TW200849816A - Surface acoustic wave device and duplexer - Google Patents

Description

200849816 九、發明說明： t J^T ^i 發明領域 本發明一般是關於一表面聲波裝置與一雙工器’及較 5 特別地，是關於其中一壓電基體被接合在一支撐基體上的 一表面聲波裝置與一雙工器。 發明背景 近來，蜂巢式電話、個人數位存取及類似物根據行動 10 通訊系統的發展已經被迅速地普及。例如，如從800MHz 到1.0GHz的一頻帶之一高頻帶被用於蜂巢式電話。如一表 面聲波濾波器與一雙工器之一表面聲波裝置在這一領域被 使用。 被用於表面聲波裝置的一壓電基體，如一LiTa03(钽酸 15鋰)LiNb〇3(鈮酸鋰)基體具有一優點：一大的機電耦合係數 疋可用的，及一缺點·其諧振（或反譜振)頻率大大地依靠溫 度。相反，晶體具有不會非常依靠溫度的一諧振（或反諧振) 頻率，而具有一小的機電耦合係數。 曰本專利申請公開案第2004-186868、2005-252550及 2〇 2004-343359號（以下分別稱為文件}、2、3)揭露了一表面聲 波裝置，其中一LiTa〇3壓電基體被接合在一藍寶石基體上 且如IDT(數位間轉換器）之一電極圖型被提供在該壓電基 體上。 在文件1與2中，該LiTaCh壓電基體（一LT基體)在其表面 5 200849816 上在圍繞著一 X軸從一 Y軸方向到一 z軸方向旋轉42°的一 方向上具有一法線方向，其中一表面聲波在該方向上被傳 播（這被稱為一42°切割基體）。該42°切割基體主要被用於包 括該LT基體的該表面聲波裝置，因為其傳播損失小。然而， 5 在文件1到3所描述的該表面聲波裝置中，漣波在諧振器的 一諧振特性或濾波器的一通帶中被產生。 【發明内容3 發明概要 本發明鑒於上面所提到的情況已經被創造出及提供將 10 一LiTa03壓電基體接合在一支撐基體上的一表面聲波裝 置，其中一漣波被抑制。 根據本發明的一層面，提供了一表面聲波裝置，其包 括:一支撐基體、被接合到該支撐基體上的一LiTa03壓電基 體，該LiTa03壓電基體在其主要表面上在圍繞著一X軸從一 15 Y軸方向到一 Z軸方向關旋轉42 °到53 °的一方向上具有一 法線方向；及在該壓電基體上形成的一電極圖型。 根據本發明的另一層面，提供了一雙工器，其包括： 一公共端，及連接到該公共端的一第一濾波器與一第二濾 波器，其中該第一與第二濾波器中的至少一個被如上面所 20 提到的那樣組配。 圖式簡單說明 第1圖是根據一第一比較範例與一第一實施例的一諧 振為的^一透視圖。 第2A與2B圖是當根據該第一比較範例的該諧振器是 200849816 -串聯諧振器時的一帶通特性圖形。 奸〃3B圖疋當根據該第一比較範例的該諧振器是 一並聯譜振器時的-帶通特性圖形。 第4圖概要地顯示了在該第一比較範例中引起一不想 要的響應的一體波。 第5圖概要地顯示了在該第一比較範例中該串聯與並 聯諧振器的導納特性。

弟0疋作為LT切割角函數的一正規化不想要的響 應的一圖形。 10 第7圖是作為一正規化位移函數的-深度的一圖形。 弟8圖疋根據第二與第三比較範例及第二與第三實施 例的一渡波器的一透視圖。 第9A與9B圖是根據該第二比較範例與該第二實施例 的該等渡波器的帶通特性圖。 I5 第1〇A與10B圖是根據該第三比較範例與該第三實施 例的該等濾波器的帶通特性圖。 第11圖是根據一第四實施例的一雙工器的一方塊圖。 【實施方式3 詳細說明 20 現在結合附圖給出對本發明的實施例的一描述。 [第一實施例] 第1圖是藉由在一藍寳石基體1〇(—支撐基體)上接合一 LiTa〇3壓電基體（以下稱為一LT基體)20而形成的一表面聲 波諧振器的一透視圖。具有一40μηι薄膜厚度的該LT基體20 7 200849816 被接合在具有一 250μηι薄膜厚度的該藍寶石基體1〇上以便 形成一LT/藍寶石基體15。與在文件2及3中所描述的形成該 LT/藍寶石基體15的方法相同的方法被用於本發明。如在文 件2中所提到的，具有一 〇.3-2.5nm厚度的一非晶接合區12 5在該藍寶石基體10與該LT基體20之間的一接合介面處被提 供。在該藍寶石基體10與該LT基體20之間的該介面實質上 是平滑的，雖然具有由形成該非晶接合區12引起的一輕微 的粗糙度。 由AL(铭）製成的作為一電極圖型22的^*電極IDT金反 1〇射器R〇在該LT基體20上被提供。該表面聲波的一傳播方向 是在該X軸的方向，及該等反射器r〇在該X軸的方向上被分 別提供在該IDT的兩邊。該IDT具有一輸入端In及一輸出端 Out以便以如同一諧振器25那樣作用。該表面聲波的波長大 約是4μιη。該LT基體20的一主要表面21的法線方向是一N方 15向。根據文件1到3的範例，該Ν方向是圍繞著該X軸從該γ 軸方向到該Ζ軸方向旋轉42。的方向，該方向是該表面聲波 的傳播方向。以此方式，該42。Υ切割LT/藍寶石基體在本表 面聲波裝置中被使用。 第2Α圖是一帶通特性的一圖形，其中使用一第一比較 20 範例的該42 °Υ切割LT/藍寶石基體的該諧振器25被用作一 串聯諧振器，而第2Β圖是包括諧振點的一區域的一放大圖 形。參見第2Α圖，在大約935MHz的一頻率處觀察到一漣 波，該漣波略高於一反諧振點。參見第2B圖，在大約905MHz 的一頻率處觀察到另一漣波，該漣波略低於該諧振點。 8 200849816 第3A圖是-帶通特性的—圖形，其中使用該第一比較 範例的該42飞切割LT/M寶石基體的該譜振器况一並聯 諧振器，而第3B圖是包括該反諧振點的一區域的一放大圖 形。參見第3B圖，在大約88〇MHz的一頻率處及在大約 5 9H)MHz的頻率處觀察到漣波，在前—處漣波略低於該反譜 振點，在後一處漣波略高於該反諧振點。 在第2A到3B1I中觀察到的漣波由在該[丁基體2〇中的 體波引起。第4圖是在幻圖中顯示的該譜振器25的一橫截 視圖。為了確保該LT基體20與該藍f石基體_ —接合強 10度，e亥接合介面貫質上應該是平滑的。如果該接合介面具 有一粗糙度，則該耦合強度被降級。然而，如果該接合介 面是平滑的，則在該LT基體20與該藍寶石基體1〇之間的介 面上被反射的該等體波如在第4圖中所顯示的那樣被傳 播，因為該LT基體20薄至ι〇λ(λ是該表面聲波的波長）。由 15该等體波引起的該等不想要的響應作為在第2Α到3Β圖中 的漣波被觀察到。 第5圖概要地顯示了根據在第2八到犯圖中顯示的該第 一比較範例的該諧振器25的帶通特性，組成一階梯形濾波 為的该4串聯與並聯諧振器的導納特性。一第一不想要的 20響應與一第二不想要的響應在該濾波器的一通帶中被產 生。如果在該LT基體20與該藍寶石基體1〇之間的介面是不 均勻的，則在該介面上被反射的該等體波被散射。這樣在 第5圖中抑制該等不想要的響應是可能的。相反，較佳的是 該介面具有一光滑度，為了抑制被該介面反射的體波被散 9 200849816 射及確保該LT基體20與該藍寶石基體1〇的接合強度。 根據本發明的一層面，為了解決上面所提到的問題， 一LT切割角被改變以模擬在第5圖中的該第二不想要的響 應的振幅。該LT切割角是該LT基體2〇的主要表面的該法線 5方向圍繞著该X軸從該y軸到該z軸被旋轉的角度，該方向 疋该表面聲波的傳播方向。第6圖是顯示在38。_54。的乙丁切 割角處觀察到的及由在該42°LT切割角處觀察到的該不想 要的響應正規化的不想要的響應的一圖形。該模擬設定該 LT基體的厚度等於7λ、1〇λ、15λ&2〇λ(λ是該表面聲波的波 10長）。該電極圖型22由鋁製成且具有一0·1λ的薄膜厚度。 當該切割角是在43。_52。時，對於該LT基體20的每一薄 膜厚度而言，該正規化不想要的響應低於或等於丨。也就是 次，與使用一42 LT切割角的一般情況相比，該不想要的響 應能被減小。對於在43。-53。範圍中的該LT切割角而言，當 15孩LT基體20的薄膜厚度是7λ或1〇λ時，該正規化不想要的響 應低於或等於卜另外，對於46。_5〇。的該^切割角而言， ό亥正規化不想要的響應低於或等於〇·2且實質上是常數。如 上面所提到的，該切割角應該是在43。-53。，較佳地應該是 在43 -52°，最佳地應該是在46。-50。。 ί〇 因為該表面聲波主要在一表面上傳播，所以該電極圖 型22的該薄膜厚度影響使用該表面聲波的該諧振器的該帶 通特性。另一方面，在第4圖中顯示的由該體波引起的該不 想要的響應不被該電極圖型22的該薄膜厚度影響。上述情 況將在下面被詳細解釋。當該電極圖型22被提供在該口基 200849816 • 體20的該表面上時，該諧振器的阻抗是非常小的。相反， 當該電極圖型22沒有被提供在該】1基體2〇的該表面上時， 該諧振器的阻抗是非常大的。在於該]3基體2〇的該表面上 具有大的阻抗差的该電極圖型22的邊界中，該體波在該lt 5基體20中被發射。然後該體波在該LT基體20與該藍寶石基 體10之間的邊界上被反射。該被反射的體波被吸收進入該 LT基體20之表面上的該電極圖型22，且變成一不想要的響 . 應。如上面所描述，該體波只在該LT基體20中被傳播，該 ( 電極圖型22的該薄膜厚度很難影響不想要的響應的振幅。 10 第6圖顯示不想要的響應的振幅取決於該lt基體2〇的 邊溝膜厚度。然而，该LT基體20的該薄膜厚度很難影響不 想要的響應與該LT切割角的相依性。該LT切割角的較佳範 圍幾乎不取決於該LT基體20的該薄膜厚度。 弟7圖疋顯示在该LT基體20的該表面上以深度方向被 15傳播的一漏表面聲波的一位移分佈的一圖形。該漏表面聲 波的該位移在深度上幾乎等於或小於1λ(λ是該表面聲波的 ( 波長）。因此，該LT基體20的該薄膜厚度較佳是大於或等於 1人。進一步地，该LT基體20具有小於或等於1⑻χ的一厚度 是較佳的，因為當該LT基體20具有大於ι00λ的一厚度時， 20 提供該支撐基體是毫無意義的。 [第二實施例] 一第一·實施例是在900MHz的一頻率處具有一通帶的 一階梯形濾波器。 參見第8圖，一階梯形濾、波器28由串聯諧振器§ 1到S3 11 200849816 及並聯諧振器P1到P2組成。在該LT/藍寶石基體15上該等 串聯諧振器S1到S3被串聯連接在一輸入端比與一輪出端 Om之間。該等並聯諧振器P1被連接在一節點與地之間，= 節點在該等串聯譜振器sms2之間。該並聯譜振器P2被連 5接在另一節點與該地之間，該另一節點在該等串聯諧振器 S2與S3之間。 ^ 第9Α圖是具有從880ΜΗζ到915ΜΗζ的一通帶範圍且包 括分別具有42。（一第二比較範例）與48。（該第二實施例）的 LT切割角的该等lt/藍寶石基體15的兩個階梯形濾波器的 1〇帶通特性的一圖形。第9Β圖是該兩個階梯形濾波器的該等 通帶的一放大圖形。參見第9Β圖，該第二比較範例具有分 別在頻率883MHz與915MHz處觀察到的一第一漣波與_第 二漣波。該第二漣波是非常大的，及在該通帶的高頻側的 肩部下降。這被認為是該第一漣波被在該等並聯諧振器上 15產生的漣波影響而該第二漣波被在該等串聯與並聯諧振界 上產生的漣波影響。相反，該第一與第二漣波在該第二實 施例中沒有被觀察到。如上面所描述，該獨特的LT切割角 抑制在該階梯形濾波器28的通帶中產生的漣波。 [第三實施例] 20 一第三實施例是在1900MHz的一頻率處具有一通帶的 一階梯形濾波器。第10A圖是在大約1900MHz的一頻率處具 有一通帶以及包括分別具有42。（一第三比較範例）與40。（該 第三實施例）LT切割角的該等LT/藍寶石基體15的兩個階梯 形濾波器的帶通特性的一圖形。第1 〇 B圖是該兩個階梯形淚 12 200849816 波器的通帶的一放大圖形。參見第10B圖，一第三漣波在該 第三比較範例中在1915MHz的一頻率處被觀察到。在該第 三比較範例中，由該並聯諧振器產生的該漣波在該通帶的 外面被產生。這樣，由該串聯諧振器產生的該第三漣波在 5 該通帶中被觀察到。相反，該第三漣波在該第三實施例中 被抑制。 根據該第二與第三實施例，藉由設定該LT基體20的該 LT切割角等於43 °-53°可以抑制在該濾波器的通帶中產生 的該等漣波。上述情況藉由在組成該階梯形濾波器28的該 10 等諧振器中抑制由該等體波產生的該等不想要的響應且由 此減少該等諧振特性中的該等漣波而被實現。本發明不限 於該第二與第三實施例中的該等階梯形濾波器，而是包括 另一類型的濾波器，比如由該體波的該等不想要的響應引 起的該等漣波在其中可被抑制的一多模式濾波器。 15 [第四實施例] 在第11圖中顯示的一第四實施例是使用該第二或第三 實施例的至少一個階梯形濾波器28的一基本雙工器。作為 一傳輸濾波器的一第一濾波器30被連接在一公共端Ant與 一第一終端T1之間，而作為一接收濾波器的一第二濾波器 20 40被連接在該公共端Ant與一第二終端T2之間。該第一與第 二濾波器30與40中的至少一個可以是該第二與第三實施例 中的該階梯形濾波器28。因此，該等漣波在該雙工器50的 該通帶中能被抑制。 該第一與第二濾波器30與40不限於該等階梯形濾波器 13 200849816 而可以是多模式濾波器。例如，在該傳輸端的該第一濾波 器30可以是一階梯形濾波器而在該接收端的該第二濾波器 40可以是一DMS(雙模式SAW)濾波器。另外，該第一與第 二濾波器30與40分別由具有不同LT切割角的基體製成。 5 支撐該壓電基體的該支撐基體不限於在該第一到第四 實施例中用到的該藍寶石基體10。該支撐基體可以由抑制 頻率-溫度特性的一材料製成，也就是說，由所具有的一線 性膨服係數比LiTa〇3的小的一材料製成。例如，玻璃或石夕 可以被使用。在第4圖中顯示的該體波在任何材料的該支撐 10基體中表現相似，因此，在第6圖中顯示的該結果能被應用 于其他的支撐基體。然而，較佳地是使用藍寶石作為該支 擇基體，因為藍寶石具有一大的楊氏係數。 本發明不限於該等具體揭露的實施例，在不背離本發 明的範圍的情況下其他的實施例與變化可以被作出。 15 本發明是基於在2007年4月16日提出申請的日本專利 申請案第2〇〇7-1〇7329號，其整篇揭露内容在此以參照形式 被併入本文。 【B9 】 第1圖是根據一第一比較範例與一第一實施例的一諧 20 振器的一透視圖。 第2A與2B圖A當根據該第一比較範例的該讀振器是 一串聯讀振器時的一帶通特性圖形。 第3 A與3 B圖疋當根據該第—比較範例的該諧振器是 一並聯諧振器時的一帶通特性圖形。 14 200849816 第4圖概要地顯示了在該第—比較範例中引起一不想 要的響應的一體波。 ^ 第5圖概要地顯示了在該第_比較範例中該串聯 聯諧振器的導納特性。 Ml 第6圖是作為-LT切割角函數的一正規化不想要 應的一圖形。 _ 第7圖是作為-正規化位移函數的—深度的一圖形。

第8圖是根據第二與第三比較範例及第二與第三實" 例的一濾波器的一透視圖。 、方也 1〇 第9A與9B圖是根據該第二比較範例與該第二實施 的該等濾波器的帶通特性圖。 、也例 第10A與10B圖是根據該第三比較範例與該第三實a 例的該等濾波器的帶通特性圖。 、^ 第11圖是根據一第四實施例的一雙工器的一方塊圖 15【主要元件符號說明】 旬 10···藍寶石基體 12···非晶接合區 15···ΕΤ/藍寶石基體 2〇"LiTa03壓電基體 21···主要表面 22···電極圖型 25…諧振器 28…階梯形濾波器 3〇…第一濾波器 40…第二濾波器 50…雙工器 15

Claims (1)

1. 200849816 十、申請專利範圍： 1. 一種表面聲波裝置，其包含： 一支撐基體； 被接合在該支撐基體上的一 LiTa03壓電基體，該 LiTa03壓電基體在其一主要表面上在圍繞著一X軸在從 一 Y軸方向到一 Z軸方向旋轉43。到53 °的一方向上具有 一法線方向；及 在該壓電基體上形成的一電極圖型。 2. 如申請專利範圍第1項所述之表面聲波裝置，其中在該 主要表面上的該法線方向是在圍繞著該X軸從該Y軸方 向到該Z軸方向旋轉43°到52°的該方向上。 3. 如申請專利範圍第1項所述之表面聲波裝置，其中在該 主要表面上的該法線方向是在圍繞著該X軸從該Y轴方 向到該Z軸方向旋轉46°到50°的該方向上。 4. 如申請專利範圍第1項所述之表面聲波裝置，其中該支 撐基體包含一藍寶石基體。 5. 如申請專利範圍第1項所述之表面聲波裝置，其中一非 晶接合區被插入在該支撐基體與該壓電基體之間。 6. 如申請專利範圍第1項所述之表面聲波裝置，其中在該 支撐基體與該壓電基體之間的接合介面具有抑制由該 接合介面反射的體波被散射的一光滑度。 7. 如申請專利範圍第1項所述之表面聲波裝置，其中該表 面聲波裝置是包括具有該電極圖型的一諧振器的一濾 波器。 16 200849816 8. —種雙工器，其包含： 一公共端，及 連接到該公共端的一第一濾波器與一第二濾波器， 該第一與第二濾波器中的至少一個包括·· 一支撐基體； 被接合在該支撐基體上的一 LiTa03壓電基體，該 LiTa03壓電基體在其一主要表面上在圍繞著一X軸從一 Y軸方向到一 Z軸方向旋轉43 °到53 °的一方向上具有一 法線方向；及 在該壓電基體上形成的一電極圖型。 \ 17