本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種聲波濾波器。一種包括多個(gè)壓電薄膜諧振器的聲波濾波器，其中至少兩個(gè)所述壓電薄膜諧振器包括：基板；位于所述基板上的壓電膜；隔著至少一部分所述壓電膜設(shè)置的下電極和上電極；用于頻率控制的質(zhì)量負(fù)荷膜，其位于下電極與上電極彼此面對(duì)的諧振區(qū)內(nèi)，并且具有與諧振區(qū)的形狀不同的形狀；以及溫度補(bǔ)償膜，其彈性常數(shù)的溫度系數(shù)具有與壓電膜的彈性常數(shù)的溫度系數(shù)的符號(hào)相反的符號(hào)，至少一部分所述溫度補(bǔ)償膜在諧振區(qū)中位于下電極與上電極之間，并且所述至少兩個(gè)所述壓電薄膜諧振器的質(zhì)量負(fù)荷膜的面積彼此不同。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)的一些方面涉及一種聲波濾波器。
技術(shù)介紹
已知一種使用體聲波(Bulk Acoustic Wave :BAW)的BAW濾波器,作為無(wú)線設(shè)備(諸如移動(dòng)電話)用濾波器。BAW濾波器由壓電薄膜諧振器組成，并且各壓電薄膜諧振器具有上電極與下電極隔著壓電膜彼此面對(duì)的結(jié)構(gòu)。壓電薄膜諧振器的諧振頻率由上電極與下電極彼此面對(duì)的區(qū)域(此后稱為諧振區(qū))的構(gòu)成材料和膜厚決定。為了使得壓電薄膜諧振器的諧振頻率具有不同值，已知一種用于在諧振區(qū)中形成質(zhì)量負(fù)荷膜(mass load film)的技術(shù)，例如在日本特開(kāi)第2002-335141號(hào)公報(bào)、日本特表 (PCT申請(qǐng)的翻譯)第2002-515667號(hào)公報(bào)以及日本特表第2007-535279號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的。通過(guò)改變質(zhì)量負(fù)荷膜的圖案或者厚度，可以任意地改變諧振頻率。此外，為了抑制溫度變化所引起的頻率偏移，已知在諧振區(qū)中形成溫度補(bǔ)償膜的技術(shù)，如例如在日本特開(kāi)昭58-137317號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的。溫度補(bǔ)償膜形成在壓電膜之間，并且其諧振頻率的溫度系數(shù)的符號(hào)與壓電膜的諧振頻率的溫度系數(shù)的符號(hào)相反。在壓電薄膜諧振器中使用溫度補(bǔ)償膜的聲波濾波器中，頻率的溫度系數(shù)TCF和作為與濾波器的分?jǐn)?shù)帶寬(fractional bandwidth)成比例的系數(shù)的有效機(jī)電稱合系數(shù)K2eff具有折衷(trade-off)關(guān)系。因此，由于試圖增加TCF時(shí)，K2eff減小并且分?jǐn)?shù)帶寬變小，所以存在難以獲得寬帶寬濾波器的問(wèn)題。另一方面，如果試圖強(qiáng)制加寬帶寬，則存在濾波器的匹配劣化的問(wèn)題。此外，在傳統(tǒng)聲波濾波器中，存在如下問(wèn)題，即與在表面層中形成溫度補(bǔ)償膜的情況相比，由于在壓電膜中插入溫度補(bǔ)償膜，導(dǎo)致了諧振頻率對(duì)膜厚的依存性增加并且增加了諧振頻率的可變性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種包括壓電薄膜諧振器的聲波濾波器，其中至少兩個(gè)所述壓電薄膜諧振器包括基板；位于所述基板上的壓電膜；下電極和上電極，所述上電極與所述下電極隔著所述壓電膜的至少一部分設(shè)置；用于頻率控制的質(zhì)量負(fù)荷膜，所述質(zhì)量負(fù)荷膜位于所述下電極與所述上電極彼此面對(duì)的諧振區(qū)內(nèi)，并且具有與所述諧振區(qū)的形狀不同的形狀；以及溫度補(bǔ)償膜，所述溫度補(bǔ)償膜的彈性常數(shù)的溫度系數(shù)具有與所述壓電膜的彈性常數(shù)的溫度系數(shù)的符號(hào)相反的符號(hào)，所述溫度補(bǔ)償膜的至少一部分在所述諧振區(qū)中位于所述下電極與所述上電極之間，并且所述至少兩個(gè)所述壓電薄膜諧振器的質(zhì)量負(fù)荷膜的面積彼此不同。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，提供了一種包括發(fā)送濾波器和接收濾波器的雙工器，其中所述發(fā)送濾波器和接收濾波器中的至少一個(gè)具有上述聲波濾波器。附圖說(shuō)明圖I是例示出根據(jù)比較例和第一實(shí)施方式的聲波濾波器的電路構(gòu)造的示圖；圖2A至圖2C是例示出根據(jù)比較例的壓電薄膜諧振器的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是例示出溫度補(bǔ)償膜的膜厚、頻率的溫度系數(shù)(TCF)以及有效機(jī)電耦合系數(shù)(K2rff)之間的關(guān)系的示圖；圖4是例示出頻率的溫度系數(shù)(TCF)與分?jǐn)?shù)帶寬之間的關(guān)系的示圖；圖5是示出根據(jù)比較例和第一至第三實(shí)施方式的聲波濾波器中的壓電薄膜諧振器的諧振頻率的表；圖6A至圖6C是例示出根據(jù)比較例的聲波濾波器的頻帶特性的示圖； 圖7中A至圖C是例示出根據(jù)第一實(shí)施方式的壓電薄膜諧振器的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖8A至圖8F是例示出質(zhì)量負(fù)荷膜的構(gòu)造的示意圖；圖9A和圖9B是示出質(zhì)量負(fù)荷膜的覆蓋率與諧振頻率之間的關(guān)系的表；圖IOA至圖IOC是例示出根據(jù)第一實(shí)施方式的聲波濾波器的頻帶特性的示圖；圖11是例示出根據(jù)第二實(shí)施方式的聲波濾波器的電路構(gòu)造的示圖；圖12A至圖12C是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的聲波濾波器的頻帶特性的示圖；圖13A至圖13C是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的聲波濾波器的頻帶特性的示圖；圖14A至圖14C是示出根據(jù)第三實(shí)施方式的聲波濾波器的頻帶特性的示圖；圖15A至圖MD是例示出根據(jù)第一至第三實(shí)施方式的變型實(shí)施方式的壓電薄膜諧振器的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖16是例示出根據(jù)第一至第三實(shí)施方式的變型實(shí)施方式的聲波濾波器的電路構(gòu)造的示圖；以及圖17是例示出使用根據(jù)第一至第三實(shí)施方式的聲波濾波器的雙工器的電路構(gòu)造的示圖。具體實(shí)施例方式比較例圖I是例示出根據(jù)比較例和第一實(shí)施方式的聲波濾波器的構(gòu)造的電路圖。聲波濾波器是包括串聯(lián)諧振器SI至S4、并聯(lián)諧振器Pl至P3以及電感器LI和L2的梯型濾波器。串聯(lián)諧振器SI至S4和并聯(lián)諧振器Pl至P3是壓電薄膜諧振器。串聯(lián)諧振器SI至S4串聯(lián)連接在輸出端子Out與輸入端子In之間。并聯(lián)諧振器Pl的一端連接在串聯(lián)諧振器SI與S2之間，并聯(lián)諧振器P2的一端連接在串聯(lián)諧振器S2與S3之間，而并聯(lián)諧振器P3的一端連接在串聯(lián)諧振器S3與S4之間。并聯(lián)諧振器Pl至P3的另一端統(tǒng)一經(jīng)由電感器LI接地。一端接地的電感器L2連接在輸出端子Out與串聯(lián)諧振器SI之間。圖2A至圖2C是例示出構(gòu)成根據(jù)比較例的聲波濾波器的壓電薄膜諧振器的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2A是壓電薄膜諧振器的頂部示意圖，圖2B是串聯(lián)諧振器SI至S4的示意性截面圖，而圖2C是并聯(lián)諧振器Pl至P3的示意性截面圖。圖2A是串聯(lián)諧振器SI至S4和并聯(lián)諧振器Pl至P3通用的示圖，圖2B和圖2C是沿著圖2A的線A-A截取的示意性截面圖。如圖2B所示，串聯(lián)諧振器SI至S4具有如下結(jié)構(gòu)，其中下電極12、第一壓電膜14a、溫度補(bǔ)償膜16、第二壓電膜14b、上電極18 (包括釕(Ru)層18a和鉻(Cr)層18b)、以及頻率調(diào)整膜20按此順序?qū)盈B在基本10上(此后稱為多層膜30)。上電極18與下電極12隔著壓電膜(第一壓電膜14a和第二壓電膜14b)彼此面對(duì)的區(qū)域是諧振區(qū)40。在諧振區(qū)40中，下電極12形成為朝向向上方向的凸形彎曲，因此在基板10與下電極12之間形成穹形空間42。此外，通過(guò)蝕刻去除第一壓電膜14a、溫度補(bǔ)償膜16以及第二壓電膜14b每一個(gè)的一部分，并且將上述三個(gè)層的各自外周的至少一部分形成為位于上電極18的內(nèi)側(cè)。如圖2C所示，并聯(lián)諧振器Pl至P3基本具有與串聯(lián)諧振器SI至S4相同的結(jié)構(gòu)，但不同之處在于在上電極18中的Ru層18a與Cr層18b之間形成有質(zhì)量負(fù)荷膜(此后稱為第一質(zhì)量負(fù)荷膜22)。與串聯(lián)諧振器SI至S4的諧振頻率相比，并聯(lián)諧振器Pl至P3的諧振頻率因包括第一質(zhì)量負(fù)荷膜22而向低頻側(cè)偏移。為了使并聯(lián)諧振器Pl至P3的諧振頻率向低頻側(cè)偏移，替代形成第一質(zhì)量負(fù)荷膜22，可以將多層膜30中的特定層的厚度制造得比串聯(lián)諧振器SI至S4中的相同層的厚度厚。如圖2A所示，蝕刻媒介導(dǎo)入孔50設(shè)置在位于諧振區(qū)40附近的下電極12的表面上。此外，在蝕刻媒介導(dǎo)入孔50與空間42之間形成有蝕刻媒介導(dǎo)入通道52。另外，虛線圖 示出了其整體的下電極12具有從壓電膜(14a，14b)的開(kāi)口部露出一部分(斜線部分)的結(jié)構(gòu)。基板10可以使用硅(Si)，并且除硅以外還可以使用玻璃和陶瓷。此外，從基板10側(cè)按照如下順序?qū)盈B鉻(Cr)和釕(Ru)的電極膜可以用作下電極12，并且從基板10側(cè)按照如下順序?qū)盈B了釕(Ru)和鉻(Cr)的電極膜可用作上電極18。然而，對(duì)于上電極12和下電極18來(lái)說(shuō)，除了上述示例，還可以結(jié)合使用鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鑰(Mo)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Pt)、釕(Ru)、銠(Rh)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種聲波濾波器，該聲波濾波器包括多個(gè)壓電薄膜諧振器，其中至少兩個(gè)所述壓電薄膜諧振器包括：基板；位于所述基板上的壓電膜；下電極和上電極，該下電極和該上電極隔著至少一部分所述壓電膜設(shè)置；用于頻率控制的質(zhì)量負(fù)荷膜，該質(zhì)量負(fù)荷膜位于所述下電極與所述上電極彼此面對(duì)的諧振區(qū)內(nèi)，并且具有與所述諧振區(qū)的形狀不同的形狀；以及溫度補(bǔ)償膜，該溫度補(bǔ)償膜的彈性常數(shù)的溫度系數(shù)具有與所述壓電膜的彈性常數(shù)的溫度系數(shù)的符號(hào)相反的符號(hào)，至少一部分所述溫度補(bǔ)償膜在所述諧振區(qū)中位于所述下電極與所述上電極之間，并且所述至少兩個(gè)所述壓電薄膜諧振器的質(zhì)量負(fù)荷膜的面積彼此不同。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：西原時(shí)弘，谷口真司，上田政則，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：太陽(yáng)誘電株式會(huì)社，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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