WO2005055423A1

WO2005055423A1 - フィルタ装置

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Publication number: WO2005055423A1
Application number: PCT/JP2004/017460
Authority: WO
Inventors: Shigeyuki Fujita; Norio Taniguchi
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2006-06-01
Also published as: US20060139125A1; CN1751436A; JPWO2005055423A1

Abstract

　十分な減衰量を得ることができ、加えて、低損失かつ広帯域であるフィルタ装置を提供する。　通過帯域の相対的に低い第１のバンドパスフィルタまたは通過帯域が相対的に高い第２のバンドパスフィルタとを含む通信システムの第１のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置であって、入力端子２と出力端子３とを結ぶ直列腕に直列腕共振子Ｓ２１～Ｓ２３が挿入されており、直列腕と基準電位とを結ぶ並列腕にそれぞれ、並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２が接続されており、少なくとも１つの並列腕共振子Ｐ２１，Ｐ２２に直列にインダクタンスＬ１，Ｌ２が接続されており、インダクタンスＬ１，Ｌ２の挿入により生じた副共振の共振周波数が、該ラダー型フィルタに対して相手側のフィルタである受信側または送信側帯域フィルタの通過帯域内またはその近傍に位置されている、フィルタ装置１。

Description

明細書

フィルタ装置

技術分野

[0001] 本発明は、複数の共振子が、梯子型回路構成を有するように接続されているフィルタ装置に関し、例えば、通信システムの送信側帯域フィルタまたは受信側帯域フィルタとして用いられるフィルタ装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、弾性表面波装置の受信側帯域フィルタや送信側帯域フィルタとして、複数の弾性表面波共振子を接続してなるラダー型フィルタが広く用いられて、る。例えば、下記の特許文献 1には、複数の一端子対弾性表面波共振子が、入力側から出力側に向かって、並列腕及び直列腕に交互に配置されているラダー型フィルタが開示されている。特許文献 1では、図 24に示すように、並列腕に並列腕共振子 P1が、直列腕に直列腕共振子 S1が挿入されている。図 24では、 1段の回路構成が示されているが、特許文献 1には複数段構成のラダー型フィルタが示されている。特許文献 1では、並列腕共振子 P1と基準電位との間にインダクタンス Lを接続することにより、広帯域かつ高減衰量を実現することができるとされて、る。

[0003] 他方、下記の特許文献 2には、少なくとも 2個の並列腕共振子の基準電位端子同士を共通接続したラダー型フィルタが開示されている。図 25は、特許文献 2に記載のラダー型フィルタ 100の回路構成を示す図である。図 25に示すように、入力端子 10 1と、出力端子 102とを結ぶ直列腕に、直列腕共振子 S11— S13が配置されている。そして、直列腕共振子 Sl l, S12間の接続点と、基準電位とを結ぶ並列腕に、並列腕共振子 P11が、直列腕共振子 S12, S13間の接続点と、基準電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子 P12が配置されている。ここでは、並列腕共振子 Pl l, P12の基準電位側端子が共通接続されて！ヽる。

[0004] 特許文献 2に記載のラダー型フィルタ 100では、並列腕共振子 Pl l, P12を共通接続することにより、通過帯域高域側の減衰量の拡大が図られている。

特許文献 1：特開平 5— 183380号公報特許文献 2：特開平 10— 163808号公報

発明の開示

[0005] 近年、携帯電話機などの通信機器の発達により、これらに用いられる帯域フィルタにおいて、より優れた特性が求められている。例えば、 2GHz帯の WCDMA方式の分波器に用いられている送信側帯域フィルタでは、通過帯域における挿入損失は 1 . 5dB以下であることが求められており、減衰量は 37dB以上であることが求められている。また、この方式では、送信側の通過帯域は 1920MHz— 1980MHzであり、周波数範囲も広くなつている。

[0006] ところで、特許文献 2に記載の回路構成では、通過帯域高域側の減衰量が拡大されるとされている。し力しながら、特許文献 2に記載の回路構成を用いた場合、通過帯域の高域側における減衰量を拡大し得るものの、同時に通過帯域幅を拡げることは困難であった。従って、上記 2GHz帯の WCDMA方式の分波器に用いられる送信側帯域フィルタのように、十分な減衰量を有するだけでなぐ広い周波数範囲にわたり動作し得るフィルタを提供することが困難であった。

[0007] 他方、特許文献 1に記載のラダー型フィルタでは、並列腕共振子 P1に直列にインダクタンス Lが接続されることにより、広帯域かつ高減衰量が実現されるとされている。しかしながら、インダクタンス Lの最適なインダクタンス値については特に開示されていない。また、特許文献 1では、通過帯域の高域側における減衰量を特に改善するための構成にっヽては何ら示されてヽな、。

[0008] 本発明の目的は、通過帯域の周波数が相対的に低い第 1のバンドパスフィルタと、通過帯域の周波数が相対的に高い第 2のバンドパスフィルタとを含む通信システムの上記第 1のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置であって、複数の共振子を接続してなるラダー型の回路構成を有し、相対的に十分な減衰量、特に通過帯域高域側の減衰量を十分な大きさとすることができ、加えて低損失かつ広帯域であるフィルタ装置を提供することにある。

[0009] 本発明のある広い局面によれば、通過帯域の周波数が相対的に低い第 1のバンドパスフィルタと、通過帯域の周波数が相対的に高い第 2のバンドパスフィルタとを含む通信システムの第 1のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置であって、ラダー型回路構成を有し、入力端子と出力端子とを結ぶ直列腕に挿入された少なくとも一つの直列腕共振子と、前記直列腕と基準電位とを結ぶ少なくとも一つの並列腕に接続されている少なくとも一つの並列腕共振子と、少なくとも一つの前記並列腕共振子に直列に接続されたインダクタンスとを備え、前記インダクタンスのインダクタンス値が、前記インダクタンスの挿入により前記並列腕共振子に新たに生じた副共振の周波数力相手側のフィルタである第 2のバンドパスフィルタの通過帯域内またはその近傍に位置するように設定されてヽることを特徴とするフィルタ装置が提供される。

[0010] 本発明に係るフィルタ装置のある特定の局面では、前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、それぞれ、弾性表面波共振子により構成されている。

[0011] 本発明に係るフィルタ装置の他の特定の局面では、ラダー型フィルタを構成して!/ヽる並列腕共振子及び直列腕共振子が、それぞれ、圧電薄膜共振子により構成されている。

[0012] 本発明に係るフィルタ装置の他の特定の局面では、前記圧電薄膜共振子は、開口部もしくは凹部を有する基板と、該開口部もしくは凹部の上方に配置された圧電薄膜と、前記圧電薄膜の上面及び下面にそれぞれ形成されており、かつ圧電薄膜を介して対向するように配置された上部電極及び下部電極を有する。

[0013] 本発明に係るフィルタ装置のさらに別の特定の局面では、前記基板と、前記圧電薄膜との間に、前記基板の開口部もしくは凹部を覆ように設けられた圧電薄膜支持層がさらに備えられている。

[0014] 本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記ラダー型フィルタの前記直列腕共振子及び並列腕共振子が接続されているパッケージがさらに備えられており、前記インダクタは、前記パッケージの外部で前記並列腕共振子に接続されて V、るインダクタンス素子である。

[0015] 本発明に係るフィルタ装置のさらに別の特定の局面では、前記パッケージが実装される実装基板をさらに備え、前記インダクタが、前記実装基板に内蔵されたインダクタンス素子である。

[0016] また、本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記フィルタ装置が実装されているパッケージをさらに備え、前記インダクタカ前記パッケージに内蔵されている。

[0017] 本発明に係るフィルタ装置では、少なくとも 1つの並列腕共振子に直列にインダクタンスが接続されており、かつインダクタンスの挿入により生じた副共振の周波数力相手側のフィルタである第 2のバンドパスフィルタの通過帯域内またはその近傍に位置するように構成されているため、広帯域であり、かつ帯域外減衰量を十分な大きさとすることができ、さらに通過帯域内における挿入損失を低減することができる。従って、広帯域、低損失かつ高減衰量のフィルタ装置を提供することが可能となる。

[0018] フィルタ装置を構成している並列腕共振子及び直列腕共振子が弾性表面波共振子により構成されている場合には、本発明に従って、広帯域、低損失及び高減衰量の帯域フィルタを弾性表面波装置を用いて構成することができる。

[0019] 直列腕共振子及び並列腕共振子が、圧電薄膜共振子により構成されている場合には、本発明に従って広帯域、低損失及び高減衰量の第 1のバンドパスフィルタを、圧電薄膜共振子を用いて構成することができる。

[0020] 圧電薄膜共振子には、開口部または凹部を有する基板と、開口部または凹部に配置された圧電薄膜と、圧電薄膜の上面に形成された上部電極と、下面に形成された下部電極とを有する場合には、開口部または凹部の上方において圧電薄膜の振動が妨げられ難いため、圧電薄膜の振動を利用した共振特性を得ることができる。

[0021] また、上記開口部または凹部を覆うように圧電薄膜支持層が形成されている場合、該圧電薄膜支持層上に圧電薄膜が積層された構造の圧電共振子が得られる。従つて、様々な圧電薄膜を用いて圧電薄膜共振子を容易に形成することができる。

[0022] 本発明に係るフィルタ装置にお!ヽて、前記ラダー型フィルタの前記直列腕共振子及び並列腕共振子が接続されているパッケージをさらに備え、前記インダクタカ前記パッケージの外部で前記並列腕共振子に接続されているインダクタンス素子である場合には、ノッケージ外においてインダクタンス素子を接続すればよい。従って、要求特性に応じた様々なインダクタンス値のインダクタンス素子を、別部品として用意するだけで、本発明に係るフィルタ装置を容易に構成することができる。

[0023] 上記パッケージが実装される実装基板がさらに備えられており、上記インダクタが、上記パッケージの外部で該実装基板に内蔵されているインダクタンス素子である場合には、該インダクタンス素子を実装基板上または実装基板内の回路パターンと同時に形成することができる。従って、生産性を高めることができる。

[0024] フィルタ装置が実装されているパッケージをさらに備え、上記インダクタが該パッケージ内に内蔵されている場合には、ノッケージの外部でインダクタンスを接続する作業を省略することができ、かつパッケージにインダクタンスが内蔵されているので、フィルタ装置の小型化を図ることができる。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]図 1は本発明の一実施形態のラダー型回路を示す回路図である。

[図 2]図 2は図 1に示した実施形態のラダー型フィルタの構造を模式的に示す平面図である。

[図 3]図 3は図 2に示したラダー型フィルタの模式的底面図である。

[図 4]図 4は (a)及び (b)は、本発明において、並列腕共振子と並列腕共振子に接続されるインダクタンスカもなる構造の各変形例を示す回路図である。

[図 5]図 5は本発明の実施形態で用いられている並列腕共振子単独、並びに該並列腕共振子に種々のインダクタンス値のインダクタンスを直列に接続した場合の減衰量

-周波数特性を示す図である。

[図 6]図 6は本発明の実施形態で用いられている並列腕共振子単独、並びに該並列腕共振子に種々のインダクタンス値のインダクタンスを直歹 Uに接続した場合のインピ一ダンス -周波数特性を示す図である。

[図 7]図 7は第 1の実施形態のラダー型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。

[図 8]図 8は特許文献 2に記載の構成に従って作製した比較例のラダー型フィルタの減衰量 -周波数特性を示す図である。

[図 9]図 9は実施形態のラダー型フィルタの帯域幅及び減衰量と並列腕共振子に接続されるインダクタンスのインダクタンス値との関係を示す図である。

[図 10]図 10は特許文献 2に記載の先行技術に基づいて作製された比較例のラダー型フィルタの帯域幅及び減衰量と並列腕共振子に接続されるインダクタンスのインダクタンス値との関係を示す図である。 [図 11]図 11は並列腕共振子とインダクタンスとの間の線路が交差して、る場合と交差して、な、場合のラダー型フィルタの減衰量周波数特性の差を説明するための図である。

[図 12]図 12は図 2に示したラダー型フィルタの変形例を示す模式的平面図である。

[図 13]図 13は図 2に示したラダー型フィルタの他の変形例を示す模式的平面図である。

[図 14]図 14は本発明で直列腕共振子及び並列腕共振子として用いられる圧電薄膜共振子の一例を示す正面断面図である。

[図 15]図 15は本発明で直列腕共振子及び並列腕共振子として用いられる圧電薄膜共振子の一例を示す正面断面図である。

[図 16]図 16は本発明の変形例に係るフィルタ装置の構造を説明するための模式的平面図である。

[図 17]図 17は本発明のフィルタ装置の他の変形例を説明するための正面断面図である。

[図 18]図 18は本発明のフィルタ装置のさらの他の変形例を説明するための模式的平面図である。

[図 19]図 19は本発明に係るフィルタ装置のさらに別の変形例を説明するための模式的正面断面図である。

[図 20]図 20は本発明の更に他の変形例に係るフィルタ装置の正面断面図である。

[図 21]図 21は本発明の更に別の変形例に係るフィルタ装置の正面断面図である。

[図 22]図 22は本発明の他の変形例に係るフィルタ装置の正面断面図である。

[図 23]図 23は本発明の別の変形例に係るフィルタ装置の正面断面図である。

[図 24]図 24は従来のラダー型フィルタの一例を示すための回路図である。

[図 25]図 25は従来のラダー型フィルタの他の例を示すための回路図である。

符号の説明

1· ··ラダー型フィルタ

2…入力端子

3…出力端子 …パッケージ

a…開口部

…弾性表面波エレメント

···圧電基板

a— 15c, 16a— 16c…電極ランドa— 17d…電極ノッド

a— 18d- ··ボンディングワイヤーa— 19c…端子電極

a 20c…端子電極

···配線パターン

···圧電薄膜共振子

···基板

a…凹部

…圧電薄膜支持層

…圧電薄膜

…下部電極

···上部電極

…圧電薄膜共振子

···基板

a…開口部

…フイノレタ装置

…実装基板

· "パッケージ

…フイノレタ装置

…実装基板

a, 67b…ビアホール電極a, 68b…配線パターン 69a, 69b…ビアホール電極

70a, 70b…端子電極

71· · 'フィルタ装置

72· · .ノッケージ

73· · -フィルタ素子

74a, 74b…ボンディングワイ

75· · 'フィルタ装置

72a- · .ノッケージ

78a, 78b…配線パターン

79a, 79b…端子電極

80a, 80b…コイルパターン

81a, 8 lb…ビアホール電極

S21一 S23…直列腕共振子

P21, P22…並列腕共振子

P31a, P31b…並列腕共振子

P32a, P32b…並列腕共振子

発明を実施するための最良の形態

[0027] 以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

[0028] 図 1は、本発明の一実施形態に係るフィルタ装置としてのラダー型フィルタの回路図である。本実施形態のラダー型フィルタ 1は、送信側帯域が 1920— 1980MHz、受信側帯域が 2110—2170MHzの W— CDMA方式のデュプレクサに用いられる送信側帯域フィルタである。従って、送信側帯域が、受信側帯域よりも低くされている。すなわち、ラダー型フィルタ 1は、通過帯域の周波数が相対的に低い第 1のバンドパスフィルタと、通過帯域の周波数が相対的に高い第 2のバンドパスフィルタとを含む通信システムの第 1のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置である。

[0029] ラダー型フィルタ 1は、複数の弾性表面波共振子が梯子型回路構成を有するように接続された構造を有する。すなわち、入力端子 2と出力端子 3とを結ぶ直列腕に、それぞれ弾性表面波共振子からなる直列腕共振子 S21, S22, S23が配置されている。直列腕共振子 S21, S22間の接続点と基準電位との間に延びる並列腕に並列腕共振子 P21が配置されている。並列腕共振子 P21の基準電位側端子と基準電位との間に、並列腕共振子 P21と直列にインダクタンス L1が接続されている。また、直列腕共振子 S22, S23間の接続点と基準電位との間の並列腕に並列腕共振子 P22が配置されている。並列腕共振子 P2き 2の基準電位側端子と、基準電位との間にインダクタンス L2が接続されて、る。

[0030] すなわち、本実施形態のラダー型フィルタ 1では、並列腕共振子 P21, P22のそれぞれに、直列にインダクタンス LI, L2が接続されている。

[0031] 図 2は、本実施形態のラダー型フィルタの構造を示す模式的平面図であり、図 3は、その底面に構成されている端子電極を説明するためのラダー型フィルタの模式的平面図である。

[0032] 図 2に示すように、ラダー型フィルタ 1は、パッケージ 11を有する。図 2では、ノ¾ /ケージ 11を閉成する蓋材を取り去った状態が示されている。すなわち、パッケージ 11 は、凹部 11aを有し、凹部 11a内に、弾性表面波エレメント 13が収納されている。弹性表面波エレメント 13は、矩形の圧電基板 14を用いて構成されている。圧電基板 1 4上に、電極パターンを形成することにより、上述した直列腕共振子 S21— S23及び並列腕共振子 P21, P22が図 1に示すように、電気的に接続された構造が示されている。図 2から明らかなように、直列腕共振子 S21— S23及び並列腕共振子 P21, P 22は、それぞれ、インターデジタル電極と、インターデジタル電極の表面波伝搬方向両側に配置された反射器とを備える一端子対弾性表面波共振子により構成されている。なお、ノッケージ 11の凹部 11aの両側には、凹部 11aよりも高い段差部 l ib, 11 cが設けられている。段差部 l ib, 11c上に、電極ランド 15a— 15c及び 16a— 16cが形成されている。

[0033] 他方、圧電基板 13上においては、電極パッド 17a— 17dが形成されている。電極パッド 17aは、直列腕共振子 S21の入力端側に接続されている。すなわち、ラダー型フィルタ 1の入力端側に配置される電極パッドである。電極パッド 17aは、ボンディングワイヤー 18aにより、ノッケージ 11側に設けられた電極ランド 15bに電気的に接続されている。

[0034] 電極パッド 17bは、直列腕共振子 S23の出力端に接続されている。すなわち、ラダ一型フィルタ 1の出力端に相当する。電極パッド 17bは、ボンディングワイヤー 18bにより電極ランド 16aに電気的に接続されて!、る。

[0035] 他方、電極パッド 17cは、並列腕共振子 P21の基準電位側端子に接続されている。電極パッド 17cは、ボンディングワイヤー 18cにより電極ランド 16bに接続されている。同様に、電極パッド 17dは、並列腕共振子 P22の基準電位側端子に接続されており、ボンディングワイヤー 18dにより、パッケージ 11に形成された電極ランド 16cに電気的に接続されている。

[0036] 本実施形態では、上記圧電基板 13は、 LiNbO基板を用いて構成されて!ヽる。ま

3

た、上記インターデジタル電極、反射器及び電極パッドを A1を主成分とする導電性材料により構成されている。

[0037] もっとも、本発明におヽて、弾性表面波共振子を構成する圧電基板材料及び電極を構成する導電性材料は上記に限定されるものではない。

[0038] 図 2に示したラダー型フィルタ 1は、実際には、ノッケージ 1の凹部 11aを覆う蓋材により閉成される。

[0039] 他方、図 3に示すように、ラダー型フィルタ 1のパッケージ 11の底面 l id上には、端子電極 19a— 19c, 20a— 20cが形成されている。端子電極 19a— 19cは、上述した電極ランド 15a— 15cにそれぞれ電気的に接続されており、端子電極 20a— 20cは、電極ランド 16a— 16cに電気的に接続されている。

[0040] そして、図 3に示すように、本実施形態のラダー型フィルタ 1では、上記端子電極 20 b, 20cと基準電位との間に、外付けで第 1,第 2のインダクタンス LI, L2がそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、図 1に示すインダクタンス LI, L2は、外付けのインダクタンス素子によりそれぞれ構成されている。

[0041] ノッケージ 11は、アルミナにより構成されている。パッケージ 11は、アルミナに限定されず、低温焼結性セラミックス LTCCなどの他の絶縁性セラミックス、あるいは合成榭脂などの他の絶縁性材料により構成されて、てもよ、。

[0042] なお、図 2に示すように、並列腕共振子 P21と電極パッド 17cとを電気的に接続して V、る配線パターン 22と、ボンディングワイヤー 18dとが矢印 Aで示すように交差して！/ヽる。

[0043] 本実施形態では、インダクタンス LI, L2は、上記のようにパッケージ 11外に用意されたインダクタンス素子により構成されていた力インダクタンス LI, L2はパッケージ 11内に内蔵されていてもよい。すなわち、ノッケージ 11にスパイラル状インダクタやマイクロストリップなどを内蔵することにより、あるいはチップ型インダクタンス素子をパッケージ 11内に収納することにより、パッケージ 11内にインダクタンス LI, L2を内蔵させてちょい。

本実施形態のラダー型フィルタ 1の特徴は、インダクタンス LI, L2の接続により生じた副共振の周波数力ラダー型フィルタ 1の相手側フィルタである受信側帯域フィルタの通過帯域、すなわち、 2110— 2170MHz周波数範囲内に、特にラダー型フィルタ 1の減衰極に位置するように設定されており、それによつて、広帯域、低損失及び減衰量の拡大が図られて、ることにある。

[0044] これを以下において説明する。

図 5は、上記ラダー型フィルタ 1にお!/、て用、られて、る並列腕共振子 P21の単独の伝送特性並びに並列腕共振子 P21に 3. 5nH、 4nH及び 5nHのインダクタンス L 1が接続されている場合の伝送特性を示す図である。図 6は、上記ラダー型フィルタ 1 にお、て用いられて、る並列腕共振子 P21の単独のインピーダンス周波数特性並びに並列腕共振子 P21に 3. 5nH、 4nH及び 5nHのインダクタンス L1が接続されている場合のインピーダンス-周波数特性を示す図である。

[0045] なお、図 5及び図 6に示した特性における並列腕共振子と、並列腕共振子に接続されたインダクタンスカゝらなるトラップの共振周波数、反共振周波数及びインダクタンスの接続により表れる副共振の周波数を下記の表 1に示す。

[0046] [表 1] L *S周波数反共振周波数副共振周波数

Cn H] [MH z ] [MH z ] [MH z ]

0. 0 1 9 5 3 2 0 4 4

範囲外

3 . 5 2 0 4 4 2 2 0 6

(1800MHz以下）

範囲外

4. 0 2 0 4 4 2 1 5 7

(1800MHz以下）

範囲外

5. 0 2 0 4 4 2 1 0 7

(1800MHz以下）

[0047] 図 6において、共振周波数は通過帯域よりも低域側でインピーダンスがゼロを横切る周波数、反共振周波数は通過帯域内でインピーダンスの絶対値が極大値になる周波数、副共振周波数は通過帯域よりも高域側でインピーダンスがゼロを横切る周波数である。

図 5において、通過帯域よりも低域側と通過帯域よりも高域側に減衰極が発生している。前記減衰極の発生している周波数は図 6における共振周波数、副共振周波数と略一致する。

[0048] 図 5及び図 6から明らかなように、インダクタンス L1が接続されていない場合に比べてインダクタンス L 1を接続することにより、特にインダクタンス L 1のインダクタンス値を大きくすることにより、並列腕共振子 P21の反共振周波数よりも高域側における副共振の周波数が低くなつていることがわかる。すなわち、この副共振をトラップとして利用することにより、ラダー型フィルタの高域側における減衰量の拡大を図り得ることがわかる。本発明では、このように、インダクタンス L1を並列腕共振子 P21に直列に接続することにより生じた副共振をトラップとして利用し、それによつて通過帯域よりも高域側の減衰量の拡大を図ったことに特徴を有する。

[0049] 図 7は、ラダー型フィルタ 1において、インダクタンス LI, L2のインダクタンス値を変ィ匕させた場合の減衰量-周波数特性を示す図である。図 7から明らかなように、インタ、クタンス LI, L2を OnH、すなわち接続しなかった場合に比べて、インダクタンス L1, L2の値を、 3. 5nHまたは 4nHとすることにより、通過帯域幅が拡大し、かつ通過帯域よりも高域側の減衰量が改善されていることがわかる。

[0050] 上記効果を明確にするために、特許文献 2に記載のラダー型フィルタと上記実施形態のラダー型フィルタとを比較することとする。

[0051] 図 8は、比較例として用意したラダー型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。この比較例は、特許文献 2に記載のラダー型フィルタの基準電位側端子が共通接続されて!ヽる並列腕共振子にお!ヽて、該基準電位側端子と基準電位との間にインダクタンスを挿入した構成にぉ、て、インダクタンス値を変ィ匕させたことを除ヽては、本実施形態と同様にして作製されたラダー型フィルタである。

[0052] 図 7と図 8を比較すれば明らかなように、比較例では、通過帯域よりも低域側に減衰極が発生し、インダクタンス LI, L2の値を大きくしたとしても、帯域幅は拡大しないことがわかる。上記図 7と図 8との比較をより明確にするために、上記実施形態のラダー型フィルタ 1の帯域幅と減衰量との関係、及び上記比較例のラダー型フィルタの帯域幅と減衰量との関係を、それぞれ、図 9及び図 10にグラフで示す。

[0053] 図 9及び図 10において、横軸は接続されるインダクタンスのインダクタンス値を、〇は帯域外減衰量 (相手側通過帯域 2110— 2170MHzにおける最小の減衰量である）を、參は 3dB帯域幅を示す。

[0054] 図 10から明らかなように、比較例のラダー型フィルタでは、インダクタンスを接続し、そのインダクタンス値を変化させても帯域幅は拡大しな、ことがわかる。これに対して、上記実施形態のラダー型フィルタ 1では、インダクタンス LI, L2のインダクタンス値を増大させることにより、帯域幅は拡大していき、帯域外減衰量についても、インダクタンス値の増加に伴って増加していき、但しインダクタンス値が大きくなり過ぎると、再度減衰域における減衰量が低下していることがわかる。

[0055] 従って、比較例のラダー型フィルタでは、並列腕共振子にインダクタンスを接続しても帯域幅拡大効果が得られな、のに対し、上記実施形態のラダー型フィルタでは、広帯域であり、かつ高減衰量を実現し得ることがわかる。また、図 9から明らかなように、ラダー型フィルタ 1では、インダクタンス値の値を選択することにより、大きな帯域外減衰量の得られることがわかる。これは、インダクタンス LI, L2の付カ卩により反共振周波数よりも高い領域に生じる副共振と、減衰域との関係によると考えられる。すなわち、上記実施形態のように、上記副共振の周波数域が、ラダー型フィルタ 1の減衰極の近傍となった場合に、減衰量を拡大し得る効果がもっとも大きくなる。また、このとき、同時に帯域幅拡大効果も得ることができ、インダクタンス LI, L2が接続されていない場合に比べて 2倍程度の帯域幅を確保することができる。

[0056] 従って、好ましくは、上記実施形態のように、インダクタンス LI, L2の接続により生じた副共振の周波数位置は、ラダー型フィルタ 1の減衰極もしくはその近傍に位置することが望ましい。もっとも、本発明では、相手側帯域フィルタである受信側帯域フィルタの通過帯域内に上記副共振が位置しておれば、相手側通過帯域における減衰量を拡大することができ、かつ前述したように帯域幅の拡大を図ることができる。また、本実施形態においては、図 9からわ力るように、インダクタンスが 3nH— 5nHである場合に十分な帯域外減衰量と広い帯域幅を確保することができる。ここで、インダクタンスが 3nHのときの副共振周波数の位置は、 2260MHz付近であり、インダクタンスが 3. 5nHのときの副共振周波数の位置は、表 1に示すように 2206MHzである。

[0057] 従って、帯域外減衰量の拡大効果は上記実施形態よりも劣るものの、本発明にお V、ては上記副共振の周波数位置は、相手側の帯域フィルタの受信側帯域フィルタの通過帯域内またはその近傍に位置しておればよい。ここで、相手側の帯域フィルタの受信側帯域フィルタの通過帯域内の近傍とは、図 9からわ力るように、インダクタンス力 S3nHであるときの副共振の周波数位置である 2260MHz付近まで減衰を確保できることから、概ね相手側通過帯域のより 90MHz程度高い周波数位置を示すものである。また、フィルタの通過周波数が変化すると当然変化するため、相手側の通過帯域の上限の周波数を基準として標準化すると、 2260/2170=約 1. 04となるので相手側の通過帯域の上限の周波数の 1. 04倍の周波数位置に副共振の周波数をもってくればよいことがわかる。従って、相手側の帯域フィルタの受信側帯域フィルタの通過帯域内の近傍とは、相手側の通過帯域の上限の周波数を超え、相手側の通過帯域の上限の周波数の 1. 04倍の周波数位置までの周波数帯として定義することができる。

[0058] 図 2に示したように、ラダー型フィルタ 1では、ボンディングワイヤー 18dが、配線パターン 22と矢印 Aで示すように交差されている。すなわち、並列腕共振子 P21から第 1のインダクタンス L1に至る電気的線路と、並列腕共振子 P22から第 2のインダクタンス L2に至る線路とが交差していることになる。そのため、ラダー型フィルタ 1では、両線路において生じる磁束が打ち消し合い、インダクタンス LI, L2を大きくした場合の減衰量の悪化が抑制される。よって、交差部 Aを設けることにより、大きな減衰量を得ることができる。これを図 11を参照して説明する。

[0059] 図 11の実線は、交差部 Aを有するラダー型フィルタ 1の減衰量周波数特性であり、破線は交差部 Aを設けないように、ボンディングワイヤー 18dを接続したことを除いては、上記実施形態と同様にして構成されたラダー型フィルタの減衰量周波数特性である。図 11から明らかなように、上記交差部 Aを設けることにより、帯域外減衰量の拡大が図られてヽることがわかる。

[0060] なお、上記実施形態では、ボンディングワイヤー 18dが配線パターン 22と矢印 Aで示すように交差されていたが、図 12及び図 13に示すように、交差部を設ける構造は適宜変更することができる。図 12に示す変形例では、電極パッド 17cと電極ランド 16 bを接続しているボンディングワイヤー 18cと、ボンディングワイヤー 18dとが矢印 A1 で示すように交差されて、る。

[0061] また、図 13に示す変形例では、ボンディングワイヤー 18cが、並列腕共振子 P22と電極パッド 17dとを結ぶ配線パターン 23と矢印 A2で示すように交差されている。

[0062] このように、 1個の並列腕共振子とインダクタンスとの間の線路と、他方の並列腕共振子と該並列腕共振子に接続されているインダクタンスとの間の線路を交差させる構造は様々に変形することができる。

[0063] さらに、本実施形態では、並列腕共振子 P21, P22に直列にインダクタンス素子が基準電位との間に接続されていたが、このような構成は様々に変形することができる。例えば、図 4 (a)に示すように、 1つの並列腕において、互いに並列に接続された 2 個の共振子 P3 la, P3 lbを配置し、並列接続された並列腕共振子 P3 la, P31bの基準電位側の共通接続点と基準電位との間に、インダクタンス L3を接続した構造であってもよい。さらに、図 4 (b)に示すように、 1つの並列腕において、 2個の並列腕共振子 P32a, P32bが直列に接続されて、てもよ、。

[0064] すなわち、並列腕に配置される並列腕共振子は、複数の並列腕共振子を直列または並列に接続した構造であってもよい。また、インダクタンスについても複数のインダクタンス素子を 1つの並列腕において、互いに直列に、または互いに並列に接続して構成してちょい。

[0065] さらに、複数段構成のラダー型フィルタにおいて、全ての並列腕共振子に、必ずしも直列にインダクタンスが接続されて、る構成は必ずしもな、。

[0066] すなわち、複数の並列腕共振子の内、少なくとも 1つの並列腕共振子の基準電位側端子に、直列にインダクタンスが接続されておればょ、。

[0067] また、上記ラダー型フィルタ 1では、直列腕共振子 S21— S23及び並列腕共振子 P 21, P22は弾性表面波共振子で構成されていたが、弾性表面波共振子ではなぐ他の共振子により構成されていてもよい。このような他の共振子として、例えば図 14 及び図 15に示す圧電薄膜共振子 41, 51を挙げることができる。

[0068] 図 14に示す圧電薄膜共振子 41は、上面に凹部 42aを有する基板 42を用いて構成されている。凹部 42aを覆うように圧電薄膜支持層 43が積層されている。圧電薄膜支持層 43の上面に、圧電薄膜 44が配置されている。圧電薄膜 44の下面には下部電極 45力上面には上部電極 46が形成されている。下部電極 45と上部電極 46とは圧電薄膜 44を介して部分的に対向されており、かつ該対向部分は、前述した基板 4 2の凹部 42aの上方に位置している。

[0069] 従って、下部電極 45と上部 46との間に交流電界を印加した場合、圧電効果により、下部電極 45と圧電薄膜 46とが対向している部分が励振され、共振特性を得ることができる。

[0070] 上記圧電薄膜共振子 41にお、て、圧電薄膜 44は、 ZnOや A1Nなどの適宜の圧電材料などカゝら構成され得る。

[0071] また、下部電極 45及び上部電極 46は、 Aほたは Cuなどの適宜の導電性材料により構成され得る c

[0072] 基板 42は、開口 42aを有するように構成され得る限り、適宜の絶縁性材料あるいは圧電性材料により構成され得る。基板 42を構成する材料としては、例えば、アルミナなどを挙げることができる。さら〖こ、圧電薄膜支持層 43は、開口 42aを覆い、かつ圧電薄膜 44を支持する機能を有するものであり、かつ圧電薄膜 44の振動を妨げない限り、適宜の材料により構成され得る。このような圧電薄膜支持層 43は、ダイヤフラム構造を形成するものであるため、上記のように圧電薄膜 44の振動を妨げない厚みに形成されておればよい。圧電薄膜支持層 43は、例えば SiO、 Al Oなどから構成さ

2 2 3

れ得る。

[0073] 図 15に示す圧電薄膜共振子 51では、基板 52に開口部 52aが形成されている。この開口部 52a上に、圧電薄膜支持層 43、下部電極 45、圧電薄膜 44及び上部電極 46が積層されている。すなわち、図 14に示した凹部 42aを有する基板 42に代えて、開口 52aを有する基板 52が設けられていることを除いては、圧電薄膜共振子 41と同様に構成されている。このように、圧電薄膜共振子では、上面に開いた凹部でなぐ貫通した開口部 52aが基板 52に設けられていてもよい。この場合には、開口部 52a の上方において、圧電薄膜 44の励振部分が構成されることになる。

[0074] 本発明に係るフィルタ装置では、上記インダクタは様々な形態で構成され得る。図 1 6及び図 17は、本発明のフィルタ装置の変形例を示す模式的部分切欠平面図及び正面断面図である。本変形例のフィルタ装置 61は、実装基板 62を有する。実装基板 62上にパッケージ 63が実装されている。ノッケージ 63内には、上述した実施形態と同様に、本発明のフィルタ装置を構成している直列腕共振子及び並列腕共振子からなるラダー型回路が構成されている。すなわち、本発明に従って上記並列腕共振子に直列に接続されるインダクタンスを除いた回路構成を形成してなる圧電基板が収納されている。

フィルタ装置 61では、前述した並列腕共振子に直列に接続される上記インダクタンス LI, L2は、実装基板 62の表面に設けられたコイル状の導体パターンにより構成されている。従って、インダクタンス LI, L2を構成する導体パターンは、実装基板 62上の配線 62aと同一材料を用いて、同じ工程で形成され得る。よって、製造工程の煩雑化を招くことなぐインダクタンス LI, L2を構成することができる。また、インダクタンス LI, L2力実装基板 62に一体ィ匕されているため、部品点数の低減を図ることができる。コイル状導体パターンはミアンダ状導体パターンであってもよ、。

[0075] 図 17に正面断面図で示す変形例のフィルタ装置 65では、実装基板 66上に、パッケージ 63が搭載されている。もっとも、本変形例では、実装基板 66内に、インダクタンス LI, L2を構成する導体パターンが形成されている。この導体パターン力もなるィンダクタンス LI, L2の一端は、それぞれ、ビアホール電極 67a, 67bを介して、実装基板 66の表面に設けられた配線パターン 68a, 68bに接続されている。配線パターン 68a, 68bは、パッケージ 63に設けられた電極に電気的に接続されている。他方、インダクタンス LI, L2の他端は、実装基板 66内に設けられたビアホール電極 69a, 69bを介して、実装基板 66の下面に設けられた端子電極 70a, 70bに電気的に接続されている。ビアホール電極 69a, 69bを介した接続は実装基板 66の側面に設けられた電極を介した接続であってもよ!/、。

[0076] 本変形例のフィルタ装置 65においても、インダクタンス LI, L2力実装基板 66内に内蔵されているため、大型化を招くことなぐ本発明のフィルタ装置を提供することができる。また、上記内蔵されているインダクタンス LI, L2は、例えばセラミック多層基板を製造する公知の製造方法に従って容易に得ることができる。よって、部品点数の増大を招くことなぐかつ製造工程の増大を招くことなぐフィルタ装置 65を提供することがでさる。

[0077] 図 18は、本発明のフィルタ装置のさらに他の変形例を説明するための模式的平面図である。図 18に示すフィルタ装置 71では、パッケージ 72内に、フィルタ素子 73が収納されている。フィルタ素子 73は、第 1の実施形態のラダー型フィルタ 1のフィルタ素子と同様に構成されている。この変形例の特徴は、ノッケージ 72の表面に、コイル状導体パターンを形成することにより上記インダクタンス LI, L2が形成されていることにある。このように、ノッケージ 72の表面に、導体パターンを形成することにより、インダクタンス LI, L2を形成してもよい。ここでは、インダクタンス LI, L2の一端は、それぞれ、ボンディングワイヤー 74a, 74bにより、フィルタ素子 73上の電極ランドに電気的に接続されている。また、特に図示はしないが、インダクタンス LI, L2の他端は、外部と電気的に接続される端子電極等にビアホール電極（図示せず)を介して電気的に接続されて、る。コイル状導体パターンはミアンダ状導体パターンであってもよ V、。ビアホール電極を介した接続は側面電極を介した接続であってもよ!/、。

[0078] 図 19に示す変形例のフィルタ装置 75では、パッケージ 72a内に、フィルタ素子 76 が収納されている。ここでは、ノッケージ 72aがセラミック多層基板により構成されている。パッケージ 72aの内部に、インダクタンス LI, L2が内蔵されている。インダクタンス LI, L2は、パッケージ 72a内において、複数の高さ位置にコイルパターン 76a, 76bを形成し、両者をビアホール電極 76cで電気的に接続することにより構成されている。コイルパターン 76aが、ビアホール 77aにより配線パターン 78aに電気的に接続されている。また、コイルパターン 76bが、ビアホール電極 77b〖こより、端子電極 79 aに電気的に接続されている。

[0079] 他方、インダクタンス L2も同様に構成されており、インダクタンス L2を構成するコィルパターン 80a, 80bがビアホール電極 80cにより電気的に接続されている。コイルパターン 80aが、ビアホール電極 81aにより配線パターン 78bに接続されている。また、コイルパターン 80bが、ビアホール電極 8 lbにより、端子電極 79bに電気的に接続されている。ビアホール電極 77b, 81bのかわりに側面電極を用いてもよい。コイルパターンはミアンダパターンであってもよ！/、。

[0080] 図 18及び図 19に示した各変形例のフィルタ装置 71, 75から明らかなように、フィルタ装置が実装されるパッケージに、上記インダクタンス LI, L2の少なくとも一方が内蔵されていてもよい。この場合には、ノッケージ 72, 75の外部でインダクタンス素子を接続する作業を省略することができるとともに、フィルタ装置が内蔵された電子部品の小型化が図ることができる。すなわち、上記フィルタ装置を用いて構成された例えばデュプレクサ等の電子部品の小型化を図ることができる。

[0081] 図 20— 23は、本発明に係るフィルタ装置構造の変形例を示す各正面断面図である。本発明に係るフィルタ装置では、パッケージ構造は適宜変形され得る。

[0082] 例えば、図 20に示すフィルタ装置 201では、基板 202と、枠状部材 203と、蓋材 20 4とによりパッケージが構造されている。ここでは、基板 202上にフリップチップボンデイング工法により SAW素子 205が搭載されている。すなわち、基板 202の上面に電極ランド 206, 207力形成されており、金属ノンプ 208a, 208bにより SAW素子 205 力 S電極ランド 206, 207に接合されている。なお、電極ランド 206, 207はビアホーノレ電極 209a, 209b【こより端子電極 210, 211【こ接合されて!ヽる。本変形 ί列【こおヽても、前述した実施例と同様にインダクダンスを適宜構成すればよい。例えば、外付のィンダクタンス素子により構成して、てもよ、。

[0083] また、図 21に示すフィルタ装置 221では、フィルタ装置 201と同様のパッケージ構造が採用されている。もっとも、ここでは、基板 202に代えて、多層基板 222が用いられている。多層基板 222の上面には、電極ランド 206, 207が形成されており、該電極ランド 206, 207は、多層基板 222内に配置されたインダクタンス構成用の内部電極 223, 224【こヒ、、ホーノレ電極 209a, 209b【こより電気的【こ接続されて!ヽる。更【こ、内部電極 223, 224力ビアホール電極 225, 226によりインダクタンス構成用の内咅電極 227, 228に接続されて!ヽる。内咅電極 227, 228力ビアホーノレ電極 229, 230により端子電極 210, 211に接続されている。このように、多層基板 222内にインダクタンスを構成し、多層基板 222上に、フィルタ装置 201の場合と同様にフリツプチップボンディング工法により SAW素子 205が搭載されていてもよい。

図 22に示すフィルタ装置 241は、図 20に示した枠状部材 203及び蓋材 204に代えて、外装榭脂層 242を用いたことを除いてはフィルタ装置 201と同様に構成されている。また、図 23に示すフィルタ装置 251は、枠状部材 203及び蓋材 204に代えて外装榭脂層 252を用いたことを除いては、フィルタ装置 221と同様に構成されている。このように、ノッケージの一部を外装榭脂層 242, 252で構成してもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 通過帯域の周波数が相対的に低い第 1のバンドパスフィルタと、通過帯域の周波数が相対的に高い第 2のバンドパスフィルタとを含む通信システムの第 1のバンドパスフィルタとして用いられるフィルタ装置であって、

ラダー型回路構成を有し、

入力端子と出力端子とを結ぶ直列腕に挿入された少なくとも一つの直列腕共振子と、

前記直列腕と基準電位とを結ぶ少なくとも一つの並列腕に接続されている、少なくとも一つの並列腕共振子と、

少なくとも一つの前記並列腕共振子に直列に接続されたインダクタンスとを備え、前記インダクタンスのインダクタンス値が、前記インダクタンスの揷人により前記並歹 U 腕共振子に新たに生じた副共振の周波数が、相手側のフィルタである第 2のバンドパスフィルタの通過帯域内またはその近傍に位置するように設定されて、ることを特徴とするフィルタ装置。

[2] 前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、それぞれ、弾性表面波共振子により構成されている、請求項 1に記載のフィルタ装置。

[3] 前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、それぞれ、圧電薄膜共振子により構成されている、請求項 1に記載のフィルタ装置。

[4] 前記圧電薄膜共振子は、開口部もしくは凹部を有する基板と、該開口部もしくは凹部の上方に配置された圧電薄膜と、前記圧電薄膜の上面及び下面にそれぞれ形成されており、かつ圧電薄膜を介して対向するように配置された上部電極及び下部電極を有する、請求項 3に記載のフィルタ装置。

[5] 前記基板と、前記圧電薄膜との間に、前記基板の開口部もしくは凹部を覆うように設けられた圧電薄膜支持層をさらに備える、請求項 4に記載のフィルタ装置。

[6] 前記ラダー型フィルタの前記直列腕共振子及び並列腕共振子が接続されているパッケージをさらに備え、前記インダクタが、前記パッケージの外部で前記並列腕共振子に接続されているインダクタンス素子である、請求項 1一 3のいずれか 1項に記載のフィルタ装置。

[7] 前記パッケージが実装される実装基板をさらに備え、前記インダクタが、前記実装基板に内蔵されたインダクタンス素子であり、請求項 6に記載のフィルタ装置。

[8] 前記フィルタ装置が実装されているパッケージをさらに備え、前記インダクタが、前記パッケージに内蔵されている請求項 1一 3のいずれか 1項に記載のフィルタ装置。