(57)【要約】 【課題】  本発明は、各共振器のそれぞれを独立の関係にするとともに周波数の帯域幅を細かに設定可能な構造を持つことができる。【解決手段】  本発明は、入力用薄膜共振器Ａ，出力用薄膜共振器Ｂと、入力用薄膜共振器Ａ，出力用薄膜共振器Ｂのそれぞれの間を部分的に音響結合する結合部材Ｃとを備えている。【選択図】      図１
2006115282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、該一対の電極の間に挟持された圧電体薄膜とからなる薄膜共振器を複数
備え、
前記複数の薄膜共振器の間を部分的に音響結合する結合部材を有することを特徴とする
薄膜共振デバイス。
【請求項２】
前記複数の薄膜共振器のそれぞれは膜厚方向に配置されていることを特徴とする請求項
１に記載の薄膜共振デバイス。
【請求項３】
前記結合部材の一端は、前記薄膜共振器の主面の中央に配置されることを特徴とする請
求項２に記載の薄膜共振デバイス。
【請求項４】
前記結合部材は、柱状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
れかに記載の薄膜共振デバイス。
【請求項５】
前記結合部材は、絶縁部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに
記載の薄膜共振デバイス。
【請求項６】
前記複数の薄膜共振器のそれぞれの共振周波数は異なることを特徴とする請求項１乃至
請求項５のいずれかに記載の薄膜共振デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機器等に用いられる薄膜共振デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、通信機器等に用いられる薄膜共振デバイス（いわゆるＦＢＡＲ）が提供され
ている。この薄膜共振デバイスは、薄膜状に形成された圧電体を膜厚方向に共振させるこ
とにより、ＧＨｚ帯域の高い共振周波数を出力することができる。
【０００３】
図９は、従来の薄膜共振デバイスを示す図である（例えば、特許文献１参照）。図９に
示すように、薄膜共振デバイスは、基体１と入力用薄膜共振器Ｂと出力用薄膜共振器Ｃと
を備えている。入力用薄膜共振器Ｂは、接地電極４と、入力電極６と、接地電極４及び入
力電極６により挟持された入力用圧電体５とを備えている。出力用薄膜共振器Ｃは、基体
１に形成された空間Ａ上に配置された出力電極２と、入力用圧電体３（２つの圧電体３ａ
，３ｂ）と、入力用圧電体３である圧電体３ａ，３ｂにより挟持された分極用電極２ａと
、接地電極４とを備えている。圧電体３ａ，３ｂのそれぞれは、互いに逆向きの分極方向
を有している（図９に示す矢印参照）。また、図９に示すように、出力電極２の上に出力
用圧電体３、接地電極４、入力用圧電体５、入力電極６が順に配置されている。
【０００４】
このように構成された薄膜共振デバイスにおいて、高周波信号が入力電極６に印加され
ると、入力用薄膜共振器Ｂが振動する。そして、入力用薄膜共振器Ｂが特定の周波数で振
動すると、出力用薄膜共振器Ｃが振動し、出力信号が出力電極２から出力される。
【特許文献１】特開２００１−１８５９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記薄膜共振デバイスでは、入力用薄膜共振器Ｂの下面の全面が出力用
薄膜共振器Ｃの上面に密着するように、入力用薄膜共振器Ｂと出力用薄膜共振器Ｃとが結
合されており、入力用薄膜共振器Ｂの振動がそのまま出力用薄膜共振器Ｃに伝達されるた
め、入力用薄膜共振器Ｂと出力用薄膜共振器Ｃとの全体が単一の共振器として機能する。
このため、入力用薄膜共振器Ｂと出力用薄膜共振器Ｃとのそれぞれが独立した共振器には
ならず、上記の従来の薄膜共振デバイスから得られる周波数の帯域幅を細かに設定し難い
という問題が生じていた。
【０００６】
そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、各共振器のそれぞれを独立の
関係にすることができ、周波数の帯域幅を細かに設定可能な構造を持つことができる薄膜
共振デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願に係る発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、一対の電極と、該一対
の電極の間に挟持された圧電体薄膜とからなる薄膜共振器を複数備え、複数の薄膜共振器
の間を部分的に音響結合する結合部材を有することを特徴とする。
【０００８】
このような本発明によれば、複数の薄膜共振器の間が音響結合されることにより、各薄
膜共振器のそれぞれが独立の関係となるため、薄膜共振デバイスでは周波数の帯域幅を細
かに設定できる。
【０００９】
なお、結合部材は、１の部材、又は連結された異なる２以上の部材により構成されてい
る。
【００１０】
上記発明においては、複数の薄膜共振器のそれぞれは膜厚方向に配置されてもよい。こ
こで、薄膜共振器の膜厚方向とは、圧電体薄膜の膜厚方向の意味である。この場合には、
複数の薄膜共振器のそれぞれが膜厚方向に配置されることにより、複数の薄膜共振器を配
置するための面積が小さくなるため、薄膜共振デバイスの小型化が可能となる。
【００１１】
上記発明においては、結合部材の一端は薄膜共振器の主面の中央に配置されてもよい。
ここで、薄膜共振器の主面とは、圧電体薄膜を挟持する一対の電極が形成されている側の
薄膜共振器の上面又は下面の意味である。この場合には、一方の薄膜共振器の振動振幅が
最も大きくなる主面の中央に結合部材の一端が配置されることにより、結合部材は、一方
の薄膜共振器の振動を他方の薄膜共振器に効率良く伝達することができる。
【００１２】
上記発明においては、結合部材は柱状に形成されてもよい。この場合には、複数の薄膜
共振器の間が部分的に結合されることが可能となり、複数の薄膜共振器のそれぞれがより
独立の関係となるため、薄膜共振デバイスは周波数の帯域幅をより細かに設定できる。
【００１３】
上記発明においては、結合部材は絶縁部材でもよい。この場合には、複数の薄膜共振器
の間の電気的な接続関係を分離できるため、薄膜共振デバイスの入出力回路を電気的に分
離することができる。
【００１４】
上記発明においては、複数の薄膜共振器のそれぞれの共振周波数は異なってもよい。こ
の場合には、複数の薄膜共振器のそれぞれの共振周波数が異なることにより、薄膜共振デ
バイスは、複数の薄膜共振器のそれぞれの共振周波数が異ならないときの周波数の帯域幅
を広げることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、各共振器のそれぞれを独立の関係にすることができ、周波数の帯域幅
を細かに設定可能な構造を持つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る薄膜共振デバイス１００について図面を参照しながら説明する。図１は、
本実施形態における薄膜共振デバイス１００を示す断面図である。図２は、本実施形態に
おける薄膜共振デバイス１００を示す断面斜視図である。本実施形態における薄膜共振デ
バイス１００は、基体１１０と、入力用薄膜共振器Ａと、出力用薄膜共振器Ｂと、結合部
材Ｃとを備えている。基体１１０は、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとを配置
するための台座であり、例えば、Ｓｉで形成されている。この基体１１０には、入力用薄
膜共振器Ａの膜厚方向の振動を確保するための空間１２０が形成されている。
【００１７】
入力用薄膜共振器Ａは、空間１２０上に配置されており、接地電極１３０と、入力電極
１５０と、接地電極１３０及び入力電極１５０により挟持された入力用圧電体１４０とを
備えている。出力用薄膜共振器Ｂは、入力用薄膜共振器Ａの上方に配置されており、第１
出力電極１６０と、第２出力電極１８０と、第１出力電極１６０及び第２出力電極１８０
により挟持された出力用圧電体１７０とを備えている。ここで、入力用圧電体１４０及び
出力用圧電体１７０は、本発明の「圧電体薄膜」の一例であって、例えばＡｌＮで形成さ
れている。また、接地電極１３０及び入力電極１５０、或は第１出力電極１６０及び第２
出力電極１８０は、それぞれ、本発明の「一対の電極」の一例であって、例えばＭｏで形
成されている。本実施形態における入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとは、それ
ぞれ、入力用圧電体１４０及び出力用圧電体１７０の膜厚方向に配置されており、それぞ
れの面が並行となるように配置されている。
【００１８】
結合部材Ｃは、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとの間を部分的に音響結合す
る部材であり、例えば、ＳｉＯ２などの絶縁部材で形成されている。また、結合部材Ｃは
、柱状に形成されている（図２参照）。ここで、音響結合とは、一方の薄膜共振器により
発生された弾性波を他方の薄膜共振器に伝達可能にする結合である。
【００１９】
また、結合部材Ｃは、その一端が入力用薄膜共振器Ａの主面である入力電極１５０の上
面と向い合う出力用薄膜共振器Ｂの主面である第１出力電極１６０の下面の中央Ｄに配置
されている。なお、結合部材Ｃは、その一端が出力用薄膜共振器Ｂの主面である第１出力
電極１６０の下面と向い合う入力用薄膜共振器Ａの主面である入力電極１５０の上面の中
央に配置されてもよい。
【００２０】
図３は、本実施形態における薄膜共振デバイス１００の等価回路を示す図である。図３
に示すように、薄膜共振デバイス１００では、入力用薄膜共振器Ａを含む入力側の回路と
出力用薄膜共振器Ｂを含む出力側の回路とを電気的に分離することができるため、入力用
薄膜共振器Ａを非平衡型に構成し、出力用薄膜共振器Ｂを平衡型に構成することができる
。なお、入力用薄膜共振器Ａを平衡型に構成し、出力用薄膜共振器Ｂを非平衡型に構成す
ることも当然に可能である。また、入力用薄膜共振器Ａ及び出力用薄膜共振器Ｂは、とも
に平衡型、或は非平衡型に構成することも可能である。ここで、非平衡型とは、一対の各
端子のうち、一方の端子が接地されている構成である。例えば一方の端子が接地とされ、
他方の端子がアンテナとされる関係が非平衡型である。また、平衡型とは、１対の各端子
が全て接地されていない構成である。
【００２１】
図４は、本実施形態における薄膜共振デバイス１００の周波数特性を示す図である。こ
の図４は、５ＧＨｚの共振周波数を有する入力用薄膜共振器Ａが非平衡型に構成され、出
力用薄膜共振器Ｂが平衡型に構成された場合の周波数特性であって、図の縦軸は入力信号
に対する出力信号の透過率を、横軸は信号の周波数をそれぞれ示している。図４に示すよ
うに、出力用薄膜共振器Ｂの共振周波数が５ＧＨｚの場合には、薄膜共振デバイス１００
の−５ｄＢ帯域幅は約１８０ＭＨｚ（約４．９９ＧＨｚ〜約５．１７ＧＨｚ）であること
が分かる（図４に示す実線参照）。また、出力用薄膜共振器Ｂの共振周波数が他方の共振
周波数に対して約１％（約５０ＭＨｚ）だけ大きくなるようにすると、薄膜共振デバイス
１００の−５ｄＢ帯域幅は約２３０ＭＨｚ（約４．９９ＧＨｚ〜約５．２２ＧＨｚ）と変
更前の周波数の帯域幅よりも広くなっていることが分かる（図４に示す点線参照）。この
場合には、入力用薄膜共振器Ａ又は出力用薄膜共振器Ｂのそれぞれの共振周波数が異なる
ことにより、薄膜共振デバイス１００は、入力用薄膜共振器Ａ及び出力用薄膜共振器Ｂの
それぞれの共振周波数が等しいときの帯域幅を広げることができる。
【００２２】
このような本発明によれば、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとの間が部分的
に音響結合されることにより、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとのそれぞれが
独立の関係となるため、薄膜共振デバイス１００は周波数の帯域幅を細かに設定可能な構
造を持つことができる。また、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとのそれぞれが
膜厚方向に配置されることにより、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとを設置す
るための面積が小さくなるため、薄膜共振デバイス１００の小型化が可能となる。
【００２３】
さらに、一方の薄膜共振器の振動振幅が最も大きくなる主面の中央に結合部材Ｃの一端
が配置されることにより、結合部材Ｃは、一方の薄膜共振器の振動を他方の薄膜共振器に
効率良く伝達することができる。また、結合部材Ｃが柱状に形成されることにより、入力
用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとの間を部分的に結合することが可能となり、入力
用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとのそれぞれがより独立の関係となるため、薄膜共
振デバイス１００の帯域幅をより細かに設定可能な構造を持つことができる。
【００２４】
また、結合部材Ｃが絶縁部材であることにより、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振
器Ｂとの間の電気的な接続関係を分離できるため、入力用薄膜共振器Ａを含む入力側の回
路と出力用薄膜共振器Ｂを含む出力側の回路とを電気的に分離することができるため、入
力側の回路又は出力側の回路の一方を平衡型に、他方を非平衡型にすることができる。
【００２５】
図５は、本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例１を示す断面図である。図５に
示す薄膜共振デバイス２００は、基体２１０と、入力用薄膜共振器Ａと、出力用薄膜共振
器Ｂと、結合部材Ｃ１〜Ｃ３と、薄膜２９０とを備えている。入力用薄膜共振器Ａは、基
体２１０上に形成された空間２２０上に配置されており、接地電極２３０と、入力電極２
５０と、接地電極２３０及び入力電極２５０により挟持された入力用圧電体２４０とを備
えている。出力用薄膜共振器Ｂは、入力用薄膜共振器Ａの上方に配置されており、第１出
力電極２６０と、第２出力電極２８０と、第１出力電極２６０及び第２出力電極２８０に
より挟持された出力用圧電体２７０とを備えている。なお、入力電極２５０と薄膜２９０
の間、第２出力電極２８０と薄膜２９０の間には空間２９５ａ，２９５ｂが形成されてい
る。
【００２６】
図１では、結合部材Ｃは入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとの間に１しか配置
されていないが、結合部材Ｃは入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとの間に複数配
置されてもよい。具体的には、図５に示すように、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振
器Ｂとの間に配置された薄膜２９０が配置され、入力用薄膜共振器Ａと薄膜２９０との間
を部分的に音響結合する結合部材Ｃ１と、出力用薄膜共振器Ｂと薄膜２９０との間を部分
的に音響結合する結合部材Ｃ２，Ｃ３とが配置されている。薄膜２９０は、結合部材の一
部を構成しているため、結合部材Ｃ１〜Ｃ３と薄膜２９０とによって入力用薄膜共振器Ａ
により発生した弾性波を出力用薄膜共振器Ｂに伝達することができる。
【００２７】
この場合には、薄膜２９０も共振器として動作することができるため、薄膜２９０によ
って、薄膜共振デバイスの全体の周波数特性に変化を与えることができる。また、入力用
薄膜共振器Ｂと薄膜２９０との間に複数の結合部材Ｃ２〜Ｃ３が配置されることにより、
薄膜共振デバイスの周波数特性を全体的に数デシベル上昇させることができる。
【００２８】
なお、薄膜２９０は、一対の電極と、その電極の間に挟持された圧電体薄膜とからなる
薄膜共振器であってもよい。この場合には、薄膜２９０に替えて、薄膜共振器が配置され
ることにより、薄膜共振デバイス２００は、薄膜２９０により得られる周波数特性とは異
なる周波数特性にすることができる。一方、薄膜２９０が配置される場合には、薄膜共振
器が配置される場合よりも、製造工程が容易であるとともに低コスト化が可能となる。
【００２９】
図６は、本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例２を示す断面図である。図６に
示す薄膜共振デバイス３００は、入力用薄膜共振器Ａと、出力用薄膜共振器Ｂと、結合部
材Ｃ４と、高インピーダンス層３２０ａ及び低インピーダンス層３２０ｂが交互に積層さ
れた反射層３２０と、高インピーダンス層３２１ａ及び低インピーダンス層３２１ｂが交
互に積層された反射層３２１とを備えている。入力用薄膜共振器Ａは、基体３１０上の反
射層３２０上に配置されており、接地電極３３０と、入力電極３５０と、接地電極３３０
及び入力電極３５０により挟持された入力用圧電体３４０とを備えている。出力用薄膜共
振器Ｂは、入力用薄膜共振器Ａ上の反射層３２１上に配置されており、第１出力電極３６
０と、第２出力電極３８０と、第１出力電極３６０及び第２出力電極３８０により挟持さ
れた出力用圧電体３７０とを備えている。
【００３０】
図１では、入力用薄膜共振器Ａの下部には空間１２０が形成され、さらに入力用薄膜共
振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとの間には空間２００が形成されているが、空間１２０，２
００は、図６に示すように、入力用薄膜共振器Ａと基体３１０との間に高インピーダンス
層３２０ａと低インピーダンス層３２０ｂとが交互に積層された反射層３２０を配置して
もよい。この高インピーダンス層３２０ａと低インピーダンス層３２０ｂとのそれぞれの
膜厚は、所望の周波数における波長の１／４であることが好ましい。
【００３１】
また、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとの間には、入力用薄膜共振器Ａと出
力用薄膜共振器Ｂとの間を部分的に音響結合する結合部材Ｃ４を内部に含む反射層３２１
を配置してもよい。この場合には、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとの間に反
射層３２１が配置されることに加えて、結合部材Ｃ４が配置されることにより、反射層３
２１及び結合部材Ｃ４は、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとの間の部分的な音
響結合における結合力に変化を与えることができ、薄膜共振デバイスの全体の周波数特性
に変化を与えることができる。
【００３２】
図７は、本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例３を示す断面斜視図である。図
７に示す薄膜共振デバイス４００は、入力用薄膜共振器Ａと、出力用薄膜共振器Ｂと、結
合部材Ｃ５，Ｃ６とを備えている。入力用薄膜共振器Ａは、基体４１０上に形成された空
間４２０上に配置されており、接地電極４３０と、入力電極４５０と、接地電極４３０及
び入力電極４５０により挟持された入力用圧電体４４０とを備えている。出力用薄膜共振
器Ｂは、基体４１０上に形成された空間４９０上に配置されており、第１出力電極４６０
と、第２出力電極４８０と、第１出力電極４６０及び第２出力電極４８０により挟持され
た出力用圧電体４７０とを備えている。
【００３３】
図１では、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとは圧電体薄膜１４０及び１７０
の膜厚方向に配置されているが、図７に示すように、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共
振器Ｂとは圧電体薄膜４４０及び４７０の面方向に併設されてもよい。この場合には、図
７に示すように、圧電体薄膜４４０及び４７０の面方向に配置された入力用薄膜共振器Ａ
と出力用薄膜共振器Ｂとの間に、１又は複数の結合部材（例えば、２つの結合部材Ｃ５，
Ｃ６）を配置することによって、入力用薄膜共振器Ａと出力用薄膜共振器Ｂとの間を部分
的に音響結合することができる。
【００３４】
図８は、本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例４を示す断面斜視図である。図
８に示す薄膜共振デバイス５００は、入力用薄膜共振器Ａと、出力用薄膜共振器Ｂと、結
合部材Ｃ７とを備えている。入力用薄膜共振器Ａは、基体５１０上に形成された空間５２
０上に配置されており、接地電極５３０と、入力電極５５０と、接地電極５３０及び入力
電極５５０により挟持された入力用圧電体５４０とを備えている。出力用薄膜共振器Ｂは
、入力用薄膜共振器Ａの上方に配置されており、第１出力電極５６０と、第２出力電極５
８０と、第１出力電極５６０及び第２出力電極５８０により挟持された出力用圧電体５７
０とを備えている。なお、入力電極５５０と第１出力電極５６０との間には空間５９０が
形成されている。
【００３５】
図１では、結合部材Ｃは円柱状に形成されているが、図８に示すように、結合部材Ｃ７
は壁状に形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態における薄膜共振デバイスを示す断面図である。
【図２】本実施形態における薄膜共振デバイスを示す断面斜視図である。
【図３】本実施形態における薄膜共振デバイスの等価回路を示す図である。
【図４】本実施形態における薄膜共振デバイスの周波数特性を示す図である。
【図５】本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例を示す断面図である。
【図６】本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例を示す断面図である。
【図７】本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例を示す断面斜視図である。
【図８】本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例を示す断面斜視図である。
【図９】従来における薄膜共振デバイスを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ…入力用薄膜共振器、Ｂ…出力用薄膜共振器、Ｃ…結合部材、１００…薄膜共振デバ
イス、１１０…基体、１２０，２００…空間、１３０…接地電極、１４０，１７０…圧電
体薄膜、１５０…入力電極、１６０…第１出力電極、１７０…出力用圧電体、１８０…第
２出力電極、２００…空間、２００…薄膜共振デバイス、２９０…薄膜、３２０…反射層
、３２０ａ…高インピーダンス層、３２０ｂ…低インピーダンス層、３２１…反射層、３
２１ａ…高インピーダンス層、３２１ｂ…低インピーダンス層、
【図１】
2006115282.tif 000003
【図２】
2006115282.tif 000004
【図３】
2006115282.tif 000005
【図４】
2006115282.tif 000006
【図５】
2006115282.tif 000007
【図６】
2006115282.tif 000008
【図７】
2006115282.tif 000009
【図８】
2006115282.tif 000010
【図９】
2006115282.tif 000011