JP6215948B2 - リニアリティ特性が改善されたコンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、たとえば高周波数（ＨＦ）回路用の、リニアリティ特性が改善されたコンデンサに関する。

コンデンサは、理想的な静電容量素子を実装するものである。このため回路理論においては、容量素子はその容量でのみ特徴づけられているが、一方でコンデンサは、その容量特性の他に一般的に望ましくない周波数特性および温度依存特性、寄生インダクタンスおよび非線形特性を備えている。

特に、たとえばモバイル通信装置での応用に見られるＨＦ回路においては、望ましくないＩＭＤ（ＩＭＤ＝Inter-Modulation Distortion）の生成があり得る。実際のモバイル通信システムは、その送受信ユニットにおける全ての部品に高い要求基準が課されており、そのコンデンサについても同様である。特に部品の非線形特性は、実際には信号路における高調波および相互変調積の生成をもたらし、受信側の感度を著しく低下させる。

モバイル通信装置は、たとえば音響波で動作するフィルタデバイスを備え、たとえば音響体積波で動作するフィルタデバイスを備える。このため適合するフィルタ回路は、ある理想的な静電容量素子に対応した電磁特性を備えなければならない。

特許文献１には、たとえばモバイル通信装置のデュプレクサ回路（複数）にＨＦフィルタ（複数）が含まれているものが開示されている。

特許文献２には、小さな寸法で良好な電気特性を得るために、コンデンサ（複数）を音響体積波で動作するデバイスに集積することが開示されている。

ＨＦフィルタ用のこれらの公知のコンデンサで問題となるのは、実際のコンデンサでの上記の望ましくない特性である。

独国特許公開公報第１０２００８０４５３４６Ａ１号明細書 独国特許公開公報第１０２００９０１１６３９Ａ１号明細書

したがって本発明の課題は、ＨＦフィルタ回路での使用に適し、かつ理想的な静電容量素子にできる限り近い電気特性、とりわけ良好な線形性を有するコンデンサを提供することである。さらにこのようなコンデンサは、たとえば音響体積波で動作するデバイスに実装された場合、寄生共振の作用がまったくあってはならない。さらに適合するコンデンサは、安価かつ製造コストの増加無しに製造可能でなければならない。さらに適合するコンデンサは、進行中の微小化のトレンドに適合するコンデンサとなっていなければならない。

これらの課題は、請求項１に記載のコンデンサによって解決される。従属項は本発明の有利な実施例を提示する。ここでこれらの請求項および以下に記載する特徴は任意に組み合わせて協働させ、カスタマイズされたコンデンサとすることができる。

コンデンサは第１の導電層および第２の導電層を備える。このコンデンサは、さらに上記の第１の導電層にパターニングされた第１の電極および第２の電極と、上記の第２の導電層にパターニングされた第３の電極とを備える。これらの導電層の間には、誘電層が配設されている。上記の第１の電極の一部と上記の第２の電極の一部は、それぞれ上記の第３の電極の一部と重なっている。ここでこの第１の電極および第２の電極は、上記のコンデンサの接続電極である。

この「重なっている」という表現は、これらの電極の対応する領域が平面的に対向していることを意味する。ここで少なくともこれらの電極の重なっている部分は、実質的にそれぞれ１つの平板コンデンサとなっている。

上記のコンデンサの接続電極を介して、すなわち上記の第１の電極および第２の電極を介して、このコンデンサは周辺回路と接続可能である。

上記の第１の電極と上記の第３の電極とで１つの第１の部分コンデンサを形成することが可能であり、これに対して上記の第３の電極と上記の第２の電極とで１つの第２の部分コンデンサを形成することが可能である。したがってこのコンデンサは、実質的に２つの部分コンデンサの直列回路である。

こうしてこのコンデンサは、１つの層構造を備え、この層構造は音響波、たとえば音響体積波で動作するデバイスの製造プロセスに適合している。

コンデンサの良好な電気特性は、層（複数）の材料の適切な選択によって得ることができる。とりわけこの誘電体層の材料の選択は、このコンデンサの線形特性に大きな影響を与える。

１つの実施形態においては、この誘電体層は圧電性ではない。これにより、この誘電体層の材料は、音響体積波で動作するデバイスの圧電層の材料とは本質的に異なっている。

音響体積波で動作するデバイスは、２つの電極の間に１つの圧電層を備えている。下部電極，圧電層，および上部電極からなる積層体は、この積層体の共振周波数を有するHF信号がこれらの電極に印加された場合、電子音響的に活性となる。ここでこのような積層体では、音響共振が生成される。これにより、かなりの程度に非線形の特性を示す電子音響共振器となる。いわゆるBAW共振器（ＢＡＷ＝Bulk Acoustic Wave＝音響体積波）の代わりにコンデンサを得ようとするならば、適合する積層体を、共振器をデチューニングする層の上部電極の上面への堆積のような機械的特性によって、この共振器をデチューニングすることが可能である。ただしこの際、理想的な静電容量素子は得られない。

ＢＡＷ共振器の中には、音響共振の生成を促進する音響ミラーが配設されているものがある。このようなミラーは、高い音響インピーダンスを有する材料と低い音響インピーダンスを有する材料とが交互になった層配列を備えてよい。高い音響インピーダンスの材料は、具体的には高い比重を有する材料であり、たとえば金属である。その誘電体がＢＡＷ共振積層体の圧電層ではなく、このミラーの材料を誘電体として用いるコンデンサも可能であるが、これは対応する電極、特に下部電極がこの積層体の深部に埋め込まれており、かなり深くまで以下に示す層を貫通接続部が貫通する必要があるので、非常にコストがかかる。
１．圧電材料を有する層。
２．このＢＡＷ共振器の下部電極を有する層。
３．このコンデンサの誘電体材料を有する、このＢＡＷ共振器の下部電極の下に配設された層を有する層。

そこで本発明は、上記の圧電材料を有する層の下の誘電体材料を有する層を貫通する貫通接続部を全く必要としないコンデンサを提供するものである。すなわち本発明は、その電極が容易に接続され得るコンデンサを提供する。この誘電体材料が圧電性でないということによって、非常に良好な電気特性、具体的には線形な特性が得られる。

１つの実施形態においては、本発明によるコンデンサの誘電体層は、これに対応した、音響波で動作するデバイス、たとえば音響体積波で動作するデバイスのミラー層となっている。

１つの実施形態においては、上記の第１の導電層は、音響体積波で動作する共振器の電極が配設されている層である。とりわけこの第１の導電層は、音響体積波で動作する共振器の電極を備えてよい。

１つの実施形態においては、上記の第１の電極は、音響体積波で動作する共振器である。これに対応して、上記の部分コンデンサの少なくとも１つは、１つのＢＡＷ共振器積層体の下部に配設されている。この第１の電極は、１つのＢＡＷ共振器の１つの電極であるので、この第１の電極への電気的入力は容易に行うことができる。このような場合、上記の第２の電極に到達して接続されるために、上記の圧電材料を有する層を貫通する高々もう１つの貫通接続部が必要である。

１つの実施形態においては、上記の第１の導電層の上に適宜１つの圧電層と、この圧電層の上に１つのさらなる導電層を備える。この圧電層の上のさらなる導電層においては、ＢＡＷ共振積層体の上部電極はパターニングされていてよい。上記の第２の電極の上に上記の誘電体材料を有する層を貫通する貫通接続部があると、このさらなる導電層のパターニングされた材料は、この第２の電極との回路接続を生成することができる。

このようにして、ほぼ追加製造プロセス無しに形成可能なコンデンサが得られる。特にこのコンデンサの誘電体材料を貫通する貫通接続部は必要でない。

１つの実施形態においては、適宜第１および第２の電極から選択された２つの電極の１つが、上記の圧電層を貫通する貫通接続部を介して１つのＨＦフィルタ回路と回路接続されている。

１つの実施形態においては、第１および第２の電極から選択されたこれら２つの電極の少なくとも１つは、１つのバンプ接続部の下に配設され、このバンプ接続部と回路接続される。

ＢＡＷ共振器の積層体は、特に音響ミラーと共に、担体基板上に配設され、ＢＡＷチップの一部となっている。このようなチップは、フリップチップ構造として他の回路部品あるいは適合したデバイス（複数）によって（すなわちバンプ接続部（複数）を介して）回路接続されて結合されている。こうしてこれらのバンプ接続部（複数）は、電子音響共振器の障害とならず、これらのバンプ接続部はＢＡＷ共振器（複数）上でなく、これらのＢＡＷ共振器の隣に配設されている。低く構成されたデバイスを得るために、これらのバンプ接続部は、圧電材料を有する層の凹部に配設されていてよい。このような場合、この圧電材料における凹部は、すなわちこのコンデンサの第１または第２の電極まで達する貫通接続部となっていてよい。

このコンデンサの電極の１つとバンプ接続部との間には、このバンプ接続部の良好な電気的および機械的結合を得るために、いわゆるＵＢＭ（Under Bump Metallization；バンプの下のメタライジング部）が配設されていてよい。

１つの実施形態においては、本発明によるコンデンサは１つのＨＦフィルタ回路の一部となっている。フィルタ回路としては、特にモバイル通信装置のデュプレクサ回路の送信フィルタおよび／または受信フィルタが問題となる。特にアンテナ信号路と回路接続されているコンデンサ（複数）には、相互変調積および高調波の発生が可能な限り小さくなるように、線形性に関してとりわけ高い条件が課されている。したがって、本発明によるコンデンサを回路技術的にアンテナ信号路の近傍に用いることは極めて有効である。

このため適合したコンデンサをデュプレクサのインピーダンスマッチング回路に回路接続してよい。

１つの実施形態においては、本発明によるコンデンサは、ＨＦフィルタ回路の吸込回路（Saugkreis）の一部となっている。このような吸込回路を介して、特に妨害周波数成分を有する相互変調積を生成しかねない、望ましくない周波数成分をグラウンド（Masse）に逃がすことができる。

１つの実施形態においては、本発明によるコンデンサは、ＨＦフィルタ回路の阻止回路（Sperrkreis）の部分となっている。

１つの実施形態においては、本発明によるコンデンサは、ＨＦフィルタ回路のインダンクタンス素子に並列に回路接続されている。１つのフィルタポートに並列に接続されたインダクタンス素子（複数）を用いたインピーダンスマッチングでは、小さなインダクタンス値は、スミスチャートにおいて長い経路を描く。多くの場合スペース不足のために、スミスチャートで短い経路とするための大きなインダクタンスを有するインダクタンス素子をハウジング内に設置することができない。他には、直列に回路接続されたインダクタンス素子が問題とならなくなるアプリケーション例がある。このような例では、適合したコンデンサは、１つの並列分岐路において小さな並列インダクタンスの効果を補償し、これに対応して大きな形状寸法を有するインダクタンス素子を小さくするかまたは全く削除することができる。

１つの実施形態においては、本発明によるコンデンサは、π型回路（π-Glied）またはＴ型回路（T-Glied）を有するデュプレクサ−マッチング回路の一部となっている。

π型回路（π-Glieder）およびＴ型回路（T-Glieder）は、インピーダンスマッチング、たとえばデュプレクサの送信フィルタと受信フィルタとの間のインピーダンスマッチングに適しているが、これはこのようなデュプレクサ−マッチング回路は、一般的にアンテナ信号路と直接回路接続されているからである。

１つの実施形態においては、本発明によるコンデンサは直接的に、あるいは別の回路素子を介して間接的に、直に隣接していない、音響体積波で動作する共振器とカップリングされており、ここでこの音響体積波で動作する共振器は、このコンデンサと直に隣接しないで配設されている。こうして、このＢＡＷ共振器の直ぐ近傍にスペースが無い場合でも、あるいはこの共振器から放出される音響波がこのコンデンサの動作を妨害しかねない場合でも、適合したコンデンサをＢＡＷ共振器を回路接続することが可能である。

１つの実施形態においては、本発明によるコンデンサは２個，４個，６個，８個，１０個またはこれより多い部分コンデンサを含んでいる。この場合上記の第３の電極は、上記の第１の電極ともまた上記の第２の電極とも重なっている必要はない。第１の電極は、上記の第２の導電層の１つの電極と重なっていてよい。
この第２の導電層の電極は、上記の第１の導電層のもう１つの電極と重なっており、このもう１つの電極はまたこの第２の導電層の別の電極と重なっている。
こうしてこの第２の電極に対する、対応する数の中間電極を介して、第１の電極の部分コンデンサのチェーン（Verkettung）が得られる。

本発明によるコンデンサの１つの実施形態においては、上記の誘電体層は、少なくとも１つの電極の領域において局所的に薄く（gedunnt；シニング）されている。ここでこの誘電体層の厚さは、ＢＡＷコンデンサの適合した反射層の誘電体層の厚さと比較して低減されていてよい。

第１の導電層と第２の導電層の材料および誘電体層の材料は、従来のＢＡＷ共振器の積層体の材料を備えてよい。そこで良好な導電性の金属としては、アルミニウム，金，銀、またはこれらの金属の合金が対象となる。これらの導電層は、たとえば接着媒介層としてチタンを備えてよい。特にこれらの導電層はまた、それ自身が、異なる金属または合金の多数の層から成っていてよい。

上記の誘電体層は、具体的には大きなあるいは小さな音響インピーダンスの非導電性材料を含んでよく、たとえばＳｉＯ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄および／またはＴａ₂Ｏ₅を含んでよい。この誘電体層も、複数の副層（Teillagen）を備えてよい。

部分コンデンサの直列回路の静電容量の逆数は実質的に、対応する部分コンデンサの静電容量の逆数の和となる。必要面積当たりのできる限り大きな静電容量を得るためには、これらの部分コンデンサ、すなわちこれらの重なり領域が実質的に同じ大きさとなる。

さらに、これらの部分コンデンサの静電容量は、電極の間隔と誘電体の比誘電率とに依存する。これに対応して、この誘電体材料は、とりわけ大きなあるいはとりわけ小さな比誘電率を有してよく、この誘電体層の厚さは、シニング（Dunnen）によって事前に決められた値に調整される。

１つの実施形態においては、本発明によるコンデンサは、デュプレクサ回路の一部として回路接続されている。このデュプレクサにおいては、上記で説明したコンデンサの他に、さらに同様な構造のコンデンサ（複数）が含まれていてよい。このデュプレクサの全てのコンデンサは、上記のように構成されていてよい。

このコンデンサは、具体的にはこのデュプレクサのアンテナマッチング回路において回路接続されていてよく、たとえば２つのインダクタンス素子とその間の直列容量性素子とを有するπ型回路の容量性素子として回路接続されていてよい。

このアンテナマッチング回路は、上記のデュプレクサ回路における位相シフタとなっていてよい。さらにこの位相シフタ全体は、ＩＰＤ技術（ＩＰＤ＝Integrated Passiv Device）で実装することができ、これによりこのデュプレクサにおいて省スペースで実現することができる。

このデュプレクサは、Ｔｘ信号路にＢＡＷ共振器を有し、かつ受信信号路にＳＡＷ共振器を有するハイブリッドデュプレクサであってよい。

さらに上記の第１および第２の電極の領域における誘電体層の厚さは、実際の共振周波数がデュプレクサの間隔以上に高くなるかまたは低くなるようにシフトされるように調整されていてよい。ここでこの誘電体層が圧電性である場合は、この実際の共振周波数は、コンデンサの音響共振周波数であるような周波数である。

以下では、本発明によるコンデンサを、それらに限定するものではない実施形態例およびこれに付随する概略図を参照して詳細に説明する。

第１，第２，および第３の電極の基本構成を示す図である。 １つの積層体における電極（複数）の構成を示す図である。 １つのＢＡＷ共振器積層体におけるコンデンサのアプリケーションを示す図である。 異なる部分コンデンサにおける誘電体層が異なる厚さを有する、１つの実施形態を示す図である。 接続電極（複数）が貫通接続部（複数）を用いて回路接続されている、１つの実施形態を示す図である。 本発明によるコンデンサの等価回路図である。 本発明によるコンデンサが、１つのＢＡＷ共振器と並列になっている、１つの実施形態を示す図である。 図７に示す電極構造の等価回路図である。 本発明によるコンデンサ、および３つの接続端子を有する１つのＢＡＷ共振器の並列回路の１つの実施形態を示す図である。 図９の電極構造の等価回路図である。 電極の１つが、１つのＢＡＷ共振器の下部電極の延長部である、１つの実施形態を示す図である。 図１１の電極構造の等価回路図である。 ６個の部分コンデンサを有する、本発明によるコンデンサの１つの実施形態を示す図である。 １つの共振器を有する、本発明によるコンデンサの直列回路の等価回路図である。 第２の電極が１つのバンプ接続部の下に配設された、本発明によるコンデンサの１つの実施形態を示す図である。 本発明によるコンデンサが１つの共振器と並列になっている、フィルタ回路の等価回路図である。 本発明によるコンデンサが１つの阻止回路に回路接続されている、フィルタ回路の等価回路図である。 本発明によるコンデンサが、インダクタンス素子Ｌ２と並列に回路接続されており、かつ共振器Ｘと並列に回路接続されている、フィルタの等価回路図である。 本発明によるコンデンサがπ型回路で接続されている、デュプレクサ回路の等価回路図である。 本発明によるコンデンサがＴ型回路で接続されている、デュプレクサの等価回路図である。 本発明によるコンデンサを直列分岐素子として有するフィルタ回路を示す図である。 本発明によるコンデンサが、任意の場所に配設された共振器に電気的にカップリングされているフィルタ回路を示す図である。 １つのマッチング回路における、本発明によるコンデンサを有するデュプレクサ回路を示す図である。

図１は、本発明によるコンデンサの３つの電極の構造を概略的に示す。
第１の導電層ＥＬ１においては、１つの第１の電極Ｅ１および１つの第２の電極Ｅ２がパターニングされている。第２の導電層ＥＬ２においては、１つの第３の電極Ｅ３がパターニングされている。第１の導電層ＥＬ１と第２の導電層ＥＬ２との間には、誘電体層ＤＬが配設されている。第１の電極Ｅ１の少なくとも一部分は、第３の電極Ｅ３の一部分と重なっている。同様に第２の電極Ｅ２の少なくとも一部分は、第３の電極Ｅ３の別の一部分と重なっている。この第１の電極Ｅ１と第３の電極Ｅ３との重なり領域は、実質的に１つの平板コンデンサを形成し、これは容量性素子Ｃ１の記号で示されている。第２の電極Ｅ２の、これに対応する第３の電極Ｅ３の面との重なり領域も同様に１つの平板コンデンサを形成し、これは容量性素子Ｃ２で記号化／表示されている。こうして図１のコンデンサは、実質的に２つの部分コンデンサが１つの直列回路となっている。ここで電極Ｅ１，Ｅ２は、このコンデンサの接続電極であり、これらの電極を介してこのコンデンサは周辺回路と回路接続することができる。これに対応して、第１の電極Ｅ１は第１の接続端子Ｔ１となっており、これに対し第２の電極Ｅ２は、第２の接続端子Ｔ２となっている。こうしてこのコンデンサは、部分静電容量Ｃ１，Ｃ２に依存する総静電容量を提供し、この総静電容量は、誘電体層ＤＬを貫通する貫通接続部なしに利用することができる。

この誘電体層ＤＬの材料あるいは複数の材料、および上記の電極（複数）の材料（複数）は、このコンデンサが、重要な周波数においても十分に良好な電気的特性を示すように選択される。

図２は、本発明によるコンデンサの１つの実施形態を示し、ここでは誘電体層ＤＬおよび第３の電極Ｅ３が、ミラー型のＢＡＷ共振器のミラーＭＩＲの一部分となっている。ここでこのミラーＭＩＲは、基板ＳＵ上に配設されている。このミラーＭＩＲの図示は、概略的なものである。すなわちこのミラーＭＩＲは、高い音響インピーダンスと低い音響インピーダンスとが交互になった更なるミラー層を備えてよい。

このコンデンサの静電容量は、上記の電極の重なり面積に依存する。これらの電極の重なり面積は、具体的にはその電極面積あるいはこれらの電極の形状および直径ｗ１，ｗ２に依存する。重なり面積を適切に選択することにより、このコンデンサの所望の総静電容量が設定され、ここで以下のようになっている。
１／Ｃ_ges ＝ １／Ｃ１ ＋ １／Ｃ２
ここでＣ_gesはこのコンデンサの総静電容量であり、一方Ｃ１およびＣ２は、部分コンデンサのそれぞれの容量である。

第１の導電層ＥＬ１の上部には誘電体材料と、またその上に配設されたこの共振器積層体の上部電極（複数）（obere Elektroden）とが存在してよい。

こうしてＢＡＷ共振器の最上層の非導電性の反射層は、このコンデンサの誘電体として用いられてよい。ここで下部電極（Bodenelektrode）は、複数の単層を備えてよい。このコンデンサの電気的接続は、２つの電極Ｅ１，Ｅ２を介して、これらを接続端子として行われる。このミラーの下部の材料は、このコンデンサに関係しないので、任意の材料であってよい。第１の導電層ＥＬ１の上には、場合によっては圧電層が存在するが、この圧電層は、製造技術的理由から、このコンデンサのデバイスが製造されるウェーファ全面に渡って覆っており、少数の場所にのみ凹部、たとえば貫通エッチング部を備えている。

図３は、本発明によるコンデンサの１つの実施形態を例示し、このコンデンサでは、電極Ｅ１，Ｅ２を有する第１の導電層ＥＬ１の上部に、１つの圧電層ＰＺが配設されている。ＢＡＷ共振器を得るためには、この圧電層の下に配設された電極（ここでは第１の電極Ｅ１を下部電極ＢＥとする）の上に、もう１つの上部電極ＴＥが必要である。これらの電極ＴＥ，ＢＥにＨＦ信号を印加すると、この積層体に定在音響波を形成することができる。音響波の形成のため、すなわちこのＢＡＷ共振器の機能のために、１つの圧電層ＰＺの存在が必要である。このような圧電層は、このコンデンサにおける誘電体として、望ましくない非線形効果をもたらしかねない。本発明でのこれらの誘電体層および電極層の構成は、互いに関連して、極めて線形に動作するコンデンサが組み込まれかつ回路接続されたＢＡＷ共振器となり得るデバイスを提供する。

図４は本発明によるコンデンサの１つの実施形態を示し、ここでは重なっている電極領域の間隔、すなわち２つの部分コンデンサの誘電体の厚さＴ１，Ｔ２が異なるように選択されている。１つの部分コンデンサの静電容量は、以下の式で与えられる。
Ｃ＝ε₀ε_rＡ／Ｄ

この際Ａは重なり面積であり、ε_rは、誘電体層、たとえばミラー層の最も上部の光を通す層の比誘電率である。距離Ｄを調整することにより、この部分コンデンサの総静電容量は容易に調整することができる。厚さは、特にコンデンサの１つの領域において、たとえばシニングによって、ｄ１＞ｄ２となる厚さまで小さくされてよい。こうして少なくとも局所的に、部分コンデンサの面積に応じた静電容量を大きくすることができる。

図５は１つのＢＡＷデバイスにおける１つのコンデンサの実施形態を示し、ここで電極Ｅ１，Ｅ２は、他の回路部品との回路接続のために、圧電層ＰＺを貫通する貫通接続部によって到達可能とされている。こうしてこれらの貫通接続部ＶＩＡ内のメタライジング部ＭＥを介して、コンデンサへの接続端子Ｔ１，Ｔ２が準備される。

上記の圧電層ＰＺを貫通するこれらの貫通接続部ＶＩＡは、エッチングによって生成することができる。電極Ｅ１，Ｅ２は、貫通接続部ＶＩＡ内に配設されるメタライジング部ＭＥによって直接生成することも可能である。こうしてこれらのメタライジング部ＭＥは、直に誘電体層に接する。

この貫通接続部の凹部には、たとえば図１３に例示されているようなバンプ接続部が配設されて回路接続することができる。

図６は、このコンデンサの等価回路図、すなわち接続端子Ｔ１とＴ２との間の２つの部分コンデンサの直列回路接続部を示す。この図は、したがって図５のコンデンサの等価回路図を示す。

図７は、本発明によるコンデンサの１つの実施形態を示し、この実施形態では第１の電極Ｅ１は、同時に、誘電体材料Ｄ２およびメタライジング部Ｔ２を備えるもう１つの積層体の下部電極となっている。このもう１つの誘電体材料Ｄ２が圧電性であれば、これにより同時にこの第１の電極Ｅ１は、これに対応したＢＡＷ共振器積層体の下部電極となる。ここでこの図７の電極構成は、誘電体層Ｄ２を備える１つの共振器とのこのコンデンサの並列回路接続を示している。こうして図７は、１つのコンデンサの１つの共振器との並列回路接続の、省スペースの実施形態を示す。このような電極構成は特に、目的とするＢＡＷ共振器ＢＡＷの共振器カップリングの低減を可能とする。

電極Ｅ１およびＥ３を含む部分コンデンサは、共振器ＢＡＷの直下に配設されているので、このような構成は、チップ面積の節約を可能とする。ＢＡＷ共振器の下部のスペースは、別のＢＡＷ共振器積層体となっており、すなわちこの領域が音響的に互いにカップリングしているため、原則として使用されない。

図８は、図７の電極構造の等価回路図を示す。

図９は、１つの実施形態を示し、この実施形態では、図７の実施形態とは対照的に、コンデンサの第２の電極Ｅ２は、ＢＡＷ共振器ＢＡＷの上部電極と回路接続されていない。このようにこの図９の実施形態には、３つの独立した接続端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が示されている。

第２の電極Ｅ２の面積が、接続端子Ｔ２の必要面積よりｘ倍大きくともよい。ここでｘは、１〜１００の間であり、具体的には１．１，２，５，１０，５０であってよい。

図１０は、図９の電極構成の等価回路図を示す。

図１１は、１つの実施形態を示し、この実施形態では、コンデンサの第２の電極Ｅ１は、１つのＢＡＷ共振器の下部電極の延長部として得られる。ここでこのＢＡＷ共振器は、第１の電極Ｅ１，上記の圧電層の材料，およびこの圧電層の上の電極層の材料を有する導電層の一部を含む。

図１２は、図１１の電極構成の等価回路図を示す。接続端子Ｔ３は、共振器と回路接続されているが、コンデンサとは直接回路接続されていない。接続端子Ｔ２は、コンデンサと回路接続されているが、共振器とは直接回路接続されていない。接続端子Ｔ１は、共振器ともまたコンデンサとも直接回路接続されている。

図１３は、６個の部分コンデンサを有する、本発明によるコンデンサの１つの実施形態を例示する図である。第１の導電層ＥＬ１は、第１の電極Ｅ１および第２の電極Ｅ２の他に、さらなる電極パターン（複数）Ｅを備える。第２の導電層ＥＬ２は、これに対応してさらなるパターニングされた電極セクション（Elektrodenabschnitte；複数）を備え、これによって対応した６個の部分コンデンサから成る直列回路が得られる。このようにして２ｎ個の部分コンデンサから成る直列回路が容易に得られる。ここでｎは１以上の自然数である。

図１４は、コンデンサの１つの可能な接続回路、すなわち直列接続回路のコンデンサが、１つの共振器を有する回路の等価回路図を示す。

図１５は、１つの実施形態を示し、この実施形態では、第２の電極の接続が、バンプ接続部ＢＵによって実現されている。ここでこのバンプ接続部ＢＵは、コンデンサの第２の接続端子となっている。ここでこのバンプ接続部ＢＵは、第２の電極に直に戴置されている。このバンプ接続部ＢＵは、圧電層ＰＺを貫通する凹部におけるメタライジング部ＭＥ上に配設することができる。このバンプ接続部ＢＵと第１の電極Ｅ１またはメタライジング部ＭＥとの間には、もう１つの層、たとえばバンプＢＵと電極との間のより良好な接続手段としていわゆるＵＢＭ（ＵＢＭ＝Under Bump Metallization）が配設されていてよい。

ここでこのバンプ接続部ＢＵは、ボンディングワイヤの一片によって，はんだ，または他の従来の方法によって実現することができる。バンプ接続部は、このバンプ接続部の下に電極Ｅ１，Ｅ２が配設され、これに対応した最上部の導電性ミラー層の部分が第３の電極Ｅ３としてこのバンプ接続部の下に延伸される底部構造を備えるので、最大の重なり面積と、これによるコンデンサの最大静電容量とが得られ、有利である。

この第３の電極Ｅ３は、このバンプ接続部の下に配設された１つの領域を備える。

図１６は１つのフィルタ回路Ｆの等価回路図を示し、この回路には、２つの直列に接続された部分コンデンサＣ１，Ｃ２を含むコンデンサが並列分岐素子として、たとえばラダー型フィルタ構造で、共振器Ｘに対し並列に回路接続されている。このコンデンサはこうして、たとえば１つの信号路に回路接続された１つの接続端子Ｂを、たとえばグラウンドと回路接続された接続端子Ａと回路接続することができる。

この接続端子Ａとグラウンド接続端子との間には、グラウンド接続のためにインダクタンス素子Ｌが回路接続されていてよい。コンデンサＸとの直接の回路接続は必要でない。このコンデンサは、その接続端子Ｂが、他の回路素子無しに直接接続端子Ａと回路接続されてよい。フィルタ回路Ｆにおいて、およびこれ対応するデバイスにおいて、２つ以上の本発明によるコンデンサが含まれていてよい。図１６左側に示す点線は、図示された回路素子が多数の回路のほんの一部分であることを示している。

図１７は、１つの阻止回路（Sperrkreis）に回路接続された、部分コンデンサＣ１およびＣ２を有する１つのコンデンサを示す。ここでこのコンデンサは、インダクタンス素子Ｌ１およびＬ２と回路接続されている。具体的には、このコンデンサは、２つのインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２の間に直列に回路接続されている。図１７は、たとえばフィルタポートＦＰへの、阻止回路の一部としてのコンデンサを示す。この素子回路の共振周波数ｆは、

となる。
ここでＣ_xは、この共振器Ｘの静電容量であり、Ｃ_gesは１／（１／Ｃ１＋１／Ｃ２）である。ここでインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２は、適宜追加されるものであり、必要があれば省いてもよく、あるいはたとえば配線の寄生容量で実現されていてよい。この共振器Ｘとの並列回路接続も適宜行われる。この共振器Ｘとの回路接続無しに、適合して補正された阻止周波数が得られる。

図１８は、１つのフィルタ回路Ｆの等価回路図を示し、ここでコンデンサは、部分コンデンサＣ１，Ｃ２と並列に、１つのインダクタンス素子Ｌ２に回路接続されている。このインダクタンス素子Ｌ２は、たとえば送信フィルタまたは受信フィルタであるフィルタ回路Ｆと、たとえばこれに対応した受信デュプレクサの受信フィルタまたは送信フィルタである他のフィルタとの間のインピーダンスマッチング回路の一部であってよい。並列のインダクタンス素子（複数）と１つのフィルタポートとを用いたインピーダンスマッチングでは、小さなインダクタンス値がスミスチャートにおいて長い経路を描く。多くの場合それぞれのデバイスではスペース不足のため、大きなインダクタンスを有するインダクタンス素子をそのハウジング内に設置することができない。補償用の直列インダクタンスを用いることが可能でないアプリケーション例もある。この場合、コンデンサが適合したインダクタンス素子Ｌ２に並列に接続されていると、コンデンサの良好な線形特性の補償となる。ここで図１８の実施形態には、もう１つのインダクタンス素子Ｌ１が示されており、これは適宜用いられるものであるが、省いてもよく、あるいはたとえば配線の寄生インダクタンスによって実現されていてよい。このコンデンサの共振器Ｘとの回路接続も適宜行われてよく、必須のものではない。

図１９は、２つのフィルタ回路を有するデュプレクサ回路の等価回路図を示す。ここで部分コンデンサＣ１およびＣ２を有するコンデンサは、たとえばこのデュプレクサのアンテナポートのインピーダンスマッチングである、π型回路の一部となっている。詳細には以下のようになっている。上記のコンデンサは、π型回路の１つの並列分岐路に回路接続されている。π型回路のもう一方の並列分岐路には、もう１つの容量素子Ｃが回路接続されている。このもう１つの容量素子Ｃは、同様に本発明による容量素子であってよく、あるいは従来のように製造された容量素子であってよい。

図２０は２つのフィルタ回路Ｆを有するデュプレクサ回路の等価回路図を示し、ここで部分コンデンサＣ１，Ｃ２を有するコンデンサは、Ｔ型マッチング回路の直列信号路に回路接続されている。Ｔ型回路の並列分岐路には、１つのインダクタンス素子Ｃが回路接続されている。この本発明におけるインダクタンス素子は、従来の容量素子と、または同様に本発明による容量素子Ｃと直列に回路接続されている。

図２１は、コンデンサが直列分岐素子として任意の他の回路素子として回路接続されている一般的な回路の等価回路図を示す。

図２２は、１つの回路構成の概略図であり、この回路構成では部分コンデンサＣ１，Ｃ２を有するコンデンサは、任意の場所に配設された共振器に直接的または間接的電気的に接続されている。本発明によるコンデンサの利点を実現するには、コンデンサと共振器とが空間的に近いことは、必ずしも必要でない。ここで共振器とコンデンサとから成る並列回路は、１つのインダクタンス素子Ｌを介してグラウンドと回路接続されていてよい。

図２３は、送信接続端子Ｔｘと受信接続端子Ｒｘとの間にアンテナ接続端子ＡＮＴを有するデュプレクサ回路ＤＵを示す。２つのインダクタンス素子ＩＥおよび２つの部分コンデンサＣ１，Ｃ２を有するマッチング回路は、このアンテナ接続端子ＡＮＴと回路接続されている。

送信信号分岐路は、実質的に音響体積波で動作し、これに対し受信信号分岐路は音響表面波で動作する。図２３は、このような１つのハイブリッドデュプレクサを示す。アンテナ接続端子ＡＮＴと受信接続端子Ｒｘとの間には、送信信号路に３重のカスケードを有し、これと並列な信号分岐路には４重のカスケードを有するラダー型構造の基本回路が回路接続されている。この基本回路と接続端子Ｒｘとの間にはＤＭＳ（ＤＭＳ＝Dual Mode SAW）パターンが回路接続されている。この受信接続端子Ｒｘは、バランス（グラウンドに対し対称に；erdsymmetrisch）実装されている。送信接続端子は、アンバランス（グラウンドに対し非対称に；erdunsymmetrisch）に実装されている。

本発明によるコンデンサは、上記の実施形態例に限定されない。上記の実施形態例の特徴と、さらなる共振器，インダクタンス素子，または容量素子，または部分コンデンサを含む変形例との組み合わせも同様に本発明による実施形態例となる。

Ａ，Ｂ ： フィルタ接続端子
ＡＮＴ ： アンテナ接続端子
ＢＡＷ ： ＢＡＷ共振器積層体，ＢＡＷ共振器
ＢＥ ： ＢＡＷ共振器積層体の下部電極
ＢＵ ： バンプ接続部
Ｃ ： 容量素子
Ｃ１，Ｃ２ ： 第１，第２の部分コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２ ： 誘電体層の厚さ
Ｄ２ ： さらなる誘電体層
ＤＬ ： 誘電体層
ＤＭＳ ： ＤＭＳパターン
ＤＵ ： デュプレクサ
Ｅ ： 第１の導電層における、さらなるパターニングされた電極
Ｅ１，Ｅ２ ： 第１，第２の電極
Ｅ３ ： 第３の電極
ＥＬ１ ： 第１の導電層
ＥＬ２ ： 第２の導電層
Ｆ ： フィルタ
ｆ ： 阻止周波数
ＩＥ ： インダクタンス素子
Ｌ１，Ｌ２ ： インダクタンス素子
ＭＥ ： メタライジング部
ＭＩＲ ： ミラー
ＰＺ ： 圧電層
Ｒｘ ： 受信接続端子
ＳＵ ： 基板
Ｔ１，Ｔ２ ： コンデンサの第１，第２の接続端子
ＴＥ ： ＢＡＷ共振器積層体の上部電極
Ｔｘ ： 送信接続端子
ＵＢＭ ： Under Bump Metallization；バンプの下のメタライジング部
ＶＩＡ ： 貫通接続部
Ｗ１，Ｗ２ ： 第１，第２の電極の横方向の寸法
Ｘ ： 共振器

Claims (15)

1. 第１の導電層および第２の導電層と、
   前記第１の導電層にパターニングされた第１の電極および第２の電極、および前記第２の導電層にパターニングされた第３の電極と、
   前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に配設された誘電体層と、
   前記第１の導電層の上に配設された圧電層と、
   前記圧電層の上に配設されたメタライジング部と、
   前記メタライジング部と前記第２の電極とを接続する第１の貫通接続部と、
   を備えるコンデンサデバイスであって、
   前記第１の電極の一部と前記第２の電極の一部は、それぞれ前記第３の電極の一部と重なっており、
   前記第１の電極および前記第２の電極は、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に形成されたコンデンサの接続電極となっており、
   ＢＡＷ共振器が前記メタライジング部と前記第１の電極との間に形成されており、
   前記誘電体層は、圧電性でなく、前記ＢＡＷ共振器のミラー層の一部となっている、
   ことを特徴とするコンデンサデバイス。
2. 第１の接続端子が前記第１の電極に設けられ、第２の接続端子が前記メタライジング部に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のコンデンサデバイス。
3. 前記メタライジング部から分離された第４の電極が形成されており、第１の接続端子が前記第１の電極に設けられ、第２の接続端子が前記メタライジング部に設けられ、第３の接続端子が前記第４の電極に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のコンデンサデバイス。
4. 前記第１の電極に接続するための第２の貫通接続部が設けられ、前記第１のの接続端子は、当該第２の貫通接続部に接続されていることを特徴とする、請求項３に記載のコンデンサデバイス。
5. 前記第１の電極および前記第２の電極の内１つの電極が、当該１つの電極に対応する、前記圧電層を貫通する貫通接続部を介して１つのＨＦフィルタ回路と回路接続されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコンデンサデバイス。
6. 前記第１の電極および前記第２の電極から選択された、これら２つの電極の少なくとも１つは、１つのバンプ接続部の下に配設され、当該バンプ接続部と回路接続されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコンデンサデバイス。
7. 前記コンデンサは、１つのＨＦフィルタ回路の一部であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコンデンサデバイス。
8. 前記コンデンサは、１つのＨＦフィルタ回路の阻止回路または吸込回路の一部となっていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のコンデンサデバイス。
9. 前記コンデンサは、１つのＨＦフィルタ回路の１つのインダクタンス素子に対して並列に回路接続されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のコンデンサデバイス。
10. 前記コンデンサは、π型回路またはＴ型回路を有する１つのデュプレクサマッチング回路の一部となっていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のコンデンサデバイス。
11. 前記コンデンサは直接的に、あるいは別の回路素子を介して間接的に、直に隣接していない、音響体積波で動作する共振器とカップリングされていることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のコンデンサデバイス。
12. 前記コンデンサは、２個，４個，６個，８個，１０個，またはこれより多い部分コンデンサから成る１つの直列回路を備えることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のコンデンサデバイス。
13. 前記誘電体層の厚さは、少なくとも１つの電極の領域において他の電極の領域より小さくなっている、ことを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のコンデンサデバイス。
14. 前記コンデンサは、１つのデュプレクサ回路の一部となっていることを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のコンデンサデバイス。
15. 前記第１の電極および前記第２の電極の領域における誘電体層の厚さは、実際の共振周波数がデュプレクサの間隔以上に高くなるかまたは低くなるようにシフトされるように調整されていることを特徴とする、請求項１４に記載のコンデンサデバイス。

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