CN116827295A - 一种声表面波器件结构及其横向杂波模式抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声表面波器件结构及其横向杂波模式抑制方法，该结构包括汇流排、假指、间隙和指条组件，所述指条组件包括沿轴向均匀设置的多个指条，且所述指条沿竖向方向整体呈具有多个台阶的阶梯形结构。本方案通过对汇流排、假指、间隙、阶梯形指条结构进行优化，在抑制各阶次杂波模式寄生的同时，还可激发高Q值（品质因数）声波模式。由此，有利于实现声表面波器件的低损耗、通带高平坦度等性能，满足了高速移动通讯等终端对高性能表面波器件的要求，且该结构使用的制备工艺容易实现，易于大规模推广。
Description
技术领域
本发明涉及声表面波电子器件技术领域，具体涉及一种声表面波器件结构及其横向杂波模式抑制方法。
背景技术
采用声表面波(SAW＝surface acoustic wave,表面声波)工作的射频滤波器器件，将射频信号转换成声波并且反过来将声波转换成射频信号，实现射频信号滤波功能，是现今通信设备的关键元器件。
声波是借助物理媒质传输的机械振动，因物理媒质的性质不同，声波传输特性各异。因研究地下地震给人类造成重大破坏发现了声表面波，其特征是：声波能量仅在固体表面数个声波长层内传输，传输损耗低，由此开始了声表面波的工程应用。
压电材料，是具有压电效应功能材料，外力使其原子结构变形，产生表面电荷。同样，其在施加电场时，会产生形变，称逆压电效应。此类效应，不需要外界其他能量支持。
声表面波器件，就是基于压电材料的(逆)压电效应，利用压电材料表面的声表面波工作的电子器件，它采用压电材料表面制作的叉指换能器(一种金属电极周期结构，其形状如同双手交叉)在其表面产生和接收声表面波。在相关器件理论指导下，设计叉指换能器的电极周期、孔径和截面几何，可实现预定的电性能。
声表面波器件的结构一般包括衬底层、压电层和电极指条层，而电极指条层包括汇流排、假指和指条组件，声表面波器件的杂波模式抑制设计主要包括寄生杂波和横向杂波模式抑制设计，其中，寄生杂波模式抑制取决于其压电材料及其切向、电极材料及尺寸、膜层拓扑结构等，而横向杂波模式抑制取决于指条和孔径方向上的结构、材料设计。随着高速移动通讯对低损耗、高平坦度等高性能声表面波器件的需求越来越高，实现声表面波器件的杂波模式抑制也成为了急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种在保证相对带宽和低损耗设计的前提下提高横向杂波模式抑制效果，进而实现低损耗、高平坦度等高性能声表面波器件设计的声表面波器件结构及其横向杂波模式抑制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种声表面波器件结构，包括汇流排、假指、间隙和指条组件，所述指条组件包括沿轴向均匀设置的多个指条，且所述指条沿竖向方向整体呈具有多个台阶的阶梯形结构。
优选的，所述指条包括沿竖向方向设置的多个指条部，且相邻两个所述指条部在轴向方向依次错位设置，以使得所述指条沿竖向方向整体呈具有多个台阶的阶梯形结构。
优选的，相邻两个所述指条部之间形成过渡连接部，所述指条部整体呈截面为矩形的结构样式，所述过渡连接部由相邻两个所述指条部直接接触形成，并在相邻两个所述指条部的直接接触位置形成角形过渡区，且所述假指的截面呈矩形结构。
优选的，相邻两个所述指条部之间形成过渡连接部，所述指条部整体呈截面为矩形的结构样式，所述过渡连接部由相邻两个所述指条部直接接触形成，并在相邻两个所述指条部的直接接触位置形成角形过渡区，且所述假指的截面呈半圆形结构。
优选的，相邻两个所述指条部之间形成过渡连接部，所述过渡连接部由相邻两个所述指条部通过斜面相接形成，并在相邻两个所述指条部的接触位置分别形成梯形过渡区，且所述假指的截面呈矩形结构。
优选的，相邻两个所述指条部之间形成过渡连接部，所述过渡连接部由相邻两个所述指条部通过斜面相接形成，并在相邻两个所述指条部的接触位置分别形成梯形过渡区，且所述假指的截面呈半圆形结构。
优选的，各个所述指条部的轴向宽度均相等，且所述指条部的轴向宽度与所述假指的轴向宽度相等。
优选的，相邻两个所述指条部沿轴向方向错位的宽度小于所述指条部的轴向宽度。
优选的，相邻的所述指条两两一组，同一组的两个所述指条中，其中一个所述指条最上侧的指条部端向上延伸并与所述汇流排相接，另一个所述指条最下侧的指条部向下延伸与所述汇流排连接。
一种声表面波器件结构的横向杂波模式抑制方法，采用上述的声表面波器件结构。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本方案将指条设计为具有多个台阶的阶梯形结构样式，通过采用阶梯形结构样式可破坏孔径方向上声表面波的散射，进而可有效抑制横向杂波模式的寄生，使得声表面波器件具有较好的平坦度和插入损耗。
2、本方案将指条的过渡连接部设计为不同的结构形式，如角形过渡区或梯形过渡区，同时将假指设计为矩形结构或半圆形结构，不同结构形状的过渡连接部和假指结构也能够破坏孔径方向上声表面波的散射，进而可有效抑制横向杂波模式的寄生，使得声表面波器件具有较好的平坦度和插入损耗。
3、本方案通过对汇流排、假指、间隙、阶梯形指条结构进行优化，在抑制各阶次杂波模式寄生的同时，还可激发高Q值（品质因数）声波模式。由此，有利于实现声表面波器件的低损耗、通带高平坦度等性能，满足了高速移动通讯等终端对高性能表面波器件的要求，且该结构使用的制备工艺容易实现，易于大规模推广。
附图说明
图1为本发明实施例一中声表面波器件结构的结构示意图；
图2为本发明实施例二中声表面波器件结构的结构示意图；
图3为本发明实施例三中声表面波器件结构的结构示意图；
图4为本发明实施例四中声表面波器件结构的结构示意图。
附图标记说明：汇流排1、指条2、指条部21、过渡连接部22、假指3、间隙4。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例一：
如附图1所示，一种声表面波器件结构，主要是对电极指条层的结构进行优化，包括汇流排1、假指3、间隙4和指条组件，指条组件包括沿轴向均匀设置的多个指条2，且指条2沿竖向方向整体呈具有多个台阶的阶梯形结构。
在本实施例中，指条2包括沿竖向方向设置的多个指条部21，且相邻两个指条部21在轴向方向依次错位设置，以使得指条2沿竖向方向整体呈具有多个台阶的阶梯形结构。
在本实施例中，相邻两个指条部21之间形成过渡连接部22，指条部21整体呈截面为矩形的结构样式，过渡连接部22由相邻两个指条部21直接接触形成，并在相邻两个指条部21的直接接触位置形成角形过渡区，且假指3的截面呈矩形结构。
在本实施例中，各个指条部21的轴向宽度均相等，且指条部21的轴向宽度与假指3的轴向宽度相等。
在本实施例中，相邻两个指条部21沿轴向方向错位的宽度小于指条部21的轴向宽度。
在本实施例中，相邻的指条2两两一组，同一组的两个指条2中，其中一个指条2最上侧的指条部21端向上延伸并与汇流排1相接，另一个指条2最下侧的指条部21向下延伸与汇流排1连接。
声表面波器件一般还包括衬底层和压电层，其中电极指条层包括汇流排1、假指3、间隙4和指条组件，电极指条层位于压电层上，压电层采用单层或多层结构，压电层则位于衬底层之上，衬底层采用空腔型结构，也可以采用单层或多层的结构形式。
其中，电极指条层为叉指电极，采用以下材料中的至少一种材料制成：铝Al、铜Cu、金Au、铂Pt及铜铝合金。
压电层采用以下材料中的至少一种材料制成：铌酸锂LiNbO3、钽酸锂LiTaO3、石英Quartz、四硼酸锂、硅酸镓镧、铌酸镓镧。
衬底层采用以下材料中的至少一种材料制成：硅Si、蓝宝石Sapphire、碳化硅SiC、金刚石Diamond、尖晶石。
本实施例还提供一种声表面波器件结构的横向杂波模式抑制方法，采用上述的声表面波器件结构。
实施例二：
如附图2所示，与实施例一的不同之处在于，在本实施例中，相邻两个指条部21之间形成过渡连接部22，指条部21整体呈截面为矩形的结构样式，过渡连接部22由相邻两个指条部21直接接触形成，并在相邻两个指条部21的直接接触位置形成角形过渡区，且假指3的截面呈半圆形结构。
实施例三：
如附图3所示，与实施例一的不同之处在于，在本实施例中，相邻两个指条部21之间形成过渡连接部22，过渡连接部22由相邻两个指条部21通过斜面相接形成，并在相邻两个指条部21的接触位置分别形成梯形过渡区，且假指3的截面呈矩形结构。
实施例四：
如附图4所示，与实施例一的不同之处在于，在本实施例中，相邻两个指条部21之间形成过渡连接部22，过渡连接部22由相邻两个指条部21通过斜面相接形成，并在相邻两个指条部21的接触位置分别形成梯形过渡区，且假指3的截面呈半圆形结构。
声表面波在传播过程中往往存在一定的能流角，使得声表面波在孔径方向上存在散射，进而导致声表面波器件在通带范围内或临带附近存在横向杂波，使得声表面波器件通带平坦度、插入损耗等性能恶化。
tan（θ）=β
y
/β
x
其中，θ为能流角，β y 为孔径方向上的波数，β x 为声传播方向上的波数。
与现有技术相比，本方案将指条2设计为具有多个台阶的阶梯形结构样式，通过采用阶梯形结构样式可破坏孔径方向上声表面波的散射，进而可有效抑制横向杂波模式的寄生，使得声表面波器件具有较好的平坦度和插入损耗。本方案将指条2的过渡连接部22设计为不同的结构形式，如角形过渡区或梯形过渡区，同时将假指3设计为矩形结构或半圆形结构，不同结构形状的过渡连接部22和假指3结构也能够破坏孔径方向上声表面波的散射，进而可有效抑制横向杂波模式的寄生，使得声表面波器件具有较好的平坦度和插入损耗。本方案通过对汇流排1、假指3、间隙4、阶梯形指条2结构进行优化，在抑制各阶次杂波模式寄生的同时，还可激发高Q值（品质因数）声波模式。由此，有利于实现声表面波器件的低损耗、通带高平坦度等性能，满足了高速移动通讯等终端对高性能表面波器件的要求，且该结构使用的制备工艺容易实现，易于大规模推广。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种声表面波器件结构，包括汇流排、假指、间隙和指条组件，其特征在于，所述指条组件包括沿轴向均匀设置的多个指条，且所述指条沿竖向方向整体呈具有多个台阶的阶梯形结构。
2.根据权利要求1所述的声表面波器件结构，其特征在于，所述指条包括沿竖向方向设置的多个指条部，且相邻两个所述指条部在轴向方向依次错位设置，以使得所述指条沿竖向方向整体呈具有多个台阶的阶梯形结构。
3.根据权利要求2所述的声表面波器件结构，其特征在于，相邻两个所述指条部之间形成过渡连接部，所述指条部整体呈截面为矩形的结构样式，所述过渡连接部由相邻两个所述指条部直接接触形成，并在相邻两个所述指条部的直接接触位置形成角形过渡区，且所述假指的截面呈矩形结构。
4.根据权利要求2所述的声表面波器件结构，其特征在于，相邻两个所述指条部之间形成过渡连接部，所述指条部整体呈截面为矩形的结构样式，所述过渡连接部由相邻两个所述指条部直接接触形成，并在相邻两个所述指条部的直接接触位置形成角形过渡区，且所述假指的截面呈半圆形结构。
5.根据权利要求2所述的声表面波器件结构，其特征在于，相邻两个所述指条部之间形成过渡连接部，所述过渡连接部由相邻两个所述指条部通过斜面相接形成，并在相邻两个所述指条部的接触位置分别形成梯形过渡区，且所述假指的截面呈矩形结构。
6.根据权利要求2所述的声表面波器件结构，其特征在于，相邻两个所述指条部之间形成过渡连接部，所述过渡连接部由相邻两个所述指条部通过斜面相接形成，并在相邻两个所述指条部的接触位置分别形成梯形过渡区，且所述假指的截面呈半圆形结构。
7.根据权利要求2所述的声表面波器件结构，其特征在于，各个所述指条部的轴向宽度均相等，且所述指条部的轴向宽度与所述假指的轴向宽度相等。
8.根据权利要求2所述的声表面波器件结构，其特征在于，相邻两个所述指条部沿轴向方向错位的宽度小于所述指条部的轴向宽度。
9.根据权利要求2所述的声表面波器件结构，其特征在于，相邻的所述指条两两一组，同一组的两个所述指条中，其中一个所述指条最上侧的指条部端向上延伸并与所述汇流排相接，另一个所述指条最下侧的指条部向下延伸与所述汇流排连接。
10.一种声表面波器件结构的横向杂波模式抑制方法，其特征在于，采用如权利要求1到9任一所述的声表面波器件结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |