JP4720908B2 - 弾性波分波器 - Google Patents

Description

本発明は、弾性表面波フィルタや弾性境界波フィルタなどの弾性波フィルタを用いた弾性波分波器に関し、より詳細には、積層基板上に送信側フィルタチップ及び受信側フィルタチップがフェイスダウン工法でフリップチップボンディングされている構造を備えた弾性波分波器に関する。

小型化を進めるために、携帯電話機などの移動体通信機器においては、複数の電子部品を一体化してなる複合型の電子部品が求められている。このような要求を満たすために、従来、アンテナ端子に接続される送信側フィルタと受信側フィルタとを一体化してなる分波器が広く用いられている。また、フィルタの小型化を図り得るため、従来、弾性表面波を利用した弾性表面波フィルタが、上記受信側フィルタや送信側フィルタに広く用いられている。

この種の弾性表面波フィルタを用いた分波器の一例が、下記の特許文献１に開示されている。

図９は、特許文献１に開示されている弾性表面波分波器の回路構成を示す模式的平面図である。弾性表面波分波器５０１は、アンテナに接続されるアンテナ端子５０２と、送信側端子５０３と、第１，第２の受信側端子５０４，５０５とを有する。受信側端子５０４，５０５は、平衡出力端子であり、この弾性表面波分波器５０１では、受信側端子５０４，５０５から平衡出力が得られる。

アンテナ端子５０２には、送信側フィルタ５０６の一端及び受信側フィルタ５０７の一端が接続されている。すなわち、送信側フィルタ５０６と、受信側フィルタ５０７とは共通接続されて、アンテナ端子５０２に接続されている。なお、アンテナ端子５０２と、受信側フィルタ５０７との間には、整合回路５０８が接続されている。送信側フィルタ５０６は、複数の直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３と、複数の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２とを有するラダー型の回路構成を有する弾性表面波フィルタである。

他方、受信側フィルタ５０７は、整合回路５０８を介してアンテナ端子５０２に接続される入力端５０９を有する。この入力端５０９に、第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部５１０，５１１の一端が接続されている。第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部５１０，５１１の後段には、それぞれ、第３，第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部５１２，５１３が接続されている。第１〜第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部５１０〜５１３は、いずれも３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子である。第３，第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部５１２，５１３の中央のＩＤＴの各一端同士が接続されて、上記第１の受信端子５０４に接続されており、該中央のＩＤＴの各他端同士が共通接続されて、上記第２の受信端子５０５に接続されている。

入力端５０９から第１の受信端子５０４に流れる信号の位相に対して、入力端５０９から第２の受信端子５０５に流れる信号の位相が反転するように、第１〜第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部５１０〜５１３が構成されている。

上記回路構成の弾性表面波分波器５０１の製造に際しては、具体的には、積層基板上に、送信側フィルタ５０６及び受信側フィルタ５０７を構成する弾性表面波フィルタチップを実装し、ボンディングワイヤーにより積層基板に設けられた電極パターンに接続した構成が開示されている。

また、上記整合回路５０８を構成するための位相整合用パターンは、上記積層基板のある高さ位置に形成されている。より具体的には、図１０に模式的平面断面図で示すように、積層基板５２０の中間高さ位置においては、ミアンダ状の位相整合用回路パターン５２１が形成されている。この位相整合用回路パターン５２１の一端が積層基板５２０上に搭載されている受信側フィルタの入力端に接続され、他端がアンテナ端子に接続されている。

図１１は、特許文献１の１つの実施形態において示されている上記積層基板の上面に搭載されている弾性表面波フィルタチップ等を示す模式的平面図である。図１１から明らかなように、積層基板５２０上に、送信側フィルタ及び受信側フィルタを構成している弾性表面波フィルタチップ５２２が搭載されており、ボンディングワイヤー５２３などにより、積層基板５２０に設けられた電極ランドと電気的に接続されている。
特開２００３−２４９８４２号公報

近年、弾性表面波分波器等においては、より一層の小型化を図るために、弾性表面波フィルタチップを積層基板上にバンプを用いてフリップチップボンディングする方法が用いられてきている。ボンディングワイヤーを用いないため、接合作業を効率良く行うことができるとともに、弾性表面波分波器の小型化を進めることができる。

従って、特許文献１に記載の弾性表面波分波器において、弾性表面波フィルタチップからなる送信側フィルタ及び受信側フィルタをフリップチップボンディング工法により搭載した場合、ワイヤーボンディングを用いないことになる。

他方、弾性表面波分波器５０１では、インピーダンス整合を図るために、アンテナ端子５０２と受信側フィルタ５０７との間に、整合回路５０８が挿入されている。この整合回路５０８は、弾性表面波分波器５０１では、図１０に示したミアンダ状の位相整合用回路パターン５２１を用いて形成されているが、この位相整合用回路パターン５２１によるインダクタンスだけでなく、ボンディングワイヤーによるインダクタンス分も利用されて、整合回路５０８としてのインダクタンスが得られている。

従って、特許文献１に記載の弾性表面波分波器５０１では、積層基板に内蔵されるミアンダ状の位相整合用回路パターン５２１によるインダクタンス値は小さくてすむ。

これに対して、フリップチップボンディング工法により、積層基板上に受信側フィルタ及び送信側フィルタを搭載した構造とした場合には、ボンディングワイヤーは用いられない。従って、ボンディングワイヤーによるインダクタンスを利用することができない。よって、インピーダンス整合回路を構成するための線路パターンとしては、小さな面積でより大きなインダクタンスの得られる構造が要求される。そのため、このような要求を満たすには、コイル状線路パターンを用いることが考えられる。コイル状線路パターンでは、ミアンダ状線路パターンに比べて、大きなインダクタンスを得ることができる。

しかしながら、コイル状線路パターンを積層基板に形成した場合、上記コイル状線路パターンと、送信側フィルタあるいは受信側フィルタとの間で電磁結合が生じ、アイソレーション特性が劣化するおそれがあった。特に、送信側フィルタと、上記コイル状線路パターンとの間で電磁結合が生じると、アイソレーション特性が劣化するという問題があった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、積層基板上に、弾性波フィルタからなる送信側フィルタチップ及び受信側フィルタチップが、フリップチップボンディングされており、受信側フィルタとアンテナ端子との間に、インピーダンス整合回路を接続するために積層基板にコイル状線路パターンが構成されている弾性波分波器であって、コイル状線路パターンと送信側もしくは受信側フィルタとの間の電磁結合が生じ難く、従って、アイソレーション特性の悪化が生じ難い、弾性波分波器を提供することにある。

本発明に係る弾性波分波器は、弾性波フィルタからなる送信側フィルタ部と、弾性波フィルタからなる受信側フィルタ部と、送信側フィルタ部及び受信側フィルタ部の一端を共通接続している共通接続端と、共通接続端と受信側フィルタ部との間に接続されたインピーダンス整合回路部とを備える。ここで、弾性波フィルタとは、弾性表面波フィルタの他、弾性境界波を利用した弾性境界波フィルタなど、様々な弾性波を用いたフィルタを広く含むものとする。

なお、弾性境界波フィルタは、弾性表面波フィルタと同様に、圧電基板上に、ＩＤＴ電極及び反射器を形成することにより、構成されたフィルタ素子である。例えば、圧電単結晶基板表面に、ＩＤＴ電極及び反射器を形成し、その上に、ＳｉＯ_２などの比較的厚い薄膜を形成することにより、弾性境界波フィルタが得られる。弾性境界波フィルタの動作原理及び構成は、弾性表面波フィルタとほぼ同様であるが、弾性境界波フィルタでは、圧電単結晶基板表面に上記ＳｉＯ_２などからなる固体層が設けられており、圧電単結晶基板と固体層との境界を伝搬する弾性波、すなわち弾性境界波が用いられる。弾性境界波フィルタでは、弾性境界波が圧電単結晶基板と固体との境界面を伝搬するので、空洞を有するパッケージを必要としないため、素子の小型化を図ることができる。

上記弾性境界波フィルタは、圧電基板と固体層との境界を伝搬する弾性境界波を用いているが、弾性表面波フィルタと動作原理は基本的に同じであるため、用いられる設計手法も類似している。従って、本発明においては、上記弾性波フィルタとしては、弾性表面波フィルタだけでなく、弾性境界波フィルタも用いられる。

本発明においては、上記送信側フィルタ部及び受信側フィルタ部は、それぞれ、積層基板上にフェイスダウン方式でフリップチップボンディングされた送信側フィルタチップ及び受信側フィルタチップからなる。

フェイスダウン方式でフリップチップボンディングされているため、ボンディングワイヤーを用いた接合方法を採用した弾性表面波分波器に比べ、本発明の弾性表面波分波器では、小型化を図ることができる。

また、本発明の弾性波分波器では、送信側フィルタチップは、第１の圧電基板を用いて構成されたラダー型のフィルタであり、かつ入力端子及び出力端子を有する。受信側フィルタチップは、第２の圧電基板を用いて構成された縦結合共振子型フィルタであり、受信側入力端子と、第１，第２の受信端子とを有する平衡−不平衡変換機能を有するフィルタチップである。

そして、上記弾性波分波器の積層基板上には、送信側フィルタチップ及び受信側フィルタチップに電気的に接続される第１，第２の電極ランドを有する配線パターンが形成されており、また積層基板には整合回路パターンが設けられている。該整合回路パターンにより上記インピーダンス整合回路部が構成されている。上記積層基板は、複数の絶縁層を有し、上記整合回路パターンは、複数の導体パターンと、複数の導体パターンを電気的に接続しているビアホール導体とを有し、かつ複数の上記絶縁層に渡っているコイル状線路を有する。この整合回路パターンの一端が上記電極ランドに、他端がグラウンド電位に接続されている。

さらに、上記積層基板の第１の端部と、第１の端部とは反対側の第２の端部とを結ぶ方向であって、積層基板の中心を通る中心線に対し、送信側フィルタチップが中心線の一方側に、受信側フィルタチップが他方側に配置されている。

また、上記整合回路パターンは、コイル状線路を有し、コイル状線路は、平面視した場合に、上記弾性波分波器の積層基板の中心線に対し、上記受信側フィルタチップが配置されている側に配置されている。

本発明に係る弾性波分波器では、好ましくは、前記整合回路パターンと、前記配線パターンとの間に、グラウンド電位に接続されるシールド電極がさらに備えられ、それによって、アイソレーション特性をより一層改善することができる。

本発明に係る弾性波分波器では、好ましくは、前記配線パターンが、送信側信号配線パターン及び送信側グラウンド配線パターンをさらに有し、前記コイル状線路が、平面視した場合に、前記送信側信号配線パターン及び前記送信側グラウンド配線パターンと重なり合う部分を有していない。この場合には、アイソレーション特性をより一層改善することができる。

本発明に係る弾性波分波器では、好ましくは、前記ラダー型フィルタは、並列腕共振子と直列腕共振子とを有し、前記送信側フィルタチップが、前記並列腕共振子の一端に接続されるバンプをさらに有し、積層基板上に該バンプが接続される電極ランドが設けられており、該電極ランドと、グラウンド電位との間に、直列インダクタが挿入される。この場合には、良好なアイソレーション特性を維持しつつ相対的に低周波数に位置する素子側フィルタのフィルタ特性を広帯域化することが可能となる。

本発明に係る弾性波分波器では、好ましくは、前記積層基板の前記送信側フィルタチップ及び受信側フィルタチップが搭載される側とは反対側の面に外部端子が設けられており、前記外部端子に前記シールド電極が前記積層基板を貫通している複数のビアホール電極を用いて電気的に接続されている。従って、アイソレーション特性をより一層改善することができる。

本発明に係る弾性波分波器では、好ましくは、前記受信側フィルタチップに設けられた縦結合共振子型フィルタが、第１の受信端子に電気的に接続されている第１の縦結合共振子型フィルタ部と、前記第２の受信端子に接続されている第２の縦結合共振子型フィルタ部とを有し、前記第２の縦結合共振子型フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相が、前記第１の縦結合共振子型フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相に対して１８０度異なっており、前記送信側フィルタチップを流れる電気信号は、前記積層基板の第２の端部から第１の端部側に向う方向に流れており、前記第１の縦結合共振子型フィルタ部における電気信号の流れる方向が、平面視した場合に、前記第２の端部から前記第１の端部に向う方向であり、前記第２の縦結合共振子型フィルタ部における電気信号が流れる方向は、平面視した場合に、前記第１の端部から前記第２の端部に向う方向とされている。この場合には、特に、受信帯域のアイソレーション特性を効果的に改善することができる。
（発明の効果）

本発明に係る弾性波分波器では、コイル状線路が、平面視した際に、上記積層基板の中心線に対し、受信側フィルタチップが配置されている側に設けられている。受信側フィルタチップは、平衡−不平衡変換機能を有するため、すなわち受信出力は、平衡出力であるため、送信側フィルタ部における信号に比べて、電磁結合による影響が生じ難い。従って、送信側フィルタの近くにコイル状線路が設けられていないため、アイソレーション特性を高めることができる。

よって、本発明によれば、小型化及びアイソレーション特性の改善を両立することができ、特に、送信側フィルタとインピーダンス整合回路を構成しているコイル状線路との間の電磁結合によるアイソレーション特性の悪化を効果的に抑制することが可能となる。

また、コイル状線路では、小さな面積で大きなインダクタンスを得ることができる。従って、ボンディングワイヤーを用いないフリップチップボンディング工法を用いて構成されている弾性波分波器において、小型化をより一層進めることが可能となる。

よって、本発明によれば、小型であり、かつアイソレーション特性に優れた弾性波分波器を提供することが可能となる。

図１（ａ）は、本発明の弾性波分波器の受信側フィルタチップの回路構成を示す模式図であり、（ｂ）は、上記実施形態の弾性波分波器の正面断面図である。 図２は、本発明の一実施形態の弾性波分波器の回路構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の一実施形態の弾性波分波器の送信側フィルタチップの回路構成を示す模式図である。 図４は、本発明の弾性波分波器の要部を示し、積層基板上に送信側フィルタチップ及び受信側フィルタチップが搭載される状態を示す模式的平面図である。 図５（ａ）は、本発明の一実施形態の弾性波分波器において、蓋材を取り除いた状態を示す模式的平面図であり、（ｂ）は、積層基板上の電極パターンを示す模式的平面図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、積層基板内の中間高さ位置における配線パターンを示す模式的平面図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は、積層基板内に設けられているコイル状線路パターン部分を説明するための各模式的平面断面図であり、（ｄ）は、積層基板の下面に設けられている複数の外部端子を示す模式的平面図である。 図７（ａ）〜（ｄ）は、比較のために用意した弾性波分波器において、積層基板内に構成されているコイル状線路パターン部分の形状及び位置を示すための各模式的平面断面図である。 図８は、本発明の一実施形態及び比較例のアイソレーション特性を示す図である。 図９は、従来の弾性波分波器の回路構成を示す図である。 図１０は、従来の弾性波分波器において、積層基板内に設けられた位相整合用回路のミアンダ状線路パターンを示す模式的平面図である。 図１１は、従来の弾性波分波器の積層基板上に弾性表面波フィルタチップが搭載されてる状態を示す模式的平面図である。

符号の説明

１…弾性波分波器
２…アンテナ端子
３…送信端子
４…第１の受信端子
５…第２の受信端子
６…送信側フィルタチップ
７…受信側フィルタチップ
８…共通端子
９…インピーダンス整合回路
Ｓ１１〜Ｓ１６…直列腕共振子
Ｐ２１〜Ｐ２３…並列腕共振子
２１…共通接続点
２５，２６…インダクタンス
３１，３２…弾性表面波共振子
３３〜３６…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部
３３ａ〜３３ｃ…第１〜第３のＩＤＴ
３３ｄ，３３ｅ…反射器
３４ａ〜３４ｃ…第１〜第３のＩＤＴ
３４ｄ，３４ｅ…反射器
３５ａ，３５ｂ…信号線
３６ａ，３６ｂ…信号線
３７…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部
３７ａ〜３７ｃ…第１〜第３のＩＤＴ
３７ｄ，３７ｅ…反射器
３８…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部
３８ａ〜３８ｃ…第１〜第３のＩＤＴ
３８ｄ，３８ｅ…反射器
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ…バンプ
４３…積層基板
４３ａ〜４３ｆ…絶縁層
４４…ケース材
４５…蓋材
５０…シールド電極
６１〜６３…コイル状線路パターン

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図２は、本発明の一実施形態に係る弾性波分波器を示すブロック図である。本実施形態の弾性波分波器１は、ＣＤＭＡ８００用分波器である。ＣＤＭＡ８００用分波器では、送信側の通過帯域は８２４〜８４９ＭＨｚであり、受信側の通過帯域は８６９〜８９４ＭＨｚである。

弾性波分波器１は、アンテナに接続されるアンテナ端子２と、送信端子３と、第１の受信端子４と、第２の受信端子５とを有する。アンテナ端子２に、送信側フィルタチップ６の一端と、受信側フィルタチップ７の一端が接続されている。送信側フィルタチップ６の他端が上記送信端子３であり、受信側フィルタチップ７の他端は、第１，第２の受信端子４，５である。すなわち、受信側フィルタチップ７は、平衡−不平衡変換機能を有する、いわゆるバランス型弾性波フィルタにより構成されている。

また、アンテナ端子２と接続されている共通端子８と、グラウンド電位との間には、インピーダンス整合回路９が接続されている。弾性波分波器１では、アンテナに結合される部分において、送信側フィルタチップ６と受信側フィルタチップ７とのインピーダンス整合を図るために、インピーダンス整合回路９が設けられている。

弾性波分波器１では、送信端子３と、第１，第２の受信端子４，５との間でのアイソレーションが良好であることが強く求められる。

本実施形態では、共通端子８及び送信端子３の特性インピーダンスが５０Ωとし、第１，第２の受信端子４，５のインピーダンスが１００Ωとなるように、弾性波分波器１の回路が設計されている。

図１（ａ）は、上記弾性波分波器１の受信側フィルタチップ７の回路構成を示す模式的回路図であり、図３は、送信側フィルタチップ６の回路構成を示す模式的回路図であり、図１（ｂ）は、弾性波分波器１の物理的構造を説明するための正面断面図である。

図３に示すように、送信側フィルタチップ６では、共通端子８と送信端子３との間の直列腕に、直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１６が接続されている。そして、直列腕とグラウンド電位との間に、複数の並列腕が形成されており、各並列腕に、それぞれ、並列腕共振子Ｐ２１、Ｐ２２及びＰ２３が挿入されている。なお、並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２の一端は共通接続点２４により共通接続されている。この共通接続点２４とグラウンド電位との間にインダクタンス２５が挿入されている。また、並列腕共振子Ｐ２３とグラウンド電位との間に、インダクタンス２６が挿入されている。

上記のように、送信側フィルタチップ６では、複数の直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１６と、複数の並列腕共振子Ｐ２１〜Ｐ２３とを有するラダー型フィルタが構成されている。なお、直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１６及び並列腕共振子Ｐ２１〜Ｐ２３は、いずれも、１つのＩＤＴ電極の表面波伝搬方向両側に反射器が配置されてなる、１ポート型弾性表面波共振子で構成されている。

すなわち、送信側フィルタチップ６は、ラダー型回路構成の弾性表面波フィルタ素子である。

他方、図１（ａ）に示すように、受信側フィルタチップ７では、共通端子８に１ポート型ＳＡＷ共振子３１，３２を介して、第１，第２の縦結合共振子型フィルタ部３３，３４が接続されている。第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３３，３４は、いずれも、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部である。従って、縦結合共振子型弾性波フィルタ部３３，３４は、それぞれ、表面波伝搬方向に沿って配置された第１〜第３のＩＤＴ３３ａ〜３３ｃ、３４ａ〜３４ｃを有する。なお、ＩＤＴ３３ａ〜３３ｃが設けられている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器３３ｄ，３３ｅが設けられている。同様に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３４においては、反射器３４ｄ，３４ｅが、ＩＤＴ３４ａ〜３４ｃが設けられている領域の表面波伝搬方向両側に設けられている。

中央に配置されている第２のＩＤＴ３３ｂの一端が、弾性波共振子３１を介して共通端子８に接続されている。両側の第１，第３のＩＤＴ３３ａ，３３ｃの各一端はグラウンド電位に接続されている。第２のＩＤＴ３３ｂの他端はグラウンド電位に接続されている。第１，第３のＩＤＴ３３ａ，３３ｃの各他端が、信号線３５ａ，３５ｂに接続されている。

第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３４においても、中央の第１のＩＤＴ３４ｂの一端が、弾性表面波共振子３２を介して共通端子８に接続されており、他端がグラウンド電位に接続されている。そして、第１，第３のＩＤＴ３４ａ，３４ｃの各一端がグラウンド電位に接続されており、各他端が、信号線３６ａ，３６ｂに接続されている。

第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３３，３４の後段には、第３，第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３７，３８が接続されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３７，３８は、いずれも、第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３３，３４と同様に、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子である。従って、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３７では、第１〜第３のＩＤＴ３７ａ〜３７ｃと、反射器３７ｄ，３７ｅとが設けられている。また、第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３８においても、第１〜第３のＩＤＴ３８ａ〜３８ｃと、反射器３８ｄ，３８ｅとが設けられている。

上記信号線３５ａ，３５ｂにより、第１，第３のＩＤＴ３７ａ，３７ｃの一端が、それぞれ、第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３３の第１，第３のＩＤＴ３３ａ，３３ｃに接続されており、ＩＤＴ３７ａ，３７ｃの他端はグラウンド電位に接続されている。また、中央のＩＤＴ３７ｂの一端がグラウンド電位に、他端が第１の受信端子４に接続されている。

同様に、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３４の第１，第３のＩＤＴ３４ａ，３４ｃに、それぞれ、信号線３６ａ，３６ｂにより、第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３８の第１，第３のＩＤＴ３８ａ，３８ｃの一端が接続されており、ＩＤＴ３８ａ，３８ｃの他端はグラウンド電位に接続されている。ＩＤＴ３８ｂの一端がグラウンド電位に、他端が、第２の受信端子５に接続されている。

上記アンテナ端子２から第１の受信端子４に流れる信号の位相と、アンテナ端子２から第２の受信端子５に流れる信号の位相とが１８０度異なるように、第１〜第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３３，３４，３７，３８が構成されている。より具体的には、第３の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３７の中央の第２のＩＤＴ３７ｂに対し、第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３８の中央の第２のＩＤＴ３８ｂが反転されており、それによって、受信端子４から取り出される信号の位相に対し、受信端子５から取り出される信号の位相が１８０度異ならされている。

もっとも、本発明においては、平衡−不平衡変換機能を有する受信側フィルタチップの回路構成は、図１（ａ）に示した構成に限定されるものではない。すなわち、平衡−不平衡変換機能を有する適宜の弾性波フィルタ回路により、受信側フィルタチップの回路を実現することができる。

図１（ｂ）に示すように、上記回路構成を有する送信側フィルタチップ６と、受信側フィルタチップ７とがバンプ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを用いたフリップチップボンディング工法により、積層基板４３上に実装されている。積層基板４３は、特に限定されるわけではないが、複数のセラミックグリーンシートを、電極材料を介して積層し、一体焼成してなる一体焼成型のセラミック多層基板により構成されている。

ところで、送信側フィルタチップ６は、第１の圧電基板６ａを有し、圧電基板６ａに、図３に示した回路構成を形成するための電極構造が設けられている。また、受信側フィルタチップ７は、第２の圧電基板７ａを有し、第２の圧電基板７ａに、図１（ａ）に示した電極構造を形成することにより、受信側フィルタ回路が構成されている。

なお、図１（ｂ）では、バンプ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂのみが図示されているが、後述するように、送信側フィルタチップ６及び受信側フィルタチップ７を積層基板４３に接合するために、さらに多くのバンプが設けられている。

本実施形態の弾性波分波器１では、上記のように、バンプ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを用いた、フェイスダウン方式のフリップチップボンディング工法により、積層基板４３上に、送信側フィルタチップ６及び受信側フィルタチップ７が搭載されている。すなわち、ボンディングワイヤーを必要としないため、送信側フィルタチップ６及び受信側フィルタチップ７を積層するための積層基板４３の上面の面積を小さくすることができる。従って、弾性波分波器１の小型化を図ることができる。加えて、ボンディングワイヤーを用いた煩雑な作業を必要としないので、生産性を高めることができる。

なお、バンプ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは、金などの適宜の導電性材料により形成される。

積層基板４３の上面には、上記送信側フィルタチップ６及び受信側フィルタチップ７を囲繞するように、枠状ケース部材４４が一体的に設けられている。枠状ケース部材４４は、上記積層基板４３の上面に設けられており、上記積層基板４３と一体に形成されている。なお、枠状ケース部材４４は、積層基板４３と別途用意された後、積層基板４３の上面に接合されてもよく、あるいはセラミック一体焼成技術により同時に形成されてもよい。

枠状ケース部材４４の上方開口を閉成するように、金属などの導電性材料からなる蓋材４５が固定されている。蓋材４５は、本実施形態では金属からなり、枠状ケース部材４４内には、ビアホール電極４４ａ，４４ｂが多数設けられている。このビアホール電極４４ａ，４４ｂの上端は、蓋材４５に接続されており、下端は、積層基板４３に設けられており、かつグラウンド電位に接続される電極に電気的に接続されている。従って、送信側フィルタチップ６及び受信側フィルタチップ７が収納されている空間は、上記蓋材４５及びビアホール電極４４ａ，４４ｂにより取り囲まれ、電磁シールドされている。

積層基板４３は、複数の絶縁層４３ａ〜４３ｆを積層した構造を有する。また、積層基板４３の下面には、外部と電気的に接続される端子５８ｂ，５８ｄ，５８ｈが形成されている。図１（ｂ）では、３個の外部端子５８ｂ，５８ｄ，５８ｈのみが図示されているが、実際には、図６（ｄ）を参照して後述するように、上記アンテナ端子２、送信端子３、第１，第２の受信端子４，５またはグラウンド電位等に接続される外部端子５８ａ〜５８ｉが設けられている。

図４、図５（ａ）〜（ｄ）及び図６（ａ）〜（ｄ）及び図７（ａ）〜（ｄ）は、上記弾性波分波器１の各高さ位置の電極パターンなどを説明するための模式的平面図である。

図４及び図５（ａ）は、弾性波分波器１から、上記蓋材４５を取り除いた状態を示す各模式的平面図である。枠状ケース部材４４に囲まれた領域内に、上述した送信側フィルタチップ６及び受信側フィルタチップ７が実装されている状態が示されている。図４では、受信側フィルタチップ７の回路構成が略図的に示されており、受信側フィルタチップ７の下面に設けられたバンプ４２ａ〜４２ｆの位置が破線で示されている。同様に、送信側フィルタチップ６では、下面に設けられたバンプ４１ａ〜４１ｈの位置が破線で示されている。

バンプ４２ｄは、図１の共通接続端子８に接続されるバンプであり、バンプ４２ａ及びバンプ４２ｅが、第１，第２の受信端子４，５に接続されるバンプである。残りのバンプ４２ｂ，４２ｃ，４２ｆは、グラウンド電位に電気的に接続するために設けられている。

送信側フィルタチップ６においては、バンプ４１ｇが、共通端子８に接続されるバンプであり、バンプ４１ｂが送信端子３に接続されるバンプである。残りのバンプ４１ａ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｈは、機械的接続及び他の電気的接続を果たすために設けられている。

図５（ｂ）は、上記積層基板４３の平面図であり、図示の配線パターンが最上部の絶縁層４３ａの上面に形成されている。

図５（ｂ）では、図４と同様に、送信側フィルタチップ６及び受信側フィルタチップ７は、その外径が一点鎖線で略図的に示されている。送信側フィルタチップ６及び受信側フィルタチップ７において、下面に設けられた複数の金属バンプ４１ａ〜４１ｈ及びバンプ４２ａ〜４２ｆが図示の位置において、絶縁層４３ａの上面に形成された配線パターンに電気的に接続されている。

絶縁層４３ａの上面、すなわち積層基板４３の上面には、図１（ｂ）では図示を省略しているが、図５（ｂ）に示すように、複数の電極ランド５２ａ〜５２ｆが設けられており、上記バンプ４１ａ〜４１ｈ，４２ａ〜４２ｆは、いずれかの電極ランドに電気的に接続されている。

本実施形態では、積層基板４３の上面において、上記電極ランド５２ａ〜５２ｆを有する配線パターン５２が形成されている。

そして、図１（ｂ）では、詳細な図示は省略しているが、積層基板４３内には、図５（ｃ）〜図６（ｃ）に示す導電パターン及びビアホール電極などが形成されている。すなわち、図５（ｃ）から、図６（ｄ）に示す各模式的平面図は、積層基板４３の内部において、上方から下方に向って位置されている各高さ位置の模式的平面図である。図５（ｃ）では、絶縁層４３ｂ上の配線パターンが示されている。この配線パターンは、ビアホール電極５３ａ，５３ｃ，５３ｄと、電極パターン５３ｂ，５３ｅ，５３ｆ，５３ｇ，５３ｈとを有する。

また、図５（ｄ）は、絶縁層４３ｃ上に設けられたシールドパターン５０を示す平面図である。シールド電極５０は、外周縁に切欠を有し、また中央に円形の切り抜き部を有する。この切欠及び切り抜き部内に、シールド電極５０と接触しないように、ビアホール電極５４ａ〜５４ｆが設けられている。

図６（ａ）では、絶縁層４３ｄ上に設けられたコイル状線路パターン６１が形成されている部分を示す。コイル状線路パターン６１の一端６１ａは、前述したビアホール電極５４ａに接続されており、積層基板４３上に設けられた送信側フィルタチップ６及び受信側フィルタチップ７の各一端が共通接続されている電極ランドに電気的に接続されている。コイル状線路パターン６１の他端は、ビアホール電極５５ｇに接続されている。ビアホール電極５５ｇは、図６（ｂ）に示す、コイル状線路パターン６１よりも下方の高さ位置に設けられたコイル状線路パターン６２の一端に接続されている。コイル状線路パターン６２の他端は、ビアホール電極５６ｇに接続されている。ビアホール電極５６ｇは、コイル状線路パターン６２よりも下方の高さ位置に設けられている、図６（ｃ）に示すコイル状線路パターン６３の一端に接続されている。コイル状線路パターン６３の他端が、ビアホール電極５７ｇに接続されている。ビアホール電極５７ｇは、積層基板４３の下面に形成されている外部端子５８ｅに接続されている（図６（ｄ））。

上記コイル状線路パターン６１〜６３が、ビアホール電極５５ｇ，５６ｇ，５７ｇにより電気的に接続され、本実施形態では、インピーダンス整合回路を構成するコイル状線路が構成されている。すなわち、コイル状線路パターン６１〜６３及びビアホール電極５５ｇ，５６ｇ，５７ｇからなるコイル状線路は、複数の絶縁層４３ｄ〜４３ｆにまたがって形成されている。従って、小さな面積で大きなインダクタンスを得ることが可能とされている。

なお、外部端子５８ａは、アンテナ端子２に相当する外部端子である。

そして、本実施形態の弾性波分波器１では、上記積層基板４３の中心を通り、かつ積層基板の第１の端部４３Ａと、第１の端部４３Ａとは反対側の第２の端部４３Ｂとを結ぶ方向に延びる中心線Ｘを挟む一方側に、上記送信側フィルタチップ６が、他方側に受信側フィルタチップ７が配置されている（図４及び図５（ａ）参照）。そして、上記コイル状線路パターン６１〜６３を有するコイル状線路Ｙは、積層基板４３内に設けられている。図１（ｂ）では、中心線Ｘは紙面−紙背方向に貫いている。従って、中心線Ｘが通る部分を×を〇で囲んだ記号で示すこととする。すなわち、上記中心線Ｘに対し、受信側フィルタチップ７が設けられている側に、上記コイル状線路Ｙが設けられている。よって、コイル状線路は、送信側フィルタチップ６から遠ざけられている。送信側フィルタチップ６とコイル状線路とが近接すると、その電磁結合により、アイソレーション特性が劣化し、問題となる。

他方、受信側フィルタチップ７は、平衡−不平衡変換機能を有し、第１，第２の受信端子４，５から平衡出力が取り出される。従って、送信側フィルタチップ６に比べて、受信側フィルタチップ７では、電磁結合によるアイソレーション特性の劣化は生じ難い。

よって、本実施形態の弾性波分波器１では、コイル状線路との電磁結合によりアイソレーション特性が劣化しやすい送信側フィルタチップ６が、上記コイル状線路から遠ざけられるように配置されているので、アイソレーション特性の劣化を確実に抑制することができ、アイソレーション特性に優れた弾性波分波器１を提供することができる。

図８は、上記実施形態の弾性波分波器１のアイソレーション特性と、比較のために用意した比較例及び従来品のアイソレーション特性を示す図である。

図８において、実線は、上記実施形態の結果を、破線は比較例の結果を、一点鎖線は従来品の結果を示す。なお、比較例においては、コイル状線路パターン５３１〜５３３を、図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、送信側フィルタチップ６が搭載される側の下方に配置するように、コイル状線路パターン部分５３１〜５３３を複数の絶縁層に渡って形成したことを除いては、上記実施形態と同様とした。また、従来品においては、図１０に示すように、積層基板全体に渡ってミアンダ状の整合用回路パターン５２１を形成した。

図８から明らかなように、上記実施形態によれば、アイソレーション特性は、送信側通過帯域では５２．０ｄＢであり、受信側通過帯域では４７．０ｄＢであった。これに対して、上記比較例では、送信側帯域では５４．０ｄＢ、受信側通過帯域では３９．７ｄＢ、上記従来品では、送信側通過帯域では５１．２ｄＢ、受信側通過帯域では４０．５ｄＢであることがわかる。従って、比較例及び従来品では、受信側通過帯域では、アイソレーション特性が十分ではないことがわかる。これに対して、上記実施形態によれば、送信側通過帯域及び受信側通過帯域のいずれにおいても、良好なアイソレーション特性を実現し得ることがわかる。

なお、通常、インピーダンス整合回路用のコイル状線路の中心を、受信側フィルタチップ７が搭載される側に偏って配置した場合には、受信側フィルタチップ７とコイル状線路との電磁結合が増し、送信帯域におけるアイソレーション特性は大きく悪化すると考えられる。しかしながら、本実施形態では、このような送信側通過帯域におけるアイソレーション特性の悪化が抑制されている。この詳細なメカニズムは必ずしも明確ではないが、受信側フィルタチップ７として、平衡出力型の縦結合共振子型弾性波フィルタを用いているためと考えられる。

すなわち、平衡出力型の回路構成では、第１，第２の受信端子から発せられる高周波信号の振幅差や位相差により、信号レベルが決定されるので、平衡出力型の回路構成に比べて外部からのノイズによる影響が小さい。よって、インピーダンス整合回路を構成するための線路パターンとの電磁的結合も、平衡出力型の回路の方が小さいと考えられるので、受信側フィルタチップが平衡出力型の回路構成を有する場合、送信帯域のアイソレーション特性の劣化は最小限に抑えられたと考えられる。

上記のように、本実施形態の弾性波分波器１では、フリップチップボンディング工法により、弾性波フィルタからなる送信側フィルタチップ６及び受信側フィルタチップ７が積層基板４３上に搭載されており、それによって、弾性波分波器１の小型化を図ることが可能とされている。しかも、上記インピーダンス整合回路を構成するためのコイル状線路は、積層基板において、上記受信側フィルタチップ７が搭載されている側に配置されており、送信側フィルタと遠ざけられている。従って、コイル状線路により、大きなインダクタンスを得ることができるが、該大きなインダクタンスを有するコイル状線路と送信側フィルタとの電磁結合によるアイソレーション特性を抑制することができる。

他方、受信側フィルタチップ７は、平衡出力を有する回路構成であるため、コイル状線路と、電磁結合が生じたとしても、アイソレーション特性の影響は小さい。従って、小型化を進めるだけでなく、アイソレーション特性に優れた弾性波分波器１を提供することが可能となる。

なお、インピーダンス整合回路を構成するためのコイル状線路と配線パターンとは電磁界的に結合するので、信号の洩れが生じ、アイソレーション特性を劣化させるおそれがある。特に、電極ランド５２ｂ及び電極パターン５３ｂを含む送信側の配線部分と、電極ランド５２ｅ，５３ｅとの結合による影響は大きいと考えられる。この箇所において、グラウンド側から信号配線側への信号の回り込みが生じ、アイソレーション特性が悪化するおそれがある。

他方、アンテナ側の配線部分である電極ランド５２ａ及びビアホール電極５３ａは上記コイル状線路と直接に接続されているので、電磁界結合によるアイソレーション特性の悪化は生じ難い。

また、本実施形態では、シールド電極５０が設けられており、該シールド電極５０により、上方の配線パターンと、下方のコイル状線路とが隔てられているので、両者の容量結合を小さくすることができる。それによっても、アイソレーション特性が改善されている。

もっとも、磁界による誘導結合は、シールド電極で影響を小さくすることはできない。従って、上記実施形態では、第１，第２の受信端子が設けられている側にコイル状線路を配置することにより、電極ランド５２ａ及びビアホール電極５３ａを含むアンテナ側の信号配線部分を除く配線パターンと上記コイル状線路との距離が遠ざけられ、上下方向による重なりを減らすことが可能とされている。それによって、誘導結合が弱くされており、アイソレーション特性をより一層改善することが可能とされている。

この場合、電極ランド５２ｂ及び電極パターン５３ｂを含む送信側信号配線部分及び電極ランド５２ｅ，５２ｈ及び電極パターン５３ｅ，５３ｈを含む送信側グラウンド配線部分とは上下方向にコイル状線路が重なり合っていないので、アイソレーション特性を大きく改善することができる。

なお、内部の電極パターンに近いコイル状線路パターン部分６２との結合による影響がもっとも大きいので、少なくともコイル状線路パターン６２は、第１，第２の受信端子側に偏らせて配置することが必要であるが、下方に位置しているコイル状線路パターン部分６３もまた、受信端子側に配置することが、アイソレーション特性をより一層改善する上で好ましい。

また、上記シールド電極及びグラウンド端子との接続は複数設けられていることが好ましく、それによってシールド電極の電位を低くすることができ、シールド効果を高めることができ、容量結合が低減される。よって、アイソレーション特性がより一層改善される。

上記実施形態では、送信側フィルタチップ及び受信側フィルタチップは、弾性表面波フィルタチップを用いて形成されていたが、前述したように、弾性境界波フィルタチップにより送信側フィルタチップ及び受信側フィルタチップを形成してもよい。

Claims (6)

1. 弾性波フィルタからなる送信側フィルタ部と、弾性波フィルタからなる受信側フィルタ部と、送信側フィルタ部及び受信側フィルタ部の一端を共通接続している共通接続端と、前記共通接続端とグラウンド電位との間に挿入されたインピーダンス整合回路部とを備える弾性波分波器であって、
   積層基板と、
   前記積層基板上にフェイスダウン方式でフリップチップボンディングされており、前記送信側フィルタ部を構成している送信側フィルタチップと、
   前記積層基板上に、フェイスダウン方式でフリップチップボンディングされており、前記受信側フィルタ部を構成している受信側フィルタチップとを備え、
   前記送信側フィルタチップは、第１の圧電基板を用いて形成されたラダー型フィルタであり、かつ入力端子と出力端子とを有し、
   前記受信側フィルタチップは、第２の圧電基板を用いて形成された縦結合共振子型フィルタであり、かつ第１，第２の受信端子と、受信側入力端子とを有し、
   前記積層基板は、複数の絶縁層と、配線パターンと、インピーダンス整合回路部を構成している整合回路パターンとを有しており、
   前記配線パターンは前記積層基板上に形成されており、かつ前記送信側フィルタチップの前記出力端子及び受信側フィルタチップの前記入力端子がそれぞれ接続される第１，第２の電極ランドと、アンテナ用電極ランドとを有し、
   前記積層基板は第１の端部と、第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、第１，第２の端部を結ぶ方向であって、前記積層基板の中心を通る中心線両側の内の一方側に、前記送信側フィルタチップが配置されており、前記受信側フィルタは、前記中心線の他方側に配置されており、
   前記整合回路パターンは、複数の導体パターンと、複数の導体パターンを電気的に接続しているビアホール導体とを有し、かつ複数の前記絶縁層に渡っているコイル状線路を有し、一端が前記アンテナ用電極ランドに、他端がグラウンド電位に接続されており、
   平面視した場合に、前記コイル状線路が、前記弾性波分波器の前記中心線に対し、前記受信側フィルタチップが配置されている側に配置されていることを特徴とする弾性波分波器。
2. 前記整合回路パターンと、前記配線パターンとの間に配置されており、かつグラウンド電位に接続されるシールド電極をさらに備える、請求項１に記載の弾性波分波器。
3. 前記配線パターンが、送信側信号配線パターン及び送信側グラウンド配線パターンをさらに有し、
   平面視した場合に、前記コイル状線路が、前記送信側信号配線パターン及び送信側グラウンド配線パターンと重なり合う部分を有していないことを特徴とする、請求項１または２に記載の弾性波分波器。
4. 前記ラダー型フィルタは、並列腕共振子と直列腕共振子とを有し、前記送信側フィルタチップが、前記並列腕共振子の一端に接続されるバンプをさらに有し、積層基板上に該バンプが接続される電極ランドが設けられており、該電極ランドと、グラウンド電位との間に、直列インダクタが挿入されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波分波器。
5. 前記積層基板の前記送信側フィルタチップ及び受信側フィルタチップが搭載される側とは反対側の面に外部端子が設けられており、前記外部端子に前記シールド電極が前記積層基板を貫通している複数のビアホール電極を用いて電気的に接続されている、請求項２に記載の弾性波分波器。
6. 前記受信側フィルタチップに設けられた縦結合共振子型フィルタが、第１の受信端子に電気的に接続されている第１の縦結合共振子型フィルタ部と、前記第２の受信端子に接続されている第２の縦結合共振子型フィルタ部とを有し、
   前記第２の縦結合共振子型フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相が、前記第１の縦結合共振子型フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相に対して１８０度異なっており、
   前記送信側フィルタチップを流れる電気信号は、前記積層基板の第２の端部から第１の端部側に向う方向に流れており、前記第１の縦結合共振子型フィルタ部における電気信号の流れる方向が、平面視した場合に、前記第２の端部から前記第１の端部に向う方向であり、前記第２の縦結合共振子型フィルタ部における電気信号が流れる方向は、平面視した場合に、前記第１の端部から前記第２の端部に向う方向とされている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波分波器。

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