[發明專利]射頻諧振器與濾波器

有效

• 申請號: 201711482051.2
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108566177B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 卓爾·赫爾維茨
• 申請（專利權）人: 珠海晶訊聚震科技有限公司
• 主分類號: H03H9/17
• 分類號: H03H9/17;H03H9/56
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 俞梁清

一種濾波器封裝元件，包括夾裹在下電極與一組上電極之間的一組壓電薄膜：各個壓電薄膜和上電極通過絕緣材料分隔開來；下電極連接至一轉接板，下電極和轉接板之間具有第一腔體；濾波器封裝元件還包括具有既定的厚度的硅晶圓，與在硅晶圓和硅蓋之間的一組上層腔體一起結合在上電極上方；每個上層腔體與一組的壓電薄膜中一個居中對齊，上層腔體四周為包括絕緣材料的側壁。

技術領域

本發明涉及一種射頻諧振器與濾波器。

背景技術

手機用戶要求在更廣闊的區域內擁有高質量的信號接收與傳輸，射頻(RF)信號的質量取決于手機中的射頻濾波器。每個射頻濾波器都可以傳導特定的頻率并阻擋其他不需要的頻率，這一特性使得頻段選擇成為可能，并且允許手機只處理指定的某些信號。

據信到2020年，載波聚合、5G、4x4 MIMO等技術將成為主流應用，屆時手機內的濾波器將增至100個之多，全球濾波器市場年需求量將達2千億只。

聲波諧振器是射頻濾波器和傳感器的基本組件，一般都含有將機械能轉化為電能的壓電機電轉導層。這些諧振器必須物美價廉。表面聲波(SAW)諧振器和體聲波(BAW)諧振器是其最常見的兩種類型。

在表面聲波諧振器中，聲波信號是由表面波傳導。在體聲波(BAW)諧振器中，信號在諧振器薄膜的體內傳導。這兩種濾波器的諧振頻率，是由其本身尺寸、構成材料的機械性能所決定的一種特質。

諧振器的質量由其品質因子給出，它是諧振器所儲存的能量與其消散的能量之比率。品質因子的值高說明濾波器在工作中損失的能量少，插入損耗較低，擁有更加陡峭的裙邊曲線，與臨近波頻有更加顯著的隔離區分。

為了接收與傳輸日益增大的數據流，下一代手機需要在更高的頻段下工作。在不增大手機體積的前提下處理如此高的頻率，就必須有能處理高頻率信號、小巧且耗能低的諧振器，將其置于手機中不至于大量消耗電池的電量。

品質因子，或稱Q因子，是一個無量綱參數，它描述振蕩器或諧振器的振動衰減，表征諧振器相對其中心頻率的帶寬。下一代手機需要使用Q因子高的高質量諧振器。

體聲波(BAW)濾波器相較于表面聲波(SAW)濾波器有更佳的表現。最好的SAW濾波器的Q因子可達1000至1500，而目前最先進的BAW濾波器Q因子已可達2500至5000。

相較于SAW濾波器，BAW濾波器可在更高的頻率下工作，消耗更少的能量，擁有更小巧的體積，更高的靜電放電(ESD)能力，更好的輻射發散能力以及更少的帶外波紋。

然而，SAW濾波器的制造流程卻更為簡單，造價相對低廉。由于可以通過光掩模的布局來調整IDT間距，頻率相差甚遠的諧振器亦可被組裝在同一晶片上，并使用同一厚度的壓電薄膜。

BAW諧振器的電阻具有兩個特征頻率：諧振頻率f_R和反諧振頻率f_A。在f_R處，電阻非常小，而在f_A處，電阻則非常大。濾波器是通過組合幾個諧振器而制成。并聯諧振器的頻率會依據串聯諧振器的頻率做相應的偏移。當串聯諧振器的諧振頻率等于并聯諧振器的反諧振頻率時，最大信號從設備的輸入端傳輸到輸出端。在串聯諧振器的反諧振頻率處，輸入端和輸出端之間的阻抗非常高，濾波器的傳輸被阻擋。在并聯諧振器的諧振頻率處，任何通過濾波器的電流都會由于并聯諧振器的超低阻抗而接地短路，因而BAW濾波器亦具有阻止該頻率信號傳輸的功能。f_R和f_A之間的頻率間隔決定了濾波器帶寬。