專利名稱：能量陷獲壓電器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改善能量陷獲厚度共振壓電器件(例如產(chǎn)生高頻時(shí)鐘所用的壓電共振器和處理高頻信號所用的多模壓電濾波器)特征的電極和元件結(jié)構(gòu)及其制造方法。
近年來，在諸如計(jì)算機(jī)及其外圍裝置的信息裝置中，處理速度和數(shù)據(jù)傳輸速度已經(jīng)變得相當(dāng)高，于是，需要產(chǎn)生高頻時(shí)鐘。用包含石英振子的能量陷獲型振子來產(chǎn)生高頻時(shí)鐘，因此，需要高頻型的振子。對于環(huán)境溫度的變化和隨年代的衰退，在需要高頻穩(wěn)定性的情況中，通常采用AT切割石英作為壓電材料。AT切割石英振子具有優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性，達(dá)PPM的量級。在不需要溫度穩(wěn)定性的情況中，采用壓電陶瓷的能量陷獲型振子。
參考

圖10(A)至10(D)，將給出對能量陷獲型振子的介紹。圖10(A)是頂視圖、10(B)是截面圖、10(C)是一個(gè)典型陷獲厚度共振模式的幅度分布圖。共振器由壓電板51、在壓電板51正面和背面形成的激勵(lì)電極52和53所構(gòu)成，兩個(gè)表面相互之間的間隔比壓電板的范圍要窄。在“彈性波電氣技術(shù)手冊”(日本科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)彈性波元件技術(shù)NO.150委員會(huì)編輯，1991年11月30日由OHM發(fā)表)82至89頁詳細(xì)介紹了能量陷獲的理論。由激勵(lì)電極部分54傳播，由周圍的非電極部分55衰減沿厚度方向振動(dòng)板表面的厚度方向振動(dòng)，滿足該條件的共振模式能量被陷獲到激勵(lì)電極部分54中。由于振動(dòng)不能通過壓電板51的端頭表面?zhèn)鞑?，用封裝體能夠容易地夾持端頭表面。由于振動(dòng)能量不會(huì)在夾持部分漏泄，能夠?qū)崿F(xiàn)高Q值，減輕滯留對特征的影響。以下兩個(gè)效應(yīng)說明激勵(lì)電極部分54與非激勵(lì)電極部分55之間傳播常數(shù)的不同(1)由于電極一類的質(zhì)量負(fù)載造成截止頻率的降低；(2)由于壓電效應(yīng)造成電極部分的截止頻率降低。
在具有小電機(jī)耦合因子的壓電板的情況中，如AT切割石英厚度切變振子，能量主要是由所提供的激勵(lì)電極的質(zhì)量負(fù)載陷獲的，在具有大電機(jī)耦合因子的壓電陶瓷中，顯示了象壓電效應(yīng)特別大的陷獲效應(yīng)。
圖10(D)是在高于截止頻率上傳播厚度方向振動(dòng)情況中典型共振模式的頻率圖。垂直軸代表頻率，fc代表非電極部分的截止頻率，fc′代表電極部分的截止頻率。水平軸代表能量陷獲的程度，用激勵(lì)電極的長度(L/H)表示其值，激勵(lì)電極長度用壓電板的厚度H和歸一化頻率減量Δ(fc-fc′)/fc進(jìn)行歸一化。圖中的曲線代表根據(jù)能量陷獲程度的各共振模式的頻率變化。S0和A0分別是對稱模式和非對稱模式的基本共振，Sn和An(這里，n是厚度共振的階數(shù)，n＞1)分別代表對稱模式和非對稱模式的更高階模式。在具有對稱激勵(lì)電極圖案的共振器的情況中，可以不激勵(lì)非對稱模式，因?yàn)檎麄€(gè)共振部分的電機(jī)耦合完全消除。在不對稱的共振器或?yàn)V波器的情況中(后面將描述)，能夠激勵(lì)非對稱的模式。
這里，考慮各個(gè)共振模式的陷獲的條件。由于頻率低于電極部分和非電極部分的截止頻率的厚度方向振動(dòng)不通過電極部分和非電極部分傳播，所以不會(huì)出現(xiàn)陷獲。此外，由于頻率高于電極部分和非電極部分的截止頻率的厚度方向振動(dòng)通過電極部分和非電極部分傳播，所以也不會(huì)出現(xiàn)陷獲。因此，只有當(dāng)厚度方向振動(dòng)的頻率低于非電極部分的截止頻率和高于電極部分的截止頻率時(shí)，在電極部分陷獲振動(dòng)，共振出現(xiàn)。例如，在圖中陷獲量為A的情況中，S0是陷獲和共振的，但是頻率高于電極部分截止頻率的，S1也通過非電極部分傳播，不是陷獲的，因此也是不共振的。如果陷獲量增大到B，不僅S0而且S1和S2都是陷獲和共振的。就是說，如果捕獲量為A，即一個(gè)合適的值，主共振僅僅是S0，能夠獲得沒有寄生(不必要)的共振的優(yōu)良的振子。同時(shí)，當(dāng)通過增大頻率減量或通過延伸電極長度而增大捕獲量時(shí)，出現(xiàn)寄生(不必要)的共振。由于寄生共振引起頻率的跳動(dòng)和時(shí)鐘發(fā)生器的不穩(wěn)定工作，應(yīng)當(dāng)選擇頻率減量和電極長度，從而抑制寄生共振。
接著，隨著便攜電話和記錄器一類的個(gè)人移動(dòng)通訊裝置的近期推廣，大量需要能量陷獲型壓電濾波器。在頻率較高的射頻(RF)段采用表面聲波濾波器和介電濾波器，在第一中頻中采用表面聲波濾波器和石英濾波器，在第二中頻中采用陶瓷濾波器，就是多級濾波器。在這些濾波器中，能量陷獲型多模壓電濾波器屬于石英濾波器和陶瓷濾波器，它組成一個(gè)級數(shù)極小的系統(tǒng)。因此，這些濾波器需要能改變通道選擇性以及特征是穩(wěn)定的制造方法。此外，由于便攜電話用戶數(shù)目一直在迅速地增加，通道數(shù)不足，因此，采用更高的射頻頻率。于是，需要具有更高頻率的中頻濾波器。
這里，作為傳統(tǒng)能量陷獲型多模壓電濾波器的一個(gè)例子，參考圖11對石英MCF(單片晶體濾波器)進(jìn)行說明。采用AT切割的石英作壓電板91，在壓電板91的前表面上形成輸入電極92a和輸出電極92b，在壓電板91的后表面上形成公共接地電極93。石英襯底91通過導(dǎo)電膠96固定到罐形封裝底座94上提供的撐桿95a、95b和95c上。輸入和輸出電極和接地電極引出到外部。最后，將金屬帽97焊接到底座94上，使底座94密封起來。
與振子相類似，濾波器也采用能量陷獲的理論，通過質(zhì)量負(fù)載將厚度方向振動(dòng)能量陷獲到已經(jīng)形成電極的部分中。輸入電極92a和輸出電極92b的部分分別作為不同的能量陷獲振子。兩個(gè)振子在位置上有一段合適的距離，當(dāng)將漏泄的振動(dòng)耦合時(shí)，使具有相同位相的輸入和輸出側(cè)振動(dòng)的對稱模式和使具有反相的輸入和輸出側(cè)振動(dòng)的非對稱模式共振。當(dāng)控制從輸入側(cè)到輸出側(cè)的傳播的對稱和非對稱模式時(shí)，獲得所需的濾波器特征。
與振子比較，濾波器需要更明確的電極設(shè)計(jì)。在振子的情況中，可以在一定程度上避免較高階的寄生共振，但是，在濾波器的情況中，基本是確定電極的厚度和尺寸，使能量僅陷獲到輸入和輸出電極基底的對稱和非對稱模式中。如果電極的重量和面積增加，在電極的端頭部分上反射高頻的較高階模式和使之共振，這引起寄生共振。因此，允許的電極厚度和尺寸受到限制，顯著地約束了濾波器設(shè)計(jì)的自由度。
在傳統(tǒng)的振子和濾波器中，采用金作為具有高頻穩(wěn)定性的電極材料，采用鉻一類的基底層。至于其他材料，為了降低成本采用了銀。另外，在高頻的情況下，采用了比重小的鋁這類金屬。
作為在壓電板上形成電極薄膜圖案的低成本方法，通常采用具有與電極圖案相同的孔圖案的金屬掩膜。在需要更高頻率和更優(yōu)良濾波器特性和穩(wěn)定性的方面，需要更高的工作準(zhǔn)確度，要采用光刻的方法代替金屬掩膜進(jìn)行工作。采用這種苛刻的方法，必須使正面電極的圖案與背面電極的圖案準(zhǔn)確地對準(zhǔn)，因此，增加了生產(chǎn)成本。
作為實(shí)施例，對罐形封裝進(jìn)行說明，但是設(shè)備的微型化，需要尺寸小的振子和濾波器，因此，壓電板被裝入表面支撐封裝中。
正如以上的舉例，對于能量陷獲壓電器件的設(shè)計(jì)，如何抑制寄生共振的水平是最重要的一點(diǎn)。在壓電器件是振子的情況中，寄生共振引起振子的振動(dòng)頻率跳動(dòng)和不穩(wěn)定的振動(dòng)狀態(tài)。此外，在壓電器件是濾波器的情況中，由于頻率高于帶通的厚度方向振動(dòng)易于從輸入側(cè)傳播到輸出側(cè)，當(dāng)在電極的端頭部分反射振動(dòng)時(shí)，寄生共振形成滿足共振條件的頻率的不需要的帶通。如上所述，需要使電極的厚度和長度滿足不出現(xiàn)寄生共振的條件，但是，這是不能總是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
例如，需要低阻抗的振子和濾波器。這是因?yàn)檎褡訒?huì)引起穩(wěn)定的振動(dòng)，濾波器易于與電路進(jìn)行阻抗調(diào)節(jié)。通過增大電極的面積能夠降低阻抗，但是也使更高階的模式共振，這引起寄生共振。通過減薄電極的厚度，能夠增大電極的尺寸，而不會(huì)有寄生共振，而超薄電極薄膜具有不穩(wěn)定的狀態(tài)，使細(xì)小的電極粒子局部耦合。因此，限制了電極厚度的減薄。電極厚度的下限取決于電極材料，但是，要獲得實(shí)際穩(wěn)定的電極薄膜，需要的厚度至少50nm。此外，當(dāng)用比重更小的鋁制作的電極代替金、銀等制作的比重大的電極時(shí)，能夠減小質(zhì)量負(fù)載。然而，鋁制成的電極比金、銀制成的電極更容易發(fā)生變化，因此，出現(xiàn)了長期可靠性的問題。此外，在采用壓電陶瓷、鉭酸鋰和鈮酸鋰制作具有大電機(jī)耦合因子的壓電板的情況中，即使電極的質(zhì)量負(fù)載為零，壓電效應(yīng)陷獲恒定的能量，因此，不出現(xiàn)寄生共振的電極尺寸的上限變得很小。因此，限制了保證沒有寄生共振和穩(wěn)定工作的器件阻抗的降低。
在頻率更高的情況下，厚度方向振動(dòng)的波長變短，所以必須相對地減小電極所造成的質(zhì)量負(fù)載。因此，使電極減薄，如果電極不能減薄的話，減小電極的面積，必須抑制寄生共振。
此外，在傳統(tǒng)的能量陷獲壓電器件中，由于電極的引出部分也是質(zhì)量負(fù)載，厚度通過電極的引出部分傳播，從未預(yù)料的地方反射，因此會(huì)引起寄生共振。由于難以對引出部分的特性進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，一直重復(fù)試生產(chǎn)，以確定設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種簡化能量陷獲壓電器件的陷獲設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，更具體地是提供一種能量陷獲壓電器件，在該器件中，能夠?qū)崿F(xiàn)自由電極設(shè)計(jì)、易于抑制不必要的寄生共振、以較低阻抗響應(yīng)較高頻率、具有優(yōu)良通道選擇性的濾波器，以及提供制造壓電器件的方法。
本發(fā)明的壓電器件包括用作厚度方向振動(dòng)的壓電板；激勵(lì)厚度方向振動(dòng)的一對或多對激勵(lì)電極，所述的激勵(lì)電極是在所述壓電板的兩個(gè)表面上提供的；基本上能陷獲厚度方向振動(dòng)所產(chǎn)生振動(dòng)能量的能量陷獲負(fù)載，其中，所述的能量陷獲負(fù)載是在所述的激勵(lì)電極的內(nèi)側(cè)或外側(cè)提供的。
制造本發(fā)明壓電器件的方法包括以下步驟在產(chǎn)生厚度方向振動(dòng)的這部分壓電板上提供一個(gè)大致上能陷獲厚度方向振動(dòng)所產(chǎn)生振動(dòng)能量的能量陷獲負(fù)載；在已經(jīng)提供能量陷獲負(fù)載的壓電板的兩個(gè)表面上提供一對或多對激勵(lì)厚度方向振動(dòng)的激勵(lì)電極。
制造本發(fā)明壓電器件的方法包括以下步驟在壓電板的兩個(gè)表面上提供一對或多對激勵(lì)厚度方向振動(dòng)的激勵(lì)電極；在激勵(lì)電極上提供一個(gè)大致上能陷獲厚度方向振動(dòng)所產(chǎn)生振動(dòng)能量的能量陷獲負(fù)載。
制造本發(fā)明壓電器件的方法包括這幾步在產(chǎn)生厚度方向振動(dòng)的壓電板的至少一側(cè)上提供一個(gè)大致上能陷獲厚度方向振動(dòng)所產(chǎn)生振動(dòng)能量的能量陷獲負(fù)載圖案；在壓電板的兩個(gè)側(cè)面上提供一個(gè)激勵(lì)厚度方向振動(dòng)的激勵(lì)電極圖案。
圖1(A)、1(B)和1(C)分別是本發(fā)明實(shí)施例1能量陷獲壓電器件的頂視圖、截面圖和后視圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1能量陷獲壓電器件制造方法的流程圖。
圖3(A)、3(B)和3(C)分別是本發(fā)明實(shí)施例2能量陷獲壓電器件的頂視圖、截面圖和后視圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例2能量陷獲壓電器件制造方法的流程圖。
圖5(A)、5(B)和5(C)分別是本發(fā)明實(shí)施例2能量陷獲壓電器件的頂視圖、截面圖和后視圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例3能量陷獲壓電器件制造方法的流程圖。
圖7是本發(fā)明實(shí)施例3能量陷獲壓電器件制造方法的流程圖。
圖8是本發(fā)明實(shí)施例3能量陷獲壓電器件制造方法的流程圖。
圖9(A)、9(B)和9(C)分別是本發(fā)明實(shí)施例2能量陷獲壓電器件的頂視圖、截面圖和后視圖。
圖10(A)、10(B)、10(C)和10(D)分別是現(xiàn)行能量陷獲壓電振子的頂視圖、截面圖、各個(gè)振動(dòng)模式的幅度分布和頻率圖的例子。
圖11是現(xiàn)行能量陷獲壓電濾波器的透視圖。
(實(shí)施例1)參考圖1(A)至1(C)，以下將介紹本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的能量陷獲壓電器件。
圖1(A)至1(C)示出本發(fā)明實(shí)施例1多模壓電濾波器的結(jié)構(gòu)的例子，圖1(A)是多模壓電濾波器的頂視圖，圖1(B)是沿圖1(A)A-A′線的截面圖，圖1(C)從底部表面看的視圖。
如圖所示，1是壓電板，2a是一個(gè)輸入電極，2b是一個(gè)輸出電極，2c是頂部接地電極，3是底部接地電極，4a、4b、4c、和4d是在壓電板1的頂部和底部表面上形成的凸塊。根據(jù)本發(fā)明，這些凸塊對應(yīng)于陷獲能量的凸塊(能量陷獲凸塊)。此外，根據(jù)本發(fā)明，這些凸塊也對應(yīng)于一個(gè)能量陷獲負(fù)載。輸入電極2a、輸出電極2b和頂部接地電極2c在位置上只有幾個(gè)微米的很小間隔，因此幾乎覆蓋了壓電板的整個(gè)頂部表面，底部電極3幾乎覆蓋了壓電板的整個(gè)底部表面，電極2c通過壓電板1的側(cè)面導(dǎo)電到底部電極3。
這里，輸入電極2a、輸出電極2b和頂部接地電極2c也稱作頂部電極。此外，頂部接地電極2c相應(yīng)于控制本發(fā)明的反射的虛設(shè)電極。由輸入電極2a與底部接地電極3構(gòu)成的一對激勵(lì)電極和由輸出電極2b與底部接地電極3構(gòu)成的另一對激勵(lì)電極相應(yīng)于在本發(fā)明壓電板上形成的多對激勵(lì)電極。
在這種方式中，凸塊4a和4c與輸入電極2a和底部接地電極3的內(nèi)表面接觸，凸塊4b和4d與輸出電極2b和底部接地電極3的內(nèi)表面接觸。為此，本實(shí)施例的壓電器件與在壓電板1厚度方向上激勵(lì)電極的內(nèi)側(cè)上提供陷獲能量的凸塊的本發(fā)明壓電器件類型是對應(yīng)的。
與傳統(tǒng)的器件類似，從一個(gè)電極的端表面反射厚度方向振動(dòng)，但是，當(dāng)電極恰好靠近電極端表面排列以及電極之間距離以類似實(shí)施例1的方法變短時(shí)，能夠抑制從電極端表面的反射，電極不陷獲振動(dòng)。
與此同時(shí)，在壓電板1上形成的凸塊4a、4b、4c、和4d提供一個(gè)在頂部和底部表面上由輸入和輸出電極2a、2b和底部接地電極3(即多對激勵(lì)電極)激勵(lì)(產(chǎn)生)的厚度方向振動(dòng)的部位相重合的位置，通過凸塊的質(zhì)量負(fù)載效應(yīng)陷獲實(shí)際上基本對稱的模式和非對稱的模式的振動(dòng)。
如圖11所說明的，傳統(tǒng)的壓電濾波器是這樣排列的，分別由一對輸入電極92a與公共接地電極93和一對輸出電極92b與公共接地電極93陷獲振動(dòng)。
相反，本實(shí)施例的壓電器件是這樣排列的，由壓電板1上形成的凸塊4a至4d實(shí)際陷獲振動(dòng)。為此，陷獲設(shè)計(jì)是這樣的，陷獲基本對稱模式和非對稱模式，通過調(diào)節(jié)凸塊的形狀和厚度能夠?qū)崿F(xiàn)不陷獲較高階的模式，因此，降低對電極的依賴。因此，諸如電極大小和厚度以及電極材料一類的電極設(shè)計(jì)的自由度變寬。
在本實(shí)施例中，如圖1(A)至1(C)所示，輸入和輸出電極2a、2b的面積比凸塊4a、4b的面積大。為此，由于能夠有效地產(chǎn)生從凸塊陷獲的振動(dòng)漏泄到周圍的振動(dòng)分量，因此，能夠配置具有較低輸入和輸出阻抗的有效濾波器。
此外，在傳統(tǒng)壓電器件的結(jié)構(gòu)中，也就是利用電極的質(zhì)量負(fù)載陷獲振動(dòng)的結(jié)構(gòu)，需要極輕質(zhì)量的負(fù)載作電極薄膜，這實(shí)際上是不能實(shí)現(xiàn)的。然而，如果以傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)這是不能實(shí)現(xiàn)的話，根據(jù)本實(shí)施例結(jié)構(gòu)，這是能夠?qū)崿F(xiàn)的。也就是說，根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，由于是陷獲能量的凸塊4a至4d的質(zhì)量負(fù)載減輕，振動(dòng)面積(對應(yīng)于陷獲能量的凸塊4a至4d的各個(gè)面積)能夠被擴(kuò)大，輸入和輸出阻抗能夠降低。
而且，在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，應(yīng)當(dāng)采用鋁作為電極材料，但是，根據(jù)本實(shí)施例，能夠采用金、銀等材料制作穩(wěn)定的電極薄膜，因此，電極的厚度能夠減薄到其特性是穩(wěn)定的薄膜厚度。
在實(shí)施例1中，由于電極是在包括引出電極部分的幾乎整個(gè)表面上提供的，由于引出電極造成的厚度方向振動(dòng)或類似的傳統(tǒng)問題是很難反射的，能夠抑制電極造成的寄生共振的出現(xiàn)。結(jié)果，電極可以自由地引出。這里，當(dāng)電極之間的距離縮短時(shí)，來自電極端頭部分的反射變小，但是作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，需要對電極之間的距離進(jìn)行設(shè)定，相對于濾波器特性所需的通帶，使電極端頭部分的反射衰減變得比寄生衰減大。這里，至于被電極端頭部分的反射衰減，應(yīng)當(dāng)考慮在所有的頻率波段里阻擋寄生性。
在傳統(tǒng)的能量陷獲壓電器件中，當(dāng)采用耦合因子大的壓電板時(shí)，即使電極質(zhì)量為零，由于壓電效應(yīng)，電極部分的頻率也會(huì)大大降低。為此，必須用各種手段使電極變小，以抑制寄生性，因此，限制了阻抗的降低。與本發(fā)明類似，當(dāng)使得所劃分電極之間的間隔變得很小時(shí)，能夠使所劃分電極之間的頻率減量相互間是相等的，使高截止頻率的非電極部分變得很小。此外，能夠抑制壓電效應(yīng)所造成的從電極的端頭部分的反射。也就是說，即使襯底具有大的耦合因子，僅用凸塊的質(zhì)量負(fù)載能夠?qū)崿F(xiàn)陷獲設(shè)計(jì)。
此外，如本實(shí)施例所述，當(dāng)在接地的輸入和輸出電極周圍提供抑制反射的虛設(shè)電極時(shí)，能夠降低輸入和輸出電極之間的雜散電容的電信號傳輸。
即使底部凸塊4c和4d不存在，能夠用質(zhì)量負(fù)載將振動(dòng)僅陷獲到頂部凸塊4a和4b中，因此，能夠獲得本發(fā)明的上述效應(yīng)，但是，與本實(shí)施例1一樣，當(dāng)在兩面的相同位置上形成兩對凸塊時(shí)，厚度方向振動(dòng)陷獲的平衡得到滿足，更容易抑制無用的寄生振動(dòng)的產(chǎn)生。
參考圖2(A)至2(F)，以下將介紹本發(fā)明壓電器件制造方法的一個(gè)實(shí)例。
圖2(A)至2(F)是表明制造本實(shí)施例1多模壓電濾波器的步驟圖。此外，圖2(A)至2(F)對應(yīng)于圖1(A)的A-A′截面。
即，以下將參考下圖按次序描述各個(gè)制造步驟。
如圖2(A)所示，采用0頻率溫度因子的AT切割石英作為壓電板1，將光致抗蝕劑5涂敷于AT切割石英的兩表面并干燥。
如圖2(B)所示，將光掩膜粘附在壓電板1頂表面上，讓相互平行的紫外光投射到頂部表面上，在石英兩個(gè)表面上的光致抗蝕劑共同曝光并顯影，在石英1的兩個(gè)表面上形成相同的光致抗蝕劑圖案。
如圖2(C)所示，利用光致抗蝕劑圖案5作為掩膜材料，用*1對石英1的兩個(gè)表面進(jìn)行蝕刻，在石英1的兩個(gè)表面上形成凸塊4a和4b和凸塊4c和4d。
如圖2(D)所示，對光致抗蝕劑進(jìn)行剝離，利用鉻作為接地材料，在石英1上淀積100nm金薄膜作為頂部電極2和底部電極3。
如圖2(E)所示，采用光刻方法在頂部電極2上形成光致抗蝕劑圖案6。
如圖2(F)所示，通過從頂部電極2蝕刻-去除掉電極之間的間隙，形成電極圖案2a、2b和2c。
在圖1(A)和圖2(A)中，示出一個(gè)矩形壓電板，但是，本發(fā)明并不限于此。例如，不用說，本發(fā)明可以具有共同制造多個(gè)壓電板的結(jié)構(gòu)。也就是說，在這種情況中，利用與圖1(A)相同的結(jié)構(gòu)作為一個(gè)重復(fù)圖案，共同制造比圖1(A)和圖2(A)所示的壓電板大的矩形壓電板，將它們切割成壓電器件的大小。然后，利用導(dǎo)電膠將壓電板裝在表面支撐陶瓷封裝上。
根據(jù)本實(shí)施例1的制造方法，當(dāng)利用透明壓電板作為使光致抗蝕劑6的光源時(shí)，在壓電板的兩個(gè)表面的相同位置上能構(gòu)形成凸塊4a和4b和凸塊4c和4d。此外，當(dāng)采用光刻方法形成電極圖案時(shí)，能夠使電極之間的間隙變得很小，因此，能夠抑制從電極的振動(dòng)的反射。
在傳統(tǒng)的方法中，利用金屬掩膜形成電極圖案，但是，準(zhǔn)確度在十幾個(gè)微米，而象本實(shí)施例1，光刻方法使準(zhǔn)確度達(dá)到亞微米。因而，根據(jù)本實(shí)施例，能夠獲得近年來所提出的高濾波器準(zhǔn)確度的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)高的產(chǎn)生率穩(wěn)定性。
此外，利用金屬掩膜使得頂部和底部電極的定位變得困難，這引起產(chǎn)生的散射。然而，利用光刻的方法，能夠使電極準(zhǔn)確地定位。
通常，利用光刻方法的圖案形成，其制造成本高于利用金屬掩膜的成本，但是，當(dāng)以實(shí)施例1的類似方式在大的壓電板上共同制造多個(gè)濾波器時(shí)，光刻方法具有良好的工作能力便是優(yōu)點(diǎn)。
此外，在實(shí)施例1中，簡化了圖案形成的步驟，底部電極3整個(gè)起接地電極的功能。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，底部電極能夠整個(gè)起一個(gè)接地電極的功能，但是，消除了底部電極的陷獲效應(yīng)。與此同時(shí)，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，能夠使振動(dòng)捕獲到兩個(gè)表面上的凸塊4a、4b、4c和4d中，整個(gè)表面能夠起一個(gè)接地電極的功能，而不改變陷獲條件。
形成能量陷獲負(fù)載的方法并不限于對壓電板1進(jìn)行蝕刻的方法，例如，可以在壓電板1上直接形成陷獲能量的薄膜圖案。以這一方式，當(dāng)用不同于電極的薄膜圖案形成陷獲能量的負(fù)載時(shí)，能夠?qū)⒈景l(fā)明運(yùn)用于難以進(jìn)行蝕刻的壓電板上。
(實(shí)施例2)參考圖3(A)至3(C)以及圖4(A)至4(C)，以下將介紹本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的能量陷獲壓電器件。
圖3(A)至3(C)示出本發(fā)明實(shí)施例2多模壓電濾波器結(jié)構(gòu)的例子，圖3(A)是頂視圖，圖3(B)是沿圖3(A)A-A′線的截面圖，圖3(C)是底視圖。圖4(A)至4(C)是說明實(shí)施例2制造方法的流程圖，對應(yīng)于圖3(A)的截面A-A′。接著，參考附圖按次序說明制造步驟。
如圖4(A)所示，采用鉭酸鋰單晶作為壓電板1，利用鉻作為接地材料，在鉭酸鋰單晶的兩個(gè)表面上淀積100nm金薄膜作為頂部電極2和底部電極3。
如圖4(B)所示，采用光刻方法形成電極2之間分開很小間隔電極圖案2a、2b和2c。
如圖4(C)所示，在陷獲振動(dòng)的兩個(gè)表面位置中形成氧化硅薄膜圖案，作為凸塊4a、4b、4c和4d。凸塊4a、4b、4c和4d對應(yīng)于本發(fā)明的能量陷獲薄膜。此外，這些凸塊也對應(yīng)于本發(fā)明的能量陷獲負(fù)載。
實(shí)施例1與實(shí)施例2之間結(jié)構(gòu)的主要差別在于兩個(gè)表面上的凸塊4a、4b、4c和4d是用薄膜圖案形成的，在頂部電極的圖案中，在輸入電極2a和輸出電極2b之間提供接地電極2c的一部分2d。
在這一方式中，分別給輸入電極2a和底部接地電極3的外表面提供薄膜，形成凸塊4a和4c；分別給輸出電極2b和底部接地電極3的外表面提供薄膜，形成凸塊4b和4d。因此，本實(shí)施例的壓電器件對應(yīng)于給壓電板1厚度方向上激勵(lì)電極的外側(cè)提供的陷獲能量的凸塊的壓電器件類型。
在這一方式中，當(dāng)用薄膜圖案形成凸塊4a、4b、4c和4d時(shí)，即使在由難以進(jìn)行蝕刻的鉭酸鋰這類材料制成的壓電板上，能夠陷獲厚度方向振動(dòng)，因此，對于本發(fā)明能夠采用各種不同的板材料。
此外，在實(shí)施例2中，凸塊是在電極上形成的，這會(huì)產(chǎn)生這樣一種效應(yīng)，即發(fā)生厚度方向振動(dòng)的電極部分受到保護(hù)。例如，在采用鋁這類易于隨年份退化的電極材料的情況中，如果在激勵(lì)電極上存在氧化硅產(chǎn)生的穩(wěn)定凸塊，那么能夠抑制鋁的氧化，能夠抑制濾波器特有的隨年份的退化。
無需再說，采用與在實(shí)施例1中所述的在壓電板1上直接形成陷獲能量的薄膜圖案方法相同的方法，可以形成實(shí)施例2的凸塊4a、4b、4c和4d。在這種情況下，也能構(gòu)獲得與上述效應(yīng)相同的效應(yīng)。
在這種結(jié)構(gòu)中，如果壓電板和凸塊是透明的，用與實(shí)施例1相同的方法，能夠在兩個(gè)表面的相同位置上準(zhǔn)確地形成凸塊。
當(dāng)在輸入和輸出電極2a和2b之間提供一個(gè)接地圖案2d時(shí)，能夠解決傳統(tǒng)電極結(jié)構(gòu)的問題。問題是這樣的，即輸入和輸出電極之間的雜散電容對信號進(jìn)行電傳輸，在輸入與輸出之間不能獲得隔離。也就是說，輸入電極2a通過2a與2d之間的雜散電容接地，輸出電極2b通過2b與2d之間的雜散電容接地。為此，能夠降低直接的電耦合。能夠給傳統(tǒng)的濾波器提供這一接地電極，但是，如果提供的話，在輸入與輸出振子之間增加了質(zhì)量負(fù)載，因此，改變了振動(dòng)陷獲的條件。這可能會(huì)引起寄生性。一方面，在本發(fā)明中，使電極之間的距離變得很小，使振動(dòng)實(shí)際陷獲到凸塊4a、4b、4c和4d中。因此，即使在實(shí)施例2的電極結(jié)構(gòu)中，不改變振動(dòng)陷獲條件。能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的濾波器。
(實(shí)施例3)參考圖5(A)至5(C)，以下將介紹本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的能量陷獲壓電器件。
圖5(A)至5(C)示出本發(fā)明實(shí)施例3多模壓電濾波器結(jié)構(gòu)的例子。圖5(A)是頂視圖，圖5(B)是沿圖5(A)A-A′線的截面圖，圖5(C)是底視圖。
如附圖所示，1是壓電板，2a是一個(gè)輸入電極，2b是一個(gè)輸出電極，2c是頂部接地電極，3是底部接地電極，4a、4b、4c、4d、4e和4f是在壓電板1的頂部和底部表面上形成的凸塊，7是電極之間的一個(gè)凸塊。本實(shí)施例不同于實(shí)施例1和2，其頂部電極2a、2b和2c之間的間隙被電極之間的凸塊所填滿。電極7之間的凸塊具有基本根據(jù)下列方程所獲得的厚度。根據(jù)本發(fā)明，第二反射抑制凸塊和第二反射抑制薄膜對應(yīng)于電極之間的凸塊7。圖5(B)示出電極之間凸塊7對應(yīng)于本發(fā)明第二反射抑制凸塊的情況。圖7(A)至7(D)和圖8(A)至8(D)示出電極之間凸塊7對應(yīng)于本發(fā)明第二反射抑制薄膜的情況中的結(jié)構(gòu)。
如下列方程所示，調(diào)節(jié)電極之間凸塊7的厚度。
Δfm＝Δfm′+Δfp′方程中，Δfm、Δfm′和Δfp′分別是電極之間凸塊的質(zhì)量負(fù)載、電極的質(zhì)量負(fù)載和電極部分的壓電效應(yīng)所造成的頻率減量因子。
就是說，電極之間的凸塊7是一個(gè)具有與電極導(dǎo)致頻率減量相對應(yīng)質(zhì)量負(fù)載的凸塊，能夠使電極部分和非電極部分的各自截止頻率在其間的邊界上相互相等。如參考圖10(D)所述的，被陷獲的厚度方向振動(dòng)的頻率在fc與fc′之間，在電極部分與非電極部分之間邊界中的截止頻率之間沒有差別。這表明，從電極端頭部分反射和陷獲的振動(dòng)模式實(shí)際是不存在的。因此，能夠抑制電極端頭部分所導(dǎo)致的寄生性。
這里，在假定目標(biāo)部分是無限地?cái)U(kuò)散的情況中，截止頻率是無邊界板的厚度方向振動(dòng)的共振頻率。
根據(jù)本實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)，能夠使電極部分與非電極部分之間邊界中的厚度方向振動(dòng)的反射非常小。就是說，厚度方向振動(dòng)只陷獲到凸塊4a、4b、4c、4d、4e和4f中，因此，能夠更加自由地設(shè)計(jì)激勵(lì)電極。
例如，如果使實(shí)施例1和2中所述電極的端頭部分的厚度方向振動(dòng)反射變得極其小，就必須使電極之間的間隙(例如，圖3(A)中輸入電極2a與接地電極2c間的間隙和輸出電極2b與接地電極2c間的間隙)極大地減小。
相反，如上所述，本實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)是這樣的，在電極之間放置第二反射抑制凸塊或第二反射抑制薄膜，沒有間隙，結(jié)果，能夠抑制電極端頭部分厚度方向振動(dòng)的反射。因此，在電極之間不是總是需要提供非常小的間隔。
換句話說，當(dāng)只設(shè)置第二反射抑制凸塊或第二反射抑制薄膜時(shí)，能夠設(shè)計(jì)電極的部分，不用注意由于電極端頭部分的厚度方向振動(dòng)所導(dǎo)致的寄生性的出現(xiàn)。例如，如圖5(A)至5(C)所示，即使電極的間隔不是相互靠近的，或者即使不給靠近輸入和輸出電極2a和2b的引出電極部分提供接地電極2c，也能夠足夠地抑制電極的端頭部分和引出部分的厚度方向振動(dòng)的反射。因此，不必十分精細(xì)地操作電極，不需要利用具有精細(xì)節(jié)距的光刻裝置，就能夠?qū)崿F(xiàn)更簡單的生產(chǎn)。
與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)一樣，當(dāng)在激勵(lì)電極2a和2b的引出電極的背面上也存在底部電極3時(shí)，在引出電極與底部電極之間增加一個(gè)過剩的雜散電容，增加了振子的電容率。結(jié)果，出現(xiàn)濾波器設(shè)計(jì)的范圍受到限制的問題，在引出電極和底部電極相互相交的部分中還可能激勵(lì)不必要的厚度方向振動(dòng)。根據(jù)實(shí)施例3，如圖5(A)至5(C)所示，由于即使消除了輸入和輸出電極2a和2b和底部電極3的引出電極部分的相交，也能夠足夠地抑制引出電極厚度方向振動(dòng)的反射，設(shè)計(jì)的自由度比實(shí)施例1更大，因此，能夠抑制不必要的共振。
這里，圖5的結(jié)構(gòu)示出具有所謂三極結(jié)構(gòu)的濾波器，在該結(jié)構(gòu)中，由凸塊4a、4b、4c、4d、4e和4f構(gòu)成的三個(gè)能量陷獲振子是耦合的，利用三個(gè)振動(dòng)模式構(gòu)成濾波器即基本對稱模式和非對稱模式以及只有中心振子的相位被倒相的對稱模式。以這種方式，本發(fā)明的效應(yīng)不限于濾波器所用的振子數(shù)目和模式數(shù)目，并能夠運(yùn)用于具有更多數(shù)目的極的濾波器。
本實(shí)施例的壓電濾波器中的頂部接地電極2c不具有實(shí)施例1和2中所述的虛設(shè)電極2c的功能。就是說，本實(shí)施例的頂部接地電極2c具有僅作為激勵(lì)電極的一個(gè)電極的接地電極功能。
參考圖6(A)至6(D)、圖7(A)至7(D)和圖8(A)至8(D)，以下將介紹實(shí)施例3壓電濾波器制造方法的三個(gè)例子，作為本發(fā)明制造壓電器件方法的一個(gè)實(shí)施例。
圖6(A)至6(D)是說明實(shí)施例3制造多模壓電濾波器的步驟流程圖。附圖對應(yīng)于圖5(A)的A-A′線的截面圖。
參考附圖，首先介紹制造方法的第一個(gè)例子。
如圖6(A)所示，采用AT切割石英作為壓電板1，用光刻方法對石英進(jìn)行蝕刻，形成凸塊4a、4b、4c、4d、4e和4f。
如圖6(B)所示，在壓電板1的頂部和底部表面上分別形成與電極之間的間隙相對應(yīng)的光致抗蝕劑圖案8，通過對石英進(jìn)行蝕刻，形成電極間的凸塊7。
如圖6(C)所示，利用鉻作為接地材料，在兩個(gè)表面上淀積100nm金薄膜。
如圖6(D)所示，通過剝離和清洗光致抗蝕劑8，使電極凸起，形成電極薄膜圖案2a、2b、2c和3。
參考圖7(A)至7(D)，以下介紹第二個(gè)例子。
圖7(A)至7(D)是說明實(shí)施例3中所述的制造多模壓電濾波器的步驟流程的截面圖。
如圖7(A)所示，采用鉭酸鋰作為壓電板1，在壓電板1的兩個(gè)表面上淀積氧化硅薄膜9，用光刻方法蝕刻氧化硅薄膜，形成凸塊4a、4b、4c、4d、4e和4f。
如圖7(B)所示，在壓電板1的頂部和底部表面上形成與電極之間的間隙相對應(yīng)的光致抗蝕劑圖案8，通過蝕刻氧化硅薄膜，形成電極間的凸塊7。
如圖7(C)所示，利用鉻作為接地材料，在兩個(gè)表面上淀積100nm金薄膜。
如圖7(D)所示，通過剝離和清洗光致抗蝕劑53和54，使電極凸起，在兩個(gè)表面上形成電極薄膜圖案2a、2b、2c和3。
參考圖8(A)至8(D)，以下介紹第三個(gè)例子。
圖8(A)至8(D)是說明制造具有實(shí)施例3結(jié)構(gòu)的多模壓電濾波器的步驟流程的截面圖。
如圖8(A)所示，采用AT切割石英作為壓電板1，用光刻方法對石英進(jìn)行蝕刻，形成凸塊4a、4b、4c、4d、4e和4f。
如圖8(B)所示，利用鉻作為接地材料，在石英1的兩個(gè)表面上淀積100nm金薄膜，形成與電極圖案相對應(yīng)的光致抗蝕劑圖案10。
如圖8(C)所示，利用光致抗蝕劑10作為掩膜，對電極進(jìn)行蝕刻，在兩個(gè)表面上形成氧化硅薄膜11。
如圖8(D)所示，通過剝離和清洗光致抗蝕劑10，使氧化硅薄膜11凸起，在兩個(gè)表面上形成電極之間的凸塊。
根據(jù)以上三種制造方法，由于通過電極之間的凸塊完全填滿電極圖案之間的間隙，因此，在振子的兩個(gè)表面的全部面積上能夠抑制電極端頭部分的振動(dòng)反射，能夠?qū)崿F(xiàn)很少產(chǎn)生寄生性的多模壓電濾波器。
(實(shí)施例4)在實(shí)施例1至3中，作為本發(fā)明的能量陷獲壓電器件，例舉了將多個(gè)振子的振動(dòng)耦合的多模壓電濾波器，但是，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于單個(gè)振子時(shí)，也能夠獲得相同的效應(yīng)。
參考圖9(A)至9(C)，以下將介紹本發(fā)明壓電器件的一個(gè)實(shí)施例的能量陷獲壓電振子及其制造方法。
圖9(A)是本實(shí)施例的能量陷獲壓電振子的頂視圖，圖9(B)是沿圖9(A)A-A′線的截面圖。
此外，圖9(C)是不同于圖9(A)能量陷獲壓電振子的另一個(gè)例子，在電極之間提供虛設(shè)電極和凸塊的情況中，是沿圖9(A)A-A′線的截面圖。
如圖9(A)所示，采用鉭酸鋰單晶作為壓電板1，利用鉻作為接地材料，在單晶的兩個(gè)表面上淀積100nm金薄膜，作為頂部電極2和底部電極3。
如圖9(B)所示，用光刻方法形成電極圖案2a、2b和2c，以非常小的間隔將電極進(jìn)行劃分。這里，電極圖案2c對應(yīng)于本發(fā)明的反射抑制虛設(shè)電極，它與激勵(lì)電極電絕緣，是在壓電板上形成的，與激勵(lì)電極分開一預(yù)定的間隔。
如圖9(C)所示，作為凸塊4a和4c，在振動(dòng)陷獲部分的兩個(gè)表面上形成氧化硅薄膜圖案。這里，具有圖9(C)所示結(jié)構(gòu)的壓電振子對應(yīng)于本發(fā)明的具有反射抑制虛設(shè)電極和第一反射抑制薄膜的振子。此外，圖9(C)的結(jié)構(gòu)不同于圖9(B)，在圖9(B)中，在壓電板上形成對應(yīng)于本發(fā)明能量陷獲負(fù)載的凸塊4a和4c，作為薄膜。另外，由輸入電極2a和底部接地電極3構(gòu)成的一對激勵(lì)電極對應(yīng)于在本發(fā)明壓電板上形成的一對激勵(lì)電極。
圖9(A)和9(B)的結(jié)構(gòu)是將實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)和制造方法應(yīng)用于壓電振子上的例子。頂部電極2被分別劃分為間隔很小的激勵(lì)電極、引出電極2a和虛設(shè)電極2c，這抑制了電極2a端頭表面的振動(dòng)反射。因此，能量實(shí)際上被投影4a和4c所陷獲。在壓電板1上可直接提供凸塊4a和4c，與實(shí)施例1類似，通過對壓電板進(jìn)行蝕刻，可以提供凸塊4a和4c。結(jié)果，能夠獲得類似的效應(yīng)，而不改變其功能。
圖9(C)的結(jié)構(gòu)是把與實(shí)施例3相類似的方法(主要是圖7(A)至圖7(D))用于壓電振子的制造，電極之間的凸塊7提供到電極之間的間隙中。
換句話說，在圖9(C)的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)把電極之間的凸塊提供到圖9(B)所示的激勵(lì)電極與虛設(shè)電極之間非常小的間隙中時(shí)，與實(shí)施例3類似，能夠更有效地抑制電極端頭部分的振動(dòng)反射。
在圖9(C)的結(jié)構(gòu)中，針對在壓電板上作為薄膜形成凸塊4a和4c的情況，給出描述，但是，本發(fā)明并不限于此，如圖9(B)所示，無需再說，在激勵(lì)電極上可形成作為能量陷獲負(fù)載的薄膜。在這種情況下，與實(shí)施例2中圖4(C)所示內(nèi)容類似，通過在兩個(gè)表面上形成電極圖案，然后提供能量陷獲負(fù)載，能夠制造壓電振子。
在上述的任何一種結(jié)構(gòu)中，由于壓電振子的能量實(shí)際上被陷獲到凸塊4a和4c中，因此，根據(jù)凸塊的形狀和厚度，能夠得到抑制寄生性的陷獲設(shè)計(jì)，減小對電極的依賴。
因此，電極設(shè)計(jì)(如電極的尺寸、厚度和材料等)的自由度變大。能夠使激勵(lì)電極2a大于凸塊4a，由于振動(dòng)陷獲到凸塊中，因而能夠有效地使漏泄掉的振動(dòng)分量振動(dòng)。結(jié)果，能夠進(jìn)一步降低阻抗。
此外，用傳統(tǒng)電極的質(zhì)量負(fù)載陷獲振動(dòng)的方式，本發(fā)明能夠制造作為電極薄膜因太輕而難以獲得的質(zhì)量負(fù)載。通過減輕質(zhì)量負(fù)載，能夠使振動(dòng)面積變大，因此，能夠降低阻抗。
而且，即使在應(yīng)當(dāng)采用鋁的傳統(tǒng)情況中，能夠采用象金、銀一類的穩(wěn)定電極薄膜，因此，能夠使電極的厚度增厚到特性保持穩(wěn)定的厚度。
此外，由于電極設(shè)置到包括引出電極部分在內(nèi)的整個(gè)表面上，很難出現(xiàn)引出電極或類似情況所造成的厚度方向振動(dòng)的反射，這是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)問題。結(jié)果，能夠抑制電極所造成的寄生性的出現(xiàn)，因而能夠自由地引出電極。
當(dāng)使電極之間的間隔很小時(shí)，減小電極端頭部分的振動(dòng)反射，但是，需要將電極間的間隔基本設(shè)置在電極端頭部分的反射的抑制量大于寄生性的所需抑制量。這里，電極端頭部分的反射抑制應(yīng)當(dāng)考慮為頻帶中應(yīng)抑制的所有寄生性。
在傳統(tǒng)的方式中，由于在具有大耦合因子的壓電板中壓電效應(yīng)的陷獲變大，必須用各種方式減小電極的尺寸，因此限制了阻抗的降低。在本發(fā)明中，由于激勵(lì)電極部分和虛設(shè)電極部分的頻率減量相互相等，只要根據(jù)凸塊的質(zhì)量負(fù)載，就能夠得到陷獲設(shè)計(jì)。
正如實(shí)施例4所描述的，實(shí)施例1至3的效應(yīng)不限于多模壓電濾波器，因此，本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用于振子一類的能量陷獲壓電器件，能夠獲得相同的效應(yīng)。
此外，在便攜電話一類的無線通訊裝置中，當(dāng)采用具有以上結(jié)構(gòu)的壓電濾波器時(shí)，用具有優(yōu)良特性(抑制不必要的寄生性，設(shè)計(jì)的自由度大)的濾波器可安排高頻的頻段。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰?fù)ǖ赖倪x擇性大，不易受干涉無線電波影響的無線通訊裝置。當(dāng)具有以上結(jié)構(gòu)的壓電振子用于信息裝置和通訊裝置中時(shí)，由具有穩(wěn)定特性和很少寄生性的振子能夠產(chǎn)生時(shí)鐘。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)參考頻率和工作穩(wěn)定的信息裝置和通訊裝置。
在實(shí)施例1至4中，采用石英、鉭酸鋰、鈮酸鋰作為壓電材料，本發(fā)明不受壓電材料的限制，因此，組成能量陷獲多模壓電濾波器的壓電材料能夠產(chǎn)生相同的效應(yīng)。
此外，在上述的實(shí)施例中，這種結(jié)構(gòu)不僅具有能量陷獲負(fù)載，而且具有反射抑制負(fù)載，如虛設(shè)電極、反射抑制凸塊或反射抑制薄膜，但是，本發(fā)明不限于這些，因此，可以不提供以上的反射抑制負(fù)載。就是說，與用激勵(lì)電極陷獲能量的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，具有上述能量陷獲負(fù)載的壓電器件幾乎不產(chǎn)生不必要的寄生振動(dòng)。因此，不總是需要反射抑制負(fù)載。
此外，在上述的實(shí)施例中，對壓電板的兩個(gè)表面上的電極作了劃分，但是，本發(fā)明不限于此，無需再說，可以對一個(gè)表面上的電極進(jìn)行劃分。
此外，在上述的實(shí)施例中，在對電極進(jìn)行劃分的壓電板的表面上總是形成能量陷獲負(fù)載，但是，本發(fā)明不限于此，因此，可以只在不劃分電極的表面上形成能量陷獲負(fù)載。
此外，在上述實(shí)施例中，利用與激勵(lì)電極相同的電極材料形成本發(fā)明的反射抑制虛設(shè)電極，但是，本發(fā)明不限于此，例如，可以采用另外的電極材料或者諸如絕緣材料一類的完全不同的材料。
此外，在上述實(shí)施例中，本發(fā)明的能量陷獲負(fù)載設(shè)定得比激勵(lì)電極的面積大，但是，本發(fā)明不受此限制，例如，其面積可以于激勵(lì)電極的面積相同。
不脫離其主要特征精神，本發(fā)明可以例舉幾種形式的例子，因此，本實(shí)施例是示范性的，不是約束性的，由于本發(fā)明的范圍是由所附權(quán)利要求書限定的，而不是由前面的說明限定的，因此，意在用該權(quán)利要求書來包含落入權(quán)利要求書范圍和等效于該范圍的所有變化。
權(quán)利要求
1.一種壓電器件，包括一個(gè)用于厚度方向振動(dòng)的壓電板；一對或多對激勵(lì)厚度方向振動(dòng)的激勵(lì)電極，所述激勵(lì)電極設(shè)置在所述壓電板的兩個(gè)表面上；基本上能陷獲厚度方向振動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)能量的能量陷獲負(fù)載，其中，所述能量陷獲負(fù)載設(shè)置在所述激勵(lì)電極的內(nèi)側(cè)或外側(cè)形成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電器件，其特征在于所述的能量陷獲負(fù)載(1)設(shè)置在所述激勵(lì)電極的內(nèi)側(cè)形成的，它是設(shè)置在所述壓電板的至少一個(gè)表面上的能量陷獲凸塊或者薄膜，或者(2)設(shè)置在所述激勵(lì)電極的外側(cè)，它設(shè)置到形成在所述壓電板的至少一個(gè)表面上形成的激勵(lì)電極的能量陷獲薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電器件，其特征在于所述壓電器件還包含一個(gè)反射抑制負(fù)載，用于至少抑制所述激勵(lì)電極外圍端部上厚度方向振動(dòng)產(chǎn)生的反射，所述反射抑制負(fù)載設(shè)置在所述壓電板的整個(gè)面積上或部分面積上，而不設(shè)置在設(shè)置有所述激勵(lì)電極的面積上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電器件，其特征在于所述反射抑制負(fù)載是一個(gè)與所述激勵(lì)電極電絕緣的、設(shè)置在所述壓電板上的、與所述激勵(lì)電極相隔一段預(yù)定間隔的反射抑制虛擬電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電器件，其特征在于所述反射抑制負(fù)載包括(1)一個(gè)與所述激勵(lì)電極電絕緣的、設(shè)置在所述壓電板上的、與所述激勵(lì)電極相隔一段預(yù)定間隔的反射抑制虛擬電極，和(2)設(shè)置在所述激勵(lì)電極與反射抑制虛擬電極之間的第一反射擬制凸塊或第一反射抑制薄膜，所述激勵(lì)電極和所述反射擬制虛擬電極彼此分開一間隙，設(shè)置所述第一反射抑制凸塊或第一反射抑制薄膜的部分的厚度方向振動(dòng)的截止頻率(1)與設(shè)置所述激勵(lì)電極的部分的厚度方向振動(dòng)的截止頻率基本上是相同的，(2)與設(shè)置所述反射抑制虛設(shè)電極的部分的厚度方向振動(dòng)的截止頻率基本上是相同的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電器件，其特征在于所述反射抑制負(fù)載包括一個(gè)大致鄰近所述激勵(lì)電極的第二反射抑制凸塊或第二反射抑制薄膜；設(shè)置所述第二反射抑制凸塊或第二反射抑制薄膜的部分的厚度方向振動(dòng)的截止頻率與設(shè)置所述激勵(lì)電極的部分的厚度方向振動(dòng)的截止頻率基本上是相同的。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電器件，其特征在于在相互間有一預(yù)定間隔的所述激勵(lì)電極與所述反射抑制虛設(shè)電極的兩端部上，抑制不要陷獲到所述能量陷獲負(fù)載中的振動(dòng)模式的反射。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的壓電器件，其特征在于當(dāng)由于所述反射抑制凸塊的質(zhì)量負(fù)載所造成的截止頻率的減量為F1時(shí)，由于所述激勵(lì)電極的質(zhì)量負(fù)載所造成的截止頻率的減量為F2，以及所述激勵(lì)電極的壓電效應(yīng)所造成的截止頻率的減量為F3，把從所述反射抑制凸塊的參考表面的高度設(shè)定在滿足F1＝F2+F3的值上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電器件，其特征在于所述能量陷獲負(fù)載形成在所述的壓電板的兩側(cè)的大致相同的位置上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電器件，其特征在于所述多對激勵(lì)電極設(shè)置在所述壓電板上，用所述多對激勵(lì)電極起到濾波器的作用。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓電器件，其特征在于在相互間分隔一預(yù)定間隔的所述多個(gè)激勵(lì)電極之間設(shè)置一個(gè)接地電極；在相互間有一預(yù)定間隔的所述相鄰激勵(lì)電極與接地電極的端部上抑制不要陷獲到所述能量陷獲負(fù)載中的振動(dòng)模式的反射。
12.一種制造壓電器件的方法，包括以下步驟提供一個(gè)將厚度方向振動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)能量大體上陷獲到產(chǎn)生厚度方向振動(dòng)的這部分壓電板上的能量陷獲負(fù)載；提供一對或多對將厚度方向振動(dòng)激勵(lì)到已經(jīng)提供能量陷獲負(fù)載的壓電板兩個(gè)表面上的激勵(lì)電極。
13.一種制造壓電器件的方法，包括以下步驟提供一對或多對將厚度方向振動(dòng)激勵(lì)到壓電板兩個(gè)表面上的激勵(lì)電極；提供一個(gè)將厚度方向振動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)能量大體上陷獲到激勵(lì)電板上的能量陷獲負(fù)載。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造壓電器件的方法，其特征在于所述能量陷獲負(fù)載是一個(gè)陷獲能量的凸塊；用抗蝕刻掩膜工藝在要形成所述凸塊的壓電板的部分區(qū)域上形成所述凸塊，然后通過蝕刻的方法對要形成所述凸塊區(qū)以外的區(qū)域減薄。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的制造壓電器件的方法，其特征在于所述能量陷獲負(fù)載是一個(gè)能量陷獲薄膜；所述薄膜形成在所述壓電板或激勵(lì)電極上。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造壓電器件的方法，其特征在于提供激勵(lì)電極的所述步驟包括以下步驟在已經(jīng)形成所述能量陷獲負(fù)載的壓電板的兩個(gè)表面上形成一個(gè)電極薄膜；在壓電板兩個(gè)表面上形成的電極薄膜中至少把在壓電板一個(gè)表面上形成的電極薄膜劃分成所述的激勵(lì)電極區(qū)和虛擬電極區(qū)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造壓電器件的方法，其特征在于提供所述激勵(lì)電極的所述步驟包括以下步驟在所述壓電板的兩個(gè)表面上形成一個(gè)電極薄膜；在壓電板兩個(gè)表面上形成的電極薄膜中至少把在壓電板一個(gè)表面上形成的所述電極薄膜劃分成所述的激勵(lì)電極區(qū)和虛擬電極區(qū)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的制造壓電器件的方法，其特征在于在所述劃分步驟中，在所述激勵(lì)電極與虛擬電極之間形成一個(gè)預(yù)定間隔；調(diào)節(jié)預(yù)定間隔以基本上擬制不要陷獲到所述能量陷獲負(fù)載中的振動(dòng)模式反射，所述激勵(lì)電極與所述虛擬電極是電絕緣的。
19.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的制造壓電器件的方法，其特征在于所述多個(gè)激勵(lì)電極形成在所述壓電板的兩個(gè)表面上，所述方法還包含(1)在所述壓電板的至少一個(gè)表面的位置上以及以預(yù)定間隔形成的激勵(lì)電極之間，或者(2)在所述壓電板的至少一個(gè)表面的位置上以及在以預(yù)定間隔形成的激勵(lì)電極之間，形成一個(gè)反射抑制負(fù)載以抑制厚度方向振動(dòng)的反射的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造壓電器件的方法，其特征在于所述反射抑制負(fù)載是一個(gè)反射抑制凸塊；形成一個(gè)與所述壓電電極之間圖案形狀相對應(yīng)的光致抗蝕劑圖案；利用所述光致抗蝕劑圖案作為掩膜，通過對所述壓電板進(jìn)行蝕刻，形成所述反射抑制凸塊；在已經(jīng)形成所述反射抑制凸塊的所述壓電板上淀積電極薄膜，對所述光致抗蝕劑進(jìn)行剝離和清洗，以除去所述光致抗蝕劑上的所述電極薄膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造壓電器件的方法，其特征在于所述反射抑制負(fù)載是一個(gè)反射抑制絕緣薄膜；在所述壓電板上淀積絕緣薄膜；形成一個(gè)與所述激勵(lì)電極之間圖案形狀相對應(yīng)的光致抗蝕劑圖案；利用所述光致抗蝕劑圖案作為掩膜，通過對所述絕緣薄膜進(jìn)行蝕刻，形成所述反射抑制絕緣薄膜；在已經(jīng)形成所述反射抑制絕緣薄膜的所述壓電板上淀積一個(gè)電極薄膜，對所述光致抗蝕劑進(jìn)行剝離和清洗，以除去所述光致抗蝕劑上的電極薄膜。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造壓電器件的方法，其特征在于所述反射抑制負(fù)載是一個(gè)反射抑制絕緣薄膜；淀積一層電極薄膜；在所述電極薄膜上形成一個(gè)與所述激勵(lì)電極圖案形狀相對應(yīng)的光致抗蝕劑圖案；利用所述光致抗蝕劑圖案作為掩膜，對所述電極薄膜進(jìn)行蝕刻；淀積一層絕緣薄膜并對所述光致抗蝕劑進(jìn)行剝離和清洗，除去使所述光致抗蝕劑的電極薄膜，以形成所述反射抑制絕緣薄膜。
23.根據(jù)權(quán)利要求12、13或19所述的制造壓電器件的方法，其特征在于所述壓電板是一個(gè)基本透明的板，當(dāng)在所述壓電板的兩個(gè)表面上形成所述能量陷獲凸塊或反射抑制凸塊時(shí)，以把光抗蝕劑涂敷于壓電板兩表面上的方式，在所述壓電板的兩個(gè)表面上形成相同的凸塊，用平行光線對兩個(gè)表面上的所述光抗蝕劑進(jìn)行共同曝光，在兩個(gè)表面上形成相同的光抗蝕劑圖案并進(jìn)行蝕刻。
24.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的制造壓電器件的方法，其特征在于進(jìn)一步包含以下步驟在所述壓電板上、與所述激勵(lì)電極相隔預(yù)定間隔的所述激勵(lì)電極區(qū)以外的區(qū)域上形成一個(gè)虛擬電極；形成一個(gè)反射抑制負(fù)載，抑制所述激勵(lì)電極與虛設(shè)電極之間位置上的厚度方向振動(dòng)的反射。
25.一種制造壓電器件的方法，包括以下步驟提供一個(gè)能量陷獲負(fù)載圖案，使厚度方向振動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)能量基本上陷獲到產(chǎn)生厚度方向振動(dòng)的壓電板的至少一側(cè)上；提供一個(gè)激勵(lì)電極圖案，使厚度方向振動(dòng)激勵(lì)到壓電板的兩側(cè)上。
26.一種采用權(quán)利要求1至11的壓電器件之一的移動(dòng)通訊器件。
27.一種采用權(quán)利要求12至25的壓電器件制造方法之一制造的壓電器件的移動(dòng)通訊器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能量陷獲壓電器件和其制造方法,這種壓電器件這樣構(gòu)成,在壓電板上設(shè)置能量陷獲凸塊,將頂部電極劃分成激勵(lì)電極和虛擬電極,在所劃分的電極之間提供非常小的間隙,電極相互間是電絕緣的,厚度方向振動(dòng)通常不反射,厚度方向振動(dòng)所造成的振動(dòng)能量基本上被陷獲到壓電板上所提供的凸塊中。本發(fā)明的壓電器件能進(jìn)行無限制的自由電極設(shè)計(jì),電極材料的選擇范圍廣,能擬制不必要的寄生、具有低阻抗和較高的頻率。
文檔編號H03H9/56GK1174452SQ9711453
公開日1998年2月25日 申請日期1997年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月10日
發(fā)明者冨田佳宏, 小掠哲儀, 小松敦, 板持真次 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社