一种声表面波谐振器和声表面波滤波器的制作方法

1.本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种声表面波谐振器和声表面波滤波器。


背景技术：

2.随着通信技术的发展，频段数量急剧增加，频段之间愈发拥挤，为了处理这些新的频段和载波聚合、高功率等新的需求，声表面波滤波器遇到了很多挑战，例如更陡峭的过渡带、温度特性、高频、大带宽等等。
3.声表面波滤波器由多阶声表面波谐振器组成，现有的声表面波谐振器中往往存在横向模，横向模会造成主模谐振q值下降，或是在通带内引起额外的纹波，进而影响滤波器插损等性能。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种声表面波谐振器和声表面波滤波器，可以抑制横向模，提高声表面波谐振器的q值。
5.根据本实用新型的一方面，提供了一种声表面波谐振器，该声表面波谐振器包括：
6.压电衬底层；
7.电极层，位于所述压电衬底层的上表面；
8.所述电极层包括叉指式换能器；
9.所述叉指式换能器包括：第一汇流条和第二汇流条，交替排布连接至所述第一汇流条的第一电极指和第一虚设电极指，以及交替排布连接至所述第二汇流条的第二电极指和第二虚设电极指；
10.所述第一电极指和所述第二虚设电极指相对设置，所述第一电极指和所述第二虚设电极之间具有第一间隙，所述第二电极指和所述第一虚设电极指相对设置，所述第二电极指和所述第一虚设电极之间具有第二间隙；
11.所述声表面波的传播方向与第一设定方向的夹角范围为1
°
～15
°
，其中，在与所述压电衬底层的平面平行的方向上，所述第一设定方向垂直于所述第一电极指的长度方向。
12.可选的，所述第一汇流条与所述第一电极指的夹角范围为75
°
～90
°
。
13.可选的，所述电极层还包括反射栅结构；
14.所述反射栅结构包括第三汇流条、第四汇流条和多条反射栅；
15.所述第三汇流条的长度方向与所述第四汇流条的长度方向平行；
16.所述反射栅的第一端与所述第三汇流条连接，所述反射栅的第二端与所述第四汇流条连接；
17.沿所述第一汇流条的长度方向上，所述反射栅结构位于所述叉指式换能器的两侧；
18.所述声表面波的传播方向与第二设定方向的夹角范围为1
°
～15
°
，其中，在与所述
压电衬底层的平面平行的方向上，所述第二设定方向与所述反射栅的长度方向垂直。
19.可选的，所述第三汇流条的长度方向与所述反射栅的长度方向的夹角范围为75
°
～90
°
。
20.可选的，所述第一虚设电极的长度与所述第二虚设电极指的长度相等；
21.所述第一虚设电极指的长度为所述声表面波波长的0.6～1.2倍。
22.可选的，所述第一间隙的长度与所述第二间隙的长度相等；
23.所述第一间隙的长度为0.2μm～2μm。
24.可选的，所述叉指式换能器的孔径的长度为所述声表面波波长的10～80倍。
25.可选的，所述第一电极指的宽度、所述第二电极指的宽度、所述第一虚设电极指的宽度和所述第二虚设电极指的宽度相等；
26.所述第一电极指的宽度与间距宽度之和为所述声表面波波长的0.5倍，其中，所述间距宽度为所述第一电极指与其相邻的所述第一虚设电极指之间的距离。
27.可选的，所述第一电极指的宽度与所述第一电极指的宽度和所述间距宽度之和的比值为0.45～0.65。
28.根据本实用新型的另一方面，提供了一种声表面波滤波器，该声表面波滤波器本实用新型任意实施例提供的声表面波谐振器。
29.本实施例提供了一种声表面波谐振器，该声表面波谐振器设置声表面波的传播方向x与第一设定方向(在与压电衬底层的平面平行的方向上，第一设定方向垂直于第一电极的长度方向)的夹角范围为1
°
～15
°
，使得声表面波进入本实施例提供的声表面波谐振器后慢度发生变化，从而在孔径方向上形成能量约束，抑制横向模，提高声表面波谐振器的q值。
30.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是根据本实用新型实施例提供的一种声表面波谐振器的结构示意图；图2是根据本实用新型实施例提供的一种叉指式换能器的结构示意图；
33.图3为本实用新型实施例提供的声表面波谐振器与现有技术中的声表面波谐振器的测试结果图；
34.图4是根据本实用新型实施例提供的又一种叉指式换能器的结构示意图；
35.图5是根据本实用新型实施例提供的一种电极层的结构示意图；
36.图6是根据本实用新型实施例提供的又一种电极层的结构示意图；
37.图7是根据本实用新型实施例提供的又一种电极层的结构示意图。
具体实施方式
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
39.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
40.图1是根据本实用新型实施例提供的一种声表面波谐振器的结构示意图，图2是根据本实用新型实施例提供的一种叉指式换能器的结构示意图，参考图1和图2，本实施例提供的声表面波谐振器包括：压电衬底层100；电极层200，位于压电衬底层100的上表面；电极层200包括叉指式换能器210；叉指式换能器210包括：第一汇流条211和第二汇流条212，交替排布连接至第一汇流条211的第一电极指10和第一虚设电极指20，以及交替排布连接至第二汇流条212的第二电极指30和第二虚设电极指40；第一电极指10和第二虚设电极指40相对设置，第一电极指10和第二虚设电极40之间具有第一间隙50，第二电极指30和第一虚设电极指20相对设置，第二电极指30和第一虚设电极20之间具有第二间隙60；声表面波的传播方向x与第一设定方向的夹角θ范围为1
°
～15
°
，其中，在与压电衬底层100的平面平行的方向上，第一设定方向垂直于第一电极指10的长度方向。
41.具体的，压电衬底层110的材料可以包括钽酸锂、铌酸锂、石英、氮化铝等，压电衬底层110还可以是钽酸锂、铌酸锂、石英、氮化铝中的至少一种材料形成的第一材料层与二氧化硅、硅、碳化硅中的至少一种材料形成的第二材料层键合而成。叉指式换能器210的材料包括铝、铜、金、银、铬和钛中的至少一种。第一电极指10的长度方向、第一虚设电极指20的长度方向、第二电极指30的长度方向以及第二虚设电极指40的长度方向均相互平行。第一间隙50的排布方向、第二间隙60的排布方向、第一汇流条211的长度方向和第二汇流条212的长度方向相互平行。
42.本实施例中的叉指式换能器的结构的由来可以认为是旋转现有技术中第一电极指的长度方向与声表面波传播方向垂直的叉指式换能器得到，且旋转的角度为1
°
～15
°
中的任意一个角度。本实施例提供的声表面波谐振器可以采用常规工艺制作，在制作中无需增加额外的工艺，可以降低制作成本。
43.图3为本实用新型实施例提供的声表面波谐振器与现有技术中的声表面波谐振器的测试结果图，参考图3，图3中的横坐标表示频率，图3中的纵坐标表示导纳。曲线a表示现有技术中的声表面波谐振器的导纳曲线，曲线b表示本实施例提供的声表面波谐振器的导纳曲线，曲线a和曲线b中左侧尖峰为谐振点，右侧尖峰为反谐振点，从图3中可以看出，现有技术提供的声表面波谐振器的导纳曲线在谐振点和反谐振点之间存在明显的横向模杂波，
而采用本实施例提供的声表面波谐振器得到的导纳曲线在谐振点和反谐振点之间非常光滑，横向模抑制效果明显。可见，相比于现有技术中的声表面波谐振器，本实施例提供的声表面波谐振器通过设置声表面波的传播方向x与第一设定方向的夹角θ范围为1
°
～15
°
可以有效抑制横向模杂波。
44.需要说明的是，本实施例提供的声表面波的传播方向x为声表面波未进入叉指式换能器210的传播方向。在实际应用中，可以根据压电衬底层100的材料和声表面波谐振器的工作频段选择声表面波的传播方向x与第一设定方向的夹角θ。
45.本实施例提供了一种声表面波谐振器，该声表面波谐振器设置声表面波的传播方向x与第一设定方向(在与压电衬底层的平面平行的方向上，第一设定方向垂直于第一电极的长度方向)的夹角范围为1
°
～15
°
，使得声表面波进入本实施例提供的声表面波谐振器后慢度发生变化，从而在孔径方向上形成能量约束，抑制横向模，提高声表面波谐振器的q值。
46.在上述实施例的基础上，可选的，图4是根据本实用新型实施例提供的又一种叉指式换能器的结构示意图，参考图1和图4，第一汇流条211的长度方向与第一电极指10的长度方向的夹角范围为75
°
～90
°
。
47.具体的，图1所示的第一汇流条121的长度方向与第一电极指10的长度方向垂直，保持图1中的第一电极指10、第二电极指30、第一虚电极指20以及第二虚设电极指40的长度方向不变，将第一汇流条121和第二汇流条122均旋转0
°
～15
°
(不包括0
°
)中的任意一个角度σ，可以得到图4所示的结构。这样设置，也可以使本实施例提供的声表面波谐振器抑制横向模，提高声表面波谐振器的q值。
48.在上述实施例的基础上，可选的，图5是根据本实用新型实施例提供的一种电极层的结构示意图，参考图5，本实施例提供的电极层还包括反射栅结构220；反射栅结构220包括第三汇流条221、第四汇流条222和多条反射栅223；第三汇流条221的长度方向与第四汇流条222的长度方向平行；反射栅223的第一端与第三汇流条221连接，反射栅223的第二端与第四汇流条222连接；沿第一汇流条211的长度方向上，反射栅结构220位于叉指式换能器210的两侧；声表面波的传播方向与第二设定方向的夹角范围为1
°
～15
°
，其中，在与压电衬底层的平面平行的方向上，第二设定方向与反射栅223的长度方向垂直。
49.具体的，第三汇流条221的长度方向可以与第一汇流条211的长度方向平行，反射栅223的长度方向可以与第一电极指10的长度方向平行。反射栅结构220用于反射声表面波，使得能量束缚在声表面波谐振器内部。
50.在上述实施例的基础上，可选的，第三汇流条的长度方向与反射栅的长度方向的夹角范围为75
°
～90
°
。
51.具体的，设定第一汇流条的长度方向与第一电极指的长度方向的夹角为第一夹角，第三汇流条的长度方向与反射栅的长度方向的夹角为第二夹角，第一夹角可以与第二夹角相等，也可以与第二夹角不相等。参考图5，第一夹角与第二夹角均为90
°
。图6是根据本实用新型实施例提供的又一种电极层的结构示意图，参考图6，第二夹角为90
°
，第一夹角为75
°
～90
°
(不包括90
°
)中的任一个。图7是根据本实用新型实施例提供的又一种电极层的结构示意图，参考图7，图7中的第一夹角与第二夹角相等，且第一夹角为75
°
～90
°
(不包括90
°
)中的任一个。
52.可选的，第一虚设电极的长度与第二虚设电极指的长度相等；第一虚设电极指的
长度为声表面波波长的0.6～1.2倍。
53.具体的，将第一虚设电极指的长度设置为声表面波波长的0.6～1.2倍，可以更好的抑制横向模，提高声表面波谐振器的q值。
54.可选的，第一间隙的长度与第二间隙的长度相等；第一间隙的长度为0.2μm～2μm。
55.具体的，第一间隙的长度方向和第二间隙的长度方向与第一电极指的长度方向相同。将第一间隙的长度设置为0.2μm～2μm，可以更好的抑制横向模，提高声表面波谐振器的q值。
56.可选的，继续参考图2，叉指式换能器的孔径h的长度为声表面波波长的10～80倍。
57.具体的，叉指式环能器的孔径h为第一电极指10远离第一汇流条211的一端至第二电极指30远离第二汇流条212的一端的距离。将叉指式换能器的孔径h的长度设置为声表面波波长10～80倍，可以更好的抑制横向模，提高声表面波谐振器的q值。
58.可选的，继续参考图2，第一电极指10的宽度、第二电极指30的宽度、第一虚设电极指20的宽度和第二虚设电极指40的宽度相等；第一电极指10的宽度m与间距宽度n之和为声表面波波长的0.5倍，其中，间距宽度n为第一电极指10与其相邻的第一虚设电极指20之间的距离。
59.具体的，将第一电极指10的宽度n与间距宽度m之和设置为声表面波波长的0.5倍，可以更好的抑制横向模，提高声表面波谐振器的q值。
60.可选的，继续参考图2，第一电极指10的宽度m与第一电极指10的宽度m和间距宽度n之和的比值为0.45～0.65。
61.具体的，第一电极指10的宽度与第一电极指10的宽度m和间距宽度n之和的比值为m/(m n)。设置第一电极指10的宽度m与第一电极指10的宽度m和间距宽度n之和的比值为0.45～0.65，可以更好的抑制横向模，提高声表面波谐振器的q值。
62.本实施例还提供了一种声表面波滤波器，该声表面波滤波器包括本实用新型任意实施例提供的声表面波谐振器。
63.本实用新型实施例提供的声表面波滤波器与本实用新型任意实施例提供的声表面波谐振器具有相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节，详尽本实用新型任意实施例提供的声表面波谐振器。
64.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
65.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。