(57)【要約】【課題】  平衡不平衡変換機能を付加したＦＢＡＲフィルタを提供する。【解決手段】  二つの不平衡端子１０１、１０４を有し、それらの端子間で信号のフィルタリングを行うＦＢＡＲフィルタ素子１０８と、一つの不平衡端子１０５と一組の平衡端子１０６、１０７とを有し、それらの端子間で信号の平衡不平衡変換を行う平衡不平衡変換器１０９とを備え、不平衡端子１０４と不平衡端子１０５とが接続され、不平衡端子１０１と平衡端子１０６、１０７との間で信号のフィルタリングと同時に平衡不平衡変換を行う。信号のフィルタリングにはＦＢＡＲフィルタ素子１０８本来の特性が発揮される。ＦＢＡＲフィルタ素子１０８及び平衡不平衡変換器１０９は一体化され、小型で低価格な一部品として提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号のフィルタリングを行う薄膜音響共振子フィルタ素子と、
信号の平衡不平衡変換を行う平衡不平衡変換器と
を備え、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記平衡不平衡変換器とが、電気的に接続されると共に一体化されている
ことを特徴とする薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項２】
前記薄膜音響共振子フィルタ素子は、二つの第１不平衡端子を有するか、又は二組の第１平衡端子を有し、それらの端子間で信号のフィルタリングを行い、
前記平衡不平衡変換器は、一つの第２不平衡端子と一組の第２平衡端子とを有し、それらの端子間で信号の平衡不平衡変換を行い、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子が二つの第１不平衡端子を有する場合、前記第１不平衡端子の一方と前記第２不平衡端子とが接続され、前記第１不平衡端子の他方と前記第２平衡端子との間で信号のフィルタリングと共に平衡不平衡変換を行い、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子が二組の第１平衡端子を有する場合、前記第１平衡端子の一組と前記第２平衡端子とが接続され、前記第１平衡端子の他の一組と前記第２不平衡端子との間で信号のフィルタリングと共に平衡不平衡変換を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項３】
前記平衡不平衡変換器は基板の表面又は内部に形成され、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子は前記基板に実装されている
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項４】
前記平衡不平衡変換器はバランである
ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項５】
前記平衡不平衡変換器はラットレース回路である
ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項６】
前記ラットレース回路が、インダクタとコンデンサとを用いてＴ型もしくはπ型に構成される位相回転回路からなる
ことを特徴とする請求項５に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項７】
前記平衡不平衡変換器は、
一つの合成端子と二つの分配端子とを有するウイルキンソン回路と、
二つの第３不平衡端子を有し、それらの端子間で信号を２分の１波長位相回転させる位相回転回路とからなり、
前記分配端子の一方と前記第３不平衡端子の一方とが接続され、
前記合成端子を前記第２不平衡端子とし、
前記分配端子の他方と前記第３端子の他方とを前記第２平衡端子とする
ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項８】
前記ウイルキンソン回路及び前記位相回転回路の少なくとも一方が、インダクタとコンデンサとを用いてＴ型もしくはπ型に構成される位相回転回路からなる
ことを特徴とする請求項７に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項９】
前記平衡不平衡変換器は、
一つの入力端子と二つの出力端子とを有し、前記入力端子から得た信号を前記二つの出力端子に逆相で出力する一段の増幅回路からなり、
前記入力端子を前記第２不平衡端子とし、
前記二つの出力端子を前記第２平衡端子とする
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項１０】
前記薄膜音響共振子フィルタ素子は、第１チップとして形成され、
前記平衡不平衡変換器は、第２チップとして形成され、信号の平衡不平衡変換機能を有する表面弾性波フィルタである
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項１１】
前記第１チップ及び前記第２チップの一方の上に他方がフリップチップ実装されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項１２】
前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記表面弾性波フィルタとが、一つの基板上に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項１３】
前記薄膜音響共振子フィルタ素子を構成する圧電薄膜が、前記基板とは別の基板上に形成された多層膜を転写することにより設けられる
ことを特徴とする請求項１２に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、携帯電話等の無線機器に用いられるフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  携帯電話等の無線機器においては、送信波の不要輻射、送信波の受信部への回り込みによる感度劣化、受信部へのイメージ妨害等を防ぐため、アンテナ端、段間でのフィルタリングが必須である。従来から、表面弾性波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）、誘電体を用いた段間フィルタ、共用器が使用されている。特に送受信の周波数間隔が狭く、より急峻なフィルタ特性を必要とするシステムにおいては、近年、薄膜音響共振子（ＦＢＡＲ：ｆｉｌｍ  ｂｕｌｋ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）フィルタが用いられている。【０００３】  また、フィルタの前後に位置する回路ブロックの入出力が差動とシングルエンドとで異なる場合に対応するため、フィルタには平衡不平衡変換機能を有するものが望まれており、ＳＡＷフィルタでは、平衡不平衡機能を有するものが既に多く実用化されている。【０００４】  ここで、ＦＢＡＲフィルタの主要部となる薄膜音響共振子は圧電膜を電極で挟んで構成され、ＦＢＡＲフィルタはその圧電膜に生じる共振振動（バルク弾性波と呼ばれる）を利用して信号のフィルタリングを行う。このような構造は、ＦＢＡＲフィルタを、半導体基板、誘電体基板、金属基板といった基板上に半導体プロセスを用いて形成し、チップとして作製する上で適している。【０００５】  以下、一般的な従来例を図１４（ａ）、図１４（ｂ）を用いて説明する。この従来例は、例えば特許文献１に示されている。【０００６】  図１４（ａ）は、平衡不平衡変換機能を有さないフィルタを用いた場合における、携帯電話等の無線機器の無線回路の構成の一例を示したものであって、この無線回路は、アンテナ９０１、共用器９０２、送信部として、ＰＡ（パワーアンプ）９０３、送信段間ＢＰＦ（以降ＴｘＢＰＦとする）９０４、変調ＩＣ９０５、受信部としてＬＮＡ（ローノイズアンプ：ＡＧＣ機能付き）９０６、受信段間ＢＰＦ（以降ＲｘＢＰＦとする）９０７、復調ＩＣ９０８から成る。【０００７】  送信信号は、変調ＩＣ９０５から、ＴｘＢＰＦ９０４、ＰＡ９０３、共用器９０２を介して、アンテナ９０１へと導かれる。一方、受信信号は、アンテナ９０１から、共用器９０２、ＬＮＡ９０６、ＲｘＢＰＦ９０７を介して、復調ＩＣ９０８へ導かれる。【０００８】  一般的に変調ＩＣ、復調ＩＣ等の半導体では、外来のノイズに強くするため、内部の回路を差動構成とすることが多く、入出力端子は平衡の入出力となる。【０００９】  図１４（ｂ）は、平衡不平衡変換機能を有するフィルタを用いた場合における、携帯電話等の無線機器の無線回路の構成の一例を示したものであって、構成の概要と信号の流れは、図１４（ａ）と同様である。【００１０】  ＴｘＢＰＦ９５４、ＲｘＢＰＦ９５７はそれぞれ平衡不平衡変換機能を有するフィルタであり、従来のＳＡＷフィルタがこれに相当する。この場合、送信部では、ＴｘＢＰＦ９５４と変調ＩＣ９０５とを直接接続することが可能であり、変調ＩＣ９０５から差動出力された信号は、ＴｘＢＰＦ９５４で平衡不平衡変換されＰＡ９０３へ導かれる。また同様に、受信部では、ＲｘＢＰＦ９５７と復調ＩＣ９０８とを直接接続することが可能であり、共用器９０２からＬＮＡ９０６を介してＲｘ��ＰＦ９５７へ入力された不平衡信号は、ＲｘＢＰＦ９５７で不平衡平衡変換され、平衡信号となって、復調ＩＣ９０８に入力される。【００１１】  ＳＡＷフィルタに比べ、ＦＢＡＲフィルタは、ロス、減衰量、温度特性等で優れた特性を有していながら、平衡不平衡変換機能を有していないため、他の回路ブロックとの接続は、図１４（ａ）のようになる。【００１２】  送信部では変調ＩＣ９０５から差動出力された信号の一方は接地され、他方がＴｘＢＰＦ９０４へ入力される、また受信部では、復調ＩＣ９０８の差動入力の一方は接地され、他方へＲｘＢＰＦ９０７から出力された不平衡信号が入力される。
【特許文献１】特開２００１−２８５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】  しかしながら、従来のＦＢＡＲフィルタには、前述したように、平衡不平衡変換機能を有するものが存在しないため、ＳＡＷフィルタより急峻なフィルタ特性を必要とするシステムにおいてＦＢＡＲフィルタを使用する場合、例えば簡便には他の回路ブロックの平衡入出力端子の一方にＦＢＡＲフィルタを接続し他方を接地する等の処置が必要になる。【００１４】  図１４（ａ）に示される具体例については、送信部では変調ＩＣ９０５から差動出力された信号は片側接地され、ＴｘＢＰＦ９０４へ入力される、また受信部では、ＲｘＢＰＦ９０７から出力された不平衡信号は、復調ＩＣ９０８の入力部の片側を接地し、他方へ入力される。このような場合入出力時に信号を約半分ロスすることになり、電力効率や雑音指数の悪化のために、ＦＢＡＲフィルタの優れた特性が帳消しにされてしまうと言う課題がある。【００１５】  本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、平衡不平衡変換機能を付加したＦＢＡＲフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】  上記課題を解決するために本発明の薄膜音響共振子フィルタは、信号のフィルタリングを行う薄膜音響共振子フィルタ素子と、信号の平衡不平衡変換を行う平衡不平衡変換器とを備え、前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記平衡不平衡変換器とが、電気的に接続されると共に一体化されていることを特徴とする。【００１７】  ここで、前記薄膜音響共振子フィルタ素子は、二つの第１不平衡端子を有するか、又は二組の第１平衡端子を有し、それらの端子間で信号のフィルタリングを行い、前記平衡不平衡変換器は、一つの第２不平衡端子と一組の第２平衡端子とを有し、それらの端子間で信号の平衡不平衡変換を行い、前記薄膜音響共振子フィルタ素子が二つの第１不平衡端子を有する場合、前記第１不平衡端子の一方と前記第２不平衡端子とが接続され、前記第１不平衡端子の他方と前記第２平衡端子との間で信号のフィルタリングと共に平衡不平衡変換を行い、前記薄膜音響共振子フィルタ素子が二組の第１平衡端子を有する場合、前記第１平衡端子の一組と前記第２平衡端子とが接続され、前記第１平衡端子の他の一組と前記第２不平衡端子との間で信号のフィルタリングと共に平衡不平衡変換を行うとしてもよい。【００１８】  この構成によれば、前記薄膜音響共振子フィルタ素子の特性と平衡不平衡変換機能とを兼ね備えた薄膜音響共振子フィルタを実現できる。前記薄膜音響共振子フィルタ素子及び前記平衡不平衡変換器は一体化され、この薄膜音響共振子フィルタを小型かつ低価格な一部品として提供することを可能にする。【００１９】  そして、前記薄膜音響共振子フィルタ素子には、不平衡入出力型、平衡入出力型の何れもが利用可能である。【００２０】  また、前記平衡不平衡変換器は基板の表面又は内部に形成され、前記薄膜音響共振子フィルタ素子は前記基板に実装されているとしてもよい。【００２１】  ここで、前記平衡不平衡変換器を、バラン、ラットレース回路、ウイルキンソン回路、及び位相回転回路のうちの一つ以上を用いて構成してもよい。【００２２】  この構成によれば、前記平衡不平衡変換器を受動素子として実現でき、前記薄膜音響共振子フィルタ素子の一側をその受動素子と接続することによって、帯域内帯域外の周波数特性を安定させることができる。【００２３】  また、バラン、ラットレース回路、ウイルキンソン回路、及び位相回転回路の回路機能は、何れも基板の内層に、適切なパターンを用いて形成されるストリップラインによって作りこむことができる。そこで、前記薄膜音響共振子フィルタ素子を実装する実装基板の内部にこれらの回路を作りこめば、平衡不平衡変換機能を付加するためのフロアサイズの増大や価格の上昇を抑えることができる。【００２４】  また、前記ラットレース回路、ウイルキンソン回路、及び位相回転回路のうちの一つ以上を、インダクタとコンデンサとを用いてＴ型もしくはπ型に構成される位相回転回路を用いて構成してもよい。【００２５】  この構成によれば、前記ストリップラインを集中定数のインダクタ又はキャパシタに置き換えることによって、前記実装基板の内層のパターンのみならず、半導体基板上のコンデンサ（ＭＩＭキャパシタ、ＩＤＴ、ＦＢＡＲの容量成分、ＭＥＭＳ等）、インダクタ��スパイラルインダクタ、ワイヤーのインダクタンス成分、ＦＢＡＲのインダクタンス成分、ＭＥＭＳ等）を用いて構成できるようになるので、前記薄膜音響共振子フィルタの実現方法の選択肢が増える。例えば、ＦＢＡＲフィルタチップそのものに、例えば半導体プロセスを用いて平衡不平衡変換機能を作りこむことも可能となる。【００２６】  また、前記平衡不平衡変換器は、一つの入力端子と二つの出力端子とを有し、前記入力端子から得た信号を前記二つの出力端子に逆相で出力する一段の増幅回路からなり、前記入力端子を前記第２不平衡端子とし、前記二つの出力端子を前記第２平衡端子としてもよい。【００２７】  この構成によれば、ＦＢＡＲフィルタチップそのものに、例えば半導体プロセスを用いて平衡不平衡変換機能を作りこむ上で好適である。【００２８】  また、前記薄膜音響共振子フィルタ素子は、第１チップとして形成され、前記平衡不平衡変換器は、第２チップとして形成され、信号の平衡不平衡変換機能を有する表面弾性波フィルタであるとしてもよい。【００２９】  この構成によれば、前記薄膜音響共振子フィルタ素子及び前記平衡不平衡変換器が何れもチップに形成されるので、この薄膜音響共振子フィルタを小型かつ低価格に実装する上で有利である。【００３０】  特に、前記薄膜音響共振子フィルタ素子では、主にフィルタリングを行い、表面弾性波フィルタでは主に平衡不平衡変換を行えば、ロスが少なく、且つ平衡不平衡変換機能を有する薄膜音響共振子フィルタが実現できる。【００３１】  また、前記第１チップ及び前記第２チップの一方の上に他方がフリップチップ実装されているとしてもよい。【００３２】  この構成によれば、フリップチップ実装を行うことで、前記薄膜音響共振子フィルタの小型化、低価格化を大きく推進できると同時に、接続部のインピーダンスを任意に設定することができ、設計自由度が向上するとともに、不要なインダクタンスを極力小さくすることが出来る。【００３３】  また、前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記表面弾性波フィルタとが、一つの基板上に形成されているとしてもよい。【００３４】  この構成によれば、前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記表面弾性波フィルタとを半導体プロセスを用いて前記一つの基板に連続的に形成することができるので、低コスト化に寄与できる。【００３５】  また、前記薄膜音響共振子フィルタ素子を構成する圧電薄膜が、前記基板とは別の基板上に形成された多層膜を転写することにより設けられるとしてもよい。【００３６】  この構成によれば、前記別の基板上で形成された良好な膜質の圧電膜を用いて前記薄膜音響共振子フィルタ素子を構成できるので、良好な特性を有する薄膜音響共振子フィルタが容易に得られる。
【発明の効果】
【００３７】  本発明によれば、信号のフィルタリングを行う薄膜音響共振子フィルタ素子と、信号の平衡不平衡変換を行う平衡不平衡変換器とが、電気的に接続されると共に一体化することによって薄膜音響共振子フィルタを構成するので、前記薄膜音響共振子フィルタ素子本来の特性と平衡不平衡変換機能とを兼ね備えた薄膜音響共振子フィルタが得られる。前記薄膜音響共振子フィルタ素子及び前記平衡不平衡変換器は一体化され、この薄膜音響共振子フィルタを小型かつ低価格な一部品として提供することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、第１の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図
【図２】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、本発明の第２の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示す上面図、底面図、および断面図
【図３】図３は、第２の実施形態におけるバランを形成する内層パターンの一例を示す図
【図４】図４は、第３の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図
【図５】図５は、第３の実施形態の変形例におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図
【図６】図６は、第４の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図
【図７】図７は、第４の実施形態の変形例におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図
【図８】図８は、第５の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示したブロック図
【図９】図９（ａ）（ｂ）は、第６の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図
【図１０】図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第７の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示す上面図と断面図
【図１１】図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、第８の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示す上面図と断面図
【図１２】図１２（ａ）（ｂ）は、第９の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示す上面図と断面図
【図１３】図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、第１０の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの製造方法を示す図
【図１４】図１４（ａ）（ｂ）は、従来のフィルタを用いた無線回路の構成の一例を示すブロック図
【符号の説明】
【００３９】  １０１  入力端子
１０２、１０３  出力端子（差動片側）
１０４  ＦＢＡＲフィルタチップの出力端子
１０５  バランの入力端子
１０６、１０７  バランの出力端子（差動片側）
１０８  ＦＢＡＲフィルタチップ
１０９  バラン
１１０  λ／２ストリップライン
１１１、１１２  λ／４ストリップライン
２０１、２１１  キャップ
２０２、２１２  多層基板
２０４、２１４  ＦＢＡＲフィルタチップ
２０５、２１５  ワイヤーボンディング
２０６、２１６  内層パターン
２０７、２１７  多層基板のパッド
２０９、２１９  ＦＢＡＲフィルタチップのパッド
３０１、３０４  ＧＮＤ層
３０２  λ／２ストリップライン層
３０３  λ／４ストリップライン層
３０５  バラン入力端子
３０６  λ／２ストリップライン
３０７  λ／４ストリップライン接地部
３０８  バラン差動出力端子
３０９  λ／４ストリップライン
４０１、５０１、６０１、６０５、７０１、８０１  入力端子
４０２、４０３、５０２、５０３、６０２、６０３、６０６、６０７、７０２、７０３、８０２、８０３  出力端子
４０４、５０４、６１１、７０４、８０４  ＦＢＡＲフィルタ
４０５、５０５  ラットレース回路
４０６、４０７、４０８、４０９  ポート
５０６、７０８  ＨＰＦ
６０８、６０９、６１０  接続点
６１２、７０５  ウイルキンソン回路
６１３、６１４、６１５、６１６、６１７  ストリップライン
６１８  位相反転回路
７０６  位相回転回路
８０５  １段アンプ
８０６  ＦＥＴ
８０７  ゲート負荷
８０８  ドレイン負荷
８０９  ソース負荷
８１０  電源
８１１  接地
１１０１、１１１１、１２１１、１２１３、１３０４、１３０６、１４０４、１４０６  入力端子
１１０２、１１０３、１１１２、１１１３、１２１２、１２１４、１２１５、１３０５、１３０７、１３０８、１３０９、１３１０、１４０５、１４０７、１４０８  出力端子
１１０４、１１１４、１１１５  接続点
１１０５、１１１７  ＦＢＡＲフィルタ
１１０６、１１１６  ＳＡＷフィルタ
１２０１  実装基板
１２０２、１３０１  ＦＢＡＲフィルタチップ
１２０３、１３０２  ＳＡＷフィルタチップ
１３１１  フリップチップ
１４０１、１５０１  圧電基板
１４０２  ＦＢＡＲフィルタ
１４０３、１５０３  ＳＡＷフィルタ
１５０２  ダミー基板
１５０３  ＳＡＷフィルタ
１５０４  圧電膜
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】  （第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図であって、このＦＢＡＲフィルタは、チップに形成されたＦＢＡＲフィルタ１０８、及びバラン１０９から構成される。ここで、バラン１０９は、平衡不平衡変換器として用いられる。【００４１】  ＦＢＡＲフィルタチップ１０８は、不平衡の入出力端子１０１、１０４を持つ。バラン１０９は、先端オープンのλ／２ストリップライン１１０と２つの先端ショートのλ／４ストリップライン１１１、１１２から成り、１つの入力端子１０５と２つの出力端子１０６、１０７を持ち、入力端子１０５から入力された不平衡信号は、λ／２ストリップライン１１０、λ／４ストリップライン１１１、１１２の結合により、平衡信号に変換され、２つの出力端子１０６、１０７から出力される。この構成によって、平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現される。さらに入出力端子の片方を受動素子と接続することでＦＢＡＲフィルタの帯域内帯域外の周波数特性を安定させることが出来る。なお、このフィルタは、入出力が可逆である。【００４２】  なお、図１に示されるように、このＦＢＡＲフィルタは、出力端子１０２、１０３を有している。【００４３】  （第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図２を用いて説明する。この実施形態に係るＦＢＡＲフィルタは、基板上に半導体プロセスを用いて形成し易いという前述した特徴を活かしてチップとして作製されたＦＢＡＲフィルタ素子を、信頼性を確保するため、例えば、多層基板に実装し、さらにセラミックパッケージ等に封止してなる。もちろん、セラミックパッケージ以外に、ステンレスキャップ等で封止することも考えられる。【００４４】  図２（ａ）はこのＦＢＡＲフィルタをキャップ側から眺めた上面図（但し、キャップは図示しない）、図２（ｂ）はこのＦＢＡＲフィルタの底面図、図２（ｃ）はこのＦＢＡＲフィルタのＡ−Ａ’断面図、図２（ｄ）はこのＦＢＡＲフィルタの変形例に係る断面図である。【００４５】  図２（ｃ）（ｄ）に見られるように、ＦＢＡＲフィルタチップを格納する空間は、多層基板２０２に突起を設ける（図２（ｃ））か、又はキャップ２１１に突起を設ける（図２（ｄ））ことによって作られる。【００４６】  図２（ａ）（ｂ）（ｃ）を用いてこのＦＢＡＲフィルタの構成例について説明する。ＦＢＡＲフィルタチップ２０４は多層基板２０２に実装される。多層基板２０２の内層にはバランを構成する内層パターン２０６が形成される。バランの構成については、後に詳しく述べる。【００４７】  多層基板２０２にはパッド２０７が形成され、多層基板のパッド２０７とＦＢＡＲフィルタチップのパッド２０９との間はワイヤーボンディング２０５により導通がなされる。そして、多層基板２０２の上にキャップ２０１が載置される。【００４８】  多層基板２０２の底面には複数の端子２１０が設けられる。例えば、ＳＩＧ１０１と記した端子はＦＢＡＲフィルタチップ２０４の端子の一つと多層基板２０２の内部で接続され、ＳＩＧ１０２、ＳＩＧ１０３と記した端子はバランの平衡入出力端子と多層基板２０２の内部で接続され、ＧＮＤと記した端子はＦＢＡＲフィルタ全体のグランドと接続される。【００４９】  次に、図２（ｄ）を用いてこのＦＢＡＲフィルタの他の構成例について説明する。ＦＢＡＲフィルタチップ２１４は多層基板２１２に実装される。多層基板２１２の内層にはバランを構成する内層パターン２１６が形成される。なお、多層基板２１２には多層基板のパッド２１７が形成され、多層基板のパッド２１７とＦＢＡＲフィルタチップのパッド２１９との間はワイヤーボンディング２１５により導通がなされる。多層基板２１２の上にキャップ２１１が載置される。【００５０】  以下、図３を用いて、多層基板２０２の内層に構成されるバランについて説明する。図３はバランを構成する各層のパターンの一例を層ごとに示している。グランド層３０１、３０４で挟まれた、パターン層３０２、３０３には、λ／２ストリップライン３０６及び２つのλ／４ストリップライン３０９が形成されている。【００５１】  入力端子３０５から入力された不平衡信号は、接地スルーホール３０７によって先端が接地に短絡された２つのλ／４ストリップラインに結合し、先端開放λ／２ストリップライン３０６と先端短絡λ／４ストリップライン３０９の結合により２つの出力端子３０８から平衡信号として出力される。【００５２】  この実��形態に係るＦＢＡＲフィルタではＦＢＡＲフィルタチップを実装するための多層基板２１２の中にバランを作りこむことによって、バランを設けない場合と比較してサイズが大きくなることが無く、価格の大きな上昇もなしに、平衡不平衡変換機能を付加したＦＢＡＲフィルタを提供することができる。なお、このフィルタは、入出力が可逆である。【００５３】  （第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第３の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図であって、このＦＢＡＲフィルタは、平衡不平衡変換器としてラットレース回路４０５を備える。【００５４】  ＦＢＡＲフィルタチップ４０４は、不平衡の入出力端子をもつ。ラットレース回路４０５は図４に示すように、ポート４０６−ポート４０７、ポート４０７−ポート４０８、ポート４０８−ポート４０９間はλ／４離して配置し、ポート４０６−ポート４０９間は３λ／４離して配置する。ポート４０６から信号を入力する。ポート４０７には、ポート４０６から時計回りにλ／４だけリングを進んだ信号と、ポート４０６から反時計回りに５λ／４進んだ信号が到達する。これら２つの信号は同相になり、足し合わされて、ポート４０７に出力される。ポート４０９は、ポート４０６から見て時計回り、反時計回り共に３λ／４の位置にあるので、信号は足し合わされて出力される。ポート４０８にはポート４０６から時計回りにλ／２進んだ信号と、ポート４０６反時計回りにλ進んだ信号が到達し、これら２つの信号名は逆相になるため打ち消され、信号は出力されない。この時、ポート４０７とポート４０９の出力の位相は逆相になる。【００５５】  即ち、入力端子から入力された不平衡信号は、ラットレース回路４０５によって平衡信号に変換される。この構成によって、ＦＢＡＲフィルタに平衡不平衡変換機能を付加し、さらに入出力端子の片方を受動素子と接続することでＦＢＡＲフィルタの帯域内帯域外の周波数特性を安定させることが出来る。なお、このフィルタは入出力が可逆である。なお、図４に示されるように、このＦＢＡＲフィルタは、入力端子４０１、及び出力端子４０２、４０３を有している。【００５６】  このようなラットレースを、ＦＢＡＲフィルタチップを実装するための多層基板の内層に作りこむことにより、ラットレースを設けない場合と比較してサイズが大きくなることが無く、価格の大きな上昇もなしに、平衡不平衡変換機能を付加したＦＢＡＲフィルタを提供することができる。【００５７】  （変形例）
さらに、図５のように、図４に示すストリップラインをＴ型及びπ型のＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）及びＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）で構成することにより、同様にラットレース回路５０５が構成できる。図５では、ＣＬＣのＴ型ＨＰＦ５０６を用いて構成されるそのような回路の一例を、ＦＢＡＲフィルタ５０４を含めて示している。この回路例は、図４に示すストリップラインを集中定数のインダクタ（Ｌ）またはキャパシタ（Ｃ）に置換えたものである。このことによって、実装基板内層での構成やＦＢＡＲチップのＦＢＡＲフィルタと同チップ内に半導体基板上のコンデンサ（ＭＩＭキャパシタ、ＩＤＴ、ＦＢＡＲの容量成分、ＭＥＭＳ等）、インダクタ（スパイラルインダクタ、ワイヤーのインダクタンス成分、ＦＢＡＲのインダクタンス成分、ＭＥＭＳ等）で構成できるようになり、本発明の構成方法の選択肢が増える。また、ＦＢＡＲフィルタチップそのものに、例えば半導体プロセスを用いて平衡不平衡変換機能を作りこむことも可能となる。【００５８】  なお、図５に示されるように、このＦＢＡＲフィルタは、入力端子５０１、及び出力端子５０２、５０３を有している。【００５９】  （第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図６を用いて説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図であって、このＦＢＡＲフィルタは、平衡不平衡変換器として、ウイルキンソン回路６１２及び位相反転回路６１８を備える。【００６０】  ＦＢＡＲフィルタチップ６１１は、不平衡の入出力端子をもつ。ウイルキンソン回路６１２は、図６に示すように、１つの入力端子６０５と、２つの出力端子６０６、６０７を有し、入力端子６０５から信号を入力し、出力端子６０６、６０７から分割された同相信号を取り出すものであって、この場合、出力端子６０６、６０７から出力される信号の大きさは１対１である。【００６１】  ウイルキンソン回路６１２の構成は、図６に示すように、入力端子６０５と接続点６０８との間にストリップライン６１３を挿入し、接続点６０８−接続点６０９間、接続点６０８−接続点６１０間にそれぞれストリップライン６１４、６１５を挿入し、接続点６０９−接続点６１０間に１００Ωの抵抗を挿入し、接続点６０９−出力端子６０６、接続点６１０−出力端子６０７間にそれぞれストリップライン６１６、６１７を挿入する。【００６２】  上記ストリップラインのインピーダンス、位相回転量を最適に選ぶことにより、入力端子６０５から信号を入力し、出力端子６０６、６０７から分割された同相信号を取り出すことが可能となる。【００６３】  位相反転回路６１８はストリップラインから成り、インピーダンス、長さを最適に選ぶことにより、位相を１８０度回転させる。【００６４】  ＦＢＡＲフィルタの入力端子６０１から入力された不平衡信号は、ＦＢＡＲフィルタチップ６１１でフィルタリングされ、ウイルキンソン回路６１２により同相信号に変換され、位相反転回路６１８によって、同相信号の片側を１８０度位相回転させることで、平衡信号に変換され、ＦＢＡＲフィルタの出力端子６０２、６０３から出力される。【００６５】  この構成によって、ＦＢＡＲフィルタに平衡不平衡変換機能を付加し、さらに入出力端子の片方を受動素子と接続することでＦＢＡＲフィルタの帯域内帯域外の周波数特性を安定させることが出来る。なお、このフィルタは入出力が可逆である。【００６６】  このようなウイルキンソン回路６１２及び位相回転回路６１８を、ＦＢＡＲフィルタチップを実装する多層基板の内層に作りこむことにより、これらの回路を設けない場合と比較してサイズが大きくなることが無く、価格の大きな上昇もなしに、平衡不平衡変換機能を付加したＦＢＡＲフィルタを提供することができる。【００６７】  （変形例）
さらに、図７のように、図６のストリップラインをＴ型及びπ型のＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）及びＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）で構成することにより、同様にウイルキンソン回路７０５及び位相回転回路７０６が構成できる。図７では、ＣＬＣのＴ型ＨＰＦ７０８を用いて構成されるそのような回路の一例を、ＦＡＢＲフィルタ７０４を含めて示している。この回路例は、図６に示すストリップラインを集中定数のインダクタ（Ｌ）またはキャパシタ（Ｃ）に置換えたものである。このことによって、実装基板内層での構成やＦＢＡＲチップのＦＢＡＲフィルタと同チップ内に半導体基板上のコンデンサ（ＭＩＭキャパシタ、ＩＤＴ、ＦＢＡＲの容量成分、ＭＥＭＳ等）、インダクタ（スパイラルインダクタ、ワイヤーのインダクタンス成分、ＦＢＡＲのインダクタンス成分、ＭＥＭＳ等）で構成できるようになり、本発明の構成方法の選択肢が増える。また、ＦＢＡＲフィルタチップそのものに、例えば半導体プロセスを用いて平衡不平衡変換機能を作りこむことも可能となる。【００６８】  なお、図７に示されるように、ＦＢＡＲフィルタは、入力端子７０１、及び出力端子７０２、７０３を有している。【００６９】  （第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図８を用いて説明する。図８は、本発明の第５の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図であって、このＦＢＡＲフィルタは、平衡不平衡変換器として、１段アンプ８０５を備える。【００７０】  ＦＢＡＲフィルタチップ８０４は、不平衡の入出力端子をもつ。１段アンプ（バイアス回路は図示せず）８０５は、ＦＥＴ８０６、ゲート負荷８０７を有し、さらにＦＥＴ８０６のドレインと電源８１０間にドレイン負荷８０８、ソースと接地８１１間にソース負荷８０９が接続され、電源を印加し、ゲートから信号を入力し、ドレインとソースから信号を取り出す構成である。ソース負荷８０９とドレイン負荷８０８を適切に選択することにより、同じ信号レベルで、逆位相の信号を取り出すことが出来る。【００７１】  すなわち、入力端子８０１から入力された不平衡信号は、１段アンプ８０５を用いて平衡信号に変換され、出力端子８０２、８０３から出力される。この構成によって、平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現される。【００７２】  （第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図９（ａ）（ｂ）を用いて説明する。【００７３】  図９（ａ）は、本発明の第６の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図であって、このＦＢＡＲフィルタは、チップに形成されたＦＢＡＲフィルタチップ１１０５、及びチップに形成されたＳＡＷフィルタチップ１１０６から構成される。ここで、ＳＡＷフィルタチップ１１０６は、平衡不平衡変換器として用いられる。【００７４】  ＦＢＡＲフィルタチップ１１０５は、不平衡の入出力端子１１０１、１１０４を持ち、ＳＡＷフィルタチップ１１０６は、平衡不平衡変換機能を有し、１つの入力端子１１０４と２つの出力端子１１０２、１１０３を持ち、入力端子１１０４から入力された不平衡信号は、平衡信号に変換され、２つの出力端子１１０２、１１０３から出力される。このＦＢＡＲフィルタチップ１１０５の出力端子とＳＡＷフィルタチップ１１０６の入力端子とを接続することで、平衡不平衡変換機能を付加されたＦＢＡＲフィルタが実現できる。この構成において、ＦＢＡＲフィルタチップ１１０５では主にフィルタリングを行い、ＳＡＷフィルタチップ１１０６では主に平衡不平衡変換を行うことで、ロスが少なく、且つ平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現できる。なお、このフィルタは、入出力が可逆である。【００７５】  図９（ｂ）は、本発明の第６の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの他の構成例を示すブロック図であって、このＦＢＡＲフィルタは、チップに形成されたＳＡＷフィルタチップ１１１６、及びチップに形成されたＦＢＡＲフィルタチップ１１１７から構成される。ここで、ＳＡＷフィルタチップ１１１６は、平衡不平衡変換器として用いられる。【００７６】  ＳＡＷフィルタチップ１１１６は、平衡不平衡変換機能を有し、１つの入力端子１１１１と２つの出力端子１１１４、１１１５を持ち、入力端子１１１１から入力された不平衡信号は、平衡信号に変換され、２つの出力端子１１１４、１１１５から出力される。ＦＢＡＲフィルタチップ１１１７は、一側の不平衡の入出力端子１１１４、１１１５、及び他側の不平衡の入出力端子１１１２、１１１３を持つ。このＳＡＷフィルタチップ１１１６の出力端子とＦＢＡＲフィルタチップ１１１７の一側の入出力端子とを接続することで、平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現できる。【００７７】  （第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図１０を用いて説明する。【００７８】  図１０（ａ）はこのＦＢＡＲフィルタの上面図、図１０（ｂ）はこのＦＢＡＲフィルタの横断面図、図１０（ｃ）はこのＦＢＡＲフィルタの変形例に係る横断面図である。【００７９】  このＦＢＡＲフィルタは、実装基板１２０１、ＦＢＡＲフィルタチップ１２０２、ＳＡＷフィルタチップ１２０３を有し、ＦＢＡＲフィルタチップ１２０２は、不平衡の入出力端子１２１１、１２１２を持ち、ＳＡＷフィルタチップ１２０３は、平衡不平衡変換機能を有し、１つの入力端子１２１３と２つの出力端子１２１４、１２１５を持ち、入力端子１２１３から入力された不平衡信号は、平衡信号に変換され、２つの出力端子１２１４、１２１５から出力される。【００８０】  ＦＢＡＲフィルタチップ１２０２の出力端子とＳＡＷフィルタチップ１２０３の入力端子とを接続することで、平衡不平衡変換機能を付加されたＦＢＡＲフィルタが実現できる。この構成において、ＦＢＡＲフィルタチップ１２０２では、主にフィルタリングを行い、ＳＡＷフィルタチップ１２０３では主に平衡不平衡変換を行うことで、ロスが少なく、且つ平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現できる。なお、このフィルタは、入出力が可逆である。さらに、ＦＢＡＲフィルタとＳＡＷフィルタの接続部をワイヤボンディングのみで短く接続することで、不要なインダクタンスを極力小さくすることが出来る。【００８１】  さらに、図１０（ｃ）に示すように、ＦＢＡＲチップ、ＳＡＷチップを、実装基板上にフリップチップ実装することで接続部のインピーダンスを任意に設定することができ、設計自由度が向上する。【００８２】  （第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図１１を用いて説明する。【００８３】  図１１（ａ）（ｂ）は、ＳＡＷチップ実装前のＦＢＡＲフィルタの上面図及び断面図、図１１（ｃ）（ｄ）は、ＳＡＷチップ実装後のＦＢＡＲフィルタの上面図及び断面図である。【００８４】  このＦＢＡＲフィルタは、ＦＢＡＲフィルタチップ１３０１とＳＡＷフィルタチップ１３０２とから構成される。ＦＢＡＲフィルタチップ１３０１にはＦＢＡＲフィルタ素子（全体としてのＦＢＡＲフィルタと区別してＦＢＡＲフィルタ素子と呼ぶ）１３０３が、例えば半導体プロセスを用いて形成され、ＳＡＷフィルタチップ１３０２がＦＢＡＲフィルタチップ１３０１表面にフリップチップ実装されている。【００８５】  ＦＢＡＲフィルタ素子１３０３は、不平衡の入出力端子１３０４、１３０５を持ち、ＳＡＷフィルタチップ１３０２は、平衡不平衡変換機能を有し、１つの入力端子１３０６と２つの出力端子１３０７、１３０８を持ち、入力端子１３０６から入力された不平衡信号は、平衡信号に変換され、２つの出力端子１３０７、１３０８から出力される。ＳＡＷフィルタチップ１３０２をフリップチップ実装によってＦＢＡＲフィルタチップ１３０１に実装し、ＦＢＡＲフィルタの出力端子とＳＡＷフィルタの入力端子を接続することで、平衡不平衡変換機能を付加されたＦＢＡＲフィルタが実現できる。この構成において、ＦＢＡＲフィルタ素子１３０３では、主にフィルタリングを行い、ＳＡＷフィルタチップ１３０２では主に平衡不平衡変換を行うことで、ロスが少なく、且つ平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現できる。なお、このフィルタは、入出力が可逆である。【００８６】  なお、図１１（ａ）において、出力端子１３０９、１３１０はＳＡＷフィルタチップ１３０２をバンプ１３１１の接合によってフリップチップ実装したとき、出力端子１３０７、１３０８と接続される。【００８７】  さらに、ＦＢＡＲフィルタとＳＡＷフィルタの接続部をフリップチップ実装で短く接続することで不要なインダクタンスを極力小さくすることが出来る。さらに、ＦＢＡＲフィルタ素子１３０３の真上にＳＡＷフィルタチップ１３０２をチップオンチップ実装すれば、より小型なフィルタを提供できる。【００８８】  （第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図１２を用いて説明する。【００８９】  図１２（ａ）（ｂ）は、それぞれ本発明の第９の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの上面図及び断面図である。【００９０】  ＦＢＡＲフィルタは、共通の圧電基板１４０１上に、ＦＢＡＲフィルタ素子１４０２及びＳＡＷフィルタ１４０３が形成されてなる。【００９１】  ＦＢＡＲフィルタ素子１４０２は、不平衡の入出力端子１４０４、１４０５を持ち、ＳＡＷフィルタ１４０３は、平衡不平衡変換機能を有し、１つの入力端子１４０６と２つの出力端子１４０７、１４０８を持ち、入力端子１４０６から入力された不平衡信号は、平衡信号に変換され、２つの出力端子１４０７、１４０８から出力される。ＦＢＡＲフィルタ素子１４０２の出力端子１４０５とＳＡＷフィルタ１４０３の入力端子４０６を接続することで、平衡不平衡変換機能を付加されたＦＢＡＲフィルタが実現できる。また、ＦＢＡＲフィルタ素子１４０２では、主にフィルタリングを行い、ＳＡＷフィルタ１４０３では主に平衡不平衡変換を行うことで、ロスが少なく、かつ平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現できる。なお、このフィルタは、入出力が可逆である。【００９２】  また、このようなＦＢＡＲフィルタ素子、及びＳＡＷフィルタは、半導体プロセスを用いて圧電基板上に連続的に形成できるので、低コスト化に寄与できる。【００９３】  （第１０の実施形態）
図１３は、本発明のフィルタに係る製造方法の一例を示した図である。予めＳＡＷフィルタ１５０３が形成された圧電基板１５０１とＦＢＡＲ用の圧電膜１５０４が形成されたダミー基板１５０２を準備し、圧電膜１５０４を圧電基板１５０１に転写する。ＦＢＡＲフィルタの特性を大きく支配する圧電膜の膜質は、圧電膜形成時の基板に大きく依存するため、ＳＡＷフィルタの基板上にＦＢＡＲ用の良好な圧電膜を直接形成することは困難であることから、前述した製造方法に従って予め別の基板に圧電膜のみ作成し、それを転写することで良好な特性を有するＦＢＡＲフィルタが得られる。【００９４】  この製造方法に従って作られたＦＢＡＲフィルタも、本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】  本発明のＦＢＡＲフィルタは、携帯電話等の無線機器に特に好適に用いられる。
【図１】
2005125008.tif 000002
【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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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年10月14日(2005.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】（補正後）信号のフィルタリングを行う薄膜音響共振子フィルタ素子と、
信号の平衡不平衡変換を行う平衡不平衡変換器と
を備え、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記平衡不平衡変換器とが、電気的に接続されると共に一体化され、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子は、第１チップとして形成され、
前記平衡不平衡変換器は、第２チップとして形成され、
前記第１チップ及び前記第２チップの一方に他方がフリップチップ実装されている
ことを特徴とする薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項２】前記薄膜音響共振子フィルタ素子は、二つの第１不平衡端子を有するか、又は二組の第１平衡端子を有し、それらの端子間で信号のフィルタリングを行い、
前記平衡不平衡変換器は、一つの第２不平衡端子と一組の第２平衡端子とを有し、それらの端子間で信号の平衡不平衡変換を行い、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子が二つの第１不平衡端子を有する場合、前記第１不平衡端子の一方と前記第２不平衡端子とが接続され、前記第１不平衡端子の他方と前記第２平衡端子との間で信号のフィルタリングと共に平衡不平衡変換を行い、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子が二組の第１平衡端子を有する場合、前記第１平衡端子の一組と前記第２平衡端子とが接続され、前記第１平衡端子の他の一組と前記第２不平衡端子との間で信号のフィルタリングと共に平衡不平衡変換を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項３】（補正後）前記平衡不平衡変換器は信号の平衡不平衡変換機能を有する表面弾性波フィルタである
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項４】前記平衡不平衡変換器はバランである
ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項５】前記平衡不平衡変換器はラットレース回路である
ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項６】前記ラットレース回路が、インダクタとコンデンサとを用いてＴ型もしくはπ型に構成される位相回転回路からなる
ことを特徴とする請求項５に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項７】前記平衡不平衡変換器は、
一つの合成端子と二つの分配端子とを有するウイルキンソン回路と、
二つの第３不平衡端子を有し、それらの端子間で信号を２分の１波長位相回転させる位相回転回路とからなり、
前記分配端子の一方と前記第３不平衡端子の一方とが接続され、
前記合成端子を前記第２不平衡端子とし、
前記分配端子の他方と前記第３端子の他方とを前記第２平衡端子とする
ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項８】前記ウイルキンソン回路及び前記位相回転回路の少なくとも一方が、インダクタとコンデンサとを用いてＴ型もしくはπ型に構成される位相回転回路からなる
ことを特徴とする請求項７に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項９】前記平衡不平衡変換器は、
一つの入力端子と二つの出力端子とを有し、前記入力端子から得た信号を前記二つの出力端子に逆相で出力する一段の増幅回路からなり、
前記入力端子を前記第２不平衡端子とし、
前記二つの出力端子を前記第２平衡端子とする
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項１０】（補正後）前記平衡不平衡変換器は基板の表面又は内部に形成され、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子は前記基板に実装されている
ことを特徴とする請求項４、５、７、又は９に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項１１】（削除）
【請求項１２】（補正後）信号のフィルタリングを行う薄膜音響共振子フィルタ素子と、
信号の平衡不平衡変換を行う平衡不平衡変換器と
を備え、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記平衡不平衡変換器とが、電気的に接続されると共に一体化され、
前記平衡不平衡変換器は、信号の平衡不平衡変換機能を有する表面弾性波フィルタであり、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記表面弾性波フィルタとが、一つの基板上に形成されている
ことを特徴とする薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項１３】前記薄膜音響共振子フィルタ素子を構成する圧電薄膜が、前記基板とは別の基板上に形成された多層膜を転写することにより設けられる
ことを特徴とする請求項１２に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
２５
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月28日(2006.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号のフィルタリングを行う薄膜音響共振子フィルタ素子と、
信号の平衡不平衡変換を行う平衡不平衡変換器と
を備え、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記平衡不平衡変換器とが、電気的に接続されると共に一体化され、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子は、第１チップとして形成され、
前記平衡不平衡変換器は、第２チップとして形成され、
前記第１チップ及び前記第２チップの一方に他方がフリップチップ実装されている
ことを特徴とする薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項２】
前記薄膜音響共振子フィルタ素子は、二つの第１不平衡端子を有するか、又は二組の第１平衡端子を有し、それらの端子間で信号のフィルタリングを行い、
前記平衡不平衡変換器は、一つの第２不平衡端子と一組の第２平衡端子とを有し、それらの端子間で信号の平衡不平衡変換を行い、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子が二つの第１不平衡端子を有する場合、前記第１不平衡端子の一方と前記第２不平衡端子とが接続され、前記第１不平衡端子の他方と前記第２平衡端子との間で信号のフィルタリングと共に平衡不平衡変換を行い、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子が二組の第１平衡端子を有する場合、前記第１平衡端子の一組と前記第２平衡端子とが接続され、前記第１平衡端子の他の一組と前記第２不平衡端子との間で信号のフィルタリングと共に平衡不平衡変換を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項３】
前記平衡不平衡変換器は信号の平衡不平衡変換機能を有する表面弾性波フィルタである
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項４】
前記平衡不平衡変換器はバランである
ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項５】
前記平衡不平衡変換器はラットレース回路である
ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項６】
前記ラットレース回路が、インダクタとコンデンサとを用いてＴ型もしくはπ型に構成される位相回転回路からなる
ことを特徴とする請求項５に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項７】
前記平衡不平衡変換器は、
一つの合成端子と二つの分配端子とを有するウイルキンソン回路と、
二つの第３不平衡端子を有し、それらの端子間で信号を２分の１波長位相回転させる位相回転回路とからなり、
前記分配端子の一方と前記第３不平衡端子の一方とが接続され、
前記合成端子を前記第２不平衡端子とし、
前記分配端子の他方と前記第３端子の他方とを前記第２平衡端子とする
ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項８】
前記ウイルキンソン回路及び前記位相回転回路の少なくとも一方が、インダクタとコンデンサとを用いてＴ型もしくはπ型に構成される位相回転回路からなる
ことを特徴とする請求項７に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項９】
前記平衡不平衡変換器は、
一つの入力端子と二つの出力端子とを有し、前記入力端子から得た信号を前記二つの出力端子に逆相で出力する一段の増幅回路からなり、
前記入力端子を前記第２不平衡端子とし、
前記二つの出力端子を前記第２平衡端子とする
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項１０】
前記平衡不平衡変換器は基板の表面又は内部に形成され、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子は前記基板に実装されている
ことを特徴とする請求項４、５、７、又は９に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項１１】
信号のフィルタリングを行う薄膜音響共振子フィルタ素子と、
信号の平衡不平衡変換を行う平衡不平衡変換器と
を備え、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記平衡不平衡変換器とが、電気的に接続されると共に一体化され、
前記平衡不平衡変換器は、信号の平衡不平衡変換機能を有する表面弾性波フィルタであり、
前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記表面弾性波フィルタとが、一つの基板上に形成されている
ことを特徴とする薄膜音響共振子フィルタ。
【請求項１２】
前記薄膜音響共振子フィルタ素子を構成する圧電薄膜が、前記基板とは別の基板上に形成された多層膜を転写することにより設けられる
ことを特徴とする請求項１１に記載の薄膜音響共振子フィルタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等の無線機器に用いられるフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の無線機器においては、送信波の不要輻射、送信波の受信部への回り込みによる感度劣化、受信部へのイメージ妨害等を防ぐため、アンテナ端、段間でのフィルタリングが必須である。従来から、表面弾性波（ＳＡＷ:Surface Acoustic Wave）、誘電体を用いた段間フィルタ、共用器が使用されている。特に送受信の周波数間隔が狭く、より急峻なフィルタ特性を必要とするシステムにおいては、近年、薄膜音響共振子（ＦＢＡＲ:film bulk acoustic resonator）フィルタが用いられている。
【０００３】
また、フィルタの前後に位置する回路ブロックの入出力が差動とシングルエンドとで異なる場合に対応するため、フィルタには平衡不平衡変換機能を有するものが望まれており、ＳＡＷフィルタでは、平衡不平衡機能を有するものが既に多く実用化されている。
【０００４】
ここで、ＦＢＡＲフィルタの主要部となる薄膜音響共振子は圧電膜を電極で挟んで構成され、ＦＢＡＲフィルタはその圧電膜に生じる共振振動（バルク弾性波と呼ばれる）を利用して信号のフィルタリングを行う。このような構造は、ＦＢＡＲフィルタを、半導体基板、誘電体基板、金属基板といった基板上に半導体プロセスを用いて形成し、チップとして作製する上で適している。
【０００５】
以下、一般的な従来例を図１４（ａ）、図１４（ｂ）を用いて説明する。この従来例は、例えば特許文献１に示されている。
【０００６】
図１４（ａ）は、平衡不平衡変換機能を有さないフィルタを用いた場合における、携帯電話等の無線機器の無線回路の構成の一例を示したものであって、この無線回路は、アンテナ９０１、共用器９０２、送信部として、ＰＡ(パワーアンプ）９０３、送信段間ＢＰＦ（以降TxＢＰＦとする）９０４、変調ＩＣ９０５、受信部としてＬＮＡ（ローノイズアンプ：ＡＧＣ機能付き）９０６、受信段間ＢＰＦ（以降RxＢＰＦとする）９０７、復調ＩＣ９０８から成る。
【０００７】
送信信号は、変調ＩＣ９０５から、TxＢＰＦ９０４、ＰＡ９０３、共用器９０２を介して、アンテナ９０１へと導かれる。一方、受信信号は、アンテナ９０１から、共用器９０２、ＬＮＡ９０６、RxＢＰＦ９０７を介して、復調ＩＣ９０８へ導かれる。
【０００８】
一般的に変調ＩＣ、復調ＩＣ等の半導体では、外来のノイズに強くするため、内部の回路を差動構成とすることが多く、入出力端子は平衡の入出力となる。
【０００９】
図１４（ｂ）は、平衡不平衡変換機能を有するフィルタを用いた場合における、携帯電話等の無線機器の無線回路の構成の一例を示したものであって、構成の概要と信号の流れは、図１４（ａ）と同様である。
【００１０】
TxＢＰＦ９５４、RxＢＰＦ９５７はそれぞれ平衡不平衡変換機能を有するフィルタであり、従来のＳＡＷフィルタがこれに相当する。この場合、送信部では、TxＢＰＦ９５４と変調ＩＣ９０５とを直接接続することが可能であり、変調ＩＣ９０５から差動出力された信号は、TxＢＰＦ９５４で平衡不平衡変換されＰＡ９０３へ導かれる。また同様に、受信部では、RxＢＰＦ９５７と復調ＩＣ９０８とを直接接続することが可能であり、共用器９０２からＬＮＡ９０６を介してRxＢＰＦ９５７へ入力された不平衡信号は、RxＢＰＦ９５７で不平衡平衡変換され、平衡信号となって、復調ＩＣ９０８に入力される。
【００１１】
ＳＡＷフィルタに比べ、ＦＢＡＲフィルタは、ロス、減衰量、温度特性等で優れた特性を有していながら、平衡不平衡変換機能を有していないため、他の回路ブロックとの接続は、図１４（ａ）のようになる。
【００１２】
送信部では変調ＩＣ９０５から差動出力された信号の一方は接地され、他方がTxＢＰＦ９０４へ入力される、また受信部では、復調ＩＣ９０８の差動入力の一方は接地され、他方へRxＢＰＦ９０７から出力された不平衡信号が入力される。
【特許文献１】特開２００１−２８５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来のＦＢＡＲフィルタには、前述したように、平衡不平衡変換機能を有するものが存在しないため、ＳＡＷフィルタより急峻なフィルタ特性を必要とするシステムにおいてＦＢＡＲフィルタを使用する場合、例えば簡便には他の回路ブロックの平衡入出力端子の一方にＦＢＡＲフィルタを接続し他方を接地する等の処置が必要になる。
【００１４】
図１４（ａ）に示される具体例については、送信部では変調ＩＣ９０５から差動出力された信号は片側接地され、TxＢＰＦ９０４へ入力される、また受信部では、RxＢＰＦ９０７から出力された不平衡信号は、復調ＩＣ９０８の入力部の片側を接地し、他方へ入力される。このような場合入出力時に信号を約半分ロスすることになり、電力効率や雑音指数の悪化のために、ＦＢＡＲフィルタの優れた特性が帳消しにされてしまうと言う課題がある。
【００１５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、平衡不平衡変換機能を付加したＦＢＡＲフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために本発明の薄膜音響共振子フィルタは、信号のフィルタリングを行う薄膜音響共振子フィルタ素子と、信号の平衡不平衡変換を行う平衡不平衡変換器とを備え、前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記平衡不平衡変換器とが、電気的に接続されると共に一体化されていることを特徴とする。
【００１７】
ここで、前記薄膜音響共振子フィルタ素子は、二つの第１不平衡端子を有するか、又は二組の第１平衡端子を有し、それらの端子間で信号のフィルタリングを行い、前記平衡不平衡変換器は、一つの第２不平衡端子と一組の第２平衡端子とを有し、それらの端子間で信号の平衡不平衡変換を行い、前記薄膜音響共振子フィルタ素子が二つの第１不平衡端子を有する場合、前記第１不平衡端子の一方と前記第２不平衡端子とが接続され、前記第１不平衡端子の他方と前記第２平衡端子との間で信号のフィルタリングと共に平衡不平衡変換を行い、前記薄膜音響共振子フィルタ素子が二組の第１平衡端子を有する場合、前記第１平衡端子の一組と前記第２平衡端子とが接続され、前記第１平衡端子の他の一組と前記第２不平衡端子との間で信号のフィルタリングと共に平衡不平衡変換を行うとしてもよい。
【００１８】
この構成によれば、前記薄膜音響共振子フィルタ素子の特性と平衡不平衡変換機能とを兼ね備えた薄膜音響共振子フィルタを実現できる。前記薄膜音響共振子フィルタ素子及び前記平衡不平衡変換器は一体化され、この薄膜音響共振子フィルタを小型かつ低価格な一部品として提供することを可能にする。
【００１９】
そして、前記薄膜音響共振子フィルタ素子には、不平衡入出力型、平衡入出力型の何れもが利用可能である。
【００２０】
また、前記平衡不平衡変換器は基板の表面又は内部に形成され、前記薄膜音響共振子フィルタ素子は前記基板に実装されているとしてもよい。
【００２１】
ここで、前記平衡不平衡変換器を、バラン、ラットレース回路、ウイルキンソン回路、及び位相回転回路のうちの一つ以上を用いて構成してもよい。
【００２２】
この構成によれば、前記平衡不平衡変換器を受動素子として実現でき、前記薄膜音響共振子フィルタ素子の一側をその受動素子と接続することによって、帯域内帯域外の周波数特性を安定させることができる。
【００２３】
また、バラン、ラットレース回路、ウイルキンソン回路、及び位相回転回路の回路機能は、何れも基板の内層に、適切なパターンを用いて形成されるストリップラインによって作りこむことができる。そこで、前記薄膜音響共振子フィルタ素子を実装する実装基板の内部にこれらの回路を作りこめば、平衡不平衡変換機能を付加するためのフロアサイズの増大や価格の上昇を抑えることができる。
【００２４】
また、前記ラットレース回路、ウイルキンソン回路、及び位相回転回路のうちの一つ以上を、インダクタとコンデンサとを用いてＴ型もしくはπ型に構成される位相回転回路を用いて構成してもよい。
【００２５】
この構成によれば、前記ストリップラインを集中定数のインダクタ又はキャパシタに置き換えることによって、前記実装基板の内層のパターンのみならず、半導体基板上のコンデンサ（ＭＩＭキャパシタ、ＩＤＴ、ＦＢＡＲの容量成分、ＭＥＭＳ等）、インダクタ（スパイラルインダクタ、ワイヤーのインダクタンス成分、ＦＢＡＲのインダクタンス成分、ＭＥＭＳ等）を用いて構成できるようになるので、前記薄膜音響共振子フィルタの実現方法の選択肢が増える。例えば、ＦＢＡＲフィルタチップそのものに、例えば半導体プロセスを用いて平衡不平衡変換機能を作りこむことも可能となる。
【００２６】
また、前記平衡不平衡変換器は、一つの入力端子と二つの出力端子とを有し、前記入力端子から得た信号を前記二つの出力端子に逆相で出力する一段の増幅回路からなり、前記入力端子を前記第２不平衡端子とし、前記二つの出力端子を前記第２平衡端子としてもよい。
【００２７】
この構成によれば、ＦＢＡＲフィルタチップそのものに、例えば半導体プロセスを用いて平衡不平衡変換機能を作りこむ上で好適である。
【００２８】
また、前記薄膜音響共振子フィルタ素子は、第１チップとして形成され、前記平衡不平衡変換器は、第２チップとして形成され、信号の平衡不平衡変換機能を有する表面弾性波フィルタであるとしてもよい。
【００２９】
この構成によれば、前記薄膜音響共振子フィルタ素子及び前記平衡不平衡変換器が何れもチップに形成されるので、この薄膜音響共振子フィルタを小型かつ低価格に実装する上で有利である。
【００３０】
特に、前記薄膜音響共振子フィルタ素子では、主にフィルタリングを行い、表面弾性波フィルタでは主に平衡不平衡変換を行えば、ロスが少なく、且つ平衡不平衡変換機能を有する薄膜音響共振子フィルタが実現できる。
【００３１】
また、前記第１チップ及び前記第２チップの一方の上に他方がフリップチップ実装されているとしてもよい。
【００３２】
この構成によれば、フリップチップ実装を行うことで、前記薄膜音響共振子フィルタの小型化、低価格化を大きく推進できると同時に、接続部のインピーダンスを任意に設定することができ、設計自由度が向上するとともに、不要なインダクタンスを極力小さくすることが出来る。
【００３３】
また、前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記表面弾性波フィルタとが、一つの基板上に形成されているとしてもよい。
【００３４】
この構成によれば、前記薄膜音響共振子フィルタ素子と前記表面弾性波フィルタとを半導体プロセスを用いて前記一つの基板に連続的に形成することができるので、低コスト化に寄与できる。
【００３５】
また、前記薄膜音響共振子フィルタ素子を構成する圧電薄膜が、前記基板とは別の基板上に形成された多層膜を転写することにより設けられるとしてもよい。
【００３６】
この構成によれば、前記別の基板上で形成された良好な膜質の圧電膜を用いて前記薄膜音響共振子フィルタ素子を構成できるので、良好な特性を有する薄膜音響共振子フィルタが容易に得られる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、信号のフィルタリングを行う薄膜音響共振子フィルタ素子と、信号の平衡不平衡変換を行う平衡不平衡変換器とが、電気的に接続されると共に一体化することによって薄膜音響共振子フィルタを構成するので、前記薄膜音響共振子フィルタ素子本来の特性と平衡不平衡変換機能とを兼ね備えた薄膜音響共振子フィルタが得られる。前記薄膜音響共振子フィルタ素子及び前記平衡不平衡変換器は一体化され、この薄膜音響共振子フィルタを小型かつ低価格な一部品として提供することを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図であって、このＦＢＡＲフィルタは、チップに形成されたＦＢＡＲフィルタ１０８、及びバラン１０９から構成される。ここで、バラン１０９は、平衡不平衡変換器として用いられる。
【００３９】
ＦＢＡＲフィルタチップ１０８は、不平衡の入出力端子１０１、１０４を持つ。バラン１０９は、先端オープンのλ／２ストリップライン１１０と２つの先端ショートのλ／４ストリップライン１１１、１１２から成り、１つの入力端子１０５と２つの出力端子１０６、１０７を持ち、入力端子１０５から入力された不平衡信号は、λ／２ストリップライン１１０、λ／４ストリップライン１１１、１１２の結合により、平衡信号に変換され、２つの出力端子１０６、１０７から出力される。この構成によって、平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現される。さらに入出力端子の片方を受動素子と接続することでＦＢＡＲフィルタの帯域内帯域外の周波数特性を安定させることが出来る。なお、このフィルタは、入出力が可逆である。
【００４０】
なお、図１に示されるように、このＦＢＡＲフィルタは、出力端子１０２、１０３を有している。
【００４１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図２を用いて説明する。この実施形態に係るＦＢＡＲフィルタは、基板上に半導体プロセスを用いて形成し易いという前述した特徴を活かしてチップとして作製されたＦＢＡＲフィルタ素子を、信頼性を確保するため、例えば、多層基板に実装し、さらにセラミックパッケージ等に封止してなる。もちろん、セラミックパッケージ以外に、ステンレスキャップ等で封止することも考えられる。
【００４２】
図２（ａ）はこのＦＢＡＲフィルタをキャップ側から眺めた上面図（但し、キャップは図示しない）、図２（ｂ）はこのＦＢＡＲフィルタの底面図、図２（ｃ）はこのＦＢＡＲフィルタのＡ−Ａ'断面図、図２（ｄ）はこのＦＢＡＲフィルタの変形例に係る断面図である。
【００４３】
図２（ｃ）、図２（ｄ）に見られるように、ＦＢＡＲフィルタチップを格納する空間は、多層基板２０２に突起を設ける（図２（ｃ））か、又はキャップ２１１に突起を設ける（図２（ｄ））ことによって作られる。
【００４４】
図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）を用いてこのＦＢＡＲフィルタの構成例について説明する。ＦＢＡＲフィルタチップ２０４は多層基板２０２に実装される。多層基板２０２の内層にはバランを構成する内層パターン２０６が形成される。バランの構成については、後に詳しく述べる。
【００４５】
多層基板２０２にはパッド２０７が形成され、多層基板のパッド２０７とＦＢＡＲフィルタチップのパッド２０９との間はワイヤーボンディング２０５により導通がなされる。そして、多層基板２０２の上にキャップ２０１が載置される。
【００４６】
多層基板２０２の底面には複数の端子２１０が設けられる。例えば、ＳＩＧ１０１と記した端子はＦＢＡＲフィルタチップ２０４の端子の一つと多層基板２０２の内部で接続され、ＳＩＧ１０２、ＳＩＧ１０３と記した端子はバランの平衡入出力端子と多層基板２０２の内部で接続され、ＧＮＤと記した端子はＦＢＡＲフィルタ全体のグランドと接続される。
【００４７】
次に、図２（ｄ）を用いてこのＦＢＡＲフィルタの他の構成例について説明する。ＦＢＡＲフィルタチップ２１４は多層基板２１２に実装される。多層基板２１２の内層にはバランを構成する内層パターン２１６が形成される。なお、多層基板２１２には多層基板のパッド２１７が形成され、多層基板のパッド２１７とＦＢＡＲフィルタチップのパッド２１９との間はワイヤーボンディング２１５により導通がなされる。多層基板２１２の上にキャップ２１１が載置される。
【００４８】
以下、図３を用いて、多層基板２０２の内層に構成されるバランについて説明する。図３はバランを構成する各層のパターンの一例を層ごとに示している。グランド層３０１、３０４で挟まれた、パターン層３０２、３０３には、λ／２ストリップライン３０６及び２つのλ／４ストリップライン３０９が形成されている。
【００４９】
入力端子３０５から入力された不平衡信号は、接地スルーホール３０７によって先端が接地に短絡された２つのλ／４ストリップラインに結合し、先端開放λ／２ストリップライン３０６と先端短絡λ／４ストリップライン３０９の結合により２つの出力端子３０８から平衡信号として出力される。
【００５０】
この実施形態に係るＦＢＡＲフィルタではＦＢＡＲフィルタチップを実装するための多層基板２１２の中にバランを作りこむことによって、バランを設けない場合と比較してサイズが大きくなることが無く、価格の大きな上昇もなしに、平衡不平衡変換機能を付加したＦＢＡＲフィルタを提供することができる。なお、このフィルタは、入出力が可逆である。
【００５１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第３の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図であって、このＦＢＡＲフィルタは、平衡不平衡変換器としてラットレース回路４０５を備える。
【００５２】
ＦＢＡＲフィルタチップ４０４は、不平衡の入出力端子をもつ。ラットレース回路４０５は図４に示すように、ポート４０６−ポート４０７、ポート４０７−ポート４０８、ポート４０８−ポート４０９間はλ／４離して配置し、ポート４０６−ポート４０９間は３λ／４離して配置する。ポート４０６から信号を入力する。ポート４０７には、ポート４０６から時計回りにλ／４だけリングを進んだ信号と、ポート４０６から反時計回りに５λ／４進んだ信号が到達する。これら２つの信号は同相になり、足し合わされて、ポート４０７に出力される。ポート４０９は、ポート４０６から見て時計回り、反時計回り共に３λ／４の位置にあるので、信号は足し合わされて出力される。ポート４０８にはポート４０６から時計回りにλ／２進んだ信号と、ポート４０６反時計回りにλ進んだ信号が到達し、これら２つの信号名は逆相になるため打ち消され、信号は出力されない。この時、ポート４０７とポート４０９の出力の位相は逆相になる。
【００５３】
即ち、入力端子から入力された不平衡信号は、ラットレース回路４０５によって平衡信号に変換される。この構成によって、ＦＢＡＲフィルタに平衡不平衡変換機能を付加し、さらに入出力端子の片方を受動素子と接続することでＦＢＡＲフィルタの帯域内帯域外の周波数特性を安定させることが出来る。なお、このフィルタは入出力が可逆である。なお、図４に示されるように、このＦＢＡＲフィルタは、入力端子４０１、及び出力端子４０２、４０３を有している。
【００５４】
このようなラットレースを、ＦＢＡＲフィルタチップを実装するための多層基板の内層に作りこむことにより、ラットレースを設けない場合と比較してサイズが大きくなることが無く、価格の大きな上昇もなしに、平衡不平衡変換機能を付加したＦＢＡＲフィルタを提供することができる。
【００５５】
（変形例）
さらに、図５のように、図４に示すストリップラインをＴ型及びπ型のＬＰＦ(Low Pass Filter)及びＨＰＦ（High Pass Filter)で構成することにより、同様にラットレース回路５０５が構成できる。図５では、ＣＬＣのＴ型ＨＰＦ５０６を用いて構成されるそのような回路の一例を、ＦＢＡＲフィルタ５０４を含めて示している。この回路例は、図４に示すストリップラインを集中定数のインダクタ（Ｌ）またはキャパシタ（Ｃ）に置換えたものである。このことによって、実装基板内層での構成やＦＢＡＲチップのＦＢＡＲフィルタと同チップ内に半導体基板上のコンデンサ（ＭＩＭキャパシタ、ＩＤＴ、ＦＢＡＲの容量成分、ＭＥＭＳ等）、インダクタ（スパイラルインダクタ、ワイヤーのインダクタンス成分、ＦＢＡＲのインダクタンス成分、ＭＥＭＳ等）で構成できるようになり、本発明の構成方法の選択肢が増える。また、ＦＢＡＲフィルタチップそのものに、例えば半導体プロセスを用いて平衡不平衡変換機能を作りこむことも可能となる。
【００５６】
なお、図５に示されるように、このＦＢＡＲフィルタは、入力端子５０１、及び出力端子５０２、５０３を有している。
【００５７】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図６を用いて説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図であって、このＦＢＡＲフィルタは、平衡不平衡変換器として、ウイルキンソン回路６１２及び位相反転回路６１８を備える。
【００５８】
ＦＢＡＲフィルタチップ６１１は、不平衡の入出力端子をもつ。ウイルキンソン回路６１２は、図６に示すように、１つの入力端子６０５と、２つの出力端子６０６、６０７を有し、入力端子６０５から信号を入力し、出力端子６０６、６０７から分割された同相信号を取り出すものであって、この場合、出力端子６０６、６０７から出力される信号の大きさは１対１である。
【００５９】
ウイルキンソン回路６１２の構成は、図６に示すように、入力端子６０５と接続点６０８との間にストリップライン６１３を挿入し、接続点６０８−接続点６０９間、接続点６０８−接続点６１０間にそれぞれストリップライン６１４、６１５を挿入し、接続点６０９−接続点６１０間に１００Ωの抵抗を挿入し、接続点６０９−出力端子６０６、接続点６１０−出力端子６０７間にそれぞれストリップライン６１６、６１７を挿入する。
【００６０】
上記ストリップラインのインピーダンス、位相回転量を最適に選ぶことにより、入力端子６０５から信号を入力し、出力端子６０６、６０７から分割された同相信号を取り出すことが可能となる。
【００６１】
位相反転回路６１８はストリップラインから成り、インピーダンス、長さを最適に選ぶことにより、位相を１８０度回転させる。
【００６２】
ＦＢＡＲフィルタの入力端子６０１から入力された不平衡信号は、ＦＢＡＲフィルタチップ６１１でフィルタリングされ、ウイルキンソン回路６１２により同相信号に変換され、位相反転回路６１８によって、同相信号の片側を１８０度位相回転させることで、平衡信号に変換され、ＦＢＡＲフィルタの出力端子６０２、６０３から出力される。
【００６３】
この構成によって、ＦＢＡＲフィルタに平衡不平衡変換機能を付加し、さらに入出力端子の片方を受動素子と接続することでＦＢＡＲフィルタの帯域内帯域外の周波数特性を安定させることが出来る。なお、このフィルタは入出力が可逆である。
【００６４】
このようなウイルキンソン回路６１２及び位相回転回路６１８を、ＦＢＡＲフィルタチップを実装する多層基板の内層に作りこむことにより、これらの回路を設けない場合と比較してサイズが大きくなることが無く、価格の大きな上昇もなしに、平衡不平衡変換機能を付加したＦＢＡＲフィルタを提供することができる。
【００６５】
（変形例）
さらに、図７のように、図６のストリップラインをＴ型及びπ型のＬＰＦ（Low Pass Filter）及びＨＰＦ（High Pass Filter）で構成することにより、同様にウイルキンソン回路７０５及び位相回転回路７０６が構成できる。図７では、ＣＬＣのＴ型ＨＰＦ７０８を用いて構成されるそのような回路の一例を、ＦＢＡＲフィルタ７０４を含めて示している。この回路例は、図６に示すストリップラインを集中定数のインダクタ（Ｌ）またはキャパシタ（Ｃ）に置換えたものである。このことによって、実装基板内層での構成やＦＢＡＲチップのＦＢＡＲフィルタと同チップ内に半導体基板上のコンデンサ（ＭＩＭキャパシタ、ＩＤＴ、ＦＢＡＲの容量成分、ＭＥＭＳ等）、インダクタ（スパイラルインダクタ、ワイヤーのインダクタンス成分、ＦＢＡＲのインダクタンス成分、ＭＥＭＳ等）で構成できるようになり、本発明の構成方法の選択肢が増える。また、ＦＢＡＲフィルタチップそのものに、例えば半導体プロセスを用いて平衡不平衡変換機能を作りこむことも可能となる。
【００６６】
なお、図７に示されるように、ＦＢＡＲフィルタは、入力端子７０１、及び出力端子７０２、７０３を有している。
【００６７】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図８を用いて説明する。図８は、本発明の第５の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図であって、このＦＢＡＲフィルタは、平衡不平衡変換器として、１段アンプ８０５を備える。
【００６８】
ＦＢＡＲフィルタチップ８０４は、不平衡の入出力端子をもつ。１段アンプ（バイアス回路は図示せず）８０５は、ＦＥＴ８０６、ゲート負荷８０７を有し、さらにＦＥＴ８０６のドレインと電源８１０間にドレイン負荷８０８、ソースと接地８１１間にソース負荷８０９が接続され、電源を印加し、ゲートから信号を入力し、ドレインとソースから信号を取り出す構成である。ソース負荷８０９とドレイン負荷８０８を適切に選択することにより、同じ信号レベルで、逆位相の信号を取り出すことが出来る。
【００６９】
すなわち、入力端子８０１から入力された不平衡信号は、１段アンプ８０５を用いて平衡信号に変換され、出力端子８０２、８０３から出力される。この構成によって、平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現される。
【００７０】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図９（ａ）、図９（ｂ）を用いて説明する。
【００７１】
図９（ａ）は、本発明の第６の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図であって、このＦＢＡＲフィルタは、チップに形成されたＦＢＡＲフィルタチップ１１０５、及びチップに形成されたＳＡＷフィルタチップ１１０６から構成される。ここで、ＳＡＷフィルタチップ１１０６は、平衡不平衡変換器として用いられる。
【００７２】
ＦＢＡＲフィルタチップ１１０５は、不平衡の入出力端子１１０１、１１０４を持ち、ＳＡＷフィルタチップ１１０６は、平衡不平衡変換機能を有し、１つの入力端子１１０４と２つの出力端子１１０２、１１０３を持ち、入力端子１１０４から入力された不平衡信号は、平衡信号に変換され、２つの出力端子１１０２、１１０３から出力される。このＦＢＡＲフィルタチップ１１０５の出力端子とＳＡＷフィルタチップ１１０６の入力端子とを接続することで、平衡不平衡変換機能を付加されたＦＢＡＲフィルタが実現できる。この構成において、ＦＢＡＲフィルタチップ１１０５では主にフィルタリングを行い、ＳＡＷフィルタチップ１１０６では主に平衡不平衡変換を行うことで、ロスが少なく、且つ平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現できる。なお、このフィルタは、入出力が可逆である。
【００７３】
図９（ｂ）は、本発明の第６の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの他の構成例を示すブロック図であって、このＦＢＡＲフィルタは、チップに形成されたＳＡＷフィルタチップ１１１６、及びチップに形成されたＦＢＡＲフィルタチップ１１１７から構成される。ここで、ＳＡＷフィルタチップ１１１６は、平衡不平衡変換器として用いられる。
【００７４】
ＳＡＷフィルタチップ１１１６は、平衡不平衡変換機能を有し、１つの入力端子１１１１と２つの出力端子１１１４、１１１５を持ち、入力端子１１１１から入力された不平衡信号は、平衡信号に変換され、２つの出力端子１１１４、１１１５から出力される。ＦＢＡＲフィルタチップ１１１７は、一側の不平衡の入出力端子１１１４、１１１５、及び他側の不平衡の入出力端子１１１２、１１１３を持つ。このＳＡＷフィルタチップ１１１６の出力端子とＦＢＡＲフィルタチップ１１１７の一側の入出力端子とを接続することで、平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現できる。
【００７５】
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図１０を用いて説明する。
【００７６】
図１０（ａ）はこのＦＢＡＲフィルタの上面図、図１０（ｂ）はこのＦＢＡＲフィルタの横断面図、図１０（ｃ）はこのＦＢＡＲフィルタの変形例に係る横断面図である。
【００７７】
このＦＢＡＲフィルタは、実装基板１２０１、ＦＢＡＲフィルタチップ１２０２、ＳＡＷフィルタチップ１２０３を有し、ＦＢＡＲフィルタチップ１２０２は、不平衡の入出力端子１２１１、１２１２を持ち、ＳＡＷフィルタチップ１２０３は、平衡不平衡変換機能を有し、１つの入力端子１２１３と２つの出力端子１２１４、１２１５を持ち、入力端子１２１３から入力された不平衡信号は、平衡信号に変換され、２つの出力端子１２１４、１２１５から出力される。
【００７８】
ＦＢＡＲフィルタチップ１２０２の出力端子とＳＡＷフィルタチップ１２０３の入力端子とを接続することで、平衡不平衡変換機能を付加されたＦＢＡＲフィルタが実現できる。この構成において、ＦＢＡＲフィルタチップ１２０２では、主にフィルタリングを行い、ＳＡＷフィルタチップ１２０３では主に平衡不平衡変換を行うことで、ロスが少なく、且つ平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現できる。なお、このフィルタは、入出力が可逆である。さらに、ＦＢＡＲフィルタとＳＡＷフィルタの接続部をワイヤボンディングのみで短く接続することで、不要なインダクタンスを極力小さくすることが出来る。
【００７９】
さらに、図１０（ｃ）に示すように、ＦＢＡＲチップ、ＳＡＷチップを、実装基板上にフリップチップ実装することで接続部のインピーダンスを任意に設定することができ、設計自由度が向上する。
【００８０】
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図１１を用いて説明する。
【００８１】
図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、ＳＡＷチップ実装前のＦＢＡＲフィルタの上面図及び断面図、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）は、ＳＡＷチップ実装後のＦＢＡＲフィルタの上面図及び断面図である。
【００８２】
このＦＢＡＲフィルタは、ＦＢＡＲフィルタチップ１３０１とＳＡＷフィルタチップ１３０２とから構成される。ＦＢＡＲフィルタチップ１３０１にはＦＢＡＲフィルタ素子（全体としてのＦＢＡＲフィルタと区別してＦＢＡＲフィルタ素子と呼ぶ）１３０３が、例えば半導体プロセスを用いて形成され、ＳＡＷフィルタチップ１３０２がＦＢＡＲフィルタチップ１３０１表面にフリップチップ実装されている。
【００８３】
ＦＢＡＲフィルタ素子１３０３は、不平衡の入出力端子１３０４、１３０５を持ち、ＳＡＷフィルタチップ１３０２は、平衡不平衡変換機能を有し、１つの入力端子１３０６と２つの出力端子１３０７、１３０８を持ち、入力端子１３０６から入力された不平衡信号は、平衡信号に変換され、２つの出力端子１３０７、１３０８から出力される。ＳＡＷフィルタチップ１３０２をフリップチップ実装によってＦＢＡＲフィルタチップ１３０１に実装し、ＦＢＡＲフィルタの出力端子とＳＡＷフィルタの入力端子を接続することで、平衡不平衡変換機能を付加されたＦＢＡＲフィルタが実現できる。この構成において、ＦＢＡＲフィルタ素子１３０３では、主にフィルタリングを行い、ＳＡＷフィルタチップ１３０２では主に平衡不平衡変換を行うことで、ロスが少なく、且つ平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現できる。なお、このフィルタは、入出力が可逆である。
【００８４】
なお、図１１（ａ）において、出力端子１３０９、１３１０はＳＡＷフィルタチップ１３０２をバンプ１３１１の接合によってフリップチップ実装したとき、出力端子１３０７、１３０８と接続される。
【００８５】
さらに、ＦＢＡＲフィルタとＳＡＷフィルタの接続部をフリップチップ実装で短く接続することで不要なインダクタンスを極力小さくすることが出来る。さらに、ＦＢＡＲフィルタ素子１３０３の真上にＳＡＷフィルタチップ１３０２をチップオンチップ実装すれば、より小型なフィルタを提供できる。
【００８６】
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタについて、図１２を用いて説明する。
【００８７】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、それぞれ本発明の第９の実施形態に係るＦＢＡＲフィルタの上面図及び断面図である。
【００８８】
ＦＢＡＲフィルタは、共通の圧電基板１４０１上に、ＦＢＡＲフィルタ素子１４０２及びＳＡＷフィルタ１４０３が形成されてなる。
【００８９】
ＦＢＡＲフィルタ素子１４０２は、不平衡の入出力端子１４０４、１４０５を持ち、ＳＡＷフィルタ１４０３は、平衡不平衡変換機能を有し、１つの入力端子１４０６と２つの出力端子１４０７、１４０８を持ち、入力端子１４０６から入力された不平衡信号は、平衡信号に変換され、２つの出力端子１４０７、１４０８から出力される。ＦＢＡＲフィルタ素子１４０２の出力端子１４０５とＳＡＷフィルタ１４０３の入力端子４０６を接続することで、平衡不平衡変換機能を付加されたＦＢＡＲフィルタが実現できる。また、ＦＢＡＲフィルタ素子１４０２では、主にフィルタリングを行い、ＳＡＷフィルタ１４０３では主に平衡不平衡変換を行うことで、ロスが少なく、かつ平衡不平衡変換機能を有するＦＢＡＲフィルタが実現できる。なお、このフィルタは、入出力が可逆である。
【００９０】
また、このようなＦＢＡＲフィルタ素子、及びＳＡＷフィルタは、半導体プロセスを用いて圧電基板上に連続的に形成できるので、低コスト化に寄与できる。
【００９１】
（第１０の実施形態）
図１３は、本発明のフィルタに係る製造方法の一例を示した図である。予めＳＡＷフィルタ１５０３が形成された圧電基板１５０１とＦＢＡＲ用の圧電膜１５０４が形成されたダミー基板１５０２を準備し、圧電膜１５０４を圧電基板１５０１に転写する。ＦＢＡＲフィルタの特性を大きく支配する圧電膜の膜質は、圧電膜形成時の基板に大きく依存するため、ＳＡＷフィルタの基板上にＦＢＡＲ用の良好な圧電膜を直接形成することは困難であることから、前述した製造方法に従って予め別の基板に圧電膜のみ作成し、それを転写することで良好な特性を有するＦＢＡＲフィルタが得られる。
【００９２】
この製造方法に従って作られたＦＢＡＲフィルタも、本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明のＦＢＡＲフィルタは、携帯電話等の無線機器に特に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】図１は、第１の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図
【図２】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、本発明の第２の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示す上面図、底面図、および断面図
【図３】図３は、第２の実施形態におけるバランを形成する内層パターンの一例を示す図
【図４】図４は、第３の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図
【図５】図５は、第３の実施形態の変形例におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図
【図６】図６は、第４の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図
【図７】図７は、第４の実施形態の変形例におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図
【図８】図８は、第５の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示したブロック図
【図９】図９（ａ）（ｂ）は、第６の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示すブロック図
【図１０】図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第７の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示す上面図と断面図
【図１１】図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、第８の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示す上面図と断面図
【図１２】図１２（ａ）（ｂ）は、第９の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの構成例を示す上面図と断面図
【図１３】図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、第１０の実施形態におけるＦＢＡＲフィルタの製造方法を示す図
【図１４】図１４（ａ）（ｂ）は、従来のフィルタを用いた無線回路の構成の一例を示すブロック図
【符号の説明】
【００９５】
１０１  入力端子
１０２、１０３  出力端子（差動片側）
１０４  ＦＢＡＲフィルタチップの出力端子
１０５  バランの入力端子
１０６、１０７  バランの出力端子（差動片側）
１０８  ＦＢＡＲフィルタチップ
１０９  バラン
１１０  λ／２ストリップライン
１１１、１１２  λ／４ストリップライン
２０１、２１１  キャップ
２０２、２１２  多層基板
２０４、２１４  ＦＢＡＲフィルタチップ
２０５、２１５  ワイヤーボンディング
２０６、２１６  内層パターン
２０７、２１７  多層基板のパッド
２０９、２１９  ＦＢＡＲフィルタチップのパッド
３０１、３０４  ＧＮＤ層
３０２  λ／２ストリップライン層
３０３  λ／４ストリップライン層
３０５  バラン入力端子
３０６  λ／２ストリップライン
３０７  λ／４ストリップライン接地部
３０８  バラン差動出力端子
３０９  λ／４ストリップライン
４０１、５０１、６０１、６０５、７０１、８０１  入力端子
４０２、４０３、５０２、５０３、６０２、６０３、６０６、６０７、７０２、７０３、８０２、８０３  出力端子
４０４、５０４、６１１、７０４、８０４  ＦＢＡＲフィルタ
４０５、５０５  ラットレース回路
４０６、４０７、４０８、４０９  ポート
５０６、７０８  ＨＰＦ
６０８、６０９、６１０  接続点
６１２、７０５  ウイルキンソン回路
６１３、６１４、６１５、６１６、６１７  ストリップライン
６１８  位相反転回路
７０６  位相回転回路
８０５  １段アンプ
８０６  ＦＥＴ
８０７  ゲート負荷
８０８  ドレイン負荷
８０９  ソース負荷
８１０  電源
８１１  接地
１１０１、１１１１、１２１１、１２１３、１３０４、１３０６、１４０４、１４０６  入力端子
１１０２、１１０３、１１１２、１１１３、１２１２、１２１４、１２１５、１３０５、１３０７、１３０８、１３０９、１３１０、１４０５、１４０７、１４０８  出力端子
１１０４、１１１４、１１１５  接続点
１１０５、１１１７  ＦＢＡＲフィルタ
１１０６、１１１６  ＳＡＷフィルタ
１２０１  実装基板
１２０２、１３０１  ＦＢＡＲフィルタチップ
１２０３、１３０２  ＳＡＷフィルタチップ
１３１１  フリップチップ
１４０１、１５０１  圧電基板
１４０２  ＦＢＡＲフィルタ
１４０３、１５０３  ＳＡＷフィルタ
１５０２  ダミー基板
１５０３  ＳＡＷフィルタ
１５０４  圧電膜
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005125008.tif 000016
【図２】
2005125008.tif 000017
【図３】
2005125008.tif 000018
【図４】
2005125008.tif 000019
【図５】
2005125008.tif 000020
【図６】
2005125008.tif 000021
【図７】
2005125008.tif 000022
【図８】
2005125008.tif 000023
【図９】
2005125008.tif 000024
【図１０】
2005125008.tif 000025
【図１１】
2005125008.tif 000026
【図１２】
2005125008.tif 000027
【図１３】
2005125008.tif 000028
【図１４】
2005125008.tif 000029
【国際調査報告】
2005125008.tif 000030
2005125008.tif 000031
2005125008.tif 000032
2005125008.tif 000033
2005125008.tif 000034