表面声波器件及其所用的压电基体制造技术

公开了一种紧凑并且频带宽的用于中频的表面声波器件。也公开了一种具有高的机电耦合因子和低的ＳＡＷ速度的用于表面声波器件的压电基体。表面声波器件由压电基体１和成型于压电基体１上的交叉指型电极２，２组成。压电基体１具有Ｃａ↓［３］Ｇａ↓［２］Ｇｅ↓［４］Ｏ↓［１４］型的晶体结构，可用化学式Ｃａ↓［３］ＴａＧａ↓［３］Ｓｉ↓［２］Ｏ↓［１４］来表示。发现用欧拉角（Φ，θ，φ）表示的压电基体从单晶切割出的切割角和压电基体上表面声波的传播方向在表示为－２．５°≤Φ≤２．５°，３０°≤θ≤９０°，和－６５°≤φ≤６５°的区内。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种表面声波器件及其所用的压电基体。近年来，包括携带式活动电话的各种移动通讯终端器件已被广泛使用。非常希望减少这种终端器件的尺寸和重量以使其更加轻便。为了减小终端器件的尺寸和重量，实质上必须使它们的电子部件的尺寸和重量减小。基于此，可使尺寸和重量减小的表面声波器件，即表面声波滤波器通常用在终端器件的高中频部件中。这种器件由位于其压电基体表面的用于激发、接收、反射和传播表面声波的交叉指型电极组成。用于表面声波器件的压电基体重要的性能是表面波速(SAW速度)，滤波器中心频率或谐振器谐振频率的温度系数(频率温度系数TCF)，以及机电耦合因子(K2)。下表1列出了目前已知的常用于表面声波器件的压电基体的性能。有关这些性能的详细内容，可参考Yasutaka，SHIMIZU，“SAW材料的传播性能及其目前的应用”，电子学会学报，信息与通讯工程A，Vol.J76-A，NO.2，PP.129-137(1993)。下文中，用于表面声波器件的压电基体将参考表1中的标识。表1 从表1中可以看出，目前已知的压电基体可分成包括128LN，64LN和36LT的具有高的SAW速度和高的机电耦合因子的一组和包括LT112和ST石英晶体的具有低SAW速度和低机电耦合因子的一组。属于有高SAW速度和机电耦合因子(128LN，64LN和36LT)一组的压电基体用于终端器件的高频部件的表面声波滤波器。属于有低的SAW速度和低机电耦合因子(LT112和ST石英晶体)的一组压电基体用于终端器件的中频部件的表面声波滤波器。实际上各种体系都用于全世界范围内的移动通讯器件，尤其是携带式移动电话，并且都用于频率为1GHz数量级。因此，用于终端器件高频部件的滤波器有约1GHz的中心频率。表面声波滤波器具有与所用压电基体的SAW速度大体上成正比并且几乎与成型于基体上的电极指针宽度成反比。因此，为使这些滤波器在高频下操作，优选利用有高的SAW速度的基体，如128LN，64LN和36LT。而且用于高频部件的滤波器需要20MHz或更宽的通频带宽。然而，为了得到这样宽的通频带，压电基体必须有大的机电耦合因子K2。为此，128LN，64LN和36LT用的更多。另一方面，移动通讯终端器件使用70-300MHz的中频带。当用表面声波器件构造成中心频率在此频带的滤波器时，如果上述128LN，64LN和36LT用作压电基体，在基体上形成的电极指针的宽度必须远大于用作高频部件的上述滤波器的宽度。尤其是，下面的方程(1)大体上适用于形成表面声波滤波器的表面声波变频器的电极指针的宽度d，表面声波滤波器的中心频率f0，和所用的压电基体的SAW速度V之间的关系。f0＝V/(4d)………(1)假定SAW速度是4000m/s，如果构造出中心频率是1GHz的表面声波滤波器，则它的电极指针的宽度可由方程(1)计算d＝4000(m/s)/(4×1000(MHz))＝1μm另外，当用SAW速度是4000m/s的压电基体构造出中心频率是100MHz的中频滤波器，则它所需要的电极指针的宽度可为d＝4000(m/s)/(4×100(MHz))＝10μm从而，所需要的电极指针的宽度是高频部件滤波器的10倍。电极指针宽度值大意味着表面声波中频滤波器本身变大。因此，为了制造出小的表面声波中频滤波器，必须使用SAW速度V低的压电基体，这与方程(1)中理解的一致。为于此，SAW速度低的LT112和ST石英晶体被用作表面声波中频滤波器的压电基体。ST石英晶体尤其适用，因为其基本频率温度系数TCF是0。因为ST石英晶体的机电耦合因子K2低，只可获得窄的通频带的滤波器。但是，因为它是使信号通过单窄通道的中频滤波器的功能，ST石英晶体具有低的机电耦合因子的事实不会产生问题。但是，近年来数字移动通讯系统已发展并付诸使用。这些系统赢得了迅速的认可，因为它们具有有效利用频率信息，与数字数据通讯兼容等性能。当用表面声波器件构造具有如此宽的通频带的中频滤波器时，很难使用ST石英晶体基体。为了进一步减小移动通讯终端的尺寸以提高其可携带性，需更减少表面声波中频滤波器的安装面积。然而，因为被认为适宜于表面声波中频滤波器的ST石英晶体和LT112的SAW速度超过3100m/sec，进一步的减小是困难的。如上所述，当用具有高的机电耦合因子如128LN，64LN和36LT的压电基体构造用于中频的表面声波器件时，尽管可得到宽的通频带，器件的尺寸必须大，因为基体的SAW速度快。另一方面，当用具有低的SAW速度的压电基体如ST石英晶体和LT112构造用于中频的表面声波器件以减小器件的尺寸时，可得到宽的通频带，因为基体的机电耦合因子低。因此，得不到两方面性能都很优良的用于中频的表面声波器件。因此，本专利技术的目的是提供一种小型化的频带宽的中频表面声波器件。本专利技术的另一目的是提供一种具有高的机电耦合因子和低的SAW速度的用于表面声波器件的压电基体。本专利技术的以上和其它目的可由包括压电基体和成型于压电基体上的交叉指型电极的表面声波器件实现。其中压电基体具有Ca3Ga2Ge4O14型的晶体结构，可用化学式Ca3TaGa3Si2O14来表示；发现用欧拉(Euler)角(Φ，θ，φ)表示的压电基体从单晶切割出的切割角和压电基体上表面声波的传播方向在以下之一中第一区表示为-2.5°≤Φ≤2.5°，30°≤θ≤90°，和-65°≤φ≤65°，第二区表示为-2.5°≤Φ≤2.5°，120°≤θ≤155°，和65°≤φ≤85°，第三区表示为-2.5°≤Φ≤2.5°，120°≤θ≤155°，和-85°≤φ≤-65°，第四区表示为2.5°≤Φ≤7.5°，30°≤θ≤90°，和-75°≤φ≤60°，第五区表示为2.5°≤Φ≤7.5°，120°≤θ≤150°，和75°≤φ≤85°，第六区表示为2.5°≤Φ≤7.5°，120°≤θ≤155°，和-85°≤φ≤-60°，第七区表示为7.5°≤Φ≤12.5°，30°≤θ≤100°，和-80°≤φ≤55°，第八区表示为7.5°≤Φ≤12.5°，120°≤θ≤150°，和75°≤φ≤85°，第九区表示为7.5°≤Φ≤12.5°，110°≤θ≤155°，和-85°≤φ≤-55°，第十区表示为12.5°≤Φ≤17.5°，20°≤θ≤105°，和-85°≤φ≤50°，第十一区表示为12.5°≤Φ≤17.5°，125°≤θ≤140°，和80°≤φ≤85°，第十二区表示为12.5°≤Φ≤17.5°，115°≤θ≤155°，和-85°≤φ≤-50°，第十三区表示为17.5°≤Φ≤22.5°，25°≤θ≤70°，和-80°≤φ≤-20°，第十四区表示为17.5°≤Φ≤22.5°，25°≤θ≤110°，和-20°≤φ≤40°，第十五区表示为17.5°≤Φ≤22.5°，115°≤θ≤155°，和-80°≤φ≤-45°，第十六区表示为22.5°≤Φ≤27.5°，25°≤θ≤70°，和-85°≤φ≤-20°，第十七区表示为22.5°≤Φ≤27.5°，25°≤θ≤145°，和-20°≤φ≤40°，第十八区表示为22.5°≤Φ≤27.5°，110°≤θ≤155°，和-80°≤φ≤-40°，第十九区表示为27.5°≤Φ≤32.5°，2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面声波器件，包括压电基体和成型于压电基体上的交叉指型电极，其中：压电基体具有Ｃａ↓［３］Ｇａ↓［２］Ｇｅ↓［４］Ｏ↓［１４］型的晶体结构，可用化学式Ｃａ↓［３］ＴａＧａ↓［３］Ｓｉ↓［２］Ｏ↓［１４］来表示；和发现用欧拉角（Φ ，θ，ψ）表示的压电基体从单晶切割出的切割角和压电基体上表面声波的传播方向在表示为－２．５°≤Φ≤２．５°，３０°≤θ≤９０°，和－６５°≤ψ≤６５°的区内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：井上憲司，佐藤胜男，守越広树，川嵜克己，佐藤淳，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]