WO2005020436A1 - 弾性表面波フィルタ - Google Patents

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WO2005020436A1
WO2005020436A1 PCT/JP2004/012324 JP2004012324W WO2005020436A1 WO 2005020436 A1 WO2005020436 A1 WO 2005020436A1 JP 2004012324 W JP2004012324 W JP 2004012324W WO 2005020436 A1 WO2005020436 A1 WO 2005020436A1
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surface acoustic
transmission line
wave filter
terminal
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PCT/JP2004/012324
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English (en)
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Inventor
Hiroshi Kushitani
Shinobu Nakaya
Takeo Yasuho
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/05Holders; Supports
    • H03H9/0538Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements
    • H03H9/0566Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements for duplexers
    • H03H9/0576Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements for duplexers including surface acoustic wave [SAW] devices

Definitions

  • the present invention relates to a surface acoustic wave filter used for various communication devices.
  • the conventional SAW filter has a first dielectric layer 72, a second dielectric layer 78, a cavity 80, and a metal plate 81.
  • the first dielectric layer 72 has a transmission terminal 68, a reception terminal 69, an antenna terminal 70, and a first ground electrode 71 on the lower surface, and has transmission lines 73, 74, 75, 76, 77 on the upper surface.
  • the second dielectric layer 78 disposed to face the transmission lines 73, 74, 75, 76, 77 has a second ground electrode 79 on the upper surface.
  • the cavity 80 is arranged so as to face the second ground electrode 79, has an opening at the center, and has a cylindrical shape. Since the metal plate 81 is welded to the upper side of the cavity 80, the opening of the cavity 80 is sealed to form a package.
  • a surface acoustic wave element 82 is mounted on the upper surface of the second ground electrode 79, and the surface acoustic wave element 82 is arranged so as not to contact the cavity 80 and the metal plate 81.
  • the transmission characteristics between the transmission terminal 68 and the antenna terminal 70 of the package only that is, the isolation characteristics, excluding the surface acoustic wave element 82, that is, the isolation characteristics are shown by the line A in FIG. Shown in Line A shows that the attenuation is 56.8 dB at 2.17 GHz.
  • the surface acoustic wave filter of the present invention has a transmission line in which at least one transmission line, one end of which is connected to a surface acoustic wave element and the other end of which is connected to ground, is connected to ground at an interval equal to or less than the wavelength of the frequency used. It has a configuration separated by tracks. With this configuration, the isolation between terminals can be made large, so that the filter characteristics can be improved.
  • the surface acoustic wave filter of the present invention has a configuration in which a transmission terminal, a reception terminal, and an antenna terminal are separated by a transmission line connected to ground at an interval equal to or less than a wavelength of a used frequency. With this configuration, it is possible to obtain a large isolation between the transmission terminal, the reception terminal, and the antenna terminal.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a SAW filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a top view showing a SAW filter package according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a sectional view showing the SAW filter package according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a SAW fill connection via hole portion according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing a SAW fill connection via hole portion according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a SAW fill connection via hole portion according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a SAW filter circuit diagram according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a SAW filter frequency characteristic diagram according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a frequency characteristic diagram of the SAW filter package according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an enlarged view showing a connection via hole according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an enlarged view showing a connection via hole according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an enlarged view showing a connection via hole portion according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an enlarged view showing a connection via hole portion according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a frequency characteristic diagram of a package portion according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an exploded perspective view showing a conventional example.
  • Figure 15 shows the frequency characteristics of the conventional package.
  • ground is interposed between a plurality of transmission lines having one end connected to a surface acoustic wave element and the other end connected to ground.
  • the SAW filter of the present invention constitutes a ladder-type filter in which a S AW resonator connected in series and a S AW resonator connected in parallel are connected in ladder, and a S AW filter is provided.
  • the degree of freedom of design can be improved.
  • the S AW filter of the present invention forms a transmission line on at least one or more dielectric layers. Since the transmission line can have a multilayer structure, the degree of freedom in designing the transmission line is high. Can be improved.
  • the SAW filter of the present invention has a configuration in which the diameter of the connection via hole is smaller than the line width of the transmission line to be connected, and constitutes a land electrode for connecting the connection peer hole to the transmission line. Since there is no need for this, the degree of freedom in designing the transmission line can be improved.
  • the connection via hole is a via hole having a plating inside, a via hole filled with a conductive material, or the like, and is used for connection between stacked layers.
  • the SAW filter of the present invention can improve the reliability of the filter by covering the surface acoustic wave element with a metal plate and hermetically sealing the surface acoustic wave element. Further, the S AW filter of the present invention is such that the layer on which the transmission line is formed is sandwiched by ground layers and each ground layer is connected by a connection via hole. Can be obtained.
  • the transmission line connected to the ground at an interval equal to or less than the wavelength of the operating frequency has at least one branch, and the transmission line connected to the ground at an interval equal to or less than the wavelength of the operating frequency.
  • the area divided by the transmission line connected to the ground is three or more, and the number of terminals that improve isolation can be increased.
  • at least one or more transmission lines connected to the ground at intervals equal to or less than the wavelength of the used frequency have a bent portion.
  • the bending angle is preferably 45 ° or 90 °.
  • an angled portion can be grounded. Since the angled portion of the transmission line has a different impedance than the linear portion, the coupling conditions are different, but by using this configuration, the same coupling conditions as the linear portion can be maintained.
  • the S AW filter of the present invention has a configuration in which a transmission terminal, a reception terminal, and an antenna terminal are separated by a transmission line connected to the ground at an interval equal to or less than the wavelength of the operating frequency.
  • the isolation between the terminals can be increased.
  • the SAW filter has a first dielectric layer 5, a second dielectric layer 12, a cavity 14, and a metal plate 15.
  • the first dielectric layer 5 has a transmitting terminal 1, a receiving terminal 2, an antenna terminal 3 and a first dull electrode 4 on a lower surface, and transmission lines 6, 7, 8, 9, 10, and 10 on an upper surface.
  • the second dielectric layer 12 disposed facing the transmission lines 6, 7, 8, 9, 10, 10 and 11 is:
  • a second ground electrode 13 is provided on the upper surface.
  • the cavity 14 is arranged so as to face the second ground electrode 13, has an opening at the center, and has a cylindrical shape.
  • the metal plate 81 is welded to the upper side of the cavity 14, so that the opening of the cavity 14 is sealed to form a package.
  • the surface acoustic wave element 16 is mounted on the upper surface of the second ground electrode 13, and the surface acoustic wave element 16 is arranged so as not to contact the cavity 14 and the metal plate 15. .
  • the cavity 14 has a structure surrounding the surface acoustic wave element 16 provided in the center opening, and the electrode pads 17 a to l 7 sandwich the surface acoustic wave element 16 therebetween. 1 is located. Also, as shown in the cross-sectional view of FIG. 2B, the inner two sides of the cavity 14 are formed in a step shape, and the electrode pads 17 a and 17 b are formed on one of the step surfaces. , 17c, 17d, 17e, 17f are provided, and the other stair surface has electrode pads 17g, 17, 17i, 17j, 17k, 17k Is provided.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the first dielectric layer 5, the second dielectric layer 12, and the cavity 14 in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the first ground electrode 4 and the first dielectric layer 5 in FIG.
  • One end of the transmission line 6 in FIG. 3 is connected to the electrode pad 17c via the connection via hole 18 shown in FIG. 3, while the other end is connected to the electrode pad 17c via the connection via hole 23 shown in FIG. It is connected to 1 ground electrode 4.
  • one end of the transmission line 7 is connected to the electrode pad 17 d via the connection via hole 19, and the other end is connected to the first ground electrode 4 via the connection via hole 24.
  • connection via hole 22 is a via hole extending in the vertical direction from the position of the antenna terminal 3, as shown in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged view near the first ground electrode 4 and the first dielectric layer 5 in FIG.
  • the transmission line 11 is formed on the upper surface of the first dielectric layer 5.
  • the transmission line 11 has one branch point and three ends. The three ends are connected to the first ground electrode 4 via connection via holes 29, 30 and 31. At the same time, the transmission line 11 is connected to the first ground electrode 4 via the connection via holes 32, 33, 34 and 35 between the ends. Thus, the transmission line 11 is connected to the first ground electrode 4 at an interval equal to or less than the wavelength of the used frequency.
  • the connection via hole 33 is connected to a branch point of the transmission line 11, and the connection via hole 35 is connected to a point where the transmission line 11 is bent at a right angle.
  • the circuit configuration is as follows: An input terminal 36 is formed on the surface of the surface acoustic wave element 16, and one end of the first series-connected S AW resonator 37 and the first parallel-connected One end of pendulum 38 is connected. One end of a second series-connected SAW resonator 39 and one end of a second parallel-connected SAW resonator 40 are connected to the other end of the first series-connected SAW resonator 37.
  • the output terminal 41 formed on the surface of the surface acoustic wave element 16 is connected to the other end of the second series connection SAW resonator 39.
  • the input terminal 36 is electrically connected to the electrode pad 17 e shown in FIG. 2A.
  • the electrode pad 17 e is connected to the transmitting terminal 1, and the output terminal 41 is connected to the electrode pad 17 a.
  • the other end of the first parallel connected S AW resonator 38 is connected to electrode pad 17 c, and the other end of the second parallel connected S AW resonator 40 is connected to electrode pad 17 d.
  • the first inductor 42 in FIG. 6 is the transmission of FIG. Corresponds to track 10. Since the second inductor 43 corresponds to the transmission line 6, the other end of the first parallel-connected SAW resonator 38 is connected to the first via the connection via hole 23 from the electrode pad 17c. Grounded to ground 4.
  • the other end of the second parallel-connected SAW resonator 40 is connected to the first via the connection via hole 24 from the electrode pad 17d. Grounded to ground 4.
  • the first series connection S AW resonator 37 and the second series connection resonator 39 are connected in series between the input terminal 36 and the output terminal 41, and the first parallel connection S AW The resonator 37 and the second parallel-connected resonator 39 are connected in parallel.
  • the SAW filter of the present embodiment constitutes a ladder filter in which two SAW resonators connected in series and two SAW resonators connected in parallel are ladder-connected.
  • Figure 7 shows the frequency characteristics between the transmitting terminal 1 and the antenna terminal 3 of the SAW filter formed as described above. From 1.92 GHz to 1.98 GHz, transmission characteristics with low loss are shown, and attenuation characteristics are shown on both sides. In particular, the most significant feature is that a large amount of attenuation can be obtained in the frequency band from 2.11 GHz to 2.17 GHz. The reason why such a large amount of attenuation can be obtained will be described with reference to FIG.
  • the B line in FIG. 8 indicates the frequency characteristics between the transmitting terminal 1 and the antenna terminal 3 when only the package of the SAW filter according to the present embodiment is used, that is, the surface acoustic wave element 16 in the present embodiment. It shows the isolation characteristics when removed.
  • line A indicates the isolation characteristics of the conventional package shown in FIG.
  • the transmission line 6 and the transmission line 10 are formed on the first dielectric layer 5, and the electric field coupling between them is the smallest when both are configured with the shortest distance. growing.
  • the transmission line 11 is formed on the dielectric layer 5 so as to separate the transmission line 6 and the transmission line 10.
  • the potential of the transmission line 11 is sufficiently low because it is connected to the first ground electrode 4 by the connection via holes 29, 30, 30, 31, 32, 33, 34, 35 shown in FIG. It is in a state. Therefore, the transmission line 11 acts to weaken the electric field coupling between the transmission line 6 and the transmission line 10 and, as a result, the transmitting end The isolation between the child 1 and the antenna terminal 3 can be increased.
  • the first dielectric layer 5, the second dielectric layer 12, and the cavity 14 were manufactured using low-temperature sintered ceramics having a dielectric constant of 7.8, mainly composed of alumina, and had a shape of 3.8 mm x 3.8 mm. 1. Make up a 3 mm package.
  • the transmission line 6, the transmission line 7, the transmission line 10, and the transmission line 11 are formed to have a line width of 100 m using a conductor containing silver as a main component.
  • the transmission line 6 and the transmission line 10 are manufactured such that the shortest ⁇ separation is 200 m.
  • the transmission line 11 is provided at a position where the transmission line 6 and the transmission line 10 are located at the shortest distance, and is manufactured so as to completely separate the transmission line 6 and the transmission line 6 including a central portion between the transmission lines 6 and 10. .
  • Each connection via hole is made to have a diameter of 100 using a conductor mainly composed of silver, and is formed so that the line width of the transmission line is 200 m at the portion where each connection via hole and the transmission line are connected.
  • the transmission line 11 is connected to the ground electrode 4 through the connection via holes 29 to 35 so that the interval is less than the wavelength of 2.17 GHz. As a result, the impedance between the connection via-hole connection becomes smaller with respect to the operating frequency, and the impedance in the transmission line 11 becomes a negligible level.
  • the signal that propagates from the transmitting terminal 1 to the antenna terminal 3 through the package is the signal that propagates from the transmitting terminal 1 to the surface acoustic wave element 16 and reaches the antenna terminal 3. Less than.
  • the package having this configuration can constitute a SAW filter having the characteristics shown in FIG.
  • the surface acoustic wave device 16 according to the present embodiment is preferably manufactured using a lithium acid compound rate. In this case, the degree of freedom of the cut angle of the element is large, Easy to configure.
  • the cut angle of the surface acoustic wave element 16 of the present embodiment is 39 °.
  • the land electrode 100 is formed by increasing the line width of the transmission line 11 at a portion connected to the connection via holes 29, 30 and 31. This is to make the width of the transmission line larger than the diameter of the connection via hole at the connection. Note that the diameter of the connection via hole may be formed smaller than the line width of the transmission line 11. In this case, since it is not necessary to configure the land electrode 100 for connecting the connection via holes 29 to 35 to the transmission line 11, the degree of freedom in designing the transmission line 11 can be improved. .
  • the transmission line 11 is bent at a right angle at one point, but may be at 45 °. This makes it easier to control the line width in screen printing that forms the transmission line 11, and consequently has no effect on the characteristics even when the line width is further reduced and a fine line is formed. Can be made smaller.
  • the transmission line 11 is formed on the first dielectric layer 5, but one transmission line may be divided into multiple layers.
  • FIG. 9 shows an example in which a third dielectric layer 45 is inserted between the first ground electrode 4 and the first dielectric layer 5.
  • FIG. 9 shows that the transmission line 46 is formed on the third dielectric layer 45, and one end of the transmission line 46 is connected to the other end of the transmission line 7 via the connection via hole 47.
  • An example is shown in which the other end of 46 is connected to the first ground electrode 4 via a connection via hole 48.
  • a transmission line 49 is formed on the third dielectric layer 45 as shown in FIG. 10, and the transmission line 49 is formed. Connection By connecting via holes 50, 51, 52, 53, 54, 55 and 56 to transmission line 11 and first ground electrode 4, isolation degradation is prevented. be able to.
  • the first ground electrode 4 and the second ground electrode 13 are not connected in the above embodiment, they are connected via the connection via holes 57, 58, 59 and 60 as shown in FIG. May be connected. By connecting both to strengthen the ground, even greater isolation can be obtained.
  • the transmission line 11 shown in FIG. 5 is connected to the first ground electrode 4 via connection via holes 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35. Indicated.
  • the transmission line 11 may be connected to the second ground electrode 13 via the connection via holes 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67. In this case, there is an effect that electric field coupling between the transmission line 6 and the transmission line 10 is further weakened.
  • the transmitting terminal 1 has a pass band between the transmitting terminal 1 and the antenna terminal 3 between 60 MHz from 1.92G 112 to 1.98 GHz, and the transmitting band from 2.11 GHz to 2.17 GHz. It describes the philosophy that has a decay zone between. Further, there is an attenuation band between 1.92 GHz and 1.98 GHz between 60 MHz and 2.11 GHz to 2.17 GHz between 60 MHz and 2.92 GHz. You may add a phil evening. In this case, the transmission terminal 1, the reception terminal 2, and the antenna terminal 3 are separated by the transmission line 11, so that the isolation characteristics between the terminals can be improved. In each case, the frequency is higher in the attenuation band than in the pass band.
  • a wider band can have a pass band or attenuation band of 1 GHz or more at 60 MHz or more.
  • the SAW filter of the present invention has excellent performance in the frequency band from 100 MHz to 5 GHz. It exhibits characteristics and is particularly suitable for use in the radio frequency band. Industrial applicability
  • the SAW filter of the present invention is useful for forming a so-called duplexer for splitting a transmission signal and a reception signal used in a radio frequency circuit in a mobile communication device such as a mobile phone.
  • duplexers used in systems such as the CDMA system that has a wide pass band and attenuation band suitable for large-capacity data communication in recent years.

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Abstract

一端が弾性表面波素子と接続され、他端がグランドに接続された少なくとも一つ以上の伝送線路を、使用周波数の波長以下の間隔でグランド電極に接続した伝送線路で仕切った弾性表面波フィルタである。同構成により、複数個の伝送線路の間に、グランドを介在させることになるため、端子間のアイソレーションを大きく取ることが出来てフィルタ特性が向上する。

Description

明細書
弾性表面波フィル夕 技術分野
本発明は各種通信機器に用いられる弾性表面波フィルタに関するものである。 背景技術
従来の弾性表面波フィル夕 (以下、 SAWフィルタ) について図 14を用いて 説明する。 従来の SAWフィルタは第 1の誘電体層 72、 第 2の誘電体層 78、 キヤビティ 80および金属板 81を有する。 第 1の誘電体層 72は、 下面に送信 端子 68、 受信端子 69、 アンテナ端子 70および第 1のグランド電極 71を有 し、 上面に伝送線路 73, 74, 75, 76, 77を有する。 伝送線路 73, 7 4, 75, 76, 77と対面して配置される第 2の誘電体層 78は、 上面に第 2 のグランド電極 79を有する。 キヤビティ 80は、 第 2のグランド電極 79と対 面するように配置されており、 中央に開口部が形成されて筒形状を有している。 キヤビティ 80の上側に金属板 81が溶接されることにより、 キヤビティ 80の 開口部が密閉されてパッケージが構成されている。
また第 2のグランド電極 79の上面には弾性表面波素子 82が実装されており、 この弾性表面波素子 82はキヤビティ 80および金属板 81とは接触しないよう に配置された構成となっている。
以上のように構成された従来の SAWフィル夕における、 弾性表面波素子 82 を除く、 パッケージのみの送信端子 68とアンテナ端子 70の間の通過特性、 す なわちアイソレーション特性を図 15における A線に示す。 A線から、 2. 17 GHzにおいてその減衰量は 56. 8 dBであることが分かる。
このような従来の SAWフィルタが図 6のような回路を持ち、 その周波数特性 が図 7に示すような場合であるときの、 この SAWフィル夕の周波数特性を図 1 5に破線 Mで示す。 図 15から、 2. 11GHzから 2. 17GHzの周波数帯 域における S AWフィルタの減衰量は 5 7 . 8 d Bであり、 パッケージの減衰量 ( 5 6 . 8 d B ) の方が小さいことが分かる。 したがって、 送信端子 6 8からァ ンテナ端子 7 0に伝播する信号量はパッケージを伝播する方が多くなる。 このよ うに従来のパッケージは減衰量が大きい S AWフィル夕を構成するためにはアイ ソレーション特性が不充分であつた。 発明の開示
本発明の弾性表面波フィルタは、 一端が弾性表面波素子と接続され、 他端がグ ランドに接続された少なくとも一つ以上の伝送線路を、 使用周波数の波長以下の 間隔でグランドに接続した伝送線路で仕切った構成を有する。 この構成により、 端子間のアイソレ一ションを大きく取ることが出来るため、 フィル夕特性を向上 させることができる。
また、 本発明の弾性表面波フィルタは、 送信端子と受信端子とアンテナ端子を 使用周波数の波長以下の間隔でグランドに接続した伝送線路で仕切った構成を有 する。 本構成により送信端子と受信端子とアンテナ端子のそれぞれの端子間のァ イソレーションを大きく取ることができるものである。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の一実施の形態の S AWフィル夕の分解斜視図。
図 2 Aは本発明の一実施の形態の S AWフィルタパッケージを示す上面図。
図 2 Bは本発明の一実施の形態の S AWフィルタパッケージを示す断面図。 図 3は本発明の一実施の形態の S AWフィル夕接続ビアホール部分を示す拡大図。 図 4は本発明の一実施の形態の S AWフィル夕接続ビアホール部分を示す拡大図。 図 5は本発明の一実施の形態の S AWフィル夕接続ビアホール部分を示す ¾大図。 図 6は本発明の一実施の形態の S AWフィルタ回路図。
図 7は本発明の一実施の形態の S AWフィルタ周波数特性図。
図 8は本発明の一実施の形態の S AWフィル夕パッケージ部分の周波数特性図。 図 9は本発明の別の実施の形態の接続ビアホール部分を示す拡大図。
図 1 0は本発明の別の実施の形態の接続ビアホール部分を示す拡大図。
図 1 1は本発明の別の実施の形態の接続ビアホール部分を示す拡大図。
図 1 2は本発明の他の実施の形態の接続ビアホール部分を示す拡大図。
図 1 3は本発明の他の実施の形態のパッケージ部分の周波数特性図。
図 1 4は従来例を示す分解斜視図。
図 1 5は従来例のパッケージ部分の周波数特性図。 発明を実施するための最良の形態
本発明の弾性表面波フィル夕 (以下、 S AWフィルタ) は、 一端が弾性表面波 素子と接続され、 他端がグランドに接続された複数個の伝送線路の間にグランド を介在させることになり、 端子間のアイソレーションを大きく取ることによりフ ィル夕特性を向上させることができる。
また、 本発明の S AWフィルタは、 直列に接続された S AW共振子と並列に接 続された S AW共振子とがラダー接続されたラダ一型フィル夕を構成し、 かつ S AWフィル夕の設計の自由度を向上できる。
また、 本発明の S AWフィルタは、 少なくとも一つ以上の誘電体層上に伝送線 路を形成するものであり、 伝送線路を多層構造にすることが出来るので、 伝送線 路の設計の自由度を向上できる。
また、 本発明の S AWフィルタは、 接続ビアホールの直径を、 接続する伝送線 路の線幅よりも小さくした構成とするものであり、 伝送線路に接続ピアホールを 接続するためのランド電極を構成する必要がなくなるので、 伝送線路の設計の自 由度を向上させることができる。 ここで、 接続ビアホールとは、 内部にメツキを 施したビアホールや、 導電性材料を充填したビアホールなどであり、 積層された 層間の接続に用いられる。
また、 本発明の S AWフィルタは、 弾性表面波素子を金属板で覆い、 弾性表面 波素子を気密封止することにより、 フィル夕の信頼性を向上させることができる。 また、 本発明の S AWフィルタは、 伝送線路を形成した層をグランド層で挟み、 各々のグランド層を接続ビアホールで接続するものであって、 グランドを強化す ることができるためさらに大きなアイソレーションを得ることができる。
また、 本発明の S AWフィル夕は、 使用周波数の波長以下の間隔でグランドに 接続した伝送線路が少なくとも一つ以上の分岐を有しているものであり、 使用周 波数の波長以下の間隔でグランドに接続した伝送線路により仕切られる領域が 3 つ以上となり、 ァイソレーションを向上させる端子間を増やすことができる。 また、 本発明の S AWフィルタは、 使用周波数の波長以下の間隔でグランドに 接続した伝送線路が少なくとも一つ以上折れ曲がり部を有する。 折れ曲がり角度 は 4 5 ° もしくは 9 0 ° であることが好ましい。 本構成により伝送線路を形成 するときにスクリーン印刷を導入しやすくなり、 結果として線幅を小さくするこ とが容易となる。
また、 上記の折れ曲がり部を、 接続ビアホールを介してグランド電極と接続す ることにより、 角度を持った部分を接地できるようになる。 伝送線路において角 度を持った部分は直線部分とは異なるインピーダンスを持つので結合条件が異な るが本構成のようにすることで、 直線部分と同じ結合条件を維持することができ る。
また、 本発明の S AWフィルタは、 送信端子、 受信端子及びアンテナ端子を使 用周波数の波長以下の間隔でグランドに接続した伝送線路で仕切る構成を有する ものであり、 送信端子と受信端子とアンテナ端子のそれぞれの端子間のアイソレ —ションを大きく取ることができる。
以下、 図面を用いて本発明の一実施の形態を具体的に説明する。
図 1に示すように、 一実施の形態において、 S AWフィルタは第 1の誘電体層 5、 第 2の誘電体層 1 2、 キヤビティ 1 4および金属板 1 5を有する。 第 1の誘 電体層 5は、 下面に送信端子 1、 受信端子 2、 アンテナ端子 3および第 1のダラ ンド電極 4を有し、 上面に伝送線路 6, 7 , 8, 9, 1 0 , 1 1を有する。 伝送 線路 6, 7 , 8 , 9, 1 0, 1 1と対面して配置される第 2の誘電体層 1 2は、 上面に第 2のグランド電極 1 3を有する。 キヤビティ 1 4は、 第 2のグランド電 極 1 3と対面するように配置されており、 中央に開口部が形成されて筒形状を有 している。 キヤビティ 1 4の上側に金属板 8 1が溶接されることにより、 キヤビ ティ 1 4の開口部が密閉されてパッケージが構成されている。
また第 2のグランド電極 1 3の上面には弾性表面波素子 1 6が実装されており、 この弾性表面波素子 1 6はキヤビティ 1 4および金属板 1 5とは接触しないよう に配置されている。
図 2 Aに示すように、 キヤビティ 1 4は、 中央の開口部に設けられる弾性表面 波素子 1 6を取り囲む構造であり、 弾性表面波素子 1 6を挟むように電極パッド 1 7 a〜l 7 1が配置されている。 また、 図 2 Bの断面図に示すように、 キヤビ ティ 1 4の内周の 2辺は階段状に形成されており、 その一方の階段面には電極パ ッド 1 7 a , 1 7 b , 1 7 c, 1 7 d, 1 7 e , 1 7 fが設けられ、 他方の階段 面には電極パッド 1 7 g , 1 7 , 1 7 i , 1 7 j , 1 7 k , 1 7 1が設けられ ている。
図 3は、 図 1における第 1の誘電体層 5および第 2の誘電体層 1 2およびキヤ ビティ 1 4近傍の拡大図である。 また図 4は図 1における第 1のグランド電極 4 および第 1の誘電体層 5近傍の拡大図である。 図 3における伝送線路 6の一端は、 同図に示す接続ビアホール 1 8を介して電極パッド 1 7 cに接続され、 一方、 そ の他端は図 4に示す接続ビアホール 2 3を介して、 第 1のグランド電極 4に接続 されている。 同様に伝送線路 7の一端は接続ビアホール 1 9を介して電極パッド 1 7 dに接続され、 その他端は、 接続ビアホール 2 4を介して第 1のグランド電 極 4に接続されている。 伝送線路 8の一端は接続ビアホール 2 0を介して電極パ ッド 1 7 iに接続され、 他端は、 接続ビアホール 2 5を介して第 1のグランド電 極 4に接続されている。 伝送線路 9の一端は、 接続ピアホール 2 1を介して電極 パッド 1 7 jに接続され、 他端は接続ビアホール 2 6を介して第 1のグランド電 極 4に接続されている。 伝送線路 1 0の一端は、 接続ビアホール 2 2およびキヤ ビティ 1 4内に形成された伝送線路 (図示せず) を介して電極パッド 1 7 aに接 続され、 かつ、 2 7によりアンテナ端子 3に接続され、 その他端は接続ビアホ一 ル 2 8を介して第 1のグランド電極 4に接続されている。 なお、 接続ビアホール 2 2は、 図 1に示すように、 アンテナ端子 3の位置から鉛直方向に伸びるビアホ ールである。
図 5は、 図 1における第 1のグランド電極 4および第 1の誘電体層 5近傍の拡大 図である。 上記構成においてもっとも重要なことは第 1の誘電体層 5の上面に伝 送線路 1 1が形成されていることである。 この伝送線路 1 1は分岐点を 1つ持ち、 端部を 3つ持った形状となっている。 3つの端部は接続ビアホール 2 9 , 3 0お よび 3 1を介して第 1のグランド電極 4に接続されている。 同時に、 伝送線路 1 1は、 端部と端部の間で、 接続ビアホール 3 2, 3 3 , 3 4および 3 5を介して 第 1のグランド電極 4に接続される。 これにより、 伝送線路 1 1は、 使用周波数 の波長以下の間隔で第 1のグランド電極 4に接続される。 ここで、 接続ビアホー ル 3 3は伝送線路 1 1の分岐点に接続されており、 また接続ビアホール 3 5は、 伝送線路 1 1が直角に曲がっている点に接続されている。
つぎに、 本実施の形態の S AWフィル夕の動作について説明する。 一例として、 図 6に示す回路を形成した場合について詳述する。
回路構成を以下に示す:弾性表面波素子 1 6の表面に入力端子 3 6が形成され、 この入力端子 3 6に第 1の直列接続 S AW共振子 3 7の一端と第 1の並列接続共 振子 3 8の一端が接続される。 第 1の直列接続 S AW共振子 3 7の他端に第 2の 直列接続 S AW共振子 3 9の一端と第 2の並列接続 S AW共振子 4 0の一端が接 続される。 第 2の直列接続 S AW共振子 3 9の他端に弾性表面波素子 1 6の表面 に形成された出力端子 4 1が接続される。
入力端子 3 6は図 2 Aに示す電極パッド 1 7 eと電気的に接続される。 また、 電極パッド 1 7 eは送信端子 1と接続され、 また出力端子 4 1は電極パッド 1 7 aと接続されている。 第 1の並列接続 S AW共振子 3 8の他端は電極パッド 1 7 cに接続され、 また第 2の並列接続 S AW共振子 4 0の他端は電極パッド 1 7 d に接続されている。 ここで、 図 6における第 1のインダク夕 4 2は、 図 1の伝送 線路 1 0に対応する。 第 2のインダク夕 4 3は伝送線路 6に対応しているので、 第 1の並列接続 S AW共振子 3 8の他端は、 電極パッド 1 7 cから接続ビアホー ル 2 3を介して第 1グランド 4に接地されている。 また、 第 3のインダクタ 4 4 は伝送線路 7に対応しているので、 第 2の並列接続 S AW共振子 4 0の他端は、 電極パッド 1 7 dから接続ビアホール 2 4を介して第 1グランド 4に接地される。 以上の構成により、 入力端子 3 6と出力端子 4 1間で、 第 1の直列接続 S AW 共振子 3 7と第 2の直列接続共振子 3 9が直列接続され、 第 1の並列接続 S AW 共振子 3 7と第 2の並列接続共振子 3 9が並列接続される。 それにより、 本実施 の形態の S A Wフィルタは、 直列に接続された二つの S A W共振子と並列に接続 された二つ S A W共振子とがラダー接続されたラダー型フィルタを構成する。 以上のように形成された S AWフィル夕の送信端子 1とァンテナ端子 3の間の 周波数特性を図 7に示す。 1 . 9 2 GH zから 1 . 9 8 GH zまでは損失の少な い通過特性を示し、 その両側において減衰量示す特性になっている。 特に 2 . 1 1 GH zから 2 . 1 7 GH zまでの周波数帯域で大きな減衰量が取れるようにな つていることが最も大きな特長となっている。 このような大きな減衰量を得るこ とができる理由を、 図 8を用いて説明する。
図 8の B線は本実施の形態の S AWフィルタのパッケ一ジのみの場合の送信端 子 1とアンテナ端子 3の間の周波数特性、 すなわち本実施の形態のうち弾性表面 波素子 1 6を取り除いたときのアイソレーション特性を示したものである。 一方、 A線は図 1 5に示す従来例のパッケージのアイソレーション特性を示している。 図 1を用いて説明したように伝送線路 6と伝送線路 1 0は第 1の誘電体層 5上 に形成されており、 それらの間の電界結合は両者を最短距離で構成したときに最 も大きくなる。 伝送線路 1 1は伝送線路 6と伝送線路 1 0とを隔てるように誘電 体層 5上に形成されている。 また図 5に示す接続ビアホール 2 9, 3 0, 3 1 , 3 2 , 3 3 , 3 4 , 3 5により第 1のグランド電極 4に接続されているので伝送 線路 1 1の電位は充分に低い状態となっている。 したがって伝送線路 1 1は伝送 線路 6と伝送線路 1 0の間の電界結合を弱める作用を及ぼし、 結果として送信端 子 1とアンテナ端子 3の間のアイソレーションを大きくすることができる。
第 1の誘電体層 5、 第 2の誘電体層 12及びキヤビティ 14を、 アルミナを主 成分とする誘電率 7. 8の低温焼結セラミックスを用いて作製し、 形状 3. 8m mX 3. 8mmX 1. 3 mmのパッケージを構成する。 伝送線路 6、 伝送線路 7、 伝送線路 10及び伝送線路 11を、 銀を主成分とする導体を用いて、 線幅 1 00 mとなるように形成する。 伝送線路 6と伝送線路 10とは、 最短 β巨離が 2 00 mとなるように作製する。 伝送線路 11は、 伝送線路 6と伝送線路 10と が最短距離となる位置に設けられ、 伝送線路 6と伝送線路 10とに挟まれる箇所 の中央部分を含んで両者を完全に隔てるように作製する。 各接続ビアホールは、 銀を主成分とする導体を用いて径 100 に作製され、 各接続ビアホールと伝 送線路との接続する部分では伝送線路の線幅が 200 mとなるように形成する。 さらに 2. 17 GHzの波長以下の間隔となるように、 伝送線路 11を接続ビ ァホール 29〜35でグランド電極 4に接続する。 それにより接続ビアホール接 続間のインピーダンスが使用周波数に対して小さくなり、 この伝送線路 11にお けるインピーダンスが無視できるレベルになる。
このように構成したパッケージの送信端子 1とァンテナ端子 3の間の電界結合 をコンデンサとして表わすと 2. 17 GHzにおいて約 0. 00095 pFとな り、 従来例の場合の約 0. 0012 pFと比較して約 20%低減されている。 減 衰量の周波数特性を図 8の B線に示す。 B線から、 2. 17 GHzにおける減衰 量は 58. 8 dBであることがわかる。 この値は、 図 7および図 8において破線 Mで示す SAWフィルタの最も大きい減衰量である 57. 8 dBをも上回ってい る。 したがって、 2. 11 GHzから 2. 17 GHzの帯域において送信端子 1 からパッケージを伝播してァンテナ端子 3に達する信号は、 送信端子 1から弹性 表面波素子 16を伝播してアンテナ端子 3に達する信号よりも少なくなる。 その 結果、 本構成のパッケージは図 7に示す特性の SAWフィルタを構成できる。 本実施の形態の弾性表面波素子 16はリチウム酸夕ン夕レートを用いて作製す るのがよい。 この場合は素子のカット角の自由度が大きく、 低損失のフィル夕を 構成しやすくなる。 本実施の形態の弾性表面波素子 1 6のカット角は 3 9 ° と している。
なお、 上記の実施の形態では、 接続ビアホール 2 9、 3 0、 3 1と接続する 部分で伝送線路 1 1の線幅を大きくしてランド電極 1 0 0を形成している。 これ は、 接続部で、 伝送線路の幅を接続ビアホールの径よりも大きくするためである。 なお、 接続ビアホール径を伝送線路 1 1の線幅よりも小さく形成してもよい。 こ の場合は伝送線路 1 1に接続ビアホール 2 9 ~ 3 5を接続するためのランド電極 1 0 0を構成する必要がなくなるので、 伝送線路 1 1の設計の自由度を向上させ ることができる。
なお、 上記の実施の形態において伝送線路 1 1は 1点で直角に曲がっているが、 4 5 ° でもよい。 これは伝送線路 1 1を形成するスクリーン印刷において線路 幅の管理が容易になり、 結果として線幅を更に小さくしファインラインを形成す る場合でも特性に何等影響を与えることはなく、 S AWフィルタを小型にするこ とができる。
また、 上記実施の形態では、 伝送線路 1 1は第 1の誘電体層 5上に形成されて いるが、 1つの伝送線路を多層に分割してもよい。 図 9は、 第 1のグランド電極 4と第 1の誘電体層 5の間に第 3の誘電体層 4 5が挿入された例を示す。 図 9は、 第 3の誘電体層 4 5上に伝送線路 4 6が形成されており、 伝送線路 4 6の一端は 接続ビアホール 4 7を介して伝送線路 7の他端と接続され、 伝送線路 4 6の他端 は接続ビアホール 4 8を介して第 1のグランド電極 4に接続された構造を例示す る。 このような構造にすることで、 形成する伝送線路の設計の自由度が高まる。 つまり伝送線路のィンダク夕ンス成分を大きくできるのでフィル夕設計に利用し やすくなる。
また、 上記のように多層に分割する伝送線路が 2つ以上ある場合には図 1 0に 示すように第 3の誘電体層 4 5上に伝送線路 4 9を形成し、 伝送線路 4 9を接続 ビアホール 5 0, 5 1, 5 2, 5 3, 5 4 , 5 5及び 5 6を介して、 伝送線路 1 1および第 1のグランド電極 4に接続すればアイソレーションの劣化を防止する ことができる。
また、 上記の実施の形態においては第 1のグランド電極 4と第 2のグランド電 極 13とは接続されていないが、 図 11に示すように接続ビアホール 57, 58, 59および 60を介して両者を接続してもよい。 両者を接続してグランドを強化' することにより、 さらに大きなアイソレーションを得ることができるようになる。 また、 上記の実施の形態では、 図 5に示す伝送線路 11は第 1のグランド電極 4と接続ビアホ一ル 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35を介して接続さ れた例を示した。 これに対し、 図 12に示すように、 伝送線路 11が、 接続ビア ホール 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67を介して第 2のグランド電極 13と接続する構成としてもよい。 この場合には、 伝送線路 6と伝送線路 10の 間の電界結合をさらに弱める効果がある。 この場合のパッケージの送信端子 1と アンテナ端子 3の間の電界結合をコンデンサとして表わすと 2. 17 GHzにお いて約 0. 00076 pFとなり、 従来例と比較して約 36%低減されている。. これを減衰量として表わしたのが図 13の C線である。 減衰量は、 2. 17GH zにおいて 60. 7 dBであり、 さらに 1. 9 dB大きくなつている。
なお、 上記の実施の形態では、 送信端子 1とアンテナ端子 3の間に 1. 92G 112から 1. 98 GHzの 60MHzの間で通過帯を持ち、 2. 11 GHzから 2. 17 GHzの 60 MHzの間で減衰帯を持つフィル夕について説明している。 さらに受信端子 2とアンテナ端子 3の間に 1. 92 GHzから 1. 98 GHzの 60 MHzの間で減衰帯を持ち、 2. 11 GHzから 2. 17 GHzの 60 MH zの間で通過帯を持つフィル夕を追加してもよい。 この場合は送信端子 1と受信 端子 2とアンテナ端子 3が伝送線路 11により仕切られることになるので、 各端 子間のアイソレーション特性を向上させることができる。 いずれの場合も、 通過 帯よりも減衰帯の方が高い周波数を用いている。
なお、 さらに広帯域が必要な場合は 60 MH z以上で、 1 GH zの通過帯ある いは減衰帯を持つことも出来る。
本発明の SAWフィルタは、 100 MHzから 5 GHzの周波数帯域で優れた 特性を発揮するものであり、 特に無線周波数帯での使用に適する。 産業上の利用可能性
本発明の S AWフィルタは携帯電話等の移動体通信機器内の無線周波数回路に 用いられる送信信号と受信信号を分波する、 いわゆる共用器を構成するために有 用である。 特に近年の大容量のデータ通信に適している広い通過帯域および減衰 帯域を有する C DMA方式などのシステムに使用する共用器に有用である。

Claims

請求の範囲
1 . 弾性表面波フィルタであって、
下面に第 1のグランドを有し、 上面に複数の伝送線路を有する第 1の誘電 体層と、
前記第一の誘電体層の上面に設けられ、 かつ上面に第 2のグランドを有す る第 2の誘電体層と、
前記第 2の誘電体層の上面に設けられる弾性表面波素子と、
前記第 2の誘電体層の上面に設けられ、 前記弹性表面波素子を取り囲むキ ャビティを有しており、
前記複数の伝送線路は、 一端が前記弾性表面波素子と接続され、 他端が 前記第 1または第 2のグランドに接続されており、
前記複数の伝送線路中の隣接する二つの伝送線路に挟まれる追加の伝送 線路を有し、
前記追加の伝送線路は使用周波数の波長以下の間隔で前記第 1または第
2のグランドに接続されることを特徴とする弹性表面波フィル夕。
2 . 前記弾性表面波素子が、 表面に、 入力端子、 接続端子および少なくとも 2以 上の直列接続共振子並びに少なくとも 2以上の並列接続共振子を有することを特 徴とする請求項 1記載の弹性表面波フィル夕。
3 . 前記伝送線路を有する誘電体層をさらに 1以上有することを特徴とする請求 項 1記載の弾性表面波フィル夕。
4. さらに前記キヤビティを覆う金属板を有することを特徴とする請求項 1記載 の弾性表面波フィルタ。
5 . さらに導電体を内部に有する接続ビアホールを有し、
前記接続ビアホールは前記第 1のグランドと前記第 2のグランドとを接続 することを特徴とする請求項 1記載の弾性表面波フィルタ。
6 . さらに前記伝送線路に接続される前記接続ピアホールを有し、
前記接続ビアホールの直径が接続する前記伝送線路の線幅よりも小さいこ とを特徴とする請求項 5記載の弹性表面波フィル夕。
7 . 前記追加の伝送線路が、 少なくとも一つ以上の分岐を有することを特徴とす る請求項 1記載の弾性表面波フィルタ。
8 . 前記追加の伝送線路が、 少なくとも一つ以上の折れ曲がり部を有することを 特徴とする請求項 1記載の弾性表面波フィル夕。
9 . 前記折れ曲がりの角度が 4 5 ° もしくは 9 0 ° であることを特徴とする請 求項 8記載の弾性表面波フィルタ。
1 0 . 前記追加の伝送線路が、 前記折れ曲がり部で、 接続ビアホールを介して、 前記第 1または第 2のグランドに接続されることを特徴とする請求項 8記載の弾 性表面波フィルタ。
1 1 . 前記第 1の誘電体の下面にさらに、 送信端子、 受信端子及びアンテナ端子 を有し、
前記送信端子と接続する前記伝送線路と、
前記受信端子と接続する前記伝送線路と、
前記ァンテナ端子と接続する前記伝送線路とを有し、
前記追加の伝送線路が、 前記三つの伝送線路の中のいずれか二つの隣接す る伝送線路により挟まれることを特徴とする請求項 1記載の弾性表面波フィルタ。
1 2 . 通過帯または減衰帯の少なくとも一方が 6 0 MH z以上であることを特徴 とする請求項 1記載の弾性表面波フィルタ。
1 3 . 前記追加の伝送線路が、 前記の隣接する二つの伝送線路間の電界結合を抑 制することを特徴とする請求項 1記載の弾性表面波フィルタ。
1 4. 弾性表面波素子と、 送信端子と、 受信端子と、 アンテナ端子と、
前記送信端子と前記弾性表面波素子を接続する第 1の伝送線路と、 前記受 信端子と前記弾性表面波素子を接続する第 2の伝送線路と、 前記アンテナ端子と 前記弾性表面波素子を接続する第 3の伝送線路とが形成された誘電体層を有する 弾性表面波フィル夕であつて、
前記誘電体層が、 前記第 1、 第 2および第 3の伝送線路中の、 隣接する二 つの伝送線路に挟まれる追加の伝送線路をさらに有し、
前記追加の伝送線路が使用周波数の波長以下の間隔でグランドに接続され ることにより前記の隣接する二つの伝送線路間の電界結合を抑制することを特徴 とする弹性表面波フィル夕。
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