一种BAW滤波器

技术领域

本发明涉及电学技术领域，尤其涉及一种BAW滤波器。

背景技术

微型化、集成化、高性能是无线终端对频率器件的要求。传统射频/微波频段频率器件的解决方案为介质滤波器和声表面波(Surface Acoustic Wave，简称SAW)滤波器。前者具有较好的性能，但体积太大，后者虽然体积小，但存在工作频率低、插入损耗大、功率容量低的缺点。体声波(Bulk Acoustic Wave，简称BAW)滤波器技术是目前唯一有望集成的射频滤波器技术，其综合了介质滤波器性能优越和SAW滤波器体积小的优势，同时克服了两者的缺点，具有工作频率高、功率容量大、损耗低、体积小、温度稳定性好以及可与RFIC或MMIC集成等优点。

现有技术中，BAW滤波器在高阻硅衬底上制作，其包括下电极、压电机和上电极组成的三明治结构，BAW滤波器的制作沿袭了大规模集成电路的平面制造技术，其工艺过程包括清洗、镀膜、掩膜、光刻、刻蚀、剥离等，制作方法复杂，制作成本高。

发明内容

本发明提供一种BAW滤波器，可以简化BAW滤波器的制作方法，降低BAW滤波器的制作成本。

本发明提供一种BAW滤波器，采用如下技术方案：

所述BAW滤波器包括；

基板；

第一电极，所述第一电极位于所述基板的第一面上；

压电层，所述压电层位于所述第一电极远离所述基板的一面上；

第二电极，所述第二电极位于所述压电层远离所述第一电极的一面上；

其中，所述第一电极和所述第二电极的材质为低熔点金属，所述低熔点金属为熔点在300℃以下的金属单质、合金、上述金属单质和合金的混合物、或者以上述金属单质和/或合金为主要成分的可固化导电流体。

可选地，通过丝网印刷、钢网印刷、移印、凹版印刷、凸版印刷、柔版印刷中的一种或几种，使用所述低熔点金属制成所述第一电极和/或所述第二电极。

可选地，熔点在300℃以下的金属单质为镓单质、铟单质、锡单质、钠单质、钾单质、铷单质、铯单质、锌单质、铋单质中的一种；

熔点在300℃以下的合金为镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡锌合金、镓铟锡锌合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金、铋铟锡锌合金中的一种或几种。

可选地，所述压电层至少一面为非平面。

可选地，所述第一电极远离所述基板的一面为平面，所述压电层具有至少两个不同厚度的部分。

可选地，所述第一电极远离所述基板的一面为非平面，所述压电层具有至少两个不同厚度的部分。

可选地，所述第一电极远离所述基板的一面为非平面，且所述压电层远离所述基板的一面的形状，与所述第一电极远离所述基板的一面的形状相同，所述压电层的厚度一致。

进一步地，所述基板由厚度一致的柔性基板变形后所得，所述第一电极、所述压电层和所述第二电极均位于所述基板发生变形的区域内。

可选地，所述压电层远离所述基板的一面包括折面、圆柱面、圆锥面、椭圆柱面、椭圆锥面、双曲抛物面、锥状面、柱状面、球面或者环面中的一种或几种。

可选地，所述压电层的材质为ZnO、AlN、CdS或者PZT。

可选地，所述BAW滤波器还包括绝缘支撑件和位于所述基板上的第二电极连接线，所述绝缘支撑件至少位于所述第一电极和所述压电层一侧，所述第二电极搭接于所述绝缘支撑件上，所述绝缘支撑件上设置有通孔，所述第二电极通过位于所述通孔内的电连接件与所述第二电极连接线连接。

本发明提供了一种具有如上所述结构的BAW滤波器，由于该BAW滤波器包括的第一电极和第二电极的材质均为低熔点金属，低熔点金属为熔点在300℃以下的金属单质、合金、上述金属单质和合金的混合物、或者以上述金属单质和/或合金为主要成分的可固化导电流体，将低熔点金属熔化后，然后通过打印、喷涂、转印、丝网印刷、钢网印刷、移印、凹版印刷、凸版印刷、柔版印刷等工艺即可在基板或压电层上制作电极(第一电极和第二电极的统称)，且制作过程不受基板和压电层的表面形状的影响，进而可以简化BAW滤波器的制作方法，降低BAW滤波器的制作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的BAW滤波器的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的BAW滤波器的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的BAW滤波器的结构示意图三；

图4为本发明实施例提供的BAW滤波器的结构示意图四；

图5为本发明实施例提供的BAW滤波器的结构示意图五；

图6为本发明实施例提供的BAW滤波器的结构示意图六；

图7为本发明实施例提供的BAW滤波器的结构示意图七。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。

本发明实施例提供一种BAW滤波器，具体地，如图1～图6所示，图1至图7分别为本发明实施例提供的BAW滤波器的结构示意图一至结构示意图七，该BAW滤波器包括；

基板1；

第一电极2，第一电极2位于基板1的第一面上；

压电层3，压电层3位于第一电极2远离基板1的一面上；

第二电极4，第二电极4位于压电层3远离第一电极2的一面上；

其中，第一电极2和第二电极4的材质为低熔点金属，低熔点金属为熔点在300℃以下的金属单质、合金、上述金属单质和合金的混合物、或者以上述金属单质和/或合金为主要成分的可固化导电流体。

由于该BAW滤波器包括的第一电极2和第二电极4的材质均为低熔点金属，只需要将低熔点金属熔化(若低熔点金属的熔点低于室温，则可省略此步骤)，然后通过打印、喷涂、转印、丝网印刷、钢网印刷、移印、凹版印刷、凸版印刷、柔版印刷等工艺即可在基板1或压电层3上制作电极(第一电极2和第二电极4的统称)，且制作过程不受基板1和压电层3的表面形状的影响，进而可以简化BAW滤波器的制作方法，降低BAW滤波器的制作成本。

本发明实施例中的基板1为任何可粘附低熔点金属的基板，如聚氯乙烯基板、聚对苯二甲酸乙二醇酯基板、聚对苯二甲酸丁二醇酯基板、聚丙烯基板、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯基板、天然橡胶基板、异戊橡胶基板、丁苯橡胶基板、顺丁橡胶基板、氯丁橡胶基板、乙丙橡胶基板、丁腈橡胶基板、硅橡胶基板、聚硫橡胶基板、玻璃基板、聚氨酯基板、亚克力基板、不锈钢基板、硅基板、尼龙布中的一种。

可选地，本发明实施例中的低熔点金属可包括镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、汞、银、铜、钠、钾、镁、铝、铁、镍、钴、锰、钛、钒、硼、碳、硅、钌、铑、钯、锇、铱、铂、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪等中的一种或多种。

可选地，本发明实施例中的熔点在300℃以下的金属单质为镓单质、铟单质、锡单质、钠单质、钾单质、铷单质、铯单质、锌单质、铋单质中的一种。

可选地，熔点在300℃以下的合金为镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡锌合金、镓铟锡锌合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金、铋铟锡锌合金中的一种或几种。

可选地，以上述金属单质和/或合金为主要成分的可固化导电流体除包括以上金属单质和/或合金外，还可以包括非金属填料、金属填料、树脂、溶剂、助剂等中的一种或多种。

可选地，本发明实施例中通过丝网印刷、钢网印刷、移印、凹版印刷、凸版印刷、柔版印刷中的一种或几种，使用低熔点金属制成第一电极2和/或第二电极4。

可选地，发明实施例中的压电层3的材质为氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、硫化镉(CdS)或者锆钛酸铅(PZT)。

BAW滤波器的压电层3可以驱动一个驻声波，其波长为压电层3、第一电极2和第二电极4的总厚度的两倍。该驻声波沿垂直方向(即BAW滤波器的厚度方向)传播。

影响BAW滤波器的滤波性能的参数主要包括以下几个：

压电耦合系数，它决定了电域与机械域间能量交换的程度。压电耦合系数由压电层3选用的材质决定，若压电耦合系数太低的压电层3将不能用来制作满足移动电话应用的带宽要求的BAW滤波器。

介电常数，BAW滤波器的阻抗水平由BAW滤波器的尺寸、压电层3的厚度、介电常数共同决定。压电层3有较高的介电常数，则可减少BAW滤波器的尺寸。

声速(纵向)，声速较低则可以使用较薄的压电层3，从而有利于实现BAW滤波器的轻薄化。

另外，BAW滤波器的性能还会受压电层3的其他几种参数的间接影响。如果压电层3有较高的热传导率，这将有助于提高BAW滤波器处理大功率信号的能力。

由以上所述可知，BAW滤波器的压电层3的形状和厚度对会其滤波性能产生影响。

可选地，本发明实施例中，如图1～图7所示，压电层3的至少一面为非平面，以使得压电层3的形状设计更多样，第一电极2和第二电极4之间的相对位置也更多样，进而能够使BAW滤波器满足不用的应用需求(如对于滤波效果，或对于形状，或对于安装位置等的需求)，应用范围更广。

上述“压电层3至少一面为非平面”包括多种情况，例如，压电层3仅远离第一电极2的一面为非平面，或者，压电层3仅接触第一电极2的一面为非平面，或者，压电层3接触第一电极2的一面和远离第一电极2的一面均为非平面。

基于之前对“压电层3的至少一面为非平面”进行的限定，本发明实施例中提供几种压电层3的具体设计方式，以满足不同情况下对BAW滤波器的性能需求。

在一个例子中，如图1～图3所示，第一电极2远离基板1的一面为平面，此时，制作在其上的压电层3接触第一电极2的一面必然也为平面。

由于压电层3远离第一电极2的一面为非平面，则压电层3可具有至少两个不同厚度的部分，在图1所示的例子中，在从左至右的方向上，压电层3的厚度先增加再减小，在图2所示的例子中，压电层3包括三个具有不同厚度的部分，在图3所示的例子中，在从左至右的方向上，压电层3的厚度逐渐增加。本领域技术人员可以根据BAW滤波器的目标形状和性能对此进行设置，此处不进行限定。

第一电极2远离基板1的一面的形貌(即是否为平面)由基板1的表面，以及制作第一电极2时的工艺决定，本领域技术人员可以通过对以上二者进行合理选择，以使第一电极2远离基板1的一面为平面。

在又一个例子中，如图4和图5所示，第一电极2远离基板1的一面为非平面，此时，制作在其上的压电层3接触第一电极2的一面必然也为非平面。

当如图4所示，压电层3远离第一电极2的一面为非平面，且与第一电极2的表面的形状不同时，压电层3具有至少两个不同厚度的部分。当如图5和图6所示，压电层3远离第一电极2的一面的形状与第一电极2的第一面的形状相同时，压电层3的厚度一致。本领域技术人员可以根据BAW滤波器的目标形状和性能对此进行设置，此处不进行限定。

第一电极2远离基板1的一面的形貌(即是否为平面)由基板1的表面，以及制作第一电极2时的工艺决定，本领域技术人员可以通过对以上二者进行合理选择，以使第一电极2远离基板1的一面为非平面。

可选地，如图6所示，基板1由厚度一致的柔性基板变形后所得，第一电极2、压电层3和第二电极4均位于基板1发生变形的区域内。基板1可以为任何可粘附低熔点金属、且具有一定支撑力的柔性基板，如PET、PVC、PI等。

该变形可以发生在制作第一电极2之前、制作压电层3或者制作第二电极任一步骤之前，也可以在基板1上制作完成第一电极2、压电层3和第二电极4后，根据实际需要(如安装位置等)将基板1进行变形。另外，当选用的低熔点金属的熔点在室温以下时，考虑到低熔点金属具有较好的柔性，即使在制作完成第一电极2和第二电极4后，再对基板1进行变形，也不会造成第一电极2和第二电极4的损坏。

在以上各例子中，当压电层2的厚度一致时，BAW滤波器的滤波带宽较窄；当压电层2具有至少两个不同厚度的部分时，BAW滤波器的滤波带宽较宽，或者，BAW滤波器可以使多个间隔频段的信号通过，或使多个间隔频段的信号不通过，此时通过对压电层2的远离第一电极2的一面的形貌的设计即可使一个BAW滤波器起到多个BAW滤波器的作用，有助于减小在集成电路中BAW滤波器的占据面积，提高集成电路的集成度。

可选地，本发明实施例中压电层3远离第一电极2的一面包括折面、圆柱面、圆锥面、椭圆柱面、椭圆锥面、双曲抛物面、锥状面、柱状面、球面或者环面中的一种或几种。当然，压电层3远离第一电极2的一面也可以在此基础上包括一个或多个平面。本领域技术人员可以根据BAW滤波器的目标形状和性能对此进行设置，此处不进行限定。

可选地，如图7所示，本发明实施例中的BAW滤波器还包括绝缘支撑件5和位于基板上1的第二电极连接线7，绝缘支撑件5至少位于第一电极2和压电层3一侧，第二电极4搭接于绝缘支撑件5上，绝缘支撑件5上设置有通孔，第二电极4通过位于通孔内的电连接件6与第二电极连接线7连接。

可选地，电连接件6可以为空心铜管、导电胶、填充的低熔点金属或者其他可固化导电流体、或者通过电镀、化学镀等方式形成。

可选地，第二电极连接线7与第一电极2处于同一膜层，且材质相同，使得以上各结构可以在同一次制作工艺中形成，例如使用低熔点金属通过一次印刷工艺印刷形成，进而可以有助于简化BAW滤波器的制作过程。

可选地，本发明实施例中的BAW滤波器还包括第一电极连接线，该第一电极连接线与第一电极2连接。第一电极连接线与第一电极2可处于同一膜层，且材质相同，使得以上各结构可以在同一次制作工艺中形成，例如使用低熔点金属通过一次印刷工艺印刷形成，进而可以有助于简化BAW滤波器的制作过程。

当BAW滤波器同时包括第一电极连接线和第二电极连接线7时，二者可以位于BAW滤波器的同一侧，以简化BAW滤波器与其他设备之间的连接方式。

本发明实施例提供的BAW滤波器可以应用于手机等通讯装置中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。