(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電性を有する圧電薄膜と、前記圧電薄膜の両面に配置され、前記圧電薄膜に対して励振用電圧を印加するための２つの電極とを有する圧電振動子と、
前記２つの電極の少なくとも一方に接続され、切断され得る部分である切断予定部を１つ以上含み、切断予定部の状態に応じてインダクタンスが変化するインピーダンス調整部と
を備えたことを特徴とする圧電共振子。
【請求項２】
前記インピーダンス調整部のインダクタンスは、０〜１０ｎＨの範囲で変化することを特徴とする請求項１記載の圧電共振子。
【請求項３】
前記インピーダンス調整部のインダクタンスは、０〜３ｎＨの範囲で変化することを特徴とする請求項１記載の圧電共振子。
【請求項４】
０．５〜１０ＧＨｚの周波数帯域で使用されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電共振子。
【請求項５】
０．８〜６ＧＨｚの周波数帯域で使用されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電共振子。
【請求項６】
前記圧電振動子は、更に、前記圧電薄膜および電極を支持する基体を有し、前記インピーダンス調整部は、２つの電極のうち前記基体から離れた方の電極に接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の圧電共振子。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電共振子を少なくとも１つ含んで構成されたことを特徴とするフィルタ。
【請求項８】
送信信号を通過させ、受信信号を遮断する第１のフィルタと、受信信号を通過させ、送信信号を遮断する第２のフィルタとを備え、アンテナに接続されるデュプレクサであって、前記第１のフィルタと第２のフィルタの少なくとも一方は、請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電共振子を少なくとも１つ含んで構成されていることを特徴とするデュプレクサ。
【請求項９】
圧電性を有する圧電薄膜と、前記圧電薄膜の両面に配置され、前記圧電薄膜に対して励振用電圧を印加するための２つの電極とを有する圧電振動子を備えた圧電共振子の共振周波数を調整する方法であって、
前記２つの電極の少なくとも一方に接続され、切断され得る部分である切断予定部を１つ以上含み、前記切断予定部の状態に応じてインダクタンスが変化するインピーダンス調整部を設け、
前記切断部の状態を選択することによって、前記圧電共振子の共振周波数を調整することを特徴とする圧電共振子の共振周波数調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動子を含み、移動体通信機器等で使用される圧電共振子、この圧電共振子を含むフィルタ、このフィルタを含むデュプレクサ、ならびに圧電共振子の共振周波数調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年飛躍的に普及してきた携帯電話等の移動体通信機器では、年々、小型化、および使用周波数の高周波化が進められている。そのため、移動体通信機器に使用される電子部品にも、小型化、および対応可能な周波数の高周波化が要望されている。
【０００３】
移動体通信機器には、１つのアンテナを送信と受信とに共用させるために送信信号の経路と受信信号の経路とを切り替えるデュプレクサを備えているものがある。このデュプレクサは、送信信号を通過させ、受信信号を遮断するフィルタと、受信信号を通過させ、送信信号を遮断するフィルタとを備えている。
【０００４】
近年、上記デュプレクサにおけるフィルタには、弾性表面波フィルタが用いられることがある。弾性表面波フィルタは、２ＧＨｚまでの周波数に対応でき、また、セラミックフィルタに比べて小型化が可能であるという特徴を有する。しかし、今後、移動体通信機器の使用周波数が２ＧＨｚ以上となった場合、弾性表面波フィルタがそのような周波数に対応するには、現状では技術的課題が多い。
【０００５】
そこで、最近、特開２０００−２７８０７８号公報に示されるように、薄膜バルクアコースティック共振子（Thin Film Bulk Acoustic Resonator；以下、ＦＢＡＲとも記す。）と呼ばれるデバイスが注目されている。このＦＢＡＲは、圧電体薄膜の厚み方向の共振を利用した圧電共振子である。ＦＢＡＲでは、圧電体薄膜の厚みを変えることにより共振周波数を変えることができる。また、ＦＢＡＲは、数ＧＨｚの周波数まで対応することが可能であると考えられる。
【０００６】
ところで、ＦＢＡＲでは、所定の共振周波数を得るためには、圧電体薄膜や電極の厚みを正確に制御することが必要である。しかしながら、これらの厚みを完璧に制御することは困難である。そのため、何らかの方法でＦＢＡＲの共振周波数を調整することが必要になる。
【０００７】
ＦＢＡＲの共振周波数を調整する方法としては、国際公開第９８／１５９８４号パンフレットや、米国特許第５，７８０，７１３号明細書や、米国特許第５，５８７，６２０号明細書において、ＦＢＡＲの作製後に、エッチングや成膜により電極等の厚みを変更する方法が提案されている。
【０００８】
また、特開平４−３２９７０５号公報には、トリプレート構造のストリップラインを共振素子として用いた発振器において、ストリップラインを構成するストリップ導体をトリミングすることによって、そのインダクタンス成分を増加させて、ストリップラインの共振周波数を、ひいては当該発振器の発振周波数を調整する技術が開示されている。
【０００９】
また、特開昭６４−３７１０２号公報には、誘電体同軸共振器の内導体に電気的に接続されている基板上の電極をトリミングすることにより、誘電体同軸共振器の共振周波数を調整する技術が開示されている。
【００１０】
また、特開昭６３−２６８２９７号公報には、多層基板を使用した高周波回路において、多層基板の内層にインダクタンス線路を形成すると共に、所望のインダクタンスの一部を外層導体で形成する技術が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＦＢＡＲの作製後に電極等の厚みを変更して、ＦＢＡＲの共振周波数を調整する方法では、電極等のエッチングや成膜のために大掛かりな装置が必要になるという問題点がある。また、この方法では、電極等のエッチングや成膜のために、ＦＢＡＲを収納したチャンバ内を真空にする必要がある場合もある。この場合には、ＦＢＡＲの共振周波数を調整するために多くの時間を要するという問題点がある。
【００１２】
また、特開平４−３２９７０５号公報に示された、ストリップ導体をトリミングする方法や、特開昭６４−３７１０２号公報に示された、電極をトリミングする方法では、共振周波数を容易に且つ正確に調整するのが難しいという問題点がある。
【００１３】
また、特開昭６３−２６８２９７号公報には、所望のインダクタンスの一部を外層導体で形成しているためにインダクタンスの調整を行うことができる旨が記載されているが、どのようにしてインダクタンスの調整を行うのかは具体的には記載されていない。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、圧電振動子を備え、共振周波数を容易に調整できるようにした圧電共振子、この圧電共振子を含むフィルタ、およびフィルタを含むデュプレクサを提供することにある。
【００１５】
本発明の第２の目的は、圧電振動子を備えた圧電共振子の共振周波数を容易に調整できるようにした圧電共振子の共振周波数調整方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電共振子は、
圧電性を有する圧電薄膜と、圧電薄膜の両面に配置され、圧電薄膜に対して励振用電圧を印加するための２つの電極とを有する圧電振動子と、
２つの電極の少なくとも一方に接続され、切断され得る部分である切断予定部を１つ以上含み、切断予定部の状態に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス調整部とを備えたものである。
【００１７】
本発明の圧電共振子では、インピーダンス調整部の切断予定部の状態を選択することによってインピーダンス調整部のインピーダンスを変えることができる。これにより、圧電振動子とインピーダンス調整部とを含む圧電共振子の共振周波数を調整することが可能になる。
【００１８】
本発明の圧電共振子において、インピーダンス調整部は、切断予定部の状態に応じてインダクタンスが変化するものであってもよい。
【００１９】
また、本発明の圧電共振子において、インピーダンス調整部のインダクタンスは、０〜１０ｎＨの範囲で変化してもよい。
【００２０】
また、本発明の圧電共振子において、インピーダンス調整部のインダクタンスは、０〜３ｎＨの範囲で変化してもよい。
【００２１】
また、本発明の圧電共振子は、０．５〜１０ＧＨｚの周波数帯域で使用されるものであってもよい。
【００２２】
また、本発明の圧電共振子は、０．８〜６ＧＨｚの周波数帯域で使用されるものであってもよい。
【００２３】
また、本発明の圧電共振子において、圧電振動子は、更に、圧電薄膜および電極を支持する基体を有し、インピーダンス調整部は、２つの電極のうち基体から離れた方の電極に接続されていてもよい。
【００２４】
本発明のフィルタは、本発明の圧電共振子を少なくとも１つ含んで構成されたものである。
【００２５】
本発明のデュプレクサは、送信信号を通過させ、受信信号を遮断する第１のフィルタと、受信信号を通過させ、送信信号を遮断する第２のフィルタとを備え、アンテナに接続されるものであって、第１のフィルタと第２のフィルタの少なくとも一方が、本発明の圧電共振子を少なくとも１つ含んで構成されているものである。
【００２６】
本発明の圧電共振子の共振周波数調整方法は、圧電性を有する圧電薄膜と、圧電薄膜の両面に配置され、圧電薄膜に対して励振用電圧を印加するための２つの電極とを有する圧電振動子を備えた圧電共振子の共振周波数を調整する方法であって、２つの電極の少なくとも一方に接続され、切断され得る部分である切断予定部を１つ以上含み、切断予定部の状態に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス調整部を設け、切断部の状態を選択することによって、圧電共振子の共振周波数を調整するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１ないし図４を参照して、本発明の一実施の形態に係る圧電共振子の構成について説明する。図１は本実施の形態に係る圧電共振子の分解斜視図、図２は本実施の形態に係る圧電共振子の電極を示す平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図２は圧電薄膜を省略して描いている。
【００２８】
本実施の形態に係る圧電共振子１は、基体１１と、この基体１１の下面に隣接するように配置された下部バリア層１２と、基体１１の上面に隣接するように配置された上部バリア層１３とを備えている。圧電共振子１は、更に、上部バリア層１３の上に配置された下部電極１４と、この下部電極１４の上に配置された圧電薄膜１５と、この圧電薄膜１５の上に配置された上部電極１６とを備えている。圧電共振子１は、更に、圧電薄膜１５の上に配置されると共に上部電極１６に接続されたインピーダンス調整部２０と、下部バリア層１２の下において、下部バリア層１２、基体１１、上部バリア層１３および圧電薄膜１５を介してインピーダンス調整部２０と対向する位置に配置された接地電極１７とを備えている。
【００２９】
基体１１は、圧電共振子１における他の構成要素を支持するためのものである。基体１１には空洞１１ａが設けられている。基体１１には、例えばＳｉ基板が用いられる。
【００３０】
後で説明するように、下部バリア層１２は、基体１１に空洞１１ａを形成するためのマスクとして用いられる。そのため、下部バリア層１２には、空洞１１ａに対応する位置に開口部１２ａが形成されている。下部バリア層１２の材料には、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮＸ）が用いられる。
【００３１】
上部バリア層１３は、基体１１の空洞１１ａに対応する位置にも下部電極１４を配置できるように、基体１１と下部電極１４とを隔てる絶縁層である。上部バリア層１３の材料には、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮＸ）が用いられる。
【００３２】
圧電薄膜１５は、圧電性を有する薄膜である。圧電薄膜１５の材料には、例えばＺｎＯが用いられる。下部電極１４および上部電極１６は、それぞれ、主として金属よりなり、例えばＣｒ層の上にＡｕ層を積層して形成される。インピーダンス調整部２０は、所定の形状にパターニングされた導体よりなる。インピーダンス調整部２０は、上部電極１６と同じ材料で形成されていてもよい。
【００３３】
下部電極１４は、信号電極１４Ａと、接地電極１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄとを有している。これらの電極１４Ａ〜１４Ｄは同一平面上に配置されている。信号電極１４Ａは、基体１１の空洞１１ａに対応する位置に配置された第１の部分１４Ａａと、一方向に延びると共に中央部分で第１の部分１４Ａａに接続された第２の部分１４Ａｂとを含んでいる。接地電極１４Ｂは、信号電極１４Ａの第２の部分１４Ａｂと平行に配置されている。接地電極１４Ｃ，１４Ｄは、信号電極１４Ａの第１の部分１４Ａａの両側に配置されている。接地電極１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄは接地されるようになっている。また、信号電極１４Ａと接地電極１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄとの間のインピーダンスは、例えば５０Ωに設定されている。
【００３４】
上部電極１６は、基体１１の空洞１１ａに対応する位置に配置されている。従って、下部電極１４の信号電極１４Ａの第１の部分１４Ａａと、上部電極１６は、圧電薄膜１５を介して対向している。
【００３５】
圧電薄膜１５において、信号電極１４Ａの第２の部分１４Ａｂの両端部に対応する位置にはスルーホール１５ａ，１５ｂが形成されている。また、圧電薄膜１５において、接地電極１４Ｂの両端部に対応する位置にはスルーホール１５ｃ，１５ｄが形成され、接地電極１４Ｃの両端部に対応する位置にはスルーホール１５ｅ，１５ｆが形成され、接地電極１４Ｄの両端部に対応する位置にはスルーホール１５ｇ，１５ｈが形成されている。
【００３６】
図２に示したように、接地電極１４Ｃ，１４Ｄは、スルーホール１５ｅ，１５ｇを通過するワイヤ１９によって互いに接続されている。信号電極１４Ａは、スルーホール１５ａ，１５ｂを介して、圧電共振子１を用いる回路に接続されるようになっている。
【００３７】
圧電共振子１のうち、インピーダンス調整部２０および接地電極１７以外の部分は、圧電振動子を構成している。
【００３８】
インピーダンス調整部２０は、上部電極１６と同一平面上に配置されている。インピーダンス調整部２０は、切断され得る部分である切断予定部を１つ以上含み、この切断予定部の状態に応じてインピーダンスが変化するものである。本実施の形態では、特に、インピーダンス調整部２０は、切断予定部の状態に応じてインダクタンスが変化するようになっている。
【００３９】
図１および図２には、インピーダンス調整部２０の形状の一例を示している。この例におけるインピーダンス調整部２０は、一方向に延び、互いに平行に配置された４つの枝部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄと、枝部２０Ａ〜２０Ｄの一端部を連結する連結部２０Ｅと、枝部２０Ａ〜２０Ｄの他端部を連結する連結部２０Ｆとを有している。インピーダンス調整部２０は、枝部２０Ａと連結部２０Ｅとの接続部分の近傍において、上部電極１６に接続されている。
【００４０】
この例におけるインピーダンス調整部２０には、図２に示したように、１１個の切断予定部２１ａ〜２１ｋが設けられている。切断予定部２１ａは、インピーダンス調整部２０における上部電極１６との接続部分に配置されている。切断予定部２１ｂは、連結部２０Ｅにおいて、枝部２０Ａとの接続部分の近傍に配置されている。切断予定部２１ｃは、連結部２０Ｆにおいて、枝部２０Ａとの接続部分の近傍に配置されている。切断予定部２１ｄは、枝部２０Ａにおいて、連結部２０Ｅとの接続部分の近傍に配置されている。切断予定部２１ｅは、枝部２０Ａにおいて、連結部２０Ｆとの接続部分の近傍に配置されている。切断予定部２１ｆは、連結部２０Ｅにおいて、枝部２０Ｂと枝部２０Ｃとの間であって、枝部２０Ｂに近い位置に配置されている。切断予定部２１ｇは、連結部２０Ｆにおいて、枝部２０Ｂと枝部２０Ｃとの間であって、枝部２０Ｂに近い位置に配置されている。切断予定部２１ｈは、枝部２０Ｂにおいて、連結部２０Ｅとの接続部分の近傍に配置されている。切断予定部２１ｉは、枝部２０Ｂにおいて、連結部２０Ｆとの接続部分の近傍に配置されている。切断予定部２１ｊは、連結部２０Ｅにおいて、枝部２０Ｃと枝部２０Ｄとの間であって、枝部２０Ｃに近い位置に配置されている。切断予定部２１ｋは、連結部２０Ｆにおいて、枝部２０Ｃと枝部２０Ｄとの間であって、枝部２０Ｃに近い位置に配置されている。
【００４１】
インピーダンス調整部２０は、下部バリア層１２、基体１１、上部バリア層１３および圧電薄膜１５を介して接地電極１７に対向しているので、マイクロストリッブラインとなる。マイクロストリッブラインは、その形状によって、インダクタンスの変化も含めて、インピーダンスが変化する。従って、インピーダンス調整部２０における各切断予定部２１ａ〜２１ｋの状態、すなわち切断されているか否かによって、インピーダンス調整部２０の形状が変化し、インピーダンス調整部２０のインピーダンスが変化する。
【００４２】
次に、本実施の形態に係る圧電共振子１の製造方法の一例について説明する。この製造方法では、基体１１として、（１００）面を有するように配向したＳｉ基板を用いた。そして、この基体１１の上面（表面）と下面（裏面）にそれぞれ、化学的気相成長（ＣＶＤ）法により、２００ｎｍの厚みの窒化ケイ素（ＳｉＮＸ）膜を形成した。基体１１の上面に形成された窒化ケイ素膜は上部バリア層１３となり、基体１１の下面に形成された窒化ケイ素膜は下部バリア層１２となる。
【００４３】
次に、下部バリア層１２に、フォトリソグラフィおよびドライエッチングにより開口部１２ａを形成した。下部バリア層１２は、後にエッチングによって基体１１に空洞１１ａを形成するためのマスクとして用いられる。
【００４４】
次に、下部バリア層１２の下面に、後に形成されるインピーダンス調整部２０と対向する接地電極１７を形成した。接地電極１７は、以下で説明するようにリフトオフ法により、約５ｎｍの厚みのＣｒ層および約１００ｎｍのＡｕ層を、この順に形成することによって形成した。すなわち、まず、下部バリア層１２の下面に、フォトリソグラフィにより、接地電極１７を形成すべき位置に開口部を有するレジストパターンを形成した。次に、スパッタ法により、レジストパターンを覆うように、約５ｎｍの厚みのＣｒ層および約１００ｎｍのＡｕ層を、この順に形成した。次に、レジストパターンを除去し、レジストパターンの開口部内に形成されたＣｒ層およびＡｕ層を接地電極１７とした。
【００４５】
次に、上部バリア層１３の上面に下部電極１４を形成した。下部電極１４は、以下で説明するようにリフトオフ法により、約５ｎｍの厚みのＣｒ層および約１００ｎｍのＡｕ層を、この順に形成することによって形成した。すなわち、まず、上部バリア層１３の上面に、フォトリソグラフィにより、下部電極１４を形成すべき位置に開口部を有するレジストパターンを形成した。次に、スパッタ法により、レジストパターンを覆うように、約５ｎｍの厚みのＣｒ層および約１００ｎｍのＡｕ層を、この順に形成した。次に、レジストパターンを除去し、レジストパターンの開口部内に形成されたＣｒ層およびＡｕ層を下部電極１４とした。
【００４６】
なお、下部電極１４は、信号電極１４Ａおよび接地電極１４Ｂ〜１４Ｄを有しているが、これらの電極１４Ａ〜１４Ｄは同一平面上に配置した。また、信号電極１４Ａと接地電極１４Ｂ〜１４Ｄとの間のインピーダンスは５０Ωになるようにした。
【００４７】
次に、スパッタ法により、下部電極１４を覆うように約１．２μｍの厚みのＺｎＯ層を形成することによって、圧電薄膜１５を形成した。次に、酢酸を用いて圧電薄膜１５の一部を除去することによって、スルーホール１５ａ〜１５ｈを形成した。
【００４８】
次に、圧電薄膜１５の上面に上部電極１６およびインピーダンス調整部２０を形成した。上部電極１６およびインピーダンス調整部２０は、以下で説明するようにリフトオフ法により、約５ｎｍの厚みのＣｒ層および約１００ｎｍのＡｕ層を、この順に形成することによって形成した。すなわち、まず、圧電薄膜１５の上面に、フォトリソグラフィにより、上部電極１６およびインピーダンス調整部２０を形成すべき位置に開口部を有するレジストパターンを形成した。次に、スパッタ法により、レジストパターンを覆うように、約５ｎｍの厚みのＣｒ層および約１００ｎｍのＡｕ層を、この順に形成した。次に、レジストパターンを除去し、レジストパターンの開口部内に形成されたＣｒ層およびＡｕ層を上部電極１６およびインピーダンス調整部２０とした。インピーダンス調整部２０における線路の幅は２０μｍとした。
【００４９】
圧電薄膜１５のうち、信号電極１４Ａの第１の部分１４Ａａと上部電極１６との間に配置された部分が共振する部分である。この部分の大きさは、縦１５０μｍ、横１５０μｍの矩形とした。
【００５０】
次に、下部バリア層１２をマスクとし、ＫＯＨを用いて、下面（裏面）側より基体１１をエッチングして、空洞１１ａを形成した。（１００）面を有するように配向したＳｉ基板よりなる基体１１は、ＫＯＨにより異方性エッチングが施される。その結果、基体１１には、図３および図４に示したように、下側に向けて徐々に幅が広がる形状の空洞１１ａが形成された。なお、基体１１のエッチングの際には、接地電極１７がエッチング液による影響を受けることを避けるために、接地電極１７の表面を保護した。
【００５１】
次に、ワイヤボンディング法によって、接地電極１４Ｃ，１４Ｄをワイヤ１９によって互いに接続した。
【００５２】
次に、本実施の形態に係る圧電共振子１の作用および共振周波数調整方法について説明する。圧電共振子１において、下部電極１４の信号電極１４Ａと上部電極１６には、高周波の励振用電圧が印加される。この励振用電圧は圧電薄膜１５に印加される。これにより、圧電薄膜１５のうち、信号電極１４Ａの第１の部分１４Ａａと上部電極１６との間に配置された部分が励振され、この部分に厚み方向に進行する縦波が発生する。この部分は、励振用電圧の周波数が所定の共振周波数のときに共振する。
【００５３】
圧電共振子１の共振周波数は、インピーダンス調整部２０のインダクタンスによって変化する。このことを、図５および図６を参照して説明する。図５は圧電共振子１の回路構成を示す回路図、図６は圧電共振子１の等価回路を示す回路図である。図５に示したように、圧電共振子１は、２つの端子２，３と、この端子２，３間に設けられた圧電振動子１０およびインピーダンス調整部２０とを備えている。圧電振動子１０とインピーダンス調整部２０は直列に接続されている。圧電振動子１０は、圧電共振子１のうち、インピーダンス調整部２０および接地電極１７以外の部分である。また、図５では、インピーダンス調整部２０を、半固定のインダクタで表している。圧電振動子１０の一方の端部は端子２に接続されている。圧電振動子１０の他方の端部は、インピーダンス調整部２０の一方の端部に接続されている。インピーダンス調整部２０の他方の端部は端子３に接続されている。
【００５４】
図６に示したように、圧電振動子１０の等価回路は、直列に接続されたインダクタ３１、キャパシタ３２および抵抗器３３と、これらによる直列回路に対して並列に接続されたキャパシタ３４とで構成される。ここで、インダクタ３１のインダクタンスをＬｍ、キャパシタ３２のキャパシタンスをＣｍ、抵抗器３３の抵抗値をＲｍ、キャパシタ３４のキャパシタンスをＣｏとする。インダクタンスＬｍは等価インダクタンスと呼ばれ、キャパシタンスＣｍは等価キャパシタンスと呼ばれ、抵抗値Ｒｍは共振抵抗と呼ばれる。キャパシタンスＣｏは制動容量である。
【００５５】
図６において、キャパシタ３４とインダクタ３１との接続点は下部電極１４の信号電極１４Ａに対応し、キャパシタ３４と抵抗器３３との接続点は上部電極１６に対応する。圧電共振子１の等価回路は、上記の圧電振動子１０の等価回路にインピーダンス調整部２０を加えたものになる。図６では、インピーダンス調整部２０を、インダクタンスがＬｖのインダクタで表している。このインダクタの一端は、キャパシタ３４と抵抗器３３との接続点に接続されている。
【００５６】
図６の等価回路で表される圧電共振子１の共振周波数ωｒは、次の式（１）で表される。
【００５７】
ωｒ＝１／√{（Ｌｍ＋Ｌｖ）Ｃｍ}    …（１）
【００５８】
式（１）から分かるように、圧電共振子１の共振周波数ωｒは、インピーダンス調整部２０のインダクタンスＬｖによって変化する。
【００５９】
インピーダンス調整部２０のインダクタンスＬｖは、各切断予定部２１ａ〜２１ｋの状態、すなわち各切断予定部２１ａ〜２１ｋが切断されているか否かによって変化する。
【００６０】
以下、各切断予定部２１ａ〜２１ｋの状態と、インピーダンス調整部２０のインダクタンスＬｖとの関係の一例を説明する。この例では、インピーダンス調整部２０は、図７ないし図１０に示した４つの状態のうちの１つを選択できるようになっている。また、この例では、上部電極１６は、直接、あるいはインピーダンス調整部２０を介して接地されるものとする。
【００６１】
図７に示した第１の状態は、切断予定部２１ａ〜２１ｋのうち切断予定部２１ａのみが切断された状態である。第１の状態では、上部電極１６が接地される。この第１の状態では、インピーダンス調整部２０は上部電極１６から分離されるため、上部電極１６に接続されるインピーダンス調整部２０の線路の長さは０ｍｍである。第１の状態では、上部電極１６に接続されるインピーダンス調整部２０のインダクタンスＬｖは０ｎＨである。
【００６２】
図８に示した第２の状態は、切断予定部２１ａ〜２１ｋのうち切断予定部２１ｂ，２１ｃのみが切断された状態である。第２の状態では、インピーダンス調整部２０は、枝部２０Ａを挟んで上部電極１６とは反対側となる端部において接地される。この第２の状態では、上部電極１６に接続されるインピーダンス調整部２０の線路の長さは０．６ｍｍである。第２の状態では、上部電極１６に接続されるインピーダンス調整部２０のインダクタンスＬｖは約０．５ｎＨであった。
【００６３】
図９に示した第３の状態は、切断予定部２１ａ〜２１ｋのうち切断予定部２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇのみが切断された状態である。第３の状態では、インピーダンス調整部２０は、枝部２０Ａを挟んで上部電極１６とは反対側となる端部において接地される。この第３の状態では、上部電極１６に接続されるインピーダンス調整部２０の線路の長さは１．２ｍｍである。第３の状態では、上部電極１６に接続されるインピーダンス調整部２０のインダクタンスＬｖは約１．０ｎＨであった。
【００６４】
図１０に示した第４の状態は、切断予定部２１ａ〜２１ｋのうち切断予定部２１ｄ，２１ｅ，２１ｈ，２１ｉ，２１ｊ，２１ｋのみが切断された状態である。第４の状態では、インピーダンス調整部２０は、枝部２０Ａを挟んで上部電極１６とは反対側となる端部において接地される。この第４の状態では、上部電極１６に接続されるインピーダンス調整部２０の線路の長さは１．８ｍｍである。第４の状態では、上部電極１６に接続されるインピーダンス調整部２０のインダクタンスＬｖは約１．５ｎＨであった。
【００６５】
なお、切断予定部２１ａ〜２１ｋの切断には、例えばレーザービームが用いられる。また、切断予定部２１ａ〜２１ｋを切断する際には、切断された部分によってインピーダンス調整部２０に大きな静電容量成分が発生しないように、ある程度の幅をもって切断予定部２１ａ〜２１ｋを切断するのが好ましい。
【００６６】
また、図示しないが、インピーダンス調整部２０において、切断予定部２１ａ〜２１ｋのうちの切断予定部２１ｄ，２１ｅ，２１ｈ，２１ｉを切断すると共に枝部２０Ｃの両端部分を切断することによって、インピーダンス調整部２０の第５の状態を設定できるようにしてもよい。
【００６７】
図１１は、圧電共振子１の特性を測定するために用いられるプローブを示す平面図である。このプローブ４０は、３つの端子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを有している。プローブ４０にはケーブル４２の一端が接続されている。図示しないが、ケーブル４２内には２本の導線が挿通されている。一方の導線の一端は端子４１Ｂに接続され、他方の導線の一端は端子４１Ａおよび端子４１Ｃに接続されている。
【００６８】
圧電共振子１の特性を測定する際には、２つのプローブ４０が用いられる。一方のプローブ４０の端子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、そのプローブ４０に接続されたケーブル４２内の導線を介して、ネットワークアナライザの第１のポートに接続される。他方のプローブ４０の端子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、そのプローブ４０に接続されたケーブル４２内の導線を介して、同じネットワークアナライザの第２のポートに接続される。
【００６９】
一方のプローブ４０の端子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、それぞれ、スルーホール１５ｃ，１５ａ，１５ｈに挿入され、接地電極１４Ｂの一端部、信号電極１４Ａの第２の部分１４Ａｂの一端部、接地電極１４Ｄの一端部に接触する。他方のプローブ４０の端子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、それぞれ、スルーホール１５ｄ，１５ｂ，１５ｆに挿入され、接地電極１４Ｂの他端部、信号電極１４Ａの第２の部分１４Ａｂの他端部、接地電極１４Ｃの一端部に接触する。
【００７０】
ネットワークアナライザは、信号電極１４Ａの第２の部分１４Ａｂを介して、２つのプローブ４０の端子４１Ｂ間で信号をやり取りして、圧電共振子１の特性を測定する。なお、接地電極１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄは、２つのプローブ４０の端子４１Ａ，４１Ｃおよびネットワークアナライザを介して接地される。
【００７１】
次に、図７ないし図１０に示した４つの状態毎に、圧電共振子１を含む回路の周波数特性を実験によって求めた結果について説明する。ここでは、図１２に示した回路を構成し、この回路における信号の減衰量の周波数特性を求めた。図１２に示した回路は、信号線５０と、信号線５０の一端に設けられた入力端５１と、信号線５０の他端に設けられた出力端５２と、信号線５０に接続された圧電共振子１とを有している。圧電共振子１における圧電振動子１０側の端部は信号線５０に接続され、圧電共振子１におけるインピーダンス調整部２０側の端部は接地されている。
【００７２】
図７ないし図１０に示した４つの状態毎に、図１２に示した回路の周波数特性を実験によって求めた結果を、図１３ないし図１６に示す。図１３ないし図１６において、減衰量が最大になる周波数が、圧電共振子１の共振周波数である。第１の状態では、図１３に示したように、共振周波数は１．８１ＧＨｚとなり、共振周波数における減衰量は−１６．５ｄＢであった。第２の状態では、図１４に示したように、共振周波数は１．８０ＧＨｚとなり、共振周波数における減衰量は−１６．７ｄＢであった。第３の状態では、図１５に示したように、共振周波数は１．７９ＧＨｚとなり、共振周波数における減衰量は−１６．９ｄＢであった。第４の状態では、図１６に示したように、共振周波数は１．７８ＧＨｚとなり、共振周波数における減衰量は−１６．９ｄＢであった。
【００７３】
図１３ないし図１６に示した結果から、本実施の形態では、インピーダンス調整部２０の状態を選択することによって、圧電共振子１の共振周波数を調整でききることが分かる。
【００７４】
なお、本実施の形態において、インピーダンス調整部２０は、切断され得る部分である切断予定部を１つ以上含み、切断予定部の状態に応じてインピーダンスが変化するものであればよい。従って、インピーダンス調整部２０の形状やインピーダンス調整部２０のインピーダンス（インダクタンス）の調整の方法は、前述の形状や方法に限定されない。例えば、図２に示したインピーダンス調整部２０において、４つの枝部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ中の各１箇所を選択的に切断することによって、インピーダンス調整部２０のインダクタンスを調整するようにしてもよい。
【００７５】
ここで、図１７および図１８を参照して、インピーダンス調整部２０の他の構成例について説明する。図１７に示したインピーダンス調整部２０は、ジクザク形に形成された導体部６１を有している。導体部６１の一端は圧電振動子１０に接続されている。導体部６１の他端には端子６２が接続されている。また、導体部６１の途中の２箇所には端子６３，６４が接続されている。このインピーダンス調整部２０では、端子６２と端子６３との間における導体部６１の途中に切断予定部６５が設けられ、端子６３と端子６４との間における導体部６１の途中に切断予定部６６が設けられている。
【００７６】
図１７に示したインピーダンス調整部２０では、インダクタンスが異なる３つの状態のうちの１つを選択できるようになっている。第１の状態は、切断予定部６５，６６が共に切断されていない状態である。第１の状態では、端子６２を、圧電共振子１における一方の端子として使用する。第２の状態は、切断予定部６５が切断された状態である。第２の状態では、端子６３を、圧電共振子１における一方の端子として使用する。第３の状態は、切断予定部６６が切断された状態である。第３の状態では、端子６４を、圧電共振子１における一方の端子として使用する。上記の第１ないし第３の状態では、それぞれ、圧電振動子１０に接続された導体部６１の長さが異なるため、インピーダンス調整部２０のインダクタンスも異なる。
【００７７】
なお、図１７に示した例では、導体部６１の途中の２箇所に端子６３，６４を設けたが、導体部６１の途中の１箇所に端子を設けてもよいし、導体部６１の途中の３箇所以上に端子を設けてもよい。いずれの場合にも、インピーダンス調整部２０において選択可能な状態の数は、導体部６１の途中に設けられた端子の数に１を足した数となる。
【００７８】
図１８に示したインピーダンス調整部２０は、圧電振動子１０に接続されたボンディングパッド７１と、端子３に接続されたボンディングパッド７２と、ボンディングパッド７１，７２間を接続する４本のボンディングワイヤ７３〜７６とを有している。このインピーダンス調整部２０では、各ボンディングワイヤ７３〜７６が切断予定部となる。
【００７９】
図１８に示したインピーダンス調整部２０では、インダクタンスが異なる４つの状態のうちの１つを選択できるようになっている。第１の状態は、全てのボンディングワイヤ７３〜７６が切断されていない状態である。第２の状態は、ボンディングワイヤ７３〜７６のうちの１本のボンディングワイヤが切断されている状態である。第３の状態は、ボンディングワイヤ７３〜７６のうちの２本のボンディングワイヤが切断されている状態である。第４の状態は、ボンディングワイヤ７３〜７６のうちの３本のボンディングワイヤが切断されている状態である。上記の第１ないし第４の状態では、それぞれ、ボンディングパッド７１，７２間を接続するボンディングワイヤの数が異なるため、インピーダンス調整部２０のインダクタンスも異なる。
【００８０】
ボンディングワイヤ７３〜７６の切断は、鋏やピンセット等の治具７７を用いて簡単に行うことができる。ボンディングワイヤ７３〜７６を切断する代わりに、例えば、鉤状の治具を用いてボンディングワイヤ７３〜７６を引いて、ボンディングワイヤ７３〜７６の少なくとも一方の端部がボンディングパッド７１，７２から離れるようにしてもよい。
【００８１】
以上説明したように、本実施の形態に係る圧電共振子１は、圧電振動子１０とインピーダンス調整部２０とを備えている。圧電振動子１０は、圧電性を有する圧電薄膜１５と、この圧電薄膜１５の両面に配置され、圧電薄膜１５に対して励振用電圧を印加するための２つの電極１４Ａ，１６とを有している。インピーダンス調整部２０は、２つの電極１４Ａ，１６の少なくとも一方に接続され、切断され得る部分である切断予定部を１つ以上含み、この切断予定部の状態に応じてインピーダンス（特にインダクタンス）が変化するものである。
【００８２】
本実施の形態に係る圧電共振子１では、インピーダンス調整部２０における切断予定部は予め定められているので、切断予定部の状態とインピーダンス調整部２０のインピーダンス（インダクタンス）との関係は、予め知ることができる。従って、圧電共振子１では、インピーダンス調整部２０の切断予定部の状態を選択することによってインピーダンス調整部２０のインピーダンス（インダクタンス）を、予め知られた量だけ変えることができる。その結果、本実施の形態によれば、圧電振動子１０とインピーダンス調整部２０とを含む圧電共振子１の共振周波数を容易に調整することが可能になる。
【００８３】
本実施の形態に係る圧電共振子１において、インピーダンス調整部２０のインダクタンスは、インピーダンス調整部２０の作製の容易性の観点から、０〜１０ｎＨの範囲で変化するのが好ましく、０〜３ｎＨの範囲で変化するのがより好ましい。
【００８４】
また、本実施の形態に係る圧電共振子１は、０．５〜１０ＧＨｚの周波数帯域で使用されるのが好ましく、０．８〜６ＧＨｚの周波数帯域で使用されるのがより好ましい。
【００８５】
式（１）から分かるように、本実施の形態に係る圧電共振子１では、共振周波数ωｒを高く設定するほど、（Ｌｍ＋Ｌｖ）Ｃｍは小さくてよい。従って、圧電共振子１を上記の好ましい周波数帯域で使用する場合には、インピーダンス調整部２０のインダクタンスＬｖは小さくて済む。また、（Ｌｍ＋Ｌｖ）Ｃｍが小さいほど、共振周波数ωｒを同じ量だけ変化させるのに必要なＬｖの変化量は小さくて済む。従って、圧電共振子１を上記の好ましい周波数帯域で使用する場合には、インピーダンス調整部２０のインダクタンスＬｖの変化量は小さくて済む。これらのことから、圧電共振子１を上記の好ましい周波数帯域で使用する場合には、インピーダンス調整部２０の作製およびインピーダンス（インダクタンス）の調整が容易になる。
【００８６】
また、本実施の形態に係る圧電共振子１では、インピーダンス調整部２０は、２つの電極１４Ａ，１６のうち、基体１１から離れた方の電極１６に接続されている。これにより、インピーダンス調整部２０の切断予定部を切断する作業を容易に行うことが可能になる。
【００８７】
次に、本実施の形態に係るフィルタについて説明する。図１９は、本実施の形態に係るフィルタの回路図である。本実施の形態に係るフィルタ８０は、ラダー型フィルタになっている。フィルタ８０は、２つの入力端子８１，８２と、２つの出力端子８３，８４とを備えている。入力端子８２と出力端子８４は互いに接続されている。
【００８８】
フィルタ８０は、更に、入力端子８１と出力端子８３との間に設けられた直列共振子としての圧電共振子１Ａを備えている。圧電共振子１Ａは、直列に接続された圧電振動子１０Ａおよびインピーダンス調整部２０Ａを有している。圧電振動子１０Ａの一方の端部は入力端子８１に接続され、他方の端部はインピーダンス調整部２０Ａの一方の端部に接続されている。インピーダンス調整部２０Ａの他方の端部は出力端子８３に接続されている。
【００８９】
フィルタ８０は、更に、一端が圧電共振子１Ａと出力端子８３との接続点に接続された並列共振子としての圧電共振子１Ｂを備えている。圧電共振子１Ｂは、直列に接続された圧電振動子１０Ｂおよびインピーダンス調整部２０Ｂを有している。圧電振動子１０Ｂの一方の端部は圧電共振子１Ａと出力端子８３との接続点に接続され、他方の端部はインピーダンス調整部２０Ｂの一方の端部に接続されている。インピーダンス調整部２０Ｂの他方の端部は入力端子８２および出力端子８４に接続されている。
【００９０】
圧電共振子１Ａ、１Ｂの構成は圧電共振子１と同様であり、圧電振動子１０Ａ，１０Ｂの構成は圧電振動子１０と同様であり、インピーダンス調整部２０Ａ，２０Ｂの構成はインピーダンス調整部２０と同様である。
【００９１】
なお、図１９は、本実施の形態に係るフィルタ８０の基本構成（最小単位）を示している。本実施の形態に係るフィルタ８０は、図１９に示した回路を複数個、縦続接続した構成であってもよい。
【００９２】
本実施の形態に係るフィルタ８０では、インピーダンス調整部２０Ａ，２０Ｂの少なくとも一方のインピーダンス（インダクタンス）を変えることによって、圧電共振子１Ａ，１Ｂの少なくとも一方の共振周波数を容易に調整することが可能である。従って、本実施の形態によれば、フィルタ８０の周波数特性を容易に調整することが可能になる。
【００９３】
なお、本実施の形態に係るフィルタ８０では、インピーダンス調整部２０Ａ，２０Ｂの一方は省略してもよい。
【００９４】
次に、本実施の形態に係るデュプレクサについて説明する。図２０は本実施の形態に係るデュプレクサの回路図である。本実施の形態に係るデュプレクサ９０は、図示しないアンテナに接続されるアンテナ端子９１，９２と、アンテナに対して送信信号を出力する図示しない送信回路に接続される送信信号端子９３，９４と、アンテナからの受信信号を入力する図示しない受信回路に接続される受信信号端子９５，９６とを備えている。
【００９５】
デュプレクサ９０は、更に、送信信号を通過させ、受信信号を遮断する第１のフィルタ９７と、受信信号を通過させ、送信信号を遮断する第２のフィルタ９８とを備えている。フィルタ９７，９８は、それぞれ、２つの入力端子と２つの出力端子とを有している。
【００９６】
フィルタ９７の２つの入力端子はそれぞれ送信信号端子９３，９４に接続されている。フィルタ９７の２つの出力端子はそれぞれアンテナ端子９１，９２に接続されている。フィルタ９８の２つの入力端子はそれぞれアンテナ端子９１，９２に接続されている。フィルタ９８の２つの出力端子はそれぞれ受信信号端子９５，９６に接続されている。
【００９７】
本実施の形態に係るデュプレクサ９０では、フィルタ９７，９８の少なくとも一方は、本実施の形態に係る圧電共振子１を少なくとも１つ含んで構成されている。この圧電共振子１を含むフィルタでは、インピーダンス調整部２０のインピーダンスを変えて圧電共振子１の共振周波数を調整することによって、フィルタの周波数特性を調整することが可能である。従って、本実施の形態によれば、デュプレクサ９０の周波数特性を容易に調整することが可能になる。
【００９８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明の圧電共振子は、圧電振動子の２つの電極のそれぞれに接続された２つのインピーダンス調整部を備えていてもよい。
【００９９】
また、図１９にはラダー型のフィルタを示したが、本発明のフィルタは、本発明の圧電共振子を少なくとも１つ含んでいれば、他の構成であってもよい。
【０１００】
また、本発明において、インピーダンス調整部は、切断予定部の状態に応じてインピーダンスが変化するものであればよい。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電共振子では、インピーダンス調整部の切断予定部の状態を選択することによってインピーダンス調整部のインダクタンスを、予め知られた量だけ変えることができる。従って、本発明によれば、圧電共振子の共振周波数を容易に調整することができるという効果を奏する。
【０１０２】
また、請求項６記載の圧電共振子では、インピーダンス調整部は、２つの電極のうち、基体から離れた方の電極に接続されている。従って、本発明によれば、インピーダンス調整部の切断予定部を切断する作業を容易に行うことが可能になるという効果を奏する。
【０１０３】
また、請求項７記載のフィルタでは、インピーダンス調整部のインダクタンスを変えることによって、圧電共振子の共振周波数を容易に調節することが可能である。従って、本発明によれば、フィルタの周波数特性を容易に調節することが可能になるという効果を奏する。
【０１０４】
また、請求項８記載のデュプレクサでは、第１のフィルタと第２のフィルタの少なくとも一方は、インピーダンス調整部を有する圧電共振子を少なくとも１つ含んで構成されている。この圧電共振子を含むフィルタでは、インピーダンス調整部のインダクタンスを変えて圧電共振子の共振周波数を調整することによって、フィルタの周波数特性を調整することが可能である。従って、本発明によれば、デュプレクサの周波数特性を容易に調整することが可能になるという効果を奏する。
【０１０５】
また、請求項９記載の圧電共振子の共振周波数調整方法によれば、インピーダンス調整部の切断予定部の状態を選択することによってインピーダンス調整部のインダクタンスを、予め知られた量だけ変えることができる。従って、本発明によれば、圧電共振子の共振周波数を容易に調整することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る圧電共振子の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る圧電共振子の電極を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る圧電共振子の回路構成を示す回路図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る圧電共振子の等価回路を示す回路図である。
【図７】本発明の一実施の形態におけるインピーダンス調整部の第１の状態を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態におけるインピーダンス調整部の第２の状態を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態におけるインピーダンス調整部の第３の状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態におけるインピーダンス調整部の第４の状態を示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る圧電共振子の特性を測定するために用いられるプローブを示す平面図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る圧電共振子を含む回路を示す回路図である。
【図１３】切断予定部の第１の状態について図１２に示した回路の周波数特性を実験によって求めた結果を示す特性図である。
【図１４】切断予定部の第２の状態について図１２に示した回路の周波数特性を実験によって求めた結果を示す特性図である。
【図１５】切断予定部の第３の状態について図１２に示した回路の周波数特性を実験によって求めた結果を示す特性図である。
【図１６】切断予定部の第４の状態について図１２に示した回路の周波数特性を実験によって求めた結果を示す特性図である。
【図１７】本発明の一実施の形態におけるインピーダンス調整部の他の構成例を示す説明図である。
【図１８】本発明の一実施の形態におけるインピーダンス調整部の更に他の構成例を示す説明図である。
【図１９】本発明の一実施の形態に係るフィルタの回路図である。
【図２０】本発明の一実施の形態に係るデュプレクサの回路図である。
【符号の説明】
１…圧電共振子、１０…圧電振動子、１１…基体、１２…下部バリア層、１３…上部バリア層、１４…下部電極、１５…圧電薄膜、１６…上部電極、１７…接地電極、２０…インピーダンス調整部、２１ａ〜２１ｋ…切断予定部。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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