用于SAW滤波器装置中的源抑制的换能器结构制造方法及图纸

一种用于表面声波装置的换能器结构，所述换能器结构包括指叉梳状电极对(302、304)，其中，所述指叉梳状电极对(302、304)包括属于不同梳状电极(302、304)且具有节距p的邻近电极元件(306、308)，所述节距p被定义为两个邻近电极元件(306、308)之间的边缘到边缘的电极元件距离，所述节距p满足布拉格条件；其特征在于，所述指叉梳状电极对(302、304)包括至少一个区域(316)，在该区域中两个或更多个邻近电极元件(306、308)属于同一梳状电极(302、304)同时彼此具有对应于所述节距p的边缘到边缘距离。本发明专利技术也涉及一种表面声波滤波器装置。

Transducer structure for source suppression in SAW filter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于SAW滤波器装置中的源抑制的换能器结构本专利技术涉及表面声波滤波器装置，更具体地，涉及用于表面声波滤波器装置的换能器结构。近年来，表面声波(surfaceacousticwave，SAW)装置被用于越来越多的实际应用中，诸如，滤波器、传感器及延迟线。特别是，SAW滤波器由于无需使用复杂电路即可形成低损耗高阶带通滤波器的能力而在移动电话应用中颇受关注。因此，SAW滤波器相比于其他滤波器技术在性能及尺寸方面提供显著的优势。在典型的表面声波装置中，一个或更多个叉指换能器(inter-digitatedtransduces，IDTs)用于利用特定材料的压电效应将声波转换为电信号，或将电信号转换为声波。叉指换能器(IDT)包含具有设置于压电基板上的指叉状金属指的相对梳齿(combs)。通过电刺激这些金属指可在基板上建立表面声波。反之，通过在换能器下方的压电基板材料中传播的表面声波可在金属指上诱导出电信号。SAW装置通常使用由单片石英、LiNbO3或LiTaO3晶体制成的晶片作为压电材料。然而，根据所使用的压电材料，压电基板的使用受到高温度敏感性或弱机电耦合性的影响而导致滤波器的通带特性表现不佳。一种方法导致将复合基板用于这种装置。复合基板可包含形成于基底基板上的一层或更多层。基板顶部上的单一层体设计是优选的选择，因为它设计简单并且允许使用非压电的基底基板，只要该顶部单一层体由压电材料制成即可。具有强耦合性(例如，机电系数ks2大于1％)与温度稳定性(例如，频率温度系数(temperaturecoefficientoffrequency，TCF)小于10ppm/K)的结合的复合基板将增强SAW装置的性能，并提供设计灵活性。复合基板让基底基板的材料有很多的选择，并且可以选择具有高声波传播速度的基底基板材料(诸如，金刚石、蓝宝石、碳化硅甚至硅)。通过在考虑材料的频率温度系数(TCF)的情况下调整所使用的材料，与在压电基板上制造的装置相比，还可以降低在复合基板上制造的装置的温度敏感性。例如，可使用具有相反的频率温度系数(TCF)的两种材料，这导致SAW装置在整个温度范围内在频谱上更加稳定。也可以使用热膨胀性小于顶层的热膨胀性的基板，从而加强复合热膨胀性以及使TCF减少。最后，相比于单独使用压电基板，复合基板的材料的选择、材料的组合、材料的取向及顶部单一层体的厚度提供了广泛的设计可能性，这在高频滤波的领域中提供了改善SAW装置的空间。然而，到目前为止，虽然基于复合结构的一些SAW滤波器装置可提供良好的温度特性，但在滤波器通带的性能上所述SAW滤波器装置仍遭受明显的退化(如US5,998,907中公开的)，这造成较高的插入损耗及通带变窄的问题，将使其不适合应用于移动应用。此外，对应于在界面压电层/基板处反射的表面处产生的激发模式，基于复合基板的SAW滤波器装置也表现出高寄生模式水平。一旦压电层的层厚度大于半波长，通常会观察到此效果。由于在基板底面与空气之间的界面处的反射，对于基于厚度约为250μm或更小的较薄基板的SAW滤波器实际上也可以观察到此效果。这会在滤波器的通带之外造成所谓“拍击效应(rattleeffect)”，降低滤波器装置的性能，尤其是带外抑制(out-bandrejection)。已尝试多种方法来解决这些虚共振，例如在DE102017108483中，通过在界面添加额外的层体来减少反射，或者如在US2017/0104470中，通过调整遍及换能器的不同部分上的换能器结构的电极节距。但是这样的方法给SAW滤波器装置带来了制造约束和限制。因此，仍然需要改善位于复合基板上的SAW滤波器的性能。本专利技术的目的在于通过提供一种设置于复合基板上且具有改善的参数的表面声波滤波器装置以克服上述所提到的缺点。本专利技术的目的可通过一种用于表面声波装置的换能器结构来实现，所述换能器结构形成于声波传播基板上，所述换能器被调整以适于联接到电负载和/或电源，所述换能器结构包括：指叉梳状电极对，其形成于所述基板上，其中，所述指叉梳状电极对包括属于不同梳状电极且具有节距p的邻近电极元件，所述节距p被定义为两个邻近电极元件之间的边缘到边缘的电极元件距离，所述节距p满足由p＝λ/2给出的布拉格条件，λ为所述换能器的工作声波波长；其特征在于，所述指叉梳状电极对包括至少一个区域，在该区域中两个或更多个邻近电极元件属于同一梳状电极，同时彼此具有对应于所述节距p的边缘到边缘距离。换能器的工作声波波长λ对应于换能器结构的共振频率fr，即，fr＝V/2p＝V/λ，V为声波传播基板中的声波传播速度。可以在布拉格条件下在同步模式中使用换能器结构并修改换能器结构的至少一个区域，以便可以降低换能器结构的电声源密度而不修改换能器结构的特性特征。事实上，电声源由连接到交变/不同的电位的两个邻近的电极元件所限定。因此，连接到相同电位的至少两个或更多个邻近的电极元件会导致装置中一个或更多个电声源的抑制。因此，产生并检测到的声波较少。因此可通过抑制换能器结构中一个或更多个电声源来控制换能器结构的声波的激发和检测效率，而不修改换能器结构的特性特征。此外，因为已知复合基板或薄块基板会导致SAW滤波器装置的滤波器特性中的寄生模式，所以在换能器结构中通过抑制一个或更多个电声源使SAW滤波器装置中存在的换能器结构的机电耦合系数ks2减小，会导致所存在或检测到的这些寄生模式的减少。这里，考虑总体换能器长度以及换能器结构的电极元件数量，可以将换能器结构中的机电耦合系数ks2减小与电声源密度成比例的倍数。根据本专利技术的变型，换能器结构可以包含形成于所述基板上的指叉梳状电极对，其中，所述指叉梳状电极对包括属于不同梳状电极且具有节距p的邻近电极元件，所述节距p被定义为两个邻近电极元件之间的边缘到边缘的电极元件距离，所述节距p满足由p＝λ/2给出的布拉格条件，λ为所述换能器的工作声波波长，并且其中，所述电极元件都具有相同的几何形状；其特征在于，所述指叉梳状电极对包括至少一个区域，在该区域中两个或更多个邻近电极元件属于同一梳状电极，同时彼此具有对应于所述节距p的边缘到边缘距离并且具有相同的几何形状。在一个变型中，所有的电极元件具有相同的几何形状。同样在这些变型中，可以在布拉格条件下在同步模式中使用换能器结构并修改换能器结构的至少一个区域，以降低换能器结构的电声源密度。因此可以通过抑制换能器结构中一个或更多个电声源来控制换能器结构的声波的激发和检测效率。此外，考虑总体换能器长度以及换能器结构的电极数量，可以将换能器结构中的机电耦合系数ks2减小与电声源密度成比例的倍数。因此，可以减少存在的或至少检测到的由于换能器结构中的基板中反射的电声波而造成的寄生模式。根据本专利技术的变型，所述换能器结构包括多个区域，所述多个区域具有属于同一梳状电极的两个或更多个电极元件。从而在换能器结构中增加了电声源的抑制，并且使得能够进一步减小换能器的机电耦合系数ks2。因此，也可以减少存在的或至少由换能器结构检测到的由于基板中反射的电声波而造成的寄生模式。根据本专利技术的变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于表面声波装置的换能器结构，所述换能器结构形成于声波传播基板(210、310、410、502、610)上，所述换能器结构被调整以适于联接到电负载和/或电源，所述换能器结构包括：/n指叉梳状电极对(202、204、302、304、402、404、602、604)，所述指叉梳状电极对形成于所述基板(210、310、410、502、610)上，其中，所述指叉梳状电极对(202、204、302、304、402、404、602、604)包括属于不同梳状电极(202、204、302、304、402、404、602、604)且具有节距p的邻近电极元件(206、208、306、308、406、408、606、608)，所述节距p被定义为两个邻近电极元件(206、208、306、308、406、408、606、608)之间的边缘到边缘的电极元件距离，所述节距p满足由p＝λ/2给出的布拉格条件，λ为所述换能器的工作声波波长，并且其中，所述电极元件(206、208、306、308、406、408、606、608)都具有相同的几何形状；/n其特征在于，/n所述指叉梳状电极对(202、204、302、304、402、404、602、604)包括至少一个区域(218、316、416、614)，在该区域中两个或更多个邻近电极元件(206、208、306、308、406、408、606、608)属于同一梳状电极(202、204、302、304、402、404、602、604)同时彼此具有对应于所述节距p的边缘到边缘距离并且具有相同的几何形状。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180316 FR 18522771.一种用于表面声波装置的换能器结构，所述换能器结构形成于声波传播基板(210、310、410、502、610)上，所述换能器结构被调整以适于联接到电负载和/或电源，所述换能器结构包括：
指叉梳状电极对(202、204、302、304、402、404、602、604)，所述指叉梳状电极对形成于所述基板(210、310、410、502、610)上，其中，所述指叉梳状电极对(202、204、302、304、402、404、602、604)包括属于不同梳状电极(202、204、302、304、402、404、602、604)且具有节距p的邻近电极元件(206、208、306、308、406、408、606、608)，所述节距p被定义为两个邻近电极元件(206、208、306、308、406、408、606、608)之间的边缘到边缘的电极元件距离，所述节距p满足由p＝λ/2给出的布拉格条件，λ为所述换能器的工作声波波长，并且其中，所述电极元件(206、208、306、308、406、408、606、608)都具有相同的几何形状；
其特征在于，
所述指叉梳状电极对(202、204、302、304、402、404、602、604)包括至少一个区域(218、316、416、614)，在该区域中两个或更多个邻近电极元件(206、208、306、308、406、408、606、608)属于同一梳状电极(202、204、302、304、402、404、602、604)同时彼此具有对应于所述节距p的边缘到边缘距离并且具有相同的几何形状。


2.根据权利要求1所述的换能器结构，所述换能器结构包括多个区域(218、316、416、614)，所述多个区域具有属于同一梳状电极(202、204、302、304、402、404、602、604)的两个或更多个电极元件(206、208、306、308、406、408、606、608)。


3.根据权利要求1或2所述的换能器结构，其中，所述电极元件(206、208、306、308、406、408、606、608)为电极指或叉状指，所述叉状指包括处于相同电位的两个或更多个相邻电极指。


4.根据前述权利要求中任一项所述的换能器结构，其中，具有属于同一梳状电极(202、204、302、304、402、404、602、604)的两个或更多个邻近电极元件(206、208、306、308、406、408、606、608)的区域(218、316、416、614)不是周期性分布的，特别是，是随机分布的。


5.根据前述权利要求中任一项所述的换能器结构，其中，具有属于同一梳状电极(204)的两个或更多个邻近电极元件(208)的所述至少一个区域(218)，特别是所述至少一个区域(218)中的各区域，包括偶数个属于同一梳状电极(204)的邻近电极元件(208_4、208_5)，特别是仅两个属于同一梳状电极(204)的邻近电极元件(208_4、208_5)。


6.根据前述权利要求中任一项所述的换能器结构，其中，具有属于同一梳状电极(304、404、602)的两个或更多个邻近电极元件(308、408、606)的所述至少一个区域(316、416、614)，特别是所述至少一个区域(316、416、614)中的各区域，包括奇数个属于同一梳状电极(304、404、602)的邻近电极元件(308_5、308_6、308_7、408_4、408_5、408_6、408_9、408_10、408_11、606_16、606_17、606_18)，特别是仅三个属于同一梳状电极(304、404、602)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·巴朗德拉斯，F·伯纳德，E·库久，
申请(专利权)人：福瑞斯恩系统，
类型：发明
国别省市：法国;FR