CN105720941B - 声波器件 - Google Patents

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Abstract

一种声波器件包括：压电衬底；以及IDT，该IDT形成在所述压电衬底上，其中各向异性系数是正的，所述IDT的电极指彼此交叠所在的交叠区域包括中心区域和边缘区域，所述中心区域和所述边缘区域中的所述电极指被连续地形成，所述边缘区域中的所述电极指相对于所述中心区域中的所述电极指倾斜，使得在所述边缘区域中的所述电极指的宽度方向上的节距大于在所述中心区域中的所述电极指的宽度方向上的节距，并且所述中心区域中的所述宽度方向与所述压电衬底的晶轴取向之间的角度小于所述边缘区域中的所述宽度方向与所述晶轴取向之间的角度。

Description

声波器件
技术领域
本发明的特定方面涉及声波器件。
背景技术
用于诸如智能电话和移动电话的移动通信的滤波器和双工器采用诸如包括形成在压电衬底上的叉指换能器(IDT)的表面声波器件的声波器件。包括IDT的声波器件有不期望的横向模式波的问题。日本专利申请公开No.7-22898(专利文献1)公开了使用切趾型IDT来减少不期望的横向模式波。日本专利申请公开No.2011-101350 (专利文献2)公开了使电极指在IDT的交叠区域的边缘区域中的宽度变得大于电极指在交叠区域的中心区域中的宽度以减少不期望的横向模式波。日本专利申请公开 No.2012-186808(专利文献3)公开了将介电膜或金属膜添加到边缘区域中的电极指以减少不期望的横向模式波。日本专利申请公开号2006-333024、9-162679和 2006-203778公开了将电极指在其中的延伸方向与电极指在交叠区域的剩余区域中的延伸方向不同的区域设置到IDT的交叠区域。
专利文献1所公开的技术增加虚设电极指的数量，从而导致差面积效率和成本的增加。专利文献2和专利文献3所公开的技术未充分地减少不期望的横向模式波，并且/或者由于诸如形成膜的步骤的附加制作步骤而增加成本。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种声波器件，该声波器件包括：压电衬底；以及叉指换能器(IDT)，该IDT形成在所述压电衬底上，包括电极指并且激发声波，其中，各向异性系数是正的，所述IDT的所述电极指彼此交叠的交叠区域包括在所述电极指的延伸方向上位于所述交叠区域的中心的中心区域以及在所述延伸方向上位于所述交叠区域的边缘的边缘区域，所述中心区域中的所述电极指和所述边缘区域中的所述电极指被连续地形成，所述边缘区域中的所述电极指相对于所述中心区域中的所述电极指倾斜，使得在所述边缘区域中的所述电极指的宽度方向上的节距大于在所述中心区域中的所述电极指的宽度方向上的节距，并且所述中心区域中的所述电极指的所述宽度方向与所述压电衬底的晶轴取向之间的角度小于所述边缘区域中的所述电极指的所述宽度方向与所述晶轴取向之间的角度。
根据本发明的另一方面，提供了一种声波器件，该声波器件包括：压电衬底；以及叉指换能器(IDT)，该IDT形成在所述压电衬底上，包括电极指并且激发声波，其中，各向异性系数是负的，所述IDT的所述电极指彼此交叠的交叠区域包括在所述电极指的延伸方向上位于所述交叠区域中心的中心区域以及在所述延伸方向上位于所述中心区域的两侧的边缘区域，所述中心区域中的所述电极指和所述边缘区域中的所述电极指被连续地形成，所述边缘区域中的所述电极指相对于所述中心区域中的所述电极指倾斜，使得在所述边缘区域中的所述电极指的宽度方向上的节距小于在所述中心区域中的所述电极指的所述宽度方向上的节距，所述中心区域中的所述电极指的所述宽度方向与所述压电衬底的晶轴取向之间的角度小于所述边缘区域中的所述电极指的所述宽度方向与所述晶轴取向之间的角度，并且位于所述中心区域的两侧的所述边缘区域中的所述电极指的所述宽度方向彼此平行。
附图说明
图1A是布置的电极指的平面图，图1B是波数的平面图，并且图1C是例示了速度倒数的图；
图2A和图2B是例示了用来减少不期望的横向模式波的IDT中的声速的图；
图3A是根据第一比较例的谐振器的平面图，并且图3B是电极指的放大图；
图4A是第一比较例中的电极指的倾斜角θ1对谐振频率的曲线图，并且图4B是角度θ1对归一化谐振频率的曲线图；
图5是根据第二比较例的谐振器的平面图；
图6A是第二比较例的谐振器的频率对导纳Y的实部的曲线图，并且图6B是当第二比较例的谐振器并联连接时S21的曲线图；
图7A是根据第一实施方式的谐振器的平面图，并且图7B是沿着图7A 中的线A-A截取的横截面图；
图8是第一实施方式中的边缘区域中的电极指的放大图；
图9是根据第三比较例的谐振器的平面图；
图10A和图10B是第三比较例中的边缘区域中的电极指的放大图；
图11是根据第四比较例的谐振器的平面图；
图12A和图12B是根据第一实施方式和第四比较例的谐振器的通过特性的曲线图；
图13A和图13B分别是根据第一实施方式的第一变型和第二变型的谐振器的平面图；
图14A和图14B是第一实施方式、第一实施方式的第一变型和第四比较例的谐振器的通过特性的曲线图；
图15是根据第五比较例的谐振器的平面图；
图16A和图16B是第一实施方式的第一变型和第五比较例的谐振器的通过特性的曲线图；
图17A和图17B分别是根据第一实施方式和第一实施方式的第一变型的谐振器的平面图；
图18A和图18B分别是根据第一实施方式和第一实施方式的第一变型的另选的谐振器的平面图；
图19A和图19B分别是根据第二实施方式和第二实施方式的第一变型的谐振器的平面图；
图20A和图20B分别是根据第二实施方式的第二变型和第三变型的谐振器的平面图；
图21是根据第三实施方式的滤波器的电路图；
图22A和图22B是根据第三实施方式和第六比较例的滤波器芯片的平面图；
图23A是例示了安装在多层衬底上的滤波器芯片的横截面图，并且图23B是例示了将被安装在多层衬底上的滤波器芯片的立体图；
图24A是第三实施方式和第六比较例中的通过特性的曲线图，并且图24B是群延迟的曲线图；
图25A和图25B分别是根据第四实施方式和第七比较例的滤波器芯片的平面图；
图26是第四实施方式和第七比较例中的通过特性的曲线图；
图27A、27B和27C是包括在第三实施方式的滤波器中的示例性谐振器的平面图(No.1)；以及
图28A、28B和28C是包括在第三实施方式的滤波器中的示例性谐振器的平面图(No.2)。
具体实施方式
将首先给出各向异性系数的描述。图1A是布置的电极指的平面图，图1B是波数的平面图，并且图1C是例示了速度倒数的图。图1A至图1C中的X方向和Y方向用来说明各向异性系数，并且不总是对应于压电衬底的X轴取向和Y轴取向。
如图1A所例示的，在压电衬底上，在X方向上布置了电极指12。与X方向垂直的方向是Y方向。声波在X方向上传播。如图1B所例示的，在X方向上的声波有βx的波数，并且在Y方向上的声波有βy的波数。当声波在从X方向以角度θ向Y 方向倾斜的方向上的波数βθ能够相对于角度θ通过抛物线来近似时，波数βθ由使用各向异性系数γ的下式表示。
βx 2+γ·βy 2＝βθ 2
图1C是声波在X方向上的相位速度vx的速度倒数1/vx对声波在Y方向上的相位速度vy的速度倒数1/vy的曲线图。当各向异性系数γ为正时的速度倒数表面70在从原点查看时有凸面。因此，γ>0的状态也被称为凸状态。当各向异性系数γ为负时的速度倒数表面72在从原点查看时有凹面。因此，γ<0的状态也被称为凹状态。
各向异性系数γ由压电衬底18的材料以及电极指12的材料和膜厚度来确定。例如，当压电衬底18是旋转的Y切割X传播铌酸锂衬底时，各向异性系数γ是正的。当压电衬底18是旋转的Y切割X传播钽酸锂衬底时，各向异性系数γ是负的。当压电衬底18是旋转的Y切割X传播钽酸锂衬底并且电极指由重材料制成并具有大膜厚度时，各向异性系数γ有时是正的。例如，当压电衬底是42°旋转的Y切割X传播钽酸锂衬底并且电极指由铜制成并具有大膜厚度时，各向异性系数γ是正的。
接下来将给出减少不期望的横向模式波的方法的描述。图2A和图2B是例示了用来减少不期望的横向模式波的IDT中的声速的图。图2A对应于各向异性系数γ为正的情况，并且图2B对应于各向异性系数γ为负的情况。如图2A和图2B的左部所例示的，IDT 10包括两个梳状电极16。梳状电极16包括电极指12和汇流条14。两个或更多个电极指12连接至汇流条14。电极指12彼此交叠的区域是交叠区域36。交叠区域36包括中心区域30和边缘区域32。交叠区域36与汇流条14之间的区域是间隙区域34。
如图2A的右部所例示的，当各向异性系数γ为正时，间隙区域34中的声速被调整为大于交叠区域36中的声速。这使得能够将声波限定在交叠区域36中。边缘区域32中的声速被调整为小于中心区域30中的声速。这使得能够减少不期望的横向模式波。如图2B的右部所例示的，当各向异性系数γ为负时，间隙区域34中的声速被调整为小于交叠区域36中的声速。这使得能够将声波限定在交叠区域36中。边缘区域32中的声速被调整为大于中心区域30中的声速。这使得能够减少不期望的横向模式波。可以通过用介电膜或金属膜覆盖图2A和图2B中的电极指12和汇流条14来调整声速，但是例示被省略。
将给出使电极指12倾斜以使得中心区域30和边缘区域32中的声速彼此不同的方法的描述。图3A是根据第一比较例的谐振器的平面图，并且图3B是电极指的放大图。如图3A和图3B所例示的，第一比较例是用于排除不期望的横向模式波的效果的示例性切趾型(apodized)谐振器。IDT 10包括梳状电极16，每个都包括电极指 12和汇流条14。反射器20位于IDT 10的两侧处。压电衬底和电极的材料与用在稍后所描述的第一实施方式中的实验中的那些材料相同。IDT 10包括55对电极指12，有35λ的开口长度(交叠区域的长度)，并且是ArcCos切趾型IDT。电极指12的间隙由虚线指示。汇流条14的延伸方向被称为A方向。在第一比较例中，A方向对应于压电衬底的X轴取向。声波的主模式实际上在A方向上传播。如图3A所例示的，电极指12的宽度方向(即，与电极指12的延伸方向垂直的方向)相对于与A方向垂直的方向以角度θ1倾斜。这对应于如图3B所例示的电极指12的宽度方向相对于与A方向垂直的方向以角度θ1倾斜的结构。与电极指12垂直的方向(即，电极指 12的宽度方向)被称为B方向。
谐振器被制作来测量当IDT 10在A方向上的节距PTa均匀并且θ1变化时的谐振频率并且测量当IDT在B方向上的节距PTb均匀并且θ1变化时的谐振频率。图 4A是第一比较例中的电极指的倾斜角θ1对谐振频率的曲线图，并且图4B是角度θ1 对归一化谐振频率的曲线图。黑圆展示当在A方向上的节距PTa均匀时的实验结果，而开放圆展示当在B方向上的节距PTb均匀时的实验结果。如图4A所例示的，当在 B方向上的节距PTb均匀时，谐振频率fr保持实际上不变。当在A方向上的节距PTa 均匀时，谐振频率fr增加。如图3B所例示的，当在A方向上的节距PTa均匀并且θ1 增加时，在B方向上的节距PTb减小。这被认为是为什么谐振频率fr增加的原因。
图4B是通过按θ1＝0的谐振频率fr0使谐振频率fr归一化而计算出的fr/fr0对角度θ1的曲线图。黑圆展示当在A方向上的节距PTa均匀时的出实验结果，并且实线是近似曲线。点线展示当在A方向上的节距PTa均匀并且角度θ1变化时根据在B 方向上的节距PTb估计的fr/fr0。如图4B所例示的，实验结果(实线)接近地符合根据节距PTb估计的值(点线)。以上描述的事实揭示了当电极指12在近似地对应于声波的传播方向的A方向上的节距PTa均匀并且电极指12倾斜时电极指在B方向上的节距PTb减小。这增加谐振频率。在A方向上的等效声速取决于谐振频率，进而声速随着谐振频率增加而等效地增加。如上所述，声速是通过使电极指12倾斜来等效地改变的。这里，为什么实线稍微从图4B中的点线位移的原因是因为表面声波如图1所说明的那样相对于IDT斜传播(即，β0≠βθ)。如上所述，衬底和电极的材料的组合的改变改变各向异性系数(γ)，从而改变移位量。因此，当改变了材料的组合时，重新获得倾斜角θ与谐振频率之间的关系。
接下来，考虑的是电极指12的延伸方向和不期望的SH模式波。图5是根据第二比较例的谐振器的平面图。如图5所例示的，第二比较例是示例性切趾型谐振器。压电衬底和电极的材料与用在稍后所描述的第一实施方式中的实验中的那些材料相同。IDT 10包括55对电极指，有35λ的开口长度，并且是ArcCos切趾型IDT。对应于汇流条14的延伸方向的A方向从压电衬底18的X轴取向以角度θ2倾斜。电极指 12的延伸方向相对于与A方向垂直的方向以角度θ1倾斜。进行了其中θ1是5°并且θ2从-5°变化为7.5°的实验。
图6A是第二比较例的谐振器的频率对导纳Y的实部的曲线图，并且图6B是当第二比较例的谐振器并联连接时S21的曲线图。在945MHz附近的峰值对应于不期望的SH模式波。如图6A和图6B所例示的，在θ1＝0°并且θ2＝0°的情况下几乎不生成不期望的SH模式波。在θ2＝0°并且θ1＝5°的情况下生成不期望的SH模式波。由于不期望的SH模式波而导致的峰值在θ1＝5°并且θ2＝-5°的情况下更大。在θ2＝5°的情况下，不期望的SH模式波被减少至与在θ1＝0°并且θ2＝0°的情况下的程度近似相同的程度。如上所述，当θ1接近地等于θ2时，不期望的SH模式波减少。当电极指12的延伸方向与X轴取向垂直时，θ1等于θ2。如上所述，不期望的SH模式波随着电极指12的宽度方向(B方向)与X轴取向之间的角度减小而减小。
考虑以上描述的事实，现在将给出减少不期望的横向模式波和不期望的SH模式波的实施方式的描述。
第一实施方式
第一实施方式描述了各向异性系数γ为正的情况。图7A是根据第一实施方式的谐振器的平面图，并且图7B是沿着图7A 中的线A-A截取的横截面图。如图7A所例示的，IDT 10包括彼此面对的梳状电极16。梳状电极16中的每一个包括两个或更多个电极指12和汇流条14。位于汇流条14之间的是电极指12彼此交叠的交叠区域36 以及位于交叠区域36与汇流条14之间的间隙区域34。交叠区域36包括中心区域30 和边缘区域32。中心区域30在交叠区域36中在电极指12的延伸方向上位于交叠区域36中心，并且边缘区域32位于中心区域30的两侧处。中心区域30和边缘区域 32中的电极指12被连续地形成。IDT 10形成在压电衬底上，并且激发声波。
X轴取向与压电衬底的上表面平行。中心区域30中的电极指12的延伸方向被称为方向41，并且在中心区域30中与电极指12的延伸方向垂直的方向(即，电极指 12的宽度方向)被称为方向40。在边缘区域32中电极指32的延伸方向被称为方向 43，并且在边缘区域32中与电极指12的延伸方向垂直的方向被称为方向42。在间隙区域34中电极指12的延伸方向被称为方向45，并且在间隙区域34中与电极指12 的延伸方向垂直的方向被称为方向44。汇流条14的延伸方向被称为方向46，交叠区域36与间隙区域34之间的边界的延伸方向被称为方向47，并且中心区域30与边缘区域32之间的边界的延伸方向被称为方向48。在中心区域30中电极指12的延伸方向41与在边缘区域32中电极指12的延伸方向43之间的角度是角度θ1。方向40与方向42之间的角度是角度θ1。汇流条14的延伸方向46与X轴取向之间的角度是角度θ2。方向47和方向48与方向46平行。声波在主模式下的传播方向近似地对应于方向46。在间隙区域34中电极指12的延伸方向45与方向41平行。在中心区域30 中电极指12的宽度方向40近似对应于X轴取向。
如图7B中所例示的，金属膜28形成在压电衬底18上。金属膜28包括电极指 12和汇流条14。介电膜22被形成为覆盖金属膜28。压电衬底18例如是Y切割X 传播铌酸锂衬底。金属膜28例如是铜膜。介电膜22例如是氧化硅膜。介电膜22是用于改进温度特性的膜。
图8是第一实施方式中的边缘区域中的电极指的放大图。如图8所例示的，在第一实施方式中，边缘区域32与间隙区域34之间的边界的延伸方向47与边缘区域32 与中心区域30之间的边界的延伸方向48平行。这个结构使声波在主模式下的传播方向近似地对应于方向47和方向48。在边缘区域32中的电极指12的宽度方向42上的节距PT2大于在中心区域30中的电极指12的宽度方向40上的节距PT1。这个结构使边缘区域32中的谐振频率变得小于中心区域30中的谐振频率。因此，边缘区域 32中的声速等效地小于中心区域30中的声速。中心区域30中的电极指12在方向40 上的宽度由L1表示，并且中心区域30中的电极指12之间的距离由S1表示。边缘区域32中的电极指12在方向47和方向48上的宽度由L2表示，并且边缘区域32 中的电极指12之间的距离由S2表示。宽度L1等于宽度L2，并且距离S1等于距离 S2。因此，占空比L1/(L1+S1)等于占空比L2/(L2+S2)。
图9是根据第三比较例的谐振器的平面图。如图9所例示的，边缘区域32中的电极指12的延伸方向43从中心区域30中的电极指12的延伸方向41以角度θ1倾斜。汇流条14的延伸方向46与X轴取向平行。方向40、47、48与方向46平行，并且声波实际上在方向46上传播。
图10A和图10B是第三比较例中的边缘区域中的电极指的放大图。如图10A和图10B所例示的，在第三比较例中，在边缘区域32中的电极指12的宽度方向42上的节距PT2小于在中心区域30中的电极指12的宽度方向40上的节距PT1。这是因为第三比较例使方向47和方向48与中心区域30中的电极指12的宽度方向40平行并且使边缘区域32中的电极指12的宽度方向42相对于方向40倾斜，如图10A和图10B所例示，而第一实施方式使方向47和方向48与边缘区域32中的电极指12 的宽度方向42平行并且使中心区域30中的电极指12的宽度方向40相对于方向42 倾斜，如图8所例示。
在图10A中，占空比L2/(L2+S2)大于占空比L1/(L1+S1)。在图10B中，占空比L2/(L2+S2)等于占空比L1/(L1+S1)。如图8和图10B所例示的，当边缘区域32中的占空比等于中心区域30中的占空比时，容易地通过挪用诸如稍后所描述的图11所例示的谐振器的普通类型谐振器的设计来设计谐振器。另一方面，当边缘区域32中的占空比与中心区域30中的占空比不同时，设计谐振器是困难的，因为不能够挪用具有均匀占空比的普通类型谐振器的设计。
当图8与图10A相比较时，在图8中，各个电极指12的边缘区域32与中心区域30之间的边界49与边缘区域32与中心区域30之间的边界的方向48平行。这个结构使得能够明确地限定靠近边界49的声速。另一方面，在图10A中边界49不与方向48平行，进而不同的声速在边界49附近共存。这适用于边缘区域32与间隙区域34之间的边界。当明确地限定了声速时，能够通过标量势方法等控制传播模式。因此，能够容易地设计声波器件。不同声速的共存使传播模式的控制变得复杂，并且使声波器件的设计复杂。
第一实施方式的谐振器的谐振特性被测量。实验条件如下。所制作的谐振器包括如稍后所描述的图17A所例示的在IDT的两侧处的谐振器。
压电衬底18：旋转127.86°的Y切割X传播LiNbO3衬底
金属膜28：材料铜，膜厚度0.06λ
介电膜22：材料氧化硅，膜厚度0.27λ
IDT中的对数：100对
反射器的数量：20个
IDT中的λ：3.84μm
IDT中的交叠区域36的宽度W36：76.8μm
IDT的占空比：50％
反射器的占空比：50％
边缘区域32的宽度W32：0.6λ
间隙区域34的宽度W34：2.5λ
角度θ1：8.5°
角度θ2：8.5°
这里，λ是声波在主模式下的波长，并且对应于IDT中的λ。分别如图7A所例示的，交叠区域36的宽度W36、边缘区域32的宽度W32和间隙区域34的宽度W34 由与方向46至48垂直的方向确定。
图11是根据第四比较例的谐振器的平面图。在第四比较例中，电极指12的宽度方向40、宽度方向42和宽度方向44、汇流条14的延伸方向46以及边界的延伸方向 47和延伸方向48彼此平行。角度θ1和角度θ2是0°。其它结构与第一实施方式的那些结构相同，进而省略了描述。
图12A和图12B是第一实施方式和第四比较例的谐振器的通过特性的曲线图。图12A通过S21的绝对值的平方的对数的大小来展示当谐振器被连接为梯形滤波器的串联谐振器时的通过特性，并且图12B通过S21的绝对值的平方的对数的大小来展示当谐振器被连接为梯形滤波器的并联谐振器时的通过特性。如图12A所例示的，在第四比较例中，在如由箭头指示的与梯形滤波器的通带对应的频率处观察到由于不期望的低阶横向模式波而导致的响应。响应的大小从2dB到5dB变动。另一方面，在第一实施方式中，不期望的横向模式波减少了。如图12B所例示的，在第四比较例中，在与梯形滤波器的通带对应的频率处观察到由于不期望的高阶横向模式波而导致的响应。在第一实施方式中，不期望的横向模式波减少了。在第一实施方式中，为什么第一实施方式减少不期望的横向模式波的原因是因为边缘区域32中的声速比中心区域30中的声速小大约1.5％。仿真是在以上描述的实验条件下进行的。当Y切割旋转是120°～140°时瑞利波的耦合系数高，并且瑞利波成为主表面声波。另外，在 SH模式下的漏波有低耦合系数，从而成为不期望的波。
图13A和图13B是根据第一实施方式的第一变型和第二变型的谐振器的平面图。如图13A所例示的，在第一实施方式的第一变型中，边缘区域32中的电极指12的宽度大于中心区域30中的宽度。其它结构与第一实施方式的那些结构相同，进而省略了描述。在第一实施方式的第一变型中，边缘区域32中的电极指12有大宽度，因此使得边缘区域32中的声速小于第一实施方式的声速。
如图13B所例示的，在第一实施方式的第二变型中，间隙区域34中的电极指12 的宽度方向44与方向46至48平行。如上所述，方向44被自由地选择。第一实施方式的间隙区域34中的声速大于第一实施方式的第二变型的声速。因此。为了将声波限制在交叠区域36中，第一实施方式比第一实施方式的第二变型更优选。
第一实施方式的第一变型的通过特性被测量。边缘区域32中的占空比被调整为60％。其它实验条件与第一实施方式的那些实验条件相同。图14A和图14B是第一实施方式、第一实施方式的第一变型和第四比较例的谐振器的通过特性的曲线图。图 14A是当谐振器被连接为梯形滤波器的串联谐振器时通过特性的曲线图，并且图14B 是当谐振器被连接为梯形滤波器的并联谐振器时通过特性的曲线图。如图14A和图 14B所例示的，与第一实施方式相比，第一实施方式的第一变型减少不期望的横向模式波。这是因为第一实施方式的第一变型的边缘区域32中的声速小于第一实施方式的声速。
图15是根据第五比较例的谐振器的平面图。如图15所例示的，在第五比较例中，角度θ1是5°并且角度θ2是0°。因此，方向46至48与X轴取向平行。边缘区域32 中的电极指12的宽度方向42与X轴取向平行。中心区域30中的电极指12的宽度方向40相对于X轴取向以角度θ1倾斜。其它结构与第一实施方式的第一变型的那些结构相同，进而省略了描述。第五比较例的通过特性被测量。实验条件与第一实施方式的第一变型的那些实验条件的不同之处在于角度θ2是0°。
图16A和图16B是第一实施方式的第一变型和第五比较例的谐振器的通过特性的曲线图。图16A是当谐振器被连接为梯形滤波器的串联谐振器时通过特性的放大图，并且图16B是当谐振器被连接为梯形滤波器的并联谐振器时通过特性的放大图。箭头指示不期望的SH模式波。如图16A所例示的，不期望的SH模式波的大小在第五比较例中是1.5dB，而在第一实施方式的第一变型中是0.4dB。如图16B所例示的，不期望的SH模式波的大小在第五比较例中是0.6dB，而在第一实施方式的第一变型中是0.23dB。如上所述，与第五比较例相比，第一实施方式的第一变型减少不期望的横向模式波。这是因为，在第一实施方式的第一变型中的中心区域30中的电极指 12的宽度方向比在第五比较例中的中心区域30中的电极指12的宽度方向更靠近X 轴取向。
图17A和图17B分别是根据第一实施方式和第一实施方式的第一变型的谐振器的平面图。如图17A和图17B所例示的，第一实施方式和第一实施方式的第一变型的谐振器中的每一个可以包括在IDT 10的两侧处的反射器20。在反射器20中，与在IDT 10中一样，边缘区域32中的电极指相对于中心区域30中的电极指以角度θ1 倾斜。反射器20是短路光栅，并且反射器20的电极指的两端连接至汇流条。其它结构与图7A和图13A所例示的那些结构相同，进而省略了描述。
图18A和图18B是根据第一实施方式和第一实施方式的第一变型的另选的谐振器的平面图。如图18A和图18B所例示的，反射器20的电极指在间隙区域34中交替地开放。其它结构与图17A和图17B所例示的那些结构相同，进而省略了描述。
第一实施方式及其变型使边缘区域32中的电极指12相对于中心区域30中的电极指12倾斜，使得在边缘区域32中的电极指12的宽度方向42上的节距PT2大于在中心区域30中的电极指12的宽度方向40上的节距PT1，如图8所例示的，当各向异性系数γ为正时。这如图4A所例示的那样使得边缘区域32中的声速能够小于中心区域30中的声速。因此，不期望的横向模式波如图2A、图12A和图12B所例示的那样减少了。
中心区域30中的电极指12的宽度方向40的自由选择引起不期望的SH模式波的增加。中心区域30主要影响声波器件的特性，进而中心区域30中的不期望的波的减少比边缘区域32中的不期望的波的减少更有效以减少总的不期望的波。因此，使中心区域30中的电极指12的宽度方向40与压电衬底18的X轴取向之间的角度变得小于边缘区域32中的电极指12的宽度方向42与X轴取向之间的角度。这使得能够如图6A、图6B、图16A和图16B所例示的那样减少不期望的SH模式波。另外，使中心区域30中的电极指12的宽度方向40变得与X轴取向近似平行。这使得能够进一步减少不期望的SH模式波。
如图8所例示的，当使边缘区域32中的节距PT2变得大于中心区域30中的节距PT1时，边缘区域32与中心区域30之间的边界的方向48与边缘区域32中的电极指12的宽度方向42平行。
边缘区域32位于中心区域30的两侧处，并且位于中心区域30的两侧处的边缘区域32中的电极指12的宽度方向42彼此平行。这个结构使得在两侧处的边缘区域 32中的声速能够近似相同。因此，减少的是由于其中在两侧处的边缘区域32中的声速彼此不同的不对称结构而导致的二次失真。随着边缘区域32的宽度方向42与X 轴取向的倾斜角增加，边缘区域32中的不期望的SH模式波增加。例如，当在两侧处的边缘区域32中的电极指12朝向同一侧倾斜时(例如，当在图7A中上下边缘区域32中的电极指12皆向右倾斜时)，不期望的波增加。通过使在两侧处的边缘区域 32中的宽度方向42彼此平行而减少边缘区域32中的不期望的波的效果。
汇流条14的延伸方向48优选地与边缘区域32中的电极指12的宽度方向42平行。这个结构使得间隙区域34中的宽度能够为均匀的。
如图7A和图8所例示的，边缘区域32中的电极指12的占空比优选地等于中心区域30中的电极指12的占空比。这使得声波器件能够被容易地设计。
如图13A所例示的，边缘区域32中的电极指12的占空比优选地大于中心区域 30中的电极指12的占空比。这使得能够如图14A和图14B所例示的那样进一步减少不期望的横向模式波。
在第一实施方式及其变型中，压电衬底18的晶轴取向是X轴取向。当电极指12 的宽度方向从晶轴取向倾斜时，容易地生成不期望的波。因此，需要中心区域30中的电极指12的宽度方向40与压电衬底18的晶轴取向之间的角度小于边缘区域32 中的电极指12的宽度方向42与晶轴取向之间的角度。
当压电衬底18是旋转的Y切割X传播铌酸锂衬底并且电极指12的宽度方向从 X轴取向倾斜时，容易地生成不期望的波。因此，在这样的压电衬底18中，使中心区域30中的电极指12的宽度方向40变得比边缘区域32中的电极指12的宽度方向 42更靠近X轴取向。
中心区域30主要地影响声波器件的特性，进而中心区域30的宽度W30优选地大于边缘区域32的宽度W32。宽度W30优选地大于宽度W32的两倍，并且更优选地大于宽度W32的10倍。
第二实施方式
第二实施方式描述了各向异性系数γ为负的情况。图19A和图19B分别是根据第二实施方式和第二实施方式的第一变型的谐振器的平面图。如图19A所例示的，中心区域30中的电极指12的宽度方向40与方向46至48平行。如图10B所例示的，这使边缘区域32中的电极指12的节距PT2变得小于中心区域30中的节距PT1。边缘区域32中的声速大于在中心区域30中的声速。因此，不期望的横向模式波减少了。其它结构与第一实施方式的那些结构相同，并且省略了描述。
如图19B所例示的，中心区域30中的电极指12的占空比被调整为大于边缘区域32中的占空比。这进一步减小中心区域30中的声速。因此，不期望的横向模式波减少了。间隙区域34中的电极指12被使得具有大宽度。这减小间隙区域34中的声速。因此，声波由交叠区域36限定。其它结构与第二实施方式的那些结构相同，进而省略了描述。
图20A和图20B是根据第二实施方式的第二变型和第三变型的谐振器的平面图。如图20A所例示的，间隙区域34中的电极指12的宽度方向44与中心区域30中的电极指12的宽度方向40平行。这个结构减小间隙区域34中的声速。因此，声波由交叠区域36限定。其它结构与第二实施方式的那些结构相同，进而省略了描述。
如图20B所例示的，虑设电极指17形成在间隙区域34中。这个结构减小间隙区域34中的声速。因此，声波由交叠区域36来限定。其它结构与第二实施方式的第一变型的那些结构相同，并且省略了描述。
第二实施方式及其变型使边缘区域32中的电极指12相对于中心区域30中的电极指12倾斜，使得在边缘区域32中的电极指12的宽度方向42上的节距小于在中心区域30中的电极指12的宽度方向40上的节距。这个结构使得边缘区域32中的声速能够大于中心区域30中的声速。因此，不期望的横向模式波如图2B所例示的那样减少了。中心区域30中的电极指12的宽度方向40与压电衬底18的X轴取向之间的角度小于边缘区域32中的电极指12的宽度方向42与X轴取向之间的角度。这个结构使得能够减少SH模式波。位于中心区域30的两侧处的边缘区域32中的电极指 12的宽度方向42彼此平行。这个结构减少不期望的波。
当边缘区域32中的节距P2如图10B所例示的那样小于中心区域30中的节距P1 时，边缘区域32和中心区域30中的延伸方向48与中心区域30中的电极指12的宽度方向40平行。
如图19B所例示的，使边缘区域32中的电极指12的占空比变得小于中心区域 30中的电极指12的占空比。这个结构进一步减少不期望的横向模式波。
作为示例，第一实施方式和第二实施方式及其变型将Y切割X传播铌酸锂衬底用于压电衬底18，但是压电衬底18可以是Y切割X传播钽酸锂衬底。Y切割X传播钽酸锂衬底有负的各向异性系数γ，进而第二实施方式及其变型的使用是优选的。当压电衬底18是Y切割X传播钽酸锂衬底并且声波器件的各向异性系数γ由于重金属膜28而为正的时，第一实施方式及其变型的使用是优选的。
第三实施方式
第三实施方式制作包括根据第一实施方式和第二实施方式及其变型中的任一个的谐振器的滤波器。图21是根据第三实施方式的滤波器的电路图。如图21所例示的，第三实施方式的滤波器是梯式滤波器。串联谐振器S1至S4串联连接在输入端子Tin 与输出端子Tout之间。并联谐振器P1至P3并联连接在输入端子Tin与输出端子Tout 之间。
图22A和图22B是第三实施方式和第六比较例中的滤波器芯片的平面图。如图 22A和图22B所例示的，滤波器芯片50包括形成在压电衬底18上的串联谐振器S1 至S4以及并联谐振器P1至P3。谐振器S1至S4以及谐振器P1至P3通过线24电互连。要连接至线24的凸块26被形成。凸块26对应于输出端子Tin、输出端子Tout 和接地端子。
第三实施方式和第六比较例对于压电衬底18使用旋转127.86°的Y切割X传播LiNbO3衬底，对于谐振器的金属膜28的材料使用铜，并且对于介电膜22的材料使用氧化硅。各向异性系数γ是正的。第三实施方式的条件如下。
中心区域30中的占空比：50％
边缘区域32中的占空比：60％
边缘区域32的宽度W32：1.4λ
间隙区域34的宽度W34：2.5λ
角度θ1：5°
角度θ2：5°
第六比较例的条件如下。
IDT的占空比：50％
间隙区域34的宽度W34：0.5μm，包括长度为2λ的虚设电极
角度θ1：0°
角度θ2：0°
谐振器中的每一个的其它条件在第三实施方式和第六比较例两者中被优化。
如上所述，在第三实施方式和第六比较例这二者中，中心区域30中的电极指12 的宽度方向40对应于X轴取向。在第三实施方式中，电极指12倾斜，使得边缘区域32中的电极指12的节距大于中心区域30中的电极指12的节距。在第六比较例中，边缘区域32中的电极指12的延伸方向与中心区域30中的电极指12的延伸方向相同。
图23A是安装在多层衬底上的滤波器芯片的横截面图，并且图23B是将被安装在多层衬底上的滤波器芯片的立体图。多层衬底60包括陶瓷层60a和陶瓷层60b。金属层62a形成在陶瓷层60a上，金属层62b形成在陶瓷层60a与陶瓷层60b之间，并且金属层62c形成在陶瓷层60b下方。金属层62a包括凸块结合至的焊盘。金属层 62b包括线。金属层62c包括脚焊盘。分别穿透陶瓷层60a和陶瓷层60b的穿透电极 64a和穿透电极64b被形成。如图23B所例示的，滤波器芯片50通过金凸块52结合至金属层62a。金属层62a通过穿透电极64a、金属层62b和穿透电极64b电耦合至金属层62c。
图24A是第三实施方式和第六比较例中的通过特性的曲线图，并且图24B是群延迟的曲线图。如图24A和图24B所例示的，在第六比较例中，在滤波器的通带中观察到由箭头指示的由于不期望的波而导致的响应。在第三实施方式中，不期望的波减少了。
如上所述，将根据第一实施方式和第二实施方式及其变型中的任一个的谐振器用于滤波器使得能够减少通带中的不期望的波，并且在通带中实现平滑特性。
第四实施方式
第四实施方式制作包括根据第一实施方式和第二实施方式及其变型中的任一个的谐振器的另选的滤波器。图25A和图25B是根据第四实施方式和第七比较例的滤波器芯片的平面图。如图25A和图25B所例示的，滤波器芯片50包括形成在压电衬底18上的串联谐振器S1至S4以及并联谐振器P1至P3。谐振器S1至S4以及谐振器P1至P3通过线24电互连。第四实施方式的条件与第三实施方式的那些条件相同。第七比较例与第四实施方式的不同之处在于角度θ2是0°。谐振器中的每一个的其它条件在第四实施方式和第七比较例这二者中被优化。
如上所述，在第四实施方式中，中心区域30中的电极指12的宽度方向40对应于X轴取向，而在第七比较例中，边缘区域32中的电极指12的宽度方向42对应于X 轴取向并且中心区域30中的电极指12的宽度方向40从X轴取向以5°的角度θ2倾斜。
图26是第四实施方式和第七比较例的通过特性的曲线图。如图26所例示的，在第七比较例中，在通带中观察到从0.5dB到2dB变动的由于不期望的波而导致的响应。在第四实施方式中，不期望的波减少了。
如第三实施方式和第四实施方式所描述的，边缘区域32中的电极指12相对于中心区域30中的电极指12倾斜，使得在边缘区域32中的电极指12的宽度方向42上的节距大于在中心区域30中的电极指12的宽度方向42上的节距。中心区域30中的电极指12的宽度方向40被调整为比边缘区域32中的电极指12的宽度方向42更靠近 X轴取向。这个结构使得能够如图24A、图24B和图26所例示的那样减少不期望的波。
在第三实施方式和第四实施方式中，包括在滤波器中的所有谐振器是第一实施方式的第一变型的谐振器，但是需要该滤波器包括根据第一实施方式和第二实施方式及其变型中的任一个的至少一个谐振器。图27A、27B、27C、28A、28B和28C是包括在第三实施方式的滤波器中的示例性谐振器的平面图。如图27A所例示的，滤波器中的谐振器中的一个或更多个可以是其中汇流条14的延伸方向对应于X轴取向并且电极指12的延伸方向与汇流条14的延伸方向垂直的切趾型谐振器。如图27B所例示的，滤波器中的这些谐振器中的一个或更多个可以是其中汇流条14的延伸方向对应于X轴取向并且电极指12的延伸方向从与汇流条14的延伸方向垂直的方向倾斜的切趾型谐振器。如图27C所例示的，滤波器中的这些谐振器中的一个或更多个可以是其中汇流条14的延伸方向从X轴取向倾斜并且电极指12的延伸方向从与汇流条14的延伸方向垂直的方向倾斜的切趾型谐振器。
如图28A所例示的，滤波器中的这些谐振器中的一个或更多个可以是其中汇流条14的延伸方向对应于X轴取向并且电极指12的延伸方向与汇流条14的延伸方向垂直的谐振器。如图28B所例示的，滤波器中的这些谐振器中的一个或更多个可以是其中汇流条14的延伸方向对应于X轴取向并且边缘区域32中的电极指12的延伸方向从中心区域30中的电极指12的延伸方向倾斜的谐振器。如图28C所例示的，滤波器中的这些谐振器中的一个或更多个可以是其中汇流条14的延伸方向从X轴取向倾斜并且边缘区域32中的电极指12的延伸方向从中心区域30中的电极指12的延伸方向倾斜的谐振器。
梯式滤波器中的串联谐振器和并联谐振器的数量被自由地选择。这些实施方式使用梯式滤波器作为滤波器的示例，但是滤波器可以是多模式滤波器。此外，包括根据第一实施方式和第二实施方式及其变型中的任一个的谐振器的滤波器可以被用于双工器的发送滤波器和接收滤波器中的至少一个。此外，包括根据第一实施方式和第二实施方式及其变型中的任一个的谐振器的滤波器可以被用于通信模块。
实施方式将包括形成在压电衬底18上的介电膜22的瑞利式声波器件用于说明，但是声波器件可以是其中除保护膜之外未形成介电膜22的漏式声波器件。介电膜22 可以是单层的或多层的。包括单层介电膜的声波器件包括漏式表面声波器件、乐甫波器件和边界声波器件。包括多层介电膜22的声波器件包括漏式表面声波器件、瑞利式表面声波器件、乐甫波器件和边界声波器件。
包括结合在蓝宝石衬底上的钽酸锂衬底的声波器件或包括覆盖压电衬底的第一表面或第二表面的介电膜(诸如氧化硅膜)的声波器件具有极好的温度特性。然而，在这样的声波器件中，容易地生成新的体波和/或不期望的横向模式波。因此，优选对这样的声波器件应用第一至第四实施方式及其变型。
尽管已经详细地描述了本发明的实施方式，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，能够对其做出各种改变、替换和变更。

Claims (13)

1.一种声波器件，该声波器件包括：
压电衬底；以及
叉指换能器IDT，该IDT形成在所述压电衬底上，包括电极指并且激发声波，
其中，各向异性系数是正的，
所述IDT的所述电极指彼此交叠的交叠区域包括在所述电极指的延伸方向上位于所述交叠区域的中心的中心区域以及在所述延伸方向上位于所述中心区域的两侧的边缘区域，
所述中心区域中的所述电极指和所述边缘区域中的所述电极指被连续地形成，
所述边缘区域中的所述电极指相对于所述中心区域中的所述电极指倾斜，使得所述边缘区域中的所述电极指的宽度方向上的节距大于所述中心区域中的所述电极指的宽度方向上的节距，并且
所述中心区域中的所述电极指的宽度方向与所述压电衬底的晶轴取向之间的角度小于所述边缘区域中的所述电极指的宽度方向与所述晶轴取向之间的角度。
2.根据权利要求1所述的声波器件，其中
所述边缘区域与所述中心区域之间的边界与所述边缘区域中的电极指的宽度方向平行。
3.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中
所述中心区域中的电极指的所述宽度方向与所述晶轴取向平行。
4.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中
位于所述中心区域的两侧的所述边缘区域中的所述电极指的宽度方向彼此平行。
5.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中
所述IDT包括汇流条，并且
所述汇流条的延伸方向与所述边缘区域中的所述电极指的宽度方向平行。
6.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中
所述边缘区域中的所述电极指的占空比等于所述中心区域中的所述电极指的占空比。
7.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中
所述边缘区域中的所述电极指的占空比大于所述中心区域中的所述电极指的占空比。
8.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中
所述压电衬底是旋转的Y切割X传播铌酸锂衬底，并且
所述晶轴取向是所述压电衬底的X轴取向。
9.根据权利要求8所述的声波器件，该声波器件还包括：
氧化硅膜，该氧化硅膜形成在所述压电衬底上以覆盖所述IDT。
10.一种声波器件，该声波器件包括：
压电衬底；以及
叉指换能器IDT，该IDT形成在所述压电衬底上，包括电极指并且激发声波，
其中，各向异性系数是负的，
所述IDT的所述电极指彼此交叠的交叠区域包括在所述电极指的延伸方向上位于所述交叠区域的中心的中心区域以及在所述延伸方向上位于所述中心区域的两侧的边缘区域，
所述中心区域中的所述电极指和所述边缘区域中的所述电极指被连续地形成，
所述边缘区域中的所述电极指相对于所述中心区域中的所述电极指倾斜，使得所述边缘区域中的所述电极指的宽度方向上的节距小于所述中心区域中的所述电极指的宽度方向上的节距，
所述中心区域中的所述电极指的宽度方向与所述压电衬底的晶轴取向之间的角度小于所述边缘区域中的所述电极指的宽度方向与所述晶轴取向之间的角度，并且
位于所述中心区域的两侧的所述边缘区域中的所述电极指的宽度方向彼此平行。
11.根据权利要求10所述的声波器件，其中
所述边缘区域与所述中心区域之间的边界与所述中心区域中的所述电极指的宽度方向平行。
12.根据权利要求10或11所述的声波器件，其中
所述边缘区域中的所述电极指的占空比小于所述中心区域中的所述电极指的占空比。
13.根据权利要求1、2、10和11中的任一项所述的声波器件，该声波器件还包括：
滤波器，该滤波器包括所述IDT。
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