JPWO2006008940A1 - 圧電フィルタ - Google Patents

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Abstract

より小型化を図ることができる圧電フィルタを提供する。圧電フィルタ１０は、その主面に、少なくとも１つの第１の圧電共振子２５が形成された第１の基板２２と、その主面に、少なくとも１つの第２の圧電共振子１５が形成された第２の基板１２と、第１の基板２２の主面と第２の基板１２の主面とが対向した状態で、第１の基板２２と第２の基板１２との間において、第１の圧電共振子２５及び第２の圧電共振子１５の周囲に延在し、第１の圧電共振子２５と第２の圧電共振子１５とを間隔を設けて封止する接合パターン２０と、第１の基板２２の主面に形成され第１の圧電共振子２５に電気的に接続されたパッド２８ｘと、第２の基板１２の主面に形成され第２の圧電共振子１５に電気的に接続されたパッド１８ｘとを接合する接合層２４ｘとを備える。

Description

本発明は圧電フィルタに関する。
圧電薄膜の厚み振動を利用する薄膜圧電共振子（ＢＡＷ共振子）や、弾性表面波を利用する弾性表面波共振子（ＳＡＷ共振子）を備えた圧電フィルタは、近年、小型化が進んでいる。
例えば特許文献１には、共振子素子が形成された基板と同サイズの蓋を基板の両面に貼り付け、パッケージを小型化することが提案されている。また、特許文献２には、共振子素子が形成された２枚の基板を筐体の突起台で間隔を設けて平行に保持する構成が提案されている。
特表２００４−５０３１６４号公報 特開２００２−４３８９０号公報
圧電フィルタが用いられる携帯電話等の小型化に伴い、圧電フィルタをさらに小さくすることが望まれている。
しかし、特許文献１に開示された構成では、基板よりもパッケージサイズを小型化することはできない。基板には、最低でも直列共振子と並列共振子の２つ以上の共振子を同一平面に形成する必要があり、同一平面に多数の共振子を形成するため、基板そのものの小型化には限界がある。また、直列共振子と並列共振子が同一平面に形成されていることから、イオンミリングやスパッタなどにより、重量除去や付加を直並別々に行うことが難しい。また、平面に複数の共振子を並べるため、共振子間の配線抵抗が大きくなり、フィルタ特性の劣化を招きやすい。また、共振子の材料及び振動モードを複数用いたい場合、材料の制約を受けたり、工程が複雑になりコストが高くなったりする。さらに、基板に形成された共振子素子を保護する蓋を設けるので、サイズが大きくなり、蓋の材料費や加工費なども必要となる。
特許文献２に開示された構成では、２枚の基板を重ね合わせることにより面積を小さくはできるが、筐体で基板の周囲を囲むため、基板よりも面積が大きくなる。また、突起台により基板間に間隔を設け、さらに基板を収納した筐体の上下の開口を蓋で密封するため、高さ（基板の厚さ方向の寸法）が大きくなる。
本発明は、かかる実情に鑑み、より小型化を図ることができる圧電フィルタを提供しようとするものである。
本発明は、以下のように構成した圧電フィルタを提供する。
圧電フィルタは、その主面に、少なくとも１つの第１の圧電共振子が形成された第１の基板と、その主面に、少なくとも１つの第２の圧電共振子が形成された第２の基板と、前記第１の基板の前記主面と前記第２の基板の前記主面とが対向した状態で、前記第１の基板と前記第２の基板との間において、前記第１の圧電共振子及び前記第２の圧電共振子の周囲に延在し、前記第１の圧電共振子と前記第２の圧電共振子とを間隔を設けて接合する接合パターンと、前記第１の基板の前記主面に形成されたパッドと、前記第２の基板の前記主面に形成された所定のパッドとを接合する接合層と、前記第２の基板の前記主面に形成された所定の前記パッドに接続された外部電極とを備える。
上記構成において、２つの基板を接合パターンで接合し、接合パターンの内側に振動空間を作り、圧電共振子が自由に振動するようにする。一方の基板の圧電共振子と他方の基板の圧電共振子とは、接合層により、接合パターンの内側において電気的に接続する。パッドはその基板の圧電共振子に接続されてもよい。また、その基板の圧電共振子から独立していてもよい。
上記構成によれば、互いに、一方の基板を、他方の基板の圧電共振子を覆う蓋として用いることができ、基板を収納するパッケージや基板を覆う蓋基板をなくすことができる。
好ましくは、前記接合パターンは、Ａｕ，Ａｇ，Ｓｎ又はＣｕの一種以上を含む。
上記構成によれば、接合パターンは、はんだ合金により基板を接合（封止）することができる。はんだ合金は、基板や圧電共振子に悪影響を与える温度よりも低い温度で形成（溶融）するので、基板や共振子に悪影響を与えることなく、基板を接合（封止）することができる。
好ましくは、前記第１の基板と前記第２の基板は、それぞれＧＮＤパッドを備え、前記ＧＮＤパッド同士がバンプ接合される。
上記構成によれば、それぞれの基板のＧＮＤを共通化し、ＧＮＤを一方の基板から外部に取り出すことができる。また、圧電共振子の周囲の接合パターンを導電性とし、接合パターンをＧＮＤに取り出すことができる。
好ましくは、前記第２の基板を貫通するスルーホールが形成され、該スルーホールの一端が前記第２の基板の前記パッド又は前記ＧＮＤパッドに電気的に接続され、該スルーホールの他端が外部電極に電気的に接続される。
外部電極と圧電共振子との間の配線を短くして、圧電フィルタを小型化することができる。また、圧電共振子が振動して発生した熱が基板へ放熱されやすくなり、圧電フィルタの耐電力性が向上する。
好ましくは、前記接合パターンは、前記ＧＮＤパッドに接続され、該ＧＮＤパッドは前記スルーホールを介して、前記外部電極に接続され、該外部電極はＧＮＤに接続される。
上記構成によれば、接合パターンがＧＮＤに接続されるので、圧電フィルタを静電シールドすることができる。
好ましくは、前記スルーホールの前記一端の開口は、前記パッド又は前記ＧＮＤパッドによって覆われている。
上記構成によれば、振動空間を外部から遮断することができる。
好ましくは、前記第１の圧電共振子及び前記第２の圧電共振子は、対向する一対の励振電極の間に圧電薄膜が配置された薄膜圧電共振子である。
上記構成によれば、薄膜圧電共振子（ＢＡＷ共振子）を用いた圧電フィルタ（ＢＡＷ装置）を小型化できる。
好ましくは、前記第１の共振子又は前記第２の共振子のいずれか一方が直列共振子であり、前記第１の共振子又は前記第２の共振子の他方が並列共振子である。
上記構成によれば、直列共振子と並列共振子とを別々の基板に形成するので、直列共振子の共振周波数と並列共振子の共振周波数とを別個に調整することができる。したがって、直列共振子と並列共振子との共振周波数が異なる圧電フィルタの作製が容易である。
好ましくは、前記第１の圧電共振子の前記圧電薄膜と、前記第２の圧電共振子の前記圧電薄膜とが、異なる材料により形成される。
第１の圧電共振子と第２の圧電共振子とに（例えば、直列共振子と並列共振子とに）、それぞれ適した圧電材料を用いることができる。
好ましくは、前記第１の圧電共振子の前記励振電極と前記第２の圧電共振子の前記励振電極とが、異なる材料で形成される。
第１の圧電共振子と第２の圧電共振子とに（例えば、直列共振子と並列共振子とに）、それぞれ適した電極材料を用いることができる。
好ましくは、前記第１の圧電共振子と前記第２の圧電共振子とは、材料が異なる周波数調整膜を含む。
第１の圧電共振子と第２の圧電共振子とに（例えば、直列共振子と並列共振子とに）、それぞれ適した周波数調整材料を用いることができる。
好ましくは、前記第１の圧電共振子と前記第２の圧電共振子が、それぞれ基本波又は２以上の整数倍波の少なくとも一つの振動モードで振動し、前記第１の圧電共振子と前記第２の圧電共振子とでは互いに振動モードの次数が異なる。
第１の圧電共振子と第２の圧電共振子とに（例えば、直列共振子と並列共振子とに）、それぞれ適した振動モードを用いることができる。
好ましくは、前記第１の圧電共振子と前記第２の圧電共振子とが、弾性表面波を利用するＳＡＷ共振子であって、前記第１の基板と前記第２の基板とが、同じ単結晶の圧電材料からなる基板である。
同じ線膨張係数を持った基板同士をウェハーレベルで容易に接合できる。また、蓋基板をＳＡＷ共振子に用いるので、製造コストの低減が可能である。
好ましくは、前記第２の圧電共振子は、ＢＡＷ共振子である。
ＢＡＷ共振子の第２の基板はＳｉ基板であり、外部電極を取り出すためのスルーホールを形成しやすい。圧電単結晶にスルーホールや外部電極を形成するときに発生するクラックなどの問題を回避できる。
好ましくは、前記第２の基板の厚さが、前記第１の基板の厚さより小さい。
上記構成によれば、相対的に厚さが小さい第２の基板に、スルーホールを容易に形成することができる。
好ましくは、前記並列共振子の前記圧電薄膜の厚さが前記直列共振子の前記圧電薄膜の厚さより大きい。
並列共振子の周波数は直列共振子の周波数より低くしなくてはならないが、上記構成によれば、周波数を低くするために電極膜厚を大きくしたり、酸素プラズマを照射したりする方法より、特性劣化を小さくすることができる。
好ましくは、前記第１の圧電共振子の絶縁膜の厚さが前記第２の圧電共振子の絶縁膜の厚さと異ならされている。周波数調整膜を設けなくても圧電共振子の周波数を異ならせることができる。
また、本発明は、上記いずれかの構成の圧電フィルタを用いた複合フィルタを提供する。この場合、デュプレクサ、マルチバンドフィルタなどの複合フィルタを、小型化することができる。
また、本発明は、上記いずれかの構成の圧電フィルタ又は上記構成の複合フィルタを用いた通信装置を提供する。この場合、通信装置を小型化することができる。
本発明の圧電フィルタは、より小型化を図ることができる。
圧電フィルタの透視図である。（実施例１） 図１の線II−IIに沿って切断した断面図である。（実施例１） 図１の線III−IIIに沿って切断した断面図である。（実施例１） 図１の線IV−IVに沿って切断した断面図である。（実施例１） 一方の基板の透視図である。（実施例１） 図２の線VI−Vに沿って切断した断面図である。（実施例１） 接合層の拡大断面図である。（実施例１） 圧電フィルタの回路図である。（実施例１） 圧電フィルタの透視図である。（実施例２） 図１１の線Ｘ−Ｘに沿って切断した断面図である。（実施例２） 図９の線XI−XIに沿って切断した断面図である。（実施例２） 図９の線XII−XIIに沿って切断した断面図である。（実施例２） 圧電フィルタの回路図である。（実施例２） 圧電フィルタの断面図である。（実施例３） 圧電フィルタの断面図である。（実施例４） デュレクサの回路図である。（実施例５） 通信装置の回路図である。（実施例６） 圧電フィルタの断面図である。（実施例７） 圧電フィルタの断面図である。（実施例８） 圧電フィルタの断面図である。（実施例９）
符号の説明
１０ 圧電フィルタ
１２ 基板
１５ 直列共振子（ＢＡＷ共振子、圧電共振子）
１８ｘ パッド（ＧＮＤパッド）
２０ 接合パターン
２２ 基板
２４ｘ 接合層
２５ 並列共振子（ＢＡＷ共振子、圧電共振子）
２８ｘ パッド（ＧＮＤパッド）
４０ 圧電フィルタ
４２ 基板
４５ａ〜４５ｄ 直列共振子（ＢＡＷ共振子、圧電共振子）
５０ 接合パターン
５２ 基板
５４ｓ，５４ｔ 接合層
５５ａ〜５５ｄ 並列共振子（ＢＡＷ共振子、圧電共振子）
６０ 圧電フィルタ
６２ 基板
６６ ＳＡＷ共振子（圧電共振子）
７０ 接合パターン
７２ 基板
７６ ＳＡＷ共振子（圧電共振子）
８０ 圧電フィルタ
８２ 基板
８６ ＢＡＷ共振子（圧電共振子）
９０ 接合パターン
９２ 基板
９６ ＳＡＷ共振子（圧電共振子）
１００ デュプレクサ
２００ 通信装置
以下、本発明の実施の形態について実施例を、図１〜図１７を参照しながら説明する。
（実施例１）図１は実施例１の圧電フィルタ１０の透視図、図２は図１の線II−IIに沿って切断した断面図、図３は図１の線III−IIIに沿って切断した断面図、図４は図１の線IV−IVに沿って切断した断面図、図５は一方の基板１２の透視図、図６は他方の基板２２を見た断面図、図７は接合層の拡大図、図８は圧電フィルタ１０の電気回路図である。
図８に示すように、圧電フィルタ１０は、直列共振子１５と並列共振子２５とをＬ型に構成したラダー型フィルタである。
図２〜図４に示すように、大略、直列共振子１５を形成した基板１２と、並列共振子２５を形成した基板２２とを、共振子１５，２５を形成したそれぞれの主面が対向するようにして、接合パターン２０で間隔を設けて接合し、振動空間１１内に共振子１５，２５を封止している。
すなわち、基板１２，２２の主面に、電極１６，２６、圧電薄膜１７，２７、電極１８，２８が積層されている。電極１６，１８，２６，２８の間に圧電薄膜１７，２７が挟み込まれ、基板１２，２２から離れた部分が、共振子１５，２５となる。共振子１５，２５は、圧電薄膜１７，２７の厚み振動を利用する薄膜圧電共振子（ＢＡＷ共振子）である。共振子１５，２５は、絶縁膜を有する２倍波又はそれ以上の整数倍波を用いた共振子であっても、電極１６，２６／圧電薄膜１７，２７／電極１８，２８のみの基本波を用いた共振子であってもよい。
一方の基板１２には、基板１２を貫通するスルーホール１３ａ〜１３ｄが形成され、スルーホール１３ａ〜１３ｄの一端は、外部に露出する外部電極１４ａ〜１４ｄに接続されている。スルーホール１３ａ〜１３ｄの他端は、電極１６，１８の一部分に形成したパッド１６ａ，１８ｂ，１６ｃ，１８ｄによって、電気的接続とともにスルーホール１３ａ〜１３ｄの他端の開口が覆われ、振動空間１１の封止を保つようになっている。
図２に示すように、直列共振子１５の一方の端子（電極１６）は、入力端子である外部電極１４ａに電気的に接続され、他方の端子（電極１８）は、出力端子である外部電極１４ｂに電気的に接続される。図３に示すように、電極１８，２８の一部分に形成されたパッド１８ｘ，２８ｘの間を、柱状の接合層２４ｘにより、バンプ接合される。これにより、並列共振子２５の一方の端子（電極２８）は、直列共振子１５の他方の端子（電極１８）、すなわち出力端子である外部電極１４ｂに電気的に接続される。図４に示すように、電極２６の一部分に形成されたパッド２６ｃ，２６ｄと、基板１２側のパッド１６ｃ，１８ｄとの間は、柱状の接合層２４ｃ，２４ｄにより、バンプ接合される。これにより、並列共振子２５の他方の端子（電極２６）は、ＧＮＤ端子である外部電極１４ｃ，１４ｄに電気的に接続される。
並列共振子２５の圧電薄膜２７の厚さは、直列共振子１５の圧電薄膜１７の厚さより大きくすることが好ましい。並列共振子２５の周波数は直列共振子１５の周波数より低くしなくてはならないが、周波数を低くするために電極膜厚を大きくしたり、酸素プラズマを照射したりする方法より、特性劣化を小さくすることができる。
図１、図５及び図６に示すように、接合パターン２０は、基板１２，２２の周縁に沿って全周に渡って延在し、共振子１５，２５の周囲を囲む。接合パターン２０は、電極２６を介して、ＧＮＤ端子である外部電極１４ｃ，１４ｄに電気的に接続される。接合パターンはＧＮＤ端子に接続されずに電気的に浮いていてもよい。
次に、圧電フィルタ１０の製造方法について説明する。
圧電フィルタ１０は、大略、別々のウエハに基板１２，２２側のそれぞれの構造を複数個分形成し、ウエハを接合した後に分割することにより形成する。
すなわち、基板１２，２２のＳｉウエハに犠牲層を形成しておき、その上に、電極１６，２６、圧電薄膜１７，２７、電極１８，２８の共振子１５，２５の構造を形成した後、犠牲層を除去する。電極１６，２６；１８，２８は、密着性を高めるためＴｉを蒸着した後に、Ａｌを蒸着する。圧電薄膜１７，２７として、ＺｎＯをスパッタする。電極１６，２６；１８，２８には、Ａｌ以外にＡｕやＰｔ，Ｃｕなどを用いてもよい。また、圧電薄膜１７，２７には、ＺｎＯ以外にＡｌＮなどを用いてもよい。
共振子１５，２５が基板１２，２２から浮いた構造とする代わりに、基板１２，２２を異方性エッチングして形成したダイヤフラム（構成膜として、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２、ＡｌＮ膜が使用できる）上に、電極１６，２６、圧電薄膜１７，２７、電極１８，２８を形成することも可能である。
また、基板１２，２２のいずれか一方又は両方に、接合層２４ｃ，２４ｄ，２４ｘと接合パターン２０に対応して、パターン（接合層）を形成しておく。例えば図７に示すように、基板１２側の接合層２０ａとして、Ｔｉの密着層３０、Ｃｕのはんだ材料層３１、Ｓｎのはんだ材料層３２、Ｔｉの密着層３３、Ａｕの表面保護層３４を形成する。基板２２側の接合層２０ｂとして、Ｔｉの密着層３６、Ｃｕのはんだ材料層３５を形成する。接合層２０ａ，２０ｂのそれぞれの厚さは、約６μｍである。はんだ材料層３１，３２，３５は、後述する接合工程での加熱により、Ｃｕ−Ｓｕはんだ合金の薄膜を形成する。基板１２，２２のどちらか一方もしくは両方に、接合時の接着剤となる物質の接合層を形成しておけばよい。接合層の形成プロセスは、基板にパターン（接合層）部に開口したレジストマスクをフォトリソグラフィーで形成しておき、接合層の金属膜を順次蒸着し、レジスト上に付着している金属膜部分をレジストとともに除去することにより、残りの金属膜部分により電極が形成される、リフトオフ法を用いてもよい。Ｃｕ−Ｓｎ系以外にＡｕ−Ｓｎ系のはんだ薄膜や、ポリイミド、エポキシなどの樹脂を用いることができる。
さらに、一方の基板１２のウエハには、スルーホール１３ａ〜１３ｄと外部電極１４ａ〜１４ｄを形成する。すなわち、基板１２にレーザ等で貫通穴を形成し、めっき膜や導電性の充填剤などにより、スルーホール１３ａ〜１３ｄを介して内部と外部電極１４ａ〜１４ｄとの間の導電を確保する。
次に、共振子１５，２５、接合パターン２０や接合層２４ｃ，２４ｄ，２４ｘの接合層、スルーホール１３ａ〜１３ｄ、外部電極１４ａ〜１４ｄ等を別々に形成した基板１２，２２のウエハを、共振子１５，２５が形成されているそれぞれの主面を対向させ接合する。すなわち、圧電フィルタ１０ごとに、共振子１５，２５の周囲に接合パターン２０を形成すると同時に、パッド１６ｃ，１８ｄ，１８ｘ；２６ｃ，２６ｄ，２８ｘの間をバンプ接合する。このとき、接合にＣｕ−Ｓｎ系はんだ薄膜を用いる場合、約３００℃程度の温度をかけながらプレスすることで、接合パターン５０の内部の振動空間１１を気密封止することが可能となる。
次に、接合したウエハは、圧電デバイス１０ごとの境界に沿って、例えばダイシングにより切断して、圧電デバイス１０の個片に分離する。
なお、２枚のウエハを接合した後に基板１２のウエハを研磨し、他方の基板２２のウエハよりも薄くして、スルーホール１３ａ〜１３ｄや外部電極１４ａ〜１４ｄなどの電極取り出し部の構成を形成することも可能である。
以上のように構成した圧電フィルタ１０は、基板１２，２２と同程度までサイズ（面積）を小さくできる。また、接合パターン２０を用いて気密封止が行え、圧電フィルタ１０の表面に基板１２，２２の共振子面が形成されないことから、共振子を保護するためのパッケージや蓋基板などが不要である。したがって、圧電フィルタ１０をより小型化することができる。
さらに、共振子１５，２５間の接合が短くなることや、縦方向の電気的接合が可能となることから、共振子間の配線抵抗が低減でき、フィルタ特性が向上する。
また、同一種の基板を用いた場合、線膨張係数が同じであることから、ウエハレベルで接合が容易となる。基板を選ばない。直列側と並列側の共振子を別の基板で作製していた場合、おのおのの基板で周波数調整を行うことで、直並の周波数差を精密に合わすことができる。
（実施例２）図９は実施例２の圧電フィルタ４０の透視図、図１０は横断面図、図１１は図９の線XI−XIに沿って切断した縦断面図、図１２は図９の線XII−XIIに沿って切断した縦断面図、図１３は圧電フィルタ４０の回路図である。
図１３に示すように、圧電フィルタ４０は、直列共振子４５ａ〜４５ｄと並列共振子５５ａ〜５５ｄとを格子状に結合したラティスフィルタである。
図９〜図１２に示すように、圧電フィルタ４０は、第１実施例と略同様に、４つの直列共振子４５ａ〜４５ｄが形成された基板４２と、４つの並列共振子５５ａ〜５５ｄが形成された基板５２とを、共振子４５ａ〜４５ｄ，５５ａ〜５５ｄが形成されたそれぞれの主面が対向するようにして、接合パターン５０で間隔を設けて接合し、共振子４５ａ〜４５ｄ；５５ａ〜５５ｄを振動空間４１に封止している。
すなわち、基板４２，５２の主面に、電極４６ａ〜４６ｄ；５６ａ〜５６ｄ、圧電薄膜４７ｓ，４７ｔ；５７ｓ，５７ｔ、電極４８ｓ，４８ｔ；５８ｓ，５８ｔが積層されている。電極４６ａ〜４６ｄ；５６ａ〜５６ｄと電極４８ｓ，４８ｔ；５８ｓ，５８ｔの間に圧電薄膜４７ｓ，４７ｔ；５７ｓ，５７ｔが挟み込まれ、基板４２，５２から離れた部分が、薄膜圧電共振子（ＢＡＷ共振子）４５ａ〜４５ｄ；５５ａ〜５５ｄとなる。
一方の基板４２には、スルーホール４３ａ〜４３ｄ，４３ｘ，４３ｙ（図１１の４３ａ，４３ｂ以外は図示せず）が形成され、図９に示すように、基板４２の上面に６つの外部電極４４ａ〜４４ｄ，４４ｘ、４４ｙが露出するようになっている。電極４６ａ〜４６ｄは、それぞれ、外部電極４４ａ〜４４ｄに電気的に接続され、外部電極４４ａ，４４ｂの間に直列共振子４５ａ，４５ｂが直列に接続され、外部電極４４ｃ，４４ｄの間に直列共振子４５ｃ，４５ｄが直列に接続される。外部電極４４ｘ，４４ｙは、接合パターン５０に電気的に接続される。
電極４６ａ〜４６ｄ；５６ａ〜５６ｄの一部分に形成されたパッド４６ａ'〜４６ｄ'；５６ａ'〜５６ｄ'（図１１の４６ａ'，４６ｂ'；５６ａ'，５６ｂ'以外は図示せず）を接合層５４ａ〜５４ｄ（図１１の５４ａ，５４ｂ以外は図示せず）によりバンプ接合することにより、共振子４５ａ〜４５ｄの一方の端子（電極５６ａ〜５６ｄ）が外部電極５４ａ〜５４ｄにそれぞれ電気的に接続される。
また、電極４８ｓ，４８ｔ；５８ｓ，５８ｔの一部分に形成されたパッド４８ｓ'，４６ｔ'；５８ｓ'，５８ｔ'（図１２の４８ｔ'，５８ｔ'以外は図示せず）を接合層５４ｓ，５４ｔによりバンプ接合することにより、共振子５５ａ〜５５ｄの他方の端子（電極５８ｓ，５８ｔ）が、直列共振子４５ａと４５ｂの間、４５ｃと４５ｄの間のそれぞれの接続部分にそれぞれ電気的に接続される。
ラティスフィルタを一つの基板上に形成すると、基板が大きくなり、配線抵抗も増大する。実施例２の圧電フィルタ４０のように、２つの基板４２，５２を用いて立体的に回路を構成すれば、配線が短くなるのでフィルタ特性の向上を図ることができる。
（実施例３）図１４は実施例３の圧電フィルタ６０の断面図である。
圧電フィルタ６０は、表面弾性波を用いた共振子（ＳＡＷ共振子）６６，７６が形成された基板６２，７２を備える。すなわち、圧電材料の基板６２，７２に櫛型電極（ＩＤＴ）が形成されている。外部電極６４、接合パターン７０、接合層７４などは、他の実施例と同様の構成である。
従来、表面弾性波素子は、線膨張係数に異方性を持った圧電基板を用いていたため、ウエハレベルで蓋基板を接合する場合、蓋基板に同じ圧電基板を用いるしかなかった。高価な圧電基板を単なる構造材（蓋基板）としてしか使用しないのではコストアップの要因となるため、気密性や強度が劣る樹脂などを用いて、表面弾性波素子をパッケージしていた。
実施例３の圧電フィルタ６０では、同じ線膨張係数を持った基板６２，７２をパッケージとしても使用できるため、圧電フィルタ６０の小型化とともに、製造コストの削減が可能である。
（実施例４）図１５は実施例４の圧電フィルタ８０の断面図である。
圧電フィルタ８０は、ＢＡＷ共振子８６が形成された圧電基板８２と、ＳＡＷ共振子９６が形成された圧電基板９２とを組み合わせたものである。外部電極８４、接合パターン９０、接合層９４などは、他の実施例と同様に構成する。
外部電極８４は、ＢＡＷ共振子８６を形成する基板８２に設けることが好ましい。ＢＡＷ共振子８６の基板８２にはＳｉを用いることができ、スルーホールを形成しやすく、ＳＡＷ共振子９６の圧電単結晶の基板９２にスルーホールや外部電極を形成するときに発生するクラックなどの問題を回避できるからである。
（実施例５）図１６は、実施例５のデュプレクサ１００の回路図である。
デュプレクサ１００には、アンテナ端子１０２、受信側端子１０４および送信側端子１０６が設けられている。デュプレクサ１００は、受信側端子１０４とアンテナ端子１０２との間に、受信周波数帯域のみ通過させ、送信周波数帯域を減衰させる圧電フィルタを備える。また、送信側端子１０６とアンテナ端子１０２との間に、送信周波数帯域のみ通過させ、受信周波数帯域を減衰させる圧電フィルタを備える。
例えば、上記各実施例の圧電フィルタと同様に、一方の基板に受信側フィルタ用圧電共振子、他方の基板に送信側フィルタ用圧電共振子を形成し、二つの基板を接合することにより、デュプレクサ１００が形成できる。なお、それぞれの基板にＲやＣなどの整合回路を形成してもよい。また、一方の基板に受信側フィルタの一部の共振子と送信側フィルタの一部の共振子、そして整合回路を形成し、他方の基板に残りの受信側や送信側のフィルタ用共振子及び整合回路を形成してもよい。これにより、デュプレクサ１００は、圧電フィルタと同様、小型化することができる。
（実施例６）図１７は、実施例６の通信装置２００の要部ブロック図である。
通信装置２００は、マルチバンド携帯電話など、異なる方式に対応し、スイッチＳＷにより受信周波数を切り替えることができるようになっている。アンテナ２０１に、デュプレクサ２０２が接続されている。デュプレクサ２０２には、スイッチＳＷを介して、２系統の受信回路が接続されている。すなわち、スイッチＳＷとＩＦ段の圧電フィルタ２０９，２０９ａとの間には、受信側ＲＦ圧電フィルタ２０４，２０４ａ、増幅器２０５，２０５ａ、及び受信側ミキサ２０３，２０３ａが、それぞれ接続されている。また、デュプレクサ２０２と送信側のミキサ２０６との間には、ＲＦ段を構成する増幅器２０７及び送信側圧電フィルタ２０８が接続されている。
上記実施例と同様の構成を有する圧電フィルタ２０４，２０４ａ，２０８，２０９，２０９ａやデュプレクサ２０２を用いる。また、少なくとも受信側ＲＦ圧電フィルタ２０４，２０４ａを含む回路素子をモジュール化したＲＦフィルタモジュール（マルチバンドフィルタ）を用いてもよい。これにより、通信装置２００を小型化することができる。
（実施例７）図１８は、実施例７の圧電フィルタ３００の断面図である。図１８は、実施例１の図２に対応する断面図である。
基板３０２上に犠牲層パターンを形成し、犠牲層パターンを覆ってＳｉＯ２などの絶縁膜３０４を形成する。その上に圧電薄膜３０６を１対の電極３０５，３０７で挟んだ薄膜部３１０を形成する。絶縁膜３０４を厚くして２倍波又はそれ以上の整数倍波を用いた共振子とすることができる。絶縁膜３０４を薄くして基本波を用いた共振子とすることができる。例えば、犠牲層にＺｎＯを用いた場合、酸で犠牲層をエッチングするときに絶縁膜３０４がエッチングストップ層として働くので、圧電薄膜３０６が保護される。
また、第１の圧電共振子の絶縁膜の厚さが第２の圧電共振子の絶縁膜の厚さと異ならされていてもよい。周波数調整膜を設けなくても圧電共振子の周波数を異ならせることができる。
（実施例８）図１９は、実施例８の圧電フィルタ４００の断面図である。図１９は、実施例１の図２に対応する断面図である。
実施例１と異なり、上面側から開口した空隙４０３が形成され、空隙４０３は基板４０２を貫通しないようになっている。空隙４０３は、例えば、基板４０２の上面に開口部を有するエッチングレジストを形成し、この開口部から基板４０２をエッチングすることにより、形成する。
基板４０２の上面に形成した空洞４０３を犠牲材料で埋めて後、平坦化する。平坦化した上に電極４０５、圧電薄膜４０６、電極４０７を積層する。１つの共振子に１つの空隙４０３を形成できるので、薄膜部４１０の基板４０２から浮いた部分の面積が小さくなり、薄膜部４１０が割れにくくなり、歩留まりが向上する。
（実施例９）図２０は、実施例９の圧電フィルタ５００の断面図である。図２０は、実施例１の図２に対応する断面図である。
圧電薄膜共振子は、基板５０２上に、空洞や空隙の代わりに、音響反射層５０３が形成され、音響反射層５０３の上に、圧電薄膜５０６を１対の電極５０５，５０７で挟んだ薄膜部５１０が形成されている。音響反射層５０３により、共振子を基板５０２から音響的に分離し、振動が基板５０２に伝わらないようにされている。
圧電薄膜共振子は、薄膜部５１０の下に空洞や空隙を形成しないので、強度があり、製造しやすい。
なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施可能である。
例えば、接合する２つの基板の種類が異なるようにしてもよい。
例えば、薄膜圧電フィルタ（ＢＡＷフィルタ）の場合、ＺｎＯを圧電体として用い最適化された共振子を形成した基板と、ＡｌＮを圧電体として用い最適化された共振子を形成した基板とを貼り合わせる。帯域が広いがＱが小さいＺｎＯ共振子と、帯域が狭いがＱが高いＡｌＮ共振子の特性を組み合わせることで、切れと広帯域を両立したフィルタが作製できる。従来、同一基板に２種類の圧電体を用いた共振子を作製することは難しく、たとえばＺｎＯをパターニングする際に、エッチャントによりＡｌＮがダメージを受けてしまったり、工程が複雑になり良品率の低下を招いたりするなどの問題があったが、別々の基板を用いることにより、材料が異なる周波数調整膜を含む共振子を容易に作製できる。
弾性表面波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）の場合、ＬｉＴａＯ３の圧電基板とＬｉＮｂＯ３の圧電基板とを組み合わせることも可能である。
あるいは、基本波構造を用い最適化された共振子を形成した基板と、２倍波構造を用い最適化された基板とを貼り合わせる。基本波共振子は広帯域で高Ｑであるが、強度が低いため、大きな面積の共振子の形成が難しい。また、周波数温度特性が悪くなる傾向がある。一方、２倍波構造では、帯域が狭く、Ｑが低い傾向がある。しかし、強度が高く、大面積共振子の形成が容易であるとともに、ＳｉＯ２などの負の温度係数を持つ材料と組み合わせることで、周波数温度特性を小さくすることができる。これらの特性を組み合わせることで、切れと広帯域、そして低ＴＣＦ（周波数温度係数）を同時に満たしたフィルタが作製できる。
一般に、同一基板に２種類の構造を用いた共振子を作製することは、工程が複雑になり良品率の低下を招くが、基板を別々に作製して接合するという比較的簡単な工程で、良品率の低下を招くことなく、作製することができる。

Claims (19)

  1. その主面に、少なくとも１つの第１の圧電共振子が形成された第１の基板と、
    その主面に、少なくとも１つの第２の圧電共振子が形成された第２の基板と、
    前記第１の基板の前記主面と前記第２の基板の前記主面とが対向した状態で、前記第１の基板と前記第２の基板との間において、前記第１の圧電共振子及び前記第２の圧電共振子の周囲に延在し、前記第１の圧電共振子と前記第２の圧電共振子とを間隔を設けて接合する接合パターンと、
    前記第１の基板の前記主面に形成されたパッドと、前記第２の基板の前記主面に形成された所定のパッドとを接合する接合層と、
    前記第２の基板の前記主面に形成された所定の前記パッドに接続された外部電極とを備えたことを特徴とする圧電フィルタ。
  2. 前記接合パターンは、Ａｕ，Ａｇ，Ｓｎ又はＣｕの一種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の圧電フィルタ。
  3. 前記第１の基板と前記第２の基板は、それぞれＧＮＤパッドを備え、前記ＧＮＤパッド同士がバンプ接合されたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の圧電フィルタ。
  4. 前記第２の基板を貫通するスルーホールが形成され、該スルーホールの一端が前記第２の基板の前記パッド又は前記ＧＮＤパッドに電気的に接続され、該スルーホールの他端が外部電極に電気的に接続されたことを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の圧電フィルタ。
  5. 前記接合パターンは、前記ＧＮＤパッドに接続され、該ＧＮＤパッドは前記スルーホールを介して、前記外部電極に接続され、該外部電極はＧＮＤに接続されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。
  6. 前記スルーホールの前記一端の開口は、前記パッド又は前記ＧＮＤパッドによって覆われていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。
  7. 前記第１の圧電共振子及び前記第２の圧電共振子は、対向する一対の励振電極の間に圧電薄膜が配置された薄膜圧電共振子であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。
  8. 前記第１の共振子又は前記第２の共振子のいずれか一方が直列共振子であり、
    前記第１の共振子又は前記第２の共振子の他方が並列共振子であることを特徴とする、請求項７に記載の圧電フィルタ。
  9. 前記第１の圧電共振子の前記圧電薄膜と、前記第２の圧電共振子の前記圧電薄膜とが、異なる材料により形成されたことを特徴とする、請求項７又は８に記載の圧電フィルタ。
  10. 前記第１の圧電共振子の前記励振電極と前記第２の圧電共振子の前記励振電極とが、異なる材料で形成されたことを特徴とする、請求項７、８又は９に記載の圧電フィルタ。
  11. 前記第１の圧電共振子と前記第２の圧電共振子とは、材料が異なる周波数調整膜を含むことを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。
  12. 前記第１の圧電共振子と前記第２の圧電共振子が、それぞれ基本波又は２以上の整数倍波の少なくとも一つの振動モードで振動し、前記第１の圧電共振子と前記第２の圧電共振子とでは互いに振動モードの次数が異なることを特徴とする、請求項７乃至１１のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。
  13. 前記第１の圧電共振子と前記第２の圧電共振子とが、弾性表面波を利用するＳＡＷ共振子であって、前記第１の基板と前記第２の基板とが、同じ単結晶の圧電材料からなる基板であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。
  14. 前記第２の圧電共振子は、ＢＡＷ共振子であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。
  15. 前記第２の基板の厚さが、前記第１の基板の厚さより小さいことを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。
  16. 前記並列共振子の前記圧電薄膜の厚さが前記直列共振子の前記圧電薄膜の厚さより大きいことを特徴とする、請求項８又は請求項１０乃至１２のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。
  17. 絶縁膜を有し、前記第１の圧電共振子の絶縁膜の厚さが前記第２の圧電共振子の絶縁膜の厚さと異ならされていることを特徴とする、請求項７乃至１２のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。
  18. 請求項１乃至１７のいずれか一つに記載の圧電フィルタを用いたことを特徴とする、複合フィルタ。
  19. 請求項１乃至１７のいずれか一つに記載の圧電フィルタ又は請求項１８記載の複合フィルタを用いたことを特徴とする、通信装置。
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