JP7485479B2 - フィルタ - Google Patents
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Description
実施例1および比較例1についてシミュレーション1を行った。比較例1では、付加膜26aおよび26bが設けられていない。シミュレーション条件は以下である。
実施例1および比較例1の共通の条件
弾性波の波長λ:圧電層14の厚さT14×2
圧電層14:ニオブ酸リチウム、X方向は結晶方位でX軸方向であり、Z方向はY軸Z軸平面内において、Z軸方向からY軸方向に105°回転させた方向である。
X方向の条件:共振領域50のX方向の幅を30λとする。
Y方向の条件:Y方向の幅を0.5λとし、境界条件は無限に連続とする。
比較例1の条件
付加膜28a:厚さT28aが40nmのアルミニウム膜
上部電極16:厚さT16が52nmのアルミニウム膜
圧電層14:厚さT14が426nmのニオブ酸リチウム層
下部電極12:厚さT12が55nmのアルミニウム膜
実施例1の条件
付加膜28a:厚さT28aが42nmのアルミニウム膜
上部電極16:厚さT16が55nmのアルミニウム膜
付加膜26a:厚さT26aが10nm(0.011λ)の酸化シリコン(SiO2)膜
圧電層14:厚さT14が451nmのニオブ酸リチウム層
付加膜26b:厚さT26bが10nm(0.011λ)の酸化シリコン(SiO2)膜
下部電極12:厚さT12が55nmのアルミニウム膜
実施例1および比較例1についてシミュレーション2を行った。共通の条件はシミュレーション1と同じである。
比較例1の条件
付加膜28a:厚さT28aが28nmのルテニウム膜
上部電極16:厚さT16が41nmのルテニウム膜
圧電層14:厚さT14が282nmのニオブ酸リチウム層
下部電極12:厚さT12が41nmのルテニウム膜
実施例1の条件
付加膜28a:厚さT28aが20nmのルテニウム膜
上部電極16:厚さT16が31nmのルテニウム膜
付加膜26a:厚さT26aが31nm(0.06λ)のアルミニウム膜
圧電層14:厚さT14が251nmのニオブ酸リチウム層
付加膜26b:厚さT26bが31nm(0.06λ)のアルミニウム膜
下部電極12:厚さT12が31nmのルテニウム膜
図8(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8(a)に示すように、実施例1の変形例1では、付加膜26aは圧電層14と上部電極16との間に設けられている。圧電層14と下部電極12との間に付加膜26bは設けられていない。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8(b)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(b)に示すように、実施例1の変形例2では、付加膜26bは圧電層14と下部電極12との間に設けられている。圧電層14と上部電極16との間に付加膜26aは設けられていない。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。実施例1の変形例1および2のように、付加膜26aおよび26bの少なくとも一方が設けられていればよい。
図9(a)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9(a)に示すように、実施例1の変形例3では、付加膜26aは上部電極16の上に設けられている。付加膜26bは下部電極12の下に設けられている。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。実施例1の変形例3のように、付加膜26aおよび26bは上部電極16の上および下部電極12の下にそれぞれ設けられていてもよい。
図9(b)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(b)に示すように、実施例1の変形例4では、付加膜26aは上部電極16の上に設けられている。下部電極12の下に付加膜26bは設けられていない。その他の構成は実施例1の変形例3と同じであり説明を省略する。
図9(c)は、実施例1の変形例5に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図9(c)に示すように、実施例1の変形例5では、付加膜26bは下部電極12の下に設けられている。上部電極16の上に付加膜26aは設けられていない。その他の構成は実施例1の変形例3と同じであり説明を省略する。実施例1の変形例3および5のように、付加膜26aおよび26bの少なくとも一方が設けられていればよい。
図10(a)は、実施例1の変形例6に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図10(a)に示すように、実施例1の変形例6では、上部電極16は複数の金属層16aおよび16bを有し、付加膜26aは金属層16aと16bとの間に設けられている。下部電極12は複数の金属層12aおよび12bを有し、付加膜26bは金属層12aと12bとの間に設けられている。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。実施例1の変形例6のように、付加膜26aおよび26bは上部電極16内および下部電極12内にそれぞれ設けられていてもよい。付加膜26aおよび26bの少なくとも一方が設けられていればよい。
図10(b)は、実施例1の変形例7に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図10(b)に示すように、実施例1の変形例7では、付加膜28aが設けられていない。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。実施例1の変形例7のように、付加膜28aは設けられていなくても、付加膜26aおよび26bを設けることで、電気機械結合係数を調整することができる。
図11は、実施例1の変形例8に係る圧電薄膜共振器の平面図である。図11に示すように、実施例1の変形例8では、共振領域50のX方向の両側のエッジ領域52aに付加膜28aが設けられている。さらに、共振領域50のY方向の両側のエッジ領域52bに付加膜28aが設けられている。これにより、中央領域54を囲むエッジ領域52aおよび52bに付加膜28aが設けられている。付加膜28aのX方向の幅とY方向の幅は略等しくてもよいし異なっていてもよい。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。実施例1の変形例8では、X方向およびY方向に伝搬する弾性波に起因する横モードスプリアスを抑制できる。
図12は、実施例1の変形例9に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図12に示すように、実施例1の変形例9では、音響反射膜31の代わりに空隙30が設けられている。エッジ領域52の上部電極16上に付加膜28aが設けられ、エッジ領域52の下部電極12下に付加膜28bが設けられている。付加膜28aと付加膜28bの幅は略等しくてもよいし異なっていてもよい。付加膜28aと付加膜28bの厚さは略等しくてもよいし異なっていてもよい。付加膜28aと付加膜28bの主成分は同じでもよいし異なっていてもよい。その他の構成は実施例1およびその変形例1と同じであり説明を省略する。
図16(a)および図16(b)は、それぞれ実施例2の変形例1および2における直列共振器の断面図である。図16(c)は、実施例2の変形例1および2における並列共振器の断面図である。図16(a)に示すように、直列共振器には付加膜26aおよび26bを設けない。
図16(b)に示すように、直列共振器の付加膜26aおよび26bの合計の厚さT26a+T26bを、図16(c)の並列共振器の付加膜26aおよび26bの合計の厚さより小さくする。
12 下部電極
14 圧電層
16 上部電極
26a、26b、28a、28b 付加膜
30 空隙
31 音響反射膜
40 送信フィルタ
42 受信フィルタ
50 共振領域
52 エッジ領域
54 中央領域
60 厚みすべり振動の方向
Claims (11)
- 圧電層と、前記圧電層を挟み、前記圧電層に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、前記圧電層の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が重なる共振領域における、前記一対の電極の少なくとも一方の電極と前記圧電層との間、前記一対の電極の少なくとも一方の電極内、および、前記一対の電極の少なくとも一方の電極の前記圧電層と反対側の少なくとも一箇所に設けられ、前記一対の電極の少なくとも一方の密度より小さい密度を有する付加膜と、を備え、前記共振領域に前記付加膜よりも密度の高い周波数調整膜をさらに含む第1共振器と、
同じ圧電層を前記第1共振器と共有し、前記圧電層を挟み、前記圧電層に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、を備え、前記圧電層の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が平面視において重なる共振領域における、前記一対の電極の少なくとも一方の電極と前記圧電層との間、前記一対の電極の少なくとも一方の電極内、および、前記一対の電極の少なくとも一方の電極の前記圧電層と反対側のいずれにも付加膜および周波数調整膜は設けられていない第2共振器と、
を備えるフィルタ。 - 入力端子と、
出力端子と、
前記入力端子と前記出力端子とを接続する経路に設けられ、各々圧電層と、前記圧電層を挟み、前記圧電層に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、前記圧電層の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が重なる共振領域における、前記一対の電極の少なくとも一方の電極と前記圧電層との間、前記一対の電極の少なくとも一方の電極内、および、前記一対の電極の少なくとも一方の電極の前記圧電層と反対側の少なくとも一箇所に設けられ、前記一対の電極の少なくとも一方の密度より小さい密度を有する付加膜と、を備える第2共振器である1または複数の直列共振器と、
一端が前記経路に接続され、他端が接地され、各々圧電層と、前記圧電層を挟み、前記圧電層に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、前記圧電層の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が重なる共振領域における、前記一対の電極の少なくとも一方の電極と前記圧電層との間、前記一対の電極の少なくとも一方の電極内、および、前記一対の電極の少なくとも一方の電極の前記圧電層と反対側の少なくとも一箇所に設けられ、前記一対の電極の少なくとも一方の密度より小さい密度を有する付加膜と、を備える第1共振器である並列共振器と、を備え、
前記第1共振器および前記第2共振器の前記付加膜は各々1または複数の膜から形成され、
前記第2共振器の前記付加膜の合計の厚さは前記第1共振器の前記付加膜の合計の厚さより小さいフィルタ。 - 入力端子と、
出力端子と、
前記入力端子と前記出力端子とを接続する経路に設けられ、各々前記第2共振器である1または複数の直列共振器と、
一端が前記経路に接続され、他端が接地され、各々前記第1共振器である並列共振器と、
を備える請求項1に記載のフィルタ。 - 前記第1共振器の前記付加膜は前記第1共振器の前記圧電層の比誘電率より低い比誘電率を有する絶縁膜である請求項1または3に記載のフィルタ。
- 前記第1共振器の前記付加膜は前記第1共振器の前記圧電層の比誘電率より低い比誘電率を有する絶縁膜であり、前記第2共振器の前記付加膜は前記第2共振器の前記圧電層の比誘電率より低い比誘電率を有する絶縁膜である請求項2に記載のフィルタ。
- 前記第1共振器および前記第2共振器の前記一対の電極は、ルテニウム、クロム、銅、モリブデン、タングステン、タンタル、白金、ロジウムおよびイリジウムから選択され金属を主な材料とし、前記第1共振器の前記付加膜は、密度がアルミニウム以下の金属を主な材料とする請求項1または3に記載のフィルタ。
- 前記第1共振器および前記第2共振器の前記一対の電極は、ルテニウム、クロム、銅、モリブデン、タングステン、タンタル、白金、ロジウムおよびイリジウムから選択され金属を主な材料とし、前記第1共振器および前記第2共振器の前記付加膜は、密度がアルミニウム以下の金属を主な材料とする請求項2に記載のフィルタ。
- 前記第1共振器および前記第2共振器の前記圧電層は回転Yカットニオブ酸リチウム基板である請求項1から7のいずれか一項に記載のフィルタ。
- 前記第1共振器および前記第2共振器の前記圧電層はXカットタンタル酸リチウム基板である請求項1から7のいずれか一項に記載のフィルタ。
- 前記第1共振器および前記第2共振器の前記一対の電極の一方を平面視したとき、前記共振領域の重心を含む領域である中央領域には設けられておらず、前記共振領域のうち前記中央領域を挟み前記中央領域以外の領域であるエッジ領域に少なくとも一部が設けられた第2の付加膜を備える請求項1から9のいずれか一項に記載のフィルタ。
- 前記第1共振器の前記付加膜は、1または複数の膜から形成され、前記第1共振器の前記付加膜の合計の厚さは、0より大きく、前記第1共振器の前記圧電層の厚さの0.18倍以下である請求項1または3に記載のフィルタ。
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