CN104639087A - 压电薄膜共振器、滤波器和双工器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压电薄膜共振器、滤波器和双工器。该压电薄膜共振器包括:压电膜,该压电膜设置在基板上;下电极和上电极,所述下电极和上电极夹着压电膜的至少一部分并且彼此面对;以及插入膜,该插入膜插入在压电膜中并且设置在共振区域的外周区域中并且不设置在共振区域的中心区域中,其中:在共振区域中下电极的边缘面与下电极的下表面之间的角是锐角;并且在用于从共振区域引出上电极的一侧、插入膜在共振区域中的宽度大于在用于从共振区域引出下电极的一侧、插入膜在共振区域中的另一宽度。
Description
技术领域
本发明的特定方面涉及一种压电薄膜共振器、滤波器和双工器,具体地,涉及在压电膜中具有插入膜的压电薄膜共振器、滤波器和双工器。
背景技术
使用压电薄膜共振器的声波器件用作诸如移动电话等的无线装置的滤波器和双工器。压电薄膜共振器具有如下结构:其中下电极和上电极夹着压电膜并且彼此面对。
随着无线系统快速普及,使用许多频带。因此,加强了用于使滤波器或双工器的围裙特性锐化的需求。增大压电薄膜共振器的Q值是用于使围裙特性锐化的方法之一。声波能从共振区域泄漏到外部是劣化压电薄膜共振器的Q值的一个因素。
日本专利第2006-109472号公报(下文称作文献1)公开了一种通过在下电极或上电极的表面上设置环带来改进Q值的技术。
发明内容
根据本发明的一个方面,提供了一种压电薄膜共振器,该压电薄膜共振器包括:基板;压电膜,该压电膜设置在所述基板上;下电极和上电极,所述下电极和上电极夹着所述压电膜的至少一部分并且彼此面对;以及插入膜,该插入膜插入在所述压电膜中,并且设置在共振区域的外周区域中并且不设置在所述共振区域的中心区域中,在所述共振区域的外周区域中,所述下电极和所述上电极夹着所述压电膜并彼此面对,其中:在所述共振区域中所述下电极的边缘面与所述下电极的下表面之间的角是锐角;并且在用于从所述共振区域引出所述上电极的一侧、所述插入膜在所述共振区域中的宽度大于在用于从所述共振区域引出所述下电极的一侧、所述插入膜在所述共振区域中的另一个宽度。
附图说明
图1的(a)示出了根据第一实施方式的压电薄膜共振器的平面图;
图1的(b)示出了插入膜的平面图;
图1的(c)和(d)示出了沿图1的(a)的线A-A截取的剖视图;
图2A和图2B示出了共振区域的边缘周围的放大剖视图;
图3A至图3C示出了用于描述根据第一实施方式的串联共振器的制造方法的剖视图;
图4A示出了根据第一比较例的压电薄膜共振器的平面图;
图4B示出了插入膜的平面图;
图4C和图4D示出了沿图4A的线A-A截取的剖视图;
图5A示出了相对于杨氏模量的反共振点的Q值;
图5B示出了相对于杨氏模量的有效机电耦合系数k2eff;
图6A和图6B分别示出了相对于插入膜的宽度W1和W2的反共振点处的Q值;
图7A和图7B示出了作为第一实施方式的插入膜的形状的示例的插入膜周围的平面图;
图8A和图8B示出了作为第一实施方式的插入膜的形状的示例的插入膜周围的平面图;
图9A和图9B示出了作为第一实施方式的插入膜的形状的示例的插入膜周围的平面图;
图10A示出了根据第二实施方式的压电薄膜共振器的平面图;
图10B示出了插入膜的平面图;
图10C和图10D示出了沿图10A的线A-A截取的剖视图;
图11A示出了根据第三实施方式的压电薄膜共振器的平面图;
图11B示出了插入膜的平面图;
图11C和图11D示出了沿图11A的线A-A截取的剖视图;
图12A示出了根据第四实施方式的压电薄膜共振器的剖视图;
图12B示出了根据第四实施方式的修改例的压电薄膜共振器的剖视图;
图13示出了根据第五实施方式的双工器的电路图;
图14A示出了传输滤波器的平面图和剖视图;以及
图14B示出了沿图14A的线A-A截取的剖视图。
具体实施方式
凭借文献1的结构,不可能充分抑制声波能从共振区域泄漏到外部。因此,Q值的改进是不充分的。
将参照附图描述实施方式。
[第一实施方式]
图1的(a)示出了根据第一实施方式的压电薄膜共振器的平面图。图1的(b)示出了插入膜的平面图。图1的(c)和图1的(d)示出了沿图1的(a)的线A-A截取的剖视图。图1的(c)示出了梯型滤波器的串联共振器的剖视图。图1的(d)示出了梯型滤波器的并联共振器的剖视图。
参照图1的(a)和图1的(c),将描述串联共振器S的结构。下电极12设置在作为硅(Si)基板的基板10上。具有圆顶形凸起的空腔30形成在基板10的平坦主面与下电极12之间。圆顶形凸起是这样的凸起:其中空腔30的高度在空腔30周围处较小并且空腔30的高度在空腔30的内部较大。下电极12具有下层12a和上层12b。下层12a是例如Cr(铬)膜。上层12b是例如Ru(钌)膜。下电极12的边缘面58具有锥形,其中下电极12的下表面大于下电极12的上表面。
主要成分是氮化铝(AlN)、主轴是(002)方向的压电膜14设置在下电极12上。插入膜28设置在压电膜14中。插入膜28大致设置在压电膜14的沿膜厚度方向的中心处。插入膜28可以设置在除了中心之外的区域中。然而,当插入膜28设置在压电膜14的中心处时,增强了插入膜的功能。上电极16设置在压电膜14上,使得形成下电极12与上电极16夹着压电膜14并彼此面对的区域(共振区域50)。共振区域50具有椭圆形,并且是厚度纵向振荡模式的声波进行共振的区域。上电极16具有下层16a和上层16b。下层16a是例如Ru膜。上层16b是例如Cr膜。
充当频率调节膜24的二氧化硅膜形成在上电极16上。共振区域50中的层压膜18具有下电极12、压电膜14、插入膜28、上电极16和频率调节膜24。频率调节膜24可以充当钝化膜(passivation film)。
如图1的(a)所示,用于对牺牲层执行蚀刻的引导路径33形成在下电极12中。牺牲层是用于形成空腔30的层。引导路径33的边缘附近的区域不被压电膜14覆盖。下电极12在引导路径33的边缘处具有孔部35。
参照图1的(a)和图1的(d),将描述并联共振器P的结构。并联共振器P与串联共振器S的区别点在于,质量负荷膜(mass load film)20设置在上电极16的下层16a与上层16b之间。质量负荷膜20是例如Ti(钛)膜。因此,除了串联共振器S的层压膜之外,层压膜18包括质量负荷膜20,该质量负荷膜20形成在共振区域50中的整个面上。其他结构与串联共振器S的图1的(c)相同。因此,省略结构的说明。
串联共振器S与并联共振器P之间的共振频率差利用质量负荷膜20的膜厚度来调节。串联共振器S与并联共振器P这两者的共振频率通过调节频率调节膜24的膜厚度来调节。
在共振频率为2GHz的压电薄膜共振器的情况下,下电极12的下层12a是Cr膜。下层12a的厚度是100nm。下电极12的上层12b是Ru膜。上层12b的厚度是250nm。压电膜14是AlN膜。压电膜14的厚度是1100nm。插入膜28是二氧化硅(SiO2)膜。插入膜28的厚度是150nm。上电极16的下层16a是Ru膜。下层16a的厚度是250nm。上电极16的上层16b是Cr膜。上层16b的厚度是50nm。频率调节膜24是二氧化硅膜。频率调节膜24的厚度是50nm。质量负荷膜20是Ti膜。质量负荷膜20的厚度是120nm。可以任意设置各个层的膜厚度,以实现期望的共振特性。
如图1的(b)所示,插入膜28设置在共振区域50的外周区域52中,而不是设置在中心区域54中。外周区域52是共振区域50中的区域,包括共振区域50的外周,并且沿着共振区域50的外周。外周区域52具有带形或环形。中心区域54是共振区域50中的区域并且是包括共振区域50的中心的区域。中心可以是除了几何中心之外的位置。插入膜28设置在围绕共振区域50且除了外周区域52之外的区域56中。插入膜28可以从外周区域52连续设置到共振区域50的外部。
图2A和图2B示出了共振区域的边缘附近的放大剖面图。上电极16从共振区域50引出到左侧。下电极12从共振区域引出到右侧。图2A示出了在上电极16所引出到的一侧上的共振区域50的边缘的放大图。图2B示出了在下电极12所引出到的一侧上的共振区域50的边缘的放大图。
如图2A所示,下电极12的边缘面58具有锥形形状,其中边缘面58与下电极12的下表面之间的角度θ1是锐角。这是因为在角度θ1等于或大于90度的情况下压电膜14形成在下电极和基板10上时,可能会劣化压电膜14在边缘面58上的膜特性。为了抑制压电膜14的膜特性的劣化,角度θ1是例如60度或更小,或是例如45度或更小。边缘面58可以具有除了平面之外的形状。下电极12的边缘面58的区域也作为共振区域50起作用。即,下电极12较薄的区域充当声波振荡的共振区域50。共振区域50中的插入膜28的宽度被表达为宽度W1。
如图2B所示,上电极16的边缘面与基板10大致垂直。即,上电极16的边缘面与下表面之间的角度θ2是90度。角度θ2可以小于90度。即使上电极16的角度θ2大,对压电膜14的影响也非常小。因此,上电极16的边缘面的角度θ2大,使得加工更容易。因此,角度θ2大于角度θ1。共振区域50中的插入膜28的宽度被表示为宽度W2。
除了Si基板之外的石英基板、玻璃基板、陶瓷基板、GaAs基板等可以用作基板10。除了Ru和Cr之外的Al(铝)、Ti、Cu(铜)、Mo(钼)、W(钨)、Ta(钽)、Pt(铂)、Rh(铑)、Ir(铱)等的单层膜或层压膜可以用作下电极12和上电极16。例如,上电极16的下层16a可以是Ru。上电极16的上层16b可以是Mo。除了氮化铝之外的ZnO(氧化锌)、PZT(锆钛酸铅)、PbTiO3(钛酸铅)等可以用作压电膜14。例如,压电膜14可以以氮化铝作为主要成分,并且可以包括用于改善共振特性或改善压电性的另一种元素。例如,当Sc(钪)用作掺杂元素时,改善了压电膜14的压电性。因此,可以改善压电薄膜共振器的有效机电耦合系数。
优选地,插入膜28可以由杨氏模量小于诸如Al、Au、Cu、Ti、Pt、Ta、Cr或SiO2等的压电膜14的杨氏模量的材料制成。由此,可以改善Q值。当金属膜用作插入膜28时,可以改善有效机电耦合系数。下面将描述细节。
除了二氧化硅膜之外的氮化硅膜、氮化铝膜等可以用作频率调节膜24。除了Ti之外的诸如Ru、Cr、Al、Cu、Mo、W、Ta、Pt、Rh、Ir等的单层膜可以用作质量负荷膜20。例如,可以使用由诸如氮化硅或二氧化硅等的氮化金属或氧化金属制成的绝缘膜。质量负荷膜20可以形成在下电极12下表面、下电极12的层之间、上电极16上、下电极12与压电膜14之间、或压电膜14与上电极16之间。当质量负荷膜20包括共振区域50时,质量负荷膜20可以大于共振区域50。
图3A至图3C示出了用于描述根据第一实施方式的串联共振器的制造方法的剖视图。如图3A所示,形成用于在具有平坦主面的基板10上形成空腔的牺牲层38。牺牲层38的厚度是例如10至100nm。牺牲层38的材料从容易溶解在蚀刻液或蚀刻气体中的材料(诸如,MgO、ZnO、Ge或SiO2)中选择。此后,使用光刻技术和蚀刻技术对牺牲层38进行构图(pattern),并且使该牺牲层38形成为期望形状。牺牲层38的形状对应于空腔30的平面形状。并且,牺牲层38包括作为共振区域50的区域。接着,下层12a和上层12b形成在牺牲层38和基板10上,作为下电极12。牺牲层38和下电极12例如使用溅射法、真空气相沉积法或CVD(化学气相沉积)法来形成。此后,使用光刻技术和蚀刻技术对下电极12进行构图,并且使下电极12形成为期望形状。下电极12可以经由剥离法(lift-off method)形成。在这种情况下,进行构图,使得下电极12的边缘面58形成为锥形。
如图3B所示,压电膜14a和插入膜28使用溅射法、真空气相沉积法、CVD法等形成在下电极12和基板10上。使用光刻技术和蚀刻技术对插入膜28进行构图,并且使插入膜28形成为期望形状。插入膜28可以经由剥离法形成。
如图3C所示,压电膜14b、上电极16的下层16a和上层16b使用溅射法、真空气相沉积法或CVD法形成。压电膜14由压电膜14a和14b形成。使用光刻技术和蚀刻技术对上电极16进行构图,并且使上电极16形成为期望形状。下电极16可以经由剥离法形成。
在图1的(d)示出的并联共振器中,在形成下层16a之后,质量负荷膜20由溅射法、真空气相沉积法、CVD法等形成。使用光刻技术和蚀刻技术对质量负荷膜20进行构图,并且使质量负荷膜20形成为期望形状。此后,形成上层16b。
频率调节膜24由溅射法、CVD法等形成。使用光刻技术和蚀刻技术对频率调节膜24进行构图,并且使频率调节膜24形成为期望形状。
此后,经由孔部35和引导路径33(参照图1的(a))将牺牲层38的蚀刻液引导到下电极12下方的牺牲层38。由此,去除牺牲层38。优选地,用于蚀刻牺牲层38的介质是不对除了牺牲层38之外的共振器的材料进行蚀刻的介质。具体地,优选的是,蚀刻介质是使得与蚀刻介质接触的下电极12不被蚀刻的介质。层压膜18(参照图1的(c)和图1的(d))的应力被设置为压缩应力。由此,当去除牺牲层38时,层压膜18膨胀,以便朝向基板10的相反侧远离基板10。形成了具有圆顶形凸起的、位于下电极12与基板10之间的空腔30。借助这些处理,形成图1的(a)和图1的(c)示出的串联共振器S以及图1的(a)和图1的(d)示出的并联共振器P。
在下电极12的边缘面与下表面大致垂直并且插入膜28的在共振区域50中的宽度大致恒定的第一比较例中,研究插入膜28的效果。图4A示出了根据第一比较例的压电薄膜共振器的平面图。图4B示出了插入膜的平面图。图4C和图4D示出了沿图4A的线A-A截取的剖面图。
如图4A至图4D所示,插入膜28的边缘面与插入膜28的下表面垂直。插入膜28朝向共振区域50的外部连续形成。插入膜28在共振区域50中的宽度W不变。其他结构与第一实施方式的图1的(a)至图1的(d)相同。因此,省略结构的说明。
在第一比较例中,改变插入膜28的材料,并且使用有限元法模拟反共振点的Q值。经由如图4C所示的剖面的二维分析来执行有限元法。层压膜18的各个厚度和各个材料被示为具有图1的(a)至图1的(d)的2GHz的共振频率的压电薄膜共振器。即,压电膜14由AlN制成。插入膜28的厚度是150nm。共振区域50和插入膜28彼此交叠的宽度W是2μm。插入膜28设置在压电膜14沿膜厚度方向的中心位置处。
图5A示出了相对于杨氏模量的反共振点的Q值。图5B示出了相对于杨氏模量的有效机电耦合系数k2eff。第二比较例对应于不具有插入膜28的共振器。作为插入膜28的材料,对Al、SiO2、Ti、Cr、AlN、Ru和W进行计算。
如图5A所示,当具有小杨氏模量的材料用于插入膜28时,反共振点的Q值变大。当杨氏模量小于AlN的杨氏模量时,Q值大于第一比较例的Q值。这是因为以下原因。即,当具有小杨氏模量的插入膜28设置在外周区域52中时,声波的振荡在共振区域50的外周区域52中较小。由此,共振区域50的外周充当固定端,并且声波在固定端处被固定端反射。因此,抑制声波能朝向共振区域50的外部泄漏。由此,Q值变大。优选地,插入膜28的杨氏模量小于压电膜14的杨氏模量。优选地,插入膜28的杨氏模量等于或小于压电膜14的杨氏模量的90%。更优选地,插入膜28的杨氏模量等于或小于压电膜14的杨氏模量的80%。
如图5B所示,当插入膜28由金属制成时,有效机电耦合系数k2eff变大。估计出,当插入膜28由金属制成时使得共振区域50中声波的电场分布均衡。
接着,改变图2A和图2B的宽度W1和宽度W2。并且,使用有限元法模拟反共振点的Q值。经由如图2A和图2B所示的剖面的二维分析来执行有限元法。共振区域50具有镜面对称结构。即,共振区域50的两侧均具有图2A所示的结构。改变宽度W1。并且,计算Q值。类似地,共振区域50的两侧均具有图2B所示的结构。改变宽度W2。并且,计算Q值。层压膜18的各个厚度和各个材料与具有图1的(a)至图1的(d)的2GHz的共振频率的压电薄膜共振器相同。即,插入膜28是二氧化硅膜。插入膜28的厚度是150nm。角度θ1是30度。角度θ2是90度。
图6A和图6B分别示出了相对于插入膜的宽度W1和W2的反共振点处的Q值。虚线表示不具有插入膜28的第二比较例。如图6A和图6B所示,当设置插入膜28时,可以改善Q值。如图6A所示,当宽度W1是大约2.7μm时,Q值最大。如图6B所示,当宽度W2是大约2.4μm时,Q值最大。“W2-W1”大约是0.3μm。沿插入膜28的锥形区域的面方向的长度是(插入膜28的厚度=0.15nm)×cot(θ1=30度)=0.26μm。这样,能够实现最大Q值的、宽度W2与W1之间的差大致对应于沿边缘面58的面方向的长度。这是因为下电极12的、边缘面具有锥形形状的区域充当共振区域50,而不是充当插入膜28。具体地,当下电极12的边缘面58的角度θ1是锐角时,边缘面58的区域的插入膜28具有反射声波的小功能。
在第一实施方式中,下电极12的边缘面58具有锥形形状:其中下电极12的下表面大于下电极12的上表面。由此,可以改善压电膜14的膜特性。然而,下电极12的边缘面58具有锥形形状。因此,使充当插入膜28的区域变窄。并且所以,在上电极16从共振区域50引出的一侧、插入膜28在共振区域50中的第一宽度W1大于在下电极12从共振区域50引出的一侧、插入膜28在共振区域50中的第二宽度W2。由此,使在上电极16的引出侧的插入膜28的宽度W1和在下电极12的引出侧的插入膜28的宽度W2最佳化。因此,可以抑制声波朝向共振区域50的外部的泄漏,并且可以改善Q值。
减小角度θ1,以便改善压电膜14的膜特性。增大角度θ2,以便容易地加工上电极16。即,下电极12的边缘面与基板10的上表面之间的角度θ1小于上电极16的边缘面与基板10的上表面之间的角度θ2。在这种情况下,当宽度W1大于宽度W2时,可以改善Q值。
优选的是,第一宽度W1与第二宽度W2之间的差是与锥形对应的长度(即,边缘面58沿面方向的长度)。从而,如图6A和图6B所示,可以改善Q值。
图7A和图7B示出了作为第一实施方式的插入膜的形状的示例的插入膜附近的平面图。图7A和图7B的缩放比例与图1的(a)和(b)的缩放比例不同,以便使图7A和图7B的缩放比例接近实际缩放比例。同样情况用于图8A至图9B。如图7A所示,共振区域50是上电极16与下电极12交叠的区域。下电极12和上电极16被设置为使得共振区域50具有椭圆形。如图7B所示,插入膜28的外周具有椭圆形。插入膜28的内周具有椭圆形,其中上电极16的引出侧与下电极12的引出侧不同。关于插入膜28的宽度,上电极16的引出侧的宽度W3大于下电极12的引出侧的宽度W4。由此,宽度W1大于宽度W2。
图8A和图8B示出了作为第一实施方式的插入膜的形状的示例的插入膜附近的平面图。如图8A所示,共振区域50的形状接近椭圆形。然而,共振区域50突出到上电极16的引出侧。如图8B所示,插入膜28的外周和内周具有椭圆形。插入膜的内周与插入膜的外周大致一致。由此,关于具有环形的插入膜28的宽度,在上电极16的引出侧的宽度W3与在下电极12的引出侧的宽度W4相同。然而,共振区域50朝向上电极16的引出侧突出。因此,宽度W1大于宽度W2。
这样,插入膜28可相对于长轴非对称,并且宽度W3可以与宽度W4不同。由此,宽度W1可以与宽度W2不同。共振区域50的形状可以相对于长轴非对称。由此,宽度W1可以不同于宽度W2。插入膜28和共振区域50这两者可以相对于长轴非对称。由此,宽度W1可以不同于宽度W2。
图9A和图9B示出了作为第一实施方式的插入膜的形状的示例的插入膜附近的平面图。如图9A和图9B所示,插入膜28分为多个区域。空间55可以形成在区域之间。这样,插入膜28可以分为多个区域。
[第二实施方式]
图10A示出了根据第二实施方式的压电薄膜共振器的平面图。图10B示出了插入膜的平面图。图10C和图10D示出了沿图10A的线A-A截取的剖面图。如图10A至图10D所示,使插入膜28朝向共振区域50的外部连续形成。其他结构与第一实施方式的图1的(a)至图1的(d)相同。因此,省略结构的说明。如第二实施方式的情况,插入膜28可以形成在共振区域50的除了中心区域54之外的整个面上。
[第三实施方式]
图11A示出了根据第三实施方式的压电薄膜共振器的平面图。图11B示出了插入膜的平面图。图11C和图11D示出了沿图11A的线A-A截取的剖面图。如图11A至图11D所示,不将插入膜28设置在共振区域50的外部。其他结构与第一实施方式的图1的(a)至图1的(d)相同。省略结构的说明。如第三实施方式的情况,插入膜28可以仅设置在共振区域50中。
[第四实施方式]
第四实施方式是改变空腔的结构的实施方式。图12A示出了根据第四实施方式的压电薄膜共振器的剖面图。图12B示出了根据第四实施方式的修改例的压电薄膜共振器的剖面图。如图12A所示,共振区域50的层压膜18不具有圆顶形,而具有平坦形状。凸起形成在基板10的上表面上。下电极12在基板10上具有平坦形状。由此,空腔30形成在基板10的凹部中。形成空腔30,以便包括共振区域50。其他结构与第一实施方式相同。因此,省略结构的说明。空腔30可以形成为穿透基板10。绝缘膜可以接触下电极12的下表面。即,空腔30可以形成在基板10与接触下电极12的绝缘膜之间。绝缘膜可以是氮化铝膜。
如图12B所示,共振区域50的层压膜18不具有圆顶形,而具有平坦形状。相对于共振区域50的下电极12,声反射膜31形成在压电膜14的相对侧上。声反射膜31具有的结构是具有低声阻抗的膜30a和具有高声阻抗的膜30b交替设置。膜30a和膜30b的厚度是例如λ/4(λ是声波的波长)。可以任意设置膜30a和膜30b的层压数。其他结构与第一实施方式相同。因此,省略结构的说明。
在第四实施方式和修改实施方式中,如第二实施方式的情况,插入膜28可以设置在共振区域50之外。并且如第三实施方式的情况,插入膜28可以仅设置在共振区域50中。
如在第一实施方式至第四实施方式的情况中,压电薄膜共振器可以是其中空腔30形成在共振区域50中的基板10与下电极12之间的FBAR(膜体声共振器(FilmBulk Acoustic Resonator))。如在第四实施方式的修改实施方式的情况中,压电薄膜共振器可以是其中共振区域50具有反射在下电极12下方的压电膜14中所传播的声波的声反射膜31的SMR(固态安装共振器)。
在第一实施方式至第四实施方式和修改实施方式中,描述了共振区域50具有椭圆形的实施方式。然而,共振区域50可以具有其它形状。例如,共振区域50可以具有诸如四边形或五边形等的其它多边形。
[第五实施方式]
第五实施方式是双工器的实施方式。图13示出了根据第五实施方式的双工器的电路图。如图13所示,双工器具有发送滤波器40和接收滤波器42。发送滤波器40连接在公共端子Ant与发送端子Tx之间。接收滤波器42连接在公共端子Ant与接收端子Rx之间。电感器L1设置在公共端子Ant与地之间,作为匹配电路。发送滤波器40通过公共端子Ant发送从发送端子Tx输入的信号中的、具有发送带宽(transmitband)的信号作为发送信号,并且抑制具有其他频率的信号。接收滤波器42通过接收端子Rx发送从公共端子Ant输入的信号中的、具有接收带宽的信号作为接收信号,并且抑制具有其他频率的信号。电感器L1执行阻抗匹配,使得穿过发送滤波器40的发送信号不泄露到接收滤波器42并且从公共端子Ant输出。
发送滤波器40是梯型滤波器。一个或更多个串联共振器S1至S4串联连接在发送端子Tx(输入端子)与公共端子Ant(输出端子)之间。一个或更多个并联共振器P1至P3并联连接在发送端子Tx与公共端子Ant之间。并联共振器P1至P3的接地侧共同经由电感器L2接地。可以任意改变串联共振器、并联共振器和电感器的数量或连接,以便实现期望的发送特性。串联共振器S1至S4和并联共振器P1至P3中的至少一个可以是第一实施方式至第四实施方式和修改实施方式的一个压电薄膜共振器。
图14A示出了发送滤波器的平面图和剖面图。图14B示出了沿图14A的线A-A截取的剖面图。如图14A和图14B所示,根据第三实施方式的压电薄膜共振器可以形成在同一基板10上并且可以用作梯型滤波器。开口36形成在压电膜14中,并且开口形成在插入膜28中。下电极12可以经由开口36和插入膜28的开口与外部部件电连接。关于插入膜28在共振区域50中的宽度,在用于引出上电极16一侧的宽度W1大于在用于引出下电极12一侧的宽度W2。其他结构与第三实施方式相同。省略结构的说明。可以任意改变共振器S1至S4和P1至P3的共振区域50的尺寸和形状。
接收滤波器42可以是梯型滤波器或复用模式滤波器。发送滤波器40和接收滤波器42中的至少一个可以是梯型滤波器或桥式滤波器。发送滤波器40和接收滤波器42的至少一个共振器可以是第一实施方式至第四实施方式和修改实施方式中的一个压电薄膜共振器。
滤波器包括第一实施方式至第四实施方式和修改实施方式的压电薄膜共振器中的一个。由此,可以改善共振器的Q值。并且,可以改善滤波器的围裙特性。
发送滤波器40和接收滤波器42中的至少一个可以用作包括第一实施方式至第四实施方式和修改实施方式中的一个压电薄膜共振器的滤波器。
本发明不限于具体描述的实施方式,而可以在不偏离本发明所要求保护的范围的情况下做出其他实施方式和变型。
Claims (9)
1.一种压电薄膜共振器,该压电薄膜共振器包括:
基板;
压电膜,该压电膜设置在所述基板上;
下电极和上电极,所述下电极和上电极夹着所述压电膜的至少一部分并且彼此面对;以及
插入膜,该插入膜插入在所述压电膜中并且设置在共振区域的外周区域中并且不设置在所述共振区域的中心区域中,在所述共振区域中,所述下电极和所述上电极夹着所述压电膜并彼此面对,
其中:
在所述共振区域中在所述下电极的边缘面与所述下电极的下表面之间的角是锐角;并且
在用于从所述共振区域引出所述上电极的一侧、所述插入膜在所述共振区域中的宽度大于在用于从所述共振区域引出所述下电极的一侧、所述插入膜在所述共振区域中的另一宽度。
2.根据权利要求1所述的压电薄膜共振器,其中,所述角小于所述上电极的边缘面与下表面之间的角。
3.根据权利要求1或2所述的压电薄膜共振器,其中,在用于从所述共振区域引出所述上电极的所述一侧、所述插入膜在所述共振区域中的所述宽度与在用于从所述共振区域引出所述下电极的所述一侧、所述插入膜在所述共振区域中的所述另一宽度之差,是与所述边缘面沿所述基板的面方向的长度对应的长度。
4.根据权利要求1或2所述的压电薄膜共振器,其中,所述插入膜的杨氏模量小于所述压电膜的杨氏模量。
5.根据权利要求1或2所述的压电薄膜共振器,其中,所述压电膜包括作为主要成分的氮化铝。
6.根据权利要求1或2所述的压电薄膜共振器,其中,在所述共振区域中,在所述基板与所述下电极之间或在所述基板与接触所述下电极的绝缘膜之间形成有空腔。
7.根据权利要求1或2所述的压电薄膜共振器,其中,所述共振区域具有声反射膜,所述声反射膜位于所述下电极的相对于所述压电膜的相反侧并且反射在所述压电膜中传播的声波。
8.一种包括压电薄膜共振器的滤波器,
所述压电薄膜共振器包括:
基板;
压电膜,该压电膜设置在所述基板上;
下电极和上电极,所述下电极和上电极夹着所述压电膜的至少一部分并且彼此面对;以及
插入膜,该插入膜插入在所述压电膜中并且设置在共振区域的外周区域中并且不设置在所述共振区域的中心区域中,在所述共振区域中,所述下电极和所述上电极夹着所述压电膜并彼此面对,
其中:
在所述共振区域中在所述下电极的边缘面与所述下电极的下表面之间的角是锐角;并且
在用于从所述共振区域引出所述上电极的一侧、所述插入膜在所述共振区域中的宽度大于在用于从所述共振区域引出所述下电极的一侧、所述插入膜在所述共振区域中的另一宽度。
9.一种双工器,该双工器包括:
发送滤波器;以及
接收滤波器;
其中,所述发送滤波器和所述接收滤波器中的至少一个是具有压电薄膜共振器的滤波器,
所述压电薄膜共振器包括:
基板;
压电膜,该压电膜设置在所述基板上;
下电极和上电极,所述下电极和上电极夹着所述压电膜的至少一部分并且彼此面对;以及
插入膜,该插入膜插入在所述压电膜中并且设置在共振区域的外周区域中并且不设置在所述共振区域的中心区域中,在所述共振区域中,所述下电极和所述上电极夹着所述压电膜并彼此面对,
其中:
在所述共振区域中所述下电极的边缘面与所述下电极的下表面之间的角是锐角;并且
在用于从所述共振区域引出所述上电极的一侧、所述插入膜在所述共振区域中的宽度大于在用于从所述共振区域引出所述下电极的一侧、所述插入膜在所述共振区域中的另一宽度。
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