JPH08298431A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝送路に外付けの容量を付加したり同一基板
上に微細なパターンによる容量を形成しなくとも、所望
の通過帯域幅や選択特性を得ることができ、微細なパタ
ーンの欠陥の発生に起因する問題点がなく、より一層の
小型化が可能な弾性表面波フィルタを提供する。 【構成】 １枚の圧電基板２に複数個の共振器型弾性表
面波フィルタ３・４を形成すると共に、それら各共振器
型弾性表面波フィルタ３・４が圧電基板２の表面上で、
幅が中央領域と他領域とで異なる伝送路５により縦続接
続されていることを特徴とする弾性表面波フィルタ１で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波フィルタに関
し、詳しくは縦続接続された複数個の共振器型弾性表面
波フィルタを備えた弾性表面波フィルタに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、共振器型弾性表面波（ＳＡＷ）
フィルタは圧電基板上に形成された複数個の共振器型Ｓ
ＡＷフィルタを縦続接続したものが使用される場合が多
い。このようなＳＡＷフィルタにおいては従来、選択特
性を良くしたり通過帯域幅を広げるために、縦続接続し
た箇所とアースとの間に結合コンデンサなどの容量（キ
ュパシタンス）やインダクタンスが挿入されていた。

【０００３】これらの容量やインダクタンスは、外付け
するかあるいは共振器型ＳＡＷフィルタが形成されてい
る同一基板上に形成したりパッケージ内に内蔵すること
が行なわれていた。

【０００４】容量を同一基板上に形成するものとして例
えば実開平１−38824 号公報には、信号入力用および出
力用インターディジタルトランスデューサを備えた複数
の表面波共振子フィルタを同一基板上に配列するととも
に、各表面波共振子フィルタを縦続接続したフィルタに
おいて、インターディジタルトランスデューサ（以下、
インターディジタルトランスデューサをＩＤＴと略記す
る）の電極方向にほぼ直交し、かつＩＤＴの電極ピッチ
と異なったピッチを有する、対向する櫛歯電極からなる
コンデンサを基板上の各表面波共振子フィルタ間に設け
るとともに、このコンデンサを各表面波共振子フィルタ
間に電気的に接続した表面波フィルタが開示されてい
る。

【０００５】これによれば、対向する櫛歯電極からなる
コンデンサは、各表面波共振子フィルタのＩＤＴの電極
方向にほぼ直交しているため、櫛歯電極から発生した弾
性表面波が表面波共振子フィルタに悪影響をおよぼさ
ず、さらにコンデンサを構成する櫛歯電極のピッチがＩ
ＤＴの電極ピッチと異なっているため、表面波共振子フ
ィルタの中心周波数付近で応答することがなく、使用周
波数帯域において櫛歯電極は基板を誘電体として対向す
る２つの櫛歯電極間の静電容量によって純粋なコンデン
サとして作用するというものである。

【０００６】また特開平５−55855 号公報には、縦続接
続された複数個の弾性表面波共振子フィルタの接続点と
アースとの間に複数個のコンデンサが形成され、かつそ
れらコンデンサの形成位置が隣り合う２つの弾性表面波
共振子フィルタの間に選ばれた弾性表面波フィルタが開
示されている。

【０００７】これによれば、コンデンサはそれぞれ櫛歯
状電極で構成され、それらコンデンサとアースとの接続
部を接続状態にしたりカットしたりすることにより結合
容量値を変えることができ、従ってフィルタの選択度特
性を特に高域側において変えることができるというもの
である。

【０００８】また特開平５−83084 号公報には、すだれ
状変換器とその両側にグレーティング反射器を有し、弾
性表面波伝搬方向が平行になるように配置され、すだれ
状変換器が直列接続された２つの弾性表面波共振子と、
それら２つの弾性表面波共振子の中間接続点に一方の端
子が接続され、２つの弾性表面波共振子の一方のグレー
ティング反射器の外側に弾性表面波伝搬方向が２つの弾
性表面波共振子の弾性表面波伝搬方向に対して直角にな
るように配置された結合コンデンサ用すだれ状電極とを
備えて、結合コンデンサ用すだれ状電極の他方の端子と
２つの弾性表面波共振子の入力側端子および出力側端子
のそれぞれとで入力端子対および出力端子対となるよう
に構成した弾性表面波フィルタが開示されている。

【０００９】これによれば、圧電基板の片面のみに２個
の共振子と結合用のコンデンサを１チップとして構成で
きるため大幅な小型化が図れ、チップの片面しか利用し
ていないのでパッケージングに自由度があるものとな
り、また２つの弾性表面波共振子およびコンデンサ用す
だれ状電極はフォトリソグラフィ技術により同時に同一
工程で形成することができ、その寸法はサブミクロン領
域まで対応できるため高周波領域まで実用化することが
できるというものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、容量や
インダクタンスを外付けする場合は、弾性表面波フィル
タ本体の他にチップコンデンサやチップコイルを必要と
するという問題点があった。

【００１１】また容量やインダクタンスをＳＡＷフィル
タと同一基板上に形成したりパッケージ内に内蔵したり
する場合は、基板上あるいはパッケージ中にその取付の
ためのスペースを必要とし、さらにその接続のための作
業工程を必要とするため、製造コストが高くなるととも
に弾性表面波フィルタの小型化が困難であるという問題
点があった。

【００１２】すなわち上記の実開平１−38824 号公報や
特開平５−55855 号公報・特開平５−83084 号公報に提
案されたように容量やインダクタンスを同一基板上に形
成する場合においても、それらのような容量やインダク
タンスを形成するためには基板上にそのためのかなり広
いスペースを必要とし、従って弾性表面波フィルタのよ
り一層の小型化が難しいという問題点があった。

【００１３】さらに容量やインダクタンスを微細な櫛歯
型パターンやスパイラルパターンによって形成する場
合、その容量やインダクタンスの部分に欠陥が発生する
ことがあり、そのために同じ特性のフィルタが安定して
得られなかったり、あるいはフィルタの特性が変化した
り、フィルタの良品率が低下するという問題点もあっ
た。

【００１４】本発明は上述の問題点に鑑みて本発明者が
鋭意研究を進めた結果完成されたものであり、その目的
は、圧電基板上に形成された複数個の共振器型弾性表面
波フィルタを縦続接続して成る弾性表面波フィルタにお
いて、外付けの容量を付加したり同一基板上に微細なパ
ターンにより容量を形成しなくとも所望の通過帯域幅や
選択特性を得ることができ、欠陥の発生に起因する問題
点がなく、またより一層の小型化が可能な弾性表面波フ
ィルタを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波フィ
ルタは、１枚の圧電基板に複数個の共振器型弾性表面波
フィルタを形成すると共に、それら各共振器型弾性表面
波フィルタが、圧電基板の表面上で、幅が中央領域と他
領域とで異なる伝送路により縦続接続されていることを
特徴とするものである。

【００１６】

【作用】複数個の共振器型弾性表面波フィルタが伝送路
によって縦続接続されている弾性表面波フィルタのフィ
ルタ特性は、各々の共振器型弾性表面波フィルタの特性
の他に、縦続接続されている上段の共振器型弾性表面波
フィルタの出力インピーダンスと伝送路のインピーダン
スの整合状態および伝送路のインピーダンスと下段の共
振器型弾性表面波フィルタの入力インピーダンスの整合
状態によっても影響される。このため従来は伝送路とア
ースとの間に容量やインダクタンスを付加し、それらの
インピーダンスの整合状態を調整することにより所望の
特性を得ていた。

【００１７】これに対して本発明の弾性表面波フィルタ
によれば、伝送路の中央領域の幅を他領域の幅と異なら
せて伝送路の形状を変化させることによって、中央領域
の幅の異なる部分がキャパシタまたはインダクタとして
作用するため伝送路のインピーダンスを変えることがで
きるので、この伝送路のインピーダンスとこの伝送路に
縦続接続される共振器型弾性表面波フィルタの入出力イ
ンピーダンスとの整合状態を調整することができる。そ
してその整合状態を調整することにより、例えば不整合
状態を意図的に起こすことによって弾性表面波フィルタ
全体としての通過帯域幅を広くすることができ、整合さ
せれば通過帯域幅を狭くすることができるので、その結
果所望の通過帯域幅や選択特性などのフィルタ特性を得
ることができる。

【００１８】しかも本発明の弾性表面波フィルタによれ
ば微細なパターンによるコンデンサやインダクタなどを
形成する必要がないので、それらの部分での欠陥発生に
起因する問題点がなくなって同じ特性のフィルタが安定
して得られるとともに、フィルタの特性が変化しなくな
り、フィルタの良品率が低下することもなくなる。さら
にそのような微細なパターンを形成するスペースが不要
なので、弾性表面波フィルタのより一層の小型化が可能
となる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の弾性表面波フィルタを図面に
基づいて説明する。なお本発明は以下の実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種
々の変更を加えてもよい。

【００２０】図１は本発明の弾性表面波フィルタの一実
施例における構成を示す平面図であり、本例では１枚の
圧電基板上に２つの共振器型ＳＡＷフィルタを形成して
いる。同図の弾性表面波フィルタ１において、２は圧電
基板であり、３は入力側の共振器型ＳＡＷフィルタ、４
は出力側の共振器型ＳＡＷフィルタ、５はそれら２つの
共振器型ＳＡＷフィルタ３・４を縦続接続する伝送路で
ある。また６は入力端子、７および８・９・10はグラン
ド端子、11は出力端子である。なお共振器型ＳＡＷフィ
ルタ３・４などの微細構造については図示を省略してい
る。そして本例では伝送路５が、その中央領域の幅がそ
の他領域より狭くなるように形成されている。これによ
り伝送路５の中央領域の特性インピーダンスは高くな
り、インダクタンス成分を持つようになる。

【００２１】このように伝送路５の中央領域の幅を他領
域よりも狭くあるいは広くして異ならせることにより、
幅を狭くするとその部分の特性インピーダンスが高くな
ってインダクタとして作用し、他方、幅を広くするとそ
の部分の特性インピーダンスが小さくなってキャバシタ
として作用するので、その結果、この伝送路５はインダ
クタンス成分や容量（キャパシタンス）成分を持つよう
になる。

【００２２】また、このような構成の弾性表面波フィル
タ１の電気的接続状態を図２に等価回路で示す。図２に
おいて図１の各構成部材に相当する箇所には、同じ符号
を付してある。入力端子６より入力された信号は、共振
器型ＳＡＷフィルタ３の入力インピーダンスＺin(3) か
ら弾性表面波12を介して出力インピーダンスＺout(3)側
に伝えられ、インピーダンスＺ0 の伝送路５を介して共
振器型ＳＡＷフィルタ４に伝送され、共振器型ＳＡＷフ
ィルタ４の入力インピーダンスＺin(4) から弾性表面波
13を介して出力インピーダンスＺout(4)側に伝えられ
て、出力端子11より出力信号として出力される。

【００２３】ここで共振器型ＳＡＷフィルタ３から伝送
路５を介して共振器型ＳＡＷフィルタ４に信号が伝送さ
れるに当たって、それぞれのインピーダンスの組合せ、
すなわちＺout(3)−Ｚ0 −Ｚin(4) の組合せにより、通
過帯域幅や選択特性などのフィルタ特性が影響を受け
る。例えば、Ｚout(3)＝Ｚ0 ＝Ｚin(4) であれば単純に
フィルタ３とフィルタ４の特性を足したものが総合特性
になるが、Ｚout(3)≠Ｚ0 ≠Ｚin(4) の場合には周波数
をずらしてフィルタ３とフィルタ４の特性を足し合わせ
たものが総合特性となり、通過帯域幅が広くなる等の変
化が生じる。

【００２４】そこで本発明の弾性表面波フィルタにおい
ては、伝送路５のインピーダンスＺ0 とＺout(3)、Ｚin
(4) の整合状態によって主に通過帯域幅などが変化する
ので、ＩＤＴの対数と反射器の本数を決め、Ｚ0 を変え
て特性計算を行なって最適なＺ0 の値を決定し、それに
基づいて伝送路５のインピーダンスを調整するようにそ
の中央領域の幅を所定の長さにわたって他領域と異なら
せて設定する。

【００２５】従って本発明の弾性表面波フィルタ１によ
れば、上記のように伝送路５の中央領域の幅を異ならせ
ることにより、コンデンサやスパイラルパターンなどの
微細なパターンを形成することなくそのインピーダンス
Ｚ0 を所望の値に調整することができ、それによって共
振器型ＳＡＷフィルタ３の出力インピーダンスＺout(3)
と伝送路５のインピーダンスＺ0 および伝送路５のイン
ピーダンスＺ0 と共振器型ＳＡＷフィルタ４の入力イン
ピーダンスＺin(4) の整合状態を調整することができ
て、その結果所望の通過帯域幅や選択特性などのフィル
タ特性を有する弾性表面波フィルタ１を得ることができ
る。

【００２６】図３は本発明の弾性表面波フィルタの他の
実施例における構成を示す平面図であり、図１と同様に
１枚の圧電基板上に２つの共振器型ＳＡＷフィルタを形
成した例を示している。図３においても、図１の各構成
部材に相当する箇所には同じ符号を付してある。

【００２７】図３に弾性表面波フィルタ14においては、
２つの共振器型ＳＡＷフィルタ３・４を縦続接続する伝
送路15が、その中央領域の幅をその他領域より広くした
形で形成されている。これにより伝送路15の中央領域の
特性インピーダンスは小さくなり、キャパシタンス成分
を持つようになる。

【００２８】この他にも伝送路の形状としては、中央領
域の幅の変化を滑らかにして形成したものや、幅の狭い
部分あるいは広い部分を複数形成したもの、幅の狭い部
分と広い部分とを共に形成したもの、ある一定幅で形成
したものなど、種々の形状を採用することができる。

【００２９】またそのように伝送路の幅を異ならせて形
成する方法としては、一様な幅の伝送路を形成した後に
レーザートリミングにより伝送路の一部を削除して中央
領域の幅を狭くあるいは広くする方法、または研磨機器
などを用いて伝送路の一部を機械的に除去して中央領域
の幅を狭くあるいは広くする方法、伝送路を蒸着により
形成する際にマスクのパターン形状によって中央領域の
幅を異ならせたものとして形成する方法などがある。

【００３０】これらは予め設計通りに形成してもよく、
あるいは弾性表面波フィルタの特性を測定しながら伝送
路の一部を削除あるいは付加して、中央領域の幅を変え
てインピーダンスを調整するようにして形成してもよ
い。

【００３１】さらに伝送路の中央領域の幅を異ならせる
ことに加えて、あるいはそれとは別に、伝送路の厚みを
その一部で変化させることによっても伝送路のインピー
ダンスを調整することができるので、それによってより
精密に弾性表面波フィルタのフィルタ特性を調整するこ
とができ、簡便な構造でさらに小型化が可能な弾性表面
波フィルタを得ることができる。

【００３２】伝送路を形成する材料としては、Ａｌ、Ａ
ｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒなどがあり、蒸着やスパッタリン
グなどの方法によって、圧電基板の上に複数個の共振器
型ＳＡＷフィルタとともに、あるいは別々に形成され
て、それら共振器型ＳＡＷフィルタを縦続接続する。

【００３３】圧電基板２は、水晶、四ホウ酸リチウム、
リチウムタンタレートなどの圧電材料からなり、この圧
電基板２の寸法や厚みは、弾性表面波フィルタの要求寸
法や要求特性などを考慮して決められる。

【００３４】共振器型ＳＡＷフィルタ３・４は、それぞ
れ２個のＩＤＴとその両側に配置された２個の反射器か
ら構成されている。

【００３５】以下、具体例を示す。 〔実施例〕本発明の弾性表面波フィルタとして、中心周
波数ｆ₀ が約 250ＭＨｚの図３に示した構成の弾性表面
波フィルタを以下のようにして作製した。

【００３６】圧電基板２には、表面を鏡面研磨した幅
2.5ｍｍ×長さ 3.0ｍｍ×厚み 0.4ｍｍの四ホウ酸リチ
ウム単結晶基板を用いた。

【００３７】この基板の表面全面にスピンコートにより
ポジ型のレジスト層を塗布形成し、その上に２つの共振
器型ＳＡＷフィルタ３・４および伝送路15、入力端子
６、出力端子11、グランド端子７・８・９・10に対応す
るネガのパターンを形成したマスクを密着させて紫外線
露光を行なった。

【００３８】次にこの基板をポジ型レジスト用現像液に
浸漬することにより、露光部すなわちパターン形成部分
のみのレジスト層を溶解除去し、レジストパターンを形
成した。

【００３９】このようにしてレジストパターンが形成さ
れた基板の全面にＡｌを蒸着して、電極層（共振器型Ｓ
ＡＷフィルタのＩＤＴや反射器、伝送路、入力端子、出
力端子、グランド端子）となる金属層を被着形成した。
この金属層は、基板表面に直接被着する層とレジストパ
ターン上に被着する層とがある。

【００４０】そして、金属層が被着された基板をレジス
ト剥離液中に投入し、所定の超音波を与えることによっ
てレジストパターンとその上に被着した金属層とをリフ
トオフ法により除去して、基板上に所定形状に規制され
た金属層のみを残存させて所定のパターン形成を行な
い、本発明の弾性表面波フィルタＡ(14)を作製した。

【００４１】ここでこの弾性表面波フィルタＡ(14)の伝
送路Ａ(15)の形状および寸法は、図４に示した平面図に
より説明すると、幅ａ＝0.35ｍｍ、長さｂ＝1.15ｍｍの
中央領域（端からの距離ｃ＝ｃ’＝0.40ｍｍ）の幅を、
長さｄ＝ｄ’＝0.35ｍｍにわたって両側に幅ｅ＝ｅ’＝
0.50ｍｍずつその他の領域より広くしたものとした。な
お伝送路Ａ(15)のインピーダンスＺ0(A(15))は約50Ωに
なるように設定した。

【００４２】この弾性表面波フィルタＡ(14)およびこの
弾性表面波フィルタＡ(14)の上段の共振器型ＳＡＷフィ
ルタＡ(3) に対し、50Ω系の測定回路を用いて周波数特
性を測定し、その結果をグラフにして比較した。

【００４３】このようにして得られた周波数特性の結果
について、図５に弾性表面波フィルタＡ(14)の周波数特
性のグラフを、また図６に上段の共振器型ＳＡＷフィル
タＡ(3) の周波数特性のグラフを示す。図５および図６
において、横軸は周波数（ＭＨｚ）を縦軸は減衰度（ｄ
Ｂ）を表わしている。

【００４４】図６のグラフから分かる通り、共振器型Ｓ
ＡＷフィルタＡ(3) の周波数特性は通過域に２つのピー
クを持つ双峰特性である。また、ここには示していない
が、この弾性表面波フィルタＡ(14)の下段の共振器型Ｓ
ＡＷフィルタＡ(4) は共振器型ＳＡＷフィルタＡ(3) と
構造が同一なので、その周波数特性を同一である。

【００４５】従って、共振器型ＳＡＷフィルタＡ(3) と
Ａ(4) を接続する伝送路Ａ(15)のインピーダンスＺ0(A
(15))が共振器型ＳＡＷフィルタＡ(3) の出力インピー
ダンスＺout(A(3)) および共振器型ＳＡＷフィルタＡ
(4) の入力インピーダンスＺin(A(4))と等しければ、弾
性表面波フィルタＡ(14)の通過帯域特性は減衰量だけが
２倍になった双峰特性を示すが、本例においてはＺ0(A
(15))をＺout(A(3)) およびＺin(A(4))とは異なるＺ0(A
(15))≒50Ωとしているために、通過域のピークが４箇
所現われて通過帯域幅が広くなっていることが図５のグ
ラフから分かる。

【００４６】また弾性表面波フィルタＡを数十個作製し
てその特性を調べたところ、特性のばらつきは非常に小
さく、本発明の弾性表面波フィルタにおける伝送路が簡
単な構成であることから、伝送路の形成による特性不良
も発生しなかった。さらに、伝送路の特性インピーダン
ス調整用に対向する櫛歯電極からなるコンデンサを形成
した従来の弾性表面波フィルタに比べて基板の寸法を小
さくでき、本発明の弾性表面波フィルタによればより一
層の小型化が可能であることも確認できた。

【００４７】以上の結果より、本発明の弾性表面波フィ
ルタによれば、通過帯域幅が広くて優れた選択特性を有
し、しかも構成が簡単なことから特性が安定して良品率
も高く、さらにより一層の小型化が可能なものとなっ
た。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数個の
共振器型弾性表面波フィルタが伝送路によって縦続接続
されている弾性表面波フィルタについて、その伝送路の
中央領域の幅を他領域の幅と異ならせることによって伝
送路のインピーダンスを変えることにより、その伝送路
のインピーダンスと伝送路に縦続接続される共振器型弾
性表面波フィルタの入出力インピーダンスとの整合状態
を調整することができ、その結果、所望の通過帯域幅や
選択特性などのフィルタ特性を得ることができる弾性表
面波フィルタを提供できた。

【００４９】また本発明の弾性表面波フィルタによれ
ば、伝送路のインピーダンスの調整用に微細なパターン
によるコンデンサなどを形成する必要がないので、その
ような微細なパターン部分での欠陥発生などに起因する
問題点がなくなって同じ特性のフィルタが安定して得ら
れるとともに、フィルタの良品率が低下することもなく
なった。さらに、そのようなコンデンサなどを形成する
スペースが不要なので、より一層の小型化が可能な弾性
表面波フィルタを提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す弾性表面波フィ
ルタの平面図である。

【図２】本発明の実施例における弾性表面波フィルタの
電気的接続状態を示す等価回路図である。

【図３】本発明の他の実施例の構成を示す弾性表面波フ
ィルタの平面図である。

【図４】本発明の実施例における伝送路の形状および寸
法を説明する平面図である。

【図５】本発明の実施例の弾性表面波フィルタの周波数
特性を示すグラフである。

【図６】本発明の実施例の共振器型ＳＡＷフィルタの周
波数特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１、14・・・弾性表面波フィルタ ２・・・・・圧電基板 ３、４・・・共振器型弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ ５、15・・・伝送路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １枚の圧電基板に複数個の共振器型弾性
   表面波フィルタを形成すると共に、該各共振器型弾性表
   面波フィルタが圧電基板の表面上で、幅が中央領域と他
   領域とで異なる伝送路により縦続接続されていることを
   特徴とする弾性表面波フィルタ。