專(zhuān)利名稱(chēng)：適于簡(jiǎn)易和精確地調(diào)整諧振頻率的表面聲波諧振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用利用表面聲波的元件的諧振裝置，在下文稱(chēng)作SAW諧振裝置。
近幾年來(lái)，便攜式電話機(jī)、無(wú)線電話機(jī)、汽車(chē)電話機(jī)等等已發(fā)展到具有體積小、重量輕，因而獲得廣泛應(yīng)用。隨著精細(xì)加工技術(shù)的新發(fā)展，使用SAW元件的裝置用來(lái)作濾波裝置具有小體積、高性能，用在電話機(jī)的射頻(RF)或中頻(IF)信號(hào)處理模塊中、在移動(dòng)無(wú)線電設(shè)備中、或在通信設(shè)備中。特別是在窄帶濾波器、諧振器型濾波器和振蕩器中SAW諧振裝置得到廣泛應(yīng)用。隨著信息量的新近增加，用作信息傳輸媒體的電波頻率已變高了。因此，很多希望寄托在應(yīng)用SAW元件的裝置上。


圖1用圖示說(shuō)明先有技術(shù)SAW諧振裝置的組成。在該說(shuō)明中，標(biāo)記10表示由壓電材料組成的基片，標(biāo)記20表示在壓電基片上形成的SAW諧振器。壓電基片10是由鈮酸鋰(LiNbO3)或鉭酸鋰(LiTaO3)這樣一類(lèi)單晶組成，或者由鈦酸鋯鉛(Lead Zico-titanate)之類(lèi)的陶瓷組成。SAW諧振器20也是由一對(duì)分別起激勵(lì)電極作用的象梳子樣的電極或叉指變換器(IDTS)21和22以及一對(duì)排列在IDTS21和22兩側(cè)的反射器組成。IDTS21、22和反射器23、24中的每一個(gè)是用濺射法在壓電基片10上通過(guò)沉積金屬例如鋁(Al)，然后對(duì)沉積金屬進(jìn)行預(yù)定構(gòu)案而形成的。在這種情況下，圖案形成是這樣實(shí)施的，使輸入(IN)一側(cè)IDT21的指狀物部分F1和輸出(OUT)一側(cè)IDT22的指狀物部分F2中的一個(gè)放置在另一個(gè)之間。
注意，標(biāo)記λIDT表示在每個(gè)象梳子樣的電極(IDT)21、22中的兩個(gè)相鄰指狀物部分F1和F2之間的距離(節(jié)距)，而標(biāo)記λREF表示在每個(gè)反射器23、24中的兩個(gè)相鄰電極之間的距離(節(jié)距)。
在如此組成的SAW諧振裝置中，通過(guò)激勵(lì)電極(IDTS)21、22產(chǎn)生的表面聲波(SAW)經(jīng)反射器23、24反射，從而產(chǎn)生一個(gè)駐波，因而激勵(lì)出一個(gè)高品質(zhì)因數(shù)“Q”的振蕩。在這一情況中，激勵(lì)振蕩(頻率)是依賴于上述每個(gè)節(jié)距λIDT和λREF的大小的。
在SAW諧振裝置中，當(dāng)對(duì)每個(gè)電極(IDT)21、22施加一定的電壓時(shí)，則在λIDT/2間隔內(nèi)分別在正負(fù)方向施加了該電壓，因此通過(guò)壓電變換使每個(gè)IDT產(chǎn)生擴(kuò)張和收縮。有鑒于此，對(duì)應(yīng)一對(duì)正負(fù)脈沖的每個(gè)叉指變換器(IDT)的一對(duì)指狀物在下文稱(chēng)作“激勵(lì)電極對(duì)”。
在進(jìn)行SAW諧振裝置的頻率調(diào)整的先有技術(shù)中，SAW諧振裝置的頻率調(diào)整是通過(guò)在SAW諧振器20上面形成象SiO2之類(lèi)的某一薄膜并用機(jī)械方法控制它的每秒諧振振蕩來(lái)進(jìn)行的。
根據(jù)這一先有技術(shù)，有必要精密控制所形成的薄膜厚度。然而，從生產(chǎn)工藝觀點(diǎn)來(lái)看，如此精密地控制薄膜厚度實(shí)際上是不可能的。因此，這種先有技術(shù)存在的問(wèn)題在于SAW諧振裝置的頻率調(diào)整有不穩(wěn)定的趨勢(shì)，因而不可能精確地進(jìn)行頻率調(diào)整。
又在另一種先有技術(shù)中，SAW諧振頻率調(diào)整是借助于把電容器之類(lèi)的外部阻抗元件連接到SAW諧振器20并調(diào)整它的阻抗值來(lái)進(jìn)行的。
然而，這一先有技術(shù)存在的問(wèn)題在于它取決于該外部阻抗元件的阻抗偏移，因而不可能對(duì)SAW諧振裝置簡(jiǎn)單地進(jìn)行精確的頻率調(diào)整。
另一方面，在多個(gè)SAW諧振裝置以梯子形式彼此串聯(lián)和并聯(lián)連接的諧振器型帶通濾波器中，為改善通頻特性必須在該頻帶外界增加信號(hào)的衰減量。根據(jù)已知先有技術(shù)，這個(gè)問(wèn)題是通過(guò)增加在SAW諧振裝置中彼此并聯(lián)連接的激勵(lì)電極對(duì)的個(gè)數(shù)來(lái)處理的。
這一先有技術(shù)具有改善通頻特性的優(yōu)點(diǎn)，但是，存在的問(wèn)題在于在頻帶附近某一頻率處出現(xiàn)不希望的脈動(dòng)信號(hào)或寄生信號(hào)。這從通帶濾波器的電特性觀點(diǎn)來(lái)看不是所希望的。
本發(fā)明之目的是要提供一種表面聲波(SAW)諧振裝置，這一裝置中可簡(jiǎn)易而精確地進(jìn)行其頻率調(diào)整，同時(shí)也可抑制不希望的脈動(dòng)信號(hào)或寄生信號(hào)的出現(xiàn)，從而獲得等效于在增加激勵(lì)電極對(duì)個(gè)數(shù)的情況下所獲得的電特性。
根據(jù)本發(fā)明，一臺(tái)所提供的表面聲波(SAW)諧振裝置包括一個(gè)在壓電基片上形成的SAW諧振器及它包含的形成象梳子一樣的激勵(lì)電極和排列在激勵(lì)電極兩側(cè)的反射器;以及至少一個(gè)在壓電基片上形成并與激勵(lì)電極電連接的電容器，該電容器的電容量根據(jù)電容器與SAW諧振器連接方式被設(shè)定為一個(gè)特定值。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明本發(fā)明的其它目的和特點(diǎn)將在下文參考附圖用優(yōu)選實(shí)施例的方式作詳細(xì)說(shuō)明，其中圖1透視圖簡(jiǎn)要表示先有技術(shù)SAW諧振裝置的組成;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的SAW諧振裝置的基本組成的透視圖;
圖3a-3c是為解釋圖2所示的SAW諧振裝置的工作模式的等效電路圖;
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的SAW諧振裝置組成的簡(jiǎn)略方案圖;
圖5表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的SAW諧振裝置組成的略示方案圖;以及圖6是表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的SAW諧振裝置組成的略示方案圖。
優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明圖2表示出根據(jù)本發(fā)明的SAW諧振裝置的基本組成。
如圖2所示，該SAW諧振裝置包括一個(gè)在壓電基片1上形成的SAW諧振器2。SAW諧振器2包括每個(gè)形成象梳子一樣形狀的激勵(lì)電極2a、2b和排列在該激勵(lì)電極兩側(cè)的反射器2c、2d。SAW諧振裝置至少還包括一個(gè)在壓電基片1上形成的并與該激勵(lì)電極電連接的電容器3。電容器3的電容量根據(jù)電容器3和SAW諧振器2連接(串聯(lián)連接，并聯(lián)連接等等)方式被設(shè)定為一個(gè)特定值。
如后面所說(shuō)明的在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，電容器3也象激勵(lì)電極2a、2b的方式一樣形成象梳子一樣形狀的電極。此外，電容器3是經(jīng)由絕緣薄膜4在壓電基片上形成的。
在下文中，圖2所示的，SAW諧振裝置工作模式將參考圖3a-3c加以說(shuō)明。
圖3a表示常規(guī)SAW諧振裝置的等效電路。圖3b和圖3c分別表示根據(jù)本發(fā)明的SAW諧振裝置的等效電路。圖3b表示電容器3與SAW諧振器2串聯(lián)連接情況中的組成，而圖3c是表示電容器3與SAW諧振器2并聯(lián)連接情況中的組成。
在圖3a-3c中，標(biāo)號(hào)L表示SAW諧振器的串聯(lián)電感;標(biāo)號(hào)c表示SAW諧振器的串聯(lián)電容;以及標(biāo)號(hào)c1，c′和c″中的每一個(gè)表示相應(yīng)于SAW諧振器的靜電電容量，該電容量與組成相應(yīng)的SAW諧振器的激勵(lì)電極對(duì)的個(gè)數(shù)成比例。標(biāo)號(hào)C2和C3的每一個(gè)表示在特定的連接方式中所設(shè)定的電容器3的電容量。
假設(shè)圖3a電路中的諧振與反諧振頻率為ωr1和ωa1;圖3b電路中的諧振與反諧振頻率為ωr2和ωa2;以及圖3c電路中的諧振與反諧振頻率為ωr3和ωa3，各個(gè)頻率分別用下面等式(1)-(6)表示。
ωr1＝1/(LC)1/2……(1)ωa1＝｛(1/L)·(1/C+1/C1)｝1/2……(2)ωr2＝[(1/L)·｛1/C+1/(C1′+C2)｝]1/2……(3)ωa2＝｛(1/L)·(1/C+1/C1′)｝1/2……(4)ωr3＝1/(LC)1/2……(5)ωa3＝[(1/L)·｛1/C+1/(C1″+C3)｝]1/2……(6)由等式(3)顯而易見(jiàn)，在此電容器3與SAW諧振器2(見(jiàn)圖3b)串聯(lián)連接，可依據(jù)電容器3的電容量C2來(lái)改變諧振頻率ωr2。
同樣，由等式(6)顯而易見(jiàn)，在此，電容器3與SAW諧振器2(見(jiàn)圖3c)并聯(lián)連接，可依據(jù)電容器3的電容量C3來(lái)改變反諧振頻率ωa3。
另一方面，在等式(6)中，當(dāng)電容器3的電容量C3被確定滿足C1″+C3＝C1的關(guān)系式時(shí)，圖3c的電路就變成與圖3a的電路等效。于是，就得到ωr3＝ωr1和ωa3＝ωa1的關(guān)系式。即，這意味著，不改變諧振特性，與圖3a所示的SAW諧振器的靜電電容量C1相比較，可減小圖3c所示的SAW諧振器的靜電電容量C1″。
因此，在電容器3與圖3c所示的SAW諧振器并聯(lián)連接的情況下，當(dāng)電容器3的電容量C3被設(shè)定為上述特定值時(shí)，可減少組成SAW諧振器2的激勵(lì)電極對(duì)的個(gè)數(shù)而對(duì)諧振特性不會(huì)帶來(lái)任何影響。
這樣，根據(jù)發(fā)明的SAW諧振裝置，電容器3與SAW諧振器一起在壓電基片1上形成并且根據(jù)電容器3與SAW諧振器2的連接方式將電容器3的電容量設(shè)定為一個(gè)特定值。結(jié)果，可精確地進(jìn)行SAW諧振裝置的頻率調(diào)整。也能獲得等效于在增加激勵(lì)電極對(duì)的個(gè)數(shù)情況下所獲得的電特性。同時(shí)可抑制不希望的脈動(dòng)信號(hào)或寄生信號(hào)的出現(xiàn)。
同樣，如圖2所示，通過(guò)這樣形成電容器3以便使它與激勵(lì)電極2a、2b的方式同樣具有象梳子一樣的形狀，與常規(guī)并聯(lián)板極型電容器的情況比較，對(duì)于同一電容量，可減小電容器的體積。這就能滿足體積小和重量輕的要求。
此外，經(jīng)由壓電基片1上面的絕緣薄膜4形成電容器3，可防止通過(guò)加在電容器3的電場(chǎng)在壓電基片1激勵(lì)出的表面聲波(SAW)。結(jié)果，電容器3只能起一個(gè)純電容元件的作用。
其次，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參考圖4-6作詳細(xì)說(shuō)明。
圖4以略圖表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的SAW諧振裝置的組成。
圖4中，有如圖1所示相同標(biāo)記10、20、21、22、23和24表示類(lèi)似組元，因此其說(shuō)明省略。
本實(shí)施例的特性在于第一，電容器3與SAW諧振器20一起形成在壓電基片10上面;第二，電容器30的形成是與激勵(lì)電極同樣方式而具有象梳子一樣的形狀;第三，電容器30是經(jīng)由壓電基片10上的絕緣薄膜40(例如SiO2薄膜)形成的;第四，電容器30與SAW諧振器20的激勵(lì)電極(輸入側(cè)IDT21)是串聯(lián)連接的。
電容器30是由兩個(gè)象梳子一樣的電極31和32組成。每個(gè)電極31，32是通過(guò)在絕緣薄膜40上面用濺射法沉積鋁(Al)，然后對(duì)沉積鋁薄膜進(jìn)行預(yù)定圖案成型而形成的。在這種情況下，圖案形成是這樣實(shí)施的，使每個(gè)電極31、32的各個(gè)指狀物部分Fc中的一個(gè)放置在另一個(gè)之間。
根據(jù)本實(shí)施例的SAW諧振裝置是與圖3b所示的等效電路相對(duì)應(yīng)的。因此，本實(shí)施例中的電容器30應(yīng)用于SAW諧振裝置的諧振頻率調(diào)整。即通過(guò)設(shè)定電容器30的電容量為一特定值，就有可能精確地確定該裝置的諧振頻率。
電容器30的電容量可以設(shè)定，例如，通過(guò)形成電容器30使其預(yù)先具有較大的電容量，然后如有必要在稍后階段減少指狀物部分Fc的個(gè)數(shù)。具體地說(shuō)，可以使用借助于激光切斷若干個(gè)指狀物Fc或其一部分的方法，用化學(xué)方法融解若干個(gè)指狀物Fc或其一部分的方法，等等。
同樣，因?yàn)殡娙萜?0的形成是使其具有象梳子一樣的形狀，故與常規(guī)并聯(lián)板極型電容器相比，對(duì)于同一電容量，可減小電容器30的體積。因此可滿足體積小和重量輕的需要。
此外，由于絕緣薄膜40是在電容器30和壓電基片10之間形成的，可防止由加在電容器上的電場(chǎng)在壓電基片10上激勵(lì)出表面聲波(SAW)。于是，電容器30對(duì)于SAW諧振器20可以起純電容元件作用。
為此目的，在本實(shí)施方式中，絕緣薄膜被選擇至少具有兩倍于電容器30中兩個(gè)相鄰指狀物Fc之間節(jié)距的厚度。
圖5用簡(jiǎn)圖表示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的SAW諧振裝置的組成。
該實(shí)施例的特征在于，電容器30與SAW諧振器20的激勵(lì)電極(輸入側(cè)IDT21)是并聯(lián)連接。其它組成與第一實(shí)施方式(見(jiàn)圖4)相同，因此，其說(shuō)明省略。
根據(jù)本實(shí)施例的SAW諧振裝置與圖3c所示的等效電路相對(duì)應(yīng)。因此，本實(shí)施例中的電容器30應(yīng)用于SAW諧振裝置的反諧振頻率的調(diào)整。同時(shí)也有助于減少SAW諧振器20中的激勵(lì)電極對(duì)21、20的個(gè)數(shù)。
即通過(guò)設(shè)定電容器30電容量為一特定值，可精確地確定SAW諧振裝置的反諧振頻率，同時(shí)也減少SAW諧振器20的激勵(lì)電極對(duì)的個(gè)數(shù)，對(duì)諧振特性不會(huì)帶來(lái)任何影響。換言之，可獲得等效于在增加激勵(lì)電極對(duì)個(gè)數(shù)的情況下所獲得的電特性。例如，在本裝置用于諧振器型帶通濾波器方面，可改善通頻特性。同時(shí)也有可能抑制不希望的脈動(dòng)信號(hào)或寄生信號(hào)的出現(xiàn)。
設(shè)定電容器的電容量的方式、絕緣薄膜40的存在所產(chǎn)生的特有效果以及對(duì)薄膜厚度的選擇與圖4所示的實(shí)施例的情況相同，因此，其說(shuō)明省略。
圖6用簡(jiǎn)圖表示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的SAW諧振裝置的組成。
本實(shí)施例的特征在于第一、二個(gè)電容30a和30b與SAW諧振器20一起在壓電基片10上形成;第二、與激勵(lì)電極21、22同樣方式，每個(gè)電容器30a、30b的形成具有象梳子一樣的形狀;第三、電容器30a和30b分別由絕緣薄膜40a和40b在壓電基片10上形成;第四、一個(gè)電容器30a與SAW諧振器20的激勵(lì)電極(輸入側(cè)IDT21)串聯(lián)連接，而另一個(gè)電容器30b與SAW諧振器20的激勵(lì)電極(輸入側(cè)IDT21)并聯(lián)連接。
根據(jù)本實(shí)施例的SAW諧振裝置與圖4和圖5所示的各個(gè)實(shí)施例的組合相對(duì)應(yīng)，因此，每個(gè)電容器30a，30b的工作模式和基于此的效應(yīng)是與連同圖4和圖5一起說(shuō)明的每個(gè)電容器30的情況相同，因此，其說(shuō)明省略。
雖然本發(fā)明是通過(guò)三個(gè)實(shí)施例的方法加以說(shuō)明和公開(kāi)的，但顯然對(duì)于熟練此技術(shù)的人來(lái)說(shuō)，不脫離本發(fā)明的根本特點(diǎn)而采用本發(fā)明的其它實(shí)施例和改形是可能的。
例如，和SAW諧振器一起在相同的壓電基片上(電極圖案形狀、指狀物個(gè)數(shù)、等等)所形成的電容器形狀可以適當(dāng)?shù)馗淖?，或者所形成的電容器個(gè)數(shù)可以改變，電容器與SAW諧振器的連接方式也可以適當(dāng)?shù)馗淖儭?br> 權(quán)利要求
1.一臺(tái)表面聲波諧振裝置，包括一個(gè)在壓電基片上形成的表面聲波諧振器，它包含形成象梳子形狀的激勵(lì)電極和排列在激勵(lì)電極兩側(cè)的反射器；以及至少一個(gè)在所述壓電基片上形成的并與所述激勵(lì)電極電連接的電容器，按照該電容器與所述表面聲波諧振器的連接方式，電容器的電容量被設(shè)定為一個(gè)特定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的表面聲波諧振裝置，其中所述至少一個(gè)電容器具有形成象梳子形狀的電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的表面聲波諧振裝置，其中諧振裝置的諧振頻率或反諧振頻率的確定取決于如所述至少組成一個(gè)電容器的象梳子一樣的電極中指狀物個(gè)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的表面聲波諧振裝置，其中所述至少一個(gè)電容器由絕緣薄膜在所述壓電基片上形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的表面聲波諧振裝置，其中所述絕緣薄膜有一個(gè)至少兩倍于在象梳子一樣的電極中的兩個(gè)相鄰指狀物之間的節(jié)距的厚度，該電極如所述，至少組成一個(gè)電容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的表面聲波諧振裝置，包括一個(gè)與所述表面聲波諧振器串聯(lián)連接的電容器，其中電容器的電容量被設(shè)定為一個(gè)特定值用以確定該諧振裝置的諧振頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的表面聲波諧振裝置，包括一個(gè)與所述表面聲波諧振器并聯(lián)連接的電容器，其中電容器的電容量被設(shè)定為一個(gè)特定值用以確定該諧振裝置的反諧振頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的表面聲波諧振裝置，包括與所述表面聲波諧振器串聯(lián)連接的第一個(gè)電容器與表面聲波諧振器并聯(lián)連接的第二個(gè)電容器，其中第一個(gè)和第二個(gè)電容器的電容量分別被設(shè)定為特定值，既用以確定該諧振裝置的諧振頻率又用以確定該諧振裝置的反諧振頻率。
全文摘要
一種表面聲波(SAW)諧振裝置包括一個(gè)在壓電基片上形成的SAW諧振器，該諧振器包括形為梳子狀的激勵(lì)電極和排列在激勵(lì)電極兩側(cè)的反射器，至少還包括一個(gè)在壓電基片上形成的并與激勵(lì)電極電連接的電容器。依照電容器與SAW諧振器連接方式，該電容器的電容量設(shè)定為一個(gè)特定值。通過(guò)這一組成，可簡(jiǎn)易而精確地進(jìn)行SAW諧振裝置的頻率調(diào)整。也可抑制不希望的脈動(dòng)信號(hào)或寄生信號(hào)的出現(xiàn)，從而獲得等效于在增加激勵(lì)電極對(duì)個(gè)數(shù)情況下所獲得的電特性。
文檔編號(hào)H03H9/05GK1112749SQ95104780
公開(kāi)日1995年11月29日 申請(qǐng)日期1995年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月26日
發(fā)明者峰吉誠(chéng)司 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社