CN107078713B - 梯型滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够减小布线间的电容且难以产生寄生电容等所引起的特性的劣化的弹性波装置。弹性波装置(1)在支承基板(24)上层叠压电基板(5)，在压电基板(5)上设置有IDT电极(21)。在压电基板(5)上设置有多个布线部(16b，13)。在至少一个布线部(16b，13)的下方以及布线部间的区域的下方当中的至少一方，在支承基板(24)设置有第1空腔部(31)。

Description

梯型滤波器
技术领域
本发明涉及弹性波谐振器、弹性波滤波器等弹性波装置及其制造方法。
背景技术
以往，作为谐振器、带通型滤波器，采用了各种弹性波装置。在下述的专利文献1中公开了利用了作为板波的兰姆波的弹性波装置。专利文献1中，在压电基板上形成有IDT电极。在压电基板的下表面，接合了具有在上方开放的开口的增强基板。该开口位于设置有IDT电极的部分的下方。该开口被压电基板封闭，从而形成了空腔部。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2007-251910号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在弹性波装置中，不仅设置有IDT电极，还设置有与IDT电极连接的多个布线。在专利文献1中，对于这种布线没有特别提及，但在实际制作出弹性波装置的情况下，有时由于布线间的寄生电容等而不能获得良好的特性。
本发明的目的在于提供一种能够减小布线间的电容，难以产生寄生电容等所引起的特性的劣化的弹性波装置。
用于解决课题的手段
在本发明所涉及的弹性波装置中，具备：支承基板；压电基板，层叠在上述支承基板上；IDT电极，设置在上述压电基板上；和多个布线部，设置在上述压电基板上，且与上述IDT电极电连接，在上述多个布线部之中的至少一个布线部的下方以及上述布线部间的区域的下方当中的至少一方，被上述压电基板覆盖的第1空腔部设置于上述支承基板。
在本发明所涉及的弹性波装置的某特定的方面，作为弹性波而利用板波，在形成有上述IDT电极的区域的下方，被上述压电基板封闭而成的激励用的第2空腔部设置于上述支承基板。
在本发明所涉及的弹性波装置的另一特定的方面，上述第1空腔部和上述第2空腔部被设置于上述支承基板的分隔壁分离。在该情况下，由于分隔壁的存在，从而能够提高机械强度。
不过，在本发明所涉及的弹性波装置中，上述第1空腔部和上述第2空腔部可以相连。
在本发明所涉及的弹性波装置的又一特定的方面，作为弹性波而利用板波，在上述IDT电极的下方还具备层叠于上述压电基板的下表面的声反射膜。如此，可以在IDT电极的下方通过设置声反射膜，由此来激励板波。
在本发明所涉及的弹性波装置的再一其他特定的方面，作为弹性波而利用泄漏波。
本发明的弹性波装置的制造方法为按照本发明构成的弹性波装置的制造方法，包括：准备上述支承基板的工序；形成在上述支承基板的上表面开放的上述第1空腔部的工序；在上述支承基板上层叠上述压电基板的工序；和在上述压电基板上形成上述IDT电极以及上述多个布线部的工序。
在本发明所涉及的弹性波装置的制造方法的某一特定的方面，还包括在上述支承基板形成激励用的上述第2空腔部的工序。
在本发明所涉及的弹性波装置的制造方法的另一特定的方面，同时形成上述第1空腔部和上述第2空腔部。在该情况下，能够不增加制造工序地提供本发明的弹性波装置。
发明效果
根据本发明所涉及的弹性波装置及其制造方法，能够减小布线部间的电容，因此能够有效地抑制寄生电容等所引起的弹性波装置的特性的劣化。
附图说明
图1为用于说明本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图2为表示本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置的电路结构的图。
图3为本发明的第1实施方式的弹性波装置的截面图，为沿着图1中的A-A线的部分的截面图。
图4为本发明的第1实施方式的弹性波装置的截面图，为沿着图1中的B-B线的部分的截面图。
图5为本发明的第1实施方式的变形例所涉及的弹性波装置的截面图。
图6为本发明的第1实施方式的第2变形例所涉及的弹性波装置的截面图。
图7为第2实施方式的弹性波装置的主视截面图。
图8为第3实施方式的弹性波装置的主视截面图。
图9为第4实施方式的弹性波装置的简图式主视截面图。
图10为第5实施方式的弹性波装置的主视截面图。
具体实施方式
以下，边参照附图边说明本发明的具体的实施方式，从而使本发明变得明确。
另外，本说明书所记载的各实施方式为例示性的，应当注意的是，在不同的实施方式间能够实现结构的部分性置换或者组合。
图1为本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置1的示意性俯视图，图2为表示该弹性波装置1的电路结构的图。
如图2所示，弹性波装置1为梯型滤波器。在连结输入端子2和输出端子3的串联臂，设置有多个串联臂谐振器S1～S4。在连结串联臂谐振器S1与串联臂谐振器S2之间的连接点和接地电位的并联臂，设置有并联臂谐振器P1。在连结串联臂谐振器S2与串联臂谐振器S3之间的连接点和接地电位的并联臂，设置有并联臂谐振器P2。在连结串联臂谐振器S3与串联臂谐振器S4之间的连接点和接地电位的并联臂，设置有并联臂谐振器P3。在连结串联臂谐振器S4与输出端子3之间的连接点和接地电位的并联臂，设置有并联臂谐振器P4。并联臂谐振器P1～P3的接地电位侧端部在连接点4被公共连接。
串联臂谐振器S1～S4以及并联臂谐振器P1～P4分别由弹性波谐振器构成。如图1所示，弹性波装置1具有压电基板5。在本实施方式中，压电基板5由LiTaO3或者LiNbO3等压电单晶构成。
在压电基板5上形成有示意性地表示的电极构造。更详细而言，在压电基板5上设置有输入端子2、输出端子3以及接地端子6、7。为了构成连结输入端子2和输出端子3的串联臂，形成有布线部11～15。布线部11的一端与输入端子2连接，另一端与串联臂谐振器S1连接。另外，在图1中，以矩形的形状来示意性地表示构成串联臂谐振器S1的部分。实际上通过形成IDT电极、以及配置在IDT电极的弹性波传播方向两侧的反射器，从而构成1端口型的弹性波谐振器。以矩形框状的形状来表示构成该1端口型的弹性波谐振器的部分。此外，如后述那样，该矩形框状的内侧的虚线X表示在压电基板5的下方设置有激励用的第2空腔部的部分。在对第2空腔部进行了俯视的情况下，其外缘用虚线X表示。
关于其他的串联臂谐振器S2～S4以及并联臂谐振器P1～P4，也以同样的矩形框状的形状来简图式表示，用虚线表示设置有第2空腔部的区域。
布线部12对串联臂谐振器S1和串联臂谐振器S2进行了连接。布线部13对串联臂谐振器S2和串联臂谐振器S3进行了连接。布线部14对串联臂谐振器S3和串联臂谐振器S4进行了连接。布线部15对串联臂谐振器S4和输出端子3进行了连接。
另一方面，在并联臂谐振器P1的与串联臂谐振器S1连接的一侧相反一侧的端部，连接有布线部16。布线部16被分支为第1、第2分支布线部16a、16b。第1分支布线部16a与接地端子6连接。第2分支布线部16b与并联臂谐振器P2以及并联臂谐振器P3的接地电位侧端部连接。因此，由上述布线部16构成了上述的连接点4。
并联臂谐振器P4与布线部17连接。布线部17与布线部15公共连接，并与串联臂谐振器S4连接。此外，在并联臂谐振器P4的接地电位侧端部，连接有布线部18。布线部18与接地端子7连接。如上述那样，在压电基板5上构成有图2所示的梯型电路。
上述输入端子2、输出端子3、接地端子6、7以及布线部11～18由金属构成。作为这种金属，能够采用Cu、Al、Al-Cu合金、Ag、Ag-Pd合金等适当的金属或者合金。此外，可以采用单一的金属膜，也可以采用将多个金属膜进行层叠而成的层叠金属膜。
关于串联臂谐振器S1～S4以及并联臂谐振器P1～P4中的各IDT电极及反射器也能通过与上述相同的金属来形成。
然而，在弹性波装置1中，为了不妨碍设置于上述压电基板5的弹性波谐振器的振动，设置有由上述的虚线X所示的第2空腔部。参照图3的截面图来说明该情况。
图3为沿着图1中的虚线A-A线的部分的截面图。在压电基板5上设置有构成并联臂谐振器P2的IDT电极21以及反射器22、23。上述的分支布线部16b和布线部13位于该反射器22、23的声表面波传播方向外侧。
在本实施方式的弹性波装置1中，作为弹性波而利用了板波。因此，压电基板5的形成有IDT电极21的部分整体振动。由于压电基板5的厚度较薄，因此在压电基板5的下表面层叠有支承基板24。即，通过支承基板24对压电基板5进行了保持。
为了在IDT电极21中激励弹性波，在设置有IDT电极21以及反射器22、23的区域的下方，设置有激励用的第2空腔部32。此外，在激励用的第2空腔部32的两侧，相连了接下来叙述的第1空腔部31、31。
第1空腔部31、31以及第2空腔部32均通过用压电基板5覆盖在支承基板24中于上表面开放的开口部而形成。
支承基板24能够通过适当的绝缘性材料、半导体材料、或者压电体来形成。
本实施方式的弹性波装置1的特征在于，设置有第1空腔部31、31。
在图3中，第1空腔部31、31经由单点划线Y而与内侧的第2空腔部32相连，从而被一体化。
该第1空腔部31、31分别位于设置有第2分支布线部16b以及布线部13的部分的下方。
在本实施方式中，由于在第2分支布线部16b和布线部13的下方分别设置有第1空腔部31，因而能够减小第2分支布线部16b与布线部13之间的寄生电容。由此，特性的劣化被抑制。
在弹性波装置1中，如上述那样，采用较薄的压电基板5，不仅具有第2空腔部32，而且在图1中由单点划线Y包围的部分还设置有同样的第1空腔部。
图4为相当于沿着图1的B-B线的部分的截面图。在此，在布线部11的下方以及布线部15的下方分别设置有第1空腔部31、31。因此，能够减小与图1所示的输入端子2连接的布线部11和与输出端子3连接的布线部15之间的寄生电容。如此，第1空腔部31、31也可以为了减小在其间未设置IDT电极的布线部11、15之间的寄生电容而设置。
如上述那样可知，在图1中，通过在由单点划线Y所示的部分分别设置第1空腔部，从而能有效地减小布线部间的寄生电容。另外，在图4中，为了减小布线部11和与布线部11隔开相当距离的布线部15之间的寄生电容，在布线部11、15的下方设置有第1空腔部31、31。
与此相对，也可以如在图5中截面图所示的变形例那样，在压电基板5上接近的布线部33、34的各下方设置第1空腔部31。在本变形例中，虽然第1空腔部31和第1空腔部31相邻，但在其间设置有分隔壁24a。因此，能够抑制压电基板5向第1空腔部31侧的变形。由此，与相连第1空腔部31彼此的结构相比，能够提高机械强度。
不过，也可以如图6所示的第2变形例那样，将布线部33的下方的第1空腔部31和布线部34的下方的第1空腔部31一体化。
此外，优选如布线部11和布线部15那样减小高压侧(hot-side)的布线彼此间的寄生电容。例如，如果布线部11与布线部15之间的寄生电容变小，则能够充分地增大梯型滤波器的衰减量。因此，优选这样在高压侧的布线部与高压侧的布线部之间，在布线部的下方或者布线部间的区域的下方的至少一方设置有第1空腔部31。
图7为本发明的第2实施方式所涉及的弹性波装置的主视截面图，为关于第1实施方式示出的图3所相当的图。第2实施方式的弹性波装置41除了第1空腔部31和第2空腔部32经由分隔壁24a隔开这一点之外，与第1实施方式相同。
如对比图3和图7可明确的那样，在第2实施方式中，分支布线部16b的下方的第1空腔部31和IDT电极21的下方的第2空腔部32被分隔壁24a隔开。同样地，布线部13的下方的第1空腔部31也经由分隔壁24a而与第2空腔部32隔开。由此，与图3所示的构造相比，根据图7所示的第2实施方式的构造，能够更有效地提高机械强度。
另外，在本发明中，第1空腔部为了减小布线部间的寄生电容而设置。因此，第1空腔部只要设置在布线部的下方即可，但也可以在布线部间设置。即，只要在至少一个布线部的下方以及布线部间的区域的下方当中的至少一方设置第1空腔部31即可。
图8为本发明的第3实施方式所涉及的弹性波装置51的主视截面图。除了弹性波装置51未设置第2空腔部32而代替地设置有声反射膜52这一点之外，与图3所示的第1实施方式相同。因此，仅对不同的部分进行说明。
声反射膜52具有将声阻抗相对低的声反射膜层52a、52c、52e、和声阻抗相对高的声反射膜层52b、52d交替地进行了层叠的构造。因此，弹性波被声反射膜52反射，并被限制于压电基板5。由此，即使不设置第2空腔部32，也能采用薄的压电基板5来有效地激励弹性波。另外，声反射膜层不限于上述结构，只要声阻抗相对低的层和声阻抗相对高的层交替地层叠即可。
接下来，表示上述第1实施方式的弹性波装置1的制造方法的一例。
首先，准备板状的支承基板24。
其次，在支承基板24，通过蚀刻等在构成第1空腔部31、31以及第2空腔部32的部分形成开口部。在该开口部、即支承基板24的上表面开放的开口部填充牺牲层。由此，使支承基板24的上表面平坦化。
上述牺牲层由在后续工序中能通过溶剂处理除去的材料构成。
在形成了上述牺牲层之后，在支承基板24的上表面层叠压电基板5。此后，在压电基板5上通过光刻法形成IDT电极21、反射器22、23及多个布线部11～18、以及输入端子2、输出端子3、接地端子6、7。接下来，在压电基板5，通过蚀刻而形成与牺牲层相连的贯通孔。最后，从上述贯通孔注入溶剂，除去上述牺牲层。
根据本实施方式的制造方法，能够同时形成第1空腔部31和第2空腔部32。因此，能够避免制造工序的繁杂。不过，在本发明中也可不一定必须设置第2空腔部32。即，只要在布线部或者布线部间的下方设置的第1空腔部至少设置一个，便能够根据本发明来减小布线部间的寄生电容。由此，在梯型滤波器中，能够增大通频带外的衰减量，能够改善特性。
此外，在上述实施方式中，由于采用板波，因此压电基板5的厚度较薄。因此，能够容易地制作压电基板5中的蚀刻用孔。因而，能够通过蚀刻容易地除去上述牺牲层。
图9为用于说明本发明的第4实施方式所涉及的板波设备的简图式主视截面图。在第4实施方式的弹性波装置61中，设置于支承基板24的第1、第2空腔部31、32在支承基板24的下表面开口。第1、第2空腔部31、32与图3的情况同样地相连。而且，压电基板5被层叠在支承基板24上，以使得覆盖该第1、第2空腔部31、32的上方开口。在压电基板5上设置有IDT电极21。如此一来，设置于支承基板24的第1、第2空腔部31、32也可下方开口。
此外，可以在设置于布线部或者布线部间的下方的第1空腔部31中，也如第4实施方式的第2空腔部32那样，成为下方开口的构造。
说明上述第4实施方式的制造方法的一例。在将压电基板层叠到支承基板24的表面之后，使压电基板薄化。如此一来，形成给定厚度的压电基板5。接下来，在压电基板5的给定位置形成IDT电极21。此后，在支承基板24形成第1、第2空腔部31、32。
在上述实施方式中，采用了板波，但也可采用板波以外的弹性波。作为这种弹性波，能够举出声表面波、泄漏波、体波等。
图10为第5实施方式所涉及的弹性波装置的主视截面图。弹性波装置71不具有第2空腔部以及声反射膜。本实施方式的压电基板5由LiTaO3(LT)构成。弹性波装置71利用泄漏波。不过，压电基板5也可以由LiTaO3以外的压电单晶构成。此外，也可以采用泄漏波以外的弹性波。
由于本实施方式中也具有第1空腔部31，因此能够减小布线部间的寄生电容。
另外，可以在压电基板与支承基板之间设置声反射膜。由此，能够将弹性波限制于压电基板。因而，能够有效地提高能量效率。
或者，也可以在支承基板上层叠高声速膜，在高声速膜上层叠低声速膜，在低声速膜上层叠压电基板。在此，所谓高声速膜为传播的体波的速度比在压电基板进行传播的弹性波的速度高的膜。所谓低声速膜为传播的体波的速度比在压电基板进行传播的体波的速度低的膜。在这种情况下，也能将弹性波限制于压电基板。
此外，也可以采用高声速膜和支承基板成为一体的高声速支承基板。高声速支承基板的材料例如可举硅(Si)。
此外，在第1实施方式中，关于梯型滤波器进行了说明，但本发明的弹性波装置也可以具有纵向耦合谐振器型弹性波滤波器等其他的滤波器构造。此外，不限于滤波器，能够将本发明适用于要求降低布线部间的寄生电容的各种弹性波装置中。
符号说明
1...弹性波装置
2...输入端子
3...输出端子
4...连接点
5...压电基板
6、7...接地端子
11～18...布线部
16a、16b...第1、第2分支布线部
21...IDT电极
22、23...反射器
24...支承基板
24a...分隔壁
31...第1空腔部
32...第2空腔部
33、34...布线部
41、51、61、71...弹性波装置
52...声反射膜
52a～52e...声反射膜层
P1～P4...并联臂谐振器
S1～S4...串联臂谐振器。

Claims (5)

1.一种梯型滤波器，具有连结输入端子和输出端子的串联臂，为了构成上述串联臂而形成有多个布线部，其中，该梯型滤波器具备：
支承基板；
压电基板，层叠在上述支承基板上；
上述输入端子以及输出端子，设置在上述压电基板上；
IDT电极，设置在上述压电基板上；和
第1布线部以及第2布线部，设置在上述压电基板上，并与上述IDT电极电连接，
在上述第1布线部的至少一部分的下方，设置有第1空腔部，
在上述第2布线部的至少一部分的下方，设置有第2空腔部，
在形成有上述IDT电极的区域的下方，设置有第3空腔部，
上述第1空腔部和上述第3空腔部被设置于上述支承基板的分隔壁分离，
上述第1布线部与上述输入端子连接，上述第2布线部与上述输出端子连接。
2.一种梯型滤波器，具有连结输入端子和输出端子的串联臂，为了构成上述串联臂而形成有多个布线部，其中，该梯型滤波器具备：
支承基板；
压电基板，层叠在上述支承基板上；
上述输入端子以及输出端子，设置在上述压电基板上；
IDT电极，设置在上述压电基板上；和
第1布线部以及第2布线部，设置在上述压电基板上，并与上述IDT电极电连接，
在上述第1布线部的至少一部分的下方，设置有第1空腔部，
在上述第2布线部的至少一部分的下方，设置有第2空腔部，
在形成有上述IDT电极的区域的下方，设置有第3空腔部，
上述第2空腔部和上述第3空腔部被设置于上述支承基板的分隔壁分离，
上述第1布线部与上述输入端子连接，上述第2布线部与上述输出端子连接。
3.根据权利要求1或2所述的梯型滤波器，其中，
上述IDT电极具有第1IDT电极和第2IDT电极，
上述第1布线部是与上述输入端子和上述第1IDT电极连接的布线部，
上述第2布线部是与上述输出端子和上述第2IDT电极连接的布线部。
4.根据权利要求1或2所述的梯型滤波器，其中，
作为弹性波而利用板波。
5.根据权利要求1或2所述的梯型滤波器，其中，
作为弹性波而利用泄漏波。
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