专利名称：表面声波器件的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及采用压电材料的表面声波器件，更具体地说，涉及一种在压电材料基板(以下简称为压电基板)上具有多个叉指式换能器(以下简称为IDT)的表面声波器件。
背景技术：
近年来，已将上述类型的滤波器(该滤波器由在压电基板上具有多个IDT的表面声波(以下称为SAW)器件构成)用于频率范围为30MHz至400MHz的电视机中的带通滤波器以及频率范围为800MHz至几GHz的移动电话中的RF滤波器。IDT包括一对梳状电极。每个梳状电极包括一汇流线和多个电极指，电极指的一端与汇流线连接而另一端是开放的。将梳状电极对设置为，使梳状电极的电极指以规定的间距交替地交叉或者交错。换句话说，交错的电极指交替地连接到两个汇流线上。通过对梳状电极对施加交流电压会产生SAW。SAW具有一频率响应，借助该频率响应可以获得具有期望频率特性的滤波器。
图1示出了利用SAW的滤波器。日本特开平10-41778号公报(以下称为文献1)公开了这种类型的滤波器。参照图1，在压电基板1上设有第一IDT 10、地电极20以及第二IDT 30。将第一IDT 10、地电极20以及第二IDT 30沿SAW传播方向相邻地布置。地电极20布置在第一IDT10和第二IDT 30之间，作为屏蔽电极。第一IDT 10用作输入电极(或者输出电极)而第二IDT 30用作输出电极(或输入电极)。地电极20防止IDT 10和IDT 30的电磁耦合。而且，倾斜地设置地电极20，以防止从IDT 10(或IDT 30)传播出的SAW被地电极20反射并且返回到IDT10(或者IDT 30)。
IDT 10包括一对梳状电极10a和10b。梳状电极10a包括汇流线12a和多个电极指14a。梳状电极10b也包括汇流线12b和多个电极指14b。电极指14a的开放端与电极指14b的开放端相对，将该部分称为交叉部分或者交叠部分。彼此面对的交错电极指的交叉部分参与SAW的激发。如图1A所示，对电极指图案进行加权(weighted)。将电极指图案定义为由电极指所形成的图案。可以通过例如切趾(apodization)来对电极指图案进行加权。通过切趾，使交叠部分中的电极指的长度(以下称为孔径长度(aperture length))沿传播方向变化。该孔径长度在IDT的两侧附近相对较小，将该部分定义为小交叠部分。另一方面，孔径长度在IDT 10的中心附近相对较大。孔径长度与激发强度成正比。因此，在IDT 10的中心附近产生出较强的SAW，而在IDT的两端附近产生较弱的SAW。通过改变切趾来改变权重可以改变频率特性。
图1B示出了通过切趾进行了加权的电极指图案。切趾电极或者切趾IDT表示具有通过切趾进行了加权的电极指图案的电极或者IDT。参照图1B，提供了在IDT 10的中心附近(将该部分称为主瓣)电极指具有较长的交叠长度(孔径长度)的电极指图案。在主瓣的两侧设有多个孔径长度小于主瓣的电极指图案(将其称为副瓣)。电极指越靠近IDT的两端，则孔径长度变得越小。参照图2，主瓣21包括三个瓣。在主瓣21的两侧设有两个第二瓣22。在三个主瓣21之间、以及在主瓣21和第二瓣22之间设有小电极指交叠部分23。通常，小电极指交叠部分23占据整个电极指图案的50％至60％。为了获得SAW器件的良好的滤波特性，通常设计成具有足够的脉冲响应时间和高阶副瓣。
回到图1A，IDT 30还包括一对梳状电极。然而，未对IDT 30进行加权，这与IDT 10不同。也就是说，所有的电极指都具有相同的交叠长度。将这种电极图案称为正规型电极图案，而将具有上述图案的IDT称为正规型IDT。
将IDT 10的汇流线12a连接到电极焊盘15。将汇流线12b连接到电极焊盘16。将IDT 30的汇流线分别连接到电极焊盘17和18。
将具有上述结构的滤波器用作为带通滤波器。
然而，存在的问题是，上述常规SAW器件不具有足够大的阻带衰减。
发明内容
鉴于上述情况提出本发明，本发明提供了一种具有较高阻带衰减的SAW器件。
根据本发明的一个方面，提供了一种表面声波(SAW)器件，该表面声波器件包括压电基板、设置在压电基板上的第一叉指式换能器(IDT)和第二IDT。第一IDT包括多个轨，这些轨具有不同的频率特性，并且并联连接，而第二IDT具有正规型电极图案。
下面参照
本发明的优先实施例，其中图1A和1B示出了一常规SAW器件；图2是用于对主瓣、副瓣以及小电极指交叠部分进行说明的视图；图3是用于对孔径长度和激发强度之间关系进行说明的曲线图；图4是根据本发明的第一实施例的SAW器件的平面图；图5示出了根据本发明第一实施例的SAW器件的通过切趾进行了加权的多个轨；图6是根据本发明的第二实施例的SAW器件的平面图；图7示出了如图6所示的轨101的频率特性的模拟结果；图8示出了如图6所示的轨102的频率特性的模拟结果；图9示出了如图6所示的SAW器件的频率特性的模拟结果；图10A是示出如图1所示的常规SAW器件的频率特性的测量结果的曲线图；图10B是示出如图6所示的本发明的第二实施例的频率特性的测量结果的曲线图；图11示出了如图6所示的轨101的频率特性的另一模拟结果；图12示出了如图6所示的轨102的频率特性的另一模拟结果；图13示出了如图6所示的SAW器件的频率特性的另一模拟结果。
具体实施例方式
下面参照
本发明的实施例。
发明人研究了IDT 10的小电极指图案交叠部分23如何影响阻带衰减程度。如图2所示通过切趾对IDT 10进行了加权。
图3是示出孔径长度和激发强度之间的关系的测量结果的曲线图。横轴表示孔径长度。纵轴表示归一化的激发强度。由与SAW器件的中心频率相对应的SAW波长来表示孔径长度。虚线表示理论值。如图3所示，发明人发现当孔径长度为λ/4或者更小时，激发强度不像理论值一样变小，而是得到了更大的激发强度。此外，发明人发现即使当孔径长度为0时，激发强度也不为0，从而产生了SAW。发明人认为这种现象可能是由小电极指交叠部分所产生的泄漏电场而引起的。
因此，发明人将IDT的电极分成了多个轨。与传统技术相比，每个轨包括较少量的小电极指交叠部分，从而降低了泄漏电场。
(第一实施例)现在说明本发明的第一实施例。图4是根据本发明的第一实施例的SAW器件的平面图。该SAW器件包括压电基板1、以及设置在压电基板1上的第一IDT 100和第二IDT 300。在IDT 100和IDT 300之间布置有一地电极20。IDT 100包括频率特性不同的多个轨101和10n，并将这些轨并联连接(其中n表示大于或者等于2的自然数)。轨101和10n中的每一个轨包括一对梳状电极。相邻的轨共享一个汇流线。将轨10n连接的一个汇流线连接到电极焊盘15，而将轨10n连接的另一汇流线连接到电极焊盘16。对电极焊盘15和16中的一个施加交流电压。将基准电位，例如地电位施加给另一电极焊盘。通过互连图案(未示出)，将各个轨102至10n-1的一个梳状电极连接到电极焊盘15，而将另一梳状电极连接到电极焊盘16。轨101和10n包括由不同的切趾进行加权的不同电极指图案。
图5简要地示出了通过不同切趾进行了加权的电极指图案。为了使附图简要，仅示出了通过不同切趾进行了加权的三个轨。参照图5，与传统技术相比，由不同的切趾对每个轨进行了加权，从而减小了小电极指交叠部分(或者交错电极指的交叉部分)。作为一个示例，优选地，通过切趾对电极指图案进行加权，使得在每个轨中由宽度为λ/4或者更小的电极指交叠部分占据全部的10％或者更少。传统上，作为所述的最佳设计结果，将全部的50％至60％设计成宽度为λ/4或者更小的电极指交叠部分。因此，与传统技术相比，即使电极指交叠部分小于10％，本发明也能够获得较大的阻带衰减。当将轨101至10n的频率特性叠加时，可以形成大致平坦的通带。作为一个示例，轨101至10n的频率特性对于滤波器的中心频率(即通带的中心频率)是不对称的。
回到图4，IDT 300包括多个轨301至30n，这些轨与IDT 100的多轨101至10n相对应。各个轨301至30n具有正规型电极。将轨301的一个汇流线连接到电极焊盘17上，而将另一汇流线连接到电极焊盘18上。对电极焊盘17和18中的一个施加交流电压，并且对电极焊盘17和18中的另一个施加基准电位，例如地电位。通过互连图案(未示出)，将各个轨302至30n-1的一个梳状电极连接到电极焊盘17，而将另一梳状电极连接到电极焊盘18。如图5所示，IDT 300可以包括一对梳状电极30，这与IDT 100中的多个轨101至10n不同。
根据第一实施例，与传统技术相比，IDT 100包括多个轨101至10n，每个轨包括小电极指交叠部分。因此，可以减小由IDT 100产生的泄漏电场，从而提高阻带衰减。
(第二实施例)图6是根据本发明的第二实施例的SAW器件的平面图。该实施例的IDT 100包括两个轨101和102，并且IDT 300包括一个轨。对两个电极焊盘15和16施加相同的交流电压。将共享的汇流线设为地电位。轨101的最大孔径长度(电极指交叠长度)大于轨102的最大孔径长度。
图7示出了轨101的频率特性。图8示出了轨102的频率特性。通过模拟获得了上述特性。在图7和图8中，横轴表示频率(MHz)，而纵轴表示衰减(dB)。在轨101和102中电极指交叠部分所占的比率都相对较小，近似为10％，并且通带中的频率特性是不平坦的。轨101和轨102的频率特性是互补的。图7中的频率特性在通带的两侧具有峰值(波动)。相反地，图8中的频率特性在通带的两侧具有谷值(也是波动成分)。图9是将图7和图8的频率特性相叠加的模拟结果。该SAW器件具有基本上平坦的通带以及大阻带衰减的频率特性。
图10A是示出如图1A所示的SAW器件的频率特性的测量结果的曲线图。图10B是示出根据本发明的第二实施例的如图6所示的SAW器件的频率特性的测量结果的曲线图。各个SAW器件的通带中心频率为36.125MHz。在本发明的第二实施例中，在左第二副瓣和右第二副瓣的孔径长度等于或者大于主瓣的最大孔径长度的40％的条件下，对通过切趾进行加权的轨101和102进行了优化设计。相反地，在左第二副瓣和第二副瓣中的孔径长度等于或者大于主瓣的最大孔径长度的10％的条件下，通过切趾对图1A中示出的SAW器件进行了加权。与传统的频率特性相比，尽管根据本发明的第二实施例在通带中频率特性具有一定程度的变化(约为0.3dB)，但是可以发现在通带的低频和高频侧阻带衰减得到了改善。通常，大约1.0dB的频率变化是可允许的。因此，实际上0.3dB的频率特性不会引起任何问题。
图6中所示的轨101和102的互补频率特性不限于图7和图8。图7和图8的频率特性对于中心频率基本上是对称的。然而，这些频率特性也可以是不对称的。在图11和图12中示出了一个示例。图11是轨101的频率特性的模拟结果。图12是轨102的频率特性的模拟结果。图11中的频率特性在通带的两侧具有峰值(即波动成分)。与此相反，图12中的频率特性在通带的两侧具有谷值。图11和图12中的频率特性是互补的。通过将上述频率特性进行叠加，可以得到如图13中所示的平坦的通带特性。
总之，根据本发明的第二实施例，IDT 100包括两个轨101和102，与传统技术相比，每个轨包括更小的电极指交叠部分。这使得能够降低在IDT 100上产生的泄漏电场，从而使阻带衰减更大。
本发明不限于上述的实施例，在不脱离本发明的范围的情况下可以采用其他的实施例，进行其他的变化和修改。
本发明基于2003年11月18日提交的日本专利申请No.2003-388576，在此通过引入并入其全部内容。
权利要求
1.一种表面声波器件，包括压电基板；设置在所述压电基板上的第一叉指式换能器和第二叉指式换能器；其中所述第一叉指式换能器包括频率特性不同并且并联连接的多个轨；并且所述第二叉指式换能器具有正规型电极图案。
2.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中所述第一叉指式换能器具有两个轨。
3.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中所述多个轨的频率特性对于所述表面声波器件的频率特性的中心频率是不对称的。
4.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中当将所述多个轨的频率特性叠加时，这些频率特性形成大致平坦的通带。
5.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中所述第一叉指式换能器具有两个轨，并且所述两个轨在所述表面声波器件的通带中是互补的。
6.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中所述第一叉指式换能器具有两个轨，所述两个轨的电极指图案通过切趾进行了加权；并且所述两个轨中的至少一个轨通过切趾进行了加权，使得左第二副瓣和右第二副瓣的孔径长度等于或者大于主瓣中的最大孔径长度的40％。
7.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中所述第一叉指式换能器具有通过不同的切趾进行了加权的电极指图案。
8.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中所述第二叉指式换能器具有至少一个轨。
全文摘要
一种表面声波器件，包括压电基板；设置在所述压电基板上的第一叉指式换能器和第二叉指式换能器(IDT)。第一叉指式换能器包括频率特性不同并且并联连接的多个轨。第二叉指式换能器包括正规型电极图案。所述多个轨的频率特性相对于表面声波滤波器的中心频率是不对称的，当将所述多个轨的频率特性进行叠加时通带变得基本上平坦，或者这些频率特性在通带中互补。由此，可以提供具有高阻尼特性的表面声波器件。
文档编号H03H9/64GK1619955SQ20041009043
公开日2005年5月25日 申请日期2004年11月18日 优先权日2003年11月18日
发明者折户悟士, 竹崎徹, 市川聪, 和知宽忠, 大浦毅, 田中敏文, 和田刚一 申请人:富士通媒体部品株式会社