KR20120029465A - ２개의 압전층을 구비한 압전 공진기 - Google Patents
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Abstract
압전 공진기 장치는 5개의 층을 포함한다. 제1층과 제5층은 하나 이상의 금속 전극(400, 420)을 포함한다. 제2층(404)과 제4층(402)은 압전 재료를 포함한다. 제3층(406)은 금속층을 포함한다. 제1층의 제1영역에서, 제1층 금속 전극들은 하나 이상의 제1층 금속 전극 중 하나를 포함하는 하나의 치수를 따른 제1층 주기적 구조체(420)와 제1층 금속 전극들이 없는 공간을 포함한다. 상기 제5층의 제2영역에서, 제5층 금속 전극들은 하나 이상의 제5층 금속 전극 중 하나를 포함하는 하나의 치수를 따른 제5층 주기적 구조체(400)와 제5층 금속 전극들이 없는 공간을 포함한다. 상기 제1층 주기적 구조체와 제5층 주기적 구조체는 하나 이상의 제5층 금속 전극 중 하나가 상기 제1층 금속 전극이 없는 공간 밑에 집중되고 상기 하나 이상의 제1층 금속 전극 중 하나가 상기 제5층 금속 전극이 없는 공간 위에 집중되도록 정렬되거나, 또는 상기 하나 이상의 제5층 금속 전극 중 하나가 상기 제1층 금속 전극 밑에 집중되도록 정렬된다.
Description
우선권 주장
본 출원은 미국 특허 출원 제12/456,245호(발명의 명칭: "PIEZOELECTRIC RESONATOR WITH TWO LAYERS", 출원일: 2009년 6월 11일)에 대한 우선권을 주장하며, 이는 참조로 모든 목적을 위하여 본 명세서에 포함된다.
정부지원의 진술
이 연구는 NASA Phase I SBIR NNJ07JB04C에 의해 지원되었다.
마이크로전자기계 시스템(micro-electromechanical system: MEMS) 필터들은 라디오 등과 같은 전자 시스템의 부분으로부터 이용될 경우 요구되는 크기, 중량 및 전력을 저감시킬 수 있다고 하는 이점을 지닌다. 그러나, MEMS-형 필터들은 제한을 지닌다. 예를 들어, 두께 MEMS-형 필터들(예컨대, 두께 확장 모드 압전 공진기들)은 전형적으로 기판 다이당 단일 동작 주파수로 제한된다. 다른 예를 위하여, 리소그라피 방식으로-결정된 동작 주파수 공진기(예컨대, 윤곽-확장형 폴리실리콘 공진기)들은 저 임피던스(예컨대, 50Ω) 사양을 충족시킬 수 있다.
본 발명은 방법; 장치; 시스템; 물질의 조성; 컴퓨터에 의해 판독가능한 저장매체 상에 내장된 컴퓨터 프로그램 제품; 및/또는 처리기에 연결된 메모리 상에 저장되고/되거나 해당 메모리에 의해 제공된 명령들을 실행하도록 구성된 처리기 등과 같은 처리기를 비롯하여 각종 방식으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서, 이들 구현예 혹은 본 발명이 취할 수 있는 기타 임의의 형태는 기술이라 지칭될 수 있다. 일반적으로, 개시된 방법의 단계들의 순서는 본 발명의 범위 내에서 변경될 수 있다. 달리 기재된 경우를 제외하고, 과업을 수행하도록 구성된 바와 같이 기재된 처리기 혹은 메모리 등과 같은 구성요소는 주어진 시간에 그 과업을 수행하도록 일시적으로 구성된 범용 구성요소 또는 해당 과업을 수행하도록 제조된 구체적인 구성요소로서 구현될 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, '처리기'란 용어는 컴퓨터 프로그램 명령 등과 같은 데이터를 처리하도록 구성된 하나 이상의 장치, 회로 및/또는 프로세싱 코어(processing core)를 지칭한다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태의 상세한 설명이 본 발명의 원리를 예시한 첨부 도면과 함께 이하에 제공된다. 본 발명은 이러한 실시형태와 관련하여 설명되지만, 본 발명은 소정의 실시형태로 제한되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해서만 제한되고, 본 발명은 다수의 변화, 변경 및 등가물을 망라한다. 다수의 구체적인 상세는 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위하여 이하의 설명에 기술되어 있다. 이들 상세는 예시의 목적을 위하여 제공되고, 본 발명은 이들 특정 상세의 일부 혹은 전부 없이도 특허청구범위에 따라서 실시될 수 있다. 명확화를 목적으로, 본 발명과 관련된 기술 분야에서 공지된 기술적 재료는 본 발명이 불필요하게 애매해지지 않도록 상세히 설명되어 있지 않다.
2개의 압전층을 구비한 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 압전 공진기가 개시되어 있다. 압전 공진기 장치는 테더(tether)들을 이용해서 매달린(suspended) 층들의 세트를 포함한다. 이들 층들의 세트는 중간 금속층에 의해 분리된 2개의 압전층과, 해당 압전층의 바깥쪽에 인접한 금속 전극층들(예컨대, 금속 전극층, 압전층, 중간 금속층, 압전층 및 금속 전극층)을 포함한다. 상기 금속 전극층들은 서로 상관이 있는 전극들의 패턴들을 지닌다. 상하부층 상에 있는 금속 전극들과 중간 금속층은 두 압전층의 각각에 대해서 전위를 인가하거나 감지하거나 인가하고 감지하는데 이용된다. 압전층들의 역압전 효과는 각 압전층 내의 기계적 응력을 해당 층에 대한 전위로 변환시킨다. 공진기 구조체는 상기 장치의 고유 주파수에서 시간에 따라 인가된 전계를 변화시킴으로써 기계적 공명에서 작동시킬 수 있다. 각종 실시형태에서, 압전층은 질화알루미늄, 산화아연, 지르콘산 티탄산 납(lead zirconate titanate), 석영, 비화갈륨, 니오브산리튬 또는 임의의 기타 적절한 재료 중 하나로 구성된다. 각종 실시형태에서, 두 압전층은 상이한 재료로 구성되거나 혹은 동일한 재료로 구성되어 있다. 전극들의 간격 및 전극들과 중간 금속층의 접속성은 공진기 구조체의 주파수 응답을 결정한다.
각종 실시형태에서, 상기 상부 금속 전극들, 중간 금속층 및/또는 하부 금속 전극들은 알루미늄, 백금, 몰리브덴, 금, 은, 니켈, 루테늄 또는 임의의 기타 적절한 금속 중 하나로 구성된다. 각종 실시형태에서, 상부 금속 전극들, 중간 금속층 및/또는 하부 금속 전극들은 동일한 금속으로 구성되거나 혹은 상이한 금속으로 구성되어 있다.
몇몇 실시형태에서, 금속전극들 중 두 층은 해당 층들의 세트의 상부 혹은 하부에서부터 볼 때, 상부에 있는 전극 영역들이 하부에 있는 전극 영역들 사이에 있는 공간 내에 집중되고(centered) 하부에 있는 전극 영역들이 상부에 있는 전극 영역들 사이의 공간 내에 집중되도록 영역들이 교대로 있는 패턴을 지닌다. 각종 실시형태에서, 상기 영역들은 층의 영역 내에 대략 직사각형 영역들, 층의 영역 내에 대략 동심원호들 혹은 원의 부분들, 또는 임의의 기타 적절한 형상을 포함한다. 각종 실시형태에서, 상기 전극들은 전극 영역들 간의 공간과 대략 동일한 폭을 지니거나, 전극 영역들 간의 공간에 비해서 덜 넓거나, 전극 영역들 간의 공간에 비해서 넓거나 혹은 임의의 기타 적절한 폭을 지닐 수 있다. 압전 공진기의 전자기계 결합인자(electromechanical coupling factor)의 크기는 전극 영역들 간의 공간의 폭에 비해서 전극의 상대적인 폭의 함수이다.
몇몇 실시형태에서, 금속 전극들의 상부층과 하부 금속 전극들은 서로 전기적으로 연결되어 있다.
몇몇 실시형태에서, 금속 전극들의 층들(예컨대, 상부층 및 하부층)은 각각 두 세트의 서로 깍지 끼워져 있는(inter-digitated) 전극들을 포함하되, 여기서 한 세트의 상부 전극들은 한 세트의 하부 전극들과 연결, 즉, 결합되고, 다른 세트의 상부 전극들은 다른 세트의 하부 전극들과 연결되어 있다. 각종 실시형태에서, 이 연결된 세트의 상부층 및 하부층은 서로 상하부에 대응해서 위치된 상하부 세트가 연결되거나 혹은 서로 상하부에 대응해서 위치된 상하부 세트가 연결되지 않도록 전기적으로 연결된다.
몇몇 실시형태에서, 주어진 리소그래피방식으로-규정된 금속 전극 선폭에 대해서, 2층 압전 공진기 장치는 단층 압전 공진기 장치에 의해 얻어질 수 있는 것의 2배의 최대 동작 주파수를 가능하게 한다. 주어진 동작 주파수에 대한 보다 큰 선폭은 다음과 같은 것이 바람직하다: 1) 리소그라피 허용오차를 줄인다(예컨대, MEMS 제조장비는 종종 CMOS에 대한 최첨단 기술의 배후에 수 세대가 있기 때문에 또한 MEMS 장치의 리소그라피가 웨이퍼 토포그라피(topography)(예컨대, 수 미크론을 계측하는 단차 높이)를 수용해야만 하기 때문에 유리하다); 2) 전극 내의 옴 부하(Ohmic loading)를 저감시킨다(예컨대, 옴 부하는 전극 저항과 연관되어, 낮은 임피던스 공진기들의 Q를 파괴한다); 3) 전극들이 횡방향 변형 필드(strain field)의 보다 큰 부분을 커버하도록 허용함으로써 변환 효율을 증가시킨다(예컨대, 공진기 구조체의 압전 구조체의 움직임과 연관된 더 많은 전하를 포함하기 때문에 유리하다); 4) 강제 함수(forcing function)를 소망의 발진(vibration) 모드로 더욱 효율적으로 결합시키고 추가의 변환기 층을 구비함으로써 플레이트의 원치 않는 모드를 억제한다(예컨대, 이것은 2-포트 토폴로지에 대해서 특히 효율적이다).
몇몇 실시형태에서, 2층 미패턴화 전극 구조체와 비교해서, 2층 패턴화 공진기 구조체는 이하의 이점을 지닌다: 1) 공진기 구조체를 강제로 주기적으로 하고/하거나 교류 극성 전위를 더욱 효율적으로 소망의 발진 모드 내로 결합시키고 공진기 구조체의 원치 않는 모드를 억제한다; 2) 전극들의 개수를 증가시킴으로써 공진기 구조체의 임피던스를 감축시킬 수 있다; 3) 주파수 설정 정밀도를 증가시키고/시키거나 트리밍(trimming)에 대한 필요성을 저감시키는데, 그 이유는 구조체 폭의 변동이 공진기 구조체의 기본 폭 확장 모드에서 작동하는 장치에 비해서 장치 주파수에 대한 효과의 1/n배를 지니기 때문이며, 여기서 n은 공진기 표면 상에서의 반파장주기의 수(예컨대, 전극의 수)이다; 4) 모든 횡방향-확장 모드 장치의 특징적인 응답에서 나타나는 두께-확장 응답이 덜 현저해진다.
본 발명의 각종 실시형태가 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면에 개시되어 있다.
도 1은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도;
도 2는 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 상부 금속 전극들의 평면도의 일 실시형태를 예시한 도면;
도 3은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 하부 금속 전극들의 평면도의 일 실시형태를 예시한 도면;
도 4는 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도;
도 5a 및 도 5b는 중간 금속층에 접속하는 비아(via)의 실시형태들을 예시한 도면;
도 6a 및 도 6b는 상부 및 하부 금속 전극층에 접속되는 비아의 실시형태들을 예시한 도면;
도 7은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도;
도 8은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 상부 금속 전극들을 포함하는 평면도의 일 실시형태를 예시한 도면;
도 9는 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 하부 금속 전극들의 평면도의 일 실시형태를 예시한 도면;
도 10은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도;
도 11은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도;
도 12는 일 실시형태에 있어서 공진기 구조체의 주파수 응답을 예시한 그래프.
도 2는 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 상부 금속 전극들의 평면도의 일 실시형태를 예시한 도면;
도 3은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 하부 금속 전극들의 평면도의 일 실시형태를 예시한 도면;
도 4는 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도;
도 5a 및 도 5b는 중간 금속층에 접속하는 비아(via)의 실시형태들을 예시한 도면;
도 6a 및 도 6b는 상부 및 하부 금속 전극층에 접속되는 비아의 실시형태들을 예시한 도면;
도 7은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도;
도 8은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 상부 금속 전극들을 포함하는 평면도의 일 실시형태를 예시한 도면;
도 9는 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 하부 금속 전극들의 평면도의 일 실시형태를 예시한 도면;
도 10은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도;
도 11은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도;
도 12는 일 실시형태에 있어서 공진기 구조체의 주파수 응답을 예시한 그래프.
도 1은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도이다. 도시된 예에서, 공진기 구조체(100)는 테더(102)와 테더(104)를 이용해서 공동부(cavity) 위에 매달려 있다. 공진기 구조체(100)의 횡방향 치수들은 전형적으로 1㎓ 부근에서 작동하도록 설계된 장치에 대해서 수백㎛ × 수백㎛ 정도에서부터 10㎒에서 작동하도록 설계된 장치에 대해서 수천㎛ ×수천㎛ 정도까지의 치수로 되어 있고; 각 압전층의 두께는 전형적으로 0.5 내지 3㎛이다. 테더(104)는, 공진기 구조체(100)를 구성하고 전형적으로 5㎛ 폭인 동일한 압전층들 내에 규정되며, (그의 둘레에 대해서 공진기 구조체를 접속하는 방향에서) 그들의 길이가 공명 1/4파장의 정수로 되도록 설계되어 있다. 공진기 구조체(100)는 상부 금속 전극층, 해당 상부 금속 전극층 밑에 있는 상부 압전층, 해당 상부 압전층 밑에 있는 중간 금속층, 해당 중간 금속층 밑에 있는 하부 압전층 및 해당 하부 압전층 밑에 있는 하부 금속 전극층을 포함하는 층들의 세트를 구비한다. 상기 중간 금속층은 테더(104)를 통해서 비아(106)에 그리고 접촉 스트립(contact strip)(110) 및 접촉 스트립(114)에 전기적으로 연결되어 있다. 상부 금속 전극층과 하부 금속 전극층은 테더(102)를 통해서 비아(108)에 그리고 접촉 스트립(112)에 전기적으로 연결되어 있다. 접촉 스트립(110)/접촉 스트립(114) 및 접촉 스트립(112)은 공진기 구조체(100)에 1-포트 접속부로서 이용될 수 있고, 여기서, 예를 들어, 접촉 스트립(110)/접촉 스트립(114)은 접지에 연결되고 접촉 스트립(112)은 신호 입력에 연결되어 있다. 공진기 구조체(100)는, 제공된 경우, 입력 신호가 공진기 구조체 전기 응답에 연결된 발진 응답을 지니는 상하부면 상에 있는 금속 전극들의 패턴을 포함한다. 발진 응답은 테더(102)와 테더(104) 사이의 축에 대해서 수직인 축을 따른 발진 진동 모드이다. 상하부 금속 전극들은 공진기 구조체(100)의 어느 한쪽 단부에 있는 버스 접속자를 제외하고 모두를 포함하는 공진기 구조체(100)의 표면 영역에서 테더(102)와 테더(104) 사이의 축에 대해서 수직인 축을 따라 주기적 구조체를 지닌다. 공진기 구조체(100)의 공명 주파수 응답은 상기 표면 상의 주기적 구조체의 주기성을 선택함으로써 제어된다. 공명의 주파수는 1/(전극들의 주기)에 비례하고 또한 상부 압전층과 하부 압전층 내의 압전 재료(들)의 탄성파 전파 속도와 관련된다. 예를 들어, 10㎛의 전극 주기는 공진기 구조체가 질화알루미늄으로 이루어져 있다면 대략 1㎓의 공명 주파수에 상당한다. 공명에서, 압전층 내로 전파 중인 탄성파는 패턴화된 전극들의 주기와 동일한 반파장(half-wavelength)을 지닌다. 해당 구조체는 패턴화된 금속층들에 대해서 구조 공명 주파수에서 시간에 따라 변화하는 고조파 전위를 인가함으로써 공명으로 구동될 수 있다. 주기적 전극들의 레이아웃 및 상호접속성은 소망의 발진 모드를 우선적으로 변환시키는 한편, 상기 구조체의 원치 않는 의사 발진 모드의 응답을 억제한다. 예를 들어, 특정 고차 발진 모드는 다른 모드를 실질적으로 변환시키는 일없이 변환될 수 있다. 일정한 DC 전위에 대한 그의 응답과 비교해서, 공진기의 기계적 응답의 진폭은 선택도(quality factor)배만큼 증대된다(전형적인 선택도는 500 내지 5000 정도이다). 테더(102)와 테더(104) 간의 축을 따른 공진기 구조체(100)의 길이와 전극 주기의 수의 선택은 압전 재료의 움직임에 의해 발생된 전하량을 조정함으로써 공진기 구조체(100)의 임피던스에 대해서 제어를 제공한다.
도 2는 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 상부 금속 전극들의 평면도의 일 실시형태를 예시한 도면이다. 몇몇 실시형태에서, 도 2의 금속 전극들은 도 1의 공진기와 연관된 금속 전극들을 구현하는데 이용된다. 도시된 예에서, 공진기 구조체는 평면도에서 보아서 상부층 금속 전극의 일부로서 전기적으로 연결된 버스(200), 주기적 스트라이프(210)들 및 버스(208)를 포함한다. 버스(200), 주기적 스트라이프(210)들 및 버스(208)는 접속자(connector)(202)를 이용해서 비아(204)에 전기적으로 연결되어 있다. 접속자(202)는 테더(214)와 교차하며, 해당 테더는 공진기 구조체를 매다는데 이용된다. 공진기 구조체는 공간(206)으로 둘러싸여 있고, 테더(214)와 테더(216)를 이용해서 공진기 구조체를 둘러싸는 구조체에 연결되어 있다. 주기적 스트라이프(210)들은 테더(214)와 테더(216) 사이에 뻗어 있는 축에 수직인 방향을 따라서, 예를 들어, 축(212)을 따라서 주기적이다. 주기적 스트라이프(210)들은 선(212)과 연관된 방향을 따라 금속이 없는 영역들과 금속 영역을 교대로 지니고 있다. 각종 실시형태에서, 금속의 영역들과 금속이 없는 영역들은 동일한 폭을 지니거나, 상기 금속의 영역들은 금속이 없는 영역보다 넓거나, 상기 금속의 영역들은 금속이 없는 영역보다 좁거나, 혹은 폭들 간에 임의의 기타 적절한 관계를 지닌다. 금속의 영역들의 폭과 금속이 없는 영역들의 폭은 전형적으로 1㎓에서 작동하도록 설계된 공진기에 대해서 각각 5㎛ 정도이며; 해당 금속 전극 두께는 전형적으로 100 내지 300㎚ 정도이다. 압전 공진기의 전자기계 결합인자의 크기는 전극 영역들 간의 공간의 폭에 비해서 전극의 상대적인 폭의 함수이다. 몇몇 실시형태에서, 공진기 전자기계 결합은 전극/공간 폭 비의 비선형 함수이다. 몇몇 실시형태에서, 금속 전극들의 폭은, 해당 금속 전극 폭이 전극 간격의 완전 절반 주기보다 작을 경우 공진기 전자기계 결합이 더욱 효과적이기 때문에 전극 간격의 완전 절반 주기에 대응하는 폭은 아니다. 몇몇 실시형태에서, 전극/공간 폭 비의 최적값은 대략 74%이다. 주기적 스트라이프(210)들은 금속이 없는 영역들이 하부 금속 전극 내의 주기적 스트라이프의 세트 위에 직접 있도록 하는 방식으로 배열된다.
도 3은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 하부 금속 전극들의 평면도의 일 실시형태를 예시한 도면이다. 몇몇 실시형태에서, 도 3의 금속 전극들은 도 1의 공진기와 연관된 금속 전극들을 구현하는데 이용된다. 도시된 예에서, 공진기 구조체는 평면도에서 보아서 하부층 금속 전극의 일부로서 전기적으로 연결된 버스(300), 주기적 스트라이프(310)들 및 버스(308)를 지닌다. 버스(300), 주기적 스트라이프(310)들 및 버스(308)는 접속자(302)를 이용해서 비아 접촉부(304)에 전기적으로 연결되어 있다. 접속자(302)는 테더(314)와 교차하고, 이는 공진기 구조체를 매다는데 이용된다. 공진기 구조체는 공간(306)으로 둘러싸여 있고, 테더(314)와 테더(316)를 이용해서 공진기 구조체를 둘러싸는 구조체에 연결되어 있다. 주기적 스트라이프(310)들은 테더(314)와 테더(316) 사이에 뻗어 있는 축에 수직인 방향을 따라서, 예를 들어, 축(312)을 따라서 주기적이다. 주기적 스트라이프(310)들은 선(312)과 연관된 방향을 따라 금속이 없는 영역들과 금속 영역을 교대로 지니고 있다. 각종 실시형태에서, 금속의 영역들과 금속이 없는 영역들은 동일한 폭을 지니거나, 상기 금속의 영역들은 금속이 없는 영역보다 넓거나, 상기 금속의 영역들은 금속이 없는 영역보다 좁거나, 혹은 폭들 간에 임의의 기타 적절한 관계를 지닌다. 금속의 영역들의 폭과 금속이 없는 영역들의 폭은 전형적으로 1㎓에서 작동하도록 설계된 공진기에 대해서 각각 5㎛ 정도이며; 해당 금속 전극 두께는 전형적으로 100 내지 300㎚ 정도이다. 압전 공진기의 전자기계 결합인자의 크기는 전극 영역들 간의 공간의 폭에 비해서 전극의 상대적인 폭의 함수이다. 주기적 스트라이프(310)들은 금속이 없는 영역들이 주기적 스트라이프(210)들 밑에 바로 있도록 하는 방식으로 배열된다.
도 4는 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도이다. 몇몇 실시형태에서, 도 4의 공진기는 도 1의 공진기를 구현하는데 이용된다. 도시된 예에서, 주기적 스트라이프(420)들은 버스(418)에 전기적으로 연결되어 있고, 이어서 접속자(414) 및 비아(412)에 전기적으로 연결되어 있다. 접속자(414)는 테더(416)와 교차한다. 테더(416)는 기판(408) 내의 공동부(410) 위에 공진기 구조체를 매달고 있다. 상기 공진기 구조체는 1) 주기적 스트라이프(420)들과 버스(418)를 포함하는 금속 전극들의 상부층; 2) 상부 압전층(404); 3) 중간 금속층(406); 4) 하부 압전층(402); 및 5) 주기적 스트라이프(400)들을 포함하는 금속 전극들의 하부층을 구비한다. 상부층 주기적 스트라이프(420)들은 하부층 주기적 스트라이프(400)들 사이의 공간 위에 집중되어 있다. 마찬가지로, 상부층 주기적 스트라이프(420)들 사이의 공간은 하부층 주기적 스트라이프(400)들 위에 집중되어 있다.
도 5a 및 도 5b는 중간 금속층에 접속되는 비아의 실시형태들을 예시한 도면이다. 몇몇 실시형태에서, 도 5a 및 도 5b의 비아들은 도 1의 공진기와 연관된 비아들을 구현하는데 이용된다. 도시된 예에서, 공진기 구조체는 테더(502)를 이용해서 기판에 연결되어 있다. 상기 공진기 구조체는 공간(500)에 의해 기판으로부터 분리되어 있다. 금속 접속자(504)는 공진기 구조체 내의 중간 금속층에 전기적으로 연결되고, 테더(502) 상의 공진기 구조체에 대해서 교차한다. 접촉 스트립(506)은 비아를 이용해서 금속 접속자(504)와 전기적으로 연결되어 있다. 도 5b의 단면도에서, 금속 접속자(514)는 접촉 스트립(516)에 전기적으로 연결되어 있다. 몇몇 실시형태에서, 금속 접속자(514)는 금속 접속자(504)에 대응하고, 접촉 스트립(516)은 접촉 스트립(506)에 대응한다.
도 6a 및 도 6b는 상부 및 하부 금속 전극층에 접속되는 비아의 실시형태들을 예시한 도면이다. 몇몇 실시형태에서, 도 6a 및 도 6b의 비아들은 도 1의 공진기와 연관된 비아들을 구현하는데 이용된다. 도시된 예에서, 공진기 구조체는 테더(602)를 이용해서 기판에 연결되어 있다. 상기 공진기 구조체는 공간(600)에 의해 기판으로부터 분리되어 있다. 금속 접속자(604)는 공진기 구조체 내의 상부 금속 전극층에 전기적으로 연결되고, 테더(602) 상의 공진기 구조체에 대해서 교차한다. 금속 접속자(606)는 공진기 구조체 내의 하부 금속 전극층에 전기적으로 연결되고, 테더(602) 상의 공진기 구조체에 대해서 교차한다. 접촉 스트립(608)은 비아를 이용해서 금속 접속자(604) 및 금속 접속자(606)와 전기적으로 연결되어 있다. 도 6b의 단면도에서, 금속 접속자(614)는 금속 접속자(616) 및 접촉 스트립(618)에 전기적으로 연결되어 있다. 몇몇 실시형태에서, 금속 접속자(614)는 금속 접속자(604)에 대응하고, 금속 접속자(616)는 금속 접속자(666)에 대응하며, 접촉 스트립(618)은 접촉 스트립(608)에 대응한다.
도 7은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도이다. 도시된 예에서, 공진기 구조체(700)는 테더(702)와 테더(704)를 이용해서 공동부 위에 매달려 있다. 공진기 구조체(700)의 횡방향 치수들은 전형적으로 1㎓ 부근에서 작동하도록 설계된 장치에 대해서 수백㎛ × 수백㎛ 정도에서부터 10㎒에서 작동하도록 설계된 장치에 대해서 수천㎛ ×수천㎛ 정도까지의 치수로 되어 있고; 각 압전층의 두께는 전형적으로 0.5 내지 3㎛이다. 테더(704)는, 공진기 구조체(700)를 구성하고 전형적으로 5㎛ 폭인 동일한 압전층들 내에 규정되며, (그의 둘레에 대해서 공진기 구조체를 접속하는 방향에서) 그들의 길이가 공명 1/4 파장의 정수로 되도록 설계되어 있다. 공진기 구조체(700)는 상부 금속 전극층, 해당 상부 금속 전극층 밑에 있는 상부 압전층, 해당 상부 압전층 밑에 있는 중간 금속층, 해당 중간 금속층 밑에 있는 하부 압전층 및 해당 하부 압전층 밑에 있는 하부 금속 전극층을 포함하는 층들의 세트를 포함한다. 상기 중간 금속층은 테더(702) 및 테더(704)를 통해서 비아(716), 비아(718), 비아(720) 및 비아(722)로 그리고 접촉 스트립(710) 및 접촉 스트립(714)으로 전기적으로 연결되어 있다. 상부 금속층 상에 있는 전극들의 세트와 하부 금속층 상에 있는 전극들의 세트는 테더(702)를 통해서 비아(708)에 그리고 접촉 스트립(712)에 전기적으로 연결되어 있다. 상부 금속층 상에 있는 전극들의 다른 세트와 하부 금속층 상에 있는 전극들의 다른 세트는 테더(704)를 통해서 비아(706)에 그리고 접촉 스트립(724)에 전기적으로 연결되어 있다. 접촉 스트립(710)/접촉 스트립(714) 및 접촉 스트립(712)과 접촉 스트립(724)은 공진기 구조체(700)에 대한 2-포트 접속부로서 이용될 수 있고, 여기서, 예를 들어, 접촉 스트립(710)/접촉 스트립(714)은 접지에 대해서 연결되고, 접촉 스트립(712)은 신호 입/출력에 연결되고 접촉 스트립(724)은 다른 신호 입/출력에 연결된다. 공진기 구조체(700)는, 제공된 경우, 입력 신호가 공진기 구조체 전기 응답에 연결된 발진 응답을 지니는 상하부면 상에 있는 금속 전극들의 패턴을 포함한다. 발진 응답은 테더(702)와 테더(704) 사이의 축에 대해서 수직인 축을 따른 발진 진동 모드이다. 상하부 금속 전극들은 공진기 구조체(700)의 어느 한쪽 단부에 있는 버스 접속자를 제외하고 모두를 포함하는 공진기 구조체(700)의 표면 영역에서 테더(702)와 테더(704) 사이의 축에 대해서 수직인 축을 따라 주기적 구조체를 지닌다. 공진기 구조체(700)의 공명 주파수 응답은 상기 표면 상의 주기적 구조체의 주기성을 선택함으로써 제어된다. 공명의 주파수는 1/(전극들의 주기)에 비례하고 또한 상부 압전층과 하부 압전층 내의 압전 재료(들)의 탄성파 전파 속도와 관련된다. 예를 들어, 10㎛의 전극 주기는 공진기 구조체가 질화알루미늄으로 이루어져 있다면 대략 1㎓의 공명 주파수에 상당한다. 공명에서, 압전층 내로 전파 중인 탄성파는 패턴화된 전극들의 주기와 동일한 반파장을 지닌다. 해당 구조체는 패턴화된 금속층들에 대해서 구조 공명 주파수에서 시간에 따라 변화하는 고조파 전위를 인가함으로써 공명으로 구동될 수 있다. 주기적 전극들의 레이아웃 및 상호접속성은 소망의 발진 모드를 우선적으로 변환시키는 한편, 상기 구조체의 원치 않는 의사 발진 모드의 응답을 억제한다. 예를 들어, 특정 고차 발진 모드는 다른 모드를 실질적으로 변환시키는 일없이 변환될 수 있다. 일정한 DC 전위에 대한 그의 응답과 비교해서, 공진기의 기계적 응답의 진폭은 선택도배만큼 증대된다(전형적인 선택도는 500 내지 5000 정도이다). 테더(702)와 테더(704) 간의 축을 따른 공진기 구조체(700)의 길이와 전극 주기의 수의 선택은 압전 재료의 움직임에 의해 발생된 전하량을 조정함으로써 공진기 구조체(700)의 임피던스에 대해서 제어를 제공한다.
도 8은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 상부 금속 전극들을 포함하는 평면도의 일 실시형태를 예시한 도면이다. 몇몇 실시형태에서, 도 8의 금속 전극들은 도 7의 공진기와 연관된 금속 전극들을 구현하는데 이용된다. 도시된 예에서, 공진기 구조체는 평면도에서 보아서 상부층 금속 전극의 일부로서 전기적으로 연결된 버스(800), 주기적 스트라이프(810)들, 주기적 스트라이프들(811) 및 버스(808)를 지닌다. 버스(800)와 주기적 스트라이프(810)들은 접속자(802)를 이용해서 비아(804) 및 접촉 스트립(816)에 전기적으로 연결되어 있다. 접속자(802)는 테더(814)와 교차하고, 이는 공진기 구조체를 매다는데 이용된다. 해당 공진기 구조체는 공간(806)으로 둘러싸여 있고, 테더(814)와 테더(816)를 이용해서 공진기 구조체를 둘러싸는 구조체에 연결되어 있다. 주기적 스트라이프(811)들 및 버스(808)는 접속자(834)를 이용해서 비아(832) 및 접촉 스트립(828)에 전기적으로 연결되어 있다.
주기적 스트라이프(810)들 및 주기적 스트라이프(811)들은 테더(814)와 테더(816) 사이에 뻗어 있는 축에 수직인 방향을 따라서, 예를 들어, 축(812)을 따라서 주기적이다. 주기적 스트라이프(810)들 및 주기적 스트라이프(811)들은 서로 깍지 끼워져 있고, 또한 선(812)과 연관된 방향을 따라 금속이 없는 영역에 의해 분리된 금속의 영역들을 지닌다. 각종 실시형태에서, 금속의 영역들과 금속이 없는 영역들은 동일한 폭을 지니거나, 상기 금속의 영역들은 금속이 없는 영역보다 넓거나, 상기 금속의 영역들은 금속이 없는 영역보다 좁거나, 혹은 폭들 간에 임의의 기타 적절한 관계를 지닌다. 각종 실시형태에서, 주기적 스트라이프(810)들 및 주기적 스트라이프(811)들은 동일한 폭 전극들을 지니거나 상이한 폭 전극들을 지니거나 임의의 기타 적절한 폭 전극들을 지닌다. 금속의 영역들의 폭과 금속이 없는 영역들의 폭은 전형적으로 1㎓에서 작동하도록 설계된 공진기에 대해서 각각 3㎛ 및 2㎛ 정도이며; 해당 금속 전극 두께는 전형적으로 100 내지 300㎚ 정도이다. 단, 하나 걸른 금속 전극은 인접한 금속 전극들이 함께 전기적으로 연결되지 않도록 함께 전기적으로 연결되어 있다. 압전 공진기의 전자기계 결합인자의 크기는 전극 영역들 간의 공간의 폭에 비해서 전극의 상대적인 폭의 함수이다. 주기적 스트라이프(810)들 및 주기적 스트라이프(811)들은 금속의 영역들이 하부 금속 전극 내에서 주기적 스트라이프들의 두 세트 위에 직접 있도록 하는 방식으로 배열된다. 주기적 스트라이프(810)들은 하부 금속 전극 내에서 주기적 스트라이프들의 세트 위에 있는데, 여기서, 하부 금속 전극 내에서의 주기적 스트라이프들의 세트는 주기적 스트라이프(811)들에 전기적으로 연결되어 있다. 주기적 스트라이프(811)들은 하부 금속 전극 내에서 주기적 스트라이프들의 세트 위에 있는데, 여기서, 하부 금속 전극 내에서의 주기적 스트라이프들의 세트는 주기적 스트라이프(810)들에 전기적으로 연결되어 있다.
접촉 스트립(826)은 비아(822) 및 비아(820)를 이용해서 공진기 구조체 내에 중간 금속층에 전기적으로 연결되어 있다. 접촉 스트립(830)은 비아(824) 및 비아(818)를 이용해서 공진기 구조체 내에 중간 금속층에 전기적으로 연결되어 있다.
도 9는 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 하부 금속 전극들의 평면도의 일 실시형태를 예시한 도면이다. 몇몇 실시형태에서, 도 9의 금속 전극들은 도 7의 공진기와 연관된 금속 전극들을 구현하는데 이용된다. 도시된 예에서, 공진기 구조체는 평면도에서 보아서 하부층 금속 전극의 일부로서 주기적 스트라이프(911)들에 전기적으로 연결된 버스(900)를 지닌다. 버스(900)와 주기적 스트라이프(911)들은 접속자(902)와 비아 접촉부(904)에 연결되어 있다. 접속자(902)는 테더(914)와 교차하고, 이는 공진기 구조체를 매다는데 이용된다. 공진기 구조체는 평면도에서 보아서 하부층 금속 전극의 일부로서 주기적 스트라이프(910)들에 전기적으로 연결된 버스(920)를 지닌다. 버스(920)와 주기적 스트라이프(910)들은 접속자(922)와 비아 접촉부(918)에 연결되어 있다. 접속자(922)는 테더(916)와 교차하고, 이는 공진기 구조체를 매다는데 이용된다.
공진기 구조체는 공간(906)으로 둘러싸여 있고, 테더(914)와 테더(916)를 이용해서 공진기 구조체를 둘러싸는 구조체에 연결되어 있다. 주기적 스트라이프(910)들 및 주기적 스트라이프(911)들은 서로 깍지 끼워져 있고 테더(914)와 테더(916) 사이에 뻗어 있는 축에 수직인 방향을 따라서, 예를 들어, 축(912)을 따라서 금속이 없는 영역에 이어 금속의 영역을 지닌다. 각종 실시형태에서, 금속의 영역들과 금속이 없는 영역들은 동일한 폭을 지니거나, 상기 금속의 영역들은 금속이 없는 영역보다 넓거나, 상기 금속의 영역들은 금속이 없는 영역보다 좁거나, 혹은 폭들 간에 임의의 기타 적절한 관계를 지닌다. 금속의 영역들의 폭과 금속이 없는 영역들의 폭은 전형적으로 1㎓에서 작동하도록 설계된 공진기에 대해서 각각 3㎛ 및 2㎛ 정도이며, 해당 금속 전극 두께는 전형적으로 100 내지 300㎚ 정도이다. 압전 공진기의 전자기계 결합인자의 크기는 전극 영역들 간의 공간의 폭에 비해서 전극의 상대적인 폭의 함수이다. 주기적 스트라이프(911)들은 금속 영역들이 주기적 스트라이프(811)들 밑에 바로 있도록 하는 방식으로 배열된다. 주기적 스트라이프(910)들은 금속 영역들이 주기적 스트라이프(810)들 밑에 바로 있도록 하는 방식으로 배열된다
도 10은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도이다. 몇몇 실시형태에서, 도 10의 공진기는 도 7의 공진기를 구현하는데 이용된다. 도시된 예에서, 주기적 스트라이프(1021)들이 버스(1018)에 전기적으로 연결되고 이어서 접속자(1014)와 비아(1012)에 전기적으로 연결된다. 접속자(1014)는 테더(1016)를 교차한다. 테더(1016)는 기판(1008) 내의 공동부(1010) 위에 공진기 구조체를 매달고 있다. 공진기 구조체는 1) 주기적 스트라이프(1020)들, 주기적 스트라이프(1021)들 및 버스(1018)를 포함하는 금속 전극들의 상부층; 2) 상부 압전층(1004); 3) 중간 금속층(1006); 4) 하부 압전층(1002); 및 5) 주기적 스트라이프(1000)들 및 주기적 스트라이프(1001)들을 포함하는 금속 전극들의 하부층을 구비한다. 상부층 주기적 스트라이프(1020)들은 주기적 스트라이프(1001)들 위에 집중되어 있다. 상부층 주기적 스트라이프(1021)들은 주기적 스트라이프(1000)들 위에 집중되어 있다. 상부층 주기적 스트라이프(1020)들은 주기적 스트라이프(1000)들에 전기적으로 연결되어 있다. 상부층 주기적 스트라이프(1021)들은 주기적 스트라이프(1001)들에 전기적으로 연결되어 있다.
도 11은 2개의 압전층을 구비한 압전 공진기의 일 실시형태를 예시한 블록도이다. 몇몇 실시형태에서, 도 11의 공진기는 도 7의 공진기를 구현하는데 이용된다. 도시된 예에서, 주기적 스트라이프(1100)들은 비아(1112)에 전기적으로 연결되어 있다. 테더(1116)는 기판(1108) 내의 공동부(1110) 위에 공진기 구조체를 매달고 있다. 공진기 구조체는 1) 주기적 스트라이프(1120)들을 포함하는 금속 전극들의 상부층; 2) 상부 압전층(1104); 3) 중간 금속층(1106); 4) 하부 압전층(1102); 및 5) 주기적 스트라이프(1100)들을 포함하는 금속 전극들의 하부층을 구비한다. 상부층 주기적 스트라이프(1120)들은 주기적 스트라이프(1100)들 위에 집중된다. 상부층 주기적 스트라이프(1120)들은 서로 전기적으로 연결되어 있다. 하부층 주기적 스트라이프(1100)들은 서로 전기적으로 연결되어 있다. 주기적 스트라이프(1120)들과 주기적 스트라이프(1100)들은 각각 금속 영역들과 금속이 없는 영역들의 세트를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 상부 금속 전극의 폭 치수는 AlN 압전 공진기 구조체에 대해서 금속 전극들 간사이에 2㎛의 공간을 상태에서 대략 3㎛이고, 이 치수를 따라서 해당 상부 금속 전극들이 주기적 구조체를 형성한다.
도 12는 일 실시형태에 있어서의 공진기 구조체의 주파수 응답을 예시한 그래프이다. 도시된 예에서, 전극 패턴(1200)과 연관된 1-포트 공진기 구조체(예컨대, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5 혹은 도 6과 유사한 공진기 구조체)의 어드미턴스(admittance)의 크기는 500㎒ 내지 2500㎒의 주파수에 대해서 플로팅(plotting)되어 있다. 공진기 구조체는 폭이 75㎛, 길이가 150㎛, 두께가 2㎛이고(두 압전층의 두께는 각각 1㎛이고); 상기 압전 구조체는 질화알루미늄으로 이루어져 있다. 각 금속 전극 스트라이프는 폭이 2.5㎛, 두께가 150㎚이며; 상기 전극들은 알루미늄으로 이루어져 있다. 공진기 구조체는 30 반파장에 대응하는 폭을 지닌다. 기본 주파수는 58㎒(예컨대, 탄성파 전파 관련 주파수 1740/30㎒)이다. 상기 구조체의 기본 폭 확장 모드 및 그의 오버톤(overtone)의 다수는 억제된다. 예를 들어, 522㎒, 580㎒, 638㎒, 696㎒, 754㎒, 812㎒, 870㎒, 928㎒, 986㎒, 1044㎒, 1102㎒, 1160㎒, 1218㎒, 1276㎒, 1334㎒, 1392㎒, 1450㎒, 1508㎒, 1566㎒, 1624㎒ 혹은 1682㎒에서의 오버톤의 응답은 도 12에는 도시되어 있지 않다. 2.1㎓ 근방의 작은 저 Q 피크는 두께 확장 모드에 기인한다.
몇몇 실시형태에서, 공진기 구조체는 원형 혹은 환형 고리를 포함하되, 상하부층 상에 있는 주기적인 전극들은 원호 혹은 원의 일부이다.
몇몇 실시형태에서, 공진기 구조체는 직사각형 이외에 다각형을 포함하며, 여기서, 상하부층들 상에 있는 주기적인 전극들은 공진기 구조체와 동일한 유형의 내접 다각형의 일부이다.
몇몇 실시형태에서, 상기 공진기 구조체는 금속 전극들의 하부층의 외측에 인접한 제6층을 추가로 포함한다. 저 음향 손실 재료(low acoustic loss material)(예컨대, 규소, 사파이어, 니켈, 다이아몬드, 이산화규소 또는 탄화규소)로 이루어진 제6층은 발진 모드에 대해서 공명 공동부로서 작용하고 보다 낮은 전기기계 결합을 희생하여 압전 공진기의 선택도를 상승시킨다. 제6층은 공진기 구조체의 압전층들과 동일한 횡방향 치수를 지닌다. 상기 제6층은 하부층(예컨대, 제5층 전극)과 기판 사이에 있고, 해제된 공동부 위에 테더들에 의해 매달린 층 적층체의 일부이다. 상기 제6층 공동부의 두께는 1 내지 100㎛이다.
이상의 실시형태는 이해의 명확화를 목적으로 해서 일부 상세히 설명되어 있지만, 본 발명은 제공된 상세로 제한되는 것은 아니다. 본 발명을 구현하는 많은 대안적인 방법이 있다. 개시된 실시형태는 예시적일 뿐 제한적이지 않다.
Claims (24)
- 하나 이상의 제1층 금속 전극을 포함하는 제1층;
제1압전 재료를 포함하고, 상기 제1층에 인접한 제2층;
하나 이상의 제3층 금속 전극을 포함하고, 상기 제1층과는 반대쪽에 있는 상기 제2층에 인접한 제3층;
제2압전 재료를 포함하고, 상기 제2층과는 반대쪽에 있는 상기 제3층에 인접한 제4층; 및
하나 이상의 제5층 금속 전극을 포함하고, 상기 제3층과는 반대쪽에 있는 상기 제4층에 인접한 제5층을 포함하되,
상기 제1층의 제1영역에는 상기 하나 이상의 제1층 금속 전극 중 하나를 포함하는 하나의 치수를 따른 제1층 주기적 구조체와 제1층 금속 전극들이 없는 공간을 포함하고, 상기 제5층의 제2영역에는 상기 하나 이상의 제5층 금속 전극 중 하나를 포함하는 하나의 치수를 따른 제5층 주기적 구조체와 제5층 금속 전극들이 없는 공간을 포함하며, 상기 제1층 혹은 제5층 내의 상기 금속 전극들 중 제1금속 전극은 제1신호를 제공하도록 구성된 제1접촉부(contact)에 연결되어 있고, 상기 제1층 혹은 제5층 내의 상기 금속 전극들 중 제2금속 전극은 제2신호를 제공하도록 구성된 제2접촉부에 연결되어 있는 것인 압전 공진기 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1접촉부는 상기 제1신호를 수신하도록 구성된 것인 압전 공진기 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제2접촉부는 상기 제2신호를 수신하도록 구성된 것인 압전 공진기 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제2접촉부는 상기 제2신호를 출력하도록 구성된 것인 압전 공진기 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1접촉부는 제1포트와 연관된(associated) 것인 압전 공진기 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 제2접촉부는 제2포트와 연관된 것인 압전 공진기 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 제3층은 접지에 연결된 것인 압전 공진기 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1층 주기적 구조체와 상기 제5층 주기적 구조체는 상기 하나 이상의 제5층 금속 전극 중 하나가 제1층 금속 전극들이 없는 상기 공간 밑에 집중되고(centered) 상기 하나 이상의 제1층 금속 전극 중 하나가 제5층 금속 전극들이 없는 상기 공간 위에 집중되도록 정렬된 것인 압전 공진기 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1층 주기적 구조체와 상기 제5층 주기적 구조체는 상기 하나 이상의 제5층 금속 전극 중 하나가 상기 하나 이상의 제1층 금속 전극 중 하나 밑에 집중되도록 정렬된 것인 압전 공진기 장치.
- 하나 이상의 제1층 금속 전극을 포함하는 제1층;
제1압전 재료를 포함하고, 상기 제1층에 인접한 제2층;
하나 이상의 제3층 금속 전극을 포함하고, 상기 제1층과는 반대쪽에 있는 상기 제2층에 인접한 제3층;
제2압전 재료를 포함하고, 상기 제2층과는 반대쪽에 있는 상기 제3층에 인접한 제4층; 및
하나 이상의 제5층 금속 전극을 포함하고, 상기 제3층과는 반대쪽에 있는 상기 제4층에 인접한 제5층을 포함하되,
상기 제1층의 제1영역에는 상기 하나 이상의 제1층 금속 전극 중 하나를 포함하는 하나의 치수를 따른 제1층 주기적 구조체와 제1층 금속 전극들이 없는 공간을 포함하고, 상기 제5층의 제2영역에는 상기 하나 이상의 제5층 금속 전극 중 하나를 포함하는 하나의 치수를 따른 제5층 주기적 구조체와 제5층 금속 전극들이 없는 공간을 포함하며, 상기 하나 이상의 제1층 금속 전극은 제2의 복수개의 제1층 금속 전극과 서로 깍지 끼워져 있는(inter-digitated) 제1의 복수개의 제1층 금속 전극을 포함하는 것인 압전 공진기 장치. - 제10항에 있어서, 상기 제1의 복수개의 제1층 금속 전극은 서로 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제2의 복수개의 제1층 금속 전극은 서로 전기적으로 연결되어 있는 것인 압전 공진기 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 제5층 금속 전극은 제2의 복수개의 제5층 금속 전극과 서로 깍지 끼워져 있는 제1의 복수개의 제5층 금속 전극을 포함하는 것인 압전 공진기 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 제1의 복수개의 제5층 금속 전극은 서로 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제2의 복수개의 제5층 금속 전극은 서로 전기적으로 연결되어 있는 것인 압전 공진기 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 제1의 복수개의 제1층 금속 전극은 상기 제2의 복수개의 제5층 금속 전극에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제2의 복수개의 제1층 금속 전극은 상기 제1의 복수개의 제5층 금속 전극에 전기적으로 연결되어 있는 것인 압전 공진기 장치.
- 하나 이상의 제1층 금속 전극을 포함하는 제1층;
제1압전 재료를 포함하고, 상기 제1층에 인접한 제2층;
하나 이상의 제3층 금속 전극을 포함하고, 상기 제1층과는 반대쪽에 있는 상기 제2층에 인접한 제3층;
제2압전 재료를 포함하고, 상기 제2층과는 반대쪽에 있는 상기 제3층에 인접한 제4층;
하나 이상의 제5층 금속 전극을 포함하고, 상기 제3층과는 반대쪽에 있는 상기 제4층에 인접한 제5층; 및
상기 제4층과는 반대쪽에 있는 상기 제5층에 인접한 제6층을 포함하되,
상기 제1층의 제1영역에는 상기 하나 이상의 제1층 금속 전극 중 하나를 포함하는 하나의 치수를 따른 제1층 주기적 구조체와 제1층 금속 전극들이 없는 공간을 포함하고, 상기 제5층의 제2영역에는 상기 하나 이상의 제5층 금속 전극 중 하나를 포함하는 하나의 치수를 따른 제5층 주기적 구조체와 제5층 금속 전극들이 없는 공간을 포함하는 것인 압전 공진기 장치. - 제15항에 있어서, 상기 제6층은 저 음향 손실 재료(low acoustic loss material)를 포함하는 것인 압전 공진기 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 저 음향 손실 재료는 규소, 사파이어, 니켈, 다이아몬드, 이산화규소 및 탄화규소로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 압전 공진기 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 제6층은 상기 제2층과 실질적으로 유사한 횡방향 치수를 지니는 것인 압전 공진기 장치.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제1층 금속 전극은 알루미늄, 백금, 몰리브덴, 금, 은, 니켈 또는 루테늄 중 1종을 포함하는 것인 압전 공진기 장치.
- 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제5층 금속 전극은 알루미늄, 백금, 몰리브덴, 금, 은, 니켈, 또는 루테늄 중 1종을 포함하는 것인 압전 공진기 장치.
- 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3금속층은 알루미늄, 백금, 몰리브덴, 금, 은, 니켈 또는 루테늄 중 1종을 포함하는 것인 압전 공진기 장치.
- 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1압전 재료와 제2압전 재료는 질화알루미늄, 산화아연, 지르콘산 티탄산 납(lead zirconate titanate), 석영, 비화갈륨 또는 니오브산리튬 중 1종을 포함하는 것인 압전 공진기 장치.
- 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제1층 금속 전극은 해당 하나 이상의 제1층 금속 전극과 연관된 완전 절반 주기(full half period)가 아닌 상기 하나의 치수를 따른 폭을 지니는 것인 압전 공진기 장치.
- 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제5층 금속 전극은 상기 하나 이상의 제1층 금속 전극과 연관된 완전 절반 주기가 아닌 상기 하나의 치수를 따른 폭을 지니는 것인 압전 공진기 장치.
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