DE10313562A1

DE10313562A1 - Filter-Chip und Filter-Vorrichtung

Info

Publication number: DE10313562A1
Application number: DE10313562A
Authority: DE
Inventors: Rei Kimachi; Tokihiro Nishihara; Takeshi Sakashita; Tsuyoshi Yokoyama; Tsutomu Miyashita
Original assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Media Devices Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: US7145417B2; CN1449038A; DE10313562B4; KR100708793B1; US20030186673A1; KR20030078773A; JP2003298392A; CN1309163C

Abstract

Ein Filterchip enthält zahlreiche Reihenzweigresonatoren, die in den Reihenzweigen einer Abzweigstruktur angeordnet sind, und zahlreiche Parallelzweigresonatoren, die in Parallelzweigen der Abzweigstruktur angeordnet sind. Eine Masseleitung ist mit ersten Elektroden von mindestens zwei Parallelzweigresonatoren aus den zahlreichen Parallelzweigresonatoren verbunden. Zweite Elektroden der mindestens zwei Parallelzweigresonatoren sind mit zugehörigen Reihenzweigresonatoren aus den zahlreichen Reihenzweigresonatoren verbunden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein Filterchips und insbesondere einen Filterchip, bei dem zahlreiche Resonatoren in einer Abzweigstruktur angeordnet sind, und eine Filtervorrichtung, die mit einem derartigen Filterchip ausgestattet ist.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Ein Bandpassfilter wird in der Hochfrequenzstufe (HF) einer tragbaren oder mobilen drahtlosen Einrichtung eingesetzt, beispielsweise einem zellulären Telefon. Allgemein wird gefordert, dass ein derartiges Bandpassfilter außerhalb der Durchlassbandfrequenzen eine Dämpfung von 20 dB bis 40 dB aufweist. Das weit verbreitete Bandpassfilter hat in der Regel eine Struktur, beider zahlreiche Oberflächenwellen-Resonatoren in einer Abzweigstruktur angeordnet sind. Für das Abzweigfilter werden verschiedene Wege zum Verbessern des Dämpfungsgrades der Frequenzen außerhalb des Durchlassbands vorgeschlagen.

Es wird beispielsweise vorgeschlagen, die Anzahl der Resonatorstufen in der Abzweiganordnung zu erhöhen. Es wird auch vorgeschlagen, das Verhältnis Cp/Cs zu erhöhen, wobei Cs die elektrostatische Kapazität des Resonators bezeichnet, der in einem Reihenzweig der Abzweiganordnung untergebracht ist, und Cp die elektrostatische Kapazität des Resonators, der in einem Parallelzweig der Abzweiganordnung untergebracht ist. Diese Vorschläge vergrößern jedoch die Einfügedämpfung im Durchlassband.

Man kennt einen weiteren Vorschlag, der auf der obigen Betrachtung beruht. Gemäß diesem Vorschlag fügt man den Resonatoren im Parallelzweig Induktivitätselemente zu, um die Einfügedämpfung im Durchlassband zu verringern und zugleich die Unterdrückungswirkung der Frequenzen außerhalb des Durchlassbands zu verbessern. Im Einzelnen wird ein Draht dazu verwendet, eine Masseelektrode in jedem Parallelzweigresonator in der Abzweiganordnung und einen Masseanschluss am Gehäuse zu verbinden (siehe beispielsweise die ungeprüfte japanische Patentschrift Nr. 5-183380).

Man darf jedoch nicht erwarten, durch den Einsatz eines Drahtes zum Herstellen einer Verbindung zwischen dem Filterchip und dem Gehäuse, mit dem man eine gewünschte Induktivität erhalten will, einen ausreichenden Unterdrückungsgrad der Frequenzen außerhalb des Durchlassbands zu erreichen, und zwar bei Flip-Chip- oder Face-Down-Montage, bei der Zuleitungen, die eine geringere Induktivität haben als der Draht, als Verbindeglied zum Herstellen einer Verbindung nach außen verwendet werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist die Gesamtaufgabe der Erfindung, einen Filterchip und eine mit dem Filterchip ausgestattete Filtervorrichtung bereitzustellen, bei denen die genannten Nachteile beseitigt sind.

Eine präziser beschriebene Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Filterchip und eine Filtervorrichtung bereitzustellen, die auch dann einen hohen Unterdrückungsgrad für Frequenzen außerhalb des Durchlassbands aufweist, wenn ein Verbindeglied mit relativ geringer Induktivität zum Herstellen einer Verbindung nach außen verwendet wird.

Die genannten Aufgaben der Erfindung erreicht man durch einen Filterchip, umfassend: zahlreiche Reihenzweigresonatoren, die in Reihenzweigen einer Abzweigstruktur angeordnet sind; zahlreiche Parallelzweigresonatoren, die in Parallelzweigen der Abzweigstruktur angeordnet sind; und eine Masseleitung, die mit den ersten Elektroden von mindestens zwei Parallelzweigresonatoren der zahlreichen Parallelzweigresonatoren verbunden ist, wobei die zweiten Elektroden der mindestens zwei Parallelzweigresonatoren mit zugehörigen Reihenzweigresonatoren der zahlreichen Reihenzweigresonatoren verbunden sind. Der Filterchip arbeitet mit einer kombinierten Induktivität, die die Induktivität der Masseleitung und die Induktivität des Verbindeglieds enthält. Bevorzugt weist die Masseleitung die Form eines Rings auf, der so bereitgestellt ist, dass er die zahlreichen Reihenzweigresonatoren und die zahlreichen Parallelzweigresonatoren umgibt.

Die genannten Aufgaben der Erfindung erfüllt man auch mit einer Filtervorrichtung, umfassend: ein Gehäuse; und einen im Gehäuse untergebrachten Filterchip, der enthält: zahlreiche Reihenzweigresonatoren, die in den Reihenzweigen einer Abzweigstruktur angeordnet sind; zahlreiche Parallelzweigresonatoren, die in den Parallelzweigen der Abzweigstruktur angeordnet sind; und eine Masseleitung, die mit ersten Elektroden von mindestens zwei Parallelzweigresonatoren aus den zahlreichen Parallelzweigresonatoren verbunden ist, wobei die zweiten Elektroden der mindestens zwei Parallelzweigresonatoren mit zugehörigen Reihenzweigresonatoren aus den zahlreichen Reihenzweigresonatoren verbunden sind, und die Masseleitung über Verbindeglieder mit Anschlussflecken verbunden ist, die auf dem Gehäuse bereitgestellt sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der folgenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Schaltplan eines Filters, bei dem zahlreiche Resonatoren in einer Abzweigstruktur angeordnet sind;
Fig. 2 eine Draufsicht eines Filterchips gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 2;
Fig. 4 den ersten Schritt eines Verfahrens zum Herstellen des Filterchips in Fig. 2 und Fig. 3 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 den zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens;
Fig. 6 den dritten Schritt des Herstellungsverfahrens;
Fig. 7 den vierten Schritt des Herstellungsverfahrens;
Fig. 8 den fünften Schritt des Herstellungsverfahrens;
Fig. 9 den sechsten Schritt des Herstellungsverfahrens;
Fig. 10 den siebten Schritt des Herstellungsverfahrens;
Fig. 11 eine Draufsicht eines Filterchips gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 12 eine Kurve des Frequenzgangs des Filterchips in Fig. 2 und 3 und des Filterchips in Fig. 11;
Fig. 13 einen Schaltplan einer Schaltungsanordnung; in der ein Induktivitätselement mit einem Bandpassfilter verbunden ist;
Fig. 14 Ergebnisse der Frequenzgangssimulation des Bandpassfilters in Fig. 13;
Fig. 15 einen Schaltplan einer Schaltungsanordnung, in der Induktivitätselemente mit einem Bandpassfilter verbunden sind;
Fig. 16 Ergebnisse der Frequenzgangssimulation des Bandpassfilters in Fig. 14;
Fig. 17 den Schaltplan einer weiteren Schaltungsanordnung, in der Induktivitätselemente mit einem Bandpassfilter verbunden sind;
Fig. 18 Ergebnisse der Frequenzgangssimulation des Bandpassfilters in Fig. 17;
Fig. 19 den Zusammenhang zwischen einer Masseleitung und unteren Elektroden von Parallelzweigresonatoren, die in einem Stück damit ausgebildet sind;
Fig. 20 einen weiteren Zusammenhang zwischen der Masseleitung und unteren Elektroden von Parallelzweigresonatoren, die in einem Stück damit ausgebildet sind;
Fig. 21 noch einen weiteren Zusammenhang zwischen der Masseleitung und unteren Elektroden von Parallelzweigresonatoren, die in einem Stück damit ausgebildet sind;
Fig. 22 noch einen weiteren Zusammenhang zwischen der Masseleitung und unteren Elektroden von Parallelzweigresonatoren, die in einem Stück damit ausgebildet sind;
Fig. 23 eine Kurve des Frequenzgangs der Filterchips, die die Strukturen in Fig. 19 bis 22 haben;
Fig. 24 eine Draufsicht eines Filterchips gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 25 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 24;
Fig. 26 eine Querschnittsansicht eines Filterchips gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 27 eine Querschnittsansicht einer Abwandlung der vierten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 28 eine Draufsicht eines Filterchips, in dem Zuleitungen bereitgestellt sind;
Fig. 29 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 28;
Fig. 30 eine Querschnittsansicht einer Filtervorrichtung, in der der in Fig. 28 und 29 dargestellte Filterchip in einem Gehäuse untergebracht ist; und
Fig. 31 eine Draufsicht eines Filterchips, in dem zahlreiche Oberflächenwellen-Resonatoren in einer Abzweigstruktur verbunden sind.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es werden nun Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Ein Filterchip gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besitzt eine elektrische Anordnung nach Fig. 1. Das in Fig. 1 dargestellte Filter ist ein Bandpassfilter mit einem gegebenen Durchlassband.
In Fig. 1 sind zahlreiche Resonatoren in einer Abzweigstruktur angeordnet. Dabei sind mehrere Resonatoren 201, 202, 203, 204, 205 und 206 in den Reihenzweigen der Abzweigstruktur angeordnet, und zahlreiche Resonatoren 211, 212, 213, 214, 215 und 216 sind in den Parallelzweigen der Abzweigstruktur untergebracht. Im Weiteren werden in Reihenzweigen angeordnete Resonatoren als Reihenzweigresonatoren bezeichnet, und in Parallelzweigen angeordnete Resonatoren als Parallelzweigresonatoren. Die Parallelzweigresonatoren 211-216 sind zwischen Signalleitungen in den Reihenzweigen und eine Masseleitung geschaltet. Die Reihenzweigresonatoren 201-206 sind jeweils mit den Parallelzweigresonatoren 211-216 ausgerichtet.
Das derart aufgebaute Filter wird so eingesetzt, dass die Masseleitung, mit der die Parallelzweigresonatoren 211-216 verbunden sind, direkt an Masse liegt oder über geeignete Induktivitätsbauteile an Masse liegt. Legt man ein Signal IN an den Reihenzweigresonator 201 in der ersten Stufe, so erhält man ein frequenzverändertes Ausgangssignal OUT am Reihenzweigresonator 206 der letzten Stufe.
Der Filterchip, der die Schaltungsanordnung in Fig. 1 implementiert, besitzt eine Struktur wie in Fig. 2 und 3 dargestellt. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des Filterchips.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 2. Die Einzelheiten der Anordnung in Fig. 2 und 3 werden nun als erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Resonatoren des Filterchips sind piezoelektrische Dünnfilmresonatoren.
Die Reihenzweigresonatoren 201-206 und die Parallelzweigresonatoren 211-216, siehe Fig. 2 und 3, sind auf einem Substrat 100 aus Silicium (Si) ausgebildet. Jeder der Resonatoren 201-206 und 211-216 ist ein piezoelektrischer Dünnfilmresonator, der aus einer oberen Elektrode, einer unteren Elektrode und einem zwischenliegenden piezoelektrischen Film besteht.
Eine untere Elektrodenschicht ist auf dem Siliciumsubstrat 100 bereitgestellt. Sie dient zum Ausbilden einer Eingangselektrode 11, einer Ausgangselektrode 12, der unteren Elektrode eines jeden Resonators und einer Masseleitung 15. Die Reihenzweigresonatoren 201-206 sind in einer Linie zwischen der Eingangselektrode 11 und der Ausgangselektrode 12 angeordnet. Der Reihenzweigresonator 206, siehe Fig. 3, wird von der unteren Elektrode 13, dem piezoelektrischen Film 31 und einem Teil 23a der oberen Elektrode 23 gebildet, der der unteren Elektrode 13 gegenüberliegt. Der Parallelzweigresonator 216 wird von der unteren Elektrode 14, dem piezoelektrischen Film 31 und einem Teil 23b des oberen piezoelektrischen Films 23 gebildet, der der unteren Elektrode 14 gegenüberliegt.
Eine obere Elektrode 21 bildet die oberen Elektroden von vier Resonatoren, nämlich der Reihenzweigresonatoren 201 und 202 und der Parallelzweigresonatoren 211 und 212. In ähnlicher Weise bildet eine obere Elektrode 22 die oberen Elektroden von vier Resonatoren, nämlich der Reihenzweigresonatoren 203 und 204 und der Parallelzweigresonatoren 213 und 214. Eine obere Elektrode 23 bildet die oberen Elektroden (einschließlich der Teile 23a und 23b in Fig. 3) von vier Resonatoren, nämlich der Reihenzweigresonatoren 205 und 206 und der Parallelzweigresonatoren 215 und 216. Die untere Elektrode des Reihenzweigresonators 201 ist in einem Stück mit der Eingangselektrode 11 ausgebildet. Die untere Elektrode (in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet) des Reihenzweigresonators 206 ist in einem Stück mit der Ausgangselektrode 12 ausgebildet. Die unteren Elektroden der Reihenzweigresonatoren 202 und 203 sind in einem Stück ausgebildet, und die unteren Elektroden der Reihenzweigresonatoren 204 und 205 sind in einem Stück ausgebildet.
Das Bandpassfilter mit der Abzweig-Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird mit der angegebenen Elektrodenanordnung auf dem Filterchip realisiert.
Die vom unteren Elektrodenfilm gebildete Masseleitung 15 ist in einem Stück mit den unteren Elektroden (die beispielsweise die unteren Elektroden 14 sind) der Parallelzweigresonatoren 211-216 ausgebildet. Die Masseleitung 15 hat auf dem Siliciumsubstrat 100 ungefähr die Form eines Rings und umgibt die Reihenzweigresonatoren 201-206, die Parallelzweigresonatoren 211-216, die Eingangselektrode 11 und die Ausgangselektrode 12.
Eine Leitfilmschicht 25 für die Frequenzeinstellung ist auf den oberen Elektroden der Parallelzweigresonatoren 211-216 bereitgestellt. In Fig. 3 ist die Leitfilmschicht 25 auf der oberen Elektrode 23b bereitgestellt. Ein Hohlraum 101 ist so ausgebildet, dass er die untere Elektrode 13 des Reihenzweigresonators 206 erreicht, womit diese untere Elektrode von der Rückseite des Siliciumsubstrats 100 frei zugänglich ist. Der Hohlraum 101 hat einen rechteckigen Querschnitt mit einer Seite der Länge L1. Für jeden der anderen Reihenzweigresonatoren 201 bis 205 ist ein dem Hohlraum 101 vergleichbarer Hohlraum auf dem Siliciumsubstrat 100 bereitgestellt. In ähnlicher Weise ist ein Hohlraum 102 so ausgebildet, dass er die untere Elektrode 14 des Parallelzweigresonators 216 erreicht. Diese Elektrode ist somit von der Rückseite des Siliciumsubstrats 100 frei zugänglich. Der Hohlraum 102 hat einen rechteckigen Querschnitt mit einer Seite der Länge L2. Für jeden der anderen Parallelzweigresonatoren 211-215 ist ein dem Hohlraum 102 vergleichbarer Hohlraum auf dem Siliciumsubstrat 100 bereitgestellt.
Im Siliciumsubstrat 100 sind die Hohlräume 101 genau unter den Reihenzweigresonatoren 201-206 ausgebildet, und die Hohlräume 102 sind genau unter den Parallelzweigresonatoren 211-216 ausgebildet. Ein Grenzabschnitt zwischen den Hohlräumen 101 unter benachbarten Reihenzweigresonatoren dient auch als Unterteilungswand 103, die eine Dicke L3 hat. In ähnlicher Weise dient ein Grenzabschnitt zwischen dem Hohlraum 101 unter einem Reihenzweigresonator und dem Hohlraum 102 unter einem Parallelzweigresonator als Unterteilungswand 103, die die Dicke L3 hat. Die Struktur des Siliciumsubstrats 100, das mit den Resonatoren und Hohlräumen versehen ist, stellt als Ganzes einen Resonator oder ein Filter dar.
Der Frequenzgang des Filters, das in dieser Ausführungsform als Bandpassfilter dient, hängt neben der Leitfilmschicht 25 für die Frequenzeinstellung von den räumlichen Formen der Hohlräume 101 ab, die genau unter den Reihenzweigresonatoren 201-206 ausgebildet sind, den Hohlräumen 102, die genau unter den Parallelzweigresonatoren 211-216 ausgebildet sind, und den Unterteilungswänden 103.
Beispielsweise hat die Masseleitung 15 die Größe 300 µm. Die Länge L1 einer Seite eines jeden Hohlraums 101 beträgt 65 µm. Die Länge L2 einer Seite eines jeden Hohlraums 102 beträgt 50 µm. Die Dicke L3 einer jeden Unterteilungswand 103 beträgt 20 µm.
Den angegebenen Filterchip kann man mit einer Folge von Schritten herstellen, die in Fig. 4 bis 10 dargestellt sind.
Eine Schichtenfolge aus leitenden Dünnfilmen, siehe Fig. 4, lässt man durch Sputtern auf einem (111) -geschnittenen Siliciumsubstrat 100 wachsen, das 300 µm dick ist. Diese Schichtenfolge dient als unterer Elektrodenfilm 10. Die leitenden Dünnfilme bestehen jeweils aus beispielsweise Molybdän (Mo) und Aluminium (Al). Der Molybdänfilm ist beispielsweise 100 nm dick, und der Aluminiumfilm ist 50 nm dick. Anschließend wird der untere Elektrodenfilm 10 in eine gegebene Form strukturiert, und zwar durch einen photolithographischen Vorgang und einen nassen oder trockenen Ätzvorgang. Diese Strukturierung führt zur Masseleitung 15, der unteren Elektrode (13, 14 usw.) eines jeden Resonators auf dem Siliciumsubstrat 100. Die Strukturierung führt auch zur Eingangselektrode 11 und zur Ausgangselektrode 12 in Fig. 2.
Nach dem Abschluss der Strukturierung des unteren Elektrodenfilms 10, siehe Fig. 6, lässt man einen Film aus Aluminiumnitrid (AlN) wachsen, der als piezoelektrischer Film 30 dient und das Siliciumsubstrat 100 und den strukturierten unteren Elektrodenfilm 10 bedeckt. Beispielsweise scheidet man den piezoelektrischen Film 30 durch Sputtern bis auf eine Dicke von 500 nm ab. Anschließend lässt man durch Sputtern einen leitenden Film aus beispielsweise Molybdän bis zu einer Dicke von 100 nm auf dem piezoelektrischen Film 30 wachsen. Der Molybdänfilm dient als oberer Elektrodenfilm. Danach, siehe Fig. 7, wird ein Film aus Aluminium photolithographisch bis zu einer Dicke von beispielsweise 50 nm auf dem oberen Elektrodenfilm 20 abgeschieden. Dieser Aluminiumfilm dient als Leitfilmschicht 25 für die Frequenzeinstellung.
Der obere Elektrodenfilm 10, siehe Fig. 8, wird mit dem photolithographischen Vorgang und dem nassen oder trockenen Ätzvorgang strukturiert, so dass die obere Elektrode 23 ausgebildet wird. Natürlich werden die anderen in Fig. 2 dargestellten oberen Elektroden 23 simultan ausgebildet. Anschließend, siehe Fig. 9, wird der piezoelektrische Film 30 mit dem photolithographischen Vorgang und dem nassen oder trockenen Ätzvorgang strukturiert. Die untere Elektrode 13, der Teil 23a der oberen Elektrode 23, der der unteren Elektrode 13 gegenüberliegt, und der dazwischen liegende piezoelektrische Film 31 bestimmen einen Reihenzweigresonator. Der Teil 23b der oberen Elektrode 23 genau unter der Leitschicht 25 für die Frequenzeinstellung, die untere Elektrode 14, die dem Teil 23b gegenüberliegt, und der dazwischen liegende piezoelektrische Film 31 bestimmen einen Parallelzweigresonator.
Nun wird photolithographisch ein Resistmuster auf der Rückseite des Siliciumsubstrats 100 ausgebildet, das nur den unteren Elektroden 13 und 14 gegenüberliegt. Die Rückseite des Siliciumsubstrats liegt der Vorderseite des Substrats gegenüber, auf der die unteren Elektroden 13 und 14 ausgebildet sind. Danach wird die Rückseite ((100) Fläche) des Siliciumsubstrats 100 mit dem darauf ausgebildeten Resistmuster einem trockenen oder nassen Ätzen unterzogen. Diese Ätzung bestimmt die Hohlräume 101 und 102. Jeder Hohlraum hat einen rechteckigen Querschnitt und befindet sich genau unter der zugehörigen unteren Elektrode 13 oder 14. Die Hohlräume 101 und 102 sind über die Unterteilungswände 103 voneinander getrennt.
Die auf dem Filterchip ausgebildeten Elektrodenfilme, beispielsweise der untere Elektrodenfilm 10 und der obere Elektrodenfilm, sind bevorzugt aus einem Material hergestellt, das einen geringen Widerstand und eine hohe akustische Impedanz hat. Unter diesem Gesichtspunkt kann jeder Elektrodenfilm eine Einzelschicht aus Molybdän sein, eine Schichtenfolge aus Molybdän und Aluminium oder irgendein anderes geeignetes leitendes Material. Der piezoelektrische Film 30 ist nicht auf Aluminiumnitrid (AlN) eingeschränkt, sondern kann aus ZnO, PZT (Bleititanat-Bleizirkonat) oder PbTiO₃ (Bleititanat) hergestellt werden. Auf der oberen Elektrode kann man einen weiteren Film zum Gebrauch bei der Frequenzabstimmung oder zum Schutz bereitstellen. Im Filterchip gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung werden Elektroden mit quadratischer Form verwendet (L1 × L1, L2 × L2). Die Elektroden können jedoch eine beliebige Form haben und beispielsweise rechteckig, oval oder kreisförmig sein.
Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung hat die Masseleitung 15, die in einem Stück mit den unteren Elektroden (beispielsweise der unteren Elektrode 14 in Fig. 3) der Parallelzweigresonatoren 211-216 ausgebildet ist, die Form eines Rings. Im Gegensatz dazu hat gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, siehe Fig. 11, eine Masseleitung 16, die mit den unteren Elektroden der Parallelzweigresonatoren 211-216 verbunden ist, die aus dem unteren Elektrodenfilm ausgebildet sind, eine rechteckige Form. Mit Ausnahme der Struktur der Masseleitung 16 gleicht die Struktur des Filterchips gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung der Struktur der ersten Ausführungsform der Erfindung. Der in Fig. 11 dargestellte Filterchip kann ebenso mit der in Fig. 4 bis 10 dargestellten Verfahrensweise hergestellt werden. Bei der in Fig. 5 dargestellten Strukturierung wird der untere Elektrodenfilm 10 zum Rechteck der Elektrodenleitung 16 geformt.
Die in Fig. 12 wiedergegebene Kurve (a) ist ein Durchlassband-Frequenzgang, den man erhält, wenn man ein Signal an die Eingangselektrode 11 in einem Zustand anlegt, in dem die Masseleitung 15 des Filterchips (Bandpassfilter) gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung extern geerdet ist. Die in Fig. 12 dargestellte Kurve (b) ist ein Durchlassband- Frequenzgang, den man erhält, wenn man ein Signal an die Eingangselektrode 11 in einem Zustand anlegt, in dem die Masseleitung 16 des Filterchips (Bandpassfilter) gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung extern geerdet ist. Einem Vergleich der Frequenzgangkurven (a) und (b) kann man entnehmen, dass die ringförmige Masseleitung 15, die in die unteren Elektroden der Parallelzweigresonatoren 211-216 integriert ist, die Dämpfung der Frequenzen außerhalb des Durchlassbands verbessert (Sperrbereichsdämpfung), ohne die kleinste Einfügedämpfung zu verschlechtern.
Es werden nun die Verbesserungen beschrieben, die man bei den Frequenzen außerhalb des Durchlassbands durch das Erden der Parallelzweigresonatoren des Bandpassfilters, die in einer Abzweigstruktur angeordnet sind, über Induktivitätsbauteile erreicht.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung besitzt die in Fig. 13 dargestellte Schaltungsanordnung, wobei alle Parallelzweigresonatoren des Filterchips mit der Masseleitung 16 des Filters verbunden sind. Die Masseleitung 16 ist über ein Induktivitätsbauteil mit einem Erdungsanschluss außerhalb des Filterchips verbunden.
Fig. 13 zeigt einen Schaltplan einer Anordnung, bei der alle Parallelzweigresonatoren mit der Masseleitung 16 im Filterchip verbunden sind. Die Masseleitung 16 ist über ein Induktivitätsbauteil 220 mit einem externen Masseanschluss verbunden. Fig. 14 zeigt die Simulationsergebnisse des Durchlassband-Frequenzgangs, die man erhält, wenn das gemeinsam mit den Parallelzweigresonatoren 211-216 verbundene Induktivitätsbauteil 220 stufenweise die folgenden Induktivitätswerte annimmt:

a) 0 nH (das Induktivitätsbauteil 220 ist entfernt)
b) 0,02 nH
c) 0,04 nH
d) 0,06 nH.

Man kann den Simulationsergebnissen entnehmen, dass der Dämpfungsgrad der Frequenzen außerhalb des Durchlassbands stärker zunimmt, wenn das mit den Parallelzweigresonatoren 211-216 verbundene Induktivitätsbauteil 220 einen höheren Wert hat.
Fig. 15 zeigt einen Schaltplan einer Anordnung, in der die Parallelzweigresonatoren zu Paaren gruppiert sind. Jedes der Paare ist mit einer entsprechenden Masseleitung verbunden, die jeweils über ein Induktivitätsbauteil mit einem zugehörigen Masseanschluss verbunden ist. Im Einzelnen sind die Parallelzweigresonatoren 211 und 212 über ein Induktivitätsbauteil 221a mit dem entsprechenden Masseanschluss außerhalb des Filterchips verbunden. In ähnlicher Weise sind die Parallelzweigresonatoren 213 und 214 über ein Induktivitätsbauteil 221b mit dem entsprechenden Masseanschluss außerhalb des Filterchips verbunden. Die Parallelzweigresonatoren 215 und 216 sind über ein Induktivitätsbauteil 221c mit dem entsprechenden Masseanschluss außerhalb des Filterchips verbunden.
Fig. 16 zeigt die Simulationsergebnisse des Durchlassband- Frequenzgangs, die man erhält, wenn die Induktivitätsbauteile 221a, 221b und 221c stufenweise verändert werden und dabei jeweils die folgenden gleichen Induktivitätswerte aufweisen:

a) 0 nH (die Induktivitätsbauteile sind entfernt)
b) 0,3 nH
c) 0,6 nH
d) 0,9 nH.

Den Simulationsergebnissen ist zu entnehmen, dass der Dämpfungsgrad der Frequenzen außerhalb des Durchlassbands stärker zunimmt, wenn die mit den entsprechenden Parallelzweigresonatoren 211-216 verbundenen Induktivitätsbauteile 221a, 221b und 221c einen identischen höheren Wert haben.
Fig. 17 zeigt einen Schaltplan einer Anordnung, in der jeder Parallelzweigresonator über ein zugehöriges Induktivitätsbauteil mit einem entsprechenden Masseanschluss außerhalb des Filterchips verbunden ist. Im Einzelnen ist der Parallelzweigresonator 211 über ein Induktivitätsbauteil 222a mit dem entsprechenden externen Masseanschluss verbunden, und der Parallelzweigresonator 212 ist über ein Induktivitätsbauteil 222b mit dem entsprechenden externen Masseanschluss verbunden. Der Parallelzweigresonator 213 ist über ein Induktivitätsbauteil 222c mit dem entsprechenden externen Masseanschluss verbunden, und der Parallelzweigresonator 214 ist über ein Induktivitätsbauteil 222d mit dem entsprechenden externen Masseanschluss verbunden. Zudem ist der Parallelzweigresonator 215 über ein Induktivitätsbauteil 222e mit dem entsprechenden externen Masseanschluss verbunden, und der Parallelzweigresonator 216 ist über ein Induktivitätsbauteil 222f mit dem entsprechenden externen Masseanschluss verbunden.
Fig. 18 zeigt die Simulationsergebnisse des Durchlassband- Frequenzgangs, die man erhält, wenn die Induktivitätsbauteile 222a-222f stufenweise verändert werden und dabei jeweils die folgenden gleichen Induktivitätswerte aufweisen:

a) 0 nH (die Induktivitätsbauteile sind entfernt)
b) 0,6 nH
c) 1,2 nH
d) 1,8 nH.

Den Simulationsergebnissen ist zu entnehmen, dass der Dämpfungsgrad der Frequenzen außerhalb des Durchlassbands stärker zunimmt, wenn die mit den entsprechenden Parallelzweigresonatoren 211-216 verbundenen Induktivitätsbauteile 222a-222f einen identischen höheren Wert haben.
Vergleicht man die Simulationsergebnisse miteinander (Fig. 14, 16 und 18), so sieht man, dass bei zunehmender Anzahl an Parallelzweigresonatoren, die gemeinsam mit einem Induktivitätsbauteil verbunden sind, der Dämpfungsgrad der Frequenzen außerhalb des Durchlassbands stärker verbessert werden kann, wenn die genannten Induktivitätswerte relativ klein sind.
Im in Fig. 15 und 16 dargestellten Fall, in dem die Parallelresonatoren im Filterchip gepaart und mit den zugehörigen Masseleitungen verbunden sind, die über die entsprechenden Induktivitätsbauteile mit den jeweiligen externen Masseanschlüssen verbunden sind, haben diese Induktivitätsbauteile Induktivitätswerte, die ungefähr halb so groß sind wie die Werte der Induktivitätsbauteile, die jeweils zwischen den entsprechenden Resonator und den entsprechenden externen Masseanschluss geschaltet sind, siehe Fig. 17 und 18. Trotzdem ist der Dämpfungsgrad der Frequenzen außerhalb des Durchlassbands für den Fall in Fig. 15 und 16 ungefähr gleich dem Fall in Fig. 17 und 18.
Bei dem in Fig. 13 und 14 dargestellten Fall, bei dem alle Parallelzweigresonatoren mit der gemeinsamen Masseleitung 15 verbunden sind, die über das einzige Induktivitätsbauteil an den äußeren Masseanschluss angeschlossen ist, kann man, indem man dem einzigen Induktivitätsbauteil einen äußerst geringen Induktivitätswert von 0,04 nH gibt, nahezu die gleiche Dämpfung außerhalb des Durchlassbands erzielen wie im Fall von Fig. 17 und 18, in dem jedes Induktivitätsbauteil auf 0,6 nH gesetzt ist, oder im Fall von Fig. 15 und 16, in dem jedes Induktivitätsbauteil auf 0,3 nH gesetzt ist. Man beachte, dass eine Induktivität von 0,04 nH ungefähr ein Zehntel von 0,3 nH und 0,6 nH ist. Zusätzlich kann man eine solche extrem kleine Induktivität verwenden, ohne die Signaldämpfung bei Frequenzen im Durchlassband auf der Hochfrequenzseite des Durchlassbandbereichs wesentlich zu verschlechtern.
Aus den angegebenen Betrachtungen geht hervor, dass die Anordnung, in der zahlreiche Parallelzweigresonatoren mit der Masseleitung verbunden sind, die als Erdleitung im Filterchip dient, hinsichtlich von Verbesserungen des Dämpfungsgrads der Frequenzen außerhalb des Durchlassband- Frequenzbereichs vorteilhaft ist. D. h., man erzielt den gewünschten Dämpfungsgrad der Frequenzen außerhalb des Durchlassbands mit einer vergleichsweise kleinen Induktivität, die an den Filterchip angeschlossen wird. Legt man anders ausgedrückt eine Induktivität von der Größe der herkömmlich verwendeten Induktivität an die Anordnung, in der zahlreiche Resonatoren in parallelen Zweigen zusammengefasst und mit der Masseleitung verbunden sind, so kann man einen außerordentlich hohen Dämpfungsgrad für Frequenzen außerhalb des Durchlassbands bereitstellen. Insbesondere ist zu bevorzugen, dass man alle Parallelzweigresonatoren mit der einzelnen Masseleitung 16 verbindet, siehe Fig. 10 und 13 bis 18, und es ist noch stärker zu bevorzugen, die Masseleitung 15 ringförmig auszubilden wie in Fig. 2 und 3 dargestellt (siehe Fig. 12).
Es folgt nun eine weitergehende Beschreibung des Zusammenhangs zwischen der ringförmigen Masseleitung 15 und den unteren Elektroden (beispielsweise der unteren Elektrode 14 in Fig. 3) der Parallelzweigresonatoren 211-216, die in einem Stück mit der Masseleitung 15 ausgebildet sind.
In der in Fig. 19 dargestellten Anordnung sind die unteren Elektroden der Parallelzweigresonatoren 211-216 im im Wesentlichen ringförmigen Abschnitt oder Körper der ringförmigen Masseleitung 15 enthalten. Der Filterchip in dieser Anordnung und der in Fig. 2 und 3 dargestellte Filterchip haben die gleiche Struktur, jedoch mit Ausnahme des Zusammenhangs zwischen der Masseleitung 15 und den unteren Elektroden der Parallelzweigresonatoren 211-216. Man kann beispielsweise die Breite der ringförmigen Masseleitung 15 auf 200 µm einstellen.
In einer Anordnung nach Fig. 20 sind wie im Filterchip in Fig. 2 und 3 die unteren Elektroden der Parallelzweigresonatoren 211-216 in einem Stück mit der Masseleitung 15 ausgebildet, ohne dass sich die Parallelzweigresonatoren 211-216 mit der ringförmigen Masseleitung 15 überlappen. In dieser Anordnung kann man die Breite der ringförmigen Masseleitung 15 ebenfalls auf 200 µm einstellen.
In der Anordnung nach Fig. 21 ist die ringförmige Masseleitung 15 mit Fortsätzen 15a-15f versehen, die jeweils zu den Parallelzweigresonatoren 211-216 gehören. Die unteren Elektroden der Parallelzweigresonatoren 211-216 sind jeweils über die Fortsätze 15a-15f in einem Stück mit der Masseleitung 15 ausgebildet. In dieser Anordnung kann man beispielsweise die Breite der Fortsätze 15a-15f auf 50 µm einstellen, und die Breite der Masseleitung 15 auf 200 µm.
In einer Anordnung nach Fig. 22 ist wie in der Anordnung in Fig. 21 die ringförmige Masseleitung 15 mit Fortsätzen 15a-15f versehen, die jeweils zu den Parallelzweigresonatoren 211-216 gehören. Die unteren Elektroden der Parallelzweigresonatoren 211-216 sind jeweils über die Fortsätze 15a-15f in einem Stück mit der Masseleitung 15 ausgebildet. Die in Fig. 22 dargestellten Fortsätze 15a-15f können 100 im lang sein, und die Masseleitung 15 kann 200 µm lang sein.
Die Fortsätze 15a-15f in Fig. 22 sind doppelt so lang wie die Fortsätze 15a-15f in Fig. 21.
Die Kurve (a) in Fig. 23 zeigt den Frequenzgang des Bandpassfilters, das im Filterchip mit der in Fig. 19 dargestellten Struktur ausgebildet ist. Die Kurve (b) in Fig. 23 zeigt den Frequenzgang des Bandpassfilters, das im Filterchip mit der in Fig. 20 dargestellten Struktur ausgebildet ist. Die Kurve (c) zeigt den Frequenzgang des Bandpassfilters, das die in Fig. 21 dargestellte Struktur besitzt. Die Kurve (d) zeigt den Frequenzgang des Bandpassfilters, das die in Fig. 22 dargestellte Struktur besitzt.
Den Frequenzgängen (a), (b), (c) und (d) in Fig. 23 kann man entnehmen, dass der Dämpfungsgrad der Frequenzen außerhalb des Durchlassbands besser wird, wenn der Abstand zwischen dem ringförmigen Körper der Masseleitung 15 (der die Fortsätze 15a-15f nicht enthält) und den Parallelzweigresonatoren 211-216 zunimmt. Es ist daher möglich, die Sperrbereichsdämpfung zu verbessern, indem man die Spalte zwischen dem ringförmigen Körper der Masseleitung 15 und den Parallelzweigresonatoren 211-216 mit den Fortsätzen 15a-15f mit passender Länge füllt.
Mit zunehmendem Abstand zwischen dem ringförmigen Körper der Masseleitung 15 und den Parallelzweigresonatoren 211-216 nimmt jedoch die Chipfläche zu. Dies ist nachteilig für die Produktivität und die Chipmontage. Zieht man dies in Betracht, so kann man den Abstand zwischen dem ringförmigen Körper und den Parallelzweigresonatoren 211-216, die mit den Fortsätzen 15a-15d zu verbinden sind, ungefähr abhängig vom Durchlassband-Frequenzgang, den Produktionskosten und den Chipmontagebedingungen bestimmen. In der Praxis ist der Abstand bevorzugt 1 mm oder weniger.
In den in Fig. 21 und 22 dargestellten Anordnungen entsprechen die von dem ringförmigen Körper der Masseleitung 15 ausgehenden Fortsätze 15a-15f den Parallelzweigresonatoren unmittelbar. Die Fortsätze 15a-15f sind jedoch nicht auf die obige Struktur eingeschränkt, sondern können eine Struktur haben, in der ein Fortsatz mehreren Parallelzweigresonatoren zugeordnet ist.
Es wird nun ein Filterchip gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, der sich von der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung, die jeweils in Fig. 2 und 3 bzw. Fig. 11 dargestellt sind, dadurch unterscheidet, dass die Eingangselektrode, die Ausgangselektrode, die oberen Elektroden der Resonatoren und die Masseleitung aus dem oberen Elektrodenfilm ausgebildet werden.
Ein Filterchip gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ist wie in Fig. 24 und 25 dargestellt aufgebaut. Fig. 24 zeigt eine Draufsicht dieses Filterchips. Fig. 25 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A'.
Es wird nun Bezug auf diese Abbildungen genommen. Der obere Elektrodenfilm dient zum Ausbilden einer Eingangselektrode 111, einer Ausgangselektrode 112, der oberen Elektroden von zahlreichen Resonatoren 201-206 und 211-216 und einer Masseleitung 115. Der Reihenzweigresonator 206 in Fig. 24 ist aus einer oberen Elektrode 128, einem piezoelektrischen Film 131 und einem Teil 113 der unteren Elektrode aufgebaut, der der oberen Elektrode 128 gegenüberliegt, siehe Fig. 25. Der Parallelzweigresonator 216 in Fig. 24 ist aus einer oberen Elektrode 146, dem piezoelektrischen Film 131 und einem Teil 114 der unteren Elektrode aufgebaut, der der oberen Elektrode 146 gegenüberliegt.
Eine obere Elektrode 124 des Reihenzweigresonators 201 ist in die Eingangselektrode 111 integriert. Eine obere Elektrode 128 des Reihenzweigresonators 206 ist in die Ausgangselektrode 112 aufgenommen. Eine obere Elektrode 126 dient als obere Elektrode der beiden Reihenzweigresonatoren 202 und 203. In ähnlicher Weise dient eine obere Elektrode 127 als obere Elektrode der Reihenzweigresonatoren 204 und 205. Die unteren Elektroden der Reihenzweigresonatoren 201 und 202 und die der Parallelzweigresonatoren 211 und 212 sind in einem Stück ausgebildet. Die unteren Elektroden der Reihenzweigresonatoren 203 und 204 und die der Parallelzweigresonatoren 213 und 214 sind in einem Stück ausgebildet. Die unteren Elektroden der Reihenzweigresonatoren 205 und 206 und die der Parallelzweigresonatoren 215 und 216 sind in einem Stück ausgebildet. Die aus dem oberen Elektrodenfilm ausgebildete Masseleitung 115 ist in einem Stück mit den oberen Elektroden 141, 142, 143, 144, 145 und 146 der Parallelzweigresonatoren 211-216 ausgebildet. Die Masseleitung 115 ist ringförmig auf dem piezoelektrischen Film 131 ausgebildet und umschließt die Reihenzweigresonatoren 201-206, die Parallelzweigresonatoren 211-216, die Eingangselektrode 111 und die Ausgangselektrode 112.
Der in Fig. 24 und 25 dargestellte Filterchip hat beispielsweise die in Fig. 1 abgebildete Schaltungsanordnung.
Auf jeder oberen Elektrode 141-146 der Parallelzweigresonatoren 211-216 kann eine Leitfilmschicht 25 für die Frequenzeinstellung bereitgestellt sein, siehe Fig. 25. Wie beim in Fig. 2 und 3 dargestellten Filterchip ist der jeweilige Hohlraum 101 mit rechteckigem Querschnitt im Siliciumsubstrat 101 so ausgebildet, dass er sich genau unter jedem der Reihenzweigresonatoren 201-206 befindet. Eine Seite des Hohlraums 101 hat die Länge L1. In ähnlicher Weise ist der jeweilige Hohlraum 102 mit rechteckigem Querschnitt im Siliciumsubstrat 101 so ausgebildet, dass er sich genau unter jedem der Parallelzweigresonatoren 211-216 befindet, die eine Seite der Länge L2 haben. Jeder Grenzabschnitt zwischen den Hohlräumen 101 unter zwei benachbarten Reihenzweigresonatoren ist eine Unterteilungswand 103, die die Dicke L3 hat. In vergleichbarer Weise ist jeder Grenzabschnitt zwischen den Hohlräumen 101 unter einem Reihenzweigresonator und dem Hohlraum 102 unter einem Parallelzweigresonator eine Unterteilungswand 103, die die Dicke L3 hat.
Der in Fig. 24 und 25 abgebildete Filterchip kann die im Weiteren beschriebenen Abmessungen haben. Die Masseleitung 115 ist 300 µm breit. Eine Seite L1 eines jeden Hohlraums 101 ist 65 µm lang. Eine Seite L2 eines jeden Hohlraums 102 ist 50 im lang. Die Dicke L3 einer jeden Unterteilungswand 103 beträgt 20 µm.
Die aus dem oberen Elektrodenfilm gebildete Masseleitung 115 ist extern geerdet, so dass man die Frequenzen außerhalb des Durchlassbands stark unterdrücken kann, siehe Fig. 12 und 23, d. h. wie beim Filterchip der erstem Ausführungsform in Fig. 2 und 3.
Den in Fig. 24 und 25 dargestellten Filterchip und den . Filterchip der ersten Ausführungsform in Fig. 4 bis 10 kann man mit dem gleichen Verfahren herstellen.
Es wird nun ein Filterchip gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, der dafür gedacht ist, die Filtercharakteristik dadurch weiter zu verbessern, dass der Verdrahtungs- bzw. Verbindungswiderstand verkleinert wird.
Beim Verfahren zum Herstellen des Filterchips gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung in Fig. 4 bis 10 werden die leitende Schicht für die Frequenzeinstellung, der obere Elektrodenfilm 20 und der piezoelektrische Film 30 in die entsprechenden Formen gebracht, siehe Fig. 9. Anschließend wird ein leitendes Schichtenfolgenmuster aus Gold (Au: 150 nm) und Titan (Ti: 200 nm) teilweise oder vollständig durch Lift-Off in einem Bereich ausgebildet, der die Flächen nicht enthält, in denen die Resonatoren auszubilden sind, die aus dem oberen Elektrodenfilm 20 und dem unteren Elektrodenfilm 10 entstehen. Damit wird, siehe Fig. 26, ein elektrisch leitendes Muster oder eine Schicht 26 auf der Oberfläche der Masseleitung 15 ausgebildet, die aus dem unteren Elektrodenfilm entsteht. Nach dem Ausbilden der leitenden Schicht 26 auf der Masseleitung 15 werden die zu den Resonatoren gehörenden Hohlräume 101 und 102 erzeugt, siehe Fig. 10.
Die leitende Schicht 26 ermöglicht das Ausbilden von Zuleitungen für das Flip-Chip-Bonden. Die leitende Schicht 26 kann vollständig oder teilweise auf den Verdrahtungsmustern ausgebildet werden, die das Resonatorverhalten nicht beeinflussen. Die leitende Schicht 26 kann auf der gesamten Oberfläche der Masseleitung 15 oder einem Teil davon ausgebildet werden. Die leitende Schicht 26 verringert den Verdrahtungswiderstand und verbessert das Filterverhalten.
Die leitende Schicht ist nicht auf eine Schichtenfolge aus Gold und Titan beschränkt, sondern es kann eine Schichtenfolge aus anderen Materialien oder eine einzige Schicht sein.
Man kann für den Filterchip der dritten Ausführungsform (siehe Fig. 24 und 25) der Erfindung eine Leitfilmschicht wie die Leitfilmschicht 26 bereitstellen, und zwar mit dem bereits genannten Verfahren. In diesem Fall, siehe Fig. 27, wird eine Schichtenfolge 27 aus Gold und Titan auf der Masseleitung 115 ausgebildet, die aus dem oberen Elektrodenfilm erzeugt wird. Die derart erzeugte leitende Schicht 27 verringert den Widerstand der Masseleitung 115 und verbessert die Filtereigenschaften.
Es wird nun anhand von Fig. 28 bis 30 die Unterbringung der Filterchips in einem Gehäuse beschrieben. Fig. 29 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 28.
Der Filterchip 300 in Fig. 28 und 29 hat die gleiche Struktur wie der in Fig. 2 und 3 dargestellte Filterchip. Der Filterchip 300 enthält die Masseleitung 15, die Eingangselektrode 11 und die Ausgangselektrode 12, auf der die leitende Schicht 26 in Fig. 26 bereitgestellt ist. Zuleitungen 51, 52, 53 und 54 sind auf der Masseleitung 15 ausgebildet und an den gegebenen Positionen angeordnet. Auf der Eingangselektrode 11 und der Ausgangselektrode 12 sind die Zuleitungen 55 und 56 bereitgestellt. Die Zuleitungen 51 bis 56 sind beispielsweise 60 µm hoch.
Der so konfigurierte Filterchip 300 wird in einem in Fig. 30 dargestellten Gehäuse 500 untergebracht, das ein Unterteil 510 und einen Deckel 520 umfasst. Auf dem Unterteil 510 sind Anschlussflecke 511 und 512 für Entnahmeleitungen bereitgestellt. Die Anschlussflecke 511 und 512 sind so positioniert, dass beim Einsetzen des Filterchips 300 in das Unterteil 510 die Zuleitungen 51-56 mit den Anschlussflecken 511 und 512 in Berührung kommen. Man beachte, dass in Fig. 30 nur zwei Zuleitungen 51 und 52 dargestellt sind. Die Zuleitungen 51-56 werden durch Thermokompressionsbonden mit den Anschlussflecken 511 und 512 verbunden, wenn der Filterchip 300 im Unterteil 510 positioniert wird. Beispielsweise werden die mit der Masseleitung 15 verbundenen Zuleitungen 51 und 52 an die Anschlussflecke 511 und 512 angeschlossen, die mit Masseanschlüssen verbunden sind, um Verbindungen nach außen (in Fig. 30 nicht dargestellt) herzustellen, die auf dem Gehäuse 500 montiert sind. Damit werden die unteren Elektroden der Parallelzweigresonatoren 211-216 des Filterchips 300 über die Masseleitung 15, die Zuleitungen 51-54 und die Anschlussflecke 511 und 512 auf dem Unterteil 510 elektrisch mit den Masseanschlüssen auf dem Gehäuse 500 verbunden.
Der Deckel 520 wird am Unterteil 510 befestigt, in dem der Filterchip 300 untergebracht ist. Damit kann der Filterchip 300 eingekapselt und im Gehäuse 500 hermetisch abgedichtet werden.
Die solcherart aufgebaute Filtervorrichtung besitzt eine wesentlich verbesserte Sperrbereichsdämpfung, die sich aus den einzigartigen Anordnungen des Filterchips 300 ergibt, siehe Fig. 12 und 23. Damit ist es unnötig, den Filterchip 300 und die Masseanschlussflecke oder Anschlüsse auf dem Gehäuse 500 über Drähte zu verbinden, um mit Hilfe dieser Drähte eine ausreichende Induktivität sicherzustellen.
In den Resonatoren der angegebenen Ausführungsformen der Erfindung wird ein piezoelektrischer Dünnfilm verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf piezoelektrische Dünnfilmresonatoren eingeschränkt, sondern kann ein Bandpassfilter enthalten, das mit zahlreichen Oberflächenwellen-Resonatoren (SAW, SAW = Surface Acoustic Wave) ausgestattet ist. Ein Filterchip dieses Typs ist in Fig. 31 dargestellt.
In den Reihenzweigen eines Abzweig-SAW-Filters sind die SAW-Resonatoren 401, 402, 403 und 404 bereitgestellt, siehe Fig. 31. In den Parallelzweigen des Filters sind die SAW- Resonatoren 411, 412, 413 und 414 bereitgestellt. Jeder der Resonatoren 401-404 und 411-414 weist zwei kammförmige Elektroden auf. Eine von jeweils zwei kammförmigen Elektroden der Parallelzweig-SAW-Resonatoren 411-414 ist mit einer Signalleitung verbunden, die von den Reihenzweigen gebildet wird, und die anderen kammförmigen Elektroden davon sind in einem Stück mit einer Masseleitung 450 ausgebildet. Die Masseleitung 450 ist ein ringförmiges Dünnfilmmuster, das die Resonatoren 401-404 und 411-414 im Filterchip umgibt.
Die Erfindung ist nicht auf die besonderen beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt. Man kann andere Ausführungsformen, Abwandlungen und Änderungen erzeugen, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann man neben den in Fig. 15 und 16 dargestellten Anordnungen nur zwei oder mehrere Parallelzweigresonatoren aus den Parallelzweigresonatoren des Filterchips mit der Masseleitung verbinden. Diese Variation entspricht einer Verknüpfung der Anordnungen in Fig. 15 und Fig. 17.
Die im Einzelnen beschriebenen Filter sind Bandpassfilter. Die Erfindung umfasst jedoch auch Tiefpassfilter und Hochpassfilter.
In der obigen Darstellung ist jede obere oder untere Elektrode gemeinsam für zwei oder mehr Parallelzweigresonatoren bereitgestellt und mit der Masseleitung verbunden. Wahlweise kann man die obere oder untere Elektrode von nur einem Parallelzweigresonator mit der ringförmigen Masseleitung verbinden. In diesen Fall können die oberen oder unteren Elektroden der anderen Parallelzweigresonatoren, die nicht zu den mit der ringförmigen Masseleitung verbundenen Parallelzweigresonatoren gehören, getrennt mit vorgegebenen Verdrahtungsabschnitten (Anschlussflecke) verbunden werden, oder man kann sie an die Masseleitung anschließen. Es ist auch möglich, die obere und untere Elektrode eines jeden anderen Parallelzweigresonators getrennt mit der ringförmigen Masseleitung zu verbinden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Masseleitung mit dem externen Erdanschluss verbunden, und die Induktivität der Masseleitung und die Induktivität des Verbindeglieds, das die Masseleitung und den externen Erdanschluss verbindet, addieren sich. Der Filterchip arbeitet mit dieser Summeninduktivität. Damit kann man das Verbindeglied mit einer relativ geringen Induktivität dazu verwenden, die Frequenzen außerhalb des Durchlassbands sehr stark zu unterdrücken.
Die Erfindung beruht auf der japanischen Patentschrift Nr. 2002-097083, die am 29. März 2003 eingereicht wurde. Diese Offenbarung ist hiermit durch Bezugnahme vollständig eingeschlossen.

Claims

1. Filterchip, umfassend:
zahlreiche Reihenzweigresonatoren (201, 202, 203, 204, 205, 206), die in Reihenzweigen einer Abzweigstruktur angeordnet sind;
zahlreiche Parallelzweigresonatoren (211, 212, 213, 214, 215, 216), die in Parallelzweigen der Abzweigstruktur angeordnet sind; und
eine Masseleitung (15), die mit ersten Elektroden von mindestens zwei Parallelzweigresonatoren der zahlreichen Parallelzweigresonatoren (211-216) verbunden ist, wobei die zweiten Elektroden der mindestens zwei Parallelzweigresonatoren mit zugehörigen Reihenzweigresonatoren der zahlreichen Reihenzweigresonatoren (201-206) verbunden sind.

2. Filterchip nach Anspruch 1, worin die ersten Elektroden aller zahlreichen Parallelzweigresonatoren mit der Masseleitung verbunden sind.

3. Filterchip nach Anspruch 1, wobei die Masseleitung die Form eines Rings hat.

4. Filterchip nach Anspruch 1, wobei die Masseleitung so angeordnet ist, dass sie die zahlreichen Reihenzweigresonatoren und die zahlreichen Parallelzweigresonatoren umgibt.

5. Filterchip nach Anspruch 1, worin die Masseleitung ein leitender Dünnfilm ist.

6. Filterchip nach Anspruch 1, worin:
die Masseleitung ein leitender Dünnfilm ist; und
eine leitende Schicht (26) auf der Masseleitung bereitgestellt ist.

7. Filterchip nach Anspruch 1, worin die Masseleitung aus einem Material hergestellt ist, das mit dem Material der zweiten Elektroden der zahlreichen Parallelzweigresonatoren identisch ist, und in einem Stück mit den zweiten Elektroden der zahlreichen Parallelzweigresonatoren ausgebildet ist.

8. Filterchip nach Anspruch 1, worin das Massenmuster Fortsätze (15a-15f) hat, die von einem Körper der Masseleitung ausgehen und hin zu den zweiten Elektroden der zahlreichen Parallelzweigresonatoren verlaufen.

9. Filterchip nach Anspruch 1, worin das Massenmuster Fortsätze hat, die von einem Körper der Masseleitung ausgehen und die zweiten Elektroden der zahlreichen Parallelzweigresonatoren erreichen.

10. Filterchip nach Anspruch 1, wobei:
die zahlreichen Reihenzweigresonatoren in einer Linie von einer Eingangselektrode (11) des Filterchips zu einer Ausgangselektrode (12) des Filterchips angeordnet sind;
die zahlreichen Parallelzweigresonatoren mit den zahlreichen Reihenzweigresonatoren ausgerichtet sind; und
die zweiten Elektroden der zahlreichen Parallelzweigresonatoren in einem Stück mit Elektroden von irgendeinem der zahlreichen Reihenzweigresonatoren ausgebildet sind.

11. Filterchip nach Anspruch 10, worin die Masseleitung die Form eines Rings hat, der all die zahlreichen Reihenzweigresonatoren, all die zahlreichen Parallelzweigresonatoren und eine Eingangselektrode und eine Ausgangselektrode des Filterchips umgibt.

12. Filterchip nach Anspruch 1, worin die zahlreichen Reihenzweigresonatoren und die zahlreichen Parallelzweigresonatoren jeweils piezoelektrische Dünnfilmresonatoren sind.

13. Filterchip nach Anspruch 1, worin die Masseleitung von einem Dünnfilm gebildet wird, der auch die zweiten Elektroden der zahlreichen Parallelzweigresonatoren bildet.

14. Filterchip nach Anspruch 1, worin:
der Filterchip ein Substrat (100) umfasst und eine Schichtenfolge, die auf dem Substrat ausgebildet ist;
die Schichtenfolge eine Schicht umfasst, die die ersten Elektroden der zahlreichen Parallelzweigresonatoren bildet, und eine weitere Schicht, die die zweiten Elektroden davon bildet; und
die Masseleitung von der weiteren Schicht gebildet wird.

15. Filterchip nach Anspruch 1, worin die zweiten Elektroden der zahlreichen Parallelzweigresonatoren näher an einem Substrat des Filterchips liegen als die ersten Elektroden davon.

16. Filterchip nach Anspruch 1, worin die zweiten Elektroden der zahlreichen Parallelzweigresonatoren weiter von einem Substrat des Filterchips entfernt sind als die ersten Elektroden davon.

17. Filterchip nach Anspruch 1, worin die zahlreichen Reihenzweigresonatoren und die zahlreichen Parallelzweigresonatoren jeweils akustische Oberflächenwellen-Resonatoren (401-404, 411-414) sind.

18. Filterchip nach Anspruch 1, worin die zahlreichen Reihenzweigresonatoren und die zahlreichen Parallelzweigresonatoren ein Bandpassfilter bilden.

19. Filtervorrichtung, umfassend:
ein Gehäuse (500); und
einen im Gehäuse untergebrachten Filterchip (300), der enthält:
zahlreiche Reihenzweigresonatoren, die in den Reihenzweigen einer Abzweigstruktur angeordnet sind;
zahlreiche Parallelzweigresonatoren, die in den Parallelzweigen der Abzweigstruktur angeordnet sind; und
eine Masseleitung, die mit ersten Elektroden von mindestens zwei Parallelzweigresonatoren aus den zahlreichen Parallelzweigresonatoren verbunden ist, wobei die zweiten Elektroden der mindestens zwei Parallelzweigresonatoren mit zugehörigen Reihenzweigresonatoren aus den zahlreichen Reihenzweigresonatoren verbunden sind, und
die Masseleitung über Verbindeglieder mit Anschlussflecken (511, 512) verbunden ist, die auf dem Gehäuse bereitgestellt sind.

20. Filtervorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Verbindeglieder Zuleitungen (51, 52, 53, 54, 55, 56) sind, die zwischen der Masseleitung und den Anschlussflecken liegen.

21. Filterchip, umfassend:
zahlreiche Reihenzweigresonatoren, die in den Reihenzweigen einer Abzweigstruktur angeordnet sind;
zahlreiche Parallelzweigresonatoren, die in den Parallelzweigen der Abzweigstruktur angeordnet sind; und
eine Masseleitung, die mit ersten Elektroden von mindestens zwei Parallelzweigresonatoren aus den zahlreichen Parallelzweigresonatoren verbunden ist, wobei die zweiten Elektroden der mindestens zwei Parallelzweigresonatoren mit zugehörigen Reihenzweigresonatoren aus den zahlreichen Reihenzweigresonatoren verbunden sind, und
die Masseleitung die Form eines Rings hat, der so angeordnet ist, dass er die zahlreichen Reihenzweigresonatoren und die zahlreichen Parallelzweigresonatoren umgibt.

22. Filterchip nach Anspruch 1, worin:
die zahlreichen Reihenzweigresonatoren und die zahlreichen Parallelzweigresonatoren auf einem Substrat ausgebildet sind; und
das Substrat Hohlräume (101, 102) aufweist, über die Elektroden der zahlreichen Reihenzweigresonatoren und entweder die ersten oder die zweiten Elektroden der zahlreichen Parallelzweigresonatoren frei zugänglich sind, und zwar über die Hohlräume von der Rückseite des Substrats.

23. Filtervorrichtung nach Anspruch 19, worin:
die Verbindeglieder Zuleitungen sind, die zwischen der Masseleitung und den Anschlussflecken liegen; und
der Filterchip in dem Gehäuse mit einer Face-Down- Montage aufgenommen ist.

24. Filtervorrichtung nach Anspruch 19, zudem umfassend einen Deckel (520), der am Gehäuse befestigt ist, so dass der Filterchip hermetisch abgedichtet werden kann.