專利名稱：改進通帶特性和調節(jié)輸入輸出阻抗自由度的聲表面波裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地說涉及聲表面波(SAW)裝置，具體地說涉及改進了通帶特性的SAW裝置。此外，本發(fā)明還涉及在設計上有靈活性的用于按需要來調節(jié)SAW裝置的輸入與輸出阻抗的SAW裝置。
SAW裝置廣泛用于在VHF或UHF波段工作的，小型無線電通信設備(典型的例子是在MHz波段或GHz波段工作的攜帶式電話設備)中的濾波器或諧振器。
在這類高頻無線電通信設備中，要求所用的SAW濾波器或SAW諧振器具有寬的通帶，同時具有非常銳的偏離頻帶衰減。此外，這類SAW濾波器與諧振器要能夠與協(xié)同工作的電路實現(xiàn)阻抗匹配，而上述電路則可以是構成其中用到了SAW裝置的電子設備的集成電路。


圖1A與1B表明了傳統(tǒng)的典型SAW濾波器的結構。
參看圖1A，所示SAW濾波器是所謂雙模型的裝置，如SAW濾波器中的通常情形，該裝置包括在壓電基片1上的一對反射器10A和10B，這里的壓電基片可是LiTaO3，或LiNbO3的Y-X切割單晶片。另外，在從上述反射器10A到10B之間連續(xù)地設有電極11A、11B與11C。
在圖1A所示例子中，基片1是由36°Y-X LiTaO3單晶片形成，而在基片1的X方向上排成一行的反射器10A與10B則在壓電基片1上界定激發(fā)的聲表面波的傳播路徑。電極11A、11B與11C各包括初級側叉指式電極，例如電極(11A)1、(11B)1或(11C)1以及次級側叉指式電極，例如電極(11A)2、(11B)2或(11C)2，其中的初級與次級側電極配置成使得初級側電極的電極指與對應的次級側電極的電極指，分別以相互相反的方向延伸，如同在叉指式電極中的情形那樣。這樣，初級側電極的電極指與次級側電極的電極指，便在基片1上的Y方向上交替重復，并與在基片1上的X方向上傳播的聲表面波的路徑相交。上述電極指的間距是由待形成的SAW濾波器的中心頻率以及由在X方向上于基片1上行進的聲表面波的聲速確定。當從X方向觀察時，初級側電極的電極指與次級側電極的電極指在一個重疊寬度W上相互重疊。
在圖1A的結構中，電極11A的初級側電極(11A)1連接到與電極11C的初級側電極(11C)1共用的輸入端，另一方面，次級側電極(11A)2與(11C)2則都接地，這樣，圖1A的SAW濾波器便構成了所謂雙輸入單輸出型。
采取上述結構的雙模型SAW濾波器采用了具有頻率f1的在前述反射器10A與10B之間形成的一次波型的聲表面波，和具有頻率f3的也在反射器10A與10B之間形成的三次波型的聲表面波，其中的SAW濾波器形成了圖2所示的通帶特性，圖2將SAW濾波器的衰減作為頻率的函數(shù)表示。在圖2中應該注意到，在上述一次波型的頻率f1與三次波型的頻率f3之間形成通帶。圖1B表明在圖1A的結構中激發(fā)的聲表面波的能量分布。
傳統(tǒng)上，考慮到激發(fā)的聲表面波的一次波型與三次波型的相應對稱性(參看圖1B)，業(yè)已在實際中形成了相對于X軸線中心大致對稱的叉指式電極，得以高效地激發(fā)一階模與三階模聲表面波。這樣，傳統(tǒng)上業(yè)已根據(jù)實踐使表示叉指式電極11A中初級側電極指與次級側電極指所形成的電極指對的數(shù)目N1等于表示叉指式電極11C中初級側電極指與次級側電極指所形成的電極指對的數(shù)目N3(N1＝N3)。
但圖2清楚地顯示出，在由頻率f1與f3所界定的通帶外側，SAW裝置中存在有各種寄生峰。作為這種寄生峰存在的結果，應該注意到在此通帶外側的聲表面波的衰減銳度有了不希望有的減小，特別是在1550～1600MHz的頻率范圍內。應知SAW濾波器或諧振器的這種衰減在帶內應該是平的和最小的，而在通帶之外則應急劇地加大。為了使濾波器的選擇性為最大，需要使通帶外的衰減變得最大。
在圖1A的傳統(tǒng)的SAW濾波器中，所有的叉指式電極11A、11B與11C具有電極指的相同的重疊寬度W。這樣，SAW濾波器的輸入與輸出阻抗就由電極11A-11C中電極指對的數(shù)目確定。一般地說，應知SAW濾波器的輸入與輸出阻抗反比于電極指對數(shù)N1與N3以及電極11A～11C的重疊寬度W。由于在傳統(tǒng)的SAW裝置中，電極指對的數(shù)目N1與數(shù)目N3設定成相等，且此重疊寬度W設定為常數(shù)，就難以獨立地和按照需要地調節(jié)輸入阻抗與輸出阻抗。這樣，傳統(tǒng)的SAW裝置就不能滿足能靈活設定輸入與輸出阻抗的要求，而這樣的要求在近期小型的用于GHz的無線電設備，例如攜帶式或移動式電話設備中，則是特別突出的需求。
為此，本發(fā)明的總的目的在于提供能消除上述種種問題的新題和有效的SAW裝置。
本發(fā)明的另一種更具體的目的則是提供這樣的SAW裝置，它能在通帶之外有效地抑制寄生峰，同時能在通帶之外提供急劇的衰減。
本發(fā)明的再一個目的是去提供這樣的SAW裝置，它能獨立地和靈活地設定輸入阻抗與輸出阻抗。
本發(fā)明的又一個目的是去提供這樣的SAW裝置，此裝置包括壓電基片；在此壓電基片上共同形成的各在此基片上沿著預定的傳播路徑的至少第一與第二SAW元件。
上述第一與第二聲表面波元件，各包括多個沿上述聲表面波傳播路徑設置的叉指式電極。
所述多個叉指式電極的每一個包括初級側電極，它本身有多個橫貫所述傳播路徑在第一方向上延伸的相互平行電極指，以及次級側電極，它本身有多個橫貫所述傳播路徑在與此第一方向相對的第二方向上延伸的相互平行電極指；將上述初級側電極的電極指與次級側電極的電極指，在各所述第一與第二聲表面波元件中的各所述叉指式電極中，沿所述傳播路徑，交替地進行設置使得從傳播路徑方向，觀察時以一預定重疊寬度重疊。
所述重疊寬度有第一值，它是形成所述第一聲表面波元件的所述多個叉指式電極所共有的，以及不同的第二值，它是形成所述第二聲表面波元件所述的叉指式電極所共有的。
所述第一聲表面波元件是這樣地級聯(lián)到所述第二聲表面波元件上的，即把第一聲表面波元件中包括的叉指式電極的次級側電極連接到第二聲表面波元件中包括的叉指式電極的初級側電極。
本發(fā)明的另一目的在于提供這樣的一種SAW裝置，此裝置包括壓電基片；沿著壓電基片上激發(fā)的聲表面波的傳播路經設在此基片上的第一與第二反射器；從第一反射器到第二反射器連續(xù)地設在此壓電基片上的多個叉指式電極；所述多個叉指式電極的每一個包括初級側電極，它包括多個沿橫貫此聲表面波傳播路徑的第一方向上延伸的相互平行的電極指；以及次級側電極，它包括多個沿橫貫此聲表面波傳播路徑且在與上述第一方向相反的第二方向上延伸的相互平行的電極指，將上述初級側電極的電極指與次級側電極的電極指，在各所述多個叉指式電極中沿所述傳播路徑交替地進行設置，使得從傳播路徑方向觀察時以預定重疊寬度重疊；所述多個叉指式電極是通過將一叉指式電極的次數(shù)側電極連接到另一叉指式電極的次級側電極上來進行級聯(lián)的。
根據(jù)本發(fā)明，通過適當?shù)卦O定第二SAW元件中的，或是第一叉指式電極中以及與此第一叉指式電極級聯(lián)的第二叉指式電極中的電極指的重疊，不用改變叉指式電極的間距，就能按照需要來調節(jié)輸入阻抗與輸出阻抗。由于叉指式電極的間距沒有改變，SAW濾波器的頻率特性不受影響，故在本發(fā)明中就能根據(jù)電路設計的要求而只對輸入與輸出阻抗進行獨立的與任意的調節(jié)。
由于能對輸入與輸出阻抗作任意的調節(jié)，就能將多個這種SAW濾波器成功地級聯(lián)起來，結果就能增強對通帶外寄生峰的抑制。換言之，可以得到具有極銳選擇性的SAW濾波器，此外，通過將多個SAW濾波器級聯(lián)以形成SAW濾波器組件，就能將SAW濾波器組件的輸入阻抗與輸出阻抗之間的比值調節(jié)到單級SAW濾波器所不能達到的很大的值。
本發(fā)明的再一個目的在于提供這樣的一種SAW裝置，此裝置包括上面支承著壓電基片的封裝體；在此壓電基片上形成的至少一個SAW元件；所述SAW元件包括多個沿壓電基片上表面聲波傳播路徑設置的叉指式電極，每個叉指式電極包括輸入側叉指式電極與輸出側叉指式電極；將所述輸入側叉指式電極連接到設在前述封裝體上的第一接地焊接區(qū)。
將所述輸出側叉指式電極連接到設在前述封裝體上的不同的第二接地焊接區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明，可成功地消除輸入側叉指式電極的接地電極與輸出側叉指式電極的接地電極間的干擾問題，從而能顯著改進SAW裝置的通帶特性。
本發(fā)明的又一個目的在于提供雙模型的SAW裝置，此裝置包括壓電基片；沿壓電基片上聲表面波傳播路徑設置于此基片上的第一與第二反射器；在壓電基片上從第一反射器至第二反射器連續(xù)設置的第一、第二與第三叉指式電極；上述第一至第三叉指式電極中的每一個分別包括第一至第三若干對電極指；其中，上述第一叉指式電極的所述第一若干對電極指不同于上述第三叉指式電極的所述第三若干對電極指。
根據(jù)本發(fā)明，有意識地通過設定不同的第一與第三若干對電極，去掉了SAW裝置的結構在SAW裝置傳播方向上的對稱性。這樣，由第一反射器所反射的聲表面波與第二反射器所反射的聲表面波便彼此相消，從而能成功地消除與反射的聲表面波裝置的干擾有關聯(lián)的寄生峰。
本發(fā)明的其它目的與另外的特點可從下面結合附圖的詳細說明中變得顯而易見。
圖1A與1B分別表明了傳統(tǒng)雙模型SAW濾波器的結構與工作原理；圖2示明了圖1A與1B的SAW濾波器的理論頻率特性；圖3表明了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的SAW濾波器的結構；圖4表明了圖3中的SAW濾波器的理論頻率特性同圖1A與1B中SAW濾波器的對應的理論頻率特性的比較；圖5表明對圖3中SAW濾波器所觀察的頻率特性；圖6表明對圖1A與1B中SAW濾波器所觀察的頻率特性；圖7表明了依據(jù)本發(fā)明第二實施例的SAW濾波器的結構；圖8表明圖7中SAW濾波器的一種變型；圖9表明圖7中SAW濾波器的另一種變型；圖10表明圖9中SAW濾波器的頻率特性；圖11表明了依據(jù)本發(fā)明第三實施例的SAW濾波器的結構；圖12表明了依據(jù)本發(fā)明第四實施例的SAW濾波器的結構；圖13表明圖12中SAW濾波器的頻率特性；圖14表明圖12中SAW濾波器的結構，包括分解狀態(tài)下的金屬蓋；圖15表明圖14中SAW濾波器的頻率特性；圖16表明了依據(jù)本發(fā)明第六實施例的SAW濾波器的結構；圖17表明了依據(jù)本發(fā)明第七實施例的SAW濾波器的結構；圖18表明圖17中SAW濾波器的一種變型；圖19表明圖17中SAW濾波器的另一種變型。
圖20表明圖17中SAW濾波器的再一種變型。
第一實施例首先參照表明了依據(jù)本發(fā)明第一實施例的SAW濾波器11的圖3來說明本發(fā)明的原理，其中那些與先前所述部件相對應的部件由相同的標號指明而略去其說明。
參看圖3，SAW濾波器11具有的雙模型結構與圖1A中傳統(tǒng)的SAW濾波器的類似，只是叉指式電極11A的電極指對的數(shù)目N1，叉指式電極11C的電極指對的數(shù)目N3，以及叉指式電極11B的電極指對的數(shù)目N2各不相同(N1≠N3≠N2)。
圖4表明圖3中SAW濾波器11的計算出的理論頻率特性，圖4中的連續(xù)曲線表明的是電極指對數(shù)N1、N2與N3分別設定為20、40與20的傳統(tǒng)情形。應該注意到這里保持N1＝N3。另外，圖4中的斷線表明的是電極指對數(shù)N1、N2與N3分別設定為25、35與45的情形。這時關系式N1≠N2≠N3成立。圖4的點線表示分別將電極指對數(shù)N1、N2和N3設定為20、40和30時的結果。在這種情況下，關系式N1≠N2≠N3也成立。
在圖4的計算結果中還應注意到，對于基片1取定了36°Y-X的LiTaO3單晶片，而計算時涉及的情形是，基片1上的叉指式電極是由Al形成，其厚度相當于基片1上激發(fā)的聲表面波波長的8％。
在包括對SAW濾波器11的頻率特性進行這種理論計算的研究過程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如圖4所示，當叉指式電極11A與11C的電極指對數(shù)N1與N3設定成相對于中央叉指式電極11B不對稱(N1≠N3)時，通帶外的寄生峰的高度會顯著地大量地減少。雖然抑制這種寄生峰的原因尚未完全弄清，但可以設想為，SAW11的這種非對稱結構有助于相抵消為叉指式電極11A激發(fā)而從反射器10A反射后返回到叉指式電極11B的聲表面波，和為叉指式電極11C激發(fā)而從反射器10B反射后返回到叉指式電極11B的聲表面波。
圖5表明了將42°Y-X LiTaO3單晶片用于壓電基片1同時電極指對數(shù)N1、N2與N3分別設定為20、40與30(N1∶N2∶N3＝20∶40∶30)時，圖3中SAW濾波器實際觀察的頻率特性。在圖5中，還應指出，叉指式電極11A-11C是由Al形成，其厚度相當于基片1上激發(fā)的聲表面波波長的6％。
另一方面，圖6表明了類似于圖5中將42°Y-X LiTaO3單晶片用于壓電基片1而電極指對數(shù)N1、N2與N3分別設定為21、35與21(N1∶N2∶N3＝21∶35∶21)時，圖1A中的傳統(tǒng)SAW濾波器的實際觀察的頻率特性。叉指式電極11A-11C是由鋁形成，其厚度相當于基片1上激發(fā)的聲表面波的波長的6％，這與圖5中的情形類似。
參看圖5與6可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)于圖6特征曲線中通帶低頻側的主要的寄生峰的高度在圖5的特性曲線中顯著減小，而在通帶高頻側出現(xiàn)的寄生峰則基本上被消除。
應知本實施例的SAW濾波器11是設計用于GHz波段的。在用于這種超高頻波段的SAW濾波器中，須注意到壓電基片1上叉指式電極的厚度相對于激發(fā)的SAW的波長已不能忽視，此電極的附加質量效應是很顯著的。這種附加質量效應導致LiTaO3或LiN-bO3單晶基片的最優(yōu)切割角位移到較高角度一例子在LiTaO3晶片情形，此最優(yōu)切割角成為40°Y-44°Y，顯著地高于傳統(tǒng)上所用的36°Y的最優(yōu)切割角。在LiNbO3基片情形，當考慮此電極的附加質量效應時，最優(yōu)切割角的范圍為66°Y至74°Y。
在SAW濾波器11中，應知在假定把LiTaO3用作基片1而電極11A-11C是由鋁或鋁合金形成時，當叉指式電極11A-11C的厚度是在激發(fā)的SAW波長的5-10％范圍內時，附加質量效率最為顯著。另一方面，當把LiNbO3用作基片1時，附加質量是在叉指式電極11A-11C的厚度在激發(fā)SAW波長的4-12％范圍內時有顯著影響。這種情形中也是假定了把Al或Al合含用于叉指式電極11A-11C。
第二實施例現(xiàn)在參照圖7說明依據(jù)本發(fā)明第二實施例的SAW濾波器電路裝置，其中在以前描述過的部件用相同的標號指明而略去其說明。
參看圖7，本實施例的SAW濾波器電路裝置是在42°Y-XLiTaO3單晶片的基片1上構成的，而除了SAW濾波器11之外還有另一個SAW濾波器20，它包括有在同一基片1上于X方向排成一行的反射器20A與20B，此SAW濾波器20還包括從反射器20A到反射器20B，連續(xù)設置的叉指式電極21A、21B與21C。與以前類似，SAW濾波器11包括反射器10A與10B以及叉指式電極11A-11C，它們都設在同一共同的基片1上。
在圖7的結構中，應注意到構成叉指式電極11B一部分的次級側電極(11B)1連接到叉指式電極21B相應的初級側電極(21B)2。這樣，將SAW濾波器11與SAW濾波器21級聯(lián)起來。在各SAW濾波器11與21中，類似于第一實施例的情形，可以保持前述關系式N1≠N2≠N3。但本實施例還包括了前述關系式不成立的情形。
在圖7的實施例中，應知分別屬于叉指式電極11A與11C的各初級側電極(11A)1與(11C)1是共同連接到一輸入電極焊接區(qū)上，另外，叉指式電極11A與11C的次級側電極(11A)2與(11C)2以及叉指式電極11B的初級側電極(11B)1則接地。于是SAW濾波器11便形成了所謂雙輸入單輸出型濾波器。另一方面，分別屬于叉指式電極21A與21C的次級側電極(21A)2與(21C)2則共同連至SAW濾波器21的輸出電極焊接區(qū)。此外，分別屬于叉指式電極21A與21C的初級側電極(21A)1與(21C)1以及叉指式電極21B的次級側電極(21B)2則接地。于是SAW濾波器便構成了單輸入雙輸出型濾波器。
在圖7的實施例中，當從SAW濾波器11中聲表面波的行進方向觀察時，SAW濾波器11中的電極指以重疊寬度W1相互重疊。類似地，當從SAW濾波器21中聲表面波的行進方向觀察時，SAW濾波器21中的電極指以重疊寬度W2相互重疊，其中將濾波器11與21形成為使得對應于SAW21的重疊寬度W2與對應于SAW11的重疊寬度W1不同。這樣，作為一個整體，SAW濾波器電路裝置便顯示出等于SAW濾波器11輸入阻抗的輸出阻抗，和等于SAW濾波器21輸出阻抗的輸出阻抗，其中SAW濾波器11的輸入阻抗由前述重疊寬度W1決定，而SAW濾波器21的輸出阻抗則由重疊寬度W2決定，于是，通過獨立地設置重疊寬度W1與W2，就能獨立地根據(jù)需要設計SAW濾波器電路裝置的輸入阻抗與輸出阻抗。
圖8表明圖7中SAW濾波器電路裝置的變型，其中已于先前描述過的部件用相同的標號指明而略去其說明。
參看圖8，可以看到叉指式電極11B的初級側電極(11B)1連到輸入電極焊接區(qū)上而次級側電極(11B)2接地。另一方面，叉指式電極11A與11C的初級側電極(11A)1與(11C)1接地，而其次級側電極(11A)2與(11C)2則分別連接到叉指式電極21A的初級側電極(21A)1與叉指式電極21C的初級側電極(21C)1。這樣，圖8實施例中的SAW濾波器11便具有單輸入與雙輸出結構。
另一方面，在SAW濾波器21中，叉指式電極21A與21C的次級側電極(21A)2與(21C)2接地，即在叉指式電極21B的次級側電極(21B)2得到輸出。即SAW則具有雙輸入單輸出結構。
在圖8所示SAW濾波器裝置中，也能通過在SAW濾波器11與21中獨立地設定重疊寬度W1與W2，來根據(jù)需要設定此SAW濾波器電路裝置的輸入阻抗與輸出阻抗。
圖9表明圖7中SAW濾波器電路裝置的另一變型，其中先前描述過的部件用相同的標號指明而略去其說明。
參看圖9，SAW濾波器11具有與圖7實施例類似的單輸入雙輸出結構。另外，SAW濾波器21具有類似于圖7實施例的雙輸入單輸出結構。這樣，叉指式電極11A與11C的初級側電極(11A)1與(11C)1便共同連至輸入電極焊接區(qū)上，而其次級側電極(11A)2與(11C)2以及叉指式電極11B的初級側電極(11B)1則接地。
在SAW濾波器21中，叉指式電極21A與21C的初級側電極(21A)1與(21C)1共同連接到叉指式電極11B的次級側電極(11B)2，而其次級側電極(21A)2與(21C)2接地。此外，叉指式電極21B的次級側電極(21B)2連接輸出電極焊接區(qū)，換言之，圖9中的結構在級聯(lián)連接中，包括兩個單輸入雙輸出SAW濾波器11與21。
在圖9的SAW濾波器電路裝置中，可以看到SAW濾波器11與21級聯(lián)成使得能在SAW濾波器11的輸出側與SAW濾波器21輸入側之間確立一種阻抗匹配，以使因這種級聯(lián)連接所發(fā)生的損耗減至最少。
更確切地說，已知在SAW濾波器11與21之間成立有普遍關系
Z1∶Z2＝Z3∶Z4其中Z1與Z2分別表示SAW濾波器11的輸入阻抗與輸出阻抗，而Z3與Z4分別表示SAW濾波器21的輸入阻抗與輸出阻抗。
本實施例通過適當?shù)卦O定重疊寬度W1與W2，在SAW濾波器11與21之間實現(xiàn)了由條件Z2＝Z3所表示的阻抗匹配。
結果在Z1、Z2、Z3與Z4間成立了下述關系Z2=Z3=Z1·Z4]]>在圖9所示的SAW濾波器電路裝置中，SAW濾波器11的重疊寬度W1設定為60λ而SAW濾波器21的重疊寬度W2設定為35λ，其中λ表示壓電基片1上激發(fā)的聲表面波的波長，在本例中約為4.3μm。此外，在圖9的SAW濾波器裝置11與21中還成立有下述關系N1∶N2∶N3＝15∶21∶15在此情形下，SAW濾波器11有50Ω的輸入阻抗，其中，SAW濾波器11的這一輸入阻抗值提供了圖9中級聯(lián)SAW濾波器電路裝置的輸入阻抗。此外，具有上述配置的SAW濾波器21具有150Ω的輸出阻抗，其中，SAW21的這一輸出阻抗提供了圖9中級聯(lián)SAW濾波器電路裝置的輸出阻抗。
在圖9的SAW濾波器電路裝置中，其中級聯(lián)的SAW濾波器11與21之間存在阻抗匹配，能進一步增加級聯(lián)級的級數(shù)，使得SAW濾波器的輸出阻抗比同一SAW濾波器電路裝置的輸入阻抗大很多或小很多。
此外還應注意到，在這樣的可以在其中包括許多級聯(lián)的SAW濾波器的級聯(lián)SAW濾波器電路裝置中，能極其有效地消除通帶外的寄生峰以改進濾波器的選擇性。
圖10表明了輸入側用電阻50Ω來端接和輸出側用電阻150Ω來端接情形下，圖9中級聯(lián)SAW濾波器電路裝置的通帶特性。
參看圖10，可以看到通過將SAW濾波器11與21作如上的級聯(lián)，有效地消除了通帶外的寄生峰。換言之，圖10清楚地表明了，為第一實施例的SAW濾波器所取得的消除寄生峰的效果，也可類似地于本實施例中得到實現(xiàn)。
第三實施例圖11表明依據(jù)本發(fā)明第三實施例的SAW濾波器的結構，其中在前面已描述過的部分以相同的標號指明而略去其說明。
在本實施例中，對于單個SAW濾波器改變其輸入阻抗與輸出阻抗。
參看圖11，可以看到叉指式電極11B的初級側電極(11B)1，連接到第一輸入電極焊接區(qū)，而叉指式電極11B的次級側電極(11B)2則連接到第二輸入焊接區(qū)。這樣，圖11的SAW濾波器在將差動輸入信號分別提供給上述的初級側電極(11B)1與次級側電極(11B)2時，就可用作為差分濾波器。也可以使電極(11B)2接地。
在圖11的SAW濾波器中，將次級側電極(11A)2和次級側電極(11C)2相互連接，將叉指式電極11A的初級側電極(11A)1連接到第一輸出電極焊接區(qū)，將叉指式電極11C的初級側電極(11C)1連接到第二輸出電極焊接區(qū)。由此將叉指式電極11A和叉指式電極11C級聯(lián)起來?？蓪㈦姌O(11A)1和電極(11C)1接地。在圖11所示結構中，可以看到叉指式電極11A-11C對于電極指有共同的重疊寬度W。即使在這樣一種結構中，也能通過叉指式電極11A的輸出阻抗Z1與叉指式電極11C的輸出阻抗Z3的和作為一個整體來提供SAW濾波器的輸出阻抗。換言之，圖11的結構可使SAW濾波器的輸出阻抗能作為一個整體與輸入阻抗適配，當然同前述實施例相比，進行這種調節(jié)的自由度受到了某些限制，在圖11的SAW濾波器中，輸入阻抗由叉指式電極11B的輸入阻抗Z2提供。
第四實施例圖12表明依據(jù)本發(fā)明第四實施例的包括有封裝體的SAW濾波器的結構，其中在前面已描述過的部件采用相同的標號指明而略去其說明。
參看圖12，將上面設有類似于圖7中的SAW濾波器的SAW濾波器的壓電基片1支撐于陶瓷封裝體100上，此封裝體100的第一側上設有接地電極焊接區(qū)101與103以及輸入電極焊接區(qū)102，而接地電極101與103則位于輸入電極焊接區(qū)102的橫向兩側上。類似地，封裝體100的與上述第一側相對的第二側上設有接地電極焊接區(qū)104與106以及輸出電極105，而接地電極焊接區(qū)104與106則位于輸出電極焊接區(qū)105的橫向兩側。
在圖12的結構中，對應于圖7中電極(11A)2的叉指式電極11A的接地電極經Al線107連接到封裝體100上的接地電極焊接區(qū)101。另外，對應于圖7中電極(11C)2的叉指式電極11C的接地電極則經另一Al線107連接到封裝體100上的接地電極焊接區(qū)103。類似地，對應于圖7中電極(11B)1的叉指式電極11B的接地電極則經另一Al線107連接到前述接地電極103。還有，與電極(11A)1和(11C)1相對應的叉指式電極11A與11C的輸出電極，則通過各自的Al線107共同連接到設在接地電極片101與103之間的輸入電極焊接區(qū)102。
在也形成在同一壓電基片1上的SAW濾波器21中，可以看到，對應于圖7中電極(21A)1的叉指式電極21A的接地電極是通過另一Al線107連接到封裝體100上的接地電極焊接區(qū)104。此外，對應于圖7中電極(21C)2的叉指式電極21C的接地電極則經另一Al線107連接到封裝體100上的接地電極焊接區(qū)103。再有，對應于圖7中電極(21B)2的叉指式電極21B的接地電極則由另一Al線連接到接地電極焊接區(qū)104。對應于電極(21A)2與(21C)2的叉指式電極21A與21C的輸出電極，則由另一Al線107共同連接到設在前述接地電極片104與106之間的輸出電極焊接區(qū)105。還有，SAW濾波器11與21則是通過將叉指式電極11B的次級側電極(11B)1連接到叉指式電極21B的初級側電極(21B)2而級聯(lián)的。
一般地說，設在陶瓷封裝體上的電極多少會在相互之間形成電容耦合，而本發(fā)明通過把輸入側接地電極焊接區(qū)101與103設在封裝體100的第一邊緣，同時把輸出側接地電極焊接區(qū)104與106設在封裝體100上與第一邊緣相對的第二邊緣上，便避免了與這種電容耦合相關聯(lián)的問題。通過將接地電極按上述方式布置，就可避免輸入側接地電極焊接區(qū)與輸出側接地電極焊接區(qū)之間的干擾，而從整體上改進SAW濾波器的選擇性。在圖12所示的結構中還可看到，接地電極焊接區(qū)101與103以及接地電極焊接區(qū)104與106都是相互分開的，從而能進一步消除干擾。
圖13表明的是在下述情形下的圖12的SAW濾波器的通帶特性，即SAW濾波器11與21焊接區(qū)都在設有接地電極焊接區(qū)101與103的輸入則以及沒有接地電極焊接區(qū)104與106的輸出側作接地連接。
參看表明了特性曲線A與B的圖13，特性曲線B表示的是圖12中SAW濾波器原樣時的通帶特性，而特性曲線A表示的是叉指式電極11A與11C的次級側電極(11A)2與(11C)2分別由各相應Al線107連接到接地電極焊接區(qū)101與104，且再連接到接地電極焊接區(qū)103與106上時圖12中SAW濾波器的通帶特性。類似地，叉指式電極21A與21C的次級側電極(21A)2與(21C)2則分別由各相應Al線107連接到接地電極焊接區(qū)101與104。而在特征曲線A的情形則再連接接地電極焊接區(qū)103與106。
從圖13可以清楚看到，在特性曲線A的情形，影響了對SAW濾波器通帶外寄生峰的消除，這也就表明了提供特性曲線B的圖12中的結構有效性。
第五實施例SAW濾波器一般是以其設置于一封裝體中的封裝形式使用。這樣，SAW濾波器的封裝同樣需要改進，特別是要對此封裝中用于保護其中設置的SAW裝置的金屬護蓋加以改進。
圖14表明的本發(fā)明的第五實施例就是針對封裝作這種改進，其中圖14表示的裝有圖12的SAW濾波器的封裝體是在分解狀態(tài)下的情形。在圖14中，先前已描述過的部件用相同的標號指明而略去其說明。
參看圖14，此封裝包括與圖12中封裝體100相對應的封裝體，其中，該封裝體100又由底座100A與設在底座100A上的支承件100B形成，支承件100B中有一中央孔用來容納例如具有圖12中結構的SAW濾波器。此外，SAW封裝還包括設在上述封裝體100上的分隔件110以及設在此分隔件110上用來保護層支撐封裝體100內的SAW濾波器的金屬蓋120。
可以看到，封裝體100的底座100A在其四個角落處形成了倒角的表面100A1、100A2、100A3與100A4以及形成在頂面上的接地電極100G，其中以接地電極100G在輸出側的邊緣的方向上以電極引線100Ga與100Gb的形式延伸。此外，電極引線100ga與100gb分別從電極引線100Ga與100Gb于底座100A側壁的下行方向延伸。類似地，電極引線100gc和100gd從接地電極100G朝向底座100A的輸出側邊緣延伸，而未在圖14中示明的電極100gc與100gd則與電極引線100ga和100gb類似，分別在底座100A的側壁上從電極引線100gc與100gd沿下行方向延伸。
底座100A上設有SAW濾波器的壓電基片1，而支承件100B則如前所述安裝于底座100A上，使得底座100A上的SAW濾波器容納于支撐件100B的中央孔中。這樣，壓電基片1便附著在通過支撐件100B的中央孔所暴露的接地電極100G的那部分上。
支撐件100B在其四個角落處形成分別對應于倒角表面100A1-100A4的倒角表面100B1-100B4，而電極焊接區(qū)101-103則如圖14所示沿著輸入側邊緣形成在支承件100B的頂表面上。類似地，電極焊接區(qū)104-106沿輸出側邊緣形成在支承件100B的頂表面上。
此外，電極引線104a、105a與106a分別從電極104-106于下行方向在支承件100B的側壁上延伸，其中的電極引線104a連接到底座100A的側壁上的電極引線100ga。類似地，電極引線106a連接到電極引線100gb，而電極引線105a則連接到設在電極引線100ga與100gb間的底座100A的側壁上的電極引線100o之上。與電極焊接區(qū)101-103相對應，在支承件100B的輸入側上形成有類似的電極引線。
分隔件110呈環(huán)形，暴露電極焊接區(qū)101-106的一部分以及壓電基片1的一部分，在此可從圖14看到，分隔件110包括分別與支撐件100B的倒角表面100B1-100B4對應的倒角表面1101-1104。分隔件100上設有接地電極100A，而金屬蓋120則焊接到已形成分隔件110上的接地電極110A上。
可以看到，接地電極100A包括有在倒角表面1101上朝向下方向延伸的接地線，而當分隔件110安裝到支承件100B上時，將此接地線連接到從支撐件100B上的接地電極焊接區(qū)104延伸到倒角表面100B1的相應接地線104a′上，換言之，金屬蓋120只是連接到接地電極焊接區(qū)104而不是其它的接地電極焊接區(qū)101、103或106。通過使封裝結構采取上述配置，就能避免圖13所說明的接地電極焊接區(qū)的干擾所造成的SAW濾波器通常特性的劣化問題。
圖15表明這種SAW濾波器的通帶特性。
參考表明了特性曲線A與B的圖15，其中特性曲線B指圖14的SAW濾波器的通帶特性，而特征曲線A則指在圖14的結構中金屬蓋在其所有四個角落處均已接地的SAW濾波器的特性。
從圖14可以清楚看到，與圖14的金屬蓋只以其一個角落接地的情形相比，在四個角落都接地的金屬蓋120的情形中通帶外的寄生電平顯著增加。圖15的結果明白指出，作用于金屬蓋120的不同的接地電極焊接區(qū)之間存在干擾。
第六實施例圖16表明依據(jù)本發(fā)明的包括有封裝體的第六實施例的結構，此圖16中的SAW濾波器乃是圖12中SAW濾波器的變型。這樣，圖16中SAW濾波器的與圖12中相對應的部件便以相同的標號指明而略去其說明。
參看圖16，在支承于封裝體100的壓電基片1上只設有SAW濾波器11或21。在此，輸出側的叉指式電極11A與11C分別是在輸出側接地電極焊接區(qū)104與106處接地。此外，輸入側的叉指式電極11B是在輸入側接地電極焊接區(qū)101處接地。在圖16的SAW濾波器，應知輸入信號同樣是提供給接地電極焊接區(qū)101的。于是，圖16的SAW濾波器起到差分型濾波器的作用。
在SAW濾波器14中，輸入側接地焊接區(qū)與輸出側接地焊接區(qū)通過電容耦合所發(fā)生的相互作用，已成功和有效地得到消除，取得了類似于圖12或圖14所示SAW濾波器的結果。
第七實施例圖17表明根據(jù)本發(fā)明第七實施例的SAW濾波器的結構，其中業(yè)已相對于前面的附圖描述過的部件，采用相同的標號而略去其說明。
與圖16的SAW濾波器類似，通過將輸入信號同時提供給輸入電極電焊接區(qū)與接地電極焊接區(qū)，本實施例的SAW濾波器同樣可用作差分型濾波器。這樣，圖16的SAW濾波器，不使叉指式電極11A與11C的次級側電極(11A)2與(11C)2接地，而是供給第二輸入信號IN2，IN2不同于供給叉指式電極11A與11C的初級側電極(11A)1與(11C)1的第一輸入信號IN1。在此應知，叉指式電極11B的初級側電極(11B)1是不接地的，而是產生輸出信號OUT2，它不同于在叉指式電極11B的次極側電極(11B)2處獲得的輸出信號OUT1。
在圖17的結構中，與圖3的實施例相同，應知在電極指對數(shù)N1、N2與N3之間存在有關系N1≠N2≠N3圖18表明圖17中實施例的變型，其中的SAW濾波器是在圖18的差分模式下工作，這是與前面相對應的已描述的部件附以相同的標號而略去其說明。
參考圖18，給叉指式電極11A與11C的次級側電極(11A)2與(11C)2共同提供輸入信號IN2，該信號不同于供給初級側電極(11A)1與(11C)1的輸入信號IN1，此外，從叉指式電極21A與21C的初級側電極(21A)1與(21C)1，得到輸出信號OUT2，該信號OUT2不同于從次級側電極(21A)2和(21C)2得到的輸出信號OUT1。與圖7中的情形類似，可以看到圖18中的SAW濾波器的結構中，SAW濾波器11的重疊寬度W1不同于SAW濾波器21的重疊寬度W2。
圖19與20分別表明了將圖8與9中的SAW濾波器變型成差分式SAW濾波器的例子，在這些例子中，將不同于圖8或圖9例子中所用輸入信號IN1的輸入信號IN2供給于接地電極，同樣在接地電極處獲得了不同于輸出信號OUT1的輸出信號OUT2。由于圖19與20中的結構可從以前的描述中得知，就不再作進一步說明。在圖19與20的結構中應知，可以只對輸入側與輸出側中之一提供差分結構。
在以上所述的各實施例中，最好采用Y切割的LiTaO3或LiN-bO3的單晶片，且當采用LiTaO3時，切割面為40°Y-44°Y；而當采用LiNbO3時，切割角為66°Y-74°Y。當把LiTaO3用于壓電基片1時，若叉指式電極是由Al或Al合金形成，最好使基片1上的叉指式電極厚度設定為基片1上激發(fā)的聲表面波波長的5-10％，另一方面，當壓電基片1是由LiNbO3形成時，則最好使叉指式電極所形成的厚度相當于基片1激發(fā)的聲表面波波長的4-12％。
此外，本發(fā)明并不局限于上面所述的各實施例，而是可以在不脫離本發(fā)明的范圍內作出種種變動和修正。
權利要求
1.聲表面波(SAW)裝置，此裝置包括壓電基片(1)；共同形成在所述壓電基片上的，各在所述基片上沿著預定的傳播路徑的至少第一與第二聲表面波元件(11，21)；上述第一與第二聲表面波元件，各包括多個沿上述聲表面波傳播路徑設置的叉指式電極(11A-11C；21A-21C)；所述多個叉指式電極的每一個包括初級側電極((11A)1，(11B)1，(11C)1；(21A)1，(21B)1，(21C)1)，它本身有多個橫貫所述傳播路徑在第一方向上延伸的相互平行電極指，以及次級側電極，它本身有多個橫貫所述傳播路徑在與此第一方向相對的第二方向上延伸的相互平行電極指；將上述初級側電極的電極指與次級側電極的電極指，在各所述第一與第二聲表面波元件中的各所述叉指式電極中沿所述傳播路徑交替地進行設置，使得從傳播路徑方向觀察時以一預定重疊寬度(W1，W2)重疊；所述重疊寬度有第一值(W1)，它是形成所述第一聲表面波元件(11)的所述多個叉指式電極所共有的，以及不同的第二值(W2)，它是形成所述第二聲表面波元件(21)的所述多個叉指式電極所共有的；所述第一聲表面波元件(11)是這樣地級聯(lián)到所述第二聲表面波元件(21)上的，即把第一聲表面波元件(11)中包括的叉指式電極(11B)的次級側電極((11B)2)連接到第二聲表面波元件(21)中包括的叉指式電極(21B)的初級側電極((21B)1)。
2.如權利要求1所述聲表面波裝置，特征在于所述重疊寬度的第一值(W1)與所述重疊寬度的第二值(W2)設定成，使所述第一聲表面波元件(11)的輸出阻抗(Z2)與所過第二聲表面波元件(21)的輸入阻抗Z3相匹配。
3.如權利要求2所述聲表面波裝置，特征在于所述第一聲表面波元件的輸出阻抗是由關系式
給定，其中Zin表示第一聲表面波元件的輸入阻抗而Zout表示第二聲表面波元件的輸出阻抗。
4.如權利要求1所述聲表面波裝置，特征在于各所述第一與第二聲表面波元件(11，21)是雙模型聲表面波裝置且包括形成在所述壓電基片的表面上的第一與第二反射器(10A，10B；20A，20B)，所述第一與第二反射器界定所述聲表面波的傳播路徑，各所述第一與第二聲表面波元件還包括連續(xù)地設在從第一反射器到第二反射器之間的第一、第二與第三叉指式電極(11A-11C；21A-21C)作為所述的多個插指式電極。
5.如權利要求4所述聲表面波裝置，特征在于所述第一聲表面波裝置(11)的第一與第三叉指式電極(11A、11C)各包括共同連接到輸入電極焊接區(qū)的初級側電極((11A)1，(11C)1)，且第一聲表面波元件(11)的第二叉指式電極(11B)包括連接到第二聲表面波元件(21)的第二叉指式電極(21B)中初級側電極((21B)1)的次級側電極((11B)2)。
6.如權利要求4所述聲表面波裝置，特征在于第一聲表面波元件(11)的第二叉指式電極(11B)包括與輸入電極焊接區(qū)相連接的初級側電極((11B)1)；第二聲表面波元件(21)的第二叉指式電極(21B)包括與輸出電極焊接區(qū)相連接的次級側電極((21B)2)；第一聲表面波元件(11)的第一叉指式電極(11A)包括與第二聲表面波元件(21)中第一叉指式電極(21A)的初級側電極((21A)1)相連的次級側電極((11A)2)；而其中第一聲表面波元件(11)的第三叉指式電極(11C)包括的次級側電極((11C)2)則與第二聲表面波元件(21)中第三叉指式電極(21C)的初級側電極((21C)1)連接。
7.如權利要求4所述聲表面波裝置，特征在于第一聲表面波元件(11)的第一與第三叉指式電極(11A，11C)中的每一個包括共同連接到輸入電極焊接區(qū)的初級側電極((11A)1，(11C)1))；第二聲表面波元件(21)的第二叉指式電極(21B)包括連接到輸出電極焊接區(qū)的次級側電極((21B)2)；第一聲表面波元件(11)的第二叉指式電極(11B)包括的次級側電極((11B)2)共同連接到第二聲表面波元件的第一叉指式電極中初級側電極((21A)1)，且進一步連接第二聲表面波元件(21)中第三叉指式電極(21C)的初級側電極((21C)1)。
8.如權利要求4所述聲表面波裝置，特征在于在第一與第二聲表面波元件(11，21)的每一個之中，第一至第三叉指式電極(11A-11C；21A-21C)分別具有第一至第三互不相同的電極指對數(shù)(N1，N2，N3)。
9.聲表面波裝置，此裝置包括封裝體(100)，上面支撐壓電基片(1)；形成在此壓電基片上的至少一個聲表面波元件(11)；上述聲表面波元件包括多個沿此壓電基片上的聲表面波傳播路徑設置的叉指式電極(11A-11C)，每個叉指式電極包括輸入側叉指式電極((11A)1，(11B)1，(11C)1；(21A)1，(21B)1，(21C)1)以及輸出側叉指式電極((11A)2，(11B)2，(11C)2；(21A)2，(21B)2，(21C)2)；所述輸入側電極連接到設在前述封裝體上的第一接地焊接區(qū)(101，103)；所述輸出側電極連接到設在前述封裝體上的不同的第二接地焊接區(qū)(104，106)。
10.如權利要求9所述聲表面波裝置，特征在于第一接地焊接區(qū)(101，103)設在封裝體(100)的設有輸入電極焊接區(qū)(102)的第一側；而第二接地焊接區(qū)(104，106)則設在此封裝體的設有輸出電極焊接區(qū)(105)的與上述第一側相對的第二側。
11.如權利要求9所述聲表面波裝置，特征在于上述聲表面波裝置還包括用于保護壓電基片(1)的導電蓋(120)，此導電蓋只與第一與第二接地焊接區(qū)(101，104)中的一個電連接。
12.雙模型聲表面波裝置，此裝置包括壓電基片(1)；沿此壓電基片上的聲表面波傳播路徑設于此基片上的第一與第二反射器(10A，10B)；從此第一反射器至第二反射器連續(xù)地設在此基片上的第一、第二與第三叉指式電極(11A-11C)；上述第一至第三叉指式電極中的每一個分別包括第一至第三對的數(shù)目(N1，N2，N3)的電極指；其中第一叉指式電極的第一電極指對的數(shù)目不同于第三叉指式電極的第三電極指對的數(shù)目。
13.如權利要求12所述的雙模型聲表面波裝置，特征在于其中關系式X＜Y＜Z成立，這里的X表示所述的第一電極指對的數(shù)目，Y表示所述的第二電極指對的數(shù)目，而Z表示所述的第三電極指對的數(shù)目。
14.聲表面波裝置，此裝置包括壓電基片(1)；沿著壓電基片上激發(fā)的聲表面波的傳播路徑設在此基片上的第一與第二反射器(10A，10B)；從第一反射器到第二反射器連續(xù)地設在此壓電基片上的多個叉指式電極(11A-11C)；所述多個叉指式電極的每一個包括初級側電極((11A)1，(11B)1，(11C)1)，它包括多個沿橫貫此聲表面波傳播路徑的第一方向上延伸的相互平行的電極指；以及次級側電極((11A)2，(11B)2，(11C)2)，它包括多個沿橫貫此聲表面波傳播路徑且在與上述第一方向相反的第二方向上延伸的相互平行的電極指；將上述初級側電極的電極指與次級側電極的電極指，在各所述第一與第二聲表面波元件中沿所述傳播路徑交替地進行設置，使得從傳播路徑方向觀察時以預定重疊寬度(W1，W2)重疊；所述多個叉指式電極是通過將一叉指式電極的次級側電極連接到另一叉指式電極的次級側電極上而級聯(lián)起來的。
15.如權利要求1、9、12與14中任一個所述的聲表面波裝置，特征在于壓電基片(1)包括Y-旋轉的而切割角在40°Y與44°Y之間的LiTaO3單晶片，各叉指式電極(11A-11C)是由以Al為主要成份的材料形成，而其厚度相當于此基片上激發(fā)的SAW波長的5-10％。
16.如權利要求14所述聲表面波裝置，特征在于壓電基片(1)包括Y-旋轉的而切割角在66°Y與74°Y之間的LiNbO3單晶片，各叉指式電極(11A-11C)是由以Al為主要成份的材料形成，而其厚度相當于此基片上激發(fā)的SAW波長的4-12％。
17.聲表面波裝置，包括壓電基片(1)設在此基片上的多個叉指式電極(11A-11C)，各叉指式電極包括的初級側電極((11A)1，(11B)1，(11C)1)有多個電極指，而所包括的次級側電極((11A)2，(11B)2，(11C)2)也有多個電極指，所述初級側的與次級側的電極布置成，使得此初級側電極的電極指與次級側電極的電極指在壓電基片上交替重復；上述這些叉指式電極包括一個其初級側電極((11B)1)連接到第一輸入/輸出端和其次級側電極((11B)2)連接到不同的第二輸入/輸出端的叉指式電極(11B)。
全文摘要
聲表面波(SAW)裝置，它包括形成在共同的壓電基片(1)上且相互級聯(lián)的至少第一與第二SAW元件(11，21)，此第一與第二SAW元件中的每一個包括多個叉指式電極(11A-11C；21A-21C)，它們各有多個電極指在此壓電基片上對應于SAW的路徑相互重疊，其中這些電極指的重疊寬度(W
文檔編號H03H9/10GK1158026SQ96116720
公開日1997年8月27日 申請日期1996年12月27日 優(yōu)先權日1996年5月28日
發(fā)明者上田政則, 遠藤剛, 川內治, 藤原嘉朗 申請人:富士通株式會社