[发明专利]具有改善的温度补偿的微声构件

说明书

针对通过声波工作的构件，本发明提出，在构件上设置补偿层，用于补偿频率的负温度系数，该补偿层包含基于至少两个具有负热膨胀系数的元素的化合物的材料。

技术领域

本发明涉及微声构件，且更具体来说，涉及具有改善的温度补偿的微声构件。

背景技术

例如SAW构件(SAW＝表面声波)或BAW构件(BAW＝体声波)的通过声波工作的构件的特性通常表现出与温度的相关性。举例而言，基于钽酸锂(LT；xy色度42°红色)的SAW构件的中间频率(TCF)的温度系数通常为例如-40ppm/K。在此，不同的衬底表现出不同的温度系数。

这些材料的热膨胀度也会导致密度ρ的降低，并且通过关系式

v＝√(c/ρ)

对波速v产生直接影响，由此补偿因热膨胀所延长的波程。然而，温度还会改变刚性c，在多数材料中刚性会随温度升高而降低，在压电材料中也同样如此，这主要对频率产生显著影响。此外，衬底的压电张量和介电常数也与温度相关，由此与温度系数有关。再者，电极材料的刚性变化也对TCF产生影响。

问题在于，在通过声波工作的构件中的制造公差较小，这样才能例如提高滤波器关于温度相关波动的带宽。在紧邻的频带中，这会使选择性更加困难或在制造过程中导致构件的某一成分过高而不再符合所需的规格。在不采取任何补偿TCF措施的情况下，不会再符合其他规格。

在美国专利7589452B2中提出一种通过声波工作的构件，其结合了多种措施来减缓温度变化过程(TK补偿)，特别是降低谐振频率。该构件在衬底上面上包括导电的构件结构并且在其底面上包括补偿层，该补偿层如此以机械固定的方式与衬底连接，即产生机械应力或者在温度变化过程中建立机械应力。

作为另一种措施，在该构件结构上方布置SiO₂层，该SiO₂层就其热弹性特性具有正温度系数，这种正温度系数补偿了诸如LT或LN(铌酸锂)等多数衬底材料的负温度系数。

这种解决方案的缺陷在于，仅在使用较重电极的情况下，才能获得所需的电极反射率。这尤其不适用于SAW构件或者不足以用于某些应用。利用SiO₂进行温度补偿的缺陷还在于，其温度补偿特性有限，并且因采用SiO₂，则必定承受电动机械耦合和带宽损耗、衰减加剧以及出现不理想的干扰模式。这就限制了高效实现TK补偿。

此外，还曾提出具有正温度系数的其他层，例如GeO₂及掺氟或掺硼的SiO₂，用于补偿温度相关的特性。

发明内容

本发明的目的在于，提供新的可行方案或材料来补偿温度系数，由此不仅改善补偿，还减少与之相关的缺陷。

本发明用以达成上述目的的解决方案为具有根据权利要求1所述特征的构件。本发明的有利实施方式参阅从属权利要求。

本发明是基于认识到具有负热膨胀系数的材料当中可能存在诸多其热机械特性具有正温度系数的材料。这些材料能够用于补偿诸如压电材料中通常会出现的热机械特性的负温度系数。

本发明提出，在通过声波工作的构件上施加补偿层，其包含基于至少两个元素的化合物的介电材料，其具有负热膨胀系数。

根据一种实施方式，所述化合物是无机过渡金属化合物或稀土化合物。但其他类物质的化合物也适用。

这种构件包含至少一个压电材料层，具有至少一对电极，用于在该压电材料中激发声波。所述补偿层如此被布置于这种构件中，使得声波能量中的至少一部分处于所述补偿层中。该补偿层需要相对较接近主要产生声波的压电层。