JP6604293B2 - 弾性波装置 - Google Patents

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本発明は、第1及び第2の帯域通過型フィルタを有する弾性波フィルタチップが、実装基板に搭載されている、弾性波装置に関する。
下記の特許文献1には、携帯電話機のRF段に用いられるデュプレクサが開示されている。このデュプレクサは、ラダー型回路構成の弾性波フィルタからなる送信フィルタを有する。このラダー型回路構成の弾性波フィルタでは、並列腕共振子とグラウンド電位との間にインダクタが接続されている。このインダクタは、デュプレクサチップが搭載されるパッケージ基板内に設けられている。
他方、下記の特許文献2には、ラダー型弾性波フィルタの弾性波共振子に、狭ピッチ部が設けられている。この狭ピッチ部を設けることにより、アイソレーション特性が改善されている。
特開2014−17537号公報 特開2012−156741号公報
デュプレクサのように、複数の帯域通過型フィルタの一端が共通接続されている弾性波フィルタ装置では、アイソレーション特性が良好であることが求められる。特許文献1に記載のラダー型弾性波フィルタを有するデュプレクサでは、アイソレーション特性を改善する手法として、特許文献2に記載のような電極形状の調整が一般的に行われている。
しかしながら、電極形状の調整は、損失が増大する原因となる。従って、アイソレーション特性の改善と、低損失化の両立が困難であった。
本発明の目的は、損失の増大を招くことなく、アイソレーション特性を改善し得る弾性波装置を提供することにある。
本発明に係る弾性波装置は、実装基板と、前記実装基板上に搭載されている弾性波フィルタチップとを備え、前記弾性波フィルタチップが、第1及び第2の帯域通過型フィルタを有し、前記第1の帯域通過型フィルタが、それぞれ弾性波共振子からなる直列腕共振子及び並列腕共振子を有するラダー型の帯域通過型フィルタであり、前記実装基板は、少なくとも1つの前記並列腕共振子とグラウンド電位との間に接続されるインダクタと、前記実装基板において、前記インダクタと異なる高さ位置に設けられており、かつ前記第1の帯域通過型フィルタに接続されている信号配線と、前記インダクタと前記信号配線との間の実装基板の中間高さ位置に設けられたグラウンド配線とを有し、前記実装基板を前記弾性波フィルタチップが搭載されている面側から透視した場合、前記インダクタの少なくとも一部が、前記信号配線に重なり合っており、該重なり合っている部分において、前記グラウンド配線に、該グラウンド配線部分が存在しない配線欠落部が設けられている。
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、配線欠落部が、スリットである。好ましくは、前記重なり合っている部分が長手方向と幅方向とを有し、前記スリットが前記重なり合っている部分を、前記幅方向に横断している。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記スリットが、多角形の平面形状を有する。
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記スリットの平面形状が楕円形である。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記スリットが複数設けられている。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記複数のスリットが、多角形に、楕円の一部を組み合わせた形状の第1のスリットと、前記楕円から前記楕円の一部を除いた残りの形状である第2のスリットとを有する。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記インダクタが、前記実装基板の前記弾性波フィルタチップが搭載されている面上に設けられている。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記インダクタが、前記実装基板内に設けられている。
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記信号配線が、前記実装基板の前記弾性波フィルタチップが搭載されている面とは反対側の面に設けられている。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第1,第2の帯域通過型フィルタが、SAWフィルタである。
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記第1の帯域通過型フィルタの一端と、前記第2の帯域通過型フィルタの一端とが、前記弾性波フィルタチップ内において共通接続されている。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第1の帯域通過型フィルタが送信フィルタであり、前記第2の帯域通過型フィルタが受信フィルタである。
本発明によれば、損失の増大を招くことなく、アイソレーション特性を改善し得る弾性波装置を提供することができる。
(a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の平面図及び正面図である。 (a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態で用いられている実装基板の平面図及び実装基板の下の中間層に設けられている電極形状を示す平面図である。 (a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態で用いられている実装基板における、図2(b)に示した中間層の下方に位置している他の中間層に設けられている電極形状を示す平面図、及び実装基板の下面に設けられている電極形状を示す平面図である。 本発明の第1の実施形態で用いられている実装基板の要部を示す部分切欠き側面断面図である。 本発明の第1の実施形態の弾性波装置の回路図である。 第1の実施形態及び比較例の通過特性S21を示す図である。 第1の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。 第1の実施形態の実施例において、スリットの位置を変更した状態を説明するための実装基板の平面図である。 図8に示すようにスリットの位置を変化させた場合の通過特性S21を示す図である。 第1の実施形態の弾性波装置の実験例において、スリットの大きさを変化させた場合にスリットの位置を説明するための実装基板の平面図である。 図10に示すようにスリットの大きさを変化させた場合の通過特性S21を示す図である。 スリットの変形例を説明するための模式的平面図である。 スリットの他の変形例を説明するための模式的平面図である。 スリットのさらに他の変形例を説明するための模式的平面図である。
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。
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
図1(a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の平面図及び正面図である。
弾性波装置1は、実装基板2と、実装基板2の上面2a上に搭載された弾性波フィルタチップ3とを有する。図5は、弾性波装置1の回路図である。弾性波装置1は、デュプレクサである。弾性波装置1は、第1の帯域通過型フィルタとしての送信フィルタ4と、第2の帯域通過型フィルタとしての受信フィルタ5とを有する。アンテナ端子6と、送信端子7との間に送信フィルタ4が接続されている。アンテナ端子6と受信端子8との間に受信フィルタ5が接続されている。送信フィルタ4及び受信フィルタ5は、その一端同士がアンテナ端子6において共通接続されている。第1の帯域通過型フィルタとしての送信フィルタ4は、弾性波共振子からなる複数の直列腕共振子S1〜S4と、弾性波共振子からなる複数の並列腕共振子P1〜P4とを有する、ラダー型の帯域通過型フィルタである。また、並列腕共振子P1とグラウンド電位との間にインダクタL1が接続されている。並列腕共振子P2〜P4のグラウンド電位側端部が共通接続されている。この共通接続部分とグラウンド電位との間にインダクタL2が接続されている。後述するように、インダクタL1,L2は、弾性波フィルタチップ3ではなく、実装基板2側に設けられている。すなわち、図5の一点鎖線Aで囲まれている部分は、実装基板2に設けられている。一点鎖線Aで囲まれている部分を除いた残りの部分が、弾性波フィルタチップ3に構成されている。
上記インダクタL1,L2を設けることにより、送信フィルタ4の通過帯域の調整が図られている。
なお、本発明において、第1の帯域通過型フィルタは、上記送信フィルタ4のように、弾性波共振子からなる直列腕共振子及び並列腕共振子を有するラダー型の帯域通過型フィルタであって、実装基板側に帯域を調整するために並列腕共振子とグラウンド電位との間に接続されるインダクタを有する限り、その回路構成は、図5に示したものに限定されるものではない。
受信フィルタ5は、直列腕共振子S11,S12、並列腕共振子P11,P12及び縦結合共振子型弾性波フィルタ9を有する。
また、第2の帯域通過型フィルタについても、図5に示した受信フィルタ5の回路構成のものに限定されず、様々な帯域通過型フィルタを用いることができる。
図2(a)及び(b)は、第1の実施形態で用いられている実装基板の平面図及び実装基板の下の中間層に設けられている電極形状を示す平面図である。図3(a)及び(b)は、図2(b)で示した中間層の下方に位置している他の中間層に設けられている電極形状を示す平面図及び実装基板の下面に設けられている電極形状を示す平面図である。
図2(a)に示すように、実装基板2の上面2aには、第1〜第8の端子11〜18が設けられている。第1〜第8の端子11〜18は、弾性波フィルタチップ3の所定の端子電極に電気的に接続される。弾性波フィルタチップ3のアンテナ端子6は、第6の端子16に接続されている。この第6の端子16の下面に、図2(b)に示すビアホール電極21が接続されている。このビアホール電極21は、図3(a)に示すように、実装基板2内を上下方向に貫通しており、図3(b)において円形の形状で示す接続電極23に接続されている。
また、ビアホール電極21には、図3(a)に示す中間層に設けられた接続電極22が設けられている。接続電極22は、ビアホール電極31に接続されている。このビアホール電極31は、下方に延び、図3(b)に示す外部端子32に接続されている。この外部端子32がアンテナ端子6に接続される部分となる。
図3(b)に戻り、実装基板2の下面2dにおいては、接続電極23に、直線状の細長い接続電極23Aが接続されている。この接続電極23Aの他端には、ビアホール電極24が接続されている。このビアホール電極24は、実装基板2の下面2dから上方に延びている。すなわち、図3(a)及び図2(b)に示すように、ビアホール電極24が上方に延び、図2(a)に示す端子27に接続されている。実装基板2の上面2aにおいては、端子27と対向するように端子29が設けられている。特に図示はしないが、端子27と端子29との間に、アンテナとのインピーダンス整合のためのインダクタが外付けされる。
端子29の下面には、図2(b)に示すビアホール電極30が電気的に接続されている。このビアホール電極30は、図3(a)に示すように、グラウンド配線30Aに電気的に接続されている。
図2(a)に示す第1の端子11は、送信端子7に接続される。第1の端子11の下面に、ビアホール電極33が接続されている。ビアホール電極33は、図2(b)及び図3(a)に示すように、下方に延び、接続電極34に電気的に接続されている。接続電極34の他端に、ビアホール電極35が接続されている。ビアホール電極35は、図3(b)に示す送信出力端子36に接続されている。
第2の端子12は、図5の一点鎖線Aで囲まれている部分において、並列腕共振子P1に接続される端子である。第2の端子12とグラウンド電位との間にインダクタL1が接続されている。図2(a)に示すように、インダクタL1は、導体パターンの引き回しにより設けられている。すなわち、インダクタL1としてのインダクタンス値を有するように導体パターンが延ばされている。インダクタL1の他端には、ビアホール電極26が接続されている。ビアホール電極26は、下方に延び、図3(a)に示すように、グラウンド配線30Aに電気的に接続されている。
他方、第8の端子18は、図5に示すように、並列腕共振子P2〜P4の共通接続点に接続される端子である。第8の端子18と、グラウンド電位との間にインダクタL2が接続されている。図2(a)に示すように、第8の端子18に、直線状の導体パターンからなるインダクタL2が接続されている。インダクタL2の端部に、ビアホール電極19が接続されている。ビアホール電極19は、図2(b)に示すように下方に延び、図3(a)に示すグラウンド配線30Aに接続されている。
弾性波フィルタチップ3の受信端子は、第4の端子14に接続されている。図2(a)に示す第4の端子14の下面には、図2(b)に示すビアホール電極40が接続されている。ビアホール電極40は、図3(a)に示す接続電極41に接続されている。接続電極41の下面には、ビアホール電極42が接続されている。ビアホール電極42は、図3(b)に示す出力端子43に接続されている。
受信フィルタ5のグラウンド電位に接続される端子は、第3の端子13及び第5の端子15に接続されている。この第3の端子13及び第5の端子15は、実装基板2の上面2aに設けられたシールド電極51に接続されている。シールド電極51は、図示のようなある程度の大きな面積を有している。そして、第3の端子13及び第5の端子15の下面には、ビアホール電極52,53が接続されている。図2(b)に示すように、中間層2bにおいてもある程度の面積を有するシールド電極54が設けられている。このシールド電極54に、ビアホール電極52,53が接続されている。ビアホール電極52,53は、中間層2bからさらに下方に延び、図3(a)に示す中間層2c上のグラウンド配線30Aに接続されている。ビアホール電極19,30,26,52,53は、グラウンド配線30Aを貫通し、さらに下面2dに設けられたグラウンド配線55に電気的に接続されている。
上記実装基板2上に弾性波フィルタチップ3が搭載されて、図5に示す回路が実現されている。
ところで、実装基板2において、インダクタL2は、中間層2cに設けられているグラウンド配線30Aを間に介して、接続電極23Aからなるホット側の信号配線と重なり合っている。すなわち、実装基板2を弾性波フィルタチップ3が搭載されている面である上面2a側から透視した場合、インダクタL2の少なくとも一部が、信号配線である接続電極23Aに重なり合っている。この重なり合っている部分において、グラウンド配線30Aに、グラウンド配線が存在しない配線欠落部として、スリット30A1が設けられている。
なお、本実施形態では、上記重なり合っている部分が、長手方向と幅方向とを有する。スリット30A1は、重なり合っている部分を上記幅方向に横断している。もっとも、配線欠落部が、重なり合っている部分の幅方向以外の方向に延びていてもよい。
図4は、このスリット30A1が設けられている部分を示す、実装基板2の部分切欠き側面断面図である。従って、インダクタL2と、ホット側の信号配線である接続電極23Aとの電磁界結合度が、上記スリット30A1が設けられていることによって調整され得る。
本実施形態の弾性波装置1の特徴は、送信フィルタ4において、上記配線欠落部としてのスリット30A1が設けられていることにより、上記電磁界結合度が調整され、それによって、アイソレーション特性の改善が図られていることにある。
これを、図6及び図7を参照して説明する。
なお、弾性波装置1は、Band26で用いられるデュプレクサである。Band26の受信帯域は、859〜894MHzであり、送信帯域は、814〜849MHzである。
上記第1の実施形態についての実施例の送信フィルタの設計パラメータは以下の通りである。
(1)直列腕共振子S1〜S4におけるIDT電極の電極指の対数、電極指ピッチ、交差幅、デューティ及び反射器の電極指の本数は以下の表1の通りとした。
Figure 0006604293
(2)並列腕共振子P1〜P4におけるIDT電極の電極指の対数、電極指ピッチ、交差幅、デューティ及び反射器の電極指の本数は以下の表2の通りとした。
Figure 0006604293
(3)インダクタL1及びインダクタL2のインダクタンス値は以下の通りとした。
L1=0.5nH、L2=0.1nH
(4)スリット30A1の大きさ
スリット30A1の大きさは、平面形状として、300μm×100μmの矩形とした。
図6は、弾性波装置1における送信フィルタ4の通過特性S21を示し、図7は、アイソレーション特性を示す。なお、実線が上記第1の実施形態の実施例の結果を示し、破線は上記スリット30A1が設けられていないことを除いては実施例と同様に構成された比較例の特性を示す。
図6及び図7において、Band26の受信帯域である859〜894MHzにおける減衰量及びアイソレーション特性の大きさが、実線の方が破線に比べて大きくなっていることがわかる。より詳細には、図6及び図7において、上記受信帯域において、通過特性が最も悪いピーク部分及び図7のアイソレーション特性が最も悪い部分において、比較例に比べ実施例によれば、減衰量及びアイソレーション特性の両方が大きくなっている。従って、上記スリット30A1を設けることにより、アイソレーション特性の改善が図られている。
また、弾性波装置1では、アイソレーション特性の改善が、上記スリット30A1を設けることにより果たされているため、損失の増大も生じ難い。
次に、弾性波装置1の上記実施例において、スリット30A1の位置を図8の破線B1〜B3で示すように変化させた。破線B1は、上記実施例と同様に、インダクタL2の長手方向中央において、上記重なり合っている部分の幅方向に横断するようにスリット30A1を設けた場合である。これに対して、破線B2,B3で示す位置は、上記重なり合っている部分の長手方向端部において、重なり合っている部分の幅方向に横断するように設けた。
図9は、上記のように、破線B1〜B3に示す位置にスリット30A1を設けた場合の通過特性S21を示す図である。図9において破線が、破線B1で示す位置にスリット30A1を設けた場合の特性を示す。実線及び一点鎖線が、それぞれ破線B2,B3の位置にスリット30A1を設けた場合の特性を示す。
図9から明らかなように、重なり合っている部分の中央である破線B1の位置にスリット30A1を設けた場合、受信帯域における減衰量が大きかった。従って、好ましくは、重なり合っている部分において、長手方向における端部よりも中央にスリット30A1を設けることが望ましい。
次に、図10に破線C1〜C3で示すように、スリット30A1の大きさを変化させた。スリットの大きさはそれぞれ以下の通りとした。
C1:200μm×100μmの矩形
C2:250μm×150μmの矩形
C3:300μm×200μmの矩形
その他の構成は上記実施例と同様とした。
図11は、スリット30A1の大きさを上記のように変更した場合の通過特性S21を示す図である。図11において、実線が破線C1で示す結果、破線が破線C2で示す結果、一点鎖線が破線C3で示す結果である。従って、スリット30A1が最も大きい破線C3の場合に、受信帯域における減衰量を十分大きくし得ることがわかる。
よって、好ましくは、スリット30A1は、重なり合っている部分においてある程度大きな面積を占めることが望ましい。
なお、弾性波装置1では、矩形の平面形状のスリット30A1を設けたが、本発明における配線欠落部は、スリット状の形状を有しない。また、スリットの形状についても、図12に示すように、楕円形のスリット30A2を設けてもよい。さらに図13に示すように、多角形状のスリット30A3を設けてもよい。多角形状の形状についても、図示のものに限定されない。
また、図14に示すように、複数の第1,第2のスリット30A4,30A5を設けてもよい。図14では、第1のスリット30A4が、多角形に楕円の一部を組み合わせた形状を有しており、第2のスリット30A5は、上記楕円の上記一部を除いた残りの形状とされている。
このように、複数のスリットを設けることにより、さらに形状を様々に変更することにより、スペースを有効に活用することができる。よって、小型化を進めることができる。
なお、弾性波装置1では、デュプレクサが構成されていたが、本発明は上記第1の帯域通過型フィルタ及び第2の帯域通過型フィルタが一端側で共通接続されている構成を有する弾性波装置に広く適用することができる。従って、第1及び第2の帯域通過型フィルタに加えて、他の帯域通過型フィルタが一端側においてさらに共通接続されていてもよい。また、弾性波共振子はSAW共振子で構成されていたが、BAW共振子を用いたものであってもよい。すなわち、第1の帯域通過型フィルタは、BAWフィルタからなるものであってもよい。
1…弾性波装置
2…実装基板
2a…上面
2b,2c…中間層
2d…下面
3…弾性波フィルタチップ
4…送信フィルタ
5…受信フィルタ
6…アンテナ端子
7…送信端子
8…受信端子
9…縦結合共振子型弾性波フィルタ
11〜18…第1〜第8の端子
19,21…ビアホール電極
22,23…接続電極
23A…接続電極
24A…信号配線
24,26…ビアホール電極
27,29…端子
30,31…ビアホール電極
30A…グラウンド配線
30A1,30A2,30A3…スリット
30A4,30A5…第1及び第2のスリット
31A,32A…グラウンド配線
32…外部端子
33,35…ビアホール電極
34…接続電極
36…送信出力端子
40,42…ビアホール電極
41…接続電極
43…出力端子
51,54…シールド電極
52,53…ビアホール電極
55…グラウンド配線
L1,L2…インダクタ
P1〜P4,P11,P12…並列腕共振子
S1〜S4,S11,S12…直列腕共振子

Claims (10)

  1. 実装基板と、
    前記実装基板上に搭載されている弾性波フィルタチップとを備え、
    前記弾性波フィルタチップが、第1及び第2の帯域通過型フィルタを有し、前記第1の帯域通過型フィルタが、それぞれ弾性波共振子からなる直列腕共振子及び並列腕共振子を有するラダー型の帯域通過型フィルタであり、
    前記実装基板は、少なくとも1つの前記並列腕共振子とグラウンド電位との間に接続されるインダクタと、前記実装基板において、前記インダクタと異なる高さ位置に設けられており、かつ前記第1の帯域通過型フィルタに接続されている信号配線と、前記インダクタと前記信号配線との間の実装基板の中間高さ位置に設けられたグラウンド配線とを有し、
    前記実装基板を前記弾性波フィルタチップが搭載されている面側から透視した場合、前記インダクタの少なくとも一部が、前記信号配線に重なり合っており、該重なり合っている部分において、前記グラウンド配線に、該グラウンド配線部分が存在しない配線欠落部が設けられており、
    前記配線欠落部が、スリットであり、
    前記重なり合っている部分が長手方向と幅方向とを有し、前記スリットが前記重なり合っている部分を、前記幅方向に横断している、弾性波装置。
  2. 前記スリットが、多角形の平面形状を有する、請求項に記載の弾性波装置。
  3. 実装基板と、
    前記実装基板上に搭載されている弾性波フィルタチップとを備え、
    前記弾性波フィルタチップが、第1及び第2の帯域通過型フィルタを有し、前記第1の帯域通過型フィルタが、それぞれ弾性波共振子からなる直列腕共振子及び並列腕共振子を有するラダー型の帯域通過型フィルタであり、
    前記実装基板は、少なくとも1つの前記並列腕共振子とグラウンド電位との間に接続されるインダクタと、前記実装基板において、前記インダクタと異なる高さ位置に設けられており、かつ前記第1の帯域通過型フィルタに接続されている信号配線と、前記インダクタと前記信号配線との間の実装基板の中間高さ位置に設けられたグラウンド配線とを有し、
    前記実装基板を前記弾性波フィルタチップが搭載されている面側から透視した場合、前記インダクタの少なくとも一部が、前記信号配線に重なり合っており、該重なり合っている部分において、前記グラウンド配線に、該グラウンド配線部分が存在しない配線欠落部が設けられており、
    前記配線欠落部が、スリットであり、
    前記スリットの平面形状が楕円形である、弾性波装置。
  4. 実装基板と、
    前記実装基板上に搭載されている弾性波フィルタチップとを備え、
    前記弾性波フィルタチップが、第1及び第2の帯域通過型フィルタを有し、前記第1の帯域通過型フィルタが、それぞれ弾性波共振子からなる直列腕共振子及び並列腕共振子を有するラダー型の帯域通過型フィルタであり、
    前記実装基板は、少なくとも1つの前記並列腕共振子とグラウンド電位との間に接続されるインダクタと、前記実装基板において、前記インダクタと異なる高さ位置に設けられており、かつ前記第1の帯域通過型フィルタに接続されている信号配線と、前記インダクタと前記信号配線との間の実装基板の中間高さ位置に設けられたグラウンド配線とを有し、
    前記実装基板を前記弾性波フィルタチップが搭載されている面側から透視した場合、前記インダクタの少なくとも一部が、前記信号配線に重なり合っており、該重なり合っている部分において、前記グラウンド配線に、該グラウンド配線部分が存在しない配線欠落部が設けられており、
    前記配線欠落部が、スリットであり、
    前記スリットが複数設けられており、
    前記複数のスリットが、多角形に、楕円の一部を組み合わせた形状の第1のスリットと、前記楕円から前記楕円の一部を除いた残りの形状である第2のスリットとを有する、弾性波装置。
  5. 前記インダクタが、前記実装基板の前記弾性波フィルタチップが搭載されている面上に設けられている、請求項1〜のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  6. 前記インダクタが、前記実装基板内に設けられている、請求項1〜のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  7. 前記信号配線が、前記実装基板の前記弾性波フィルタチップが搭載されている面とは反対側の面に設けられている、請求項1〜のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  8. 前記第1,第2の帯域通過型フィルタが、SAWフィルタである、請求項1〜のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  9. 前記第1の帯域通過型フィルタの一端と、前記第2の帯域通過型フィルタの一端とが、前記弾性波フィルタチップ内において共通接続されている、請求項1〜のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  10. 前記第1の帯域通過型フィルタが送信フィルタであり、前記第2の帯域通過型フィルタが受信フィルタである、請求項に記載の弾性波装置。
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