バンドパスフィルタ及び電子部品

【課題】複数のＳＡＷ共振子が直列腕及び並列腕としてラダー型に接続されると共にこれら直列腕のうち中央の直列腕を容量素子として配置したバンドパスフィルタにおいて、通過ロスを小さく保ったまま、当該中央の直列腕によって形成される極を減衰させること。
【解決手段】容量素子８をなすＳＡＷ共振子である直列腕１０によって２つのラダー型フィルタ５０、５０を互いに直列に接続して圧電基板１上に配置すると共に、当該直列腕１０を覆うようにモールド材５１を設けて、この直列腕１０における弾性表面波の発生を抑えて電気機械結合係数を小さくする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＡＷ（surface acoustic wave：弾性表面波）を利用したバンドパスフィルタ及び電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＡＷ（surface acoustic wave：弾性表面波）を利用したフィルタの一つとして、図１８に示すように、一部の周波数帯域を通過域にすると共に、当該通過域よりも低域側及び高域側を阻止域とするバンドパスフィルタが知られている。このフィルタは、図１に示すように、複数例えば３つのＳＡＷ共振子からなる直列腕１０を互いに直列に接続すると共に、これら直列腕１０、１０間にＳＡＷ共振子からなる並列腕２０を各々並列に接続したラダー型の回路によって構成される。図１中５は入力ポート、６は出力ポートである。
【０００３】
これらの直列腕１０及び並列腕２０は、図３及び図１９に示すように、例えば各々の直列腕１０及び並列腕２０におけるバスバー３１、３１同士を接続する導電線路４１と共に共通の圧電基板１上に各々パターニングされた状態で、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などからなるパッケージ基板２に搭載される。そして、圧電基板１は、導電体からなるバンプ３などにより当該圧電基板１上の入力ポート５、出力ポート６及び接地ポート７がパッケージ基板２の導電線路（図示せず）に電気的に各々接続されると共に、例えばエポキシなどの樹脂からなるモールド材５１によりパッケージ基板２に固定される。このモールド材５１は、これら直列腕１０及び並列腕２０における弾性表面波の減衰を抑えるために（電気機械結合係数の低下を抑えるために）、例えば流動性をほとんど持たない状態の樹脂からなる板状体を例えば圧電基板１の上方側からパッケージ基板２側に押しつけて硬化させることにより、直列腕１０及び並列腕２０のパターニングされた領域を避けるように形成される。
【０００４】
ここで、バンドパスフィルタを構成するにあたって、各々の直列腕１０の直列共振周波数（共振点）及び各々の並列腕２０の並列共振点（反共振点）を通過域内において揃える場合もあるが、３つの直列腕１０のうち中央の直列腕１０の共振点について、他の直列腕１０の共振点及び並列腕２０の反共振点よりも高い周波数に設定する場合もある。このように中央の直列腕１０の共振点を設定することにより、図２に示すように、いわば１つの直列腕１０及び１つの並列腕２０からなるラダー型フィルタ５０を２つ配置すると共に、各々のフィルタ部５０、５０における直列腕１０、１０同士を容量素子８により互いに直列に接続した回路が構成されると言える。
【０００５】
この図２のように中央の直列腕１０を容量素子８として配置した場合には、直列腕１０の共振点及び並列腕２０の反共振点を揃える場合よりも、通過域の帯域幅を広くすることができると共に、通過域における減衰量（通過ロス）を小さくすることができる。この時、通過域よりも高域側には、既述の図１８に示したように、容量素子８をなす中央の直列腕１０の共振点に対応する極がスプリアスとして形成される。尚、容量素子８を通常のコンデンサにより構成した場合には、通過域における減衰量が大きくなり、またフィルタの寸法が大型化してしまう。
【０００６】
一方、このように３つの直列腕１０のうち中央の直列腕１０を容量素子８として配置したフィルタにおいて、このフィルタが搭載されるデバイスの種類によっては、通過域における減衰量を小さく保ったまま、当該中央の直列腕１０の極を低減させたいという要請がある。
特許文献１には、圧電基板上に樹脂膜を形成し、バルク波を抑止する技術が記載されており、また特許文献２には、２つのフィルタのうち一方のフィルタのＩＤＴ上を吸音剤で覆う技術について記載されているが、既述の課題は検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２３２３３３（段落００１０〜００１１）
【特許文献２】特開２００３−１７９８２（段落００１４、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、各々ＳＡＷ共振子からなる直列腕及び並列腕を備えたラダー型フィルタを圧電基板上に２つ配置すると共に、ＳＡＷ共振子からなる容量素子によってこれらラダー型フィルタを互いに直列に接続したバンドパスフィルタにおいて、通過域における減衰量の増大を抑えながら、当該容量素子をなす直列腕によって形成される極を減衰させることのできるフィルタ及び電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のバンドパスフィルタは、
圧電基板上に設けられ、各々ＳＡＷ共振子からなる直列腕及び並列腕をラダー型に接続した第１のラダー型フィルタと、
前記圧電基板上に設けられ、各々ＳＡＷ共振子からなる直列腕及び並列腕をラダー型に接続した第２のラダー型フィルタと、
前記第１のラダー型フィルタの直列腕及び前記第２のラダー型フィルタの直列腕を互いに直列に接続するＩＤＴ電極を備えたＳＡＷ共振子からなる容量素子と、
前記第１のラダー型フィルタの直列腕、前記容量素子及び前記第２のラダー型フィルタの直列腕の並びの一端側及び他端側に夫々接続された入力ポート及び出力ポートと、
前記容量素子における弾性表面波の発生を抑えるために、前記第１のラダー型フィルタ及び前記第２のラダー型フィルタの形成された領域から外れた領域において当該容量素子の前記ＩＤＴ電極を覆うように前記圧電基板上に設けられ、前記容量素子にて発生する弾性表面波を吸収する吸収体と、を備えたことを特徴とする。
前記吸収体は、前記圧電基板の表面をモールドするモールド材により構成されていても良い。
本発明の電子部品は、
既述のバンドパスフィルタを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、各々ＳＡＷ共振子からなる直列腕及び並列腕を備えたラダー型フィルタを圧電基板上に２つ配置すると共に、ＳＡＷ共振子からなる容量素子のＩＤＴ電極によってこれらラダー型フィルタを互いに直列に接続し、ラダー型フィルタの形成された領域から外れた領域において当該容量素子のＩＤＴ電極を覆うように吸収体を設けている。そのため、この容量素子における弾性表面波の発生を抑えて電気機械結合係数を小さくすることができるので、通過域における減衰量の増大を抑えながら、当該容量素子の極を減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のバンドパスフィルタの一例を示す回路図である。
【図２】前記フィルタにおいて得られる特性に対応する回路を模式的に示す回路図である。
【図３】前記フィルタが形成された圧電基板を示す平面図である。
【図４】前記フィルタの概観を示す斜視図である。
【図５】前記フィルタの内部を模式的に示す縦断面図である。
【図６】前記フィルタの内部を模式的に示す縦断面図である。
【図７】前記フィルタの内部を模式的に示す縦断面図である。
【図８】前記フィルタの内部を模式的に示す縦断面図である。
【図９】前記フィルタにおいて得られる特性を示す特性図である。
【図１０】従来のフィルタにおいて得られる特性を示す特性図である。
【図１１】本発明のフィルタの製造方法の一例を示す縦断面図である。
【図１２】本発明のフィルタの製造方法の一例を示す平面図である。
【図１３】本発明のフィルタの製造方法の一例を示す縦断面図である。
【図１４】前記フィルタの他の例を示す回路図である。
【図１５】前記フィルタの他の例を示す回路図である。
【図１６】前記フィルタの他の例を示す回路図である。
【図１７】前記フィルタの他の例を示す回路図である。
【図１８】バンドパスフィルタにおいて得られる特性を示す模式図である。
【図１９】従来のフィルタの概観を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態の一例であるバンドパスフィルタについて、図１〜図８を参照して説明する。先ず、フィルタの回路構成について説明する。このフィルタは、一部の周波数帯域この例ではおよそ１９００ＭＨｚ〜２０００ＭＨｚ程度の帯域を通過域、当該通過域よりも低域側及び高域側を各々阻止域としたフィルタであり、図１に示すように、各々ＳＡＷ（surface acoustic wave：弾性表面波）共振子からなる直列腕１０及び並列腕２０を備えたラダー型フィルタを構成している。この例では、３つの直列腕１０が互いに直列に接続され、これら直列腕１０、１０間に並列腕２０が各々並列に接続されている。これら直列腕１０の並びの一方側及び他方側には、夫々入力ポート５及び出力ポート６が接続されている。各々の並列腕２０は接地されている。
【００１３】
そして、このフィルタでは、後述するように、入力ポート５側の直列腕１０及び出力ポート６側の直列腕１０の夫々の直列共振周波数（共振点）と、各々の並列腕２０の並列共振周波数（反共振点）とを既述の通過域内において揃えている。また、３つの直列腕１０のうち中央の直列腕１０の共振点については、通過域よりも高域側の周波数例えば２０４０ＭＨｚ程度に設定している。従って、中央の直列腕１０が容量素子として機能するので、このフィルタは、図２に示すように、１つの直列腕１０及び当該直列腕１０に対して並列に接続された１つの並列腕２０からなる構成をラダー型フィルタ５０と呼ぶと、２つのラダー型フィルタ５０、５０の各々の直列腕１０、１０同士を容量素子８により互いに直列に接続していると言える。そして、このフィルタでは、後述するように、３つの直列腕１０のうち中央の直列腕１０において弾性表面波の発生を抑えることにより、当該直列腕１０の極を減衰させている。
【００１４】
続いて、既述の回路に対応するフィルタの各部の構成について説明する。このフィルタは、図３に示すように、例えばＬｉＴａＯ3（タンタル酸リチウム）などからなる圧電基板１上に配置されており、入力ポート５及び出力ポート６が弾性表面波の伝搬方向（図３中Ｘ方向）に対して直交する方向（Ｙ方向）に互いに離間して形成されている。ここで、圧電基板１上において入力ポート５の形成された領域を奥側、出力ポート６の形成された領域を手前側と呼ぶと、既述の２つのラダー型フィルタ５０、５０は、各々手前側及び奥側に配置されている。そして、これらラダー型フィルタ５０、５０間に、既述の容量素子８をなす直列腕１０が配置されている。即ち、奥側のラダー型フィルタ５０を第１のラダー型フィルタ、手前側のラダー型フィルタ５０を第２のラダー型フィルタと呼ぶと、第１のラダー型フィルタ５０の直列腕１０、容量素子８をなす直列腕１０及び第２のラダー型フィルタ５０の直列腕１０の並びの一端側及び他端側に夫々入力ポート５及び出力ポート６が金属膜からなる導電線路４１によって各々接続されている。
【００１５】
各々の直列腕１０及び並列腕２０は、ＩＤＴ（インターディジタルトランスデューサ）電極３３と、このＩＤＴ電極３３におけるＸ方向両側に配置された反射器３４、３４とを備えている。図３中３１はＹ方向に互いに離間するように形成された一対のバスバー、３２はこれらバスバー３１の各々から対向するバスバー３１に向かって互いに櫛歯状に伸び出す電極指である。また、３５はグレーティングバスバー、３６はグレーティング電極指である。各々の直列腕１０及び並列腕２０は、弾性波の伝搬方向において、電極指３２及びグレーティング電極指３６の各々の幅寸法と、これら電極指３２及びグレーティング電極指３６の形成されていない領域の寸法と、からなる周期単位が当該伝搬方向に沿って繰り返されるように配置されている。既述の導電線路４１は、これら直列腕１０及び並列腕２０の間において、バスバー３１、３１同士を接続するように配置されている。図３中７は接地ポートである。尚、図３では、これらＩＤＴ電極３３及び反射器３４について簡略化して描画している。また、図３では、ＩＤＴ電極３３、導電線路４１及び各ポート５、６、７について、他の部位と区別するためにハッチングを変えてある。
【００１６】
次に、圧電基板１を図示しない電子部品に搭載するための構成について説明する。圧電基板１上には、図４に示すように、例えばエポキシなどの樹脂からなるモールド材５１が吸収体として積層されており、このモールド材５１の上面における四隅には、このフィルタが搭載される図示しない電子部品と当該フィルタの各ポート５、６、７とを電気的に各々接続するための突起状の端子部６０が形成されている。このモールド材５１は、図５に示すように、２つのラダー型フィルタ５０、５０の形成された領域においては、これらフィルタ部５０、５０から離間するように（フィルタ部５０、５０に接触しないように）下方側が中空となるように形成され、容量素子８をなす直列腕１０の形成された領域においては、当該直列腕１０を覆うように（直列腕１０に接触するように）配置されている。図６〜図８には、既述の図３に示す圧電基板１を夫々Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線及びＤ−Ｄ線にて切断した場合の縦断面図を夫々示している。また、図３には、圧電基板１の表面におけるモールド材５１の輪郭を模式的に破線で示しており、２つのラダー型フィルタ５０、５０及び各ポート５、６、７が露出するように当該モールド材５１が形成されている。尚、図５はフィルタを模式的に示している。また、図４においては、４つの端子部６０について、各々の端子部６０の接続される各ポート５、６、７の符号を括弧内に示している。
【００１７】
従って、容量素子８をなす直列腕１０は、モールド材５１により弾性表面波の励振（発生）が抑えられていることになり、即ち他の直列腕１０や並列腕２０よりも電気機械結合係数が小さくなっている。そのため、入力ポート５に入力された電気信号が出力ポート６から取り出される時に、容量素子８をなす直列腕１０により２０４０ＭＨｚ付近に形成される極（スプリアス）は、図９（ａ）に示すように、当該直列腕１０をモールド材５１により覆わない場合（図１０（ａ））よりも小さくなる。この時、容量素子８をなす直列腕１０をモールド材５１により覆った場合における通過域の損失（挿入損失）及び帯域幅は、図９（ｂ）に示すように、当該直列腕１０をモールド材５１により覆わない場合（図１０（ｂ））に比べて、ほぼ同等となる。以下の表に、容量素子８をなす直列腕１０をモールド材５１によって覆った場合（本発明、図９）及び覆わない場合（比較例、図１０）にて得られる特性を纏めて示す。また、図９から分かるように、入力ポート５側の直列腕１０及び出力ポート６側の直列腕１０の夫々の共振点と、各々の並列腕２０の反共振点とを通過域内において揃えている。
（表）

【００１８】
続いて、図４のようにモールド材５１を形成したフィルタを製造する方法の一例について、以下に簡単に説明する。先ず、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電材料からなるウエハＷ上に、フォトレジスト膜を用いたフォトリソグラフィ工程により、フィルタの各部に対応する電極膜（ラダー型フィルタ５０、５０、容量素子８をなす直列腕１０、各ポート５、６、７及び導電線路４１）７０を形成する。このウエハＷ上には、図１２に示すように、電極膜７０が縦横に夫々複数形成される。尚、図１１は、既述の図３において概略Ｙ方向に圧電基板１（ウエハＷ）を切断した縦断面図であり、図１に対応する部分（一つの電極膜７０）を拡大して示している。また、図１１では導電線路４１については省略している。
【００１９】
次いで、図１１（ｃ）に示すように、例えばモールド材５１と同じ材料である紫外線硬化樹脂の塗膜を第１の膜８１として形成する。この第１の膜８１は、例えば概略シート（板）状に成形した紫外線硬化樹脂をウエハＷ側に押しつけながら接着することにより、あるいは液状の紫外線硬化樹脂をウエハＷ上に塗布し、その後乾燥させることにより形成される。そして、各ポート５、６、７及びラダー型フィルタ５０、５０以外の領域に対してマスクを介して紫外線を照射して硬化させた後、ウエハＷの表面を有機溶剤により洗浄すると、同図（ｄ）に示すように、各ポート５、６、７及びラダー型フィルタ５０、５０がウエハＷの表面に露出する。
【００２０】
そして、図１３（ａ）に示すように、ウエハＷの表面に、例えば流動性をほとんど持たない概略シート状の紫外線硬化樹脂からなる第２の膜８２を積層すると共に、当該第２の膜８２の下面と第１の膜８１の上面とを接着する。従って、ラダー型フィルタ５０、５０の上方における第２の膜８２は、第１の膜８１によって周囲が支持されて、ラダー型フィルタ５０、５０の表面から浮いた状態となる。次いで、マスクを介して各ポート５、６、７の上方側の領域以外の領域に紫外線を照射して硬化させ、続いて有機溶剤によりウエハＷの表面を洗浄すると、図１３（ｂ）に示すように、各ポート５、６、７の上方領域にホール８３が形成される。その後、図１３（ｃ）に示すように、例えばメッキにより各々のホール８３に金属を埋め込み、各ホール８３上に金属からなる既述の端子部６０を配置する。こうして例えば各電極膜７０、７０間のダイシングラインにおいてウエハＷを切断して圧電基板１をチップ化することにより、既述の図４に示すフィルタが形成される。その後、図示しない電子部品に対して各端子部６０を当接させて接着することにより、当該電子部品に圧電基板１（フィルタ）が搭載される。
【００２１】
上述の実施の形態によれば、容量素子８をなすＳＡＷ共振子である直列腕１０によって２つのラダー型フィルタ５０、５０を互いに直列に接続して圧電基板１上に配置すると共に、当該直列腕１０を覆うようにモールド材５１を設けている。そのため、容量素子８をなす直列腕１０における弾性表面波の発生を抑えて電気機械結合係数を小さくすることができるので、通過域における減衰量の増大を抑えながら、当該直列腕１０の極を減衰させることができる。また、圧電基板１を電子部品に搭載する際に当該圧電基板１に積層するモールド材５１を利用して、容量素子８をなす直列腕１０を覆っているので、当該モールド材５１とは別の材料を用いるよりも工程を簡略化できる。
【００２２】
既述の例では、ラダー型フィルタ５０、５０として、夫々１つの直列腕１０と当該直列腕１０に対して並列に接続された１つの並列腕２０とを備えた構成としたが、直列腕１０の数量を夫々２つ以上にしても良いし、２つのラダー型フィルタ５０、５０における直列腕１０の数量を互いに変えても（容量素子８をなす直列腕１０から入力ポート５側及び出力ポート６側を見た時のラダー型フィルタ５０、５０が非対称であっても）良い。図１４は、直列腕１０を４つ配置すると共に、入力ポート５側から２つ目の直列腕１０を容量素子８として構成することにより、１つの直列腕１０及び１つの並列腕２０からなるラダー型フィルタ５０と、２つの直列腕１０と２つの並列腕２０からなるラダー型フィルタ５０と、を容量素子８により互いに直列に接続した回路の例を示している。この場合においても、容量素子８をなす直列腕１０は、モールド材５１により覆われる。また、図１５は、直列腕１０を５つ配置して、中央の直列腕１０を容量素子８として構成した例を示している。この場合には、２つの直列腕１０及び２つの並列腕２０によって各々のラダー型フィルタ５０、５０が構成される。更に、図１６は、直列腕１０を５つ設けた場合において、入力ポート５側から２つ目の直列腕１０を容量素子８として構成して、１つの直列腕１０及び１つの並列腕２０からなるラダー型フィルタ５０と、３つの直列腕１０及び３つの並列腕２０からなるラダー型フィルタ５０と、を容量素子８により互いに直列に接続した例を示している。これらの図１５及び図１６においても、容量素子８をなす直列腕１０は、モールド材５１により覆われる。更に、図１５及び図１６において、１つの直列腕１０及び１つの並列腕２０からなるラダー型フィルタ５０を複数の容量素子８により接続しても良い。この場合にも、これら複数の容量素子８はモールド材５１により覆われる。
【００２３】
また、既述の例では、第１の膜８１及び第２の膜８２にホール８３を形成し、当該ホール８３に埋め込んだ金属の上方に端子部６０を設けたが、この端子部６０に代えて、既述のバンプ３を用いても良い。具体的には、図１７に示すように、既述の図１３（ａ）において第１の膜８１上に第２の膜８２を積層した後、マスクを介した紫外線の照射及び有機溶剤によるウエハＷの表面の洗浄を行うことにより、各ポート５、６、７の上方側における第２の膜８２を取り除く。即ち、ラダー型フィルタ５０、５０及び容量素子８をなす直列腕１０の上方側の凹部を塞ぐように第２の膜８２を形成する。そして、第１の膜８１のホール８３に金属を埋め込んだ後、ホール８３の上方側に各々バンプ３を配置する。この場合においても、同様の効果が得られる。
【００２４】
更に、既述の図１９に示す構成においても、本発明を適用しても良い。即ち、パッケージ基板２に圧電基板１を搭載する前に、容量素子８をなす直列腕１０を覆うようにウエハＷの状態で圧電基板１上に樹脂膜を形成する。そして、ウエハＷを切断した後、圧電基板１の表面におけるラダー型フィルタ５０、５０及び容量素子８をなす直列腕１０の形成された面をパッケージ基板２側に当接させ、バンプ３を用いて、各ポート５、６、７と当該パッケージ基板２に形成された導電線路（図示せず）とを接続する。この場合においても、通過ロスの劣化を抑えながら、容量素子８をなす直列腕１０の極を減衰させることができる。
【００２５】
直列腕１０を容量素子８として用いるにあたって、当該直列腕１０の共振点は、通過域よりも例えばフィルタの中心周波数の２．５％程度（例えば２ＧＨｚ帯のラダー型フィルタでは５０ＭＨｚ程度）高域側に設定される。
ここで、既述の各例において、容量素子８をなす直列腕１０をモールド材５１により覆うにあたって、当該直列腕１０におけるＩＤＴ電極３３及び２つの反射器３４、３４の上方にモールド材５１を形成したが、弾性表面波の発生を抑えるためにはこのＩＤＴ電極３３だけを覆うようにしても良い。また、容量素子８をなす直列腕１０において弾性表面波の発生を抑えるにあたり、フィルタをモールドする時に用いるモールド材５１を利用したが、このモールド材５１以外の樹脂やゴムなど、粘性を持つと共に弾性表面波を吸収する（弾性表面波を減衰させる）材料であっても良い。
また、圧電基板１としては、既述のＬｉＴａＯ3に変えて、ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）や水晶など、圧電作用を有する基板を用いても良い。
以上において説明したバンドパスフィルタについて、例えば携帯端末のデュプレクサの送信側フィルタあるいは受信側フィルタ（ＳＡＷＢＰＦやＵＭＴＳ用ＴＸ段間フィルタ）として用いることにより、通過ロスの小さい電子部品を得ることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１圧電基板
５入力ポート
６出力ポート
７接地ポート
８容量素子
１０直列腕
２０並列腕
５０ラダー型フィルタ
５１モールド材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上に設けられ、各々ＳＡＷ共振子からなる直列腕及び並列腕をラダー型に接続した第１のラダー型フィルタと、
前記圧電基板上に設けられ、各々ＳＡＷ共振子からなる直列腕及び並列腕をラダー型に接続した第２のラダー型フィルタと、
前記第１のラダー型フィルタの直列腕及び前記第２のラダー型フィルタの直列腕を互いに直列に接続するＩＤＴ電極を備えたＳＡＷ共振子からなる容量素子と、
前記第１のラダー型フィルタの直列腕、前記容量素子及び前記第２のラダー型フィルタの直列腕の並びの一端側及び他端側に夫々接続された入力ポート及び出力ポートと、
前記容量素子における弾性表面波の発生を抑えるために、前記第１のラダー型フィルタ及び前記第２のラダー型フィルタの形成された領域から外れた領域において当該容量素子の前記ＩＤＴ電極を覆うように前記圧電基板上に設けられ、前記容量素子にて発生する弾性表面波を吸収する吸収体と、を備えたことを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項２】
前記吸収体は、前記圧電基板の表面をモールドするモールド材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバンドパスフィルタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバンドパスフィルタを備えたことを特徴とする電子部品。

【図１】