JP2011199810A

JP2011199810A - 弾性波分波器

Info

Publication number: JP2011199810A
Application number: JP2010067402A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Miyazaki; 大輔宮崎; Masashi Omura; 正志大村; Ryoichi Omote; 良一表
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】送信側フィルタチップと受信側フィルタチップとを有する弾性波分波器において、アイソレーション特性の改善を図る。
【解決手段】弾性波分波器１は、送信側フィルタチップ３０及び受信側フィルタチップ２０を備えている。受信側フィルタチップ２０は、受信側圧電基板２１と、受信側圧電基板２１上に形成されている受信側弾性波フィルタ部２３とを有する。送信側フィルタチップ３０は、送信側圧電基板３１と、送信側圧電基板３１上に形成されている送信側弾性波フィルタ部３３とを有する。受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが、送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘよりも小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性波分波器に関する。特には、本発明は、送信側フィルタチップと受信側フィルタチップとを有する弾性波分波器に関する。

近年、アンテナ端子と、送信側信号端子及び受信側信号端子との間において、送信信号と受信信号とを分波する分波器として、弾性表面波や弾性境界波などの弾性波を使用した弾性波分波器が広く用いられるようになってきている。

弾性波分波器は、一般的に、実装基板上に実装されている送信側フィルタチップと受信側フィルタチップとを有している。送信側フィルタチップには、アンテナ端子と送信側信号端子との間に接続されている送信側弾性波フィルタ部が設けられている。一方、受信側フィルタチップには、アンテナ端子と受信側信号端子との間に接続されている受信側弾性波フィルタ部が設けられている。

例えば、弾性波分波器を小型化する観点からは、送信側弾性波フィルタ部の圧電基板と、受信側弾性波フィルタ部の圧電基板とを一体に形成することが好ましい。しかしながら、この場合は、弾性波分波器のアイソレーション特性が悪くなりがちであるという問題があった。

このような問題などに鑑み、例えば、下記の特許文献１などにおいては、送信側弾性波フィルタ部の圧電基板と、受信側弾性波フィルタ部の圧電基板とを別個に設けた弾性波分波器が開示されている。

特開２００５−３１８１２８号公報

しかしながら、送信側弾性波フィルタ部の圧電基板と、受信側弾性波フィルタ部の圧電基板とを別個に設けた場合であっても、十分に良好なアイソレーション特性が得られない場合が合った。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、送信側フィルタチップと受信側フィルタチップとを有する弾性波分波器において、アイソレーション特性の改善を図ることにある。

本発明に係る弾性波分波器は、アンテナ端子と、送信側信号端子と、受信側信号端子と、送信側フィルタチップ及び受信側フィルタチップとを備えている。受信側フィルタチップは、受信側圧電基板と、受信側弾性波フィルタ部とを有する。受信側弾性波フィルタ部は、受信側圧電基板上に形成されている。受信側弾性波フィルタ部は、アンテナ端子と受信側信号端子との間に接続されている。送信側フィルタチップは、送信側圧電基板と、送信側弾性波フィルタ部とを有する。送信側弾性波フィルタ部は、送信側圧電基板上に形成されている。送信側弾性波フィルタ部は、アンテナ端子と送信側信号端子との間に接続されている。受信側圧電基板の厚みＴ_Ｒｘが、送信側圧電基板の厚みＴ_Ｔｘよりも小さい。

本発明に係る弾性波分波器のある特定の局面では、受信側圧電基板の厚みＴ_Ｒｘが、０．２ｍｍ以下である。この構成によれば、送信側周波数帯における送信側信号端子と受信側信号端子との間のアイソレーション特性をより改善することができる。

本発明に係る弾性波分波器の他の特定の局面では、受信側圧電基板の厚みＴ_Ｒｘが、０．１ｍｍ以上である。この構成によれば、送信側周波数帯における送信側信号端子と受信側信号端子との間のアイソレーション特性を悪化させることなく、受信側フィルタチップの剛性を高めることができる。

本発明に係る弾性波分波器の別の特定の局面では、送信側圧電基板の厚みＴ_Ｔｘが、０．３ｍｍ以下である。この構成によれば、送信側信号端子と受信側信号端子との間のアイソレーション特性をより改善することができる。

本発明に係る弾性波分波器のさらに他の特定の局面では、受信側弾性波フィルタと送信側弾性波フィルタとのいずれか一方が、バランス型フィルタである。

本発明に係る弾性波分波器のさらに別の特定の局面では、受信側弾性波フィルタが、バランス型フィルタである。

本発明に係る弾性波分波器のまた他の特定の局面では、受信側圧電基板と、送信側圧電基板とは、異なる材料からなる。

本発明に係る弾性波分波器のまた別の特定の局面では、受信側圧電基板がＬｉＴａＯ_３基板からなり、送信側圧電基板がＬｉＮｂＯ_３基板からなる。この構成では、比較的薄い受信側圧電基板が、剛性が比較的高いＬｉＴａＯ_３基板からなるため、弾性波分波器の耐久性の劣化を抑制しつつ、アイソレーション特性を高めることができる。

本発明では、受信側圧電基板の厚みＴ_Ｒｘが、送信側圧電基板の厚みＴ_Ｔｘよりも小さい。このため、送信側周波数帯における送信側信号端子と受信側信号端子との間のアイソレーション特性を改善することができる。また、求められる耐電力性が低い受信側フィルタチップの受信側圧電基板は、求められる耐電力性が高い送信側フィルタチップの送信側圧電基板よりも小さくし得るため、破損しにくい。このため、受信側圧電基板の厚みＴ_Ｒｘを送信側圧電基板の厚みＴ_Ｔｘよりも小さくしても、耐久性がそれほど劣化しない。従って、本発明によれば、優れたアイソレーション特性を有し、かつ高い耐久性を有する弾性波分波器を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る弾性波分波器の模式図である。本発明の一実施形態に係る弾性波分波器の等価回路図である。本発明の一実施形態における受信側フィルタチップの模式的断面図である。本発明の一実施形態における送信側フィルタチップの模式的断面図である。実施例１〜３及び比較例のそれぞれにおける送信側信号端子と第１の受信側信号端子との間のアイソレーション特性を表すグラフである。実施例１及び実施例４のそれぞれにおける送信側信号端子と第１の受信側信号端子との間のアイソレーション特性を表すグラフである。直達波を説明するための等価回路図である。直達波を説明するための等価回路図である。直達波を説明するための等価回路図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１及び図２に示す弾性表面波分波器１を例に挙げて説明する。但し、弾性表面波分波器１は、単なる例示である。本発明に係る弾性波分波器は、弾性表面波分波器１に何ら限定されない。本発明に係る弾性波分波器は、例えば、弾性境界波を利用した弾性境界波分波器であってもよい。

本実施形態の弾性表面波分波器１は、送信周波数帯（Ｔｘ帯）が１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚであり、受信周波数帯（Ｒｘ帯）が１９３０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚである。

図１は、本実施形態に係る弾性波分波器の模式図である。図２は、本実施形態に係る弾性波分波器の等価回路図である。図３は、受信側フィルタチップの模式的断面図である。図４は、送信側フィルタチップの模式的断面図である。

図１に示すように、弾性表面波分波器１は、配線基板１０と、受信側フィルタチップ２０と、送信側フィルタチップ３０とを備えている。受信側フィルタチップ２０と送信側フィルタチップ３０とは、配線基板１０にフリップチップ実装されている。配線基板１０の上には、樹脂層１１が形成されている。この樹脂層１１によって受信側フィルタチップ２０と送信側フィルタチップ３０とが封止されている。

図３に示すように、受信側フィルタチップ２０は、受信側圧電基板２１を備えている。受信側圧電基板２１は、圧電性を有する基板である限りにおいて特に限定されない。受信側圧電基板２１は、例えば、ＬｉＮｂＯ_３基板、ＬｉＴａＯ_３基板、水晶基板、ＺｎＯ基板等により構成することができる。なかでも、受信側圧電基板２１は、ＬｉＴａＯ_３基板により構成されていることが好ましい。受信側圧電基板２１をＬｉＴａＯ_３基板により構成した場合、横モードリップルを抑圧することができ、温度特性にも優れたフィルタを得ることができる。

受信側圧電基板２１の上には、弾性表面波を励振させるＩＤＴ電極を含む電極２２が形成されている。この電極２２によって受信側弾性表面波フィルタ部２３が構成されている。電極２２は、例えば、Ａｌ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｗなどの金属や、これらの金属の一種以上を含む合金などにより形成することができる。電極２２は、例えば、複数の金属膜や合金膜の積層体により構成されていてもよい。

図４に示すように、送信側フィルタチップ３０は、送信側圧電基板３１を備えている。送信側圧電基板３１は、圧電性を有する基板である限りにおいて特に限定されない。送信側圧電基板３１は、例えば、ＬｉＮｂＯ_３基板、ＬｉＴａＯ_３基板、水晶基板、ＺｎＯ基板等により構成することができる。なかでも、送信側圧電基板３１は、ＬｉＮｂＯ_３基板により構成されていることが好ましい。送信側圧電基板をＬｉＮｂＯ_３基板により構成した場合、挿入損失が低減された、広帯域の通過特性を有するフィルタを得ることができる。もっとも、送信側圧電基板３１は、受信側圧電基板２１と同じ種類の圧電基板により構成されていてもよい。

送信側圧電基板３１の上には、弾性表面波を励振させるＩＤＴ電極を含む電極３２が形成されている。この電極３２によって送信側弾性表面波フィルタ部３３が構成されている。電極３２は、例えば、Ａｌ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｗなどの金属や、これらの金属の一種以上を含む合金などにより形成することができる。電極３２は、例えば、複数の金属膜や合金膜の積層体により構成されていてもよい。

図２に示すように、弾性表面波分波器１は、アンテナ端子１２と、送信側信号端子１３と、第１及び第２の受信側信号端子１４ａ、１４ｂとを備えている。

送信側弾性表面波フィルタ部３３は、アンテナ端子１２と送信側信号端子１３との間に接続されている。本実施形態では、送信側弾性表面波フィルタ部３３は、平衡−不平衡変換機能を有さないラダー型弾性表面波フィルタ部により構成されており、送信側信号端子１３がひとつ設けられている。

受信側弾性表面波フィルタ部２３は、アンテナ端子１２と第１及び第２の受信側信号端子１４ａ、１４ｂとの間に接続されている。本実施形態では、受信側弾性表面波フィルタ部２３は、平衡−不平衡変換機能を有する所謂バランス型の縦結合共振子型弾性波フィルタ部により構成されている。

なお、送信側弾性表面波フィルタ部および受信側弾性表面波フィルタ部は、上記の組み合わせに限ったものではない。本実施形態では、送信側弾性表面波フィルタ部をラダー型フィルタ部、受信側弾性表面波フィルタ部を縦結合共振子型フィルタ部としているが、構成を変えても本実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態では、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが、送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘよりも小さい。従って、実施例においても裏付けられるように、送信側周波数帯における送信側信号端子１３と第１の受信側信号端子１４ａとの間のアイソレーション特性を良好にすることができる。

また、送信側フィルタチップ３０よりも求められる耐電力性が低い受信側フィルタチップ２０の方が、圧電基板を小さくし得る。このため、受信側圧電基板２１は、送信側圧電基板３１よりも小さく、破損しにくい。よって、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘを送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘよりも小さくしても、弾性表面波分波器１の耐久性がそれほど低下しない。従って、本実施形態の弾性表面波分波器１は、優れたアイソレーション特性を有し、かつ高い機械的耐久性を有する。

また、本実施形態では、薄い受信側圧電基板２１が高剛性のＬｉＴａＯ_３基板により構成されている。このため、より高い耐久性を実現することができる。

受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが薄い方がより優れたアイソレーション特性が得られるため、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘは０．２ｍｍ以下であることが好ましい。但し、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが０．１ｍｍ以下である場合は、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが薄くなっても、弾性表面波分波器１のアイソレーション特性は大きく変化しなくなる。このため、アイソレーション特性を改善する観点からは、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘを０．１ｍｍ未満にする必要はない。また、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが薄くなりすぎると、受信側圧電基板２１の機械的強度が低下する傾向にある。このため、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘは、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。

より優れたアイソレーション特性を得る観点からは、送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘも薄い方が好ましい。このため、送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘは、０．３ｍｍ以下であることが好ましく、０．２５ｍｍ以下であることがより好ましい。

なお、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘを送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘよりも小さくすることにより、送信側周波数帯における送信側信号端子１３と第１の受信側信号端子１４ａとの間のアイソレーション特性を改善できる理由は、以下の理由によるものと考えられる。弾性表面波分波器に電気信号が印加されると、電磁界の洩れが生じる。これにより、送信側圧電基板３１、受信側圧電基板２１、アンテナ端子１２、送信側信号端子１３及び受信側信号端子１４ａ、１４ｂと、グランドとの間にインダクタンスや容量の電気的な結合が発生する。その結果、信号の一部が、圧電基板の上に形成されているＩＤＴ電極を経由せずに、発生したインダクタンスや容量を経由して直達する場合がある。以下に、信号の一部が直達する現象について説明する。

送信用弾性表面波フィルタチップ及び受信用弾性表面波フィルタチップは、基板にフリップチップ実装され、かつ封止樹脂により封止されている。すなわち、弾性表面波フィルタチップは、ＩＤＴ電極が形成された一方の主面が基板に対向しており、反対側の他方の主面上には高分子系材料（樹脂）からなる封止部が存在している。この封止部や圧電基板部により、弾性表面波フィルタチップの他方の主面上に存在する容量に起因する直達波が発生する。

例えば図７の回路図に示すように、入力端子６１，６２と出力端子６３，６４を備えた２端子対の弾性表面波フィルタ６０を考える。このとき、図８の回路図において矢印７０，７２で示すように、弾性表面波フィルタ６０を経ずに、入力端子６１，６２から出力端子６３，６４に直接伝わる信号が存在する。この信号を直達波と言う。

直達波は、図９の等価回路図に示すように、入力端子６１，６２と出力端子６３，６４との間の相互インダクタンスによる成分７４と、入力端子６１，６２と出力端子６３，６４との間の容量結合による成分７６と、グランドの浮きによる成分７８などを含む。

この直達波により、弾性波分波器における、送信端子と受信端子間のアイソレーション特性が悪くなる場合がある。ここで、送信側圧電基板、受信側圧電基板、アンテナ端子、送信側信号端子及び受信側信号端子と、グランドとの間に発生する容量の大きさは、圧電基板の厚みに依存する。具体的には、圧電基板の厚みが薄くなるほど圧電基板と各端子間に発生する容量の大きさが小さくなる。このため、圧電基板の厚みが薄くなるほど、発生した容量を介しての信号の直達成分が少なくなる。本実施形態では、受信側圧電基板２１の厚みが薄くされているため、受信側弾性表面波フィルタ部２３における信号の直達を抑制することができる。その結果、アイソレーション特性の悪化を抑制できるものと考えられる。

以下、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘを送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘよりも小さくすることにより、送信側周波数帯における送信側信号端子１３と第１の受信側信号端子１４ａとの間のアイソレーション特性を改善できることについて、実施例に基づいてさらに詳細に説明する。

図５及び図６に上記実施形態に係る弾性表面波分波器１と実質的に同様の構成を有する実施例１〜４に係る弾性表面波分波器のアイソレーション特性と、比較例に係る弾性表面波分波器のアイソレーション特性とを示す。なお、比較例に係る弾性表面波分波器は、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘと送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘとを共に、０．２５ｍｍとしたこと以外は、上記実施形態に係る弾性表面波分波器１と同様の構成を有している。

図５及び図６において実線で示すグラフは、送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘが０．２５ｍｍであり、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが０．１ｍｍである、実施例１に係る弾性表面波分波器１のアイソレーション特性を示すグラフである。

図５において、一点破線で示すグラフは、送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘが０．２５ｍｍであり、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが０．１５ｍｍである、実施例２に係る弾性表面波分波器１のアイソレーション特性を示すグラフである。

図５において、二点破線で示すグラフは、送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘが０．２５ｍｍであり、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが０．２ｍｍである、実施例３に係る弾性表面波分波器１のアイソレーション特性を示すグラフである。

図５において、点線で示すグラフは、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘと送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘとが等しい、比較例に係る弾性表面波分波器のアイソレーション特性を示すグラフである。

図６において、一点破線で示すグラフは、送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘが０．２５ｍｍであり、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが０．０５ｍｍである、実施例４に係る弾性表面波分波器１のアイソレーション特性を示すグラフである。

図５に示すように、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘと送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘとが等しい比較例と比べて、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが、送信側圧電基板３１の厚みＴ_Ｔｘよりも小さい実施例１〜４では、送信側周波数帯における送信側信号端子１３と第１の受信側信号端子１４ａとの間のアイソレーション特性が良好であることが分かる。また、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが薄い方が、送信側周波数帯における送信側信号端子１３と第１の受信側信号端子１４ａとの間のアイソレーション特性がより良好であることが分かる。しかしながら、図６に示すように、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが０．１ｍｍである場合と、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘが０．０５ｍｍである場合とでは、弾性表面波分波器のアイソレーション特性は、同等であった。以上の結果から、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘは、０．２ｍｍ以下であることが好ましく、０．１５ｍｍ以下であることがより好ましいことが分かる。また、受信側圧電基板２１の厚みＴ_Ｒｘは、０．１ｍｍ以上であることが好ましいことが分かる。

１…弾性表面波分波器
１０…配線基板
１１…樹脂層
１２…アンテナ端子
１３…送信側信号端子
１４ａ…第１の受信側信号端子
１４ｂ…第２の受信側信号端子
２０…受信側フィルタチップ
２１…受信側圧電基板
２２…電極
２３…受信側弾性表面波フィルタ部
３０…送信側フィルタチップ
３１…送信側圧電基板
３２…電極
３３…送信側弾性表面波フィルタ部

Claims

アンテナ端子と、
送信側信号端子と、
受信側信号端子と、
送信側フィルタチップ及び受信側フィルタチップとを備える弾性波分波器であって、
前記受信側フィルタチップは、受信側圧電基板と、前記受信側圧電基板上に形成されており、前記アンテナ端子と前記受信側信号端子との間に接続されている受信側弾性波フィルタ部とを有し、
前記送信側フィルタチップは、送信側圧電基板と、前記送信側圧電基板上に形成されており、前記アンテナ端子と前記送信側信号端子との間に接続されている送信側弾性波フィルタ部とを有し、
前記受信側圧電基板の厚みＴ_Ｒｘが、前記送信側圧電基板の厚みＴ_Ｔｘよりも小さい、弾性波分波器。
前記受信側圧電基板の厚みＴ_Ｒｘが、０．２ｍｍ以下である、請求項１に記載の弾性波分波器。
前記受信側圧電基板の厚みＴ_Ｒｘが、０．１ｍｍ以上である、請求項２に記載の弾性波分波器。
前記送信側圧電基板の厚みＴ_Ｔｘが、０．３ｍｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の弾性波分波器。
前記受信側弾性波フィルタと前記送信側弾性波フィルタとのいずれか一方が、バランス型フィルタである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の弾性波分波器。
前記受信側弾性波フィルタが、バランス型フィルタである、請求項５に記載の弾性波分波器。
前記受信側圧電基板と、前記送信側圧電基板とは、異なる材料からなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の弾性波分波器。
前記受信側圧電基板がＬｉＴａＯ_３基板からなり、前記送信側圧電基板がＬｉＮｂＯ_３基板からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の弾性波分波器。