JP6661521B2 - フィルタおよびマルチプレクサ - Google Patents
フィルタおよびマルチプレクサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6661521B2 JP6661521B2 JP2016235918A JP2016235918A JP6661521B2 JP 6661521 B2 JP6661521 B2 JP 6661521B2 JP 2016235918 A JP2016235918 A JP 2016235918A JP 2016235918 A JP2016235918 A JP 2016235918A JP 6661521 B2 JP6661521 B2 JP 6661521B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- substrate
- electrode
- resonator
- piezoelectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 107
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 90
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 79
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 41
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 26
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 24
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 18
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 18
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 17
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 241001125929 Trisopterus luscus Species 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical group [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/70—Multiple-port networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
- H03H9/703—Networks using bulk acoustic wave devices
- H03H9/706—Duplexers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/0504—Holders; Supports for bulk acoustic wave devices
- H03H9/0514—Holders; Supports for bulk acoustic wave devices consisting of mounting pads or bumps
- H03H9/0523—Holders; Supports for bulk acoustic wave devices consisting of mounting pads or bumps for flip-chip mounting
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/205—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having multiple resonators
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/56—Monolithic crystal filters
- H03H9/564—Monolithic crystal filters implemented with thin-film techniques
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/56—Monolithic crystal filters
- H03H9/566—Electric coupling means therefor
- H03H9/568—Electric coupling means therefor consisting of a ladder configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/58—Multiple crystal filters
- H03H9/582—Multiple crystal filters implemented with thin-film techniques
- H03H9/586—Means for mounting to a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
- H03H9/587—Air-gaps
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/58—Multiple crystal filters
- H03H9/60—Electric coupling means therefor
- H03H9/605—Electric coupling means therefor consisting of a ladder configuration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
本発明は、フィルタおよびマルチプレクサに関し、例えば圧電薄膜共振器を有するフィルタおよびマルチプレクサに関する。
携帯電話端末などの無線通信機器のフィルタやデュプレクサに、弾性表面波デバイスが用いられてきた。最近では、圧電体を下部電極と上部電極で挟んだ弾性波デバイスが、高周波での特性が良好で且つ小型化とモリシック化が可能な素子として注目されている。このような弾性波デバイスとして、ＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）やＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）などの圧電薄膜共振器がある。
圧電薄膜共振器に大きな電力が入力された場合、圧電体の分極方向に依存した非線形性が原因となり、出力信号に高調波が発生する。このような高調波を抑制する方法として、圧電薄膜共振器を分割することが知られている（例えば特許文献１および２）。また、圧電薄膜共振器の電極と基板の裏面の金属層との間に浮遊容量が形成されることが知られている（例えば特許文献３）。圧電薄膜共振器間を接続する配線間の電磁結合を抑制するため配線をシールドすることが知られている（例えば特許文献４）。
しかしながら、圧電薄膜共振器を分割しても高調波が抑制できないことがあることが新たにわかった。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高調波を抑制することを目的とする。
本発明は、第１基板と、前記第１基板の下面に設けられ、各々が圧電膜と、前記圧電膜の少なくとも一部を挟み対向する第１電極および第２電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極とが前記圧電膜を挟み対向する共振領域において前記圧電膜の前記第１電極から前記第２電極に向かう結晶方位は同じであり、前記共振領域間の接続領域において前記第１電極同士が接続し前記第２電極は接続せず、前記共振領域の面積は互いに略同じである第１圧電薄膜共振器および第２圧電薄膜共振器と、上面が空隙を介し前記下面と対向するように前記第１基板を前記上面に搭載する第２基板と、前記第２基板の上面に設けられ、前記第１圧電薄膜共振器および前記第２圧電薄膜共振器の共振領域と前記接続領域とに設けられた前記第１電極と平面視において重ならないグランドパターンと、を具備し、前記第１電極は、前記空隙と前記圧電膜との間に設けられ、前記第２電極は、前記第１基板と前記圧電膜との間に設けられ、前記第１圧電薄膜共振器および前記第２圧電薄膜共振器の第１電極はグランドに、直接接続されておらず、かつ前記第１圧電薄膜共振器および前記第２圧電薄膜共振器以外の素子を介し接続されていないフィルタである。
上記構成において、前記接続領域において前記第１圧電薄膜共振器と前記第２圧電薄膜共振器の圧電膜は一体として設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記第１基板の下面に設けられ、圧電膜と、前記圧電膜の少なくとも一部を挟み対向する第１電極および第２電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極とが前記圧電膜を挟み対向する共振領域の少なくとも一部は平面視において前記グランドパターンと重なる第３圧電薄膜共振器を具備する構成とすることができる。
本発明は、第１基板と、前記第１基板の下面に設けられ、各々が圧電膜と、前記圧電膜の少なくとも一部を挟み対向する第１電極および第２電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極とが前記圧電膜を挟み対向する共振領域において前記圧電膜の前記第１電極から前記第２電極に向かう結晶方位は同じであり、前記共振領域間の接続領域において前記第１電極同士が接続し前記第２電極は接続せず、前記共振領域の面積は互いに略同じである第１圧電薄膜共振器および第２圧電薄膜共振器と、上面が空隙を介し前記下面と対向するように前記第１基板を前記上面に搭載する第２基板と、前記第２基板の上面に設けられ、前記第１圧電薄膜共振器および前記第２圧電薄膜共振器の共振領域と前記接続領域とに設けられた前記第１電極と平面視において重ならないグランドパターンと、前記第１基板の下面に設けられた入力パッドおよび出力パッドと、前記第１基板の下面に設けられ、前記入力パッドと前記出力パッドとの間を接続する直列腕とグランドとの間の並列腕に接続され、少なくとも１つの並列共振器が前記第１圧電薄膜共振器と前記第２圧電薄膜共振器とに直列に分割されている１または複数の並列共振器と、前記第１基板の下面に設けられ、前記入力パッドと前記出力パッドとの間に直列に接続された１または複数の直列共振器と、を具備し、前記第１圧電薄膜共振器および前記第２圧電薄膜共振器の第１電極はグランドに、直接接続されておらず、かつ前記第１圧電薄膜共振器および前記第２圧電薄膜共振器以外の素子を介し接続されていないフィルタである。
上記構成において、前記少なくとも１つの並列共振器は、前記１または複数の並列共振器のうち最も前記入力パッドに近い並列共振器を含む構成とすることができる。
上記構成において、前記１または複数の直列共振器および前記１または複数の並列共振器は圧電薄膜共振器であり、前記グランドパターンは、前記１または複数の直列共振器および前記１または複数の並列共振器の少なくとも１つの共振領域の少なくとも一部と平面視において重なる構成とすることができる。
上記構成において、前記第１基板の下面に設けられた複数のグランドパッドを具備し、前記複数のグランドパッドのうち少なくとも２つのパッドはそれぞれ複数のバンプを介し１つの前記グランドパターンに接合されている構成とすることができる。
上記構成において、前記第１電極は、前記第１基板と前記圧電膜との間に設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記第２電極は、前記第１基板と前記圧電膜との間に設けられている構成とすることができる。
本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。
本発明によれば、高調波を抑制することができる。
まず、圧電薄膜共振器の２次歪みを抑制する例について説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は、圧電薄膜共振器の断面図を示す図である。図１（ａ）に示すように、圧電薄膜共振器５０では、下部電極１２と上部電極１６とが圧電膜１４の少なくとも一部を挟み対向する。下部電極１２と上部電極１６とが圧電膜１４を挟み対向する領域が共振領域２０である。共振周波数の波長λの１／２がほぼ圧電膜１４の厚さに相当する。つまり、圧電薄膜共振器５０は、１／２λ厚み共振を用いている。このため、例えば下部電極１２が−のとき、上部電極１６は＋となる。圧電膜１４内の上下の面はそれぞれ＋および−のいずれかとなる。
図１（ｂ）に示すように、２次歪の周波数の波長はほぼ圧電膜１４の厚さに相当する。このため、圧電膜１４の上下の面が＋または−となり、圧電膜１４の中心が−または＋となるように弾性波が励振する。圧電膜１４が上下に対称であれば、２次歪は上部電極１６と下部電極１２とで同電位となる。このため、２次歪成分は生じない。しかしながら、圧電膜１４として例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いる場合、良好な特性を得るために、ｃ軸に配向させる。矢印はｃ軸配向方向５２（すなわち分極方向）を示している。このとき、圧電膜１４内でｃ軸方向の対称性が崩れ、電界の分布に偏りが生じる。このため、上部電極１６と下部電極１２とに電位差が生じる。このように２次歪により発生する電圧を２次歪電圧という。下部電極１２から上部電極１６の方向がｃ軸配向方向５２のとき、ｃ軸配向方向５２の同じ方向に２次歪電圧５４が発生する。
２次歪電圧を抑制する方法について、図２（ａ）から図２（ｃ）を用いて説明する。図２（ａ）は、単体の圧電薄膜共振器を示す図、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、圧電薄膜共振器を直列に分割した図である。図２（ａ）に示すように、圧電薄膜共振器５０が端子Ｔ１と端子Ｔ２の間に直列に接続されている。ｃ軸配向方向５２に２次歪電圧５４が生成される。圧電薄膜共振器５０の静電容量はＣｏである。
図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、圧電薄膜共振器５０を共振器５０ａおよび５０ｂに直列に分割する。共振器５０ａおよび５０ｂの静電容量は各々２×Ｃｏである。これにより、端子Ｔ１とＴ２との間のインピーダンス等の高周波特性は、図２（ａ）と図２（ｂ）および図２（ｃ）とでほぼ同じとなる。
図２（ｂ）では、共振器５０ａおよび５０ｂの下部電極１２が互いに接続され、共振器５０ａおよび５０ｂの上部電極１６がそれぞれ端子Ｔ１およびＴ２に接続されている。すなわち、下部電極１２同士が同電位となる。図２（ｂ）では、共振器５０ａおよび５０ｂの上部電極１６が互いに接続され、共振器５０ａおよび５０ｂの下部電極１２がそれぞれ端子Ｔ１およびＴ２に接続されている。すなわち、上部電極１６同士が同電位となる。図２（ｂ）および図２（ｃ）では、端子Ｔ１（またはＴ２）からみて共振器５０ａおよび５０ｂのｃ軸配向方向５２が逆方向である。そこで、このような分割を逆直列分割という。逆直列分割では、共振器５０ａと５０ｂにおける２次歪電圧５４が相殺されるため、端子Ｔ１およびＴ２から出力される高調波が抑制される。
次に、３つの共振器ＡからＣについて、２次高調波をシミュレーションした。図３（ａ）から図３（ｃ）は、それぞれ共振器ＡからＣの回路図、図３（ｄ）は、シミュレーション条件を示す図である。
図３（ａ）に示すように、共振器Ａでは、端子Ｔ１とＴ２との間に圧電薄膜共振器５０が直列に接続されている。圧電薄膜共振器５０のｃ軸配向方向は端子Ｔ１からＴ２に向かう方向である。圧電薄膜共振器５０の静電容量はＣｏである。
図３（ｂ）に示すように、共振器Ｂでは、端子Ｔ１とＴ２との間に逆直列分割された共振器５０ａおよび５０ｂが接続されている。共振器５０ａおよび５０ｂのｃ軸配向方向５２はそれぞれ端子Ｔ１およびＴ２から離れる方向である。共振器５０ａおよび５０ｂの静電容量は各々２×Ｃｏである。
図３（ｃ）に示すように、共振器Ｃでは、共振器５０ａと５０ｂとを接続する配線とグランドとの間に静電容量がＣｆの浮遊容量が接続されている。その他の構成は共振器Ｂと同じである。
図３（ｄ）に示すように、圧電薄膜共振器５０および共振器５０ａおよび５０ｂの各々における静電容量Ｃｏ、共振周波数ｆｒおよび電気機械結合係数ｋ２をそれぞれ２．０ｐＦ、２５００ＭＨｚおよび７．０４％とした。浮遊容量Ｃｆを０．０３ｐＦとした。
シミュレーションでは、端子Ｔ１およびＴ２の一方に２８ｄＢｍの高周波信号を入力したときに、端子Ｔ１およびＴ２の他方から出力される２次高調波の大きさを算出した。２次高調波は、圧電膜１４に加わる「電界強度の２乗」、「電界強度とひずみの積」、および「ひずみの２乗」に比例した非線形電流に基づき算出できる。
図４（ａ）は、共振器ＡからＣにおける周波数に対する２次高調波を示す図である。周波数は入力した高周波信号の２倍に相当する。共振周波数の２倍の周波数を２ｆｒ、***振周波数の２倍の周波数を２ｆａとした。
図４（ａ）に示すように、共振器Ａでは、２次高調波は２ｆｒと２ｆａの間の２ｆａよりにピークを有する緩やかな単峰特性となる。共振器Ｂでは、２次高調波の大きさは約−７５ｄＢｍと非常に小さく周波数に対し平坦である。共振器Ｃでは、２次高調波は２ｆａ付近にピークを有する単峰特性となる。周波数が２ｆａから高周波側および低周波側に離れると、２次高調波は共振器Ｂと同レベルまで小さくなる。例えば２ｆｒにおける２次高調波は共振器Ｂとほぼ同程度である。
共振器Ｂのように、逆直列分割すると、２次高調波を抑制できる。しかし、共振器Ｃのように、共振器５０ａと５０ｂとの間の配線に浮遊容量Ｃｆが付加されると、共振器５０ａと５０ｂとで２次高調波が相殺されず、２ｆａ付近において２次高調波が大きくなる。
図４（ｂ）は、浮遊容量に対する２次高調波のピーク強度を示す図である。図４（ｂ）に示すように、浮遊容量Ｃｆが０のとき、２次高調波のピーク強度は−７５ｄＢｍと小さいが、浮遊容量Ｃｆが大きくなると、２次高調波のピーク強度が大きくなる。このように、浮遊容量Ｃｆが大きくなると、相殺されずに残る２次高調波が大きくなる。このことから、共振器５０ａと５０ｂとの間の配線の浮遊容量Ｃｆを小さくすることが重要であることが分かる。
図５（ａ）は、図２（ｃ）に相当する逆直列分割された共振器の平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、共振器５０ａおよび５０ｂにおいて、例えばシリコン（Ｓｉ）基板等の基板１０上に、下部電極１２が設けられている。下部電極１２は、例えば基板１０側からクロム（Ｃｒ）膜およびルテニウム（Ｒｕ）膜を有する。基板１０の平坦主面と下部電極１２との間にドーム状の膨らみを有する空隙１８が形成されている。ドーム状の膨らみとは、例えば空隙１８の周辺では空隙１８の高さが小さく、空隙１８の内部ほど空隙１８の高さが大きくなるような形状の膨らみである。下部電極１２上に、（００２）方向を主軸とする窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とする圧電膜１４が設けられている。圧電膜１４上に上部電極１６が設けられている。上部電極１６は、例えば圧電膜１４側からＲｕ膜およびＣｒ膜である。
共振器５０ａおよび５０ｂにおいて、下部電極１２、圧電膜１４および上部電極１６は同じ工程で形成さされる。よって、共振器５０ａと５０ｂとにおいて、下部電極１２の材料および膜厚は互いに実質的に同じであり、圧電膜１４の材料および膜厚は互いに実質的に同じであり、上部電極１６の材料および膜厚は互いに実質的に同じである。
共振器５０ａおよび５０ｂは圧電膜１４および上部電極１６を共有する。共振器５０ａおよび５０ｂの上部電極１６は互いに接続されている。共振器５０ａおよび５０ｂの共振領域２０の間で上部電極１６が設けられた領域が接続領域２２である。下部電極１２および空隙１８は接続領域２２において接続されていない。
基板１０として、Ｓｉ基板以外に、例えばサファイア基板、スピネル基板、アルミナ基板などを用いることができる。下部電極１２および上部電極１６としては、ＣｒおよびＲｕ以外にも、例えばアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、又はイリジウム（Ｉｒ）などの金属単層膜又はこれらの積層膜を用いることができる。
圧電膜１４は、ＡｌＮ膜以外にも、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜などを用いることができる。また、圧電膜１４は、窒化アルミニウムを主成分とし、共振特性の向上又は圧電性の向上のために、他の元素を含んでもよい。例えば添加元素としてスカンジウム（Ｓｃ）を用いることにより、圧電膜１４の圧電性を向上できる。
接続領域２２における上部電極１６が図３（ｃ）における共振器５０ａと５０ｂとを接続する配線に相当する。よって、接続領域２２における上部電極１６とグランドとの間の浮遊容量Ｃｆが図３（ｃ）の浮遊容量Ｃｆとなる。接続領域２２と共振領域２０との上部電極１６は電気的に接続されている。このため、共振領域２０と接続領域２２とを合わせた領域２１の上部電極１６とグランドとの間に形成される容量が実質的に浮遊容量Ｃｆとなる。
図６（ａ）は、図２（ｂ）に相当する逆直列分割された共振器の別の例の平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、共振器５０ａおよび５０ｂは圧電膜１４および下部電極１２を共有する。共振器５０ａおよび５０ｂの下部電極１２は互いに接続されている。共振器５０ａおよび５０ｂの共振領域２０の間で下部電極１２が設けられた領域が接続領域２２である。上部電極１６および空隙１８は接続領域２２において接続されていない。共振領域２０と接続領域２２とを合わせた領域２１の上部電極１６とグランドとの間に形成される容量が実質的に浮遊容量Ｃｆとなる。その他の構成は、図５（ａ）および図５（ｂ）と同じであり説明を省略する。
［比較例１］
浮遊容量Ｃｆが付加される比較例１について説明する。図７（ａ）は、比較例１において直列分割された共振器が基板に実装された断面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）の領域Ａの拡大図である。
浮遊容量Ｃｆが付加される比較例１について説明する。図７（ａ）は、比較例１において直列分割された共振器が基板に実装された断面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）の領域Ａの拡大図である。
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、基板３０の上面に基板１０が実装されている。基板３０は、絶縁基板であり、例えばＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramic）またはＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramic）等のセラミックス基板または樹脂基板である。基板３０は積層された複数の絶縁層３０ａおよび３０ｂを有する。
絶縁層３０ａおよび３０ｂの上面に金属層３２ａおよび３２ｂが形成され、絶縁層３０ｂの下面に金属層３２ｃが形成されている。絶縁層３０ａおよび３０ｂを貫通するビア配線３４ａおよび３４ｂが設けられている。ビア配線３４ａは金属層３２ａと３２ｂとを電気的に接続し、ビア配線３４ｂは金属層３２ｂと３２ｃとを電気的に接続する。基板３０の上面に金属層３２ａからなるグランドパターン３３が形成されている。金属層３２ａから３２ｂ、ビア配線３４ａおよび３４ｂは、銅層、金層またはアルミニウム層等の金属層である。
基板１０は、バンプ３６を用い基板３０上にフリップチップ実装されている。バンプ３６は、例えば銅バンプ、金バンプまたは半田バンプである。共振器５０ａおよび５０ｂが空隙３８を介し基板３０の上面に対向している。共振器５０ａおよび５０ｂは、図５（ａ）および図５（ｂ）において説明した共振器である。
上部電極１６とグランドパターン３３との距離Ｇ１は、バンプ３６の高さに依存するが、１０μｍ程度となる。平面視において、共振領域２０および接続領域２２を合わせた領域２１とグランドパターン３３とが重なると、図５（ｂ）における空隙３８を介した上部電極１６とグランドパターン３３との間の浮遊容量Ｃｆが大きくなる。
図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施例１およびその変形例１に係るフィルタの断面図である。図８（ａ）に示すように、実施例１では、フィルタは共振器５０ａおよび５０ｂを含む。共振器５０ａおよび５０ｂは、図５（ａ）および図５（ｂ）に示した共振器であり、接続領域２２において共振器５０ａと５０ｂの上部電極１６が接続されている。共振領域２０および接続領域２２を合わせた領域２１とグランドパターン３３とが重なっていない。その他の構成は比較例１の図７（ａ）と同じであり説明を省略する。
図８（ｂ）に示すように、実施例１の変形例１では、共振器５０ａおよび５０ｂは、図６（ａ）および図６（ｂ）に示した共振器であり、接続領域２２において共振器５０ａと５０ｂの下部電極１２が接続されている。共振領域２０および接続領域２２を合わせた領域２１とグランドパターン３３とが重なっていない。その他の構成は実施例１の図８（ａ）と同じであり説明を省略する。
浮遊容量Ｃｆが大きい比較例１と、浮遊容量Ｃｆを低減した実施例１について、フィルタにおける２次高調波の大きさをシミュレーションした。シミュレーションはＥ−ＵＴＲＡ（Evolved Universal Terrestrial Radio Access） Operating Bandのバンド７（送信帯域：２５００−２５７０ＭＨｚ、受信帯域：２６２０−２６９０ＭＨｚ）の送信フィルタについて行った。
図９（ａ）は、実施例１および比較例１のラダー型フィルタの回路図、図９（ｂ）は各共振器の静電容量値と共振周波数を示す図である。図９（ａ）に示すように、フィルタは、直列共振器Ｓ１からＳ４および並列共振器Ｐ１からＰ３を備えている。直列共振器Ｓ１からＳ４は入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列に接続され、並列共振器Ｐ１からＰ３は入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に並列に接続されている。直列共振器Ｓ１からＳ４のうち出力端子Ｔｏｕｔに最も近い直列共振器Ｓ４は共振器Ｓ４ａおよびＳ４ｂに逆直列分割されている。並列共振器Ｐ１からＰ３のうち最も出力端子Ｔｏｕｔに近い並列共振器Ｐ３は共振器Ｐ３ａおよびＰ３ｂに逆直列分割されている。直列共振器Ｓ１からＳ３および並列共振器Ｐ１およびＰ２において生成された高調波は、最も出力端子Ｔｏｕｔ側の直列共振器Ｓ４および並列共振器Ｐ３において抑圧される。よって、小型化の観点から直列共振器Ｓ４および並列共振器Ｐ３を逆直列分割し、他は分割しないことが好ましい。
図９（ｂ）に示すように、共振器Ｓ４ａおよびＳ４ｂは互いに静電容量値および共振周波数が同じである。共振器Ｐ３ａおよびＰ３ｂは互いに静電容量値および共振周波数が同じである。
ラダー型フィルタにおいては、直列共振器Ｓ１からＳ４の共振周波数と並列共振器Ｐ１からＰ３の***振周波数は通過帯域の中心付近に位置する。直列共振器Ｓ１からＳ４の***振周波数は、通過帯域の高周波数側に位置する。並列共振器Ｐ１からＰ３の共振周波数は通過帯域の低周波側に位置する。図４のように、浮遊容量Ｃｆに起因する２次高調波は***振周波数の２倍の周波数において大きい。このため、２次高調波が通過帯域の２倍の帯域内に位置するのは並列共振器Ｐ３である。よって、並列共振器Ｐ３において浮遊容量Ｃｆを低減することが重要である。
図１０は、実施例１および比較例１におけるフィルタチップの平面図である。図１０は、上面からフィルタチップを透視して下面を図示している。上部電極１６および下部電極１２をそれぞれ実線および破線で図示している。図１０に示すように、フィルタチップ１１においてシリコン基板１０上（下面）に、複数の圧電薄膜共振器５０および複数のパッド２６が設けられている。圧電薄膜共振器５０は直列共振器Ｓ１からＳ４ｂおよび並列共振器Ｐ１からＰ３ｂを含む。複数のパッド２６は、入力パッドＰｉｎ、出力パッドＰｏｕｔおよびグランドパッドＰｇｎｄを含む。入力パッドＰｉｎおよび出力パッドＰｏｕｔは図９（ａ）におけるそれぞれ入力端子Ｔｉｎおよび出力端子Ｔｏｕｔに対応する。
直列共振器Ｓ４ａとＳ４ｂを接続する上部電極１６の領域が接続領域２２である。並列共振器Ｐ３ａとＰ３ｂを接続する上部電極１６の領域が接続領域２２である。基板１０の短辺の長さＬｘ１は７３０μｍ、長辺の長さＬｙ１は９３０μｍである。逆直列分割された並列共振器Ｐ３ａおよびＰ３ｂの長軸長Ｌ１は２４０μｍである。
図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、比較例１における金属層のパターンの平面図である。図１１（ａ）は絶縁層３０ａの上面の金属層３２ａのパターン、図１１（ｂ）は絶縁層３０ｂの上面の金属層３２ｂのパターン、図１１（ｃ）は絶縁層３０ｂの下面の金属層３２ｃのパターンを上から透視して示している。ビア配線３４ａおよび３４ｂをそれぞれ白丸および黒丸で示す。
図１１（ａ）に示すように、絶縁層３０ａの上面に、送信パッドＰｔｘ、共通パッドＰａｎｔ、受信パッドＰｒｘおよびグランドパッドＰｇｎｄが設けられている。絶縁層３０ａの周縁に環状金属層が設けられている。絶縁層３０ａを貫通するビア配線３４ａが設けられている。送信パッドＰｔｘ、共通パッドＰａｎｔおよびグランドパッドＰｇｎｄには、図８（ａ）のそれぞれ入力パッドＰｉｎ、出力パッドＰｏｕｔおよびグランドパッドＰｇｎｄがバンプ３６を介し接合する。
図１１（ｂ）に示すように、絶縁層３０ｂの上面に設けられた金属層３２ｂにビア配線３４ａおよび３４ｂが接続されている。図１１（ｃ）に示すように、絶縁層３０ｂの下面に送信端子Ｔｘ、共通端子Ａｎｔ、受信端子Ｒｘおよびグランド端子Ｇｎｄが設けられている。送信端子Ｔｘ、共通端子Ａｎｔ、受信端子Ｒｘおよびグランド端子Ｇｎｄは、図１１（ａ）におけるそれぞれ送信パッドＰｔｘ、共通パッドＰａｎｔ、受信パッドＰｒｘおよびグランドパッドＰｇｎｄにビア配線３４ａ、３４ｂおよび金属層３２ｂを介し電気的に接続されている。絶縁層３０ａおよび３０ｂの長辺の長さＬｘ２は１７００μｍ、短辺の長さＬｙ２は１３００μｍである。
図１２は、比較例１における基板上に実装されたフィルタチップの平面図である。フィルタチップ１１は下面を透視して図示している。基板１０に形成された上部電極１６および下部電極１２は、共振領域２０および接続領域２２を除き破線で図示している。共振領域２０および接続領域２２のうち、平面視において基板３０の上面に設けられたパッドに重なる領域２３および２３ａをクロスで示している。直列共振器Ｓ１およびＳ４ａの共振領域２０の一部はそれぞれ送信パッドＰｔｘおよびグランドパッドＰｇｎｄに領域２３ａにおいて重なっている。並列共振器Ｐ１およびＰ２の共振領域２０の一部はグランドパッドＰｇｎｄに領域２３ａにおいて重なっている。２次高調波の観点からは、並列共振器Ｐ３ｂとグランドパッドＰｇｎｄとの重なる領域２３が問題となる。
図１３は、比較例１における図１２のＡ−Ａ断面図である。図１３に示すように、グランドパッドＰｇｎｄであるグランドパターン３３と並列共振器Ｐ３ｂの共振領域２０の一部が領域２３において重なっている。基板１０の厚さｔ１、グランドパターン３３の厚さｔ２、絶縁層３０ａの厚さｔ３、金属層３２ｂの厚さｔ４、絶縁層３０ｂの厚さｔ５および金属層３２ｃの厚さｔ６は、それぞれ２５０μｍ、１５μｍ、９０μｍ、７μｍ、４０μｍおよび１５μｍである。上部電極１６とグランドパターン３３との距離Ｇ１は１０μｍである。領域２３の面積は２０７８７μｍ２である。このときの浮遊容量Ｃｆを算出すると０．０３７ｐＦである。
図１４は、実施例１における金属層のパターンの平面図である。図１４に示すように、グランドパッドＰｇｎｄの配置が比較例１と異なっている。その他のパターンは比較例１と同じであり説明を省略する。
図１５は、実施例１における基板上に実装されたフィルタチップの平面図である。図１５に示すように、並列共振器Ｐ３ｂの共振領域２０はグランドパッドＰｇｎｄに重ならず、並列共振器Ｐ２の共振領域２０が比較例１より多くグランドパッドＰｇｎｄと重なっている。その他の構成は比較例１と同じであり説明を省略する。
図１６は、実施例１における図１５のＡ−Ａ断面図である。図１６に示すように、並列共振器Ｐ３ａおよびＰ３ｂの共振領域２０および接続領域２２はグランドパッドＰｇｎｄと重なっていない。すなわち領域２３の面積は０μｍ２である。上部電極１６と絶縁層３０ａとの距離Ｇ２は２５μｍとなる。このときの浮遊容量Ｃｆを算出すると０．０１８ｐＦである。
基板１０はシリコン基板、下部電極１２および上部電極１６は主にＲｕ膜とした。基板３０はＬＴＣＣ基板とした。通過帯域は２５００ＭＨｚから２５７０ＭＨｚ、２次高調波の周波数帯域は５０００ＭＨｚから５１４０ＭＨｚとした。送信端子Ｔｘに２８ｄＢｍの高周波信号を入力したときに、共通端子Ａｎｔから出力される２次高調波の大きさをシミュレートした。２次高調波のシミュレーションは図４の方法と同じである。
図１７は、実施例１および比較例１における周波数に対する２次高調波を示す図である。図１７に示すように、比較例１では、通過帯域の２倍の周波数帯域の中央付近に大きさが約−４０ｄＢｍの２次高調波のピークがある。実施例１では、このピークの大きさは約−５０ｄＢｍであり、約１０ｄＢ改善している。このように、実施例１は比較例１に比べ２次高調波が抑制される。
次に、上部電極１６とグランドパターンの重なりを変えた場合の浮遊容量についてシミュレートした。図１８（ａ）から図１８（ｄ）は、シミュレーションのモデルを示す図である。図１８（ａ）から図１８（ｄ）に示すように、シリコン基板６０の下面に電極６４が設けられ、ＬＴＣＣ基板６２の上面に電極６６が設けられている。シリコン基板６０とＬＴＣＣ基板６２との間は空気層６５である。
シリコン基板６０の厚さｔ１、ＬＴＣＣ基板６２の厚さｔ２をそれぞれ２５０μｍおよび１３０μｍとした。電極６４および６６の厚さをそれぞれ１μｍおよび５μｍとした。電極６４と６６との間の空気層６５の厚さＧ３を１０μｍとした。電極６４および６６の長さＬを１８０μｍとした。シリコン基板６０、ＬＴＣＣ基板６２および空気層６５の比誘電率をそれぞれ１１．８、９．８および１．０とした。
電極６６の電極６４からのＸ方向のずれ量をＸとした。図１８（ａ）では、電極６４と６６はＸ方向に重なっておりＸ＝０μｍである。図１８（ｂ）では、電極６６は電極６４からＸ方向にＬ／２ずれており、Ｘ＝９０μｍである。図１８（ｃ）では、電極６６は電極６４からＸ方向にＬずれており、Ｘ＝１８０μｍである。図１８（ｄ）では、電極６６と６４の平面視における離間距離は３０μｍであり、Ｘ＝２１０μｍである。
図１９（ａ）から図１９（ｄ）は、等電位線を示す図である。図１９（ａ）から図１９（ｄ）に示すように、等電位線６８がシミュレートできる。
図２０は、Ｘに対する浮遊容量Ｃｆを示す図である。図１９（ａ）から図１９（ｄ）においてシミュレートした浮遊容量Ｃｆを白丸で示す。曲線は近似曲線である。図２０に示すように、Ｘが大きくなると浮遊容量Ｃｆが小さくなる。０＜Ｘ≦ＬではＸが大きくなると浮遊容量Ｃｆが小さくなる。Ｘ＝Ｌでは浮遊容量ＣｆはＸ＝０のときの約半分である。これは、図１９（ａ）から図１９（ｃ）のように、Ｘが大きくなると電極６４と６６との間の等電位線の密度が低下するためである。Ｌ＜ＸではＸが大きくなっても浮遊容量Ｃｆの低下は小さい。これは、図１９（ｄ）のように、平面視において電極６４と６６とが離れても電極６４と６６との間に密な等電位線が残存するためである。このように、電極６４と６６とが平面視において重ならないことにより浮遊容量Ｃｆを低減できる。
実施例１によれば、図８（ａ）のように、基板１０（第１基板）の下面に、共振器５０ａ（第１圧電薄膜共振器）および共振器５０ｂ（第２圧電薄膜共振器）が設けられている。共振器５０ａと５０ｂにおいて、圧電膜１４の上部電極１６（第１電極）から下部電極１２（第２電極）に向かう結晶方位は同じである。図８（ａ）のように、共振領域２０間の接続領域２２において上部電極１６同士が接続し下部電極１２は接続せず、共振領域２０の面積は互いに製造誤差程度に実質的に同じである。これにより、図２（ｃ）のように、２次高調波を抑制できる。
さらに、基板３０（第２基板）は、基板３０の上面が基板１０の下面と空隙３８を介し対向するように基板１０を搭載する。図７（ａ）のような基板３０の上面に設けられたグランドパターン３３は、共振器５０ａおよび５０ｂの共振領域２０と接続領域２２とに設けられた上部電極１６と平面視において重ならない。これにより、図２０のように、グランドパターン３３と上部電極１６との間の静電容量を低減できる。よって、図７（ｂ）の浮遊容量Ｃｆが削減でき、２次高調波を抑制できる。
接続領域２２において共振器５０ａと共振器５０ｂの圧電膜１４は、分離していてもよいが、一体として設けられていることが好ましい。これにより、共振器５０ａおよび５０ｂにおいて、圧電膜１４の上部電極１６から下部電極１２に向かう結晶方位を同じにできる。また、圧電膜１４の膜厚を実質的に同じにできる。これにより、２次高調波をより抑制できる。
図１５のように、基板１０の下面に共振領域の少なくとも一部がグランドパターン３３と重なる圧電薄膜共振器が設けられている。グランドパターン３３を、基板１０の下面に設けられた圧電薄膜共振器のうち、２次高調波が問題となる領域（並列共振器Ｐ３ａおよびＰ３ｂの共振領域２０および接続領域２２）に重ならないように設け、２次高調波が比較的問題とならない圧電薄膜共振器の共振領域２０の少なくとも一部に重なるように設ける。これにより、グランドパターン３３のレイアウトの自由度を極端に損なうことなく、浮遊容量Ｃｆを削減できる。
図１０のように、１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ４は、入力パッドＰｉｎと出力パッドＰｏｕｔとの間に直列に接続され、１または複数の並列共振器Ｐ１からＰ３は、入力パッドＰｉｎと出力パッドＰｏｕｔとの間に直列に接続されている。１または複数の並列共振器Ｐ１からＰ３のうち少なくとも１つの並列共振器Ｐ３は逆直列分割された共振器Ｐ３ａおよびＰ３ｂである。図４のように、浮遊容量Ｃｆに起因する２次高調波は***振周波数の２倍の周波数で大きくなる。並列共振器Ｐ３の***振周波数は通過帯域の中央に位置している。そこで、並列共振器Ｐ３を逆直列分割することで、通過帯域の２倍の周波数帯域の２次高調波を抑制できる。
並列共振器Ｐ１からＰ３のうち最も前記入力パッドに近い並列共振器Ｐ３を逆直列分割する。これにより、２次高調波をより抑制できる。
図１５のように、グランドパターン３３は、１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ４および１または複数の並列共振器Ｐ１からＰ３の少なくとも１つの共振領域の少なくとも一部と平面視において重なる。このように、グランドパターン３３を２次高調波が問題となる領域に重ねず、比較的問題とならない共振器に重なる。これにより、グランドパターン３３のレイアウトの自由度を極端に損なうことなく、浮遊容量Ｃｆを削減できる。
複数のグランドパッドＰｇｎｄのうち少なくとも２つのパッドはそれぞれ複数のバンプ３６を介し１つのグランドパターン３３に接合されている。フィルタ特性の観点からグランドパッドＰｇｎｄはフィルタの近くで共通に接続することが好ましい場合がある。このような場合、複数のグランドパッドＰｇｎｄを接続するグランドパターン３３が領域２１に重ならないようにする。これにより、２次高調波を抑制できる。
図８（ｂ）における実施例１の変形例１のように、接続領域２２において接続される第１電極を基板１０と圧電膜１４との間に設けられている下部電極１２としてもよい。
図８（ａ）における実施例１のように、接続領域２２において接続されていない第２電極を基板１０と圧電膜１４との間に設けられている下部電極１２としてもよい。
図２１（ａ）および図２１（ｂ）は、実施例１の変形例２および３に係るフィルタの断面図である。図２１（ａ）に示すように、基板１０の上面（図では下面）に窪みが形成されている。下部電極１２は、基板１０上に平坦に形成されている。これにより、空隙１８が、基板１０の窪みに形成されている。空隙１８は共振領域２０を含むように形成されている。その他の構成は、実施例１と同じであり説明を省略する。空隙１８は、基板１０を貫通するように形成されていてもよい。
図２１（ｂ）に示すように、共振領域２０の下部電極１２下（図では上）に音響反射膜１９が形成されている。音響反射膜１９は、音響インピーダンスの低い膜１９ａと音響インピーダンスの高い膜１９ｂとが交互に設けられている。膜１９ａおよび１９ｂの膜厚は例えばそれぞれλ／４（λは弾性波の波長）である。膜１９ａと膜１９ｂの積層数は任意に設定できる。例えば、音響反射膜１９は、基板１０中に音響インピーダンスの異なる膜が一層設けられている構成でもよい。その他の構成は、実施例１と同じであり説明を省略する。
実施例１およびその変形例１において、実施例１の変形例２と同様に空隙１８を形成してもよく、実施例１の変形例３と同様に空隙１８の代わりに音響反射膜１９を形成してもよい。
実施例１およびその変形例１および２のように、圧電薄膜共振器は、共振領域２０において空隙１８が基板１０と下部電極１２との間に形成されているＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）でもよい。また、実施例１の変形例３のように、圧電薄膜共振器は、共振領域２０において下部電極１２下に圧電膜１４を伝搬する弾性波を反射する音響反射膜１９を備えるＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）でもよい。
図２２は、実施例１の変形例４に係るフィルタの断面図である。図２２に示すように、基板３０の上面の周縁に環状電極３５ａが設けられている。基板３０上に基板１０を囲むように封止部３５が設けられている。封止部３５は環状電極３５ａに接合している。基板１０および封止部３５の上面にリッド３７が設けられている。封止部３５、リッド３７および環状電極３５ａに保護膜３９が設けられている。封止部３５は、例えば半田等の金属または樹脂等の絶縁体である。環状電極３５ａは金属膜である。リッド３７は、コバール等の金属板または絶縁板である。保護膜３９は、ニッケル膜等の金属膜または絶縁膜である。実施例１の変形例４のように、基板１０を囲む封止部３５が設けられていてもよい。
実施例１およびその変形例において、基板３０の上面に弾性表面波素子または圧電薄膜共振器等の弾性波素子が設けられていてもよい。
フィルタとしてラダー型フィルタを例に説明したが、フィルタはラダー型フィルタ以外でもよい。フィルタの直列共振器および並列共振器の個数を任意に設定できる。
実施例２は、デュプレクサ等のマルチプレクサの例である。図２３は、実施例２に係るデュプレクサの回路図である。図２３に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ７０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ７２が接続されている。送信フィルタ７０は送信端子Ｔｘから入力した高周波信号のうち送信帯域の信号を共通端子Ａｎｔに通過させ、他の信号を抑圧する。受信フィルタ７２は、共通端子Ａｎｔに入力した高周波信号のうち受信帯域の信号を通過させ、他の信号を抑圧する。
送信フィルタ７０および７２の少なくとも一方は、実施例１およびその変形例のフィルタである。これにより、２次高調波を抑制できる。入力信号が大きい送信フィルタ７０は２次高調波が問題となる。よって、送信フィルタ７０に実施例１およびその変形例のフィルタを用いることが好ましい。マルチプレクサとしてデュプレクサの例を説明したが、トリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０、３０ 基板
１２ 下部電極
１４ 圧電膜
１６ 上部電極
１８、３８ 空隙
２０ 共振領域
２２ 接続領域
３３ グランドパターン
３６ バンプ
１２ 下部電極
１４ 圧電膜
１６ 上部電極
１８、３８ 空隙
２０ 共振領域
２２ 接続領域
３３ グランドパターン
３６ バンプ
Claims (10)
- 第１基板と、
前記第１基板の下面に設けられ、各々が圧電膜と、前記圧電膜の少なくとも一部を挟み対向する第１電極および第２電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極とが前記圧電膜を挟み対向する共振領域において前記圧電膜の前記第１電極から前記第２電極に向かう結晶方位は同じであり、前記共振領域間の接続領域において前記第１電極同士が接続し前記第２電極は接続せず、前記共振領域の面積は互いに略同じである第１圧電薄膜共振器および第２圧電薄膜共振器と、
上面が空隙を介し前記下面と対向するように前記第１基板を前記上面に搭載する第２基板と、
前記第２基板の上面に設けられ、前記第１圧電薄膜共振器および前記第２圧電薄膜共振器の共振領域と前記接続領域とに設けられた前記第１電極と平面視において重ならないグランドパターンと、
を具備し、
前記第１電極は、前記空隙と前記圧電膜との間に設けられ、
前記第２電極は、前記第１基板と前記圧電膜との間に設けられ、
前記第１圧電薄膜共振器および前記第２圧電薄膜共振器の第１電極はグランドに、直接接続されておらず、かつ前記第１圧電薄膜共振器および前記第２圧電薄膜共振器以外の素子を介し接続されていないフィルタ。 - 第１基板と、
前記第１基板の下面に設けられ、各々が圧電膜と、前記圧電膜の少なくとも一部を挟み対向する第１電極および第２電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極とが前記圧電膜を挟み対向する共振領域において前記圧電膜の前記第１電極から前記第２電極に向かう結晶方位は同じであり、前記共振領域間の接続領域において前記第１電極同士が接続し前記第２電極は接続せず、前記共振領域の面積は互いに略同じである第１圧電薄膜共振器および第２圧電薄膜共振器と、
上面が空隙を介し前記下面と対向するように前記第１基板を前記上面に搭載する第２基板と、
前記第２基板の上面に設けられ、前記第１圧電薄膜共振器および前記第２圧電薄膜共振器の共振領域と前記接続領域とに設けられた前記第１電極と平面視において重ならないグランドパターンと、
前記第１基板の下面に設けられた入力パッドおよび出力パッドと、
前記第１基板の下面に設けられ、前記入力パッドと前記出力パッドとの間を接続する直列腕とグランドとの間の並列腕に接続され、少なくとも１つの並列共振器が前記第１圧電薄膜共振器と前記第２圧電薄膜共振器とに直列に分割されている１または複数の並列共振器と、
前記第１基板の下面に設けられ、前記入力パッドと前記出力パッドとの間に直列に接続された１または複数の直列共振器と、
を具備し、
前記第１圧電薄膜共振器および前記第２圧電薄膜共振器の第１電極はグランドに、直接接続されておらず、かつ前記第１圧電薄膜共振器および前記第２圧電薄膜共振器以外の素子を介し接続されていないフィルタ。 - 前記少なくとも１つの並列共振器は、前記１または複数の並列共振器のうち最も前記入力パッドに近い並列共振器を含む請求項２記載のフィルタ。
- 前記１または複数の直列共振器および前記１または複数の並列共振器は圧電薄膜共振器であり、
前記グランドパターンは、前記１または複数の直列共振器および前記１または複数の並列共振器の少なくとも１つの共振領域の少なくとも一部と平面視において重なる請求項２または３記載のフィルタ。 - 前記第１基板の下面に設けられた複数のグランドパッドを具備し、
前記複数のグランドパッドのうち少なくとも２つのパッドはそれぞれ複数のバンプを介し１つの前記グランドパターンに接合されている請求項３または４記載のフィルタ。 - 前記第１電極は、前記第１基板と前記圧電膜との間に設けられている請求項２から５のいずれか一項記載のフィルタ。
- 前記第２電極は、前記第１基板と前記圧電膜との間に設けられている請求項２から５のいずれか一項記載のフィルタ。
- 前記接続領域において前記第１圧電薄膜共振器と前記第２圧電薄膜共振器の圧電膜は一体として設けられている請求項１から７のいずれか一項記載のフィルタ。
- 前記第１基板の下面に設けられ、圧電膜と、前記圧電膜の少なくとも一部を挟み対向する第１電極および第２電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極とが前記圧電膜を挟み対向する共振領域の少なくとも一部は平面視において前記グランドパターンと重なる第３圧電薄膜共振器を具備する請求項１から８のいずれか一項記載のフィルタ。
- 請求項１から９のいずれか一項記載のフィルタを含むマルチプレクサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016235918A JP6661521B2 (ja) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | フィルタおよびマルチプレクサ |
| US15/818,467 US10396759B2 (en) | 2016-12-05 | 2017-11-20 | Filter and multiplexer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016235918A JP6661521B2 (ja) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | フィルタおよびマルチプレクサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018093388A JP2018093388A (ja) | 2018-06-14 |
| JP6661521B2 true JP6661521B2 (ja) | 2020-03-11 |
Family
ID=62244145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016235918A Active JP6661521B2 (ja) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | フィルタおよびマルチプレクサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10396759B2 (ja) |
| JP (1) | JP6661521B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10581403B2 (en) | 2016-07-11 | 2020-03-03 | Qorvo Us, Inc. | Device having a titanium-alloyed surface |
| US10361676B2 (en) * | 2017-09-29 | 2019-07-23 | Qorvo Us, Inc. | Baw filter structure with internal electrostatic shielding |
| KR102097320B1 (ko) * | 2018-07-24 | 2020-04-06 | 삼성전기주식회사 | 탄성파 필터 장치 |
| CN109150130A (zh) * | 2018-08-06 | 2019-01-04 | 电子科技大学 | 一种电感耦合型带通滤波器 |
| JP7290941B2 (ja) * | 2018-12-27 | 2023-06-14 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ |
| US11522513B2 (en) | 2019-02-27 | 2022-12-06 | Skyworks Global Pte. Ltd. | Bulk acoustic wave resonator structure |
| JP2021010062A (ja) * | 2019-06-28 | 2021-01-28 | 株式会社村田製作所 | エクストラクタ |
| US11757430B2 (en) | 2020-01-07 | 2023-09-12 | Qorvo Us, Inc. | Acoustic filter circuit for noise suppression outside resonance frequency |
| JP7456797B2 (ja) * | 2020-02-25 | 2024-03-27 | 太陽誘電株式会社 | フィルタおよびマルチプレクサ |
| CN112073028B (zh) * | 2020-08-24 | 2021-08-10 | 诺思(天津)微***有限责任公司 | 滤波器带外抑制优化方法和滤波器、多工器、通信设备 |
| US11632097B2 (en) | 2020-11-04 | 2023-04-18 | Qorvo Us, Inc. | Coupled resonator filter device |
| CN114679150A (zh) * | 2020-12-24 | 2022-06-28 | 联华电子股份有限公司 | 半导体元件结构及其制造方法 |
| US11575363B2 (en) | 2021-01-19 | 2023-02-07 | Qorvo Us, Inc. | Hybrid bulk acoustic wave filter |
| WO2022211056A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004120016A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-15 | Fujitsu Media Device Kk | フィルタ装置 |
| US6946928B2 (en) * | 2003-10-30 | 2005-09-20 | Agilent Technologies, Inc. | Thin-film acoustically-coupled transformer |
| WO2006008940A1 (ja) * | 2004-07-20 | 2006-01-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 圧電フィルタ |
| DE102004037818B4 (de) | 2004-08-04 | 2022-02-17 | Snaptrack, Inc. | Filteranordnung mit zwei Volumenwellenresonatoren |
| DE102005028927B4 (de) | 2005-06-22 | 2007-02-15 | Infineon Technologies Ag | BAW-Vorrichtung |
| KR101206030B1 (ko) * | 2006-01-25 | 2012-11-28 | 삼성전자주식회사 | 알에프 모듈, 멀티 알에프 모듈 및 그 제조방법 |
| US7535323B2 (en) * | 2006-07-10 | 2009-05-19 | Skyworks Solutions, Inc. | Bulk acoustic wave filter with reduced nonlinear signal distortion |
| JP5036435B2 (ja) * | 2006-09-01 | 2012-09-26 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス、フィルタおよび分波器 |
| US7548140B2 (en) * | 2007-04-16 | 2009-06-16 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Bulk acoustic wave (BAW) filter having reduced second harmonic generation and method of reducing second harmonic generation in a BAW filter |
| JP5041285B2 (ja) | 2007-04-24 | 2012-10-03 | 日立金属株式会社 | 高周波部品 |
| JP5200716B2 (ja) * | 2008-07-14 | 2013-06-05 | 株式会社村田製作所 | 分波器 |
| JP5419617B2 (ja) | 2009-09-28 | 2014-02-19 | 太陽誘電株式会社 | フィルタ、通信モジュール、および通信装置 |
| US8836449B2 (en) * | 2010-08-27 | 2014-09-16 | Wei Pang | Vertically integrated module in a wafer level package |
| DE102010055649B4 (de) * | 2010-12-22 | 2015-07-16 | Epcos Ag | Duplexer und Verfahren zum Herstellen eines Duplexers |
| US20160191015A1 (en) * | 2014-12-27 | 2016-06-30 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Split current bulk acoustic wave (baw) resonators |
| JP6454299B2 (ja) * | 2016-05-13 | 2019-01-16 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス |
-
2016
- 2016-12-05 JP JP2016235918A patent/JP6661521B2/ja active Active
-
2017
- 2017-11-20 US US15/818,467 patent/US10396759B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018093388A (ja) | 2018-06-14 |
| US10396759B2 (en) | 2019-08-27 |
| US20180159508A1 (en) | 2018-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6661521B2 (ja) | フィルタおよびマルチプレクサ | |
| US10250219B2 (en) | Acoustic wave device | |
| US9240768B2 (en) | Duplexer with transmission and reception filters each including resonators formed on different chips | |
| JP6651643B2 (ja) | 弾性波フィルタ、分波器および通信装置 | |
| US10218335B2 (en) | Duplexer | |
| JP6415419B2 (ja) | 弾性波フィルタ、デュプレクサ、及びモジュール | |
| JP6538007B2 (ja) | 弾性波デバイス | |
| JP6556668B2 (ja) | フィルタおよびマルチプレクサ | |
| JP6515042B2 (ja) | 弾性波デバイス | |
| US10560068B2 (en) | Multiplexer | |
| US10911019B2 (en) | Multiplexer | |
| US10826460B2 (en) | Multiplexer | |
| JPWO2016129662A1 (ja) | 弾性波装置、分波器および通信装置 | |
| US11569019B2 (en) | Electronic component | |
| US10177740B2 (en) | Ladder filter and duplexer | |
| US11218134B2 (en) | Acoustic wave filter device and composite filter device | |
| US10972067B2 (en) | Filter and multiplexer | |
| US11309868B2 (en) | Multiplexer | |
| JP2018101964A (ja) | 弾性波デバイス | |
| US11658642B2 (en) | Multiplexer | |
| JP2020027987A (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ | |
| US20230291389A1 (en) | Multiplexer | |
| US20220247380A1 (en) | Acoustic wave device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180305 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180305 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190121 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190205 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190408 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190903 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191126 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20191205 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200114 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200212 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6661521 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |