一种体声波谐振器、滤波器、双工器及多工器的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种体声波谐振器、滤波器、双工器以及多工器的设计方法，该方法包括：构建原始Mason模型，根据Mason模型提取出一能够精准映射压电材料的纵波声速和材料密度与并联谐振精确映射的新模型。并以新的模型确定设计用纵波声速参数和材料密度参数。该设计方法简化冗余参数，将无关参数舍去，针对相对固定的参数进行有限设置，并建立有限参数的映射对应模型，从而相较于现有技术模型能够更准确地确定材料参数，如纵波声速参数和材料密度参数。另一方面本发明专利技术还提供了一种掺杂体声波谐振器的设计方法，相较于现有掺杂设计方法，本掺杂设计方法能够更加稳定的得到目标频率的谐振器的设计参数，且设计周期大大减少，设计成本大大降低。成本大大降低。成本大大降低。

【技术实现步骤摘要】
一种体声波谐振器、滤波器、双工器及多工器的设计方法


[0001]本专利技术涉及体声波谐振器
，尤其涉及一种体声波谐振器、滤波器、双工器以及多工器的设计方法。

技术介绍

[0002]体声波滤波器的核心组成部件是体声波谐振器，而体声波滤波器还可构成双工器或多工器。其中，体声波谐振器包括叠层结构，该叠层结构从上至下依次为顶电极、压电层以及底电极。由于体声波谐振器具有体积小、插损小等特点，因此成为目前移动通信领域中应用最为广泛的滤波器之一。
[0003]体声波谐振器的设计过程中一般会经历一次以上的工程流片后才能最终确定设计参数，并以最终确定的设计参数设计产品，现有的设计流程是先采用Mason模型或者MBVD模型来进行设计，然后根据工程流片的实测结果来拟合调整Mason模型或MBVD模型参数，当模型值和实测值满足一定的误差范围内时，得到最终的产品设计参数。然而上述设计流程中，由于模型参数众多，调整参数时往往会无从下手，另外，模型建立的优劣以及参数值的确定直接影响设计的精确度，首次流片后的体声波滤波器其中心频率相较于设计值往往会存在几十到几百兆赫兹的频差，这是因为在体声波滤波器的设计过程中，涉及到体声波谐振器材料参数的使用，其中，体声波谐振器的材料参数指的是叠层结构中各层的纵波声速和材料密度。由于体声波谐振器材料参数的设计值往往是参考值，和流片后体声波谐振器材料参数的实际值之间存在偏差，因此也会导致流片所形成的体声波滤波器的中心频率与其设计值之间存在一定的偏差。而偏差的大小直接影响后期设计的难度和周期，甚至可能会需要多次流片验证。
[0004]基于此，本领域急需一种能够减少设计偏差，节约设计成本，缩短设计周期的体声波谐振器的设计方法。另外，随着掺杂工艺的流行，如何能在现有的非掺杂工艺基础上，设计出掺杂工艺流程也是本领域急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供了一种体声波谐振器、滤波器、双工器以及多工器的设计方法，该设计方法包括：
[0006]步骤S101，构建体声波谐振器的Mason模型；其中，所述体声波谐振器包括叠层结构，该叠层结构至少包括顶电极、压电层以及底电极；
[0007]步骤S102，分别调整Mason模型中的参数来查看谐振器频率的变化情况；
[0008]其中调整的参数包括但不限于谐振器各叠层结构厚度、静态电容C0、损耗电阻R
S
、R0、R
m
、纵波声速、材料密度等；
[0009]步骤S103，舍弃与谐振频率无关的参数，建立并联谐振频率与纵波声速、材料密度之间的对应关系，形成新等效模型；
[0010]新等效模型的声学等效部分与初始Mason模型完全相同，故而新模型中的材料参
数如：纵波声速和材料密度，完全可以应用用到初始Mason模型中去，且不影响模型的准确性。
[0011]步骤S104，以新等效模型进行设计，工程流片验证，在新等效模型中拟合修调纵波声速、材料密度参数；
[0012]步骤S105，将拟合修调后的纵波声速、材料密度带入初始Mason模型，根据步骤S104中工程流片后实测的谐振器参数来拟合修调其他设计参数；
[0013]步骤S106，拟合修调后，得到最终体声波谐振器的设计参数，利用该参数进行谐振器、滤波器、双工器或多工器的设计。
[0014]根据本专利技术的一方面，所述Mason模型包括声学等效模型和电学等效电路；
[0015]所述声学等效模型至少包括级联的顶电极等效电路、压电层等效电路以及底电极等效电路；
[0016]所述电学等效电路包括静态电容、损耗电阻以及电学端口；
[0017]所述声学等效模型和所述电学等效电路通过浮空地和理想变压器进行耦合。
[0018]根据本专利技术的又一方面，其中步骤S201中调整的参数包括：谐振器各叠层结构厚度、静态电容C0、损耗电阻R
S
、R0、R
m
、纵波声速、材料密度。
[0019]根据本专利技术的又一方面，所述步骤S105中其他设计参数包括：静态电容C0、损耗电阻R
S
、R0、R
m
、有效机电耦合系数kt2。
[0020]根据本专利技术的又一方面，上述压电层为非掺杂压电层。
[0021]在上述设计步骤的基础上，本专利技术还提供了一种掺杂谐振器、滤波器、双工器以及多工器的设计方法，包括：
[0022]步骤S201，从先前的工程流片晶圆中筛选出满足设计频率要求的谐振器，提取该谐振器在流片过程中的实测数据；
[0023]步骤S202，计算掺杂后的纵波声速和材料密度值，带入初始Mason模型中得到理论频率偏移量；
[0024]步骤S203，对叠层厚度进行调整，使其频率偏移量等于上述步骤中的理论频率偏移量，且偏移方向相反，从而得出掺杂谐振器的叠层厚度；
[0025]步骤S204，将步骤S203中得到的参数带入初始Mason模型进行掺杂体声波谐振器、滤波器或双工器的设置，掺杂工程流片，并根据掺杂工程流片后的掺杂谐振器的实测参数拟合修调掺杂设计参数，
[0026]步骤S205，得到最终掺杂的体声波谐振器的掺杂设计参数，以此掺杂设计参数设计掺杂体声波谐振器、滤波器、双工器或多工器。
[0027]根据本专利技术的一方面，计算掺杂后的纵波声速和材料密度值为：用材料的原子质量比代替材料密度比来计算出掺杂材料与非掺杂材料的纵波声速关系以及材料密度关系。
[0028]根据本专利技术的又一方面，步骤S204中拟合修调的掺杂设计参数包括：谐振器各叠层结构厚度、静态电容C0、损耗电阻R
S
、R0、R
m
。
[0029]根据本专利技术的又一方面，所述步骤S205中的掺杂设计参数包括：纵波声速、材料密度、静态电容C0、损耗电阻R
S
、R0、R
m
、有效机电耦合系数kt2。
[0030]本专利技术所提供的体声波谐振器的设置方法首先构建体声波谐振器的Mason模型，然后根据Mason提取出与并联谐振频率相关的两个参数纵波声速、材料密度，并基于此重新
建立一能够将纵波谐振状态下的压电材料的纵波声速和材料密度与电特性中的并联谐振精确映射的新模型。并以新的模型确定设计用纵波声速参数和材料密度参数。然后将确定好的纵波声速参数和材料密度参数带入原始Mason模型进行电路设计，再根据工程流片谐振器实测数据进行参数的拟合修调以得到最终设计参数。本专利技术简化冗余参数，将无关参数舍去，针对相对固定的参数进行有限设置，并建立有限参数的映射对应模型，从而相较于现有技术模型能够更准确地确定材料参数，如纵波声速参数和材料密度参数。
[0031]上述设计为非掺杂的设计方式，在此基础之上，还可进行掺杂谐振器的设计。利用原先非掺杂工程流片的样品，挑选出合适频段的谐振器，以实测参数如叠层厚度为基准进行设计，假设掺杂后叠层厚度不变，采用公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设计方法，其中，该设计方法包括：步骤S101，构建体声波谐振器的Mason模型；其中，所述体声波谐振器包括叠层结构，该叠层结构至少包括顶电极、压电层以及底电极；步骤S102，分别调整Mason模型中的参数来查看谐振器频率的变化情况；步骤S103，舍弃与谐振频率无关的参数，建立并联谐振频率与纵波声速、材料密度之间的对应关系，形成新等效模型；步骤S104，工程流片验证，在新等效模型中拟合修调纵波声速、材料密度参数；步骤S105，将拟合修调后的纵波声速、材料密度带入初始Mason模型，根据步骤S104中工程流片后实测的谐振器参数来拟合修调其他设计参数；步骤S106，拟合修调后，得到最终体声波谐振器的设计参数，利用该参数进行谐振器、滤波器、双工器或多工器的设计。2.根据权利要求1所述的方法，其中：所述Mason模型包括声学等效模型和电学等效电路；所述声学等效模型至少包括级联的顶电极等效电路、压电层等效电路以及底电极等效电路；所述电学等效电路包括静态电容、损耗电阻以及电学端口；所述声学等效模型和所述电学等效电路通过浮空地和理想变压器进行耦合。3.根据权利要求1所述的方法，其中，其中步骤S201中调整的参数包括：谐振器各叠层结构厚度、静态电容C0、损耗电阻R
S
、R0、R
m
、纵波声速、材料密度。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤S105中其他设计参数包括：静态电容C0、损耗电阻R
S
、R0、R
m
、有效机电耦合系数kt2。5.根据权利要求1所述的方法，其中，并联谐振频率为：其中，n＝0、1、2、3
……
，d

【专利技术属性】
技术研发人员：赖志国，杨清华，
申请(专利权)人：苏州汉天下电子有限公司，
类型：发明
国别省市：