JP4202245B2 - 弾性表面波フィルタ - Google Patents
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Description
本発明は弾性表面波共振器を有する弾性表面波フィルタに関し、特に静電気放電（electrostatic discharge:ESD）から弾性表面波フィルタを保護する技術に関する。
近年、携帯電話などの無線装置の急速な小型化、高機能化及び高品質化が進んでおり、その高周波回路には弾性表面波共振器を用いたフィルタが用いられている。フィルタ構成は、複数の弾性表面波共振器をラダー型に接続したものや、多重モード型フィルタ（例えば、二重モード型フィルタ：Double Mode Saw filter：DMS）などが用いられている。弾性表面波共振器は、圧電基板上に交差配置された１対のくし型電極を有し、インターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）とも呼ばれる。くし型電極は、バスバーと、このバスバーから同一方向に延びる複数の電極指を有する。隣り合う電極指間隔や、電極指の先端とこれに対向するバスバーとのギャップなどは極めて小さい。よって、弾性表面波フィルタの入力端子や出力端子に静電気が印加されると、これらの端子とグランドとの間で静電気放電が起こり、この間にある弾性表面波共振器が破壊されてしまう。
この問題点を解決するために、特許文献１は入力電極又は出力電極に接続される静電破壊犠牲用電極を設け、静電気を受けた場合には静電破壊犠牲用電極を破壊させることで、フィルタ特性を決める弾性表面波共振器を保護する構成を開示している。
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、一度の静電気放電で静電破壊犠牲用電極が一旦破壊されてしまうと、もはや弾性表面波フィルタを静電気から保護することがでず、信頼性が低いという問題がある。
従って、本発明はこれらの問題点を解決し、静電気対策として高い信頼性を持った弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。
本発明は、弾性表面波共振器を有する弾性表面波フィルタにおいて、信号入力端子と信号出力端子の少なくとも一方とグランドとの間に、前記弾性表面波共振器の電極パターン内に存在するギャップよりも狭いギャップを複数個有する放電誘発パターンを設け、前記放電誘発パターンは異なる間隔のギャップを含む弾性表面波フィルタである。放電誘発パターンは弾性表面波共振器のギャップよりも狭いギャップを有するので、確実に静電気放電を誘発することができるとともに、ギャップは複数個設けられているので、複数回の静電気放電から弾性表面波共振器を保護することができる。異なる間隔のギャップを設けることで、静電気放電をギャップの小さい側から順に誘発することができる。この結果、一度の静電気放電で複数のギャップが同時に破壊されることを確実に防止することができ、より信頼性の高い静電気対策を施すことができる。
本発明は、弾性表面波共振器を有する弾性表面波フィルタにおいて、信号入力端子と信号出力端子の少なくとも一方とグランドとの間に、前記弾性表面波共振器の電極パターン内に存在するギャップよりも狭いギャップを複数個有する放電誘発パターンを設け、前記放電誘発パターンは、複数組のギャップを含み、同じ組のギャップの間隔は同じで、異なる組のギャップの間隔は異なることを特徴とする弾性表面波フィルタである。これにより、静電気放電をギャップの小さい側から順に誘発することができる。この結果、一度の静電気放電で複数のギャップが同時に破壊されることを確実に防止することができ、より信頼性の高い静電気対策を施すことができる。
更に、上記構成において、前記放電誘発パターンは、前記複数のギャップを画定する複数対の先鋭部を有し、隣り合う先鋭部の間隔は弾性表面波共振器の隣り合う電極指の間隔よりも大きい構成とすることができる。
静電気対策として高い信頼性を持った弾性表面波フィルタを提供することができる。
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例１に係る弾性表面波フィルタを示す図である。弾性表面波フィルタは、圧電基板１０と、この上に形成された複数の弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ３、Ｐ１、Ｐ２と、信号入力端子１２と、信号出力端子１４とを有するデバイスである。これらの弾性表面波共振器はラダー型に接続されている。圧電基板１０は例えば、リチウムタンタレート（ＬＴ）やリチウムナイオベート（ＬＮ）の圧電単結晶で形成される。各弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ３、Ｐ１、Ｐ２はＩＤＴ電極１６と、弾性表面波伝搬方向の両側に設けられた反射電極１８、２０とを有する。図を簡単にするために、参照番号１６、１８及び２０は弾性表面波共振器Ｓ３にのみ付与されている。ＩＤＴ電極１６は１対のくし型電極を有する。弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ３はラダー型構成の直列腕に設けられて、弾性表面波共振器Ｐ１、Ｐ２は並列腕に設けられている。弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ３を特に直列腕共振器又は直列型共振器といい、弾性表面波共振器Ｐ１、Ｐ２を特に並列腕共振器又は並列型共振器ということもある。以下、Ｓ１〜Ｓ３を直列腕共振器といい、Ｐ１、Ｐ２を並列腕共振器という。直列腕共振器Ｓ１〜Ｓ３と並列腕共振器Ｐ１、Ｐ２とがフィルタ特性を決定する。図示する構成の場合、弾性表面波フィルタはバンドパスフィルタとして機能する。
本実施例は、信号入力端子１２とグランドＧ１の間、及び信号出力端子１４とグランドＧ２との間にそれぞれ、弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ３、Ｐ１、Ｐ２の電極パターン内に存在するギャップＧＡＰ１よりも狭いギャップＧＡＰ２を複数個有する放電誘発パターン２２及び２４を設けた構成を有する。ギャップＧＡＰ２はギャップＧＡＰ１よりも狭いので放電誘発パターン２２は信号入力端子１２が受けた静電気による放電を誘発し、弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ３、Ｐ１、Ｐ２が放電により破壊されてしまうのを防止する。同様に、放電誘発パターン２４は信号入力端子１４が受けた静電気による放電を誘発し、弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ３、Ｐ１、Ｐ２が放電により破壊されてしまうのを防止する。なお、前記電極パターン内に存在するギャップとは、上記ＧＡＰ１のみならず、隣り合う電極指間にも形成されるが、本実施例ではＧＡＰ１の方が電極指間のギャップよりも小さい場合を想定しているので、ＧＡＰ１＞ＧＡＰ２の関係を特定している。
図２は、図１に示す弾性表面波フィルタの平面図である。紙面が圧電基板１０に相当する。放電誘発パターン２２は、配線パターン２６とも一体的に形成された対向する電極２２ａ、２２ｂを有する。電極２２ａ、２２ｂはそれぞれ先の尖った複数の先鋭部を有する。電極２２ａと２２ｂの先鋭部はギャップＧＡＰ２を介して対向している。放電誘発パターン２４も放電誘発パターン２２と同様の構成である。ＧＡＰ１＞ＧＡＰ２の関係を満足する限り、放電誘発パターン２２のギャップＧＡＰ２の大きさと放電誘発パターン２４のＧＡＰ２の大きさとは、同じであっても異なっていてもよい。ギャップＧＡＰ１は、図１及び図２の場合、弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ３、Ｐ１、Ｐ２における各電極指の先端と、これに対抗するバスバーとの間の最小ギャップを意味する。なお、各電極指の先端は、バスバーに対向するのではなく、このバスバーから延びた電極指に対向する場合もある。この場合、ギャップＧＡＰ１は、対向する電極指先端間の最小ギャップを意味している。
また、隣り合う先鋭部間の距離Ｄ２は、ギャップＧＡＰ２よりも充分に大きな値とすることは勿論、弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ３、Ｐ１、Ｐ２の電極指間隔Ｄ１よりも充分に大きな値（例えば、１０倍かそれ以上）であることが好ましい。これにより、静電気放電を放電誘発パターン２２、２４に確実に誘発することができるとともに、１対のギャップＧＡＰ２でのみ発生させることができる。静電気放電により１対の先鋭部のみが破壊されるだけで、その他のギャップＧＡＰ２は破壊されずに残る。図１、図２の例では、放電誘発パターン２２、２４はそれぞれ６個のギャップＧＡＰ２を有するので、１対の先鋭部を破壊するような静電気放電が６回誘発されても、弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ３、Ｐ１、Ｐ２を保護することができ、高い信頼性の静電気対策が可能となる。
なお、寸法の一例を挙げると、ＧＡＰ１＝１．５μｍ、ＧＡＰ２＝０．３５μｍ、Ｄ１＝１．０μｍ、Ｄ２＝１０μｍである。また、先鋭部の幅Ｗは例えば０．３５μｍである。
また、放電誘発パターン２２又は２４のいずれか一方を省略することもできる。用途によっては、信号入力端子１２又は信号出力端子１４のいずれか一方に静電気放電対策を施せば実質的に充分な場合がある。ギャップ数は６個に限定されるものではなく、複数の任意の数のギャップを用いることができる。また、放電誘発パターン２２のギャップ数と放電誘発パターン２４のギャップ数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
図３は、本発明の実施例２にかかる弾性表面波フィルタを示す図である。図３（Ａ）は弾性表面波フィルタの全体構成図、図３（Ｂ）は放電誘発パターンの拡大図である。実施例２の弾性表面波フィルタは、放電誘発パターン３２と３４を有する。放電誘発パターン３２は信号入力端子１２とグランドＧ１との間に設けられ、放電誘発パターン３２は信号出力端子１４とグランドＧ２との間に設けられている。放電誘発パターン３２は１対の対向する電極３２ａ、３２ｂを有する。電極３２ａ、３２ｂはそれぞれ複数の先鋭部を有する。実施例１と異なり、放電誘発パターン３２は複数の異なる大きさのギャップを有する。図３に示す構成では、放電誘発パターン３２は３つの異なるギャップＧＡＰ２、ＧＡＰ３及びＧＡＰ４を有する。ギャップの大きさの関係はＧＡＰ４＞ＧＡＰ３＞ＧＡＰ２である。そして、これらのギャップは弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ３、Ｐ１、Ｐ２のギャップＧＡＰ１よりも小さい（ＧＡＰ１＞ＧＡＰ４＞ＧＡＰ３＞ＧＡＰ２）。このように、異なるギャップを設けることで、静電気放電をギャップの小さい側から順に誘発することができる。この結果、一度の静電気放電で複数のギャップが同時に破壊されることを確実に防止することができ、より信頼性の高い静電気対策を施すことができる。図３の放電誘発パターン３２は６対の先鋭部を有し、そのうちの２対がＧＡＰ２の組を形成し、別の２対がＧＡＰ３の組を形成し、残りの２対がＧＡＰ４の組を形成する。この構成に代えて、全てのギャップが異なるようにしてもよい。また、異なるギャップの数は３つに限定されるものではなく、２つ又は４つ以上であってもよい。
放電誘発パターン３４も放電誘発パターン３２と同様の構成である。ただし、放電誘発パターン３２と３４は同一である必要はなく、ギャップの間隔、ギャップ数、ギャップの種類、１組に含まれるギャップの数などが異なっていてもよい。
以上、本発明の実施例を説明した。実施例１及び実施例２はラダー型構成に対して放電誘発パターンを設けた構成であったが、多重モード型やその他の任意の構成の弾性表面波フィルタに対しても放電誘発パターン２２、２４若しくは３２、３４又はこれらの変形パターンを設けることができる。
１０ 圧電基板
１２ 信号入力端子
１４ 信号出力端子
１６ ＩＤＴ電極
１８、２０ 反射電極
２２、２４、３２、３４ 放電誘発パターン
２６ 配線パターン
Ｓ１〜Ｓ３ 直列腕共振器
Ｐ１、Ｐ２ 並列腕共振器
１２ 信号入力端子
１４ 信号出力端子
１６ ＩＤＴ電極
１８、２０ 反射電極
２２、２４、３２、３４ 放電誘発パターン
２６ 配線パターン
Ｓ１〜Ｓ３ 直列腕共振器
Ｐ１、Ｐ２ 並列腕共振器
Claims (3)
- 弾性表面波共振器を有する弾性表面波フィルタにおいて、信号入力端子と信号出力端子の少なくとも一方とグランドとの間に、前記弾性表面波共振器の電極パターン内に存在するギャップよりも狭いギャップを複数個有する放電誘発パターンを設け、前記放電誘発パターンは異なる間隔のギャップを含むことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
- 弾性表面波共振器を有する弾性表面波フィルタにおいて、信号入力端子と信号出力端子の少なくとも一方とグランドとの間に、前記弾性表面波共振器の電極パターン内に存在するギャップよりも狭いギャップを複数個有する放電誘発パターンを設け、前記放電誘発パターンは、複数組のギャップを含み、同じ組のギャップの間隔は同じで、異なる組のギャップの間隔は異なることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
- 前記放電誘発パターンは、前記複数のギャップを画定する複数対の先鋭部を有し、隣り合う先鋭部の間隔は弾性表面波共振器の隣り合う電極指の間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の弾性表面波フィルタ。
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