WO2010079614A1 - フィルタ素子、分波器および電子装置 - Google Patents

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WO2010079614A1
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piezoelectric thin
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原基揚
谷口眞司
坂下武
横山剛
岩城匡郁
西原時弘
上田政則
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太陽誘電株式会社
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    • H03H9/706—Duplexers

Definitions

  • the present invention relates to a filter element, a duplexer, and an electronic device, and more particularly, to a filter element, a duplexer, and an electronic device in which laminated filters are cascaded.
  • SCF Stacked Crystal Filter
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional SCF.
  • piezoelectric thin film resonators 10 and 20 are stacked one above the other.
  • Each of the piezoelectric thin film resonators 10 and 20 includes a pair of electrodes (first electrodes) 12 and 16 and 22 and 26 sandwiching the piezoelectric films 14 and 24 and the piezoelectric films 14 and 16 up and down, respectively.
  • the piezoelectric thin film resonators 10 and 20 have, for example, electrodes 16 and 22 in common. Thereby, the piezoelectric thin film resonators 10 and 20 are mechanically connected. That is, an elastic wave propagates between the piezoelectric thin film resonators 10 and 20.
  • An object of the present filter element, duplexer, and electronic device is to increase the steepness of a filter by cascading multilayer filters, and to suppress unnecessary responses caused by cascading multilayer filters.
  • the filter element includes a plurality of piezoelectric thin film resonators each including a plurality of piezoelectric thin film resonators, each of which includes a piezoelectric film and a pair of first electrodes sandwiching the piezoelectric film vertically, A multilayer filter, and a capacitor connected between an input terminal of a preceding multilayer filter of the plurality of multilayer filters and an input terminal of a subsequent multilayer filter of the plurality of multilayer filters, and the front stage
  • the excitation directions of the piezoelectric thin film resonators connected to the input terminals of the front and rear multilayer filters to which the input terminals of the subsequent multilayer filters are connected are reversed.
  • the filter element includes a plurality of piezoelectric thin film resonators, each of which includes a piezoelectric film and a pair of first electrodes sandwiching the piezoelectric film vertically, and is cascade-connected to each other.
  • the piezoelectric thin film resonator to which the input terminals of the front and rear multilayer filters are connected has the same excitation direction of the piezoelectric thin film resonator to which the input terminals of the front and rear multilayer filters are connected.
  • this filter element it is possible to increase the steepness of the filter by cascading the multilayer filters, and to suppress unnecessary responses caused by cascading the multilayer filters.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional SCF.
  • 2 (a) to 2 (d) are other examples of SCF.
  • FIG. 3 is a perspective view of the SCF used for the simulation.
  • FIG. 4 is a diagram showing the pass characteristics of the SCF.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of filter elements in which SCFs are connected in cascade.
  • FIG. 6 is a diagram showing pass characteristics of filter elements in which SCFs are cascade-connected.
  • FIG. 7 is a diagram showing a wide band pass characteristic of filter elements in which SCFs are cascade-connected.
  • FIG. 8 is a diagram showing pass characteristics of a filter element in which two SCFs are cascade-connected.
  • FIG. 9A and FIG. 9B are schematic cross-sectional views of the first embodiment.
  • FIG. 9A and FIG. 9B are schematic cross-sectional views of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing pass characteristics of Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 11A is a schematic cross-sectional view of Example 1 in which two SCFs are connected by an inductor
  • FIG. 11B is a diagram illustrating the mechanical vibration of FIG. 12A is a schematic cross-sectional view when two SCFs are connected by a capacitor in the same arrangement as FIG. 11A
  • FIG. 12B shows the mechanical vibration of FIG. 12A.
  • FIG. 13A is a schematic cross-sectional view of Example 1 in which two SCFs are connected by a capacitor
  • FIG. 13B is a diagram showing the mechanical vibration of FIG. FIG.
  • FIG. 14A is a schematic cross-sectional view of another example of Example 1 in which two SCFs are connected by a capacitor
  • FIG. 14B is a diagram showing the mechanical vibration of FIG.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the second embodiment.
  • FIG. 16A is a perspective view of the second embodiment
  • FIG. 16B is an exploded perspective view showing each electrode and a gap.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing another example of the second embodiment.
  • 18A and 18B are schematic cross-sectional views of Comparative Example 3 and Example 3, respectively.
  • FIG. 19 is a diagram showing pass characteristics of Example 3 and Comparative Example 3.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the third embodiment.
  • FIG. 21 is a block diagram of the fourth embodiment.
  • FIG. 22 is a block diagram of the fifth embodiment.
  • FIGS. 2A to 2D are schematic views of other examples of SCF.
  • the piezoelectric thin film resonators 10 and 20 may be mechanically connected via an insulating film 30, for example. 2A, the upper (outer) electrode 12 of the piezoelectric thin film resonator 10 is connected to the input terminal In, and the lower (outer) electrode 26 of the piezoelectric thin film resonator 20 is connected to the output terminal. Connected to Out.
  • the upper (outer) electrode 12 of the piezoelectric thin film resonator 10 is connected to the input terminal In
  • the upper (inner) electrode 22 of the piezoelectric thin film resonator 20 is connected to the output terminal Out.
  • the lower (inner) electrode 12 of the piezoelectric thin film resonator 10 is connected to the input terminal In
  • the lower (outer) electrode 22 of the piezoelectric thin film resonator 20 is connected to the output terminal Out. It is connected to the.
  • the lower (inner) electrode 12 of the piezoelectric thin film resonator 10 is connected to the input terminal In
  • the upper (outer) electrode 22 of the piezoelectric thin film resonator 20 is connected to the output terminal Out. It is connected.
  • the input terminal In and the output terminal Out may be connected to the upper electrode or the lower electrode, the outer electrode, or the inner first electrode.
  • the SCF can be balanced (balanced terminal) without using a balun or the like because the input terminal and the output terminal are mechanically coupled.
  • the filter element can be miniaturized.
  • a wide pass band can be realized by adjusting the degree of coupling between the two stacked piezoelectric thin film resonators.
  • FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of the SCF 100.
  • Ru is used as each electrode 12, 16, 22 and 26.
  • AlN aluminum nitride
  • Silicon oxide (SiO) is used as the insulating film 30.
  • the film thickness H12 of the upper electrode 12, the film thickness H14 of the piezoelectric film 14, and the film thickness H16 of the lower electrode 16 of the piezoelectric thin film resonator 10 were 10, 487, and 172 nm, respectively.
  • the film thickness H22 of the upper electrode 22, the film thickness H24 of the piezoelectric film 24, and the film thickness H26 of the lower electrode 26 of the piezoelectric thin film resonator 20 were 172, 487, and 10 nm, respectively.
  • the thickness H30 of the insulating film 30 was 433 nm, and the area was 80 ⁇ 10 ⁇ 12 m 2 .
  • FIG. 4 shows a simulation result of the pass characteristics of the SCF100.
  • the SCF 100 has a wide band and low loss band-pass filter characteristic. However, it has a slow cutoff characteristic.
  • FIG. 5 is a diagram showing a filter in which SCFs 100 are cascade-connected in three stages.
  • the input terminal In is connected to the upper electrode 12 of the piezoelectric thin film resonator 10
  • the output terminal Out is connected to the upper electrode 22 of the piezoelectric thin film resonator 20.
  • the input terminal In is connected to the upper electrode 22 of the piezoelectric thin film resonator 20
  • the output terminal Out is connected to the upper electrode 12 of the piezoelectric thin film resonator 10.
  • the input terminal In is connected to the upper electrode 12 of the piezoelectric thin film resonator 10, and the output terminal Out is connected to the upper electrode 22 of the piezoelectric thin film resonator 20.
  • the output terminal Out of the first stage SCF 101 and the input terminal In of the second stage SCF 102 are connected, and the output terminal Out of the second stage SCF 102 and the input terminal In of the third stage SCF 103 are connected.
  • the cascade connection is a connection method in which the output terminal at the previous stage and the input terminal at the subsequent stage are coupled.
  • FIG. 6 shows the result of simulating the pass characteristics of a filter in which the SCFs 100 of FIG. 3 are cascaded as shown in FIG. Filter without cascade connection (1 stage configuration), 2 stage cascade connection (2 stage configuration), 4 stage cascade connection (4 stage configuration), 6 stage cascade connection (6 stage configuration), 8 stage cascade connection (8 stage configuration) Simulated about.
  • FIG. 6 when the number of stages of cascade connection is increased, the steepness of the cut-off characteristic is increased.
  • FIG. 7 is a diagram showing the broadband pass characteristics of the filter simulated in FIG. In FIG. 7, a half-wave response 112 and a double-wave response 114 are observed at half the frequency and twice the frequency of the passband 110. Further, an unnecessary response 116 is observed around 6000 MHz.
  • FIG. 8 shows the simulation results of the pass characteristics when the SCFs are cascaded in two stages.
  • the pass band 110 corresponds to a resonance point of one wavelength of mechanical vibration in a single SCF.
  • the response 112 and the response 114 correspond to the resonance point of the half wavelength and the double wavelength of the mechanical vibration in the single SCF.
  • the unnecessary response 115 is generated when the response corresponding to the second harmonic in the single SCF is shifted to the low frequency side due to the capacitance of the piezoelectric film of the SCF of the other stage.
  • the unnecessary response 115 shifted to the low frequency side by the piezoelectric film of each stage is generated at substantially the same frequency, and becomes an unnecessary response 116 having a wide band. If it is an unnecessary response in a narrow band, it can be suppressed using L and C. However, it is difficult to suppress the wide band unnecessary response 116.
  • the unnecessary response band is prevented from being widened.
  • Example 1 is an example in which an inductor or a capacitor is provided between the front stage and the rear stage SCF.
  • FIG. 9A and FIG. 9B are schematic cross-sectional views of the first embodiment.
  • FIG. 9A shows an example in which an inductor is connected between the front and rear SCFs
  • FIG. 9B shows an example in which a capacitor is connected between the front and rear SCFs.
  • the SCF 101 and the SCF 102 are connected in cascade.
  • two piezoelectric thin film resonators 10a and 20a are stacked one above the other.
  • two piezoelectric thin film resonators 10b and 20b are stacked one above the other.
  • Piezoelectric thin film resonators 10a and 10b include piezoelectric films 14a and 14b, upper electrodes 12a and 12b, and lower electrodes 16a and 16b, respectively.
  • the piezoelectric thin film resonators 20a and 20b include piezoelectric films 24a and 24b, upper electrodes 22a and 22b, and lower electrodes 26a and 26b, respectively.
  • the piezoelectric films 14a and 14b of the SCF 101 and the SCF 102 are continuously formed. That is, the piezoelectric films 14a and 14b are integrally formed at the same time. Similarly, the piezoelectric films 24a and 24b are formed continuously. The insulating films 30a and 30b are formed continuously.
  • the input terminal In of the SCF 101 is connected to the electrode 16a.
  • the output terminals Out1 and Out2 of the SCF 102 are connected to the electrodes 12b and 16b, respectively.
  • the output terminals Out1 and Out2 are balanced terminals, and signals having opposite phases to each other are output.
  • the electrode 22a of the SCF 101 and the electrode 22b of the SCF 102 are formed continuously.
  • An inductor 50 is connected between the electrode 12a of the SCF 101 (that is, the input terminal of the SCF 101) and the electrode 22b of the SCF 102 (that is, the input terminal of the SCF 102). That is, the input terminal of the SCF 101 and the input terminal of the SCF 102 are inductively coupled.
  • the input terminal In of the SCF 101 is connected to the electrode 16a.
  • a capacitor 40 is connected between the electrode 16a of the SCF 101 and the electrode 22b of the SCF 102. That is, the input terminal of the SCF 101 and the input terminal of the SCF 102 are electrostatically coupled.
  • Other configurations are the same as those in FIG.
  • FIG. 10 shows a simulation result of the pass characteristic of the first embodiment.
  • Each SCF 101 and 102 has the same structure as FIG.
  • the inductance of the inductor 50 is 17.5 nH, and the capacitance of the capacitor 40 is 8 fF.
  • Comparative Example 1 is a filter that does not connect an inductor and a capacitor.
  • the unnecessary response 115 is shifted to the low frequency side, and the unnecessary response 115 is reduced.
  • Example 1 in which the capacitor is connected the unnecessary response 115 is shifted to the high frequency side, and the unnecessary response 115 is reduced.
  • the frequency of the unnecessary response 115 can be shifted. Furthermore, the unnecessary response 115 can be reduced.
  • FIG. 11A is the same as FIG. 9A.
  • FIG. 11B is a diagram showing mechanical vibration in each piezoelectric thin film resonator. Mechanical vibration is indicated by a solid line, and vibration excited via the inductor 50 is indicated by a broken line. A mechanical vibration is excited in the resonator 10a by a signal input to the input terminal of the resonator 10a. This vibration propagates to the resonator 20a mechanically connected to the resonator 10a. At this time, it propagates from the resonator 10a to the resonator 20a as vibration having a continuous waveform as shown in FIG.
  • the electrical signal of the electrode 22a of the resonator 20a propagates to the electrode 22b of the resonator 20b via the output terminal of the SCF 101 and the input terminal of the SCF 102.
  • mechanical vibration is excited in the resonator 20b.
  • the resonator 20a and the resonator 20b have the same phase mechanical vibration.
  • the mechanical vibrations of the resonator 10a and the resonator 20b are in opposite phases. Mechanical vibration propagates from the resonator 20b to the resonator 10b. At this time, it propagates from the resonator 20b to the resonator 10b as continuous waveform vibration.
  • the mechanical vibration excited in the resonator 20b through the inductor 50 is as shown by a broken line in FIG. 11B in the resonator 20b.
  • the broken line is half the wavelength of the solid line.
  • This mechanical vibration also propagates in a continuous waveform from the resonator 20b to the resonator 10b.
  • the phase of the broken line mechanical vibration is reversed from that of the solid line mechanical vibration. For this reason, two mechanical vibrations can interfere strongly. Thereby, the frequency of an unnecessary response can be shifted.
  • the excitation directions of the resonators 10a and 20b to which the input terminals are connected are mutually relative to the stacking direction of the piezoelectric thin film resonator. It only needs to be in the same direction.
  • the excitation direction refers to a ground electrode (for example, the electrode 16a in the resonator 10a and the electrode 26a in the resonator 20b) as a base point, and a signal electrode such as an input terminal or an output terminal (for example, the electrode 12a in the resonator 10a, This is the direction in which the electrode 22a) of the resonator 20b is positive.
  • the excitation direction of the resonator 10a is upward
  • the excitation direction of the resonator 20b is the same upward direction as that of the resonator 10a.
  • FIG. 12A is a schematic cross-sectional view when the inductor 50 of FIG. Other configurations are the same as those in FIG.
  • FIG. 12B is a diagram showing mechanical vibration in each piezoelectric thin film resonator.
  • the mechanical vibration propagating to the resonators 10a, 20a, 20b and 10b is the same as that shown in FIG.
  • the mechanical vibration excited in the resonator 20b through the capacitor 40 is as shown by a broken line in FIG. 12B in the resonator 20b.
  • the broken line is half the wavelength of the solid line.
  • the excitation direction of the resonator 10a to which the input terminal of the preceding SCF 101 is connected and the excitation direction of the resonator 20b to which the input terminal of the subsequent SCF 102 is connected May be reversed with respect to the stacking direction.
  • FIG. 13A is a schematic cross-sectional view when the input terminal In of the SCF 101 is connected to the electrode 16a.
  • the excitation direction of the resonator 10a to which the input terminal of the front SCF 101 is connected is downward, and the excitation direction of the resonator 20b to which the input terminal of the rear SCF 102 is connected is upward.
  • the excitation directions of the resonators 10a and 10b are reversed from each other.
  • FIG. 13B is a diagram showing mechanical vibration in each piezoelectric thin film resonator.
  • the phase of the mechanical vibration indicated by the solid line is reversed from that of the mechanical vibration indicated by the solid line shown in FIG.
  • the phase of the broken line mechanical vibration in the resonator 10b is reversed from the solid line mechanical vibration. Therefore, the two mechanical vibrations strongly interfere to shift the frequency of unnecessary response.
  • FIG. 14A is a schematic cross-sectional view when the electrode 12a is connected to the input terminal In of the SCF 101, the output terminal of the SCF 101 is the electrode 26a, and the input terminal of the SCF 102 is the electrode 26b.
  • the excitation direction of the resonator 10a to which the input terminal of the front SCF 101 is connected is upward, and the excitation direction of the resonator 20b to which the input terminal of the rear SCF 102 is connected is downward.
  • the excitation directions of the resonators 10a and 10b are reversed from each other. Details of the configuration are the same as in FIG.
  • FIG. 14B is a diagram showing mechanical vibration in each piezoelectric thin film resonator.
  • Example 2 is an example showing a specific configuration of Example 1.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the second embodiment.
  • Two SCFs 101 and 102 shown in FIG. 9B are formed on a substrate 32 such as silicon, glass or quartz.
  • An air gap 34 is provided in the substrate 32 in the region (resonance region) of the SCFs 101 and 102 that vibrates mechanically. Due to the presence of the air gap 34, the mechanical vibration of the resonators 20a and 20b is not suppressed.
  • FIG. 16 (a) is a perspective view of the second embodiment
  • FIG. 16 (b) is an exploded perspective view in which each electrode and the gap are disassembled for easy understanding.
  • the upper electrode 42 of the capacitor 40 is formed of the same material as that of the electrode 16a and is integrally formed continuously.
  • the lower electrode 46 of the capacitor 40 is formed of the same material as the electrodes 22a and 22b, and is integrally formed continuously.
  • An insulating film 30 is used for the dielectric 44 of the capacitor 40. Further, the capacitor 40 is formed outside the resonance region of the SCFs 101 and 102.
  • Example 1 the resonators 10a and 20a (and 10b and 20b) may not be provided via the insulating film 30 as long as they are mechanically connected.
  • Example 2 two piezoelectric thin film resonators 10a and 20a (and 10b and 20b) are stacked with an insulating film 30 interposed therebetween.
  • the capacitor 40 is composed of a pair of electrodes 42 and 46 (second electrodes) sandwiching the upper and lower sides with the insulating film 30 as a dielectric 44.
  • the process of forming the dielectric 44 of the capacitor 40 can be made common with the process of forming the insulating film 30, and the manufacturing process can be simplified.
  • the electrode 16a (first electrode) connected to the input terminal of the SCF 101 in the previous stage is continuously formed on one surface of the insulating film 30 with the electrode 42 (one of the pair of second electrodes).
  • the electrode 22b (first electrode) connected to the input terminal of the subsequent SCF 102 is continuously formed on the surface opposite to one surface of the insulating film 30 with the electrode 46 (the other of the pair of second electrodes).
  • the capacitor 40 is formed outside the resonance region of the piezoelectric thin film resonators of the SCFs 101 and 102. Thereby, it can suppress that the capacitor 40 prevents the vibration of a resonator.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of another example of the second embodiment. As shown in FIG. 17, an acoustic multilayer film 36 may be used instead of the gap 34 provided in the substrate 32. Other configurations are the same as those in FIG.
  • Example 3 is an example of a filter in which 8 stages of SCFs are connected in cascade.
  • 18A is a schematic cross-sectional view of Comparative Example 3
  • FIG. 18B is a schematic cross-sectional view of Example 3.
  • the SCFs 101 to 108 are connected in cascade.
  • the capacitor 40 a is connected between the input terminal of the SCF 101 and the input terminal of the SCF 102.
  • a capacitor 40b is connected between the SCFs 103 and 104
  • a capacitor 40c is connected between the SCFs 105 and 106
  • a capacitor 40d is connected between the SCFs 107 and 108.
  • Example 3 the film thicknesses and areas of the SCFs 101 to 108 were the same as those in FIG.
  • the capacitances of the capacitors 40a to 40d in Example 2 were 0.14 pF, 67 fF, 61 fF, and 59 fF, respectively.
  • FIG. 19 shows the results of simulating the pass characteristics of Example 3 and Comparative Example 3.
  • the unnecessary response 116 is smaller in the third embodiment than in the third comparative example.
  • a plurality of capacitors are provided, and the capacitances of the plurality of capacitors are set to be different from each other. That is, the capacitances of all capacitors are made different. Thereby, the unnecessary response 116 can be suppressed.
  • Capacitances of all capacitors need not be different.
  • a plurality of capacitors are provided, and the capacitance of at least one capacitor among the plurality of capacitors is set to be significantly different from the capacitance of other capacitors. Thereby, the unnecessary response 116 can be suppressed.
  • FIG. 20 is another example of the third embodiment.
  • an inductor 50 a is connected between the input terminal of the SCF 101 and the input terminal of the SCF 102.
  • an inductor 50 b is connected between the SCFs 103 and 104
  • an inductor 50 c is connected between the SCFs 105 and 106
  • an inductor 50 d is connected between the SCFs 107 and 108.
  • a plurality of inductors are provided, and the inductances of the plurality of inductors are set to be different from each other. Thereby, the unnecessary response 116 can be suppressed.
  • not all inductors need to have different inductances.
  • a plurality of inductors are provided, and an inductor in of at least one inductor among the plurality of inductors is set so as to be significantly different from the inductance of other inductors. Thereby, the unnecessary response 116 can be suppressed.
  • the filter element of the first to third embodiments is an unbalanced input-balanced output filter, it may be an unbalanced input-unbalanced output filter. Also, balanced input-unbalanced output may be used.
  • Examples 1 to 3 an example in which Ru is used as each of the electrodes 12, 16, 22, and 26 is shown, but other metals may be used.
  • the piezoelectric films 14 and 24 have been described by taking aluminum nitride (AlN) as an example, but, for example, zinc oxide showing orientation with the (002) direction as the main axis may be used.
  • AlN aluminum nitride
  • silicon oxide (SiO) is connected as an example of the insulating film 30, the piezoelectric thin film resonators 10 and 20 may be mechanically connected.
  • Example 4 is an example of a duplexer.
  • FIG. 21 is a block diagram of the duplexer according to the fourth embodiment.
  • the duplexer 60 includes a reception filter 62 and a transmission filter 64.
  • the receiving terminals Rx1 and Rx2 are balanced outputs and are connected to a receiving circuit.
  • the transmission terminal Tx is an unbalanced input and is connected to the transmission circuit.
  • the common terminal Ant is connected to the antenna 66.
  • a reception filter 62 is connected between the reception terminals Rx1 and Rx2 and the common terminal Ant.
  • a transmission filter 64 is connected between the transmission terminal Tx and the common terminal Ant.
  • the transmission filter 64 passes signals in the transmission band, but suppresses signals in the reception band having a frequency different from the transmission band.
  • the reception filter 62 passes the signal in the reception band, but suppresses the signal in the transmission band.
  • the transmission signal input to the transmission terminal Tx passes through the transmission filter 64 and is output from the common terminal Ant. However, it is not output from the receiving terminals Rx1 and Rx2.
  • the reception signal input from the common terminal Ant passes through the reception filter 62 and is output from the reception terminals Rx1 and Rx2. However, no output is made from the transmission terminal Tx.
  • At least one of the transmission filter 64 and the reception filter 62 can be the filter element of the first to third embodiments. Since the SCF can easily realize balanced input / output, it is preferable to use the filter elements of the first to third embodiments for the reception filter 62 that requires a balanced output as a noise countermeasure.
  • Example 5 is an example of a mobile phone terminal as an electronic device.
  • FIG. 22 is a block diagram mainly showing an RF (Radio frequency) unit 82 of the mobile phone terminal.
  • the RF unit 82 can switch between a plurality of communication methods.
  • the RF unit 82 includes antennas 66a and 66b, a switch module 70, a duplexer bank module 61, and an amplifier module 80.
  • the switch module 70 connects the duplexers 60a to 60c in the duplexer bank module 61 and the antennas 66a and 66b according to the communication method.
  • the duplexer bank module 61 includes a plurality of duplexers 60a to 60c.
  • the duplexers 60a to 60c include transmission filters 64a to 64c and reception filters 62a to 62c, respectively.
  • the configuration of each of the duplexers 60a to 60c is the same as that of the fourth embodiment, and a description thereof is omitted.
  • the amplifier module 80 includes a power amplifier that amplifies the transmission signal and outputs it to the transmission terminal of the duplexer, and a low-noise amplifier that amplifies the reception signal output from the reception terminal of the duplexer.
  • At least one of the duplexers 60a to 60c can be the duplexer 60 of the fourth embodiment.
  • a mobile phone terminal has been described as an example of the electronic device.
  • the filter elements of the first to third embodiments can be applied to other electronic devices.

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Abstract

　各々の積層フィルタが、圧電膜と前記圧電膜を上下に挟む１対の第１電極とを含み上下に積層された複数の圧電薄膜共振器を備え、互いに縦続接続された複数の積層フィルタ１０１、１０２と、複数の積層フィルタのうち前段の積層フィルタ１０１の入力端子と複数の積層フィルタのうち後段の積層フィルタ１０２の入力端子との間に接続されたキャパシタ４０と、を具備し、前段および前記後段の積層フィルタの入力端子が接続する圧電薄膜共振器１０ａおよび２０ｂの励振方向が互いに反転しているフィルタ素子。　

Description

フィルタ素子、分波器および電子装置
　本発明は、フィルタ素子、分波器および電子装置に関し、特に、積層フィルタが縦続接続されたフィルタ素子、分波器および電子装置に関する。
　携帯電話に代表される無線機器の急速な普及により、小型で軽量な高周波フィルタの需要が増大している。近年では、高周波フィルタの特性への要求が多様化しており、広帯域化およびバランス出力化の要求もある。これに応える技術として、ＦＢＡＲ（film bulk acoustic resonator）を積層した積層フィルタであるＳＣＦ（Stacked Crystal Filter）が知られている（特許文献１～３）。
　図１は、従来のＳＣＦの模式図である。従来のＳＣＦは、圧電薄膜共振器１０および２０が上下に積層されている。各々の圧電薄膜共振器１０および２０は、それぞれ、圧電膜１４および２４と圧電膜１４および１６を上下に挟む１対の電極（第１電極）１２および１６並びに２２および２６とを含んでいる。圧電薄膜共振器１０および２０は例えば電極１６および２２が共通である。これにより、圧電薄膜共振器１０と２０とは機械的に接続されている。つまり、圧電薄膜共振器１０および２０間は弾性波が伝搬する。
特表２００５－５０５１７８号公報 特開２００５－１３７００２号公報 特表２００７-５１０３８３号公報
　上記積層フィルタにおいて、フィルタの急峻性を高くし、かつ広い帯域を有する不要応答の生成を抑制することが求められている。本フィルタ素子、分波器および電子装置は、積層フィルタを縦続接続することによりフィルタの急峻性を高くし、かつ積層フィルタを縦続接続することにより生じる不要応答を抑制することを目的とする。
　本フィルタ素子は、各々の積層フィルタが、圧電膜と前記圧電膜を上下に挟む１対の第１電極とを含み上下に積層された複数の圧電薄膜共振器を備え、互いに縦続接続された複数の積層フィルタと、前記複数の積層フィルタのうち前段の積層フィルタの入力端子と前記複数の積層フィルタのうち後段の積層フィルタの入力端子との間に接続されたキャパシタと、を具備し、前記前段および前記後段の積層フィルタの入力端子が接続する前記圧電薄膜共振器前記前段および前記後段の積層フィルタの入力端子が接続する前記圧電薄膜共振器の励振方向が互いに反転している。
　また、本フィルタ素子は、各々の積層フィルタが、圧電膜と前記圧電膜を上下に挟む１対の第１電極とを含み上下に積層された複数の圧電薄膜共振器を備え、互いに縦続接続された複数の積層フィルタと、前記複数の積層フィルタのうち前段の積層フィルタの入力端子と前記複数の積層フィルタのうち後段の積層フィルタの入力端子との間に接続されたインダクタと、を具備し、前記前段および前記後段の積層フィルタの入力端子が接続する前記圧電薄膜共振器前記前段および前記後段の積層フィルタの入力端子が接続する前記圧電薄膜共振器の励振方向が同じである。
　本フィルタ素子によれば、積層フィルタを縦続接続することによりフィルタの急峻性を高くし、かつ積層フィルタを縦続接続することにより生じる不要応答を抑制することができる。
図１は、従来のＳＣＦの模式図である。 図２（ａ）～図２（ｄ）は、ＳＣＦの別の例である。 図３は、シミュレーションに用いたＳＣＦの斜視図である。 図４は、ＳＣＦの通過特性を示す図である。 図５は、ＳＣＦを縦続接続したフィルタ素子の模式図である。 図６は、ＳＣＦを縦続接続したフィルタ素子の通過特性を示す図である。 図７は、ＳＣＦを縦続接続したフィルタ素子の広帯域な通過特性を示す図である。 図８は、ＳＣＦを２つ縦続接続したフィルタ素子の通過特性を示す図である。 図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例１の断面模式図である。 図１０は、実施例１および比較例１の通過特性を示す図である。 図１１（ａ）は、２つのＳＣＦがインダクタで接続された実施例１の断面模式図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の機械振動を示す図である。 図１２（ａ）は、図１１（ａ）と同じ配置で、２つのＳＣＦがキャパシタで接続された場合の断面模式図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の機械振動を示す図である。 図１３（ａ）は、２つのＳＣＦがキャパシタで接続された実施例１の断面模式図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の機械振動を示す図である。 図１４（ａ）は、２つのＳＣＦがキャパシタで接続された実施例１の別の例の断面模式図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の機械振動を示す図である。 図１５は、実施例２の断面模式図である。 図１６（ａ）は、実施例２の斜視図、図１６（ｂ）は各電極および空隙を示す分解斜視図である。 図１７は実施例２の別の例を示す断面模式図である。 図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、それぞれ比較例３および実施例３の断面模式図である。 図１９は、実施例３および比較例３の通過特性を示す図である。 図２０は、実施例３の別の例を示す断面模式図である。 図２１は、実施例４のブロック図である。 図２２は、実施例５のブロック図である。
　図２（ａ）～図２（ｄ）はＳＣＦの別の例の模式図である。図２（ａ）～図２（ｄ）のように、圧電薄膜共振器１０および２０は例えば絶縁膜３０を介し、機械的に接続されていてもよい。また、図２（ａ）の積層フィルタでは、圧電薄膜共振器１０の上側（外側）の電極１２が入力端子Ｉｎに接続し、圧電薄膜共振器２０の下側(外側)の電極２６が出力端子Ｏｕｔに接続されている。図２（ｂ）の積層フィルタでは、圧電薄膜共振器１０の上側（外側）の電極１２が入力端子Ｉｎに接続し、圧電薄膜共振器２０の上側（内側）の電極２２が出力端子Ｏｕｔに接続されている。図２（ｃ）の積層フィルタでは、圧電薄膜共振器１０の下側（内側）の電極１２が入力端子Ｉｎに接続し、圧電薄膜共振器２０の下側（外側）の電極２２が出力端子Ｏｕｔに接続されている。図２（ｄ）の積層フィルタでは、圧電薄膜共振器１０の下側（内側）の電極１２が入力端子Ｉｎに接続し、圧電薄膜共振器２０の上側（外側）の電極２２が出力端子Ｏｕｔに接続されている。このように、入力端子Ｉｎおよび出力端子Ｏｕｔは、上側または下側、外側または内側のいずれの第１電極に接続されていてもよい。
　ＳＣＦは、入力端子と出力端子が純機械的に結合しているため、バラン等を用いることなくバランス化（平衡端子化）することができる。これにより、フィルタ素子の小型化が可能となる。さらに、積層された２つの圧電薄膜共振器の結合の度合いを調整することにより、広い通過帯域を実現することができる。
　ＳＣＦの通過特性について説明する。図３は、ＳＣＦ１００の断面斜視図である。各電極１２、１６、２２および２６としてＲｕを用いている。圧電膜１４および２４として（００２）方向を主軸とする配向性を示す窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いている。絶縁膜３０として酸化シリコン（ＳｉＯ）を用いている。圧電薄膜共振器１０の上側電極１２の膜厚Ｈ１２、圧電膜１４の膜厚Ｈ１４および下側電極１６の膜厚Ｈ１６を、それぞれ１０、４８７、１７２ｎｍとした。圧電薄膜共振器２０の上側電極２２の膜厚Ｈ２２、圧電膜２４の膜厚Ｈ２４および下側電極２６の膜厚Ｈ２６を、それぞれ１７２、４８７、１０ｎｍとした。絶縁膜３０の膜厚Ｈ３０を４３３ｎｍ、面積を８０×１０－１２ｍ２とした。
　図４は、ＳＣＦ１００の通過特性のシミュレーション結果である。図４のように、ＳＣＦ１００は、広帯域で低損失なバンドパスフィルタ特性を有する。しかしながら、緩慢なカットオフ特性となる。
　カットオフ特性を急峻にする方法として、ＳＣＦ１００を多段に縦続接続することが考えられる。図５は、ＳＣＦ１００を３段縦続接続したフィルタを示す図である。図５のように、１段目のＳＣＦ１０１においては、入力端子Ｉｎが圧電薄膜共振器１０の上側の電極１２に接続され、出力端子Ｏｕｔが圧電薄膜共振器２０の上側の電極２２に接続されている。２段目のＳＣＦ１０２においては、入力端子Ｉｎが圧電薄膜共振器２０の上側の電極２２に接続され、出力端子Ｏｕｔが圧電薄膜共振器１０の上側の電極１２に接続されている。３段目のＳＣＦ１０３においては、入力端子Ｉｎが圧電薄膜共振器１０の上側の電極１２に接続され、出力端子Ｏｕｔが圧電薄膜共振器２０の上側の電極２２に接続されている。１段目のＳＣＦ１０１の出力端子Ｏｕｔと２段目のＳＣＦ１０２の入力端子Ｉｎとが接続され、２段目のＳＣＦ１０２の出力端子Ｏｕｔと３段目のＳＣＦ１０３の入力端子Ｉｎとが接続されている。このように、縦続接続とは、前段の出力端子と後段の入力端子が結合される接続方法である。
　図６は、図３のＳＣＦ１００を図５のように縦続接続したフィルタの通過特性をシミュレーションした結果である。縦続接続なし（１段構成）、２段縦続接続（２段構成）、４段縦続接続（４段構成）、６段縦続接続（６段構成）、８段縦続接続（８段構成）したフィルタについてシミュレーションした。図６のように、縦続接続の段数を増加させると、カットオフ特性の急峻性が増している。
　図７は、図６においてシミュレーションしたフィルタの広帯域の通過特性を示す図である。図７において、通過帯域１１０の１／２の周波数および２倍の周波数に、１／２波応答１１２、２倍波応答１１４が観測される。さらに６０００ＭＨｚ周辺に不要応答１１６が観測される。
　図８は、ＳＣＦを２段に縦続接続した場合の通過特性のシミュレーション結果である。通過帯域１１０は、単体のＳＣＦ内の機械振動の１波長の共振点に対応する。応答１１２、応答１１４は、単体のＳＣＦ内の機械振動の半波長、２倍波長の共振点に対応する。一方、不要応答１１５は、単体のＳＣＦ内の２倍波に相当する応答が他段のＳＣＦの圧電膜の静電容量により低周波側にシフトしたことで生じる。
　縦続接続の段数を増加させると、各段の圧電膜により低周波側にシフトした不要応答１１５が、ほぼ等しい周波数に生成され、広い帯域を有する不要応答１１６となる。狭い帯域の不要応答であれば、ＬやＣを用い抑圧することが可能である。しかしながら、広い帯域の不要応答１１６は、抑圧することが難しい。
　以下の実施例では、上記広い帯域を有する不要応答１１６を抑制するため、各段で生成される不要応答の周波数を調整することにより、不要応答の帯域が広くなることを抑制する。
　実施例１は、前段と後段のＳＣＦの間にインダクタまたはキャパシタを設ける例である。図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例１の断面模式図である。図９（ａ）は前段と後段のＳＣＦの間にインダクタを接続した例、図９（ｂ）は前段と後段のＳＣＦの間にキャパシタを接続した例である。図９（ａ）のように、ＳＣＦ１０１とＳＣＦ１０２とが縦続接続されている。ＳＣＦ１０１においては、図２と同様に２つの圧電薄膜共振器１０ａおよび２０ａが上下に積層されている。ＳＣＦ１０２においては、２つの圧電薄膜共振器１０ｂおよび２０ｂが上下に積層されている。圧電薄膜共振器１０ａおよび１０ｂはそれぞれ圧電膜１４ａおよび１４ｂと上側電極１２ａおよび１２ｂと下側電極１６ａおよび１６ｂを含む。同様に、圧電薄膜共振器２０ａおよび２０ｂはそれぞれ圧電膜２４ａおよび２４ｂと上側電極２２ａおよび２２ｂと下側電極２６ａおよび２６ｂを含む。
　ＳＣＦ１０１とＳＣＦ１０２との圧電膜１４ａおよび１４ｂは連続して形成されている。つまり、圧電膜１４ａおよび１４ｂは同時に一体に形成されている。同様に、圧電膜２４ａおよび２４ｂは連続して形成されている。また、絶縁膜３０ａおよび３０ｂは連続して形成されている。ＳＣＦ１０１の入力端子Ｉｎは、電極１６ａに接続されている。ＳＣＦ１０２の出力端子Ｏｕｔ１およびＯｕｔ２はそれぞれ電極１２ｂおよび１６ｂに接続されている。出力端子Ｏｕｔ１およびＯｕｔ２は平衡端子であり、互いに逆相の信号が出力される。ＳＣＦ１０１の電極２２ａとＳＣＦ１０２の電極２２ｂとは連続して形成されている。これにより、ＳＣＦ１０１の出力端子とＳＣＦ１０２の入力端子とが接続されている。ＳＣＦ１０１の電極１２ａ（つまりＳＣＦ１０１の入力端子）とＳＣＦ１０２の電極２２ｂ（つまりＳＣＦ１０２の入力端子）との間にインダクタ５０が接続されている。つまりＳＣＦ１０１の入力端子とＳＣＦ１０２の入力端子とは誘導結合されている。
　図９（ｂ）では、ＳＣＦ１０１の入力端子Ｉｎは、電極１６ａに接続されている。ＳＣＦ１０１の電極１６ａとＳＣＦ１０２の電極２２ｂとの間にキャパシタ４０が接続されている。つまりＳＣＦ１０１の入力端子とＳＣＦ１０２の入力端子とは静電結合されている。その他の構成は図９（ａ）と同じであり説明を省略する。
　図１０に、実施例１の通過特性のシミュレーション結果を示す。各ＳＣＦ１０１および１０２は図３と同じ構造とした。インダクタ５０のインダクタンスは１７．５ｎＨ、キャパシタ４０のキャパシタンスを８ｆＦとした。比較例１は、インダクタおよびキャパシタを接続しないフィルタである。図１０のように、インダクタを接続した実施例１においては、不要応答１１５が低周波側にシフトし、かつ不要応答１１５が小さくなっている。キャパシタを接続した実施例１においては、不要応答１１５が高周波側にシフトし、かつ不要応答１１５が小さくなっている。このように、実施例１によれば、不要応答１１５の周波数をシフトさせることができる。さらに、不要応答１１５を小さくすることができる。
　次に、実施例１の原理を説明する。図１１（ａ）は図９（ａ）と同じ図である。図１１（ｂ）は、各圧電薄膜共振器内の機械振動を示す図である。機械振動を実線で示し、インダクタ５０を介し励起される振動を破線で示す。共振器１０ａの入力端子に入力した信号により、共振器１０ａに機械振動が励振される。この振動は、共振器１０ａと機械的に接続された共振器２０ａに伝搬する。このとき、共振器１０ａから共振器２０ａへは、図１１（ｂ）のように連続した波形の振動として伝搬する。さらに、共振器２０ａの電極２２ａの電気信号がＳＣＦ１０１の出力端子とＳＣＦ１０２の入力端子を介し共振器２０ｂの電極２２ｂに伝搬する。これにより、共振器２０ｂに機械振動が励起される。このため、共振器２０ａと共振器２０ｂとは同位相の機械振動となる。一方、共振器１０ａと共振器２０ｂとの機械振動は逆位相となる。共振器２０ｂから共振器１０ｂに機械振動が伝搬する。このとき、共振器２０ｂから共振器１０ｂへは、連続した波形の振動として伝搬する。
　インダクタ５０を介し共振器２０ｂ内に励起される機械振動は、共振器２０ｂ内に図１１（ｂ）の破線のようになる。破線は実線に対し半分の波長となる。この機械振動も共振器２０ｂから共振器１０ｂに連続した波形で伝搬する。共振器１０ｂに注目すると、破線の機械振動は実線の機械振動と位相が反転している。このため、２つの機械振動が強く干渉することができる。これにより、不要応答の周波数をシフトさせることができる。以上のように、前段ＳＣＦ１０１と後段ＳＣＦ１０２との入力端子間にインダクタ５０を接続する場合、入力端子が接続される共振器１０ａと２０ｂとの励振方向が圧電薄膜共振器の積層方向に対して互いに同方向であればよい。ここで、励振方向とは、グランド電極（例えば、共振器１０ａにおける電極１６ａ、共振器２０ｂにおける電極２６ａ）を基点とし、入力端子または出力端子等の信号電極（例えば、共振器１０ａにおける電極１２ａ、共振器２０ｂにおける電極２２ａ）をプラスとする方向である。図１１（ａ）では、共振器１０ａの励振方向は上方向であり、共振器２０ｂの励振方向は共振器１０ａと同じ上方向である。
　図１２（ａ）は、図１１（ａ）のインダクタ５０をキャパシタ４０とした場合の断面模式図である。その他の構成は図１１（ａ）と同じであり説明を省略する。図１２（ｂ）は各圧電薄膜共振器内の機械振動を示す図である。共振器１０ａ、２０ａ、２０ｂおよび１０ｂに伝搬する機械振動は図１２（ｂ）と同じとなる。キャパシタ４０を介し共振器２０ｂ内に励起される機械振動は、共振器２０ｂ内において図１２（ｂ）の破線のようになる。破線は実線に対し半分の波長となる。共振器１０ｂに注目すると、図１１（ｂ）と異なり、破線の機械振動は実線の機械振動と位相が反転していない。このため、２つの機械振動が強く干渉することができず、不要応答の周波数をシフトは生じない。
　キャパシタ４０を用いて、不要応答の周波数をシフトさせるには、前段のＳＣＦ１０１の入力端子が接続される共振器１０ａの励振方向と後段のＳＣＦ１０２の入力端子が接続される共振器２０ｂの励振方向とを積層方向に対して互いに反転させればよい。
　図１３（ａ）は、ＳＣＦ１０１の入力端子Ｉｎを電極１６ａに接続した場合の断面模式図である。図１３（ａ）において、前段のＳＣＦ１０１の入力端子が接続される共振器１０ａの励振方向が下向きであり、後段のＳＣＦ１０２の入力端子が接続される共振器２０ｂの励振方向は上向きである。このように、共振器１０ａと１０ｂとの励振方向は互いに反転している。構成の詳細は図１２（ａ）と同じであり説明を省略する。図１３（ｂ）は各圧電薄膜共振器内の機械振動を示す図である。図１３（ｂ）において、実線で示される機械振動は図１２（ｂ）に示される実線の機械振動と位相が逆転する。このため、共振器１０ｂ内での破線の機械振動の位相は実線の機械振動と反転する。よって、２つの機械振動が強く干渉し、不要応答の周波数をシフトさせることができる。
　図１４（ａ）は、電極１２ａをＳＣＦ１０１の入力端子Ｉｎと接続し、ＳＣＦ１０１の出力端子を電極２６ａに、ＳＣＦ１０２の入力端子を電極２６ｂとした場合の断面模式図である。図１４（ａ）において、前段のＳＣＦ１０１の入力端子が接続される共振器１０ａの励振方向は上向きであり、後段のＳＣＦ１０２の入力端子が接続される共振器２０ｂの励振方向は下向きである。このように、図１４（ａ）においても共振器１０ａと１０ｂとの励振方向は互いに反転している。構成の詳細は図１２（ａ）と同じであり説明を省略する。図１４（ｂ）は各圧電薄膜共振器内の機械振動を示す図である。図１４（ｂ）において、破線で示されるキャパシタ４０を介して生成される機械振動は図１２（ｂ）に示される破線の機械振動と位相が逆転する。このため、共振器１０ｂ内での破線の機械振動の位相は実線の機械振動とは反転する。よって、２つの機械振動が強く干渉し、不要応答の周波数をシフトさせることができる。
　実施例２は、実施例１の具体的な構成を示す例である。図１５は、実施例２の断面図である。シリコン、ガラスまたは石英等の基板３２上に、図９（ｂ）で示した２つのＳＣＦ１０１および１０２が形成されている。ＳＣＦ１０１および１０２のうち機械振動する領域（共振領域）の基板３２には空隙３４が設けられている。空隙３４の存在により、共振器２０ａおよび２０ｂの機械振動は抑制されない。
　図１６（ａ）は実施例２の斜視図であり、図１６（ｂ）は理解しやすいように各電極と空隙を分解した分解斜視図である。キャパシタ４０の上部電極４２は、電極１６ａと同じ材料で形成され、一体に連続的に形成されている。キャパシタ４０の下部電極４６は、電極２２ａおよび２２ｂと同じ材料で形成され、一体に連続的に形成されている。キャパシタ４０の誘電体４４には、絶縁膜３０が用いられている。さらに、キャパシタ４０は、ＳＣＦ１０１および１０２の共振領域以外に形成されている。
　実施例１において、共振器１０ａと２０ａ（および１０ｂと２０ｂ）とは機械的に接続されていれば、絶縁膜３０を介して設けられていなくともよい。しかしながら、実施例２のように、２つの圧電薄膜共振器１０ａと２０ａ（および１０ｂと２０ｂ）を、絶縁膜３０を介し積層する。キャパシタ４０を、絶縁膜３０を誘電体４４とし、上下に挟む一対の電極４２および４６（第２電極）で構成する。これにより、キャパシタ４０の誘電体４４を成膜する工程を絶縁膜３０を形成する工程と共通化することが可能となり、製造工程を簡略化することができる。
　また、実施例２によれば、前段のＳＣＦ１０１の入力端子に接続された電極１６ａ（第１電極）は、絶縁膜３０の一面に電極４２（一対の第２電極の一方）と連続して形成されている。後段のＳＣＦ１０２の入力端子に接続された電極２２ｂ（第１電極）は、絶縁膜３０の一面とは反対の面に電極４６（一対の第２電極の他方）と連続して形成されている。これにより、キャパシタ４０の電極４２および４６を成膜する工程をＳＣＦ１０１および１０２の電極を形成する工程と共通化することが可能となり、製造工程を簡略化することができる。
　さらに、実施例２では、キャパシタ４０は、ＳＣＦ１０１および１０２の圧電薄膜共振器の共振領域以外に形成されている。これにより、キャパシタ４０が共振器の振動を妨げることを抑制できる。
　図１７は、実施例２の別の例の断面模式図である。図１７のように、基板３２に設けられた空隙３４の代わりに音響多層膜３６を用いても良い。その他の構成は図１５と同じであり説明を省略する。
　実施例３は、ＳＣＦを８段縦続接続したフィルタの例である。図１８（ａ）は、比較例３の断面模式図、図１８（ｂ）は、実施例３の断面模式図を示している。図１８（ａ）のように、比較例３では、ＳＣＦ１０１～１０８が縦続接続されている。図１８（ｂ）のように、実施例３では、ＳＣＦ１０１の入力端子とＳＣＦ１０２の入力端子との間にキャパシタ４０ａが接続されている。同様に、ＳＣＦ１０３と１０４との間にキャパシタ４０ｂが、ＳＣＦ１０５と１０６との間にキャパシタ４０ｃが、ＳＣＦ１０７と１０８との間にキャパシタ４０ｄが接続されている。比較例３と実施例３において、各ＳＣＦ１０１～１０８の各膜厚、面積は図３と同じとした。実施例２のキャパシタ４０ａ～４０ｄのキャパシタンスをそれぞれ０．１４ｐＦ、６７ｆＦ、６１ｆＦおよび５９ｆＦとした。
　図１９は、実施例３および比較例３の通過特性をシミュレーションした結果である。図１９のように、比較例３に対し実施例３においては、不要応答１１６が小さくなっている。このように、ＳＣＦが３個以上縦続接続されているフィルタ素子において、複数のキャパシタが設けられ、複数のキャパシタのキャパシタンスを互いに異なるように設定する。つまり、全てのキャパシタのキャパシタンスを異ならせる。これにより、不要応答１１６を抑制することができる。
　全てのキャパシタのキャパシタンスが異なっていなくともよい。例えば、ＳＣＦが３個以上縦続接続されているフィルタ素子において、キャパシタが複数設けられ、複数のキャパシタのうち少なくとも１つのキャパシタのキャパシタンスを他のキャパシタのキャパシタンスと大きく異なるように設定する。これにより、不要応答１１６を抑制することができる。
　図２０は、実施例３の別の例である。図２０のように、実施例３の別の例では、ＳＣＦ１０１の入力端子とＳＣＦ１０２の入力端子との間にインダクタ５０ａが接続されている。同様に、ＳＣＦ１０３と１０４との間にインダクタ５０ｂが、ＳＣＦ１０５と１０６との間にインダクタ５０ｃが、ＳＣＦ１０７と１０８との間にインダクタ５０ｄが接続されている。実施例３のように、ＳＣＦが３個以上縦続接続されているフィルタ素子において、複数のインダクタが設けられ、複数のインダクタのインダクタンスを互いに異なるように設定する。これにより、不要応答１１６を抑制することができる。
　また、全てのインダクタのインダクタンスが異なっていなくともよい。例えば、ＳＣＦが３個以上縦続接続されているフィルタ素子において、複数のインダクタが設けられ、複数のインダクタのうち少なくとも１つのインダクタのインダクタインスを他のインダクタのインダクタンスと大きく異なるように設定する。これにより、不要応答１１６を抑制することができる。
　実施例１～３のフィルタ素子は、不平衡入力－平衡出力のフィルタの例を説明したが、不平衡入力－不平衡出力のフィルタでもよい。また、平衡入力－不平衡出力でもよい。
　実施例１～３において、各電極１２、１６、２２および２６としてＲｕを用いる例を示したが、その他の金属でもよい。圧電膜１４および２４として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を例に説明したが例えば（００２）方向を主軸とする配向性を示す酸化亜鉛等でもよい。絶縁膜３０として酸化シリコン（ＳｉＯ）を例に接続したが、圧電薄膜共振器１０と２０とが機械的に接続されていればよい。
　実施例４は、分波器の例である。図２１は実施例４に係る分波器のブロック図である。分波器６０は受信フィルタ６２および送信フィルタ６４を含んでいる。受信端子Ｒｘ１およびＲｘ２は平衡出力であり、受信回路に接続されている。送信端子Ｔｘは不平衡入力であり、送信回路に接続されている。共通端子Ａｎｔはアンテナ６６に接続されている。受信端子Ｒｘ１およびＲｘ２と共通端子Ａｎｔとの間に受信フィルタ６２が接続されている。送信端子Ｔｘと共通端子Ａｎｔの間に送信フィルタ６４が接続されている。
　送信フィルタ６４は、送信帯域の信号を通過させるが、送信帯域とは異なる周波数の受信帯域の信号を抑圧する。受信フィルタ６２は、受信帯域の信号を通過させるが、送信帯域の信号を抑圧する。これにより、送信端子Ｔｘに入力した送信信号は送信フィルタ６４を通過し共通端子Ａｎｔから出力する。しかし、受信端子Ｒｘ１およびＲｘ２からは出力しない。共通端子Ａｎｔから入力した受信信号は受信フィルタ６２を通過し受信端子Ｒｘ１およびＲｘ２から出力する。しかし、送信端子Ｔｘからは出力しない。
　実施例４の分波器のうち送信フィルタ６４および受信フィルタ６２の少なくとも１つを実施例１～３のフィルタ素子とすることができる。ＳＣＦは平衡入出力が簡単に実現できるため、ノイズ対策として平衡出力が求められる受信フィルタ６２に実施例１～３のフィルタ素子を用いることが好ましい。
　実施例５は、電子装置として携帯電話端末の例である。図２２は携帯電話端末の主にＲＦ（Radio Frequency）部８２のブロック図である。ＲＦ部８２は、複数の通信方式を切り換え用いることができる。ＲＦ部８２は、アンテナ６６ａおよび６６ｂ、スイッチモジュール７０、分波器バンクモジュール６１およびアンプモジュール８０を備えている。スイッチモジュール７０は、通信方式に応じ、分波器バンクモジュール６１内の分波器６０ａ～６０ｃとアンテナ６６ａおよび６６ｂとを接続する。分波器バンクモジュール６１は複数の分波器６０ａ～６０ｃを備えている。分波器６０ａ～６０ｃはそれぞれ送信フィルタ６４ａ～６４ｃおよび受信フィルタ６２ａ～６２ｃを備えている。各分波器６０ａ～６０ｃの構成は、実施例４と同じ構成であり説明を省略する。アンプモジュール８０には、送信信号を増幅し分波器の送信端子に出力するパワーアンプ、分波器の受信端子から出力された受信信号を増幅するローノイズアンプが含まれている。
　分波器６０ａ～６０ｃの少なくとも１つを実施例４の分波器６０とすることができる。実施例５では、電子装置として携帯電話端末を例に説明したが、他の電子装置に実施例１～３のフィルタ素子を適用することもできる。
　以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

Claims (11)

  1. 　各々の積層フィルタが、圧電膜と前記圧電膜を上下に挟む１対の第１電極とを含み上下に積層された複数の圧電薄膜共振器を備え、互いに縦続接続された複数の積層フィルタと、
    前記複数の積層フィルタのうち前段の積層フィルタの入力端子と前記複数の積層フィルタのうち後段の積層フィルタの入力端子との間に接続されたキャパシタと、
    　を具備し、
    　前記前段および前記後段の積層フィルタの入力端子が接続する前記圧電薄膜共振器の励振方向が互いに反転していることを特徴とするフィルタ素子。
  2. 　前記複数の積層フィルタは３個以上縦続接続されており、前記キャパシタは複数設けられ、複数の前記キャパシタのうち少なくとも１つのキャパシタのキャパシタンスは他のキャパシタのキャパシタンスと異なることを特徴とする請求項１記載のフィルタ素子。
  3. 　前記複数の積層フィルタは３個以上縦続接続されており、前記キャパシタは複数設けられ、複数の前記キャパシタのキャパシタンスは互いに異なることを特徴とする請求項１記載のフィルタ素子。
  4. 　前記２つの圧電薄膜共振器は、絶縁膜を介し積層されており、
    　前記キャパシタは、前記絶縁膜を上下に挟む一対の第２電極を含む請求項１から３のいずれか一項記載のフィルタ素子。
  5. 　前記前段の積層フィルタの入力端子に接続された第１電極は、前記絶縁膜の一面に前記一対の第２電極の一方と連続して形成され、
    　前記後段の積層フィルタの入力端子に接続された第１電極は、前記絶縁膜の一面とは反対の面に前記一対の第２電極の他方と連続して形成されていることを特徴とする請求項４記載のフィルタ素子。
  6. 　前記キャパシタは、前記２つの圧電薄膜共振器の共振領域以外に形成されていることを特徴とする請求項５記載のフィルタ素子。
  7. 　各々の積層フィルタが、圧電膜と前記圧電膜を上下に挟む１対の第１電極とを含み上下に積層された複数の圧電薄膜共振器を備え、互いに縦続接続された複数の積層フィルタと、
    　前記複数の積層フィルタのうち前段の積層フィルタの入力端子と前記複数の積層フィルタのうち後段の積層フィルタの入力端子との間に接続されたインダクタと、
    　を具備し、
    　前記前段および前記後段の積層フィルタの入力端子が接続する前記圧電薄膜共振器の励振方向が同じであることを特徴とするフィルタ素子。
  8. 　前記複数の積層フィルタは３個以上縦続接続されており、前記インダクタは複数設けられ、複数の前記インダクタのうち少なくとも１つのインダクタのインダクタンスは他のインダクタのインダクタンスと異なることを特徴とする請求項７記載のフィルタ素子。
  9. 　前記複数の積層フィルタは３個以上縦続接続されており、前記インダクタは複数設けられ、複数の前記インダクタのインダクタンスは互いに異なることを特徴とする請求項７記載のフィルタ素子。
  10. 　請求項１から９のいずれか一項記載のフィルタ素子を含むことを特徴とする分波器。
  11. 　請求項１から９のいずれか一項記載のフィルタ素子を含むことを特徴とする電子装置。
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