Научно-производственное предприятие ООО «НПП «Техно-ПАРК»

Фильтры на ОАВ резонаторах FBAR (BAW SMR)



Фильтры на ОАВ резонаторах FBAR (BAW SMR)
Рисунок 1. Вариант конструкции FBAR                    Рисунок 2. Вариант конструкции BAW SMR

Фильтры на основе объемных акустических волн (ОАВ) широко используются при создании монолитных и дискретных фильтров на кристаллических резонаторах из кварца, танталата лития, лангасита и пьезокерамики. Однако повышение рабочих частот выше нескольких сотен МГц для таких приборов связано с недопустимым с точки зрения прочности уменьшением их толщины. Технология фильтров на поверхностных акустических волнах (ПАВ) достаточно проста и имеет высокую повторяемость, однако с повышением частоты возрастают требования к разрешающей способности фотолитографии и обработке поверхности пьезоэлектрика, что приводит к ограничению частотного диапазона до (3÷4)ГГц. В то же время современные достижения в нанесении пьезоэлектрических пленок привили к созданию и быстро увеличивающемуся производству тонкопленочных пьезоэлектрических резонаторов на ОАВ (FBAR или TFBAR  –   thin-film bulk-wave acoustic resonators). Совместимость таких устройств со стандартной полупроводниковой технологией интегральных микросхем делает их перспективными для создания радиочастотных систем в одной интегральной микросхеме (SoC – System on Chip).

На (Рис.1) показан вариант конструкции FBAR-резонаторов, напыление электродов и пьезоэлектрической пленки проводят на участки поддерживающего материала с последующим его поверхностным травлением через отверстия по краям резонатора. Частота FBAR-резонаторов определяется толщиной пьезопленки и электродов. Подстройка частоты в пределах до 2% осуществляется напылением дополнительной массы поверх резонатора. На основе FBAR получают фильтры в диапазоне частот 0,5… 10 ГГц с относительной шириной полосы пропускания до 3…4% работающие на мощностях до 1Вт.

В другом варианте исполнения (Рис.2) резонатор напыляется на отражающую акустические волны Брегговскую решетку, состоящую из нескольких чередующихся четвертьволновых слоев с высоким и низким акустическими импедансами. Производство фильтров на таких резонаторах  позволяет использовать только операции напыления и фотолитографии. Скорость продольной объемной волны в нитриде алюминия достигает величины около 11 км/с, что при толщине пленки в 0,2 мкм соответствует частоте 28 ГГц. Необходимо отметить, что свой понижающий частоту вклад вносит толщина электродов, но даже с учетом этого обстоятельства рабочая частота тонкопленочного резонатора с акустическим отражателем (SMR BAW - solidly mounted resonator bulk acoustic wave), работающего на объемных продольных акустических волнах может достигать величины вплоть до 30 ГГц, что совершенно недостижимо для устройств на ПАВ.

Для построения фильтров на FBAR или SMR BAW  используют в основном лестничные схемы. Для увеличения полосы пропускания используют расширительные напыленные или MEMS-индуктивности. Мостовую эквивалентную схему замещения имеют фильтры на основе FBAR (SMR BAW)  с разделенным верхним электродом.

2019 © ООО «НПП «Техно-ПАРК»
Добавлено в корзину
phoneenvelopephone-handsetmap-marker