[发明专利]具有系绳支撑的隔膜的横向激励的薄膜体声波谐振器

说明书

一种声波谐振器装置包括基板和压电板。压电板的第一部分附接到基板。压电体的第二部分形成悬挂在基板中的空腔上方的隔膜。叉指换能器(IDT)在压电板的表面上形成，IDT包括设置在第一部分上的第一和第二母线以及设置在隔膜上的交错的IDT指状物。多个系绳将隔膜支撑在空腔上方，每个系绳在交错的IDT指状物中的对应一个IDT指状物与第一和第二母线中的一个之间提供电连接。

技术领域

本公开涉及使用声波谐振器的射频滤波器，尤其涉及用于通信设备中的滤波器。

背景技术

射频(RF)滤波器是双端器件，其被配置为通过一些频率，阻止其它频率，其中“通过”意味着以相对低的信号损耗进行传输，而“阻止”意味着阻塞或基本上衰减。滤波器通过的频率范围称为滤波器的“通带”。由这种滤波器阻止的频率范围称为滤波器的“阻带”。典型的RF滤波器具有至少一个通带和至少一个阻带。通带或阻带的具体要求取决于具体应用。例如，“通带”可以定义为一个频率范围，其中滤波器的插入损耗优于诸如1dB、2dB或3dB的定义值。“阻带”可以定义为一个频率范围，其中滤波器的抑制大于定义值，例如20dB、30dB、40dB或更大的值，这取决于具体的应用。

RF滤波器用于通过无线链路传输信息的通信系统中。例如，RF滤波器可见于蜂窝基站、移动电话和计算设备、卫星收发器和地面站、物联网(IoT)设备、膝上型计算机和平板电脑、定点无线电链路和其它通信系统的RF前端中。RF滤波器也用于雷达和电子和信息战系统。

RF滤波器通常需要许多设计方面的权衡，以针对每个特定应用实现诸如插入损耗、拒绝、隔离、功率处理、线性、尺寸和成本之类的性能参数之间的最佳折中。具体的设计和制造方法和增强可以同时使这些需求中的一个或几个受益。

无线系统中RF滤波器的性能的增强可对系统性能产生广泛影响。可以通过改进RF滤波器来改进系统性能，例如更大的单元尺寸、更长的电池寿命、更高的数据速率、更大的网络容量、更低的成本、增强的安全性、更高的可靠性等。可在无线系统的各个级别上单独地或组合地实现这些改进点，例如在RF模块、RF收发器、移动或固定子系统或网络级别实现这些改进点。

用于当前通信系统的高性能RF滤波器通常结合声波谐振器，声波谐振器包括表面声波(SAW)谐振器、体声波BAW)谐振器、薄膜体声波谐振器(FBAR)和其他类型声波谐振器。但是，这些现有技术不适合在更高的频率和带宽下使用，而未来的通信网络需要用到更高的频率和带宽。

要想获得更宽的通信信道带宽，就势必要用到更高频率的通信频段。3GPP(第三代合作伙伴计划)已对用于移动电话网络的无线电接入技术进行了标准化处理。5G NR(新无线电)标准中定义了用于第五代移动网络的无线电接入技术。5G NR标准定义了若干个新的通信频段。这些新的通信频段中有两个频段是n77和n79，其中n77使用3300MHz至4200MHz的频率范围，n79使用4400MHz至5000MHz的频率范围。频段n77和频段n79都使用时分双工(TDD)，因此在频段n77和/或频段n79中工作的通信设备将相同的频率用于上行链路和下行链路传输。n77和n79频段的带通滤波器必须能够处理通信设备的发射功率。在5GHz和6GHz的5G频段也需要高频率和无线带宽。5G NR标准还定义了频率在24.25GHz和40GHz之间的毫米波通信频段。

横向激励薄膜体声波谐振器(XBAR)是用于微波滤波器的声波谐振器结构。题为“TRANSVERSELY EXCITED FILM BULK ACOUSTIC RESONATOR”的美国专利10,491,291中描述了这种XBAR。XBAR谐振器包括叉指换能器(IDT)，该叉指换能器(IDT)在单晶压电材料的薄浮层或隔膜上形成。IDT包括从第一母线延伸的第一组平行指状物和从第二母线延伸的第二组平行指状物。第一组平行指状物和第二组平行指状物交错。施加到IDT上的微波信号在压电隔膜中激发出剪切主声波。XBAR谐振器提供了很高的机电耦合和高频能力。XBAR谐振器可用于各种RF滤波器，包括带阻滤波器、带通滤波器、双工器和多路复用器。XBAR非常适合用于频率高于3GHz的通信频段的滤波器中。