CN109004914B - 一种声表面波器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声表面波器件，将叉指换能器母线之间划分为间隙区域、边缘区域以及中间区域，从任一母线指向两条母线之间的方向依次为间隙区域、边缘区域以及中间区域。通过在压电基板与电极之间设置被电极覆盖的山丘层可以使得间隙区域的声波速度大于中间区域的声波速度，并且中间区域的声波速度大于边缘区域的声波速度。通过上述设置可以使得叉指换能器之间传播的波形过滤为活塞波形，从而将非活塞波形的其余波形过滤，进而有效减少声表面波器件的寄生模式，使得声表面波器件具有较高的品质因子。本发明还提供了一种声表面波器件的制备方法，通过该方法做制备的声表面波器件同样具有上述有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及声波器件领域，特别是涉及一种声表面波器件及其制备方法。
背景技术
随着近年来科技不断的进步，声表面波器件得到了极大的发展。所谓声表面波，即在压电固体材料表面产生和传播、且振幅随深入固体材料的深度增加而迅速减小的弹性波。相比于沿固体介质内部传播的体声波，声表面波具有两个显著特点：一是能量密度高，其中约90％的能量集中于厚度等于一个波长的表面薄层中；二是传播速度慢，约为纵波速度的45％，是横波速度的90％。
基于上述声表面波的特点，在现阶段声表面波器件能实现多种复杂信号处理功能，时间带宽积大，动态范围大，并且具有体积小、重量轻、稳定可靠、易于大批量生产且重复性好等优点，相应的声表面波器件通常作为谐振器使用，具有广阔的应用前景。
但是由于声表面波自身的特点，会产生较多的寄生模式，从而降低声表面波器件的品质因子。在现有技术中，他通常会使用变迹法来提高声表面波器件的品质因子。
但是在现有技术中，通过变迹法不能有效减少寄生模式的数量，从而对于声表面波器件的品质因子提升效果有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种声表面波器件，具有较高的品质因子；本发明的另一目的在于提供一种声表面波器件的制备方法，通过该方法制备出的声表面波器件具有较高的品质因子。
为解决上述技术问题，本发明提供一种声表面波器件，包括压电基板和叉指换能器；
所述叉指换能器位于所述压电基板的第一表面；其中，所述叉指换能器包括相对设置的两条母线，两条所述母线之间设置有至少两条电极，所述电极包括与任一所述母线相接触的第一端部、与所述第一端部相对的第二端部以及位于所述第一端部和所述第二端部之间的中间部；所述第二端部与另一所述母线之间具有间隙，所述间隙形成沿所述母线延长线的方向延伸的间隙区域；
所述第二端部形成沿所述母线延长线的方向延伸的边缘区域，所述中间部形成沿所述母线延长线的方向延伸的中间区域；所述压电基板的第一表面被所述电极覆盖的区域设置有具有预设体波声速的山丘层，所述电极覆盖所述山丘层，以使所述间隙区域的声波速度大于所述中间区域的声波速度，并且所述中间区域的声波速度大于所述边缘区域的声波速度。
可选的，所述山丘层包括至少两层子山丘层；所述子山丘层沿所述压电基板的所述第一表面向上依次设置；任一所述子山丘层沿垂直于所述母线延长线方向的长度均不相同。
可选的，所述山丘层位于所述边缘区域，所述山丘层的体波声速小于或等于所述电极的体波声速。
可选的，所述山丘层位于所述中间区域，所述山丘层的体波声速大于所述电极的体波声速。
可选的，所述声表面波器件还包括：
沿所述母线延长线方向位于所述叉指换能器两侧的反射栅。
可选的，所述声表面波器件包括：
至少两个所述叉指换能器；
沿所述母线延长线方向位于任一所述叉指换能器两侧的反射栅；
所述叉指换能器相互耦合。
本发明还提供了一种声表面波器件的制备方法，所述方法包括：
在压电基板第一表面的预设区域设置具有预设体波声速的山丘层；
在设置有所述山丘层的压电基板的第一表面设置叉指换能器，以形成所述声表面波器件；其中，所述叉指换能器包括相对设置的两条母线，两条所述母线之间设置有至少两条电极，所述电极包括与任一所述母线相接触的第一端部、与所述第一端相对的第二端部以及位于所述第一端部和所述第二端部之间的中间部；所述第二端部与另一所述母线之间具有间隙，所述间隙形成沿所述母线延长线的方向延伸的间隙区域；所述第二端部形成沿所述母线延长线的方向延伸的边缘区域，所述中间部形成沿所述母线延长线的方向延伸的中间区域；所述电极覆盖所述山丘层，以使所述间隙区域的声波速度大于所述中间区域的声波速度，同时所述中间区域的声波速度大于所述边缘区域的声波速度。
可选的，所述在压电基板第一表面的预设区域设置具有预设体波声速的山丘层包括：
在所述压电基板的第一表面溅射所述山丘层；
刻蚀所述山丘层，以在所述压电基板第一表面的预设区域留有所述山丘层。
可选的，所述在压电基板第一表面的预设区域设置具有预设体波声速的山丘层包括：
在所述压电基板的第一表面设置胶层；
刻蚀所述胶层，以暴露所述压电基板第一表面的预设区域；
在刻蚀所述胶层之后，在所述压电基板的第一表面溅射所述山丘层；
剥离所述胶层，以在所述压电基板第一表面的预设区域留有所述山丘层。
可选的，在所述在设置有所述山丘层的压电基板的第一表面设置叉指换能器之后，所述方法还包括：
在所述压电基板的第一表面设置温度补偿层，所述温度补偿层覆盖所述叉指换能器。
本发明所提供的一种声表面波器件，将叉指换能器母线之间划分为间隙区域、边缘区域以及中间区域，其中从任一母线指向两条母线之间的方向依次为间隙区域、边缘区域以及中间区域。通过在压电基板与电极之间设置被电极覆盖的山丘层可以使得间隙区域的声波速度大于中间区域的声波速度，并且中间区域的声波速度大于边缘区域的声波速度。通过上述设置可以使得叉指换能器之间传播的波形过滤为活塞波形，即使得叉指换能器之间波形的传播模式符合活塞波形的模式，从而将非活塞波形的其余波形过滤，进而有效减少声表面波器件的寄生模式，可以获得平坦的传播波形，即活塞波形，使得声表面波器件具有较高的品质因子。
本发明还提供了一种声表面波器件的制备方法，通过该方法做制备的声表面波器件同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1为现有技术中声表面波器件的俯视图；
图2为本发明实施例所提供的一种声表面波器件的俯视图；
图3为本发明实施例所提供的一种声表面波器件的侧视截面图；
图4为本发明实施例所提供的一种声表面波器件的正视截面图；
图5为本发明实施例所提供的另一种声表面波器件的侧视截面图；
图6为本发明实施例所提供的第一种具体的声表面波器件的俯视图；
图7为本发明实施例所提供的第一种具体的声表面波器件的侧视截面图；
图8为本发明实施例所提供的第二种具体的声表面波器件的俯视图；
图9为本发明实施例所提供的第二种具体的声表面波器件的侧视截面图；
图10为本发明实施例所提供的第三种具体的声表面波器件的俯视图；
图11为本发明实施例所提供的第三种具体的声表面波器件的侧视截面图；
图12为本发明实施例所提供的另一种具体的声表面波器件的俯视图；
图13为本发明实施例所提供的再一种具体的声表面波器件的俯视图；
图14为图13中声表面波器件构成的滤波器的结构拓扑图；
图15为本发明实施例所提供的一种声表面波器件制备方法的流程图。
图中：1.压电基板、2.母线、3.电极、31.第一端部、32.第二端部、4.山丘层、41.子山丘层、5.温度补偿层、6.反射栅、61.导电片、70.滤波器、71.串联谐振器、72.并联谐振器。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种声表面波器件。在现有技术中，通常选用变迹法来提高声表面波器件的品质因子。所谓变迹法即叉指换能器中相对的两个电极之间的开口在两条母线之间的位置发生规律的变化，如图1所示，图1为现有技术中声表面波器件的俯视图。在图1中，从左到右，在叉指换能器中相对的两个电极之间的开口依次从中部向母线分布，再从接近母线的位置向中部分布。但是叉指换能器中相对的两个电极之间的开口的位置对于波形具有明显的影响，将两个电极之间的开口的位置沿母线方向变化则对应着多种波形，从而在声波传递的过程中就会在不同的频率处出现多种不同的波形，从而降低声表面波器件的品质因子。
而本发明所提供的一种声表面波器件，将叉指换能器母线之间划分为间隙区域、边缘区域以及中间区域，其中从任一母线指向两条母线之间的方向依次为间隙区域、边缘区域以及中间区域。通过在压电基板与电极之间设置被电极覆盖的山丘层可以使得间隙区域的声波速度大于中间区域的声波速度，并且中间区域的声波速度大于边缘区域的声波速度。通过上述设置可以使得叉指换能器之间传播的波形过滤为活塞波形，即使得叉指换能器之间波形的传播模式符合活塞波形的模式，从而将非活塞波形的其余波形过滤，进而有效减少声表面波器件的寄生模式，可以获得平坦的传播波形，即活塞波形，使得声表面波器件具有较高的品质因子。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参考图2、图3、图4与图5，图2为本发明实施例所提供的一种声表面波器件的俯视图；图3为本发明实施例所提供的一种声表面波器件的侧视截面图；图4为本发明实施例所提供的一种声表面波器件的正视截面图；图5为本发明实施例所提供的另一种声表面波器件的侧视截面图。
参见图2，图3与图4，在本发明实施例中，所述正表面波器件包括压电基板1和叉指换能器，所述叉指换能器位于所述压电基板1的第一表面。
上述压电基板1通常是由压电材料制作而成的基板。所谓压电基板1，当对压电基板1施加压力时，可以在压电基板1的两端产生电压，即正压电效应；相应的当对压电基板1施加电压时，压电基板1可以产生相应的形变，即逆压电效应。当对压电基板1施加变化的电压，例如交流电压时，可以使得压电基板1发生振动，从而在压电基板1表面产生声波。
通常情况下，应用在声表面波器件中的压电基板1通常具有一个可以产生以及传递声波的表面，该表面即为本发明实施例中所述压电基板1的第一表面。在压电基板1的第一表面中设置有叉指换能器。
上述压电基板1的材质可以具体为石英、氮化铝、蓝宝石、LN(铌酸锂，LiNbO3)、LT(钽酸锂，LiTaO3)等等，有关压电基板1的具体材质可以参照现有技术，在本发明实施例中并不做具体限定。
由于上述压电基板1的第一表面可以产生以及传递声波，相应的叉指换能器需要设置在压电基板1的第一表面。在本发明实施例中，所述叉指换能器包括相对设置的两条母线2，两条所述母线2之间设置有至少两条电极3，所述电极3包括与任一所述母线2相接触的第一端部31、与所述第一端部31相对的第二端部32以及位于所述第一端部31和所述第二端部32之间的中间部；所述第二端部32与另一所述母线2之间具有间隙。
所谓叉指换能器，主要用于接收电信号，并将电信号转换成声信号；或者是接收声信号，并将接收的声信号转换成电信号。具体的，叉指换能器具有两条相对设置的母线2，通常情况下两条母线2相互平行。当通过母线2向声表面波器件传递电信号时，可以引起压电基板1的振动从而在两条母线2之间产生声信号；上述叉指换能器接收到声信号时，可以引起压电基板1的振动从而产生电信号，该电信号可以从母线2中引出压电基板1。
在上述母线2之间设置有至少两条电极3，所述电极3通常为矩形，通常情况下电极3的长边延长线方向会与母线2的延长线的方向相互垂直，且多条电极3会相互平行，同时相邻电极3之间留有一定的空隙。在本发明实施例中，电极3需要与一条母线2相互接触以实现电连接。上述电极3通常具有两个端部，分别为第一端部31和第二端部32，而在第一端部31和第二端部32之间为中间部。其中，第一端部31会与一条母线2相互接触，而第二端部32会与另一条母线2之间留有一定的间隙。需要说明的是，作为叉指换能器，当一条电极3的第一端部31与其中一条母线2相互接触时，与该电极3相邻的电极3的第一端部31需要与另一条母线2相互接触。需要说明的是，上述电极3与母线2之间通常为一体化结构，但是电极3以及母线2的延伸方向以及作用等通常存在差异。
在本发明实施例中，所述间隙形成沿所述母线2延长线的方向延伸的间隙区域；所述第二端部32形成沿所述母线2延长线的方向延伸的边缘区域，所述中间部形成沿所述母线2延长线的方向延伸的中间区域。
上述电极3第二端部32与母线2之间的间隙形成沿所述母线2延长线的方向延伸的间隙区域。需要说明的是，上述间隙区域为一个连续的区域，并不仅仅由上述间隙构成，通常来说，上述间隙区域还覆盖有电极3的第一端部31中靠近母线2的部分区域。通常情况下，在两条母线2之间会形成两个间隙区域，两个间隙区域相互平行，且位于两条母线2之间最贴近母线2的区域。
上述电极3的第二端部32形成沿所述母线2延长线的方向延伸的边缘区域。与间隙区域相类似，上述边缘区域同样为一个连续的区域。通常来说，上述边缘区域除了覆盖有电极3的第二端部32，通常还覆盖有电极3的第一端部31中靠近中间部的部分区域。通常情况下，在两条母线2之间会形成两个边缘区域，两个边缘区域相互平行，所述两个边缘区域位于两个间隙区域之间最贴近间隙区域的区域。
上述电极3的中间部形成沿所述母线2延长线的方向延伸的中间区域。与间隙区域和边缘区域相类似，上述中间区域同样为一个连续的区域。通常情况下，在两条母线2之间会形成一个中间区域，该中间区域位于两个边缘区域之间。通常情况下，上述间隙区域、边缘区域以及中间区域均与母线2相互平行。
有关上述叉指换能器中各个母线2以及各个电极3的具体材质在本发明实施例中并不做具体限定，通常情况下需要母线2以及电极3具有良好的导电性。上述母线2以及电极3在本发明实施例中可以具体为铝、钼、铜、金、铂、银、镍、铬、钨等等金属材质。当然，有关母线2以及电极3的具体材质在本发明你实施例中并不做具体限定，视具体情况而定。
在本发明实施例中，所述压电基板1的第一表面被所述电极3覆盖的区域设置有具有预设体波声速的山丘层4，所述电极3覆盖所述山丘层4，以使所述间隙区域的声波速度大于所述中间区域的声波速度，并且所述中间区域的声波速度大于所述边缘区域的声波速度。
上述山丘层4在本发明实施例中仅仅设置在压电基板1的第一表面被电极3覆盖的区域，同时上述电极3会覆盖山丘层4，即上述电极3会包裹上述山丘层4。同时，相比于不设置本发明实施例所提供的山丘层4的声表面波器件来说，上述山丘层4会将上述电极3向背向压电基板1一侧的方向顶起一个凸起，从而使得本发明实施例所提供的声表面波器件具有类似于山丘形状的表面。
上述山丘层4具有一定的体波声速，可以加速或者减速在两条母线2之间传递的声波的速度。需要说明的是，在声表面波器件工作时，在两条母线2之间所产生的声波通常会沿母线2延长线的方向传递，但是声波不仅仅会在上述电极3与母线2之间的间隙以及相邻两条电极3之间的空隙传递，还会通过上述电极3以及山丘层4在压电基板1的第一表面传递。上述山丘层4可以引起经过山丘层4所传递的声波的速度的变化，从而改变在母线2之间不同区域内声波传递的速度。
具体的，在本发明实施例中，上述山丘层4可以使所述间隙区域的声波速度大于所述中间区域的声波速度，并且所述中间区域的声波速度大于所述边缘区域的声波速度。需要说明的是，上述山丘层4在本发明实施例中可以是由一层单一的材料制备而成，也可以是由多层材料制备而成，即上述山丘层4可以具体为多层的复合材料所构成。
需要说明的是，由于上述电极3与母线2之间间隙的存在，通常来说上述间隙区域的声波速度会最快，上述山丘层4主要用于使得边缘区域中的声波速度小于中间区域的声波速度。有关山丘层4的具体结构将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
当上述两条母线2之间各个区域的声波速度从大到小依次为间隙区域、中间区域、边缘区域时，在两条母线2对应的模式为活塞波形的模式，即在两条母线2之间传递的声波的波形为活塞波形，相应的其余波形的声波将会被滤除，从而可以有效减少声表面波器件中寄生模式的产生，从而获取到平坦波形的声波，即活塞波形的声波。
通常情况下，为了获得期望的活塞波形，同时可以将声波的能量束缚在两条母线2之间，上述间隙的宽度，即上述电极3的第二端部32与母线2之间的间隙沿垂直于母线2延长线方向的长度至少需要大于一个在叉指换能器中传递的声波的波长，作为优选的上述间隙的宽度需要大于三个声波的波长。相应的，上述边缘区域的宽度，即边缘区域沿垂直于母线2延长线方向的长度通常需要大于半个声波的波长，但也不宜过长。通过上述结构，可以使得声表面波器件在工作状态时在叉指换能器中形成清晰的活塞波形，同时可以将声波的能量很好的束缚在两条母线2之间。
作为优选的，在本发明实施例中，所述声表面波器件还包括温度补偿层5，所述温度补偿层5覆盖所述叉指换能器和所述压电基板1的第一表面。
基于声表面波器件的工作原理，温度必然会对声表面波器件的性能造成较大的影响。压电基板1一般具有较大的频率温度系数，当温度升高时，必然会影响压电基板1的振动频率，，以及影响声表面波的传递。为了尽量减少温度对声表面波器件的影响，通常需要在压电基板1的第一表面设置温度补偿层5，该温度补偿层5需要覆盖叉指换能器。
上述温度补偿层5通常需要具有较低的热膨胀系数，从而有效降低声表面波器件对温度的敏感性。通常情况下，上述温度补偿层5为二氧化硅层。当然，上述温度补偿层5还可以具体为其他材质，例如玻璃、氧化钽、在氧化硅中添加了或氟、或碳、或硼等元素而形成的化合物等等，有关温度补偿层5的具体材质在本发明实施例中并不做具体限定。
参见图5，作为优选的，在本发明实施例中，所述山丘层4包括至少两层子山丘层41；所述子山丘层41沿所述压电基板1的所述第一表面向上依次设置；任一所述子山丘层41沿垂直于所述母线2延长线方向的长度均不相同。
在本优选的方案中，山丘层4为复合结构，即在本优选方案中山丘层4包括至少两个子山丘层41，多个子山丘层41沿压电基板1的第一表面向上依次设置，即上述子山丘层41不是沿压电基板1第一表面的水平方向分布，而是沿垂直于第一表面的方向分布，多个子山丘层41相互堆叠设置。
在本优选方案中，任一所述子山丘层41沿垂直于所述母线2延长线方向的长度均不相同。即上述由多个子山丘层41堆叠设置而成的山丘层4通常具有至少一个台阶面，使得山丘层4呈一台阶结构。通常情况下，为了保证设置的方便以及结构的稳定性，越靠近压电基板1的子山丘层41的宽度通常越大，从而使得山丘层4形成台阶面朝向上的台阶结构。上述山丘层4或子山丘层41的宽度即山丘层4或子山丘层41沿垂直于所述母线2延长线方向的长度。
上述具有不同宽度的子山丘层41对应不同的寄生模式，当设置有多个不同宽度的子山丘层41时，可以有针对性的减少声表面波在传递过程中所产生的多种寄生模式，从而进一步的获得平坦的传播波形，即活塞波形。
通常情况下，在本优选方案中，上述山丘层4通常仅包括有两个或三个上述子山丘层41。当然，在本发明实施例中也可以设置更多数量的子山丘层41，有关子山丘层41的具体数量在本发明实施例中并不做具体限定。
上述多个子山丘层41所使用的材料可以相同也可以不同，有关上述子山丘层41的具体材质在本发明实施例中并不做具体限定。无论使用哪种材料的子山丘层41，均需要满足当所述子山丘层41位于边缘区域时，子山丘层41的体波声速需要小于或等于电极3的体波声速；当子山丘层41位于中间区域时，子山丘层41的体波声速需要大于电极3的体波声速。
在本优选方案中，相邻两个子山丘层41之间会形成台阶面。具体的，相邻两个子山丘层41之间可以仅仅只在一个端部处形成台阶面，而另一端部处对齐；也可以是在两个端部处均形成台阶面。有关相邻两个子山丘层41之间的具体位置视具体情况而定，在本发明实施例中并不做具体限定，只要相邻两个子山丘层41之间形成有台阶面即可。
本发明实施例所提供的一种声表面波器件，将叉指换能器母线之间划分为间隙区域、边缘区域以及中间区域，其中从任一母线2指向两条母线2之间的方向依次为间隙区域、边缘区域以及中间区域。通过在压电基板1与电极3之间设置被电极3覆盖的山丘层4可以使得间隙区域的声波速度大于中间区域的声波速度，并且中间区域的声波速度大于边缘区域的声波速度。通过上述设置可以使得叉指换能器之间传播的波形过滤为活塞波形，即使得叉指换能器之间波形的传播模式符合活塞波形的模式，从而将非活塞波形的其余波形过滤，进而有效减少声表面波器件的寄生模式，可以获得平坦的传播波形，即活塞波形，使得声表面波器件具有较高的品质因子。
有关上述声表面波器件中山丘层4的具体结构将在下述发明实施例中做详细介绍。
请参考图6、图7、图8、图9、图10以及图11，图6为本发明实施例所提供的第一种具体的声表面波器件的俯视图；图7为本发明实施例所提供的第一种具体的声表面波器件的侧视截面图；图8为本发明实施例所提供的第二种具体的声表面波器件的俯视图；图9为本发明实施例所提供的第二种具体的声表面波器件的侧视截面图；图10为本发明实施例所提供的第三种具体的声表面波器件的俯视图；图11为本发明实施例所提供的第三种具体的声表面波器件的侧视截面图。
区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，进一步的对山丘层4的结构进行具体限定。其余内容已在上述发明实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。
在本发明实施例中，具体提供三种声表面波器件的具体结构，其中这三种结构的具体差异主要体现在山丘层4的位置以及材质的不同。
第一种：参见图6与图7，所述山丘层4位于所述边缘区域，所述山丘层4的体波声速小于或等于所述电极3的体波声速。
上述山丘层4仅仅分布在压电基板1第一表面的边缘区域，即上述山丘层4仅仅分布在压电基板1第一表面中，边缘区域与被上述电极3覆盖的区域的交界处。在该交界处中，设置有被上述电极3覆盖的山丘层4。为了达到上述边缘区域的声波速度小于上述中间区域的声波速度这一效果，该山丘层4的体波声速需要小于或等于电极3的体波声速。所谓体波声速，即声波在该种介质中传播的速度。相比于中间区域的电极3，此时在边缘区域中山丘层4主要起到一个对声波减速的作用，从而使得边缘区域的声波速度小于中间区域的声波速度。由于间隙区域中间隙的存在，通常情况下间隙区域的声波速度最大，从而实现上述两条母线2之间各个区域的声波速度从大到小依次为间隙区域、中间区域、边缘区域，进而获得活塞波形。
需要说明的是，当上述山丘层4的体波声速小于电极3的体波声速时，上述山丘层必然可以起到对声表面波的减速作用；当上述山丘层4的体波声速等于电极3的体波声速时，相当于增加了位于边缘区域中的电极3的重量以及宽度，相当于增加了在边缘区域中声表面波需要穿透电极3的厚度，从而同样可以对声表面波起到减速的作用。
上述山丘层4的材质具体为钛等具有较低体波声速的材质，当然，上述山丘层4还可以选用其他材质，在本发明实施例中对于山丘层4的具体材质并不做具体限定。需要说明的是，上述山丘层4不需要在压电基板1第一表面中，边缘区域与被上述电极3覆盖的区域的全部交界处设置，即可以仅仅在部分上述边缘区域与被上述电极3覆盖的区域的全部交界处设置。当然，为了使得声波的速度更加的均匀，上述山丘层4通常需要均匀分布在边缘区域与被上述电极3覆盖的区域的全部交界处。
第二种：参见图8与图9，所述山丘层4位于所述中间区域，所述山丘层4的体波声速大于所述电极3的体波声速。
上述山丘层4仅仅分布在压电基板1第一表面的中间区域，即上述山丘层4仅仅分布在压电基板1第一表面中，中间区域与被上述电极3覆盖的区域的交界处。在该交界处中，设置有被上述电极3覆盖的山丘层4。为了达到上述中间区域的声波速度大于上述边缘区域的声波速度这一效果，该山丘层4的体波声速需要大于电极3的体波声速。相比于边缘区域的电极3，此时在中间区域中山丘层4主要起到一个对声波加速的作用，从而使得中间区域的声波速度大于边缘区域的声波速度。由于间隙区域中间隙的存在，通常情况下间隙区域的声波速度最大，从而实现上述两条母线2之间各个区域的声波速度从大到小依次为间隙区域、中间区域、边缘区域，进而获得活塞波形。
上述山丘层4的材质具体为氮化铝、氮化镓等具有较高体波声速的材质，当然，上述山丘层4还可以选用其他材质，在本发明实施例中对于山丘层4的具体材质并不做具体限定。需要说明的是，上述山丘层4不需要在压电基板1第一表面中，中间区域与被上述电极3覆盖的区域的全部交界处设置，即可以仅仅在部分上述中间区域与被上述电极3覆盖的区域的全部交界处设置。当然，为了使得声波的速度更加的均匀，上述山丘层4通常需要均匀分布在中间区域与被上述电极3覆盖的区域的全部交界处。
第三种：参见图10与图11，所述边缘区域和所述中间区域均设置有所述山丘层4，其中，位于所述边缘区域的山丘层4的体波声速需要小于位于所述中间区域的山丘层4的体波声速。
所谓第三种，即将上述两种声表面波器件的结构相结合，在边缘区域中设置体波声速较小的山丘层4，在中间区域设置体波声速较大的山丘层4。通常情况下，位于所述边缘区域的山丘层4的体波声速通常需要小于或等于电极3的体波声速，而位于所述中间区域的山丘层4的体波声速通常需要大于电极3的体波声速。
由于在本种声表面波器件中，仅仅是在压电基板1的第一表面同时设置上述两种声表面波器件的山丘层4。详细内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
为了进一步的降低声表面波器件中边缘区域的声速，可以在上述电极3侧壁位于边缘区域的位置设置凸块，即在电极3位于边缘区域的表面，沿上述母线2的延长线方向设置凸块，该凸块通常与电极3的材质相同。该凸块可以延缓声波在经过该凸块是的速度，即该凸块可以延缓声波在边缘区域中的速度，从而进一步的增加中间区域和边缘区域之间声速的差距。
本发明实施例具体提供了三种声表面波器件中山丘层4的具体结构，均可以实现上述两条母线2之间各个区域的声波速度从大到小依次为间隙区域、中间区域、边缘区域，从而获得活塞波形的传播模式，将非活塞波形的其余波形过滤，使得声表面波器件具有较高的品质因子。
本发明所提供的声表面波器件可以具有多种不同的结构，有关声表面波器件的具体结构将在下述发明实施例中做详细介绍。
请参考图12、图13以及图14，图12为本发明实施例所提供的另一种具体的声表面波器件的俯视图；图13为本发明实施例所提供的再一种具体的声表面波器件的俯视图；图14为图13中声表面波器件构成的滤波器的结构拓扑图。
区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，进一步的对声表面波器件以及声表面器件中的叉指换能器的结构进行具体限定。其余内容已在上述发明实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。
在本发明实施例中，具体提供两种声表面波器件的具体结构，其中这两种结构的具体差异主要体现在叉指换能器之间能量传递方式的不同。
在本发明实施例中，声表面波器件主要作为滤波器使用，此时在压电基板1的第一表面中，通常需要设置有至少两个上述发明实施例中所提供的叉指换能器，每个叉指换能器均需要包括有上述母线2、电极3以及山丘层4。而多个叉指换能器之间可以通过不同的方式进行能量的传递。
第一种，参见图12，所述声表面波器件包括至少两个所述叉指换能器。以图11为例，有三个所述叉指换能器，三个叉指换能器沿所述母线2延长线方向分布；位于沿母线延长线方向两侧的叉指换能器背向另一叉指换能器一侧设置有反射栅6。
上述两个叉指换能器中，位于中间的叉指换能器通常为发射叉指换能器，该叉指换能器主要用于接收电信号，并将电信号转换为声信号；位于两侧的叉指换能器通常为接收叉指换能器，该叉指换能器主要用于接收声信号，并将声信号转换为电信号。由于在叉指换能器中产生的声波是沿母线2的延长线方向传播的，所以上述叉指换能器需要沿母线2延长线方向分布，通常情况下叉指换能器中对应的母线2需要在同一直线上。
为了限制在压电基板1第一表面传播的声波不会从两个叉指换能器的外侧传递出去，即为了将声波限制在所有叉指换能器之间，通常情况下需要将两侧的叉指换能器的外侧，即所述叉指换能器背向另一叉指换能器一侧设置反射栅6。所述反射栅6用于反射声波，即当叉指换能器产生的声波传递至反射栅6时，反射栅6可以将声波反射回叉指换能器。有关反射栅6的具体结构将在后续段落中进行描述，在此不再进行赘述。
在上述结构中，两个叉指换能器之间的能量是通过声波在压电基板1的第一表面横向传播的方式进行传输的。反射栅与叉指换能器共同构成谐振腔，通过声波不同阶次谐振之间的耦合，达到滤波的作用。多个叉指换能器之间通过耦合的形式实现能量的相互传递。具体的，耦合可以分为横向耦合以及纵向耦合两种，多个叉指换能器之间可以通过串并联组合的方式实现耦合。有关具体耦合的方式可以参照现有技术，在本发明实施例中并不做具体限定。上述反射删可以有效增加叉指换能器之间能量传输的效率。
第二种，参见图13以及图14，所述声表面波器件包括一个上述叉指换能器，所述叉指换能器沿所述母线2延长线方向的两端分别设置有反射栅6。
在本结构中，图13为一个谐振器的结构，在该谐振器中设置有一个叉指换能器，为了将声表面波器件所产生的声波束缚叉指换能器中，通常情况下需要叉指换能器的两侧分别设置有反射栅6，从而将声波束缚在叉指换能器中。
上述反射栅6的结构与上述叉指换能器的结构非常相似，只是作为反射栅6，会通过导电片61将两条母线2短路，以实现反射栅6的功能。具体的，若一个叉指换能器中仅仅在边缘区域设置有山丘层4、相应的设置在该叉指换能器侧面的反射栅6中，该反射栅6同样具有母线2、电极3、山丘层4等结构，同时在反射栅6中山丘层4同样仅仅设置在两条母线2之间的边缘区域。与叉指换能器相不同的，仅仅在于在反射栅6中，会通过导电片61将反射栅6中两条母线2短路。将反射栅6的结构设置的与叉指换能器的结构相类似，可以使得反射栅6可以有效的将从叉指换能器中溢出的声波反射回叉指换能器。
上述导电片61通常为金属材质，在本发明实施例中对于导电片61的具体位置以及具体结构并不做具体限定，视具体情况而定。
图14是图13中声表面波器件构成的滤波器的结构拓扑图。在上述结构中，滤波器70包括串联谐振器71和并联谐振器72。串联谐振器71和并联谐振器72均由图12的声表面波器件构成，通过改变不同叉指换能器之间的连接的方式，以及改变串联谐振器71和并联谐振器72的电极对数，孔径大小，金属占空比等等，可以改变声表面波滤波器的谐振频率、带宽等性能参数。
本发明实施例具体提供了两种声表面波器件的具体结构，均可以实现上述两条母线2之间各个区域的声波速度从大到小依次为间隙区域、中间区域、边缘区域，从而获得活塞波形的传播模式，将非活塞波形的其余波形过滤，使得声表面波器件具有较高的品质因子。
下面对本发明所提供的一种声表面波器件的制备方法进行介绍，下文描述的制备方法与上述描述的声表面波器件的结构可以相互对应参照。
请参考图15，图15为本发明实施例所提供的一种声表面波器件制备方法的流程图。
参见图15，在本发明实施例中，所述声表面波器件的制备方法包括：
S101：在压电基板第一表面的预设区域设置具有预设体波声速的山丘层。
在本发明实施例中，具有可以选择多种不同的方式在压电基板第一表面的预设区域设置山丘层，下面将介绍两种设置上述山丘层的方法。
第一种：首先，在所述压电基板的第一表面溅射所述山丘层。其次，刻蚀所述山丘层，以在所述压电基板第一表面的预设区域留有所述山丘层。在刻蚀山丘层之前，通常会在山丘层的表面设置遮蔽层，然后通过曝光等步骤将遮蔽层刻蚀成镂空的结构，在通过该遮蔽层将一部分山丘层刻蚀掉，从而在压电基板第一表面的预设区域留有山丘层。在本步骤中，可以通过溅射设置山丘层，再通过腐蚀液直接对山丘层进行刻蚀。
第二种：首先，在所述压电基板的第一表面设置胶层；其次，刻蚀所述胶层，以暴露所述压电基板第一表面的预设区域；再次，在刻蚀所述胶层之后，在所述压电基板的第一表面溅射所述山丘层；最后，剥离所述胶层，以在所述压电基板第一表面的预设区域留有所述山丘层。在剥离胶层时，通常需要使用特定的溶液浸泡上述胶层，从而将胶层，以及溅射在胶层表面的山丘层剥离，从而实现在电基板第一表面的预设区域留有山丘层。在本步骤中，会先刻蚀胶层，再在胶层表面溅射山丘层，最后通过剥离胶层从而将溅射在胶层表面的山丘层剥离。
除了上述两种方法外，还可以使用其它方法设置上述山丘层，有关山丘层具体的设置方法在本发明实施例中并不做具体限定。本发明实施例可以根据实际情况灵活的选用不同方法设置山丘层。
S102：在设置有山丘层的压电基板的第一表面设置叉指换能器。
其中，所述叉指换能器包括相对设置的两条母线，两条所述母线之间设置有至少两条电极，所述电极包括与任一所述母线相接触的第一端部、与所述第一端相对的第二端部以及位于所述第一端部和所述第二端部之间的中间部；所述第二端部与另一所述母线之间具有间隙，所述间隙形成沿所述母线延长线的方向延伸的间隙区域；所述第二端部形成沿所述母线延长线的方向延伸的边缘区域，所述中间部形成沿所述母线延长线的方向延伸的中间区域；所述电极覆盖所述山丘层，以使所述间隙区域的声波速度大于所述中间区域的声波速度，同时所述中间区域的声波速度大于所述边缘区域的声波速度。
与设置山丘层相类似，在本步骤中，同样可以选用多种方法设置上述叉指换能器，例如通过溅射金属层，在刻蚀上述金属层而得到叉指换能器；或设置通过设置胶层，再在胶层表面溅射金属层，最后通过剥离胶层而得到叉指换能器等等。
除了上述两种方法外，还可以使用其它方法设置上述叉指换能器，有关叉指换能器具体的设置方法在本发明实施例中并不做具体限定。本发明实施例可以根据实际情况灵活的选用不同方法设置叉指换能器。
有关叉指换能器的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
需要说明的是，在本发明实施例中，先在压电基板的第一表面设置山丘层，再在设置有山丘层的压电基板的第一表面设置叉指换能器，其中叉指换能器的电极会覆盖山丘层，具有两点突出的优点：
第一点，通常情况下上述山丘层沿母线延长线方向的长度会小于电极沿母线延长线方向的长度，即山丘层的宽度通常会小于电极的宽度。若先设置上述电极，再在电极的表面设置山丘层，相当于在一个截面较小的物体上设置另一个截面更小的物体，这将使得在制作过程中两个物体的对位极为困难；而本发明实施例中，先设置上述山丘层，再在山丘层的表面设置电极，相当于在一个截面较小的物体上设置另一个截面较大的物体，这将使得在制作过程中两个物体的对位较为简单。
第二点，通常情况下在设置完上述山丘层之后，需要对山丘层的形貌进行微调，例如调整山丘层侧面的角度等等。若先设置上述电极，再在电极的表面设置山丘层，在调整山丘层形貌的时候电极会对调整山丘层形貌这一过程产生干扰，从而不利于山丘层形貌的调整；而本发明实施例中，先设置上述山丘层，再在山丘层的表面设置电极，通常会在设置上述电极之前完成对山丘层形貌的调整，从而避免了电极对这一步骤的干扰。而且由于避免了电极的干扰，也便于生长上述复合结构的山丘层。
S103：在压电基板的第一表面设置温度补偿层，温度补偿层覆盖叉指换能器，以形成声表面波器件。
在本步骤中，通常会采用化学气相沉积等方法设置上述温度补偿层。有关温度补偿层的具体内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
当然，在本发明实施例中，也可以不执行S103这一步骤，即当执行完S102，在压电基板的第一表面设置完上述叉指换能器之后，即可算作制备完成所述声表面波器件。
本发明实施例所提供的一种声表面波器件的制备方法，可以灵活选用多种方法在压电基板的第一表面设置山丘层以及叉指换能器。通过上述方法制备的声表面波器件，可以使得叉指换能器之间波形的传播模式符合活塞波形的模式，从而将非活塞波形的其余波形过滤，进而有效减少声表面波器件的寄生模式，可以获得平坦的传播波形，使得声表面波器件具有较高的品质因子。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种声表面波器件及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种声表面波器件，其特征在于，包括压电基板和叉指换能器；
所述叉指换能器位于所述压电基板的第一表面；其中，所述叉指换能器包括相对设置的两条母线，两条所述母线之间设置有至少两条电极，所述电极包括与任一所述母线相接触的第一端部、与所述第一端部相对的第二端部以及位于所述第一端部和所述第二端部之间的中间部；所述第二端部与另一所述母线之间具有间隙，所述间隙形成沿所述母线延长线的方向延伸的间隙区域；
所述第二端部形成沿所述母线延长线的方向延伸的边缘区域，所述中间部形成沿所述母线延长线的方向延伸的中间区域；所述压电基板的第一表面被所述电极覆盖的区域设置有具有预设体波声速的山丘层，所述电极覆盖所述山丘层，以使所述间隙区域的声波速度大于所述中间区域的声波速度，并且所述中间区域的声波速度大于所述边缘区域的声波速度；
所述山丘层包括至少两层子山丘层；所述子山丘层沿所述压电基板的所述第一表面向上依次设置；任一所述子山丘层沿垂直于所述母线延长线方向的长度均不相同；
具有不同宽度的子山丘层对应不同的寄生模式，以减少声表面波在传递过程中所产生的多种寄生模式。
2.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，所述山丘层位于所述边缘区域，所述山丘层的体波声速小于或等于所述电极的体波声速。
3.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，所述山丘层位于所述中间区域，所述山丘层的体波声速大于所述电极的体波声速。
4.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，所述声表面波器件还包括：
沿所述母线延长线方向位于所述叉指换能器两侧的反射栅。
5.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，所述声表面波器件包括：
至少两个所述叉指换能器；
沿所述母线延长线方向位于任一所述叉指换能器两侧的反射栅；
所述叉指换能器相互耦合。
6.一种声表面波器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在压电基板第一表面的预设区域设置具有预设体波声速的山丘层；
在设置有所述山丘层的压电基板的第一表面设置叉指换能器，以形成所述声表面波器件；其中，所述叉指换能器包括相对设置的两条母线，两条所述母线之间设置有至少两条电极，所述电极包括与任一所述母线相接触的第一端部、与所述第一端相对的第二端部以及位于所述第一端部和所述第二端部之间的中间部；所述第二端部与另一所述母线之间具有间隙，所述间隙形成沿所述母线延长线的方向延伸的间隙区域；所述第二端部形成沿所述母线延长线的方向延伸的边缘区域，所述中间部形成沿所述母线延长线的方向延伸的中间区域；所述电极覆盖所述山丘层，以使所述间隙区域的声波速度大于所述中间区域的声波速度，同时所述中间区域的声波速度大于所述边缘区域的声波速度；
所述山丘层包括至少两层子山丘层；所述子山丘层沿所述压电基板的所述第一表面向上依次设置；任一所述子山丘层沿垂直于所述母线延长线方向的长度均不相同；
具有不同宽度的子山丘层对应不同的寄生模式，以减少声表面波在传递过程中所产生的多种寄生模式。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在压电基板第一表面的预设区域设置具有预设体波声速的山丘层包括：
在所述压电基板的第一表面溅射所述山丘层；
刻蚀所述山丘层，以在所述压电基板第一表面的预设区域留有所述山丘层。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在压电基板第一表面的预设区域设置具有预设体波声速的山丘层包括：
在所述压电基板的第一表面设置胶层；
刻蚀所述胶层，以暴露所述压电基板第一表面的预设区域；
在刻蚀所述胶层之后，在所述压电基板的第一表面溅射所述山丘层；
剥离所述胶层，以在所述压电基板第一表面的预设区域留有所述山丘层。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述在设置有所述山丘层的压电基板的第一表面设置叉指换能器之后，所述方法还包括：
在所述压电基板的第一表面设置温度补偿层，所述温度补偿层覆盖所述叉指换能器。
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