JP3912653B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性表面波素子の搭載された弾性表面波装置に関し、特に複数の弾性表面波素子間におけるカップリングの低減に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、目覚ましい普及を見せている携帯電話に代表される移動体通信機器は、小型化が急速に進められている。それに伴って、移動体通信機器に使用される部品には、小型化および高性能化が要求されている。
【０００３】
ここで、移動体通信機器における信号の分岐、生成を行うために、分波器が用いられている。分波器は、帯域通過フィルタ、帯域阻止フィルタ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されたものがあるが、一層の小型化および高性能化を達成するために、相互に異なる帯域中心周波数を有する２つの弾性表面波素子が搭載された弾性表面波装置（ＳＡＷデュプレクサ）の用いられたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような弾性表面波装置に用いられる弾性表面波素子の実装には、送信側の弾性表面波素子（送信フィルタ）と受信側の弾性表面波素子（受信フィルタ）を相互に別体にして実装基板搭載したり、送信フィルタと受信フィルタとを一体にして実装基板に搭載することが行われている。
【０００５】
そして、各フィルタの搭載方向は区々であったために、搭載方向によっては送信フィルタと受信フィルタと間にカップリングが発生して周波数特性に影響を与えることがある。
【０００６】
このようなカップリングによる周波数特性への影響は弾性表面波装置そのものの特性に係わる大きな問題であり、これを極力取り除く必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、実装された複数の弾性表面波素子間に発生するカップリングを低減することのできる弾性表面波装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る弾性表面波装置は、相互に異なる帯域中心周波数を有する第１の弾性表面波素子および第２の弾性表面波素子を備えた弾性表面波装置であって、所定の導電パターンが形成された実装基板と、圧電基板上に弾性表面波共振器が形成されるとともに前記圧電基板の中心軸よりも前記第２の弾性表面波素子と反対側に前記弾性表面波共振器と電気的に接続された入力電極および出力電極が形成されてフリップチップ実装で前記実装基板に搭載された第１の弾性表面波素子と、前記第１の弾性表面波素子を構成する前記圧電基板とは別体となった圧電基板上に弾性表面波共振器が形成されるとともに前記第１の弾性表面波素子の前記中心軸と平行な前記圧電基板の中心軸よりも前記第１の弾性表面波素子から離反した側に前記弾性表面波共振器と電気的に接続された入力電極および出力電極が形成されて第１の弾性表面波素子と隣接してフリップチップ実装で前記実装基板に搭載された第２の弾性表面波素子とを有し、前記第１の弾性表面波素子の前記入力電極と前記第２の弾性表面波素子の前記入力電極とを結んだ直線と前記第１の弾性表面波素子の前記出力電極と前記第２の弾性表面波素子の前記出力電極とを結んだ直線とが交差する位置関係にこれらの電極が配置されている、ことを特徴とする。
【０００９】
このような発明によれば、複数の弾性表面波素子にそれぞれ形成された入出力電極が相互に離間して配置されることになるので、複数の弾性表面波素子間に発生するカップリングが低減される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、発明の実施の形態は、本発明が実施される特に有用な形態としてのものであり、本発明がその実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態である弾性表面波装置を示す断面図、図２は図１の弾性表面波装置の周波数特性を示すグラフ、図３は図１の弾性表面波装置の受信フィルタに形成された導電パターンを示す概略図、図４は図１の弾性表面波装置の送信フィルタに形成された導電パターンを示す概略図、図５は図１の弾性表面波装置における受信フィルタおよび送信フィルタの搭載された実装基板を示す平面図、図６は図５のブロック図、図７は図１の弾性表面波装置における受信フィルタおよび送信フィルタの電極配置の一例を示す説明図、図８は図１の弾性表面波装置における受信フィルタおよび送信フィルタの電極配置の他の一例を示す説明図、図９は図１の弾性表面波装置における受信フィルタおよび送信フィルタの電極配置のさらに他の一例を示す説明図、図１０は比較例としての弾性表面波装置における受信フィルタおよび送信フィルタの搭載された実装基板を示す平面図、図１１は図１０のブロック図である。
【００１２】
図１に示す弾性表面波装置１０は、図２の実線で示すような相互に異なる帯域中心周波数ｆ１ ，ｆ２ をそれぞれ有する受信フィルタ（第１の弾性表面波素子）１１および送信フィルタ（第２の弾性表面波素子）１２が、セラミック（たとえばアルミナ等）あるいは樹脂（たとえばＦＲ−４等）からなり所定の導電パターンが形成された実装基板１３上にＡｕや半田等のバンプ１４を用いてフリップチップ実装で搭載されたＳＡＷデュプレクサである。
【００１３】
弾性表面波素子である受信フィルタ１１および送信フィルタ１２は、圧電基板２２上に弾性表面波共振器等が形成されたものからなる。
【００１４】
ここで、受信フィルタ１１に形成された導電パターンを図３に、送信フィルタ１２に形成された導電パターンを図４にそれぞれ示す。
【００１５】
図示するように、受信フィルタ１１および送信フィルタ１２には、所定周波数の弾性表面波に共振する弾性表面波共振器１５が形成されている。この弾性表面波共振器１５には、弾性表面波共振器１５と実装基板１３とを電気的に接続し、弾性表面波共振器１５に対する電気信号が入出力される入力電極１６ならびに出力電極１７、および接地電極１８が配線１９を介して電気的に接続されている。なお、弾性表面波共振器１５は、相互に入り組んだ一対の櫛の歯状に形成されており、入力側の弾性表面波共振器１５に電圧を印加して電界をかけると、圧電基板２２には圧電効果により弾性表面波が発生する。また、このようにして生成された弾性表面波による機械的歪みが電界を生じさせ、出力側の弾性表面波共振器１５で電気信号に変換される。
【００１６】
図示する場合には、入力電極１６と出力電極１７との間の配線１９を直列腕とし、この直列腕と接地電極１８との間に複数の配線１９である並列腕を構成し、直列腕および並列腕に弾性表面波共振器１５が配置されたラダー型回路を構成しているが、このような回路構成以外を採用することもできる。
【００１７】
圧電基板２２は、ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 や水晶などの圧電単結晶、あるいはチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスのような圧電性セラミックスにより形成されている。但し、絶縁基板上にＺｎＯ薄膜などの圧電薄膜を形成したものを圧電基板として用いてもよい。
【００１８】
受信フィルタ１１および送信フィルタ１２はキャップ２０により気密封止されており、塵埃や機械的衝撃などから保護されている。
【００１９】
受信フィルタ１１および送信フィルタ１２の搭載された実装基板１３を図５に、そのブロック図を図６に示す。
【００２０】
図５に示すように、受信フィルタ１１および送信フィルタ１２には入力電極１６、出力電極１７および接地電極１８が形成されており、実装基板１３には信号の分波を行う分波線路２１が形成されている。
【００２１】
そして、図６に示すように、アンテナと受信フィルタ１１の入力電極１６との間に分波線路２１が電気的に配置されており、アンテナと送信フィルタ１２の出力電極１７とが電気的に接続されている。
【００２２】
ここで、本発明者が検討対象とした弾性表面波装置１１０における受信フィルタ１１１および送信フィルタ１１２の搭載された実装基板１１３を図１０に、そのブロック図を図１１に示す。
【００２３】
図１０に示す場合においては、受信フィルタ１１１の入力電極１１６とこの受信フィルタ１１１に隣接する送信フィルタ１１２の出力電極１１７とが接近した位置関係となっている。このように双方のフィルタ１１１，１１２の入出力電極１１６，１１７が接近すると、図１１に示すように、両者間にキャパシタンスが付加されたように寄生容量Ｃが生じてカップリングが発生する。
【００２４】
すると、ＳＡＷデュプレクサとしての周波数特性、具体的には挿入損失、減衰量、アイソレーションが劣化することになる。すなわち、前述した図３に示すパターンの受信フィルタおよび図４に示すパターンの送信フィルタをデュプレクサ接続すると、カップリングの影響により、その周波数特性は図２における破線に示すように劣化する。
【００２５】
これに対して、本実施の形態では、図７に詳しく示すように、受信フィルタ１１では、圧電基板２２の中心軸Ｌよりも何れか一方側（図示する場合には左側）に入力電極１６および出力電極１７が形成され、送信フィルタ１２では、受信フィルタ１１の中心軸Ｌと平行な圧電基板２２の中心軸Ｌよりも受信フィルタ１１から離反した側（図示する場合には右側）に入力電極１６および出力電極１７が形成されている。なお、本明細書において圧電基板２２の中心軸Ｌとは、四角形の圧電基板２２の任意の一辺に対する垂線をいう。
【００２６】
また、図５に示すように、これに対応して実装基板１３についても、受信フィルタ１１および送信フィルタ１２の入出力電極１６，１７のパッドに対応したパッドが表層に形成されている。
【００２７】
したがって、受信フィルタ１１および送信フィルタ１２にそれぞれ形成された入出力電極１６，１７が相互に離間して配置されることになるので、双方のフィルタ１１，１２の間に発生するカップリングを低減することが可能になる。これにより、弾性表面波装置１０の周波数特性の劣化を最小限に抑えることができ、また、素子実装密度の向上による更なる小型化を図ることができる。
【００２８】
なお、入力電極１６および出力電極１７は圧電基板２２の中心軸Ｌの一方側のエリア内に形成されていればよいが、フィルタ１１，１２間の入出力電極１６，１７の距離をより離間してカップリングの一層の低減を図るには、たとえば図８に示すように、圧電基板２２の中心軸Ｌと平行な側面部側にそれぞれ形成したり、あるいは図９に示すように、圧電基板２２の相互に異なる角部にそれぞれ形成するのが望ましい。
【００３０】
また、第１の弾性表面波素子である受信フィルタ１１と第２の弾性表面波素子である送信フィルタ１２はそれぞれ１ずつ搭載されているが、複数個ずつ搭載されていてもよい。
【００３１】
さらに、本実施の形態において、実装基板１３は一層であるが、２層以上であってもよい。
【００３２】
そして、本発明の弾性表面波装置はＳＡＷデュプレクサでなくてもよく、したがって、第１の弾性表面波素子および第２の弾性表面波素子は受信フィルタ１１および送信フィルタ１２でなくてもよい。すなわち、本発明は弾性表面波素子の搭載された種々の弾性表面波装置に適用することが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００３４】
(1).複数の弾性表面波素子にそれぞれ形成された入出力電極が相互に離間して配置されることになるので、複数の弾性表面波素子間に発生するカップリングを低減することが可能になる。
【００３５】
(2).このようにカップリングが低減されることにより、弾性表面波装置の周波数特性の劣化を最小限に抑えることができるとともに、素子実装密度の向上による更なる小型化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である弾性表面波装置を示す断面図である。
【図２】図１の弾性表面波装置の周波数特性を示すグラフである。
【図３】図１の弾性表面波装置の受信フィルタに形成された導電パターンを示す概略図である。
【図４】図１の弾性表面波装置の送信フィルタに形成された導電パターンを示す概略図である。
【図５】図１の弾性表面波装置における受信フィルタおよび送信フィルタの搭載された実装基板を示す平面図である。
【図６】図５のブロック図である。
【図７】図１の弾性表面波装置における受信フィルタおよび送信フィルタの電極配置の一例を示す説明図である。
【図８】図１の弾性表面波装置における受信フィルタおよび送信フィルタの電極配置の他の一例を示す説明図である。
【図９】図１の弾性表面波装置における受信フィルタおよび送信フィルタの電極配置のさらに他の一例を示す説明図である。
【図１０】比較例としての弾性表面波装置における受信フィルタおよび送信フィルタの搭載された実装基板を示す平面図である。
【図１１】図１０のブロック図である。
【符号の説明】
１０ 弾性表面波装置
１１ 受信フィルタ（第１の弾性表面波素子）
１２ 送信フィルタ（第２の弾性表面波素子）
１３ 実装基板
１４ バンプ
１５ 弾性表面波共振器
１６ 入力電極
１７ 出力電極
１８ 接地電極
１９ 配線
２０ キャップ
２１ 分波線路
２２ 圧電基板
１１０ 弾性表面波装置
１１１ 受信フィルタ
１１２ 送信フィルタ
１１３ 実装基板
１１６ 入力電極
１１７ 出力電極
１２１ 分波線路
Ｃ 寄生容量
Ｌ 中心軸
Claims (5)
- 相互に異なる帯域中心周波数を有する第１の弾性表面波素子および第２の弾性表面波素子を備えた弾性表面波装置であって、
所定の導電パターンが形成された実装基板と、
圧電基板上に弾性表面波共振器が形成されるとともに前記圧電基板の中心軸よりも前記第２の弾性表面波素子と反対側に前記弾性表面波共振器と電気的に接続された入力電極および出力電極が形成されてフリップチップ実装で前記実装基板に搭載された第１の弾性表面波素子と、
前記第１の弾性表面波素子を構成する前記圧電基板とは別体となった圧電基板上に弾性表面波共振器が形成されるとともに前記第１の弾性表面波素子の前記中心軸と平行な前記圧電基板の中心軸よりも前記第１の弾性表面波素子から離反した側に前記弾性表面波共振器と電気的に接続された入力電極および出力電極が形成されて第１の弾性表面波素子と隣接してフリップチップ実装で前記実装基板に搭載された第２の弾性表面波素子とを有し、
前記第１の弾性表面波素子の前記入力電極と前記第２の弾性表面波素子の前記入力電極とを結んだ直線と前記第１の弾性表面波素子の前記出力電極と前記第２の弾性表面波素子の前記出力電極とを結んだ直線とが交差する位置関係にこれらの電極が配置されている、
ことを特徴とする弾性表面波装置。 - 前記第１の弾性表面波素子の前記入力電極および前記出力電極、ならびに前記第２の弾性表面波素子の前記入力電極および前記出力電極は、前記圧電基板の前記中心軸と平行な側面部側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
- 前記第１の弾性表面波素子の前記入力電極および前記出力電極、ならびに前記第２の弾性表面波素子の前記入力電極および前記出力電極は、前記圧電基板の相互に異なる角部にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
- 前記第１の弾性表面波素子および前記第２の弾性表面波素子はそれぞれ１または複数個ずつ設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の弾性表面波装置。
- 前記第１の弾性表面波素子が受信フィルタで、前記第２の弾性表面波素子が送信フィルタであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の弾性表面波装置。
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