DE102019102481B4 - Electroacoustic resonator with improved performance and increased service life, HF filter and multiplexer - Google Patents
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Abstract
Ein verbesserter elektroakustischer Resonator mit guter elektrischer, thermischer und mechanischer Leistungsfähigkeit und mit erhöhter Lebensdauer ist bereitgestellt. Der Resonator weist eine Elektrodenstruktur auf, die Beryllium umfasst.An improved electroacoustic resonator with good electrical, thermal and mechanical performance and with increased service life is provided. The resonator has an electrode structure comprising beryllium.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft elektroakustische Resonatoren, die eine verbesserte elektrische, thermische und mechanische Leistungsfähigkeit bereitstellen und die eine erhöhte Lebensdauer aufweisen. Elektroakustische Resonatoren können in elektroakustischen Filtern, z. B. zur Verwendung in Drahtloskommunikationssystemen, eingesetzt werden. Elektroakustische Resonatoren umfassen ein piezoelektrisches Material und eine Elektrodenstruktur, die mit dem piezoelektrischen Material gekoppelt ist. Aufgrund des piezoelektrischen Effekts kann ein elektroakustischer Resonator zwischen elektromagnetischen HF-Signalen und akustischen HF-Signalen umwandeln. Elektroakustische Resonatoren können kombiniert werden, um HF-Filter einzurichten; z. B. Bandpassfilter oder Bandsperrfilter. Solche HF-Filter können in Frontend-Schaltkreisen von Drahtlosvorrichtungen, z. B. Mobilkommunikationsvorrichtungen, genutzt werden.The present invention relates to electroacoustic resonators which provide improved electrical, thermal and mechanical performance and which have an increased service life. Electroacoustic resonators can be used in electroacoustic filters, e.g. B. for use in wireless communication systems. Electroacoustic resonators include a piezoelectric material and an electrode structure that is coupled to the piezoelectric material. Due to the piezoelectric effect, an electroacoustic resonator can convert between electromagnetic RF signals and acoustic RF signals. Electroacoustic resonators can be combined to create RF filters; z. B. band pass filter or band stop filter. Such RF filters can be used in front end circuits of wireless devices, e.g. B. mobile communication devices can be used.
Einen solchen elektroakustischen Resonator offenbart z.B. die
Solche elektroakustischen Resonatoren richten MEMS-Vorrichtungen (MEMS: mikroelektromechanisches System) ein. Solche elektroakustischen Resonatoren sollten dementsprechend gute elektrische Eigenschaften zusammen mit guten mechanischen Eigenschaften bereitstellen.Such electroacoustic resonators set up MEMS devices (MEMS: microelectromechanical system). Such electroacoustic resonators should accordingly provide good electrical properties together with good mechanical properties.
Jedoch sind herkömmliche elektroakustische Resonatoren keine idealen elektrischen Schaltkreiskomponenten und weisen dementsprechend elektrische Verluste auf. Ferner sind solche Resonatoren - aufgrund ihrer mechanischen Natur - elektrischer und mechanischer Belastung ausgesetzt, was die Lebenszeit entsprechender Vorrichtungen reduzieren kann.However, conventional electroacoustic resonators are not ideal electrical circuit components and accordingly have electrical losses. Furthermore, due to their mechanical nature, such resonators are exposed to electrical and mechanical stress, which can reduce the service life of corresponding devices.
Dementsprechend ist ein elektroakustischer Resonator gewünscht, der eine gute elektrische, thermische und mechanische Leistungsfähigkeit bereitstellt und der eine erhöhte Lebensdauer aufweist.Accordingly, an electroacoustic resonator is desired which provides good electrical, thermal and mechanical performance and which has an increased service life.
Zu diesem Zweck ist ein elektroakustischer Resonator gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 bereitgestellt. Abhängige Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen bereit.For this purpose an electroacoustic resonator according to independent claim 1 is provided. Dependent claims provide preferred embodiments.
Der elektroakustische Resonator umfasst ein piezoelektrisches Material und eine Elektrodenstruktur. Die Elektrodenstruktur ist mit dem piezoelektrischen Material gekoppelt. Die Elektrodenstruktur umfasst einen Elektrodenkern mit Be (Beryllium).The electroacoustic resonator includes a piezoelectric material and an electrode structure. The electrode structure is coupled to the piezoelectric material. The electrode structure includes an electrode core with Be (beryllium).
Dementsprechend ist ein elektroakustischer Resonator bereitgestellt, der Beryllium in seiner Elektrodenstruktur nutzt. Die Kopplung zwischen der Elektrodenstruktur und dem piezoelektrischen Material kann eine elektrische Kopplung und eine mechanische Kopplung sein. Insbesondere ist es möglich, dass die Kopplung realisiert wird, indem die Elektrodenstruktur in direkten Kontakt mit dem piezoelektrischen Material gebracht wird, so dass der piezoelektrische Effekt genutzt werden kann, um zwischen elektromagnetischen und akustischen HF-Signalen umzuwandeln.Accordingly, there is provided an electroacoustic resonator using beryllium in its electrode structure. The coupling between the electrode structure and the piezoelectric material can be an electrical coupling and a mechanical coupling. In particular, it is possible for the coupling to be implemented by bringing the electrode structure into direct contact with the piezoelectric material, so that the piezoelectric effect can be used to convert between electromagnetic and acoustic RF signals.
Herkömmliche für die Elektrodenstrukturen verwendete Materialien sind z. B. Al (Aluminium), Cu (Kupfer), Ti (Titan), Ag (Silber), Au (Gold), Cr (Chrom), Ni (Nickel) und Co (Kobalt) und ähnliche Metalle. Metalle für Elektrodenstrukturen sollten eine hohe Leitfähigkeit aufweisen, um elektrische Verluste zu reduzieren. Jedoch weisen herkömmliche verwendete Elektrodenmaterialien, wie etwa Aluminium - das aufgrund seiner hohen Leitfähigkeit bevorzugt wird -, einen niedrigen Schmelzpunkt auf und sind sehr anfällig für elektroakustische Migration. Titan weist eine relativ niedrige elektrische und thermische Leitfähigkeit auf.Conventional materials used for the electrode structures are e.g. B. Al (aluminum), Cu (copper), Ti (titanium), Ag (silver), Au (gold), Cr (chromium), Ni (nickel) and Co (cobalt) and similar metals. Metals for electrode structures should have a high conductivity in order to reduce electrical losses. However, conventionally used electrode materials, such as aluminum - which is preferred because of its high conductivity - have a low melting point and are very susceptible to electroacoustic migration. Titanium has a relatively low electrical and thermal conductivity.
Das Bereitstellen von Beryllium in der Elektrodenstruktur ermöglicht es, eine steife, leichtgewichtige und hoch leitfähige (sowohl elektrisch als auch thermisch) Elektrodenstruktur mit guter elektrischer Leistungsfähigkeit und exzellenter mechanischer Leistungsfähigkeit zu erzeugen. Insbesondere können seine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber elektroakustischer Migration und seine Stabilität in oxidierenden Umgebungen zum Verbessern der Langlebigkeit des entsprechenden Filters und Multiplexers beitragen.The provision of beryllium in the electrode structure makes it possible to produce a stiff, lightweight, and highly conductive (both electrical and thermal) electrode structure with good electrical performance and excellent mechanical performance. In particular, its high resistance to electroacoustic migration and its stability in oxidizing environments can contribute to improving the longevity of the corresponding filter and multiplexer.
Beryllium kann ein oder mehrere Metalle herkömmlicher Elektrodenstrukturen vollständig oder teilweise ersetzen. Beryllium weist die höchste spezifische Steifigkeit auf, was für elektroakustische Anwendungen besonders wichtig ist. Ferner stellen die Steifigkeitsparameter sicher, dass die Elektrodenstruktur ihre Form selbst unter hoher mechanischer Belastung beibehalten kann. Zusammen mit dem relativ hohen Schmelzpunkt ist eine entsprechende Elektrodenstruktur gegenüber elektroakustischer Migration sehr widerstandsfähig. Ferner hilft die hohe spezifische Wärme dabei, ein niedriges Temperaturniveau beizubehalten, wenn der entsprechende elektrische Schaltkreis hohen Leistungsniveaus ausgesetzt wird. Dementsprechend können temperaturinduzierte Frequenzverschiebungen ebenfalls reduziert werden.Beryllium can completely or partially replace one or more metals in conventional electrode structures. Beryllium has the highest specific stiffness, which is particularly important for electroacoustic applications. Furthermore, the rigidity parameters ensure that the electrode structure can maintain its shape even under high mechanical stress. Together with the relatively high melting point, a corresponding electrode structure is very resistant to electroacoustic migration. Furthermore, the high specific heat helps to maintain a low temperature level when the corresponding electrical circuit is exposed to high power levels. Accordingly, temperature-induced frequency shifts can also be reduced.
Es ist anzumerken, dass andere Metalle eine höhere thermische und elektrische Leitfähigkeit aufweisen können, wenn die thermische und elektrische Leitfähigkeit einer Elektrodenstruktur mit Bezug auf den entsprechenden Querschnitt des Leiters betrachtet wird. Um die Anforderungen hinsichtlich der Massenbelegung auf dem piezoelektrischen Material zum Erreichen einer speziellen akustischen Impedanz zu erfüllen, ermöglicht jedoch die geringe Dichte von Beryllium eine signifikante Zunahme des Querschnitts des Leiters. Dementsprechend können Elektrodenstrukturen, die Beryllium umfassen, mit Bezug auf die Massenbelegung auf dem piezoelektrischen Material thermische und elektrische Widerstände aufweisen, die im Vergleich zu Elektrodenstrukturen ohne Beryllium erheblich reduziert sind.It should be noted that other metals may have higher thermal and electrical conductivity when the thermal and electrical conductivity of an electrode structure is considered with reference to the corresponding cross section of the conductor. However, in order to meet the requirements with regard to the mass coverage on the piezoelectric material in order to achieve a specific acoustic impedance, the low density of beryllium enables a significant increase in the cross section of the conductor. Accordingly, electrode structures comprising beryllium can have thermal and electrical resistances with respect to the mass coverage on the piezoelectric material which are considerably reduced compared to electrode structures without beryllium.
Dementsprechend können mechanische (akustische), thermische und elektrische Verluste im Vergleich zu Elektrodenstrukturen basierend auf herkömmlichen Materialien erhalten werden.Accordingly, mechanical (acoustic), thermal and electrical losses can be obtained compared to electrode structures based on conventional materials.
Es ist möglich, dass der Elektrodenkern - zusätzlich zu Beryllium - eine Legierung mit einem oder mehreren Metallen umfasst, das/die aus Aluminium, Kupfer, Titan, Silber und Gold als zusätzliche Metalle ausgewählt ist/sind.It is possible that the electrode core - in addition to beryllium - comprises an alloy with one or more metals which is / are selected from aluminum, copper, titanium, silver and gold as additional metals.
Ferner ist es möglich, dass der Elektrodenkern eine oder mehrere Schichten aus unterschiedlichen Materialien umfasst.It is also possible that the electrode core comprises one or more layers made of different materials.
Zum Beispiel kann die Eigenschaft von Titan, gute Haftungseigenschaften bereitzustellen, verwendet werden, um eine dünne Titanschicht als eine Haftschicht, z. B. zwischen dem piezoelektrischen Material und einer oder mehreren weiteren Schichten des Elektrodenkerns der Elektrodenstruktur, zu verwenden.For example, the property of titanium to provide good adhesion properties can be used to provide a thin layer of titanium as an adhesion layer, e.g. B. between the piezoelectric material and one or more further layers of the electrode core of the electrode structure to be used.
Dementsprechend ist es möglich, dass der Elektrodenkern ein zentrales Segment, das Beryllium umfasst oder daraus besteht, und eine Haftschicht, die Titan umfasst oder daraus besteht, zwischen dem zentralen Segment und dem piezoelektrischen Material umfasst.Accordingly, it is possible that the electrode core comprises a central segment, which comprises or consists of beryllium, and an adhesive layer, which comprises or consists of titanium, between the central segment and the piezoelectric material.
Außerdem ist die Verwendung von Schichten, die z. B. Kupfer umfassen, zur Verhinderung elektroakustischer Migration möglich.In addition, the use of layers, e.g. B. copper, possible to prevent electroacoustic migration.
Dementsprechend kann das Nutzen der Steifigkeit und der geringen Dichte von Beryllium und vorteilhafter Eigenschaften anderer Metalle, z. B. in dünnen zusätzlichen Schichten, genutzt werden, um bevorzugte Eigenschaften in einer einzigen Komponente zu kombinieren.Accordingly, taking advantage of the stiffness and low density of beryllium and advantageous properties of other metals, e.g. B. in thin additional layers, can be used to combine preferred properties in a single component.
Es ist ferner möglich, dass die Elektrodenstruktur eine dielektrische Beschichtungsschicht umfasst.It is also possible that the electrode structure comprises a dielectric coating layer.
Die dielektrische Beschichtungsschicht kann aus einem dielektrischen Material bestehen oder dieses umfassen. Das Material der dielektrischen Beschichtungsschicht kann auf dem Kern der Elektrodenstruktur angeordnet werden, so dass der Elektrodenkern zwischen der Beschichtungsschicht und dem piezoelektrischen Material angeordnet ist. Insbesondere ist es möglich, dass die Beschichtungsschicht so bereitgestellt ist, dass verhindert wird, dass sich der Kern der Elektrodenstruktur in Kontakt mit einer Atmosphäre befindet. Dementsprechend kann sich jede Oberfläche der Elektrodenstruktur in Kontakt mit entweder dem piezoelektrischen Material oder dem Material der dielektrischen Beschichtung befinden.The dielectric coating layer can consist of or comprise a dielectric material. The material of the dielectric coating layer can be arranged on the core of the electrode structure, so that the electrode core is arranged between the coating layer and the piezoelectric material. In particular, it is possible that the coating layer is provided in such a way that the core of the electrode structure is prevented from being in contact with an atmosphere. Accordingly, each surface of the electrode structure can be in contact with either the piezoelectric material or the material of the dielectric coating.
Insbesondere ist es möglich, dass die dielektrische Beschichtungsschicht eine Passivierungsschicht ist. Mögliche Materialien für die Passivierungsschicht sind Metalloxide, z. B. Oxide der Elemente des Kerns. Weitere Materialien sind Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Siliciumoxid und dergleichen.In particular, it is possible for the dielectric coating layer to be a passivation layer. Possible materials for the passivation layer are metal oxides, e.g. B. Oxides of the elements of the core. Other materials are aluminum nitride, aluminum oxide, silicon oxide and the like.
Es ist möglich, dass der elektroakustische Resonator ferner eine oder mehrere zusätzliche Schichten umfasst. Die eine oder die mehreren zusätzlichen Schichten können aus einer Passivierungsschicht, einer TCF-Schicht (TCF: Temperature Coefficient of Frequency - Temperaturkoeffizient der Frequenz) und/oder einer Trimmwachstumsschicht ausgewählt sein. Eine Passivierungsschicht kann genutzt werden, um die Elektrodenstruktur oder den Kern der Elektrodenstruktur vor einem korrodierenden Einfluss der Atmosphäre der Vorrichtung zu schützen. Die Passivierungsschicht kann so angeordnet sein, dass freie Oberflächen des piezoelektrischen Materials und der Elektrodenstruktur bedeckt sind.It is possible for the electroacoustic resonator to further comprise one or more additional layers. The one or more additional layers can be selected from a passivation layer, a TCF layer (TCF: Temperature Coefficient of Frequency) and / or a trimming growth layer. A passivation layer can be used in order to protect the electrode structure or the core of the electrode structure from a corrosive influence of the atmosphere of the device. The passivation layer can be arranged such that free surfaces of the piezoelectric material and the electrode structure are covered.
Die Passivierungsschicht kann die oben erwähnten Materialien der dielektrischen Beschichtungsschicht umfassen.The passivation layer can comprise the above-mentioned materials of the dielectric coating layer.
Eine TCF-Schicht kann genutzt werden, um temperaturinduzierte Frequenzverschiebungen charakteristischer Frequenzen des Resonators oder eines entsprechenden Filters, z. B. einer Mittelfrequenz eines Durchlassbandes oder eines Sperrbandes oder Resonanzfrequenzen oder Antiresonanzfrequenzen des Resonators, zu reduzieren oder zu beseitigen.A TCF layer can be used to compensate for temperature-induced frequency shifts of characteristic frequencies of the resonator or a corresponding filter, e.g. B. a center frequency of a pass band or a stop band or resonance frequencies or anti-resonance frequencies of the resonator to reduce or eliminate.
Zu diesem Zweck können die Dicke der TCF-Schicht und das Material der TCF-Schicht so gewählt werden, dass die temperaturinduzierte Frequenz der Vorrichtung ohne die TCF-Schicht und die temperaturinduzierte Frequenzverschiebungen der TCF-Schicht einen gleichen Betrag, aber entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen, sodass eine gesamte temperaturinduzierte Frequenzverschiebung auf im Wesentlichen null reduziert wird.For this purpose, the thickness of the TCF layer and the material of the TCF layer can be selected so that the temperature-induced frequency of the device without the TCF layer and the temperature-induced frequency shifts of the TCF layer have the same magnitude but opposite signs, so that a total temperature-induced frequency shift is reduced to essentially zero.
Eine Trimmschicht kann als eine zusätzliche Schicht realisiert werden, die die anderen Strukturen der Vorrichtung bedeckt. Während einer Herstellung der Resonatoren kann die Dicke der Trimmschicht (z. B. durch lokales Entfernen von Material) angepasst werden, sodass Inhomogenitäten während einer Schichtabscheidung während einer Herstellung kompensiert werden können und jeder Resonator mehrerer Resonatoren, die gleichzeitig produziert werden, die gleichen charakteristischen Frequenzen aufweist.A trimming layer can be implemented as an additional layer covering the other structures of the device. During the production of the resonators, the thickness of the trimming layer can be adjusted (e.g. by local removal of material) so that inhomogeneities during a layer deposition can be compensated for during production and each resonator of several resonators that are produced simultaneously have the same characteristic frequencies having.
Es ist möglich, dass der Resonator aus einem SAW-Resonator (SAW: Surface Acoustic Wave - akustische Oberflächenwelle), einem GBAW-Resonator (GBAW: Guided Bulk Acoustic Wave - geleitete akustische Volumenwelle) und einem BAW-Resonator (BAW: Bulk Acoustic Wave - akustische Volumenwelle) ausgewählt ist.It is possible that the resonator consists of a SAW resonator (SAW: Surface Acoustic Wave), a GBAW resonator (GBAW: Guided Bulk Acoustic Wave) and a BAW resonator (BAW: Bulk Acoustic Wave - bulk acoustic wave) is selected.
Ein SAW-Resonator arbeitet mit akustischen Oberflächenwellen, die im Wesentlichen in dem Oberflächengebiet des piezoelektrischen Materials propagieren, speziell in dem Grenzflächengebiet, wo das piezoelektrische Material und die Elektrodenstruktur miteinander gekoppelt sind. Die Propagation in diesem Gebiet ist für Elektrodenstrukturen problematisch, weil die Existenz von akustischen Wellen einer kontinuierlichen Verformung der Elektrodenstruktur entspricht. Dementsprechend weist die Bereitstellung von Beryllium, das hohe Steifigkeitswerte aufzeigt, einen exzellenten Vorteil für die Langlebigkeit der Vorrichtung auf.A SAW resonator operates with surface acoustic waves which essentially propagate in the surface area of the piezoelectric material, especially in the interface area where the piezoelectric material and the electrode structure are coupled to one another. Propagation in this area is problematic for electrode structures because the existence of acoustic waves corresponds to a continuous deformation of the electrode structure. Accordingly, the provision of beryllium exhibiting high rigidity values has an excellent advantage for the longevity of the device.
GBAW-Resonatoren setzen akustische Wellen ein, die bei einer Grenzfläche zwischen dem piezoelektrischen Material und einer Wellenleitungsstruktur oberhalb des piezoelektrischen Materials propagieren, sodass die Elektrodenstruktur im Wesentlichen sandwichartig zwischen den Wellenleitungsschichten und dem piezoelektrischen Material dazwischenliegt.GBAW resonators employ acoustic waves that propagate at an interface between the piezoelectric material and a waveguide structure above the piezoelectric material such that the electrode structure is essentially sandwiched between the waveguide layers and the piezoelectric material therebetween.
Ein BAW-Resonator setzt akustische Volumenwellen ein, die als Longitudinalwellen zwischen zwei Elektrodenschichten propagieren, zwischen denen das piezoelektrische Material als eine piezoelektrische Schicht bereitgestellt ist.A BAW resonator uses bulk acoustic waves that propagate as longitudinal waves between two electrode layers, between which the piezoelectric material is provided as a piezoelectric layer.
BAW-Resonatoren setzen akustische Longitudinalwellen ein, wohingegen SAW-Resonatoren und GBAW-Resonatoren akustische Transversalwellen oder akustische Wellen, die Wellenmoden aufweisen, die wenigstens teilweise Transversalwellenmoden umfassen, einsetzen. Dementsprechend umfasst die Elektrodenstruktur eines BAW-Resonators im Wesentlichen zwei flache Elektrodenbereiche, zwischen denen das piezoelektrische Material in einer piezoelektrischen Schicht bereitgestellt ist.BAW resonators use acoustic longitudinal waves, whereas SAW resonators and GBAW resonators use acoustic transverse waves or acoustic waves which have wave modes which at least partially include transverse wave modes. Accordingly, the electrode structure of a BAW resonator essentially comprises two flat electrode areas, between which the piezoelectric material is provided in a piezoelectric layer.
Im Gegensatz dazu weisen SAW-Resonatoren und GBAW-Resonatoren Elektrodenstrukturen auf, die fingerartig verschränkte Elektrodenfinger umfassen, die sich in einer Richtung orthogonal zu der Propagationsrichtung der akustischen Wellen und parallel zu der Oberfläche des piezoelektrischen Materials erstrecken.In contrast to this, SAW resonators and GBAW resonators have electrode structures which include interdigitated electrode fingers which extend in a direction orthogonal to the direction of propagation of the acoustic waves and parallel to the surface of the piezoelectric material.
Ein elektroakustischer Resonator wird erhalten, indem eine elektroakustische Anregungsstruktur so platziert wird, dass akustische Energie auf den Bereich des Resonators begrenzt werden kann. Typischerweise wird dies erhalten, indem die IDT-Struktur (IDT: Interdigital Transducer - Interdigitalwandler) von SAW-Resonatoren und von GBAW-Resonatoren zwischen Reflektorfingern auf der Oberfläche des piezoelektrischen Materials angeordnet wird.An electroacoustic resonator is obtained by placing an electroacoustic excitation structure in such a way that acoustic energy can be confined to the area of the resonator. Typically this is obtained by placing the IDT (IDT: Interdigital Transducer) structure of SAW resonators and GBAW resonators between reflector fingers on the surface of the piezoelectric material.
Bei einem BAW-Resonator wird die akustische Energie eingegrenzt, indem die Anregungsstruktur, die zwei Elektrodenbereiche und das piezoelektrische Material zwischen den zwei Elektrodenbereichen umfasst, auf einem akustischen Spiegel angeordnet wird (SMR-Typ-Resonator, SMR: Solidly Mounted Resonator - festmontierter Resonator) oder indem die Anregungsstruktur oberhalb eines Hohlraums angeordnet wird (FBAR-Typ-Resonator, FBAR: Film Bulk Acoustic Resonator - akustischer Filmvolumenresonator).In a BAW resonator, the acoustic energy is limited by arranging the excitation structure, which comprises two electrode areas and the piezoelectric material between the two electrode areas, on an acoustic mirror (SMR-type resonator, SMR: Solidly Mounted Resonator) or by arranging the excitation structure above a cavity (FBAR-type resonator, FBAR: Film Bulk Acoustic Resonator).
Entsprechend ist es möglich, dass einer oder mehrere der elektroakustischen Resonatoren, wie oben beschrieben, verwendet wird/werden, um ein HF-Filter einzurichten.Accordingly, it is possible for one or more of the electroacoustic resonators, as described above, to be used to set up an RF filter.
Das HF-Filter kann einen oder mehrere elektroakustische Resonatoren umfassen, z. B. in einer abzweigtypartigen Schaltkreiskonfiguration oder in einer kreuzgliedtypartigen Schaltkreiskonfiguration.The RF filter may comprise one or more electroacoustic resonators, e.g. In a branch-type circuit configuration or in a cross-link-type circuit configuration.
Bei einer laddertype-artigen (abzweigtypartigen) Schaltkreistopologie sind Reihenresonatoren elektrisch zwischen einem Eingangsport und einem Ausgangsport in Reihe verbunden. Shunt-Pfade umfassen einen oder mehrere Resonatoren, die zwischen dem Signalpfad mit den Reihenresonatoren und einem Massepotential gekoppelt sind.In a laddertype-like (branch-type) circuit topology, series resonators are electrically connected in series between an input port and an output port. Shunt paths include one or more resonators that are coupled between the signal path with the series resonators and a ground potential.
Bei einer latticetype-artigen (kreuzgliedtypartigen) Schaltkreistopologie umfasst ein Eingangsport zwei Verbindungen und umfasst ein Ausgangsport zwei Verbindungen und ist wenigstens ein elektroakustischer Resonatore in einem Signalpfad angeordnet, der eine erste Verbindung des Eingangsports elektrisch mit einer zweiten Verbindung des Ausgangsports oder eine zweite Verbindung des Eingangsports elektrisch mit einer ersten Verbindung des Ausgangsports verbindet (wodurch dementsprechend eine Leiterkreuzung eingerichtet wird).In a latticetype-like (cross-link type) circuit topology, an input port comprises two connections and an output port comprises two connections and is at least one electroacoustic resonator in a signal path arranged, which electrically connects a first connection of the input port to a second connection of the output port or a second connection of the input port electrically connects to a first connection of the output port (whereby a conductor crossing is accordingly established).
Ferner ist es möglich, dass ein oder mehrere solcher HF-Filter verwendet werden, um einen Multiplexer einzurichten. Ein Multiplexer kann ein Duplexer, ein Triplexer, ein Quadplexer oder einen Multiplexer einer höheren Ordnung sein. Multiplexer können verwendet werden, um Signale unterschiedlicher Frequenzen an einem gemeinsamen Port, z. B. an einem gemeinsamen Antennenport, zu separieren und/oder zu kombinieren.It is also possible for one or more such RF filters to be used to set up a multiplexer. A multiplexer can be a duplexer, a triplexer, a quadplexer or a multiplexer of a higher order. Multiplexers can be used to transfer signals of different frequencies to a common port, e.g. B. at a common antenna port to separate and / or combine.
Das piezoelektrische Material von Resonatoren, die mit akustischen Oberflächenwellen arbeiten, kann Lithiumniobat oder Lithiumtantalat sein. Das piezoelektrische Material von Resonatoren, die mit akustischen Volumenwellen arbeiten, kann Aluminiumnitrid, z. B. mit Scandium dotiertes Aluminiumnitrid, sein.The piezoelectric material of resonators that work with surface acoustic waves can be lithium niobate or lithium tantalate. The piezoelectric material of resonators that work with bulk acoustic waves can be aluminum nitride, e.g. B. aluminum nitride doped with scandium.
Festes Beryllium ist allgemein sicher, aber in der Luft befindliche Teilchen aus Beryllium oder berylliumhaltigem Material sind toxische Gesundheitsgefahren, wenn sie inhaliert werden. Eine Aussetzung gegenüber Berylliumteilchen sollte so weit wie möglich vermieden werden, indem angemessene persönliche Schutzausrüstung, wie etwa Atemschutzmasken oder Atemgeräte mit Vollgesichtsmaske, verwendet wird. Sehr empfindliche Detektionsverfahren für Beryllium sind verfügbar und sollten zum Überwachen des Arbeitsplatzes verwendet werden, um eine schädliche Aussetzung von Arbeitern gegenüber Berylliumstaub und -rauch zu vermeiden.Solid beryllium is generally safe, but airborne particles of beryllium or material containing beryllium are toxic health hazards if inhaled. Exposure to beryllium particles should be avoided as much as possible by using appropriate personal protective equipment, such as a respirator or full face mask respirator. Very sensitive beryllium detection methods are available and should be used to monitor the workplace to avoid harmful worker exposure to beryllium dust and smoke.
Der elektroakustische Resonator, das HF-Filter und der Multiplexer sind nicht auf die oben beschriebenen technischen Einzelheiten beschränkt. Resonatoren können weitere akustische aktive oder elektrische Schaltkreiselemente, wie etwa Wellenleitungsstrukturen und Impedanzanpassungsschaltkreise, umfassen. HF-Filter können auch herkömmliche Resonatoren umfassen. Multiplexer können auch herkömmliche HF-Filter umfassen.The electroacoustic resonator, the RF filter and the multiplexer are not limited to the technical details described above. Resonators can include other acoustic active or electrical circuit elements such as waveguide structures and impedance matching circuits. RF filters can also include conventional resonators. Multiplexers can also include conventional RF filters.
Die Verwendung von Beryllium ist nicht auf die Elektrodenstruktur beschränkt. Insbesondere ist die Verwendung von Beryllium nicht auf Elektrodenfinger beschränkt. Sammelschienen und/oder Reflektorfinger können die gleiche Konstruktion aufweisen und ebenfalls Beryllium verwenden, um die oben genannten Vorteile zu erzielen. Insbesondere kann jedes Element des Resonators, das akustisch aktiv ist, d. h. das akustischen Wellen ausgesetzt wird, eine wie oben beschriebene Konstruktion aufweisen.The use of beryllium is not limited to the electrode structure. In particular, the use of beryllium is not limited to electrode fingers. Busbars and / or reflector fingers can be of the same construction and also use beryllium to achieve the above benefits. In particular, each element of the resonator that is acoustically active, i. H. exposed to acoustic waves have a construction as described above.
Zentrale Aspekte, Funktionsprinzipien und Einzelheiten bevorzugter Ausführungsformen sind in den begleitenden schematischen Figuren gezeigt.Central aspects, functional principles and details of preferred embodiments are shown in the accompanying schematic figures.
In den Figuren gilt:
-
1 zeigt eine Draufsicht auf die Elektrodenstruktur eines SAW-Resonators; -
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines BAW-Resonators; -
3 zeigt einen Querschnitt durch denIDT eines SAW-Resonators, der eine Beschichtungsschicht umfasst; -
4 zeigt die Möglichkeit, dass der Elektrodenkern einige Unterschichten umfasst; und -
5 zeigt einen Duplexer, der zwei Bandpassfilter basierend auf einer abzweigtypartigen Schaltkreistopologie umfasst.
-
1 Fig. 13 shows a plan view of the electrode structure of a SAW resonator; -
2 Figure 3 shows a cross-sectional view of a BAW resonator; -
3 shows a cross section through theIDT a SAW resonator including a coating layer; -
4th shows the possibility that the electrode core includes some sub-layers; and -
5 Figure 11 shows a duplexer that includes two bandpass filters based on a branch type circuit topology.
Der
Dementsprechend ist die Ausdehnung der Elektrodenfinger
Im Gegensatz dazu veranschaulicht
Ferner können eine oder mehrere zusätzliche Schichten, z. B. eine Passivierungsschicht PL und/oder eine TCF-Schicht TCF, oberhalb des piezoelektrischen Materials
Um die frequenzabhängigen Impedanzen des Empfangsfilters
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- AM:AT THE:
- akustischer Spiegelacoustic mirror
- AN:ON:
- Antenneantenna
- BAWR:BAWR:
- Akustische-Volumenwelle-ResonatorBulky acoustic wave resonator
- BB:BB:
- SammelschieneBusbar
- CL:CL:
- BeschichtungsschichtCoating layer
- CS:CS:
- TrägersubstratCarrier substrate
- DU:YOU:
- DuplexerDuplexer
- EC:EC:
- ElektrodenkernElectrode core
- ECL1, ECL2, ECL3:ECL1, ECL2, ECL3:
- Unterschichten des ElektrodenkernsUnderlayers of the electrode core
- EFI:EFI:
- ElektrodenfingerElectrode finger
- EL:EL:
- ElektrodenbereicheElectrode areas
- ES:IT:
- ElektrodenstrukturElectrode structure
- IDT:IDT:
- InterdigitalwandlerInterdigital converter
- IMC:IMC:
- ImpedanzanpassungsschaltkreisImpedance matching circuit
- PM:PM:
- piezoelektrisches Materialpiezoelectric material
- PR:PR:
- ParallelresonatorParallel resonator
- RFI:RFI:
- ReflektorfingerReflector finger
- RXF:RXF:
- EmpfangsfilterReceive filter
- SAWR:SAWR:
- SAW-ResonatorSAW resonator
- SR:SR:
- ReihenresonatorSeries resonator
- TXF:TXF:
- ÜbertragungsfilterTransmission filter
- x:x:
- Propagationsrichtung von akustischen OberflächenwellenDirection of propagation of surface acoustic waves
- y:y:
- Ausdehnungsrichtung von ElektrodenfingernExtension direction of electrode fingers
- z:z:
- Propagationsrichtung von akustischen VolumenwellenDirection of propagation of bulk acoustic waves
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