WO2013128636A1 - 弾性波フィルタ - Google Patents

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WO2013128636A1
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substrate
piezoelectric substrate
wave filter
series
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川内治
上原健誠
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太陽誘電株式会社
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    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/02559—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of lithium niobate or lithium-tantalate substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03H9/64—Filters using surface acoustic waves
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    • H03H9/6433—Coupled resonator filters
    • H03H9/6483—Ladder SAW filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H2009/0019—Surface acoustic wave multichip

Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave filter.
  • a ladder filter having a series resonator connected in series between an input terminal and an output terminal and a parallel resonator connected in parallel is known.
  • a series resonator and the parallel resonator for example, a surface acoustic wave (SAW) resonator formed on a piezoelectric substrate can be used.
  • SAW surface acoustic wave
  • the ladder filter has a configuration in which a series resonator and a parallel resonator are formed on a single piezoelectric substrate (see, for example, Patent Document 1). Further, a technique for limiting the cut angle of a piezoelectric substrate to an appropriate range in order to suppress SAW propagation loss is known (see, for example, Patent Document 2).
  • This invention is made in view of the said subject, and aims at improving the characteristic of an elastic wave filter.
  • the present invention includes a series resonator formed on a first piezoelectric substrate, a parallel resonator formed on a second piezoelectric substrate having a cut angle different from that of the first piezoelectric substrate, the series resonator and the parallel resonance.
  • An acoustic wave filter comprising: a package substrate on which a resonator is mounted; and a wiring provided on the package substrate and electrically connecting the series resonator and the parallel resonator. According to the present invention, the characteristics of the elastic wave filter can be improved.
  • the IDT thickness of the series resonator and the IDT thickness of the parallel resonator may be different from each other.
  • the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate can be made of the same material.
  • a multimode acoustic wave filter formed on at least one of the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate and electrically connected to the series resonator and the parallel resonator; can do.
  • the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate may be a lithium tantalate substrate or a lithium niobate substrate.
  • the series resonator and the parallel resonator may be a surface acoustic wave resonator.
  • the characteristics of the elastic wave filter can be improved.
  • FIG. 1A is an example of a diagram illustrating an equivalent circuit diagram and frequency characteristics of a series resonator
  • FIG. 1B is an example of a diagram illustrating an equivalent circuit diagram and frequency characteristics of a parallel resonator. is there.
  • FIG. 2 is an example of a diagram illustrating an equivalent circuit diagram and a pass characteristic of a ladder filter having a one-stage configuration.
  • FIG. 3 is an example of a top view of the surface acoustic wave resonator used in the simulation.
  • FIG. 4 is an example of a schematic diagram for explaining the cut angle of the piezoelectric substrate.
  • FIG. 5 is a simulation result of frequency characteristics in the vicinity of the resonance frequency when used in a series resonator.
  • FIG. 5 is a simulation result of frequency characteristics in the vicinity of the resonance frequency when used in a series resonator.
  • FIG. 6 is a simulation result of frequency characteristics in the vicinity of the anti-resonance frequency when used in a parallel resonator.
  • FIG. 7 shows a simulation result of the pass characteristic of the ladder type filter.
  • FIG. 8A is an example of a top view of the series resonator used in the acoustic wave filter according to the first embodiment, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. 8A. It is an example.
  • FIG. 9A is an example of a top view of the parallel resonator used in the acoustic wave filter according to the first embodiment, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. 9A. It is an example.
  • FIG. 10A is an example of a top view of the acoustic wave filter according to the first embodiment
  • FIG. 10B is an example of a top view of the package substrate
  • FIG. 10C is a diagram of the package substrate. It is an example of a bottom view
  • FIG. 11A is an example of a top view of a series resonator and a multimode type acoustic wave filter used in the elastic wave filter according to the second embodiment
  • FIG. 11B is a top view of the parallel resonator.
  • FIG. 12A is an example of a top view of the acoustic wave filter according to the second embodiment
  • FIG. 12B is an example of a top view of the package substrate
  • FIG. 12C is an example of the package substrate. It is an example of a bottom view.
  • FIG. 1A is an example of a diagram illustrating an equivalent circuit diagram and frequency characteristics of a series resonator
  • FIG. 1B is an example of a diagram illustrating an equivalent circuit diagram and frequency characteristics of a parallel resonator. is there.
  • the passing amount of the resonator S (series resonator) is the maximum value at the resonance frequency frs.
  • the minimum value at the anti-resonance frequency fas is the other hand, as shown in FIG.
  • FIG. 2 is an example of a diagram illustrating an equivalent circuit diagram and a pass characteristic of a ladder filter having a one-stage configuration.
  • the resonator S is connected in series between the input terminal In and the output terminal Out, and the resonator P is connected in parallel.
  • the bandpass characteristic can be obtained by setting the resonance frequency frs of the resonator S (series resonator) and the anti-resonance frequency fap of the resonator P (parallel resonator) to substantially the same frequency.
  • FIG. 3 is an example of a top view of the surface acoustic wave resonator used in the simulation.
  • an IDT (Interdigital Transducer) 102 and a reflector 104 are provided on a piezoelectric substrate 100 that is a lithium tantalate (LT) substrate.
  • the IDT 102 and the reflector 104 are formed of an aluminum (Al) film, and the thickness H thereof is 0.4 ⁇ m.
  • FIG. 4 is an example of a schematic diagram for explaining the cut angle of the piezoelectric substrate 100.
  • the propagation direction of the SAW excited by the IDT 102 is the X axis
  • the normal direction of the upper surface is a direction rotated by an angle ⁇ ° from the Y axis to the Z axis around the X axis. It is.
  • Such a substrate is referred to as a ⁇ ° Y-cut X propagation LT substrate.
  • the simulation was performed using a substrate having a different cut angle as the piezoelectric substrate 100.
  • FIG. 5 is a simulation result of frequency characteristics in the vicinity of the resonance frequency when used in a series resonator.
  • a 38 ° Y cut X propagation LT substrate is used as a dotted line
  • a 42 ° Y cut X propagation LT substrate is used as a solid line
  • 46 ° Y A case where a cut X propagation LT substrate is used is indicated by a broken line.
  • the normalized film thickness (H / ⁇ ) obtained by standardizing the thickness of the IDT 102 with the SAW wavelength ⁇ was 8.7%. As shown in FIG. 5, when the 42 ° Y-cut X-propagation LT substrate was used, the loss at the resonance frequency was minimized.
  • FIG. 6 is a simulation result of frequency characteristics in the vicinity of the anti-resonance frequency when used in a parallel resonator.
  • a 38 ° Y cut X propagation LT substrate is used as a dotted line
  • a 42 ° Y cut X propagation LT substrate is used as a solid line
  • 48 ° Y A case where a cut X propagation LT substrate is used is indicated by a broken line.
  • the normalized film thickness (H / ⁇ ) obtained by standardizing the thickness of the IDT 102 with the SAW wavelength ⁇ was set to 10%.
  • the loss at the antiresonance frequency was minimized.
  • the filter characteristics can be improved by forming the series resonator on the 42 ° Y-cut X-propagation LT substrate and forming the parallel resonator on the 48 ° Y-cut X-propagation LT substrate. It is conceivable that. Therefore, in a one-stage ladder type filter as shown in FIG. 2, a series resonator is formed on a 42 ° Y-cut X-propagation LT substrate and a parallel resonator is formed on a 48 ° Y-cut X-propagation LT substrate. A simulation of the pass characteristics of was performed.
  • the IDT and the reflector on the LT substrate are formed of an Al film for both the series resonator and the parallel resonator, the normalized film thickness of the IDT of the series resonator is 8.7%, and the IDT of the parallel resonator is The normalized film thickness was 10%.
  • Fig. 7 shows the simulation results of the pass characteristics of the ladder filter.
  • a solid line shows a simulation result of a two-chip ladder filter in which a series resonator is formed on a 42 ° Y-cut X-propagation LT substrate and a parallel resonator is formed on a 48 ° Y-cut X-propagation LT substrate.
  • a series resonator and a parallel resonator are formed on a single 42 ° Y-cut X-propagation LT substrate, and the film thickness of the IDT is the same for the series resonator and the parallel resonator.
  • a simulation was also performed for a ladder filter with a chip configuration.
  • a simulation result of the ladder filter having a one-chip configuration is indicated by a dotted line. As shown in FIG. 7, the ladder-type filter having a two-chip configuration has improved insertion loss compared to the ladder-type filter having a one-chip configuration.
  • the inventor has found a new finding that the appropriate cut angle of the piezoelectric substrate is different between the resonance point of the series resonator and the antiresonance point of the parallel resonator. That is, it has been found that the filter characteristics can be improved by forming the series resonator and the parallel resonator on the piezoelectric substrate having an appropriate cut angle.
  • the elastic wave filter according to Example 1 capable of improving the characteristics will be described.
  • FIG. 8A is an example of a top view of the series resonator used in the acoustic wave filter according to the first embodiment
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. 8A. It is an example.
  • a plurality of series resonators 10a to 10c are formed on the first piezoelectric substrate 12.
  • the first piezoelectric substrate 12 is, for example, a 42 ° Y-cut X propagation LT substrate.
  • Each of the series resonators 10 a to 10 c is a surface acoustic wave resonator having an IDT 14 and a reflector 16 provided on the first piezoelectric substrate 12.
  • the IDT 14 and the reflector 16 are formed of a metal film such as Al or Cu, for example.
  • the IDT 14 has two opposing comb electrodes.
  • the reflectors 16 are provided on both sides of the IDT 14 so as to sandwich the IDT 14 in the SAW propagation direction.
  • the series resonators 10a to 10c are connected in series between the input pad 18 and the output pad 20.
  • the first connection pad 22 is connected in parallel to the series resonators 10a to 10c between the series resonators 10a to 10c. That is, one of the first connection pads 22 is connected to the comb electrode included in the IDT 14 of the series resonator 10a and the comb electrode included in the IDT 14 of the series resonator 10b. The other one of the first connection pads 22 is connected to the comb electrode included in the IDT 14 of the series resonator 10b and the comb electrode included in the IDT 14 of the series resonator 10c.
  • FIG. 9A is an example of a top view of the parallel resonator used in the acoustic wave filter according to the first embodiment
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. 9A. It is an example.
  • the plurality of parallel resonators 30 a and 30 b are formed on the second piezoelectric substrate 32 having a cut angle different from that of the first piezoelectric substrate 12.
  • the second piezoelectric substrate 32 is, for example, a 48 ° Y-cut X propagation LT substrate.
  • the parallel resonators 30 a and 30 b are surface acoustic wave resonators having an IDT 34 and a reflector 36 provided on the second piezoelectric substrate 32.
  • the IDT 34 and the reflector 36 are formed of a metal film such as Al or Cu, for example.
  • the IDT 34 has two opposing comb electrodes.
  • the reflectors 36 are provided on both sides of the IDT 34 so as to sandwich the IDT 34 in the SAW propagation direction.
  • the second connection pad 38 is connected to one comb electrode of the IDT 34 included in each of the plurality of parallel resonators 30a and 30b, and the ground pad 40 is connected to the other comb electrode.
  • FIG. 10A is an example of a top view of the acoustic wave filter according to the first embodiment
  • FIG. 10B is an example of a top view of the package substrate
  • FIG. 10C is a diagram of the package substrate. It is an example of a bottom view.
  • the IDT and the like are shown through the piezoelectric substrate.
  • the package substrate 50 is an insulating substrate such as ceramics.
  • the case where the package substrate 50 is a single layer will be described as an example.
  • an input bump pad 52, an output bump pad 54, a ground bump pad 56, and a wiring 58 are formed on the upper surface of the package substrate 50.
  • an input foot pad 60, an output foot pad 62, and a ground foot pad 64 are formed on the lower surface of the package substrate 50.
  • the input foot pad 60 and the input bump pad 52 are electrically connected by via wiring (not shown) penetrating the package substrate 50.
  • the output foot pad 62 and the output bump pad 54, and the ground foot pad 64 and the ground bump pad 56 are also electrically connected by via wiring (not shown) penetrating the package substrate 50.
  • the bump pads 52, 54, 56 and the wiring 58 formed on the upper surface of the package substrate 50 and the foot pads 60, 62, 64 formed on the lower surface are made of, for example, an alloy of Al and Cu.
  • the alloy of Al and Cu for example, it may be formed of an alloy mainly composed of Al and a conductor such as a multilayer film thereof.
  • the input pad 18, the output pad 20, and the first connection pad 22 on the first piezoelectric substrate 12 are made of, for example, solder by using an input bump pad 52 and an output bump pad 54 on the package substrate 50. , And the wiring 58.
  • the series resonators 10 a to 10 c formed on the first piezoelectric substrate 12 are flip-chip mounted on the package substrate 50.
  • the second connection pad 38 and the ground pad 40 on the second piezoelectric substrate 32 are joined to the wiring 58 and the ground bump pad 56 on the package substrate 50 by, for example, solder.
  • the parallel resonators 30 a and 30 b formed on the second piezoelectric substrate 32 are flip-chip mounted on the package substrate 50.
  • the series resonators 10 a to 10 c mounted on the package substrate 50 and the parallel resonators 30 a and 30 b are electrically connected via a wiring 58 on the package substrate 50.
  • the series resonators 10a to 10c and the parallel resonators 30a and 30b are connected in a ladder shape.
  • the series resonators 10a to 10c are formed on the first piezoelectric substrate 12, and the parallel resonators 30a and 30b are formed on the second piezoelectric substrate 32 having a cut angle different from that of the first piezoelectric substrate 12. ing.
  • the series resonators 10a to 10c and the parallel resonators 30a and 30b are electrically connected by a wiring 58 provided on the package substrate 50 on which these are mounted.
  • the series resonator and the parallel resonator can be formed on a piezoelectric substrate having an appropriate cut angle, respectively, and the characteristics of the acoustic wave filter are improved as shown in FIG. be able to.
  • the thickness of the IDT 14 of the series resonators 10a to 10c and the thickness of the IDT 34 of the parallel resonators 30a and 30b may be the same or different. This is because, as shown in FIG. 7, the IDT film thickness of the series resonator and the parallel resonator is different from that of the one-chip ladder type filter in which the film thickness of the IDT is the same between the series resonator and the parallel resonator. This is because the ladder-type filter having a two-chip configuration with different characteristics can improve the characteristics.
  • Example 2 is an example of an unbalanced input-balanced output type acoustic wave filter including a multimode type acoustic wave filter electrically connected to a series resonator and a parallel resonator.
  • FIG. 11A is an example of a top view of a series resonator and a multimode type acoustic wave filter used in the elastic wave filter according to the second embodiment, and FIG. 11B is a top view of the parallel resonator. It is an example.
  • the series resonator 10 d and the double mode type acoustic wave filter (DMS) 24 are formed on the first piezoelectric substrate 12.
  • the first piezoelectric substrate 12 is, for example, a 42 ° Y-cut X propagation LT substrate.
  • the series resonator 10d is a surface acoustic wave resonator having an IDT 14 and a reflector 16, like the series resonators 10a to 10c described in the first embodiment.
  • the DMS 24 is a double-mode surface acoustic wave filter having three IDTs 26 a to 26 c provided on the first piezoelectric substrate 12 and a reflector 28.
  • the IDTs 26a to 26c have two comb electrodes facing each other.
  • the IDTs 26a to 26c and the reflector 28 are formed of a metal film such as Al or Cu, for example, like the IDT 14 and the reflector 16.
  • the series resonator 10d and the DMS 24 are connected in series between the input pad 18 and the output pads 20a and 20b. That is, one of the comb electrodes included in the IDT 14 of the series resonator 10d is connected to the input pad 18, and the other is connected to one of the comb electrodes included in the IDT 26b of the DMS 24. The other of the comb electrodes of the IDT 26 b is connected to the ground pad 29. One of the comb electrodes of the IDT 26a and IDT 26c located on both sides of the IDT 26b is connected to the output pads 20a and 20b, respectively. Thereby, the unbalanced signal input from the input pad 18 can be output from the output pads 20a and 20b as a balanced signal. Note that the other of the comb-shaped electrodes included in each of the IDT 26 a and the IDT 26 c may be connected to the ground pad 29.
  • the first connection pad 22 is connected in parallel to the series resonator 10d and the DMS 24 between the series resonator 10d and the DMS 24. That is, the first connection pad 22 is connected to the comb electrode included in the IDT 14 of the series resonator 10d and the comb electrode included in the IDT 26b of the DMS 24.
  • the parallel resonator 30 c is formed on the second piezoelectric substrate 32 having a cut angle different from that of the first piezoelectric substrate 12.
  • the second piezoelectric substrate 32 is, for example, a 48 ° Y-cut X propagation LT substrate.
  • the parallel resonator 30c is a surface acoustic wave resonator having an IDT 34 and a reflector 36, as in the first embodiment.
  • the second connection pad 38 is connected to one comb electrode of the IDT 34, and the ground pad 40 is connected to the other comb electrode.
  • FIG. 12A is an example of a top view of the acoustic wave filter according to the second embodiment
  • FIG. 12B is an example of a top view of the package substrate
  • FIG. 12C is an example of the package substrate. It is an example of a bottom view.
  • the IDT and the like are shown through the piezoelectric substrate.
  • input bump pads 52, output bump pads 54 a and 54 b, ground bump pads 56, and wirings 58 are formed on the upper surface of the package substrate 50.
  • an input foot pad 60, output foot pads 62a and 62b, and a ground foot pad 64 are formed on the lower surface of the package substrate 50.
  • the input foot pad 60 and the input bump pad 52 are electrically connected by via wiring (not shown) penetrating the package substrate 50.
  • the output foot pad 62a and the output bump pad 54a, the output foot pad 62b and the output bump pad 54b, and the ground foot pad 64 and the ground bump pad 56 are electrically connected by via wiring (not shown) penetrating the package substrate 50. Connected.
  • the input pads 18, the output pads 20a and 20b, the first connection pads 22 and the ground pads 29 on the first piezoelectric substrate 12 are input bump pads on the package substrate 50 by, for example, solder. 52, the output bump pads 54a and 54b, the wiring 58, and the ground bump pad 56.
  • the series resonator 10 d and the DMS 24 formed on the first piezoelectric substrate 12 are flip-chip mounted on the package substrate 50.
  • the second connection pad 38 and the ground pad 40 on the second piezoelectric substrate 32 are joined to the wiring 58 and the ground bump pad 56 on the package substrate 50 by, for example, solder.
  • the parallel resonator 30 c formed on the second piezoelectric substrate 32 is flip-chip mounted on the package substrate 50.
  • the series resonator 10d and DMS 24 mounted on the package substrate 50 and the parallel resonator 30c are electrically connected via the wiring 58 on the package substrate 50, and the series resonator 10d and the parallel resonator 30c are ladders. Connected to the mold.
  • the DMS 24 electrically connected to the series resonator 10d and the parallel resonator 30c may be formed on the first piezoelectric substrate 12. Even in this case, the characteristics of the elastic wave filter can be improved.
  • the DMS 24 is not limited to being formed on the first piezoelectric substrate 12 but may be formed on at least one of the first piezoelectric substrate 12 and the second piezoelectric substrate 32. Therefore, two or more DMSs 24 may be formed. Moreover, not only the case of DMS24 but the case of a multimode elastic wave filter may be sufficient.
  • the first piezoelectric substrate 12 is a 42 ° Y-cut X-propagation LT substrate and the second piezoelectric substrate 32 is a 48 ° Y-cut X-propagation LT substrate. It may be the case.
  • the first piezoelectric substrate 12 is preferably a 40 ° to 46 ° Y-cut X-propagation LT substrate, and more preferably a 41 ° to 44 ° Y-cut X-propagation LT substrate.
  • the second piezoelectric substrate 32 is preferably a 42 ° to 48 ° Y-cut X-propagation LT substrate, more preferably a 45 ° to 48 ° Y-cut X-propagation LT substrate.
  • the first piezoelectric substrate 12 and the second piezoelectric substrate 32 are not limited to LT substrates having different cut angles, but may be LN substrates having different cut angles.
  • the first piezoelectric substrate 12 and the second piezoelectric substrate 32 may be a ⁇ ° Y cut X propagation LT substrate or a ⁇ ° Y cut X propagation LN substrate.
  • the first piezoelectric substrate 12 and the second piezoelectric substrate 32 are not limited to being made of the same material, and may be made of different materials. Therefore, one of the first piezoelectric substrate 12 and the second piezoelectric substrate 32 may be an LT substrate, and the other may be an LN substrate having a cut angle different from that of the LT substrate.
  • the series resonator and the parallel resonator are not limited to a surface acoustic wave resonator, and may be a love wave resonator or a boundary acoustic wave resonator, for example.
  • the elastic wave filter is not limited to a ladder filter in which a series resonator and a parallel resonator are connected in a ladder shape, and may be another elastic wave filter such as a lattice filter.

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Abstract

　本発明は、第１圧電基板１２上に形成された直列共振器１０ａ～１０ｃと、第１圧電基板１２とカット角が異なる第２圧電基板３２上に形成された並列共振器３０ａ及び３０ｂと、直列共振器１０ａ～１０ｃと並列共振器３０ａ及び３０ｂとが実装されたパッケージ基板５０と、パッケージ基板５０に設けられ、直列共振器１０ａ～１０ｃと並列共振器３０ａ及び３０ｂとを電気的に接続する配線５８と、を備える弾性波フィルタである。

Description

弾性波フィルタ
　本発明は、弾性波フィルタに関する。
　弾性波フィルタの一例として、入力端子と出力端子との間に直列に接続された直列共振器と、並列に接続された並列共振器と、を有するラダー型フィルタが知られている。直列共振器及び並列共振器には、例えば圧電基板上に形成された弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）共振器を用いることができる。
　通常、ラダー型フィルタは、直列共振器と並列共振器とが単一の圧電基板上に形成された構成をしている（例えば特許文献１参照）。また、ＳＡＷの伝搬損失を抑えるために、圧電基板のカット角を適切な範囲に限定する技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
特開平６－１３８３７号公報 特開平９－１６７９３６号公報
　しかしながら、直列共振器と並列共振器とが単一の圧電基板上に形成された構成で、圧電基板のカット角を適切な範囲にしたとしても、必ずしも満足な特性が得られている訳ではなく、改善の余地が残されている。
　本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、弾性波フィルタの特性を改善することを目的とする。
　本発明は、第１圧電基板上に形成された直列共振器と、前記第１圧電基板とカット角が異なる第２圧電基板上に形成された並列共振器と、前記直列共振器と前記並列共振器とが実装されたパッケージ基板と、前記パッケージ基板に設けられ、前記直列共振器と前記並列共振器とを電気的に接続する配線と、を備えることを特徴とする弾性波フィルタである。本発明によれば、弾性波フィルタの特性を改善することができる。
　上記構成において、前記直列共振器のＩＤＴの厚さと前記並列共振器のＩＤＴの厚さとは異なる構成とすることができる。
　上記構成において、前記第１圧電基板と前記第２圧電基板とは同じ材料からなる構成とすることができる。
　上記構成において、前記第１圧電基板上及び前記第２圧電基板上の少なくとも一方に形成され、前記直列共振器及び前記並列共振器に電気的に接続された多重モード型弾性波フィルタを備える構成とすることができる。
　上記構成において、前記第１圧電基板と前記第２圧電基板とは、タンタル酸リチウム基板又はニオブ酸リチウム基板である構成とすることができる。
　上記構成において、前記直列共振器と前記並列共振器とはラダー型に接続されている。
　上記構成において、前記直列共振器と前記並列共振器とは弾性表面波共振器である構成とすることができる。
　本発明によれば、弾性波フィルタの特性を改善することができる。
図１（ａ）は、直列共振器の等価回路図と周波数特性とを示す図の例であり、図１（ｂ）は、並列共振器の等価回路図と周波数特性とを示す図の例である。 図２は、１段構成のラダー型フィルタの等価回路図と通過特性とを示す図の例である。 図３は、シミュレーションに用いた弾性表面波共振器の上面図の例である。 図４は、圧電基板のカット角を説明するための模式図の例である。 図５は、直列共振器に用いた場合の共振周波数近傍における周波数特性のシミュレーション結果である。 図６は、並列共振器に用いた場合の反共振周波数近傍における周波数特性のシミュレーション結果である。 図７は、ラダー型フィルタの通過特性のシミュレーション結果である。 図８（ａ）は、実施例１に係る弾性波フィルタに用いられる直列共振器の上面図の例であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ－Ａ間の断面図の例である。 図９（ａ）は、実施例１に係る弾性波フィルタに用いられる並列共振器の上面図の例であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ－Ａ間の断面図の例である。 図１０（ａ）は、実施例１に係る弾性波フィルタの上面図の例であり、図１０（ｂ）は、パッケージ基板の上面図の例であり、図１０（ｃ）は、パッケージ基板の下面図の例である。 図１１（ａ）は、実施例２に係る弾性波フィルタに用いられる直列共振器と多重モード型弾性波フィルタの上面図の例であり、図１１（ｂ）は、並列共振器の上面図の例である。 図１２（ａ）は、実施例２に係る弾性波フィルタの上面図の例であり、図１２（ｂ）は、パッケージ基板の上面図の例であり、図１２（ｃ）は、パッケージ基板の下面図の例である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
　実施例１に係る弾性波フィルタを説明するに前に、まず、ラダー型フィルタのバンドパス特性について説明する。図１（ａ）は、直列共振器の等価回路図と周波数特性とを示す図の例であり、図１（ｂ）は、並列共振器の等価回路図と周波数特性とを示す図の例である。図１（ａ）のように、入力端子Ｉｎと出力端子Ｏｕｔとの間に共振器Ｓが直列に接続されている場合、共振器Ｓ（直列共振器）の通過量は共振周波数ｆｒｓで最大値をとり、反共振周波数ｆａｓで最小値をとる。一方、図１（ｂ）のように、入力端子Ｉｎと出力端子Ｏｕｔとの間に共振器Ｐが並列に接続されている場合、共振器Ｐ（並列共振器）の通過量は共振周波数ｆｒｐで最小値をとり、反共振周波数ｆａｐで最大値をとる。
　次に、直列共振器と並列共振器とを１段で構成したラダー型フィルタの通過特性について説明する。図２は、１段構成のラダー型フィルタの等価回路図と通過特性とを示す図の例である。図２のように、入力端子Ｉｎと出力端子Ｏｕｔとの間に直列に共振器Ｓが接続され、並列に共振器Ｐが接続されている。この場合に、共振器Ｓ（直列共振器）の共振周波数ｆｒｓと共振器Ｐ（並列共振器）の反共振周波数ｆａｐとをほぼ同じ周波数とすることで、バンドパス特性を得ることができる。
　直列共振器及び並列共振器には、圧電基板上に形成された弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）共振器を用いることができる。発明者は、直列共振器の共振点と並列共振器の反共振点とで、圧電基板の適切なカット角が異なるのではないかと考えてシミュレーションを行った。図３は、シミュレーションに用いた弾性表面波共振器の上面図の例である。図３のように、タンタル酸リチウム（ＬＴ）基板である圧電基板１００上に、ＩＤＴ（Interdigital Transducer）１０２と反射器１０４とが設けられている。ＩＤＴ１０２と反射器１０４とは、アルミニウム（Ａｌ）膜で形成されていて、その厚さＨは０．４μｍである。
　ここで、圧電基板１００のカット角について説明する。図４は、圧電基板１００のカット角を説明するための模式図の例である。図４のように、圧電基板１００において、ＩＤＴ１０２で励振されたＳＡＷの伝搬方向はＸ軸であり、上面の法線方向は、Ｘ軸を中心にＹ軸からＺ軸に角度θ°回転した方向である。このような基板を、θ°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板と称する。シミュレーションは、圧電基板１００にカット角の異なる基板を用いて行った。
　図３及び図４で説明した弾性表面波共振器を、図１（ａ）のように直列共振器に用いた場合、及び、図１（ｂ）のように並列共振器に用いた場合の周波数特性について説明する。図５は、直列共振器に用いた場合の共振周波数近傍における周波数特性のシミュレーション結果である。圧電基板１００にカット角の異なる３種類の基板を用い、３８°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた場合を点線で、４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた場合を実線で、４６°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた場合を破線で示している。また、ＩＤＴ１０２の厚さをＳＡＷの波長λで規格化した規格化膜厚（Ｈ／λ）を８．７％とした。図５のように、４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた場合に、共振周波数での損失が最も小さくなる結果となった。
　図６は、並列共振器に用いた場合の反共振周波数近傍における周波数特性のシミュレーション結果である。圧電基板１００にカット角の異なる３種類の基板を用い、３８°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた場合を点線で、４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた場合を実線で、４８°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた場合を破線で示している。また、ＩＤＴ１０２の厚さをＳＡＷの波長λで規格化した規格化膜厚（Ｈ／λ）を１０％とした。図６のように、４８°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた場合に、反共振周波数での損失が最も小さくなる結果となった。
　図５及び図６の結果から、直列共振器を４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板上に形成し、並列共振器を４８°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板上に形成することで、フィルタ特性が改善できると考えられる。そこで、図２のような１段構成のラダー型フィルタにおいて、直列共振器を４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板上に形成し、並列共振器を４８°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板上に形成した場合の通過特性のシミュレーションを行った。なお、シミュレーションにおいて、直列共振器及び並列共振器共にＬＴ基板上のＩＤＴと反射器とはＡｌ膜で形成され、直列共振器のＩＤＴの規格化膜厚を８．７％、並列共振器のＩＤＴの規格化膜厚を１０％とした。
　図７は、ラダー型フィルタの通過特性のシミュレーション結果である。直列共振器を４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板上に形成し、並列共振器を４８°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板上に形成した２チップ構成のラダー型フィルタのシミュレーション結果を実線で示している。また、比較のために、直列共振器と並列共振器とを単一の４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板上に形成し、ＩＤＴの膜厚を直列共振器と並列共振器とで同じにした１チップ構成のラダー型フィルタについてもシミュレーションを行った。１チップ構成のラダー型フィルタのシミュレーション結果を点線で示している。図７のように、２チップ構成のラダー型フィルタは、１チップ構成のラダー型フィルタに比べて、挿入損失が改善する結果となった。
　このように、発明者は、直列共振器の共振点と並列共振器の反共振点とでは圧電基板の適切なカット角が異なるという新たな知見を見出した。つまり、直列共振器と並列共振器とをそれぞれ適切なカット角の圧電基板上に形成することで、フィルタ特性を改善できることを見出した。以下において、この新たな知見を踏まえて、特性の改善が可能な実施例１に係る弾性波フィルタを説明する。
　図８（ａ）は、実施例１に係る弾性波フィルタに用いられる直列共振器の上面図の例であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ－Ａ間の断面図の例である。図８（ａ）及び図８（ｂ）のように、複数の直列共振器１０ａ～１０ｃが第１圧電基板１２上に形成されている。第１圧電基板１２は、例えば４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板である。直列共振器１０ａ～１０ｃはそれぞれ、第１圧電基板１２上に設けられたＩＤＴ１４と反射器１６とを有する弾性表面波共振器である。ＩＤＴ１４と反射器１６とは、例えばＡｌやＣｕ等の金属膜で形成されている。ＩＤＴ１４は、対向する２つの櫛型電極を有する。反射器１６は、ＳＡＷの伝搬方向でＩＤＴ１４を挟むようにＩＤＴ１４の両側に設けられている。
　直列共振器１０ａ～１０ｃは、入力パッド１８と出力パッド２０との間に直列に接続されている。第１接続パッド２２は、直列共振器１０ａ～１０ｃそれぞれの間で、直列共振器１０ａ～１０ｃに並列に接続されている。即ち、第１接続パッド２２のうちの１つは、直列共振器１０ａのＩＤＴ１４が有する櫛型電極と直列共振器１０ｂのＩＤＴ１４が有する櫛型電極とに接続されている。第１接続パッド２２のうちの他の１つは、直列共振器１０ｂのＩＤＴ１４が有する櫛型電極と直列共振器１０ｃのＩＤＴ１４が有する櫛型電極とに接続されている。
　図９（ａ）は、実施例１に係る弾性波フィルタに用いられる並列共振器の上面図の例であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ－Ａ間の断面図の例である。図９（ａ）及び図９（ｂ）のように、複数の並列共振器３０ａ及び３０ｂは、第１圧電基板１２とカット角の異なる第２圧電基板３２上に形成されている。第２圧電基板３２は、例えば４８°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板である。並列共振器３０ａ及び３０ｂは、第２圧電基板３２上に設けられたＩＤＴ３４と反射器３６とを有する弾性表面波共振器である。ＩＤＴ３４と反射器３６とは、例えばＡｌやＣｕ等の金属膜で形成されている。ＩＤＴ３４は、対向する２つの櫛形電極を有する。反射器３６は、ＳＡＷの伝搬方向でＩＤＴ３４を挟むようにＩＤＴ３４の両側に設けられている。複数の並列共振器３０ａ及び３０ｂそれぞれが有するＩＤＴ３４の一方の櫛型電極に第２接続パッド３８が接続され、他方の櫛型電極にグランドパッド４０が接続されている。
　図１０（ａ）は、実施例１に係る弾性波フィルタの上面図の例であり、図１０（ｂ）は、パッケージ基板の上面図の例であり、図１０（ｃ）は、パッケージ基板の下面図の例である。なお、図１０（ａ）においては、圧電基板を透視してＩＤＴ等を図示している。図１０（ｂ）のように、パッケージ基板５０は、例えばセラミックス等の絶縁性基板である。実施例１では、パッケージ基板５０が単層である場合を例に説明するが、絶縁性基板が複数積層された積層基板の場合でもよい。パッケージ基板５０の上面に、入力バンプパッド５２、出力バンプパッド５４、グランドバンプパッド５６、及び配線５８が形成されている。
　図１０（ｃ）のように、パッケージ基板５０の下面に、入力フットパッド６０、出力フットパッド６２、及びグランドフットパッド６４が形成されている。入力フットパッド６０と入力バンプパッド５２とは、パッケージ基板５０を貫通するビア配線（不図示）により電気的に接続されている。同様に、出力フットパッド６２と出力バンプパッド５４、及び、グランドフットパッド６４とグランドバンプパッド５６も、パッケージ基板５０を貫通するビア配線（不図示）により電気的に接続されている。
　パッケージ基板５０の上面に形成されたバンプパッド５２、５４、５６及び配線５８と、下面に形成されたフットパッド６０、６２、６４とは、例えばＡｌとＣｕの合金で形成されている。なお、ＡｌとＣｕの合金以外にも、例えばＡｌを主成分とする合金及びこれらの多層膜等の導体で形成される場合でもよい。
　図１０（ａ）のように、第１圧電基板１２上の入力パッド１８、出力パッド２０、及び第１接続パッド２２が、例えば半田により、パッケージ基板５０上の入力バンプパッド５２、出力バンプパッド５４、及び配線５８に接合されている。これにより、第１圧電基板１２上に形成された直列共振器１０ａ～１０ｃは、パッケージ基板５０上にフリップチップ実装されている。
　同様に、第２圧電基板３２上の第２接続パッド３８及びグランドパッド４０が、例えば半田により、パッケージ基板５０上の配線５８及びグランドバンプパッド５６に接合されている。これにより、第２圧電基板３２上に形成された並列共振器３０ａ及び３０ｂは、パッケージ基板５０上にフリップチップ実装されている。パッケージ基板５０上に実装された直列共振器１０ａ～１０ｃと並列共振器３０ａ及び３０ｂとは、パッケージ基板５０上の配線５８を介して電気的に接続されている。これにより、直列共振器１０ａ～１０ｃと並列共振器３０ａ及び３０ｂとがラダー型に接続されている。
　実施例１によれば、直列共振器１０ａ～１０ｃは第１圧電基板１２上に形成され、並列共振器３０ａ及び３０ｂは第１圧電基板１２とカット角の異なる第２圧電基板３２上に形成されている。そして、直列共振器１０ａ～１０ｃと並列共振器３０ａ及び３０ｂとは、これらが実装されたパッケージ基板５０に設けられた配線５８により電気的に接続されている。このような構成のラダー型フィルタでは、直列共振器と並列共振器とをそれぞれ適切なカット角の圧電基板上に形成することができ、図７に示すように、弾性波フィルタの特性を改善することができる。
　直列共振器１０ａ～１０ｃのＩＤＴ１４の厚さと、並列共振器３０ａ及び３０ｂのＩＤＴ３４の厚さとは、同じ場合でもよいが、異なる場合が好ましい。これは、図７のように、直列共振器と並列共振器とでＩＤＴの膜厚を同じにした１チップ構成のラダー型フィルタに比べて、直列共振器と並列共振器とでＩＤＴの膜厚を異ならせた２チップ構成のラダー型フィルタは、特性を改善できているためである。
　実施例２は、直列共振器及び並列共振器に電気的に接続する多重モード型弾性波フィルタを備え、不平衡入力－平衡出力型の弾性波フィルタの例である。図１１（ａ）は、実施例２に係る弾性波フィルタに用いられる直列共振器と多重モード型弾性波フィルタの上面図の例であり、図１１（ｂ）は、並列共振器の上面図の例である。図１１（ａ）のように、直列共振器１０ｄとダブルモード型弾性波フィルタ（ＤＭＳ）２４とが第１圧電基板１２上に形成されている。第１圧電基板１２は、例えば４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板である。直列共振器１０ｄは、実施例１で説明した直列共振器１０ａ～１０ｃと同様に、ＩＤＴ１４と反射器１６とを有する弾性表面波共振器である。ＤＭＳ２４は、第１圧電基板１２上に設けられた３つのＩＤＴ２６ａ～２６ｃと反射器２８とを有するダブルモード型弾性表面波フィルタである。ＩＤＴ２６ａ～２６ｃは、対向する２つの櫛型電極を有する。ＩＤＴ２６ａ～２６ｃ及び反射器２８は、ＩＤＴ１４及び反射器１６と同様に、例えばＡｌやＣｕ等の金属膜で形成されている。
　直列共振器１０ｄとＤＭＳ２４とは、入力パッド１８と出力パッド２０ａ及び２０ｂとの間に直列に接続されている。即ち、直列共振器１０ｄのＩＤＴ１４が有する櫛型電極の一方は入力パッド１８に接続され、他方はＤＭＳ２４のＩＤＴ２６ｂが有する櫛型電極の一方に接続されている。ＩＤＴ２６ｂが有する櫛型電極の他方はグランドパッド２９に接続されている。ＩＤＴ２６ｂの両側に位置するＩＤＴ２６ａ及びＩＤＴ２６ｃそれぞれが有する櫛型電極の一方は出力パッド２０ａ及び２０ｂにそれぞれ接続されている。これにより、入力パッド１８から入力された不平衡信号を、出力パッド２０ａ及び２０ｂから平衡信号として出力することができる。なお、ＩＤＴ２６ａ及びＩＤＴ２６ｃそれぞれが有する櫛型電極の他方はグランドパッド２９に接続されていてもよい。
　第１接続パッド２２が、直列共振器１０ｄとＤＭＳ２４との間で、直列共振器１０ｄ及びＤＭＳ２４に並列に接続されている。即ち、第１接続パッド２２は、直列共振器１０ｄのＩＤＴ１４が有する櫛型電極とＤＭＳ２４のＩＤＴ２６ｂが有する櫛型電極とに接続されている。
　図１１（ｂ）のように、並列共振器３０ｃが、第１圧電基板１２とカット角が異なる第２圧電基板３２上に形成されている。第２圧電基板３２は、例えば４８°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板である。並列共振器３０ｃは、実施例１と同様に、ＩＤＴ３４と反射器３６とを有する弾性表面波共振器である。ＩＤＴ３４の一方の櫛型電極に第２接続パッド３８が接続され、他方の櫛型電極にグランドパッド４０が接続されている。
　図１２（ａ）は、実施例２に係る弾性波フィルタの上面図の例であり、図１２（ｂ）は、パッケージ基板の上面図の例であり、図１２（ｃ）は、パッケージ基板の下面図の例である。なお、図１２（ａ）においては、圧電基板を透視してＩＤＴ等を図示している。図１２（ｂ）のように、パッケージ基板５０の上面に、入力バンプパッド５２、出力バンプパッド５４ａ及び５４ｂ、グランドバンプパッド５６、及び配線５８が形成されている。
　図１２（ｃ）のように、パッケージ基板５０の下面に、入力フットパッド６０、出力フットパッド６２ａ及び６２ｂ、グランドフットパッド６４が形成されている。入力フットパッド６０と入力バンプパッド５２とは、パッケージ基板５０を貫通するビア配線（不図示）により電気的に接続されている。同様に、出力フットパッド６２ａと出力バンプパッド５４ａ、出力フットパッド６２ｂと出力バンプパッド５４ｂ、及び、グランドフットパッド６４とグランドバンプパッド５６も、パッケージ基板５０を貫通するビア配線（不図示）により電気的に接続されている。
　図１２（ａ）のように、第１圧電基板１２上の入力パッド１８、出力パッド２０ａ及び２０ｂ，第１接続パッド２２、及びグランドパッド２９が、例えば半田により、パッケージ基板５０上の入力バンプパッド５２、出力バンプパッド５４ａ及び５４ｂ、配線５８、及びグランドバンプパッド５６に接合されている。これにより、第１圧電基板１２上に形成された直列共振器１０ｄ及びＤＭＳ２４は、パッケージ基板５０上にフリップチップ実装されている。
　同様に、第２圧電基板３２上の第２接続パッド３８及びグランドパッド４０が、例えば半田により、パッケージ基板５０上の配線５８及びグランドバンプパッド５６に接合されている。これにより、第２圧電基板３２上に形成された並列共振器３０ｃは、パッケージ基板５０上にフリップチップ実装されている。パッケージ基板５０上に実装された直列共振器１０ｄ及びＤＭＳ２４と並列共振器３０ｃとは、パッケージ基板５０上の配線５８を介して電気的に接続され、直列共振器１０ｄと並列共振器３０ｃとはラダー型に接続されている。
　実施例２のように、直列共振器１０ｄ及び並列共振器３０ｃに電気的に接続されるＤＭＳ２４が第１圧電基板１２上に形成されている場合でもよい。この場合でも、弾性波フィルタの特性を改善することができる。
　ＤＭＳ２４は、第１圧電基板１２上に形成される場合に限らず、第１圧電基板１２上及び第２圧電基板３２上の少なくとも一方に形成される場合でもよい。よって、ＤＭＳ２４は、２以上形成される場合でもよい。また、ＤＭＳ２４の場合に限らず、多重モード型弾性波フィルタの場合でもよい。
　実施例１及び２では、第１圧電基板１２は４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板で、第２圧電基板３２は４８°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板の場合を例に説明したが、その他のカット角の場合でもよい。例えば、図５から、第１圧電基板１２は、４０°～４６°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いることが好ましく、４１°～４４°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いることがより好ましい。例えば、図６から、第２圧電基板３２は、４２°～４８°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いることが好ましく、４５°～４８°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いることがより好ましい。
　第１圧電基板１２と第２圧電基板３２とは、カット角の異なるＬＴ基板の場合に限らず、カット角の異なるＬＮ基板の場合でもよい。例えば、第１圧電基板１２と第２圧電基板３２とは、θ°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板又はθ°ＹカットＸ伝搬ＬＮ基板の場合でもよい。また、第１圧電基板１２と第２圧電基板３２とは、同じ材料からなる場合に限られず、異なる材料からなる場合でもよい。したがって、第１圧電基板１２及び第２圧電基板３２のいずれか一方がＬＴ基板で、他方がＬＴ基板とカット角の異なるＬＮ基板の場合でもよい。
　直列共振器と並列共振器とは、弾性表面波共振器の場合に限られず、例えばラブ波共振器や弾性境界波共振器の場合でもよい。弾性波フィルタは、直列共振器と並列共振器とがラダー型に接続されたラダー型フィルタの場合に限られず、例えばラティス型フィルタ等、その他の弾性波フィルタの場合でもよい。
　以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
　１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ　直列共振器
　１２　第１圧電基板
　１４　ＩＤＴ
　１６　反射器
　１８　入力パッド
　２０、２０ａ、２０ｂ　出力パッド
　２２　第１接続パッド
　２４　ＤＭＳ
　２６ａ、２６ｂ、２６ｃ　ＩＤＴ
　２８　反射器
　２９　グランドパッド
　３０ａ、３０ｂ、３０ｃ　並列共振器
　３２　第２圧電基板
　３４　ＩＤＴ
　３６　反射器
　３８　第２接続パッド
　４０　グランドパッド
　５０　パッケージ基板
　５２　入力バンプパッド
　５４、５４ａ、５４ｂ　出力バンプパッド
　５６　グランドバンプパッド
　５８　配線
　６０　入力フットパッド
　６２、６２ａ、６２ｂ　出力フットパッド
　６４　グランドフットパッド

Claims (7)

  1. 　第１圧電基板上に形成された直列共振器と、
    　前記第１圧電基板とカット角が異なる第２圧電基板上に形成された並列共振器と、
    　前記直列共振器と前記並列共振器とが実装されたパッケージ基板と、
    　前記パッケージ基板に設けられ、前記直列共振器と前記並列共振器とを電気的に接続する配線と、を備えることを特徴とする弾性波フィルタ。
  2. 　前記直列共振器のＩＤＴの厚さと前記並列共振器のＩＤＴの厚さとは異なることを特徴とする請求項１記載の弾性波フィルタ。
  3. 　前記第１圧電基板と前記第２圧電基板とは同じ材料からなることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波フィルタ。
  4. 　前記第１圧電基板上及び前記第２圧電基板上の少なくとも一方に形成され、前記直列共振器及び前記並列共振器に電気的に接続された多重モード型弾性波フィルタを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の弾性波フィルタ。
  5. 　前記第１圧電基板と前記第２圧電基板とは、タンタル酸リチウム基板又はニオブ酸リチウム基板であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の弾性波フィルタ。
  6. 　前記直列共振器と前記並列共振器とはラダー型に接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波フィルタ。
  7. 　前記直列共振器と前記並列共振器とは弾性表面波共振器であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の弾性波フィルタ。
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