(57)【要約】バルク波共振器であって、基板（１）と、前記基板上に設けられた圧電材料の層（３）と、前記圧電材料の層（３）の相対する表面に配置された第１電極（２）及び第２電極（４）であって、第１電極（２）及び第２電極（４）のオーバーラップ領域は、当該バルク波共振器の共振範囲を定義する、第１電極及び第２電極とを備え、前記電極（２、４）の少なくとも１つと並列な交差面における前記オーバーラップ領域は、１≦（ｂ／ａ）≦１００の範囲のアスペクト比を有しており、ａは当該バルク波共振器の長さであり、ｂは幅である。本発明はまた、そのようなバルク波共振器を備えているバルク波フィルタに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルク波共振器であって、
基板と、
前記基板上に設けられた圧電材料の層と、
前記圧電材料の層の相対する表面に配置された第１電極及び第２電極であって、第１及び第２電極のオーバーラップ領域は、当該バルク波共振器の共振範囲を定義する、第１電極及び第２電極とを備え、
前記電極の少なくとも１つと並列な交差面における前記オーバーラップ領域は、１≦（ｂ／ａ）≦１００の範囲のアスペクト比を有しており、ａは当該バルク波共振器の長さであり、ｂは幅である、
ことを特徴とするバルク波共振器。
【請求項２】
前記アスペクト比が１≦（ｂ／ａ）≦５０の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載のバルク波共振器。
【請求項３】
前記アスペクト比が２≦（ｂ／ａ）≦５０の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載のバルク波共振器。
【請求項４】
前記アスペクト比が２≦（ｂ／ａ）≦８の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載のバルク波共振器。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のバルク波共振器を複数備えるバルク波フィルタであって、少なくとも１つは直列共振器として配置され、少なくとも１つは並列共振器として配置される、ことを特徴とするバルク波フィルタ。
【請求項６】
複数のバルク波共振器が設けられており、これらは直列共振器の軸の長さ方向に、鏡対称に配置されている、ことを特徴とする請求項５に記載のバルク波フィルタ。
【請求項７】
ボンドワイヤ及びフリップチップバンプは、前記軸に対して鏡対称に配置されている、ことを特徴とする請求項６に記載のバルク波フィルタ。
【請求項８】
複数の並列共振器の相互接続は、直列配置されたバルク波共振器によりもたらされる、ことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のバルク波フィルタ。
【請求項９】
電極をコンタクトする必要がないように（フローティング電極）、前記直列共振器が接続される、ことを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載のバルク波フィルタ。
【請求項１０】
携帯電話、無線通信ネットワークなどにおける、請求項５乃至請求項８のいずれかに記載のバルク波フィルタの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
基板と、
前記基板上に設けられた圧電材料の層と、
前記圧電材料の層の相対する表面に配置された第１電極及び第２電極であって、第１及び第２電極のオーバーラップ領域は、バルク波共振器の共振領域を定義する、第１電極及び第２電極と、
を備えるバルク波共振器に関する。本発明は、特に、このようなバルク波共振器により構成されたバルク波フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
バルク波フィルタは、このバルク波フィルタの通過ロスを最小限にするために、例えば、移動電話又は基地局の送信又は受信部に用いられている。これを達成する既知の方策は、バルク波共振器に高い機械的品質の圧電材料の使用を備えており、これは、リフレクタの最善の構造において低い誘電ロスも示し、アコースティックロスを小さく維持するために、これらのリフレクタにおいてアコースティック低ロス材料を使用する。さらに、共振器電極の良好な電気伝導率及びこれらの電極における小さいアコースティックロスが、もたらされる。
【０００３】
しかしながら、また、共振器の形成は、小さいロスのための解決策である。例えば、米国特許第６，１５０，７０３号は、共振器電極のエッジが並列でないことによるアコースティックロスを、削減することが示唆されている。このように、望ましくない振動モードは抑制される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バルク波共振器により構成されたフィルタの通過帯域ロスを削減するこのできる更なる方策を提供することが、本発明の１つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の特徴を有するバルク波共振器により、達成される。そのような共振器から構成されたバルク波フィルタが、請求項５の目的であり、適用分野は請求項１０に定義されている。
【０００６】
本発明によれば、冒頭の段落において、電極の少なくとも１つと並列な交差の面における前記オーバーラップ領域が、１≦（ｂ／ａ）≦１００の範囲のアスペクト比を有していることにより定義されるバルク波共振器として、提供される。ここで、ａはバルク波共振器の長さであり、ｂは幅である。
【０００７】
そして、バルク波共振器の長さは、実質的に、直列及び並列共振器から構成されたバルク波フィルタの入力から出力へ流れる電流の方向に延びる寸法を、示している。幅は、これに実質的に直交する寸法である。
【０００８】
前記アスペクト比は、好ましくは、１≦（ｂ／ａ）≦５０の範囲にあり、さらに好ましくは、２≦（ｂ／ａ）≦５０の範囲にあり、最も好ましくは、２≦（ｂ／ａ）≦８の範囲にある。
【０００９】
バルク波共振器の絶対的な長さ又は幅は、得ようとするバルク波フィルタの動作周波数及び電気インピーダンスに、依存する。ａ又はｂの一般的な値は、１マイクロメータと数百マイクロメータの間にある。
【００１０】
バルク波フィルタは、本発明に係るバルク波共振器を複数有しており、そのうちの少なくとも１つが直列共振器として配置されており、少なくとも１つが並列共振器として配置されている。この時、本発明に係るアスペクト比ｂ／ａの選択は、特に効果的である。バルク波フィルタにおける電流は、直列共振器を、好ましくは入力から出力の方向に流れるとともに、これに直交する並列共振器を流れる。比率の増加は、直列共振器の抵抗を低減し、それゆえ、バルク波フィルタの通過ロスを低減する。同時に、並列共振器の電極の電気的な直列抵抗は、大きなアスペクト比でバルク波共振器を使用することにより、増大する。バルク波フィルタの通過帯域における並列共振器はブロックするべきでなので、それゆえ、高い電気インピーダンスを有するべきであり、これと同時に、並列共振器によるグランドへの信号ロスは削減される。
【００１１】
好ましくは、バルク波フィルタは、本発明に係るバルク波共振器を複数有しており、これらは並列共振器により削減される。
【００１２】
好ましくは、バルク波フィルタは、本発明に係るバルク波共振器を複数備えており、これらは、直列共振器の長さａの方向に沿う軸に対して鏡対称に配置されている。この配置により、フィルタの直列共振器における電流は、主として、この方向の成分を有する。
【００１３】
さらに、この軸に対して鏡対称に配置されたコネクタに必要なボンドワイヤ及びフリップチップバンプを有することも、好ましい。これは、直列共振器の高抵抗方向ｂにおける電流成分を、十分に抑制する。
【００１４】
さらに、直列配置のバルク波共振器により切り替えられる種々の並列共振器を有することが、好ましい。この結果は、バルク波共振器の電極の１つをコンタクトする必要がなくなることであり（フローティング電極）、コンタクト抵抗の問題が回避される。
【００１５】
さらに、バルク波共振器の電極の１つをコンタクトする必要がないように（フローティング電極）、且つ、コンタクト抵抗の問題が回避されるように切り替えられる、種々の直列共振器を有することが好ましい。
【００１６】
本発明に基づいて構成されたバルク波フィルタは、携帯電話、無線通信ネットワークなどにおいて、使用してもよい。
【００１７】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に述べられる実施形態から明瞭であり、以下に述べられる実施形態を参照することにより、明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコンゲルマニウム（Ｓｉ−Ｇｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ガラス、又は、これらに近似した材料を備える基板を、参照番号１で示している。基板の一部は、アコースティックリフレクタでもあり、アコースティックリフレクタは、アコースティックインピーダンスの高低を変えた材料の多層構造からなっている。高いアコースティックインピーダンス材料は、例えば、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タングステン（Ｗ）、又は、チタニウムタングステン（ＴｉＷ）であり、これらは、低いアコースティックインピーダンス材料としての酸化シリコン（ＳｉＯ２）と結合される。或いは、アコースティックリフレクタは、その下方にエアギャップを有する前記材料又は近似の材料の膜（membrane）からなるようにしてもよい。この膜は、例えば、局所的に基板をエッチング除去することにより、生成してもよい。直列共振器Ｓ及び並列共振器Ｐは、基板上で、入力Ｉと出力Ｏとの間で相互に接続されており、これは図４において、よりよく分かる。図１において、各コンタクトパッド５，Ｉ、５，Ｏが、示されている。さらにまた、基板は、コンタクトパッド５，Ｉ、５，Ｏを拡大するだけでなく、バルク波フィルタの表面をグランドする、拡大層５を有している。拡大層５は、通常、Ａｌ、Ａｌ：Ｃｕ、Ａｌ：Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗなどの良好な導電材料である。並列共振器Ｐで示される層６は、フィルタカーブを生じさせる負荷により、並列共振器Ｐの周波数をシフトするために、用いられる。これは、好ましくは、既に定義したように、重大でないアコースティックロスを有する材料からなる。直列共振器Ｓ、並列共振器Ｐ、並びに、フリップチップボンド７、及び、ボンドワイヤ（図示せず）は、軸Ａ−Ａに対して対称に配置されている。
【００１９】
直列共振器Ｓの構成は、図２において、より詳しく見ることができる。基板１上にサブ電極２が配置されており、サブ電極２は、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｌ：Ｃｕ、Ａｌ：Ｓｉ、Ｍｏ、Ｗ、又は、Ｔｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒなどの下塗層のようなこれらの材料の組み合わせを、備えている。基板１上には、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＫＮｂＯ３又は近似した材料の圧電層３がある。上部電極４が圧電層３上に配置されており、この電極は、下部電極２と同じ材料を、備えていてもよい。フィルタの直列共振器Ｓは、下部電極２と上部電極４との間のオーバーラップ領域により、定義される。すべての直列共振器Ｓは、１から１００の範囲で、長さａに対して幅ｂのアスペクト比を、有している。これにより、電極抵抗が最小限になる。上部電極４上には、最終的に、拡大層５とともにコンタクトパッド５，Ｉ、５，Ｏが配置される。
【００２０】
図３は、同様に形成された並列共振器Ｐを示している。参照符号は、図１及び図２のものと対応している。
【００２１】
図４は、直列に結合された共振器として配置された、直列共振器Ｓと並列共振器Ｐの関連部分を示しており、このため、下部電極２はコンタクトされる必要がない。
【００２２】
本発明に係るコンセプトによれば、大きなアスペクト比を有し、これに対応して、低い直列抵抗ロスを有する対称フィルタ構成を、有利に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に係るバルク波フィルタの平面図を示す。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線断面図を示す。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図を示す。
【図４】図４は、図１に示したフィルタの回路図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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