[发明专利]一种FBAR谐振频率和振荡薄膜各层厚度对应关系建立方法

权利要求书

1.一种FBAR谐振频率和振荡薄膜各层厚度对应关系建立方法，其特征在于，已知FBAR振荡薄膜各层厚度，对应谐振频率关系的建立，包括以下步骤：

根据FBAR理想压电层谐振条件，建立理想压电层与FBAR并联谐振频率的关联模型；

根据机电耦合系数与FBAR谐振频率的对应关系，建立机电耦合系数与FBAR谐振频率的关联模型；

针对FBAR滤波器中的每一个FBAR，获取每层结构的厚度，所述每层结构至少包括压电层、上电极层和下电极层；

将获取的每层结构的厚度转化为理想压电层厚度，代入理想压电层与FBAR并联谐振频率的关联模型，获取FBAR并联谐振频率；

获得压电层所用材料的机电耦合系数，将所获得到的压电层所用材料的机电耦合系数和FBAR并联谐振频率代入机电耦合系数与FBAR谐振频率的关联模型，获取FBAR串联谐振频率；

已知FBAR谐振频率，对应振荡薄膜各层厚度关系的建立，包括以下步骤：

根据FBAR理想压电层谐振条件，建立理想压电层与FBAR并联谐振频率的关联模型；

根据机电耦合系数与FBAR谐振频率的对应关系，建立机电耦合系数与FBAR谐振频率的关联模型；

获取FBAR滤波器的工作频率，根据FBAR滤波器的工作频率确定FBAR滤波器的工作频段，并根据所述工作频段和FBAR级联构造原理，确定FBAR滤波器中每个FBAR并联谐振频率和FBAR串联谐振频率；

将获取的FBAR并联谐振频率和FBAR串联谐振频率，代入理想压电层与FBAR并联谐振频率的关联模型，获取理想压电层厚度；

根据实际压电层厚度比例，确定实际压电层厚度；

将获取的FBAR并联谐振频率和FBAR串联谐振频率，代入机电耦合系数与FBAR谐振频率的关联模型，获取压电材料的机电耦合系数，并根据所述机电耦合系数，确定压电材料；

通过理想压电层厚度和确定的实际压电层厚度，获取等效压电层厚度；即理想压电层厚度减去确定的压电层厚度，剩余的厚度是电极和其他材料层等效的压电层厚度；

通过等效压电层厚度，结合除压电层外其他各层选用的材料，获取除压电层外其他各层材料厚度，所述除压电层外其他各层至少包括上电极层和下电极层；

其中，通过每层结构的厚度与理想压电层厚度的关系，建立起谐振频率和各层材料厚度的关系：

或

其中

2H_a＝2h_a+2h₁+2h₂+......+2h_n (6)

其中，2h_n(n＝1,2,3……)为除压电层外各层材料的厚度，v_n(n＝1,2,3……)为所代表材料的纵波声速，2h_a为压电层实际厚度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取到FBAR并联谐振频率和串联谐振频率后，还包括步骤：获取所述FBAR滤波器的工作频率。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据FBAR理想压电层谐振条件，建立理想压电层与FBAR并联谐振频率的关联模型，具体包括：

由理想压电层谐振条件公式：

获取理想压电层厚度：

其中，θ是相偏移角，k是波数，2H_a为理想压电层厚度，v_a为压电材料纵波声速，f_p为FBAR并联谐振频率。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据机电耦合系数与FBAR并联谐振频率和串联谐振频率的对应关系，建立机电耦合系数与FBAR谐振频率的关联模型，具体为：

k_t²为机电耦合系数，f_s为FBAR串联谐振频率。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下方法确定每个FBAR并联谐振频率和FBAR串联谐振频率：

根据所述FBAR滤波器的工作频率，由FBAR滤波器的工作频段，最大两倍于FBAR的谐振频率之差，确定FBAR的谐振频率之差；

对于串联FBAR，并联谐振频率f_p为FBAR滤波器通带最高频，串联谐振频率f_s为FBAR滤波器通带中频；对于并联FBAR，并联谐振频率f_p为FBAR滤波器通带中频，串联谐振频率f_s为FBAR滤波器通带最低频，从而确定FBAR并联谐振频率f_p和串联谐振频率f_s。