CN113783548A - 谐振器及滤波器 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及滤波器技术领域，公开一种谐振器，包括：压电层、第一电极、第二电极、第三电极和第二电极；压电层一侧与第一电极的一侧连接；第一电极另一侧连接有第三电极；第二电极连接压电层的另一侧；第一电极、第二电极和压电层在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域；第三电极在谐振器的横向方向上位于有效区域之外；第四电极与第二电极连接，第四电极与压电层位于第二电极的同侧且第四电极与第一电极之间绝缘。采用本申请提供的谐振器，能够在谐振器电极变薄的情况下，在不影响谐振器的谐振同时不会增大谐振器的有效电阻。本申请还公开一种滤波器。

Description

谐振器及滤波器
技术领域
本申请涉及滤波器技术领域，例如涉及一种谐振器及滤波器。
背景技术
随着通信技术的演进，数据传输速率的提高，射频通信系统中对滤波器性能的要求也越来越高，其中就包括（1）滤波器功率承受能力要求从原来的29dBm上升到32dBm；（2）载波频率增高，载波频率由原来的最高2.7GHz增加到现在的6.5GHz。谐振器作为滤波器的核心器件，要使载波频率增高需要减小谐振器的尺寸。谐振器尺寸的减小包括谐振器厚度的减小，即将谐振器的电极厚度变薄。如图1、图2和图3所示，图1为现有谐振器的结构示意图，图2为现有谐振器的A-A截面的剖面示意图，谐振器包括第一电极1、第二电极3、压电层4和支撑层6。图3为现有技术中的滤波器的结构示意图。
在实现本发明实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：
将谐振器的电极厚度变薄会增大谐振器的有效电阻，导致滤波器的插入损耗增大。
发明内容
为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
本发明实施例提供了一种谐振器及滤波器，以能够在谐振器的电极厚度变薄的情况下不会增大谐振器的有效电阻。
在一些实施例中，所述谐振器包括：压电层，一侧与第一电极的一侧连接；所述第一电极，另一侧连接有第三电极；第二电极，连接所述压电层的另一侧；所述第一电极、所述第二电极和所述压电层在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域；所述第三电极，在谐振器的横向方向上位于所述有效区域之外；第四电极，与所述第二电极连接，所述第四电极与所述压电层位于所述第二电极的同侧且所述第四电极与所述第一电极之间绝缘。
在一些实施例中，所述第三电极的厚度为所述第一电极的厚度的1.5倍以上，或，所述第三电极的厚度为所述第二电极的厚度的1.5倍以上。
在一些实施例中，谐振器的横向方向上，所述第三电极与所述有效区域之间的距离大于或等于2微米。
在一些实施例中，在谐振器的横向方向上所述第四电极与所述第一电极之间存在间隙，且，在谐振器的横向方向上所述第四电极与所述第三电极之间存在间隙。
在一些实施例中，所述第三电极由铜、铝或金制成。
在一些实施例中，所述压电层、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极构成体声波谐振结构；所述谐振器还包括支撑层，所述体声波谐振结构设置在所述支撑层上。
在一些实施例中，所述滤波器包括：第一谐振器，所述第一谐振器的第二电极为所述滤波器的输入端；所述第二谐振器，所述第二谐振器的第二电极为所述滤波器的输出端；所述第三谐振器，所述第三谐振器的第二电极为所述滤波器的接地端；所述第一谐振器的第一电极、第二谐振器的第一电极和第三谐振器的第一电极相互连通；所述第一谐振器、所述第二谐振器和所述第三谐振器均为上述的谐振器。
在一些实施例中，第一谐振器的第三电极、第二谐振器的第三电极和第三谐振器的第三电极相互连通。
在一些实施例中，在所述第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器的第三电极上均设置有缺豁。
在一些实施例中，所述缺豁在第一谐振器、第二谐振器或第三谐振器上小于或等于4个。
本发明实施例提供的谐振器及滤波器，可以实现以下技术效果：
本发明实施例通过谐振器的第一电极与第三电极连接，增大了谐振器的第一电极的厚度，通过第二电极与第四电极连接，增大了谐振器的第二电极的厚度，从而增大了谐振器有效区域之外的电极厚度，因而能够在谐振器电极变薄的情况下，在不影响谐振器的谐振同时不会增大谐振器的有效电阻。
以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
图1是一个现有谐振器的结构示意图；
图2是一个现有谐振器的A-A截面的剖面示意图；
图3是一个现有滤波器的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一个谐振器的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一个谐振器的B-B截面的剖面示意图；
图6是本发明实施例提供的另一个谐振器的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的另一个谐振器的C-C截面的剖面示意图；
图8是本发明实施例提供的一个滤波器的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的另一个滤波器的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的再一个滤波器的结构示意图；
图11是不同厚度电极的滤波器随频率变化的插入损耗曲线图。
附图标记：
1、第一电极；2、第三电极；3、第二电极；4、压电层；5、第四电极；6、支撑层；7、缺豁；8、第一谐振器；9、第二谐振器；10、第三谐振器。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
本发明实施例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，以便这里描述的本发明实施例的实施例。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。
本发明实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明实施例中的具体含义。
另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
本发明实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。
术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
结合图4、图5、图6和图7所示，本发明实施例提供一种谐振器，包括：压电层4、第一电极1、第二电极3、第三电极2和第四电极5；压电层4的一侧与第一电极1的一侧连接；第一电极1另一侧连接有第三电极2；第二电极3连接压电层4的另一侧；第一电极1、第二电极3和压电层4在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域；第三电极2在谐振器的横向方向上位于有效区域之外；第四电极5与第二电极3连接，第四电极5与压电层4位于第二电极3的同侧且第四电极5与第一电极1之间绝缘。
采用本发明实施例提供的谐振器，通过谐振器的第一电极与第三电极连接，增大了谐振器的第一电极的厚度，通过第二电极与第四电极连接，增大了谐振器的第二电极的厚度，从而增大了谐振器有效区域之外的电极厚度，因而能够在谐振器电极变薄的情况下，在不影响谐振器的谐振同时不会增大谐振器的有效电阻。
可选的，第四电极5与压电层4抵接。
可选地，第三电极的厚度为第一电极的厚度的1.5倍以上；或，第三电极的厚度为第二电极的厚度的1.5倍以上。
由于在第三电极的厚度小于第一电极的厚度的1.5倍或第三电极的厚度小于第二电极的厚度的1.5倍的情况下，第一电极的电阻率降低效果不佳，且导致谐振器的结构比较复杂；因此，将第三电极的厚度确定为第一电极的厚度的1.5倍以上；或，将第三电极的厚度确定为第二电极的厚度的1.5倍以上能够显著降低第一电极的电阻率，从而显著降低谐振器的有效电阻。
在一些实施例中，第一电极的厚度为200纳米，第三电极的厚度大于或等于300纳米。第二电极的厚度为200纳米，第三电极的厚度大于或等于300纳米。
可选地，第四电极的厚度为第一电极的厚度的1.5倍以上；或，第四电极的厚度为第二电极的厚度的1.5倍以上。
在一些实施例中，第一电极的厚度为200纳米，第四电极的厚度大于或等于300纳米。第二电极的厚度为200纳米，第四电极的厚度大于或等于300纳米。
可选地，在谐振器的横向方向上，第三电极与有效区域之间的距离大于或等于2微米。这样，增大了谐振器有效区域之外的电极厚度，使得第三电极不会影响谐振器的谐振，并在谐振器电极变薄的情况下不会增大谐振器的有效电阻。
可选地，在谐振器的横向方向上第四电极5与第一电极1之间存在间隙，且，在谐振器的横向方向上第四电极5与第三电极2之间存在间隙。
由于第四电极和第二电极连接，第三电极和第一电极连接，因此，在第四电极和第一电极之间存在间隙以及在第四电极和第三电极之间存在间隙的情况下，能够保证第一电极和第二电极之间不会通过第四电极或第三电极连接，保证第一电极和第二电极之间的隔离，从而避免因第一电极和第二电极之间连通导致短路。
可选地，第三电极由铜、铝或金制成。由于第三电极由铜、铝或金等高导电率的材料制成，且第三电极与第一电极连接，这样能够增强电流在整个谐振器上面流动的均匀性，保证整个谐振器的电势差均匀，从而降低谐振器的电阻率。
可选地，压电层、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极构成体声波谐振结构；谐振器还包括支撑层6，体声波谐振结构设置在支撑层6上。这样，能够通过支撑层将体声波谐振结构支撑起来。
可选地，第二电极的一侧与压电层连接，第二电极的另一侧与支撑层连接，且压电层与第二电极连接的一侧同时与支撑层连接。
可选地，与压电层连接的支撑层的厚度大于第二电极的厚度。
采用本发明实施例提供的滤波器，通过谐振器的第一电极与第三电极连接，增大了谐振器的第一电极的厚度，通过第二电极与第四电极连接，增大了谐振器的第二电极的厚度，从而增大了谐振器有效区域之外的电极厚度，因而能够在谐振器电极变薄的情况下，在不影响谐振器的谐振同时不会增大谐振器的有效电阻。
结合图8和图9所示，本发明实施例提供一种滤波器，包括：第一谐振器8、第二谐振器9和第三谐振器10；第一谐振器8的第二电极为滤波器的输入端Input；第二谐振器9的第二电极为滤波器的输出端Output；第三谐振器10的第二电极为滤波器的接地端GND；第一谐振器8的第一电极、第二谐振器9的第一电极和第三谐振器10的第一电极相互连通；第一谐振器8、第二谐振器9和第三谐振器10均为上述的谐振器。
采用本发明实施例提供的滤波器，由于该滤波器由上述的谐振器构成，且上述谐振器的第一电极与第三电极连接，增大了谐振器的第一电极的厚度，谐振器的第二电极与第四电极连接，增大了谐振器的第二电极的厚度，从而增大了谐振器有效区域之外的电极厚度，因而能够在谐振器电极变薄的情况下，在不影响谐振器的谐振同时不会增大谐振器的有效电阻。因而能够在不影响滤波器的功率承受能力以及滤波器载波频率的情况下，不会增大由该谐振器构成的滤波器的插入损耗。
可选地，第一谐振器的第三电极、第二谐振器的第三电极和第三谐振器的第三电极相互连通。第一谐振器的第一电极和第三电极、第二谐振器的第一电极和第三电极与第三谐振器的第一电极和第三电极之间相互连通；能够增强热功率在整个滤波器上的流动，有效的引导热功率由滤波器上的热点传导至冷点，降低滤波器上的温度梯度。并且由于第一谐振器的第三电极、第二谐振器的第三电极和第三谐振器的第三电极均由铜、铝或金等高导电率的材料制成，这样能够保证第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器的电势差均匀，从而降低第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器的电阻率；从而进一步降低滤波器的插入损耗。
可选地，结合图10所示，在第一谐振器8的第三电极、第二谐振器9的第三电极和第三谐振器10的第三电极上均设置有缺豁7。这样，在加工制造滤波器时，便于将谐振器的第三电极与谐振器的第一电极连接。
可选地，缺豁7在第一谐振器、第二谐振器或第三谐振器上小于或等于4个。
在缺豁大于4个的情况下，会使得谐振器的设计变得复杂，且在第三电极上设置大于4个缺豁的情况下，即需要对第三电极进行大于4次的切割，这样使得对谐振器的第一电极的增厚效果不佳；从而使得第一电极的电阻率的减小效果不佳。
结合图11所示，图11为不同厚度电极的滤波器随频率变化的插入损耗曲线图，其中曲线a对应的滤波器的电极厚度大于曲线b对应的滤波器的电极厚度；根据图11可知，在频率为2.5~2.7GHz的情况下，曲线a的插入损耗小于曲线b的插入损耗，因此，滤波器的插入损耗随电极厚度的增大而减小。因此，本发明实施例通过谐振器的第一电极与第三电极连接，增大谐振器的第一电极的厚度，谐振器的第二电极与第四电极连接，增大谐振器的第二电极的厚度，从而增大谐振器有效区域之外的电极厚度，因而能够在不影响滤波器的功率承受能力以及滤波器载波频率的情况下，不会增大由该谐振器构成的滤波器的插入损耗；甚至减小由该谐振器构成的滤波器的插入损耗。
以上描述和附图充分地示出了本发明的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本发明的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种谐振器，其特征在于，包括：
压电层，一侧与第一电极的一侧连接；
所述第一电极，另一侧连接有第三电极；
第二电极，连接所述压电层的另一侧；所述第一电极、所述第二电极和所述压电层在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域；
所述第三电极，在谐振器的横向方向上位于所述有效区域之外；
第四电极，与所述第二电极连接，所述第四电极与所述压电层位于所述第二电极的同侧且所述第四电极与所述第一电极之间绝缘。
2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述第三电极的厚度为所述第一电极的厚度的1.5倍以上，或，所述第三电极的厚度为所述第二电极的厚度的1.5倍以上。
3.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，在谐振器的横向方向上，所述第三电极与所述有效区域之间的距离大于或等于2微米。
4.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，在谐振器的横向方向上所述第四电极与所述第一电极之间存在间隙，且，在谐振器的横向方向上所述第四电极与所述第三电极之间存在间隙。
5.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述第三电极由铜、铝或金制成。
6.根据权利要求1至5任一项所述的谐振器，其特征在于，所述压电层、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极构成体声波谐振结构；所述谐振器还包括支撑层，所述体声波谐振结构设置在所述支撑层上。
7.一种滤波器，其特征在于，包括：
第一谐振器，所述第一谐振器的第二电极为所述滤波器的输入端；
第二谐振器，所述第二谐振器的第二电极为所述滤波器的输出端；
第三谐振器，所述第三谐振器的第二电极为所述滤波器的接地端；
所述第一谐振器的第一电极、第二谐振器的第一电极和第三谐振器的第一电极相互连通；
所述第一谐振器、所述第二谐振器和所述第三谐振器均为权利要求1至6任一项所述的谐振器。
8.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，第一谐振器的第三电极、第二谐振器的第三电极和第三谐振器的第三电极相互连通。
9.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，包括：在所述第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器的第三电极上均设置有缺豁。
10.根据权利要求9所述的滤波器，其特征在于，所述缺豁在第一谐振器、第二谐振器或第三谐振器上小于或等于4个。
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