一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型saw器件及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件及制備方法，它包括輸入叉指換能器和輸出叉指換能器，輸入叉指換能器與輸出叉指換能器均附著在壓電材料表面，它們之間通過聲表面波耦合連接，輸出叉指換能器與匹配補償放大電路導(dǎo)線連接或輸入叉指換能器與匹配補償放大電路導(dǎo)線連接；解決了現(xiàn)有技術(shù)的聲表面波濾波器或聲表面波諧振器或聲表面波延時線的插入損耗大的弊端，以解決傳統(tǒng)上使用器件外電路補償帶來的一致性、重復(fù)性、可靠性差，調(diào)試難等問題。
【專利說明】
一種平面結(jié)構(gòu)増益補償型SAW器件及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于聲表面波器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件 及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聲表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)器件的基本結(jié)構(gòu)是在壓電薄膜或具有壓 電特性的基片材料拋光面上制作兩個聲-電和電-聲換能器，采用半導(dǎo)體集成電路的平面工 藝，在壓電薄膜或壓電基片表面蒸鍍一定厚度的金屬膜，把設(shè)計好的兩個叉指換能器 (Inter Digital Transducer，IDT)的掩膜圖案，利用光刻方法刻蝕在基片表面，分別用作 輸入換能器和輸出換能器?；竟ぷ髟硎?輸入換能器利用晶體的逆壓電效應(yīng)將電信號 轉(zhuǎn)換成聲表面波），在基片表面上傳播，經(jīng)過一定的延遲后，輸出換能器利用壓電效應(yīng)將SAW 信號轉(zhuǎn)換成電信號。它的作用是對電信號進行如濾波、延時、脈沖壓縮和展寬、振蕩穩(wěn)頻、解 碼、編碼、卷積相關(guān)、譜分析等的加工處理。
[0003] SAW器件的主要特點是設(shè)計靈活性大、模擬、數(shù)字兼容、群延遲時間偏差和頻率選 擇性優(yōu)良、可選頻率范圍寬、輸入輸出阻抗誤差小、傳輸損耗小、抗電磁干擾(EMI)能力強、 可靠性高等，適合于微型封裝。其體積、重量分別是陶瓷介質(zhì)濾波器的7/你和7/m左右，且 能實現(xiàn)多種復(fù)雜的功能。SAW器件的特征和優(yōu)點，可滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)設(shè)備及便攜式電話輕 薄短小化和高頻化、數(shù)字化、高性能、高可靠等方面的要求。SAW器件的主要缺點是插入損耗 大，插入損耗（Insertion Loss, IL)是衡量SAW器件性能的一個重要技術(shù)指標，在用SAW器 件處理信號時，都希望不會產(chǎn)生信號衰減。但受材料性能、叉指結(jié)構(gòu)和制備工藝的影響，實 際上制作的器件都是有損耗和偏差的。對于SAW器件，通常用通帶寬度、插入損耗、中心頻 率、群延時、旁瓣抑制等參數(shù)來表征SAW器件的實際特性與理想特性的偏差。
[0004] 傳統(tǒng)的SAW器件都是無源的，其性能指標受制于壓電材料性能、叉指結(jié)構(gòu)及制備 工藝，實際制作的器件都會引起信號的衰減，衰減后的信號對后端電路的處理會產(chǎn)生影響。 為了降低信號經(jīng)過SAW器件后產(chǎn)生的損耗，現(xiàn)有技術(shù)通常采用在外部增加補償電路進行補 償，采用這樣的方式存在一致性、重復(fù)性、可靠性差，調(diào)試難等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題:提供一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件及制備方法，以 解決現(xiàn)有技術(shù)的聲表面波濾波器或聲表面波諧振器或聲表面波延時線的插入損耗大的弊 端，以解決傳統(tǒng)上使用器件外電路補償帶來的一致性、重復(fù)性、可靠性差，調(diào)試難等問題。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)方案： 一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件，它包括輸入叉指換能器和輸出叉指換能器，輸入叉 指換能器與輸出叉指換能器均附著在壓電材料表面，它們之間通過聲表面波耦合連接，輸 出叉指換能器與匹配補償放大電路導(dǎo)線連接或輸入叉指換能器與匹配補償放大電路導(dǎo)線 連接。
[0007] 所述輸入輸出叉指換能器為任意形狀結(jié)構(gòu)。
[0008] 所述匹配補償放大電路為低噪聲放大器LNA，所述低噪聲放大器LNA為高頻放大器 或射頻放大器。
[0009] 所述輸入叉指換能器和輸出叉指換能器位于匹配補償放大電路的右側(cè)或左側(cè)。
[0010] 所述輸入叉指換能器、輸出叉指換能器和匹配補償放大電路封裝在絕緣殼體內(nèi)。
[0011] -種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件的制備方法，它包括： 步驟1、用IC工藝在一塊硅基上制作LNA或購買滿足補償要求的LNA裸片； 步驟2、在另一塊硅基的表面制作壓電薄膜； 步驟3、在步驟2的硅基壓電薄膜表面通過蒸發(fā)或濺射制備一層金屬鋁膜或銅膜； 步驟4、將IDT的掩膜圖案利用光刻方法刻蝕在金屬鋁膜或銅膜表面； 步驟5、封裝，在同一塊襯底上將步驟1的LNA和步驟4的IDT進行集成并封裝。
[0012] 本發(fā)明有益效果： 本發(fā)明在常規(guī)SAW器件基礎(chǔ)上，增加 LNA電路，將其集成封裝在在同一塊襯底上，且進行 封裝，使得制備后的SAW器件具有體積小，補償效果、一致性、可靠性和重復(fù)性好等優(yōu)點，而 且不需要進行額外調(diào)試，解決了現(xiàn)有技術(shù)的聲表面波濾波器或聲表面波諧振器或聲表面波 延時線的插入損耗大的弊端，解決了傳統(tǒng)上使用器件外電路補償帶來的一致性、重復(fù)性、可 靠性差，調(diào)試難等問題。
[0013]【附圖說明】： 圖1為本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件的管芯示意圖； 圖3為本發(fā)明一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件的幅頻特性示意圖。
[0014]
【具體實施方式】： 一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件，它包括輸入叉指換能器和輸出叉指換能器，輸入叉 指換能器與輸出叉指換能器均附著在壓電材料表面，它們之間通過聲表面波耦合連接，輸 出叉指換能器與匹配補償放大電路導(dǎo)線連接，采用該連接時，LNA位于右側(cè)。
[0015] 或輸入叉指換能器與匹配補償放大電路導(dǎo)線連接，采用該連接時，LNA在左側(cè)。
[0016] 所述輸入輸出叉指換能器為任意結(jié)構(gòu)。
[0017] 由于輸入到SAW器件的信號一般比較微弱，而且頻率很高，達到射頻級。所以用于 補償和匹配的電路就必須具有低噪聲系數(shù)、一定的增益和特定的阻抗等特點，本發(fā)明選擇 低噪放大器(Low Noise Amplifier，LAN)來實現(xiàn)SAW器件的插入損耗補償。
[0018] 所述的匹配補償放大電路是指在阻抗上與SAW器件匹配、增益、噪聲系數(shù)、功耗、三 階交調(diào)點IP3、穩(wěn)定性等滿足低噪聲放大器要求的高頻或射頻放大器。
[0019] 所述匹配補償放大電路為低噪聲放大器，所述低噪聲放大器為高頻放大器或射頻 放大器，低噪聲放大器及輸入/輸出IDT是增益補償型SAW器件的核心，低噪聲放大器的主要 參數(shù)是放大器的增益、噪聲系數(shù)、輸入匹配阻抗、穩(wěn)定性等。組成IDT的參數(shù)主要有：電極對 數(shù)(周期數(shù)A〇，IDT聲孔徑（電極重疊長度約，叉指電極寬度a，叉指電極間隔6和叉指電極金 屬層厚度A，這些參數(shù)共同決定SAW器件的中心頻率/〇。
[0020] 所述輸入叉指換能器和輸出叉指換能器位于匹配補償放大電路的左側(cè)或右側(cè)。所 述輸入叉指換能器、輸出叉指換能器和匹配補償放大電路封裝在絕緣殼體內(nèi)。
[0021] -種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件的制備方法，它包括： 步驟1、用IC工藝在一塊硅基上制作LNA或購買滿足補償要求的LNA裸片； 步驟2、在另一塊硅基的表面制作壓電薄膜； 步驟3、在步驟2的硅基壓電薄膜表面通過蒸發(fā)或濺射制備一層金屬鋁膜或銅膜； 步驟4、將IDT的掩膜圖案利用光刻方法刻蝕在金屬鋁膜或銅膜表面； 步驟5、封裝，在同一塊襯底上將步驟1的LNA和步驟4的IDT進行集成，并封裝。
[0022] 實施例1: 以長方形IDT結(jié)構(gòu)為例，長方形IDT結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖中的標記2表示輸入叉指換能器； 圖中的標記3表示輸出叉指換能器;圖中的標記4表示反射柵；圖中的標記5表示虛線框內(nèi)的 結(jié)構(gòu)圖為將長方形IDT結(jié)構(gòu)刻蝕于壓電薄膜表面而制作的聲表面波濾波器的管芯，叉指電 極的寬度為a，電極間隔為b。在a=b=7.5微米，叉指對數(shù)N=30時設(shè)計的聲表面波濾波器或聲 表面波諧振器的幅頻特性如圖3所示?；牧鲜荂軸擇優(yōu)取向（100)的AlN壓電薄膜。制作 的樣品進行了測試，結(jié)果如表1所示。
[0023]表 1
從表1可以看出，采用本發(fā)明的長方形IDT結(jié)構(gòu)及補償電路后，其插入損耗為0.684dB， 遠遠低于補償前的插入損耗13.788dB?？梢钥闯霾捎帽景l(fā)明結(jié)構(gòu)的SAW器件及制備方法和 封裝，可以有效降低插入損耗。
【主權(quán)項】
1. 一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件，它包括輸入叉指換能器和輸出叉指換能器，其特 征在于:輸入叉指換能器與輸出叉指換能器均附著在壓電材料表面，它們之間通過聲表面 波耦合連接，輸出叉指換能器與匹配補償放大電路導(dǎo)線連接或輸入叉指換能器與匹配補償 放大電路導(dǎo)線連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件，其特征在于:所述輸入輸 出叉指換能器為任意形狀結(jié)構(gòu)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件，其特征在于:所述匹配補 償放大電路為低噪聲放大器LNA，所述低噪聲放大器LNA為高頻放大器或射頻放大器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件，其特征在于：所述輸入叉 指換能器和輸出叉指換能器位于匹配補償放大電路的右側(cè)或左側(cè)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件，其特征在于:所述輸入叉 指換能器、輸出叉指換能器和匹配補償放大電路封裝在絕緣殼體內(nèi)。6. -種平面結(jié)構(gòu)增益補償型SAW器件的制備方法，它包括： 步驟1、用1C工藝在一塊硅基上制作LNA或購買滿足補償要求的LNA裸片； 步驟2、在另一塊硅基的表面制作壓電薄膜； 步驟3、在步驟2的硅基壓電薄膜表面通過蒸發(fā)或濺射制備一層金屬鋁膜或銅膜； 步驟4、將IDT的掩膜圖案利用光刻方法刻蝕在金屬鋁膜或銅膜表面； 步驟5、封裝，在同一塊襯底上將步驟1的LNA和步驟4的IDT進行集成，并封裝。
【文檔編號】H03H3/02GK106067777SQ201610642441
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年8月8日
【發(fā)明人】王代強, 童紅, 楊吟野, 任達森, 吳燕, 鄧開樂, 文理為, 姚祖銘, 易利亞
【申請人】貴州民族大學(xué)