CN100505531C - 压电薄膜谐振器及使用该压电薄膜谐振器的滤波器 - Google Patents
压电薄膜谐振器及使用该压电薄膜谐振器的滤波器 Download PDFInfo
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Abstract
压电薄膜谐振器及使用该压电薄膜谐振器的滤波器。一种压电薄膜谐振器，其包括：基板；形成在该基板上的下电极；形成在该下电极和基板上的压电薄膜；以及形成在该压电薄膜上的上电极，该压电薄膜部分地插入在彼此相对的下电极和上电极之间。在这种压电薄膜谐振器中，插入在该上电极和下电极之间的压电薄膜的外部周边的至少一部分与由彼此相对的上电极和下电极形成的区域的外部周边相交叠。
Description
技术领域
本发明总体上涉及压电薄膜谐振器，更具体地，涉及一种使用该压电薄膜谐振器的滤波器。
背景技术
诸如移动电话的无线通信设备已经普及，对于具有更高性能的滤波器和双工器的需求日益增加。使用压电薄膜谐振器的滤波器和双工器具有低损耗和高功率阻抗(power resistance)的特性，因此作为替代表面声波滤波器的下一代滤波器和双工器而受到关注。各种压电薄膜谐振器滤波器导致低损耗并表现出高功率阻抗的原因在于各种谐振器的简单结构。通过具有简单结构的该谐振器，可以在较高频率下保持电极的合理尺寸，并且可以避免由于电极阻抗的增大而导致的性能下降。然而，近年来，表面声波滤波器的性能得到了极大的提高。为了与其竞争，必需开发出具有更高性能和更低损耗的压电薄膜谐振器滤波器。在这种趋势下，对于制造导致更低损耗的压电薄膜谐振器的开发得到了积极的促进。
这种类型的压电薄膜谐振器通常被称作FBAR(薄膜体声波谐振器)，并且例如，在日本未审专利申请No.2004-120494和No.2002-372974以及美国专利No.6657363中对其进行了公开。
压电薄膜谐振器滤波器中产生损耗的一个原因是表面声波泄漏到由彼此相对的上电极和下电极形成的区域的外部(该区域被称为“谐振器部分”，该外部区域被称为“非谐振器部分”)。在非谐振器部分不能将表面声波重新转换为电信号，由此导致损耗。这被称作“水平泄漏”。水平泄漏的原因在于谐振器部分与非谐振器部分的声速比。用来防止水平泄漏的这种声速比是由滤波器中采用的压电薄膜的泊松比确定的。如果泊松比高于1/3，则谐振器部分的声速低于非谐振器部分的声速。如果泊松比低于1/3，则谐振器部分的声速高于非谐振器部分的声速。可以通过对谐振器部分执行质量添加(mass addition)，利用泊松比为1/3或更高的压电薄膜，使谐振器部分的声速低于周围区域的声速。通过这种方式，可以容易地防止水平泄漏。
然而，如果压电薄膜的泊松比低于1/3，则声速的关系相反，从而无法容易地防止水平泄漏。在目前实际使用的各种压电薄膜滤波器中，采用泊松比低于1/3的AlN作为压电薄膜。由于该原因，很难防止水平泄漏，并且损耗变得更大。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种消除了以上缺点的压电薄膜谐振器和滤波器。
本发明一个更具体的目的是提供一种压电薄膜滤波器，其能够防止水平泄漏并导致低损耗，从而满足对于压电薄膜滤波器的要求。
根据本发明的一个方面，提供了一种压电薄膜滤波器，其包括：基板；形成在基板上的下电极；形成在下电极和基板上的压电薄膜；以及形成在压电薄膜上的上电极，在谐振部分中，压电薄膜部分地插入在下电极和上电极之间，所述下电极和上电极沿相反方向从所述谐振器部分延伸，所述下电极暴露到所述谐振器部分下方的空间或声学多层膜中，插入在上电极和下电极之间的压电薄膜的外部周边的至少一部分与由彼此相对的上电极和下电极形成的区域的外部周边相交叠，其中，所述谐振器部分的一端位于所述空间或声学多层膜内，或者与所述空间或声学多层膜的一端交叠，所述压电薄膜在所述谐振器部分的所述一端暴露到空气中，并且所述谐振器部分在其中所述下电极从所述空间或声学多层膜延伸的区域中经由形成在所述基板上的所述下电极由所述基板支撑，而在其中所述上电极从所述空间或声学多层膜延伸的区域中经由形成在所述基板上的所述压电薄膜由所述基板支撑。
根据本发明的另一方面，提供了一种压电薄膜谐振器，其包括：基板；形成在基板上的下电极；形成在下电极和基板上的压电薄膜；以及形成在压电薄膜上的上电极，压电薄膜部分地插入在彼此相对的下电极和上电极之间，压电薄膜由泊松比为1/3或更低的材料制成，上电极的抽出部分上形成有附加膜，该附加膜位于插入在彼此相对的上电极和下电极之间的部分的附近，插入在所述下电极和上电极之间的压电薄膜的外部周边的至少一部分与由彼此相对的所述上电极和下电极形成的区域的外部周边相交叠。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括上述压电薄膜谐振器中的任意一种的滤波器。
本发明可以提供能够防止水平泄漏并降低损耗的压电薄膜谐振器，以及具有低损耗的压电薄膜谐振器滤波器。
附图说明
通过结合附图来阅读以下详细说明，本发明的其他目的、特征和优点将变得更加明了，附图中：
图1示出了传统压电薄膜谐振器的基本结构；
图2示出了本发明的一个实施例；
图3示出了图2所示实施例的一个变型例；
图4示出了传统压电薄膜谐振器的另一示例结构；
图5示出了图2所示实施例的另一变型例；
图6示出了图2所示实施例的另一变型例；
图7示出了图2所示实施例的另一变型例；
图8示出了本发明的另一实施例；
图9示出了图8所示实施例中可能出现的问题；
图10示出了图8所示实施例的附加膜裕度；
图11是表示有效机电耦合系数相对于图8所示实施例的附加膜裕度的变化的曲线图；
图12是表示谐振值Q相对于图8所示实施例的附加膜裕度的变化的曲线图；
图13示出了图8所示实施例的一个变型例；
图14示出了梯型滤波器的示例结构；以及
图15是表示由本发明的压电薄膜谐振器形成的梯型滤波器的频率特性的曲线图。
具体实施方式
首先参照图1来说明压电薄膜谐振器的基本结构。谐振器的最典型的形状是正方形。在图1中，压电薄膜谐振器包括：基板10；下电极20，形成在基板10上；压电薄膜30，形成在下电极20和基板10上；以及上电极40，形成在压电薄膜30上，并且与部分下电极20部分地夹持压电薄膜30。插入在上电极40和下电极20之间的区域是谐振器部分60。在谐振器部分60中产生的振动是厚度纵向振动。基板10位于该区域下方，并且具有比该区域更宽的空间(void)50。该空间50可以是声学多层膜，但是在以下说明中描述为空间。压电薄膜谐振器还包括非谐振器部分70和80。尽管在图1中，下电极20的端部位于空间50的内部，但是它也可以与空间50的端部相交叠。类似地，尽管上电极40的端部位于空间50的内部，但是它也可以与空间50的端部相交叠。在以下说明的本发明的其他实施例中也可以看到本实施例的这一方面。
在该基本结构中，如果谐振器部分60与非谐振器部分70和80之间在声速方面的关系被设定为导致水平泄漏，则表面声波通过压电薄膜30从谐振器部分60泄漏到非谐振器部分70和80，如图1中的箭头所示。在本发明中，将要通过以图2所示的方式改变压电薄膜谐振器的结构，来减少通过压电薄膜而产生的水平泄漏。
更具体地，通过对压电薄膜30进行构图来去除压电薄膜30的位于非谐振器区域70上方的部分，以使压电薄膜30的经构图的外部周边与谐振器部分60的外部周边的至少一部分相交叠。由此，去除了压电薄膜30的区域不具有透射表面声波的介质。因此，不会产生水平泄漏。由于压电薄膜30仍然覆盖整个谐振器部分60，所以将机械振动重新转换为电信号的效率没有下降，并且可以降低损耗。
接下来，对非谐振器部分中去除了压电薄膜的区域进行说明。根据该原理，从非谐振器部分70去除的压电薄膜30越多，水平泄漏变得越小。因此，优选地应该尽可能多地从非谐振器部分70上去除压电薄膜30。图2所示的结构为最简单的结构，其中仅有正方形谐振器部分60的一侧与压电薄膜30的外部周边相交叠。在此，压电薄膜30的外部周边的25％与谐振器部分60的外部周边相交叠。当对压电薄膜30进行蚀刻时，对压电薄膜30的位于下电极20上的部分进行蚀刻的速率与对压电薄膜30的位于基板10上的部分进行蚀刻的速率不相等。因此，必须在生产过程中增加额外的步骤以对这两个部分进行蚀刻。压电薄膜谐振器的最简单的可能结构是下述的结构，其中仅有谐振器部分60的一侧与压电薄膜30的外部周边相交叠，如图2所示。通过生产过程的改进，当然可以通过对压电薄膜30的位于下电极20和基板10上的这些部分进行蚀刻，以使得谐振器部分60的超过25％的外部周边与压电薄膜30的外部周边相交叠，来实现特性的进一步改善。例如，优选地对结构进行设计，以使得谐振器部分60的两侧与压电薄膜30的外部周边相交叠，如图3所示。
现参照图4，对具有椭圆型谐振器部分60的压电薄膜谐振器进行说明。与谐振器部分60具有正方形形状的情况相同，通过压电薄膜30产生水平泄漏。部分地去除压电薄膜30之后，所得到的结构与图5所示的结构一样简单。如果下电极20具有与上电极40的抽出部分42基本相同的形状，则压电薄膜30的图案外部周边与谐振器部分60的外部周边交叠大约50％。换句话说，可以容易地制造该结构的50％。这里，可以通过使上电极40的抽出部分42的宽度42比谐振器部分60的纵轴的长度短，如图6所示，来优化生产过程。因此，在对压电薄膜30的位于下电极20和基板10上的部分进行蚀刻之后，压电薄膜30的图案外部周边的50％或更多与谐振器部分60的外部周边相交叠。由此，几乎可以限制所有的水平泄漏，并且可以进一步减小损耗。
接下来，对从所构图的压电薄膜的边缘反射的弹性波进行说明。大部分的弹性波在所构图的压电薄膜的边缘反射。此外，由于没有产生水平泄漏，所以所反射的弹性波被锁定在谐振器部分中。如果所反射的波作为水平驻波存在于谐振器部分中，则会在通带中产生波纹，而在实际中导致问题。可以通过形成由彼此相对的上电极和下电极形成的椭圆形谐振器部分60(参见图5)，或者形成如图7所示的不规则多边形的谐振器部分60，来消除反射波的问题。由于椭圆或不规则多边形不具有两条平行线，所以不能满足水平谐振的要求。因此，水平驻波不能容易地存在于谐振器部分60中。
在上述实施例中，去除了压电薄膜30的位于下电极20和基板10上的部分，以防止通过淀积在下电极20和基板10上的压电薄膜30发生水平泄漏。
接下来，对具有用于防止到上电极的抽出部分的水平泄漏的结构的压电薄膜谐振器进行说明。如果压电薄膜的泊松比是1/3或更低，则对于封闭在谐振器部分内部激励的弹性波的要求为：谐振器部分的声速应该比周围的非谐振器部分的声速高。因此，应该在上电极40的抽出部分42上的谐振器部分60的附近淀积用于降低声速的附加膜90，如图8所示。仅当压电薄膜30的泊松比为1/3或更低时，才可以在图8所示的压电薄膜谐振器中防止水平泄漏。用于压电薄膜30的材料的实际示例为AlN(氮化铝)。要淀积在上电极40的抽出部分42上的附加膜90应该是金属膜，以防止水平泄漏并且降低抽出部分42的电阻。通过这种方式，可以实现更加优选的结构。此外，如果要淀积在上电极40的抽出部分42上的金属膜是包含Au作为主要成分的单层膜或多层膜，则该金属膜还可以用作为用于倒装芯片接合的凸点接合膜。由此简化了生产过程，并且可以实现更加优选的结构。这里，要淀积在上电极40的抽出部分42上的附加膜90优选地应该与谐振器部分60相接触，如图8所示，以有效地防止水平泄漏。然而，由于生产过程中导致的误差，附加膜90可能会淀积在谐振器部分60上(如图9所示)。在这种情况下，谐振器的特性劣化。为了解决该问题，淀积附加膜90，同时在谐振器部分60和附加膜90之间保持距离(附加膜裕度)D(如图10所示)。在由发明人进行的实验中，当附加膜裕度D的长度大约为谐振器部分60的厚度的两倍(相当于弹性波的1/2波长)时，可以防止水平泄漏。另外，考虑到制造设备导致的误差，谐振器部分60和附加膜90之间的最短可能距离应该为3μm或者更短。通过这种方式，附加膜90不会淀积在谐振器部分60上，从而可以制造具有低损耗的压电薄膜谐振器。
至此对具有用于防止水平泄漏的结构的两个实施例进行了说明。如果组合这两种结构，则也组合了其效果，从而产生更加优选的结构。
此外，应该将位于谐振器部分60下面的空间50设计为具有比谐振器部分60的面积大的面积。通过这种方式，谐振器60可以自由振动，并且可以获得具有优异特性的压电薄膜谐振器。
另外，在使用上述压电薄膜谐振器中的至少一种来制造压电薄膜谐振器滤波器的情况下，可以将损耗降低水平泄漏的减少量。因此，可以实现具有低损耗的滤波器特性。
(第一实施例)
本实施例是压电薄膜谐振器的示例，其中基板10由硅制成，下电极20和上电极40由Ru(钌)制成，而压电薄膜30由AlN制成。通过这种结构来检查本发明的效果。通过对基板10的下表面进行蚀刻(例如深RIE)来形成空间50。由彼此相对的上电极40和下电极20形成的谐振器部分60的形状是椭圆。对AlN压电薄膜30进行构图，以在下电极20的一侧形成非谐振器部分70，如图5所示，并且压电薄膜30的所构图的外部周边的大约50％与谐振器部分60的外部周边相交叠。谐振器部分60具有椭圆形状，并且通过湿蚀刻来执行对压电薄膜30的构图。为了进行比较，制造了如图4所示的其中压电薄膜30的外部周边不与谐振器部分60的外部周边相交叠的压电薄膜谐振器，并对该压电薄膜谐振器的特性进行评价。这里，压电薄膜谐振器的有效机电耦合系数在图4所示的结构中为6.4％，但是在图5所示的本发明的结构中增大为6.5％。抗谐振Q在图4所示的结构中大约为500，而在图5所示的结构中增大为大约600。根据这些结果，可以确认图5所示的本发明的压电薄膜谐振器的特性更佳。
(第二实施例)
本实施例是压电薄膜谐振器的第二示例，其中基板10由硅制成，下电极20和上电极40由Ru制成，而压电薄膜30由AlN制成。通过该结构来检查本发明的效果。通过对基板10的下表面进行蚀刻(例如深RIE)来形成空间50。由彼此相对的上电极40和下电极20形成的谐振器部分60的形状是椭圆。这里，在上电极40的抽出部分42上形成附加膜90，如图8所示。附加膜90是基膜为Ti(厚度100nm)的Al膜(300nm)。还在用于倒装芯片接合的焊盘部分上形成Au/Ti附加膜90，并且在形成凸点时用作接合层。此外，在Au/Ti附加膜90与谐振器部分60之间的裕度D(附加膜裕度)发生变化的情况下，对特性进行评价。图11和12表示有效机电耦合系数的变化以及谐振值Q的变化。在图11和12所示的各个曲线图中，横坐标轴表示谐振器的厚度的标准化值(弹性波的1/2波长)，并且负值表示附加膜90覆盖谐振器部分60的情况，如图9所示。根据这些曲线图，当附加膜裕度D基本为零时，有效机电耦合系数和谐振值Q都变得最大。如果附加膜裕度D变得小于弹性波波长的两倍，则谐振值Q和机电耦合系数趋于增大。因此，只要附加膜90与谐振器部分60的外部周边之间的最短距离小于谐振器部分60的厚度的两倍，就可以改善压电薄膜谐振器的性能。
(第三实施例)
图14示出了由压电薄膜谐振器形成的梯型滤波器。每一个压电薄膜谐振器都是通过组合下述的两个实施例来制造的：压电薄膜30的外部周边与谐振器部分60的外部周边部分交叠的实施例；以及具有淀积在上电极40的抽出部分42上的附加膜90的实施例。通过该结构来检查本发明的效果。电极和压电薄膜材料与上述两个实施例的相同。图14示出了该压电薄膜谐振器的结构。图14所示的梯型滤波器具有由串联臂谐振器S1至S4和并联臂谐振器P1至P3构成的四级结构。在这种梯型滤波器中，每两个相邻级共享一个并联臂谐振器。另外，在这种梯型滤波器中，每个并联臂谐振器都具有图13所示的本发明的压电薄膜谐振器结构。图15示出了这种梯型滤波器的带通特性。为了进行比较，图15还示出了其中每个压电薄膜谐振器都具有图1所示结构的滤波器的特性。对于采用本发明的压电薄膜谐振器作为并联臂谐振器的梯型滤波器，插入损耗在整个通带上改善了0.1dB，由此确认了本发明的效果。
如上所述，根据本发明，可以获得性能更高的压电薄膜谐振器。因此，由本发明的压电薄膜谐振器构成的滤波器或双工器可以具有低损耗的优异特性。
尽管示出并说明了本发明的多个优选实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和主旨的情况下，可以对这些实施例进行变化，在权利要求及其等价物中对本发明的范围进行了限定。
Claims (19)
1、一种压电薄膜谐振器，其包括：
基板；
形成在所述基板上的下电极；
形成在所述下电极和所述基板上的压电薄膜；以及
形成在所述压电薄膜上的上电极，在谐振器部分中，所述压电薄膜部分地插入在所述下电极和上电极之间，所述下电极和上电极沿相反方向从所述谐振器部分延伸，所述下电极暴露到所述谐振器部分下方的空间或声学多层膜中，
插入在所述下电极和上电极之间的压电薄膜的外部周边的至少一部分与由彼此相对的所述上电极和下电极形成的区域的外部周边相交叠，
其中，所述谐振器部分的一端位于所述空间或声学多层膜内，或者与所述空间或声学多层膜的一端交叠，所述压电薄膜在所述谐振器部分的所述一端暴露到空气中，并且所述谐振器部分在其中所述下电极从所述空间或声学多层膜延伸的区域中经由形成在所述基板上的所述下电极由所述基板支撑，而在其中所述上电极从所述空间或声学多层膜延伸的区域中经由形成在所述基板上的所述压电薄膜由所述基板支撑。
2、根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中所述压电薄膜的外部周边的25％或更多与由彼此相对的所述上电极和下电极形成的区域的外部周边相交叠。
3、根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中所述压电薄膜的外部周边的50％或更多与由彼此相对的上述上电极和下电极形成的区域的外部周边相交叠。
4、根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中由彼此相对的所述上电极和下电极形成的区域具有椭圆形状。
5、根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中：
由彼此相对的所述上电极和下电极形成的区域具有不规则的多边形形状；并且
所述多边形的至少两条边彼此不平行。
6、根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中所述基板位于所述区域的下方，并且具有比所述区域宽的一空间。
7、根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中所述压电薄膜的外部周边具有通过构图而形成的边缘。
8、根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中所述区域形成厚度纵向振动型的谐振器。
9、根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中所述下电极直接设置在所述基板上。
10、根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中：
所述压电薄膜由泊松比为1/3或更低的材料制成；并且
所述上电极的抽出部分上形成有附加膜，该附加膜位于插入在彼此相对的所述上电极和下电极之间的部分的附近。
11、根据权利要求10所述的压电薄膜谐振器，其中所述压电薄膜包含AlN作为主要成分。
12、根据权利要求10所述的压电薄膜谐振器，其中所述附加膜是金属膜。
13、根据权利要求10所述的压电薄膜谐振器，其中所述附加膜是包含铝作为主要成分的单层膜或多层膜。
14、根据权利要求10所述的压电薄膜谐振器，其中所述附加膜与插入在所述上电极和下电极之间的部分的外部周边之间的最小距离等于或小于该部分的厚度的两倍。
15、根据权利要求10所述的压电薄膜谐振器，其中所述附加膜与所述插入部分的外部周边之间的最小距离等于或小于3μm。
16、根据权利要求10所述的压电薄膜谐振器，其中所述插入部分处的压电薄膜的外部周边的至少一部分与由彼此相对的所述上电极和下电极形成的区域的外部周边相交叠。
17、根据权利要求10所述的压电薄膜谐振器，其中所述下电极直接设置在所述基板上。
18、一种包括多个压电薄膜谐振器的滤波器，该多个压电薄膜谐振器包括下述的压电薄膜谐振器，该压电薄膜谐振器包括：
基板；
形成在所述基板上的下电极；
形成在所述下电极和所述基板上的压电薄膜；以及
形成在所述压电薄膜上的上电极，在谐振器部分中，所述压电薄膜部分地插入在所述下电极和上电极之间，所述下电极和上电极沿相反方向从所述谐振器部分延伸，所述下电极暴露到所述谐振器部分下方的空间或声学多层膜中，
插入在所述下电极和上电极之间的压电薄膜的外部周边的至少一部分与由彼此相对的所述上电极和下电极形成的区域的外部周边相交叠，
其中，所述谐振器部分的一端位于所述空间或声学多层膜内，或者与所述空间或声学多层膜的一端交叠，所述压电薄膜在所述谐振器部分的所述一端暴露到空气中，并且所述谐振器部分在其中所述下电极从所述空间或声学多层膜延伸的区域中经由形成在所述基板上的所述下电极由所述基板支撑，而在其中所述上电极从所述空间或声学多层膜延伸的区域中经由形成在所述基板上的所述压电薄膜由所述基板支撑。
19、根据权利要求18所述的包括多个压电薄膜谐振器的滤波器，其中：
所述压电薄膜由泊松比为1/3或更低的材料制成；并且
所述上电极的抽出部分上形成有附加膜，所述附加膜位于插入在彼此相对的所述上电极和下电极之间的部分的附近。
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| JP5027534B2 (ja) * | 2006-07-07 | 2012-09-19 | 日本碍子株式会社 | 圧電薄膜デバイス |
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| JP2008182543A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Ube Ind Ltd | 薄膜圧電共振器とそれを用いた薄膜圧電フィルタ |
| JP5080858B2 (ja) * | 2007-05-17 | 2012-11-21 | 太陽誘電株式会社 | 圧電薄膜共振器およびフィルタ |
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| JP5563739B2 (ja) * | 2008-02-20 | 2014-07-30 | 太陽誘電株式会社 | 圧電薄膜共振器、フィルタ、デュープレクサ、通信モジュール、および通信装置 |
| CN101960717B (zh) | 2008-03-04 | 2014-04-23 | 太阳诱电株式会社 | 压电薄膜谐振器、滤波器、通信模块及通信装置 |
| JP5226409B2 (ja) * | 2008-07-17 | 2013-07-03 | 太陽誘電株式会社 | 共振デバイス、通信モジュール、通信装置、共振デバイスの製造方法 |
| US8242664B2 (en) * | 2008-12-26 | 2012-08-14 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Elastic wave device and electronic component |
| JP4944145B2 (ja) * | 2009-03-19 | 2012-05-30 | 太陽誘電株式会社 | 圧電薄膜共振子、フィルタ、通信モジュール、通信装置 |
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| KR101856060B1 (ko) * | 2011-12-01 | 2018-05-10 | 삼성전자주식회사 | 체적 음향 공진기 |
| US20130280557A1 (en) * | 2012-04-24 | 2013-10-24 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Ultrasonic rechargeable battery module and ultrasonic rechargeable battery apparatus of polyhedral structure including the same |
| JP6336712B2 (ja) * | 2013-01-28 | 2018-06-06 | 太陽誘電株式会社 | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびデュプレクサ |
| JP5591977B2 (ja) * | 2013-04-30 | 2014-09-17 | 太陽誘電株式会社 | 圧電薄膜共振器、フィルタ、デュープレクサ、通信モジュール、および通信装置 |
| JP6333540B2 (ja) * | 2013-11-11 | 2018-05-30 | 太陽誘電株式会社 | 圧電薄膜共振子、フィルタ、及び分波器 |
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| CN111106812A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-05 | 武汉大学 | 一种高性能薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN113098426A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-07-09 | 武汉大学 | 高频低损耗滤波器、谐振器及制备方法 |
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Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3382381A (en) * | 1965-05-27 | 1968-05-07 | Piezo Technology Inc | Tab plateback |
| JPS60149215A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-08-06 | Nec Corp | 圧電薄膜複合振動子 |
| JP2644855B2 (ja) | 1988-10-24 | 1997-08-25 | 株式会社日立製作所 | 弾性波フィルタ、及びそれを用いたアンテナ分波器 |
| US5504388A (en) * | 1993-03-12 | 1996-04-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive element having electrode film(s) with specified surface roughness |
| KR970013677A (ko) * | 1995-08-17 | 1997-03-29 | 빈센트 비. 인그라시아 | 밀봉된 캐비티를 가진 박막 압전 공진기와 그 조립방법 |
| CA2283887C (en) * | 1998-01-16 | 2003-11-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Film bulk acoustic wave device |
| EP1078453B1 (de) | 1998-05-08 | 2003-04-16 | Infineon Technologies AG | Dünnfilm-piezoresonator |
| US6150703A (en) * | 1998-06-29 | 2000-11-21 | Trw Inc. | Lateral mode suppression in semiconductor bulk acoustic resonator (SBAR) devices using tapered electrodes, and electrodes edge damping materials |
| JP2000165187A (ja) | 1998-11-30 | 2000-06-16 | Kyocera Corp | 圧電共振子 |
| US6215375B1 (en) * | 1999-03-30 | 2001-04-10 | Agilent Technologies, Inc. | Bulk acoustic wave resonator with improved lateral mode suppression |
| FI107660B (fi) * | 1999-07-19 | 2001-09-14 | Nokia Mobile Phones Ltd | Resonaattorirakenne |
| US6441539B1 (en) * | 1999-11-11 | 2002-08-27 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonator |
| US7296329B1 (en) * | 2000-02-04 | 2007-11-20 | Agere Systems Inc. | Method of isolation for acoustic resonator device |
| US6424237B1 (en) * | 2000-12-21 | 2002-07-23 | Agilent Technologies, Inc. | Bulk acoustic resonator perimeter reflection system |
| US6469597B2 (en) * | 2001-03-05 | 2002-10-22 | Agilent Technologies, Inc. | Method of mass loading of thin film bulk acoustic resonators (FBAR) for creating resonators of different frequencies and apparatus embodying the method |
| JP2005236337A (ja) * | 2001-05-11 | 2005-09-02 | Ube Ind Ltd | 薄膜音響共振器及びその製造方法 |
| JP4441843B2 (ja) | 2001-06-15 | 2010-03-31 | 宇部興産株式会社 | 薄膜音響共振器 |
| TWI242883B (en) * | 2001-06-28 | 2005-11-01 | Winbond Electronics Corp | Manufacturing process of high-frequency thin-film bulk acoustic wave filter and apparatus thereof |
| JP3939939B2 (ja) * | 2001-07-17 | 2007-07-04 | 富士通株式会社 | 圧電薄膜共振素子の製造方法 |
| JP3944372B2 (ja) * | 2001-09-21 | 2007-07-11 | 株式会社東芝 | 圧電薄膜振動子及びこれを用いた周波数可変共振器 |
| JP4055885B2 (ja) * | 2001-10-29 | 2008-03-05 | Ｔｄｋ株式会社 | 圧電薄膜振動素子、及びこれを用いたフィルタ |
| JP3969224B2 (ja) * | 2002-01-08 | 2007-09-05 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子及びそれを用いた圧電フィルタ・デュプレクサ・通信装置 |
| US20040021529A1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-05 | Bradley Paul D. | Resonator with protective layer |
| AU2003303133A1 (en) * | 2002-08-06 | 2004-07-22 | Piezoelectric mems resonator | |
| US20040027030A1 (en) * | 2002-08-08 | 2004-02-12 | Li-Peng Wang | Manufacturing film bulk acoustic resonator filters |
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| JP2005033379A (ja) * | 2003-07-09 | 2005-02-03 | Tdk Corp | 薄膜バルク波振動子およびその製造方法 |
| JP2005094735A (ja) * | 2003-08-12 | 2005-04-07 | Murata Mfg Co Ltd | 電子部品およびその製造方法 |
| US7242270B2 (en) * | 2003-10-30 | 2007-07-10 | Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Decoupled stacked bulk acoustic resonator-based band-pass filter |
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