CN109660225B - 设置铍铝合金膜的多层压电基片及其制备方法 - Google Patents
设置铍铝合金膜的多层压电基片及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109660225B CN109660225B CN201811552537.3A CN201811552537A CN109660225B CN 109660225 B CN109660225 B CN 109660225B CN 201811552537 A CN201811552537 A CN 201811552537A CN 109660225 B CN109660225 B CN 109660225B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- piezoelectric substrate
- layer
- beryllium
- aluminum alloy
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 20
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 4
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 4
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 4
- 150000001572 beryllium Chemical class 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02574—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
- H03H9/14544—Transducers of particular shape or position
- H03H9/14564—Shifted fingers transducers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H2003/023—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks being of the membrane type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
本发明提出一种设置铍铝合金膜的多层压电基片，包括依次设置的压电基体层、导电层，所述导电层为铍铝合金膜，本发明采用铍铝合金作为溅射膜，铍为六方晶系，易于与相同晶格结构的压电基体层结合，而合金中的铝则可以作为传声的材料，提高其传声效率，如此利用铍解决了铝膜与压电基片之间由于晶格结构不同而导致的结合不良的问题；并且，合金膜与铝膜均为金属膜，二者依靠金属键结合，结合状态良好，不易脱落。
Description
技术领域
本发明涉及滤波器用基片制备技术领域，尤其涉及一种设置铍铝合金膜的多层压电基片及其制备方法。
背景技术
在声表面波器件中，铝膜由于有比较低的声阻，是生产声表面波的最适合的材料。但铝膜在生长过程中，由于和基体压电材料晶格不匹配，生长的铝膜晶格严格扭曲，铝膜应力较大，在声表面波应用中，由于高频、高功率的声电作用下，很容易产生因铝膜与基体材料分离而导致电极脱落的现象。
而在声表面波滤波器的蜂窝无线应用中，要求器件能承受大至 1W的发射或接受功率。然而在大电流作用下，由于铝原子的迁移效应，电极处很容易断路或短路 ,高功率给基片表面带来的高温使器件很易失效。
发明内容
有必要提出一种设置铍铝合金膜的多层压电基片。
还有必要提出一种设置铍铝合金膜的多层压电基片的制备方法。
一种设置铍铝合金膜的多层压电基片，包括依次设置的压电基体层、导电层，所述导电层为铍铝合金膜。
一种制备所述设置铍铝合金膜的多层压电基片的方法，包括以下步骤：
步骤1、将压电基体层置于混合酸溶液中浸泡，使基片表面处于疏水状态，有利于金属原子在上面的附着；
步骤2、利用磁控溅射在压电基体层的表面沉积一层导电层；
本发明选择与声表面波滤波器的叉指换能器200基片晶格结构相匹配的金属作为溅射膜材料，以提升叉指换能器的使用寿命和温度稳定性。
附图说明
图1为所述叉指换能器设置于多层压电基片的结构示意图。
图2为部分多层压电基片的截面图。
图3为另一种实施方式中部分多层压电基片的截面图。
图中：复合压电基片100、压电基体层10、过渡层20、导电层30、叉指换能器200。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参见图1、图2，本发明实施例提供了一种设置铍铝合金膜的多层压电基片100，一种实施例中，其包括依次设置的压电基体层10、导电层30，所述导电层30为铍铝合金膜。
参见图1、图3，在另一种实施方式中，该叉指换能器包括依次设置的压电基体层10、过渡层20、导电层30，所述过渡层20为铍铝合金膜，所述导电层30为铝膜。
进一步，铍铝合金膜中铍含量与铝含量的比例为20%～40%：80%～60%。例如，二者比例可以为20%：80%、30%：70%、50%：50%等。
本发明采用铍铝合金作为过渡膜材料，铍为六方晶系结构，其晶系结构和晶格参数如下表格所示：
由于铝是立方晶系，铌酸锂、钽酸锂等压电基片材料是六方晶系，铝膜在铌酸锂、钽酸锂上直接生长时，由于二者晶格结构不匹配，且由于铝膜为金属膜，压电基体层10为非金属材料层，导致生长的铝膜晶格严格扭曲，铝膜应力较大。
所以，本发明采用铍铝合金作为溅射膜，铍为六方晶系，易于与相同晶格结构的压电基体层结合，而合金中的铝则可以作为传声材料，在第一种实施例中用作导电层，不仅利用铝提高其传声效率，还利用铍解决了铝膜与压电基片之间由于晶格结构不同而导致的结合不良的问题；
在另一种实施例中，该合金膜用作连接于铝膜和压电基片之间的过渡层，解决了铝膜与压电基片之间由于晶格结构不同而导致的结合不良的问题；并且，合金膜与铝膜均为金属膜，二者依靠金属键结合，结合状态良好，不易脱落。
可见，本方案将上述铝膜与压电基体层10之间结合时存在的两个问题都解决了。
进一步，所述过渡层20的厚度可根据溅射工艺设计来确定。
进一步，所述过渡层20为多层结构，所述过渡层20的多层结构为依次间隔设置的铍膜、铍铝合金膜。例如，过渡层20可以为依次设置的铍膜、铍铝合金膜两层结构，可以为依次设置的铍膜、铍铝合金膜、铍膜三层结构，可以为依次设置的铍膜、铍铝合金膜、铍膜、铍铝合金膜的四层结构。
进一步，所述压电基体层10的材料为铌酸锂、钽酸锂、石英、硅酸镓镧之一。
本发明还提出一种制备如上述的多层压电基片的方法，包括以下步骤：
步骤1、将压电基体层10置于混合酸溶液中浸泡，使基片表面处于疏水状态，有利于金属原子在上面的附着；
步骤2、利用磁控溅射在压电基体层10的表面沉积一层导电层30；
在另一种实施方式中，其制备方法步骤为：
步骤1、将压电基体层10置于混合酸溶液中浸泡，使基片表面处于疏水状态，有利于金属原子在上面的附着；
步骤2、利用磁控溅射在压电基体层10的表面沉积一层过渡层20薄膜；
步骤3、利用磁控溅射在过渡层20的表面沉积一层导电层30。
进一步，在步骤1中，所述混合酸溶液为氢氟酸和硫酸的混合溶液，或氢氟酸和硝酸的混合溶液。
进一步，在步骤1中，将压电基体层10置于混合酸溶液中浸泡，同时向混合酸溶液中鼓入氮气，以增强对压电基体层10表面的清洗能力。
抽取本发明的复合压电基片进行功率耐久性试验和寿命检测试验，得到以下数据：
| 导电层(厚度) | 过渡层(厚度) | 寿命测试（倍） | 功率耐久性测试（dBm） | 备注 |
| Al（100nm） | 无（0nm） | 1 | 29.0 | 标记a |
| 无（0nm） | BeAl(40nm) | 10 | 32.0 | 标记b |
| 无（0nm） | Be(8nm) / BeAl(32nm) | 18 | 33.6 | 标记c |
| 无（0nm） | Be(4nm)/BeAl(4nm)/ Be(4nm) / BeAl (24nm) | 35 | 35.0 | 标记d |
该表格中的基片是以钽酸锂晶片为例，由以上表格可以看出，标记a基片是背景技术中所述的仅有钽酸锂基片层和铝导电层的两层结构；标记b基片为设置铍铝合金层作为导电层的两层结构，可见，该两层结构的寿命成倍增加，其耐久性均有明显提高；标记c、d基片分别为设置两层、四层薄膜的多层结构，可见，设置该多层结构的基片的寿命成倍增加，其耐久性均有明显提高。
上表还可以看出，标记a的原设计中，不计算压电基体层的厚度，单独铝层厚度为100nm，而本发明中，标记b、c、d的基片中，总的过渡层厚度为40nm，其厚度变薄，较薄的过渡层有利于降低声阻，提高声速，并且，从功率耐久性数据中可以看出，过渡层的牢固度反而有所增大。
本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种设置铍铝合金膜的多层压电基片，其特征在于：包括依次设置的压电基体层、过渡层、导电层，所述过渡层为依次间隔设置的铍膜、铍铝合金膜的多层结构，所述导电层为铝膜。
2.如权利要求1所述的设置铍铝合金膜的多层压电基片，其特征在于：所述铍铝合金膜中铍含量与铝含量的比例为20%～40%：80%～60%。
3.如权利要求1所述的设置铍铝合金膜的多层压电基片，其特征在于：所述压电基体层的材料为铌酸锂、钽酸锂、石英、硅酸镓镧之一。
4.一种制备如权利要求1-3之一所述的多层压电基片的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、将压电基体层置于混合酸溶液中浸泡，使基片表面处于疏水状态，有利于金属原子在上面的附着；
步骤2、利用磁控溅射在压电基体层的表面沉积一层过渡层；
步骤3、利用磁控溅射在过渡层的表面沉积一层导电层。
5.如权利要求4所述的制备多层压电基片的方法，其特征在于：在步骤1中，所述混合酸溶液为氢氟酸和硫酸的混合溶液，或氢氟酸和硝酸的混合溶液。
6.如权利要求4所述的制备多层压电基片的方法，其特征在于：在步骤1中，将压电基体层置于混合酸溶液中浸泡，同时向混合酸溶液中鼓入氮气，以增强对压电基体层表面的清洗能力。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811552537.3A CN109660225B (zh) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | 设置铍铝合金膜的多层压电基片及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811552537.3A CN109660225B (zh) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | 设置铍铝合金膜的多层压电基片及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109660225A CN109660225A (zh) | 2019-04-19 |
| CN109660225B true CN109660225B (zh) | 2023-03-03 |
Family
ID=66114645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811552537.3A Active CN109660225B (zh) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | 设置铍铝合金膜的多层压电基片及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109660225B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6624539B1 (en) * | 1997-05-13 | 2003-09-23 | Edge Technologies, Inc. | High power ultrasonic transducers |
| CN101599749A (zh) * | 2009-04-21 | 2009-12-09 | 中国科学院微电子研究所 | 一种声表面波换能器的制作方法 |
| CN102111121A (zh) * | 2009-12-25 | 2011-06-29 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置 |
| CN102377402A (zh) * | 2010-08-16 | 2012-03-14 | 精工爱普生株式会社 | 压电振动设备及其制造方法、谐振频率的调整方法 |
| CN203631107U (zh) * | 2013-11-27 | 2014-06-04 | 北方民族大学 | 一种介质保护膜材料的外逸电子测试*** |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001007674A (ja) * | 1999-06-24 | 2001-01-12 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 弾性表面波デバイス |
-
2018
- 2018-12-18 CN CN201811552537.3A patent/CN109660225B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6624539B1 (en) * | 1997-05-13 | 2003-09-23 | Edge Technologies, Inc. | High power ultrasonic transducers |
| CN101599749A (zh) * | 2009-04-21 | 2009-12-09 | 中国科学院微电子研究所 | 一种声表面波换能器的制作方法 |
| CN102111121A (zh) * | 2009-12-25 | 2011-06-29 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置 |
| CN102377402A (zh) * | 2010-08-16 | 2012-03-14 | 精工爱普生株式会社 | 压电振动设备及其制造方法、谐振频率的调整方法 |
| CN203631107U (zh) * | 2013-11-27 | 2014-06-04 | 北方民族大学 | 一种介质保护膜材料的外逸电子测试*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109660225A (zh) | 2019-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102250789B1 (ko) | 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치 | |
| CN107093994B (zh) | 薄膜体声波谐振器及其加工方法 | |
| JP6481687B2 (ja) | 弾性波装置 | |
| CN107493086B (zh) | 温度补偿声表面波谐振器及其制备方法 | |
| US8115365B2 (en) | Surface acoustic wave devices | |
| CN106921363B (zh) | 一种薄膜体声波谐振器 | |
| JP3521864B2 (ja) | 弾性表面波素子 | |
| US7911111B2 (en) | Surface acoustic wave devices | |
| KR20010093798A (ko) | 표면 음향파 장치의 고전력 핸들링을 위한 금속화 및 이를제공하는 방법 | |
| JP2003101372A (ja) | 弾性表面波装置およびその製造方法 | |
| CN109660225B (zh) | 设置铍铝合金膜的多层压电基片及其制备方法 | |
| CN109672420B (zh) | 设置镁铝合金膜的多层压电基片及其制备方法 | |
| JP2006135443A (ja) | 弾性表面波素子、弾性表面波素子の製造方法 | |
| CN108155884B (zh) | 一种声表面波滤波器的制备方法 | |
| JP4016583B2 (ja) | 圧電薄膜共振子、フィルタおよび電子機器 | |
| JP2000244030A (ja) | 圧電体薄膜素子 | |
| CN110149102A (zh) | 基于二维压电材料薄膜的声表面波器件 | |
| CN113098419A (zh) | 一种基于刻蚀压电薄膜的高机电耦合系数声表面波器件 | |
| CN109660224B (zh) | 滤波器用复合压电基片及其制备方法 | |
| JP3971128B2 (ja) | 弾性表面波素子 | |
| CN1578134A (zh) | 声表面波元件及其制法、声表面波设备和声表面波双工器 | |
| KR20100082541A (ko) | 표면탄성파 소자 | |
| JP2007295504A (ja) | 超低速薄膜を用いた弾性表面波基板及び弾性波基板とその基板を用いた弾性表面波機能素子及び弾性波機能素子 | |
| CN107171653A (zh) | 一种具有高机电耦合系数和高中心频率的声表面波器件 | |
| CN112600531A (zh) | 一种高频近零频率温度系数的窄带滤波器及制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |