电声转换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电声转换器。电声转换器可为利用表面声波工作的转换器（Surface AcousticWave=SAW)或为利用体积声波工作的转换器炬11化AcousticWave=BAW)。
【背景技术】
[0002] 提高电声转换器的禪合系数与降低在转换器中在电能与机械能之间转变时的损 失意义相同。很高的禪合系数实现转换器的很大的带宽。
[000引在1973年于纽约、伦敦、悉巧、多伦多出版的B.Auld的文献、第II卷、JohnWil巧 &Sons"Acousticwavesinfieldsandsolids"第 347 页及W下和第 357 页及W下说明 了一种所谓的"薄板谐振器"。在此，研究板在两个空间方向上的振动并且说明了相应的模 式。
[0004] 此外，在2012年频率控制研讨会上获得的C.ZuoW及其他人的会议论文 "Cross-sectionalDilationModeResonatorwithVeryHighElectromechanical Couplingupto10%usingAir中说明了如何可通过二维的结构提高AIN层的禪合系数。 A1N层如此构造，即，激励二维的振动模式，其中，在A1N层的厚度方向上施加交变电场，其 除了在厚度方向上的激励之外附加地引起在宽度方向上的激励。由此相比于例如在FBAR 中出现的纯粹的厚度振动提高机电禪合系数。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于说明提高在电声转换器中的禪合系数的另一可能性。
[0006] 该目的通过权利要求1的对象解决。其他的设计方案和有利的实施方式为其他的 权利要求的对象。
[0007] 提出了一种具有压电层的电声转换器，压电层如此构造，即，在一个空间方向上施 加交变电场时在=个空间方向上激励带有振动的振动模式。
[0008] 相对于在仅仅一个空间方向上或在两个空间方向上带有振动的振动模式，禪合系 数在=个空间方向上带有振动的振动模式的情况下进一步提高。在该种情况下可利用压电 张量的更多分量并且有助于禪合系数。
[0009] 相比于一维的振动模式，在其中仅仅利用压电张量的一个成分，即，纵向分量或横 向分量，在=个空间方向上带有振动的振动模式中利用压电张量的至少=个且最高六个成 分。
[0010] 在最大六个成分中，相应=个负责纵向振动，且=个负责横向振动。通过利用压电 张量的尽可能多的成分实现禪合系数的提高。在此不重要的是，是否仅设及纵向激励或横 向激励，因为它们的任何任意的组合同样满足提高禪合系数的目的。
[0011] W该种方式提高其禪合系数的电声转换器例如可用在单过滤器、双工器、谐振器、 传感器、谐振滤波器、模块、带阻滤波器或陷波滤波器中。
[0012] 在一个空间方向上施加的交变电场通常为存在于两个面状电极之间的交变电场。 在此，压电层可布置在两个电极之间。压电层在此如此构造，即，没有形成简单的体积声波， 在其中压电层仅在一个空间方向上振动，而是相反激励该样的振动模式，在其中压电层在 S个空间方向上振动。
[0013] 压电层例如可具有W下材料中的一种：氧化锋狂no)、氮化侣（A1N)、粗酸裡、魄酸 裡、错铁酸铅（PZT)和PZT替代材料。此外，压电层可具有压电材料的添加物和渗杂，A1N例 如可渗有Sc。
[0014] 压电层可具有构造有孔穴和/或切口的面状层。
[0015] 在此已经令人吃惊地显示出，通过构造带有孔穴和/或切口结构的面状层可提高 禪合系数。通过构造带有孔穴和/或切口的结构在压电层中出现该样的结构，其使得能够 在=个空间方向上实现带有振动的振动模式的激励。
[0016] 转换器可具有该样的区域，在该区域中压电层在在其中声速在压电层中最高的方 向上的伸展和压电层在其他的空间方向上的伸展至少一样大。在该区域中可在S个空间方 向上特别好地激励带有振动的振动模式。该区域设计得越大，电声转换器的禪合系数提高 得越明显，因为在该种情况下在=个空间方向上提高带有振动的振动模式的份额。
[0017] 在压电层的边缘区域中，压电层在最高声速的方向上的伸展可小于压电层在其他 的空间方向上的伸展。由此可在边缘区域中避免出现干扰模式，其否则可由于压电层的有 限的尺寸出现。
[0018] 压电层在在其中声速在压电层中最高的方向上的伸展可如此选择，即，谐振器在 基本模式中运行。为此，压电层的厚度可在转换器的谐振频率的声波长度的30%与70%之 间选择。优选地，厚度在转换器的谐振频率的声波长度的40%与60%之间的范围中。此外， 还可考虑谐振器在上限模式的bermode)中运行。
[0019] 声速在其中最高的方向通过压电层的晶体结构确定。声速在其中最高的方向例如 可为垂直于面状电极取向的竖向方向。然而，声速在其中最高的方向还可相对于电极形成 任意其他的角度。
[0020] 电声转换器可具有第一电极和第二电极，其中，压电层的上侧与第一电极连接，且 压电层的下侧与第二电极连接。第一电极还被称为顶部电极。第二电极还被称为底部电极。
[0021] 在此，上侧和下侧相应可直接贴靠在相应的电极处。此外，压电层具有可垂直于上 侧和下侧的侧面。侧面还可与上侧和下侧形成其他的角度。侧面可不受电极约束。
[002引第一电极和第二电极例如可具有W下金属和其合金中的一种；A1、化、Au、Ag、Pt、 口(1、胖、化、]\1〇、佩、￥、1'1、化、]\%、化、11'、师、化、〇3、81、册。此外，第一电极和第二电极可具 有在此没有明确举出的副族金属和铜系元素W及更早的副族金属的耐烙的碳化物、氮化物 和棚化物，尤其族 4、5、6(旧称IVB、VB、VIB)，即，Ti、Zr、Hf(族 4)、V、Nb、Ta(族 5)、Cr、Mo、 W(族6)，W及从中的任意的混合系统。电极可包含唯一的传导性材料或由很多层的堆煤建 造，其中，该些层中的至少一个具有传导性材料。
[0023] 压电层可具有多个块体，其具有压电材料的，其中，块体在在其中声速在压电层中 最高的方向上的伸展至少和相应的块体在其他的空间方向上的伸展一样大。块体可彼此隔 绝。尤其可在两个相邻的块体之间相应布置有间隙，从而相邻的块体并未接触。如下面还 将更详细地讨论的那样可在间隙中布置连接结构、真空、空气或任意其他的材料，优选地， 布置有带有异常的热机械性能的材料。
[0024] 此外，压电层可含有其他的块体，其同样具有压电材料并且不满足结构规定。仅仅 决定性的是，压电层的所有的块体的主要部分（例如至少70%)满足结构规定。在其中在最 高声速的方向上的伸展和在其他的空间方向上的伸展至少一样大的块体使得能够在所有 的=个空间方向上实现激励带有振动的振动模式。
[0025] 电极可具有第一电极结构和第二电极结构，其中，每个块体或者与第一电极结构 连接或者与第二电极结构连接。与此相应地，可在相邻的块体（在其中，一者与第一电极结 构连接，且另一者与第二电极结构连接）处施加不同的电势，从而块体互相相反地彼此禪 合。压电层的不同区域的互相相反的禪合实现抑制转换器的非线性。
[0026] 与此相应地，块体和电极结构可如此布置，即，两个相邻的块体与不同的电极结构 连接。
[0027] 不仅第一电极而且第二电极都可具有第一电极结构和第二电极结构。备选地，转 换器可如此设计，即，第一电极和第二电极中的一个具有第一电极结构和第二电极结构并 且相应另一电极具有唯一的连续的电极结构。
[0028] 在两个块体之间可布置连接结构，其使两个块体在侧向方向上彼此连接。侧向方 向可垂直于电极的面的法线。连接结构可具有电介质材料。
[0029] 连接结构可形成桥接部，其从第一块体在侧向方向上延伸至第二块体。在块体之 间的间隙不可完全由连接结构填充。
[0030] 此外，相邻的块体还可在第二侧向方向（其垂直于上述的侧向方向）上通过连接 结构连接。
[0031] 可得到压电层的该样的构造，在其中连接结构具有彼此平行地伸延的第一桥接 部，第一桥接部在侧向方向上延伸，并且同样具有彼此平行地伸延的第二桥接部，其垂直于 第一连接结构的第一桥接部在第二侧向方向上延伸。第一桥接部和第二桥接部还可布置成 彼此有其他的角度。压电层和桥接部例如可如此布置，即，第一桥接部和第二桥接部围成的 角度为30。、45°或60。。
[0032] 在连接结构的第一桥接部和第二桥接部的交点处可相应布置有块体。此外，在桥 接部与块体之间可自由地保持间隙。间隙例如可利