电声转换器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及电声转换器及其制造方法，具体地说明了一种具有在横向上发射的声波的减小的损耗的电声转换器。为此，该转换器包括中心激励区域（ZAB）、毗邻中心激励区域（ZAB）的内边缘区域（IRB）、毗邻内边缘区域的外边缘区域（ARB）以及毗邻外边缘区域的汇流排（SB）的区域。所述区域的纵向速度被调节为使得获得活塞模态的激励谱。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2010年9月15日、申请号为201080062298.9、专利技术名称为“具有通过横向发射减小的损耗和通过抑制横向模态改善的性能的电声转换器的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及例如应用在SAW或GBAW－HF滤波器中的电声转换器、以及用于制造这样的转换器的方法。根据本专利技术的转换器由于减小的声波横向发射而具有较小的损耗以及由于抑制横向模态而具有改善的性能。
技术介绍
利用声波－例如表面声波（SAW＝surfaceacousticwave，表面声波）或者经引导的体声波（GBAW＝guidedbulkacousticwave，经引导的体声波）－工作的器件将HF信号转换成声波并且反过来将声波转换成HF信号。为此，SAW或者GBAW器件包括电极指，所述电极指布置在压电衬底上或者压电层上。在纵向上、即在声波传播的方向上，并排地布置电极指，所述电极指一般交替地与第一和第二汇流排（Busbar（汇流排））连接。声轨迹是衬底或压电层的、在该器件运行器件传播表面声波的区域。电极指处于声轨迹中并且因此处于声区域中。汇流排处于声轨迹的侧向边缘区域中。在纵向上，声轨迹通常受到反射器的限制，以便减小由于声波在纵向上的发射造成的能量损耗。利用声波工作的器件的损耗机制在于，声波在纵向或横向上离开声轨迹。尤其是由于声轨迹的有限孔径，可能通过衍射效应产生横向声模态。这样的模态干扰传输特性，并且是一种损耗机制。开发利用声波工作的器件、尤其是用于移动无线电应用的表面波滤波器时的重点是，获得在良好的传输特性情况下具有较小损耗机制－例如没有干扰性的横向模态或者具有减小的干扰性横向模态－的器件。从公开文献DE10331323A1中公知了利用SAW工作的转换器，其中通过在汇流排中布置凹陷来减小由于横向振荡造成的损耗。从专利文献US7,576,471B1中公开了利用SAW工作的器件，其中提高处于中心激励区域（“CenterRegion（中心区）”）与汇流排区域（“BusbarRegion（汇流排区）”）之间的区域中的电极指的厚度。但是在此，该应用限于所谓的“弱耦合的”衬底。电声耦合常数k2是声波与HF信号之间的耦合强度的度量。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，说明一种电声转换器，其具有较小的横向损耗并且与强耦合的压电衬底兼容。根据本专利技术，该任务由根据如下所述的电声转换器来解决。在第一变型方案中，本专利技术说明了一种电声转换器，其布置在声轨迹中。该转换器包括压电衬底以及两个布置在其上的电极，所述电极分别具有与汇流排连接、彼此咬合的电极指以用于激励声波。该转换器具有加重层和覆盖层，而且被构造为使得声波在多个与声轨迹平行延伸的区域中经历不同的纵向传播速度。该转换器还具有拥有第一纵向速度的中心激励区域；具有在两侧毗邻中心激励区域的内边缘区域，在所述内边缘区域中，纵向速度与中心激励区域的纵向速度不同；具有毗邻内边缘区域的外边缘区域，在所述外边缘区域中，纵向速度比在内边缘区域中高；具有毗邻外边缘区域的汇流排的区域，在所述汇流排的区域中，纵向速度比在外边缘区域中小；其中并且;其中kx是波矢量在纵向上的分量，ky是波矢量在横向上的分量，并且k0是主传播方向上的波矢量。该纵向传播速度是声波在纵向上的速度。该转换器包括具有第一纵向速度的中心激励区域。内边缘区域在两侧毗邻该中心激励区域，在所述内边缘区域中，纵向速度在中心激励区域中的纵向速度不同。外边缘区域毗邻内边缘区域。在外边缘区域中，纵向速度比在内边缘区域中高。外边缘区域可以用于波引导。其宽度于是为宽得足以实现波引导―例如将受束缚的模态衰减到零。汇流排的区域毗邻电声转换器的外边缘区域。在电声转换器的汇流排的区域中，纵向速度比在外边缘区域中小。衬底具有凸的慢度（Slowness）（德语：Langsamkeit）。该慢度是速度的倒数。该慢度与在衬底中传播的声波的波矢量k成比例。凸慢度的存在等价于衬底的各向异性因子Г，该各向异性因子Г大于－1：。在此，各向异性因子由下列等式来定义：其中kx是波矢量在纵向上的分量，ky是波矢量在横向上的分量，并且k0是声波的主传播方向上的波数。纵向x上的主传播方向是通过布置电极指来给定的。主传播方向垂直于电极指延伸。在此，上述等式近似地对下式成立：。在第一变型方案的实施方式中，内边缘区域中的纵向速度比在中心激励区域中低。在一个实施方式中，汇流排区域中的纵向速度低于内边缘区域中的纵向速度。在一个实施方式中，外边缘区域中的纵向速度高于中心激励区域中的纵向速度。在第二变型方案中，本专利技术提供了一种电声转换器，其布置在声轨迹中。该转换器包括压电衬底和两个布置在其上的电极，所述电极分别具有与汇流排连接、彼此咬合的电极指以用于激励声波。该转换器具有加重层和覆盖层，而且被构造为使得声波在多个与声轨迹平行延伸的区域中经历不同的纵向传播速度。该转换器还具有拥有第一纵向速度的中心激励区域；具有在两侧毗邻中心激励区域的内边缘区域，在所述内边缘区域中，纵向速度与中心激励区域的纵向速度不同；具有毗邻内边缘区域的外边缘区域，在所述外边缘区域中，纵向速度比在内边缘区域中高；具有毗邻外边缘区域的汇流排的区域，在汇流排的区域中，纵向速度比在外边缘区域中小；其中并且;其中kx是波矢量在纵向上的分量，ky是波矢量在横向上的分量，并且k0是主传播方向上的波矢量。该转换器包括具有第一纵向速度的中心激励区域。内边缘区域在两侧毗邻该中心激励区域，在所述内边缘区域中，纵向速度与中心激励区域中的纵向速度不同。外边缘区域毗邻内边缘区域。在外边缘区域中，纵向速度比在中心激励区域中高。汇流排的区域毗邻电声转换器的外边缘区域。在电声转换器的汇流排的区域中，纵向速度比在外边缘区域中小。汇流排的区域如此大，使得可以在这些区域中进行波引导。与第一变型方案相反，汇流排的区域用于波引导。衬底具有凹的慢度。凹慢度的存在等价于衬底的各向异性因子Г，该各向异性因子Г小于－1：。在第二变型方案的一个实施方式中，内边缘区域中的纵向速度比在中心激励区域中高。在一个实施方式中，外边缘区域中的纵向速度高于内边缘区域中的纵向速度。在一个实施方式中，汇流排区域中的纵向速度低于中心激励区域中的纵向速度。电声转换器的、纵向速度在横向上变化的这样的构型得出纵向速度的一种横向谱，在所述横向谱中，能够传播所谓的“活塞模态（Psitonmode）”。活塞模态是一种振荡模态，其特点在于，压电材料的原子的最大偏转的谱在激励区域内基本上是恒定的，并且在声轨迹以外本文档来自技高网...

【技术保护点】
电声转换器，－布置在声轨迹中；－具有压电衬底；－具有两个布置在衬底上的电极，所述电极分别具有与汇流排连接、彼此咬合的电极指（EF）以用于激励声波；－具有加重层；－具有覆盖层；－其中转换器被构造为使得声波在多个与声轨迹平行延伸的区域（ZAB,IRB,ARB,SB）中经历不同的纵向传播速度；－具有拥有第一纵向速度的中心激励区域（ZAB）；－具有在两侧毗邻中心激励区域的内边缘区域（IRB），在所述内边缘区域（IRB）中，纵向速度与中心激励区域（ZAB）的纵向速度不同；－具有毗邻内边缘区域（IRB）的外边缘区域（ARB），在所述外边缘区域（ARB）中，纵向速度比在内边缘区域（IRB）中高；－具有毗邻外边缘区域（ARB）的汇流排（SB）的区域，在所述汇流排（SB）的区域中，纵向速度比在外边缘区域（ARB）中小；－其中并且;－其中kx是波矢量在纵向上的分量，ky是波矢量在横向上的分量，并且k0是主传播方向上的波矢量。

【技术特征摘要】
2010.01.25 DE 102010005596.41.电声转换器，
－布置在声轨迹中；
－具有压电衬底；
－具有两个布置在衬底上的电极，所述电极分别具有与汇流排连接、彼此咬合的电极
指（EF）以用于激励声波；
－具有加重层；
－具有覆盖层；
－其中转换器被构造为使得声波在多个与声轨迹平行延伸的区域（ZAB,IRB,ARB,SB）
中经历不同的纵向传播速度；
－具有拥有第一纵向速度的中心激励区域（ZAB）；
－具有在两侧毗邻中心激励区域的内边缘区域（IRB），在所述内边缘区域（IRB）中，纵
向速度与中心激励区域（ZAB）的纵向速度不同；
－具有毗邻内边缘区域（IRB）的外边缘区域（ARB），在所述外边缘区域（ARB）中，纵向速
度比在内边缘区域（IRB）中高；
－具有毗邻外边缘区域（ARB）的汇流排（SB）的区域，在所述汇流排（SB）的区域中，纵向
速度比在外边缘区域（ARB）中小；
－其中并且;
－其中kx是波矢量在纵向上的分量，ky是波矢量在横向上的分量，并且k0是主传播方向
上的波矢量。
2.电声转换器，
－布置在声轨迹中；
－具有压电衬底；
－具有两个布置在衬底上的电极，所述电极分别具有与汇流排连接、彼此咬合的电极
指（EF）以用于激励声波；
－具有加重层；
－具有覆盖层；
－其中转换器被构造为使得声波在多个与声轨迹平行延伸的区域（ZAB,IRB,ARB,SB）
中经历不同的纵向传播速度；
－具有拥有第一纵向速度的中心激励区域（ZAB）；
－具有在两侧毗邻中心激励区域的内边缘区域（IRB），在所述内边缘区域（IRB）中，纵
向速度与中心激励区域（ZAB）的纵向速度不同；
－具有毗邻内边缘区域（IRB）的外边缘区域（ARB），在所述外边缘区域（ARB）中，纵向速
度比在内边缘区域（IRB）中高；
－具有毗邻外边缘区域（ARB）的汇流排（SB）的区域，在汇流排（SB）的区域中，纵向速度
比在外边缘区域（ARB）中小；
－其中并且;
－其中kx是波矢量在纵向上的分量，ky是波矢量在横向上的分量，并且k0是主传播方向
上的波矢量。
3.根据权利要求1所述的电声转换器，其中内边缘区域（IRB）中的纵向速度比在中心激
励区域（ZAB）中低。
4.根据权利要求2所述的电声转换器，其中内边缘区域（IRB）中的纵向速度比在中心激
励区域（ZAB）中高。
5.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中所述汇流排和电极指（EF）布置在压
电衬底上，所述压电衬底具有比石英高的电声耦合效率。
6.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指（EF）至少在沿着横向的片段
中在内边缘区域（IRB）内比在中心激励区域（ZAB）中宽。
7.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指（EF）至少在沿着横向的片段
中在内边缘区域（IRB）内比在中心激励区域（ZAB）中窄。
8.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指（EF）的宽度至少在沿着横向
的片段中在内边缘区域（IRB）内线性地改变。
9.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指（EF）至少在沿着横向的片段
中在内边缘区域（IRB）内比在中心激励区域（ZAB）中高。
10.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指（EF）在中心激励区域（ZAB）
中比在内边缘区域（IRB）、外边缘区域（ARB）或汇流排（SB）的区域中高。
11.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指（EF）在内边缘区域（IRB）内
的高度至少在沿着横向的片段中阶梯式地改变。
12.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指（EF）在内边缘区域（IRB）内
的高度至少在沿着横向的片段中线性地增加。
13.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中在内边缘区域（IRB）中的电极指
（EF）上至少在侧面片段中布置有所述加重层的与电极材料不同的导电或介电材...

【专利技术属性】
技术研发人员：W鲁伊勒，M迈耶，U勒斯勒，M豪泽，I布莱尔，KC瓦格纳，W绍尔，M雅各布，T埃布纳，E施米德哈默，S贝雷克，C埃格斯，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE