表面聲波元件及其製作方法
2023-12-05 07:41:11
專利名稱：表面聲波元件及其製作方法
技術領域：
本發明是關於一種表面聲波元件及其製作方法，尤其是關於一種具有較小插入損耗的表面聲波元件及其製作方法。
背景技術：
表面聲波元件是利用於一種彈性固體表面上傳播的波，來進行電信號處理。典型的表面聲波元件是利用一個換能器，將以光速傳播的電磁信號波轉換成比光速慢的聲頻信號波。這種顯著的波長減小可使設計人員在比傳統的電路設計所需空間小得多的空間內，實施一些複雜的信號處理功能。採用了先進微電子加工技術製造的表面聲波元件，具有體積小、重量輕、可靠性高、一致性好以及多功能等優點，在通信、電視、遙控和報警等系統中已得到廣泛應用，例如用於濾波器、諧振器、振蕩器、延時線及其它類似的裝置中，數以億計的行動電話和電視機中都應用了多個表面聲波濾波器。隨著加工工藝的飛速發展，表面聲波元件已成為現代信息產業不可或缺的關鍵元器件的一。
一種現有表面聲波元件包括二換能器、一反射器及一壓電基片，該二換能器及反射器是製作於壓電基片上，採用微電子工藝技術製作叉指換能器和反射器等，利用基片材料的壓電效應，通過輸入叉指換能器(Inter Digital Transducer，IDT)將電信號轉換成聲信號，並局限在基片表面傳播，輸出叉指換能器將聲信號恢復成電信號，實現電-聲-電的變換過程，完成電信號處理，從而獲得各種用途的電子器件。反射器的作用是將換能器終端損失的能量反射回換能器中。壓電基片上的叉指換能器的幾何尺寸，例如叉指的條高、節距及數目，對於一個表面聲波元件的信號處理及頻率響應特性起重要作用。表面聲波元件的設計者通常在表面聲波元件達到工作所需的頻率響應時，把注意力集中於表面聲波元件的幾何尺寸及壓電基片所使用材料的選擇上。然而，現有的具有叉指換能器的表面聲波元件，其電極為均勻重迭電極，此設計並不能有效地降低表面聲波元件的插入損耗。
發明內容針對上述問題，有必要提供一種具有較低插入損耗及設計自由度較高的表面聲波元件。
另外，有必要提供一種製作具有較低插入損耗及設計自由度較高的表面聲波元件的方法。
一種表面聲波元件，其包括一壓電基板，一第一換能器及一第二換能器，該第一換能器與該第二換能器設於該壓電基板上，且該第一換能器與該第二換能器聲耦合；其中，至少一換能器包括一第一電極母條及一第二電極母條，該第一電極母條及第二電極母條分別設有二電極，第一電極母條的二電極分別與第二電極母條的二電極相配合圍成螺旋狀。
一種表面聲波元件製作方法，包括以下步驟提供一基片；在該基片的表面濺鍍一壓電薄膜層；在壓電薄膜層表面塗敷一層光阻層；將一光罩罩於該光阻層表面；用光照射該光罩，在光阻表面形成一曝光區；取下光罩後，去除曝光區的曝光光阻，露出部分壓電薄膜層，該露出的部分壓電薄膜層形成多個螺旋；在剩餘光阻及露出的部分壓電薄膜層表面鍍一層導電金屬膜；洗去剩餘光阻及附著於其上的金屬膜層。
相較現有技術，所述表面聲波元件的電極交互圍繞成一螺旋狀，因而其電極重迭長度長，可有效降低插入損耗。另外，所述螺旋狀電極的長短、寬度及間距等參數，可在設計上不斷變化，從而控制表面聲波元件的插入損耗、頻寬及表面聲波速度等參數，從而提高表面聲波元件及其應用系統的設計自由度。
圖1是本發明較佳實施例的表面聲波元件的立體結構示意圖；圖2是本發明較佳實施例的表面聲波元件的製作流程示意圖。
具體實施方式本發明較佳實施例公開了一種表面聲波元件1，請參閱圖1所示，該表面聲波元件1包括基片10、壓電薄膜層20、第一換能器30及第二換能器40。該壓電薄膜層20、第一換能器30及第二換能器40設於基片10上，且第一換能器30與第二換能器40聲耦合。
基片10為一長方形薄板，是由矽材料製成。壓電薄膜層20形成於基片10的上表面，壓電薄膜層20是由氧化鋅(ZnOx)、鈮酸鋰(LiNbOx)、鈦酸鋰(LiTiOx)或鉭酸鋰(LiTaOx)等材料製成。
第一換能器30及第二換能器40並排設於壓電薄膜層20的上表面。第一換能器30具有一第一電極母條32及一第二電極母條34，第一電極母條32及第二電極母條34平行設置。第一電極母條32上連接有一第一電極321、一第二電極323及一電信號輸入端36，第二電極母條34上連接有一第三電極341、一第四電極343及一接地端38。該四電極的材料可為金、銀、銅或鋁。第一電極321與第三電極341相對設置，並相互配合圍繞成螺旋狀，第二電極323與第四電極343相對設置，並相互配合圍繞成螺旋狀，其中，每一組螺旋狀電極的相鄰兩同性電極的間距較佳為一個表面聲波波長，相鄰兩異性電極的間距較佳為半個表面聲波波長。電信號輸入端36用於接收第一換能器30外部的電信號，接地端38用於將第一換能器30接地。
第二換能器40具有一第三電極母條42及一第四電極母條44，第三電極母條42及第四電極母條44平行設置。第三電極母條42上連接有一第五電極421、一第六電極423及一電信號輸出端46，第四電極母條44上連接有一第七電極441、一第八電極443及一接地端48。該四電極的材料可為金、銀、銅或鋁。第五電極421與第七電極441相對設置，並相互配合圍繞成螺旋狀，第六電極423與第八電極443相對設置，並相互配合圍繞成螺旋狀，其中，每一組螺旋狀電極的相鄰兩同性電極的間距較佳為一個表面聲波波長，相鄰兩異性電極的間距較佳為半個表面聲波波長。電信號輸出端46用於將第二換能器40的電信號輸出，接地端48用於將第二換能器40接地。
表面聲波元件1工作時，第一換能器30的電信號輸入端36接收外部的電信號，由於壓電薄膜層20具有壓電特性，第一換能器30的螺旋狀電極將接收的電信號轉換成表面聲波，該表面聲波沿著壓電薄膜層20傳播至第二換能器40，第二換能器40的螺旋狀電極將表面聲波轉換成電信號，由第二換能器40的電信號輸出端46輸出。
本發明較佳實施例公開的表面聲波元件的電極相互配合圍繞成一螺旋狀，因而其電極重疊長度長，可有效降低表面聲波元件的插入損耗。另外，本表面聲波元件螺旋狀的電極的長短、寬度及間距等參數，可在設計上不斷變化，從而控制表面聲波元件的插入損耗、頻寬及表面聲波速度等參數，提高表面聲波元件及其應用系統的設計自由度。
請參閱圖2，該表面聲波元件1的製作方法包括以下步驟首先提供一矽基片10；然後將該矽基片10置於真空腔內，以氧化鋅(ZnOx)、鈮酸鋰(LiNbOx)、鈦酸鋰(LiTiOx)或鉭酸鋰(LiTaOx)為濺鍍靶材，以氬氣(Ar)與氧氣為濺鍍氣體，於該矽基片10的表面濺鍍一壓電薄膜層20，濺鍍方法可為反應性直流濺鍍(DC reactivesputtering)或反應性射頻濺鍍(RF reactive sputtering)；於壓電薄膜層20表面塗敷一層光阻層50；然後將一光罩(圖未示)罩於該光阻層50表面；用雷射光或紫外光照射該光罩，於光阻表面形成一曝光區；取下光罩後，將曝光的光阻層50置於顯影液內，去除曝光區的曝光光阻501，露出部份壓電薄膜層201；接著利用濺鍍法於剩餘光阻及露出的部份壓電薄膜層201表面鍍一層導電金屬膜60，該金屬可為金、銀、銅或鋁；洗去剩餘光阻及附著於其上的金屬膜層601，則剩餘的金屬膜層即為第一換能器30及第二換能器40的電極，該第一換能器30的四個電極兩兩相互並列圍成螺旋狀，該第二換能器40的四個電極兩兩相互並列圍成螺旋狀，此時便已製得所述的表面聲波元件1。
權利要求
1.一種表面聲波元件，其包括一壓電基板及二換能器，該二換能器設於該壓電基板上，且其相互聲耦合，其特徵在於至少一換能器包括一第一電極母條及一第二電極母條，該第一電極母條及第二電極母條分別設有二電極，第一電極母條的二電極分別與第二電極母條的二電極相配合圍成螺旋狀。
2.如權利要求1所述的表面聲波元件，其特徵在於該壓電基板包括一基片及一設於基片上的壓電薄膜層。
3.如權利要求2所述的表面聲波元件，其特徵在於該基片的材料為矽。
4.如權利要求2所述的表面聲波元件，其特徵在於該壓電薄膜層的材料為氧化鋅、鈮酸鋰、鈦酸鋰或鉭酸鋰中的一種。
5.如權利要求1所述的表面聲波元件，其特徵在於該電極的材料為金、銀、銅或鋁中的一種。
6.如權利要求1所述的表面聲波元件，其特徵在於該相鄰兩同性電極的間距為一個表面聲波波長。
7.如權利要求1所述的表面聲波元件，其特徵在於該相鄰兩異性電極的間距為半個表面聲波波長。
8.如權利要求1所述的表面聲波元件，其特徵在於該二換能器均具有二電極母條，該二電極母條分別設有二電極，一電極母條的二電極分別與另一電極母條的二電極相配合圍成螺旋狀。
9.一種表面聲波元件製作方法，其特徵在於包括以下步驟提供一基片；在該基片的表面濺鍍一壓電薄膜層；在壓電薄膜層表面塗敷一層光阻層；將一光罩罩於該光阻層表面；用光照射該光罩，在光阻表面形成一曝光區；取下光罩後，去除曝光區的曝光光阻，露出部分壓電薄膜層，該露出的部分壓電薄膜層形成多個螺旋；在剩餘光阻及露出的部分壓電薄膜層表面鍍一層導電金屬膜；及洗去剩餘光阻及附著於其上的金屬膜層。
10.如權利要求9所述的表面聲波元件製作方法，其中該濺鍍方法為反應性直流濺鍍或反應性射頻濺鍍。
全文摘要
一種表面聲波元件，其包括一壓電基板，一第一換能器及一第二換能器，該第一換能器與該第二換能器設於該壓電基板上，且該第一換能器與該第二換能器聲耦合。其中，至少一換能器包括一第一電極母條及一第二電極母條，該第一電極母條及第二電極母條分別設有二電極，第一電極母條的二電極分別與第二電極母條的二電極相配合圍成螺旋狀，因而其電極重迭長度長，可有效降低插入損耗。另外，螺旋狀電極的長短、寬度及間距等參數，可在設計上不斷變化，從而控制表面聲波元件的插入損耗、頻寬及表面聲波速度等參數，從而提高表面聲波元件及其應用系統的設計自由度。
文檔編號H03H9/00GK1929301SQ200510037229
公開日2007年3月14日 申請日期2005年9月9日 優先權日2005年9月9日
發明者顏碩廷 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司