压电器件及其设计方法、压电滤波器、电子设备

技术领域

本申请涉及压电器件技术领域，尤其是涉及一种压电器件及其设计方法、压电滤波器、电子设备。

背景技术

随着移动通信技术进入到5G时代，大量5G移动终端和基站在世界范围内广泛部署。5G技术除了继承了前一代4G及4G-LTE在700MHz-2.7GHz的通信频段，还扩展了在3GHz以上的应用，如N77、N78、N79，频率最高可达5GHz。同时以Wi-Fi为主要代表的无线局域网(WLAN)技术也在不断演进，Wi-Fi 6/6E已经进入人们的日常生活，它们在传统的2.4GHz和5GHz频段(统称为Sub 6GHz)基础上又扩展6GHz以上的应用。现今的移动通信终端大多同时支持这两种技术的无线接入，多模式、多频段渐成通用的技术要求，其中负责空中接口的射频电路也日趋复杂，但移动终端又同时需要兼顾小型化的要求，因此市场对高性能、小型化的射频滤波类器件的需求也愈加迫切。

目前，能够满足此类要求的滤波类器件主要是压电声波滤波器，构成此类声波滤波器的谐振器主要包括体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW)谐振器和表面声波(SurfaceAcoustic Wave，SAW)谐振器。其中，体声波滤波器具有更高的应用频率、更低的插入损耗、更快的滚降边沿、更大的功率容量和防静电特性等优势，因此更加适用于高频场景的需求。

在实际的使用过程中，一般需要从谐振器的上电极或下电极引出连线，将多个BAW谐振器连接在一起，构成滤波器等器件。引出连线与压电层和下电极重叠，但不与声学镜重叠的区域会产生寄生电容，导致谐振器的机电耦合系数Kt

发明内容

本申请提供一种压电器件及其设计方法、压电滤波器、电子设备，通过调整引出连线的结构来减小寄生电容，优化谐振器的性能。

第一方面，本申请提供一种压电器件，包括：依次叠加的上电极、压电层、下电极、声学镜、基底；

所述上电极、所述压电层、所述下电极、所述声学镜在叠加方向上的重叠区域构成所述压电器件的有效区；

所述上电极的轮廓边缘中包括至少一条非连接边和至少一条连接边，长度大于预设长度的连接边上包括至少一个引出段和至少一个非引出段；长度小于预设长度的连接边和所述引出段用于引出连线；

在所述非连接边对应的位置、所述非引出段对应的位置，所述上电极的轮廓边缘落入所述声学镜的轮廓内部，所述上电极的轮廓边缘与所述声学镜的轮廓边缘的距离为d1；所述声学镜的轮廓边缘落入所述下电极的轮廓内部，所述声学镜的轮廓边缘与所述下电极的轮廓边缘的距离为d2；

在所述引出段对应的位置、长度小于预设长度的连接边对应的位置，所述上电极的轮廓边缘与所述声学镜的轮廓边缘重叠，且落入所述下电极的轮廓内部；所述声学镜的轮廓边缘与所述下电极的轮廓边缘的距离为d3；

其中，d3小于d2，d3小于等于d1。

可选的，在所述引出段与所述非引出段连接处对应的位置，所述声学镜的轮廓边缘、所述下电极的轮廓边缘均以平滑的曲线连接。

可选的，在所述引出段与所述非引出段连接处对应的位置，所述声学镜的轮廓边缘、所述下电极的轮廓边缘均以直线连接，且所形成的内角均为钝角或优角。

可选的，所述优角的角度范围包括190°-260°；所述钝角的角度范围包括100°-170°。

可选的，1um

可选的，所述有效区的外轮廓为多边形；

或者，

所述有效区包括多边形区域、与所述多边形区域在同平面内连接的至少一个延伸区域；所述延伸区域包括一个基边和依次连接的若干折线边；其中，所述基边为所述多边形区域的其中一条边，所述若干折线边为以所述基边为弦的圆弧的内接折线；

或者，

所述有效区包括第一椭圆形区域和第二椭圆形区域；所述第一椭圆形区域包括长轴边、与所述长轴边和第一短轴对应的第一椭圆弧；所述第二椭圆形区域包括所述长轴边、与所述长轴边和第二短轴对应的第二椭圆弧；所述第一椭圆弧与所述第二椭圆弧分别相接于所述长轴边的两个端点处；其中，所述第一椭圆形区域与所述第二椭圆形区域以所述长轴边为界在同一平面内相邻设置；所述第一短轴与所述第二短轴不等长。

可选的，在所述非引出段对应的位置或所述非连接边对应的位置，所述压电层上还设置有释放通道，连通所述声学镜和所述压电器件的外部空间。

第二方面，本申请提供一种压电器件的设计方法，所述压电器件包括依次叠加的上电极、压电层、下电极、声学镜、基底；所述上电极、所述压电层、所述下电极、所述声学镜在叠加方向上的重叠区域构成所述压电器件的有效区；所述上电极的轮廓边缘中包括至少一条非连接边和至少一条连接边，至少有一条连接边上包括至少一个引出段和至少一个非引出段；在所述非连接边对应的位置、所述非引出段对应的位置，所述上电极的轮廓边缘落入所述声学镜的轮廓内部，所述上电极的轮廓边缘与所述声学镜的轮廓边缘的距离为d1；所述声学镜的轮廓边缘落入所述下电极的轮廓内部，所述声学镜的轮廓边缘与所述下电极的轮廓边缘的距离为d2；在所述引出段对应的位置，所述上电极的轮廓边缘与所述声学镜的轮廓边缘重叠，且落入所述下电极的轮廓内部；所述声学镜的轮廓边缘与所述下电极的轮廓边缘的距离为d3；其中，d3小于d2，d3小于等于d1；所述方法包括：

确定上电极形状；

根据压电器件的排布结构、信号流向，从所述上电极形状的轮廓中确定至少一条非连接边和至少一条连接边；

若确定出的连接边的长度大于预设长度，则从所述连接边中确定出引出段和非引出段；

在长度小于预设长度的连接边和引出段，引出连线；

根据上电极形状，外扩d1距离形成候选空气腔形状，根据空气腔形状，外扩d2距离形成候选下电极形状；

根据上电极形状，在引出段对应的位置、长度小于预设长度的连接边对应的位置，截去部分候选空气腔形状，形成空气腔形状；将上电极形状的轮廓外移d3距离作为基准，截去部分候选下电极形状，形成下电极形状。

第三方面，本申请提供一种压电滤波器，包括：如第一方面任一项所述的压电器件。

第四方面，本申请提供一种电子设备，包括：如第四方面所述的压电滤波器。

本申请提供了一种压电器件及其设计方法、压电滤波器、电子设备。压电器件的结构包括：依次叠加的上电极、压电层、下电极、声学镜、基底；所述上电极、所述压电层、所述下电极、所述声学镜在叠加方向上的重叠区域构成所述压电器件的有效区；所述上电极的轮廓边缘中包括至少一条非连接边和至少一条连接边，长度大于预设长度的连接边上包括至少一个引出段和至少一个非引出段；长度小于预设长度的连接边和所述引出段用于引出连线；在所述非连接边对应的位置、所述非引出段对应的位置，所述上电极的轮廓边缘落入所述声学镜的轮廓内部，所述上电极的轮廓边缘与所述声学镜的轮廓边缘的距离为d1；所述声学镜的轮廓边缘落入所述下电极的轮廓内部，所述声学镜的轮廓边缘与所述下电极的轮廓边缘的距离为d2；在所述引出段对应的位置、长度小于预设长度的连接边对应的位置，所述上电极的轮廓边缘与所述声学镜的轮廓边缘重叠，且落入所述下电极的轮廓内部；所述声学镜的轮廓边缘与所述下电极的轮廓边缘的距离为d3；其中，d3小于d2，d3小于等于d1。从较长的连接边中选取较短的一段作为引出段，非引出段不引出连接线，则不与下电极产生寄生电容，从而可以将寄生电容减小。另外，针对于形状完全相同的压电器件，通过本申请的方式设置不同的引出段，就可以改变信号流向，提高了滤波器中的器件布局和版图设计的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种FBAR的结构示意图；

图2为现有技术中一种SMR的结构示意图；

图3a为本申请一实施例提供的一种压电谐振器的mBVD等效电学模型示意图；

图3b为压电谐振器的电路符号示意图；

图3c为具有寄生电容时压电谐振器的等效电路图；

图4为一个只有下电极引出连线的压电谐振器的俯视图；

图5为在图4基础上，在左侧添加了上电极引出连线的压电谐振器的俯视图；

图6为图5压电谐振器的等效结构图；

图7为本申请一实施例提供的一种压电器件的结构示意图；

图8为图7中压电器件的设计过程的结构示意图；

图9为用图7对应实施例的设计方法与图6对应实施例的设计方法制作的两个谐振器的性能对比图；

图10为本申请一实施例提供的另一种压电器件的结构示意图；

图11为图10中压电器件的设计过程的结构示意图；

图12为本申请一实施例提供的另一种压电器件的结构示意图；

图13为基于图7对应实施例优化后的另一种压电器件的结构示意图；

图14a为本申请一实施例提供的用本申请提供的设计方法的两个压电器件的一种连接状态示意图；

图14b为本申请一实施例提供的用本申请提供的设计方法的两个压电器件的另一种连接状态示意图；

图15为本申请一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。

BAW谐振器一种常见的实现方式是：在基底上依次制作有下电极、压电层和上电极三层薄膜结构作为器件主要结构，压电层如同三明治一样被上、下电极夹在中间，各层的厚度一般在数微米以内。器件中可能还制作有种子层、钝化层、质量负载层、温补层等辅助层，此后的描述均以简化的三明治结构为主，略去辅助层。器件三明治结构的上表面与空气或真空自然接触，而在下电极覆盖的基底区域内，先是填充可被腐蚀的牺牲材料(如PSG，Phosphosilicate Glass，磷硅酸盐玻璃)，再通过腐蚀药液释放到牺牲材料形成空腔，从而同样制造出器件三明治结构的下表面与空气或真空的边界。由于空气或真空与金属电极等固体薄膜层的声阻抗差异巨大，压电效应激发出的声波在各薄膜层中纵向传播并遇到这两个边界时，绝大部分声波会在边界发生反射折回到器件内部，在某些固定的频率形成声波的谐振，因此这类器件被统称为体声波器件。这种上下方均以空气或真空边界作为声反射界面的器件，也叫做FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator，薄膜体声波谐振器)，如图1所示。

另有一种被称为SMR(Solidly Mounted Resonator，固态装配谐振器)的，是将FBAR下方的空气腔，改用高低阻抗交替出现的布拉格反射层替代，如图2所示，这种反射边界是固体的，SMR因此得名，与FBAR都是BAW的重要种类之一。

BAW的谐振发生在上电极、压电层、下电极和声反射结构(空气或布拉格反射层)的纵向投影交叠区域，这个区域被称为BAW谐振器的有效谐振区或简称有效区，是限制声波存在的主要区域。其中，位于下电极下方的空气腔或布拉格反射层由半导体或MEMS工艺制备，可以像镜面一样反射声波，因此也常被称为声学镜。为方便描述，以下均以空气腔作为声学镜的FBAR为例进行说明，以布拉格反射层为声学镜的SMR具有类似的技术特点，就不再赘述。

图3a是压电谐振器的mBVD(Modified Butterworth-Van Dyke)等效电学模型。在谐振器的两个端点之间，接有电极损耗电阻Re和两个并联的支路。其中一条支路由电阻Rm，电感Lm，电容Cm串联而成，被称为声学动态支路；另一条支路由电阻Ro和电容Co串联组成，被称为静态电学支路。

在静态电学支路中，Co被称为谐振器的静态电容，Ro是相应的电学损耗电阻。Co是真实反映谐振器类电容结构特性的参数，可以通过公式(1)计算。

Co＝εrε

其中，ε

在声学动态支路中，用动态电感Lm和动态电容Cm来模拟谐振器因逆压电效应将一部分电能转换成声波并产生谐振，再因压电效应将声波转换为电信号这一过程，Rm是相应的声学动态损耗电阻。

当频率为

当频率为

因为C

图3b是压电谐振器的电路符号，表示谐振器是一个类似电容的具有两个端点的复合阻抗元件。

图3c是当谐振器具有寄生电容时的等效电路。由于寄生电容与谐振器是并联的关系，寄生电容的存在不会影响串联谐振，但是却使得并联LC谐振中的电容增大从而使得并联谐振频率降低，即f

图4是一个只有下电极引出连线的谐振器的(垂直于有效区所在平面的)俯视图，用于说明下电极、上电极、空气腔之间的大小关系设置，谐振器的形状是正五边形。空气腔在形成之前，里面填充的是牺牲材料。在最终释放的过程中，为了避免腐蚀液外流，需要将空气腔用不会被腐蚀的材料包裹住，通常是采用下电极的金属将位于基底上的空气腔覆盖住，如图1中所示。因此下电极的图形需要比空气腔的图形外扩一定距离，这个距离即图4局部细节图中所标出的d2。由于工艺制作中经常会出现各层之间的对位偏差，为了确保即使在偏位的情况下，下电极仍然可以包裹住空气腔，d2应该具有一个可被接受的下限值，一般是满足1um

谐振器的有效区为上电极、压电层、下电极和声学镜的纵向投影交叠区域。当上电极的图形比空气腔大时，上电极、下电极超出空气腔且互相重叠的部分就会形成寄生电容，恶化谐振器的性能。因此，通常上电极的图形需要比空气腔内缩一定距离，如图4局部细节图中所标出的d1。为了确保即使在偏位的情况下，上电极仍然不会超出空气腔形成寄生电容，d1应该具有一个可被接受的下限值，一般是满足1um

如前面介绍可知，谐振器是一个2端口的阻抗器件，因此上、下电极都需要向外引出实现电路的连线。图5是在图4基础上，在左侧添加了上电极引出连线的谐振器。根据引出连线与各层的位置关系，按照与上电极连接边的距离由近及远，可以将引出连线的图形依次划分为扩展谐振区(上电极引出连线与压电层、声学镜、下电极的重叠区域)、寄生电容区(上电极引出连线与压电层、下电极重叠，但不与声学镜重叠的区域)、引出连接区(上电极引出连线与下电极不重叠的区域)。

其中，扩展谐振区相当于因为引出连线的存在，增大了原有有效谐振区的面积，这部分增大的面积需要计算在有效谐振区内，否则谐振器有效区面积会存在偏差，导致滤波器的阻抗失配。

寄生电容区会导致谐振器的Kt

根据以上的特点，在实际设计中通常会采用图6中的各层位置关系设置。在上电极非连接边，各层关系与图4一致。在上电极连接边，空气腔与上电极边界平齐，这样谐振器的有效面积仍为上电极的面积，相当于将图5中的扩展谐振区并入了谐振器的有效谐振区。并且在上电极连接边处，下电极超出空气腔的距离设定为d3，为了尽量减少寄生电容，需要保证d3<＝d2。但是，受限于工艺制备过程中的对位精度、图形过刻蚀等因素，为了保证下电极包裹住空气腔，d3不可能无限缩小到0，一般d3>＝1um。图6中寄生电容区的面积近似等于d3*上电极连接边的长度。

如何进一步减少寄生电容对谐振器性能影响，成为压电滤波器设计工程师亟待解决的问题。

基于此，本申请提供一种压电器件及其设计方法、压电滤波器、电子设备。通过调整引出连线的结构来减小寄生电容，优化谐振器的性能。

在一些实施例中，本申请提供的一种压电器件包括：依次叠加的上电极、压电层、下电极、声学镜、基底；上电极、压电层、下电极、声学镜在叠加方向上的重叠区域构成压电器件的有效区；上电极的轮廓边缘中包括至少一条非连接边和至少一条连接边，长度大于预设长度的连接边上包括至少一个引出段和至少一个非引出段；长度小于预设长度的连接边和引出段用于引出连线；在非连接边对应的位置、非引出段对应的位置，上电极的轮廓边缘落入声学镜的轮廓内部，上电极的轮廓边缘与声学镜的轮廓边缘的距离为d1；声学镜的轮廓边缘落入下电极的轮廓内部，声学镜的轮廓边缘与下电极的轮廓边缘的距离为d2；在引出段对应的位置、长度小于预设长度的连接边对应的位置，上电极的轮廓边缘与声学镜的轮廓边缘重叠，且落入下电极的轮廓内部；声学镜的轮廓边缘与下电极的轮廓边缘的距离为d3；其中，d3小于d2，d3小于等于d1。

可以理解为，从较长的连接边中选取较短的一段作为引出段，非引出段不引出连接线，则不与下电极产生寄生电容，从而可以将寄生电容减小。

另外，针对于形状完全相同的压电器件，通过本申请的方式设置不同的引出段，就可以改变信号流向，提高了滤波器中的器件布局和版图设计的灵活性。

对于较长的连接边，引出段对应位置与非引出段对应位置的声学镜轮廓、下电极轮廓是与上电极轮廓的相对距离是不一致的，造成声学镜轮廓、下电极轮廓的不连续。那么，引出段与非引出段的连接处对应的位置，声学镜的轮廓需要进行衔接，下电极的轮廓也需要进行衔接。在一些实施例中，可以以平滑的曲线进行连接。在另一些实施例中，也可以以直线连接，不过，连接所形成的内角均为钝角或优角。这样可以尽量避免形成尖锐的顶角，避免电荷在尖锐的顶角集中而产生尖端放电效应，从而提高了静电释放(ESD)特性。优选的，优角的角度范围包括190°-260°；钝角的角度范围包括100°-170°。

图7是本申请一实施例提供的一种压电器件的结构示意图。如图7所示的，该压电器件的形状相比于图6更加瘦长，上电极的连接边为右侧长边。如果像图6那样，把整条连接边都做引出，过长的连接边会引入较大的寄生电容。同时，也会对压电器件的布局产生较多的限制。比如，其右侧连接的谐振器并不一定能同样具有这么长的连接边。本实施例的方案是把右侧的上电极连接边分为上下两部分，上方的长度为L1，作为上电极连接边的引出段，上电极从这段向外进行引出连接；下方长度为L2，作为上电极连接边的非引出段。参考其它上电极非连接边处的层级结构，非引出段对应的部分设置有相同关系的空气腔、下电极。但是，仍保证上电极的多边形轮廓不变，以方便计算谐振器的有效区面积，这样下电极、空气腔就形成了。图7中寄生电容区的面积近似等于d3*L1。在本申请中，d1、d2、d3的含义一致。由于L1仅为相应长连接边的一部分，因此有效地减小了寄生电容对谐振器性能的影响。

本申请提供的压电器件的设计方法可以包括：确定上电极形状；根据压电器件的排布结构、信号流向，从上电极形状的轮廓中确定至少一条非连接边和至少一条连接边；若确定出的连接边的长度大于预设长度，则从连接边中确定出引出段和非引出段；在长度小于预设长度的连接边和引出段，引出连线；根据上电极形状，外扩d1距离形成候选空气腔形状，根据空气腔形状，外扩d2距离形成候选下电极形状；根据上电极形状，在引出段对应的位置、长度小于预设长度的连接边对应的位置，截去部分候选空气腔形状，形成空气腔形状；将上电极形状的轮廓外移d3距离作为基准，截去部分候选下电极形状，形成下电极形状。

图8是图7中压电器件的设计过程的具体算法。如图8所示的，中间阴影填充的五边形图形作为上电极，将其各边向外扩展d1距离后得到空气腔的初始轮廓840，将空气腔的初始轮廓840各边向外扩展d2距离后得到下电极的初始轮廓820。801是上电极连接边非引出段的一个端点，在连接边靠近端点801的一侧截取距离L2得到点802作为分割点，端点801和点802之间的部分作为上电极连接边的非引出段，点802和该连接边的另一个端点812之间的部分是上电极连接边的引出段。做一条通过点802的直线(第一截取直线)，同时使得该直线与非引出段的夹角为α，为了保证工艺图形不因应力损坏，这个夹角应满足：10°≤α≤80°。优选的，α为端点812对应的内角的补角，即第一截取直线与端点812对应的连接边之外的另一条边平行，此时寄生电容区的面积＝d3*L1。分别找到第一截取直线与空气腔的初始轮廓840、下电极的初始轮廓820的交点803、804。将上电极连接边向谐振器外侧平移距离d3得到直线830。在本实施例中，d1＝d3＝3um，图中直线830恰好与空气腔的初始轮廓840中对应位置重叠。将上电极连接边引出段延长，与空气腔的初始轮廓840相交得到交点810。以点810、点802、点803组成的折线段截掉空气腔的初始轮廓840位于连接边侧的小部分，得到的不规则多边形作为最终的空气腔图形(如图7中的虚线部分所示)。直线830与下电极的初始轮廓820在连接边引出段一侧相交得到交点811。将前述第一截取直线沿垂直直线的方向，向着连接边引出段侧，平移距离d4，得到一条新的直线(第二截取直线)，其中d3≤d4≤d1。第二截取直线与直线830截得交点805，与下电极的初始轮廓820截得交点806。以点811、点805、点806组成的折线段截掉下电极的初始轮廓820位于连接边侧的部分，得到的不规则多边形作为最终的下电极图形(如图7中的外圈实线所示)。虽然上电极连接边长度较长，但是仅有上方一部分引出，在保证了低连接损耗的同时，还尽量减少了寄生电容，同时该引出段的设置更有利于谐振器向着该谐振器右上方布局，引导射频信号向右上方传输。

图9是分别用图7对应实施例的设计方法与图6对应实施例的设计方法制作的两个谐振器的性能对比图。本实施例中两个谐振器的面积相同，均为15000μm

其中，谐振器上、下电极材料使用的是钼(也可以使用钨、铝、银、铜、金等导电金属)，压电层材料是掺杂了钪元素的氮化铝(也可以用氧化锌，PZT等压电材料)。可以看到，采用本申请的技术方案，可以在同样条件下，消除上电极连接导致的寄生电容对谐振器性能的影响，可以实现更大机电耦合系数、更高Q值的谐振器，从而得到更好的滤波器性能。

上述实施例中，有效区的范围即为上电极的范围，外轮廓为多边形。上述的多边形区域可以为三边形、四边形、五边形、六边形等。具体的形状，可以由设计者根据需求进行选择。设计者可以根据版图布局选择适合的形状。

在另一些实施例中，有效区的外轮廓还可以为弧化后的多边形或复合椭圆形。

有效区的外轮廓为弧化后的多边形，指的是有效区包括多边形区域、与多边形区域在同平面内连接的至少一个延伸区域；延伸区域包括一个基边和依次连接的若干折线边；其中，基边为多边形区域的其中一条边，若干折线边为以基边为弦的圆弧的内接折线。多边形区域包括：三角形区域、四边形区域、五边形区域、六边形区域等。可选的，与多边形区域的顶点对应的内角大于90°。可选的，与多边形区域的顶点对应的内角大于180°。

图10是本申请另一实施例提供的一种压电器件的结构示意图。如图10所示的，该压电器件的形状与图7形状相似，区别在于，图10中的器件的右侧变成了一条弧化边。具体的，可以将图7中上电极连接边弧化再折线化后得到。先确定上电极连接边对应的一条圆弧(弧化)，做此圆弧的内接折线(折线化)。将一条直边以内接于该直线为弦的圆弧的多条折线边取代，可以增大各点在有效区边缘的相对位置的区别，以尽量消除直边上可能存在多点的谐振路径相似的问题，提升器件性能。并且，弧化的结果仍是直线段，不包括弧线边，在设计软件中容易实现，便于器件参数计算。还可以通过直边的弧化，将对应的内角优化为钝角，从而进一步提升器件性能。同一圆弧的内接折线的折线段数量可以为任意数量，各折线段的长度可以为任意长度，不同折线段之间的长度可以相等也可以不相等。在一些实施例中，优选的可以将折线段的长度设置为1μm～50μm。折线段的长度越小，内接折线越趋近于其对应的圆弧；折线段的长度越大，内接折线的棱角感越强。在一些实施例中，为了便于实现，将同一圆弧的内接折线设置为等长的折线段。

斜线填充的多边形即为上电极的形状，同时也是该谐振器的有效区形状。谐振器上电极的各边中：左上方的直边作为连接边向外连接，由于宽度较小，所以整条直边都可以作为引出段引出连线；右侧的弧化边长度较长，将其由上到下分为三段，仅将中间的一段作为引出段向外引出连线。

图11是图10所示器件中空气腔和下电极轮廓的算法示意图。多边形弧化边两侧的顶点和直边的顶点，称为该多边形的主顶点，如1001，1031。位于弧化边上主顶点以外的其它顶点，如折线段1002、折线段1003、折线段1004之间的端点，称为该多边形的辅助顶点。

多边形1030是谐振器的上电极形状的轮廓。左上角的直边为与图6对应实施例相同的常规设计，就不再赘述。弧化边上、下两段非引出段具有相似的结构，因此，主要以下方的非引出段为例，对如何得到不规则的空气腔和下电极多边形形状进行说明。

将上电极1030向外扩d1距离，其中左上方的直连接边外扩距离为0，得到初始的空气腔轮廓多边形1040。将多边形1040向外扩d2距离，其中左上方的直连接边外扩距离为d3，得到初始的下电极轮廓多边形1020。

从主顶点1001起沿着弧化边向主顶点1031方向移动，遍历弧化边上的辅助顶点，同时计算所经过的折线总长度，直到移动的长度初次大于下方非引出段长度L2时，将此时所到达的辅助顶点作为分割点。如图中所示，1002、1003、1004等各折线段的长度相同，从主顶点1001出发沿弧化边行进到辅助顶点1007时，此时经过的总长度(折线段1002的长度+折线段1003的长度+折线段1004的长度)大于预先设定的非引出段长度L2，则辅助顶点1007作为此段的分割点。如图做一条与折线段1004夹角为α的直线1015，为了保证工艺图形不因应力损坏，这个夹角应满足：10°≤α≤80°。折线段1012、折线段1013、折线段1014三条折线段，位于多边形1040的弧化边上，是分别由折线段1002、折线段1003、折线段1004对应外扩得到的。直线1015与多边形1040相交于折线段1014上的一点1017，当d1选取其它值时，这个交点可能位于其它折线段上。类似的，在弧化边上方以主顶点1031为起点用同样的方法可以找到路径长度初次大于上方非引出段长度L3时的辅助顶点1027作为分割点，过分割点的直线1035与弧化边的夹角同样为α，直线1035与多边形1040相交于点1037。用依次连接点1017、点1007、点1027、点1037，包含多段折线1050的多段折线把多边形1040位于引出段外侧的部分切掉，余下的不规则多边形即为空气腔的最终轮廓。

辅助顶点1007和1027以及它们之间的上电极轮廓中弧化边中的多段折线段部分1050，称为该弧化边的引出段。将多段折线1050向谐振器外部扩大d3距离后得到新的多段折线1060。将直线1015沿垂直于直线1015的方向，向着连接边引出段方向外扩d4后得到直线1016，直线1016与多段折线1060相交于点1008，与多边形1020相交于点1018，其中d3≤d4≤d1。类似的，将直线1035沿垂直于直线1035的方向，向引出段方向外扩d4后得到直线1036，直线1036与多段折线1060相交于点1028，与多边形1020相交于点1038。用依次连接点1018、点1008、点1028、点1038，包含多段折线1060的多段折线把多边形1020位于引出段外侧的部分切掉，余下的不规则多边形即为下电极的最终轮廓。

有效区的外轮廓为复合椭圆形，指的是有效区包括第一椭圆形区域和第二椭圆形区域；第一椭圆形区域包括长轴边、与长轴边和第一短轴对应的第一椭圆弧；第二椭圆形区域包括长轴边、与长轴边和第二短轴对应的第二椭圆弧；第一椭圆弧与第二椭圆弧分别相接于长轴边的两个端点处；其中，第一椭圆形区域与第二椭圆形区域以长轴边为界在同一平面内相邻设置；第一短轴与第二短轴不等长。可选的，第一椭圆弧为长轴边和第一短轴对应的半椭圆弧；第二椭圆弧为长轴边和第二短轴对应的半椭圆弧。可选的，第一椭圆形区域还包括第一截断边，第一截断边与第一椭圆弧连接；第一截断边与长轴边不平行；第二椭圆弧为长轴边和第二短轴对应的半椭圆弧；或者，第二椭圆形区域还包括第二截断边，第二截断边与第二椭圆弧连接；第二截断边与长轴边不平行；第一椭圆弧为长轴边和第一短轴对应的半椭圆弧。可选的，第一椭圆形区域还包括第一截断边，第一截断边与第一椭圆弧连接；第二椭圆形区域还包括第二截断边，第二截断边与第二椭圆弧连接；其中，第一截断边与第二截断边不平行。可选的，前述的椭圆弧均可替换成对应的内接折线。

图12是本申请另一实施例提供的一种压电器件的结构示意图。如图10所示的，该压电器件的上电极的形状为截边后的复合椭圆。具体的，该形状包括第一椭圆形区域和第二椭圆形区域；第一椭圆形区域包括第一截边、与长轴边和第一短轴对应的第一椭圆弧；第二椭圆形区域包括第二截边、与长轴边和第二短轴对应的第二椭圆弧；第一椭圆弧与第二椭圆弧分别相接于长轴边的两个端点处；其中，第一椭圆形区域与第二椭圆形区域以长轴边为界在同一平面内相邻设置；第一短轴与第二短轴不等长。第一椭圆弧为长轴边和第一短轴对应的半椭圆弧被第一截边截断后的所剩的圆弧；第二椭圆弧为长轴边和第二短轴对应的半椭圆弧被第二截边截断后的所剩的圆弧。进一步的，将第一椭圆弧和第二椭圆弧分别以对应的内接折线替代。

在图12中，点1202是位于长轴上的顶点，点1201和点1203分别是两个椭圆弧与截边相交得到的顶点。点1201、点1202之间的椭圆弧与点1203、点1202之间的椭圆弧具有等长的长半轴和不等长的短半轴，这两段椭圆弧折线化之后，形成了位于点1201和点1203之间的弧化边。点1201和点1203为主顶点，弧化边上的其它顶点为辅助顶点。

本实施例中上电极引出段位于弧化边的右侧，同时左侧的直线边也作为上电极连接边。利用前述类似的算法，可以得到如图12中的空气腔和下电极轮廓的不规则多边形。在点1201和点1204之间的非引出段，设置有一个终端带有释放孔的牺牲层释放通道。根据前述算法，此处下电极超出空气腔的距离为d2，且d2>d3。释放通道设置在非引出段，避免了下电极超出空气腔的距离太小导致的静电释放(ESD)问题。

还可以在上述基本形状的基础上进行切角处理，消除锐角，避免电荷集中。

图13是基于图7对应实施例优化后的又一实施例。在图7结构的基础上，对空气腔多边形的主顶点进行切角处理，切角后得到的截边与对应位置的上电极主顶点之间的距离为d5，使得d5≥d1。对下电极多边形的主顶点进行切角处理，切角后得到的截边与对应位置的上电极主顶点之间的距离为d6，使得d6≥d1+d2。通过切角，原来下电极的不规则多边形主顶点处的夹角1301，被切角后得到的两个角度更大的顶角1302和顶角1303取代，相当于把下电极金属图形的顶角做了钝化处理，避免了电荷在尖锐的顶角集中而产生尖端放电效应，从而提高了ESD特性。

图14a和图14b是又一实施例采用本申请提供的设计方法的两个压电器件的连接状态示意图。图14a中左侧的谐振器1401和图14b中左侧的谐振器1403的上电极是完全相同的具有截边的复合椭圆形状，且都是以右侧的截边作为上电极连接边。图14a中右侧的谐振器1402和图14b中右侧的谐振器1404的上电极是完全相同的具有弧化边的多边形形状，且都是以左侧的直边作为上电极连接边。谐振器1401和谐振器1402之间可通过上电极连接引线(图中未示出)进行连接。将谐振器1401的引出段设置在连接边的上方，将谐振器1402的引出段设置在连接边的下方，两个谐振器可以通过图示的布局位置实现向右上方(图中箭头所示方向)或向左下方(图中箭头所示方向的反方向)的信号流向。谐振器1403和谐振器1404之间可通过上电极连接引线(图中未示出)进行连接。将谐振器1403的引出段设置在连接边的下方，将谐振器1404的引出段设置在连接边的上方，两个谐振器可以通过图示的布局位置实现向右下方(图中箭头所示方向)或向左上方(图中箭头所示方向的反方向)的信号流向。

可见，尽管谐振器形状完全相同，但是通过本申请的方式设置不同的引出段，就可以在不改变谐振器形状的前提下实现信号流向接近90度的调整，提高了滤波器中的谐振器布局和版图设计的灵活性。同时，4个谐振器的下电极和空气腔多边形的主顶角均做了切角处理，可以得到更好的ESD特性。

图15是包含本申请提供的压电器件的一个电子设备的结构示意图。该电子设备在本实施例中被公开为多模多频段通信设备模块。100为天线端口，负责与外界进行无线传输收发。110为频段A的收发通道上的开关器件，113为频段B的接收通道上的开关器件，116为频段B发射通道上的开关器件，110、113、116的一端共同接于100。110的另一端连接到通道A的接收滤波器120和通道A的发射滤波器122，120和122共同组成通道A的双工器，二者封装在同一个载板上。120的另一端连接有通道A的接收滤波器130，130的另一端连接到通道A的接收端口160。122的另一端连接有通道A的发射滤波器132，132的另一端连接到通道A的发射端口162。160、162通过引线与通信设备的收发信机的相应端口连接。113的另一端连接到通道B的接收滤波器124，124的另一端连接有通道B的接收滤波器134，134的另一端连接到通道B的接收端口164。116的另一端连接到通道B的发射滤波器126，126的另一端连接有通道B的发射滤波器136，136的另一端连接到通道B的发射端口166。164、166通过引线与通信设备的收发信机的相应端口连接。该通信模块中所包含的滤波器各自至少包含有一个本发明的谐振器。模块实现了收发信机与天线之间在频段A和频段B的信号传输、选通、滤波、放大等功能。频段A为3GPP通信协议规定的标准FDD通信频段，如N1、N2、N3、N5、N7、N8等。频段B为移动通信协议规定的标准TDD通信频段，如N40、N41、N77、N78、N79等，也可以是WLAN的协议规定的Wi-Fi通信频段，如Wi-Fi-2.4G、Wi-Fi-5G、Wi-Fi-6G等。