フィルタ装置
十分な減衰量を得ることができ、加えて、低損失かつ広帯域であるフィルタ装置を提供する。 通過帯域の相対的に低い第１のバンドパスフィルタまたは通過帯域が相対的に高い第２のバンドパスフィル
タとを含む通信システムの第１のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置であって、入力端子２と出力端子３とを結ぶ直列腕に直列腕共振子Ｓ２１〜Ｓ２３が挿入されており、直列腕と基準電位とを結ぶ並列腕にそれぞれ、並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２が接続されており、少なくとも１つの並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２に直列にインダクタンスＬ１，Ｌ２が接続されており、インダクタンスＬ１，Ｌ２の挿入により生じた副共振の共振周波数が、該ラダー型フィルタに対して相手側のフィルタである受信側または送信側帯域フィルタの通過帯域内またはその近傍に位置されている、フィルタ装置１。
タとを含む通信システムの第１のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置であって、入力端子２と出力端子３とを結ぶ直列腕に直列腕共振子Ｓ２１〜Ｓ２３が挿入されており、直列腕と基準電位とを結ぶ並列腕にそれぞれ、並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２が接続されており、少なくとも１つの並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２に直列にインダクタンスＬ１，Ｌ２が接続されており、インダクタンスＬ１，Ｌ２の挿入により生じた副共振の共振周波数が、該ラダー型フィルタに対して相手側のフィルタである受信側または送信側帯域フィルタの通過帯域内またはその近傍に位置されている、フィルタ装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の共振子が、梯子型回路構成を有するように接続されているフィルタ装置に関し、例えば、通信システムの送信側帯域フィルタまたは受信側帯域フィルタとして用いられるフィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性表面波装置の受信側帯域フィルタや送信側帯域フィルタとして、複数の弾性表面波共振子を接続してなるラダー型フィルタが広く用いられている。例えば、下記の特許文献１には、複数の一端子対弾性表面波共振子が、入力側から出力側に向かって、並列腕及び直列腕に交互に配置されているラダー型フィルタが開示されている。特許文献１では、図２４に示すように、並列腕に並列腕共振子Ｐ１が、直列腕に直列腕共振子Ｓ１が挿入されている。図２４では、１段の回路構成が示されているが、特許文献１には複数段構成のラダー型フィルタが示されている。特許文献１では、並列腕共振子Ｐ１と基準電位との間にインダクタンスＬを接続することにより、広帯域かつ高減衰量を実現することができるとされている。
【０００３】
他方、下記の特許文献２には、少なくとも２個の並列腕共振子の基準電位端子同士を共通接続したラダー型フィルタが開示されている。図２５は、特許文献２に記載のラダー型フィルタ１００の回路構成を示す図である。図２５に示すように、入力端子１０１と、出力端子１０２とを結ぶ直列腕に、直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１３が配置されている。そして、直列腕共振子Ｓ１１，Ｓ１２間の接続点と、基準電位とを結ぶ並列腕に、並列腕共振子Ｐ１１が、直列腕共振子Ｓ１２，Ｓ１３間の接続点と、基準電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子Ｐ１２が配置されている。ここでは、並列腕共振子Ｐ１１，Ｐ１２の基準電位側端子が共通接続されている。
【０００４】
特許文献２に記載のラダー型フィルタ１００では、並列腕共振子Ｐ１１，Ｐ１２を共通接続することにより、通過帯域高域側の減衰量の拡大が図られている。
【特許文献１】特開平５−１８３３８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１６３８０８号公報
【発明の開示】
【０００５】
近年、携帯電話機などの通信機器の発達により、これらに用いられる帯域フィルタにおいて、より優れた特性が求められている。例えば、２ＧＨｚ帯のＷＣＤＭＡ方式の分波器に用いられている送信側帯域フィルタでは、通過帯域における挿入損失は１．５ｄＢ以下であることが求められており、減衰量は３７ｄＢ以上であることが求められている。また、この方式では、送信側の通過帯域は１９２０ＭＨｚ〜１９８０ＭＨｚであり、周波数範囲も広くなっている。
【０００６】
ところで、特許文献２に記載の回路構成では、通過帯域高域側の減衰量が拡大されるとされている。しかしながら、特許文献２に記載の回路構成を用いた場合、通過帯域の高域側における減衰量を拡大し得るものの、同時に通過帯域幅を拡げることは困難であった。従って、上記２ＧＨｚ帯のＷＣＤＭＡ方式の分波器に用いられる送信側帯域フィルタのように、十分な減衰量を有するだけでなく、広い周波数範囲にわたり動作し得るフィルタを提供することが困難であった。
【０００７】
他方、特許文献１に記載のラダー型フィルタでは、並列腕共振子Ｐ１に直列にインダクタンスＬが接続されることにより、広帯域かつ高減衰量が実現されるとされている。しかしながら、インダクタンスＬの最適なインダクタンス値については特に開示されていない。また、特許文献１では、通過帯域の高域側における減衰量を特に改善するための構成については何ら示されていない。
【０００８】
本発明の目的は、通過帯域の周波数が相対的に低い第１のバンドパスフィルタと、通過帯域の周波数が相対的に高い第２のバンドパスフィルタとを含む通信システムの上記第１のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置であって、複数の共振子を接続してなるラダー型の回路構成を有し、相対的に十分な減衰量、特に通過帯域高域側の減衰量を十分な大きさとすることができ、加えて低損失かつ広帯域であるフィルタ装置を提供することにある。
【０００９】
本発明のある広い局面によれば、通過帯域の周波数が相対的に低い第１のバンドパスフィルタと、通過帯域の周波数が相対的に高い第２のバンドパスフィルタとを含む通信システムの第１のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置であって、ラダー型回路構成を有し、入力端子と出力端子とを結ぶ直列腕に挿入された少なくとも一つの直列腕共振子と、前記直列腕と基準電位とを結ぶ少なくとも一つの並列腕に接続されている少なくとも一つの並列腕共振子と、少なくとも一つの前記並列腕共振子に直列に接続されたインダクタンスとを備え、前記インダクタンスのインダクタンス値が、前記インダクタンスの挿入により前記並列腕共振子に新たに生じた副共振の周波数が、相手側のフィルタである第２のバンドパスフィルタの通過帯域内またはその近傍に位置するように設定されていることを特徴とするフィルタ装置が提供される。
【００１０】
本発明に係るフィルタ装置のある特定の局面では、前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、それぞれ、弾性表面波共振子により構成されている。
【００１１】
本発明に係るフィルタ装置の他の特定の局面では、ラダー型フィルタを構成している並列腕共振子及び直列腕共振子が、それぞれ、圧電薄膜共振子により構成されている。
【００１２】
本発明に係るフィルタ装置の他の特定の局面では、前記圧電薄膜共振子は、開口部もしくは凹部を有する基板と、該開口部もしくは凹部の上方に配置された圧電薄膜と、前記圧電薄膜の上面及び下面にそれぞれ形成されており、かつ圧電薄膜を介して対向するように配置された上部電極及び下部電極を有する。
【００１３】
本発明に係るフィルタ装置のさらに別の特定の局面では、前記基板と、前記圧電薄膜との間に、前記基板の開口部もしくは凹部を覆ように設けられた圧電薄膜支持層がさらに備えられている。
【００１４】
本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記ラダー型フィルタの前記直列腕共振子及び並列腕共振子が接続されているパッケージがさらに備えられており、前記インダクタは、前記パッケージの外部で前記並列腕共振子に接続されているインダクタンス素子である。
【００１５】
本発明に係るフィルタ装置のさらに別の特定の局面では、前記パッケージが実装される実装基板をさらに備え、前記インダクタが、前記実装基板に内蔵されたインダクタンス素子である。
【００１６】
また、本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記フィルタ装置が実装されているパッケージをさらに備え、前記インダクタが、前記パッケージに内蔵されている。
【００１７】
本発明に係るフィルタ装置では、少なくとも１つの並列腕共振子に直列にインダクタンスが接続されており、かつインダクタンスの挿入により生じた副共振の周波数が、相手側のフィルタである第２のバンドパスフィルタの通過帯域内またはその近傍に位置するように構成されているため、広帯域であり、かつ帯域外減衰量を十分な大きさとすることができ、さらに通過帯域内における挿入損失を低減することができる。従って、広帯域、低損失かつ高減衰量のフィルタ装置を提供することが可能となる。
【００１８】
フィルタ装置を構成している並列腕共振子及び直列腕共振子が弾性表面波共振子により構成されている場合には、本発明に従って、広帯域、低損失及び高減衰量の帯域フィルタを弾性表面波装置を用いて構成することができる。
【００１９】
直列腕共振子及び並列腕共振子が、圧電薄膜共振子により構成されている場合には、本発明に従って広帯域、低損失及び高減衰量の第１のバンドパスフィルタを、圧電薄膜共振子を用いて構成することができる。
【００２０】
圧電薄膜共振子には、開口部または凹部を有する基板と、開口部または凹部に配置された圧電薄膜と、圧電薄膜の上面に形成された上部電極と、下面に形成された下部電極とを有する場合には、開口部または凹部の上方において圧電薄膜の振動が妨げられ難いため、圧電薄膜の振動を利用した共振特性を得ることができる。
【００２１】
また、上記開口部または凹部を覆うように圧電薄膜支持層が形成されている場合、該圧電薄膜支持層上に圧電薄膜が積層された構造の圧電共振子が得られる。従って、様々な圧電薄膜を用いて圧電薄膜共振子を容易に形成することができる。
【００２２】
本発明に係るフィルタ装置において、前記ラダー型フィルタの前記直列腕共振子及び並列腕共振子が接続されているパッケージをさらに備え、前記インダクタが、前記パッケージの外部で前記並列腕共振子に接続されているインダクタンス素子である場合には、パッケージ外においてインダクタンス素子を接続すればよい。従って、要求特性に応じた様々なインダクタンス値のインダクタンス素子を、別部品として用意するだけで、本発明に係るフィルタ装置を容易に構成することができる。
【００２３】
上記パッケージが実装される実装基板がさらに備えられており、上記インダクタが、上記パッケージの外部で該実装基板に内蔵されているインダクタンス素子である場合には、該インダクタンス素子を実装基板上または実装基板内の回路パターンと同時に形成することができる。従って、生産性を高めることができる。
【００２４】
フィルタ装置が実装されているパッケージをさらに備え、上記インダクタが該パッケージ内に内蔵されている場合には、パッケージの外部でインダクタンスを接続する作業を省略することができ、かつパッケージにインダクタンスが内蔵されているので、フィルタ装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
［図１］図１は本発明の一実施形態のラダー型回路を示す回路図である。
［図２］図２は図１に示した実施形態のラダー型フィルタの構造を模式的に示す平面図である。
［図３］図３は図２に示したラダー型フィルタの模式的底面図である。
［図４］図４は（ａ）及び（ｂ）は、本発明において、並列腕共振子と並列腕共振子に接続されるインダクタンスからなる構造の各変形例を示す回路図である。
［図５］図５は本発明の実施形態で用いられている並列腕共振子単独、並びに該並列腕共振子に種々のインダクタンス値のインダクタンスを直列に接続した場合の減衰量−周波数特性を示す図である。
［図６］図６は本発明の実施形態で用いられている並列腕共振子単独、並びに該並列腕共振子に種々のインダクタンス値のインダクタンスを直列に接続した場合のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
［図７］図７は第１の実施形態のラダー型フィルタの減衰量−周波数特性を示す図である。
［図８］図８は特許文献２に記載の構成に従って作製した比較例のラダー型フィルタの減衰量−周波数特性を示す図である。
［図９］図９は実施形態のラダー型フィルタの帯域幅及び減衰量と並列腕共振子に接続されるインダクタンスのインダクタンス値との関係を示す図である。
［図１０］図１０は特許文献２に記載の先行技術に基づいて作製された比較例のラダー型フィルタの帯域幅及び減衰量と並列腕共振子に接続されるインダクタンスのインダクタンス値との関係を示す図である。
［図１１］図１１は並列腕共振子とインダクタンスとの間の線路が交差している場合と交差していない場合のラダー型フィルタの減衰量−周波数特性の差を説明するための図である。
［図１２］図１２は図２に示したラダー型フィルタの変形例を示す模式的平面図である。
［図１３］図１３は図２に示したラダー型フィルタの他の変形例を示す模式的平面図である。
［図１４］図１４は本発明で直列腕共振子及び並列腕共振子として用いられる圧電薄膜共振子の一例を示す正面断面図である。
［図１５］図１５は本発明で直列腕共振子及び並列腕共振子として用いられる圧電薄膜共振子の一例を示す正面断面図である。
［図１６］図１６は本発明の変形例に係るフィルタ装置の構造を説明するための模式的平面図である。
［図１７］図１７は本発明のフィルタ装置の他の変形例を説明するための正面断面図である。
［図１８］図１８は本発明のフィルタ装置のさらの他の変形例を説明するための模式的平面図である。
［図１９］図１９は本発明に係るフィルタ装置のさらに別の変形例を説明するための模式的正面断面図である。
［図２０］図２０は本発明の更に他の変形例に係るフィルタ装置の正面断面図である。
［図２１］図２１は本発明の更に別の変形例に係るフィルタ装置の正面断面図である。
［図２２］図２２は本発明の他の変形例に係るフィルタ装置の正面断面図である。
［図２３］図２３は本発明の別の変形例に係るフィルタ装置の正面断面図である。
［図２４］図２４は従来のラダー型フィルタの一例を示すための回路図である。
［図２５］図２５は従来のラダー型フィルタの他の例を示すための回路図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…ラダー型フィルタ
２…入力端子
３…出力端子
１１…パッケージ
１１ａ…開口部
１３…弾性表面波エレメント
１４…圧電基板
１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃ…電極ランド
１７ａ〜１７ｄ…電極パッド
１８ａ〜１８ｄ…ボンディングワイヤー
１９ａ〜１９ｃ…端子電極
２０ａ〜２０ｃ…端子電極
２２…配線パターン
２３…配線パターン
４１…圧電薄膜共振子
４２…基板
４２ａ…凹部
４３…圧電薄膜支持層
４４…圧電薄膜
４５…下部電極
４６…上部電極
５１…圧電薄膜共振子
５２…基板
５２ａ…開口部
６１…フィルタ装置
６２…実装基板
６３…パッケージ
６５…フィルタ装置
６６…実装基板
６７ａ，６７ｂ…ビアホール電極
６８ａ，６８ｂ…配線パターン
６９ａ，６９ｂ…ビアホール電極
７０ａ，７０ｂ…端子電極
７１…フィルタ装置
７２…パッケージ
７３…フィルタ素子
７４ａ，７４ｂ…ボンディングワイヤー
７５…フィルタ装置
７２ａ…パッケージ
７８ａ，７８ｂ…配線パターン
７９ａ，７９ｂ…端子電極
８０ａ，８０ｂ…コイルパターン
８１ａ，８１ｂ…ビアホール電極
Ｓ２１〜Ｓ２３…直列腕共振子
Ｐ２１，Ｐ２２…並列腕共振子
Ｐ３１ａ，Ｐ３１ｂ…並列腕共振子
Ｐ３２ａ，Ｐ３２ｂ…並列腕共振子
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係るフィルタ装置としてのラダー型フィルタの回路図である。本実施形態のラダー型フィルタ１は、送信側帯域が１９２０〜１９８０ＭＨｚ、受信側帯域が２１１０〜２１７０ＭＨｚのＷ−ＣＤＭＡ方式のデュプレクサに用いられる送信側帯域フィルタである。従って、送信側帯域が、受信側帯域よりも低くされている。すなわち、ラダー型フィルタ１は、通過帯域の周波数が相対的に低い第１のバンドパスフィルタと、通過帯域の周波数が相対的に高い第２のバンドパスフィルタとを含む通信システムの第１のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置である。
【００２９】
ラダー型フィルタ１は、複数の弾性表面波共振子が梯子型回路構成を有するように接続された構造を有する。すなわち、入力端子２と出力端子３とを結ぶ直列腕に、それぞれ弾性表面波共振子からなる直列腕共振子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３が配置されている。直列腕共振子Ｓ２１，Ｓ２２間の接続点と基準電位との間に延びる並列腕に並列腕共振子Ｐ２１が配置されている。並列腕共振子Ｐ２１の基準電位側端子と基準電位との間に、並列腕共振子Ｐ２１と直列にインダクタンスＬ１が接続されている。また、直列腕共振子Ｓ２２，Ｓ２３間の接続点と基準電位との間の並列腕に並列腕共振子Ｐ２２が配置されている。並列腕共振子Ｐ２き２の基準電位側端子と、基準電位との間にインダクタンスＬ２が接続されている。
【００３０】
すなわち、本実施形態のラダー型フィルタ１では、並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２のそれぞれに、直列にインダクタンスＬ１，Ｌ２が接続されている。
【００３１】
図２は、本実施形態のラダー型フィルタの構造を示す模式的平面図であり、図３は、その底面に構成されている端子電極を説明するためのラダー型フィルタの模式的平面図である。
【００３２】
図２に示すように、ラダー型フィルタ１は、パッケージ１１を有する。図２では、パッケージ１１を閉成する蓋材を取り去った状態が示されている。すなわち、パッケージ１１は、凹部１１ａを有し、凹部１１ａ内に、弾性表面波エレメント１３が収納されている。弾性表面波エレメント１３は、矩形の圧電基板１４を用いて構成されている。圧電基板１４上に、電極パターンを形成することにより、上述した直列腕共振子Ｓ２１〜Ｓ２３及び並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２が図１に示すように、電気的に接続された構造が示されている。図２から明らかなように、直列腕共振子Ｓ２１〜Ｓ２３及び並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２は、それぞれ、インターデジタル電極と、インターデジタル電極の表面波伝搬方向両側に配置された反射器とを備える一端子対弾性表面波共振子により構成されている。なお、パッケージ１１の凹部１１ａの両側には、凹部１１ａよりも高い段差部１１ｂ，１１ｃが設けられている。段差部１１ｂ，１１ｃ上に、電極ランド１５ａ〜１５ｃ及び１６ａ〜１６ｃが形成されている。
【００３３】
他方、圧電基板１３上においては、電極パッド１７ａ〜１７ｄが形成されている。電極パッド１７ａは、直列腕共振子Ｓ２１の入力端側に接続されている。すなわち、ラダー型フィルタ１の入力端側に配置される電極パッドである。電極パッド１７ａは、ボンディングワイヤー１８ａにより、パッケージ１１側に設けられた電極ランド１５ｂに電気的に接続されている。
【００３４】
電極パッド１７ｂは、直列腕共振子Ｓ２３の出力端に接続されている。すなわち、ラダー型フィルタ１の出力端に相当する。電極パッド１７ｂは、ボンディングワイヤー１８ｂにより電極ランド１６ａに電気的に接続されている。
【００３５】
他方、電極パッド１７ｃは、並列腕共振子Ｐ２１の基準電位側端子に接続されている。電極パッド１７ｃは、ボンディングワイヤー１８ｃにより電極ランド１６ｂに接続されている。同様に、電極パッド１７ｄは、並列腕共振子Ｐ２２の基準電位側端子に接続されており、ボンディングワイヤー１８ｄにより、パッケージ１１に形成された電極ランド１６ｃに電気的に接続されている。
【００３６】
本実施形態では、上記圧電基板１３は、ＬｉＮｂＯ３板を用いて構成されている。また、上記インターデジタル電極、反射器及び電極パッドをＡｌを主成分とする導電性材料により構成されている。
【００３７】
もっとも、本発明において、弾性表面波共振子を構成する圧電基板材料及び電極を構成する導電性材料は上記に限定されるものではない。
【００３８】
図２に示したラダー型フィルタ１は、実際には、パッケージ１の凹部１１ａを覆う蓋材により閉成される。
【００３９】
他方、図３に示すように、ラダー型フィルタ１のパッケージ１１の底面１１ｄ上には、端子電極１９ａ〜１９ｃ，２０ａ〜２０ｃが形成されている。端子電極１９ａ〜１９ｃは、上述した電極ランド１５ａ〜１５ｃにそれぞれ電気的に接続されており、端子電極２０ａ〜２０ｃは、電極ランド１６ａ〜１６ｃに電気的に接続されている。
【００４０】
そして、図３に示すように、本実施形態のラダー型フィルタ１では、上記端子電極２０ｂ，２０ｃと基準電位との間に、外付けで第１，第２のインダクタンスＬ１，Ｌ２がそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、図１に示すインダクタンスＬ１，Ｌ２は、外付けのインダクタンス素子によりそれぞれ構成されている。
【００４１】
パッケージ１１は、アルミナにより構成されている。パッケージ１１は、アルミナに限定されず、低温焼結性セラミックスＬＴＣＣなどの他の絶縁性セラミックス、あるいは合成樹脂などの他の絶縁性材料により構成されていてもよい。
【００４２】
なお、図２に示すように、並列腕共振子Ｐ２１と電極パッド１７ｃとを電気的に接続している配線パターン２２と、ボンディングワイヤー１８ｄとが矢印Ａで示すように交差している。
【００４３】
本実施形態では、インダクタンスＬ１，Ｌ２は、上記のようにパッケージ１１外に用意されたインダクタンス素子により構成されていたが、インダクタンスＬ１，Ｌ２はパッケージ１１内に内蔵されていてもよい。すなわち、パッケージ１１にスパイラル状インダクタやマイクロストリップなどを内蔵することにより、あるいはチップ型インダクタンス素子をパッケージ１１内に収納することにより、パッケージ１１内にインダクタンスＬ１，Ｌ２を内蔵させてもよい。
本実施形態のラダー型フィルタ１の特徴は、インダクタンスＬ１，Ｌ２の接続により生じた副共振の周波数が、ラダー型フィルタ１の相手側フィルタである受信側帯域フィルタの通過帯域、すなわち、２１１０〜２１７０ＭＨｚ周波数範囲内に、特にラダー型フィルタ１の減衰極に位置するように設定されており、それによって、広帯域、低損失及び減衰量の拡大が図られていることにある。
【００４４】
これを以下において説明する。
図５は、上記ラダー型フィルタ１において用いられている並列腕共振子Ｐ２１の単独の伝送特性並びに並列腕共振子Ｐ２１に３．５ｎＨ、４ｎＨ及び５ｎＨのインダクタンスＬ１が接続されている場合の伝送特性を示す図である。図６は、上記ラダー型フィルタ１において用いられている並列腕共振子Ｐ２１の単独のインピーダンス−周波数特性並びに並列腕共振子Ｐ２１に３．５ｎＨ、４ｎＨ及び５ｎＨのインダクタンスＬ１が接続されている場合のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
【００４５】
なお、図５及び図６に示した特性における並列腕共振子と、並列腕共振子に接続されたインダクタンスからなるトラップの共振周波数、反共振周波数及びインダクタンスの接続により表れる副共振の周波数を下記の表１に示す。
【００４６】
【００４７】
図６において、共振周波数は通過帯域よりも低域側でインピーダンスがゼロを横切る周波数、反共振周波数は通過帯域内でインピーダンスの絶対値が極大値になる周波数、副共振周波数は通過帯域よりも高域側でインピーダンスがゼロを横切る周波数である。
図５において、通過帯域よりも低域側と通過帯域よりも高域側に減衰極が発生している。前記減衰極の発生している周波数は図６における共振周波数、副共振周波数と略一致する。
【００４８】
図５及び図６から明らかなように、インダクタンスＬ１が接続されていない場合に比べてインダクタンスＬ１を接続することにより、特にインダクタンスＬ１のインダクタンス値を大きくすることにより、並列腕共振子Ｐ２１の反共振周波数よりも高域側における副共振の周波数が低くなっていることがわかる。すなわち、この副共振をトラップとして利用することにより、ラダー型フィルタの高域側における減衰量の拡大を図り得ることがわかる。本発明では、このように、インダクタンスＬ１を並列腕共振子Ｐ２１に直列に接続することにより生じた副共振をトラップとして利用し、それによって通過帯域よりも高域側の減衰量の拡大を図ったことに特徴を有する。
【００４９】
図７は、ラダー型フィルタ１において、インダクタンスＬ１，Ｌ２のインダクタンス値を変化させた場合の減衰量−周波数特性を示す図である。図７から明らかなように、インダクタンスＬ１，Ｌ２を０ｎＨ、すなわち接続しなかった場合に比べて、インダクタンスＬ１，Ｌ２の値を、３．５ｎＨまたは４ｎＨとすることにより、通過帯域幅が拡大し、かつ通過帯域よりも高域側の減衰量が改善されていることがわかる。
【００５０】
上記効果を明確にするために、特許文献２に記載のラダー型フィルタと上記実施形態のラダー型フィルタとを比較することとする。
【００５１】
図８は、比較例として用意したラダー型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。この比較例は、特許文献２に記載のラダー型フィルタの基準電位側端子が共通接続されている並列腕共振子において、該基準電位側端子と基準電位との間にインダクタンスを挿入した構成において、インダクタンス値を変化させたことを除いては、本実施形態と同様にして作製されたラダー型フィルタである。
【００５２】
図７と図８を比較すれば明らかなように、比較例では、通過帯域よりも低域側に減衰極が発生し、インダクタンスＬ１，Ｌ２の値を大きくしたとしても、帯域幅は拡大しないことがわかる。上記図７と図８との比較をより明確にするために、上記実施形態のラダー型フィルタ１の帯域幅と減衰量との関係、及び上記比較例のラダー型フィルタの帯域幅と減衰量との関係を、それぞれ、図９及び図１０にグラフで示す。
【００５３】
図９及び図１０において、横軸は接続されるインダクタンスのインダクタンス値を、○は帯域外減衰量（相手側通過帯域２１１０〜２１７０ＭＨｚにおける最小の減衰量である）を、●は３ｄＢ帯域幅を示す。
【００５４】
図１０から明らかなように、比較例のラダー型フィルタでは、インダクタンスを接続し、そのインダクタンス値を変化させても帯域幅は拡大しないことがわかる。これに対して、上記実施形態のラダー型フィルタ１では、インダクタンスＬ１，Ｌ２のインダクタンス値を増大させることにより、帯域幅は拡大していき、帯域外減衰量についても、インダクタンス値の増加に伴って増加していき、但しインダクタンス値が大きくなり過ぎると、再度減衰域における減衰量が低下していることがわかる。
【００５５】
従って、比較例のラダー型フィルタでは、並列腕共振子にインダクタンスを接続しても帯域幅拡大効果が得られないのに対し、上記実施形態のラダー型フィルタでは、広帯域であり、かつ高減衰量を実現し得ることがわかる。また、図９から明らかなように、ラダー型フィルタ１では、インダクタンス値の値を選択することにより、大きな帯域外減衰量の得られることがわかる。これは、インダクタンスＬ１，Ｌ２の付加により反共振周波数よりも高い領域に生じる副共振と、減衰域との関係によると考えられる。すなわち、上記実施形態のように、上記副共振の周波数域が、ラダー型フィルタ１の減衰極の近傍となった場合に、減衰量を拡大し得る効果がもっとも大きくなる。また、このとき、同時に帯域幅拡大効果も得ることができ、インダクタンスＬ１，Ｌ２が接続されていない場合に比べて２倍程度の帯域幅を確保することができる。
【００５６】
従って、好ましくは、上記実施形態のように、インダクタンスＬ１，Ｌ２の接続により生じた副共振の周波数位置は、ラダー型フィルタ１の減衰極もしくはその近傍に位置することが望ましい。もっとも、本発明では、相手側帯域フィルタである受信側帯域フィルタの通過帯域内に上記副共振が位置しておれば、相手側通過帯域における減衰量を拡大することができ、かつ前述したように帯域幅の拡大を図ることができる。また、本実施形態においては、図９からわかるように、インダクタンスが３ｎＨ〜５ｎＨである場合に十分な帯域外減衰量と広い帯域幅を確保することができる。ここで、インダクタンスが３ｎＨのときの副共振周波数の位置は、２２６０ＭＨｚ付近であり、インダクタンスが３．５ｎＨのときの副共振周波数の位置は、表１に示すように２２０６ＭＨｚである。
【００５７】
従って、帯域外減衰量の拡大効果は上記実施形態よりも劣るものの、本発明においては上記副共振の周波数位置は、相手側の帯域フィルタの受信側帯域フィルタの通過帯域内またはその近傍に位置しておればよい。ここで、相手側の帯域フィルタの受信側帯域フィルタの通過帯域内の近傍とは、図９からわかるように、インダクタンスが３ｎＨであるときの副共振の周波数位置である２２６０ＭＨｚ付近まで減衰を確保できることから、概ね相手側通過帯域のより９０ＭＨｚ程度高い周波数位置を示すものである。また、フィルタの通過周波数が変化すると当然変化するため、相手側の通過帯域の上限の周波数を基準として標準化すると、２２６０／２１７０＝約１．０４となるので相手側の通過帯域の上限の周波数の１．０４倍の周波数位置に副共振の周波数をもってくればよいことがわかる。従って、相手側の帯域フィルタの受信側帯域フィルタの通過帯域内の近傍とは、相手側の通過帯域の上限の周波数を超え、相手側の通過帯域の上限の周波数の１．０４倍の周波数位置までの周波数帯として定義することができる。
【００５８】
図２に示したように、ラダー型フィルタ１では、ボンディングワイヤー１８ｄが、配線パターン２２と矢印Ａで示すように交差されている。すなわち、並列腕共振子Ｐ２１から第１のインダクタンスＬ１に至る電気的線路と、並列腕共振子Ｐ２２から第２のインダクタンスＬ２に至る線路とが交差していることになる。そのため、ラダー型フィルタ１では、両線路において生じる磁束が打ち消し合い、インダクタンスＬ１，Ｌ２を大きくした場合の減衰量の悪化が抑制される。よって、交差部Ａを設けることにより、大きな減衰量を得ることができる。これを図１１を参照して説明する。
【００５９】
図１１の実線は、交差部Ａを有するラダー型フィルタ１の減衰量−周波数特性であり、破線は交差部Ａを設けないように、ボンディングワイヤー１８ｄを接続したことを除いては、上記実施形態と同様にして構成されたラダー型フィルタの減衰量−周波数特性である。図１１から明らかなように、上記交差部Ａを設けることにより、帯域外減衰量の拡大が図られていることがわかる。
【００６０】
なお、上記実施形態では、ボンディングワイヤー１８ｄが配線パターン２２と矢印Ａで示すように交差されていたが、図１２及び図１３に示すように、交差部を設ける構造は適宜変更することができる。図１２に示す変形例では、電極パッド１７ｃと電極ランド１６ｂを接続しているボンディングワイヤー１８ｃと、ボンディングワイヤー１８ｄとが矢印Ａ１で示すように交差されている。
【００６１】
また、図１３に示す変形例では、ボンディングワイヤー１８ｃが、並列腕共振子Ｐ２２と電極パッド１７ｄとを結ぶ配線パターン２３と矢印Ａ２で示すように交差されている。
【００６２】
このように、１個の並列腕共振子とインダクタンスとの間の線路と、他方の並列腕共振子と該並列腕共振子に接続されているインダクタンスとの間の線路を交差させる構造は様々に変形することができる。
【００６３】
さらに、本実施形態では、並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２に直列にインダクタンス素子が基準電位との間に接続されていたが、このような構成は様々に変形することができる。例えば、図４（ａ）に示すように、１つの並列腕において、互いに並列に接続された２個の共振子Ｐ３１ａ，Ｐ３１ｂを配置し、並列接続された並列腕共振子Ｐ３１ａ，Ｐ３１ｂの基準電位側の共通接続点と基準電位との間に、インダクタンスＬ３を接続した構造であってもよい。さらに、図４（ｂ）に示すように、１つの並列腕において、２個の並列腕共振子Ｐ３２ａ，Ｐ３２ｂが直列に接続されていてもよい。
【００６４】
すなわち、並列腕に配置される並列腕共振子は、複数の並列腕共振子を直列または並列に接続した構造であってもよい。また、インダクタンスについても複数のインダクタンス素子を１つの並列腕において、互いに直列に、または互いに並列に接続して構成してもよい。
【００６５】
さらに、複数段構成のラダー型フィルタにおいて、全ての並列腕共振子に、必ずしも直列にインダクタンスが接続されている構成は必ずしもない。
【００６６】
すなわち、複数の並列腕共振子の内、少なくとも１つの並列腕共振子の基準電位側端子に、直列にインダクタンスが接続されておればよい。
【００６７】
また、上記ラダー型フィルタ１では、直列腕共振子Ｓ２１〜Ｓ２３及び並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２は弾性表面波共振子で構成されていたが、弾性表面波共振子ではなく、他の共振子により構成されていてもよい。このような他の共振子として、例えば図１４及び図１５に示す圧電薄膜共振子４１，５１を挙げることができる。
【００６８】
図１４に示す圧電薄膜共振子４１は、上面に凹部４２ａを有する基板４２を用いて構成されている。凹部４２ａを覆うように圧電薄膜支持層４３が積層されている。圧電薄膜支持層４３の上面に、圧電薄膜４４が配置されている。圧電薄膜４４の下面には下部電極４５が、上面には上部電極４６が形成されている。下部電極４５と上部電極４６とは圧電薄膜４４を介して部分的に対向されており、かつ該対向部分は、前述した基板４２の凹部４２ａの上方に位置している。
【００６９】
従って、下部電極４５と上部４６との間に交流電界を印加した場合、圧電効果により、下部電極４５と圧電薄膜４６とが対向している部分が励振され、共振特性を得ることができる。
【００７０】
上記圧電薄膜共振子４１において、圧電薄膜４４は、ＺｎＯやＡｌＮなどの適宜の圧電材料などから構成され得る。
【００７１】
また、下部電極４５及び上部電極４６は、ＡｌまたはＣｕなどの適宜の導電性材料により構成され得る。
【００７２】
基板４２は、開口４２ａを有するように構成され得る限り、適宜の絶縁性材料あるいは圧電性材料により構成され得る。基板４２を構成する材料としては、例えば、アルミナなどを挙げることができる。さらに、圧電薄膜支持層４３は、開口４２ａを覆い、かつ圧電薄膜４４を支持する機能を有するものであり、かつ圧電薄膜４４の振動を妨げない限り、適宜の材料により構成され得る。このような圧電薄膜支持層４３は、ダイヤフラム構造を形成するものであるため、上記のように圧電薄膜４４の振動を妨げない厚みに形成されておればよい。圧電薄膜支持層４３は、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などから構成され得る。
【００７３】
図１５に示す圧電薄膜共振子５１では、基板５２に開口部５２ａが形成されている。この開口部５２ａ上に、圧電薄膜支持層４３、下部電極４５、圧電薄膜４４及び上部電極４６が積層されている。すなわち、図１４に示した凹部４２ａを有する基板４２に代えて、開口５２ａを有する基板５２が設けられていることを除いては、圧電薄膜共振子４１と同様に構成されている。このように、圧電薄膜共振子では、上面に開いた凹部でなく、貫通した開口部５２ａが基板５２に設けられていてもよい。この場合には、開口部５２ａの上方において、圧電薄膜４４の励振部分が構成されることになる。
【００７４】
本発明に係るフィルタ装置では、上記インダクタは様々な形態で構成され得る。図１６及び図１７は、本発明のフィルタ装置の変形例を示す模式的部分切欠平面図及び正面断面図である。本変形例のフィルタ装置６１は、実装基板６２を有する。実装基板６２上にパッケージ６３が実装されている。パッケージ６３内には、上述した実施形態と同様に、本発明のフィルタ装置を構成している直列腕共振子及び並列腕共振子からなるラダー型回路が構成されている。すなわち、本発明に従って上記並列腕共振子に直列に接続されるインダクタンスを除いた回路構成を形成してなる圧電基板が収納されている。
フィルタ装置６１では、前述した並列腕共振子に直列に接続される上記インダクタンスＬ１，Ｌ２は、実装基板６２の表面に設けられたコイル状の導体パターンにより構成されている。従って、インダクタンスＬ１，Ｌ２を構成する導体パターンは、実装基板６２上の配線６２ａと同一材料を用いて、同じ工程で形成され得る。よって、製造工程の煩雑化を招くことなく、インダクタンスＬ１，Ｌ２を構成することができる。また、インダクタンスＬ１，Ｌ２が、実装基板６２に一体化されているため、部品点数の低減を図ることができる。コイル状導体パターンはミアンダ状導体パターンであってもよい。
【００７５】
図１７に正面断面図で示す変形例のフィルタ装置６５では、実装基板６６上に、パッケージ６３が搭載されている。もっとも、本変形例では、実装基板６６内に、インダクタンスＬ１，Ｌ２を構成する導体パターンが形成されている。この導体パターンからなるインダクタンスＬ１，Ｌ２の一端は、それぞれ、ビアホール電極６７ａ，６７ｂを介して、実装基板６６の表面に設けられた配線パターン６８ａ，６８ｂに接続されている。配線パターン６８ａ，６８ｂは、パッケージ６３に設けられた電極に電気的に接続されている。他方、インダクタンスＬ１，Ｌ２の他端は、実装基板６６内に設けられたビアホール電極６９ａ，６９ｂを介して、実装基板６６の下面に設けられた端子電極７０ａ，７０ｂに電気的に接続されている。ビアホール電極６９ａ，６９ｂを介した接続は実装基板６６の側面に設けられた電極を介した接続であってもよい。
【００７６】
本変形例のフィルタ装置６５においても、インダクタンスＬ１，Ｌ２が、実装基板６６内に内蔵されているため、大型化を招くことなく、本発明のフィルタ装置を提供することができる。また、上記内蔵されているインダクタンスＬ１，Ｌ２は、例えばセラミック多層基板を製造する公知の製造方法に従って容易に得ることができる。よって、部品点数の増大を招くことなく、かつ製造工程の増大を招くことなく、フィルタ装置６５を提供することができる。
【００７７】
図１８は、本発明のフィルタ装置のさらに他の変形例を説明するための模式的平面図である。図１８に示すフィルタ装置７１では、パッケージ７２内に、フィルタ素子７３が収納されている。フィルタ素子７３は、第１の実施形態のラダー型フィルタ１のフィルタ素子と同様に構成されている。この変形例の特徴は、パッケージ７２の表面に、コイル状導体パターンを形成することにより上記インダクタンスＬ１，Ｌ２が形成されていることにある。このように、パッケージ７２の表面に、導体パターンを形成することにより、インダクタンスＬ１，Ｌ２を形成してもよい。ここでは、インダクタンスＬ１，Ｌ２の一端は、それぞれ、ボンディングワイヤー７４ａ，７４ｂにより、フィルタ素子７３上の電極ランドに電気的に接続されている。また、特に図示はしないが、インダクタンスＬ１，Ｌ２の他端は、外部と電気的に接続される端子電極等にビアホール電極（図示せず）を介して電気的に接続されている。コイル状導体パターンはミアンダ状導体パターンであってもよい。ビアホール電極を介した接続は側面電極を介した接続であってもよい。
【００７８】
図１９に示す変形例のフィルタ装置７５では、パッケージ７２ａ内に、フィルタ素子７６が収納されている。ここでは、パッケージ７２ａがセラミック多層基板により構成されている。パッケージ７２ａの内部に、インダクタンスＬ１，Ｌ２が内蔵されている。インダクタンスＬ１，Ｌ２は、パッケージ７２ａ内において、複数の高さ位置にコイルパターン７６ａ，７６ｂを形成し、両者をビアホール電極７６ｃで電気的に接続することにより構成されている。コイルパターン７６ａが、ビアホール７７ａにより配線パターン７８ａに電気的に接続されている。また、コイルパターン７６ｂが、ビアホール電極７７ｂにより、端子電極７９ａに電気的に接続されている。
【００７９】
他方、インダクタンスＬ２も同様に構成されており、インダクタンスＬ２を構成するコイルパターン８０ａ，８０ｂがビアホール電極８０ｃにより電気的に接続されている。コイルパターン８０ａが、ビアホール電極８１ａにより配線パターン７８ｂに接続されている。また、コイルパターン８０ｂが、ビアホール電極８１ｂにより、端子電極７９ｂに電気的に接続されている。ビアホール電極７７ｂ，８１ｂのかわりに側面電極を用いてもよい。コイルパターンはミアンダパターンであってもよい。
【００８０】
図１８及び図１９に示した各変形例のフィルタ装置７１，７５から明らかなように、フィルタ装置が実装されるパッケージに、上記インダクタンスＬ１，Ｌ２の少なくとも一方が内蔵されていてもよい。この場合には、パッケージ７２，７５の外部でインダクタンス素子を接続する作業を省略することができるとともに、フィルタ装置が内蔵された電子部品の小型化が図ることができる。すなわち、上記フィルタ装置を用いて構成された例えばデュプレクサ等の電子部品の小型化を図ることができる。
【００８１】
図２０〜２３は、本発明に係るフィルタ装置構造の変形例を示す各正面断面図である。本発明に係るフィルタ装置では、パッケージ構造は適宜変形され得る。
【００８２】
例えば、図２０に示すフィルタ装置２０１では、基板２０２と、枠状部材２０３と、蓋材２０４とによりパッケージが構造されている。ここでは、基板２０２上にフリップチップボンディング工法によりＳＡＷ素子２０５が搭載されている。すなわち、基板２０２の上面に電極ランド２０６，２０７が形成されており、金属バンプ２０８ａ，２０８ｂによりＳＡＷ素子２０５が電極ランド２０６，２０７に接合されている。なお、電極ランド２０６，２０７はビアホール電極２０９ａ，２０９ｂにより端子電極２１０，２１１に接合されている。本変形例においても、前述した実施例と同様にインダクダンスを適宜構成すればよい。例えば、外付のインダクタンス素子により構成していてもよい。
【００８３】
また、図２１に示すフィルタ装置２２１では、フィルタ装置２０１と同様のパッケージ構造が採用されている。もっとも、ここでは、基板２０２に代えて、多層基板２２２が用いられている。多層基板２２２の上面には、電極ランド２０６，２０７が形成されており、該電極ランド２０６，２０７は、多層基板２２２内に配置されたインダクタンス構成用の内部電極２２３，２２４にビアホール電極２０９ａ，２０９ｂにより電気的に接続されている。更に、内部電極２２３，２２４が、ビアホール電極２２５，２２６によりインダクタンス構成用の内部電極２２７，２２８に接続されている。内部電極２２７，２２８が、ビアホール電極２２９，２３０により端子電極２１０，２１１に接続されている。このように、多層基板２２２内にインダクタンスを構成し、多層基板２２２上に、フィルタ装置２０１の場合と同様にフリップチップボンディング工法によりＳＡＷ素子２０５が搭載されていてもよい。
【００８４】
図２２に示すフィルタ装置２４１は、図２０に示した枠状部材２０３及び蓋材２０４に代えて、外装樹脂層２４２を用いたことを除いてはフィルタ装置２０１と同様に構成されている。また、図２３に示すフィルタ装置２５１は、枠状部材２０３及び蓋材２０４に代えて外装樹脂層２５２を用いたことを除いては、フィルタ装置２２１と同様に構成されている。このように、パッケージの一部を外装樹脂層２４２，２５２で構成してもよい。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の共振子が、梯子型回路構成を有するように接続されているフィルタ装置に関し、例えば、通信システムの送信側帯域フィルタまたは受信側帯域フィルタとして用いられるフィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性表面波装置の受信側帯域フィルタや送信側帯域フィルタとして、複数の弾性表面波共振子を接続してなるラダー型フィルタが広く用いられている。例えば、下記の特許文献１には、複数の一端子対弾性表面波共振子が、入力側から出力側に向かって、並列腕及び直列腕に交互に配置されているラダー型フィルタが開示されている。特許文献１では、図２４に示すように、並列腕に並列腕共振子Ｐ１が、直列腕に直列腕共振子Ｓ１が挿入されている。図２４では、１段の回路構成が示されているが、特許文献１には複数段構成のラダー型フィルタが示されている。特許文献１では、並列腕共振子Ｐ１と基準電位との間にインダクタンスＬを接続することにより、広帯域かつ高減衰量を実現することができるとされている。
【０００３】
他方、下記の特許文献２には、少なくとも２個の並列腕共振子の基準電位端子同士を共通接続したラダー型フィルタが開示されている。図２５は、特許文献２に記載のラダー型フィルタ１００の回路構成を示す図である。図２５に示すように、入力端子１０１と、出力端子１０２とを結ぶ直列腕に、直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１３が配置されている。そして、直列腕共振子Ｓ１１，Ｓ１２間の接続点と、基準電位とを結ぶ並列腕に、並列腕共振子Ｐ１１が、直列腕共振子Ｓ１２，Ｓ１３間の接続点と、基準電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子Ｐ１２が配置されている。ここでは、並列腕共振子Ｐ１１，Ｐ１２の基準電位側端子が共通接続されている。
【０００４】
特許文献２に記載のラダー型フィルタ１００では、並列腕共振子Ｐ１１，Ｐ１２を共通接続することにより、通過帯域高域側の減衰量の拡大が図られている。
【特許文献１】特開平５−１８３３８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１６３８０８号公報
【発明の開示】
【０００５】
近年、携帯電話機などの通信機器の発達により、これらに用いられる帯域フィルタにおいて、より優れた特性が求められている。例えば、２ＧＨｚ帯のＷＣＤＭＡ方式の分波器に用いられている送信側帯域フィルタでは、通過帯域における挿入損失は１．５ｄＢ以下であることが求められており、減衰量は３７ｄＢ以上であることが求められている。また、この方式では、送信側の通過帯域は１９２０ＭＨｚ〜１９８０ＭＨｚであり、周波数範囲も広くなっている。
【０００６】
ところで、特許文献２に記載の回路構成では、通過帯域高域側の減衰量が拡大されるとされている。しかしながら、特許文献２に記載の回路構成を用いた場合、通過帯域の高域側における減衰量を拡大し得るものの、同時に通過帯域幅を拡げることは困難であった。従って、上記２ＧＨｚ帯のＷＣＤＭＡ方式の分波器に用いられる送信側帯域フィルタのように、十分な減衰量を有するだけでなく、広い周波数範囲にわたり動作し得るフィルタを提供することが困難であった。
【０００７】
他方、特許文献１に記載のラダー型フィルタでは、並列腕共振子Ｐ１に直列にインダクタンスＬが接続されることにより、広帯域かつ高減衰量が実現されるとされている。しかしながら、インダクタンスＬの最適なインダクタンス値については特に開示されていない。また、特許文献１では、通過帯域の高域側における減衰量を特に改善するための構成については何ら示されていない。
【０００８】
本発明の目的は、通過帯域の周波数が相対的に低い第１のバンドパスフィルタと、通過帯域の周波数が相対的に高い第２のバンドパスフィルタとを含む通信システムの上記第１のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置であって、複数の共振子を接続してなるラダー型の回路構成を有し、相対的に十分な減衰量、特に通過帯域高域側の減衰量を十分な大きさとすることができ、加えて低損失かつ広帯域であるフィルタ装置を提供することにある。
【０００９】
本発明のある広い局面によれば、通過帯域の周波数が相対的に低い第１のバンドパスフィルタと、通過帯域の周波数が相対的に高い第２のバンドパスフィルタとを含む通信システムの第１のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置であって、ラダー型回路構成を有し、入力端子と出力端子とを結ぶ直列腕に挿入された少なくとも一つの直列腕共振子と、前記直列腕と基準電位とを結ぶ少なくとも一つの並列腕に接続されている少なくとも一つの並列腕共振子と、少なくとも一つの前記並列腕共振子に直列に接続されたインダクタンスとを備え、前記インダクタンスのインダクタンス値が、前記インダクタンスの挿入により前記並列腕共振子に新たに生じた副共振の周波数が、相手側のフィルタである第２のバンドパスフィルタの通過帯域内またはその近傍に位置するように設定されていることを特徴とするフィルタ装置が提供される。
【００１０】
本発明に係るフィルタ装置のある特定の局面では、前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、それぞれ、弾性表面波共振子により構成されている。
【００１１】
本発明に係るフィルタ装置の他の特定の局面では、ラダー型フィルタを構成している並列腕共振子及び直列腕共振子が、それぞれ、圧電薄膜共振子により構成されている。
【００１２】
本発明に係るフィルタ装置の他の特定の局面では、前記圧電薄膜共振子は、開口部もしくは凹部を有する基板と、該開口部もしくは凹部の上方に配置された圧電薄膜と、前記圧電薄膜の上面及び下面にそれぞれ形成されており、かつ圧電薄膜を介して対向するように配置された上部電極及び下部電極を有する。
【００１３】
本発明に係るフィルタ装置のさらに別の特定の局面では、前記基板と、前記圧電薄膜との間に、前記基板の開口部もしくは凹部を覆ように設けられた圧電薄膜支持層がさらに備えられている。
【００１４】
本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記ラダー型フィルタの前記直列腕共振子及び並列腕共振子が接続されているパッケージがさらに備えられており、前記インダクタは、前記パッケージの外部で前記並列腕共振子に接続されているインダクタンス素子である。
【００１５】
本発明に係るフィルタ装置のさらに別の特定の局面では、前記パッケージが実装される実装基板をさらに備え、前記インダクタが、前記実装基板に内蔵されたインダクタンス素子である。
【００１６】
また、本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記フィルタ装置が実装されているパッケージをさらに備え、前記インダクタが、前記パッケージに内蔵されている。
【００１７】
本発明に係るフィルタ装置では、少なくとも１つの並列腕共振子に直列にインダクタンスが接続されており、かつインダクタンスの挿入により生じた副共振の周波数が、相手側のフィルタである第２のバンドパスフィルタの通過帯域内またはその近傍に位置するように構成されているため、広帯域であり、かつ帯域外減衰量を十分な大きさとすることができ、さらに通過帯域内における挿入損失を低減することができる。従って、広帯域、低損失かつ高減衰量のフィルタ装置を提供することが可能となる。
【００１８】
フィルタ装置を構成している並列腕共振子及び直列腕共振子が弾性表面波共振子により構成されている場合には、本発明に従って、広帯域、低損失及び高減衰量の帯域フィルタを弾性表面波装置を用いて構成することができる。
【００１９】
直列腕共振子及び並列腕共振子が、圧電薄膜共振子により構成されている場合には、本発明に従って広帯域、低損失及び高減衰量の第１のバンドパスフィルタを、圧電薄膜共振子を用いて構成することができる。
【００２０】
圧電薄膜共振子には、開口部または凹部を有する基板と、開口部または凹部に配置された圧電薄膜と、圧電薄膜の上面に形成された上部電極と、下面に形成された下部電極とを有する場合には、開口部または凹部の上方において圧電薄膜の振動が妨げられ難いため、圧電薄膜の振動を利用した共振特性を得ることができる。
【００２１】
また、上記開口部または凹部を覆うように圧電薄膜支持層が形成されている場合、該圧電薄膜支持層上に圧電薄膜が積層された構造の圧電共振子が得られる。従って、様々な圧電薄膜を用いて圧電薄膜共振子を容易に形成することができる。
【００２２】
本発明に係るフィルタ装置において、前記ラダー型フィルタの前記直列腕共振子及び並列腕共振子が接続されているパッケージをさらに備え、前記インダクタが、前記パッケージの外部で前記並列腕共振子に接続されているインダクタンス素子である場合には、パッケージ外においてインダクタンス素子を接続すればよい。従って、要求特性に応じた様々なインダクタンス値のインダクタンス素子を、別部品として用意するだけで、本発明に係るフィルタ装置を容易に構成することができる。
【００２３】
上記パッケージが実装される実装基板がさらに備えられており、上記インダクタが、上記パッケージの外部で該実装基板に内蔵されているインダクタンス素子である場合には、該インダクタンス素子を実装基板上または実装基板内の回路パターンと同時に形成することができる。従って、生産性を高めることができる。
【００２４】
フィルタ装置が実装されているパッケージをさらに備え、上記インダクタが該パッケージ内に内蔵されている場合には、パッケージの外部でインダクタンスを接続する作業を省略することができ、かつパッケージにインダクタンスが内蔵されているので、フィルタ装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
［図１］図１は本発明の一実施形態のラダー型回路を示す回路図である。
［図２］図２は図１に示した実施形態のラダー型フィルタの構造を模式的に示す平面図である。
［図３］図３は図２に示したラダー型フィルタの模式的底面図である。
［図４］図４は（ａ）及び（ｂ）は、本発明において、並列腕共振子と並列腕共振子に接続されるインダクタンスからなる構造の各変形例を示す回路図である。
［図５］図５は本発明の実施形態で用いられている並列腕共振子単独、並びに該並列腕共振子に種々のインダクタンス値のインダクタンスを直列に接続した場合の減衰量−周波数特性を示す図である。
［図６］図６は本発明の実施形態で用いられている並列腕共振子単独、並びに該並列腕共振子に種々のインダクタンス値のインダクタンスを直列に接続した場合のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
［図７］図７は第１の実施形態のラダー型フィルタの減衰量−周波数特性を示す図である。
［図８］図８は特許文献２に記載の構成に従って作製した比較例のラダー型フィルタの減衰量−周波数特性を示す図である。
［図９］図９は実施形態のラダー型フィルタの帯域幅及び減衰量と並列腕共振子に接続されるインダクタンスのインダクタンス値との関係を示す図である。
［図１０］図１０は特許文献２に記載の先行技術に基づいて作製された比較例のラダー型フィルタの帯域幅及び減衰量と並列腕共振子に接続されるインダクタンスのインダクタンス値との関係を示す図である。
［図１１］図１１は並列腕共振子とインダクタンスとの間の線路が交差している場合と交差していない場合のラダー型フィルタの減衰量−周波数特性の差を説明するための図である。
［図１２］図１２は図２に示したラダー型フィルタの変形例を示す模式的平面図である。
［図１３］図１３は図２に示したラダー型フィルタの他の変形例を示す模式的平面図である。
［図１４］図１４は本発明で直列腕共振子及び並列腕共振子として用いられる圧電薄膜共振子の一例を示す正面断面図である。
［図１５］図１５は本発明で直列腕共振子及び並列腕共振子として用いられる圧電薄膜共振子の一例を示す正面断面図である。
［図１６］図１６は本発明の変形例に係るフィルタ装置の構造を説明するための模式的平面図である。
［図１７］図１７は本発明のフィルタ装置の他の変形例を説明するための正面断面図である。
［図１８］図１８は本発明のフィルタ装置のさらの他の変形例を説明するための模式的平面図である。
［図１９］図１９は本発明に係るフィルタ装置のさらに別の変形例を説明するための模式的正面断面図である。
［図２０］図２０は本発明の更に他の変形例に係るフィルタ装置の正面断面図である。
［図２１］図２１は本発明の更に別の変形例に係るフィルタ装置の正面断面図である。
［図２２］図２２は本発明の他の変形例に係るフィルタ装置の正面断面図である。
［図２３］図２３は本発明の別の変形例に係るフィルタ装置の正面断面図である。
［図２４］図２４は従来のラダー型フィルタの一例を示すための回路図である。
［図２５］図２５は従来のラダー型フィルタの他の例を示すための回路図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…ラダー型フィルタ
２…入力端子
３…出力端子
１１…パッケージ
１１ａ…開口部
１３…弾性表面波エレメント
１４…圧電基板
１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃ…電極ランド
１７ａ〜１７ｄ…電極パッド
１８ａ〜１８ｄ…ボンディングワイヤー
１９ａ〜１９ｃ…端子電極
２０ａ〜２０ｃ…端子電極
２２…配線パターン
２３…配線パターン
４１…圧電薄膜共振子
４２…基板
４２ａ…凹部
４３…圧電薄膜支持層
４４…圧電薄膜
４５…下部電極
４６…上部電極
５１…圧電薄膜共振子
５２…基板
５２ａ…開口部
６１…フィルタ装置
６２…実装基板
６３…パッケージ
６５…フィルタ装置
６６…実装基板
６７ａ，６７ｂ…ビアホール電極
６８ａ，６８ｂ…配線パターン
６９ａ，６９ｂ…ビアホール電極
７０ａ，７０ｂ…端子電極
７１…フィルタ装置
７２…パッケージ
７３…フィルタ素子
７４ａ，７４ｂ…ボンディングワイヤー
７５…フィルタ装置
７２ａ…パッケージ
７８ａ，７８ｂ…配線パターン
７９ａ，７９ｂ…端子電極
８０ａ，８０ｂ…コイルパターン
８１ａ，８１ｂ…ビアホール電極
Ｓ２１〜Ｓ２３…直列腕共振子
Ｐ２１，Ｐ２２…並列腕共振子
Ｐ３１ａ，Ｐ３１ｂ…並列腕共振子
Ｐ３２ａ，Ｐ３２ｂ…並列腕共振子
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係るフィルタ装置としてのラダー型フィルタの回路図である。本実施形態のラダー型フィルタ１は、送信側帯域が１９２０〜１９８０ＭＨｚ、受信側帯域が２１１０〜２１７０ＭＨｚのＷ−ＣＤＭＡ方式のデュプレクサに用いられる送信側帯域フィルタである。従って、送信側帯域が、受信側帯域よりも低くされている。すなわち、ラダー型フィルタ１は、通過帯域の周波数が相対的に低い第１のバンドパスフィルタと、通過帯域の周波数が相対的に高い第２のバンドパスフィルタとを含む通信システムの第１のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置である。
【００２９】
ラダー型フィルタ１は、複数の弾性表面波共振子が梯子型回路構成を有するように接続された構造を有する。すなわち、入力端子２と出力端子３とを結ぶ直列腕に、それぞれ弾性表面波共振子からなる直列腕共振子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３が配置されている。直列腕共振子Ｓ２１，Ｓ２２間の接続点と基準電位との間に延びる並列腕に並列腕共振子Ｐ２１が配置されている。並列腕共振子Ｐ２１の基準電位側端子と基準電位との間に、並列腕共振子Ｐ２１と直列にインダクタンスＬ１が接続されている。また、直列腕共振子Ｓ２２，Ｓ２３間の接続点と基準電位との間の並列腕に並列腕共振子Ｐ２２が配置されている。並列腕共振子Ｐ２き２の基準電位側端子と、基準電位との間にインダクタンスＬ２が接続されている。
【００３０】
すなわち、本実施形態のラダー型フィルタ１では、並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２のそれぞれに、直列にインダクタンスＬ１，Ｌ２が接続されている。
【００３１】
図２は、本実施形態のラダー型フィルタの構造を示す模式的平面図であり、図３は、その底面に構成されている端子電極を説明するためのラダー型フィルタの模式的平面図である。
【００３２】
図２に示すように、ラダー型フィルタ１は、パッケージ１１を有する。図２では、パッケージ１１を閉成する蓋材を取り去った状態が示されている。すなわち、パッケージ１１は、凹部１１ａを有し、凹部１１ａ内に、弾性表面波エレメント１３が収納されている。弾性表面波エレメント１３は、矩形の圧電基板１４を用いて構成されている。圧電基板１４上に、電極パターンを形成することにより、上述した直列腕共振子Ｓ２１〜Ｓ２３及び並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２が図１に示すように、電気的に接続された構造が示されている。図２から明らかなように、直列腕共振子Ｓ２１〜Ｓ２３及び並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２は、それぞれ、インターデジタル電極と、インターデジタル電極の表面波伝搬方向両側に配置された反射器とを備える一端子対弾性表面波共振子により構成されている。なお、パッケージ１１の凹部１１ａの両側には、凹部１１ａよりも高い段差部１１ｂ，１１ｃが設けられている。段差部１１ｂ，１１ｃ上に、電極ランド１５ａ〜１５ｃ及び１６ａ〜１６ｃが形成されている。
【００３３】
他方、圧電基板１３上においては、電極パッド１７ａ〜１７ｄが形成されている。電極パッド１７ａは、直列腕共振子Ｓ２１の入力端側に接続されている。すなわち、ラダー型フィルタ１の入力端側に配置される電極パッドである。電極パッド１７ａは、ボンディングワイヤー１８ａにより、パッケージ１１側に設けられた電極ランド１５ｂに電気的に接続されている。
【００３４】
電極パッド１７ｂは、直列腕共振子Ｓ２３の出力端に接続されている。すなわち、ラダー型フィルタ１の出力端に相当する。電極パッド１７ｂは、ボンディングワイヤー１８ｂにより電極ランド１６ａに電気的に接続されている。
【００３５】
他方、電極パッド１７ｃは、並列腕共振子Ｐ２１の基準電位側端子に接続されている。電極パッド１７ｃは、ボンディングワイヤー１８ｃにより電極ランド１６ｂに接続されている。同様に、電極パッド１７ｄは、並列腕共振子Ｐ２２の基準電位側端子に接続されており、ボンディングワイヤー１８ｄにより、パッケージ１１に形成された電極ランド１６ｃに電気的に接続されている。
【００３６】
本実施形態では、上記圧電基板１３は、ＬｉＮｂＯ３板を用いて構成されている。また、上記インターデジタル電極、反射器及び電極パッドをＡｌを主成分とする導電性材料により構成されている。
【００３７】
もっとも、本発明において、弾性表面波共振子を構成する圧電基板材料及び電極を構成する導電性材料は上記に限定されるものではない。
【００３８】
図２に示したラダー型フィルタ１は、実際には、パッケージ１の凹部１１ａを覆う蓋材により閉成される。
【００３９】
他方、図３に示すように、ラダー型フィルタ１のパッケージ１１の底面１１ｄ上には、端子電極１９ａ〜１９ｃ，２０ａ〜２０ｃが形成されている。端子電極１９ａ〜１９ｃは、上述した電極ランド１５ａ〜１５ｃにそれぞれ電気的に接続されており、端子電極２０ａ〜２０ｃは、電極ランド１６ａ〜１６ｃに電気的に接続されている。
【００４０】
そして、図３に示すように、本実施形態のラダー型フィルタ１では、上記端子電極２０ｂ，２０ｃと基準電位との間に、外付けで第１，第２のインダクタンスＬ１，Ｌ２がそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、図１に示すインダクタンスＬ１，Ｌ２は、外付けのインダクタンス素子によりそれぞれ構成されている。
【００４１】
パッケージ１１は、アルミナにより構成されている。パッケージ１１は、アルミナに限定されず、低温焼結性セラミックスＬＴＣＣなどの他の絶縁性セラミックス、あるいは合成樹脂などの他の絶縁性材料により構成されていてもよい。
【００４２】
なお、図２に示すように、並列腕共振子Ｐ２１と電極パッド１７ｃとを電気的に接続している配線パターン２２と、ボンディングワイヤー１８ｄとが矢印Ａで示すように交差している。
【００４３】
本実施形態では、インダクタンスＬ１，Ｌ２は、上記のようにパッケージ１１外に用意されたインダクタンス素子により構成されていたが、インダクタンスＬ１，Ｌ２はパッケージ１１内に内蔵されていてもよい。すなわち、パッケージ１１にスパイラル状インダクタやマイクロストリップなどを内蔵することにより、あるいはチップ型インダクタンス素子をパッケージ１１内に収納することにより、パッケージ１１内にインダクタンスＬ１，Ｌ２を内蔵させてもよい。
本実施形態のラダー型フィルタ１の特徴は、インダクタンスＬ１，Ｌ２の接続により生じた副共振の周波数が、ラダー型フィルタ１の相手側フィルタである受信側帯域フィルタの通過帯域、すなわち、２１１０〜２１７０ＭＨｚ周波数範囲内に、特にラダー型フィルタ１の減衰極に位置するように設定されており、それによって、広帯域、低損失及び減衰量の拡大が図られていることにある。
【００４４】
これを以下において説明する。
図５は、上記ラダー型フィルタ１において用いられている並列腕共振子Ｐ２１の単独の伝送特性並びに並列腕共振子Ｐ２１に３．５ｎＨ、４ｎＨ及び５ｎＨのインダクタンスＬ１が接続されている場合の伝送特性を示す図である。図６は、上記ラダー型フィルタ１において用いられている並列腕共振子Ｐ２１の単独のインピーダンス−周波数特性並びに並列腕共振子Ｐ２１に３．５ｎＨ、４ｎＨ及び５ｎＨのインダクタンスＬ１が接続されている場合のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
【００４５】
なお、図５及び図６に示した特性における並列腕共振子と、並列腕共振子に接続されたインダクタンスからなるトラップの共振周波数、反共振周波数及びインダクタンスの接続により表れる副共振の周波数を下記の表１に示す。
【００４６】
【００４７】
図６において、共振周波数は通過帯域よりも低域側でインピーダンスがゼロを横切る周波数、反共振周波数は通過帯域内でインピーダンスの絶対値が極大値になる周波数、副共振周波数は通過帯域よりも高域側でインピーダンスがゼロを横切る周波数である。
図５において、通過帯域よりも低域側と通過帯域よりも高域側に減衰極が発生している。前記減衰極の発生している周波数は図６における共振周波数、副共振周波数と略一致する。
【００４８】
図５及び図６から明らかなように、インダクタンスＬ１が接続されていない場合に比べてインダクタンスＬ１を接続することにより、特にインダクタンスＬ１のインダクタンス値を大きくすることにより、並列腕共振子Ｐ２１の反共振周波数よりも高域側における副共振の周波数が低くなっていることがわかる。すなわち、この副共振をトラップとして利用することにより、ラダー型フィルタの高域側における減衰量の拡大を図り得ることがわかる。本発明では、このように、インダクタンスＬ１を並列腕共振子Ｐ２１に直列に接続することにより生じた副共振をトラップとして利用し、それによって通過帯域よりも高域側の減衰量の拡大を図ったことに特徴を有する。
【００４９】
図７は、ラダー型フィルタ１において、インダクタンスＬ１，Ｌ２のインダクタンス値を変化させた場合の減衰量−周波数特性を示す図である。図７から明らかなように、インダクタンスＬ１，Ｌ２を０ｎＨ、すなわち接続しなかった場合に比べて、インダクタンスＬ１，Ｌ２の値を、３．５ｎＨまたは４ｎＨとすることにより、通過帯域幅が拡大し、かつ通過帯域よりも高域側の減衰量が改善されていることがわかる。
【００５０】
上記効果を明確にするために、特許文献２に記載のラダー型フィルタと上記実施形態のラダー型フィルタとを比較することとする。
【００５１】
図８は、比較例として用意したラダー型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。この比較例は、特許文献２に記載のラダー型フィルタの基準電位側端子が共通接続されている並列腕共振子において、該基準電位側端子と基準電位との間にインダクタンスを挿入した構成において、インダクタンス値を変化させたことを除いては、本実施形態と同様にして作製されたラダー型フィルタである。
【００５２】
図７と図８を比較すれば明らかなように、比較例では、通過帯域よりも低域側に減衰極が発生し、インダクタンスＬ１，Ｌ２の値を大きくしたとしても、帯域幅は拡大しないことがわかる。上記図７と図８との比較をより明確にするために、上記実施形態のラダー型フィルタ１の帯域幅と減衰量との関係、及び上記比較例のラダー型フィルタの帯域幅と減衰量との関係を、それぞれ、図９及び図１０にグラフで示す。
【００５３】
図９及び図１０において、横軸は接続されるインダクタンスのインダクタンス値を、○は帯域外減衰量（相手側通過帯域２１１０〜２１７０ＭＨｚにおける最小の減衰量である）を、●は３ｄＢ帯域幅を示す。
【００５４】
図１０から明らかなように、比較例のラダー型フィルタでは、インダクタンスを接続し、そのインダクタンス値を変化させても帯域幅は拡大しないことがわかる。これに対して、上記実施形態のラダー型フィルタ１では、インダクタンスＬ１，Ｌ２のインダクタンス値を増大させることにより、帯域幅は拡大していき、帯域外減衰量についても、インダクタンス値の増加に伴って増加していき、但しインダクタンス値が大きくなり過ぎると、再度減衰域における減衰量が低下していることがわかる。
【００５５】
従って、比較例のラダー型フィルタでは、並列腕共振子にインダクタンスを接続しても帯域幅拡大効果が得られないのに対し、上記実施形態のラダー型フィルタでは、広帯域であり、かつ高減衰量を実現し得ることがわかる。また、図９から明らかなように、ラダー型フィルタ１では、インダクタンス値の値を選択することにより、大きな帯域外減衰量の得られることがわかる。これは、インダクタンスＬ１，Ｌ２の付加により反共振周波数よりも高い領域に生じる副共振と、減衰域との関係によると考えられる。すなわち、上記実施形態のように、上記副共振の周波数域が、ラダー型フィルタ１の減衰極の近傍となった場合に、減衰量を拡大し得る効果がもっとも大きくなる。また、このとき、同時に帯域幅拡大効果も得ることができ、インダクタンスＬ１，Ｌ２が接続されていない場合に比べて２倍程度の帯域幅を確保することができる。
【００５６】
従って、好ましくは、上記実施形態のように、インダクタンスＬ１，Ｌ２の接続により生じた副共振の周波数位置は、ラダー型フィルタ１の減衰極もしくはその近傍に位置することが望ましい。もっとも、本発明では、相手側帯域フィルタである受信側帯域フィルタの通過帯域内に上記副共振が位置しておれば、相手側通過帯域における減衰量を拡大することができ、かつ前述したように帯域幅の拡大を図ることができる。また、本実施形態においては、図９からわかるように、インダクタンスが３ｎＨ〜５ｎＨである場合に十分な帯域外減衰量と広い帯域幅を確保することができる。ここで、インダクタンスが３ｎＨのときの副共振周波数の位置は、２２６０ＭＨｚ付近であり、インダクタンスが３．５ｎＨのときの副共振周波数の位置は、表１に示すように２２０６ＭＨｚである。
【００５７】
従って、帯域外減衰量の拡大効果は上記実施形態よりも劣るものの、本発明においては上記副共振の周波数位置は、相手側の帯域フィルタの受信側帯域フィルタの通過帯域内またはその近傍に位置しておればよい。ここで、相手側の帯域フィルタの受信側帯域フィルタの通過帯域内の近傍とは、図９からわかるように、インダクタンスが３ｎＨであるときの副共振の周波数位置である２２６０ＭＨｚ付近まで減衰を確保できることから、概ね相手側通過帯域のより９０ＭＨｚ程度高い周波数位置を示すものである。また、フィルタの通過周波数が変化すると当然変化するため、相手側の通過帯域の上限の周波数を基準として標準化すると、２２６０／２１７０＝約１．０４となるので相手側の通過帯域の上限の周波数の１．０４倍の周波数位置に副共振の周波数をもってくればよいことがわかる。従って、相手側の帯域フィルタの受信側帯域フィルタの通過帯域内の近傍とは、相手側の通過帯域の上限の周波数を超え、相手側の通過帯域の上限の周波数の１．０４倍の周波数位置までの周波数帯として定義することができる。
【００５８】
図２に示したように、ラダー型フィルタ１では、ボンディングワイヤー１８ｄが、配線パターン２２と矢印Ａで示すように交差されている。すなわち、並列腕共振子Ｐ２１から第１のインダクタンスＬ１に至る電気的線路と、並列腕共振子Ｐ２２から第２のインダクタンスＬ２に至る線路とが交差していることになる。そのため、ラダー型フィルタ１では、両線路において生じる磁束が打ち消し合い、インダクタンスＬ１，Ｌ２を大きくした場合の減衰量の悪化が抑制される。よって、交差部Ａを設けることにより、大きな減衰量を得ることができる。これを図１１を参照して説明する。
【００５９】
図１１の実線は、交差部Ａを有するラダー型フィルタ１の減衰量−周波数特性であり、破線は交差部Ａを設けないように、ボンディングワイヤー１８ｄを接続したことを除いては、上記実施形態と同様にして構成されたラダー型フィルタの減衰量−周波数特性である。図１１から明らかなように、上記交差部Ａを設けることにより、帯域外減衰量の拡大が図られていることがわかる。
【００６０】
なお、上記実施形態では、ボンディングワイヤー１８ｄが配線パターン２２と矢印Ａで示すように交差されていたが、図１２及び図１３に示すように、交差部を設ける構造は適宜変更することができる。図１２に示す変形例では、電極パッド１７ｃと電極ランド１６ｂを接続しているボンディングワイヤー１８ｃと、ボンディングワイヤー１８ｄとが矢印Ａ１で示すように交差されている。
【００６１】
また、図１３に示す変形例では、ボンディングワイヤー１８ｃが、並列腕共振子Ｐ２２と電極パッド１７ｄとを結ぶ配線パターン２３と矢印Ａ２で示すように交差されている。
【００６２】
このように、１個の並列腕共振子とインダクタンスとの間の線路と、他方の並列腕共振子と該並列腕共振子に接続されているインダクタンスとの間の線路を交差させる構造は様々に変形することができる。
【００６３】
さらに、本実施形態では、並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２に直列にインダクタンス素子が基準電位との間に接続されていたが、このような構成は様々に変形することができる。例えば、図４（ａ）に示すように、１つの並列腕において、互いに並列に接続された２個の共振子Ｐ３１ａ，Ｐ３１ｂを配置し、並列接続された並列腕共振子Ｐ３１ａ，Ｐ３１ｂの基準電位側の共通接続点と基準電位との間に、インダクタンスＬ３を接続した構造であってもよい。さらに、図４（ｂ）に示すように、１つの並列腕において、２個の並列腕共振子Ｐ３２ａ，Ｐ３２ｂが直列に接続されていてもよい。
【００６４】
すなわち、並列腕に配置される並列腕共振子は、複数の並列腕共振子を直列または並列に接続した構造であってもよい。また、インダクタンスについても複数のインダクタンス素子を１つの並列腕において、互いに直列に、または互いに並列に接続して構成してもよい。
【００６５】
さらに、複数段構成のラダー型フィルタにおいて、全ての並列腕共振子に、必ずしも直列にインダクタンスが接続されている構成は必ずしもない。
【００６６】
すなわち、複数の並列腕共振子の内、少なくとも１つの並列腕共振子の基準電位側端子に、直列にインダクタンスが接続されておればよい。
【００６７】
また、上記ラダー型フィルタ１では、直列腕共振子Ｓ２１〜Ｓ２３及び並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２は弾性表面波共振子で構成されていたが、弾性表面波共振子ではなく、他の共振子により構成されていてもよい。このような他の共振子として、例えば図１４及び図１５に示す圧電薄膜共振子４１，５１を挙げることができる。
【００６８】
図１４に示す圧電薄膜共振子４１は、上面に凹部４２ａを有する基板４２を用いて構成されている。凹部４２ａを覆うように圧電薄膜支持層４３が積層されている。圧電薄膜支持層４３の上面に、圧電薄膜４４が配置されている。圧電薄膜４４の下面には下部電極４５が、上面には上部電極４６が形成されている。下部電極４５と上部電極４６とは圧電薄膜４４を介して部分的に対向されており、かつ該対向部分は、前述した基板４２の凹部４２ａの上方に位置している。
【００６９】
従って、下部電極４５と上部４６との間に交流電界を印加した場合、圧電効果により、下部電極４５と圧電薄膜４６とが対向している部分が励振され、共振特性を得ることができる。
【００７０】
上記圧電薄膜共振子４１において、圧電薄膜４４は、ＺｎＯやＡｌＮなどの適宜の圧電材料などから構成され得る。
【００７１】
また、下部電極４５及び上部電極４６は、ＡｌまたはＣｕなどの適宜の導電性材料により構成され得る。
【００７２】
基板４２は、開口４２ａを有するように構成され得る限り、適宜の絶縁性材料あるいは圧電性材料により構成され得る。基板４２を構成する材料としては、例えば、アルミナなどを挙げることができる。さらに、圧電薄膜支持層４３は、開口４２ａを覆い、かつ圧電薄膜４４を支持する機能を有するものであり、かつ圧電薄膜４４の振動を妨げない限り、適宜の材料により構成され得る。このような圧電薄膜支持層４３は、ダイヤフラム構造を形成するものであるため、上記のように圧電薄膜４４の振動を妨げない厚みに形成されておればよい。圧電薄膜支持層４３は、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などから構成され得る。
【００７３】
図１５に示す圧電薄膜共振子５１では、基板５２に開口部５２ａが形成されている。この開口部５２ａ上に、圧電薄膜支持層４３、下部電極４５、圧電薄膜４４及び上部電極４６が積層されている。すなわち、図１４に示した凹部４２ａを有する基板４２に代えて、開口５２ａを有する基板５２が設けられていることを除いては、圧電薄膜共振子４１と同様に構成されている。このように、圧電薄膜共振子では、上面に開いた凹部でなく、貫通した開口部５２ａが基板５２に設けられていてもよい。この場合には、開口部５２ａの上方において、圧電薄膜４４の励振部分が構成されることになる。
【００７４】
本発明に係るフィルタ装置では、上記インダクタは様々な形態で構成され得る。図１６及び図１７は、本発明のフィルタ装置の変形例を示す模式的部分切欠平面図及び正面断面図である。本変形例のフィルタ装置６１は、実装基板６２を有する。実装基板６２上にパッケージ６３が実装されている。パッケージ６３内には、上述した実施形態と同様に、本発明のフィルタ装置を構成している直列腕共振子及び並列腕共振子からなるラダー型回路が構成されている。すなわち、本発明に従って上記並列腕共振子に直列に接続されるインダクタンスを除いた回路構成を形成してなる圧電基板が収納されている。
フィルタ装置６１では、前述した並列腕共振子に直列に接続される上記インダクタンスＬ１，Ｌ２は、実装基板６２の表面に設けられたコイル状の導体パターンにより構成されている。従って、インダクタンスＬ１，Ｌ２を構成する導体パターンは、実装基板６２上の配線６２ａと同一材料を用いて、同じ工程で形成され得る。よって、製造工程の煩雑化を招くことなく、インダクタンスＬ１，Ｌ２を構成することができる。また、インダクタンスＬ１，Ｌ２が、実装基板６２に一体化されているため、部品点数の低減を図ることができる。コイル状導体パターンはミアンダ状導体パターンであってもよい。
【００７５】
図１７に正面断面図で示す変形例のフィルタ装置６５では、実装基板６６上に、パッケージ６３が搭載されている。もっとも、本変形例では、実装基板６６内に、インダクタンスＬ１，Ｌ２を構成する導体パターンが形成されている。この導体パターンからなるインダクタンスＬ１，Ｌ２の一端は、それぞれ、ビアホール電極６７ａ，６７ｂを介して、実装基板６６の表面に設けられた配線パターン６８ａ，６８ｂに接続されている。配線パターン６８ａ，６８ｂは、パッケージ６３に設けられた電極に電気的に接続されている。他方、インダクタンスＬ１，Ｌ２の他端は、実装基板６６内に設けられたビアホール電極６９ａ，６９ｂを介して、実装基板６６の下面に設けられた端子電極７０ａ，７０ｂに電気的に接続されている。ビアホール電極６９ａ，６９ｂを介した接続は実装基板６６の側面に設けられた電極を介した接続であってもよい。
【００７６】
本変形例のフィルタ装置６５においても、インダクタンスＬ１，Ｌ２が、実装基板６６内に内蔵されているため、大型化を招くことなく、本発明のフィルタ装置を提供することができる。また、上記内蔵されているインダクタンスＬ１，Ｌ２は、例えばセラミック多層基板を製造する公知の製造方法に従って容易に得ることができる。よって、部品点数の増大を招くことなく、かつ製造工程の増大を招くことなく、フィルタ装置６５を提供することができる。
【００７７】
図１８は、本発明のフィルタ装置のさらに他の変形例を説明するための模式的平面図である。図１８に示すフィルタ装置７１では、パッケージ７２内に、フィルタ素子７３が収納されている。フィルタ素子７３は、第１の実施形態のラダー型フィルタ１のフィルタ素子と同様に構成されている。この変形例の特徴は、パッケージ７２の表面に、コイル状導体パターンを形成することにより上記インダクタンスＬ１，Ｌ２が形成されていることにある。このように、パッケージ７２の表面に、導体パターンを形成することにより、インダクタンスＬ１，Ｌ２を形成してもよい。ここでは、インダクタンスＬ１，Ｌ２の一端は、それぞれ、ボンディングワイヤー７４ａ，７４ｂにより、フィルタ素子７３上の電極ランドに電気的に接続されている。また、特に図示はしないが、インダクタンスＬ１，Ｌ２の他端は、外部と電気的に接続される端子電極等にビアホール電極（図示せず）を介して電気的に接続されている。コイル状導体パターンはミアンダ状導体パターンであってもよい。ビアホール電極を介した接続は側面電極を介した接続であってもよい。
【００７８】
図１９に示す変形例のフィルタ装置７５では、パッケージ７２ａ内に、フィルタ素子７６が収納されている。ここでは、パッケージ７２ａがセラミック多層基板により構成されている。パッケージ７２ａの内部に、インダクタンスＬ１，Ｌ２が内蔵されている。インダクタンスＬ１，Ｌ２は、パッケージ７２ａ内において、複数の高さ位置にコイルパターン７６ａ，７６ｂを形成し、両者をビアホール電極７６ｃで電気的に接続することにより構成されている。コイルパターン７６ａが、ビアホール７７ａにより配線パターン７８ａに電気的に接続されている。また、コイルパターン７６ｂが、ビアホール電極７７ｂにより、端子電極７９ａに電気的に接続されている。
【００７９】
他方、インダクタンスＬ２も同様に構成されており、インダクタンスＬ２を構成するコイルパターン８０ａ，８０ｂがビアホール電極８０ｃにより電気的に接続されている。コイルパターン８０ａが、ビアホール電極８１ａにより配線パターン７８ｂに接続されている。また、コイルパターン８０ｂが、ビアホール電極８１ｂにより、端子電極７９ｂに電気的に接続されている。ビアホール電極７７ｂ，８１ｂのかわりに側面電極を用いてもよい。コイルパターンはミアンダパターンであってもよい。
【００８０】
図１８及び図１９に示した各変形例のフィルタ装置７１，７５から明らかなように、フィルタ装置が実装されるパッケージに、上記インダクタンスＬ１，Ｌ２の少なくとも一方が内蔵されていてもよい。この場合には、パッケージ７２，７５の外部でインダクタンス素子を接続する作業を省略することができるとともに、フィルタ装置が内蔵された電子部品の小型化が図ることができる。すなわち、上記フィルタ装置を用いて構成された例えばデュプレクサ等の電子部品の小型化を図ることができる。
【００８１】
図２０〜２３は、本発明に係るフィルタ装置構造の変形例を示す各正面断面図である。本発明に係るフィルタ装置では、パッケージ構造は適宜変形され得る。
【００８２】
例えば、図２０に示すフィルタ装置２０１では、基板２０２と、枠状部材２０３と、蓋材２０４とによりパッケージが構造されている。ここでは、基板２０２上にフリップチップボンディング工法によりＳＡＷ素子２０５が搭載されている。すなわち、基板２０２の上面に電極ランド２０６，２０７が形成されており、金属バンプ２０８ａ，２０８ｂによりＳＡＷ素子２０５が電極ランド２０６，２０７に接合されている。なお、電極ランド２０６，２０７はビアホール電極２０９ａ，２０９ｂにより端子電極２１０，２１１に接合されている。本変形例においても、前述した実施例と同様にインダクダンスを適宜構成すればよい。例えば、外付のインダクタンス素子により構成していてもよい。
【００８３】
また、図２１に示すフィルタ装置２２１では、フィルタ装置２０１と同様のパッケージ構造が採用されている。もっとも、ここでは、基板２０２に代えて、多層基板２２２が用いられている。多層基板２２２の上面には、電極ランド２０６，２０７が形成されており、該電極ランド２０６，２０７は、多層基板２２２内に配置されたインダクタンス構成用の内部電極２２３，２２４にビアホール電極２０９ａ，２０９ｂにより電気的に接続されている。更に、内部電極２２３，２２４が、ビアホール電極２２５，２２６によりインダクタンス構成用の内部電極２２７，２２８に接続されている。内部電極２２７，２２８が、ビアホール電極２２９，２３０により端子電極２１０，２１１に接続されている。このように、多層基板２２２内にインダクタンスを構成し、多層基板２２２上に、フィルタ装置２０１の場合と同様にフリップチップボンディング工法によりＳＡＷ素子２０５が搭載されていてもよい。
【００８４】
図２２に示すフィルタ装置２４１は、図２０に示した枠状部材２０３及び蓋材２０４に代えて、外装樹脂層２４２を用いたことを除いてはフィルタ装置２０１と同様に構成されている。また、図２３に示すフィルタ装置２５１は、枠状部材２０３及び蓋材２０４に代えて外装樹脂層２５２を用いたことを除いては、フィルタ装置２２１と同様に構成されている。このように、パッケージの一部を外装樹脂層２４２，２５２で構成してもよい。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通過帯域の周波数が相対的に低い第１のバンドパスフィルタと、通過帯域の周波数が相対的に高い第２のバンドパスフィルタとを含む通信システムの第１のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置であって、
ラダー型回路構成を有し、
入力端子と出力端子とを結ぶ直列腕に挿入された少なくとも一つの直列腕共振子と、
前記直列腕と基準電位とを結ぶ少なくとも一つの並列腕に接続されている、少なくとも一つの並列腕共振子と、
少なくとも一つの前記並列腕共振子に直列に接続されたインダクタンスとを備え、
前記インダクタンスのインダクタンス値が、前記インダクタンスの挿入により前記並列腕共振子に新たに生じた副共振の周波数が、相手側のフィルタである第２のバンドパスフィルタの通過帯域内またはその近傍に位置するように設定されていることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、それぞれ、弾性表面波共振子により構成されている、請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、それぞれ、圧電薄膜共振子により構成されている、請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記圧電薄膜共振子は、開口部もしくは凹部を有する基板と、該開口部もしくは凹部の上方に配置された圧電薄膜と、前記圧電薄膜の上面及び下面にそれぞれ形成されており、かつ圧電薄膜を介して対向するように配置された上部電極及び下部電極を有する、請求項３に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記基板と、前記圧電薄膜との間に、前記基板の開口部もしくは凹部を覆うように設けられた圧電薄膜支持層をさらに備える、請求項４に記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記ラダー型フィルタの前記直列腕共振子及び並列腕共振子が接続されているパッケージをさらに備え、前記インダクタが、前記パッケージの外部で前記並列腕共振子に接続されているインダクタンス素子である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記パッケージが実装される実装基板をさらに備え、前記インダクタが、前記実装基板に内蔵されたインダクタンス素子であり、請求項６に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
前記フィルタ装置が実装されているパッケージをさらに備え、前記インダクタが、前記パッケージに内蔵されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項１】
通過帯域の周波数が相対的に低い第１のバンドパスフィルタと、通過帯域の周波数が相対的に高い第２のバンドパスフィルタとを含む通信システムの第１のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置であって、
ラダー型回路構成を有し、
入力端子と出力端子とを結ぶ直列腕に挿入された少なくとも一つの直列腕共振子と、
前記直列腕と基準電位とを結ぶ少なくとも一つの並列腕に接続されている、少なくとも一つの並列腕共振子と、
少なくとも一つの前記並列腕共振子に直列に接続されたインダクタンスとを備え、
前記インダクタンスのインダクタンス値が、前記インダクタンスの挿入により前記並列腕共振子に新たに生じた副共振の周波数が、相手側のフィルタである第２のバンドパスフィルタの通過帯域内またはその近傍に位置するように設定されていることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、それぞれ、弾性表面波共振子により構成されている、請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、それぞれ、圧電薄膜共振子により構成されている、請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記圧電薄膜共振子は、開口部もしくは凹部を有する基板と、該開口部もしくは凹部の上方に配置された圧電薄膜と、前記圧電薄膜の上面及び下面にそれぞれ形成されており、かつ圧電薄膜を介して対向するように配置された上部電極及び下部電極を有する、請求項３に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記基板と、前記圧電薄膜との間に、前記基板の開口部もしくは凹部を覆うように設けられた圧電薄膜支持層をさらに備える、請求項４に記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記ラダー型フィルタの前記直列腕共振子及び並列腕共振子が接続されているパッケージをさらに備え、前記インダクタが、前記パッケージの外部で前記並列腕共振子に接続されているインダクタンス素子である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記パッケージが実装される実装基板をさらに備え、前記インダクタが、前記実装基板に内蔵されたインダクタンス素子であり、請求項６に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
前記フィルタ装置が実装されているパッケージをさらに備え、前記インダクタが、前記パッケージに内蔵されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５５４２３
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【発行日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１５９０６（Ｐ２００５−５１５９０６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１７４６０
【国際出願日】平成１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【発行日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１７４６０
【国際出願日】平成１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]