JP6886867B2 - 分波器と分波モジュール - Google Patents
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Description
従来、携帯電話機等の通信機器においては、送信信号及び受信信号のような異なる帯域の信号を分離するために分波器が使用されている。このような分波器では、一以上の弾性表面波（ＳＡＷ）素子が使用される場合が多い。かかるＳＡＷ素子は、圧電基板上に配置されたインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極によってそれぞれが形成された一以上の共振器を含み得る。ＩＤＴ電極は、互いに入り組んだ２つの櫛形電極を含む。特に、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムからなる圧電基板を覆う二酸化ケイ素膜も含むこうしたＳＡＷ素子は、セルラーハンドセット市場への適用を目的としたＳＡＷフィルタ及びデュプレクサの開発設計において使用されている。圧電基板と二酸化ケイ素膜とは互いに温度補償し合うことにより、ＳＡＷ素子にとっての良好な温度特性を与える。
かかるＩＤＴ系ＳＡＷ素子に存在する音響モードは、二酸化ケイ素膜内を伝播するラム波を含む。かかるラム波は、ＳＡＷ素子の周波数特性においてスプリアスを引き起こし得る。分析によって証明されていることだが、共振周波数、結合性等のようなラム波の特性は、二酸化ケイ素膜の厚さに依存する。特に、ラム波を抑制するには、二酸化ケイ素膜の厚さを所定量よりも小さくなるように制限する必要があることが示されている（例えば非特許文献１を参照）。しかしながら、この要件は、様々なＳＡＷ素子に対する他の設計的な考慮に整合しない可能性がある。
例えば、所定のＳＡＷフィルタは、例えば図１に示されて以下にさらに説明されるように、複数の直列腕共振器及び複数の並列腕共振器を含むラダー型構成を有し得る。直列腕共振器の一以上に係る特性における周波数変動量を抑制する一つの技術は、例えば特許文献１に開示されるように、直列腕共振器の一領域に形成される誘電膜の膜厚を増加させることである。他の技術は、例えば特許文献２に開示されるように、ＳＡＷフィルタの異なる段の直列腕共振器を覆う誘電膜の厚さを変更することを含む。さらに、特許文献３は、電子音響デバイスにおける副モードの周波数を、当該デバイスの分離膜の膜厚を変えることによって主モードの周波数から分離する技術を開示する。
図１は、ＳＡＷ素子によって形成された従来型分波器１００の一例を示す。分波器１００は、第１通過帯域を有する第１フィルタ１１０と、第１通過帯域とは異なる第２通過帯域を有する第２フィルタ１２０とを含む。第１フィルタ１１０は、アンテナに接続可能な共通接点１０１と、第１信号接点１０２との間に接続される。第２フィルタ１２０は、共通接点１０１と第２信号接点１０３との間に接続される。第１フィルタ１１０において、直列共振器１１１、１１２、１１３、及び並列共振器１１４、１１５がラダー型フィルタを形成する。同様に、第２フィルタ１２０において、直列共振器１２１、１２２、１２３、及び並列共振器１２４、１２５が、他のラダー型フィルタを形成する。これらの直列共振器１１１、１１２、１１３、１２１、１２２、１２３、及び並列共振器１１４、１１５、１２４、１２５はそれぞれがＳＡＷ素子である。
図２は、従来の第１フィルタ１１０の共通接点１０１に現れる信号反射率を（規格化周波数の関数として）例示するグラフである。第１フィルタ１１０は通過帯域１３２を有する。第１フィルタ１１０において、通過帯域１３２の中心周波数ｆ０の１．２から１．４倍の周波数範囲を含む帯域１３４にスプリアス１３６が現れる。スプリアス１３６は、第１フィルタ１１０を形成するＳＡＷ素子の二酸化ケイ素膜に生じたラム波に由来する。
Ben Abbott、Robert Aigner、Alan Chen、Kevin Gamble, Julien Gratier, Taeho Kook, Marc Solal, Kurt Steiner,"THEORETICAL INVESTIGATION INTO SPURIOUS MODES CONTENT IN SAW DEVICES WITH A DIELECTRIC OVERCOAT," Fourth International Symposium on Acoustic Wave Devices for Future Mobile Communication Systems, March 3-5 2010, pp.193-203
分波器１００の第１フィルタ１１０におけるラム波に由来するスプリアス１３６の周波数が、第２フィルタ１２０の通過帯域内にある場合、スプリアス１３６は、望ましくないことに、第２フィルタ１２０の通過帯域に含まれる信号の分離特性を劣化させる。
複数の側面及び実施形態が、上述の課題の一以上を解決するように構成された分波器を与える。特に、所定の実施形態は、少なくとも２つのＳＡＷフィルタを含む分波器に関し、この分波器は、一のＳＡＷフィルタの通過帯域に生じるスプリアスを低減するように構成される。このスプリアスは、分波器の他のＳＡＷフィルタを形成するＳＡＷ素子の二酸化ケイ素膜内を伝播するラム波に由来する。
一つの実施形態によれば、分波器は、アンテナに接続された共通接点と、第１信号接点と、第２信号接点と、当該共通接点及び当該第１信号接点間に接続されて第１通過帯域を有する第１フィルタと、当該共通接点及び当該第２信号接点間に接続されて当該第１通過帯域とは異なる第２通過帯域を有する第２フィルタとを含む。第１フィルタは、第１圧電基板と、当該第１フィルタにおける共通接点の一側に直列接続された第１ＳＡＷ共振器と、当該第１ＳＡＷ共振器及び当該第１信号接点間に接続された第１ＳＡＷフィルタと、当該第１フィルタを覆うべく当該第１圧電基板上に形成された第１誘電膜とを含み、当該第１ＳＡＷ共振器に対応する領域における当該第１誘電膜の膜厚は、当該第１ＳＡＷフィルタに対応する領域における当該第１誘電膜の膜厚よりも小さく、第２通過帯域の中心周波数は、第１通過帯域の中心周波数の１．２から１．４倍の周波数に設定される。
一つの実施形態によれば、分波器は、共通接点、第１信号接点及び第２信号接点を含む。分波器はさらに、共通接点及び第１信号接点間に接続されて第１通過帯域を有する第１フィルタを含む。第１フィルタは、第１圧電基板と、当該第１圧電基板の一表面上に形成された弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタと、当該第１圧電基板の当該一表面上に形成されて当該共通接点及び当該ＳＡＷフィルタ間に直列接続されたＳＡＷ共振器と、当該圧電基板の当該一表面にわたって形成されて当該ＳＡＷフィルタ及びＳＡＷ共振器を覆う誘電膜とを含み、当該誘電膜は、当該ＳＡＷフィルタに対応する第１領域に第１厚さを有し、当該ＳＡＷ共振器に対応する第２領域に第２厚さを有し、当該第１厚さは当該第２厚さよりも大きい。分波器はさらに、共通接点及び第２信号接点間に接続されて第１通過帯域とは異なる第２通過帯域を有する第２フィルタを含み、当該第２通過帯域の中心周波数は、当該第１通過帯域の中心周波数の１．２から１．４倍の範囲にある。一例において、ＳＡＷ共振器及びＳＡＷフィルタは一緒になって第１ラダー型フィルタを形成する。ＳＡＷフィルタは、グランド接点に接続された少なくとも一つの並列共振器を含む。他例において、ＳＡＷフィルタは二重モード型ＳＡＷフィルタである。
一例において、第２通過帯域の中心周波数は、第１通過帯域の中心周波数の１．２５から１．３倍の範囲にある。
一例において、誘電膜は二酸化ケイ素からなる。一例において、ＳＡＷ共振器に対応する第２領域における誘電膜の第２厚さは、第１フィルタにおいて励振される弾性表面波の波長で規格化した場合に２６％よりも小さくなるように構成される。他例において、ＳＡＷフィルタに対応する第１領域における誘電膜の第１厚さは、第１フィルタにおいて励振される弾性表面波の波長で規格化した場合に２９％よりも大きくなるように構成される。他例において、誘電膜の第１厚さと第２厚さとの差は、第１フィルタにおいて励振される弾性表面波の波長で規格化した場合に３％よりも大きくなるように構成される。
一例において、第１圧電基板はニオブ酸リチウムからなる。他例において、第１圧電基板はタンタル酸リチウムからなる。
一例において、第２フィルタは、第１圧電基板上に配置された複数の弾性波素子を含む。他例において、第２フィルタは第２圧電基板を含む。第２フィルタは、第２圧電基板上に配置された複数の弾性波素子を含み得る。一例において、第１圧電基板は第１材料からなり、第２圧電基板は当該第１材料とは異なる第２材料からなる。
さらなる実施形態は、分波器を含むモジュールに関する。
なおもさらなる実施形態は、分波器を含む無線機器に関する。分波器は、例えば、無線機器におけるアンテナデュプレクサ又はアンテナダイプレクサとして構成することができる。
他実施形態によれば、分波モジュールは、パッケージング基板と、当該パッケージング基板上に配置されて共通接点、第１信号接点及び第２信号接点を有するフィルタダイとを含む。フィルタダイは、共通接点及び第１信号接点間に接続されて第１通過帯域を有する第１フィルタを含む。第１フィルタは、圧電基板と、当該圧電基板の一表面上に形成された弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタと、当該圧電基板の当該一表面上に形成されて共通接点及び当該ＳＡＷフィルタ間に直列接続されたＳＡＷ共振器と、当該圧電基板の当該一表面にわたって形成されて当該ＳＡＷフィルタ及び当該ＳＡＷ共振器を覆う誘電膜とを含む。誘電膜は、ＳＡＷフィルタに対応する第１領域に第１厚さを有し、ＳＡＷ共振器に対応する第２領域に第２厚さを有する。第１厚さは第２厚さよりも大きい。フィルタダイはさらに、共通接点及び第２信号接点間に接続されて第１通過帯域とは異なる第２通過帯域を有する第２フィルタを含む。第２通過帯域の中心周波数は、第１通過帯域の中心周波数の１．２から１．４倍の範囲にある。分波モジュールはさらに、パッケージング基板上に配置された複数の接続パッドを含む。フィルタダイの共通接点、第１信号接点及び第２信号接点は、複数の接続パッドの対応するそれぞれに電気コネクタによって接続される。
一例において、電気コネクタはワイヤボンドである。他例において、電気コネクタは半田バンプである。
一例において、第２通過帯域の中心周波数は、第１通過帯域の中心周波数の１．２５から１．３倍の範囲にある。
一例において、誘電膜は二酸化ケイ素からなる。所定の実施形態によれば、当該分波器における第１フィルタの通過帯域の中心周波数の１．２から１．４倍の周波数の一帯域に、当該第１フィルタを形成するＳＡＷ素子の二酸化ケイ素膜に起因するラム波に由来して発生するスプリアスを低減する分波器を設けることができ、ひいては、この分波器が使用される通信機器の品質を向上させることができる。
これらの典型的な側面及び実施形態の、さらに他の側面、実施形態及び利点が以下に詳述される。ここに開示される複数の実施形態は、ここに開示の複数の原理の少なくとも一つに整合する任意の態様で他の実施形態と組み合わせることができる。「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「代替実施形態」、「様々な実施形態」、「一つの実施形態」等の言及は、必ずしも互いに排他的というわけではなく、記載される特定の特徴、構造又は特性が少なくとも一つの実施形態に含まれ得ることを示すことが意図される。ここでそのような用語が登場しても、必ずしもすべてが同じ実施形態を言及するわけではない。
少なくとも一つの実施形態の様々な側面が、縮尺どおりに描かれることを意図するわけではない添付図面を参照して以下に説明される。図面は、様々な側面及び実施形態の例示及びさらなる理解を与えるべく含まれ、本明細書に組み入れられ及び本明細書の一部をなすが、本発明の制限の画定として意図されるわけではない。図面において、様々な図面に例示される同一又はほぼ同一の部品はそれぞれ、同じ参照番号によって代表される。明確性を目的として、すべての部品が、すべての図面において標識されるわけではない。
複数の側面及び実施形態が、第１フィルタの通過帯域の中心周波数の１．２から１．４倍の周波数の一帯域に発生する第１フィルタのスプリアスを低減する分波器を与える。
図３は、所定の実施形態に係る分波器の典型的な構成を模式的に例示するブロック図である。分波器２００は第１フィルタ２１０及び第２フィルタ２２０を含む。第１フィルタ２１０は、アンテナに接続可能な共通接点２０１と、第１信号接点２０２との間に接続され、入力信号を通過させる。第２フィルタ２２０は、共通接点２０１及び第２信号接点２０３間に接続される。分波器２００は、例えば、アンテナダイプレクサ又はアンテナデュプレクサとしてよい。
第１フィルタ２１０は複数の弾性表面波（ＳＡＷ）共振器を含む。複数の共振器のうちただ一つのＳＡＷ共振器２１２（以下、フロントエンド共振器と称する）が、共通接点２０１に接続される。残りの共振器（図示せず）は、ＳＡＷフィルタ２１４を形成し、第１フィルタ２１０においてフロントエンド共振器２１２及び第１信号接点２０２間に接続される。
一例において、第１フィルタ２１０に含まれるフロントエンド共振器２１２及びＳＡＷフィルタ２１４は、共通接点２０１及び第１信号接点２０２間に互いに直列接続された（フロントエンド共振器２１２を含む）複数の直列共振器と、当該直列共振器及びグランド接点（図示せず）間に接続された一以上の並列共振器とを含むラダー型フィルタを形成してよい。しかしながら、ＳＡＷフィルタ２１４の構成はラダー型配列に限られず、他実施形態においてＳＡＷフィルタ２１４は、例えば二重モード型ＳＡＷ（ＤＭＳ）フィルタとしてよい。
所定の例によれば、第２フィルタ２２０は、第１フィルタ２１０とは異なる通過帯域を有する。一つの実施形態において、第２フィルタ２２０の中心周波数は、第１フィルタ２１０の通過帯域の中心周波数のほぼ１．２から１．４倍の一帯域内に存在してよい。第２フィルタ２２０の中心周波数は、第１フィルタ２１０の通過帯域の中心周波数のほぼ１．２５から１．３倍の一帯域に存在してよい。
図４Ａは、第１フィルタ２１０の一例の構造を示す単純化された断面図である。この例において、第１フィルタ２１０は、平坦な主表面を有する圧電基板３１０を含む。圧電基板３１０は、例えばニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムのような圧電体から形成される。ＳＡＷフィルタ２１４及びフロントエンドＳＡＷ共振器２１２を形成する各ＳＡＷ共振器は、一対の入り組んだ櫛形電極からなるインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極を含む。したがって、図４Ａは、ＳＡＷフィルタ２１４及びフロントエンド共振器２１２を表すＩＤＴ電極３２０を模式的に示す。ＩＤＴ電極３２０は、圧電基板３１０の主表面上に形成される。
図４Ａに示されるように、圧電基板３１０の主表面はＩＤＴ電極３２０とともに、誘電膜３３０によって覆われる。一例において、誘電膜３３０は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる。一つの実施形態において、誘電膜は、ＳＡＷフィルタ２１４に対応する第１領域に第１厚さＴ１を、フロントエンド共振器２１２に対応する第２領域３４０に第２厚さＴ２を有する。第２厚さＴ２は、第１厚さＴ１よりも小さくなるように構成される。以下にさらに述べるが、フロントエンド共振器２１２に対応する領域３４０における誘電膜３３０の膜厚Ｔ２が相対的に小さく構成されることにより、ラム波の発生が防止され得るので、第２フィルタ２２０の通過帯域におけるスプリアスが低減される。
所定の実施形態によれば、第２フィルタ２２０もまた、複数のＳＡＷ共振器を含む。第２フィルタ２２０に含まれる複数の共振器は、例えば、第１フィルタ２１０を形成する共振器に隣接するように、圧電基板３１０の主表面上に形成することができる。加えて、誘電膜３３０は、第２フィルタ２２０に含まれる複数の共振器のそれぞれを覆うように形成することができる。誘電膜３３０は、第２フィルタ２２０に対応する領域（複数可）に第１厚さＴ１を有してよい。なお、第２フィルタ２２０は必ずしも、圧電基板３１０の主表面において第１フィルタ２１０と一緒に形成される必要はない。所定の実施形態において、第２フィルタ２２０は、第１フィルタ２１０の圧電基板３１０とは異なる圧電基板に形成してよい。さらに、第２フィルタは必ずしも、ＳＡＷ素子によって形成される必要はない。他実施形態において、第２フィルタ２２０は、例えば、バルク弾性波（ＢＡＷ）共振器又は圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）を含んでよい。
図４Ｂは、図４Ａに示される第１フィルタ２１０の例との比較のため、従来型の第１フィルタ１１０を示す断面図である。図４Ｂにおいて図４Ａの例と共通する参照番号が同じ要素を示すことにより、両者間の対応関係が明らかにされる。従来型の第１フィルタ１１０は、第１フィルタ１１０の共振器を形成するＩＤＴ電極３２０すべてにわたって一定の膜厚を有する誘電膜３３０を含むように構成される。したがって、上述のように誘電膜３３０の膜厚に応じて望ましくないラム波が生じ得る。
図５は、第１フィルタ２１０の共通接点２０１における信号反射率を、実線で表示されるように、規格化された周波数の関数として例示するグラフである。すなわち、信号反射率がグラフの縦軸に示され、グラフの横軸は、第１フィルタ２１０の通過帯域２３２における中心周波数ｆ０に対する、規格化された周波数ｆ／ｆ０を表す。第１フィルタ２１０の通過帯域２３２における中心周波数ｆ０のほぼ１．２から１．４倍の範囲にわたって延びる周波数帯域２３６に、スプリアス２３４が現れる。スプリアス２３４は、第１フィルタ２１０の二酸化ケイ素誘電膜３３０のラム波に由来する。
さらに図５に示されるのは、従来型の第１フィルタ１１０によって帯域２３６に発生するスプリアス１３８である。これは、比較のため破線で示す。図４Ｂに示されるように、従来型第１フィルタ１１０は、すべての共振器にわたって一定の膜厚を有する誘電膜３３０を含むように構成される。そのような従来型の第１フィルタ１１０においては、帯域２３６に発生するスプリアス１３８が抑制されないので、スプリアス１３８は、図５に示されるように相対的に大きくなり得る。
これとは対照的に、所定の実施形態に係る第１フィルタ２１０における誘電膜３３０の膜厚は、図４Ａに示されるように、フロントエンド共振器２１２に対応する領域において他の領域の膜厚よりも低減されるように構成されるので、ラム波の発生が抑制される。すなわち、帯域１３６におけるスプリアス２３４が、図５に示されるように低減される。このようなスプリアスの抑制により、帯域１３６におけるフィルタ２００の良好な通過特性を確保することができるので、分波器２００が使用される通信機器の性能を向上させることができる。
図６は、図４Ａに示される例に係る第１フィルタ２１０のフロントエンド共振器２１２の周波数特性を例示するグラフである。グラフの横軸は、第１フィルタ２１０の通過帯域１３２における中心周波数ｆ０に対する規格化された周波数ｆ／ｆ０を表し、縦軸は通過特性をデシベル（ｄＢ）で表す。図６において、破線が第１フィルタ２１０の通過特性を示す一方、実線はフロントエンド共振器２１２の通過特性を示す。第１フィルタ２１０の共振器は、フロントエンド共振器２１２の反共振周波数ｆ２が、フロントエンド共振器２１２以外の共振器の共振周波数ｆ１に最も近い高い側の周波数となるように構成される。共振周波数ｆ１は、第１フィルタ２１０の第１通過帯域に減衰極を生成する。
第１フィルタ２１０において、フロントエンド共振器２１２の領域３４０における誘電膜３３０の膜厚（Ｔ２）を、他の領域の膜厚（Ｔ１）よりも小さく構成することにより、フロントエンド共振器２１２の周波数温度係数（ＴＣＦ）の絶対値を大きくすることができる。したがって、フロントエンド共振器２１２の反共振周波数が温度変化に由来して第１フィルタ２１０の通過帯域方向にシフトしても、当該通過帯域が狭くなることを防止できる。
図７は、フロントエンド共振器２１２の領域３４０における誘電膜３３０の膜厚と、スプリアス２３４のレベルとの関係を例示する。
図８は、誘電膜３３０の規格化膜厚を例示する。詳しくは、図８は、第１フィルタ２１０における共振器の一部分の拡大断面図である。共振器のＩＤＴ電極３２０はピッチＰを有し、圧電基板３１０及びＩＤＴ電極３２０を覆う誘電膜３３０は、圧電基板３１０の主表面を基準として膜厚Ｔを有する。共振器は、波長Ｌ＝２Ｐを有する弾性表面波を励振するように構成される。誘電膜３３０の規格化膜厚は、弾性表面波の波長Ｌに対してＴ／Ｌと表すことができる。
図７は、第１フィルタ２１０の帯域２３６（図５）において発生したスプリアス２３４のレベルが、フロントエンド共振器２１２に対応する領域３４０における誘電膜３３０の規格化膜厚Ｔ／Ｌに依存し得ることを示す。図７を参照してわかるように、規格化膜厚が相対的に低い場合に、著しく低いスプリアスが観測される。特に、フロントエンド共振器２１２に対応する領域３４０に形成される誘電膜３３０の規格化膜厚Ｔ／Ｌが２６％よりも小さな領域において、スプリアス２３４のレベルは０．１未満となる。また、この領域においては、誘電膜３３０の規格化膜厚Ｔ／Ｌに対するスプリアス２３４のレベルの変動も小さくなるので、性能がさらに安定し得ることがわかる。
所定の実施形態では、第１フィルタ２１０の通過帯域２３２に最も近い減衰極を生成するフロントエンド共振器２１２以外の共振器、すなわち第１フィルタ２１０において第１フィルタ２１０の通過帯域２３２を形成する共振器において、良好な周波数温度係数（ＴＣＦ）を確保するには、規格化膜厚Ｔ／Ｌは２９％よりも大きくする必要がある。
したがって、所定の実施形態によれば、フロントエンド共振器２１２を覆う誘電膜３３０の規格化膜厚Ｔ／Ｌを２６％よりも小さくすべきであり、他の共振器を覆う誘電膜３３０の規格化膜厚Ｔ／Ｌは２９％よりも大きくすべきである。これを目的として、フロントエンド共振器２１２に対応する領域３４０における誘電膜３３０の規格化膜厚Ｔ／Ｌは、他の領域を覆う誘電膜３３０の規格化膜厚Ｔ／Ｌよりも、少なくとも３％小さく構成してよい。したがって、第１フィルタ２１０のフロントエンド共振器２１２に対応する領域３４０における、誘電膜３３０に由来するラム波の発生を抑制することができる。これにより、第１フィルタ２１０による帯域２３６におけるスプリアス２３４のレベルを低減するとともに、ＳＡＷフィルタ２１４に含まれる他の共振器の周波数温度係数を維持することもできる。
上述のように、分波器２００の複数の実施形態は、例えば、アンテナを送受信に共用するデュプレクサとして、又は、アンテナ信号をその帯域に応じて分割するダイプレクサとして構成してよい。さらに、所定の実施形態に係る分波器２００は、第１フィルタ２１０及び第２フィルタ２２０のみに限られず、３以上のフィルタを含んでもよい。この場合、任意の２つのフィルタを上述のように構成することができる。すなわち、一のフィルタが、そのフロントエンド共振器にわたって低減された誘電膜厚を有することにより、他のフィルタの通過帯域におけるラム波に由来するスプリアスが抑制される。
分波器２００の複数の実施形態は、例えば、究極的には無線通信機器のような電子機器において使用され得るモジュールに組み入れ、又は当該モジュールとしてパッケージ化することができる。図９は、分波器２００を含むモジュール４００の一例を示すブロック図である。分波器２００は、一以上の接続パッドを含む一以上のダイ４１０に実装してよい。図９に示される例において、分波器２００は、共通接点２０１、第１信号接点２０２及び第２信号接点２０３に対応する少なくとも３つの接続パッドを含む。パッケージ化モジュール４００は、分波器ダイ４１０を含む複数の部品を需要するように構成されたパッケージング基板４２０を含む。複数の接続パッド４２２は、パッケージング基板４２０上に配置することができ、分波器ダイ４１０の様々な接続パッドが、パッケージング基板４２０上の接続パッド４２２に、電気コネクタ４２４を介して接続され得る。電気コネクタ４２４は、例えば、半田バンプ又はワイヤボンドでよく、分波器２００へ及び分波器２００から様々な信号が通過することが許容される。モジュール４００は随意的に、ここでの開示に鑑み半導体製造業の当業者にわかるであろう、例えば一以上の付加フィルタ、増幅器、前置フィルタ、変調器、復調器、ダウンコンバータ等のような、他の回路ダイ４３０をさらに含む。いくつかの実施形態において、モジュール４００はまた、例えば、モジュール４００を保護し及びその取り扱いを容易にするための一以上のパッケージング構造物を含んでよい。このようなパッケージング構造物は、パッケージング基板４２０にわたって形成されて様々な回路及びその部品を実質的にカプセル化する寸法とされたオーバモールドを含み得る。
上述のように、分波器２００の様々な例及び実施形態は、多用な電子機器に使用することができる。例えば、分波器２００は、アンテナデュプレクサ又はダイプレクサとして構成することができる。これらは、ＲＦフロントエンドモジュール及び通信機器のような様々な電子機器に組み入れることができる。
図１０を参照すると、例えば、無線通信機器（例えば携帯電話機）のような電子機器において使用され得るフロントエンドモジュール５００の一例のブロック図が例示される。この例において、分波器２００は、フロントエンドモジュール５００に含まれるアンテナデュプレクサ５１０として構成される。アンテナデュプレクサ５１０は、アンテナ６１０が接続される共通接点２０１を含む。アンテナデュプレクサ５１０はさらに、入力信号接点５０２及び出力信号接点５０４を含む。
アンテナデュプレクサ５１０は、入力信号接点５０２及び共通接点２０１間に接続された送信フィルタ５１２と、共通接点２０１及び出力信号接点５０４間に接続された受信フィルタ５１４とを含み得る。送信フィルタの通過帯域は、受信フィルタの通過帯域とは異なる。この例では、送信フィルタ５１２は、分波器２００における第１フィルタ２１０及び第２フィルタ２２０の一方に対応し、受信フィルタ５１４は、第１フィルタ２１０及び第２フィルタ２２０の他方に対応し得る。したがって、入力及び出力信号接点５０２、５０４は、分波器２００の第１及び第２信号接点２０２、２０３のそれぞれ一つに対応し得る。
フロントエンドモジュール５００はさらに、デュプレクサ５１０の入力信号接点５０２に接続された送信器回路５２２と、デュプレクサ５１０の出力信号接点５０４に接続された受信器回路５２４とを含む。送信器回路５２２は、アンテナ６１０を介して送信される送信を生成することができ、受信器回路５２４は、アンテナ６１０を介して受信された信号を、受信及び処理することができる。いくつかの実施形態では、送信器及び受信器回路は、図１０に示されるように、別個の部品として実装されるが、他実施形態では、これらの部品は、共通の送受信器回路又はモジュールに統合してよい。当業者にわかることだが、フロントエンドモジュール５００は、スイッチ、電磁結合器、増幅器、プロセッサ等を含むがこれらに限られない、図１０に例示されない他の部品を含んでよい。
図１１は、図１０に示されるアンテナデュプレクサ５１０を含む無線機器６００の一例のブロック図である。無線機器６００は、音声又はデータ通信のために構成されたセルラー電話機、スマートフォン、タブレット、モデム、通信ネットワーク、又は任意の他のポータブル若しくは非ポータブル機器であってよい。無線機器６００は、アンテナ６１０から信号を受信及び送信できる。無線機器は、図１０を参照して上述されたものと同様のフロントエンドモジュール５００の一実施形態を含む。フロントエンドモジュール５００は、上述のようにデュプレクサ５１０を含む。図１１に示される例において、フロントエンドモジュール５００はさらに、アンテナスイッチ５３０を含む。これは、例えば送信モード及び受信モードのような、異なる周波数帯域又はモード間の切り替えのために構成してよい。図１１に示される例において、アンテナスイッチ５３０は、デュプレクサ５１０及びアンテナ６１０間に位置決めされる。しかしながら、他例では、デュプレクサ５１０をアンテナスイッチ５３０及びアンテナ６１０間に位置決めしてよい。他例では、アンテナスイッチ５３０及びデュプレクサ５１０は、一つの部品に統合してよい。
フロントエンドモジュール５００は、送信のための信号を生成し又は受信信号を処理するように構成された送受信器５２０を含む。送受信器５２０は、図１０の例に示されるように、デュプレクサ５１０の入力信号接点５０２に接続可能な送信器回路５２２と、デュプレクサ５１０の出力信号接点５０４に接続可能な受信器回路５２４とを含み得る。
送信器回路５２２が送信のために生成した信号は、電力増幅器（ＰＡ）モジュール５４０によって受信される。電力増幅器モジュール５４０は、送受信器５２０からの生成信号を増幅する。電力増幅器モジュール５４０は、一以上の電力増幅器を含んでよい。電力増幅器モジュール５４０は、多様なＲＦ又は周波数帯域の送信信号を増幅するべく使用してよい。例えば、電力増幅器モジュール５４０は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）信号又は任意の他の適切なパルス信号を送信する補助となるように、電力増幅器の出力をパルス化するべく使用可能なイネーブル信号を受信することができる。電力増幅器モジュール５４０は、例えば、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ）（登録商標）信号、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号、広帯域符号分割多元接続（Ｗ−ＣＤＭＡ）信号、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）信号又はＥＤＧＥ信号を含む様々なタイプの信号のいずれかを増幅するように構成することができる。所定の実施形態では、電力増幅器モジュール５４０、及びスイッチ等を含む関連部品は、例えば、高電子移動度トランジスタ（ｐＨＥＭＴ）若しくは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＢｉＦＥＴ）を使用するガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板上に、又は相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）電界効果トランジスタを使用するシリコン基板上に作製してよい。
なおも図１１を参照すると、フロントエンドモジュール５００はさらに、低雑音増幅器モジュール５５０を含んでよい。これは、アンテナ６１０からの受信信号を増幅し、当該増幅信号を送受信器５２０の受信器回路５２４に与える。
図１１の無線機器６００はさらに、送受信器５２０に接続されて無線機器６００の動作のための電力を管理する電力管理サブシステム６２０を含む。電力管理システム６２０はまた、無線機器６００のベース帯域サブシステム６３０及び様々な他の部品の動作も制御可能である。電力管理システム６２０は、無線機器６００の様々な部品のために電力を供給する電池（図示せず）を含み又は当該電池に接続されてよい。電力管理システム６２０はさらに、例えば信号の送信を制御可能な一以上のプロセッサ又は制御器を含んでよい。一つの実施形態において、ベース帯域サブシステム６３０は、ユーザとの間でやりとりされる音声又はデータの様々な入力及び出力を容易にするべくユーザインタフェイス６４０に接続される。ベース帯域サブシステム６３０はまた、無線機器６００の動作を容易にし及び／又はユーザのための情報記憶を与えるべく、データ及び／又は命令を記憶するべく構成されたメモリ６５０に接続されてよい。
少なくとも一つの実施形態のいくつかの側面を上述したが、様々な改変、修正及び改善が当業者にとって容易に想起されることを理解されたい。かかる改変、修正及び改善は、本開示の一部となることが意図され、かつ、本発明の範囲内にあることが意図される。なお、ここに説明される方法及び装置の複数の実施形態は適用上、本説明に記載され又は添付図面に例示される構造の詳細及び部品の配列に限られない。本方法及び装置は、他の実施形態に実装すること、及び様々な方法で実施することが可能である。特定の実装例は、例示のみを目的としてここに与えられ、限定されることを意図しない。また、ここで使用される表現及び用語は、説明目的であって、限定としてみなすべきではない。ここでの「含む」、「備える」、「有する」、「包含する」及びこれらの変形の使用は、以降に列挙される項目及びその均等物並びに付加項目の包括を意味する。「又は（若しくは）」の言及は、「又は（若しくは）」を使用して記載される任意の用語が、当該記載の用語の一つの、一を超える、及びすべてのものを示すように解釈され得る。前後、左右、頂底、上下及び垂直水平への言及はいずれも、説明の便宜のためであって、本システム及び方法又はこれらの構成要素をいずれか一つの位置的又は空間的配向へと限定することを意図しない。したがって、上記説明及び図面は例示にすぎず、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の適切な構築から決定するべきである。
Claims (36)
- 分波器であって、
共通接点、第１信号接点及び第２信号接点と、
前記共通接点及び前記第１信号接点間に接続されて第１通過帯域を有する第１フィルタと、
前記共通接点及び前記第２信号接点間に接続されて前記第１通過帯域とは異なる第２通過帯域を有する第２フィルタと
を含み、
前記第１フィルタは、
第１圧電基板と、
前記第１圧電基板の一表面上に形成された弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタと、
前記第１圧電基板の前記一表面上に形成されて前記共通接点及び前記ＳＡＷフィルタ間に直列接続されたフロントエンドＳＡＷ共振器と、
前記第１圧電基板の前記一表面を覆いかつ前記ＳＡＷフィルタ及び前記フロントエンドＳＡＷ共振器を覆うように形成された誘電膜と
を含み、
前記誘電膜は、前記ＳＡＷフィルタに対応する第１領域に第１厚さを有し、前記フロントエンドＳＡＷ共振器に対応する第２領域に第２厚さを有し、
前記第１厚さは前記第２厚さよりも大きく、
前記第１厚さと前記第２厚さとの差が、前記第１領域におけるラム波の伝播により生成される前記第２通過帯域におけるスプリアスを抑制するべく、前記第１フィルタにおいて励振される弾性表面波の波長で規格化した場合に３％よりも大きくなるように構成され、
前記第２通過帯域の中心周波数は、前記第１通過帯域の中心周波数の１．２から１．４倍の周波数に設定される、分波器。 - 前記第２通過帯域の中心周波数は、前記第１通過帯域の中心周波数の１．２５から１．３倍の周波数に設定される、請求項１の分波器。
- 前記フロントエンドＳＡＷ共振器と前記ＳＡＷフィルタとが一緒になってラダー形フィルタを形成し、
前記ＳＡＷフィルタは、
前記第１信号接点と前記フロントエンドＳＡＷ共振器との間に直列に接続された複数の直列ＳＡＷ共振器と、
少なくとも一つのグランド接点に接続された複数の並列ＳＡＷ共振器と
を含む、請求項１の分波器。 - 前記誘電膜は二酸化ケイ素からなる、請求項１の分波器。
- 前記フロントエンドＳＡＷ共振器に対応する前記第２領域における前記誘電膜の第２厚さは、前記第１フィルタにおいて励振される弾性表面波の波長で規格化した場合に２６％よりも小さくなるように構成される、請求項１の分波器。
- 前記ＳＡＷフィルタに対応する前記第１領域の前記誘電膜の第１厚さは、前記第１フィルタにおいて励振される弾性表面波の波長で規格化した場合に２９％よりも大きくなるように構成される、請求項５の分波器。
- 前記第１圧電基板はニオブ酸リチウム及びタンタル酸リチウムの一方からなる、請求項１の分波器。
- 前記第２フィルタは、前記第１圧電基板に配置された複数の弾性波素子を含む、請求項１の分波器。
- 前記第２フィルタは、第２圧電基板と、前記第２圧電基板に配置された複数の弾性波素子とを含む、請求項１の分波器。
- 前記複数の弾性波素子は、弾性表面波素子、バルク弾性波素子及び薄膜バルク弾性共振器の少なくとも一つを含む、請求項９の分波器。
- 前記第１圧電基板は第１材料からなり、前記第２圧電基板は前記第１材料とは異なる第２材料からなる、請求項９の分波器。
- 前記フロントエンドＳＡＷ共振器の反共振周波数は、前記第１通過帯域の外側において前記第１通過帯域の高周波数側に最も近いところにある減衰極の周波数よりも高い、請求項１の分波器。
- 分波器であって、
共通接点、第１信号接点及び第２信号接点と、
前記共通接点及び前記第１信号接点間に接続されて第１通過帯域を有する第１フィルタと、
前記共通接点及び前記第２信号接点間に接続されて前記第１通過帯域とは異なる第２通過帯域を有する第２フィルタと
を含み、
前記第１フィルタは、
第１圧電基板と、前記第１圧電基板の一表面上に形成されて弾性表面波を励振するべく構成された弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタと、
前記第１圧電基板の前記一表面上に形成されて前記共通接点及び前記ＳＡＷフィルタ間に直列接続されたフロントエンドＳＡＷ共振器と、
前記第１圧電基板の前記一表面を覆いかつ前記ＳＡＷフィルタ及び前記フロントエンドＳＡＷ共振器を覆うように形成された誘電膜と
を含み、
前記誘電膜は、前記ＳＡＷフィルタに対応する第１領域に第１厚さを有し、前記フロントエンドＳＡＷ共振器に対応する第２領域に第２厚さを有し、
前記第１厚さは、前記弾性表面波の波長で規格化した場合に２９％よりも大きくなるように構成され、
前記第２厚さは、前記第１領域におけるラム波の伝播により生成される前記第２通過帯域におけるスプリアスを抑制するべく、前記弾性表面波の波長で規格化した場合に２６％よりも小さくなるように構成され、
前記第２通過帯域の中心周波数は、前記第１通過帯域の中心周波数の１．２から１．４倍の周波数に設定される、分波器。 - 前記第２通過帯域の中心周波数は、前記第１通過帯域の中心周波数の１．２５から１．３倍の周波数に設定される、請求項１３の分波器。
- 前記誘電膜は二酸化ケイ素からなる、請求項１３の分波器。
- 前記第２フィルタは、前記第１圧電基板に配置された複数の弾性波素子を含む、請求項１３の分波器。
- 前記第２フィルタは、第２圧電基板と、前記第２圧電基板に配置された複数の弾性波素子とを含む、請求項１３の分波器。
- 前記第１圧電基板は第１材料からなり、前記第２圧電基板は前記第１材料とは異なる第２材料からなる、請求項１７の分波器。
- 分波器であって、
共通接点、第１信号接点及び第２信号接点と、
前記共通接点及び前記第１信号接点間に接続されて第１通過帯域を有する第１フィルタと、
前記共通接点及び前記第２信号接点間に接続されて前記第１通過帯域とは異なる第２通過帯域を有する第２フィルタと
を含み、
前記第１フィルタは、
第１圧電基板と、
前記第１圧電基板の一表面上に形成された弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタと、
前記第１圧電基板の前記一表面上に形成されて前記共通接点及び前記ＳＡＷフィルタ間に直列接続されたフロントエンドＳＡＷ共振器と、
前記第１圧電基板の前記一表面を覆いかつ前記ＳＡＷフィルタ及び前記フロントエンドＳＡＷ共振器を覆うように形成された誘電膜と
を含み、
前記誘電膜は、前記ＳＡＷフィルタに対応する第１領域に第１厚さを有し、前記フロントエンドＳＡＷ共振器に対応する第２領域に第２厚さを有し、
前記第１厚さは前記第２厚さよりも大きく、
前記第２通過帯域の中心周波数は、前記第１通過帯域の中心周波数の１．２から１．４倍の周波数に設定され、
前記第１厚さと前記第２厚さとの差が、前記第１領域におけるラム波の伝播により生成される前記第２通過帯域におけるスプリアスを抑制するべく、前記第１フィルタにおいて励振される弾性表面波の波長で規格化した場合に３％よりも大きくなるように構成される、分波器。 - 前記フロントエンドＳＡＷ共振器及び前記ＳＡＷフィルタは一緒になって第１ラダー型フィルタを形成し、
前記ＳＡＷフィルタは、グランド接点に接続された少なくとも一つの並列共振器を含む、請求項１９の分波器。 - 前記ＳＡＷフィルタは二重モード型ＳＡＷフィルタである、請求項１９の分波器。
- 前記第２通過帯域の中心周波数は、前記第１通過帯域の中心周波数の１．２５から１．３倍の周波数に設定される、請求項１８の分波器。
- 前記誘電膜は二酸化ケイ素からなる、請求項１９の分波器。
- 前記フロントエンドＳＡＷ共振器に対応する前記第２領域における前記誘電膜の第２厚さは、前記第１フィルタにおいて励振される弾性表面波の波長で規格化した場合に２６％よりも小さくなるように構成される、請求項１９の分波器。
- 前記ＳＡＷフィルタに対応する前記第１領域の前記誘電膜の第１厚さは、前記第１フィルタにおいて励振される弾性表面波の波長で規格化した場合に２９％よりも大きくなるように構成される、請求項１９又は２４の分波器。
- 前記第２フィルタは、前記第１圧電基板に配置された複数の弾性波素子を含む、請求項１９の分波器。
- 前記第２フィルタは第２圧電基板を含む、請求項１８の分波器。
- 前記第２フィルタは、前記第２圧電基板に配置された複数の弾性波素子を含む、請求項２７の分波器。
- 前記第１圧電基板は第１材料からなり、前記第２圧電基板は前記第１材料とは異なる第２材料からなる、請求項２７の分波器。
- 前記第１圧電基板はニオブ酸リチウムからなる、請求項１９の分波器。
- 前記第１圧電基板はタンタル酸リチウムからなる、請求項１９の分波器。
- 分波モジュールであって、
パッケージング基板と、
前記パッケージング基板上に配置されて共通接点、第１信号接点及び第２信号接点を有するフィルタダイと、
前記パッケージング基板上に配置された複数の接続パッドと
を含み、
前記フィルタダイは、前記共通接点及び前記第１信号接点間に接続されて第１通過帯域を有する第１フィルタを含み、
前記第１フィルタは、
圧電基板と、
前記圧電基板の一表面上に形成された弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタと、
前記圧電基板の前記一表面上に形成されて前記共通接点及び前記ＳＡＷフィルタ間に直列接続されたフロントエンドＳＡＷ共振器と、
前記圧電基板の前記一表面を覆うようにかつ前記ＳＡＷフィルタ及び前記フロントエンドＳＡＷ共振器を覆うように形成された誘電膜と
を含み、
前記誘電膜は、前記ＳＡＷフィルタに対応する第１領域に第１厚さを有し、前記フロントエンドＳＡＷ共振器に対応する第２領域に第２厚さを有し、
前記第１厚さは前記第２厚さよりも大きく、
前記フィルタダイはさらに、前記共通接点及び前記第２信号接点間に接続されて前記第１通過帯域とは異なる第２通過帯域を有する第２フィルタを含み、
前記第２通過帯域の中心周波数は、前記第１通過帯域の中心周波数の１．２から１．４倍の周波数に設定され、
前記第１厚さと前記第２厚さとの差が、前記第１領域におけるラム波の伝播により生成される前記第２通過帯域におけるスプリアスを抑制するべく、前記第１フィルタにおいて励振される弾性表面波の波長で規格化した場合に３％よりも大きくなるように構成され、
前記フィルタダイの前記共通接点、前記第１信号接点及び前記第２信号接点は、前記複数の接続パッドの対応するそれぞれに電気コネクタによって接続される、分波モジュール。 - 前記第２通過帯域の中心周波数は、前記第１通過帯域の中心周波数の１．２５から１．３倍の周波数に設定される、請求項３２の分波モジュール。
- 前記誘電膜は二酸化ケイ素からなる、請求項３２の分波モジュール。
- 前記電気コネクタはワイヤボンドである、請求項３２の分波モジュール。
- 前記電気コネクタは半田バンプである、請求項３２の分波モジュール。
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