[发明专利]具有板模的表面声波滤波器的设计和制造

说明书

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技术领域

本公开内容涉及使用表面声波(SAW)谐振器的无线电频率滤波器，特别是涉及在通信设备中使用的滤波器。

背景技术

如图1所示，SAW谐振器100可以通过形成在由压电材料如石英、铌酸锂、钽酸锂或镧镓硅酸盐制成的基板150的表面上的薄膜导体图案来形成。基板150可以是压电材料的单晶板，或者可以是包括与另外的材料如硅、蓝宝石或石英接合的压电材料的薄单晶晶片的复合基板。复合基板可以用于提供与单独的单晶压电材料的热膨胀系数不同的热膨胀系数。第一换能器110可以包括多个并联的导体。经由输入端子IN施加于第一换能器110的无线电频率或微波信号可以在基板150的表面上产生声波。如图1所示，表面声波将在左右方向上传播。第二换能器120可以将声波转换回输出端OUT处的无线电频率或微波信号。第二换能器120的导体可以如所示出地与第一换能器110的导体交织。在其他SAW谐振器配置(未示出)中，形成第二换能器的导体可以与形成第一换能器的导体相邻地或者与形成第一换能器的导体分开地布置在基板150的表面上。

第一换能器110与第二换能器120之间的电耦合是高度频率相关的。第一换能器110与第二换能器120之间的电耦合通常表现为谐振(其中第一换能器与第二换能器之间的导纳非常高)和反谐振(其中第一换能器与第二换能器之间的导纳非常低)二者。谐振和反谐振的频率主要由叉指式导体的间距和取向、基板材料的选择和基板材料的结晶取向来确定。第一换能器110和第二换能器120之间的耦合强度取决于换能器的长度L。可以在基板上布置栅状反射器130、135以将声波的大部分能量限制于基板的由第一换能器110和第二换能器120所占用的区域。

SAW谐振器被应用在包括带阻滤波器、带通滤波器和双工器的各种无线电频率滤波器中。双工器是允许使用共用天线同时在第一频带中发送和在第二频带(不同于第一频带)中接收的无线电频率滤波装置。双工器通常存在于包括蜂窝电话的无线电通信设备中。

SAW谐振器的特性是对工作温度敏感。除非做出努力以减轻SAW谐振器对温度变化的敏感性，否则由这样的谐振器构成的微波滤波器可能会随着工作温度的改变而严重地劣化。温度依赖性的一个来源是压电晶片随着温度变化的膨胀或收缩。材料尺寸相对于温度而变化的量被称为热膨胀系数(CTE)。将薄的压电晶片接合至具有较低CTE的较厚的支撑基板，会限制压电晶片随着温度变化的膨胀和收缩。

图2是先前在图1中示出的示例性SAW谐振器100的截面图。形成第一换能器110、第二换能器120和栅状反射器130、135的电极沉积在压电材料的晶片252的前表面256上，该压电材料的晶片252可选地可接合至背衬基板254。晶片252和背衬基板254(在存在的情况下)共同地形成复合基板150。晶片252可以是石英、铌酸锂、钽酸锂、镧镓硅酸盐或一些其他压电材料。背衬基板254可以是例如硅、蓝宝石、石英或一些其他材料。通常但并不一定，背衬基板254可以由具有比晶片252低的热膨胀系数的材料制成。晶片252和背衬基板254可以使用压力和升高的温度的组合来直接接合。替选地，晶片252和背衬基板254可以使用粘合剂层(未示出)来接合。

在薄的压电晶片(例如压电晶体的厚度小于约50倍的SAW谐振器的谐振频率处的声学波长)上的形成的SAW谐振器中可能出现的问题是晶片252的前表面256和晶片252的后表面258形成由箭头250指示的谐振腔。由换能器110、120生成的声波可能会从背表面258反射并且在特定频率下谐振。背表面258处的反射由在背表面258与相邻材料之间的接口处的声波速率的改变导致，其中该相邻材料可以是空气、背衬基板或粘合剂。尽管这种谐振腔的品质因素可能会很低，但它仍然会影响SAW谐振器的电响应。这些寄生腔模通常被称为板模。

发明内容

本申请公开了一种具有板模的表面声波滤波器的设计和制造方法。该方法包括：建立包括两个或更多个SAW谐振器的滤波器设计；添加与所述两个或更多个SAW谐振器中的每个SAW谐振器关联的相关板模的导纳；对包括相关板模的导纳的滤波器设计进行迭代，以建立满足一组设计要求的最终滤波器设计。

附图说明