CN116827296A - 弹性波滤波器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请关于一种弹性波滤波器及其制备方法，涉及弹性波滤波器领域。该弹性波滤波器包括压电基底、设置于非压电基底上的压电薄膜，以及一部分设置于非压电基底上、另一部分设置于压电薄膜上的导电材料薄膜图形；其中，导电材料薄膜图形形成多个叉指换能器电极和用于实现叉指换能器电极之间电连接的多段导电轨迹，多段导电轨迹包括至少两段相互对置的且具有不同电位的导电轨迹，在两段导电轨迹的沿垂直于压电薄膜的上表面方向上的投影区域内或/和两段导电轨迹之间的区域内没有压电薄膜。本申请基于压电薄膜和非压电基底的压电复合衬底的弹性波器件，其具有尽量小的寄生电容，并因此具有更优的阻抗匹配效果和通带插损指标。
Description
技术领域
本申请涉及弹性波滤波器技术领域，特别涉及一种弹性波滤波器及其制备方法。
背景技术
弹性波器件具有成本低、体积小和功能多等特点，在雷达、通信、导航等领域获得了广泛的应用。手机和基站通信中最常用的弹性波器件有弹性波滤波器以及由多个弹性波滤波器组合而成的弹性波双工器和弹性波多工器。在任何类型的弹性波滤波器中，都在压电功能材料上设置导电材料薄膜图形，以确定多个叉指换能器电极和用于实现所述叉指换能器电极之间电连接的多段导电轨迹，并且都利用叉指换能器电极的电信号转换成弹性波的转换功能的频率特性来获得带通特性。
然而，作为公知常识，在弹性波滤波器中的压电基板上的导电轨迹之间产生的寄生电容将使滤波器的通带插损性能和阻带抑制性能恶化，且所述寄生电容越大，滤波器的通带插损性能和阻带抑制性能恶化越严重。
专利文献CN100372230C公开了一种在具有相互三维交叉的导电轨迹的弹性波滤波器中通过使用相对介电常数小于2的绝缘图形薄膜来获得尽量小的寄生电容的方法，从而使得其专利申请结构能够获得更优的阻带性能。
近些年来，基于压电薄膜和非压电基底的压电复合衬底的弹性波器件(IHP型弹性波器件)由于其高Q值性能和更好的温度补偿性能而获得广泛关注，在所述IHP型弹性波器件中也存在由于导电轨迹之间产生的寄生电容将使滤波器的通带插损性能和阻带抑制性能恶化的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种弹性波滤波器及其制备方法，该弹性波滤波器实现为一种基于压电薄膜和非压电基底的压电复合衬底的弹性波器件(IHP型弹性波器件)，其具有尽量小的寄生电容，并因此具有更优的阻抗匹配效果和通带插损指标，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：
第一方面，本申请提供了一种弹性波滤波器，包括：
非压电基底；
压电薄膜，其设置于所述非压电基底上；以及
导电材料薄膜图形，其一部分设置于所述非压电基底上，另一部分设置于所述压电薄膜上；
其中，所述导电材料薄膜图形形成多个叉指换能器电极和用于实现所述叉指换能器电极之间电连接的多段导电轨迹，所述多段导电轨迹包括至少两段相互对置的且具有不同电位的导电轨迹，在所述两段导电轨迹的沿垂直于所述压电薄膜的上表面方向上的投影区域内或/和所述两段导电轨迹之间的区域内没有所述压电薄膜。
在一种可能的实现方式中，所述非压电基底包括：
直接地设置于所述压电薄膜下方的支承基板；或
直接地设置于所述压电薄膜下方的低声速材料膜，以及直接地设置于所述低声速材料膜下方的支承基板；或
直接地设置于所述压电薄膜下方的低声速材料膜、直接地设置于所述低声速材料膜下方的俘获材料层，以及直接地设置于所述俘获材料层下方的支承基板。
在一种可能的实现方式中，所述叉指换能器电极包括相互交错插入的多根第一电极指和多根第二电极指，以及在所述第一电极指、所述第二电极指指条延伸方向上相互对置的第一汇流条和第二汇流条；
在所述弹性波滤波器中，只在所述第一电极指、所述第二电极指、所述第一汇流条和所述第二汇流条的沿垂直于所述压电薄膜的上表面方向上的投影区域内具有所述压电薄膜；或
在所述弹性波滤波器中，只在所述第一电极指、所述第二电极指的沿垂直于所述压电薄膜的上表面方向上的投影区域内具有所述压电薄膜。
在一种可能的实现方式中，所述压电薄膜为钽酸锂薄膜或铌酸锂薄膜。
在一种可能的实现方式中，在所述低声速材料膜中传播的体波的声速比在所述压电薄膜中传播的体波的声速低；
在所述支承基板中传播的体波的声速比在所述压电薄膜中传播的体波的声速高。
在一种可能的实现方式中，所述俘获材料层由非晶硅、多晶硅、非晶锗或多晶锗中的一种材料或多种材料组合形成。
在一种可能的实现方式中，所述导电材料薄膜图形包括第一导电材料薄膜图形和第二导电材料薄膜图形，所述第二导电材料薄膜图形与所述第一导电材料薄膜图形部分重叠，所述第二导电材料薄膜图形具有与所述第一导电材料薄膜图形不同的图形和膜厚。
第二方面，本申请提供了一种弹性波滤波器的制备方法，所述方法适用于如上任一所述的弹性波滤波器当中，所述方法包括：
S1、制备非压电基底；
S2、在所述非压电基底上制备压电薄膜；
S3、采用MEMS工艺将所述压电薄膜的不需要的部分去除，露出所述非压电基底；
S4、采用MEMS工艺在上述步骤S3的结构上制备第一导电材料薄膜图形，所述第一导电材料薄膜图形具有多根第一电极指、多根第二电极指、第一汇流条和第二汇流条；
S5、采用MEMS工艺在上述步骤S4的结构上制备第二导电材料薄膜图形，所述第二导电材料薄膜图形具有针对所述第一汇流条和所述第二汇流条的加厚图案，以及用于实现所述叉指换能器电极之间电连接的多段导电轨迹。
第三方面，本申请提供了一种多工器，包括：
天线端子，其与天线连接；以及
多个滤波器装置，公共连接于所述天线端子，至少一个所述滤波器装置是权利要求1至7中任一所述的弹性波滤波器。
本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本申请提供了一种基于压电薄膜和非压电基底的压电复合衬底的弹性波器件(IHP型弹性波器件)，通过在两段导电轨迹的沿垂直于压电薄膜的上表面方向上的投影区域内或/和两段导电轨迹之间的区域内没有压电薄膜的设置，实现了尽量小的寄生电容，并因此具有更优的阻抗匹配效果和通带插损指标。
附图说明
附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：
图1(a)示出了公知的IHP型弹性波滤波器100的俯视示意图；
图1(b)示出了图1(a)中的IHP型弹性波滤波器100的A-A’剖视示意图；
图2(a)示出了本申请实施例一提供的IHP型弹性波滤波器200的俯视示意图；
图2(b)示出了图2(a)中的IHP型弹性波滤波器200的B-B’剖视示意图；
图3(a)示出了本申请实施例二提供的IHP型弹性波滤波器300的俯视示意图；
图3(b)示出了图3(a)中的IHP型弹性波滤波器300的C-C’剖视示意图；
图4(a)～图4(d)示出了弹性波滤波器100和弹性波滤波器200的阻抗-频率曲线图和史密斯圆图；
图5(a)～图5(d)示出了弹性波滤波器200和弹性波滤波器300的阻抗-频率曲线图和史密斯圆图；
图6示出了本申请实施例三提供的弹性波滤波器的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
其中，相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是本申请说明书附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本申请说明书的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面结合附图和实施例对本申请作更进一步的说明。
首先，对现有技术提供的弹性波滤波器100进行简单的介绍：
请参阅图1，图1(a)示出了公知的IHP型弹性波滤波器100的俯视示意图，图1(b)示出了图1(a)中的IHP型弹性波滤波器100的A-A’剖视示意图，定义图1中平行于坐标系中的x轴的方向为弹性波传播方向，定义图1中平行于坐标系中的y轴的方向为电极指延伸方向，定义图1中平行于坐标系中的z轴的方向为弹性波滤波器100的高度方向。
具体地说，该IHP型弹性波滤波器100包括非压电基底、设置在非压电基底上的压电薄膜101以及设置在非压电基底和压电薄膜101二者当中的至少一个上的导电材料薄膜图形。
其中，压电薄膜101实现为厚600nm的50°YX-钽酸锂薄膜。非压电基底设置在压电薄膜101的下方，自上至下地包括低声速材料膜102、俘获材料层103和支承基板104。低声速材料膜102位于压电薄膜101的下方，在低声速材料膜102中传播的体波的声速比在压电薄膜101中传播的体波的声速低；低声速材料膜102实现为厚500nm的SiO2(二氧化硅)薄膜。俘获材料层103位于低声速材料膜102的下方，俘获材料层303实现为厚1μm的多晶硅薄膜。支承基板104位于俘获材料层103的下方，在支承基板104中传播的体波的声速比在压电薄膜101中传播的体波的声速高，支承基板104实现为厚250μm的Si(硅)基底。导电材料薄膜图形设置在压电薄膜101的上方，具体为图1(a)中的压电薄膜101的虚线矩形框内的所有图形。导电材料薄膜图形包括多个叉指换能器电极(S1、S2、S3、P1、P2、P3、P4)，信号输入焊盘106，信号输出焊盘107，接地焊盘(108、109)，以及多段导电轨迹(110、111、112、113、114、115)。
进一步地。如图1(a)所示，每一个叉指换能器电极(S1、S2、S3、P1、P2、P3、P4)都具有相互交错插入的多根第一电极指和多根第二电极指，在第一电极指、第二电极指延伸方向上相互对置的第一汇流条和第二汇流条；多根第一电极指具有两组端部，其中一组端部与第一汇流条电连接，另一组端部与第二汇流条间隔对置；多根第二电极指具有两组端部，其中一组端部与第二汇流条电连接，另一组端部与第一汇流条间隔对置。多根第一电极指和多根第二电极指包括分别由钛材料薄膜和铝材料薄膜层叠而成的两个子层。钛材料薄膜子层直接位于压电薄膜101上，钛材料薄膜子层的厚度为5nm；铝材料薄膜子层直接位于钛材料薄膜子层上，铝材料薄膜子层的厚度为200nm。
需要说明的是，在图1(a)中省略未示出的，在每一个叉指换能器电极(S1、S2、S3、P1、P2、P3、P4)的沿弹性波传播方向的两侧都各自设置有一个反射栅电极。每一个反射栅电极均包括多根反射栅电极指以及在多根反射栅电极指延伸方向上相互对置的第三汇流条和第四汇流条，多根反射栅电极指都具有各自的两组端部，其中一组端部与第三汇流条直接连接，另一组端部与第四汇流条直接连接。
值得注意的是，图1(b)示出了图1(a)中的IHP型弹性波滤波器100的A-A’剖视示意图，可以看出，压电薄膜101布满整个低声速材料膜102区域。事实上，压电薄膜101存在于图1(a)中的整个区域，即多个叉指换能器电极(S1、S2、S3、P1、P2、P3、P4)的下方，信号输入焊盘106的下方，信号输出焊盘107的下方，接地焊盘(108、109)的下方，多段导电轨迹(110、111、112、113、114、115)的下方，以及它们之间的区域内均有压电薄膜101。相同地，在每一个叉指换能器电极(S1、S2、S3、P1、P2、P3、P4)的沿弹性波传播方向的两侧都各自设置有一个反射栅电极，多个反射栅电极在图1(b)中省略未示出。
实施例一：
请参阅图2，图2(a)示出了本申请实施例一提供的IHP型弹性波滤波器200的俯视示意图，图2(b)示出了图2(a)中的IHP型弹性波滤波器200的B-B’剖视示意图，定义图2中平行于坐标系中的x轴的方向为弹性波传播方向，定义图2中平行于坐标系中的y轴的方向为电极指延伸方向，定义图2中平行于坐标系中的z轴的方向为弹性波滤波器200的高度方向。
详细而言，该弹性波滤波器200与前述的弹性波滤波器100的结构基本相同，区别在于：
如图2(a)所示，在大部分区域内具有压电薄膜201，但在叉指换能器电极S3和叉指换能器电极P3之间的虚线矩形框217的区域内没有压电薄膜；虚线矩形框217内的压电薄膜的缺失情况可以在图2(b)的对应区域清楚直观地看到。
测试结果：
图4(a)～图4(d)示出了弹性波滤波器100和弹性波滤波器200的阻抗-频率曲线图和史密斯圆图。图4(a)中的虚线为弹性波滤波器100的阻抗-频率曲线图，图4(b)中的虚线为图4(a)中的虚线的局部放大图。图4(c)中的粗虚线为弹性波滤波器100的S11参数的史密斯圆图，图4(c)中的细虚线为弹性波滤波器100的S22参数的史密斯圆图。
可以看出，弹性波滤波器100的左侧阻带为1220MHz～1372MHz，右侧阻带为1490MHz～1620MHz，通带为1400MHz～1465MHz，通带内的插损最大值为1422MHz处的2.15dB。
图4(a)中的实线为弹性波滤波器200的阻抗-频率曲线图，图4(b)中的实线为图4(a)中的实线的局部放大图。图4(d)中的粗实线为弹性波滤波器200的S11参数的史密斯圆图，图4(c)中的细实线为弹性波滤波器200的S22参数的史密斯圆图。
可以看出，与弹性波滤波器100相比，弹性波滤波器200的左侧阻带、右侧阻带和通带的频率基本不变，但弹性波滤波器200的通带内的插损最大值变小为1433MHz处的1.56dB，且S11参数和S22参数的史密斯圆图显示弹性波滤波器200具有比弹性波滤波器100更优的阻抗匹配效果。这是由于弹性波滤波器200具有比弹性波滤波器100更优的阻抗匹配效果，面进行详细说明。
具体地，如图1(a)所示，弹性波滤波器100中具有多段导电轨迹(110、111、112、113、114、115)，多段所述导电轨迹中的任意两段导电轨迹的电位又不完全相同。例如，导电轨迹110与导电轨迹111具有不同的电位、导电轨迹112与导电轨迹113具有不同的电位、导电轨迹113与导电轨迹115具有不同的电位。
这种在压电基板上的具有不同的电位的导电轨迹之间会产生寄生电容，且所述寄生电容的大小与导电轨迹的材料、线宽、厚度，导电轨迹之间的距离，导电轨迹之间的压电薄膜和非压电基底的相对介电常数等参数相关。例如，当导电轨迹下方的压电薄膜的相对介电常数更大时，所述寄生电容值更大。
作为公知常识，在压电基板上的导电轨迹之间产生的寄生电容将使滤波器性能下降，这是由于，该寄生电容难以精准计算、且数值较小，因此师在设计弹性波滤波器时通常假设所述寄生电容不存在，并这一假设下进行弹性波滤波器的阻抗匹配设计。
然而实际上，当导电轨迹下方的压电薄膜的相对介电常数较大时，所述寄生电容不仅存在、而且数值较大，该数值较大的寄生电容导致弹性滤波器的实际阻抗匹配过大偏离弹性波滤波器的阻抗匹配设计值，这种偏离会导致弹性滤波器的插损性能、驻波性能、带外抑制性能发生恶化。
在本申请的弹性波滤波器100中，导电材料薄膜图形下方为50°YX-钽酸锂薄膜，其相对介电常数为39～43；50°YX-钽酸锂薄膜下方为SiO2(二氧化硅)薄膜，其相对介电常数为3.9～4.5。
而在本申请的弹性波滤波器200中，在叉指换能器电极S3和叉指换能器电极P3之间的虚线矩形框217的区域内、即导电轨迹113与导电轨迹115之间的区域内没有50°YX-钽酸锂薄膜201，只有SiO2(二氧化硅)薄膜202、多晶硅薄膜203和Si(硅)基底204。由于位于最上层的SiO2(二氧化硅)薄膜的相对介电常数远小于50°YX-钽酸锂薄膜的相对介电常数，因此虚线矩形框217的区域在弹性波滤波器200中贡献的寄生电容值远小于该区域在弹性波滤波器100中贡献的寄生电容值，即弹性滤波器200的实际阻抗匹配相对弹性滤波器100较小地偏离阻抗匹配设计值，因此呈现出比弹性滤波器100更小的带内插损和更收敛的史密斯圆图。
实施例二：
请参阅图3，图3(a)示出了本申请实施例二提供的IHP型弹性波滤波器300的俯视示意图，图3(b)示出了图3(a)中的IHP型弹性波滤波器300的C-C’剖视示意图。定义图3中平行于坐标系中的x轴的方向为弹性波传播方向，定义图3中平行于坐标系中的y轴的方向为电极指延伸方向，定义图3中平行于坐标系中的z轴的方向为弹性波滤波器300的高度方向。
具体地，该弹性波滤波器300与前述的弹性波滤波器100的结构基本相同，区别在于：
如图3(a)所示，在叉指换能器电极S1之外的虚线矩形框318、叉指换能器电极S2之外的虚线矩形框319、
叉指换能器电极S3之外的虚线矩形框320、叉指换能器电极P1之外的虚线矩形框321、叉指换能器电极P2之外的虚线矩形框322、叉指换能器电极P3之外的虚线矩形框323、叉指换能器电极P4之外的虚线矩形框324之内的区域具有压电薄膜301，在它们之外的区域没有压电薄膜；这种在它们之外的区域的压电薄膜的缺失情况可以在图3(b)的对应区域清楚直观地看到。
测试结果：
图5(a)～图5(d)示出了弹性波滤波器200和弹性波滤波器300的阻抗-频率曲线图和史密斯圆图。图5(a)中的虚线为弹性波滤波器200的阻抗-频率曲线图，图5(b)中的虚线为图5(a)中的虚线的局部放大图。图5(c)中的粗虚线为弹性波滤波器200的S11参数的史密斯圆图，图5(c)中的细虚线为弹性波滤波器200的S22参数的史密斯圆图。图5(a)中的实线为弹性波滤波器300的阻抗-频率曲线图，图5(b)中的实线为图5(a)中的实线的局部放大图。图5(d)中的粗实线为弹性波滤波器300的S11参数的史密斯圆图，图5(d)中的细实线为弹性波滤波器300的S22参数的史密斯圆图。
可以看出，与弹性波滤波器200相比，弹性波滤波器300的左侧阻带、右侧阻带和通带的频率基本不变，但弹性波滤波器300的通带内的插损最大值变小为1430MHz处的0.98dB，且S11参数和S22参数的史密斯圆图显示弹性波滤波器300具有比弹性波滤波器200更优的阻抗匹配效果。
这是由于，在本申请的弹性波滤波器300中，仅在虚线矩形框318～324之内的区域具有压电薄膜301，在它们之外的区域没有压电薄膜。也就是说，在导电轨迹310～315的下方以及导电轨迹310～315之间区域的下方没有压电薄膜、只有SiO2(二氧化硅)薄膜202、多晶硅薄膜203和Si(硅)基底204。由于位于最上层的SiO2(二氧化硅)薄膜的相对介电常数远小于50°YX-钽酸锂薄膜的相对介电常数，因此在弹性滤波器300中的主要由SiO2(二氧化硅)薄膜贡献的寄生电容值远小于在弹性滤波器200中的主要由50°YX-钽酸锂薄膜贡献的寄生电容值，即弹性滤波器300的实际阻抗匹配相对弹性滤波器200较小地偏离阻抗匹配设计值，因此呈现出比弹性滤波器200更小的带内插损和更收敛的史密斯圆图。
实施例三：
图6示出了本申请实施例三提供的弹性波滤波器的制备方法的流程图，该方法适用于上述实施例中任一所述的弹性波滤波器当中，该方法包括：
步骤S1、制备非压电基底；
步骤S2、在非压电基底上制备压电薄膜；
步骤S3、采用MEMS工艺将压电薄膜的不需要的部分去除，露出非压电基底；
步骤S4、采用MEMS工艺在上述步骤S3的结构上制备第一导电材料薄膜图形，第一导电材料薄膜图形具有多根第一电极指、多根第二电极指、第一汇流条和第二汇流条；
步骤S5、采用MEMS工艺在上述步骤S4的结构上制备第二导电材料薄膜图形，第二导电材料薄膜图形具有针对第一汇流条和第二汇流条的加厚图案，以及用于实现叉指换能器电极之间电连接的多段导电轨迹。
综上所述，本申请提供了一种基于压电薄膜和非压电基底的压电复合衬底的弹性波器件(IHP型弹性波器件)，通过在两段导电轨迹的沿垂直于压电薄膜的上表面方向上的投影区域内或/和两段导电轨迹之间的区域内没有压电薄膜的设置，实现了尽量小的寄生电容，并因此具有更优的阻抗匹配效果和通带插损指标。
在本申请公开的实施例中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明公开的实施例中的具体含义。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种弹性波滤波器，其特征在于，包括：
非压电基底；
压电薄膜，其设置于所述非压电基底上；以及
导电材料薄膜图形，其一部分设置于所述非压电基底上，另一部分设置于所述压电薄膜上；
其中，所述导电材料薄膜图形形成多个叉指换能器电极和用于实现所述叉指换能器电极之间电连接的多段导电轨迹，所述多段导电轨迹包括至少两段相互对置的且具有不同电位的导电轨迹，在所述两段导电轨迹的沿垂直于所述压电薄膜的上表面方向上的投影区域内或/和所述两段导电轨迹之间的区域内没有所述压电薄膜。
2.根据权利要求1所述的弹性波滤波器，其特征在于，所述非压电基底包括：
直接地设置于所述压电薄膜下方的支承基板；或
直接地设置于所述压电薄膜下方的低声速材料膜，以及直接地设置于所述低声速材料膜下方的支承基板；或
直接地设置于所述压电薄膜下方的低声速材料膜、直接地设置于所述低声速材料膜下方的俘获材料层，以及直接地设置于所述俘获材料层下方的支承基板。
3.根据权利要求1所述的弹性波滤波器，其特征在于，所述叉指换能器电极包括相互交错插入的多根第一电极指和多根第二电极指，以及在所述第一电极指、所述第二电极指指条延伸方向上相互对置的第一汇流条和第二汇流条；
在所述弹性波滤波器中，只在所述第一电极指、所述第二电极指、所述第一汇流条和所述第二汇流条的沿垂直于所述压电薄膜的上表面方向上的投影区域内具有所述压电薄膜；或
在所述弹性波滤波器中，只在所述第一电极指、所述第二电极指的沿垂直于所述压电薄膜的上表面方向上的投影区域内具有所述压电薄膜。
4.根据权利要求1所述的弹性波滤波器，其特征在于：
所述压电薄膜为钽酸锂薄膜或铌酸锂薄膜。
5.根据权利要求2所述的弹性波滤波器，其特征在于：
在所述低声速材料膜中传播的体波的声速比在所述压电薄膜中传播的体波的声速低；
在所述支承基板中传播的体波的声速比在所述压电薄膜中传播的体波的声速高。
6.根据权利要求2所述的弹性波滤波器，其特征在于：
所述俘获材料层由非晶硅、多晶硅、非晶锗或多晶锗中的一种材料或多种材料组合形成。
7.根据权利要求1所述的弹性波滤波器，其特征在于：
所述导电材料薄膜图形包括第一导电材料薄膜图形和第二导电材料薄膜图形，所述第二导电材料薄膜图形与所述第一导电材料薄膜图形部分重叠，所述第二导电材料薄膜图形具有与所述第一导电材料薄膜图形不同的图形和膜厚。
8.一种弹性波滤波器的制备方法，其特征在于，所述方法适用于权利要求1至7中任一所述的弹性波滤波器当中，所述方法包括：
S1、制备非压电基底；
S2、在所述非压电基底上制备压电薄膜；
S3、采用MEMS工艺将所述压电薄膜的不需要的部分去除，露出所述非压电基底；
S4、采用MEMS工艺在上述步骤S3的结构上制备第一导电材料薄膜图形，所述第一导电材料薄膜图形具有多根第一电极指、多根第二电极指、第一汇流条和第二汇流条；
S5、采用MEMS工艺在上述步骤S4的结构上制备第二导电材料薄膜图形，所述第二导电材料薄膜图形具有针对所述第一汇流条和所述第二汇流条的加厚图案，以及用于实现所述叉指换能器电极之间电连接的多段导电轨迹。
9.一种多工器，包括：
天线端子，其与天线连接；以及
多个滤波器装置，公共连接于所述天线端子，至少一个所述滤波器装置是权利要求1至7中任一所述的弹性波滤波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310661476.9A CN116827296B (zh) | 2023-06-05 | 弹性波滤波器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310661476.9A CN116827296B (zh) | 2023-06-05 | 弹性波滤波器及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116827296A true CN116827296A (zh) | 2023-09-29 |
| CN116827296B CN116827296B (zh) | 2024-06-07 |
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ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10240428A (ja) * | 1997-03-03 | 1998-09-11 | Koji Toda | 超音波タッチパネル |
| CN1525640A (zh) * | 2003-02-24 | 2004-09-01 | ������������ʽ���� | 表面声波滤波器和通信设备 |
| CN1602585A (zh) * | 2001-12-10 | 2005-03-30 | 富士通媒体部品株式会社 | 表面声波滤波器 |
| CN110572135A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-13 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 高频声波谐振器及其制备方法 |
| CN115804009A (zh) * | 2020-07-15 | 2023-03-14 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10240428A (ja) * | 1997-03-03 | 1998-09-11 | Koji Toda | 超音波タッチパネル |
| CN1602585A (zh) * | 2001-12-10 | 2005-03-30 | 富士通媒体部品株式会社 | 表面声波滤波器 |
| CN1525640A (zh) * | 2003-02-24 | 2004-09-01 | ������������ʽ���� | 表面声波滤波器和通信设备 |
| CN110572135A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-13 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 高频声波谐振器及其制备方法 |
| CN115804009A (zh) * | 2020-07-15 | 2023-03-14 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置 |
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