WO2008068951A1

WO2008068951A1 - 弾性表面波フィルタ装置

Info

Publication number: WO2008068951A1
Application number: PCT/JP2007/069445
Authority: WO
Inventors: Norio Watanabe
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2008-06-12
Also published as: EP2099130A1; JPWO2008068951A1; US20090201103A1

Abstract

　段間に容量が挿入されている縦続接続型の縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ装置の小型化を図る。　圧電基板２上に、第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３，４が構成されており、第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの中央の第１のＩＤＴ３ａの一端が第１の不平衡端子５に、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの中央の第１のＩＤＴ４ａの一端が第２の不平衡端子６に接続されており、第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３，４の第２のＩＤＴ３ｂ，４ｂの信号端子同士が第１の信号ライン９により接続されており、第３のＩＤＴ３ｃ，４ｃの信号端子同士が第２の信号ライン１０により接続されており、第１，第２の信号ライン９，１０間に容量１１が接続されている、弾性表面波フィルタ装置１。

Description

明細書

弾性表面波フィルタ装置

技術分野

[0001] 本発明は、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ装置に関し、より詳細には、圧電基板上において、第 1 ,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタが 2段縦続接続されて!/、る弾性表面波フィルタ装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、携帯電話機の RF段の帯域フィルタとして、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ装置が広く用いられて!/、る。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置にぉレ、て、通過帯域外の減衰量を大きくすることが求められる場合には、複数の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを縦続接続した構造が用いられることが多い。

[0003] 例えば下記の特許文献 1には、図 5に示す 2段縦続接続型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置が開示されている。

[0004] 図 5に示す縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置 101では、圧電基板 102上に、図 5に略図的に示されている電極構造が形成されている。圧電基板 102は、 36° Yカット X伝搬の LiTaO力もなる。圧電基板 102上において、第 1の縦結合共振子

3

型弾性表面波フィルタ 103と、第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 104とが縦続接続されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 103は、弾性表面波伝搬方向において例えば距離を隔てて配置された第 1 ,第 2の IDT103a, 103bを有する。 I DT103a, 103bに設けられている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器 103c, 103dが配置されている。第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 104も、第 1 ,第 2の IDT104a, 104bと、 IDT104a, 104bカ設けられている領域の表面波伝搬方向両側に配置された 104c, 104dとを有する。

[0005] 第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 103の第 1の IDT103aの一端が入力端子 105に接続されており、他端がグラウンド電位に接続されている。第 2の IDT10 3bの一端がグラウンド電位に、他端が信号ライン 107により、第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 104の第 1の IDT104aに接続されている。 IDT104aの一端が上記信号ライン 107に接続されており、他端はグラウンド電位に接続されている。第 2 の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 104の第 2の IDT104bの一端がグラウンド電位に接続されており、他端が出力端子 106に接続されている。

[0006] 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置 101では、上記信号ライン 107とグラウンド電位との間に、くし型電極 108が接続されている。くし型電極 108は、段間接続用の信号ライン 107とグラウンド電位との間に容量を揷入するために設けられており、それによって、通過帯域内におけるスプリアスが抑制されると述べられている。

特許文献 1 :特開平 7— 74588号公報

発明の開示

[0007] しかしながら、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置 101では、上記くし型電極

108により、スプリアスを抑制するための十分な容量を揷入するには、比較的大きなくし型電極 108を形成しなければならなかった。そのため、圧電基板 102上における弹性表面波フィルタ 103, 104の電極構造、並びに信号ライン 107及びグラウンド電位に接続される配線等の形成領域が制限されがちであった。

[0008] よって、弾性表面波フィルタ装置が大きくならざるを得ず、小型化の妨げとなって!/、た。加えて、電極や配線のレイアウトが制限されるため、これらのレイアウトを工夫することにより特性の改善を図ることも困難であった。

[0009] 本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、通過帯域内におけるスプリアスを抑制し得るだけでなぐ小型化を図ることができ、かつ圧電基板上における電極構造や配線のレイアウトの自由度を高めることを可能とする縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置を提供することにある。

[0010] 本発明によれば、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された第 1の IDTと、第 1の I DTの弾性表面波伝搬方向両側に配置された第 2,第 3の IDTと、第 1〜第 3の IDT が設けられている領域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第 1 ,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを備え、前記第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第 2の IDTの信号端子と、前記第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第 2の IDTの信号端子とを接続している第 1の信号ラインと、前記第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第 3の IDTの信号端子と、前記第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第 3の IDTの信号端子とを接続している第 2の信号ラインと、前記第 1 ,第 2の信号ライン間に接続されている少なくとも 1個の容量とをさらに備え、前記第 1の信号ラインを伝送される電気信号に対して、前記第 2の信号ラインを伝送される電気信号の位相が 180° 異なっている、弾性表面波フィルタ装置が提供される。

[0011] 本発明に係る弾性表面波フィルタ装置では、好ましくは、前記少なくとも 1個の容量

1S 前記圧電基板上に形成されたくし型電極からなる。くし型電極により、小型でありながら大きな容量を得ることができ、それによつて弾性表面波フィルタ装置の小型化をより一層進めることができる。

[0012] 本発明に係る弾性表面波フィルタ装置では、好ましくは、前記第 1 ,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第 1の IDTが、それぞれ、第 1 ,第 2の不平衡信号端子に接続されている。この場合には、本発明に従って、小型であり、通過帯域内スプリアスの影響が少な!/、、特性の良好な不平衡入出力型の帯域フィルタを提供すること力 Sでさる。

(発明の効果）

[0013] 本発明に係る弾性表面波フィルタ装置では、それぞれが、第 1〜第 3の IDTを有する第 1 ,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタが、第 2の IDTの信号端子同士を第 1の信号ラインにより接続し、かつ第 3の IDTの信号端子同士を第 2の信号ラインにより接続することにより、縦続接続されており、第 1 ,第 2の信号ライン間に少なくとも 1 個の容量が接続されており、該容量により、段間に容量が揷入されて、通過帯域内におけるスプリアスが抑制されている。そして、特許文献 1に記載の弾性表面波フィルタ装置では、段間容量が、信号ラインとグラウンド電位との間に接続されていたため、十分なスプリアス抑制効果を得るには大きなくし型電極を設けなければならなかつたのに対し、本発明では、第 1 ,第 2の信号ライン間に容量が揷入されており、この場合には、スプリアスを抑制するのに必要な容量の大きさを小さくすることができる。

[0014] 従って、より小さな容量でフィルタ特性の改善を図ることができるので、弾性表面波フィルタ装置の小型化を図ることができるとともに、圧電基板上における電極や配線のレイアウトの自由度を高めることが可能となる。よって、電極や配線のレイアウトのェ夫により特性の改善等を図ることも可能であり、良好な特性を有する小型の弾性表面波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

[0015] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の模式的平面図である。

[図 2]図 2は、比較のために用意した弾性表面波フィルタ装置の模式的平面図である

〇

[図 3]図 3は、図 1に示した実施形態及び比較のために用意した弾性表面波フィルタ装置の減衰量周波数特性を示す図である。

[図 4]図 4は、図 1に示した実施形態及び比較のために用意した弾性表面波フィルタ装置の減衰量周波数特性を示す図である。

[図 5]図 5は、従来の弾性表面波フィルタ装置の一例を示す模式的平面図である。符号の説明

[0016] 1…弾性表面波フィルタ装置

2· · ·圧電基板

3 · · ·第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ

3a〜3c…第 1〜第 3の IDT

3d, 3e…反射器

4· · ·第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ

4a〜4c…第 1〜第 3の IDT

4d, 4e…反射器

5· · ·第 1の不平後端子

6· · ·第 2の不平衡端子

7, 8· · ·グランドライン

9, 10· · ·第 1 ,第 2の信号ライン

11…くし形電極

発明を実施するための最良の形態

[0017] 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。

[0018] 図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の模式的平面図である。

[0019] 弾性表面波フィルタ装置 1は、圧電基板 2を有する。圧電基板 2は、本実施形態では、 LiTaO基板からなる。もっとも、圧電基板 2は、他のカット角の LiTaO基板であ

3 3 つてもよく、または LiNbOや水晶などの他の圧電単結晶を用いて形成されていても

3

よぐ圧電セラミックスにより構成されていてもよい。

[0020] 圧電基板 2上に、模式的に示されている電極構造及び配線が形成されている。

[0021] すなわち、圧電基板 2上において、第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 3と、第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 4とが構成されている。第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 3は、第 1の IDT3aと、第 1の IDT3aの表面波伝搬方向両側に配置された第 2,第 3の IDT3b, 3cとを有する。第 1〜第 3の IDT3a〜3cが設けられている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器 3d, 3eが形成されている。

[0022] 第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 4もまた、第 1の IDT4aと、第 1の IDT4a の表面波伝搬方向両側に配置された第 2,第 3の IDT4b, 4cとを有する。 IDT4a〜 4cが配置されている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器 4d, 4eが配置されている。第 1の IDT3aの一端は、入出力端子の一方としての第 1の不平衡端子 5に接続されている。 IDT3aの他端は、グランドライン 7に接続されている。グランドライン 7 は、 IDT3aを反射器 3eに接続しており、反射器 3eは、グラウンド電位に接続されている。従って、 IDT3aの他端はグラウンド電位に接続されている。

[0023] また、グランドライン 7は、反射器 4eにも接続されており、反射器 4eもまたグラウンド電位に接続されている。

[0024] 第 2の IDT3bの一端がグラウンド電位に接続されており、他端が第 1の信号ライン 9 に接続されている。第 1の信号ライン 9により、第 2の IDT3bの他端と、第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 4の第 2の IDT4bの一端とが接続されて!/、る。第 2の ID T4bの他端はグラウンド電位に接続されている。言い換えれば、第 2の IDT3bの信号端子と、第 2の IDT4bの信号端子とが第 1の信号ライン 9により電気的に接続されている。 [0025] 同様に、第 3の IDT3cの一端がグラウンド電位に接続されており、他端がすなわち信号端子が第 2の信号ライン 10に接続されている。第 2の信号ライン 10は、第 3の ID T4cの一端、すなわち信号端子に接続されている。第 3の IDT4cの他端はグラウンド電位に接続されている。第 1の IDT4aの一端が入出力端子の他方としての第 2の不平衡端子 6に接続されており、他端がグランドライン 8に接続されている。グランドライン 8は、 IDT4aの他端と、反射器 3d, 4dと電気的に接続している。反射器 4dはグラウンド電位に接続されている。従って、 IDT4aの不平衡端子 6に接続されている側とは反対側の端子はグラウンド電位に接続されている。

[0026] 第 1の信号ライン 9を伝送される信号の位相と、第 2の信号ライン 10を伝送される信号の位相とは 180° 異なっている。すなわち、第 1 ,第 2の信号ライン 9, 10は、平衡信号ラインを構成している。もっとも、第 1の IDT3a, 4aの電極指の本数が偶数本、第 2,第 3の IDT3b, 3c, 4b, 4cの電極指の本数が奇数本とされ、それによつて不平衡入カー不平衡出力を有する弾性表面波フィルタ装置 1とされている。

[0027] なお、第 1 , 2の信号ライン 9, 10を平衡信号ラインに構成できればよぐ例えば第 1 〜第 3の IDT3a, 4a, 3b, 3c, 4b, 4cの電極旨本数カ全て奇数本とされ、第 3の ID T3c, 4cの向きに対して第 2の IDT3b, 4bの向きが上下反転されてもよい。

[0028] 本実施形態の弾性表面はフィルタ装置 1の特徴は、第 1 ,第 2の信号ライン 9, 10間に、くし型電極 11からなる容量が接続されていることにある。すなわち、第 1 ,第 2の縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ 3, 4を縦続接続した構造では、通過帯域内のスプリアスが現れる力 S、容量をくし型電極 11により段間に揷入することにより、スプリァスを抑圧することができる。

[0029] しかも、くし型電極 11により、容量を揷入した場合には、特許文献 1に記載の従来の弾性表面波フィルタ装置 101の場合のくし型電極 108に比べて、小さい容量で同様のスプリアス抑圧効果を得ることができる。従って、小さなくし型電極 11により特性改善を図ることができるので、弾性表面波フィルタ装置 1の小型化を進めることができる。加えて、くし型電極 11を小さくし得るので、圧電基板 2上における上記縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 3, 4を形成している電極構造や信号ライン 9, 10ゃグランドライン 7, 8、あるいは IDT3b, 3c, 4b, 4c及び反射器 3e, 4dをグラウンド電位に接続するための引回し配線などのレイアウトの自由度を高めることができる。よって、電極構造や配線等のレイアウトの工夫により特性改善を図ることも容易となる。

[0030] なお、上記電極構造や配線等を形成する導電性材料については特に限定されず

、適宜の金属もしくは合金を用いることができる。また、電極構造や配線等が、複数の金属膜を積層した積層金属膜により形成されて!/、てもよレ、。

[0031] 次に、本実施形態の弾性表面波フィルタ装置 1にお!/、て、小さな容量で特性を改善し得ることをより具体的な実験例に基づき明らかにする。

[0032] 弾性表面波フィルタ装置 1を以下の仕様で作製した。

[0033] 第 1の IDT3a, 4aの電極指の対数： 25. 5対

第 2, 3の IDT3b, 3c, 4b, 4cの電極指の対数： 15対

反射器 3d, 3e, 4d, 4eにおける電極旨の本数：54本

また、 IDT3a〜3c, 4a〜4cにおける交叉幅は、 IDT3a〜3cにおける電極指のピッチで定まる波長えとした場合に 19えとした。また、 IDT3a〜3c, 4a〜4c及び反射器 3d, 3e, 4d, 4eにおけるデューティはいずれも 0. 55とした。 IDT及び反射器における電極膜厚は 0. 03えとした。

[0034] くし型電極 11の容量： 2. 5pF

くし型電極 11については、電極指の対数を 12対とし、電極指交叉幅 330 111とした。この場合、圧電基板 2上におけるくし型電極 11の専有面積は 330 m X 70 m = 23100〃m²である。

[0035] 本実施形態では、信号ライン 9, 10を伝送する信号を平衡信号とするために、中央に配置されている第 1の IDTの電極指の対数を 25. 5対、すなわち電極指の本数を 5 2本と禺数本とし、他方、外ィ則の第 2,第 3の IDT3b, 3c, 4b, 4cの電極旨の本数を 3 1本、すなわち奇数本とした。

[0036] なお、上記圧電基板 2は、 LiTaO基板で形成し、電極及び配線パターンについて

3

は、 A1により形成した。

[0037] 上記のようにして形成された弾性表面波フィルタ装置 1の減衰量周波数特性を図 3 及び図 4に実線で示す。なお、図 4は、 0〜1500MHzまでの周波数域における減衰量周波数特性を示しており、図 3はその一部である 290〜340MHzの周波数域における減衰量周波数特性を示しており、さらに図 3においては、その通過帯域の要部を右側のスケールで拡大した特性をも示している。

[0038] 比較のために、図 2に示した弾性表面波フィルタ装置 51を用意した。弾性表面波フィルタ装置 51では、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 3, 4間の接続態様及び段間容量を構成する電極が異なることを除いては上記弾性表面波フィルタ装置 1と同様とした。すなわち、図 2に示すように、第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 3 の第 2,第 3の IDT3b, 3cの各一端を共通接続し、信号ライン 52に接続している。また、第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 4の第 2,第 3の IDT4b, 4cの各一端も共通接続され、上記信号ライン 52に接続されている。すなわち、信号ライン 52により、第 1 ,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 3, 4が接続されている。他方、グランドライン 7, 8と、上記信号ライン 52との間に、それぞれ、くし型電極 53, 54を接続した。くし型電極 53, 54は、段間において信号ラインとグランド電位との間に接続されていることになる。

[0039] 図 2に示す弾性表面波フィルタ装置 51において、上記実施形態と同様に通過帯域内におけるスプリアスを抑制するように、すなわち同等のフィルタ特性が得られるようにくし型電極 53, 54の電極指交叉幅、電極指の対数等を調整した。その結果、くし型電極 53, 54のそれぞれが、電極指交叉幅 = 660 111、電極指の対数が 12対である場合、図 3及び図 4に破線で示すフィルタ特性が得られた。この場合、くし型電極 5 3, 54による専有面積は、 660〃111 X 70〃111 X 2 = 92400〃m²となる。

[0040] 図 3及び図 4における破線で示すフィルタ特性と、実線で示すフィルタ特性とは、ほぼ同等のフィルタ特性を有し、通過帯域に大きなスプリアスは現れていない。しかしながら、弾性表面波フィルタ装置 51では、上記くし型電極 53, 54の占める専有面積は 92400 m²と非常に大きぐこれに対して上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置 1では、くし型電極 11の専有面積は 23100 m²に留まっている。従って、上記実施形態によれば、通過帯域内におけるスプリアスを段間容量により低減し得るだけでなぐ段間容量を構成するくし型電極 11のサイズを小さくすることができるので、弾性表面波フィルタ装置 11の小型化を図り得ることがわかる。

[0041] そして、くし型電極 11が設けられている部分の領域を小さくすることができるので、くし型電極 11の周囲に、例えばグラウンド電位に接続される電極パッド等を配置することも可能となる。従って、電極パッドを含む電極や配線等のレイアウトの自由度を高めて、通過帯域外特性の改善等を図ることも可能となる。

[0042] 上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置 1では、くし型電極 11により容量が形成されていたが、くし型電極 11以外の構造により段間に容量が揷入されてもよい。このような構造としては、圧電基板 2上にお!/、て所定の距離を隔てて直線状の電極が対向されている構造、圧電基板 2上において誘電体層が形成されており、該誘電体層を挟んで一対の電極が形成されている構造などを用いることができる。もっとも、好ましくは、くし型電極 11を用いることにより、より小さなスペースで十分な大きさの容量を形成することができ、小型化をより一層進めることができる。

[0043] また、上記実施形態では、第 1 ,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 3, 4が縦続接続された 2段縦続接続型の弾性表面波フィルタ装置が形成されて!/、たが、 3 以上の段数の弾性表面波フィルタ装置にも本発明を適用することができる。

[0044] また、第 1〜第 3の IDTを有する 3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 3, 4だけでなぐ例えば第 2,第 3の IDTの表面波伝搬方向両側に第 4,第 5の IDTが設けられて!/、る 5IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いてもょレ、。その場合には、第 4,第 5の IDTの各一端を第 1の IDTの不平衡端子に接続されている側の端部と共通接続し、各他端をグラウンド電位に接続すればよい。

Claims

請求の範囲

[1] 圧電基板と、

前記圧電基板上に形成された第 1の IDTと、第 1の IDTの弾性表面波伝搬方向両側に配置された第 2,第 3の IDTと、第 1〜第 3の IDTが設けられている領域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第 1 ,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを備え、

前記第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第 2の IDTの信号端子と、前記第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第 2の IDTの信号端子とを接続している第 1の信号ラインと、

前記第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第 3の IDTの信号端子と、前記第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第 3の IDTの信号端子とを接続している第 2の信号ラインと、

前記第 1 ,第 2の信号ライン間に接続されている少なくとも 1個の容量とをさらに備え前記第 1の信号ラインを伝送される電気信号に対して、前記第 2の信号ラインを伝送される電気信号の位相が 180° 異なっている、弾性表面波フィルタ装置。

[2] 前記少なくとも 1個の容量が、前記圧電基板上に形成されたくし型電極からなる、請求項 1に記載の弾性表面波フィルタ装置。

[3] 前記第 1 ,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第 1の IDTが、それぞれ、第 1 ,第 2の不平衡端子に接続されている、請求項 1または 2に記載の弾性表面波フィルタ装置。