? 滤波器的主要参数（Definitions）：
中心频率（Center Frequency）：滤波器通带的频率f0，一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。窄带滤波器常以插损最小点为中心频率计算通带带宽。
截止频率（Cutoff Frequency）：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。相对损耗的参考基准为：低通以DC处插损为基准，高通则以未出现寄生阻带的足够高通带频率处插损为基准。
通带带宽（BWxdB）：指需要通过的频谱宽度，BWxdB=（f2-f1）。f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降X（dB）处对应的左、右边频点。通常用X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB 表征滤波器通带带宽参数。分数带宽（fractional bandwidth）=BW3dB/f0×100[%]，也常用来表征滤波器通带带宽。
插入损耗（Insertion Loss）：由于滤波器的引入对电路中原有信号带来的衰耗，以中心或截止频率处损耗表征，如要求全带内插损需强调。
纹波（Ripple）：指1dB或3dB带宽（截止频率）范围内，插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰-峰值。
带内波动（Passband Riplpe）：通带内插入损耗随频率的变化量。1dB带宽内的带内波动是1dB。
带内驻波比（VSWR）：衡量滤波器通带内信号是否良好匹配传输的一项重要指标。理想匹配VSWR=1：1，失配时VSWR&1。对于一个实际的滤波器而言，满足VSWR&1 BWdBBWdBdiv&
在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin ，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的电压幅值Vmax与波节处的电压幅值Vmin之比。
回波损耗（Return Loss）：端口信号输入功率与反射功率之比的分贝（dB）数，也等于|20Log10ρ|，ρ为电压反射系数。输入功率被端口全部吸收时回波损耗为无穷大。
回波损耗，又称为反射损耗。是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射，是一对线自身的反射。
从数学角度看，回波损耗为-10 lg [(反射功率)/(入射功率)]。
回波损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。
阻带抑制度：衡量滤波器选择性能好坏的重要指标。该指标越高说明对带外干扰信号抑制的越好。通常有两种提法：一种为要求对某一给定带外频率fs抑制多少dB，计算方法为fs处衰减量As-IL；另一种为提出表征滤波器幅频响应与理想矩形接近程度的指标——矩形系数（KxdB&1），KxdB=BWxdB/BW3dB，（X可为40dB、30dB、20dB等）。滤波器阶数越多矩形度越高——即K越接近理想值1，制作难度当然也就越大。
延迟（Td）：指信号通过滤波器所需要的时间，数值上为传输相位函数对角频率的导数，即
Td=df/dv。
带内相位线性度：该指标表征滤波器对通带内传输信号引入的相位失真大小。按线性相位响应函数设计的滤波器具有良好的相位线性度。
? 特性指标
1、特征频率：
1）通带截频fp=wp/（2p）为通带与过渡带边界点的频率，在该点信号增益下降到一个人为规定的下限；
2）阻带截频fr=wr/（2p）为阻带与过渡带边界点的频率，在该点信号衰耗下降到一人为规定的下限；
3）转折频率fc=wc/（2p）为信号功率衰减到1/2（约3dB）时的频率，在很多情况下，常以fc作为通带或阻带截频；
4）固有频率f0=w0/（2p）为电路没有损耗时，滤波器的谐振频率，复杂电路往往有多个固有频率。
2、增益与衰耗
滤波器在通带内的增益并非常数。
1）对低通滤波器通带增益Kp一般指w=0时的增益；高通指w→∞时的增益；带通则指中心频率处的增益；
2）对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义为增益的倒数；
3）通带增益变化量△Kp指通带内各点增益的最大变化量，如果△Kp以dB为单位，则指增益dB值的变化量。
3、阻尼系数与品质因数
阻尼系数是表征滤波器对角频率为w0信号的作用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指标。 阻尼系数的倒数称为品质因数，是*价带通与带阻滤波器频率选择特性的一个重要指标，Q= w0/△w。式中的△w为带通或带阻滤波器的3dB带宽，w0为中心频率，在很多情况下中心频率与固有频率相等。
电学和磁学的量。表示一个储能器件（如电感线圈、电容等）、谐振电路中所储能量同每周期损耗能量之比的一种质量指标；串联谐振回路中电抗元件的Q值等于它的电抗与其等效串联电阻的比值；元件的Q值愈大，用该元件组成的电路或网络的选择性愈佳。
在串联电路中，电路的品质因数Q有两种测量方法，一是根据公式 Q=UL/U0=Uc/U0测定，Uc与UL分别为谐振时电容器C与电感线圈L上的电压；另一种方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f=f2-f1，再根据Q=f0/(f2-f1)求出Q值。式中f0为谐振频率，f2与f1是失谐时，亦即输出电压的幅度下降到最大值的1/√2（=0.707)倍时的上、下频率点。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。
滤波电路由许多元件构成，每个元件参数值的变化都会影响滤波器的性能。滤波器某一性能指标y对某一元件参数x变化的灵敏度记作Sxy，定义为：Sxy=(dy/y)/(dx/x)。
该灵敏度与测量仪器或电路系统灵敏度不是一个概念，该灵敏度越小，标志着电路容错能力越强，稳定性也越高。
5、群时延函数
当滤波器幅频特性满足设计要求时，为保证输出信号失真度不超过允许范围，对其相频特性∮(w)也应提出一定要求。在滤波器设计中，常用群时延函数d∮(w)/dw*价信号经滤波后相
位失真程度。群时延函数d∮(w)/dw越接近常数。
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专利名称压电谐振器，及其制造方法，滤波器，双工器和通讯器件的制作方法
背景技术发明领域本发明涉及在诸如移动电话之类电子设备中使用的电子元件，尤其涉及压电谐振器，及其制造方法，以及包括压电谐振器的滤波器、双工器和通讯器件。
背景技术 在诸如移动设备之类电子装置中所包括的元件需要更小和更轻。例如，在移动设备中使用的滤波器就需要变得更加紧凑并能够精确地调整频率响应。
一种众所周知的能够满足上述需求的滤波器，包括一种压电谐振器(见，例如，日本特许专利公告No.60-69711中的图3和4，pp2-4)。
图18A是常规压电谐振器的基本结构的剖视图。在图18A中，常规压电谐振器包括一个设置在基片705上的振动部件710。空腔704可以使用机械方法通过局部腐蚀基片705的下表面形成。振动部件710包括压电部件701，这是振动部件的基础元件，以及上下电极702和703，分别设置在压电部件701的两个表面上。
在基片705中提供空心的空腔704的理由是允许振动部件710能够振动。
通过将上电极702和下电极703设置在压电部件701的两个表面上，可以厚度方向将电场施加于振动部件710。这就会引起振动部件710在厚度方向上振动。
下文就有关垂直于无限平面的厚度方向的振动方面来讨论常规压电谐振器的工作。图18B是用于解释常规压电谐振器工作的投影示意图。正如图18B所示的，如果将电场施加到上电极702和下电极703之间，电能就会在压电部件701上转换成机械能，从而引起机械振动。所感生的机械振动可在厚度方向上延伸，使得压电部件701在施加电场的相同方向上延伸和收缩。
当振动部件710的厚度为t，则振动部件710以谐振频率为fr1(＝v/λ)谐振，在受振动部件701在厚度方向的谐振振动的影响下，这对应于具有与t有关的λ波长为t＝λ/2。这里，v是在形成振动部件710材料中的超声波平均速度。
在图18A所示的常规压电谐振器的结构中，允许压电部件701在厚度方向上垂直振动，因为在基片705中设置了空腔704。
图18C是振动部件710的等效电路图。正如图18C所示，振动部件710的等效电路包括一个并联谐振电路和一个串联谐振电路。特别是，串联谐振电路包括一个电容器(C1)、一个电感器(L1)和一个电阻器(R1)，而并联谐振电路包括一个连接着串联谐振电路的电容器(C0)。因此，振动部件710具有谐振频率和反谐振频率。图18D是显示图18C所示等效电路中的导纳频率特性的图形。正如图18D所示，导纳在fr1谐振频率上呈现出最大，而在反谐振频率fa1上呈现出最小。这里，谐振频率fr1和反谐振频率fa1要满足下列关系fr1=12&L1&CenterDC1]]&fa1=fr1+C1C0]]&如果将常规压电谐振器应用于滤波器，使之利用振动部件710的优良导纳频率特性，就有可能获得使用压电部件的谐振振动且具有小体积低损耗的滤波器。
在图18A所示的常规压电谐振器中，空腔704(即，通孔)可设置在基片705中，并且振动部件710可局部固定在基片上，从而允许振动部件710可以在空腔上以厚度方向垂直振动。
正如以上所讨论的，众所周知，可以在压电谐振器中设置空腔704，以便于在厚度方向上可靠地产生垂直振动。然而，实际上，正如图18A所示，振动部件710可以局部固定在基片705上，因此振动部件710在厚度方向上不能整体产生自由的垂直振动。这可以说，不仅图18A所示压电谐振器是如此，在这种情况下，所形成的空腔是通到基片的底部表面，而且通过腐蚀基片形成空腔的压电谐振器也是如此。正如以上所讨论的，在常规的压电谐振器中，振动部件710是局部固定在基片上，因此振动部件710会抑止自由振动，或者使振动能量部分泄漏至基片。因此，常规压电谐振器难以获得高Q值和对应于谐振频率和反谐振频率之间差值的宽频率范围(Δf)。
图19A是包括压电谐振器的滤波器的等效电路图。图19A所显示的滤波器包括一个串联连接在输入和输出端之间的压电谐振器711，和一个并联连接在输入和输出端的压电谐振器712。图19B图形显示了图19A所示的滤波器的带通特性。在图19B中，水平轴表示频率，而垂直轴表示衰减量。
类似于常规压电谐振器，压电谐振器711和712各自都具有狭窄的频率范围Δf和低的Q值。在这种情况下，滤波器的带宽特性可由图19B中的虚线表示。从图19B所示的虚线，可以发现在使用各自具有狭窄的频率范围Δf和低的Q值的压电谐振器711和712的情况下，滤波器的通带宽度是狭窄的，同时滤波器的损耗也增加了。同样，在衰减极点上的衰减量是减小的，从而减小了斜率的陡度。正是如此，在使用各自具有狭窄的频率范围Δf和低的Q值的压电谐振器711和712的情况下，难以获得满意的滤波器特性。
相比之下，考虑实现具有宽频率范围Δf和高的Q值的压电谐振器的情况。在这种情况下，滤波器的通带特性可由图19B中的实线表示。从图19B所示的实线，可以发现在使用具有宽频率范围Δf和高的Q值的压电谐振器的情况下，与使用具有狭窄的频率范围Δf和低的Q值的压电谐振器的情况相比较，有可能增加滤波器的通带宽度。同样，还能减小滤波器的损耗，以及增加在衰减极点上的衰减量，从而增加了斜率的陡度。
因此，本发明的一个目的是提供一种压电谐振器，它能够获得宽频率范围Δf和高的Q值。本发明的另一目的是提供一种该压电谐振器的制造方法。本发明的还有一个目的是提供一种滤波器、双工器和通讯器件，在这些器件中包括了上述压电谐振器。
本发明可以具有达到上述目的的下列性能。本发明所提供的压电谐振器包括一个基片；一个设置在基片上的下电极；一个设置在下电极上的压电部件；一个设置在压电部件上的上电极；以及一个设置在由下电极、压电部件和上电极所构成的振动部件下的空腔，其中，当振动部分的厚度为波长一半时的振动谐振频率定义为fr1，形成空腔材料中的超声波平均速度定义为Vc2，根据谐振频率fr1和超声波平均速度Vc2所确定的数值定义为λc(＝Vc2/fr1)时，则空腔的深度t2可设置为如下所示(2n-1)&&c4-&c8&t2&(2n-1)&&c4+&c8]]&
式中n是一个任意自然数。
较佳的是，空腔的深度t2可以设置成如下(2n-1)&&c4-&c16&t2&(2n-1)&&c4+&c16]]&另外。空腔的深度t2可以设置成如下t2=(2n-1)&&c4]]&较佳的是，空腔在截面上具有矩形形状。
较佳的是，通过空腔的开孔部分重叠于振动部件的区域面积除以振动部件重叠于基片的区域面积，可以使得所获得的数值可以等于或大于0.5。
同样，本发明提供了一种适用于压电谐振器的制造方法，该方法包括在基片上形成下电极的步骤；在下电极上形成压电部件的步骤；在压电部件上形成上电极的步骤；在由下电极、压电部件和上电极所构成的振动部件下设置空腔的步骤，以及确定空腔深度的准备步骤，其中，当振动部件的厚度为波长一半时的振动谐振频率定义为fr1，形成空腔材料中的超声波平均速度定义为Vc2，根据谐振频率fr1和超声波平均速度Vc2所确定的数值定义为λc(＝Vc2/fr1)时，则空腔的深度t2可设置为如下所示(2n-1)&&c4-&c8&t2&(2n-1)&&c4+&c8]]&式中n是一个任意自然数。
例如，在设置空腔的步骤中，腐蚀基片，以及将一个支撑部件层叠在基片上，使之形成具有由预定步骤所确定深度的空腔。
另外，在设置空腔的步骤中，可以腐蚀基片的表面，腐蚀至大于由预定步骤所确定的深度，以及在腐蚀的表面上设置调整层，使之形成具有由预定步骤所确定深度的空腔。
另外，本发明提供了一种滤波器，它包括多个压电谐振器且至少有一个压电谐振器具有上述性能。本发明也提供了一种双工器，它由包括多个压电谐振器且至少有一个压电谐振器具有上述性能的滤波器所构成。此外，本发明还提供了一种由具有上述性能的压电谐振器所构成的通讯器件。
同样，本发明还提供了一种适用于压电谐振器的制造方法，所提供的压电谐振器包括一个基片；一个设置在基片上的下电极；一个设置在下电极上的压电部件；一个设置在压电部件上的上电极；以及一个设置在由下电极、压电部件和上电极所构成的振动部件下的空腔，该方法包括确定空腔的深度使得由振动部件的厚度所确定的谐振频率与空腔的深度所确定的谐振频率相一致。
在本发明的压电谐振器中，有可能实现宽的频率范围Δf(在谐振频率和反谐振频率之间的频率差值)，以及也有可能获得高的Q值。
通过设置空腔的深度t2使之等于(2n-1)×λc/4，就能够使得频率范围Δf和Q值最大化。
由空腔的存在所引起的谐振是由形成空腔使之具有矩形截面所唯一确定的，因此有可能防止寄生谐振频率的发生，从而提供满意的频率谐振。
在空腔的开孔部分重叠于振动部件的一个区域除以振动部分重叠于基片的一个区域所获得的数值等于或大于0.5的情况下，在谐振频率和反谐振频率之间就不会发生任何寄生谐振频率。
本发明的上述和其它目的、性能、方面和优点将通过以下结合附图的本发明详细描述中变得更加显而易见。
图1A是根据本发明第一实施例的压电谐振器1的透视图；图1B是沿着图1所示线B-B的剖视图；图2A图形显示了压电谐振器1的频率-导纳特性，其中，振动部件110以厚度方向上的垂直振动(1/2波长模式)所引起的谐振频率可设置成偏离由空腔104的侧向振动(1/4波长模式)所引起的谐振频率，从而不会在谐振频率之间产生任何干扰；图2B是一个图形，在该图形中，虚线表示在谐振频率fr2等于谐振频率fr1情况下的压电谐振器1的频率-导纳特性，而实线则表示如图2A所示的系统频率-导纳特性；图3图形显示了在图2B所示谐振频率fr1附近的频率和衰减量之间的关系；图4图形显示了频率范围Δf随空腔104深度的变化；图5A是用于解释根据本发明的压电谐振器的制造方法的视图；图5B是用于解释根据本发明的压电谐振器的制造方法的另一视图；图5C是用于解释根据本发明的压电谐振器的制造方法的另一视图；图5D是用于解释根据本发明的压电谐振器的制造方法的另一视图；
图5E是用于解释根据本发明的压电谐振器的制造方法的另一视图；图5F是用于解释根据本发明的压电谐振器的制造方法的另一视图；图5G是用于解释根据本发明的压电谐振器的制造方法的另一视图；图6A是显示通过提供支撑部件来形成空腔的压电谐振器结构的剖视图；图6B是显示通过腐蚀基片表面和提供支撑部件来形成空腔的压电谐振器结构的剖视图；图6C是显示采用压电部件231的上表面和上电极232的下表面具有相互不同尺寸的振动部件来替代图1A和图1B所示压电谐振器的振动部件所获得压电谐振器结构的剖视图；图6D是显示采用压电部件231的上表面和上电极232的下表面具有相互不同尺寸的振动部件来替代图6A所示压电谐振器的振动部件所获得压电谐振器结构的剖视图；图6E是显示采用压电部件231的上表面和上电极232的下表面具有相互不同尺寸的振动部件来替代图6B所示压电谐振器的振动部件所获得压电谐振器结构的剖视图；图7A是用于解释适用于图6A所示压电谐振器的制造方法的视图；图7B是用于解释适用于图6A所示压电谐振器的制造方法的另一视图；图7C是用于解释适用于图6A所示压电谐振器的制造方法的另一视图；图7D是用于解释适用于图6A所示压电谐振器的制造方法的另一视图；图7E是用于解释适用于图6A所示压电谐振器的制造方法的另一视图；图7F是用于解释适用于图6A所示压电谐振器的制造方法的另一视图；图7G是用于解释适用于图6A所示压电谐振器的制造方法的另一视图；图8A是用于解释适用于图6B所示压电谐振器的制造方法的视图；图8B是用于解释适用于图6B所示压电谐振器的制造方法的另一视图；图8C是用于解释适用于图6B所示压电谐振器的制造方法的另一视图；图8D是用于解释适用于图6B所示压电谐振器的制造方法的另一视图；图8E是用于解释适用于图6B所示压电谐振器的制造方法的另一视图；图8F是用于解释适用于图6B所示压电谐振器的制造方法的另一视图；图8G是用于解释适用于图6B所示压电谐振器的制造方法的另一视图；图9A是用于解释适用于根据本发明第五实施例的压电谐振器的制造方法的视图；
图9B是用于解释适用于根据本发明第五实施例的压电谐振器的制造方法的另一视图；图9C是用于解释适用于根据本发明第五实施例的压电谐振器的制造方法的另一视图；图9D是用于解释适用于根据本发明第五实施例的压电谐振器的制造方法的另一视图；图9E是用于解释适用于根据本发明第五实施例的压电谐振器的制造方法的另一视图；图9F是用于解释适用于根据本发明第五实施例的压电谐振器的制造方法的另一视图；图9G是用于解释适用于根据本发明第五实施例的压电谐振器的制造方法的另一视图；图9H是用于解释适用于根据本发明第五实施例的压电谐振器的制造方法的另一视图；图10显示压电谐振器的剖视图和俯视图；图11图形显示图10所示压电谐振器的频率-导纳特性；图12A是在α＝0.8情况下的另一压电谐振器的俯视图；图12B图形显示了图12A所示压电谐振器的频率-导纳特性；图13A是在α＝0.5情况下的压电谐振器的俯视图；图13B图形显示了图13A所示压电谐振器的频率-导纳特性；图14A是在α＝0.33情况下的压电谐振器的俯视图；图14B图形显示了图14A所示压电谐振器的频率-导纳特性；图15是显示根据本发明第八实施例的梯形滤波器600结构的示意图；图16是显示根据本发明第九实施例的天线双工器400典型结构的示意图；图17是显示根据本发明第十实施例的通讯器件411典型结构的示意图；图18A是显示常规压电谐振器基本结构的剖视图；图18B是用于解释压电谐振器710工作的投影示意图；图18C是压电谐振器710的等效电路图；图18D图形显示了图18C所示等效电路的导纳的频率特性；图19A是包括压电谐振器的滤波器的等效电路图；和，图19B图形显示了图19A所示滤波器的带通特性。
具体实施例方式
下文将参考附图讨论本发明的实施例。
(第一实施例)图1A是根据本发明第一实施例的压电谐振器1的透视图。图1B是沿着图1所示线B-B的剖视图。
在图1A和图1B中，压电谐振器1包括一个压电部件101，一个上电极102，一个下电极103，一个空腔104，和一个基片105。
下电极103形成在基片105上，并且是由诸如钼(Mo)、钨(W)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、铂(Pt)或金(Au)材料所制成。
压电部件101形成在下电极103上，并且是由诸如氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT)或者氮化铝(AlN)之类的合适压电材料所制成。
上电极102形成在压电部件101上，并且是由诸如钼(Mo)、钨(W)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、铂(Pt)或金(Au)材料所制成。
空腔104形成在下电极103下面的基片105的上部分中。空腔104截面具有矩形形状。
压电部件101，以及上下电极102和103构成了具有厚度t1的振动部件110。空腔104具有深度t2。
图2A图形显示了压电谐振器1的频率-导纳特性，其中，振动部件110以厚度方向上的垂直振动(1/2波长模式)所引起的谐振频率可设置成偏离由空腔104的横向振动(1/4波长模式)所引起的谐振频率，从而不会在谐振频率之间产生任何干扰。
由振动部件110以厚度方向上的垂直振动(1/2波长模式)所引起的谐振频率和反谐振频率可以分别由fr1和fa1标记。由空腔104的横向振动(1/4波长模式)所引起的谐振频率和反谐振频率可以分别由fr2和fa2标记。
由振动部件110以厚度方向上的垂直振动所引起的谐振频率fr1取决于振动部件110的厚度。由空腔104的横向振动所引起的谐振频率fr2取决于空腔104的深度。谐振频率fr1不会受谐振频率fr2的影响，只要谐振频率fr1充分地偏离谐振频率fr2。同样，谐振频率fr2不会受谐振频率fr1的影响，只要谐振频率fr2充分地偏离谐振频率fr1。
图2B是一个图形，在该图形中，虚线表示在谐振频率fr2等于谐振频率fr1情况下的压电谐振器1的频率-导纳特性，而实线则表示如图2A所示的同样的频率-导纳特性。
如果将空腔104的深度t2调整致使谐振频率fr2接近于谐振频率fr1，则会使频率范围Δf变宽，以及Q值增加。因此，如果谐振频率fr1和谐振频率fr2相互相等，则就有可能获得最宽的频率范围Δf和最高的Q值。
如果参考图2B所示的实线谐振频率fr2等于谐振频率fr1，则振动部件110在厚度方向上的垂直振动模式会与空腔104的横向振动相耦合，从而产生新的反谐振频率fb，正如图2B所示的虚线所表示的。因此，如果谐振频率fr1和谐振频率fr2相互相等，则频率范围Δf，对应于在谐振频率fr1和反谐振频率fb之间的频率差值，就会变宽。应该意识到的是，相比于对应在谐振频率fr1的反谐振频率fa1之间的频率差值，频率范围Δf是宽的。
图3图形显示了在图2B所示谐振频率fr1附近的频率和衰减量之间的关系。在图3中，虚线显示了在谐振频率fr1和谐振频率fr2相互相等的情况(图2B所示的虚线)下的特性，而实线显示了在谐振频率fr1和fr2设置成相互偏离从而不会在谐振频率之间产生干扰情况(图2B所示的实线)下的特性。
正如图3所示，频率带宽H1，它对应于由虚线所示的特性曲线的顶点下降3dB，窄于宽度H2，它对应于由实线所示的特性曲线的顶点下降3dB。因此，可以认为，由虚线所示特性曲线的Q值高于由实线所示特性曲线的Q值。其原因是在计算Q值时，是采用对于从谐振点的顶点下降3dB的频率带宽作为分母，因此当对应于3dB下降的频率带宽变得更狭窄时，Q值就会变高。于是，应该理解的是，当谐振频率fr1和fr2相互相等时就能够获得高的Q值。
接着，讨论如何设置空腔的深度，以便于使得谐振频率fr1和fr2相互相等。
如果在振动部件110中的平均超声波速度为Vs1，则可由公式(1)给出谐振fr1fr1=Vs12&t1&CenterD&CenterD&CenterD(1)]]&如果在具有形成了空腔104的基片105材料中的平均超声波速度为Vs2，则可由下列公式(2)给出谐振频率fr2fr2=Vs24&t2&CenterD&CenterD&CenterD(2)]]&
如果基于公式(1)和公式(2)使得谐振频率fr1和fr2相互相等，则可由下列公式(3)给出空腔104的深度t2t2=Vs24&fr1&CenterD&CenterD&CenterD(3)]]&由振动部件110的振动所引起的空腔104中振动的波长λc可根据谐振频率fr1和形成了空腔104的基片105材料中的平均超声波速度为Vs2来确定，因此可由下列公式(4)给出&c=Vs2fr1&CenterD&CenterD&CenterD(4)]]&基于公式(3)和(4)可由下列公式(5)来给出空腔104的深度t2t2=&c4&CenterD&CenterD&CenterD(5)]]&从公式(5)，可以发现，如果空腔104的深度t2对应于形成了空腔104的基片105材料中的波长λc的四分之一，则谐振频率fr1和fr2就会相互相等。如公式(5)所示，如果谐振频率fr1和fr2相互是相等的，则空腔104的底部表面是固定的。在这种情况下，在振动部件110和空腔104中限制了振动部件110以厚度方向上的垂直振动和空腔104的横向振动。因此，振动部件110以厚度方向上的垂直振动由于在基片105上支撑振动部件110的支撑部件故受到很少影响，并因此振动部件110以厚度方向上的垂直振动几乎是自由的，这就有可能获得宽的频率范围Δf。同样，减小了损耗，从而增加了Q值。
图4图形显示了频率范围Δf随空腔104深度t2的变化。正如图4所示，当空腔104的深度t2是λc/4的奇数倍时，频率范围Δf最大。这是因为在空腔104的深度t2是λc/4的奇数倍的情况下，空腔104的的底部表面是固定的。因此，公式(5)可归纳为下列公式(6)t2=(2n-1)&&c4:]]&(其中n是整数) …(6)因此，如果空腔104的深度t2满足公式(6)，则就有可能获得宽的频率范围Δf和高的Q值。
以下讨论将以公式(6)的条件来解释空腔104的深度t2可以变化多少，同时可获得满意的频率范围Δf和满意的Q值。
下列表1显示了在中心频率(振动部件20的谐振频率)为1GHz或为10GHz情况下频率范围Δf随空腔104深度从λc/4的变化。出于比较的目的，表1也显示了在图1所示压电谐振器1的空腔104通到基片15的底部表面情况下的常规结构的频率范围Δf。
下列表2显示了在中心频率(振动部件20的谐振频率)为1GHz或为10GHz情况下的频率范围Δf随空腔104深度从3λc/4的变化。出于比较的目的，表1也显示了在图1所示压电谐振器1的空腔104通到基片15的底部表面情况下的常规结构的频率范围Δf。
表1和表2具有一栏“级别”，它可显示所获得频率范围Δf是否宽于常规结构所能获得频率范围Δf。级别为A至C表示所获得频率范围Δf宽于常规结构所能获得频率范围Δf。级别D表示所获得频率范围Δf窄于常规结构所能获得频率范围Δf。特别是，级别A表示最宽的频率范围Δf，级别B表示频率范围Δf窄于级别A的频率范围Δf而宽于级别C的频率范围Δf，而级别C表示频率范围Δf窄于级别B的频率范围Δf而宽于级别D的频率范围Δf。
从表1，应该理解的是，如果将空腔104深度t2设置在λc/4的±λc/8的范围内，则有可能提供其频率范围Δf比使用常规通孔空腔情况下所能具有频率范围Δf更宽的压电谐振器。
从表2，应该理解的是，如果将空腔104深度t2设置在与3λc/4有关的±λc/8的范围内，则有可能提供其频率范围Δf比使用常规直通空腔情况下所具有频率范围Δf更宽的压电谐振器。
于是，从表1和表2，可以断定如果将空腔104深度t2设置在λc/4奇数倍的±λc/8的范围内，正如以下公式(7)所表示，则有可能获得比使用常规直通空腔情况下所能具有频率范围Δf更宽的频率范围Δf。
(2n-1)&&c4-&c8&t2&(2n-1)&&c4+&c8&CenterD&CenterD&CenterD(7)]]&式中n是任意自然数。
较佳的是，将空腔104深度t2设置在λc/4奇数倍的±λc/16的范围内，正如以下公式(8)所表示，则有可能获得更宽的频率范围Δf。
(2n-1)&&c4-&c16&t2&(2n-1)&&c4+&c16&CenterD&CenterD&CenterD(8)]]&接着，讨论适用于压电谐振器的制造方法。
图5A至5G是用于解释压电谐振器的制造方法的视图。值得注意的是，在图5A至5G中，下电极的上表面的区域相同于压电部件的基本区域。然而，也可能制造1A和图1B所示的压电谐振器，在这种情况下，下电极的上表面的区域大于压电部件的基本区域。在图5A至图5G中，具有类似于图1A和1B所示元件的相同功能的元件将采用相同的参照数字来标记。
首先，正如图5A所示，制备基片105a。
接着，进行预订的步骤，以确定空腔104的深度t2，使之满足公式(6)、(7)和(8)的条件。特别是，可根据振动部件110的厚度计算谐振频率fr1，计算形成了空腔104的基片105材料中的平均超声波速度为Vc2，随后可由公式(4)来计算波长λc。因此，可确定空腔104的深度t2，使之满足公式(6)、(7)和(8)的条件。
接着，正如图5B所示，腐蚀基片105至所确定的深度t2，从而形成具有空腔104的基片105。
接着，正如图5C所示，采用以后可以去除的牺牲层106来填满空腔104。该牺牲层106可以由诸如磷硅玻璃(PSG)之类的易溶解材料所制成。
接着，正如图5D所示，在基片105上形成下电极103，使之覆盖空腔104的顶部。
接着，正如图5E所示，在下电极103上沉积压电部件101。该沉积可以采用诸如溅射方法和CVD方法来进行。
接着，正如图5F所示，在压电部件101上形成上电极102，从而完成振动部件110。
最后，正如图5G所示，从空腔104中去除牺牲层106。牺牲层106的去除可以采用氢氟酸溶液的溶解或者其它方法来进行。
在目前的制造方法中，通过简单的确定空腔的深度使之满足(6)、(7)和(8)的条件，就有可能获得具有宽频率范围Δf和高Q值的压电谐振器。因此，不再需要采用任何附加处理来加宽频率范围Δf，从而就有可能简化制造工艺。
(第二实施例)本发明的压电谐振器的结构并不限制于第一实施例所讨论的结构。在本发明的第二实施例中讨论了结构的变化。
图6A是显示通过提供支撑部件来形成空腔的压电谐振器结构的剖视图。正如图6A所示，支撑部件207形成在基片105a上，使之形成空腔204。采用这一方法，下电极103形成在基片105上的支撑部件207上。在该结构中，通过确定空腔的深度使之满足(6)、(7)和(8)的条件，也能够获得具有宽频率范围Δf和高Q值。同样，由于通过沉积支撑部件207来形成空腔204，因此空腔204的深度可以精确地调整，从而可获得高的生产效率。另外，如果支撑部件207是由高声阻抗材料制成的，就有可能增加选择基片105材料的自由度，同时可获得减小寄生谐振频率的效果。值得注意的是，在图6A所示的结构中，可根据支撑部件207和包含空腔104的基片105a中的超声波平均速度Vc1来确定波长λc，以及由振动部件110来确定谐振频率fr1。特别是，λc＝Vc1/fr1。
图6B是显示通过腐蚀基片表面和提供支撑部件来形成空腔的压电谐振器结构的剖视图。正如图6B所示，腐蚀基片105b的表面，以形成一个下凹部分214b，并随后形成支撑部件217，从而形成空腔214a。下凹部分214b和凸出部分214a构成了空腔214。在该结构中，通过确定空腔的深度使之满足(6)、(7)和(8)的条件，也能够获得具有宽频率范围Δf和高Q值。同样，由于通过腐蚀基片105a的表面和沉积支撑部件217来形成空腔214，所以空腔204的深度可以精确地调整，从而可获得高的生产效率。另外，如果支撑部件207是由高声阻抗材料制成的，就有可能获得减小寄生谐振频率的效果。值得注意的是，在图6B所示的结构中，可根据支撑部件207和包含空腔104的基片105a中的超声波平均速度Vc2以及由振动部件110所确定的谐振频率fr1来确定波长λc。特别是，λc＝Vc2/fr1。
图6C是显示采用压电部件231的上表面和上电极232的下表面具有相互不同尺寸的振动部件210来替代图1A和图1B所示压电谐振器的振动部件110所获得压电谐振器结构的剖视图。图6D是显示采用压电部件231的上表面和上电极232的下表面具有相互不同尺寸的振动部件210来替代图6A所示压电谐振器的振动部件110所获得压电谐振器结构的剖视图。图6E是显示采用压电部件231的上表面和上电极232的下表面具有相互不同尺寸的振动部件210来替代图6B所示压电谐振器的振动部件110所获得压电谐振器结构的剖视图。
通过简单的确定空腔的深度234，204或214使之满足(6)、(7)和(8)的条件，以及通过形成振动部件210，如图6C、6D和6E所示，使得压电部件231的上表面和上电极232的下表面具有相互不同尺寸以及压电部件231的下表面和下电极233的上表面具有相互相同尺寸，也能获得具有宽频率范围Δf和高Q值。正是在上述情况下，可根据包含空腔的基片中的超声波平均速度以及由振动部件所确定的谐振频率来确定波长λc。
值得注意的是，即使在压电部件231的下表面尺寸不同于下电极233的上表面的情况下，也能够获得类似于以上所讨论的效果。
同样，值得注意的是，在图6A至6E中，具有类似功能的元件是采用相同的参照数字来标记的(这也同样适用于其它附图)。另外，具有类似于图1A和1B所示元件的相同功能的元件是采用相同参照数字来标记的(这也同样适用于其它附图)。
(第三实施例)图7A至图7G是用于解释根据本发明第三实施例适用于图6A所示压电谐振器的制造方法的视图。下文中将参考图7A至7G来讨论如图6A所示压电谐振器的制造方法。
首先，正如图7A所示，制备基片105a。
接着，进行预定的步骤，以确定空腔204的深度t2，使之满足公式(6)、(7)和(8)的条件。特别是，可根据振动部件110的厚度计算谐振频率fr1，计算形成了空腔204的基片105a材料中的平均超声波速度为Vc2，随后可由公式(4)来计算波长λc。因此，可确定空腔104的深度t2，使之满足公式(6)、(7)和(8)的条件。同样，支撑部件207的高度可以确定成等于所确定的空腔深度。
正如图7B所示，在基片105a的上表面形成支撑部件207，使之具有所确定的高度。
接着，正如图7C所示，采用以后可以去除的牺牲层306来填满支撑部件207。该牺牲层306可以由诸如磷硅玻璃(PSG)之类的易溶解材料所制成。
接着，正如图7D所示，在基片105a上形成下电极103，使之覆盖支撑部件207的顶部。
接着，正如图7E所示，在支撑部件207和牺牲层306上的下电极103上沉积压电部件101。该沉积可以采用诸如溅射方法和CVD方法来进行。
接着，正如图7F所示，在压电部件101上形成上电极102。
最后，正如图7G所示，去除牺牲层306，从而暴露出空腔204。牺牲层306的去除可以采用氢氟酸溶液的溶解或者其它方法来进行。
正如以上所讨论的，根据第三实施例，通过简单确定空腔204的深度t2的步骤使之满足公式(6)、(7)和(8)的条件，以及形成其高度等于所确定的空腔深度的支撑部件，就有可能获得具有宽的频率范围Δf和高Q值的压电谐振器。因此，不再需要采用任何附加处理来加宽频率范围Δf和增加Q值，从而就有可能简化制造工艺。
(第四实施例)图8A至8G显示了用于解释根据本发明第四实施例适用于图6B所示压电谐振器的制造方法。下文中将参考图8A至8G来讨论如图6B所示压电谐振器的制造方法。
首先，正如图8A所示，制备基片105。
接着，进行预定的步骤，以确定空腔214的深度t2，使之满足公式(6)、(7)和(8)的条件。特别是，可根据振动部件110的厚度计算谐振频率fr1，计算形成了空腔214的基片105材料中的平均超声波速度为Vc2，随后可由公式(4)来计算波长λc。因此，可确定空腔104的深度t2，使之满足公式(6)、(7)和(8)的条件。下文中，在第四实施例中，所确定的空腔深度可称之为“设置数值”。
接着，正如图8B所示，腐蚀基片115的上表面，以形成基片105b和下凹部分214b。
接着，正如图8C所示，在腐蚀区域的周围形成支撑部件217。这时，可调整支撑部件217的高度，使得由下凹部分214b和凸出部分214a所构成的空腔214的深度等于设置数值。
接着，正如图8D所示，采用以后可以去除的牺牲层406a来填满空腔214。该牺牲层406a可以由诸如磷硅玻璃(PSG)之类的易溶解材料所制成。
接着，正如图8E所示，形成下电极1093，使之覆盖支撑部件217和在空腔214中的牺牲层406a的上部。
接着，正如图8F所示，在下电极103上沉积压电部件101，以及在压电部件101上沉积上电极102。该沉积可以采用诸如溅射方法和CVD方法来进行。
最后，正如图8G所示，去除牺牲层406a，从而暴露出空腔214。牺牲层406a的去除可以采用氢氟酸溶液的溶解或者其它方法来进行。
正如以上所讨论的，根据第四实施例，通过简单确定空腔214的深度t2使之满足公式(6)、(7)和(8)的条件，以及形成其高度等于所确定的空腔深度的支撑部件217，就有可能获得具有宽的频率范围Δf和高Q值的压电谐振器。因此，不再需要采用任何附加处理来加宽频率范围Δf和增加Q值，从而就有可能简化制造工艺。
值得注意的是，图6C、6D和6E所示的压电谐振器可以采用结合图6A至图8G所讨论的制造方法来生产，只要下电极和压电部件的尺寸改变即可。
(第五实施例)根据本发明第五实施例的压电谐振器不同于根据本发明第一实施例的压电谐振器，在该实施例中，用于调整空腔深度的调整层设置在通过腐蚀所形成的空腔的底部。
图9A至9H显示了用于解释适用于根据第五实施例的压电谐振器的制造方法。下文中将参考图9A至9H来讨论根据第五实施例的压电谐振器的制造方法。
首先，正如图9A所示，制备基片115。
接着，进行预定的步骤，以确定空腔504b的深度t2，使之满足公式(6)、(7)和(8)的条件。特别是，可根据振动部件110的厚度计算谐振频率fr1，计算形成了空腔504b的基片115材料中的平均超声波速度为Vc2，随后可由公式(4)来计算波长λc。因此，可确定空腔104的深度t2，使之满足公式(6)、(7)和(8)的条件。下文中，在第五实施例中，所确定的空腔深度可称之为“设置数值”。
接着，正如图9B所示，局部腐蚀基片115，以形成下凹部分504。在这种情况下，下凹部分504的深度大于设置数值。
接着，正如图9C所示，在下凹部分504的底部上形成空腔深度调整层504a。在这种情况下，可调整空腔深度调整层504a的厚度，使得空腔504b的深度变得相等于设置数值。
接着，正如图9D所示，采用以后可以去除的牺牲层506来填满空腔504b。该牺牲层506可以由诸如磷硅玻璃(PSG)之类的易溶解材料所制成。
接着，正如图9E所示，形成下电极1093，使之覆盖在空腔504b中的牺牲层506的上部。
接着，正如图9F所示，在下电极103上沉积压电部件101。
接着，正如图9G所示，在压电部件101上沉积上电极102。该沉积可以采用诸如溅射方法和CVD方法来进行。
最后，正如图9H所示，去除牺牲层506，从而暴露出空腔504b。牺牲层506的去除可以采用氢氟酸溶液的溶解或者其它方法来进行。
正如以上所讨论的，根据第五实施例，通过简单确定空腔504b的深度t2的步骤使之满足公式(6)、(7)和(8)的条件，以及形成调整层504a从而形成具有预定深度的空腔504b，就有可能获得具有宽的频率范围Δf和高Q值的压电谐振器。因此，不再需要采用任何附加处理来加宽频率范围Δf和增加Q值，从而就有可能简化制造工艺。
(第六实施例)在本发明的第六实施例中，通过具有形成空腔的基片材料说明讨论设计空腔深度的实例。
下列表3显示了在Si、SiO2或SiN用于作为基片材料以及谐振频率为2GHz情况下的空腔深度的范围。
根据在基片材料中的平均超声波速度和谐振频率来确定波长λc，以及使用公式(7)来确定空腔深度的范围，就有可能设计出具有宽的频率范围Δf和高Q值的压电谐振器。
值得注意的是，在使用不是以上所显示的基片材料的情况下，可以使用材料的密度和杨氏模数来推导出在材料中的平均超声波速度，并从而可迅速确定空腔的深度。
同样，在所需要的谐振频率不同于以上所显示的谐振频率的情况下，如果所需要谐振频率为f，通过表3所示的空腔深度乘以2/fGHz就能够获得适用于所需谐振频率的空腔深度。例如，在所需谐振频率f为4GHz的情况下，通过将表3所示的空腔深度乘以2/4GHz将可获得其空腔的深度。例如，在使用Si基片的情况下，空腔的深度处于下列范围内0.21-0.63，1.06-1.47，1.91-2.31，...。
(第七实施例)在本发明的第七实施例中，讨论在设计振动部件以它的厚度方向垂直振动以及空腔的横向振动受限制空腔内使得在谐振频率和反谐振频率之间不会产生寄生谐振频率的压电谐振器的情况下空腔和振动部件需要相互重叠多少。
图10显示了压电谐振器的剖视图和俯视图。下文中，参考图10讨论在空腔和振动部件之间重叠程度α的限定。图10所示的压电谐振器，不同于图1A所示的压电谐振器，所提供的下电极103的尺寸对应于压电部件101的下表面。然而，第七实施例可应用于图1A所示的情况，在该情况下，下电极103设置在基片105的整个顶部表面上。
这里，空腔104的开孔104a，它可以重叠于振动部件，具有面积为A。在图10中，对应于面积A的区域可以虚线方框所表示。区域103a，下电极103重叠于基片105的区域，具有面积B。更确切的说，在区域103a中，由压电部件101、上电极102和下电极103所构成的振动部件重叠于基片105。区域103a的面积B，其中振动部件101重叠于基片105的面积B，它对应于从振动部件的基本面积，即，下电极103的基本面积减去空腔的开孔104a的面积A之后所保留的面积的尺寸。在图10中，对应于面积B的区域可采用水平波纹线作为阴影线。在该实施例中，在空腔和振动部件之间的重叠程度α可定义为A/B。也就是说，α(＝A/B)可以由(空腔开孔重叠于振动部件的区域面积)÷(振动部件重叠基片的区域面)来给出。
在图10中，α＝0.8。图11图形显示了图10所示的压电谐振器的频率-导纳特性。在图11中，在谐振频率fr和反谐振频率fa之间不存在任何寄生谐振频率，并且频率范围Δf具有51.7(MHz)的带宽。因此，可以说α＝0.8的条件是较佳的。
图12A是在α＝0.8情况下的另一压电谐振器的俯视图。与图10所示类似部件的相同参考数字应用于图12A。图12B图形显示了图12A所示压电谐振器的频率-导纳特性。在图12B中，在谐振频率fr和反谐振频率fa之间不存在任何寄生谐振频率，并且频率范围Δf具有48.0(MHz)的带宽。因此，可以说α＝0.8的条件是较佳的。
图13A是在α＝0.5情况下的压电谐振器的俯视图。与图10所示类似部件的相同参考数字应用于图13A。图13B图形显示了图13A所示压电谐振器的频率-导纳特性。在图13B中，在谐振频率fr和反谐振频率fa之间不存在任何寄生谐振频率，并且频率范围Δf具有44.1(MHz)的带宽。因此，可以说α＝0.5的条件是较佳的。
图14A是在α＝0.33情况下的压电谐振器的俯视图。与图10所示类似部件的相同参考数字应用于图14A。图14B图形显示了图14A所示压电谐振器的频率-导纳特性。在图14B中，在谐振频率fr和反谐振频率fa之间不存在任何寄生谐振频率。在这种情况下，频率范围Δf具有42.9(MHz)的带宽。
从以上的讨论中，应该理解到在α≥0.5条件的情况下，就有可能获得宽的频率范围Δf和控制寄生谐振频率，使之减小至更加理想的水平。
于是，由空腔开孔重叠于振动部件的区域面积A除以振动部件重叠于基片的区域面积B所获得的数值α等于或大于0.5的情况下，就有可能提供在谐振频率fr和反谐振频率fa之间不存在任何寄生谐振频率的压电谐振器。
值得注意的是，在第一至第七实施例中，空腔具有矩形的截面，即，空腔具有相垂直的壁。这是因为在矩形截面形状(相垂直壁)的情况下，有可能更容易使得振动部件的谐振频率和空腔的谐振频率相互一致。然而，在本发明中，空腔并不一定是矩形截面，只要能够满足公式(7)即可。例如，空腔可以是三角形截面，且空腔的壁是倾斜的。
值得注意的是，在第一至第七实施例中，压电部件设置在下电极上，使之相互间更加紧密。然而，介质部件可以设置在下电极和压电部件之间。也就是说，压电部件可以形成在下电极上。另外，介质部件可以设置在压电部件和上电极之间。也就是说，上电极可以形成在压电部件上。正是如此，在提供介质部件的情况下，谐振频率fr是由包括介质部件的振动部件的厚度所确定。
值得注意的是，压电部件可以由单晶块材料所制成，而不是薄膜块材料所制成。
值得注意的是，在空腔壁和/或支撑部件各自都由多种材料所制成的情况下，在材料中的平均超声波速度可以用于计算振动波长λc。
(第八实施例)接着，参考图15讨论包括本发明压电谐振器的梯形滤波器的结构。
图15图形显示了根据本发明第八实施例的梯形滤波器600的结构。在图10中，该梯形滤波器600包括一个第一压电谐振器610，一个第二压电谐振器620，以及输入/输出端630和640。第一和第二压电谐振器610和620具有一个满足于由第一至第三实施例中讨论的条件所定义的空腔。
第一压电谐振器610串联连接在输入/输出端630和640之间。因此，第一压电谐振器610以一个串联谐振器的方式工作。
第二压电谐振器620以并联方式连接在输入/输出端630和640之间，并以一端接地。因此，第二压电谐振器620以一个并联谐振器的方式工作。
采用上述方式来连接压电谐振器，就可提供具有L形结构的梯形滤波器。
第一压电谐振器610的谐振频率和第二压电谐振器620的谐振频率可设置成相互不同。特别是，第一压电谐振器610的谐振频率可以设置成高于第二压电谐振器620的谐振频率。这样，就可以获得具有带通特性的梯形滤波器。较佳的是，第一压电谐振器610的谐振频率可设置成等于或接近第二压电谐振器620的反谐振频率，从而可实现具有满意的平坦带通的梯形滤波器。
值得注意的是，可以调整振动部件的厚度，以便于构成具有所需谐振频率的压电谐振器。
值得注意的是，尽管第八实施例是就单级梯形滤波器来讨论的，但是本发明的压电谐振器可以应用于多级梯形滤波器。
值得注意的是，在参考L型结构滤波器讨论第八实施例的同时，类似于L型结构滤波器所能获得的效果也可以采用梯形滤波器来获得，例如，T-和П型结构。毫无疑问，采用多级T-和П型结构也可以获得类似的效果。
此外，栅格滤波器也能够获得类似于梯形滤波器所获得的效果。特别是，本发明并不限制于上述结构，并且可以使用任何结构，只要该滤波器至少包括一个本发明的压电谐振器即可。
(第九实施例)本发明第九实施例就包括本发明的压电谐振器的天线双工器的结构来讨论。
图16图形显示了一例根据本发明第九实施例的天线双工器400结构的实例。在图16中，天线双工器400包括一个Tx滤波器(传输滤波器)401，一个Rx滤波器(接收滤波器)402，和一个相移电路403。Tx滤波器401和Rx滤波器402包括本发明的压电谐振器。相移电路403由两个传输线构成。Tx滤波器401导通在传输带宽内的信号并衰减在接收带宽内的信号。Rx滤波器402导通在接收带宽内的信号并衰减在传输带宽内的信号。这就有可能实现具有诸如低损耗的优良特性的天线双工器。值得注意的是，在滤波器的数量和在滤波器中所包括的压电谐振器的级数方面，天线双工器并不受限于图11所示的这些实例，并可以任意设计。值得注意的是，在Tx滤波器401和/或Rx滤波器402中所包括的压电谐振器至少有一个是根据本发明的压电谐振器。
(第十实施例)图17图形显示了一例根据本发明第十实施例的通讯器件411的实例。在图17中，通讯器件411包括，图16所示的同样的天线双工器404、一个传输放大器405、一个滤波器406、一个传输电路407、一个接收放大器408、一个接收电路409、以及一个天线410。由传输电路407所输出的传输信号通过滤波器406和传输放大器405输入至天线双工器404。输入至天线双工器404的传输信号通过天线410传输。由天线410所接收到的接收信号通过天线双工器404和接收放大器408输入至接收电路409。通过使用具有诸如低损耗优良特性的天线双工器404，就能够获得体积小效率高的通讯器件。值得注意的是，根据本发明的压电谐振器可以用于滤波器406。同样，通讯器件并不意味着受限于图17所示的实例，它可以采用任何设计。值得注意的是，根据本发明压电谐振器不仅可以应用于在传输端上的双工器和滤波器，而且也可以应用于在接收端上的滤波器。
正如以上所讨论的，本发明的压电谐振器应用于天线双工器和通讯器件，就能够获得具有优良特性的天线双工器和通讯器件。
本发明的压电谐振器可以具有宽的频率范围Δf和高的Q值，因此，它们可以有效地应用于诸如手机、无线通讯或无线互联网连接方面。
在详细讨论本发明的过程中，上述说明在所有方面都是说明性的，但不是限制性的。应该理解的是，在不背离本发明的范围的条件下可以引伸出众多的其它改进和变型。
1.一种压电谐振器(1)，它包括一个基片(105)；一个下电极(103)，设置在所述基片上；一个压电部件(101)，设置在所述下电极上；一个上电极(102)，设置在所述压电部件上；以及，一个空腔(104)，设置在由所述下电极、压电部件和上电极所构成的振动部件下；其特征在于，当振动部分的厚度为波长一半时的振动谐振频率定义为fr1，形成空腔材料中的超声波平均速度定义为Vc2，根据谐振频率fr1和超声波平均速度Vc2所确定的数值定义为λc(＝Vc2/fr1)时，则空腔的深度t2可设置为如下所示(2n-1)&&c4-&c8&t2&(2n-1)&&c4+&c8]]&式中n是一个任意自然数。
2.根据权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于，所述空腔的深度t2的设置如下所示(2n-1)&&c4-&c16&t2&(2n-1)&&c4+&c16]]&
3.根据权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于，所述空腔的深度t2的设置如下所示t2=(2n-1)&&c4]]&
4.根据权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于，所述空腔在截面上具有矩形形状。
5.根据权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于，通过空腔的开孔部分重叠于振动部件的区域面积除以振动部分重叠于基片的区域面积，所获得的数值可以等于或大于0.5。
6.一种压电谐振器的制造方法，该制造方法包括在基片上形成下电极的步骤；在所述下电极上形成压电部件的步骤；在所述压电部件上形成上电极的步骤；在所述由下电极、压电部件和上电极所构成的振动部件下形成空腔的步骤；和，用于确定所述空腔深度的准备步骤；其特征在于，当振动部分的厚度为波长一半时的振动谐振频率定义为fr1，形成空腔材料中的超声波平均速度定义为Vc2，根据谐振频率fr1和超声波平均速度Vc2所确定的数值定义为λc(＝Vc2/fr1)时，则空腔的深度t2可设置为如下所示(2n-1)&&c4-&c8&t2&(2n-1)&&c4+&c8]]&式中n是一个任意自然数。
7.根据权利要求6所述的压电谐振器制造方法，其特征在于，在所述设置空腔的步骤，腐蚀基片，以及将一个支撑部件层叠在基片上，使之形成具有由预定步骤所确定深度的空腔。
8.根据权利要求6所述的压电谐振器制造方法，其特征在于，在所述设置空腔的步骤，腐蚀基片的表面至大于由预定步骤所确定的深度，以及在腐蚀的表面上设置调整层，使之形成具有由预定步骤所确定深度的空腔。
9.一种包括多个压电谐振器的滤波器(600)，其特征在于，至少一个压电谐振器包括一个基片(105)；一个下电极(103)，设置在所述基片上；一个压电部件(101)，设置在所述下电极上；一个上电极(102)，设置在所述压电部件上；以及，一个空腔(104)，设置在由所述下电极、压电部件和上电极所构成的振动部件下；其中，当振动部分的厚度为波长一半时的振动谐振频率定义为fr1，形成空腔材料中的超声波平均速度定义为Vc2，根据谐振频率fr1和超声波平均速度Vc2所确定的数值定义为λc(＝Vc2/fr1)时，则空腔的深度t2可设置为如下所示(2n-1)&&c4-&c8&t2&(2n-1)&&c4+&c8]]&式中n是一个任意自然数。
10.一种由包括多个压电谐振器的滤波器所构成的双工器(400)，其特征在于，至少一个压电谐振器包括一个基片(105)；一个下电极(103)，设置在所述基片上；一个压电部件(101)，设置在所述下电极上；一个上电极(102)，设置在所述压电部件上；以及，一个空腔(104)，设置在由所述下电极、压电部件和上电极所构成的振动部件下；其中，当振动部分的厚度为波长一半时的振动谐振频率定义为fr1，形成空腔材料中的超声波平均速度定义为Vc2，根据谐振频率fr1和超声波平均速度Vc2所确定的数值定义为λc(＝Vc2/fr1)时，则空腔的深度t2可设置为如下所示(2n-1)&&c4-&c8&t2&(2n-1)&&c4+&c8]]&式中n是一个任意自然数。
11.一种包括压电谐振器的通讯器件(411)，其特征在于，至少一个压电谐振器包括一个基片(105)；一个下电极(103)，设置在所述基片上；一个压电部件(101)，设置在所述下电极上；一个上电极(102)，设置在所述压电部件上；以及，一个空腔(104)，设置在由所述下电极、压电部件和上电极所构成的振动部件下；其中，当振动部分的厚度为波长一半时的振动谐振频率定义为fr1，形成空腔材料中的超声波平均速度定义为Vc2，根据谐振频率fr1和超声波平均速度Vc2所确定的数值定义为λc(＝Vc2/fr1)时，则空腔的深度t2可设置为如下所示(2n-1)&&c4-&c8&t2&(2n-1)&&c4+&c8]]&式中n是一个任意自然数。
12.一种适用于压电谐振器的制造方法，所提供的压电谐振器包括一个基片(105)；一个设置在基片上的下电极(103)；一个设置在下电极上的压电部件(101)；一个设置在压电部件上的上电极(102)；以及一个设置在由下电极、压电部件和上电极所构成的振动部件下的空腔(104)；该方法包括确定空腔的深度使得由振动部件的厚度所确定的谐振频率与由空腔深度所确定的谐振频率相一致的步骤。
本发明涉及一种压电谐振器，该压电谐振器包括一个基片(105)；一个设置在基片上的下电极(103)；一个设置在下电极上的压电部件(101)；一个设置在压电部件上的上电极(102)；以及一个设置在由下电极、压电部件和上电极所构成的振动部件下的空腔(104)。当振动部分的厚度为波长一半时的振动谐振频率定义为fr1，形成空腔材料中的超声波平均速度定义为Vc2，根据谐振频率fr1和超声波平均速度Vc2所确定的数值定义为λc(＝Vc2/fr1)时，则空腔的深度t2可设置为如式Ⅰ所示，式中n是一个任意自然数。
文档编号H03H9/17GK
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者山口博司, 中冢宏, 大西庆治, 山川岳彦, 中村弘幸 申请人:松下电器产业株式会社