一种高功率体声波谐振器及制造方法技术

本发明专利技术涉及谐振器技术领域，尤其是一种高功率体声波谐振器及制造方法，其中一种高功率体声波谐振器，包括声波谐振器结构，所述声波谐振器结构包括：高热导率层状上电极、压电层、下电极、声反射层和衬底层；所述声反射层、下电极、压电层和高热导率层状上电极从下至上依次加工形成在所述衬底层上；所述高热导率层状上电极包括粘附层和导热金属层。采用本方案，通过双面散热的方式提升声波谐振器的散热性能，进而提高声波谐振器对高功率的承受能力。进而提高声波谐振器对高功率的承受能力。进而提高声波谐振器对高功率的承受能力。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率体声波谐振器及制造方法


[0001]本专利技术涉及谐振器
，特别涉及一种高功率体声波谐振器及制造方法。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的飞速发展，尤其是在5G通信技术大规模普及的背景下，小基站(small cell)的使用越来越多。小基站具有组网灵活、信号覆盖的范围广、功率小、带宽宽的优点。作为基站中的关键组成部分，射频滤波器的性能对基站的选频有很大的影响。
[0003]在体积小型化的小基站中，传统的介质腔体或金属腔体滤波器已经不再适用，而小体积的射频声学谐振器是一个极佳的替代选择。传统的射频声学谐振器包括声表面波(SAW)谐振器以及体声波(BAW)谐振器。其中，声表面波谐振器的功率承受能力在1W左右，薄膜体声波谐振器(FBAR)能够承受2W的功率，而具有布拉格反射层的体声波谐振器(SMR)的功率承受范围在2W至5W范围内。
[0004]如图1所示，图1为现有技术中，具有单层上电极的固态装配型体声波谐振器的截面图，该谐振器适用于高频高功率容量的RF滤波器等装置，该结构包括：上电极、压电层、下电极、声反射层以及衬底层，采用该种结构的声波谐振器温度性能普遍较差，而声波谐振器的温度性能越差，功率承受能力也就越差，导致现有声波谐振器的功率承受能力较差。而当前市场上很多小基站要求滤波器能够具有5W至10W的功率承受能力，因此如何进一步提高射频声学谐振器功率承受能力是SAW/FBAR滤波器设计的一个难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种高功率体声波谐振器及制造方法，通过双面散热的方式可以提升声波谐振器的散热性能，进而提高声波谐振器对高功率的承受能力。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的基础方案如下：
[0007]一种高功率体声波谐振器，包括声波谐振器结构；
[0008]所述声波谐振器结构包括：高热导率层状上电极、压电层、下电极、声反射层和衬底层；所述声反射层、下电极、压电层和高热导率层状上电极从下至上依次加工形成在所述衬底层上；
[0009]所述高热导率层状上电极包括粘附层和导热金属层。
[0010]本专利技术的原理及优点在于：通过设置高热导率层状金属上电极，包括粘附层和导热金属层，可以达到双面散热的效果(上述双面散热具体指压电层上下两面)。其原理在于，粘附层提升了金属电极与压电层之间的粘附性，当顶部电极为导热性较差的金属层时，上电极也能导热但是导热性很差，热量主要由底部反射层结构传导。而采用本申请中的粘附层和导热金属层后，提升了上电极导热率，实现了上下双面导热，提升了器件的散热性能以及功率耐受能力。采用本方案，可以通过双面散热的方式提升声波谐振器的散热性能，进而提高声波谐振器对高功率的承受能力。与单面散热SMR结构相比，本专利技术中采用双面散热的SMR结构在相同功率下具有更低的稳态温度，功率承受能力得到了提升。
[0011]进一步，所述声反射层包括低声阻抗层和高声阻抗层，所述低声阻抗层和高声阻抗层交替堆叠；
[0012]所述低声阻抗层的材料包括：二氧化硅或碳氧化硅；
[0013]所述高声阻抗层的材料包括：铂、钨、钼、氮化铝或氮化硅。
[0014]有益效果：采用交替堆叠的方式设置低声阻抗层和高声阻抗层，并采用相应的材料制成低声阻抗层和高声阻抗层。
[0015]进一步，所述低声阻抗层的声阻抗值低于相邻的高声阻抗层的声阻抗值。
[0016]有益效果：设置适宜的声阻抗值。
[0017]进一步，所述声反射层为布拉格声反射层。
[0018]有益效果：当声反射层中各层的厚度满足布拉格反射条件时，在谐振频率附近可实现对声波能量的反射且其反射效率可接近空气，从而将声能主要限制在压电层并提升器件的Q值。故本方案中，声反射层为布拉格声反射层，从而能够将声能主要限制在压电层并提升声波谐振器的Q值。
[0019]进一步，所述粘附层的材料包括：钛或铬；所述导热金属层的材料包括：银、铜、金、铝或钼。
[0020]有益效果：采用相应的材料制成粘附层和导热金属层，本方案中采用的导热金属层材料具有高导热率，提升了层状金属上电极的导热率。
[0021]一种高功率体声波谐振器制造方法，包括如下内容：
[0022]在衬底层的表面加工形成声反射层；
[0023]在声反射层的表面加工形成下电极；
[0024]在下电极的表面加工形成压电层；
[0025]在压电层的表面加工形成高热导率层状上电极；高热导率层状上电极包括粘附层和导热金属层。
[0026]有益效果：通过设置高热导率层状上电极，包括粘附层和导热金属层，可以达到双面散热的效果(上述双面散热具体指压电层上下两面)。其原理在于，粘附层提升了金属电极与压电层之间的粘附性，当顶部电极为导热性较差的金属层时，上电极也能导热但是导热性很差，热量主要由底部反射层结构传导。而采用本申请中的粘附层和导热金属层后，提升了上电极导热率，实现了上下双面导热，提升了器件的散热性能以及功率耐受能力。采用本方案，可以通过双面散热的方式提升声波谐振器的散热性能，进而提高声波谐振器对高功率的承受能力。与单面散热SMR结构相比，本专利技术中采用双面散热的SMR结构在相同功率下具有更低的稳态温度，功率承受能力得到了提升。
[0027]进一步，所述声反射层包括低声阻抗层和高声阻抗层，所述低声阻抗层和高声阻抗层交替堆叠。
[0028]有益效果：采用交替堆叠的方式设置低声阻抗层和高声阻抗层
[0029]进一步，所述声反射层的最外层均为低声阻抗层；
[0030]在低声阻抗层的表面加工形成下电极。
[0031]有益效果：将低声阻抗层作为声反射层的最外层，将高声阻抗层和其他低声阻抗层夹在中间层。
[0032]进一步，所述在衬底层的表面加工形成声反射层，采用磁控溅射、真空蒸镀和热氧
化中的一种加工方法。
[0033]有益效果：采用磁控溅射、真空蒸镀和热氧化中的一种加工方法在衬底层的表面加工形成声反射层。
[0034]进一步，所述粘附层的材料包括：钛或铬；所述导热金属层的材料包括：银、铜、金、铝或钼。
[0035]有益效果：采用相应的材料制成粘附层和导热金属层，本方案中采用的导热金属层材料具有高导热率，提升了层状金属上电极的导热率。
附图说明
[0036]图1为现有固态装配型体声波谐振器的结构示意图。
[0037]图2为本专利技术一种高功率体声波谐振器实施例的结构示意图。
[0038]图3为本专利技术一种高功率体声波谐振器实施例中在衬底层的表面加工形成声反射层的结构示意图。
[0039]图4为本专利技术一种高功率体声波谐振器实施例中在声反射层的表面加工形成下电极的结构示意图。
[0040]图5为本专利技术一种高功率体声波谐振器实施例中在下电极的表面加工形成压电层的结构示意图。
[0041]图6为本专利技术一种高功率体声波谐振器实施例中在压电层的表面加工形成高热导率层状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率体声波谐振器，包括声波谐振器结构，其特征在于：所述声波谐振器结构包括：高热导率层状上电极、压电层、下电极、声反射层和衬底层；所述声反射层、下电极、压电层和高热导率层状上电极从下至上依次加工形成在所述衬底层上；所述高热导率层状上电极包括粘附层和导热金属层。2.根据权利要求1所述的高功率体声波谐振器，其特征在于：所述声反射层包括低声阻抗层和高声阻抗层，所述低声阻抗层和高声阻抗层交替堆叠；所述低声阻抗层的材料包括：二氧化硅或碳氧化硅；所述高声阻抗层的材料包括：铂、钨、钼、氮化铝或氮化硅。3.根据权利要求2所述的高功率体声波谐振器，其特征在于：所述低声阻抗层的声阻抗值低于相邻的高声阻抗层的声阻抗值。4.根据权利要求1所述的高功率体声波谐振器，其特征在于：所述声反射层为布拉格声反射层。5.根据权利要求1所述的高功率体声波谐振器，其特征在于：所述粘附层的材料包括：钛或铬；所述导热金属层的材料包括：银、铜、金、铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟笑静，李孟辉，陈建军，曹亮，齐梦珂，程一民，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：