JPWO2008068951A1 - 弾性表面波フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

段間に容量が挿入されている縦続接続型の縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ装置の小型化を図る。圧電基板２上に、第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３，４が構成されており、第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの中央の第１のＩＤＴ３ａの一端が第１の不平衡端子５に、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの中央の第１のＩＤＴ４ａの一端が第２の不平衡端子６に接続されており、第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３，４の第２のＩＤＴ３ｂ，４ｂの信号端子同士が第１の信号ライン９により接続されており、第３のＩＤＴ３ｃ，４ｃの信号端子同士が第２の信号ライン１０により接続されており、第１，第２の信号ライン９，１０間に容量１１が接続されている、弾性表面波フィルタ装置１。

Description

本発明は、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ装置に関し、より詳細には、圧電基板上において、第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタが２段縦続接続されている弾性表面波フィルタ装置に関する。

従来、携帯電話機のＲＦ段の帯域フィルタとして、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ装置が広く用いられている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置において、通過帯域外の減衰量を大きくすることが求められる場合には、複数の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを縦続接続した構造が用いられることが多い。

例えば下記の特許文献１には、図５に示す２段縦続接続型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置が開示されている。

図５に示す縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置１０１では、圧電基板１０２上に、図５に略図的に示されている電極構造が形成されている。圧電基板１０２は、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３からなる。圧電基板１０２上において、第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０３と、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０４とが縦続接続されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０３は、弾性表面波伝搬方向において例えば距離を隔てて配置された第１，第２のＩＤＴ１０３ａ，１０３ｂを有する。ＩＤＴ１０３ａ，１０３ｂに設けられている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器１０３ｃ，１０３ｄが配置されている。第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０４も、第１，第２のＩＤＴ１０４ａ，１０４ｂと、ＩＤＴ１０４ａ，１０４ｂが設けられている領域の表面波伝搬方向両側に配置された１０４ｃ，１０４ｄとを有する。

第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０３の第１のＩＤＴ１０３ａの一端が入力端子１０５に接続されており、他端がグラウンド電位に接続されている。第２のＩＤＴ１０３ｂの一端がグラウンド電位に、他端が信号ライン１０７により、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０４の第１のＩＤＴ１０４ａに接続されている。ＩＤＴ１０４ａの一端が上記信号ライン１０７に接続されており、他端はグラウンド電位に接続されている。第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０４の第２のＩＤＴ１０４ｂの一端がグラウンド電位に接続されており、他端が出力端子１０６に接続されている。

縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置１０１では、上記信号ライン１０７とグラウンド電位との間に、くし型電極１０８が接続されている。くし型電極１０８は、段間接続用の信号ライン１０７とグラウンド電位との間に容量を挿入するために設けられており、それによって、通過帯域内におけるスプリアスが抑制されると述べられている。
特開平７−７４５８８号公報

しかしながら、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置１０１では、上記くし型電極１０８により、スプリアスを抑制するための十分な容量を挿入するには、比較的大きなくし型電極１０８を形成しなければならなかった。そのため、圧電基板１０２上における弾性表面波フィルタ１０３，１０４の電極構造、並びに信号ライン１０７及びグラウンド電位に接続される配線等の形成領域が制限されがちであった。

よって、弾性表面波フィルタ装置が大きくならざるを得ず、小型化の妨げとなっていた。加えて、電極や配線のレイアウトが制限されるため、これらのレイアウトを工夫することにより特性の改善を図ることも困難であった。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、通過帯域内におけるスプリアスを抑制し得るだけでなく、小型化を図ることができ、かつ圧電基板上における電極構造や配線のレイアウトの自由度を高めることを可能とする縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置を提供することにある。

本発明によれば、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された第１のＩＤＴと、第１のＩＤＴの弾性表面波伝搬方向両側に配置された第２，第３のＩＤＴと、第１〜第３のＩＤＴが設けられている領域の表面波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とを有する第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを備え、前記第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第２のＩＤＴの信号端子と、前記第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第２のＩＤＴの信号端子とを接続している第１の信号ラインと、前記第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第３のＩＤＴの信号端子と、前記第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第３のＩＤＴの信号端子とを接続している第２の信号ラインと、前記第１，第２の信号ライン間に接続されている少なくとも１個の容量とをさらに備え、前記第１の信号ラインを伝送される電気信号に対して、前記第２の信号ラインを伝送される電気信号の位相が１８０°異なっている、弾性表面波フィルタ装置が提供される。

本発明に係る弾性表面波フィルタ装置では、好ましくは、前記少なくとも１個の容量が、前記圧電基板上に形成されたくし型電極からなる。くし型電極により、小型でありながら大きな容量を得ることができ、それによって弾性表面波フィルタ装置の小型化をより一層進めることができる。

本発明に係る弾性表面波フィルタ装置では、好ましくは、前記第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第１のＩＤＴが、それぞれ、第１，第２の不平衡信号端子に接続されている。この場合には、本発明に従って、小型であり、通過帯域内スプリアスの影響が少ない、特性の良好な不平衡入出力型の帯域フィルタを提供することができる。
（発明の効果）

本発明に係る弾性表面波フィルタ装置では、それぞれが、第１〜第３のＩＤＴを有する第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタが、第２のＩＤＴの信号端子同士を第１の信号ラインにより接続し、かつ第３のＩＤＴの信号端子同士を第２の信号ラインにより接続することにより、縦続接続されており、第１，第２の信号ライン間に少なくとも１個の容量が接続されており、該容量により、段間に容量が挿入されて、通過帯域内におけるスプリアスが抑制されている。そして、特許文献１に記載の弾性表面波フィルタ装置では、段間容量が、信号ラインとグラウンド電位との間に接続されていたため、十分なスプリアス抑制効果を得るには大きなくし型電極を設けなければならなかったのに対し、本発明では、第１，第２の信号ライン間に容量が挿入されており、この場合には、スプリアスを抑制するのに必要な容量の大きさを小さくすることができる。

従って、より小さな容量でフィルタ特性の改善を図ることができるので、弾性表面波フィルタ装置の小型化を図ることができるとともに、圧電基板上における電極や配線のレイアウトの自由度を高めることが可能となる。よって、電極や配線のレイアウトの工夫により特性の改善等を図ることも可能であり、良好な特性を有する小型の弾性表面波フィルタ装置を提供することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の模式的平面図である。 図２は、比較のために用意した弾性表面波フィルタ装置の模式的平面図である。 図３は、図１に示した実施形態及び比較のために用意した弾性表面波フィルタ装置の減衰量周波数特性を示す図である。 図４は、図１に示した実施形態及び比較のために用意した弾性表面波フィルタ装置の減衰量周波数特性を示す図である。 図５は、従来の弾性表面波フィルタ装置の一例を示す模式的平面図である。

符号の説明

１…弾性表面波フィルタ装置
２…圧電基板
３…第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
３ａ〜３ｃ…第１〜第３のＩＤＴ
３ｄ，３ｅ…反射器
４…第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
４ａ〜４ｃ…第１〜第３のＩＤＴ
４ｄ，４ｅ…反射器
５…第１の不平後端子
６…第２の不平衡端子
７，８…グランドライン
９，１０…第１，第２の信号ライン
１１…くし形電極

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の模式的平面図である。

弾性表面波フィルタ装置１は、圧電基板２を有する。圧電基板２は、本実施形態では、ＬｉＴａＯ_３基板からなる。もっとも、圧電基板２は、他のカット角のＬｉＴａＯ_３基板であってもよく、またはＬｉＮｂＯ_３や水晶などの他の圧電単結晶を用いて形成されていてもよく、圧電セラミックスにより構成されていてもよい。

圧電基板２上に、模式的に示されている電極構造及び配線が形成されている。

すなわち、圧電基板２上において、第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３と、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ４とが構成されている。第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３は、第１のＩＤＴ３ａと、第１のＩＤＴ３ａの表面波伝搬方向両側に配置された第２，第３のＩＤＴ３ｂ，３ｃとを有する。第１〜第３のＩＤＴ３ａ〜３ｃが設けられている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器３ｄ，３ｅが形成されている。

第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ４もまた、第１のＩＤＴ４ａと、第１のＩＤＴ４ａの表面波伝搬方向両側に配置された第２，第３のＩＤＴ４ｂ，４ｃとを有する。ＩＤＴ４ａ〜４ｃが配置されている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器４ｄ，４ｅが配置されている。第１のＩＤＴ３ａの一端は、入出力端子の一方としての第１の不平衡端子５に接続されている。ＩＤＴ３ａの他端は、グランドライン７に接続されている。グランドライン７は、ＩＤＴ３ａを反射器３ｅに接続しており、反射器３ｅは、グラウンド電位に接続されている。従って、ＩＤＴ３ａの他端はグラウンド電位に接続されている。

また、グランドライン７は、反射器４ｅにも接続されており、反射器４ｅもまたグラウンド電位に接続されている。

第２のＩＤＴ３ｂの一端がグラウンド電位に接続されており、他端が第１の信号ライン９に接続されている。第１の信号ライン９により、第２のＩＤＴ３ｂの他端と、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ４の第２のＩＤＴ４ｂの一端とが接続されている。第２のＩＤＴ４ｂの他端はグラウンド電位に接続されている。言い換えれば、第２のＩＤＴ３ｂの信号端子と、第２のＩＤＴ４ｂの信号端子とが第１の信号ライン９により電気的に接続されている。

同様に、第３のＩＤＴ３ｃの一端がグラウンド電位に接続されており、他端がすなわち信号端子が第２の信号ライン１０に接続されている。第２の信号ライン１０は、第３のＩＤＴ４ｃの一端、すなわち信号端子に接続されている。第３のＩＤＴ４ｃの他端はグラウンド電位に接続されている。第１のＩＤＴ４ａの一端が入出力端子の他方としての第２の不平衡端子６に接続されており、他端がグランドライン８に接続されている。グランドライン８は、ＩＤＴ４ａの他端と、反射器３ｄ，４ｄと電気的に接続している。反射器４ｄはグラウンド電位に接続されている。従って、ＩＤＴ４ａの不平衡端子６に接続されている側とは反対側の端子はグラウンド電位に接続されている。

第１の信号ライン９を伝送される信号の位相と、第２の信号ライン１０を伝送される信号の位相とは１８０°異なっている。すなわち、第１，第２の信号ライン９，１０は、平衡信号ラインを構成している。もっとも、第１のＩＤＴ３ａ，４ａの電極指の本数が偶数本、第２，第３のＩＤＴ３ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃの電極指の本数が奇数本とされ、それによって不平衡入力−不平衡出力を有する弾性表面波フィルタ装置１とされている。

なお、第１，２の信号ライン９，１０を平衡信号ラインに構成できればよく、例えば第１〜第３のＩＤＴ３ａ，４ａ，３ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃの電極指本数が全て奇数本とされ、第３のＩＤＴ３ｃ，４ｃの向きに対して第２のＩＤＴ３ｂ，４ｂの向きが上下反転されてもよい。

本実施形態の弾性表面はフィルタ装置１の特徴は、第１，第２の信号ライン９，１０間に、くし型電極１１からなる容量が接続されていることにある。すなわち、第１，第２の縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ３，４を縦続接続した構造では、通過帯域内のスプリアスが現れるが、容量をくし型電極１１により段間に挿入することにより、スプリアスを抑圧することができる。

しかも、くし型電極１１により、容量を挿入した場合には、特許文献１に記載の従来の弾性表面波フィルタ装置１０１の場合のくし型電極１０８に比べて、小さい容量で同様のスプリアス抑圧効果を得ることができる。従って、小さなくし型電極１１により特性改善を図ることができるので、弾性表面波フィルタ装置１の小型化を進めることができる。加えて、くし型電極１１を小さくし得るので、圧電基板２上における上記縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３，４を形成している電極構造や信号ライン９，１０やグランドライン７，８、あるいはＩＤＴ３ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃ及び反射器３ｅ，４ｄをグラウンド電位に接続するための引回し配線などのレイアウトの自由度を高めることができる。よって、電極構造や配線等のレイアウトの工夫により特性改善を図ることも容易となる。

なお、上記電極構造や配線等を形成する導電性材料については特に限定されず、適宜の金属もしくは合金を用いることができる。また、電極構造や配線等が、複数の金属膜を積層した積層金属膜により形成されていてもよい。

次に、本実施形態の弾性表面波フィルタ装置１において、小さな容量で特性を改善し得ることをより具体的な実験例に基づき明らかにする。

弾性表面波フィルタ装置１を以下の仕様で作製した。

第１のＩＤＴ３ａ，４ａの電極指の対数：２５．５対
第２，３のＩＤＴ３ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃの電極指の対数：１５対
反射器３ｄ，３ｅ，４ｄ，４ｅにおける電極指の本数：５４本
また、ＩＤＴ３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｃにおける交叉幅は、ＩＤＴ３ａ〜３ｃにおける電極指のピッチで定まる波長λとした場合に１９λとした。また、ＩＤＴ３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｃ及び反射器３ｄ，３ｅ，４ｄ，４ｅにおけるデューティはいずれも０．５５とした。ＩＤＴ及び反射器における電極膜厚は０．０３λとした。

くし型電極１１の容量：２．５ｐＦ
くし型電極１１については、電極指の対数を１２対とし、電極指交叉幅３３０μｍとした。この場合、圧電基板２上におけるくし型電極１１の専有面積は３３０μｍ×７０μｍ＝２３１００μｍ^２である。

本実施形態では、信号ライン９，１０を伝送する信号を平衡信号とするために、中央に配置されている第１のＩＤＴの電極指の対数を２５．５対、すなわち電極指の本数を５２本と偶数本とし、他方、外側の第２，第３のＩＤＴ３ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃの電極指の本数を３１本、すなわち奇数本とした。

なお、上記圧電基板２は、ＬｉＴａＯ_３基板で形成し、電極及び配線パターンについては、Ａｌにより形成した。

上記のようにして形成された弾性表面波フィルタ装置１の減衰量周波数特性を図３及び図４に実線で示す。なお、図４は、０〜１５００ＭＨｚまでの周波数域における減衰量周波数特性を示しており、図３はその一部である２９０〜３４０ＭＨｚの周波数域における減衰量周波数特性を示しており、さらに図３においては、その通過帯域の要部を右側のスケールで拡大した特性をも示している。

比較のために、図２に示した弾性表面波フィルタ装置５１を用意した。弾性表面波フィルタ装置５１では、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３，４間の接続態様及び段間容量を構成する電極が異なることを除いては上記弾性表面波フィルタ装置１と同様とした。すなわち、図２に示すように、第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３の第２，第３のＩＤＴ３ｂ，３ｃの各一端を共通接続し、信号ライン５２に接続している。また、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ４の第２，第３のＩＤＴ４ｂ，４ｃの各一端も共通接続され、上記信号ライン５２に接続されている。すなわち、信号ライン５２により、第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３，４が接続されている。他方、グランドライン７，８と、上記信号ライン５２との間に、それぞれ、くし型電極５３，５４を接続した。くし型電極５３，５４は、段間において信号ラインとグランド電位との間に接続されていることになる。

図２に示す弾性表面波フィルタ装置５１において、上記実施形態と同様に通過帯域内におけるスプリアスを抑制するように、すなわち同等のフィルタ特性が得られるようにくし型電極５３，５４の電極指交叉幅、電極指の対数等を調整した。その結果、くし型電極５３，５４のそれぞれが、電極指交叉幅＝６６０μｍ、電極指の対数が１２対である場合、図３及び図４に破線で示すフィルタ特性が得られた。この場合、くし型電極５３，５４による専有面積は、６６０μｍ×７０μｍ×２＝９２４００μｍ^２となる。

図３及び図４における破線で示すフィルタ特性と、実線で示すフィルタ特性とは、ほぼ同等のフィルタ特性を有し、通過帯域に大きなスプリアスは現れていない。しかしながら、弾性表面波フィルタ装置５１では、上記くし型電極５３，５４の占める専有面積は９２４００μｍ^２と非常に大きく、これに対して上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置１では、くし型電極１１の専有面積は２３１００μｍ^２に留まっている。従って、上記実施形態によれば、通過帯域内におけるスプリアスを段間容量により低減し得るだけでなく、段間容量を構成するくし型電極１１のサイズを小さくすることができるので、弾性表面波フィルタ装置１１の小型化を図り得ることがわかる。

そして、くし型電極１１が設けられている部分の領域を小さくすることができるので、くし型電極１１の周囲に、例えばグラウンド電位に接続される電極パッド等を配置することも可能となる。従って、電極パッドを含む電極や配線等のレイアウトの自由度を高めて、通過帯域外特性の改善等を図ることも可能となる。

上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置１では、くし型電極１１により容量が形成されていたが、くし型電極１１以外の構造により段間に容量が挿入されてもよい。このような構造としては、圧電基板２上において所定の距離を隔てて直線状の電極が対向されている構造、圧電基板２上において誘電体層が形成されており、該誘電体層を挟んで一対の電極が形成されている構造などを用いることができる。もっとも、好ましくは、くし型電極１１を用いることにより、より小さなスペースで十分な大きさの容量を形成することができ、小型化をより一層進めることができる。

また、上記実施形態では、第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３，４が縦続接続された２段縦続接続型の弾性表面波フィルタ装置が形成されていたが、３以上の段数の弾性表面波フィルタ装置にも本発明を適用することができる。

また、第１〜第３のＩＤＴを有する３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３，４だけでなく、例えば第２，第３のＩＤＴの表面波伝搬方向両側に第４，第５のＩＤＴが設けられている５ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いてもよい。その場合には、第４，第５のＩＤＴの各一端を第１のＩＤＴの不平衡端子に接続されている側の端部と共通接続し、各他端をグラウンド電位に接続すればよい。

Claims (3)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に形成された第１のＩＤＴと、第１のＩＤＴの弾性表面波伝搬方向両側に配置された第２，第３のＩＤＴと、第１〜第３のＩＤＴが設けられている領域の表面波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とを有する第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを備え、
   前記第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第２のＩＤＴの信号端子と、前記第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第２のＩＤＴの信号端子とを接続している第１の信号ラインと、
   前記第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第３のＩＤＴの信号端子と、前記第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第３のＩＤＴの信号端子とを接続している第２の信号ラインと、
   前記第１，第２の信号ライン間に接続されている少なくとも１個の容量とをさらに備え、
   前記第１の信号ラインを伝送される電気信号に対して、前記第２の信号ラインを伝送される電気信号の位相が１８０°異なっている、弾性表面波フィルタ装置。
2. 前記少なくとも１個の容量が、前記圧電基板上に形成されたくし型電極からなる、請求項１に記載の弾性表面波フィルタ装置。
3. 前記第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの前記第１のＩＤＴが、それぞれ、第１，第２の不平衡端子に接続されている、請求項１または２に記載の弾性表面波フィルタ装置。

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