[發明專利]自由邊緣反射型聲表面波裝置

無效

• 申請號: 96102544.1
• 申請日: 1996-01-24
• 公開（公告）號: CN1074613C
• 公開（公告）日: 2001-11-07
• 發明（設計）人: 門田道雄;溝田直樹
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 劉曉峰

本發明涉及利用SH型表面波的自由邊緣反射型聲表面波(以下稱為表面波)裝置，更具體地說涉及利用SH型漏波作為SH型表面波以便加寬頻帶的自由邊緣反射型表面波諧振器。

已經提出了多種表面波諧振器作為用于MHz頻帶中的諧振器。一些利用SH型表面波的表面波諧振器正在作為具有寬頻帶的諧振器引起人們的注意。象BGS波和樂甫波(Love?wave)那樣，SH型表面波是這樣一種表面波，其位移的主分量沿著垂直于表面波傳播方向的方向。

利用BGS波的常規的自由邊緣反射型表面波諧振器具有叉指換能器(以下稱為“IDT”)，包括形成在由例如鈦酸鋯酸鉛的壓電陶瓷材料制成的壓電襯底上的一對梳狀電極。也已經提出了利用樂甫波的表面波諧振器，該諧振器具有由一對金制(Au)的梳狀電極構成的IDT，梳狀電極位于由LiNbO₃的Y-切割X-傳播的單晶體制成的壓電襯底上。

然而，利用BGS波的表面波諧振器雖然具有寬頻帶，但是存在由于頻率特性和晶粒大小的限制而引起的上限諧振頻率為70MHz的問題。利用樂甫波的表面波諧振器也存在著問題，即由于成本較高和IDT形成技術方面的限制，Au制成的梳狀電極不能做得具有足夠的厚度。因此，這種作為寬頻帶諧振器的諧振器具有高于200MHz的諧振頻率。

因此，利用SH型表面波的常規的表面波諧振器還沒有一種適用于70至200MHz的頻帶。

本發明的最佳實施例提供一種適用于具有大約70至200MHz的頻帶范圍的自由邊緣反射型表面波諧振器，并呈現具有寬頻帶的諧振特性。

本發明的最佳實施例還提供了一種自由邊緣反射型表面波諧振器，其中SH型表面波在壓電襯底的兩個相對的自由邊緣之間反射，采用由LiNbO₃的壓電單晶體制成的41°Y-切割X-傳播的壓電襯底作為壓電襯底，并且利用漏波作為SH型表面波。

更具體地說，本發明的最佳實施例提供一種利用SH型漏波的自由邊緣反射型表面波諧振器，包括：由LiNbO₃的壓電單晶體制成的41°Y-切割X-傳播的壓電襯底，壓電襯底具有兩個相對的自由邊緣和連接兩個相對的自由邊緣的一對主表面；以及位于壓電襯底上的其中一個主表面上并具有一對梳狀電極的叉指換能器，梳狀電極具有一個以上的指形電極；其中梳狀電極對的指形電極交叉放置，在表面波傳播方向的兩側的指形電極的外緣沿壓電襯底的自由邊緣的長度方向在襯底的上主表面上延伸，當表面波的波長用λ表示時，兩側的指形電極的寬度基本等于表面波波長λ的1/8，其余指形電極的寬度基本等于表面波波長λ的1/4。

本發明的最佳實施例的自由邊緣反射型表面波諧振器的一個特征是利用稱為漏波的SH型表面波。漏波也稱為衰減彈性表面波，它輻射能量，這樣當它通過壓電襯底傳播時受到衰減。因此，據認為由于漏波在很大程度上衰減，所以不能用于表面波裝置中。

本發明的最佳實施例的一個特征是利用迄今為止被認為不能用于表面裝置的漏波。在自由邊緣反射型表面波諧振器中，IDT位于連接兩個相對的自由邊緣的壓電襯底的一個主表面上。在這種自由邊緣反射型表面波諧振器中，整個表面波傳播區允許通過激勵產生表面波，該區域形成在連接兩個相對的自由邊緣的壓電襯底的一個主表面上。因此，在驅動期間，幾乎不存在由激勵產生的表面波被衰減的區域部分。因此，即使利用由于能量輻射而大大衰減的漏波，也可以產生具有極好的諧振特性的諧振器，其峰與谷之比(即反諧振點處的阻抗值與諧振點處的阻抗值之比)令人滿意。另一方面，由LiNbO₃的41°Y-切割X-傳播的壓電單晶體在大約70至200MHz的頻帶范圍內呈現大的機電耦合系數。然而，當壓電襯底的表面被金屬化時，傳播損耗較高，達到0.044?dB/λ，因此在表面上形成IDT產生具有上述傳播損耗的漏波。基于這一理由，LiNbO₃的41°Y-切割X-傳播的壓電單晶體制成的壓電襯底迄今為止還未非常經常性地用于表面波裝置，如表面波濾波器或表面波諧振器。

本發明的最佳實施例的自由邊緣反射型表面波諧振器有效地利用了上述漏波。由于壓電襯底具有高的機電耦合系數，所以這種最好由LiNbO₃的壓電單晶體制成的41°Y-切割X-傳播的壓電襯底形成的諧振器可以具有大約70至200MHz的寬頻帶。例如從下面將要描述的最佳實施例中可以清楚地看到，已經肯定本發明提供的諧振器具有寬頻帶，在大約70至200MHz的頻帶中相對帶寬大約為6.5％。