FI106894B - Resonaattorirakenteita - Google Patents

Resonaattorirakenteita Download PDF

Info

Publication number
FI106894B
FI106894B FI981245A FI981245A FI106894B FI 106894 B FI106894 B FI 106894B FI 981245 A FI981245 A FI 981245A FI 981245 A FI981245 A FI 981245A FI 106894 B FI106894 B FI 106894B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
resonator
substrate
acoustic
structures
switch
Prior art date
Application number
FI981245A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI981245A (fi
FI981245A0 (fi
Inventor
Juha Ellae
Helena Pohjonen
Original Assignee
Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Mobile Phones Ltd filed Critical Nokia Mobile Phones Ltd
Publication of FI981245A0 publication Critical patent/FI981245A0/fi
Priority to FI981245A priority Critical patent/FI106894B/fi
Priority to FI981415A priority patent/FI108583B/fi
Priority to US09/321,339 priority patent/US6242843B1/en
Priority to US09/321,058 priority patent/US6204737B1/en
Priority to CN99106966A priority patent/CN1127168C/zh
Priority to EP08004288A priority patent/EP1936733B1/en
Priority to DE69927551T priority patent/DE69927551T2/de
Priority to JP11154478A priority patent/JP2000030595A/ja
Priority to EP99304281A priority patent/EP0963000B1/en
Priority to EP99304277A priority patent/EP0962999A3/en
Priority to JP11154477A priority patent/JP2000030594A/ja
Priority to CN99106965A priority patent/CN1130790C/zh
Publication of FI981245A publication Critical patent/FI981245A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI106894B publication Critical patent/FI106894B/fi

Links

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
    • H03H9/46—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
    • H03H9/583—Multiple crystal filters implemented with thin-film techniques comprising a plurality of piezoelectric layers acoustically coupled
    • H03H9/585—Stacked Crystal Filters [SCF]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
    • H01P1/12—Auxiliary devices for switching or interrupting by mechanical chopper
    • H01P1/127—Strip line switches
    • 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
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • 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
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/173—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
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/174—Membranes
    • 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
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/175—Acoustic mirrors
    • 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
    • H03H9/545—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material including active elements
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
    • H01H2001/0052—Special contact materials used for MEMS
    • H01H2001/0057—Special contact materials used for MEMS the contact materials containing refractory materials, e.g. tungsten
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics

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)
  • Micromachines (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Description

106894
Resonaattorirakenteita - Resonatorstrukturer Keksinnön aia
Keksintö liittyy radioviestintälaitteiden resonaattorirakenteisiin.
Keksinnön tausta 5 Matkaviestinnän kehitys jatkuu kohti yhä pienempiä ja mutkikkaampia kädessä pidettäviä yksikköjä. Kehitys on viime aikoina johtanut kädessä pidettävien yksiköiden osalta uusiin vaatimuksiin, nimittäin että yksiköiden tulisi tukea useampia eri standardeja ja viestintäjärjestelmiä. Useampien erilaisten järjestelmien tukeminen vaatii useampia suodatinryhmiä ja muita radiotaajuisia (rf) komponentteja kädessä 10 pidettävien yksiköiden rf-osissa. Tästä mutkikkuudesta huolimatta kädessä pidettävän yksikön koko ei saisi kasvaa sellaisesta laajasta tuesta huolimatta.
Tekniikan tason matkapuhelimissa käytetyt rf-suodattimet ovat tavallisesti diskreettejä akustisia pinta-aaltosuodattimia (SAW, surface acoustic wave) eli keraamisia suodattimia. Tämä lähestymistapa on sopinut yksittäisille standardipuhelimille, 15 mutta se ei mahdollista useamman viestintäjärjestelmän tukemista matkapuhelimen kokoa lisäämättä.
Akustisten pinta-aaltoresonaattoreiden (SAW) rakenne on tyypillisesti ollut kuvassa 1 esitetyn kaltainen. Akustisissa pinta-aaltoresonaattoreissa käytetään hyväksi kiinteän pinnan akustisia pintavärähtelymoodeja, joissa värähtely rajoittuu kiinteän kap-, . 20 paleen pintaan vaimentuen nopeasti pinnasta poispäin. SAW-resonaattori käsittää ------ tyypillisesti pietsosähköisen kerroksen 100, ja kaksi elektrodia 122, 124. SAW-reso- naattoreiden avulla valmistetaan erilaisia resonaattorirakenteita, kuten suodattimia. SAW-resonaattorin etuna on hyvin pieni koko, mutta valitettavasti se ei kestä suuria tehotasoja.
25 On tunnettua muodostaa ohutkalvoista akustisia massa-aaltoresonaattoreita puoli- _ i johdelevyille, kuten pii (Si)- tai galliumarsenidi (GaAs) -levyille. Esimerkiksi artikkelissa K.M. Lakin and J.S. Wang: “Acoustic Bulk Wave Composite Resonators”, Applied Physics Letters, Vol. 38, No.3, s. 125 - 127, Feb. 1, 1981, on esitetty akustinen massa-aaltoresonaattori, joka käsittää sinkkioksidiohutkalvoa (ZnO) olevia 30 pietsosähköisiä kerroksia, jotka on sputteroitu piitä (Si) olevalle ohuelle kalvolle. Lisäksi artikkelissa Hiroaki Satoh, Yasuo Ebata, Hitoshi Suzuki and Choji Narahara: “An Air-Gap Type Piezoelectric Composite Thin Film Resonator”, 15 Proc. 39th 2 106894
Annual Symp. Freq. Control, s 361-366, 1985, esitetään akustinen massa-aaltoreso-naattori, jolla on siltarakenne.
Kuva 2 esittää esimerkin akustisesta massa-aaltoresonaattorista, jolla on siltarakenne. Rakenne käsittää kalvon 130, joka on levitetty substraatille 200. Lisäksi reso-5 naattori käsittää kalvon alaelektrodin 110, pietsosähköisen kerroksen 100 sekä ylä-elektrodin 120. Kalvon ja substraatin välille muodostetaan rako 210 syövyttämällä pois uhrattava kerros. Rako toimii akustisena eristimenä, joka oleellisesti eristää värähtelevän resonaattorirakenteen substraatista.
Akustiset massa-aaltoresonaattorit eivät vielä ole laajassa käytössä, johtuen osittain 10 siitä, ettei ole esitetty käyttökelpoisia tapoja sellaisten resonaattoreiden yhdistämiseksi muihin piireihin. Akustisilla massa-aaltoresonaattoreilla (BAW, Bulk Acoustic Wave) on kuitenkin eräitä etuja SAW-resonaattoreihin verrattuna. BAW-rakenteet kestävät esimerkiksi paljon suurempia tehotasoja.
Nykyisin kehitetään myös mikromekaanisia laitteita. Mikromekaaninen laite ήπιοί 5 dostetaan tyypillisesti piisubstraateille käyttäen kerrostamista, kuvioiden muodostamista ja syövyttämistä, niin että muodostetaan haluttu rakenne. Kuvassa 3 esitetään esimerkkinä mikromekaaninen kytkin. Mikromekaaninen kytkin käsittää palkin 400, substraatilla 200 olevat kosketintäplät 430 ja kosketintangon 440 yhteyden muodostamiseksi kosketintäplien 430 välille sekä kaksi elektrodia 410, 420. Kosketintanko 20 on muodostettu palkin toiseen päähän, ja palkin toinen pää on kiinnitetty substraattiin, edullisesti tuella 405, niin että palkki nousee irti substraatin pinnasta. Mikromekaaninen kytkin toimii, kun tasajännite kytketään palkin ja substraatin elektrodien välille. Tasajännite muodostaa sähköstaattisen voiman kytkimen palkki- ja substraat-tielektrodien välille. Sähköstaattinen voima taivuttaa palkkia, jolloin palkki joutuu 25 koskettamaan substraatin kosketintäpliä 430. Erilaisia muita mikromekaanisia rakenteita on esitetty artikkelissa D.L. Polla and L.F.Francis: “Ferroelectric Thin Films in Microelectromechanical Systems Applications”, MRS Bulletin, July 1996, s. 59-65, ja niissä olevissa viitejulkaisuissa.
Keksinnön yhteenveto 30 Keksinnön tavoitteena on mahdollistaa sellaisten rakenteiden valmistaminen, jotka edullisella tavalla sallivat akustisten massa-aaltoresonaattoreiden yhdistämisen muihin piireihin. Keksinnön toisena tavoitteena on aikaansaada kytkettyjä resonaat-torirakenteita. Lisäksi keksinnön tavoitteena on aikaansaada sellaisia rakenteita, joilla on hyvin pieni koko. Keksinnön tavoitteena on pienentää monta järjestelmää tukevia matkaviestintävälineitä varten tarvittavien suodatinrakenteiden kokoa.
, 106894
Tavoitteet saavutetaan yhdistämällä resonaattorielementit ja kytkinelementit samalle substraatille. Resonaattorielementit ja kytkinelementit integroidaan edullisesti sub-5 straatille saman prosessin aikana.
Keksinnön mukaiselle resonaattorirakenteelle on tunnusomaista se, mikä määritellään resonaattorirakennetta koskevan itsenäisen patenttivaatimuksen tunnusmerkki-osassa. Keksinnön mukaiselle matkaviestintävälineelle on tunnusomaista se, mikä määritellään matkaviestintävälineitä koskevan itsenäisen patenttivaatimuksen tun-10 nusmerkkiosassa. Epäitsenäiset patenttivaatimukset kuvaavat keksinnön muita edullisia suoritusmuotoja.
Keksinnön mukaan samalle substraatille ja saman prosessin aikana valmistetaan ainakin yksi resonaattorirakenne ja ainakin yksi kytkinrakenne. Tämä on erityisen edullista käytettäessä siltatyyppisiä BAW-resonaattoreita ja mikromekaanisia kyt-15 kimiä, koska samoja prosessivaiheita, joita käytetään siltarakenteiden muodostamiseksi, voidaan käyttää mikromekaanisten kytkinrakenteiden muodostamiseksi. Kyt-kinrakenteiden ja resonaattoreiden yhdistäminen samalle substraatille mahdollistaa hyvin kompaktien suodatin- ja resonaattorirakenteiden valmistamisen, joita tarvitaan useampaa järjestelmää tukevissa matkaviestintävälineissä.
20 Keksinnön toisen näkökohdan mukaan hyödynnetään BAW-resonaattoreiden erästä erikoista ominaisuutta, nimittäin että BAW-resonaattorit voidaan integroida substraateille, joita tavallisesti käytetään aktiivisia piirejä varten, kuten pii (Si)- ja gal-liumarsenidi (GaAs) -pinnoille. Keksinnön tämän näkökohdan mukaan kytkimet toteutetaan transistorirakenteilla, joissa käytetään esimerkiksi MOSFET-transistoreita.
25 Piirustusten lyhyt kuvaus
Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin oheisiin piirustuksiin viita-ten, joissa kuva 1 esittää tekniikan tason mukaista akustista pinta-aaltoresonaattoria, kuva 2 esittää tekniikan tason mukaista akustista massa-aaltoresonaattoria, 3 0 kuva 3 esittää tekniikan tason mukaista mikromekaanista kytkinrakennetta, 4 106894 kuva 4 esittää poikkileikkauksen akustisesta massa-aaltoresonaattorista, jolla on siltarakenne, kuva 5 esittää kuvan 4 rakenteen päältä, kuva 6 esittää toisen akustisen massa-aaltoresonaattorin, jolla on siltarakenne, 5 kuva 7 esittää akustisen massa-aaltoresonaattorin, jossa on läpivientireikärakenne, kuva 8 esittää akustisen massa-aaltoresonaattorin, joka on eristetty substraatista akustisella peilirakenteella, kuva 9 esittää akustisen massa-aaltoresonaattorin, jolla on pinorakenne, kuva 10 esittää keksinnön mukaisen kytkin- ja resonaattorirakenteen, 10 kuva 11 esittää keksinnön mukaisen toisen kytkin- ja resonaattorirakenteen, kuvat 12a, 12b ja 12c esittävät erilaisia suodatmrakenteita, jotka voidaan aikaansaada akustisilla massa-aaltoresonaattoreilla, kuva 13 esittää akustisten massa-aaltoresonaattoreiden ja mikromekaanisten kytkimien käyttöä keksinnön mukaisessa modulaattorirakenteessa, 15 kuva 14 esittää akustisten massa-aaltoresonaattoreiden ja kytkinelementtien käyttöä oskillaattorirakenteissa, kuva 15 esittää kytkettävien resonaattoriryhmien käyttöä keksinnön mukaisessa • · .
matka-viestintävälineessä, ja kuva 16 esittää MOSFET-transistorikytkimen, jota voidaan käyttää keksinnön edul-20 lisessa suoritusmuodossa.
Kuvissa käytetään samoja viitenumerolta samanlaisille kokonaisuuksille.
» * * Yksityiskohtainen selitys
Keksinnön mukaan samalle substraatille tehdään kytkinvälineitä, kuten mikromekaanisia kytkimiä, ja resonaattoreita. Resonaattorit ovat joko akustisia pinta-aalto-25 resonaattoreita (SAW, Surface Acoustic Wave) tai akustisia massa-aaltoresonaatto-reita (BAW, Bulk Acoustic Wave).
5 106894
Akustiset massa-aaltoresonaattorit valmistetaan tyypillisesti pii (Si)-, galliumarse-nidi (GaAs)-, lasi- tai keraamisubstraateille. Eräs laajasti käytetty keraamisubstraat-tityyppi on alumiinioksidi. BAW-laitteet valmistetaan tyypillisesti käyttäen erilaisia ohutkalvovalmistusmenetelmiä, kuten esimerkiksi sputterointi, tyhjöhöyrystys tai 5 kemiallinen höyrykerrostaminen. BAW-laitteissa käytetään pietsosähköistä ohutkal-vokerrosta akustisten massa-aaltojen muodostamiseksi. Tyypillisten BAW-laitteiden resonaattoritaajuudet ovat alueella 0,5 GHz - 5 GHz riippuen laitteen koosta ja materiaaleista. BAW-resonaattoreilla on kideresonaattoreille tyypilliset sajja-ja rinnak-kaisresonanssit. Resonaattoritaajuudet määräytyvät pääasiassa resonaattorin mate-10 riaalin ja resonaattorin kerrosten mittojen perusteella.
Tyypillinen BAW-resonaattori käsittää kolme peruselementtiä: - akustisesti aktiivisen pietsosähköisen kerroksen, - pietsosähköisen kerroksen vastakkaisilla puolilla olevat elektrodit ja - akustisen eristyksen substraatista.
15 Pietsosähköinen kerros voi olla esimerkiksi aineesta ZnO, A1N, ZnS tai jostakin muusta aineesta, josta voidaan tehdä ohutkalvoa. Lisäksi esimerkiksi myös ferrosäh-köisiä keraameja voidaan käyttää pietsosähköisenä aineena. Voidaan esimerkiksi käyttää aineita PbTi03 ja Pb(ZrxTii.x)03 ja muita jäseniä niin sanotusta lyijy-lantaa-ni-zirkonaatti-titanaatti-perheestä.
20 Elektrodikerrosten muodostamiseen käytetty materiaali on edullisesti sähköä johtavaa ainetta, jolla on suuri akustinen impedanssi. Elektrodit voivat käsittää esimerkiksi jotakin sopivaa metallia, kuten volframi (W), alumiini (AI), kupari (Cu), molybdeeni (Mo), nikkeli (Ni), titaani (Ti), niobium (Nb) hopea (Ag), kulta (Ag) ja tantaali (Ta).
25 Akustinen eristys voidaan aikaansaada esimerkiksi seuraavilla menetelmillä: - substraatin läpimenoreikä - mikromekaaninen siltarakenne, tai :[ - akustinen peilirakenne.
Keksintö ei kuitenkaan rajoitu näihin menetelmiin, koska yhtä hyvin voidaan käyttää 30 mitä tahansa muuta tapaa resonaattorin eristämiseksi substraatista.
Läpivientireikä- ja siltarakenteissa akustisesti heijastavat pinnat ovat ilmarajapinnat laitteen ala- ja yläpuolella. Siltarakenne valmistetaan tyypillisesti pois uhrattavaa kerrosta käyttäen, joka syövytetään pois niin, että syntyy vapaasti seisova rakenne. Uhrattavaa kerrosta käyttämällä on mahdollista käyttää monia erilaisia substraatin 6 106894 materiaaleja, koska substraattia ei tarvitse muuntaa kovin paljon, kuten läpivienti-reikärakenteessa.
Siltarakenteet voidaan toteuttaa esimerkiksi käyttämällä syövytettyä kuopparaken-netta. Kuvat 4 ja 5 havainnollistavat BAW-laitetta, jolla on syövytetty kuoppara-5 kenne. Kuvat 4 ja 5 esittävät substraatin 200, kalvokerroksen 130, alaelektrodin 110, pietsosähköisen kerroksen 100 ja yläelektrodin 120. Kuva 4 esittää rakenteen poikkileikkauksena, kun taas kuva 5 esittää rakenteen päältä päin. Syövytetyssä kuoppa-rakenteessa syövytetty kuoppa 210 syövytetään BAW-rakenteen alle sen jälkeen kun ainakin yksi kalvokerros 130 on kerrostettu.
10 Kuva 6 havainnollistaa toista tapaa siltarakenteen muodostamiseksi. Ennen BAW-rakenteen muiden kerrosten kerrostamista kerrostetaan uhrattava kerros 140, joka varustetaan kuviolla. Kun BAW-rakenteen muu rakenne on valmis, uhrattava kerros 140 syövytetään pois. Kuva 6 esittää myös substraatin 100, kalvokerroksen 130, alaelektrodin 110, pietsosähköisen kerroksen 100 ja yläelektrodin 120.
15 Uhrattava kerros toteutetaan tyypillisesti käyttäen materiaalina metallia tai polymeeriä. Uhrattava kerros voidaan esimerkiksi muodostaa käyttämällä materiaalina kuparia (Cu). Polymeeri on edullisesti sellaista polymeeriä, joka kestää suhteellisen korkeat lämpötilat, joita voi esiintyä muiden kerrosten kerrostamisen yhteydessä. Polymeeri voi esimerkiksi olla polytetrafluoreteeni tai sen johdannainen, poly-20 fenyylisulfidi, polyeetteriketoni, poly(parafenyylibentsobismidatsoli) poly(para-fenyylibentsobisoksatsoli), poly(parafenyylibentsobismidatsoli), poly(parafenyyli-bentsobistiatsoli), polyimidi, polyimidisiloksaani, vinyylieetterit, polyfenyyli, pa-•: ryleeni-n, paryleeni-f tai bentsosyklobuteeni.
Uhrattava kerros voidaan muodostaa jostain muusta tekniikan tasossa käytetystä 25 materiaalista, kuten sinkkioksidi (ZnO). Edellä selitettyä metallin tai polymeerin käyttöä pidetään kuitenkin edullisena.
- ; Läpivientireikärakenteessa resonaattori eristetään akustisesti substraatista syövyttä- • mällä substraattia BAW-resonaattorirakenteen suuremman osan alapuolelta. Kuva 7 havainnollistaa BAW-resonaattorin läpivientireikärakennetta. Kuva 7 esittää sub-30 straatin 200, kalvokerroksen 130, alaelektrodin 110, pietsosähköisen kerroksen 100 ja yläelektrodin 120. Koko substraatin läpi on syövytetty läpivientireikä 211. Vaaditun syövytyksen johdosta läpivientireikärakenne toteutetaan tavallisesti vain Si- tai GaAs-substraateilla.
7 106894
Toinen tapa eristää BAW-resonaattori substraatista on käyttää akustista peiliraken-netta. Akustinen peilirakenne muodostaa eristyksen heijastamalla akustisen aallon takaisin resonaattorirakenteeseen. Akustinen peili käsittää tyypillisesti useita kerroksia, joiden paksuus on keskitaajuudella neljäsosa aallonpituudesta, vaihtoehtoi-5 sesti kerroksia, joilla on erilaiset akustiset impedanssit. Akustisen peilin kerrosten lukumäärä on pariton kokonaisluku, tyypillisesti kolmesta yhdeksään. Kahden peräkkäisen kerroksen akustisten impedanssien suhteen tulisi olla suuri, jotta BAW-resonaattorille saataisiin mahdollisimman pieni akustinen impedanssi, toisin kuin substraatin materiaalilla, jolla on suhteellisen suuri impedanssi. Suuren impedanssin 10 omaavien kerrosten materiaalina voi olla esimerkiksi kulta (Au), molybdeeni (Mo), tai volframi (W), ja pienen impedanssin omaavien kerrosten materiaalina voi olla esimerkiksi pii (Si), polypii (poly-Si), piidioksidi (Si02), alumiini (AI) tai polymeeri. Koska akustista peilirakennetta hyödyntävissä rakenteissa resonaattori eristetään substraatista, eikä substraattia muunneta kovinkaan paljon, substraattina voidaan 15 käyttää monia eri materiaaleja.
Polymeerikerros voi käsittää mitä tahansa polymeerimateriaalia, jolla on ominaisesti pienet häviöt ja pieni akustinen impedanssi. Polymeerimateriaali on edullisesti sellaista, että se kestää ainakin 350 asteen lämpötiloja, koska akustisen peilirakenteen ja muiden rakenteiden kerrosten kerrostamisen aikana voi esiintyä suhteellisen kor-20 keitä lämpötiloja. Polymeerikerros voi käsittää esimerkiksi polyimidiä, sykloteenia, hiilipohjaista ainetta, piipohjaista ainetta tai jotain muuta sopivaa ainetta.
Kuva 8 esittää esimerkin BAW-resonaattorista peilirakenteen päällä. Kuva 8 esittää substraatin 200, alaelektrodin 110, pietsosähköisen kerroksen 100 ja yläelektrodin • 120. Akustinen peilirakenne 150 käsittää tässä esimerkissä kolme kerrosta 150a, 25 150b. Kaksi kerrosta 150a on muodostettu ensimmäisestä materiaalista ja kolmas kerros 150b mainitun kahden kerroksen välissä on muodostettu toisesta materiaalista. Ensimmäisellä ja toisella materiaalilla on erilaiset akustiset impedanssit, kuten edellä selitettiin. Materiaalien järjestys voi olla erilainen keksinnön eri suoritusmuo-: doissa. Eräissä keksinnön suoritusmuodoissa suuren akustisen impedanssin omaava ‘ 30 materiaali voi olla keskellä, ja pienen akustisen impedanssin omaavaa materiaalia voi olla keskimateriaalin kummallakin puolella. Keksinnön toisissa suoritusmuodoissa järjestys voi olla päinvastainen. Alaelektrodi voi eräissä keksinnön suoritusmuodoissa toimia akustisen peilin yhtenä kerroksena.
Kuva 9 esittää keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisen toisen BAW-resonaat-35 torirakenteen. Kuva 9 esittää pinotun resonaattorirakenteen, jossa on kaksi pietso- , 106894
O
sähköistä kerrosta 100. Ylä- 110 ja alaelektrodin 120 lisäksi pinorakenne vaatii keskielektrodin 115, joka on kytketty maapotentiaaliin. Kuva 9 esittää lisäksi kalvo-kerroksen 130, substraatin 200 ja syövytetyn kuopan 210, joka eristää rakenteen substraatista.
5 Selkeyden vuoksi tämän selityksen kuviin ei ole piirretty mahdollisia passivointiker-roksia, joita tavallisesti tarvitaan mikroelektronisten ja mikromekaanisten rakenteiden valmistamiseksi.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa käytetään mikromekaanisia kytkimiä signaalien kytkemiseksi akustisiin massa-aaltoresonaattoreihin ja akustisiin pinta-aaltoreso-10 naattoreihin ja niistä ulos. Mahdollisia mikromekaanisia kytkinrakenteita, esimerkiksi kuvassa 3 esitetyn rakenteen kaltaisia, voidaan käyttää keksinnön mukaisessa rakenteessa. Mutkikkaampia kytkinrakenteita, kuten moninapaisia kytkimiä, voidaan muodostaa yhdistämällä enemmän kuin yksi kuvan 3 peruskytkin ja ohjaamalla niitä halutulla tavalla toivotun kytkintoiminnan aikaansaamiseksi. Eräs esimerkki mutkik-15 kaammasta kytkinrakenteesta on esitetty kuvassa 13, jota selitetään myöhemmin tässä selityksessä.
Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa kytkinelementit ja resonaattoriele-mentit valmistetaan saman prosessin aikana, jolloin kytkin- ja resonaattorielemen-teissä on kerroksia, jotka valmistetaan samojen prosessivaiheiden aikana. Esimer-20 kiksi substraatille kerrostettu metallikerros voi sen jälkeen tehdyn kuvioinnin jälkeen muodostaa yhden BAW-resonaattorin elektrodeista ja yhden mikromekaanisen kytkimen elektrodeista. Tämä on erityisen edullista käytettäessä siltatyyppisiä BAW-resonaattoreita ja mikromekaanisia kytkimiä, koska samoja prosessivaiheita, joita käytetään siltarakenteiden muodostamiseksi, voidaan käyttää mikromekaanisen 25 kytkinrakenteen muodostamiseksi. Esimerkiksi siltarakenteen alla oleva uhrattava kerros ja kytkimen palkin alla oleva uhrattava kerros, jotka uhrattavat kerrokset syövytetään pois myöhemmässä vaiheessa, voivat olla osia samasta kuvioidusta kerroksesta.
» i <
Sellaisessa suoritusmuodossa, jossa substraatti on tehty piistä (Si), galliumarsenidis-30 ta (GaAs) tai jostain muusta materiaalista, joka soveltuu käytettäväksi integroitujen piirien substraattina, voidaan samalle substraatille toteuttaa myös muitakin element- * tejä kuin kytkintransistoreita. Esimerkiksi muita piirejä,' kuten vahvistimia, voidaan integroida samalle substraatille, joka mahdollistaa matkaviestintävälineen lähes kaikkien rf-komponenttien integroimisen yhdelle substraatille.
9 106894
Keksinnön mukaisia resonaattori- ja kytkinrakenteita voidaan käyttää esimerkiksi kytkettävien suodatmryhmien toteuttamiseksi. Kuvassa 10 esitetään keksinnön mukaisen kytkettävän suodatinryhmän 301 eräs mahdollinen sovellutus. Suodatinryhmä 301 käsittää joukon kaistanpäästösuodattimia 300, joilla on suhteellisen kapeat 5 päästökaistat, jolloin osa kaistasta voidaan valita sellaista toimintaa varten, jossa halutulla keskitaajuudella varustettu suodatin kytketään käyttöön. Suodattimien ensimmäisessä portissa olevia kytkimiä 320 käytetään valitsemaan mitä suodatinta käytetään. Koska vierekkäisten suodattimien päästökaistat jonkin verran limittyvät, suodattimien sovittaminen toisessa portissa on hyvin vaikeaa, jos muut, eli käyttä-10 mättömät suodattimet, on kytketty toiseen porttiin niin että ne aiheuttavat kuormaa toisessa portissa. Käyttämättömät suodattimet muodostaisivat taajuudesta riippuvan reaktanssin, joka nähdään oikosulkureaktanssina toisessa portissa. Tämä ongelma voidaan ratkaista käyttämällä toista kytkintä 320 jokaiselle suodattimelle, kuten kuvassa 10 on esitetty. Sellaisissa sovellutuksissa, joissa suodattimien päästökaistat 15 ovat suhteellisen kaukana toisistaan, toisen portin eli suodattimien lähtöporttien kytkimiä ei mahdollisesti tarvitakaan. Kuvan 10 rakenteen suodatinryhmää voidaan käyttää rajoittamaan häiriö- ja kohinasignaaleja, joita vastaanotin vastaanottaa yhdeltä vastaanottokaistalta. Lähetyspuolella sellainen suodatinryhmä voi poistaa lähe-tyspiirien muodostamaa kohinaa haluttujen lähetystaajuuksien ulkopuolella.
20 Keksinnön eri suoritusmuodoissa suodatinryhmä 301 voi käsittää yhden tai useampia suodattimia. Kuva 10 esittää ainoastaan esimerkin.
Keksinnön toisessa edullisessa suoritusmuodossa suodatinryhmää voidaan käyttää . . valinnan tekemiseksi eri toimintakaistojen välillä, esimerkiksi matkaviestintäväli- neessä, joka on jäljestetty olemaan yhteydessä useampaan kuin yhteen verkkoon, 25 joilla on eri toimintakaistat. Kuva 11 esittää sellaisen suoritusmuodon mukaisen rakenteen. Kuvassa 11 kytkimiä 320 käytetään vain suodattimien 300 sisäänmenopor-teissa. Tässä esimerkissä kahden suodattimen 300 päästökaistat ovat riittävän kaukana toisistaan, jotta käytössä olevan suodattimen ulostuloporttiin näkyvä oikosul-; kureaktanssi ei vaikuta liikaa käytössä olevan suodattimen päästökaistaan. Suodat- 30 timien sisäänmenoporteissa olevia kytkimiä käytetään halutun suodattimen valitsemiseksi. Kuvassa 11 esitettyä järjestelyä voidaan käyttää sekä vastaanotinrakentees-sa että lähetinrakenteessa.
Akustisia massa-aaltoresonaattoreita käyttävät suodattimet voivat käsittää useampia kuin yhden resonaattorin. Kuvissa 12a, 12b ja 12c esitetään erilaisia suodatinraken-35 teitä, joita voidaan käyttää keksinnön eri suoritusmuotojen mukaisesti. Kuva 12a 10 106894 havainnollistaa suodatinta, joka on muodostettu useammasta akustisesta massa-aaltoresonaattorista 300, joilla on vain yksi pietsosähköinen kerros. Käyttämällä useampia resonaattoreita kuvan 12a esittämässä tikapuutopologiassa tarjoaa useimmassa tapauksissa paremmat suodatusominaisuudet kuin pelkästään yksi resonaat-5 tori. Kuva 12b esittää suodatinrakenteen, joka on muodostettu akustisilla massa-aaltoresonaattoreilla 300’, joilla on pinorakenne. Suodatin käsittää sarjaan kytkettyjä resonaattoreita 300’ ja rinnan kytketyt kuristimet 307 resonaattoreiden välissä. Kuva 12c esittää suodatinrakenteen, joka on sovitettu kapeakaistaista toimintaa varten. Rakenne on muutoin samanlainen kuin kuvassa 12b, mutta rinnan kytkettyjen kuris-10 timien sijasta on käytetty rinnan kytkettyjä kondensaattoreita 308. Kuvien 12a, 12b ja 12c rakenteita voidaan käyttää esimerkiksi kytkettävissä suodatmryhmissä, kuten kuvissa 10 ja 11 esitettiin.
Akustisia massa-aaltoresonaattoreita voidaan käyttää toteutettaessa edellä selitettyjä suodattimia. Akustisia massa-aaltoresonaattoreita voidaan myös käyttää modulaatto-15 reina, joilla tuotetaan amplitudimoduloituja signaaleja ja vaihemoduloituja signaaleja. Ominaisuudet, kuten resonaattoreiden resonanssitaajuudet, poikkeavat hieman, jos elektrodien väliin johdetaan oleellisesti vakiojännite, koska resonaattorin ollessa taivutettuna toiseen suuntaan resonaattorin taajuusvaste on erilainen kuin silloin, jos resonaattoria ei taivuteta. Tämä ominaisuus mahdollistaa viritettävien resonaattorei-20 den ja suodattimien muodostamisen. Lisäksi tätä ominaisuutta voidaan käyttää mo-dulaattorirakenteissa, jotka on toteutettu käyttäen akustisia massa-aaltoresonaattoreita. Koska moduloivan aaltomuodon taajuus tyypillisesti on paljon alempana kuin radiotaajuisen kantoaallon taajuus, moduloiva aaltomuoto muodostaa hyvin hitaasti • muuttuvan ohjauksen radiotaajuiselle kantoaallolle. Vastaavasti resonanssitaajuudet 25 muuttuvat ajallisesti moduloivan aaltomuodon mukaisesti. Kun resonaattoriin syötetään radiotaajuisen kantoaallon taajuus, joka on resonaattorin sarja- ja rinnakkaisre-sonanssitaajuuksien välissä, resonaattori aikaansaa sen, että rf-kantoaaltosignaali vaimenee moduloivan matalataajuisen signaalin funktiona, joka aikaansaa amplitu-dimoduloinnnin.
»«< « 30 Akustisen massa-aaltoresonaattorin ominaisuuksien muutosta voidaan myös käyttää vaihemodulointiin. Koska resonaattorin vaihetta siirtävällä vaikutuksella on terävä maksimikohta resonaattorin resonanssitaajuudella, resonaattorin resonanssitaajuuk-sien muutos tuottaa oleellisesti muuttuvan vaihesiirron radiotaajuiseen kantoaaltoon, jonka taajuus on lähellä resonaattorin moduloimatonta resonanssitaajuutta.
106894
Kuva 13 havainnollistaa keksinnön erästä edullista suoritusmuotoa, joka käsittää modulaattoreina käytettyjä akustisia massa-aaltoresonaattoreita. Kuva 13 esittää matkaviestintävälineen kaksikaistaisen modulaattorin rakenteen. Kaksikaistainen modulaattorirakenne 500 vastaanottaa ensimmäisen radiotaajuisen kantoaallon en-5 simmäiseltä radiotaajuisen kantoaallon lähteeltä 520 ja toisen radiotaajuisen kantoaallon toiselta radiotaajuisen kantoaallon lähteeltä 525. Kummallekin kantoaallolle tehdään ensin kaistanpäästösuodatus kaistanpäästösuodattimella 300, joka on muodostettu käyttäen akustista massa-aaltoresonaattoria, minkä jälkeen kummatkin kantoaaltosignaalit viedään kondensaattorin 505 läpi, joka toimii matalien taajuuk-10 sien esteenä, niin että estetään matalataajuista moduloivaa signaalia etenemästä kaistanpäästösuodattimiin ja kantoaaltosignaalin lähteisiin.
Moduloiva matalataajuinen signaali vastaanotetaan moduloivan signaalin lähteestä 530. Moduloiva signaali alipäästösuodatetaan alipäästösuodattimella 535 ja johdetaan kuristimen 510 läpi, joka toimii suurtaajuisena esteenä estäen kantoaaltosignaa-15 leja etenemästä alipäästösuodattimeen ja moduloivan signaalin lähteeseen. Kuristimelta 510 moduloiva signaali johdetaan ensimmäiseen kytkinryhmään 320a, joka käsittää kaksi mikromekaanista kytkintä 320. Ensimmäistä kytkinryhmää käytetään moduloitavan kantoaaltosignaalin valitsemiseksi. Ensimmäisen kytkinryhmän kahden kytkimen asennoista riippuen moduloiva signaali johdetaan ensimmäisen radio-20 taajuisen kantoaaltosignaalin johtoon tai toisen radiotaajuisen kantoaaltosignaalin johtoon ja näin ollen toiseen modulaattoreista 315a, 315b. Kuva 13 esittää myös kaksi esimerkkiä mahdollisista resonaattorirakenteista modulaattorikäytössä eli sarjaan kytketyn resonaattorin 315b ja rinnan kytketyn resonaattorin 315a. Saqakytken-• nässä on järjestetty kuristin 515, jotta saataisiin matalataajuinen maa resonaattorille 25 315b. Toista kytkinryhmää 320b käytetään moduloidun signaalin valitsemiseksi lä hetystä varten. Selkeyden vuoksi kytkimiä 320 ohjaavia signaalijohtoja ei ole piirretty kuvaan 13. Katkoviivalla ympäröidyt kaksikaistaisen modulaattorirakenteen komponentit voidaan edullisesti valmistaa samalle sirulle.
Kuva 14 esittää keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon. Kuva 14 esittää oskil-: 30 laattoripiirin, joka on tunnettua Colpitts-tyyppiä. Akustista massa-aaltoresonaattoria ja kytkinryhmää 302, joka käsittää mikromekaanisia kytkimiä 320 ja akustisia massa-aaltoresonaattoreita 300, käytetään tuottamaan useampia toimintataajuuksia oskil-laattoripiiriä varten. Haluttu toimintataajuus valitaan valitsemalla vastaava resonaattori yhdellä kytkimistä 320. Tämän kaltaista oskillaattorirakennetta voidaan edulli-. 35 sesti käyttää esimerkiksi monikaistaisissa matkaviestintävälineissä. Selkeyden vuok si kuvaan 14 ei ole piirretty kytkimien 320 asentoja. Keksinnön mukaisia resonaat- 12 106894 tori-ja kytkinrakenteita voidaan myös käyttää monissa muissa oskillaattorirakenteis-sa, ja kuva 14 on esitetty pelkästään esimerkkinä. Koska Colpitts-oskillaattori on alan ammattilaisen tuntema, kuvan 14 oskillaattorin rakennetta ja toimintaa ei tässä selitetä yksityiskohtaisemmin.
5 Kuvassa 15 on esitetty keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon mukaisen mat-kaviestintävälineen lohkokaavio. Matkaviestintävälineen vastaanotinosa käsittää vastaanottimen ensimmäisen kytkettävän suodatinryhmän 302a vastaanotetun signaalin suodattamiseksi, vastaanottimen vahvistimen 605 vastaanotetun signaalin vahvistamiseksi, vastaanottimen toisen kytkettävän suodatinryhmän 302b vastaan-10 otetun signaalin suodattamiseksi toistamiseen, sekoittimen 610 vastaanotetun signaalin muuntamiseksi kantataajuudelle, vastaanotinlohkon 630 signaalin demodu-loimiseksi ja dekoodaamiseksi sekä kuulokkeen 650 tai kaiuttimen 650 kuultavan audiosignaalin tuottamiseksi. Lähetinosa käsittää mikrofonin 656, lähetinlohkon 635 lähetettävän signaalin koodaamiseksi ja muun tarvittavan signaalinkäsittelyn suorit-15 tamiseksi, modulaattorin 615 moduloidun radiotaajuisen signaalin muodostamiseksi, lähettimen ensimmäisen kytkettävän suodatinryhmän 302d, lähettimen vahvistimen 606 ja lähettimen toisen kytkettävän suodatinryhmän 302c. Matkaviestintäväline käsittää lisäksi antennin 601, oskillaattorilohkon 620, ohjauslohkon 640, näytön 652 ja näppäimistön 654. Ohjauslohko 640 ohjaa vastaanotin- ja lähetinlohkojen sekä 20 oskillaattorilohkon toimintaa, ja näyttää tietoa käyttäjälle näytön 652 välityksellä ja vastaanottaa käskyjä käyttäjältä näppäimistön 654 välityksellä. Kytkettävien suoda-tiniyhmien 302a, 302b, 302c ja 302d rakenne voi olla esimerkiksi kuvassa 10 tai kuvassa 11 esitetyn rakenteen kaltainen tai se voi olla rakenne, joka on kuvien 10 ja 11 yhdistelmä, matkaviestintävälineen toimintakaistojen leveydestä ja lukumäärästä 25 riippuen. Kytkettäviä suodatinryhmiä 302a, 302b, 302c ja 302d varten voidaan käyttää myös muita rakenteita. Vastaanottimen kytkettäviä suodatinryhmiä 302a, 302b, 302c ja 302d käytetään rajoittamaan kohinaa ja häiritseviä signaaleja, jotka vastaanotin vastaanottaa vastaanottokaistalta. Lähetyspuolella lähettimen kytkettävät suodatinryhmät 302c, 302d voivat poistaa kohinaa, jota lähetyspiirit tuottavat halut-30 tujen lähetystaajuuksien ulkopuolella. Oskillaattorilohko 620 voi käsittää oskillaattorin, jossa on kytkettävä resonaattoriryhmä, esimerkiksi sellaisen, joka on esitetty kuvassa 14. Oskillaattorilohko 620 voi lisäksi käsittää kytkettävän suodatinlohkon, jolla poistetaan epätoivottua kohinaan oskillaattoripiirin ulostulosta.
Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa kytkimet toteutetaan aktiivisilla puolijoh-35 de-elementeillä, kuten MESFET- tai MOSFET-transistoreilla tai PIN-diodeilla tai muilla aktiivisilla kytkimillä, joilla on suuri kytkentänopeus ja pieni johtavan tilan 13 106894 resistanssi. Kuva 16 esittää esimerkin MOSFET-transistoriin perustuvasta kytkinra-kenteesta, jota voidaan käyttää keksinnön suoritusmuodossa. Kytkin on SP2T-kytkin (single pole dual throat). Kytkimellä on kaksi rf-tuloa RF1, RF2 ja yksi rf-lähtö RFOUT ja kaksi ohjaustuloa SW1, SW2. Kytkimen tila valitaan johtamalla positii-5 vinen ohjausjännite toiseen tuloista SW1 ja SW2 sekä iiolla-ohjausjännitteen toiseen tuloon. Kun ohjausjännite saattaa transistorin Tl johtavaan tilaan, signaali RF1 johdetaan lähtöön RFOUT samalla kun signaali RF2 oikosuljetaan maahan transistorin T3 kautta. Kun ohjausjännite saattaa transistorin T2 johtavaan tilaan, signaali RF2 johdetaan lähtöön RFOUT samalla kun signaali RF1 oikosuljetaan maahan transis-10 torin T4 kautta. Koska alan ammattilainen tuntee monia erilaisia transistorikytkinra-kenteita, jotka pystyvät toimimaan suurella taajuudella, sellaisia rakenteita ei tässä selitetä yksityiskohtaisemmin.
Keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon mukaan substraattia, jolle resonaattori-ja kytkinvälineet on kerrostettu, käytetään substraattina, johon muut komponentit 15 kiinnitetään. Substraatti voi esimerkiksi tarjota muita komponentteja varten johdo-tuksen, joka toteutetaan sähköä johtavina kuvioina substraatin pinnalla. Sen jälkeen substraattiin voidaan liittää muita komponentteja, kuten integroituja piirejä. Substraattiin voidaan esimerkiksi suoraan liittää komponentteja, kuten pakkaamattomia integroituja piirejä, nystykomponenttiliitostekniikalla. Sellainen suoritusmuoto on 20 erityisen edullinen, kun substraatin materiaalina käytetään lasia, koska lasisubstraat-tien alhaiset kustannukset mahdollistavat suhteellisen suurten substraattien tuottamisen, jolloin sellaisille substraateille voidaan sijoittaa muitakin komponentteja kerrostettujen resonaattori- ja kytkinrakenteiden lisäksi.
Keksinnön mukaisia resonaattori- ja kytkinrakenteita käytetään edullisesti taajuuk-25 silla, jotka ovat karkeasti ottaen suuruusluokkaa 400 MHz tai sen yli, eli taajuuksilla, joilla BAW-resonaattorit ovat toteuttamiskelpoisia.
Keksintö tarjoaa yhdistettyjä resonaattori- ja kytkinrakenteita, joiden vahnistaminen on taloudellista, koska sellaiset rakenteet voidaan valmistaa yhdessä tuotantopro-sessissa. Lisäksi keksintö mahdollistaa mutkikkaiden kytkettävien resonaattori- ja 30 suodatinrakenteiden tuottamisen, jotka ovat hyvin pienikokoisia, josta on olennaista etua suunniteltaessa useampaa järjestelmää tukevia matkaviestintävälineitä.
Edellä olevan selityksen valossa alan ammattilaiselle on ilmeistä, että siihen voidaan tehdä erilaisia muunnelmia keksinnön suoja-alan puitteissa. Vaikka tässä on yksityiskohtaisesti selitetty keksinnön edullisena pidettyä suoritusmuotoa, tulisi olla il-35 meistä, että monet muunnelmat ja vaihtoehdot siihen ovat mahdollisia, jotka kaikki 14 106894 lankeavat keksinnön todellisen hengen ja suoja-alan puitteisiin. Resonaattorit voivat esimerkiksi olla SAW- tai BAW-resonaattoreita, ja kytkinelementit voivat olla tran-sistoreita tai mikromekaanisia kytkimiä. Keksinnön olennaisena piirteenä on se, että resonaattorit ja kytkinelementit on valmistettu ainakin kerrostamalla useampia ker-5 roksia substraatille ja muodostamalla niihin kuvioita.

Claims (11)

15 106894
1. Resonaattorirakeime, joka käsittää ainakin yhden substraatilla sijaitsevan resonaattorin, joka on valmistettu ainakin kerrostamalla useampia kerroksia substraatille ja muodostamalla niihin kuvioita, tunnettu siitä, että rakenne käsittää ainakin yhden 5 kytkinelementin, joka on valmistettu ainakin kerrostamalla useampia kerroksia substraatille ja muodostamalla niihin kuvioita.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattorirakeime, tunnettu siitä, että ainakin yksi mainituista ainakin yhdestä kytkinelementistä sisältää ainakin yhden transistorin.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattorirakeime, tunnettu siitä, että ai nakin yksi mainituista ainakin yhdestä kytkinelementistä on mikromekaaninen kytkin.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattorirakeime, tunnettu siitä, että ainakin yksi mainituista ainakin yhdestä resonaattorista on akustinen massa- 15 aaltoresonaattori.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattorirakeime, tunnettu siitä, että ainakin yksi mainituista ainakin yhdestä resonaattorista on akustinen pinta-aaltoresonaattori.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattorirakeime, tunnettu siitä, että ai-20 nakin yksi mainituista ainakin yhdestä resonaattorista omaa ainakin yhden kerroksen, joka on osa samaa kerrosta, josta mainitun ainakin yhden kytkinelementin ainakin yhdestä kerroksesta on osa.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattorirakeime, tunnettu siitä, että resonaattorirakeime käsittää ainakin yhden suodattimen. . .. 25 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattorirakeime, tunnettu siitä, että reso- * ’ naattorirakenne käsittää ainakin yhden modulaattorin.
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattorirakeime, tunnettu siitä, että reso-riaattorirakenne on kytkettävän suodatinryhmän kytkettävä resonaattoriryhmä.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattorirakeime, tunnettu siitä, että sub-30 straatille on integroitu ainakin yksi transistori. 16 106894
11. Matkaviestintäväline, tunnettu siitä, että se käsittää - resonaattorirakenteen, jossa substraatilla on ainakin yksi resonaattori, joka resonaattori on valmistettu ainakin kerrostamalla useampia kerroksia substraatille ja muodostamalla niihin kuvioita, ja 5. ainakin yhden kytkinelementin, joka on valmistettu ainakin kerrostamalla useam pia kerroksia substraatille ja muodostamalla niihin kuvioita.
FI981245A 1998-06-02 1998-06-02 Resonaattorirakenteita FI106894B (fi)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI981245A FI106894B (fi) 1998-06-02 1998-06-02 Resonaattorirakenteita
FI981415A FI108583B (fi) 1998-06-02 1998-06-18 Resonaattorirakenteita
US09/321,339 US6242843B1 (en) 1998-06-02 1999-05-27 Resonator structures
US09/321,058 US6204737B1 (en) 1998-06-02 1999-05-27 Piezoelectric resonator structures with a bending element performing a voltage controlled switching function
DE69927551T DE69927551T2 (de) 1998-06-02 1999-06-02 Resonatorstrukturen
EP08004288A EP1936733B1 (en) 1998-06-02 1999-06-02 Resonator structures
CN99106966A CN1127168C (zh) 1998-06-02 1999-06-02 谐振器单元
JP11154478A JP2000030595A (ja) 1998-06-02 1999-06-02 共振器の構造
EP99304281A EP0963000B1 (en) 1998-06-02 1999-06-02 Resonator structures
EP99304277A EP0962999A3 (en) 1998-06-02 1999-06-02 Resonator structures
JP11154477A JP2000030594A (ja) 1998-06-02 1999-06-02 共振器の構造
CN99106965A CN1130790C (zh) 1998-06-02 1999-06-02 谐振器结构

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI981245 1998-06-02
FI981245A FI106894B (fi) 1998-06-02 1998-06-02 Resonaattorirakenteita

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI981245A0 FI981245A0 (fi) 1998-06-02
FI981245A FI981245A (fi) 1999-12-03
FI106894B true FI106894B (fi) 2001-04-30

Family

ID=8551881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI981245A FI106894B (fi) 1998-06-02 1998-06-02 Resonaattorirakenteita

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6242843B1 (fi)
EP (2) EP0962999A3 (fi)
JP (1) JP2000030594A (fi)
CN (1) CN1130790C (fi)
FI (1) FI106894B (fi)

Families Citing this family (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI108583B (fi) * 1998-06-02 2002-02-15 Nokia Corp Resonaattorirakenteita
JP2000209063A (ja) * 1998-11-12 2000-07-28 Mitsubishi Electric Corp 薄膜圧電素子
US6600252B2 (en) 1999-01-14 2003-07-29 The Regents Of The University Of Michigan Method and subsystem for processing signals utilizing a plurality of vibrating micromechanical devices
US6593831B2 (en) 1999-01-14 2003-07-15 The Regents Of The University Of Michigan Method and apparatus for filtering signals in a subsystem including a power amplifier utilizing a bank of vibrating micromechanical apparatus
US6577040B2 (en) * 1999-01-14 2003-06-10 The Regents Of The University Of Michigan Method and apparatus for generating a signal having at least one desired output frequency utilizing a bank of vibrating micromechanical devices
US6566786B2 (en) 1999-01-14 2003-05-20 The Regents Of The University Of Michigan Method and apparatus for selecting at least one desired channel utilizing a bank of vibrating micromechanical apparatus
FI107660B (fi) 1999-07-19 2001-09-14 Nokia Mobile Phones Ltd Resonaattorirakenne
EP1153405B1 (en) * 1999-12-10 2006-09-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electronic devices including micromechanical switches
DE10003704A1 (de) * 2000-01-28 2001-08-09 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung mit Bandpaßfiltern
DE10007577C1 (de) 2000-02-18 2001-09-13 Infineon Technologies Ag Piezoresonator
EP1273099A1 (en) * 2000-04-06 2003-01-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Tunable filter arrangement comprising resonators.
AU2001255868A1 (en) * 2000-04-20 2001-11-07 The Regents Of The University Of Michigan Method and apparatus for filtering signals in a subsystem including a power amplifier utilizing a bank of vibrating micromechanical apparatus
US6384697B1 (en) * 2000-05-08 2002-05-07 Agilent Technologies, Inc. Cavity spanning bottom electrode of a substrate-mounted bulk wave acoustic resonator
GB0014630D0 (en) * 2000-06-16 2000-08-09 Koninkl Philips Electronics Nv Bulk accoustic wave filter
SE0101184D0 (sv) * 2001-04-02 2001-04-02 Ericsson Telefon Ab L M Micro electromechanical switches
US6690251B2 (en) * 2001-04-11 2004-02-10 Kyocera Wireless Corporation Tunable ferro-electric filter
US7394430B2 (en) * 2001-04-11 2008-07-01 Kyocera Wireless Corp. Wireless device reconfigurable radiation desensitivity bracket systems and methods
US7221243B2 (en) * 2001-04-11 2007-05-22 Kyocera Wireless Corp. Apparatus and method for combining electrical signals
US7746292B2 (en) * 2001-04-11 2010-06-29 Kyocera Wireless Corp. Reconfigurable radiation desensitivity bracket systems and methods
US7154440B2 (en) * 2001-04-11 2006-12-26 Kyocera Wireless Corp. Phase array antenna using a constant-gain phase shifter
US7174147B2 (en) * 2001-04-11 2007-02-06 Kyocera Wireless Corp. Bandpass filter with tunable resonator
DE60225795T2 (de) 2001-04-25 2009-04-16 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Anordnung mit zwei piezoelektrischen schichten und verfahren zum betreiben einer filtereinrichtung
US6621368B2 (en) 2001-06-06 2003-09-16 Remec Oy Dynamic range extension for an electronic circuit
FI118400B (fi) * 2001-08-21 2007-10-31 Nokia Corp Pietsosähköisiä resonaattoreita käsittävä suodinrakenne
US7176845B2 (en) * 2002-02-12 2007-02-13 Kyocera Wireless Corp. System and method for impedance matching an antenna to sub-bands in a communication band
US7184727B2 (en) * 2002-02-12 2007-02-27 Kyocera Wireless Corp. Full-duplex antenna system and method
US7180467B2 (en) * 2002-02-12 2007-02-20 Kyocera Wireless Corp. System and method for dual-band antenna matching
KR100499126B1 (ko) * 2002-06-20 2005-07-04 삼성전자주식회사 유기막 멤브레인을 이용한 액츄에이터
JP4075503B2 (ja) * 2002-07-30 2008-04-16 ソニー株式会社 マイクロマシンおよびその製造方法
US6944432B2 (en) * 2002-11-12 2005-09-13 Nokia Corporation Crystal-less oscillator transceiver
AU2003274553A1 (en) 2002-11-19 2004-06-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Duplexer and method of isolating an rx-band and a tx-band
FR2852165A1 (fr) * 2003-03-06 2004-09-10 St Microelectronics Sa Procede de realisation d'un microresonateur piezolectrique accordable
JP2004281742A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Japan Science & Technology Agency 半導体素子、半導体センサーおよび半導体記憶素子
KR100599083B1 (ko) * 2003-04-22 2006-07-12 삼성전자주식회사 캔틸레버 형태의 압전 박막 공진 소자 및 그 제조방법
US6927651B2 (en) * 2003-05-12 2005-08-09 Agilent Technologies, Inc. Acoustic resonator devices having multiple resonant frequencies and methods of making the same
US20040227578A1 (en) * 2003-05-14 2004-11-18 Miikka Hamalainen Acoustic resonance-based frequency synthesizer using at least one bulk acoustic wave (BAW) or thin film bulk acoustic wave (FBAR) device
US7720443B2 (en) 2003-06-02 2010-05-18 Kyocera Wireless Corp. System and method for filtering time division multiple access telephone communications
US6862441B2 (en) * 2003-06-09 2005-03-01 Nokia Corporation Transmitter filter arrangement for multiband mobile phone
EP1505720B1 (en) * 2003-08-06 2018-07-18 Synergy Microwave Corporation Tunable frequency, low phase noise and low thermal drift oscillator
JP2005136588A (ja) * 2003-10-29 2005-05-26 Sharp Corp 圧電薄膜共振器、フィルタ、フィルタバンク、フィルタバンク一体型電力増幅器および高周波通信装置
DE10352642B4 (de) * 2003-11-11 2018-11-29 Snaptrack, Inc. Schaltung mit verringerter Einfügedämpfung und Bauelement mit der Schaltung
US20050148065A1 (en) 2003-12-30 2005-07-07 Intel Corporation Biosensor utilizing a resonator having a functionalized surface
FI20040162A0 (fi) 2004-02-03 2004-02-03 Nokia Oyj Viitevärähtelijän taajuuden vakauttaminen
US7248845B2 (en) * 2004-07-09 2007-07-24 Kyocera Wireless Corp. Variable-loss transmitter and method of operation
EP1833172B1 (en) * 2004-12-28 2012-04-04 Murata Manufacturing Co., Ltd. Balance/unbalance filter module and communication apparatus
JP2006203304A (ja) * 2005-01-18 2006-08-03 Hitachi Media Electoronics Co Ltd 圧電薄膜共振器及びそれを用いた発振器並びにそれを内蔵した半導体集積回路
CN101213631B (zh) * 2005-05-02 2012-03-28 爱普科斯公司 电容性射频微机电系统器件及其制造方法
EP1886403B1 (en) * 2005-05-20 2018-12-26 Synergy Microwave Corporation Tunable oscillator having series and parallel tuned resonant circuits
US20060273866A1 (en) * 2005-06-07 2006-12-07 Nokia Corporation Film bulk acoustic wave resonator with differential topology
US7299529B2 (en) * 2005-06-16 2007-11-27 Intel Corporation Film bulk acoustic resonator (FBAR) process using single-step resonator layer deposition
US7378781B2 (en) 2005-09-07 2008-05-27 Nokia Corporation Acoustic wave resonator with integrated temperature control for oscillator purposes
US20070089513A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-26 Rosenau Steven A Resonator based transmitters for capacitive sensors
CN101278479B (zh) * 2005-09-30 2011-04-13 Nxp股份有限公司 薄膜体声波（baw）谐振器或相关改进
EP1786096A3 (en) * 2005-11-15 2007-06-27 Synergy Microwave Corproation Low cost multi-octave-band tunable oscillator having low and uniform phase noise
US7548762B2 (en) * 2005-11-30 2009-06-16 Kyocera Corporation Method for tuning a GPS antenna matching network
JP2007174438A (ja) 2005-12-23 2007-07-05 Toshiba Corp フィルタ回路及びフィルタを備えた無線通信システム
US7675388B2 (en) * 2006-03-07 2010-03-09 Agile Rf, Inc. Switchable tunable acoustic resonator using BST material
DE102006023165B4 (de) * 2006-05-17 2008-02-14 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung eines akustischen Spiegels aus alternierend angeordneten Schichten hoher und niedriger akustischer Impedanz
CN101115325B (zh) * 2006-07-28 2011-05-11 中国科学院声学研究所 一种适合单芯片集成的调频硅微电容传声器系统
EP1976015B1 (en) 2007-03-26 2014-09-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Switching element, method for manufacturing the same, and display device including switching element
JP5136134B2 (ja) * 2008-03-18 2013-02-06 ソニー株式会社 バンドパスフィルタ装置、その製造方法、テレビジョンチューナおよびテレビジョン受信機
US7777595B2 (en) * 2008-04-30 2010-08-17 John Mezzalingua Associates, Inc. Multi-channel filter assemblies
US8742870B2 (en) * 2008-09-08 2014-06-03 Optis Cellular Technology, Llc Reconfigurable filter apparatus
DE102008049668B4 (de) * 2008-09-30 2016-05-04 Intel Deutschland Gmbh Hochfrequenz-Vorstufe und Empfänger
US20110076974A1 (en) * 2009-01-31 2011-03-31 Sei-Joo Jang Flexible wireless network system and method of use
WO2012079038A2 (en) * 2010-12-10 2012-06-14 Peregrine Semiconductor Corporation Method, system, and apparatus for resonator circuits and modulating resonators
WO2015084456A2 (en) 2013-09-18 2015-06-11 The Regents Of The University Of California Tunable q resonator
US10547287B2 (en) * 2017-02-03 2020-01-28 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Filter and front end module including the same
US10511286B2 (en) * 2017-02-03 2019-12-17 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Variable frequency filter
CN117060880A (zh) * 2017-07-25 2023-11-14 株式会社村田制作所 高频滤波器、多工器、高频前端电路以及通信装置
JP6889423B2 (ja) * 2018-02-05 2021-06-18 株式会社村田製作所 フィルタ装置、高周波フロントエンド回路、および通信装置
KR20200078084A (ko) * 2018-12-21 2020-07-01 삼성전기주식회사 프론트 엔드 모듈
US10979019B2 (en) * 2019-06-11 2021-04-13 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Reconfigurable resonator devices, methods of forming reconfigurable resonator devices, and operations thereof
CN111384923A (zh) * 2020-04-09 2020-07-07 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种小型化格型晶体滤波器

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4570139A (en) * 1984-12-14 1986-02-11 Eaton Corporation Thin-film magnetically operated micromechanical electric switching device
JPH03178206A (ja) * 1989-12-06 1991-08-02 Nec Corp モノリシック集積回路化発振器
US5075641A (en) * 1990-12-04 1991-12-24 Iowa State University Research Foundation, Inc. High frequency oscillator comprising cointegrated thin film resonator and active device
US5747857A (en) * 1991-03-13 1998-05-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electronic components having high-frequency elements and methods of manufacture therefor
JPH0546111U (ja) * 1991-11-21 1993-06-18 三菱電機株式会社 弾性表面波発振器
JPH06125A (ja) * 1992-06-22 1994-01-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 炊飯器
JPH07109816B2 (ja) * 1992-10-13 1995-11-22 松下電器産業株式会社 電子音響集積回路およびその製造方法
WO1994014240A1 (en) * 1992-12-11 1994-06-23 The Regents Of The University Of California Microelectromechanical signal processors
US5382930A (en) 1992-12-21 1995-01-17 Trw Inc. Monolithic multipole filters made of thin film stacked crystal filters
US5373268A (en) 1993-02-01 1994-12-13 Motorola, Inc. Thin film resonator having stacked acoustic reflecting impedance matching layers and method
US5619061A (en) 1993-07-27 1997-04-08 Texas Instruments Incorporated Micromechanical microwave switching
JPH08148968A (ja) * 1994-11-24 1996-06-07 Mitsubishi Electric Corp 薄膜圧電素子
US5714917A (en) 1996-10-02 1998-02-03 Nokia Mobile Phones Limited Device incorporating a tunable thin film bulk acoustic resonator for performing amplitude and phase modulation
US5873154A (en) 1996-10-17 1999-02-23 Nokia Mobile Phones Limited Method for fabricating a resonator having an acoustic mirror
US5808527A (en) * 1996-12-21 1998-09-15 Hughes Electronics Corporation Tunable microwave network using microelectromechanical switches
US5872493A (en) 1997-03-13 1999-02-16 Nokia Mobile Phones, Ltd. Bulk acoustic wave (BAW) filter having a top portion that includes a protective acoustic mirror
US6312816B1 (en) * 1998-02-20 2001-11-06 Advanced Technology Materials, Inc. A-site- and/or B-site-modified PbZrTiO3 materials and (Pb, Sr, Ca, Ba, Mg) (Zr, Ti, Nb, Ta)O3 films having utility in ferroelectric random access memories and high performance thin film microactuators

Also Published As

Publication number Publication date
EP1936733B1 (en) 2011-09-21
JP2000030594A (ja) 2000-01-28
FI981245A (fi) 1999-12-03
US6242843B1 (en) 2001-06-05
FI981245A0 (fi) 1998-06-02
EP0962999A2 (en) 1999-12-08
EP1936733A1 (en) 2008-06-25
EP0962999A3 (en) 2001-05-16
CN1130790C (zh) 2003-12-10
CN1237827A (zh) 1999-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI106894B (fi) Resonaattorirakenteita
FI108583B (fi) Resonaattorirakenteita
US6278342B1 (en) Balanced filter structure utilizing bulk acoustic wave resonators having different areas
US6741145B2 (en) Filter structure and arrangement comprising piezoelectric resonators
JP4523637B2 (ja) 結合ｂａｗ共振器をベースとする送受切換器
Aigner et al. Advancement of MEMS into RF-filter applications
KR100489851B1 (ko) 필터디바이스
US7745975B2 (en) Piezoelectric thin film resonator, piezoelectric thin film resonator filter and manufacturing method thereof
US8665038B2 (en) Bulk acoustic wave resonator filter being digitally reconfigurable, with process
US6741146B2 (en) Filter structure comprising piezoelectric resonators
JP2005223479A (ja) 薄膜バルク共振子、薄膜バルク共振子フィルタ、および薄膜バルク共振子の製造方法
KR100555762B1 (ko) 에어갭형 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법, 이를이용한 필터 및 듀플렉서
JP2005529535A (ja) 調整可能なフィルタおよび周波数調整方法
Aigner et al. RF-filters in mobile phone applications
JP2002344349A (ja) 薄膜圧電共振器を用いた送受切換器
JP2009182368A (ja) 送受切換器
US20060273866A1 (en) Film bulk acoustic wave resonator with differential topology
Hashimoto et al. Functional RF devices powered by MEMS technologies

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: AVAGO TECHNOLOGIES WIRELESS IP (SINGAPORE) PTE. LT

Free format text: AVAGO TECHNOLOGIES WIRELESS IP (SINGAPORE) PTE. LTD.

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: AVAGO TECHNOLOGIES GENERAL IP (SINGAPORE) PTE. LTD

MM Patent lapsed