JP4212137B2 - 保護音響ミラーを含む頂部を有するバルク型音波（ｂａｗ）フィルタ - Google Patents
保護音響ミラーを含む頂部を有するバルク型音波（ｂａｗ）フィルタ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルク型音波（Bulk Acoustic Wave（ＢＡＷと略記））フィルタに係り、特に、音響ミラーを有するＢＡＷフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面取り付け技術（Surface Mount Technology（ＳＭＴと略記）を使って集積回路を組み立てる技術が知られている。この技術を実施するには、例えば、基板へのハンダクリームの塗布、この基板への回路コンポーネントの配置、ハンダ付け、及び清掃を含む種々の工程を必要とする。これらの工程を実行するとき、例えば、ハンダ、溶剤、或いは組立プロセス中に回路コンポーネントを汚染する可能性のあるその他の種類の材料から回路コンポーネントを保護することがしばしば必要となる。
【０００３】
無線通信装置に小型で高性能のフィルタを使う必要があるために表面弾性波（Surface Acoustic Wave （ＳＡＷ））フィルタが広く使われるようになっている。当業者に知られているように、組立中及びその後の使用の際に通常はＳＡＷフィルタの層の表面を外部の汚染物質から保護する必要がある。組立時にこれらの層の表面を保護する１つの公知の方法は、例えば、密封環境でフリップチップ技術を使ってフィルタを組み立てることを含む。この手法を実行すると時間がかかることがわかる。
【０００４】
ＳＡＷフィルタの層表面を保護するもう一つの公知方法は密封されるセラミック・パッケージにＳＡＷフィルタを封入することを含む。この様に封入した後、そのＳＡＷフィルタを回路基板に表面取り付けすることができる。残念なことに、パッケージのコストが全体としての製造コストを著しく増大させる可能性があり、この手法は高コストとなりがちである。
【０００５】
幸いなことに、他の種類の高性能音響フィルタ即ちバルク型音波（ＢＡＷ）フィルタを使用することによって、密封セラミック・パッケージ及び／又は密封環境を使用することに伴う欠点を回避することができる。ＢＡＷフィルタは、通常、数個のＢＡＷ共振器を含んでいる。ＢＡＷフィルタでは、音波はこのフィルタの層表面に対して垂直な方向に伝播する。対照的に、ＳＡＷフィルタの中を伝播する音波はこのフィルタの層表面に平行に伝播する。その結果として、当業者なら分かるように、ＳＡＷフィルタの性能は、その層表面が汚染されたり外部の要素によって傷つけられたりすると、同様に汚染されたＢＡＷフィルタの性能よりも悪くなりそうである。
【０００６】
ＢＡＷフィルタは、種々の公知の種類のＢＡＷ共振器を含むように製造され得るものである。それらの公知の種類のＢＡＷ共振器は３つの基本部分から成る。そのうちの第１の部分は、音波を発生させるために使用されるものであって、音響活動性の圧電層を含んでいる。この層は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、或いはその他の、薄膜として製造することのできる適当な圧電材料から成る。第２の部分は、前記圧電層の両面に形成される電極を含む。ＢＡＷ共振器の第３の部分は、圧電層により生成される振動から基板を音響的に絶縁させるためのメカニズムを含む。通常は、ＢＡＷ共振器は、薄膜技術（例えば、スパッタリング、化学蒸着、など）により、シリコン、ガリウム砒素、或いはガラスの基板の上に作られる。ＢＡＷ共振器は、例えば水晶共振子のそれに似ている直列共振及び並列共振を示す。ＢＡＷ共振器の共振周波数は、通常、デバイスの層の厚みにより約０．５ＧＨｚから５ＧＨｚの範囲にある。
【０００７】
当業者であれば分かるであろうが、ＢＡＷフィルタを形成する層のうちの少なくともいずれかは空気にさらされることがある。汚染性の或いは有害な外来の物質がそれらの層のいずれかに接触すると、ＢＡＷフィルタの性能が低下する可能性がある。この問題を回避するために、それらの層は通常は反密封性のパッケージを用いて保護される。従って、それらの表面を保護するための新規で安価な技術を提供することが望ましい。また、公知の種類のＢＡＷフィルタの層及び空気界面に取って代わる、音波を反射するための境界面を設けるようにＢＡＷフィルタを製造することも望ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、バルク型音波（ＢＡＷ）フィルタの共振層を汚染したり或いはこの共振層に有害な影響を及ぼしたりする可能性のある物質にこの共振層がさらされるのを防止するための安価な方法を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、ＢＡＷフィルタの中から発生した音波がそれを越えて伝播しないようにこの音波を反射する保護層を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、表面取り付けすることのできるＢＡＷ装置を提供することである。
【００１１】
本発明のその他の目的及び利点は、図面と以下の解説とを考察すれば明らかとなる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って構成された保護性の音響ミラーを含む頂部を有するバルク型音波（ＢＡＷ）フィルタによって上記の課題及びその他の課題が解決され、本発明の目的が実現される。
【００１３】
本発明の１実施例では、ＢＡＷフィルタは、基板と、この基板の上に配置された第１音響ミラーとを有する。この実施例では、この第１音響ミラーの表面上に複数の共振器が互いに隣り合って配置される。第２音響ミラーがその複数の共振器上に配置され、保護パッシベーション層がこの第２音響ミラーの上に置かれる。
【００１４】
第２音響ミラーは３つの層、即ち上層、中層、及び下層から成る。これらの層は、各々、例えば四分の一波長にほぼ等しい厚みを有する。上層及び下層は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ポリシリコン、アルミニウム（Ａｌ）、或いはポリマなどの、音響インピーダンスの低い物質から、好ましくは、構成される。中層は、例えば、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、或いはタングステン（Ｗ）などの、音響インピーダンスの高い物質から、好ましくは構成される。保護パッシベーション層は、二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）、エポキシ、“グロップトップ（glop top) ”材料（例えば、加熱後に硬化する、エポキシをベースとした粘性流体）、或いはその他の適当な保護性の材料で構成され得るものである。
【００１５】
複数の共振器はＢＡＷ共振器である。この共振器の各々は、第１音響ミラーのの上に位置する第１の下側電極と、この下側電極と第１音響ミラーの一部分との上に位置する圧電層と、この圧電層の種々の部分と第１音響ミラーの一部分の上に形成される第２の上側電極とを有する。第１の共振器の上側電極の一部分は、接点パッドを設けるために露出される。同様に、第２の共振器の上側電極の一部分も第２の接点パッドを設けるために露出される。本発明の１実施例では、１つ以上の接地パッドも設けられ、第１音響ミラー上に配置される。接地パッドは、第３の共振器の上側電極と第４の共振器の下側電極とに電気的に結合される。本発明のこの実施例でも、第１共振器の下側電極は第２共振器及び第３共振器の各々の下側電極に電気的に結合され、第４共振器の上側電極は第２共振器の上側電極に結合される。
【００１６】
本発明の他の実施例では、第２音響ミラーは各ＢＡＷ共振器の上側電極の上面を完全に覆い、ＢＡＷフィルタには露出された接点パッドは設けられない。この実施例のＢＡＷフィルタは、ＢＡＷフィルタの外面に形成される接点（即ち、電極）を包含する。本発明の好ましい実施例では、１つの接点が第１共振器の上側電極に電気的に結合され、もう一つの接点が第２共振器の上側電極に電気的に結合され、もう一つの接点が第３共振器の上側電極と第４共振器の下側電極とに電気的に結合される。本発明のもう一つの実施例では、追加の接点が設けられ、それも第３共振器の上側電極と第４共振器の下側電極とに電気的に結合される。この接点はＢＡＷフィルタを外部の回路に電気的に接続することを可能にし、更にＢＡＷフィルタを配線基板に表面取り付けすることを可能にする。
【００１７】
本発明のもう一つの実施例では、積み重ね水晶構造を有するＢＡＷフィルタが設けられる。この種のフィルタは積み重ね水晶フィルタ（Stacked Crystal Filter（ＳＣＦと略記））と呼ばれる。このＳＣＦは、基板と、第１の、下側の音響ミラーと、第２の、上側の音響ミラーと、上記のものと同様の保護パッシベーション層とを包含する。ＳＣＦは、第１の、下側の共振器と、第２の上側の共振器とも有する。その下側の共振器は、下側の音響ミラーの上に配置される。上側の共振器は第１共振器の上に配置され、この様にして共振器の積み重ね構造が形成される。第１の、下側の共振器は、圧電層と、下側電極と、グランド電極とを包含している。圧電層は、グランド電極のいろいろな部分と下側電極との間に位置する。第２の、上側の共振器は、グランド電極と、圧電層と、上側電極とを包含する。圧電層は、グランド電極のいろいろな部分と上側電極との間に配置される。圧電層と電極とは、上記のものと同様の材料と同様の厚みとを有する。
【００１８】
本発明の１実施例では、第２音響ミラー及び保護パッシベーション層はＳＣＦの電極の種々の部分を覆わず、それらの電極の露出した部分は接点パッドを提供する。本発明の別の実施例では、第２音響ミラーはそれらの電極を完全に覆い、接点はＳＣＦ構造の外面に設けられ、これによりＳＣＦを外部の回路に結合したり配線基板に表面取り付けしたりすることができる。
【００１９】
ＢＡＷフィルタ内で第２の音響ミラーを使用すると、従来技術のフィルタと比べて幾つかの利点が得られる。例えば、本発明の第２音響ミラーは、圧電層が作り出した音波が第２音響ミラーの上面へ伝播しないように音波を反射する。従って、何らかの材料が保護パッシベーション層と接触している場合、反射された音波はその材料には到達しない。第２音響ミラーを使用することのもう一つの利点は、汚染物が共振器の層と接触するのを第２音響ミラーが妨げることである。更に、第２の音響ミラーを含むＢＡＷ共振器を製造するコストは、通常は、共振器の層を保護するために半密封パッケージなどの公知技術を使用するコストよりは相当少ない。
【００２０】
本発明は、他の面においては、ＢＡＷフィルタを製造し、それを回路基板上で組み付ける方法を提供する。この方法は、（Ａ）基板上に第１の、下側の音響ミラーを形成し、（Ｂ）少なくとも１つの共振器をその下側の音響ミラー上に形成するステップを含む。その少なくとも１つの共振器は、例えば、下側の音響ミラーの表面上に配置された複数の隣り合う共振器、又は積み重ね水晶構造を形成する積み重ね共振器対を包含することができる。入力パッド、出力パッド、及び接続パッドを設けるために、共振器の電極のいろいろな部分から接点パッドを形成することもできる。次のステップ（Ｃ）は、少なくとも１つの共振器の上に頂部音響ミラーを形成する工程を含む。この頂部音響ミラーは、上記の第２音響ミラーと類似するものである。
【００２１】
本発明の方法は、更に（Ｄ）頂部音響ミラーの一番上の層の上に保護パッシベーション層を形成して、接点パッドが設けられる場合にはステップ（Ｃ）及び（Ｄ）で形成された層をパターン化して接点パッドのための穴を作るステップを含む。保護パッシベーション層及び接点パッドも、上記のものと同様である。その後、選択された手法を用いてフィルタを回路基板に組み付けるステップ（Ｅ）が実行される。選択された組み付け手法がオンボード組み付け法（an on-board assembly technique）であるならば、ステップ（Ｆ１）及び（Ｆ２）が実行される。ステップ（Ｆ１）では、ウェーハを切断してチップにする。ステップ（Ｆ２）では、接合ワイヤでこのチップを回路基板の回路に結合させる。
【００２２】
ステップ（Ｅ）で選択される組み付け手法がフリップチップ法であるならば、ステップ（Ｇ１）及び（Ｇ２）が実行される。ステップ（Ｇ１）では、例えばバンプ金属（a bump metal）の真空蒸着（例えば蒸発）又はハンダの電気化学メッキ法を使ってハンダ・バンプ（solder bumps）をフィルタの接点パッド上に形成する。次にウェーハを切断してチップにする。その後、ブロック（Ｇ２）で、フリップチップ法を用いて、回路基板の選択された接点にこのチップを結合させる。ステップ（Ｅ）で選択される組み付け手法が表面取り付け法である場合には、ステップ（Ｈ１）及び（Ｈ２）が実行される。ステップ（Ｈ１）では、ウェーハを切断してチップにして、フィルタの外面上に接点を形成する。その後、ステップ（Ｈ２）において、表面取り付け法を用いてこのチップを回路基板の選択された接点パッドに結合させる。
【００２３】
本発明の上記特徴及びその他の特徴は、添付図面と関連させて、本発明に関する以下の詳しい解説を読めば、いっそう明らかとなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
ここで、異なる図に現われている同じ参照符号が付された要素は同じ要素であるが、明細書では全ての図について引用されるとは限らない。
【００２５】
図１及び２に、膜又はブリッジ構造２８を有するＢＡＷ共振器２０の断面図（横から見た図）及び上面図がそれぞれ示されている。ＢＡＷ共振器２０は、圧電層２２、第１保護層３８ｂ、第２保護層３８ａ、第１電極２４、第２電極２６、膜２８、エッチング窓４０ａ及び４０ｂ、エアギャップ３４、及び基板３６から成る。圧電層２２は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、或いは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの、薄膜として作ることのできる圧電材料から成る。膜２８は２つの層、即ち、上層３０及び下層３２から成る。上層３０は、例えば、ポリシリコン（ポリ−ｓｉ）或いは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から成り、下層３２は例えば二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）或いはガリウム砒素（ＧａＡｓ）から成る。基板３６は、例えば、シリコン（Ｓｉ），ＳｉＯ2 ，ＧａＡｓ、或いはガラスなどの材料から成る。エッチング窓４０ａ及び４０ｂを通して、膜の層が基板３６に付された後に基板３６の一部分がエッチングされてエアギャップ３４が形成される。
【００２６】
図５を参照すると、ＢＡＷ共振器２１が示されている。ＢＡＷ共振器２１は図１に示されているものと似ているが、犠牲層３９が付加されている。共振器２１が作られるとき、膜２８が付される前に犠牲層３９が基板３６の上に付される。共振器の全ての層が形成された後、エアギャップ３４を形成するためにエッチング窓４０ａ及び４０ｂを通して犠牲層３９が除去される。
【００２７】
共振器２０及び２１の両方で、圧電層２２は、電極２４及び２６にかけられた電圧に応答して振動する。膜２８とエアギャップ３４との境界面に達した振動は、この境界面から反射されて膜２８に戻る。この様にして、エアギャップ３４は、圧電層２２により生成された振動を基板３６から絶縁させる。
【００２８】
図６に、もう一つのＢＡＷ共振器２３が示されている。この共振器２３は図１のＢＡＷ共振器２１と似ている構造を有するけれども、保護層３８ａが１つだけ設けられていて膜２８及びエアギャップ３４が音響ミラー７０に置き換えられている点では異なっており、この音響ミラーは圧電層２２により生成された振動を音響的に基板３６から絶縁させるものである。
【００２９】
音響ミラー７０は、奇数個の層（例えば、３〜９層）から成る。図６に示されている音響ミラー７０は３つの層、即ち上層７０ａ、中層７０ｂ、及び下層７０ｃから成る。各層７０ａ，７０ｂ及び７０ｃは、例えば、四分の一波長にほぼ等しい厚みを有する。上層７０ａ及び下層７０ｃは、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ポリシリコン、アルミニウム（Ａｌ）、或いはポリマなどの、音響インピーダンスの低い材料から成る。また、中層７０ｂは、例えば、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、或いはタングステン（Ｗ）などの、音響インピーダンスの高い材料から成る。連続する層同士の音響インピーダンスの比は、基板のインピーダンスが低い値に変換され得るほどに充分に大きい。その結果として、基板３６をいろいろな高音響インピーダンス材料や低音響インピーダンス材料（例えば、Ｓｉ，ＳｉＯ2 ，ＧａＡｓ、ガラス、或いはセラミック材料など）で構成することができる。
【００３０】
連続する層同士の音響インピーダンスの比がどのように基板のインピーダンスを低い値に変換し得るのかは、音響ミラーの層を模した典型的構造７１を示す図７を考察すれば分かる。構造７１は、音響ミラー層のインピーダンスを表わすインピーダンスを有する高インピーダンス伝送線及び低インピーダンス伝送線の数個の組Ｌ1,Ｌ2,Ｌ3 …Ｌn-1 を含む。各伝送線は四分の一波長の長さである。伝送線の組Ｌ1 及びＬ3 は、低インピーダンスを持っていて、例えば、音響ミラー７０の下層７０ｃ及び上層７０ａを、又はその逆に上層及び下層を、表わしている。組Ｌ2 の伝送線は高インピーダンスを有し、例えば、音響ミラー７０の中層７０ｂを表わす。基板３６のインピーダンスを表わす負荷インピーダンスＺ2 も示されている。組Ｌn-1 及びＬn も図７に示されていて、音響ミラー７０に４つ以上の層が含まれる場合の層を表わしている。符号“ｎ”は偶数を表わす。隣り合う伝送線の組（例えば、連続する層）の音響インピーダンスの比は、負荷インピーダンスＺ2 を電極２４と音響ミラー７０の上層７０ａとの境界面でのインピーダンスを表わす最小インピーダンスＺ1 に変換するのに充分な大きさを持っている。しかし、その比が小さい場合には、負荷インピーダンスＺ2 を最小インピーダンスに変換するために追加の層が必要である。
【００３１】
もう一度図６の装置２３を参照する。圧電層２２が振動するとき、その振動は電極２４と上層７０ａとの境界面により基板３６から実質的に絶縁される。
【００３２】
音響ミラー７０を構成する層の数は奇数であるのが好ましいけれども、場合によっては偶数個の層を設けてもよいことに留意するべきである。例えば、１つ以上の粘着性の層を、電極２４と上層７０ａとの間に、及び／又は基板３６と下層７０ｃとの間に、これらの層を互いに接着させるために設けることができる。その粘着性の層は任意の適当な接着材料で形成できる。当業者であれば分かるであろうが、この装置に使用される接着剤は、例えば、その接着剤の層を囲む層の厚み、その囲む層に含まれる材料の種類、その囲む層を作るためにために使われる付着プロセスの種類、及び圧電層２２を形成するときの環境条件（例えば温度）、などのいろいろな要素に依存する。
【００３３】
図３に、他の種類のＢＡＷ共振器８０の横断面が示されている。共振器８０は、圧電層８２、上側電極８４、下側電極８６、膜８８、及び、ヴァイア９２を有する基板９０から成っている。共振器８０及び共振器２０は、両方ともに、それぞれの装置の圧電層２２及び８２が生成した音響振動を空気界面によって反射するという意味で、同様に機能する。これらの共振器２０及び８０の主な違いは、それぞれの空気界面を作るために使われる方法である。例えば、共振器８０では、層８４，８６，８２、及び８８の全てが形成された後に、基板の一部分が基板９０の下からエッチングにより除去されてヴァイア９２が形成される。
【００３４】
図４は他の種類の共振器８０’を示しており、この共振器は、上層８４’と、圧電層８２’と、下側電極８６’と、ヴァイア９２’及び膜８８’を含む基板９０’とから成っている。膜８８’は、基板９０’の材料の一部を下から除去することによって形成される。共振器８０’は図３の共振器８０と同様に機能する。
【００３５】
上記の共振器を形成する層のうちの少なくとも一部は空気にさらされてもよい。
【００３６】
本発明は、ＢＡＷフィルタの層の表面を保護するための新規で安価な手法を開発した。その手法は、露出する共振器の層の表面が汚染されたり傷ついたりするのを防止するための、現在利用できる手法を使用することに伴う大きなコストを回避する。本発明の手法では、公知の種類のＢＡＷ共振器の空気界面に取って代わる、音波を反射する境界面が設けられることとなるようにＢＡＷフィルタを製造することが可能である。
【００３７】
本発明に従って構成されたバルク型音波（ＢＡＷ）フィルタの上面を示す図９と、図９の線８−８に沿って描かれたフィルタ１の横断面の側面を示す図８を見ると本発明の１実施例を理解することができる。始めに図８を参照すると、ＢＡＷフィルタ１は、基板１３と、基板１３の上に位置する第１音響ミラー１７と、第１共振器７と、第２共振器１２とから成っている。第１共振器７及び第２共振器１２は第１音響ミラー１７の上に位置している。第２音響ミラー１８は第１及び第２の共振器７及び１２の上に配置されている。また、図８及び図９には示されていないけれども、第２音響ミラー１８を第１音響ミラー１７の一部分の上に配置することもできる。保護パッシベーション層３が第２音響ミラー１８の上に配置されている。
【００３８】
第１の、下側の音響ミラー１７は３つの層、即ち、上層１４、中層１５、及び下層１６から成っている。各層１４，１５及び１６は、例えば、ＢＡＷフィルタ１の共振周波数での四分の一波長にほぼ等しい厚みを有する。上層１４及び下層１６は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ポリシリコン、アルミニウム（Ａｌ）、又はポリマなどの、音響インピーダンスの低い材料で構成される。また、中層１５は、例えば、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、又はタングステン（Ｗ）などの、音響インピーダンスの高い材料で構成される。従って、中層１５の音響インピーダンスは上層１４の音響インピーダンスより大きい。同様に、中層１５の音響インピーダンスは下層１６の音響インピーダンスより大きい。
【００３９】
好ましくは、層１５の音響インピーダンスの、層１４のそれに対する比と、層１５の音響インピーダンスの、層１６のそれに対する比とは、基板１３のインピーダンスが低い値に変換されるのを可能にするほどに充分に大きい。しかし、例えば、これらの層１４，１５、及び１６を形成するのに使われる材料が、それらの比を、基板１３のインピーダンスを所望の低い値に変換するのに必要な比より小さくするような材料である場合には、このインピーダンスを所望の低い値に変換するために第１音響ミラー１７の中に追加の層を設けることができる。第１音響ミラー１７の中には奇数個の層が含まれているのが好ましいけれども、実際上は、必要ならば、下側電極１９を上層１４にしっかりと接着させ、且つ／又は下層１６を基板１３にしっかりと接着させるために、１つ以上の接着剤層を設けてもよい。上記のように、例えば、その接着剤の層を囲む層の厚み、その囲む層に含まれる材料の種類、その囲む層を作るためにために使われる付着プロセスの種類、及び圧電層２２を付けるときの環境条件（例えば温度）、などのいろいろな要素に依存して、接着剤層は随意の適当な接着材料を含むことができる。しかし、共振器の層は付着された後に互いにしっかりと接着し合うので接着剤層は設ける必要はない。
【００４０】
共振器７及び１２のうちの少なくとも一方が振動させられる時、その振動は第１音響ミラー１７によって基板１３から実質的に絶縁される。振動がこの様に絶縁され、ＢＡＷフィルタ１の製作時に基板１３をエッチングする必要がないので、例えばＳｉ，ＳｉＯ２，ＧａＡｓ、ガラス、或いはセラミック材料などの、インピーダンスの低いいろいろな材料で基板１３を構成することができる。しかし、第１音響ミラー１７の層１４，１５、及び１６を介してインピーダンス変換が行われるので、基板１３を高インピーダンス材料で構成することもできる。
【００４１】
本発明のこの実施例では、第２の、上側或いは頂部の音響ミラー１８も、３つの層、即ち、上層４，中層５、及び下層６から成っている。これらの層は、各々、例えば四分の一波長にほぼ等しい厚みを持っている。上層４及び下層６は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ポリシリコン、アルミニウム（Ａｌ）、或いはポリマなどの、音響インピーダンスの低い材料から成る。また、中層５は、例えば、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、或いはタングステン（Ｗ）などの、音響インピーダンスの高い材料から成る。ＢＡＷフィルタ１の頂部を保護する保護パッシベーション層３は、０．２μｍ又はそれ以上の厚みを有する。保護パッシベーション層は、例えば、エポキシ、ＳｉＯ2 、“グロップトップ（glop top) ”材料（例えば、加熱後に硬化する、エポキシをベースとした粘性流体）、或いはその他の適当な保護性の材料で構成され得るものである。第２音響ミラー１８で３つの層が使用されているのは例示にすぎなくて、前述したように、もっと多数の奇数個の層を使用することもできる。また、下層６を共振器７及び１２の上面にしっかりと接着させるために、且つ／又は上層４を保護パッシベーション層３にしっかりと接着させるために、必要に応じて１つ以上の接着剤層を設けてもよい。
【００４２】
第１及び第２の共振器７及び１２はＢＡＷ共振器である。これらの共振器７及び１２は、各々、（１）第１音響ミラー１７の上に位置する下側電極１９のそれぞれの部分と、（２）下側電極１９のそれぞれの部分と第１音響ミラー１７のそれぞれの部分との上に位置する圧電層９と、（３）圧電層９の部分と第１音響ミラー１７のそれぞれの部分の上とに形成された上側電極８とを含んでいる。第１共振器７の上側電極８の一部分は、第２音響ミラー１８により覆われてはおらず、また保護パッシベーション層３によっても覆われてはいなくて、第１接点パッド１０を設けるために露出されている。同様に、第２共振器１２の上側電極８の一部分は、第２音響ミラー１８により覆われてはおらず、また保護パッシベーション層３によっても覆われてはいなくて、第２接点パッド１１を設けるために露出されている。また、図９を参照すると、共振器１２のこの上側電極８のもう１つの部分は、後述する共振器１２’の上側電極を形成している。
【００４３】
ＢＡＷフィルタ１の接点パッド１０は、フィルタ１の入力及び出力をそれぞれ提供する。接点パッド１０及び１１により、ワイヤ又はハンダ接合或いはその他の適当な手法を用いてＢＡＷフィルタ１を外部回路に電気的に結合させることができる。例えば、図１１を参照すると、接合ワイヤ１１２を介して接点パッド１０及び１１を回路基板１０６のそれぞれの接点パッド１０２ａ及び１０２ｂに結合させることができる。また、例えば、図２４を参照すると、フリップチップ法によりハンダ・バンプ１１４を介して接点パッド１０及び１１を回路基板１０６の接点パッド１０２ａ及び１０２ｂに結合させることができる。
【００４４】
図９を参照すると、フィルタ１は第１及び第２の共振器７及び１２の他に第３共振器７’及び第４共振器１２’も含んでいる。第３及び第４の共振器７’及び１２’は共振器７及び１２と同様のコンポーネントから構成されている。図９にはグランド接点パッド（Ｇ）も示されている。グランド接点パッド（Ｇ）は、第３共振器７’の上側電極８に接続されていて、第２音響ミラー１８によっても保護パッシベーション層３によっても覆われていない。グランド接点パッド（Ｇ）は、第４共振器１２’の下側電極１９の一部分にも結合されている。図９から分かるように、フィルタ１は梯子の形態を有する。フィルタ１の略図が図１１に示されている。
【００４５】
フィルタ１は他の形態を持っていてもよい。例えば、図１０は、本発明の他の実施例に従って構成されたフィルタ１ａの横断面を示す上面図である。本発明のこの実施例では、フィルタ１ａは図９に示されているフィルタ１と同様のコンポーネントから構成されているけれども、単一のグランド接点パッド（Ｇ）の替わりに２つのグランド接点パッド（Ｇ１）及び（Ｇ２）が設けられている点で異なっている。グランド接点パッド（Ｇ１）及び（Ｇ２）は、第２音響ミラー１８によっても保護パッシベーション層３によっても覆われてはいない。両方のグランド接点パッド（Ｇ１）及び（Ｇ２）が共振器７’の上側電極８と共振器１２’の下側電極１９とに結合されている。フィルタ１ａの略図が図１２に示されている。
【００４６】
図１３及び図１４は、本発明のもう一つの実施例に従って構成されたＢＡＷフィルタ２の、それぞれ、横断面の側面図及び横断面の上面図を示す。図１３及び図１４のＢＡＷフィルタ２は、図８及び図９のＢＡＷフィルタ１と同様の層から成っている。しかし、本発明のこの実施例では、図８及び図９の接点パッド１０，１１及び（Ｇ）を形成した電極の部分は第２音響ミラー１８によって完全に覆われている（このことは共振器７’及び１２’については図示されていない）。従って、露出した接点パッド１０，１１及び（Ｇ）は設けられていない。しかし、ＢＡＷフィルタ２は、ＢＡＷフィルタ２の外面上に配置された接点（即ち電極）１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃを含んでいる。
【００４７】
図１６は、ＢＡＷフィルタ２の斜視図であり、共振器７’及び１２’を含むフィルタ２の領域から上側の音響ミラー１８及び保護層３が除去されている（共振器７’及び１２’の圧電層９と上側電極８と下側電極１９とだけが図１６に示されている）。接点１９ａ及び１９ｂはＢＡＷフィルタ２の対向する外面に配置され、接点１９ｃはＢＡＷフィルタ２の他の外面上に配置されている。接点１９ａ及び１９ｂは、保護パッシベーション層３、第１及び第２の音響ミラー１７及び１８、基板１３のそれぞれの部分と、共振器７及び１２の一方の電極８の一部分とに隣接している。接点１９ａは第１共振器７の上側電極８に電気的に結合され、接点１９ｂは第２共振器１２の上側電極８に電気的に結合されている。
【００４８】
接点１９ｃは、保護パッシベーション層３、第１及び第２の音響ミラー１７及び１８、及び基板１３のそれぞれの部分に隣接しており、第３共振器７’の上側電極８と第４共振器１２’の下側電極１９とに電気的に結合されている。各接点１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃは、例えば金（Ａｕ）などの電導性の材料で構成される。接点１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃにより、ＢＡＷフィルタ２を外部の回路に電気的に結合させることができる。
【００４９】
接点１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃを配置してあるために、表面取り付け法によってＢＡＷフィルタ２を回路基板に取り付けることができるので、回路組立を簡単化することができる。例えば、図１８、図２１、及び図２２を参照すると（図２１、図２２はＢＡＷフィルタ２の横断面を表わす）、接点１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃを回路基板１０６のそれぞれの接点パッド１０２ａ，１０２ｂ、及び１０２ｃにハンダ付けすることによってＢＡＷフィルタ２を回路基板１０６に表面取り付けすることができる。これにより接点１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃを回路基板の配線１００に電気的に結合させることができる。接点１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃは、更に、組立時及びその後の使用の際に遭遇する可能性のある例えばハンダ１０４又は溶剤などの環境汚染物質からＢＡＷフィルタ２を少なくとも部分的に絶縁させるのに役立つことも分かる。
【００５０】
ＢＡＷフィルタ２は他の形態を持つこともできる。図１５は、本発明のもう一つの実施例に従って構成されたＢＡＷフィルタ２ａの断面を上から見た図である。図１５の線１３−１３に沿って描かれたＢＡＷフィルタ２ａの断面を横から見た図が図１３に示されている。ＢＡＷフィルタ２ａは図８及び図１０のＢＡＷフィルタ１ａと同様の層から形成されている。しかし、本発明のこの実施例では、図８及び図１０の接点パッド１０，１１，（Ｇ１）、及び（Ｇ２）を形成した電極の部分は第２音響ミラー１８によって完全に覆われており（このことは共振器７’及び１２’については図示されていない）、露出した接点パッド１０，１１，（Ｇ１）、及び（Ｇ２）は設けられていない。
【００５１】
図１７は、ＢＡＷフィルタ２ａの斜視図であり、上側の音響ミラー１８と保護層３とは、共振器７’及び１２’を含むフィルタ２ａの領域から除去されている。ＢＡＷフィルタ２ａは、上記のものと同様の接点１９ａ及び１９ｂを含んでおり、更に接点１９ｄ及び１９ｅも含んでいる。接点１９ａ及び１９ｂはフィルタ２ａの対向する外面上に配置されており、接点１９ｄ及び１９ｅもフィルタ２ａの対向する外面上に配置されている。接点１９ａ，１９ｂ，１９ｄ、及び１９ｅは、例えば金（Ａｕ）などの電導性の材料から成っている。接点１９ａは第１共振器７の上側電極８に電気的に結合され、接点１９ｂは第２共振器１２の上側電極８に電気的に結合されている。また、接点１９ｄ及び１９ｅは、各々、第３共振器７’の上側電極８と第４共振器１２’の下側電極１９とに電気的に結合されている。接点１９ａ，１９ｂ，１９ｄ、及び１９ｅにより、ＢＡＷフィルタ２を外部の回路に電気的に結合させることができる。
【００５２】
接点１９ａ，１９ｂ，１９ｄ、及び１９ｅを配置してあるので、ＢＡＷフィルタ２ａを表面取り付け法によって回路基板に取り付けることができ、これで回路の組立工程を簡単化することができることが分かる。例えば、図１９、図２１、及び図２２を参照すると（図２１及び図２２はＢＡＷフィルタ２ａの断面を表わす）、接点１９ａ，１９ｂ，１９ｄ、及び１９ｅを回路基板１０６のそれぞれの接点パッド１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｄ、及び１０２ｅにハンダ付けすることによってＢＡＷフィルタ２ａを回路基板１０６に表面取り付けすることができる。これにより、接点１９ａ，１９ｂ，１９ｄ、及び１９ｅを回路基板の配線１００に電気的に結合させることができる。接点１９ａ，１９ｂ，１９ｄ、及び１９ｅは、更に、組立時及びその後の使用の際に遭遇する可能性のある例えばハンダ１０４又は溶剤などの環境汚染物質からＢＡＷフィルタ２ａを少なくとも部分的に絶縁させるのに役立つことも分かる。
【００５３】
図２５−図２７は、本発明のもう一つの実施例、即ち、積み重ねフィルタ構造を有するＢＡＷフィルタ１１６を表わす図である。フィルタ１１６は“積み重ね水晶フィルタ”（ＳＣＦと略記）とも呼ばれる。ＳＣＦは２部分装置であって、直列共振のみを示す。ＳＣＦ１１６は、基板１３と、第１の、下側の音響ミラー１７と、第２の、上側の音響ミラー１８と、保護パッシベーション層３とを含んでおり、これらは上記のものと同様のものである。ＳＣＦ１１６は、第１の、下側の共振器１１１、及び、第２の、上側の共振器１０９も有する。下側電極１１１は下側の音響ミラー１７の上に配置されている。上側電極１０９は、第１共振器１１１の上に配置され、この様にして共振器の積み重ね構造が形成されている。
【００５４】
第１の、下側の共振器１１１は、圧電層１１０、下側電極１９、及びグランド電極８’を含んでいる。圧電層１１０は、グランド電極８’の幾つかの部分と電極１９との間に位置している。第２の、上側の共振器１０９はグランド電極８’と、圧電層１０８と、上側電極８とを含んでいる。圧電層１０８は、グランド電極８’の幾つかの部分と上側電極８との間に配置されている。圧電層１０８及び１１０及び電極８，８’、及び１９は、上記のものと同様の材料から成っていて、上記のものと同様の厚みを持つことができる。
【００５５】
第２音響ミラー１８は、共振器積み重ね構造と第１音響ミラーの幾つかの部分とを覆っている。図２５から分かるように、グランド電極８’の一部分は、第２音響ミラー１８によっても、また保護パッシベーション層３によっても覆われていなくて、グランド接点パッド８''を設けるために露出されている。同様に、図２７から分かるように、上側電極８及び下側電極１９の一部分も、第２音響ミラー１８によっても、また保護パッシベーション層３によっても覆われていなくて、第１及び第２の接点パッド１０及び１１をそれぞれ設けるために露出されている。接点パッド８”、１０及び１１により、ワイヤ接合又はハンダ接合、或いはその他の適当な手法を用いてＳＣＦ１１６を外部の回路に電気的に結合させることができる。例えば、図２９を参照すると、接合ワイヤ１１２を介して接点パッド１０及び１１を回路基板１０６のそれぞれの接点パッド１０２ａ及び１０２ｂに結合させることができる。また、例えば、図３０を参照すると、フリップチップ法を用いてハンダ・バンプ１１４を介して接点パッド１０及び１１を回路基板１０６の接点パッド１０２ａ及び１０２ｂに結合させることができる。図２９及び図３０には示されていないけれども、ＳＣＦ１１６の接点パッド８''をこれらの手法を用いて回路基板１０６に結合させることもできる。
【００５６】
図２８は、本発明のもう一つの実施例に従って構成されたＳＣＦ１１８の断面を示している。ＳＣＦ１１８は図２５−図２７のＳＣＦ１１６と同様の構造を持っている。しかし、本発明のこの実施例では、ＳＣＦ１１６の接点パッド１０，８''、及び１１を形成した電極８，８’、及び１９の部分は、第２音響ミラー１８によって完全に覆われている。従って、露出した接点パッド１０，８''、及び１１は設けられていない。しかし、ＳＣＦ１１８は、ＳＣＦ１１８の対向する外面上に配置された接点１９ａ及び１９ｂ（即ち、電極）を包含している。各接点１９ａ及び１９ｂは、保護パッシベーション層３、第１及び第２の音響ミラー１７及び１８、基板１３のそれぞれの部分に隣接するとともに、電極８及び１９のそれぞれの部分に隣接している。各接点１９ａ及び１９ｂは、例えば金（Ａｕ）で構成される。接点１９ａは下側電極１９に電気的に結合され、接点１９ｂは上側電極８に電気的に結合されている。接点１９ａ及び１９ｂにより、ＳＣＦ１１８を外部の回路に電気的に結合させることができる。例えば、図３１を参照すると、接点１９ａ及び１９ｂによりＳＣＦを回路基板１０６に表面取り付けすることができる。接点１９ａ及び１９ｂを回路基板１０６のそれぞれの接点パッド１０２ａ及び１０２にハンダ付けし、これにより接点１９ａ及び１９ｂを回路基板の配線１００に電気的に結合させることによって、この表面取り付けを実現することができる。また、接点１９ａ及び１９ｂは、更に、組立時及びその後の使用の際に遭遇する可能性のある例えばハンダ１０４又は溶剤などの環境汚染物質からＳＣＦ１１８を少なくとも部分的に絶縁させるのに役立つことも分かる。
【００５７】
以上に、本発明の幾つかの実施例について説明をしたけれども、上記のＢＡＷフィルタ１，１ａ，２、及び２ａ、及びＳＣＦ１１６及び１１８は、具体的アプリケーションに必要なフィルタの性能に依存して、上記の圧電層及び電極より多数の或いは少数の圧電層及び電極を持ってもよいことに注意しなければならない。また、これらの装置の第１及び第２の音響ミラー１７及び１８は各々４層以上の層から成っていてもよい。例えば、連続する層が高インピーダンス及び低インピーダンスを交互に持つように全ての層が排列される限りは、第１及び第２の音響ミラー１７及び１８は各々追加の２層、４層、６層、或いはもっと多くの層を持つことができる。また、上側の音響ミラー１７及び下側の音響ミラー１８をフィルタ構造のそれぞれの部分にしっかり接着させるために、必要ならば接着剤層を設けてもよい。上記のＢＡＷフィルタ１，１ａ, ２、及び２ａの形態は本発明の範囲を限定することを意図したものではなくて、他の形態を設けることもできることに更に注意しなければならない。例えば、ＢＡＷフィルタ１，１ａ, ２、及び２ａは、上記の共振器、接点パッド、及び／又は外部接点より多数の或いは少数の共振器、接点パッド、及び／又は外部接点を包含することができる。
【００５８】
第２の（即ち、上側の）音響ミラーを用いると、例えば図６に示されているような、音響ミラーを１つだけ包含している装置と比べて幾つかの利点が得られる。第２音響ミラーを採用することの１つの利点は、以下の解説から分かる。
【００５９】
例えば、ＢＡＷフィルタ１，１ａ, ２、及び２ａの共振器７，１２，７’、及び１２’のいずれか１つの上側電極８と下側電極１９とに電圧をかけると、伝場がこれらの電極８及び１９の間に生じて圧電層９を振動させる。同様に、ＳＣＦ１１６及び１１８のいずれか１つの電極８及び１９に電圧をかけると、これらの共振器８及び１９の各々とグランド電極８’との間に電場が生じて圧電層１０８及び１１０を振動させる。その結果として、これらのフィルタ内で振動している各圧電層からそれぞれのフィルタの第１の、下側の音響ミラー１７に向かう方向に音波が伝播する。少なくとも部分的には第１音響ミラー１７の層１４，１５、及び１６のインピーダンスに起因して、第１音響ミラー１７は、それらの音響振動の少なくとも一部分を、基板１３に向かわない方向へ反射する。その結果として、音波のうちの反射された部分は基板１３には到達しない。この様にして、第１音響ミラー１７は、それぞれのフィルタ１，１ａ, ２，２ａ, １１６、及び１１の中で振動している圧電層により生成された振動を基板１３から絶縁させる。
【００６０】
振動している各圧電層から、第２音響ミラー１８に向かう方向にも音波が伝播する。第２音響ミラー１８は第１音響ミラー１７と同様に機能する。具体的に述べると、少なくとも部分的には、第２音響ミラー１８を形成する層４，５及び６のインピーダンスに起因して、第２音響ミラー１８は、音響振動を、保護パッシベーション層３に向かわない方向に反射し、また、ＢＡＷフィルタ２，ＢＡＷフィルタ２ａ、又はＳＣＦ１１８が使用される場合には外部接点（例えば、１９ａ及び１９ｂ）に向かわない方向に音響振動を反射する。その結果として、反射された音波は、それぞれの装置のそれらの部分には到達せず、従って第２音響ミラー１８と保護パッシベーション層３との境界面に到達しない。また、ＢＡＷフィルタ２及び２ａ、並びに図２８のＳＣＦ１１８でも、第２音響ミラー１８は、反射された音波が第２音響ミラー１８と、それぞれの装置の上側部分に位置する接点（例えば、接点１９ａ及び１９ｂ）の部分との間の境界面に到達するのを阻止する。例えば、何らかの材料が装置１，１ａ, ２，２ａ, １１６、及び１１８のいずれかの保護パッシベーション層３上に置かれたりするなどして保護パッシベーション層３と接触している場合には、音波のうちの反射された部分はその材料には到達しない。この様にして、第２音響ミラー１８は、この材料を圧電層により生成される音波から絶縁させる。
【００６１】
第２音響ミラー１８を採用することの第２の利点は、第２音響ミラー１８がＢＡＷフィルタ１，１ａ, ２、及び２ａの共振器７，１２，７’、及び１２’のほぼ全てと、ＳＣＦ１１６及び１１８の共振器１０９及び１１１のほぼ全てとを覆い、従って溶剤などがこれらの装置に接触して汚染したり傷つけたりするのを防止することである。第２音響ミラー１８がこの様にこれらの層を保護するので、これらの層のために例えば半密封パッケージなどの他の形の保護手段を設ける必要はない。従って、その様な他の形の保護手段に伴うコストは不要であり、装置の総製造コストが相当少なくなる。更に、本発明はＳＡＷ共振器フィルタの替わりにＢＡＷフィルタを採用するものであり、そのＢＡＷフィルタを保護するための保護パッケージは不要であるので、ＳＡＷフィルタが使用される場合に一般に実行する必要のある、それらのフィルタを接合ワイヤを介してパッケージのピンに接続する工程は、不要である。その結果として、本発明のＢＡＷフィルタは、保護パッケージを必要とするフィルタ（例えば、ＳＡＷフィルタ）より小さな寄生成分（例えば、寄生キャパシタンス）を示す可能性がある。更に、本発明のＢＡＷフィルタ１，１ａ, ２、及び２ａ並びにＳＣＦ１１６及び１１８を保護するためのパッケージは不要であるので、それらの個々の装置の全体としてのサイズは、例えば個々の半密封パッケージ付きフィルタより小さくなる可能性がある。
【００６２】
本発明の種々の実施例が提供する他の利点は、保護のために何らかの形の半密封パッケージを必要とするＳＡＷフィルタにではなくて、ＢＡＷフィルタに第２音響ミラーが採用されていることである。例えば、ＳＡＷ装置に音響ミラー又は反射器が採用されたとすると、音波はＳＡＷフィルタの中でこのフィルタの層の表面に平行な方向に伝播するので、その音響ミラーは指間メタライゼーション・パターン（inter-digital metallization patterns）を包含する必要があろう。残念なことに、その様な指間メタライゼーション・パターンが存在するならば、そのＳＡＷ装置に保護用の密封パッケージを使用しなければならない。
【００６３】
本発明は、他の面において、ＢＡＷフィルタを製造してこのフィルタを回路基板に組み付ける方法を提供する。図１９の論理流れ図を参照すると、その方法は、基板上に第１の、下側の音響ミラーを形成するステップ（Ａ）を含んでいる。次のステップ（Ｂ）は、少なくとも１つの共振器を下側音響ミラー上に形成するステップを含む。その少なくとも１つの共振器は、上記のものと同様の１個又は数個のＢＡＷ共振器を含むことができる。例えば、下側音響ミラーの上面に、互いに隣接させて２個以上の共振器を形成することができる。また、例えば、下側音響ミラーの上面に共振器の積み重ね構造を形成して積み重ね水晶構造を作ることができる。入力パッド、出力パッド、及び接地パッドを設けるために共振器の電極のいろいろな部分から接点パッドを形成することもできる。
【００６４】
次のステップ（Ｃ）として、第２の、上側の音響ミラーを前述の少なくとも１つの共振器の相当の部分の上に形成する。この上側音響ミラーをこのフィルタの、例えば下側音響ミラーの一部分を含む他の部分の上に形成してもよい。ステップ（Ｃ）は、第１の、下側の層を前述の少なくとも１つの共振器の上とこの下側音響ミラーの一部分の上とに形成し、第２の、中間の層をこの下層の上に形成し、第３の、上側の層をこの中間層の上に形成するステップを含む。この下層、中層、及び上層は、上記のものと同様の上側音響ミラーを形成する。例えば、下層と上層とは、シリコン、ポリシリコン、アルミニウム、或いはポリマ材料などの、音響インピーダンスの低い材料を含む。また、例えば、中層は、金、モリブデン、或いはタングステンなどの、音響インピーダンスの高い材料を含む。
【００６５】
この方法は、更にステップ（Ｄ）で上側音響ミラーの上層の上に保護パッシベーション層を形成し、接点パッドが設けられる場合にはその接点パッドのための穴を形成するためにステップ（Ｃ）及び（Ｄ）で形成された層をパターン化するステップを含む。保護パッシベーション層と接点パッドも上記のものと同様である。上側音響ミラーは、前述の少なくとも１つの共振器を傷つける可能性のある外来の材料がこの共振器に接触するのを防止する。これらのステップに従ってウェーハ上に２個以上のＢＡＷフィルタを作ることができることが分かる。
【００６６】
その後、ブロック（Ｅ）で選択される組み付け法により、フィルタを回路基板に組み付ける。ブロック（Ｅ）で選択される組み付け法がオンボード組み付け法であるならば、ステップ（Ｆ１）及び（Ｆ２）を実行する。ステップ（Ｆ１）では、ウェーハを切断してチップにする。ステップ（Ｆ２）では、そのチップを接合ワイヤで回路基板の回路に結合させる。
【００６７】
ブロック（Ｅ）で選択される組み付け法がフリップチップ法であるならば、ステップ（Ｇ１）及び（Ｇ２）を実行する。ステップ（Ｇ１）では、例えば、バンプ金属の真空蒸着（例えば、蒸発）又はハンダの電気化学メッキによってハンダ・バンプをフィルタの接点パッド上に形成する。次にウェーハを切断してチップにする。その後、ステップ（Ｇ２）で、回路基板の選択された接点にフリップチップ法でそれらのチップを結合させる。
【００６８】
ブロック（Ｅ）で選択される組み付け法が表面取り付け法である場合には、ステップ（Ｈ１）及び（Ｈ２）を実行する。ステップ（Ｈ１）では、ウェハを切断してチップにし、フィルタのいろいろな部分の上に接点を形成する。それらの接点は、上記の接点（例えば接点１９ａ及び１９ｂ）と同様のものであって、例えば、在来の表面取り付け個別コンポーネントの端子を形成するために使われる方法と同様の銀浸せき法でこの接点を形成することができる。その後、ステップ（Ｈ２）で、表面取り付け法により回路基板の選択された接点パッドにこのチップを結合させる。すでに説明したように、上側音響ミラーは、前述の少なくとも１つの共振器を傷つける可能性のある外来の材料がこの共振器に接触するのを防止する。
【００６９】
本発明をその好ましい実施例に関して具体的に図示し説明をしたけれども、本発明の範囲から逸脱することなくその形及び細部を変更し得ることを当業者は理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】膜とエアギャップとを包含する典型的なバルク音波（ＢＡＷ）共振器の横断面を示す。
【図２】図１のＢＡＷ共振器の上面図である。
【図３】ヴァイアを有する基板を包含する典型的なＢＡＷ共振器の横断面図である。
【図４】基板の一部分に形成されたヴァイア及び膜を有する典型的なＢＡＷ共振器の横断面図である。
【図５】犠牲層を含む典型的なＢＡＷ共振器の横断面図である。
【図６】音響ミラーを含む典型的なＢＡＷ共振器の横断面図である。
【図７】本発明の音響ミラーの層インピーダンスを表わす高インピーダンス伝送線及び低インピーダンス伝送線を示す。
【図８】本発明に従って構成されたＢＡＷフィルタの横断面の側面図である。
【図９】本発明に従って構成されたＢＡＷフィルタの横断面の上面図であり、図８の横断面図は図９の線８−８に沿って描かれており、図９では上側の音響ミラー及び保護層は取り除かれている。
【図１０】本発明の他の実施例に従って構成されたＢＡＷフィルタの横断面の上面図であり、図１０では上側の音響ミラー及び保護層は除去されており、このＢＡＷフィルタのもう一つの横断面の側面図が図８で表されており、図８の横断面図は線８−８に沿って描かれている。
【図１１】図８及び図９のＢＡＷフィルタの略図である。
【図１２】図８及び図１０のＢＡＷフィルタの略図である。
【図１３】本発明の他の実施例に従って構成されたＢＡＷフィルタの横断面の側面図である。
【図１４】本発明の他の実施例に従って構成されたＢＡＷフィルタの横断面の上面図であり、図１３の横断面図は図１４の線１３−１３に沿って描かれており、図１４では上側の音響ミラー及び保護層は除去されている。
【図１５】本発明の他の実施例に従って構成されたＢＡＷフィルタの横断面の上面図であり、図１５では上側の音響ミラー及び保護層は除去されており、このＢＡＷフィルタの横断面の側面図は図１３により表されており、図１３の横断面図は図１５の線１３−１３に沿って描かれている。
【図１６】図１３及び図１４のＢＡＷフィルタの斜視図である。
【図１７】図１３及び図１５のＢＡＷフィルタの斜視図である。
【図１８】回路基板に表面取り付けされた図１６のＢＡＷフィルタを示す。
【図１９】回路基板に表面取り付けされた図１７のＢＡＷフィルタを示す。
【図２０】本発明の方法の論理流れ図である。
【図２１】回路基板に表面取り付けされた本発明のＢＡＷフィルタの横断面を示す。
【図２２】回路基板に表面取り付けされた図２１のＢＡＷフィルタの横断面の正面図である。
【図２３】接合ワイヤによって回路基板の接点に結合された図８のＢＡＷフィルタを示す。
【図２４】フリップチップ法によって回路基板の接点に結合された後の、図８のＢＡＷフィルタを示す。
【図２５】本発明の実施例に従って構成された積み重ね水晶フィルタ（ＳＣＦ）の横断面図であり、このＳＣＦの頂部は音響ミラーを包含している。
【図２６】図２５のＳＣＦの一部分を、音響ミラーを除去して示す上面図である。
【図２７】図２５の線２７−２７に沿って描かれた、図２５の積み重ね水晶フィルタの横断面を示す。
【図２８】本発明の他の実施例に従って構成された積み重ね水晶フィルタの横断面を示す。
【図２９】接合ワイヤによって回路基板の接点に結合された図２７の積み重ね水晶フィルタを示す。
【図３０】フリップチップ法により回路基板の接点に結合された後の、図２７の積み重ね水晶フィルタを示す。
【図３１】回路基板に表面取り付けされた図２８の積み重ね水晶フィルタを示す。
【符号の説明】
１３，３６，９０，９０’： 基板
１０６： 回路基板
２０，２１，２３，８０： ＢＡＷ共振器
１７，１８，７０ ： 音響ミラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルク型音波（Bulk Acoustic Wave（ＢＡＷと略記））フィルタに係り、特に、音響ミラーを有するＢＡＷフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面取り付け技術（Surface Mount Technology（ＳＭＴと略記）を使って集積回路を組み立てる技術が知られている。この技術を実施するには、例えば、基板へのハンダクリームの塗布、この基板への回路コンポーネントの配置、ハンダ付け、及び清掃を含む種々の工程を必要とする。これらの工程を実行するとき、例えば、ハンダ、溶剤、或いは組立プロセス中に回路コンポーネントを汚染する可能性のあるその他の種類の材料から回路コンポーネントを保護することがしばしば必要となる。
【０００３】
無線通信装置に小型で高性能のフィルタを使う必要があるために表面弾性波（Surface Acoustic Wave （ＳＡＷ））フィルタが広く使われるようになっている。当業者に知られているように、組立中及びその後の使用の際に通常はＳＡＷフィルタの層の表面を外部の汚染物質から保護する必要がある。組立時にこれらの層の表面を保護する１つの公知の方法は、例えば、密封環境でフリップチップ技術を使ってフィルタを組み立てることを含む。この手法を実行すると時間がかかることがわかる。
【０００４】
ＳＡＷフィルタの層表面を保護するもう一つの公知方法は密封されるセラミック・パッケージにＳＡＷフィルタを封入することを含む。この様に封入した後、そのＳＡＷフィルタを回路基板に表面取り付けすることができる。残念なことに、パッケージのコストが全体としての製造コストを著しく増大させる可能性があり、この手法は高コストとなりがちである。
【０００５】
幸いなことに、他の種類の高性能音響フィルタ即ちバルク型音波（ＢＡＷ）フィルタを使用することによって、密封セラミック・パッケージ及び／又は密封環境を使用することに伴う欠点を回避することができる。ＢＡＷフィルタは、通常、数個のＢＡＷ共振器を含んでいる。ＢＡＷフィルタでは、音波はこのフィルタの層表面に対して垂直な方向に伝播する。対照的に、ＳＡＷフィルタの中を伝播する音波はこのフィルタの層表面に平行に伝播する。その結果として、当業者なら分かるように、ＳＡＷフィルタの性能は、その層表面が汚染されたり外部の要素によって傷つけられたりすると、同様に汚染されたＢＡＷフィルタの性能よりも悪くなりそうである。
【０００６】
ＢＡＷフィルタは、種々の公知の種類のＢＡＷ共振器を含むように製造され得るものである。それらの公知の種類のＢＡＷ共振器は３つの基本部分から成る。そのうちの第１の部分は、音波を発生させるために使用されるものであって、音響活動性の圧電層を含んでいる。この層は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、或いはその他の、薄膜として製造することのできる適当な圧電材料から成る。第２の部分は、前記圧電層の両面に形成される電極を含む。ＢＡＷ共振器の第３の部分は、圧電層により生成される振動から基板を音響的に絶縁させるためのメカニズムを含む。通常は、ＢＡＷ共振器は、薄膜技術（例えば、スパッタリング、化学蒸着、など）により、シリコン、ガリウム砒素、或いはガラスの基板の上に作られる。ＢＡＷ共振器は、例えば水晶共振子のそれに似ている直列共振及び並列共振を示す。ＢＡＷ共振器の共振周波数は、通常、デバイスの層の厚みにより約０．５ＧＨｚから５ＧＨｚの範囲にある。
【０００７】
当業者であれば分かるであろうが、ＢＡＷフィルタを形成する層のうちの少なくともいずれかは空気にさらされることがある。汚染性の或いは有害な外来の物質がそれらの層のいずれかに接触すると、ＢＡＷフィルタの性能が低下する可能性がある。この問題を回避するために、それらの層は通常は反密封性のパッケージを用いて保護される。従って、それらの表面を保護するための新規で安価な技術を提供することが望ましい。また、公知の種類のＢＡＷフィルタの層及び空気界面に取って代わる、音波を反射するための境界面を設けるようにＢＡＷフィルタを製造することも望ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、バルク型音波（ＢＡＷ）フィルタの共振層を汚染したり或いはこの共振層に有害な影響を及ぼしたりする可能性のある物質にこの共振層がさらされるのを防止するための安価な方法を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、ＢＡＷフィルタの中から発生した音波がそれを越えて伝播しないようにこの音波を反射する保護層を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、表面取り付けすることのできるＢＡＷ装置を提供することである。
【００１１】
本発明のその他の目的及び利点は、図面と以下の解説とを考察すれば明らかとなる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って構成された保護性の音響ミラーを含む頂部を有するバルク型音波（ＢＡＷ）フィルタによって上記の課題及びその他の課題が解決され、本発明の目的が実現される。
【００１３】
本発明の１実施例では、ＢＡＷフィルタは、基板と、この基板の上に配置された第１音響ミラーとを有する。この実施例では、この第１音響ミラーの表面上に複数の共振器が互いに隣り合って配置される。第２音響ミラーがその複数の共振器上に配置され、保護パッシベーション層がこの第２音響ミラーの上に置かれる。
【００１４】
第２音響ミラーは３つの層、即ち上層、中層、及び下層から成る。これらの層は、各々、例えば四分の一波長にほぼ等しい厚みを有する。上層及び下層は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ポリシリコン、アルミニウム（Ａｌ）、或いはポリマなどの、音響インピーダンスの低い物質から、好ましくは、構成される。中層は、例えば、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、或いはタングステン（Ｗ）などの、音響インピーダンスの高い物質から、好ましくは構成される。保護パッシベーション層は、二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）、エポキシ、“グロップトップ（glop top) ”材料（例えば、加熱後に硬化する、エポキシをベースとした粘性流体）、或いはその他の適当な保護性の材料で構成され得るものである。
【００１５】
複数の共振器はＢＡＷ共振器である。この共振器の各々は、第１音響ミラーのの上に位置する第１の下側電極と、この下側電極と第１音響ミラーの一部分との上に位置する圧電層と、この圧電層の種々の部分と第１音響ミラーの一部分の上に形成される第２の上側電極とを有する。第１の共振器の上側電極の一部分は、接点パッドを設けるために露出される。同様に、第２の共振器の上側電極の一部分も第２の接点パッドを設けるために露出される。本発明の１実施例では、１つ以上の接地パッドも設けられ、第１音響ミラー上に配置される。接地パッドは、第３の共振器の上側電極と第４の共振器の下側電極とに電気的に結合される。本発明のこの実施例でも、第１共振器の下側電極は第２共振器及び第３共振器の各々の下側電極に電気的に結合され、第４共振器の上側電極は第２共振器の上側電極に結合される。
【００１６】
本発明の他の実施例では、第２音響ミラーは各ＢＡＷ共振器の上側電極の上面を完全に覆い、ＢＡＷフィルタには露出された接点パッドは設けられない。この実施例のＢＡＷフィルタは、ＢＡＷフィルタの外面に形成される接点（即ち、電極）を包含する。本発明の好ましい実施例では、１つの接点が第１共振器の上側電極に電気的に結合され、もう一つの接点が第２共振器の上側電極に電気的に結合され、もう一つの接点が第３共振器の上側電極と第４共振器の下側電極とに電気的に結合される。本発明のもう一つの実施例では、追加の接点が設けられ、それも第３共振器の上側電極と第４共振器の下側電極とに電気的に結合される。この接点はＢＡＷフィルタを外部の回路に電気的に接続することを可能にし、更にＢＡＷフィルタを配線基板に表面取り付けすることを可能にする。
【００１７】
本発明のもう一つの実施例では、積み重ね水晶構造を有するＢＡＷフィルタが設けられる。この種のフィルタは積み重ね水晶フィルタ（Stacked Crystal Filter（ＳＣＦと略記））と呼ばれる。このＳＣＦは、基板と、第１の、下側の音響ミラーと、第２の、上側の音響ミラーと、上記のものと同様の保護パッシベーション層とを包含する。ＳＣＦは、第１の、下側の共振器と、第２の上側の共振器とも有する。その下側の共振器は、下側の音響ミラーの上に配置される。上側の共振器は第１共振器の上に配置され、この様にして共振器の積み重ね構造が形成される。第１の、下側の共振器は、圧電層と、下側電極と、グランド電極とを包含している。圧電層は、グランド電極のいろいろな部分と下側電極との間に位置する。第２の、上側の共振器は、グランド電極と、圧電層と、上側電極とを包含する。圧電層は、グランド電極のいろいろな部分と上側電極との間に配置される。圧電層と電極とは、上記のものと同様の材料と同様の厚みとを有する。
【００１８】
本発明の１実施例では、第２音響ミラー及び保護パッシベーション層はＳＣＦの電極の種々の部分を覆わず、それらの電極の露出した部分は接点パッドを提供する。本発明の別の実施例では、第２音響ミラーはそれらの電極を完全に覆い、接点はＳＣＦ構造の外面に設けられ、これによりＳＣＦを外部の回路に結合したり配線基板に表面取り付けしたりすることができる。
【００１９】
ＢＡＷフィルタ内で第２の音響ミラーを使用すると、従来技術のフィルタと比べて幾つかの利点が得られる。例えば、本発明の第２音響ミラーは、圧電層が作り出した音波が第２音響ミラーの上面へ伝播しないように音波を反射する。従って、何らかの材料が保護パッシベーション層と接触している場合、反射された音波はその材料には到達しない。第２音響ミラーを使用することのもう一つの利点は、汚染物が共振器の層と接触するのを第２音響ミラーが妨げることである。更に、第２の音響ミラーを含むＢＡＷ共振器を製造するコストは、通常は、共振器の層を保護するために半密封パッケージなどの公知技術を使用するコストよりは相当少ない。
【００２０】
本発明は、他の面においては、ＢＡＷフィルタを製造し、それを回路基板上で組み付ける方法を提供する。この方法は、（Ａ）基板上に第１の、下側の音響ミラーを形成し、（Ｂ）少なくとも１つの共振器をその下側の音響ミラー上に形成するステップを含む。その少なくとも１つの共振器は、例えば、下側の音響ミラーの表面上に配置された複数の隣り合う共振器、又は積み重ね水晶構造を形成する積み重ね共振器対を包含することができる。入力パッド、出力パッド、及び接続パッドを設けるために、共振器の電極のいろいろな部分から接点パッドを形成することもできる。次のステップ（Ｃ）は、少なくとも１つの共振器の上に頂部音響ミラーを形成する工程を含む。この頂部音響ミラーは、上記の第２音響ミラーと類似するものである。
【００２１】
本発明の方法は、更に（Ｄ）頂部音響ミラーの一番上の層の上に保護パッシベーション層を形成して、接点パッドが設けられる場合にはステップ（Ｃ）及び（Ｄ）で形成された層をパターン化して接点パッドのための穴を作るステップを含む。保護パッシベーション層及び接点パッドも、上記のものと同様である。その後、選択された手法を用いてフィルタを回路基板に組み付けるステップ（Ｅ）が実行される。選択された組み付け手法がオンボード組み付け法（an on-board assembly technique）であるならば、ステップ（Ｆ１）及び（Ｆ２）が実行される。ステップ（Ｆ１）では、ウェーハを切断してチップにする。ステップ（Ｆ２）では、接合ワイヤでこのチップを回路基板の回路に結合させる。
【００２２】
ステップ（Ｅ）で選択される組み付け手法がフリップチップ法であるならば、ステップ（Ｇ１）及び（Ｇ２）が実行される。ステップ（Ｇ１）では、例えばバンプ金属（a bump metal）の真空蒸着（例えば蒸発）又はハンダの電気化学メッキ法を使ってハンダ・バンプ（solder bumps）をフィルタの接点パッド上に形成する。次にウェーハを切断してチップにする。その後、ブロック（Ｇ２）で、フリップチップ法を用いて、回路基板の選択された接点にこのチップを結合させる。ステップ（Ｅ）で選択される組み付け手法が表面取り付け法である場合には、ステップ（Ｈ１）及び（Ｈ２）が実行される。ステップ（Ｈ１）では、ウェーハを切断してチップにして、フィルタの外面上に接点を形成する。その後、ステップ（Ｈ２）において、表面取り付け法を用いてこのチップを回路基板の選択された接点パッドに結合させる。
【００２３】
本発明の上記特徴及びその他の特徴は、添付図面と関連させて、本発明に関する以下の詳しい解説を読めば、いっそう明らかとなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
ここで、異なる図に現われている同じ参照符号が付された要素は同じ要素であるが、明細書では全ての図について引用されるとは限らない。
【００２５】
図１及び２に、膜又はブリッジ構造２８を有するＢＡＷ共振器２０の断面図（横から見た図）及び上面図がそれぞれ示されている。ＢＡＷ共振器２０は、圧電層２２、第１保護層３８ｂ、第２保護層３８ａ、第１電極２４、第２電極２６、膜２８、エッチング窓４０ａ及び４０ｂ、エアギャップ３４、及び基板３６から成る。圧電層２２は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、或いは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの、薄膜として作ることのできる圧電材料から成る。膜２８は２つの層、即ち、上層３０及び下層３２から成る。上層３０は、例えば、ポリシリコン（ポリ−ｓｉ）或いは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から成り、下層３２は例えば二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）或いはガリウム砒素（ＧａＡｓ）から成る。基板３６は、例えば、シリコン（Ｓｉ），ＳｉＯ2 ，ＧａＡｓ、或いはガラスなどの材料から成る。エッチング窓４０ａ及び４０ｂを通して、膜の層が基板３６に付された後に基板３６の一部分がエッチングされてエアギャップ３４が形成される。
【００２６】
図５を参照すると、ＢＡＷ共振器２１が示されている。ＢＡＷ共振器２１は図１に示されているものと似ているが、犠牲層３９が付加されている。共振器２１が作られるとき、膜２８が付される前に犠牲層３９が基板３６の上に付される。共振器の全ての層が形成された後、エアギャップ３４を形成するためにエッチング窓４０ａ及び４０ｂを通して犠牲層３９が除去される。
【００２７】
共振器２０及び２１の両方で、圧電層２２は、電極２４及び２６にかけられた電圧に応答して振動する。膜２８とエアギャップ３４との境界面に達した振動は、この境界面から反射されて膜２８に戻る。この様にして、エアギャップ３４は、圧電層２２により生成された振動を基板３６から絶縁させる。
【００２８】
図６に、もう一つのＢＡＷ共振器２３が示されている。この共振器２３は図１のＢＡＷ共振器２１と似ている構造を有するけれども、保護層３８ａが１つだけ設けられていて膜２８及びエアギャップ３４が音響ミラー７０に置き換えられている点では異なっており、この音響ミラーは圧電層２２により生成された振動を音響的に基板３６から絶縁させるものである。
【００２９】
音響ミラー７０は、奇数個の層（例えば、３〜９層）から成る。図６に示されている音響ミラー７０は３つの層、即ち上層７０ａ、中層７０ｂ、及び下層７０ｃから成る。各層７０ａ，７０ｂ及び７０ｃは、例えば、四分の一波長にほぼ等しい厚みを有する。上層７０ａ及び下層７０ｃは、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ポリシリコン、アルミニウム（Ａｌ）、或いはポリマなどの、音響インピーダンスの低い材料から成る。また、中層７０ｂは、例えば、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、或いはタングステン（Ｗ）などの、音響インピーダンスの高い材料から成る。連続する層同士の音響インピーダンスの比は、基板のインピーダンスが低い値に変換され得るほどに充分に大きい。その結果として、基板３６をいろいろな高音響インピーダンス材料や低音響インピーダンス材料（例えば、Ｓｉ，ＳｉＯ2 ，ＧａＡｓ、ガラス、或いはセラミック材料など）で構成することができる。
【００３０】
連続する層同士の音響インピーダンスの比がどのように基板のインピーダンスを低い値に変換し得るのかは、音響ミラーの層を模した典型的構造７１を示す図７を考察すれば分かる。構造７１は、音響ミラー層のインピーダンスを表わすインピーダンスを有する高インピーダンス伝送線及び低インピーダンス伝送線の数個の組Ｌ1,Ｌ2,Ｌ3 …Ｌn-1 を含む。各伝送線は四分の一波長の長さである。伝送線の組Ｌ1 及びＬ3 は、低インピーダンスを持っていて、例えば、音響ミラー７０の下層７０ｃ及び上層７０ａを、又はその逆に上層及び下層を、表わしている。組Ｌ2 の伝送線は高インピーダンスを有し、例えば、音響ミラー７０の中層７０ｂを表わす。基板３６のインピーダンスを表わす負荷インピーダンスＺ2 も示されている。組Ｌn-1 及びＬn も図７に示されていて、音響ミラー７０に４つ以上の層が含まれる場合の層を表わしている。符号“ｎ”は偶数を表わす。隣り合う伝送線の組（例えば、連続する層）の音響インピーダンスの比は、負荷インピーダンスＺ2 を電極２４と音響ミラー７０の上層７０ａとの境界面でのインピーダンスを表わす最小インピーダンスＺ1 に変換するのに充分な大きさを持っている。しかし、その比が小さい場合には、負荷インピーダンスＺ2 を最小インピーダンスに変換するために追加の層が必要である。
【００３１】
もう一度図６の装置２３を参照する。圧電層２２が振動するとき、その振動は電極２４と上層７０ａとの境界面により基板３６から実質的に絶縁される。
【００３２】
音響ミラー７０を構成する層の数は奇数であるのが好ましいけれども、場合によっては偶数個の層を設けてもよいことに留意するべきである。例えば、１つ以上の粘着性の層を、電極２４と上層７０ａとの間に、及び／又は基板３６と下層７０ｃとの間に、これらの層を互いに接着させるために設けることができる。その粘着性の層は任意の適当な接着材料で形成できる。当業者であれば分かるであろうが、この装置に使用される接着剤は、例えば、その接着剤の層を囲む層の厚み、その囲む層に含まれる材料の種類、その囲む層を作るためにために使われる付着プロセスの種類、及び圧電層２２を形成するときの環境条件（例えば温度）、などのいろいろな要素に依存する。
【００３３】
図３に、他の種類のＢＡＷ共振器８０の横断面が示されている。共振器８０は、圧電層８２、上側電極８４、下側電極８６、膜８８、及び、ヴァイア９２を有する基板９０から成っている。共振器８０及び共振器２０は、両方ともに、それぞれの装置の圧電層２２及び８２が生成した音響振動を空気界面によって反射するという意味で、同様に機能する。これらの共振器２０及び８０の主な違いは、それぞれの空気界面を作るために使われる方法である。例えば、共振器８０では、層８４，８６，８２、及び８８の全てが形成された後に、基板の一部分が基板９０の下からエッチングにより除去されてヴァイア９２が形成される。
【００３４】
図４は他の種類の共振器８０’を示しており、この共振器は、上層８４’と、圧電層８２’と、下側電極８６’と、ヴァイア９２’及び膜８８’を含む基板９０’とから成っている。膜８８’は、基板９０’の材料の一部を下から除去することによって形成される。共振器８０’は図３の共振器８０と同様に機能する。
【００３５】
上記の共振器を形成する層のうちの少なくとも一部は空気にさらされてもよい。
【００３６】
本発明は、ＢＡＷフィルタの層の表面を保護するための新規で安価な手法を開発した。その手法は、露出する共振器の層の表面が汚染されたり傷ついたりするのを防止するための、現在利用できる手法を使用することに伴う大きなコストを回避する。本発明の手法では、公知の種類のＢＡＷ共振器の空気界面に取って代わる、音波を反射する境界面が設けられることとなるようにＢＡＷフィルタを製造することが可能である。
【００３７】
本発明に従って構成されたバルク型音波（ＢＡＷ）フィルタの上面を示す図９と、図９の線８−８に沿って描かれたフィルタ１の横断面の側面を示す図８を見ると本発明の１実施例を理解することができる。始めに図８を参照すると、ＢＡＷフィルタ１は、基板１３と、基板１３の上に位置する第１音響ミラー１７と、第１共振器７と、第２共振器１２とから成っている。第１共振器７及び第２共振器１２は第１音響ミラー１７の上に位置している。第２音響ミラー１８は第１及び第２の共振器７及び１２の上に配置されている。また、図８及び図９には示されていないけれども、第２音響ミラー１８を第１音響ミラー１７の一部分の上に配置することもできる。保護パッシベーション層３が第２音響ミラー１８の上に配置されている。
【００３８】
第１の、下側の音響ミラー１７は３つの層、即ち、上層１４、中層１５、及び下層１６から成っている。各層１４，１５及び１６は、例えば、ＢＡＷフィルタ１の共振周波数での四分の一波長にほぼ等しい厚みを有する。上層１４及び下層１６は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ポリシリコン、アルミニウム（Ａｌ）、又はポリマなどの、音響インピーダンスの低い材料で構成される。また、中層１５は、例えば、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、又はタングステン（Ｗ）などの、音響インピーダンスの高い材料で構成される。従って、中層１５の音響インピーダンスは上層１４の音響インピーダンスより大きい。同様に、中層１５の音響インピーダンスは下層１６の音響インピーダンスより大きい。
【００３９】
好ましくは、層１５の音響インピーダンスの、層１４のそれに対する比と、層１５の音響インピーダンスの、層１６のそれに対する比とは、基板１３のインピーダンスが低い値に変換されるのを可能にするほどに充分に大きい。しかし、例えば、これらの層１４，１５、及び１６を形成するのに使われる材料が、それらの比を、基板１３のインピーダンスを所望の低い値に変換するのに必要な比より小さくするような材料である場合には、このインピーダンスを所望の低い値に変換するために第１音響ミラー１７の中に追加の層を設けることができる。第１音響ミラー１７の中には奇数個の層が含まれているのが好ましいけれども、実際上は、必要ならば、下側電極１９を上層１４にしっかりと接着させ、且つ／又は下層１６を基板１３にしっかりと接着させるために、１つ以上の接着剤層を設けてもよい。上記のように、例えば、その接着剤の層を囲む層の厚み、その囲む層に含まれる材料の種類、その囲む層を作るためにために使われる付着プロセスの種類、及び圧電層２２を付けるときの環境条件（例えば温度）、などのいろいろな要素に依存して、接着剤層は随意の適当な接着材料を含むことができる。しかし、共振器の層は付着された後に互いにしっかりと接着し合うので接着剤層は設ける必要はない。
【００４０】
共振器７及び１２のうちの少なくとも一方が振動させられる時、その振動は第１音響ミラー１７によって基板１３から実質的に絶縁される。振動がこの様に絶縁され、ＢＡＷフィルタ１の製作時に基板１３をエッチングする必要がないので、例えばＳｉ，ＳｉＯ２，ＧａＡｓ、ガラス、或いはセラミック材料などの、インピーダンスの低いいろいろな材料で基板１３を構成することができる。しかし、第１音響ミラー１７の層１４，１５、及び１６を介してインピーダンス変換が行われるので、基板１３を高インピーダンス材料で構成することもできる。
【００４１】
本発明のこの実施例では、第２の、上側或いは頂部の音響ミラー１８も、３つの層、即ち、上層４，中層５、及び下層６から成っている。これらの層は、各々、例えば四分の一波長にほぼ等しい厚みを持っている。上層４及び下層６は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ポリシリコン、アルミニウム（Ａｌ）、或いはポリマなどの、音響インピーダンスの低い材料から成る。また、中層５は、例えば、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、或いはタングステン（Ｗ）などの、音響インピーダンスの高い材料から成る。ＢＡＷフィルタ１の頂部を保護する保護パッシベーション層３は、０．２μｍ又はそれ以上の厚みを有する。保護パッシベーション層は、例えば、エポキシ、ＳｉＯ2 、“グロップトップ（glop top) ”材料（例えば、加熱後に硬化する、エポキシをベースとした粘性流体）、或いはその他の適当な保護性の材料で構成され得るものである。第２音響ミラー１８で３つの層が使用されているのは例示にすぎなくて、前述したように、もっと多数の奇数個の層を使用することもできる。また、下層６を共振器７及び１２の上面にしっかりと接着させるために、且つ／又は上層４を保護パッシベーション層３にしっかりと接着させるために、必要に応じて１つ以上の接着剤層を設けてもよい。
【００４２】
第１及び第２の共振器７及び１２はＢＡＷ共振器である。これらの共振器７及び１２は、各々、（１）第１音響ミラー１７の上に位置する下側電極１９のそれぞれの部分と、（２）下側電極１９のそれぞれの部分と第１音響ミラー１７のそれぞれの部分との上に位置する圧電層９と、（３）圧電層９の部分と第１音響ミラー１７のそれぞれの部分の上とに形成された上側電極８とを含んでいる。第１共振器７の上側電極８の一部分は、第２音響ミラー１８により覆われてはおらず、また保護パッシベーション層３によっても覆われてはいなくて、第１接点パッド１０を設けるために露出されている。同様に、第２共振器１２の上側電極８の一部分は、第２音響ミラー１８により覆われてはおらず、また保護パッシベーション層３によっても覆われてはいなくて、第２接点パッド１１を設けるために露出されている。また、図９を参照すると、共振器１２のこの上側電極８のもう１つの部分は、後述する共振器１２’の上側電極を形成している。
【００４３】
ＢＡＷフィルタ１の接点パッド１０は、フィルタ１の入力及び出力をそれぞれ提供する。接点パッド１０及び１１により、ワイヤ又はハンダ接合或いはその他の適当な手法を用いてＢＡＷフィルタ１を外部回路に電気的に結合させることができる。例えば、図１１を参照すると、接合ワイヤ１１２を介して接点パッド１０及び１１を回路基板１０６のそれぞれの接点パッド１０２ａ及び１０２ｂに結合させることができる。また、例えば、図２４を参照すると、フリップチップ法によりハンダ・バンプ１１４を介して接点パッド１０及び１１を回路基板１０６の接点パッド１０２ａ及び１０２ｂに結合させることができる。
【００４４】
図９を参照すると、フィルタ１は第１及び第２の共振器７及び１２の他に第３共振器７’及び第４共振器１２’も含んでいる。第３及び第４の共振器７’及び１２’は共振器７及び１２と同様のコンポーネントから構成されている。図９にはグランド接点パッド（Ｇ）も示されている。グランド接点パッド（Ｇ）は、第３共振器７’の上側電極８に接続されていて、第２音響ミラー１８によっても保護パッシベーション層３によっても覆われていない。グランド接点パッド（Ｇ）は、第４共振器１２’の下側電極１９の一部分にも結合されている。図９から分かるように、フィルタ１は梯子の形態を有する。フィルタ１の略図が図１１に示されている。
【００４５】
フィルタ１は他の形態を持っていてもよい。例えば、図１０は、本発明の他の実施例に従って構成されたフィルタ１ａの横断面を示す上面図である。本発明のこの実施例では、フィルタ１ａは図９に示されているフィルタ１と同様のコンポーネントから構成されているけれども、単一のグランド接点パッド（Ｇ）の替わりに２つのグランド接点パッド（Ｇ１）及び（Ｇ２）が設けられている点で異なっている。グランド接点パッド（Ｇ１）及び（Ｇ２）は、第２音響ミラー１８によっても保護パッシベーション層３によっても覆われてはいない。両方のグランド接点パッド（Ｇ１）及び（Ｇ２）が共振器７’の上側電極８と共振器１２’の下側電極１９とに結合されている。フィルタ１ａの略図が図１２に示されている。
【００４６】
図１３及び図１４は、本発明のもう一つの実施例に従って構成されたＢＡＷフィルタ２の、それぞれ、横断面の側面図及び横断面の上面図を示す。図１３及び図１４のＢＡＷフィルタ２は、図８及び図９のＢＡＷフィルタ１と同様の層から成っている。しかし、本発明のこの実施例では、図８及び図９の接点パッド１０，１１及び（Ｇ）を形成した電極の部分は第２音響ミラー１８によって完全に覆われている（このことは共振器７’及び１２’については図示されていない）。従って、露出した接点パッド１０，１１及び（Ｇ）は設けられていない。しかし、ＢＡＷフィルタ２は、ＢＡＷフィルタ２の外面上に配置された接点（即ち電極）１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃを含んでいる。
【００４７】
図１６は、ＢＡＷフィルタ２の斜視図であり、共振器７’及び１２’を含むフィルタ２の領域から上側の音響ミラー１８及び保護層３が除去されている（共振器７’及び１２’の圧電層９と上側電極８と下側電極１９とだけが図１６に示されている）。接点１９ａ及び１９ｂはＢＡＷフィルタ２の対向する外面に配置され、接点１９ｃはＢＡＷフィルタ２の他の外面上に配置されている。接点１９ａ及び１９ｂは、保護パッシベーション層３、第１及び第２の音響ミラー１７及び１８、基板１３のそれぞれの部分と、共振器７及び１２の一方の電極８の一部分とに隣接している。接点１９ａは第１共振器７の上側電極８に電気的に結合され、接点１９ｂは第２共振器１２の上側電極８に電気的に結合されている。
【００４８】
接点１９ｃは、保護パッシベーション層３、第１及び第２の音響ミラー１７及び１８、及び基板１３のそれぞれの部分に隣接しており、第３共振器７’の上側電極８と第４共振器１２’の下側電極１９とに電気的に結合されている。各接点１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃは、例えば金（Ａｕ）などの電導性の材料で構成される。接点１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃにより、ＢＡＷフィルタ２を外部の回路に電気的に結合させることができる。
【００４９】
接点１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃを配置してあるために、表面取り付け法によってＢＡＷフィルタ２を回路基板に取り付けることができるので、回路組立を簡単化することができる。例えば、図１８、図２１、及び図２２を参照すると（図２１、図２２はＢＡＷフィルタ２の横断面を表わす）、接点１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃを回路基板１０６のそれぞれの接点パッド１０２ａ，１０２ｂ、及び１０２ｃにハンダ付けすることによってＢＡＷフィルタ２を回路基板１０６に表面取り付けすることができる。これにより接点１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃを回路基板の配線１００に電気的に結合させることができる。接点１９ａ，１９ｂ、及び１９ｃは、更に、組立時及びその後の使用の際に遭遇する可能性のある例えばハンダ１０４又は溶剤などの環境汚染物質からＢＡＷフィルタ２を少なくとも部分的に絶縁させるのに役立つことも分かる。
【００５０】
ＢＡＷフィルタ２は他の形態を持つこともできる。図１５は、本発明のもう一つの実施例に従って構成されたＢＡＷフィルタ２ａの断面を上から見た図である。図１５の線１３−１３に沿って描かれたＢＡＷフィルタ２ａの断面を横から見た図が図１３に示されている。ＢＡＷフィルタ２ａは図８及び図１０のＢＡＷフィルタ１ａと同様の層から形成されている。しかし、本発明のこの実施例では、図８及び図１０の接点パッド１０，１１，（Ｇ１）、及び（Ｇ２）を形成した電極の部分は第２音響ミラー１８によって完全に覆われており（このことは共振器７’及び１２’については図示されていない）、露出した接点パッド１０，１１，（Ｇ１）、及び（Ｇ２）は設けられていない。
【００５１】
図１７は、ＢＡＷフィルタ２ａの斜視図であり、上側の音響ミラー１８と保護層３とは、共振器７’及び１２’を含むフィルタ２ａの領域から除去されている。ＢＡＷフィルタ２ａは、上記のものと同様の接点１９ａ及び１９ｂを含んでおり、更に接点１９ｄ及び１９ｅも含んでいる。接点１９ａ及び１９ｂはフィルタ２ａの対向する外面上に配置されており、接点１９ｄ及び１９ｅもフィルタ２ａの対向する外面上に配置されている。接点１９ａ，１９ｂ，１９ｄ、及び１９ｅは、例えば金（Ａｕ）などの電導性の材料から成っている。接点１９ａは第１共振器７の上側電極８に電気的に結合され、接点１９ｂは第２共振器１２の上側電極８に電気的に結合されている。また、接点１９ｄ及び１９ｅは、各々、第３共振器７’の上側電極８と第４共振器１２’の下側電極１９とに電気的に結合されている。接点１９ａ，１９ｂ，１９ｄ、及び１９ｅにより、ＢＡＷフィルタ２を外部の回路に電気的に結合させることができる。
【００５２】
接点１９ａ，１９ｂ，１９ｄ、及び１９ｅを配置してあるので、ＢＡＷフィルタ２ａを表面取り付け法によって回路基板に取り付けることができ、これで回路の組立工程を簡単化することができることが分かる。例えば、図１９、図２１、及び図２２を参照すると（図２１及び図２２はＢＡＷフィルタ２ａの断面を表わす）、接点１９ａ，１９ｂ，１９ｄ、及び１９ｅを回路基板１０６のそれぞれの接点パッド１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｄ、及び１０２ｅにハンダ付けすることによってＢＡＷフィルタ２ａを回路基板１０６に表面取り付けすることができる。これにより、接点１９ａ，１９ｂ，１９ｄ、及び１９ｅを回路基板の配線１００に電気的に結合させることができる。接点１９ａ，１９ｂ，１９ｄ、及び１９ｅは、更に、組立時及びその後の使用の際に遭遇する可能性のある例えばハンダ１０４又は溶剤などの環境汚染物質からＢＡＷフィルタ２ａを少なくとも部分的に絶縁させるのに役立つことも分かる。
【００５３】
図２５−図２７は、本発明のもう一つの実施例、即ち、積み重ねフィルタ構造を有するＢＡＷフィルタ１１６を表わす図である。フィルタ１１６は“積み重ね水晶フィルタ”（ＳＣＦと略記）とも呼ばれる。ＳＣＦは２部分装置であって、直列共振のみを示す。ＳＣＦ１１６は、基板１３と、第１の、下側の音響ミラー１７と、第２の、上側の音響ミラー１８と、保護パッシベーション層３とを含んでおり、これらは上記のものと同様のものである。ＳＣＦ１１６は、第１の、下側の共振器１１１、及び、第２の、上側の共振器１０９も有する。下側電極１１１は下側の音響ミラー１７の上に配置されている。上側電極１０９は、第１共振器１１１の上に配置され、この様にして共振器の積み重ね構造が形成されている。
【００５４】
第１の、下側の共振器１１１は、圧電層１１０、下側電極１９、及びグランド電極８’を含んでいる。圧電層１１０は、グランド電極８’の幾つかの部分と電極１９との間に位置している。第２の、上側の共振器１０９はグランド電極８’と、圧電層１０８と、上側電極８とを含んでいる。圧電層１０８は、グランド電極８’の幾つかの部分と上側電極８との間に配置されている。圧電層１０８及び１１０及び電極８，８’、及び１９は、上記のものと同様の材料から成っていて、上記のものと同様の厚みを持つことができる。
【００５５】
第２音響ミラー１８は、共振器積み重ね構造と第１音響ミラーの幾つかの部分とを覆っている。図２５から分かるように、グランド電極８’の一部分は、第２音響ミラー１８によっても、また保護パッシベーション層３によっても覆われていなくて、グランド接点パッド８''を設けるために露出されている。同様に、図２７から分かるように、上側電極８及び下側電極１９の一部分も、第２音響ミラー１８によっても、また保護パッシベーション層３によっても覆われていなくて、第１及び第２の接点パッド１０及び１１をそれぞれ設けるために露出されている。接点パッド８”、１０及び１１により、ワイヤ接合又はハンダ接合、或いはその他の適当な手法を用いてＳＣＦ１１６を外部の回路に電気的に結合させることができる。例えば、図２９を参照すると、接合ワイヤ１１２を介して接点パッド１０及び１１を回路基板１０６のそれぞれの接点パッド１０２ａ及び１０２ｂに結合させることができる。また、例えば、図３０を参照すると、フリップチップ法を用いてハンダ・バンプ１１４を介して接点パッド１０及び１１を回路基板１０６の接点パッド１０２ａ及び１０２ｂに結合させることができる。図２９及び図３０には示されていないけれども、ＳＣＦ１１６の接点パッド８''をこれらの手法を用いて回路基板１０６に結合させることもできる。
【００５６】
図２８は、本発明のもう一つの実施例に従って構成されたＳＣＦ１１８の断面を示している。ＳＣＦ１１８は図２５−図２７のＳＣＦ１１６と同様の構造を持っている。しかし、本発明のこの実施例では、ＳＣＦ１１６の接点パッド１０，８''、及び１１を形成した電極８，８’、及び１９の部分は、第２音響ミラー１８によって完全に覆われている。従って、露出した接点パッド１０，８''、及び１１は設けられていない。しかし、ＳＣＦ１１８は、ＳＣＦ１１８の対向する外面上に配置された接点１９ａ及び１９ｂ（即ち、電極）を包含している。各接点１９ａ及び１９ｂは、保護パッシベーション層３、第１及び第２の音響ミラー１７及び１８、基板１３のそれぞれの部分に隣接するとともに、電極８及び１９のそれぞれの部分に隣接している。各接点１９ａ及び１９ｂは、例えば金（Ａｕ）で構成される。接点１９ａは下側電極１９に電気的に結合され、接点１９ｂは上側電極８に電気的に結合されている。接点１９ａ及び１９ｂにより、ＳＣＦ１１８を外部の回路に電気的に結合させることができる。例えば、図３１を参照すると、接点１９ａ及び１９ｂによりＳＣＦを回路基板１０６に表面取り付けすることができる。接点１９ａ及び１９ｂを回路基板１０６のそれぞれの接点パッド１０２ａ及び１０２にハンダ付けし、これにより接点１９ａ及び１９ｂを回路基板の配線１００に電気的に結合させることによって、この表面取り付けを実現することができる。また、接点１９ａ及び１９ｂは、更に、組立時及びその後の使用の際に遭遇する可能性のある例えばハンダ１０４又は溶剤などの環境汚染物質からＳＣＦ１１８を少なくとも部分的に絶縁させるのに役立つことも分かる。
【００５７】
以上に、本発明の幾つかの実施例について説明をしたけれども、上記のＢＡＷフィルタ１，１ａ，２、及び２ａ、及びＳＣＦ１１６及び１１８は、具体的アプリケーションに必要なフィルタの性能に依存して、上記の圧電層及び電極より多数の或いは少数の圧電層及び電極を持ってもよいことに注意しなければならない。また、これらの装置の第１及び第２の音響ミラー１７及び１８は各々４層以上の層から成っていてもよい。例えば、連続する層が高インピーダンス及び低インピーダンスを交互に持つように全ての層が排列される限りは、第１及び第２の音響ミラー１７及び１８は各々追加の２層、４層、６層、或いはもっと多くの層を持つことができる。また、上側の音響ミラー１７及び下側の音響ミラー１８をフィルタ構造のそれぞれの部分にしっかり接着させるために、必要ならば接着剤層を設けてもよい。上記のＢＡＷフィルタ１，１ａ, ２、及び２ａの形態は本発明の範囲を限定することを意図したものではなくて、他の形態を設けることもできることに更に注意しなければならない。例えば、ＢＡＷフィルタ１，１ａ, ２、及び２ａは、上記の共振器、接点パッド、及び／又は外部接点より多数の或いは少数の共振器、接点パッド、及び／又は外部接点を包含することができる。
【００５８】
第２の（即ち、上側の）音響ミラーを用いると、例えば図６に示されているような、音響ミラーを１つだけ包含している装置と比べて幾つかの利点が得られる。第２音響ミラーを採用することの１つの利点は、以下の解説から分かる。
【００５９】
例えば、ＢＡＷフィルタ１，１ａ, ２、及び２ａの共振器７，１２，７’、及び１２’のいずれか１つの上側電極８と下側電極１９とに電圧をかけると、伝場がこれらの電極８及び１９の間に生じて圧電層９を振動させる。同様に、ＳＣＦ１１６及び１１８のいずれか１つの電極８及び１９に電圧をかけると、これらの共振器８及び１９の各々とグランド電極８’との間に電場が生じて圧電層１０８及び１１０を振動させる。その結果として、これらのフィルタ内で振動している各圧電層からそれぞれのフィルタの第１の、下側の音響ミラー１７に向かう方向に音波が伝播する。少なくとも部分的には第１音響ミラー１７の層１４，１５、及び１６のインピーダンスに起因して、第１音響ミラー１７は、それらの音響振動の少なくとも一部分を、基板１３に向かわない方向へ反射する。その結果として、音波のうちの反射された部分は基板１３には到達しない。この様にして、第１音響ミラー１７は、それぞれのフィルタ１，１ａ, ２，２ａ, １１６、及び１１の中で振動している圧電層により生成された振動を基板１３から絶縁させる。
【００６０】
振動している各圧電層から、第２音響ミラー１８に向かう方向にも音波が伝播する。第２音響ミラー１８は第１音響ミラー１７と同様に機能する。具体的に述べると、少なくとも部分的には、第２音響ミラー１８を形成する層４，５及び６のインピーダンスに起因して、第２音響ミラー１８は、音響振動を、保護パッシベーション層３に向かわない方向に反射し、また、ＢＡＷフィルタ２，ＢＡＷフィルタ２ａ、又はＳＣＦ１１８が使用される場合には外部接点（例えば、１９ａ及び１９ｂ）に向かわない方向に音響振動を反射する。その結果として、反射された音波は、それぞれの装置のそれらの部分には到達せず、従って第２音響ミラー１８と保護パッシベーション層３との境界面に到達しない。また、ＢＡＷフィルタ２及び２ａ、並びに図２８のＳＣＦ１１８でも、第２音響ミラー１８は、反射された音波が第２音響ミラー１８と、それぞれの装置の上側部分に位置する接点（例えば、接点１９ａ及び１９ｂ）の部分との間の境界面に到達するのを阻止する。例えば、何らかの材料が装置１，１ａ, ２，２ａ, １１６、及び１１８のいずれかの保護パッシベーション層３上に置かれたりするなどして保護パッシベーション層３と接触している場合には、音波のうちの反射された部分はその材料には到達しない。この様にして、第２音響ミラー１８は、この材料を圧電層により生成される音波から絶縁させる。
【００６１】
第２音響ミラー１８を採用することの第２の利点は、第２音響ミラー１８がＢＡＷフィルタ１，１ａ, ２、及び２ａの共振器７，１２，７’、及び１２’のほぼ全てと、ＳＣＦ１１６及び１１８の共振器１０９及び１１１のほぼ全てとを覆い、従って溶剤などがこれらの装置に接触して汚染したり傷つけたりするのを防止することである。第２音響ミラー１８がこの様にこれらの層を保護するので、これらの層のために例えば半密封パッケージなどの他の形の保護手段を設ける必要はない。従って、その様な他の形の保護手段に伴うコストは不要であり、装置の総製造コストが相当少なくなる。更に、本発明はＳＡＷ共振器フィルタの替わりにＢＡＷフィルタを採用するものであり、そのＢＡＷフィルタを保護するための保護パッケージは不要であるので、ＳＡＷフィルタが使用される場合に一般に実行する必要のある、それらのフィルタを接合ワイヤを介してパッケージのピンに接続する工程は、不要である。その結果として、本発明のＢＡＷフィルタは、保護パッケージを必要とするフィルタ（例えば、ＳＡＷフィルタ）より小さな寄生成分（例えば、寄生キャパシタンス）を示す可能性がある。更に、本発明のＢＡＷフィルタ１，１ａ, ２、及び２ａ並びにＳＣＦ１１６及び１１８を保護するためのパッケージは不要であるので、それらの個々の装置の全体としてのサイズは、例えば個々の半密封パッケージ付きフィルタより小さくなる可能性がある。
【００６２】
本発明の種々の実施例が提供する他の利点は、保護のために何らかの形の半密封パッケージを必要とするＳＡＷフィルタにではなくて、ＢＡＷフィルタに第２音響ミラーが採用されていることである。例えば、ＳＡＷ装置に音響ミラー又は反射器が採用されたとすると、音波はＳＡＷフィルタの中でこのフィルタの層の表面に平行な方向に伝播するので、その音響ミラーは指間メタライゼーション・パターン（inter-digital metallization patterns）を包含する必要があろう。残念なことに、その様な指間メタライゼーション・パターンが存在するならば、そのＳＡＷ装置に保護用の密封パッケージを使用しなければならない。
【００６３】
本発明は、他の面において、ＢＡＷフィルタを製造してこのフィルタを回路基板に組み付ける方法を提供する。図１９の論理流れ図を参照すると、その方法は、基板上に第１の、下側の音響ミラーを形成するステップ（Ａ）を含んでいる。次のステップ（Ｂ）は、少なくとも１つの共振器を下側音響ミラー上に形成するステップを含む。その少なくとも１つの共振器は、上記のものと同様の１個又は数個のＢＡＷ共振器を含むことができる。例えば、下側音響ミラーの上面に、互いに隣接させて２個以上の共振器を形成することができる。また、例えば、下側音響ミラーの上面に共振器の積み重ね構造を形成して積み重ね水晶構造を作ることができる。入力パッド、出力パッド、及び接地パッドを設けるために共振器の電極のいろいろな部分から接点パッドを形成することもできる。
【００６４】
次のステップ（Ｃ）として、第２の、上側の音響ミラーを前述の少なくとも１つの共振器の相当の部分の上に形成する。この上側音響ミラーをこのフィルタの、例えば下側音響ミラーの一部分を含む他の部分の上に形成してもよい。ステップ（Ｃ）は、第１の、下側の層を前述の少なくとも１つの共振器の上とこの下側音響ミラーの一部分の上とに形成し、第２の、中間の層をこの下層の上に形成し、第３の、上側の層をこの中間層の上に形成するステップを含む。この下層、中層、及び上層は、上記のものと同様の上側音響ミラーを形成する。例えば、下層と上層とは、シリコン、ポリシリコン、アルミニウム、或いはポリマ材料などの、音響インピーダンスの低い材料を含む。また、例えば、中層は、金、モリブデン、或いはタングステンなどの、音響インピーダンスの高い材料を含む。
【００６５】
この方法は、更にステップ（Ｄ）で上側音響ミラーの上層の上に保護パッシベーション層を形成し、接点パッドが設けられる場合にはその接点パッドのための穴を形成するためにステップ（Ｃ）及び（Ｄ）で形成された層をパターン化するステップを含む。保護パッシベーション層と接点パッドも上記のものと同様である。上側音響ミラーは、前述の少なくとも１つの共振器を傷つける可能性のある外来の材料がこの共振器に接触するのを防止する。これらのステップに従ってウェーハ上に２個以上のＢＡＷフィルタを作ることができることが分かる。
【００６６】
その後、ブロック（Ｅ）で選択される組み付け法により、フィルタを回路基板に組み付ける。ブロック（Ｅ）で選択される組み付け法がオンボード組み付け法であるならば、ステップ（Ｆ１）及び（Ｆ２）を実行する。ステップ（Ｆ１）では、ウェーハを切断してチップにする。ステップ（Ｆ２）では、そのチップを接合ワイヤで回路基板の回路に結合させる。
【００６７】
ブロック（Ｅ）で選択される組み付け法がフリップチップ法であるならば、ステップ（Ｇ１）及び（Ｇ２）を実行する。ステップ（Ｇ１）では、例えば、バンプ金属の真空蒸着（例えば、蒸発）又はハンダの電気化学メッキによってハンダ・バンプをフィルタの接点パッド上に形成する。次にウェーハを切断してチップにする。その後、ステップ（Ｇ２）で、回路基板の選択された接点にフリップチップ法でそれらのチップを結合させる。
【００６８】
ブロック（Ｅ）で選択される組み付け法が表面取り付け法である場合には、ステップ（Ｈ１）及び（Ｈ２）を実行する。ステップ（Ｈ１）では、ウェハを切断してチップにし、フィルタのいろいろな部分の上に接点を形成する。それらの接点は、上記の接点（例えば接点１９ａ及び１９ｂ）と同様のものであって、例えば、在来の表面取り付け個別コンポーネントの端子を形成するために使われる方法と同様の銀浸せき法でこの接点を形成することができる。その後、ステップ（Ｈ２）で、表面取り付け法により回路基板の選択された接点パッドにこのチップを結合させる。すでに説明したように、上側音響ミラーは、前述の少なくとも１つの共振器を傷つける可能性のある外来の材料がこの共振器に接触するのを防止する。
【００６９】
本発明をその好ましい実施例に関して具体的に図示し説明をしたけれども、本発明の範囲から逸脱することなくその形及び細部を変更し得ることを当業者は理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】膜とエアギャップとを包含する典型的なバルク音波（ＢＡＷ）共振器の横断面を示す。
【図２】図１のＢＡＷ共振器の上面図である。
【図３】ヴァイアを有する基板を包含する典型的なＢＡＷ共振器の横断面図である。
【図４】基板の一部分に形成されたヴァイア及び膜を有する典型的なＢＡＷ共振器の横断面図である。
【図５】犠牲層を含む典型的なＢＡＷ共振器の横断面図である。
【図６】音響ミラーを含む典型的なＢＡＷ共振器の横断面図である。
【図７】本発明の音響ミラーの層インピーダンスを表わす高インピーダンス伝送線及び低インピーダンス伝送線を示す。
【図８】本発明に従って構成されたＢＡＷフィルタの横断面の側面図である。
【図９】本発明に従って構成されたＢＡＷフィルタの横断面の上面図であり、図８の横断面図は図９の線８−８に沿って描かれており、図９では上側の音響ミラー及び保護層は取り除かれている。
【図１０】本発明の他の実施例に従って構成されたＢＡＷフィルタの横断面の上面図であり、図１０では上側の音響ミラー及び保護層は除去されており、このＢＡＷフィルタのもう一つの横断面の側面図が図８で表されており、図８の横断面図は線８−８に沿って描かれている。
【図１１】図８及び図９のＢＡＷフィルタの略図である。
【図１２】図８及び図１０のＢＡＷフィルタの略図である。
【図１３】本発明の他の実施例に従って構成されたＢＡＷフィルタの横断面の側面図である。
【図１４】本発明の他の実施例に従って構成されたＢＡＷフィルタの横断面の上面図であり、図１３の横断面図は図１４の線１３−１３に沿って描かれており、図１４では上側の音響ミラー及び保護層は除去されている。
【図１５】本発明の他の実施例に従って構成されたＢＡＷフィルタの横断面の上面図であり、図１５では上側の音響ミラー及び保護層は除去されており、このＢＡＷフィルタの横断面の側面図は図１３により表されており、図１３の横断面図は図１５の線１３−１３に沿って描かれている。
【図１６】図１３及び図１４のＢＡＷフィルタの斜視図である。
【図１７】図１３及び図１５のＢＡＷフィルタの斜視図である。
【図１８】回路基板に表面取り付けされた図１６のＢＡＷフィルタを示す。
【図１９】回路基板に表面取り付けされた図１７のＢＡＷフィルタを示す。
【図２０】本発明の方法の論理流れ図である。
【図２１】回路基板に表面取り付けされた本発明のＢＡＷフィルタの横断面を示す。
【図２２】回路基板に表面取り付けされた図２１のＢＡＷフィルタの横断面の正面図である。
【図２３】接合ワイヤによって回路基板の接点に結合された図８のＢＡＷフィルタを示す。
【図２４】フリップチップ法によって回路基板の接点に結合された後の、図８のＢＡＷフィルタを示す。
【図２５】本発明の実施例に従って構成された積み重ね水晶フィルタ（ＳＣＦ）の横断面図であり、このＳＣＦの頂部は音響ミラーを包含している。
【図２６】図２５のＳＣＦの一部分を、音響ミラーを除去して示す上面図である。
【図２７】図２５の線２７−２７に沿って描かれた、図２５の積み重ね水晶フィルタの横断面を示す。
【図２８】本発明の他の実施例に従って構成された積み重ね水晶フィルタの横断面を示す。
【図２９】接合ワイヤによって回路基板の接点に結合された図２７の積み重ね水晶フィルタを示す。
【図３０】フリップチップ法により回路基板の接点に結合された後の、図２７の積み重ね水晶フィルタを示す。
【図３１】回路基板に表面取り付けされた図２８の積み重ね水晶フィルタを示す。
【符号の説明】
１３，３６，９０，９０’： 基板
１０６： 回路基板
２０，２１，２３，８０： ＢＡＷ共振器
１７，１８，７０ ： 音響ミラー
Claims (31)
- バルク型音波（ＢＡＷ）フィルタであって、
基板と、
隣り合う複数のＢＡＷ共振器構造体と、
前記基板と前記隣り合う複数のＢＡＷ共振器構造体との間に配置され、該複数のＢＡＷ共振器構造体にわたる第１音響ミラーと、
前記隣り合う複数のＢＡＷ共振器構造体の上に配置され、該複数のＢＡＷ共振器構造体にわたる第２音響ミラーと、
前記第１の音響ミラーと前記複数のＢＡＷ共振器構造体との間に配置され、前記ＢＡＷ共振器構造体それぞれに電圧を印加するためにパターニングされている第１の電極層と、
前記第２の音響ミラーと前記複数のＢＡＷ共振器構造体との間に配置され、前記ＢＡＷ共振器構造体それぞれに電圧を印加するためにパターニングされている第２の電極層と、
配線基板に表面取り付けするために、外面上に配置され、前記第１の電極層のいずれかのパターンと電気的に接続されて、いずれかが接地電極である複数の外部電極と
を有し、前記第１音響ミラーおよび第２の音響ミラーが、音響インピーダンスの値が第１の値である材料を含む上層と、音響インピーダンスの値が該第１の値より大きい第２の値である材料を含む中層と、音響インピーダンスの値が該第２の値より小さい第３の値である材料を含む下層とからなり、
前記第１音響ミラーの前記第１の電極層に接する層と前記第２音響ミラーの前記第２の電極層に接する層とが共に実質的に非導電性であり、前記第１の電極層および前記第２の電極層それぞれにおいて隣接するパターンが互いに電気的に絶縁されて、第１音響ミラーおよび第２音響ミラーの間に挟まれた各ＢＡＷ共振器構造体が別個の回路素子として動作することを特徴とするＢＡＷフィルタ。 - 前記上層及び下層は、シリコン、ポリシリコン、アルミニウム、及びポリマ材料のうちの１つから成り、前記中層は金、モリブデン、及びタングステンのうちの１つから成ることを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記音響ミラー上に形成された保護パッシベーション層を更に有することを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記保護パッシベーション層は、エポキシ、グロップトップ材料、及び二酸化珪素のうちの１つから成っていて、少なくとも０．２μｍの厚みを有することを特徴とする請求項３に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記外部電極は接点パッドを設けるために露出される部分を有しており、前記接点パッドは前記少なくとも１つの共振器構造体を接合ワイヤを介して配線基板に結合させるためのものであることを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記外部電極は接点パッドを設けるために露出される部分を有しており、前記接点パッドは前記少なくとも１つの共振器構造体をフリップチップ法により配線基板に結合させるためのものであることを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記ＢＡＷフィルタは前記基板上に配置された複数の共振器構造体を有し、前記複数の共振器構造体の各々には前記第１および第２の電極層の前記パターンによって電圧が印加され、第１の前記共振器構造体の前記第１の電極層によるパターンの一部分は第１の接点パッドを設けるために露出されており、第２の前記共振器構造体の前記第１の電極層によるパターンの一部分は第２接点パッドを設けるために露出されており、前記ＢＡＷフィルタは更に前記基板上に配置された第３接点パッドを有し、前記第３接点パッドは露出されて第３及び第４の前記共振器構造体の各々の前記第１の電極層によるパターンに電気的に結合されており、前記第１、第２及び第３の接点パッドはそれぞれ前記第１、第２及び第３の共振器構造体を配線基板に結合させるためのものであることを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記基板上に配置された第４接点パッドを更に有し、前記第４接点パッドは露出されて前記第３及び第４の共振器構造体の各々の前記第１の電極層によるパターンに電気的に結合され、前記第４接点パッドは前記第３及び第４の共振器構造体を配線基板に結合させるためのものであることを特徴とする請求項７に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記ＢＡＷフィルタは前記基板上に配置された複数の共振器構造体を有し、前記共振器構造体の各々は少なくとも２つの電極層によるパターンを含んでおり、前記ＢＡＷフィルタは更に前記ＢＡＷフィルタの外面上に配置された複数の接点を有し、前記接点のうちの少なくとも２つは前記共振器構造体のうちの少なくとも２つの共振器構造体の電極層によるパターンにそれぞれ電気的に結合されており、前記接点は前記ＢＡＷフィルタを配線基板に表面取り付けするためのものであることを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記音響ミラーは、前記少なくとも１つの共振器構造体により生成された音響振動が前記音響ミラーの上面を越えた場所に到達するのを実質的に防止することを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記音響ミラーは、環境汚染物質が前記少なくとも１つの共振器構造体に接触するのを防止することを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記音響ミラーは前記ＢＡＷフィルタの１対の音響ミラーのうちの上側のものであり、前記１対の音響ミラーのうちの下側のものは前記少なくとも１つの共振器構造体と前記基板との間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記少なくとも１つの共振器構造体は積み重ねられた複数の共振器を含むことを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記ＢＡＷフィルタは前記基板上に配置された複数の共振器構造体を有し、前記複数の共振器構造体の各々は複数の電極を有し、前記ＢＡＷフィルタは更に前記ＢＡＷフィルタの外面上に配置された複数の接点を有し、第１の前記共振器構造体の第１の前記電極は第１の前記接点に電気的に結合されており、第２の前記共振器構造体の第１の前記電極は第２の前記接点に電気的に結合されており、第３の前記共振器構造体の第１の前記電極は第３の前記接点に電気的に結合されており、第４の前記共振器構造体の第１の前記電極は前記第３接点に電気的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記第１共振器構造体の第２の前記電極は前記第２及び第３の共振器構造体の各々の第２の前記電極に結合されており、前記第４共振器構造体の第２の前記電極は前記第２共振器構造体の前記第１電極に結合されていることを特徴とする請求項１４に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記第３及び第４の共振器構造体の前記第１電極は第４の前記接点にも電気的に結合されていることを特徴とする請求項１４に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記ＢＡＷフィルタは前記基板上に配置された複数の共振器構造体を有し、前記複数の共振器構造体の各々は複数の電極を有し、第１の前記共振器構造体の第１の前記電極の一部分は第１の接点パッドを設けるために露出されており、第２の前記共振器構造体の第１の前記電極の一部分は第２接点パッドを設けるために露出されており、前記ＢＡＷフィルタは更に前記基板上に配置された第３接点パッドを有し、前記第３接点パッドは露出されて第３及び第４の前記共振器構造体の各々の第１の前記電極に電気的に結合されており、前記第１、第２及び第３の接点パッドはそれぞれ前記第１、第２及び第３の共振器構造体を配線基板に結合させるためのものであることを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記基板上に配置された露出した第４接点パッドを更に有し、前記第４接点パッドは前記第３及び第４の共振器構造体の各々の前記第１の電極に電気的に結合され、前記第４接点パッドは前記第３及び第４の共振器構造体を配線基板に結合させるためのものであることを特徴とする請求項１７に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記ＢＡＷフィルタは前記基板上に配置された複数の共振器構造体を有し、前記共振器構造体の各々は少なくとも２つの電極を含んでおり、前記ＢＡＷフィルタは更に前記ＢＡＷフィルタの外面上に配置された複数の接点を有し、前記接点のうちの少なくとも２つは前記共振器構造体のうちの少なくとも２つの共振器構造体の電極にそれぞれ電気的に結合されており、前記接点は前記ＢＡＷフィルタを配線基板に表面取り付けするためのものであることを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記ＢＡＷフィルタは前記基板上に配置された複数の共振器構造体を有し、前記複数の共振器構造体の各々は複数の電極を有し、前記ＢＡＷフィルタは更に前記ＢＡＷフィルタの外面上に配置された複数の接点を有し、第１の前記共振器構造体の第１の前記電極は第１の前記接点に電気的に結合されており、第２の前記共振器構造体の第１の前記電極は第２の前記接点に電気的に結合されており、第３の前記共振器構造体の第１の前記電極は第３の前記接点に電気的に結合されており、第４の前記共振器構造体の第１の前記電極は前記第３接点に電気的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷ一フィルタ。
- 前記第３及び第４の共振器構造体の前記第１電極は第４の前記接点にも電気的に結合されていることを特徴とする請求項２０に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記少なくとも１つの共振器構造体は積み重ねられた複数の共振器を含んでいて、積み重ね水晶フィルタ構造体を形成していることを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- ＢＡＷフィルタを製作してこのＢＡＷフィルタを回路基板に組み付ける方法であって、
基板上に第１音響ミラーを形成し、実質的に非導電性の面を形成するステップと、
この第１音響ミラーの非導電性の面の上に、ＢＡＷ共振器構造体それぞれに電圧を印加するためのパターンを有する第１の電極層を形成するステップと、
該第１の電極層が形成された前記第１音響ミラーの面の上に複数の共振器構造体を形成するステップと、
この少なくとも１つの共振器構造体の上に、ＢＡＷ共振器構造体それぞれに電圧を印加するためのパターンを有する第２の電極層を形成するステップと、
該第２の電極層が形成された前記共振器構造体の少なくとも相当の部分の上に、共振器構造体に非導電性の面を向けて第２音響ミラーを形成するステップと、
を含み、
複数の共振器構造体を形成するステップは、隣り合う複数のＢＡＷ共振器構造体を前記第１音響ミラー上の一部に形成することにより行われ、
前記ＢＡＷフィルタを回路基板に表面実装するために前記ＢＡＷフィルタの外表面の上に配置される複数の電極を形成するステップを更に含み、
前記第２音響ミラーを形成するステップは、音響インピーダンスの値が第１の値である材料を含む第１の層を前記共振器と前記第１音響ミラーの一部分との上に形成し、音響インピーダンスの値が該第１の値より大きい第２の値である材料を含む第２の層を前記第１の層の上に形成し、音響インピーダンスの値が該第２の値より小さい第３の値である材料を含む第３の層を前記第２の層の上に形成するステップを含み、これにより、別個の回路素子として動作させる各ＢＡＷ共振器構造体が第１音響ミラーおよび第２音響ミラーの間に挟まれた構造を実現することを特徴とする方法。 - 音響インピーダンスの低い前記材料は、シリコン、ポリシリコン、アルミニウム、及びポリマ材料のうちの１つを含んでおり、音響インピーダンスの高い前記材料は、金、モリブデン、及びタングステンのうちの１つを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
- 前記第２音響ミラー上に保護パッシベーション層を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
- 前記共振器構造体を形成するステップと前記第２音響ミラーを形成するステップとの間に、前記第１音響ミラー上に接点パッドを形成するステップが実行されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
- 前記ＢＡＷフィルタの外面上に接点を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの共振器構造体を形成するステップは、隣り合う複数の共振器を前記第１音響ミラー上に形成することによって実行されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの共振器構造体を形成するステップは、積み重ね水晶構造体を形成するために共振器の積み重ね構造体を形成することによって実行されること
を特徴とする請求項２３に記載の方法。 - 前記基板は、Ｓｉ、Ｓｉ０2、ＧａＡｓ、ガラス、セラミックのいずれかの材料から成ることを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
- 前記音響ミラーの連続する層同士の音響インピーダンスの比は、前記基板のインピーダンスが低い値に変換されるほど充分に大きいことを特徴とする請求項１に記載のＢＡＷフィルタ。
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