專(zhuān)利名稱(chēng)：平衡濾波器結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備的諧振器結(jié)構(gòu)，尤其涉及體聲波濾波器結(jié)構(gòu)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種權(quán)利要求1前序部分所述的射頻濾波器結(jié)構(gòu)。
移動(dòng)電信正朝著更小更復(fù)雜的手提設(shè)備方向發(fā)展。這種發(fā)展增加了對(duì)移動(dòng)通信裝置中使用的元件和結(jié)構(gòu)小型化的需求。這種發(fā)展也涉及射頻(RF)濾波器結(jié)構(gòu)，日益提高的小型化應(yīng)當(dāng)能承受相當(dāng)大的功率級(jí)，具有很陡的通帶邊沿和低損耗。
現(xiàn)有技術(shù)的移動(dòng)電話(huà)中使用的RF濾波器通常是離散表面聲波(SAW)或陶瓷濾波器。表面聲波(SAW)諧振器一般具有與

圖1所示相類(lèi)似的結(jié)構(gòu)。表面聲諧振器利用固體表面的表面聲振動(dòng)模式，在該模式下，振動(dòng)限制到固體表面，從表面向外快速衰減。SAW諧振器一般包括壓電層100和兩個(gè)電極122、124。例如濾波器這樣的不同諧振器結(jié)構(gòu)由SAW諧振器生成。SAW諧振器的優(yōu)點(diǎn)是尺寸非常小，但卻不能承受大功率級(jí)。
在半導(dǎo)體晶片上構(gòu)建薄膜體聲波諧振器是已知的，例如硅(Si)或砷化鎵(GaAs)晶片。例如，K.M.Lakin和J.S.Wang在1981年2月1日在A(yíng)pplied Physics Letters，Vol.38，No.3，pp.125-127發(fā)表的題目為“Acoustic Bulk Wave Composite Resonators”的文章中，公開(kāi)了一種體聲波諧振器，它包括濺射在硅(Si)膜片上的氧化鋅(ZnO)薄膜壓電層。此外，Hiroaki Satoh，Yasuo Ebata，HitoshiSuzuki，和Choji Narahara在15 Proc.39th Annual Symp.Freq.Control，pp.361-366，1985發(fā)表的題目為“An Air-Gap TypePiezoelectric Composite Thin Film Resonator”文章中，公開(kāi)了一種具有橋結(jié)構(gòu)的體聲波諧振器。
圖2示出了具有橋結(jié)構(gòu)的體聲波諧振器的一個(gè)例子。結(jié)構(gòu)包括淀積在基板200上的膜片130。諧振器還包括膜片上的底部電極110、壓電層100和頂部電極120。通過(guò)腐蝕掉犧牲層在膜片和基板之間建立間隙210。間隙充當(dāng)聲隔離器，實(shí)質(zhì)上使振動(dòng)的諧振器結(jié)構(gòu)與基板隔離。
體聲波諧振器仍未得到廣泛應(yīng)用，部分是由于尚未出現(xiàn)將這種諧振器和其他電路合并起來(lái)的可行方式。但是，BAW諧振器與SAW諧振器相比有很多優(yōu)點(diǎn)。例如，BAW結(jié)構(gòu)可以更好地承受大功率級(jí)。
下面，首先描述某些類(lèi)型的BAW諧振器。
體聲波諧振器一般裝配在硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、玻璃或陶瓷基板上。所用的另一陶瓷基板類(lèi)型是氧化鋁。BAW設(shè)備一般利用不同的薄膜制造工藝制造，例如濺射、真空蒸發(fā)或化學(xué)汽相淀積。BAW設(shè)備利用壓電薄膜層產(chǎn)生體聲波諧振器。根據(jù)設(shè)備的尺寸和材料，典型BAW設(shè)備的諧振頻率是0.5GHz至5GHz，BAW諧振器顯示出晶體諧振器的典型的串聯(lián)和并聯(lián)諧振。諧振頻率主要由諧振器的材料和諧振器層的尺寸確定。
典型的BAW諧振器由三個(gè)基本元件構(gòu)成-聲敏壓電層，-壓電層兩側(cè)上的電極，以及-與基板聲隔離。
壓電層例如可以是能制成薄膜的ZnO，AlN，ZnS或其他壓電材料。再一個(gè)例子，鐵電陶瓷也可以用作壓電材料。例如，使用PbTiO3和Pb(ZrxTi1-x)O3和其他所說(shuō)的鈦酸鋯酸鑭鉛族。
優(yōu)選地，形成電極層所用的材料為具有高聲阻抗的導(dǎo)電材料。電極可以由任何合適金屬構(gòu)成，例如鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、銀(Ag)、金(Au)和鉈(Ta)?；逡话阌衫鏢i、SiO2、GaAs、玻璃或陶瓷材料構(gòu)成。
聲隔離可以用例如下列工藝產(chǎn)生-用基板通孔，-用微機(jī)械橋結(jié)構(gòu)，或者-用聲鏡結(jié)構(gòu)。
在通孔和橋結(jié)構(gòu)中，聲反射表面是器件上下的空氣界面。橋結(jié)構(gòu)-般利用犧牲層加工，將犧牲層腐蝕掉生成獨(dú)立式結(jié)構(gòu)。利用犧牲層能使用各種不同的基板材料，原因是基板不需作大的修改，通孔結(jié)構(gòu)也是如此。橋結(jié)構(gòu)還可以利用腐蝕麻點(diǎn)結(jié)構(gòu)生成，在這種情況下，BAW諧振器下面基板或材料層內(nèi)的麻點(diǎn)必須被腐蝕掉，以便生成獨(dú)立式橋結(jié)構(gòu)。
圖3示出了用不同方式生成橋結(jié)構(gòu)的-個(gè)例子。在BAW結(jié)構(gòu)的其他層淀積之前，首先淀積和構(gòu)圖犧牲層135。在犧牲層135的頂部局部淀積和構(gòu)圖其余的BAW結(jié)構(gòu)。在其余的BAW結(jié)構(gòu)完成之后，犧牲層135被腐蝕掉。圖3還示出了基板200、膜片層130、底部電極110、壓電層100和頂部電極120。犧牲層可以用例如金屬或聚合物作為材料來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。
在通孔結(jié)構(gòu)中，諧振器通過(guò)從BAW諧振器結(jié)構(gòu)的主要部分下面腐蝕掉基板而與基板聲隔離。圖4示出了BAW諧振器的通孔結(jié)構(gòu)。圖4示出了基板200、膜片層130、底部電極110、壓電層100和頂部電極120。通孔211已經(jīng)被腐蝕通過(guò)整個(gè)基板。由于需要腐蝕，通孔結(jié)構(gòu)通常僅用Si或GaAs基板來(lái)實(shí)現(xiàn)。
將BAW諧振器與基板相隔離的另一方式是利用聲鏡結(jié)構(gòu)。聲鏡結(jié)構(gòu)通過(guò)將聲波反射到諧振器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)隔離。聲鏡一般包括在中心頻率處具有一個(gè)四分之一波長(zhǎng)厚度的若干層，交互的層具有不同聲阻抗。聲鏡中層的數(shù)量一般為3至9的奇整數(shù)。兩個(gè)連續(xù)層的聲阻抗比應(yīng)當(dāng)大，以便為BAW諧振器送出盡可能低的聲阻抗，而不是基板材料相對(duì)高的阻抗。高阻抗層的材料可以是金(Au)、鉬(Mo)、鎢(W)，低阻抗層的材料例如可以是硅(Si)、多晶硅(poly-Si)、二氧化硅(SiO2)、鋁(Al)或者聚合物。由于在利用聲鏡結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)中，諧振器與基板隔離且基板修改不大，所以可以用各種不同的材料作為基板。聚合物層可以由具有低損耗特性和低聲阻抗的任何聚合物材料構(gòu)成。由于在聲鏡結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)的其他層淀積過(guò)程中會(huì)達(dá)到相對(duì)高的溫度，因此優(yōu)選地，聚合物材料能承受至少350℃的溫度。聚合物層可以由例如聚酰亞胺、回旋線(xiàn)(cyclotene)、碳基材料、硅基材料或其他合適材料構(gòu)成。
圖5示出了聲鏡結(jié)構(gòu)頂部上的BAW諧振器的例子。圖5示出了基板200、底部電極110、壓電層100和頂部電極120。本例中，聲鏡結(jié)構(gòu)150包括三層150a、150b。兩層的150a由第一材料形成，其間的第三層150b由第二材料形成。第一和第二材料的聲阻抗與前述不同。材料的順序可以改變。例如，高聲阻抗的材料可以在中間，低聲阻抗的材料可以在中間材料的兩側(cè)，反之亦然。底部電極也可以用作聲鏡的一個(gè)層。
圖6a示出了用體聲波諧振器構(gòu)建的網(wǎng)格濾波器結(jié)構(gòu)的示意性方框圖。由BAW諧振器構(gòu)成的網(wǎng)格濾波器的通常設(shè)計(jì)是使得四個(gè)諧振器中的兩個(gè)即諧振器A比諧振器B具有更高的諧振頻率。通常，諧振器A的串聯(lián)諧振是在或接近諧振器B的并聯(lián)諧振頻率，該頻率為濾波器的中心頻率。獲得諧振頻率之差的方式例如可以與一般在具有梯層結(jié)構(gòu)的BAW諧振器中所采取的方式相同，即通過(guò)增加B諧振器的一層的厚度或者在B諧振器的頂部上淀積附加層。附加層，有時(shí)稱(chēng)為調(diào)諧層，可以是金屬或絕緣層。這種網(wǎng)格結(jié)構(gòu)布局的一個(gè)例子見(jiàn)圖6所示。通常，諧振器的尺寸由濾波器的期望阻抗級(jí)確定。阻抗級(jí)主要由諧振器的固有并聯(lián)電容C0確定，即頂部和底部電極之間的電容。這種濾波器頻率響應(yīng)的一個(gè)例子見(jiàn)圖7所示。與該結(jié)構(gòu)有關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是通帶邊沿不是很陡，這可以從圖7從看出。
本發(fā)明的目的是提供一種具有改善的頻率特性的濾波器結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的再一目的是提供一種與現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)格濾波器相比在通帶以外具有很陡衰減斜率的通帶濾波器結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是通過(guò)構(gòu)建具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的體聲波濾波器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，其中兩個(gè)諧振器的面積與另兩個(gè)諧振器的面積不同，以便在濾波器的頻率響應(yīng)中建立很陡的通帶邊沿。優(yōu)選地，濾波器結(jié)構(gòu)還包括第二網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，用于提高濾波器結(jié)構(gòu)的阻帶抑制比和允許使用簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)。級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)允許以輸入和輸出端口的電極處于同一層的方式來(lái)構(gòu)建濾波器結(jié)構(gòu)，從而不需要在壓電層上制造通孔，大大簡(jiǎn)化了制造過(guò)程。優(yōu)選地，聲鏡結(jié)構(gòu)用作聲隔離，以便進(jìn)一步簡(jiǎn)化濾波器結(jié)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征在于濾波器結(jié)構(gòu)獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分。根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)通信裝置，其特征在于移動(dòng)通信裝置獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分。從屬權(quán)利要求進(jìn)一步描述了本發(fā)明實(shí)施例。
本發(fā)明的新穎性特征在所附的權(quán)利要求中特別提出。從以下結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施例的描述中可以更好地理解本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)、其操作方法以及目的和優(yōu)點(diǎn)。
下面參考附圖僅以舉例方式詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例，附圖中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的表面聲波諧振器，
圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的體聲波諧振器，圖3示出了具有橋結(jié)構(gòu)的體聲波諧振器結(jié)構(gòu)，圖4示出了具有通孔結(jié)構(gòu)的體聲波諧振器，圖5示出了通過(guò)聲鏡結(jié)構(gòu)與基板隔離的體聲波諧振器，圖6a和6b示出了利用體聲波諧振器實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，圖7示出了圖6a和6b中所示結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)，圖8示出了本發(fā)明實(shí)施例的體聲波濾波器結(jié)構(gòu)，圖9示出了圖8的結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)的例子，圖10示出了濾波器結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)，其中具有相同尺寸的諧振器的常規(guī)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與圖8的濾波器結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)，圖11示出了這種濾波器結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)的例子，它包括兩個(gè)串聯(lián)連接的現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)格濾波器，圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濾波器結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，其中，具有不同尺寸的諧振器的兩個(gè)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接，圖13示出了本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，其中四個(gè)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接，以及圖14示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)通信裝置的方框圖。
圖1-7的說(shuō)明與早些時(shí)候給出的技術(shù)狀態(tài)說(shuō)明相關(guān)聯(lián)。圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
根據(jù)本發(fā)明，濾波器結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的四個(gè)諧振器中，其中兩個(gè)諧振器的面積大于另外兩個(gè)的面積。面積大的諧振器是圖6a中以B為標(biāo)記的諧振器，或者是圖6a中以A為標(biāo)記的諧振器。換言之，面積較大的兩個(gè)諧振器包括第一諧振器和第二諧振器，第一諧振器將第一端口PORT A的第一線(xiàn)連接到第二端口PORT B的第一線(xiàn)，第二諧振器將第二端口的第二線(xiàn)連接到第二端口的第二線(xiàn)。在本說(shuō)明書(shū)尤其是所附的權(quán)利要求書(shū)中，諧振器的面積這一術(shù)語(yǔ)指諧振器的橫截面積，橫截面處于基本與基板表面平行的平面內(nèi)。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的濾波器機(jī)械結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。圖8示出了底部電極110、頂部電極120和電極之間的壓電層100。盡管在圖8的例子中，四個(gè)諧振器的壓電層是分離的，但在本發(fā)明的不同實(shí)施例中，諧振器的壓電層形成單一的連續(xù)層。在這種實(shí)施例中，諧振器的面積主要由頂部電極和底部電極重疊處的重疊面積確定。
更具體地說(shuō)，圖8公開(kāi)了一種濾波器結(jié)構(gòu)，它具有第一信號(hào)線(xiàn)、第二信號(hào)線(xiàn)、第三信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)，所述結(jié)構(gòu)包括-具有第一面積的第一體聲波諧振器，-具有第一面積的第二體聲波諧振器，-具有第二面積的第三體聲波諧振器，以及-具有第二面積的第四體聲波諧振器，其中，所述第一體聲波諧振器連接在第一信號(hào)線(xiàn)和第三信號(hào)線(xiàn)之間，所述第二體聲波諧振器連接在第二信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)之間，所述第三體聲波諧振器連接在第一信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)之間，所述第四體聲波諧振器連接在第二信號(hào)線(xiàn)和第三信號(hào)線(xiàn)之間，所述第一面積與所述第二面積不同。此外，濾波器結(jié)構(gòu)可以包括第一信號(hào)端口和第二信號(hào)端口，第一信號(hào)端口包括第一信號(hào)線(xiàn)和第二信號(hào)線(xiàn)，第二信號(hào)端口包括第三信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)。
諧振器A和B的相對(duì)大小不同導(dǎo)致接近通帶的頻率響應(yīng)比現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的陡。如圖9所示，圖中示出了圖8網(wǎng)格濾波器結(jié)構(gòu)頻率響應(yīng)的例子，其中A諧振器面積與B諧振器面積之比為1.2。從圖9可以看出，衰減增長(zhǎng)得比圖7所示現(xiàn)有技術(shù)情況要更快。但是，阻帶抑制在進(jìn)一步遠(yuǎn)離通帶的頻率處被減小。但這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)將第二網(wǎng)格級(jí)加到濾波器結(jié)構(gòu)上加以解決。
圖10示出了濾波器結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)，其中具有大小基本相同的諧振器的常規(guī)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與圖8的濾波器結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)。從圖10可以看出，最后得到的頻率響應(yīng)既有很陡的通帶邊沿，又有良好的阻帶抑制。圖11示出了濾波器結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)，該結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)串聯(lián)的常規(guī)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。從圖11可見(jiàn)，通帶邊沿當(dāng)然比圖7所示的一個(gè)常規(guī)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的情況陡，但不象圖10一樣陡。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，組合的濾波器結(jié)構(gòu)包括一個(gè)具有四個(gè)諧振器的BAW網(wǎng)格和一個(gè)具有大小基本相同的諧振器的BAW網(wǎng)格，所述四個(gè)諧振器的BAW網(wǎng)格中，兩個(gè)諧振器面積與另兩個(gè)諧振器面積不同。
更具體地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的濾波器結(jié)構(gòu)包括-具有第一面積的第一體聲波諧振器，-具有第一面積的第二體聲波諧振器，
-具有第二面積的第三體聲波諧振器，以及-具有第二面積的第四體聲波諧振器，-第五體聲波諧振器，-第六體聲波諧振器，-第七體聲波諧振器，-第八體聲波諧振器，其中，所述第一體聲波諧振器連接在第一信號(hào)線(xiàn)和第三信號(hào)線(xiàn)之間，所述第二體聲波諧振器連接在第二信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)之間，所述第三體聲波諧振器連接在第一信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)之間，以及所述第四體聲波諧振器連接在第二信號(hào)線(xiàn)和第三信號(hào)線(xiàn)之間，所述第五體聲波諧振器連接在第三信號(hào)線(xiàn)和所述第五信號(hào)線(xiàn)之間，所述第六體聲波諧振器連接在第四信號(hào)線(xiàn)和所述第六信號(hào)線(xiàn)之間，所述第七體聲波諧振器連接在第三信號(hào)線(xiàn)和所述第六信號(hào)線(xiàn)之間，以及所述第八體聲波諧振器連接在第四信號(hào)線(xiàn)和所述第五信號(hào)線(xiàn)之間，所述第一面積與所述第二面積不同。此外，這種濾波器結(jié)構(gòu)包括第一信號(hào)端口和第二信號(hào)端口，第一信號(hào)端口包括第一信號(hào)線(xiàn)和第二信號(hào)線(xiàn)，第二信號(hào)端口包括第五信號(hào)線(xiàn)和第六信號(hào)線(xiàn)。
所述第五、第六、第七和第八體聲波諧振器面積可以基本相似。但是，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可以將兩個(gè)具有圖8結(jié)構(gòu)的濾波器串聯(lián)連接。這種實(shí)施例示于圖12。圖12示出了底部電極110和頂部電極120，以及兩個(gè)信號(hào)端口PORT A、PORT B。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，圖12中未示出壓電層這樣的其他層。在這種實(shí)施例中，所述第五體聲波諧振器具有第三面積，所述第六體聲波諧振器具有第三面積，所示第七體聲波諧振器具有第四面積，所述第八體聲波諧振器具有第四面積，所述第三面積與所述第四面積不同。
如圖12所示的級(jí)聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)在于輸入和輸出端口PORT A、PORT B兩者都可以在頂部電極層中。由于不需進(jìn)入底部電極層進(jìn)行信號(hào)連接，這又使它能夠脫離未構(gòu)圖的壓電層，即允許壓電層覆蓋整個(gè)基板晶片。因此，減小了所需掩膜的數(shù)量，縮短了工藝時(shí)間，降低了成本。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以和本說(shuō)明書(shū)中所描述的大多數(shù)基本BAW結(jié)構(gòu)一起使用，但利用具有聲鏡隔離的BAW諧振器可以獲得最簡(jiǎn)單的濾波器結(jié)構(gòu)。用聲鏡隔離實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)導(dǎo)致簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有-實(shí)現(xiàn)聲鏡結(jié)構(gòu)的多層高低阻抗層，-底部電極層，-壓電層，-頂部電極層，以及-造成前述諧振頻移的一些諧振器上的調(diào)諧層。
但這種層結(jié)構(gòu)僅有三層需要構(gòu)圖，即電極層和調(diào)諧層，導(dǎo)致掩膜數(shù)量很少以及快速廉價(jià)的生產(chǎn)過(guò)程。
級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)可以用如圖12所示的更多數(shù)量的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖13示出了包括四個(gè)網(wǎng)格子結(jié)構(gòu)200的級(jí)聯(lián)濾波器結(jié)構(gòu)的例子。從圖13可以看出，級(jí)聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)帶來(lái)了結(jié)構(gòu)的輸入和輸出端口處于同一電極層中的好處，其中存在偶數(shù)個(gè)網(wǎng)格子結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，級(jí)聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用方式是輸入和輸出電極都在底部電極層中。
圖14中，示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的移動(dòng)通信裝置方框圖。移動(dòng)通信裝置的接收機(jī)部分包括第一接收機(jī)濾波器組302a，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波；接收機(jī)放大器605，放大接收到的信號(hào)；第二接收機(jī)濾波器組302b，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)一步濾波；混頻器610，將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本頻帶；接收機(jī)塊630，解調(diào)和解碼信號(hào)；以及耳機(jī)650或揚(yáng)聲器650，產(chǎn)生可聽(tīng)的接收信號(hào)。濾波器組一般由多個(gè)濾波器和開(kāi)關(guān)構(gòu)成，通過(guò)移動(dòng)通信裝置的控制塊640選擇期望的濾波器與開(kāi)關(guān)一起使用。每個(gè)濾波器組中濾波器的數(shù)量及其性能可以根據(jù)具體應(yīng)用需要加以選擇。發(fā)射機(jī)部分包括話(huà)筒656；發(fā)射機(jī)塊635，對(duì)將發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行編碼并執(zhí)行其他必要的信號(hào)處理；調(diào)制器615，產(chǎn)生調(diào)制后的射頻信號(hào)；第一發(fā)射機(jī)濾波器組302d；發(fā)射機(jī)放大器606；以及第二發(fā)射機(jī)濾波器組302c。移動(dòng)通信裝置還包括天線(xiàn)601，振蕩器塊620，控制塊640，顯示器652和鍵盤(pán)654?？刂茐K640控制接收機(jī)塊、發(fā)射機(jī)塊和振蕩器塊的運(yùn)行，通過(guò)顯示器652向用戶(hù)顯示信息，通過(guò)鍵盤(pán)654從用戶(hù)接收命令。濾波器組302a、302b、302c和302d都可以具有如圖8a所示的結(jié)構(gòu)。本說(shuō)明書(shū)中所描述的其他創(chuàng)造性的濾波器結(jié)構(gòu)也可以用于濾波器組302a、302b、302c和302d。接收機(jī)濾波器組302a、302b用于限制接收機(jī)從接收帶接收的噪音和干擾信號(hào)。在發(fā)射側(cè)，發(fā)射濾波器組302c、302d可以清除發(fā)射電路在期望的發(fā)射頻率以外產(chǎn)生的噪音。振蕩器塊620也可以包括濾波器塊，用于去除來(lái)自振蕩器電路的輸出的不想要的噪音。
與現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)格BAW濾波器結(jié)構(gòu)相比，根據(jù)本發(fā)明的濾波器結(jié)構(gòu)具有改進(jìn)的頻率特性。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在通帶以外具有更陡的衰減斜率。使用例如結(jié)合圖12所述的聲鏡隔離的級(jí)聯(lián)濾波器結(jié)構(gòu)也很容易制造，因?yàn)閴弘妼硬恍璞粯?gòu)圖，這減少了所需的生產(chǎn)步驟數(shù)。此外，因?yàn)樵谠搶?shí)施例中，濾波器的輸入和輸出端口是在同一層，無(wú)需制造穿過(guò)壓電層以實(shí)現(xiàn)從頂部電極層到底部電極層電連接的通孔，提高了結(jié)構(gòu)的可靠性。
盡管由于前述結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及這種結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程簡(jiǎn)單而使得在級(jí)聯(lián)的網(wǎng)格濾波器結(jié)構(gòu)中使用聲鏡隔離的BAW諧振器是有利的，但本發(fā)明決不僅限于這種結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例可以在網(wǎng)格濾器結(jié)構(gòu)中使用任何基本的BAW結(jié)構(gòu)，例如通孔或橋結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的諧振器結(jié)構(gòu)用于其他類(lèi)型的小型無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)結(jié)構(gòu)中，其中需要小尺寸的設(shè)備元件。例如，根據(jù)本發(fā)明的濾波器結(jié)構(gòu)可用于無(wú)繩電信系統(tǒng)的內(nèi)建(in-building)的基站，例如蜂窩電信系統(tǒng)或其他類(lèi)型的無(wú)繩電話(huà)系統(tǒng)。此外，根據(jù)本發(fā)明的濾波器結(jié)構(gòu)可用于例如便攜式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理和遙控設(shè)備內(nèi)埋置的無(wú)線(xiàn)電鏈路元件中。
根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，用淀積在基板上的諧振器結(jié)構(gòu)作為基板，其他元件附著在基板上。例如，基板可以為其他元件提供接線(xiàn)，作為基板表面上的導(dǎo)電圖案實(shí)現(xiàn)接線(xiàn)。隨后將集成電路這樣的元件焊接在基板上。例如，用倒裝焊接工藝可以將來(lái)封裝的集成電路直接焊接在基板上。當(dāng)用玻璃作為基板材料時(shí)，由于玻璃基板的低成本使得允許生產(chǎn)相對(duì)較大的基板，因此，除了已淀積的諧振器結(jié)構(gòu)以外，這種基板還能容納其他元件，所以該實(shí)施例尤其有利。
在前述本發(fā)明不同實(shí)施例中列舉的材料僅是例子，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本說(shuō)明書(shū)所述的結(jié)構(gòu)中采用其他材料。例如，聲鏡結(jié)構(gòu)的高阻抗層可以由例如Au、Mo或W這樣的金屬制造。但是，高阻抗層最好由絕緣材料制造，例如ZnO、Al2O3、AlN、ZrN、Si3N4、鉆石、碳氮化物、碳化硼、WC、W2C、WC(4％Co)，或者其他耐火金屬碳化物、HfO2、Y2O3、ZrO2、Nb2O5、SnO2、Ta2O5、TiO2、CeO2、IrO2，或其他硬重氧化物。聲鏡結(jié)構(gòu)的低阻抗層可以由例如Si、多晶硅、As2S3、BN、B、石墨、SiO2、NaCl、LiCl、聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂、尼龍、聚乙烯、聚苯乙烯、以及其他碳或硅聚合物。實(shí)施例中，例如在使用橋型BAW結(jié)構(gòu)的濾波器結(jié)構(gòu)中使用犧牲層，犧牲層可以用各種不同的材料形成。例如，犧牲層可以用銅(Cu)作為材料生產(chǎn)。聚合物優(yōu)選能在其他層淀積過(guò)程中承受相對(duì)高溫的聚合物。聚合物可以是例如聚四氟乙烯或其派生物，聚苯硫，多醚酮(polyetheretherketone)，聚(對(duì)亞苯基苯雙中唑)(para phenylene benzobismidazole)、聚(對(duì)亞苯基苯雙惡唑)(para phenylene benzobisoxazole)，聚(對(duì)亞苯基苯雙中唑)(para phenylene benzobismidazole)，聚(對(duì)亞苯基苯雙噻唑)(para phenylene benzobisthiazole)，聚酰亞胺、聚酰亞胺硅氧烷，乙烯醚，聚苯，聚對(duì)亞苯基二甲基-n，聚對(duì)亞苯基二甲基-f，或者苯環(huán)丁烯(benzocyclobutene)。犧牲層也可以由現(xiàn)有技術(shù)中使用的其他材料形成，例如氧化鋅(ZnO)。但是，最好使用前述金屬或聚合物。
從上面的描述來(lái)看，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本發(fā)明范圍內(nèi)作出各種修改。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但可以在其上作出很多修改和變形，所有這些修改和變形都落在本發(fā)明的主題和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種濾波器結(jié)構(gòu)，具有第一信號(hào)線(xiàn)、第二信號(hào)線(xiàn)、第三信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)包括具有第一面積的第一體聲波諧振器，具有第一面積的第二體聲波諧振器，具有第二面積的第三體聲波諧振器，以及具有第二面積的第四體聲波諧振器，其中所述第一體聲波諧振器連接在第一信號(hào)線(xiàn)和第三信號(hào)線(xiàn)之間，所述第二體聲波諧振器連接在第二信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)之間，所述第三體聲波諧振器連接在第一信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)之間，所述第四體聲波諧振器連接在第二信號(hào)線(xiàn)和第三信號(hào)線(xiàn)之間，所述第一面積與所述第二面積不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征在于，濾波器結(jié)構(gòu)還包括第一信號(hào)端口和第二信號(hào)端口，第一信號(hào)端口包括第一信號(hào)線(xiàn)和第二信號(hào)線(xiàn)，第二信號(hào)端口包括第三信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征在于，濾波器結(jié)構(gòu)還包括第五信號(hào)線(xiàn)和第六信號(hào)線(xiàn)，以及第五體聲波諧振器，第六體聲波諧振器，第七體聲波諧振器，第八體聲波諧振器，其中，所述第五體聲波諧振器連接在第三信號(hào)線(xiàn)和所述第五信號(hào)線(xiàn)之間，所述第六體聲波諧振器連接在第四信號(hào)線(xiàn)和所述第六信號(hào)線(xiàn)之間，所述第七體聲波諧振器連接在第三信號(hào)線(xiàn)和所述第六信號(hào)線(xiàn)之間，以及所述第八體聲波諧振器連接在第四信號(hào)線(xiàn)和所述第五信號(hào)線(xiàn)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征在于，濾波器結(jié)構(gòu)還包括包括第一信號(hào)端口和第二信號(hào)端口，第一信號(hào)端口包括第一信號(hào)線(xiàn)和第二信號(hào)線(xiàn)，第二信號(hào)端口包括第五信號(hào)線(xiàn)和第六信號(hào)線(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第五體聲波諧振器具有第三面積，所述第六體聲波諧振器具有第三面積，所示第七體聲波諧振器具有第四面積，以及所述第八體聲波諧振器具有第四面積，其中所述第三面積與所述第四面積不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第五、第六、第七和第八體聲波諧振器面積基本相似。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征在于，濾波器結(jié)構(gòu)還包括聲鏡結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述諧振器的壓電層包括單一的連續(xù)材料層。
9.根據(jù)權(quán)利要求的濾波器結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一、第二、第五和第六信號(hào)線(xiàn)在壓電層的同一側(cè)。
10.包括濾波器的移動(dòng)通信裝置，所述濾波器具有第一信號(hào)線(xiàn)、第二信號(hào)線(xiàn)、第三信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)，其特征在于，所述濾波器還包括具有第一面積的第一體聲波諧振器，具有第一面積的第二體聲波諧振器，具有第二面積的第三體聲波諧振器，以及具有第二面積的第四體聲波諧振器，其中所述第一體聲波諧振器連接在第一信號(hào)線(xiàn)和第三信號(hào)線(xiàn)之間，所述第二體聲波諧振器連接在第二信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)之間，所述第三體聲波諧振器連接在第一信號(hào)線(xiàn)和第四信號(hào)線(xiàn)之間，所述第四體聲波諧振器連接在第二信號(hào)線(xiàn)和第三信號(hào)線(xiàn)之間，所述第一面積與所述第二面積不同。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備的諧振器結(jié)構(gòu),尤其涉及體聲波濾波器結(jié)構(gòu)。體聲波濾波器結(jié)構(gòu)用網(wǎng)格結(jié)構(gòu)構(gòu)建,其中兩個(gè)濾波器的面積與另兩個(gè)不同以在濾波器的頻率響應(yīng)中建立很陡的通帶邊沿。優(yōu)選地,濾波器結(jié)構(gòu)還包括提高濾波器結(jié)構(gòu)阻帶抑制比和允許使用簡(jiǎn)單機(jī)械結(jié)構(gòu)的第二網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。級(jí)聯(lián)的機(jī)構(gòu)允許以輸入和輸出端口的電極處于同一層的方式構(gòu)建濾波器結(jié)構(gòu),從而不需要在壓電層上制造通孔,大大簡(jiǎn)化了制造過(guò)程。聲鏡結(jié)構(gòu)用作聲隔離以便簡(jiǎn)化濾波器結(jié)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H04B1/16GK1258960SQ9912751
公開(kāi)日2000年7月5日 申請(qǐng)日期1999年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月30日
發(fā)明者J·埃萊 申請(qǐng)人:諾基亞流動(dòng)電話(huà)有限公司