[發明專利]一種復合柔性體聲波諧振器及其制備方法

有效

• 申請號: 201910230149.1
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109889181B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 鐘慧;王詩元;彭春瑞;石玉;尉旭波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03H9/17
• 分類號: H03H9/17;H03H3/02;C08L79/08;C08K9/04;C08K3/38;C08J5/18
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

本發明公開了一種復合柔性體聲波諧振器，包括由下至上依次設置的基底、底電極、壓電層和頂電極，所述基底為聚酰亞胺和氮化硼復合的復合柔性薄膜基底。本發明還公開一種復合柔性體聲波諧振器的制備方法。本發明的復合柔性材料具有較低的聲阻抗，無需傳統的空腔結構或布拉格反射層結構，并且相比于單一的柔性基底，復合柔性基底具有高的熱導率和低的介電常數。同時本發明提出的復合柔性體聲波諧振器能夠優化體聲波諧振器的工作穩定性，為后續的濾波器、雙工器的高功率容量奠定了基礎。

技術領域

本發明涉及射頻微機電系統技術領域，更具體地，涉及一種復合柔性體聲波諧振器，以及一種復合柔性體聲波諧振器的制備方法。

背景技術

從電信發展之初，濾波器在電路中就扮演著重要的角色，并隨著通信技術的發展而取得不斷進展。新的通信系統要求發展一種能在特定的頻帶內提取和檢出信號的新技術，而這種新技術的發展進一步加速了濾波器技術的研究和發展。與傳統的表面波濾波器(SAW)相比，薄膜體聲波濾波勢有：諧振器尺寸小，Q值高，可達1000以上；工作頻率高，最高可達到10G；器件的工作頻率高，具有更高的功率容量；能夠更好的與CMOS工藝兼容。

隨著近些年對體聲波諧振器研究，發現基于柔性材料體聲波諧振器相比于傳統的體聲波器件結構(空腔型、背刻蝕型、固體裝配型)具有更簡單工藝制備方法，這能極大的減少器件的制備成本并且提高器件的成品率。

一類制作柔性基底的薄膜體聲波諧振器方法，其制備方法為：在聚酰亞胺基底上沉積底電極、壓電薄膜和頂電極。

另一類制作柔性基底的薄膜體聲波諧振器方法，其制備方法為：(1)在硅襯底上刻蝕凹槽；(2)將柔性材料填充到凹槽內部勻膠固化；(3)在柔性低聲阻抗層上沉積復合電極；(4)底電極上制備壓電層；(5)壓電層上沉積底電極。

目前在對上述制備原理分析，對于第一類方案來說，柔性材料的熱學性能較差，從而導致器件無法滿足目前的大功率器件需求，另外柔性材料的硬度不強，而該器件制備工藝需要在柔性材料上進行，這對加工精度和成膜質量都是極大的考驗。對于第二種方案，是將柔性材料填充到硅基底的凹槽中，勢必會減小柔性薄膜的厚度，泄露到柔性薄膜中的聲波，由于傳播距離過短導致衰減不完全，當聲波到達剛性襯底與柔性材料的邊界時發生反射，這會對基頻振蕩信號產生寄生干擾。

由此可見現有技術存在諸多不足，器件性能有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述問題提供一種復合柔性體聲波諧振器及其制備方法，在不減小柔性基底厚度的情況下，通過在聚酰亞胺材料中加入具有高導熱系數和機械穩定性的氮化硼，來改善基于柔性材料基底的薄膜體聲波諧振器的散熱性能與機械穩定性，從而增加器件的功率容量。同時該制備方法保證了柔性材料的厚度(大于10μm)，有效抑制寄生諧振。

本發明采用的技術方案如下：

一種復合柔性體聲波諧振器，包括由下至上依次設置的基底、底電極、壓電層和頂電極，基底為聚酰亞胺和氮化硼復合的復合柔性薄膜基底，復合柔性薄膜基底的厚度為17.5-22.5μm。

進一步地，復合柔性薄膜基底的具體制備步驟如下：

S1.聚酰亞胺前體—聚酰胺酸的合成：將二氨基二苯醚和二甲基乙酰胺混合，攪拌直至二氨基二苯醚完全溶解，然后加入均苯四甲酸二酐，攪拌后得到粘性聚酰胺酸溶液；

S2.氮化硼填料的表面改性：將平均粒徑5μm的微細化氮化硼和平均尺寸為60nm的納米氮化硼按微細化氮化硼的質量占總質量60-90％混合，然后加入乙醇中進行超聲處理，向超聲溶液中再加入三異硬酯酸鈦酸異丙酯、N-(3-二甲基氨基丙基)-N-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和4-二甲基氨基吡啶，常溫混合攪拌8-12h進行反應，反應完全后經離心，洗滌，干燥，制得改性后的氮化硼填料；其中優選地，微細化氮化硼質量占兩者總質量的70％；