JP2003158442A

JP2003158442A - 圧電薄膜振動素子、及びこれを用いたフィルタ

Info

Publication number: JP2003158442A
Application number: JP2001356604A
Authority: JP
Inventors: Shusuke Abe; 秀典阿部; Hisatoshi Saito; 久俊斉藤; Takao Noguchi; 隆男野口; Yoshinari Yamashita; 善就山下
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2003-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】インピーダンス特性に現われるスプリアスを低
減することにより、インピーダンスの振幅特性を向上で
きる圧電薄膜振動子を提供する。【解決手段】下部励振電極２１は、圧電薄膜４１の厚み
方向の一方の主面に設けられている。上部励振電極１６
は、下部励振電極２１に対向して、圧電薄膜４１の厚み
方向の他方の主面に設けられている。第１の弧状縁１６
１は、第１の凸縁を含み、第１の凸縁は、一方側に凸と
なる縁である。第２の弧状縁１６４は、第１の弧状縁１
６１に対向し、第２の凸縁を含み、第２の凸縁は、第１
の凸縁の凸方向に対して逆方向に凸となる縁である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電薄膜振動素
子、及びこれを用いたフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、世界共通の携帯電話を実現するた
め、ＩＭＴ２０００システム等の導入が検討されてい
る。このシステムにおいては、利便性を向上させるため
に、従来以上の小型化が要求され、このシステムに用い
られる発振素子やフィルタにも、小型化が強く要求され
る。

【０００３】現在、発振素子としては、ＳＡＷデバイス
または水晶もしくは圧電セラミックからなる振動子等が
利用され、フィルタとしては、発振素子を複数組合せた
ものが利用されている。

【０００４】この発振素子やフィルタを小型化するため
の手段として、圧電薄膜振動素子が注目されている。例
えば、Electronic Letters 17巻(1981) 507‐508ページ
には、Ｓｉ基板上にＳｉＯ₂からなる厚み２１．５μｍ
のダイアフラムを形成し、その上に下部励振電極及び厚
み４．５μｍのＺｎＯ圧電薄膜を形成し、さらに上部励
振電極を配置して構成された圧電薄膜振動素子が開示さ
れている。この従来の圧電薄膜振動素子は、厚み方向の
基本モードの縦波を共振させることが可能であり、共振
波長はダイアフラムの厚みの２倍となる。このため、ダ
イアフラムの厚みを薄くすれば、共振周波数が増大し、
例えば、厚み約１μｍで約２ＧＨｚとなる。

【０００５】この圧電薄膜振動素子は、機械振動を利
用しているため、インピーダンス特性が急峻であり、
共振周波数を決めるダイアフラムの厚みが、０．５〜５
μｍ程度であるため、高周波化が容易であり、電極の
１辺長が、厚みの１０倍から２００倍程度であるため、
小型化が図れ、入力電力に対する電力耐性が大きいた
め、回路設計が容易になる等の特徴がある。また、電気
機械結合係数が大きな圧電薄膜からなる超広帯域な圧電
薄膜振動素子を利用することにより、小型で、周波数可
変幅が広く、位相雑音の低いＶＣＯ回路の実現も期待さ
れている。

【０００６】ところが、上述した従来の圧電薄膜振動素
子は、上述したElectronic Letters17巻(1981) 507‐50
8ページ第２図ｂに開示されているように、インピー
ダンス特性に数個のスプリアスが現われる。

【０００７】このスプリアスは、その強度が大きいほ
ど、圧電薄膜振動素子の振幅特性及び位相特性が悪くな
る。このため、従来の圧電薄膜振動素子は、発振特性に
おいて、いわゆる周波数とびが生じる等の問題があっ
た。また、従来の圧電薄膜振動素子を組み合わせて得ら
れるフィルタは、圧電薄膜振動素子の振幅特性及び位相
特性が悪いので、位相特性や群遅延特性に大きなリップ
ルが生じたり、大きな挿入損失が生じるという問題があ
った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、イン
ピーダンス特性に現われるスプリアスの強度を低減する
ことにより、インピーダンスの振幅特性を向上できる圧
電薄膜振動素子を提供することである。

【０００９】本発明のもう１つの課題は、インピーダン
ス特性に現われるスプリアスの強度を低減することによ
り、インピーダンスの位相特性を向上できる圧電薄膜振
動素子を提供することである。

【００１０】本発明の更にもう１つの課題は、インピー
ダンス特性に現われるスプリアスの強度を低減できる圧
電薄膜振動素子を用いることにより、挿入損失を低減で
きるフィルタを提供することである。

【００１１】本発明の更にもう１つの課題は、インピー
ダンス特性に現われるスプリアスの強度を低減できる圧
電薄膜振動素子を用いることにより、位相特性のリップ
ルを低減できるフィルタを提供することである。

【００１２】本発明の更にもう１つの課題は、インピー
ダンス特性に現われるスプリアスの強度を低減できる圧
電薄膜振動素子を用いることにより、群遅延特性のリッ
プルを低減できるフィルタを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る圧電薄膜振動素子は、圧電薄膜と、
上部励振電極と、下部励振電極とを含む。下部励振電極
は、圧電薄膜の厚み方向の一方の主面に設けられてい
る。

【００１４】上部励振電極は、下部励振電極に対向し
て、圧電薄膜の厚み方向の他方の主面に設けられ、周縁
の少なくとも一部に、第１の弧状縁と、第２の弧状縁と
を含む。

【００１５】第１の弧状縁は、第１の凸縁を含み、第１
の凸縁は、一方側に凸となる縁である。第２の弧状縁
は、第１の弧状縁に対向し、第２の凸縁を含み、第２の
凸縁は、第１の凸縁の凸方向に対して逆方向に凸となる
縁である。

【００１６】上述したように、本発明に係る圧電薄膜振
動素子において、下部励振電極は、圧電薄膜の厚み方向
の一方の主面に設けられ、上部励振電極は、下部励振電
極に対向して、圧電薄膜の厚み方向の他方の主面に設け
られている。このため、本発明に係る圧電薄膜振動素子
は、上部励振電極と下部励振電極との間に与えられた電
圧により、厚み縦振動の基本波を主振動とする振動をす
ることができる。

【００１７】また、本発明に係る圧電薄膜振動素子にお
いて、上部励振電極は、周縁の少なくとも一部に、第１
の弧状縁と、第２の弧状縁とを含む。この第１の弧状縁
は、第１の凸縁を含み、第１の凸縁は、一方側に凸とな
る縁である。第２の弧状縁は、第１の弧状縁に対向し、
第２の凸縁を含み、第２の凸縁は、第１の凸縁の凸方向
に対して逆方向に凸となる縁である。このため、本発明
に係る圧電薄膜振動素子は、主振動に起因したインハー
モニックモードのスプリアスが現われた場合であって
も、このスプリアスを効果的に低減できる。

【００１８】また、本発明に係る圧電薄膜振動素子は、
スプリアスの強度を低減することにより、インピーダン
スの振幅特性を向上できる。また、スプリアスの強度を
低減することにより、インピーダンスの位相特性を向上
できる。

【００１９】また、上部励振電極の面積は、その面積を
変えずに形状を正方形とし、共振周波数をｆｒとし、反
共振周波数をｆａとしたとき、圧電薄膜振動素子の電気
的共振特性におけるｆｒ〜（２ｆａ−ｆｒ）の周波数範
囲に、スプリアスが５個以上発生するように選定でき
る。この場合には、上部励振電極の面積が大きくなるの
で、スプリアスの数が増加し、スプリアスの強度が効果
的に低減する。

【００２０】また、本発明に係る圧電薄膜振動素子は、
圧電薄膜を含んでいるので、薄型化及び小型化が図れ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る圧電薄膜振動
素子の一実施例を示す正面断面図、図２は図１に示した
圧電薄膜振動素子の平面断面図、図３は図２の部分拡大
図である。図において、圧電薄膜振動素子は、上部励振
電極１６と、下部励振電極２１と、圧電薄膜４１と、ダ
イアフラム５０と、バッファ層６１と、パッケージ６６
とを含む。

【００２２】圧電薄膜４１は、窒化アルミニウムＡｌＮ
からなり、主面が４角形であり、厚みが１．９６μｍで
ある。圧電薄膜４１の厚み方向はｚ軸に沿っている。圧
電薄膜４１の主面の辺は、ｘ軸、ｙ軸に沿っており、圧
電薄膜４１のａ軸方向は、ｘ軸に沿っている。

【００２３】この圧電薄膜４１は、厚み方向に配向又は
エピタキシャル成長させることにより形成され、厚み方
向にｃ軸を持ち、対称性は六方晶系に属し、点群は６ｍ
ｍである。更に具体的には、この圧電薄膜４１は、（０
０２）面に関するＸ線２結晶法から得られたロッキング
カーブの半値全幅が、１．２°程度である。

【００２４】また、圧電薄膜としては、酸化鉛ＺｎＯ、
チタン酸ジルコン酸鉛ＰＺＴ、チタン酸鉛ＰｂＴｉ
Ｏ₃、ニオブ酸カリウムＫＮｂＯ₃、ビスマス系酸化物
（例えば、ビスマスＢｉ₄Ｔｉ₁₃Ｏ₁₂やＳｒＢｉ₂Ｔａ₂
Ｏ₉）、Ｂａ系酸化物（例えば、（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ₃）等を用いてもよい。チタン酸ジルコン酸鉛ＰＺ
Ｔ、チタン酸鉛ＰｂＴｉＯ₃、ニオブ酸カリウムＫＮｂ
Ｏ₃、ビスマス系酸化物（例えば、ビスマスＢｉ₄Ｔｉ₁₃
Ｏ₁₂やＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉）、Ｂａ系酸化物（例えば、
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃）等の強誘電体を用いる場合に
は、圧電薄膜４１の厚み方向に分極させることが好まし
い。

【００２５】下部励振電極２１は、白金Ｐｔからなる４
角形の電極であり、各辺がｘ軸、ｙ軸に沿っており、圧
電薄膜４１の厚み方向の一方の主面に設けられており、
上部励振電極１６よりも面積が大きい。

【００２６】上部励振電極１６は、アルミニウムＡｌか
らなる厚み３００ｎｍの電極であり、下部励振電極２１
に対向して、圧電薄膜４１の厚み方向の他方の主面に設
けられている。この上部励振電極１６は、周縁に、第１
の弧状縁１６１と、第２の弧状縁１６４とを含む。

【００２７】第１の弧状縁１６１は、第１の凸縁を含
む。第１の凸縁は、一方側に凸となる縁である。図示実
施例において、第１の凸縁は１つであるが、２つ以上で
あってもよい。

【００２８】第２の弧状縁１６４は、第１の弧状縁１６
１に対向し、第２の凸縁を含む。第２の凸縁は、第１の
凸縁の凸方向に対して逆方向に凸となる縁である。図示
実施例において、第２の凸縁は１つであるが、２つ以上
であってもよい。

【００２９】更に具体的には、第１の凸縁及び第２の凸
縁は、放物線形状である。また、第１の凸縁及び第２の
凸縁は、円弧、双曲線形状等であってもよい。また、上
部励振電極は、周縁が、完全な円形や、完全な楕円形で
あるものを含まない。

【００３０】第１の弧状縁１６１は、αβ直交座標系に
おいて、ｄ、ｆを定数とすると、 β＝ｄα² （１）で表され、第２の弧状縁１６４は、 β＝−ｄα²＋ｆ（２）で表される。このとき、第１の弧状縁１６１及び第２の
弧状縁１６４で囲まれる部分の面積Ｓは、Ｓ＝２×２^0.5ｆ^1.5／（３ｄ^0.5）（３）で表される。

【００３１】更に具体的には、上部励振電極１６は、
（１）、（２）式において、ｄ＝１０００［１／
ｍ²］、ｆ＝１６５μｍとしたものである。第１の凸縁
の頂点と第２の凸縁の頂点との間隔は、１６５μｍであ
る。

【００３２】この上部励振電極１６は、第１の弧状縁１
６１の両端を結んだ直線１６２−１６３が、ｘ軸に対し
て１０°〜８０°の角度で傾斜するように配置されてい
る。更に具体的には、この直線は、ｘ軸に対して６０°
傾斜するように配置されている。

【００３３】また、第１の弧状縁１６１、及び第２の弧
状縁１６４によって囲まれる上部励振電極１６は、直線
１６２−１６３、又は、上部励振電極１６の中心を通り
直線１６２−１６３に直交する直線に関して、線対称と
なることが好ましい。

【００３４】ダイアフラム５０は、Ｓｉ半導体基板５１
からなる。Ｓｉ半導体基板５１の（１００）方向は、ｘ
軸方向に沿っている。このＳｉ半導体基板５１は、主面
に直交する端面がｘ軸、ｙ軸に沿っている。Ｓｉ半導体
基板５１の一方の主面には、バッファ層６１を介して下
部励振電極２１が設けられている。このバッファ層６１
は、好ましくは、酸化ジルコニア又はチタン酸バリウム
を含む。

【００３５】Ｓｉ半導体基板５１の他方の主面には、下
部励振電極２１に対向して、凹部５２が設けられてい
る。凹部５２は、最底面５３が４角形であり、４角形の
各辺がｘ軸、ｙ軸に沿っている。

【００３６】この最底面５３の面積は、上部励振電極１
６の面積よりも大きく、下部励振電極２１の面積よりも
小さい。この凹部５２により、Ｓｉ半導体基板５１の一
方の主面と最底面５３との間に約０．２μｍの薄膜が形
成され、この薄膜がダイアフラムの振動面となる。

【００３７】また、凹部５２を設ける代わりに、圧電薄
膜４１とＳｉ半導体基板５１との間に音響多層膜を設け
てもよい。また、凹部５２を設ける代わりに、圧電薄膜
４１とＳｉ半導体基板５１との間に空隙を設けてもよ
い。

【００３８】パッケージ６６は、ケース６３と、上蓋６
４と、下蓋６５と、接着剤６２とを含む。Ｓｉ半導体基
板５１は、接着剤６２で下蓋６５に固着される。この接
着剤６２は、いわゆるダイボンド剤、例えば、エポキシ
樹脂を用いることが好ましい。上部励振電極１６、下部
励振電極２１、圧電薄膜４１、ダイアフラム５０及びバ
ッファ層６１は、パッケージ６６に収納される。

【００３９】上部励振電極１６は、引出し電極３１、ボ
ンデイングパッド３２、リード３３を介して、パッケー
ジ６６の外部に引き出され、下部励振電極２１は、引出
し電極３５、ボンデイングパッド３６、リード３７を介
して、パッケージ６６の外部に引き出される。引出し電
極３１、ボンデイングパッド３２の寸法は、４０μｍ×
５０μｍ、１５０μｍ×１５０μｍである。

【００４０】本実施例に係る圧電薄膜振動素子は、例え
ば、以下の工程により製造できる。まず、（１００）面
を持つＳｉ半導体基板５１上にバッファ層６１を形成す
る。バッファ層６１の上面には、白金Ｐｔの薄膜を形成
する。

【００４１】次に、フォトリソグラフィー技術を用い
て、この薄膜を処理し、下部励振電極２１、引き出し電
極３５、ボンデイングパッド３６を形成する。

【００４２】次に、ＲＦマグネトロンスパッタ法を用い
て、下部励振電極２１、引き出し電極３５上に、圧電薄
膜４１を形成する。圧電薄膜４１上には、アルミニウム
Ａｌの薄膜を蒸着し、フォトリソグラフィー技術を用い
て、この薄膜を処理し、上部励振電極１６、引出し電極
３１、ボンデイングパッド３２を形成する。

【００４３】次に、Ｓｉ半導体基板５１の圧電薄膜４１
を形成していない面からアルカリエッチャントを用い
て、凹部５２を形成する。この後、Ｓｉ半導体基板５１
をダイシング装置で所定の大きさに切断し、接着剤６２
を用いて下蓋６５に接着する。

【００４４】最後に、下蓋６５をケース６３に接着し、
引出し電極３１、３５、ボンデイングパッド３２、３
６、リード３３、３７を介して、上部励振電極１６、下
部励振電極２１をパッケージ６６の外部に引き出し、ケ
ース６３に上蓋６４を接着して封止する。

【００４５】上述した本実施例に係る圧電薄膜振動素子
は、上部励振電極を簡素化することにより、理論解析を
行うことができる。図４乃至図６は、図１に示した圧電
薄膜振動素子の上部励振電極１６を簡素化した圧電薄膜
振動素子の部分拡大平面図であり、上部励振電極の形状
のみが図１に示した圧電薄膜振動素子と異なる。

【００４６】図４に示した圧電薄膜振動素子の上部励振
電極１２１は、一辺が２５０μｍの正方形であり、図５
に示した圧電薄膜振動素子の上部励振電極１２２は、一
辺が２００μｍの正方形であり、図６に示した圧電薄膜
振動素子の上部励振電極１２３は、一辺が１７０μｍの
正方形である。

【００４７】図７は、図４に示した圧電薄膜振動素子の
電気的共振特性の測定値を示す図であり、図８は図７の
部分拡大図である。図４乃至図６に示した圧電薄膜振動
素子は、同様のインピーダンス特性を有するので、図
５、図６に示した圧電薄膜振動素子の電気的共振特性の
図示は省略する。

【００４８】図７、図８に示すように、図４に示した圧
電薄膜振動素子のインピーダンス特性には、共振周波数
をｆｒとし、反共振周波数をｆａとしたとき、周波数ｆ
ｒから周波数（２ｆａ−ｆｒ）の周波数範囲に、１８個
程度のスプリアスが現われる。そして、反共振周波数ｆ
ａ近傍においては、大きな強度のスプリアスが現われ
る。

【００４９】ここで、スプリアスの強度とは、スプリア
スピークの中点を結ぶ仮想線からのずれ量ｘ１（図８参
照）とする。図５、図６に示した圧電薄膜振動素子のイ
ンピーダンス特性は、図４に示した圧電薄膜振動素子の
インピーダンス特性と比較して、スプリアスの個数が若
干減り、その強度は若干強くなるが、類似の共振特性と
なる。

【００５０】そして、図４乃至図６に示した圧電薄膜振
動素子のインピーダンス特性から、弾性定数Ｃ₄₄ ^Eは、
計算上のパラメータとして、測定したスプリアス周波数
位置に計算値が合うように決めることができる。また、
圧電薄膜４１の材料定数について、誘電率ε₃₃は低周波
域でのインピーダンスから求め、弾性定数Ｃ₃₃ ^Eは共振
周波数ｆｒから求め、圧電定数ｅ₃₃は共振周波数ｆｒと
反共振周波数ｆａとの差ｆｒ−ｆａから浮遊容量を考慮
してを求めることができる。

【００５１】上記定数を用いて、厚み縦振動の基本波を
主振動とするインハーモニックモード周波数の電極寸法
依存性を計算すると、分散曲線の傾き及びポアソン比
は、それぞれ０．４９及び０．３５であった。

【００５２】この結果、測定値と計算値の周波数位置が
良く一致することから、圧電薄膜振動素子の振動は厚み
縦振動の基本波を主振動とするものであり、スプリアス
は、この主振動に起因したインハーモニックモードであ
ると同定できる。

【００５３】このインハーモニックモードの周波数ωｎ
は、下記式によって近似される。

【００５４】 (ωnh)²=[C₅₅ ^D(k₁h)²+C₄₄ ^D(k₂h)²+C₃₃ ^D(k₃h)²]/ρ （４）ここで、ρは、圧電薄膜４１の密度であり、ｈは電極の
厚みである。ｋ₁、ｋ₂は、ｘ軸、ｙ軸に沿った波数であ
り、電極端の境界条件と電極の面内寸法と分散曲線の傾
きから決められる整数ｎで指定される離散的な値とな
る。ｋ₃は、ｚ軸に沿った波数であり、ｋ₃ｈが電極領域
における規格化遮断周波数となる。

【００５５】例えば、図７に示した１８個のスプリアス
の周波数位置は、（４）式において整数ｎ＝１〜１８と
した周波数ωｎとなる。この（４）式に示したインハー
モニックモードの周波数ωｎは、ｘ軸、ｙ軸に沿った波
数ｋ₁、ｋ₂だけでなく、ｚ軸に沿った波数ｋ₃にも大き
く依存する。

【００５６】ところで、本発明者らの検討によると、上
部励振電極の面積を大きくした場合には、上述したイン
ハーモニックモードが多く出現し、インハーモニックモ
ードの励振強度が小さくなり、スプリアスの個数が増加
し、スプリアス強度が低下することが分かった。

【００５７】スプリアスの強度は、圧電薄膜振動素子の
共振特性評価に密接に関連する。そこで、スプリアス強
度に関係する上部励振電極の面積をいかに選定するかが
問題となる。本発明では、上部励振電極の面積は、次の
ように選定することができる。

【００５８】まず、上部励振電極の面積を変えずに、上
部励振電極の形状を正方形にし、圧電薄膜振動素子の電
気的共振特性を測定する。次に、共振周波数をｆｒと
し、反共振周波数をｆａとしたとき、電気的共振特性に
おけるｆｒ〜（２ｆａ−ｆｒ）の周波数範囲に発生する
スプリアスの個数を測定する。そして、発生するスプリ
アスの個数が５個以上となるように、上部励振電極の面
積を選定する。

【００５９】上部励振電極の面積を、このように選定す
ることにより、上部励振電極の面積が大きくなるので、
スプリアスの数が増加し、スプリアスの強度が低減す
る。

【００６０】更に、本発明者らの更なる検討により、圧
電薄膜振動素子においては、インハーモニックモード周
波数の規則性と異なるスプリアスも発生することが明ら
かになった。そして、この規則性が異なるスプリアス
は、最底面５３を圧電薄膜４１の他方の主面に投影した
領域の内部であって、上部励振電極１６が形成された領
域の外部に、吸音材を塗布することにより、その強度が
低減することが確認された。したがって、このスプリア
スは、上部励振電極１６の外側に漏れた波が最底面５３
の辺で反射されて生じたスプリアスであることがわかっ
た。

【００６１】このため、上部励振電極１６の第１の弧状
縁１６１の両端を結んだ直線１６２−１６３を、ｘ軸又
はｙ軸から傾けて配置することにより、規則性が異なる
スプリアスの強度を低減できた。ここで、ｘ軸又はｙ軸
から傾けて配置するとは、第１の弧状縁１６１の両端を
結んだ直線１６２−１６３を、圧電薄膜４１の主面の
辺、下部励振電極２１の辺、Ｓｉ半導体基板５１の主面
に直交する端面、又は、最底面５３の辺から傾けて配置
することをいう。また、この角度は、１０°〜８０°に
することが好ましい。また、この角度は、３０°又は６
０°にすることが、更に好ましい。

【００６２】また、上述したダイアフラム５０に音響多
層膜や空隙を利用する場合は、上部励振電極の第１の弧
状縁の両端を結んだ直線を圧電薄膜４１の主面の辺、下
部励振電極２１の辺、Ｓｉ半導体基板５１の主面に直交
する端面、又は、空隙の端面から傾けて配置することに
より同様の効果が得られる。

【００６３】また、本発明者らの更なる検討により、圧
電薄膜の結晶性を劣化させると、スプリアスの個数が減
少するという特徴が発見された。結晶性が劣化した圧電
薄膜、例えば、圧電薄膜の（００２）面に関するＸ線２
結晶法から得られたロッキングカーブの半値全幅が、４
°程度である圧電薄膜を用いた場合には、数個のスプリ
アスしか現われなかった。

【００６４】この劣化した圧電薄膜を用いた場合に、ス
プリアスの個数が減少した理由は、結晶性が悪い場合に
は厚み縦振動が伝搬する際の伝搬損失が大きく、圧電薄
膜と電極面積から決定されるスプリアスの強度が減衰
し、インピーダンス特性にスプリアスが現われにくくな
ったためであると説明できる。

【００６５】図９は、図１に示した圧電薄膜振動素子の
電気的共振特性の測定値を示す図である。図９におい
て、インピーダンス特性に現われるスプリアスが十分に
低減していることが認められる。

【００６６】本実施例に係る圧電薄膜振動素子におい
て、下部励振電極２１は、圧電薄膜４１の厚み方向の一
方の主面に設けられ、上部励振電極１６は、下部励振電
極２１に対向して、圧電薄膜４１の厚み方向の他方の主
面に設けられている。このため、本実施例に係る圧電薄
膜振動素子は、上部励振電極１６と下部励振電極２１と
の間に与えられた電圧により、厚み縦振動の基本波を主
振動とする振動をすることができる。

【００６７】また、本実施例に係る圧電薄膜振動素子に
おいて、上部励振電極１６は、周縁の少なくとも一部
に、第１の弧状縁１６１と、第２の弧状縁１６４とを含
む。この第１の弧状縁１６１は、第１の凸縁を含み、第
１の凸縁は、一方側に凸となる縁である。第２の弧状縁
１６４は、第１の弧状縁１６１に対向し、第２の凸縁を
含み、第２の凸縁は、第１の凸縁の凸方向に対して逆方
向に凸となる縁である。このため、本実施例に係る圧電
薄膜振動素子は、主振動に起因したインハーモニックモ
ードのスプリアスが現われた場合であっても、このスプ
リアスを効果的に低減できる。

【００６８】また、本発明に係る圧電薄膜振動素子は、
スプリアスの強度を低減することにより、インピーダン
スの振幅特性を向上できる。また、スプリアスの強度を
低減することにより、インピーダンスの位相特性を向上
できる。

【００６９】特に、上部励振電極１６の面積は、その面
積を変えずに形状を正方形とし、共振周波数をｆｒと
し、反共振周波数をｆａとしたとき、圧電薄膜振動素子
の電気的共振特性におけるｆｒ〜（２ｆａ−ｆｒ）の周
波数範囲に、スプリアスが５個以上発生するように選定
できる。この場合には、上部励振電極１６の面積が大き
くなるので、スプリアスの数が増加し、スプリアスの強
度が効果的に低減する。

【００７０】また、本実施例に係る圧電薄膜振動素子
は、圧電薄膜４１を含んでいるので、薄型化及び小型化
が図れる。

【００７１】また、本実施例に係る圧電薄膜振動素子の
ダイアフラム５０は、凹部５２の深さを調節することに
より、膜厚を決定できる。このため、ダイアフラム５０
の膜厚を０〜５μｍ程度にすることにより、高周波、例
えば数ＧＨｚ帯の周波数で励振される圧電薄膜振動素子
を構成できる。

【００７２】また、本実施例に係る圧電薄膜振動素子
は、ダイアフラム５０の膜厚の分だけ、機械的強度が高
まる。

【００７３】また、本実施例に係る圧電薄膜振動素子
は、厚み方向に配向又はエピタキシャル成長させること
により形成された圧電薄膜４１を用いているので、結晶
性が高い。このため、厚み縦振動が伝搬する際の伝搬損
失が小さくなる。

【００７４】また、本実施例に係る圧電薄膜振動素子
は、上部励振電極１６の面積が下部励振電極２１よりも
小さいので、エネルギー閉じ込め振動子が形成される。
また、凹部５２の面積が上部励振電極１６より大きく、
下部励振電極２１よりも小さいので、エネルギーの閉じ
込めが更に顕著になる。

【００７５】また、本実施例に係る圧電薄膜振動素子
は、上部励振電極１６の第１の弧状縁１６１の両端を結
んだ直線１６２−１６３を、ｘ軸又はｙ軸から傾けて配
置することにより、インハーモニックモード周波数の規
則性と異なるスプリアスの強度を低減できる。

【００７６】また、上述したダイアフラム５０に音響多
層膜や空隙を利用する場合であっても、上部励振電極を
本実施例の上部励振電極１６と同様の構成にすることに
より、本実施例の圧電薄膜振動素子と同様の作用効果を
奏することができる。

【００７７】図１０は、本発明に係る圧電薄膜振動素子
の別の実施例を示す正面断面図、図１１は図１０に示し
た圧電薄膜振動素子の平面断面図、図１２は図１１の部
分拡大図である。図１０に示した圧電薄膜振動素子は、
上部励振電極の形状及び材質、ダイアフラム５０の膜
厚、及びボンデイングパッド３２の寸法のみが、図１に
示した圧電薄膜振動素子と異なる。

【００７８】図１０に示した圧電薄膜振動素子の上部励
振電極１７は、金Ａｕからなる厚み１００ｎｍの電極で
あり、下部励振電極２１に対向して、圧電薄膜４１の厚
み方向の他方の主面に設けられている。この上部励振電
極１７は、周縁に、第１の弧状縁１７１と、第２の弧状
縁１７４とを含み、下部励振電極２１よりも面積が小さ
い。

【００７９】第１の弧状縁１７１は、第１の凸縁を含
む。第１の凸縁は、一方側に凸となる縁である。第２の
弧状縁１７４は、第１の弧状縁１７１に対向し、第２の
凸縁を含む。第２の凸縁は、第１の凸縁の凸方向に対し
て逆方向に凸となる縁である。更に具体的には、第１の
凸縁及び第２の凸縁は、双曲線形状である。

【００８０】第１の弧状縁１７１は、αβ直交座標系に
おいて、ｐ、ｑ、ｗを定数とすると、 α²／ｐ²−β²／ｑ²＝１（５）で表され、第２の弧状縁１７４は、（α−２ｐ−ｗ）²／ｐ²−β²／ｑ²＝１（６）で表される。第１の弧状縁１７１及び第２の弧状縁１７
４で囲まれる部分は、α＝ｐからα＝ｐ＋ｗの範囲にあ
る部分である。ここで、第１の弧状縁１７１及び第２の
弧状縁１７４で囲まれる部分の面積Ｓは、Ｓ＝2pq[[1+w/(2p)][w(1+w/(4p))/p]^0.5-ln[|1+w/(2p)+[w(1+w/(4p))/p]^0.5|] (７) で表される。ここで、ｌｎは、自然対数を示す。

【００８１】更に具体的には、上部励振電極１７は、
（５）、（６）式において、ｗ＝２５０μｍ、ｐ＝ｑ＝
１２８μｍとしたものである。第１の凸縁の頂点と第２
の凸縁の頂点との間隔は、２５０μｍである。

【００８２】この上部励振電極１７は、第１の弧状縁１
７１の両端を結んだ直線１７２−１７３が、ｘ軸に対し
て１０°〜８０°の角度で傾斜するように配置されてい
る。更に具体的には、この直線は、ｘ軸に対して３０°
傾斜するように配置されている。

【００８３】また、第１の弧状縁１７１、及び第２の弧
状縁１７４によって囲まれる上部励振電極１７は、直線
１７２−１７３、又は、上部励振電極１７の中心を通り
直線１７２−１７３に直交する直線に関して、線対称と
なることが好ましい。

【００８４】ダイアフラム５０は、凹部５２により、Ｓ
ｉ半導体基板５１の一方の主面と最底面５３との間に約
０．１μｍの薄膜が形成されている。ボンデイングパッ
ド３２の寸法は、２００μｍ×２００μｍである。

【００８５】図１３は、図１０に示した圧電薄膜振動素
子の電気的共振特性の測定値を示す図である。図１３に
おいて、インピーダンス特性に現われるスプリアスが十
分に低減していることが認められる。

【００８６】本実施例に係る圧電薄膜振動素子は、図１
に示した圧電薄膜振動素子と同様の構成を有するので、
同様の作用効果を奏することができる。

【００８７】図１４、図１５は、本発明に係る圧電薄膜
振動素子の更に別の実施例を示す部分拡大平面図であ
る。図１４、図１５に示した圧電薄膜振動素子は、上部
励振電極の形状のみが、図１に示した圧電薄膜振動素子
と異なるので、上部励振電極以外の図示を省略する。

【００８８】図１４において、上部励振電極は、周縁
に、第１の弧状縁３１１と、第２の弧状縁３１４と、第
３の弧状縁３１５と、第４の弧状縁３１６とを含む。

【００８９】第１の弧状縁３１１は、第１の凸縁を含
む。第１の凸縁は、一方側に凸となる縁である。第２の
弧状縁３１４は、第１の弧状縁３１１に対向し、第２の
凸縁を含む。第２の凸縁は、第１の凸縁の凸方向に対し
て逆方向に凸となる縁である。

【００９０】第３の弧状縁３１５は、第１の弧状縁３１
１の一方の端と、第２の弧状縁３１４の一方の端との間
に配置され、第３の凸縁を含む。第３の凸縁は、、第１
の凸縁の凸方向に対して直交する方向に凸となる縁であ
る。図示実施例において、第３の凸縁は１つであるが、
２つ以上であってもよい。

【００９１】第４の弧状縁３１６は、第３の弧状縁３１
５に対向し、第１の弧状縁３１１の他方の端と、第２の
弧状縁３１４の他方の端との間に配置され、第４の凸縁
を含む。第４の凸縁は、第３の凸縁の凸方向に対して逆
方向に凸となる縁である。図示実施例において、第４の
凸縁は１つであるが、２つ以上であってもよい。

【００９２】また、第１の弧状縁３１１と、第２の弧状
縁３１４と、第３の弧状縁３１５と、第４の弧状縁３１
６によって囲まれる上部励振電極は、線対称となること
が好ましい。

【００９３】更に具体的には、第１の凸縁及び第２の凸
縁は、直径１９６μｍの円弧であり、第３の凸縁及び第
４の凸縁は、直径９７μｍの円弧である。また、第３の
凸縁及び第４の凸縁は、放物線形状、双曲線形状等であ
ってもよい。

【００９４】この第１の弧状縁３１１、第２の弧状縁３
１４、第３の弧状縁３１５及び第４の弧状縁３１６は、
１５０μｍ×９７μｍの長方形３１７の頂点と一致する
ように配置されている。

【００９５】この上部励振電極は、第１の弧状縁３１１
の両端を結んだ直線３１２−３１３が、ｘ軸に対して１
０°〜８０°の角度で傾斜するように配置されている。

【００９６】図１６は、図１４に示した圧電薄膜振動素
子の電気的共振特性の測定値を示す図である。図１６に
おいて、インピーダンス特性に現われるスプリアスが十
分に低減していることが認められる。

【００９７】本実施例に係る圧電薄膜振動素子の上部励
振電極は、図１に示した圧電薄膜振動素子と同様の構成
を有するので、同様の作用効果を奏することができる。

【００９８】図１５において、上部励振電極は、周縁
に、第１の弧状縁３２１と、第２の弧状縁３２４と、第
３の弧状縁３２５と、第４の弧状縁３２６と、直線部分
３２９とを含む。

【００９９】第１の弧状縁３２１は、第１の凸縁を含
む。第１の凸縁は、一方側に凸となる縁である。第２の
弧状縁３２４は、第１の弧状縁３２１に対向し、第２の
凸縁を含む。第２の凸縁は、第１の凸縁の凸方向に対し
て逆方向に凸となる縁である。

【０１００】第３の弧状縁３２５は、直線部分３２９を
介して、第１の弧状縁の一方の端と、第２の弧状縁の一
方の端との間に配置され、第３の凸縁を含む。第３の凸
縁は、、第１の凸縁の凸方向に対して直交する方向に凸
となる縁である。

【０１０１】第４の弧状縁３２６は、第３の弧状縁３２
５に対向し、直線部分３２９を介して、第１の弧状縁３
２１の他方の端と、第２の弧状縁３２４の他方の端との
間に配置され、第４の凸縁を含む。第４の凸縁は、第３
の凸縁の凸方向に対して逆方向に凸となる縁である。

【０１０２】更に具体的には、第１の凸縁、第２の凸
縁、第３の凸縁及び第４の凸縁は、直径９７μｍの円弧
である。この上部励振電極は、第１の弧状縁３２１の両
端を結んだ直線３２２−３２３が、ｘ軸に対して１０°
〜８０°の角度で傾斜するように配置されている。

【０１０３】また、第１の弧状縁３２１と、第２の弧状
縁３２４と、第３の弧状縁３２５と、第４の弧状縁３２
６と、直線部分３２９によって囲まれる上部励振電極
は、線対称となることが好ましい。

【０１０４】本実施例に係る圧電薄膜振動素子の上部励
振電極は、図１４に示した圧電薄膜振動素子と同様の構
成を有するので、同様の作用効果を奏することができ
る。

【０１０５】図１７、図１８は、本発明に係る圧電薄膜
振動素子の更に別の実施例を示す部分拡大平面図であ
る。図１７、図１８に示した圧電薄膜振動素子は、上部
励振電極の形状のみが、図１に示した圧電薄膜振動素子
と異なるので、上部励振電極以外の図示を省略する。

【０１０６】図１７において、上部励振電極は、周縁
に、第１の弧状縁３３１と、第２の弧状縁３３４と、第
３の弧状縁３３５と、第４の弧状縁３３６とを含む。

【０１０７】第１の弧状縁３３１は、第１の凸縁３３
８、３３９を含む。第１の凸縁３３８、３３９は、一方
側に凸となる縁である。第２の弧状縁３３４は、第１の
弧状縁３３１に対向し、第２の凸縁３４０、３４１を含
む。第２の凸縁３４０、３４１は、第１の凸縁３３８、
３３９の凸方向に対して逆方向に凸となる縁である。

【０１０８】第３の弧状縁３３５は、第１の弧状縁の一
方の端と、第２の弧状縁の一方の端との間に配置され、
第３の凸縁３４２、３４３を含む。第３の凸縁３４２、
３４３は、第１の凸縁３３８、３３９の凸方向に対して
直交する方向に凸となる縁である。

【０１０９】第４の弧状縁３３６は、第３の弧状縁３３
５に対向し、第１の弧状縁３３１の他方の端と、第２の
弧状縁３３４の他方の端との間に配置され、第４の凸縁
３４４、３４５を含む。第４の凸縁３４４、３４５は、
第３の凸縁３４２、３４３の凸方向に対して逆方向に凸
となる縁である。更に具体的には、第１〜４の凸縁３３
８〜３４５は、直径２００μｍの円弧である。

【０１１０】この上部励振電極は、第１の弧状縁３３１
の両端を結んだ直線３３２−３３３が、ｘ軸に対して１
０°〜８０°の角度で傾斜するように配置されている。

【０１１１】また、第１の弧状縁３３１と、第２の弧状
縁３３４と、第３の弧状縁３３５と、第４の弧状縁３３
６によって囲まれる上部励振電極は、線対称となること
が好ましい。

【０１１２】図１８において、上部励振電極は、周縁
に、第１の弧状縁３５１と、第２の弧状縁３５４と、第
３の弧状縁３５５と、第４の弧状縁３５６とを含む。

【０１１３】第１の弧状縁３５１は、第１の凸縁３５
８、３５９を含む。第１の凸縁３５８、３５９は、一方
側に凸となる縁である。第２の弧状縁３５４は、第１の
弧状縁３５１に対向し、第２の凸縁３６０、３６１を含
む。第２の凸縁３６０、３６１は、第１の凸縁３５８、
３５９の凸方向に対して逆方向に凸となる縁である。

【０１１４】第３の弧状縁３５５は、第１の弧状縁３５
１の一方の端と、第２の弧状縁３５４の一方の端との間
に配置され、第３の凸縁３６２、３６３を含む。第３の
凸縁３６２、３６３は、第１の凸縁３５８、３５９の凸
方向に対して直交する方向に凸となる縁である。

【０１１５】第４の弧状縁３５６は、第３の弧状縁３５
５に対向し、第１の弧状縁３５１の他方の端と、第２の
弧状縁３５４の他方の端との間に配置され、第４の凸縁
３６４、３６５を含む。第４の凸縁３６４、３６５は、
第３の凸縁３６２、３６３の凸方向に対して逆方向に凸
となる縁である。更に具体的には、第１〜４の凸縁３５
８〜３６５は、直径１００μｍの円弧である。

【０１１６】この上部励振電極は、第１の弧状縁３５１
の両端を結んだ直線３５２−３５３が、ｘ軸に対して１
０°〜８０°の角度で傾斜するように配置されている。

【０１１７】また、第１の弧状縁３５１と、第２の弧状
縁３５４と、第３の弧状縁３５５と、第４の弧状縁３５
６によって囲まれる上部励振電極は、線対称となること
が好ましい。

【０１１８】図１９は、図１８に示した圧電薄膜振動素
子の電気的共振特性の測定値を示す図である。図１９に
おいて、インピーダンス特性に現われるスプリアスが十
分に低減していることが認められる。

【０１１９】本実施例に係る圧電薄膜振動素子の上部励
振電極は、図１に示した圧電薄膜振動素子と同様の構成
を有するので、同様の作用効果を奏することができる。

【０１２０】図２０は、本発明に係る圧電薄膜振動素子
の更に別の実施例を示す部分拡大平面図である。図２０
に示した圧電薄膜振動素子は、上部励振電極の形状のみ
が、図１に示した圧電薄膜振動素子と異なるので、上部
励振電極以外の図示は省略する。

【０１２１】図２０において、上部励振電極は、周縁
に、第１の弧状縁３７１と、第２の弧状縁３７４と、第
３の弧状縁３７５と、第４の弧状縁３７６とを含む。

【０１２２】第１の弧状縁３７１は、第１の凸縁３７
８、３７９、３８０を含む。第１の凸縁３７８〜３８０
は、一方側に凸となる縁である。第２の弧状縁３７４
は、第１の弧状縁３７１に対向し、第２の凸縁３８１、
３８２、３８３を含む。第２の凸縁３８１〜３８３は、
第１の凸縁３７８〜３８０の凸方向に対して逆方向に凸
となる縁である。

【０１２３】第３の弧状縁３７５は、第１の弧状縁３７
１の一方の端と、第２の弧状縁３７４の一方の端との間
に配置され、第３の凸縁３８４、３８５、３８６を含
む。第３の凸縁３８４〜３８６は、第１の凸縁３７８〜
３８０の凸方向に対して直交する方向に凸となる縁であ
る。

【０１２４】第４の弧状縁３７６は、第３の弧状縁３７
５に対向し、第１の弧状縁３７１の他方の端と、第２の
弧状縁３７４の他方の端との間に配置され、第４の凸縁
３８７、３８８、３８９を含む。第４の凸縁３８７〜３
８９は、第３の凸縁３８４〜３８６の凸方向に対して逆
方向に凸となる縁である。

【０１２５】更に具体的には、３７８、３８０、３８
１、３８３、３８４、３８６、３８７、３８９は、直径
４００／３μｍの半円弧であり、凸縁３７９、３８２、
３８５、３８８は、直径２００／３μｍの半円弧であ
る。

【０１２６】この上部励振電極は、第１の弧状縁３７１
の両端を結んだ直線３７２−３７３が、ｘ軸に対して１
０°〜８０°の角度で傾斜するように配置されている。

【０１２７】また、第１の弧状縁３７１と、第２の弧状
縁３７４と、第３の弧状縁３７５と、第４の弧状縁３７
６によって囲まれる上部励振電極は、線対称となること
が好ましい。

【０１２８】図２１は、図２０に示した圧電薄膜振動素
子の電気的共振特性の測定値を示す図である。図２１に
おいて、インピーダンス特性に現われるスプリアスが十
分に低減していることが認められる。

【０１２９】本実施例に係る圧電薄膜振動素子の上部励
振電極は、図１に示した圧電薄膜振動素子と同様の構成
を有するので、同様の作用効果を奏することができる。

【０１３０】また、図１４、図１５、図１７、図１８、
図２０に示した上部励振電極の円弧状の凸縁を、
（１）、（２）式で表される放物線や、（５）、（６）
式で表される双曲線で置き換えた圧電薄膜振動素子も、
図１に示した圧電薄膜振動素子と同様の構成を有するの
で、同様の作用効果を奏することができる。

【０１３１】図２２は、本発明に係るフィルタの一実施
例を示す回路図であり、図２３は、図２２に示したフィ
ルタの挿入損失の測定値を示す図である。図２２におい
て、本実施例に係るフィルタは、入力端子Ｖｉｎ１、Ｖ
ｉｎ２と、出力端子Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２と、複数の
圧電薄膜振動素子８１、８２、８３、８４、８５を含
む。

【０１３２】圧電薄膜振動素子８１、８２、８３は、図
１に示した圧電薄膜振動素子である。圧電薄膜振動素子
８４、８５は、上部励振電極の材質及び厚みのみが図１
０に示した圧電薄膜振動素子と異なる。圧電薄膜振動素
子８４、８５の上部励振電極は、アルミニウムＡｌから
なり、厚みが３６０ｎｍである。圧電薄膜振動素子８
４、８５の反共振周波数は、圧電薄膜振動素子８１、８
２、８３の共振周波数と概略一致させている。

【０１３３】圧電薄膜振動素子８１は、一端が入力端子
Ｖｉｎ１に接続され、他端が圧電薄膜振動素子８２の一
端に接続されている。圧電薄膜振動素子８２の他端は、
圧電薄膜振動素子８３の一端に接続され、圧電薄膜振動
素子８３の他端は、出力端子Ｖｏｕｔ１に接続されてい
る。

【０１３４】圧電薄膜振動素子８４は、一端が圧電薄膜
振動素子８１の他端に接続され、他端が入力端子Ｖｉｎ
２及び出力端子Ｖｏｕｔ２に接続されている。圧電薄膜
振動素子８５は、一端が圧電薄膜振動素子８２の他端に
接続され、他端が入力端子Ｖｉｎ２及び出力端子Ｖｏｕ
ｔ２に接続されている。

【０１３５】本実施例に係るフィルタは、本発明に係る
圧電薄膜振動素子をラダー（梯子）状に組合せることに
より、ラダー型フィルタを構成している。すなわち、圧
電薄膜振動素子８１、８２、８３を直列腕に配置し、圧
電薄膜振動素子８４、８５を並列腕に配することによ
り、２．５区間からなるラダー型フィルタを構成してい
る。

【０１３６】このため、図２３に示すように、本実施例
に係るフィルタは、インピーダンス特性に現われるスプ
リアスの強度を低減できる圧電薄膜振動素子８１〜８５
を用いることにより、挿入損失を低減させ、良好なフィ
ルタ特性を得ることができる。

【０１３７】また、本実施例に係るフィルタは、インピ
ーダンス特性に現われるスプリアスの強度を低減できる
圧電薄膜振動素子８１〜８５を用いることにより、位相
特性及び群遅延特性のリップルを低減させ、良好なフィ
ルタ特性を得ることができる。

【０１３８】また、図示は省略するが、本発明に係る圧
電薄膜振動素子を格子状に組合せることにより、格子型
フィルタを構成することもできる。そして、この場合
も、図２２に示したフィルタと同様の作用効果を奏する
ことができる。

【０１３９】また、本発明に係る圧電薄膜振動素子を用
いて、ラダー型や、格子型以外のフィルタを構成した場
合においても、図２２に示したフィルタと同様の作用効
果を奏することができる。

【０１４０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。（ａ）インピーダンス特性に現われるスプリアスの強度
を低減することにより、インピーダンスの振幅特性を向
上できる圧電薄膜振動素子を提供することができる。（ｂ）インピーダンス特性に現われるスプリアスの強度
を低減することにより、インピーダンスの位相特性を向
上できる圧電薄膜振動素子を提供することができる。（ｃ）インピーダンス特性に現われるスプリアスの強度
を低減できる圧電薄膜振動素子を用いることにより、挿
入損失を低減できるフィルタを提供することができる。（ｄ）インピーダンス特性に現われるスプリアスの強度
を低減できる圧電薄膜振動素子を用いることにより、位
相特性のリップルを低減できるフィルタを提供すること
ができる。（ｅ）インピーダンス特性に現われるスプリアスの強度
を低減できる圧電薄膜振動素子を用いることにより、群
遅延特性のリップルを低減できるフィルタを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧電薄膜振動素子の一実施例を示
す正面断面図である。

【図２】図１に示した圧電薄膜振動素子の平面断面図で
ある。

【図３】図２の部分拡大図である。

【図４】図１に示した圧電薄膜振動素子の上部励振電極
を簡素化した圧電薄膜振動素子の部分拡大平面図であ
る。

【図５】図１に示した圧電薄膜振動素子の上部励振電極
を簡素化した圧電薄膜振動素子の別の部分拡大平面図で
ある。

【図６】図１に示した圧電薄膜振動素子の上部励振電極
を簡素化した圧電薄膜振動素子の更に別の部分拡大平面
図である。

【図７】図４に示した圧電薄膜振動素子の電気的共振特
性の測定値を示す図である。

【図８】図７の部分拡大図である。

【図９】図１に示した圧電薄膜振動素子の電気的共振特
性の測定値を示す図である。

【図１０】本発明に係る圧電薄膜振動素子の別の実施例
を示す正面断面図である。

【図１１】図１０に示した圧電薄膜振動素子の平面断面
図である。

【図１２】図１１の部分拡大図である。

【図１３】図１０に示した圧電薄膜振動素子の電気的共
振特性の測定値を示す図である。

【図１４】本発明に係る圧電薄膜振動素子の更に別の実
施例を示す部分拡大平面図である。

【図１５】本発明に係る圧電薄膜振動素子の更に別の実
施例を示す部分拡大平面図である。

【図１６】図１４に示した圧電薄膜振動素子の電気的共
振特性の測定値を示す図である。

【図１７】本発明に係る圧電薄膜振動素子の更に別の実
施例を示す部分拡大平面図である。

【図１８】本発明に係る圧電薄膜振動素子の更に別の実
施例を示す部分拡大平面図である。

【図１９】図１８に示した圧電薄膜振動素子の電気的共
振特性の測定値を示す図である。

【図２０】本発明に係る圧電薄膜振動素子の更に別の実
施例を示す部分拡大平面図である。

【図２１】図２０に示した圧電薄膜振動素子の電気的共
振特性の測定値を示す図である。

【図２２】本発明に係るフィルタの一実施例を示す回路
図である。

【図２３】図２２に示したフィルタの挿入損失の測定値
を示す図である。

【符号の説明】

１圧電薄膜振動素子１６上部励振電極２１下部励振電極４１圧電薄膜５０ダイアフラム６１バッファ層６６パッケージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野口隆男東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内 (72)発明者山下善就東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 5J108 AA07 DD01 DD06 EE03 FF02 FF04 JJ01 KK02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電薄膜と、上部励振電極と、下部励振
電極とを含む圧電薄膜振動素子であって、前記下部励振電極は、前記圧電薄膜の厚み方向の一方の
主面に設けられ、前記上部励振電極は、前記下部励振電極に対向して、前
記圧電薄膜の厚み方向の他方の主面に設けられ、周縁の
少なくとも一部に、第１の弧状縁と、第２の弧状縁とを
含み、前記第１の弧状縁は、第１の凸縁を含み、前記第１の凸縁は、一方側に凸となる縁であり、前記第２の弧状縁は、前記第１の弧状縁に対向し、第２
の凸縁を含み、前記第２の凸縁は、前記第１の凸縁の凸方向に対して逆
方向に凸となる縁である圧電薄膜振動素子。
【請求項２】請求項１に記載された圧電薄膜振動素子
であって、前記第１の凸縁は、１つであり、前記第２の凸縁は、１つである圧電薄膜振動素子。
【請求項３】請求項１に記載された圧電薄膜振動素子
であって、前記第１の凸縁は、２つ以上であり、前記第２の凸縁は、２つ以上である圧電薄膜振動素子。
【請求項４】請求項１乃至３の何れかに記載された圧
電薄膜振動素子であって、更に、第３の弧状縁と、第４の弧状縁とを含み、前記第３の弧状縁は、第３の凸縁を含み、前記第１の弧
状縁の一方の端と、前記第２の弧状縁の一方の端との間
に配置され、前記第３の凸縁は、前記第１の凸縁の凸方向に対して直
交する方向に凸となる縁であり、前記第４の弧状縁は、第４の凸縁を含み、前記第３の弧
状縁に対向し、前記第１の弧状縁の他方の端と、前記第
２の弧状縁の他方の端との間に配置され、前記第４の凸縁は、前記第３の凸縁の凸方向に対して逆
方向に凸となる縁である圧電薄膜振動素子。
【請求項５】請求項４に記載された圧電薄膜振動素子
であって、前記第３の凸縁は、１つであり、前記第４の凸縁は、１つである圧電薄膜振動素子。
【請求項６】請求項４に記載された圧電薄膜振動素子
であって、前記第３の凸縁は、２つ以上であり、前記第４の凸縁は、２つ以上である圧電薄膜振動素子。
【請求項７】請求項１乃至６の何れかに記載された圧
電薄膜振動素子であって、前記第１の凸縁、前記第２の凸縁、前記第３の凸縁、及
び、前記第４の凸縁の少なくとも１つは、円弧、放物線
形状、又は、双曲線形状である圧電薄膜振動素子。
【請求項８】請求項１乃至７の何れかに記載された圧
電薄膜振動素子であって、前記圧電薄膜は、主面に、少なくとも１つの辺を含み、前記上部励振電極は、前記第１の弧状縁の両端を結んだ
直線が、前記圧電薄膜の前記辺に対して、１０°乃至８
０°の角度で傾斜する圧電薄膜振動素子。
【請求項９】請求項１乃至８の何れかに記載された圧
電薄膜振動素子であって、前記下部励振電極は、少なくとも１つの辺を含み、前記上部励振電極は、前記第１の弧状縁の両端を結んだ
直線が、前記下部励振電極の前記辺に対して、１０°乃
至８０°の角度で傾斜する圧電薄膜振動素子。
【請求項１０】請求項１乃至９の何れかに記載された
圧電薄膜振動素子であって、更に、バッファ層を含み、前記バッファ層は、前記下部励振電極を介して、前記圧
電薄膜の厚み方向の一方の主面側に設けられている圧電
薄膜振動素子。
【請求項１１】請求項１乃至１０の何れかに記載され
た圧電薄膜振動素子であって、更に、基板を含み、前記基板は、一方の主面側に、前記下部励振電極が設け
られ、他方の主面に、前記下部励振電極に対向して凹部
が設けられている圧電薄膜振動素子。
【請求項１２】請求項１１に記載された圧電薄膜振動
素子であって、前記上部励振電極は、前記第１の弧状縁の両端を結んだ
直線が、前記基板の端面に対して、１０°乃至８０°の
角度で傾斜する圧電薄膜振動素子。
【請求項１３】請求項１１又は１２に記載された圧電
薄膜振動素子であって、前記凹部の最底面は、少なくとも１つの辺を含み、前記上部励振電極は、前記第１の弧状縁の両端を結んだ
直線が、前記凹部の最底面の前記辺に対して、１０°乃
至８０°の角度で傾斜する圧電薄膜振動素子。
【請求項１４】請求項１乃至１３の何れかに記載され
た圧電薄膜振動素子であって、前記圧電薄膜は、ｃ軸が前記圧電薄膜の厚み方向に配向
あるいはエピタキシャル成長した薄膜である圧電薄膜振
動素子。
【請求項１５】請求項１乃至１４の何れかに記載され
た圧電薄膜振動素子であって、前記上部励振電極の面積は、その面積を変えずに形状を
正方形とし、共振周波数をｆｒとし、反共振周波数をｆ
ａとしたとき、圧電薄膜振動素子の電気的共振特性にお
けるｆｒ〜（２ｆａ−ｆｒ）の周波数範囲に、スプリア
スが５個以上発生するように選定されている圧電薄膜振
動素子。
【請求項１６】圧電薄膜振動素子を複数含むフィルタ
であって、前記圧電薄膜振動素子は、請求項１乃至１５の何れかに
記載された圧電薄膜振動素子でなり、前記圧電薄膜振動素子のそれぞれは、互いに組合されて
いるフィルタ。