一种体波滤波器及其制备方法

1.本发明实施例涉及滤波器技术领域，尤其是一种体波滤波器及其制备方法。


背景技术：

2.滤波器在射频通信、卫星通信等的信号滤波领域具有重要的应用价值。传统的lc或陶瓷类陷波滤波器具有体积较大和重量大，易受到外界干扰等缺点，限制了它们的应用范围。另一方面，随着5g/6g通信系统的发展，对滤波器的滤波频段提出了更高频率的要求。
3.传统的声表滤波器，其工作频率只能工作在2.5ghz以下，已经不能满足5g/6g射频通信的滤波需求。体波滤波器通过压电膜层的纵波的驻波调制，可以获得较高的的滤波频段，是未来5g/6g滤波器的主流。传统的体波滤波器结构是利用半导体工艺刻蚀空腔，需要在支撑层位置做孔，使得刻蚀的材料可以刻蚀出来，工艺难度很大，成品率很低。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种体波滤波器及其制备方法。
5.一种体波滤波器，依次包括：基底层、聚合物空腔层、支撑膜、底电极、压电膜层和上电极，其中，聚合物空腔层中空气腔上部与支撑膜接触的边界厚度为1～3um。
6.进一步地，空气腔的长度和宽度均为200～300um。
7.进一步地，聚合物空腔层为通过双光子聚合3d打印工艺制备。
8.一种体波滤波器的制备方法，包括：
9.利用双光子聚合3d打印工艺在基底层上打印聚合物空腔层，在聚合物空腔层上镀支撑膜，其中，聚合物空腔层中空气腔上部与支撑膜接触的边界厚度为1～3um；
10.利用预先设计的相位掩膜版在支撑膜上镀底电极，除去相位掩膜版后在器件表面镀压电膜层；
11.在压电膜层表面镀上电极后形成体波滤波器。
12.进一步地，基底层为si或sio2，厚度为200～500um。
13.进一步地，空气腔的长度和宽度均为200～300um。
14.进一步地，支撑膜为si3n4或sio2，厚度为1～3um。
15.进一步地，压电薄膜层为aln、zno、铌酸锂、钽酸锂或aln、zno、铌酸锂和钽酸锂的复合材料，厚度为1～3um。
16.进一步地，底电极的长度和宽度为300um～600um，厚度为100nm-200nm。
17.进一步地，上电极和底电极为al、pt、mo或au或al、pt、mo和au的复合材料，上电极的长和宽为300～800um，厚度为100nm-200nm。
18.本发明实施例的有益效果是：本发明实施例利用双光子聚合工艺制造聚合物微腔，并在聚合物层直接制造支撑膜，可以极大的简化工艺。聚合物空腔薄膜层具有很低的声阻抗，因此对体声波具有较大的反射率，这样体声波在聚合物空腔薄膜层和压电薄膜层之间来回反射时会产生谐波，从而有效的提高该类器件的滤波频段。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明的实施例提供的一种体波滤波器的结构示意图；
21.图2为没有聚合物空腔层的体波滤波器的谐振频率检测图；
22.图3为本发明实施例的体波滤波器的谐振频率检测图。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
24.如图1所示，本发明实施例提供一种体波滤波器，依次包括：基底层1、聚合物空腔层2、支撑膜3、底电极4、压电膜层5和上电极6，其中，聚合物空腔层2中空气腔与支撑膜相邻的边界厚度为1～3um。
25.具体地，空气腔的长度和宽度均为200～300um。聚合物空腔层为通过双光子聚合3d打印工艺制备。
26.本发明实施例还提供一种体波滤波器的制备方法，包括以下步骤：
27.步骤一、利用双光子聚合3d打印工艺在基底层上打印聚合物空腔层，在聚合物空腔层上镀支撑膜，其中，聚合物空腔层中空气腔上部与支撑膜接触的边界厚度为1～3um；
28.步骤二、利用预先设计的相位掩膜版在支撑膜上镀底电极，除去相位掩膜版后在器件表面镀压电膜层；
29.步骤三、在压电膜层表面镀上电极后形成体波滤波器。
30.具体地，基底层为si或sio2，厚度为200～300um。空气腔的长度和宽度均为200～300um。支撑膜为si3n4或sio2，厚度为1～3um。压电薄膜层aln、zno、铌酸锂、钽酸锂或aln、zno、铌酸锂和钽酸锂的复合材料，厚度为1～3um。
31.需要说明的是，空腔与基底层接触的部分没有边界。
32.具体地，底电极的长度和宽度为300um～600um，厚度为100nm-200nm。底电极部分覆盖支撑膜。上电极和底电极为al、pt、mo、au或al、pt、mo和au的复合材料，上电极的长和宽为300～800um，厚度为100nm-200nm。
33.本发明的一个实施例，基底层为si材料，厚度为500um，聚合物空腔层选用聚合物材料，左右支撑厚度为20um，空气腔与支撑层相邻的边界的厚度为1um，支撑层的厚度为1um，压电薄膜层的厚度分别为1.1um，上电极和下电极材料为al材料，厚度分别为100nm。获得的谐振工作频率如图2所示，可以看出：在4.43ghz，4.73ghz，6.02ghz，6.35ghz产生谐振工作频率。然而在没有聚合物膜层的情况下，该器件只在4.46ghz和6.27ghz附近产生单一谐振频率，且频率低于有聚合物膜层的最高谐振频率，如图3所示。
34.本发明实施例利用双光子聚合工艺制造聚合物微腔，并在聚合物层上部直接制造支撑膜，可以极大的简化工艺。当体声波在聚合物空腔层和压电薄膜层之间来回反射时会产生谐波，从而有效的提高该类器件的滤波频段。
35.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
36.以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种体波滤波器，其特征在于，依次包括：基底层、聚合物空腔层、支撑膜、底电极、压电膜层和上电极，其中，聚合物空腔层中空气腔上部与支撑膜接触的边界厚度为1～3um。2.根据权利要求所述的体波滤波器，其特征在于，空气腔的长度和宽度均为200～300um。3.根据权利要求所述的体波滤波器，其特征在于，聚合物空腔层为通过双光子聚合3d打印工艺制备。4.一种体波滤波器的制备方法，其特征在于，包括：利用双光子聚合3d打印工艺在基底层上打印聚合物空腔层，在聚合物空腔层上镀支撑膜，其中，聚合物空腔层中空气腔上部与支撑膜接触的边界厚度为1～3um；利用预先设计的相位掩膜版在支撑膜上镀底电极，除去相位掩膜版后在器件表面镀压电膜层；在压电膜层表面镀上电极后形成体波滤波器。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，基底层为si或sio2，厚度为200～500um。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，空气腔的长度和宽度均为200～300um。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，支撑膜为si3n4或sio2，厚度为1～3um。8.根据权利要求所述的制备方法，其特征在于，压电薄膜层为aln、zno、铌酸锂、钽酸锂或aln、zno、铌酸锂和钽酸锂的复合材料，厚度为1～3um。9.根据权利要求所述的制备方法，其特征在于，底电极的长度和宽度为300um～600um，厚度为100nm-200nm。10.根据权利要求所述的制备方法，其特征在于，上电极和底电极为al、pt、mo、au或al、pt、mo和au的复合材料，上电极的长和宽为300～800um，厚度为100nm-200nm。

技术总结
本发明实施例公开了一种体波滤波器，依次包括：基底层、聚合物空腔层、支撑膜、底电极、压电膜层和上电极，其中，聚合物空腔层中空气腔上部与支撑膜接触的边界厚度为1～3um。本发明实施例利用双光子聚合工艺制造聚合物空气微腔，并在聚合物层直接制造支撑膜，可以极大的简化工艺。当体声波在聚合物空腔层和压电薄膜层之间来回反射时会产生谐波，从而有效的提高该类器件的滤波频段。该类器件的滤波频段。该类器件的滤波频段。


技术研发人员：董波 胡昱轩
受保护的技术使用者：深圳技术大学
技术研发日：2022.05.25
技术公布日：2022/7/29