弾性表面波装置および通信装置
【課題】 通過帯域外減衰特性の優れた弾性表面波装置を提供する。
【解決手段】 下面に励振電極３，４とこれら励振電極３，４を取り囲む環状接地電極６とが形成された圧電基板17が、上面に環状接地電極６に対応した環状接地導体７が形成され、環状接地導体７の一部に対向する、内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方が形成された基体５に、圧電基板17の下面と基体５の上面とを対面させて環状接地電極６が環状接地導体７に接合されて実装されているとともに、第１励振電極３の接地端子は環状接地電極６を介して、環状接地導体７と内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方とを含む第１接地用導体に接続されており、第２励振電極４の接地端子２は第１接地用導体とは直流的に分離された内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方を含む第２接地用導体に接続されている。
【解決手段】 下面に励振電極３，４とこれら励振電極３，４を取り囲む環状接地電極６とが形成された圧電基板17が、上面に環状接地電極６に対応した環状接地導体７が形成され、環状接地導体７の一部に対向する、内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方が形成された基体５に、圧電基板17の下面と基体５の上面とを対面させて環状接地電極６が環状接地導体７に接合されて実装されているとともに、第１励振電極３の接地端子は環状接地電極６を介して、環状接地導体７と内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方とを含む第１接地用導体に接続されており、第２励振電極４の接地端子２は第１接地用導体とは直流的に分離された内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方を含む第２接地用導体に接続されている。
【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通信装置に用いられる弾性表面波フィルタや弾性表面波共振器などの弾性表面波装置およびこれを備えた通信装置に関するものであり、特にフェースダウン実装構造の弾性表面波装置において、通過帯域外減衰特性の優れた弾性表面波装置およびこれを備えた通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、小形化，無調整化を図ることができる弾性表面波（Surface Acoustic Wave）フィルタが各種通信装置に使用されるようになり、通信装置の高周波化，高機能化への進展にともない、通過帯域外減衰特性の優れた弾性表面波フィルタを求める要求が益々増大してきている。例えば、900ＭＨｚ帯の携帯電話用フィルタとしては、通過帯域近傍および数ＧＨｚの高周波数帯における通過帯域外減衰量を増やした、通過帯域外減衰特性の優れた弾性表面波フィルタが望まれている。
【０００３】
このような優れた通過帯域外減衰特性を実現するために、例えば、圧電基板上に３つのＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極（励振電極）を設け、縦１次モードと縦３次モードとを利用した２重モード弾性表面波共振器フィルタが提案されている。
【０００４】
図13に従来の共振器型弾性表面波フィルタの電極構造の模式的な平面図を示す。圧電基板上に配設された複数の電極指を有するＩＤＴ電極204は、互いに対向させ噛み合わせた一対の櫛歯状電極からなり、この一対の櫛歯状電極に電界を印加し弾性表面波を生じさせるものである。ＩＤＴ電極204の一方の櫛歯状電極に接続された入力端子215から電気信号を入力することにより、励振された弾性表面波がＩＤＴ電極204の両側に配置されたＩＤＴ電極203，205に伝搬される。また、ＩＤＴ電極203，205のそれぞれを構成する一方の櫛歯状電極からＩＤＴ電極206，209を通じて出力端子216，217へ電気信号が出力される。なお、図中210，211，212，213はそれぞれ反射器電極である。このように、電極パターンを２段縦続接続させることにより、１段目と２段目との定在波の相互干渉により、通過帯域外減衰量を増大させ、通過帯域外減衰特性を向上させることができる。すなわち、同様の特性をもつ弾性表面波フィルタを２段縦続接続の構成とすることで、１段目で減衰された信号が２段目でさらに減衰され，通過帯域外減衰量を約２倍にすることができる。
【０００５】
ここで、ＩＤＴ電極204に接続された入力端子215に電気信号を入力することにより、弾性表面波を励振させ、この弾性表面波がＩＤＴ電極204の両側に位置するＩＤＴ電極203，205に伝搬され、ＩＤＴ電極206，209を通じて、ＩＤＴ電極206，209に挟まれたＩＤＴ電極207，208に伝搬され、ＩＤＴ電極207，208に接続された出力端子216，217から電気信号が出力される。また、両端に位置する反射器電極210，211，212，213により弾性表面波が反射され、両端の反射器電極210，211間および212，213間で定在波となる。
【０００６】
また、優れた通過帯域外減衰特性を実現するとともに挿入損失を少なくするためには、図13に示すように弾性表面波フィルタの段数は２段のものが望まれる。１段の場合には挿入損失は少ないが通過帯域外減衰量が減少し、３段以上の場合には逆に、通過帯域外減衰量は増加するが挿入損失が増加するからである。
【０００７】
このような弾性表面波フィルタが形成された弾性表面波素子をパッケージにフェースアップで実装する場合には、弾性表面波フィルタとパッケージの接地電極とをボンディングワイヤで電気的に接続することで弾性表面波フィルタと接地電極との間に大きなインダクタンスを付加することにより、弾性表面波フィルタの通過帯域外のフロアレベルの上昇を抑え、通過帯域外減衰特性をさらに向上させることができる。
【０００８】
一方、弾性表面波装置をさらに小型化するために、弾性表面波素子をフェースダウンで導体バンプを用いて実装する、いわゆるフリップチップ実装を用いたＣＳＰ（Chip Scale Package）型の弾性表面波装置の開発も積極的に行なわれている。
【０００９】
図14に従来のＣＳＰ型の弾性表面波装置の模式的な断面図を示す。
【００１０】
図14において、51は圧電基板，52は圧電基板51の下面に形成された接地パッド，53は圧電基板51の下面に形成されたＩＤＴ電極，54はパッケージ57に形成された接地電極，55は接地パッド52と接地電極54とを接続するバンプ，56はパッケージ57の凹部を上から覆い、パッケージ57内部の弾性表面波素子を気密封止するための蓋体，57はパッケージ，58はパッケージ57と蓋体56とを接続する接続層である。
【００１１】
このようなＣＳＰ型の弾性表面波装置においても、弾性表面波素子をパッケージ57に実装する際に、信号入力側のＩＤＴ電極53に接続する、パッケージ57に形成された接地電極（信号入力側接地電極）と、信号出力側のＩＤＴ電極53に接続する、パッケージ57に形成された接地電極（信号出力側接地電極）とを分離するとともに、信号入力側接地電極と信号出力側接地電極とが、信号入力側接地電極の電位と信号出力側接地電極の電位との間で干渉を起こすことを抑制する程度のインピーダンスを介して接続されていることから、両者の間に発生する僅かな電位差に起因する干渉を抑制することにより通過帯域外減衰特性を向上させることが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特許第3487414号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上のように弾性表面波装置については、ＣＳＰ型によって小型化を図りつつ通過帯域外減衰特性も向上させようと開発が進められているが、その一方で、通信機器の小型化のためにＣＳＰ型の弾性表面波装置を作製しようとすると、従来のフェースアップ型の弾性表面波装置で用いられていたボンディングワイヤを用いることができないため、弾性表面波フィルタと接地電極との間に大きなインダクタンスを付加できず、弾性表面波フィルタの通過帯域外のフロアレベルが上昇し、通過帯域外減衰量が不十分になるという問題点がある。
【００１３】
また、図14に示す弾性表面波装置はＩＤＴ電極53の酸化等を防ぐために、パッケージ57内に弾性表面波素子を実装して収納し、パッケージ57の上面を蓋体56で気密封止した構成をとるため、さらなる小型化・低背化には不利な構成であった。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、通過帯域外減衰特性の優れ、小型化・低背化が可能なフェースダウン実装構造の弾性表面波装置およびそれを用いた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】
【００１５】
本発明の弾性表面波装置は、１）下面に第１励振電極と第２励振電極とこれら第１励振電極および第２励振電極を取り囲む環状接地電極とが形成された圧電基板が、上面に前記環状接地電極に対応した環状接地導体が形成され、前記環状接地導体の一部に対向する、内部接地導体層および下面接地導体層の少なくとも一方が形成された基体に、前記圧電基板の前記下面と前記基体の前記上面とを対面させて前記環状接地電極が前記環状接地導体に接合されて実装されているとともに、前記第１励振電極の接地端子は前記環状接地電極を介して、前記環状接地導体と前記内部接地導体層および前記下面接地導体層の少なくとも一方とを含む第１接地用導体に接続されており、前記第２励振電極の接地端子は前記第１接地用導体とは直流的に分離された前記内部接地導体層および前記下面接地導体層の少なくとも一方を含む第２接地用導体に接続されていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の弾性表面波装置は、２）上記１）の構成において、前記第１接地用導体は、前記環状接地導体が貫通導体を介して前記内部接地導体層に接続され、この内部接地導体層が貫通導体を介して前記下面接地導体層に接続されているとともに、前記第２接地用導体は、前記基体の上面に形成された接地パッドが貫通導体を介して前記内部接地導体層に接続され、この内部接地導体層が貫通導体を介して前記下面接地導体層に接続されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の弾性表面波装置は、３）上記１）または上記２）の構成において、前記基体は平面視で４つ以上の角部を有し、これら角部のうち互いに隣り合わない２つの角部の一方に前記第１接地用導体の前記下面接地導体層が、他方に前記第２接地用導体の前記下面接地導体層がそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の弾性表面波装置は、）上記１）乃至上記３）のいずれかの構成において、前記第１励振電極の信号端子および前記第２励振電極の信号端子がそれぞれ前記基体に形成された第１信号用導体および第２信号用導体を介して前記基体の下面に導出されており、前記内部接地用導体層が前記第１信号用導体と前記第２信号用導体との間に配置されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の通信装置は、５）上記１）乃至上記４）いずれかの構成の本発明の弾性表面波装置をフィルタ手段として用いた、受信回路およ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ものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の弾性表面波装置によれば、１）下面に第１励振電極と第２励振電極とこれら第１励振電極および第２励振電極を取り囲む環状接地電極とが形成された圧電基板が、上面に環状接地電極に対応した環状接地導体が形成され、環状接地導体の一部に対向する、内部接地導体層および下面接地導体層の少なくとも一方が形成された基体に、圧電基板の下面と基体の上面とを対面させて環状接地電極が環状接地導体に接合されて実装されているとともに、第１励振電極の接地端子は環状接地電極を介して、環状接地導体と内部接地導体層および下面接地導体層の少なくとも一方とを含む第１接地用導体に接続されており、第２励振電極の接地端子は第１接地用導体とは直流的に分離された内部接地導体層および下面接地導体層の少なくとも一方を含む第２接地用導体に接続されていることから、第１接地用導体と第２接地用導体との電磁的結合を抑制することができるため、第１励振電極に入力された信号が第１接地用導体および第２接地用導体を介して第２例振電極に伝搬することを防ぐことができ、信号漏れの少ないものとなる。
【００２１】
また、第１接地用導体と第２接地用導体とが直流的に分離されているため、第１接地用導体と第２接地用導体とが直流的に並列に接続されるときに比べ、第１接地用導体および第２接地用導体それぞれの経路のインダクタンスが大きくなり、その結果、通過帯域外減衰特性を向上させることが可能となる。
【００２２】
また、第１接地用導体が環状接地電極と内部接地電極層および下面接地導体層の少なくとも一方を、第２接地用導体が内部接地電極層および下面接地導体層の少なくとも一方を含むことから、第１励振電極と第１接地用導体との間および第２励振電極と第２接地用導体との間に、個々の励振電極が形成する容量と直列に大きなインダクタンスを加えることができ、通過帯域外の所望の位置に減衰極を形成することができるのでフロアレベルの上昇を抑制することができるため、通過帯域外減衰特性を向上させることができるものとなる。
【００２３】
なお、第１励振電極と第１接地用導体との間および第２励振電極と第２接地用導体との間のインダクタンスが小さい場合には、フィルタとして通過帯域外減衰特性を向上させる必要のある周波数領域よりはるかに高周波数側に減衰極が位置することとなり、減衰極はフィルタ特性を向上させるために寄与できないものとなる。
【００２４】
ここで、通過帯域外における減衰極の位置は各励振電極の容量と各接地用導体のインダクタンスとで決まる共振周波数により制御され、これにより弾性表面波装置において所望の周波数特性を得ることができるが、本発明の１）の構成によれば、環状接地導体の一部に内部接地導体層および下面接地導体層が対向し、かつ第１接地用導体は内部接地電極層および下面接地導体層の少なくとも一方を含むことから、第１励振電極の容量と第１接地用導体のインダクタンスとに加え、環状接地導体と対向する内部接地電極層および下面接地導体層の少なくとも一方との間で発生する容量により、減衰極の位置をさらに制御することができ、その結果、通過帯域外における減衰極の位置を制御できる周波数範囲を低周波数側にさらに広げ通過帯域に近付けることができるので、所望のフィルタ特性を得ることができる。
【００２５】
さらに、圧電基板と基体とを環状接地電極および環状接地導体により接合すると同時に各励振電極を気密封止することができるので、従来は気密封止のために必要だったパッケージが不要となり、弾性表面波装置の大幅な小型化・低背化が可能となる。
【００２６】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、２）上記１）の構成において、第１接地用導体は、環状接地導体が貫通導体を介して内部接地導体層に接続され、この内部接地導体層が貫通導体を介して下面接地導体層に接続されているとともに、第２接地用導体は、基体の上面に形成された接地パッドが貫通導体を介して内部接地導体層に接続され、この内部接地導体層が貫通導体を介して下面接地導体層に接続されているときには、環状接地導体，貫通導体，内部接地導体層および下面接地導体層により圧電基板上の各励振電極とこれに対応する基体の下面接地導体層との間にさらに大きなインダクタンスおよび容量を付加することが可能となり、その結果、通過帯域外に減衰極を形成させることができる周波数範囲を低周波数側に広げ通過帯域に近付けることができるため、所望の周波数範囲における通過帯域外減衰特性をさらに向上させることができる。
【００２７】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、３）上記１）または上記２）の構成において、基体は平面視で４つ以上の角部を有し、これら角部のうち互いに隣り合わない２つの角部の一方に第１接地用導体の下面接地導体層が、他方に第２接地用導体の下面接地導体層がそれぞれ設けられているときには、弾性表面波装置の形状を大きくすることなく第１励振電極の信号端子と第２励振電極の信号端子との間の距離を長くすることができるため各信号端子間における干渉を極力低減することができ、小型で信号端子間のアイソレーションが良好なものとすることができる。
【００２８】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、４）上記１）乃至上記３）のいずれかの構成において、第１励振電極の信号端子および第２励振電極の信号端子がそれぞれ基体に形成された第１信号用導体および第２信号用導体を介して基体の下面に導出されており、内部接地用導体層が第１信号用端子と第２信号用端子との間に配置されているときには、弾性表面波装置の形状を大きくすることなく第１励振電極の信号端子と第２励振電極の信号端子との間の電磁的結合を低減することができるため各信号端子間における干渉を極力低減することができ、小型で信号端子間のアイソレーションが良好なものとすることができる。
【００２９】
そして、本発明の通信装置によれば、５）上記１）乃至上記４）のいずれかの本発明の弾性表面波装置をフィルタ手段として用いた、受信回路および送信回路の少なくとも一方を備えたことから、小型化・低背化が可能で、通信装置としての感度が格段に良好なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照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様の箇所には同一符号を付すものとする。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たものである。
【００３１】
図１は本発明の弾性表面波装置における弾性表面波素子の一例を示す平面図である。
【００３２】
弾性表面波素子は、圧電基板17の下面に第１励振電極３と第２励振電極４とこれら第１励振電極３および第２励振電極４を取り囲む環状接地電極６とが形成されており、第１励振電極３および第２励振電極４は櫛歯状の電極対からなり、第１励振電極３の一方の電極および第２励振電極４の一方の電極にそれぞれ信号端子１ａ，１ｂが接続され、第１励振電極３の他方の電極に接地端子としての機能を持たせた環状接地電極６が、第２励振電極４の他方の電極に接地端子２がそれぞれ接続されている。なお、第１励振電極３と第２励振電極４とは２重モード共振器型の弾性表面波フィルタとなるように接続されている。ここで、各励振電極３，４の電極指の本数は数本〜数100本にも及ぶが、図面においてはそれら形状を簡略化して図示している。また、信号端子１および接地端子２の形成位置は図中の配置に限定されることなく、圧電基板17の下面の環状接地電極６に取り囲まれた領域内において任意の位置に配置することができる。さらに、図１の弾性表面波素子の電極構造は、図示された態様に限定されるものではなく、弾性表面波共振子である励振電極をさらに多段に構成することもできる。
【００３３】
次に、図２（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ本発明の弾性表面波装置における基体５の例を示す透視状態の斜視図を、図３に図２（ｄ）に示す基体５の透視状態の平面図を、図４（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ図２（ｄ）に示す基体５を構成する各層の平面図をそれぞれ示す。なお、図４（ｆ）において破線部は下面接地導体層11が露出している部位である。
【００３４】
基体５は、上面に環状接地電極６に対応した環状接地導体７と、第１励振電極３および第２励振電極４の信号端子１ａ，１ｂに対応した第１信号用パッド15および第２信号用パッド16と、接地端子２に対応した接地パッド８とが形成されており、環状接地導体７の一部に対向する、内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方が形成されている。また、基体５の下面には、第１信号用パッド15に貫通導体９を介して接続された信号用パターン12ａと、第２信号用パッド16に貫通導体９を介して接続された信号用パターン12ｂとが形成されている。なお、下面接地導体層11と信号用パターン12とは直流的に分離されている。
【００３５】
ここで、第１励振電極３の信号端子１ａに接続され、基体５の上面から下面に導出される経路を第１信号用導体といい、図２〜図４においては、第１信号用パッド15が貫通導体９を介して信号用パターン12ａに接続された構成となっている。同様に、第２励振電極４の信号端子１ｂに接続され、基体５の上面から下面に導出される経路を第２信号用導体といい、図２〜図４においては、第２信号用パッド16が貫通導体９を介して信号用パターン12ｂに接続された構成となっている。
【００３６】
また、基体５において、第１励振電極３を接地するための第１接地用導体と第２励振電極４を接地するための第２接地用導体とを設ける。第１接地用導体は、環状接地導体７と内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方とを含む構成とし、第２接地用導体は、第１接地用導体とは直流的に分離された内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方を含む構成とする。
【００３７】
第１接地用導体および第２接地用導体の構成は、例えば、図２（ａ）に示すように、第１接地用導体は環状接地導体７が貫通導体９を介して下面接地導体層11に接続された構成とし、第２接地用導体は接地パッド８が貫通導体９を介して第１接地用導体の下面接地導体層11と直流的に分離した下面接地導体層11に接続された構成としてもよい。また、図２（ｂ）に示すように、第１接地用導体は環状接地導体７が貫通導体９を介して内部接地導体層10に接続され、この内部接地導体層10が貫通導体９を介して下面接地導体層11に接続された構成とし、第２接地用導体は接地パッド８が貫通導体９を介して第１接地用導体の内部接地導体層10と直流的に分離された内部接地導体層10に接続され、この内部接地導体層10が貫通導体９を介して第１接地用導体の下面接地導体層11と直流的に分離された下面接地導体層11に接続された構成としてもよい。
【００３８】
また、図２（ａ）においては、基体５を平面視した際の互いに隣り合う２つの角部に第１接地用導体の下面接地導体層11と第２接地用導体の下面接地導体層11とが配置されているが、図２（ｃ）に示すように、基体３を平面視した際の互いに隣り合わない２つの角部に第１接地用導体の下面接地導体層11と第２接地用導体の下面接地導体層11とが配置されていてもよい。また、図２（ｄ）に示すように、図２（ｂ）の構成において、第１励振電極３の信号端子１ａおよび第２励振電極４の信号端子１ｂがそれぞれ基体５に形成された第１信号用導体および第２信号用導体を介して基体５の下面に導出されており、内部接地用導体層10が第１信号用導体と第２信号用導体との間に配置された構成、すなわち、基体５を平面視した際に内部接地導体層10（この例においては内部接地導体層10および下面接地導体層11）が第１信号用導体形成位置と第２信号用導体形成位置との間に配置された構成としてもよい。
【００３９】
また、本発明の弾性表面波装置の実施の形態の一例の断面図を図５に示す。第１励振電極３の信号端子１ａは第１信号用パッド15に、第２励振電極４の信号端子１ｂは第２信号用パッド16に、第２励振電極４の接地端子２は接地パッド８に、環状接地電極６は環状接地導体７にそれぞれ接合層20を介して接続されている。
【００４０】
第１信号用パッド15，第２信号用パッド16，接地パッド８，環状接地導体７の上には、これらに対応する弾性表面波素子の信号端子１，接地端子２および環状接地電極６と接続するために、接合層20が形成される。
【００４１】
上記のような弾性表面波素子が基体５に、圧電基板17の下面と基体５の上面とを対面させて環状接地電極６が接合層20を介して環状接地導体７に接合されることにより実装され、基体５上の弾性表面波素子を覆うようにポッティング法または印刷法により封止樹脂21が形成されて本発明の弾性表面波装置が作製される。このように、第１励振電極３および第２励振電極４を、環状接地電極６および環状接地導体７を接合層20を介して接合することにより同時に気密封止することができるので、従来は気密封止のために必要だったパッケージが不要となり、大幅に弾性表面波装置の小型化・低背化が可能となる。
【００４２】
本発明の弾性表面波装置によれば、このような構成により、第１接地用導体と第２接地用導体との電磁的結合を抑制することができるため、第１励振電極３に入力された信号が第１接地用導体および第２接地用導体を介して第２例振電極４に伝搬することを防ぐことができ、信号漏れの少ないものとなる。
【００４３】
また、第１接地用導体と第２接地用導体とが直流的に分離されているため、第１接地用導体と第２接地用導体とが直流的に並列に接続されるときに比べ、第１接地用導体および第２接地用導体それぞれの経路のインダクタンスが大きくなり、その結果、通過帯域外減衰特性を向上させることが可能となる。
【００４４】
また、第１接地用導体が環状接地電極６と内部接地電極層10および下面接地導体層11の少なくとも一方とを、第２接地用導体が内部接地電極層10および下面接地導体層11の少なくとも一方を含むことより、第１励振電極３と第１接地用導体との間および第２励振電極４と第２接地用導体との間に大きなインダクタンスを加えることができ、通過帯域外の所望の位置に減衰極を形成することができるのでフロアレベルの上昇を抑制することができるため、通過帯域外減衰特性を向上させることができるものとなる。
【００４５】
ここで、通過帯域外における減衰極の位置は各励振電極３，４の容量と各接地用導体のインダクタンスとで決まる共振周波数により制御され、これにより弾性表面波装置において所望の周波数特性を得ることができるが、図１〜図５に示す構成によれば、環状接地導体７の一部に内部接地導体層10および下面接地導体層11が対向し、かつ第１接地用導体は内部接地電極層10および下面接地導体層11の少なくとも一方を含むことから、第１励振電極３の容量と第１接地用導体のインダクタンスとに加え、環状接地導体７と対向する内部接地電極層10および下面接地導体層11の少なくとも一方との間で発生する容量により減衰極の位置をさらに制御することができ、その結果、通過帯域外における減衰極の位置を制御できる周波数範囲を低周波数側にさらに広げて通過帯域に近付けることができるので、所望のフィルタ特性を得ることができる。
【００４６】
また、第１励振電極３の接地端子の機能を環状接地電極６に持たせることにより、第１励振電極３の接地端子を省くことができるので、接地端子を別に形成する場合に接地端子と環状接地電極６との間に形成されていた間隙の分だけ小型化が可能となる。
【００４７】
また、特に図２（ｂ），（ｄ）に示すように、基体５において、第１接地用導体は、環状接地導体７が貫通導体９を介して内部接地導体層10に接続され、内部接地導体層10が貫通導体９を介して下面接地導体層11に接続されているとともに、第２接地用導体は、基体５の上面に形成された接地パッド８が貫通導体９を介して内部接地導体層10に接続され、内部接地導体層10が貫通導体９を介して下面接地導体層11に接続されているときには、図２（ａ）に示す基体５に比べ、環状接地電極６，貫通導体９，内部接地導体層10および下面接地導体層11により圧電基板17上の各励振電極３，４とこれに対応する基体５の下面接地導体層11との間に充分に大きなインダクタンスおよび容量を付加することが可能となり、通過帯域外に減衰極を形成させることができる周波数範囲を低周波数側にさらに広げて通過帯域に近付けることができるため、所望の周波数範囲における通過帯域外減衰特性をさらに向上させることができるため好ましい。
【００４８】
また、図２（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、基体５は平面視で４つ以上の角部を有し、これら角部のうち互いに隣り合わない２つの角部の一方に第１接地用導体の下面接地導体層11が、他方に第２接地用導体の下面接地導体層11がそれぞれ設けられているときには、図２（ａ）に示す基体５に比べ、弾性表面波装置の形状を大きくすることなく第１励振電極３の信号端子１ａと第２励振電極４の信号端子１ｂとの間の距離を長くすることができるので各信号端子１ａ，１ｂ間における干渉を極力低減することができ、小型で信号端子間のアイソレーションが良好なものとすることができるため好ましい。
【００４９】
また、図２（ｄ）に示すように、第１励振電極３の信号端子１ａおよび第２励振電極４の信号端子１ｂがそれぞれ基体５に形成された第１信号用導体および第２信号用導体を介して基体５の下面に導出されており、内部接地用導体層10および下面接地導体層11が第１信号用導体と第２信号用導体との間に配置されていることから、弾性表面波装置の形状を大きくすることなく第１励振電極３の信号端子１ａと第２励振電極４の信号端子１ｂとの間の電磁的結合を低減することができるので各信号端子１ａ，１ｂ間における干渉を極力低減することができ、小型で信号端子間のアイソレーションが良好なものとすることができる。
【００５０】
ここで、図６に本発明の弾性表面波装置の弾性表面波素子および基体５の簡略化された回路図を示す。図６に示すように、励振電極３，４の容量31，32およびこれらに直列に接続された励振電極３，４と下面接地導体層11との間のインダクタンス34，35で共振周波数を制御することができ、減衰極を制御して所望の周波数特性を得ることができる。さらに、環状接地導体７と内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方とが対向した構成となっており、さらに内部接地導体層10と下面接地導体層11とが対向した構成となっている場合もあるので、これらの導体７，10，11間に容量成分が発生する。この容量成分の内、第１接地用導体および第２接地用導体間に形成される容量成分33と、インダクタンス34，35成分と、第１接地用導体および第２接地用導体内の導体間で発生する容量成分とを制御することにより、減衰極の位置をさらに制御でき、通過帯域外減衰特性を大きく向上させることができる。ここで、弾性表面波装置の小型化が進んでいるためインダクタンス34，35の大きさには限界がある。そこで、環状接地導体７と対向した内部接地導体層10および下面接地導体層11とを設けることで、環状接地導体７，内部接地導体層10，下面接地導体層11間で容量成分を発生させることにより、より広い周波数範囲にわたり所望の位置に減衰極を設けることができるものとなる。これらの容量成分の大きさは対向する各導体７，10，11の面積および距離により制御できる。なお、各導体７，10，11を対向させて配置することで、第１接地用導体と第２接地用導体との間が容量成分33で接続されることとなるが、導体によりインダクタンスを介して接続されているわけではないので、信号入力側の信号端子１ａから第１接地用導体，第２接地用導体を介して出力側の信号端子１ｂへと信号が漏れることは殆どない。
【００５１】
また、弾性表面波フィルタ用の圧電基板17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基板であれば、デバイスの信頼性上良好である。圧電基板17の厚みは0.1ｍｍ〜0.5ｍｍ程度がよく、0.1ｍｍ未満では圧電基板がもろくなり、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。
【００５２】
また、励振電極３，４および環状接地電極６は、ＡｌもしくはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系）からなり、蒸着法、スパッタ法、またはＣＶＤ法など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。
【００５３】
さらに、圧電基板17上の第１励振電極３および第２励振電極４等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。これらの保護膜は第１励振電極３および第２励振電極４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を形成する方法にて形成すればよい。
【００５４】
基体５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、所望の導体パターン７，８，10，11，12，15，16や貫通導体９のパターン（ビアホール）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。
【００５５】
環状接地導体７，接地パッド８，第１信号用パッド15，第２信号用パッド16，内部接地導体層10および下面接地導体層11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。
【００５６】
貫通導体９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。
【００５７】
接合層20は、半田ペースト，Ａｕ−Ｓｎペースト等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20は、ここでは基体５側に形成される場合を示したが、弾性表面波素子側に形成してもかまわない。
【００５８】
また、環状接地電極６と環状接地導体７とで気密封止される空間（以下、密閉空間と言う）には、低湿度の空気や窒素ガス，アルゴンガス等の不活性ガス等を封入し密閉するようにしてもよい。これによれば、第１励振電極３および第２励振電極４の酸化等による劣化を抑制でき好ましい。
【００５９】
封止樹脂21は、密閉空間への湿度の高い空気の侵入を防ぐと共に、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。
【００６０】
また、本発明の弾性表面波装置を通信装置に適用することができる。すなわち、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。
【００６１】
以上により、本発明の通信装置によれば、優れた弾性表面波装置を有する受信回路や送信回路を備え、それらの感度が格段に良好な優れた通信機等の通信装置を提供できる。
【００６２】
なお、上述した実施の形態の説明では、弾性表面波装置として弾性表面波フィルタを例にとり説明したが、本発明の弾性表面波装置は弾性表面波共振器にも好適に適用可能である。また、その他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することは可能である。
【００６３】
例えば、環状接地電極６に囲まれた領域に、異なる通過帯域を持つＩＤＴ電極を二組以上設けてもよい。
【実施例】
【００６４】
次に、本発明をより具体化した実施例について説明する。
【００６５】
＜実施例１＞
図５に示す弾性表面波装置を具体的に試作した実施例について説明する。
【００６６】
まず、図１に示す弾性表面波素子を形成した。すなわち、38.7°ＹカットのＸ方向伝搬とするＬｉＴａＯ３単結晶の圧電基板17上に、Ａｌ（99質量％）−Ｃｕ（１質量％）により、信号端子１ａ，１ｂ，接地端子２，第１励振電極３，第２励振電極４および環状接地電極６の微細パターンを形成した。ここで、第１励振電極３を構成する電極対の一方の電極が第１励振電極３と第２励振電極４との間に形成された信号端子１ａに接続され、他方の電極が接地端子としての機能を持つ環状接地電極６に接続されている。また、第２励振電極４を構成する電極対の一方の電極が第１励振電極３と第２励振電極４との間に形成された接地端子２に接続され、他方の電極が第２励振電極４と環状接地電極６との間に形成された信号端子１ｂに接続されている。
【００６７】
パターン作製には、スパッタリング装置、縮小投影露光機（ステッパー）、およびＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置によりフォトリソグラフィを行なった。
【００６８】
まず、圧電基板17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圧電基板17を乾燥させた後、各電極３，４，６および各端子１ａ，１ｂ，２の成膜を行なった。各電極３，４，６および各端子１ａ，１ｂ，２の成膜にはスパッタリング装置を使用し、Ａｌ（99質量％）−Ｃｕ（１質量％）合金から成る材料を用いて約0.30μｍの厚みに形成した。
【００６９】
次に、フォトレジストを約0.5μｍの厚みにスピンコートにて形成し、縮小投影露光装置（ステッパー）により、所望形状にパターニングを行ない、現像装置にて不要部分のフォトレジストをアルカリ現像液で溶解させ、所望パターンを表出した後、ＲＩＥ装置により電極膜のエッチングを行ない、弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波素子の、各電極３，４，）および各端子１ａ，１ｂ，２のパターンを得た。
【００７０】
この後、各電極３，４，６および各端子１ａ，１ｂ，２が形成された領域上に保護膜を作製した。すなわち、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置により、各電極３，４，６および各端子１ａ，１ｂ，２および圧電基板17上にＳｉＯ２を約0.02μｍの厚みに形成した。その後、フォトリソグラフィによってフォトレジストのパターニングを行ない、ＲＩＥ装置等で各端子１ａ，１ｂ，２および環状接地電極６の形成位置においてフリップチップ用窓開け部のエッチングを行なった。その後、スパッタリング装置を使用し、Ａｌからなる層を約1.0μｍの厚みに成膜した。その後、各端子１ａ，１ｂ，２および環状接地電極６の形成位置を除く箇所のＡｌとフォトレジストとをリフトオフ法により同時に除去し、各端子１ａ，１ｂ，２および環状接地電極６の上にフリップチップ用のパッドを完成した。
【００７１】
次に、上記パッドの上に半田からなるフリップチップ用の接合層20を、スクリーン印刷装置を使用し形成した。各端子１ａ，１ｂ，２上における接合層20の直径は約80μｍ、その高さは約30μｍであった。また、環状接地電極６上の接合層20の高さは約30μｍであった。
【００７２】
次に、圧電基板17をダイシング線に沿ってダイシング加工を施し、個々の弾性表面波素子に分割した。
【００７３】
次に、図２（ｄ）に示す基体５を作製した。すなわち、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）を作製するため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、所望の位置に環状接地導体７，接地パッド８，第１信号用パッド15，第２信号用パッド16，内部接地導体層10，下面接地導体層11および信号用パターン12や貫通導体９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た。なお、基体５のサイズは2.5×2.0ｍｍ角とした。
【００７４】
ここで、環状接地導体７，接地パッド８，第１信号用パッド15，第２信号用パッド16，内部接地導体層10，下面接地導体層11および信号用パターン12は、Ａｇを用いて、弾性表面波素子の信号端子１，接地端子２および環状接地電極６に対応するように約１μｍの厚みにスクリーン印刷法により形成した。貫通導体９は、金型打ち抜き加工によりの直径100μｍとなるように形成したにＡｇ系導体ペーストを充填して形成した。
【００７５】
次に図５に示すように、圧電基板17の信号端子１ａ，１ｂと接地端子２と環状接地電極６との位置に基体５の第１信号用パッド15，第２信号用パッド16，接地パッド８，環状接地導体７とが対応するように、弾性表面波素子の下面と基体５の上面とを対面させて配置し、リフロー炉にて240℃で５分間、リフロー溶融させて半田から成る接合層20により両者を接合した。このとき、環状接地電極６と環状接地導体７とを接合層20を介して接合することにより、第１励振電極３および第２励振電極４とを気密封止した。この圧電基板17の上部よりエポキシ樹脂からなる封止樹脂21をポッティング法により基体５上の弾性表面波素子を覆うように塗布した後、乾燥炉で150℃にて５分間加熱して硬化させて、弾性表面波装置を作製した。
【００７６】
参考例として、図７に示すような第１接地用導体と第２接地用導体とが内部接地導体層10部で接続されて共通になっているものを上記と同じ材料を用いて、同様の工程で作製した。図７は参考例の弾性表面波装置の基体５を示す透視状態の斜視図である。
【００７７】
次に、実施例１，参考例における弾性表面波装置の特性測定を行なった。０ｄＢｍの信号を入力し、周波数が780ＭＨｚ〜960ＭＨｚ、測定ポイントが800ポイントの条件にて測定した。サンプル数は30個であり、測定機器はアジレント・テクノロジー社製マルチポート・ネットワークアナライザＥ5071Ａを用いた。
【００７８】
実施例１の弾性表面波装置および参考例の弾性表面波装置において入力信号の伝送特性の周波数依存性を示す線図を図８および図９に示した。図８，図９ともに、横軸は周波数（ＭＨｚ）であり、縦軸は透過特性（ｄＢ）である。ここで、図８は通過帯域付近の伝送特性を表す挿入損失の周波数依存性を示す線図である。また、図９は、特に高周波側の通過帯域外減衰特性を対比するための通過特性を示す線図である。図８，図９において実施例１の弾性表面波装置の伝送特性を実線で、参考例１の弾性表面波装置の伝送特性を破線で表わした。図８および図９から明らかなように、実施例１の弾性表面波装置によれば通過帯域外の高周波側に減衰極ができており、参考例と比較して通過帯域外減衰特性が大きく改善されていることが分かった。これにより、第１接地用導体と第２接地用導体とが直流的に分離していることにより実施例１のフィルタ特性が良好であることが分かった。
【００７９】
＜実施例２＞
実施例２として、図10に示すように、実施例１と比較して、貫通導体９の数が少なく、内部接地導体層10の面積の小さい弾性表面波装置を実施例１と同じ材料を用いて、同様の工程で作製した。図10は実施例２の弾性表面波装置の基体構造を示す透視状態の斜視図である。
【００８０】
次に、実施例２における弾性表面波装置の特性測定を行なった。０ｄＢｍの信号を入力し、周波数が780ＭＨｚ〜960ＭＨｚ、測定ポイントが800ポイントの条件にて測定した。サンプル数は30個であり、測定機器はアジレント・テクノロジー社製マルチポート・ネットワークアナライザＥ5071Ａを用いた。
【００８１】
実施例１および実施例２の弾性表面波装置において入力信号の伝送特性の周波数依存性を示す線図を図11および図12に示した。図11，図12ともに、横軸は周波数（ＭＨｚ）であり、縦軸は透過特性（ｄＢ）である。ここで、図11は通過帯域付近の伝送特性を表す挿入損失の周波数依存性を示す線図である。また、図12は、特に高周波側の通過帯域外減衰特性を対比するための通過特性を示す線図である。図11，図12において実施例１の弾性表面波装置の伝送特性を実線で、実施例２の弾性表面波装置の伝送特性を破線で表わした。図11および図12から明らかなように、実施例２の弾性表面波装置によれば通過帯域外の高周波側に減衰極ができており、通過帯域外減衰特性が向上しているが、実施例１の弾性表面波装置は実施例２の弾性表面波装置と比較して通過帯域外減衰特性がさらに優れていることが分かった。
【００８２】
これは、実施例１は実施例２に比べ、環状接地導体７と内部接地導体層10とが対向する面積および内部接地導体層10と下面接地導体層11とが対向する面積が広いので、各導体７，10，11間に大きな容量成分が発生し、第１接地用導体および第２接地用導体間にも大きな容量成分（図６に示す容量成分33）が発生し、これらに第１接地用導体および第２接地用導体のインダクタンス（図６に示すインダクタンス34,35）成分を加えた共振回路により、減衰極の位置をより通過帯域に近い低周波側に制御できるため、通過帯域外減衰特性が優れたものとなったものと推察される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の弾性表面波装置における弾性表面波素子の一例を示す平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明の弾性表面波装置の基体の例を示す透視状態の斜視図である。
【図３】図２（ｄ）に示す基体の透視状態の平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ図２（ｄ）に示す基体を構成する各層の平面図である。
【図５】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の弾性表面波装置の弾性表面波素子および基体の簡略化された回路図である。
【図７】参考例の弾性表面波装置の基体構造を示す透視状態の斜視図である。
【図８】弾性表面波装置の通過帯域およ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９】弾性表面波装置の通過帯域外減衰特性を比較するための周波数特性を示す線図である。
【図１０】実施例２の弾性表面波装置の基体構造を示す透視状態の斜視図である。
【図１１】弾性表面波装置の通過帯域およ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】弾性表面波装置の通過帯域外減衰特性を比較するための周波数特性を示す線図である。
【図１３】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１４】従来のＣＳＰ型の弾性表面波装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ａ，１ｂ：信号端子
２：接地端子
３：第１励振電極
４：第２励振電極
５：基体
６：環状接地電極
７：環状接地導体
８：接地パッド
９：貫通導体
10：内部接地導体層
11：下面接地導体層
12：信号用パターン
15：第１信号用パッド
16：第２信号用パッド
17：圧電基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話等の通信装置に用いられる弾性表面波フィルタや弾性表面波共振器などの弾性表面波装置およびこれを備えた通信装置に関するものであり、特にフェースダウン実装構造の弾性表面波装置において、通過帯域外減衰特性の優れた弾性表面波装置およびこれを備えた通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、小形化，無調整化を図ることができる弾性表面波（Surface Acoustic Wave）フィルタが各種通信装置に使用されるようになり、通信装置の高周波化，高機能化への進展にともない、通過帯域外減衰特性の優れた弾性表面波フィルタを求める要求が益々増大してきている。例えば、900ＭＨｚ帯の携帯電話用フィルタとしては、通過帯域近傍および数ＧＨｚの高周波数帯における通過帯域外減衰量を増やした、通過帯域外減衰特性の優れた弾性表面波フィルタが望まれている。
【０００３】
このような優れた通過帯域外減衰特性を実現するために、例えば、圧電基板上に３つのＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極（励振電極）を設け、縦１次モードと縦３次モードとを利用した２重モード弾性表面波共振器フィルタが提案されている。
【０００４】
図13に従来の共振器型弾性表面波フィルタの電極構造の模式的な平面図を示す。圧電基板上に配設された複数の電極指を有するＩＤＴ電極204は、互いに対向させ噛み合わせた一対の櫛歯状電極からなり、この一対の櫛歯状電極に電界を印加し弾性表面波を生じさせるものである。ＩＤＴ電極204の一方の櫛歯状電極に接続された入力端子215から電気信号を入力することにより、励振された弾性表面波がＩＤＴ電極204の両側に配置されたＩＤＴ電極203，205に伝搬される。また、ＩＤＴ電極203，205のそれぞれを構成する一方の櫛歯状電極からＩＤＴ電極206，209を通じて出力端子216，217へ電気信号が出力される。なお、図中210，211，212，213はそれぞれ反射器電極である。このように、電極パターンを２段縦続接続させることにより、１段目と２段目との定在波の相互干渉により、通過帯域外減衰量を増大させ、通過帯域外減衰特性を向上させることができる。すなわち、同様の特性をもつ弾性表面波フィルタを２段縦続接続の構成とすることで、１段目で減衰された信号が２段目でさらに減衰され，通過帯域外減衰量を約２倍にすることができる。
【０００５】
ここで、ＩＤＴ電極204に接続された入力端子215に電気信号を入力することにより、弾性表面波を励振させ、この弾性表面波がＩＤＴ電極204の両側に位置するＩＤＴ電極203，205に伝搬され、ＩＤＴ電極206，209を通じて、ＩＤＴ電極206，209に挟まれたＩＤＴ電極207，208に伝搬され、ＩＤＴ電極207，208に接続された出力端子216，217から電気信号が出力される。また、両端に位置する反射器電極210，211，212，213により弾性表面波が反射され、両端の反射器電極210，211間および212，213間で定在波となる。
【０００６】
また、優れた通過帯域外減衰特性を実現するとともに挿入損失を少なくするためには、図13に示すように弾性表面波フィルタの段数は２段のものが望まれる。１段の場合には挿入損失は少ないが通過帯域外減衰量が減少し、３段以上の場合には逆に、通過帯域外減衰量は増加するが挿入損失が増加するからである。
【０００７】
このような弾性表面波フィルタが形成された弾性表面波素子をパッケージにフェースアップで実装する場合には、弾性表面波フィルタとパッケージの接地電極とをボンディングワイヤで電気的に接続することで弾性表面波フィルタと接地電極との間に大きなインダクタンスを付加することにより、弾性表面波フィルタの通過帯域外のフロアレベルの上昇を抑え、通過帯域外減衰特性をさらに向上させることができる。
【０００８】
一方、弾性表面波装置をさらに小型化するために、弾性表面波素子をフェースダウンで導体バンプを用いて実装する、いわゆるフリップチップ実装を用いたＣＳＰ（Chip Scale Package）型の弾性表面波装置の開発も積極的に行なわれている。
【０００９】
図14に従来のＣＳＰ型の弾性表面波装置の模式的な断面図を示す。
【００１０】
図14において、51は圧電基板，52は圧電基板51の下面に形成された接地パッド，53は圧電基板51の下面に形成されたＩＤＴ電極，54はパッケージ57に形成された接地電極，55は接地パッド52と接地電極54とを接続するバンプ，56はパッケージ57の凹部を上から覆い、パッケージ57内部の弾性表面波素子を気密封止するための蓋体，57はパッケージ，58はパッケージ57と蓋体56とを接続する接続層である。
【００１１】
このようなＣＳＰ型の弾性表面波装置においても、弾性表面波素子をパッケージ57に実装する際に、信号入力側のＩＤＴ電極53に接続する、パッケージ57に形成された接地電極（信号入力側接地電極）と、信号出力側のＩＤＴ電極53に接続する、パッケージ57に形成された接地電極（信号出力側接地電極）とを分離するとともに、信号入力側接地電極と信号出力側接地電極とが、信号入力側接地電極の電位と信号出力側接地電極の電位との間で干渉を起こすことを抑制する程度のインピーダンスを介して接続されていることから、両者の間に発生する僅かな電位差に起因する干渉を抑制することにより通過帯域外減衰特性を向上させることが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特許第3487414号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上のように弾性表面波装置については、ＣＳＰ型によって小型化を図りつつ通過帯域外減衰特性も向上させようと開発が進められているが、その一方で、通信機器の小型化のためにＣＳＰ型の弾性表面波装置を作製しようとすると、従来のフェースアップ型の弾性表面波装置で用いられていたボンディングワイヤを用いることができないため、弾性表面波フィルタと接地電極との間に大きなインダクタンスを付加できず、弾性表面波フィルタの通過帯域外のフロアレベルが上昇し、通過帯域外減衰量が不十分になるという問題点がある。
【００１３】
また、図14に示す弾性表面波装置はＩＤＴ電極53の酸化等を防ぐために、パッケージ57内に弾性表面波素子を実装して収納し、パッケージ57の上面を蓋体56で気密封止した構成をとるため、さらなる小型化・低背化には不利な構成であった。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、通過帯域外減衰特性の優れ、小型化・低背化が可能なフェースダウン実装構造の弾性表面波装置およびそれを用いた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】
【００１５】
本発明の弾性表面波装置は、１）下面に第１励振電極と第２励振電極とこれら第１励振電極および第２励振電極を取り囲む環状接地電極とが形成された圧電基板が、上面に前記環状接地電極に対応した環状接地導体が形成され、前記環状接地導体の一部に対向する、内部接地導体層および下面接地導体層の少なくとも一方が形成された基体に、前記圧電基板の前記下面と前記基体の前記上面とを対面させて前記環状接地電極が前記環状接地導体に接合されて実装されているとともに、前記第１励振電極の接地端子は前記環状接地電極を介して、前記環状接地導体と前記内部接地導体層および前記下面接地導体層の少なくとも一方とを含む第１接地用導体に接続されており、前記第２励振電極の接地端子は前記第１接地用導体とは直流的に分離された前記内部接地導体層および前記下面接地導体層の少なくとも一方を含む第２接地用導体に接続されていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の弾性表面波装置は、２）上記１）の構成において、前記第１接地用導体は、前記環状接地導体が貫通導体を介して前記内部接地導体層に接続され、この内部接地導体層が貫通導体を介して前記下面接地導体層に接続されているとともに、前記第２接地用導体は、前記基体の上面に形成された接地パッドが貫通導体を介して前記内部接地導体層に接続され、この内部接地導体層が貫通導体を介して前記下面接地導体層に接続されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の弾性表面波装置は、３）上記１）または上記２）の構成において、前記基体は平面視で４つ以上の角部を有し、これら角部のうち互いに隣り合わない２つの角部の一方に前記第１接地用導体の前記下面接地導体層が、他方に前記第２接地用導体の前記下面接地導体層がそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の弾性表面波装置は、）上記１）乃至上記３）のいずれかの構成において、前記第１励振電極の信号端子および前記第２励振電極の信号端子がそれぞれ前記基体に形成された第１信号用導体および第２信号用導体を介して前記基体の下面に導出されており、前記内部接地用導体層が前記第１信号用導体と前記第２信号用導体との間に配置されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の通信装置は、５）上記１）乃至上記４）いずれかの構成の本発明の弾性表面波装置をフィルタ手段として用いた、受信回路およ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ものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の弾性表面波装置によれば、１）下面に第１励振電極と第２励振電極とこれら第１励振電極および第２励振電極を取り囲む環状接地電極とが形成された圧電基板が、上面に環状接地電極に対応した環状接地導体が形成され、環状接地導体の一部に対向する、内部接地導体層および下面接地導体層の少なくとも一方が形成された基体に、圧電基板の下面と基体の上面とを対面させて環状接地電極が環状接地導体に接合されて実装されているとともに、第１励振電極の接地端子は環状接地電極を介して、環状接地導体と内部接地導体層および下面接地導体層の少なくとも一方とを含む第１接地用導体に接続されており、第２励振電極の接地端子は第１接地用導体とは直流的に分離された内部接地導体層および下面接地導体層の少なくとも一方を含む第２接地用導体に接続されていることから、第１接地用導体と第２接地用導体との電磁的結合を抑制することができるため、第１励振電極に入力された信号が第１接地用導体および第２接地用導体を介して第２例振電極に伝搬することを防ぐことができ、信号漏れの少ないものとなる。
【００２１】
また、第１接地用導体と第２接地用導体とが直流的に分離されているため、第１接地用導体と第２接地用導体とが直流的に並列に接続されるときに比べ、第１接地用導体および第２接地用導体それぞれの経路のインダクタンスが大きくなり、その結果、通過帯域外減衰特性を向上させることが可能となる。
【００２２】
また、第１接地用導体が環状接地電極と内部接地電極層および下面接地導体層の少なくとも一方を、第２接地用導体が内部接地電極層および下面接地導体層の少なくとも一方を含むことから、第１励振電極と第１接地用導体との間および第２励振電極と第２接地用導体との間に、個々の励振電極が形成する容量と直列に大きなインダクタンスを加えることができ、通過帯域外の所望の位置に減衰極を形成することができるのでフロアレベルの上昇を抑制することができるため、通過帯域外減衰特性を向上させることができるものとなる。
【００２３】
なお、第１励振電極と第１接地用導体との間および第２励振電極と第２接地用導体との間のインダクタンスが小さい場合には、フィルタとして通過帯域外減衰特性を向上させる必要のある周波数領域よりはるかに高周波数側に減衰極が位置することとなり、減衰極はフィルタ特性を向上させるために寄与できないものとなる。
【００２４】
ここで、通過帯域外における減衰極の位置は各励振電極の容量と各接地用導体のインダクタンスとで決まる共振周波数により制御され、これにより弾性表面波装置において所望の周波数特性を得ることができるが、本発明の１）の構成によれば、環状接地導体の一部に内部接地導体層および下面接地導体層が対向し、かつ第１接地用導体は内部接地電極層および下面接地導体層の少なくとも一方を含むことから、第１励振電極の容量と第１接地用導体のインダクタンスとに加え、環状接地導体と対向する内部接地電極層および下面接地導体層の少なくとも一方との間で発生する容量により、減衰極の位置をさらに制御することができ、その結果、通過帯域外における減衰極の位置を制御できる周波数範囲を低周波数側にさらに広げ通過帯域に近付けることができるので、所望のフィルタ特性を得ることができる。
【００２５】
さらに、圧電基板と基体とを環状接地電極および環状接地導体により接合すると同時に各励振電極を気密封止することができるので、従来は気密封止のために必要だったパッケージが不要となり、弾性表面波装置の大幅な小型化・低背化が可能となる。
【００２６】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、２）上記１）の構成において、第１接地用導体は、環状接地導体が貫通導体を介して内部接地導体層に接続され、この内部接地導体層が貫通導体を介して下面接地導体層に接続されているとともに、第２接地用導体は、基体の上面に形成された接地パッドが貫通導体を介して内部接地導体層に接続され、この内部接地導体層が貫通導体を介して下面接地導体層に接続されているときには、環状接地導体，貫通導体，内部接地導体層および下面接地導体層により圧電基板上の各励振電極とこれに対応する基体の下面接地導体層との間にさらに大きなインダクタンスおよび容量を付加することが可能となり、その結果、通過帯域外に減衰極を形成させることができる周波数範囲を低周波数側に広げ通過帯域に近付けることができるため、所望の周波数範囲における通過帯域外減衰特性をさらに向上させることができる。
【００２７】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、３）上記１）または上記２）の構成において、基体は平面視で４つ以上の角部を有し、これら角部のうち互いに隣り合わない２つの角部の一方に第１接地用導体の下面接地導体層が、他方に第２接地用導体の下面接地導体層がそれぞれ設けられているときには、弾性表面波装置の形状を大きくすることなく第１励振電極の信号端子と第２励振電極の信号端子との間の距離を長くすることができるため各信号端子間における干渉を極力低減することができ、小型で信号端子間のアイソレーションが良好なものとすることができる。
【００２８】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、４）上記１）乃至上記３）のいずれかの構成において、第１励振電極の信号端子および第２励振電極の信号端子がそれぞれ基体に形成された第１信号用導体および第２信号用導体を介して基体の下面に導出されており、内部接地用導体層が第１信号用端子と第２信号用端子との間に配置されているときには、弾性表面波装置の形状を大きくすることなく第１励振電極の信号端子と第２励振電極の信号端子との間の電磁的結合を低減することができるため各信号端子間における干渉を極力低減することができ、小型で信号端子間のアイソレーションが良好なものとすることができる。
【００２９】
そして、本発明の通信装置によれば、５）上記１）乃至上記４）のいずれかの本発明の弾性表面波装置をフィルタ手段として用いた、受信回路および送信回路の少なくとも一方を備えたことから、小型化・低背化が可能で、通信装置としての感度が格段に良好なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照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様の箇所には同一符号を付すものとする。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たものである。
【００３１】
図１は本発明の弾性表面波装置における弾性表面波素子の一例を示す平面図である。
【００３２】
弾性表面波素子は、圧電基板17の下面に第１励振電極３と第２励振電極４とこれら第１励振電極３および第２励振電極４を取り囲む環状接地電極６とが形成されており、第１励振電極３および第２励振電極４は櫛歯状の電極対からなり、第１励振電極３の一方の電極および第２励振電極４の一方の電極にそれぞれ信号端子１ａ，１ｂが接続され、第１励振電極３の他方の電極に接地端子としての機能を持たせた環状接地電極６が、第２励振電極４の他方の電極に接地端子２がそれぞれ接続されている。なお、第１励振電極３と第２励振電極４とは２重モード共振器型の弾性表面波フィルタとなるように接続されている。ここで、各励振電極３，４の電極指の本数は数本〜数100本にも及ぶが、図面においてはそれら形状を簡略化して図示している。また、信号端子１および接地端子２の形成位置は図中の配置に限定されることなく、圧電基板17の下面の環状接地電極６に取り囲まれた領域内において任意の位置に配置することができる。さらに、図１の弾性表面波素子の電極構造は、図示された態様に限定されるものではなく、弾性表面波共振子である励振電極をさらに多段に構成することもできる。
【００３３】
次に、図２（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ本発明の弾性表面波装置における基体５の例を示す透視状態の斜視図を、図３に図２（ｄ）に示す基体５の透視状態の平面図を、図４（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ図２（ｄ）に示す基体５を構成する各層の平面図をそれぞれ示す。なお、図４（ｆ）において破線部は下面接地導体層11が露出している部位である。
【００３４】
基体５は、上面に環状接地電極６に対応した環状接地導体７と、第１励振電極３および第２励振電極４の信号端子１ａ，１ｂに対応した第１信号用パッド15および第２信号用パッド16と、接地端子２に対応した接地パッド８とが形成されており、環状接地導体７の一部に対向する、内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方が形成されている。また、基体５の下面には、第１信号用パッド15に貫通導体９を介して接続された信号用パターン12ａと、第２信号用パッド16に貫通導体９を介して接続された信号用パターン12ｂとが形成されている。なお、下面接地導体層11と信号用パターン12とは直流的に分離されている。
【００３５】
ここで、第１励振電極３の信号端子１ａに接続され、基体５の上面から下面に導出される経路を第１信号用導体といい、図２〜図４においては、第１信号用パッド15が貫通導体９を介して信号用パターン12ａに接続された構成となっている。同様に、第２励振電極４の信号端子１ｂに接続され、基体５の上面から下面に導出される経路を第２信号用導体といい、図２〜図４においては、第２信号用パッド16が貫通導体９を介して信号用パターン12ｂに接続された構成となっている。
【００３６】
また、基体５において、第１励振電極３を接地するための第１接地用導体と第２励振電極４を接地するための第２接地用導体とを設ける。第１接地用導体は、環状接地導体７と内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方とを含む構成とし、第２接地用導体は、第１接地用導体とは直流的に分離された内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方を含む構成とする。
【００３７】
第１接地用導体および第２接地用導体の構成は、例えば、図２（ａ）に示すように、第１接地用導体は環状接地導体７が貫通導体９を介して下面接地導体層11に接続された構成とし、第２接地用導体は接地パッド８が貫通導体９を介して第１接地用導体の下面接地導体層11と直流的に分離した下面接地導体層11に接続された構成としてもよい。また、図２（ｂ）に示すように、第１接地用導体は環状接地導体７が貫通導体９を介して内部接地導体層10に接続され、この内部接地導体層10が貫通導体９を介して下面接地導体層11に接続された構成とし、第２接地用導体は接地パッド８が貫通導体９を介して第１接地用導体の内部接地導体層10と直流的に分離された内部接地導体層10に接続され、この内部接地導体層10が貫通導体９を介して第１接地用導体の下面接地導体層11と直流的に分離された下面接地導体層11に接続された構成としてもよい。
【００３８】
また、図２（ａ）においては、基体５を平面視した際の互いに隣り合う２つの角部に第１接地用導体の下面接地導体層11と第２接地用導体の下面接地導体層11とが配置されているが、図２（ｃ）に示すように、基体３を平面視した際の互いに隣り合わない２つの角部に第１接地用導体の下面接地導体層11と第２接地用導体の下面接地導体層11とが配置されていてもよい。また、図２（ｄ）に示すように、図２（ｂ）の構成において、第１励振電極３の信号端子１ａおよび第２励振電極４の信号端子１ｂがそれぞれ基体５に形成された第１信号用導体および第２信号用導体を介して基体５の下面に導出されており、内部接地用導体層10が第１信号用導体と第２信号用導体との間に配置された構成、すなわち、基体５を平面視した際に内部接地導体層10（この例においては内部接地導体層10および下面接地導体層11）が第１信号用導体形成位置と第２信号用導体形成位置との間に配置された構成としてもよい。
【００３９】
また、本発明の弾性表面波装置の実施の形態の一例の断面図を図５に示す。第１励振電極３の信号端子１ａは第１信号用パッド15に、第２励振電極４の信号端子１ｂは第２信号用パッド16に、第２励振電極４の接地端子２は接地パッド８に、環状接地電極６は環状接地導体７にそれぞれ接合層20を介して接続されている。
【００４０】
第１信号用パッド15，第２信号用パッド16，接地パッド８，環状接地導体７の上には、これらに対応する弾性表面波素子の信号端子１，接地端子２および環状接地電極６と接続するために、接合層20が形成される。
【００４１】
上記のような弾性表面波素子が基体５に、圧電基板17の下面と基体５の上面とを対面させて環状接地電極６が接合層20を介して環状接地導体７に接合されることにより実装され、基体５上の弾性表面波素子を覆うようにポッティング法または印刷法により封止樹脂21が形成されて本発明の弾性表面波装置が作製される。このように、第１励振電極３および第２励振電極４を、環状接地電極６および環状接地導体７を接合層20を介して接合することにより同時に気密封止することができるので、従来は気密封止のために必要だったパッケージが不要となり、大幅に弾性表面波装置の小型化・低背化が可能となる。
【００４２】
本発明の弾性表面波装置によれば、このような構成により、第１接地用導体と第２接地用導体との電磁的結合を抑制することができるため、第１励振電極３に入力された信号が第１接地用導体および第２接地用導体を介して第２例振電極４に伝搬することを防ぐことができ、信号漏れの少ないものとなる。
【００４３】
また、第１接地用導体と第２接地用導体とが直流的に分離されているため、第１接地用導体と第２接地用導体とが直流的に並列に接続されるときに比べ、第１接地用導体および第２接地用導体それぞれの経路のインダクタンスが大きくなり、その結果、通過帯域外減衰特性を向上させることが可能となる。
【００４４】
また、第１接地用導体が環状接地電極６と内部接地電極層10および下面接地導体層11の少なくとも一方とを、第２接地用導体が内部接地電極層10および下面接地導体層11の少なくとも一方を含むことより、第１励振電極３と第１接地用導体との間および第２励振電極４と第２接地用導体との間に大きなインダクタンスを加えることができ、通過帯域外の所望の位置に減衰極を形成することができるのでフロアレベルの上昇を抑制することができるため、通過帯域外減衰特性を向上させることができるものとなる。
【００４５】
ここで、通過帯域外における減衰極の位置は各励振電極３，４の容量と各接地用導体のインダクタンスとで決まる共振周波数により制御され、これにより弾性表面波装置において所望の周波数特性を得ることができるが、図１〜図５に示す構成によれば、環状接地導体７の一部に内部接地導体層10および下面接地導体層11が対向し、かつ第１接地用導体は内部接地電極層10および下面接地導体層11の少なくとも一方を含むことから、第１励振電極３の容量と第１接地用導体のインダクタンスとに加え、環状接地導体７と対向する内部接地電極層10および下面接地導体層11の少なくとも一方との間で発生する容量により減衰極の位置をさらに制御することができ、その結果、通過帯域外における減衰極の位置を制御できる周波数範囲を低周波数側にさらに広げて通過帯域に近付けることができるので、所望のフィルタ特性を得ることができる。
【００４６】
また、第１励振電極３の接地端子の機能を環状接地電極６に持たせることにより、第１励振電極３の接地端子を省くことができるので、接地端子を別に形成する場合に接地端子と環状接地電極６との間に形成されていた間隙の分だけ小型化が可能となる。
【００４７】
また、特に図２（ｂ），（ｄ）に示すように、基体５において、第１接地用導体は、環状接地導体７が貫通導体９を介して内部接地導体層10に接続され、内部接地導体層10が貫通導体９を介して下面接地導体層11に接続されているとともに、第２接地用導体は、基体５の上面に形成された接地パッド８が貫通導体９を介して内部接地導体層10に接続され、内部接地導体層10が貫通導体９を介して下面接地導体層11に接続されているときには、図２（ａ）に示す基体５に比べ、環状接地電極６，貫通導体９，内部接地導体層10および下面接地導体層11により圧電基板17上の各励振電極３，４とこれに対応する基体５の下面接地導体層11との間に充分に大きなインダクタンスおよび容量を付加することが可能となり、通過帯域外に減衰極を形成させることができる周波数範囲を低周波数側にさらに広げて通過帯域に近付けることができるため、所望の周波数範囲における通過帯域外減衰特性をさらに向上させることができるため好ましい。
【００４８】
また、図２（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、基体５は平面視で４つ以上の角部を有し、これら角部のうち互いに隣り合わない２つの角部の一方に第１接地用導体の下面接地導体層11が、他方に第２接地用導体の下面接地導体層11がそれぞれ設けられているときには、図２（ａ）に示す基体５に比べ、弾性表面波装置の形状を大きくすることなく第１励振電極３の信号端子１ａと第２励振電極４の信号端子１ｂとの間の距離を長くすることができるので各信号端子１ａ，１ｂ間における干渉を極力低減することができ、小型で信号端子間のアイソレーションが良好なものとすることができるため好ましい。
【００４９】
また、図２（ｄ）に示すように、第１励振電極３の信号端子１ａおよび第２励振電極４の信号端子１ｂがそれぞれ基体５に形成された第１信号用導体および第２信号用導体を介して基体５の下面に導出されており、内部接地用導体層10および下面接地導体層11が第１信号用導体と第２信号用導体との間に配置されていることから、弾性表面波装置の形状を大きくすることなく第１励振電極３の信号端子１ａと第２励振電極４の信号端子１ｂとの間の電磁的結合を低減することができるので各信号端子１ａ，１ｂ間における干渉を極力低減することができ、小型で信号端子間のアイソレーションが良好なものとすることができる。
【００５０】
ここで、図６に本発明の弾性表面波装置の弾性表面波素子および基体５の簡略化された回路図を示す。図６に示すように、励振電極３，４の容量31，32およびこれらに直列に接続された励振電極３，４と下面接地導体層11との間のインダクタンス34，35で共振周波数を制御することができ、減衰極を制御して所望の周波数特性を得ることができる。さらに、環状接地導体７と内部接地導体層10および下面接地導体層11の少なくとも一方とが対向した構成となっており、さらに内部接地導体層10と下面接地導体層11とが対向した構成となっている場合もあるので、これらの導体７，10，11間に容量成分が発生する。この容量成分の内、第１接地用導体および第２接地用導体間に形成される容量成分33と、インダクタンス34，35成分と、第１接地用導体および第２接地用導体内の導体間で発生する容量成分とを制御することにより、減衰極の位置をさらに制御でき、通過帯域外減衰特性を大きく向上させることができる。ここで、弾性表面波装置の小型化が進んでいるためインダクタンス34，35の大きさには限界がある。そこで、環状接地導体７と対向した内部接地導体層10および下面接地導体層11とを設けることで、環状接地導体７，内部接地導体層10，下面接地導体層11間で容量成分を発生させることにより、より広い周波数範囲にわたり所望の位置に減衰極を設けることができるものとなる。これらの容量成分の大きさは対向する各導体７，10，11の面積および距離により制御できる。なお、各導体７，10，11を対向させて配置することで、第１接地用導体と第２接地用導体との間が容量成分33で接続されることとなるが、導体によりインダクタンスを介して接続されているわけではないので、信号入力側の信号端子１ａから第１接地用導体，第２接地用導体を介して出力側の信号端子１ｂへと信号が漏れることは殆どない。
【００５１】
また、弾性表面波フィルタ用の圧電基板17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基板であれば、デバイスの信頼性上良好である。圧電基板17の厚みは0.1ｍｍ〜0.5ｍｍ程度がよく、0.1ｍｍ未満では圧電基板がもろくなり、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。
【００５２】
また、励振電極３，４および環状接地電極６は、ＡｌもしくはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系）からなり、蒸着法、スパッタ法、またはＣＶＤ法など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。
【００５３】
さらに、圧電基板17上の第１励振電極３および第２励振電極４等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。これらの保護膜は第１励振電極３および第２励振電極４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を形成する方法にて形成すればよい。
【００５４】
基体５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、所望の導体パターン７，８，10，11，12，15，16や貫通導体９のパターン（ビアホール）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。
【００５５】
環状接地導体７，接地パッド８，第１信号用パッド15，第２信号用パッド16，内部接地導体層10および下面接地導体層11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。
【００５６】
貫通導体９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。
【００５７】
接合層20は、半田ペースト，Ａｕ−Ｓｎペースト等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20は、ここでは基体５側に形成される場合を示したが、弾性表面波素子側に形成してもかまわない。
【００５８】
また、環状接地電極６と環状接地導体７とで気密封止される空間（以下、密閉空間と言う）には、低湿度の空気や窒素ガス，アルゴンガス等の不活性ガス等を封入し密閉するようにしてもよい。これによれば、第１励振電極３および第２励振電極４の酸化等による劣化を抑制でき好ましい。
【００５９】
封止樹脂21は、密閉空間への湿度の高い空気の侵入を防ぐと共に、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。
【００６０】
また、本発明の弾性表面波装置を通信装置に適用することができる。すなわち、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。
【００６１】
以上により、本発明の通信装置によれば、優れた弾性表面波装置を有する受信回路や送信回路を備え、それらの感度が格段に良好な優れた通信機等の通信装置を提供できる。
【００６２】
なお、上述した実施の形態の説明では、弾性表面波装置として弾性表面波フィルタを例にとり説明したが、本発明の弾性表面波装置は弾性表面波共振器にも好適に適用可能である。また、その他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することは可能である。
【００６３】
例えば、環状接地電極６に囲まれた領域に、異なる通過帯域を持つＩＤＴ電極を二組以上設けてもよい。
【実施例】
【００６４】
次に、本発明をより具体化した実施例について説明する。
【００６５】
＜実施例１＞
図５に示す弾性表面波装置を具体的に試作した実施例について説明する。
【００６６】
まず、図１に示す弾性表面波素子を形成した。すなわち、38.7°ＹカットのＸ方向伝搬とするＬｉＴａＯ３単結晶の圧電基板17上に、Ａｌ（99質量％）−Ｃｕ（１質量％）により、信号端子１ａ，１ｂ，接地端子２，第１励振電極３，第２励振電極４および環状接地電極６の微細パターンを形成した。ここで、第１励振電極３を構成する電極対の一方の電極が第１励振電極３と第２励振電極４との間に形成された信号端子１ａに接続され、他方の電極が接地端子としての機能を持つ環状接地電極６に接続されている。また、第２励振電極４を構成する電極対の一方の電極が第１励振電極３と第２励振電極４との間に形成された接地端子２に接続され、他方の電極が第２励振電極４と環状接地電極６との間に形成された信号端子１ｂに接続されている。
【００６７】
パターン作製には、スパッタリング装置、縮小投影露光機（ステッパー）、およびＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置によりフォトリソグラフィを行なった。
【００６８】
まず、圧電基板17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圧電基板17を乾燥させた後、各電極３，４，６および各端子１ａ，１ｂ，２の成膜を行なった。各電極３，４，６および各端子１ａ，１ｂ，２の成膜にはスパッタリング装置を使用し、Ａｌ（99質量％）−Ｃｕ（１質量％）合金から成る材料を用いて約0.30μｍの厚みに形成した。
【００６９】
次に、フォトレジストを約0.5μｍの厚みにスピンコートにて形成し、縮小投影露光装置（ステッパー）により、所望形状にパターニングを行ない、現像装置にて不要部分のフォトレジストをアルカリ現像液で溶解させ、所望パターンを表出した後、ＲＩＥ装置により電極膜のエッチングを行ない、弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波素子の、各電極３，４，）および各端子１ａ，１ｂ，２のパターンを得た。
【００７０】
この後、各電極３，４，６および各端子１ａ，１ｂ，２が形成された領域上に保護膜を作製した。すなわち、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置により、各電極３，４，６および各端子１ａ，１ｂ，２および圧電基板17上にＳｉＯ２を約0.02μｍの厚みに形成した。その後、フォトリソグラフィによってフォトレジストのパターニングを行ない、ＲＩＥ装置等で各端子１ａ，１ｂ，２および環状接地電極６の形成位置においてフリップチップ用窓開け部のエッチングを行なった。その後、スパッタリング装置を使用し、Ａｌからなる層を約1.0μｍの厚みに成膜した。その後、各端子１ａ，１ｂ，２および環状接地電極６の形成位置を除く箇所のＡｌとフォトレジストとをリフトオフ法により同時に除去し、各端子１ａ，１ｂ，２および環状接地電極６の上にフリップチップ用のパッドを完成した。
【００７１】
次に、上記パッドの上に半田からなるフリップチップ用の接合層20を、スクリーン印刷装置を使用し形成した。各端子１ａ，１ｂ，２上における接合層20の直径は約80μｍ、その高さは約30μｍであった。また、環状接地電極６上の接合層20の高さは約30μｍであった。
【００７２】
次に、圧電基板17をダイシング線に沿ってダイシング加工を施し、個々の弾性表面波素子に分割した。
【００７３】
次に、図２（ｄ）に示す基体５を作製した。すなわち、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）を作製するため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、所望の位置に環状接地導体７，接地パッド８，第１信号用パッド15，第２信号用パッド16，内部接地導体層10，下面接地導体層11および信号用パターン12や貫通導体９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た。なお、基体５のサイズは2.5×2.0ｍｍ角とした。
【００７４】
ここで、環状接地導体７，接地パッド８，第１信号用パッド15，第２信号用パッド16，内部接地導体層10，下面接地導体層11および信号用パターン12は、Ａｇを用いて、弾性表面波素子の信号端子１，接地端子２および環状接地電極６に対応するように約１μｍの厚みにスクリーン印刷法により形成した。貫通導体９は、金型打ち抜き加工によりの直径100μｍとなるように形成したにＡｇ系導体ペーストを充填して形成した。
【００７５】
次に図５に示すように、圧電基板17の信号端子１ａ，１ｂと接地端子２と環状接地電極６との位置に基体５の第１信号用パッド15，第２信号用パッド16，接地パッド８，環状接地導体７とが対応するように、弾性表面波素子の下面と基体５の上面とを対面させて配置し、リフロー炉にて240℃で５分間、リフロー溶融させて半田から成る接合層20により両者を接合した。このとき、環状接地電極６と環状接地導体７とを接合層20を介して接合することにより、第１励振電極３および第２励振電極４とを気密封止した。この圧電基板17の上部よりエポキシ樹脂からなる封止樹脂21をポッティング法により基体５上の弾性表面波素子を覆うように塗布した後、乾燥炉で150℃にて５分間加熱して硬化させて、弾性表面波装置を作製した。
【００７６】
参考例として、図７に示すような第１接地用導体と第２接地用導体とが内部接地導体層10部で接続されて共通になっているものを上記と同じ材料を用いて、同様の工程で作製した。図７は参考例の弾性表面波装置の基体５を示す透視状態の斜視図である。
【００７７】
次に、実施例１，参考例における弾性表面波装置の特性測定を行なった。０ｄＢｍの信号を入力し、周波数が780ＭＨｚ〜960ＭＨｚ、測定ポイントが800ポイントの条件にて測定した。サンプル数は30個であり、測定機器はアジレント・テクノロジー社製マルチポート・ネットワークアナライザＥ5071Ａを用いた。
【００７８】
実施例１の弾性表面波装置および参考例の弾性表面波装置において入力信号の伝送特性の周波数依存性を示す線図を図８および図９に示した。図８，図９ともに、横軸は周波数（ＭＨｚ）であり、縦軸は透過特性（ｄＢ）である。ここで、図８は通過帯域付近の伝送特性を表す挿入損失の周波数依存性を示す線図である。また、図９は、特に高周波側の通過帯域外減衰特性を対比するための通過特性を示す線図である。図８，図９において実施例１の弾性表面波装置の伝送特性を実線で、参考例１の弾性表面波装置の伝送特性を破線で表わした。図８および図９から明らかなように、実施例１の弾性表面波装置によれば通過帯域外の高周波側に減衰極ができており、参考例と比較して通過帯域外減衰特性が大きく改善されていることが分かった。これにより、第１接地用導体と第２接地用導体とが直流的に分離していることにより実施例１のフィルタ特性が良好であることが分かった。
【００７９】
＜実施例２＞
実施例２として、図10に示すように、実施例１と比較して、貫通導体９の数が少なく、内部接地導体層10の面積の小さい弾性表面波装置を実施例１と同じ材料を用いて、同様の工程で作製した。図10は実施例２の弾性表面波装置の基体構造を示す透視状態の斜視図である。
【００８０】
次に、実施例２における弾性表面波装置の特性測定を行なった。０ｄＢｍの信号を入力し、周波数が780ＭＨｚ〜960ＭＨｚ、測定ポイントが800ポイントの条件にて測定した。サンプル数は30個であり、測定機器はアジレント・テクノロジー社製マルチポート・ネットワークアナライザＥ5071Ａを用いた。
【００８１】
実施例１および実施例２の弾性表面波装置において入力信号の伝送特性の周波数依存性を示す線図を図11および図12に示した。図11，図12ともに、横軸は周波数（ＭＨｚ）であり、縦軸は透過特性（ｄＢ）である。ここで、図11は通過帯域付近の伝送特性を表す挿入損失の周波数依存性を示す線図である。また、図12は、特に高周波側の通過帯域外減衰特性を対比するための通過特性を示す線図である。図11，図12において実施例１の弾性表面波装置の伝送特性を実線で、実施例２の弾性表面波装置の伝送特性を破線で表わした。図11および図12から明らかなように、実施例２の弾性表面波装置によれば通過帯域外の高周波側に減衰極ができており、通過帯域外減衰特性が向上しているが、実施例１の弾性表面波装置は実施例２の弾性表面波装置と比較して通過帯域外減衰特性がさらに優れていることが分かった。
【００８２】
これは、実施例１は実施例２に比べ、環状接地導体７と内部接地導体層10とが対向する面積および内部接地導体層10と下面接地導体層11とが対向する面積が広いので、各導体７，10，11間に大きな容量成分が発生し、第１接地用導体および第２接地用導体間にも大きな容量成分（図６に示す容量成分33）が発生し、これらに第１接地用導体および第２接地用導体のインダクタンス（図６に示すインダクタンス34,35）成分を加えた共振回路により、減衰極の位置をより通過帯域に近い低周波側に制御できるため、通過帯域外減衰特性が優れたものとなったものと推察される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の弾性表面波装置における弾性表面波素子の一例を示す平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明の弾性表面波装置の基体の例を示す透視状態の斜視図である。
【図３】図２（ｄ）に示す基体の透視状態の平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ図２（ｄ）に示す基体を構成する各層の平面図である。
【図５】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の弾性表面波装置の弾性表面波素子および基体の簡略化された回路図である。
【図７】参考例の弾性表面波装置の基体構造を示す透視状態の斜視図である。
【図８】弾性表面波装置の通過帯域およ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９】弾性表面波装置の通過帯域外減衰特性を比較するための周波数特性を示す線図である。
【図１０】実施例２の弾性表面波装置の基体構造を示す透視状態の斜視図である。
【図１１】弾性表面波装置の通過帯域およ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】弾性表面波装置の通過帯域外減衰特性を比較するための周波数特性を示す線図である。
【図１３】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１４】従来のＣＳＰ型の弾性表面波装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ａ，１ｂ：信号端子
２：接地端子
３：第１励振電極
４：第２励振電極
５：基体
６：環状接地電極
７：環状接地導体
８：接地パッド
９：貫通導体
10：内部接地導体層
11：下面接地導体層
12：信号用パターン
15：第１信号用パッド
16：第２信号用パッド
17：圧電基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面に第１励振電極と第２励振電極とこれら第１励振電極および第２励振電極を取り囲む環状接地電極とが形成された圧電基板が、上面に前記環状接地電極に対応した環状接地導体が形成され、前記環状接地導体の一部に対向する、内部接地導体層および下面接地導体層の少なくとも一方が形成された基体に、前記圧電基板の前記下面と前記基体の前記上面とを対面させて前記環状接地電極が前記環状接地導体に接合されて実装されているとともに、前記第１励振電極の接地端子は前記環状接地電極を介して、前記環状接地導体と前記内部接地導体層および前記下面接地導体層の少なくとも一方とを含む第１接地用導体に接続されており、前記第２励振電極の接地端子は前記第１接地用導体とは直流的に分離された前記内部接地導体層および前記下面接地導体層の少なくとも一方を含む第２接地用導体に接続されていることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記第１接地用導体は、前記環状接地導体が貫通導体を介して前記内部接地導体層に接続され、該内部接地導体層が貫通導体を介して前記下面接地導体層に接続されているとともに、前記第２接地用導体は、前記基体の上面に形成された接地パッドが貫通導体を介して前記内部接地導体層に接続され、該内部接地導体層が貫通導体を介して前記下面接地導体層に接続されていることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記基体は平面視で４つ以上の角部を有し、これら角部のうち互いに隣り合わない２つの角部の一方に前記第１接地用導体の前記下面接地導体層が、他方に前記第２接地用導体の前記下面接地導体層がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記第１励振電極の信号端子および前記第２励振電極の信号端子がそれぞれ前記基体に形成された第１信号用導体および第２信号用導体を介して前記基体の下面に導出されており、前記内部接地用導体層が前記第１信号用導体と前記第２信号用導体との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の弾性表面波装置をフィルタ手段として用いた、受信回路およ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】
下面に第１励振電極と第２励振電極とこれら第１励振電極および第２励振電極を取り囲む環状接地電極とが形成された圧電基板が、上面に前記環状接地電極に対応した環状接地導体が形成され、前記環状接地導体の一部に対向する、内部接地導体層および下面接地導体層の少なくとも一方が形成された基体に、前記圧電基板の前記下面と前記基体の前記上面とを対面させて前記環状接地電極が前記環状接地導体に接合されて実装されているとともに、前記第１励振電極の接地端子は前記環状接地電極を介して、前記環状接地導体と前記内部接地導体層および前記下面接地導体層の少なくとも一方とを含む第１接地用導体に接続されており、前記第２励振電極の接地端子は前記第１接地用導体とは直流的に分離された前記内部接地導体層および前記下面接地導体層の少なくとも一方を含む第２接地用導体に接続されていることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記第１接地用導体は、前記環状接地導体が貫通導体を介して前記内部接地導体層に接続され、該内部接地導体層が貫通導体を介して前記下面接地導体層に接続されているとともに、前記第２接地用導体は、前記基体の上面に形成された接地パッドが貫通導体を介して前記内部接地導体層に接続され、該内部接地導体層が貫通導体を介して前記下面接地導体層に接続されていることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記基体は平面視で４つ以上の角部を有し、これら角部のうち互いに隣り合わない２つの角部の一方に前記第１接地用導体の前記下面接地導体層が、他方に前記第２接地用導体の前記下面接地導体層がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記第１励振電極の信号端子および前記第２励振電極の信号端子がそれぞれ前記基体に形成された第１信号用導体および第２信号用導体を介して前記基体の下面に導出されており、前記内部接地用導体層が前記第１信号用導体と前記第２信号用導体との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の弾性表面波装置をフィルタ手段として用いた、受信回路およ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】
【公開番号】特開２００６−６６９７８（Ｐ２００６−６６９７８Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４３９０８（Ｐ２００４−２４３９０８）
【出願日】平成１６年８月２４日（２００４．８．２４）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２４日（２００４．８．２４）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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