专利名称：表面声波装置的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及表面声波(SAW)装置。更具体地，本发明涉及一种表面声波滤波器(SAW谐振滤波器)，其被构造为使用表面声波谐振器(SAW谐振器)或在VHF和UHF波段上具有谐振特性的谐振器的谐振滤波器。
背景技术：
近来，SAW器件在电信业被广泛使用。特别地，SAW谐振器或SAW谐振滤波器(以下称为SAW谐振器设备)可以实现小型化，并具有低损耗，且多用于移动电话、汽车的远程无键输入系统等中。
SAW谐振器设备由布置在压电基底上的至少一个叉指式换能器(IDT)电极和通常布置在该叉指式换能器电极两侧的多个反射器构成。在SAW谐振器设备中，通过对通过IDT的激励而在压电基底上传播的SAW进行反射，将能量限制在这些反射器之间。在这种情况下，主传播模式为以垂直于SAW的传播方向的方式分布能量的模式(以下称为横模)中的一种基本模式。另一方面，还存在二次或更高次的横模，尽管抵消了由偶数次模式的振荡所激励的电荷，但是由奇数次模式导致的电荷未被抵消从而作为乱真响应(spurious response)出现在谐振特性中。
这种由高次横模导致的乱真造成了有害影响，如在SAW谐振器情况下在振荡电路中的振荡频率跳跃现象或者在SAW谐振滤波器中的带内波动(ripple)。由于SAW的激励强度分布为矩形，所以生成了高次横模。
图1示出了如何由高次横模生成乱真，利用了在一对反射器2a、2b之间布置具有一个(1个)IDT 1的单端口SAW谐振器的示例。尽管在该图中仅示出了基横模10a和三次横模10b，但是根据IDT的孔径长度会存在五次、七次和更高次横模。
为了采取针对高次横模乱真的对策，如图2所示，已知使SAW的激励强度分布10与基横模10a相匹配或相近似，来通过使用余弦函数作为交叠长度加权包络线(envelope)以对交叠部分(其中，连接至公共电极1a、1b的多个梳状电极1c相交错)进行加权，以抑制高次横模(例如参见已审专利申请公开7-28195号公报，特开专利申请平9-270667号公报和特开平7-22898号公报)。
在常规示例中，当沿表面声波方向观察交叠长度加权包络线时，尽管交叠长度逐渐增加，但是交叠长度在特定变点(changing point)向下扭转。该变点仅存在为一个点。
该交叠长度加权包络线相对于作为表面声波传播方向的轴呈镜面对称。例如在实心电极结构中严格考察对称特性，生成与相邻电极指之间的距离(即，1/2表面声波波长)相对应的差异，然而，不仅在实心电极结构中，从表面声波装置的结构也将清楚由于电极结构而导致的表面声波波长的对称特性中的1/2偏移，这并非是本发明的主要部分，因此在后面采用交叠长度加权包络线进行说明时不会提及。
然而，如图2所示，如果以余弦函数对梳状电极1c的交叠部分进行加权作为交叠长度加权包络线，则沿IDT 1的梳状电极的交叠长度的传播方向上的分布11会发生改变，因此SAW的激励强度分布10也沿传播方向变化。
特别地，由于采用具有沿传播方向的分布的模式(纵模)获得了滤波器特性，因此SAW谐振滤波器会受到严重影响。
在具有均匀交叠长度的IDT电极(普通(未切趾的(non-apodized))IDT电极)的情况下，尽管可以获得期望特性(例如，带宽或在期望频率处的衰减量)，但是由于横模会产生乱真。如果以余弦函数对IDT电极进行加权，则尽管可以抑制乱真，但不能经常获得期望特性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种表面声波装置，其具有用于抑制高次横模的乱真且不改变传播方向上的SAW激励强度分布的结构。
为了实现上述目的，根据本发明一方面，提供了一种表面声波装置，其包括至少一个叉指式换能器，该叉指式换能器被设置为使得分别连接至一对公共电极的多个梳状电极相交错，其中具有多个交错梳状电极的区域由两个区域形成具有沿表面声波的传播方向加权的交叠长度的第一交叠区和第二交叠区，其中所述第一交叠区和第二交叠区沿与表面声波的传播方向垂直的方向相接触或者相交叠，并且其中在第一交叠区或第二交叠区的任一个内，交叠长度加权包络线沿表面声波的传播方向具有至少两个或更多个变点。
为了实现上述目的，根据本发明另一方面，提供了一种表面声波装置，其包括至少一个叉指式换能器，该叉指式换能器被设置为使得分别连接至一对公共电极的多个梳状电极相交错，其中具有多个交错梳状电极的区域由两个区域形成，所述两个区域是具有沿表面声波的传播方向加权的交叠长度的第一交叠区和第二交叠区，其中所述第一交叠区和第二交叠区沿与表面声波的传播方向垂直的方向相接触或者相交叠，其中第一交叠区和第二交叠区中的交叠长度加权包络线中的每一个沿表面声波的传播方向仅具有一个变点，并且其中在第一交叠区和第二交叠区中的交叠长度加权包络线的变点沿表面声波的传播方向具有相同的方向。
在第二交叠区中的交叠长度加权包络线可以具有将第一交叠区中的交叠长度加权包络线的沿垂直于表面声波的传播方向平移后的形状。第二交叠区中的交叠长度加权包络线可以具有将第一交叠区中的交叠长度加权包络线的沿垂直于表面声波的传播方向平移且沿传播方向平移后的形状。第二交叠区中的交叠长度加权包络线可以具有相对于表面声波传播方向的轴与第一交叠区中的交叠长度加权包络线呈镜面对称的形状。第二交叠区中的交叠长度加权包络线可以具有相对于表面声波的传播方向的轴与第一交叠区中的交叠长度加权包络线呈镜面对称且将第一交叠区中的交叠长度加权包络线沿传播方向平移后的形状。第一交叠区中的交叠长度加权包络线和第二交叠区中的交叠长度加权包络线可以具有彼此不同的形状。假设表面声波的传播方向为变量x，则第一交叠区或第二交叠区的任一个交叠长度加权包络线都可以形成由周期函数f(x)表示的形状。可以将第一交叠区和第二交叠区中的每一个的大小设置为叉指式换能器孔径长度的50％。公共电极可具有与第一和第二交叠区中的交叠长度加权包络线相对应的形状。
在对SAW激励有贡献的梳状电极中，可以将第一交叠区限定为从连接至所述一对公共电极中的第一公共电极的多个梳状电极中的其电极指端最靠近第二公共电极的梳状电极的电极指端到连接至所述一对公共电极中的第一公共电极的多个梳状电极中的其电极指端最靠近第一公共电极的梳状电极的电极指端的区域，然而可以将第二交叠区限定为从连接至所述一对公共电极中的第二公共电极的多个梳状电极中的其电极指端最靠近第一公共电极的梳状电极的到连接至所述一对公共电极中的第二公共电极的多个梳状电极中的其电极指端最靠近第二公共电极的梳状电极的电极指端的区域。
换言之，在对SAW激励有贡献的梳状电极中，可以以不同的方式将第一交叠区限定为在连接至第一公共电极的多个电极中从具有最短电极指的梳状电极的电极指端到具有最长电极指的梳状电极的电极指端的区域，然而可以将第二交叠区限定为在连接至第二公共电极的多个梳状电极中从具有最短电极指的梳状电极的电极指端到具有最长电极指的梳状电极的电极指端的区域。
根据以下参照附图描述的本发明实施例，本发明的上述和其他特征将更加显而易见。
根据本发明，抑制了横模乱真，并获得了与普通(未切趾的)电极特性相同的特性。
图1是示出在一对反射器之间设置有一个IDT的单端口SAW谐振器的示例的图；图2是示出针对高次横模的乱真采取对策的常规结构的图；图3是示出本发明的实施例结构的图；图4是用于描述近似为包络线的交叠区A和B中的权重变化的图；
图5是示出将公共电极(母线)本身设置为具有与加权交叠区中的梳状电极的交叠量的权重相对应的实心图案形状的示例的图；图6是示出公共电极不具有虚(dummy)电极并设置为具有间隙的示例的图；图7A和7B是示出通过在加权交叠区中的进行加权而生成的最小峰值和最大峰值的示例的图；图8是示出第二交叠区B中的交叠长度加权包络线与第一交叠区A中的交叠长度加权包络线之间的关系的图；图9A是示出根据本发明实施例的在加权交叠区中权重的各种变化图案的示例(部分1)的图；图9B是示出根据本发明实施例的在加权交叠区中权重的各种变化图案的示例(部分2)的图；图9C是示出根据本发明实施例的在加权交叠区中权重的各种变化图案的示例(部分3)的图；图10是根据与叉指式换能器的孔径长度的关系描述加权交叠区A、B的位置的图；图11A是示出在Li2B4O7基底上试验制造的3IDT谐振滤波器的特性的图；以及图11B是图11A的频段内部的放大图。
具体实施例方式
下面将参照附图来描述本发明的实施例。应当理解，本实施例是出于说明本发明的目的，本发明的技术范围不限于此。
图3是示出本发明实施例的结构的图。
如上述图1和图2所示，在具有一对反射电极2a、2b以及布置在反射电极2a、2b之间的叉指式换能器(IDT)1的表面声波装置中，反射电极2a、2b以及IDT 1形成在未示出的压电基底(例如，LiTaO3、LiNbO3、Li2B4O7以及石英)上。
作为一个特征，通过设置分别连接至公共电极(母线)1a、1b的要被交错的多个梳状电极来构造IDT 1，并且IDT 1具有第一交叠区A和第二交叠区B，其中沿表面声波的传播方向(图中的箭头方向)对多个梳状电极的交错进行加权。
将构成IDT 1的多个梳状电极指连接至彼此相对的公共电极(母线)1a、1b，具有相邻交叠部分的电极指对表面声波的激励有贡献。
可以根据对这种表面声波激励有贡献的梳状电极的关系来限定第一交叠区A和第二交叠区B。
在图3中，第一交叠区A是从连接至一对公共电极中的第一公共电极(母线)1a的多个驱动电极中的具有最靠近第二公共电极1b侧的电极指端的梳状电极100的电极指端到连接至该对公共电极中的第一公共电极1a的多个梳状电极中的具有最靠近第一公共电极1a侧的电极指端的梳状电极101的电极指端的区域。
另一方面，第二交叠区B是从连接至该对公共电极中的第二公共电极1b的多个梳状电极中的具有最靠近第一公共电极1a侧的电极指端的梳状电极111的电极指端到连接至该对公共电极中的第二公共电极1b的多个梳状电极中的具有最靠近第二公共电极1b侧的电极指端的梳状电极110的电极指端的区域。
在交叠区域A和B(以下称为加权交叠区域A和B)中，执行加权使得激励强度沿与IDT 1的表面声波(SAW)传播垂直的方向向外逐渐减小。
因此，当组合交叠区域A和交叠区域B时，表面声波的激励强度分布具有与基横模10a近似的形状10。这样，仅产生基横模10a，而抑制了高次横模。
另一方面，如图4所示，可将交叠区域A和B中的权重变化近似为包络线I、II。因此，第二交叠区B中的交叠长度加权包络线II具有将第一交叠区A中的交叠长度加权包络线I沿与表面声波的传播方向(图中的箭头III)垂直的方向平移后的形状。
尽管电极指的交叠长度(即，交叠(交叉)部分11a的大小)在相邻交叠长度之间是不均匀的，但是由于不均匀度上的差异相对于交叠区A的交叠长度通常较小，因此分布11沿交叠长度的传播方向几乎保持为矩形。
因此，激励强度沿箭头方向III(即，表面声波的传播方向)保持为近似于普通(未切趾的)IDT的矩形。
如上所述，根据本发明，抑制了由于高次横模导致的乱真，并可获得与普通(未切趾的)电极相同的特性。
尽管母线1a、1b通常设置有对表面声波激励没有贡献的虚电极(例如，图3中的200、201等)，但即使如图5和图6中的实施例所示在交叠区A和B上不设置虚电极，也可类似地获得抑制高次横模的效果。
在图5中，公共电极1a、1b不具有虚电极，而公共电极1a、1b自身被设置为具有与交叠区A和B中的梳状电极1c的交叠量的权重相对应的实心图案形状。
图6是公共电极1a、1b不具有虚电极且被设置为具有间隙1d的示例。
下面将对交叠区A、B中权重的变化图案进行论述。
在图7A和7B中，第二交叠区B中的交叠长度加权包络线21具有相对于表面声波的传播方向的轴与第一交叠区A中的交叠长度加权包络线20呈镜面对称的形状，在该示例中，如图7B所示，沿传播方向在交叠长度的分布上产生最小峰值和最大峰值。
根据本发明的权重变化的图案并不限于图7A所示的镜面对称。图8是描述第二交叠区B中的交叠长度加权包络线与第一交叠区A中的交叠长度加权包络线之间的关系的图。第二交叠区B中的交叠长度加权包络线21具有将第一交叠区A中的交叠长度加权包络线20如箭头所示地沿垂直于表面声波的传播方向平移且沿传播方向平移后的形状。
利用这种包络线形状图案，还生成了如图7B所示的最小峰值和最大峰值。
尽管在图7中为方便起见将交叠长度加权包络线20、21的重复周期描绘得较长，但在这种情况下，由于在交叠长度沿传播方向的分布中产生了不均匀度，因此该分布不近似为诸如图3中的分布11的矩形，随着交叠长度加权的重复周期变短，将交叠长度沿传播方向的分布近似为矩形，并可获得与普通(未切趾的)IDT相同的特性。
在上述实施例中，作为第一交叠区A和第二交叠区B中的权重的变化图案，示出了沿图3中示出的正弦曲线变化的示例。然而，本发明的应用并不限于这种实施例。
在图9A、9B和9C中，作为本发明的实施例(部分1、部分2、部分3)，将加权交叠区A、B中的权重的各种示例示出为其包络线图案。
在图9A中，(a)的交叠长度加权包络线为余弦(或正弦)周期函数f(x)，这与图3中示出的实施例相同。这是使第一交叠长度加权包络线沿垂直于表面声波的传播方向的方向平移的示例。
(b)是将交叠长度加权包络线表示为三角波周期函数的示例。(c)是1和0值交替的周期函数。(d)是对IDT的一部分而不是对IDT的全部区域执行加权的示例。(e)是不同函数的组合的示例。在(b)到(e)的这种实施例中，第一交叠长度加权包络线与第二交叠长度加权包络线之间的关系的特征在于，第二交叠长度加权包络线具有将第一交叠长度加权包络线沿垂直于表面声波的传播方向的方向平移后的形状，与实施例(a)的情况相同。
对于实施例(a)到(e)，如图8所示，可以将形状图案形成为沿与表面声波的传播方向垂直的方向平移且沿表面声波的传播方向平移第一交叠长度加权包络线。
图9B中示出的示例是利用第一交叠区A上的权重的变化图案和第二交叠区B上的权重的不同变化图案形成的示例。在这种示例中，由于交叠长度的分布近似为矩形，因此也可以获得本发明的效果。
图9A和9B示出的实施例为在权重的变化图案中具有两个(2个)或更多个变点的示例。
本发明并不限于这种情况。换言之，图9C的示例为在权重的变化图案中仅具有一个(1个)变点的示例。在图9C(a)中，第一交叠区A中的加权包络线的变化图案20仅具有一个(1个)变点，而第二交叠区B中的加权包络线的变化图案21为将变化图案20沿垂直于表面声波的传播方向的方向平移后的形状图案。
在图9C(b)中，第一交叠区A中的加权包络线的变换图案20仅具有一个(1个)变点，而第二交叠区B中的加权包络线的变点21为将变化图案20沿垂直于表面声波的传播方向的方向平移且沿表面声波的传播方向平移后的形状图案。
在图9C(c)中，第一交叠区A和第二交叠区B中的加权包络线的变化图案20、21仅具有一个(1个)变点。交叠长度加权包络线具有彼此不同的图案。即使在图9C中示出的第一交叠区A和第二交叠区B的加权包络线的变化图案20、21(其仅具有一个(1个)变点)中，与常规结构(例如，图2)的情况不同，由于交叠长度加权包络线不是相对于表面声波的传播方向的轴呈镜面对称，因此也可以获得由于交叠长度沿传播方向的分布几乎为矩形而产生的效果。
尽管上述各实施例示出了如下情况，即加权交叠区A、B中的每一个都为叉指式换能器(IDT)1的孔径长度的50％，但本发明的应用并不限于这种情况。
图10中示出的示例为加权交叠区A、B中的至少一个大于IDT 1的孔径长度的50％的情况。尽管随着加权交叠区A、B之间的交叠量增大损耗益加严重，但是从抑制横模乱真的角度出发可以获得相同的效果。
在这种加权的任意情况下，满足了本发明的要求且可获得本发明的效果。
图11A示出了在Li2B4O7基底上试验制造的3IDT谐振滤波器的特性。图11B是图11A的波带内部的放大图。图中，虚线表示普通(未切趾的)IDT的特性，而实线表示在应用本发明的情况下的特性。
如图3所示地，采用余弦函数来进行加权，并对3IDT谐振滤波器进行了加权。尽管因为通过对IDT进行加权而使阻抗变化，所以利用匹配电路来进行补偿以获得与普通(未切趾的)IDT的情况等效的阻抗，但仍可抑制乱真，并可与普通(未切趾的)IDT的情况相同地获得带宽和带外阻尼特性。
如上所述，根据本发明，可以抑制横模乱真，并可获得与普通(未切趾的)电极相同的特性。这样，可以设计具有高自由度和优异特性的SAW谐振器和SAW谐振滤波器。
相关申请的交叉引用本申请基于2005年8月23日提交的在先日本专利申请第2005-241195号，并要求其优先权，在此通过引用并入其全部内容。
权利要求
1.一种表面声波装置，包括至少一个叉指式换能器，该叉指式换能器被设置为使得分别连接至一对公共电极的多个梳状电极相交错，其中具有多个交错梳状电极的区域由两个区域形成具有沿表面声波的传播方向加权的交叠长度的第一交叠区和第二交叠区，其中所述第一交叠区和第二交叠区沿与表面声波的传播方向垂直的方向相接触或者相交叠，并且其中在第一交叠区或第二交叠区的任一个内，交叠长度加权包络线沿表面声波的传播方向具有至少两个或更多个变点。
2.根据权利要求1所述的表面声波装置，其中在第二交叠区中的交叠长度加权包络线具有将第一交叠区中的交叠长度加权包络线沿垂直于表面声波的传播方向平移后的形状。
3.根据权利要求1所述的表面声波装置，其中第二交叠区中的交叠长度加权包络线具有将第一交叠区中的交叠长度加权包络线沿垂直于表面声波的传播方向平移且沿传播方向平移后的形状。
4.根据权利要求1所述的表面声波装置，其中第二交叠区中的交叠长度加权包络线具有相对于表面声波传播方向的轴与第一交叠区中的交叠长度加权包络线呈镜面对称的形状。
5.根据权利要求1所述的表面声波装置，其中第二交叠区中的交叠长度加权包络线具有相对于表面声波的传播方向的轴与第一交叠区中的交叠长度加权包络线呈镜面对称且具有将第一交叠区中的交叠长度加权包络线沿传播方向平移后的形状。
6.根据权利要求1所述的表面声波装置，其中第一交叠区中的交叠长度加权包络线和第二交叠区中的交叠长度加权包络线具有彼此不同的形状。
7.根据权利要求1所述的表面声波装置，其中在假设表面声波的传播方向为变量x的情况下，第一交叠区或第二交叠区的任一个的交叠长度加权包络线都形成由周期函数f(x)表示的形状。
8.一种表面声波装置，包括至少一个叉指式换能器，该叉指式换能器被设置为使得分别连接至一对公共电极的多个梳状电极相交错，其中具有多个交错梳状电极的区域由两个区域形成具有沿表面声波的传播方向加权的交叠长度的第一交叠区和第二交叠区，其中所述第一交叠区和第二交叠区沿与表面声波的传播方向垂直的方向相接触或者相交叠，其中第一交叠区和第二交叠区中的交叠长度加权包络线中的每一个沿表面声波的传播方向仅具有一个变点，并且其中在第一交叠区和第二交叠区中的交叠长度加权包络线的变点沿表面声波的传播方向具有相同的方向。
9.根据权利要求8所述的表面声波装置，其中在第二交叠区中的交叠长度加权包络线具有将第一交叠区中的交叠长度加权包络线沿垂直于表面声波的传播方向平移后的形状。
10.根据权利要求8所述的表面声波装置，其中第二交叠区中的交叠长度加权包络线具有将第一交叠区中的交叠长度加权包络线沿垂直于表面声波的传播方向平移且沿传播方向平移后的形状。
11.根据权利要求8所述的表面声波装置，其中第一交叠区中的交叠长度加权包络线和第二交叠区中的交叠长度加权包络线具有彼此不同的形状。
12.根据权利要求1所述的表面声波装置，其中将第一交叠区和第二交叠区的每一个的大小设置为所述叉指式换能器孔径长度的50％。
13.根据权利要求8所述的表面声波装置，其中将第一交叠区和第二交叠区的每一个的大小设置为所述叉指式换能器孔径长度的50％。
14.根据权利要求1所述的表面声波装置，其中所述公共电极具有与第一和第二交叠区中的交叠长度加权包络线相对应的形状。
15.根据权利要求8所述的表面声波装置，其中所述公共电极具有与第一和第二交叠区中的交叠长度加权包络线相对应的形状。
16.根据权利要求1所述的表面声波装置，其中第一交叠区为从连接至所述一对公共电极中的第一公共电极的多个梳状电极中的具有最靠近第二公共电极的电极指端的梳状电极的电极指端到连接至所述一对公共电极中的第一公共电极的多个梳状电极中的具有最靠近第一公共电极的电极指端的梳状电极的电极指端的区域，并且其中第二交叠区为从连接至所述一对公共电极中的第二公共电极的多个梳状电极中的其电极指端最靠近第一公共电极的梳状电极的电极指端到连接至所述一对公共电极中的第二公共电极的多个梳状电极中的其电极指端最靠近第二公共电极的梳状电极的电极指端的区域。
17.根据权利要求8所述的表面声波装置，其中第一交叠区为从连接至所述一对公共电极中的第一公共电极的多个梳状电极中的其电极指端最靠近第二公共电极的梳状电极的电极指端到连接至所述一对公共电极中的第一公共电极的多个梳状电极中的其电极指端最靠近第一公共电极的梳状电极的电极指端的区域，并且其中第二交叠区为从连接至所述一对公共电极中的第二公共电极的多个梳状电极中的其电极指端最靠近第一公共电极的梳状电极的电极指端到连接至所述一对公共电极中的第二公共电极的多个梳状电极中的其电极指端最靠近第二公共电极的梳状电极的电极指端的区域。
全文摘要
一种表面声波装置，具有抑制高次横模乱真且SAW激励强度分布不沿传播方向而改变的结构。该表面声波装置具有至少一个叉指式换能器；具有多个交错梳状电极的区域由两个区域形成，所述两个区域具有沿表面声波的传播方向加权的交叠长度的第一交叠区和第二交叠区；第一交叠区和第二交叠区沿与表面声波的传播方向垂直的方向相接触或者相交叠，并且在第一交叠区或第二交叠区的任一个内，交叠长度加权包络线沿表面声波的传播方向具有至少两个或更多个变点。
文档编号H03H9/00GK1921300SQ200610082768
公开日2007年2月28日 申请日期2006年5月25日 优先权日2005年8月23日
发明者和田刚一, 水户部整一, 井上将吾 申请人:富士通媒体部品株式会社, 富士通株式会社