一种提高声表滤波器Q值的结构与制造方法技术

本发明专利技术涉及一种提高声表滤波器Q值的结构与制造方法，属于电子技术领域。该结构包括压电材料衬底基板和金属换能器电极，金属换能器电极设置在压电材料衬底基板上，金属换能器电极包括间断型金属粘附层、金属填充层和金属覆盖层，间断型金属粘附层设置在压电材料衬底基板上，金属填充层填充设置在间断型金属粘附层的间隙中，金属覆盖层设置在间断型金属粘附层和金属填充层上，间断型金属粘附层、金属填充层和金属覆盖层形成叠层结构。本发明专利技术提高声表滤波器Q值的结构可采用光刻、金属生长、剥离和化学机械抛光方法进行制备，既保证滤波器制造稳定性并能通过结构设计提高声表滤波器的Q值，适用于高稳定性、高Q值的声表滤波器设计与制造。

【技术实现步骤摘要】
一种提高声表滤波器Q值的结构与制造方法
本专利技术涉及一种提高声表滤波器Q值的结构与制造方法，属于电子

技术介绍
随着5G通讯时代的到来，通信频段不断增多，滤波器作为通信硬件设备中射频模块前端的重要器件，其体积、性能越来越被大家所重视。声表滤波器凭借其小型化和高性能的特点在手机等小型化移动通讯设备中发挥着巨大的作用，是滤波器产品中当之无愧的主力军。声表滤波器是一种在压电晶体表面生长换能器电极所制成的一种射频器件。以往其换能电极都是利用单层铝作为电极进行设计制造，具有价格成本低和金属薄膜生长简单的特点。但是，单层的铝薄膜在单晶压电晶体的表面粘附性不强，很难长时间稳定存在，往往在一定的应力下其电极结构会产生大面积的脱离原位甚至损坏，对于器件的可靠性和使用寿命来说是一种威胁。所以如何提高器件电极的粘附性是一个很需要解决的问题。通过增加一层金属粘附层的方法来增加器件电极的粘附性是一种很好的解决办法，但是粘附层金属在电阻率上略低，随着滤波器工作频率的提高，趋肤效应不断加重，粘附层的低电阻率将在很大程度上影响电磁信号的传播，在传播过程中产生无效的能量消耗，进而对声表滤波器的Q值进行影响，使得整个通信系统的通信效率降低。对于声表滤波器的性能而言，Q值作为一个重要的滤波器参数直接影响着滤波器的选择特性和插入损耗等特性，Q值好坏影响着滤波器能否被成功设计出来，是设计过程中非常需要关注的参数。如何提高声表滤波器的Q值是声表滤波器研究中的一个重要问题。
技术实现思路
针对现有提高声表滤波器Q值的结构存在的技术问题，本专利技术提供一种提高声表滤波器Q值的结构及其制作方法，即在压电材料衬底基板上进行间断交错型叠层换能器电极的制造，本专利技术提高声表滤波器Q值的结构采用光刻、金属生长、剥离和化学机械抛光方法进行制备，既保证滤波器制造稳定性并能通过结构设计提高声表滤波器的Q值，适用于高稳定性、高Q值的声表滤波器设计与制造。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是：一种提高声表滤波器Q值的结构，包括压电材料衬底基板和金属换能器电极，金属换能器电极设置在压电材料衬底基板上，金属换能器电极包括间断型金属粘附层、金属填充层和金属覆盖层，间断型金属粘附层设置在压电材料衬底基板上，金属填充层填充设置在间断型金属粘附层的间隙中，金属覆盖层设置在间断型金属粘附层和金属填充层上，间断型金属粘附层、金属填充层和金属覆盖层形成叠层结构。所述间断型金属粘附层由均匀分布的互不相接的金属块组成，形成间断型结构。进一步的，所述间断型金属粘附层的厚度为20～200nm，金属覆盖层的厚度为1～15um，间断型金属粘附层的上平面总面积与金属覆盖层的下底面面积的比为N:1，其中0.1≤N<1。所述金属填充层和金属覆盖层为一体结构。所述间断型金属粘附层的金属为钛、铬、镍的一种或两种以上金属合金，金属填充层和金属覆盖层的金属为金、银、铜、铝的一种或两种以上金属合金。所述提高声表滤波器Q值的结构的制造方法，具体步骤如下：(1)对压电单晶衬底基板进行清洗备用；(2)在步骤(1)压电单晶衬底基板上均匀涂覆光刻胶，利用光刻机和间断型粘附层金属相适应的掩膜版，在压电单晶衬底基板上进行掩膜版光刻，再利用光刻机在压电单晶衬底基板上进行无掩膜版光刻，显影形成间断型金属粘附层的间断型条纹图案，再在压电单晶衬底基板的间断型条纹图案上定位生长粘附层金属薄膜，剥离即得间断型金属粘附层结构；(3)在步骤(2)生长有间断型金属粘附层结构的压电单晶衬底基板上均匀涂覆光刻胶，利用光刻机和金属填充层相适应的掩膜版，在压电单晶衬底基板上进行掩膜版套刻，再利用光刻机在压电单晶衬底基板上进行无掩膜版光刻，显影形成金属填充层的间断型条纹图案，再在压电单晶衬底基板的间断型条纹图案上定位生长金属填充层薄膜，剥离即得金属填充层结构；其中金属填充层的间断型条纹图案与步骤(2)间断型粘附层金属的间断型条纹图案交错；(4)在步骤(3)金属填充层顶端继续生长金属薄膜并使其覆盖间断型金属粘附层得到金属覆盖层；(5)对步骤(4)金属覆盖层上表面进行化学机械抛光以达到金属电极表面平整度，得到提高声表滤波器Q值的结构。进一步，所述步骤(2)光刻胶为AZ5214型光刻胶。进一步，所述粘附层金属薄膜、金属填充层薄膜和金属覆盖层生长方式为蒸发、溅射或化学镀。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术在压电材料衬底基板上采用光刻、金属生长、剥离和化学机械抛光方法进行间断交错型叠层换能器电极的制造，既保证滤波器制造稳定性并能通过结构设计提高声表滤波器的Q值，适用于高稳定性、高Q值的声表滤波器设计与制造；(2)本专利技术既保证了声表滤波器换能电极的粘附性与稳定性，又减少了粘附层引入而带来的高损耗，减少了无用功率的损耗，提高了滤波器器件的Q值，对于提高滤波器的带内性能具有很大的帮助。(3)本专利技术结构简单，加工工艺操作简洁，适合大批量应用和生产，为高Q值声表滤波器的设计与制造提供了简便的方法。(4)本专利技术设计灵活性强，可根据所需指标灵活运用，具有很强的技术应用性，也可以应用于其他具有粘附层的高Q值设计的器件中，具有很好的技术可移植性。附图说明图1为提高声表滤波器Q值的结构示意图；图2为声表滤波器结构中换能器金属电极的结构示意图；图3为实施例1采用该结构声表滤波器进行提高Q值后的声表滤波器S参数的变化；图中：1-压电材料衬底、2-叠层换能器金属电极、3-间断型金属粘附层、4-金属覆盖层。具体实施方式：下面结合具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1：本实施例为990MHz中心频率的声表滤波器，在100um钽酸锂单晶衬底上进行换能电极的制造，构成多个谐振器串并联的电路；一种提高声表滤波器Q值的结构(见图1)，包括压电材料衬底基板(100um钽酸锂单晶衬底)和金属换能器电极，金属换能器电极设置在压电材料衬底基板(100um钽酸锂单晶衬底)上，金属换能器电极包括间断型金属Ni粘附层、金属Au填充层和金属Au覆盖层，间断型金属Ni粘附层设置在压电材料衬底基板(100um钽酸锂单晶衬底)上，金属Au填充层填充设置在间断型金属Ni粘附层的间隙中，金属Au覆盖层设置在间断型金属Ni粘附层和金属Au填充层上，间断型金属Ni粘附层、金属Au填充层和金属Au覆盖层形成叠层结构；间断型金属Ni粘附层由均匀分布的互不相接的5块金属Ni块组成，形成间断型结构；间断型金属Ni粘附层的厚度为200nm，金属Au覆盖层的厚度为1um，间断型金属Ni粘附层的上平面总面积与金属Au覆盖层的下底面面积的比为0.5:1；金属Au填充层和金属Au覆盖层为一体结构；本实例以全部换能电极的1/3、1/2和1的比例制造一系列新型结构电极；提高声表滤波器Q值的结构的制作方法，具体步骤如下：(1)对压电单晶衬底基板进行清洗备用：将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高声表滤波器Q值的结构，其特征在于：包括压电材料衬底基板和金属换能器电极，金属换能器电极设置在压电材料衬底基板上，金属换能器电极包括间断型金属粘附层、金属填充层和金属覆盖层，间断型金属粘附层设置在压电材料衬底基板上，金属填充层填充设置在间断型金属粘附层的间隙中，金属覆盖层设置在间断型金属粘附层和金属填充层上，间断型金属粘附层、金属填充层和金属覆盖层形成叠层结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高声表滤波器Q值的结构，其特征在于：包括压电材料衬底基板和金属换能器电极，金属换能器电极设置在压电材料衬底基板上，金属换能器电极包括间断型金属粘附层、金属填充层和金属覆盖层，间断型金属粘附层设置在压电材料衬底基板上，金属填充层填充设置在间断型金属粘附层的间隙中，金属覆盖层设置在间断型金属粘附层和金属填充层上，间断型金属粘附层、金属填充层和金属覆盖层形成叠层结构。


2.根据权利要求1所述提高声表滤波器Q值的结构，其特征在于：间断型金属粘附层由均匀分布的互不相接的金属块组成，形成间断型结构。


3.根据权利要求2所述提高声表滤波器Q值的结构，其特征在于：间断型金属粘附层的厚度为20～200nm，金属覆盖层的厚度为1～15um，间断型金属粘附层的上平面总面积与金属覆盖层的下底面面积的比为N:1，其中0.1≤N<1。


4.根据权利要求1所述提高声表滤波器Q值的结构，其特征在于：金属填充层和金属覆盖层为一体结构。


5.根据权利要求1所述提高声表滤波器Q值的结构，其特征在于：间断型金属粘附层的金属为钛、铬、镍的一种或两种以上金属合金，金属填充层和金属覆盖层的金属为金、银、铜、铝的一种或两种以上金属合金。


6.权利要求1所述提高声表滤波器Q值的结构的制造方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)对压电单晶衬底基板进行清洗备...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓东，岳晓斌，李小珍，邢孟江，
申请(专利权)人：宁波芯纳川科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33