[發明專利]壓電薄膜諧振器、濾波器和雙工器

有效

• 申請號: 201510034277.0
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104811157B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 谷口真司;西原時弘;橫山剛;坂下武
• 申請（專利權）人: 太陽誘電株式會社
• 主分類號: H03H9/15
• 分類號: H03H9/15;H03H9/54
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 呂俊剛,劉久亮

技術領域

本發明的特定方面涉及壓電薄膜諧振器、濾波器和雙工器，例如，涉及在壓電膜中包括插入膜的壓電薄膜諧振器、濾波器和雙工器。

背景技術

例如，使用壓電薄膜諧振器的聲波裝置用于諸如蜂窩電話的無線裝置的濾波器和雙工器。壓電膜諧振器具有下電極和上電極相對以將壓電膜放入其間的結構。

例如，存在作為使用壓電薄膜諧振器的聲波裝置的濾波器和雙工器。在這些聲波裝置中，諧振頻率、抗諧振頻率或通帶的頻率根據溫度而變化。已知的是在壓電膜中設置溫度補償膜的技術作為用于補償溫度變化的技術(例如，日本專利申請公開No.1-48694，和IEEE超聲座談會會議記錄(Proc.IEEE Ultrasonics Symposium)2009，第859-862頁)。

然而，當在壓電膜中設置溫度補償膜時，諸如Q值和/或機電耦合系數的諧振特性劣化。當Q值減小時，例如，濾波器和雙工器的陡裙特性(steep skirt characteristic)劣化。

發明內容

本發明的目的是提供壓電薄膜諧振器、濾波器和雙工器，其可控制諧振特性的溫度變化并且控制諧振特性的劣化。

根據本發明的第一方面，提供了一種壓電薄膜諧振器，該壓電薄膜諧振器包括：基板；壓電膜，其設置在所述基板上；下電極和上電極，其彼此相對，以在所述下電極和所述上電極之間設置所述壓電膜的至少部分；以及插入膜，其被插入到諧振區中的所述壓電膜內，在所述諧振區中，所述壓電膜的至少所述部分被設置在所述下電極和所述上電極之間，所述插入膜的與所述諧振區中的外圍區對應的至少部分比所述插入膜的與所述諧振區中的中心區對應的部分厚。

在上述構造中，所述中心區內的所述插入膜的彈性常數的溫度系數可具有與所述壓電膜的彈性常數的溫度系數的符號相反的符號。

在上述構造中，所述外圍區中的所述插入膜可包括楊氏模量(Young’s modulus)比所述壓電膜的楊氏模量小的膜。

在上述構造中，所述插入膜可主要由氧化硅構成。

在上述構造中，所述壓電膜可主要由氮化硅構成。

在上述構造中，在所述諧振區中，在所述下電極和與所述下電極接觸的絕緣膜中的一個與所述基板之間，可形成間隔。

在上述構造中，所述壓電薄膜諧振器還可在所述諧振區中具有聲反射器，該聲反射器反射在所述壓電膜中傳播的聲波，并且被設置在所述下電極的與所述壓電膜相反的一側。

根據本發明的第二方面，提供了一種包括上述壓電薄膜諧振器的濾波器。

根據本發明的第三方面，提供了一種雙工器，該雙工器包括：發送濾波器；接收濾波器；其中，所述發送濾波器和所述接收濾波器中的至少一個是上述濾波器。

附圖說明

圖1A是根據第一實施方式的壓電薄膜諧振器的平面圖；

圖1B是插入膜的平面圖；

圖1C和圖1D是沿著圖1A的A-A線截取的橫截面圖；

圖2A至圖2C是示出根據第一實施方式的串聯諧振器的制造方法的橫截面圖；

圖3A至圖3G是示出根據第一實施方式的插入膜的形成方法的橫截面圖；

圖4A至圖4D是分別示出根據第一實施方式和比較例1的諧振頻率的Q值Qr與寬度W、抗諧振頻率的Q值Qa與寬度W、有效機電耦合系數Keff²與寬度W、FOM(品質因數)與寬度W的仿真結果的示圖；

圖5A是根據第二實施方式的壓電薄膜諧振器的平面圖；

圖5B是插入膜的平面圖；

圖5C和圖5D是沿著圖5A的A-A線截取的橫截面圖；

圖6A至圖6E是示出根據第二實施方式的插入膜的形成方法的橫截面圖；

圖7A至圖7E是示出另一種插入膜的形成方法的橫截面圖；

圖8A至圖8D是分別示出根據第二實施方式和比較例2的諧振頻率的Q值Qr與寬度W、抗諧振頻率的Q值Qa與寬度W、有效機電耦合系數Keff²與寬度W、FOM(品質因數)與寬度W的仿真結果的示圖；

圖9A是根據比較例3的壓電薄膜諧振器的平面圖；

圖9B是插入膜的平面圖；

圖9C和圖9D是沿著圖9A的A-A線截取的橫截面圖；

圖10A是示出抗諧振頻率的Q值與楊氏模量的示圖；

圖10B是示出有效機電耦合系數Keff²與楊氏模量的示圖；