基板実装型弾性表面波装置及びその製造方法並びに通信装置
【課題】 平衡度を劣化させることなく、挿入損失とVSWRが改善された基板実装型弾性表面波装置及びそれを用いた通信装置を提供すること。
【解決手段】 基板実装型弾性表面波装置は、第1,第2の弾性表面波素子14,15は弾性表面波共振子16を介して並列接続され、第1,第2の弾性表面波素子14,15の中央のIDT電極3,6に平衡信号端子18,19が接続され、接続用パッド電極17〜19及び接地用電極28〜30を配設してなり、中央のIDT電極3,6の両側のIDT電極2,4及び5,7は一方の櫛歯状電極が不平衡信号端子17と接続され、他方の櫛歯状電極が接地用電極28に接続され、実装用基板32に接合されて実装されており、接地用電極29,30は、第1,第2の弾性表面波素子14,15間の中心に設けた仮想軸に対して非対称に形成されている。
【解決手段】 基板実装型弾性表面波装置は、第1,第2の弾性表面波素子14,15は弾性表面波共振子16を介して並列接続され、第1,第2の弾性表面波素子14,15の中央のIDT電極3,6に平衡信号端子18,19が接続され、接続用パッド電極17〜19及び接地用電極28〜30を配設してなり、中央のIDT電極3,6の両側のIDT電極2,4及び5,7は一方の櫛歯状電極が不平衡信号端子17と接続され、他方の櫛歯状電極が接地用電極28に接続され、実装用基板32に接合されて実装されており、接地用電極29,30は、第1,第2の弾性表面波素子14,15間の中心に設けた仮想軸に対して非対称に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば携帯電話等の移動体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタや弾性表面波共振器等の基板実装型弾性表面波装置、その製造方法及び基板実装型弾性表面波装置を備えた通信装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、携帯電話や自動車電話等の移動体通信機器のRF(無線周波数)段に用いられる周波数選択フィルタとして、弾性表面波フィルタが広く用いられている。一般に、周波数選択フィルタに求められる特性としては、広通過帯域、低損失、通過帯域に対する非通過帯域の高減衰量等の諸特性が挙げられる。近年、移動体通信機器等の小型化、軽量化及び低コスト化のため、使用部品の削減が進められ、弾性表面波フィルタに新たな機能の付加が要求されてきている。その1つに不平衡入力−平衡出力型または平衡入力−不平衡出力型に対応するといった要求がある。
【0003】
ここで、平衡入力または平衡出力とは、信号が2つの信号線路間の電位差として入力または出力されるものをいい、各信号線路の信号は振幅が等しく、位相が逆相になっている。これに対して、不平衡入力または不平衡出力とは、信号がグランド電位に対する1本の線路の電位として入力または出力されるものをいう。
【0004】
従来の弾性表面波フィルタは、一般的に不平衡入力−不平衡出力型弾性表面波フィルタ(以下、不平衡型弾性表面波フィルタともいう)であるため、不平衡型弾性表面波フィルタの後段に接続される回路や電子部品が平衡入力型となっている場合、不平衡型弾性表面波フィルタと後段との間に、不平衡−平衡変換器(以下、バランともいう)を挿入した回路構成を採っていた。同様に不平衡型弾性表面波フィルタの前段の回路や電子部品が平衡出力型となっている場合、前段と不平衡型弾性表面波フィルタとの間にバランを挿入した回路構成となっていた。
【0005】
現在、バランを削除するために、不平衡型弾性表面波フィルタに不平衡−平衡変換機能または平衡−不平衡変換機能を持たせ、不平衡入力−平衡出力型弾性表面波フィルタまたは平衡入力−不平衡出力型弾性表面波フィルタ(以下、平衡型弾性表面波フィルタという。)の実用化が進められ、平衡型弾性表面波フィルタの平衡度を改善させることが提案されている。
【0006】
例えば、図14に示すように弾性表面波の伝搬方向に沿って3個のIDT(Inter Digital Transducer)電極202,203,204を配置し、中央のIDT電極203が不平衡入力端子211に接続され、中央のIDT電極203の両側のIDT電極202,204が平衡出力端子212,213に接続されてインピーダンスを高め、不平衡−平衡変換機能を実現している。圧電基板201上に配置されたIDT電極203は、一対の互いに対向させた櫛歯状電極に電界を加え、弾性表面波を励振させるものである。従って、IDT電極203に入力信号を加えることで、励振された弾性表面波がIDT電極203の両側に位置する、出力信号用のIDT電極202,204に伝搬される。IDT電極202の一方の櫛状電極から平衡出力端子212へ信号が伝わるとともに、IDT電極204の一方の櫛状電極から平衡出力端子213へ信号が伝わり、これらの信号が平衡出力される(例えば、特許文献1を参照)。
【0007】
また、図15に示すように、弾性表面波の伝搬方向に沿って3個のIDT電極202,203,204を近接配置し、中央のIDT電極203を2分割し、音響的には縦続接続、電気的には直列接続となるように接続して平衡信号端子212,213に接続し、中央のIDT電極203の両側に極性を反転させたIDT電極202,204を配設し、不平衡信号端子211に接続している。このような構成により、不平衡−平衡変換機能を持たせることができ、さらに平衡信号端子212,213側のインピーダンスは、不平衡信号端子211側のインピーダンス(50Ω)の約4倍(200Ω)とすることができるものが提案されている(例えば、特許文献2を参照)。
【0008】
また、従来の2重モード弾性表面波共振器フィルタにおいては、弾性表面波の伝搬方向に3個並んだIDT電極のうち、中央に配置されたIDT電極を偶数対にすることにより平衡度を改善する構成が提案されている(例えば、特許文献3を参照)。
【0009】
また、図16に示すように、弾性表面波の伝搬方向に沿って3個のIDT電極202,203,204及び205,206,207を近接配置し、2段目の弾性表面波素子の中央のIDT電極206を2分割してそれぞれを平衡信号端子222,223に接続し、中央のIDT電極203及び206の両側に極性を反転させたIDT電極202,204及び205,207を配設し、1段目の中央のIDT電極203を不平衡信号端子221に接続し、さらに無電界領域を形成する一方の平衡信号端子222に、圧電基板201上またはパッケージの内部または外部にリアクタンス(キャパシタンス)成分224を形成することにより、平衡度を改善させる構成が提案されている(例えば、特許文献4を参照)。
【0010】
図14〜図16に示すような、複数個並設したIDT電極の弾性表面波の伝搬路の両端に、弾性表面波を効率よく共振させるための反射器電極が設けられた共振器型の電極パターンにおいては、通過帯域内での振幅と位相の平衡度の向上が求められている。ここで、振幅と位相の平衡度とは、信号が2つの信号線路間の電位差として入力または出力されるものであり、各信号線路の信号の振幅の大きさが等しいほど振幅の平衡度が優れており、また、各信号の位相差が180°に近いほど位相の平衡度が優れているといえる。
【特許文献1】特開平6−204781号公報
【特許文献2】特開平11−97966号公報
【特許文献3】特開2002−84164号公報
【特許文献4】特開2004−96244号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、特許文献1に開示されている弾性表面波素子では、中央のIDT電極の両側に位置するIDT電極から出力される信号の位相を互いに逆相にするために、中央のIDT電極の両側に位置するIDT電極の電極指ピッチ等の構成を変えた構造や、中央のIDT電極とその両側のIDT電極との間の隣接する距離を変えた構造を採用しているので、平衡度が劣化し易いという問題点があった。
【0012】
また、特許文献2に開示されている弾性表面波素子では、中央のIDT電極の最外側電極指の極性と、隣接するIDT電極の最外側電極指の極性とが左右で異なるので、各平衡信号端子に生じる寄生容量が異なるため、平衡度が悪いという問題点があった。
【0013】
また、特許文献3に開示されている弾性表面波素子では、例えば圧電基板としてLiTaO3単結晶の基板を用いた場合、振幅バランス度は1.2dB程度(平衡度がよいほど振幅が近似するため0dBに近くなる)、位相バランスは11度(平衡度がよいほど位相差は0度に近くなる)程度しか得られず、要求を満足するような充分な平衡度が得られていなかった。
【0014】
さらに、特許文献4に開示されている弾性表面波素子について、効果の検証を行った。図17に図16の弾性表面波素子の周波数特性を線図(グラフ)で示す。図17において、横軸は周波数(単位:MHz)を、縦軸は減衰量(単位:dB)を表し、実線の特性曲線は平衡信号端子に何も付加しない場合の結果を示し、破線はどちらか一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続した場合の結果を示している。一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続させたため、通過帯域内のリップルが増加している。
【0015】
また、図18は、図16の弾性表面波素子におけるVSWR(Voltage Standing Wave Ratio:電圧定在波比)を示す線図である。図17と同様に実線の特性曲線は平衡信号端子に何も付加しない場合の結果を示し、破線はどちらか一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続した場合の結果を示している。一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続させた場合、VSWRも劣化していることが分かる。
【0016】
また、図16の弾性表面波素子における通過帯域近傍の位相平衡度を図19(a)に、振幅平衡度を図19(b)に線図で示す。図17と同様に実線の特性曲線は平衡信号端子に何も付加しない場合の結果を示し、破線はどちらか一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続した場合の結果を示している。図19から明らかなように、一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続させても、位相平衡度、振幅平衡度に大きな改善は見られなかった。
【0017】
従って、本発明は、上記従来の技術における問題点を解決すべく完成されたものであり、その目的は、弾性表面波フィルタの平衡度を劣化させることがなく、特に挿入損失及びVSWRを改善した高品質な平衡型弾性表面波フィルタとして機能する弾性表面波装置、及びその製造方法、並びに通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0018】
本発明の基板実装型弾性表面波装置は、1)圧電基板の下面に、該圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、該伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた3個以上の奇数個のIDT電極と、該奇数個のIDT電極の両側にそれぞれ配置され、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第1及び第2の弾性表面波素子が形成されており、該第1及び第2の弾性表面波素子は、IDT電極及び反射器電極を有するとともに不平衡信号端子(不平衡入力端子または不平衡出力端子)が接続された弾性表面波共振子を介して並列接続されており、前記第1及び第2の弾性表面波素子のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部とされ、前記第1及び第2の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記IDT電極に平衡信号端子(平衡出力端子または平衡入力端子)が接続されており、前記第1及び第2の弾性表面波素子に接続された接続用パッド電極及び接地用電極とを配設して成り、
前記第1及び第2の弾性表面波素子の中央に配設されたIDT電極の両側に位置するIDT電極は、それぞれ一方の前記櫛歯状電極が前記不平衡信号端子と接続されるとともに他方の前記櫛歯状電極が前記接地用電極に接続されている弾性表面波装置が、
上面に前記接続用パッド電極と対向する接続用パッド導体及び前記接地用電極と対向する接地用導体が形成された実装用基板に、前記圧電基板の下面と前記実装用基板の上面とを対面させて前記接続用パッド電極及び前記接地用電極がそれぞれ前記接続用パッド導体及び前記接地用導体に接合されて実装されており、
前記接地用電極は、前記第1及び第2の弾性表面波素子間の中心に前記伝搬方向に対して直交する方向に設けた仮想軸に対して非対称に形成されていることを特徴とする。
【0019】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、2)上記1)の構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体は、前記仮想軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする。
【0020】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、3)上記1)の構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極及びそれに接合された前記接地用導体の少なくとも一方は、前記仮想軸に対して非対称になるように面積が異なることを特徴とする。
【0021】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、4)上記1)の構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これらの貫通接地導体は、前記仮想軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする。
【0022】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、5)上記1)の構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、少なくとも1つの径が他のものの径と異なることを特徴とする。
【0023】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、6)上記1)の構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、前記仮想軸の両側で数が異なることを特徴とする。
【0024】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、7)上記1)乃至3)の各構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極及びそれに接合された前記接地用導体の少なくとも一方は、前記仮想軸に対して非対称に形成されている部分と、前記仮想軸に対して対称に形成されている部分とを有することを特徴とする。
【0025】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、8)上記1)及び4乃至6)の各構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、前記仮想軸に対して非対称に形成されている群に加えて、前記仮想軸に対して対称に形成されている群を有することを特徴とする。
【0026】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、9)上記1)乃至8)の各構成において、前記第1及び第2の弾性表面波素子は、それらが隣り合う箇所における反射器電極が一体的に形成された1つの反射器電極からなることを特徴とする。
【0027】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、10)上記1)乃至9)の各構成において、前記実装用基板は、四角形状の絶縁基板の上面の各辺にそれぞれ、一方の前記不平衡信号端子に電気的に接続される第1の接続用パッド導体、他方の前記不平衡信号端子に電気的に接続される接地用導体、一方の前記平衡信号端子に電気的に接続される第2の接続用パッド導体、他方の前記平衡信号端子に電気的に接続される第3の接続用パッド導体が形成されており、これらの接続用パッド導体及び接地用導体は前記仮想軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする。
【0028】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、11)上記10)の構成において、前記第1乃至第3の接続用パッド導体及び前記接地用導体は、前記絶縁基板の側面に延在していることを特徴とする。
【0029】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、12)上記10)または11)の各構成において、前記第1乃至第3の接続用パッド導体及び前記接地用導体は、前記絶縁基板の各辺の端部に、隣り合うもの同士が互いに近接しないように配置されていることを特徴とする。
【0030】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置の製造方法は、13)上記1)乃至12)のいずれかの基板実装型弾性表面波装置の製造方法であって、前記圧電基板の一主面に前記IDT電極及びそれに接続された前記接続用パッド電極を形成した弾性表面波素子を複数作製する工程と、前記圧電基板の前記接続用パッド電極上または実装用母基板の上面の前記各弾性表面波素子領域に対応して形成された複数の実装領域にそれぞれ前記接続用パッド電極に対応して形成された接続用パッド導体上に導体バンプを形成する工程と、前記複数の弾性表面波素子を前記実装用母基板の前記複数の実装領域にそれぞれ前記導体バンプで前記接続用パッド電極と前記接続用パッド導体とを接続して実装する工程と、前記圧電基板の他主面から前記実装用母基板の上面にかけて封止樹脂を付与して前記複数の弾性表面波素子をそれぞれ封止する工程と、前記実装用母基板を前記弾性表面波素子間で前記封止樹脂とともに前記実装領域毎に分断して複数の基板実装型弾性表面波装置を作製する工程とを備えており、前記実装用母基板を分断して複数の基板実装型弾性表面波装置を作製する工程において、前記実装用母基板の上面に分断線を跨って形成された前記接続用パッド導体を分断することを特徴とする。
【0031】
また、本発明の通信装置は、14)上記1)乃至12)のいずれかの基板実装型弾性表面波装置を有する、受信回路及び送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0032】
本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、1)圧電基板の下面に、圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた3個以上の奇数個のIDT電極と、奇数個のIDT電極の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第1及び第2の弾性表面波素子が形成されており、第1及び第2の弾性表面波素子は、IDT電極及び反射器電極を有するとともに不平衡信号端子が接続された弾性表面波共振子を介して並列接続されており、第1及び第2の弾性表面波素子のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部とされ、第1及び第2の弾性表面波素子のそれぞれの中央のIDT電極に平衡信号端子が接続されており、第1及び第2の弾性表面波素子に接続された接続用パッド電極及び接地用電極とを配設して成り、
第1及び第2の弾性表面波素子の中央に配設されたIDT電極の両側に位置するIDT電極は、それぞれ一方の櫛歯状電極が不平衡信号端子と接続されるとともに他方の櫛歯状電極が接地用電極に接続されている弾性表面波装置が、
上面に接続用パッド電極と対向する接続用パッド導体及び接地用電極と対向する接地用導体が形成された実装用基板に、圧電基板の下面と実装用基板の上面とを対面させて接続用パッド電極及び接地用電極がそれぞれ接続用パッド導体及び接地用導体に接合されて実装されており、
接地用電極は、第1及び第2の弾性表面波素子間の中心に伝搬方向に対して直交する方向に設けた仮想軸に対して非対称に形成されていることにより、弾性表面波装置の接地端子にインダクタンス成分が接続されている状態と等価となり、整合回路が接続されている状態と同じような作用がはたらき、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。
【0033】
また、従来のような弾性表面波装置の平衡信号端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので、平衡度が劣化することもない。また、弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0034】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、2)上記1)の構成において、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極に接合された接地用導体は、仮想軸に対して非対称に配置されていることにより、弾性表面波装置の接地端子にインダクタンス成分を付加してそれを調整することが可能となり、整合回路が接続されている状態と同じような作用がはたらき、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、弾性表面波装置の平衡信号端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので、平衡度が劣化することもない。また、同様に弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0035】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、3)上記1)の構成において、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極及びそれに接合された接地用導体の少なくとも一方は、仮想軸に対して非対称になるように面積が異なることにより、上記と同様に接地配線経路において効果的に大きなインダクタンス成分を付加することができ、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、弾性表面波装置の平衡信号端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので、平衡度が劣化することもない。また、上記と同様に弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0036】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、4)上記1)の構成において、縦続接続されているIDT電極に接続された接地用電極に接合された接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、仮想軸に対して非対称に配置されていることにより、インダクタンスの値を調整することが可能となり、弾性表面波装置の平衡端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので平衡度が劣化すること無く、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、上記と同様に弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0037】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、5)上記1)の構成において、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極に接合された接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、少なくとも1つの径が他のものの径と異なることにより、上記と同様にインダクタンスの値を調整することが可能となり、弾性表面波装置の平衡端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので平衡度が劣化すること無く、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、上記と同様に弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0038】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、6)上記1)の構成において、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極に接合された接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、仮想軸の両側で数が異なる場合も、上記の効果と同様の効果が得られる。
【0039】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、7)上記1)乃至3)のいずれかの構成において、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極及びそれに接合された接地用導体の少なくとも一方は、仮想軸に対して非対称に形成されている部分と、仮想軸に対して対称に形成されている部分とを有することにより、平衡型弾性表面波フィルタにおいてIDT電極の電極指の配置等の主要部分が仮想軸に対して対称に形成されていることにより、弾性表面波フィルタの平衡度の劣化を抑制することができるとともに、さらに弾性表面波フィルタの接地配線経路が仮想軸に対して非対称に形成されているので大きなインダクタンス成分を付加接続することが可能となり、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、上記と同様に弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0040】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、8)上記1)及び4)乃至6)のいずれかの構成において、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極に接合された接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、仮想軸に対して非対称に形成されている群に加えて、仮想軸に対して対称に形成されている群を有することにより、弾性表面波フィルタの平衡度の劣化を抑制することができるとともに、さらに弾性表面波フィルタの接地配線経路が仮想軸に対して非対称に形成されているので付加されるインダクタンス成分を調整することが可能となり、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、上記と同様に弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0041】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、9)上記1)乃至8)のいずれかの構成において、第1及び第2の弾性表面波素子は、それらが隣り合う箇所における反射器電極が一体的に形成された1つの反射器電極からなることにより、上記と同様に弾性表面波フィルタの平衡度の劣化を抑制することができるとともに、さらに弾性表面波フィルタの接地配線経路が仮想軸に対して非対称に形成されているので付加されるインダクタンス成分を調整することが可能となり、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、2つの弾性表面波素子で励振された弾性表面波が、一体的に形成された反射器電極において、位相がそれぞれプラス側、マイナス側で打ち消し合い、反射特性が良好になることにより、さらに通過帯域内の微小リップル(スパイク)の発生を抑制することができる。
【0042】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、10)上記1)乃至9)のいずれかの構成において、実装用基板は、四角形状の絶縁基板の上面の各辺にそれぞれ、一方の不平衡信号端子に電気的に接続される第1の接続用パッド導体、他方の不平衡信号端子に電気的に接続される接地用導体、一方の平衡信号端子に電気的に接続される第2の接続用パッド導体、他方の平衡信号端子に電気的に接続される第3の接続用パッド導体が形成されており、これらの接続用パッド導体及び接地用導体は仮想軸に対して非対称に配置されていることにより、第1の弾性表面波素子または第2の弾性表面波素子の一方の平衡信号端子の配置が、接地用導体に近くなり、他方の平衡信号端子の配置が接地用導体と遠くなる。そのため、平衡信号端子に付加される容量が第1の弾性表面波素子と第2の弾性表面波装置で異なり、寄生容量を調整することが可能となり、上記と同様に2つの弾性表面波素子間で接地配線経路が異なることにより、異なるインダクタンス成分を付加することができるので、弾性表面波装置の平衡度を劣化させることもなく、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることができる。
【0043】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、11)上記10)の構成において、第1乃至第3の接続用パッド導体及び接地用導体は、絶縁基板の側面に延在していることにより、弾性表面波装置を移動体通信装置等の回路基板に搭載する場合、弾性表面波装置の絶縁基板の側面まで半田を廻りこませて接続することができ、端子の接続強度を向上させることができる。そのため、通信装置における信頼性を向上させることができる。
【0044】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、12)上記10)または11)の構成において、第1乃至第3の接続用パッド導体及び接地用導体は、絶縁基板の各辺の端部に、隣り合うもの同士が互いに近接しないように配置されていることにより、弾性表面波装置を通信装置の回路基板に実装する際、弾性表面波装置の端子間の短絡及び半田ブリッジを防止することができ、通信装置における実装工程の歩留まりを向上させることができる。
【0045】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置の製造方法によれば、13)上記1)乃至12)のいずれかの弾性表面波装置の製造方法であって、圧電基板の一主面にIDT電極及びそれに接続された接続用パッド電極を形成した弾性表面波素子を複数作製する工程と、圧電基板の接続用パッド電極上または実装用母基板の上面の各弾性表面波素子領域に対応して形成された複数の実装領域にそれぞれ接続用パッド電極に対応して形成された接続用パッド導体上に導体バンプを形成する工程と、複数の弾性表面波素子を実装用母基板の複数の実装領域にそれぞれ導体バンプで接続用パッド電極と接続用パッド導体とを接続して実装する工程と、圧電基板の他主面から実装用母基板の上面にかけて封止樹脂を付与して複数の弾性表面波素子をそれぞれ封止する工程と、実装用母基板を弾性表面波素子間で封止樹脂とともに実装領域毎に分断して複数の弾性表面波装置を作製する工程とを備えており、実装用母基板を分断して複数の基板実装型弾性表面波装置を作製する工程において、実装用母基板の上面に分断線を跨って形成された接続用パッド導体を分断することにより、基板実装型弾性表面波装置を絶縁基板の側面まで外部端子が延在した集合基板を用いて一括して作製することが可能となり、分断工程により絶縁基板の側面の外部端子を形成することができるので、基板実装型弾性方面波装置の製造工程を簡略化できる。
【0046】
また、本発明の通信装置によれば、14)上記1)乃至12)のいずれかの構成の基板実装型弾性表面波装置を有する、受信回路及び送信回路の少なくとも一方を備えたことにより、従来より要求されていた平衡度を満たすことができるものが得られ、かつバランを削除することが可能となり、本発明の弾性表面波素子による良好なフィルタ特性を利用しつつ他部品の実装面積を大きく取ることができ、部品の選択の幅が広がるため、高機能を有する通信装置を作製することができる。また、弾性表面波装置の搭載した通信装置の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0047】
以下、本発明の基板実装型弾性表面波装置の実施の形態について、図面を参照にしつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する図面において同一構成には同一符号を付するものとする。また、各電極の大きさや電極間の距離等、電極指の本数や間隔等については、説明のために模式的に図示している。
【0048】
図1は、本発明の基板実装型弾性表面波装置における圧電基板下面に形成された弾性表面波素子等の電極パターンを示す平面図である。また、図2は従来の弾性表面波装置が実装される実装用基板の各層の平面図である。さらに、図3は本発明の弾性表面波装置が実装される実装用基板の各層の平面図である。
【0049】
本発明における基板実装型弾性表面波装置は、圧電基板1の下面に、圧電基板1上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた3個のIDT電極2〜4及び5〜7と、IDT電極2〜4及び5〜7の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極8,10,20,21とを有する第1及び第2の弾性表面波素子14,15が形成されており、この第1及び第2の弾性表面波素子14,15は、IDT電極11及び反射器電極12,13を有するとともに不平衡信号端子(不平衡入力端子または不平衡出力端子)17が接続された弾性表面波共振子16を介して並列接続されており、第1及び第2の弾性表面波素子14,15のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部とされ、第1及び第2の弾性表面波素子14,15のそれぞれの中央のIDT電極3,6に平衡信号端子(平衡出力端子または平衡入力端子)18,19が接続されており、第1及び第2の弾性表面波素子14,15に接続された接続用パッド電極(平衡信号端子を兼ねる)18,19及び第1の接地用電極29,30とを配設してなる。
【0050】
さらに、第1及び第2の弾性表面波素子14,15の中央に配設されたIDT電極3,6の両側に位置するIDT電極2,4,5,7は、それぞれ一方の櫛歯状電極が不平衡信号端子17と電気的に接続される(図1では、弾性表面波共振子16のIDT電極11を介して接続される)とともに、他方の櫛歯状電極が接地用電極(接地用環状電極)28に接続されており、上面に接続用パッド電極17〜19と対向する接続用パッド導体101〜103及び接地用電極28〜30と対向する接地用導体104,105が形成された実装用基板100に、圧電基板1の下面と実装用基板100の上面とを対面させて接続用パッド電極17〜19及び接地用電極28〜30がそれぞれ接続用パッド導体101〜103及び接地用導体104,105に接合されて実装されており、接地用電極29,30は、第1及び第2の弾性表面波素子間14,15間の中心に伝搬方向に対して直交する方向に設けた仮想軸に対して非対称に形成されている。
【0051】
これにより、弾性表面波装置の接地端子にインダクタンス成分を付加してそれを調整することが可能となり、従来のような弾性表面波装置の平衡信号端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので平衡度が劣化することなく、整合回路が接続されている状態と同じような作用がはたらき、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、弾性表面波共振子16に第1及び第2の弾性表面波素子14,15が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0052】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を図4に示す。弾性表面波共振子16に並列接続されている第1及び第2の弾性表面波素子14,15のIDT電極3,6に接続された接地用電極29,30及びそれに接合された接地用導体104,105の少なくとも一方は、仮想軸に対して非対称になるように面積が異なっている。これにより、上記と同様に接地配線経路により効果的に大きなインダクタンス成分を付加することができ、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、弾性表面波装置の平衡信号端子側には寄生容量を付加した形態とはならないので平衡度が劣化することもない。また、弾性表面波共振子16に第1及び第2の弾性表面波素子14,15が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0053】
また、図3に示すように本発明の基板実装型弾性表面波装置は、第1及び第2の弾性表面波素子14,15に接続された接地用電極29,30は、仮想軸に対して非対称に配置されているのみならず、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極29,30に接合された接地用導体104,105にそれぞれ貫通接地導体106,107が接続されており、これら貫通接地導体106,107は、仮想軸に対して非対称に配置されていることにより、インダクタンスの値を調整することが可能となり、弾性表面波装置の平衡信号端子18,19側に寄生容量を付加した形態とはならないので平衡度が劣化すること無く、挿入損失及びVSWRを向上させた弾性表面波装置を提供することができる。
【0054】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を図5に示す。弾性表面波共振子16に並列接続されている第1及び第2の弾性表面波素子14,15の中央のIDT電極3,6に接続された接地用電極29,30に接合された接地用導体104,105にそれぞれ貫通接地導体106,107が接続されており、これら貫通接地導体106,107は、少なくとも1つの径が他のものの径と異なっている。これにより、上記と同様にインダクタンスの値を調整することが可能となり、弾性表面波装置の平衡信号端子18,19側に寄生容量を付加した形態とはならないので平衡度が劣化すること無く、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、弾性表面波共振子16に第1及び第2の弾性表面波素子14,15が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0055】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を図6に示す。弾性表面波共振子16に並列接続されている第1及び第2の弾性表面波素子14,15の中央のIDT電極3,6に接続された接地用電極29,30に接合された接地用導体104,105にそれぞれ貫通接地導体106,107が接続されており、これら貫通接地導体106,107は、仮想軸の両側で数が異なっていることにより、上記の効果と同様の効果が得られる。
【0056】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を図7に示す。弾性表面波共振子16に並列接続されている第1及び第2の弾性表面波素子14,15の中央のIDT電極3,6に接続された接地用電極29,30に接合された接地用導体104,105の少なくとも一方は、仮想軸に対して非対称に形成されている部分(IDT電極3,6に接続された接地用電極29,30)と、仮想軸に対して対称に形成されている部分(IDT電極2,4,5,7に接続された接地用電極28)とを有することにより、弾性表面波装置の平衡度の劣化を抑制することができる。さらに、基板実装型弾性表面波装置において弾性表面波の励振、伝搬に直接寄与するIDT電極2〜7、反射器電極8,10,20,21及び入出力の接続用パッド電極17〜19、接地用電極28〜30が接続される接続用パッド導体101,102,103等は仮想軸に対して対称に配置されていることがよい。
【0057】
図8に本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を示す。上記各構成において、第1及び第2の弾性表面波素子14,15は、それらが隣り合う箇所における反射器電極31が一体的に形成された1つの反射器電極31からなることにより、2つの弾性表面波素子14,15で励振された弾性表面波が、一体的に形成された反射器電極31において、位相がそれぞれプラス側、マイナス側で打ち消し合い、反射特性が良好になることにより、さらに通過帯域内の微小リップル(スパイク)の発生を抑制することができる。そのため、さらに弾性表面波フィルタのフィルタ特性において厳しく要求されている、通過帯域内の挿入損失を改善した弾性表面波フィルタを提供することができる
図9に本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を示す。また、図10(a)に本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を、図10(b)に(a)の斜視図を示す。
【0058】
図9に示すように、第1及び第2の弾性表面波素子14,15のIDT電極3,6から引き出された引き出し配線電極40,41は、絶縁体24,25を介して信号用配線電極22,23と交差する立体配線を利用して、1つの接地用電極(接地用環状電極)28に接続されている。このように、接地用電極28が共通化された状態で図10(a),(b)に示すように、実装用基板32の接地用導体34に接続されている。実装用基板32は、四角形状の絶縁基板32の上面の各辺にそれぞれ、一方の不平衡信号端子17に電気的に接続される第1の接続用パッド導体33、接地用電極28に電気的に接続される接地用導体34、一方の平衡信号端子18に電気的に接続される第2の接続用パッド導体35、他方の平衡信号端子19に電気的に接続される第3の接続用パッド導体36が形成されており、これらの接続用パッド導体33,35,36及び接地用導体34は仮想軸に対して非対称に配置されていることにより、2つの弾性表面波素子14,15間で接地配線経路が異なることにより、異なるインダクタンス成分を付加することができるので、弾性表面波装置の平衡度を劣化させることもなく、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることができる。
【0059】
また、図10(b)に示すように、接続用パッド導体33,35,36及び接地用導体34は、絶縁基板32の主面に形成され、主面から側面に延在している。これにより、弾性表面波装置を移動体通信装置等の回路基板に搭載する場合、弾性表面波装置の絶縁基板32の側面まで半田を廻りこませて接続することができ、半田に接合される端子等の接続強度を向上させることができる。そのため、通信装置における信頼性を向上させることができる。
【0060】
また、図10(a),(b)に示すように、第1乃至第3の接続用パッド導体33,35,36及び接地用導体34は、絶縁基板32の各辺の端部に、隣り合うもの同士が互いに近接しないように配置されていることにより、弾性表面波装置を通信装置の回路基板に実装する際、弾性表面波装置の端子間の短絡及び半田ブリッジを防止することができ、通信装置における実装工程の歩留まりを向上させることができる。
【0061】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置を通信装置に適用することができる。即ち、少なくとも受信回路または送信回路の一方を備え、これらの回路に含まれるバンドパスフィルタとして本発明の基板実装型弾性表面波装置を用いる。例えば、送信回路から出力された送信信号をミキサでキャリア周波数にのせて、不要信号をバンドパスフィルタで減衰させ、その後、パワーアンプで送信信号を増幅して、デュプレクサを通ってアンテナより送信することができる送信回路を備えた通信装置や、受信信号をアンテナで受信し、デュプレクサを通った受信信号をローノイズアンプで増幅し、その後、バンドパスフィルタで不要信号を減衰して、ミキサでキャリア周波数から信号を分離し、この信号を取り出す受信回路へ伝送するような受信回路を備えた通信装置に適用可能であり、本発明の基板実装型弾性表面波装置を採用すれば、感度が向上した優れた通信装置を提供できる。また、基板実装型弾性表面波装置の搭載した通信装置の信頼性を向上させることができる。
【0062】
また、弾性表面波フィルタ用の圧電基板1としては、36°±3°YカットX伝搬タンタル酸リチウム単結晶、42°±3°YカットX伝搬タンタル酸リチウム単結晶、64°±3°YカットX伝搬ニオブ酸リチウム単結晶、41°±3°YカットX伝搬リチウム単結晶、45°±3°XカットZ伝搬四ホウ酸リチウム単結晶は、電気機械結合係数が大きく、かつ、周波数温度係数が小さいため好ましい。また、これらの圧電単結晶は焦電性を有するが、酸素欠陥やFe等の固溶により焦電性を著しく減少させた圧電基板1であれば、デバイスの信頼性上良好である。圧電基板1の厚みは0.1mm〜0.5mm程度がよく、0.1mm未満では圧電基板1がもろくなり、0.5mm超では材料コストと部品寸法が大きくなり使用できない。
【0063】
また、IDT電極2〜7は、AlもしくはAl合金(Al−Cu系、Al−Ti系)からなり、蒸着法、スパッタリング法またはCVD法等の薄膜形成法により形成する。電極厚みは0.1μm〜0.5μm程度とすることが弾性表面波フィルタとしての特性を得る上で好適である。
【0064】
さらに、圧電基板1上のIDT電極2〜7の弾性表面波伝搬部にSiO2,SiNx,Si,Al2O3からなる保護膜を形成することにより、導電性異物が付着することによる短絡を防ぎ、周波数を調整することもできる。これらの保護膜はIDT電極2〜7を形成した後に、蒸着法やスパッタリング法等の通常の薄膜形成方法によって形成すればよい。
【0065】
実装用基板100や絶縁基板32は、絶縁性の材料からなり、複数の絶縁層を積層したものを用いる。これらの絶縁層には、例えばセラミックスやガラスセラミックスが用いられ、セラミックス等の金属酸化物と有機バインダとを有機溶媒等で均質混練したスラリーをシート状に成型したグリーンシートを作製し、貫通接地導体のパターンを形成した後、これらグリーンシートを積層し圧着することにより一体形成して焼成することによって作製される。
【0066】
実装用基板100や絶縁基板32に形成される接地用パッド導体、内部接地用導体パターン及び下面導体パターンは、例えばAu,Cu,Ag,Ag−Pd,W等の金属導体をスクリーン印刷等の成膜法とエッチングとの組み合わせにより形成したり、下層から順にW,Ni,Auを積層した導体層を電解めっき法または無電解めっき法によって所望のパターンに形成する。
【0067】
貫通接地導体は、例えばAg等の導体からなり、グリーンシートの所望の位置に貫通孔(ビアホール)をマイクロドリル、パンチング、レーザ加工、金型打ち抜き加工、フォトリソグラフィ法等で形成し、貫通孔に例えばAg系の導体ペーストを充填して形成すればよい。
【0068】
接続用パッド電極と接続用パッド導体との接合及び接地用電極と接地用導体の接合に用いる接合層は、Au−Sn合金半田ペースト等の半田ペーストをスクリーン印刷等の印刷法により形成したり、ディスペンサーで塗布したりすることにより形成される。接合層は、ここでは実装用基板100や絶縁基板32側に形成される場合を示したが、弾性表面波装置側に形成してもかまわない。
【0069】
最後に、基板実装型弾性表面波装置は樹脂封止されて完成するが、封止樹脂は、密閉空間への湿度の高い空気の侵入を防ぐと共に、基板実装型弾性表面波装置の機械的強度を高めるために設けられ、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂または低融点ガラス等を用いることができ、これらをポッティング法または印刷法により塗布した後硬化処理して形成すればよい。
【0070】
本発明の基板実装型弾性表面波装置の製造方法(図示せず)は、図1の基板実装型弾性表面波装置の場合、圧電基板1の一主面にIDT電極2〜7及びそれに接続された接続用パッド電極17〜19を形成した弾性表面波素子14,15を複数作製する工程と、圧電基板1の接続用パッド電極17〜19上または実装用母基板の上面の各弾性表面波素子14,15領域に対応して形成された複数の実装領域にそれぞれ接続用パッド電極17〜19に対応して形成された接続用パッド導体101〜103上に導体バンプを形成する工程と、複数(複数組)の弾性表面波素子14,15を実装用母基板の複数の実装領域にそれぞれ導体バンプで接続用パッド電極17〜19と接続用パッド導体101〜103とを接続して実装する工程と、圧電基板1の他主面から実装用母基板の上面にかけて封止樹脂を付与して複数の弾性表面波素子14,15をそれぞれ封止する工程と、実装用母基板を弾性表面波素子14,15の組の間で封止樹脂とともに実装領域毎に分断して複数の弾性表面波装置を作製する工程とを備えており、実装用母基板を分断して複数の基板実装型弾性表面波装置を作製する工程において、実装用母基板の上面に分断線を跨って形成された接続用パッド導体101〜103を分断する構成である。
【0071】
この構成により、基板実装型弾性表面波装置を絶縁基板の側面まで外部端子が延在した集合基板を用いて一括して作製することが可能となり、分断工程により絶縁基板の側面の外部端子を形成することができるので、基板実装型弾性方面波装置の製造工程を簡略化できる。
【実施例】
【0072】
本発明の基板実装型弾性表面波装置の実施例について以下に説明する。
【0073】
図1に示す基板実装型弾性表面波装置を具体的に作製した実施例について説明する。1800MHz帯に中心周波数を持つPCS(Personal Communication Service)仕様の弾性表面波フィルタを作製した。
【0074】
各電極のパターンの作製は、スパッタリング装置、縮小投影露光機(ステッパー)及びRIE(Reactive Ion Etching)装置により、フォトリソグラフィを実施することによって行った。
【0075】
まず、個々の圧電基板1となる領域が多数形成された母基板をアセトン,IPA(イソプロピルアルコール)等によって超音波洗浄し、有機成分を落とした。次に、クリーンオーブンによって充分に母基板の乾燥を行った後、各電極となる金属膜の成膜を行った。金属膜の成膜にはスパッタリング装置を使用し、金属膜の材料としてはAl(99質量%)−Cu(1質量%)合金を用いた。このときの金属膜の厚みは約0.16μmとした。
【0076】
次に、金属膜上にフォトレジスト層を約0.5μmの厚みにスピンコートし、縮小投影露光装置により、所望形状にパターニングを行い、現像装置にて不要部分のフォトレジスト層をアルカリ現像液で溶解させ、所望パターンを表出させた。その後、RIE装置により金属膜のエッチングを行い、パターニングを終了し、本発明の弾性表面波装置の各電極のパターンを得た。
【0077】
次に、電極の所定領域上に保護膜を形成した。即ち、CVD(Chemical Vapor Deposition)装置により、各電極のパターン及び圧電基板1上にSiO2膜を約0.02μmの厚みで形成した。
【0078】
その後、上記母基板の下面(各電極のパターンが形成された上面と反対側の面)にフォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィによってそのフォトレジスト層にフリップチップ用の窓開け部を形成するためのパターニングを行い、RIE装置等で窓開け部をエッチングによって形成した。その後、スパッタリング装置を使用し、母基板の下面のフォトレジスト層上に、Alを主成分とする金属膜を成膜した。このときの金属膜の厚みは約1.0μmとした。その後、フォトレジスト層及び不要箇所のAlの金属膜をリフトオフ法により同時に除去し、窓開け部に、弾性表面波装置を外部回路基板等にフリップチップ実装するための導体バンプを形成するための電極パッドを形成した。
【0079】
次に、上記電極パッドにAuからなるフリップチップ用の導体バンプを、バンプボンディング装置を使用し形成した。導体バンプの直径は約80μm、その高さは約30μmであった。
【0080】
次に、母基板にその分割線に沿ってダイシング加工を施し、弾性表面波装置(チップ)ごとに分割した。その後、各チップをフリップチップ実装装置にて電極パッドの形成面を下面にしてパッケージ内に収容し接着した。その後、N2雰囲気中でベーキングを行い、基板実装型弾性表面波装置を完成した。パッケージは、セラミック層を多層積層してなる2.5×2.0mm角の積層構造のものを用いた。
【0081】
比較例のサンプルとして、接地用電極が中央に配設されたIDT電極の中心に伝搬方向に対して直交する方向に設けた仮想軸に対して対称に配置されて形成された基板実装型弾性表面波装置を、上記と同様の工程で作製した。
【0082】
次に、本実施例及び比較例における基板実装型弾性表面波装置の特性測定を行った。0dBmの信号を入力し、周波数1640〜2140MHz、測定ポイントを801ポイントの条件にて測定した。サンプル数は30個、測定機器はマルチポートネットワークアナライザ(アジレントテクノロジー社製「E5071A」)である。
【0083】
本実施例では、本発明の図1において接地用電極を配置する位置を調整し、弾性表面波装置の接地端子に接続されることになるインダクタンス成分の大きさを0.2nHの値に調節した。このようにして作製した実施例の基板実装型弾性表面波装置と比較例の基板実装型弾性表面波装置について、フィルタ特性の比較を図11乃至図13に示す。点線が比較例、実線が本発明の実施例のフィルタ特性である。
【0084】
図11はフィルタの通過特性を示したものである。図11に示すように、本発明の実施例の基板実装型弾性表面波装置によれば挿入損失が向上していることが分かる。
【0085】
また、図12に示すように、本発明の実施例の基板実装型弾性表面波装置によれば、フィルタ特性の通過帯域におけるVSWRも向上する。これは、本発明の構成にすることにより、弾性表面波装置のGND端子にインダクタンス成分が接続されている状態になり、整合回路が接続されている状態と同じ機能がはたらくためである。
【0086】
図13(a)に基板実装型弾性表面波装置の振幅平衡度、(b)に位相平衡度を示す。本発明の実施例の基板実装型弾性表面波装置は、その平衡端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので、図13に示すように平衡度が劣化することもない。
【0087】
また、本発明の実施例の基板実装型弾性表面波装置において、その接地端子に接続されることになるインダクタンス成分の大きさを0.5nHにしたところ、比較例より平衡度が劣化した。従って、本発明では、インダクタンス成分の大きさは0.1〜0.3nHの範囲であることが好ましいことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【0088】
【図1】本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の1例を示す平面図である。
【図2】(a)〜(f)は従来の基板実装型弾性表面波装置の実装用基板の各層を示す平面図である。
【図3】(a)〜(f)は本発明の基板実装型弾性表面波装置の実装用基板の各層を示す平面図である。
【図4】本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。
【図5】(a)〜(f)は本発明の基板実装型弾性表面波装置の実装用基板の各層を示す平面図である。
【図6】(a)〜(f)は本発明の基板実装型弾性表面波装置の実装用基板の各層を示す平面図である。
【図7】本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。
【図8】本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。
【図9】本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。
【図10】(a),(b)は本発明の基板実装型弾性表面波装置の実装用基板の下層側を示す平面図及び斜視図である。
【図11】本発明の実施例及び比較例の基板実装型弾性表面波装置について通過帯域及びその近傍における挿入損失の周波数特性を示す線図である。
【図12】本発明の実施例及び比較例の基板実装型弾性表面波装置について通過帯域及びその近傍におけるVSWRの周波数特性を示す線図である。
【図13】(a),(b)は本発明の実施例及び比較例の基板実装型弾性表面波装置について通過帯域及びその近傍における平衡度の周波数依存性を示す線図であり、(a)は振幅平衡度を示す線図、(b)は位相平衡度を示す線図である。
【図14】従来の弾性表面波装置の電極構造を模式的に示す平面図である。
【図15】従来の弾性表面波装置の電極構造を模式的に示す平面図である。
【図16】従来の弾性表面波装置の電極構造を模式的に示す平面図である。
【図17】従来の弾性表面波装置の通過帯域及びその近傍における挿入損失の周波数特性を示す線図である。
【図18】従来の弾性表面波装置の通過帯域及びその近傍におけるVSWRの周波数特性を示す線図である。
【図19】従来の弾性表面波装置の通過帯域及びその近傍における平衡度の周波数依存性を示す線図であり、(a)は振幅平衡度を示す線図、(b)は位相平衡度を示す線図である。
【符号の説明】
【0089】
1:圧電基板
2〜7:IDT電極
8,10,20,21,31:反射器
17〜19:接続用パッド電極
28〜30:接地用電極
32:絶縁基板
100:実装用基板
101,102,103:接続用パッド導体
104,105:接地用パッド導体
106,107:貫通接地導体
14,15:弾性表面波素子
16:弾性表面波共振子
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば携帯電話等の移動体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタや弾性表面波共振器等の基板実装型弾性表面波装置、その製造方法及び基板実装型弾性表面波装置を備えた通信装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、携帯電話や自動車電話等の移動体通信機器のRF(無線周波数)段に用いられる周波数選択フィルタとして、弾性表面波フィルタが広く用いられている。一般に、周波数選択フィルタに求められる特性としては、広通過帯域、低損失、通過帯域に対する非通過帯域の高減衰量等の諸特性が挙げられる。近年、移動体通信機器等の小型化、軽量化及び低コスト化のため、使用部品の削減が進められ、弾性表面波フィルタに新たな機能の付加が要求されてきている。その1つに不平衡入力−平衡出力型または平衡入力−不平衡出力型に対応するといった要求がある。
【0003】
ここで、平衡入力または平衡出力とは、信号が2つの信号線路間の電位差として入力または出力されるものをいい、各信号線路の信号は振幅が等しく、位相が逆相になっている。これに対して、不平衡入力または不平衡出力とは、信号がグランド電位に対する1本の線路の電位として入力または出力されるものをいう。
【0004】
従来の弾性表面波フィルタは、一般的に不平衡入力−不平衡出力型弾性表面波フィルタ(以下、不平衡型弾性表面波フィルタともいう)であるため、不平衡型弾性表面波フィルタの後段に接続される回路や電子部品が平衡入力型となっている場合、不平衡型弾性表面波フィルタと後段との間に、不平衡−平衡変換器(以下、バランともいう)を挿入した回路構成を採っていた。同様に不平衡型弾性表面波フィルタの前段の回路や電子部品が平衡出力型となっている場合、前段と不平衡型弾性表面波フィルタとの間にバランを挿入した回路構成となっていた。
【0005】
現在、バランを削除するために、不平衡型弾性表面波フィルタに不平衡−平衡変換機能または平衡−不平衡変換機能を持たせ、不平衡入力−平衡出力型弾性表面波フィルタまたは平衡入力−不平衡出力型弾性表面波フィルタ(以下、平衡型弾性表面波フィルタという。)の実用化が進められ、平衡型弾性表面波フィルタの平衡度を改善させることが提案されている。
【0006】
例えば、図14に示すように弾性表面波の伝搬方向に沿って3個のIDT(Inter Digital Transducer)電極202,203,204を配置し、中央のIDT電極203が不平衡入力端子211に接続され、中央のIDT電極203の両側のIDT電極202,204が平衡出力端子212,213に接続されてインピーダンスを高め、不平衡−平衡変換機能を実現している。圧電基板201上に配置されたIDT電極203は、一対の互いに対向させた櫛歯状電極に電界を加え、弾性表面波を励振させるものである。従って、IDT電極203に入力信号を加えることで、励振された弾性表面波がIDT電極203の両側に位置する、出力信号用のIDT電極202,204に伝搬される。IDT電極202の一方の櫛状電極から平衡出力端子212へ信号が伝わるとともに、IDT電極204の一方の櫛状電極から平衡出力端子213へ信号が伝わり、これらの信号が平衡出力される(例えば、特許文献1を参照)。
【0007】
また、図15に示すように、弾性表面波の伝搬方向に沿って3個のIDT電極202,203,204を近接配置し、中央のIDT電極203を2分割し、音響的には縦続接続、電気的には直列接続となるように接続して平衡信号端子212,213に接続し、中央のIDT電極203の両側に極性を反転させたIDT電極202,204を配設し、不平衡信号端子211に接続している。このような構成により、不平衡−平衡変換機能を持たせることができ、さらに平衡信号端子212,213側のインピーダンスは、不平衡信号端子211側のインピーダンス(50Ω)の約4倍(200Ω)とすることができるものが提案されている(例えば、特許文献2を参照)。
【0008】
また、従来の2重モード弾性表面波共振器フィルタにおいては、弾性表面波の伝搬方向に3個並んだIDT電極のうち、中央に配置されたIDT電極を偶数対にすることにより平衡度を改善する構成が提案されている(例えば、特許文献3を参照)。
【0009】
また、図16に示すように、弾性表面波の伝搬方向に沿って3個のIDT電極202,203,204及び205,206,207を近接配置し、2段目の弾性表面波素子の中央のIDT電極206を2分割してそれぞれを平衡信号端子222,223に接続し、中央のIDT電極203及び206の両側に極性を反転させたIDT電極202,204及び205,207を配設し、1段目の中央のIDT電極203を不平衡信号端子221に接続し、さらに無電界領域を形成する一方の平衡信号端子222に、圧電基板201上またはパッケージの内部または外部にリアクタンス(キャパシタンス)成分224を形成することにより、平衡度を改善させる構成が提案されている(例えば、特許文献4を参照)。
【0010】
図14〜図16に示すような、複数個並設したIDT電極の弾性表面波の伝搬路の両端に、弾性表面波を効率よく共振させるための反射器電極が設けられた共振器型の電極パターンにおいては、通過帯域内での振幅と位相の平衡度の向上が求められている。ここで、振幅と位相の平衡度とは、信号が2つの信号線路間の電位差として入力または出力されるものであり、各信号線路の信号の振幅の大きさが等しいほど振幅の平衡度が優れており、また、各信号の位相差が180°に近いほど位相の平衡度が優れているといえる。
【特許文献1】特開平6−204781号公報
【特許文献2】特開平11−97966号公報
【特許文献3】特開2002−84164号公報
【特許文献4】特開2004−96244号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、特許文献1に開示されている弾性表面波素子では、中央のIDT電極の両側に位置するIDT電極から出力される信号の位相を互いに逆相にするために、中央のIDT電極の両側に位置するIDT電極の電極指ピッチ等の構成を変えた構造や、中央のIDT電極とその両側のIDT電極との間の隣接する距離を変えた構造を採用しているので、平衡度が劣化し易いという問題点があった。
【0012】
また、特許文献2に開示されている弾性表面波素子では、中央のIDT電極の最外側電極指の極性と、隣接するIDT電極の最外側電極指の極性とが左右で異なるので、各平衡信号端子に生じる寄生容量が異なるため、平衡度が悪いという問題点があった。
【0013】
また、特許文献3に開示されている弾性表面波素子では、例えば圧電基板としてLiTaO3単結晶の基板を用いた場合、振幅バランス度は1.2dB程度(平衡度がよいほど振幅が近似するため0dBに近くなる)、位相バランスは11度(平衡度がよいほど位相差は0度に近くなる)程度しか得られず、要求を満足するような充分な平衡度が得られていなかった。
【0014】
さらに、特許文献4に開示されている弾性表面波素子について、効果の検証を行った。図17に図16の弾性表面波素子の周波数特性を線図(グラフ)で示す。図17において、横軸は周波数(単位:MHz)を、縦軸は減衰量(単位:dB)を表し、実線の特性曲線は平衡信号端子に何も付加しない場合の結果を示し、破線はどちらか一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続した場合の結果を示している。一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続させたため、通過帯域内のリップルが増加している。
【0015】
また、図18は、図16の弾性表面波素子におけるVSWR(Voltage Standing Wave Ratio:電圧定在波比)を示す線図である。図17と同様に実線の特性曲線は平衡信号端子に何も付加しない場合の結果を示し、破線はどちらか一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続した場合の結果を示している。一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続させた場合、VSWRも劣化していることが分かる。
【0016】
また、図16の弾性表面波素子における通過帯域近傍の位相平衡度を図19(a)に、振幅平衡度を図19(b)に線図で示す。図17と同様に実線の特性曲線は平衡信号端子に何も付加しない場合の結果を示し、破線はどちらか一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続した場合の結果を示している。図19から明らかなように、一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続させても、位相平衡度、振幅平衡度に大きな改善は見られなかった。
【0017】
従って、本発明は、上記従来の技術における問題点を解決すべく完成されたものであり、その目的は、弾性表面波フィルタの平衡度を劣化させることがなく、特に挿入損失及びVSWRを改善した高品質な平衡型弾性表面波フィルタとして機能する弾性表面波装置、及びその製造方法、並びに通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0018】
本発明の基板実装型弾性表面波装置は、1)圧電基板の下面に、該圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、該伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた3個以上の奇数個のIDT電極と、該奇数個のIDT電極の両側にそれぞれ配置され、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第1及び第2の弾性表面波素子が形成されており、該第1及び第2の弾性表面波素子は、IDT電極及び反射器電極を有するとともに不平衡信号端子(不平衡入力端子または不平衡出力端子)が接続された弾性表面波共振子を介して並列接続されており、前記第1及び第2の弾性表面波素子のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部とされ、前記第1及び第2の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記IDT電極に平衡信号端子(平衡出力端子または平衡入力端子)が接続されており、前記第1及び第2の弾性表面波素子に接続された接続用パッド電極及び接地用電極とを配設して成り、
前記第1及び第2の弾性表面波素子の中央に配設されたIDT電極の両側に位置するIDT電極は、それぞれ一方の前記櫛歯状電極が前記不平衡信号端子と接続されるとともに他方の前記櫛歯状電極が前記接地用電極に接続されている弾性表面波装置が、
上面に前記接続用パッド電極と対向する接続用パッド導体及び前記接地用電極と対向する接地用導体が形成された実装用基板に、前記圧電基板の下面と前記実装用基板の上面とを対面させて前記接続用パッド電極及び前記接地用電極がそれぞれ前記接続用パッド導体及び前記接地用導体に接合されて実装されており、
前記接地用電極は、前記第1及び第2の弾性表面波素子間の中心に前記伝搬方向に対して直交する方向に設けた仮想軸に対して非対称に形成されていることを特徴とする。
【0019】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、2)上記1)の構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体は、前記仮想軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする。
【0020】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、3)上記1)の構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極及びそれに接合された前記接地用導体の少なくとも一方は、前記仮想軸に対して非対称になるように面積が異なることを特徴とする。
【0021】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、4)上記1)の構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これらの貫通接地導体は、前記仮想軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする。
【0022】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、5)上記1)の構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、少なくとも1つの径が他のものの径と異なることを特徴とする。
【0023】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、6)上記1)の構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、前記仮想軸の両側で数が異なることを特徴とする。
【0024】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、7)上記1)乃至3)の各構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極及びそれに接合された前記接地用導体の少なくとも一方は、前記仮想軸に対して非対称に形成されている部分と、前記仮想軸に対して対称に形成されている部分とを有することを特徴とする。
【0025】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、8)上記1)及び4乃至6)の各構成において、他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、前記仮想軸に対して非対称に形成されている群に加えて、前記仮想軸に対して対称に形成されている群を有することを特徴とする。
【0026】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、9)上記1)乃至8)の各構成において、前記第1及び第2の弾性表面波素子は、それらが隣り合う箇所における反射器電極が一体的に形成された1つの反射器電極からなることを特徴とする。
【0027】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、10)上記1)乃至9)の各構成において、前記実装用基板は、四角形状の絶縁基板の上面の各辺にそれぞれ、一方の前記不平衡信号端子に電気的に接続される第1の接続用パッド導体、他方の前記不平衡信号端子に電気的に接続される接地用導体、一方の前記平衡信号端子に電気的に接続される第2の接続用パッド導体、他方の前記平衡信号端子に電気的に接続される第3の接続用パッド導体が形成されており、これらの接続用パッド導体及び接地用導体は前記仮想軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする。
【0028】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、11)上記10)の構成において、前記第1乃至第3の接続用パッド導体及び前記接地用導体は、前記絶縁基板の側面に延在していることを特徴とする。
【0029】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置は、12)上記10)または11)の各構成において、前記第1乃至第3の接続用パッド導体及び前記接地用導体は、前記絶縁基板の各辺の端部に、隣り合うもの同士が互いに近接しないように配置されていることを特徴とする。
【0030】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置の製造方法は、13)上記1)乃至12)のいずれかの基板実装型弾性表面波装置の製造方法であって、前記圧電基板の一主面に前記IDT電極及びそれに接続された前記接続用パッド電極を形成した弾性表面波素子を複数作製する工程と、前記圧電基板の前記接続用パッド電極上または実装用母基板の上面の前記各弾性表面波素子領域に対応して形成された複数の実装領域にそれぞれ前記接続用パッド電極に対応して形成された接続用パッド導体上に導体バンプを形成する工程と、前記複数の弾性表面波素子を前記実装用母基板の前記複数の実装領域にそれぞれ前記導体バンプで前記接続用パッド電極と前記接続用パッド導体とを接続して実装する工程と、前記圧電基板の他主面から前記実装用母基板の上面にかけて封止樹脂を付与して前記複数の弾性表面波素子をそれぞれ封止する工程と、前記実装用母基板を前記弾性表面波素子間で前記封止樹脂とともに前記実装領域毎に分断して複数の基板実装型弾性表面波装置を作製する工程とを備えており、前記実装用母基板を分断して複数の基板実装型弾性表面波装置を作製する工程において、前記実装用母基板の上面に分断線を跨って形成された前記接続用パッド導体を分断することを特徴とする。
【0031】
また、本発明の通信装置は、14)上記1)乃至12)のいずれかの基板実装型弾性表面波装置を有する、受信回路及び送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0032】
本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、1)圧電基板の下面に、圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた3個以上の奇数個のIDT電極と、奇数個のIDT電極の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第1及び第2の弾性表面波素子が形成されており、第1及び第2の弾性表面波素子は、IDT電極及び反射器電極を有するとともに不平衡信号端子が接続された弾性表面波共振子を介して並列接続されており、第1及び第2の弾性表面波素子のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部とされ、第1及び第2の弾性表面波素子のそれぞれの中央のIDT電極に平衡信号端子が接続されており、第1及び第2の弾性表面波素子に接続された接続用パッド電極及び接地用電極とを配設して成り、
第1及び第2の弾性表面波素子の中央に配設されたIDT電極の両側に位置するIDT電極は、それぞれ一方の櫛歯状電極が不平衡信号端子と接続されるとともに他方の櫛歯状電極が接地用電極に接続されている弾性表面波装置が、
上面に接続用パッド電極と対向する接続用パッド導体及び接地用電極と対向する接地用導体が形成された実装用基板に、圧電基板の下面と実装用基板の上面とを対面させて接続用パッド電極及び接地用電極がそれぞれ接続用パッド導体及び接地用導体に接合されて実装されており、
接地用電極は、第1及び第2の弾性表面波素子間の中心に伝搬方向に対して直交する方向に設けた仮想軸に対して非対称に形成されていることにより、弾性表面波装置の接地端子にインダクタンス成分が接続されている状態と等価となり、整合回路が接続されている状態と同じような作用がはたらき、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。
【0033】
また、従来のような弾性表面波装置の平衡信号端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので、平衡度が劣化することもない。また、弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0034】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、2)上記1)の構成において、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極に接合された接地用導体は、仮想軸に対して非対称に配置されていることにより、弾性表面波装置の接地端子にインダクタンス成分を付加してそれを調整することが可能となり、整合回路が接続されている状態と同じような作用がはたらき、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、弾性表面波装置の平衡信号端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので、平衡度が劣化することもない。また、同様に弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0035】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、3)上記1)の構成において、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極及びそれに接合された接地用導体の少なくとも一方は、仮想軸に対して非対称になるように面積が異なることにより、上記と同様に接地配線経路において効果的に大きなインダクタンス成分を付加することができ、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、弾性表面波装置の平衡信号端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので、平衡度が劣化することもない。また、上記と同様に弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0036】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、4)上記1)の構成において、縦続接続されているIDT電極に接続された接地用電極に接合された接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、仮想軸に対して非対称に配置されていることにより、インダクタンスの値を調整することが可能となり、弾性表面波装置の平衡端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので平衡度が劣化すること無く、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、上記と同様に弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0037】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、5)上記1)の構成において、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極に接合された接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、少なくとも1つの径が他のものの径と異なることにより、上記と同様にインダクタンスの値を調整することが可能となり、弾性表面波装置の平衡端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので平衡度が劣化すること無く、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、上記と同様に弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0038】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、6)上記1)の構成において、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極に接合された接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、仮想軸の両側で数が異なる場合も、上記の効果と同様の効果が得られる。
【0039】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、7)上記1)乃至3)のいずれかの構成において、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極及びそれに接合された接地用導体の少なくとも一方は、仮想軸に対して非対称に形成されている部分と、仮想軸に対して対称に形成されている部分とを有することにより、平衡型弾性表面波フィルタにおいてIDT電極の電極指の配置等の主要部分が仮想軸に対して対称に形成されていることにより、弾性表面波フィルタの平衡度の劣化を抑制することができるとともに、さらに弾性表面波フィルタの接地配線経路が仮想軸に対して非対称に形成されているので大きなインダクタンス成分を付加接続することが可能となり、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、上記と同様に弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0040】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、8)上記1)及び4)乃至6)のいずれかの構成において、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極に接合された接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、仮想軸に対して非対称に形成されている群に加えて、仮想軸に対して対称に形成されている群を有することにより、弾性表面波フィルタの平衡度の劣化を抑制することができるとともに、さらに弾性表面波フィルタの接地配線経路が仮想軸に対して非対称に形成されているので付加されるインダクタンス成分を調整することが可能となり、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、上記と同様に弾性表面波共振子に第1及び第2の弾性表面波素子が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0041】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、9)上記1)乃至8)のいずれかの構成において、第1及び第2の弾性表面波素子は、それらが隣り合う箇所における反射器電極が一体的に形成された1つの反射器電極からなることにより、上記と同様に弾性表面波フィルタの平衡度の劣化を抑制することができるとともに、さらに弾性表面波フィルタの接地配線経路が仮想軸に対して非対称に形成されているので付加されるインダクタンス成分を調整することが可能となり、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、2つの弾性表面波素子で励振された弾性表面波が、一体的に形成された反射器電極において、位相がそれぞれプラス側、マイナス側で打ち消し合い、反射特性が良好になることにより、さらに通過帯域内の微小リップル(スパイク)の発生を抑制することができる。
【0042】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、10)上記1)乃至9)のいずれかの構成において、実装用基板は、四角形状の絶縁基板の上面の各辺にそれぞれ、一方の不平衡信号端子に電気的に接続される第1の接続用パッド導体、他方の不平衡信号端子に電気的に接続される接地用導体、一方の平衡信号端子に電気的に接続される第2の接続用パッド導体、他方の平衡信号端子に電気的に接続される第3の接続用パッド導体が形成されており、これらの接続用パッド導体及び接地用導体は仮想軸に対して非対称に配置されていることにより、第1の弾性表面波素子または第2の弾性表面波素子の一方の平衡信号端子の配置が、接地用導体に近くなり、他方の平衡信号端子の配置が接地用導体と遠くなる。そのため、平衡信号端子に付加される容量が第1の弾性表面波素子と第2の弾性表面波装置で異なり、寄生容量を調整することが可能となり、上記と同様に2つの弾性表面波素子間で接地配線経路が異なることにより、異なるインダクタンス成分を付加することができるので、弾性表面波装置の平衡度を劣化させることもなく、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることができる。
【0043】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、11)上記10)の構成において、第1乃至第3の接続用パッド導体及び接地用導体は、絶縁基板の側面に延在していることにより、弾性表面波装置を移動体通信装置等の回路基板に搭載する場合、弾性表面波装置の絶縁基板の側面まで半田を廻りこませて接続することができ、端子の接続強度を向上させることができる。そのため、通信装置における信頼性を向上させることができる。
【0044】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置によれば、12)上記10)または11)の構成において、第1乃至第3の接続用パッド導体及び接地用導体は、絶縁基板の各辺の端部に、隣り合うもの同士が互いに近接しないように配置されていることにより、弾性表面波装置を通信装置の回路基板に実装する際、弾性表面波装置の端子間の短絡及び半田ブリッジを防止することができ、通信装置における実装工程の歩留まりを向上させることができる。
【0045】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置の製造方法によれば、13)上記1)乃至12)のいずれかの弾性表面波装置の製造方法であって、圧電基板の一主面にIDT電極及びそれに接続された接続用パッド電極を形成した弾性表面波素子を複数作製する工程と、圧電基板の接続用パッド電極上または実装用母基板の上面の各弾性表面波素子領域に対応して形成された複数の実装領域にそれぞれ接続用パッド電極に対応して形成された接続用パッド導体上に導体バンプを形成する工程と、複数の弾性表面波素子を実装用母基板の複数の実装領域にそれぞれ導体バンプで接続用パッド電極と接続用パッド導体とを接続して実装する工程と、圧電基板の他主面から実装用母基板の上面にかけて封止樹脂を付与して複数の弾性表面波素子をそれぞれ封止する工程と、実装用母基板を弾性表面波素子間で封止樹脂とともに実装領域毎に分断して複数の弾性表面波装置を作製する工程とを備えており、実装用母基板を分断して複数の基板実装型弾性表面波装置を作製する工程において、実装用母基板の上面に分断線を跨って形成された接続用パッド導体を分断することにより、基板実装型弾性表面波装置を絶縁基板の側面まで外部端子が延在した集合基板を用いて一括して作製することが可能となり、分断工程により絶縁基板の側面の外部端子を形成することができるので、基板実装型弾性方面波装置の製造工程を簡略化できる。
【0046】
また、本発明の通信装置によれば、14)上記1)乃至12)のいずれかの構成の基板実装型弾性表面波装置を有する、受信回路及び送信回路の少なくとも一方を備えたことにより、従来より要求されていた平衡度を満たすことができるものが得られ、かつバランを削除することが可能となり、本発明の弾性表面波素子による良好なフィルタ特性を利用しつつ他部品の実装面積を大きく取ることができ、部品の選択の幅が広がるため、高機能を有する通信装置を作製することができる。また、弾性表面波装置の搭載した通信装置の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0047】
以下、本発明の基板実装型弾性表面波装置の実施の形態について、図面を参照にしつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する図面において同一構成には同一符号を付するものとする。また、各電極の大きさや電極間の距離等、電極指の本数や間隔等については、説明のために模式的に図示している。
【0048】
図1は、本発明の基板実装型弾性表面波装置における圧電基板下面に形成された弾性表面波素子等の電極パターンを示す平面図である。また、図2は従来の弾性表面波装置が実装される実装用基板の各層の平面図である。さらに、図3は本発明の弾性表面波装置が実装される実装用基板の各層の平面図である。
【0049】
本発明における基板実装型弾性表面波装置は、圧電基板1の下面に、圧電基板1上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた3個のIDT電極2〜4及び5〜7と、IDT電極2〜4及び5〜7の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極8,10,20,21とを有する第1及び第2の弾性表面波素子14,15が形成されており、この第1及び第2の弾性表面波素子14,15は、IDT電極11及び反射器電極12,13を有するとともに不平衡信号端子(不平衡入力端子または不平衡出力端子)17が接続された弾性表面波共振子16を介して並列接続されており、第1及び第2の弾性表面波素子14,15のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部とされ、第1及び第2の弾性表面波素子14,15のそれぞれの中央のIDT電極3,6に平衡信号端子(平衡出力端子または平衡入力端子)18,19が接続されており、第1及び第2の弾性表面波素子14,15に接続された接続用パッド電極(平衡信号端子を兼ねる)18,19及び第1の接地用電極29,30とを配設してなる。
【0050】
さらに、第1及び第2の弾性表面波素子14,15の中央に配設されたIDT電極3,6の両側に位置するIDT電極2,4,5,7は、それぞれ一方の櫛歯状電極が不平衡信号端子17と電気的に接続される(図1では、弾性表面波共振子16のIDT電極11を介して接続される)とともに、他方の櫛歯状電極が接地用電極(接地用環状電極)28に接続されており、上面に接続用パッド電極17〜19と対向する接続用パッド導体101〜103及び接地用電極28〜30と対向する接地用導体104,105が形成された実装用基板100に、圧電基板1の下面と実装用基板100の上面とを対面させて接続用パッド電極17〜19及び接地用電極28〜30がそれぞれ接続用パッド導体101〜103及び接地用導体104,105に接合されて実装されており、接地用電極29,30は、第1及び第2の弾性表面波素子間14,15間の中心に伝搬方向に対して直交する方向に設けた仮想軸に対して非対称に形成されている。
【0051】
これにより、弾性表面波装置の接地端子にインダクタンス成分を付加してそれを調整することが可能となり、従来のような弾性表面波装置の平衡信号端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので平衡度が劣化することなく、整合回路が接続されている状態と同じような作用がはたらき、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、弾性表面波共振子16に第1及び第2の弾性表面波素子14,15が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0052】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を図4に示す。弾性表面波共振子16に並列接続されている第1及び第2の弾性表面波素子14,15のIDT電極3,6に接続された接地用電極29,30及びそれに接合された接地用導体104,105の少なくとも一方は、仮想軸に対して非対称になるように面積が異なっている。これにより、上記と同様に接地配線経路により効果的に大きなインダクタンス成分を付加することができ、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、弾性表面波装置の平衡信号端子側には寄生容量を付加した形態とはならないので平衡度が劣化することもない。また、弾性表面波共振子16に第1及び第2の弾性表面波素子14,15が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0053】
また、図3に示すように本発明の基板実装型弾性表面波装置は、第1及び第2の弾性表面波素子14,15に接続された接地用電極29,30は、仮想軸に対して非対称に配置されているのみならず、他方の櫛歯状電極に接続された接地用電極29,30に接合された接地用導体104,105にそれぞれ貫通接地導体106,107が接続されており、これら貫通接地導体106,107は、仮想軸に対して非対称に配置されていることにより、インダクタンスの値を調整することが可能となり、弾性表面波装置の平衡信号端子18,19側に寄生容量を付加した形態とはならないので平衡度が劣化すること無く、挿入損失及びVSWRを向上させた弾性表面波装置を提供することができる。
【0054】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を図5に示す。弾性表面波共振子16に並列接続されている第1及び第2の弾性表面波素子14,15の中央のIDT電極3,6に接続された接地用電極29,30に接合された接地用導体104,105にそれぞれ貫通接地導体106,107が接続されており、これら貫通接地導体106,107は、少なくとも1つの径が他のものの径と異なっている。これにより、上記と同様にインダクタンスの値を調整することが可能となり、弾性表面波装置の平衡信号端子18,19側に寄生容量を付加した形態とはならないので平衡度が劣化すること無く、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることが可能となる。また、弾性表面波共振子16に第1及び第2の弾性表面波素子14,15が並列接続された構成により、弾性表面波装置の挿入損失を大きく向上させることができる。
【0055】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を図6に示す。弾性表面波共振子16に並列接続されている第1及び第2の弾性表面波素子14,15の中央のIDT電極3,6に接続された接地用電極29,30に接合された接地用導体104,105にそれぞれ貫通接地導体106,107が接続されており、これら貫通接地導体106,107は、仮想軸の両側で数が異なっていることにより、上記の効果と同様の効果が得られる。
【0056】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を図7に示す。弾性表面波共振子16に並列接続されている第1及び第2の弾性表面波素子14,15の中央のIDT電極3,6に接続された接地用電極29,30に接合された接地用導体104,105の少なくとも一方は、仮想軸に対して非対称に形成されている部分(IDT電極3,6に接続された接地用電極29,30)と、仮想軸に対して対称に形成されている部分(IDT電極2,4,5,7に接続された接地用電極28)とを有することにより、弾性表面波装置の平衡度の劣化を抑制することができる。さらに、基板実装型弾性表面波装置において弾性表面波の励振、伝搬に直接寄与するIDT電極2〜7、反射器電極8,10,20,21及び入出力の接続用パッド電極17〜19、接地用電極28〜30が接続される接続用パッド導体101,102,103等は仮想軸に対して対称に配置されていることがよい。
【0057】
図8に本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を示す。上記各構成において、第1及び第2の弾性表面波素子14,15は、それらが隣り合う箇所における反射器電極31が一体的に形成された1つの反射器電極31からなることにより、2つの弾性表面波素子14,15で励振された弾性表面波が、一体的に形成された反射器電極31において、位相がそれぞれプラス側、マイナス側で打ち消し合い、反射特性が良好になることにより、さらに通過帯域内の微小リップル(スパイク)の発生を抑制することができる。そのため、さらに弾性表面波フィルタのフィルタ特性において厳しく要求されている、通過帯域内の挿入損失を改善した弾性表面波フィルタを提供することができる
図9に本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を示す。また、図10(a)に本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例の平面図を、図10(b)に(a)の斜視図を示す。
【0058】
図9に示すように、第1及び第2の弾性表面波素子14,15のIDT電極3,6から引き出された引き出し配線電極40,41は、絶縁体24,25を介して信号用配線電極22,23と交差する立体配線を利用して、1つの接地用電極(接地用環状電極)28に接続されている。このように、接地用電極28が共通化された状態で図10(a),(b)に示すように、実装用基板32の接地用導体34に接続されている。実装用基板32は、四角形状の絶縁基板32の上面の各辺にそれぞれ、一方の不平衡信号端子17に電気的に接続される第1の接続用パッド導体33、接地用電極28に電気的に接続される接地用導体34、一方の平衡信号端子18に電気的に接続される第2の接続用パッド導体35、他方の平衡信号端子19に電気的に接続される第3の接続用パッド導体36が形成されており、これらの接続用パッド導体33,35,36及び接地用導体34は仮想軸に対して非対称に配置されていることにより、2つの弾性表面波素子14,15間で接地配線経路が異なることにより、異なるインダクタンス成分を付加することができるので、弾性表面波装置の平衡度を劣化させることもなく、弾性表面波装置の挿入損失及びVSWRを向上させることができる。
【0059】
また、図10(b)に示すように、接続用パッド導体33,35,36及び接地用導体34は、絶縁基板32の主面に形成され、主面から側面に延在している。これにより、弾性表面波装置を移動体通信装置等の回路基板に搭載する場合、弾性表面波装置の絶縁基板32の側面まで半田を廻りこませて接続することができ、半田に接合される端子等の接続強度を向上させることができる。そのため、通信装置における信頼性を向上させることができる。
【0060】
また、図10(a),(b)に示すように、第1乃至第3の接続用パッド導体33,35,36及び接地用導体34は、絶縁基板32の各辺の端部に、隣り合うもの同士が互いに近接しないように配置されていることにより、弾性表面波装置を通信装置の回路基板に実装する際、弾性表面波装置の端子間の短絡及び半田ブリッジを防止することができ、通信装置における実装工程の歩留まりを向上させることができる。
【0061】
また、本発明の基板実装型弾性表面波装置を通信装置に適用することができる。即ち、少なくとも受信回路または送信回路の一方を備え、これらの回路に含まれるバンドパスフィルタとして本発明の基板実装型弾性表面波装置を用いる。例えば、送信回路から出力された送信信号をミキサでキャリア周波数にのせて、不要信号をバンドパスフィルタで減衰させ、その後、パワーアンプで送信信号を増幅して、デュプレクサを通ってアンテナより送信することができる送信回路を備えた通信装置や、受信信号をアンテナで受信し、デュプレクサを通った受信信号をローノイズアンプで増幅し、その後、バンドパスフィルタで不要信号を減衰して、ミキサでキャリア周波数から信号を分離し、この信号を取り出す受信回路へ伝送するような受信回路を備えた通信装置に適用可能であり、本発明の基板実装型弾性表面波装置を採用すれば、感度が向上した優れた通信装置を提供できる。また、基板実装型弾性表面波装置の搭載した通信装置の信頼性を向上させることができる。
【0062】
また、弾性表面波フィルタ用の圧電基板1としては、36°±3°YカットX伝搬タンタル酸リチウム単結晶、42°±3°YカットX伝搬タンタル酸リチウム単結晶、64°±3°YカットX伝搬ニオブ酸リチウム単結晶、41°±3°YカットX伝搬リチウム単結晶、45°±3°XカットZ伝搬四ホウ酸リチウム単結晶は、電気機械結合係数が大きく、かつ、周波数温度係数が小さいため好ましい。また、これらの圧電単結晶は焦電性を有するが、酸素欠陥やFe等の固溶により焦電性を著しく減少させた圧電基板1であれば、デバイスの信頼性上良好である。圧電基板1の厚みは0.1mm〜0.5mm程度がよく、0.1mm未満では圧電基板1がもろくなり、0.5mm超では材料コストと部品寸法が大きくなり使用できない。
【0063】
また、IDT電極2〜7は、AlもしくはAl合金(Al−Cu系、Al−Ti系)からなり、蒸着法、スパッタリング法またはCVD法等の薄膜形成法により形成する。電極厚みは0.1μm〜0.5μm程度とすることが弾性表面波フィルタとしての特性を得る上で好適である。
【0064】
さらに、圧電基板1上のIDT電極2〜7の弾性表面波伝搬部にSiO2,SiNx,Si,Al2O3からなる保護膜を形成することにより、導電性異物が付着することによる短絡を防ぎ、周波数を調整することもできる。これらの保護膜はIDT電極2〜7を形成した後に、蒸着法やスパッタリング法等の通常の薄膜形成方法によって形成すればよい。
【0065】
実装用基板100や絶縁基板32は、絶縁性の材料からなり、複数の絶縁層を積層したものを用いる。これらの絶縁層には、例えばセラミックスやガラスセラミックスが用いられ、セラミックス等の金属酸化物と有機バインダとを有機溶媒等で均質混練したスラリーをシート状に成型したグリーンシートを作製し、貫通接地導体のパターンを形成した後、これらグリーンシートを積層し圧着することにより一体形成して焼成することによって作製される。
【0066】
実装用基板100や絶縁基板32に形成される接地用パッド導体、内部接地用導体パターン及び下面導体パターンは、例えばAu,Cu,Ag,Ag−Pd,W等の金属導体をスクリーン印刷等の成膜法とエッチングとの組み合わせにより形成したり、下層から順にW,Ni,Auを積層した導体層を電解めっき法または無電解めっき法によって所望のパターンに形成する。
【0067】
貫通接地導体は、例えばAg等の導体からなり、グリーンシートの所望の位置に貫通孔(ビアホール)をマイクロドリル、パンチング、レーザ加工、金型打ち抜き加工、フォトリソグラフィ法等で形成し、貫通孔に例えばAg系の導体ペーストを充填して形成すればよい。
【0068】
接続用パッド電極と接続用パッド導体との接合及び接地用電極と接地用導体の接合に用いる接合層は、Au−Sn合金半田ペースト等の半田ペーストをスクリーン印刷等の印刷法により形成したり、ディスペンサーで塗布したりすることにより形成される。接合層は、ここでは実装用基板100や絶縁基板32側に形成される場合を示したが、弾性表面波装置側に形成してもかまわない。
【0069】
最後に、基板実装型弾性表面波装置は樹脂封止されて完成するが、封止樹脂は、密閉空間への湿度の高い空気の侵入を防ぐと共に、基板実装型弾性表面波装置の機械的強度を高めるために設けられ、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂または低融点ガラス等を用いることができ、これらをポッティング法または印刷法により塗布した後硬化処理して形成すればよい。
【0070】
本発明の基板実装型弾性表面波装置の製造方法(図示せず)は、図1の基板実装型弾性表面波装置の場合、圧電基板1の一主面にIDT電極2〜7及びそれに接続された接続用パッド電極17〜19を形成した弾性表面波素子14,15を複数作製する工程と、圧電基板1の接続用パッド電極17〜19上または実装用母基板の上面の各弾性表面波素子14,15領域に対応して形成された複数の実装領域にそれぞれ接続用パッド電極17〜19に対応して形成された接続用パッド導体101〜103上に導体バンプを形成する工程と、複数(複数組)の弾性表面波素子14,15を実装用母基板の複数の実装領域にそれぞれ導体バンプで接続用パッド電極17〜19と接続用パッド導体101〜103とを接続して実装する工程と、圧電基板1の他主面から実装用母基板の上面にかけて封止樹脂を付与して複数の弾性表面波素子14,15をそれぞれ封止する工程と、実装用母基板を弾性表面波素子14,15の組の間で封止樹脂とともに実装領域毎に分断して複数の弾性表面波装置を作製する工程とを備えており、実装用母基板を分断して複数の基板実装型弾性表面波装置を作製する工程において、実装用母基板の上面に分断線を跨って形成された接続用パッド導体101〜103を分断する構成である。
【0071】
この構成により、基板実装型弾性表面波装置を絶縁基板の側面まで外部端子が延在した集合基板を用いて一括して作製することが可能となり、分断工程により絶縁基板の側面の外部端子を形成することができるので、基板実装型弾性方面波装置の製造工程を簡略化できる。
【実施例】
【0072】
本発明の基板実装型弾性表面波装置の実施例について以下に説明する。
【0073】
図1に示す基板実装型弾性表面波装置を具体的に作製した実施例について説明する。1800MHz帯に中心周波数を持つPCS(Personal Communication Service)仕様の弾性表面波フィルタを作製した。
【0074】
各電極のパターンの作製は、スパッタリング装置、縮小投影露光機(ステッパー)及びRIE(Reactive Ion Etching)装置により、フォトリソグラフィを実施することによって行った。
【0075】
まず、個々の圧電基板1となる領域が多数形成された母基板をアセトン,IPA(イソプロピルアルコール)等によって超音波洗浄し、有機成分を落とした。次に、クリーンオーブンによって充分に母基板の乾燥を行った後、各電極となる金属膜の成膜を行った。金属膜の成膜にはスパッタリング装置を使用し、金属膜の材料としてはAl(99質量%)−Cu(1質量%)合金を用いた。このときの金属膜の厚みは約0.16μmとした。
【0076】
次に、金属膜上にフォトレジスト層を約0.5μmの厚みにスピンコートし、縮小投影露光装置により、所望形状にパターニングを行い、現像装置にて不要部分のフォトレジスト層をアルカリ現像液で溶解させ、所望パターンを表出させた。その後、RIE装置により金属膜のエッチングを行い、パターニングを終了し、本発明の弾性表面波装置の各電極のパターンを得た。
【0077】
次に、電極の所定領域上に保護膜を形成した。即ち、CVD(Chemical Vapor Deposition)装置により、各電極のパターン及び圧電基板1上にSiO2膜を約0.02μmの厚みで形成した。
【0078】
その後、上記母基板の下面(各電極のパターンが形成された上面と反対側の面)にフォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィによってそのフォトレジスト層にフリップチップ用の窓開け部を形成するためのパターニングを行い、RIE装置等で窓開け部をエッチングによって形成した。その後、スパッタリング装置を使用し、母基板の下面のフォトレジスト層上に、Alを主成分とする金属膜を成膜した。このときの金属膜の厚みは約1.0μmとした。その後、フォトレジスト層及び不要箇所のAlの金属膜をリフトオフ法により同時に除去し、窓開け部に、弾性表面波装置を外部回路基板等にフリップチップ実装するための導体バンプを形成するための電極パッドを形成した。
【0079】
次に、上記電極パッドにAuからなるフリップチップ用の導体バンプを、バンプボンディング装置を使用し形成した。導体バンプの直径は約80μm、その高さは約30μmであった。
【0080】
次に、母基板にその分割線に沿ってダイシング加工を施し、弾性表面波装置(チップ)ごとに分割した。その後、各チップをフリップチップ実装装置にて電極パッドの形成面を下面にしてパッケージ内に収容し接着した。その後、N2雰囲気中でベーキングを行い、基板実装型弾性表面波装置を完成した。パッケージは、セラミック層を多層積層してなる2.5×2.0mm角の積層構造のものを用いた。
【0081】
比較例のサンプルとして、接地用電極が中央に配設されたIDT電極の中心に伝搬方向に対して直交する方向に設けた仮想軸に対して対称に配置されて形成された基板実装型弾性表面波装置を、上記と同様の工程で作製した。
【0082】
次に、本実施例及び比較例における基板実装型弾性表面波装置の特性測定を行った。0dBmの信号を入力し、周波数1640〜2140MHz、測定ポイントを801ポイントの条件にて測定した。サンプル数は30個、測定機器はマルチポートネットワークアナライザ(アジレントテクノロジー社製「E5071A」)である。
【0083】
本実施例では、本発明の図1において接地用電極を配置する位置を調整し、弾性表面波装置の接地端子に接続されることになるインダクタンス成分の大きさを0.2nHの値に調節した。このようにして作製した実施例の基板実装型弾性表面波装置と比較例の基板実装型弾性表面波装置について、フィルタ特性の比較を図11乃至図13に示す。点線が比較例、実線が本発明の実施例のフィルタ特性である。
【0084】
図11はフィルタの通過特性を示したものである。図11に示すように、本発明の実施例の基板実装型弾性表面波装置によれば挿入損失が向上していることが分かる。
【0085】
また、図12に示すように、本発明の実施例の基板実装型弾性表面波装置によれば、フィルタ特性の通過帯域におけるVSWRも向上する。これは、本発明の構成にすることにより、弾性表面波装置のGND端子にインダクタンス成分が接続されている状態になり、整合回路が接続されている状態と同じ機能がはたらくためである。
【0086】
図13(a)に基板実装型弾性表面波装置の振幅平衡度、(b)に位相平衡度を示す。本発明の実施例の基板実装型弾性表面波装置は、その平衡端子側に寄生容量を付加した形態とはならないので、図13に示すように平衡度が劣化することもない。
【0087】
また、本発明の実施例の基板実装型弾性表面波装置において、その接地端子に接続されることになるインダクタンス成分の大きさを0.5nHにしたところ、比較例より平衡度が劣化した。従って、本発明では、インダクタンス成分の大きさは0.1〜0.3nHの範囲であることが好ましいことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【0088】
【図1】本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の1例を示す平面図である。
【図2】(a)〜(f)は従来の基板実装型弾性表面波装置の実装用基板の各層を示す平面図である。
【図3】(a)〜(f)は本発明の基板実装型弾性表面波装置の実装用基板の各層を示す平面図である。
【図4】本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。
【図5】(a)〜(f)は本発明の基板実装型弾性表面波装置の実装用基板の各層を示す平面図である。
【図6】(a)〜(f)は本発明の基板実装型弾性表面波装置の実装用基板の各層を示す平面図である。
【図7】本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。
【図8】本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。
【図9】本発明の基板実装型弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。
【図10】(a),(b)は本発明の基板実装型弾性表面波装置の実装用基板の下層側を示す平面図及び斜視図である。
【図11】本発明の実施例及び比較例の基板実装型弾性表面波装置について通過帯域及びその近傍における挿入損失の周波数特性を示す線図である。
【図12】本発明の実施例及び比較例の基板実装型弾性表面波装置について通過帯域及びその近傍におけるVSWRの周波数特性を示す線図である。
【図13】(a),(b)は本発明の実施例及び比較例の基板実装型弾性表面波装置について通過帯域及びその近傍における平衡度の周波数依存性を示す線図であり、(a)は振幅平衡度を示す線図、(b)は位相平衡度を示す線図である。
【図14】従来の弾性表面波装置の電極構造を模式的に示す平面図である。
【図15】従来の弾性表面波装置の電極構造を模式的に示す平面図である。
【図16】従来の弾性表面波装置の電極構造を模式的に示す平面図である。
【図17】従来の弾性表面波装置の通過帯域及びその近傍における挿入損失の周波数特性を示す線図である。
【図18】従来の弾性表面波装置の通過帯域及びその近傍におけるVSWRの周波数特性を示す線図である。
【図19】従来の弾性表面波装置の通過帯域及びその近傍における平衡度の周波数依存性を示す線図であり、(a)は振幅平衡度を示す線図、(b)は位相平衡度を示す線図である。
【符号の説明】
【0089】
1:圧電基板
2〜7:IDT電極
8,10,20,21,31:反射器
17〜19:接続用パッド電極
28〜30:接地用電極
32:絶縁基板
100:実装用基板
101,102,103:接続用パッド導体
104,105:接地用パッド導体
106,107:貫通接地導体
14,15:弾性表面波素子
16:弾性表面波共振子
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電基板の下面に、該圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、該伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた3個以上の奇数個のIDT電極と、該奇数個のIDT電極の両側にそれぞれ配置され、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第1及び第2の弾性表面波素子が形成されており、該第1及び第2の弾性表面波素子は、IDT電極及び反射器電極を有するとともに不平衡信号端子が接続された弾性表面波共振子を介して並列接続されており、前記第1及び第2の弾性表面波素子のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部とされ、前記第1及び第2の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記IDT電極に平衡信号端子が接続されており、前記第1及び第2の弾性表面波素子に接続された接続用パッド電極及び接地用電極を配設して成り、
前記第1及び第2の弾性表面波素子の中央に配設されたIDT電極の両側に位置するIDT電極は、それぞれ一方の前記櫛歯状電極が前記不平衡信号端子と接続されるとともに他方の前記櫛歯状電極が前記接地用電極に接続されている弾性表面波装置が、
上面に前記接続用パッド電極と対向する接続用パッド導体及び前記接地用電極と対向する接地用導体が形成された実装用基板に、前記圧電基板の下面と前記実装用基板の上面とを対面させて前記接続用パッド電極及び前記接地用電極がそれぞれ前記接続用パッド導体及び前記接地用導体に接合されて実装されており、
前記接地用電極は、前記第1及び第2の弾性表面波素子間の中心に前記伝搬方向に対して直交する方向に設けた仮想軸に対して非対称に形成されていることを特徴とする基板実装型弾性表面波装置。
【請求項2】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体は、前記仮想軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする請求項1記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項3】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極及びそれに接合された前記接地用導体の少なくとも一方は、前記仮想軸に対して非対称になるように面積が異なることを特徴とする請求項1記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項4】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、前記仮想軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする請求項1記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項5】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、少なくとも1つの径が他のものの径と異なることを特徴とする請求項1記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項6】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、前記仮想軸の両側で数が異なることを特徴とする請求項1記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項7】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極及びそれに接合された前記接地用導体の少なくとも一方は、前記仮想軸に対して非対称に形成されている部分と、前記仮想軸に対して対称に形成されている部分とを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項8】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、前記仮想軸に対して非対称に形成されている群に加えて、前記仮想軸に対して対称に形成されている群を有することを特徴とする請求項1及び4乃至6のいずれか記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項9】
前記第1及び第2の弾性表面波素子は、それらが隣り合う箇所における反射器電極が一体的に形成された1つの反射器電極からなることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項10】
前記実装用基板は、四角形状の絶縁基板の上面の各辺にそれぞれ、一方の前記不平衡信号端子に電気的に接続される第1の接続用パッド導体、他方の前記不平衡信号端子に電気的に接続される接地用導体、一方の前記平衡信号端子に電気的に接続される第2の接続用パッド導体、他方の前記平衡信号端子に電気的に接続される第3の接続用パッド導体が形成されており、これらの接続用パッド導体及び接地用導体は前記仮想軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項11】
前記第1乃至第3の接続用パッド導体及び前記接地用導体は、前記絶縁基板の側面に延在していることを特徴とする請求項10記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項12】
前記第1乃至第3の接続用パッド導体及び前記接地用導体は、前記絶縁基板の各辺の端部に、隣り合うもの同士が互いに近接しないように配置されていることを特徴とする請求項10または11記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項13】
請求項1乃至12のいずれかの基板実装型弾性表面波装置の製造方法であって、前記圧電基板の一主面に前記IDT電極及びそれに接続された前記接続用パッド電極を形成した弾性表面波素子を複数作製する工程と、前記圧電基板の前記接続用パッド電極上または実装用母基板の上面の前記各弾性表面波素子領域に対応して形成された複数の実装領域にそれぞれ前記接続用パッド電極に対応して形成された接続用パッド導体上に導体バンプを形成する工程と、前記複数の弾性表面波素子を前記実装用母基板の前記複数の実装領域にそれぞれ前記導体バンプで前記接続用パッド電極と前記接続用パッド導体とを接続して実装する工程と、前記圧電基板の他主面から前記実装用母基板の上面にかけて封止樹脂を付与して前記複数の弾性表面波素子をそれぞれ封止する工程と、前記実装用母基板を前記弾性表面波素子間で前記封止樹脂とともに前記実装領域毎に分断して複数の基板実装型弾性表面波装置を作製する工程とを備えており、前記実装用母基板を分断して複数の基板実装型弾性表面波装置を作製する工程において、前記実装用母基板の上面に分断線を跨って形成された前記接続用パッド導体を分断することを特徴とする基板実装型弾性表面波装置の製造方法。
【請求項14】
請求項1乃至12のいずれか記載の基板実装型弾性表面波装置を有する、受信回路及び送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項1】
圧電基板の下面に、該圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、該伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた3個以上の奇数個のIDT電極と、該奇数個のIDT電極の両側にそれぞれ配置され、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第1及び第2の弾性表面波素子が形成されており、該第1及び第2の弾性表面波素子は、IDT電極及び反射器電極を有するとともに不平衡信号端子が接続された弾性表面波共振子を介して並列接続されており、前記第1及び第2の弾性表面波素子のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部とされ、前記第1及び第2の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記IDT電極に平衡信号端子が接続されており、前記第1及び第2の弾性表面波素子に接続された接続用パッド電極及び接地用電極を配設して成り、
前記第1及び第2の弾性表面波素子の中央に配設されたIDT電極の両側に位置するIDT電極は、それぞれ一方の前記櫛歯状電極が前記不平衡信号端子と接続されるとともに他方の前記櫛歯状電極が前記接地用電極に接続されている弾性表面波装置が、
上面に前記接続用パッド電極と対向する接続用パッド導体及び前記接地用電極と対向する接地用導体が形成された実装用基板に、前記圧電基板の下面と前記実装用基板の上面とを対面させて前記接続用パッド電極及び前記接地用電極がそれぞれ前記接続用パッド導体及び前記接地用導体に接合されて実装されており、
前記接地用電極は、前記第1及び第2の弾性表面波素子間の中心に前記伝搬方向に対して直交する方向に設けた仮想軸に対して非対称に形成されていることを特徴とする基板実装型弾性表面波装置。
【請求項2】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体は、前記仮想軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする請求項1記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項3】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極及びそれに接合された前記接地用導体の少なくとも一方は、前記仮想軸に対して非対称になるように面積が異なることを特徴とする請求項1記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項4】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、前記仮想軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする請求項1記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項5】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、少なくとも1つの径が他のものの径と異なることを特徴とする請求項1記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項6】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、前記仮想軸の両側で数が異なることを特徴とする請求項1記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項7】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極及びそれに接合された前記接地用導体の少なくとも一方は、前記仮想軸に対して非対称に形成されている部分と、前記仮想軸に対して対称に形成されている部分とを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項8】
他方の前記櫛歯状電極に接続された前記接地用電極に接合された前記接地用導体にそれぞれ貫通接地導体が接続されており、これら貫通接地導体は、前記仮想軸に対して非対称に形成されている群に加えて、前記仮想軸に対して対称に形成されている群を有することを特徴とする請求項1及び4乃至6のいずれか記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項9】
前記第1及び第2の弾性表面波素子は、それらが隣り合う箇所における反射器電極が一体的に形成された1つの反射器電極からなることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項10】
前記実装用基板は、四角形状の絶縁基板の上面の各辺にそれぞれ、一方の前記不平衡信号端子に電気的に接続される第1の接続用パッド導体、他方の前記不平衡信号端子に電気的に接続される接地用導体、一方の前記平衡信号端子に電気的に接続される第2の接続用パッド導体、他方の前記平衡信号端子に電気的に接続される第3の接続用パッド導体が形成されており、これらの接続用パッド導体及び接地用導体は前記仮想軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項11】
前記第1乃至第3の接続用パッド導体及び前記接地用導体は、前記絶縁基板の側面に延在していることを特徴とする請求項10記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項12】
前記第1乃至第3の接続用パッド導体及び前記接地用導体は、前記絶縁基板の各辺の端部に、隣り合うもの同士が互いに近接しないように配置されていることを特徴とする請求項10または11記載の基板実装型弾性表面波装置。
【請求項13】
請求項1乃至12のいずれかの基板実装型弾性表面波装置の製造方法であって、前記圧電基板の一主面に前記IDT電極及びそれに接続された前記接続用パッド電極を形成した弾性表面波素子を複数作製する工程と、前記圧電基板の前記接続用パッド電極上または実装用母基板の上面の前記各弾性表面波素子領域に対応して形成された複数の実装領域にそれぞれ前記接続用パッド電極に対応して形成された接続用パッド導体上に導体バンプを形成する工程と、前記複数の弾性表面波素子を前記実装用母基板の前記複数の実装領域にそれぞれ前記導体バンプで前記接続用パッド電極と前記接続用パッド導体とを接続して実装する工程と、前記圧電基板の他主面から前記実装用母基板の上面にかけて封止樹脂を付与して前記複数の弾性表面波素子をそれぞれ封止する工程と、前記実装用母基板を前記弾性表面波素子間で前記封止樹脂とともに前記実装領域毎に分断して複数の基板実装型弾性表面波装置を作製する工程とを備えており、前記実装用母基板を分断して複数の基板実装型弾性表面波装置を作製する工程において、前記実装用母基板の上面に分断線を跨って形成された前記接続用パッド導体を分断することを特徴とする基板実装型弾性表面波装置の製造方法。
【請求項14】
請求項1乃至12のいずれか記載の基板実装型弾性表面波装置を有する、受信回路及び送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とする通信装置。
【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】
【公開番号】特開2007−312201(P2007−312201A)
【公開日】平成19年11月29日(2007.11.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−140406(P2006−140406)
【出願日】平成18年5月19日(2006.5.19)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成19年11月29日(2007.11.29)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年5月19日(2006.5.19)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】
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