JP3720900B2

JP3720900B2 - 弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法

Info

Publication number: JP3720900B2
Application number: JP07041896A
Authority: JP
Inventors: 泰史黒田; 昌芳越野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JPH09261002A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばコードレス電話や移動体通信等の機器に使われる弾性表面波フィルタ装置、その弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法及び弾性表面波素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コードレス電話用やその他の移動帯通信用に用いられる弾性表面波フィルタの構成としては、共振子を梯子状に接続したラダー型、ＩＤＴ（Inter Digital Transduser）を複数並べたＩＩＤＴ（Interdigitated, Inter Digital Transduser）型、数個のＩＤＴを両側で反射器ではさんだ共振子型等が用いられている。帯域外抑圧度を重視した場合やフィルタの入出力インピーダンスを50Ωに合わせたいような場合には、共振子型フィルタが用いられることが多い。
【０００３】
図１３に従来の共振子型フィルタの概略図を示す。
【０００４】
同図に示す共振子型フィルタ１ａ、１ｂは、３対のトランスジューサ２ａ、２ｂ、２ｃの両側にグレーティング反射器３ａ、３ｂを設けてなる。ここでは、帯域外減衰量を向上させるため鏡面対称に２つの共振子型フィルタ１ａ、１ｂを接続している。
【０００５】
移動体通信用フィルタは、受送信の両方において必要とされる。また、受送信の両方には、それぞれ通過帯域近傍に抑止帯がある。抑止帯では、周波数特性として高減衰量が要求される。その上、携帯電話等のシステム自体の小型化、低消費電力化のため、移動体通信用フィルタはさらに通過帯域内で低損失であることが強く要求されるようになってきた。そのため、図１３に示した２段接続の共振子型フィルタでは、図１４に示すように通過帯域外減衰量は良好とはいえ、通過帯域内損失が劣るという欠点があった。
【０００６】
低損失の通過帯域内特性を実現したフィルタとして、梯子状に弾性表面波共振子を接続してなるラダー型の共振子型フィルタがある。
【０００７】
図１５にこのラダー型の共振子型フィルタの構成を示す。
【０００８】
同図に示すフィルタは、入力端子４ａと出力端子４ｂとの間に導体パターン４ｃを介して２つの弾性表面波共振子５ａ、５ｂを直列椀に接続し、入力端子４ａとグランドとの接続部４ｄとの間に弾性表面波共振子５ｃを介挿し、導体パターン４ｃとグランドとの接続部４ｅとの間に弾性表面波共振子５ｄを介挿し、出力端子４ｂとグランドとの接続部４ｆとの間に弾性表面波共振子５ｅを介挿してなるものである。接続部４ｄ〜４ｅはそれぞれ外囲器のグランド端子（図示を省略）に接続される。ここで、弾性表面波共振子５ｃ、５ｄ、５ｅは並列椀に接続されている事になる。
【０００９】
しかし、このラダー型の共振子型フィルタでは、図１６▲１▼に示した周波数特性に示すように、帯域近傍に鋭い高減衰領域（ノッチ）をもたせることは容易であるが、帯域外のある程度広い周波数範囲で高減衰量を得るのは難しく、特に図１３に示した共振子型フィルタと比較した場合に通過帯域の低域側の帯域外での減衰量が大きく劣るという欠点があった。
【００１０】
最近ではスプリアス信号、イメージ信号を抑圧するため広帯域に渡って減衰量を大きく取りたいという市場要求も強く、ラダー型の共振子型フィルタに関しては帯域外減衰量の向上が強く望まれている。特に通過帯域から比較的離れた低周波数側の一部の周波数帯における高減衰量が要求される場合も増えてきている。このようなラダー型構造を用いてフィルタを構成しようとした場合において、帯域外減衰量を改善するときには、直列椀共振子に対する並列椀共振子の容量比を大きくする、あるいは接続されている共振子の素子数を増やす等の手法が一般に知られている。しかし、この場合、帯域外減衰量の改善に伴い通過帯域幅の減少、最小挿入損失の悪化が生じる。また、通過帯域から離れた位置にある周波数帯において高減衰量を達成するのは難しい。
【００１１】
通過帯域の低域側のある周波数帯において高い減衰量を得る方法としては他に該周波数帯域に共振周波数をもつ並列椀共振子あるいは反共振周波数をもつ直列椀共振子を付加する方法がある。しかし、この場合でも、弾性表面波共振子は比較的大きなＱ値を持つため広い周波数範囲に渡り減衰を得るには、周波数をずらして多数の共振子を接続する必要があり、この時には通過帯域での平坦特性を出すことも難しくなってくる。
【００１２】
ラダー型の共振子型フィルタはもともと帯域近傍には高い減衰量を持つ領域が形成される。低域のある周波数帯で高減衰量が必要であればこのラダー型の本来帯域近傍に形成されている高減衰領域を低域側の所望の点に移動させてやればよいことになる。特開平５−１８３３８０号公報では、並列椀共振子にインダクタンスを付加することで帯域幅を拡大し、これにより上記目的を達成している。しかし、この方法では、帯域幅の拡大も伴ってしまうので通過帯域近傍に減衰量が必要な領域が存在するときは、この減衰量も損なってしまう。図１５に示した例においてインダクタンスを付加したときの周波数特性を図１６▲２▼で示す。また、インダクタンスをチップ上に形成するとチップ面積増加により、フィルタの小型化が難しくなり、さらにＱ値の高いインダクタンスの形成も難しい。一方、外囲器と圧電性基板とを電気的に接続するためのボンディングワイヤーのインダクタンスを用いて高減衰領域を低域側の所望の点に移動させることも考えられるが、この場合にはワイヤー長がフィルタのパッケージサイズに制約されるため大きなＬ値を得ることは難しく、通過帯域のごく近傍にしか高減衰領域の移動はできない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のラダー型の共振子型フィルタでは、本来の特性を維持したまま高減衰領域を通過帯域の低域側の所望の点、特に通過帯域からかなり離れたところに移動させることが難しかった。
【００１４】
本発明の目的は、本来のフィルタ特性を維持したまま高減衰領域を通過帯域の低域側の所望の点に設定することができる弾性表面波フィルタ装置、弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法及びこれに用いられる弾性表面波素子を提供することにある。
【００１５】
本発明の目的は、チップ面積を増大させることなく上記の目的を達成できる弾性表面波フィルタ装置、弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法及びこれに用いられる弾性表面波素子を提供することにある。
【００１６】
本発明の目的は、部品点数を抑えて上記の目的を達成できる弾性表面波フィルタ装置、弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法及びこれに用いられる弾性表面波素子を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１記載の本発明の弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法は、並列椀に接続された弾性表面波共振子を有する共振子群が形成された圧電性基板を外囲器上に配置してなる弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法において、前記並列椀に接続された弾性表面波共振子の一端をボンディングパッド部に共通に接続し、前記ボンディングパッド部と前記外囲器上に設けられた基準電位端子とをボンディングワイヤーにより接続し、前記ボンディングパッド部が有するリアクタンス成分と前記ボンディングワイヤーが有するインダクタンス成分とにより阻止帯域を設定する。
【００２４】
請求項２記載の本発明の弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法は、請求項１記載の方法において、前記阻止帯域に応じて前記ボンディングパッド部を所定の面積にすることを特徴とする。
【００２５】
請求項３記載の本発明の弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法は、請求項１記載の方法において、前記阻止帯域に応じて前記ボンディングワイヤーを所定の長さにすることを特徴とする。
【００２６】
請求項４記載の本発明の弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法は、請求項１記載の方法において、前記阻止帯域に応じて前記ボンディングパッド部と前記ボンディングワイヤーを所定の数にすることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る弾性表面波素子の平面図である。
【００３０】
図１において、１１は圧電性基板であり、圧電性基板１１上には５つの弾性表面波共振子１２ａ〜１２ｅが形成されている。
【００３１】
圧電性基板１１上に形成された入力端子１３ａと出力端子１３ｂとの間には、２つの弾性表面波共振子１２ａ、１２ｂが直列椀に接続されている。導体パターン１３ｃは、弾性表面波共振子１２ａと１２ｂとを接続する。
【００３２】
弾性表面波共振子１２ｃ〜１２ｅは、グランドに対して互いに並列椀になるように接続されている。弾性表面波共振子１２ｃは、入力端子１３ａとボンディングパッド部１３ｄとの間に介挿されている。弾性表面波共振子１２ｄは、導体パターン１３ｃとボンディングパッド部１３ｅとの間に介挿されている。弾性表面波共振子１２ｅは、出力端子１３ｂとボンディングパッド部１３ｅとの間に介挿されている。つまり、弾性表面波共振子１２ｄと１２ｅの一端は共にボンディングパッド部１３ｅにより共通にされている。
【００３３】
図２に図１に示した弾性表面波素子を外囲器に搭載した弾性表面波フィルタ装置を示す。
【００３４】
図２において、１４は外囲器であり、この外囲器１４には入力端子１５ａ、出力端子１５ｂ、基準電位としてのグランド端子１５ｃ、１５ｄが設けられている。外囲器１４の入力端子１５ａと圧電性基板１１の入力端子１３ａとは、ボンディングワイヤー１６ａにより接続され、外囲器１４の出力端子１５ｂと圧電性基板１１の入力端子１３ｂとは、ボンディングワイヤー１６ｂにより接続され、外囲器１４のグランド端子１５ｃと圧電性基板１１のボンディングパッド部１３ｄとは、ボンディングワイヤー１６ｃにより接続され、外囲器１４のグランド端子１５ｄと圧電性基板１１のボンディングパッド部１３ｅとは、ボンディングワイヤー１６ｄにより接続されている。
【００３５】
図３に図２に示した弾性表面波フィルタ装置の等価回路を示す。
【００３６】
グランド端子１５ｃと弾性表面波共振子１２ｃとの間の抵抗ＲとインダクタンスＬは、ボンディングワイヤー１６ｃにより生じるものである。グランド端子１５ｄと弾性表面波共振子１２ｄ、１２ｅとの間の抵抗ＲとインダクタンスＬは、ボンディングワイヤー１６ｄにより生じるものである。ボンディングワイヤー１６ｄの抵抗Ｒ及びインダクタンスＬと並列に接続されたキャパシタンスＣは、共通に接続したボンディングパッド部１３ｅパターンとグランド端子１５ｄ（パッケージ側基準電位）である。これらのＲ、Ｌ、Ｃは、ここではチップとパッケージ間で考えているが、実際にはパッケージ内基準電位も外部の基準電位との間にはパッケージ内配線によるＲ、Ｌ、Ｃは有する。
【００３７】
図４は図３を書き直したものである。つまり、弾性表面波共振子１２ａと１２ｃからなる部分１７Ａの後に、弾性表面波共振子１２ｂからなる部分１７Ｃと並列に、弾性表面波共振子１２ｄ、１２ｅからなる部分１７Ｂ、１７Ｄとパッケージへのボンディングワイヤー１６ｃ、１６ｄ、容量Ｃからなる部分１７Ｅによって形成されるＴ型回路とが形成されたものとなっている。
【００３８】
【実施例】
（実施例１）
図１〜図４に示した構成の弾性表面波フィルタ装置の構成であって、圧電性基板の材質を３６゜Ｙ−ＸＬｉＴａＯ₃、その厚さを0.35ｍｍとし、この圧電性基板上に厚さが3800（オーグストローム）のΑｌ膜をスパッタ製膜し、ドライエッチングにより弾性表面波共振子からなるフィルタを形成した。
【００３９】
このフィルタの中心周波数は 940ＭΗｚ近傍にあり、このフィルタの周波数特性を図５▲１▼に示す。▲２▼は２つの並列椀共振子基準電位側を互いに接続しない場合の特性である。接続しない場合に通過帯域のごく近傍にあったトラップが接続することによって低周波数側に移動したことがわかる。また、このとき通過帯域の拡大はトラップの低域側への移動量に比べ非常に小さく抑える事ができるため、通過帯域の低周波数側の近傍にも減衰が必要な場合にもそこでの減衰量を悪化させてしまうことはない。本例でいえば 910ＭＨｚ付近の減衰量を悪化させることなく、 882ＭＨｚ付近の減衰量を約10ｄＢ増加させている。
【００４０】
我国におけるアナログ方式による移動体通信では、 910ＭＨｚを越えたとところに移動局の送信周波数帯域があり、 882ＭＨｚ付近より低いところに基地局の送信周波数帯域があることから、このフィルタを若干の周波数変更することで移動局の送信用フィルタや基地局の受信用フィルタとして用いることができる。
【００４１】
（実施例２）
実施例１の弾性表面波フィルタ装置において、ボンディングワイヤー（図２の符号１６ｄ）を敢えて長いワイヤーとすることにより、インダクタンスを 2〜 3ｎＨとした場合である。
【００４２】
図６▲１▼はこの結果である。図中▲２▼は本発明によらない場合、図中▲３▼にすでに示した実施例１でワイヤーが短い場合（１ｎＨ以下）を比較のため示した。実施例２ではトラップはさらに低域側（ 842ΜＨｚ以下）に移動している。また帯域近傍の 910ΜＨｚ付近の減衰量は大きく劣化はしていない。
【００４３】
（実施例３）
実施例１の弾性表面波フィルタ装置において、ボンディングワイヤーは短いままで２つの並列椀に接続された弾性表面波共振子の共通接続されたボンディングパッド部（図１または図２の符号１３ｅ）の面積を増加させ10ｐＦ以上にした場合である。その結果を図７▲１▼に示す。同図▲２▼、▲３▼は図５と同様に本発明を用いない場合、実施例１の場合を示した。この実施例は図３でボンディングワイヤーと並列に入った容量Ｃが増大した場合に相当するが、この場合も低域側トラップは 862ＭＨｚ近辺へ移動している。
【００４４】
（実施例４）
図８に実施例４のここでは弾性表面波共振子を７素子用いている（符号８１〜８７）。このうち４つの並列椀共振子（８１、８３、８５、８７）の基準電位側は共通に接続し、４本のワイヤー９１〜９４でパッケージ側基準電位端子に接続した。このときの周波数特性を図９に示す。ここでは低域側トラップの位置は 800ＭＨｚ付近である。ボンディングを３、２、１本へと減らしていったときの特性を図１０、図１１、図１２に示す。４本ワイヤーで 800ＭＨｚ付近だったトラップは 750ＭＨｚ、 640ＭＨｚ、 500ＭＨｚ以下へと大きく移動していっている。このように共通に基準電位に接続された並列椀共振子へのボンディングワイヤー本数を減ずることでさらに低域側トラップの位置を低域へとずらす効果があった。またこのとき通過帯域の大幅な増加は見られていないため帯域近傍の減衰量確保の点でも有利となる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、並列椀に接続された弾性表面波共振子が共通接続された一端と基準電位との間には、ボンディングワイヤー等の接続手段によるインダクタンス成分とボンディングパッド部等の接続部が基準電位との間で有するキャパシタンス成分とが並列に介挿されているので、通過帯域の拡大を抑えつつ、高減衰領域を通過帯域の低域側の所望の点に設定することができる。また、特別な素子を使うことなく上記特性を得ているので、チップ面積を増大させることもなく、また部品点数を抑えこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る弾性表面波素子の平面図である。
【図２】本発明に係る弾性表面波フィルタ装置の平面図である。
【図３】図２に示した弾性表面波フィルタ装置の等価回路図である。
【図４】図２に示した弾性表面波フィルタ装置の等価回路図である。
【図５】実施例１における周波数特性図である。
【図６】実施例２における周波数特性図である。
【図７】実施例３における周波数特性図である。
【図８】実施例４における弾性表面波フィルタ装置の構成図である。
【図９】実施例４における周波数特性図である。
【図１０】実施例４における周波数特性図である。
【図１１】実施例４における周波数特性図である。
【図１２】実施例４における周波数特性図である。
【図１３】従来の共振子型フィルタの概略図である。
【図１４】図１３の共振子型フィルタにおける周波数特性図である。
【図１５】従来のラダー型の共振子型フィルタの概略図である。
【図１６】図１５の共振子型フィルタにおける周波数特性図である。
【符号の説明】
１１………圧電性基板
１２ａ〜１２ｅ………弾性表面波共振子
１３ａ………入力端子
１３ｂ……出力端子１３ｂ
１３ｃ……導体パターン
１３ｄ………ボンディングパッド部
１３ｅ………ボンディングパッド部
１４………外囲器
１５ａ………入力端子
１５ｂ………出力端子
１５ｃ、１５ｄ………グランド端子

Claims

並列椀に接続された弾性表面波共振子を有する共振子群が形成された圧電性基板を外囲器上に配置してなる弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法において、
前記並列椀に接続された弾性表面波共振子の一端をボンディングパッド部に共通に接続し、
前記ボンディングパッド部と前記外囲器上に設けられた基準電位端子とをボンディングワイヤーにより接続し、
前記ボンディングパッド部が有するリアクタンス成分と前記ボンディングワイヤーが有するインダクタンス成分とにより阻止帯域を設定すること
を特徴とする弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法。
請求項１記載の弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法において、前記阻止帯域に応じて前記ボンディングパッド部を所定の面積にすることを特徴とする弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法。
請求項１記載の弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法において、前記阻止帯域に応じて前記ボンディングワイヤーを所定の長さにすることを特徴とする弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法。
請求項１記載の弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法において、前記阻止帯域に応じて前記ボンディングパッド部と前記ボンディングワイヤーを所定の数にすることを特徴とする弾性表面波フィルタ装置における阻止帯域の設定方法。