JPH06295181A - 周波数選択構成要素 - Google Patents
周波数選択構成要素Info
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- JPH06295181A JPH06295181A JP6024973A JP2497394A JPH06295181A JP H06295181 A JPH06295181 A JP H06295181A JP 6024973 A JP6024973 A JP 6024973A JP 2497394 A JP2497394 A JP 2497394A JP H06295181 A JPH06295181 A JP H06295181A
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- acoustic impedance
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
- H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
- H03H9/175—Acoustic mirrors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的に堅固な周波数選択構成要素（２０
１，３０１）および周波数選択構成要素（２０１，３０
１）を作成する方法を提供する。 【構成】 前記周波数選択構成要素（２０１，３０１）
は、少なくとも第１面を有する基板（２５５）と、この
基板（２５５）に結合された音響インピーダンス変換器
（２１８）とを含む。前記音響インピーダンス変換器
（２１８）は、基板（２５５）の音響インピーダンスを
第２音響インピーダンスに変換する。周波数選択構成要
素（２０１，３０１）は、更に、前記音響インピーダン
ス変換器（２１８）上に配置された機械式共振子（２０
３，３０１）を含む。前記周波数選択構成要素（２０
１，３０１）は、周波数選択機能を設けるものである。
１，３０１）および周波数選択構成要素（２０１，３０
１）を作成する方法を提供する。 【構成】 前記周波数選択構成要素（２０１，３０１）
は、少なくとも第１面を有する基板（２５５）と、この
基板（２５５）に結合された音響インピーダンス変換器
（２１８）とを含む。前記音響インピーダンス変換器
（２１８）は、基板（２５５）の音響インピーダンスを
第２音響インピーダンスに変換する。周波数選択構成要
素（２０１，３０１）は、更に、前記音響インピーダン
ス変換器（２１８）上に配置された機械式共振子（２０
３，３０１）を含む。前記周波数選択構成要素（２０
１，３０１）は、周波数選択機能を設けるものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に微小加工され
た(microfabricated)周波数選択構成要素に関し、特に
音響周波数選択素子、更に特定すれば薄膜型音響共振素
子に関するものである。
た(microfabricated)周波数選択構成要素に関し、特に
音響周波数選択素子、更に特定すれば薄膜型音響共振素
子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周波数選択構成要素は、安定した周波数
信号や、周波数ダイバーシティに基づいて信号間の判別
を行う能力を必要とする、多くの電子製品にとって重要
なものである。これらの機能は、トランジスタ、ダイオ
ード等他の微小電子構成要素と共に、モノリシック形状
で信頼性が高くしかも再現性よく実現するのは困難であ
る。
信号や、周波数ダイバーシティに基づいて信号間の判別
を行う能力を必要とする、多くの電子製品にとって重要
なものである。これらの機能は、トランジスタ、ダイオ
ード等他の微小電子構成要素と共に、モノリシック形状
で信頼性が高くしかも再現性よく実現するのは困難であ
る。
【０００３】周波数選択機能を実現するための１つの手
法は、１次元以上で振動を可能とされた質量（例えば、
ふりこ）を用いることである。このような質量は、従
来、例えば周囲或いは一縁部または端部のような重要な
点で支持され、共振構造を形成する薄膜として、実現さ
れてきた。このような構造は、機械的共振を明確に規定
できるので、例えば発振回路におけるフィルタや周波数
安定化フィードバック要素としての実用性は、重要であ
る。
法は、１次元以上で振動を可能とされた質量（例えば、
ふりこ）を用いることである。このような質量は、従
来、例えば周囲或いは一縁部または端部のような重要な
点で支持され、共振構造を形成する薄膜として、実現さ
れてきた。このような構造は、機械的共振を明確に規定
できるので、例えば発振回路におけるフィルタや周波数
安定化フィードバック要素としての実用性は、重要であ
る。
【０００４】以前の薄膜共振器の重大な欠点は、自立薄
膜メンブレーン（free-standing thin film membrane）
の作成を必要とすることである。典型的に、この作成
は、犠牲層を形成し、その後薄膜メンブレーンを付着さ
せることによって行われる。犠牲層は、次に選択的に除
去され、自己支持型薄膜層が残る。
膜メンブレーン（free-standing thin film membrane）
の作成を必要とすることである。典型的に、この作成
は、犠牲層を形成し、その後薄膜メンブレーンを付着さ
せることによって行われる。犠牲層は、次に選択的に除
去され、自己支持型薄膜層が残る。
【０００５】これとは別に、薄膜層を付着させた基板材
料を、背面側からエッチングして、メンブレーンの下面
にまで達する開口を設ける方法がある。これは、例え
ば、半導体材料のドーピングに感応するエッチング速度
を有するエッチング液を用い、バルクの場合とは異なる
ドーピングを有する材料の表面層と合わせて用いること
によって、達成することができる。その他の選択可能な
方法には、組成および／または結晶(crystallography)
形状、または配向が異なる、単一または複数の表面層を
用いて、エッチングまたは他の処理に続いて薄膜層を形
成し、その直下にある材料を幾分選択的に除去すること
が含まれる。数々のこのような技術は、G.R. Kline et
al.の米国特許第４，５５６，８１２号、"Acoustic Res
onator With Al Electrode On An AlN Layer And Using
a GaAs Substrate" (１９８５年１２月３日）、 G. Di
llの米国特許第３，３１３，９５９号、"Thin Fi lm R
esonance Device"（１９６７年４月１１日）、T. Inoue
et al の米国特許第４，４５６，８５０号、"Piezoele
ctric Composite Thin Film Resonator" （１９８４年
６月２６日）、G. R. Kline et alの米国特許第４，５
０２，９３２号、"Acoustic Resonator And Method Of
Making Same"（１９８５年３月５日）、Wanget al.の米
国特許第４，４６０，７５６号、"Method Of Making A
Piezoelectric Shear Wave Resonator"（１９８７年、
２月３日）、 H. Suzuki et al .の米国特許第４，６４
２，５０８号、"Piezoelectric Resonating Device"
（１９８７年２月１０日）、J.S . Wang et al .の米国
特許第４，７１９，３８３号、"Piezoelectric Shear W
ave Resonator And Method Of Making Same" （１９８
８年１月１２日）、S. D. Brayman et al.の米国特許第
５，０１１，５６８号、"Use Of Sol-Gel Derived Tant
alum Oxide As A Protective Coating For Etching Si
licon" （１９９１年４月３０日）、R. J. Weber et al
.の米国特許第５，０７５，６４１号、"High Frequenc
y Oscillator Comprising Thin Film Resonator And
Active Device"、および E. A Mariani et al.の米国
特許第５，１６２，６９１号、"Cantilevered Air-Gap
Type Thin Film Piezoelectric Resonator'（１９９２
年１１月１０日）に記載されており、これらの特許をこ
こに参照として組み入れる。
料を、背面側からエッチングして、メンブレーンの下面
にまで達する開口を設ける方法がある。これは、例え
ば、半導体材料のドーピングに感応するエッチング速度
を有するエッチング液を用い、バルクの場合とは異なる
ドーピングを有する材料の表面層と合わせて用いること
によって、達成することができる。その他の選択可能な
方法には、組成および／または結晶(crystallography)
形状、または配向が異なる、単一または複数の表面層を
用いて、エッチングまたは他の処理に続いて薄膜層を形
成し、その直下にある材料を幾分選択的に除去すること
が含まれる。数々のこのような技術は、G.R. Kline et
al.の米国特許第４，５５６，８１２号、"Acoustic Res
onator With Al Electrode On An AlN Layer And Using
a GaAs Substrate" (１９８５年１２月３日）、 G. Di
llの米国特許第３，３１３，９５９号、"Thin Fi lm R
esonance Device"（１９６７年４月１１日）、T. Inoue
et al の米国特許第４，４５６，８５０号、"Piezoele
ctric Composite Thin Film Resonator" （１９８４年
６月２６日）、G. R. Kline et alの米国特許第４，５
０２，９３２号、"Acoustic Resonator And Method Of
Making Same"（１９８５年３月５日）、Wanget al.の米
国特許第４，４６０，７５６号、"Method Of Making A
Piezoelectric Shear Wave Resonator"（１９８７年、
２月３日）、 H. Suzuki et al .の米国特許第４，６４
２，５０８号、"Piezoelectric Resonating Device"
（１９８７年２月１０日）、J.S . Wang et al .の米国
特許第４，７１９，３８３号、"Piezoelectric Shear W
ave Resonator And Method Of Making Same" （１９８
８年１月１２日）、S. D. Brayman et al.の米国特許第
５，０１１，５６８号、"Use Of Sol-Gel Derived Tant
alum Oxide As A Protective Coating For Etching Si
licon" （１９９１年４月３０日）、R. J. Weber et al
.の米国特許第５，０７５，６４１号、"High Frequenc
y Oscillator Comprising Thin Film Resonator And
Active Device"、および E. A Mariani et al.の米国
特許第５，１６２，６９１号、"Cantilevered Air-Gap
Type Thin Film Piezoelectric Resonator'（１９９２
年１１月１０日）に記載されており、これらの特許をこ
こに参照として組み入れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ある別の手法は、隣接
する構造と容量的に結合された、片持ち梁状ビームの形
成（例えば、このビームの下に配置された導体）を必要
とする。このビームは自由に振動し、１つ以上の共振周
波数を有する。これらの手法の欠点には、自立(free-st
anding)構造を必要とすること、およびビームが隣接構
造と接触する場合または接触する時に、ビームがそれに
接着する可能性があることが含まれる。
する構造と容量的に結合された、片持ち梁状ビームの形
成（例えば、このビームの下に配置された導体）を必要
とする。このビームは自由に振動し、１つ以上の共振周
波数を有する。これらの手法の欠点には、自立(free-st
anding)構造を必要とすること、およびビームが隣接構
造と接触する場合または接触する時に、ビームがそれに
接着する可能性があることが含まれる。
【０００７】また、犠牲層および／または下層にある基
板材料を除去する必要性があるため、製造の容易性が制
限されると共に、外部から加えられる力に対して過度に
脆弱な構造となってしまう。これらの因子は、製造歩留
りを低下させ、更に完成後の共振器構成要素の堅牢性も
低下させるように作用する。
板材料を除去する必要性があるため、製造の容易性が制
限されると共に、外部から加えられる力に対して過度に
脆弱な構造となってしまう。これらの因子は、製造歩留
りを低下させ、更に完成後の共振器構成要素の堅牢性も
低下させるように作用する。
【０００８】したがって、堅固な機械的支持部を有し周
波数選択特性を備えた薄膜共振器を提供する装置、およ
びこの装置を形成する方法が、必要とされている。
波数選択特性を備えた薄膜共振器を提供する装置、およ
びこの装置を形成する方法が、必要とされている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述の問題を解決するた
めに、少なくとも第１面を有する基板と、この基板に結
合されている音響インピーダンス変換器と、該音響イン
ピーダンス変換器上に配置された音響共振器とから成
る、新規で改良された装置が提供される。前記音響イン
ピーダンス変換器は、前記基板の音響インピーダンスを
第２音響インピーダンスに変換する。前記音響共振器
は、周波数選択機能を与える。
めに、少なくとも第１面を有する基板と、この基板に結
合されている音響インピーダンス変換器と、該音響イン
ピーダンス変換器上に配置された音響共振器とから成
る、新規で改良された装置が提供される。前記音響イン
ピーダンス変換器は、前記基板の音響インピーダンスを
第２音響インピーダンスに変換する。前記音響共振器
は、周波数選択機能を与える。
【００１０】好適実施例では、前記音響共振器は、前記
音響インピーダンス変換器上の第１電極と、該第１電極
上の圧電材料の第１層と、該圧電材料の第１層上の第２
電極とを含むことが望ましいが、これは必須ではない。
圧電材料の第２層が前記第２電極上にあり、第３電極が
前記ピエゾ材料の第２層上にある。前記第１、第２およ
び第３電極は、それぞれ第１、第２および第３電気的接
点となる。これら第１、第２および第３電極と、前記圧
電材料の第１および第２層とは、音響波長の１／４の結
合長を有する。
音響インピーダンス変換器上の第１電極と、該第１電極
上の圧電材料の第１層と、該圧電材料の第１層上の第２
電極とを含むことが望ましいが、これは必須ではない。
圧電材料の第２層が前記第２電極上にあり、第３電極が
前記ピエゾ材料の第２層上にある。前記第１、第２およ
び第３電極は、それぞれ第１、第２および第３電気的接
点となる。これら第１、第２および第３電極と、前記圧
電材料の第１および第２層とは、音響波長の１／４の結
合長を有する。
【００１１】音響反射器が、第１音響インピーダンスを
有する第１層と、前記第１音響インピーダンスより大き
な第２音響インピーダンスを有する第２層とを含むこと
によって、実現されることが望ましい。前記第１および
第２層は、前記第１周波数において音響波長の１／４の
厚さを有する。前記音響反射器は、低い音響インピーダ
ンスを、高い音響インピーダンスに変換する。
有する第１層と、前記第１音響インピーダンスより大き
な第２音響インピーダンスを有する第２層とを含むこと
によって、実現されることが望ましい。前記第１および
第２層は、前記第１周波数において音響波長の１／４の
厚さを有する。前記音響反射器は、低い音響インピーダ
ンスを、高い音響インピーダンスに変換する。
【００１２】本発明は、更に音響共振器を作成する方法
も提供する。この方法は、第１音響インピーダンスを有
する基板材料を用意するステップ、音響反射器を前記基
板材料上に配置するステップ、および第１音響波長の１
／４の厚さの圧電共振子を前記音響反射器に結合するス
テップから成る。
も提供する。この方法は、第１音響インピーダンスを有
する基板材料を用意するステップ、音響反射器を前記基
板材料上に配置するステップ、および第１音響波長の１
／４の厚さの圧電共振子を前記音響反射器に結合するス
テップから成る。
【００１３】前記方法は、第２音響インピーダンスを有
する複数の第１層を、前記基板材料上に配置するステッ
プを含むことが望ましいが、必須ではない。前記複数の
第１層は、各々厚さが前記第１音響波長の１／４であ
る。また、前記方法は、第３音響インピーダンスを有す
る複数の第２層を前記基板材料上に配置するステップを
含むことが望ましいが、必須ではない。前記複数の第２
層は、各々厚さが前記第１音響波長の１／４である。前
記第２および第３音響インピーダンスは互いに等しいも
のではない。
する複数の第１層を、前記基板材料上に配置するステッ
プを含むことが望ましいが、必須ではない。前記複数の
第１層は、各々厚さが前記第１音響波長の１／４であ
る。また、前記方法は、第３音響インピーダンスを有す
る複数の第２層を前記基板材料上に配置するステップを
含むことが望ましいが、必須ではない。前記複数の第２
層は、各々厚さが前記第１音響波長の１／４である。前
記第２および第３音響インピーダンスは互いに等しいも
のではない。
【００１４】前記方法は、第１電極を前記音響反射器に
結合するステップ、圧電材料層を前記第１電極に結合す
るステップ、および前記圧電材料層に第２電極を結合す
るステップを含むことが望ましいが、必須ではない。前
記第１電極、ピエゾ材料層、および第２電極は、前記第
１音響波長の１／４の結合長を有する。
結合するステップ、圧電材料層を前記第１電極に結合す
るステップ、および前記圧電材料層に第２電極を結合す
るステップを含むことが望ましいが、必須ではない。前
記第１電極、ピエゾ材料層、および第２電極は、前記第
１音響波長の１／４の結合長を有する。
【００１５】他の好適実施例では、前記方法は、第１電
極を前記音響反射器に結合するステップ、圧電材料層を
前記第１電極に結合するステップ、第２電極を前記圧電
材料層に結合するステップ、第２圧電層を前記第２電極
に結合するステップ、および第３電極を前記第２圧電層
に結合するステップを含むことが望ましいが、必須では
ない。
極を前記音響反射器に結合するステップ、圧電材料層を
前記第１電極に結合するステップ、第２電極を前記圧電
材料層に結合するステップ、第２圧電層を前記第２電極
に結合するステップ、および第３電極を前記第２圧電層
に結合するステップを含むことが望ましいが、必須では
ない。
【００１６】
【実施例】本発明は、添付した特許請求の範囲におい
て、特に開示されている。しかしながら、本発明のより
完全な理解は、詳細な説明および特許請求の範囲を参照
し、全ての図において同様な参照番号が同様の要素を示
す図面に基づいてそれらを考慮することによって、得る
ことができよう。
て、特に開示されている。しかしながら、本発明のより
完全な理解は、詳細な説明および特許請求の範囲を参照
し、全ての図において同様な参照番号が同様の要素を示
す図面に基づいてそれらを考慮することによって、得る
ことができよう。
【００１７】図１は、音響共振器１５の側断面を示す。
音響共振器１５は、基板１１０と、電極１５７，１５９
ならびに厚さ１５２を有する圧電層１５０とから成る。
厚さ１５２は、典型的に、音響波長の半分またはその奇
数倍が選択される。
音響共振器１５は、基板１１０と、電極１５７，１５９
ならびに厚さ１５２を有する圧電層１５０とから成る。
厚さ１５２は、典型的に、音響波長の半分またはその奇
数倍が選択される。
【００１８】基板１１０は、圧電層１５０と電極１５
７，１５９、およびトランジスタ，ダイオード，コンデ
ンサ，抵抗器等のような，大きめな微小電子素子の一部
として含まれる補助的構成要素（図示せず）のための機
械的支持として機能する。基板１１０は、半導体材料
（単数または複数）から成るか、或いはそれと互換性が
あると都合がよい（例えば、サファイア上のシリコン、
ガラス上の硫化カドミウム等）。現在特に関心のある半
導体材料には、ダイヤモンド，シリコン，ゲルマニウ
ム，ガリウムヒ素， 燐化インディウム等のようなＩＩ
Ｉ−Ｖ属の材料，硫化カドミウム， 酸化鉛(zinc oxid
e)等のようなＩＩ−ＶＩ属の材料，例えばSixGel-x， A
lxGal-xAs，InxAll-xPのような合金が含まれるが、これ
らに限定するという意味ではない。立方体状半導体（例
えば、 Si， Ge， GaAs等）は、多くの場合｛１００｝
表面を有するウエハとして用意される。例えば、その表
面は研磨されるか、そうでなければ半導体素子の基板と
して用いるために用意される。他の有益な配向は、｛１
１０｝および｛１１１｝面を含む。
７，１５９、およびトランジスタ，ダイオード，コンデ
ンサ，抵抗器等のような，大きめな微小電子素子の一部
として含まれる補助的構成要素（図示せず）のための機
械的支持として機能する。基板１１０は、半導体材料
（単数または複数）から成るか、或いはそれと互換性が
あると都合がよい（例えば、サファイア上のシリコン、
ガラス上の硫化カドミウム等）。現在特に関心のある半
導体材料には、ダイヤモンド，シリコン，ゲルマニウ
ム，ガリウムヒ素， 燐化インディウム等のようなＩＩ
Ｉ−Ｖ属の材料，硫化カドミウム， 酸化鉛(zinc oxid
e)等のようなＩＩ−ＶＩ属の材料，例えばSixGel-x， A
lxGal-xAs，InxAll-xPのような合金が含まれるが、これ
らに限定するという意味ではない。立方体状半導体（例
えば、 Si， Ge， GaAs等）は、多くの場合｛１００｝
表面を有するウエハとして用意される。例えば、その表
面は研磨されるか、そうでなければ半導体素子の基板と
して用いるために用意される。他の有益な配向は、｛１
１０｝および｛１１１｝面を含む。
【００１９】半導体基板は、多くの場合ある程度「誤配
向(misoriented)」されて用意され、半導体素子製造過
程に関連する問題を回避するようにしている。共振器構
造の特定の細部によっては、これはその上に作成される
音響共振器の詳細設計についての考慮を必要とすること
がある。
向(misoriented)」されて用意され、半導体素子製造過
程に関連する問題を回避するようにしている。共振器構
造の特定の細部によっては、これはその上に作成される
音響共振器の詳細設計についての考慮を必要とすること
がある。
【００２０】音響インピーダンスＺａは、質量の密度お
よび剛度と共に変化し、次の式で表わされる。 Ｚa =（ρ*ｃ）0.5 （１） 一方、音響速度Ｖａは次の式にしたがって変化する。 Ｖa = （ｃ／ρ）0.5 （２） 音響反射係数Γzの一成分が、音響インピーダンスの不
整合から生じ（例えば異なる媒体間の界面において）、
公知のインピーダンス不整合反射係数式と同様に示され
る。 Γz＝（ｚt−Ｚo）／（Ｚo＋Ｚt） （３） ここで、Ｚtは、終端インピーダンス(terminating impe
dance)、Ｚoは伝送媒体の特徴インピーダンスを表わ
す。したがって、自由表面は、過度に低いインピーダン
スに対応し、−１の反射係数を与える。一方有限密度お
よび／または剛性を有する表面は、＋１の反射係数を与
える。自由表面は、高インピーダンス表面が粒子の運動
を「締め付ける(clamp)」間、粒子の運動を許す。した
がって、高インピーダンス終端(termination)の例は、
剛性があり密度の高い物質（例えば、タングステン）か
ら成り、一方低インピーダンス終端は低剛性および低質
量密度(mass density)（例えばシリコンゴム、空気な
ど）を有する物質である。
よび剛度と共に変化し、次の式で表わされる。 Ｚa =（ρ*ｃ）0.5 （１） 一方、音響速度Ｖａは次の式にしたがって変化する。 Ｖa = （ｃ／ρ）0.5 （２） 音響反射係数Γzの一成分が、音響インピーダンスの不
整合から生じ（例えば異なる媒体間の界面において）、
公知のインピーダンス不整合反射係数式と同様に示され
る。 Γz＝（ｚt−Ｚo）／（Ｚo＋Ｚt） （３） ここで、Ｚtは、終端インピーダンス(terminating impe
dance)、Ｚoは伝送媒体の特徴インピーダンスを表わ
す。したがって、自由表面は、過度に低いインピーダン
スに対応し、−１の反射係数を与える。一方有限密度お
よび／または剛性を有する表面は、＋１の反射係数を与
える。自由表面は、高インピーダンス表面が粒子の運動
を「締め付ける(clamp)」間、粒子の運動を許す。した
がって、高インピーダンス終端(termination)の例は、
剛性があり密度の高い物質（例えば、タングステン）か
ら成り、一方低インピーダンス終端は低剛性および低質
量密度(mass density)（例えばシリコンゴム、空気な
ど）を有する物質である。
【００２１】図２は、本発明による音響共振器２０１
の、簡素化した等幅図である。音響共振器２０１は、音
響反射器２１８の上に配置された１／４波長共振器２０
３を含み、音響反射器２１８は基板２５５上に配置され
る。
の、簡素化した等幅図である。音響共振器２０１は、音
響反射器２１８の上に配置された１／４波長共振器２０
３を含み、音響反射器２１８は基板２５５上に配置され
る。
【００２２】１／４波長共振器２０３は、圧電層２１０
の各側に電極２０５，２０５’を備えている。電極２０
５，２０５’および圧電層２１０は厚さ２１１を有し、
音響反射器２１８上にある。
の各側に電極２０５，２０５’を備えている。電極２０
５，２０５’および圧電層２１０は厚さ２１１を有し、
音響反射器２１８上にある。
【００２３】音響反射器２１８は、複数の材料層を含
む。ここでは、それらを、厚さ２１６を有する層２１
５，厚さ２２１を有する層２２０，厚さ２５１を有する
層２５０として表わす。層２２０，２５０間に配されて
いる他の層を、楕円で示す。層２５０は、基板１１０
（図１）に類似する基板２５５上に配置される。
む。ここでは、それらを、厚さ２１６を有する層２１
５，厚さ２２１を有する層２２０，厚さ２５１を有する
層２５０として表わす。層２２０，２５０間に配されて
いる他の層を、楕円で示す。層２５０は、基板１１０
（図１）に類似する基板２５５上に配置される。
【００２４】音響反射器２１８の層２１５，２２
０．．．２５０は、各々音響波長の１／４に等しい厚さ
２１６，２２１．．．２５１を有するように選択される
と共に、異なる音響インピーダンスを有し、好適実施例
では音響反射器２１８が高および低音響インピーダンス
材料層を交互に含むように、選択される（例えば、基板
２５５より高い音響インピーダンスを有する層２５
０）。したがって、音響反射器２１８は、フェランチ効
果( Ferranti effect)を呈する。これによって、音響反
射器２１８が奇数の層２１５，２２０，２５０．．．で
構成される時は、音響反射器２１８のような伝送線の第
１端部における低インピーダンス（例えば、基板２５５
のインピーダンス）が、第２端部（例えば、隣接する電
極２０５’）において高インピーダンスに変換される。
これは、W. E. Newellの "Face-Mounted Piezoelectric
Resonators"という論文（Proceedings of the IEEE, p
p. 575 〜581, June 1965）において論じられており、
これを参照のためにここに組み入れる。
０．．．２５０は、各々音響波長の１／４に等しい厚さ
２１６，２２１．．．２５１を有するように選択される
と共に、異なる音響インピーダンスを有し、好適実施例
では音響反射器２１８が高および低音響インピーダンス
材料層を交互に含むように、選択される（例えば、基板
２５５より高い音響インピーダンスを有する層２５
０）。したがって、音響反射器２１８は、フェランチ効
果( Ferranti effect)を呈する。これによって、音響反
射器２１８が奇数の層２１５，２２０，２５０．．．で
構成される時は、音響反射器２１８のような伝送線の第
１端部における低インピーダンス（例えば、基板２５５
のインピーダンス）が、第２端部（例えば、隣接する電
極２０５’）において高インピーダンスに変換される。
これは、W. E. Newellの "Face-Mounted Piezoelectric
Resonators"という論文（Proceedings of the IEEE, p
p. 575 〜581, June 1965）において論じられており、
これを参照のためにここに組み入れる。
【００２５】本出願人は、音響反射器２１８が低音響イ
ンピーダンスを有する材料（例えば、基板２５５）の上
に位置し、かつ音響反射器２１８が各々音響波長の１／
４の長さを有する奇数の層から成る時、高インピーダン
スをもたらすために音響反射器２１８を有用に用い得る
ことを発見した。音響反射器２１８がもたらす効果的な
インピーダンスは、第１，第３，第５等の層（例えば、
層２５０，２１５）が高音響インピーダンスを有し、か
つ第２，第４，第６等の層（例えば、層２２０）が低音
響インピーダンスを有する時に増加する。
ンピーダンスを有する材料（例えば、基板２５５）の上
に位置し、かつ音響反射器２１８が各々音響波長の１／
４の長さを有する奇数の層から成る時、高インピーダン
スをもたらすために音響反射器２１８を有用に用い得る
ことを発見した。音響反射器２１８がもたらす効果的な
インピーダンスは、第１，第３，第５等の層（例えば、
層２５０，２１５）が高音響インピーダンスを有し、か
つ第２，第４，第６等の層（例えば、層２２０）が低音
響インピーダンスを有する時に増加する。
【００２６】図２では、音響反射器２１８は一連の１／
４波長部分から成るものとして表わされているが、イン
ピーダンス変換は、多くの異なる技術によって実現でき
ることを、当業者は認めるであろう。例えば、テーパー
状のインピーダンス媒体（例えば、対数的／双曲線的／
または特別に作成したインピーダンス概略(profile)を
有用に用いることができる）を最適化して高インピーダ
ンスをもたらすか、或いは長さ（厚さ）を縮小して所与
のインピーダンス変換を行う等、公知の原理、または例
えば L. N. DworskyによるModern Transmission Line T
heory and Applications (John Wiley and Sons、ニュ
ーヨーク、１９７９年）の第２章および引用文献におい
て論じられた原理にしたがった技術によって実現できる
が、これらに限定されることは意図していない。音響イ
ンピーダンスをテーパー状に形成するには、例えば、基
板２５５に最も近接する端部から共振器２０３に最も近
接する端部まで、音響反射器２１８の組成を変えればよ
い。このような組成変化は、複数の目標から連続的にス
パッタリングを行い、各目標上でのドウェル時間(dwell
time)を変化させることによって、または薄い材料層を
付着し、各材料の連続層の数を変えることによって、或
いは当技術において公知の他の多数の技術によって、有
効に実現される。
４波長部分から成るものとして表わされているが、イン
ピーダンス変換は、多くの異なる技術によって実現でき
ることを、当業者は認めるであろう。例えば、テーパー
状のインピーダンス媒体（例えば、対数的／双曲線的／
または特別に作成したインピーダンス概略(profile)を
有用に用いることができる）を最適化して高インピーダ
ンスをもたらすか、或いは長さ（厚さ）を縮小して所与
のインピーダンス変換を行う等、公知の原理、または例
えば L. N. DworskyによるModern Transmission Line T
heory and Applications (John Wiley and Sons、ニュ
ーヨーク、１９７９年）の第２章および引用文献におい
て論じられた原理にしたがった技術によって実現できる
が、これらに限定されることは意図していない。音響イ
ンピーダンスをテーパー状に形成するには、例えば、基
板２５５に最も近接する端部から共振器２０３に最も近
接する端部まで、音響反射器２１８の組成を変えればよ
い。このような組成変化は、複数の目標から連続的にス
パッタリングを行い、各目標上でのドウェル時間(dwell
time)を変化させることによって、または薄い材料層を
付着し、各材料の連続層の数を変えることによって、或
いは当技術において公知の他の多数の技術によって、有
効に実現される。
【００２７】本出願人は、更に、音響反射器２１８がそ
の一端において高音響インピーダンスをもたらす時は、
当該一端に配置され電極２０５’，２０５を含む音響共
振器および圧電材料２１０の厚さが、音響波長の１／４
となると有益であることも発見した。これは、音響共振
器の下表面が締め付けられているために可能となる。
の一端において高音響インピーダンスをもたらす時は、
当該一端に配置され電極２０５’，２０５を含む音響共
振器および圧電材料２１０の厚さが、音響波長の１／４
となると有益であることも発見した。これは、音響共振
器の下表面が締め付けられているために可能となる。
【００２８】図３は、本発明の第１好適実施例による、
音響共振器３０１の簡素化した等幅図である。音響共振
器３０１は、音響共振器２０３（図２）と類似してお
り、圧電層３１０の各側に電極３０５，３０５”を含む
と共に、圧電層３１０’の各側にも電極３０５”，３０
５’を含む。圧電層３１０，３１０’は、それぞれ厚さ
３２０，３２０’を有し、この厚さ３２０，３２０’
は、電極３０５，３０５’，３０５”の厚さを含む。厚
さ３２０，３２０’全体で、本発明の第１好適実施例に
おける音響波長の１／４の厚さとなる。電極３０５’
は、電極２０５’（図２）に対応し、例えば、本発明の
第１好適実施例の２１８（図２）のような音響反射器上
に配置される。
音響共振器３０１の簡素化した等幅図である。音響共振
器３０１は、音響共振器２０３（図２）と類似してお
り、圧電層３１０の各側に電極３０５，３０５”を含む
と共に、圧電層３１０’の各側にも電極３０５”，３０
５’を含む。圧電層３１０，３１０’は、それぞれ厚さ
３２０，３２０’を有し、この厚さ３２０，３２０’
は、電極３０５，３０５’，３０５”の厚さを含む。厚
さ３２０，３２０’全体で、本発明の第１好適実施例に
おける音響波長の１／４の厚さとなる。電極３０５’
は、電極２０５’（図２）に対応し、例えば、本発明の
第１好適実施例の２１８（図２）のような音響反射器上
に配置される。
【００２９】圧電層３１０，３１０’（図３）および２
１０（図２）は、例えば、 ＡｌＮ，ＺｎＯ， ＣｄＳ等
のような、許容し得る電気機械的結合係数を有する圧電
（または電気歪み(electrostrictive)）材料から成るこ
とが望ましい。電極３０５，３０５’，３０５”（図
３）、および２０５，２０５’（図２）は、低音響損失
および好ましい導電特性を有する金属材料（例えば、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金）の薄い層で構成さ
れることが望ましい。反射器２１８（図２）は、ガラス
のような音響伝搬損失が低い材料による複数の層で構成
されることが望ましい。反射器２１８は、複数の金属層
として実現するのが好都合であるが、そのような構成
が、例えば電極２０５’（図２）または３０５’の接触
を容易にすると共に、金属膜は最近の微小加工設備にお
ける製造およびパターニングに好都合であるからであ
る。数種類の代表的な材料の縦音響特性(longitudinal
acoustic properties)を、下の表１にまとめた。比較可
能な剪断特性を採用して、剪断振動モードを用いる共振
器をモデル化する。表１では、剛度Ｃ３３を１０11で除
算して（Ｎ／ｍ２）で表わし、密度ρをキログラム／ｍ
3で表わし、縦波の音速Ｖaをメートル／秒で表わし、単
位領域当たりの音響インピーダンスＺo／Ａを１０7で除
算して（ワット／ｍ2／（ｍ／ｓ）2）で表わしてある。 材料 C33 ρ Ｖa Ｚo／Ａ ZnO 2.31 5670 6388 3.62 SiO2 0.79 2200 5973 1.31 GaAs 1.12 5300 4597 2.44 Al 1.11 2700 6300 1.72 W 5.81 18400 5450 10.1 表１ 代表的な材料の音響特性 この他の材料の特性は、特に(among other places)、Ｎ
ＴＩＳおよび／またはＤＴＩＣから入手可能な、 A. Sl
obodnik et al.による、「Microwave AcousticsHandboo
k: Volume lA. Surface Wave Velocities」と題され
た、 Air Force Cambridge Research Laboratories Rep
ort AFCRL-TR-73-0597、およびこれに関連する巻、のよ
うな種々の情報源において得られる。これ以上の情報
も、V. Risticによる、「Principles of Acoustic Devi
ces」、ならびにB. Auldによる「Acoustic Fields and
Waves in Solids」、第１および第２巻において見いだ
される。
１０（図２）は、例えば、 ＡｌＮ，ＺｎＯ， ＣｄＳ等
のような、許容し得る電気機械的結合係数を有する圧電
（または電気歪み(electrostrictive)）材料から成るこ
とが望ましい。電極３０５，３０５’，３０５”（図
３）、および２０５，２０５’（図２）は、低音響損失
および好ましい導電特性を有する金属材料（例えば、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金）の薄い層で構成さ
れることが望ましい。反射器２１８（図２）は、ガラス
のような音響伝搬損失が低い材料による複数の層で構成
されることが望ましい。反射器２１８は、複数の金属層
として実現するのが好都合であるが、そのような構成
が、例えば電極２０５’（図２）または３０５’の接触
を容易にすると共に、金属膜は最近の微小加工設備にお
ける製造およびパターニングに好都合であるからであ
る。数種類の代表的な材料の縦音響特性(longitudinal
acoustic properties)を、下の表１にまとめた。比較可
能な剪断特性を採用して、剪断振動モードを用いる共振
器をモデル化する。表１では、剛度Ｃ３３を１０11で除
算して（Ｎ／ｍ２）で表わし、密度ρをキログラム／ｍ
3で表わし、縦波の音速Ｖaをメートル／秒で表わし、単
位領域当たりの音響インピーダンスＺo／Ａを１０7で除
算して（ワット／ｍ2／（ｍ／ｓ）2）で表わしてある。 材料 C33 ρ Ｖa Ｚo／Ａ ZnO 2.31 5670 6388 3.62 SiO2 0.79 2200 5973 1.31 GaAs 1.12 5300 4597 2.44 Al 1.11 2700 6300 1.72 W 5.81 18400 5450 10.1 表１ 代表的な材料の音響特性 この他の材料の特性は、特に(among other places)、Ｎ
ＴＩＳおよび／またはＤＴＩＣから入手可能な、 A. Sl
obodnik et al.による、「Microwave AcousticsHandboo
k: Volume lA. Surface Wave Velocities」と題され
た、 Air Force Cambridge Research Laboratories Rep
ort AFCRL-TR-73-0597、およびこれに関連する巻、のよ
うな種々の情報源において得られる。これ以上の情報
も、V. Risticによる、「Principles of Acoustic Devi
ces」、ならびにB. Auldによる「Acoustic Fields and
Waves in Solids」、第１および第２巻において見いだ
される。
【００３０】電極３０５，３０５’，３０５”（図３）
は、音響共振器３０１への電気的接続を行う。例えば、
電極３０５，３０５”は、関連する動キャパシタンス(m
otional capacitance)Ｃm1を有する入力電気ポートを備
え、一方電極３０５”，３０５’は、関連する運動容量
Ｃm2を有する出力電気ポートを備えてもよい。動キャパ
シタンスＣmは、電気機械的結合係数Ｋ2によって、静電
容量Ｃ0と関係付けられている。即ち、 Ｃm／Ｃ0＝８Ｋ
2／π2と表わされる。音響共振器のモデリングの詳細な
説明は、V. E. Bottom による「Introduction to Quart
z CrystalUnit Design」 (Van Nostrand Rheinhold Com
pany: ニューヨーク、1982)に見られる。
は、音響共振器３０１への電気的接続を行う。例えば、
電極３０５，３０５”は、関連する動キャパシタンス(m
otional capacitance)Ｃm1を有する入力電気ポートを備
え、一方電極３０５”，３０５’は、関連する運動容量
Ｃm2を有する出力電気ポートを備えてもよい。動キャパ
シタンスＣmは、電気機械的結合係数Ｋ2によって、静電
容量Ｃ0と関係付けられている。即ち、 Ｃm／Ｃ0＝８Ｋ
2／π2と表わされる。音響共振器のモデリングの詳細な
説明は、V. E. Bottom による「Introduction to Quart
z CrystalUnit Design」 (Van Nostrand Rheinhold Com
pany: ニューヨーク、1982)に見られる。
【００３１】図４は、本発明の第１好適実施例による、
共振器構造３０１（図３）の第１および第２部分の相対
的動キャパシタンス（Ｃm1，Ｃm2）と、共振器全体の厚
さに対する第１共振要素の厚さの比ｆとの関係を図示し
たものである。
共振器構造３０１（図３）の第１および第２部分の相対
的動キャパシタンス（Ｃm1，Ｃm2）と、共振器全体の厚
さに対する第１共振要素の厚さの比ｆとの関係を図示し
たものである。
【００３２】本例では、電極３０５，３０５”間で測定
された動キャパシタンスＣm1は、厚さ３１０を全体の厚
さ３１０＋３１０”と比較した（によって除算した）場
合に得られる分数ｆに対して、図４の曲線４０５によっ
て示されるように変化する。一方、電極３０５’，３０
５”間で測定された動キャパシタンスＣm2は、厚さ３１
０’が波長の１／４から厚さ３１０を減じたものである
場合の曲線４１０のように、（ｆに対して）変化する。
された動キャパシタンスＣm1は、厚さ３１０を全体の厚
さ３１０＋３１０”と比較した（によって除算した）場
合に得られる分数ｆに対して、図４の曲線４０５によっ
て示されるように変化する。一方、電極３０５’，３０
５”間で測定された動キャパシタンスＣm2は、厚さ３１
０’が波長の１／４から厚さ３１０を減じたものである
場合の曲線４１０のように、（ｆに対して）変化する。
【００３３】本発明の好適実施例では、本出願人は、分
数ｆが望ましくは約ｆ∞０．７７で、Ｃm1∞Ｃm2となる
時に、最適な性能が得られることを発見した。「∞」
は：ほぼ等しいことを意味する。Ｃm1≠Ｃm2となるよう
に分数ｆを選択すると、結果的に共振器外部にインダク
タが必要となる。インダクタおよびそれに伴う損失を含
むことにより、蓄積されたエネルギの失われたエネルギ
に対する比率（Ｑ）が低下し、フィルタ損失およびフッ
トプリント(footprint)が増加すると共に、フィルタの
設計、構造および用法が複雑化することになる。例え
ば、分数ｆは、約０．７７の２５％以内の時有益であ
り、約０．７７の１０％以内が望ましく、約０．７７の
５％が好ましい。
数ｆが望ましくは約ｆ∞０．７７で、Ｃm1∞Ｃm2となる
時に、最適な性能が得られることを発見した。「∞」
は：ほぼ等しいことを意味する。Ｃm1≠Ｃm2となるよう
に分数ｆを選択すると、結果的に共振器外部にインダク
タが必要となる。インダクタおよびそれに伴う損失を含
むことにより、蓄積されたエネルギの失われたエネルギ
に対する比率（Ｑ）が低下し、フィルタ損失およびフッ
トプリント(footprint)が増加すると共に、フィルタの
設計、構造および用法が複雑化することになる。例え
ば、分数ｆは、約０．７７の２５％以内の時有益であ
り、約０．７７の１０％以内が望ましく、約０．７７の
５％が好ましい。
【００３４】図５は、本発明の第１好適実施例による、
図３の共振器構造の第１および第２部分に対する相対的
静電分路容量と先に定義した分数ｆ（図４）との関係を
示すグラフである。図５において、曲線５０５は曲線４
０５に対応し、曲線５１０は曲線４１０に対応する。ｆ
＝０．７７を選択すると、約２．５：１の容量比が得ら
れる。したがって、入力−Ａ1Ｂ1−Ａ2Ｂ2−出力という
トポロジー( topology)を有する縦属接続された共振器
を内臓するフィルタは、非対称的な（即ち、異なる）入
力および出力電気的インピーダンスを有することにな
る。ここでＡおよびＢは、例えば、先の例の入力電気ポ
ートおよび出力電気ポートにそれぞれ対応し、添字１お
よび２は第１および第２共振器にそれぞれ対応する。同
様の入力および出力電気的インピーダンスを有すること
が望ましい用途においては、例えば、入力−Ａ1Ｂ1−Ｂ
2Ａ2−出力のようなトポロジーを用いればよい。 具体例 図６は、本発明による音響共振器の応答の測定結果を表
わす線分を含む。図６の軸は、送信信号の強度（縦軸、
０．５〜０．８）対ギガヘルツで表わした周波数（横
軸、０．６〜２．２ＧＨｚ）に、調整されている。線分
６１０は、１ギガヘルツより僅かに高い周波数に厳格に
規定された共振を示す。
図３の共振器構造の第１および第２部分に対する相対的
静電分路容量と先に定義した分数ｆ（図４）との関係を
示すグラフである。図５において、曲線５０５は曲線４
０５に対応し、曲線５１０は曲線４１０に対応する。ｆ
＝０．７７を選択すると、約２．５：１の容量比が得ら
れる。したがって、入力−Ａ1Ｂ1−Ａ2Ｂ2−出力という
トポロジー( topology)を有する縦属接続された共振器
を内臓するフィルタは、非対称的な（即ち、異なる）入
力および出力電気的インピーダンスを有することにな
る。ここでＡおよびＢは、例えば、先の例の入力電気ポ
ートおよび出力電気ポートにそれぞれ対応し、添字１お
よび２は第１および第２共振器にそれぞれ対応する。同
様の入力および出力電気的インピーダンスを有すること
が望ましい用途においては、例えば、入力−Ａ1Ｂ1−Ｂ
2Ａ2−出力のようなトポロジーを用いればよい。 具体例 図６は、本発明による音響共振器の応答の測定結果を表
わす線分を含む。図６の軸は、送信信号の強度（縦軸、
０．５〜０．８）対ギガヘルツで表わした周波数（横
軸、０．６〜２．２ＧＨｚ）に、調整されている。線分
６１０は、１ギガヘルツより僅かに高い周波数に厳格に
規定された共振を示す。
【００３５】応答の測定結果６１０は、図２の構造と一
致する共振器から取られたもので、ここで、厚さ０．７
６マイクロメートルのＷの３層（層２５０，２１５に対
応する）間に、厚さ０．８８マイクロメートルのＡｌの
２層（層２２０に対応する）が挿入されて、ＧａＡｓ基
板（基板２５５に対応する）上に、音響反射器（音響反
射器２１８に対応する）を形成する。これらの層にＷお
よびＡｌが選択されたのは、これらはかなりの音響イン
ピーダンス比を得ることができ（先の表１を参照）、電
気的接触が容易であり、しかも製造に都合がよいからで
ある。厚さ０．８４マイクロメートルのＺｎＯ層（圧電
層２１０に対応する）が、音響反射器上に配置される。
線分６１０において示される共振の周波数および先にあ
げた厚さは、表１の縦特性に関連して、この構造につい
て観察される共振が、縦モードよりはむしろ剪断モード
に対応することを示唆している。縦モードは、上述の寸
法および表１の物理的特性によれば、約１．８ＧＨｚの
共振周波数を有することが、予測される。
致する共振器から取られたもので、ここで、厚さ０．７
６マイクロメートルのＷの３層（層２５０，２１５に対
応する）間に、厚さ０．８８マイクロメートルのＡｌの
２層（層２２０に対応する）が挿入されて、ＧａＡｓ基
板（基板２５５に対応する）上に、音響反射器（音響反
射器２１８に対応する）を形成する。これらの層にＷお
よびＡｌが選択されたのは、これらはかなりの音響イン
ピーダンス比を得ることができ（先の表１を参照）、電
気的接触が容易であり、しかも製造に都合がよいからで
ある。厚さ０．８４マイクロメートルのＺｎＯ層（圧電
層２１０に対応する）が、音響反射器上に配置される。
線分６１０において示される共振の周波数および先にあ
げた厚さは、表１の縦特性に関連して、この構造につい
て観察される共振が、縦モードよりはむしろ剪断モード
に対応することを示唆している。縦モードは、上述の寸
法および表１の物理的特性によれば、約１．８ＧＨｚの
共振周波数を有することが、予測される。
【００３６】窒化シリコンの薄膜（約１０００オングス
トローム）を、最上部のＷ層上およびＺｎＯ層上に、プ
ラズマ強化化学蒸着法で付着させ、実験的共振器構造の
種々の部分をパターニングするのに用いられたエッチン
グ液から、それらの層を保護する。例えば、ＺｎＯ層
は、ＨＮＯ３：ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ（体積比３：１：４）を
用いてエッチングするが、このエッチング液はＷ，Ａｌ
および／またはＧａＡｓを侵食するので、基礎となる窒
化シリコン層によってこのような侵食から保護する。Ｗ
およびＡｌ層のパターンニングには、微細加工技術にお
いて公知のエッチング液が用いられる。
トローム）を、最上部のＷ層上およびＺｎＯ層上に、プ
ラズマ強化化学蒸着法で付着させ、実験的共振器構造の
種々の部分をパターニングするのに用いられたエッチン
グ液から、それらの層を保護する。例えば、ＺｎＯ層
は、ＨＮＯ３：ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ（体積比３：１：４）を
用いてエッチングするが、このエッチング液はＷ，Ａｌ
および／またはＧａＡｓを侵食するので、基礎となる窒
化シリコン層によってこのような侵食から保護する。Ｗ
およびＡｌ層のパターンニングには、微細加工技術にお
いて公知のエッチング液が用いられる。
【００３７】図７は、本発明による上述の音響フィルタ
の、無線周波数回路８９０における有益な使用法を示
す、簡素化された概略図である。無線周波数回路８９０
は、任意のダイプレクサ８９２からの信号を送出或いは
受診するアンテナ８９１を備える。（ダイプレクサは、
使用時に、送信機に結合される。）ダイプレクサ８９２
は、入来する信号をフィルタ８９３に送る。フィルタ８
９３は、得られる帯域制限された信号を増幅器８９４に
渡す。増幅器８９４からの信号は、別の帯域制限フィル
タ８９５を通って、ミキサ８９６に達する。ミキサ８９
６は、局所発振器８９７からの信号も、帯域制限フィル
タ８９８を通じて受信する。ミキサ８９６からの混合信
号は、帯域制限フィルタ８９９を通過し、ここで局所発
振器信号が除去されて、結果的に得られた信号が出力８
００を通じて受信機のＩＦに送られる。
の、無線周波数回路８９０における有益な使用法を示
す、簡素化された概略図である。無線周波数回路８９０
は、任意のダイプレクサ８９２からの信号を送出或いは
受診するアンテナ８９１を備える。（ダイプレクサは、
使用時に、送信機に結合される。）ダイプレクサ８９２
は、入来する信号をフィルタ８９３に送る。フィルタ８
９３は、得られる帯域制限された信号を増幅器８９４に
渡す。増幅器８９４からの信号は、別の帯域制限フィル
タ８９５を通って、ミキサ８９６に達する。ミキサ８９
６は、局所発振器８９７からの信号も、帯域制限フィル
タ８９８を通じて受信する。ミキサ８９６からの混合信
号は、帯域制限フィルタ８９９を通過し、ここで局所発
振器信号が除去されて、結果的に得られた信号が出力８
００を通じて受信機のＩＦに送られる。
【００３８】フィルタ８９３，８９５，８９８および／
または８９９は、ここに記載したタイプの薄膜共振フィ
ルタであり、本発明の構造および方法にしたがって作成
されることが有利であるが、特定の所望機能にしたがっ
て周波数またはその他の特性が変化するようなフィルタ
でもよい。例えば、フィルタ８９３は、受信機が処理対
象とする帯域以外の入力ＲＦ周波数を除去する。これ
は、セルラ電話機およびページングの用途等で頻繁に必
要とされるような狭域受信機には、特に有用である。加
えて、局所発振器８９７は、周波数安定化要素のため
に、本発明による薄膜共振器を用いてもよい。
または８９９は、ここに記載したタイプの薄膜共振フィ
ルタであり、本発明の構造および方法にしたがって作成
されることが有利であるが、特定の所望機能にしたがっ
て周波数またはその他の特性が変化するようなフィルタ
でもよい。例えば、フィルタ８９３は、受信機が処理対
象とする帯域以外の入力ＲＦ周波数を除去する。これ
は、セルラ電話機およびページングの用途等で頻繁に必
要とされるような狭域受信機には、特に有用である。加
えて、局所発振器８９７は、周波数安定化要素のため
に、本発明による薄膜共振器を用いてもよい。
【００３９】フィルタ８９５は、フィルタ８９３と同一
のあるいは異なる通過帯域を有することができ、増幅器
８９４によって発生されたいかなる望ましくない高調
波、或いはフィルタ８９３によって除去されないその他
の帯域外信号をも除去する。フィルタ８９８は、ＬＯ周
波数を通過させ、望ましくないその高調波を遮断するこ
とが好ましい。フィルタ８９９は、ミキサ８９６によっ
て生成される周波数の和または差を通過させ、局所発振
器および入力ＲＦ周波数を阻止することが好ましい。こ
れは、通常出力８００と接合されている、ＩＦ増幅器の
入力段の飽和を避けるためには重要である。このよう
に、本発明の薄膜共振フィルタの改善された特性の結果
として、電子装置、特に無線機の特性が改善されること
になる。
のあるいは異なる通過帯域を有することができ、増幅器
８９４によって発生されたいかなる望ましくない高調
波、或いはフィルタ８９３によって除去されないその他
の帯域外信号をも除去する。フィルタ８９８は、ＬＯ周
波数を通過させ、望ましくないその高調波を遮断するこ
とが好ましい。フィルタ８９９は、ミキサ８９６によっ
て生成される周波数の和または差を通過させ、局所発振
器および入力ＲＦ周波数を阻止することが好ましい。こ
れは、通常出力８００と接合されている、ＩＦ増幅器の
入力段の飽和を避けるためには重要である。このよう
に、本発明の薄膜共振フィルタの改善された特性の結果
として、電子装置、特に無線機の特性が改善されること
になる。
【００４０】以上、特定の問題を克服し、従来技術の方
法および機構に関して利点をもたらす、薄膜共振器およ
び方法を説明した。本発明による公知の技術に対する改
善は絶大である。従来技術の手法に伴う費用、複雑性、
大きなサイズ、および疑似応答が回避される。
法および機構に関して利点をもたらす、薄膜共振器およ
び方法を説明した。本発明による公知の技術に対する改
善は絶大である。従来技術の手法に伴う費用、複雑性、
大きなサイズ、および疑似応答が回避される。
【００４１】上述の特定実施例の説明は、本発明の全体
的な性質を十分明らかにするので、他の者は現在の知識
を応用することによって、全体的な概念から逸脱するこ
となく、先の特定実施例を容易に改変および／または種
々の用途に適用させることができよう。したがって、こ
のような適用および改変は、開示された実施例の均等物
の意味および範囲内のものと解釈すべきであり、そのよ
うに意図するものである。
的な性質を十分明らかにするので、他の者は現在の知識
を応用することによって、全体的な概念から逸脱するこ
となく、先の特定実施例を容易に改変および／または種
々の用途に適用させることができよう。したがって、こ
のような適用および改変は、開示された実施例の均等物
の意味および範囲内のものと解釈すべきであり、そのよ
うに意図するものである。
【００４２】ここで用いた文章および用語は、説明のた
めであり、限定のためのものではないことを理解すべき
である。したがって、本発明は、その特許請求の範囲の
精神および広範な範囲に該当する全ての代替、改造、均
等および変更を含むことを意図するものである。
めであり、限定のためのものではないことを理解すべき
である。したがって、本発明は、その特許請求の範囲の
精神および広範な範囲に該当する全ての代替、改造、均
等および変更を含むことを意図するものである。
【図１】従来技術による音響共振器の簡素化した側断面
図。
図。
【図２】本発明による音響共振器の簡素化した等幅図。
【図３】本発明の第１好適実施例による、音響共振器の
簡素化した等幅図。
簡素化した等幅図。
【図４】本発明の第１好適実施例による、図３の共振器
構造の第１および第２部分についての、相対的動キャパ
シタンスを示すグラフ。
構造の第１および第２部分についての、相対的動キャパ
シタンスを示すグラフ。
【図５】本発明の第１好適実施例による、図３の共振器
構造の第１および第２部分についての、相対的静電分路
容量を示すグラフ。
構造の第１および第２部分についての、相対的静電分路
容量を示すグラフ。
【図６】本発明による音響共振器からの応答の測定値を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図７】本発明による音響波フィルタを含む無線周波数
装置の一部を示す、簡素化した概略図。
装置の一部を示す、簡素化した概略図。
２０１，３０１ 音響共振器 ２１８ 音響反射器 ２０３ １／４波長共振器 ２５５ 基板 ２１０ 圧電層 ２０５，２０５’ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｈ 9/56 Ｄ 7719−5Ｊ Ｈ０４Ｒ 1/28 ３１０ Ｚ
Claims (4)
- 【請求項１】周波数選択構成要素（２０１，３０１）で
あって：第１面を有する基板（２５５）；前記基板（２
５５）に結合され、前記基板（２５５）の音響インピー
ダンスを第２音響インピーダンスに変換する音響インピ
ーダンス変換手段（２１８）；および前記音響インピー
ダンス変換手段（２１８）上に配置され、周波数選択機
能を設ける音響共振手段（２０３，３０１）、から成る
ことを特徴とする周波数選択構成要素。 - 【請求項２】音響共振器（２０１，３０１）を作成する
方法であって： （ａ）第１音響インピーダンスを有する基板材料（２５
５）を用意するステップ； （ｂ）前記基板材料（２５５）上に音響反射器（２１
８）を配置するステップ；および （ｃ）第１音響波長の１／４の厚さ（２１１；３２０；
３１０’）の圧電共振子（２０１，３０１）を、前記音
響反射器（２１８）に結合するステップ、 から成ることを特徴とする方法。 - 【請求項３】多層音響反射器（２１８）であって： （ａ）第１音響インピーダンスを有し、第１周波数にお
ける音響波長の１／４の厚さ（２５１）を含む第１層
（２５０）； （ｂ）前記第１音響インピーダンスより大きな第２音響
インピーダンスを有し、前記第１周波数における音響周
波数の１／４の厚さ（２２１）を含み、前記第１層（２
５０）上に配置された第２層（２２０）、から成り、低
音響インピーダンスを高音響インピーダンスに変換する
ことを特徴とする前記多層音響反射器（２１８）。 - 【請求項４】無線周波数装置（８９０）において、音響
共振器（２０１，３０１）が：少なくとも第１面を有す
る基板（２５５）；前記基板（２５５）に結合され、前
記基板（２５５）の音響インピーダンスを第２音響イン
ピーダンスに変換する、音響インピーダンス変換器（２
１８）；および前記音響インピーダンス変換器（２１
８）上に配置され、音響波長の１／４の厚さ（２１１；
３２０；３２０’）を有し、周波数選択機能を備えた、
音響共振器（２０１，３０１）、から成ることを特徴と
する無線周波数装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US011924 | 1993-02-01 | ||
| US08/011,924 US5373268A (en) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | Thin film resonator having stacked acoustic reflecting impedance matching layers and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06295181A true JPH06295181A (ja) | 1994-10-21 |
| JP3119287B2 JP3119287B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=21752549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06024973A Expired - Fee Related JP3119287B2 (ja) | 1993-02-01 | 1994-01-28 | 周波数選択構成要素 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5373268A (ja) |
| EP (1) | EP0609555B1 (ja) |
| JP (1) | JP3119287B2 (ja) |
| DE (1) | DE69326880T2 (ja) |
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