具有减少的二阶非线性的电声转换器制造技术

给出一种具有减少的二阶非线性的转换器。为了减少非线性，所述转换器(IDT)包括在叉指电极(EFI1)和相对而置的汇流排(BB)之间的绝缘区域(IB)，以及用于降低在所述绝缘区域中的电场强(Ey)的介电材料(DM)。

An electroacoustic converter with reduced two order nonlinearity

A converter with reduced two order nonlinearity is presented. In order to reduce nonlinearity, the converter (IDT) includes an insulated area (IB) between an interdigital electrode (EFI1) and a relative bus (BB) and a dielectric material (DM) for reducing the electric field strength (Ey) in the insulated area.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有减少的二阶非线性的电声转换器本专利技术涉及具有减少的通过二阶非线性效果引起的干扰的电声转换器。电声转换器能够使用在HF滤波器中。这些电声转换器在布置在一起且相互接线的情况下能够形成带通滤波器，这些带通滤波器由于其小的结构尺寸良好地适用于便携式通信设备，例如在前端电路中。电声转换器通常包括布置在压电材料例如单晶衬底上的金属结构，该金属结构带有梳形地相互接合的电极结构，该电极结构带有汇流条和叉指电极。通过压电效果，这样的结构在电波与声波之间转换，其中声波半波长λ/2基本上通过相邻的具有不同极性的叉指电极的中间的间距确定。这样的转换器的电声作用区域即声道在此包括彼此并排的具有相反的极化的叉指电极。桩指迄今为止被用于降低起干扰作用的横向效果。例如从文章“在表面声波装置中的二阶非线性的产生机理”(K.Hashimoto、R.Kodaira、T.Omori；2014年IEEE的国际超声研讨会，第791页)中已知，在二次谐振频率的情形下通过在横向方向上产生介电位移D能够出现二阶非线性干扰。例如从文章“用于SAW装置的二阶非线性信号的有效抑制方法”(R.Nakagawa、H.Kyoya、H.Shimizu、T.Kihara；2014年IEEE的国际超声研讨会；第782页)中已知，这样的干扰能够通过分开声道而降低。在改进电特性时的问题在于通过分开被迫引起的声特性的退化。因此存在对于这样的转换器的期望，即该转换器不仅具有良好的电特性尤其减少的二阶非线性而且具有良好的声特性。为此给出根据权利要求1所述的转换器。本专利技术的有利实施方案参阅从属权利要求。电声转换器包括压电材料、彼此并排布置在压电材料上且平行取向的两个汇流排和布置在汇流排之间的用于激励声波的叉指电极。这些叉指电极分别与两个汇流排中的一个接线。转换器此外包括绝缘区域，该绝缘区域布置在叉指电极和分别另一相对而置的汇流排之间且叉指电极与该相对而置的汇流排电分离。此外转换器具有用于降低在绝缘区域中的电场强的介电材料。图3显示了汇流排和叉指电极相对于声波的传播方向X的原则上的布置。叉指电极以一侧与两个汇流排中的一个连接。在分别另一侧上叉指电极与相对而置的汇流排隔绝，以为了避免电短路。彼此并排布置的叉指电极且相应地两个相对而置的汇流排处于不同的电势上。相应于集聚在电极结构上的所属的电负荷，在相反加载电荷的结构组件存在电场。在电极结构之间的区域中场强相对于距离d成倒数：图2显示了转换器的相应的区段且图解说明问题：在常见的转换器中除了传统的叉指电极之外还有指桩与汇流排连接。在桩指和相对而置的电极的叉指电极之间的距离利用dG表示。如果转换器运行，则在金属化物之间存在电场，该电场在y方向上的强度与该距离成倒数：在桩指的端部和相对而置的叉指电极的端部之间的区域称为“间隙”。通过以下方式产生非线性干扰，即介电常数的张量具有不同于零的分量εyyy。由此电场的分量Ey引起介电移位的在y方向上存在的分量Dy：介电移位的分量与电场的分量的平方成比例，这就是为什么电场的时间变化引起介电移位的随着双倍频率的时间变化。相较于图2的已知的转换器结构，当前的转换器在叉指电极尤其一个电极的叉指电极的端部和分别另一相对而置的汇流排之间具有带有介电材料的绝缘区域。在y方向上观察，在此外剩余的桩指的部位处在一个叉指电极的端部和相对而置的汇流排的载有电荷的金属化物之间的空间距离由此扩大。在电荷密度的差相同的情形下且在距离扩大的情形下电场强相应地减小。因此介电移位在横向方向上的分量Dy相应地减小，因此由此造成的二阶干扰同样减小。桩指长度和间隙的宽度Dg的典型的比例为约4/5∶1/5。因此通过相反加载电荷的电极结构的距离的相应变为五倍可实现所造成的二阶干扰减小了倍数52＝25。通过带有介电材料的绝缘区域代替桩指具有缺点，用于制造转换器的过程步骤的耗费更高。相较于普通解决方案即省去桩指，改进了转换器的声性能。压电材料能够为压电衬底。这样的转换器(即在其中在传统的转换器中通过术语“间隙”限定的区域由介电材料填充)的优点在于减小了在衬底中的横向电场强和伴随而来的非线性且减小了在间隙中的声波的激励。在衬底上的电介质从衬底抽取场强。但是寄生总电容能够由此扩大。衬底中的改变是决定性的。可行且有利的是，介电材料在转换器运行时在横向方向上减小了在压电材料中例如在单晶衬底中的电场强E。横向方向在此垂直于声波的传播方向、垂直于纵向且平行于压电材料的表面。叉指电极基本上在横向方向上指向。因此还可行且有利的是，介电材料在转换器运行时在横向方向上减小了在衬底中的介电移位D。可行的是，介电材料包括多个层。这些层能够包括不同材料、具有不同的侧向尺寸和/或具有不同的厚度。可行的是，介电材料作为桩指在绝缘区域中结构化。备选可行的是，介电材料作为使叉指电极与分别的相对而置的汇流排连接但是与该汇流排电绝缘的指结构化。备选同样可行的是，介电材料以两个连续的条带沿着两个汇流排结构化且布置在压电材料上且布置在叉指电极上。可行的是，介电材料具有指，这些指的密度、宽度和高度如此选择，即使得介电指的反射与其余的叉指电极的反射类似或相同。介电材料的声阻抗与其余的叉指电极的声阻抗越好地匹配，声波越能够更好地(因为无干扰地)传播。可行的是，所述介电材料具有指，这些指在重叠区域中与相对而置的汇流排的叉指电极重叠且介电材料在该重叠区域中布置在叉指电极上。同样可行的是，介电材料具有指，这些指在重叠区域中与相对而置的汇流排的叉指电极重叠并且叉指电极在该重叠区域中布置在介电材料上。如果介电材料在重叠区域中在压电材料和叉指电极之间。则在叉指电极和压电材料之间的压电耦合减小，而声耦合由于叉指电极的材料的存在理想地未改变。由此能够改进声波的传播，因为在指端部处的声波的激励减小且由此能够获得更好地相应于声波的传播特性的激励特性。但是这样的重叠也是有利的，即在该重叠中介电材料布置在叉指电极上，因为这样的重叠相比于相应的材料在边界面处齐平结束在制造技术方面可更简单地实现。此外可行的是，转换器具有温度补偿的材料层。用于温度补偿的材料层遮盖叉指电极的暴露的上侧、压电材料的暴露的上侧和介电材料的暴露的上侧。用于温度补偿的材料层的声阻抗在此不同于叉指电极和介电材料的声阻抗。可行的是，压电材料包括LiNbO3(铌酸锂)。可行的是，LiNbO3具有晶体切割红光128XY。叉指电极的材料能够包括A1(铝)作为主要组成部分。介电材料能够包括SiO2(二氧化硅)。可行的是，压电材料包括LiTaO3(钽酸锂)。可行的是，LiTaO3具有根据针对晶体切割的IEEE定义的晶体切割YX1/42。叉指电极的材料能够包括Cu(铜)作为主要组成部分。介电材料能够包括Ta2O5(五氧化二钽)或GeO2(二氧化锗)作为主要组成部分。另外的压电材料如石英同样是可行的。备选可行的是，介电材料与压电材料一致，该压电材料还用作为在电极结构之下的载体衬底。后者是可行的且可通过以下方式实现，即电极结构和介电材料嵌入或布置在压电材料的上侧处的相应成形的凹口中。在通过良好的声阻抗匹配改进的实施方式中，叉指电极的高度为声波波长λ的8％。叉指电极的宽度为声波半波长λ/2的60％，这相应于60％的金属化比例η。介电材料具有指，该指的高度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有减少的二阶非线性的电声转换器(IDT)，其包括‑压电材料(PM)，‑彼此并排布置在所述压电材料(PM)上且平行取向的两个汇流排(BB)，‑布置在所述汇流排(BB)之间的用于激励声波的叉指电极(EF)，这些叉指电极分别与两个汇流排(BB)中的一个接线，‑绝缘区域(IB)，该绝缘区域布置在所述叉指电极(EF)和分别另一相对而置的汇流排(BB)之间且所述叉指电极(EF)与所述汇流排(BB)电分离，‑用于降低在所述绝缘区域(IB)中的电场强的介电材料(DM)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.27 DE 102015120654.41.一种具有减少的二阶非线性的电声转换器(IDT)，其包括-压电材料(PM)，-彼此并排布置在所述压电材料(PM)上且平行取向的两个汇流排(BB)，-布置在所述汇流排(BB)之间的用于激励声波的叉指电极(EF)，这些叉指电极分别与两个汇流排(BB)中的一个接线，-绝缘区域(IB)，该绝缘区域布置在所述叉指电极(EF)和分别另一相对而置的汇流排(BB)之间且所述叉指电极(EF)与所述汇流排(BB)电分离，-用于降低在所述绝缘区域(IB)中的电场强的介电材料(DM)。2.根据上述权利要求所述的转换器，其中所述介电材料(DM)在所述转换器(IDT)运行期间在横向方向上减小在所述压电材料(PM)中的电场强。3.根据上述权利要求中任一项所述的转换器，其中所述介电材料(DM)在所述转换器(IDT)运行期间在横向方向上减小在所述压电材料(PM)中的介电移位。4.根据上述权利要求中任一项所述的转换器，其中所述介电材料(DM)包括多个层。5.根据上述权利要求中任一项所述的转换器，其中所述介电材料(DM)作为桩指(SM)在所述绝缘区域(IB)中结构化。6.根据权利要求1至4中任一项所述的转换器，其中所述介电材料(DM)作为使所述叉指电极(EF)与分别的相对而置的汇流排(BB)连接且电绝缘的指(F)结构化。7.根据权利要求1至4中任一项所述的转换器，其中所述介电材料(DM)以两个连续的条带(S)沿着两个汇流排(BB)结构化且布置在所述压电材料(PM)上且布置在所述叉指电极(EF)上。8.根据上述权利要求中任一项所述的转换器，其中所述介电材料(DM)具有指(F)，这些指的密度、宽度和高度如此选择，即使得介电指(F)的反射与所述叉指电极(EF)的反射相同。9.根据上述权利要求中任一项所述的转换器，其中所述介电材料(DM)具有指(F)，这些指的密度、宽度和高度如此选择，即使得在所述绝缘区域(IB)中的声速度与在所述叉指电极(EF...

【专利技术属性】
技术研发人员：维尔纳·吕勒，马库斯·迈尔，托马斯·埃布纳，
申请(专利权)人：追踪有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US