專利名稱：聲表面波裝置、聲表面波濾波器和聲表面波裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作例如諧振器和帶通濾波器的聲表面波裝置、聲表面波濾波器和聲表面波裝置的制造方法。
近年來(lái)，在便攜式電話系統(tǒng)中，隨著用戶和各種服務(wù)的增加，每個(gè)用于發(fā)送和接收的頻帶都已經(jīng)被加寬，并且發(fā)送頻率和接收頻率已經(jīng)相互接近。相應(yīng)地，在要用于便攜式電話的帶通濾波器中，需要濾波器是寬帶的，并且通帶附近的衰減特性出眾。當(dāng)以作為歐洲的便攜式電話系統(tǒng)的EGSM為例，發(fā)送側(cè)頻帶是880MHz到915MHz，接收側(cè)頻帶是925MHz到960MHz。
發(fā)送信號(hào)在接收側(cè)電路中成為噪音。相應(yīng)地，在要用于接收側(cè)電路的帶通濾波器中，必須使信號(hào)在頻帶925MHz到960MHz內(nèi)通過(guò)，并使信號(hào)在頻帶880MHz到915MHz內(nèi)衰減。即，需要這樣的濾波特性，即具有925MHz到960MHz作為通帶，而880MHz到915MHz作為衰減頻帶。結(jié)果，雖然需要通帶寬度具有35MHz的寬頻帶，但是，通帶和衰減頻帶之間的頻率差僅僅是10MHz。
另一方面，在便攜式電話中用作帶通濾波器的聲表面波濾波器中，使用36°LiTaO3基片。對(duì)于該基片，頻率對(duì)溫度的依賴性有-30ppm/℃到35ppm/℃那么大。結(jié)果，必須在包含表面波裝置的電路的設(shè)計(jì)中提供溫度變化的容限。
另外，當(dāng)考慮到制造過(guò)程中頻率的變化時(shí)，通帶和衰減頻帶之間頻率間隔將窄得多。因此，增加濾波器特性在通帶附近的濾波器特性的陡度更為重要。
聲表面波濾波器的頻帶寬度和通帶附近的陡度幾乎由壓電基片的機(jī)電耦合系數(shù)唯一地固定。一般地，當(dāng)機(jī)電耦合系數(shù)大時(shí)，可以得到寬頻帶濾波特性，當(dāng)機(jī)電耦合系數(shù)小時(shí)，得到具有極好陡度的濾波特性。
相應(yīng)地，當(dāng)根據(jù)聲表面波濾波器中的元件使用具有不同機(jī)電耦合系數(shù)的壓電基片時(shí)，根據(jù)這些組合能夠得到陡的和相對(duì)寬的頻帶濾波特性。
在第7-283688號(hào)日本未審查專利申請(qǐng)中，按照這種方式執(zhí)行調(diào)節(jié)機(jī)電耦合系數(shù)的方法，從而在梯形電路結(jié)構(gòu)的聲表面波濾波器中，串聯(lián)臂式諧振器中的表面波傳播方向不同于平行臂式諧振器中的情況。在36度Y切割的LiTaO3基片中，機(jī)電耦合系數(shù)依賴于表面波傳播方向。當(dāng)假設(shè)表面波傳播方向是沿X軸前進(jìn)時(shí)，機(jī)電耦合系數(shù)最大，當(dāng)表面波傳播方向從X軸偏移時(shí)，機(jī)電耦合系數(shù)變小。相應(yīng)地，例如，在具有梯形電路結(jié)構(gòu)的聲表面波濾波器中，當(dāng)串聯(lián)臂式諧振器中的傳播方向沿著X軸，而平行臂式諧振器的傳播軸從X軸偏離，則如

圖14所示，平行臂式諧振器中諧振特性的諧振頻率和反諧振頻率之間的間隔與平行臂式諧振器的傳播方向不從X軸偏離的情況(由虛線Aa示出)相比，以及與串聯(lián)臂式諧振器的諧振特性B相比更窄。相應(yīng)地，如圖15中虛線示出的，可以得到具有極好的陡度的濾波器特性。另外，在圖15中，實(shí)線D示出在串聯(lián)臂式諧振器和平行臂式諧振器中表面波傳播方向相同的情況下的特性。
另一方面，在第8-65089號(hào)日本未審查專利公告中，揭示了一種將電容加到梯形電路結(jié)構(gòu)的聲表面波濾波器中的每一個(gè)諧振器的方法。當(dāng)為聲表面波諧振器加上并聯(lián)電容時(shí)，反諧振頻率降低，并且諧振頻率和反諧振頻率之間的間隔變窄，其方式和第7-283688號(hào)日本未審查專利公告中揭示的情況一樣。相應(yīng)地，假設(shè)可以得到具有極好的陡度的濾波器特性。
但是，在第7283699號(hào)日本未審查專利公告中以及在第8-65089號(hào)日本未審查專利公告中揭示的聲表面波濾波器中，有各種問(wèn)題。
例如，在前者中，有一個(gè)問(wèn)題，即，表面波傳播方向由36度Y切割LiTaO3基片中的X軸偏離，作為表面波傳播方向和能量轉(zhuǎn)移之間的角差的功率通量角度增加，能量從波導(dǎo)的泄露增加，并且損失增加。另外，由于必須在相同壓電諧振器中設(shè)置多個(gè)具有不同傳播方向的聲表面波諧振器，故大大增加了聲表面波濾波器的尺寸。另外，存在有不同諧振器聲學(xué)上部分耦合的情況，并且特性將因?yàn)檫@種耦合而惡化。
另一方面，在第8-65089號(hào)日本未審查專利公告中描述的方法中，為了增加電容，芯片尺寸大大增加。另外，因?yàn)樵谛纬呻姌O后無(wú)法改變?yōu)V波器特性，故無(wú)法調(diào)節(jié)頻率。
為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明的較佳實(shí)施例提供了一種聲表面波裝置，其中解決了現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)，并且不引起尺寸變大，損耗增加，以及特性惡化，從而當(dāng)被用作帶通濾波器時(shí)，通帶附近的陡度是極好的，并且本發(fā)明還提供了這種聲表面波裝置的制造方法。
本發(fā)明的其它較佳實(shí)施例提供了一種聲表面波濾波器，其特征在于損耗低、濾波特性極好、尺寸非常小、以及在通帶附近的陡度極好。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，聲表面波裝置包含由LiTaO3制成的壓電基片；和至少一個(gè)設(shè)置在所述壓電基片上，并具有多個(gè)電極指的插指式換能器；其中，所述至少一個(gè)插指式換能器的電極指之間的至少一個(gè)間隙部分中的極化方向不同于在相同傳播路徑上的電極指之間其它的間隙部分中的極化方向。根據(jù)本發(fā)明的該較佳實(shí)施例的這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)和安排，和使插指式換能器中所有的間隙部分的極化方向相同的情況相比大大減小了機(jī)電耦合系數(shù)。由此，使諧振頻率和反諧振頻率之間的頻率間隔大大變窄，當(dāng)用作聲表面波濾波器時(shí)，通帶附近的陡度大大增加了。
在聲表面波裝置中，可將至少一個(gè)插指式換能器的電極指抽出，從而通過(guò)這種抽出使機(jī)電耦合系數(shù)減小。在這種情況下，諧振頻率和反諧振頻率之間的間隔大大減小，當(dāng)用作聲表面波濾波器時(shí)，可以大大增加通帶附近的濾波器梯形的陡度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例，一種聲表面波濾波器最好包含壓電基片；和多個(gè)設(shè)置在所述基片上，并各具有插指式換能器的單端聲表面波元件，所述多個(gè)單端聲表面波元件設(shè)置得確定具有至少一個(gè)平行臂式諧振器和至少一個(gè)串聯(lián)臂式諧振器的梯形電路；其中，一個(gè)所述單端聲表面波元件的插指式換能器中的電極指之間的至少一個(gè)間隙部分中的極化方向不同于電極指之間其它間隙部分中的極化方向。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例，一種聲表面波諧振器濾波器包含壓電基片；和設(shè)置在壓電基片上，并包含多個(gè)電極指的多個(gè)插指式換能器；其中，一個(gè)所述單端聲表面波元件的插指式換能器中的電極指之間的至少一個(gè)間隙部分中的極化方向不同于電極指之間其它間隙部分中的極化方向。
根據(jù)這些獨(dú)特結(jié)構(gòu)和安排，諧振頻率和反諧振頻率之間的頻率間隔在至少一個(gè)聲表面波元件中是變窄了。相應(yīng)地，聲表面波濾波器的通帶附近的陡度大大加強(qiáng)。
例如，在平行臂式諧振器中，當(dāng)如上所述的，至少一個(gè)間隙部分中的極化方向不同于其它間隙部分時(shí)，平行臂式諧振器中的諧振頻率增加，并且通帶的低頻側(cè)上的濾波器梯形陡度增加。另外，在串聯(lián)臂式諧振器中，如上所述的，當(dāng)間隙部分中的極化方向相互不同，聲表面波濾波器的通帶的高頻側(cè)上的陡度大大增加。
在濾波器中，可以將至少一個(gè)插指式換能器的一部分電極指抽出?；蛘?，至少一個(gè)插指式換能器中的聲表面波的傳播方向不同于其它插指式換能器的傳播方向。
在這種情況下，通過(guò)變薄處理大大減小聲表面波裝置的機(jī)電耦合系數(shù)，并更加有效地增加濾波器梯形的陡度。
制造包含壓電基片和至少一個(gè)設(shè)置在基片上并具有多個(gè)電極指的插指式換能器的聲表面波裝置的方法最好包含步驟在壓電基片上形成至少一個(gè)插指式換能器，并施加DC電壓，從而將大約50V/μm或更大的電場(chǎng)強(qiáng)度施加到至少一個(gè)插指式換能器。在這種情況下，還可以通過(guò)施加DC電壓執(zhí)行頻率調(diào)節(jié)。
為了說(shuō)明本發(fā)明，在附圖中示出幾種目前較好的形式，應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明不限于精確的安排和說(shuō)明。
圖1是頂視圖，示出本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中包含的單端聲表面波諧振器中的電極的結(jié)構(gòu)。
圖2是概略的頂視圖，用于說(shuō)明當(dāng)將DC電壓施加到本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中的插指式換能器中時(shí)，電極指之間的間隙中的極化方向。
圖3示出當(dāng)將DC電壓施加到插指式換能器時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度和機(jī)電耦合系數(shù)之間的關(guān)系。
圖4示出其中將電極指抽出的插指式換能器。
圖5示出一些諧振器傳播方向上相互不同的聲表面波濾波器。
圖6是本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的聲表面波濾波器的頂視圖。
圖7是典型的放大的頂視圖，示出本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中所使用的平行臂式諧振器的插指式換能器中電極的結(jié)構(gòu)。
圖8是頂視圖，用于說(shuō)明將第一較佳實(shí)施例的聲表面波濾波器元件安裝到封裝中的情況。
圖9示出將DC電壓施加到本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的聲表面波濾波器中的平行臂式諧振器之前的阻抗-頻率特性(實(shí)線)，以及施加了DC電壓之后的阻抗-頻率特性(虛線)。
圖10示出第一較佳實(shí)施例的聲表面波裝置的衰減值一頻率特性(虛線)和以相同方式(除了用作比較，DC電壓未加外)除構(gòu)成的聲表面波濾波器的衰減值-頻率特性(實(shí)線)。
圖11是頂視圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的聲表面波濾波器。
圖12是典型的放大的頂視圖，用于說(shuō)明將DC電壓施加到本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例中的串聯(lián)臂式諧振器的過(guò)程。
圖13示出第一較佳實(shí)施例的聲表面波濾波器的衰減值-頻率特性(虛線)，和以相同方式構(gòu)成的聲表面波裝置的衰減值-頻率特性(虛線)，但是DC電壓未施加到串聯(lián)臂式諧振器，它是用于比較的。
圖14是概圖結(jié)構(gòu)，示出通過(guò)使用本發(fā)明的其它較佳實(shí)施例的聲表面波濾波器構(gòu)成的天線雙工器的較佳實(shí)施例。
圖15是通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例的天線雙工器構(gòu)成的通信裝置的概略的方框圖。
圖16示出傳統(tǒng)的聲表面波濾波器的諧振器的阻抗-頻率特性。
圖17示出傳統(tǒng)的梯形電路結(jié)構(gòu)的聲表面波濾波器的衰減-頻率特性。
本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)在構(gòu)成插指式換能器的一對(duì)梳形電極上施加DC電壓，以便在它們之間施加大約50V/μm或更大的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，可以大大改變機(jī)電耦合系數(shù)。根據(jù)這種方法，可以實(shí)線一種具有小尺寸的聲表面波濾波器，而不使損耗增加。參照?qǐng)D1和2說(shuō)明這種原理。
圖1示出用于本發(fā)明的較佳實(shí)施例中的聲表面波諧振器1的基本結(jié)構(gòu)。聲表面波諧振器1最好包括設(shè)置在壓電基片5上的插指式換能器2和一對(duì)反射器3。這對(duì)反射器3位于插指式換能器2的兩側(cè)上。根據(jù)需要的諧振器特性，這對(duì)反射器3可以省略。插指式換能器包括多個(gè)電極指6。將這多個(gè)電極指6交替地連接到總線條7a和7b，由此各自形成梳形相互交叉的電極2A和2B。將墊片4a和4b連接到總線條7a和7b。
在上述聲表面波諧振器1中，當(dāng)通過(guò)使探針接觸電極墊片4a和4b而將DC電壓施加到電極墊片4a和4b之間時(shí)，DC電壓施加到插指式換能器2的電極指6之間的間隙中，并且基片的極化方向在間隙區(qū)域中改變，如圖2所示。
在基片5是36度Y切割X傳播LiTaO3基片的情況下，基片表面上的極化方向的分量基本上垂直于表面波傳播方向，并且基本上平行于電極指6的延伸方向，如箭頭Po所指的。極化方向在整個(gè)36度Y切割X傳播LiTaO3基片5上是相同的。
當(dāng)在基片5上形成插指式換能器2后，當(dāng)將大約50V/μm或更大的強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度施加在梳形電極2A和2B之間時(shí)，在電極指6之間的間隙區(qū)域中的極化方向改變，從而如箭頭P1P2表示的，電極指6之間的間隙區(qū)域處的極化方向從原極化方向P0交替偏離。即，壓電基片5在電極指6之間的間隙區(qū)域中的極化方向不同于沒(méi)有設(shè)置插指式換能器2的區(qū)域中的極化方向。當(dāng)極化方向按照這種方式偏離時(shí)，壓電常數(shù)和彈性常數(shù)改變了，并且機(jī)電耦合系數(shù)也改變了。
這里，在圖3中示出施加到插指式換能器的電場(chǎng)強(qiáng)度與機(jī)電耦合系數(shù)之間的關(guān)系。圖中示出插指式換能器的施加的電壓/間隙長(zhǎng)度的電場(chǎng)強(qiáng)度。如從圖3中清楚看到的，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度是大約50V/μm或更少時(shí)，機(jī)電耦合系數(shù)大大改變。由此，知道為了控制機(jī)電耦合系數(shù)需要大約50V/μm或更大的電場(chǎng)強(qiáng)度。
另外，大約300V/μm或更大的電場(chǎng)強(qiáng)度太高，并且有可能插指式換能器本身毀壞。因此，典型地，希望將電場(chǎng)強(qiáng)度設(shè)置為大約300V/μm或更小，但是由于毀壞的可能性因插指式換能器的結(jié)構(gòu)和絕緣電阻而改變，故其上限沒(méi)有具體確定。
應(yīng)該注意到，第5-75378號(hào)日本未審查專利公告中揭示了，當(dāng)使用諸如石英之類的壓電基片或其它適當(dāng)?shù)牟牧蠒r(shí)，由于施加到插指式換能器的DC電壓引起壓電基片的變形，并且壓電常數(shù)和其它特性改變。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中所描述的方法中，當(dāng)停止施加DC電壓時(shí)，壓電常數(shù)返回到原來(lái)的值。在這種現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)這種效應(yīng)利用DC電壓的改變，構(gòu)成電壓控制型振蕩器。
另一方面，在LiTaO3基片的情況下，如上所述由于施加電壓，極化方向改變，并且它們本身的特性改變，并且不返回到原來(lái)值。即，一旦如上所述施加大的DC電場(chǎng)，則即使停止施加電壓，材料的改變了的特性仍然被保持。因此，通過(guò)施加預(yù)定的電壓，可以自由改變壓電基片材料的常數(shù)，結(jié)果，可增加濾波特性的陡度，并控制頻帶寬度。
另外，如上所述，當(dāng)施加的電壓太高時(shí)，插指式換能器本身可能毀壞，相應(yīng)地，難以將機(jī)電耦合系數(shù)減小超過(guò)某一個(gè)限制。在這種情況下，通過(guò)以諸如抽出加權(quán)法，使表面波傳播方向不同法或其它適當(dāng)?shù)姆椒?，將電磁耦合系?shù)減小到某一個(gè)程度，能夠得到更多有利的效果。
更具體地說(shuō)，圖4示出插指式換能器101的一個(gè)例子，其中應(yīng)用了抽出加權(quán)的方法。插指式換能器101包含多個(gè)電極指102，它們從一對(duì)梳形電極104a和104b交替連接到總線條103a和103b，但是電極指102a和102b除外。電極指102a和102b正常地應(yīng)該連接到總線條103b，但是與總線條103電氣斷開(kāi)，由此使電極指102a和102b抽出。將電極指102a和102b連接到總線條103a作為虛擬電極，但這不是必須的。通過(guò)抽出加權(quán)方法，包含有插指式換能器101的聲表面波諧振器具有更小的機(jī)電耦合系數(shù)。
圖5示出使表面波傳播方向不同的方法的例子。聲表面波濾波器110在壓電基片113上包含串聯(lián)臂式諧振器111a和111b，和平行臂式諧振器112a和112b。將串聯(lián)臂式諧振器111a和111b設(shè)置在壓電基片上，從而聲表面波傳播排成一行的方向基本上平行于X方向，如圖5所示。另一方面，將平行臂式諧振器112a和112b設(shè)置在壓電基片上，從而聲表面波傳播的方向與X方向交叉。結(jié)果，平行臂式諧振器112a和112b的機(jī)電耦合系數(shù)不同于串聯(lián)臂式諧振器111a和111b。
下面，將參照附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
圖6是典型的放大的頂視圖，示出作為根據(jù)本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的聲表面波裝置的聲表面波濾波器。
在本較佳實(shí)施例的聲表面波裝置中，通過(guò)影印石版術(shù)和蝕刻或其它適當(dāng)處理在36度Y切割X傳播LiTaO3基片10上形成兩個(gè)串聯(lián)臂式諧振器11a和11b、兩個(gè)平行臂式諧振器12a和12b、布線電極13a和13b，以及電極墊片14a到14e。作為用于形成這些元件的電極材料，最好使用鋁，但是可以通過(guò)使用適當(dāng)?shù)慕饘贅?gòu)成。
每一個(gè)上述串聯(lián)臂式諧振器11a和11b以及平行臂式諧振器12a和12b最好是單端聲表面波諧振器，其中，將反射器設(shè)置在插指式換能器的沿表面波傳播方向的兩側(cè)上。另外，布線電極13a連接電極墊片14a，串聯(lián)臂式諧振器11a，以及平行臂式諧振器12a。平行臂式諧振器12a的端部(與電氣連接到布線電極13a的一側(cè)相對(duì))結(jié)合到電極墊片14d。另外，布線電極13b連接串聯(lián)臂式諧振器11a的與連接到布線電極13a的一側(cè)相對(duì)的端部、串聯(lián)臂式諧振器14c、平行臂式諧振器12b以及電極墊片14b。
將串聯(lián)臂式諧振器11b的與連接到布線電極13b的一側(cè)相對(duì)的端部結(jié)合到電極墊片14c。通過(guò)相同的方式，將平行臂式諧振器12b的與連接到布線電極13b的一側(cè)相對(duì)的端部連接到電極墊片14e。
在串聯(lián)臂式諧振器11a的插指式換能器中，交叉寬度大約是40μm，電極指對(duì)數(shù)為90，反射器中電極指數(shù)量為100，插指式換能器的電極指和反射器的電極指的節(jié)距是大約2.05μm(聲表面波的波長(zhǎng)為大約4.1μm)。
串聯(lián)臂式諧振器11b的插指式換能器的電極指交叉寬度是大約80μm，電極指的對(duì)數(shù)是大約90，反射器中電極指的數(shù)量是100，插指式換能器中電極指的節(jié)距和反射器的電極指是大約2.05μm(聲表面波波長(zhǎng)為大約4.1μm)。
平行臂式諧振器12a的插指式換能器的交叉寬度是大約80μm，電極指對(duì)數(shù)是大約60，反射器的電極指數(shù)量是100，插指式換能器和反射器中的電極指的節(jié)距是大約2.15μm(聲表面波的波長(zhǎng)是大約4.3μm)。
平行臂式諧振器12b的插指式換能器的交叉寬度是大約120μm，電極指對(duì)數(shù)是90，反射器電極指數(shù)量是100，插指式換能器和反射器的電極指的節(jié)距是大約2.15μm(聲表面波的波長(zhǎng)是大約4.3μm)。
另外，在圖4中，基本上說(shuō)明了諧振器，必須注意電極指的對(duì)數(shù)和交叉寬度之間的比值實(shí)際上不同于圖中的情況。
在形成上述每一個(gè)電極以后，在電極墊片14a和14d之間，以及電極墊片14b和14e之間提供大約180V的DC電壓，并將電壓施加到平行臂式諧振器12a和12b。在圖7中，概略地說(shuō)明了將DC電壓施加給平行臂式諧振器12a的插指式換能器的過(guò)程。另外，在圖5中，反射器被省略了。
電極指的寬度E大約是1.15μm，并且相鄰的電極指之間的間隙寬度F是大約1.00μm。另外，間隙寬度確定為沿表面波傳播方向的間隙尺寸。相應(yīng)地，將大約180V/μm的電場(chǎng)強(qiáng)度施加到相鄰的電極指之間。另外，當(dāng)施加上述電壓時(shí)，電壓可以從插指式換能器部分不毀壞時(shí)的電壓逐漸增加，并且電場(chǎng)強(qiáng)度可以從例如大約50V/μm逐漸增加。
然后，將所述壓電基片10安裝到如圖8所示的陶瓷封裝20中。陶瓷封裝20的中間具有凹洞部分21，并且在凹洞部分中，固定了上述聲表面波濾波器。然后，在凹洞部分21周圍設(shè)置一對(duì)突出部分，并在突出部分的上表面上設(shè)置電極墊片21a、21b、22a和22b。
通過(guò)結(jié)合的電線23a電氣連接電極墊片21a和聲表面波濾波器元件的電極墊片14a。另外，通過(guò)結(jié)合線23b將電極墊片21b電氣連接到聲表面波濾波器元件的電極墊片14e。另外，通過(guò)結(jié)合線23c將電極墊片22a電氣連接到聲表面波濾波器元件的電極墊片14d。另外，通過(guò)結(jié)合線23d將電極墊片22b電氣連接到聲表面波濾波器元件的電極墊片14c。
在上述陶瓷封裝中，電極墊片21a和22b構(gòu)成火線端(hot terminal)，電極墊片21b和22a構(gòu)成接地端。
通過(guò)結(jié)合平板狀材料，以便覆蓋陶瓷封裝20的凹洞部分，生產(chǎn)了包含聲表面波濾波器元件的聲表面波濾波器裝置。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，在將聲表面波濾波器元件安裝到陶瓷封裝20中之前，將大約180V的DC電壓施加到上述平行臂式諧振器12a，通過(guò)施加電壓，可以大大減小平行臂式諧振器12a的機(jī)電耦合系數(shù)，并且使諧振頻率和反諧振頻率之間的間隔變窄。這一點(diǎn)參照?qǐng)D7和8進(jìn)行描述。
圖9示出圖4中所示的平行臂式諧振器12a的阻抗特性，實(shí)線示出施加上述電壓之前的特性，虛線示出施加電壓之后的特性。如從圖中清楚看到的，當(dāng)比較實(shí)線和虛線的特性時(shí)，通過(guò)施加DC電壓，雖然反諧振頻率的位置不移動(dòng)，但是增加了諧振頻率，應(yīng)該知道這是因?yàn)橹C振頻率和反諧振頻率之間的頻率的間隔窄了。
另外，由圖10中的虛線示出如上所述構(gòu)成的聲表面波濾波器裝置的衰減值的頻率特性。另外，由圖10中的實(shí)線示出按照相同的方法構(gòu)成的聲表面波濾波器裝置的衰減值的頻率特性，但是不施加上述DC電壓。另外，圖10中的虛線I和實(shí)線J分別是由虛線G和實(shí)線H表示的被放大的部分。
如清楚地看到的，當(dāng)比較由圖8中的實(shí)線和虛線示出的特性時(shí)，由于將DC電壓施加到平行臂式諧振器，和由機(jī)電耦合系數(shù)的減小引起的平行臂式諧振器12a的諧振頻率增加，知道在整個(gè)濾波器的頻率特性中，通帶的低頻側(cè)陡度大大增加。這是因?yàn)?，如圖1所示，將電壓施加到電極指之間，并且電極指之間的間隙沿表面波的傳播方向相互不同。
另外，在上述較佳實(shí)施例中，最好將36度Y切割LiTaO3基片用作壓電基片，但是，即使如果使用具有另一個(gè)切角的36度到46度Y切割LiTaO3基片，仍可以得到相同的效果。另外在上述較佳實(shí)施例中，可以通過(guò)使用結(jié)合線電氣連接陶瓷封裝和聲表面波濾波器元件，但是封裝的電極墊片和聲表面波濾波器元件的電極墊片可以通過(guò)其它電氣連接元件和諸如撞擊結(jié)合等其它方法電氣連接。
另外，如上所述，通過(guò)利用施加DC電壓前后特性的不同，也可以進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。在這種情況下，在施加電壓之前，通過(guò)設(shè)置銷或其它適當(dāng)?shù)脑?，測(cè)量具有梯形電路結(jié)構(gòu)的聲表面波濾波器元件的電特性。然后，通過(guò)在大約50V/μm到大約300V/μm范圍內(nèi)改變施加的電壓，可以得到理想的頻率特性。
但是，因?yàn)樵谕◣У母哳l側(cè)的頻率不變，故希望預(yù)先設(shè)計(jì)稍稍寬一些的通帶。
在本較佳實(shí)施例中，在將聲表面波濾波器元件安裝到陶瓷封裝中之前，將上述DC電壓施加到聲表面波濾波器元件，但是，可以在將該元件安裝到陶瓷封裝以后將DC電壓施加到聲表面波濾波器元件。但是，由于難以選擇性地將電壓施加到壓電基片10上具體的諧振器上，故希望預(yù)見(jiàn)什么樣的電壓將被施加到每一個(gè)諧振器上，并預(yù)先設(shè)計(jì)電壓，以便在施加了電壓以后得到理想的特性。
另外，當(dāng)將電壓施加到所有諧振器時(shí)，過(guò)量的電流流過(guò)不平常的諧振器，從而使它們毀壞。相應(yīng)地，通過(guò)施加上述電壓，還可期望得到效果。
圖11是典型的頂視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的聲表面波裝置的聲表面波濾波器。
在本較佳實(shí)施例的聲表面波裝置中，在46度Y切割X傳播LiTaO3基片30上，最好通過(guò)影印石版術(shù)和蝕刻形成流過(guò)串聯(lián)臂式諧振器31a和31b，兩個(gè)平行臂式諧振器32a和32b，布線電極13a和13b，電極墊片14a和14b。作為用于形成這些元件的電極材料，最好是鋁，但是它們可以通過(guò)使用適當(dāng)材料構(gòu)成。
每一個(gè)串聯(lián)臂式諧振器31a和31b，以及平行臂式諧振器32a和32b最好是單端聲表面波諧振器，其中將反射器設(shè)置在插指式換能器的表面波傳播方向上的兩側(cè)上。另外，布線電極13a連接電極墊片14a、串聯(lián)臂式諧振器31a和平行臂式諧振器32a。平行臂式諧振器32a的與電氣連接到布線電極13a的一側(cè)相對(duì)的端部結(jié)合到電極墊片14d。另外，布線電極13a連接平行臂式諧振器31a的與連接到布線電極13a的一側(cè)相對(duì)的端部、串聯(lián)臂式諧振器34c、平行臂式諧振器32b以及電極墊片14b。
將串聯(lián)臂式諧振器31b的與連接到布線電極13b的一側(cè)相對(duì)的端部結(jié)合到電極墊片14c。按照相同的方式，將平行臂式諧振器32b的與連接到布線電極13b的一側(cè)相對(duì)的端部連接到電極墊片14e。
在串聯(lián)臂式諧振器31a的插指式換能器中，交叉寬度是大約20μm，電極指對(duì)數(shù)是90，反射器100中電極指數(shù)量是100，插指式換能器中的電極指和反射器中的電極指的節(jié)距是大約1.04μm(聲表面波的長(zhǎng)度是大約2.08μm)。
串聯(lián)臂式諧振器11b的插指式換能器的電極指的交叉寬度是大約40μm，電極指的對(duì)數(shù)是大約90，反射器中的電極指數(shù)量是100，插指式換能器中的電極指和反射器的電極指的節(jié)距是大約1.04μm(聲表面波的波長(zhǎng)是大約2.08μm)。
平行臂式諧振器12a的插指式換能器的電極指的交叉寬度是大約40μm，電極指的對(duì)數(shù)是大約60，反射器中的電極指數(shù)量是大約100，并且插指式換能器中的電極指和反射器的電極指節(jié)距是大約1.08μm(聲表面波的波長(zhǎng)是大約2.16μm)。
平行臂式諧振器12b的插指式換能器的電極指的交叉寬度是大約60μm，電極指的對(duì)數(shù)是90，一個(gè)反射器的電極指數(shù)量是100，并且插指式換能器中的電極指和反射器中的電極指節(jié)距是大約1.08μm(聲表面波的波長(zhǎng)是大約2.16μm)。
另外，圖11中，概略地說(shuō)明了每一個(gè)諧振器，雖然電極指的對(duì)數(shù)和交叉寬度之間的比值實(shí)際上不同于附圖中的情況。
在形成上述每一個(gè)電極之后，將大約70V的DC電壓施加在電極墊片14a和14b之間，以及電極墊片14b和14c之間，并將大約70V的DC電壓施加到串聯(lián)臂式諧振器31a和31b。在圖10中，概略地說(shuō)明了將DC電壓施加到串聯(lián)臂式諧振器31a的插指式換能器的過(guò)程，另外，在圖2中省略了反射器。
電極指的寬度E大約是0.54μm，相鄰的電極指之間的間隙寬度F大約是0.50μm。另外，將間隙寬度確定為沿表面波傳播方向的間隙的尺寸。由此，將大約140V/μm的電場(chǎng)強(qiáng)度施加到相鄰的電極指之間。另外，當(dāng)施加上述電壓時(shí)，可以使電壓從插指式換能器部分不毀壞的地方開(kāi)始逐漸增加。
此后，將上述壓電諧振器30安裝到如圖6所示的陶瓷封裝20內(nèi)，并通過(guò)與第一較佳實(shí)施例相同的方式，將電極墊片21a、21b、22a和22b連接到電極墊片14a到14e，并通過(guò)結(jié)合一平板狀材料以覆蓋上述陶瓷封裝20的凹洞部分，生產(chǎn)出包含有聲表面波濾波器元件的聲表面波濾波器裝置。
在本較佳實(shí)施例中，在將聲表面波濾波器元件安裝到陶瓷封裝20之前，將大約70V的DC電壓施加到上述平行臂式諧振器，通過(guò)施加電壓，可以逐步減小壓電基片30的機(jī)電耦合系數(shù)，并且諧振頻率和反諧振頻率之間的間隔變窄。參照?qǐng)D13描述這一點(diǎn)。
圖13中的虛線示出如上所述構(gòu)成的聲表面波濾波器裝置的衰減值的頻率特性。另外，圖13中的實(shí)線示出按照相同方式構(gòu)成的聲表面波濾波器裝置在不施加上述DC電壓的情況下的衰減值的頻率特性。另外，圖13中的虛線M和實(shí)線J分別是將由虛線K和時(shí)間L放大而示出的特性。
如清楚地看到的，當(dāng)比較圖13中由實(shí)線和虛線示出的特性時(shí)，因?yàn)閷C電壓施加到串聯(lián)臂式諧振器，而且串聯(lián)臂式諧振器31的諧振頻率如上所述地增加了，故知道在整個(gè)濾波器的頻率特性中，通帶的高頻側(cè)的陡度增加。這是因?yàn)閷㈦妷菏┘拥诫姌O指之間，并且電極指之間的間隙沿表面波傳播方向是互相不同的。
另外，在上述第一和第二較佳實(shí)施例中，將包含平行臂式諧振器和串聯(lián)臂式諧振器的聲表面波濾波器元件作為例子并給予描述，但是，還可以將本發(fā)明應(yīng)用于使用單端聲表面波諧振器的各種聲表面波裝置中，例如，諧振器、作為諧振器型濾波器和單端聲表面波諧振器的結(jié)合的聲表面波濾波器、格式濾波器、多模式聲表面波諧振器濾波器等，并且類似地通過(guò)在電極指之間施加DC電壓，可以實(shí)現(xiàn)濾波器特性的陡度的改善和頻率的調(diào)節(jié)。
另外，預(yù)先通過(guò)使插指式換能器的一部分變薄，和根據(jù)傳統(tǒng)方法使表面波的傳播方向由X軸偏離，而使施加電壓前后的機(jī)電耦合系數(shù)大大減小時(shí)，可以得到由本發(fā)明的較佳實(shí)施例達(dá)到的大得多的效果。
接著，參照?qǐng)D3描述通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的其它較佳實(shí)施例而構(gòu)成的天線雙工器的較佳實(shí)施例。
圖13是用于描述本較佳實(shí)施例的天線雙工器的電路圖。在本較佳實(shí)施例的天線雙工器70中，使用一對(duì)梯形濾波器，它和圖6中所示的梯形聲表面波濾波器一樣，但是階級(jí)的數(shù)量不同于圖6所示的梯形聲表面波濾波器。即，每一個(gè)梯形濾波器61的輸入端62(一般連接的)構(gòu)成第一端口71。另一方面，每一個(gè)梯形濾波器61的輸出端63用作它們本身，并構(gòu)成本較佳實(shí)施例的天線雙工器的第二和第三端口。
按照這種方法，通過(guò)使用一對(duì)梯形濾波器61和61，可以構(gòu)成天線雙工器。
另外，通過(guò)使用上述天線雙工器，可以構(gòu)成通信裝置，并且圖12中示出這種通信裝置的一個(gè)例子。
在本較佳實(shí)施例的通信裝置81中，設(shè)置在天線雙工器70、發(fā)送和接收電路82和83。將天線雙工器70的第一端口71連接到天線84，并將構(gòu)成第二和第三端口的輸出端63連接到發(fā)送或接收電路82和83。
在這種天線雙工器70中，較好地構(gòu)成這對(duì)梯形濾波器61，從而它們的通帶相互不同，并且因此天線84可以用作發(fā)送天線和接收天線。
雖然已經(jīng)揭示了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，在下面的權(quán)利要求范圍內(nèi)，有實(shí)施這里所揭示的原理的各種模式。由此，知道本發(fā)明的范圍僅僅由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1．一種聲表面波裝置，其特征在于包含由LiTaO3制成的壓電基片；和至少一個(gè)設(shè)置在所述壓電基片上，并具有多個(gè)電極指的插指式換能器；其中，所述至少一個(gè)插指式換能器的電極指之間的至少一個(gè)間隙部分中的極化方向不同于在相同傳播路徑上的電極指之間其它的間隙部分中的極化方向。
2．如權(quán)利要求1所述的聲表面波裝置，其特征在于將所述至少一個(gè)插指式換能器的一部分電極指抽出。
3．如權(quán)利要求1所述的聲表面波濾波器，其特征在于所述至少一個(gè)插指式換能器中的聲表面波的傳播方向不同于其它插指式換能器的傳播方向。
4．如權(quán)利要求1所述的聲表面波濾波器，其特征在于壓電基片是LiTaO3基片。
5．一種雙工器，其特征在于包含如權(quán)利要求1所述的聲表面波濾波器。
6．一種通信裝置，其特征在于包含如權(quán)利要求1所述的聲表面波裝置。
7．一種聲表面波濾波器，其特征在于包含壓電基片；和多個(gè)設(shè)置在所述基片上，并各具有插指式換能器的單端聲表面波元件，所述多個(gè)單端聲表面波元件設(shè)置得確定具有至少一個(gè)平行臂式諧振器和至少一個(gè)串聯(lián)臂式諧振器的梯形電路；其中，一個(gè)所述單端聲表面波元件的插指式換能器中的電極指之間的至少一個(gè)間隙部分中的極化方向不同于電極指之間其它間隙部分中的極化方向。
8．如權(quán)利要求7所述的聲表面波裝置，其特征在于將至少一個(gè)插指式換能器的電極指的一部分抽出。
9．如權(quán)利要求7所述的聲表面波濾波器，其特征在于至少一個(gè)所述插指式換能器中的聲表面波傳播方向不同于其它插指式換能器的傳播方向。
10．如權(quán)利要求7所述的聲表面波濾波器，其特征在于壓電基片是LiTaO3基片。
11．一種雙工器，其特征在于包含如權(quán)利要求7所述的聲表面波濾波器。
12．一種通信裝置，其特征在于包含如權(quán)利要求7所述的聲表面波裝置。
13．一種聲表面波諧振器濾波器，其特征在于包含壓電基片；和設(shè)置在壓電基片上，并包含多個(gè)電極指的多個(gè)插指式換能器；其中，一個(gè)所述單端聲表面波元件的插指式換能器中的電極指之間的至少一個(gè)間隙部分中的極化方向不同于電極指之間其它間隙部分中的極化方向。
14．如權(quán)利要求13所述的聲表面波裝置，其特征在于將至少一個(gè)插指式換能器的電極指的一部分抽出。
15．如權(quán)利要求13所述的聲表面波濾波器，其特征在于至少一個(gè)所述插指式換能器中的聲表面波的傳播方向不同于其它插指式換能器的傳播方向。
16．如權(quán)利要求13所述的聲表面波濾波器，其特征在于壓電基片是LiTaO3基片。
17．一種雙工器，其特征在于包含如權(quán)利要求13所述的聲表面波濾波器。
18．一種通信裝置，其特征在于包含如權(quán)利要求13所述的聲表面波裝置。
19．一種制造聲表面波裝置的方法，其特征在于包含以下步驟設(shè)置壓電基片；在所述壓電基片上形成至少一個(gè)具有多個(gè)電極指的插指式換能器；其中在所述壓電基片上形成至少一個(gè)插指式換能器的步驟包含步驟施加DC電壓，從而將大約50V/um或更大的電場(chǎng)強(qiáng)度施加給所述至少一個(gè)插指式換能器。
20．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于通過(guò)施加DC電壓執(zhí)行頻率調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種聲表面波裝置,其特征在于包含由LiTaO
文檔編號(hào)H03H9/25GK1306345SQ0110304
公開(kāi)日2001年8月1日 申請(qǐng)日期2001年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月18日
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