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微型化是目前电子通讯行业最重要的发展趋势之一,是推动微波射频器件研究和进步的主要动力。薄膜体声波谐振器(ThinFilm Bulk Acoustic Resonators,FBARs)作为一种应用在微波射频器件设计和制造过程中的新型技术,具有低插入损耗、高品质因数及与电路的良好兼容性等优势,并且在较小尺寸的情况下能达到其他类型器件较难达到的频率和带宽,同时FBAR技术还拥有稳健的功率处理能力、良好的温度稳定性以及高动态范围。正是因为FBAR所具有的良好性能,使它超越其他技术,成为目前研究的热点和趋势。 在以往对FBAR的研究过程中,由于长、宽尺寸远大于厚度方向尺寸,在计算中往往采用声学模型或是其他一维模型。随着器件微型化的发展,器件尺寸的变化也是巨大的,一维模型的模拟结果显然已经不能满足未来的发展趋势。在本文中,基于Mindlin板理论,建立了FBAR的二维振动模型,并通过数值模拟给出了色散关系和频谱关系。对于多层结构中不可避免的初应力,推导了初应力对FBAR谐振特性影响的相关方程,得到阻抗表达式等相关公式,针对考虑初应力的FBAR模型,讨论了电极厚度变化对频率影响。 我们使用有限元方法讨论二维尺寸变化对FBAR振动的影响,利用有限元软件建立二维模型对这一问题进行讨论。得出了氮化铝、氧化锌及PZT这三种材料构成的FBAR振动过程中,频率随二维尺寸变化的图形。对二维有限元模型进行谐响应处理,首先对比讨论了FBAR振动频率在不同薄膜厚度时的情况;之后分析了FBAR阻抗等性能在二维效应作用下的影响;并且对固体安装型(SMR)FBAR的振动问题进行分析,对比得出不同层数的布拉格反射层对在FBAR振动过程中出现的杂散情况的改善。本文中有限元分析工具选择ANSYS13.0。