一种小型化的声表面波滤波器结构的制作方法

本发明涉及声表面波器件，具体涉及一种小型化的声表面波滤波器结构。

背景技术：

1、作为移动通讯的基础和关键，射频前端是雷达、卫星通信电子和移动终端产品的核心组件。射频前端滤波器用于滤除各类寄生杂波，噪音等多种干扰信号，主要包括滤波器/双工器、功率放大器和标签等器件单元。声表面波(saw)滤波器具有体积小、一致性好、可靠性高、损耗低、滤波性能佳等特点，声表面波滤波器已经成为军用雷达、卫星通信电子和移动终端等最主流的射频前端滤波器。

2、声表面波(surface acoustic wave，saw)传感器是近年来发展起来的一种新型微声传感器，是一种用声表面波器件作为传感元件，将被测量的信息通过声表面波器件中声表面波的速度或频率的变化反映出来，并转换成电信号输出的传感器。

3、现有技术中的声表面波滤波器一般包括压电衬底和电极层，电极层一般是两个叉指电极，电极层直接镀膜在压电衬底的表面，其中，压电衬底的材料一般为钽酸锂(litao3)、铌酸锂(linbo3)等，采用上述结构和材料制成的声表面波滤波器激发的一般为高声速声波模式，其声速一般在3500m/s～4500m/s之间，然而，对于p波段、l波段、s波段等的saw器件的设计主要为低声速声波模式(1800m/s～3200m/s)，故现有的声表面波滤波器结构大大限制了p波段、l波段、s波段saw器件的小型化设计。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能有效激发低声速声波模式，进而实现p波段、l波段、s波段下saw器件小型化设计的声表面波滤波器结构。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种小型化的声表面波滤波器结构，包括压电衬底和电极层，还包括绝缘层，所述绝缘层位于所述压电衬底和所述电极层之间并使得所述压电衬底和所述电极层完全分离，且所述绝缘层部分覆盖所述压电衬底的表面。

4、优选的，在所述压电衬底上沿轴向方向分别设有第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间的轴向距离大于0，且在所述第一绝缘层上设有第一电极层，所述第一绝缘层的宽度大于所述第一电极层的宽度，在所述第二绝缘层上设有第二电极层，所述第二绝缘层的宽度大于所述第二电极层的宽度。

5、优选的，还包括上温补层，且所述上温补层采用具有正温度系数的材料制成，所述温补层位于压电衬底的表面之上，且所述上温补层完全覆盖所述绝缘层和所述电极层。

6、优选的，还包括压电薄膜层，所述压电薄膜层位于所述压电衬底和所述绝缘层之间，且所述压电薄膜层完全覆盖所述压电衬底表面，所述绝缘层部分覆盖所述压电薄膜层表面。

7、优选的，还包括下温补层，所述下温补层位于所述压电衬底和所述压电薄膜层之间，所述下温补层采用具有正温度系数的材料制成，且所述下温补层完全覆盖所述压电衬底表面，所述压电薄膜层完全覆盖所述下温补层表面。

8、优选的，还包括上温补层，且所述上温补层采用具有正温度系数的材料制成，所述上温补层位于压电薄膜层的表面之上，且所述上温补层完全覆盖所述绝缘层和所述电极层。

9、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

10、1、本发明通过在电极层和压电衬底之间设置绝缘层，使得压电衬底和电极层之间完全分离，同时仅让绝缘层覆盖压电衬底的部分表面，这样使得压电衬底被绝缘层覆盖的表面为无自由化界面，而未被绝缘层覆盖的表面则为自由化界面，这样使得本方案的结构比传统结构器件更为复杂，涉及瑞利波、漏表面波、纵漏表面波、乐甫波、西沙瓦及各类体波，且存在不同声波模式的相互作用及模式转换，即整个结构的声场分布、电场分布均会不同，结果是各声表模式、各声表模式激发条件及声波模式性能均会发生变化，同时，通过该结构可以激发低声速声波模式，其激发的声速可以降低到900m/s，以此满足p波段、l波段、s波段saw器件的小型化设计要求，实现器件的小型化设计。

11、2、本发明通过优化对压电材料及切向、各膜系结构厚度优化，可抑制各阶次杂波模式的寄生，有利于实现声表面波滤波器的低温漂、高矩形度性能，同时采用这种结构还可以有利于研制高性能的窄带滤波器，满足了高速移动通讯等终端对低温漂、高矩形度声表面波滤波器的要求，且该结构使用的制备工艺容易实现，易于大规模推广。

12、3、本发明由于绝缘层和温补层的存在，当电极层温度由于热胀冷缩而产生较大形变时，不会直接作用在压电衬底的表面，从而不会对整个器件的温度敏感性产生较大的影响，由此本方案的声表面波滤波器的温度稳定性得到了大大的改善，温补层的设计能够进一步提高声表面滤波器的温度稳定性，由此实现高温度稳定性的声表面波滤波器的设计。

13、4、本发明由于有绝缘层的存在，使得当声波入射到压电衬底层之前，部分声波会通过绝缘层进行反射，由此就减少了入射到压电衬底内部的声波，从而提高了声表面波滤波器的q值(品质因数)。

14、5、声表面波滤波器的系统本征方程在声学各分支中是最复杂的，描述传播特性的本征方程采用更复杂的张量，异质集成结构特有的力电耦合以及复杂的边界条件，方程的解相比传统结构声表面波滤波器更为复杂，涉及瑞利波、漏表面波、纵漏表面波、乐甫波、西沙瓦及各类体波，且存在不同声波模式的相互作用及模式转换，即整个声表面波滤波器的声场分布、电场分布均会不同，结果是各声表模式、各声表模式激发条件及声波模式性能均会发生变化。

技术特征：

1.一种小型化的声表面波滤波器结构，包括压电衬底和电极层，其特征在于，还包括具有电流隔离能力的绝缘层，所述绝缘层位于所述压电衬底和所述电极层之间并使得所述压电衬底和所述电极层完全分离，且所述绝缘层部分覆盖所述压电衬底的表面。

2.根据权利要求1所述的小型化的声表面波滤波器结构，其特征在于，在所述压电衬底上沿轴向方向分别设有第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间的轴向距离大于0，且在所述第一绝缘层上设有第一电极层，所述第一绝缘层的宽度大于所述第一电极层的宽度，在所述第二绝缘层上设有第二电极层，所述第二绝缘层的宽度大于所述第二电极层的宽度。

3.根据权利要求1所述的小型化的声表面波滤波器结构，其特征在于，所述压电衬底与所述绝缘层接触的表面x1的电学和力学边界条件中：

4.根据权利要求1所述的小型化的声表面波滤波器结构，其特征在于，还包括上温补层，且所述上温补层采用具有正温度系数的材料制成，所述温补层位于压电衬底的表面之上，且所述上温补层完全覆盖所述绝缘层和所述电极层。

5.根据权利要求4所述的小型化的声表面波滤波器结构，其特征在于，所述压电衬底与所述绝缘层接触的表面x1的电学和力学边界条件中：

6.根据权利要求1所述的小型化的声表面波滤波器结构，其特征在于，还包括压电薄膜层，所述压电薄膜层位于所述压电衬底和所述绝缘层之间，且所述压电薄膜层完全覆盖所述压电衬底表面，所述绝缘层部分覆盖所述压电薄膜层表面。

7.根据权利要求6所述的小型化的声表面波滤波器结构，其特征在于，所述压电薄膜层与所述绝缘层接触的表面x1的电学和力学边界条件中：

8.根据权利要求6所述的小型化的声表面波滤波器结构，其特征在于，还包括下温补层，所述下温补层位于所述压电衬底和所述压电薄膜层之间，所述下温补层采用具有正温度系数的材料制成，且所述下温补层完全覆盖所述压电衬底表面，所述压电薄膜层完全覆盖所述下温补层表面。

9.根据权利要求8所述的小型化的声表面波滤波器结构，其特征在于，还包括上温补层，且所述上温补层采用具有正温度系数的材料制成，所述上温补层位于压电薄膜层的表面之上，且所述上温补层完全覆盖所述绝缘层和所述电极层。

10.根据权利要求8或9所述的小型化的声表面波滤波器结构，其特征在于，所述压电薄膜层与所述绝缘层接触的表面x1的电学和力学边界条件中：

技术总结
本发明公开了一种小型化的声表面波滤波器结构，该结构包括压电衬底和电极层，其特征在于，还包括绝缘层，所述绝缘层位于所述压电衬底和所述电极层之间并使得所述压电衬底和所述电极层完全分离，且所述绝缘层覆盖所述压电衬底的部分表面。本方案可以激发低声速声波模式，其激发的声速可以降低到900m/s，以此满足P波段、L波段、S波段SAW器件的小型化设计要求，实现器件的小型化设计。

技术研发人员：陈正林,罗丹,马晋毅,杜雪松,郑泽渔,潘虹芝,陈彦光,贺艺,陆川,谢晓
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十六研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13