JP2002176334A - 音響共振器および音響共振器の組立方法 - Google Patents
音響共振器および音響共振器の組立方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
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- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
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-
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- Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
- Y10T29/49128—Assembling formed circuit to base
Abstract
(57)【要約】
【課題】温度度変化や湿度に対して安定な音響共振器と
その組立方法。 【解決手段】本発明の音響共振器は基板（２３２）上に
浮かされた部分を備える層状スタックを有する。前記浮
かされた部分は、圧電体（２１６）と圧電体に電界を加
える電極（２１２および２１４）からなり、共振すると
ともに負の周波数温度係数を有する。圧電体と電極に音
響的に結合された補償手段（２２０）を設け、前記負の
周波数温度係数の関数である前記共振に対する温度誘導
効果を少なくとも一部分相殺するような性質を備えた材
料から構成されているようにした。電極と補償手段とは
好ましくは金属層である。
その組立方法。 【解決手段】本発明の音響共振器は基板（２３２）上に
浮かされた部分を備える層状スタックを有する。前記浮
かされた部分は、圧電体（２１６）と圧電体に電界を加
える電極（２１２および２１４）からなり、共振すると
ともに負の周波数温度係数を有する。圧電体と電極に音
響的に結合された補償手段（２２０）を設け、前記負の
周波数温度係数の関数である前記共振に対する温度誘導
効果を少なくとも一部分相殺するような性質を備えた材
料から構成されているようにした。電極と補償手段とは
好ましくは金属層である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して音響共振器
に関し、特に、音響共振器の共振周波数を制御する組立
方法に関する。
に関し、特に、音響共振器の共振周波数を制御する組立
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜から構成されている音響共振器は、
精密に制御された周波数を必要とする多数の応用分野を
有している。薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）あるい
はスタックされた薄膜バルク音響共振器（ＳＢＡＲ）
は、大きさ、コストおよび周波数の安定性が重要なファ
クタであるセルラー電話他の装置におけるフィルタとし
て使える。
精密に制御された周波数を必要とする多数の応用分野を
有している。薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）あるい
はスタックされた薄膜バルク音響共振器（ＳＢＡＲ）
は、大きさ、コストおよび周波数の安定性が重要なファ
クタであるセルラー電話他の装置におけるフィルタとし
て使える。
【０００３】ＦＢＡＲは、二つの導電性電極間に圧電材
料の薄膜を有し、また、ＳＢＡＲは、複数の追加の圧電
材料層を有していて、その層のそれぞれが、二つの電極
を分離している。固体的に取り付けられた共振器が周知
であるが、ＦＢＡＲあるいはＳＢＡＲの活性層はしばし
ば、該層の周辺部分を支持して空中に浮かされているこ
とがある。層スタックの両側において、空気／共振器界
面に、動作中に発生したエネルギの一部が捕捉される。
料の薄膜を有し、また、ＳＢＡＲは、複数の追加の圧電
材料層を有していて、その層のそれぞれが、二つの電極
を分離している。固体的に取り付けられた共振器が周知
であるが、ＦＢＡＲあるいはＳＢＡＲの活性層はしばし
ば、該層の周辺部分を支持して空中に浮かされているこ
とがある。層スタックの両側において、空気／共振器界
面に、動作中に発生したエネルギの一部が捕捉される。
【０００４】時間的に変化する電界が圧電層によって分
離されている二つの電極間に加えられるとき、圧電材料
は、電気エネルギの一部分を音波の形で機械的なエネル
ギに変換する。この音波は電界と同じ方向に伝播し、空
気／共振器界面において反射される。適切に作られたＦ
ＢＡＲあるいはＳＢＡＲでは、音波は特定の機械的な共
振をおこす。
離されている二つの電極間に加えられるとき、圧電材料
は、電気エネルギの一部分を音波の形で機械的なエネル
ギに変換する。この音波は電界と同じ方向に伝播し、空
気／共振器界面において反射される。適切に作られたＦ
ＢＡＲあるいはＳＢＡＲでは、音波は特定の機械的な共
振をおこす。
【０００５】上述したように、ＦＢＡＲあるいはＳＢＡ
Ｒはその機械的な共振周波数において動作できるときは
電子的な共振器として機能するので、フィルタとして使
える。この機械的な共振周波数において、共振器を伝わ
る音波の半波長は、圧電材料における音の所定の位相速
度に対する共振器の全体の厚さにほぼ等しい。音響共振
器は、単独であるいは組み合わせて使うことができる。
例えば、数個の共振器を電気的に接続して所望のフィル
タ応答を与える帯域フィルタが構成される。幾つかのフ
ィルタ構成が可能である。一つの好ましい形態は、半は
しご形であり、１群の共振器が直列に接続され（直列共
振器）、直列共振器の間には接地されている並列共振器
が接続されている。直列共振器は、その共振周波数が並
列共振器のそれのほぼ３％だけ高くなるように製造され
る。圧電層の厚さは直列および並列共振器について等し
くできるので、圧電材の堆積は共振器間で「共通化」さ
れることが多い。
Ｒはその機械的な共振周波数において動作できるときは
電子的な共振器として機能するので、フィルタとして使
える。この機械的な共振周波数において、共振器を伝わ
る音波の半波長は、圧電材料における音の所定の位相速
度に対する共振器の全体の厚さにほぼ等しい。音響共振
器は、単独であるいは組み合わせて使うことができる。
例えば、数個の共振器を電気的に接続して所望のフィル
タ応答を与える帯域フィルタが構成される。幾つかのフ
ィルタ構成が可能である。一つの好ましい形態は、半は
しご形であり、１群の共振器が直列に接続され（直列共
振器）、直列共振器の間には接地されている並列共振器
が接続されている。直列共振器は、その共振周波数が並
列共振器のそれのほぼ３％だけ高くなるように製造され
る。圧電層の厚さは直列および並列共振器について等し
くできるので、圧電材の堆積は共振器間で「共通化」さ
れることが多い。
【０００６】音響共振器の重要な特性が、共振を維持す
る能力にあることが明らかになってきた。これは、音響
共振器が温度の変動を受ける環境に配置されるとき問題
であることが分かった。それは、温度変化（ΔＴ）によ
り共振器のいくつかの層に厚さの変化（Δｔ）や音波速
度の変化（ΔＶ）がおこり、それらにより周波数シフト
（Δｆ）が、生じるためである。特に、共振周波数ｆ0
および周波数温度係数Δｆ/ｆ0は、それぞれ以下のよう
に定義される。 ｆ0＝V/（2t0）・・・・・・（１） Δｆ/ｆ0＝ΔV/V―Δt/t0・・・・・・（２） ここでＶは音響共振器を通過する音波の速度であり、お
よび、ｔ0は共振器の厚さである。この厚さは、音波に
関して以下のように定義される。 t0）＝λ/２・・・・・・・・・（３） ここで、λは音波が伝播する媒体内における音波の波長
である。音響共振器を製造するために使われる材料にお
いて、厚さｔ0は、通常、温度ΔＴの正変化に伴って増
加する。他方、材料を通過する音波の速度は、通常、温
度の正変化に伴って減少する。これらの二つの因子は、
周波数の負の温度変化係数として呼ばれる現象を発生さ
せるように組み合わせられる。式（１）および（２）か
ら、音響共振器の共振周波数ｆ0は、通常、温度が高く
なると小さくなることが判る。共振のこの変動は、しば
しば、好ましくない特性となる。
る能力にあることが明らかになってきた。これは、音響
共振器が温度の変動を受ける環境に配置されるとき問題
であることが分かった。それは、温度変化（ΔＴ）によ
り共振器のいくつかの層に厚さの変化（Δｔ）や音波速
度の変化（ΔＶ）がおこり、それらにより周波数シフト
（Δｆ）が、生じるためである。特に、共振周波数ｆ0
および周波数温度係数Δｆ/ｆ0は、それぞれ以下のよう
に定義される。 ｆ0＝V/（2t0）・・・・・・（１） Δｆ/ｆ0＝ΔV/V―Δt/t0・・・・・・（２） ここでＶは音響共振器を通過する音波の速度であり、お
よび、ｔ0は共振器の厚さである。この厚さは、音波に
関して以下のように定義される。 t0）＝λ/２・・・・・・・・・（３） ここで、λは音波が伝播する媒体内における音波の波長
である。音響共振器を製造するために使われる材料にお
いて、厚さｔ0は、通常、温度ΔＴの正変化に伴って増
加する。他方、材料を通過する音波の速度は、通常、温
度の正変化に伴って減少する。これらの二つの因子は、
周波数の負の温度変化係数として呼ばれる現象を発生さ
せるように組み合わせられる。式（１）および（２）か
ら、音響共振器の共振周波数ｆ0は、通常、温度が高く
なると小さくなることが判る。共振のこの変動は、しば
しば、好ましくない特性となる。
【０００７】温度変化に対して補償する周知の方法は、
周波数安定化回路との協働である。しかしながら、セル
ラー電話および類似の装置における空間的な制約が、補
助回路の使用を制限している。別の方法が、Ｋ．Ｍ．Ｌ
ａｋｉｎ：“Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
ｓ ａｎｄ Ｆｉｔｅｒｓ”、ＩＥＥＥ ＵＬｔｒａｓ
ｏｎｉｃｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（１９９９年６月１
日）において開示されている。この第２の方法では、固
体的に取り付けられた共振器（ＳＭＲ）からなり、これ
は、支持面からの周辺支持により浮かされているのでは
なく支持面に沿って取り付けられている。ＳＭＲとこれ
が形成されている基板の音響的な分離が、ＳＭＲと基板
の間に反射体（ブラッグ反射体が普通である）を形成す
ることによって行なわれる。この反射体は、ＳＭＲの共
振周波数におけるほぼ１／２波長の厚さの各層からなる
高屈折率および低屈折率材料を交互に有する層スタック
である。この第２の方法によれば、二酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ2）を特定屈折率層の一方を形成するために使え
ば、ＳｉＯ2の温度係数の効果である程度の温度補償が
なされる。しかしながら、ＳｉＯ2が親水性であるとい
う欠陥のために、ＳＭＲの性能は、湿度で劣化する。他
の懸案事項は、ＳｉＯ2が１／４波長層として構成され
ているために、補償のレベルが、目標共振周波数によっ
て一部分決定されるということにある。
周波数安定化回路との協働である。しかしながら、セル
ラー電話および類似の装置における空間的な制約が、補
助回路の使用を制限している。別の方法が、Ｋ．Ｍ．Ｌ
ａｋｉｎ：“Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
ｓ ａｎｄ Ｆｉｔｅｒｓ”、ＩＥＥＥ ＵＬｔｒａｓ
ｏｎｉｃｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（１９９９年６月１
日）において開示されている。この第２の方法では、固
体的に取り付けられた共振器（ＳＭＲ）からなり、これ
は、支持面からの周辺支持により浮かされているのでは
なく支持面に沿って取り付けられている。ＳＭＲとこれ
が形成されている基板の音響的な分離が、ＳＭＲと基板
の間に反射体（ブラッグ反射体が普通である）を形成す
ることによって行なわれる。この反射体は、ＳＭＲの共
振周波数におけるほぼ１／２波長の厚さの各層からなる
高屈折率および低屈折率材料を交互に有する層スタック
である。この第２の方法によれば、二酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ2）を特定屈折率層の一方を形成するために使え
ば、ＳｉＯ2の温度係数の効果である程度の温度補償が
なされる。しかしながら、ＳｉＯ2が親水性であるとい
う欠陥のために、ＳＭＲの性能は、湿度で劣化する。他
の懸案事項は、ＳｉＯ2が１／４波長層として構成され
ているために、補償のレベルが、目標共振周波数によっ
て一部分決定されるということにある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】温度変化に対して一定
共振を維持する能力を改善した音響共振器と該音響共振
器の組立方法である。本発明の他の目的は湿度の影響が
少ない音響共振器と該音響共振器の組立方法である。
共振を維持する能力を改善した音響共振器と該音響共振
器の組立方法である。本発明の他の目的は湿度の影響が
少ない音響共振器と該音響共振器の組立方法である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】音響共振器は、電極・圧
電層スタックを備え、この電極・圧電層スタックは、電
極・圧電層スタックに対して補償手段を音響的に接続す
ることによって少なくとも部分的に相殺される負の周波
数温度係数を備えている。補償手段は、この補償手段を
共振に関して温度により誘導された効果を相殺するよう
にさせる性質を持った材料から構成されており、この効
果は、電極・圧電層スタックに対する温度変化により生
じるものである。
電層スタックを備え、この電極・圧電層スタックは、電
極・圧電層スタックに対して補償手段を音響的に接続す
ることによって少なくとも部分的に相殺される負の周波
数温度係数を備えている。補償手段は、この補償手段を
共振に関して温度により誘導された効果を相殺するよう
にさせる性質を持った材料から構成されており、この効
果は、電極・圧電層スタックに対する温度変化により生
じるものである。
【００１０】一つの実施例において、補償手段は、強磁
性材料から構成される。さらに好ましい実施例において
は、この材料は、ニッケルー鉄合金であり、最も好まし
い実施例においては、この合金が、ほぼ３５％のニッケ
ルとほぼ６５％の鉄により構成される。補償手段は、周
波数の正の係数を有していなければならない。補償手段
の厚さは、この補償手段の存在が共振に関する温度誘導
効果の大きさが電極・圧電層スタックが与える負の周波
数温度係数による共振に関する温度誘導効果の大きさに
ほぼ等しくなるように選択できる。一つの例として、ス
タックが厚さ１、５２０ｎｍの厚さを備える窒化アルミ
ニウム層の反対側に１１０ｎｍの厚さのモリブデン電極
を備えるとき、０ｐｐｍ／℃複合係数が、ニッケルー鉄
合金補償手段が３３２ｎｍの厚さを備えているとき得ら
れると考えられる。
性材料から構成される。さらに好ましい実施例において
は、この材料は、ニッケルー鉄合金であり、最も好まし
い実施例においては、この合金が、ほぼ３５％のニッケ
ルとほぼ６５％の鉄により構成される。補償手段は、周
波数の正の係数を有していなければならない。補償手段
の厚さは、この補償手段の存在が共振に関する温度誘導
効果の大きさが電極・圧電層スタックが与える負の周波
数温度係数による共振に関する温度誘導効果の大きさに
ほぼ等しくなるように選択できる。一つの例として、ス
タックが厚さ１、５２０ｎｍの厚さを備える窒化アルミ
ニウム層の反対側に１１０ｎｍの厚さのモリブデン電極
を備えるとき、０ｐｐｍ／℃複合係数が、ニッケルー鉄
合金補償手段が３３２ｎｍの厚さを備えているとき得ら
れると考えられる。
【００１１】強磁性体材料は、マイクロ周波数において
大きな電気的な損失に関連するという不具合を有してい
る。これを防ぐために、強磁性体合金を包囲するように
モリブデンの雨仕舞い層が用いられ、強磁性体合金の周
囲に電流を逸らせる。例えば、モリブデンの薄膜層（２
０ｎｍ）が、電極・圧電スタックの反対側にある補償手
段の一方の側に形成できる。他の材料を使うこともでき
るが、好ましい実施例では、雨仕舞い材料は、電極材料
と同じものが使われる。
大きな電気的な損失に関連するという不具合を有してい
る。これを防ぐために、強磁性体合金を包囲するように
モリブデンの雨仕舞い層が用いられ、強磁性体合金の周
囲に電流を逸らせる。例えば、モリブデンの薄膜層（２
０ｎｍ）が、電極・圧電スタックの反対側にある補償手
段の一方の側に形成できる。他の材料を使うこともでき
るが、好ましい実施例では、雨仕舞い材料は、電極材料
と同じものが使われる。
【００１２】なお、好ましい実施例を参照すると、補償
手段と電極・圧電スタックは、基板の表面から浮かされ
る。かくして、共振層を基板に接触させるためのブラッ
グ反射体あるいはその他の機構を備える必要がなくな
る。
手段と電極・圧電スタックは、基板の表面から浮かされ
る。かくして、共振層を基板に接触させるためのブラッ
グ反射体あるいはその他の機構を備える必要がなくな
る。
【００１３】電極・圧電スタックが通常示す負の周波数
温度係数を補償する従来技術の手段に比較して、本発明
の一つの利点は、本発明の補償手段が、目的とする共振
周波数に必要な波長には無関係な厚さを維持することが
できることにある。すなわち、ブラッグ反射体内で１／
４波長層となるべき厚さを備えるものに比較して、この
補償手段の厚さは、補償手段の能力を調節するように選
択できる。本発明のその他の利点は、補償手段が金属に
より形成されるので、電極の電気抵抗は、悪い影響を受
けないで済むことにある。本発明のさらにその他の利点
は、本実施例に好適なニッケルー鉄合金は、電極パター
ンの構成に従来用いられていたのと同じウェットエッチ
ングによりエッチングできることである。その上、補償
手段は親水性ではないので、湿度の高い環境において劣
化することがない。
温度係数を補償する従来技術の手段に比較して、本発明
の一つの利点は、本発明の補償手段が、目的とする共振
周波数に必要な波長には無関係な厚さを維持することが
できることにある。すなわち、ブラッグ反射体内で１／
４波長層となるべき厚さを備えるものに比較して、この
補償手段の厚さは、補償手段の能力を調節するように選
択できる。本発明のその他の利点は、補償手段が金属に
より形成されるので、電極の電気抵抗は、悪い影響を受
けないで済むことにある。本発明のさらにその他の利点
は、本実施例に好適なニッケルー鉄合金は、電極パター
ンの構成に従来用いられていたのと同じウェットエッチ
ングによりエッチングできることである。その上、補償
手段は親水性ではないので、湿度の高い環境において劣
化することがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１において、本発明の一実施例
の音響共振器１０は相対する電極１２，１４の対を有す
る。相対する電極１２，１４の間には圧電体１６があ
り、電極・圧電スタック１８が形成されている。この電
極・圧電スタック１８は一般に薄膜バルク音響共振器
（ＦＢＡＲ）と呼ばれている。電極・圧電スタック１８
に隣接して、温度変化に対する音響共振器１０の共振周
波数の安定性を促進する補償手段２０が配置されてい
る。これは、正の周波数温度係数を備える幾つかの材料
により補償手段２０を形成して実現される。この正の周
波数温度係数は、電極・圧電スタック１８が形成されて
いる材料における負の周波数温度係数を補償する。
の音響共振器１０は相対する電極１２，１４の対を有す
る。相対する電極１２，１４の間には圧電体１６があ
り、電極・圧電スタック１８が形成されている。この電
極・圧電スタック１８は一般に薄膜バルク音響共振器
（ＦＢＡＲ）と呼ばれている。電極・圧電スタック１８
に隣接して、温度変化に対する音響共振器１０の共振周
波数の安定性を促進する補償手段２０が配置されてい
る。これは、正の周波数温度係数を備える幾つかの材料
により補償手段２０を形成して実現される。この正の周
波数温度係数は、電極・圧電スタック１８が形成されて
いる材料における負の周波数温度係数を補償する。
【００１５】通常、圧電体１６は、十分に高い電気機械
結合係数と低い誘電体定数を与える圧電材料により構成
される。使うことのできる誘電体材料は、ＺｎＯ、Ａｌ
ＮおよびＰＺＴである。電極１２と１４は、アルミニウ
ム、金、モリブデン、チタン、タングステンなどのよう
な導電性材料から構成される。圧電体１６、電極１２と
１４を構成する材料の特性は、温度変化に応じて変化す
る。この変化により、温度の上昇に従って音響共振器１
０の共振周波数は減少する。特にこれらの材料の速度特
性は、温度上昇と共に減少するので、スタックを伝わる
音波の速度を遅くする。さらに、材料の厚さは、温度上
昇と共に厚くなる。
結合係数と低い誘電体定数を与える圧電材料により構成
される。使うことのできる誘電体材料は、ＺｎＯ、Ａｌ
ＮおよびＰＺＴである。電極１２と１４は、アルミニウ
ム、金、モリブデン、チタン、タングステンなどのよう
な導電性材料から構成される。圧電体１６、電極１２と
１４を構成する材料の特性は、温度変化に応じて変化す
る。この変化により、温度の上昇に従って音響共振器１
０の共振周波数は減少する。特にこれらの材料の速度特
性は、温度上昇と共に減少するので、スタックを伝わる
音波の速度を遅くする。さらに、材料の厚さは、温度上
昇と共に厚くなる。
【００１６】共振における温度変化への支配的な寄与
は、スタックを形成している材料の速度特性の変化に帰
することができる。その結果、補償手段２０は、温度変
化に対応して積極的に変化する速度特性を備えるように
選択される。そのために、補償手段２０は、およそ３５
％のニッケルと６５％の鉄から構成されている金属合金
が好ましい。この合金は、ＩＮＶＡＲという商標で、Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｎｉｃｋｌｅ Ｃｏｍｐａ
ｎｙによって販売されている。この合金は、温度変化に
対してほとんど不変の厚さを備えた層を形成する。速度
特性は、しかしながら、温度の変化に伴って積極的に変
化する。Ｙ．Ｅｎｄｏｈ他：“ＺｅｒｏＳｏｕｎｄ Ａ
ｎｏｍａｌｙ ｉｎ ａ Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ
ＩＮＶＡＲ Ａｌｌｏｙ”、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊ
ａｐａｎ，Ｖｏｌ．４６，No.３，ｐ．８０４−８１４
（Ｍａｒｃｈ １９７９）には、ＩＮＶＡＲが＋１７０
ｐｐｍ／℃の周波数温度係数を有していることを示唆し
ている。一方、これに比較して、Ｌ．Ｉ．Ｍａｎｏｓａ
他：“Ａｃｏｕｓｔｉｃ−ｍｏｄｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏ
ｎａｌ Ａｎｈａｒ−ｍｏｎｉｃｉｔｙ Ｒｅｌａｔｅ
ｄ ｔｏ ｔｈｅ Ａｎｏｍａ− ｌｏｕｓＴｈｅｒｍ
ａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ＩＮＶＡＲ Ｉｒｏ
ｎ Ａｌｌｏｙｓ”、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ
Ｂ，Ｔｈｅ ＡｍｅｒｉｃａｎＰｈｙｓｉｃａｌ Ｓ
ｏｃｉｅｔｙ，ｖｏｌｕｍｅ ４５，No.５，ｐ．２２
２４−２２３６（１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９２）に
より示されているデータにおいては、ＩＮＶＡＲの周波
数温度係数がおよそ＋２３９ｐｐｍ／℃でるとされてい
る。補償手段２０の厚さを適切に選択することによっ
て、音響共振器１０は、実質的に０である複合周波数温
度係数を有するように形成できる。あるいは、この複合
周波数温度係数の大きさは、正あるいは負に設定できる
ので、共振の変化は、温度に正比例するかあるいは反比
例する。このようにして音響共振器１０は、その応用に
対応して必要な温度係数を実質的に与えることができ
る。
は、スタックを形成している材料の速度特性の変化に帰
することができる。その結果、補償手段２０は、温度変
化に対応して積極的に変化する速度特性を備えるように
選択される。そのために、補償手段２０は、およそ３５
％のニッケルと６５％の鉄から構成されている金属合金
が好ましい。この合金は、ＩＮＶＡＲという商標で、Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｎｉｃｋｌｅ Ｃｏｍｐａ
ｎｙによって販売されている。この合金は、温度変化に
対してほとんど不変の厚さを備えた層を形成する。速度
特性は、しかしながら、温度の変化に伴って積極的に変
化する。Ｙ．Ｅｎｄｏｈ他：“ＺｅｒｏＳｏｕｎｄ Ａ
ｎｏｍａｌｙ ｉｎ ａ Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ
ＩＮＶＡＲ Ａｌｌｏｙ”、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊ
ａｐａｎ，Ｖｏｌ．４６，No.３，ｐ．８０４−８１４
（Ｍａｒｃｈ １９７９）には、ＩＮＶＡＲが＋１７０
ｐｐｍ／℃の周波数温度係数を有していることを示唆し
ている。一方、これに比較して、Ｌ．Ｉ．Ｍａｎｏｓａ
他：“Ａｃｏｕｓｔｉｃ−ｍｏｄｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏ
ｎａｌ Ａｎｈａｒ−ｍｏｎｉｃｉｔｙ Ｒｅｌａｔｅ
ｄ ｔｏ ｔｈｅ Ａｎｏｍａ− ｌｏｕｓＴｈｅｒｍ
ａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ＩＮＶＡＲ Ｉｒｏ
ｎ Ａｌｌｏｙｓ”、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ
Ｂ，Ｔｈｅ ＡｍｅｒｉｃａｎＰｈｙｓｉｃａｌ Ｓ
ｏｃｉｅｔｙ，ｖｏｌｕｍｅ ４５，No.５，ｐ．２２
２４−２２３６（１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９２）に
より示されているデータにおいては、ＩＮＶＡＲの周波
数温度係数がおよそ＋２３９ｐｐｍ／℃でるとされてい
る。補償手段２０の厚さを適切に選択することによっ
て、音響共振器１０は、実質的に０である複合周波数温
度係数を有するように形成できる。あるいは、この複合
周波数温度係数の大きさは、正あるいは負に設定できる
ので、共振の変化は、温度に正比例するかあるいは反比
例する。このようにして音響共振器１０は、その応用に
対応して必要な温度係数を実質的に与えることができ
る。
【００１７】図２において、電源２２が、電極１２と電
極１４の間に接続される。電源２２によって、電極１２
と電極１４との間に発生された電界は、圧電体１６内で
音波を発生する。音波は、面２６と面２８間を伝わる。
面２６は、補償手段２０と周囲の環境との界面である。
面２８は、電極１４と周囲の環境との界面である。
極１４の間に接続される。電源２２によって、電極１２
と電極１４との間に発生された電界は、圧電体１６内で
音波を発生する。音波は、面２６と面２８間を伝わる。
面２６は、補償手段２０と周囲の環境との界面である。
面２８は、電極１４と周囲の環境との界面である。
【００１８】前述したように、音響共振器の各層は、温
度に従って変化する厚さ（ｔ）と音波速度（Ｖ）を有し
ている。音響共振器内を面２６と面２８間を伝わる波の
位相（φ）は、音響共振器の周波数の関数として変化す
るとされている。特に、図１および図２の音響共振器１
０内を伝わる波の位相は次式であらわせる： φ＝２πｆ（ｔ1/Ｖ1＋ｔ2/Ｖ2＋ｔ3/Ｖ3＋ｔ4/Ｖ4）・・・・・（４）。 ここで、ｔ1およびＶ1が底部電極１４の性質に関係し、
ｔ2およびＶ2が圧電体１６のの性質に関係し、ｔ3およ
びＶ3が上部電極１２の性質に関係し、および、ｔ4およ
びＶ4が補償手段２０の性質に関係する厚さと音波速度
である。周波数の安定性は、φ＝πおよび式（４）にお
けるカッコ内の係数の和が一定であるとき、得られる。
本発明の好ましい実施例において、この和は、第４の係
数（例えば、ｔ4／Ｖ4）をその他の三つの係数（例え
ば、ｔ1／Ｖ1＋ｔ2／Ｖ2＋ｔ3／Ｖ3）の和とは反対に変
化させることによりほぼ固定できる。
度に従って変化する厚さ（ｔ）と音波速度（Ｖ）を有し
ている。音響共振器内を面２６と面２８間を伝わる波の
位相（φ）は、音響共振器の周波数の関数として変化す
るとされている。特に、図１および図２の音響共振器１
０内を伝わる波の位相は次式であらわせる： φ＝２πｆ（ｔ1/Ｖ1＋ｔ2/Ｖ2＋ｔ3/Ｖ3＋ｔ4/Ｖ4）・・・・・（４）。 ここで、ｔ1およびＶ1が底部電極１４の性質に関係し、
ｔ2およびＶ2が圧電体１６のの性質に関係し、ｔ3およ
びＶ3が上部電極１２の性質に関係し、および、ｔ4およ
びＶ4が補償手段２０の性質に関係する厚さと音波速度
である。周波数の安定性は、φ＝πおよび式（４）にお
けるカッコ内の係数の和が一定であるとき、得られる。
本発明の好ましい実施例において、この和は、第４の係
数（例えば、ｔ4／Ｖ4）をその他の三つの係数（例え
ば、ｔ1／Ｖ1＋ｔ2／Ｖ2＋ｔ3／Ｖ3）の和とは反対に変
化させることによりほぼ固定できる。
【００１９】音響共振器１０の温度が上昇すると、圧電
体１６内の音波２４の速度Ｖ2は、遅くなるとともに厚
さｔ2が厚くなる。さらに、Ｖ1およびＶ3として示され
ている電極１２と１４を伝わる音波の速度は、それぞ
れ、遅くなり、厚さｔ1およびｔ3は、厚くなる。しかし
ながら、音波の遅くなった速度は、補償手段２０の存在
により補償される。特に、補償手段２０内の音波の速度
Ｖ4は、温度の上昇につれて大きくなる。補償手段内に
おける温度により誘導された変化の大きさが電極・圧電
スタックにおける温度により誘導されたこのような変化
の大きさに等しいとすると、面２６および面２８間を伝
わる音波における全体の位相φには、知覚できる変化は
認められないであろう。従って、音響共振器１０におけ
る共振周波数は、温度の変化の存在する範囲内で維持さ
れる筈である。
体１６内の音波２４の速度Ｖ2は、遅くなるとともに厚
さｔ2が厚くなる。さらに、Ｖ1およびＶ3として示され
ている電極１２と１４を伝わる音波の速度は、それぞ
れ、遅くなり、厚さｔ1およびｔ3は、厚くなる。しかし
ながら、音波の遅くなった速度は、補償手段２０の存在
により補償される。特に、補償手段２０内の音波の速度
Ｖ4は、温度の上昇につれて大きくなる。補償手段内に
おける温度により誘導された変化の大きさが電極・圧電
スタックにおける温度により誘導されたこのような変化
の大きさに等しいとすると、面２６および面２８間を伝
わる音波における全体の位相φには、知覚できる変化は
認められないであろう。従って、音響共振器１０におけ
る共振周波数は、温度の変化の存在する範囲内で維持さ
れる筈である。
【００２０】図３に示す本発明の特定の実施例におい
て、音響共振器１１０は、従来周知の半導体プロセスを
用いて組立られる。そのために、音響共振器１１０は、
キャビティ１３２を形成するようにエッチングされた一
つの面を備えたシリコンウェファ１３０上に組立てられ
る。これは、ＫＯＨを用いて、プリスロッティングとし
て知られているシリコンの数ミクロンの除去により行な
われる。ＫＯＨによって除去されるシリコンの量は、引
き続く処理中にウェファ１３０の構造的な欠陥の発生を
避けるために選ばれる。PSG( Phospho-silicate glas
s）膜１３４が、キャビティ内に挿入され、周知の機械
的なやり方で平らに研磨される。PSG膜１３４の挿入と
それに引き続く除去のプロセスは、米国特許第６．０６
０，８１８号明細書に記載されている。
て、音響共振器１１０は、従来周知の半導体プロセスを
用いて組立られる。そのために、音響共振器１１０は、
キャビティ１３２を形成するようにエッチングされた一
つの面を備えたシリコンウェファ１３０上に組立てられ
る。これは、ＫＯＨを用いて、プリスロッティングとし
て知られているシリコンの数ミクロンの除去により行な
われる。ＫＯＨによって除去されるシリコンの量は、引
き続く処理中にウェファ１３０の構造的な欠陥の発生を
避けるために選ばれる。PSG( Phospho-silicate glas
s）膜１３４が、キャビティ内に挿入され、周知の機械
的なやり方で平らに研磨される。PSG膜１３４の挿入と
それに引き続く除去のプロセスは、米国特許第６．０６
０，８１８号明細書に記載されている。
【００２１】PSG膜１３４がキャビティ１３２内に形成
された後、一つの電極１１４が、ウエファ１３０の面に
堆積される。この実施例においては、電極１１４は、ス
パッタ技術により堆積されて約１１０ｎｍの厚さのモリ
ブデン層を形成する。これは、約−４５ｐｐｍ／℃の負
の周波数温度係数を備えた電極１１４を生じる。
された後、一つの電極１１４が、ウエファ１３０の面に
堆積される。この実施例においては、電極１１４は、ス
パッタ技術により堆積されて約１１０ｎｍの厚さのモリ
ブデン層を形成する。これは、約−４５ｐｐｍ／℃の負
の周波数温度係数を備えた電極１１４を生じる。
【００２２】圧電体が、約１、５２０ｎｍの厚さを備え
て電極１１４に隣接してＡｌＮの層を蒸着によって形成
される。これは、約−２５ｐｐｍ／℃の負の周波数温度
係数を備えた圧電体１１６を生じる。
て電極１１４に隣接してＡｌＮの層を蒸着によって形成
される。これは、約−２５ｐｐｍ／℃の負の周波数温度
係数を備えた圧電体１１６を生じる。
【００２３】モリブデンから形成される追加の電極１１
２が、次いで、約１１０ｎｍの厚さを備えるようにＡｌ
Ｎ１１６に隣接して蒸着される。補償手段１２０が、約
３３２ｎｍの厚さを備えるようにスパッタ技術を用いて
電極１１２に隣接して形成される。補償手段は、約１７
０ｐｐｍ／℃の正の周波数温度係数を備えている。製造
中、部材１１２、１１６および１２０のエッジは、写真
製版的にエッチングされて互いにおよびキャビティ１３
２のエッジと整合させられる。かくして、浮かされたス
タックのすべての点が、同一の共振周波数ｆ0を備える
ことになる。その結果、部分質量負荷効果によって生じ
る「スプリアス」共振が阻止される。
２が、次いで、約１１０ｎｍの厚さを備えるようにＡｌ
Ｎ１１６に隣接して蒸着される。補償手段１２０が、約
３３２ｎｍの厚さを備えるようにスパッタ技術を用いて
電極１１２に隣接して形成される。補償手段は、約１７
０ｐｐｍ／℃の正の周波数温度係数を備えている。製造
中、部材１１２、１１６および１２０のエッジは、写真
製版的にエッチングされて互いにおよびキャビティ１３
２のエッジと整合させられる。かくして、浮かされたス
タックのすべての点が、同一の共振周波数ｆ0を備える
ことになる。その結果、部分質量負荷効果によって生じ
る「スプリアス」共振が阻止される。
【００２４】電極１１２と補償手段１２０の堆積後、Ｐ
ＳＧ膜１３４は、共振器構造の下方からエッチングされ
てキャビティ１３２の形成を完成させる。これは、希釈
されたフッ化水素酸溶液を用いて行なうことができる。
残りの膜の除去により、電極１１４の基本的な部分は残
り、従って、音響共振器１１０はウエファ１３０から距
離を置いて配置されることになる。
ＳＧ膜１３４は、共振器構造の下方からエッチングされ
てキャビティ１３２の形成を完成させる。これは、希釈
されたフッ化水素酸溶液を用いて行なうことができる。
残りの膜の除去により、電極１１４の基本的な部分は残
り、従って、音響共振器１１０はウエファ１３０から距
離を置いて配置されることになる。
【００２５】このようにして、音響共振器１１０は、約
０ｐｐｍ／℃の周波数温度係数を備えるように形成され
る。かくして、本実施例の音響共振器１１０は、−３０
℃〜８５℃の温度変化範囲で、約１．９ＧＨｚの一定共
振周波数を維持するように組立られる。この技術は、
０．４〜１０ＧＨｚの範囲にある周波数において音響共
振器を形成するように適用可能である。
０ｐｐｍ／℃の周波数温度係数を備えるように形成され
る。かくして、本実施例の音響共振器１１０は、−３０
℃〜８５℃の温度変化範囲で、約１．９ＧＨｚの一定共
振周波数を維持するように組立られる。この技術は、
０．４〜１０ＧＨｚの範囲にある周波数において音響共
振器を形成するように適用可能である。
【００２６】図４において、本発明のさらに別の実施例
である音響共振器２１０が、補償手段２２０を覆う雨仕
舞い２３０を備えるように示されている。ここで、補償
手段２２０が形成される好ましい材料は、大きな電気的
な損失を示す強磁性体材料である。この損失の存在は、
音響共振器のＱ（良さの指数）を劣化させ、従って、具
合が悪い。雨仕舞い２３０は、補償手段２２０の回りに
低損失電流経路を形成するために設けられている。その
ために、雨仕舞い２３０は、補償手段２２０の露出され
た部分を被覆し、すなわち、電極２１２に隣接していな
い領域を被覆する。雨仕舞い２３０はいかなる導電性の
材料からも形成できるが、雨仕舞い２３０は、電極２１
２と電極２１４と同じ材料から形成されることが好まし
い。雨仕舞いは、写真製版的にパターン化されるので、
電極２１２のエッジ上における雨仕舞い２３０の過剰質
量はシリコン基板２３２上にある。これは、「スプリア
スの」共振を抑制するのに効果的である。
である音響共振器２１０が、補償手段２２０を覆う雨仕
舞い２３０を備えるように示されている。ここで、補償
手段２２０が形成される好ましい材料は、大きな電気的
な損失を示す強磁性体材料である。この損失の存在は、
音響共振器のＱ（良さの指数）を劣化させ、従って、具
合が悪い。雨仕舞い２３０は、補償手段２２０の回りに
低損失電流経路を形成するために設けられている。その
ために、雨仕舞い２３０は、補償手段２２０の露出され
た部分を被覆し、すなわち、電極２１２に隣接していな
い領域を被覆する。雨仕舞い２３０はいかなる導電性の
材料からも形成できるが、雨仕舞い２３０は、電極２１
２と電極２１４と同じ材料から形成されることが好まし
い。雨仕舞いは、写真製版的にパターン化されるので、
電極２１２のエッジ上における雨仕舞い２３０の過剰質
量はシリコン基板２３２上にある。これは、「スプリア
スの」共振を抑制するのに効果的である。
【００２７】雨仕舞い２３０および電極２１２、２１４
は、モリブデン（Ｍｏ）から形成され、それぞれ、約１
１０ｎｍの厚さを備えている。圧電体２１６が、−２５
ｐｐｍ／℃である負の周波数温度係数を備えるＡｌＮか
ら形成される。従って、音響共振器２１６が約０ｐｐｍ
／℃である周波数温度係数を備えることが望ましいとき
は、補償手段２２０は、十分な厚さを備えて相殺する正
の周波数温度係数を提供しなければならない。このよう
な構成によって、シリコン基板の音響共振器２１０は、
−３０℃〜８５℃の温度変化範囲で、２００ＭＨｚ〜１
０ＧＨｚの範囲で選択された周波数において一定の共振
周波数に維持することができる。
は、モリブデン（Ｍｏ）から形成され、それぞれ、約１
１０ｎｍの厚さを備えている。圧電体２１６が、−２５
ｐｐｍ／℃である負の周波数温度係数を備えるＡｌＮか
ら形成される。従って、音響共振器２１６が約０ｐｐｍ
／℃である周波数温度係数を備えることが望ましいとき
は、補償手段２２０は、十分な厚さを備えて相殺する正
の周波数温度係数を提供しなければならない。このよう
な構成によって、シリコン基板の音響共振器２１０は、
−３０℃〜８５℃の温度変化範囲で、２００ＭＨｚ〜１
０ＧＨｚの範囲で選択された周波数において一定の共振
周波数に維持することができる。
【００２８】上述の説明および添付の図面に基づいて本
発明に対して種々の修正を行なうことは、当該技術に通
常に知識を有するものであれば容易に行ない得ることで
あろう。例えば、上記議論は、ＦＢＡＲ技術に関するも
のであった。しかしながら、本発明は、ＳＢＡＲ技術に
も等しく適用可能である。さらに、補償手段は、基板の
反対側の電極・圧電スタックの片側に配置されるように
示されたが、補償手段は、基板上に直接形成すること
も、基板に接触する雨仕舞い上にけいせいすることもで
きよう。従って、本発明は、上述された実施例に限定さ
れるものではなく、添付の特許請求の範囲およびその均
等物によって定められるべきものである。以下に、本発
明の実施態様を例示して大方の参考に供する。
発明に対して種々の修正を行なうことは、当該技術に通
常に知識を有するものであれば容易に行ない得ることで
あろう。例えば、上記議論は、ＦＢＡＲ技術に関するも
のであった。しかしながら、本発明は、ＳＢＡＲ技術に
も等しく適用可能である。さらに、補償手段は、基板の
反対側の電極・圧電スタックの片側に配置されるように
示されたが、補償手段は、基板上に直接形成すること
も、基板に接触する雨仕舞い上にけいせいすることもで
きよう。従って、本発明は、上述された実施例に限定さ
れるものではなく、添付の特許請求の範囲およびその均
等物によって定められるべきものである。以下に、本発
明の実施態様を例示して大方の参考に供する。
【００２９】（実施態様１）基板（１３０および２３
２）と、前記基板に集積された層状スタック（１８）で
あって、浮かされた部分を備え、前記浮かされた部分
が、圧電体（１６；１１６および２１６）および前記圧
電体に電界を加えるように配置された電極（１２および
１４；１１２および１１４；および２１２および２１
４）からなり、前記圧電体および前記電極が、共振する
とともに負の周波数温度係数を備えているようにした層
状スタック（１８）と、前記圧電体および前記電極に音
響的に接続された補償手段（２０；１２０および２２
０）であって、前記補償手段が前記負の周波数温度係数
の関数である前記共振に対する温度誘導効果を少なくと
も一部分相殺するような性質を備えた材料から構成され
ているようにした補償手段（２０；１２０および２２
０）とを有する音響共振器（１０；１１０および２１
０）。
２）と、前記基板に集積された層状スタック（１８）で
あって、浮かされた部分を備え、前記浮かされた部分
が、圧電体（１６；１１６および２１６）および前記圧
電体に電界を加えるように配置された電極（１２および
１４；１１２および１１４；および２１２および２１
４）からなり、前記圧電体および前記電極が、共振する
とともに負の周波数温度係数を備えているようにした層
状スタック（１８）と、前記圧電体および前記電極に音
響的に接続された補償手段（２０；１２０および２２
０）であって、前記補償手段が前記負の周波数温度係数
の関数である前記共振に対する温度誘導効果を少なくと
も一部分相殺するような性質を備えた材料から構成され
ているようにした補償手段（２０；１２０および２２
０）とを有する音響共振器（１０；１１０および２１
０）。
【００３０】（実施態様２）前記補償手段（２０；１２
０および２２０）が、前記電極（１２；１１２および２
１２）の一つによって前記圧電体（１６；１１６および
２１６）から距離を置いて配置されている強磁性体層で
あるようにした実施態様１に記載の音響共振器。
０および２２０）が、前記電極（１２；１１２および２
１２）の一つによって前記圧電体（１６；１１６および
２１６）から距離を置いて配置されている強磁性体層で
あるようにした実施態様１に記載の音響共振器。
【００３１】（実施態様３）前記層状スタック（１８）
が、前記浮かされている部分を支持するように前記基板
に接触する周辺領域を含むようにした実施態様１あるい
は２に記載の音響共振器。
が、前記浮かされている部分を支持するように前記基板
に接触する周辺領域を含むようにした実施態様１あるい
は２に記載の音響共振器。
【００３２】（実施態様４）前記層状スタック（１８）
がさらに、前記電極（２１２および２１４）と前記圧電
体（２１６）の反対側である前記補償手段（２２０）の
一方の側に金属雨仕舞い層（２３０）を含んでいるよう
にした実施態様１に記載の音響共振器。 （実施態様５）前記層状スタック（１８）が、薄膜バル
ク共振器（ＦＢＡＲ）スタックであるようにした実施態
様１、２、３あるいは４に記載の音響共振器。
がさらに、前記電極（２１２および２１４）と前記圧電
体（２１６）の反対側である前記補償手段（２２０）の
一方の側に金属雨仕舞い層（２３０）を含んでいるよう
にした実施態様１に記載の音響共振器。 （実施態様５）前記層状スタック（１８）が、薄膜バル
ク共振器（ＦＢＡＲ）スタックであるようにした実施態
様１、２、３あるいは４に記載の音響共振器。
【００３３】（実施態様６）前記補償手段（２０；１２
０および２２０）が、正の周波数温度係数を備えた材料
から形成されるとともに前記補償手段の存在によって前
記共振に与える温度誘導効果の大きさが前記負の周波数
温度係数における関数としての前記共振に関しする前記
温度誘導効果の大きさに等しくなるような厚さを備えて
いるようにした実施態様１、２、３、４あるいは５に記
載の音響共振器。
０および２２０）が、正の周波数温度係数を備えた材料
から形成されるとともに前記補償手段の存在によって前
記共振に与える温度誘導効果の大きさが前記負の周波数
温度係数における関数としての前記共振に関しする前記
温度誘導効果の大きさに等しくなるような厚さを備えて
いるようにした実施態様１、２、３、４あるいは５に記
載の音響共振器。
【００３４】（実施態様７）前記基板（１３０および１
３２）が、シリコン基板であり、前記電極（１２および
１４；１１２および１１４；および２１２および２１
４）および前記補償手段（２０；１２０および２２０）
が、金属層であるようにした実施態様１、２、３、４、
５あるいは６に記載の音響共振器。
３２）が、シリコン基板であり、前記電極（１２および
１４；１１２および１１４；および２１２および２１
４）および前記補償手段（２０；１２０および２２０）
が、金属層であるようにした実施態様１、２、３、４、
５あるいは６に記載の音響共振器。
【００３５】（実施態様８）基板（１３０および２３
２）を設け、該基板上に薄膜を設け、該薄膜の少なくと
も一部分が、前記基板と接触するようにして浮かせた音
響共振器（１０；１１０および２１０）を組立てる方法
において、（ａ）負の周波数温度係数を備えた電極・圧
電体スタック（１８）を形成し、（ｂ）正の周波数温度
係数を備えた材料からなり、前記電極・圧電体スタック
（１８）に隣接して補償手段層（２０；１２０および２
２０）を形成することを含む音響共振器の組立方法。
２）を設け、該基板上に薄膜を設け、該薄膜の少なくと
も一部分が、前記基板と接触するようにして浮かせた音
響共振器（１０；１１０および２１０）を組立てる方法
において、（ａ）負の周波数温度係数を備えた電極・圧
電体スタック（１８）を形成し、（ｂ）正の周波数温度
係数を備えた材料からなり、前記電極・圧電体スタック
（１８）に隣接して補償手段層（２０；１２０および２
２０）を形成することを含む音響共振器の組立方法。
【００３６】（実施態様９）前記（ｂ）の過程が、ニッ
ケル−鉄合金からなる材料を選択する過程を含んでいる
ようにした実施態様８に記載の音響共振器の組立方法。 （実施態様１０）前記（ｂ）の過程が、前記電極・圧電
体スタック（１８）の作動が共振に与える温度誘導効果
の大きさと前記補償手段層（２０；１２０および２２
０）が前記共振に与える温度誘導効果の大きさとをほぼ
一致させるように層の厚さを選択する過程を含んでいる
ようにした実施態様８あるいは９に記載の音響共振器の
組立方法。
ケル−鉄合金からなる材料を選択する過程を含んでいる
ようにした実施態様８に記載の音響共振器の組立方法。 （実施態様１０）前記（ｂ）の過程が、前記電極・圧電
体スタック（１８）の作動が共振に与える温度誘導効果
の大きさと前記補償手段層（２０；１２０および２２
０）が前記共振に与える温度誘導効果の大きさとをほぼ
一致させるように層の厚さを選択する過程を含んでいる
ようにした実施態様８あるいは９に記載の音響共振器の
組立方法。
【００３７】（実施態様１１）前記薄膜を形成する過程
がさらに、前記電極・圧電体スタック（１８）の反対側
である前記補償手段層（２０；１２０および２２０）の
一方の側に金属雨仕舞い層（２３０）を含んでいるよう
にした実施態様８、９あるいは１０に記載の音響共振器
の組立方法。
がさらに、前記電極・圧電体スタック（１８）の反対側
である前記補償手段層（２０；１２０および２２０）の
一方の側に金属雨仕舞い層（２３０）を含んでいるよう
にした実施態様８、９あるいは１０に記載の音響共振器
の組立方法。
【００３８】
【発明の効果】本発明の効果を例示再掲すれば次の通
り。本発明の補償手段が、目的とする共振周波数に必要
な波長には無関係な厚さを維持することができることに
ある。すなわち、ブラッグ反射体内で１／４波長層とな
るべき厚さを備えるものに比較して、この補償手段の厚
さは、補償手段の能力を調節するように選択できる。本
発明のその他の利点は、補償手段が金属により形成され
るので、電極の電気抵抗は、悪い影響を受けないで済む
ことにある。本発明のさらにその他の利点は、本実施例
に好適なニッケルー鉄合金は、電極パターンの構成に従
来用いられていたのと同じウェットエッチングによりエ
ッチングできることである。また、別の利点は、補償手
段は親水性ではないので、湿度の高い環境において劣化
することがないことである。
り。本発明の補償手段が、目的とする共振周波数に必要
な波長には無関係な厚さを維持することができることに
ある。すなわち、ブラッグ反射体内で１／４波長層とな
るべき厚さを備えるものに比較して、この補償手段の厚
さは、補償手段の能力を調節するように選択できる。本
発明のその他の利点は、補償手段が金属により形成され
るので、電極の電気抵抗は、悪い影響を受けないで済む
ことにある。本発明のさらにその他の利点は、本実施例
に好適なニッケルー鉄合金は、電極パターンの構成に従
来用いられていたのと同じウェットエッチングによりエ
ッチングできることである。また、別の利点は、補償手
段は親水性ではないので、湿度の高い環境において劣化
することがないことである。
【図１】本発明による音響共振器の側断面図である。
【図２】図１に示される音響共振器が、電源に接続され
ている状態を示す側断面図である。
ている状態を示す側断面図である。
【図３】ウェファ上に形成された図１に示す音響共振器
の側断面図である。
の側断面図である。
【図４】本発明の他の実施例による音響共振器の側断面
図である。
図である。
１０；１１０および２１０ 音響共振器 １２、１４；１１２、１１４；および２１２、２１４
電極 １６；１１６および２１６ 圧電体 １８ 層状スタック ２０；１２０および２２０ 補償手段 １３０および２３２ 基板
電極 １６；１１６および２１６ 圧電体 １８ 層状スタック ２０；１２０および２２０ 補償手段 １３０および２３２ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ.
Claims (11)
- 【請求項１】基板と、 前記基板に集積された層状スタックであって、浮かされ
た部分を備え、前記浮かされた部分が、 圧電体および前記圧電体に電界を加えるように配置され
た電極からなり、前記圧電体および前記電極が、共振す
るとともに負の周波数温度係数を備えているようにした
層状スタックと、 前記圧電体および前記電極に音響的に接続された補償手
段であって、前記補償手段が前記負の周波数温度係数の
関数である前記共振に対する温度誘導効果を少なくとも
一部分相殺するような性質を備えた材料から構成されて
いるようにした補償手段とを有する音響共振器。 - 【請求項２】前記補償手段が、前記電極の一つによって
前記圧電体から距離を置いて配置されている強磁性体層
であるようにした請求項１に記載の音響共振器。 - 【請求項３】前記層状スタックが、前記浮かされている
部分を支持するように前記基板に接触する周辺領域を含
むようにした請求項１あるいは２のいずれかに記載の音
響共振器。 - 【請求項４】前記層状スタックがさらに、前記電極と前
記圧電体の反対側である前記補償手段の一方の側に金属
雨仕舞い層を含んでいるようにした請求項１に記載の音
響共振器。 - 【請求項５】前記層状スタックが、薄膜バルク共振器
（ＦＢＡＲ）スタックであるようにした請求項１、２、
３あるいは４のいずれかに記載の音響共振器。 - 【請求項６】前記補償手段が、正の周波数温度係数を備
えた材料から形成されるとともに前記補償手段の存在に
よって前記共振に与える温度誘導効果の大きさが前記負
の周波数温度係数における関数としての前記共振に関し
する前記温度誘導効果の大きさに等しくなるような厚さ
を備えているようにした請求項１、２、３、４あるいは
５のいずれかに記載の音響共振器。 - 【請求項７】前記基板が、シリコン基板であり、前記電
極および前記補償手段が、金属層であるようにした請求
項１、２、３、４、５あるいは６のいずれかに記載の音
響共振器。 - 【請求項８】基板を設け、該基板上に薄膜を設け、該薄
膜の少なくとも一部分が、前記基板と接触するように浮
かせた音響共振器を組立てる方法において、 （ａ）負の周波数温度係数を備えた電極・圧電体スタッ
クを形成し、 （ｂ）正の周波数温度係数を備えた材料からなり、前記
電極・圧電体スタックに隣接して補償手段層を形成する
ことを含む音響共振器の組立方法。 - 【請求項９】前記（ｂ）の過程が、ニッケル−鉄合金か
らなる材料を選択する過程を含んでいるようにした請求
項８に記載の音響共振器の組立方法。 - 【請求項１０】前記（ｂ）の過程が、前記電極・圧電体
スタックの作動が共振に与える温度誘導効果の大きさと
前記補償手段層が前記共振に与える温度誘導効果の大き
さとをほぼ一致させるように層の厚さを選択する過程を
含んでいるようにした請求項８あるいは９のいずれかに
記載の音響共振器の組立方法。 - 【請求項１１】前記薄膜を形成する過程がさらに、前記
電極・圧電体スタックの反対側である前記補償手段層の
一方の側に金属雨仕舞い層を含んでいるようにした請求
項８、９あるいは１０のいずれかに記載の音響共振器の
組立方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/652,455 US6420820B1 (en) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | Acoustic wave resonator and method of operating the same to maintain resonance when subjected to temperature variations |
| US652455 | 2000-08-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002176334A true JP2002176334A (ja) | 2002-06-21 |
| JP3592276B2 JP3592276B2 (ja) | 2004-11-24 |
Family
ID=24616888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001261497A Expired - Fee Related JP3592276B2 (ja) | 2000-08-31 | 2001-08-30 | 音響共振器および音響共振器の組立方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6420820B1 (ja) |
| JP (1) | JP3592276B2 (ja) |
| CN (1) | CN1229917C (ja) |
| DE (1) | DE10142157A1 (ja) |
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| JP2008113061A (ja) * | 2006-10-27 | 2008-05-15 | Kyocera Corp | バルク音響波共振子及びフィルタ装置並びに通信装置 |
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