复合滤波器装置的制作方法

1.本发明涉及将多个滤波器的一端彼此进行了公共连接的复合滤波器装置。


背景技术：

2.在智能电话等移动通信机中，使用了弹性波滤波器的复合滤波器装置被广泛使用。例如，在下述的专利文献1记载的弹性波共用器中，将第1滤波器以及第2滤波器的一端彼此公共连接于天线端子。使第2滤波器的通带比第1滤波器的通带高。第1滤波器由梯型滤波器构成。该梯型滤波器具有由弹性波谐振器构成的多个串联臂谐振器和由弹性波谐振器构成的多个并联臂谐振器。使多个串联臂谐振器中的最靠近天线端子的串联臂谐振器的体波辐射频率高于第2滤波器的通带。由此，降低了第2滤波器的插入损耗。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：国际公开第2009/147787号


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.然而，即使在使用了专利文献1记载的发明涉及的弹性波共用器的情况下，有时第2滤波器的通带中的插入损耗也变大。
8.本发明的目的在于，提供一种具有第1滤波器以及第2滤波器的复合滤波器装置，该复合滤波器装置能够更进一步减小通带相对高的第2滤波器中的插入损耗。
9.用于解决课题的技术方案
10.本发明涉及的复合滤波器装置是如下的复合滤波器装置，即，具备：压电基板，是linbo3基板；第1滤波器，在所述压电基板上构成，且包含分别由弹性波谐振器构成的多个谐振器；以及第2滤波器，该第2滤波器与所述第1滤波器一端彼此公共连接，所述第2滤波器的通带处于比所述第1滤波器的通带高的频带，构成所述第1滤波器的全部的所述谐振器的体波辐射频率均比所述第2滤波器的通带高。
11.发明效果
12.根据本发明涉及的复合滤波器装置，能够更进一步减小通带比第1滤波器高的第2滤波器的通带中的插入损耗。
附图说明
13.图1是作为本发明的一个实施方式的复合滤波器装置的电路图。
14.图2是用于说明在本发明的一个实施方式中使用的弹性波谐振器的主视剖视图。
15.图3的(a)以及图3的(b)是示出使用了旋转y切割x传播的linbo3的一般的弹性波谐振器的阻抗特性以及相位特性的图。
16.图4是示出实施例、比较例以及滤波器单体的各滤波器特性的图。
17.图5的(a)以及图5的(b)是示出参考例涉及的弹性波谐振器的阻抗特性以及相位特性的图。
18.图6的(a)以及图6的(b)是示出在本发明的一个实施方式中使用的弹性波谐振器的阻抗特性以及相位特性的图。
19.图7是示出idt电极的包含pt的电极层的膜厚，即，pt膜厚和频率比的关系的图。
20.图8是示出idt电极的包含au的电极层的膜厚，即，au膜厚和频率比的关系的图。
21.图9是示出idt电极的包含w的电极层的膜厚，即，w膜厚和频率比的关系的图。
22.图10是示出idt电极的包含ir的电极层的膜厚，即，ir膜厚和频率比的关系的图。
23.图11是示出y切割x传播的linbo3基板中的切割角和无用波的机电耦合系数的关系的图。
具体实施方式
24.以下，参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明，由此明确本发明。
25.另外，需要指出，在本说明书记载的各实施方式是例示性的，能够在不同的实施方式间进行结构的部分置换或组合。
26.图1是作为本发明的一个实施方式的复合滤波器装置的电路图。
27.复合滤波器装置1例如在智能电话的rf级中用作多工器。
28.在复合滤波器装置1中，第1滤波器2～第4滤波器5的一端公共连接于天线端子ant。另外，在本发明涉及的复合滤波器装置1中，只要包含第1滤波器2以及第2滤波器3，与天线端子ant连接的多个滤波器的数目就没有特别限定。即，多个滤波器的数目可以是2个或3个，也可以是5个以上。
29.第1滤波器2～第4滤波器5是带通型滤波器。第2滤波器3的通带比第1滤波器2的通带高。
30.第1滤波器2是具有多个弹性波谐振器的梯型滤波器。第1滤波器2例如是具有发送端子10的发送滤波器。在将发送端子10和天线端子ant连结的串联臂设置有多个串联臂谐振器s11～s14。在将串联臂和接地电位连结的多个并联臂中分别设置有并联臂谐振器p11～p13。串联臂谐振器s11～s14以及并联臂谐振器p11～p13由弹性波谐振器构成。
31.图2是用于说明在本发明的一个实施方式中使用的弹性波谐振器的主视剖视图。
32.弹性波谐振器21具有作为linbo3基板的压电基板22。
33.在上述压电基板22上设置有idt电极24以及反射器25、26。由此，构成单端口型的弹性波谐振器。
34.层叠有电介质膜27，使得覆盖idt电极24以及反射器25、26。电介质膜27包含氧化硅。不过，电介质膜27也可以包含氧化硅以外的电介质，例如，sio
x
ny、玻璃、氧化锗等。
35.图1所示的第1滤波器2中的串联臂谐振器s11～s14以及并联臂谐振器p11～p13由这样的弹性波谐振器21构成。
36.第2滤波器3是带通型滤波器，其结构没有特别限定，但是通带的频率比第1滤波器2的通带高。
37.此外，第3滤波器4以及第4滤波器5的通带处于与第1滤波器2、第2滤波器3的通带不同的频带。第3滤波器4、第4滤波器5的通带也相互不同。
38.复合滤波器装置1的特征在于，构成上述第1滤波器2的全部的谐振器，即，串联臂谐振器s11～s14以及并联臂谐振器p11～p13的体波辐射频率被设定在比第2滤波器3的通带高的频率位置。由此，能够更进一步减小第2滤波器3的通带内的插入损耗。通过列举以下的实施例以及比较例，从而对此更具体地进行说明。
39.作为实施例，构成了以下的复合滤波器装置。第1滤波器2是在lte中使用的band1的发送滤波器，第2滤波器3是band1的接收滤波器。
40.通带如下。
41.第1滤波器2：band1的发送滤波器、通带为1920mhz～1980mhz
42.第2滤波器3：band1的接收滤波器、通带为2110mhz～2170mhz
43.在实施例中，将所使用的全部的谐振器，即，串联臂谐振器s11～s14以及并联臂谐振器p11～p13的体波辐射频率均设定成为比第2滤波器3的通带高的频率位置。
44.实施例的谐振器的设计参数设为如下。
45.压电基板22：17
°
y切割x传播linbo3基板
46.串联臂谐振器s11～s14：由电极指间距决定的波长λ＝1.440μm、体波辐射频率位置为2799mhz
47.并联臂谐振器p11～p13：由电极指间距决定的波长λ＝1.605μm、体波辐射频率位置为2511mhz
48.在上述串联臂谐振器s11～s14以及并联臂谐振器p11～p13中，所利用的主响应是基于勒夫波(love wave)的响应。
49.另外，体波辐射频率是相当于压电基板22的慢横波体波的声速的频率。在将由idt电极的电极指间距决定的波长设为λ并将慢横波体波的声速设为vb的情况下，体波辐射频率用vb/λ来表示。在本实施例中使用的旋转y切割x传播linbo3的情况下，vb为大约4030m/秒。
50.为了进行比较，在比较例的复合滤波器装置中，将最靠近天线端子ant的串联臂谐振器s14的体波辐射频率设定在比第2滤波器3的通带高的频率位置。其它谐振器，即，串联臂谐振器s11～s13以及并联臂谐振器p11～p13的体波辐射频率设为第2滤波器3的通带内或比通带内低的频率位置。
51.比较例的各谐振器的设计参数设为如下。
52.压电基板：-6
°
y切割x传播linbo3基板
53.串联臂谐振器s14：由电极指间距决定的波长λ＝1.832μm、体波辐射频率位置为2200mhz
54.串联臂谐振器s11～s13：由电极指间距决定的波长λ＝1.883μm、体波辐射频率位置为2140mhz
55.并联臂谐振器p11～p13：由电极指间距决定的波长λ＝1.965μm、体波辐射频率位置为2051mhz
56.在图4示出上述实施例以及比较例的滤波器特性。实线示出实施例的滤波器特性，单点划线示出比较例的滤波器特性。此外，用虚线一并示出第2滤波器3单体的滤波器特性。在此，所谓第2滤波器3单体的滤波器特性，是未在天线端子连接第1滤波器2的状态下测定了仅第2滤波器3的滤波器特性而得到的。
57.根据图4可明确，比较例的复合滤波器装置中的第2滤波器的通带内的插入损耗变得大于实施例的复合滤波器装置1中的第2滤波器的通带内的插入损耗。此外，可知实施例的复合滤波器装置1中的第2滤波器的通带内的插入损耗与第2滤波器3单体的通带内的插入损耗大致相等。认为这是由于以下的理由。
58.图3的(a)以及图3的(b)示出在旋转y切割x传播的linbo3基板上形成的一般的使用了勒夫波的弹性波谐振器的阻抗特性以及相位特性。另外，在图3的(a)以及图3的(b)中，横轴示出作为频率与波长之积的声速。
59.像在图3的(a)以及图3的(b)用箭头a示出的那样，在比反谐振频率高的频带中，在阻抗特性、相位特性中产生扰动。该扰动是由体波的辐射造成的。在此，图3的箭头a是相当于体波辐射频率的声速vb的位置，成为作为旋转y切割x传播linbo3的慢横波体波的声速的大约4030m/秒。从箭头a所示的位置到高声速侧，出现了由体波的辐射造成的响应。认为这起因于由弹性波向压电基板内的辐射造成的损耗。即，在比相当于压电基板的慢横波体波的声速的频率高的频带中，弹性波不能封闭在压电基板表面及其附近，而辐射到压电基板内。认为是由此产生损耗而造成的。与该压电基板的慢横波体波的声速vb相当的频率，即，vb/λ像上述的那样被称为体波辐射频率。在idt电极的材料、膜厚、电介质膜的膜厚变化了的情况下，谐振频率、反谐振频率会变化，但是体波辐射频率仅由压电基板和电极指的间距所决定的波长λ决定，因此不变化。即，谐振频率、反谐振频率与体波辐射频率的间隔根据idt电极的材料、膜厚而变化。
60.若从作为公共端子的天线端子ant输入第2滤波器3的通带的信号，则信号的一部分还到达构成第1滤波器2的谐振器。若构成第1滤波器2的串联臂谐振器s11～s14以及并联臂谐振器p11～p13的体波辐射频率存在于第2滤波器3的通带内或比第2滤波器3的通带低的频带，则第2滤波器3的通带的信号的一部分作为体波而在第1滤波器2的谐振器中泄漏。由此，第2滤波器3的通带中的插入损耗变差。
61.在比较例中，最靠近天线端子ant的串联臂谐振器s14的体波辐射频率处于比作为第2滤波器3的通带的2110mhz～2170mhz高的位置，因此不产生由串联臂谐振器s14中的体波辐射造成的第2滤波器3的通带内的损耗。然而，其它串联臂谐振器s11～s13以及并联臂谐振器p11～p13的体波辐射频率处于第2滤波器3的通带内或者比通带低的频带。认为因此像上述的那样插入损耗变差。
62.相对于此，在上述实施例中，全部的谐振器，即，串联臂谐振器s11～s14以及并联臂谐振器p11～p13的体波辐射频率均处于比第2滤波器3的通带高的频带。因此，能够减小第2滤波器3中的通带内的插入损耗。
63.另外，在比较例中，在最靠近天线端的串联臂谐振器s14和其它串联臂谐振器s11～s13中有时波长大不相同，有时谐振频率也不同。即，有时串联臂谐振器s14的谐振频率位于比第1滤波器的通带靠高频侧，因此还存在第1滤波器的特性容易劣化这样的问题。相对于此，在实施例中，像后述的那样，将谐振频率与体波辐射频率之比设得大。由此，能够使全部的串联臂谐振器的谐振频率相互接近并配置在第1滤波器2的通带内。因此，第1滤波器2的特性更加不易劣化。
64.另外，第1滤波器2以及第2滤波器3可以在同一压电基板上构成，第2滤波器3也可以使用与构成第1滤波器2的压电基板不同的压电基板来构成。此外，第2滤波器3可以是不
使用压电基板的弹性波，也可以是lc滤波器等不使用弹性波的滤波器。
65.另外，也可以如图1所示，除了第1滤波器2以及第2滤波器3以外，还将第3滤波器4、第4滤波器5等至少一个其它滤波器与第1滤波器2、第2滤波器3进行公共连接。在该情况下，优选地，在复合滤波器装置1中，将至少三个滤波器进行公共连接，第2滤波器3的通带在全部的滤波器的通带之中位于最靠高频侧。在该情况下，在第1滤波器2、第2滤波器3以外的滤波器中也不易产生由第1滤波器2的体波辐射造成的插入损耗的劣化。
66.此外，也可以是，除了第1滤波器2、第2滤波器3以外，还将至少一个其它滤波器与第1滤波器2、第2滤波器3进行公共连接，在将至少三个滤波器进行了公共连接的结构中，第1滤波器2的通带在全部的滤波器的通带之中最低。
67.优选地，在本发明涉及的复合滤波器装置中，在构成第1滤波器的多个谐振器中的具有最低的谐振频率的谐振器中，体波辐射频率相对于谐振频率之比为1.4以上。更优选地，在本发明涉及的复合滤波器装置中，在构成第1滤波器的全部的谐振器中，体波辐射频率相对于谐振频率之比均为1.4以上。另外，该体波辐射频率相对于谐振频率之比为2.0以下为宜。这是因为，虽然如后所述，使主电极的膜厚越厚，则体波辐射频率相对于谐振频率之比变得越大，但是若主电极的膜厚变得过厚，则变得难以形成电极、电介质膜。
68.如果体波辐射频率相对于谐振频率之比为1.4以上，则能够对第1滤波器和第2滤波器的各种各样的组合应用本发明。以下对此进行说明。
69.近年来，导入了载波聚合(ca)。在载波聚合中，将不同的频段的带通型滤波器进行公共连接。在以往的双工器中，将相同的频段的接收滤波器和接收滤波器进行公共连接。在将不同的频段的带通型滤波器进行公共连接的情况下，存在通带的频率相当远离的组合。下述的表1示出用于载波聚合的频段的组合的代表例和各个频段的接收带的通带。
70.[表1]
[0071][0072]
在以往的双工器中，发送滤波器的通带和接收滤波器的通带最远离的频段是band4。在band4中，接收滤波器的通带的中心频率相对于发送滤波器的通带的中心频率之比为1.23。相对于此，在载波聚合中，有时将处于更大的频率比的关系的两个带通型滤波器连接于天线端子。因此，例如，优选在用于第1滤波器的弹性波谐振器中，使体波辐射频率相对于谐振频率之比比以往大。
[0073]
例如，在将体波辐射频率相对于谐振频率之比增大至1.4的情况下，能够应用于通
带的中心频率之比为1.4以下的带通型滤波器的组合。例如，能够应对band1和band7、band2和band7或band39和band41等的接收滤波器彼此的组合。此外，在将上述体波辐射频率相对于主响应的谐振频率之比增大至1.5的情况下，能够应对中心频率比为1.5以下的频段的组合。例如，能够应对band11和band1、band3和band38、band3和band7等的接收滤波器彼此的组合。因此，优选地，体波辐射频率相对于主响应的谐振频率之比为1.4以上为宜。参照图5以及图6对此更具体地进行说明。
[0074]
图5的(a)以及图5的(b)示出利用了下述的设计参数的勒夫波的弹性波谐振器的阻抗特性以及相位特性。
[0075]
压电基板：-6
°
y切割x传播linbo3基板
[0076]
idt电极：包含pt的电极、pt膜厚＝0.025λ
[0077]
sio2膜厚：0.30λ
[0078]
另外，设为波长λ＝2.375μm。上述压电基板的慢横波体波的声速使用了作为旋转y切割x传播的linbo3的值的4030m/秒。
[0079]
根据图5的(a)可明确，利用了勒夫波的主响应的谐振频率为1486mhz。体波辐射频率为1697mhz。因此，作为体波辐射频率相对于谐振频率的比例的频率比为1.142。在该情况下，在第1滤波器为band11的接收滤波器且第2滤波器为band1的接收滤波器的情况下，若将该弹性波谐振器用作band11的接收滤波器的弹性波谐振器，则体波辐射频率存在于比band1的通带低的频带。因此，在作为band1的接收滤波器的第2滤波器中，损耗有可能变差。
[0080]
相对于此，按以下的设计参数制作了上述体波辐射频率相对于谐振频率之比为1.515的弹性波谐振器。
[0081]
压电基板：15
°
y切割x传播linbo3基板
[0082]
idt电极：包含pt的电极、pt膜厚＝0.095λ
[0083]
sio2膜厚：0.30λ
[0084]
将该弹性波谐振器的阻抗特性以及相位特性示于图6的(a)以及图6的(b)。勒夫波的波长λ设为1.790μm。勒夫波的响应的谐振频率出现在1486mhz。体波辐射频率为2252mhz。因此，作为体波辐射频率相对于谐振频率之比的频率比为1.515。
[0085]
若将上述弹性波谐振器用作band11的接收滤波器的弹性波谐振器，则体波辐射频率将存在于比band1的通带高的频带。因此，能够显著减小band1的接收滤波器中的损耗，能够得到良好的滤波器特性。
[0086]
像上述的那样，优选使体波辐射频率相对于弹性波谐振器的主响应的谐振频率之比为1.4以上，更优选为1.5以上。
[0087]
此外，为了使上述频率比增大，只要对idt电极使用密度高的金属且增大其厚度即可。作为这样的电极材料，优选地，可列举pt、au、w、ir、ta、mo以及cu等。在该情况下，优选idt电极包含这些密度高的金属，但是只要idt电极将这些金属作为主电极材料，则也可以层叠有包含其它金属的电极层。
[0088]
在此，所谓主电极材料，是指为了激振在idt电极中利用的弹性波而起主要作用的电极材料，并且是指占构成idt电极的金属整体的50重量％以上的电极材料。
[0089]
将作为idt电极的材料而使用了pt、au、w或ir膜的情况下的、pt膜厚、au膜厚、w膜厚或ir膜厚和上述频率比的关系示于图7～图10。
[0090]
根据图7可明确，在使用pt作为主电极材料的情况下，在使pt膜厚为0.072λ以上的情况下，能够使上述频率比为1.4以上。此外，可知频率比成为1.5以上的厚度为0.092λ以上。同样地，根据图8可明确，在使用au作为主电极材料的情况下，频率比成为1.4以上的是au膜厚为0.072λ以上的情况，频率比成为1.5以上的厚度为0.090λ以上。根据图9可明确，在主电极材料为w的情况下，频率比成为1.4以上的厚度为0.088λ以上，频率比成为1.5以上的厚度为0.116λ以上。根据图10可明确，在主电极材料为ir的情况下，频率比成为1.4以上的厚度为0.076λ以上，频率比成为1.5以上的厚度为0.10λ以上。
[0091]
像上述的那样，可知通过根据主电极材料的种类对该膜厚进行修正，从而能够将上述频率比设定为1.4以上或1.5以上。
[0092]
图11示出y切割x传播的linbo3基板中的切割角和无用波的机电耦合系数的关系。在此，在利用了勒夫波的上述弹性波谐振器中，有时在谐振频率-反谐振频率的频带附近产生由瑞利波的激振造成的杂散，所谓无用波，就是指由该瑞利波造成的杂散。
[0093]
根据图11可明确，若使切割角变化，则瑞利波的机电耦合系数变化。因此，优选将切割角设定为3
°
以上且26
°
以下的范围。在该情况下，能够使无用波的机电耦合系数为0.1％以下。如果使用该切割角的linbo3基板，则能够抑制第1滤波器的滤波器特性的劣化。
[0094]
在本说明书中，将用于压电基板的linbo3的方位记载为θ
°
旋转y切割x传播。若通过欧拉角对其进行表示，则成为(0
°
，θ-90
°
，0
°
)。在此，关于成为0
°
的第1欧拉角以及第3欧拉角，也可以在-5
°
以上且5
°
以下的范围内。在此，即使在压电基板中所使用的linbo3的晶轴的方向为相反方向的情况下，电特性也变得相同。因而，也可以设为使用了欧拉角为(0
°
，θ 90
°
，0
°
)的linbo3的压电基板。在该情况下，若用切割角进行标记，则成为(θ-180)
°
旋转y切割x传播。
[0095]
另外，虽然在图1中第1滤波器2具有串联臂谐振器s11～s14以及并联臂谐振器p11～p13，但是梯型滤波器中的谐振器的数目并不限定于此。
[0096]
附图标记说明
[0097]
1：复合滤波器装置；
[0098]
2～5：第1滤波器～第4滤波器；
[0099]
10：发送端子；
[0100]
21：弹性波谐振器；
[0101]
22：压电基板；
[0102]
24：idt电极；
[0103]
25、26：反射器；
[0104]
27：电介质膜；
[0105]
p11～p13：并联臂谐振器；
[0106]
s11～s14：串联臂谐振器。