JP7272762B2

JP7272762B2 - 弾性波フィルタ

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Publication number: JP7272762B2
Application number: JP2018153761A
Authority: JP
Inventors: 裕二森
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-08-18
Filing date: 2018-08-18
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2038-08-18
Also published as: JP2020028101A

Description

本開示は、弾性波を利用して信号をフィルタリングする弾性波フィルタに関する。

弾性波フィルタは、複数の弾性波共振子をラダー型に接続したラダー型フィルタが知られている。弾性波共振子は、例えば、圧電基板と、圧電基板上に位置する複数の共振子（例えば、ＩＤＴ電極および反射器）とを含んでいる。このような構造としては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。

特開２０１４－２０４１８１号公報

しかしながら、弾性波フィルタは、入力端子を経由して弾性表面波を励起するＩＤＴ電極に静電気が加わった場合に、例えば、ＩＤＴ電極と接地された反射器との間隔が０．３（μｍ）～１（μｍ）の場合には、ＩＤＴ電極と反射器との間の異電位電極間で静電気破壊が生じ、ＩＤＴ電極または反射器が破壊されやすいという問題点があった。

本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＩＤＴ電極または接地された反射器の静電気破壊を低減することができる弾性波フィルタを提供することにある。

本開示の一態様に係る弾性波フィルタは、圧電基板と、該圧電基板の上面に配置された入力端子と、グランド電位となるグランドパターンと、第１共振子と、を備えており、
前記第１共振子は、前記入力端子に直接接続された第１のバスバーと、該第１のバスバーに接続された複数の第１の電極指と、前記第１のバスバーに対向して配置された第２の
バスバーと、該第２のバスバーに接続された、前記第１の電極指に弾性波の伝搬方向において隣接する部分を有する複数の第２の電極指とを含む第１ＩＤＴ電極と、前記弾性波の伝播方向の前記第１ＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、互いに対向する一対のバスバーと該一対のバスバー間において延びる複数の第１ストリップ電極を含む反射器と、を有し、
前記第１ＩＤＴ電極は、前記複数の第１の電極指間において、前記第１のバスバーから前記第２のバスバーへ延び、その先端が前記複数の第２の電極指の先端とギャップを介して対向し、前記第２の電極指よりも短い複数の第１のダミー電極指を有し、前記複数の第２の電極指間において、前記第２のバスバーから前記第１のバスバーへ延び、その先端が前記複数の第１の電極指の先端とギャップを介して対向し、前記第１の電極指よりも短い複数の第２のダミー電極指を有し、
前記反射器は、少なくとも一方が前記グランドパターンに接続され、
前記グランドパターンに接続された前記反射器の前記第１ストリップ電極は、前記反射器側に位置する前記第１のダミー電極指および前記第２の電極指に対向していることを特徴とする。

また、本開示の一態様に係る弾性波フィルタは、圧電基板と、該圧電基板の上面に配置された入力端子および出力端子と、前記入力端子の周辺に配置されたグランド電位となるグランドパターンと、前記入力端子と前記出力端子との間に配置され、配線パターンで互いに接続された複数の共振子とを備えており、前記入力端子側に位置する前記共振子は、
前記入力端子に接続された第１のバスバーと、該第１のバスバーに接続された複数の第１の電極指と、前記第１のバスバーに対向して配置され、前記配線パターンに接続された第２のバスバーと、該第２のバスバーに接続された、前記第１の電極指に弾性波の伝搬方向において隣接する部分を有する複数の第２の電極指とを含むＩＤＴ電極と、前記弾性波の伝播方向の前記ＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、互いに対向する一対のバスバーと該一対のバスバー間において延びる複数のストリップ電極を含む反射器とを有し、前記ＩＤＴ電極は、前記複数の第１の電極指間において前記第１のバスバーから前記第２のバスバーへ延び、その先端が前記複数の第２の電極指の先端とギャップを介して対向する複数の第１のダミー電極指を有し、前記複数の第２の電極指間において前記第２のバスバーから前記第１のバスバーへ延び、その先端が前記複数の第１の電極指の先端とギャップを介して対向する複数の第２のダミー電極指を有しており、前記第１の電極指と前記反射器との間の前記反射器側に位置する前記第２の電極指の先端領域に前記第１のバスバーに接続されていない浮き電極が配置されており、前記反射器は、少なくとも一方が前記グランドパターンに接続され、ストリップ電極は、前記反射器側に位置する前記浮き電極および前記第２の電極指に対向していることを特徴とする。

本開示の弾性波フィルタによれば、静電気放電によるＩＤＴ電極または反射器の破壊を低減することができる。

本開示の実施形態に係る弾性波フィルタの構成を説明する回路図である。本開示の実施形態に係る弾性波フィルタの構成を説明する平面図である。図２に示す共振子の構成を説明する平面図である。本開示の実施形態に係る弾性波フィルタの他の構成を説明する平面図である。本開示の実施形態に係る弾性波フィルタの他の構成を説明する平面図である。本開示の実施形態に係る弾性波フィルタの他の構成を説明する平面図である。図６に示す共振子の構成を説明する平面図である。本開示の実施形態に係る弾性波フィルタの他の構成を説明する回路図である。本開示の実施形態に係る弾性波フィルタの他の構成を説明する回路図である。

＜実施の形態１＞
以下、本開示の実施形態に係る弾性波フィルタ２０について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

また、実施形態等の説明において、既に説明した構成と同一若しくは類似する構成については、同一の符号を付して説明を省略することがある。

本開示の実施形態に係る弾性波フィルタ２０について、図１乃至図３を参照しながら以下に説明する。

実施形態に係る弾性波フィルタ２０は、図１および図２に示すような構成であり、圧電基板１と、圧電基板１の上面に配置された入力端子２および出力端子３と、グランド電位
となるグランドパターン８と、配線パターンで接続された複数の共振子４Ａ（４Ａ１～４Ａ５）とを備えている。

弾性波フィルタ２０は、入力端子２介して信号が入力され、入力された信号に所定の処理を行なって出力端子３から信号を出力する。グランドパターン８は、入力端子２の周辺に配置されている。共振子４Ａ１～４Ａ３は、入力端子２と出力端子３との間に配置されており、直列共振子である。また、共振子４Ａ４～４Ａ５は、共振子４Ａ１～４Ａ３の間を繋ぐ配線パターンとグランド電位との間に配置されており、並列共振子である。共振子４Ａ（共振子４Ａ１～４Ａ５）は、ＩＤＴ電極５、反射器６（第１の反射器６Ａおよび第２の反射器６Ｂ）を含んでいる。

弾性波フィルタ２０は、図２および図３に示すように、共振子４Ａが圧電基板１の一方主面に設けられており、共振子４Ａは、例えば、周知のＩＤＴ（Inter Digital transducer）電極５、第１の反射器６Ａおよび第２の反射器６Ｂであり、いわゆるＳＡＷ共振子である。

圧電基板１は、図２に示すように、概ね薄型の直方体形状に形成されている。圧電基板１は、例えば、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶等の圧電性を有する単結晶の基板によって構成されている。圧電基板１の平面形状および各種寸法は適宜に設定されてよい。圧電基板１は、例えば、平面視において四角形状であり、厚さが、例えば、一定であり、適宜に設定され、例えば、５０（μｍ）～４００（μｍ）であり、また、平面視における長辺および短辺の長さは、適宜に設定され、例えば、０．５（ｍｍ）～３（ｍｍ）である。また、圧電基板１は、いわゆる貼り合わせ基板であってもよい。

弾性波フィルタ２０は、共振子４Ａ、配線パターンおよびグランドパターン８が導電層によって構成されており、例えば、同一の導電材料によって、共振子４Ａ、配線パターンおよびグランドパターン８の導電層は、同時に圧電基板１上に形成することができる。導電層は、いずれも、ＡｌまたはＡｌ合金（例えば、Ａｌ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ系またはＡｌ－Ｔｉ系）、ＣｕまたはＣｕ合金（例えば、Ｃｕ－Ｍｇ系またはＣｕ－Ｔｉ系）、ＡｇまたはＡｇ合金（例えば、Ａｇ－Ｍｇ系またはＡｇ－Ｔｉ系）等の金属材料を用いることができる。また、導電層は、単一の導電材料で構成された単一層であってよく、また、複数の導電材料を積層して構成された積層体であってもよい。共振子４Ａ、配線パターンおよびグランドパターン８は、一部が異なる導電材料によって形成されていてもよい。共振子４Ａ、配線パターンおよびグランドパターン８は、厚みが、例えば、１００（ｎｍ）～５００（ｎｍ）である。

共振子４Ａ、配線パターンおよびグランドパターン８は、以下のようにして圧電基板１上に設けられる。具体的には、まず、スパッタリング法または蒸着法等の薄膜形成法を用いて、圧電基板１の一方主面上に共振子４Ａおよび配線パターンとなる金属層（導電層）が形成される。次に、形成された金属層に対して、周知のフォトリソグラフィー法等を用いてパターニングを行なうことで、共振子４Ａ、配線パターンおよびグランドパターン８を形成することができる。配線パターン上に入力端子２、出力端子３およびグランド端子９となる電極パッドが設けられる。

また、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて、保護層を共振子４
Ａ、配線パターンおよびグランドパターン８を覆うように圧電基板１上に形成することができる。

弾性波フィルタ２０は、回路配線基板の上面に圧電基板１の一方主面（共振子４Ａが形成された面）を対向させて搭載される。また、回路配線基板は、圧電基板１の一方主面と
対向する主面（上面）上に複数の基板電極パッドが設けられており、基板電極パッドは、対応する圧電基板１の各々の電極パッドにはんだバンプを介して電気的に接続される。具体的には、弾性波フィルタ２０は、圧電基板１が回路配線基板の上面側に回路配線基板の上面との間に空間を有するように対向して搭載される。

弾性波フィルタ２０は、図２および図３に示すように、複数のグランド端子９Ａ～９Ｃが圧電基板１の周辺に配置されている。グランド端子９Ａは、グランドパターン８上に配置され、グランドパターン８は、共振子４Ａ１の第１の反射器６Ａに接続されている。また、グランド端子９Ｂおよびグランド端子９Ｃは、配線パターン上に配置され、配線パターンは、共振子４Ａ４および共振子４Ａ５のそれぞれのバスバーに接続されている。

弾性波フィルタ２０Ａは、図４に示すように、グランドパターン８Ａが共振子４Ａ１の周辺に配置され、第２の反射器６Ｂに接続されている。このように、グランドパターン８Ａは、ＩＤＴ電極５を挟んで第１の反射器６Ａとは反対側に位置する第２の反射器６Ｂに接続されていてもよい。また、弾性波フィルタは、共振子４Ａ１の周辺にグランドパターン８およびグランドパターン８Ａをそれぞれ配置して、第１の反射器６Ａにグランドパターン８を接続し、第２の反射器６Ｂにグランドパターン８Ａを接続してもよい。したがって、グランドパターン８は、第１の反射器６Ａおよび第２の反射器６Ｂの少なくも一方の反射器６に接続されていればよい。

また、弾性波フィルタ２０Ｂは、図５に示すように、グランドパターン８Ｂを共振子４Ａ１の第１の反射器６Ａおよび共振子４Ａ２の第１の反射器６Ａの両方に接続することができる。

入力端子２側に位置する共振子４Ａ１は、図３に示すように、ＩＤＴ電極５とＩＤＴ電極５の弾性波の伝搬方向にそれぞれ配置された反射器６とを含んでいる。ＩＤＴ電極５は、第１のバスバー５Ａおよび第１の電極指５Ａ１と、第２のバスバー５Ｂおよび第２の電極指５Ｂ１を含んでいる。第１のバスバー５Ａは、配線パターン７Ａで入力端子２に接続され、複数の第１の電極指５Ａ１は、第１のバスバー５Ａに接続されている。第２のバスバー５Ｂは、第１のバスバー５Ａに対向して配置され、配線パターン７Ｂに接続されている。複数の第２の電極指５Ｂ１は、第２のバスバー５Ｂに接続され、第１の電極指５Ａ１に弾性波の伝搬方向において隣接する部分を有している。

このように、第１のバスバー５Ａは、外部端子（信号が入力される入力端子２）に接続され、第２のバスバー５Ｂは、配線パターン７Ｂに接続され、外部端子に接続されていない。

このように、ＩＤＴ電極５は、図３に示すように、第１の電極指５Ａ１および第２の電極指５Ｂ１が互いに噛み合うように互いに交互して配置された一対の櫛歯電極（第１の電極指５Ａ１および第２の電極指５Ｂ１）を有している。ＩＤＴ電極５の櫛歯電極のピッチは概ね一定である。実際には、ＩＤＴ電極５は、これより多くの電極指を有するように設けられていてもよい。

第１の反射器６Ａおよび第２の反射器６Ｂは、弾性波の伝播方向のＩＤＴ電極５の両側にそれぞれ配置されて少なくとも一方がグランドパターン８に接続されている。また、第１の反射器６Ａは、互いに対向する一対のバスバー６Ａ１と一対のバスバー６Ａ１間において延びる複数のストリップ電極６Ａ２とを含んでいる。第２の反射器６Ｂは、互いに対向する一対のバスバー６Ｂ１と一対のバスバー６Ｂ１間において延びる複数のストリップ電極６Ｂ２とを含んでいる。このように、弾性波フィルタ２０は、共振子４Ａ１の第１の反射器６Ａがグランドパターン８に接続されており、減衰特性およびアイソレーション特
性を向上させることができる。

このように、第１の反射器６Ａおよび第２の反射器６Ｂは、図３に示すように、ＩＤＴ電極５を両側から挟むように配置され、複数のストリップ電極６Ａ２およびストリップ電極６Ｂ２を有している。この複数のストリップ電極６Ａ２およびストリップ電極６Ｂ２のピッチは概ね一定であるとともに、ＩＤＴ電極５の櫛歯電極のピッチと概ね同一である。

ＩＤＴ電極５は、第１のダミー電極５Ａ２および第２のダミー電極５Ｂ２を含んでいる。複数の第１のダミー電極５Ａ２は、複数の第１の電極指５Ａ１間において第１のバスバー５Ａから第２のバスバー５Ｂ側へ延び、その先端が複数の第２の電極指５Ｂ１の先端とギャップを介して対向している。第２のダミー電極５Ｂ２は、複数の第２の電極指５Ｂ１間において第２のバスバー５Ｂから第１のバスバー５Ａ側へ延び、その先端が複数の第１の電極指５Ａ１の先端とギャップを介して対向している。

第１の反射器６Ａは、図３に示すように、グランドパターン８に接続され、ＩＤＴ電極５側に位置するストリップ電極６Ａ２は、第１の反射器６Ａ側に位置する第１のダミー電極５Ａ２および第２の電極指５Ｂ１に対向して配置されている。また、ＩＤＴ電極５側に位置するストリップ電極６Ｂ２は、第２の反射器６Ｂ側に位置する第１のダミー電極５Ａ２および第２の電極指５Ｂ１に対向して配置されている。

このように、弾性波フィルタ２０は、共振子４Ａ１の第１の反射器６Ａがグランドパターン８に接続され、ストリップ電極６Ａ２が第１の反射器６Ａ側に位置する第１のダミー電極５Ａ２および第２の電極指５Ｂ１に対向している。したがって、入力端子２から静電気が加わったとしても、弾性波フィルタ２０は、第１のダミー電極５Ａ２および第２の電極指５Ｂ１がストリップ電極６Ａ２に対向しているため、入力端子２に接続されている第１のダミー電極５Ａ２がストリップ電極６Ａ２に対向する長さが小さくなって電位差が発生する領域が小さくなり、静電気放電によるＩＤＴ電極５または反射器６の破壊を低減することができる。

したがって、弾性波フィルタ２０は、減衰特性およびアイソレーション特性が向上するとともに、静電気放電による破壊を低減することができる。

本開示は、上述の実施の形態１の弾性波フィルタ２０～に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。以下、他の実施の形態について以下に説明する。なお、他の実施の形態に係る弾性波フィルタのうち、実施の形態１に係る弾性波フィルタと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

＜実施の形態２＞
以下、本開示の実施の形態２に係る弾性波フィルタ２０Ｃについて、図６および図７を参照しながら説明する。

弾性波フィルタ２０Ｃは、弾性波フィルタ２０とは異なり、ＩＤＴ電極５０の第１の反射器６Ａ側に浮き電極が配置されている。

入力端子２側に位置する共振子４Ｂ１は、図６に示すように、ＩＤＴ電極５０とＩＤＴ電極５の弾性波の伝搬方向にそれぞれ配置された反射器６とを含んでいる。ＩＤＴ電極５０は、第１のバスバー５Ａおよび第１の電極指５Ａ１と、第２のバスバー５Ｂおよび第２の電極指５Ｂ１を含んでいる。第１のバスバー５Ａは、配線パターン７Ａで入力端子２に接続され、複数の第１の電極指５Ａ１は、第１のバスバー５Ａに接続されている。第２の
バスバー５Ｂは、第１のバスバー５Ａに対向して配置され、配線パターン７Ｂに接続されている。複数の第２の電極指５Ｂ１は、第２のバスバー５Ｂに接続され、第１の電極指５Ａ１に弾性波の伝搬方向において隣接する部分を有している。

ＩＤＴ電極５０は、第１のダミー電極５Ａ２および第２のダミー電極５Ｂ２を含んでいる。複数の第１のダミー電極５Ａ２は、複数の第１の電極指５Ａ１間において第１のバスバー５Ａから第２のバスバー５Ｂ側へ延び、その先端が複数の第２の電極指５Ｂ１の先端とギャップを介して対向している。第２のダミー電極５Ｂ２は、複数の第２の電極指５Ｂ１間において第２のバスバー５Ｂから第１のバスバー５Ａ側へ延び、その先端が複数の第１の電極指５Ａ１の先端とギャップを介して対向している。

弾性波フィルタ２０Ｃは、図６および図７に示すように、浮き電極１０が第１の反射器６Ａ側ＩＤＴ電極５０の周辺に配置されている。浮き電極１０は、第１の電極指５Ａ１と第１の反射器６Ａとの間であって、第１の反射器６Ａ側に位置する第２の電極指５Ｂ１の先端領域に配置されており、第１のバスバー５Ａに接続されていない。また、浮き電極１０は、第２の反射器６Ｂ側に位置する第２の電極指５Ｂ１の先端領域に配置されていてもよい。

ストリップ電極６Ａ２は、図７に示すように、第１の反射器６Ａ側に位置する浮き電極１０および第２の電極指５Ｂ１に対向している。

弾性波フィルタは、浮き電極１０が第２の反射器６Ｂ側に配置され、図４と同じように、第２の反射器６Ｂにグランドパターン８が接続されていてもよい。また、弾性波フィルタは、浮き電極１０が第１の反射器６Ａ側および第２の反射器６Ｂ側に配置され、第１の反射器６Ａおよび第２の反射器６Ｂのそれぞれにグランドパターン８が接続されていてもよい。すなわち、グランドパターン８は、浮き電極１０に対向している反射器６に接続されていればよい。

このように、弾性波フィルタ２０Ｃは、共振子４Ａ１の第１の反射器６Ａがグランドパターン８に接続され、ストリップ電極６Ａ２が第１の反射器６Ａ側に位置する浮き電極１０および第２の電極指５Ｂ１に対向している。したがって、入力端子２から静電気が加わったとしても、弾性波フィルタ２０Ｃは、浮き電極１０および第２の電極指５Ｂ１がストリップ電極６Ａ２と対向するとともに、ＩＤＴ電極５０と第１の反射器６Ａとの間に浮き電極１０が配置されているため、入力端子２に接続されている第１の電極指５Ａ１とストリップ電極６Ａ２との間の距離が離れて第１の電極指５Ａ１とストリップ電極６Ａ２との間で放電しにくくなり、静電気放電によるＩＤＴ電極５０または反射器６の破壊を低減することができる。

本開示の弾性波フィルタは、上述した実施の形態に特に限定されるものではなく、本開示の範囲内で種々の変更および改良が可能である。

例えば、図８に示す弾性波フィルタ２０Ｄの共振子４Ａ１に対して、また、図９に示す弾性波フィルタ２０Ｅの共振子４Ａ６に対して、本開示の技術を適用することができる。これによって、弾性波フィルタ２０Ｄおよび弾性波フィルタ２０Ｅは、上述した実施の形態と同様に静電気放電による破壊を低減することができる。

１圧電基板
２入力端子
３出力端子
４Ａ１～４Ａ６共振子
５、５０ＩＤＴ電極
６反射器
６Ａ第１の反射器
６Ｂ第２の反射器
７Ａ第１の配線パターン
７Ｂ第２の配線パターン
８、８Ａ、８Ｂグランドパターン
９Ａ～９Ｃグランド端子
１０浮き電極
２０～２０Ｅ弾性波フィルタ

Claims

圧電基板と、
該圧電基板の上面に配置された入力端子と、
グランド電位となるグランドパターンと、
第１共振子と、を備えており、
前記第１共振子は、前記入力端子に直接接続された第１のバスバーと、該第１のバスバーに接続された複数の第１の電極指と、前記第１のバスバーに対向して配置された第２のバスバーと、該第２のバスバーに接続された、前記第１の電極指に弾性波の伝搬方向において隣接する部分を有する複数の第２の電極指とを含む第１ＩＤＴ電極と、前記弾性波の伝播方向の前記第１ＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、互いに対向する一対のバスバーと該一対のバスバー間において延びる複数の第１ストリップ電極を含む反射器と、を有し、
前記第１ＩＤＴ電極は、前記複数の第１の電極指間において、前記第１のバスバーから前記第２のバスバーへ延び、その先端が前記複数の第２の電極指の先端とギャップを介して対向し、前記第２の電極指よりも短い複数の第１のダミー電極指を有し、前記複数の第２の電極指間において、前記第２のバスバーから前記第１のバスバーへ延び、その先端が前記複数の第１の電極指の先端とギャップを介して対向し、前記第１の電極指よりも短い複数の第２のダミー電極指を有し、
前記反射器は、少なくとも一方が前記グランドパターンに接続され、
前記グランドパターンに接続された前記反射器の前記第１ストリップ電極は、前記反射器側に位置する前記第１のダミー電極指および前記第２の電極指に対向していることを特徴とする弾性波フィルタ。