JP5754556B2 - 分波器およびこの分波器を備えるモジュール - Google Patents
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Description
本発明は、送信用SAWフィルタ素子および受信用SAWフィルタ素子を備える分波器およびこの分波器を備えるモジュールに関する。
従来、送信用SAWフィルタ素子および受信用SAWフィルタ素子を備える分波器が提供されている(例えば特許文献1参照)。図9に示す従来の分波器500では、圧電基板501の一主面に、非平衡な送信端子502から入力された非平衡な送信信号を共通端子503に出力するラダー型の送信用SAWフィルタ素子504と、共通端子503に入力された非平衡な受信信号を平衡な受信端子505,506に平衡な状態で出力する縦結合共振子型の受信用SAWフィルタ素子507とが形成されている。
送信用SAWフィルタ素子504は、送信端子502と共通端子503との間に直列に接続された直列腕共振子504a〜504cと、各直列腕共振子504a〜504c間に一端側が接続され他端側が接地端子508に接続された並列腕共振子504d,504eとを備え、各共振子504a〜504eは、くし歯電極の弾性表面波の進行方向における両側に反射器が配置されて形成されている。受信用SAWフィルタ素子507は、共通端子503に移送器として機能する共振子507aを介して接続された縦結合共振子型フィルタ素子507bと、縦結合共振子型フィルタ素子507bの後段に接続された縦結合共振子型フィルタ素子507cとを備えている。
縦結合共振子型フィルタ素子507bは、弾性表面波の進行方向に3つのくし歯電極が並設され、くし歯電極の並設方向における両側に反射器が配置されて形成されている。また、縦結合共振子型フィルタ素子507bを形成する3つのくし歯電極のうち、両側のくし歯電極それぞれの一端側が後段の縦結合共振子型フィルタ素子507cに接続され、他端側が接地端子509に接続されて接地されている。また、中央のくし歯電極の一端側が接地端子509に接続されて接地され、他端側に共通端子503が共振子507aを介して接続されて非平衡な状態の受信信号が入力される。
縦結合共振子型フィルタ素子507cは、弾性表面波の進行方向に4つのくし歯電極が並設され、くし歯電極の並設方向における両側に反射器が配置されて形成されている。また、縦結合共振子型フィルタ素子507cを形成する4つのくし歯電極のうち、両側のくし歯電極それぞれの一端側が接地端子509に接続されて接地され、それぞれの他端側に前段の縦結合共振子型フィルタ素子507bの出力が入力される。また、中央側のくし歯電極それぞれの一端側が受信端子505,506に接続され、他端側が接地端子509に接続されて接地されて、受信端子505,506から平衡な状態の受信信号が出力される。
また、圧電基板501の一主面に、接地端子509に接続されて接地されたシールド電極510が、受信用SAWフィルタ素子507を囲むように形成されることにより、送信用SAWフィルタ素子504と受信用SAWフィルタ素子507との間のアイソレーション特性の向上が図られている。なお、受信用SAWフィルタ素子507では、受信端子505,506それぞれから、振幅がほぼ等しく、位相がほぼ180°ずれた平衡な状態の受信信号が出力されるように、縦結合共振子型フィルタ素子507b,507cが構成されている。
ところで、上記した従来の分波器500では、送信用SAWフィルタ素子504と受信用SAWフィルタ素子507との間のアイソレーション特性の向上を図るために、圧電基板501の一主面に受信用SAWフィルタ素子507を囲むようにシールド電極510が形成されている必要があるため分波器500が大型化するという問題があった。
この発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、分波器を大型化することなく、送信用フィルタ素子と受信用フィルタ素子との間のアイソレーション特性の向上を図ることができる技術を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するために、本発明の分波器は、非平衡な送信端子から入力された第1の周波数帯域の非平衡な送信信号を共通端子に出力する送信用SAWフィルタ素子と、
前記共通端子に入力された第2の周波数帯域の非平衡な受信信号を平衡な第1、第2の受信端子に平衡な状態で出力する受信用SAWフィルタ素子とを備え、前記受信用SAWフィルタ素子は、前記共通端子から前記第1の受信端子に至る第1のフィルタ経路と、前記共通端子から前記第2の受信端子に至る第2のフィルタ経路とを備え、前記第1、第2のフィルタ経路のうち、前記共通端子に前記送信信号が入力されたときの前記送信信号帯域の減衰量が小さい方のフィルタ経路と前記送信信号帯域の減衰量が大きい方のフィルタ経路とを事前に解析し、前記減衰量が小さい方のフィルタ経路が、前記減衰量が大きい方のフィルタ経路よりも前記送信端子から離れて配置されていることを特徴としている。
前記共通端子に入力された第2の周波数帯域の非平衡な受信信号を平衡な第1、第2の受信端子に平衡な状態で出力する受信用SAWフィルタ素子とを備え、前記受信用SAWフィルタ素子は、前記共通端子から前記第1の受信端子に至る第1のフィルタ経路と、前記共通端子から前記第2の受信端子に至る第2のフィルタ経路とを備え、前記第1、第2のフィルタ経路のうち、前記共通端子に前記送信信号が入力されたときの前記送信信号帯域の減衰量が小さい方のフィルタ経路と前記送信信号帯域の減衰量が大きい方のフィルタ経路とを事前に解析し、前記減衰量が小さい方のフィルタ経路が、前記減衰量が大きい方のフィルタ経路よりも前記送信端子から離れて配置されていることを特徴としている。
このように構成された発明では、受信用SAWフィルタ素子は、共通端子から第1の受信端子に至る第1のフィルタ経路と、共通端子から第2の受信端子に至る第2のフィルタ経路とを備えている。そして、第1、第2のフィルタ経路のうち、共通端子に送信信号が入力されたときの第1、第2の受信端子それぞれにおける送信信号に対する減衰量が小さい方のフィルタ経路が、他方のフィルタ経路よりも送信端子から離れて配置されている。すなわち、受信用SAWフィルタ素子が備える第1、第2のフィルタ経路のうち、送信信号帯域における減衰特性が良く、送信用SAWフィルタ素子に入力された送信信号の影響を受けにくいフィルタ経路が送信端子の近くに配置され、送信信号帯域における減衰特性が悪く、送信用SAWフィルタ素子に入力された送信信号の影響を受けやすいフィルタ経路が送信端子から離れて配置されている。
一般的に、受信用SAWフィルタ素子が送信端子の近くに配置されるよりも離れて配置された方が、送信端子に入力された送信信号が受信用SAWフィルタ素子に入力された受信信号に干渉するのを抑制することができる。そのため、上記したように両フィルタ経路が配置されることにより、受信用SAWフィルタ素子の第1、第2のフィルタ経路それぞれに送信用SAWフィルタ素子に入力された送信信号が干渉することによる両フィルタ経路における悪影響の程度を近付けることができるので、分波器のディファレンシャルモードにおけるアイソレーション特性の向上を図ることができる。したがって、従来のようにシールド電極等のシールド手段を設けたりすることにより分波器を大型化することなく、送信用SAWフィルタ素子と受信用SAWフィルタ素子との間のアイソレーション特性の向上を図ることができる。
また、ラダー型の前記送信用SAWフィルタ素子および縦結合共振子型の前記受信用SAWフィルタ素子がその一主面に形成された平面視矩形状の圧電基板を備え、前記送信用SAWフィルタ素子は、前記圧電基板の一組の対辺に直交する仮想線により区分される前記一主面の一方領域に形成され、前記受信用SAWフィルタ素子は、前記仮想線により区分される前記一主面の他方領域に形成され、前記共通端子は、前記一組の対辺のうちの一方の辺と前記仮想線が交わる付近に配置され、前記送信端子は、前記一方領域における前記一組の対辺のうちの他方の辺寄りで前記仮想線から遠い端部位置に配置され、前記減衰量が小さい方のフィルタ経路は、該フィルタ経路の前記受信端子が前記他方領域における前記一組の対辺のうちの一方の辺寄りで前記仮想線から遠い端部位置に配置されて前記一組の対辺のうちの一方の辺寄りに配置され、前記減衰量が大きい方のフィルタ経路は、該フィルタ経路の前記受信端子が前記他方領域における前記一組の対辺のうちの他方の辺寄りで前記仮想線から遠い端部位置に配置されて前記一組の対辺のうちの他方の辺寄りに配置されているとよい。
このように構成すると、圧電基板の一主面に、送信用SAWフィルタ素子および受信用SAWフィルタ素子がバランスよく配置された実用的な構成の分波器を提供することができる。
また、本発明のモジュールは、請求項1または2に記載の分波器と、前記分波器が実装されるモジュール基板とを備えことを特徴としている。
このように構成された発明では、大型化することなくアイソレーション特性の向上が図られた分波器がモジュール基板に実装されることにより小型化が図られた実用的な構成のモジュールを提供することができる。
本発明によれば、受信用SAWフィルタ素子の第1、第2のフィルタ経路のうち、共通端子に送信信号が入力されたときの第1、第2の受信端子それぞれにおける送信信号の減衰量が小さい一方のフィルタ経路が、他方のフィルタ経路よりも送信端子から離れて配置されているので、受信用SAWフィルタ素子の第1、第2のフィルタ経路それぞれに送信用SAWフィルタ素子に入力された送信信号が干渉することによる両フィルタ経路における悪影響の程度を近付けることができ、従来のようにシールド電極等のシールド手段を設けたりすることにより分波器を大型化することなく、送信用フィルタ素子と受信用フィルタ素子との間のアイソレーション特性の向上を図ることができる。
本発明の分波器を備えるモジュールの一実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。図1は本発明のモジュールの一実施形態を示す図、図2は図1のモジュールの電気的構成を示すブロック図である。また、図3は分波器が備える素子基板のフィルタ素子が形成された一主面を示す平面図、図4は送信用SAWフィルタ素子の回路構成を示す模式図、図5は受信用SAWフィルタ素子の回路構成を示す模式図である。
また、図6は受信用SAWフィルタ素子の第1のフィルタ経路におけるアイソレーション特性を示す図、図7は受信用SAWフィルタ素子の第2のフィルタ経路におけるアイソレーション特性を示す図、図8はディファレンシャルモードにおける分波器のアイソレーション特性を示す図である。なお、図1〜図5では、本発明にかかる主要な構成のみ図示されており、その他の構成は図示省略されている。
(モジュール)
図1および図2に示すモジュール1は、携帯電話や携帯情報端末などの通信携帯端末が備えるマザー基板に搭載されるものであり、この実施形態では、送信フィルタ14および受信フィルタ15を有する分波器10(デュプレクサ)と、モジュール基板2と、整合回路3と、グランド電極4と、スイッチICやフィルタ、抵抗、コンデンサ、コイルなどの各種の電子部品(図示省略)と、樹脂層7とを備え、高周波アンテナスイッチモジュールとして形成されている。
図1および図2に示すモジュール1は、携帯電話や携帯情報端末などの通信携帯端末が備えるマザー基板に搭載されるものであり、この実施形態では、送信フィルタ14および受信フィルタ15を有する分波器10(デュプレクサ)と、モジュール基板2と、整合回路3と、グランド電極4と、スイッチICやフィルタ、抵抗、コンデンサ、コイルなどの各種の電子部品(図示省略)と、樹脂層7とを備え、高周波アンテナスイッチモジュールとして形成されている。
また、分波器10およびチップコイル3aなどの電子部品は、モジュール基板2の実装面2a上に設けられた電極2bに実装されて、モジュール基板2に設けられた配線パターン5を介してモジュール基板2の裏面に形成された複数の実装用電極6に電気的に接続される。そして、モジュール1がマザー基板に実装されることにより、マザー基板が備えるアンテナラインANTやグランドラインGND、送信信号ラインTx、受信信号ラインRxなどの各種信号ラインおよび電源ラインとモジュール1とが接続されて、マザー基板とモジュール1との間で送受信信号の入出力が行われる。
モジュール基板2は、この実施形態では、セラミックグリーンシートにより形成された複数の誘電体層が積層されて焼成されることで一体的にセラミック積層体として形成される。すなわち、各誘電体層を形成するセラミックグリーンシートは、アルミナおよびガラスなどの混合粉末が有機バインダおよび溶剤などと一緒に混合されたスラリーが成型器によりシート化されたものであり、約1000℃前後の低い温度で、所謂、低温焼成できるように形成されている。そして、所定形状に切り取られたセラミックグリーンシートに、レーザー加工などによりビアホールが形成され、形成されたビアホールにAgやCuなどを含む導体ペーストが充填されたり、ビアフィルめっきが施されることにより層間接続用のビア導体が形成され、導体ペーストによる印刷により種々の電極パターンが形成されて、各誘電体層が形成される。
また、各誘電体層に、ビア導体および電極パターンが適宜形成されることで、モジュール基板2に、モジュール基板2に実装された分波器10とチップコイル3aなどの電子部品とを接続する配線パターン5や、グランド電極4、実装用電極6などが形成される。すなわち、電極パターンおよびビア導体が各誘電体層に適宜設けられて、グランド電極4や配線パターン5、実装用電極6などが形成されることで、モジュール基板2に実装される分波器10およびチップコイル3aなどの電子部品と、実装用電極6とが相互に電気的に接続される。このとき、各誘電体層に形成される電極パターンおよびビア導体によりコンデンサやコイルなどの回路素子を形成したり、形成されたコンデンサやコイルなどの回路素子によりフィルタ回路や整合回路3などを形成してもよい。
整合回路3は、この実施形態では、モジュール基板2の実装面2aに実装されたチップ部品であるチップコイル3aにより形成されており、送信フィルタ14の出力側および受信フィルタ15の入力側に分波器10の共通端子17cを介して接続される。
グランド電極4は、分波器10の下方に配置されてモジュール基板2の実装面2aに設けられ、グランドラインGNDと電気的に接続される。なお、グランド電極4は、図示しないはんだボールなどの接続電極により、分波器10のグランド用端子電極と接続される。
樹脂層7は、分波器10の側面および上面を被覆するように実装面2a上に設けられており、他の電子部品も同様に樹脂層7で被覆されている。
(分波器)
分波器10は、ウェハレベル−チップサイズパッケージ(WL−CSP)構造を有し、平面視矩形状の素子基板11(本発明の「圧電基板」に相当)と、絶縁層12と、カバー層13と、高周波信号の通過帯域が異なる送信フィルタ14および受信フィルタ15とを備えている。
分波器10は、ウェハレベル−チップサイズパッケージ(WL−CSP)構造を有し、平面視矩形状の素子基板11(本発明の「圧電基板」に相当)と、絶縁層12と、カバー層13と、高周波信号の通過帯域が異なる送信フィルタ14および受信フィルタ15とを備えている。
素子基板11は、この実施形態では、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、水晶などの圧電体により形成されている。また、素子基板11の一主面11aの所定領域に、AlやCuなどにより形成されたくし歯電極(IDT電極)や反射器が設けられてSAW(弾性表面波)フィルタ素子が構成されており、くし歯電極や反射器により構成されたSAWフィルタ素子により、送信フィルタ14が備える送信用SAWフィルタ素子14aおよび受信フィルタ15が備える受信用SAWフィルタ素子15aが形成されている。
また、素子基板11の一主面11aには、送信用SAWフィルタ素子14aおよび受信用SAWフィルタ素子15aを形成するくし歯電極や反射器に接続される端子電極16が設けられている。そして、各端子電極16に絶縁層12を貫通して電極17が接続されることにより、分波器10に、送信フィルタ14(送信用SAWフィルタ素子14a)の入力側に接続される送信端子17aと、受信フィルタ15(受信用SAWフィルタ素子15a)の出力側に接続される第1、第2の受信端子17b1,17b2と、送信フィルタ素子14の出力側および受信フィルタ素子15の入力側に接続される共通端子17c(アンテナ端子)と、接地端子17dとが設けられている。
絶縁層12は、素子基板11の一主面11aのくし歯電極および反射器が設けられた所定領域を囲繞して配置される。具体的には、絶縁層12は、くし歯電極、反射器および端子電極16が設けられた素子基板11の一主面11aに、感光性のエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂により樹脂層を形成した後に、フォトリソグラフィの工程を経て、くし歯電極および反射器が設けられた所定領域および端子電極16の領域の樹脂層を取り除くことにより形成される。
カバー層13は、絶縁層12に積層配置されて素子基板11との間に絶縁層12により囲繞された空間を形成し、当該形成された空間内に、送信用SAWフィルタ素子14aおよび受信用SAWフィルタ素子15aが配置される。具体的には、カバー層13は、例えば、絶縁層12に感光性のエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂によりフォトリソグラフィの工程を経て積層された樹脂層の接続孔に、CuやAlのペーストを充填したりビアフィルめっきを施したりして端子電極16に接続される電極17を形成することで形成される。そして、端子電極16に接続されて、カバー層13から露出する電極17により、送信端子17a、受信端子17b1,17b2、共通端子17c、接地端子17dが形成され、各端子17a〜17dに実装用のはんだボール18が形成されて分波器10が形成される。
なお、分波器10は、カバー層13がモジュール基板2の実装面2aに対向し、素子基板11の他方の主面により形成される上面が樹脂層7から露出して実装面2aに実装されている。
次に、送信フィルタ14および受信フィルタ15の構成について詳細に説明する。
送信フィルタ14が備える送信用SAWフィルタ素子14aは、非平衡な送信端子17aから入力された第1の周波数帯域F1の非平衡な送信信号を共通端子17cに出力するものであり、図3および図4に示すように、素子基板11の一組の対辺に直交する仮想線VLにより区分される一主面11aの一方領域にくし歯電極および反射器を有する共振子がラダー型に接続されることにより形成されている。具体的には、送信用SAWフィルタ素子14aは、送信端子17aを形成する電極17に接続される送信端子電極16aと、共通端子17cを形成する電極17に接続される共通端子電極16cとの間に、直列に接続された直列腕共振子P1〜P5と、各直列腕共振子P1〜P5間に一端側が接続され他端側が、接地端子17dを形成する電極17に接続される接地端子電極16dに接続された並列腕共振子P6〜P9とを備えている。また、各共振子P1〜P9は、くし歯電極の弾性表面波の進行方向における両側に反射器が配置されて形成されている。
受信フィルタ15が備える受信用SAWフィルタ素子15aは、共通端子17cに入力された第2の周波数帯域F2の非平衡な受信信号を平衡な第1、第2の受信端子17b1,17b2に平衡な状態で出力するものであり、図3および図4に示すように、素子基板11の仮想線VLにより区分される一主面11aの他方領域に縦結合共振子型フィルタ素子S1,S2が並列に接続されることにより形成されている。また、受信用SAWフィルタ素子15aは、共通端子電極16cから、第1の受信端子17b1を形成する電極17に接続される第1の受信端子電極16b1に至る第1のフィルタ経路C1と、共通端子電極16cから、第2の受信端子17b2を形成する電極17に接続される第2の受信端子電極16b2に至る第2の経路とを備えている。そして、第1、第2のフィルタ経路C1,C2のうち、共通端子17cに第1の周波数帯域F1の送信信号が入力されたときの第1、第2の受信端子17b1,17b2それぞれにおける送信信号帯域の減衰特性が悪い第2のフィルタ経路C2が、第1のフィルタ経路C1よりも送信端子17aから離れて配置されている。
具体的には、第1のフィルタ経路C1には、共通端子電極16cに共振子P21を介して接続され、後段の第1の受信端子電極16b1に共振子P22を介して接続されるフィルタ素子S1,S2が並列に設けられ、第2のフィルタ経路C2には、共通端子電極16cに共振子P21を介して接続され、後段の第2の受信端子電極16b2に共振子P23を介して接続されるフィルタ素子S3,S4が並列に設けられている。各フィルタ素子S1〜S4は、図3および図4に示すように、弾性表面波の進行方向に3つのくし歯電極が並設されて形成されている。各フィルタ素子S1〜S4を形成する3つのくし歯電極のうち、両側のくし歯電極それぞれの一端側が後段の共振子P22,P23に接続され、他端側が接地端子電極16dに接続されて接地されている。また、各フィルタ素子S1〜S4を形成する3つのくし歯電極のうち、中央のくし歯電極の一端側が接地端子電極16dに接続されて接地され、他端側に共通端子電電極16cが共振子P21を介して接続されて非平衡な状態の受信信号が入力される。
そして、各フィルタ素子S1,S2の出力が共振子P22を介して第1の受信端子電極16b1から第1の受信端子17b1に出力され、各フィルタ素子S3,S4の出力が共振子P23を介して第2の受信端子電極16b2から第2の受信端子17b2に出力される。
また、図3に示すように、共通端子17c(共通端子電極16c)は、素子基板11の一組の対辺の一方と仮想線VLが交わる付近に配置され、送信端子17a(送信端子電極16a)は、仮想線VLにより区分される一主面11aの一方領域における素子基板11の一組の対辺の他方寄りで仮想線VLから遠い端部位置に配置されている。また、受信用SAWフィルタ素子15aの第1のフィルタ経路C1は、その第1の受信端子17b1(第1の受信端子電極16b1)が仮想線VLにより区分される一主面11aの他方領域における素子基板11の一組の対辺の他方寄りで仮想線VLから遠い端部位置に配置され、受信用SAWフィルタ素子15aの第2のフィルタ経路C2は、その第2の受信端子17b2(第2の受信端子電極16b2)が仮想線VLにより区分される一主面11aの他方領域における素子基板11の一組の対辺の一方寄りで仮想線VLから遠い位置に配置されている。
なお、受信用SAWフィルタ素子15aでは、受信端子電極16b1,16b2それぞれから、振幅がほぼ等しく、位相がほぼ180°ずれた平衡な状態の受信信号が出力されるように、縦結合共振子型フィルタ素子S1〜S4が構成されている。また、図3に示すように、共振子P21と、各フィルタ素子S1〜S4の中央のくし歯電極の他端側とはワイヤWを介して電気的に接続されている。また、共振子P21〜P23は、上記した共振子P1〜P9と同様の構成を有するためその構成についての説明は省略する。
(製造方法)
次に、図1のモジュール1の製造方法の一例についてその概略を説明する。
次に、図1のモジュール1の製造方法の一例についてその概略を説明する。
まず、所定形状に形成されたセラミックグリーンシートに、レーザーなどでビアホールを形成し、内部に導体ペーストを充填したり、ビアフィルめっきを施すことにより層間接続用のビア導体(配線パターン5)が形成され、実装面2aの実装用の電極2a、グランド電極4、ランド状の配線パターン5および実装用電極6などの電極パターンが導体ペーストにより印刷されて、モジュール基板2を構成する各誘電体層を形成するためのセラミックグリーンシートが準備される。なお、それぞれのセラミックグリーンシートには、一度に大量のモジュール基板2を形成できるように、ビア導体や電極パターンが複数設けられている。
次に、各誘電体層が積層されて積層体が形成される。そして、焼成後に個々のモジュール基板2に分割するための溝が、各モジュール基板2の領域を囲むように形成される。続いて、積層体が低温焼成されることによりモジュール基板2の集合体が形成される。
続いて、個々のモジュール基板2に分割される前に、モジュール基板2の集合体の実装面2aに、分波器10およびチップコイル3aなどの種々の電子部品が実装される。次に、モジュール基板2の集合体の実装面2aに、分波器10の側面を被覆するように樹脂が充填されて、これが加熱硬化されることにより樹脂層7が各モジュール基板2に設けられてモジュール1の集合体が形成される。その後、モジュール1の集合体が個々に分割されて、モジュール1が完成する。
このように形成されたモジュール1では、マザー基板の送信信号ラインTxから、実装用電極6および配線パターン5を介して分波器10の送信端子17aに出力された送信信号は、送信フィルタ素子14に入力されて所定のフィルタ処理が施されて、共通端子17cからモジュール基板2側に出力され、配線パターン5(整合回路3)および実装用電極6を介してマザー基板のアンテナラインANTに出力される。また、マザー基板のアンテナラインANTから、実装用電極6および配線パターン5(整合回路3)を介して分波器10の共通端子17cに入力された受信信号は、受信フィルタ素子15に入力されて所定のフィルタ処理が施されて、受信端子17bからモジュール基板2側に出力され、配線パターン5および実装用電極6を介してマザー基板の受信信号ラインRxに出力される。
なお、配線パターン5が設けられたモジュール基板2や、WL−CSP構造を有する分波器10を備えるモジュール1は、上記した製造方法に限らず、周知の一般的な製造方法により形成すればよく、モジュール基板2は、樹脂やセラミック、ポリマー材料などを用いた、プリント基板、LTCC、アルミナ系基板、ガラス基板、複合材料基板、単層基板、多層基板などで形成することができ、モジュール1の使用目的に応じて、適宜最適な材質を選択してモジュール基板2を形成すればよい。
(アイソレーション特性)
次に、分波器10のアイソレーション特性について説明する。なお、図6〜図8に示すアイソレーション特性は、送信端子17aに任意の周波数の信号が入力されたときに第1、第2の受信端子17b1,17b2において観測される信号の大きさを示したものである。
次に、分波器10のアイソレーション特性について説明する。なお、図6〜図8に示すアイソレーション特性は、送信端子17aに任意の周波数の信号が入力されたときに第1、第2の受信端子17b1,17b2において観測される信号の大きさを示したものである。
また、図6〜図8中の実線は、第1、第2のフィルタ経路C1,C2のうち、共通端子17cに第1の周波数帯域F1の送信信号が入力されたときの第1、第2の受信端子17b1,17b2それぞれにおける送信信号帯域の減衰特性が悪い第2のフィルタ経路C2が、第1のフィルタ経路C1よりも送信端子17aに近付けて配置されているときのアイソレーション特性を示し、図6〜図8中の破線は、送信信号帯域の減衰特性が悪い第2のフィルタ経路C2が、第1のフィルタ経路C1よりも送信端子17aから離れて配置されているときのアイソレーション特性を示す。
図6に示すように、第1のフィルタ経路C1が第2のフィルタ経路C2よりも送信端子17aに近付けて配置されることにより、第1のフィルタ経路C1の第1の周波数帯域F1におけるアイソレーション特性が約1.1dB劣化する(図6中の実線→破線)。一方、図7に示すように、第1のフィルタ経路C1よりも第1の周波数帯域F1の送信信号の減衰特性が劣る第2のフィルタ経路C2が、第1のフィルタ経路C1よりも送信端子17aから離れて配置されることにより、第2のフィルタ経路C2の第1の周波数帯域F1におけるアイソレーション特性が約1.6dB程度改善される(図7中の実線→破線)。
したがって、受信用SAWフィルタ素子15aの第1のフィルタ経路C1および第2のフィルタ経路C2それぞれの第1の周波数帯域F1におけるアイソレーション特性のバランスが良くなるため、図8に示すように、分波器10のディファレンシャルモードにおける第1の周波数帯域F1でのアイソレーション特性が約1.3dB程度改善される(図8中の実線→破線)。
以上のように、この実施形態では、受信用SAWフィルタ素子15aは、共通端子17cから第1の受信端子17b1に至る第1のフィルタ経路C1と、共通端子17cから第2の受信端子17b2に至る第2のフィルタ経路C2とを備えている。そして、第1、第2のフィルタ経路C1,C2のうち、共通端子17cに送信信号が入力されたときの第1、第2の受信端子17b1,17b2それぞれにおける送信信号帯域の減衰特性が悪い一方のフィルタ経路C2が、他方のフィルタ経路C1よりも送信端子17aから離れて配置されている。すなわち、受信用SAWフィルタ素子15aが備える第1、第2のフィルタ経路C1,C2のうち、送信信号の減衰特性に優れ、送信用SAWフィルタ素子14aに入力された送信信号の影響を受けにくいフィルタ経路C1が送信端子17aの近くに配置され、送信信号の減衰特性が悪く、送信用SAWフィルタ素子14aに入力された送信信号の影響を受けやすいフィルタ経路C2が送信端子17aから離れて配置されている。
一般的に、受信用SAWフィルタ素子15aが送信端子17aの近くに配置されるよりも離れて配置された方が、送信端子17aに入力された送信信号が受信用SAWフィルタ素子15aに入力された受信信号に干渉するのを抑制することができる。そのため、上記したように両フィルタ経路C1,C2が配置されることにより、受信用SAWフィルタ素子15aの第1、第2のフィルタ経路C1,C2それぞれに送信用SAWフィルタ素子14aに入力された送信信号が干渉することによる両フィルタ経路C1,C2における悪影響の程度を近付けることができるので、分波器10のディファレンシャルモードにおけるアイソレーション特性の向上を図ることができる。したがって、従来のようにシールド電極等のシールド手段を設けたりすることにより分波器10を大型化することなく、送信用SAWフィルタ素子14aと受信用SAWフィルタ素子15aとの間のアイソレーション特性の向上を図ることができる。
また、上記したように構成すると、素子基板11の一主面11aに、送信用SAWフィルタ素子14aおよび受信用SAWフィルタ素子15aがバランスよく配置された実用的な構成の分波器10を提供することができる。
また、大型化することなくアイソレーション特性の向上が図られた分波器10がモジュール基板2に実装されることにより小型化が図られた実用的な構成のモジュール1を提供することができる。
また、圧電基板により形成された素子基板11の一主面11aの所定領域を囲繞して配置された絶縁層12にカバー層13が積層配置されることにより、素子基板11とカバー層13との間に絶縁層12により囲繞されて形成された空間内に、素子基板11の所定領域にくし歯電極が設けられることにより形成されたSAWフィルタ素子14a,15bを備える分波器10が、カバー層13が実装面2aに対向し、素子基板11の他方の主面により形成される上面が樹脂層7から露出してモジュール基板2の実装面2a上に実装されている。
したがって、SAWフィルタ素子14a,15を備える分波器10が、従来のように樹脂材料やセラミック材料で形成されたパッケージ基板上にSAWフィルタ素子14a,15bを備えるチップ部品が設けられた構造ではなく、圧電基板上に直接くし歯電極が設けられて形成された素子基板11が切り出されたウェハレベル−チップサイズパッケージ(WL−CSP)構造に形成されているため、モジュール基板2に分波器10が実装されて形成されるモジュール1のさらなる低背化および小型化を図ることができる。
なお、モジュール基板2の実装面2a上に分波器10が実装された状態で、実装面2aと、分波器10のカバー層13との間にも樹脂が充填されて樹脂層7が形成されているので、実装面2aとカバー層13との間に充填された樹脂により分波器10の実装強度を向上できると共に、分波器10のカバー層13の強度を向上することがきる。
なお、この実施形態では、送信フィルタ素子14および受信フィルタ素子15に接続される整合回路3を形成するために、チップコイル3aがモジュール基板2の実装面2aに実装されているが、送信フィルタ素子14または受信フィルタ素子15に接続される回路の構成に応じて、チップコイル3aと一緒に、または、チップコイル3aに換えて、チップ抵抗やチップコンデンサなどのチップ部品を実装面2aに実装してもよい。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、上記した実施形態が備える構成をどのように組み合わせてもよい。例えば、上記した実施形態では、第1の周波数帯域F1が第2の周波数帯域F2よりも低い帯域に設定されているが、第1の周波数帯域F1を第2の周波数帯域F2よりも高い帯域に設定してもよく、第1、第2の周波数帯域F1,F2は、分波器10が使用される通信機器等における通信に用いられる周波数帯域に応じて適宜設定すればよい。
また、第1、第2のフィルタ経路C1,C2それぞれの第1の周波数帯域F1の送信信号の減衰特性は、事前にシミュレーションにより解析したり、ネットワークアナライザにより解析したりして導出することができる。また、非平衡な受信信号を位相等を調整して平衡な状態で出力するために、各フィルタ経路C1,C2は、それぞれのフィルタ経路C1,C2を構成するくし歯電極の歯数や長さ等が異なるように構成されているため、各フィルタ経路C1,C2の設計に基づいて、それぞれのフィルタ経路C1,C2における第1の周波数帯域F1の送信信号の減衰特性を計算(シミュレーション)により導出することもできる。
また、分波器10の構成は上記したWL−CSP構造に限らず、所謂、パッケージ基板を有するCSP構造に形成してもよいし、上記したカバー層13を設けずに、分波器10が直接モジュール基板2の実装面2aに実装される構成でもよい。
また、上記した実施形態では、モジュール基板に1個の分波器が搭載されたモジュールを例に挙げて説明したが、モジュール基板に2個以上の分波器を搭載してモジュールを形成してもよく、この場合、モジュール基板にスイッチICを搭載して、モジュール基板に搭載された複数の分波器から、使用する分波器をスイッチICにより選択して切換えるようにするとよい。
また、上記した実施形態では、送信フィルタ14および受信フィルタ15は同一の空間に配置されているが、素子基板11とカバー層13との間に絶縁層12により囲まれる空間を2個形成し、各空間に送信フィルタ14および受信フィルタ15をそれぞれ配置してもよい。このように構成すると、送信フィルタ14および受信フィルタ15が構造上分離して配置されることにより、例えば送信フィルタ14に電力が印加されることにより発生した熱が、受信フィルタ15の特性に影響を与えるのを抑制することができると共に、送信フィルタ14および受信フィルタ15間のアイソレーション特性の向上をさらに図ることができる。
本発明は、送信用SAWフィルタ素子および受信用SAWフィルタ素子を備える分波器に広く適用することができる。
1 モジュール
2 モジュール基板
10 分波器
11 素子基板(圧電基板)
11a 一主面
14a 送信用SAWフィルタ素子
15a 受信用SAWフィルタ素子
17a 送信端子
17b1 第1の受信端子
17b2 第2の受信端子
17c 共通端子
C1 第1のフィルタ経路
C2 第2のフィルタ経路
F1 第1の周波数帯域
F2 第2の周波数帯域
2 モジュール基板
10 分波器
11 素子基板(圧電基板)
11a 一主面
14a 送信用SAWフィルタ素子
15a 受信用SAWフィルタ素子
17a 送信端子
17b1 第1の受信端子
17b2 第2の受信端子
17c 共通端子
C1 第1のフィルタ経路
C2 第2のフィルタ経路
F1 第1の周波数帯域
F2 第2の周波数帯域
Claims (3)
- 非平衡な送信端子から入力された第1の周波数帯域の非平衡な送信信号を共通端子に出力する送信用SAWフィルタ素子と、
前記共通端子に入力された第2の周波数帯域の非平衡な受信信号を平衡な第1、第2の受信端子に平衡な状態で出力する受信用SAWフィルタ素子とを備え、
前記受信用SAWフィルタ素子は、
前記共通端子から前記第1の受信端子に至る第1のフィルタ経路と、
前記共通端子から前記第2の受信端子に至る第2のフィルタ経路とを備え、
前記第1、第2のフィルタ経路のうち、前記共通端子に前記送信信号が入力されたときの前記送信信号帯域の減衰量が小さい方のフィルタ経路と前記送信信号帯域の減衰量が大きい方のフィルタ経路とを事前に解析し、前記減衰量が小さい方のフィルタ経路が、前記減衰量が大きい方のフィルタ経路よりも前記送信端子から離れて配置されている
ことを特徴とする分波器。 - ラダー型の前記送信用SAWフィルタ素子および縦結合共振子型の前記受信用SAWフィルタ素子がその一主面に形成された平面視矩形状の圧電基板を備え、
前記送信用SAWフィルタ素子は、前記圧電基板の一組の対辺に直交する仮想線により区分される前記一主面の一方領域に形成され、
前記受信用SAWフィルタ素子は、前記仮想線により区分される前記一主面の他方領域に形成され、
前記共通端子は、前記一組の対辺のうちの一方の辺と前記仮想線が交わる付近に配置され、
前記送信端子は、前記一方領域における前記一組の対辺のうちの他方の辺寄りで前記仮想線から遠い端部位置に配置され、
前記減衰量が小さい方のフィルタ経路は、該フィルタ経路の前記受信端子が前記他方領域における前記一組の対辺のうちの一方の辺寄りで前記仮想線から遠い端部位置に配置されて前記一組の対辺のうちの一方の辺寄りに配置され、
前記減衰量が大きい方のフィルタ経路は、該フィルタ経路の前記受信端子が前記他方領域における前記一組の対辺のうちの他方の辺寄りで前記仮想線から遠い端部位置に配置されて前記一組の対辺のうちの他方の辺寄りに配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の分波器。 - 請求項1または2に記載の分波器と、
前記分波器が実装されるモジュール基板とを備えるモジュール。
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