声波器件的制作方法_2

文档序号:9930820阅读:来源:国知局
性系数Y为负时,间隙区域34中的声速被调整为小于交叠区域36中的声速。这使得能够将声波限定在交叠区域36中。边缘区域32中的声速被调整为大于中心区域30中的声速。这使得能够减少不期望的横向模式波。可以通过用介电膜或金属膜覆盖图2A和图2B中的电极指12和汇流条14来调整声速,但是例示被省略。
[0041]将给出使电极指12倾斜以使得中心区域30和边缘区域32中的声速彼此不同的方法的描述。图3A是根据第一比较例的谐振器的平面图,并且图3B是电极指的放大图。如图3A和图3B所例示的,第一比较例是用于排除不期望的横向模式波的效果的示例性切趾型(apodized)谐振器。IDT 10包括梳状电极16,每个都包括电极指12和汇流条14。反射器20位于IDT 10的两侧处。压电衬底和电极的材料与用在稍后所描述的第一实施方式中的实验中的那些材料相同。IDT 10包括55对电极指12,有35λ的开口长度(交叠区域的长度),并且是ArcCos切趾型IDT。电极指12的间隙由虚线指示。汇流条14的延伸方向被称为A方向。在第一比较例中,A方向对应于压电衬底的X轴取向。声波的主模式实际上在A方向上传播。如图3Α所例示的,电极指12的宽度方向(S卩,与电极指12的延伸方向垂直的方向)相对于与A方向垂直的方向以角度Θ1倾斜。这对应于如图3Β所例示的电极指12的宽度方向相对于与A方向垂直的方向以角度ΘI倾斜的结构。与电极指12垂直的方向(S卩,电极指12的宽度方向)被称为B方向。
[0042]谐振器被制作来测量当IDT10在A方向上的节距PTa均匀并且Θ1变化时的谐振频率并且测量当IDT在B方向上的节距PTb均匀并且ΘI变化时的谐振频率。图4Α是第一比较例中的电极指的倾斜角Θ1对谐振频率的曲线图,并且图4Β是角度Θ1对归一化谐振频率的曲线图。黑圆展示当在A方向上的节距PTa均匀时的实验结果,而开放圆展示当在B方向上的节距PTb均匀时的实验结果。如图4Α所例示的,当在B方向上的节距PTb均匀时,谐振频率fr保持实际上不变。当在A方向上的节距PTa均匀时,谐振频率fr增加。如图3B所例示的,当在A方向上的节距PTa均匀并且Θ1增加时,在B方向上的节距PTb减小。这被认为是为什么谐振频率fr增加的原因。
[0043]图4B是通过按Θ1= 0的谐振频率frO使谐振频率fr归一化而计算出的fr/frO对角度Θ1的曲线图。黑圆展示当在A方向上的节距PTa均匀时的出实验结果,并且实线是近似曲线。点线展示当在A方向上的节距PTa均匀并且角度Θ1变化时根据在B方向上的节距PTb估计的fr/frO。如图4B所例示的,实验结果(实线)接近地符合根据节距PTb估计的值(点线)。以上描述的事实揭示了当电极指12在近似地对应于声波的传播方向的A方向上的节距PTa均匀并且电极指12倾斜时电极指在B方向上的节距PTb减小。这增加谐振频率。在A方向上的等效声速取决于谐振频率,进而声速随着谐振频率增加而等效地增加。如上所述,声速是通过使电极指12倾斜来等效地改变的。这里,为什么实线稍微从图4B中的点线位移的原因是因为表面声波如图1所说明的那样相对于IDT斜传播(S卩,βο#βθ)。如上所述,衬底和电极的材料的组合的改变改变各向异性系数(T ),从而改变移位量。因此,当改变了材料的组合时,重新获得倾斜角Θ与谐振频率之间的关系。
[0044]接下来,考虑的是电极指12的延伸方向和不期望的SH模式波。图5是根据第二比较例的谐振器的平面图。如图5所例示的,第二比较例是示例性切趾型谐振器。压电衬底和电极的材料与用在稍后所描述的第一实施方式中的实验中的那些材料相同。IDT 10包括55对电极指,有35λ的开口长度,并且是ArcCos切趾型IDT。对应于汇流条14的延伸方向的A方向从压电衬底18的X轴取向以角度Θ2倾斜。电极指12的延伸方向相对于与A方向垂直的方向以角度Θ1倾斜。进行了其中Θ1是5°并且Θ2从-5°变化为7.5°的实验。
[0045]图6Α是第二比较例的谐振器的频率对导纳Y的实部的曲线图,并且图6Β是当第二比较例的谐振器并联连接时S21的曲线图。在945MHz附近的峰值对应于不期望的SH模式波。如图6A和图6B所例示的,在Θ1=0°并且Θ2 = 0°的情况下几乎不生成不期望的SH模式波。在Θ
2= 0°并且Θ1 = 5°的情况下生成不期望的SH模式波。由于不期望的SH模式波而导致的峰值在Θ1 = 5°并且Θ2 = _5°的情况下更大。在Θ2 = 5°的情况下,不期望的SH模式波被减少至与在Θ1 = 0°并且Θ2 = 0°的情况下的程度近似相同的程度。如上所述,当Θ1接近地等于Θ2时,不期望的SH模式波减少。当电极指12的延伸方向与X轴取向垂直时,ΘI等于Θ 2。如上所述,不期望的SH模式波随着电极指12的宽度方向(B方向)与X轴取向之间的角度减小而减小。
[0046]考虑以上描述的事实,现在将给出减少不期望的横向模式波和不期望的SH模式波的实施方式的描述。
[0047]第一实施方式
[0048]第一实施方式描述了各向异性系数γ为正的情况。图7Α是根据第一实施方式的谐振器的平面图,并且图7Β是沿着图7中的线A-A截取的横截面图。如图7Α所例示的,IDT 10包括彼此面对的梳状电极16。梳状电极16中的每一个包括两个或更多个电极指12和汇流条
14。位于汇流条14之间的是电极指12彼此交叠的交叠区域36以及位于交叠区域36与汇流条14之间的间隙区域34。交叠区域36包括中心区域30和边缘区域32。中心区域30在交叠区域36中在电极指12的延伸方向上位于交叠区域36中心,并且边缘区域32位于中心区域30的两侧处。中心区域30和边缘区域32中的电极指12被连续地形成。IDT 10形成在压电衬底上,并且激发声波。
[0049]X轴取向与压电衬底的上表面平行。中心区域30中的电极指12的延伸方向被称为方向41,并且在中心区域30中与电极指12的延伸方向垂直的方向(S卩,电极指12的宽度方向)被称为方向40。在边缘区域32中电极指32的延伸方向被称为方向43,并且在边缘区域32中与电极指12的延伸方向垂直的方向被称为方向42。在间隙区域34中电极指12的延伸方向被称为方向45,并且在间隙区域34中与电极指12的延伸方向垂直的方向被称为方向44。汇流条14的延伸方向被称为方向46,交叠区域36与间隙区域34之间的边界的延伸方向被称为方向47,并且中心区域30与边缘区域32之间的边界的延伸方向被称为方向48。在中心区域30中电极指12的延伸方向41与在边缘区域32中电极指12的延伸方向43之间的角度是角度Θ
I。方向40与方向42之间的角度是角度Θ1。汇流条14的延伸方向46与X轴取向之间的角度是角度Θ2。方向47和方向48与方向46平行。声波在主模式下的传播方向近似地对应于方向46。在间隙区域34中电极指12的延伸方向45与方向41平行。在中心区域30中电极指12的宽度方向40近似对应于X轴取向。
[0050]如图7Β中所例示的,金属膜28形成在压电衬底18上。金属膜28包括电极指12和汇流条14。介电膜22被形成为覆盖金属膜28。压电衬底18例如是Y切割X传播铌酸锂衬底。金属膜28例如是铜膜。介电膜22例如是氧化硅膜。介电膜22是用于改进温度特性的膜。
[0051]图8是第一实施方式中的边缘区域中的电极指的放大图。如图8所例示的,在第一实施方式中,边缘区域32与间隙区域34之间的边界的延伸方向47与边缘区域32与中心区域30之间的边界的延伸方向48平行。这个结构使声波在主模式下的传播方向近似地对应于方向47和方向48。在边缘区域32中的电极指12的宽度方向42上的节距ΡΤ2大于在中心区域30中的电极指12的宽度方向40上的节距PTl O这个结构使边缘区域32中的谐振频率变得小于中心区域30中的谐振频率。因此,边缘区域32中的声速等效地小于中心区域30中的声速。中心区域30中的电极指12在方向40上的宽度由LI表示,并且中心区域30中的电极指12之间的距离由SI表示。边缘区域32中的电极指12在方向47和方向48上的宽度由L2表示,并且边缘区域32中的电极指12之间的距离由S2表示。宽度LI等于宽度L2,并且距离SI等于距离S2。因此,占空比L1/(L1+S1)等于占空比L2/(L2+S2)。
[0052]图9是根据第三比较例的谐振器的平面图。如图9所例示的,边缘区域32中的电极指12的延伸方向43从中心区域30中的电极指12的延伸方向41以角度Θ1倾斜。汇流条14的延伸方向46与X轴取向平行。方向40、47、48与方向46平行,并且声波实际上在方向46上传播。
[0053]图1OA和图1OB是第三比较例中的边缘区域中的电极指的放大图。如图1OA和图1OB所例示的,在第三比较例中,在边缘区域32中的电极指12的宽度方向42上的节距PT2小于在中心区域30中的电极指12的宽度方向40上的节距PT1。这是因为第三比较例使方向47和方向48与中心区域30中的电极指12的宽度方向40平行并且使边缘区域32中的电极指12的宽度方向
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