WO2007094139A1

WO2007094139A1 - Ｓａｗフィルタ装置

Info

Publication number: WO2007094139A1
Application number: PCT/JP2007/050020
Authority: WO
Inventors: Yasumasa Taniguchi
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2007-01-05
Publication date: 2007-08-23
Also published as: EP1986320B1; EP1986320A1; CN101356730B; US20080224799A1; JP4640502B2; CN101356730A; US7626475B2; EP1986320A4; JPWO2007094139A1

Abstract

　トラップ帯域の低域側に通過帯域を有し、通過帯域内及び通過帯域高域側端部における挿入損失を低減することができ、かつトラップ帯域における減衰帯域幅を広くすることが可能なＳＡＷフィルタ装置を提供する。　θ回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ３基板上に、ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金からなるＩＤＴ電極を有する複数の１ポート型ＳＡＷ共振子からなる弾性表面波共振子Ｐ１１～Ｐ１４が形成されているＳＡＷフィルタチップを有し、カット角θが５０°～５５°、ＩＤＴ電極の厚みｈを弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚１００ｈ／λ（％）が２～４％、デューティー比が０．４以下とされている、ＳＡＷフィルタ装置１。

Description

明細書

SAWフィルタ装置

技術分野

[0001] 本発明は、例えば携帯電話機の帯域フィルタとして用いられる SAWフィルタ装置に関し、より詳細には、複数の 1ポート型 SAW共振子が接続されている構成を有する SAWフィルタ装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、携帯電話機などの通信機器の RF段の帯域フィルタとして、様々な弾性表面波フィルタが用いられている。この種の弾性表面波フィルタの一例力例えば下記の特許文献 1に開示されてヽる。

[0003] 特許文献 1に記載の弾性表面波フィルタは、 41° の回転 Yカット X伝搬の LiNbO

3 基板上に、 IDT電極からなる直列腕弾性表面波共振子と、該直列腕弾性表面波共振子の一端に接続された出力電極部と、一端が出力電極部に接続されている並列腕弾性表面波共振子と、並列腕弾性表面波共振子の他端に接続されたアース電極部とを有する。ここでは、 IDT電極が Aほたは A1を主成分とする A1合金の金属膜により形成されている。そして、この金属膜の厚みが、並列腕弾性表面波共振子の IDT 電極における電極周期の 2. 5%以上、 7. 5%以下の範囲とされている。それによつて、通過帯域を拡大することができ、かつ通過帯域内のスプリアスがなぐ通過帯域が平坦な周波数特性を得ることができるとされている。

[0004] また、下記の非特許文献 1では、 LiNbO基板上を伝搬するレイリー波及び疑似弹

3

性表面波のカット角による位相速度や電気機械結合係数の変化が示されている。すなわち、カット角が 41° である 41° 回転 Yカット X伝搬の LiNbO基板では、疑似弹

3

性表面波の電気機械結合係数が大き!ヽ値を示すが、レイリー波が圧電性を示すことが記載されている。また、 60〜70° のカット角の場合には、疑似弾性表面波の電気機械結合係数は 41° の場合に比べて小さい値を示すが、レイリー波が圧電性をほとんど示さな、ことが記載されて、る。

[0005] 非特許文献 1の図 1. 7では、レイリー波と疑似弾性表面波の伝搬速度の比は、カツト角が 41° 〜60° の範囲で 0. 8であることが示されている。

特許文献 1：特開平 9 121136号公報

非特許文献 1 :電子材料工業会編、「表面波デバイスとその応用」日刊工業新聞社刊、第 17頁及び図 1 · 7 (昭和 53年 12月 25日初版発行）

発明の開示

[0006] 特許文献 1では、 41° 回転 Υカット X伝搬の LiNbO基板上に上記特定の膜厚で I

3

DT電極を形成することにより、通過帯域の拡大、通過帯域内におけるスプリアスの低減を果たし得ると記載されている。しカゝしながら、この LiNbO

3基板を用い、トラップ帯域と、トラップ帯域の低域側に通過帯域を有するフィルタ装置を構成すると、トラップ帯域を広くすることはできるが、トラップ帯域よりも低域における通過帯域内及び通過帯域の高域側端部における挿入損失が大きくなるという問題があった。

[0007] すなわち、非特許文献 1に記載のように、カット角力 1° 〜60° の回転 Yカット X伝搬の LiNbO基板では、レイリー波と疑似弾性表面波との伝搬速度比は、 0. 8である

3

。従って、トラップ帯域の低域側に通過帯域を形成したフィルタ装置を構成した場合、トラップ周波数の 0. 8倍の周波数において、レイリー波スプリアスが発生することになる。そのため、通過帯域における挿入損失が悪ィ匕することがわかる。

[0008] 本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、トラップ帯域の低域側に通過帯域が配置されて!、る SAWフィルタ装置であって、通過帯域内及び通過帯域高域側端部における挿入損失を小さくすることが可能であり、し力もトラップ帯域の幅を広くすることが可能とされている SAWフィルタ装置を提供することにある。

[0009] 本発明によれば、トラップ帯域と、該トラップ帯域の低域側に位置している通過帯域とを有する SAWフィルタ装置であって、 Θ回転 Yカット X伝搬の LiNbO基板と、前記

3

LiNbO基板上に形成されており、 Aほたは A1を主成分とする合金カゝらなる IDT電

3

極とを有する複数の 1ポート型 SAW共振子を備えるフィルタチップを有し、前記カット角 0力 0° 〜55° 、前記 IDT電極の厚み hを弾性表面波の波長えで規格ィ匕してなる規格化膜厚 lOOhZ (%)が 2〜4%、デューティー比が 0. 4以下とされていることを特徴とする、 SAWフィルタ装置が提供される。

[0010] 本発明に係る SAWフィルタ装置のある特定の局面では、入力端子と、出力端子とを結ぶ直列腕に挿入されている複数の第 1のインダクタをさらに備え、前記入力端子とグラウンド電位との間、前記出力端子とグラウンド電位との間及び前記複数の第 1のインダクタ間とグラウンド電位との間のそれぞれに前記 1ポート型 SAW共振子が接続されている。この場合には、通過帯域と、通過帯域よりも低い周波数帯域において、信号が通過し、トラップ帯域において信号が十分に減衰され、かつ通過帯域におけるスプリアスを効果的に低減することができる。

[0011] 本発明の他の特定の局面では、前記フィルタチップが搭載される実装基板がさらに備えられ、該実装基板が 1個のグラウンド端子を有し、前記フィルタチップのグラウンド電位に接続される部分の全てが、前記実装基板のグラウンド端子に電気的に接続されており、かつ前記入力端子及び前記出力端子の内の一方とグラウンド電位との間に位置している前記 1ポート型 SAW共振子が前記トラップ帯域及び通過帯域において容量性であり、かつその共振周波数が、残りの 1ポート型 SAW共振子の反共振周波数よりも高くされている。この場合には、 SAWフィルタ装置の小型化を図ることができ、かつ入出力間の直達波を低減することが可能となり、トラップ帯域における減衰量の劣化を抑制することができる。

[0012] 本発明のさらに他の特定の局面では、入力端子と出力端子とを結ぶ直列腕に挿入されている第 1のインダクタと、前記第 1のインダクタの両端とグラウンド電位との間にそれぞれ接続された第 1の共振子とを有するトラップ回路部分と、前記入力端子と前記トラップ回路部分との間及び前記出力端子と前記トラップ回路部分との間の少なくとも一方に設けられたフィルタ回路部分とが備えられており、前記フィルタ回路部分力前記直列腕において前記入力端子または出力端子と前記トラップ回路部分との間に配置された第 2の共振子と、第 2の共振子の一端または他端とグラウンド電位との間に接続された第 2のインダクタとを有し、前記第 2の共振子の共振周波数が、前記通過帯域の高域側端部に略一致されており、前記第 1,第 2の共振子が、前記 1ポート型 SAW共振子により構成されている。この場合には、通過帯域において信号を通過させ、通過帯域より低い周波数帯域及びトラップ帯域において信号を減衰させることができ、フィルタの通過帯域におけるスプリアスを効果的に低減することができる。 [0013] 本発明のさらに別の特定の局面では、入力端子と出力端子とを結ぶ直列腕に挿入されている第 3のインダクタと、前記第 3のインダクタに直列に接続された第 1の共振子とを有するフィルタ回路部分と、前記直列腕に挿入されている少なくとも 1個の第 1 のインダクタと、前記第 1のインダクタの一方端とグラウンド電位との間に接続されている第 2の共振子と、前記第 1のインダクタの他方端とグラウンド電位との間に接続されている第 3の共振子とを有するトラップ回路部分とが備えられており、前記フィルタ回路部分とトラップ回路部分とが、直列腕において直列に接続されており、前記通過帯域が第 1中心周波数を有し、前記第 1〜第 3の共振子の容量成分、及び前記第 1,第 3のインダクタのインダクタンス成分とによって構成されるフィルタの周波数特性の有する第 2中心周波数が前記第 1中心周波数より高くされており、前記第 1〜第 3の共振子が前記 1ポート型 SAW共振子により構成されている。この場合には、通過帯域において信号を通過させ、通過帯域より低い周波数帯域、例えば VHF帯と、トラップ帯域と、トラップ帯域よりも高い周波数帯域において信号を減衰させることができ、通過帯域におけるスプリアスを抑圧することができる。

[0014] 本発明のさらに別の特定の局面では、前記インダクタカチップ型インダクタンス部品である。その場合には、インダクタを表面実装することができ、 SAWフィルタ装置の小型化を図ることができる。もっとも、本発明においては、上記インダクタは、チップ型インダクタンス部品でなぐ他のインダクタンス部品により構成されてもよい。

[0015] 本発明のさらに他の特定の局面では、前記フィルタチップが、 1枚の LiNbO基板

3 を用いて構成されており、該フィルタチップが搭載される実装基板と該実装基板が実装されている回路基板がさらに備えられており、前記実装基板内に前記インダクタが内蔵されている。

[0016] 本発明のさらに別の特定の局面では、上記フィルタチップが 1枚の LiNbO基板を

3 用いて構成されており、上記実装基板が実装されている回路基板をさらに備え、該回路基板内に前記インダクタが内蔵される。

[0017] 上記のように、回路基板内や実装基板内にインダクタが内蔵されている場合には、インダクタとしての外付けの電子部品を必要としな、ので、 SAWフィルタ装置のより一層の小型化を進めることができる。また、部品点数の低減を図ることが可能となる。さら〖こ、インダクタンス部品の実装ばらつきによる特性のばらつきも生じ難、。

(発明の効果）

[0018] 本発明に係る SAWフィルタ装置では、トラップ帯域と、トラップ帯域の低域側に位置している通過帯域とを有するように複数の 1ポート型 SAW共振子が Θ回転 Yカット X伝搬の LiNbO基板上に Aほたは A1を主成分とする合金力もなる IDT電極を用い

3

て形成されている。そして、カット角 Θ力 0° 以上、 55° 以下であり、 IDT電極の膜厚、すなわち、上記規格化膜厚が 2%以上、 4%以下とされており、デューティー比が 0. 4以下とされているため、後述の実施形態の説明から明らかなように、通過帯域内及び通過帯域の高域側端部における挿入損失を効果的に低減することができ、さらにトラップ帯域における減衰帯域幅を広くすることが可能とされている。よって、広いトラップ帯域を有し、かつトラップ帯域の低域側において低挿入損失の通過帯域を有する SAWフィルタ装置を提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る SAWフィルタ装置の回路図である。

[図 2]図 2は、第 1の実施形態に用いられる SAWフィルタチップの下面に形成されている電極構造を模式的に示す基板の上面側から下面の電極構造を透視して示す平面図である。

[図 3]図 3は、第 1の実施形態で用いられているパッケージ材としての実装基板の平面図である。

[図 4]図 4は、第 1の実施形態の SAWフィルタ装置の構造を示す模式的正面断面図である。

[図 5]図 5は、第 1の実施形態において、実装基板に外付けのインダクタが接続さている構造を模式的に示す平面図である。

[図6]図6 (&)はカット角0カ 1° 、45° 及び 50。、（b)はカット角 0が 55° の場合の Θ回転 Yカット X伝搬の LiNbO基板を用いた SAWフィルタ装置の通過帯域にお

3

ける減衰量周波数特性を示す図である。

[図 7]図 7は、第 1の実施形態において、 IDT電極の規格ィ匕膜厚を 2%及び 3%としたときの通過帯域高域側の周波数特性を示す図である。 [図 8]図 8は、第 1の実施形態において、カット角 0を 41° 、45° 、50° 、55° 、60 。及び 64° と変化させた場合の 0回転 Yカット X伝搬の LiNbO基板を用いた SA

3

Wフィルタ装置における IDT電極の規格ィ匕膜厚 lOOhZ λ (%)と電気機械結合係数 Κとの関係を示す図である。

[図 9]図 9は、第 1の実施形態の弾性表面波フィルタ装置において、 Θ回転 Υカット X 伝搬の LiNbO基板のカット角 Θを 50° 及び 55° とした場合の減衰量周波数特性

3

を示す図である。

[図 10]図 10は、本発明の第 2の実施形態に係る SAWフィルタ装置の回路構成を示す回路図である。

[図 11]図 1 1 (a)は第 2の実施形態の SAWフィルタ装置において、 LiNbO基板の力

3 ット角 0力 S41° 、45° 及び 50° の場合の減衰量周波数特性を、（b)は 0力 5° の場合の減衰量周波数特性を示す図である。

[図 12]図 12は、第 2の実施形態において、 IDT電極のデューティー比を 0. 3、 0. 4 及び 0. 5とした場合の通過帯域高域側の周波数特性を示す図である。

[図 13]図 13は、本発明の第 3の実施形態に係る SAWフィルタ装置の回路構成を示す回路図である。

[図 14]図 14は、本発明の変形例に係る SAWフィルタ装置の構造を模式的に示す平面図である。

[図 15]図 15 (a)は図 14に示した SAWフィルタ装置にお、て回路基板に内蔵されているインダクタを説明するための模式的部分切欠正面断面図であり、 (b)は内蔵されているインダクタンス構成コイル状導体パターンを模式的に示す平面図である。符号の説明

1… SAWフィルタ装置

2…接続点

3…接続点

4…共通端子

1 1 · · · SAWフィルタチップ

12…圧電基板 12a〜12f…電極ランド

13a〜13f…バンプ

14· ··パッケージ材としての実装基板

14a〜14e…電極ランド

21〜SAWフイノレタ装置

31〜SAWフィノレタ装置

32, 33…フイノレタ回路部分

41〜SAWフィノレタ装置

42· ··回路基板

43…実装基板

44· ··コイル状導体パターン

45, 46· ··ビアホール電極

47, 48· ··電極ランド

11〜1^13- "第1のィンダクタ

L21…第 1のインダクタ

L22, L23- "第 2のインダクタ

L31, L32- "第 3のインダクタ

Ρ11〜Ρ14· ··弾性表面波共振子

P21, Ρ22…弾性表面波共振子

S21, S22…弾性表面波共振子

S31, S32 弾性表面波共振子

La…インダクタ

ΙΝ· ··入力端子

OUT…出力端子

発明を実施するための最良の形態

[0021] 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。

[0022] 図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る SAWフィルタ装置の回路図である。 [0023] 本実施形態の SAWフィルタ装置 1は、入力端子 INと、出力端子 OUTとを結ぶ直列腕を有する。この直列腕に、インダクタ L11〜L13が互いに直列に接続されて配置されている。

[0024] また、インダクタ L11と入力端子 INとの間の接続点とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子としての弾性表面波共振子 P11が配置されている。インダクタ L11, L12間の接続点 2と、グラウンド電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子としての弾性表面波共振子 P12が配置されている。インダクタ L12, L13間の接続点 3とグラウンド電位との間の並列腕に、並列腕共振子としての弾性表面波共振子 P13が配置されている。さらに、インダクタ L13と出力端子 OUTとの間の接続点とグラウンド電位との間の並列腕に並列腕共振子としての弾性表面波共振子 P14が配置されている。

[0025] 弾性表面波共振子 P11〜P14は、いずれも 1ポート型 SAW共振子であり、各ダラゥンド電位に接続される端部が共通接続されており、共通端子 4に接続されている。この共通端子 4とグラウンド電位との間にインダクタ Laが挿入されている。

[0026] SAWフィルタ装置 1は、トラップ帯域とトラップ帯域の低域側に位置している通過帯域とを有する帯域阻止型フィルタである。 SAWフィルタ装置 1では、第 1の弾性表面波共振子 P11の共振周波数と、 2個の第 2の弾性表面波共振子 P12, P13の共振周波数はほぼ等しくされて、るが、容量素子としての第 3の弾性表面波共振子 P14の共振周波数が第 2の弾性表面波共振子 P12, P13の反共振周波数よりも高くされており、かつ第 3の弾性表面波共振子 P14はトラップ帯域及び通過帯域において容量性とされている。

[0027] 本実施形態では、共通接続点 4とグラウンド電位との間に電気的接続部分によるィンダクタ Laが生じ、トラップ帯域において、弾性表面波共振子 P 11のインピーダンスが低くなるため、インダクタ Laに電圧が加わり、信号が生じる。しかしながら、本実施形態では、第 3の弾性表面波共振子 P14のインピーダンスはトラップ帯域において共振周波数におけるインピーダンスの約 50倍の大きさとされている。すなわち、第 3の弾性表面波共振子 P14は、通過帯域において容量性であるため、インダクタ Laにお V、て生じた上記信号は、出力端子 OUTには流れ難、。

[0028] よって、直達波による減衰量の悪ィ匕を抑制することができる。 [0029] また、弾性表面波共振子 P14は、単にトラップ帯域において容量性を示すだけでなぐインダクタ L13と並列接続されて並列共振回路を構成している。従って、並列共振回路の並列共振周波数が弾性表面波フィルタ装置 1のトラップ帯域内にある場合には、トラップ帯域におけるインピーダンスを高めることができ、それによつて、インダクタ Laと出力端子 OUTの間のインピーダンスをより一層高めることができ、それによつて、上記直達波の影響をより一層効果的に抑制することができる。

[0030] 次に、上記 SAWフィルタ装置 1の具体的な構造を図 2〜図 5を参照して説明する。

[0031] 本実施形態の SAWフィルタ装置 1では、図 2に示すフィルタチップ 11が、図 3に平面図で示すパッケージ基板としての実装基板 14上にフリップチップボンディング工法により実装される。図 4は、この本実施形態の SAWフィルタ装置 1の具体的な構造を示す模式的正面断面図である。

[0032] 図 2においては、フィルタチップ 11の下面に形成されている電極構造力圧電基板 12を透かした状態で模式的平面図で示されてヽる。

[0033] 圧電基板 12としては、本実施形態では 55° Yカット X伝搬の LiNbO基板が用い

3

られている。そして、図 2に示されている電極構造は A1からなる。すなわち、 A1からなる電極構造により、上述した弾性表面波共振子 P11〜P14が形成されている。また、弾性表面波共振子 P11〜P14だけでなぐ電極ランド 12a〜12fと、電極ランド 12a 〜12fを弾性表面波共振子 P11〜P14と接続し、図 1に示した回路構成を実現するための電極パターンも同様に形成されている。

[0034] なお、図 2では、弾性表面波共振子 P11〜P14は、その形成される位置のみが模式的に示されているが、具体的には、一対の櫛歯電極からなる IDT電極と、該 IDT 電極の表面波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とを有する、 1ポート型弾性表面波共振子である。

[0035] 上記弾性表面波共振子 P11〜P14の電極膜厚は、弾性表面波の波長の 3%とされている。すなわち、 IDT電極の厚みを h、弾性表面波の波長 λとしたとき、 IDT電極の規格ィ匕膜厚 lOOh/ λは 3%とされている。また、 IDT電極におけるデューティ一比は 0. 3とされている。

[0036] 上記電極ランド 12a〜12f上には、それぞれ、金属バンプ 13a〜13fが形成されている。すなわち、金属バンプ 13a〜13fが、圧電基板 12の下面から下方に突出するように形成されている。

[0037] 他方、図 3に示す実装基板 14は、アルミナ等の絶縁性セラミックスあるいは合成榭脂などの適宜の絶縁性材料力もなる。実装基板 14の上面には、電極ランド 14a〜14 eが形成されている。電極ランド 14aが入力端子に、電極ランド 14eが出力端子に接続される電極ランドである。電極ランド 14dがグラウンド電位に接続される電極ランドであり、電極ランド 14b, 14cは、図 3では図示されていないインダクタ L11〜L13に接続される端子を構成してヽる。

[0038] すなわち、図 1に示したインダクタ L11〜L13は、図 5に略図的に示すように、実装基板 14とは別のインダクタンス部品により構成されている。このようなインダクタンス部品としては、実装基板 14や回路基板などに表面実装可能なチップ型インダクタンス部品を好適に用いることができる。

[0039] 他方、図 4に示すように、上記実装基板 14上に、フィルタチップ 11が、バンプ 13a, 13c, 13eなどを用いてフリップチップボンディングされ、搭載されている。そして、図 5に示した外付けのインダクタンス部品により、インダクタ LI 1〜L13を構成することにより、上記実施形態の SAWフィルタ装置 1を得ることができる。

[0040] 本実施形態の SAWフィルタ装置 1は、入力端子 INと出力端子 OUTとを結ぶ直列腕と、直列腕とグラウンド電位を結ぶ複数の並列腕を有する点において、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フィルタと類似した回路構成を有する。 SAWフィルタ装置 1のような帯域阻止型のフィルタ装置も、ラダー型の帯域フィルタの通過帯域幅に相当する、トラップ域における帯域幅、すなわち減衰帯域幅を大きくすることが望まれている。そして、特許文献 1に記載のように構成することにより、帯域阻止型フィルタにおける減衰帯域幅を大きくすることは一応可能であると考えられる。

[0041] し力しながら、上記特許文献 1に記載のように構成した場合、実際にはラダー型の帯域通過フィルタにおける阻止域すなわち、トラップ帯域よりも低域側に存在する通過帯域にスプリアスが発生することが本願発明者により見出された。上記スプリアスは、共振子の共振周波数 X O. 8倍の位置に出現する。従って、このスプリアスはレイリ一波によるスプリアスと考えられ、上記ラダー型の帯域通過フィルタにおいても現れるものである。

[0042] もっとも、ラダー型の帯域通過フィルタの場合には、上記スプリアスが現れる周波数域が、通過帯域外の減衰量の大きな周波数域となるため、問題となることは少なかつた。

[0043] これに対して、本実施形態の SAWフィルタ装置 1のように、帯域阻止型の SAWフィルタ装置 1では、上記スプリアスがトラップ帯域の低域側に存在する通過帯域に現れ

、挿入損失に大きく影響しがちであった。

[0044] レイリー波は、通常減衰しな、、 Qの大き!/、表面波として知られて、る。また、レイリ一波は、圧電基板や共振子の電極の膜厚及び IDT電極のデューティー比に依存しないことも知られている。

[0045] し力しながら、本実施形態によれば、 SAWフィルタ装置 1において、上記レイリー波によるスプリアスを低減し、あるいは消滅させることができる。これをより具体的な実験例に基づいて説明する。

[0046] すなわち、 SAWフィルタ装置 1におヽて、上記実施形態と同様に、電極規格化膜厚 3%、 IDT電極のデューティー比を 0. 3とし、 A1により電極構造を形成し、ただし、カット角 Θ力 41° 、 45° 、 50° 及び 55° の 4種類の Yカット X伝搬の LiNbO基板

3 を用い、 4種類の SAWフィルタ装置を作製し、通過特性を測定した。結果を図 6に示す。

[0047] 図 6から明らかなように、カット角 Θが 41。の場合には、 2. OdB程度の大きさのスプリアスが発生している力カット角 Θが 41° より大きくなるにつれて、スプリアスが小さくなり、 55° ではほとんど発生していないことがわかる。また、カット角 Θ力 8° 以上になると、上記スプリアスが全く発生しない。

[0048] 一般に、通過帯域における減衰量のばらつきは、 1. OdB以下であることが望ましいとされている。従って、上記スプリアスの大きさが 1. OdB以下である範囲、すなわち、カット角 Θ力 0° 以上の範囲であれば、上記通過帯域内における減衰量のばらつきを 1. OdB以下とすることができるため、望ましいと考えられる。よって、好ましくは、 Yカット X伝搬の LiNbO基板として、カット角が 50° 以上の Yカット X伝搬 LiNbO基板を用いることが望ましい。

[0049] なお、本実施形態では、電極の膜厚の表面波の波長に対する割合を 3%とした力 4%以下であれば同様の効果を得ることができることが確かめられている。

[0050] また、図 7は、電極の規格ィ匕膜厚が 3%である上記実施形態の SAWフィルタ装置の通過帯域高域側の特性と、 IDT電極の膜厚 Z波長の割合 (％)を 3%から 2%に変更したことを除いては該実施形態と同様にして構成された SAWフィルタ装置の通過帯域高域側の周波数特性を示す図である。

[0051] 図 7において、破線が上記実施形態の結果を、実線が IDT電極の規格化膜厚が 2 %の場合の結果を示す。 IDT電極の規格化膜厚割合が 2%となると、通過帯域高域側における挿入損失が若干劣化することがわかる。本願発明者の実験によれば、この規格化膜厚が 2%未満となると、通過帯域における挿入損失がより一層劣化する傾向のあることが確かめられている。従って、カット角 Θを 50° 以上、かつ上記電極の規格ィ匕膜厚は 2%以上、 4%以下とすることが望ましい。

[0052] 図 8は、 IDT電極のデューティー比が 0. 3であり、圧電基板のカット角 Θを 41° 、 4 5° 、 50° 、55° 、 60° 及び 64° と変化させた場合の IDT電極の規格ィ匕膜厚割合 (%)と電気機械結合係数との関係を示す図である。

[0053] 図 8から明らかなように、カット角 0力 0° 〜55° であり、かつ規格ィ匕膜厚割合が 2 〜4%の場合には、電気機械結合係数を 12. 5%〜15%とすることができる。電気機械結合係数 Kは、大きいことが望ましいものの、大きすぎるとトラップ帯域における減衰特性の急峻性と、減衰量とのバランスを図ることが困難となるおそれがある。従って、電気機械結合係数は 15%以下程度が望ましいため、上記のように、電気機械結合係数を 12. 5〜15%とすることにより、トラップにおける急峻性と減衰量とのバランスを高めることができ、望ましい。よって、カット角 Θを 50〜55° の範囲とし、かつ IDT電極の規格ィ匕膜厚は 2%〜4%の範囲とすることが必要である。

[0054] 図 9に、上記実施形態の SAWフィルタ装置 1、すなわち、カット角 Θ力 5° の回転 Yカット X伝搬の LiNbO基板を用いた SAWフィルタ装置 1の減衰量周波数特性を

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実線で示し、カット角 0力 0° の SAWフィルタ装置の減衰量周波数特性を破線で示す。 [0055] 上記カット角 Θ = 50° の SAWフィルタ装置 1におけるインダクタ L11〜L13のインダクタンス値は、 Ll l = 15nH、 L12 = 20nH及び L13 = 15nHとした。また、弾性表面波共振子 P11〜P14の回路定数は下記の表 1に示す通りとした。

[0056] [表 1]

[0057] なお、表 1及び後述の表 2における frは弾性表面波共振子の共振周波数を示す。

また、弾性表面波共振子は、互いに直列に接続された直列インダクタンス Ll、直列容量 C1及び直列抵抗 R1と、並列容量 COとが並列に接続された等価回路を有する。表 1中の COは弾性表面波共振子の等価回路における並列容量、 C1は、等価回路における直列容量、 L1は等価回路における直列インダクタンスを、 R1は等価回路における直列抵抗を示す。

[0058] 他方、カット角 0 = 55° の SAWフィルタ装置におけるインダクタ L11〜L13の値は、 Ll l = 13nH、 L12= 18nH及び L13 = 13nHとした。また、弾性表面波共振子 P 11〜P14の回路定数は下記の表 2に示す通りとした。

[0059] [表 2]

[0060] IDT電極の規格ィ匕膜厚は 3%、デューティー比を 0. 3とした。なお、図 9における太線 Aは、通過帯域における挿入損失の規格値を示す線であり、太線 Bはトラップ帯域すなわち、減衰帯域における規格値を示す線である。すなわち、挿入損失の規格値は 470〜770MHzにおいて、 2dB以下であり、上記太線 Bで示されているトラップ帯域における減衰量の規格値は 830〜845MHzにお!/、て、 40dB以上である。

[0061] 図 9から明らかなように、カット角 Θ = 50° の場合には 40dB以上の減衰量が得られる減衰帯域幅は 28MHzであるのに対し、カット角 Θ = 55° の場合には 40dB減衰帯域幅は 25MHzである。カット角 Θ = 50° 及び 0 = 55° の場合の 40dB減衰帯域幅の下限周波数はいずれも 825MHzとしている。また、上記減衰帯域幅の下限に対しては、それぞれ、 5MHzの周波数の余裕を設けている。

[0062] 通過帯域内の高域側において挿入損失が 2dBとなる周波数と、通過帯域上限の周波数である 770MHzとの周波数差は、 Θ = 50° の場合は 5MHzであるのに対し、 0 = 55° の場合には 8MHzとなった。従って、いずれの場合においても周波数余裕は十分大きいが、 0 = 55° の場合において、周波数の余裕はより大きくなることがゎカゝる。

[0063] 0 = 50° 未満の場合には、 700MHz近傍に発生するレイリー波スプリアスが存在するため、挿入損失の規格を満足することができなくなる。また、挿入損失の通過帯域内における偏差は IdB以下であることが規格上求められる。カット角 Θ力 5° を超えると、 40dB減衰帯域幅が 25MHzよりも小さくなり、減衰帯域幅の周波数余裕が小さくなる。従って、カット角 Θは、 50° 以上、 55° 以下であることが必要である。

[0064] 図 10は、本発明の第 2の実施形態に係る SAWフィルタ装置の回路構成を示す回路図である。

[0065] 本発明の SAWフィルタ装置における回路構成は、第 1の実施形態の回路構成に限定されるものではない。第 2の実施形態の SAWフィルタ装置 21では、入力端子 IN と出力端子 OUTとを結ぶ直列腕に、第 1のインダクタ L21が接続されている。第 1のインダクタ L21の両端とグラウンド電位とを結ぶ各並列腕において、それぞれ、並列腕共振子として第 1の弾性表面波共振子 P21, P22が接続されている。この第 1のィンダクタ L21と、弾性表面波共振子 P21, P22とによりトラップ回路部分が構成されている。

[0066] 本実施形態では、上記トラップ回路部分と入力端子 INとの間、及び上記トラップ回路と出力端子 OUTとの間に、それぞれ、フィルタ回路部分が設けられている。

[0067] 一方のフィルタ回路部分は、入力端子 INとインダクタ L21との間に直列に挿入された直列腕共振子としての第 2の弾性表面波共振子 S21と、第 2の弾性表面波共振子 S21の入力端子 INとは反対側の端部とグラウンド電位との間に接続された第 2のインダクタ L22とを有する。他方のフィルタ回路部分はトラップ回路と出力端子 OUTとの間に接続されている。すなわち、該フィルタ回路部分は第 1のインダクタ L21と出力端子 OUTとの間に直列に挿入された直列腕共振子としての第 2の弾性表面波共振子

S22と、第 2の弾性表面波共振子 S22のトラップ回路部分側端部とグラウンド電位との間に接続された第 2のインダクタ L23とを有する。

[0068] ここでは、第 2の弾性表面波共振子 S21, S22の共振周波数は、上記 SAWフィルタ装置 21の通過帯域の高域側端部に略一致されている。

[0069] 従って、通過帯域にぉ、て信号を通過させ、通過帯域よりも低!、周波数帯域及びトラップ帯域を減衰させることができる。

[0070] 本実施形態においても、使用する圧電基板として、 0回転 Yカット X伝搬の LiNbO

3 基板を用い、上記弾性表面波共振子 S21, S22及び P21, P22を Aほたは A1を主成分とする合金力もなる IDT電極を有する 1ポート型 SAW共振子により構成し、カツト角 Θを 50° 〜55° の範囲、 IDT電極の厚み hの規格化膜厚（hZ λ ) X 100 (%) を 2〜4%、デューティー比を 0. 4以下とすることにより、レイリー波スプリアスを効果的に抑圧することができる。

[0071] カロえて、本実施形態では、上記フィルタ回路部分がトラップ回路部分に接続されているため、阻止域の幅が広い通過帯域を形成することができる。すなわち、直列腕共振子である弾性表面波共振子 S21, S22の並列共振及び並列腕共振子としての弾性表面波共振子 P21, Ρ22の直列共振を利用して通過帯域よりも高域側における減衰特性が得られる。また、第 1の実施形態とは異なり、 VHF周波数帯域すなわち、通過帯域よりも低域側の周波数帯域においても大きな減衰量を得ることができる。

[0072] 本実施形態にぉ、て、カット角 Θ、 IDT電極の規格化膜厚及びデューティー比を上記範囲内とした場合に、スプリアスを低減し得ることを、具体的な実験例に基づき説明する。図 11 (a)は、カット角 0力 1° 、45° 及び 50° の場合の SAWフィルタ装置 21の通過特性、すなわち、 650〜750MHzにおける通過特性を示し、図 l l (b )は 0 = 55° の場合の通過特性を示す。図 11 (a) , (b)から明らかなように、カット角 Θが大きくなるにつれて、 675MHz付近に現れるスプリアスが小さくなり、 Θ = 55° の場合にはスプリアスがほとんど現れないことがわかる。

[0073] また、図 12は、 IDT電極のデューティー比 dが 0. 3である上記第 2の実施形態の S AWフィルタ装置 21、デューティー比 dが 0. 4であることを除いては同様の SAWフィルタ装置及び比較のために用意したデューティー比 dが 0. 5であることを除、ては上記と同様にして構成された SAWフィルタ装置の減衰量周波数特性を示す。ここでは、通過帯域高域側における減衰量周波数特性が示されている。

[0074] 図 12から明らかなように、デューティー比が 0. 5の場合には、 675MHz付近におけるスプリアスが大きくなつていることがわかる。また、通過帯域高域側端部近傍、すなわち、 700〜760MHz付近において、スプリアスが増大していることがわかる。従つて、デューティー比は 0. 5よりも小さいことが好ましぐ本願発明者によれば、 0. 4 以下とすれば、上記第 1の実施形態の場合と同様に、通過帯域高域側におけるスプリアスを低減し、良好なフィルタ特性の得られることが確かめられてヽる。

[0075] 第 2の実施形態においては、上記トラップ回路部分の前段及び後段の双方に弾性表面波共振子 S21または S22と、第 2のインダクタ L22または L23からなるフィルタ回路部分が設けられて、たが、 V、ずれか一方のフィルタ回路部分のみが設けられてヽてもよい。

[0076] 図 13は、本発明の第 3の実施形態に係る SAWフィルタ装置の回路図である。本実施形態の SAWフィルタ装置 31では、入力端子 INと出力端子 OUTとを結ぶ直列腕において、トラップ回路部分と、フィルタ回路部分とが直列に接続されている。本実施形態では、トラップ回路部分の前段及び後段の双方にフィルタ回路部分 32, 33が接続されている。フィルタ回路部分 32は、入力端子 INと出力端子 OUTとを結ぶ直列腕に挿入されており、互ヽに直列に接続された第 3のインダクタ L31及び直列腕共振子としての第 1の弾性表面波共振子 S31とを有する。同様にフィルタ回路部分 33もまた、直列腕に挿入されており、互いに直列に接続されている第 3のインダクタ L32と、直列腕共振子としての第 1の弾性表面波共振子 S32とを有する。

[0077] なお、フィルタ回路部 32, 33は一方のみが設けられてもよい。

[0078] トラップ回路部分は、第 2の実施形態におけるトラップ回路部分と同様に構成されている。すなわち、トラップ回路部分は、直列腕に挿入された第 1のインダクタ L21と、第 1のインダクタ L21の両端とグラウンド電位とを結ぶ各並列腕に接続された並列腕共振子としての第 2,第 3の弾性表面波共振子 P21, P22とを有する。

[0079] 上記 SAWフィルタ装置 31は、通過帯域が第 1中心周波数を有し、上記トラップ帯域における第 2,第 3の弾性表面波共振子 P21, P22の容量成分と、フィルタ回路部における第 1の弾性表面波共振子 S31, S32の容量成分と、第 1,第 3のインダクタ L 21, L31, L32のインダクタンス成分とにより構成されるフィルタの周波数特性が有する第 2中心周波数が、該第 1中心周波数よりも高くされている。

[0080] 本実施形態においても、第 1,第 2の実施形態と同様に使用する圧電基板のカット角 Θを上記特定の範囲とした LiNbO基板を用い、 Aほたは A1を主成分とする合金

3

力もなる IDT電極を有する 1ポート型 SAW共振子により各弾性表面波共振子 P21, P22, S31, S32を構成し、 IDT電極の規格ィ匕膜厚及びデューティー比を上記特定の範囲内とすることにより、レイリー波による所望でな、スプリアスを効果的に抑圧することがでさる。

[0081] また、本実施形態においては、上記フィルタ回路部分 32, 33がトラップ回路部分に接続されているため、通過帯域における信号を通過させ、通過帯域よりも低い VHF 帯における周波数及びトラップ帯域並びにトラップ帯域よりも高い周波数帯域における信号を減衰させることがでさる。

[0082] 第 1の実施形態においては、インダクタ L11〜L13は、図 5に略図的に示したように外付けのインダクタンス部品により構成されていた力図 14、図 15に示すように、回路基板にインダクタを内蔵させてもよい。すなわち、図 14は、本発明の変形例に係る SAWフィルタ装置の模式的平面図である。本変形例の SAWフィルタ装置 41では、ノッケージを構成している回路基板 42上にフィルタチップが搭載された実装基板 43 が搭載されている。そして、回路基板 42の一部すなわち、図 14の一点鎖線 Dで囲まれて、る部分内にぉ、て回路基板 42にインダクタが内蔵されて、る。これを図 15 (a ) , (b)に Dで囲まれている部分の部分拡大断面図及び模式的平面図で説明する。

[0083] 図 15 (a)は、回路基板 42の一部を拡大して示す模式的正面断面図であり、ここでは、回路基板 42内に、コイル状導体パターン 44が設けられてインダクタが構成されている。コイル状導体パターン 44の平面形状を図 15 (b)に示す。

[0084] コイル状導体パターン 44は、コイル状の平面形状を有する。そして、コイル状の導体パターン 44は、ビアホール電極 45, 46により、回路基板 42の上面に引き出されている。ビアホール電極 45, 46の上端が、電極ランド 47, 48に接続されている。電極ランド 47, 48には、フィルタチップが搭載された実装基板 43の下面力突出しているバンプ（図示せず)が接合されることになる。

[0085] このように、本発明においては、 SAWフィルタ装置を構成するためのインダクタはチップ型インダンタンス部品のような外付けのインダクタンス部品だけでなく、ノッケージを構成している実装基板 43、または実装基板 43が実装される回路基板 42などに導体パターンを内蔵させることにより形成してもよい。その場合には、外付けのインダクタンス部品の数を低減したり、外付けのインダクタンス部品を省略したりすることができる。従って、 SAWフィルタ装置の小型化及び低背化を進めることが可能となる。さらに、インダクタンス部品を実装した場合の実装ばらつきによる特性のばらつきも生じ難い。

[0086] なお、上述した実施形態及び変形例では、 IDT電極は A1により形成した力 A1を主成分とする合金により IDT電極を形成してもよ、。

Claims

請求の範囲

[1] トラップ帯域と、該トラップ帯域の低域側に位置している通過帯域とを有する SAW フィルタ装置であって、

Θ回転 Yカット X伝搬の LiNbO基板と、前記 LiNbO基板上に形成されており、 A1

3 3

または A1を主成分とする合金カゝらなる IDT電極とを有する複数の 1ポート型 SAW共振子を備えるフィルタチップを有し、

前記カット角 Θ力 0° 〜55° 、前記 IDT電極の厚み hを弾性表面波の波長 λで規格ィ匕してなる規格ィ匕膜厚 lOOhZ (%)が 2〜4%、デューティー比が 0. 4以下とされていることを特徴とする、 SAWフィルタ装置。

[2] 入力端子と、出力端子とを結ぶ直列腕に挿入されている複数の第 1のインダクタをさらに備え、

前記入力端子とグラウンド電位との間、前記出力端子とグラウンド電位との間及び前記複数の第 1のインダクタ間とグラウンド電位との間のそれぞれに前記 1ポート型 S AW共振子が接続されてヽる、請求項 1に記載の SAWフィルタ装置。

[3] 前記フィルタチップが搭載される実装基板をさらに備え、該実装基板が 1個のグラウンド端子を有し、前記フィルタチップのグラウンド電位に接続される部分の全てが、前記実装基板の前記グラウンド端子に電気的に接続されており、かつ前記入力端子及び前記出力端子の内の一方とグラウンド電位との間に位置している前記 1ポート型 S AW共振子が前記トラップ帯域及び通過帯域において容量性であり、かつ該 1ポート型 SAW共振子の共振周波数が、残りの 1ポート型 SAW共振子の反共振周波数よりも高くされていることを特徴とする、請求項 2に記載の SAWフィルタ装置。

[4] 入力端子と出力端子とを結ぶ直列腕に挿入されている第 1のインダクタと、前記第 1 のインダクタの両端とグラウンド電位との間にそれぞれ接続された第 1の共振子とを有するトラップ回路部分と、

前記入力端子と前記トラップ回路部分との間及び前記出力端子と前記トラップ回路部分との間の少なくとも一方に設けられたフィルタ回路部分とを備え、

前記フィルタ回路部分が、前記直列腕において前記入力端子または出力端子と前記トラップ回路部分との間に配置された第 2の共振子と、第 2の共振子の一端または他端とグラウンド電位との間に接続された第 2のインダクタとを有し、前記第 2の共振子の共振周波数が、前記通過帯域の高域側端部に略一致されており、前記第 1,第 2の共振子が、前記 1ポート型 SAW共振子により構成されていることを特徴とする、請求項 1に記載の SAWフィルタ装置。

[5] 入力端子と出力端子とを結ぶ直列腕に挿入されている第 3のインダクタと、前記第 3 のインダクタに直列に接続された第 1の共振子とを有するフィルタ回路部分と、前記直列腕に挿入されている少なくとも 1個の第 1のインダクタと、前記第 1のインダクタの一方端とグラウンド電位との間に接続されている第 2の共振子と、前記第 1のィンダクタの他方端とグラウンド電位との間に接続されている第 3の共振子とを有するトラップ回路部分とを備え、

前記フィルタ回路部分とトラップ回路部分とが、直列腕において直列に接続されており、

前記通過帯域が第 1中心周波数を有し、前記第 1〜第 3の共振子の容量成分、及び前記第 1,第 3のインダクタのインダクタンス成分とによって構成されるフィルタの周波数特性の有する第 2中心周波数が前記第 1中心周波数より高くされており、前記第 1〜第 3の共振子が前記 1ポート型 SAW共振子により構成されていることを特徴とする、請求項 1の SAWフィルタ装置。

[6] 前記インダクタカチップ型インダクタンス部品である、請求項 2〜5の、ずれか 1項に記載の SAWフィルタ装置。

[7] 前記フィルタチップ力 1枚の LiNbO基板を用いて構成されており、該フィルタチ

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ップが搭載される実装基板と該実装基板が実装されている回路基板をさらに備え、前記実装基板内に前記インダクタが内蔵されている、請求項 2〜5のいずれか 1項に記載の SAWフィルタ装置。

[8] 前記フィルタチップが 1枚の LiNbO基板を用いて構成されており、前記実装基板

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が実装されている回路基板をさらに備え、該回路基板内に前記インダクタが内蔵されて、る、請求項 2〜5の!、ずれ力 1項に記載の SAWフィルタ装置。