JP7098478B2 - 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ - Google Patents
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Description
図4(a)は、実施例1の変形例1に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図4(a)に示すように、実施例1の変形例1では、領域54の圧電膜14の厚さT2は領域52の圧電膜14の厚さT1より大きい。これにより、領域54の積層膜18の厚さT4は領域52の積層膜18の厚さT3より大きい。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図4(b)は、比較例4に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図4(b)に示すように、比較例4では、共振領域50内の圧電膜14の厚さT1はほぼ均一であり、積層膜18の厚さT3はほぼ均一である。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
実施例1、実施例1の変形例1および比較例4について通過特性をシミュレーションした。
共振領域50の面積:14000μm2
領域52の面積:3200μm2
厚さT1:1μm
厚さT2:0.667μm(実施例1)
1.333μm(実施例1の変形例1)
図8(a)は、実施例1の変形例2に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図8(a)に示すように、実施例1の変形例2では、圧電膜14の下面に凹部が設けられている。これにより、領域54の圧電膜14の厚さT2が領域52の圧電膜14の厚さT1より小さくなっている。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。圧電膜14の下面に凸部が設けられることによりT2をT1より大きくしてもよい。
図8(b)は、実施例1の変形例3に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図8(b)に示すように、実施例1の変形例3では、圧電膜14内に挿入膜28が設けられている。挿入膜28は、共振領域50の中央領域には設けられておらず。中央領域を囲むように共振領域50の外周に沿って設けられている。挿入膜28のヤング率および/または音響インピーダンスは圧電膜14より小さいことが好ましい。例えば圧電膜14が窒化アルミニウム膜のとき挿入膜28は酸化シリコン膜である。これにより、共振領域50から弾性波エネルギーが外部に漏洩することを抑制できる。よって、圧電薄膜共振器のQ値が向上する。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。実施例1およびその変形例1および2に挿入膜28を設けてもよい。
図9は、実施例1の変形例4に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図9に示すように、実施例1の変形例4では、共振領域50の下部電極12下に音響反射膜31が形成されている。音響反射膜31は、音響インピーダンスの低い膜31aと音響インピーダンスの高い膜31bとが交互に設けられている。膜31aおよび31bの膜厚は例えばそれぞれほぼλ/4(λは弾性波の波長)である。膜31aと膜31bの積層数は任意に設定できる。音響反射膜31は、音響特性の異なる少なくとも2種類の層が間隔をあけて積層されていればよい。また、基板10が音響反射膜31の音響特性の異なる少なくとも2種類の層のうちの1層であってもよい。例えば、音響反射膜31は、基板10中に音響インピーダンスの異なる膜が一層設けられている構成でもよい。その他の構成は、実施例1と同じであり説明を省略する。
シミュレーション1と同様の条件を用い実施例2のラダー型フィルタの通過特性をシミュレーションした。図12は、実施例2におけるラダー型フィルタの通過特性を示す図である。太い実線は実施例2のフィルタの通過特性である。細い実線は直列共振器S4の通過特性であり、その他の線はS4以外の直列共振器S1からS3、S5およびS6の通過特性である。図12に示すように、直列共振器S1からS6の中で直列共振器S4の反共振周波数が最も低い。フィルタの通過帯域の高周波側のスカートは直列共振器S4の共振周波数と反共振周波数との間の通過特性に主に依存する。そこで、直列共振器S4に領域54を設けることで、高周波側のスカート特性を所望の特性とすることができる。直列共振器S4以外の共振器はスカート特性に寄与しない。そこで、直列共振器S4以外の共振器には領域54を設けない。これにより、共振領域50の面積が小さくなりフィルタを小型化できる。
図13は、実施例2の変形例1に係るデュプレクサの回路図である。図13に示すように、共通端子Antと送信端子Txとの間に送信フィルタ40が接続されている。共通端子Antと受信端子Rxとの間に受信フィルタ42が接続されている。送信フィルタ40は、送信端子Txから入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Antに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ42は、共通端子Antから入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Rxに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ40および受信フィルタ42の少なくとも一方を実施例2のフィルタとすることができる。
12 下部電極
14 圧電膜
16 上部電極
18 積層膜
20 周波数調整膜
22 配線
24 保護膜
28 挿入膜
30 空隙
40 送信フィルタ
42 受信フィルタ
50 共振領域
52、54 領域
Claims (8)
- 基板と、
前記基板上に設けられた下部電極と、
前記下部電極上に設けられた上部電極と、
前記下部電極上に設けられ、前記下部電極と前記上部電極とが対向する共振領域内に第1領域および第2領域を有し、前記第1領域の第1厚さは前記第2領域の第2厚さと異なり、前記第2厚さは前記第1厚さの2/3倍以上かつ4/3倍以下であり、前記第2領域の平面視の面積は前記共振領域の平面視の面積の1/3倍以下である圧電膜と、
を備える圧電薄膜共振器。 - 前記第2厚さは前記第1厚さより小さい請求項1に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記第2厚さは前記第1厚さより大きい請求項1に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記圧電膜を伝搬する弾性波を反射し前記下部電極以下に位置する下部反射面と、
前記弾性波を反射し前記上部電極以上に位置する上部反射面と、を備え、
前記第1領域における前記下部反射面と前記上部反射面との間の第1距離と、前記第2領域における前記下部反射面と前記上部反射面との間の第2距離と、の差は、前記第1厚さと前記第2厚さとの差と等しい請求項1から3のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器。 - 第1端子と、
第2端子と、
前記第1端子と前記第2端子との間の経路に直列に接続され、圧電膜の少なくとも一部を挟み一対の電極が対向する共振領域内の前記圧電膜の厚さが均一な1または複数の第1直列共振器と、
前記経路に前記1または複数の第1直列共振器と直列に接続され、請求項1から4のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器である1または複数の第2直列共振器と、
前記経路とグランドとの間に接続された1または複数の並列共振器と、
を備えるフィルタ。 - 前記1または複数の第2直列共振器の少なくとも1つの反共振周波数は前記1または複数の第1直列共振器および前記1または複数の第2直列共振器の反共振周波数のなかで最も低い請求項5に記載のフィルタ。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器を含むフィルタ。
- 請求項5から7のいずれか一項に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。
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