声表面波器件制造技术

一种声表面波器件包含一非对称双电极，此非对称双电极防止带上反射波和传播声表面波间的失配，并能实现优良的单向性。此声表面波器件包含的非对称双电极，包含有着互不相同宽度的第一和第二条带的一个半波长段。半波长安排成定义一个基本段。此声表面波器件包含配置在一块压电基片上的至少两个基本段。当把基本段的中心作为参考位置时，反射中心矢量角度的绝对值在约４５±１０°或约１３５±１０°以内。换句话说，激励中心和反射中心间的相位差的绝对值在约４５±１０°或约１３５±１０°以内。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于诸如谐振器或滤波器的声表面波器件，尤其涉及具有用作单向叉指换能器或是分散反射器的非对称双电极的声表面波器件。(2)
技术介绍
声表面波器件如声表面波滤波器广泛应用于移动通信设备或广播设备或其他诸如此类的设备中。尤其因为声表面波器件紧凑、轻量、无需调谐和易于制造，该器件适合于用作如便携通信设备中的电子部件。声表面波器件从其结构上大致可分为横向型滤波器和谐振型滤波器。通常，横向型滤波器的优势有(1)群时延偏差小，(2)相位线性较佳，(3)基于加权的通带设计中的高度灵活性。然而，横向滤波器也有着插入损耗较大的缺点。用于声表面波器件的叉指换能器(下简称IDT)对IDT的两面发送和接收声表面波，也就是说，IDT以同等的方式双向地发送和接收声表面波。比如，在横向型滤波器中两个IDT在空间上各自分开预定的距离，从一个IDT发送的声表面波一半由另一个IDT接收，但声表面波从该IDT传播到另一个IDT反面的声表面波会产生损耗。这个损耗被称作“双向损耗”，且在横向型滤波器越来越大的插入损耗中成为一个重大的因素。为了减少上述的双向损耗，提出了多种类型的单向IDT。在这些单向的IDT中，声表面波仅在其一面发送和接收。而且，已开发出了利用这些单向的IDT的低损耗的横向型滤波器。例如，汉默(Hanma)等人已提出在“三次渡越抑制技术”(1976，电气和电子工程师协会超声波技术专题论文汇编第328-331页)中提出一种非对称的双电极。图14即为在此已有技术中非对称双电极所展示的局部剖视平面示意图。在非对称双电极101中，半波长段Z由2个彼此不同宽度的带组成102和103，并沿着声表面波的传播方向重复排列。这种由2个彼此不同宽度的带组成的半波段Z规定的电极叫做“非均衡双电极”或“非对称双电极”。半波长的宽度设为0.5λ。带102的宽度相对较窄设为λ/16。带103的宽度相对较宽设为3λ/16。在带102和带103之间的间隙宽度设为2λ/16。在此半波长段中带102外侧间隙宽度设为λ/16。此半波长段中声表面波传播方向上的带103外侧间隙宽度设为λ/16。在邻接的基本段之间，电极性彼此相反。在上述的非对称双电极中，每一个基本段的反射由一个合成矢量来表达，它产生自综合图15所示带102和103的边缘X1至X4的反射波。图16所示为当参考位置设为基本段的中心时在边缘X1至X4的反射矢量及其合成矢量。从图16中可看出合成矢量V位于角67.5°处，反射中心位于角67.5°/2＝33.75°处。并且，在这个非对称双电极中，带102的外边界X1和带103的外边界X4放置成对半波长段的中心双向对称。因此，在基本段的中心和邻近基本段中最近带的外侧边界之间的距离，彼此也是相等的。所以在非对称的双电极中，激励中心位于基本段Z的中心，且激励中心和反射中心之间产生33.75°相位差。这样，非对称双电极就按单向电极进行工作。作为上述非对称双电极的一个例子，下列表1示出当在ST切割结晶石英基片形成3％膜厚铝膜非对称双电极时的模间耦合系数k12/k0、激励中心角ψ和反射中心角φ相位差以及反射中心角φ。表1 这里，k0是通过IDT进行传播的声表面波的波数。比值k12/k0以及激励中心角ψ和反射中心角φ间的相位差能从有限元方法决定的谐振频率得到，采用的是奥布奇(Obuchi)等人的技术(“基于模耦合理论的声表面波叉指电极激励特性的评估”，日本电子信息和通讯工程师协会技术报告MW90-62)。同样，反射中心角φ由激励中心角ψ和反射中心角φ之间的相位差决定，激励中心从由有限元方法所得电极电荷密度分布的傅里叶变换所获基波分量得到。日本未审查专利申请公告第61-6917号发表作为在上述非对称双电极情况下，通过在半波长段宽度不同安排的带2实现单向电极。日本未审查专利申请公告第61-6917号揭示的电极由于它的2带的非对称性，也应该作为单向电极工作。然而，在日本未审查专利申请公布第61-6917号发表的方法，没有揭示控制反射中心和反射值的方法。另外，没有描述可行的反射中心和反射值。文章《直接数字分析SAW模声表面波耦合方程和它的应用》(第27次EM讨论会预印本，第106-116页，Takeuchi等人著)描述了单向IDT的原理，它在一种结构中提出较宽频带平坦方向性，该结构正负反射元被分散排列在一个单向IDT。然而，在这里，没有对形成可靠性优良的单向IDT的方法进行描述。通常，当使声表面波在仅由IDT构成的没有反射的双带上入射时，由再激励引起反射。因而，在常规的横向型滤波器情况下，产生称为“三次渡越回波”或TTE的波，并引起波纹和其他一些不希望有的波的特性，不利地影响了滤波特性。上述由汉默(Hanma)等人所写的文中揭示了一种借助非对称双电极的声反射波抵消再激励引起的反射的方法。然而，此方法却产生了一个问题，就是当声反射比再激励所引起的反射大时，声反射引起新的波纹。所以，这种抵消再激励反射的方法受压电基片材料和电极材料的限制，因为代表声反射值的反射矢量长度在非对称双电极中是固定的。从另一方面说，文章《关于一种SAW反射器的加权方法》(1999年，日本电子信息通讯工程师协会大会集，第279页，Tajima等人著)揭示对反射器的反射系数进行加权的方法。此方法采用多条有着互不相同宽度的带，并根据带的宽度利用带的反射系数随其宽度的改变。然而，当带的宽度改变时，声速也就随着改变。结果，当试图根据带的宽度而进行加权时，测试方法和装置就需要找到正确的声速，并按照此正确声速改变带的排列。这就造成了设计需要极端高度技术的这个难题。如上所述，已提出利用双带的非对称性按单向电极工作的各种IDT或谐振器，但是常规的非对称双电极并未达到足够的单向性。另外，常规的非对称双电极的反射中心和反射值很难控制。(3)
技术实现思路
为了克服上述的问题，本专利技术的较佳实施例提供了一种利用非对称双电极的声表面波器件，它能得到较好的声表面波传播的单向性，而且可以在每基本段内有效且方便地控制反射量。根据本专利技术的较佳实施例，声表面波器件包括一压电基片和至少两个基本段，该基本段包括一非对称双电极，其中一个半波长段包括彼此宽度不同的第一和第二条带，沿声表面波的传播方向设置至少两个基本段。在这个声表面波器件中，当以至少两个基本段的每一个中心为参考位置时，由综合第一和第二条带边缘反射矢量产生的合成矢量取得的反射中心矢量角绝对值，最好在约45±10°或者约135±10°以内。根据本专利技术的另一个较佳实施例，声表面波器件包括一压电基片和至少两个基本段，该基本段包括一个非对称双电极，其中一个半波长段包括彼此宽度不同的第一和第二条带，沿声表面波的传播方向设置至少两个基本段。在这个声表面波器件中，非对称双电极激励中心和反射中心之间的相位差的绝对值最好在约45±10°或约135±10°以内。根据本专利技术的另一个较佳实施例，声表面波器件包括一压电基片和至少两个基本段，该基本段包括一个非对称双电极，其中一个半波长段包括彼此宽度不同的第一和第二条带，沿声表面波的传播方向设置至少两个基本段。在这个声表面波器件中，当第一和第二条带的边界位置是X1至X4，它们分别为用自由表面和金属表面间的声速差值修正的值时，又当从带边界的标准反射波的合成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声表面波器件，包含 一块压电基片，和 至少两个设置在所述压电基片上的基本段，该至少两个的基本段每个包括一非对称双电极，所述非对称双电极定义一个半波长段并且具有彼此宽度不同的第一和第二条带； 其中，当所述至少两个基本段各自的中心为以下角度范围的参考位置时，从综合第一与第二条带的边界上反射矢量而产生的合成矢量得到的反射中心矢量角的绝对值，其角度范围在约４５±１０°或约１３５±１０°以内。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：神藤始，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]