声波元件、天线双工器和电子设备制造技术

一种声波元件、天线双工器和电子设备。一种声波元件，包括：钽酸锂衬底，具有欧拉角(θ,ψ)，第一分量满足以及电极，设置在所述钽酸锂衬底上并且配置为激发波长λ的主声波，所述电极的密度ρM满足ρM≥ρTi，其中ρTi表示钛(Ti)的密度，并且所述电极的厚度hM满足0.141×exp(‑0.075ρM)λ≤hM≤0.134λ。本申请的实施例最小化了电极的厚度并且抑制了瑞利波杂散信号。

【技术实现步骤摘要】

本申请的多个方面和实施例总体上涉及声波元件(acoustic wave element)，包括该声波元件的天线双工器(duplexer)或双信器(diplexer)，以及包括该声波元件、该天线双工器或该双信器的电子设备。
技术介绍
传统上，其中非漏水平剪切(SH，non-leaky shear horizontal)波沿钽酸锂衬底传播的声波元件已经用作移动通信设备等的滤波器和天线双工器。在这样的声波元件中，通过将SH波的速度配置为小于慢剪切波(SSW)的速度而激发SH波；例如参见US2007/0090898(A1)。
技术实现思路
然而，其中非漏SH波沿钽酸锂衬底传播的声波元件需要增大厚度的叉指换能器(IDT，interdigitated transducer)电极。具体而言，该IDT电极的厚度超过允许漏SH波传播的声波元件的IDT电极厚度的两倍。例如，当钼(Mo)用于IDT电极的材料时，IDT电极的厚度hM对SH波的波长λ的比值hM/λ可能为大于9.5％。这样增大厚度的IDT电极将引起光刻和其它工艺中的工艺限制，并且导致制造困难。此外，钽酸锂的旋转Y轴的切割角应被抑制为小于一般的42°，以确保特定的机电耦合系数k2。这样较小的切割角将导致由于瑞利波而引起的杂散信号。考虑到前述情况，本申请的实施例提供一种如下的声波元件、以及天线双工器或双信器、和使用该声波元件、该天线双工器或双信器的电子设备，在所述声波元件中，非漏SH波沿钽酸锂衬底传播，但是IDT电极的厚度可被最小化并且瑞利波杂散信号可被抑制。根据本申请的一实施例，所述声波元件包括：具有欧拉角的钽酸锂衬底，第一分量满足以及设置在所述钽酸锂衬底上并且配置为激发具有波长λ的主声波的电极，所述电极的密度ρM满足ρM≥ρTi，
其中ρTi表示钛的密度，并且所述电极的厚度hM满足0.141×exp(-0.075ρM)λ≤hM≤0.134λ。在一个实施例中，角度θ可满足-90°-0.5×(-0.2234ρM2+6.9119ρM-8.928)°≤θ≤-90°+0.5×(-0.2234ρM2+6.9119ρM-8.928)°。角度ψ可满足-16°≤ψ≤-2.5°。根据本申请的实施例，所述钽酸锂衬底和所述电极其上可覆盖有温度系数与所述钽酸锂衬底的温度系数相反的绝缘层。所述绝缘层可由二氧化硅构成。所述绝缘层的厚度hS可满足0.08λ≤hS≤0.55λ。根据一些实施例，所述绝缘层其上在沿与所述电极的电极指的延伸方向垂直的方向上取得的横截面中，可具有突起。所述绝缘层中的突起的高度hT还可满足0≤hT≤hM，其中hM是所述电极的厚度。根据一些实施例，角度ψ可满足(-371.81hS2+36.92hS+3.53)°≤ψ≤(-371.81hS2+36.92hS+13.53)°。根据本申请的实施例的一种天线双工器包括接收滤波器和发射滤波器，其至少一个包括所述声波元件。第一频率和第二频率可分别通过所述接收滤波器和所述发射滤波器。根据本申请的实施例的一种双信器包括第一接收滤波器和第二接收滤波器，其至少一个包括所述声波元件。所述第一接收滤波器可配置为接收第一频率带，而所述第二接收滤波器可配置为接收与所述第一频率带不同的第二频率带。根据本申请的实施例的一种电子设备包括所述声波元件、连接到所述声波元件的半导体元件、以及连接到所述半导体元件的再现器件。根据本申请的实施例，可以最小化IDT电极的厚度并且还可以抑制瑞利波杂散信号。此外，可以改善频率特性和使所述设备小型化。将在下面详细论述其它方面、实施例以及这些示例性方面和实施例的优点。这里公开的实施例可以以与这里公开的原理中的至少一种原理相符合的任何方式与其它实施例组合，并且对于“一实施例”、“一些实施例”、“一替代实施例”、“各种实施例”、“一个实施例”等的引用不一定互斥，而是旨在表明所描述的特定特征、结构或特性可被包括在至少一个实施例中。这里，这种术语的出现不一定全部都涉及同一实施例。附图说明下面参照附图论述至少一实施例的各方面，附图无意是按比例绘制的。
包括附图以提供对各方面和实施例的图示和进一步理解，且其并入在说明书中并构成说明书的一部分，但是无意作为对本专利技术的界限的限定。在附图中，各个附图所示的每个相同或几乎相同的部件由相似的数字来表示。为了清楚，可能不是在每幅图中都标注了每个部件。图1A和1B示出根据本申请一实施例的声波元件的示意结构。图2是示出IDT电极的规范化(normalized)厚度的下限与密度之间的关系的曲线图。图3A是示出慢剪切波(SSW)和水平剪切(SH)波的相速度和角度之间的关系的曲线图，而图3B和3C是示出根据图1A和1B的实施例的声波元件的频率特性的曲线图。图4示出规范化机电耦合系数k2和角度θ之间的关系。图5是示出IDT电极的角度差θhigh-θlow和密度之间的关系的曲线图。图6A和6B是分别示出当谐振和反谐振能流角(power flow angle)为零时角度ψ对角度θ的依赖关系的曲线图。图7A是示意性示出天线双工器配置的框图，所述天线双工器包括诸如关于图1A和1B描述的之类的声波元件；而图7B是示意性示出双信器配置的框图，所述双信器包括诸如关于图1A和1B描述的之类的声波元件。图8是示意性示出电子设备的配置的框图，所述电子设备包括诸如关于图1A和1B描述的之类的声波元件。图9A和9B示出根据本申请另一实施例的声波元件的示意结构。图10A是示出根据图9A和9B的实施例的声波元件与现有技术的声波元件之间的、二氧化硅膜的规范化厚度和频率热系数之间的关系的比较结果的曲线图，而图10B和10C示出根据图9A和9B的实施例的两种变型的声波元件的示意结构。图11是示出根据图9A和9B的实施例的声波元件的频率特性的曲线图。图12是示出瑞利波杂散信号(spurious Rayleigh wave signal)的频率和二氧化硅膜的厚度之间的关系的曲线图。图13A是示出角度ψ和瑞利波杂散信号的强度之间的关系的曲线图，而图13B是示出根据图9A和9B的实施例的声波元件的频率特性的曲线图。图14是示出二氧化硅膜的厚度与瑞利波杂散信号被抑制的角度ψ的特定范围的中间值之间的关系的曲线图。图15A是包括根据本申请的各方面的声波元件实施例的模块的一个示例的框图，图15B是包括根据本申请的各方面的双工器实施例的模块的一个示例的框图，而图15C是包括根据本申请的各方面的双信器实施例的模块的一个示例的框图。图16是包括根据本申请的各方面的声波元件实施例的电子设备的一个示例的框图。图17是包括根据本申请的各方面的图7A的天线双工器实施例的电子设备的另一示例的框图。具体实施方式下面参照附图描述声波元件的各方面和实施例。将理解，这里论述的方法和装置的实施例在应用中不限于在下面的说明中阐述的或在附图中示出的构造和部件设置的细节。所述方法和装置能实施在其它实施例中并且能以各种方式实践或实施。这里提供特定实施方式的示例以仅用于示范，而无意成为限制。同样，这里使用的措辞和术语是用于说明，而不应视为限制。这里使用的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变型意味着涵盖其后所列项及其等价物以及附加项。对“或”的引用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声波元件，包括：钽酸锂衬底，具有欧拉角(θ,ψ)，第一分量满足以及电极，设置在所述钽酸锂衬底上并且配置为激发波长λ的主声波，所述电极的密度ρM满足ρM≥ρTi，其中ρTi表示钛Ti的密度，并且所述电极的厚度hM满足0.141×exp(‑0.075ρM)λ≤hM≤0.134λ。

【技术特征摘要】
2015.03.12 US 62/132,0461.一种声波元件，包括：钽酸锂衬底，具有欧拉角(θ,ψ)，第一分量满足以及电极，设置在所述钽酸锂衬底上并且配置为激发波长λ的主声波，所述电极的密度ρM满足ρM≥ρTi，其中ρTi表示钛Ti的密度，并且所述电极的厚度hM满足0.141×exp(-0.075ρM)λ≤hM≤0.134λ。2.如权利要求1所述的声波元件，其中，第二分量θ满足-90°-0.5×(-0.2234ρM2+6.9119ρM-8.928)°≤θ≤-90°+0.5×(-0.2234ρM2+6.9119ρM-8.928)°。3.如权利要求1所述的声波元件，其中，第三分量ψ满足-16°≤ψ≤-2.5°。4.如权利要求1所述的声波元件，还包括温度系数与所述钽酸锂衬底的温度系统相反的绝缘层，所述绝缘层覆盖所述钽酸锂衬底和所述电极。5.如权利要求4所述的声波元件，其中，所述绝缘层由二氧化硅制成。6.如权利要求5所述的声波元件，其中，所述绝缘层的厚度hS满足0.08λ≤hS≤0.55λ。7.如权利要求4所述的声波元件，其中，所述绝缘层包括在沿与所述电极的电极指的延伸方向垂直的方向上取得的横截面中设置在所述电极上方的突起。8.如权利要求7所述的声波元件，其中，所述突起的高度hT和所述电极的厚度hM满足0≤hT≤hM。9.如权利要求4所述的声波元件，其中，第三分量ψ满足(-371.81hS2+36.92...

【专利技术属性】
技术研发人员：小松禎也，清水英仁，藤原城二，鹤成哲也，中村弘幸，
申请(专利权)人：天工松下滤波方案日本有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP