(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電位となる端子を有する外囲器と、
前記外囲器上に配置された圧電性基板と、
前記圧電性基板上に形成され、入力端子と出力端子との間に直列腕および並列腕に接続された弾性表面波共振子と、
一端が前記並列腕に接続された弾性表面波共振子に接続されたインダクタンスと、
前記圧電性基板上に形成され、前記基準電位に対して前記インダクタンスに並列に接続されたキャパシタンスを構成するパッド部とを備え、
前記インダクタンスおよび前記キャパシタンスは、前記並列腕に接続された弾性表面波共振子の反共振周波数よりも高い反共振周波数を有するインピーダンス素子をなすこと
を特徴とする弾性表面波フィルタ装置。
【請求項２】
基準電位となる端子を有する外囲器と、
前記外囲器上に配置された圧電性基板と、
前記圧電性基板上に形成され、入力端子と出力端子との間に直列腕および並列腕に接続された弾性表面波共振子と、
前記圧電性基板上に形成されるとともに前記並列腕に接続された弾性表面波共振子の一端と接続され、前記基準電位に対してキャパシタンスを構成するパッド部と、
一端が前記パッド部に接続されるとともに他端が前記基準電位に接続されたインダクタンスとを備え、
前記インダクタンスおよび前記キャパシタンスは、前記並列腕に接続された弾性表面波共振子の反共振周波数よりも高い反共振周波数を有するインピーダンス素子をなすこと
を特徴とする弾性表面波フィルタ装置。
【請求項３】
基準電位となる端子を有する外囲器と、
前記外囲器上に配置された圧電性基板と、
前記圧電性基板上に形成され、入力端子と出力端子との間に直列腕および並列腕に接続された弾性表面波共振子と、
前記圧電性基板上に形成されるとともに前記並列腕に接続された弾性表面波共振子の一端と接続され、前記基準電位に対してキャパシタンスを構成するパッド部と、
前記端子と前記パッド部とを接続するインダクタンスを構成するボンディングワイヤとを備え、
前記インダクタンスおよび前記キャパシタンスは、前記並列腕に接続された弾性表面波共振子の反共振周波数よりも高い反共振周波数を有するインピーダンス素子をなすこと
を特徴とする弾性表面波フィルタ装置。
【請求項４】
前記基準電位はグランド電位であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の弾性表面波フィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信等に用いられる弾性表面波フィルタ装置および弾性表面波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、弾性表面波フィルタ装置は、小型、高性能および高信頼性を満たすことから、多くの分野で用いられてきた。
【０００３】
一般に、コードレス電話や移動体通信等に用いられる弾性表面波フィルタ装置の弾性表面波フィルタ構成としては、共振子を梯子状に接続したラダー型、複数のΙＤＴ（Inter Digital Transducer）を組み合わせて段とするＩＩＤＴ型（Interdigitated Inter Digital Transducer ）あるいは複数個のΙＤΤを両側で反射器ではさんだ共振子型等が主に用いられてきた。
【０００４】
ところで、このような弾性表面波フィルタ装置は、移動体通信等の用途においては受信用および送信用の双方に用いられている。そして、それぞれの通過帯域近傍には抑止帯が存在し、抑止帯での周波数特性としては高減衰量が要求されている。さらに、携帯電話等にみられるように、システム自身の小型化および低消費電力化の要求から、弾性表面波フィルタにおいては、低損失であることが強く要求されている。すなわち、通信機器等に使用される弾性表面波フィルタ装置においては、周波数特性として、広い通過帯域で低損失を実現し、通過帯域外の周波数が急峻かつ充分に減衰する特性がさらに求められているのである。
【０００５】
一般に、使用帯域外の減衰量を重視した場合、例えば、弾性表面波フィルタ装置の入出力インピーダンスを50Ωに合わせたい場合には、弾性表面波フィルタとして共振子型フィルタを用いることが多い。ここで、図８に共振子型の弾性表面波フィルタ４０の概略を示す。図８においては、さらに帯域外の減衰量を大きくするために、鏡面対称的に２つの共振子型フィルタ４０ａ、４０ｂを接続したものとなっている。
【０００６】
また、通過帯域内での低損失を実現した弾性表面波フィルタ装置として、弾性表面波共振子をラダー型に配設した弾性表面波フィルタを用いたものがある。図９に、ラダー型の弾性表面波フィルタの概略を示す。図９に示されたラダー型の弾性表面波フィルタ４１においては、弾性表面波共振子４１ａ〜４１ｅを梯子状に接続したものであって、共振子型の弾性表面波フィルタに比べて、通過帯域内での損失を小さくすることが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示した共振子型の弾性表面波フィルタにおいては、図１０に示したように、通過帯域外での減衰量は良好とはいえ、通過帯域内での損失（Ａ）が大きいという問題があった。
【０００８】
また、図９に示されたようなラダー型の弾性表面波フィルタ４１の場合には、直列椀４１ｂ、４１ｄの共振周波数ｆｒｓと並列椀４１ａ、４１ｃ、４１ｅの反共振周波数ｆａｒをほぼ一致させているが、通過帯域幅は圧電基板により決定される電気機械結合係数Κ2 に大きく依存し、さらに、ｆｒｓとｆａｒの差を大きくすることにより通過帯域幅を若干広げることは可能であるが、この場合には、通過帯域内での平坦特性を出すことが困難となるという問題があった。
【０００９】
さらに、挿入損失を小さくすることで見かけ上、通過帯域幅を拡大させる方法として、直列椀に対する並列椀の容量比を小さくする、あるいは接続されている共振子の素子数を減らす方法等が一般に知られているが、この場合には、通過帯域幅の拡大に伴って帯域外での減衰量が低下するという問題があった。
【００１０】
また、通過帯域幅を拡大させる方法として、特開平５−１８３３８０にあるように並列椀に直列にインダクタンスを付加する方法もあるが、チップ上にスパイラル線路等を形成し、並列椀に直列に付加されたインダクタンスを形成した場合、電極抵抗により通過帯域内の損失が増加するという問題があった。なお、圧電性基板と外囲器とを接続するボンディングワイヤによるインダクタンス付加方法も示されているが、単なるワイヤによるインダクタンスは外囲器の大きさを考慮すると 2ｎΗ程度が限界となり、それ以上のインダクタンス付加による通過帯域幅の拡大は困難である。
【００１１】
すなわち、図９に示されたラダー型の弾性表面波フィルタにおいては、通過帯域外の周波数を急峻かつ充分に減衰するとともに、通過帯域幅の拡大を達成することが困難であるという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題を解決すべくなされたもので、低損失で広い通過帯域幅を有し、通過帯域外の周波数を急峻かつ充分に減衰する弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願第１の発明に係る弾性表面波フィルタ装置は、基準電位となる端子を有する外囲器と、外囲器上に配置された圧電性基板と、圧電性基板上に形成され、入力端子と出力端子との間に直列腕および並列腕に接続された弾性表面波共振子と、一端が並列腕に接続された弾性表面波共振子に接続されたインダクタンスと、圧電性基板上に形成され、基準電位に対してインダクタンスに並列に接続されたキャパシタンスを構成するパッド部とを備え、インダクタンスおよびキャパシタンスは、並列腕に接続された弾性表面波共振子の反共振周波数よりも高い反共振周波数を有するインピーダンス素子をなすことを特徴としている。
【００１６】
さらに、本願第２の発明に係る弾性表面波フィルタ装置は、基準電位となる端子を有する外囲器と、外囲器上に配置された圧電性基板と、圧電性基板上に形成され、入力端子と出力端子との間に直列腕および並列腕に接続された弾性表面波共振子と、圧電性基板上に形成されるとともに並列腕に接続された弾性表面波共振子の一端と接続され、基準電位に対してキャパシタンスを構成するパット部と、一端が前記パット部に接続されるとともに他端が基準電位に接続されたインダクタンスとを備え、インダクタンスおよびキャパシタンスは、並列腕に接続された弾性表面波共振子の反共振周波数よりも高い反共振周波数を有するインピーダンス素子をなすことを特徴としている。
【００１７】
また、本願第３の発明に係る弾性表面波フィルタ装置は、基準電位となる端子を有する外囲器と、外囲器上に配置された圧電性基板と、圧電性基板上に形成され、入力端子と出力端子との間に直列腕および並列腕に接続された弾性表面波共振子と、圧電性基板上に形成されるとともに並列腕に接続された弾性表面波共振子の一端と接続され、基準電位に対してキャパシタンスを構成するパッド部と、端子とパッド部とを接続するインダクタンスを構成するボンディングワイヤとを備え、インダクタンスおよびキャパシタンスは、並列腕に接続された弾性表面波共振子の反共振周波数よりも高い反共振周波数を有するインピーダンス素子をなすことを特徴としている。
【００１８】
本願発明に係る弾性表面波フィルタ装置においては、弾性表面波共振子に、電気的に並列に接続されたインダクタンスとキャパシタンスとを直列に接続した構成をとる。
【００１９】
ここで、並列椀に接続された弾性表面波共振子のリアクタンス−周波数の関係を図１１に、インダクタンスとキャパシタンスとを並列に接続したインピーダンス素子のリアクタンス−周波数の関係を図１２に、並列椀に接続された弾性表面波共振子に、電気的に並列に接続されたインダクタンスとキャパシタンスとを直列に接続した素子のリアクタンス−周波数の関係を図１３にそれぞれ示す。
【００２０】
図１３から明らかなように、並列椀に接続された弾性表面波共振子に、電気的に並列に接続されたインダクタンスとキャパシタンスとを直列に接続した素子においては、リアクタンスの値が０になるｆｒ´は、図１１の並列椀に接続された弾性表面波共振子においてリアクタンスの値が０になるｆｒと比べて低域側に移動している。
【００２１】
したがって、並列椀に接続された弾性表面波共振子に、電気的に並列に接続されたインダクタンスとキャパシタンスとを直列に接続した構成をとる弾性表面波フィルタ装置では、並列椀に接続された弾性表面波共振子のみを有する弾性表面波フィルタ装置と比べて通過帯域幅が増加する。
【００２２】
ただし、上記通過帯域幅の増加を達成するにあたっては、インダクタンスとキャパシタンスとを並列に接続したインピーダンス素子の反共振周波数ｆａｒ´
（図１２）が、並列椀に接続された弾性表面波共振子の反共振周波数ｆａｒ（図１１）よりも高いことが必要である。
【００２６】
本願第１の発明に係る弾性表面波フィルタ装置は、一端が弾性表面波共振子に接続されたインダクタンスと、基準電位に対してインダクタンスに並列に接続されたキャパシタンスを構成するパッド部とによって構成される。
【００２７】
本願第２の発明に係る弾性表面波フィルタ装置は、圧電性基板上に形成されるとともに弾性表面波共振子の一端と接続され、基準電位に対してキャパシタンスを構成するパッド部と、一端がパッド部に接続されるとともに他端が基準電位に接続されたインダクタンスとにより構成する。パッド部の面積に関わる浮遊容量を変化させることにより、インダクタンスとキャパシタンスとからなるインピーダンス素子のリアクタンスのゼロ点周波数を低く設定できる。
【００２８】
本願第３の発明に係る弾性表面波フィルタ装置は、インダクタンスをボンディングワイヤによって構成し、また、キャパシタンスを外囲器との間の浮遊容量を有するパッド部により構成する。このときも、上述したように、パッド部の面積に関わる浮遊容量を変化させることにより、インダクタンスとキャパシタンスとからなるインピーダンス素子のリアクタンスのゼロ点周波数を低く設定でき、また、弾性表面波フィルタ装置の小型化も併せて達成することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は、本発明に係る弾性表面波装置の概念図である。ここではラダー型構成をとる弾性表面波フィルタ１の弾性表面波共振子２ａ〜２ｃにＬ（インダクタンス素子）およびＣ（キャパシタンス素子）を並列に接続したインピ−ダンス素子４を付加したものである。なお、入力端子と出力端子との間には、並列椀共振子２ａ、２ｂ間に直列椀共振子３ａ、並列椀共振子２ｂ、２ｃ間に直列椀共振子３ｂを配列している。
【００３０】
以下に、図面を参照しながら本実施例について詳細に説明する。
【００３１】
図２に、本実施例の弾性表面波フィルタ装置に用いた弾性表面波フィルタを示す。
【００３２】
ラダー型フィルタは36° Y-X LiTaO3 の 0.35mm 厚の圧電基板上に380nm のAl膜をスパッタ成膜し、ドライエッチングにて弾性表面波共振子１１ａ〜１１ｅの 5素子よりなる弾性表面波フィルタ１０を形成した。また、１２ａ〜１２ｃは同様に形成されたキャパシタンス素子、１３ａ〜１３ｃはインダクタンス素子、１４ａ〜１４ｃはパッド部を形成している。
【００３３】
本実施例の弾性表面波フィルタ装置は、上記弾性表面波フィルタ１０を用いてパッケージングされた。
【００３４】
図３に、弾性表面波フィルタ装置を上面からみた図を示す。
【００３５】
すなわち、ボンディングワイヤ１６ａおよび１６ｂは入出力パッド１７ａおよび１７ｂと接続されており、パッド部１４ａ〜１４ｃはボンディングワイヤ１６ｃ、１６ｅおよび１６ｄによりＧＮＤパッド１７ｃと接続されている。そして、キャパシタンス素子１２ａ〜１２ｃおよびインダクタンス素子１３ａ〜１３ｃにより、インピーダンス素子１８が形成されている。なお、符号１５は、外囲器の一部を構成する配線基板を示す。
【００３６】
図４に、本実施例による弾性表面波フィルタ装置の周波数特性を太線で示す。なお、インピーダンス素子１８を省略した弾性表面波フィルタ装置の周波数特性を細線で示す。
【００３７】
本実施例による弾性表面波フィルタでは、中心周波数が 940ΜΗｚ近傍にあり、インピーダンス素子１８を省略した弾性表面波フィルタ装置と比べて通過帯域幅が広がっていることがわかる。例えば、３ｄＢダウンの帯域幅が52.9ΜΗｚから55.7ΜΗｚへ広がり、 2.8ΜΗｚ改善された。そして、 890ＭＨｚより周波数が低い範囲及び 970ＭＨｚより周波数が高い範囲において帯域外の減衰量が５から10ｄＢ程度改善された。
【００３８】
（実施例２）
図５に示すように、本実施例においては、実施例１のインピーダンス素子１８を省略し、パッド部１４ａ〜１４ｃを拡大した弾性表面波共振子を用いた。パッド部１４ａ〜１４ｃを拡大した理由は、後述のパッケージングに際し、浮遊容量によりキャパシタンスを確保するためである。
【００３９】
本実施例による、上記弾性表面波フィルタを用いてパッケージングされた弾性表面波フィルタ装置の側面からみた透視図を図６に示す。
【００４０】
図６に示したように、本実施例の弾性表面波フィルタ装置は、ボンディングワイヤ１９によりインダクタンス成分を、パッド部１４ａ〜１４ｃと弾性表面波フィルタ装置の外囲器３９との底面の間の浮遊容量によりキャパシタンス成分を確保するように構成されており、インダクタンス成分とキャパシタンス成分とは並列接続の関係となっている。
【００４１】
そして、本実施例による弾性表面波フィルタ装置では、中心周波数が 940ΜΗｚ近傍にあり、実施例１の弾性表面波フィルタ装置と比べても通過帯域幅は遜色なく広がっている特性が得られた。
【００４２】
すなわち、本実施例においては、圧電性基板上にインピーダンス素子を形成する必要がなく、パッケージングを行うことで通過帯域幅が拡大される。
【００４３】
（実施例３）
実施例２で用いた弾性表面波フィルタを用い、外囲器を多層構造とした弾性表面波フィルタ装置を作成した。
【００４４】
ここで、本実施例の弾性表面波フィルタ装置の詳細を図７（ａ）から図７（ｅ）により説明する。図７（ａ）から図７（ｅ）は、多層構造を有する外囲器の各層のパターンを示した。第 1層下層面も上部からの透視図として表した。
【００４５】
第 1基板２１としての第 1層（最下層）の下面には、第１の外部端子２２から第６の外部端子２７が形成され、第２の外部端子２３および第５の外部端子２６が信号の入出力であり、その他の外部端子２２、２４、２５および２７は基準電位（GND ）に接続される（図７（ａ））。
【００４６】
第 1層の上面にはスパイラル線路状導体膜によるインダクタンス素子２８およびキャパシタンス素子２９が並列接続となるように形成され、一端が基準電位の導体２４と接続されている（図７（ｂ））。
【００４７】
第 2基板３０としての第 2層の上面には弾性表面波フィルタ素子の形成された圧電性基板がおかれる広い基準電位の導体パターン３１が形成されており、この面は第３の外部端子２２、第４の外部端子２５および第６の外部端子２７と外囲器側部の導体を通じてつながっている。また導通孔３２ｃを通じ第 1層上面の並列接続されたインダクタンス素子２８およびキャパシタンス素子２９に接続される。この第 2層のように弾性表面波フィルタの形成された圧電基板チップのおかれる面を D／A 層（ダイアタッチ層）として図中 D／A と記した（図７（ｃ））。  第 3基板３３としての第 3層 GNDパッド３４は外囲器側部の導体を通じて第 4基板３７としての第 4層上面とも導通されこの外囲器に金属製キャップを溶接する際にはキャップも基準電位に接続される（図７（ｄ））。ここで、３５は入出力パッドを、３６はインダクタンス素子２８およびキャパシタンス素子２９に接続されたＬＣパッドをそれぞれ表す。また各パッドはそれぞれ導通孔３２ａ〜３２ｆを通じ第 2層上面パターンと電気的に接続されている。なお、図７（ｅ）に示す第 4層上面は金属製キャップを溶接する面３８を表す（図７（ｅ））。本実施例においては、フィルタ自身の小型化にも支障が少なく、インピーダンスをより大きくとれる。
【００４８】
そして、本実施例による弾性表面波フィルタ装置では、中心周波数が 940ΜΗｚ近傍にあり、実施例２の弾性表面波フィルタ装置と比べてさらに通過帯域幅が広がっている特性が得られた。
【００４９】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明の弾性表面波フィルタ装置によれば、弾性表面波共振子にインダクタンス成分とキャパシタンス成分とを並列接続したインピーダンス手段を接続した構成をとるので、低損失で広い通過帯域幅を有し、通過帯域外の周波数を急峻かつ充分に減衰する弾性表面波フィルタ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弾性表面波フィルタの概念を示した図。
【図２】第１実施例の弾性表面波フィルタ装置に用いた弾性表面波フィルタを示した図。
【図３】弾性表面波フィルタ装置を上面からみた図。
【図４】第１実施例の弾性表面波フィルタ装置の周波数特性を示した図。
【図５】第２実施例の弾性表面波フィルタ装置に用いた弾性表面波フィルタを示した図。
【図６】第２実施例の弾性表面波フィルタ装置を側面から透視してみた図。
【図７】第３実施例の弾性表面波フィルタ装置の詳細を示した図。
【図８】共振子型の弾性表面波フィルタの概略を示した図。
【図９】ラダー型の弾性表面波フィルタの概略を示した図。
【図１０】共振子型の弾性表面波フィルタの周波数特性を示した図。
【図１１】並列椀に接続された弾性表面波共振子のリアクタンス−周波数の関係を示した図。
【図１２】インダクタンスとキャパシタンスとを並列に接続したインピーダンス素子のリアクタンス−周波数の関係を示した図。
【図１３】並列椀に接続された弾性表面波共振子に、電気的に並列に接続されたインダクタンスとキャパシタンスとを直列に接続した素子のリアクタンス−周波数の関係を示した図。
【符号の説明】
１…弾性表面波フィルタ  ２、３…弾性表面波共振子
４…インピーダンス素子
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ…弾性表面波共振子
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…キャパシタンス素子
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…インダクタンス素子
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…パッド部
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ…ボンディングワイヤ
１７ａ、１７ｂ…入出力パッド  １７ｃ…ＧＮＤパッド
１８…インピーダンス素子
１９…ボンディングワイヤ（インダクタンス成分）
２２…第１の外部端子  ２３…第２の外部端子  ２４…第３の外部端子
２５…第４の外部端子  ２６…第５の外部端子  ２７…第６の外部端子
２８…インダクタンス素子  ２９…キャパシタンス素子
３０…第２基板  ３１…導体パターン
３２ａ…第１の導通孔  ３２ｂ…第２の導通孔  ３２ｃ…第３の導通孔
３２ｄ…第４の導通孔  ３２ｅ…第５の導通孔  ３２ｆ…第６の導通孔
３３…第３基板  ３４…ＧＮＤパッド  ３５…入出力パッド
３６…ＬＣパッド  ３７…第４基板  ３８…金属製キャップを溶接する面
３９…外囲器  ４０ａ、４０ｂ…共振子型フィルタ
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ…弾性表面波共振子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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