JP4230347B2

JP4230347B2 - 弾性表面波フィルタ

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Publication number: JP4230347B2
Application number: JP2003423859A
Authority: JP
Inventors: 博之古里; 治川内
Original assignee: Fujitsu Media Devices Ltd
Current assignee: Fujitsu Media Devices Ltd
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: CN1630187A; KR20050062402A; CN100536329C; US20050151601A1; KR100724015B1; EP1544997A3; EP1544997A2; US7388456B2; JP2005184566A

Description

本発明は弾性表面波共振器を有する弾性表面波フィルタに関し、特に静電気放電（electrostatic discharge:ESD）から弾性表面波フィルタを保護する技術に関する。

近年、携帯電話などの無線装置の急速な小型化、高機能化及び高品質化が進んでおり、その高周波回路には弾性表面波共振器を用いたフィルタが用いられている。フィルタ構成は、複数の弾性表面波共振器をラダー型に接続したものや、多重モード型フィルタ（例えば、二重モード型フィルタ：Double Mode Saw filter：DMS）などが用いられている。弾性表面波共振器は、圧電基板上に交差配置された一対のくし型電極を有し、インターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）とも呼ばれる。くし型電極は、バスバーと、このバスバーから同一方向に延びる複数の電極指を有する。隣り合う電極指間隔や、電極指の先端とこれに対向するバスバーとのギャップなどは極めて小さい。よって、弾性表面波フィルタの入力端子や出力端子に静電気が印加されると、これらの端子とグランドとの間で静電気放電が起こり、この間にある弾性表面波共振器が破壊されてしまう。

この問題点を解決するために、特許文献１は入力電極又は出力電極に接続される静電破壊犠牲用電極を設け、静電気を受けた場合には静電破壊犠牲用電極を破壊させることで、フィルタ特性を決める弾性表面波共振器を保護する構成を開示している。

特開平６−２２４６８２号公報

しかしながら、静電破壊犠牲用電極が一旦破壊されてしまうと、もはや弾性表面波フィルタを静電気から保護することができないという問題がある。

従って、本発明はこれらの問題点を解決し、静電気対策として高い信頼性を持った弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。

本発明は、弾性表面波共振器と、多重モード型フィルタと、を有する弾性表面波フィルタにおいて、信号入力端子とこれに最も近いグランドとの間、及び、信号出力端子とこれに最も近いグランドとの間の少なくとも一方に、直列に接続された複数の弾性表面波共振器が設けられ、前記複数の弾性表面波共振器のうち複数個が前記信号入力端子、及び、前記信号出力端子の少なくとも一方と前記多重モード型フィルタとの間に設けられ、前記複数の弾性表面波共振器のうち一個が前記グランドと前記多重モード型フィルタとの間に設けられ、前記複数の弾性表面波共振器の静電容量は略等しいことを特徴とする弾性表面波フィルタである。本発明は、弾性表面波共振器と、バランス型の多重モード型フィルタと、を有する弾性表面波フィルタにおいて、バランス端子とこれに最も近いグランドとの間に、直列に接続された複数の弾性表面波共振器が設けられ、前記複数の弾性表面波共振器のうち複数個が前記バランス端子と前記多重モード型フィルタとの間に設けられ、前記複数の弾性表面波共振器のうち一個が前記グランドと前記多重モード型フィルタとの間に設けられ、前記複数の弾性表面波共振器の静電容量は略等しいことを特徴とする弾性表面波フィルタである。

静電気対策として高い信頼性を持った弾性表面波フィルタを提供することができる。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る弾性表面波フィルタを示す図である。弾性表面波フィルタは、圧電基板１０と、この上に形成された複数の弾性表面波共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及びＰ５と、信号入力端子１２と、信号出力端子１４とを有するデバイスである。これらの弾性表面波共振器はラダー型に接続されている。圧電基板は例えば、リチウムタンタレート（ＬＴ）やリチウムナイオベート（ＬＮ）の圧電単結晶で形成される。各弾性表面波共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１〜Ｐ５はＩＤＴ電極１６と、弾性表面波伝搬方向の両側に設けられた反射電極１８、２０とを有する。図を簡単にするために、参照番号１６、１８及び２０は弾性表面波共振器Ｓ２にのみ付与されている。ＩＤＴ電極１６は一対のくし型電極を有する。弾性表面波共振器Ｓ１とＳ２はラダー型構成の直列腕に設けられて、弾性表面波共振器Ｐ１〜Ｐ５は並列腕に設けられている。弾性表面波共振器Ｓ１とＳ２を特に直列腕共振器又は直列型共振器といい、弾性表面波共振器Ｐ１〜Ｐ５を特に並列腕共振器又は並列型共振器ということもある。以下、Ｓ１とＳ２を直列腕共振器といい、Ｐ１〜Ｐ５を並列腕共振器という。直列腕共振器Ｓ１、Ｓ２と並列腕共振器Ｐ１〜Ｐ５がフィルタ特性を決定する。図示する構成の場合、弾性表面波フィルタはバンドパスフィルタとして機能する。

本実施例は、信号入力端子１２とこれに最も近いグランドＧ１との間に直列に接続された複数の弾性表面波共振器Ｐ１、Ｐ２が設けられ、信号出力端子１４とこれに最も近いグランドＧ３との間に直列に接続された複数の弾性表面波共振器Ｐ４、Ｐ５が設けられ、弾性表面波共振器Ｐ１、Ｐ２の静電容量Ｃp1、Ｃp2は略等しく、弾性表面波共振器Ｐ４、Ｐ５の静電容量Ｃp4、Ｃp5は略等しい構成を有している。接続関係をより特定すれば、信号入力端子１２とこれに最も近いグランドＧ１との間の並列腕に複数の弾性表面波共振器Ｐ１、Ｐ２を直列に接続し、信号出力端子１４とこれに最も近いグランドＧ３との間の並列腕に複数の弾性表面波共振器Ｐ４、Ｐ５を直列に接続したものである。便宜上、信号入力端子１２とこれに最も近いグランドＧ１との間に設けられた複数の弾性表面波共振器Ｐ１、Ｐ２は第１の弾性表面波共振器群を形成し、信号出力端子１４とこれに最も近いグランドＧ３との間に設けられた複数の弾性表面波共振器Ｐ４、Ｐ５は第２の弾性表面波共振器群を形成するという（他の実施例でも同様）。信号入力端子１２とグランドＧ１との間の直列腕、及び信号出力端子１４とグランドＧ３との間の直列腕には、弾性表面波共振器は設けられていない。また、略等しいとは、静電容量の比が０．９〜１．１の範囲内にあることを意味している。つまり、Ｃp1／Ｃp2＝０．９〜１．１であり、Ｃp4／Ｃp5＝０．９〜１．１である。静電容量をこのように設定することで、入力端子１２が静電気を受けると、この静電気により入力端子１２とグランドＧ１との間にかかる電圧は並列腕共振器Ｐ１とＰ２でほぼ均等に分圧される。よって、静電破壊の耐性が向上する。同様に、出力端子１４が静電気を受けると、この静電気により出力端子１４とグランドＧ３との間にかかる電圧は並列腕共振器Ｐ４とＰ５でほぼ均等に分圧される。静電気の電圧を上記のように略均等に分圧しない場合には、一方の弾性表面波共振器に過大な電圧がかかり、破壊される可能性がある。

弾性表面波共振器の静電容量は、ＩＤＴ電極１６の開口長（隣り合う電極指が交差する部分の長さ）と対数との積として定義される。弾性表面波共振器Ｐ１、Ｐ２の静電容量Ｃp1、Ｃp2が略等しい限り、これら開口長や対数は異なっていてもよい。同様に、弾性表面波共振器Ｐ４、Ｐ５の静電容量Ｃp4、Ｃp5が略等しい限り、これら開口長や対数は異なっていてもよい。

このように、フィルタ特性を決める弾性表面波共振器の一部を上記の通りに構成することで、フィルタ特性に関与しない静電破壊犠牲用電極を設ける必要がなく、デバイスの小型化が可能になる。また、弾性表面波共振器を破壊させて静電気放電からデバイスを保護する構成ではないので、高い信頼性の静電気対策となる。

図１の構成では、信号入力端子１２とこれに最も近いグランドＧ１との間に直列に接続された複数の弾性表面波共振器は２つであり、同様に信号出力端子１４とこれに最も近いグランドＧ３との間に直列に接続された複数の弾性表面波共振器は２つであったが、３つ以上でも同様であり、これらの静電容量は略等しい。また、信号入力端子１２とこれに最も近いグランドＧ１との間、及び信号出力端子１４とこれに最も近いグランドＧ３との間の少なくとも一方に、直列に接続された複数の弾性表面波共振器を設ける構成でもよい。例えば、信号入力端子１２とこれに最も近いグランドＧ１との間の並列腕共振器Ｐ１とＰ２を単一の並列腕共振器に置き換えてもよい。この場合には、信号入力端子１２が受ける静電気からデバイスを保護できないが、用途によっては、出力側にのみ静電気対策を施せば充分な場合も考えられる。同様に、信号出力端子１４とこれに最も近いグランドＧ３との間の並列腕共振器Ｐ４とＰ５を単一の並列腕共振器に置き換えてもよい。この場合には、信号出力端子１４が受ける静電気からデバイスを保護できないが、用途によっては、入力側にのみ静電気対策を施せば充分な場合も考えられる。

なお、好ましくは図１に示す圧電基板１０は気密封止される。

図２は、本発明の実施例２に係る弾性表面波フィルタを示す図である。弾性表面波フィルタは、圧電基板１０と、この上に形成された複数の弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ４とＰ１〜Ｐ３と、信号入力端子１２と、信号出力端子１４とを有する。これらの弾性表面波共振器はラダー型に配置されている。弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ４とＰ１〜Ｐ３とがフィルタ特性を決める。本実施例は、信号入力端子１２とこれに最も近いグランドＧ１との間に直列に接続された複数の弾性表面波共振器Ｓ１、Ｐ１が設けられ、信号出力端子１４とこれに最も近いグランドＧ３との間に直列に接続された複数の弾性表面波共振器Ｓ４、Ｐ３が設けられ、弾性表面波共振器Ｓ１、Ｐ１の静電容量Ｃs1、Ｃp1は略等しく、弾性表面波共振器Ｓ４、Ｐ３の静電容量Ｃs4、Ｃp3は略等しい構成を有している。接続関係をより特定すれば、信号入力端子１２とこれに最も近いグランドＧ１との間に直列腕共振器Ｓ１と並列腕共振器Ｐ１とを直列に接続し、信号出力端子１４とこれに最も近いグランドＧ３との間に直列腕共振器Ｓ４と並列腕共振器Ｐ３とを直列に接続したものである。この配置は実施例１の配置と異なる。略等しい静電容量の定義は実施例１と同様である。すなわち、Ｃs1／Ｃp1＝０．９〜１．１であり、Ｃs4／Ｃp3＝０．９〜１．１である。静電容量をこのように設定することで、入力端子１２が受ける静電気は直列腕共振器Ｓ１と並列腕共振器Ｐ１とで略均等に分圧され、出力端子１４が受ける静電気を直列腕共振器Ｓ４と並列腕共振器Ｐ３とで略均等に分圧される。

このように、フィルタ特性を決める弾性表面波共振器の一部を上記の通りに構成することで、フィルタ特性に関与しない静電破壊犠牲用電極を設ける必要がなく、デバイスの小型化が可能になる。また、弾性表面波共振器を破壊させて静電気放電からデバイスを保護する構成ではないので、高い信頼性の静電気対策となる。なお、入力側又は出力側のいずれか一方のみ、上記の静電容量を満足するようにしてもよい。

図３は、本発明の実施例３に係る弾性表面波フィルタを示す図である。このフィルタ構成は、実施例１と実施例２の組み合わせに相当する。より特定すると、図３のフィルタ構成は、信号入力端子１２とこれに最も近いグランドＧ１との間に並列腕共振器Ｐ１、Ｐ２を直列に接続し、信号出力端子１４とこれに最も近いグランドＧ２との間に直列腕共振器Ｓ２と並列腕共振器Ｐ３とを直列に接続し、並列腕共振器Ｐ１、Ｐ２の静電容量Ｃp1、Ｃp2は略等しく（Ｃp1／Ｃp2＝０．９〜１．１）、直列腕共振器Ｓ２と並列腕共振器Ｐ３の静電容量Ｃs2、Ｃp3は略等しい（Ｃs2／Ｃp3＝０．９〜１．１）構成である。フィルタ特性を決める弾性表面波共振器の一部の静電容量を上記の通りに構成することで、フィルタ特性に関与しない静電破壊犠牲用電極を設ける必要がなく、デバイスの小型化が可能になる。また、弾性表面波共振器を破壊させて静電気放電からデバイスを保護する構成ではないので、高い信頼性の静電気対策となる。

図４は、本発明の実施例４に係る弾性表面波フィルタを示す図である。弾性表面波フィルタは、圧電基板１０と、この上に形成された複数の弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ４とＰ１〜Ｐ４と、信号入力端子１２と、信号出力端子１４とを有する。これらの弾性表面波共振器はラダー型に配置されている。弾性表面波共振器Ｓ１〜Ｓ４とＰ１〜Ｐ４とがフィルタ特性を決める。本実施例は、信号入力端子１２とこれに最も近いグランドＧ１との間に直列に接続された複数の弾性表面波共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１が設けられ、信号出力端子１４とこれに最も近いグランドＧ３との間に直列に接続された複数の弾性表面波共振器Ｐ３、Ｐ４が設けられ、弾性表面波共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１の静電容量Ｃs1、Ｃs2、Ｃp1は略等しく、弾性表面波共振器Ｐ３、Ｐ４の静電容量Ｃp3、Ｃp4は略等しい構成を有している。入力側の直列腕には２つの直列腕共振器Ｓ１、Ｓ２が配置されて、並列腕には１つの並列腕共振器Ｐ１が配置されている。信号入力端子１２が静電気を受けると、電圧は３つの共振器で略均一に分圧（３分割）される。他方、出力側は２つの並列腕共振器Ｐ３、Ｐ４で略均一に分圧（２分割）される。このように、入力側と出力側とで異なる分圧比を設定してもよい。異なる分圧比の設定は、実施例１〜３にも同様に適用することができる。

図５は、本発明の実施例５に係る弾性表面波フィルタを示す図である。本実施例の弾性表面波フィルタは、圧電基板１０と、この上に設けられた複数の弾性表面波共振器３０、Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１、Ｐ２と、信号入力端子１２と、信号出力端子１４とを有する。複数の弾性表面波共振器３０は二重モード型フィルタを形成する。以下、複数の弾性表面波共振器３０で構成されるフィルタをＤＭＳフィルタ３０という。信号入力端子１２は、直列腕共振器Ｓ１と並列腕共振器Ｐ１とを介して、ＤＭＳフィルタ３０の入力３２に結合されている。また、ＤＭＳフィルタ３０の出力３４は、並列腕共振器Ｐ２と直列腕共振器Ｓ２とを介して、信号出力端子１４に接続されている。

ＤＭＳフィルタ３０、直列腕共振器Ｓ１、Ｓ２及び並列腕共振器Ｐ１、Ｐ２がフィルタ特性を決める。本実施例は、信号入力端子１２とこれに最も近いグランドＧ１との間に直列に接続された直列腕共振器Ｓ１と並列腕共振器Ｐ１とが設けられ、信号出力端子１４とこれに最も近いグランドＧ２との間に直列に接続された並列腕共振器Ｐ２と直列腕共振器Ｓ２とが設けられ、弾性表面波共振器Ｓ１、Ｐ１の静電容量Ｃs1、Ｃp1は略等しく（Ｃs1／Ｃp1＝０．９〜１．１）、弾性表面波共振器Ｓ２、Ｐ２の静電容量Ｃs2、Ｃp2は略等しい（Ｃs2／Ｃp2＝０．９〜１．１）構成を有している。信号入力端子１２が静電気を受けると、その電圧は直列腕共振器Ｓ１と並列腕共振器Ｐ１とで略均等に分圧される。同様に、信号出力端子１４が静電気を受けると、その電圧は直列腕共振器Ｓ２と並列腕共振器Ｐ２とで略均等に分圧される。

このように、フィルタ特性を決める弾性表面波共振器の一部を上記の通りに構成することで、フィルタ特性に関与しない静電破壊犠牲用電極を設ける必要がなく、デバイスの小型化が可能になる。また、弾性表面波共振器を破壊させて静電気放電からデバイスを保護する構成ではないので、高い信頼性の静電気対策となる。なお、必要に応じて、入力側又は出力側のいずれか一方のみ、直列接続構成の弾性表面波共振器を設けるようにしてもよい。

図６は、本発明の実施例６に係る弾性表面波フィルタを示す図である。本実施例の弾性表面波フィルタは、図５に示す実施例５を変形したもので、ＤＭＳフィルタ３０はバランス出力構成である。バランス出力の各端子１４、３６と最も近いグランドＧ２、Ｇ３との間に複数の弾性表面波共振器（図６では２つ）を直列に接続したものである。より特定すると、一方のバランス出力端子１４とこれに最も近いグランドＧ２との間には、２つの直列に接続された直列腕共振器Ｓ２と並列腕共振器Ｐ２とが設けられており、他方のバランス出力端子３６とこれに最も近いグランドＧ３との間には、２つの直列に接続された直列腕共振器Ｓ３と並列腕共振器Ｐ３とが設けられている。そして、共振器Ｓ２、Ｐ２の静電容量Ｃs2、Ｃp2は略等しく（Ｃs2／Ｃp2＝０．９〜１．１）、同様に共振器Ｓ３、Ｐ３の静電容量Ｃs3、Ｃp3も略等しい（Ｃs3／Ｃp3＝０．９〜１．１）。勿論、共振器Ｓ１、Ｐ１の静電容量Ｃs1、Ｃp1も略等しい（Ｃs1／Ｃp1＝０．９〜１．１）。

このように、フィルタ特性を決める弾性表面波共振器の一部を上記の通りに構成することで、フィルタ特性に関与しない静電破壊犠牲用電極を設ける必要がなく、デバイスの小型化が可能になる。また、弾性表面波共振器を破壊させて静電気放電からデバイスを保護する構成ではないので、高い信頼性の静電気対策となる。なお、必要に応じて、入力側又はバランス出力側のいずれか一方のみ、直列接続構成の弾性表面波共振器を設けるようにしてもよい。

以上、本発明の実施例を説明した。本発明は上記実施例に限定されるものではなく、上記実施例を変形したものや、その他の実施例を含むものである。

本発明の実施例１にかかる弾性表面波フィルタを示す図である。本発明の実施例２にかかる弾性表面波フィルタを示す図である。本発明の実施例３にかかる弾性表面波フィルタを示す図である。本発明の実施例４にかかる弾性表面波フィルタを示す図である。本発明の実施例５にかかる弾性表面波フィルタを示す図である。本発明の実施例６にかかる弾性表面波フィルタを示す図である。

符号の説明

１０圧電基板
１２信号入力端子
１４信号出力端子
１６ＩＤＴ電極
１８、２０反射電極
３０ＤＭＳフィルタ
３２入力
３４出力
３６信号出力端子
Ｓ１〜Ｓ４直列腕共振器
Ｐ１〜Ｐ５並列腕共振器

Claims

弾性表面波共振器と、多重モード型フィルタと、を有する弾性表面波フィルタにおいて、信号入力端子とこれに最も近いグランドとの間、及び、信号出力端子とこれに最も近いグランドとの間の少なくとも一方に、直列に接続された複数の弾性表面波共振器が設けられ、前記複数の弾性表面波共振器のうち複数個が前記信号入力端子、及び、前記信号出力端子の少なくとも一方と前記多重モード型フィルタとの間に設けられ、前記複数の弾性表面波共振器のうち一個が前記グランドと前記多重モード型フィルタとの間に設けられ、前記複数の弾性表面波共振器の静電容量は略等しいことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
弾性表面波共振器と、バランス型の多重モード型フィルタと、を有する弾性表面波フィルタにおいて、バランス端子とこれに最も近いグランドとの間に、直列に接続された複数の弾性表面波共振器が設けられ、前記複数の弾性表面波共振器のうち複数個が前記バランス端子と前記多重モード型フィルタとの間に設けられ、前記複数の弾性表面波共振器のうち一個が前記グランドと前記多重モード型フィルタとの間に設けられ、前記複数の弾性表面波共振器の静電容量は略等しいことを特徴とする弾性表面波フィルタ。