1 湖南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙 410082
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆400060
该文提出了一种获得相对带宽约为70.61%的基于氮化铝薄膜的超宽带薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器的设计方法，即在中心频率为6.5 GHz下滤波器的带宽为4.835 GHz。仿真分析表明，通过串并联电感的方式，并在电感端串并联电容，可消除因增加电感而带来的谐波谐振点干扰对带通的影响，实现了FBAR滤波器的超宽带。该工作开辟了设计和制作带宽超过3 GHz的超宽带体声波滤波器的新途径。
薄膜体声波谐振器 FBAR滤波器 超宽带体声波滤波器 氮化铝 thin film bulk acoustic resonator FBAR filter ultra-wideband bulk acoustic wave filter aluminum nitride
中国电子科技集团公司 第二十六研究所，重庆 400060
该文研制了一种高性能温补型薄膜体声波谐振(TC-FBAR)滤波器。采用COMSOL软件对高性能温补型结构的谐振器进行建模和仿真，在常规一维Mason等效电路模型的基础上进行修正，再在ADS中对滤波器进行仿真优化设计，得到阶梯型结构的TC-FBAR滤波器。采用空腔型结构并制备出温补型FBAR滤波器芯片，同时在常规TC-FBAR基础上制备空气桥和凸起层结构，得到双空气桥结构的高性能TC-FBAR滤波器。测试结果表明，滤波器的中心频率为2.43 GHz，最小插损为1.02 dB，1 dB带宽为70.5 MHz，频率温度系数为1.82×10-6/℃。
温补型薄膜体声波谐振器(TC-FBAR) 滤波器 温补层 频率温度系数(TCF) temperature compensation thin-film bulk acoustic r filter temperature compensation layer frequency temperature coefficient(TCF)
1 华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510640
2 广州市艾佛光通科技有限公司, 广东 广州 510700
外部激励施加于薄膜体声波谐振器(FBAR)时会激发纵向与横向剪切的振动, 引发能量损耗, 为了减少寄生谐振, 降低FBAR器件的工作损耗, 提高器件的品质因数, 故需要抑制横向剪切振动。该文采用有限元仿真法讨论了顶电极边缘负载参数对FBAR器件横向寄生的影响, 并通过COMSOL仿真软件实现且制备了结构完整的谐振器。测试结果表明, 负载结构可有效提升器件品质因数约10%。
薄膜体声波谐振器 边缘负载 有限元仿真 寄生 FBAR edge load finite element simulation parasitics
1 华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510640
2 广州市艾佛光通科技有限公司, 广东 广州 510700
该文研究了双层反射结构对薄膜体声波谐振器性能的影响。采用有限元方法建立了以氮化硅为支撑层, 氮化铝为压电层, 钼为电极的器件模型。首先探究反射层的宽度对输入阻抗的影响, 为了进一步验证仿真结果, 制备了空腔型薄膜体声波谐振器。研究结果表明, 当反射层的宽度为0.5 μm时, 器件的品质因数将得到极大增强。
薄膜体声波谐振器 反射层 输入阻抗 有限元 thin film bulk acoustic resonator reflection layer input impedance AlN AlN finite element
重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室，新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室，重庆 400044
该文研究了一种薄膜体声波谐振器(FBAR）采用并联电感和外匹配电路的拓扑结构实现宽带滤波的方法。使用Comsol软件对FBAR进行三维结构仿真，并提取最优电极形状(变迹五边形）对应曲线到ADS中联合外匹配电路进行频带拓展，外匹配电路中的电感Ls取值直接影响滤波器带宽。经调节，最终在谐振器串联谐振频率fs=1.97 GHz，并联谐振频率fp=2.03 GHz的情况下实现了21.15%的相对带宽，此时对应的3 dB带宽为419 MHz，1 GHz处的带外抑制为11.616 dB。
薄膜体声波谐振器(FBAR) 有限元仿真 MBVD模型 宽带 拓扑结构 film bulk acoustic resonator (FBAR) finite element simulation MBVD model broadband topology
1 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆400065
2 中国电子科技集团公司 第二十六研究所, 重庆 400060
3 西北工业大学 微电子学院, 陕西 西安710072
4 四创电子股份有限公司, 安徽 合肥230093
该文基于宽频枝节匹配方法提出了一种双通带薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器设计方法。基于S参数网络阻抗变换理论分析了滤波网络输入和输出端宽频匹配原理, 设计对应于两个不同频带FBAR滤波器的阻抗匹配枝节, 进而通过公共端的连接实现双通带FBAR滤波器的设计。匹配网络采用电容和电感可在基板上进行准确设计, 并通过在此基板上完成FBAR滤波器的装配实现双通带滤波器的整体集成。最终设计了一种中心频率分别为2 492 MHz和6 000 MHz的双通带滤波器。结果表明, 两个通带的插入损耗分别为3.29 dB和4.91 dB, 阻带抑制均小于-25 dB, 与理论设计结果匹配较好。
双通带 薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器 匹配网络 dual-band film bulk acoustic resonator(FBAR) filter matching network
1 电子科技大学 材料与能源学院，四川 成都 610054
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆 400060
该文研制了一种晶圆级封装(WLP)的C波段薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器。采用一维Mason等效电路模型对谐振器进行设计，并使用HFSS对电磁封装模型进行优化，再在ADS中对滤波器进行仿真优化设计，得到阶梯型结构的FBAR滤波器。采用空腔型结构并制备出FBAR滤波器芯片，同时利用覆膜工艺对FBAR裸芯片进行覆膜和电镀等WLP工艺，得到WLP的FBAR器件。测试结果表明，滤波器的中心频率为6, 09 GHz，中心插损为2, 92 dB，通带插损为3, 4 dB，带宽为112 MHz，带外抑制大于40 dB。
薄膜体声波谐振器(FBAR) Mason模型 晶圆极封装(WLP) 覆膜 插入损耗 film bulk acoustic resonator(FBAR) Mason model wafer level package(WLP) tape insertion loss
基于薄膜体声波谐振器(FBAR)技术的滤波器频率温度系数为(-30~-25)×10-6/℃，其电学性能受环境温度影响较大,将降低滤波器在全温工作的性能，限制其应用环境，尤其是对滤波器通带插损与矩形系数要求高的应用场合。该文在常规FBAR滤波器中引入正温度系数的SiO2材料层，通过对滤波器的层叠位置设计及加工工艺等技术的研究，研制出S波段温补型FBAR滤波器器件，其工作频率为3, 1 GHz，插入损耗为2, 0 dB，带外抑制不小于30 dB，频率温度系数为-0, 02×10-6/℃。
薄膜体声波谐振器(FBAR) 滤波器 温补层 频率温度系数。 thin film bulk acoustic wave resonator(FBAR) filter temperature compensation layer SiO2 SiO2 temperature coefficient of frequency
中国电子科技集团公司 第二十六研究所，重庆 400060
为了正确分析和设计薄膜体声波谐振器(FBAR)器件，需要对谐振器Mason模型中的仿真参数(如机电耦合系数、介电常数及粘滞系数等)进行准确提取。通过简谐近似，在Mason模型中引入了厚度方向位移的横向分量，提高了参数提取的准确性。使用谐振器开路和短路图形的散射参数，提取了探针及测试焊盘的等效电路参数，对谐振器进行去嵌。根据拟合得到的模型参数，仿真了中心频率为5, 43 GHz的滤波器。结果表明，采用该方法提取的模型参数仿真结果和滤波器探针测试曲线的通带形状吻合较好。
薄膜体声波谐振器(FBAR) Mason模型 参数提取 开路和短路去嵌 thin film bulk acoustic wave resonator(FBAR) Mason model parameter extraction open and short de-embedding
中国电子科技集团公司 第二十六研究所,重庆 400060
该文设计了一款2, 4 GHz WiFi频段(2 401~2 483 MHz)薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器。采用一维Mason电路模型，在ADS中搭建了阶梯形滤波器电路;在HFSS中建立了封装结构和测试电路有限元电磁模型，并在ADS中完成了联合仿真设计。通过微机电系统(MEMS)工艺制备与测试，滤波器在2 401~2 483 MHz频段的插入损耗≤2, 2 dB。在2 520~2 900 MHz处,带外抑制≥40 dB，滤波器体积仅1, 1 mm×0, 9 mm×0, 65 mm。
薄膜体声波谐振器(FBAR) WiFi频段 体声波(BAW) 滤波器 Mason模型 film bulk acoustic wave resonator(FBAR) WiFi band bulk acoustic wave(BAW) filter Mason model
