[發明專利]面內拉伸模態射頻微機電諧振器

在審

• 申請號: 202110568612.0
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113114149A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 劉文立;楊晉玲;袁泉;陳澤基;楊富華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H03H3/007
• 分類號: H03H3/007;H03H9/24
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

本公開提供了一種面內拉伸模態射頻微機電諧振器，包括：諧振單元，工作于面內拉伸模態下；定義諧振單元由在面內拉伸模態下的諧振振動而產生位移量變化的邊緣位置為振動部；支撐單元，包括支撐梁和基座；支撐梁包括形成復合結構的直梁和框型梁；支撐梁用于支撐諧振單元；基座與支撐梁相連，用于維持諧振單元的懸空；電極，設置于諧振單元的振動部處，用于驅動和檢測諧振單元進行諧振振動的換能結構。本發明提供的面內拉伸模態射頻微機電諧振器基于面內拉伸模態，熱彈性損耗和介質損耗低；支撐梁為復合結構，減小了諧振器的支撐損耗，進一步提高Q值，可用于構建多種高性能射頻器件。

技術領域

本公開涉及射頻微機電系統(RF-MEMS，Radio Frequency-Micro-Electro-Mechanical System)領域，尤其涉及一種面內拉伸模態射頻微機電諧振器。

背景技術

無線通信系統有高頻率、多模式、小型化、集成化、低功耗的發展趨勢。傳統的諧振器無法完全滿足未來無線通訊系統在頻率、Q值、體積、功耗方面的要求。MEMS諧振器件具有高Q值、低功耗、小尺寸、可集成、低成本等優勢，是未來無線通信系統的理想選擇之一，擁有廣闊的應用前景。

品質因子(Q值)是MEMS諧振器重要的性能指標。高Q值諧振器具有更高的精度和頻率穩定性，易于實現高性能的振蕩器。高Q值諧振器組成的濾波器具有插入損耗低、帶外抑制比高、陡峭度大的出色窄帶濾波性能，可降低系統對后端放大器的增益要求，能夠在無線通信技術信號通路增加、頻譜間隔變窄的趨勢下實現有效的通帶選擇。

在實現本公開構思的過程中，發明人發現相關技術中至少存在如下問題：現有技術中的諧振器的Q值難以滿足實際需求，影響其應用。

發明內容

有鑒于此，本公開的主要目的在于提供了一種面內拉伸模態射頻微機電諧振器，以期至少部分地解決上述提及的技術問題之一。

本公開提供了一種面內拉伸模態射頻微機電諧振器，其特征在于，包括：

諧振單元，工作于面內拉伸模態下；其中，定義上述諧振單元由在上述面內拉伸模態下的諧振振動而產生位移量變化的邊緣位置為振動部；

支撐單元，包括支撐梁和基座；其中，上述支撐梁包括形成復合結構的直梁和框型梁；其中，上述支撐梁用于支撐上述諧振單元；其中，上述基座與上述支撐梁相連，用于維持上述諧振單元的懸空；

電極，設置于上述諧振單元的振動部處，用于驅動和檢測上述諧振單元進行諧振振動的換能結構。

根據本公開的實施例，上述諧振單元包括多個；

上述面內拉伸模態射頻微機電諧振器還包括：

耦合梁，用于耦合相鄰兩個上述諧振單元；其中，上述耦合梁連接于上述諧振單元的振動部上。

根據本公開的實施例，上述耦合梁與上述諧振單元呈線性排布，形成一維拓撲結構；其中，上述直梁的一端連接于上述諧振單元上；上述直梁的另一端與上述框型梁相連；上述框型梁與上述基座相連。

根據本公開的實施例，上述耦合梁與上述諧振單元呈非線性排布，形成二維拓撲結構；其中，上述直梁的一端連接于上述耦合梁上；上述直梁的另一端與上述框型梁相連；上述框型梁與上述基座相連。

根據本公開的實施例，上述耦合梁連接于上述諧振單元的振動部的中心位置上。

根據本公開的實施例，上述諧振單元為軸對稱結構；其中，上述諧振單元的面內形狀包括圓形、橢圓形、圓角化的偶數多邊形中的至少一種。