JP3890668B2 - 弾性表面波フィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は弾性表面波フィルタに関し、特に通過域の高周波側の減衰量を改善したラダー型弾性表面波フィルタ（以下、ラダー型ＳＡＷフィルタと称する）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等のＲＦ段に複数の一端子対弾性表面波共振子（以下、ＳＡＷ共振子と称す）を梯子型に接続した所謂ラダー型ＳＡＷフィルタが用いられている。該ラダー型ＳＡＷフィルタの特徴は誘電体フィルタ等に比べ小型、軽量に加え、低損失且つ、急峻な減衰傾度を有する濾波特性が実現できる点であり、最近では携帯電話等のＲＦフィルタとして広く使用されている。
【０００３】
ラダー型ＳＡＷフィルタはＳＡＷ共振子を梯子型に縦続接続したフィルタであり、Ｑの高いＳＡＷ共振子から構成されるため、低損失で減衰傾度の急峻なフィルタが得られる。図６に従来のラダー型ＳＡＷフィルタの平面図を、図７にその電気的等価回路図を示す。ＳＡＷ共振子の形成手法を図６に示す圧電基板２０の上端に配置するＳＡＷ共振子Ｒ３（圧電基板の左端にそれぞれのＳＡＷ共振子を表す記号Ｒｉを記す）を例に説明すると、圧電基板２０の主面上に表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ２１とその両側に反射器２２ａ、２２ｂを配置する。ＩＤＴ２１はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対のくし形電極により構成され、ＩＤＴ２１を構成する一方のくし型電極は入力端子とし、他方のくし形電極は出力端子とする。ＩＤＴ２１の両側に配置した反射器２２ａ、２２ｂは前記ＩＤＴ２１で励起された表面波をそれぞれのＩＤＴの中央方向に反射することにより振動エネルギーを前記反射器２２ａと２２ｂとの間に閉じ込めて共振子を構成する。
【０００４】
上記のように形成されるＳＡＷ共振子を同一圧電基板２０上に互いに干渉のない間隙をおいて複数個形成し（図６の例ではＲ１〜Ｒ６の６個のＳＡＷ共振子）、リード電極により各ＳＡＷ共振子間およびＳＡＷ共振子と接地パッド間を接続してラダー型ＳＡＷフィルタ素子を形成する。該ラダー型ＳＡＷフィルタ素子を中央に凹陥部のあるセラミックパッケージ２３に収容し、前記素子の底面とパッケージ２３とを接着剤等で固定する。ラダー型ＳＡＷフィルタ素子の入出力電極パッド２４、２５とパッケージの入出力電極２６、２７とをそれぞれボンディングワイヤで接続する。また、ラダー型ＳＡＷフィルタ素子の接地用電極パッド２８、２９および３０とパッケージの接地電極３１とをそれぞれボンディングワイヤで接続し、ラダー型ＳＡＷフィルタを完成する。
【０００５】
上記のラダー型ＳＡＷフィルタの電気的等価回路は図７に示すように第１のＳＡＷ共振子Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５を直列腕に配し、第２のＳＡＷ共振子Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６を並列腕に配して構成する。周知のように、並列腕のＳＡＷ共振子の反共振周波数を直列腕のＳＡＷ共振子の共振周波数にほぼ一致させることにより帯域フィルタを構成する。通過域は並列腕の共振周波数と直列腕の反共振周波数の間となり、前記共振周波数と前記反共振周波数に減衰極を有するラダー型ＳＡＷフィルタが構成できる。尚、フィルタの減衰傾度、阻止減衰量等はフィルタ構成に用いるＳＡＷ共振子の個数に大きく依存することが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記ラダー型ＳＡＷフィルタを携帯電話等のＲＦフィルタとして用いる場合、通常のラダー型ＳＡＷフィルタの伝送特性は図８に示すように、高域側の阻止減衰量が周波数の増加と共に単調減少する。このとき直列腕は同一のＳＡＷ共振子であり、ＩＤＴ対数は１００対で反射器は各１００本である。また、並列腕のＳＡＷ共振子Ｒ２、Ｒ４のＩＤＴ対数は１００対で反射器は各１００本であり、Ｒ６のＩＤＴ対数は５０対で反射器は各１００本である。中心周波数は９４６ＭＨｚ、帯域幅は約４０ＭＨｚで、入出力インピーダンスは５０Ωである。このように従来のラダー型ＳＡＷフィルタは通過域近傍では低損失で且つ、急峻な減衰傾度を有するフィルタ特性が得られるが、通過帯域の高周波側において、ミキサーで発生する局部発振周波数の２倍、３倍のハーモニッを抑圧する減衰量を確保できないという欠点がある。
また、無線機の小型化のため接地が不十分な場合、従来のラダー型ＳＡＷフィルタでは高周波側の減衰特性が劣化するという欠点がある。本発明は上記欠点を解決するためになされたものであって、通過域の高域側において高阻止減衰量を有するラダー型ＳＡＷフィルタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る弾性表面波フィルタの請求項１に記載の発明は、圧電基板上に形成した弾性表面波素子と、該弾性表面波素子を収容するパッケージとを備えた弾性表面波フィルタにおいて、前記弾性表面波素子は、ＩＤＴと該ＩＤＴの両側に反射器を配置してなるＳＡＷ共振子を少なくとも２個配設して構成され、入力電極パッドと、出力電極パッドと、接地用電極パッドとを備え、前記パッケージは、入力パッドと、出力パッドと、前記入力パッドに隣接する第１の接地パッドと、前記出力パッドに隣接する第２の接地パッドとを備え、前記接地用電極パッドの少なくとも１つは、前記第１の接地パッドと、前記第２の接地パッドの両方に接地用ワイヤボンディングで接続され、前記接地用ボンディングワイヤは、ＩＤＴの前記入力電極パッドとパッケージの前記入力パッドに接続された入力用ボンディングワイヤと、ＩＤＴの前記出力電極パッドとパッケージの前記出力パッドに接続された出力用ボンディングワイヤとの間に配設したことを特徴とする弾性表面波フィルタである。
請求項２に記載の発明は、圧電基板上に形成した弾性表面波素子と、該弾性表面波素子を収容するパッケージとを備えた弾性表面波フィルタにおいて、前記弾性表面波素子は、複数の一端子対弾性表面波共振子を形成し梯子型に接続して構成したラダー型表面波フィルタであり、入力電極パッドと、出力電極パッドと、接地用電極パッドとを備え、前記パッケージは、入力パッドと、出力パッドと、前記入力パッドに隣接する第１の接地パッドと、前記出力パッドに隣接する第２の接地パッドとを備え、前記接地用電極パッドの少なくとも１つは、前記第１の接地パッドと、前記第２の接地パッドの両方に接地用ワイヤボンディングで接続され、前記接地用ボンディングワイヤは、ＩＤＴの前記入力電極パッドとパッケージの前記入力パッドに接続された入力用ボンディングワイヤと、ＩＤＴの前記出力電極パッドとパッケージの前記出力パッドに接続された出力用ボンディングワイヤとの間に配設したことを特徴とする弾性表面波フィルタである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るラダー型ＳＡＷフィルタの一実施例を示す平面図であり、図２はその電気的等価回路である。
【０００９】
ＳＡＷ共振子Ｒｉ（図１の実施例ではｉ＝１〜６）を所望の個数だけ互いに干渉しないように、所定の間隙をおいて圧電基板１の主面上に配設し、該共振子間をリード電極Ｌで接続してラダー型ＳＡＷフィルタ素子を形成し、該素子をセラミックパッケージ４の中央に設けた凹陥部に接着剤等を用いて固着した点は従来のラダー型フィルタと同様である。本発明の特徴はラダー型ＳＡＷフィルタ素子の各パッドとパッケージ４の入出力電極、接地電極とのボンディングワイヤを用いた接続に存する。
【００１０】
本発明の特徴であるボンディングワイヤの配線構造を説明すると、図１においてボンディングワイヤ５は圧電基板上のＳＡＷ共振子Ｒ１に設けた入力電極パッド６とパッケージ４の入力パッド７を電気的に接続し、ボンディングワイヤ８は圧電基板上のＳＡＷ共振子Ｒ５に設けた出力電極パッド９とパッケージ４の出力パッド１０とを電気的に接続する。また、並列腕ＳＡＷ共振子Ｒ４に設けた接地用電極パッド１１及び並列腕ＳＡＷ共振子Ｒ６に設けた接地用電極パッド１２と、パッケージ４の接地パッド１３ａ及び１３ｃとの間にはそれぞれ２本のボンディングワイヤを接続する。並列腕ＳＡＷ共振子Ｒ２の接地用電極パッド１４とパッケージ４の接地パッド１３ｂとはボンディングワイヤ１５ａで接続する。
【００１１】
本実施例のようにＳＡＷ共振子Ｒ４とＲ６の接地用ボンディングワイヤを２本ずつ、即ち１６ａ、１６ｂと１７ａ、１７ｂを入力用ボンディングワイヤ５と出力用ボンディングワイヤ１０との間に、電磁気的漏洩を遮蔽するような配線構造とすることにより、直達波のレベルを大幅に削減すること可能であり、大きなシールド効果が得られることが種々の実験結果から明らかになった。
【００１２】
図３は本発明に係るボンディングワイヤの配線構造の一例である図１に基づいて作製したラダー型ＳＡＷフィルタの振幅伝送特性Ａと、先に図８として示した従来のボンディングワイヤの配線構造である図６に基づいて作成したラダー型ＳＡＷフィルタの振幅伝送特性Ｃとを比較したものである。図１に基づくフィルタの設計条件は図８のそれと同一であり、ボンディングワイヤの配線のみがことなる。図から明らかなように従来のボンディングワイヤの配線構造の伝送特性は、高域側において周波数の増加につれて阻止減衰量が単調減少するが、本発明になるボンディングワイヤの配線構造を用いると、広周波領域に渡り阻止減衰量が従来のものより大幅に改善されることが分かる。
【００１３】
図４は本発明の他の実施例であり、図１に示す配線構造との違いは、圧電基板上に設けたＳＡＷ共振子Ｒ２の接地用電極パッド１４とパッケージ４の接地パッド１３ｂとの間にボンディングワイヤ１５ｂを増設した点である。即ち、ＳＡＷ共振子Ｒ２の接地用電極パッド１４に２本のボンディングワイヤを接続する配線構造とした点である。圧電基板上に設けたＳＡＷ共振子の全ての接地用電極パッドがそれぞれ２本のボンディングワイヤでパッケージの接地電極と接続され、且つ、入出力ボンディングワイヤ間に接地ボンディングワイヤを設ける構造とし、直達波を遮蔽するような配線構造になっていることである。
図３に示す曲線Ｂは本実施例を用いてラダー型ＳＡＷフィルタを試作した場合の伝送特性であり、図１の配線構造の伝送特性Ａと同様に高域側において阻止減衰量が改善され、曲線Ａより高域側まで改善されていることが分かる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような配線構造としたので、ラダー型ＳＡＷフィルタの低損失、且つ急峻な減衰特性の特徴を維持しながら通過域の高域側における阻止域減衰量を大幅に改善することが可能となり、携帯電話等のＲＦ段に用いる場合、ミキサーで発生する局部発振周波数の２倍、３倍を十分に抑圧することができるため、本発明になる弾性表面はフィルタを携帯電話端末とに用いると優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るの実施の一形態例を示すラダー型ＳＡＷフィルタに於けるボンディングワイヤの構成法を示す図である。
【図２】図１の電気的等価回路を示す図である。
【図３】本発明の図１の構成法を用いて作成したラダー型ＳＡＷフィルタの伝送特性と従来の構成法の伝送特性を比較する図である。
【図４】本発明の他の実施例を示すラダー型ＳＡＷフィルタに於けるボンディングワイヤの構成法を示す図である。
【図５】図４の電気的等価回路を示す図である。
【図６】従来のラダー型ＳＡＷフィルタに於けるボンディングワイヤの構成法を示す図である。
【図７】図６の電気的等価回路である。
【図８】図６のラダー型ＳＡＷフィルタの伝送特性を示す図である。
【符号の説明】
１・・圧電基板
２・・ＩＤＴ
３ａ、３ｂ・・反射器
４・・パッケージ
５、 ８、１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ・・ボンディングワイヤ
６、 ９、１１、１２、１４・・電極パッド
７・・入力電極
１０・・出力電極
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・アース電極
Ｌ・・リード電極
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６・・ＳＡＷ共振子

Claims (2)

1. 圧電基板上に形成した弾性表面波素子と、該弾性表面波素子を収容するパッケージとを備えた弾性表面波フィルタにおいて、
   前記弾性表面波素子は、ＩＤＴと該ＩＤＴの両側に反射器を配置してなるＳＡＷ共振子を少なくとも２個配設して構成され、入力電極パッドと、出力電極パッドと、接地用電極パッドとを備え、
   前記パッケージは、入力パッドと、出力パッドと、前記入力パッドに隣接する第１の接地パッドと、前記出力パッドに隣接する第２の接地パッドとを備え、
   前記接地用電極パッドの少なくとも１つは、前記第１の接地パッドと、前記第２の接地パッドの両方に接地用ワイヤボンディングで接続され、
   前記接地用ボンディングワイヤは、ＩＤＴの前記入力電極パッドとパッケージの前記入力パッドに接続された入力用ボンディングワイヤと、ＩＤＴの前記出力電極パッドとパッケージの前記出力パッドに接続された出力用ボンディングワイヤとの間に配設したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
2. 圧電基板上に形成した弾性表面波素子と、該弾性表面波素子を収容するパッケージとを備えた弾性表面波フィルタにおいて、
   前記弾性表面波素子は、複数の一端子対弾性表面波共振子を形成し梯子型に接続して構成したラダー型表面波フィルタであり、入力電極パッドと、出力電極パッドと、接地用電極パッドとを備え、
   前記パッケージは、入力パッドと、出力パッドと、前記入力パッドに隣接する第１の接地パッドと、前記出力パッドに隣接する第２の接地パッドとを備え、
   前記接地用電極パッドの少なくとも１つは、前記第１の接地パッドと、前記第２の接地パッドの両方に接地用ワイヤボンディングで接続され、
   前記接地用ボンディングワイヤは、ＩＤＴの前記入力電極パッドとパッケージの前記入力パッドに接続された入力用ボンディングワイヤと、ＩＤＴの前記出力電極パッドとパッケージの前記出力パッドに接続された出力用ボンディングワイヤとの間に配設したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。

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