[发明专利]一种体声波谐振器纵波模式下材料参数的提取方法

说明书

本发明提供了一种体声波谐振器纵波模式下材料参数的提取方法，该提取方法包括：构建体声波谐振器的Mason模型；对Mason模型进行简化处理以得到体声波谐振器的SIR模型，SIR模型的谐振频率仅与体声波谐振器的材料参数和结构参数有关、且SIR模型的谐振频率与Mason模型的并联谐振频率相等；建立SIR模型的谐振频率与体声波谐振器的材料参数以及结构参数之间关系式；测量得到多个体声波谐振器的并联谐振频率以及结构参数；根据关系式、以及测量得到的并联谐振频率和结构参数拟合得到体声波谐振器的材料参数。实施本发明可以准确提取出体声波谐振器的材料参数，且操作简单、成本低廉。

技术领域

本发明涉及体声波谐振器技术领域，尤其涉及一种体声波谐振器纵波模式下材料参数的提取方法。

背景技术

体声波滤波器的核心组成部件是体声波谐振器，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。

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，这对于4G/5G通信滤波器的性能需求来说是不可容忍的。导致上述频差的原因主要包括以下两个方面：(1)在体声波滤波器的流片过程中，由于制造工艺精度的限制，因此导致体声波谐振器叠层结构中各层的厚度与其设计值之间存在偏差，进而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也相应存在偏差；(2)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。针对于设计过程中体声波谐振器材料参数设计值与实际值之间存在偏差的情况，目前常见的解决方法是从体声波谐振器中提取出材料参数并将其用于体声波滤波器的设计中，如此一来，可以有效地减小体声波谐振器材料参数设计值与实际值之间的偏差，进而有效减小体声波滤波器中心频率与其设计值之间的频差，使得体声波滤波器可以很好地满足通信滤波器的性能需求。

现有技术中存在体声波谐振器材料参数的提取方法。例如，可以利用激光干涉仪测量并拟合体声波谐振器的色散曲线从而得到体声波谐振器的材料参数(T.Pensala,T.Makkonen,J.Vartiainen,J.Knuuttila,J.Kaitila,and O.Holmgren,“Laserinterferometric measurement of Lamb wave dispersion and extraction ofmaterial parameters in FBARs”，IEEE Ultrasonics Symposium,2002)。又例如，还可以利用飞秒激光脉冲声呐直接测量体声波谐振器的材料参数(A.Aigner,Bringing BAWtechnology into volume production:the ten commandments and the seven deadlysins.2007)。上述两种方法虽然可以实现体声波谐振器材料参数的提取，但是一方面由于激光干涉仪以及飞秒激光脉冲声呐价格昂贵，从而导致体声波谐振器材料参数的提取成本较高；另一方面由于激光干涉仪以及飞秒激光脉冲声呐的操作较为复杂，从而导致体声波谐振器材料参数的提取不易操作。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种体声波谐振器纵波模式下材料参数的提取方法，该提取方法包括：

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；

对所述Mason模型进行简化处理以得到所述体声波谐振器的SIR模型，所述SIR模型的谐振频率仅与所述体声波谐振器的材料参数和结构参数有关、且所述SIR模型的谐振频率与所述Mason模型的并联谐振频率相等，其中，所述材料参数是所述叠层结构中各层的纵波声速和材料密度，所述结构参数是所述叠层结构中各层的厚度；