[發明專利]一種體聲波諧振器縱波模式下材料參數的提取方法

有效

• 申請號: 201910716004.2
• 申請日: 2019-08-05
• 公開（公告）號: CN110287653B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 賴志國;唐兆云;蔡洵;吳昊鵬;楊清華;賴亞明;吳永樂;王衛民
• 申請（專利權）人: 蘇州漢天下電子有限公司
• 主分類號: G06F30/36
• 分類號: G06F30/36;H03H9/00;H03H9/02
• 代理公司: 北京元合聯合知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11653
• 代理人: 李非非;楊興宇

本發明提供了一種體聲波諧振器縱波模式下材料參數的提取方法，該提取方法包括：構建體聲波諧振器的Mason模型；對Mason模型進行簡化處理以得到體聲波諧振器的SIR模型，SIR模型的諧振頻率僅與體聲波諧振器的材料參數和結構參數有關、且SIR模型的諧振頻率與Mason模型的并聯諧振頻率相等；建立SIR模型的諧振頻率與體聲波諧振器的材料參數以及結構參數之間關系式；測量得到多個體聲波諧振器的并聯諧振頻率以及結構參數；根據關系式、以及測量得到的并聯諧振頻率和結構參數擬合得到體聲波諧振器的材料參數。實施本發明可以準確提取出體聲波諧振器的材料參數，且操作簡單、成本低廉。

技術領域

本發明涉及體聲波諧振器技術領域，尤其涉及一種體聲波諧振器縱波模式下材料參數的提取方法。

背景技術

體聲波濾波器的核心組成部件是體聲波諧振器，其中，體聲波諧振器包括疊層結構，該疊層結構從上至下依次為頂電極、壓電層以及底電極。由于體聲波諧振器具有體積小、插損小等特點，因此成為目前移動通信領域中應用最為廣泛的濾波器之一。

首次流片后的體聲波濾波器其中心頻率相較于設計值往往會存在幾十到幾百兆赫茲的頻差，這對于4G/5G通信濾波器的性能需求來說是不可容忍的。導致上述頻差的原因主要包括以下兩個方面：(1)在體聲波濾波器的流片過程中，由于制造工藝精度的限制，因此導致體聲波諧振器疊層結構中各層的厚度與其設計值之間存在偏差，進而導致流片所形成的體聲波濾波器的中心頻率與其設計值之間也相應存在偏差；(2)在體聲波濾波器的設計過程中，涉及到體聲波諧振器材料參數的使用，其中，體聲波諧振器的材料參數指的是疊層結構中各層的縱波聲速和材料密度。由于體聲波諧振器材料參數的設計值往往是參考值，和流片后體聲波諧振器材料參數的實際值之間存在偏差，因此也會導致流片所形成的體聲波濾波器的中心頻率與其設計值之間存在一定的偏差。針對于設計過程中體聲波諧振器材料參數設計值與實際值之間存在偏差的情況，目前常見的解決方法是從體聲波諧振器中提取出材料參數并將其用于體聲波濾波器的設計中，如此一來，可以有效地減小體聲波諧振器材料參數設計值與實際值之間的偏差，進而有效減小體聲波濾波器中心頻率與其設計值之間的頻差，使得體聲波濾波器可以很好地滿足通信濾波器的性能需求。

現有技術中存在體聲波諧振器材料參數的提取方法。例如，可以利用激光干涉儀測量并擬合體聲波諧振器的色散曲線從而得到體聲波諧振器的材料參數(T.Pensala,T.Makkonen,J.Vartiainen,J.Knuuttila,J.Kaitila,and O.Holmgren,“Laserinterferometric measurement of Lamb wave dispersion and extraction ofmaterial parameters in FBARs”，IEEE Ultrasonics Symposium,2002)。又例如，還可以利用飛秒激光脈沖聲吶直接測量體聲波諧振器的材料參數(A.Aigner,Bringing BAWtechnology into volume production:the ten commandments and the seven deadlysins.2007)。上述兩種方法雖然可以實現體聲波諧振器材料參數的提取，但是一方面由于激光干涉儀以及飛秒激光脈沖聲吶價格昂貴，從而導致體聲波諧振器材料參數的提取成本較高；另一方面由于激光干涉儀以及飛秒激光脈沖聲吶的操作較為復雜，從而導致體聲波諧振器材料參數的提取不易操作。

發明內容

為了克服現有技術中的上述缺陷，本發明提供了一種體聲波諧振器縱波模式下材料參數的提取方法，該提取方法包括：

構建體聲波諧振器的Mason模型，其中，所述體聲波諧振器包括疊層結構，該疊層結構至少包括頂電極、壓電層以及底電極；

對所述Mason模型進行簡化處理以得到所述體聲波諧振器的SIR模型，所述SIR模型的諧振頻率僅與所述體聲波諧振器的材料參數和結構參數有關、且所述SIR模型的諧振頻率與所述Mason模型的并聯諧振頻率相等，其中，所述材料參數是所述疊層結構中各層的縱波聲速和材料密度，所述結構參數是所述疊層結構中各層的厚度；