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技術 マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置

出願人 株式会社村田製作所
発明者 高峰裕一
出願日 2016年6月13日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2017-525225
公開日 2018年2月8日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 WO2016-208447
状態 特許登録済
技術分野 弾性表面波素子とその回路網
主要キーワード メインモード 各櫛歯状電極 帯域通過型フィルタ アンダーバンプメタル層 正面断面 インピーダンス調整用 各反射器 電極周期
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題・解決手段

デュプレクサ及び該デュプレクサ以外の帯域通過型フィルタを有し、デュプレクサのフィルタ特性において、他の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量が大きくされている、マルチプレクサを提供する。 マルチプレクサは実装基板14上に配置される。マルチプレクサは、第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bにより構成されているデュプレクサ2A及びデュプレクサ2A以外の少なくとも1個の帯域通過型フィルタを有する。第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bは、それぞれ第1,第2の積層体11A,11Bを有し、別の部品として構成されている。デュプレクサ2Aにおいて発生する高次モードスプリアス周波数域と、デュプレクサ2A以外の帯域通過型フィルタの通過帯域とを異ならせるように、第1の積層体11Aの構成と第2の積層体11Bの構成とが異なっている。

概要

背景

通信高速化のために、キャリアアグリゲーション(CA)などが用いられている。CAにおいては、一般的に、複数のフィルタアンテナ端子を共通化することで、周波数帯域が異なる複数の信号を同時に送受信して、通信を高速化する。CAには、通過帯域が異なる複数の帯域通過型フィルタを有するマルチプレクサが広く用いられている。

下記の特許文献1には、マルチプレクサの帯域通過型フィルタとして用い得る弾性波装置が開示されている。この弾性波装置は、支持基板と、支持基板上に積層された高音速膜と、高音速膜上に積層された低音速膜と、低音速膜上に積層された圧電膜とを有する。圧電膜上にIDT電極が設けられている。

概要

デュプレクサ及び該デュプレクサ以外の帯域通過型フィルタを有し、デュプレクサのフィルタ特性において、他の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量が大きくされている、マルチプレクサを提供する。 マルチプレクサは実装基板14上に配置される。マルチプレクサは、第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bにより構成されているデュプレクサ2A及びデュプレクサ2A以外の少なくとも1個の帯域通過型フィルタを有する。第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bは、それぞれ第1,第2の積層体11A,11Bを有し、別の部品として構成されている。デュプレクサ2Aにおいて発生する高次モードスプリアス周波数域と、デュプレクサ2A以外の帯域通過型フィルタの通過帯域とを異ならせるように、第1の積層体11Aの構成と第2の積層体11Bの構成とが異なっている。

目的

本発明の目的は、デュプレクサ及び該デュプレクサ以外の帯域通過型フィルタを有し、デュプレクサのフィルタ特性において、他の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量が大きくされている、マルチプレクサを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
4件

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請求項1

実装基板上に配置されるマルチプレクサであって、アンテナ端子と、前記アンテナ端子に共通接続されており、通過帯域がそれぞれ異なる複数の帯域通過型フィルタと、を備え、前記複数の帯域通過型フィルタが、第1,第2の圧電基板を有する第1,第2の帯域通過型フィルタと、前記第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の少なくとも1個の帯域通過型フィルタとを有し、前記第1,第2の帯域通過型フィルタがデュプレクサを構成しており、前記第1の帯域通過型フィルタが、前記第1の圧電基板を伝搬する弾性波音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である第1の高音速部材を含む第1の支持基板の上に、前記第1の圧電基板が積層されており、前記第1の圧電基板上に第1のIDT電極が積層されている第1の積層体を有し、前記第2の帯域通過型フィルタが、前記第2の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である第2の高音速部材を含む第2の支持基板の上に、前記第2の圧電基板が積層されており、前記第2の圧電基板上に第2のIDT電極が積層されている第2の積層体を有し、前記第1の帯域通過型フィルタと前記第2の帯域通過型フィルタとは、前記実装基板上に別の部品として配置され、前記第1,第2の帯域通過型フィルタにおいて発生する高次モードスプリアス周波数域と、前記複数の帯域通過型フィルタの内の前記第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の帯域通過型フィルタの通過帯域とを異ならせるように、前記第1の積層体の構成と前記第2の積層体の構成とが異なっている、マルチプレクサ。

請求項2

前記第1の支持基板と前記第1の圧電基板との間に積層されており、前記第1の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が低速である第1の低音速膜を前記第1の積層体が有し、前記第2の支持基板と前記第2の圧電基板との間に積層されており、前記第2の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が低速である第2の低音速膜を前記第2の積層体が有する、請求項1に記載のマルチプレクサ。

請求項3

前記第1の低音速膜の厚みと前記第2の低音速膜の厚みとが異なる、請求項2に記載のマルチプレクサ。

請求項4

前記第1のIDT電極の厚みと前記第2のIDT電極の厚みとが異なる、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。

請求項5

前記第1の圧電基板の厚みと前記第2の圧電基板の厚みとが異なる、請求項1〜4のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。

請求項6

前記第1の支持基板が前記第1の高音速部材からなる第1の高音速基板であり、前記第2の支持基板が前記第2の高音速部材からなる第2の高音速基板である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。

請求項7

前記第1の高音速基板と前記第2の高音速基板とがSiからなり、前記第1の高音速基板の結晶方位と前記第2の高音速基板の結晶方位とが異なる、請求項6に記載のマルチプレクサ。

請求項8

前記第1,第2の圧電基板がLiTaO3からなる、請求項1〜7のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。

請求項9

前記第1の帯域通過型フィルタまたは前記第2の帯域通過型フィルタが、前記第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の帯域通過型フィルタの内の少なくとも1個の帯域通過型フィルタと同一の支持基板上において構成されており、一体の部品として構成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。

請求項10

前記第1の帯域通過型フィルタ、前記第2の帯域通過型フィルタ及び前記第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の帯域通過型フィルタがそれぞれ別の支持基板上において構成されており、それぞれ別の部品として構成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。

請求項11

アンテナ端子と、前記アンテナ端子に共通接続されており、通過帯域がそれぞれ異なる複数の帯域通過型フィルタと、を備え、前記複数の帯域通過型フィルタが、第1,第2の圧電基板を有する第1,第2の帯域通過型フィルタと、前記第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の少なくとも1個の帯域通過型フィルタとを有し、前記第1,第2の帯域通過型フィルタがデュプレクサを構成しており、前記第1の帯域通過型フィルタが、前記第1の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である第1の高音速基板上に、前記第1の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速である第1の低音速膜が積層されており、前記第1の低音速膜上に前記第1の圧電基板が積層されており、前記第1の圧電基板上に第1のIDT電極が積層されている第1の積層体を有し、前記第1の帯域通過型フィルタは、通過帯域が1930MHz以上、1995MHz以下の受信フィルタであり、前記第2の帯域通過型フィルタが、前記第2の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である第2の高音速基板上に、前記第2の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速である第2の低音速膜が積層されており、前記第2の低音速膜上に前記第2の圧電基板が積層されており、前記第2の圧電基板上に第2のIDT電極が積層されている第2の積層体を有し、前記第2の帯域通過型フィルタは、通過帯域が1850MHz以上、1915MHz以下の送信フィルタであり、前記第1の圧電基板の厚みが前記第2の圧電基板の厚みよりも厚い、マルチプレクサ。

請求項12

前記第1,第2の帯域通過型フィルタにおいて発生する高次モードスプリアスの周波数域が、1705MHz以上、1755MHz以下、2105MHz以上、2155MHz以下、2305MHz以上、2315MHz以下及び2350MHz以上、2360MHz以下の周波数域のいずれとも異なる、請求項11に記載のマルチプレクサ。

請求項13

請求項1〜12のいずれか1項に記載のマルチプレクサを含む、高周波フロントエンド回路

請求項14

請求項1〜12のいずれか1項に記載のマルチプレクサを含む、通信装置

技術分野

0001

本発明は、通過帯域が異なる複数の帯域通過型フィルタを有するマルチプレクサ高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。

背景技術

0002

通信高速化のために、キャリアアグリゲーション(CA)などが用いられている。CAにおいては、一般的に、複数のフィルタアンテナ端子を共通化することで、周波数帯域が異なる複数の信号を同時に送受信して、通信を高速化する。CAには、通過帯域が異なる複数の帯域通過型フィルタを有するマルチプレクサが広く用いられている。

0003

下記の特許文献1には、マルチプレクサの帯域通過型フィルタとして用い得る弾性波装置が開示されている。この弾性波装置は、支持基板と、支持基板上に積層された高音速膜と、高音速膜上に積層された低音速膜と、低音速膜上に積層された圧電膜とを有する。圧電膜上にIDT電極が設けられている。

先行技術

0004

国際公開第2012/086639号

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1に記載の弾性波装置を含むマルチプレクサを複数のフィルタのアンテナ端子を共通化して構成した場合、所定のフィルタ同士を1チップで作成してしまうと、上記弾性波装置の通過帯域よりも高域側の周波数域において、高次モードスプリアスが発生することがあった。よって、上記弾性波装置のフィルタ特性において、上記弾性波装置以外の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量を充分に大きくすることができなかった。

0006

本発明の目的は、デュプレクサ及び該デュプレクサ以外の帯域通過型フィルタを有し、デュプレクサのフィルタ特性において、他の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量が大きくされている、マルチプレクサを提供することにある。

0007

また、本発明の他の目的は、上記マルチプレクサを含む高周波フロントエンド回路及び通信装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

本発明に係るマルチプレクサは、実装基板上に配置されるマルチプレクサであって、アンテナ端子と、前記アンテナ端子に共通接続されており、通過帯域がそれぞれ異なる複数の帯域通過型フィルタとを備え、前記複数の帯域通過型フィルタが、第1,第2の圧電基板を有する第1,第2の帯域通過型フィルタと、前記第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の少なくとも1個の帯域通過型フィルタとを有し、前記第1,第2の帯域通過型フィルタがデュプレクサを構成しており、前記第1の帯域通過型フィルタが、前記第1の圧電基板を伝搬する弾性波音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である第1の高音速部材を含む第1の支持基板の上に、前記第1の圧電基板が積層されており、前記第1の圧電基板上に第1のIDT電極が積層されている第1の積層体を有し、前記第2の帯域通過型フィルタが、前記第2の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である第2の高音速部材を含む第2の支持基板の上に、前記第2の圧電基板が積層されており、前記第2の圧電基板上に第2のIDT電極が積層されている第2の積層体を有し、前記第1の帯域通過型フィルタと前記第2の帯域通過型フィルタとは、前記実装基板上に別の部品として配置されており、前記第1,第2の帯域通過型フィルタにおいて発生する高次モードスプリアスの周波数域と、前記複数の帯域通過型フィルタの内の前記第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の帯域通過型フィルタの通過帯域とを異ならせるように、前記第1の積層体の構成と前記第2の積層体の構成とが異なっている。

0009

本発明に係るマルチプレクサのある特定の局面では、前記第1の支持基板と前記第1の圧電基板との間に積層されており、前記第1の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が低速である第1の低音速膜を前記第1の積層体が有し、前記第2の支持基板と前記第2の圧電基板との間に積層されており、前記第2の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が低速である第2の低音速膜を前記第2の積層体が有する。この場合には、Q値をより一層高めることができる。

0010

本発明に係るマルチプレクサの他の特定の局面では、前記第1の低音速膜の厚みと前記第2の低音速膜の厚みとが異なる。この場合には、第1,第2の帯域通過型フィルタのフィルタ特性において、第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量をより一層大きくすることができる。

0011

本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記第1のIDT電極の厚みと前記第2のIDT電極の厚みとが異なる。この場合には、第1,第2の帯域通過型フィルタのフィルタ特性において、第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量がより一層大きい。

0012

本発明に係るマルチプレクサの別の特定の局面では、前記第1の圧電基板の厚みと前記第2の圧電基板の厚みとが異なる。この場合には、第1,第2の帯域通過型フィルタのフィルタ特性において、第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量をより一層大きくすることができる。

0013

本発明に係るマルチプレクサのさらに別の特定の局面では、前記第1の支持基板が前記第1の高音速部材からなる第1の高音速基板であり、前記第2の支持基板が前記第2の高音速部材からなる第2の高音速基板である。この場合には、Q値を高めることができる。

0014

本発明に係るマルチプレクサのさらに別の特定の局面では、前記第1の高音速基板と前記第2の高音速基板とがSiからなり、前記第1の高音速基板の結晶方位と前記第2の高音速基板の結晶方位とが異なる。この場合には、第1,第2の帯域通過型フィルタのフィルタ特性において、第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量をより一層大きくすることができる。

0015

本発明に係るマルチプレクサのさらに別の特定の局面では、前記第1,第2の圧電基板がLiTaO3からなる。

0016

本発明に係るマルチプレクサのさらに別の特定の局面では、前記第1の帯域通過型フィルタまたは前記第2の帯域通過型フィルタが、前記第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の帯域通過型フィルタの内の少なくとも1個の帯域通過型フィルタと同一の支持基板上において構成されており、一体の部品として構成されている。この場合には、マルチプレクサを小型にすることができる。

0017

本発明に係るマルチプレクサのさらに別の特定の局面では、前記第1の帯域通過型フィルタ、前記第2の帯域通過型フィルタ及び前記第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の帯域通過型フィルタがそれぞれ別の支持基板上において構成されており、それぞれ別の部品として構成されている。この場合には、各帯域通過型フィルタにおいてQ値を高め得る。さらに、第1,第2の帯域通過型フィルタのフィルタ特性において、第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量を大きくすることができる。

0018

本発明に係るマルチプレクサの他の広い局面では、アンテナ端子と、前記アンテナ端子に共通接続されており、通過帯域がそれぞれ異なる複数の帯域通過型フィルタとを備え、前記複数の帯域通過型フィルタが、第1,第2の圧電基板を有する第1,第2の帯域通過型フィルタと、前記第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の少なくとも1個の帯域通過型フィルタとを有し、前記第1,第2の帯域通過型フィルタがデュプレクサを構成しており、前記第1の帯域通過型フィルタが、前記第1の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である第1の高音速基板上に、前記第1の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速である第1の低音速膜が積層されており、前記第1の低音速膜上に前記第1の圧電基板が積層されており、前記第1の圧電基板上に第1のIDT電極が積層されている第1の積層体を有し、前記第1の帯域通過型フィルタは、通過帯域が1930MHz以上、1995MHz以下の受信フィルタであり、前記第2の帯域通過型フィルタが、前記第2の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である第2の高音速基板上に、前記第2の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速である第2の低音速膜が積層されており、前記第2の低音速膜上に前記第2の圧電基板が積層されており、前記第2の圧電基板上に第2のIDT電極が積層されている第2の積層体を有し、前記第2の帯域通過型フィルタは、通過帯域が1850MHz以上、1915MHz以下の送信フィルタであり、前記第1の圧電基板の厚みが前記第2の圧電基板の厚みよりも厚い。この場合には、Q値を高めることができる。さらに、第1,第2の帯域通過型フィルタのフィルタ特性において、第1,第2の帯域通過型フィルタ以外の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量をより一層大きくすることができる。

0019

本発明に係るマルチプレクサの他の特定の局面では、前記第1,第2の帯域通過型フィルタにおいて発生する高次モードスプリアスの周波数域が、1705MHz以上、1755MHz以下、2105MHz以上、2155MHz以下、2305MHz以上、2315MHz以下及び2350MHz以上、2360MHz以下の周波数域のいずれとも異なる。この場合には、第1,第2の帯域通過型フィルタのフィルタ特性において、上記各通過帯域における減衰量をより一層大きくすることができる。

0020

本発明に係る高周波フロントエンド回路は、本発明に従って構成されているマルチプレクサを含む。

0021

本発明に係る通信装置は、本発明に従って構成されているマルチプレクサを含む。

発明の効果

0022

本発明によれば、デュプレクサの第1,第2の帯域通過型フィルタのフィルタ特性において、他の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量を大きくすることができる、マルチプレクサを提供することができる。

図面の簡単な説明

0023

図1は、本発明の第1の実施形態に係るマルチプレクサの模式図である。
図2は、本発明の第1の実施形態における第1のデュプレクサの回路図である。
図3は、本発明の第1の実施形態における第1,第2の帯域通過型フィルタが実装基板にそれぞれ別の部品として実装された状態の模式的正面断面図である。
図4(a)は、本発明の第1の実施形態における第1の帯域通過型フィルタの模式的平面図であり、図4(b)は、本発明の第1の実施形態における第2の帯域通過型フィルタの模式的平面図である。
図5は、比較例のマルチプレクサの模式図である。
図6は、比較例における第1のデュプレクサの模式的平面図である。
図7は、比較例における第1の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。
図8は、比較例における第2の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。
図9は、本発明の第1の実施形態おける第1の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。
図10は、本発明の第1の実施形態における第2の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。
図11は、本発明の第2の実施形態における第1のデュプレクサが実装基板に実装された状態の模式的正面断面図である。
図12は、本発明の第3の実施形態としての通信装置を説明するための回路図である。

実施例

0024

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。

0025

なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。

0026

図1は、本発明の第1の実施形態に係るマルチプレクサの模式図である。

0027

マルチプレクサ1は、アンテナ端子4を有する。アンテナ端子4は、アンテナに接続される。マルチプレクサ1は、アンテナ端子4に共通接続されており、通過帯域がそれぞれ異なる第1〜第6の帯域通過型フィルタ3A〜3Fを有する。より具体的には、マルチプレクサ1は、第1〜第3のデュプレクサ2A〜2Cを有する。第1〜第3のデュプレクサ2A〜2Cが、それぞれ2個の帯域通過型フィルタを有する。第1のデュプレクサ2Aは、Band25の通過帯域を有するデュプレクサである。第2のデュプレクサ2Bは、Band4の通過帯域を有するデュプレクサである。第3のデュプレクサ2Cは、Band30の通過帯域を有するデュプレクサである。

0028

図2は、第1の実施形態における第1のデュプレクサの回路図である。

0029

第1のデュプレクサ2Aは、第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bを有する。本実施形態では、第1の帯域通過型フィルタ3Aは受信フィルタである。第1の帯域通過型フィルタ3Aは、共振子S11,S12,P11〜P13及び縦結合共振子型弾性波フィルタ5を有する。他方、第2の帯域通過型フィルタ3Bは、送信フィルタである。第2の帯域通過型フィルタ3Bは、直列腕共振子S1〜S5及び並列腕共振子P1〜P4を有するラダー型フィルタである。なお、回路構成の詳細は後述する。

0030

図3は、第1の実施形態における第1,第2の帯域通過型フィルタが実装基板にそれぞれ別の部品(別チップ)として実装された状態の模式的正面断面図である。ここで、部品とは、実装基板上に配置される、個片化された素子をいう。

0031

第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bは、第1,第2の圧電基板8A,8Bをそれぞれ有する。第1の圧電基板8Aの厚みの方が、第2の圧電基板8Bの厚みよりも厚い。第1,第2の圧電基板8A,8Bは、カット角50°のLiTaO3からなる。なお、圧電基板の材料としては、特に限定されないが、LiTaO3、LiNbO3、ZnO、AlN、または、PZTのいずれかを好適に用いることができる。なお、圧電基板とは、支持基板、支持基板の上に形成された低音速膜、低音速膜の上に形成された圧電薄膜とで構成される構造を含む。そして、圧電薄膜は、IDT電極の電極周期で定まる弾性波の波長をλとしたときに、3.5λ以下であることが好ましい。圧電薄膜の膜厚を1.5λ以下の範囲内で選択することにより、電気機械結合係数を容易に調整することができるからである。加えて、圧電薄膜の厚みが1.5λ〜3.5λの範囲では、Q値を高め得るだけでなく、圧電薄膜のばらつきによる特性ばらつきを抑制することができるからである。

0032

第1の帯域通過型フィルタ3Aは、第1の高音速部材からなる第1の支持基板としての、第1の高音速基板6Aを有する。第1の高音速基板6Aは、第1の圧電基板8Aを伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速な基板である。第1の高音速基板6Aは、Siからなる。なお、第1の高音速基板は、上記音速の関係を満たすSi以外の適宜の材料からなっていてもよい。

0033

なお、バルク波の音速は材料に固有の音速であり、波の進行方向すなわち縦方向振動するP波と、進行方向に垂直な方向である横方向に振動するS波とが存在する。上記バルク波は、圧電基板、高音速部材、低音速膜のいずれにおいても伝搬する。等方性材料の場合には、P波とS波とが存在する。異方性材料の場合、P波と、遅いS波と、速いS波とが存在する。そして、異方性材料を用いて弾性表面波励振した場合、2つのS波として、SH波SV波とが生じる。本明細書において、圧電基板を伝搬するメインモードの弾性波の音速とは、P波、SH波及びSV波の3つのモードのうち、フィルタとしての通過帯域や、共振子としての共振特性を得るために使用しているモードを言うものとする。

0034

第1の高音速基板6A上には、第1の低音速膜7Aが積層されている。第1の低音速膜7Aは、第1の圧電基板8Aを伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速な膜である。第1の低音速膜7Aは、SiO2からなる。なお、第1の低音速膜は、上記バルク波の音速が相対的に低いSiO2以外の適宜の材料からなっていてもよい。このような材料としては、酸化ケイ素ガラス酸窒化ケイ素酸化タンタル、酸化ケイ素にフッ素炭素もしくはホウ素などを加えた化合物などを挙げることができる。第1の低音速膜は、これらの材料を主成分とする混合材料からなるものであってもよい。

0035

なお、本実施形態では、第1の支持基板が、第1の高音速部材のみからなる第1の高音速基板6Aが用いられている。もっとも、本発明においては、第1の支持基板は、第1の高音速部材を含む限り、第1の支持基板の全体が第1の高音速部材からなる必要はない。例えば、絶縁性基板上に、第1の高音速部材からなる層が積層されていてもよい。第2の支持基板についても、第2の高音速部材を有する限り、その全体が第2の高音速部材からなる必要は必ずしもない。

0036

なお、高音速部材と圧電基板との間に密着層が形成されていてもよい。密着層を形成すると、高音速部材と圧電基板との密着性を向上させることができる。密着層は、樹脂や金属であればよく、例えば、エポキシ樹脂ポリイミド樹脂が用いられる。

0037

なお、高音速部材の材料としては、窒化アルミニウム酸化アルミニウム炭化ケイ素窒化ケイ素シリコンサファイアリチウムタンタレート、リチュウムニオベイト水晶等の圧電体アルミナジルコニアコージライトムライトステアタイトフォルステライト等の各種セラミックマグネシアダイヤモンド、または、上記各材料を主成分とする材料、上記各材料の混合物を主成分とする材料のいずれかを好適に用いることができる。

0038

第1の低音速膜7A上に、上記第1の圧電基板8Aが積層されている。第1の圧電基板8A上には、第1のIDT電極9Aが積層されている。第1のIDT電極9Aは、Ti層上にCuを1重量%含有したAl層が積層された積層体からなる。なお、第1のIDT電極は、適宜の金属もしくは合金により形成し得る。第1のIDT電極は単層であってもよく、あるいは、複数の金属膜が積層してなる積層体であってもよい。

0039

このように、第1の帯域通過型フィルタ3Aは、第1の高音速基板6A、第1の低音速膜7A、第1の圧電基板8A及び第1のIDT電極9Aからなる第1の積層体11Aを有する。このため、特許文献1に記載のように、Q値を高めることができる。

0040

第2の帯域通過型フィルタ3Bは、第2の高音速基板6Bを有する。第2の高音速基板6Bは、第2の高音速部材からなる第2の支持基板である。第2の帯域通過型フィルタ3Bは、第2の高音速基板6B、第2の低音速膜7B、第2の圧電基板8B及び第2のIDT電極9Bが順番に積層されている、第2の積層体11Bを有する。第2の積層体11Bの各層も、第1の積層体11Aの各層と同様の音速の関係を有する。よって、Q値を高めることができる。本実施形態では、第2の積層体11Bの各層は、第1の積層体11Aの各層と同様の材料からなる。

0041

第1,第2の高音速基板6A,6Bの厚みは200μmである。第1,第2の低音速膜7A,7Bの厚みは670nmである。第1の圧電基板8Aの厚みは600nmである。第2の圧電基板8Bの厚みは500nmである。第1,第2のIDT電極9A,9BのTi層の厚みは12nmであり、上記Al層の厚みは162nmである。詳細は後述するが、上記各厚みは、これに限定されない。

0042

第1,第2の帯域通過型フィルタ2A,2Bは、互いに別の部品として構成されており、実装基板14に実装されている。

0043

本実施形態の特徴は、以下の点にある。1)第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bにおいて発生する高次モードスプリアスの周波数域と、第3〜第6の帯域通過型フィルタの通過帯域とを異ならせるように、第1の圧電基板8Aの厚みと第2の圧電基板8Bの厚みとが異なっている点。2)第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bが、互いに別の部品として構成されている点。それによって、第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bのフィルタ特性において、第3〜第6の帯域通過型フィルタの各通過帯域における減衰量を大きくすることができる。これを、以下において、本実施形態の詳細と共に説明する。

0044

図3に示されているように、本実施形態の第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bは、WLP(Wafer Level Package)構造を有する。より具体的には、第1の帯域通過型フィルタ3Aにおいては、第1の圧電基板8A上に、第1のIDT電極9Aに電気的に接続されている電極ランド15が設けられている。電極ランド15は、第1のIDT電極9Aと同様の材料からなる。

0045

第1の圧電基板8A上には、実装基板14側からの平面視において、第1のIDT電極9Aを囲むように、支持部材16が設けられている。支持部材16は、第1のIDT電極9Aが臨む開口部を有する。支持部材16は、電極ランド15を覆っている。支持部材16は、適宜の樹脂材料からなる。

0046

支持部材16上には、支持部材16の開口部を覆うように、カバー部材17が設けられている。カバー部材17、支持部材16及び第1の圧電基板8Aにより、第1のIDT電極9Aが封止されている。

0047

カバー部材17及び支持部材16を貫通し、一端が電極ランド15に接続されるように、アンダーバンプメタル層18が設けられている。アンダーバンプメタル層18は、適宜の金属または合金からなる。

0048

アンダーバンプメタル層18の電極ランド15とは反対側の端部には、バンプ19が接合されている。バンプ19は、例えば、はんだなどのろう材金属からなる。第1の帯域通過型フィルタ3Aは、バンプ19を介して実装基板14に実装されている。第1のIDT電極9Aは、電極ランド15、アンダーバンプメタル層18及びバンプ19を介して外部に電気的に接続される。

0049

第2の帯域通過型フィルタ3Bも、第1の帯域通過型フィルタ3Aと同様のWLP構造を有する。なお、第1,第2の帯域通過型フィルタは、必ずしもWLP構造を有していなくともよい。

0050

図4(a)は、第1の実施形態における第1の帯域通過型フィルタの模式的平面図である。図4(b)は、第1の実施形態における第2の帯域通過型フィルタの模式的平面図である。なお、図4(a)及び図4(b)では、インダクタは省略している。図4(a)では、並列腕共振子の共通接続部を省略している。

0051

図4(a)に示されているように、第1のIDT電極9Aは、第1の圧電基板8A上に複数設けられている。図4(b)に示されているように、第2のIDT電極9Bは、第2の圧電基板8B上に複数設けられている。図4(a)及び図4(b)に示す各第1,第2のIDT電極9A,9Bに電圧印加されることにより、それぞれ弾性波が励振される。各第1,第2のIDT電極9A,9Bの弾性波伝搬方向の両側に、各反射器10がそれぞれ設けられている。それによって、図2に示した第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bの各共振子が構成されている。反射器10は、第1,第2のIDT電極9A,9Bと同様の材料により構成される。

0052

各第1,第2のIDT電極9A,9Bは、対向し合う一対の櫛歯状電極をそれぞれ有する。各櫛歯状電極は、バスバーと、バスバーに一端が接続されている複数本電極指をそれぞれ有する。一対の櫛歯状電極の複数本の電極指同士は、互いに間挿し合っている。他方、各反射器10は、一対のバスバーと、一対のバスバーに両端が接続されている複数本の電極指とをそれぞれ有する。本実施形態の各第1,第2のIDT電極9A,9B及び各反射器10の各バスバーは、弾性波伝搬方向から傾斜した方向に延びている。なお、各バスバーが延びる方向は、特に限定されない。例えば、各バスバーは、弾性波伝搬方向に平行な方向に延びていてもよい。

0053

本実施形態における第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bは、図2に示されている回路構成を有する。より具体的には、第1の帯域通過型フィルタ3Aは、特性調整用の共振子S11,S12,P11〜P13及び縦結合共振子型弾性波フィルタ5を有する。入力端子としてのアンテナ端子4と、縦結合共振子型弾性波フィルタ5との間には、共振子S11,S12が互いに直列に接続されている。アンテナ端子4と共振子S11との間の接続点と、グラウンド電位との間には、共振子P11が接続されている。共振子S11と共振子S12との間の接続点と、グラウンド電位との間には、共振子P12が接続されている。縦結合共振子型弾性波フィルタ5と出力端子12との間の接続点と、グラウンド電位との間には、共振子P13が接続されている。

0054

第2の帯域通過型フィルタ3Bにおいては、入力端子13と、出力端子としてのアンテナ端子4との間に、直列腕共振子S1〜S5が互いに直列に接続されている。直列腕共振子S1と直列腕共振子S2との間の接続点と、グラウンド電位との間には、並列腕共振子P1が接続されている。直列腕共振子S2と直列腕共振子S3との間の接続点と、グラウンド電位との間には、並列腕共振子P2が接続されている。直列腕共振子S3と直列腕共振子S4との間の接続点と、グラウンド電位との間には、並列腕共振子P3が接続されている。直列腕共振子S4と直列腕共振子S5との間の接続点と、グラウンド電位との間には、並列腕共振子P4が接続されている。並列腕共振子P2〜P4のグラウンド電位側はインダクタL1に共通接続されている。インダクタL1はグラウンド電位に接続されている。

0055

第1のデュプレクサ2Aは、共振子S11とアンテナ端子4とを接続する配線と、アンテナ端子4と直列腕共振子S5とを接続する配線とに、アンテナ端子4に接続された配線が分岐する分岐点4aを有する。アンテナ端子4と分岐点4aとの間には、インピーダンス調整用のインダクタL2が接続されている。同様に、共振子S11と共振子P11との間の接続点と分岐点4aとの間には、インダクタL3が接続されている。入力端子13と直列腕共振子S1との間にも、インダクタL4が接続されている。なお、第1,第2の帯域通過型フィルタの回路構成は、特に限定されない。

0056

第2の帯域通過型フィルタ3Bの直列腕共振子S1〜S5及び並列腕共振子P1〜P4の各パラメータは、下記の表1の通りである。第1の帯域通過型フィルタ3Aの共振子S11,S12,P11〜P13の各パラメータは、下記の表2の通りである。なお、本明細書における波長とは、各共振子のIDT電極の電極指中心間の距離に基づいて規定される値である。本実施形態では、直列腕共振子S1〜S5、並列腕共振子P1〜P4及び共振子S11,S12,P11〜P13の各反射器における波長は、各共振子におけるIDT電極における波長と同じである。

0057

交叉幅とは、IDT電極を弾性波伝搬方向に見たときに、異なる電位に接続される複数本の電極指同士が重なっている部分の、各電極指が延びる方向の長さである。

0058

図4(a)に示されているように、第1の帯域通過型フィルタ3Aの縦結合共振子型弾性波フィルタ5は、9個のIDT電極5a〜5iを有する9IDT型の縦結合共振子型弾性波フィルタである。各IDT電極5a〜5iの、他のIDT電極に隣り合う部分においては、電極指中心間の距離が短い狭ピッチ部が設けられている。縦結合共振子型弾性波フィルタ5の各パラメータは、下記の表3の通りである。なお、縦結合共振子型弾性波フィルタ5の各反射器10における波長をλRとしたとき、各反射器10とIDT電極5a,5iとの間の電極指中心間の距離は、0.53λRである。なお、縦結合共振子型弾性波フィルタの構成は、特に限定されない。

0059

0060

0061

0062

他方、図1に示されているように、第2のデュプレクサ2Bは、第3,第4の帯域通過型フィルタ3C,3Dを有する。第3のデュプレクサ2Cは、第5,第6の帯域通過型フィルタ3E,3Fを有する。第3,第5の帯域通過型フィルタ3C,3Eは受信フィルタである。第4,第6の帯域通過型フィルタ3D,3Fは送信フィルタである。

0063

第1〜第6の帯域通過型フィルタ3A〜3Fの通過帯域は、以下の通りである。第1の帯域通過型フィルタ3Aの通過帯域:1930MHz以上、1995MHz以下(Band25の受信帯域)。第2の帯域通過型フィルタ3Bの通過帯域:1850MHz以上、1915MHz以下(Band25の送信帯域)。第3の帯域通過型フィルタ3Cの通過帯域:2105MHz以上、2155MHz以下(Band4の受信帯域)。第4の帯域通過型フィルタ3Dの通過帯域:1705MHz以上、1755MHz以下(Band4の送信帯域)。第5の帯域通過型フィルタ3Eの通過帯域:2350MHz以上、2360MHz以下(Band30の受信帯域)。第6の帯域通過型フィルタ3Fの通過帯域:2305MHz以上、2315MHz以下(Band30の送信帯域)。

0064

比較例を用いて、本実施形態の特徴を説明する。

0065

図5は、比較例のマルチプレクサの模式図である。図6は、比較例における第1のデュプレクサの模式的平面図である。

0066

図5に示されているように、マルチプレクサ101においては、第1のデュプレクサ102Aの構成が第1の実施形態と異なる。より具体的には、図6に示されているように、第1,第2の帯域通過型フィルタ103A,103Bが同じ高音速基板106上おいて構成されている点で、第1の実施形態と異なる。上記の点以外においては、図5に示すマルチプレクサ101は、第1の実施形態のマルチプレクサ1と同様の構成を有する。

0067

図7は、比較例における第1の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。図8は、比較例における第2の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。図7及び図8中の通過帯域A,B,Cは第3,第5,第6の帯域通過型フィルタの通過帯域を示す。後述する図9及び図10においても同様である。なお、第4の帯域通過型フィルタの通過帯域は、第1,第2の帯域通過型フィルタの通過帯域よりも低域側に位置する。

0068

図7に示されているように、第1の帯域通過型フィルタの通過帯域よりも高域側において、高次モードスプリアスが発生している。第1の帯域通過型フィルタの高次モードスプリアスの周波数域は、通過帯域A,B,Cのいずれとも異なる。他方、図8に示されているように、第2の帯域通過型フィルタの高次モードスプリアスは、通過帯域Cを含む周波数域に発生している。そのため、比較例では、第2の帯域通過型フィルタのフィルタ特性において、第6の帯域通過型フィルタの通過帯域Cにおける減衰量が小さい。

0069

比較例においては、第2の帯域通過型フィルタの高次モードスプリアスの周波数域に対して、第1の帯域通過型フィルタにおける第1の積層体の構成が与える影響が大きかった。同様に、第1の帯域通過型フィルタの高次モードスプリアスの周波数域に対する、第2の積層体の構成が与える影響も大きかった。そのため、第3〜第6の帯域通過型フィルタの通過帯域と異なる周波数域に、第1,第2の帯域通過型フィルタの高次モードスプリアスの周波数域を双方とも位置させるということは困難であった。

0070

図9は、第1の実施形態おける第1の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。図10は、第1の実施形態における第2の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。

0071

図9及び図10に示されているように、第1の実施形態では、第1,第2の帯域通過型フィルタの双方において、第3〜第6の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量を小さくすることができている。

0072

図3に示されているように、本実施形態の第1のデュプレクサ2Aでは、第1の帯域通過型フィルタ3Aと第2の帯域通過型フィルタ3Bとは、互いに別の部品として構成されている。それによって、第2の帯域通過型フィルタ3Bの高次モードスプリアスの周波数域に対して、第1の帯域通過型フィルタ3Aの第1の積層体11Aの構成が与える影響は小さい。同様に、第1の帯域通過型フィルタ3Aの高次モードスプリアスの周波数域に対して、第2の積層体11Bの構成が与える影響も小さい。

0073

また、第1の圧電基板8Aの厚みが第2の圧電基板8Bの厚みよりも厚くされている。より具体的には、第1の帯域通過型フィルタ3Aの高次モードスプリアスの周波数域と、第3〜第6の帯域通過型フィルタの通過帯域とが異なるように、第1の積層体11Aが構成されている。第2の帯域通過型フィルタ3Bの高次モードスプリアスの周波数域と、第3〜第6の帯域通過型フィルタの通過帯域とが異なるように、第2の積層体11Bも構成されている。それによって、第1,第2の帯域通過型フィルタ3A,3Bのフィルタ特性において、第3〜第6の帯域通過型フィルタの各通過帯域における減衰量を大きくすることができる。

0074

本実施形態では、第1,第2の圧電基板8A,8Bの厚みを異ならせたことにより、第1,第2の積層体11A,11Bの構成を異ならせている。なお、第1の積層体の構成と第2の積層体の構成とは、上記以外の要素において異なっていてもよい。例えば、第1の低音速膜の厚みと第2の低音速膜の厚みとが異なっていてもよい。あるいは、第1の高音速基板におけるSiの結晶方位と第2の高音速基板のSiの結晶方位とが異なっていてもよい。第1のIDT電極の厚みと第2のIDT電極の厚みとが異なっていてもよい。第1,第2の帯域通過型フィルタの高次モードスプリアスの周波数域と、第3〜第6の帯域通過型フィルタの通過帯域とを異ならせるように、これらの要素を異ならせてもよい。

0075

本実施形態では、第1の支持基板は、第1の高音速部材からなる第1の高音速基板6Aである。なお、第1の支持基板は、第1の高音速部材を含む支持基板であればよい。例えば、第1の高音速部材は、第1の圧電基板を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である第1の高音速膜であってもよい。第1の支持基板は、第1の高音速膜が積層された支持基板であってもよい。この場合には、第1の支持基板の第1の高音速膜側に第1の低音速膜が積層されていることが好ましい。それによって、Q値を効果的に高めることができる。

0076

第2の支持基板も、第1の支持基板と同様に、第2の高音速膜が積層された支持基板であってもよい。第2の支持基板の第2の高音速膜側に第2の低音速膜が積層されていることが好ましい。

0077

本実施形態では、図1に示すように、第1の帯域通過型フィルタ3A及び第2の帯域通過型フィルタ3Bは、第3〜第6の帯域通過型フィルタ3C〜3Fのいずれの帯域通過型フィルタとも別の支持基板上において構成されている。

0078

第3〜第6の帯域通過型フィルタ3C〜3Fは上記第1,第2の積層体と同様の音速関係を有する積層体を含む。そのため、各通過帯域においてQ値が高い。さらに、第1,第2の積層体の構成と第3〜第6の帯域通過型フィルタ3C〜3Fの各積層体の構成とは、それぞれ別の部品として構成されているため、互いに影響を与え難い。従って、各帯域通過型フィルタのフィルタ特性において、他の各通過帯域における減衰量を大きくすることができる。

0079

なお、第1の帯域通過型フィルタは、第3〜第6の帯域通過型フィルタの内の少なくとも1個の帯域通過型フィルタと同じ支持基板上において構成されていてもよい。同様に、第2の帯域通過型フィルタも、第3〜第6の帯域通過型フィルタの内の少なくとも1個の帯域通過型フィルタと一体の部品として構成されていてもよい。この場合においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、マルチプレクサを小型にすることもできる。

0080

本発明のマルチプレクサは、第1のデュプレクサを有していればよく、他の構成は特に限定されない。例えば、デュプレクサを構成しない帯域通過型フィルタを有していてもよく、あるいは、2個よりも多い帯域通過型フィルタを含むトリプレクサなどのフィルタを有していてもよい。

0081

図11は、本発明の第2の実施形態における第1のデュプレクサの模式的正面断面図である。

0082

第2の実施形態のマルチプレクサにおいては、第1のデュプレクサ22Aの構成が第1の実施形態と異なる。より具体的には、第1のデュプレクサ22Aの第1,第2の積層体31A,31Bの構成が、第1の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態のマルチプレクサは、第1の実施形態のマルチプレクサ1と同様の構成を有する。

0083

第1の積層体31Aは、第1の高音速基板6A、第1の圧電基板8A及び第1のIDT電極9Aが、この順番に積層された積層体である。第1の積層体31Aは、低音速膜を有しない。第2の積層体31Bは、第2の高音速基板6B、第2の圧電基板8B及び第2のIDT電極9Bが、この順番に積層された積層体である。第2の積層体31Bも低音速膜を有しない。

0084

第1の積層体31Aにおいて、第1の高音速基板6Aと第1の圧電基板8Aとは、例えば接着剤により接合されていてもよい。第2の積層体31Bにおいても、第2の高音速基板6Bと第2の圧電基板8Bとは、接着剤などにより接合されていてもよい。

0085

この場合においても、第1,第2の帯域通過型フィルタ23A,23Bにおいて、Q値を高めることができる。さらに、第1の実施形態と同様に、第1のデュプレクサ22Aのフィルタ特性において、他の帯域通過型フィルタの通過帯域における減衰量を大きくすることができる。

0086

図12は、本発明の第3の実施形態としての通信装置を説明するための回路図である。通信装置41では、アンテナ共通端子42に、第1〜第3の帯域通過型フィルタ43〜45の一端が共通接続点46を介して共通接続されている。そこで、第1〜第3の帯域通過型フィルタ43〜45及びLNA51(Low Noise Amplifier)が接続されている。アンテナ共通端子42には、スイッチ52が接続されている。このスイッチ52からLNA51までの部分が、高周波フロントエンド回路53を構成している。高周波フロントエンド回路53のLNA51が、RFIC54に接続されている。RFIC54は、BBIC58(Base Band IC)、CPU59及びディスプレイ55に接続されている。通信装置41は、上記高周波フロントエンド回路53と、RFIC54、BBIC58、CPU59及びディスプレイ55を備える。

0087

上記第1〜第3の帯域通過型フィルタ43〜45が構成されている部分に、本発明のマルチプレクサを適用することができる。

0088

1…マルチプレクサ
2A〜2C…第1〜第3のデュプレクサ
3A〜3F…第1〜第6の帯域通過型フィルタ
4…アンテナ端子
4a…分岐点
5…縦結合共振子型弾性波フィルタ
5a〜5i…IDT電極
6A,6B…第1,第2の高音速基板
7A,7B…第1,第2の低音速膜
8A,8B…第1,第2の圧電基板
9A,9B…第1,第2のIDT電極
10…反射器
11A,11B…第1,第2の積層体
12…出力端子
13…入力端子
14…実装基板
15…電極ランド
16…支持部材
17…カバー部材
18…アンダーバンプメタル層
19…バンプ
22A…第1のデュプレクサ
23A,23B…第1,第2の帯域通過型フィルタ
31A,31B…第1,第2の積層体
41…通信装置
42…アンテナ共通端子
43〜45…第1〜第3の帯域通過型フィルタ
51…LNA
52…スイッチ
53…高周波フロントエンド回路
54…RFIC
55…ディスプレイ
58…BBIC
59…CPU
101…マルチプレクサ
102A…第1のデュプレクサ
103A,103B…第1,第2の帯域通過型フィルタ
106…高音速基板
S1〜S5…直列腕共振子
P1〜P4…並列腕共振子
S11,S12,P11〜P13…共振子
L1〜L4…インダクタ

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