CN209545541U - 一种功率改善的谐振器及其滤波器和射频通讯模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种功率改善的谐振器及其滤波器和射频通讯模块，谐振器包括从上到下依次连接的顶电极、压电层、底电极和衬底，其中底电极与衬底之间设有空气腔，空气腔中设有至少1个分布反射器；分布反射器由导热的高低声阻抗材料交替叠加而成，分布反射器的顶部与底电极连接，分布反射器的底部与衬底连接。本实用新型通过在空气隙型或背腔型FBAR的空气腔或背腔区域增加分布反射器将热量通过热传导的方式释放到衬底中，从而达到快速散热的目的，而且分布反射器具有很好的声反射特性，可以通过改变分布反射器的大小能够降低分布反射器对谐振器性能的影响。
Description
技术领域
本实用新型属于谐振器结构领域，具体涉及一种功率改善的谐振器及其滤波器和射频通讯模块。
背景技术
FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)由于其体积小、半导体工艺兼容性、高Q值等优点，由FBAR构成的体声波滤波器被广泛应用于移动通信领域中。随着移动通信的发展，通信的频率越来越高，为了克服远距离信号传输的衰减，需要提高发射信号的功率，需要能够承受更高功率的器件完成信号的远距离传输。
由于空气隙型FBAR构成的滤波器在工作时会产生大量的热，过热会导致器件失效，而空气隙型FBAR构成的滤波器散热性能比较差，大量的热量需要通过辐射的方式释放，热量释放的效率很低。一旦器件长时间在高功率条件下工作，就有可能导致器件由于过热而烧毁。因此，需要寻找一种能够高效散热的方法来解决空气隙型FBAR的散热问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种功率改善的谐振器及其滤波器和射频通讯模块，能够提高器件性能，同时提高散热效率。
本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种功率改善的谐振器，包括从上到下依次连接的顶电极、压电层、底电极和衬底，其中底电极与衬底之间设有空气腔，其特征在于：所述的空气腔中设有至少1个分布反射器；分布反射器由导热的高低声阻抗材料交替叠加而成，分布反射器的顶部与底电极连接，分布反射器的底部与衬底连接。
按上述设备，所述的分布反射器为2个以上，设置在有源区和/或无源区。
按上述设备，其中至少1个分布反射器的部分位于有源区，另一部分位于无源区。
按上述设备，所述的分布反射器设置在有源区，且分布反射器的宽度小于或等于有源区的横截面宽度。
按上述设备，所述的高低声阻抗材料中至少有一种是非导电材料。
一种功率改善的谐振器，包括从上到下依次连接的顶电极、压电层、底电极和衬底，其中衬底中设有与底电极相通的背腔，其特征在于：所述的背腔中设有至少1个分布反射器；分布反射器由导热的高低声阻抗材料交替叠加而成，分布反射器的顶部与底电极连接，分布反射器的底部设有导热材料制成的支撑件。
一种功率改善的谐振器，包括从上到下依次连接的顶电极、压电层、底电极和衬底，其中衬底中设有与底电极隔离的背腔，其特征在于：所述的背腔中设有至少1个分布反射器；分布反射器由导热的高低声阻抗材料交替叠加而成，分布反射器的顶部与底电极连接，分布反射器的底部设有导热材料制成的支撑件。
按上述设备，所述的底电极与背腔之间的衬底厚度为100-300μm。
一种滤波器，其特征在于：它包括所述的谐振器。
按上述滤波器，本滤波器为梯型或网格型。
一种射频通讯模块，包括所述的滤波器。
本实用新型的有益效果为：通过在空气隙型或背腔型FBAR的空气腔或背腔区域增加分布反射器(Distribute Reflector)，使谐振器在工作的时候，可以通过分布反射器将热量通过热传导的方式释放到衬底中，从而达到快速散热的目的，而且分布反射器具有很好的声反射特性，可以通过改变分布反射器的大小能够降低分布反射器对谐振器性能的影响。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的截面结构示意图。
图2为本实用新型实施例二的截面结构示意图。
图3为本实用新型实施例三的截面结构示意图。
图4为本实用新型实施例四的截面结构示意图。
图5为本实用新型实施例五的截面结构示意图。
图6为本实用新型实施例六的截面结构示意图。
图7为本实用新型实施例七的截面结构示意图。
图8为本实用新型实施例八的截面结构示意图。
图9为史密斯圆图比较图。
图10为梯型滤波器结构示意图。
图11为网格型滤波器结构示意图。
图中：1-顶电极，2-压电层，3-底电极，4-空气腔，5-衬底，6-分布反射器，7-有源区， 8-支撑件，9-背腔。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本实用新型做进一步说明。
实施例一：
如图1所示，本实施例所提供的气隙型谐振器，包括从上到下依次连接的顶电极1、压电层2、底电极3和衬底5，其中衬底5的顶面为平面，底电极3与衬底5之间设有空气腔4，所述的空气腔中设有1个分布反射器6，设置在有源区7中，且分布反射器6的宽度小于或等于有源区7的横截面宽度；分布反射器6由导热的高低声阻抗材料交替叠加而成，分布反射器6的顶部与底电极3连接，分布反射器6的底部与衬底5连接。由于分布反射器6是由高低声阻抗材料同时又具有良好导热性能的材料组成，一方面能够实现快速热传导，另一方面具有非常好的声反射特性，声能不会通过分布反射器6泄露到衬底中，也就不会对谐振器的Q值造成影响。
本实施例中，高低声阻抗材料中至少有一种是非导电材料，高低声阻抗材料可以是但不限于：W、SiO2、AlN、Mo等等。
如图9所示，虚线为本实施例提出结构的电响应，实线为没有分布反射器6的电响应。从虚线圈的位置可以发现，本实施例提出的结构性能明显优于没有分布反射器6的结构。在谐振频率fs以上的区域，虚线圈出的部分，本实施例结构的Smith圆图明显大于没有分布反射器6结构的Smith圆图，说明本实施例结构的电响应更优。
由本实施例提供的滤波器，可以是如图10所示的梯型滤波器，也可以是如图11所示的网格型滤波器，或者其他类型的滤波器。滤波器在工作的时候，可以通过分布反射器6将热量通过热传导的方式释放到衬底中，从而达到快速散热的目的。而且分布反射器6具有很好的声反射特性，可以通过改变分布反射器6的大小来降低分布反射器6对滤波器性能的影响，从而能够提高构成的滤波器功率容量。
除滤波器外，本谐振器还能够制成多工器、射频通讯模块和通讯设备等。
有源区是硅片上做有源器件的区域。
实施例二：
如图2所示，本实施例的结构与原理与实施例一近似，其不同之处在于：所述的空气腔 4中设有3个分布反射器6，其中一个设置在有源区7中，另外两个分别有一部分位于有源区 7中，一部分位于非有源区7。
实施例三：
如图3所示，本实施例的结构与原理与实施例一相同，其不同之处在于：所述的衬底中设有凹陷，构成所述的空气腔4，所述的底电极3底面为平面。
实施例四：
如图4所示，本实施例的结构与原理与实施例二相同，其不同之处在于：所述的衬底中设有凹陷，构成所述的空气腔4，所述的底电极3底面为平面。
实施例五：
如图5所示，本实施例的结构与原理与实施例三近似，其不同之处在于：所述的空气腔 4中设有2个分布反射器6，均设置在非有源区。
实施例六：
如图6所示，本实施例提供的背腔型谐振器，包括从上到下依次连接的顶电极1、压电层2、底电极3和衬底5，其中衬底5中设有与底电极3相通的背腔9，所述的背腔9中设有至少1个分布反射器6，分布反射器6并未全部覆盖背腔9；分布反射器6由导热的高低声阻抗材料交替叠加而成，分布反射器6的顶部与底电极3连接，分布反射器6的底部设有导热材料制成的支撑件8。由于分布反射器6是由高低声阻抗材料同时又具有良好导热性能的材料组成，一方面能够实现快速热传导，另一方面具有非常好的声反射特性，声能不会通过分布反射器6泄露到衬底中，也就不会对谐振器的Q值造成影响。
高低声阻抗材料中至少有一种是非导电材料，高低声阻抗材料可以是但不限于：W、SiO2、 AlN、Mo等等。支撑件8是导热性能较好的材料，比如硅或是金属材料等。
实施例七：
如图7所示，本实施例的原理及结构与实施例六近似，其不同之处在于：分布反射器6 为3个，每个分布反射器6下方均设有导热材料制成的支撑件8。本实施例中1个分布反射器设置在有源区，另外2个分布反射器设置在无源区。分布反射器6在的位置不受限制，它可以在只在有源区、只在无源区、有源区和无源区均有、跨有源区和无源区，均可。
实施例八：
如图8所示，本实施例的原理及结构与实施例六近似，其不同之处在于：所述的背腔9 设置在衬底5中，衬底5并没有被掏空，而是留有一定的厚度，分布反射器6与底电极3之间的衬底厚度为100-300μm。
本实用新型利用热传导的方式，同时又不影响FBAR的性能，将FBAR中的热量传导到衬底中，实现散热的目的。在空气隙型或背腔型FBAR的空气隙或背腔的中间区域，或者边缘处，设置一种分布反射器6结构，连接FBAR和衬底，将FBAR中的热量传导到衬底中，提高FBAR的散热效率。分布反射器6是由高低声阻抗材料同时又具有良好导热性能的材料组成，一方面能够实现快速热传导，另一方面具有非常好地声反射特性，声能不会通过分布反射器6泄露到衬底中，也就不会对FBAR的Q值造成影响。本实用新型最终实现既提高谐振器性能，又提高散热效率的目的，能够提高构成的滤波器功率容量。
以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种功率改善的谐振器，包括从上到下依次连接的顶电极、压电层、底电极和衬底，其中底电极与衬底之间设有空气腔，其特征在于：所述的空气腔中设有至少1个分布反射器；分布反射器由导热的高低声阻抗材料交替叠加而成，分布反射器的顶部与底电极连接，分布反射器的底部与衬底连接。
2.根据权利要求1所述的功率改善的谐振器，其特征在于：所述的分布反射器为2个以上，设置在有源区和/或无源区。
3.根据权利要求2所述的功率改善的谐振器，其特征在于：其中至少1个分布反射器的部分位于有源区，另一部分位于无源区。
4.根据权利要求1所述的功率改善的谐振器，其特征在于：所述的分布反射器设置在有源区，且分布反射器的宽度小于或等于有源区的横截面宽度。
5.根据权利要求1所述的功率改善的谐振器，其特征在于：所述的高低声阻抗材料中至少有一种是非导电材料。
6.一种功率改善的谐振器，包括从上到下依次连接的顶电极、压电层、底电极和衬底，其中衬底中设有与底电极相通的背腔，其特征在于：所述的背腔中设有至少1个分布反射器；分布反射器由导热的高低声阻抗材料交替叠加而成，分布反射器的顶部与底电极连接，分布反射器的底部设有导热材料制成的支撑件。
7.一种功率改善的谐振器，包括从上到下依次连接的顶电极、压电层、底电极和衬底，其中衬底中设有与底电极隔离的背腔，其特征在于：所述的背腔中设有至少1个分布反射器；分布反射器由导热的高低声阻抗材料交替叠加而成，分布反射器的顶部与底电极连接，分布反射器的底部设有导热材料制成的支撑件。
8.根据权利要求7所述的谐振器，其特征在于：所述的底电极与背腔之间的衬底厚度为100-300μm。
9.一种滤波器，其特征在于：它包括权利要求1至6中任意一项所述的谐振器。
10.根据权利要求9所述的滤波器，其特征在于：本滤波器为梯型或网格型。
11.一种射频通讯模块，其特征在于：它包括权利要求9所述的滤波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920115109.8U CN209545541U (zh) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | 一种功率改善的谐振器及其滤波器和射频通讯模块 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201920115109.8U CN209545541U (zh) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | 一种功率改善的谐振器及其滤波器和射频通讯模块 |
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| CN201920115109.8U Active CN209545541U (zh) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | 一种功率改善的谐振器及其滤波器和射频通讯模块 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209545541U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021077716A1 (zh) * | 2019-10-26 | 2021-04-29 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | 体声波谐振器、滤波器及电子设备 |
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2019
- 2019-01-23 CN CN201920115109.8U patent/CN209545541U/zh active Active
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