JP2008252159A - ラダー型圧電フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】良好な濾波特性を容易に得ることができるようにする。
【解決手段】ラダー型圧電フィルタ１を構成するベアチップ１０においては、連続する圧電体薄膜１５を直線１８１で分割して得られる領域１８５，１８６のうち、領域１８５の側に並列腕共振子１０１，１０３を形成し、領域１８６の側に直列腕共振子１０２を形成している。このように、直線１８５の両側に並列腕共振子１０１，１０３と直列腕共振子１０２とを分離して配置すると、並列腕共振子１０１，１０３の周波数調整と直列腕共振子１０２の周波数調整を別々に行うことが容易になり、良好な濾波特性を容易に得ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、並列腕共振子及び直列腕共振子を合計３個以上有するラダー型圧電フィルタに関する。

複数の圧電薄膜共振子を組み合わせたラダー型圧電フィルタにおいて適切な濾波特性を得るためには、並列腕共振子の周波数と直列腕共振子の周波数との差（以下、単に「周波数差」という）を適切に調整する必要がある。特許文献１は、その調整方法の一例を示す先行技術文献で、周波数差の調整（Δｆ調整）のための質量付加膜（第１調整層）を圧電薄膜共振子の上に成膜し、その膜厚を調整することにより周波数差を調整する技術を開示している。

特開２００５−２８６９４５号公報

しかし、特許文献１の技術では、周波数差の調整が極めて面倒であるという問題がある。本発明は、この問題を解決するためになされたもので、周波数差の調整を容易にし、良好な濾波特性を容易に得ることができるようにすることを目的とする。

請求項１の発明は、連続する圧電体薄膜を直線で分割して得られる第１の領域において前記圧電体薄膜を挟んで駆動電極を対向させることにより形成された並列腕共振子と、前記圧電体薄膜を直線で分割して得られる第２の領域において前記圧電体薄膜を挟んで駆動電極を対向させることにより形成された直列腕共振子とを備え、前記並列腕共振子及び前記直列腕共振子を合計３個以上有するラダー型圧電フィルタである。

請求項３の発明は、前記直列腕共振子の複数が前記直線と平行に一列に配列される請求項１に記載のラダー型圧電フィルタである。

請求項４の発明は、前記並列腕共振子を構成する前記駆動電極の平面形状が細長矩形であり、当該細長矩形の長手方向が前記直線と平行となっており、前記直列腕共振子を構成する前記駆動電極の平面形状が細長矩形であり、当該細長矩形の長手方向が前記直線と垂直となっている請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のラダー型圧電フィルタである。

本発明によれば、並列腕共振子の周波数調整と直列腕共振子の周波数調整を別々に行うことができるので、良好な濾波特性を容易に得ることができる。

＜１ 第１実施形態＞
＜１．１ 電気的構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るラダー型圧電フィルタ１の回路図である。

図１に示すように、ラダー型圧電フィルタ１は、信号ライン１１１とグランドとを架する並列腕共振子１０１，１０３と、信号ライン１１１に挿入される直列腕共振子１０２とを交互に接続して構成される。ラダー型圧電フィルタ１は、信号ライン１１１の一端のポート１２１に入力された信号を濾波して信号ライン１１１の他端のポート１２２へ出力する。もちろん、ポート１２１とポート１２２とを入れ替えて用いることもできる。

＜１．２ ベアチップ＞
図２〜図４は、並列腕共振子１０１，１０３及び直列腕共振子１０２を含むベアチップ１０の模式図である。図２は、ベアチップ１０の斜視図、図３は、ベアチップ１０の平面図、図４は、図３のIV-IVで示される切断線におけるベアチップ１０の断面図となっている。、図２〜図４には、説明の便宜上、左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする共通のＸＹＺ直交座標系が定義されている。

図２〜図４に示すように、ベアチップ１０は、支持基板１１の上に、接着層１２、キャビティ形成膜１３、下面電極１４（１４１，１４２）、圧電体薄膜１５及び上面電極１６（１６１〜１６４）をこの順序で積層した構造を有している。ベアチップ１０の製造にあたっては、単独で自重に耐え得る圧電体基板を除去加工することにより圧電体薄膜１５を得ているが、除去加工によって得られる圧電体薄膜１５は単独で自重に耐え得ない。このため、ベアチップ１０の製造にあたっては、除去加工に先立って、キャビティ形成膜１３及び下面電極１４を形成した圧電体基板を支持体となる支持基板１１にあらかじめ接着している。

＜１．３ 支持基板＞
支持基板１１は、ベアチップ１０の製造途上で圧電体基板を除去加工するときに、キャビティ形成膜１３及び下面電極１４が下面に形成された圧電体基板を接着層１２を介して支持する支持体としての役割を有している。加えて、支持基板１１は、ベアチップ１０の製造後に、キャビティ形成膜１３及び下面電極１４が下面に形成され、上面電極１６が上面に形成された圧電体薄膜１５を接着層１２を介して支持する支持体としての役割も有している。したがって、支持基板１１には、圧電体基板を除去加工するときに加わる力に耐え得ることと、ベアチップ１０の製造後にも強度が低下しないこととが要請される。

支持基板１１の材料及び厚さは、このような要請を満足するように、適宜選択することができる。ただし、支持基板１１の材料を、圧電体薄膜１５を構成する圧電材料と近い熱膨張率、より望ましくは、圧電体薄膜１５を構成する圧電材料と同じ熱膨張率を有する材料、例えば、圧電体薄膜１５を構成する圧電材料と同じ材料とすれば、ベアチップ１０の製造途上において、熱膨張率の差に起因する反りや破損を抑制することができ、ベアチップ１０の製造後において、熱膨張率の差に起因する特性変動や破損を抑制することができる。なお、熱膨張率に異方性がある材料を用いる場合、支持基板１１と圧電体薄膜１５とで各方向の熱膨張率がともに同じとなるように配慮することが望ましく、支持基板１１と圧電体薄膜１５とに同じ圧電材料を用いる場合、支持基板１１と圧電体薄膜１５とで結晶方位を一致させることが望ましい。

＜１．４ 接着層＞
接着層１２は、ベアチップ１０の製造途上で圧電体基板を除去加工するときに、キャビティ形成膜１３及び下面電極１４が下面に形成された圧電体基板を支持基板１１に接着固定する役割を有している。加えて、接着層１２は、ベアチップ１０の製造後に、キャビティ形成膜１３及び下面電極１４が下面に形成され、上面電極１６が上面に形成された圧電体薄膜１５を支持基板１１に接着固定する役割も有している。したがって、接着層１２には、圧電体基板を除去加工するときに加わる力に耐え得ることと、ベアチップ１０の製造後にも接着力が低下しないこととが要請される。

このような要請を満足する接着層１２の望ましい例としては、有機接着剤、望ましくは、充填効果を有し、接着対象が完全に平坦ではなくても十分な接着力を発揮するエポキシ接着剤（熱硬化性を利用するエポキシ樹脂の接着剤）やアクリル接着剤（光硬化性及び熱硬化性を併用するアクリル樹脂の接着剤）により形成された接着層１２を挙げることができる。このような樹脂を採用することにより、圧電体基板と支持基板１１との間に期待しない空隙が生じることを防止し、当該空隙により圧電体基板の除去加工時にクラック等が発生することを防止可能である。ただし、このことは、これ以外の接着層１２によって支持基板１１と圧電体薄膜１５とが接着固定されることを妨げるものではない。

＜１．５ キャビティ形成膜＞
キャビティ形成膜１３は、絶縁材料を成膜することにより得られた絶縁体膜である。キャビティ形成膜１３は、駆動部１４１１，１４１２，１４２１が形成される領域の外側に形成され、当該領域において圧電体薄膜１５を支持基板１１から離隔させるキャビティを形成している。このようなスペーサとしての役割を有するキャビティ形成膜１３により、当該領域において圧電体薄膜１５が支持基板１１と干渉しなくなり、当該領域における振動の励振が阻害されることがなくなる。

キャビティ形成膜１３を構成する絶縁材料は、特に制限されないが、二酸化ケイ素（SiO₂）等の絶縁材料から選択することが望ましい。

＜１．６ 圧電体薄膜＞
圧電体薄膜１５は、圧電体基板を除去加工することにより得られる。より具体的には、圧電体薄膜１５は、単独で自重に耐え得る厚み（例えば、５０μｍ以上）を有する圧電体基板を、単独で自重に耐え得ない膜厚（例えば、１０μｍ以下）まで除去加工で薄肉化することにより得られる。

圧電体薄膜１５を構成する圧電材料としては、所望の圧電特性を有する圧電材料を選択することができるが、水晶（SiO₂）、ニオブ酸リチウム(LiNbO₃）、タンタル酸リチウム（LiTaO₃）、四ホウ酸リチウム（Li₂B₄O₇）、酸化亜鉛（ZnO）、ニオブ酸カリウム（KNbO₃）及びランガサイト（La₃Ga₃SiO₁₄）等の粒界を含まない単結晶材料を選択することが望ましい。圧電体薄膜１５を構成する圧電材料として単結晶材料を用いることにより、圧電体薄膜１５の電気機械結合係数及び機械的品質係数を向上することができるからである。

また、圧電体薄膜１５における結晶方位も、所望の圧電特性を有する結晶方位を選択することができる。ここで、圧電体薄膜１５における結晶方位は、ベアチップ１０の共振周波数や反共振周波数の温度特性が良好となる結晶方位とすることが望ましく、周波数温度係数が「０」となる結晶方位とすることがさらに望ましい。

圧電体基板の除去加工は、切削、研削及び研磨等の機械加工並びにエッチング等の化学加工等により行う。ここで、複数の除去加工方法を組み合わせ、加工速度が速い除去加工方法から、加工対象に生じる加工変質が小さい除去加工方法へと除去加工方法を段階的に切り替えながら圧電体基板を除去加工すれば、高い生産性を維持しつつ、圧電体薄膜１５の品質を向上し、ベアチップ１０の特性を向上することができる。例えば、圧電体基板を固定砥粒に接触させて削る研削及び圧電体基板を遊離砥粒に接触させて削る研磨を順次行った後に、当該研磨によって圧電体基板に生じた加工変質層を仕上げ研磨により除去するようにすれば、圧電体基板を削る速度が早くなり、ベアチップ１０の生産性を向上することができるとともに、圧電体薄膜１５の品質を向上することにより、ベアチップ１０の特性を向上することができる。

このようなベアチップ１０では、圧電体薄膜１５をスパッタリング等により成膜した場合と異なり、圧電体薄膜１５を構成する圧電材料や圧電体薄膜１５における結晶方位が下地の制約を受けないので、圧電体薄膜１５を構成する圧電材料や圧電体薄膜１５における結晶方位の選択の自由度が高くなっている。したがって、ベアチップ１０では、所望の特性を実現することが容易になっている。

この圧電体薄膜１５には、圧電体薄膜１５の下面と上面との間を貫通し、圧電体薄膜１５を挟んで対向する下面電極１４と上面電極１６とを導通させるバイアホール１５５，１５６が形成されている。バイアホール１５５は、その内側面に成膜された導電体薄膜により下面電極１４１と上面電極１６４とを電気的に接続し、バイアホール１５６は、その内側面に成膜された導電体薄膜により下面電極１４２と上面電極１６２とを電気的に接続する。

＜１．７ 下面電極及び上面電極＞
下面電極１４及び上面電極１６は、それぞれ、圧電体薄膜１５の平坦に研磨された下面及び上面に導電材料を成膜することにより形成された導電体薄膜である。ここで、圧電体薄膜１５の下面及び上面が「平坦」であるとは、研磨後に不可避的に残存する表面粗さを超えるような凹凸がない状態をいう。

下面電極１４及び上面電極１６を構成する導電材料は、特に制限されないが、アルミニウム（Al）、銀（Ag）、銅（Cu）、白金（Pt）、金（Au）、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）、モリブデン（Mo）、タングステン(W)及びタンタル（Ta）等の金属から選択することが望ましい。もちろん、下面電極１４及び上面電極１６を構成する導電材料として合金を用いてもよい。また、複数種類の導電材料を重ねて成膜することにより、下面電極１４及び上面電極１６を形成してもよい。

図５及び図６は、それぞれ、下面電極１４及び上面電極１６のパターンを示す図である。図５及び図６にも、図２〜図４と共通のＸＹＺ直交座標系が定義されている。

図３、図５及び図６に示すように、下面電極１４１の一部を占める細長矩形の駆動部１４１１は、上面電極１６１の一部を占める細長矩形の駆動部１６１１と圧電体薄膜１５を挟んで対向し、並列腕共振子１０１を形成している。下面電極１４１の一部を占める細長矩形の駆動部１４１２は、上面電極１６２の一部を占める細長矩形の駆動部１６２１と圧電体薄膜１５を挟んで対向し、直列腕共振子１０２を形成している。

また、下面電極１４２の一部を占める細長矩形の駆動部１４２１は、上面電極１６３の一部を占める細長矩形の駆動部１６３１と圧電体薄膜１５を挟んで対向し、並列腕共振子１０３を形成している。

下面電極１４１の、駆動部１４１１，１４１２を除く残余を占める給電部１４１４は、バイアホール１５５によって、上面電極１６４の全部を占める給電部１６４４に接続されている。

また、下面電極１４２の、駆動部１４２１を除く残余を占める給電部１４２４は、バイアホール１５６によって、上面電極１６２の、駆動部部１６２１を除く残余を占める給電部１６２４に接続されている。

上面電極１６４，１６２は、それぞれ、フリップチップバンプやボンディングワイヤ等を介してポート１２１，１２２に接続される。また、上面電極１６１，１６３は、フリップチップバンプやワイヤボンディング等を介して接地される。

＜１．８ 並列腕共振子及び直列腕共振子の配置＞
図３に示すように、ベアチップ１０においては、連続する圧電体薄膜１５を直線１８１で分割して得られる領域１８５，１８６のうち、領域１８５の側に並列腕共振子１０１，１０３を形成し、領域１８６の側に直列腕共振子１０２を形成している。このように、直線１８５の両側に並列腕共振子１０１，１０３と直列腕共振子１０２とを分離して配置すると、並列腕共振子１０１，１０３の周波数調整と直列腕共振子１０２の周波数調整を別々に行うことが容易になり、良好な濾波特性を容易に得ることができる。

すなわち、ベアチップ１０では、図７の平面図に示すように、領域１８６をマスク１９１で保護しつつ、領域１８５にある駆動部１６１１，１６３１（又は、その上に成膜された二酸化ケイ素膜等の質量付加膜）の膜厚をイオンビーム等で調整することにより、並列腕共振子１０１，１０３の周波数調整を直列腕共振子１０２の周波数調整とは独立して行うことができる。また、ベアチップ１０では、図８の平面図に示すように、領域１８５をマスク１９１で保護しつつ、領域１８６にある駆動部１６２１（又は、その上に成膜された二酸化ケイ素膜等の質量付加膜）の膜厚をイオンビーム等で調整することにより、直列腕共振子１０２の周波数調整を並列腕共振子１０１，１０３の周波数調整とは独立して行うことができる。このような独立した周波数調整によれば、並列腕共振子１０１，１０３の周波数と直列腕共振子１０２の周波数との差を適切なものとすることができ、ラダー型圧電フィルタ１の濾波特性を向上することができる。

このように並列腕共振子１０１，１０３及び直列腕共振子１０２の配置を工夫することにより選択的な周波数調整を可能にすることは、複数の圧電薄膜共振子（ＦＢＡＲ;Film Bulk Acoustic Filter）を組み合わせた数ＧＨｚ帯のラダー型圧電フィルタのような、並列腕共振子１０１，１０３と直列腕共振子１０２とが接近しがちなラダー型圧電フィルタにおいて特に意義がある。

さらに、ベアチップ１０では、２個の並列腕共振子１０１、１０３が直線１８１と平行に一列に配列されている。ここで、「直線１８１と平行に一列に配列されている」とは、一の並列腕共振子を直線１８１と平行に移動すると他の並列共振子と重なり合うような位置関係にあることをいう。

＜１．９ ベアチップの製造＞
続いて、支持基板１１及び圧電体薄膜１５を構成する圧電材料としてニオブ酸リチウムの単結晶、接着層１２を構成する材料としてエポキシ接着剤、キャビティ形成膜１３を構成する絶縁材料として二酸化ケイ素、下面電極１４及び上面電極１６を構成する導電材料としてタングステンを用いた場合を例として、ベアチップ１０の製造方法を説明する。ただし、以下で説明する製造方法は例示に過ぎず、所望の特性に応じて材料を変更することを妨げるものではない。また、圧電体薄膜１５を圧電体基板の除去加工により得ることも必須ではなく、従来から行われているように、基板の上に下面電極１４、圧電体薄膜１５及び上面電極１６をスパッタリング等の付加加工で順次成膜することによりベアチップ１０を製造してもよい。

なお、以下で説明する製造方法においては、ベアチップ１０は、製造原価の低減のために、多数（典型的には、数１００個〜数１０００個）のベアチップ１０を一体化したマザー基板を作製して先述の周波数調整を行った後に、当該マザー基板をダイシングソーで切断して個々のベアチップ１０へ分離することによって得られている。

以下では、便宜上、当該マザー基板に含まれる１個のベアチップ１０に着目して説明を進めるが、マザー基板に含まれる他のベアチップ１０も着目したベアチップ１０と同時平行して製造されている。

ベアチップ１０の製造にあたっては、最初に、圧電体基板１７の下面の全面にタングステン膜をスパッタリングにより成膜し、一般的なフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングを行い、図５に示すパターンを有する下面電極１４を得る（図９）。

続いて、圧電体基板１７の下面の全面に二酸化ケイ素膜をスパッタリングにより成膜し、一般的なフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングを行い、キャビティ形成膜１３を形成する（図１０）。

さらに続いて、支持基板１１の上面に接着層１２となるエポキシ接着剤を塗布し、支持基板１１の上面と、下面電極１４及びキャビティ形成膜１３が形成された圧電体基板１７の下面とを張り合わせる。そして、支持基板１１及び圧電体基板１７に圧力を印加してプレス圧着を行う。しかる後に、エポキシ接着剤を硬化させ、支持基板１１と圧電体基板１７を接着する（図１１）。

支持基板１１と圧電体基板１７との接着が完了した後、圧電体基板１７を支持基板１１に接着した状態を維持したまま、支持基板１１の下面を研磨治具に接着固定し、圧電体基板１７の上面を固定砥粒の研削機で研削加工し、圧電体基板１７を薄肉化する。さらに、圧電体基板１７の上面をダイヤモンド砥粒で研磨加工し、圧電体基板１７をさらに薄肉化する。最後に、ダイヤモンド砥粒による研磨加工で圧電体基板１７に生じた加工変質層を除去するために、遊離砥粒及び不繊布系研磨パッドを使用して圧電体基板１７の仕上げ研磨を行い、所望の膜厚の圧電体薄膜１５を得る（図１２）。

次に、圧電体薄膜１５の上面（研磨面）を有機溶剤で洗浄し、クロム膜と金膜とを圧電体薄膜１５の上面に順次成膜し、得られた積層膜を一般的なフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングすることにより、圧電体薄膜１５の、バイアホール１５５，１５６を形成すべき部分のみを露出させたエッチングマスク１９１を得る（図１３）。

エッチングマスク１９１の形成後、加熱したバッファードフッ酸で圧電体薄膜１５のエッチングを行い、圧電体薄膜１５の上面と下面との間を貫通するバイアホール１５５，１５６を形成して下面電極１４を露出させるとともに、エッチングマスク１９１をエッチングにより除去する。

そして、圧電体基板１７の上面の全面にタングステン膜をスパッタリングにより成膜し、一般的なフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングを行い、図６に示すパターンを有する上面電極１６を得る（図１４）。これにより、ベアチップ１０が製造されたことになる。

＜２ 第２実施形態＞
＜２．１ 電気的構成＞
図１５は、本発明の第２実施形態に係るラダー型圧電フィルタ２の回路図である。

図１５に示すように、ラダー型圧電フィルタ２は、信号ライン２１１とグランドとを架する並列腕共振子２０１，２０３と、信号ライン２１１に挿入される直列腕共振子２０２，２０４とを交互に接続して構成される。ラダー型圧電フィルタ２は、信号ライン２１１の一端のポート２２１に入力された信号を濾波して信号ライン２１１の他端のポート２２２へ出力する。もちろん、ポート２２１とポート２２２とを入れ替えて用いることもできる。

＜２．２ ベアチップ＞
図１６，図１７は、並列腕共振子２０１，２０３及び直列腕共振子２０２、２０４を含むベアチップ２０の模式図である。図１６は、ベアチップ２０の平面図、図１７は、図１６のXVII-XVIIで示される切断線におけるベアチップ２０の断面図となっている。図１６，図１７には、説明の便宜上、左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする共通のＸＹＺ直交座標系が定義されている。

図１６，図１７に示すように、ベアチップ２０は、支持基板２１の上に、接着層２２、キャビティ形成膜２３、下面電極２４（２４１，２４２）、圧電体薄膜２５及び上面電極２６（２６１〜２６５）をこの順序で積層した構造を有している。支持基板２１、接着層２２、キャビティ形成膜２３、下面電極２４、圧電体薄膜２５及び上面電極２６は、ベアチップ１０の支持基板１１、接着層１２、キャビティ形成膜１３、下面電極１４、圧電体薄膜１５及び上面電極１６に対応し、同様の材料で構成することができる。

ラダー型圧電フィルタ１とラダー型圧電フィルタ２との主な相違は、ベアチップ２０の下面電極２４及び上面電極２６のパターンがベアチップ１０の下面電極１４及び上面電極１６とは異なっており、素子数が４個となっている点にある。

＜２．３ 下面電極及び上面電極＞
この相違点について、図１６，図１８及び図１９を参照しながら説明する。図１８及び図１９は、それぞれ、下面電極２４及び上面電極２６のパターンを示す図である。図１８及び図１９にも、図１６，図１７と共通のＸＹＺ直交座標系が定義されている。

図１６，図１８及び図１９に示すように、下面電極２４１の一部を占める細長矩形の駆動部２４１１は、上面電極２６１の一部を占める細長矩形の駆動部２６１１と圧電体薄膜２５を挟んで対向し、並列腕共振子２０１を形成している。下面電極２４１の一部を占める細長矩形の駆動部２４１２は、上面電極２６２の一部を占める細長矩形の駆動部２６２１と圧電体薄膜２５を挟んで対向し、直列腕共振子２０２を形成している。

下面電極２４２の一部を占める細長矩形の駆動部２４２１は、上面電極２６３の一部を占める細長矩形の駆動部２６３１と圧電体薄膜２５を挟んで対向し、並列腕共振子２０３を形成している。下面電極２４２の一部を示す細長矩形の駆動部２４２２は、上面電極２６５の一部を占める細長矩形の駆動部２６５１と圧電体薄膜２５を挟んで対向し、直列腕共振子２０４を形成している。

下面電極２４１の、駆動部２４１１，２４１２を除く残余を占める給電部２４１４は、バイアホール２５５によって、上面電極２６４に接続されている。

また、下面電極２４２の、駆動部２４２１，２４２２を除く残余を占める給電部２４２４は、バイアホール２５６によって、上面電極２６２の、駆動部部２６２１を除く残余を占める給電部２６２４に接続されている。

上面電極２６４，２６５は、それぞれ、フリップチップバンプやボンディングワイヤ等を介してポート２２１，２２２に接続される。また、上面電極２６１，２６３は、フリップチップバンプやワイヤボンディング等を介して接地される。

＜２．４ 並列腕共振子及び直列腕共振子の配置＞
図１６に示すように、ベアチップ２０においても、連続する圧電体薄膜２５を直線２８１で分割して得られる領域２８５，２８６のうち、領域２８５の側に並列腕共振子２０１，２０３を形成し、領域２８６の側に直列腕共振子２０２，２０４を形成している。このように、直線２８５の両側に並列腕共振子２０１，２０３と直列腕共振子２０２，２０４とを分離して配置すると、並列腕共振子２０１，２０３の周波数調整と直列腕共振子２０２，２０４の周波数調整を別々に行うことが容易になり、良好な濾波特性を容易に得ることができる。

さらに、ベアチップ２０でも、２個の並列腕共振子２０１、２０３が直線２８１と平行に一列に配列されている。加えて、ベアチップ２０では、２個の直列腕共振子２０２，２０４が直線２８１と平行に一列に配列されている。

＜３ 第３実施形態＞
＜３．１ 電気的構成＞
図２０は、本発明の第３実施形態に係るラダー型圧電フィルタ３の回路図である。

図２０に示すように、ラダー型圧電フィルタ３は、信号ライン３１１とグランドとを架する並列腕共振子３０１，３０３，３０５と、信号ライン３１１に挿入される直列腕共振子３０２，３０４，３０６とを交互に接続して構成される。ラダー型圧電フィルタ３は、信号ライン３１１の一端のポート３２１に入力された信号を濾波して信号ライン３１１の他端のポート３２２へ出力する。もちろん、ポート３２１とポート３２２とを入れ替えて用いることもできる。

＜３．２ ベアチップ＞
図２１，図２２は、並列腕共振子３０１，３０３，３０５及び直列腕共振子３０２、３０４．３０６を含むベアチップ３０の模式図である。図２１は、ベアチップ３０の平面図、図２２は、図２１のXXII-XXIIで示される切断線におけるベアチップ３０の断面図となっている。図２１，図２２には、説明の便宜上、左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする共通のＸＹＺ直交座標系が定義されている。

図２１，図２２に示すように、ベアチップ３０は、支持基板３１の上に、接着層３２、キャビティ形成膜３３、下面電極３４（３４１〜３４３）、圧電体薄膜３５及び上面電極３６（３６１〜３６７）をこの順序で積層した構造を有している。支持基板３１、接着層３２、キャビティ形成膜３３、下面電極３４、圧電体薄膜３５及び上面電極３６は、ベアチップ１０の支持基板１１、接着層１２、キャビティ形成膜１３、下面電極１４、圧電体薄膜１５及び上面電極１６に対応し、同様の材料で構成することができる。

ラダー型圧電フィルタ１とラダー型圧電フィルタ３との主な相違は、ベアチップ３０の下面電極３４及び上面電極３６のパターンがベアチップ１０の下面電極１４及び上面電極１６とは異なっており、素子数が６個となっている点にある。

＜３．３ 下面電極及び上面電極＞
この相違点について、図２１，図２３及び図２４を参照しながら説明する。図２３及び図２４は、それぞれ、下面電極３４及び上面電極３６のパターンを示す図である。図２３及び図２４にも、図２０，図２１と共通のＸＹＺ直交座標系が定義されている。

図２１，図２３及び図２４に示すように、下面電極３４１の一部を占める細長矩形の駆動部３４１１は、上面電極３６１の一部を占める細長矩形の駆動部３６１１と圧電体薄膜３５を挟んで対向し、並列腕共振子３０１を形成している。下面電極３４１の一部を占める細長矩形の駆動部３４１２は、上面電極３６２の一部を占める細長矩形の駆動部３６２１と圧電体薄膜３５を挟んで対向し、直列腕共振子３０２を形成している。

また、下面電極３４２の一部を占める細長矩形の駆動部３４２１は、上面電極３６３の一部を占める細長矩形の駆動部３６３１と圧電体薄膜３５を挟んで対向し、並列腕共振子３０３を形成している。下面電極３４２の一部を占める細長矩形の駆動部３４２２は、上面電極３６５の一部を占める細長矩形の駆動部３６５１と圧電体薄膜３５を挟んで対向し、直列腕共振子３０４を形成している。

さらに、下面電極３４３の一部を占める細長矩形の駆動部３４３１は、上面電極３６６の一部を占める細長矩形の駆動部３６６１と圧電体薄膜３５を挟んで対向し、並列腕共振子３０５を形成している。下面電極３４３の一部を占める細長矩形の駆動部３４３２は、上面電極３６７の一部を占める細長矩形の駆動部３６７１と圧電体薄膜３５を挟んで対向し、直列腕共振子３０５を形成している。

下面電極３４１の、駆動部３４１１，３４１２を除く残余を占める給電部３４１４は、バイアホール３５５によって、上面電極３６４に接続されている。下面電極３４２の、駆動部３４２１，３４２２を除く残余を占める給電部３４２４は、バイアホール３５６によって、上面電極３６２に接続されている。下面電極３４３の、駆動部３４３１，３４３２を除く残余を占める給電部３４３４は、バイアホール３５７によって、上面電極３６５に接続されている。

上面電極３６４，３６７は、それぞれ、フリップチップバンプやボンディングワイヤ等を介してポート３２１，３２２に接続される。また、上面電極３６１，３６３，３６６は、フリップチップバンプやワイヤボンディング等を介して接地される。

＜３．４ 並列腕共振子及び直列腕共振子の配置＞
図２１に示すように、ベアチップ３０においても、連続する圧電体薄膜３５を直線３８１で分割して得られる領域３８５，３８６のうち、領域３８５の側に並列腕共振子３０１，３０３，３０５を形成し、領域３８６の側に直列腕共振子３０２，３０４，３０６を形成している。このように、直線３８５の両側に並列腕共振子３０１，３０３，３０５と直列腕共振子３０２，３０４，３０６とを分離して配置すると、並列腕共振子３０１，３０３，３０５の周波数調整と直列腕共振子３０２，３０４，３０６の周波数調整を別々に行うことが容易になり、良好な濾波特性を容易に得ることができる。

さらに、ベアチップ３０でも、３個の並列腕共振子３０１，３０３，３０５が直線３８１と平行に一列に配列されている。加えて、ベアチップ３０では、３個の直列腕共振子３０２，３０４、３０６が直線３８１と平行に一列に配列されている。

＜４ 第４実施形態＞
＜４．１ 電気的構成＞
図２５は、本発明の第４実施形態に係るラダー型圧電フィルタ４の回路図である。

図２５に示すように、ラダー型圧電フィルタ４は、信号ライン４１１とグランドとを架する並列腕共振子４０１，４０３，４０５，４０７と、信号ライン４１１に挿入される直列腕共振子４０２，４０４，４０６とを交互に接続して構成される。ラダー型圧電フィルタ４は、信号ライン４１１の一端のポート４２１に入力された信号を濾波して信号ライン４１１の他端のポート４２２へ出力する。もちろん、ポート４２１とポート４２２とを入れ替えて用いることもできる。

＜４．２ ベアチップ＞
図２６，図２７は、並列腕共振子４０１，４０３，４０５，４０７及び直列腕共振子４０２、４０４，４０６を含むベアチップ４０の模式図である。図２６は、ベアチップ４０の平面図、図２７は、図２６のXXVII-XXVIIで示される切断線におけるベアチップ４０の断面図となっている。、図２６，図２７には、説明の便宜上、左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする共通のＸＹＺ直交座標系が定義されている。

図２６，図２７に示すように、ベアチップ４０は、支持基板４１の上に、接着層４２、キャビティ形成膜４３、下面電極４４（４４１〜４４４）、圧電体薄膜４５及び上面電極４６（４６１〜４６７）をこの順序で積層した構造を有している。支持基板４１、接着層４２、キャビティ形成膜４３、下面電極４４、圧電体薄膜４５及び上面電極４６は、ベアチップ１０の支持基板１１、接着層１２、キャビティ形成膜１３、下面電極１４、圧電体薄膜１５及び上面電極１６に対応し、同様の材料で構成することができる。

ラダー型圧電フィルタ１とラダー型圧電フィルタ４との主な相違は、ベアチップ４０の下面電極４４及び上面電極４６のパターンがベアチップ１０の下面電極１４及び上面電極１６とは異なっており、素子数が７個となっている点にある。

＜４．３ 下面電極及び上面電極＞
この相違点について、図２６，図２８及び図２９を参照しながら説明する。図２８及び図２９は、それぞれ、下面電極４４及び上面電極４６のパターンを示す図である。図２８及び図２９にも、図２６，図２７と共通のＸＹＺ直交座標系が定義されている。

図２６，図２８及び図２９に示すように、下面電極４４１の一部を占める細長矩形の駆動部４４１１は、上面電極４６１の一部を占める細長矩形の駆動部４６１１と圧電体薄膜４５を挟んで対向し、並列腕共振子４０１を形成している。

また、下面電極４４２の一部を占める細長矩形の駆動部４４２１は、上面電極４６１の一部を占める細長矩形の駆動部４６１２と圧電体薄膜４５を挟んで対向し、直列腕共振子４０２を形成している。下面電極４４２の一部を占める細長矩形の駆動部４４２２は、上面電極４６３の一部を占める細長矩形の駆動部４６３１と圧電体薄膜４５を挟んで対向し、並列腕共振子４０３を形成している。下面電極４４２の一部を占める細長矩形の駆動部４４２３は、上面電極４６４の一部を占める細長矩形の駆動部４６４１と圧電体薄膜４５を挟んで対向し、直列腕共振子４０４を形成している。

さらに、下面電極４４３の一部を占める細長矩形の駆動部４４３１は、上面電極４６４の一部を占める細長矩形の駆動部４６４２と圧電体薄膜４５を挟んで対向し、並列腕共振子４０５を形成している。

加えて、下面電極４４４の一部を占める細長矩形の駆動部４４４１は、上面電極４６４の一部を占める細長矩形の駆動部４６４３と圧電体薄膜４５を挟んで対向し、直列腕共振子４０６を形成している。下面電極４４４の一部を占める細長矩形の駆動部４４４２は、上面電極４６６の一部を占める細長矩形の駆動部４６６１と圧電体薄膜４５を挟んで対向し、並列腕共振子４０７を形成している。

下面電極４４１の、駆動部４４１１を除く残余を占める給電部４４１４は、バイアホール４５５によって、上面電極４６２に接続されている。下面電極４４３の、駆動部４４３１を除く残余を占める給電部４４３４は、バイアホール４５６によって、上面電極４６５に接続されている。下面電極４４４の、駆動部４４４１，４４４２を除く残余を占める給電部４４４４は、バイアホール４５７によって、上面電極４６７に接続されている。

上面電極４６１，４８１は、それぞれ、フリップチップバンプやボンディングワイヤ等を介してポート４２１，４２２に接続される。

また、上面電極４６２，４６３，４６５，４６６は、フリップチップバンプやボンディングワイヤ等を介して接地される。

＜４．４ 並列腕共振子及び直列腕共振子の配置＞
図２６に示すように、ベアチップ４０においても、連続する圧電体薄膜４５を直線４８１で分割して得られる領域４８５，４８６のうち、領域４８５の側に並列腕共振子４０１，４０３，４０５、４０７を形成し、領域４８６の側に直列腕共振子４０２，４０４，４０６を形成している。このように、直線４８５の両側に並列腕共振子４０１，４０３，４０５、４０７と直列腕共振子４０２，４０４，４０６とを分離して配置すると、並列腕共振子４０１，４０３，４０５、４０７の周波数調整と直列腕共振子４０２，４０４，４０６の周波数調整を別々に行うことが容易になり、良好な濾波特性を容易に得ることができる。

さらに、ベアチップ４０でも、４個の並列腕共振子４０１，４０３，４０５、４０７が直線３８１と平行に一列に配列されている。加えて、ベアチップ４０では、３個の直列腕共振子４０２，４０４，４０６が直線４８１と平行に一列に配列されている。４個の並列腕共振子４０１，４０３，４０５、４０７及び３個の直列腕共振子４０２，４０４，４０６をこのように配列すれば、並列腕共振子４０１，４０３，４０５、４０７と直列腕共振子４０２，４０４，４０６とを接続する配線（下面電極４４や上面電極４６のパターン）の長さを短くすることができるので、当該配線の抵抗等の影響を減らすことができる。

さらに、ベアチップ４０では、平面形状が細長矩形の並列腕共振子４０１，４０３，４０５、４０７の長手方向を直線４８１に平行にし（横長にし）、細長矩形の直列腕共振子４０２，４０４，４０６の長手方向を直線４８１に垂直にしている（縦長にしている）。このように、並列腕共振子４０１，４０３，４０５、４０７と直列腕共振子４０２，４０４，４０６とで長手方向を直交させると、共振子を接続する配線の幅を広くすることができるので、当該配線の抵抗等の影響を減らすことができる。

＜その他＞
第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態及び第４実施形態においては、それぞれ、ラダー型圧電フィルタの素子数すなわち並列腕共振子の数及び直列腕共振子の数の合計が３個、４個、６個及び７個である場合を説明したが、素子数は増減することができ、素子数が３個以上であれば本発明を適用することができる。

また、濾波特性の改善やインピーダンス整合等のために、並列腕共振子及び直列腕共振子以外の素子をラダー型圧電フィルタに含めてもよい。例えば、図３０の回路図に示すように、信号ライン５１１とグランドとを架する並列腕共振子５０１，５０３，５０５と、信号ライン５１１に挿入される直列腕共振子５０２，５０４，５０６とを交互に接続したラダー型圧電フィルタ５において、並列腕共振子５０１，５０３，５０５にインダクタ５０７，５０８，５０９を直列接続してもよい。

本発明の第１実施形態に係るラダー型圧電フィルタの回路図である。 ベアチップの斜視図である。 ベアチップの平面図である。 図３のIV-IVで示される切断線におけるベアチップの断面図である。 下面電極のパターンを示す図である。 上面電極のパターンを示す図である。 並列腕共振子の周波数調整時のベアチップの平面図である。 直列腕共振子の周波数調整時のベアチップの平面図である。 ベアチップの製造方法を説明する断面図である。 ベアチップの製造方法を説明する断面図である。 ベアチップの製造方法を説明する断面図である。 ベアチップの製造方法を説明する断面図である。 ベアチップの製造方法を説明する断面図である。 ベアチップの製造方法を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態に係るラダー型圧電フィルタの回路図である。 ベアチップの平面図である。 ベアチップの断面図である。 下面電極のパターンを示す図である。 上面電極のパターンを示す図である。 本発明の第３実施形態に係るラダー型圧電フィルタの回路図である。 ベアチップの平面図である。 ベアチップの断面図である。 下面電極のパターンを示す図である。 上面電極のパターンを示す図である。 本発明の第４実施形態に係るラダー型圧電フィルタの回路図である。 ベアチップの平面図である。 ベアチップの断面図である。 下面電極のパターンを示す図である。 上面電極のパターンを示す図である。 ラダー型圧電フィルタの回路図である。

符号の説明

１ ラダー型圧電フィルタ
１４，２４，３４，４４ 上面電極
１５，２５，３５，４５ 圧電体薄膜
１６，２６，３６，４６ 下面電極
１０１，１０３，２０１，２０３，３０１，３０３，３０５，４０１，４０３，４０５，４０７ 並列腕共振子
１０２，２０２，２０４，３０２，３０４，３０６，４０２，４０４，４０６ 直列腕共振子

Claims (4)

1. 連続する圧電体薄膜を直線で分割して得られる第１の領域において前記圧電体薄膜を挟んで駆動電極を対向させることにより形成された並列腕共振子と、
   前記圧電体薄膜を直線で分割して得られる第２の領域において前記圧電体薄膜を挟んで駆動電極を対向させることにより形成された直列腕共振子と、
   を備え、
   前記並列腕共振子及び前記直列腕共振子を合計３個以上有するラダー型圧電フィルタ。
2. 前記並列腕共振子の複数が前記直線と平行に一列に配列される請求項１に記載のラダー型圧電フィルタ。
3. 前記直列腕共振子の複数が前記直線と平行に一列に配列される請求項１に記載のラダー型圧電フィルタ。
4. 前記並列腕共振子を構成する前記駆動電極の平面形状が細長矩形であり、当該細長矩形の長手方向が前記直線と平行となっており、
   前記直列腕共振子を構成する前記駆動電極の平面形状が細長矩形であり、当該細長矩形の長手方向が前記直線と垂直となっている請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のラダー型圧電フィルタ。

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