CN209787129U - 一种声波器件及一种声波器件温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种声波器件及一种声波器件温度控制装置。声波器件包括第一基板，以及设置在第一基板上的声波结构、测温电阻及若干个主键合凸点；第二基板，以及设置在第二基板上的TEC器件、若干个副键合凸点与若干金属过孔。第一基板与第二基板相对设置，且通过第一基板上的若干主键合凸点依次与第二基板上的若干金属过孔、若干副键合凸点电连接。此外，声波器件温度控制装置通过精准电压源、微控制器、TEC器件及测温电阻协同作用，对声波器件进行制冷或加热处理，进而控温，使声波器件具有稳定的工作温度。

Description

一种声波器件及一种声波器件温度控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种微电子元件，具体涉及一种声波器件、以及一种声波器件温度控制装置。

背景技术

随着无线通讯应用的发展，人们对于数据传输速度的要求越来越高，与数据率上升相对应的是频谱资源的高利用率以及通讯协议的复杂化。为了满足数据率的需求，必须充分利用频谱，同时为了满足数据率的需求，从4G开始还使用了载波聚合技术，使得一台设备可以同时利用不同的载波频谱传输数据。另一方面，为了在有限的带宽内支持足够的数据传输率，通信协议变得越来越复杂，因此对射频系统的各种性能也提出了严格的需求。

在射频前端模块中，射频滤波器起着至关重要的作用，它可以将带外干扰和噪声滤除以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。随着通信协议越来越复杂，对频带内外的要求也越来越高，且随着手机中接收与传输日益增大的数据流，需要更多能处理更高频率信号且耗能低的滤波器。对于射频滤波器和构成滤波器的声波器件，要求具有较好的频率温度系数，频率温度系数越接近于零，温度对声波器件的性能影响越小，声波器件的滤波性能越好。

目前，现有的技术实现全温度范围内的零温度系数比较困难，现有的声波器件在功率承受能力上存在一定的限制，当输入功率增大时，由于器件散热受限，将导致器件温度升高，引起器件频率出现漂移以及产生非线性，大大影响器件的性能。因此，提出一种具有良好温度稳定性的声波器件很有必要。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种声波器件、以及一种声波器件温度控制装置。

本实用新型的第一方面，提供一种声波器件，包括：

第一基板；

第二基板，所述第二基板与所述第一基板相对设置；

声波结构，所述声波结构设置在所述第一基板朝向所述第二基板的一侧；

测温电阻，所述测温电阻设置在所述第一基板朝向所述第二基板的一侧并与所述声波结构相对间隔设置；

TEC器件，所述TEC器件设置在所述第二基板背离所述第一基板的一侧；

所述声波结构和所述测温电阻均与所述第二基板电连接。

可选的，所述声波器件包括基于空气隙的射频体声波结构，该射频体声波结构包括依次设置在所述第一基板上的下电极、压电层、上电极、位于所述第一基板与所述下电极之间的空气隙、贯穿所述压电层并与所述下电极电连接的下电极引出线以及与所述上电极电连接的上电极引出线。

可选的，所述声波器件包括基于布拉格反射栅的射频体声波结构，该射频体声波结构包括依次设置在所述第一基板上的下电极、压电层、上电极、位于所述第一基板与所述下电极之间的布拉格反射栅、贯穿所述压电层并与所述下电极电连接的下电极引出线以及与所述上电极电连接的上电极引出线。

可选的，所述声波器件包括基于衬底深刻蚀的射频体声波结构，该射频体声波结构包括依次设置在所述第一基板上的下电极、压电层、上电极、贯穿所述第一基板并与所述下电极对应的衬底深刻蚀通道、贯穿所述压电层并与所述下电极电连接的下电极引出线以及与所述上电极电连接的上电极引出线。

可选的，所述第一基板上还设置有若干个主键合凸点，所述第二基板上还设置有若干个副键合凸点和若干个金属过孔；其中，

所述测温电阻和所述声波结构均通过部分所述主键合凸点与对应的所述金属过孔电连接；

所述第一基板通过另外部分所述主键合凸点与对应的所述副键合凸点与所述第二基板键合固定连接。

可选的，所述第一基板上设置有六个所述主键合凸点，分别为第一主键合凸点、第二主键合凸点、第三主键合凸点、第四主键合凸点、第五主键合凸点及第六主键合凸点；

所述第二基板上设置有两个所述副键合凸点和四个所述金属过孔，分别为第一副键合凸点和第二副键合凸点，第一金属过孔、第二金属过孔、第三金属过孔及第四金属过孔；

其中，所述第一主键合凸点和第六主键合凸点位于所述第一基板沿长度方向的两个端部处，并依次与所述第一副键合凸点和所述第二副键合凸点相对应；

所述第二主键合凸点和第三主键合凸点设置在所述测温电阻上，并依次与所述第一金属过孔和所述第二金属过孔相对应；

所述第四主键合凸点设置在所述下电极引出线上，并与所述第三金属过孔对应。

所述第五主键合凸点设置在所述上电极引出线上，并与所述第四金属过孔对应。

可选的，所述测温电阻采用Pt测温电阻。

本实用新型的第二方面，提供一种声波器件温度控制装置，其中，声波器件采用以上所述的声波器件，所述TEC器件包括第一电流端口和第二电流端口，所述测温电阻包括第一测温电极和第二测温电极，所述第二基板上设置有第一金属过孔和第二金属过孔，所述第一测温电极与所述第一金属过孔电连接，所述第二测温电极与所述第二金属过孔电连接；

所述温度控制装置包括精准电压源和微控制器，所述精准电压源的第一极与所述第一电流端口电连接，所述精准电压源的第二极与所述第二电流端口电连接，所述精准电压源的控制极与所述微控制器的输出端电连接，所述微控制器的第一输入端与所述第一金属过孔电连接，所述微控制器的第二输入端与所述第二金属过孔电连接；其中，

所述微控制器，用于获取所述测温电阻所测量的声波器件内的实际温度，并判断该实际温度是否满足预设温度，若是，发出结束温度控制信号；若否，则发出开始温度控制信号；以及，

所述微控制器，还用于根据所述开始温度控制信号，调整所述精准电压源的输出电压大小和极性方向；以及，

所述TEC器件，用于根据所述精准电压源输出的电压极性方向，对所述声波器件的一侧进行加热或制冷，并还根据输出的电压大小控制加热量或制冷量。

本实用新型提供了一种带有TEC调温器件与测温电阻的声波器件，利用TEC器件的帕尔帖效应，并结合Pt测温电阻，可以对声波器件进行制冷或加热处理，并进而进行控温，可以大大改善声波器件的频率温度系数，控温精度最高可达到0.01度，使声波器件具有稳定的工作温度，使器件的性能稳定，可以大大提高声波器件的功率容量。

附图说明

图1为本实用新型声波器件的结构示意图；

图2为本实用新型基于空气隙的射频体声波结构的示意图；

图3为本实用新型基于布拉格反射栅的射频体声波结构的示意图；

图4为本实用新型基于衬底深刻蚀的射频体声波结构的示意图；

图5为本实用新型声波器件温度控制装置的连接示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如图1至4所示，本实用新型的第一方面，提供一种声波器件，该声波器件包括第一基板100、第二基板500、声波结构、测温电阻300、TEC器件700，其中，第一基板100与第二基板500相对设置，第一基板100与第二基板500可以单面或双面抛光，声波结构设置在第一基板100朝向第二基板500的一侧，测温电阻300设置在第一基板100朝向第二基板500的一侧并与声波结构相对间隔设置，具体的，测温电阻300可以选用Pt测温电阻，TEC器件700设置在第二基板500背离第一基板100的一侧，声波结构和测温电阻300均与第二基板电连接。

本实用新型提供的声波器件具有以下有益效果：利用TEC器件的帕尔帖效应，并结合Pt测温电阻，可以对声波器件进行精准控温，通过Pt测温电阻的测温电路与TEC器件制冷或加热功能协同作用，可以使声波器件具有稳定的工作温度，大大改善声波器件的频率温度系数，使器件的性能稳定，可以提高声波器件的功率容量。

作为声波结构的第一种具体结构，如图2所示，第一基板100上设置有基于空气隙的射频体声波结构，包括在第一基板100上依次设置的下电极203、压电层204、上电极205、空气隙101a、下电极引出线201和上电极引出线202，在下电极203下方和上电极205上方也可以有钝化层。

作为声波结构的第二种具体结构，如图3所示，第一基板100上设置有基于布拉格反射栅的射频体声波结构，包括在第一基板100上依次设置的下电极203、压电层204、上电极205、布拉格反射栅101b、下电极引出线201和上电极引出线202，在上电极205上方也可以有钝化层。

作为声波结构的第三种具体结构，如图4所示，第一基板100上设置有基于衬底深刻蚀的射频体声波结构，包括在第一基板100上依次设置的下电极203、压电层204、上电极205、衬底深刻蚀通道101c、下电极引出线201和上电极引出线202，在下电极203下方和上电极205上方也可以1有钝化层。

此外，除了上述三种结构以外，声波结构也可以是射频声表面波结构，甚至可以在第一基板100的上表面形成基于射频体声波结构的滤波器或者基于声表面波结构的滤波器等。

需要说明的是，本实用新型以基于空气隙的射频体声波结构为声波器件的组成结构做进一步详细说明，当然，本领域技术人员还可以根据实际需要，选择其他一些具体声波结构制作形成声波器件，在此并不作具体限定。

如图1所示，在第一基板100朝向第二基板500的一侧还设置若干主键合凸点，分别为第一主键合凸点401、第二主键合凸点402、第三主键合凸点403、第四主键合凸点404、第五主键合凸点405及第六主键合凸点406，其中第二主键合凸点402和第三主键合凸点403作为Pt测温电阻300的两个测温电极。

在第二基板500上还设置若干金属过孔，分别为第一金属过孔602、第二金属过孔603、第三金属过孔604及第四金属过孔605，以及第一副键合凸点601和第二副键合凸点606。

如图1所示，第一基板100上设置的测温电阻300依次通过第二主键合凸点402、第三主键合凸点403与第二基板500上设置的第一金属过孔602、第二金属过孔603电连接，第一基板100上设置的声波结构依次通过第四主键合凸点404、第五主键合凸点405与第二基板500上设置的第三金属过孔604、第四金属过孔605电连接，其次，第一基板100上设置的第一主键合凸点401、第六主键合凸点406依次与第二基板500上设置的第一副键合凸点601、第二副键合凸点606电连接。

如图5所示，本实用新型的第二方面，提供一种声波器件温度控制装置，声波器件采用前文记载的声波器件，其具体结构可以参考前文相关记载，在此不作赘述。

其中，TEC器件包括第一电流端口701和第二电流端口702，第二主键合凸点402和第三主键合凸点403作为Pt测温电阻300的两个测温电极，分别对应第一测温电极和第二测温电极，第二基板上设置有第一金属过孔602和第二金属过孔603，第一测温电极402与第一金属过孔602电连接，第二测温电极403与第二金属过孔603电连接。

温度控制装置包括精准电压源1100和微控制器1000，精准电压源1100的第一极(例如：正极)与第一电流端口701电连接，精准电压源1100的第二极(例如：负极)与第二电流端口702电连接，精准电压源1100的控制极与微控制器1000的输出端电连接，微控制器1000的第一输入端与第一金属过孔602电连接，微控制器1000的第二输入端与第二金属过孔603电连接。

其中，微控制器1000用于获取测温电阻300所测量的声波器件内的实际温度，并判断该实际温度是否满足预设温度，若是，发出结束温度控制信号；若否，则发出开始温度控制信号；以及，

微控制器1000，还用于根据上述发出的开始温度控制信号，与预设温度进行比较，以调整精准电压源1100的输出电压大小和极性方向；以及，

TEC器件700，可用于根据精准电压源1100输出电压极性方向对应的流经TEC器件电流方向，对声波器件的一侧进行加热或制冷，并还根据输出电压值对应的流经TEC器件电流大小，以控制加热量或制冷量。

本实施例详细描述了一种声波器件温度控制装置，当声波器件的输入功率增大时，产生的热量可以通过TEC器件抽取走，并对声波器件进行精准控温。因此，微控制器通过控制精准电压源的电压大小及方向来调整TEC器件的加热或制冷功能，达到控制声波器件内的实际工作温度的作用，通过TEC器件与测温电阻协同作用使声波器件在工作的全温度范围内保持稳定，提高声波器件的功率容量。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种声波器件，其特征在于，包括：

第一基板；

第二基板，所述第二基板与所述第一基板相对设置；

声波结构，所述声波结构设置在所述第一基板朝向所述第二基板的一侧；

测温电阻，所述测温电阻设置在所述第一基板朝向所述第二基板的一侧并与所述声波结构相对间隔设置；

TEC器件，所述TEC器件设置在所述第二基板背离所述第一基板的一侧；

所述声波结构和所述测温电阻均与所述第二基板电连接。

2.根据权利要求1所述的声波器件，其特征在于，所述声波结构包括基于空气隙的射频体声波结构，该射频体声波结构包括依次设置在所述第一基板上的下电极、压电层、上电极、位于所述第一基板与所述下电极之间的空气隙、贯穿所述压电层并与所述下电极电连接的下电极引出线以及与所述上电极电连接的上电极引出线。

3.根据权利要求1所述的声波器件，其特征在于，所述声波结构包括基于布拉格反射栅的射频体声波结构，该射频体声波结构包括依次设置在所述第一基板上的下电极、压电层、上电极、位于所述第一基板与所述下电极之间的布拉格反射栅、贯穿所述压电层并与所述下电极电连接的下电极引出线以及与所述上电极电连接的上电极引出线。

4.根据权利要求1所述的声波器件，其特征在于，所述声波结构包括基于衬底深刻蚀的射频体声波结构，该射频体声波结构包括依次设置在所述第一基板上的下电极、压电层、上电极、贯穿所述第一基板并与所述下电极对应的衬底深刻蚀通道、贯穿所述压电层并与所述下电极电连接的下电极引出线以及与所述上电极电连接的上电极引出线。

5.根据权利要求2至4中任意一项所述的声波器件，其特征在于，所述第一基板上还设置有若干个主键合凸点，所述第二基板上还设置有若干个副键合凸点和若干个金属过孔；其中，

所述测温电阻和所述声波结构均通过部分所述主键合凸点与对应的所述金属过孔电连接；

所述第一基板通过另外部分所述主键合凸点与对应的所述副键合凸点与所述第二基板键合固定连接。

6.根据权利要求5所述的声波器件，其特征在于，所述第一基板上设置有六个所述主键合凸点，分别为第一主键合凸点、第二主键合凸点、第三主键合凸点、第四主键合凸点、第五主键合凸点及第六主键合凸点；

所述第二基板上设置有两个所述副键合凸点和四个所述金属过孔，分别为第一副键合凸点和第二副键合凸点，第一金属过孔、第二金属过孔、第三金属过孔及第四金属过孔；

其中，所述第一主键合凸点和第六主键合凸点位于所述第一基板沿长度方向的两个端部处，并依次与所述第一副键合凸点和所述第二副键合凸点相对应；

所述第二主键合凸点和第三主键合凸点设置在所述测温电阻上，并依次与所述第一金属过孔和所述第二金属过孔相对应；

所述第四主键合凸点设置在所述下电极引出线上，并与所述第三金属过孔对应；

所述第五主键合凸点设置在所述上电极引出线上，并与所述第四金属过孔对应。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的声波器件，其特征在于，所述测温电阻采用Pt测温电阻。

8.一种声波器件温度控制装置，其特征在于，所述声波器件采用权利要求1至7中任意一项所述的声波器件，所述TEC器件包括第一电流端口和第二电流端口，所述测温电阻包括第一测温电极和第二测温电极，所述第二基板上设置有第一金属过孔和第二金属过孔，所述第一测温电极与所述第一金属过孔电连接，所述第二测温电极与所述第二金属过孔电连接；

所述温度控制装置包括精准电压源和微控制器，所述精准电压源的第一极与所述第一电流端口电连接，所述精准电压源的第二极与所述第二电流端口电连接，所述精准电压源的控制极与所述微控制器的输出端电连接，所述微控制器的第一输入端与所述第一金属过孔电连接，所述微控制器的第二输入端与所述第二金属过孔电连接；其中，

所述微控制器，用于获取所述测温电阻所测量的声波器件内的实际温度，并判断该实际温度是否满足预设温度，若是，发出结束温度控制信号；若否，则发出开始温度控制信号；以及，

所述微控制器，还用于根据所述开始温度控制信号，调整所述精准电压源的输出电压大小和极性方向；以及，

所述TEC器件，用于根据所述精准电压源输出的电压极性方向，对所述声波器件的一侧进行加热或制冷，并还根据输出的电压大小控制加热量或制冷量。