一种用于无线通信系统的压电薄膜体声波谐振器技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于无线通信系统的压电薄膜体声波谐振器，在绝缘衬底上形成，包括分段为两个压电薄膜振动单元并包含上部电极、下部电极和压电薄膜的电薄膜振动器、连接部分和支撑件；压电薄膜振动器位于压电薄膜体声波谐振器顶端；上部电极分为左上部电极和右上部电极；下部电极分为左下部电极和右下部电极，下部电极和绝缘衬底间有间隙；上部电极和下部电极间为压电薄膜，压电薄膜分为三个压电薄膜段；连接部分位于中心位置；支撑件连接至连接部分的中心位置；薄膜压电振动器的振动节点位于中心位置；上部电极构成连接部分的前侧连接第一端子，下部电极构成连接部分的背面连接第二端子。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线通信领域，尤其涉及压电薄膜体声波谐振器。
技术介绍
随着薄膜与微纳制造技术的发展，电子元件正朝着微型化、高频率、高密集复用和低功耗的方向发展；薄膜体声波谐振器(FBARs)又称为压电薄膜体声波谐振器，它是通过压电薄膜的逆压电效应将电能量转换成声波而形成谐振，使用谐振技术用来制造很多先进的电子元器件，在新一代无线通信系统具有很广泛的应用前景。目前，为了制造具有不同的谐振频率的谐振器，薄膜体声波谐振器能够通过附加在电极层表面上的辅助金属层，将其他频率转换成共振频率或使用布腊格式弹性反射层作为薄膜体声波谐振器的弹性绝缘层。目前使用的谐振器普遍存在由于使用的材料制作成本和难度高，对于存在大数量的压电层的厚度响应不好，制作工艺复杂，成形不够小巧和价格昂贵等问题。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的是提供一种用于无线通信系统的压电薄膜体声波谐振器，解决由于制作工艺复杂而引起的外形不够小巧和价格昂贵的技术问题。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是:一种用于无线通信系统的压电薄膜体声波谐振器，在绝缘衬底上形成，包括压电薄膜振动器、连接部分和支撑件；压电薄膜振动器位于压电薄膜体声波谐振器最外层，具有多层结构，分段为第一压电薄膜振动单元和第二压电薄膜振动单元，包括上部电极、下部电极和压电薄膜。上部电极位于压电薄膜振动器的顶端，分段为左上部电极和右上部电极；下部电极位于压电薄膜振动器的底端，分段为左下部电极和右下部电极，下部电极和绝缘衬底之间形成一个间隙；上部电极和下部电极之间为压电薄膜，整个压电薄膜用相同的材料制成，形成一个整体，压电薄膜分段形成左压电薄膜、右压电薄膜和中部压电薄膜，左压电薄膜和右压电薄膜夹在上部电极和下部电极之间，作为振动器，中部压电薄膜插入上部电极和下部电极之间，并作为连接部分的一部分；由于连接部分包括中部压电薄膜，且上部电极和下部电极设置于压电薄膜的上表面和下表面上，因此在连接部分中存在这种杂散模式，为了抑制这种杂散模式，连接部分的宽度为压电薄膜振动器的宽度的四分之一或更小；压电薄膜由圆形C轴定向的氮化铝薄膜制成，氮化铝薄膜的偏振方向垂直于其表面；因此，第一压电薄膜振动单元和第二压电薄膜振动单元具有相同形状；薄膜压电振动器振动时与压电薄膜的中心呈径向扩展模式，被用作接点并且压电薄膜在第一压电薄膜振动单元和第二压电薄膜振动单元在垂直于薄膜表面上偏振光的方向；薄膜压电振动器的振动节点位于整个装置中心位置，和连接部分中心部分交叠；薄膜压电振动器的俯视形状可以是正多边形，例如正方形、正五边形或正六边形，也可以是一个矩形。上部电极和下部电极各自还包括构上部电极和下部电极的区域和构成连接部分的一部分的区域；这些区域是功能分区，和整个上部电极和下部电极用相同的材料制成并形成一个整体；上部电极和下部电极均由通过薄膜制造装置沉积得到的钥膜制成的成圆形平面的形状；上部电极和下部电极可以由其它导电材料制成，例如铜和铝；压电薄膜可以由其它由氧化锌、五氧化二钽或其他类似的材料制成的压电薄膜形成。连接部分位于整个谐振器中心位置，用于连接上部电极、下部电极和中部压电薄膜；连接部分有一个矩形平板，该矩形平板的宽度小于薄膜压电振动器的宽度；连接部分的中心与振动节点匹配。换言之，第一压电薄膜振动单元和第二压电薄膜振动单元相对于连接部分左右对称设置，具有相同的形状，且相互电性连接，在每个振动单元中，上部电极、下部电极和压电薄膜都具有相同的形状；压电薄膜振动器的振动节点和由压电薄膜、上部电极和下部电极制成的单个连接部分的中心匹配；左上部电极和右上部通过流经在连接部分中的上部电极部分的直流电流电性彼此连接，左下部电极和右下部电极也通过流经在连接部分中的下部电极部分的直流电流电性彼此连接。上部电极构成连接部分的前侧，从连接部分上向左上侧延伸连接第一端子，下部电极构成连接部分的背面，从连接部分上向右下侧延伸有第二端子，上部电极和下部电极通过两条引出配线分别与第一端子和第二端子连接。支撑件连接至连接部分的中心位置构成薄膜压电振动器的一部分，支撑件配置在连接部分的中心，并连接到位于绝缘衬底上的压电薄膜振动器的振动节点，以支撑压电薄膜振动器的振动节点；支撑件的宽度小于薄膜压电振动器的宽度，因此，上部电极、下部电极和压电薄膜无需总是具有完全相同的平面形状。本技术支撑件设置的振动节点在连接部分的中心，通过引出配线连接到第一端子和第二端子。因此，该引出配线连接到支撑件的位置为准确的振动节点；此外，由于没有引出配线直接连接到第一压电薄膜振动单元和第二压电薄膜振动单元，因此可防止由品质因数崩溃引起的弹性能量的泄露，也就是说，支撑件可作为一个理想的刚性支撑件。此夕卜，第一压电薄膜振动单元和第二压电薄膜振动单元的电性连接省去了空气线路，因此实现了一种薄膜压电体声波射频谐振器的低成本，且具有高的品质因数值。【附图说明】图1为本技术纵向示意图。其中:压电薄膜体声波谐振器1、绝缘衬底2、左上部电极3-1、右上部电极3-2、左下部电极4-1、右下部电极4-2、压电薄膜5、左压电薄膜5-1、右压电薄膜5-2、中部压电薄膜5-3、间隙6、压电薄膜振动器7、第一压电薄膜振动单元7-1、第二压电薄膜振动单元7-2、连接部分8。图2为本技术纵向示意图。其中:绝缘衬底2、上部电极3、下部电极4、压电薄膜5、中部压电薄膜5-3、间隙6、第一端子9-1、第二端子9-2、支撑件10、振动节点11。图3本技术平面示意图。其中:压电薄膜体声波谐振器1、绝缘衬底2、左上部电极3-1、右上部电极3-2、中部压电薄膜5-3、间隙6、第一压电薄膜振动单元7-1、第二压电薄膜振动单元7-2、连接部分8、第一端子9-1、第二端子9-2、振动节点11、线1-1。图4为本技术连接部分的宽度和共振部分的宽度示意图。其中:第一压电薄膜振动单元7-1、第二压电薄膜振动单元7-2、连接部分8、第一压电薄膜振动器宽度Sw、第二压电薄膜振动器Cw。【具体实施方式】下面结合附图所描述的实施方式对本技术作进一步详细说明。一种用于无线通信系统的压电薄膜体声波谐振器，具有IMHz或更高频率额共振频率，根据其共振部分的宽度或直径来确定其共振频率；本技术所述的薄膜是通过薄膜形成装置制成，例如溅射装置、蒸镀装置或化学气相沉积装置，这些装置的基板上沉积的分子、原子、离子或簇通过化学反应形成薄膜；本技术所述的薄膜通过上述装置形成，不包括通过烧结或水热合成法形成的不管其厚度的薄膜。如图1和图2所示，压电薄膜体声波谐振器I在绝缘衬底2上形成，包括压电薄膜振动器7、连接部分8和支撑件10 ;压电薄膜振动器7位于压电薄膜体声波谐振器I最外层，具有多层结构，分段为两个紧邻的第一压电薄膜振动单元7-1和第二压电薄膜振动单元7-2，包括上部电极3、下部电极4和压电薄膜5 ;上部电极3位于压电薄膜振动器7的顶端，分段为左上部电极3-1和右上部电极3-2 ;下部电极4位于压电薄膜振动器7的底端，分段为左下部电极4-1和右下部电极4-2，下部电当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线通信系统的压电薄膜体声波谐振器，形成于绝缘衬底上，其特征是：‑包括压电薄膜振动器、连接部分和支撑件；所述压电薄膜振动器具有多层结构并位于压电薄膜体声波谐振器最外层，分段为第一压电薄膜振动单元和第二压电薄膜振动单元，包括上部电极、下部电极和压电薄膜；所述上部电极位于压电薄膜振动器的顶端，分段为左上部电极和右上部电极；所述下部电极位于压电薄膜振动器的底端，分段为左下部电极和右下部电极，下部电极和绝缘衬底之间形成一个间隙，上部电极和下部电极之间为压电薄膜；所述压电薄膜夹在上部电极和下部电极之间，分段为左压电薄膜、右压电薄膜和中部压电薄膜；所述连接部分位于压电薄膜体声波谐振器的中心位置，用于连接上部电极、下部电极和中部压电薄膜，连接部分的宽度为压电薄膜振动器的宽度的四分之一；连接部分有矩形平板，矩形平板的宽度小于薄膜压电振动器的宽度；所述第一压电薄膜振动单元和第二压电薄膜振动单元的振动节点和连接部分的中心重合；所述左上部电极和右上部通过流经在连接部分中的上部电极部分的直流电流电性彼此连接，左下部电极和右下部电极也通过流经在连接部分中的下部电极部分的直流电流电性彼此连接；所述上部电极构成连接部分的前侧，从连接部分上向左上侧延伸有第一端子，下部电极构成连接部分的背面，从连接部分上向右下侧延伸有第二端子；所述第一压电薄膜振动单元和第二压电薄膜振动单元关于连接部分左右对称设置，且相互电性连接；所述支撑件设置在连接部分的中心，并连接到位于绝缘衬底上的压电薄膜振动器的振动节点，以支撑压电薄膜振动器的振动节点；所述支撑件的宽度小于薄膜压电振动器的宽度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏豪，丁小芙，张延水，李庆文，鲍娌娜，刘洋，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山东省电力公司烟台供电公司，
类型：新型
国别省市：北京;11