(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響ガルバニック分離装置であって、
搬送信号の源、
前記搬送信号および情報信号を受信するよう接続されている変調器、
復調器、および
前記変調器と前記復調器との間に接続され、唯一の絶縁減結合積層型バルク音響共振子（ＩＤＳＢＡＲ）を備えている電気分離音響結合器を有し、
前記ＩＤＳＢＡＲに音響共振電気絶縁体が設けられており、
前記ＩＤＳＢＡＲが、第１の薄膜バルク音響共振子（ＦＢＡＲ）と、第２のＦＢＡＲと、これらのＦＢＡＲ間に配置されている第１の音響減結合体および第２の音響減結合体とをさらに有しており、
前記音響共振電気絶縁体が、電気絶縁材料の４分の１波長層からなり、前記第１の音響減結合体と前記第２の音響減結合体との間に配置されており、
前記音響減結合体が音響ブラッグ構造からなり、当該音響ブラッグ構造が、二酸化シリコンの層の間に配置されている架橋ポリフェニレンポリマーの１つ以上の層を含む、音響ガルバニック分離装置。
【請求項２】
音響ガルバニック分離装置であって、
搬送信号の源、
前記搬送信号および情報信号を受信するよう接続されている変調器、
復調器、および
前記変調器と前記復調器との間に接続され、唯一の絶縁減結合積層型バルク音響共振子（ＩＤＳＢＡＲ）を備えている電気分離音響結合器を有し、
前記ＩＤＳＢＡＲに音響共振電気絶縁体が設けられており、当該音響共振電気絶縁体が、第１の音響共振電気絶縁体及び第２の音響共振電気絶縁体含み、
前記ＩＤＳＢＡＲが、第１の薄膜バルク音響共振子（ＦＢＡＲ）と、第２のＦＢＡＲと、これらのＦＢＡＲ間に次の記載順に配置された前記第１の音響共振電気絶縁体、音響減結合体および前記第２の音響共振電気絶縁体とを有しており、
前記第１及び第２の音響共振電気絶縁体がそれぞれ、半波長音響共振電気絶縁体であり、電気絶縁材料の半波長層からなっており、
前記音響減結合体が、音響ブラッグ構造からなり、当該音響ブラッグ構造が、二酸化シリコンの層の間に配置されている架橋ポリフェニレンポリマーの１つ以上の層を含む、音響ガルバニック分離装置。
【請求項３】
前記音響共振電気絶縁体が、窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムのうち１つを含む、請求項１または２に記載の音響ガルバニック分離装置。
【請求項４】
前記音響共振電気絶縁体の音響インピーダンスが、前記ＦＢＡＲの音響インピーダンスと適合している、請求項１から３のいずれか１項に記載の音響ガルバニック分離装置。
【請求項５】
前記音響共振電気絶縁体の音響インピーダンスと、前記ＦＢＡＲの音響インピーダンスとが異なるが、その差が１桁以上となることはない、請求項１から３のいずれか１項に記載の音響ガルバニック分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁され減結合されている積層型のバルク音響共振子が１つのみ設けられている音響ガルバニック分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願
本開示は、同時出願される次の開示、John D. Larson IIIによるAcoustic Galvanic Isolator Incorporating Single Decoupled Stacked Bulk Acoustic Resonator、John D. Larson III らによるAcoustic Galvanic Isolator Incorporating Film Acoustically-Coupled Transformer、John D. Larson IIIらによるAcoustic Galvanic Isolator Incorporating Series-Connected Decoupled Stacked Bulk Acoustic Resonators、およびJohn D. Larson IIIらによるAcoustic Galvanic Isolatorに関連する。これらの開示は全て、本開示の譲受人に譲渡され、参照により本願に組み込まれる。
【０００３】
背景技術
ガルバニック分離装置（ガルバニックアイソレータ、galvanic isolator）においては、情報信号はその入力から出力へと通過できるが、入力と出力との間に電気的な導電路は形成されない。電気的な導電路がないことによって、ガルバニック分離装置では、入力と出力との間での通過の際に生じる不都合な電圧を回避することができる。厳密に言えば、ガルバニック分離装置は、ＤＣ電圧のみをブロックするが、通常は、さらにＡＣ電圧、例えば電力供給ラインでの電圧および音声周波数での電圧もブロックする。ガルバニック分離装置の例としては、高データ速度デジタル情報信号を通過させるが、ＤＣ電圧をブロックし、さらには低周波数ＡＣ電圧をもブロックするデータ結合器（データカプラ）が挙げられる。
【０００４】
データ結合器の一例としては、光分離装置（オプトアイソレータ）、例えばAgilent Technologies, Incより販売されているものが挙げられる。光分離装置では、電気情報信号が、発光ダイオード（ＬＥＤ）によって光信号に変換される。その光信号は、非導電性の光伝達媒体、通常、エアギャップもしくは光導波路を通過し、光検出器によって受信される。光検出器は、光信号を電気信号に変換し戻す。この場合、ガルバニック分離が得られるのは、光信号が非導電性の光伝達媒体を通過することができ、金属性の導体は必要とされないからである。
【０００５】
他のデータ結合器は、磁気的に結合されている第１のコイルおよび第２のコイルからなる変換器を含む。電気情報信号が第１のコイルを通過することによって、その電気情報信号は磁束に変換される。この磁束は、空気もしくは非導電性の透磁磁性材料を通って第２のコイルに達する。第２のコイルでは、磁束を電気信号に変換し戻す。変換器によって、高データ速度情報信号の通過が可能となるが、ＤＣ電圧および低周波数ＡＣ電圧の伝達はブロックされる。磁束の輸送体の抵抗は、入力から出力へと通過するＤＣ電圧および低周波数ＡＣ電圧を妨げるのには十分に大きい。同様の分離を得るためにキャパシタをブロックすることもある。
【０００６】
低コストの光分離装置においては、通常、デバイス容量によって、また光デバイスの電力制限によってデータ速度が約１０Ｍｂ／ｓに制限される。変換器による手段を用いると、コイルには大きなインダクタンスが要求されるが、情報信号を高データ速度で伝達させることができる。このような対立する要求を調和させるのは難しいことが多い。キャパシタを使用する場合、情報信号は常に電気的に伝達されるので、導電路には完全な遮断は起こらない。より好ましい解決方法は、電気情報信号を信号の別の形態、例えば光もしくは磁束に変換し、その信号の別の形態を電気信号に変換し直す。これによって、入力と出力との間の電気路を省くことができる。
【０００７】
また、多くのデータ伝達システムは、１００Ｍｂ／ｓの速度で動作する。よって、１００Ｍｂ／ｓの速度で動作できるコンパクトで安価なガルバニック分離装置が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高いデータ速度で動作可能であって、コンパクトで安価なガルバニックアイソレータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の態様では、本発明はガルバニック分離装置を提供する。音響ガルバニック分離装置の態様は、搬送信号源、情報信号および搬送信号を受信するように接続されている変調器、復調器、ならびに変調器と復調器との間に接続されている電気的な分離を行う音響結合器（電気分離音響結合器もしくは電気分離音響カプラ）を備えている。この音響結合器は、音響的に共振する電気絶縁体（音響共振電気絶縁体）を有する唯一の絶縁性の減結合された積層型バルク音響共振子（絶縁減結合積層型バルク音響共振子、ＩＤＳＢＡＲ）を備えている。
【００１０】
ＩＤＳＢＡＲの第１の態様では、ＩＤＳＢＡＲは、第１の薄膜バルク音響共振子（ＦＢＡＲ）と、この第１のＦＢＡＲ上に積層された第２のＦＢＡＲと、これらＦＢＡＲ間に配置されている第１の音響減結合体（音響デカプラ）、音響共振電気絶縁体および第２の音響減結合体とを備えている。この第１の態様では、音響共振電気絶縁体は、電気絶縁材料の４分の１波長層からなっており、第１の音響減結合体と第２の音響減結合体との間に配置されている。
【００１１】
ＩＤＳＢＡＲの第２の態様では、音響共振電気絶縁体が第１の音響共振電気絶縁体であり、ＩＳＤＢＡＲはさらに、第１のＦＢＡＲと、この第１のＦＢＡＲ上に積層された第２のＦＢＡＲと、これらのＦＢＡＲ間に以下の記載順に設けられている第１の音響共振電気絶縁体、音響減結合体および第２の音響共振電気絶縁体とを有している。この第２の態様では、音響共振電気絶縁体はそれぞれ、２分の１波長音響共振電気絶縁体であり、電気絶縁材料の２分の１波長層からなっている。
【００１２】
第２の態様では、本発明は、情報信号をガルバニックに分離する方法もしくは情報信号を電気的に分離する方法を提供する。この方法の態様は、音響共振電気絶縁体を有する唯一の絶縁減結合積層型バルク音響共振子（ＩＤＳＢＡＲ）を含む電気分離音響結合器を準備し、搬送信号を供給し、情報信号により搬送信号を変調して、変調された電気信号を生成し、電気分離音響結合器を介して変調された電気信号を音響的に結合し、さらに、電気分離音響結合器を介して音響学的に結合された変調電気信号から情報信号を再生させることを含む。
【００１３】
単一のＩＤＳＢＡＲをベースとした電気分離音響結合器は、物理学的に小さく、その製造コストは低い。しかし、１００Ｍｂ／ｓを超えるデータ速度の情報信号を音響的に結合することができ、入力と出力との間に十分に高い絶縁破壊電圧を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の一態様による音響ガルバニック分離装置１０を示すブロック図である。音響ガルバニック分離装置１０は、電気情報信号ＳＩを入力端子と出力端子との間で伝達させるものであるが、入力端子と出力端子との間には電気的な分離が形成されている。音響ガルバニック分離装置１０は、ＤＣに対する電気的な分離を提供するだけでなく、ＡＣ電気分離も提供する。電気情報信号ＳＩは、通常、高データ速度のデジタルデータ信号であるが、別態様ではアナログ信号であってもよい。一用途では、電気情報信号ＳＩは、１００Ｍｂ／ｓのイーサネット信号である。
【００１５】
図示の例では、音響ガルバニック分離装置１０は、局部発信器１２、変調器、電気分離音響結合器１６および復調器１８からなっている。図示の例では、局部発信器１２は、電気搬送信号ＳＣの源である。変調器１４は、音響ガルバニック分離装置１０の入力端子２２、２４からの電気情報信号ＳＩを受信するように接続された入力を有している。変調器１４は、電気分離音響結合器１６の入力２６、２８に接続された出力を有している。
【００１６】
電気分離音響結合器１６の出力３２、３４は、復調器１８の入力に接続されている。復調器１８の出力は、音響ガルバニック分離装置１０の出力端子３６、３８に接続されている。
【００１７】
電気分離音響結合器１６は、図４を参照して以下に詳説する帯域通過周波数応答を有している。局部発信器１２は、電気分離音響結合器１６の通過帯域の名目上の中心での周波数で搬送信号ＳＣを発生する。音響ガルバニック分離装置１０の一態様では、電気分離音響結合器１６の通過帯域は、その中心周波数が１．９ＧＨｚになるようにしており、局部発信器１２も、周波数１．９ＧＨｚで搬送信号ＳＣを発生する。局部発信器１２は、変調器１４の搬送信号入力に搬送信号ＳＣを供給する。
【００１８】
変調器１４は、入力端子２２、２４からの電気情報信号ＳＩを受信し、搬送信号ＳＣを電気情報信号ＳＩにより変調させて、変調された電気信号ＳＭを発生させる。通常、この変調電気信号ＳＭは、電気情報信号ＳＩに応じて変調された搬送信号ＳＣであるが、任意の適切な変調方式を用いることができる。搬送信号が電気情報信号ＳＩによって変調された振幅を有し、電気情報信号ＳＩが０ｓおよび１ｓをそれぞれ表す低信号レベルおよび高信号レベルのデジタル信号である例では、変調電気信号ＳＭは、電気情報信号の０ｓおよび１ｓをそれぞれ表す小さな振幅および大きな振幅を有している。
【００１９】
以下に詳説するように、電気分離音響結合器１６は、入力２６、２８からの変調電気信号ＳＭを出力３２、３４に結合し、これにより、電気出力信号ＳＯを復調器１８の入力に提供する。電気出力信号ＳＯは、変調電気信号ＳＭと同様である、つまり、信号ＳＯは、搬送信号ＳＣと同じ周波数、変調電気信号ＳＭと同じ変調方式、および電気情報信号ＳＩと同じ情報内容を有する変調電気信号である。復調器１８は、電気出力信号ＳＯを復調して、電気情報信号ＳＩを再生された電気情報信号ＳＲとして再生させる。この再生電気情報信号ＳＲは、変調器１８から出力端子３６、３８へ出力される。
【００２０】
復調器１８は、電気情報信号ＳＩを、当分野で公知の方式で電気出力信号ＳＯから再生させる検出器（図示せず）を備えている。一例では、検出器は、電気出力信号ＳＯを整流して統合（integrate）し、電気情報信号ＳＩを再生させる。通常、電気情報信号ＳＩがデジタル信号であるような用途での使用を意図した態様では、復調器１８はさらに、検出器に後置させてクロックデータ再生（ＣＤＲ）回路を備えている。ＣＤＲ回路は、電気出力信号ＳＯから再生された未処理の電気情報信号の波形をきれいにするようにし、再生電気情報信号ＳＲを発生するよう働く。変調器１８は、再生電気情報信号ＳＲを、音響ガルバニック分離装置１０の出力端子３６、３８に供給する。
【００２１】
音響ガルバニック分離装置１０の、局部発信器１２、変調器１４および復調器１８としての使用に適した回路は、当分野で知られている。したがって、局部発信器１２、変調器１４および復調器１８については、さらに詳説しない。
【００２２】
図１に示す態様では、局部発信器１２を、音響ガルバニック分離装置１０の一部として図示した。別の態様では、音響ガルバニック分離装置１０が、局部発信器の代わりに搬送信号入力端子（図示せず）を有しており、この端子を介して、外部の搬送信号発生器からの搬送信号ＳＣを受信する。このような態様では、搬送信号入力端子が、音響ガルバニック分離装置のための搬送信号源を提供する。
【００２３】
音響ガルバニック分離装置１０における電気分離音響結合器１６として使用可能な本発明のいくつかの態様による音響結合器を以下に説明する。そのような態様は全て、図４を参照して以下により詳しく説明するように、帯域通過周波数応答を有している。音響結合器の通過帯域は、中心周波数および帯域幅によって特徴付けられる。通過帯域の帯域幅によって、音響結合器によって音響的に結合できる情報信号のデータ速度の最大値が決定される。説明を簡単にするために、以下、音響結合器の通過帯域の中心周波数を、「音響結合器の中心周波数（center frequency of the acoustic coupler）」と呼ぶ。後述のように、音響結合器の態様は、部分的に様々な音響伝達材料の層からなっており、その音響伝達材料の層の厚みは、音響結合器の中心周波数に周波数が名目上等しい（音響結合器の中心周波数に等しい公称周波数を有する）音響信号の音響伝達材料における周波数によって決まる。図１に示す音響ガルバニック分離装置１０では、搬送信号ＳＣの周波数は、電気分離音響結合器１６として使用される音響結合器の中心周波数に名目上等しい。
【００２４】
本開示では、「４分の１波長層」という言葉は、音響結合器の中心周波数に周波数が名目上等しい音響信号の材料における波長の４分の１の奇整数倍に等しい公称厚みｔを有する音響伝達材料の層を表すのに用いる。つまり、
ｔ≒（２ｍ＋１）λｎ／４      （１）
［式中、λｎは音響伝達材料における上記の音響信号の波長であり、ｍはゼロ以上の整数］である。４分の１波長層の厚みは、λｎ／４の約±１０％だけ公称厚みと異なっていてよい。性能のいくらかの低下を伴うが、この公差範囲外の厚みも使用できる。しかし、４分の１波長層の厚みは、常にλｎ／２の整数倍より大きく異なっている。
【００２５】
さらに、本開示では、層の材料における上述の音響信号の４分の１波長の特定数を合わせたものに等しい厚みを有する４分の１波長の層は、「４分の１波長層（quarter?wave layer）」という言葉の前に、４分の１波長の数を表す数字を付けることによって表される。例えば、「一４分の１波長層（one quarter-wave layer）」という言葉は、音響結合器の中心周波数に等しい周波数の音響信号の材料における波長の４分の１に等しい公称厚みｔを有する、つまり、ｔ≒λｎ／４（式（１）においてｍ＝０）である音響伝達材料の層を表すのに用いる。一４分の１波長層は、可能な最小厚みを有する４分の１波長層である。同様に、三４分の１波長層（three quarter-wave layer）は、上述の音響信号の材料における波長の４分の３に等しい公称厚みｔを有する、つまり、ｔ≒３λｎ／４（式（１）においてｍ＝１）である。
【００２６】
「半波長層」という用語は、音響結合器の中心周波数に周波数が等しい音響信号の材料における波長の半分の整数倍に等しい公称厚みｔを有する、つまり、
ｔ≒ｎλｎ／２      （２）
［式中、ｎは、ゼロより大きい整数である］である音響伝達材料の層を表すのに用いる。半波長層の厚みは、λｎ／２の約±１０％だけ公称厚みと異なっていてもよい。いくらかの性能の低下を伴うが、この公差範囲外の厚みを利用することができる。しかし、半波長層の厚みは、常にλｎ／４の奇整数倍から大きく異なっている。また、「半波長層」という言葉の前に数字を付けて、層材料中の上述の音響信号の半波長の特定数を合わせたものに等しい厚みを有する層を表す。
【００２７】
音響ガルバニック分離装置およびその構成要素である電気分離音響結合器は、「絶縁破壊電圧（breakdown voltage）」によって特徴付けられる。音響ガルバニック分離装置の絶縁破壊電圧は、音響ガルバニック分離装置の入力端子と出力端子との間に印加した時、しきい値リーク電流よりも大きなリーク電流を生じさせるような電圧である。複数の入力端子および複数の出力端子を備えている音響ガルバニック分離装置では、本開示に示すように、入力端子が互いに電気的に接続され、出力端子も互いに電気的に接続されており、これにより、絶縁破壊電圧の測定が行われる。電気分離音響結合器の絶縁破壊電圧は、音響共振電気絶縁体の入力と出力との間に印加した時、しきい値リーク電流より大きなリーク電流が流れるような電圧である。複数の入力および複数の出力を備えている電気分離音響結合器では、本開示に示すように、入力が互いに電気的に接続され、出力も互いに電気的に接続されており、絶縁破壊電圧の測定が得られる。しきい値リーク電流は、用途によって異なるが、通常、マイクロアンペアのオーダーである。
【００２８】
図２に、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本出願に組み込まれている、John D. Larson IIIによるAcoustic Galvanic Isolator Incorporating Single Decoupled Stacked Bulk Acoustic Resonatorとの発明の名称の上述の米国特許出願に開示されている電気分離音響結合器の例示的な態様１００の概略図を示す。音響結合器１００は、単一の減結合積層型バルク音響共振子（ＤＳＢＡＲ）１０６、入力２６、２８、出力３２、３４、ＤＳＢＡＲ１０６を入力２６、２８に接続する電気回路１４０、およびＤＳＢＡＲ１０６を出力３２、３４に接続する電気回路１４１を備えている。ＤＳＢＡＲ１０６は、電気分離音響減結合体１３０を組み込んでおり、これにより、入力２６、２８と出力３２、３４との間の電気的な分離が得られる。
【００２９】
図１に示す音響ガルバニック分離装置１０において電気分離音響結合器１６として使用する場合、音響結合器１００は、入力２６、２８からの変調電気信号ＳＭを出力３２、３４に音響的に結合し、その一方で、入力２６、２８と出力３２、３４との間に電気的な分離がもたらされる。よって、音響結合器１００は、出力端子３６、３８を入力端子２２、２４から効果的にガルバニック分離し、これにより、出力端子の電圧を、入力端子とは、特定の絶縁破壊電圧までの電圧だけ相違させることができる。
【００３０】
ＤＳＢＡＲ１０６は、下方バルク音響共振子（ＦＢＡＲ）１１０、このＦＢＡＲ１１０上に積層された上方ＦＢＡＲ１２０、および下方ＦＢＡＲ１１０と上方ＦＢＡＲ１２０との間に設けられている電気絶縁音響減結合体１３０を備えている。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素子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、これらの電極間に設けられている圧電素子１２６とからなっている。音響減結合体１３０は、ＦＢＡＲ１１０の電極１１４とＦＢＡＲ１２０の電極１２２との間に配置されている。
【００３１】
電気回路１４０は、ＦＢＡＲ１１０の電極１１２および１１４を入力２６、２８にそれぞれ接続している。電気回路１４１は、ＦＢＡＲ１２０の電極１２２および１２４を出力３２、３４にそれぞれ接続している。入力２６、２８で変調電気信号ＳＭが受信されると、ＦＢＡＲ１１０の電極１１２、１１４間に電圧が印加される。ＦＢＡＲ１１０は、変調電気信号ＳＭを音響信号に変換する。特に、電極１１２および１１４によって圧電素子１１６にかけられた電圧は、圧電素子１１６を機械的に変形させ、これにより、ＦＢＡＲ１１０が、変調電気信号の周波数で機械的に振動する。電気絶縁音響減結合体１３０は、ＦＢＡＲ１１０によって生成した音響信号の一部をＦＢＡＲ１２０に結合する。さらに、電気分離音響減結合体１３０は電気的に絶縁性であり、すなわち、ＦＢＡＲ１２０をＦＢＡＲ１１０から電気的に分離している。ＦＢＡＲ１２０は、音響減結合体１３０によって結合された音響信号を受信し、その音響信号を、圧電素子１２６を横切って現れる電気信号に変換し戻す。つまり、電気信号は、電極１２２および１２４によってピックアップされ、出力３２、３４にそれぞれ電気出力信号ＳＯとして供給される。出力３２、３４間に現れる電気出力信号ＳＯは、同じ周波数を有しており、入力２６、２８間に適用された変調電気信号ＳＭの情報の内容を含む。このように、音響結合器１００は、入力２６、２８からの変調電気信号ＳＭを出力３２、３４に結合する。
【００３２】
音響減結合体１３０は、ＦＢＡＲ１１０によって発生した音響信号のＦＢＡＲ１２０への結合を制御し、ひいては音響結合器１００の帯域幅を制御する。特に、音響減結合体とＦＢＡＲ１１０および１２０との間の音響インピーダンスの実質的な不整合によって、音響減結合体は、ＦＢＡＲ１１０によって生成された音響信号を、ＦＢＡＲ間の直接的な接触結合よりも少ない程度でＦＢＡＲ１２０に結合する。
【００３３】
入力端子２２、２４と出力端子３６、３８との間の音響ガルバニック分離装置１０の絶縁破壊電圧は、通常、典型的な態様では、図２に示す音響結合器１００の絶縁破壊電圧に依存する。音響結合器１００の絶縁破壊電圧は、典型的な態様では、電気絶縁音響減結合体１３０の絶縁破壊電圧に依存する。いくつかの態様では、音響減結合体１３０は、音響減結合材料の一４分の１波長層からなっている。典型的な音響減結合材料の一４分の１波長層の厚みは、２００ｎｍである。このような音響減結合体を組み込んだ音響結合器１００の一態様の絶縁破壊電圧は、音響減結合層の厚みおよび音響減結合材料の破壊電界によって決まる。音響減結合層の厚みが増すと、音響結合器の絶縁破壊電圧が増大するが、変調電気信号ＳＭが入力２６、２８から出力３２、３４へ結合される際の信号の完全性は低下してしまう。これによって、電気出力信号ＳＯからの再生電気情報信号ＳＲの再生が良好に行われることはますます困難となる。電気出力信号ＳＯの信号の完全性は、より厚い音響減結合体が複数の音響モードをサポート可能であることによって、低下してしまう。
【００３４】
音響結合器１００の別の態様では、音響減結合体１３０は、電気絶縁ブラッグ構造からなっている。ブラッグ構造が１つ以上の絶縁層を有している音響減結合体１３０の態様は、通常、単一の音響減結合層からなる態様よりも大きな絶縁破壊電圧を有している。
【００３５】
ガルバニック分離装置の中には、入力端子と出力端子との間で１キロボルトよりも大きな絶縁破壊電圧を有することが必要とされるものもある。音響結合器１００においては、音響減結合体１３０のみが、入力２６、２８と出力３２、３４との間の電気分離を提供している。電気分離音響結合器１６が音響結合器１００として実施されている音響ガルバニック分離装置１０の態様が、そのような絶縁破壊電圧の要求を満たすことは難しい。
【００３６】
次に、本発明による音響結合器のさらなる態様を説明する。この態様は、単一の絶縁減結合積層型バルク音響共振子（ＩＤＳＢＡＲ）であって、その構成要素である薄膜バルク音響共振子（ＦＢＡＲ）間に１つ以上の音響共振電気絶縁体を有するものを備えている。この１つ以上の音響共振電気絶縁体は、入力２６、２８と出力３２、３４との間に、前述の電気絶縁音響減結合体１３０がもたらすよりも大きな電気的分離を提供する。したがって、本発明のこれらの態様による音響結合器は、図２および４を参照して説明した上記の音響結合器１００よりも実質的に大きな絶縁破壊電圧を有している。
【００３７】
図３は、本発明の第１の態様による音響結合器２００の一例を示す概略図である。音響結合器２００は、第１のＩＤＳＢＡＲの態様による絶縁減結合積層型バルク音響共振子（ＩＤＳＢＡＲ）２０６を備えている。その態様の最も簡単な形態では、第１のＩＤＳＢＡＲの態様によるＩＤＳＢＡＲは、その構成要素であるＦＢＡＲ間に、第１の音響減結合体、４分の１波長音響共振電気絶縁体、および第２の音響減結合体をこの順序で備えている。第１のＩＤＳＢＡＲの態様によるＩＤＳＢＡＲは、図２を参照して上で説明した音響結合器１００よりも実質的に大きな絶縁破壊電圧を音響結合器２００に提供する。図３に示す例では、音響結合器２００は、さらに、入力２６、２８、出力３２、３４、ＩＤＳＢＡＲ２０６を入力２６、２８に接続する電気回路１４０、およびＩＤＳＢＡＲ２０６を出力３２、３４に接続する電気回路１４１を備えている。
【００３８】
図１に示す音響ガルバニック分離装置１０における電気分離音響結合器１６として使用する場合、音響結合器２００は、入力２６、２８からの変調電気信号ＳＭを出力３２、３４に音響的に結合する。つまり、音響結合器２００は、出力端子３６、３８を入力端子２２、２４から効果的にガルバニック分離し、出力端子の電圧を、特定の絶縁破壊電圧までの電圧だけ入力端子からの電圧と相違させることができる。
【００３９】
図３に示すＩＤＳＢＡＲ２０６の例示的な態様は、下方薄膜バルク音響共振子（ＦＢＡＲ）１１０、ＦＢＡＲ１１０上に積層された上方薄膜バルク音響共振子１２０、ならびにＦＢＡＲ１１０とＦＢＡＲ１２０との間に記載順に配置されている第１の音響減結合体１３０、４分の１波長音響共振電気絶縁体２１６および第２の音響減結合体２３０を備えている。ＩＤＳＢＡＲ２０６の別の態様は、ＦＢＡＲ１１０と１２０との間に配置されている、２つ以上の（ｎ）４分の１波長音響共振電気絶縁体であって対応する数（ｎ＋１）の音響減結合体と交互配置されているものを備えている。
【００４０】
ＦＢＡＲ１１０および１２０ならびに電気回路１４０および１４１は、図２を参照して上に説明したので、ここで再度説明はしない。第１の音響減結合体１３０、音響共振電気絶縁体２１６および第２の音響減結合体２３０は、ＦＢＡＲ１１０の電極１１４とＦＢＡＲ１２０の電極１２２との間に配置されている。
【００４１】
入力２６、２８で受信された変調電気信号ＳＭにより、ＦＢＡＲ１１０の電極１１２および１１４間に電圧が印加される。ＦＢＡＲ１１０は、変調電気信号ＳＭを、変調電気信号ＳＭと同じ周波数を有する音響信号、つまり搬送信号ＳＣと同じ周波数で音響信号に変換する。特に、圧電素子１１６を横切って電極１１２および１１４により印加された電圧によって、圧電素子１１６は機械的に変形し、これにより、ＦＢＡＲ１１０が、変調電気信号ＳＭの周波数で振動する。変調電気信号ＳＭに応じてＦＢＡＲ１１０によって発生される音響信号の一部は、第１の音響減結合体１３０によって、音響共振電気絶縁体２１６に結合される。音響共振電気絶縁体２１６は、ＦＢＡＲ１１０および１２０と同じ周波数で音響共振するように構成されている。音響共振電気絶縁体２１６は、第１の音響減結合体１３０によって結合された音響信号を受信し、音響信号に応答して振動する。音響共振電気絶縁体２１６の振動によって発生した音響信号の一部は、第２の音響減結合体２３０によってＦＢＡＲ１２０に結合される。ＦＢＡＲ１２０は、第２の音響減結合体２３０によって結合された音響信号を受信し、その音響信号を電気信号へと再び変換する。圧電素子１２６を横切って現れる出力電気信号ＳＯは、電極１２２および１２４によってピックアップされ、出力３２、３４にそれぞれ供給される。出力３２、３４間に現れる電気出力信号ＳＯは、同じ周波数を有しており、入力２６、２８間に適用された変調電気信号ＳＭの情報内容を含む。
【００４２】
音響共振電気絶縁体２１６は、電気絶縁材料の４分の１波長層からなっている。音響共振電気絶縁体２１６が一４分の１波長層である音響結合器２００の態様は、通常、入力２６、２８からの変調電気信号ＳＭを最適な信号完全性で出力３２、３４に結合する。
【００４３】
音響共振電気絶縁体２１６は、ＦＢＡＲ１２０をＦＢＡＲ１１０から電気的に絶縁している。通常、音響減結合体１３０および２３０も、電気的に絶縁性であり、よって、ＦＢＡＲ１１０とＦＢＡＲ１２０との間でさらなる電気絶縁がもたらされる。よって、音響結合器２００によって、入力２６、２８からの変調電気信号ＳＭが出力３２、３４に効果的に結合されるが、出力３２、３４は入力２６、２８から電気的に絶縁される。
【００４４】
音響共振電気絶縁体２１６の電気絶縁材料は、通常、ＦＢＡＲ１１０およびＦＢＡＲ１２０と音響インピーダンスが適合する誘電体もしくは圧電材料である。例えば、音響共振電気絶縁体２１６は、ＦＢＡＲ１１０およびＦＢＡＲ１２０のそれぞれの圧電素子１１６および１２６と同じ材料から製造されていてよい。音響共振電気絶縁体２１６と圧電素子１１６および１２６とで音響インピーダンスが異なる態様でも、音響インピーダンスの差は、実質的に一桁より小さい。例えば、音響インピーダンスは、２より小さい比を有している。音響共振電気絶縁体２１６の材料が例えば誘電体である態様では、音響共振電気絶縁体２１６の材料は、圧電素子１１６および１２６とは異なる。音響共振電気絶縁体２１６に適した誘電体材料は、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３および非圧電性窒化アルミニウムＡｌＮである。
【００４５】
音響共振電気絶縁体２１６が、最適な一４分の１波長層であったとしても、音響共振電気絶縁体２１６の典型的な圧電および誘電材料中の音速は、後述の音響減結合体１３０および２３０の典型的な材料中の音速よりも実質的に高い。したがって、例えば窒化アルミニウムの一４分の１波長層である音響共振電気絶縁体２１６は、典型的な音響減結合材料の一４分の１波長層の約７倍の厚みを有している。その結果、そのような音響共振電気絶縁体２１６の態様を横切って印加される入力２６、２８と出力３２、３４との間の所与の電圧は、図２に示すような音響結合器１００の音響減結合体１３０を横切って印加される電圧よりもずっと低い電界をもたらす。したがって、音響結合器２００は、通常、図２に示す音響結合器１００よりも大きな絶縁破壊電圧を有している。
【００４６】
音響結合器２００では、第１の音響減結合体１３０は、ＦＢＡＲ１１０によって発生した音響信号の音響共振電気絶縁体２１６への結合を制御し、第２の音響減結合体２３０は、音響共振電気絶縁体２１６からの音響信号のＦＢＡＲ１２０への結合を制御する。音響減結合体１３０および２３０は共に、音響結合器２００の帯域幅を規定する。特に、第１の音響減結合体１３０とＦＢＡＲ１１０との間の音響インピーダンス、ならびに第１の音響減結合体１３０と音響共振電気絶縁体２１６との間の音響インピーダンスの実質的な不整合によって、音響減結合体１３０は、ＦＢＡＲ１１０からの音響信号を音響共振電気絶縁体２１６へ、ＦＢＡＲ１１０と音響共振電気絶縁体２１６との直接接触により形成される結合よりも小さな度合いで結合する。同様に、第２の音響減結合体２３０と音響共振電気絶縁体２１６との間の音響インピーダンス、ならびに音響減結合体２３０とＦＢＡＲ１２０との間の音響インピーダンスの実質的な不整合によって、音響減結合体２３０は、音響共振電気絶縁体２１６からの音響信号をＦＢＡＲ１２０へ、音響共振電気絶縁体２１６とＦＢＡＲ１２０との直接的な接触による結合よりも小さい割合で結合する。２つの音響減結合体１３０および２３０によって、音響結合器２００は、図２を参照して上で説明した、音響減結合体１３０を単独で備えている音響結合器１００よりもいくらか狭い通過帯域を有することになる。
【００４７】
図４に、ＩＤＳＢＡＲ２０６の例示的な態様の周波数応答特性を示す。ＩＤＳＢＡＲ２０６は、１００ＭＨｚより大きな通過帯域幅に対するフラット帯域内応答を示し、この帯域幅は、１００Ｍｂ／ｓより大きなデータ速度を有する電気情報信号ＳＩにより搬送信号ＳＣを変調することによって得られる変調電気信号ＳＭの態様の全帯域幅を伝達するのに十分広いものとなっている。ＩＤＳＢＡＲ２０６の周波数応答は、帯域幅の外部に向かって急な勾配をなしている広がりをさらに示す。
【００４８】
図５Ａは、音響結合器２００の例示的な態様の構造を示す平面図である。図５Ｂおよび５Ｃはそれぞれ、図５Ａに示されている切断線５Ｂ−５Ｂおよび５Ｃ−５Ｃに沿った断面図を示す。図３および図５Ａ〜５Ｃにおいて音響結合器２００の要素を表すために同じ参照番号を使用している。
【００４９】
図５Ａ〜５Ｃに示す音響結合器２００の態様では、ＩＤＳＢＡＲ２０６は、基板１０２内に画定された空洞１０４上に懸架されている。ＩＤＳＢＡＲ２０６を空洞上に懸架することによって、積層型ＦＢＡＲ１１０、１２０、およびＩＤＳＢＡＲ２０６を構成している音響共振電気絶縁体２１６が、変調電気信号ＳＭに応答して機械的に共振することができる。積層型ＦＢＡＲおよび音響共振電気絶縁体を機械的に共振させる別の懸架の形式も可能である。例えば、ＩＤＳＢＡＲ２０６を、ブラッグ反射器（図示せず）によって基板１０２から音響学的に分離する。これは、本開示の譲受人に譲渡され、参照により本願に組み込まれている、John D. Larson IIIのCavity-Less Film Bulk Acoustic Resonator(FBAR) Devicesという名称の米国特許出願公開第２００５０１０４６９０号明細書に記載されている通りである。
【００５０】
いくつかの態様では、基板１０２の材料は、単結晶シリコンである。しかし、単結晶シリコンは半導体であり、よって、良好な電気絶縁体ではないので、基板１０２は、通常は、図５Ａ〜５Ｃに示す例のように、単結晶シリコンのベース層１０１とベース層の主表面上に配置されている誘電体材料の絶縁層１０３とからなっている。絶縁層の例示的な材料は、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ポリイミド、架橋ポリフェニレンポリマーおよび他の任意の適切な電気絶縁材料を含む。絶縁層１０３は、ＩＤＳＢＡＲ２０６および電気回路１４０および１４１（図３）を、ベース層１０１から絶縁する。別態様では、基板１０２の材料は、セラミックス材料、例えばアルミナからなっていてよく、このような材料は、極めて高い電気抵抗性および絶縁破壊電界を有している。
【００５１】
図５Ａ〜５Ｃに示す音響結合器２００の一態様では、図３に示す入力２６、２８は、端子パッド２６、２８としてそれぞれ実施されており、基板１０２の主表面上に配置されている。図３に示す電気回路１４０は、端子パッド２６からＦＢＡＲ１１０の電極１１２に延びる電気トレース１３３と、端子パッド２８からＦＢＡＲ１１０の電極１１４に延びる電気トレース１３５とからなっている。電気トレース１３３は、基板１０２の主表面上に部分的にかつ圧電素子１１６の下に部分的に延びており、電気トレース１３５は、基板１０２の主表面上に部分的にかつ圧電素子１１６の上に部分的に延びている。出力３２、３４は、基板１０２の主表面上に配置されている端子パッド３２、３４として実施されている。図３に示す電気回路１４１は、端子パッド３２からＦＢＡＲ１２０の電極１２２へ延びている電気トレース１３７と、端子パッド３４からＦＢＡＲ１２０の電極１２４へ延びている電気トレース１３９とからなっている。電気トレース１３７は、音響減結合体２３０、音響共振電気絶縁体２１６、音響減結合体１３０、圧電素子１２６および基板１０２の主表面上に部分的に延びている。電気トレース１３９は、圧電素子１２６、音響減結合体２３０、音響共振電気絶縁体２１６、音響減結合体１３０、圧電素子１１６および基板１０２の主表面上を部分的に延びている。
【００５２】
音響ガルバニック絶縁体１０のいくつかの態様では、局所的発信器１２、変調器１４、電気絶縁音響結合器１６および復調器１８が、共通の基板１０２内および共通の基板１０２上に形成されている。このような態様では、端子パッド２６、２８、３２および３４は、通常、省かれ、電気トレース１３３および１３５が、変調器１４の一部を構成する対応のトレースに接続されるように延びており、電気トレース１３７および１３８が、復調器１８の一部を構成する対応のトレースに接続されるように延びている。
【００５３】
図６Ａに、第１の音響原結合器１３０の第１の態様を示す図５Ｂにおいてマークされた部分６Ａの拡大図を示す。図６Ａに示す態様では、第１の音響減結合体１３０は、ＦＢＡＲ１１０の電極１１４と音響共振電気絶縁体２１６との間に設けら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。また、第２の音響減結合体２３０（図５Ｂ）は、音響共振電気絶縁体２１６とＦＢＡＲ１２０の電極１２２との間に設けられている音響減結合材料の音響減結合層２３１からなっている。第１の音響減結合体について、以下に詳説する。音響減結合体１３０の以下の記述は音響減結合体２３０についても当てはまるので、音響減結合体２３０については別途説明しない。
【００５４】
音響減結合層１３１の音響減結合材料は、空気と、ＦＢＡＲ１１０および１２０の材料ならびに音響共振電気絶縁体２１６との間の中間の音響インピーダンスを有している。音響減結合体１３０が追加的な電気的絶縁をＦＢＡＲ１１０と１２０との間にもたらす一態様では、音響減結合材料は、さらに、高い電気抵抗および高い絶縁破壊電圧を有している。
【００５５】
ＦＢＡＲ１１０および１２０の圧電素子１１６および１２６の圧電材料はそれぞれ、通常、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）であり、電極１１２、１１４、１２２および１２４の材料は、通常モリブデン（Ｍｏ）である。いくつかの態様では、音響共振電気絶縁体２１６の材料も、窒化アルミニウムである。スパッタリングによって堆積された窒化アルミニウムは、例えば、計算上の約８７５ｋＶ／ｍｍの絶縁破壊電界を有している。ＡｌＮの音響インピーダンスは、通常、約３５Ｍｒａｙｌであり、モリブデンの音響インピーダンスは、約６３Ｍｒａｙｌである。空気の音響インピーダンスは、約１ｋｒａｙｌである。
【００５６】
通常、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の圧電素子１１６および１２６を構成する圧電材料の音響インピーダンスの約１桁小さい。音響結合器２００の通過帯域の帯域幅は、音響減結合層１３１の音響減結合材料と、ＦＢＡＲ１１０および音響共振電気絶縁体２１６の材料との間の音響インピーダンス差に依存する。ＦＢＡＲ１１０の材料が、上述のように、約２Ｍｒａｙｌ〜約８Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有する音響減結合材料である音響結合器２００の態様では、音響ガルバニック分離装置１０（図１）が１００Ｍｂ／ｓより大きなデータ速度で動作できるのに十分な通過帯域幅を有する音響減結合体が得られる。
【００５７】
図６Ａに示す音響減結合体１３０の態様では、音響減結合層１３１は、４分の１波長層である。しかし、音響減結合材料１３１が一４分の１波長層よりも厚い音響結合器２００の態様は、不要もしくは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が、それは、そのようなより厚みのある音響減結合層は複数の音響モードをサポート可能だからである。この不要応答アーチファクトは、音響結合器２００によって出力された電気出力信号ＳＯの「アイ（eye）」の開きを減少させる傾向がある。音響ガルバニック分離装置１０（図１）によって出力される再生電気情報信号ＳＲの完全性を保証するため、音響結合器２００が、音響減結合層１３１として一４分の１波長層よりも厚い層を有する態様では、通常、音響結合器２００が音響減結合層１３１として一４分の１波長層（ｍ＝０）を有する態様よりも精度の高いタイプのクロックデータ再生回路を復調器１８において利用する。音響減結合層１３１が一４分の１波長層である音響結合器２００の態様は、入力２６、２８からの変調された情報信号ＳＭを出力３２、３４へ最適な信号完全性で結合する。
【００５８】
いくつかの態様では、音響減結合層１３１は、音響減結合材料のための液体の前駆体を電極１１４上にスピンコーティングすることによって形成される。この場合、音響減結合材料で被覆された表面は輪郭形状を有するので、スピンコーティングによって形成されたこの音響減結合層は、通常、異なる厚みの領域を有している。このような態様では、音響減結合層１３１の厚みは、電極１１４および音響共振電気絶縁体２１６との間に配置されている音響減結合層の一部の厚みということになる。
【００５９】
多くの材料が、上述の範囲内の音響インピーダンスを有しており、上述の厚み範囲内の均一な厚みを有する層に塗布することができる。さらに、多くの材料が、追加的に電気絶縁性を有し、また高い絶縁破壊電界を有する。よって、このような材料は、音響減結合層１３１の音響減結合材料としての使用に潜在的に適している。しかし、音響減結合材料は、音響減結合層１３１を堆積させて音響減結合体１３０を形成した後に実施される製造作業の高い温度に対して耐性がなければならない。音響結合器２００の実用的な態様では、音響共振電気絶縁体２１６、電極１２２、１２４、および圧電層１２６を、音響減結合材料を堆積させた後にスパッタリングにより堆積させる。堆積プロセス中は４００℃にもの温度に達する。よって、このような温度に対して安定性が保たれる材料が、音響減結合材料として使用される。
【００６０】
典型的な音響減結合材料は、ＦＢＡＲ１１０および１２０ならびに音響共振電気絶縁体２１６と比較して単位長さ当たりきわめて高い音響減数を有している。しかし、音響減結合層１３１は、通常、１μｍより薄く、音響減結合材料の音響減結合層１３１によって導入される音響減衰は、通常は無視できる。
【００６１】
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、音響減結合体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によって得られる。ポリイミドは、約４Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有しており、約１６５ｋＶ／ｍｍの絶縁破壊電界を有している。
【００６２】
別の態様では、ポリ（ｐ−キシリレン）を、音響減結合層１３１の音響減結合材料として使用する。このような態様では、音響減結合体１３０は、真空堆積によって電極１１４に塗布されたポリ（ｐ−キシリレン）の音響減結合層１３１によって得られる。ポリ（ｐ−キシリレン）は、パリレン（parylene）としても知られる。パリレンが得られる二量体前駆体のジ−ｐ−パリレンおよびパリレンの層を真空堆積を実施するための装置は、多くの製造業者から販売されている。パリレンは、約２．８Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスおよび約２７５ｋＶ／ｍｍの絶縁破壊電界を有している。
【００６３】
別の態様では、音響減結合層１３１の音響減結合材料として、架橋された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、音響減結合体１３０が、架橋されたポリフェニレンポリマーの音響減結合層１３１によって提供され、この架橋ポリフェニレンポリマーの前駆体溶液は、スピンコーティングによって電極１１４に塗布される。架橋ポリフェニレンポリマーは、集積回路における使用のための低誘電率誘電体材料として開発されてきたものであり、したがって、音響共振電気絶縁体２１６およびＦＢＡＲ１２０の後続の製造中に音響減結合材料が晒される高い温度でも安定なままである。架橋ポリフェニレンポリマーは、約２Ｍｒａｙｌの計算上の音響インピーダンスを有している。この音響インピーダンスは、１９９Ｍｂ／ｓを超えるデータ速度での動作のための十分な通過帯域幅を有する音響結合器２００をもたらす音響インピーダンスの範囲内にある。
【００６４】
重合によりそれぞれの架橋ポリフェニレンポリマーが得られる様々なオリゴマーを含む前駆体溶液は、SiLKの登録商標で、The Dow Chemical Company, Midland, MIより販売されている。前駆体溶液は、スピンコーティングによって塗布される。SiLK（登録商標）Jという名の前駆体溶液の１つから得られた架橋ポリフェニレンポリマーは、さらに、接着促進剤を含有し、その計算上の音響インピーダンスは２．１Ｍｒａｙｌとなっている、つまり、約２Ｍｒａｙｌである。この架橋ポリフェニレンポリマーは、約４００ｋＶ／ｍｍの絶縁破壊電界を有している。
【００６５】
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は、ビスシクロペンタジエノン含有モノマーおよび芳香族アセチレン含有モノマーから製造される。このようなモノマーを使用することによって、必要以上の置換を行う必要なく溶解性のオリゴマーが形成される。前駆体溶液は、γ−ブチロラクトン溶剤およびシクロヘキサン溶剤に溶解される特定のオリゴマーを含有している。オリゴマーの前駆体溶液中の割合によって、前駆体溶液をスピンコーティングした際の層厚みが決定される。塗布後、熱を加えることによって溶剤を蒸発させ、その後、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、新たな芳香環を形成する。さらなる硬化によって、架橋ポリフェニレンポリマーが得られる。上述の架橋ポリフェニレンポリマーは、参照により本発明に組み込まれている、Godschalxらによる米国特許第５９６５６７９号明細書に開示されている。さらなる実際的な詳細は、参照により本発明に組み込まれる、MartinらのDevelopment of Low-Dielectric Constant Polymer for the Fabrication of Intefrated Circuit Interconnect, 12 ADVANCED MATERIALS, 1796(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、より低い誘電率およびより高い絶縁破壊電圧を有している。さらに、前駆体溶液のスピンオン層によって、音響減結合層１３１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を製造することができる。
【００６６】
一態様では、音響減結合体１３０を提供する音響減結合層１３１の音響減結合材料は、ＦＢＡＲ１１０および１２０ならびに音響共振電気絶縁体２１６の材料よりも実質的に大きい音響インピーダンスを有する材料である。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、そのような材料は、将来的に入手可能となる、つまり、低音響インピーダンスのＦＢＡＲ材料が将来的に入手可能となるであろう。そのような高音響インピーダンス音響減結合材料の４分の１波長の厚みは、上述の通りである。
【００６７】
音響減結合層１３１および音響減結合層２３１を、同じ音響減結合材料の４分の１波長層として説明した。しかし、音響減結合層１３１および音響減結合層２３１は、別態様では、異なる音響減結合材料からなる４分の１波長層であってもよい。
【００６８】
図６Ｂに、第１の音響減結合体１３０の第２の態様を示す図５Ｂにおいて６Ａでマークした部分のさらなる拡大図を示す。図６Ｂに示す態様では、第１の音響減結合体１３０は、電極１１４と音響共振電気分離装置２１６との間に配置されている音響ブラッグ構造１６１からなっており、第２の音響減結合体２３０は、音響共振電気分離装置２１６と電極１２２との間に配置されている音響ブラッグ構造（図示せず）からなっている。
【００６９】
第１の音響減結合体１３０を構成している音響ブラッグ構造１６１について以下に詳しく説明する。第１の音響減結合体１３０の以下の説明は、第２の音響減結合体２３０にも当てはまるので、音響減結合体２３０は別途説明しない。音響ブラッグ構造１６１は、高音響インピーダンスブラッグ要素１６５および１６７との間に配置されている低音響インピーダンスブラッグ要素１６３を備えている。音響共振電気分離体２１６によって電気絶縁を形成することによって、ブラッグ構造１６１は、全ての導電性のブラッグ要素を含むこともできる。しかし、ブラッグ要素１６３、１６５および１６７の少なくとも１つが、高電気抵抗、低誘電率および高い絶縁破壊電圧を有する材料の層を含むブラッグ構造１６１の態様により、音響結合器２００の絶縁破壊電圧は増大する。
【００７０】
ブラッグ要素１６３、１６５および１６７のそれぞれは、４分の１波長層である。低音響インピーダンスブラッグ要素１６３は、低音響インピーダンス材料の４分の１波長層であり、高音響インピーダンスブラッグ要素１６５および１６７は、それぞれ高音響インピーダンス材料の４分の１波長層である。ブラッグ要素の材料の音響インピーダンスは、互いの相対的な音響インピーダンスの、および圧電素子１１６および１２６の圧電材料の音響インピーダンスに対する「低さ」および「高さ」で特徴付けられる。
【００７１】
一態様では、低音響インピーダンスブラッグ要素１６３は、音響インピーダンス約１３Ｍｒａｙｌの二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の４分の１波長層であり、高音響インピーダンスブラッグ要素１６５および１６７のそれぞれは、電極１１４および１２２と同じ材料、例えば、音響インピーダンス約６３Ｍｒａｙｌのモリブデンの４分の１波長層である。高音響インピーダンスブラッグ要素１６５およびＦＢＡＲ１１０の電極１１４に対して同じ材料を使用することによって、音響インピーダンスブラッグ要素１６５は、さらに、電極１１４として機能することができる。
【００７２】
一態様では、高音響インピーダンスブラッグ要素１６５および１６７は、モリブデンの一４分の１波長層であり、低音響インピーダンスブラッグ要素１６３は、ＳｉＯ２の一４分の１波長層である。搬送信号ＳＣの周波数が約１．９ＭＨｚである態様では、モリブデンの高音響インピーダンスブラッグ要素１６５および１６７は、約８２０ｎｍの厚みを有しており、ＳｉＯ２の低音響インピーダンスブラッグ要素１６３は、約２６０ｎｍの厚みを有している。
【００７３】
低音響インピーダンスブラッグ要素１６３の代替的な材料の一例は、架橋ポリフェニレンポリマー、例えば、上述の、Dow Chemical Co.によりSiLKの登録商標で販売されている前駆体溶液から製造される架橋ポリフェニレンポリマーである。低音響インピーダンスブラッグ要素１６３の代替的な別の例は、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ）、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）および様々なガラスを含む。高インピーダンスブラッグ要素１６５および１６７のための代替的な材料は、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびタングステン（Ｗ）を含む。
【００７４】
上記のように、ブラッグ要素１６３、１６５および１６７は絶縁性であり、音響結合器２００、つまりは音響ガルバニック分離装置１０の絶縁破壊電圧は、低音響インピーダンスブラッグ要素１６３の厚み、低音響インピーダンスブラッグ要素１６３の材料の絶縁破壊電界、音響共振電気絶縁体２１６の厚みよび音響共振電気絶縁体２１６の絶縁破壊電界によって決定される。
【００７５】
音響結合器２００の絶縁破壊電圧は、電気絶縁材料のブラッグ構造１６１を構成する全てのブラッグ要素１６３、１６５および１６７を形成することによって増大させることができる。例示的な態様では、高音響インピーダンスブラッグ要素１６５および１６７は、それぞれ二酸化シリコンからなる４分の１波長層であり、低音響インピーダンスブラッグ要素１６３は、架橋ポリフェニレンポリマー、例えば上述のDow Chemical Co.よりSiLKの登録商標で販売されている前駆体溶液から製造される架橋ポリフェニレンポリマーからなる４分の１波長である。しかし、二酸化シリコンは、約３０ｋＶ／ｍｍの比較的低い絶縁破壊電界を有しており、典型的な架橋ポリフェニレンポリマーからなる４分の１波長は、この材料内での音速が比較的低いために、比較的薄い。全要素が絶縁性となっている、実質的により大きな絶縁破壊電圧を有するブラッグ構造１６１の別の態様では、高音響インピーダンスブラッグ要素１６５および１６７はそれぞれ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる４分の１波長層であり、低インピーダンスブラッグ要素１６３は、二酸化シリコンからなる４分の１波長層である。酸化アルミニウムは、約４４Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有しており、数百キロボルト／ｍｍの絶縁破壊電界を有している。酸化アルミニウム中での音速は、通常の架橋ポリフェニレンポリマーの約７倍である。酸化アルミニウムの二４分の１波長層および二酸化シリコンの４分の１波長層に印加される所与の電圧は、二酸化シリコンの二４分の１波長層および架橋ポリフェニレンポリマーの４分の１波長層を横切って印加させた場合よりもずっと低い電界をもたらす。
【００７６】
ブラッグ要素１６３、１６５および１６７のための電気絶縁材料の例は、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ）、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）および様々なガラスを含む。これらの例は、音響インピーダンスの大きさのおおよその順序で列記した。これらの例はいずれも、それよりも低い音響インピーダンスを有する材料を低インピーダンスブラッグ要素１６３の材料として使用するのであれば、高音響インピーダンスブラッグ要素１６５および１６７の材料として使用することができる。
【００７７】
高音響インピーダンスブラッグ要素１６５および１６７の音響インピーダンスと低音響インピーダンスブラッグ要素１６３の音響インピーダンスとの差が比較的小さい音響減結合体１３０の態様では、ブラッグ構造１６１は、１つ以上（ｎ）の低音響インピーダンスブラッグ要素が、それに対応する数（ｎ＋１）の高音響インピーダンスブラッグ要素に挟まれて介在配置されている構造からなっていてよい。例えば、ブラッグ構造１６１は、２つの低音響インピーダンスブラッグ要素と３つの高音響インピーダンスブラッグ要素との交互配置からなっていてよい。ブラッグ要素は、電気的な絶縁を必要としないが、１つ以上のブラッグ要素が電気的に絶縁性であれば、より高い絶縁破壊電圧が得られる。
【００７８】
図７は、本発明の第２の態様による音響結合器３００の例を示す概略図である。図８Ａは、音響結合器３００の実際的な例を示す平面図であり、図８Ｂおよび８Ｃは、それぞれ図８Ａの切断線８Ｂ−８Ｂおよび８Ｃ−８Ｃに沿った断面図である。図７および図８Ａ〜８Ｃでは、音響結合器３００の要素を示すために同じ参照番号を使用する。
【００７９】
音響結合器３００は、第２のＩＤＳＢＡＲの態様による絶縁積層型バルク音響共振子（ＩＤＳＢＡＲ）３０６を含む。この最も簡単な形態として、第２のＩＤＳＢＡＲ態様によるＩＤＳＢＡＲは、その構成要素であるＦＢＡＲ間に配置されている、第１の半波長音響共振電気絶縁体、単一の音響減結合体、および第２の半波長音響共振電気絶縁体を有している。第２のＩＤＡＢＲ態様によるＩＤＡＢＲ３０６によって、音響結合器３００は、図２を参照して上述した音響化結合器１００および図３および５Ａ〜５Ｃを参照して上述した音響結合器２００よりも実質的に大きな絶縁破壊電圧を有するようになっている。図示の例では、音響結合器３００は、さらに、入力２６、２８、出力３２、３４、ＩＤＳＢＡＲ３０６を入力２６、２８に接続する電気回路１４０およびＩＤＳＢＡＲ３０６を出力３２、３４に接続する電気回路１４１を有している。
【００８０】
音響結合器３００は、図１に示す音響ガルバニック分離装置１０において電気絶縁音響結合器１６として使用される場合、入力２６、２８からの変調電気信号ＳＭを、出力３２、３４に音響的に結合するが、一方、入力２６、２８および出力３２、３４間では電気分離を提供する。よって、音響結合器３００により、出力３６、３８は入力２２、２４から効果的にガルバニック分離され、出力端子の電圧を、特定の絶縁破壊電圧までの電圧だけ入力端子の電圧と相違させることができる。
【００８１】
図７に示すＩＤＳＢＡＲ３０６の例示的な態様では、下方薄膜バルク音響共振子（ＦＢＡＲ）１１０と、ＦＢＡＲ１１０上に積層された上方薄膜バルク音響共振子１２０とを備えており、これらの上方ＦＢＡＲ１１０および下方ＦＢＡＲ１２０との間には、第１の半波長音響共振電気絶縁体３１６、音響減結合体１３０、および第２の半波長音響共振電気絶縁体３２６がこの記載順に配置されている。半波長音響共振電気絶縁体を使用することによって、入力２６、２８と出力３２、３４との間でさらなる電気絶縁が得られ、この場合、入力２６、２８から出力３２、３４へと音響的に結合させた変調電気信号ＳＭの信号完全性を損なうことはない。さらに、半波長音響共振電気絶縁体３１６、３２６は、その数も２つであるし、図３および５Ａ〜５Ｃを参照して上述した音響共振電気絶縁体２１６の２倍の厚みを有しており、したがって、全体として、４分の１波長音響共振電気絶縁体２１６によって得られるものと比較して約４倍の電気絶縁が得られる。その結果、音響結合器３００の態様は、入力２６、２８と出力３２、３４との間の絶縁破壊電圧は、図３および５Ａ〜５Ｃを参照して上述した音響結合器２００の、それ以外の構成が同じ態様よりも大きい。
【００８２】
図７および８Ａ〜８Ｃに示す音響結合器３００の例示的な態様では、ＩＤＳＢＡＲ３０６には、下方薄膜バルク音響共振子（ＦＢＡＲ）１１０、このＦＢＡＲ１１０に積層された上方薄膜バルク音響共振子１２０、さらにこれらの上方ＦＢＡＲ１１０および下方ＦＢＡＲ１２０間に、半波長音響共振電気絶縁体３１６、音響減結合体１３０および半波長音響共振電気絶縁体３２６がこの順序で設けられている。ＩＤＡＢＲ３０６の別の態様では、個々のＦＢＡＲ間に、偶数（２ｎ）の半波長音響共振電気絶縁体と、これに対応する数（２ｎ−１）の音響減結合体とが交互に配置されている。
【００８３】
ＦＢＡＲ１１０および１２０、音響減結合体１３０、電気回路１４０および１４１、ならびに基板１０２は、図３および５Ａ〜５Ｃを参照して上述したので、ここで再度説明しない。図６Ａおよび６Ｂを参照して説明した音響減結合体１３０の例示的な態様を使用して、この場合の音響減結合体１３０とすることができる。
【００８４】
半波長音響共振電気絶縁体３１６について以下に説明する。以下の説明は、半波長音響共振電気絶縁体３２６にも当てはまるので、半波長音響共振電気絶縁体３２６について別途説明はしない。音響共振電気絶縁体３１６は、ＦＢＡＲ１１０およびＦＢＡＲ１２０の音響インピーダンスに名目上適合する音響インピーダンスを有する電気絶縁材料の半波長層である。半波長音響共振電気絶縁体３１６が電気絶縁材料の一半波長層である態様は、通常、入力２６、２８からの変調電気信号ＳＭを出力３２、３４へ最適な信号完全性で結合する。
【００８５】
音響結合器３００の中心周波数では、半波長音響共振電気絶縁体３１６および半波長音響共振電気絶縁体３２６は、音響的に透過性（伝達可能）である。半波長音響共振電気絶縁体３１６は、ＦＢＡＲ１１０によって発生した音響信号を音響減結合体１３０に結合し、半波長音響共振電気絶縁体３２６は、音響減結合体１３０によって伝達された音響信号をＦＢＡＲ１２０に結合する。したがって、ＩＤＡＢＲ３０６は、図３および５Ａ〜５Ｃを参照して上述したＤＳＢＡＲ１０６と同様の信号結合特性を有している。さらに、半波長音響共振電気絶縁体３１６および３２６は、ＦＢＡＲ１２０をＦＢＡＲ１１０から電気的に絶縁している。音響減結合体１３０は、上述のように、通常、さらなる電気絶縁を提供する。よって、音響減結合体１３０は、入力２６、２８からの変調電気信号ＳＭを出力３２，３４に効果的に結合するが、電気的には出力３２、３４を入力２６、２８から分離している。
【００８６】
４分の１波長音響共振電気絶縁体２１６としての使用に適するものとして図３および５Ａ〜５Ｃを参照して上述した材料は、半波長音響共振電気絶縁体３１６および３２６としての使用にも適している。よって、半波長音響共振電気絶縁体３１６および３２６の材料については、以下説明しない。
【００８７】
半波長音響共振電気絶縁体３１６は、上述の４分の１波長音響共振電気絶縁体２１６の２倍の厚みを有しており、また、二半波長音響共振電気絶縁体３１６および３２６が、ＦＢＡＲ１２０をＦＢＡＲ１１０から分離している。したがって、半波長音響共振電気絶縁体３１６および３２６ならびに音響減結合体１３０を横切って印加した場合の、入力２６、２８と出力３２、３４との間の所与の電圧は、図２に示す音響結合器１００の態様における音響減結合体１３０に印加した場合や、図３に示す音響結合器２００の態様における音響減結合体１３０および２３９ならびに４分の１波長音響共振電気絶縁体２１６とに印加した場合よりもずっと低い電界を生成する。したがって、音響結合器３００は、通常、図２に示す音響結合器１００や図３に示す音響結合器２００よりも実質的に大きな絶縁破壊電圧を有する。
【００８８】
音響ガルバニック分離装置１０に類似の何千もの音響ガルバニック分離装置は、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、音響ガルバニック分離装置は安価に製造される。ウェハは選択的にエッチングされ、ウェハ上で、各音響ガルバニック分離装置の電気絶縁音響結合器１６が製造されるべき場所が画定される。空洞を犠牲材料で充填し、ウェハ表面を平坦化する。各音響ガルバニック分離装置の、ウェハ上に製造すべき局部発信器１２、変調器１４および復調器１８を、従来の半導体製造プロセスを用いてウェハ表面内およびウェハ表面上に製造する。次に、製造されたこれらの回路素子を保護層で覆う。保護層の例示的な材料は、窒化アルミニウムおよび窒化シリコンである。
【００８９】
図５Ａ〜５Ｃを参照して上述した音響結合器２００の態様は、連続的に以下の層を堆積させ、パターニングすることによって製造される。それらは、電極材料の第１の層、圧電材料の第１の層、電極材料の第２の層、音響減結合材料の第１の層もしくは第１の音響ブラッグ構造の層、電気絶縁材料の４分の１波長層、音響減結合材料の第２の層、電極材料の第３の層、圧電材料の第２の層、および電極材料の第４の層である。これらの層は、各音響結合器のＩＤＳＢＡＲおよび電気回路を形成する。電気回路は、さらに、ＩＳＢＡＲを、変調器１４および復調器１８上の露出した接続点に接続する。
【００９０】
図８Ａ〜８Ｃを参照して上述した音響結合器３００の態様は、連続的に以下の層を堆積させ、パターニングすることによって製造される。それらは、電極材料の第１の層、圧電材料の第１の層、電極材料の第２の層、電気絶縁材料の第１の半波長層、音響減結合材料の層もしくは音響ブラッグ構造の層、音響絶縁材料の第２の半波長層、電極材料の第３の層、圧電材料の第２の層、および電極材料の第４の層である。電気回路は、さらに、ＩＳＢＡＲを、変調器１４上の露出した接続点に接続し、復調器１８がそれぞれ堆積され、パターニングされる。
【００９１】
音響結合器の製造後、犠牲材料を除去すると、それに対応する空洞上に懸架された各構成要素ＩＤＳＢＡＲが残される。１１９で示す穴への到達により、犠牲材料への到達できるようになり、除去が簡単になる。次に、保護材料を、製造された回路素子から除去する。続いて、基板を、音響ガルバニック分離装置１０とそれぞれ同様の個々の音響ガルバニック分離装置に分割する。ＤＳＢＡＲを製造するために使用可能な例示的なプロセスは、本開示の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２００５０１４０４６６号明細書により詳細に記載されており、上述の音響ガルバニック分離装置のＩＤＳＢＡＲの製造に利用できる。
【００９２】
別態様では、音響結合器２００または３００は、局部発信器１２、変調器１４および復調器１８がその上に製造されるものとは異なるウェハ上で製造される。この場合、音響ガルバニック分離装置を、ウェハ接合プロセスを用いて形成することができ、本開示の譲受人に譲渡され、参照により本願に組み込まれている、John D. Larson IIIらによる米国特許出願公開第２００５００９３６５９号明細書の図８Ａ〜８Ｅを参照した記載と同様の構造を形成するためのそれぞれのウェハと合わせることもできる。
【００９３】
さらなる態様では、局部発信器１２、変調器１４、および音響結合器２００もしくは３００を、ウェハ上に製造し、これに対応する復調器１８を別のウェハ上に製造する。続いて、上述のようにウェハを共に接合し、音響ガルバニック分離装置を形成する。別態様では、局部発信器１２および変調器１４を１つのウェハ上に製造し、音響結合器２００もしくは３００および復調器１８を、別のウェハ上に製造する。さらに、これらのウェハを上述のように共に接合し、音響ガルバニック分離装置を形成する。
【００９４】
音響ガルバニック分離装置を、入力端子２２、２４と出力端子３６、３８との間に大きな絶縁破壊電圧を有するよう特定した用途で使用するために適した別の態様では、それぞれが局部発信器１２の一例および変調器１４の一例をそれぞれ有する複数の入力回路と、それぞれが復調器１８の一例を有する複数の出力回路とを、半導体基板内および基板上に製造する。続いて、ウェハを個々の半導体チップに単一化し、それぞれが、単一の入力回路もしくは単一の出力回路をなすようにする。各音響ガルバニック分離装置の電気絶縁音響結合器１６を、ウェハの主表面上に配置された導電トレースを有するセラミックスのウェハ内に画定されている空洞上に懸架されるように製造する。ウェハ上に製造される各音響ガルバニック分離装置に対して、入力回路をなす１つの半導体チップと、出力回路をなす１つの半導体チップとを、導電トレースと電気的接触しているセラミックスウェハ上に取り付ける。例えば、半導体チップは、ボールボンディングもしくはフリップチップボンディングによってセラミックスウェハ上に取り付けることができる。取り付けられた半導体チップを備えているセラミックスウェハは、上述の２ウェハ構造においても使用することができる。
【００９５】
約１．９ＧＨｚの搬送周波数で動作する音響ガルバニック分離装置１０の例示的な態様では、電極１１２、１１４、１２２および１２４の材料はモリブデンである。各電極は、約３００ｎｍの厚みを有しており、約１２，０００平方μｍの面積を有する五角形の形状を有している。異なる面積によって、異なる特性インピーダンスが提供される。本開示の譲受人に譲渡され、参照により本願に組み込まれる、Larson IIIらによる米国特許第６２１５３７５号明細書に記載されているように、電極の非平行側面によって、ＦＢＡＲ１１０および１２０の横方向モードは最小限になる。電極１１２、１１４、１２２および１２４が画定される金属層のパターニングは、ウェハの主表面に対して平行な各平面において、ＦＢＡＲ１１０の電極１１２および１１４が同じ形状、寸法、配向および位置を有し、ＦＢＡＲ１２０の電極１２２および１２４が同じ形状、寸法、配向および位置を有しているように行われる。通常、電極１１４および１２２が、さらに、同じ形状、寸法、配向および位置を有している。別態様の電極材料は、タングステン、モリブデンおよびチタンのような金属を含む。電極は、多層構造を有していてよい。
【００９６】
圧電素子１１６および１２６の材料は、窒化アルミニウムである。各圧電素子の厚みは約１．４μｍである。別の圧電材料は、酸化亜鉛、硫化カドミウムおよび極性強誘電体材料、例えばペロブスカイト強誘電体材料であり、チタン酸ジルコン酸鉛、メタニオブ酸鉛およびチタン酸バリウムを含む。
【００９７】
図６Ａに示す音響減結合体１３０の態様における音響減結合層１３１を構成する音響減結合材料は、上述のように、ポリイミド、パリレンもしくは架橋ポリフェニレンポリマーである。ポリイミドの一４分の１波長層の厚みは約１００ｎｍであり、架橋ポリフェニレンポリマーの一４分の１波長層の厚みは約１９０ｎｍである。上述のように、音響減結合層１３１は、上で特定した一４分の１波長の厚みの、３倍、５倍もしくはそれより大きな数の倍数の厚みを有していてよい。音響減結合体１３０が音響ブラッグ構造として実施される態様での使用に適した材料は、上述の通りである。
【００９８】
図５Ａ〜５Ｃを参照して上述した音響結合器２００の態様では、音響共振電気絶縁体２１６の材料は窒化アルミニウムである。音響共振電気絶縁体２１６の厚みは約１．４μｍである。別の材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および非圧電性窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む。第２の音響減結合体２３０の態様を提供する第２の音響減結合層のための例示的な音響減結合材料は、上述のように、ポリイミド、パリレンまたは架橋ポリフェニレンポリマーを含む。
【００９９】
図８Ａ〜８Ｃを参照して上述した音響結合器３００の態様では、半波長音響共振電気絶縁体３１６および３２６の材料は、窒化アルミニウムである。半波長音響共振電気絶縁体のそれぞれの厚みは、約２．８μｍである。代替的な材料には、酸化アルミニウム酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および非圧電性窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が含まれる。
【０１００】
音響ガルバニック分離装置１０の上述の例では、入力２６、２８はＦＢＡＲ１１０に、出力３２、３４はＦＢＡＲ１２０に接続されている。別の態様では、音響信号の流れる方向が逆である、つまり、出力３２、３４はＦＢＡＲ１１０に接続され、入力２６、２８はＦＢＡＲ１２０に接続されている。
【０１０１】
図９は、本発明の一態様による、情報信号をガルバニック分離するための方法１７０の例を示すフローチャートである。ブロック１７２で、電気絶縁音響結合器を準備する。電気絶縁音響結合器は、音響共振電気絶縁体を含む唯一の減結合積層型バルク音響共振子を備えている。ブロック１７３で、搬送信号を供給する。ブロック１７４で、搬送信号を情報信号により変調し、変調電気信号を形成する。ブロック１７５で、変調電気信号を、電気絶縁音響結合器を介して音響的に結合する。ブロック１７６では、音響結合器を介して音響的に結合された情報信号を変調電気信号から再生する。
【０１０２】
本開示は、例示的な実施態様を用いて本発明を詳細に記載した。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、ここに詳細に記載した実施態様に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一態様による音響ガルバニック分離装置を示すブロック図である。
【図２】図１に示す音響ガルバニック分離装置の電気絶縁音響結合器として使用してよい音響結合器の一例を示す概略図である。
【図３】図１に示す音響ガルバニック分離装置の電気絶縁音響結合器として移用してよい本発明の第１の態様による音響結合器を示す概略図である。
【図４】図３に示す音響結合器の部分を形成する絶縁減結合積層型バルク音響共振子（ＩＤＳＢＡＲ）の例示的な態様の周波数応答特性を示すグラフである。
【図５Ａ】図３に示す音響結合器の実際的な例を示す平面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す切断線５Ｂ−５Ｂに沿った断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａに示す切断線５Ｃ−５Ｃに沿った断面図である。
【図６Ａ】音響減結合体の第１の態様を示す、図５Ｂに６Ａで示した拡大図である。
【図６Ｂ】音響減結合体の第１の態様を示す、図５Ｂに６Ａで示した拡大図である。
【図７】本発明の第２の態様による音響結合器の例を示す概略図であり、ず１に示す音響ガルバニック分離装置の電気絶縁音響結合器として使用することができるものである。
【図８Ａ】図７に示す音響結合器の実際的な例を示す平面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す切断線８Ｂ−８Ｂに沿った断面図である。
【図８Ｃ】図８Ａに示す切断線８Ｃ−８Ｃに沿った断面図である。
【図９】情報信号をガルバニック分離するための本発明の一多様による方法の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０４】
１０    音響ガルバニックアイソレータ
１２    局所発信器
１４    変調器
１６    電気分離音響結合器
１００、２００、３００  音響結合器
１０６、２０６、３０６  絶縁減結合積層型バルク音響共振子
１１０．１２０  薄膜バルク音響共振子
１３０、２３０  音響減結合体
２１６、３１６、３２６  音響共振電気絶縁体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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