WO2006008940A1

WO2006008940A1 - 圧電フィルタ

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Publication number: WO2006008940A1
Application number: PCT/JP2005/012198
Authority: WO
Inventors: Ryuichi Kubo; Takahiro Oguchi; Hajime Yamada
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2007-01-20
Also published as: CN1977450B; EP1804376B1; DE602005013685D1; US20070115079A1; ATE427582T1; EP1804376A1; JPWO2006008940A1; US7378922B2; CN1977450A; EP1804376A4; JP4375399B2

Abstract

　より小型化を図ることができる圧電フィルタを提供する。　圧電フィルタ１０は、その主面に、少なくとも１つの第１の圧電共振子２５が形成された第１の基板２２と、その主面に、少なくとも１つの第２の圧電共振子１５が形成された第２の基板１２と、第１の基板２２の主面と第２の基板１２の主面とが対向した状態で、第１の基板２２と第２の基板１２との間において、第１の圧電共振子２５及び第２の圧電共振子１５の周囲に延在し、第１の圧電共振子２５と第２の圧電共振子１５とを間隔を設けて封止する接合パターン２０と、第１の基板２２の主面に形成され第１の圧電共振子２５に電気的に接続されたパッド２８ｘと、第２の基板１２の主面に形成され第２の圧電共振子１５に電気的に接続されたパッド１８ｘとを接合する接合層２４ｘとを備える。

Description

明細書

圧電フィルタ

技術分野

[0001] 本発明は圧電フィルタに関する。

背景技術

[0002] 圧電薄膜の厚み振動を利用する薄膜圧電共振子 (BAW共振子)や、弾性表面波を利用する弾性表面波共振子 (SAW共振子)を備えた圧電フィルタは、近年、小型化が進んでいる。

[0003] 例えば特許文献 1には、共振子素子が形成された基板と同サイズの蓋を基板の両面に貼り付け、ノ^ケージを小型化することが提案されている。また、特許文献 2には、共振子素子が形成された 2枚の基板を筐体の突起台で間隔を設けて平行に保持する構成が提案されている。

特許文献 1：特表 2004— 503164号公報

特許文献 2 :特開 2002— 43890号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 圧電フィルタが用いられる携帯電話等の小型化に伴い、圧電フィルタをさらに小さくすることが望まれている。

[0005] しかし、特許文献 1に開示された構成では、基板よりもパッケージサイズを小型化することはできない。基板には、最低でも直列共振子と並列共振子の 2つ以上の共振子を同一平面に形成する必要があり、同一平面に多数の共振子を形成するため、基板そのものの小型化には限界がある。また、直列共振子と並列共振子が同一平面に形成されていることから、イオンミリングゃスパッタなどにより、重量除去や付加を直並別々に行うことが難しい。また、平面に複数の共振子を並べるため、共振子間の配線抵抗が大きくなり、フィルタ特性の劣化を招きやすい。また、共振子の材料及び振動モードを複数用いたい場合、材料の制約を受けたり、工程が複雑になりコストが高くなったりする。さらに、基板に形成された共振子素子を保護する蓋を設けるので、サィズが大きくなり、蓋の材料費や加工費なども必要となる。

[0006] 特許文献 2に開示された構成では、 2枚の基板を重ね合わせることにより面積を小さくはできるが、筐体で基板の周囲を囲むため、基板よりも面積が大きくなる。また、突起台により基板間に間隔を設け、さらに基板を収納した筐体の上下の開口を蓋で密封するため、高さ（基板の厚さ方向の寸法)が大きくなる。

[0007] 本発明は、力かる実情に鑑み、より小型化を図ることができる圧電フィルタを提供しようとするものである。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明は、以下のように構成した圧電フィルタを提供する。

[0009] 圧電フィルタは、その主面に、少なくとも 1つの第 1の圧電共振子が形成された第 1 の基板と、その主面に、少なくとも 1つの第 2の圧電共振子が形成された第 2の基板と、前記第 1の基板の前記主面と前記第 2の基板の前記主面とが対向した状態で、前記第 1の基板と前記第 2の基板との間において、前記第 1の圧電共振子及び前記第 2の圧電共振子の周囲に延在し、前記第 1の圧電共振子と前記第 2の圧電共振子とを間隔を設けて接合する接合パターンと、前記第 1の基板の前記主面に形成されたノッドと、前記第 2の基板の前記主面に形成された所定のパッドとを接合する接合層と、前記第 2の基板の前記主面に形成された所定の前記パッドに接続された外部電極とを備える。

[0010] 上記構成において、 2つの基板を接合パターンで接合し、接合パターンの内側に振動空間を作り、圧電共振子が自由に振動するようにする。一方の基板の圧電共振子と他方の基板の圧電共振子とは、接合層により、接合パターンの内側において電気的に接続する。ノッドはその基板の圧電共振子に接続されてもよい。また、その基板の圧電共振子力独立して、てもよ、。

[0011] 上記構成によれば、互いに、一方の基板を、他方の基板の圧電共振子を覆う蓋として用いることができ、基板を収納するパッケージや基板を覆う蓋基板をなくすことができる。

[0012] 好ましくは、前記接合パターンは、 Au, Ag, Sn又は Cuの一種以上を含む。

[0013] 上記構成によれば、接合パターンは、はんだ合金により基板を接合 (封止)すること力 Sできる。はんだ合金は、基板ゃ圧電共振子に悪影響を与える温度よりも低い温度で形成 (溶融)するので、基板や共振子に悪影響を与えることなぐ基板を接合 (封止 )することがでさる。

[0014] 好ましくは、前記第 1の基板と前記第 2の基板は、それぞれ GNDパッドを備え、前記 GNDパッド同士がバンプ接合される。

[0015] 上記構成によれば、それぞれの基板の GNDを共通化し、 GNDを一方の基板から外部に取り出すことができる。また、圧電共振子の周囲の接合パターンを導電性とし

、接合パターンを GNDに取り出すことができる。

[0016] 好ましくは、前記第 2の基板を貫通するスルーホールが形成され、該スルーホールの一端が前記第 2の基板の前記パッド又は前記 GNDパッドに電気的に接続され、該スルーホールの他端が外部電極に電気的に接続される。

[0017] 外部電極と圧電共振子との間の配線を短くして、圧電フィルタを小型化することができる。また、圧電共振子が振動して発生した熱が基板へ放熱されやすくなり、圧電フィルタの耐電力性が向上する。

[0018] 好ましくは、前記接合パターンは、前記 GNDパッドに接続され、該 GNDパッドは前記スルーホールを介して、前記外部電極に接続され、該外部電極は GNDに接続される。

[0019] 上記構成によれば、接合パターンが GNDに接続されるので、圧電フィルタを静電シールドすることができる。

[0020] 好ましくは、前記スルーホールの前記一端の開口は、前記パッド又は前記 GNDパッドによって覆われている。

[0021] 上記構成によれば、振動空間を外部力遮断することができる。

[0022] 好ましくは、前記第 1の圧電共振子及び前記第 2の圧電共振子は、対向する一対の励振電極の間に圧電薄膜が配置された薄膜圧電共振子である。

[0023] 上記構成によれば、薄膜圧電共振子 (BAW共振子)を用いた圧電フィルタ (BAW 装置)を小型化できる。

[0024] 好ましくは、前記第 1の共振子又は前記第 2の共振子のいずれか一方が直列共振子であり、前記第 1の共振子又は前記第 2の共振子の他方が並列共振子である。 [0025] 上記構成によれば、直列共振子と並列共振子とを別々の基板に形成するので、直列共振子の共振周波数と並列共振子の共振周波数とを別個に調整することができる。したがって、直列共振子と並列共振子との共振周波数が異なる圧電フィルタの作製が容易である。

[0026] 好ましくは、前記第 1の圧電共振子の前記圧電薄膜と、前記第 2の圧電共振子の前記圧電薄膜とが、異なる材料により形成される。

[0027] 第 1の圧電共振子と第 2の圧電共振子とに (例えば、直列共振子と並列共振子とに

)、それぞれ適した圧電材料を用いることができる。

[0028] 好ましくは、前記第 1の圧電共振子の前記励振電極と前記第 2の圧電共振子の前記励振電極とが、異なる材料で形成される。

[0029] 第 1の圧電共振子と第 2の圧電共振子とに (例えば、直列共振子と並列共振子とに

)、それぞれ適した電極材料を用いることができる。

[0030] 好ましくは、前記第 1の圧電共振子と前記第 2の圧電共振子とは、材料が異なる周波数調整膜を含む。

[0031] 第 1の圧電共振子と第 2の圧電共振子とに (例えば、直列共振子と並列共振子とに

)、それぞれ適した周波数調整材料を用いることができる。

[0032] 好ましくは、前記第 1の圧電共振子と前記第 2の圧電共振子が、それぞれ基本波又は 2以上の整数倍波の少なくとも一つの振動モードで振動し、前記第 1の圧電共振子と前記第 2の圧電共振子とでは互いに振動モードの次数が異なる。

[0033] 第 1の圧電共振子と第 2の圧電共振子とに (例えば、直列共振子と並列共振子とに

)、それぞれ適した振動モードを用いることができる。

[0034] 好ましくは、前記第 1の圧電共振子と前記第 2の圧電共振子とが、弾性表面波を利用する SAW共振子であって、前記第 1の基板と前記第 2の基板とが、同じ単結晶の圧電材料カゝらなる基板である。

[0035] 同じ線膨張係数を持った基板同士をウェハーレベルで容易に接合できる。また、蓋基板を SAW共振子に用いるので、製造コストの低減が可能である。

[0036] 好ましくは、前記第 2の圧電共振子は、 BAW共振子である。

[0037] BAW共振子の第 2の基板は Si基板であり、外部電極を取り出すためのスルーホールを形成しやすい。圧電単結晶にスルーホールや外部電極を形成するときに発生するクラックなどの問題を回避できる。

[0038] 好ましくは、前記第 2の基板の厚さが、前記第 1の基板の厚さより小さい。

[0039] 上記構成によれば、相対的に厚さが小さい第 2の基板に、スルーホールを容易に形成することができる。

[0040] 好ましくは、前記並列共振子の前記圧電薄膜の厚さが前記直列共振子の前記圧電薄膜の厚さより大きい。

[0041] 並列共振子の周波数は直列共振子の周波数より低くしなくてはならないが、上記構成によれば、周波数を低くするために電極膜厚を大きくしたり、酸素プラズマを照射したりする方法より、特性劣化を小さくすることができる。

[0042] 好ましくは、前記第 1の圧電共振子の絶縁膜の厚さが前記第 2の圧電共振子の絶縁膜の厚さと異ならされている。周波数調整膜を設けなくても圧電共振子の周波数を異ならせることができる。

[0043] また、本発明は、上記いずれかの構成の圧電フィルタを用いた複合フィルタを提供する。この場合、デュプレクサ、マルチバンドフィルタなどの複合フィルタを、小型化することがでさる。

[0044] また、本発明は、上記、ずれかの構成の圧電フィルタ又は上記構成の複合フィルタを用いた通信装置を提供する。この場合、通信装置を小型化することができる。発明の効果

[0045] 本発明の圧電フィルタは、より小型化を図ることができる。

図面の簡単な説明

[0046] [図 1]圧電フィルタの透視図である。（実施例 1)

[図 2]図 1の線 II IIに沿って切断した断面図である。（実施例 1)

[図 3]図 1の線 III - IIIに沿って切断した断面図である。（実施例 1 )

[図 4]図 1の線 IV— IVに沿って切断した断面図である。（実施例 1)

[図 5]—方の基板の透視図である。（実施例 1)

[図 6]図 2の線 VI— Vに沿って切断した断面図である。（実施例 1)

[図 7]接合層の拡大断面図である。（実施例 1) [図 8]圧電フィルタの回路図である。（実施例 1)

[図 9]圧電フィルタの透視図である。（実施例 2)

[図 10]図 11の線 X—Xに沿って切断した断面図である。（実施例 2)

[図 11]図 9の線 XI— XIに沿って切断した断面図である。（実施例 2)

[図 12]図 9の線 XII— XIIに沿って切断した断面図である。（実施例 2)

[図 13]圧電フィルタの回路図である。（実施例 2)

[図 14]圧電フィルタの断面図である。（実施例 3)

[図 15]圧電フィルタの断面図である。（実施例 4)

[図 16]デュレクサの回路図である。（実施例 5)

[図 17]通信装置の回路図である。（実施例 6)

[図 18]圧電フィルタの断面図である。（実施例 7)

[図 19]圧電フィルタの断面図である。（実施例 8)

[図 20]圧電フィルタの断面図である。（実施例 9)

符号の説明

10 圧電フィルタ

12 基板

15 直列共振子 (BAW共振子、圧電共振子）

18x ノッド（GNDパッド）

20 接合パターン

22 基板

24x 接合層

25 並列共振子 (BAW共振子、圧電共振子）

28x ノッド（GNDパッド）

40 圧電フィルタ

42 基板

45a〜45d 直列共振子（BAW共振子、圧電共振子）

50 接合パターン

52 基板 54s, 54t 接合層

55a〜55d 並列共振子（BAW共振子、圧電共振子)

60 圧電フィルタ

62 基板

66 SAW共振子 (圧電共振子)

70 接合パターン

72 基板

76 SAW共振子 (圧電共振子)

80 圧電フィルタ

82 基板

86 BAW共振子 (圧電共振子)

90 接合パターン

92 基板

96 SAW共振子 (圧電共振子)

100 デュプレクサ

200 通信装置

発明を実施するための最良の形態

[0048] 以下、本発明の実施の形態について実施例を、図 1〜図 17を参照しながら説明する。

[0049] (実施例 1)図 1は実施例 1の圧電フィルタ 10の透視図、図 2は図 1の線 II— IIに沿つて切断した断面図、図 3は図 1の線 III IIIに沿って切断した断面図、図 4は図 1の線 I V— IVに沿って切断した断面図、図 5は一方の基板 12の透視図、図 6は他方の基板 22を見た断面図、図 7は接合層の拡大図、図 8は圧電フィルタ 10の電気回路図である。

[0050] 図 8に示すように、圧電フィルタ 10は、直列共振子 15と並列共振子 25とを L型に構成したラダー型フィルタである。

[0051] 図 2〜図 4に示すように、大略、直列共振子 15を形成した基板 12と、並列共振子 2

5を形成した基板 22とを、共振子 15, 25を形成したそれぞれの主面が対向するようにして、接合パターン 20で間隔を設けて接合し、振動空間 11内に共振子 15, 25を封止している。

[0052] すなわち、基板 12, 22の主面に、電極 16, 26、圧電薄膜 17, 27、電極 18, 28力 S 積層されている。電極 16, 18, 26, 28の間に圧電薄膜 17, 27が挟み込まれ、基板 12, 22から離れた部分が、共振子 15, 25となる。共振子 15, 25は、圧電薄膜 17, 2 7の厚み振動を利用する薄膜圧電共振子 (BAW共振子)である。共振子 15, 25は、絶縁膜を有する 2倍波又はそれ以上の整数倍波を用いた共振子であっても、電極 1 6, 26Z圧電薄膜 17, 27Z電極 18, 28のみの基本波を用いた共振子であってもよい。

[0053] 一方の基板 12には、基板 12を貫通するスルーホール 13a〜13dが形成され、スル一ホール 13a〜13dの一端は、外部に露出する外部電極 14a〜14dに接続されている。スルーホール 13a〜13dの他端は、電極 16, 18の一部分に形成したパッド 16a, 18b, 16c, 18dによって、電気的接続とともにスルーホール 13a〜13dの他端の開口が覆われ、振動空間 11の封止を保つようになって!/、る。

[0054] 図 2に示すように、直列共振子 15の一方の端子 (電極 16)は、入力端子である外部電極 14aに電気的に接続され、他方の端子 (電極 18)は、出力端子である外部電極 14bに電気的に接続される。図 3に示すように、電極 18, 28の一部分に形成されたノッド 18x, 28xの間を、柱状の接合層 24xにより、バンプ接合される。これにより、並列共振子 25の一方の端子 (電極 28)は、直列共振子 15の他方の端子 (電極 18)、すなわち出力端子である外部電極 14bに電気的に接続される。図 4に示すように、電極 26の一部分に形成されたパッド 26c, 26dと、基板 12側のパッド 16c, 18dとの間は、柱状の接合層 24c, 24dにより、バンプ接合される。これにより、並列共振子 25の他方の端子（電極 26)は、 GND端子である外部電極 14c, 14dに電気的に接続される。

[0055] 並列共振子 25の圧電薄膜 27の厚さは、直列共振子 15の圧電薄膜 17の厚さより大きくすることが好ましい。並列共振子 25の周波数は直列共振子 15の周波数より低くしなくてはならないが、周波数を低くするために電極膜厚を大きくしたり、酸素ブラズマを照射したりする方法より、特性劣化を小さくすることができる。 [0056] 図 1、図 5及び図 6に示すように、接合パターン 20は、基板 12, 22の周縁に沿って全周に渡って延在し、共振子 15, 25の周囲を囲む。接合パターン 20は、電極 26を介して、 GND端子である外部電極 14c, 14dに電気的に接続される。接合パターンは GND端子に接続されずに電気的に浮、て、てもよ、。

[0057] 次に、圧電フィルタ 10の製造方法について説明する。

[0058] 圧電フィルタ 10は、大略、別々のウェハに基板 12, 22側のそれぞれの構造を複数個分形成し、ウェハを接合した後に分割することにより形成する。

[0059] すなわち、基板 12, 22の Siウェハに犠牲層を形成しておき、その上に、電極 16, 2 6、圧電薄膜 17, 27、電極 18, 28の共振子 15, 25の構造を形成した後、犠牲層を除去する。電極 16, 26 ; 18, 28は、密着性を高めるため Tiを蒸着した後に、 A1を蒸着する。圧電薄膜 17, 27として、 ZnOをスパッタする。電極 16, 26 ; 18, 28には、 A1 以外に Auや Pt, Cuなどを用いてもよい。また、圧電薄膜 17, 27には、 ZnO以外に A1Nなどを用いてもよい。

[0060] 共振子 15, 25が基板 12, 22から浮いた構造とする代わりに、基板 12, 22を異方性エッチングして形成したダイヤフラム (構成膜として、 Al Oや SiO、 A1N膜が使用

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できる）上に、電極 16, 26、圧電薄膜 17, 27、電極 18, 28を形成することも可能である。

[0061] また、基板 12, 22のいずれか一方又は両方に、接合層 24c, 24d, 24xと接合パターン 20に対応して、パターン (接合層）を形成しておく。例えば図 7に示すように、基板 12側の接合層 20aとして、 Tiの密着層 30、 Cuのはんだ材料層 31、 Snのはんだ材料層 32、 Tiの密着層 33、 Auの表面保護層 34を形成する。基板 22側の接合層 2 Obとして、 Tiの密着層 36、 Cuのはんだ材料層 35を形成する。接合層 20a, 20bのそれぞれの厚さは、約 6 /z mである。はんだ材料層 31, 32, 35は、後述する接合ェ程での加熱により、 Cu— Suはんだ合金の薄膜を形成する。基板 12, 22のどちらか一方もしくは両方に、接合時の接着剤となる物質の接合層を形成しておけばよい。接合層の形成プロセスは、基板にパターン (接合層）部に開口したレジストマスクをフォトリソグラフィーで形成しておき、接合層の金属膜を順次蒸着し、レジスト上に付着している金属膜部分をレジストとともに除去することにより、残りの金属膜部分により電極が形成される、リフトオフ法を用いてもよい。 01—311系以外に八11 311系のはんだ薄膜や、ポリイミド、エポキシなどの榭脂を用いることができる。

[0062] さら〖こ、一方の基板 12のウェハには、スルーホール 13a〜13dと外部電極 14a〜l 4dを形成する。すなわち、基板 12にレーザ等で貫通穴を形成し、めっき膜や導電性の充填剤などにより、スルーホール 13a〜13dを介して内部と外部電極 14a〜14dとの間の導電を確保する。

[0063] 次に、共振子 15, 25、接合パターン 20や接合層 24c, 24d, 24xの接合層、スル一ホール 13a〜13d、外部電極 14a〜14d等を別々に形成した基板 12, 22のゥェハを、共振子 15, 25が形成されているそれぞれの主面を対向させ接合する。すなわち、圧電フィルタ 10ごとに、共振子 15, 25の周囲に接合パターン 20を形成すると同時 ίこ、ノッド 16c, 18d, 18x ; 26c, 26d, 28xの f¾をノンプ接合する。このとき、接合に Cu— Sn系はんだ薄膜を用いる場合、約 300°C程度の温度をかけながらプレスすることで、接合パターン 50の内部の振動空間 11を気密封止することが可能となる。

[0064] 次に、接合したウェハは、圧電デバイス 10ごとの境界に沿って、例えばダイシングにより切断して、圧電デバイス 10の個片に分離する。

[0065] なお、 2枚のウェハを接合した後に基板 12のウェハを研磨し、他方の基板 22のゥェハょりも薄くして、スルーホール 13a〜 13dや外部電極 14a〜 14dなどの電極取り出し部の構成を形成することも可能である。

[0066] 以上のように構成した圧電フィルタ 10は、基板 12, 22と同程度までサイズ (面積)を小さくできる。また、接合パターン 20を用いて気密封止が行え、圧電フィルタ 10の表面に基板 12, 22の共振子面が形成されないことから、共振子を保護するためのパッケージや蓋基板などが不要である。したがって、圧電フィルタ 10をより小型化することができる。

[0067] さらに、共振子 15, 25間の接合が短くなることや、縦方向の電気的接合が可能となること力ゝら、共振子間の配線抵抗が低減でき、フィルタ特性が向上する。

[0068] また、同一種の基板を用いた場合、線膨張係数が同じであることから、ウェハレべルで接合が容易となる。基板を選ばない。直列側と並列側の共振子を別の基板で作製していた場合、おのおのの基板で周波数調整を行うことで、直並の周波数差を精密に合わすことができる。

[0069] (実施例 2)図 9は実施例 2の圧電フィルタ 40の透視図、図 10は横断面図、図 11は図 9の線 XI— XIに沿って切断した縦断面図、図 12は図 9の線 XII— XIIに沿って切断した縦断面図、図 13は圧電フィルタ 40の回路図である。

[0070] 図 13に示すように、圧電フィルタ 40は、直列共振子 45a〜45dと並列共振子 55a 〜 55dとを格子状に結合したラテイスフィルタである。

[0071] 図 9〜図 12に示すように、圧電フィルタ 40は、第 1実施例と略同様に、 4つの直列共振子 45a〜45dが形成された基板 42と、 4つの並列共振子 55a〜55dが形成された基板 52とを、共振子 45a〜45d, 55a〜55dが形成されたそれぞれの主面が対向するようにして、接合パターン 50で間隔を設けて接合し、共振子45&〜45(1; 55&〜5 5dを振動空間 41に封止して、る。

[0072] すなわち、基板 42, 52の主面に、電極46&〜46(1 ; 56&〜56(1、圧電薄膜 47s, 47 t ; 57s, 57t、電極 48s, 48t ; 58s, 58t力 ^積層されて!ヽる。電極46&〜46(1 ; 56&〜5 6dと電極 48s, 48t ; 58s, 58tの間に圧電薄膜 47s, 47t ; 57s, 57tが挟み込まれ、基板 42, 52から離れた部分が、薄膜圧電共振子 (BAW共振子) 45a〜45d ; 55a〜 55dとなる。

[0073] 一方の基板 42には、スルーホール 43a〜43d, 43x, 43y (図 11の 43a, 43b以外は図示せず）が形成され、図 9に示すように、基板 42の上面に 6つの外部電極 44a〜 44d, 44x、 44y力露出するようになって!/ヽる。電極 46a〜46diま、それぞれ、外咅電極 44a〜44d【こ電気的【こ接続され、外咅電極 44a, 44bの f¾【こ直歹 U共振子 45a, 45 bが直列に接続され、外部電極 44c, 44dの間に直列共振子 45c, 45dが直列に接続される。外部電極 44x, 44yは、接合パターン 50に電気的に接続される。

[0074] 電極46&〜46(1 ; 56&〜56(1のー咅分【こ开成されたノッド46&'〜46(1' ; 56&'〜56(1 ' (図 11の 46a，， 46b' ; 56a', 56b'以外は図示せず）を接合層 54a〜54d (図 11の 5 4a, 54b以外は図示せず）によりバンプ接合することにより、共振子 45a〜45dの一方の端子（電極 56a〜56d)が外部電極 54a〜54dにそれぞれ電気的に接続される

[0075] また、電極 48s, 48t ; 58s, 58tの一部分に形成されたパッド 48s，， 46t' ; 58s，， 58 t' (図 12の 48t'， 58t'以外は図示せず）を接合層 54s, 54tによりバンプ接合することにより、共振子 55a〜55dの他方の端子（電極 58s, 58t)力直列共振子 45aと 45b の間、 45cと 45dの間のそれぞれの接続部分にそれぞれ電気的に接続される。

[0076] ラテイスフィルタを一つの基板上に形成すると、基板が大きくなり、配線抵抗も増大する。実施例 2の圧電フィルタ 40のように、 2つの基板 42, 52を用いて立体的に回路を構成すれば、配線が短くなるのでフィルタ特性の向上を図ることができる。

[0077] (実施例 3)図 14は実施例 3の圧電フィルタ 60の断面図である。

[0078] 圧電フィルタ 60は、表面弾性波を用いた共振子（SAW共振子） 66, 76が形成された基板 62, 72を備える。すなわち、圧電材料の基板 62, 72に櫛型電極 (IDT)が形成されている。外部電極 64、接合パターン 70、接合層 74などは、他の実施例と同様の構成である。

[0079] 従来、表面弾性波素子は、線膨張係数に異方性を持った圧電基板を用いて!/ヽたため、ウェハレベルで蓋基板を接合する場合、蓋基板に同じ圧電基板を用いるしかなかった。高価な圧電基板を単なる構造材 (蓋基板)としてしカゝ使用しないのではコストアップの要因となるため、気密性や強度が劣る榭脂などを用いて、表面弾性波素子をパッケージしていた。

[0080] 実施例 3の圧電フィルタ 60では、同じ線膨張係数を持った基板 62, 72をパッケ一ジとしても使用できるため、圧電フィルタ 60の小型化とともに、製造コストの削減が可能である。

[0081] (実施例 4)図 15は実施例 4の圧電フィルタ 80の断面図である。

[0082] 圧電フィルタ 80は、 BAW共振子 86が形成された圧電基板 82と、 SAW共振子 96 が形成された圧電基板 92とを組み合わせたものである。外部電極 84、接合パターン

90、接合層 94などは、他の実施例と同様に構成する。

[0083] 外部電極 84は、 BAW共振子 86を形成する基板 82に設けることが好ましい。 BAW 共振子 86の基板 82には Siを用いることができ、スルーホールを形成しやすぐ SAW 共振子 96の圧電単結晶の基板 92にスルーホールや外部電極を形成するときに発生するクラックなどの問題を回避できるからである。

[0084] (実施例 5)図 16は、実施例 5のデュプレクサ 100の回路図である。 [0085] デュプレクサ 100には、アンテナ端子 102、受信側端子 104および送信側端子 10 6が設けられている。デュプレクサ 100は、受信側端子 104とアンテナ端子 102との間に、受信周波数帯域のみ通過させ、送信周波数帯域を減衰させる圧電フィルタを備える。また、送信側端子 106とアンテナ端子 102との間に、送信周波数帯域のみ通過させ、受信周波数帯域を減衰させる圧電フィルタを備える。

[0086] 例えば、上記各実施例の圧電フィルタと同様に、一方の基板に受信側フィルタ用圧電共振子、他方の基板に送信側フィルタ用圧電共振子を形成し、二つの基板を接合することにより、デュプレクサ 100が形成できる。なお、それぞれの基板に Rやじなどの整合回路を形成してもよい。また、一方の基板に受信側フィルタの一部の共振子と送信側フィルタの一部の共振子、そして整合回路を形成し、他方の基板に残りの受信側や送信側のフィルタ用共振子及び整合回路を形成してもよい。これにより、デュプレクサ 100は、圧電フィルタと同様、小型化することができる。

[0087] (実施例 6)図 17は、実施例 6の通信装置 200の要部ブロック図である。

[0088] 通信装置 200は、マルチバンド携帯電話など、異なる方式に対応し、スィッチ SW により受信周波数を切り替えることができるようになつている。アンテナ 201に、デュプレクサ 202が接続されている。デュプレクサ 202には、スィッチ SWを介して、 2系統の受信回路が接続されている。すなわち、スィッチ SWと IF段の圧電フィルタ 209, 209 aとの間には、受信側 RF圧電フィルタ 204, 204a,増幅器 205, 205a、及び受信側ミキサ 203, 203aが、それぞれ接続されている。また、デュプレクサ 202と送信側のミキサ 206との間には、 RF段を構成する増幅器 207及び送信側圧電フィルタ 208が接続されている。

[0089] 上記実施例と同様の構成を有する圧電フィルタ 204, 204a, 208, 209, 209aやデュプレクサ 202を用いる。また、少なくとも受信側 RF圧電フィルタ 204, 204aを含む回路素子をモジュール化した RFフィルタモジュール（マルチバンドフィルタ）を用いてもよい。これにより、通信装置 200を小型化することができる。

[0090] (実施例 7)図 18は、実施例 7の圧電フィルタ 300の断面図である。図 18は、実施例 1の図 2に対応する断面図である。

[0091] 基板 302上に犠牲層パターンを形成し、犠牲層パターンを覆って SiOなどの絶縁膜 304を形成する。その上に圧電薄膜 306を 1対の電極 305, 307で挟んだ薄膜部 310を形成する。絶縁膜 304を厚くして 2倍波又はそれ以上の整数倍波を用いた共振子とすることができる。絶縁膜 304を薄くして基本波を用いた共振子とすることができる。例えば、犠牲層に ZnOを用いた場合、酸で犠牲層をエッチングするときに絶縁膜 304がエッチングストップ層として働くので、圧電薄膜 306が保護される。

[0092] また、第 1の圧電共振子の絶縁膜の厚さが第 2の圧電共振子の絶縁膜の厚さと異ならされて、てもよ、。周波数調整膜を設けなくても圧電共振子の周波数を異ならせることがでさる。

[0093] (実施例 8)図 19は、実施例 8の圧電フィルタ 400の断面図である。図 19は、実施例 1の図 2に対応する断面図である。

[0094] 実施例 1と異なり、上面側から開口した空隙 403が形成され、空隙 403は基板 402 を貫通しないようになっている。空隙 403は、例えば、基板 402の上面に開口部を有するエッチングレジストを形成し、この開口部カゝら基板 402をエッチングすることにより

、形成する。

[0095] 基板 402の上面に形成した空洞 403を犠牲材料で埋めて後、平坦化する。平坦ィ匕した上に電極 405、圧電薄膜 406、電極 407を積層する。 1つの共振子に 1つの空隙 403を形成できるので、薄膜部 410の基板 402から浮いた部分の面積が小さくなり、薄膜部 410が割れに《なり、歩留まりが向上する。

[0096] (実施例 9)図 20は、実施例 9の圧電フィルタ 500の断面図である。図 20は、実施例 1の図 2に対応する断面図である。

[0097] 圧電薄膜共振子は、基板 502上に、空洞や空隙の代わりに、音響反射層 503が形成され、音響反射層 503の上に、圧電薄膜 506を 1対の電極 505, 507で挟んだ薄膜部 510が形成されている。音響反射層 503により、共振子を基板 502から音響的に分離し、振動が基板 502に伝わらな、ようにされて、る。

[0098] 圧電薄膜共振子は、薄膜部 510の下に空洞や空隙を形成しないので、強度があり、製造しやすい。

[0099] なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなぐ種々変更を加えて実施可能である。 [0100] 例えば、接合する 2つの基板の種類が異なるようにしてもよい。

[0101] 例えば、薄膜圧電フィルタ（BAWフィルタ）の場合、 ZnOを圧電体として用い最適化された共振子を形成した基板と、 A1Nを圧電体として用い最適化された共振子を形成した基板とを貼り合わせる。帯域が広いが Qが小さい ZnO共振子と、帯域が狭 V、が Qが高、A1N共振子の特性を組み合わせることで、切れと広帯域を両立したフィルタが作製できる。従来、同一基板に 2種類の圧電体を用いた共振子を作製することは難しぐたとえば ZnOをパターユングする際に、エツチャントにより A1Nがダメージを受けてしまったり、工程が複雑になり良品率の低下を招いたりするなどの問題があつたが、別々の基板を用いることにより、材料が異なる周波数調整膜を含む共振子を容易に作製できる。

[0102] 弾性表面波フィルタ（SAWフィルタ）の場合、 LiTaOの圧電基板と LiNbOの圧電

3 3 基板とを組み合わせることも可能である。

[0103] あるいは、基本波構造を用い最適化された共振子を形成した基板と、 2倍波構造を用い最適化された基板とを貼り合わせる。基本波共振子は広帯域で高 Qであるが、強度が低いため、大きな面積の共振子の形成が難しい。また、周波数温度特性が悪くなる傾向がある。一方、 2倍波構造では、帯域が狭ぐ Qが低い傾向がある。しかし、強度が高ぐ大面積共振子の形成が容易であるとともに、 SiO

2などの負の温度係数を持つ材料と組み合わせることで、周波数温度特性を小さくすることができる。これらの特性を組み合わせることで、切れと広帯域、そして低 TCF (周波数温度係数)を同時に満たしたフィルタが作製できる。

[0104] 一般に、同一基板に 2種類の構造を用いた共振子を作製することは、工程が複雑になり良品率の低下を招くが、基板を別々に作製して接合するという比較的簡単な工程で、良品率の低下を招くことなぐ作製することができる。

Claims

請求の範囲

[1] その主面に、少なくとも 1つの第 1の圧電共振子が形成された第 1の基板と、

その主面に、少なくとも 1つの第 2の圧電共振子が形成された第 2の基板と、前記第 1の基板の前記主面と前記第 2の基板の前記主面とが対向した状態で、前記第 1の基板と前記第 2の基板との間において、前記第 1の圧電共振子及び前記第

2の圧電共振子の周囲に延在し、前記第 1の圧電共振子と前記第 2の圧電共振子とを間隔を設けて接合する接合パターンと、

前記第 1の基板の前記主面に形成されたパッドと、前記第 2の基板の前記主面に形成された所定のパッドとを接合する接合層と、

前記第 2の基板の前記主面に形成された所定の前記パッドに接続された外部電極とを備えたことを特徴とする圧電フィルタ。

[2] 前記接合パターンは、 Au, Ag, Sn又は Cuの一種以上を含むことを特徴とする、請求項 1に記載の圧電フィルタ。

[3] 前記第 1の基板と前記第 2の基板は、それぞれ GNDパッドを備え、前記 GNDパッド同士がバンプ接合されたことを特徴とする、請求項 1又は 2に記載の圧電フィルタ。

[4] 前記第 2の基板を貫通するスルーホールが形成され、該スルーホールの一端が前記第 2の基板の前記パッド又は前記 GNDパッドに電気的に接続され、該スルーホールの他端が外部電極に電気的に接続されたことを特徴とする、請求項 1、 2又は 3〖こ記載の圧電フィルタ。

[5] 前記接合パターンは、前記 GNDパッドに接続され、該 GNDパッドは前記スルーホールを介して、前記外部電極に接続され、該外部電極は GNDに接続されることを特徴とする、請求項 1乃至 4のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。

[6] 前記スルーホールの前記一端の開口は、前記パッド又は前記 GNDパッドによって覆われていることを特徴とする、請求項 1乃至 5のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。

[7] 前記第 1の圧電共振子及び前記第 2の圧電共振子は、対向する一対の励振電極の間に圧電薄膜が配置された薄膜圧電共振子であることを特徴とする、請求項 1乃至 6の!、ずれか一つに記載の圧電フィルタ。

[8] 前記第 1の共振子又は前記第 2の共振子のいずれか一方が直列共振子であり、前記第 1の共振子又は前記第 2の共振子の他方が並列共振子であることを特徴とする、請求項 7に記載の圧電フィルタ。

[9] 前記第 1の圧電共振子の前記圧電薄膜と、前記第 2の圧電共振子の前記圧電薄膜とが、異なる材料により形成されたことを特徴とする、請求項 7又は 8に記載の圧電フイノレタ。

[10] 前記第 1の圧電共振子の前記励振電極と前記第 2の圧電共振子の前記励振電極とが、異なる材料で形成されたことを特徴とする、請求項 7、 8又は 9に記載の圧電フイノレタ。

[11] 前記第 1の圧電共振子と前記第 2の圧電共振子とは、材料が異なる周波数調整膜を含むことを特徴とする、請求項 7乃至 10のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。

[12] 前記第 1の圧電共振子と前記第 2の圧電共振子が、それぞれ基本波又は 2以上の整数倍波の少なくとも一つの振動モードで振動し、前記第 1の圧電共振子と前記第 2 の圧電共振子とでは互いに振動モードの次数が異なることを特徴とする、請求項 7乃至 11の、ずれか一つに記載の圧電フィルタ。

[13] 前記第 1の圧電共振子と前記第 2の圧電共振子とが、弾性表面波を利用する SAW 共振子であって、前記第 1の基板と前記第 2の基板とが、同じ単結晶の圧電材料からなる基板であることを特徴とする、請求項 1乃至 6のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。

[14] 前記第 2の圧電共振子は、 BAW共振子であることを特徴とする、請求項 1乃至 6の

V、ずれか一つに記載の圧電フィルタ。

[15] 前記第 2の基板の厚さが、前記第 1の基板の厚さより小さいことを特徴とする、請求項 1乃至 14のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。

[16] 前記並列共振子の前記圧電薄膜の厚さが前記直列共振子の前記圧電薄膜の厚さより大きいことを特徴とする、請求項 8又は請求項 10乃至 12のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。

[17] 絶縁膜を有し、前記第 1の圧電共振子の絶縁膜の厚さが前記第 2の圧電共振子の絶縁膜の厚さと異ならされていることを特徴とする、請求項 7乃至 12のいずれか一つに記載の圧電フィルタ。

[18] 請求項 1乃至 17のいずれか一つに記載の圧電フィルタを用いたことを特徴とする、複合フィルタ。

[19] 請求項 1乃至 17のいずれか一つに記載の圧電フィルタ又は請求項 18記載の複合フィルタを用いたことを特徴とする、通信装置。