一种平面结构增益补偿型saw器件及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种平面结构增益补偿型SAW器件及制备方法，它包括输入叉指换能器和输出叉指换能器，输入叉指换能器与输出叉指换能器均附着在压电材料表面，它们之间通过声表面波耦合连接，输出叉指换能器与匹配补偿放大电路导线连接或输入叉指换能器与匹配补偿放大电路导线连接；解决了现有技术的声表面波滤波器或声表面波谐振器或声表面波延时线的插入损耗大的弊端，以解决传统上使用器件外电路补偿带来的一致性、重复性、可靠性差，调试难等问题。
【专利说明】
一种平面结构増益补偿型SAW器件及制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于声表面波器件技术领域，尤其涉及一种平面结构增益补偿型SAW器件 及制备方法。
【背景技术】
[0002] 声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)器件的基本结构是在压电薄膜或具有压 电特性的基片材料抛光面上制作两个声-电和电-声换能器，采用半导体集成电路的平面工 艺，在压电薄膜或压电基片表面蒸镀一定厚度的金属膜，把设计好的两个叉指换能器 (Inter Digital Transducer，IDT)的掩膜图案，利用光刻方法刻蚀在基片表面，分别用作 输入换能器和输出换能器。基本工作原理是:输入换能器利用晶体的逆压电效应将电信号 转换成声表面波），在基片表面上传播，经过一定的延迟后，输出换能器利用压电效应将SAW 信号转换成电信号。它的作用是对电信号进行如滤波、延时、脉冲压缩和展宽、振荡稳频、解 码、编码、卷积相关、谱分析等的加工处理。
[0003] SAW器件的主要特点是设计灵活性大、模拟、数字兼容、群延迟时间偏差和频率选 择性优良、可选频率范围宽、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰(EMI)能力强、 可靠性高等，适合于微型封装。其体积、重量分别是陶瓷介质滤波器的7/你和7/m左右，且 能实现多种复杂的功能。SAW器件的特征和优点，可满足现代通信系统设备及便携式电话轻 薄短小化和高频化、数字化、高性能、高可靠等方面的要求。SAW器件的主要缺点是插入损耗 大，插入损耗（Insertion Loss, IL)是衡量SAW器件性能的一个重要技术指标，在用SAW器 件处理信号时，都希望不会产生信号衰减。但受材料性能、叉指结构和制备工艺的影响，实 际上制作的器件都是有损耗和偏差的。对于SAW器件，通常用通带宽度、插入损耗、中心频 率、群延时、旁瓣抑制等参数来表征SAW器件的实际特性与理想特性的偏差。
[0004] 传统的SAW器件都是无源的，其性能指标受制于压电材料性能、叉指结构及制备 工艺，实际制作的器件都会引起信号的衰减，衰减后的信号对后端电路的处理会产生影响。 为了降低信号经过SAW器件后产生的损耗，现有技术通常采用在外部增加补偿电路进行补 偿，采用这样的方式存在一致性、重复性、可靠性差，调试难等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题:提供一种平面结构增益补偿型SAW器件及制备方法，以 解决现有技术的声表面波滤波器或声表面波谐振器或声表面波延时线的插入损耗大的弊 端，以解决传统上使用器件外电路补偿带来的一致性、重复性、可靠性差，调试难等问题。
[0006] 本发明技术方案： 一种平面结构增益补偿型SAW器件，它包括输入叉指换能器和输出叉指换能器，输入叉 指换能器与输出叉指换能器均附着在压电材料表面，它们之间通过声表面波耦合连接，输 出叉指换能器与匹配补偿放大电路导线连接或输入叉指换能器与匹配补偿放大电路导线 连接。
[0007] 所述输入输出叉指换能器为任意形状结构。
[0008] 所述匹配补偿放大电路为低噪声放大器LNA，所述低噪声放大器LNA为高频放大器 或射频放大器。
[0009] 所述输入叉指换能器和输出叉指换能器位于匹配补偿放大电路的右侧或左侧。
[0010] 所述输入叉指换能器、输出叉指换能器和匹配补偿放大电路封装在绝缘壳体内。
[0011] -种平面结构增益补偿型SAW器件的制备方法，它包括： 步骤1、用IC工艺在一块硅基上制作LNA或购买满足补偿要求的LNA裸片； 步骤2、在另一块硅基的表面制作压电薄膜； 步骤3、在步骤2的硅基压电薄膜表面通过蒸发或溅射制备一层金属铝膜或铜膜； 步骤4、将IDT的掩膜图案利用光刻方法刻蚀在金属铝膜或铜膜表面； 步骤5、封装，在同一块衬底上将步骤1的LNA和步骤4的IDT进行集成并封装。
[0012] 本发明有益效果： 本发明在常规SAW器件基础上，增加 LNA电路，将其集成封装在在同一块衬底上，且进行 封装，使得制备后的SAW器件具有体积小，补偿效果、一致性、可靠性和重复性好等优点，而 且不需要进行额外调试，解决了现有技术的声表面波滤波器或声表面波谐振器或声表面波 延时线的插入损耗大的弊端，解决了传统上使用器件外电路补偿带来的一致性、重复性、可 靠性差，调试难等问题。
[0013]【附图说明】： 图1为本发明原理结构示意图； 图2为本发明一种平面结构增益补偿型SAW器件的管芯示意图； 图3为本发明一种平面结构增益补偿型SAW器件的幅频特性示意图。
[0014]
【具体实施方式】： 一种平面结构增益补偿型SAW器件，它包括输入叉指换能器和输出叉指换能器，输入叉 指换能器与输出叉指换能器均附着在压电材料表面，它们之间通过声表面波耦合连接，输 出叉指换能器与匹配补偿放大电路导线连接，采用该连接时，LNA位于右侧。
[0015] 或输入叉指换能器与匹配补偿放大电路导线连接，采用该连接时，LNA在左侧。
[0016] 所述输入输出叉指换能器为任意结构。
[0017] 由于输入到SAW器件的信号一般比较微弱，而且频率很高，达到射频级。所以用于 补偿和匹配的电路就必须具有低噪声系数、一定的增益和特定的阻抗等特点，本发明选择 低噪放大器(Low Noise Amplifier，LAN)来实现SAW器件的插入损耗补偿。
[0018] 所述的匹配补偿放大电路是指在阻抗上与SAW器件匹配、增益、噪声系数、功耗、三 阶交调点IP3、稳定性等满足低噪声放大器要求的高频或射频放大器。
[0019] 所述匹配补偿放大电路为低噪声放大器，所述低噪声放大器为高频放大器或射频 放大器，低噪声放大器及输入/输出IDT是增益补偿型SAW器件的核心，低噪声放大器的主要 参数是放大器的增益、噪声系数、输入匹配阻抗、稳定性等。组成IDT的参数主要有：电极对 数(周期数A〇，IDT声孔径（电极重叠长度約，叉指电极宽度a，叉指电极间隔6和叉指电极金 属层厚度A，这些参数共同决定SAW器件的中心频率/〇。
[0020] 所述输入叉指换能器和输出叉指换能器位于匹配补偿放大电路的左侧或右侧。所 述输入叉指换能器、输出叉指换能器和匹配补偿放大电路封装在绝缘壳体内。
[0021] -种平面结构增益补偿型SAW器件的制备方法，它包括： 步骤1、用IC工艺在一块硅基上制作LNA或购买满足补偿要求的LNA裸片； 步骤2、在另一块硅基的表面制作压电薄膜； 步骤3、在步骤2的硅基压电薄膜表面通过蒸发或溅射制备一层金属铝膜或铜膜； 步骤4、将IDT的掩膜图案利用光刻方法刻蚀在金属铝膜或铜膜表面； 步骤5、封装，在同一块衬底上将步骤1的LNA和步骤4的IDT进行集成，并封装。
[0022] 实施例1: 以长方形IDT结构为例，长方形IDT结构如图2所示，图中的标记2表示输入叉指换能器； 图中的标记3表示输出叉指换能器;图中的标记4表示反射栅；图中的标记5表示虚线框内的 结构图为将长方形IDT结构刻蚀于压电薄膜表面而制作的声表面波滤波器的管芯，叉指电 极的宽度为a，电极间隔为b。在a=b=7.5微米，叉指对数N=30时设计的声表面波滤波器或声 表面波谐振器的幅频特性如图3所示。基片材料是C轴择优取向（100)的AlN压电薄膜。制作 的样品进行了测试，结果如表1所示。
[0023]表 1
从表1可以看出，采用本发明的长方形IDT结构及补偿电路后，其插入损耗为0.684dB， 远远低于补偿前的插入损耗13.788dB。可以看出采用本发明结构的SAW器件及制备方法和 封装，可以有效降低插入损耗。
【主权项】
1. 一种平面结构增益补偿型SAW器件，它包括输入叉指换能器和输出叉指换能器，其特 征在于:输入叉指换能器与输出叉指换能器均附着在压电材料表面，它们之间通过声表面 波耦合连接，输出叉指换能器与匹配补偿放大电路导线连接或输入叉指换能器与匹配补偿 放大电路导线连接。2. 根据权利要求1所述的一种平面结构增益补偿型SAW器件，其特征在于:所述输入输 出叉指换能器为任意形状结构。3. 根据权利要求1所述的一种平面结构增益补偿型SAW器件，其特征在于:所述匹配补 偿放大电路为低噪声放大器LNA，所述低噪声放大器LNA为高频放大器或射频放大器。4. 根据权利要求1所述的一种平面结构增益补偿型SAW器件，其特征在于：所述输入叉 指换能器和输出叉指换能器位于匹配补偿放大电路的右侧或左侧。5. 根据权利要求1所述的一种平面结构增益补偿型SAW器件，其特征在于:所述输入叉 指换能器、输出叉指换能器和匹配补偿放大电路封装在绝缘壳体内。6. -种平面结构增益补偿型SAW器件的制备方法，它包括： 步骤1、用1C工艺在一块硅基上制作LNA或购买满足补偿要求的LNA裸片； 步骤2、在另一块硅基的表面制作压电薄膜； 步骤3、在步骤2的硅基压电薄膜表面通过蒸发或溅射制备一层金属铝膜或铜膜； 步骤4、将IDT的掩膜图案利用光刻方法刻蚀在金属铝膜或铜膜表面； 步骤5、封装，在同一块衬底上将步骤1的LNA和步骤4的IDT进行集成，并封装。
【文档编号】H03H3/02GK106067777SQ201610642441
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年8月8日
【发明人】王代强, 童红, 杨吟野, 任达森, 吴燕, 邓开乐, 文理为, 姚祖铭, 易利亚
【申请人】贵州民族大学