WO2023171161A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2023171161A1
WO2023171161A1 PCT/JP2023/002066 JP2023002066W WO2023171161A1 WO 2023171161 A1 WO2023171161 A1 WO 2023171161A1 JP 2023002066 W JP2023002066 W JP 2023002066W WO 2023171161 A1 WO2023171161 A1 WO 2023171161A1
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resonator
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永二 藤森
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株式会社村田製作所
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    • H03H9/72—Networks using surface acoustic waves

Definitions

  • the present disclosure relates to an elastic wave device, and more specifically, relates to a technique for suppressing a decline in filter characteristics in an elastic wave device including an elastic wave filter.
  • Patent Document 1 JP 2017-204827A discloses an elastic wave device in which two substrates on which elastic wave resonators are arranged are stacked so that the elastic wave resonators face each other. Disclosed.
  • a ground electrode serving as a reference potential is generally arranged on a mounting board on which the acoustic wave device is mounted. Ru.
  • the path length from the filter device formed on the substrate stacked on the upper side to the ground electrode is relatively long. In this case, electromagnetic coupling with the signal of the filter device on the lower side is likely to occur, and filter characteristics such as isolation characteristics between the filter devices may deteriorate.
  • the present disclosure has been made to solve such problems, and its purpose is to suppress deterioration of filter characteristics in an elastic wave device including an elastic wave filter.
  • An elastic wave device includes: an external terminal electrode, a first piezoelectric substrate having a first surface and a second surface, a first filter including a first resonator disposed on the first surface; and a conductive shield layer.
  • the external terminal electrode includes a first terminal, a second terminal, and a ground terminal.
  • a first filter is connected to the first terminal and the second terminal.
  • the shield layer is disposed above the first resonator so as to overlap at least a portion of the first resonator when the first piezoelectric substrate is viewed in plan from the thickness direction of the first piezoelectric substrate.
  • the first resonator includes a first electrode electrically connected to a first terminal or a second terminal, and a second electrode connected to a ground terminal via a shield layer.
  • one electrode (second electrode) of the first resonator constituting the first filter is connected to a ground terminal via a shield layer disposed close to the first resonator so as to cover the first resonator. It is connected to the.
  • the loop area of the signal path leading to the ground electrode via the first resonator can be made small, so that electromagnetic coupling between the filters can be suppressed. Thereby, deterioration of filter characteristics in the elastic wave device can be suppressed.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a circuit configuration of an elastic wave device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an elastic wave device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a schematic configuration of an IDT (Interdigital Transducer) electrode.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an elastic wave device of a comparative example.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a passage path of a signal passing through a filter in the elastic wave device of the comparative example and the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a circuit configuration of an elastic wave device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an elastic wave device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram
  • FIG. 7 is a diagram showing filter characteristics when the distance between an external ground electrode and a resonator is changed in an elastic wave device of a comparative example.
  • 3 is a diagram showing filter characteristics in the elastic wave device of Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing isolation characteristics when changing the distance between an IDT electrode and a shield layer.
  • FIG. 6 is a diagram showing an increase in capacitive coupling between a resonator and a shield layer when the distance between the IDT electrode and the shield layer is changed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to a second embodiment.
  • 7 is a diagram showing filter characteristics when changing the distance between an external ground electrode and a shield layer in Embodiment 2.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a circuit configuration
  • FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of an elastic wave device 1 according to the first embodiment.
  • the elastic wave device 1 is, for example, a filter device used in a transmitting/receiving circuit of a communication device.
  • an elastic wave device 1 includes an antenna terminal T1 connected to an antenna ANT, a receiving (RX) filter 10 and a transmitting (TX) filter 10 electrically connected to the antenna terminal T1. 20.
  • An example of the elastic wave device 1 shown in FIG. 1 is a so-called duplexer consisting of two filters.
  • the reception filter 10 is a ladder type filter connected between the antenna terminal T1 and the reception terminal T2, and filters the signal received by the antenna ANT and outputs it from the reception terminal T2.
  • the filter 10 is configured to be able to pass signals in the first passband.
  • An inductor L1 for impedance matching is connected between the antenna terminal T1 and the ground potential GND. Further, the reception terminal T2 is connected to a reception circuit (not shown) via an inductor L2 for impedance matching.
  • the filter 10 includes a series arm circuit including series arm resonators S1 to S4 connected in series between an antenna terminal T1 and a reception terminal T2, and a parallel arm circuit connected between the series arm circuit and a ground potential GND.
  • a parallel arm circuit including arm resonance parts P1 to P4 is provided.
  • Each of the series arm resonance sections S1 to S4 and the parallel arm resonance sections P1 to P4 includes at least one elastic wave resonator.
  • each of the series arm resonator S2 and the parallel arm resonators P1 to P4 is composed of one elastic wave resonator
  • each of the series arm resonators S1, S3, and S4 is composed of two It is described as consisting of two elastic wave resonators.
  • the number of elastic wave resonators included in each resonance section is not limited to this, and is appropriately selected according to the characteristics of the filter.
  • the elastic wave resonator for example, a surface acoustic wave (SAW) resonator or a bulk acoustic wave (BAW) resonator can be used.
  • a thin film bulk acoustic resonator (FBAR) and/or an acoustic multilayer film resonator (Solid Mounted Resonator: SMR) can be used as the BAW resonator.
  • One end of the parallel arm resonant section P1 is connected to the connection point between the series arm resonant section S1 and the series arm resonant section S2, and the other end is connected to the ground potential GND.
  • One end of the parallel arm resonant section P2 is connected to a connection point between the series arm resonant section S2 and the series arm resonant section S3, and the other end is connected to the ground potential GND.
  • One end of the parallel arm resonant section P3 is connected to a connection point between the series arm resonant section S3 and the series arm resonant section S4, and the other end is connected to the ground potential GND.
  • One end of the parallel arm resonant section P4 is connected to the receiving terminal T2, and the other end is connected to the ground potential GND together with the other end of the parallel arm resonant section P3.
  • the transmitting filter 20 is a ladder type filter connected between the antenna terminal T1 and the transmitting terminal T3, and filters the signal received at the transmitting terminal T3 and outputs it from the antenna ANT.
  • the filter 20 is configured to be able to pass signals in the second passband.
  • the passband of filter 20 is different from the passband of filter 10.
  • the transmission terminal T3 is connected to a transmission circuit (not shown) via an inductor L3 for impedance matching.
  • the reception filter 20 is connected between a series arm circuit including series arm resonant parts S11 to S15 connected in series between the antenna terminal T1 and the transmission terminal T3, and between the series arm circuit and the ground potential GND. and a parallel arm circuit including parallel arm resonant parts P11 to P14.
  • Each of the series arm resonance sections S11 to S15 and the parallel arm resonance sections P11 to P14 includes at least one elastic wave resonator.
  • the number of elastic wave resonators included in each resonance section is not limited to the case of FIG. 1, but is appropriately selected according to the characteristics of the filter. Further, as for the elastic wave resonator used, a SAW resonator or a BAW resonator can be used.
  • One end of the parallel arm resonant section P11 is connected to the connection point between the series arm resonant section S11 and the series arm resonant section S12, and the other end is connected to the ground potential GND.
  • One end of the parallel arm resonance section P12 is connected to the connection point between the series arm resonance section S12 and the series arm resonance section S13, and the other end is connected to the ground potential GND together with the other end of the parallel arm resonance section P11. has been done.
  • One end of the parallel arm resonance section P13 is connected to the connection point between the series arm resonance section S13 and the series arm resonance section S14, and the other end is connected to the ground potential GND together with the other end of the parallel arm resonance section P11. has been done.
  • One end of the parallel arm resonant section P14 is connected to the connection point between the series arm resonant section S14 and the series arm resonant section S15, and the other end is connected to the ground potential GND together with the other end of the parallel arm resonant section P11. has been done.
  • the filter 10 corresponds to a "first filter” in the present disclosure
  • the filter 20 corresponds to a “second filter” in the present disclosure.
  • FIGS. 2 and 3 is a schematic perspective view of the elastic wave device 1 in FIG. 1
  • FIG. 3 is a sectional view of the elastic wave device 1. Note that in the cross-sectional view of FIG. 3, the configuration of the filter 10 portion is shown for ease of explanation. Although not shown in FIG. 3, the configuration of the filter 20 is basically the same as that of the filter 10.
  • elastic wave device 1 has a so-called one-chip structure in which filter 10 and filter 20 in FIG. 1 are arranged on the main surface of the same substrate.
  • the normal direction (thickness direction) of the main surface of the piezoelectric substrate 100 will be referred to as the Z-axis direction
  • the in-plane directions of the piezoelectric substrate 100 will be referred to as the X-axis and Y-axis directions.
  • the positive direction of the Z-axis is sometimes referred to as "upward” and the negative direction is sometimes referred to as "downward.”
  • the acoustic wave device 1 includes a piezoelectric substrate 100 and a resonator 120 that constitute a filter, a cover member 110, a support layer 140, a shield layer 145, a columnar electrode 150, a connection electrode 155, and an external terminal electrode 156. , solder bumps 160.
  • a plurality of resonators 120 and a plurality of electrode pads 131 connected to external terminal electrodes 156 are arranged on the piezoelectric substrate 100, and the resonators 120 are connected to each other and/or , the resonator 120 and the electrode pad 131 are connected by a wiring electrode 130.
  • a receiving filter 10 is arranged in the positive direction of the Y-axis of the piezoelectric substrate 100, and a transmitting filter 20 is arranged in the negative direction of the Y-axis.
  • the piezoelectric substrate 100 is made of a piezoelectric single crystal material such as, for example, lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), zinc oxide (ZnO), aluminum nitride, or lead zirconate titanate (PZT), or They are formed by piezoelectric laminated materials.
  • a piezoelectric single crystal material such as, for example, lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), zinc oxide (ZnO), aluminum nitride, or lead zirconate titanate (PZT), or They are formed by piezoelectric laminated materials.
  • a resonator 120 that constitutes the filter 10 is arranged on the lower surface 101 of the piezoelectric substrate 100. Note that although FIG. 3 shows an example in which two resonators 120 are arranged on the piezoelectric substrate 100 for convenience, the number of resonators is not limited to this.
  • the resonator 120 includes an elastic wave resonator made of an IDT (Interdigital Transducer) electrode having two comb-shaped electrodes D1 and D2 facing each other, as shown in FIG.
  • a SAW resonator is formed by the piezoelectric substrate 100 and the resonator 120.
  • the resonator 120 is made of aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), titanium (Ti), tungsten (W), platinum (Pt), chromium (Cr), nickel (Ni), It can be formed using a metal material such as a single metal consisting of at least one type of molybdenum (Mo) or an alloy containing these as main components. Further, the resonator 120 may have a structure in which a plurality of metal films made of these metals or alloys are laminated.
  • the cover member 110 is supported by the support layer 140 at a position spaced apart from the piezoelectric substrate 100.
  • the support layer 140 is arranged to surround the resonator 120 on the piezoelectric substrate 100.
  • a hollow space 171 is formed between the piezoelectric substrate 100 and the cover member 110 by the piezoelectric substrate 100, the cover member 110, and the support layer 140.
  • the cover member 110 and the support layer 140 are made of, for example, resin containing an organic material such as polyimide, epoxy resin, cyclic olefin resin, benzocyclobutene, polybenzoxazole, phenol resin, silicone, or acrylic resin, copper, Made of conductive materials such as silver, aluminum, nickel, or alloys thereof.
  • a columnar electrode 150 that forms part of a signal path between the resonator 120 and external equipment is arranged in the hollow space 171.
  • the columnar electrode 150 is made of a conductive material such as copper, silver, aluminum, nickel, or an alloy thereof.
  • the columnar electrode 150 extends between the electrode pad 131 arranged on the lower surface 101 of the piezoelectric substrate 100 and the upper surface 111 of the cover member 110.
  • the resonators 120 and the resonators 120 and the electrode pads 131 are electrically connected by wiring electrodes 130 .
  • the columnar electrode 150 is connected to an external terminal electrode 156 arranged on the lower surface 112 of the cover member 110 via a connection electrode 155 that penetrates the cover member 110.
  • the external terminal electrode 156 includes an antenna terminal T1, a reception terminal T2, a transmission terminal T3, and a ground terminal G.
  • External terminal electrode 156 is connected to mounting terminal 55 on mounting board 50 via solder bump 160 .
  • a ground electrode GND1 serving as a reference potential is arranged on the mounting board 50, and the ground terminal G of the acoustic wave device 1 is connected to the ground electrode GND1.
  • the support layer 140 is made of a conductive material, the conductive material forming the columnar electrode 150 and the support layer 140 may be the same material.
  • the shield layer 145 is disposed in the hollow space 171 between the resonator 120 and the upper surface 111 of the cover member 110 and close to the resonator 120.
  • the shield layer 145 is made of a conductive material such as copper, silver, or aluminum.
  • One electrode D2 of the resonator 120 that constitutes the parallel arm resonator is connected to the shield layer 145. Further, the shield layer 145 is connected to the ground terminal G via the columnar electrode 150. In other words, the electrode D2 of the parallel arm resonator 120 is connected to the ground terminal G via the shield layer 145. With such a configuration, for example, a signal from the antenna ANT to the ground potential GND passes through the parallel arm resonator, and then passes through the shield layer 145, the columnar electrode 150, and the ground terminal G to the ground potential GND. Connected.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an elastic wave device 1X of a comparative example.
  • the shield layer 145 unlike the elastic wave device 1 is not provided. Therefore, in the acoustic wave device 1X, one electrode D2 of the resonator 120 forming the parallel arm resonator is connected to the columnar electrode 150 by the wiring electrode 130 on the piezoelectric substrate 100.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the passage path of a signal passing through a filter in the elastic wave device 1X of the comparative example (left figure (A)) and the elastic wave device 1 of Embodiment 1 (right figure (B)). It is a diagram.
  • the elastic wave device 1X of the comparative example a part of the high frequency signal received by the antenna ANT is transmitted to the resonator 120 by the columnar electrode 150 and the wiring electrode 130, and after passing through the plurality of resonators 120, it is transmitted to the piezoelectric
  • the signal is transmitted to the ground electrode GND1 of the mounting board 50 through the wiring electrode 130 and the columnar electrode 150 on the other side of the board 100. That is, the signal from the antenna ANT to the ground electrode GND1 is transmitted in a loop shape as shown by the arrow AR1.
  • the signal that has passed through the resonator 120 is passed through the shield layer 145 and the columnar electrode 150 that is close to the external terminal electrode connected to the antenna ANT.
  • the signal is then transmitted to the ground electrode GND1 of the mounting board 50. That is, the signal from the antenna ANT to the ground electrode GND1 is transmitted in a loop shape as shown by the arrow AR2.
  • a signal ie, current
  • a magnetic field is generated by the current passing through the loop.
  • a plurality of parallel arm resonators are present in each filter, a plurality of paths to the ground potential GND may occur via the resonators.
  • inductive coupling between magnetic fields generated between adjacent loops occurs inside the filter and between the filters. If this inductive coupling becomes strong, the attenuation characteristics within the filter may deteriorate, or the isolation characteristics between the filters may deteriorate.
  • the magnitude of the generated magnetic field increases as the opening area of the loop increases. Furthermore, as the opening area of a loop becomes larger, it becomes more susceptible to magnetic fields generated in other loops, making it easier for inductive coupling to occur.
  • the opening area of the loop (arrow AR2) drawn by the signal path is In the example elastic wave device 1X, the area is smaller than the opening area of the loop (arrow AR1) drawn by the signal path.
  • the generated magnetic field is smaller than in the case of the elastic wave device 1X of the comparative example, and dielectric coupling with adjacent loops is less likely to occur. Therefore, by adopting a configuration like the elastic wave device 1 of Embodiment 1, it is possible to suppress the influence of inductive coupling between loops on filter characteristics.
  • FIG. 7 is a diagram showing the filter characteristics when the distance H (FIG. 5) between the external ground electrode GND1 and the resonator 120 is changed in the elastic wave device 1X of the above comparative example.
  • the left column shows the insertion loss of the filter 20 on the transmitting side
  • the middle column shows the insertion loss of the filter 10 on the receiving side.
  • the right column of FIG. 7 shows the isolation characteristics between the filter 10 and the filter 20.
  • the lower row shows the characteristics when the frequency is between 0.5 GHz and 6.0 GHz
  • the upper row shows the characteristics when the frequency is between 1.7 GHz and 2.15 GHz.
  • a waveform with the vertical axis enlarged is also drawn.
  • solid lines LN10, LN20, and LN30 indicate the case where the distance H is 20 ⁇ m
  • dashed-dotted lines LN11, LN21, and LN31 indicate the case where the distance H is 40 ⁇ m
  • the two-dot chain lines LN12, LN22, and LN32 indicate the case where the distance H is 80 ⁇ m
  • the one-dot chain lines LN13, LN23, and LN33 indicate the case where the distance H is 160 ⁇ m.
  • the elastic wave device 1X of the comparative example As described above, in the elastic wave device 1X of the comparative example, as the opening area of the loop in the signal path increases, the attenuation characteristics in the non-pass band and the isolation characteristics between the filters deteriorate.
  • FIG. 8 is a diagram showing filter characteristics in the elastic wave device 1 of the first embodiment.
  • the left column shows the insertion loss of the filter 20 on the transmitting side
  • the middle column shows the insertion loss of the filter 10 on the receiving side
  • the right column shows the isolation characteristics between the filters 10 and 20. ing.
  • the characteristics of the elastic wave device 1 solid lines LN40, LN50, LN60
  • the characteristics of the elastic wave device 1X are shown.
  • the shield layer 145 is disposed close to cover the resonator 120, and the resonator 120 and the ground electrode GND1 are connected via the shield layer 145.
  • the opening area of the loop formed by the signal path can be reduced, and inductive coupling between adjacent loops within the filter and/or between the filters can be weakened. This makes it possible to suppress deterioration of filter characteristics such as non-pass band attenuation characteristics and isolation characteristics between filters.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the effect on isolation characteristics when the distance HS between the resonator 120 (IDT electrode) and the shield layer 145 is changed.
  • the horizontal axis shows the distance HS between the resonator 120 and the shield layer 145
  • the vertical axis shows the simulation results of isolation characteristics between filters in the passband of the filter 20 on the transmitting side. It is shown.
  • the isolation characteristics deteriorate. This is considered to be because as the distance HS increases, the loop area from the resonator 120 via the shield layer 145 increases, so that inductive coupling in adjacent loops between the filters increases. From the simulation results in FIG. 9, it can be seen that in order to ensure isolation of 60 dB or more, it is preferable to set the distance HS between the resonator 120 and the shield layer 145 to 40 ⁇ m or less (region R1).
  • the distance HS between the resonator 120 and the shield layer 145 is made too small, the influence of capacitive coupling between the resonator 120 and the shield layer 145 cannot be ignored, and the resonant frequency changes due to the capacitive coupling. , and/or the filter characteristics may deteriorate due to the influence of impedance changes.
  • FIG. 10 is a diagram showing the results of a simulation regarding changes in capacitive coupling between the resonator 120 and the shield layer 145 when the distance HS between the resonator 120 and the shield layer 145 is changed.
  • the horizontal axis shows the distance HS between the resonator 120 and the shield layer 145
  • the vertical axis shows the increased capacitance between the resonator 120 and the shield layer 145.
  • the distance HS As shown in FIG. 10, it can be seen that as the distance HS becomes smaller, the capacitive coupling increases. Furthermore, it can be seen that in order to keep the increased capacitance below 0.075 pF, it is preferable to set the distance HS to 5 ⁇ m or more (region R2).
  • filter 10 and “filter 20" in Embodiment 1 correspond to “first filter” and “second filter” in the present disclosure, respectively.
  • Antenna terminal T1,” “reception terminal T2,” and “transmission terminal T3” in Embodiment 1 correspond to “first terminal,” “second terminal,” and “third terminal” in the present disclosure, respectively.
  • the “piezoelectric substrate 100" in the first embodiment corresponds to the “first piezoelectric substrate” in the present disclosure.
  • Electrode D1” and “electrode D2” in Embodiment 1 correspond to the “first electrode” and “second electrode” in the present disclosure, respectively.
  • “Lower surface 101" and “upper surface 102" of piezoelectric substrate 100 in Embodiment 1 and “upper surface 111" and “lower surface 112" of cover member 110 are referred to as “first surface” to "fourth surface” in the present disclosure. ” respectively.
  • the elastic wave device of the first embodiment has been described as a one-chip filter device in which two filters are arranged on the same piezoelectric substrate.
  • the acoustic wave device is a stacked filter device in which two filters configured on different piezoelectric substrates are stacked.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an elastic wave device 1A according to the second embodiment.
  • the filter 10 and the filter 20 in FIG. 1 are formed on different piezoelectric substrates.
  • the filter 10 has a configuration in which a resonator 120 is arranged on the lower surface 101 of the piezoelectric substrate 100, as in the first embodiment.
  • the filter 20 has a configuration in which a resonator 125 is arranged on the upper surface 106 of the piezoelectric substrate 105.
  • the piezoelectric substrate 100 and the piezoelectric substrate 105 are spaced apart in the Z-axis direction by the support layer 140, and a hollow space 171 is formed by the piezoelectric substrate 100, the piezoelectric substrate 105, and the support layer 140.
  • Resonator 120 and resonator 125 are arranged in hollow space 171 so as to face each other.
  • the resonator 120 of the filter 10 is connected to an external terminal electrode 156 via a columnar electrode 150 arranged inside the hollow space 171 and a connecting electrode 155 penetrating the piezoelectric substrate 105. Further, the resonator 125 of the filter 20 is connected to an external terminal electrode 156 via a wiring electrode 135 and a connection electrode 155.
  • the resonator 120 of the filter 10 is covered with a shield layer 145 disposed between the resonator 120 and the resonator 125.
  • One terminal of the resonator 120 constituting the parallel arm resonator of the filter 10 is connected to the ground electrode GND1 of the mounting board 50 via the shield layer 145 and the ground terminal G.
  • the shield layer 145 can suppress capacitive coupling between the resonator 120 and the resonator 125 that are arranged to face each other. Further, as described in the first embodiment, by connecting the resonator 120 to the ground electrode GND1 via the shield layer 145 disposed in close proximity, the opening area of the loop of the signal path can be reduced, so that isolation can be achieved. Deterioration of characteristics and damping characteristics can be suppressed.
  • a shield layer covering the resonator 125 may be placed on the filter 20 side instead of the shield layer 145.
  • the shield layer 145 is arranged on the filter 10 side.
  • a shield layer covering the resonator 125 may be further disposed in the filter 20.
  • the resonator 125 of the filter 20 may also be connected to the ground electrode GND1 via the shield layer 145.
  • FIG. 12 is a diagram showing filter characteristics in the elastic wave device 1A of the second embodiment.
  • the left column shows the insertion loss of the filter 20 on the transmitting side
  • the middle column shows the insertion loss of the filter 10 on the receiving side
  • the right column shows the isolation characteristics between the filters 10 and 20. ing.
  • the characteristics of the elastic wave device 1A solid lines LN70, LN80, LN90
  • the characteristics of the wave device (broken lines LN71, LN81, LN91) are shown.
  • the resonator 125 of the filter 20 is also connected to the ground electrode GND1 via the shield layer 145.
  • the second embodiment has better results in the attenuation characteristics in the non-pass band and the isolation characteristics between the filters than in the comparative example. .
  • filter 10 and “filter 20" in Embodiment 2 correspond to “first filter” and “third filter” in the present disclosure, respectively.
  • piezoelectric substrate 100" and “piezoelectric substrate 105" in the second embodiment correspond to “first piezoelectric substrate” and “second piezoelectric substrate” in the present disclosure, respectively.
  • the "upper surface 106" and “lower surface 107" of the piezoelectric substrate 105 in the second embodiment correspond to the "fifth surface” and “sixth surface” in the present disclosure, respectively.
  • Embodiment 3 a configuration will be described in which the shield layer is divided to separate the signal path to the ground potential for some resonators from the signal path for other resonators.
  • FIG. 13 is a plan view of an elastic wave device 1B according to the third embodiment. Similar to the elastic wave device 1 of the first embodiment, the elastic wave device 1B is a one-chip type device in which filters 10 and 20 are formed by disposing a plurality of resonators 120 on a common piezoelectric substrate 100. It is an elastic wave device. In the acoustic wave device 1B, the arrangement of the resonator 120, the electrode pad 131, and the wiring electrode 130 is the same as that of the acoustic wave device 1 shown in FIG.
  • the shield layer 145 covering the resonator 120 is divided into two shield layers 1451 and 1452.
  • the shield layer 1451 covers a portion of the signal path from the transmitting side electrode pad 131 (TX) connected to the transmitting terminal T3 to the grounding terminal G1 to which the parallel arm resonator P14 is connected, that is, the dotted chain line in FIG. It is arranged so as to cover the series arm resonance parts S14, S15 and the parallel arm resonance part P13 in the region RG1 surrounded by.
  • the shield layer 1452 is arranged to cover the remaining resonators other than the above-mentioned signal path.
  • an inductor can be formed between the ground terminal and the parallel arm resonator by making the shield layer connected to the corresponding signal path independent.
  • This inductor and the capacitance of the parallel arm resonator can constitute a series resonant circuit, and an attenuation pole can be formed on the high frequency side of the passband of the filter, thereby improving the attenuation characteristics of the filter.
  • the power supplied to the transmitting side circuit is larger than that of the receiving side circuit, the magnetic field generated in the signal path with low impedance becomes strong, and inductive coupling is likely to occur. Therefore, by making the shield layer of the signal path, which has a short path length from the transmission terminal, independent, coupling between adjacent loops of the signal path can be effectively suppressed.
  • the path length from the transmission terminal T3 to the ground electrode GND1 is shortened as in the elastic wave device 1B
  • a path from the antenna terminal T1 and/or the reception terminal T2 to the ground electrode GND1 is used.
  • the shield layer in the portion where the length is shortened may be made independent.
  • shield layer 1451 and “shield layer 1452" in Embodiment 3 correspond to “first layer” and “second layer” in the present disclosure, respectively.

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Abstract

弾性波装置（１）は、外部端子電極（１６０）と主面（１０１，１０２）を有する圧電性基板（１００）と、主面（１０１）上に配置された共振子（１２０）を含むフィルタ（１０）と、導電性のシールド層（１４５）とを備える。外部端子電極（１６０）は、端子（Ｔ１，Ｔ２）および接地端子（Ｇ）を含む。フィルタ（１０）は、端子（Ｔ１）および端子（Ｔ２）に接続される。シールド層（１４５）は、圧電性基板（１００）の厚み方向から圧電性基板（１００）を平面視した場合に、共振子（１２０）の少なくとも一部と重なるように共振子（１２０）の上方に配置される。共振子（１２０）は、端子（Ｔ１）または端子（Ｔ２）に電気的に接続される電極（Ｄ１）と、シールド層（１４５）を介して接地端子（Ｇ）に接続される電極（Ｄ２）とを含む。

Description

弾性波装置
　本開示は弾性波装置に関し、より特定的には、弾性波フィルタを備えた弾性波装置におけるフィルタ特性の低下を抑制する技術に関する。
　特開２０１７－２０４８２７号公報（特許文献１）には、弾性波デバイスにおいて、弾性波共振子が配置された２つの基板を、当該弾性波共振子同士が対向するように積層配置された構成が開示されている。
特開２０１７－２０４８２７号公報
　特開２０１７－２０４８２７号公報（特許文献１）に開示されたような弾性波デバイスにおいては、一般的には、当該弾性波デバイスが実装される実装基板に、基準電位となる接地電極が配置される。上記のような積層型の弾性波デバイスの場合、特に上部側に積層された基板に形成されるフィルタ装置から接地電極までの経路長が相対的に長くなる。そうすると、下部側のフィルタ装置の信号と電磁結合しやすくなり、フィルタ装置間のアイソレーション特性などのフィルタ特性が低下する可能性がある。
　本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、弾性波フィルタを含む弾性波装置において、フィルタ特性の低下を抑制することである。
　本開示に係る弾性波装置は、外部端子電極と、第１面および第２面を有する第１圧電性基板と、上記第１面上に配置された第１共振子を含む第１フィルタと、導電性のシールド層とを備える。外部端子電極は、第１端子、第２端子および接地端子を含む。第１フィルタは、第１端子および第２端子に接続される。シールド層は、第１圧電性基板の厚み方向から第１圧電性基板を平面視した場合に、第１共振子の少なくとも一部と重なるように第１共振子の上方に配置される。第１共振子は、第１端子または第２端子に電気的に接続される第１電極と、シールド層を介して接地端子に接続される第２電極とを含む。
　本開示に係る弾性波装置においては、第１フィルタを構成する第１共振子の一方の電極（第２電極）が、第１共振子を覆うように近接配置されたシールド層を介して接地端子に接続されている。このような構成とすることによって、第１共振子を経由して接地電極に至る信号経路のループ面積を小さくすることができるので、フィルタ間の電磁結合を抑制することができる。これにより、弾性波装置におけるフィルタ特性の低下を抑制することができる。
実施の形態１に係る弾性波装置の回路構成の一例を示す図である。 実施の形態１に係る弾性波装置の模式的な斜視図である。 実施の形態１に係る弾性波装置の断面図である。 ＩＤＴ（Interdigital　Transducer）電極の概略構成を説明するための図である。 比較例の弾性波装置の断面図である。 比較例および実施の形態１の弾性波装置において、フィルタを通過する信号の通過経路を説明するための図である。 比較例の弾性波装置において、外部の接地電極と共振子との間の距離を変化させたときのフィルタ特性を示す図である。 実施の形態１の弾性波装置におけるフィルタ特性を示す図である。 ＩＤＴ電極とシールド層との間の距離を変化させたときのアイソレーション特性を示す図である。 ＩＤＴ電極とシールド層との間の距離を変化させたときの共振子とシールド層との間の容量結合の増加を示す図である。 実施の形態２に係る弾性波装置の断面図である。 実施の形態２において、外部接地電極とシールド層との間の距離を変化させたときのフィルタ特性を示す図である。 実施の形態３に係る弾性波装置の平面図である。 図１３の弾性波装置の回路構成の一例を示す図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　［実施の形態１］
　（弾性波装置の構成）
　図１は、実施の形態１に従う弾性波装置１の回路構成を示す図である。弾性波装置１は、たとえば通信装置の送受信回路に用いられるフィルタ装置である。
　図１を参照して、弾性波装置１は、アンテナＡＮＴに接続されるアンテナ端子Ｔ１と、アンテナ端子Ｔ１に電気的に接続された受信（ＲＸ）用のフィルタ１０および送信（ＴＸ）用のフィルタ２０とを備える。図１に記載した弾性波装置１の例は、２つのフィルタからなるいわゆるデュプレクサである。
　受信用のフィルタ１０は、アンテナ端子Ｔ１と受信用端子Ｔ２との間に接続されたラダー型フィルタであり、アンテナＡＮＴで受けた信号をフィルタリングして受信用端子Ｔ２から出力する。フィルタ１０は、第１通過帯域の信号を通過可能に構成されている。アンテナ端子Ｔ１には、接地電位ＧＮＤとの間にインピーダンスマッチング用のインダクタＬ１が接続されている。また、受信用端子Ｔ２は、インピーダンスマッチング用のインダクタＬ２を介して図示しない受信回路に接続されている。
　フィルタ１０は、アンテナ端子Ｔ１と受信用端子Ｔ２との間に直列接続された直列腕共振部Ｓ１～Ｓ４を含む直列腕回路と、当該直列腕回路と接地電位ＧＮＤとの間に接続された並列腕共振部Ｐ１～Ｐ４とを含む並列腕回路とを備える。直列腕共振部Ｓ１～Ｓ４および並列腕共振部Ｐ１～Ｐ４の各共振部は、少なくとも１つの弾性波共振子を含んで構成される。図１の例においては、直列腕共振部Ｓ２および並列腕共振部Ｐ１～Ｐ４の各共振部が１つの弾性波共振子で構成され、直列腕共振部Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４の各共振部が２つの弾性波共振子で構成されるように記載されている。しかしながら、各共振部に含まれる弾性波共振子の数はこれに限定されず、フィルタの特性に合わせて適宜選択される。弾性波共振子としては、たとえば弾性表面波（Surface　Acoustic　Wave：ＳＡＷ）共振子あるいはバルク弾性波（Bulk　Acoustic　Wave：ＢＡＷ）共振子などを用いることができる。なお、ＢＡＷ共振子として、薄膜バルク音響共振子（Film　Bulk　Acoustic　Resonator：ＦＢＡＲ）、および／または、音響多層膜共振子(Solid　Mounted　Resonator：ＳＭＲ)を用いることができる。
　並列腕共振部Ｐ１の一方端は、直列腕共振部Ｓ１と直列腕共振部Ｓ２との間の接続点と接続されており、他方端は接地電位ＧＮＤに接続されている。並列腕共振部Ｐ２の一方端は、直列腕共振部Ｓ２と直列腕共振部Ｓ３との間の接続点と接続されており、他方端は接地電位ＧＮＤに接続されている。並列腕共振部Ｐ３の一方端は、直列腕共振部Ｓ３と直列腕共振部Ｓ４との間の接続点と接続されており、他方端は接地電位ＧＮＤに接続されている。並列腕共振部Ｐ４の一方端は、受信用端子Ｔ２に接続され、他方端は並列腕共振部Ｐ３の他方端とともに接地電位ＧＮＤに接続されている。
　送信用のフィルタ２０は、アンテナ端子Ｔ１と送信用端子Ｔ３との間に接続されたラダー型フィルタであり、送信用端子Ｔ３で受けた信号をフィルタリングしてアンテナＡＮＴから出力する。フィルタ２０は、第２通過帯域の信号を通過可能に構成されている。フィルタ２０の通過帯域は、フィルタ１０の通過帯域とは異なっている。送信用端子Ｔ３は、インピーダンスマッチング用のインダクタＬ３を介して図示しない送信回路に接続されている。
　受信用のフィルタ２０は、アンテナ端子Ｔ１と送信用端子Ｔ３との間に直列接続された直列腕共振部Ｓ１１～Ｓ１５を含む直列腕回路と、当該直列腕回路と接地電位ＧＮＤとの間に接続された並列腕共振部Ｐ１１～Ｐ１４を含む並列腕回路とを備える。直列腕共振部Ｓ１１～Ｓ１５および並列腕共振部Ｐ１１～Ｐ１４の各共振部は、少なくとも１つの弾性波共振子を含んで構成される。フィルタ２０においても、フィルタ１０と同様に、各共振部に含まれる弾性波共振子の数は図１の場合に限定されず、フィルタの特性に合わせて適宜選択される。また、使用される弾性波共振子についても、ＳＡＷ共振子あるいはＢＡＷ共振子などを用いることができる。
　並列腕共振部Ｐ１１の一方端は、直列腕共振部Ｓ１１と直列腕共振部Ｓ１２との間の接続点と接続されており、他方端は接地電位ＧＮＤに接続されている。並列腕共振部Ｐ１２の一方端は、直列腕共振部Ｓ１２と直列腕共振部Ｓ１３との間の接続点と接続されており、他方端は並列腕共振部Ｐ１１の他方端とともに接地電位ＧＮＤに接続されている。並列腕共振部Ｐ１３の一方端は、直列腕共振部Ｓ１３と直列腕共振部Ｓ１４との間の接続点と接続されており、他方端は並列腕共振部Ｐ１１の他方端とともに接地電位ＧＮＤに接続されている。並列腕共振部Ｐ１４の一方端は、直列腕共振部Ｓ１４と直列腕共振部Ｓ１５との間の接続点と接続されており、他方端は並列腕共振部Ｐ１１の他方端とともに接地電位ＧＮＤに接続されている。
　なお、フィルタ１０は本開示における「第１フィルタ」に対応し、フィルタ２０は本開示における「第２フィルタ」に対応する。
　次に図２および図３を用いて、弾性波装置１の構造について説明する。図２は図１の弾性波装置１の模式的な斜視図であり、図３は弾性波装置１の断面図である。なお、図３の断面図においては、説明を容易にするために、フィルタ１０の部分の構成が示されている。図３には図示されていないが、フィルタ２０の部分の構成も、基本的にはフィルタ１０と同様の構成となっている。
　図２および図３を参照して、弾性波装置１は、図１におけるフィルタ１０およびフィルタ２０が同じ基板の主面上に配置された、いわゆる１チップ型構造を有している。なお、以降の説明において、圧電性基板１００の主面の法線方向（厚み方向）をＺ軸方向とし、圧電性基板１００の面内方向をＸ軸およびＹ軸方向とする。また、Ｚ軸の正方向を「上方」、負方向を「下方」と称する場合がある。
　弾性波装置１は、フィルタを構成する圧電性基板１００および共振子１２０と、カバー部材１１０と、支持層１４０と、シールド層１４５と、柱状電極１５０と、接続電極１５５と、外部端子電極１５６と、はんだバンプ１６０とを含む。
　図２に示されるように、圧電性基板１００には、複数の共振子１２０、および、外部端子電極１５６に接続される複数の電極パッド１３１が配置されており、共振子１２０同士、および／または、共振子１２０と電極パッド１３１とが、配線電極１３０によって接続されている。概略的には、図２において、圧電性基板１００のＹ軸の正方向に受信用のフィルタ１０が配置されており、Ｙ軸の負方向に送信用のフィルタ２０が配置されている。
　圧電性基板１００は、たとえば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム、またはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電単結晶材料、あるいはそれらの圧電積層材料によって形成される。
　圧電性基板１００の下面１０１には、フィルタ１０を構成する共振子１２０が配置されている。なお、図３においては、便宜上、圧電性基板１００には２つの共振子１２０が配置される例が記載されているが、共振子の数はこれに限定されない。
　共振子１２０は、図４に示されるような、対向する２つの櫛歯状の電極Ｄ１，Ｄ２を有するＩＤＴ（Interdigital　Transducer）電極からなる弾性波共振子を含む。圧電性基板１００と共振子１２０とによって、ＳＡＷ共振子が形成される。
　共振子１２０は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）のうちの少なくとも一種からなる単体金属、またはこれらを主成分とする合金などの金属材料を用いて形成することができる。また、共振子１２０は、これらの金属もしくは合金からなる複数の金属膜を積層した構造を有していてもよい。
　カバー部材１１０は、支持層１４０によって圧電性基板１００から離間した位置に支持されている。支持層１４０は、圧電性基板１００上の共振子１２０の周囲を囲むように配置されている。圧電性基板１００、カバー部材１１０および支持層１４０によって、圧電性基板１００とカバー部材１１０との間に中空空間１７１が形成される。カバー部材１１０および支持層１４０は、たとえば、ポリイミド、エポキシ系樹脂、環オレフィン系樹脂、ベンゾシクロブテン、ポリベンゾオキサゾール、フェノール系樹脂、シリコーン、あるいはアクリル樹脂などの有機材料を含む樹脂や、銅、銀、アルミ、ニッケル、あるいはこれらの合金のような導電性材料で形成される。
　中空空間１７１内には、共振子１２０と外部機器との間の信号経路の一部を構成する柱状電極１５０が配置されている。柱状電極１５０は、銅、銀、アルミ、ニッケル、あるいはこれらの合金のような導電性材料で形成されている。柱状電極１５０は、圧電性基板１００の下面１０１に配置された電極パッド１３１と、カバー部材１１０の上面１１１との間に延在している。圧電性基板１００の下面１０１において、共振子１２０同士、および、共振子１２０と電極パッド１３１とは、配線電極１３０によって電気的に接続されている。
　柱状電極１５０は、カバー部材１１０を貫通する接続電極１５５を介して、カバー部材１１０の下面１１２に配置された外部端子電極１５６に接続されている。外部端子電極１５６には、アンテナ端子Ｔ１、受信用端子Ｔ２、送信用端子Ｔ３および接地端子Ｇが含まれる。外部端子電極１５６は、はんだバンプ１６０を介して、実装基板５０上の実装端子５５に接続される。実装基板５０には、基準電位となる接地電極ＧＮＤ１が配置されており、弾性波装置１の接地端子Ｇは、当該接地電極ＧＮＤ１に接続される。なお、支持層１４０を導電性材料で構成した場合、柱状電極１５０と支持層１４０を構成する導電性材料を同じ材料にしても構わない。
　また、実施の形態１の弾性波装置１においては、中空空間１７１内における、共振子１２０とカバー部材１１０の上面１１１との間に、共振子１２０に近接してシールド層１４５が配置されている。シールド層１４５は、たとえば、銅、銀あるいはアルミニウムなどの導電性部材で形成されている。
　シールド層１４５には、並列腕共振子を構成する共振子１２０の一方の電極Ｄ２が接続されている。また、シールド層１４５は、柱状電極１５０を介して接地端子Ｇに接続されている。言い換えれば、並列腕の共振子１２０の電極Ｄ２は、シールド層１４５を介して接地端子Ｇに接続されている。このような構成とすることによって、たとえば、アンテナＡＮＴから接地電位ＧＮＤに至る信号は、並列腕共振子を通過した後、シールド層１４５、柱状電極１５０および接地端子Ｇを経由して接地電位ＧＮＤに接続される。
　（フィルタ特性）
　図５は、比較例の弾性波装置１Ｘの断面図である。弾性波装置１Ｘにおいては、弾性波装置１のようなシールド層１４５が配置されていない。このため、弾性波装置１Ｘにおいては、並列腕共振子を構成する共振子１２０の一方の電極Ｄ２は、圧電性基板１００上の配線電極１３０によって柱状電極１５０に接続される。
　図６は、比較例の弾性波装置１Ｘ（左図（Ａ））および実施の形態１の弾性波装置１（右図（Ｂ））において、フィルタを通過する信号の通過経路を説明するための図である。比較例の弾性波装置１Ｘの場合、アンテナＡＮＴで受信された高周波信号の一部は、柱状電極１５０および配線電極１３０によって共振子１２０に伝達され、複数の共振子１２０を経由した後に、圧電性基板１００の他方側の配線電極１３０および柱状電極１５０を通って、実装基板５０の接地電極ＧＮＤ１に伝達される。すなわち、アンテナＡＮＴから接地電極ＧＮＤ１に至る信号は、矢印ＡＲ１で示されるようなループ状を描いて伝達される。
　一方、実施の形態１の弾性波装置１の場合には、共振子１２０を経由した信号は、シールド層１４５を経由して、アンテナＡＮＴに接続される外部端子電極に近接した柱状電極１５０を介して、実装基板５０の接地電極ＧＮＤ１に伝達される。すなわち、アンテナＡＮＴから接地電極ＧＮＤ１に至る信号は、矢印ＡＲ２で示されるようなループ状を描いて伝達される。
　一般的に、このようなループ状の経路を信号（すなわち電流）が通過すると、当該ループを通過する電流によって磁界が発生する。弾性波装置１および弾性波装置１Ｘのような構成においては、各フィルタにおいて複数の並列腕共振子が存在するため、共振子を経由して接地電位ＧＮＤに至る複数の経路が生じ得る。そうすると、フィルタ内部およびフィルタ間において、隣接ループ間で生じる磁界同士の誘導結合が生じる。この誘導結合が強くなると、フィルタ内での減衰特性が低下したり、フィルタ間でのアイソレーション特性が低下し得る。
　ここで、発生する磁界の大きさは、ループの開口面積が大きくなるにつれて大きくなる。また、ループの開口面積が大きくなると、他のループで生じた磁界を受けやすくなるため、誘導結合が生じやすくなる。
　実施の形態１の弾性波装置１においては、図６に示されるように、共振子１２０を覆うシールド層１４５を信号が経由するため、信号経路が描くループ（矢印ＡＲ２）の開口面積は、比較例の弾性波装置１Ｘにおいて信号経路が描くループ（矢印ＡＲ１）の開口面積よりも小さくなる。これにより、実施の形態１の弾性波装置１の場合においては、比較例の弾性波装置１Ｘの場合に比べて、発生する磁界が小さくなり、隣接ループとの誘電結合が生じにくくなる。したがって、実施の形態１の弾性波装置１のような構成とすることによって、ループ間の誘導結合によるフィルタ特性への影響を抑制することができる。
　図７は、上記の比較例の弾性波装置１Ｘにおいて、外部の接地電極ＧＮＤ１と共振子１２０との間の距離Ｈ（図５）を変化させたときのフィルタ特性を示す図である。図７においては、左欄には送信側のフィルタ２０の挿入損失が示されており、中欄には受信側のフィルタ１０の挿入損失が示されている。また、図７の右欄には、フィルタ１０とフィルタ２０との間のアイソレーション特性が示されている。なお、図７において、下段には周波数が０．５ＧＨｚ～６．０ＧＨｚの間の特性が示されており、上段には周波数が１．７ＧＨｚ～２．１５ＧＨｚの間の特性が示されている。さらに、挿入損失の上段のグラフにおいては、縦軸を拡大した波形が併せて描かれている。
　図７を参照して、各グラフにおいて、実線ＬＮ１０，ＬＮ２０，ＬＮ３０は距離Ｈが２０μｍの場合を示しており、一点鎖線ＬＮ１１，ＬＮ２１，ＬＮ３１は距離Ｈが４０μｍの場合を示している。また、二点鎖線ＬＮ１２，ＬＮ２２，ＬＮ３２は距離Ｈが８０μｍの場合を示しており、一点鎖線ＬＮ１３，ＬＮ２３，ＬＮ３３は距離Ｈが１６０μｍの場合を示している。
　左欄および中欄の挿入損失については、対象の通過帯域においては、接地電極ＧＮＤ１と共振子１２０との間の距離Ｈによる損失の違いはほとんど見られない。しかしながら、非通過帯域においては、距離Ｈが大きくなるほど（すなわちループの開口面積が大きくなるほど）減衰量が低下している。
　また、右欄のフィルタ間のアイソレーション特性については、受信側の通過帯域においては大きな変化はないものの、送信側の通過帯域およびそれよりも低い非通過帯域、ならびに、受信側の通過帯域よりも高い非通過帯域におけるアイソレーションが低下している。
　このように、比較例の弾性波装置１Ｘにおいては、信号経路のループの開口面積が大きくなると、非通過帯域における減衰特性、ならびに、フィルタ間のアイソレーション特性が低下する。
　図８は、実施の形態１の弾性波装置１におけるフィルタ特性を示す図である。図８においても、左欄には送信側のフィルタ２０の挿入損失、中欄には受信側のフィルタ１０の挿入損失、右欄にはフィルタ１０とフィルタ２０との間のアイソレーション特性が示されている。また、図８においては、外部の接地電極ＧＮＤ１と共振子１２０との間の距離Ｈを１６０μｍとした場合の、弾性波装置１の特性（実線ＬＮ４０，ＬＮ５０，ＬＮ６０）、および、比較例の弾性波装置１Ｘの特性（破線ＬＮ４１，ＬＮ５１，ＬＮ６１）が示されている。
　図８に示されるように、実施の形態１の弾性波装置１の場合には、接地電極ＧＮＤ１と共振子１２０との間の距離Ｈが大きい場合であっても、非通過帯域における減衰特性、および、アイソレーション特性の低下が抑制されており、図７の距離Ｈが２０μｍの場合と同等の特性が実現できている。
　以上のように、実施の形態１の弾性波装置１のように、共振子１２０を覆うように近接してシールド層１４５を配置し、当該シールド層１４５を介して、共振子１２０と接地電極ＧＮＤ１とを接続する構成とすることによって、信号経路により形成されるループの開口面積を小さくし、フィルタ内および／またはフィルタ間における隣接ループ間での誘導結合を弱めることができる。これによって、非通過帯域の減衰特性およびフィルタ間のアイソレーション特性といったフィルタ特性の低下を抑制することが可能となる。
　（シールド層とＩＤＴ電極との距離の影響）
　上記のように、共振子に接続されるシールド層を配置することによって、フィルタ特性の低下を抑制することができる。しかしながら、シールド層の配置態様によっては、必ずしも所望の特性改善が実現できない場合が生じ得る。次に、図９および図１０を用いて、共振子１２０とシールド層１４５との間の距離によるフィルタ特性への影響について説明する。
　図９は、共振子１２０（ＩＤＴ電極）とシールド層１４５との間の距離ＨＳを変化させたときのアイソレーション特性への影響を説明するための図である。図９においては、横軸には共振子１２０とシールド層１４５との間の距離ＨＳが示されており、縦軸には送信側のフィルタ２０の通過帯域におけるフィルタ間のアイソレーション特性のシミュレーション結果が示されている。
　図９に示されるように、共振子１２０とシールド層１４５との間の距離ＨＳが大きくなるにつれて、アイソレーション特性が低下している。これは、距離ＨＳが大きくなることによって、共振子１２０からシールド層１４５を経由する部分のループ面積が大きくなることから、フィルタ間の隣接ループにおける誘導結合が増加するためと考えられる。図９のシミュレーション結果より、６０ｄＢ以上のアイソレーションを確保するためには、共振子１２０とシールド層１４５との間の距離ＨＳを４０μｍ以下（領域Ｒ１）とすることが好ましいことがわかる。
　一方で、共振子１２０とシールド層１４５との間の距離ＨＳを小さくしすぎると、共振子１２０とシールド層１４５との間の容量結合の影響が無視できなくなり、当該容量結合による共振周波数の変化、および／または、インピーダンスの変化の影響によりフィルタ特性が低下する可能性がある。
　図１０は、共振子１２０とシールド層１４５との間の距離ＨＳを変化させたときの共振子１２０とシールド層１４５との間の容量結合の変化についてシミュレーションを行なった結果を示す図である。図１０においては、横軸に共振子１２０とシールド層１４５との間の距離ＨＳが示されており、縦軸には共振子１２０とシールド層１４５との間の増加容量が示されている。
　図１０に示されるように、距離ＨＳが小さくなるにしたがって、容量結合が増加していることがわかる。また、増加容量を０．０７５ｐＦ以下に留めるためには、距離ＨＳを５μｍ以上（領域Ｒ２）とすることが好ましいことがわかる。
　以上の結果から、共振子１２０とシールド層１４５との間の距離ＨＳを５μｍ以上かつ４０μｍ以下（５μｍ≦ＨＳ≦４０μｍ）とすることによって、安定したフィルタ特性を実現することができる。
　なお、実施の形態１における「フィルタ１０」および「フィルタ２０」は、本開示における「第１フィルタ」および「第２フィルタ」にそれぞれ対応する。実施の形態１における「アンテナ端子Ｔ１」、「受信用端子Ｔ２」および「送信用端子Ｔ３」は、本開示における「第１端子」、「第２端子」および「第３端子」にそれぞれ対応する。実施の形態１における「圧電性基板１００」は、本開示における「第１圧電性基板」に対応する。実施の形態１における「電極Ｄ１」および「電極Ｄ２」は、本開示における「第１電極」および「第２電極」にそれぞれ対応する。実施の形態１における圧電性基板１００の「下面１０１」および「上面１０２」、ならびに、カバー部材１１０の「上面１１１」および「下面１１２」は、本開示における「第１面」～「第４面」にそれぞれ対応する。
　［実施の形態２］
　実施の形態１の弾性波装置は、２つのフィルタが同じ圧電性基板上に配置された１チップ型のフィルタ装置の場合について説明した。
　実施の形態２においては、弾性波装置が、互いに異なる圧電性基板上に構成された２つのフィルタを積層したスタック型のフィルタ装置である場合について説明する。
　図１１は、実施の形態２に係る弾性波装置１Ａの断面図である。弾性波装置１Ａにおいては、図１におけるフィルタ１０およびフィルタ２０が、異なる圧電性基板に形成されている。
　具体的には、フィルタ１０は、実施の形態１の場合と同様に、圧電性基板１００の下面１０１に共振子１２０が配置された構成を有している。一方、フィルタ２０は、圧電性基板１０５の上面１０６に共振子１２５が配置された構成を有している。圧電性基板１００および圧電性基板１０５は、支持層１４０によってＺ軸方向に離間して配置されており、圧電性基板１００、圧電性基板１０５および支持層１４０によって中空空間１７１が形成される。共振子１２０および共振子１２５は、中空空間１７１内において、互いに対向するように配置されている。
　フィルタ１０の共振子１２０は、中空空間１７１の内部に配置された柱状電極１５０および圧電性基板１０５を貫通する接続電極１５５を介して、外部端子電極１５６に接続されている。また、フィルタ２０の共振子１２５は、配線電極１３５および接続電極１５５を介して外部端子電極１５６に接続されている。
　フィルタ１０の共振子１２０は、実施の形態１の弾性波装置１と同様に、共振子１２０と共振子１２５との間に配置されたシールド層１４５によって覆われている。そして、フィルタ１０の並列腕共振部を構成する共振子１２０の一方の端子は、当該シールド層１４５および接地端子Ｇを介して、実装基板５０の接地電極ＧＮＤ１に接続されている。
　シールド層１４５は、互いに対向して配置される共振子１２０と共振子１２５との間の容量結合を抑制することができる。また、実施の形態１において説明したように、共振子１２０が近接配置されるシールド層１４５を介して接地電極ＧＮＤ１に接続されることによって、信号経路のループの開口面積を小さくできるので、アイソレーション特性および減衰特性の低下を抑制することができる。
　なお、共振子１２０と共振子１２５との間の容量結合を抑制することを目的とした場合、シールド層１４５に代えて、フィルタ２０側に共振子１２５を覆うシールド層を配置することもできる。しかしながら、弾性波装置１Ａのような構成においては、フィルタ１０の方がフィルタ２０よりも接地電極ＧＮＤ１から遠い位置に配置されているため、信号経路で形成されるループの開口面積も、フィルタ１０の方がより大きくなる。そのため、弾性波装置１Ａにおいては、フィルタ１０側にシールド層１４５が配置される構成となっている。もちろん、シールド層１４５に加えて、フィルタ２０にも共振子１２５を覆うシールド層をさらに配置してもよい。あるいは、フィルタ２０の共振子１２５についてもシールド層１４５を介して接地電極ＧＮＤ１に接続されるようにしてもよい。
　図１２は、実施の形態２の弾性波装置１Ａにおけるフィルタ特性を示す図である。図１２においても、左欄には送信側のフィルタ２０の挿入損失、中欄には受信側のフィルタ１０の挿入損失、右欄にはフィルタ１０とフィルタ２０との間のアイソレーション特性が示されている。また、図１２においては、弾性波装置１Ａの特性（実線ＬＮ７０，ＬＮ８０，ＬＮ９０）と、シールド層は配置されているが、当該シールド層に共振子１２０が接続されていない場合の比較例の弾性波装置の特性（破線ＬＮ７１，ＬＮ８１，ＬＮ９１）が示されている。なお、図１２の弾性波装置１Ａにおいては、フィルタ２０の共振子１２５についてもシールド層１４５を介して接地電極ＧＮＤ１に接続されている。
　図１２に示されるように、フィルタ１０，２０のいずれにおいても、実施の形態２は、比較例に比べて、非通過帯域における減衰特性およびフィルタ間のアイソレーション特性が良好な結果となっている。
　以上のように、異なる２つの圧電性基板の各々に共振子が配置されたスタック型の弾性波装置においても、共振子を覆うシールド層を配置し、当該シールド層を介して共振子を接地電位に接続することによって、非通過帯域の減衰特性およびフィルタ間のアイソレーション特性の低下を抑制することができる。
　なお、実施の形態２における「フィルタ１０」および「フィルタ２０」は、本開示における「第１フィルタ」および「第３フィルタ」にそれぞれ対応する。実施の形態２における「圧電性基板１００」および「圧電性基板１０５」は、本開示における「第１圧電性基板」および「第２圧電性基板」にそれぞれ対応する。実施の形態２における圧電性基板１０５の「上面１０６」および「下面１０７」は、本開示における「第５面」および「第６面」にそれぞれ対応する。
　［実施の形態３］
　実施の形態１においては、圧電性基板上の共振子を共通のシールド層によって覆う構成について説明した。
　実施の形態３においては、シールド層を分割して、一部の共振子についての接地電位への信号経路を、他の共振子についての信号経路から分離する構成について説明する。
　図１３は、実施の形態３に係る弾性波装置１Ｂの平面図である。弾性波装置１Ｂは、実施の形態１の弾性波装置１と同様に、共通の圧電性基板１００上に複数の共振子１２０が配置されることによってフィルタ１０，２０が形成された１チップ型の弾性波装置である。弾性波装置１Ｂにおいて、共振子１２０、電極パッド１３１および配線電極１３０の配置は、図２で示した弾性波装置１と同様である。
　一方、弾性波装置１Ｂにおいては、共振子１２０を覆うシールド層１４５が、２つのシールド層１４５１，１４５２に分割されている。シールド層１４５１は、送信用端子Ｔ３に接続される送信側の電極パッド１３１（ＴＸ）から、並列腕共振部Ｐ１４が接続される接地端子Ｇ１に至る信号経路の部分、すなわち、図１４の一点鎖線で囲まれた領域ＲＧ１の直列腕共振部Ｓ１４，Ｓ１５および並列腕共振部Ｐ１３を覆うように配置されている。一方で、シールド層１４５２は、上記の信号経路以外の残りの共振子を覆うように配置されている。
　信号が入出力される端子から接地端子までの信号経路が比較的短い場合、すなわち端子間のインピーダンスが比較的小さい信号経路については、当該信号経路のループにおいて誘導結合が生じやすい傾向にある。このような場合には、該当する信号経路に接続されるシールド層を独立化することで、接地端子と並列腕共振子との間にインダクタを形成することができる。このインダクタと並列腕共振子の容量とで直列共振回路を構成でき、フィルタの通過帯域の高周波側において減衰極を形成でき、フィルタの減衰特性を向上できる。
　特に、送信側の回路については、受信側の回路に比べて供給される電力が大きいため、インピーダンスが小さい信号経路において生じる磁界が強くなり、誘導結合が生じやすくなる。そのため、送信用端子からの経路長が短くなる信号経路のシールド層を独立化することによって、信号経路の隣接ループ間における結合を効果的に抑制することができる。
　なお、弾性波装置１Ｂのように送信用端子Ｔ３から接地電極ＧＮＤ１に至る経路長が短くなる部分に代えて、あるいは加えて、アンテナ端子Ｔ１および／または受信用端子Ｔ２から接地電極ＧＮＤ１に至る経路長が短くなる部分のシールド層を独立化してもよい。
　上記においては、１チップ型の弾性波装置においてシールド層を分割する構成について説明したが、実施の形態２のようなスタック型の弾性波装置においても、当該構成を適用することができる。
　実施の形態３における「シールド層１４５１」および「シールド層１４５２」は、本開示における「第１層」および「第２層」にそれぞれ対応する。
　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１，１Ａ，１Ｂ，１Ｘ　弾性波装置、１０，２０　フィルタ、１０２，１０６，１１１　上面、５０　実装基板、５５　実装端子、１００，１０５　圧電性基板、１０１，１０７，１１２　下面、１１０　カバー部材、１２０，１２５　共振子、１３０，１３５　配線電極、１３１　電極パッド、１４０　支持層、１４５，１４５１，１４５２　シールド層、１５０　柱状電極、１５５　接続電極、１５６　外部端子電極、１６０　はんだバンプ、１７１　中空空間、ＡＮＴ　アンテナ、Ｄ１，Ｄ２　電極、Ｇ，Ｇ１　接地端子、ＧＮＤ　接地電位、ＧＮＤ１　接地電極、Ｌ１～Ｌ３　インダクタ、Ｐ１～Ｐ４，Ｐ１１～Ｐ１４　並列腕共振部、Ｒ１，Ｒ２，ＲＧ１　領域、Ｓ１～Ｓ４，Ｓ１１～Ｓ１５　直列腕共振部、Ｔ１　アンテナ端子、Ｔ２　受信用端子、Ｔ３　送信用端子。

Claims (10)

  1. 　第１端子、第２端子および接地端子を含む外部端子電極と、
    　第１面および第２面を有する第１圧電性基板と、
    　前記第１端子および前記第２端子に接続され、前記第１面上に配置された第１共振子を含む第１フィルタと、
    　前記第１圧電性基板の厚み方向から前記第１圧電性基板を平面視した場合に、前記第１共振子の少なくとも一部と重なるように前記第１共振子の上方に配置された、導電性のシールド層とを備え、
    　前記第１共振子は、
    　　前記第１端子または前記第２端子に電気的に接続される第１電極と、
    　　前記シールド層を介して前記接地端子に接続される第２電極とを含む、弾性波装置。
  2. 　支持部材と、
    　前記支持部材に支持され、第３面および第４面を有するカバー部材をさらに備え、
    　前記カバー部材は、前記第１面と前記第３面とが対向するように、前記第１圧電性基板と離間して配置されており、
    　前記外部端子電極は、前記カバー部材の前記第４面に配置され、
    　前記シールド層は、前記第１面と前記第３面との間に配置される、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記外部端子電極は、第３端子をさらに含み、
    　前記第１面上に配置された第２共振子と、
    　前記第１端子および前記第３端子に接続され、前記第２共振子を含む第２フィルタとをさらに備え、
    　前記第１フィルタおよび前記第２フィルタの各々は、複数の共振子によって構成された直列腕および並列腕を含むラダー型フィルタであり、
    　前記シールド層は、
    　　前記第２フィルタにおいて、前記第３端子に接続される直列腕共振子と、当該直列腕共振子と前記接地端子との間に接続される並列腕共振子を覆うように配置された第１層と、
    　　前記第１層と分離して配置され、前記直列腕共振子および前記並列腕共振子を除く前記第２フィルタの共振子の少なくとも一部を覆う第２層とを含む、請求項２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記第１フィルタは受信用フィルタであり、
    　前記第２フィルタは送信用フィルタである、請求項３に記載の弾性波装置。
  5. 　前記第１圧電性基板の厚み方向における、前記第１共振子と前記シールド層との間の距離は、５μｍ以上４０μｍ以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 　支持部材と、
    　第５面および第６面を有する第２圧電性基板、および、前記第２圧電性基板の前記第５面上に配置された第３共振子を含む第３フィルタをさらに備え、
    　前記外部端子電極は、前記第２圧電性基板の前記第６面に配置されており、
    　前記第２圧電性基板は、前記支持部材によって支持され、前記第１面と前記第５面とが対向するように前記第１圧電性基板から離間して配置されており、
    　前記シールド層は、前記第１面と前記第５面との間に配置される、請求項１に記載の弾性波装置。
  7. 　前記外部端子電極は、第３端子をさらに含み、
    　前記第３フィルタは、前記第１端子と前記第３端子との間に接続されており、
    　前記第１フィルタおよび前記第３フィルタの各々は、複数の共振子によって構成された直列腕および並列腕を含むラダー型フィルタであり、
    　前記シールド層は、
    　　前記第３フィルタにおいて、前記第３端子に接続される直列腕共振子と、当該直列腕共振子と前記接地端子との間に接続される並列腕共振子を覆うように配置された第１層と、
    　　前記第１層と分離して配置され、前記直列腕共振子および前記並列腕共振子を除く前記第３フィルタの共振子の少なくとも一部を覆う第２層とを含む、請求項６に記載の弾性波装置。
  8. 　前記第１フィルタは受信用フィルタであり、
    　前記第３フィルタは送信用フィルタである、請求項６または７に記載の弾性波装置。
  9. 　前記第１圧電性基板の厚み方向における、前記第１共振子と前記シールド層との間の距離、および、前記第３共振子と前記シールド層との間の距離は、５μｍ以上４０μｍ以下である、請求項６～８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 　各共振子は、ＳＡＷ（Surface　Acoustic　Wave）共振子あるいはＢＡＷ（Bulk　Acoustic　Wave）共振子である、請求項１～９のいずれか１項に記載の弾性波装置。
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