JP2003152501A - 弾性表面波素子および弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾性表面波素子において、挿入損失の劣化を
抑制しつつ減衰特性の変更を容易に行えるようにする。 【解決手段】 入力端子１５と出力端子１６との間に設
けられた直列腕１７と、直列腕１７に配置された２つの
直列腕側弾性表面波共振器２０と、２つの直列腕側弾性
表面波共振器２０の間に位置する直列腕１７と基準電位
端子１８との間に設けられた少なくとも３つの並列腕１
９と、並列腕１９にそれぞれ配置され、直列腕側弾性表
面波共振器２０の共振周波数に一致する***振周波数を
有するとともに少なくとも１つが他とは異なる共振周波
数とされた並列腕側弾性表面波共振器２１とを有する構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の弾性表面波
共振器で構成される弾性表面波素子およびこの弾性表面
波素子が搭載された弾性表面波装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話機をはじめとした移動体
通信端末機が急速に発展している。この端末機は、持ち
運びの便利さから、特に小型且つ軽量であることが望ま
れている。端末機の小型軽量化を達成するには、そこに
使われる電子部品も小型軽量であることが必須であり、
このため、端末機の高周波部や中間周波部には、複数の
弾性表面波共振器（ＳＡＷ共振子）が圧電基板上に形成
された小型軽量化に有利な弾性表面波素子が多用されて
いる。

【０００３】弾性表面波素子をフィルタとして用いた場
合に求められる重要な特性として、挿入損失および通過
帯域外減衰が挙げられる。ここで、挿入損失は、機器の
消費電力に影響し、低損失であるほどバッテリの寿命が
延びるためバッテリの容量を削減することができ小型軽
量化に貢献する。また、一つのフィルタで広帯域外減衰
を得ることができれば、機器の小型軽量化に貢献する。

【０００４】弾性表面波素子には、入力端子と出力端子
との間を直列腕とし、この直列腕と基準電位端子との間
に複数の並列腕を形成し、これら直列腕と並列腕とに適
宜弾性表面波共振器を配置したものが知られている。

【０００５】このような弾性表面波素子では、直列腕に
配置された弾性表面波共振器の共振周波数と、並列腕に
配置された弾性表面波共振器の***振周波数とを一致さ
せることにより、一致された周波数付近において入出力
インピーダンスを特性インピーダンスと整合させ、それ
によって通過帯域を構成している。

【０００６】ところで、帯域フィルタとして用いられる
弾性表面波素子は、低挿入損失、および通過帯域外の周
波数領域における減衰量の拡大が強く求められている。

【０００７】ここで、本発明者が検討した第１の弾性表
面波素子の回路図を図４に示す。

【０００８】図示する弾性表面波素子１０１は、入力端
子１１５と出力端子１１６との間に直列腕１１７が設け
られ、この直列腕１１７に２つの直列腕側弾性表面波共
振器１２０が配置されている。また、直列腕側弾性表面
波共振器１２０の間に位置する直列腕１１７と基準電位
端子１１８との間に２つの並列腕１１９が設けられ、そ
れぞれの並列腕１１９には、並列腕側弾性表面波共振器
１２１が配置されている。さらに、それぞれの並列腕側
弾性表面波共振器１２１の基準電位端子１１８側を相互
に接続した接続点Ｐと基準電位端子１１８との間には、
インダクタンス素子Ｌが配置されている。

【０００９】このような回路構成において、インダクタ
ンス素子Ｌの値を数ｎＨ程度に設定することにより、受
信帯域において所定の減衰量を得ることができる。しか
しながら、当該回路構成では、挿入損失が劣化するため
に、低挿入損失と高減衰量という２つの要求を得ること
は困難である。

【００１０】次に、本発明者が検討した第２の弾性表面
波素子の回路図を図５に、この第２の弾性表面波素子の
周波数特性を図６に、それぞれ示す。

【００１１】図５に示す弾性表面波素子１１１は、入力
端子１１５と出力端子１１６との間に直列腕１１７が設
けられ、この直列腕１１７に２つの直列腕側弾性表面波
共振器１２０が配置されている。また、直列腕側弾性表
面波共振器１２０の間に位置する直列腕１１７と基準電
位端子１１８との間に１つの並列腕１１９が設けられて
並列腕側弾性表面波共振器１２１が配置されている。さ
らに、並列腕側弾性表面波共振器１２１と基準電位端子
１１８との間には、インダクタンス素子Ｌが配置されて
いる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た技術によれば、挿入損失の劣化は防止できるものの、
減衰特性の変更の自由度が低く、所望の減衰特性を得る
ことが困難な場合がある。

【００１３】そこで、本発明は、挿入損失の劣化を抑制
しつつ減衰特性の変更を容易に行うことのできる弾性表
面波素子および弾性表面波装置を提供することを目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る弾性表面波素子は、入力端子と出力端
子との間に設けられた直列腕と、直列腕に配置された２
つの直列腕側弾性表面波共振器と、２つの直列腕側弾性
表面波共振器の間に位置する直列腕と基準電位端子との
間に設けられた少なくとも３つの並列腕と、並列腕にそ
れぞれ配置され、直列腕側弾性表面波共振器の共振周波
数に一致する***振周波数を有するとともに少なくとも
１つが他とは異なる共振周波数とされた並列腕側弾性表
面波共振器とを有することを特徴とする。

【００１５】このような発明によれば、挿入損失の劣化
を抑制しつつ減衰特性の変更を容易に行うことが可能に
なる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付
図面において同一の部材には同一の符号を付しており、
また、重複した説明は省略されている。なお、発明の実
施の形態は、本発明が実施される特に有用な形態として
のものであり、本発明がその実施の形態に限定されるも
のではない。

【００１７】図１は本発明の一実施の形態である弾性表
面波素子がパッケージ化された弾性表面波装置を示す断
面図、図２は本発明の一実施の形態である弾性表面波素
子の等価回路を示す回路図、図３は図２の弾性表面波素
子における減衰量周波数特性を示すグラフである。

【００１８】図１に示す弾性表面波フィルタ装置（弾性
表面波装置）１０は、電界により弾性表面波を発生した
り、この弾性表面波を電気信号に変換する一対の交差指
状（櫛の歯状）の電極（図示せず）から構成された弾性
表面波共振器が圧電基板上の所定位置に複数配置された
弾性表面波フィルタ（弾性表面波素子）１１が、単層あ
るいは複数層からなり所定の配線パターンや回路パター
ンの形成されたセラミック製や樹脂製の実装基板１２に
搭載されたものである。

【００１９】図示する場合には、弾性表面波フィルタ１
１の素子形成面は実装基板１２と対向配置されており、
弾性表面波フィルタ１１と実装基板１２とはバンプ１３
を介してフリップチップ接続されている。なお、両者は
ワイヤボンディングによりワイヤ接続してもよい。

【００２０】ここで、前述した一対の電極の両側には、
弾性表面波を増幅する反射器が設けられている。また、
圧電基板は、ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 や水晶などの
圧電単結晶、あるいはチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラ
ミックスのような圧電性セラミックスにより形成されて
いる。但し、絶縁基板上にＺｎＯ薄膜などの圧電薄膜を
形成したものを圧電基板として用いてもよい。

【００２１】そして、実装基板１２には、弾性表面波フ
ィルタ１１を包囲するようにしてキャップ１４が接着さ
れており、弾性表面波フィルタ１１を塵埃や機械的衝撃
などから保護している。

【００２２】このような弾性表面波フィルタ装置１０に
実装された弾性表面波フィルタ１１は、図２に示すよう
に、入力端子１５と出力端子１６との間に直列腕１７が
形成されている。また、直列腕１７と基準電位端子１８
との間には３つの並列腕１９が接続されており、このよ
うな直列腕１７と並列腕１９とによってラダー型回路が
構成されている。

【００２３】直列腕１７には、２つの直列腕側弾性表面
波共振器２０が相互に直列に配置されている。

【００２４】また、並列腕１９は直列腕側弾性表面波共
振器２０の間に位置する直列腕１７と基準電位端子１８
との間に設けられており、各並列腕１９には並列腕側弾
性表面波共振器２１が配置されている。

【００２５】これらの並列腕側弾性表面波共振器２１
は、直列腕側弾性表面波共振器２０の共振周波数に一致
する***振周波数を有しており、さらに、少なくとも１
つの並列腕側弾性表面波共振器２１は他の並列腕側弾性
表面波共振器２１とは異なる共振周波数となっている。
なお、並列腕側弾性表面波共振器２１の周波数特性は、
電極の交差幅や電極対の数などの条件を変えることによ
り変更することができる。

【００２６】なお、本実施の形態では、直列腕側弾性表
面波共振器２０の間に位置する直列腕１７と基準電位端
子１８との間に設けられた並列腕１９は３つであるが、
４つ以上であってもよい。したがって、それぞれの並列
腕１９に配置される並列腕側弾性表面波共振器２１は４
つ以上であってもよい。

【００２７】ここで、本明細書において、「直列腕側弾
性表面波共振器の共振周波数に一致する***振周波数」
とは、双方の周波数が厳密に一致していなくてもよく、
フィルタなど所定の機能を発揮し得る程度に一致してい
れば足りる。

【００２８】それぞれの並列腕側弾性表面波共振器２１
の基準電位端子１８側を相互に接続した接続点Ｐと基準
電位端子１８との間には、インダクタンス素子Ｌが配置
されている。なお、本実施の形態において、インダクタ
ンス素子Ｌのインダクタンスは０．５ｎＨ以上、インダ
クタＱは１０以上となっている。

【００２９】次に、本実施の形態の弾性表面波フィルタ
１１の周波数特性について説明する。

【００３０】本実施の形態の弾性表面波フィルタ１１で
は、２つの直列腕側弾性表面波共振器２０の間に位置す
る直列腕１７と基準電位端子１８との間に、並列腕側弾
性表面波共振器２１のそれぞれ配置された３つの並列腕
１９が設けられている。したがって、各並列腕側弾性表
面波共振器２１のインピーダンスが小さくなって挿入損
失の劣化を抑制することができる。

【００３１】ここで、図２の中央に示す並列腕側弾性表
面波共振器２１の周波数特性を変化させた場合のグラフ
を図３に示す。

【００３２】図３において、実線は当該並列腕側弾性表
面波共振器２１の周波数特性を他の並列腕側弾性表面波
共振器２１と同一にした場合、二点鎖線は当該並列腕側
弾性表面波共振器２１の周波数特性を他の並列腕側弾性
表面波共振器２１より高周波数にした場合、破線は当該
並列腕側弾性表面波共振器２１の周波数特性を他の並列
腕側弾性表面波共振器２１より低周波数にした場合を示
している。

【００３３】図示するように、１つの並列腕側弾性表面
波共振器２１の周波数特性を変化させることにより、減
衰特性が変化しているのが分かる。したがって、さらに
他の１つあるいは２つの並列腕側弾性表面波共振器２１
の周波数特性を変化させることによって、さらなる減衰
特性の変化が得られる。

【００３４】そして、このように、少なくとも１つの並
列腕側弾性表面波共振器２１を他の並列腕側弾性表面波
共振器２１とは異なる共振周波数とすることで、弾性表
面波フィルタ１１の減衰特性の変更を容易に行うことが
できる。

【００３５】これにより、弾性表面波フィルタ１１の設
計の自由度が向上して、この弾性表面波フィルタ１１に
要求される様々なニーズに容易に応えることができる。

【００３６】さらに、前述のような３つの並列腕１９が
設けられてそれぞれ並列腕側弾性表面波共振器２１が配
置されているので、バルク損失を低減することができ
る。すなわち、弾性表面波共振器には不可避的にバルク
損失が存在し、このバルク損失が特性劣化の一要因とな
る。ここで、前述した図５における並列腕側弾性表面波
共振器１２１のインピーダンスをＺP とする。そして、
本願のように３つの並列腕１９にそれぞれ配置された並
列腕側弾性表面波共振器２１のインピーダンス（Ｐ1 ，
Ｐ2 ，Ｐ3 ）が何れも図５における並列腕側弾性表面波
共振器１２１のインピーダンスＺP と同じ（Ｐ1 ＝Ｐ2
＝Ｐ3 ＝ＺP ）とすると、これらの合成抵抗成分はＺP
／３となるので、弾性表面波フィルタ１１としてのバル
ク損失が低減されることになる。

【００３７】なお、以上の説明においては、弾性表面波
フィルタ１１が一個搭載された弾性表面波フィルタ装置
１０が示されているが、たとえば相互に異なる帯域中心
周波数を有する２つの弾性表面波フィルタ１１を搭載し
て分波器とするなど、本発明の弾性表面波フィルタは種
々の形態の弾性表面波フィルタ装置に適用することが可
能である。

【００３８】さらに、本発明の適用範囲はフィルタに限
定されるものではなく、弾性表面波素子が１個あるいは
複数個搭載されたフィルタ分野以外の種々の弾性表面波
装置に適用することが可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば以下の効果を奏することができる。 (1).それぞれの並列腕側弾性表面波共振器のインピーダ
ンスが小さくなって挿入損失の劣化を抑制することがで
きるとともに、少なくとも１つの並列腕側弾性表面波共
振器を他の並列腕側弾性表面波共振器とは異なる共振周
波数としているので、弾性表面波素子の減衰特性の変更
を容易に行うことができる。 (2).これにより、弾性表面波素子の設計の自由度が向上
して、弾性表面波素子に要求される様々なニーズに容易
に応えることができる。 (3).３つの並列腕にそれぞれ並列腕側弾性表面波共振器
が配置されているので、バルク損失を低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である弾性表面波素子が
パッケージ化された弾性表面波装置を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の一実施の形態である弾性表面波素子の
等価回路を示す回路図である。

【図３】図２の弾性表面波素子における減衰量周波数特
性を示すグラフである。

【図４】本発明者が検討した第１の弾性表面波素子の回
路図を示す説明図である。

【図５】本発明者が検討した第２の弾性表面波素子の回
路図を示す説明図である。

【図６】図５の弾性表面波素子の周波数特性を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１０ 弾性表面波フィルタ装置（弾性表面波装置） １１ 弾性表面波フィルタ（弾性表面波素子） １２ 実装基板 １３ バンプ １４ キャップ １５ 入力端子 １６ 出力端子 １７ 直列腕 １８ 基準電位端子 １９ 並列腕 ２０ 直列腕側弾性表面波共振器 ２１ 並列腕側弾性表面波共振器 １０１，１１１ 弾性表面波素子 １１５ 入力端子 １１６ 出力端子 １１７ 直列腕 １１８ 基準電位端子 １１９ 並列腕 １２０ 直列腕側弾性表面波共振器 １２１ 並列腕側弾性表面波共振器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力端子と出力端子との間に設けられた
   直列腕と、 前記直列腕に配置された２つの直列腕側弾性表面波共振
   器と、 ２つの前記直列腕側弾性表面波共振器の間に位置する前
   記直列腕と基準電位端子との間に設けられた少なくとも
   ３つの並列腕と、 前記並列腕にそれぞれ配置され、前記直列腕側弾性表面
   波共振器の共振周波数に一致する***振周波数を有する
   とともに少なくとも１つが他とは異なる共振周波数とさ
   れた並列腕側弾性表面波共振器とを有することを特徴と
   する弾性表面波素子。
2. 【請求項２】 それぞれの前記並列腕側弾性表面波共振
   器の基準電位端子側を相互に接続した接続点と前記基準
   電位端子との間にはインダクタンス素子が配置されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波素子。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の弾性表面波素子
   が搭載されていることを特徴とする弾性表面波装置。
4. 【請求項４】 前記弾性表面波装置は、相互に異なる帯
   域中心周波数を有する２つの前記弾性表面波素子が搭載
   された分波器であることを特徴とする請求項３記載の弾
   性表面波装置。