(57)【要約】薄膜音響結合変成器ＦＡＣＴ（４００）は、減結合された積層型バルク音響共振器、つまりＤＳＢＡＲ（１０６、４０８）と、第１の電気回路と、第２の電気回路とを有している。各ＤＳＢＡＲは、下側薄膜バルク音響共振器ＦＢＡＲ（１１０）と、上側薄膜バルク音響共振器ＦＢＡＲ（１２０）と、音響減結合器（１３０）とを有している。上側ＦＢＡＲは、下側ＦＢＡＲ上に積層されており、音響減結合器は、これらのＦＢＡＲ間に配置されている。各ＦＢＡＲ上は、向かい合う平面電極（１１２、１１４）と、これらの電極間の圧電要素（１１６）とを有している。第１の電気回路は、下側ＦＢＡＲ（１１０、４５０）を相互接続する。第２の電気回路は、上側ＦＢＡＲ（１２０、４６０）を相互接続する。１つのＤＳＢＡＲ（４０８）のＦＢＡＲの電気インピーダンスは、別のＤＳＢＡＲ（１０６）のＦＢＡＲと異なっている。ＦＡＣＴは、１：ｍ２より大きいインピーダンス変換比を有しており、この場合、ｍはＤＳＢＡＲの数である。実際のインピーダンス変換比は、ＦＢＡＲのインピーダンスの比に依存する。【選択図】図５Ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減結合された積層型音響共振器（ＤＳＢＡＲ）であって、該ＤＳＢＡＲのそれぞれが、
下側薄膜音響共振器（ＦＢＡＲ）および該下側ＦＢＡＲ上に積層された上側ＦＢＡＲであって、各ＦＢＡＲが、向かい合う平面電極および該電極間の圧電要素を備えている、下側ＦＢＡＲおよび下側ＦＢＡＲ、および
前記ＦＢＡＲ間の音響減結合器を備えている、ＤＳＢＡＲと、
前記下側ＦＢＡＲを相互接続する第１の電気回路と、
前記上側ＦＢＡＲを相互接続する第２の電気回路とを備えており、
１つのＤＳＢＡＲのＦＢＡＲのインピーダンスが、別のＤＳＢＡＲのＦＢＡＲと異なる、薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）。
【請求項２】
前記１つのＤＳＢＡＲのＦＢＡＲの電極の面積が、前記別のＤＳＢＡＲのＦＢＡＲの電極と異なる、請求項１に記載のＦＡＣＴ。
【請求項３】
前記１つのＤＳＢＡＲのＦＢＡＲの圧電要素の厚みが、前記別のＤＳＢＡＲのＦＢＡＲの圧電要素と異なる、請求項１に記載のＦＡＣＴ。
【請求項４】
前記１つのＤＳＢＡＲのＦＢＡＲの圧電要素の誘電定数が、前記別のＤＳＢＡＲのＦＢＡＲの圧電要素と異なる、請求項１に記載のＦＡＣＴ。
【請求項５】
前記第１の電気回路が、前記下側ＦＢＡＲを、（ａ）直列および（ｂ）逆並列の一方をなすように接続し、かつ前記第２の電気回路が、前記上側ＦＢＡＲを（ａ）直列および（ｂ）逆並列のもう一方をなすように接続する、請求項１から５のいずれか１項に記載のＦＡＣＴ。
【請求項６】
前記ＤＳＢＡＲの数が２つより多い、請求項１から５のいずれか１項に記載のＦＡＣＴ。
【請求項７】
前記ＦＡＣＴが、中心周波数を有する通過帯域を有し、
前記音響減結合器のそれぞれが、音響減結合材料の層を備えており、該音響減結合材料の層の公称厚みが、周波数が前記中心周波数に等しい音響信号の当該音響減結合材料での波長の４分の１に等しい、請求項１から６のいずれか１項に記載のＦＡＣＴ。
【請求項８】
前記音響減結合材料が、ポリイミド、パラレンおよび架橋ポリフェニレンポリマーのうち１つを含む、請求項７に記載のＦＡＣＴ。
【請求項９】
前記ＦＡＣＴが、中心周波数を有する通過帯域を有し、
前記音響減結合器のそれぞれが、異なる音響減結合材料の層を備えており、周波数が前記中心周波数に等しい音響信号にπ／２の公称位相変化が与えられるように構成されている、請求項１から８のいずれか１項に記載のＦＡＣＴ。
【請求項１０】
ＤＳＢＡＲの数が２つより多く、
前記電気回路の一方が、下側ＦＢＡＲおよび上側ＦＢＡＲのそれぞれの間に直列および並列の接続を提供する、請求項１から９までのいずれか１項に記載のＦＡＣＴ。
【請求項１１】
前記ＦＡＣＴが、（１＋ｒ）２／ｒのインピーダンス変換比を有し、該ｒが、前記１つのＤＳＢＡＲのＦＢＡＲのインピーダンスと、前記別のＤＳＢＡＲのＦＢＡＲのインピーダンスとの比である、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のＦＡＣＴ。
【請求項１２】
２つより多い数の減結合された積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）であって、該ＤＳＢＡＲのそれぞれが、
第１の薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）および第２のＦＢＡＲであって、該ＦＢＡＲの一方が、もう一方のＦＢＡＲ上に積層されており、各ＦＢＡＲが、向かい合う平面電極および該電極間の圧電要素、および
前記ＦＢＡＲ間の音響減結合器を備えている、第１のＦＢＡＲおよび第２のＦＢＡＲと、
前記ＤＳＢＡＲの前記第１のＦＢＡＲを相互接続する第１の電気回路と、
前記ＤＳＢＡＲの前記第２のＦＢＡＲを相互接続する第２の電気回路とを備えている、薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）。
【請求項１３】
前記第１の電気回路が、前記第１のＦＢＡＲ間の直列および並列の接続を提供する、請求項１２に記載のＦＡＣＴ。
【請求項１４】
前記ＤＳＢＡＲが、第１のＤＳＢＡＲ、第２のＤＳＢＡＲおよび第３のＤＳＢＡＲを備えており、
前記第１の電気回路が、前記第１のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲと前記第２のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲとを直列に接続して直列の組合せを形成し、該直列の組合せと前記第３のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲとを並列に接続する、請求項１３に記載のＦＡＣＴ。
【請求項１５】
前記ＤＳＢＡＲが、第４のＤＳＢＡＲをさらに備えており、
前記第１の電気回路が、前記第４のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲと、前記第３のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲおよび前記直列の組合せとを並列にさらに接続する、請求項１３に記載のＦＡＣＴ。
【請求項１６】
前記ＤＳＢＡＲが、第４のＤＳＢＡＲをさらに備えており、
前記第１の電気回路が、前記第４のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲを、前記第１のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲおよび前記第２のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲと直列にさらに接続して、直列の組合せを形成する、請求項１３に記載のＦＡＣＴ。
【請求項１７】
前記ＤＳＢＡＲが、第４のＤＳＢＡＲをさらに備えており、
前記第１の電気回路が、前記第４のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲを、前記直列の組合せと並列に接続された前記第３のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲと直列にさらに接続する、請求項１３に記載のＦＡＣＴ。
【請求項１８】
前記ＤＳＢＡＲが、第１のＤＳＢＡＲ、第２のＤＳＢＡＲおよび第３のＤＳＢＡＲを備えており、
前記第１の電気回路が、前記第１のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲと前記第２のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲとを並列に接続して並列の組合せを形成し、該並列の組合せと前記第３のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲとを直列に接続する、請求項１３に記載のＦＡＣＴ。
【請求項１９】
前記ＤＳＢＡＲが、第４のＤＳＢＡＲをさらに備えており、
前記第１の電気回路が、前記第４のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲと、前記第１のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲおよび前記第２のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲとを並列に接続して並列の組合せを形成する、請求項１３に記載のＦＡＣＴ。
【請求項２０】
前記ＤＳＢＡＲが、第４のＤＳＢＡＲをさらに備えており、
前記第１の電気回路が、前記第４のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲを、前記第３のＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲおよび前記並列の組合せに直列に接続する、請求項１８に記載のＦＡＣＴ。
【請求項２１】
前記第１の電気回路が、第１の回路構成で前記第１のＦＢＡＲを相互接続し、
前記第２の電気回路が、前記第１の回路構成とは異なる第２の回路構成で前記第２のＦＢＡＲを相互接続する、請求項１２に記載のＦＡＣＴ。
【請求項２２】
前記第１の電気回路が、全ての前記ＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲを並列に接続する、請求項１２に記載のＦＡＣＴ。
【請求項２３】
前記第１の電気回路が、全ての前記ＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲを直列に接続する、請求項１２に記載のＦＡＣＴ。
【請求項２４】
前記１つのＤＳＢＡＲのＦＢＡＲのインピーダンスが、前記別のＤＳＢＡＲのＦＢＡＲと異なっている、請求項１２に記載のＦＡＣＴ。
【請求項２５】
減結合された積層型音響共振器（ＤＳＢＡＲ）であって、該ＤＳＢＡＲのそれぞれが、
第１の薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）および第２のＦＢＡＲであって、該ＦＢＡＲの一方が、もう一方のＦＢＡＲ上に積層されており、各ＦＢＡＲが、向かい合う平面電極および該電極間の圧電要素、および
前記ＦＢＡＲ間の音響減結合器を備えている、第１のＦＢＡＲおよび第２のＦＢＡＲと、
前記第１のＦＢＡＲを相互接続する第１の電気回路と、
前記第２のＦＢＡＲを相互接続する第２の電気回路とを備えており、
前記ＦＡＣＴが、１：１〜１：ｍ２の範囲のインピーダンス変換比を有しており、該ｍがＤＳＢＡＲの数である、薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）。
【請求項２６】
前記１つのＤＳＢＡＲのＦＢＡＲのインピーダンスが、前記別のＤＳＢＡＲのＦＢＡＲと異なる、請求項２５に記載のＦＡＣＴ。
【請求項２７】
前記ＤＳＢＡＲの数が２つより多く、
前記第１の電気回路が、前記第１のＦＢＡＲを、前記第１のＦＢＡＲ間の直列および並列の接続を含む第１の回路構造で接続し、
前記第２の電気回路が、前記第２のＦＢＡＲを、前記第１の回路構造とは異なる第２の回路構造で接続している、請求項２５または２６に記載のＦＡＣＴ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
変成器は、様々な種類の電気装置で使用されており、例えば、インピーダンスの変換、シングルエンド回路の平衡回路への接続もしくはその逆、ならびに電気的絶縁の提供を実施するよう機能する。しかし、これらの特性全てを、全ての変成器が有しているわけではない。例えば、自動変成器（autotransformer）は電気的絶縁を提供しない。
【０００２】
ＶＨＦまでの無線周波数および音声周波数で動作する変成器は、一般に、高透過性のコアの周りに巻き付けられた連結させた一次巻線および二次巻線として形成されている。巻線に流れる電流は、磁束を生成する。コアは、磁束を含み、巻線間の結合を増大させる。上記の周波数範囲で動作可能な変成器に光結合器を使用できることが見いだされている。このモードで使用される光結合器を、光絶縁器（opt-isolator）と呼ぶ。
【０００３】
連結した巻線もしくは光結合器をベースとする変成器では、出力電気信号を、適切な変換構造（つまり、別の巻線または光検出器）と相互作用する異なる形式（つまり、磁束または光子）に変換し、出力側で電気信号として再構成する。例えば、光結合器は、発光ダイオードを利用して、入力電気信号を光子に変換する。この光子は、光ファイバまたは絶縁をもたらす自由間隔を通過する。光子が照射された光ダイオードは、光子流から出力電気信号を生成する。この出力電気信号は、入力電気信号の複製である。
【０００４】
ＵＦＨおよびマイクロ波振動数では、コイルをベースとした変成器は、コア中の損失、巻き線中の損失、巻き線間の容量、および波長に関連する問題を防止するのに寸法を十分に小さくできないといった要因のため、実用的ではない。上記周波数に対応する変成器は、４分の１波長の伝送線路、例えばマルシャンタイプ（Marchand type）、直列入力／並列出力接続線路等をベースとしている。また、マイクロマシンニングにより結合させたコイルセットをベースにし、波長の効果が重要でないほど十分に小さい変成器も存在する。しかし、このような変成器には、挿入損失が高いこと、ならびに一次側から二次側へのおよび一次側から二次側への絶縁の低さという問題がある。
【０００５】
ＵＨＦおよびマイクロ波周波数での使用のための上述の変成器の寸法は全て、近代の小型で高密度の用途のための、例えば携帯電話での使用にはあまり好ましくはない。このような変成器は、バッチプロセスによって製造することができず、本質的にオフチップ解決法であるので、コストが高くつく傾向にある。さらに、このような変成器は通常、携帯電話での使用に許容可能な帯域幅を有しているが、通常、その挿入損失は１ｄＢより大きく、この値は過度に高いものである。
【０００６】
光結合器は、ＵＨＦおよびマイクロ波周波数では使用されないが、これは、入力ＬＥＤの接合容量、光検出器固有の非線形性、制限された電力操作能力、およびコモンモード除去（common mode rejection）を得るのに絶縁が不十分であることが理由となっている。
【０００７】
米国特許出願第１０／６９９４８１号明細書は、積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）をベースとした減結合させた（decoupled）薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）を開示している。ＤＳＢＡＲは、薄膜バルク音響共振器の積層された対と、ＦＢＡＲ間の音響減結合器とからなっている。図１Ａに、上述のＦＡＣＴの一態様を概略的に示す。ＦＡＣＴ１００は、基板１０２に設けられている空洞１０４上に浮かせて設けられている第１のＤＳＢＡＲ１０６および第２のＤＳＢＡＲ１０８を有する。ＤＳＢＡＲ１０６は、下側ＦＢＡＲ１１０、この下側ＦＢＡＲ１１０上に積層された上側ＦＢＡＲ１２０、およびこれらのＦＢＡＲ間に設けられている音響結合器１３０を有しており、ＤＳＢＡＲ１０８は、下側ＦＢＡＲ１５０、上側１６０、およびこれらのＦＢＡＲ間に設けられている音響結合器１７０を有している。各ＦＢＡＲは、向かい合う平面電極と、これらの平面電極間に設けられている圧電要素とを有している。ＦＢＡＲ１１０は、向かい合う平面電極１１２および１１４と、これらの平面電極間に設けられている圧電要素１１６とを有している。ＦＢＡＲ１２０は、向かい合う平面電極１２２および１２４と、これらの平面電極間に設けられている圧電素子１２６とを有している。
【０００８】
ＦＡＣＴ１００はさらに、ＤＳＢＡＲ１０６の下側ＦＢＡＲ１１０とＤＳＢＡＲ１０８の下側ＦＢＡＲ１５０とを互いに結合させる第１の電気回路１４１、ならびにＤＳＢＡＲ１０６の上側ＦＢＡＲ１２０とＤＳＢＡＲ１０８の上側ＦＢＡＲ１６０とを互いに結合させる第２の電気回路１４２を有している。
【０００９】
図１Ａに示す上述のＦＡＣＴの態様では、ＦＢＡＲ１１０、１２０、１５０および１６０のインピーダンスは名目上等しく、電気回路１４１は、下側ＦＢＡＲ１１０および１５０を逆並列に接続して、これらを端子１４３および１４４に接続し、電気回路１４２は、上側１２０および１６０を直列に、端子１４５および１４６間で接続する。電気回路１４２はさらに、上側ＦＢＡＲ１２０の電極１２２および上側ＦＢＡＲ１６０の電極１６２に接続されたセンタータップ端子１４７を有する。この態様は、電気回路１４１と電気回路１４２との間でのインピーダンス変換比１：４を有するか、または電気回路１４２と電気回路１４１との間でのインピーダンス変換比４：１を有する。
【００１０】
ＦＡＣＴ１００の別の態様では、ＦＢＡＲ１１０、１２０、１５０および１６０のインピーダンスは全て名目上等しく、電気回路１４１は、下側ＦＢＡＲを逆並列もしくは直列に電気的に接続し、電気回路１４２は、上側ＦＢＡＲを逆並列もしくは直列に電気的に接続する。上述の電気回路の構成の可能な組合せを表１に示す。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
図１において、行見出しは電気回路１４１の構成を示し、列見出しは電気回路１４２の構成を示す。また、「Ｂ」は、ＦＡＣＴが電気的に平衡であることを示し、「Ｕ」は、ＦＡＣＴが平衡でないことを示し、「Ｘ」は、ＦＡＣＴが機能していないことを示す。上に示すインピーダンス変換比は、行見出しに示す電気回路１４１の構成から、列見出しに示す電気回路１４２の構成へのインピーダンス変換を表している。１：１の変換比を有する構成に関しては、「ＬＯＷ」という表示は、ＦＡＣＴが低インピーダンスである、つまり２つのＦＢＡＲの並列でのインピーダンスであることを意味し、「ＨＩＧＨ」という表示は、ＦＡＣＴが高インピーダンスである、つまり２つのＦＢＡＲの直列でのインピーダンスである。
【００１３】
表１を検討するに、上述のＦＡＣＴ１００の実施態様は、１：１の低インピーダンス、１：１の高インピーダンスまたは１：４（低インピーダンス対高インピーダンス）、一般に、１：２ｎ［式中、ｎ＝１または２］のインピーダンス変換比を有する。この開示では、１：ｍの変換比は、ｍ：１の変換比も包含すると理解されたい。それというのは、１：ｍの変換比を有するＦＡＣＴは、入力端子と出力端子を交換するだけでｍ：１の変換比を有するＦＡＣＴに切り換えることが可能であるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
１：１または１：４のインピーダンス変換比を有するＦＡＣＴの態様は、多くの用途で有用ではあるが、その他の用途では異なるインピーダンス変換比が必要とされる。したがって、上述のＦＡＣＴの利点を有し、かつ１：１または１：４以外のインピーダンス変換比を有するＦＡＣＴが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の局面で、本発明は、減結合積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）と、第１の電気回路と、第２の電気回路とを備えている薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）を提供する。各ＤＳＢＡＲは、下側薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）と、上側ＦＢＡＲと、音響減結合器とを有する。上側ＦＢＡＲは、下側ＦＢＡＲ上に積層されており、音響減結合器は、ＦＢＡＲ間に配置されている。各ＦＢＡＲは、向かい合う平面電極と、これらの平面電極間に設けられている圧電要素とを有している。第１の電気回路は、下側ＦＢＡＲを相互に接続する。第２の電気回路は、上側ＦＢＡＲを相互に接続する。ＤＳＢＡＲの一方のＦＢＡＲの電気インピーダンスは、もう一方のＤＳＢＡＲのＦＢＡＲと異なる。
【００１６】
ＦＡＣＴの態様は、１：ｍ２［ｍは、ＤＳＢＡＲの数］より大きなインピーダンス変換比を有している。実際のインピーダンス変換比は、ＦＢＡＲのインピーダンスの比に依存する。
【００１７】
第２の局面で、本発明は、２つより多い数の減結合積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）と、第１の電気回路と、第２の電気回路とを備えている薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）を提供する。各ＤＳＢＡＲは、第１の薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）と、第２のＦＢＡＲと、音響減結合器とを有する。一方のＦＢＡＲは、もう一方のＦＢＡＲ上に積層されており、音響減結合器は、ＦＢＡＲ間に配置されている。各ＦＢＡＲは、向かい合う平面電極と、これらの平面電極間に設けられている圧電要素とを有している。第１の電気回路は、ＤＳＢＡＲの第１のＦＢＡＲを相互に接続する。第２の電気回路は、ＤＳＢＡＲの第２のＦＢＡＲを相互に接続する。
【００１８】
ＦＡＣＴのいくつかの態様は、１：ｍ２［ｍは、ＤＳＢＡＲの数であり、２より大きい］のインピーダンス変換比を有している。電気回路の少なくとも一方が、それぞれのＦＢＡＲ間で直列接続および並列接続を提供する別の態様では、インピーダンス変換比は、１：ｍ２より小さい所定の整数および小数値である。実際のインピーダンス変換比は、第１および第２の回路がそれぞれのＦＢＡＲを相互接続する方式に依存する。
【００１９】
第３の局面では、本発明は、減結合積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）と、第１の電気回路と、第２の電気回路とを備えている薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）を提供する。各ＤＳＢＡＲは、第１の薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）と、第２のＦＢＡＲと、音響減結合器とを有する。一方のＦＢＡＲは、もう一方のＦＢＡＲ上に積層されており、音響減結合器は、ＦＢＡＲ間に配置されている。各ＦＢＡＲは、向かい合う平面電極と、これらの平面電極間に設けられている圧電要素とを有している。第１の電気回路は、第１のＦＢＡＲを相互接続する。第２の電気回路は、第２のＦＢＡＲを相互接続する。ＦＡＣＴは、１：１および１：ｍ２［ｍは、ＤＳＢＡＲの数］と異なるインピーダンス変換比を有している。
【００２０】
本発明によるＦＡＣＴのいくつかの態様では、１つのＤＳＢＡＲのＦＢＡＲのインピーダンスは、別のＤＳＢＡＲのＦＢＡＲと異なり、これにより、１：１および１：ｍ２と異なるインピーダンス変換比が得られる。
【００２１】
本発明によるＦＡＣＴの別の態様では、２つより多い数のＤＳＢＡＲと、第１のＦＢＡＲ間で直列および並列の接続を含む第１の回路構成で第１のＦＢＡＲを相互に接続している第１の電気回路と、この第１の回路構成とは異なる第２の回路構成で第２のＦＢＡＲを相互に接続する第２の電気回路とが設けられており、これにより、１：１および１：ｍ２と異なるインピーダンス変換比が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図２Ａおよび２Ｂはそれぞれ、本発明の第１の局面による薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）の実施態様の基礎的構造物を構成する減結合積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）の一態様の平面図および断面図である。ＤＳＢＡＲ１０６は、下側薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）１１０と、この下側ＦＢＡＲ１１０上に積層された上側ＦＢＡＲ１２０と、これらのＦＢＡＲ間に設けられている音響減結合器１３０とからなっている。ＦＢＡＲ１１０は、向かい合う平面電極１１２および１１４と、これらの平面電極間に設けられている圧電要素１１６とからなっている。ＦＢＡＲ１２０は、向かい合う平面電極１２２および１２４と、これらの平面電極間に設けられている圧電要素１２６とからなっている。音響減結合器１３０は、ＦＢＡＲ１１０の電極１１４とＦＢＡＲ１２０の電極１２２との間に配置されている。音響減結合器は、ＦＢＡＲ１１０と１２０との間の音響エネルギーの結合を制御する。
【００２３】
ＤＳＢＡＲ１０６は、第１の端子１３２および１３４と、第２の端子１３６および１３８とを有しており、これらの端子はそれぞれ、図示の例では、ボンディングパッドとして構成されている。第１の端子１３２および１３４は、電気トレース１３３および１３５それぞれによって、下側ＦＢＡＲ１１０の電極１１２および１２４それぞれに電気的に接続されている。
【００２４】
図示の例では、ＤＳＢＡＲ１０６は、基板１０２に画定された空洞１０４上に浮かせられている。ＤＳＢＡＲを空洞上に浮かせることによって、ＤＳＢＡＲのＦＢＡＲが機械的に共振することが可能となる。ＦＢＡＲが機械的に共振できる別の浮かせ構造も可能である。例えば、ＤＳＢＡＲは、Lakinによる米国特許第６１０７７２１号明細書に開示のように基板１０２内もしくは基板１０２上に形成された不整合音響ブラッグ反射器（図示せず）によって支持されていてもよい。
【００２５】
図２Ａおよび２Ｂに示すＤＳＢＡＲ１０６の例では、音響減結合器１３０が、ＦＢＡＲ１１０の電極１１４とＦＢＡＲ１２０の１２２との間に配置されている音響減結合材料の音響減結合層１３１からなっている。音響減結合層１３１の音響減結合材料の重要な特性は、ＦＢＡＲ１１０、１２０の材料と音響インピーダンスが異なること、電気抵抗が高いこと、誘電率が低いこと、ならびに周波数がＤＳＢＡＲ１０６の通過帯域の中心周波数と等しい音響信号の、音響減結合材料での波長の４分の１の奇整数倍である厚みを有することである。
【００２６】
図示の例では、音響減結合層１３１の音響減結合材料の音響インピーダンスは、ＦＢＡＲ１１０および１２０の材料より小さく、空気よりも実質的に大きい。材料の音響インピーダンスは、材料中の粒子速度に対する応力の比であり、レイリー（Rayleigh）、略してraylで表される。ＦＢＡＲ１１０および１２０の材料は、通常、圧電要素１１６、１２６として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、電極１１２、１１４、１２２および１２４の材料としてモリブデン（Ｍｏ）である。ＦＢＡＲの材料の音響インピーダンスは、通常、３０Mraylより大きく（ＡｌＮは３５Mrayl、Ｍｏは６３Mrayl）、空気の音響インピーダンスは約１kraylである。上記のＦＢＡＲ１１０、１２０の材料を使用したＤＳＢＡＲの態様では、約２Mrayl〜約８Mraylの音響インピーダンスの材料が、音響減結合層１３１の音響減結合材料として良好に機能する。
【００２７】
図２Ｂに示す音響減結合器１３０の態様では、音響減結合層１３１が、周波数がＤＳＢＡＲ１０６の通過帯域の中心周波数と等しい音響信号の、音響減結合材料での波長の４分の１に等しい公称厚みを有している、つまりｔ≒λｎ／４［式中、ｔは、音響減結合層１３１の厚みであり、λｎは、周波数がＤＳＢＡＲ１０６の通過帯域の中心周波数と等しい音響信号の音響減結合材料における波長］である。別態様では、公称厚みの約±１０％の範囲内の音響減結合層１３１の厚みを使用することができる。この範囲以外の厚みも別態様で使用することができるが、性能はいくらか低下する。しかし、音響減結合層１３１の厚みは、一方の限界では０λｎから、また他方の限界ではλｎ／２から大きく異なるものであることが望ましい。
【００２８】
より一般には、音響減結合層１３１は、周波数がＤＳＢＡＲ１０６の通過帯域の中心周波数と等しい音響信号の、音響減結合材料での波長λｎの４分の１の奇整数倍に等しい公称厚みを有していてよい、つまりｔ≒（２ｍ＋１）λｎ／４［式中、ｔおよびλｎは上で定義されたものであり、ｍは０以上の整数］である。その場合、λｎ／４の約±１０％だけ公称厚みと異なる厚みを有する音響減結合層１３１を使用することもできる。また、動作時の性能がいくらか低下するが、この範囲外の許容誤差の厚みを使用することができるが、音響減結合層１３１の厚みは、λｎ／２の整数倍とは大きく異なるのが望ましい。しかし、音響減結合層１３１の厚みが、周波数がＤＳＢＡＲ１０６の中心周波数に等しい音響信号の、音響減結合材料での波長の４分の１の単位より、奇整数倍大きい音響減結合器１３０の態様は、通常、より厚い層がマルチ音響モードを支持することができるので、偽応答アーチファクト（spurious response artifacts）を示す周波数応答を有する。
【００２９】
多くのプラスチック材料は、上記範囲の音響インピーダンスを有しており、上述の厚み範囲内での均一な厚みを有する層に適用可能である。したがって、このようなプラスチック材料は、潜在的に、音響減結合層１３１の音響減結合材料としての使用のために適している。しかし、音響減結合材料は、音響減結合層１３１が電極１１４上に堆積された後に実施される製造での温度条件に対しても耐性がなければならない。以下に詳説するように、ＦＡＣＴ１００の実施態様では、音響減結合層１３１を堆積させた後、電極１２２および１２４ならびに圧電層１２６を、スパッタリングによって堆積させる。この堆積プロセス中、温度は４００℃までに達する。したがって、そのような温度でも安定を維持するプラスチックを、音響減結合材料として使用する。
【００３０】
通常、プラスチック材料は、ＦＢＡＲ１１０および１２０の他の材料と比較して、単位長さ当たりで極めて高い音響減衰を示す。しかし、音響減結合器１３０の上述の態様では、プラスチック音響減結合層１３１の厚みは、通常、１μｍより小さいので、このような音響減結合１３０の態様によって導入される音響減衰は、通常、無視できるものである。
【００３１】
一態様では、音響減結合層１３１の音響減結合材料としてポリイミドを使用する。ポリイミドは、E. I. du Pont de Nemours and CompanyよりKapton（登録商標）の商標で販売されている。このような態様では、音響減結合器１３０は、スピンコーティングによって電極１１４に塗布されたポリイミドの音響減結合層１３１からなっている。ポリイミドの音響インピーダンスは、約４Mraylである。
【００３２】
別の態様では、音響減結合層１３１の音響減結合材料としてポリ（ｐ−キシリレン）を使用する。このような態様では、音響減結合器１３０は、真空蒸着によって電極１１４に塗布されたポリ（ｐ−キシリレン）の音響減結合層１３１からなる。ポリ（ｐ−キシリレン）は、当分野ではパリレンとしても知られている。パリレン製造の原料となる二量体の前駆体であるジ−ｐ−キシリレン、およびパリレン層の真空蒸着を実施するための装置は、多くの製造業者より入手可能である。パリレンは、約２．８Mraylの音響インピーダンスを有する。
【００３３】
別の態様では、音響減結合層１３１の音響減結合材料として架橋ポリフェニレンポリマーを使用する。このような態様では、音響減結合層１３１は、スピンコーティングによって塗布された架橋されたポリフェニレンポリマーの層である。架橋ポリフェニレンポリマーは、集積回路での使用のための低誘電定数の誘電材料として得られ、したがって、ＦＢＡＲ１２０の後続の製造過程中に音響減結合層１３１が晒されるような高温でも安定を維持する。発明者は、架橋ポリフェニレンポリマーがさらに、約２Mraylの計算上の音響インピーダンスを有することを見いだした。この音響インピーダンスは、有用な通過帯域幅を有するＤＳＢＡＲ１０６を提供する音響インピーダンスの範囲内にある。
【００３４】
重合して、それぞれの架橋ポリフェニレンポリマーを形成する様々なオリゴマーを含む前駆体溶液は、The Dow Chemical Company, Midland, MIによりSiLK（登録商標）の商標で販売されている。この前駆体溶液を、スピンコーティングによって塗布する。追加的に接着促進剤を含む、SiLK（登録商標）Jという前記前駆体溶液の１つから得られた架橋されたポリフェニレンポリマーは、２．１Mrayl、つまり、例えば２Mraylの計算上の音響インピーダンスを有する。
【００３５】
重合して架橋ポリフェニレンポリマーを形成するオリゴマーを、ビスシクロペンタジエノンモノマーおよび芳香族アセチレン含有のモノマーから調製する。このようなモノマーを使用することによって、不適当な置換を行うことなしに、溶解性オリゴマーが形成される。前駆体溶液は、γ−ブチロラクトンおよびシクロヘキサノン溶剤中に溶解させた特定のオリゴマーを含む。前駆体溶液をスピンコートする場合には、前駆体溶液中のオリゴマーの割合によって、層厚みが決定される。塗布後、熱を加えて溶剤を蒸発させ、オリゴマーを硬化させて架橋ポリマーを形成する。ビスシクロペンタジエノンは、４＋２付加環化反応でアセチレンと反応し、新たな芳香族環を形成する。さらに硬化を行うことによって、架橋ポリフェニレンポリマーが得られる。上記のポリフェニレンポリマーは、Godschalxらによる米国特許第５９６５６７９号明細書により開示されている。さらなる実用的な詳細については、MartinらによってDevelopment of Low-Dielectric Constant Polymer for the Fabrication of Integrated Circuit Interconnect, 12 ADVANCED MATERIALS, 1769 (2000)に記載されている。ポリイミドと比較して、架橋ポリフェニレンポリマーは、より低い音響インピーダンス、より低い音響減衰およびより低い誘電定数を有している。さらに、前駆体溶液がスピンコーティングされた層によって、音響減結合器１３０の典型的な厚みである２００ｎｍのオーダーの厚みを有する架橋ポリフェニレンポリマーの高品質膜の製造が可能となる。
【００３６】
別態様では、音響減結合器１３０は、John D. Larson IIIおよびStephen Ellisによる、Pass Bandwidth Control in Decoupled Stacked Bulk Acoustic Resonator Devicesとの名称の米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書に記載されている異なる音響インピーダンスを有する音響減結合材料の音響減結合層（図示せず）からなる。音響減結合層全体の音響インピーダンスおよび厚みによって、音響減結合器１３０の音響インピーダンスが規定される。さらに、音響減結合器の音響インピーダンスによって、ＤＳＢＡＲ１０６の通過帯域幅が規定される。異なる音響インピーダンスを有する音響減結合材料の音響減結合層からなる音響減結合器１３０の態様は、π／２ラジアンの奇整数倍の公称位相変化が、周波数がＤＳＢＡＲ１０６の通過帯域の中心周波数に等しい音響信号に付与されるように構成されている。一態様では、音響減結合器は、上記中心周波数に周波数が等しい音響信号に、π／２ラジアンの公称位相変化が付与されるように構成されている。この位相変化は、周波数が中心周波数に等しい音響信号の、音響減結合材料における波長の４分の１に等しい公称厚みを有する音響減結合材料の単層からなる音響減結合器によって付与される公称位相変化に等しい。
【００３７】
一態様では、音響減結合器１３０は、約４Mraylの音響インピーダンスを有するポリイミドの音響減結合層上に設けられた約２Mraylの音響インピーダンスを有する架橋ポリフェニレンポリマーの音響減結合層からなる。このような音響減結合器によって、音響減結合器が、ポリイミドの単一の音響減結合層１３１もしくは架橋ポリフェニレンポリマーの単一の音響減結合層１３１からなる態様の通過帯域幅内の中間の通過帯域幅を有するＤＳＢＡＲ１０６の一態様が得られる。
【００３８】
別態様では、音響減結合層１３１の音響減結合材料は、ＦＢＡＲ１１０および１２０の材料とは実質的に異なる音響インピーダンスを有する。このような特性を有する材料は現時点では知られていないが、将来的に入手可能となりうる。もしくは、低音響インピーダンスを有するＦＢＡＲ材料が、将来的に入手可能となりうる。このような高音響インピーダンスの音響減結合材料の音響減結合層１３１の厚みは、上述した通りである。
【００３９】
別の態様（図示せず）では、音響減結合器１３０は、高音響インピーダンスのブラッグ要素間に挟まれた低音響インピーダンスのブラッグ要素からなるブラッグ構造として構成されている。低音響インピーダンスのブラッグ要素は、低い音響インピーダンスの材料の層であり、高音響インピーダンスの各ブラッグ要素は、高い音響インピーダンスの材料である。ブラッグ要素の音響インピーダンスは、互いに対して、さらには、圧電層１１６および１２６の圧電材料の音響インピーダンスに対して「低」および「高」もとして表される。ブラッグ要素の少なくとも１つはさらに、高電気抵抗および低誘電率を有し、これにより、ＤＳＢＡＲ１０６の入力と出力との間での電気的絶縁が得られる。
【００４０】
ブラッグ要素を含む各層は、周波数がＤＳＢＡＲ１０６の中心周波数に等しい音響信号の、層材料での波長の４分の１の奇整数倍に等しい公称厚みを有している。別態様では、公称厚みから波長の４分の１の約±１０％だけ異なる層を使用することもできる。動作時の性能がいくらか低下するが、この範囲外の許容誤差の厚みを使用することができる。しかし、層の厚みは、波長の２分の１の整数倍とは著しく異なっているのが望ましい。
【００４１】
一態様では、低音響インピーダンスのブラッグ要素は、約１３Mraylの音響インピーダンスを有する二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の層であり、高音響インピーダンスのブラッグ要素のそれぞれは、電極１１４および１２２と同じ材料、例えば、６３Mraylの音響インピーダンスを有するモリブデンの層である。高音響インピーダンスのブラッグ要素と、ＦＢＡＲ１１０および１２０の電極とに対して同じ材料を使用することによって、高音響インピーダンスのブラッグ要素は、さらに、音響減結合要素に隣接するＦＢＡＲの電極として機能する。
【００４２】
ＤＳＢＡＲ１０６では、第１の近似では、ＦＢＡＲ１１０の電気インピーダンスは、電極１１２および１１４ならびに圧電要素１１６によって形成されたキャパシタの容量によって決定され、ＦＢＡＲ１２０の電気インピーダンスは、電極１２２および１２４ならびに圧電要素１２６によって形成されたキャパシタの容量によって決定される。特に、ＦＢＡＲ１１０の容量Ｃ１１０は、
Ｃ１１０＝εＡ／ｔ０
［式中、Ａは電極１１２または１１４の面積であり、ε、ｔ０は、それぞれ圧電要素１１６の誘電定数および厚みである］で与えられる。
【００４３】
ＦＢＡＲ１１０の、周波数ｆでのインピーダンスＺ１１０は、
Ｚ１１０≒１／２πｆＣ１１０
によって近似される。
【００４４】
ＦＢＡＲ１２０の容量およびインピーダンスを決定するのにも、同様の式が電極１２２および１２４ならびに圧電容量１２６に適用される。電極１１２、１１４、１２２および１２４の面積は、通常、名目上等しく、圧電要素１１６および１２６の厚みおよび誘電率は、通常、名目上等しいので、ＦＢＡＲ１１０および１２０の容量、よってインピーダンスは名目上等しい。
【００４５】
図１を参照して上述した２−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴでは、電気回路１４１が、ＤＳＢＡＲ１０６の下側ＦＢＡＲ１１０と、これと構造的に類似のＤＳＢＡＲ１０８のやはり構造的に類似の下側ＦＢＡＲ１５０とを逆並列に接続している。したがって、端子１４３および１４４の間で測定されるＦＡＣＴ１００のインピーダンスは、ＦＢＡＲ１１０および１５０の並列インピーダンス、つまり、ＦＢＡＲ１１０またはＦＢＡＲ１５０のインピーダンスの半分である。さらに、電気回路１４２は、ＤＳＢＡＲ１０６の上側ＦＢＡＲ１２０と、これと構造的に類似のＤＳＢＡＲ１０８のやはり構造的に類似の上側ＦＢＡＲ１６０とを直列に接続している。したがって、端子１４５および１４６の間で測定されるＦＡＣＴ１００のインピーダンスは、ＦＢＡＲ１２０および１６０の直列インピーダンス、つまり、ＦＢＡＲ１２０またはＦＢＡＲ１６０のインピーダンスの２倍である。ＦＢＡＲ１１０、１２０、１５０および１６０のインピーダンスは全て等しい場合、ＦＡＣＴ１００は、上述のように１：４のインピーダンス比を有する。
【００４６】
図３Ａは、本発明による第１の態様２００の概略図であり、３−ＤＳＢＡＲ型薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）を示す。この態様は、３つのＤＳＢＡＲからなっており、１：９のインピーダンス変換比を有している。ＦＡＣＴ２００は、基板１０２の空洞２０４上に浮かせて設けられている第１の減結合積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）１２０６、第２のＤＳＢＡＲ２０７および第３のＤＳＢＡＲ２０８からなっている。各ＤＳＢＡＲは、図２Ａおよび２Ｂを参照して上述したＤＳＢＡＲ１０６と構造的に同様である。図３Ａに、ＤＳＢＡＲ２０６の要素を示す。これに対応するＤＳＢＡＲ２０７および２０８の要素は、以下の説明において同じ参照符号で示す。
【００４７】
ＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８は、図２Ａ〜２Ｃを参照して上述したＤＳＢＡＲ１０６と同様の構造を有しており、各ＤＳＢＡＲは、下側薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）１１０と、この下側ＦＢＡＲ上に積層された上側ＦＢＡＲ１２０と、これらのＦＢＡＲ間に設けられている音響減結合器１３０とからなっている。各ＦＢＡＲは、向かい合う平面電極と、これらの平面電極間に設けられている圧電素子とを有している。ＦＢＡＲ１１０は、向かい合う平面電極１１２および１１４と、これらの平面電極間に設けられている圧電要素１１６とからなっている。ＦＢＡＲ１２０は、向かい合う平面電極１２２および１２４と、これらの平面電極間に設けられている圧電要素１２６とからなっている。
【００４８】
ＦＡＣＴ２００は、第１の電気回路２４１および第２の電気回路２４２をさらに有している。第１の電気回路２４１は、ＤＳＢＡＲ２０６および２０７の下側ＦＢＡＲ１１０を逆並列に、ＤＳＢＡＲ２０７および２０８の下側ＦＢＡＲ１１０を逆並列に、端子１４３および１４４に接続している。特に、電気回路２４１は、ＤＳＢＡＲ２０６の電極１１２を端子１４４およびＤＢＡＲ２０７の電極１１４に接続し、ＤＳＢＡＲ２０７の電極１１４をＤＳＢＡＲ２０８の電極１１２に接続している。電気回路２４１はさらに、ＤＳＢＡＲ２０６の電極１１４を端子１４３およびＤＢＡＲ２０７の電極１１２に接続し、ＤＳＢＡＲ２０７の電極１１２をＤＳＢＡＲ２０８の電極１１４に接続する。
【００４９】
電気回路２４２は、ＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８の上側ＦＢＡＲ１２０を、端子１４５および１４６の間に直列に接続する。特に、電気回路２４２は、端子１４５をＤＳＢＡＲ２０６の電極１２４に、ＤＳＢＡＲ２０６の電極１２２をＤＳＢＡＲ２０７の電極１２２、ＤＳＢＡＲ２０７の電極１２４をＤＳＢＡＲ２０８の電極１２４に、ＤＳＢＡＲ２０８の電極１２２を端子１４６に接続する。
【００５０】
ＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８の電極１１２、１１４、１２２および１２４の面積は名目上等しく、圧電要素１１６および１２６の厚みおよび誘電率は、通常、名目上等しい。その結果、ＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８のＦＢＡＲ１１０および１２０の容量、ひいてはインピーダンスは全て、名目上等しい。電気回路２４１は、ＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８の下側ＦＢＡＲ１１０を逆並列に接続する。したがって、端子１４３および１４４の間で測定されるＦＡＣＴ２００のインピーダンスは、下側ＦＢＡＲ１１０の並列インピーダンス、つまり、各下側ＦＢＡＲ１１０のインピーダンスの３分の１である。電気回路２４２は、ＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８の上側ＦＢＡＲ１２０を直列に接続する。したがって、端子１４５および１４６の間で測定されるＦＡＣＴ２００のインピーダンスは、ＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８のＦＢＡＲ１２０の直列インピーダンス、つまり、各ＦＢＡＲ１２０のインピーダンスの３倍である。ＦＢＡＲ１１０および１２０のインピーダンスが全て等しい場合、ＦＡＣＴ２００は、上述のように（１：３）／３＝１：９のインピーダンス変換比を有する。
【００５１】
図３Ｂは、本発明による、やはり１：９のインピーダンス変換比を有する３−ＤＳＢＡＲ型薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）の別の態様２０２を示す図である。この態様では、電気回路２４１は、ＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８の下側ＦＢＡＲ１１０を、端子１４３および１４４の間に並列に接続する。さらに、電気回路２４２は、ＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８の上側ＦＢＡＲ１２０を、端子１４５および１４６の間に逆直列に接続する。
【００５２】
電気回路２４１の態様において、ＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８の下側ＦＢＡＲが、図３Ａおよび３Ｂに示すものとは異なる回路構成で相互接続されていてもよく、これにより、端子１４３と１４４との間で異なるインピーダンスが得られる。さらに、電気回路２４２の態様においても、ＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８の上側ＦＢＡＲ１２０が、図３Ａおよび３Ｂに示すものとは異なる回路構成で相互接続されていてもよく、これにより、端子１４５と１４６との間で異なるインピーダンスが得られる。インピーダンスの相違を利用して、上述のものとは異なるインピーダンス変換比をＦＡＣＴ３００の態様に付与することができる。
【００５３】
図３Ｃ〜３Ｆはそれぞれ、電気回路２４１の各態様が、ＤＳＢＡＲ２０６〜２０８の下側ＦＢＡＲ１１０を相互接続し、電気回路２４２の各態様が、ＤＳＢＡＲ２０６〜２０８の上側ＦＢＡＲ１２０を相互接続する回路構成を概略的に示す。図３Ｃ〜３Ｆの各図では、図が電気回路２４１の態様を表すのであれば、ＦＢＡＲ３１１、３１３および３１５は、それぞれＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８の下側ＦＢＡＲ１１０であって、端子Ｔ１およびＴ２は端子１４３および１４４であり、図が電気回路２４２の態様を表すのであれば、ＦＢＡＲ３１１、３１３および３１５は、それぞれＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８の上側ＦＢＡＲ１２０であって、端子Ｔ１およびＴ２は端子１４５および１４６である。図３Ｃ〜３Ｆに関する記述においては、ＦＢＡＲが、直列および並列のいずれかもしくは両方をなすように接続されているものとして説明する。しかし、ＦＢＡＲの相互接続に関連する開示で用いるように、直列という言葉は「逆直列」も含むものとして、並列という言葉は「逆並列」も含むものとしてみなす。
【００５４】
図３Ｃは、電気回路２４１もしくは電気回路２４２の第１の態様であり、端子Ｔ１とＴ２との間でＦＢＡＲ３１１、３１３および３１５を並列に接続している。この態様では、端子Ｔ１とＴ２との間のインピーダンスは、Ｚ／３［Ｚは、ＦＢＡＲ３１１、３１３および３１５それぞれのインピーダンス］である。ここで、ＦＢＡＲ３１１、３１３および３１５のインピーダンスは等しいとみなされている。図３Ｃは、図３Ｂにおいて電気回路２４１がＤＳＢＡＲ２０６〜２０８の下側ＦＢＡＲ１１０を相互接続する回路構成を示す。
【００５５】
図３Ｄは、電気回路２４１もしくは電気回路２４２の第２の態様であり、端子Ｔ１とＴ２との間でＦＢＡＲ３１１および３１３を直列に、さらにそのＦＢＡＲ３１１および３１３の直列の組合せとＦＢＡＲ３１５とを並列に接続している。この態様では、端子Ｔ１とＴ２との間のインピーダンスは、（２Ｚ２／３Ｚ）＝２Ｚ／３である。
【００５６】
図３Ｅは、電気回路２４１もしくは電気回路２４２の第３の態様であり、端子Ｔ１とＴ２との間で、ＦＢＡＲ３１３および３１５を並列に、さらにそのＦＢＡＲ３１３および３１５の並列の組合せとＦＢＡＲ３１１とを直列に接続している。この態様では、端子Ｔ１とＴ２との間のインピーダンスは、（Ｚ＋Ｚ／２）＝３Ｚ／２である。
【００５７】
図３Ｆは、電気回路２４１もしくは電気回路２４２の第４の態様であり、端子Ｔ１とＴ２との間でＦＢＡＲ３１１、３１３および３１５を直列に接続している。この態様では、端子Ｔ１とＴ２との間のインピーダンスは、３Ｚである。図３Ｆは、電気回路２４２が、図３ＡのＤＳＢＡＲ２０６〜２０８の上側ＦＢＡＲ１２０を相互接続する回路構成を示す。
【００５８】
図３Ｃ〜３Ｆを参照して上述した電気回路２４１および２４２の態様の組を使用して、図２に示す端子１４３および１４４ならびに端子１４５および１４６間での、１：１〜１：９の範囲内の異なる５種類のインピーダンス変換比を有するＦＡＣＴ２００の態様が得られる。異なるインピーダンス変換比の数を考える場合、互いに逆になっている比、例えば１：９および９：１は、１つの比として数える。しかし、各インピーダンス変換比は、２つ以上のインピーダンスレベルで得られる。例えば、９：４（もしくは４：９）のインピーダンス変換比は、回路２４１の２つの異なるインピーダンスレベル、つまり２Ｚ／３もしくは３Ｚ／２で得られる。
【００５９】
【表２】
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【００６０】
表２では、行見出しは、端子１４３と１４４との間の電気回路２４１のインピーダンスを、ＦＢＡＲ３１１、３１３および３１５の各インピーダンスであるＺの倍数を示し、列見出しは、端子１４５と１４６との間の電気回路２４２のインピーダンスをＺの倍数を示し、表全体には、行見出しに示した電気回路２４１のインピーダンスおよび構成と、列見出しに示した電気回路２４２のインピーダンスおよび構成との間でのインピーダンス変換比が表される。列見出しおよび行見出しには、さらに、示したインピーダンスが得られる対応の回路の図の番号も示す。列見出しおよび行見出しに示すインピーダンスならびに表本体に示すインピーダンス変換比は常分数で表されているが、それは、常分数が、小数よりも正確にそれらの量を表すからである。
【００６１】
表２に表した組合せをつくる際、並列に接続された下側ＦＢＡＲ上で上側ＦＢＡＲは、逆直列に接続されるのが望ましく、逆並列に接続された下側ＦＢＡＲ上で上側ＦＢＡＲは、直列に接続されるのが望ましく、直列に接続された下側ＦＢＡＲ上で上側ＦＢＡＲは、逆並列に接続されるのが望ましく、逆直列に接続された下側ＦＢＡＲ上で上側ＦＢＡＲは、並列に接続されるのが望ましい。例えば、図３Ａでは、ＤＳＢＡＲ２０６〜２０８の、逆並列に接続された下側ＦＢＡＲ１１０上の上側ＦＢＡＲ１２０は直列に接続されており、図３Ｂでは、ＤＳＢＡＲ２０６〜２０８の、並列に接続されたＦＢＡＲ１１０上の上側ＦＢＡＲ１２０は逆並列に接続されている。ＦＡＣＴ２００の実施態様でのこれらの条件を満足させるように、並列接続された上述のＦＢＡＲを、それに代えて逆並列に接続することができ、直列接続された上述のＦＢＡＲを、それに代えて逆直列に接続することができる。上述の条件を満足しない場合、上側ＦＢＡＲによって発生した信号が相殺される。これについては、前記米国特許出願第１０／６９９４８１号明細書により詳細に記載されている。
【００６２】
図４Ａは、本発明による第２の態様３００の概略図であり、４−ＤＳＢＡＲ型薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）を示す。この態様は、４つのＤＳＢＡＲからなっており、１：１６のインピーダンス変換比を有する。図３Ａを参照して説明したＦＡＣＴ２００の要素に対応するＦＡＣＴ３００の要素は、同じ参照符号で示し、ここで再度説明しない。
【００６３】
ＦＡＣＴ３００は、さらに、基板１０２上に浮かせて設けられている減結合積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）２０９を有する。ＤＳＢＡＲ２０９は、図２Ａおよび２Ｂを参照して上述したＤＳＢＡＲ１０６と構造的に同様である。ＤＳＢＡＲ２０６に対応するＤＳＢＡＲ２０９の要素は、以下の説明でも、同じ参照符号で示す。ＤＳＢＡＲ２０９は、下側薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）１１０と、この下側ＦＢＡＲ上に積層された上側ＦＢＡＲ１２０と、これらのＦＢＡＲ間に設けられている音響減結合器１３０とからなっている。各ＦＢＡＲは、向かい合う平面電極と、これらの平面電極間に設けられている圧電素子とを有している。
【００６４】
ＦＡＣＴ２００の電気回路２４１は、上述のように、ＦＢＡＲ２０６、２０７および２０８の下側ＦＢＡＲ１１０を逆並列に、そして端子１４３および１４４に接続していたが、さらに、ＤＳＢＡＲ２０９の下側ＦＢＡＲ１１０をＤＳＢＡＲ２０８の下側ＦＢＡＲ１１０に逆並列に接続させる。ＦＡＣＴ２００の電気回路２４２は、ＦＢＡＲ２０６、２０７および２０８の上側ＦＢＡＲ１２０を直列に、そして端子１４５に接続していたが、さらに、ＤＳＢＡＲ２０９の上側ＦＢＡＲ１２０をＤＳＢＡＲ２０６、２０７および２０８の上側ＦＢＡＲ１２０に、そして端子１４６に直列に接続させる。
【００６５】
上述の電気的接続によって、端子１４３および１４４の間で測定されるＦＡＣＴ３００のインピーダンスは、ＤＳＢＡＲ２０６〜２０９の下側ＦＢＡＲ１１０の並列インピーダンスとなる、つまり、各下側ＦＢＡＲ１１０のインピーダンスの４分の１である。したがって、端子１４５および１４６の間で測定されるＦＡＣＴ３００のインピーダンスは、ＤＳＢＡＲ２０６〜２０９の上側ＦＢＡＲ１２０の直列インピーダンスとなる、つまり、各ＦＢＡＲ１２０のインピーダンスの４倍である。ＦＢＡＲ１１０および１２０のインピーダンスが全て等しい場合、ＦＡＣＴ３００は、上述のように１：１６のインピーダンス変換比を有する。
【００６６】
図４Ｂに、本発明による４−ＤＳＢＡＲ型薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）の別の態様３０２を示す。ＦＡＣＴ３０２のインピーダンス変換比も、１：１６である。この態様では、電気回路２４１は、ＤＳＢＡＲ２０６、２０７、２０８および２０９の下側ＦＢＡＲ１１０を、端子１４３および１４４の間に並列に接続する。さらに、電気回路２４２は、ＤＳＢＡＲ２０６、２０７、２０８および２０９の上側ＦＢＡＲ１２０を逆直列に接続する。
【００６７】
図４Ｃ〜４Ｉはそれぞれ、電気回路２４１の各態様が、ＤＳＢＡＲ２０６〜２０９の下側ＦＢＡＲ１１０を相互接続し、電気回路２４２の各態様が、ＤＳＢＡＲ２０６〜２０９の上側ＦＢＡＲ１２０を相互接続する回路構成を示す概略図である。図４Ｃ〜３Ｉの各図では、図が電気回路２４１の態様を表すのであれば、ＦＢＡＲ３１１、３１３、３１５および３１７は、それぞれＤＳＢＡＲ２０６、２０７、２０８および２０９の下側ＦＢＡＲ１１０であって、端子Ｔ１およびＴ２は端子１４３および１４４であり、図が電気回路２４２の態様を表すのであれば、ＦＢＡＲ３１１、３１３および３１５は、それぞれＤＳＢＡＲ２０６、２０７、２０８および２０９の上側ＦＢＡＲ１２０であって、端子Ｔ１およびＴ２は端子１４５および１４６である。図４Ｃ〜３Ｉに関する記述においては、ＦＢＡＲは、直列および並列のどちらかもしくは両方をなすように接続されているものとして説明する。しかし、ＦＢＡＲの相互接続に関連する開示で用いるように、直列という言葉は逆直列も含むものとして、並列という言葉は逆並列も含むものとしてみなす。
【００６８】
図４Ｃは、電気回路２４１もしくは電気回路２４２の第１の態様であり、端子Ｔ１とＴ２との間でＦＢＡＲ３１１、３１３、３１５および３１７を並列に接続する。この態様では、端子Ｔ１とＴ２との間のインピーダンスは、Ｚ／４［Ｚは、各ＦＢＡＲ３１１、３１３、３１５および３１７のインピーダンス］である。ＦＢＡＲ３１１、３１３、３１５および３１７のインピーダンスは等しいとみなされている。図４Ｃは、図４Ｂで電気回路２４１がＤＳＢＡＲ２０６〜２０９の下側ＦＢＡＲ１１０を相互接続する構成を示す。
【００６９】
図４Ｄは、電気回路２４１もしくは電気回路２４２の第２の態様を示し、端子Ｔ１とＴ２との間で、ＦＢＡＲ３１１および３１３を直列に、さらにそのＦＢＡＲ３１１および３１３の直列の組合せとＦＢＡＲ３１５および３１７とを並列に接続している。この態様では、端子Ｔ１とＴ２との間のインピーダンスは、１／（（１／Ｚ）＋（１／Ｚ）＋（１／２Ｚ））＝２Ｚ／５である。
【００７０】
図４Ｅは、電気回路２４１もしくは電気回路２４２の第３の態様を示し、端子Ｔ１とＴ２との間で、ＦＢＡＲ３１１、３１３および３１５を直列に、さらにそのＦＢＡＲ３１１、３１３および３１５の直列の組合せとＦＢＡＲ３１７とを並列に接続している。この態様では、端子Ｔ１とＴ２との間のインピーダンスは、３Ｚ２／４Ｚ＝３Ｚ／４である。
【００７１】
図４Ｆは、電気回路２４１もしくは電気回路２４２の第４の態様を示し、端子Ｔ１とＴ２との間で、ＦＢＡＲ３１１および３１３を直列に、さらにＦＢＡＲ３１５および３１７を直列に、そしてこれらのＦＢＡＲ３１１および３１３の直列の組合せとＦＢＡＲ３１５および３１７の直列の組合せとを並列に接続している。この態様では、端子Ｔ１とＴ２との間のインピーダンスは、４Ｚ２／４Ｚ＝Ｚである。
【００７２】
図４Ｇは、電気回路２４１もしくは電気回路２４２の第５の態様を示し、端子Ｔ１とＴ２との間で、ＦＢＡＲ３１３、３１５および３１７を並列に、さらにその一連のＦＢＡＲ３１３、３１５および３１７の並列の組合せとＦＢＡＲ３１１とを直列に接続している。この態様では、端子Ｔ１とＴ２との間のインピーダンスは、Ｚ＋Ｚ／３＝４Ｚ／３である。
【００７３】
図４Ｈは、電気回路２４１もしくは電気回路２４２の第６の態様を示し、端子Ｔ１とＴ２との間で、ＦＢＡＲ３１５および３１７を並列に、さらにそのＦＢＡＲ３１５および３１７の並列の組合せとＦＢＡＲ３１１および３１３とを直列に接続している。この態様では、端子Ｔ１とＴ２との間のインピーダンスは、２Ｚ＋Ｚ／２＝５Ｚ／２である。
【００７４】
図３Ｉは、電気回路２４１もしくは電気回路２４２の第７の態様であり、端子Ｔ１とＴ２との間で、ＦＢＡＲ３１１、３１３、３１５および３１７を直列に接続している。この態様では、端子Ｔ１とＴ２との間のインピーダンスは、４Ｚである。図４Ｉは、図４Ａで電気回路２４２がＤＳＢＡＲ２０６〜２０９の上側ＦＢＡＲ１２０を相互接続する構成を示す。
【００７５】
図４Ｃ〜３Ｉを参照して上述した電気回路２４１および２４２の態様の組を利用して、表３に示すような、端子１４３および１４４ならびに端子１４５および１４６間での、１：１〜１：１６の範囲内の異なる１３種類のインピーダンス変換比を有するＦＡＣＴ３００の態様が得られる。異なるインピーダンス変換比の数を考える場合、互いに逆になっている比、例えば１：１６および１６：１については、１つの比として数える。しかし、各インピーダンス変換比は、２つ以上のインピーダンスレベルで得られる。例えば、１０：３（もしくは３：１０）というインピーダンス変換比は、回路２４１の異なる４つのインピーダンスレベル、つまり、２Ｚ／５、３Ｚ／４、４Ｚ／３もしくは５Ｚ／２で得られる。
【００７６】
【表３】
2007510374.tif 000005
【００７７】
表３において、行見出しは、端子１４３と１４４との間の電気回路２４１のインピーダンスを、ＦＢＡＲ３１１、３１３、３１５および３１７の各インピーダンスであるＺの倍数を示し、列見出しは、端子１４５と１４６との間の電気回路２４２のインピーダンスをＺの倍数を示し、表全体に、行見出しに示した電気回路２４１のインピーダンスおよび構成と、列見出しに示した電気回路２４２のインピーダンスおよび構成との間でのインピーダンス変換比を示す。列見出しおよび行見出しは、さらに、対応する図面番号も示す。列見出しおよび行見出しに示すインピーダンスならびに表本体に示すインピーダンス変換比は常分数で示されているが、それは、常分数が、小数よりも正確にそれらの量を表すからである。
【００７８】
表３に表す組合せをつくる際、上述のように、下側ＦＢＡＲ上で並列に接続された上側ＦＢＡＲは、逆直列に接続されるのが望ましく、下側ＦＢＡＲ上で逆並列に接続された上側ＦＢＡＲは、直列に接続されるのが望ましく、下側ＦＢＡＲ上で直列に接続された上側ＦＢＡＲは、逆並列に接続されるのが望ましく、下側ＦＢＡＲ上で逆直列に接続された上側ＦＢＡＲは、並列に接続されるのが望ましい。
【００７９】
表２および表３には、図３Ｃ〜３Ｆおよび図４Ｃ〜４Ｉそれぞれに示す、電気回路２４１および２４２の態様の組合せを用いて得ることができる様々なインピーダンス変換比を示す。所定の変換比を有するＦＡＣＴの一態様では、端子１４３と１４４との間の所望のインピーダンスを、例えば、電極の面積ならびに圧電要素の厚みおよび誘電定数に関連してＦＢＡＲを構成することによって得て、これにより、ＦＢＡＲの直列、並列、または直列および並列の組合せが所望のインピーダンスを有するようになる。例えば、図４Ｃに示す構成では、ＤＳＢＡＲ２０６〜２０９の各ＦＢＡＲのインピーダンスが２００オームとなるように構成することによって、端子１４３と１４４との間で５０オームのインピーダンスが得られる。
【００８０】
２００、２０２、３００および３０２のＦＡＣＴの態様は、図６Ａ〜６Ｐを参照して以下に説明する方法を用いて製造することができるが、それぞれ異なるマスクを用いる。このようなプロセスでは、異なるマスクによって、第１〜第４の金属層のそれぞれにおいて３つまたは４つの面積の等しい電極が画定される。圧電材料の共通の層が、通常、ＤＳＢＡＲ２０６〜２０８もしくはＤＳＢＡＲ２０６〜２０９の全ての圧電要素１１６および圧電要素１２６を提供するように使用される。別態様では、ＤＳＢＡＲは個別の圧電要素を有していてよい。同様に、共通の音響減結合層を、ＤＳＢＡＲ２０６〜２０８またはＤＳＢＡＲ２０６〜２０９の全ての音響減結合器１３０を提供するように使用する。繰り返しになるが、別態様では、ＤＳＢＡＲは個別の音響減結合器を有していてよい。
【００８１】
４つ以上の数のＤＳＢＡＲを、漸進的に増大する数の直列および並列の組合せで相互接続し、１：１〜１：ｍ２の所定の固有のインピーダンス変換比を有するＦＡＣＴの態様が得られることは明らかである。ＤＳＢＡＲのＦＢＡＲは、上記の３−ＤＳＢＡＲ型および４−ＤＳＢＡＲ型の態様のＦＢＡＲと同様の方式で、直列および並列の組合せで相互接続される。
【００８２】
上述のＦＡＣＴの態様は、全てが等しい容量、よってインピーダンスを有する構成要素ＦＢＡＲを有する。ＦＢＡＲは、通常、電極の面積および圧電要素の厚みが等しいことによって等しい容量を有している。しかし、このことは、本発明のこの局面では重要ではない。ＦＢＡＲにおいて圧電要素の厚みおよび誘電定数のいずれかもしくは両方が異なりかつ／または電極の面積が異なっていても、１つ以上の容量決定パラメータが、１つ以上の別の容量決定パラメータの相違に対応して異なっていれば、容量を等しくすることができる。しかし、ＤＳＢＡＲにおいてエネルギーの結合を最小限にするために、各ＤＳＢＡＲのＦＢＡＲの電極の面積が等しくなっていることが望ましい。
【００８３】
上述の態様によって得られる固有のインピーダンス変換比とは異なるインピーダンス変換比を有するＦＡＣＴの態様が必要とされる用途もある。さらに、そのような用途の中には、また別の用途では、３つ以上のＤＳＢＡＲからなる上述の態様より簡単な構造を有するＦＢＡＲの態様が必要とされることもある。
【００８４】
本発明の第２の局面は、そのような薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）を提供する。発明者は、１：４〜１０：１の任意のインピーダンス変換比を有する２−ＤＳＢＡＲ型ＦＢＡＲの態様が、ＤＳＢＡＲ間で容量の異なる、よってインピーダンスの異なるＦＢＡＲを形成することによって得られることを見いだした。範囲の上限を決定する主な要因は、浮遊容量である。ＤＳＢＡＲ間で容量の異なるＦＢＡＲは、通常、ＤＳＢＡＲ間で面積が異なるＦＢＡＲ電極を形成することによって得られる。別態様では、利便性はより低いが、ＤＳＢＡＲ間で容量が異なるＦＢＡＲを、ＤＳＢＡＲ間で厚みおよび誘電定数のいずれかもしくは両方が異なる圧電要素を形成することによって得ることもできる。一般に、１：ｍ〜約１：１０の任意のインピーダンス変換比を有するｍ−ＤＳＢＡＲ型ＦＢＡＲは、ＤＳＢＡＲ間で容量が異なる、よってインピーダンスが異なるＦＢＡＲを形成することによって得ることができる。
【００８５】
図５Ａ〜５Ｃは、２−ＤＳＢＡＲ型薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）の一態様４００の平面図および２つの断面図であり、この態様では、ＤＳＢＡＲ間でＦＢＡＲの容量を相違させ、ＦＡＣＴのインピーダンス変換比を規定している。図５Ｄに、ＦＡＣＴ４００の電気的な構成を示す。
【００８６】
ＦＡＣＴ４００は、基板１０２に設けられている空洞１０４上に浮かせて設けられている積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）１０６および４０８からなる。各ＤＳＢＡＲは、下側薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）と、この下側ＦＢＡＲ上に積層された上側ＦＢＡＲと、ＦＢＡＲ間の音響減結合器とからなる。ＦＡＣＴ４００はさらに、ＤＳＢＡＲ１０６の下側ＦＢＡＲ１１０とＤＳＢＡＲ４０８の下側ＦＢＡＲ４５０とを相互接続する電気回路、ならびにＤＳＢＡＲ１０６の上側ＦＢＡＲ１２０とＤＳＢＡＲ４０８の上側ＦＢＡＲ４６０とを相互接続する電気回路からなる。
【００８７】
ＤＳＢＡＲ１０６において、ＦＢＡＲ１１０は、向かい合う平面電極１１２および１１４と、これらの電極間に設けられている圧電要素１１６とからなっており、ＦＢＡＲ１２０は、向かい合う平面電極１２２および１２４と、これらの電極間に設けられている圧電要素１２６とからなる。ＤＳＢＡＲ４０８では、ＦＢＡＲ４５０は、向かい合う平面電極４５２および４５４と、これらの電極間に設けられている圧電要素４５６とからなり、ＦＢＡＲ４６０は、向かい合う平面電極４６２および４６４と、これらの電極間に設けられている圧電要素４６６とからなる。
【００８８】
ＦＡＣＴ４００では、ＤＳＢＡＲ４０８の電極４５２、４５４、４６２および４６４は、ＤＳＢＡＲ１０６の電極１１２、１１４、１２２および１２４とは異なる面積を有している。結果として、ＤＳＢＡＲ４０８のＦＢＡＲ４５０および４６０の容量、ひいてはインピーダンスが、ＤＳＢＡＲ１０６のＦＢＡＲ１１０および１２０とは異なる。ＦＡＣＴ４００のインピーダンス変換比は、（ｒ＋１）２／ｒ［ｒは、ＤＳＢＡＲ１０６のＦＢＡＲ１１０および１２０のインピーダンスの、ＤＳＢＡＲ４０８のＦＢＡＲ４５０および４６０のインピーダンスに対する比である］である。図示の例では、比ｒは、電極１１２、１１４、１２２および１２４の面積の、電極４５２、４５４、４６２および４６４の面積に対する比でもある。図示の例では、２：１のインピーダンス比、ひいては面積比によって、４．５のインピーダンス変換比が得られる。上述のように、端子１４３と１４４との間のＦＡＣＴ４００のインピーダンスは、下側ＦＢＡＲ１１０および４５０の並列容量に依存し、端子１４５と１４６との間のＦＡＣＴ４００のインピーダンスは、上側ＦＢＡＲ１２０および４６０の直列容量に依存する。
【００８９】
ＦＡＣＴ４００では、ＤＳＢＡＲ１０６において、音響減結合器１３０が下側ＦＢＡＲ１１０と上側ＦＢＡＲ１２０との間に配置されており、特に、下側ＦＢＡＲ１１０の電極１１４と上側ＦＢＡＲ１２０の電極１２２との間に配置されている。さらに、ＤＳＢＡＲ４０８において、音響減結合器４７０がＦＢＡＲ４５０と４６０との間、特に、下側ＦＢＡＲ４５０の電極４５４と上側ＦＢＡＲ４６０の電極４６２との間に配置されている。音響減結合器１３０および４７０によって規定される音響エネルギーの結合によって、ＦＡＣＴ４００の通過帯域の帯域幅が規定される。
【００９０】
図５Ａ〜５Ｃに示す例では、音響減結合器１３０および４７０はそれぞれ、音響減結合層１３１の部分をなしている。音響減結合器１３０および４７０はそれぞれ、図２Ａ〜２Ｃを参照して説明した音響共振器１３０と同様であり、ここで再度説明はしない。図５Ａから５Ｃに例示した音響減結合器１３０および４７０を提供する音響減結合層１３１の例示的な音響減結合材料について、ならびに別の音響減結合材料についても、上で説明したので、ここで再度説明しない。音響減結合器４７０は、音響減結合構造の上述の別態様を組み込んでいる。
【００９１】
名目上の整数値ρがゼロ（ｔ＝λｎ／４）である音響減結合層１３１の一態様を組み込んでいるＦＡＣＴ４００の態様は、音響減結合層がλｎ／４より大きな公称厚みを有する（ρ＞０である）態様と比べて、理想的な周波数応答に実質的により近い周波数応答を有する。音響減結合層の公称厚みがλｎ／４であるＦＡＣＴの態様の周波数応答は、音響減結合層の公称厚みがλｎ／４より厚い態様が示すような上述の偽応答アーチファクトを有していない。これまでは、滑らかな周波数応答を得るために、電極１１４および１２２ならびに音響減結合器１３０からなる、実質的に大きな容量を有する寄生キャパシタＣｐという犠牲が払われてきたので、滑らかな周波数応答を有する態様では、通常、この寄生キャパシタによって低いコモンモード除去比（common mode rejection ratio）がもたらされていた。高いコモンモード除去比が重要である態様では、インダクタもしくは阻止キャパシタと直列に接続されたインダクタを、寄生キャパシタに並列接続して、音響減結合層が薄いことによって生じる高い寄生容量の効果の大部分を取り消すことができる。寄生容量の効果を取り消すための、インダクタもしくは阻止キャパシタと直列に接続されたインダクタの使用については、John D. Larson IIIらによるFilm Acoustically-Coupled Transformer With Increased Common Mode Rejectionとの名称の前記米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書(アジレント書類番号第１００３１２８４−１)に開示されている。したがって、ＦＡＣＴ４００の態様は、λｎ／４厚み音響減結合層によって提供される高いＣＭＲＲを有し、かつ滑らかな周波数応答も有することができる。
【００９２】
ＤＳＢＡＲ１０６およびＤＳＢＡＲ４０８は、基板１０２に画定された空洞１０４上に浮かせられて互いに隣接して配置されている。ＤＳＢＡＲを空洞上に浮かせることによって、各ＤＳＢＡＲ内の積層ＦＢＡＲが機械的に共振可能となる。ＦＢＡＲを機械的に共振させるための別の浮かせ構造も可能である。例えば、Lakinによる米国特許第６１０７７２１号明細書に開示のように、ＤＳＢＡＲを、基板１０２内もしくは基板１０２上に形成された不整合音響ブラッグ反射器（図示せず）上に配置することもできる。
【００９３】
図５Ｄに、上述のＦＡＣＴ４００の電気的接続を概略的に示す。図５Ａを追加的に参照すると、基板１０２の主平面上に配置されたボンディングパッド１３８が、ＦＡＣＴ４００の電気回路１４１の単一の端子１４３を提供している。基板１０２の主平面上に配置されたボンディングパッド１３２と、圧電要素１１６および１５６を提供する圧電層１１７の主平面上に配置されたボンディングパッド１７２は共に、電気回路１４１のアース端子１４４を構成する。基板の主平面上に設けられている相互接続パッド１７６、電極４５２から相互接続パッド１７６へ延びる電気トレース１７７、相互接続パッド１７６と電気的に接触する相互接続パッド１３６、電極１１４から相互接続パッド１３６へ延びる電気トレース１３７、および相互接続パッド１７６からボンディングパッド１３８へ延びる電気トレース１３９は、ＦＢＡＲ１１０の電極１１４を、ＦＢＡＲ４５０の電極４５２および単一端子１４３に電気的に接続させる電気回路１４１の一部を構成している。電極１１２からボンディングパッド１３２へ延びる電気トレース１３３、ボンディングパッド１３２からボンディングパッド１７２へと延びる電気トレース１６７、および電極４５４からボンディングパッド１７２へ延びる電気トレース１７３は、ＦＢＡＲ１１０の電極１１２を、ＦＢＡＲ４５０の電極４５４に電気的に接続させる電気回路１４１の一部を構成している。
【００９４】
ボンディングパッド１３４と、圧電要素１２６および４６６を提供する圧電層１２７の主平面上に配置されたボンディングパッド１７４は、電気回路１４２の単一端子１４５および１４６を構成する。音響減結合層１３１の主平面上に配置されているボンディングパッド１７８は、電気回路１４２のセンタータップ端子１４７を構成する。圧電層１２７の主平面上に配置されているボンディングパッド１６３および１６８は、追加的なアース接続を提供する。
【００９５】
音響減結合層１３１の面上で電極１２２と電極４６２との間に延びる電気トレース１７１、および電気トレース１７１とボンディングパッド１７８との間に延びる電気トレース１７９は、ＦＢＡＲ１２０およびＦＢＡＲ４６０を直列に、またセンタータップ端子１４７へと接続する電気回路１４２の一部を構成する。電極１２４とボンディングパッド１７４との間に延びる電気トレース１３５、および電極４５４とボンディングパッド１７８との間に延びる電気トレース１７５は、ＦＢＡＲ１２０およびＦＢＡＲ４６０を単一端子１４５および１４６に接続する電気回路１４２の一部を構成する。電気トレース１６９は、ボンディングパッド１６３とボンディングパッド１６８との間に延び、電気回路１４２のアース端子を提供する。この態様では、電気トレース１６９が追加的にボンディングパッド１７８へと延び、センタータップ端子１４７を電気回路１４２のアースへと接続する。
【００９６】
図５Ｅは、２−ＤＳＢＡＲ型薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）の一態様５００の断面図であり、この態様では、ＤＳＢＡＲ間でＦＢＡＲの圧電要素の厚みを相違させ、それにより容量を相違させて、ＦＡＣＴのインピーダンス変換比を規定している。ＦＡＣＴ５００は、図５Ｄを参照して説明したものと同様の電気回路を有する。
【００９７】
ＦＡＣＴ５００は、基板１０２に設けられている空洞１０４上に浮かせて設けられている積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）１０６および５０８からなる。各ＤＳＢＡＲは、下側薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）と、この下側ＦＢＡＲ上に積層された上側ＦＢＡＲと、ＦＢＡＲ間の音響減結合器とからなる。ＦＡＣＴ５００はさらに、ＤＳＢＡＲ１０６の下側ＦＢＡＲ１１０とＤＳＢＡＲ５０８の下側ＦＢＡＲ４５０とを相互接続する電気回路、ならびにＤＳＢＡＲ１０６の上側ＦＢＡＲ１２０とＤＳＢＡＲ５０８の上側ＦＢＡＲ５６０とを相互接続する電気回路からなる。
【００９８】
ＤＳＢＡＲ１０６の構造は、図５Ａ〜５Ｃを参照して説明した。ＤＳＢＡＲ５０８では、ＦＢＡＲ５５０は、対面する平面電極５５２および５５４と、これらの電極間に設けられている圧電要素５５６とからなっており、ＦＢＡＲ５６０は、対面する平面電極５６２および５６４と、これらの電極間に設けられている圧電要素５６６とからなっている。
【００９９】
ＦＡＣＴ５９９では、ＤＳＢＡＲ５０８の電極１５２、１５４１６２および１６４の面積は、ＤＳＢＡＲ１０６の電極１１２、１１４、１２２および１２４とそれぞれ実質的に等しいが、ＤＳＢＡＲ５０８の圧電要素５５６および５６６の厚みが、ＤＳＢＡＲ１０６の圧電要素１１６および１２６と異なる。結果として、ＤＳＢＡＲ５０８のＦＢＡＲ５５０および５６０の容量は、ＤＳＢＡＲ１０６のＦＢＡＲ１１０および１２０とは異なり、よってインピーダンスが異なる。ＦＡＣＴ５００のインピーダンス変換比は、（ｒ＋１）２／ｒ［ｒは、ＤＳＢＡＲ１０６のＦＢＡＲ１１０および１２０のインピーダンスの、ＤＳＢＡＲ５０８のＦＢＡＲ５５０および５６０のインピーダンスに対する比］である。図示の例では、比ｒは、圧電要素１１６および１２６の、圧電要素５５６および５６６に対する厚みの比でもある。図示の例では、厚みの比、つまりインピーダンス比は２：１であり、これにより、４．５のインピーダンス変換比が得られる。前述のように、端子１４３と１４４との間のＦＡＣＴ５００のインピーダンス（図５Ｄ）は、下側ＦＢＡＲ１１０および５５０の並列容量に依存し、端子１４５と１４６との間のＦＡＣＴ５００のインピーダンス（図５Ｄ）は、上側ＦＢＡＲ１２０および５６０の直列容量に依存する。
【０１００】
ＦＡＣＴ５００では、ＤＳＢＡＲ１０６の音響共振器１３０は、図５Ａ〜５Ｃを参照して上で説明したものであり、音響共振器５７０は、図５Ａ〜５Ｃを参照して上で説明した音響共振器４７０と同様であるので、ここで再度説明はしない。図５Ｅに示す例では、音響減結合器１３０および５７０はそれぞれ、図５Ａ〜５Ｃを参照して上で説明したものと同様の方式で、音響減結合層５３１の部分をなす。別態様では、音響減結合器１３０および５７０は、互いに独立していてよい。
【０１０１】
図示の例では、圧電要素１１６および５５６はそれぞれ、ＦＢＡＲ１１０と５５０との間で厚みが異なる圧電材料の層５１７の部分をなす。同様に、圧電要素１２６および５６６はそれぞれ、ＦＢＡＲ１２０と５６０との間で厚みが異なる圧電材料の層５２７の部分をなす。別態様では、圧電要素１１６、１２６、５５６および５６６は、互いに独立していてもよい。
【０１０２】
ＤＳＢＡＲ１０６およびＤＳＢＡＲ５０８は、図５Ａから５Ｃを参照して上で説明したのと同様の方式で、基板１０２に画定された空洞１０４上に浮かせられ互いに隣接して配置されている。
【０１０３】
図３Ａ〜３Ｆを参照して上で説明したＦＡＣＴ２００、ならびに図４Ａ〜４Ｉを参照して上で説明したＦＡＣＴ３００の例では、図５Ａから５Ｃを参照して上で説明したＤＳＢＡＲ１０６および４０８のＦＢＡＲのインピーダンスを相違させるのと同様の方式で、または図５Ｅを参照して上で説明したＤＳＢＡＲ１０６および５０８のＦＢＡＲのインピーダンスを相違させる方式で、少なくとも２つのＤＳＢＡＲ２０６〜２０８および少なくとも２つのＤＳＢＡＲ２０６〜２０９ＦＢＡＲのインピーダンスを相違させることができる。このように、２つ以上のＤＳＢＡＲの間でＦＢＡＲのインピーダンスを相違させることを利用し、ＦＢＡＲのインピーダンスが全て等しい場合に得られるインピーダンス変換比とは異なる所望のインピーダンス変換比を有する態様を得ることができる。
【０１０４】
図５Ａ〜５Ｃを参照して上で説明した薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）４００の製造に使用できるプロセスを、次に、図６Ａ〜６Ｈの平面図および図６Ｉ〜６Ｐの断面図を参照して説明する。以下に説明するＦＡＣＴ４００の態様の通過帯域は、１．９ＧＨｚの公称中心周波数を有している。別の周波数での動作させるための態様は、その構造および製造方法に関して類似しているが、以下の例示とは異なる厚みおよび横方向の寸法を有する。さらに、異なるマスクを用いて、このプロセスを、図３Ａ〜３Ｆを参照して上で説明した３−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴ２００の態様ならびに図４Ａ〜４Ｉを参照して上で説明した４−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴ３００の態様の製造のためにも使用できる。ＦＡＣＴ４００よ同様の何千ものＦＡＣＴが、ウェハ規模の製造によって同時に製造される。このようなウェハ規模の製造によって、ＦＡＣＴを安価に製造することができる。
【０１０５】
単結晶シリコンのウェハを設ける。このウェハの一部が、製造される各ＦＡＣＴに対して、ＦＡＣＴ４００の基板１０２に対応する基板を構成する。図６Ａ〜６Ｈおよび図６Ｉ〜６Ｐならびに以下の記述により、ウェハの一部内およびウェハの一部上でのＦＡＣＴ４００の製造について説明する。ＦＡＣＴ４００の製造時には、ウェハ上で別のＦＡＣＴを同様に製造する。
【０１０６】
ＦＡＣＴ４００の基板１０２を構成するウェハの一部を、選択的にウェットエッチングし、空洞を形成する。充填材料の層（図示せず）をウェハの表面上に、空洞が充填されるに足る厚みで堆積させる。続いて、ウェハの表面を平坦化し、充填材料で充填された空洞を残す。図６Ａおよび６Ｉに、基板１０２の、充填材料１０５で充填された空洞１０４を示す。
【０１０７】
一態様では、充填材料は、リンシリケートガラス（ＰＳＧ）であり、従来の低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）を用いて堆積させる。別の態様では、充填材料を、スパッタリングもしくはスピンコーティングによって堆積させることもできる。
【０１０８】
第１の金属層を、基板１０２の表面および充填材料１０５上に堆積させる。この第１の金属層を、図６Ｂおよび６Ｊに示すようにパターニングして、電極１１２、電極４５２、ボンディングパッド１３２、ボンディングパッド１３８および相互接続パッド１７６を画定する。パターニングによって、第１の金属層において、電極１１２とボンディングパッド１３２との間で延びる電気トレース１３３、電極４５２と相互接続パッド１７７との間で延びる電気トレース１７７、および相互接続パッド１７６とボンディングパッド１３８との間で延びる電気トレース１３９も画定する。
【０１０９】
電極１１２および電極４５２の形状は、通常、ウェハの主表面に平行な面において、非対称である。形状が非対称であることによって、電極がそれらの一部をなしているＦＢＡＲ１１０およびＦＢＡＲ４５０（図２Ａ）での横モードが低減する。これについては、Larson IIIらによる米国特許第６２１５３７５号明細書に記載されている。電極１１２および電極４５２を、充填材料１０５の一部が晒されるように構成し、これにより、後述のようにエッチングにより充填材料を除去することができる。
【０１１０】
図５Ｄをさらに参照すると、電極１１４および４５４は、以下に説明するように、第２の金属層によって画定され、電極１２２および４６２は第３の金属層によって画定され、電極１２４および４６４は第４の金属層によって画定される。電極を画定する第１〜第４の金属層は、ウェハの主表面に平行なそれぞれの面で、ＦＢＡＲ１１０の電極１１２および１１４が同じ形状、寸法、向きおよび位置を有し、ＦＢＡＲ１２０の電極１２２および１２４が同じ形状、寸法、向きおよび位置を有し、ＦＢＡＲ４５０の電極４５２および４５４が同じ形状、寸法、向きおよび位置を有し、ＦＢＡＲ４６０の電極４６２および４６４が同じ形状、寸法、向きおよび位置を有しているように、パターニングされる。通常、電極１１４および１２２がさらに、同じ形状、寸法、向きおよび位置を有し、電極１５４および１６２がさらに、同じ形状、寸法、向きおよび位置を有するように、金属層をパターニングする。本発明によれば、図示の例では、金属層をさらに、ＤＳＢＡＲ４０８のＦＢＡＲ１１０および１２０の電極４５２、４５４、４６２および４６４の面積が、ＤＳＢＡＲ１０６のＦＢＡＲ１１０および１２０の電極１１２、１１４、１２２および１２４と異なるようにパターニングする。電極の面積を異ならせることによって、ＤＳＢＡＲ４０８のＦＢＡＲ４５０および４６０の容量が、ＤＳＢＡＲ１０６のＦＢＡＲ１１０および１２０と異なり、ひいてはインピーダンスが異なる。
【０１１１】
一態様では、各金属層の材料は、スパッタリングによって約３００ｎｍの厚みにまで堆積させたモリブデンである。各金属層で画定されたＤＳＢＡＲ１０６の電極は、それぞれ約１２０００平方μｍの面積を有する五角形であり、各金属層で画定されたＤＳＢＡＲ４０８の電極は、それぞれ約６０００平方μｍを有する五角形である。このような電極面積によって、約２．０の面積比、ならびに１：４．５のインピーダンス変換比が得られる。別の電極面積であれば、別の特性インピーダンスおよびインピーダンス変換比が得られる。
【０１１２】
別の態様では、金属層の材料として別の高融点金属、例えばタングステン、ニオブおよびチタンを使用することができる。別態様では、金属層はそれぞれ、１種以上の材料の層からなっていてよい。ＦＡＣＴ４００の電極の材料を選択する際に考慮すべき要因の１つは、電極材料の音響学的特性である。ＦＡＣＴ４００の残りの金属部分の１種もしくは複数の材料の音響学的特性は、導電性のような他の特性よりも重要性は低い。よって、ＦＡＣＴ４００の残りの金属部分の材料は、電極の材料とは異なっていてよい。
【０１１３】
圧電材料の層を堆積し、図６Ｃおよび６Ｋに示すようにパターニングし、ＦＢＡＲ１１０の圧電要素１１６およびＦＢＡＲ４５０の圧電要素４５６を提供する圧電層１１７を画定する。圧電層１１７は、基板１０２上で、空洞１０４の広がりを越えて延びている。圧電層１１７をパターニングして、充填材料１０５、ボンディングパッド１３２および１３８ならびに相互接続パッド１７６の表面の一部を露出させる。圧電材料１１７をさらにパターニングして、充填材料の表面の追加的な部分への到達を提供する窓１１９を画定する。
【０１１４】
一態様では、後述の圧電層１１７および圧電層１２７を形成するために堆積させた圧電材料は、スパッタリングによって堆積させた約１．４μｍの厚みを有する窒化アルミニウムである。圧電材料のパターニングは、水酸化カリウム中でのウェットエッチングまたは塩素ベースのドライエッチングによって行う。圧電材料のための別の材料は、酸化亜鉛、硫化カドミウムおよび分極強誘電体材料、例えばペロブスカイト型強誘電体材料を含み、ジルコン酸チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛およびチタン酸バリウムを含む。
【０１１５】
第２の金属層を、圧電層１１７上に堆積させ、図６Ｄおよび６Ｌに示すようにパターニングして、電極１１４、電極４５４、ボンディングパッド１７２、および相互接続パッド１７６と電気的に接触している相互接続パッド１３６を画定する。パターニングによって、さらに、第２の金属層において、電極１１４と相互接続１３６との間に延びる電気トレース１３７、電極４５４とボンディングパッド１７２との間に延びる電気トレース１７３、およびボンディングパッド１３２と１７２との間に延びる電気トレース１６７を画定する。
【０１１６】
続いて、音響減結合材料の層を堆積し、図６Ｅおよび６Ｍに示すようにパターニングし、音響減結合器１３０および音響減結合器４７０を提供する音響減結合層１３１を画定する。音響減結合層１３１をパターニングして、少なくとも電極１１４および電極４５４を覆い、充填材料１０５、ボンディングパッド１３２、１３８および１７２、ならびに相互接続パッド１３６および１７６の表面の一部を露出させる。音響減結合材料１３１をさらにパターニングして、充填材料の表面の追加的な部分への到達を提供する窓１１９を画定する。
【０１１７】
一態様では、音響減結合材料はポリイミドであり、約２００ｎｍ、つまりポリイミドにおける約１９００ＭＨｚの中心周波数の波長の４分の１の厚みを有する。ポリイミドを、スピンコーティングによって堆積させ、音響減結合層１３１を形成し、フォトリソグラフィによってパターニングする。ポリイミドは感光性であるので、フォトレジストは必要ない。前述のように、音響減結合材料として、他のプラスチック材料を使用することもできる。音響減結合材料を、スピンコーティング以外の方法によって堆積させることもできる。
【０１１８】
音響減結合材料がポリイミドである態様では、ポリイミドを堆積させパターニングさせた後、ウェハを、始めは温度約２５０℃で空気中で、最後には温度約４１５℃で不活性雰囲気、例えば窒素雰囲気中で焼成し、その後、さらなるプロセスを実施する。この焼成によって、ポリイミドの揮発性成分が蒸発し、このような揮発性成分が原因となって後続のプロセス中に後から堆積させた層が分離することが防止される。
【０１１９】
第３の金属層を、音響減結合層１３１上に堆積させ、図６Ｆおよび６Ｎに示すようにパターニングして、電極１２２、電極４６２、およびボンディングパッド１７８を画定する。パターニングによって、第３の金属層において、電極１２２と電極４６２との間に延びる電気トレース１７１、電気トレース１７１とボンディングパッド１７８との間に延びる電気トレース１７９も画定する。
【０１２０】
圧電材料の層を堆積させ、図６Ｇおよび６Ｏに示すようにパターニングし、ＦＢＡＲ１２０の圧電要素１２６およびＦＢＡＲ４６０の圧電要素４６６を提供する圧電層１２７を画定する。圧電層１２７をパターニングして、ボンディングパッド１３２、１３８、１７８および１７２、相互接続パッド１３６および１７６、ならびに充填材料１０５の表面の一部を露出させる。圧電材料１２７をさらにパターニングして、充填材料の表面の追加的な部分への到達を提供する窓１１９を画定する。
【０１２１】
第４の金属層を堆積させ、図６Ｈおよび６Ｏに示すようにパターニングして、電極１２４、電極４６４、ボンディングパッド１６３、ボンディングパッド１３４、ボンディングパッド１７４およびボンディングパッド１６８を画定する。パターニングによって、第４の金属層において、電極１２４とボンディングパッド１３４との間に延びる電気トレース１３５、電極４６４とボンディングパッド１７４との間に延びる電気トレース１７５、およびボンディングパッド１６８とボンディングパッド１７８との間に延びる電気トレース１６９も画定する。
【０１２２】
次に、ウェハを等方性ウェットエッチングして、空洞１０４から充填材料１０５を除去する。上述のように、充填材料１０５の表面の一部分は、例えば窓１１９を介して露出されたままとなる。エッチングプロセスによって、図５Ａおよび５Ｂに示すように、空洞１０４上に浮かせられたＦＡＣＴ４００が残される。
【０１２３】
一態様では、充填材料１０５を除去するために使用されるエッチャントは、希フッ化水素酸である。
【０１２４】
ボンディングパッド１７２、１３８、１３２、１６３、１３４、１７８、１７４および１６８の露出した表面上に、金の保護層を堆積させる。
【０１２５】
次に、ウェハを、ＦＡＣＴ４００も含む個々のＦＡＣＴに分割する。続いて、各ＦＡＣＴをパッケージに実装し、ＦＡＣＴのボンディングパッド１７２、１３２、１６３、１３４、１７８、１７４および１６８と、パッケージの部分であるパッドとの間に電気的接続を形成する。
【０１２６】
別の態様では、音響減結合層１３１の音響減結合材料は、架橋ポリフェニレンポリマーである。図６Ｄおよび６Ｌを参照して上で説明したように、第２の金属層をパターニングして、電極１１４および４５４を画定した後、架橋ポリフェニレンポリマーの前駆体溶液を、図６Ｅおよび６Ｍを参照して上で説明したのと同様の方式で、スピンコーティングするが、パターニングはしない。架橋ポリフェニレンポリマーの構成およびスピン速度は、架橋ポリフェニレンポリマーが、約１８７ｎｍの厚みを有する層を形成するように選択される。この厚みは、ＦＡＣＴ４００の通過帯域の中心周波数に等しい周波数を有する音響信号の、架橋ポリフェニレンポリマーにおける波長λｎの４分の１に相当する。続いて、このウェハを、約３８５℃〜４５０℃の温度で、不活性雰囲気中、例えば真空下もしくは窒素雰囲気中で焼成し、その後、さらなるプロセスを実施する。このような焼成によって、まず、前駆体溶液から有機溶剤が追い出され、続いて、上述のようにオリゴマーが架橋し、架橋ポリフェニレンポリマーを形成する。
【０１２７】
さらに、図６Ｆおよび６Ｎを参照して上で説明したのと同様の方式で、架橋ポリフェニレンポリマーの層の上に第３の金属層を堆積させる。しかし、第３の金属層を、始めに、図６Ｅおよび６Ｍに示したのと同様の方式でパターニングし、ハードマスクを画定し、このハードマスクを使用して、架橋ポリフェニレンポリマーの層をパターニングし、音響減結合層１３１を画定する。始めにパターニングした第３の金属層は、音響減結合層１３１と同じ広がりを有し、音響減結合層１３１中の窓１１９の位置に窓を有している。
【０１２８】
続いて、図６Ｅおよび６Ｍに示すように架橋ポリフェニレンポリマーの層をパターニングし、その場合、最初にパターニングされた第３の金属層をハードエッチングマスクとして用いる。このパターニングによって、架橋ポリフェニレンポリマーの層に、充填材料１０５の表面の追加的な一部への到達を提供する音響減結合層１３１の広がりおよび窓１１９が画定される。このパターニングは、酸素プラズマエッチングによって行う。
【０１２９】
第３の金属層を、図６Ｆおよび６Ｎに示すように再パターニングして、電極１２２、電極４６２およびボンディングパッド１７８を画定する。この再パターニングによって、第３の金属層において、電極１２２と電極４６２との間に延びる電気トレース１７１、電気トレース１７１とボンディングパッド１７８との間に延びる電気トレース１７９も画定する。
【０１３０】
架橋ポリフェニレンポリマーの音響減結合層を備えているＦＡＣＴ４００の態様の製造は、図６Ｇ、６Ｈ、６Ｏおよび６Ｐを参照して上で説明したプロセスを行うことによって終了する。
【０１３１】
一態様では、架橋ポリフェニレンポリマーのための前駆体溶液は、Dow Chemical CompanyのSiLK Jとの名で販売されているものである。したがって、前駆体溶液は、The Dow Chemical CompanyによりSiLKとの名で販売されている前駆体溶液の適切な任意のものであってよい。ある態様によれば、前駆体溶液をスピンコートする前に、接着促進剤の層を堆積させる。硬化時に約２Mraylの音響インピーダンスを有する架橋ポリフェニレンポリマーを形成するオリゴマーを含む前駆体溶液は、現在、別の製造業者から入手可能であるかまたは将来的に使用することができる。
【０１３２】
図５Ｅを参照して上で説明したＦＡＣＴ５００の態様は、上述のプロセスの様々な変化形を使用して行うことができる。電極５５２、５５４、５６２および５６４ならびに電極１１２、１１４、１２２および１２４が全て同じ面積を有する、このような態様で、圧電材料を電極１１２および５５２上に第１の厚みになるよう堆積させ、圧電材料をさらに、電極５５２上にかつ電極５５２に隣接して堆積させる。続いて、この圧電材料の二倍厚み層を、図６Ｃおよび６Ｋを参照して上で説明したようにパターニングし、圧電層５１７を画定する。さらに、圧電材料を電極１１２および５６２上に第１の厚みになるよう堆積させ、さらなる圧電材料を、電極５５２上にかつ電極５６２に隣接して堆積させる。続いて、圧電材料の二倍厚み層を、図６Ｇおよび６Ｐを参照して上で説明したようにパターニングし、圧電層５２７を画定する。これにより、圧電要素５５６および５６６の厚みが、圧電材料１１６および１２６とは相違し、ＤＳＢＡＲ５０８のＦＢＡＲ５５０および５６０の容量が、ひいてはインピーダンスが、ＤＳＢＡＲ１０６のＦＢＡＲ１１０および１２０と相違するようになる。別態様では、さらに、電極５５２、５５４、５６２および５６４の面積を、電極１１２、１１４、１２２および１２４と相違させると、ＤＳＢＡＲ５０８のＦＢＡＲとＤＳＢＡＲ１０６のＦＢＡＲとの間でのインピーダンスの相違がさらに増大する。別態様では、電極４５２、４５４、４６２および４６４ならびに電極１１２、１１４、１２２および１２４は全て同じ面積を有する。このような態様では、第１の圧電材料を電極１１２上に堆積させ、第２の圧電材料を電極４５２上に堆積させる。これらの圧電材料の誘電定数は異なる。続いて、この圧電材料の複合層を、図６Ｃおよび６Ｋを参照して上で説明したようにパターニングし、圧電層１１７を画定する。さらに、第１の圧電材料を電極１２２上に堆積させ、第２の圧電材料を電極４６２上に堆積させる。これらの圧電材料の誘電定数は異なる。続いて、この圧電材料の複合層を、図６Ｇおよび６Ｐを参照して上で説明したようにパターニングし、圧電層１２７を画定する。これにより、圧電要素４５６および４６６の誘電定数は、圧電要素１１６および１２６と相違するようになる。結果として、ＤＳＢＡＲ４０８のＦＢＡＲ４５０および４６０の容量、ひいてはインピーダンスは、ＤＳＢＡＲ１０６のＦＢＡＲ１１０および１２０とは異なる。
【０１３３】
別態様では、さらに、電極４５２、４５４、４６２および４６４の面積を、電極１１２、１１４、１２２および１２４と相違させ、これにより、ＤＳＢＡＲ４０８のＦＢＡＲとＤＳＢＡＲ１０６のＦＢＡＲとの間でのインピーダンスの差はさらに増大する。追加的な態様もしくは別態様では、第１の圧電材料の厚みを、第２の圧電材料の厚みと相違させ、これにより、ＤＳＢＡＲ４０８のＦＢＡＲとＤＳＢＡＲ１０６のＦＢＡＲとの間でインピーダンスの相違がさらに増大する。
【０１３４】
以上の開示により、例示的な実施例を用いて本発明を詳細に説明した。しかし、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定されるものであって、上で説明した詳しい実施態様に制限されることはない。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】従来技術による１：１または１：４薄膜音響結合変成器（ＦＡＣＴ）の一態様の電気回路の概略図である。
【図２Ａ】本発明によるＦＡＣＴの態様の基礎的な構築物を構成するＤＳＢＡＲの一態様の平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの切断線２Ｂ−２Ｂに沿った断面図である。
【図３Ａ】本発明による３−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴの第１の実施態様の概略図である。
【図３Ｂ】本発明による３−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴの第２の実施態様の概略図である。
【図３Ｃ】本発明による３−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴにおいて、下側ＤＢＡＲおよび上側ＦＢＡＲを相互に接続する方式を示す概略図である。
【図２Ｄ】本発明による３−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴにおいて、下側ＤＢＡＲおよび上側ＦＢＡＲを相互に接続する方式を示す概略図である。
【図２Ｆ】本発明による３−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴにおいて、下側ＤＢＡＲおよび上側ＦＢＡＲを相互に接続する方式を示す概略図である。
【図４Ａ】本発明による４−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴの第１の実施態様の概略図である。
【図４Ｂ】本発明による４−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴの第２の実施態様の概略図である。
【図２Ｃ】本発明による４−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴにおいて下側ＦＢＡＲおよび上側ＦＢＡＲを相互に接続する方式を示す概略図である。
【図２Ｄ】本発明による４−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴにおいて下側ＦＢＡＲおよび上側ＦＢＡＲを相互に接続する方式を示す概略図である。
【図２Ｅ】本発明による４−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴにおいて下側ＦＢＡＲおよび上側ＦＢＡＲを相互に接続する方式を示す概略図である。
【図２Ｆ】本発明による４−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴにおいて下側ＦＢＡＲおよび上側ＦＢＡＲを相互に接続する方式を示す概略図である。
【図２Ｇ】本発明による４−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴにおいて下側ＦＢＡＲおよび上側ＦＢＡＲを相互に接続する方式を示す概略図である。
【図２Ｉ】本発明による４−ＤＳＢＡＲ型ＦＡＣＴにおいて下側ＦＢＡＲおよび上側ＦＢＡＲを相互に接続する方式を示す概略図である。
【図５Ａ】本発明によるＦＡＣＴの平面図であり、１つのＤＳＢＡＲのＦＢＡＲの電極の面積が異なっており、よってその他のＦＢＡＲのＦＢＡＲとインピーダンスが異なり、ＦＡＣＴのインピーダンス変換比を規定している。
【図５Ｂ】図５Ａの切断線５Ｂ−５Ｂに沿った断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの切断線５Ｃ−５Ｃに沿った断面図である。
【図５Ｅ】本発明によるＦＡＣＴの断面図であり、１つのＤＳＢＡＲのＦＢＡＲの圧電要素の厚みが異なり、よって、その他のＤＳＢＡＲのＦＢＡＲとインピーダンスが異なり、ＦＡＣＴのインピーダンス変換比が規定されている。
【図６Ａ】本発明によるＦＡＣＴの態様の製造のためのプロセスを示す平面図である。
【図６Ｂ】本発明によるＦＡＣＴの態様の製造のためのプロセスを示す平面図である。
【図６Ｃ】本発明によるＦＡＣＴの態様の製造のためのプロセスを示す平面図である。
【図６Ｄ】本発明によるＦＡＣＴの態様の製造のためのプロセスを示す平面図である。
【図６Ｅ】本発明によるＦＡＣＴの態様の製造のためのプロセスを示す平面図である。
【図６Ｆ】本発明によるＦＡＣＴの態様の製造のためのプロセスを示す平面図である。
【図６Ｇ】本発明によるＦＡＣＴの態様の製造のためのプロセスを示す平面図である。
【図６Ｈ】本発明によるＦＡＣＴの態様の製造のためのプロセスを示す平面図である。
【図６Ｉ】図Ａの切断線６Ｉ−６Ｉに沿った断面図である。
【図６Ｊ】図Ｂの切断線６Ｊ−６Ｊに沿った断面図である。
【図６Ｋ】図Ｃの切断線６Ｋ−６Ｋに沿った断面図である。
【図６Ｌ】図Ｄの切断線６Ｌ−６Ｌに沿った断面図である。
【図６Ｍ】図Ｅの切断線６Ｍ−６Ｍに沿った断面図である。
【図６Ｎ】図Ｆの切断線６Ｎ−６Ｎに沿った断面図である。
【図６Ｏ】図Ｇの切断線６Ｏ−６Ｏに沿った断面図である。
【図６Ｐ】図Ｈの切断線６Ｈ−６Ｈに沿った断面図である。
【図１】
2007510374.tif 000006
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図６Ｊ】
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【図６Ｋ】
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【図６Ｌ】
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【図６Ｍ】
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【図６Ｎ】
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【図６Ｐ】
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【図６Ｐ】
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【国際調査報告】
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