JPH07115346A - 弾性表面波フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】挿入損失及び周波数特性を一層改善した２段縦
続結合型弾性表面波フィルタ装置を提供する。 【構成】圧電正基板（１０）上に第１及び第２のフィル
タ段の各変換器を弾性表面波の伝播軸線が互いに平行で
同一となるように配置する。第１フィルタ段（１１）と
第２フィルタ段（１２）の接続の中点を、基板を収納支
持するパッケージ（３０）の弾性表面波の伝播方向の中
点に配置したボンディングパッド（３４）とする。そし
て、第１フィルタ段の受信側変換器の正電極（１９）及
び第２フィルタ段の送信側変換器の正電極（２１）をそ
れぞれボンディングワイヤを介して前記ボンディングパ
ッド（３４）に接続し、これら正電極を相互接続する。
このように接続配置することにより、第１フィルタ段と
第２フィルタ段との間の中間接続点から見て信号入力側
及び信号出力側を鏡像関係となるように設定することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波フィルタ装
置、特に帯域外減衰特性及び挿入損失の改善を図った弾
性表面波フィルタ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電性基板上にインタディジタル型の送
信側変換器及び受信側変換器を形成して特定の周波数帯
域の信号を取り出す弾性表面波フィルタ装置が実用化さ
れている。この弾性表面波フィルタ装置では、挿入損失
をできるだけ小さくするため送信側及び受信側変換器と
して一方向性トランスジューサが用いられている。一方
向性トランスジューサを用いた弾性表面波フィルタ装置
は挿入損失が比較的小さく、しかも位相特性及び周波数
特性を適切に制御できるため高い有用性を有している。
しかしながら、サイドロープ特性が不十分であり、帯域
外減衰特性を一層改善することが強く要請されている。

【０００３】帯域外の減衰特性を改善する方法として、
圧電性基板上に数個のフィルタ段を形成し、これらフィ
ルタ段を継続接続する方法が考えられる。例えば、２個
のフィルタ段を縦続接続して１個の弾性表面波フィルタ
装置を構成すれば、得られる減衰特性は２個のフィルタ
段の減衰特性が掛け合された特性となるため帯域外減衰
特性を大幅に改善することができる。このような弾性表
面波フィルタ装置として、本願人より提案されている特
願平５−７２０５９号明細書に記載されている弾性表面
波フィルタ装置がある。このフィルタ装置では、単一の
圧電性基板上に送信側変換器及び受信側変換より成る２
個のフィルタ段を互いに平行に形成し、第１フィルタ段
の受信側変換器の正電極と第２フィルタ段の送信側変換
器の正電極とを基板上に形成した導体パターンにより相
互接続している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した多段継続接続
型弾性表面波フィルタ装置は帯域外減衰特性を大幅に改
善することができる利点がある。しかしながら、各変換
の接続関係や端子の配置位置は挿入損失を低減する上で
極めて重要であり、例えば第１フィルタ段の受信側変換
器と第２フィルタ段の送信側変換器とを接続する接続ラ
インの電気抵抗値が大き過ぎると挿入損失が増大する不
都合が生じてしまう。また、変換器の容量成分を打ち消
すためにインダクタンスを結合する必要があるが、イン
ダクタンスは外付構造となるため、各変換器用のボンデ
ィングパッドをどのような配置に形成するかも挿入損失
と密接な関係がある。さらに、フィルタ装置の入力端子
及び出力端子の配置も極めて重要であり、入力端子と出
力端子とが近接すると、電磁結合が生じてしまい、位相
特性が悪化するばかりでなくノイズレベルが上昇し、帯
域外減衰度も劣化する不都合が生じてしまう。従って、
圧電性基板上に変換器を単に配置しただけでは、挿入損
失や位相特性等の観点よりユーザ使用基準を満たすこと
ができないのが実情である。

【０００５】従って、本発明の目的は、２段縦続型弾性
表面波フィルタ装置の利点を有効に活用できると共に、
挿入損失や周波数特性を一層改善した弾性表面波フィル
タ装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による弾性表面波
フィルタ装置は、圧電性基板と、この圧電性基板上に形
成され、インタディジタル型の送信側変換器及びインタ
ディジタル型の受信側変換器をそれぞれ有する第１及び
第２のフィルタ段と、複数のボンディングパッドを有
し、前記圧電性基板を収納するパッケージとを具え、前
記第１及び第２のフィルタ段の送信側及び受信側変換器
を、各フィルタ段における弾性表面波の伝播軸線が互い
に平行になると共に弾性表面波の伝播方向が互いに一致
するように配置すると共に、第１フィルタ段と第２フィ
ルタ段とが弾性表面波の伝播方向と直交する方向におい
て互いに重り合うように配置し、前記第１フィルタ段の
送信側変換器を、その正電極のバスバーが前記圧電性基
板の一方の端縁と直接対向するように配置し、前記第２
フィルタ段の受信側変換器を、その正電極のバスバーが
前記端縁と反対側の端線と直接対向するように配置し、
前記第１フィルタ段の受信側変換器の主電極と第２フィ
ルタ段の送信側変換器の正電極とをボンディングワイヤ
を用いて相互接続したことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明者が２段縦続結合型弾性表面波フィルタ
装置について種々の実験及び解析を行なった結果、第１
フィルタ段の送信側変換器と第２フィルタ段の受信側変
換器とをできだけ離間させ、入力側と出力側との間で電
磁結合が生ずるのを防止するのが極めて重要であること
を見い出した。すなわち、第１フィルタ段の送信側変換
器と第２フィルタ段の受信側変換器とが接近して配置さ
れると、これら変換器間で電磁結合が生じ、帯域外の減
衰レベルが上昇してしまうばかりでなく、周波数特性も
好ましくないものとなってしまう。このような認識に基
き、本発明では第１フィルタ段の送信側変換器と第２フ
ィルタ段の受信側変換器とができるだけ離間するように
各変換器を配置する。

【０００８】さらに、第１フィルタ段と第２フィルタ段
との間にインダクタンスを接続して各変換器の容量成分
をキャンセルする必要があるが、インダクタンスの接続
点を基準にして信号入力側と信号出力側とが互いにバラ
ンスしないとインダクタンスが十分有効に機能できない
ことが判明した。特に、インダクタンスの接続点から第
１フィルタ段の受信側変換器までの接続線と第２フィル
タ段の送信側変換器までの接続線との間において抵抗成
分、容量成分及びリアクタンス成分の相異があると、挿
入損失が数ｄＢ低下してしまう。このような理由に基
き、本発明ではインダクタンスの接続点を基準にして入
力側と出力側とを電気的にバランスするように各変換器
を接続配置する。入力側と出力側とをバランスさせるた
めには、基板を収納するパッケージの弾性表面波の伝播
方向の中点にボンディングパッドを設け、このボンディ
ングパッドを基準接続点として各変換器を相互接続す
る。このように接続配置することにより、インダクタン
スの接続点から各変換器への接続線の電気的特性を互い
に等しくすることができ、この結果挿入損失を大幅に低
下させることができる。変換器間を相互接続する方法と
して、基板上に形成した導体パターンを用いる方法があ
るが、導体パターンはその厚さに制約があり電極パター
ンと同じＡｌを使用した場合、厚みが薄いと抵抗値が大
きすぎてしまう。このため、本発明ではボンディングワ
イヤを用いて相互接続する。ボンディングワイヤを用い
れば、その抵抗値が小さいため挿入損失が小さくなるだ
けでなく、基板の表面積を小さくでき、しかも変換器の
所望の位置へ接続でき接続配置における自由度が一層増
大する。

【０００９】

【実施例】図１は本発明による弾性表面波フィルタ装置
を具えるフィルタ回路を示す回路図である。濾波される
べき信号が入力する信号入力端子１を第１のインダクタ
２及び弾性表面波フィルタ装置３に接続する。弾性表面
波フィルタ装置３は第１のフィルタ段３ａと第２のフィ
ルタ段３ｂを有する２段縦続結合型フィルタ装置とし、
入力信号を第１のフィルタ段３ａで濾波し、濾波された
信号をさらに第２のフィルタ段３ｂで濾波する。第１フ
ィルタ段３ａと第２フィルタ段３ｂとの間に、容量成分
をキャンセルするための第２のインダクタ４を接続す
る。弾性表面波フィルタ装置３の出力部に第３のインダ
クタンス５を接続すると共に信号出力端子６を接続し、
この信号出力端子から濾波された信号を取り出す。

【００１０】図２は図１に示す弾性表面波フィルタ装置
の一例の構成を示す線図的平面図である。圧電性基板と
して矩形の水晶基板を用い、この水晶基板１０上に第１
及び第２の２個のフィルタ段１１及び１２を形成する。
第１フィルタ段１１は第１の送信側変換１３及び第１の
受信側変換器１４を具え、第２のフィルタ段１２は第１
の送信側変換器１５及び第２の受信側変換器１６を具え
る。これら４個の変換器１３〜１６は共に同一構造の一
方向性変換器で構成する。第１の送信側変換器１３は正
電極１７及び負電極１８と、これら正電極及び負電極の
電極指間に配置した浮き電極２８とで構成する。これら
正電極、負電極及び浮き電極の電極指の幅はλ／１２に
設定する。ここで、λは基本弾性表面波の波長とする。
正電極１７及び負電極１８の各電極指はそれぞれλのピ
ッチで形成し、正電極の電極指と隣接する負電極の電極
指との間の中心間距離はλ／２に設定する。また、浮き
電極の電極指は隣接する正電極及び負電極の電極指間の
中間位置から弾性表面波の伝播方向の上流側に例えばλ
／１２だけ偏位するように配置して一方向性特性を高め
る。また、第１の受信側変換器１４も同様に正電極１９
及び負電極２０とこれら電極の電極指間に配置した浮き
電極とを有する。さらに、第１の送信側変換器１５も同
様に正電極２１及び負電極２２とこれら電極の電極指間
に配置した浮き電極とを有する。さらに、第２の受信側
変換器も正電極２３及び負電極２４とこれら電極の電極
指間に配置した浮き電極とを有する。各変換器の電極の
対数は全て同一の対数に設定し、第１フィルタ段と第２
フィルタ段の中間点から見て入力側と出力側とを互いに
等しくなるようにバランスさせる。

【００１１】変換器１３〜１６は、第１フィルタ段１１
における弾性表面波の伝播方向と第２フィルタ段の伝播
方向とが互いに平行で同一方向となるように配置する。
また、第１フィルタ段と第２フィルタ段とが弾性表面波
の伝播方向と直交する方向において互いに重り合うよう
に配置する。さらに、第１の送信側変換器１３において
その正電極のバスバー１７ａが基板１０の一方の端縁と
直接対向するように配置し、第１の受信側変換器１４に
おいては、正電極と負電極の配置を反転させる。また、
第２の送信側変換器においてはその負電極のバスバーが
基板の反対側の端縁と直接対向し、第１の受信側変換器
においては正電極と負電極の配置を反転させる。このよ
うに変換器の各電極を配置することにより、第１フィル
タ段の送信側変換器の信号入力電極と第２フィルタ段の
受信側変換器の信号出力電極を最も遠く離間させること
ができ、入出間での電磁結合を有効に防止することがで
きる。

【００１２】第１フィルタ段１１と第２フィルタ段１２
との間にガード電極２５及び２６を配置して、第１フィ
ルタ段の変換器と第２フィルタ段の変換器との間で電磁
結合が生ずるのを防止する。また、ガード電極２５及び
２６は共にＬ字形状をなし、これらガード電極の送信側
変換器と受信側変換器との間に延在する部分はシールド
電極を構成する。このように、第１フィルタ段と第２フ
ィルタ段との間にガード電極を配置して電磁結合を防止
することによりサイドロープ特性を一層改善することが
できる。尚ガード電極２５及び２６はパッケージに形成
したボンディングパッドを介して接地する。さらに、本
例では、水晶基板１０上の第１フィルタ段と第２フィル
タ段との間に吸音材層２７（図面上、破線で示す）を塗
布し、一方のフィルタ段で発生した弾性表面波が他方の
フィルタ段の変換器に入射するのを防止する。このよう
に吸音材を塗布することにより、ノイズの発生を防止し
減衰特性を改善することができる。弾性表面波は基板の
表面領域を拡がりながら伝播するため、フィルタ段間に
吸音材層を塗布して一方のフィルタ段で発生した弾性表
面波が他方のフィルタ段の変換器に入射するのを防止す
ることは、ノイズの発生を防止すると共にフィルタ段間
の間隔を小さくすることができ、２段継続結合型弾性表
面波フィルタ装置において極めて有益である。さらに、
ガード電極及び吸音材層の両方を形成することにより、
電磁結合及び弾性表面波の混入の両方を防止することが
でき、２段継続結合型弾性表面波フィルタ装置において
減衰特性及び周波数特性を一層改善することができる。
さらに、本例では、基板１０の端縁１０ａ及び１０ｂに
沿って吸着材を塗布して基板の端縁での反射波が変換器
に再入射するのを防止する。

【００１３】基板１０はパッケージ３０内に収納し支持
する。パッケージ３０は複数のボンディングパッドを有
し、これらボンディングパッドに各変換器の電極を接続
し、ボンディングパッドを介して電極間を相互接続し又
はプリント回路基板へ接続する。本発明では、各電極と
ボンディングパッドとの間の接続はボンディングワイヤ
を介して行なう。ボンディングワイヤは、基板上に形成
される導体パターンに比べて抵抗値が小さいため、帯域
外減衰度を一層改善することができる。しかも、ボンデ
ィングワイヤを用いて電極とボンディングパッドとの間
を接続すれば、基板表面積を小さくできこの結果フィル
タ装置を小型化できるばかりでなく、電極の任意の位置
をボンディングパッドに接続することができ、接続の自
由度が一層増大する。特に、後述するように、各変換器
の変換特性及び装置としての特性は各電極における接続
点の位置と密接に関連するため、接続の自由度が広くな
ることはフィルタ装置の性能を向上する上で極めて重要
である。

【００１４】本発明では、ボンディングパッドの一端は
各電極のバスバーの弾性表面波の伝播方向に見てほぼ中
央位置に結合する。この理由は、バスバーの端部を接続
点としてボンディングパッドに接続すると、ボンディン
グワイヤーの長さが互いに大巾に異なり、このため各ボ
ンディングワイヤーのもつ容量成分に差が発生する。よ
って外付のインダクタンスで完全に打ち消すことができ
なくなり、挿入損失が悪化する。これに対して、バスバ
ーの中間位置を接続点としてボンディングパッドを結合
すると、変換器全体について平均した信号が変換され、
設計値に対して良好に再現した信号を変換することがで
きる。このような理由に基き、本発明では全ての電極に
ついてそのバスバーの弾性表面波の伝播方向の中間位置
を接続点としてボンディングワイヤの一端を接続する。

【００１５】第１の送信側変換器の正電極１７をボンデ
ィングワイヤによりボンディングパッド３１に接続す
る。ボンディングワイヤの一端を正電極１７のバスバー
１７ａの弾性表面波の伝播方向の中間位置に結合する。
また、負電極１８は、ボンディングワイヤによりパッケ
ージの下側の角部に配置したボンディングパッド３２に
接続する。この場合も同様に、ボンディングワイヤの一
端は負電極１８のバスバー１８ａの中間位置に結合す
る。第１の受信側変換器の正電極１９はボンディングワ
イヤ３３を介してボンディングパッド３４に接続し、そ
の負電極２０はボンディングワイヤを介してボンディン
グパッド３５に接続する。この場合も、ボンディングワ
イヤ３３の一端は正電極１９のバスバーの中間位置に結
合する。また、ボンディングパッド３４はパッケージ３
０の弾性表面波の伝播方向における中間位置に形成す
る。第２の送信側変換器の正電極２１はボンディングワ
イヤ３６を介してボンディングパッド３４に接続し、負
電極２２はボンディングパッド３７に接続する。この場
合も、ボンディングワイヤ３５の一端は正電極２１のバ
スバーの中間位置に結合する。従って、第１の受信側変
換器の正電極１９と第２の送信側変換器の正電極とはボ
ンディングワイヤ３３、ボンディングパッド３４及びボ
ンディングワイヤ３６を介して相互接続されることにな
る。この際、ボンディングパッド３４がパッケージの弾
性表面波の伝播方向の中間位置に配置されているから、
ボンディングワイヤ３３の長さとボンディングワイヤ３
６の長さとを互いにほぼ等しくすることができる。この
結果、インダクタンス４の接続点から見て第１フィルタ
段及び第２フィルタ段の抵抗成分、容量成分及びリアク
タンス成分を互いに等しくすることができ、従って、第
１フィルタ段と第２フィルタ段とを互いにバランスさせ
ることができる。この結果、第１フィルタ段と第２フィ
ルタ段との間に接続したインダクタを有効に作用させる
ことができ、挿入損失を大幅に低減することができる。
尚、図面上ボンディングワイヤ３３と３６の長さが相異
して図示されているが、実際に実装置する場合、第１フ
ィルタ段と第２フィルタ段との間隔は0.5 mm以下に設定
でき、この寸法はフィルタ装置全体としての縦方向及び
横方向 (弾性表面波の伝播方向) に対して極めて微小で
あるから、ボンディングワイヤ３３と３６の長さは互い
にほぼ等しくすることができる。

【００１６】また、本例では、第１の受信側変換器の負
電極２０をボンディングパッド３５に接続するボンディ
ングワイヤの長さと第２の送信側変換器の負電極２２を
ボンディングパッド３７に接続するボンディングワイヤ
の長さとが互いに等しくなり、この結果、第１フィルタ
段と第２フィルタ段とを接続するアース側接続導体も抵
抗成分、容量成分及びリアクタンス成分に関して互いに
等しくなり帯域外減衰特性を一層改善することができ
る。尚、ボンディングパッド３５及び３７は、パッケー
ジの内部に形成した導体パターン（図示せず）を介して
パッケージ内において相互接続するものとする。

【００１７】第２の受信側変換器の正電極２３をボンデ
ィングパッド３８に接続しこのボンディングパッド３８
を出力端子６に接続して濾波された信号を取り出し、負
電極２４はパッケージの右上側の角部に設けたボンディ
ングパッド３９に接続する。

【００１８】このように構成することにより、第１フィ
ルタ段と第２フィルタ段との間の中間点を基準にして入
力側と出力側とを互いに鏡像関係となるようにバランス
させることができ、この結果、挿入損失を一層低減でき
ると共に帯域外減衰特性も一層低減させることができ
る。

【００１９】本発明は上述した実施例だけに限定されず
種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施
例では圧電性基板として水晶基板を用いたが、ＬｉＮｂ
Ｏ₃ 基板等の種々の圧電性基板を用いることができる。
また、変換器として全ての形態の一方向性変換器を用い
るフィルタ装置についても本発明を適用することがで
き、例えば電極指の幅をλ／８に規定した一方向性変換
器や開放型浮き電極を用いた一方向性変換器を用いる場
合にも適用することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では第１フ
ィルタ段と第２フィルタ段との間の中間点を基準にして
入力側及び出力側が互いに鏡像関係となるように変換器
を配置し接続しているから、この中間点に接続したイン
ダクタを有効に作用させることができ、挿入損失を一層
低減させることができると共に帯域外減衰特性を一層改
善することができる。特に、第１の受信側変換器の正電
極と第２の送信側変換器の正電極を、パッケージの弾性
表面波の伝播方向の中間点に設けたボンディングパッド
に接続し、このボンディングパッドを介して相互接続し
ているから、フィルタ段間の中間点から各フィルタ段へ
の接続部の電気的特性を互いに等しくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による弾性表面波フィルタ装置を用いた
フィルタ回路の等価回路図である。

【図２】本発明による弾性表面波フィルタ装置の一例の
構成を示す線図的平面図である。

【符号の説明】

１０ 水晶基板 １１ 第１フィルタ段 １２ 第２フ
ィルタ段 １３，１５ 送信側変換器 １４，１６ 受
信側変換器 １７，１９，２１，２３ 正電極 １８，
２０，２２，２４ 負電極 ２５，２６ ガート電極 ２７ 吸音材層 ３０ パッケージ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電性基板と、この圧電性基板上に形成さ
   れ、インタディジタル型の送信側変換器及びインタディ
   ジタル型の受信側変換器をそれぞれ有する第１及び第２
   のフィルタ段と、複数のボンディングパッドを有し、前
   記圧電性基板を収納するパッケージとを具え、 前記第１及び第２のフィルタ段の送信側及び受信側変換
   器を、各フィルタ段における弾性表面波の伝播軸線が互
   いに平行になると共に弾性表面波の伝播方向が互いに一
   致するように配置すると共に、第１フィルタ段と第２フ
   ィルタ段とが弾性表面波の伝播方向と直交する方向にお
   いて互いに重り合うように配置し、 前記第１フィルタ段の送信側変換器を、その正電極のバ
   スバーが前記圧電性基板の一方の端縁と直接対向するよ
   うに配置し、前記第２フィルタ段の受信側変換器を、そ
   の正電極のバスバーが前記端縁と反対側の端線と直接対
   向するように配置し、 前記第１フィルタ段の受信側変換器の正電極と第２フィ
   ルタ段の送信側変換器の正電極とをボンディングワイヤ
   を用いて相互接続したことを特徴とする弾性表面波フィ
   ルタ装置。
2. 【請求項２】前記第１フィルタ段の受信側変換器の正電
   極及び第２フィルタ段の送信側変換器の正電極を、それ
   ぞれ第１及び第２のボンディングワイヤにより前記パッ
   ケージの弾性表面波の伝播方向のほぼ中点に配置したボ
   ンディングパッドに接続し、このボンディングパッドを
   介して相互接続したことを特徴とする請求項１に記載の
   弾性表面波フィルタ装置。
3. 【請求項３】前記第１及び第２のボンディングワイヤの
   他端を各正電極のバスバーの弾性表面波の伝播方向の中
   点に結合し、第１のボンディングワイヤの長さと第２の
   ボンディングワイヤの長さを互いに等しくしたことを特
   徴とする請求項２に記載の弾性表面波フィルタ装置。
4. 【請求項４】前記第１フィルタ段と第２フィルタ段との
   間にガード電極を配置して第１フィルタ段の変換器と第
   ２フィルタ段の変換器とが相互に電磁結合しないように
   構成したことを特徴とする請求項１から４までのいずれ
   か１項に記載の弾性表面波フィルタ装置。
5. 【請求項５】前記第１フィルタ段と第２フィルタ段との
   間に吸音材層を形成し、この吸音材層により一方のフィ
   ルタ段で発生した弾性表面波が他方のフィルタ段に浸入
   しないように構成したことを特徴とする請求項１から４
   までのいずれか１項に記載の弾性表面波フィルタ装置。