一种用于消除体声波谐振器杂散模态的结构的制作方法

1.本发明提出的一种用于消除体声波谐振器杂散模态的结构，属于薄膜滤波器技术领域。


背景技术：

2.薄膜体声波谐振器的基本原理是基于压电材料的机械能和电能转换，因此，其压电复合膜的品质因数影响了薄膜体声波谐振器的损耗和滚降特性。然而，如图1所示，现有的薄膜体声波谐振器的电极的结构往往会增大电极振动时产生的横波杂散模量，这就导致在一定程度上降低压电复合膜的品质因数，增加谐振器的杂散模态强度，进而导致薄膜体声波谐振器性能不足的问题发生。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种用于消除体声波谐振器杂散模态的结构，用以解决现有体声波谐振器杂散模量的强度过大，降低体声波谐振器性能的问题，采用的技术方案如下：
4.一种用于消除体声波谐振器杂散模态的结构，所述消除体声波谐振器杂散模态的结构包括衬底、底电极、压电薄膜和一边为圆弧的非平行四边形结构的顶电极；所述衬底上设置有底电极；所述底电极上设置有压电薄膜；所述压电薄膜上设置有所述顶电极。
5.进一步地，所述顶电极包括梯形区域和半椭圆区域；所述半椭圆区域的直轴与所述梯形区域的下底边衔接。
6.进一步地，所述梯形区域上底两侧的钝角的角度均大于96
°
。
7.进一步地，当所述梯形区域为非等腰梯形时，所述梯形区域所述梯形区域上底两侧的钝角之间满足如下关系：
8.int[0.41
·
(α
1-α0)] 96≤α2≤int[0.78
·
(α
1-α0)] 96
[0009]
α0＝λ
×
96
[0010]
其中，α1表示梯形区域上底两侧的钝角中的一个钝角对应角度；α2表示梯形区域上底两侧的钝角中的另一个钝角对应角度；α0表示角度基准值；λ表示调整系数，其取值范围为1.01-1.03；int[]表示向上取整。
[0011]
进一步地，所述梯形区域采用等腰梯形区域。
[0012]
进一步地，所述等腰梯形区域的上底边两侧钝角的角度范围为α》96
°
。
[0013]
进一步地，所述半椭圆区域的长轴的长度与短轴的长度之间满足如下关系：
[0014]
l》2.32d
[0015]
其中，l表示半椭圆区域的长轴的长度；d表示半椭圆区域的短轴的长度。
[0016]
进一步地，所述等腰梯形区域的下底边的长度大于所述等腰梯形区域的高的高度。
[0017]
进一步地，所述等腰梯形区域的上底边的长度大于或等于所述等腰梯形区域的高的高度。
[0018]
进一步地，所述等腰梯形的上底边和下底边之间的长度满足如下关系：
[0019]
0.52d2≤d1≤0.76d2[0020]
其中，d1表示等腰梯形的上底边；d2表示等腰梯形的下底边。
[0021]
本发明有益效果：
[0022]
本发明提出的一种用于消除体声波谐振器杂散模态的结构能够在不改变顶电极制作材料的情况下，仅通过改变顶电极形状结构和尺寸比例的方式极大程度上消除所述体声波谐振器在振动过程中产生的杂散模量的影响强度，进而最大限度的提升所述体声波谐振器性能。并且，本发明提出的用于消除体声波谐振器杂散模态的结构，通过结构和尺寸比例的设置，仅针对多边形顶电极的一条边改变为椭圆弧度，极大程度上消除体声波谐振器在振动过程中产生的杂散模量，有效降低针对顶电极结构的改变量，降低顶电极制作过程中的复杂程度，进而有效提高体声波谐振器的制造效率，有效避免因顶电极结构过于复杂，导致制造工艺复杂度增大而降低体声波谐振器的制造效率的问题发生。
附图说明
[0023]
图1为本发明所述结构对应的现有技术的顶电极结构示意图；
[0024]
图2为本发明所述消除体声波谐振器杂散模态结构的顶电极结构示意图；
[0025]
图3为本发明所述消除体声波谐振器杂散模态结构的原理示意图。
具体实施方式
[0026]
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]
本发明实施例提出了一种用于消除体声波谐振器杂散模态的结构，如图2至图3所示，所述消除体声波谐振器杂散模态的结构包括衬底、底电极、压电薄膜和一边为圆弧的非平行四边形结构的顶电极；所述衬底上设置有底电极；所述底电极上设置有压电薄膜；所述压电薄膜上设置有所述顶电极。
[0028]
其中，所述顶电极包括梯形区域和半椭圆区域；所述半椭圆区域的直轴与所述梯形区域的下底边衔接。所述梯形区域上底两侧的钝角的角度均大于96
°
。具体的，当所述梯形区域为非等腰梯形时，所述梯形区域所述梯形区域上底两侧的钝角之间满足如下关系：
[0029]
int[0.41
·
(α
1-α0)] 96≤α2≤int[0.78
·
(α
1-α0)] 96
[0030]
α0＝λ
×
96
[0031]
其中，α1表示梯形区域上底两侧的钝角中的一个钝角对应角度；α2表示梯形区域上底两侧的钝角中的另一个钝角对应角度；α0表示角度基准值；λ表示调整系数，其取值范围为1.01-1.03；int[]表示向上取整。
[0032]
所述半椭圆区域的长轴的长度与短轴的长度之间满足如下关系：
[0033]
l》2.32d
[0034]
其中，l表示半椭圆区域的长轴的长度；d表示半椭圆区域的短轴的长度。
[0035]
上述技术方案的工作原理为：上述结构和尺寸比例的顶电极在体声波谐振器运行过程中无反射叠加，所有波的行程不一致，长度不同；使杂散模态增多，进而降低所述杂散模态的强度至非常弱的状态；并且，梯形易于绘制，易于拼版，面积利用率高。在上述顶电极
结构运行过程中。
[0036]
上述技术方案的效果为：本实施例提出的一种用于消除体声波谐振器杂散模态的结构能够在不改变顶电极制作材料的情况下，仅通过改变顶电极形状结构和尺寸比例的方式极大程度上消除所述体声波谐振器在振动过程中杂散模量的强度，使杂散模量的强度降低到非常弱几乎可以忽略的情况，进而最大限度的提升所述体声波谐振器性能。并且，本实施例提出的用于消除体声波谐振器杂散模态的结构，通过结构和尺寸比例的设置，仅针对多边形顶电极的一条边改变为椭圆弧度，无需对多边形顶电极的初一边以外的多余其他数量的边数进行圆弧化改变，极大程度上消除体声波谐振器在振动过程中产生的杂散模量强度，有效降低针对顶电极结构的改变量，降低顶电极制作过程中的复杂程度，进而有效提高体声波谐振器的制造效率，有效避免因顶电极结构过于复杂，导致制造工艺复杂度增大而降低体声波谐振器的制造效率的问题发生。
[0037]
本发明的一个实施例，所述梯形区域的上底边的长度大于或等于所述等腰梯形区域的高的高度；当所述梯形区域的高不等于所述梯形区域的上底边的长度时，通过如下公式获取所述等腰梯形区域的高的尺寸：
[0038][0039]
其中，h表示所述梯形区域的高的长度。
[0040]
上述技术方案的效果为：通过上述公式设置将梯形区域的高度设置与梯形上底边两侧的钝角角度进行结合，能够有效限制和规划梯形区域的整体形状和结构，通过梯形区域的整体形状和结构的限制，能够有效提高增加除了主杂散模态之外的其余杂散模态的数量和多样性，同时，增加谐振器在振动过程中的所有波的多样性(即波的行程不一致性和长度不同性)，从而最大限度提高主杂散模态和其余杂散模态之间的相互影响程度，进而最大限度消除所有杂散模态的强度。
[0041]
本发明的一个实施例，所述梯形区域采用等腰梯形区域。所述等腰梯形区域的上底边两侧钝角的角度范围为α》96
°
。所述等腰梯形区域的下底边的长度大于所述等腰梯形区域的高的高度。所述等腰梯形区域的上底边的长度大于或等于所述等腰梯形区域的高的高度。所述等腰梯形的上底边和下底边之间的长度满足如下关系：
[0042]
0.52d2≤d1≤0.76d2[0043]
其中，d1表示等腰梯形的上底边；d2表示等腰梯形的下底边。
[0044]
上述技术方案的工作原理为：等腰梯形的y方向上短边部分，在谐振器振动过程中的所有波都形成反射叠加；其他方向上，波的行程不一致，长度不同；存在一个主杂散模态(y方向)，其余杂散模态数量多，通过主杂散模态和其余杂散模态之间的相互作用，使所有杂散模态的强度都编的非常弱；并且，等腰梯形带半椭圆盖，无反射叠加，增加所有波的行程不一致性和长度不同性；进而增加杂散模态数量，最大程度上降低杂散模态强度。
[0045]
上述技术方案的效果为：本实施例提出的一种用于消除体声波谐振器杂散模态的结构能够在不改变顶电极制作材料的情况下，仅通过改变顶电极形状结构和尺寸比例的方式极大程度上消除所述体声波谐振器在振动过程中杂散模量的强度，使杂散模量的强度降低到非常弱几乎可以忽略的情况，进而最大限度的提升所述体声波谐振器性能。并且，本实施例提出的用于消除体声波谐振器杂散模态的结构，通过结构和尺寸比例的设置，仅针对
多边形顶电极的一条边改变为椭圆弧度，极大程度上消除体声波谐振器在振动过程中产生的杂散模量强度，有效降低针对顶电极结构的改变量，降低顶电极制作过程中的复杂程度，进而有效提高体声波谐振器的制造效率，有效避免因顶电极结构过于复杂，导致制造工艺复杂度增大而降低体声波谐振器的制造效率的问题发生。
[0046]
同时，通过上述上底边和下底边之间的长度关系的条件约束，能够最大限度上增加所有波的行程不一致性和长度不同性，进而最大限度降低杂散模态的强度。
[0047]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。