CN112398457A - 声表面波滤波器及其制造方法 - Google Patents

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许欣
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Abstract

本发明提供一种声表面波滤波器及其制造方法。声表面波滤波器包括压电晶圆衬底层以及设置在所述压电晶圆衬底层上的金属电极层,在所述声表面波滤波器的金属电极层中设置有作为匹配元器件的匹配电感,所述匹配电感与设置在所述声表面波滤波器的金属电极层中的谐振器单元臂并联或串联连接。

Description

声表面波滤波器及其制造方法
技术领域
本发明涉及声表面波滤波器及其制造方法。
背景技术
声表面波滤波器具有工作频率高、通频带宽、选频特性好、体积小和重量轻等特点,并且可采用与集成电路相同的生产工艺,制造简单,成本低,频率特性的一致性好,广泛应用于各种电子设备中。因此,声表面波滤波器用于手机,尤其是用于手机射频前端的情况越来越多。
对于手机通信用的滤波器,其性能往往通过添加匹配后才能达到更佳的性能,现有的做法是在器件的外电路中添加匹配元器件,比如电感、电容,从而达到匹配的效果。
相比于外匹配,嵌入式的内匹配具有更好的灵活性,一定程度上改善了对于滤波器在手机射频前端的使用中所带来的约束与不便。
例如,专利文献1中提出了一种线圈内置陶瓷基板,其具有形成有复绕组线圈图案的多个陶瓷层,并在多个陶瓷层中的至少一层形成有复绕组线圈图案、以及不与复绕组线圈图案电连接的虚设图案。这样的结构采用线圈匹配的方式来替代外匹配,使得器件的使用更加便捷。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:CN210519104U
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而,专利文献1所公开的嵌入匹配的基板结构(线圈内置陶瓷基板)其本质还是在芯片(滤波器)的整体外实现器件级的匹配,即、还是在芯片(滤波器)封装外进行器件级的匹配,并未真正实现芯片级别的器件匹配。
本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于提供一种在封装内部设有匹配电感的声表面波滤波器及其制造方法。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的一个实施方式所涉及的声表面波滤波器包括压电晶圆衬底层以及设置在所述压电晶圆衬底层上的金属电极层,优选为,在所述声表面波滤波器的金属电极层中设置有作为匹配元器件的匹配电感,所述匹配电感与设置在所述声表面波滤波器的金属电极层中的谐振器单元臂并联或串联连接。
本发明所涉及的声表面波滤波器的第二方式在第一方式中,优选为,所述匹配电感是平面绕线电感。
本发明所涉及的声表面波滤波器的第三方式在第二方式中,优选为,所述匹配电感为矩形结构、圆形结构、六边形结构和八边形结构中的任一种。
本发明所涉及的声表面波滤波器的第四方式在第二方式中,优选为,所述匹配电感的线条宽度、间隙、匝数可调。
本发明所涉及的声表面波滤波器的第五方式在第一方式中,优选为,所述匹配电感的材料与所述声表面波滤波器的金属电极层的材料相一致。
本发明所涉及的声表面波滤波器的第六方式在第五方式中,优选为,所述匹配电感的材料为铝、铜、金、铝铜合金、铂、钼、铝钛合金。
本发明所涉及的声表面波滤波器的第七方式在第五方式中,优选为,所述匹配电感的膜厚与所述声表面波滤波器的金属电极层的膜厚相一致。
本发明的一个实施方式所涉及的声表面波滤波器的制造方法中,所述声表面波滤波器包括压电晶圆衬底层以及设置在所述压电晶圆衬底层上的金属电极层,优选为,在所述声表面波滤波器的金属电极层中设置作为匹配元器件的匹配电感,形成为使所述匹配电感与设置在所述声表面波滤波器的金属电极层中的谐振器单元臂并联或串联连接。
本发明所涉及的声表面波滤波器的制造方法的第二方式在第一方式中,优选为,所述匹配电感的线条宽度、间隙、匝数可调。
发明效果
根据本发明的实施方式,通过在声表面波滤波器的封装内部直接设置匹配电感,从而能实现芯片级别的元器件匹配,相对于外匹配和封装外的器件级匹配,具有更好的灵活性,在实际使用中约束更少、更为方便。
此外,通过在声表面波滤波器的封装内部直接设置匹配电感来完成滤波器的设计,从而能使设计更为灵活,提高了设计的自由度。
另外,通过调节匹配电感的数值,从而能提高谐振器的性能(例如增加带宽、提高带外抑制能力等)。
附图说明
图1是示出匹配电感的形状的示意图。
图2是示出匹配电感的其它形状的示意图。
图3是设有匹配电感的声表面波滤波器的示意俯视图。
图4是设有匹配电感的声表面波滤波器的示意立体图
图5是单端对谐振器等效电路的示意图。
图6(A)是单端对谐振器等效电路与匹配电感后串联连接的电路图。
图6(B)是串联了匹配电感后的性能影响示意图。
图7(A)是单端对谐振器等效电路与匹配电感后并联连接的电路图。
图7(B)是并联了匹配电感后的性能影响示意图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是示出匹配电感的形状的示意图。图2是示出匹配电感的其它形状的示意图。
如图1所示,本发明的实施方式所涉及的匹配电感为平面电感结构,属于平面绕线电感。
关于其形状,可以如图1、图2所示那样为矩形或圆形,此外,也可以是附图中并未举例示出的八边形、六边形等其它形状,可以应用现有技术中已知的各种平面电感的形状和结构。
关于电感结构参数,可以对平面电感的线条宽度、间隙、匝数等进行调节。通过将平面电感的线条宽度、间隙、匝数等作为变量来调节,从而能根据声表面波滤波器的性能要求来设计具有不同的结构(参数)的平面电感,以满足各种需求。
图3是设有匹配电感的声表面波滤波器的示意俯视图。图4是设有匹配电感的声表面波滤波器的示意立体图。
根据图3可知,在声表面波滤波器中设有匹配电感103以及其它各种元器件。
为了简化说明,如图4所示,关于各种元器件,仅示出了匹配电感103,而省去了其它各种元器件。
本发明的实施方式所涉及的声表面波滤波器包括压电晶圆衬底层102、金属电极层101以及未图示的封装。具体而言,金属电极层101设置在压电晶圆衬底层102上方。未图示的封装将设计完成的滤波器(芯片)封装在内,并作为一个整体来与各种外部电路、器件进行电连接。
晶圆衬底层102一般为单晶硅或多晶硅所制成的薄片,在其上设置由铝、铜、金、铝铜合金、铂、钼、铝钛合金等金属所构成的金属膜,以形成金属电极层101。
对金属电极层101进行加工,以形成平面电感103。
平面电感103的材料与金属电极层101的材料相同,通常为铝,也可以是铜、金、铝铜合金、铂、钼、铝钛合金等。
平面电感103的膜厚与金属电极层101的膜厚相一致。
图4中,示出了平面电感103为矩形的示例,但也可以如图2所示那样为圆形。或者,也可以为未图示的八边形、六边形等其它形状。
此外,对金属电极层101进行加工,以得到其它各种图案,从而形成声表面波滤波器所需的其它元器件(例如谐振器等)。图4中,省略了其它元器件的图示,
接下来,参照图5-图7,对本发明的实施方式所涉及的平面电感的作用进行说明。
本发明的实施方式所涉及的声表面波滤波器中每一个谐振器单元臂可以等效为一个谐振电路。如图5所示,可以等效为一个单端对谐振器等效电路。
通过将平面电感103与单端对谐振器等效电路串联或并联连接,从而可以对声表面波谐振器自身的极限值进行调整,进而得到想要的性能。
在串联连接的情况下,如图6(A)所示,单端对谐振器等效电路与平面电感103串联连接。其中,设平面电感的电感值为3nH。
图6(B)中,细实线表示谐振单元原有的谐振峰的位置,粗实线表示在谐振器单元臂上串联有平面电感后的谐振峰的位置。
在平面电感为3nH的情况下,可以使谐振单元原有谐振峰的位置明显改变,从而能增加带宽。
在并联连接的情况下,如图7(A)所示,单端对谐振器等效电路与平面电感103并联连接。其中,设平面电感的电感值为10nH。
图7(B)中,细实线表示谐振单元原有的反谐振峰的位置,粗实线表示在谐振器单元臂上并联有平面电感后的反谐振峰的位置。
在平面电感为10nH的情况下,可以使谐振单元原有反谐振峰的位置明显改变,从而能增加带宽,同时也提高了谐振器的带外抑制能力。
由此,根据本发明的实施方式,通过在声表面波滤波器的封装内部直接设置匹配电感,从而能实现芯片级别的元器件匹配,相对于外匹配和封装外的器件级匹配,具有更好的灵活性,在实际使用中约束更少、更为方便。
此外,通过在声表面波滤波器的封装内部直接设置匹配电感来完成滤波器的设计,从而能使设计更为灵活,提高了设计的自由度。
另外,通过调节匹配电感的数值,从而能提高谐振器的性能(例如增加带宽、提高带外抑制能力等)。
此外,关于本发明的实施方式所涉及的声表面波滤波器的制造方法,首先,制造由单晶硅或多晶硅所制成的薄片,以得到压电晶圆衬底层102。
然后,在压电晶圆衬底层102上设置由铝、铜、金、铝铜合金、铂、钼、铝钛合金等金属所构成的金属膜,以形成金属电极层101。
接着,制造通过光刻、镀膜等方法,对金属电极层101进行加工,从而形成特定形状的平面电感103以及其它各种元器件。
本发明进行了详细的说明,但上述说明仅是所有方面中的示例,本发明并不局限于此。未举例示出的无数变形例可解释为是在不脱离本发明的范围内可设想到的。
工业上的实用性
本发明所涉及的声表面滤波器可作为滤波器应用在手机射频前端等。
标号说明
101 金属电极层,
102 压电晶圆衬底层,
103 平面电感。

Claims (9)

1.一种声表面波滤波器,包括压电晶圆衬底层以及设置在所述压电晶圆衬底层上的金属电极层,其特征在于,
在所述声表面波滤波器的金属电极层中设置有作为匹配元器件的匹配电感,
所述匹配电感与设置在所述声表面波滤波器的金属电极层中的谐振器单元臂并联或串联连接。
2.如权利要求1所述的声表面波滤波器,其特征在于,
所述匹配电感是平面绕线电感。
3.如权利要求2所述的声表面波滤波器,其特征在于,
所述匹配电感为矩形结构、圆形结构、六边形结构和八边形结构中的任一种。
4.如权利要求2所述的声表面波滤波器,其特征在于,
所述匹配电感的线条宽度、间隙、匝数可调。
5.如权利要求1所述的声表面波滤波器,其特征在于,
所述匹配电感的材料与所述声表面波滤波器的金属电极层的材料相一致。
6.如权利要求5所述的声表面波滤波器,其特征在于,
所述匹配电感的材料为铝、铜、金、铝铜合金、铂、钼、铝钛合金。
7.如权利要求5所述的声表面波滤波器,其特征在于,
所述匹配电感的膜厚与所述声表面波滤波器的金属电极层的膜厚相一致。
8.一种声表面波滤波器的制造方法,该声表面波滤波器包括压电晶圆衬底层以及设置在所述压电晶圆衬底层上的金属电极层,其特征在于,
在所述声表面波滤波器的金属电极层中设置作为匹配元器件的匹配电感,
形成为使所述匹配电感与设置在所述声表面波滤波器的金属电极层中的谐振器单元臂并联或串联连接。
9.如权利要求8所述的声表面波滤波器的制造方法,其特征在于,
所述匹配电感的线条宽度、间隙、匝数可调。
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