだ立体配線構造をしている。下部配線５６は、例えば縦結合型弾性波フィルタ５１のＩＤＴに接続されている。上部配線５８は、例えば接続パッド６１に接続されている。下部配線５６は、縦結合型弾性波フィルタ５１や直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４、並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２３、配線３３と同時に形成される。したがって、下部配線５６は、縦結合型弾性波フィルタ５１のＩＤＴ、直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４及び並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２３のＩＤＴ、及び配線３３と同じ材料且つ同じ膜厚を有する。下部配線５６は、例えばアルミニウムや銅などの金属膜である。上部配線５８は、例えば金などの金属膜である。誘電体膜５７は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などである。
なお、下部配線５６が、縦結合型弾性波フィルタ５１などと同時に形成される場合に限られず、上部配線５８が、縦結合型弾性波フィルタ５１などと同時に形成される場合でもよい。この場合、下部配線５６は、縦結合型弾性波フィルタ５１のＩＤＴなどとは異なる材料且つ異なる膜厚で形成され、上部配線５８が、縦結合型弾性波フィルタ５１のＩＤＴなどと同じ材料且つ同じ膜厚で形成される。
実施例２によれば、回路５０のキャパシタＣ１、Ｃ２は、下部配線５６と上部配線５８とで誘電体膜５７を挟んだ立体配線構造をしている。これにより、キャパシタＣ１、Ｃ２を櫛型電極で形成したときのような不要応答の発生を抑制でき、フィルタ特性の劣化を抑制することができる。
また、実施例２によれば、下部配線５６又は上部配線５８は、縦結合型弾性波フィルタ５１などと同時に形成されるため、縦結合型弾性波フィルタ５１のＩＤＴと同じ材料且つ同じ膜厚を有する。これにより、製造コストを低減させることができる。
図１４は、実施例３のデュプレクサの送信フィルタ１０が形成されたチップ１１と受信フィルタ３０が形成されたチップ３１とがダイアタッチ層７１にフリップチップ実装された状態を示す図である。図１５は、図１４のＡ−Ａ間の断面図である。なお、実施例３に係るデュプレクサは、実施例１と同じく、アンテナ端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に圧電薄膜共振器で形成された送信フィルタ１０が接続され、アンテナ端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に弾性表面波共振器で形成された受信フィルタ３０が接続されている。そして、縦結合型弾性波フィルタ５１とキャパシタＣ１、Ｃ２とを含む回路５０は、送信フィルタ１０に並列に接続されている。
図１４のように、回路５０のキャパシタＣ１、Ｃ２は、送信フィルタ１０が形成されたチップ１１上に設けられている。チップ３１の接続パッド６０、６１は、配線８１、８２を介して、チップ１１の接続パッド２４、２５に接続されている。また、チップ３１のアンテナパッド４０とチップ１１のアンテナパッド２０とは、パッケージ基板７０（例えばダイアタッチ層７１）に設けられた配線（不図示）によって互いに接続されている。図１５のように、キャパシタＣ１、Ｃ２は、下部配線１４と上部配線１７とで圧電体膜１５を挟んだ立体配線構造をしている。
実施例３のように、下部配線１４と上部配線１７とで圧電体膜１５を挟んだ立体配線構造をしたキャパシタＣ１、Ｃ２が、圧電薄膜共振器で形成された送信フィルタ１０のチップ１１上に設けられている場合でもよい。この場合でも、不要応答の発生を抑制でき、フィルタ特性の劣化を抑制できる。
また、実施例１に記載したように、下部配線１４と下部電極１３は、同時に形成されるため、同じ材料且つ同じ膜厚を有する。上部配線１７と上部電極１６は、同時に形成されるため、同じ材料且つ同じ膜厚を有する。つまり、キャパシタＣ１、Ｃ２は直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１４及び並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１３と同時に形成され、キャパシタＣ１、Ｃ２の下部配線１４、圧電体膜１５、上部配線１７は、直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１４及び並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１３の下部電極１３、圧電体膜１５、上部電極１６と同じ材料且つ同じ膜厚を有する。これにより、製造コストを低減させることができる。
なお、実施例３において、キャパシタＣ１、Ｃ２は、下部配線１４と上部配線１７との間に圧電体膜１５が挟まれた構造に限られず、下部配線１４と上部配線１７との間に圧電体膜１５とは異なる材料の誘電体膜が挟まれた構造でもよい。
実施例４は、実施例１と同じく、アンテナ端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に圧電薄膜共振器で形成された送信フィルタ１０が接続され、アンテナ端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に弾性表面波共振器で形成された受信フィルタ３０が接続されている。そして、縦結合型弾性波フィルタ５１とキャパシタＣ１、Ｃ２とを含む回路５０は、送信フィルタ１０に並列に接続されている。
図１６（ａ）は、実施例４のデュプレクサの送信フィルタ１０が形成されたチップ１１の上面図、図１６（ｂ）は、実施例４のデュプレクサの受信フィルタ３０が形成されたチップ３１の上面図である。図１６（ａ）のように、実施例４のデュプレクサの送信フィルタ１０が形成されたチップ１１は、実施例１の図２（ａ）と同じであるため説明を省略する。一方、図１６（ｂ）のように、実施例４のデュプレクサの受信フィルタ３０が形成されたチップ３１は、受信フィルタ３０と回路５０の縦結合型弾性波フィルタ５１が形成されているが、回路５０のキャパシタＣ１、Ｃ２は形成されていない点で、実施例１の図３と異なる。
図１７（ａ）は、チップ１１、３１が実装されるパッケージ基板７０のダイアタッチ層７１の上面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の破線領域の拡大図である。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）のように、接続用パッド７９とアンテナ用パッド７２との間を接続する配線８１にキャパシタＣ２が形成され、接続用パッド８０と送信用パッド７４との間を接続する配線８２にキャパシタＣ１が形成されている。キャパシタＣ１、Ｃ２は、例えば一対の櫛型電極で形成されている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
実施例４のように、回路５０のキャパシタＣ１、Ｃ２は、送信フィルタ１０及び受信フィルタ３０が実装されたパッケージ基板７０に設けられていてもよい。なお、実施例４では、キャパシタＣ１、Ｃ２が櫛型電極で形成されている場合を例に示したがこれに限られない。パッケージ基板７０を構成する層（例えばダイアタッチ層）の上面に形成された金属膜と下面に形成された金属膜とで前記層を挟むことでキャパシタＣ１、Ｃ２が形成されている場合でもよい。ダイアタッチ層７１上に誘電体膜を２つの配線で挟んだ立体配線構造が形成されることによってキャパシタＣ１、Ｃ２が形成されている場合でもよい。
なお、実施例１から実施例４において、圧電薄膜共振器で形成された送信フィルタ及び／又は受信フィルタは、ラダー型フィルタである場合が好ましい。圧電薄膜共振器で形成された送信フィルタ及び／又は受信フィルタが、例えば縦結合型弾性波フィルタである場合では、上述したように、共振器の共振周波数の調整などが難しいためである。弾性表面波共振器で形成された送信フィルタ及び／又は受信フィルタは、ラダー型フィルタの場合に限らず、縦結合型弾性波フィルタなどである場合でもよい。
図１８は、実施例５に係るモジュール５００を含む移動体通信機を示す図である。図１８のように、移動体通信機は、送受信デバイスであるモジュール５００、集積回路９０、及びアンテナ９１を備える。モジュール５００は、ダイプレクサ９２、スイッチ９３、デュプレクサ９４、及びパワーアンプ９５を備える。ダイプレクサ９２は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）９２ａとハイパスフィルタ（ＨＰＦ）９２ｂを備える。ＬＰＦ９２ａは、端子１と２の間に接続されている。ＨＰＦ９２ｂは、端子１と３の間に接続されている。端子１は、アンテナ９１に接続されている。ＬＰＦ９２ａは、アンテナ９１から送受信される信号のうち低周波数信号を通過させ、高周波数信号を抑圧する。ＨＰＦ９２ｂは、アンテナ９１から送受信される信号のうち高周波数信号を通過させ、低周波数信号を抑圧する。
スイッチ９３は、端子２、３を複数の端子４のうちの１つの端子に接続する。デュプレクサ９４は、送信フィルタ９４ａ及び受信フィルタ９４ｂを備える。送信フィルタ９４ａは、端子４と６の間に接続されている。受信フィルタ９４ｂは、端子４と７の間に接続されている。送信フィルタ９４ａは、送信帯域の信号を通過させ、他の信号を抑圧する。受信フィルタ９４ｂは、受信帯域の信号を通過させ、他の信号を抑圧する。パワーアンプ９５は、送信信号を増幅し、端子６に出力する。ローノイズアンプ９６は、端子７に出力された受信信号を増幅する。
送受信デバイスであるモジュール５００は、デュプレクサ９４として、実施例１から実施例４で説明したデュプレクサを用いることができる。また、デュプレクサの代わりに、実施例１の変形例３で説明したクワッドプレクサを用いてもよい。モジュール５００は、パワーアンプ９５及び／又はローノイズアンプ９６を備えてもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 送信フィルタ
１１ チップ
１２ 基板
１３ 下部電極
１４ 下部配線
１５ 圧電体膜
１６ 上部電極
１７ 上部配線
１８ 共振領域
１９ 空隙
３０ 受信フィルタ
３１ チップ
３２ 圧電基板
３３、５３ 配線
３４、５４ａ〜５４ｃ ＩＤＴ
３５、５５ 反射器
５０ 回路
５１ 縦結合型弾性波フィルタ
５６ 下部配線
５７ 誘電体膜
５８ 上部配線
６４〜６６ 弾性波共振器
２０、４０ アンテナパッド
２１ 送信パッド
４１ 受信パッド
２２、４２、６２ グランドパッド
２４、２５、６０、６１ 接続パッド
７０ パッケージ基板
７１ ダイアタッチ層
７２、７３ アンテナ用パッド
７４ 送信用パッド
７５ 受信用パッド
７６〜７８ グランド用パッド
７９、８０ 接続用パッド
８１、８２ 配線
９０ 集積回路
９１ アンテナ
１００〜１２０ デュプレクサ
１３０ クワッドプレクサ
１３１ 第１デュプレクサ
１３５ 第２デュプレクサ
１３２、１３６ 送信フィルタ
１３３、１３７ 受信フィルタ
Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４ 直列共振器
Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２３ 並列共振器
Ｃ１、Ｃ２ キャパシタ
１１ チップ
１２ 基板
１３ 下部電極
１４ 下部配線
１５ 圧電体膜
１６ 上部電極
１７ 上部配線
１８ 共振領域
１９ 空隙
３０ 受信フィルタ
３１ チップ
３２ 圧電基板
３３、５３ 配線
３４、５４ａ〜５４ｃ ＩＤＴ
３５、５５ 反射器
５０ 回路
５１ 縦結合型弾性波フィルタ
５６ 下部配線
５７ 誘電体膜
５８ 上部配線
６４〜６６ 弾性波共振器
２０、４０ アンテナパッド
２１ 送信パッド
４１ 受信パッド
２２、４２、６２ グランドパッド
２４、２５、６０、６１ 接続パッド
７０ パッケージ基板
７１ ダイアタッチ層
７２、７３ アンテナ用パッド
７４ 送信用パッド
７５ 受信用パッド
７６〜７８ グランド用パッド
７９、８０ 接続用パッド
８１、８２ 配線
９０ 集積回路
９１ アンテナ
１００〜１２０ デュプレクサ
１３０ クワッドプレクサ
１３１ 第１デュプレクサ
１３５ 第２デュプレクサ
１３２、１３６ 送信フィルタ
１３３、１３７ 受信フィルタ
Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４ 直列共振器
Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２３ 並列共振器
Ｃ１、Ｃ２ キャパシタ
Claims (9)
- アンテナ端子と１又は複数の送信端子との間に接続された１又は複数の送信フィルタと、
前記アンテナ端子と１又は複数の受信端子との間に接続された１又は複数の受信フィルタと、
前記１又は複数の送信フィルタ及び前記１又は複数の受信フィルタのうち圧電薄膜共振器で１又は複数の直列共振器及び１又は複数の並列共振器が形成された第１フィルタの前記１又は複数の直列共振器に並列に接続され、縦結合型弾性波フィルタを含む回路と、を備え、
前記縦結合型弾性波フィルタは、前記１又は複数の送信フィルタ及び前記１又は複数の受信フィルタのうち弾性表面波共振器で形成された第２フィルタのチップ上に設けられた複数のＩＤＴで形成されていることを特徴とする分波器。 - 前記第１フィルタのチップと前記第２フィルタの前記チップは、パッケージ基板上に隣り合って実装され、
前記回路は、前記パッケージ基板に設けられた配線を介して、前記第１フィルタの前記１又は複数の直列共振器に並列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の分波器。 - 前記回路は、前記縦結合型弾性波フィルタの入力側及び出力側の少なくとも一方に、前記縦結合型弾性波フィルタに直列に接続されたキャパシタを含み、
前記キャパシタは、前記第２フィルタの前記チップ上に設けられた櫛型電極で形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の分波器。 - 前記回路は、前記縦結合型弾性波フィルタの入力側及び出力側の少なくとも一方に、前記縦結合型弾性波フィルタに直列に接続されたキャパシタを含み、
前記キャパシタは、下部配線と上部配線とで誘電体膜を挟んだ構造であることを特徴とする請求項１または２記載の分波器。 - 前記キャパシタは、前記第２フィルタの前記チップ上に設けられ、
前記下部配線又は前記上部配線は、前記縦結合型弾性波フィルタの前記複数のＩＤＴと同じ材料且つ同じ膜厚を有することを特徴とする請求項４記載の分波器。 - 前記キャパシタは、前記第１フィルタのチップ上に設けられ、
前記下部配線、前記誘電体膜、及び前記上部配線はそれぞれ、前記圧電薄膜共振器の下部電極、圧電体膜、及び上部電極と同じ材料且つ同じ膜厚を有することを特徴とする請求項４記載の分波器。 - 前記回路は、前記縦結合型弾性波フィルタの入力側及び出力側の少なくとも一方に、前記縦結合型弾性波フィルタに直列に接続されたキャパシタを含み、
前記キャパシタは、前記１又は複数の送信フィルタ及び前記１又は複数の受信フィルタが実装されたパッケージ基板に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の分波器。 - 前記回路は、第１ノード及び第２ノードに接続することによって、前記第１フィルタの前記１又は複数の直列共振器に並列に接続され、
前記縦結合型弾性波フィルタの前記複数のＩＤＴのうちの１つは前記第１ノードに接続され、他の１つは前記第２ノードに接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の分波器。 - 請求項１から８のいずれか一項記載の分波器を備えることを特徴とするモジュール。
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