特表 2022-530692 分割ラダー弾性波フィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-06-30

(54)【発明の名称】分割ラダー弾性波フィルタ

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/64 20060101AFI20220623BHJP

   H03H 9/25 20060101ALI20220623BHJP

   H03H 9/72 20060101ALI20220623BHJP

   H03H 9/17 20060101ALI20220623BHJP

   H03H 9/54 20060101ALI20220623BHJP

   H03H 9/70 20060101ALI20220623BHJP

【ＦＩ】

H03H9/64 Z

H03H9/25 Z

H03H9/72

H03H9/17 F

H03H9/54

H03H9/70

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021572446

(86)(22)【出願日】2020-06-17

(85)【翻訳文提出日】2022-01-31

(86)【国際出願番号】 US2020038233

(87)【国際公開番号】W WO2020263659

(87)【国際公開日】2020-12-30

(31)【優先権主張番号】62/865,798

(32)【優先日】2019-06-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/727,304

(32)【優先日】2019-12-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】514326649

【氏名又は名称】レゾナント インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＳＯＮＡＮＴ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(72)【発明者】

【氏名】マクヒュー ショーン

(72)【発明者】

【氏名】ヘイ－シップトン グレゴリー エル．

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアムズ ギャレット

【テーマコード（参考）】

5J097

5J108

【Ｆターム（参考）】

5J097AA01

5J097AA21

5J097AA24

5J097AA29

5J097BB02

5J097BB11

5J097EE08

5J097FF01

5J097FF04

5J097GG02

5J097GG03

5J097GG04

5J097HA03

5J097JJ09

5J097KK04

5J097KK09

5J108AA07

5J108BB01

5J108BB08

(57)【要約】

本発明は、フィルタ装置およびフィルタ装置の製造方法に関する。フィルタ装置は、第一のチップ及び第二のチップを含む。第一のチップは、第一の材料積層を有し、ラダーフィルタ回路の１つ以上の直列共振器を含む。第二のチップは、第二の材料積層を有し、ラダーフィルタ回路の１つ以上のシャント共振器を含む。第一の材料積層と第二の材料積層とは異なる。第一のチップ及び第二のチップは、１つ以上の直列共振器のうちの１つの直列共振器と１つ以上のシャント共振器のうちの１つのシャント共振器との間に電気的接続を形成するための少なくとも１つの導体を含む回路カードに取り付けられる。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一の材料積層を有する第一のチップであって、ラダーフィルタ回路の１つ以上の直列共振器を含む、第一のチップと、
第二の材料積層を有する第二のチップであって、前記ラダーフィルタ回路の１つ以上のシャント共振器を含む、第二のチップと、
を備える、フィルタ装置であって、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは異なる、フィルタ装置。

【請求項2】

前記第一のチップは、前記ラダーフィルタ回路の前記直列共振器の全てを含み、
前記第二のチップは、前記ラダーフィルタ回路の前記シャント共振器の全てを含む、
請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項3】

前記第一のチップ及び前記第二のチップは、前記１つ以上の直列共振器のうちの１つの直列共振器と前記１つ以上のシャント共振器のうちの１つのシャント共振器との間に電気的接続を形成するための少なくとも１つの導体を含む回路カードに取り付けられる、請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項4】

前記第一の材料積層は第一の圧電要素を含み、
前記第二の材料積層は、第二の圧電要素を含み、
前記第一の圧電要素と前記第二の圧電要素とは、材料、厚さ、及び前記材料の結晶軸の配向のうちの少なくとも１つが異なる、
請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項5】

前記１つ以上の直列共振器及び前記１つ以上のシャント共振器は、非接合ＳＡＷ（表面弾性波）共振器であり、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは、
圧電プレートの材料と、
前記圧電プレートの厚さと、
前記圧電プレートの結晶軸の配向と、
前記圧電プレートの上に形成された導体パターンの材料と、
前記導体パターンの厚さと、
前記導体パターンの上に形成された誘電体層の材料と、
前記誘電体層の厚さと、
のうちの１つ以上が異なる、請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項6】

前記１つ以上の直列共振器及び前記１つ以上のシャント共振器は、接合ウェーハ共振器であり、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは、
ベースの材料と、
前記ベースの厚さと、
前記ベースと圧電ウェーハとの間の誘電体層の材料と、
前記ベースと圧電ウェーハとの間の前記誘電体層の厚さと、
前記圧電ウェーハの材料と、
前記圧電ウェーハの厚さと、
前記圧電ウェーハの結晶軸の配向と、
前記圧電ウェーハの上に形成される導体パターンの材料と、
前記導体パターンの厚さと、
前記導体パターンの上に形成される誘電体層の材料と、
前記導体パターンの上に形成される前記誘電体層の厚さと、
のうちの１つ以上が異なる、請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項7】

前記１つ以上の直列共振器及び前記１つ以上のシャント共振器は、浮動ダイヤフラム共振器であり、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは、
ベースの材料と、
前記ベースの厚さと、
前記ベースと圧電ウェーハとの間の誘電体層の材料と、
前記ベースと前記圧電との間の前記誘電体層の厚さと、
前記圧電ウェーハの材料と、
前記圧電ウェーハの厚さと、
前記圧電ウェーハの結晶軸の配向と、
前記圧電ウェーハの上に形成される導体パターンの材料と、
前記導体パターンの厚さと、
前記導体パターンの上に形成される誘電体層の材料と、
前記導体パターンの上に形成される前記誘電体層の材料と、
のうちの１つ以上が異なる、請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項8】

前記１つ以上の直列共振器及び前記１つ以上のシャント共振器は、ソリッドマウントダイヤフラム共振器であり、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは、
ベースの材料と、
前記ベースの厚さと、
前記ベースと圧電ウェーハとの間に配置される音響ブラッグ反射器内の層の数と、各層の材料及び厚さと、
前記ベースと前記圧電との間の誘電体層の厚さと、
前記圧電ウェーハの材料と、
前記圧電ウェーハの厚さと、
前記圧電ウェーハの結晶軸の配向と、
前記圧電ウェーハの上に形成される導体パターンの材料と、
前記導体パターンの厚さと、
前記導体パターンの上に形成される誘電体層の材料と、
前記導体パターンの上に形成される前記誘電体層の厚さと、
のうちの１つ以上が異なる、請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項9】

前記１つ以上の直列共振器及び前記１つ以上のシャント共振器は、フィルムバルク音響共振器であり、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは、
ベースの材料と、
前記ベースの厚さと、
前記ベースと圧電要素との間に配置された下側導体パターンの材料と、
前記下側導体パターンの厚さと、
前記圧電要素の材料と、
前記圧電要素の厚さと、
前記圧電要素の結晶軸の配向と、
前記圧電要素の上に形成された上側導体パターンの材料と、
前記上側導体パターンの厚さと、
前記上側導体パターンの上に形成された誘電体層の材料と、
前記誘電体層の厚さと、
のうちの１つ以上が異なる、請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項10】

前記１つ以上の直列共振器及び前記１つ以上のシャント共振器は、ソリッドマウントフィルムバルク音響共振器であり、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは、
ベースの材料と、
前記ベースの厚さと、
前記ベースと下側導体パターンとの間に配置された音響ブラッグ反射器の層の数、各層の材料及び厚さと、
前記音響ブラッグ反射器と圧電要素との間に配置された前記下側導体パターンの材料と、
前記下側導体パターンの厚さと、
前記圧電要素の材料と、
前記圧電要素の厚さと、
前記圧電要素の結晶軸の配向と、
前記圧電要素の上に形成された上側導体パターンの材料と、
前記上側導体パターンの厚さと、
前記上側導体パターンの上に形成された誘電体層の材料と、
前記誘電体層の厚さと、
のうちの１つ以上が異なる、請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項11】

前記１つ以上の直列共振器及び前記１つ以上のシャント共振器は、接合ウェーハ共振器であり、
前記第一の材料積層は、４６度Ｙカットタンタル酸リチウム圧電ウェーハを含み、
前記第二の材料積層は、４２度Ｙカットタンタル酸リチウム圧電ウェーハを含む、
請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項12】

前記１つ以上の直列共振器は、接合ウェーハ共振器であり、
前記１つ以上のシャント共振器は、非接合ＳＡＷ共振器である、
請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項13】

送信ラダーフィルタ回路及び受信ラダーフィルタ回路を含むデュプレクサであって、
第一の材料積層を有する第一のチップであって、前記送信ラダーフィルタ回路の１つ以上の直列共振器を含む、第一のチップと、
第二の材料積層を有する第二のチップであって、前記受信ラダーフィルタ回路の１つ以上のシャント共振器を含む、第二のチップと、
を備え、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは異なる、デュプレクサ。

【請求項14】

前記第一のチップは、前記送信ラダーフィルタ回路と前記受信ラダーフィルタ回路の両方の直列共振器を含み、
前記第二のチップは、前記送信ラダーフィルタ回路と前記受信ラダーフィルタ回路の両方のシャント共振器を含む、
請求項１３に記載のデュプレクサ。

【請求項15】

前記第一のチップは、前記送信ラダーフィルタ回路及び前記受信ラダーフィルタ回路の前記直列共振器の全てを含み、
前記第二のチップは、前記送信ラダーフィルタ回路及び前記受信ラダーフィルタ回路の前記シャント共振器の全てを含む、
請求項１４に記載のデュプレクサ。

【請求項16】

前記第一のチップは、前記送信ラダーフィルタ回路の直列共振器を含み、
前記第二のチップは、前記送信ラダーフィルタ回路のシャント共振器及び前記受信ラダーフィルタ回路の全ての共振器を含む、
請求項１３に記載のデュプレクサ。

【請求項17】

前記送信ラダーフィルタ回路の前記直列共振器は、接合ウェーハ共振器であり、
前記送信ラダーフィルタ回路の前記シャント共振器及び前記受信フィルタ回路の全ての共振器は、非接合ＳＡＷ共振器である、請求項１６に記載のデュプレクサ。

【請求項18】

フィルタ装置の製造方法であって、
第一の材料積層を有する第一のチップを製造するステップであって、前記第一のチップがラダーフィルタ回路の１つ以上の直列共振器を含む、ステップと、
第二の材料積層を有する第二のチップを製造するステップであって、前記第二のチップがラダーフィルタ回路の１つ以上のシャント共振器を含む、ステップと、
を含み、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは異なる、フィルタ装置の製造方法。

【請求項19】

前記第一のチップは、前記ラダーフィルタ回路の前記直列共振器の全てを含み、
前記第二のチップは、前記ラダーフィルタ回路の前記シャント共振器の全てを含む、
請求項１８に記載のフィルタ装置の製造方法。

【請求項20】

前記第一のチップ及び前記第二のチップを、前記１つ以上の直列共振器のうちの１つの直列共振器と前記１つ以上のシャント共振器のうちの１つのシャント共振器との間に電気的接続を形成するための少なくとも１つの導体を含む回路カードに取り付けるステップ
をさらに含む、請求項１８に記載のフィルタ装置の製造方法。

【請求項21】

前記第一の材料積層は第一の圧電要素を含み、
前記第二の材料積層は、第二の圧電要素を含み、
前記第一の圧電要素と前記第二の圧電要素とは、材料、厚さ、及び前記材料の結晶軸の配向のうちの少なくとも１つが異なる、請求項１８に記載のフィルタ装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、弾性波共振器を使用する無線周波数フィルタに関し、具体的には、通信機器に使用するためのフィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

無線周波数（ＲＦ）フィルタは、いくつかの周波数を通過させ、他の周波数を停止させるように構成された２ポートデバイスであり、「通過」は、比較的低い挿入損失で送信することを意味し、「停止」は、ブロックするか、又は実質的に減衰することを意味する。フィルタを通過する周波数の範囲は、フィルタの「通過帯域」と呼ばれる。このようなフィルタを通過しない周波数の範囲は、フィルタの「阻止帯域」と呼ばれる。典型的なＲＦフィルタは、少なくとも１つの通過帯域及び少なくとも１つの阻止帯域を有する。通過帯域又は阻止帯域に対する特定の要件は、特定の用途に依存する。例えば、「通過帯域」は、フィルタの挿入損失が１ｄＢ、２ｄＢ、又は３ｄＢのような定義された値よりも小さい周波数範囲として定義することができる。「阻止帯域」は、フィルタの挿入損失が、用途に応じて、２０ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢ、又はそれ以上などの定義された値よりも大きい周波数範囲として定義することができる。

【0003】

ＲＦフィルタは、情報が無線リンクを介して送信される通信システムにおいて使用される。例えば、ＲＦフィルタは、基地局、移動電話及び計算装置、衛星トランシーバ及び地上局、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）デバイス、ラップトップコンピュータ及びタブレット、固定小数点無線リンク、並びに他の通信システムのＲＦフロントエンドに見出すことができる。ＲＦフィルタは、レーダや電子情報戦システムにも使用されている。

【0004】

ＲＦフィルタは、通常、特定の用途ごとに、挿入損失、除去、分離、パワー処理、直線性、サイズ及びコストなどの性能パラメータ間の最善の妥協を達成するために、多くの設計上のトレードオフを必要とする。特定の設計及び製造方法と機能強化は、これらの要件の１つ又は複数に同時にメリットをもたらすことができる。

【0005】

無線システムにおけるＲＦフィルタの性能が向上すれば、システム性能に広い影響を及ぼし得る。ＲＦフィルタの改善を活用して、セルサイズの拡大、バッテリ寿命の延長、データレートの向上、ネットワーク容量の拡大、コストの削減、セキュリティの強化、信頼性の向上などのシステム性能の改善を提供することができる。これらの改善は、例えば、ＲＦモジュール、ＲＦトランシーバ、モバイル又は固定サブシステム、又はネットワークレベルにおいて、個別でも、組み合わせても、無線システムの多くのレベルで実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1A】弾性波共振器を組み込んだ例示的なＲＦラダーフィルタ回路の模式図である。

【図1B】弾性波共振器を組み込んだＲＦラダーフィルタ回路の代替的な実装の模式図である。

【図2A】第一の弾性波共振器の簡略化された概略断面図である。

【図2B】第二の弾性波共振器の簡略化された概略断面図である。

【図3A】第三の弾性波共振器の簡略化された概略断面図である。

【図3B】第四の弾性波共振器の簡略化された概略断面図である。

【図4A】第五の弾性波共振器の簡略化された概略断面図である。

【図4B】第六の弾性波共振器の簡略化された概略断面図である。

【図5】従来のラダーフィルタの簡略化された概略平面図である。

【図6】バンドパスフィルタの分割ラダー実装（ｓｐｌｉｔ ｌａｄｄｅｒ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）の簡略化された概略平面図である。

【図7】図６の例示的なバンドパスフィルタの分割ラダー実装の簡略化された概略断面図である。

【図8】例示的なバンドパスフィルタの２つの実装のＳ１２を比較するチャートである。

【図9】例示的なバンドパスフィルタの分割ラダー実装のＳ１２のチャートである。

【図10A】２チップデュプレクサの簡略化された概略平面図である。

【図10B】デュプレクサの分割ラダー実装の簡略化された概略平面図である。

【図11】デュプレクサの別の分割ラダー実装の簡略化された概略平面図である。

【図12】分割ラダーフィルタ装置を製造する方法のフローチャートである。

【0007】

この説明を通して、図面に表される要素には、３桁の参照符号が割り当てられる。その下２桁は要素に固有であり、その上１桁又は上２桁は、要素が最初に導入される図面番号である。図面に関連して説明されていない要素は、同じ参照符号を有する前述の要素と同じ特性及び機能を有すると推定されることがある。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１Ａは、通常「ラダー」構成と呼ばれる構成で配置されているＸ１～Ｘ６とラベル付けされた、６つの弾性波共振器を組み込んだ例示的なＲＦフィルタ回路１００の簡略化された概略回路図を示す。この構成のラダーフィルタは、通信装置のバンドパスフィルタに一般的に使用されている。フィルタ回路１００は、例えば、通信装置に組み込むための送信フィルタ又は受信フィルタとすることができる。フィルタ回路１００は、２ポートネットワークであり、各ポートの１つの端末は、典型的には、信号グランドに接続される。フィルタ回路１００は、第一のポート（ポート１）と第二のポート（ポート２）との間に直列に接続された３つの直列共振器（Ｘ１、Ｘ３、及びＸ５）を含む。いずれかのポートがフィルタへの入力となり、もう一方のポートが出力となり得る。フィルタ回路１００は、３つのシャント共振器（Ｘ２、Ｘ４、及びＸ６）を含む。各シャント共振器は、接地と、隣接する直列共振器の接合部又は入力ポート若しくは出力ポートのいずれかとの間に接続される。図１Ａの模式図は、簡略化されており、共振器を相互接続する導体に固有のインダクタンスのような受動部品は図示されていない。６つの弾性波共振器の使用（３つの直列共振器及び３つのシャント共振器）の使用は、例示的なものである。バンドパスフィルタ回路は、６つ超又は未満の共振器（３つ超又は未満の直列共振器及び３つ超又は未満のシャント共振器）を含むことができる。

【0009】

図１Ｂは、代替的なＲＦフィルタ回路１５０の簡略化された概略回路図を示す。フィルタ回路１５０は、２ポートネットワークであり、各ポートにおける信号は平衡化され、すなわち、各ポートの２つの端末における信号は、名目上、振幅が等しく、位相が１８０度離れている。この特許の目的のために、ＲＦフィルタ回路１５０は、ラダーフィルタとみなされる。共振器Ｘ１ａ、Ｘ１ｂ、Ｘ３ａ、Ｘ３ｂ、Ｘ５ａ、及びＸ５ｂは直列共振器と考えられ、共振器Ｘ２、Ｘ４、及びＸ６はシャント共振器と考えられる。ラダーフィルタ回路１５０は、一般的には使用されず、この特許における後続の例の全ては、図１Ａのラダーフィルタ構成を想定している。

【0010】

各弾性波共振器Ｘ１～Ｘ６は、バルク弾性波（ＢＡＷ）共振器、フィルムバルク弾性波（ＦＢＡＷ）共振器、表面弾性波（ＳＡＷ）共振器、温度補償表面弾性波（ＴＣ－ＳＡＷ）共振器、接合ウェーハ音響共振器、米国特許出願第１６／２３０，４４３号に記載の横方向励起フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）、米国特許出願第１６／４３８，１４１号に記載のソリッドマウント横方向励起フィルムバルク音響共振器（ｓｏｌｉｄｌｙ－ｍｏｕｎｔｅｄ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｌｙ－ｅｘｃｉｔｅｄ ｆｉｌｍ ｂｕｌｋ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）（ＳＭ－ＸＢＡＲ）、又は何らかの他のタイプの弾性波共振器であってもよい。弾性波共振器の電流フィルタでは、典型的には、同じタイプの共振器である。

【0011】

各弾性波共振器は、共振周波数では非常に高いアドミタンスを示し、共振周波数よりも高い反共振周波数では非常に低いアドミタンスを示す。簡単に言えば、各共振器は、その共振周波数ではほぼ短絡であり、反共振周波数では開回路である。これにより、バンドパスフィルタ回路１００，１５０のポート１とポート２との間の伝送は、シャント共振器の共振周波数及び直列共振器の反共振周波数において非常に低い。典型的なラダー帯域通過フィルタでは、シャント共振器の共振周波数は、通過帯域以下の周波数で阻止帯域を作り出すためにフィルタ通過帯域の下端よりも小さい。シャント共振器の反共振周波数は、典型的には、フィルタの通過帯域内に入る。逆に、直列共振器の反共振周波数は、通過帯域の上端よりも大きく、通過帯域以上の周波数で阻止帯域を作り出す。直列共振器の共振周波数は、典型的には、フィルタの通過帯域内に入る。いくつかの設計では、１つ以上のシャント共振器は、通過帯域の上端よりも高い共振周波数を有することができる。

【0012】

弾性波共振器を含むバンドパスフィルタ回路１００及び１５０のようなフィルタ装置は、従来、基板上に堆積された材料、基板に接合された材料、又は基板上に形成された材料の複数の層を用いて実現される。基板及び材料層のシーケンスは、通常、弾性波共振器及びフィルタ装置を形成するために使用される「積層」と呼ばれる。この特許では、「材料積層」という用語は、基板上に形成された物質層の規則正しいシーケンスを意味し、基板は材料積層の一部と見なされる。用語「要素」は、基板又は材料積層内の層のうちの１つを意味する。材料積層内の少なくとも１つの要素（すなわち、基板又は層のいずれか）は、石英、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ケイ酸ランタンガリウム、窒化ガリウム、又は窒化アルミニウムなどの圧電材料である。圧電材料が単結晶の場合、Ｘ、Ｙ、及びＺの結晶軸の配向は既知であり、一貫している。１つ以上の導体層及び／又は誘電体層などの材料積層内の１つ以上の層は、材料積層の全ての要素が弾性波装置上の全ての点に存在するわけではないように、フォトリソグラフィ法を使用してパターン化することができる。

【0013】

図２Ａは、第一の例示的な弾性波共振器２００の概略断面図である。第一の弾性波共振器２００は、本明細書では、（図２Ｂとともに説明される「接合ウェーハ共振器」とは対照的に）、「非接合ＳＡＷ共振器」と称される。「非接合ＳＡＷ共振器」は、より厚いベース又は基板に接合されない圧電プレート２０５上に形成される導体パターン２１０によって特徴付けられる。この用語は、温度補償型及び非温度補償型ＳＡＷ共振器の両方を包含する。導体パターン２１０は、単結晶圧電材料のプレート２０５の表面上に形成されたインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を含む。寸法ｐは、ＩＤＴのフィンガのピッチ、すなわち、導体間の間隔である。寸法λ＝２ｐは、圧電プレート２０５の表面を横切って伝播する音波の波長である。複数の非接合ＳＡＷ共振器２００を組み合わせてフィルタ装置を形成する場合、様々な共振器の共振周波数は、各共振器のピッチを選択することによって設定される。寸法ｈは、導体パターンの厚さである。厚さｔｄ１を有する誘電体層２１５は、導体パターンの導体の上に堆積されても、導体の間に堆積されてもよい。誘電体層２１５は、例えば、電極パターン及び圧電プレート２０５の表面をシールして保護するための薄いパッシベーション層であってもよい。ＴＣ－ＳＡＷ共振器において、誘電体層２１５は、共振器の周波数の温度係数を低減するために使用される、例えばＳｉＯ２の比較的厚い層であってもよい。

【0014】

第一の例示的な弾性波共振器２００のような非接合ＳＡＷ共振器用の材料積層は、圧電プレート２０５、導体パターン２１０、及び誘電体層２１５を含む。圧電プレート２０５は、圧電材料の材料タイプ、厚さ、及び結晶軸の配向によって規定される。導体パターン２１０は、厚さｈ及び材料によって規定され、材料は、例えば、アルミニウム、銅、金、モリブデン、タングステン、これらの合金及び組み合わせであってもよい。誘電体層２１５は、厚さｔｄ１と、例えば、二酸化ケイ素又は窒化ケイ素とすることができる材料とによって規定される。複数の非接合ＳＡＷ共振器２００がフィルタ装置に組み込まれる場合、材料積層は、図２Ａには示されていない追加の層を含むことができる。例えば、フィルタ装置は、一般に、共振器を相互接続する導体の導電率を高くするために第二の金属層を含み、外部回路カードとフィルタとを相互接続してバンプを形成するために、追加の誘電体層及び／又は厚い金若しくは半田の第三の金属層を含むことができる。

【0015】

図２Ｂは、第二の例示的な弾性波共振器２２０の概略断面図である。第二の弾性波共振器２２０は、本明細書では「接合ウェーハ共振器」と称される。「接合ウェーハ共振器」は、非圧電ベース２３０に接合された単結晶圧電材料の薄いウェーハ又はプレート２２５によって特徴付けられる。単結晶圧電材料の薄いウェーハ又はプレート２２５は、非圧電ベース２３０に直接的に接合されても、あるいは１つ以上の中間誘電体層２４０によって間接的に接合されてもよい。第二の弾性波共振器２２０は、例えば、接合ウェーハＳＡＷ共振器、ＩＨＰ（Ｉｎｃｒｅｄｉｂｌｙ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）ＳＡＷ共振器、又は板波共振器であってもよい。第二の弾性波共振器２２０は、単結晶圧電材料の薄いウェーハ２２５の表面に形成されたＩＤＴを含む導体パターン２３５を含む。導体パターンの厚さは、寸法ｈである（図２Ａ参照）。寸法ｔｐは、圧電材料のウェーハ２２５の厚さである。寸法ｐは、ＩＤＴのフィンガのピッチ、すなわち、導体間の間隔である。寸法λ＝２ｐは、圧電ウェーハ２２５の表面を横切って、又はその内部を伝搬する音波の波長である。複数の接合ウェーハ共振器２２０を組み合わせてフィルタ装置を形成する場合、様々な共振器の共振周波数は、各共振器のＩＤＴピッチを選択することによって設定される。厚さｔｄ１（図２Ａ参照）の誘電体層２４５は、前述のように、導体パターンの導体の上に堆積されても、導体の間に堆積されてもよい。厚さｔｄ２を有する第二の誘電体層２４０をウェーハ２２５とベース２３０との間に配置することができる。場合によっては、２つの誘電体層をウェーハ２２５とベース２３０との間に配置することができる。

【0016】

第二の例示的な弾性波共振器２２０のような接合ウェーハ共振器のための材料積層は、ベース２３０、１つ又は複数の下位誘電体層（ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｙｅｒ）２４０（存在する場合）、圧電ウェーハ２２５、導体パターン２３５、及び誘電体層２４５を含む。ベース２３０は、材料及び厚さによって規定される。下位誘電体層２４０は、各層の材料タイプ及び厚さｔｄ２によって規定される。圧電ウェーハ２２５は、圧電材料の材料タイプ、厚さｔｐ、及び結晶軸の配向によって規定される。導体パターン２３５は、厚さｈ（図２Ａ参照）及び材料によって規定される。誘電体層２４５は、厚さｔｄ１及び材料によって規定される。複数の接合ウェーハ共振器２２０をフィルタに組み込む場合、材料積層は、前述したように、追加の層を含むことができる。

【0017】

図３Ａは、第三の例示的な弾性波共振器３００の概略断面図である。第三の弾性波共振器３００は、本明細書では、「浮動ダイヤフラム共振器」と称される。浮動ダイヤフラム共振器は、非圧電ベース３１５内に形成された空洞３３０の上に浮動する単結晶圧電材料の薄いダイヤフラム３３５によって特徴付けられる。第三の弾性波共振器３００は、例えば、米国特許出願第１６／２３０，４４３号に記載されているＸＢＡＲ共振器、又は何らかの他のタイプの音響共振器であってもよい。第三の弾性波共振器３００は、単結晶圧電材料の薄いウェーハ３１０の表面に形成されたＩＤＴを含む導体パターン３０５を含み、この単結晶圧電材料は、非圧電ベース３１５に取り付けられるか、又は接合される。第三の弾性波共振器が板波共振器の場合、導体パターンはブラッグ反射器（図３Ａには図示せず）を含んでもよい。１つ又は複数の誘電体層３２０が、ウェーハ３１０とベース３１５との間に存在してもよい。空洞３３０は、ベース３１５および誘電体層３２０内に形成され、空洞が存在する場合、その結果、ウェーハ３１０の一部分が、空洞３３０にまたがるダイヤフラム３３５を形成する。ＩＤＴのフィンガは、ダイヤフラム３３５上に配置される。誘電体層３２５は、導体パターン３０５のフィンガの上に堆積されても、フィンガの間に堆積されてもよい。

【0018】

第三の例示的な弾性波共振器３００のような浮動ダイヤフラム共振器のための材料積層は、ベース３１５、１つ又は複数の下位誘電体層３２０（存在する場合）、圧電ウェーハ３１０、導体パターン３０５、及び誘電体層３２５を含む。ベース３１５は、材料及び厚さによって規定される。下位誘電体層３２０は、各層の材料タイプ及び厚さｔｄ２によって規定される。圧電ウェーハ３１０は、圧電材料の材料タイプ、厚さｔｐ、及び結晶軸の配向によって規定される。導体パターン３０５は、その厚さ及び材料によって規定される。誘電体層３２５は、厚さｔｄ１及び材料によって規定される。複数の弾性波共振器３００をフィルタに組み込む場合、材料積層は、前述のように、追加の層を含んでもよい。

【0019】

図３Ｂは、第四の例示的な弾性波共振器３５０の概略断面図である。第四の弾性波共振器３５０は、本明細書では、「ソリッドマウント膜共振器」と称される。ソリッドマウント膜共振器は、非圧電ベース３６５によって支持された単結晶圧電材料の薄膜３６０の表面上に形成されたＩＤＴを含む導体パターン３５５によって特徴付けられ、音響ブラッグ反射器３７０は、膜３６０とベース３６５との間にサンドイッチされる。音響ブラッグ反射器３７０は、高い音響インピーダンスを有する第一の材料と低い音響インピーダンスを有する第二の材料との間で交互に並ぶ複数の層を含む。音響ブラッグ反射器３７０は、膜３６０とともに生成される音波を反射し、閉じ込めるように構成される。誘電体層３７５は、導体パターン３５５のフィンガの上に堆積されても、フィンガの間に堆積されてもよい。

【0020】

ソリッドマウント膜共振器３５０のための材料積層は、ベース３６５、音響ブラッグ反射器３７０、圧電膜３６０、導体パターン３５５、及び誘電体層３７５を含む。ベース３６５は、材料及び厚さによって規定される。音響ブラッグ反射器３７０は、第一及び第二の材料タイプ、層の数、及び各層の厚さによって規定される。圧電膜３６０は、材料タイプ、厚さｔｐ、及び圧電材料の結晶軸の配向によって規定される。導体パターン３５５は、その厚さ及び材料によって規定される。誘電体層３７５は、厚さｔｄ１及び材料によって規定される。複数のソリッドマウント膜共振器をフィルタ装置に組み込む場合、材料積層は、前述のように、追加の層を含むことができる。

【0021】

図４Ａは、第五の例示的な弾性波共振器４００の概略断面図である。第五の弾性波共振器４００は、フィルムバルク音響共振器（ＦＢＡＲ）である。第五の弾性波共振器４００は、上側導体（ｕｐｐｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）４２０と下側導体（ｌｏｗｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）４１５との間にそれぞれサンドイッチされた単結晶圧電材料の薄いウェーハ又はフィルム４０５を含む。このサンドイッチは、非圧電ベース４１０によって支持されている。空洞４２５は、サンドイッチ４１５／４０５／４２０の一部分が空洞４２５にまたがるダイヤフラムを形成するように、ベース４１０に形成される。

【0022】

ＦＢＡＲ４００用の材料積層は、ベース４１０、下側導体層４１５、圧電ウェーハ又はフィルム４０５、及び上側導体層４２０を含む。ベース４１０は、材料及び厚さによって規定される。下側導体層４１５は、材料タイプ及び厚さによって規定される。圧電ウェーハ又は圧電フィルム４０５は、圧電材料の材料タイプ、厚さ、及び結晶軸の配向によって規定される。上側導体層４２０は、その厚さ及び材料によって規定される。複数のＦＢＡＲ４００をフィルタに組み込む場合、材料積層は、前述のように、追加の層を含むことができる。

【0023】

図４Ｂは、第六の例示的な弾性波共振器４５０の概略断面図である。第六の弾性波共振器は、本明細書では、「ソリッドマウントフィルムバルク音響共振器」（ＳＭ－ＦＢＡＲ）と称される。第六の弾性波共振器４５０は、それぞれ、上側導体４７０と下側導体４６５との間にサンドイッチされた単結晶圧電材料の薄いウェーハ又はフィルム４５５を含む。このサンドイッチは、非圧電ベース４６０によって支持される。音響ブラッグ反射器４７５は、サンドイッチ４７０／４５５／４６５とベース４６０との間にサンドイッチされる。音響ブラッグ反射器４７５は、高い音響インピーダンスを有する第一の材料と低い音響インピーダンスを有する第二の材料との間で交互に並ぶ複数の層を含む。音響ブラッグ反射器４７５は、サンドイッチ４７０／４５５／４６５で生成される音波を反射し、閉じ込めるように構成される。

【0024】

ＳＭ－ＦＢＡＲ４５０用の材料積層は、ベース４６０、音響ブラッグ反射器４７５、下側導体層４６５、圧電ウェーハ又はフィルム４５５、及び上側導体層４７０を含む。ベース４６０は、材料及び厚さによって規定される。音響ブラッグ反射器４７５は、第一及び第二の材料タイプ、層の数、及び各層の厚さによって規定される。下側導体層４６５は、材料タイプ及び厚さによって規定される。圧電ウェーハ又はフィルム４５５は、圧電材料の材料タイプ、厚さ、及び結晶軸の配向によって規定される。上側導体層４７０は、その厚さ及び材料によって規定される。複数のＳＭ－ＦＢＡＲ４５０をフィルタに組み込む場合、材料積層は、前述のように、追加の層を含むことができる。

【0025】

図２Ａ～図４Ｂに示す音響共振器は、音響共振器のタイプの全てを包含するリストではない。他の材料積層を有する他のタイプの音響共振器がフィルタに使用されてもよい。さらに、図２Ａ～図４Ｂの断面図は、必ずしも、それぞれの材料積層内の全ての層を示すわけではない。例えば、他の層間の接着を促進するため、他の層間の化学的相互作用を防止するため、又は他の層を不動態化して保護するために、追加の層が存在してもよい。

【0026】

図５は、バンドパスフィルタ５００の従来の実装の例示的な概略平面図であり、図のバンドパスフィルタ回路１００と同様の模式図を有する。フィルタ５００では、６つの弾性波共振器Ｘ１～Ｘ６が全て共通のチップ５１０上に形成されている。弾性波共振器Ｘ１～Ｘ６の全ては、非接合ＳＡＷ共振器、接合ウェーハ共振器、浮動ダイヤフラム共振器、ソリッドマウント膜共振器、ＦＢＡＲ、ＳＭ－ＦＢＡＲ、又は何らかの他のタイプの弾性波共振器であってもよい。弾性波共振器Ｘ１～Ｘ６は全て、典型的には、同じタイプの共振器である。図の準備を容易にするために、共振器Ｘ１～Ｘ６は全て、図５において同じサイズである。これは、実際のフィルタの場合には、ほとんど確実に当てはまらない。

【0027】

弾性波共振器Ｘ１～Ｘ６は、基板５１０上に形成された導体５３０などの導体によって相互接続される。フィルタ５００は、パッド５２０などのパッドによって、フィルタの外部のシステムに電気的に接続される。各パッドは、例えば、回路基板（図示せず）と接続するために、半田又は金バンプであってもよいし、あるいはそれとインターフェイスしてもよい。パッド及びバンプは、電気的接続を確立することに加え、典型的には、フィルタ５００から熱を除去する主要な手段である。

【0028】

複数の弾性波共振器を同じチップ上に形成する場合、製造プロセス及び材料積層は、複数の共振器の全てに対して本質的に同じである。特に、材料積層内の圧電要素（すなわち、圧電材料のプレート、ウェーハ、又はフィルム）は、全ての共振器について同じである。しかしながら、シャント共振器及び直列共振器に対する要件は、以下の表に要約されるように、典型的には異なる。

【表1】

【0029】

フィルタ内の全ての共振器に対して最適である材料積層か、又は十分でさえある材料積層を選択することは不可能なことがある。

【0030】

図６は、分割ラダーフィルタ６００の例示的な概略平面図であり、これは、図１Ａのラダーフィルタ回路１００と同じ概略図を有する。図５に示す従来のフィルタ５００とは対照的に、分割ラダーフィルタ６００の直列共振器Ｘ１、Ｘ３、Ｘ５は、第一のチップ６１０上に製造され、分割ラダーフィルタ６００のシャント共振器Ｘ２、Ｘ４、Ｘ６は、第二のチップ６４０上に製造される。各チップ６１０、６４０内で、弾性波共振器は、それぞれのチップ上に形成された導体６３０などの導体によって相互接続される。チップ６１０、６４０は、パッド６２０などのパッドによって、互いに、またフィルタの外部のシステムに電気的に接続される。各パッドは、例えば、回路カード（図示せず）と接続するために、半田又は金バンプであってもよいし、あるいはそれとインターフェイスしてもよい。

【0031】

第一のチップ６１０上の直列共振器と第二のチップ６４０上のシャント共振器との間の電気的接続６５０は、太い破線として示される。接続６５０は、例えば、第一のチップ及び第二のチップが取り付けられる回路カード上の導体から作られる。この文脈において、「回路カード」という用語は、第一及び第二のチップを互いに接続し、バンドパスフィルタ６００の外部のシステムに接続するための導体を含む本質的に平面の構造を意味する。回路カードは、例えば、単層又は多層プリント配線板、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）カード、又は何らかの他のタイプの回路カードとすることができる。回路カード上のトレースの抵抗は非常に低いため、トレース内での損失は無視することができる。直列共振器とシャント共振器との間の電気的接続６５０のインダクタンスは、弾性波共振器の設計において補償することができる。場合によっては、電気的接続６５０のインダクタンスを利用して、フィルタの性能を向上させることができ、例えば、１つ以上のシャント共振器の共振周波数を下げて、フィルタ帯域幅を広げることができる。

【0032】

例示的な分割ラダーフィルタ６００では、直列共振器の全てが第一のチップ上にあり、シャント共振器の全てが第二のチップ上にある。しかしながら、実際には、そうとは限らない。いくつかのフィルタでは、第一のチップは、直列共振器の全てより少ない個数しか含まないことがあり、及び／又は第二のチップは、シャント共振器の全てよりも少ない個数しか含まないことがある。

【0033】

図７は、分割ラダーフィルタ７００の概略断面図であり、これは、分割ラダーフィルタ６００であってもよい。分割ラダーフィルタ７００は、第一のチップ７１０及び第二のチップ７４０を含み、両チップは、回路カード７７０に取り付けられ、それによって相互接続される。この例では、第一のチップ７１０及び第二のチップ７４０は、回路カード７７０に「フリップチップ」実装されている。第一のチップ７１０及び第二のチップ７４０と回路カード７７０との間の電気的接続は、半田又はバンプ７２０などの金バンプによって行われる。第一のチップ７１０と第二のチップ７４０との間の電気的接続は、回路カード７７０上又はその内部の導体、例えば、導体７５０によって形成される。第一のチップ７１０及び第二のチップ７４０は、他の何らかの方法で、回路カード７７０上に実装及び／又は接続されてもよい。

【0034】

分割ラダーフィルタ６００及び７００のような分割ラダーフィルタの利点は、直列共振器及びシャント共振器に対して異なる材料積層を使用できることである。第一の材料積層は、直列共振器の一部又は全部を含む第一のチップに使用されてもよく、第二の材料積層は、シャント共振器の一部又は全部を含む第二のチップに使用されてもよい。第一の材料積層と第二の材料積層は、異なっていてもよい。これによって、直列共振器及びシャント共振器のための第一及び第二の材料積層の別々の最適化が可能になる。

【0035】

２つの材料積層は、それらが積層内の少なくとも１つの要素の少なくとも１つの態様において異なる場合、異なると考えられる。材料積層間の差は、例えば、要素のシーケンス、あるいはスタック内の少なくとも１つの要素についての異なる材料タイプ、厚さ、又は他のパラメータとすることができる。一般に、第一の材料積層は、第一の圧電要素を含み、第二の材料積層は、第二の圧電要素を含む。第二の圧電要素を含み、第二の圧電要素は、材料、厚さ、及び材料の結晶軸の配向のうちの少なくとも１つが第一の圧電要素とは異なる。

【0036】

分割ラダーフィルタ６００／７００が、図２Ａに示すように、非接合ＳＡＷ共振器を組み込む場合、第一の材料積層と第二の材料積層とは、以下の特性、すなわち、圧電プレート２０５の材料タイプ、厚さ、及び結晶軸の配向、導体パターン２１０の材料及び／又は厚さｈ、並びに誘電体層２１５の厚さｔｄ１及び材料のうちの１つ以上が異なっていてもよい。

【0037】

分割ラダーフィルタ６００／７００が、図２Ｂに示すように、接合ウェーハ共振器を組み込む場合、第一の材料積層と第二の材料積層とは、以下の特性、すなわち、ベース２３０の材料及び厚さ、下位誘電体層２４０の数（存在する場合）、各層の材料及び厚さｔｄ２、圧電ウェーハ２２５の材料タイプ、厚さｔｐ及び結晶軸の配向、導体パターン２３５の厚さｈ及び材料、並びに誘電体層２４５の厚さｔｄ１及び材料のうちの１つ以上が異なっていてもよい。

【0038】

分割ラダーフィルタ６００／７００が、図３Ａに示すように、浮動ダイヤフラム共振器を組み込む場合、第一の材料積層と第二の材料積層とは、以下の特性、すなわち、ベース３１５の材料及び厚さ、下位誘電体層３２０の数（存在する場合）、各層の材料及び厚さｔｄ２、圧電ウェーハ３１０の材料タイプ、厚さｔｐ及び結晶軸の配向、導体パターン３０５の厚さｈ及び材料、並びに誘電体層３２５の厚さｔｄ１及び材料のうちの１つ以上が異なっていてもよい。

【0039】

分割ラダーフィルタ６００／７００が、図３Ｂに示すように、ソリッドマウント膜共振器を組み込む場合、第一の材料積層と第二の材料積層とは、以下の特性、すなわち、ベース３６５の材料及び厚さ、音響ブラッグ反射器３７０内の層の数、各層の材料及び厚さ、圧電ウェーハ３６０の材料タイプ、厚さｔｐ、及び結晶軸の配向、導体パターン３６５の厚さｈ及び材料、並びに誘電体層３７５の厚さｔｄ１及び材料のうちの１つ以上が異なっていてもよい。

【0040】

分割ラダーフィルタ６００／７００が図４Ａに示すように、ＦＢＡＲを組み込む場合、第一の材料積層と第二の材料積層とは、以下の特性、すなわち、ベース４１０の材料及び厚さ、下側導体４１５の材料及び厚さ、圧電ウェーハ４０５の材料タイプ、厚さｔｐ及び結晶軸の配向、並びに上側導体４２０の厚さ及び材料のうちの１つ以上が異なっていてもよい。

【0041】

分割ラダーフィルタ６００／７００が図４Ｂに示すようにＳＭ－ＦＢＡＲを組み込む場合、第一の材料積層と第二の材料積層とは、以下の特性、すなわち、ベース４６０の材料及び厚さ、音響ブラッグ反射器４７５内の層の数、各層の材料及び厚さ、下側導体４６５の材料及び厚さ、圧電ウェーハ４５５の材料タイプ、厚さｔｐ及び結晶軸の配向、並びに上側導体４７０の厚さ及び材料のうちの１つ以上が異なっていてもよい。

【0042】

分割ラダーフィルタの第一の材料積層と第二の材料積層との間の差異は、必ずしも前の６つの段落で識別されるわけではない。第一の材料積層と第二の材料積層とは、本明細書で識別されるパラメータに加えて、又はその代わりに、１つ以上のパラメータが異なっていてもよい。共振器の種類は、図２Ａ～図４Ｂに示される種類に限定されない。また、直列共振器とシャント共振器とは、同じ種類の共振器である必要はない。

【実施例】

【0043】

（実施例１）
携帯装置に使用するためのフィルタで望まれている特性は、広範囲の温度にわたるフィルタ通過帯域の安定性である。少なくとも部分的にその目的を達成する技術は、熱膨張係数が低く、熱伝導率が高いシリコン基板のようなベースに接合された圧電材料の薄いウェーハを用いて、接合ウェーハ共振器でフィルタを製造することである。接合ウェーハＳＡＷフィルタは、非接合ＳＡＷ共振器を使用するフィルタと比べると、所与の電力入力に対して温度上昇が低く、通過帯域周波数の温度に対する感度が低くなる。

【0044】

接合ウェーハのＳＡＷ共振器の欠点は、圧電材料内に、あるいはシリコンウェーハ又は他のベースの中へと、伝搬することができるスプリアス音響モードが存在することである。接合ウェーハ共振器を用いた帯域フィルタの設計の鍵となる要素は、スプリアスモードがフィルタ通過帯域から離れた周波数で生じることを保証することである。接合ウェーハＳＡＷ共振器のための断面構造及び材料積層は、図２Ｂの共振器２５０に類似している。

【0045】

図８は、シリコンベースに接合されたタンタル酸リチウム（ＬＴ）ウェーハを使用して製造された２つの接合ウェーハＳＡＷフィルタに対するＳ１２の大きさのグラフ８００である。Ｓ１２は、フィルタの第一のポートと第二のポートとの間の伝送である。一点鎖線８１０は、４２度ＹカットＬＴウェーハ上に製造されたフィルタに対するＳ１２のプロットである。破線８２０は、４６度ＹカットＬＴウェーハ上に製造されたフィルタに対するＳ１２のプロットである。太線８３０は、ＬＴＥ（登録商標）（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）バンド２送信フィルタに対する要件（１８５０ＭＨｚ～１９１０ＭＨｚの伝送帯域にわたって２ｄＢ未満の挿入損失）を規定する。

【0046】

フィルタが４２度ＬＴ（一点鎖線８１０）上に製造されるとき、スプリアスモードは、フィルタ内の直列共振器の反共振周波数の周囲の周波数で発生する。これらのスプリアスモードによって、１９０２ＭＨｚ～１９１５ＭＨｚの間で、フィルタ通過帯域の上端付近のＳ１２が減少する（それに対応して挿入損失が増加する）。フィルタが４６度ＬＴ（破線８２０）上に製造される場合、スプリアスモードは、シャント共振器の共振周波数の周囲の周波数で発生する。これらのスプリアスモードによって、１８４５ＭＨｚ～１８５５ＭＨｚの間で、Ｓ１２が減少する（それに対応して挿入損失が増加する）。これらのフィルタはいずれも、ＬＴＥバンド２の伝送帯域にわたって２ｄＢ未満の挿入損失という要件を満たしていない。

【0047】

図９は、２つのチップ上に製造された分割ラダーＬＴＥバンド２送信フィルタに対するＳ１２の大きさ（曲線９１０）のグラフ９００で、それぞれがシリコンベースに接合されたタンタル酸リチウム（ＬＴ）ウェーハを有する。第一のチップは、４６度ＬＴ上に製造された直列共振器を含む。第二のチップは、４２度ＬＴ上に製造されたシャント共振器を含む。第一のチップと第二のチップとのための材料積層は、少なくともそれぞれのＬＴウェーハの結晶軸の配向によって異なり、また他の方法で異なる場合がある。

【0048】

直列共振器に４６度ＬＴを使用することにより、曲線８１０で明瞭であったスプリアスモードによる通過帯域の上端での損失が回避される。シャント共振器に４２度ＬＴを使用することにより、曲線８２０で明瞭であったスプリアスモードによる通過帯域の下端での損失が回避される。図９に示すように、分割ラダーフィルタは、図８に示す従来型（すなわち単一チップ型）ラダーフィルタのいずれかの性能とは対照的に、ＬＴＥバンド２送信フィルタ挿入損失要件（太線９３０）を満たす。

【0049】

（実施例２）
ほとんどの弾性波共振器では、温度を上げると、共振周波数と反共振周波数との両方が低い周波数にシフトする。シャント共振器の共振周波数を下げると、フィルタ通過帯域の下端と実際の周波数帯域の下端との間のマージンが増加する。したがって、シャント共振器に対する温度の影響は小さいことがある。逆に、直列共振器の反共振周波数を下げると、フィルタ通過帯域の上端と実際の周波数帯域の上端との間のマージンが減少する。この効果は、直列共振器における電力散逸の増大を伴うことがある。このように、接合ウェーハ共振器のメリット（周波数の温度係数が低く、熱伝導率が高く温度上昇を抑えられる）は、シャント共振器よりも直列共振器の方が大きい。接合ウェーハ直列共振器を有する第一のチップと、非接合ＳＡＷシャント共振器を有する第二のチップとを含む分割ラダーフィルタは、接合ウェーハ直列共振器を使用することのメリットを維持しながら、先の実施例１よりも低コストになる。

【0050】

（実施例３）
携帯通信装置によって使用される周波数帯域の多くは「周波数分割複信」（ＦＤＤ）帯域である。すなわち、装置から送信され、装置によって受信される信号に使用される信号には、個別の周波数範囲又は帯域が使用される。デュプレクサは、送信周波数帯域を受信周波数帯域から分離するためのフィルタサブシステムである。典型的には、デュプレクサは、送信機からの送信信号を受信し、フィルタ処理された送信信号をアンテナに送出する送信フィルタと、アンテナからの受信信号を受信し、フィルタ処理された受信信号を受信機に送出する受信フィルタとを含む。

【0051】

デュプレクサは、送信フィルタ及び受信フィルタの両方に対して同じ材料積層を使用して、共通チップ上の２つのフィルタとして実装されてもよい。あるいは、デュプレクサ１０００は、図１０Ａに示されるように、別個のチップ上の送信フィルタ及び受信フィルタを用いて実装されてもよい。第一のチップ１０１０は送信フィルタを含み、第二のチップ１０２０は受信フィルタを含む。チップ１０１０、１０２０上のパッドは、前述のように回路カードに接続される。「Ｔｘ」とラベル付けされたパッドは、送信機からの入力である。「Ｒｘ」とラベル付けされたパッドは、受信機への出力である。「Ａ」とラベル付けされたパッドは、アンテナに接続される。「Ｇ」とラベル付けされたパッドは、接地に接続される。図１０Ａは、特定のデュプレクサ設計ではなく、２チップデュプレクサの概念を示す。準備を容易にするために、第一のチップ１０１０上の送信フィルタは、図５に示すフィルタと同じであり、第二のチップ１０２０上の受信フィルタは、図５のフィルタの鏡像である。

【0052】

異なるチップ上に送信フィルタ及び受信フィルタを有するデュプレクサを実装することにより、２つのフィルタの材料積層を異なるものにすることができる。２チップ実装は、送信及び受信周波数帯域が広く分離されている周波数分割デュプレックス帯域に適している。例えば、ＬＴＥバンド４は、送信帯域（１７１０ＭＨｚ～１７５５ＭＨｚ）と受信帯域（２１１０ＭＨｚ～２１５５ＭＨｚ）の間に４００ＭＨｚの間隔がある。異なるチップ上に送信フィルタ及び受信フィルタを有するＬＴＥバンド４デュプレクサを実装することにより、２つのフィルタの材料積層をそれぞれの周波数範囲に対して最適化することができる。

【0053】

図１０Ｂは、送信フィルタ及び受信フィルタを含む分割ラダーデュプレクサ１０５０の例示的な概略平面図であり、そのそれぞれは、図１のバンドパスフィルタ回路１００と同じ概略図を有する。送信フィルタは、直列共振器ＸＴ１、ＸＴ３、及びＸＴ５と、シャント共振器ＸＴ２、ＸＴ４、及びＸＴ６とを含む。受信フィルタは、直列共振器ＸＲ１、ＸＲ３、及びＸＲ５と、シャント共振器ＸＲ２、ＸＲ４、及びＸＲ６とを含む。図１０Ａに示す２チップデュプレクサ１０００とは対照的に、送信フィルタ及び受信フィルタの両方の直列共振器ＸＴ１、ＸＴ３、ＸＴ５、ＸＲ１、ＸＲ３、ＸＲ５は、第一のチップ１０６０上に製造される。送信フィルタ及び受信フィルタの両方のシャント共振器ＸＴ２、ＸＴ４、ＸＴ６、ＸＲ２、ＸＲ４、ＸＲ６は、第二のチップ１０７０上に製造される。チップ１０６０、１０７０は、パッドによって、及び前述の回路カードとして、互いに、及びフィルタの外部のシステムに、電気的に接続される。各パッドは、例えば、回路カード（図示せず）上で接続するために、半田又は金バンプであってもよいし、あるいはそれとインターフェイスしてもよい。第一のチップ１０６０上の直列共振器と第二のチップ１０７０上のシャント共振器との間の電気的接続６５０は、太い破線として示される。接続６５０は、例えば、第一のチップ１０６０及び第二のチップ１０７０が取り付けられる回路カード上の導体から作られる。

【0054】

送信フィルタは、例えば、図８及び図９に関連して説明したＬＴＥバンド２送信スプリットラダーフィルタであってもよい。受信フィルタは、１９３０ＭＨｚ～１９９０ＭＨｚの通過帯域を有する分割ラダーフィルタに類似してもよい。

【0055】

（実施例４）
図１１は、送信フィルタ及び受信フィルタを含む別の分割ラダーデュプレクサ１１００の例示的な概略平面図であり、そのそれぞれは、図１のバンドパスフィルタ回路１００と同じ概略図を有する。送信フィルタは、直列共振器ＸＴ１、ＸＴ３、及びＸＴ５と、シャント共振器ＸＴ２、ＸＴ４、及びＸＴ６とを含む。受信フィルタは、直列共振器ＸＲ１、ＸＲ３、及びＸＲ５と、シャント共振器ＸＲ２、ＸＲ４、及びＸＲ６とを含む。送信フィルタの直列共振器ＸＴ１、ＸＴ３、ＸＴ５は、第一のチップ１０６０上に製造される。送信フィルタのシャント共振器ＸＴ２、ＸＴ４、ＸＴ６及び受信フィルタの共振器ＸＲ１、ＸＲ２、ＸＲ３、ＸＲ４、ＸＲ５、ＸＲ６の全ては、第二のチップ１０７０上に製造される。チップ１０６０、１０７０は、パッドによって、及び前述の回路カードとして、互いに、及びフィルタの外部のシステムに、電気的に接続される。

【0056】

第一のチップ１１６０上の送信フィルタの直列共振器ＸＴ１、ＸＴ３、ＸＴ５は、第二のチップ１１２０上の共振器と比較して、高い電力散逸を有する。したがって、第一のチップは、共振器からの効率的な熱除去を提供する材料積層を有することがある。送信フィルタの直列共振器ＸＴ１、ＸＴ３、ＸＴ５は、例えば、接合ウェーハ共振器又はソリッドマウント膜共振器であってもよい。熱除去がそれほど重要でない第二のチップは、異なる種類の共振器を使用して製造することができる。第二のチップ上の共振器は、例えば、非接合ＳＡＷ共振器であってもよい。

【0057】

（方法の説明）
図１２は、分割ラダーフィルタ装置を製造する方法１２００のフローチャートであり、分割ラダーフィルタ装置は、分割ラダーフィルタ装置６００、７００、又は１０５０であってもよい。方法１２００は、１２１０で開始し、１２９０で完成したフィルタ装置で終了する。

【0058】

１２２０において、第一の材料積層を使用して第一のチップを製造する。第一のチップは、フィルタ装置の直列共振器のうちの１つ、一部、又は全部を含む。第一のチップは、ステップ１２２０の各繰り返しの間に、第一のチップの複数のコピーが生成されるように、第一の大きなマルチチップウェーハの一部分であってもよい。この場合、１２２０でのアクションの一部として、個々のチップをウェーハから切り出し、試験することができる。

【0059】

１２３０において、第二のチップを、第一の材料積層とは異なる第二の材料積層を使用して製造する。第二のチップは、フィルタ装置のシャント共振器のうちの１つ、一部、又は全部を含む。第二のチップは、ステップ１２３０の各繰り返しの間に、第二のチップの複数のコピーが生成されるように、第二の大きなマルチチップウェーハの一部分であってもよい。この場合、１２３０でのアクションの一部として、個々のチップをウェーハから切り出し、試験することができる。

【0060】

１２４０で、回路カードを製造する。回路カードは、例えば、プリント配線板、又はＬＴＣＣカード若しくは何らかの他の形態の回路カードであってもよい。回路カードは、第一のチップ上の直列共振器と第二のチップ上のシャント共振器との間に、少なくとも１つの電気的接続を形成するための１つ以上の導体を含むことができる。回路は、ステップ１２４０の各繰り返しの間に、回路カードの複数のコピーが生成されるように、大きな基板の一部分であってもよい。この場合、１２４０でのアクションの一部として、個々の回路カードを基板から切り出し、試験することができる。あるいは、１２５０において、チップが回路カードに取り付けられた後、又は１２６０において、装置がパッケージングされた後に、個々の回路カードを基板から切り出すこともできる。

【0061】

１２５０において、個々の第一及び第二のチップが、既知のプロセスを使用して回路カード（より大きな基板の一部分であってもなくてもよい）に組み立てられる。例えば、第一及び第二のチップは、半田又は金バンプ又はボールを用いて回路カードに「フリップチップ」実装され、チップと回路カードとの間に電気的、機械的、及び熱的接続を行うことができる。第一及び第二のチップは、他の何らかの方法で回路カードに組み立てることができる。

【0062】

フィルタ装置は、１２６０で完成する。１２６０でフィルタ装置を完成させるステップには、パッケージング及び試験を含む。１２６０でフィルタ装置を完成するステップには、パッケージングの前又は後に、より大きな基板から個々の回路カード／チップアセンブリを切り出すことを含んでもよい。

【0063】

この説明を通して、示される実施形態及び実施例は、開示又は特許請求される装置及び手順に対する限定ではなく、例示として考慮されるべきである。本明細書で提示される例の多くは、方法動作又はシステム要素の特定の組み合わせを含むが、これらの動作及びこれらの要素は、同じ目的を達成するために、他の方法で組み合わせることができることを理解されたい。フローチャートに関して、追加のステップがあっても、ステップの数がより少なくてもよく、示されるステップは、本明細書に記載される方法を達成するために組み合わされてもよく、又はさらに洗練されてもよい。一実施形態に関連してのみ議論される行為、要素、及び特徴は、他の実施形態における同様の役割から除外されることを意図されない。

【0064】

本明細書で使用される場合、「複数」は、２つ以上を意味する。本明細書で使用される場合、アイテムの「セット」は、そのようなアイテムのうちの１つ以上を含むことができる。本明細書で使用される場合、記載された説明又は特許請求の範囲のいずれにおいても、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「携える（ｃａｒｒｙｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含まれる（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「関与する（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」などは、制約のないこと、つまり、含むが、これらに限定されないことを意味するものと理解されるべきである。「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」及び「から実質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」の移行句のみがそれぞれ、限定又は半限定の移行句であるものとする。請求項要素を修飾するための請求項における「第一」、「第二」、「第三」などの序数詞の使用は、それ自体で、１つの請求項要素の、別の請求項要素に対する優先順位、優位性、若しくは順序、又は方法の動作が実行される時間的順序を暗示するものではなく、単に、請求項要素を区別するために、ある名称を有する１つの請求項要素を、（ただし、序数詞を使用するために）同じ名称を有する別の要素から区別するためのラベルとして使用されるに過ぎない本明細書で使用されるように、「及び／又は」は、列挙されたアイテムが代替物であることを意味するが、代替物は、列挙されたアイテムの任意の組み合わせも含む。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2022-01-31

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一の材料積層を有する第一のチップであって、ラダーフィルタ回路の１つ以上の直列共振器を含む、第一のチップと、
第二の材料積層を有する第二のチップであって、前記ラダーフィルタ回路の１つ以上のシャント共振器を含む、第二のチップと、
を備える、フィルタ装置であって、
前記１つ以上の直列共振器及び前記１つ以上のシャント共振器は、非接合ＳＡＷ（表面弾性波）共振器であって、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは、
圧電プレートの材料と、
前記圧電プレートの厚さと、
前記圧電プレートの結晶軸の配向と、
前記圧電プレートの上に形成された導体パターンの材料と、
前記導体パターンの厚さと、
前記導体パターンの上に形成された誘電体層の材料と、
前記誘電体層の厚さと、
のうちの１つ以上が異なる、フィルタ装置。

【請求項2】

前記第一のチップは、前記ラダーフィルタ回路の前記直列共振器の全てを含み、
前記第二のチップは、前記ラダーフィルタ回路の前記シャント共振器の全てを含む、
請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項3】

前記第一のチップ及び前記第二のチップは、前記１つ以上の直列共振器のうちの１つの直列共振器と前記１つ以上のシャント共振器のうちの１つのシャント共振器との間に電気的接続を形成するための少なくとも１つの導体を含む回路カードに取り付けられる、請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項4】

第一の材料積層を有する第一のチップであって、ラダーフィルタ回路の１つ以上の直列共振器を含む、第一のチップと、
第二の材料積層を有する第二のチップであって、前記ラダーフィルタ回路の１つ以上のシャント共振器を含む、第二のチップと、
を備える、フィルタ装置であって、
前記１つ以上の直列共振器及び前記１つ以上のシャント共振器は、接合ウェーハ共振器であり、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは、
ベースの材料と、
前記ベースの厚さと、
前記ベースと圧電ウェーハとの間の誘電体層の材料と、
前記ベースと圧電ウェーハとの間の前記誘電体層の厚さと、
前記圧電ウェーハの材料と、
前記圧電ウェーハの厚さと、
前記圧電ウェーハの結晶軸の配向と、
前記圧電ウェーハの上に形成される導体パターンの材料と、
前記導体パターンの厚さと、
前記導体パターンの上に形成される誘電体層の材料と、
前記導体パターンの上に形成される前記誘電体層の厚さと、
のうちの１つ以上が異なる、フィルタ装置。

【請求項5】

第一の材料積層を有する第一のチップであって、ラダーフィルタ回路の１つ以上の直列共振器を含む、第一のチップと、
第二の材料積層を有する第二のチップであって、前記ラダーフィルタ回路の１つ以上のシャント共振器を含む、第二のチップと、
を備える、フィルタ装置であって、
前記１つ以上の直列共振器及び前記１つ以上のシャント共振器は、浮動ダイヤフラム共振器であり、各浮動ダイヤフラム共振器は、
圧電ウェーハ、ベースに形成された空洞の上に浮動するダイヤフラムを形成する前記圧電ウェーハの一部分と、
前記圧電ウェーハの表面に形成されたインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）であって、前記ダイヤフラムに配置された前記ＩＤＴのフィンガがインターリーブされた、ＩＤＴを備え、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは、
ベースの材料と、
前記ベースの厚さと、
前記ベースと圧電ウェーハとの間の誘電体層の材料と、
前記ベースと前記圧電との間の前記誘電体層の厚さと、
前記圧電ウェーハの材料と、
前記圧電ウェーハの厚さと、
前記圧電ウェーハの結晶軸の配向と、
前記圧電ウェーハの上に形成される導体パターンの材料と、
前記導体パターンの厚さと、
前記導体パターンの上に形成される誘電体層の材料と、
前記導体パターンの上に形成される前記誘電体層の材料と、
のうちの１つ以上が異なる、フィルタ装置。

【請求項6】

第一の材料積層を有する第一のチップであって、ラダーフィルタ回路の１つ以上の直列共振器を含む、第一のチップと、
第二の材料積層を有する第二のチップであって、前記ラダーフィルタ回路の１つ以上のシャント共振器を含む、第二のチップと、
を備える、フィルタ装置であって、
前記１つ以上の直列共振器及び前記１つ以上のシャント共振器は、ソリッドマウント膜共振器であり、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは、
ベースの材料と、
前記ベースの厚さと、
前記ベースと圧電ウェーハとの間に配置される音響ブラッグ反射器内の層の数と、各層の材料及び厚さと、
前記ベースと前記圧電との間の誘電体層の厚さと、
前記圧電ウェーハの材料と、
前記圧電ウェーハの厚さと、
前記圧電ウェーハの結晶軸の配向と、
前記圧電ウェーハの上に形成される導体パターンの材料と、
前記導体パターンの厚さと、
前記導体パターンの上に形成される誘電体層の材料と、
前記導体パターンの上に形成される前記誘電体層の厚さと、
のうちの１つ以上が異なる、請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項7】

前記第一の材料積層は、４６度Ｙカットタンタル酸リチウム圧電ウェーハを含み、
前記第二の材料積層は、４２度Ｙカットタンタル酸リチウム圧電ウェーハを含む、
請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項8】

第一の材料積層を有する第一のチップであって、ラダーフィルタ回路の１つ以上の直列共振器を含む、第一のチップと、
第二の材料積層を有する第二のチップであって、前記ラダーフィルタ回路の１つ以上のシャント共振器を含む、第二のチップと、
を備える、フィルタ装置であって、
前記１つ以上の直列共振器は、接合ウェーハ共振器であり、
前記１つ以上のシャント共振器は、非接合ＳＡＷ共振器である、
フィルタ装置。

【請求項9】

送信ラダーフィルタ回路及び受信ラダーフィルタ回路を含むデュプレクサであって、
第一の材料積層を有する第一のチップであって、前記送信ラダーフィルタ回路及び前記受信ラダーフィルタ回路の直列共振器を含む、第一のチップと、
第二の材料積層を有する第二のチップであって、前記受信ラダーフィルタ回路及び前記送信ラダーフィルタ回路のシャント共振器を含む、第二のチップと、
を備え、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは異なる、デュプレクサ。

【請求項10】

前記第一のチップは、前記送信ラダーフィルタ回路及び前記受信ラダーフィルタ回路の前記直列共振器の全てを含み、
前記第二のチップは、前記送信ラダーフィルタ回路及び前記受信ラダーフィルタ回路の前記シャント共振器の全てを含む、
請求項９に記載のデュプレクサ。

【請求項11】

送信ラダーフィルタ回路及び受信ラダーフィルタ回路を含むデュプレクサであって、
第一の材料積層を有する第一のチップであって、前記送信ラダーフィルタ回路の直列共振器を含む、第一のチップと、
第二の材料積層を有する第二のチップであって、前記送信ラダーフィルタ回路のシャント共振器及び前記受信ラダーフィルタ回路の全ての共振器を含む、第二のチップと、
を備え、
前記第一の材料積層と前記第二の材料積層とは異なる、デュプレクサ。

【請求項12】

前記送信ラダーフィルタ回路の前記直列共振器は、接合ウェーハ共振器であり、
前記送信ラダーフィルタ回路の前記シャント共振器及び前記受信フィルタ回路の全ての共振器は、非接合ＳＡＷ共振器である、請求項１１に記載のデュプレクサ。

【請求項13】

前記第一のチップは、前記ラダーフィルタ回路の前記直列共振器の全てを含み、
前記第二のチップは、前記ラダーフィルタ回路の前記シャント共振器の全てを含む、
請求項５に記載のフィルタ装置。

【請求項14】

前記第一のチップ及び前記第二のチップは、前記１つ以上の直列共振器のうちの１つの直列共振器と前記１つ以上のシャント共振器のうちの１つのシャント共振器との間に電気的接続を形成するための少なくとも１つの導体を含む回路カードに取り付けられる、請求項５に記載のフィルタ装置。

【請求項15】

前記第一のチップは、前記ラダーフィルタ回路の前記直列共振器の全てを含み、
前記第二のチップは、前記ラダーフィルタ回路の前記シャント共振器の全てを含む、
請求項６に記載のフィルタ装置。

【請求項16】

前記第一のチップ及び前記第二のチップは、前記１つ以上の直列共振器のうちの１つの直列共振器と前記１つ以上のシャント共振器のうちの１つのシャント共振器との間に電気的接続を形成するための少なくとも１つの導体を含む回路カードに取り付けられる、請求項６に記載のフィルタ装置。

【請求項17】

前記第一のチップは、前記ラダーフィルタ回路の前記直列共振器の全てを含み、
前記第二のチップは、前記ラダーフィルタ回路の前記シャント共振器の全てを含む、
請求項７に記載のフィルタ装置。

【請求項18】

前記第一のチップ及び前記第二のチップは、前記１つ以上の直列共振器のうちの１つの直列共振器と前記１つ以上のシャント共振器のうちの１つのシャント共振器との間に電気的接続を形成するための少なくとも１つの導体を含む回路カードに取り付けられる、請求項７に記載のフィルタ装置。

【国際調査報告】