专利名称：具有通过横向发射减小的损耗和通过抑制横向模态改善的性能的电声转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如应用在SAW或GBAW — HF滤波器中的电声转换器、以及用于制造这样的转换器的方法。根据本发明的转换器由于减小的声波横向发射而具有较小的损耗以及由于抑制横向模态而具有改善的性能。
背景技术：
利用声波一例如表面声波(SAW = surface acoustic wave,表面声波)或者经引导的体声波(GBAW = guided bulk acoustic wave,经引导的体声波)一工作的器件将HF信号转换成声波并且反过来将声波转换成HF信号。为此，SAff或者GBAW器件包括电极指，所述电极指布置在压电衬底上或者压电层上。在纵向上、即在声波传播的方向上，并排地布置电极指，所述电极指一般交替地与第一和第二汇流排(Busbar (汇流排))连接。声轨迹是衬 底或压电层的、在该器件运行器件传播表面声波的区域。电极指处于声轨迹中并且因此处于声区域中。汇流排处于声轨迹的侧向边缘区域中。在纵向上，声轨迹通常受到反射器的限制，以便减小由于声波在纵向上的发射造成的能量损耗。利用声波工作的器件的损耗机制在于,声波在纵向或横向上离开声轨迹。尤其是由于声轨迹的有限孔径，可能通过衍射效应产生横向声模态。这样的模态干扰传输特性，并且是一种损耗机制。开发利用声波工作的器件、尤其是用于移动无线电应用的表面波滤波器时的重点是，获得在良好的传输特性情况下具有较小损耗机制一例如没有干扰性的横向模态或者具有减小的干扰性横向模态一的器件。从公开文献DE 103 31 323 Al中公知了利用SAW工作的转换器，其中通过在汇流排中布置凹陷来减小由于横向振荡造成的损耗。从专利文献US 7, 576,471 BI中公开了利用SAW工作的器件，其中提高处于中心激励区域(“Center Region (中心区)”)与汇流排区域(“Busbar Region (汇流排区)”)之间的区域中的电极指的厚度。但是在此，该应用限于所谓的“弱耦合的”衬底。电声耦合常数k2是声波与HF信号之间的耦合强度的度量。
发明内容
因此，本发明的任务是，说明一种电声转换器，其具有较小的横向损耗并且与强耦合的压电衬底兼容。根据本发明，该任务由根据独立权利要求I所述的电声转换器来解决。有利的构型由从属权利要求得出。在第一变型方案中，本发明说明了一种电声转换器，其布置在声轨迹中。该转换器包括压电衬底以及两个布置在其上的电极，所述电极分别具有与汇流排连接、彼此咬合的电极指以用于激励声波。该转换器被构造为使得声波在多个与声轨迹平行延伸的区域中具有不同的纵向传播速度。该纵向传播速度是声波在纵向上的速度。该转换器包括具有第一纵向速度的中心激励区域。内边缘区域在两侧毗邻该中心激励区域，在所述内边缘区域中，纵向速度在中心激励区域中的纵向速度不同。外边缘区域毗邻内边缘区域。在外边缘区域中，纵向速度比在内边缘区域中高。外边缘区域可以用于波引导。其宽度于是为宽得足以实现波引导一例如将受束缚的模态衰减到零。汇流排的区域毗邻电声转换器的外边缘区域。在电声转换器的汇流排的区域中，纵向速度比在外边缘区域中小。衬底具有凸的慢度(Slowness)(德语Langsamkeit)。该慢度是速度的倒数。该慢度与在衬底中传播的声波的波矢量k成比例。凸慢度的存在等价于衬底的各向异性因子r，该各向异性因子r大于一 I :r>-io在此，各向异性因子由下列等式来定义
+ =k；
其中kx是波矢量在纵向上的分量，ky是波矢量在横向上的分量，并且1 是声波的主传播方向上的波数。纵向X上的主传播方向是通过布置电极指来给定的。主传播方向垂直于 电极指延伸。在此，上述等式近似地对下式成立
权利要求
1.电声转换器， 一布置在声轨迹中； 一具有压电衬底； 一具有两个布置在衬底上的电极，所述电极分别具有与汇流排连接、彼此咬合的电极指(EF)以用于激励声波； 一其中转换器被构造为使得声波在多个与声轨迹平行延伸的区域(ZAB，IRB, ARB, SB)中经历不同的纵向传播速度； 一具有拥有第一纵向速度的中心激励区域(ZAB)； 一具有在两侧毗邻中心激励区域的内边缘区域(IRB)，在所述内边缘区域(IRB)中，纵向速度与中心激励区域(ZAB)的纵向速度不同； 一具有毗邻内边缘区域(IRB)的外边缘区域(ARB)，在所述外边缘区域(ARB)中，纵向速度比在内边缘区域(IRB)中高； 一具有毗邻外边缘区域(ARB)的汇流排(SB)的区域，在所述汇流排(SB)的区域中，纵向速度比在外边缘区域(ARB)中小；—其中k+(i + r)k； =k；并且r>-i.； 一其中kx是波矢量在纵向上的分量，ky是波矢量在横向上的分量，并且1 是主传播方向上的波矢量。
2.电声转换器， 一布置在声轨迹中； 一具有压电衬底； 一具有两个布置在衬底上的电极，所述电极分别具有与汇流排连接、彼此咬合的电极指(EF)以用于激励声波； 一其中转换器被构造为使得声波在多个与声轨迹平行延伸的区域(ZAB，IRB, ARB, SB)中经历不同的纵向传播速度； 一具有拥有第一纵向速度的中心激励区域(ZAB)； 一具有在两侧毗邻中心激励区域的内边缘区域(IRB)，在所述内边缘区域(IRB)中，纵向速度与中心激励区域(ZAB)的纵向速度不同； 一具有毗邻内边缘区域(IRB)的外边缘区域(ARB)，在所述外边缘区域(ARB)中，纵向速度比在内边缘区域(IRB)中高； 一具有毗邻外边缘区域(ARB)的汇流排(SB)的区域，在汇流排(SB)的区域中，纵向速度比在外边缘区域(ARB)中小； 一其中^ + (I+r)k； = ki 并且r<—I; 一其中kx是波矢量在纵向上的分量，ky是波矢量在横向上的分量，并且1 是主传播方向上的波矢量。
3.根据权利要求I所述的电声转换器，其中内边缘区域(IRB)中的纵向速度比在中心激励区域(ZAB)中低。
4.根据权利要求2所述的电声转换器，其中内边缘区域(IRB)中的纵向速度比在中心激励区域(ZAB)中高。
5.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中所述汇流排和电极指(EF)布置在压电衬底上，所述压电衬底具有比石英高的电声耦合效率。
6.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指(EF)至少在沿着横向的片段中在内边缘区域(IRB)内比在中心激励区域(ZAB)中宽。
7.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指(EF)至少在沿着横向的片段中在内边缘区域(IRB)内比在中心激励区域(ZAB)中窄。
8.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指(EF)的宽度至少在沿着横向的片段中在内边缘区域(IRB)内线性地改变。
9.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指(EF)至少在沿着横向的片段中在内边缘区域(IRB)内比在中心激励区域(ZAB)中高。
10.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指(EF)在中心激励区域(ZAB)中比在内边缘区域(IRB)、外边缘区域(ARB)或汇流排(SB)的区域中高。
11.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指(EF)在内边缘区域(IRB)内的高度至少在沿着横向的片段中阶梯式地改变。
12.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中电极指(EF)在内边缘区域(IRB)内的高度至少在沿着横向的片段中线性地增加。
13.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中在内边缘区域(IRB)中的电极指(EF)上至少在侧面片段中布置有与电极材料不同的导电或介电材料。
14.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中介电材料在内边缘区域(IRB)中布置在电极指(EF)上或电极指(EF)之间。
15.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中将氧化铪或氧化钽布置在电极指(EF)上或电极指(EF)之间。
16.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中外边缘区域(ARB)中的纵向速度比 在中心激励区域(ZAB)中高。
17.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中内边缘区域(IRB)中的纵向速度比在汇流排(SB)的区域中高。
18.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中 一两个内边缘区域(IRB)中的纵向速度是相等的； 一两个外边缘区域(ARB)中的纵向速度是相等的；以及 -在两个汇流排(SB )的区域中的纵向速度是相等的。
19.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中声波的横向激励谱和声波的基本模态的横向偏转谱的一致性是尽可能高的。
20.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中通过内边缘区域(IRB)中的相位加权将声波的基本模态的横向激励谱与横向偏转谱相匹配。
21.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中由介电层覆盖电极指(EF)或汇流排。
22.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中由SiO2层覆盖电极指(EF)或汇流排。
23.根据前述权利要求之一所述的电声转换器,该电声转换器是GBAW器件。
24.根据前述权利要求之一所述的电声转换器，其中外边缘区域(ARB)的宽度由一个电极和另一汇流排的电极指(EF)的末端之间的横向距离来确定。
25.根据权利要求24所述的电声转换器，其中外边缘区域(ARB)的宽度由一个电极的电极指(EF)的末端与同另一汇流排的汇流排连接的残指的末端之间的横向距离来确定。
26.根据前述权利要求之一所述的电声转换器,该电声转换器是利用声波工作的谐振器的一部分，该谐振器具有在纵向上限制声轨迹的反射器。
27.根据权利要求26所述的电声转换器，其中所述反射器与所述转换器具有相同的声波横向速度谱。
28.根据权利要求27所述的电声转换器，其中所述反射器具有反射器指，所述反射器指在横向上与转换器的电极指(EF)具有相同的构造。
29.电声转换器， 一布置在声轨迹中； 一具有压电衬底； 一具有两个布置在衬底上的电极，所述电极分别具有与汇流排连接、彼此咬合的电极指(EF)以用于激励声波； 一其中转换器被构造为使得声波在多个与声轨迹平行延伸的区域(ZAB，IRB, ARB, SB)中经历不同的纵向传播速度； 一具有拥有第一纵向速度的中心激励区域(ZAB)； 一具有在两侧毗邻中心激励区域的外边缘区域(ARB)，在所述外边缘区域(ARB)中，纵向速度与中心激励区域(ZAB)的纵向速度不同； 一具有毗邻外边缘区域(ARB)的汇流排(SB)的区域，在汇流排(SB)的区域中，纵向速度比在外边缘区域(ARB)中小； —其中k7; + (I 十r)k; = ^ 并且 r = —I ; 一其中kx是波矢量在纵向上的分量，ky是波矢量在横向上的分量，并且1 是主传播方向上的波矢量。
30.用于制造根据前述权利要求之一所述的电声转换器的方法，包括步骤 一提供压电衬底； 一在所述衬底上对汇流排和电极指(EF)进行结构化； 一磨蚀中心激励区域(ZAB )中的电极指材料。
31.用于制造根据前述产品权利要求之一所述的电声转换器的方法，包括步骤 一提供压电衬底； 一在所述衬底上对汇流排和电极指(EF)进行结构化； 一使内边缘区域中的电极指材料氧化。
全文摘要
说明了一种具有在横向上发射的声波的减小的损耗的电声转换器。为此，该转换器包括中心激励区域(ZAB)、毗邻中心激励区域(ZAB)的内边缘区域(IRB)、毗邻内边缘区域的外边缘区域(ARB)以及毗邻外边缘区域的汇流排(SB)的区域。所述区域的纵向速度被调节为使得获得活塞模态的激励谱。
文档编号H03H9/02GK102714490SQ201080062298
公开日2012年10月3日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年1月25日
发明者C.埃格斯, E.施米德哈默, I.布莱尔, K-C.瓦格纳, M.豪泽, M.迈耶, M.雅各布, S.贝雷克, T.埃布纳, U.勒斯勒, W.绍尔, W.鲁伊勒 申请人:埃普科斯股份有限公司