邊界聲波裝置的製作方法

2024-01-23 03:24:15 2

專利名稱：邊界聲波裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用斯通利(Stoneley)波的邊界聲波裝置，更具體而言，涉及一 種邊界聲波裝置，其使用斯通利波並且具有其中將電極安置在壓電物質和介電物質之間的 邊界處的結構。
背景技術：
迄今，各種表面聲波裝置已經被用於行動電話的RF和IF過濾器、VCO的諧振器、 電視中的VIF過濾器等。表面聲波裝置使用沿著介質表面傳播的表面聲波，例如瑞利波或 第一漏洩波。由於是沿著介質表面傳播的，表面聲波對於介質表面狀態的變化敏感。因此，為了 保護表面聲波傳播的介質表面，將表面聲波元件不透氣地密封於密封裝置中，其中提供空 腔部分使其面對波傳播表面。由於使用具有如上所述的空腔部分的密封裝置，不可避免地 增加了表面聲波裝置的成本。另外，由於密封裝置的尺寸遠大於表面聲波元件的尺寸，從而 不可避免地增大了表面聲波裝置的大小。另一方面，在聲波中，除了上述表面聲波外，還存在沿著固體物質之間的邊界傳播 的邊界聲波。例如，在以下的非專利文件1中，公開了一種邊界聲波裝置，其中在126°旋轉的Y 板X-傳播LiTaO3襯底上形成IDT，並且在LiTaO3襯底和IDT上形成具有預定厚度的SiO2 膜。在該文件中，公開了一種SV+P型邊界聲波，即一種所謂的斯通利波，傳播。在非專利文 件1中，公開了當將上述5102膜的厚度設置為Ι.Ολ (λ表示邊界聲波的波長)時，獲得2% 的機電係數。邊界聲波以這樣一種狀態傳播，其中能量集中在固體物質之間的邊界部分。因此， 由於在上述LiTaO3襯底的底表面和SiO2膜的表面上基本上不存在能量，其性質不會因為所 述襯底和薄膜的表麵條件的變化而變化。因此，不需要具有空腔部分的密封裝置，從而可以 減小邊界聲波裝置的大小。另外，在以下的非專利文件2中，公開了一種稱作斯通利波的邊界聲波，其在這 樣的結構中傳播，其中在128°旋轉的Y板X-傳播LiNbO3襯底上形成SiO2膜。根據非專 利文件2的分析，顯示出當SiO2處於自然狀態時，由於位移不是集中在SiO2層與LiNbO3 襯底之間的邊界上，所以不產生邊界聲波，而當將表示SiO2彈性的拉梅常數從其固有值 0. 3119 X IO11NAi2改變為0. 4679 X IO11NAi2時，位移集中在邊界上，從而產生邊界聲波。另 外，根據非專利文件2的實驗結果，還公開了，即使當形成SiO2層的條件發生各種變化時， 也不能形成邊界聲波在其中傳播的SiO2膜。
3
非專利文件 1 「 Piezoelectric Acoustic Boundary Waves Propagating Along the Interface Between SiO2 and LiTaO3" IEEE Trans. Sonics and ultrason., VOL. SU-25, No. 6,1978 IEEE__專禾Ij文件 2: 『『 Piezoelectric Boundary of Layered Substrate" Nakajo, YamanouchifPShibayama^Technical Report of IEICE, US80-4,1980

發明內容
在邊界聲波裝置中，需要有大的機電係數，小的傳播損耗，小的功率通量角和小的 頻率溫度係數。由邊界聲波傳播造成的損耗，即傳播損耗，可以降低邊界聲波濾波器的插入 損耗，或者還可以降低邊界聲波諧振器的抗諧振性或阻抗比，所述的阻抗比是諧振頻率下 的阻抗與反諧振頻率下的阻抗的比率。因此，優選儘可能降低傳播損耗。功率通量角是表示邊界聲波的相速度方向和其能量的群速度方向之間差別的角 度。當功率通量角大時，必須與功率通量角一致地傾斜安置IDT。因此，電極設計變得複雜。 另外，容易產生由角度偏差造成的損耗。此外，當通過溫度改變邊界聲波裝置的工作頻率時，在邊界聲波濾波器的情形中 實際通帶和阻帶是減小的。在諧振器的情形中，當形成振蕩電路時，上述由溫度引起的工作 頻率變化導致異常振蕩。因此，優選儘可能地減小每攝氏度的頻率變化，即TCF。例如，當沿著傳播方向和在提供有傳遞IDT和接收IDT的區域之外安置反射器時， 所述的傳遞IDT和接收IDT分別傳遞和接收邊界聲波，可以形成低損耗的諧振器型濾波器。 該諧振器型濾波器的帶寬取決於邊界聲波的機電係數。當機電係數k2大時，可以獲得寬帶 濾波器，而當機電係數k2小時，形成窄帶濾波器。因此，必須根據邊界聲波裝置應用的適當 確定用於它的邊界聲波的機電係數k2。當形成行動電話的RF濾波器時，要求機電係數k2為 5%或更大。但是，在上述非專利文件1公開的使用斯通利波的邊界聲波裝置中，機電係數k2 小，例如為2%。另外，在上述非專利文件2公開的Si02/LiNb03結構中，使用的是具有大壓電性的 LiNbO3襯底。因此，據信與非專利文件1所述的邊界聲波裝置相比，可以獲得更大的機電系 數k2 ；但是，這與形成SiO2膜以便邊界聲波傳播相當困難，並且非專利文件2也未公開實際 上形成SiO2膜後斯通利波的測量結果。考慮到上述常規技術的目前狀態，本發明的一個目的是提供一種使用斯通利波的 邊界聲波裝置，其具有足夠大的機電係數、小的傳播損耗、小的功率通量角和小的頻率溫度 係數，並且可以用簡單方法製造。根據本發明的第一方面，提供一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含壓電物 質，層壓在壓電物質一個表面上的介電物質，和在壓電物質與介電物質之間邊界處提供的 電極。在上述邊界聲波裝置中，電極的密度是壓電物質的密度或者介電物質的密度的2. 1 倍或更大，並且確定電極的厚度，使得斯通利波的聲速低於傳播通過介電物質的慢橫波的 聲速和傳播通過壓電物質的慢橫波的聲速。根據本發明的第二方面，提供一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含壓電物 質，層壓在壓電物質一個表面上的介電物質，和在壓電物質與介電物質之間邊界處提供的電極。在上述邊界聲波裝置中，電極的密度是壓電物質的密度或者介電物質的密度的2. 1 倍或更大，並且確定形成電極的條帶的佔空率，以使斯通利波的聲速低於傳播通過介電物 質的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質的慢橫波的聲速。根據本發明的第三方面，提供一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含主要由 LiNbO3組成的壓電物質，層壓在壓電物質一個表面上的介電物質，和在壓電物質與介電物 質之間邊界處提供的電極。在上述邊界聲根據本發明的第三方面，提供一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含主要由 LiNbO3組成的壓電物質，層壓在壓電物質一個表面上的介電物質，和在壓電物質與介電物 質之間邊界處提供的電極。在上述邊界聲波裝置中，主要由LiNbOdi成的壓電物質的歐拉 角(Φ，θ，ψ)處於表1所示的各自範圍中，並且使用聲速為3，757m/sec或更低的斯通利 波。[表 1]
權利要求
一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含壓電物質，層壓在壓電物質一個表面上的介電物質，和安置在壓電物質和介電物質之間邊界處的電極，其中電極的密度是壓電物質的密度或者介電物質的密度的2.1倍以上，並且確定電極的厚度，使得斯通利波的聲速低於傳播通過介電物質的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質的慢橫波的聲速。
2.根據權利要求1所述的邊界聲波裝置，其中電極是各自主要由電極層組成的，所述 的電極層包含選自Ag、Au、Cu、Fe、Mo、Ni、Ta、W、Ti和Pt中的至少一種。
全文摘要
一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其具有簡單的結構，是由簡單的製備方法製備的，並且具有大的機電係數、小的傳播損耗、小的功率通量角和合適範圍內的頻率溫度係數TCF。將介電物質(3)形成在壓電物質(2)的一個表面上，在壓電物質(2)和介電物質(3)之間的邊界處安置作為電極的IDT(4)和反射器(5)和(6)。確定電極的厚度使得斯通利波的聲速低於傳播通過介電物質(3)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(2)的慢橫波的聲速。從而，製造邊界聲波裝置(1)。
文檔編號H03H9/145GK101964642SQ20101052710
公開日2011年2月2日 申請日期2004年12月27日 優先權日2004年1月13日
發明者神藤始 申請人:株式會社村田製作所