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JP2006115282A - Thin film resonance device - Google Patents

Thin film resonance device Download PDF

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JP2006115282A
JP2006115282A JP2004301330A JP2004301330A JP2006115282A JP 2006115282 A JP2006115282 A JP 2006115282A JP 2004301330 A JP2004301330 A JP 2004301330A JP 2004301330 A JP2004301330 A JP 2004301330A JP 2006115282 A JP2006115282 A JP 2006115282A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
film resonator
input
output
resonator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004301330A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taizo Kobayashi
泰三 小林
Masayuki Fujita
政行 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2004301330A priority Critical patent/JP2006115282A/en
Publication of JP2006115282A publication Critical patent/JP2006115282A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To allow each of resonators to have an independent relation and have a structure in which bandwidth of a frequency is minutely settable. <P>SOLUTION: This thin film resonance device is provided with: a thin film resonator A for inputting; a thin film resonator B for outputting and a coupling member C for partially and acoustically coupling a part between the respective thin film resonator A for inputting and thin film resonator B for outputting. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、通信機器等に用いられる薄膜共振デバイスに関する。   The present invention relates to a thin film resonant device used for communication equipment and the like.

近年では、通信機器等に用いられる薄膜共振デバイス(いわゆるFBAR)が提供され
ている。この薄膜共振デバイスは、薄膜状に形成された圧電体を膜厚方向に共振させるこ
とにより、GHz帯域の高い共振周波数を出力することができる。
In recent years, thin film resonant devices (so-called FBARs) used for communication equipment and the like have been provided. This thin film resonant device can output a high resonance frequency in the GHz band by resonating a piezoelectric body formed in a thin film shape in the film thickness direction.

図9は、従来の薄膜共振デバイスを示す図である(例えば、特許文献1参照)。図9に
示すように、薄膜共振デバイスは、基体1と入力用薄膜共振器Bと出力用薄膜共振器Cと
を備えている。入力用薄膜共振器Bは、接地電極4と、入力電極6と、接地電極4及び入
力電極6により挟持された入力用圧電体5とを備えている。出力用薄膜共振器Cは、基体
1に形成された空間A上に配置された出力電極2と、入力用圧電体3(2つの圧電体3a
,3b)と、入力用圧電体3である圧電体3a,3bにより挟持された分極用電極2aと
、接地電極4とを備えている。圧電体3a,3bのそれぞれは、互いに逆向きの分極方向
を有している(図9に示す矢印参照)。また、図9に示すように、出力電極2の上に出力
用圧電体3、接地電極4、入力用圧電体5、入力電極6が順に配置されている。
FIG. 9 is a diagram showing a conventional thin film resonant device (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 9, the thin film resonant device includes a substrate 1, an input thin film resonator B, and an output thin film resonator C. The input thin film resonator B includes a ground electrode 4, an input electrode 6, and an input piezoelectric body 5 sandwiched between the ground electrode 4 and the input electrode 6. The output thin film resonator C includes an output electrode 2 disposed on a space A formed in the base 1 and an input piezoelectric body 3 (two piezoelectric bodies 3a).
3b), a polarization electrode 2a sandwiched between piezoelectric bodies 3a and 3b which are input piezoelectric bodies 3, and a ground electrode 4. Each of the piezoelectric bodies 3a and 3b has polarization directions opposite to each other (see arrows shown in FIG. 9). Further, as shown in FIG. 9, the output piezoelectric body 3, the ground electrode 4, the input piezoelectric body 5, and the input electrode 6 are arranged in this order on the output electrode 2.

このように構成された薄膜共振デバイスにおいて、高周波信号が入力電極6に印加され
ると、入力用薄膜共振器Bが振動する。そして、入力用薄膜共振器Bが特定の周波数で振
動すると、出力用薄膜共振器Cが振動し、出力信号が出力電極2から出力される。
特開2001−185984号公報
In the thin film resonant device configured as described above, when a high frequency signal is applied to the input electrode 6, the input thin film resonator B vibrates. When the input thin film resonator B vibrates at a specific frequency, the output thin film resonator C vibrates, and an output signal is output from the output electrode 2.
JP 2001-185984 A

しかしながら、上記薄膜共振デバイスでは、入力用薄膜共振器Bの下面の全面が出力用
薄膜共振器Cの上面に密着するように、入力用薄膜共振器Bと出力用薄膜共振器Cとが結
合されており、入力用薄膜共振器Bの振動がそのまま出力用薄膜共振器Cに伝達されるた
め、入力用薄膜共振器Bと出力用薄膜共振器Cとの全体が単一の共振器として機能する。
このため、入力用薄膜共振器Bと出力用薄膜共振器Cとのそれぞれが独立した共振器には
ならず、上記の従来の薄膜共振デバイスから得られる周波数の帯域幅を細かに設定し難い
という問題が生じていた。
However, in the thin film resonator device, the input thin film resonator B and the output thin film resonator C are coupled so that the entire lower surface of the input thin film resonator B is in close contact with the upper surface of the output thin film resonator C. Since the vibration of the input thin film resonator B is directly transmitted to the output thin film resonator C, the input thin film resonator B and the output thin film resonator C function as a single resonator. .
For this reason, each of the input thin film resonator B and the output thin film resonator C does not become independent resonators, and it is difficult to finely set the bandwidth of the frequency obtained from the conventional thin film resonator device. There was a problem.

そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、各共振器のそれぞれを独立の
関係にすることができ、周波数の帯域幅を細かに設定可能な構造を持つことができる薄膜
共振デバイスを提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and it is possible to make each of the resonators independent of each other and to have a structure in which the frequency bandwidth can be set finely. The purpose is to provide a device.

本願に係る発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、一対の電極と、該一対
の電極の間に挟持された圧電体薄膜とからなる薄膜共振器を複数備え、複数の薄膜共振器
の間を部分的に音響結合する結合部材を有することを特徴とする。
The invention according to the present application has been made to solve the above-described problems, and includes a plurality of thin film resonators each including a pair of electrodes and a piezoelectric thin film sandwiched between the pair of electrodes. It has the coupling member which acoustically couples between containers partially.

このような本発明によれば、複数の薄膜共振器の間が音響結合されることにより、各薄
膜共振器のそれぞれが独立の関係となるため、薄膜共振デバイスでは周波数の帯域幅を細
かに設定できる。
According to the present invention, since a plurality of thin film resonators are acoustically coupled to each other so that each thin film resonator has an independent relationship, the frequency bandwidth is set finely in the thin film resonant device. it can.

なお、結合部材は、1の部材、又は連結された異なる2以上の部材により構成されてい
る。
Note that the coupling member is composed of one member or two or more different members that are connected.

上記発明においては、複数の薄膜共振器のそれぞれは膜厚方向に配置されてもよい。こ
こで、薄膜共振器の膜厚方向とは、圧電体薄膜の膜厚方向の意味である。この場合には、
複数の薄膜共振器のそれぞれが膜厚方向に配置されることにより、複数の薄膜共振器を配
置するための面積が小さくなるため、薄膜共振デバイスの小型化が可能となる。
In the above invention, each of the plurality of thin film resonators may be arranged in the film thickness direction. Here, the film thickness direction of the thin film resonator means the film thickness direction of the piezoelectric thin film. In this case,
Since each of the plurality of thin film resonators is arranged in the film thickness direction, an area for arranging the plurality of thin film resonators is reduced, so that the thin film resonance device can be downsized.

上記発明においては、結合部材の一端は薄膜共振器の主面の中央に配置されてもよい。
ここで、薄膜共振器の主面とは、圧電体薄膜を挟持する一対の電極が形成されている側の
薄膜共振器の上面又は下面の意味である。この場合には、一方の薄膜共振器の振動振幅が
最も大きくなる主面の中央に結合部材の一端が配置されることにより、結合部材は、一方
の薄膜共振器の振動を他方の薄膜共振器に効率良く伝達することができる。
In the said invention, the end of a coupling member may be arrange | positioned in the center of the main surface of a thin film resonator.
Here, the main surface of the thin film resonator means the upper surface or the lower surface of the thin film resonator on the side where a pair of electrodes for sandwiching the piezoelectric thin film is formed. In this case, one end of the coupling member is arranged at the center of the main surface where the vibration amplitude of one thin film resonator is the largest, so that the coupling member transmits the vibration of one thin film resonator to the other thin film resonator. Can be transmitted efficiently.

上記発明においては、結合部材は柱状に形成されてもよい。この場合には、複数の薄膜
共振器の間が部分的に結合されることが可能となり、複数の薄膜共振器のそれぞれがより
独立の関係となるため、薄膜共振デバイスは周波数の帯域幅をより細かに設定できる。
In the above invention, the coupling member may be formed in a column shape. In this case, the plurality of thin film resonators can be partially coupled, and each of the plurality of thin film resonators has a more independent relationship. Can be set finely.

上記発明においては、結合部材は絶縁部材でもよい。この場合には、複数の薄膜共振器
の間の電気的な接続関係を分離できるため、薄膜共振デバイスの入出力回路を電気的に分
離することができる。
In the above invention, the coupling member may be an insulating member. In this case, since the electrical connection relationship between the plurality of thin film resonators can be separated, the input / output circuit of the thin film resonant device can be electrically separated.

上記発明においては、複数の薄膜共振器のそれぞれの共振周波数は異なってもよい。こ
の場合には、複数の薄膜共振器のそれぞれの共振周波数が異なることにより、薄膜共振デ
バイスは、複数の薄膜共振器のそれぞれの共振周波数が異ならないときの周波数の帯域幅
を広げることができる。
In the above invention, the resonance frequencies of the plurality of thin film resonators may be different. In this case, since the resonance frequencies of the plurality of thin film resonators are different, the thin film resonance device can widen the frequency bandwidth when the resonance frequencies of the plurality of thin film resonators are not different.

本発明によれば、各共振器のそれぞれを独立の関係にすることができ、周波数の帯域幅
を細かに設定可能な構造を持つことができる。
According to the present invention, each resonator can be in an independent relationship, and a structure in which a frequency bandwidth can be finely set can be provided.

本発明に係る薄膜共振デバイス100について図面を参照しながら説明する。図1は、
本実施形態における薄膜共振デバイス100を示す断面図である。図2は、本実施形態に
おける薄膜共振デバイス100を示す断面斜視図である。本実施形態における薄膜共振デ
バイス100は、基体110と、入力用薄膜共振器Aと、出力用薄膜共振器Bと、結合部
材Cとを備えている。基体110は、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとを配置
するための台座であり、例えば、Siで形成されている。この基体110には、入力用薄
膜共振器Aの膜厚方向の振動を確保するための空間120が形成されている。
A thin film resonant device 100 according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
It is sectional drawing which shows the thin film resonant device 100 in this embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional perspective view showing the thin film resonant device 100 in the present embodiment. The thin film resonant device 100 according to this embodiment includes a base 110, an input thin film resonator A, an output thin film resonator B, and a coupling member C. The base 110 is a pedestal for arranging the input thin film resonator A and the output thin film resonator B, and is made of Si, for example. In this base 110, a space 120 for ensuring vibration in the film thickness direction of the input thin film resonator A is formed.

入力用薄膜共振器Aは、空間120上に配置されており、接地電極130と、入力電極
150と、接地電極130及び入力電極150により挟持された入力用圧電体140とを
備えている。出力用薄膜共振器Bは、入力用薄膜共振器Aの上方に配置されており、第1
出力電極160と、第2出力電極180と、第1出力電極160及び第2出力電極180
により挟持された出力用圧電体170とを備えている。ここで、入力用圧電体140及び
出力用圧電体170は、本発明の「圧電体薄膜」の一例であって、例えばAlNで形成さ
れている。また、接地電極130及び入力電極150、或は第1出力電極160及び第2
出力電極180は、それぞれ、本発明の「一対の電極」の一例であって、例えばMoで形
成されている。本実施形態における入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとは、それ
ぞれ、入力用圧電体140及び出力用圧電体170の膜厚方向に配置されており、それぞ
れの面が並行となるように配置されている。
The input thin film resonator A is disposed on the space 120 and includes a ground electrode 130, an input electrode 150, and an input piezoelectric body 140 sandwiched between the ground electrode 130 and the input electrode 150. The output thin film resonator B is disposed above the input thin film resonator A, and the first thin film resonator B
Output electrode 160, second output electrode 180, first output electrode 160, and second output electrode 180
And an output piezoelectric body 170 sandwiched between the two. Here, the input piezoelectric body 140 and the output piezoelectric body 170 are examples of the “piezoelectric thin film” of the present invention, and are formed of, for example, AlN. Also, the ground electrode 130 and the input electrode 150, or the first output electrode 160 and the second electrode
Each of the output electrodes 180 is an example of the “pair of electrodes” in the present invention, and is made of, for example, Mo. In the present embodiment, the input thin film resonator A and the output thin film resonator B are arranged in the film thickness direction of the input piezoelectric body 140 and the output piezoelectric body 170, respectively, and the respective surfaces are parallel to each other. Are arranged as follows.

結合部材Cは、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとの間を部分的に音響結合す
る部材であり、例えば、SiOなどの絶縁部材で形成されている。また、結合部材Cは
、柱状に形成されている(図2参照)。ここで、音響結合とは、一方の薄膜共振器により
発生された弾性波を他方の薄膜共振器に伝達可能にする結合である。
The coupling member C is a member that partially acoustically couples between the input thin film resonator A and the output thin film resonator B, and is formed of, for example, an insulating member such as SiO 2 . Further, the coupling member C is formed in a column shape (see FIG. 2). Here, the acoustic coupling is a coupling that enables an elastic wave generated by one thin film resonator to be transmitted to the other thin film resonator.

また、結合部材Cは、その一端が入力用薄膜共振器Aの主面である入力電極150の上
面と向い合う出力用薄膜共振器Bの主面である第1出力電極160の下面の中央Dに配置
されている。なお、結合部材Cは、その一端が出力用薄膜共振器Bの主面である第1出力
電極160の下面と向い合う入力用薄膜共振器Aの主面である入力電極150の上面の中
央に配置されてもよい。
The coupling member C has a center D on the lower surface of the first output electrode 160 that is the main surface of the output thin film resonator B, one end of which faces the upper surface of the input electrode 150 that is the main surface of the input thin film resonator A. Is arranged. Note that the coupling member C is located at the center of the upper surface of the input electrode 150, which is the main surface of the input thin film resonator A, with one end thereof facing the lower surface of the first output electrode 160, which is the main surface of the output thin film resonator B. It may be arranged.

図3は、本実施形態における薄膜共振デバイス100の等価回路を示す図である。図3
に示すように、薄膜共振デバイス100では、入力用薄膜共振器Aを含む入力側の回路と
出力用薄膜共振器Bを含む出力側の回路とを電気的に分離することができるため、入力用
薄膜共振器Aを非平衡型に構成し、出力用薄膜共振器Bを平衡型に構成することができる
。なお、入力用薄膜共振器Aを平衡型に構成し、出力用薄膜共振器Bを非平衡型に構成す
ることも当然に可能である。また、入力用薄膜共振器A及び出力用薄膜共振器Bは、とも
に平衡型、或は非平衡型に構成することも可能である。ここで、非平衡型とは、一対の各
端子のうち、一方の端子が接地されている構成である。例えば一方の端子が接地とされ、
他方の端子がアンテナとされる関係が非平衡型である。また、平衡型とは、1対の各端子
が全て接地されていない構成である。
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the thin film resonant device 100 in the present embodiment. FIG.
In the thin film resonant device 100, the input side circuit including the input thin film resonator A and the output side circuit including the output thin film resonator B can be electrically separated from each other. The thin film resonator A can be configured as an unbalanced type, and the output thin film resonator B can be configured as a balanced type. Of course, the input thin film resonator A can be configured as a balanced type, and the output thin film resonator B can be configured as an unbalanced type. Further, both the input thin film resonator A and the output thin film resonator B can be configured as a balanced type or an unbalanced type. Here, the unbalanced type is a configuration in which one of the pair of terminals is grounded. For example, one terminal is grounded,
The relationship in which the other terminal is an antenna is an unbalanced type. In addition, the balanced type is a configuration in which a pair of terminals are not all grounded.

図4は、本実施形態における薄膜共振デバイス100の周波数特性を示す図である。こ
の図4は、5GHzの共振周波数を有する入力用薄膜共振器Aが非平衡型に構成され、出
力用薄膜共振器Bが平衡型に構成された場合の周波数特性であって、図の縦軸は入力信号
に対する出力信号の透過率を、横軸は信号の周波数をそれぞれ示している。図4に示すよ
うに、出力用薄膜共振器Bの共振周波数が5GHzの場合には、薄膜共振デバイス100
の−5dB帯域幅は約180MHz(約4.99GHz〜約5.17GHz)であること
が分かる(図4に示す実線参照)。また、出力用薄膜共振器Bの共振周波数が他方の共振
周波数に対して約1%(約50MHz)だけ大きくなるようにすると、薄膜共振デバイス
100の−5dB帯域幅は約230MHz(約4.99GHz〜約5.22GHz)と変
更前の周波数の帯域幅よりも広くなっていることが分かる(図4に示す点線参照)。この
場合には、入力用薄膜共振器A又は出力用薄膜共振器Bのそれぞれの共振周波数が異なる
ことにより、薄膜共振デバイス100は、入力用薄膜共振器A及び出力用薄膜共振器Bの
それぞれの共振周波数が等しいときの帯域幅を広げることができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating frequency characteristics of the thin film resonant device 100 according to the present embodiment. FIG. 4 shows frequency characteristics when the input thin film resonator A having a resonance frequency of 5 GHz is configured as an unbalanced type and the output thin film resonator B is configured as a balanced type. Indicates the transmittance of the output signal relative to the input signal, and the horizontal axis indicates the frequency of the signal. As shown in FIG. 4, when the resonant frequency of the output thin film resonator B is 5 GHz, the thin film resonant device 100
It can be seen that the -5 dB bandwidth is about 180 MHz (about 4.99 GHz to about 5.17 GHz) (see the solid line shown in FIG. 4). When the resonance frequency of the output thin film resonator B is increased by about 1% (about 50 MHz) with respect to the other resonance frequency, the −5 dB bandwidth of the thin film resonance device 100 is about 230 MHz (about 4.99 GHz). It can be seen that it is wider than the bandwidth of the frequency before the change (˜5.22 GHz) (see the dotted line shown in FIG. 4). In this case, the resonance frequency of each of the input thin film resonator A and the output thin film resonator B is different, so that the thin film resonance device 100 has the input thin film resonator A and the output thin film resonator B. The bandwidth when the resonance frequencies are equal can be widened.

このような本発明によれば、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとの間が部分的
に音響結合されることにより、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとのそれぞれが
独立の関係となるため、薄膜共振デバイス100は周波数の帯域幅を細かに設定可能な構
造を持つことができる。また、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとのそれぞれが
膜厚方向に配置されることにより、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとを設置す
るための面積が小さくなるため、薄膜共振デバイス100の小型化が可能となる。
According to the present invention, the input thin film resonator A and the output thin film resonator B are partially acoustically coupled between the input thin film resonator A and the output thin film resonator B. Therefore, the thin film resonant device 100 can have a structure in which the frequency bandwidth can be finely set. In addition, since each of the input thin film resonator A and the output thin film resonator B is disposed in the film thickness direction, an area for installing the input thin film resonator A and the output thin film resonator B is reduced. Therefore, the thin film resonant device 100 can be downsized.

さらに、一方の薄膜共振器の振動振幅が最も大きくなる主面の中央に結合部材Cの一端
が配置されることにより、結合部材Cは、一方の薄膜共振器の振動を他方の薄膜共振器に
効率良く伝達することができる。また、結合部材Cが柱状に形成されることにより、入力
用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとの間を部分的に結合することが可能となり、入力
用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとのそれぞれがより独立の関係となるため、薄膜共
振デバイス100の帯域幅をより細かに設定可能な構造を持つことができる。
Furthermore, one end of the coupling member C is arranged at the center of the main surface where the vibration amplitude of one thin film resonator is the largest, so that the coupling member C transmits the vibration of one thin film resonator to the other thin film resonator. It can be transmitted efficiently. Further, since the coupling member C is formed in a columnar shape, the input thin film resonator A and the output thin film resonator B can be partially coupled, and the input thin film resonator A and the output thin film resonator A can be coupled. Since each of the thin film resonators B and the thin film resonator B has a more independent relationship, it is possible to have a structure in which the bandwidth of the thin film resonant device 100 can be set more finely.

また、結合部材Cが絶縁部材であることにより、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振
器Bとの間の電気的な接続関係を分離できるため、入力用薄膜共振器Aを含む入力側の回
路と出力用薄膜共振器Bを含む出力側の回路とを電気的に分離することができるため、入
力側の回路又は出力側の回路の一方を平衡型に、他方を非平衡型にすることができる。
Also, since the coupling member C is an insulating member, the electrical connection relationship between the input thin film resonator A and the output thin film resonator B can be separated, so that the input side including the input thin film resonator A includes And the output side circuit including the output thin film resonator B can be electrically separated, so that one of the input side circuit and the output side circuit is a balanced type and the other is an unbalanced type. be able to.

図5は、本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例1を示す断面図である。図5に
示す薄膜共振デバイス200は、基体210と、入力用薄膜共振器Aと、出力用薄膜共振
器Bと、結合部材C1〜C3と、薄膜290とを備えている。入力用薄膜共振器Aは、基
体210上に形成された空間220上に配置されており、接地電極230と、入力電極2
50と、接地電極230及び入力電極250により挟持された入力用圧電体240とを備
えている。出力用薄膜共振器Bは、入力用薄膜共振器Aの上方に配置されており、第1出
力電極260と、第2出力電極280と、第1出力電極260及び第2出力電極280に
より挟持された出力用圧電体270とを備えている。なお、入力電極250と薄膜290
の間、第2出力電極280と薄膜290の間には空間295a,295bが形成されてい
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example 1 of the thin film resonant device in the present embodiment. A thin film resonant device 200 shown in FIG. 5 includes a base 210, an input thin film resonator A, an output thin film resonator B, coupling members C1 to C3, and a thin film 290. The thin film resonator A for input is disposed on a space 220 formed on the base 210, and includes a ground electrode 230 and an input electrode 2.
50 and an input piezoelectric body 240 sandwiched between the ground electrode 230 and the input electrode 250. The output thin film resonator B is disposed above the input thin film resonator A, and is sandwiched between the first output electrode 260, the second output electrode 280, the first output electrode 260, and the second output electrode 280. Output piezoelectric body 270. The input electrode 250 and the thin film 290
Between the second output electrode 280 and the thin film 290, spaces 295a and 295b are formed.

図1では、結合部材Cは入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとの間に1しか配置
されていないが、結合部材Cは入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとの間に複数配
置されてもよい。具体的には、図5に示すように、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振
器Bとの間に配置された薄膜290が配置され、入力用薄膜共振器Aと薄膜290との間
を部分的に音響結合する結合部材C1と、出力用薄膜共振器Bと薄膜290との間を部分
的に音響結合する結合部材C2,C3とが配置されている。薄膜290は、結合部材の一
部を構成しているため、結合部材C1〜C3と薄膜290とによって入力用薄膜共振器A
により発生した弾性波を出力用薄膜共振器Bに伝達することができる。
In FIG. 1, only one coupling member C is disposed between the input thin film resonator A and the output thin film resonator B. However, the coupling member C includes the input thin film resonator A and the output thin film resonator B. A plurality of them may be arranged between the two. Specifically, as shown in FIG. 5, a thin film 290 disposed between the input thin film resonator A and the output thin film resonator B is disposed, and between the input thin film resonator A and the thin film 290. Are coupled to each other, and coupling members C2 and C3 that partially acoustically couple between the output thin-film resonator B and the thin film 290 are disposed. Since the thin film 290 constitutes a part of the coupling member, the thin film resonator A for input is constituted by the coupling members C1 to C3 and the thin film 290.
Can be transmitted to the output thin film resonator B.

この場合には、薄膜290も共振器として動作することができるため、薄膜290によ
って、薄膜共振デバイスの全体の周波数特性に変化を与えることができる。また、入力用
薄膜共振器Bと薄膜290との間に複数の結合部材C2〜C3が配置されることにより、
薄膜共振デバイスの周波数特性を全体的に数デシベル上昇させることができる。
In this case, since the thin film 290 can also operate as a resonator, the thin film 290 can change the overall frequency characteristics of the thin film resonant device. Further, by arranging a plurality of coupling members C2 to C3 between the input thin film resonator B and the thin film 290,
The frequency characteristics of the thin film resonant device can be increased by several decibels as a whole.

なお、薄膜290は、一対の電極と、その電極の間に挟持された圧電体薄膜とからなる
薄膜共振器であってもよい。この場合には、薄膜290に替えて、薄膜共振器が配置され
ることにより、薄膜共振デバイス200は、薄膜290により得られる周波数特性とは異
なる周波数特性にすることができる。一方、薄膜290が配置される場合には、薄膜共振
器が配置される場合よりも、製造工程が容易であるとともに低コスト化が可能となる。
The thin film 290 may be a thin film resonator including a pair of electrodes and a piezoelectric thin film sandwiched between the electrodes. In this case, by replacing the thin film 290 with a thin film resonator, the thin film resonant device 200 can have a frequency characteristic different from the frequency characteristic obtained by the thin film 290. On the other hand, when the thin film 290 is disposed, the manufacturing process is easier and the cost can be reduced than when the thin film resonator is disposed.

図6は、本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例2を示す断面図である。図6に
示す薄膜共振デバイス300は、入力用薄膜共振器Aと、出力用薄膜共振器Bと、結合部
材C4と、高インピーダンス層320a及び低インピーダンス層320bが交互に積層さ
れた反射層320と、高インピーダンス層321a及び低インピーダンス層321bが交
互に積層された反射層321とを備えている。入力用薄膜共振器Aは、基体310上の反
射層320上に配置されており、接地電極330と、入力電極350と、接地電極330
及び入力電極350により挟持された入力用圧電体340とを備えている。出力用薄膜共
振器Bは、入力用薄膜共振器A上の反射層321上に配置されており、第1出力電極36
0と、第2出力電極380と、第1出力電極360及び第2出力電極380により挟持さ
れた出力用圧電体370とを備えている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example 2 of the thin film resonant device in the present embodiment. The thin film resonator device 300 shown in FIG. 6 includes an input thin film resonator A, an output thin film resonator B, a coupling member C4, a reflective layer 320 in which high impedance layers 320a and low impedance layers 320b are alternately stacked, A reflective layer 321 in which high impedance layers 321a and low impedance layers 321b are alternately stacked. The input thin film resonator A is disposed on the reflective layer 320 on the substrate 310, and includes a ground electrode 330, an input electrode 350, and a ground electrode 330.
And an input piezoelectric member 340 sandwiched between the input electrodes 350. The output thin film resonator B is disposed on the reflective layer 321 on the input thin film resonator A, and the first output electrode 36
0, a second output electrode 380, and an output piezoelectric body 370 sandwiched between the first output electrode 360 and the second output electrode 380.

図1では、入力用薄膜共振器Aの下部には空間120が形成され、さらに入力用薄膜共
振器Aと出力用薄膜共振器Bとの間には空間200が形成されているが、空間120,2
00は、図6に示すように、入力用薄膜共振器Aと基体310との間に高インピーダンス
層320aと低インピーダンス層320bとが交互に積層された反射層320を配置して
もよい。この高インピーダンス層320aと低インピーダンス層320bとのそれぞれの
膜厚は、所望の周波数における波長の1/4であることが好ましい。
In FIG. 1, a space 120 is formed below the input thin film resonator A, and a space 200 is formed between the input thin film resonator A and the output thin film resonator B. , 2
As shown in FIG. 6, a reflective layer 320 in which high impedance layers 320a and low impedance layers 320b are alternately stacked may be disposed between the input thin film resonator A and the substrate 310. The film thicknesses of the high impedance layer 320a and the low impedance layer 320b are preferably ¼ of the wavelength at a desired frequency.

また、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとの間には、入力用薄膜共振器Aと出
力用薄膜共振器Bとの間を部分的に音響結合する結合部材C4を内部に含む反射層321
を配置してもよい。この場合には、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとの間に反
射層321が配置されることに加えて、結合部材C4が配置されることにより、反射層3
21及び結合部材C4は、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとの間の部分的な音
響結合における結合力に変化を与えることができ、薄膜共振デバイスの全体の周波数特性
に変化を与えることができる。
Further, between the input thin film resonator A and the output thin film resonator B, a coupling member C4 that partially acoustically couples between the input thin film resonator A and the output thin film resonator B is provided inside. Including reflective layer 321
May be arranged. In this case, in addition to the reflective layer 321 being disposed between the input thin film resonator A and the output thin film resonator B, the coupling member C4 is disposed, whereby the reflective layer 3
21 and the coupling member C4 can change the coupling force in the partial acoustic coupling between the input thin film resonator A and the output thin film resonator B, and change the overall frequency characteristics of the thin film resonant device. Can be given.

図7は、本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例3を示す断面斜視図である。図
7に示す薄膜共振デバイス400は、入力用薄膜共振器Aと、出力用薄膜共振器Bと、結
合部材C5,C6とを備えている。入力用薄膜共振器Aは、基体410上に形成された空
間420上に配置されており、接地電極430と、入力電極450と、接地電極430及
び入力電極450により挟持された入力用圧電体440とを備えている。出力用薄膜共振
器Bは、基体410上に形成された空間490上に配置されており、第1出力電極460
と、第2出力電極480と、第1出力電極460及び第2出力電極480により挟持され
た出力用圧電体470とを備えている。
FIG. 7 is a cross-sectional perspective view showing another example 3 of the thin film resonant device in the present embodiment. A thin film resonant device 400 shown in FIG. 7 includes an input thin film resonator A, an output thin film resonator B, and coupling members C5 and C6. The input thin film resonator A is disposed on a space 420 formed on the base 410, and includes a ground electrode 430, an input electrode 450, and an input piezoelectric body 440 sandwiched between the ground electrode 430 and the input electrode 450. And. The output thin film resonator B is disposed on a space 490 formed on the base 410, and the first output electrode 460.
And a second output electrode 480 and an output piezoelectric body 470 sandwiched between the first output electrode 460 and the second output electrode 480.

図1では、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとは圧電体薄膜140及び170
の膜厚方向に配置されているが、図7に示すように、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共
振器Bとは圧電体薄膜440及び470の面方向に併設されてもよい。この場合には、図
7に示すように、圧電体薄膜440及び470の面方向に配置された入力用薄膜共振器A
と出力用薄膜共振器Bとの間に、1又は複数の結合部材(例えば、2つの結合部材C5,
C6)を配置することによって、入力用薄膜共振器Aと出力用薄膜共振器Bとの間を部分
的に音響結合することができる。
In FIG. 1, the input thin film resonator A and the output thin film resonator B are piezoelectric thin films 140 and 170.
However, as shown in FIG. 7, the input thin film resonator A and the output thin film resonator B may be provided side by side in the plane direction of the piezoelectric thin films 440 and 470. In this case, as shown in FIG. 7, the input thin film resonator A disposed in the plane direction of the piezoelectric thin films 440 and 470.
Between one and a plurality of coupling members (for example, two coupling members C5, C5)
By disposing C6), the input thin film resonator A and the output thin film resonator B can be partially acoustically coupled.

図8は、本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例4を示す断面斜視図である。図
8に示す薄膜共振デバイス500は、入力用薄膜共振器Aと、出力用薄膜共振器Bと、結
合部材C7とを備えている。入力用薄膜共振器Aは、基体510上に形成された空間52
0上に配置されており、接地電極530と、入力電極550と、接地電極530及び入力
電極550により挟持された入力用圧電体540とを備えている。出力用薄膜共振器Bは
、入力用薄膜共振器Aの上方に配置されており、第1出力電極560と、第2出力電極5
80と、第1出力電極560及び第2出力電極580により挟持された出力用圧電体57
0とを備えている。なお、入力電極550と第1出力電極560との間には空間590が
形成されている。
FIG. 8 is a cross-sectional perspective view showing another example 4 of the thin film resonant device in the present embodiment. A thin film resonant device 500 shown in FIG. 8 includes an input thin film resonator A, an output thin film resonator B, and a coupling member C7. The input thin film resonator A has a space 52 formed on the substrate 510.
0, and includes a ground electrode 530, an input electrode 550, and an input piezoelectric body 540 sandwiched between the ground electrode 530 and the input electrode 550. The output thin film resonator B is disposed above the input thin film resonator A, and includes a first output electrode 560 and a second output electrode 5.
80 and the output piezoelectric member 57 sandwiched between the first output electrode 560 and the second output electrode 580.
0. A space 590 is formed between the input electrode 550 and the first output electrode 560.

図1では、結合部材Cは円柱状に形成されているが、図8に示すように、結合部材C7
は壁状に形成されてもよい。
In FIG. 1, the coupling member C is formed in a cylindrical shape, but as shown in FIG. 8, the coupling member C7
May be formed in a wall shape.

本実施形態における薄膜共振デバイスを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the thin film resonant device in this embodiment. 本実施形態における薄膜共振デバイスを示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the thin film resonant device in this embodiment. 本実施形態における薄膜共振デバイスの等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the thin film resonant device in this embodiment. 本実施形態における薄膜共振デバイスの周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the thin film resonant device in this embodiment. 本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the thin film resonant device in this embodiment. 本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the thin film resonant device in this embodiment. 本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例を示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the other example of the thin film resonant device in this embodiment. 本実施形態における薄膜共振デバイスの他の例を示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the other example of the thin film resonant device in this embodiment. 従来における薄膜共振デバイスを示す図である。It is a figure which shows the conventional thin film resonant device.

符号の説明Explanation of symbols

A…入力用薄膜共振器、B…出力用薄膜共振器、C…結合部材、100…薄膜共振デバ
イス、110…基体、120,200…空間、130…接地電極、140,170…圧電
体薄膜、150…入力電極、160…第1出力電極、170…出力用圧電体、180…第
2出力電極、200…空間、200…薄膜共振デバイス、290…薄膜、320…反射層
、320a…高インピーダンス層、320b…低インピーダンス層、321…反射層、3
21a…高インピーダンス層、321b…低インピーダンス層、
A ... thin film resonator for input, B ... thin film resonator for output, C ... coupling member, 100 ... thin film resonant device, 110 ... base, 120, 200 ... space, 130 ... ground electrode, 140, 170 ... piezoelectric thin film, DESCRIPTION OF SYMBOLS 150 ... Input electrode, 160 ... 1st output electrode, 170 ... Output piezoelectric material, 180 ... 2nd output electrode, 200 ... Space, 200 ... Thin film resonance device, 290 ... Thin film, 320 ... Reflective layer, 320a ... High impedance layer 320b ... low impedance layer, 321 ... reflective layer, 3
21a ... high impedance layer, 321b ... low impedance layer,

Claims (6)

一対の電極と、該一対の電極の間に挟持された圧電体薄膜とからなる薄膜共振器を複数
備え、
前記複数の薄膜共振器の間を部分的に音響結合する結合部材を有することを特徴とする
薄膜共振デバイス。
A plurality of thin film resonators comprising a pair of electrodes and a piezoelectric thin film sandwiched between the pair of electrodes,
A thin-film resonance device comprising a coupling member that partially acoustically couples the plurality of thin-film resonators.
前記複数の薄膜共振器のそれぞれは膜厚方向に配置されていることを特徴とする請求項
1に記載の薄膜共振デバイス。
The thin film resonator device according to claim 1, wherein each of the plurality of thin film resonators is disposed in a film thickness direction.
前記結合部材の一端は、前記薄膜共振器の主面の中央に配置されることを特徴とする請
求項2に記載の薄膜共振デバイス。
3. The thin film resonant device according to claim 2, wherein one end of the coupling member is disposed at the center of the main surface of the thin film resonator.
前記結合部材は、柱状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいず
れかに記載の薄膜共振デバイス。
4. The thin film resonant device according to claim 1, wherein the coupling member is formed in a columnar shape.
前記結合部材は、絶縁部材であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに
記載の薄膜共振デバイス。
The thin-film resonant device according to claim 1, wherein the coupling member is an insulating member.
前記複数の薄膜共振器のそれぞれの共振周波数は異なることを特徴とする請求項1乃至
請求項5のいずれかに記載の薄膜共振デバイス。
6. The thin film resonant device according to claim 1, wherein the resonance frequency of each of the plurality of thin film resonators is different.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010028371A (en) * 2008-07-17 2010-02-04 Fujitsu Ltd Resonant device, communication module, communication device, and method for manufacturing resonant device
JP2014002014A (en) * 2012-06-18 2014-01-09 Osaka Univ Vibration detecting element and detector using the same

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