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CN1418031A - 表面声波滤波单元、表面声波滤波器和应用这类器件的通信装置 - Google Patents

表面声波滤波单元、表面声波滤波器和应用这类器件的通信装置 Download PDF

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CN1418031A
CN1418031A CN02148284A CN02148284A CN1418031A CN 1418031 A CN1418031 A CN 1418031A CN 02148284 A CN02148284 A CN 02148284A CN 02148284 A CN02148284 A CN 02148284A CN 1418031 A CN1418031 A CN 1418031A
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Abstract

一种表面声波滤波单元，具有：压电基板；和形成于所述压电基板上的多个叉指式变换器(IDT)电极，其中至少一个所述IDT电极连接至平衡型端口，其它IDT电极连接至平衡型或非平衡型端口，并且已连接和将连接至所述至少一个IDT电极的第一配线电极装置和已连接或要连接至所述其它IDT电极的第二配线电极装置设置在相互不同的平面上。

Description

表面声波滤波单元、表面声波滤波器 和应用这类器件的通信装置
技术领域
本发明涉及表面声波滤波单元、表面声波滤波器、模块和配备能抑制电学特性劣化的平衡型端口的通信装置。
背景技术
近年随着移动通信的发展，希望提高所用元件的性能并缩小其尺寸。另外，为优化噪声控制特性，需要平衡诸如IC一类的半导体元件，对用于RF级的表面声波滤波单元也需要平衡。
作为移动通信装置中RF级里的常规滤波器，表面声波滤波器已广为使用，尤其是，纵向耦合模式表面声波滤波单元更容易实现平衡/非平衡转换。
再者，对于超小型化，以倒装片与CSP(芯片尺寸封装)为代表的面朝下安装技术，正在取代常规引线键合安装技术而成为主流。
下面说明带常规平衡型输入/输出端口的纵向耦合模式表面声波滤波单元。
图7示出带常规平衡型输入/输出端口的纵向耦合模式表面声波滤波单元的结构。
图7中，表面声波滤波单元由压电基板701上的第一、第二和第三叉指式变换器电极(一称“IDT电极”)702、703与704及第一与第二反射器电极705和706构成。第一IDT电极702一侧的电极指连接至一个平衡型端口707，第一IDT电极702另一侧的电极指连接至另一个平衡型端口708。
另外，第二和第三IDT电极703与704一侧的电极指连接至非平衡型端口709，而另一侧的电极指接地。上述结构可实现一种配备非平衡一平衡型端口的表面声波滤波单元。
接着说明一例将表面声波滤波单元面朝下装在电路板上的结构。图8A示出图7的表面声波滤波单元装在压电基板上的结构。
第一IDT电极702一侧的电极指通过第一配线电极801连接至第一电极片802，另一侧的电极指通过第二配线电极803连接至第二电极片804。
第二IDT电极703一侧的电极指和第三IDT电极704一侧的电极指都通过第三配线电极805连接至第三电极片806。这里省略了接地电极。
图8B显示了安装有前述的表面声波滤波单元的电路板的表面布局。电路板807设置了第一、第二和第三电路板上配线电极808、809和810。
图8A的表面声波滤波单元采用面对电路板807的方式安装，例如可使用应用金凸块作超声垫压键合的安装方法。此时，第一电板片802连接至第一电路板上配线电极808，第二电极片804连接至第二电路板上配线电极809，第三电极片806连接至第三电路板上配线电极810。
第一、第二和第三电路板上配线电极(808、809和810)可利用电路板上的通孔、过孔或外部电极等引出作为端口。此时，第一、第二和第三电极808、809和810分别连接至平衡型输出端口一侧OUT1、平衡型输出端口另一侧OUT2和非平衡型输入端口IN，从而实现具有了非平衡—平衡型端口的表面声波滤波器。
另外，常规表面声波器件设置多个接地连接导体，用于连接表面声波单元的至少一块接地电极片和表面安装封装件内表面上的表面安装封装件的至少一个接地外接端口，从而提高了带外抑制程度(如参见日本专利申请公开号11-145772)。
再有，根据常规表面声波器件，若非平衡型输入端口与平衡型IDT端口之间有耦合作用，就产生一同相电压，所以建议抑制两IDT间可能存在的电气耦合作用，但未曾揭示过其特定的结构(如参见“Transactions in 2001 onFoundation/Boundary Society Conference of Institute of Electronics，Information and Communication Engineers”(Institute of Electronics，Information and Communication Engineers，August 29，2001，pp.283-284))。
公开号11-145772和pp.283-284的整个内容，通过引用包括在这里。
然而，上述的表面声波滤波单元或表面声波滤波器并未解决重要电学特性之一的平衡特性劣化的成因，也未规定压电基板上配线电极的结构，而且未研究具有平衡特性的电路板的结构。
发明内容
根据上述常规技术的诸问题，本发明的目的是提供带平衡型端口的表面声波滤波单元、表面声波滤波器、模块和具有满意平衡特性的通信装置，其办法是识别表面声波滤波单元或表面声波滤波器中平衡特性劣化的成因，进而改善平衡特性。
本发明的第1方面是一种表面声波滤波单元，包括：
压电基板；和
形成于所述压电基板上的多个叉指式变换器(IDT)的电极，
其中至少一个所述IDT电极连接至平衡型端口，而其它IDT电极连接至平衡型或非平衡型端口，而且
已连接至或将连接至所述至少一个IDT电极的第一配线电极装置和已连接至或将连接至所述其它IDT电极的第二配线电极装置设置在相互不同的平面上。
本发明的第2方面是如本发明第1方面所述的表面声波滤波单元，其中，所述第一与第二配线电极装置中的一种设置在所述压电基板上，所述其它配线电极装置设置在准备安装所述压电基板的电路板上。
本发明的第3方面是如本发明第1方面所述的表面声波滤波单元，其中，(1)所述第一与第二配线电极装置中的一种形成在所述压电基板上，所述其它配线电极装置是准备安装所述压电基板的电路板的内层电极，或(2)所述第一与第二配线电极装置中的一种形成在准备安装所述压电基板的电路板上，所述其它配线电极装置是所述电路板的内层电极。
本发明的第4方面是如本发明第1方面所述的表面声波滤波单元，其中，所述第一与第二配线电极装置中的一种设置在压电基板上，所述其它配线电极装置设置在形成于所述压电基板上的保护膜上。
本发明的第5方面是如本发明第4方面所述的表面声波滤波单元，其中，所述保护膜是介质薄膜。
本发明的第6方面是如本发明第1方面所述的表面声波滤波单元，其中，所述表面声波滤波单元是一纵向耦合模式表面声波滤波单元，其中第一、第二与第三IDT电极和至少两个反射器电极沿表面声波传播方向设置，而且
所述第二与第三IDT电极置于所述第一IDT电极的两侧。
本发明的第7方面是如本发明第6方面所述的表面声波滤波单元，其中，还包括：
设置于所述压电基板的第一与第二电极片；
设置于所述压电基板上且基本上直接连接至所述第二IDT电极的第三电极片；和
设置了所述压电基板上且基本上直接连接至所述第三IDT电极的第四电极片，
其中(1)所述第一配线电极装置置于所述压电基板上作为一对配线电极，和(2)所述第一IDT电极为平衡型，且通过所述配线电极对各个配线电极连接至所述第一与第二电极片。
所述第二配线电极装置置于所述电路板上，和
所述表面声波滤波单元装在所述电路板上，因而所述第三与第四电极片连接至所述第二配线电极装置。
本发明的第8方面是如本发明第6方面所述的表面声波滤波单元，其中，还包括：
实际上直接连接至设置在所述压电基板上的所述第一IDT电极的第一与第二电极片；和
设置在所述压电基板上的第三电极片，
其中(1)所述第二配线电极装置设置在所述压电基板上，和(2)所述第二与第三IDT电极为非平衡型，并且通过所述第二配线电极装置连接至所述第三电极片，
所述第一配线电极装置设置在所述电路板上，和
所述表面声波滤波单元装在所述电路板上，而且所述第一与第二电极片连接至所述第一配线电极装置。
本发明的第9方面是如本发明第7方面所述的表面声波滤波单元，其中，所述第三电极片连接至所述第二IDT电极的一个电极指，所述第四电极片连接至所述第三IDT电极的另一电极指，和
所述另一电极指置于从所述一个电极指观察的相对一侧。
本发明的第10方面是如本发明第8方面所述的表面声波滤波单元，其中，所述第二电极装置连接至所述第二IDT电极的一个电极指，还连接至所述第三IDT电极的另一电极指，和
所述另一电极指设置在从所述一个电极指观察的相对一侧。
本发明的第11方面是如本发明第11方面所述的表面声波滤波单元，其中，所述表面声波滤波单元是采用梯型方式或对称格形方式连接第一IDT电极和由设置在所述第一IDT电极两侧的两个反射器电极所组成的表面声波谐振器的方法构成的。
一种表面声波滤波器，其中，包括：
本发明的第12方面是如本发明第1-11方面中任一方面所述的表面声波滤波单元；和
安装所述表面声波滤波单元的电路板。
本发明的第13方面是如本发明第12方面所述的表面声波滤波器，其中，所述电路板构成陶瓷封装件的一部分。
本发明的第14方面是如本发明第12方面所述的表面声波滤波器，其中，所述电路板是一介质制作的层迭元件，
所述表面声波滤波单元装在所述层迭元件上，和
所述配线电极装置设置在所述层迭元件上表面或所述层迭元件内层里。
本发明的第15方面是如本发明第12方面所述的表面声波滤波器，其中，所述IDT电极与形成在所述电路板上的配线电极装置是以这些电极在空间上相互不重叠的方式设置的。
本发明的第16方面是如本发明第12方面所述的表面声波滤波器，其中，所述安装为面朝下安装。
本发明的第17方面是如本发明第1方面所述的表面声波滤波单元，其中，在所述不同平面之间有自由空间。
本发明的第18方面是如本发明第1方面所述的表面声波滤波单元，其中，在假设所述不同平面之间的相对介电常数为ε、形成在所述不同平面上的所述第一与第二配线电极装置之间的距离为t、所述第一与第二配线电极形成的交错面积为S时，满足ε×s/t≤1.1×10-2。
本发明的第19方面是如本发明第1方面所述的表面声波滤波单元，其中，所述压电基板是一种有效相对于介电常数为40或更大的基板。
本发明的第20方面是如本发明第19方面所述的表面声波滤波单元，其中，所述压电基板的材料选自钽酸锂与铌酸锂。
本发明的第21方面是如本发明第1方面所述的表面声波滤波单元，其中，所述表面声波滤波单元的构成方法是所述第一与第二配线电极装置之间寄生元件的导纳值为0.6ms或更小。
本发明的第22方面是一种模块，其中，包括：
如本发明第1-11和17-21方面中任一方面所述的表面声波滤波单元；
预定的半导体；和
上面装有所述表面声波滤波器的基板。
本发明的第23方面是如本发明第22方面所述的模块，其中，所述基板是由层迭介质层组成的层迭元件。
本发明的第24方面是如本发明第22方面所述的模块，其中，所述半导体装置是一低噪声放大器。
本发明的第25方面是如本发明第24方面所述的模块，其中，所述低噪声放大器为平衡型。
本发明的第26方面是如本发明第24方面所述的模块，其中，所述半导体装置是开关单元或混频器。
本发明的第27方面是一种表面声波滤波器，其中，包括：
表面声波滤波单元，设置有(1)压电基板，和(2)形成在所述压电基板上的多个叉指式变换器电极(IDT电极)；
上面装有所述表面声波滤波单元的电路板；
第一配线电极装置，用于将所述多个IDT电极中的至少一个电极连接至设置在所述电路板上的平衡型端口；和
第二配线电极装置，用于将所述多个IDT电极中的其它IDT电极连接至设置在所述电路板上的平衡型或非平衡型端口，
其中所述第一与第二配线电极装置置于不同平面上。
本发明的第28方面是一种通信装置，其中，包括：
天线；
连接至所述天线的开关装置；
设置在所述开关装置与发射电路之间的发射滤波器；和
设置在所述开关装置与接收电路之间的接收滤波器，
其中所述发射滤波器和/或所述接收滤波器包括如本发明第1-11、17-21和27方面中任一方面所述的表面声波滤波单元。
附图说明
图1A是本发明实施例1的表面声波滤波单元结构的示意图；
图1B示出本发明实施例1的电路板表面层；
图2是表示本发明实施例1中电路板上配线电极与电路板上配线电极间位置关系的侧视图；
图3A是本发明实施例1的表面声波滤波单元另一结构的示意图；
图3B示出本发明实施例1电路板的另一表面层；
图4是本发明实施例2的表面声波滤波器结构的示意图；
图5A是本发明实施例2的表面声波滤波单元结构的示意图；
图5B示出本发明实施例2的电路板表面层；
图6是表示本发明实施例2中电路板上IDT电极与电路板上配线电极间定位关系的侧视图；
图7是表示常规表面声波滤波器的示意框图；
图8A是常规表面声波滤波单元的结构示意图；
图8B示出常规电路板的表面层；
图9是图8A沿A-A’的截面图；
图10是考虑了寄生元件的表面声波滤波器的结构示意图；
图11A示出表面声波滤波器的幅值；
图11B示出相位平衡特性；
图12是本发明实施例1表面声波滤波器的分解透视图；
图13是本发明修正实施例的表面声波滤波器的分解透视图；
图14是图13例子的结构示意图；
图15A是图3A实施例中表面声波滤波单元修正例的结构示意图；
图15B示出图15A修正例中电路板的表面层；
图16是本发明另一例表面声波滤波器封装型的结构示意图；
图17表示本发明另一结构的封装型表面声波滤波器；
图18A是本发明另一例表面声波滤波单元的示意图；
图18B示出对应于图18A表面声波滤波单元的电路板表面层；
图19A是本发明另一例表面声波滤波单元的示意图；
图19B是图19A表面声波滤波单元沿A-A’的截面图；
图19C是图19A表面声波滤波单元沿B-B’的截面图；
图20A是本发明一模块结构例的示意图；
图20B是图20A从一侧看的示意图；和
图21是表示一例本发明的表面声波滤波器应用于通信装置的框图。
符号说明
101：压电基板，102：第一IDT电极，103：第二IDT电极，104：第三IDT电极，105：第一反射器电极，106：第二反射器电极，107：第一配线电极，108：第一电极片，109：第二配线电极，110：第二电极片，111：第三电极片，112：第四电极片，113：电路板，114：第一电路板上配线电极，115：第二电路板上配线电极，116：第三电路板上配线电极，301：配线电极，302：电极片，303：第一电路板上配线电极，304：第二电路板上配线电极，305：第三电路板上配线电极，401：压电基片，402：第一IDT电板，403：第二IDT电板，404：第三IDT电板，405：第一反射器电板，406：第二反射器电板，407：一平衡型端口，408：另一平衡型端口，409：非平衡型端口，410：表面声波谐振器，501：第一配线电极，502：第一电极片，503：第二配线电极，504：第二电极片，505：第三电极片，506：第四电极片，507：第五电极片，508：第六电极片，509：电路板，510第一电路板上配线电极，511：第二电路板上配线电极，512：第三电路板上配线电极，513：第四电路板上配线电极，601：IDT电极，602：电路板上配线电极，603：电路板上配线电极，604：寄生元件，701：压电基板，702：第一IDT电极，703：第二IDT电板，704：第三IDT电极，705：第一反射器电极，706：第二反射器电极，707：一平衡器型端口，708：另一平衡型端口，709：非平衡型端口，801：第一配线电极，802：第一电极片，803：第二配线电极，804：第二电极片，805：第三配线电极，806：第三电极片，807：电路板，808，第一电路板上配线电极，809：第二电路板上配线电极，810：第三电路板上配线电极，1001：电容元件
具体实施方式
实施例1
现在参照附图说明本发明实施例1的表面声波滤波单元和表面声波滤波器。
先研究一下前述表面声波滤波单元的平衡特性劣化的原因。图9示出图8A中表面声波滤波器沿A-A’的截面图。对这种表面声波，广泛应用了由钽酸锂(LiTaO3)与铌酸锂(LiNbO3)等制作的压电基板，其有效相对介电常数分别大约为48和49。这里用公式1定义该有效相对介电常数：
(公式1) { ( ϵ 11 T ) × ( ϵ 33 T ) } 其中ε11 T与ε33 T是压电基板的相对介电常数张量。
如图9所示，在第一与第三配线电极801与805之间出现了通过基板介质的寄生元件Csub与空间寄生元件Cp等。
当利用压电基板上的配线电极使布线导通时，相对介电常数很大，其影响也大。反之，若这些电极相互隔开，就能减小寄生元件的耦合作用，但在实践中，也必须缩小表面声波滤波单元的尺寸，限制了这些电极之间距离的拉大。
图10示出考虑了这些寄生元件的结构。对于图7表面声波滤波器中的寄生元件，可以假设一种电容元件1001插在输入/输出IDT电极之间的结构。图11A与11B示出了900MHz带滤波器在图10结构中改变电容元件1001的电容值时的分析结构。
图11A与11B把幅值平衡特性和相位平衡特性分别示为指示平衡特性的指标。
这里的幅值平衡特性如下。就是说，把从图7或图10所示表面声波滤波单元非平衡型端口709输入的信号，输出到一侧的平衡型端口707和另一侧的平衡型端口708作为平衡信号。正是幅值平衡特性指示了输出到一侧平衡型端口707的信号幅值与输出到另一侧平衡型端口708的信号幅值之间的幅值差。于是，若该值变为零，就有可能断定平衡特性无劣化。
另一方面，相位平衡性指示信号输出到一侧平衡型端口707的相位与信号输出到另一侧平衡型端口708的相位之间的相位差与180度的偏差。于是，若该值变为零，就有可能断定平衡特性无劣化。
图11A与11B分别指出幅值与相位平衡特性在通带内的最大与最小值，图11A示出幅值平衡特性，图11B示出相位平衡特性。
如图11A与11B所示，平衡特性随电容值增大而劣化，即，输入与输出间因寄生元件而引起的耦合越大，则平衡特性的劣化就越大。
要实现一种能将幅值平衡特性保持在±1dB内并将相位平衡特性保持在±10度内的滤波器，就要求把作为输入与输出之间寄生元件的电容值减至0.10pF或更小。即考虑到导纳分量y＝2πfc，可把y置成0.6(ms)或更小，其中f为频率，c是电容值。
接着说明能克服上述平衡特性劣化原因的表面声波滤波单元与表面声波滤波器的结构。
图1A是压电基板上表面声波滤波单元的一种结构示意图。第一IDT电极102一侧的电极指通过第一配线电极107连接至第一电极片108。
第一IDT电极102另一侧的电极指通过第二配线电极109连接至第二电极片110。
第二和第三IDT电极103与104一侧的电极指，实际上直接连接至第三和第四电极片111与112，其另一侧的电极指均接地，不过这里省略了接地电极。
图1B示出安装有上述的表面声波滤波单元的电路板的表面布局。该电路板113设置了第一、第二和第三电路板上配线电极114、115和116。
图1A的表面声波滤波单元以面向电路板113的方式安装(见图12)。这里，图12是表面声波滤波器的分解透视图，表面声波滤波单元以面向电路板113的方式安装。
例如，可以应用以金凸块作超声热压键口的安装方法。
此时，将第一电极片108连接至第一电路板上配线电极114，第二电极片110连接至第二电路板上配线电极115，以及第三和第四电极片111与112连接至第三电路板上配线电极116的两个位置。
此时，电路板上的第三配线电极116起着与图8A中第三配线电极805同样的作用，即起着电气连接第三与第四电极片111与112的配线电极的作用。
第一、第二和第三电路板上配线电极(114、115和116)利用电路板的通孔、过孔或外接电极等作为端口引出。
此时，第一、第二和第三电极114、115和116连接至平衡型输出端口一侧OUT1、另一侧OUT2和非平衡型输入端IN，构成具有非平衡-平衡型端口的表面声波滤波器。
采用这种结构，第一IDT电极的第一与第二配线电极107与109在空间上与连接至第二和第三IDT电极的第三电路板上的配线电极116隔开。
与图8A的结构相比，这种结构显然能把输入与输出之间的耦合作用抑制到最小，改进了表面声波滤波单元的平衡特性。
顺便提一下，本发明的第一配线电极方式相当于图1A中用第一与第二配线电极107与109所指示的一对配线电极。而且，本发明的第二配线电极方式相当于图1B所示的第三电路板上配线电极116。
此外，在图2中，存在着第一配线电极107与电路板上第三配线电极116交错的区域，该区域内的寄生元件Ca用公式2表示，假定把该交错区域近似为一只平行板电容器。
(公式2)
         Ca＝ε0×S/t其中ε0是自由空间内的介由常数，S为相交面积，t为电极之间的距离。
例如，设S＝100μm×100μm，t＝20μm，根据公式2，Ca小至4.4fF。
实际上，必须优化压电基板的结构，也须要考虑电路板相交区域以外的诸单元，若两电极在空间上相互远离，则与常规结构相比，有可能减小输入与输出间的耦合作用，且获得同样改进平衡特性的效果。
另外，在布线时，通过消除表面声波滤波单元压电基板上的配线电极并把该电路板用作多层基板，包括基板在内的整个滤波器的高度略为增大，这从低型面的观点来看可能是个缺点，但对平衡特性而言，若使用相对介电常数小的基板也能获得改善的效果。
电路板的例子包括由氧化铝与陶瓷介质等构制的层迭元件，这类物质的相对介电常数为10量级。此时，按上述公式，Ca变为0.04pF，由图11可看出，平衡特性的劣化很小。
因此，为在电路板中实施多层布线以实现寄生分量减至0.1pF或更小的结构，较佳地，电路板材料的相对介电常数ε、配线电极之间的距离t和配线电极的交错面积s之间的关系满足：
(公式3)
        ε×S/t≤1.1×10-2
然而，在平面之间存在多种不同相对介电常数的材料时，这些平面在整体上必须满足上述关系式。
另外，根据该实施例，平衡侧的配线电极107与109形成在压电基板101上，而非平衡侧的这些配线电极实际上直接连接至电路板上配线电极116。但该实施例并不限于此，如图3所示，也可将非平衡侧的第二和第三IDT电极103和104通过配线电极301连接至电极片302，以及还可把第一和第二电极片108和110直接连接至第一IDT电极102。
此时，将第一和第二电极片108和110连接至电路板上的配线电极303和304，因而电路板上的配线电极303起着与图8A中第一配线电极801同样的作用(配线电极的作用)。而且，电路板上的配线电极304起着与图8A中第二配线电极803同样的作用(配线电极的作用)。
另外，把第三电极片302连接至电路板上的配线电极305。此时，根据压电基板101上表面声波的配置，在电路板113表面层上的电路板上合理地安置电路板上配线电极303、304和305。
即便是上述结构，也要使第一和第二电路板上的第一IDT电板的配线电极303和304在空间上与第二和第三IDT电极的配线电极301分开，从而有可能将输入与输出间的耦合作用减至最小，且改善表面声波滤波器的平衡特性。
顺便提一下，本发明的第一配线电极方式对应于图3B中第一与第二电路板上配线电极303和304所表示的一对配线电极，本发明的第二配线电极方式对应于图3A所示的配线电极301。
本实施例描述了电路板，但也可使用封装组件等。
另外，本实施例描述的结构实际上把第二和第三IDT电极103与104一侧的电极指直接连接至第三和第四电极片111与112，但本实施例并不限于此，如也可通过总线条电极等连接至电极指，只要该结构至少优化成缩短布线长度的结构。
实施例2
下面参照附图说明本发明实施例2的表面声波滤波单元与表面声波滤波器。
图4中，该表面声波滤波单元由第一、第二与第三IDT电极402、403和404、第一和第二反射器电极405与406构成，表面声波谐振器410由压电基板401上的IDT电极与反射器电极组成。
第一IDT电极402一侧的电极指连接至一平衡型端口407，其另一侧的电极指连接至另一平衡型端口408。
另外，非平衡型端口409通过表面声波谐振器410连接至第二IDT电极403一侧的电极指和第三IDT电极404另一侧的电极指。
这里将第二IDT电极403一侧的电极指403a与第三IDT电极404另一侧的电极指404b相对而安置，如图4和5所示。
采用这种结构可以实现具有非平衡型—平衡型端口的表面声波滤波单元。
接着说明一例将表面声波单元面朝下安装在封装件与基板上的结构。图5A是压电基板上表面声波滤波单元的结构示意图。
第一IDT电极402一侧的电极指通过第一配线电极501连接至第一电极片502，其另一侧的电极指通过第二配线电极503连接至第二电极片504。
第二IDT电极403一侧的电极指实际上直接连接至第三电极片505，第三IDT电极404另一侧的电极指实际上直接连接至第四电极片506。
第二IDT电极403另一侧的电极指和第三IDT电极404一侧的电极指接地，但这里不描述接地电极。
另外，表面声波谐振器410的IDT电极两侧实际上都直接连接至第五与第六电极片507与508。
图5B示出装有上述的表面声波滤波单元的电路板的表面层。电路板509设置了第一、第二、第三和第四电路板上配线电极510、511、512和513。
图5A所示的表面声波滤波单元以面对电路板509的方式安装。
例如，可使用应用金凸块作超声热压键合的安装方法。此时，第一电极片502连接至第一电路板上配线电极510，第二电极片504连接至第二电路板上配线电极511，而第三和第四电极片505与506连接至第三电路板上配线电极512。
另外，第五电极片507连接至第四电路板上配线电极513，第六电极片508连接至第三电路板上配线电极512。
就是说，第三电路板上配线电极512连接至3个电极片，并起着连接表面声波谐振器410和第二与第三IDT电极403与404配线电极的作用。
再者，利用该电路板的通孔、过孔或外接电极，把第一、第二和第四电路板上配线电极510、511与513作为端口引出。
此时，将第一、第二和第四电极510、511与513连接至平衡型输出端一侧OUT1、另一侧OUT2和非平衡型输入端IN，从而实现具有非平衡-平衡型端口的表面声波滤波器。
采用该结构，第一IDT电极的第一与第二配线电极501与503在空间上与连接至第二和第三IDT电极的第三电路板上配线电极512分开，这样能把输入与输出间的耦合抑制到最小，改善表面声波滤波单元的平衡特性。
将本发明滤波器与常规结构滤波器的实测结果作了比较，并用1.8GHz带宽滤波器评估了平衡特性。结果表明，采用本发明结构后，幅值与相位平衡特性的偏差(最大与最小值之差)减小了约25％。
另外，采用这种电路板上配线电极与压电基板上形成的IDT电极相互在空间上不重迭的结构，有可能进一步减小寄生分量。
就是说，当以图6箭头A所示的方向观看压电基板401时，采用防止IDT电极601与在电路板上配线电极602重迭的结构是有效的，如图6所示，若在图6中用虚线表示的区域603上设置电路板上配线电极，则在一些IDT电极和该区域之间就会产生寄生元件604，这样会劣化电学特性。
上述实施例主要描述了在压电基板上设置本发明的第一或第二配线电极并在电路板上设置其它配线电极的情况。
然而，该实施例并不限于此，还可以按下述方法构成：(1)在压电基板上形成第一或第二配线电极，而其它配线电极则是要安装该压电基板的电路板的内层电极(见图13)，或(2)在要安装压电基板的电路板上形成第一或第二配线电极，其它配线电极则是电路板的内层电极(图被省略)。
图13是第一种结构例的分解透视图，与图12的情况不同，在电路板内层平面上把对应于本发明第二配线电极的配线电极形成为内层电极1301，并通过过孔1302连接至第三和第四电极片111与112。而且，在电路板上把端口电极1303a与1303b电气连接至表面层电极114与115。另外，用图13说明该最新的实例。可在电路板上而不是压电基板上，把对应于图13中本发明第一配线电极方式的第一和第二配线电极107与109形成为表面层电极。或者，用图13说明的上述结构表明，本发明的第一与第二配线电极方式在表面层电极与内层电极之间有一种关系，但是也有可能采纳二者间的关系相反的结构，即本发明的第一配线电极方式是电路板的内层电极，而本发明的第二配线电极方式为表面层电极。
图14示出图13中结构例的示意图，图中把压电基板101和电路板113表示为透明状，而示意性画出的斜线区示出表面声波滤波器电极的位置。
另外，上述实施例用图5A描述了这样一种情况，即把第三电极片505连接至第二IDT电极403一侧的电极指403a，第四电极片506连接至第三IDT电极404另一侧的电极指404b，且另一侧的电极指404b设置在一侧上述电极指403a的相对侧。
然而，该实施例并不限于此，例如也可以是图15A所述的表面声波滤波单元，其特征在于，把本发明第二配线电极装置3011的一端1501a连接至第二IDT电极103的电极指103a，把第二配线电极装置3011的另一端1501b连接至第三IDT电极104的另一电极指104b，并在一侧把另一电极指104b设置在电极指103a的相对侧。
这种情况的效果与上述实施例一样。图15A是一示意图，表示图3A实施例中表面声波滤波单元修正例的结构。图15B示出对应于图15A中修正例的电路板表面层。
另外，上述实施例主要描述了具有压电基板和电路板的结构，但该例并不限于此，例如表面声波滤波器也可以由压电基板与封装构成。此时，如图16与17所示，也能可能采用一种把陶瓷封装件1601和1701的下半部分用作电路板1602与1702的结构。在图16中，标号1603和1604表示外接端口。图17的结构不同于图16，外接端口(底面电极)1704采用过孔1703电气连接。
图16和17示意示出一结构例，表面声波滤波器由像图14那样似乎透明的压电基板和封装件组成。图中阴影区示意表示该表面声波滤波器电极的位置。
上述实施例描述的表面声波滤波单元和表面声波滤波器实例，把本发明的第一和第二配线电极装置置于不同平面上，作为上述不同平面的特定实例，该实施例描述了使用压电基板与电路板的情况(如图1、3、5和15)和使用电路板表面层平面与内层平面等情况。
然而，该实施例并不限于这些情况，如图18与19所示，使用这样一种表面声波滤波单元也有可能取得与上述同样的效果，即其中在压电基板上(图18B的113)设置本发明的第一与第二配线电极(图18A—图19C的107和109)中的一种，并在形成于压电基板主平面的保护膜(图19C的1902)上设置其它配线电极(图19C的1901)。
这样，如图19B与19C所示，配线电极1901经过孔1905电气连接至电极1903与1904，而电极片108经过孔1906电气连接至配线电极107。
尤其是，对该保护膜使用二氧化硅或氮化硅一类的介质薄膜，对IDT电极具有钝化作用，且具有改善温度特性的作用。
再者，电极片连接并不限于过孔，可以是任一种至少能作电气连接的结构。
另外，在本发明实施例1和2中，若压电基板的有效相对介电常数越大，则效果也越好，而有效相对介电常数为40或更高的压电基板，如LiTaO3与LiNbO3等，就可得到满意的效果。
还有，本发明实施例1和2描述了应用3电极纵向耦合模式滤波器的情况，但只要输入侧与输出侧的耦合作用像本发明这些实施例的一样小，2电极、4电极或5电极的纵向耦合模式滤波器也能获得类似的平衡特性效果。再者，不仅多电极纵向耦合模式表面声波滤波器，而且使用表面声波谐振器的梯型或对称格型滤波器结构也能获得类似的平衡特性效果，只要这类滤波器的结构能减小输入侧与输出侧的耦合作用。
再者，该实施例描述了一级表面声波滤波单元，但也可能采用多级级联的多个表面声波滤波单元的结构。
另外，随着IDT电极数量的增大，在压电基板上布线也变得更复杂，配线电极间的寄生分量也增大，因而希望本发明在改善平衡特性上有更大效果。
而且，实施例1与2描述了平衡-非平衡型表面声波滤波单元和平衡-非平衡型表面声波滤波器，但是甚至平衡-平衡型表面声波滤波器等也能对平衡特性获得类似效果，只要采用了至少可减小输入侧与输出侧之间耦合作用的结构。
另外，实施例1和2对输入一侧采用非平衡型而对输出一侧采用平衡型，但是相反的关系也可获得同样效果。
再者，如图20A与20B所示，像模块那样，在安装基板2001上安装本发明的表面声波滤波单元2002和半导体IC2003，有可能使整个设备精致小巧，同时减小了灵敏度因平衡特性变劣而发生的劣化。在同样的附图中，标号2004和2005指外接端口，标号2006指匹配电路。图20A是模块平面图，图20B是示意图，像图14那样把结构例示为透明状。图内阴影区示意表示该表面声波滤波器诸电极的位置。
再者，上述模块也可构成用半导体器件组成低噪声放大器。或者，半导体器件也可以是混频器。
而且，上述实施例已经描述了半导体装置为平衡类型，但是也可以将非平衡-平衡型表面声波滤波器与非平衡-非平衡型装置(例如GaAs-开关和使用PIN二极管的开关)相结合。
另外，还有可能把本发明的表面声波滤波单元或表面声波滤波器应用于配有图21的平衡型高频电路的通信装置等。这样有可能抑制灵敏度因发射或接收滤波器平衡特性变劣而发生的劣化，从而实现高性能移动通信装置。
下面参照图21说明配备上述平衡型高频电路的通信装置的结构与工作原理。图21是示出应用本发明的平衡型器件的平衡型高频电路2701的框图。
在图21中，发射电路2711输出的发射信号通过发射放大器2702、发射滤波器2703和开关2704从天线2705发出。
另外，天线2705接收到的接收信号通过开关2704、接收滤波器2706和接收放大器2707输入到接收电路2712。
这里的发射放大器2702为平衡型，开关2704为非平衡型，因而发射滤波器2703是一种具有非平衡-平衡型输入/输出端口的结构。另外，接收放大器2707为平衡型，开关2704为非平衡型，因而接收滤波器2706是一种具有非平衡-平衡型输入/输出端口的结构。
把本发明的表面声波滤波器应用于发射滤波器2703和/或接收滤波器2706，也能抑制调制精度在发射期间因平衡特性劣化而引起的变劣。另外，这样做也可抑制灵敏度在接收期间因平衡特性变劣而引起的劣化，以实现高性能平衡型高频电路。
另外，发射滤波器2703与发射放大器2702或接收滤波器2706与接收放大器2707，也有可能采用上述模块结构。
还有，开关单元与接收滤波器或开关单元与发射滤波器，也有可能采用上述模块结构。
由上述说明可知，本发明具有令人满意的平衡特性的优点。

Claims (28)

1.一种表面声波滤波单元，其特征在于，包括：
压电基板；和
形成于所述压电基板上的多个叉指式变换器(IDT)的电极，
其中至少一个所述IDT电极连接至平衡型端口，而其它IDT电极连接至平衡型或非平衡型端口，而且
已连接至或将连接至所述至少一个IDT电极的第一配线电极装置和已连接至或将连接至所述其它IDT电极的第二配线电极装置设置在相互不同的平面上。
2.如权利要求1所述的表面声波滤波单元，其特征在于，所述第一与第二配线电极装置中的一种设置在所述压电基板上，所述其它配线电极装置设置在准备安装所述压电基板的电路板上。
3.如权利要求1所述的表面声波滤波单元，其特征在于，(1)所述第一与第二配线电极装置中的一种形成在所述压电基板上，所述其它配线电极装置是准备安装所述压电基板的电路板的内层电极，或(2)所述第一与第二配线电极装置中的一种形成在准备安装所述压电基板的电路板上，所述其它配线电极装置是所述电路板的内层电极。
4.如权利要求1所述的表面声波滤波单元，其特征在于，所述第一与第二配线电极装置中的一种设置在压电基板上，所述其它配线电极装置设置在形成于所述压电基板上的保护膜上。
5.如权利要求4所述的表面声波滤波单元，其特征在于，所述保护膜是介质薄膜。
6.如权利要求1所述的表面声波滤波单元，其特征在于，所述表面声波滤波单元是一纵向耦合模式表面声波滤波单元，其中第一、第二与第三IDT电极和至少两个反射器电极沿表面声波传播方向设置，而且
所述第二与第三IDT电极置于所述第一IDT电极的两侧。
7.如权利要求6所述的表面声波滤波单元，其特征在于，还包括：
设置于所述压电基板的第一与第二电极片；
设置于所述压电基板上且基本上直接连接至所述第二IDT电极的第三电极片；和
设置了所述压电基板上且基本上直接连接至所述第三IDT电极的第四电极片，
其中(1)所述第一配线电极装置置于所述压电基板上作为一对配线电极，和(2)所述第一IDT电极为平衡型，且通过所述配线电极对各个配线电极连接至所述第一与第二电极片。
所述第二配线电极装置置于所述电路板上，和
所述表面声波滤波单元装在所述电路板上，因而所述第三与第四电极片连接至所述第二配线电极装置。
8.如权利要求6所述的表面声波滤波单元，其特征在于，还包括：
实际上直接连接至设置在所述压电基板上的所述第一IDT电极的第一与第二电极片；和
设置在所述压电基板上的第三电极片，
其中(1)所述第二配线电极装置设置在所述压电基板上，和(2)所述第二与第三IDT电极为非平衡型，并且通过所述第二配线电极装置连接至所述第三电极片，
所述第一配线电极装置设置在所述电路板上，和
所述表面声波滤波单元装在所述电路板上，而且所述第一与第二电极片连接至所述第一配线电极装置。
9.如权利要求7所述的表面声波滤波单元，其特征在于，所述第三电极片连接至所述第二IDT电极的一个电极指，所述第四电极片连接至所述第三IDT电极的另一电极指，和
所述另一电极指置于从所述一个电极指观察的相对一侧。
10.如权利要求8所述的表面声波滤波单元，其特征在于，所述第二电极装置连接至所述第二IDT电极的一个电极指，还连接至所述第三IDT电极的另一电极指，和
所述另一电极指设置在从所述一个电极指观察的相对一侧。
11.如权利要求1所述的表面声波滤波单元，其特征在于，所述表面声波滤波单元是采用梯型方式或对称格形方式连接第一IDT电极和由设置在所述第一IDT电极两侧的两个反射器电极所组成的表面声波谐振器的方法构成的。
12.一种表面声波滤波器，其特征在于，包括：
如权利要求1-11中任一权项所述的表面声波滤波单元；和
安装所述表面声波滤波单元的电路板。
13.如权利要求12所述的表面声波滤波器，其特征在于，所述电路板构成陶瓷封装件的一部分。
14.如权利要求12所述的表面声波滤波器，其特征在于，所述电路板是一介质制作的层迭元件，
所述表面声波滤波单元装在所述层迭元件上，和
所述配线电极装置设置在所述层迭元件上表面或所述层迭元件内层里。
15.如权利要求12所述的表面声波滤波器，其特征在于，所述IDT电极与形成在所述电路板上的配线电极装置是以这些电极在空间上相互不重叠的方式设置的。
16.如权利要求12所述的表面声波滤波器，其特征在于，所述安装为面朝下安装。
17.如权利要求1所述的表面声波滤波单元，其特征在于，在所述不同平面之间有自由空间。
18.如权利要求1所述的表面声波滤波单元，其特征在于，在假设所述不同平面之间的相对介电常数为ε、形成在所述不同平面上的所述第一与第二配线电极装置之间的距离为t、所述第一与第二配线电极形成的交错面积为S时，满足ε×s/t≤1.1×10-2。
19.如权利要求1所述的表面声波滤波单元，其特征在于，所述压电基板是一种有效相对于介电常数为40或更大的基板。
20.如权利要求19所述的表面声波滤波单元，其特征在于，所述压电基板的材料选自钽酸锂与铌酸锂。
21.如权利要求1所述的表面声波滤波单元，其特征在于，所述表面声波滤波单元的构成方法是所述第一与第二配线电极装置之间寄生元件的导纳值为0.6ms或更小。
22.一种模块，其特征在于，包括：
如权利要求1-11和17-21中任一权项所述的表面声波滤波单元；
预定的半导体；和
上面装有所述表面声波滤波器的基板。
23.如权利要求22所述的模块，其特征在于，所述基板是由层迭介质层组成的层迭元件。
24.如权利要求22所述的模块，其特征在于，所述半导体装置是一低噪声放大器。
25.如权利要求24所述的模块，其特征在于，所述低噪声放大器为平衡型。
26.如权利要求24所述的模块，其特征在于，所述半导体装置是开关单元或混频器。
27.一种表面声波滤波器，其特征在于，包括：
表面声波滤波单元，设置有(1)压电基板，和(2)形成在所述压电基板上的多个叉指式变换器电极(IDT电极)；
上面装有所述表面声波滤波单元的电路板；
第一配线电极装置，用于将所述多个IDT电极中的至少一个电极连接至设置在所述电路板上的平衡型端口；和
第二配线电极装置，用于将所述多个IDT电极中的其它IDT电极连接至设置在所述电路板上的平衡型或非平衡型端口，
其中所述第一与第二配线电极装置置于不同平面上。
28.一种通信装置，其特征在于，包括：
天线；
连接至所述天线的开关装置；
设置在所述开关装置与发射电路之间的发射滤波器；和
设置在所述开关装置与接收电路之间的接收滤波器，
其中所述发射滤波器和/或所述接收滤波器包括如权利要求1-11、17-21和27中任一权项所述的表面声波滤波单元。
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