CN1204891A

CN1204891A - 声表面波器件

Info

Publication number: CN1204891A
Application number: CN98115451A
Authority: CN
Inventors: 门田道雄; 堀内秀哉; 池浦守
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 1999-01-13
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: DE19830315A1; KR19990013644A; DE19830315C2; TW437165B; JPH1127093A; NL1009560A1; US6127769A; KR100290803B1; JP3171144B2; NL1009560C2; CN1144358C; SG75854A1

Abstract

一种声表面波器件,包括具有第一和第二端面的声表面波基片,和设置在声表面波基片上,并使用SH型声表面波工作的声表面波元件。声表面波元件包括具有多个电极叉指的叉指换能器和具有多个电极叉指的反射器。一对最外面的电极叉指中的一个叉指和声表面波基片的第一和第二端面中的一个端面齐平,反射器位于放置一对最外面的电极叉指中的另一个叉指的一侧,从而由IDT激励的SH型声表面波被限制在反射器和第一和第二端面的一个端面之间。

Description

声表面波器件

本发明涉及一种声表面波器件，它使用剪切水平型(“SH型”)表声表面波，并且包括多个如此连接以形成例如梯形滤波器的声表面波元件。

有许多传统型的声表面波(SAW)器件，它们包括多个SAW元件。例如，已知一种排列多个SAW谐振器以确定梯形电路的SAW滤波器，而且把这种滤波器称为梯形滤波器。图1A示出在第5-183380号日本专利申请公开公报中揭示的传统的梯形滤波器201，而图1B是其等效电路。梯形滤波器201包括压电基片202和设置在压电基片201上的串联单口SAW谐振器203和204，以及并联单口SAW谐振器205、206和207。串联单口SAW谐振器203和204串联连接在输入端IN和输出端OUT之间，以确定联臂，而并联单口SAW谐振器205-207分别并联连接在串联臂和地电势之间，以各自确定并联臂。

如图1A中所示，每个SAW谐振器203-207包括各自的一对叉指换能器(IDT)203a-207a和设置在所述叉指换能器相对两侧的各自的一对栅形反射器203b-207b。在SAW谐振器203-207中，由IDT 203a-207a激励的声表面波被限制在栅形反射器203b-207b之间，从而形成驻波。每个谐振器203-207具有这样的谐振特性，即，谐振器阻抗在谐振频率附近低，而该阻抗在反谐振频率附近高。

在梯形滤波器201中，串联单口谐振器203和204的谐振频率做得和并联单口谐振器205-207的反谐振频率一致。这样，梯形滤波器201有了由串联单口谐振器203和204的反谐振频率及并联单口谐振器205-207的谐振频率确定的通带。

传统的梯形滤波器201和这种类型的其它梯形滤波器已经被广泛地应用于电视、VCR、诸如蜂窝电话之类的通信装置等等。但是，继续有提高这种梯形滤波器性能和使这种梯形滤波器小型化的需求。

作出本发明的较佳实施例是要克服现有技术器件的不足，并提供一种和传统的器件相比具有特性显著提高和显著尺寸减小的声表面波器件。

根据本发明的较佳实施例，一种声表面波器件包括具有第一端面和第二端面的声表面波基片，以及设置在声表面波基片上并使用SH型声表面波工作的声表面波元件。声表面波元件包括具有多个电极叉指的叉指换能器和具有多个电极叉指的反射器。一对最外面的电极叉指的一个电极叉指和声表面波基片的第一和第二端面的一个端面齐平，并且反射器位于放置一对最外面的电极叉指的另一个电极叉指的一侧，从而由IDT激励的SH型声表面波被限制在反射器和第一及第二端面中的一个端面之间。

声表面波器件可包括一个或者多个上述的声表面波元件。如果包括多个声表面波元件，则这些声表面波元件最好连接成梯形电路或者桥形电路。

为了描述本发明的较佳实施例，在附图中示出了目前较好的几种式样，但是，应该知道，本发明不限于这些明确的安排和做法。

图1A是示出传统的梯形滤波器的透视图。

图1B是图1A中所示的梯形滤波器的等效电路。

图2是用于根据本发明的较佳实施例SAW器件中的SAW元件的透视图。

图3A是构成根据本发明的第一较佳实施例的梯形电路的SAW器件的透视图。

图3B是图3A中所示的SAW器件的等效电路。

图4A是构成根据本发明的第二较佳实施例的桥形电路的SAW器件的透视图。

图4B是图4A中所示的SAW器件的等效电路。

图5是示出根据本发明的另一较佳实施例的SAW器件的平面图。

图6是示出根据本发明的再一较佳实施例的SAW器件的平面图。

图7是示出根据本发明的又一较佳实施例的SAW器件的平面图。

图8是示出根据本发明的又一较佳实施例的SAW器件的平面图。

图9是示出根据本发明的又一较佳实施例的SAW器件的平面图。

本发明的发明人已经研究了如第5，184，042号美国专利和《IEEE微波理论和技术汇刊》，Vol．44，No．12，1996所揭示的边缘反射型SAW谐振器，并且发现，边缘反射型SAW谐振器可应用于梯形滤波器或者包括多个SAW元件的SAW器件。

本发明人发现传统的梯形滤波器遇到和SAW谐振器的栅形反射器有关的问题，更具体地说，和IDT的尺寸比较，栅形反射器相对较大，这妨碍了梯形滤波器的小型化。

相反，边缘反射型SAW谐振器不需要栅形反射器。因此，梯形滤波器可以通过使用边缘反射型SAW滤波器而小型化。边缘反射型SAW谐振器使用压电基片的端面反射声表面波，而基片的端面之间的距离设置为特殊的值，这个值是由边缘反射SAW谐振器的频率特性决定的。这意味着一个基片上只能形成一个边缘反射SAW谐振器，而且基片的尺寸根据边缘反射SAW谐振器的频率特性而不同。这一要求不允许将多个边缘反射型SAW谐振器集合起来。如下所详细地解释的，本发明人已经成功地解决了这个问题。

下面，参照附图详细地解释本发明的较佳实施例。

图2是描述声表面波(SAW)元件101一个例子的透视图，该元件被用作根据本发明的较佳实施例的SAW器件中的单口谐振器。构造SAW元件101以使用剪切水平(SH)声表面波。在本说明书中，将SH声表面波定义为沿大致垂直于声表面波的传播的方向及大致平行于在其上激励SH声表面波的基片的表面方向有位移的声表面波。例如，这样的SH声表面波包括SH型漏波、洛夫(Love)波和BGS(Bleustein-Gulyaev-Shimizu)波。

SAW元件101包括压电基片102、叉指换能器(IDT)103和反射器105。压电基片102具有一对端面102a和102b，它最好由压电材料(诸如锆钛酸铅压电陶瓷、LiNbO₃压电单晶、LiTaO₃压电单晶或者石英单晶)制成。在基片102由压电陶瓷制成的情况下，基片2最好沿由图2中的箭头P所示的方向极化。

IDT103具有一对设置在基片102的上表面上的梳形电极106和107，并且梳形电极106和107排列得相互交错。每个梳形电极106和107包括多个电极叉指，从而IDT具有一对最外面的电极叉指108和109。一对最外面的电极叉指中的一个电极叉指，即，最外面的电极叉指108安排得和一个端面，即，例如端面102a齐平。

反射器105最好是栅形反射器，并包括多个电极叉指。这些电极叉指的两端都是短路的。反射器105位于一对最外面的电极叉指的另一个电极叉指(即，最外面的电极叉指109)的一侧。

电极叉指之间的间隙和除最外面的电极叉指108之外的电极叉指的宽度最好设置为大约λ／4，其中λ是要在基片2上被激励的SH型波的波长。最外面的电极叉指108的宽度最好设置为大约λ／8。

从梳形电极106和107施加交流电压时，在SAW元件101中激励SH波，并沿大致垂直于端面102a的方向传播。SH波在端面102a和反射器105之间反射，从而SH波被限制在它们之间。

由于SAW元件101只需要一个反射器，SAW元件101可以做得比具有一对反射器的SAW元件小。另外，SAW元件101的基片102的端面不必在设置有反射器那一侧与最外面的电极叉指对齐。这允许基片2延伸超过反射器105，并且提供形成其它的SAW元件和电极的空间，它们要在SAW元件101和其它SAW元件等之间连接。因此，可能在单块基片上形成和排列多个SAW元件101，以形成并联和／或串联电路，由此增加在单块基片上安排多个SAW元件101的灵活性。

下面将详细地解释包括多个图2中所示的SAW元件的声表面波器件。

图3A是描述根据本发明的第一较佳实施例的声表面波器件的透视图。

在图3A中所示的声表面波器件1中，连接多个声表面波元件形成梯形滤波器，其中所述声表面波元件用BGS波用作SH型声表面波工作。

声表面波器件1包括大致上矩形的声表面波基片2。声表面波基片2最好是由(诸如LiTaO₃、LiNbO₃或者石英)等压电单晶或者压电陶瓷制成。将IDT3-5设置在声表面波基片2的上表面，从而沿声表面波基片2的端面2a设置IDT3-5。另外，IDT6和7设置在声表面波基片2的上表面上，从而沿声表面波基片2的端面2b设置IDT6和7。

每个IDT3-5具有含多个电极叉指的梳形电极，其中一对最外面的叉指中的一个和端面2a齐平。反射器8-10形成在各个IDT3-5的一侧，该侧沿声表面波的传播方向和端面2a相对，即，在每个IDT3与一对最外面的叉指中的另个叉指所在的一侧。每个反射器8-10最好是具有在两端短路的多个电极叉指的栅形反射器。

IDT3和反射器8形成串联臂谐振器S1，它和图2中所示的SAW元件101相应。在这个串联臂谐振器S1中，由IDT3产生声表面波，并由端面2a和反射器8反射，由此，声表面波被限制在端面2a和反射器8之间。和声表面波被限定在两个端面之间的边缘反射型声表面波谐振器相比，串联臂谐振器S1中的声表面波由位于IDT3的一端的端面2a和位于IDT3的相对侧的反射器8反射，从而声表面波被限制在端面2a和反射器8之间。

类似地，IDT4和反射器9形成串联臂谐振器S2，而IDT5和反射器10形成串联臂谐振器S3。

每个IDT6和7具有含多个电极叉指的梳形电极，其中一对最外面的叉指中的一个和端面2b齐平。反射器11和12形成在各个IDT6和7的沿声表面波的传播方向与端面2b相对的一侧，即，每个IDT6和7的一对最外面的叉指中的另个叉指所在的一侧。每个反射器11和12最好是具有多个在两端短路，电极叉指的栅形反射器。

IDT6和反射器11形成并联臂谐振器P1，由IDT6产生的声表面波被限制在反射器11和端面2b之间。以同样的方式，IDT7和反射器12形成并联臂谐振器P2，由IDT7产生的声表面波被限制在反射器12和端面2b之间。

串联臂谐振器S1最好通过焊线(bonding wire)13连接到输入端IN。串联臂谐振器S3最好通过焊线14连接到输出端OUT。另外，串联臂谐振器S1和串联臂谐振器S2通过设置在基片2上的连接电极15a相互电气连接。类似地，串联臂谐振器S2和串联臂谐振器S3通过基片2上的连接电极15b相互电气连接。

另外，提供连接电极16a，它的一端连接到连接电极15a，而另一端连接到并联臂谐振器P1。并联臂谐振器P1和并联臂谐振器P2通过连接电极16b相互电气连接。连接电极16b连接到焊线17的一端焊线17的另一端接地。连接电极16a和16b形成在基片2上。

并联臂谐振器P2通过形成在基片2上的连接电极16c连接到连接电极15b。

由此，串联臂谐振器S1到S3与并联臂谐振器P1和P2连接，从而形成如图3B中所示的梯形电路。也就是，通过将IDT3-7、反射器8-12和连接电极15a、15b和16a-16c安排在单块声表面波基片2上而实现梯形滤波器。

IDT3-7、反射器8-12和连接电极15a、15b和16a-16c由导电材料，(例如，诸如铝、银或者铜之类的金属或者合金)制成。可通过蒸发、电镀、溅射、涂敷和固化导电膏或其它适当的技术形成这些元件。

根据SAW装置1，由于每个谐振器S1到S3、P1和P2只有一个反射器，故SAW器件1与其中每个谐振器包括具有一对反射器的传统的SAW元件的SAW器件相比总面积可大大减小。

另外，只要通过切割的方式产生露出的端面2a和2b即可得到用于反射声表面波的端面。即，只需要通过切割两次以进行形成端面的高精度处理，由此大大简化制造过程。

另外，通过导电图案(即，设置在声表面波基片2上的连接电极15a、15b、16a-16c)实现声表面波谐振器S1-S3和P1、P2之间的连接。即，在本较佳实施例中，可以不用焊线进行声表面波谐振器之间的连接，因此，焊线的数量减小，而用焊线连接的过程被大大简化。更具体地说，在声表面波器件1中，焊线13、14和17只用于连接声表面波器件至输入端、输出端和接地端，而在梯形网络内部不需要用焊线来连接。

图4A是描述根据本发明的SAW器件的第二较佳实施例的透视图，图4B示出图4A中所示的SAW器件的等效电路。在本较佳实施例中，SAW器件21最好包括四个声表面波谐振器，它们以这样的方式连接，从而用作使用BGS波工作的桥型滤波器。

声表面波器件21最好包括声表面波基片22。声表面波基片22可由类似于用于第一较佳实施例中的材料制成，以形成声表面波基片。IDT23和24沿侧面22a设置在声表面波基片22的一侧。IDT25和26沿侧面22b设置在声表面波基片22的相对侧。

每个IDT23-26具有含多个叉指形电极叉指的梳形电极，其中一对最外面的电极叉指的一个叉指和端面22a或者端面22b齐平。

反射器27和28被分别设置在IDT23和24的一侧，该侧沿声表面波的传播方向和端面22a相对。由IDT23产生的声表面波由端面22a和反射器27反射，因此，声表面波被限制在它们之间。因此，提供了类似于第一佳实施例中的声表面波谐振器S1的声表面波谐振器。即，IDT23和反射器27确定一个声表面波谐振器R1。类似地，IDT24和反射器28确定了另一个声表面波谐振器R2。

另一方面，在设置IDT25和26的一侧，反射器29和30分别位于IDT25和26的一侧，该侧沿声表面波的传播方向和端面22b相对。即，IDT25和反射器29确定声表面波谐振器R3，而IDT26和反射器30确定声表面波谐振器R4。在声表面波谐振器R3和R4中，声表面波由端面22b和反射器29或者30反射，因此，声表面波被限制在端面22b和反射器29或者30之间。

声表面波谐振器R1和声表面波谐振器R3通过设置在声表面波基片22上的连接电极31a的导电图案相互电气连接。焊线32连接到连接电极31a。

声表面波谐振器R1和声表面波谐振器R2通过连接电极31b相互电气连接。声表面波谐振器R3和声表面波谐振器R4通过连接电极31c相互电气连接。焊线33和34分别连接到连接电极31b和31c。另外，声表面波谐振器R2和声表面波谐振器R4通过连接电极31d相互连接。焊线35连接到连接电极31d。

因此，在声表面波器件21中，如图4B的电路图所示，在连接到焊线32-35的节点之间，桥形滤波器通过将声表面波谐振器R1-R1以桥形网络的方式连接而形成。

在本较佳实施例最中，由于每个谐振器R1-R4只有一个反射器，故SAW器件21与每个谐振器包括含一对反射器的传统的SAW元件的SAW器件相比总面积也大大减小。

另外，只有产生端面22a和22b才需要切割以产生声表面波基片的反射端面。即，只要作两次切割就可得到声表面波基片22。

另外，通过在声表面波基片22上安排连接电极31a-31d的导电图案，实现形成桥形滤波器的声表面波谐振器R1-R4之间的连接。换句话说，不需使用焊线就可做到谐振器之间的电气连接。因此，减少了焊线的数量，因而数量较少的可通过简单的处理连接数量较少的焊线。

在上述第一和第二较佳实施例中，安排声表面波器件以确定梯形滤波器或者桥形滤波器。但是，本发明的声表面波器件不限于这些电路形式。即，在本发明的声表面波器件中，多个声表面波谐振器可以按任何方式连接，从而形成想要的电路。图5到9描述了根据本发明的其他一些较佳实施例的SAW谐振器滤波器41、42、43、44和45的例子。在图5到9中，IDT由标号46指出，反射器由标号47指出。基片由标号49指出。注意，图5到9还用虚线示出反射器68，在相应于SAW谐振器滤波器41、42、43、44和45的传统的SAW谐振滤波器中需要它，但在SAW谐振滤波器41、42、43、44和45中不需要它。

在SAW谐振器滤波器41到45中，要在传统的滤波器中设置的反射器68分别由基片49的端面代替，而IDT46一对最外面的电极叉指中的一个与该1端面齐平。因此，SAW谐振器滤波器41-45比相应的传统的SAW显著小大约四分之一到一半。

如上所述，本发明的较佳实施例可用于实现各种类型的声表面波器件，其中适当地连接了使用SH型声表面波工作的多个声表面波元件。

虽然已经揭示了本发明的较佳实施例，实行这里所揭示的原理的各种方式被认为是在下面的权利要求书的范围之内。因此，应该理解，本发明的范围除非在权利要求书另外提出之外不受限制。

Claims

1．一种声表面波器件，其特征在于包括：

具有第一端面和第二端面的声表面波基片；

设置在所述声表面波基片上并且用剪切水平型声表面波工作的声表面波元件，所述声表面波元件包括具有多个电极叉指的叉指式换能器和具有多个电极叉指的反射器，一对最外面的所述电极叉指中的一个叉指和声表面波基片的所述第一和第二端面中的一个端面齐平，所述反射器位于放置一对最外面的所述电极叉指中的另一个叉指的一侧，从而由所述IDT激励的所述剪切水平型声表面波被限制在所述反射器和所述第一和第二端面中的一个端面之间。

2．如权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于还包括多个声表面波元件，每个所述声表面波元件包括具有多个所述电极叉指的所述叉指式换能器和具有多个所述电极叉指的所述反射器，一对最外面的所述电极叉指中的一个叉指和所述声表面波基片的所述第一和第二端面中的一个端面齐平，所述反射器位于放置一对最外面的所述电极叉指中的另一个叉指的一侧，从而由IDT激励的所述剪切水平型声表面波被限制在所述反射器和所述第一和第二端面中的一个端面之间。

3．如权利要求2所述的声表面波器件，其特征在于把所述多个声表面波元件连接成梯形电路。

4．如权利要求3所述的声表面波器件，其特征在于第一组多个所述声表面波元件构成所述梯形电路的并联谐振器，并如此地安排，从而一对最外面的所述电极叉指中的一个叉指与所述声表面波基片的所述第一端面齐平，而第二组多个所述声表面波元件构成所述梯形电路的串联谐振器，并如此地安排，从而一对最外面的所述电极叉指中的一个叉指和所述声表面波基片的所述第二端面齐平。

5．如权利要求4所述的声表面波器件，其特征在于还包括设置在所述声表面波基片上的多个连接电极，其中第一组和第二组所述声表面波元件通过多个所述连接电极电气连接。

6．如权利要求2所述的声表面波器件，其特征在于把多个所述声表面波元件连接成梯形电路。

7．如权利要求6所述的声表面波器件，其特征在于如此安排第一组多个所述声表面波元件，从而一对最外面的所述电极叉指中的一个叉指和所述声表面波基片中所述第一端面齐平，如此安排第二组多个所述声表面波元件，从而一对最外面的所述电极叉指中的一个叉指和所述声表面波基片的所述第二端面齐平。

8．如权利要求7所述的声表面波器件，其特征在于还包括设置在所述声表面波基片上的多个连接电极，其中第一组和第二组所述声表面波元件通过多个所述连接电极电气连接。

9．如权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于所述反射器是栅状反射器。

10．一种声表面波器件，其特征在于包括：

具有第一端面和第二端面的声表面波基片；

设置在所述声表面波基片上并使用剪切水平型声表面波工作的至少一个声表面波元件，所述至少一个声表面波元件包括具有多个电极叉指的叉指换能器和具有多个电极叉指的多个反射器。

11．如权利要求10所述的声表面波元件，其特征在于在所述声表面波基片上至少一个所述安排声表面波元件，从而所述叉指换能器的第一端和所述声表面波基片的所述第一端面齐平，而所述叉指换能器的第二端位于所述第二端面附近，同时所述单个的反射器位于叉指换能器的第二端和所述声表面波基片的第二端面之间。

12．如权利要求10所述的声表面波器件，其特征在于一对最外面的所述电极叉指中的一个和所述声表面波基片的所述第一和第二端面中的一个端面齐平，并且所述单个反射器位于放置一对最外面的所述电极叉指对中的另一个叉指的一侧，从而由IDT激励的剪切水平声表面波被限制在所述单个反射器和所述第一和第二端面中的一个端面之间。

13．如权利要求10所述的声表面波器件，其特征在于还包括多个所述声表面波元件，所述每个声表面波元件包括具有多个所述电极叉指的所述叉指换能器和具有多个所述电极叉指的单个所述反射器。

14．如权利要求13所述的声表面波器件，其特征在于把所述多个声表面波元件连接成梯形电路。

15．如权利要求14所述的声表面波器件，其特征在于第一组多个所述声表面波元件构成所述梯形电路的并联谐振器，并如此安排，从而一对最外面的所述电极叉指中的一个叉指和所述声表面波基片的所述第一端面齐平，第二组多个所述声表面波元件构成所述梯形电路的串联谐振器，并如此安排，从而一对最外面的所述电极叉指中的一个叉指和所述声表面波基片的所述第二端面齐平。

16．如权利要求15所述的声表面波元件，其特征在于还包括设置在所述声表面波基片上的多个连接电极，其中所述第一组和第二组声表面波元件通过多个所述连接电极电气连接。

17．如权利要求13所述的声表面波器件，其特征在于把多个所述声表面波元件连接成桥形电路。

18．如权利要求17所述的声表面波器件，其特征在于如此安排第一组多个所述声表面波元件，从而一对最外面的所述电极叉指中的一个叉指和所述声表面波基片的所述第一端面齐平，如此安排第二组多个所述声表面波元件，从而一对最外面的所述电极叉指中的一个叉指和所述声表面波基片的所述第二端面齐平。

19．如权利要求17所述的声表面波器件，其特征在于还包括设置在所述声表面波基片上的多个连接电极，其中所述第一组和第二组声表面波元件通过多个所述连接电极电气连接。

20．如权利要求10所述的声表面波器件，其特征在于所述单个反射器是栅形反射器。