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《宁波大学》 2009年
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薄膜体声波谐振器振动频率分析

柳建松  
【摘要】:无线通讯终端的多功能化对射频器件提出了微型化、高频率、高性能、低功耗、低成本等技术要求。薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonators, FBAR)技术是近年来随着加工工艺技术水平的提高和现代无线通讯技术发展,尤其是随着个人无线通信技术的快速发展而出现的新一代射频器件技术,具有与电路兼容性良好、体积小并且频率相对较高等优良特点。 由于薄膜体声波谐振器技术复杂性以及对性能良好的产品的需求,在加工薄膜体声波谐振器之前对薄膜体声波谐振器进行全面分析以确定材料厚度、振动频率以及电路参数就显得非常自然且有必要。基于薄膜体声波谐振器的层状结构,我们完全可以将其简化为一维无限大层状薄膜板结构。这样,我们就可以对其厚度拉伸和厚度剪切这两个主要工作模态振动频率进行分析。通过给定层状薄膜板的材料常数和厚度,我们可以从频率方程中求解出其振动频率。通过这样的分析得到的计算结果不但与实验测量值相吻合,而且为进一步的分析奠定了基础。将计算公式拓展到考虑压电薄膜的压电效应后,电场就被加入到了原有的分析之中。这样,一方面我们可以分析压电薄膜的压电性质对厚度拉伸和剪切振动频率影响,另一方面也为我们计算电路参数做好了铺垫。 在计算电路参数分析中,材料粘性的引入使得我们利用前期分析结果来计算电路参数成为可能。处理材料粘性的一般办法是将粘性项作为虚数部分插入到本构关系中,从而使得原来的弹性常数转变成了复弹性常数。这样我们就可以在不改变运动方程形式的情况下对电路参数进行计算。目前仍没有合适的方法得到谐振器中常用材料的粘性值,所以我们事先做了假定,在此基础上再计算谐振器中电路参数。之后,我们再将得到的电路参数值与实测的电路参数进行比较最终找到合适的粘性值。 我们所提供的理论方法可以使谐振器设计者和加工者在产品设计初期就可以估算薄膜厚度和电路参数以设计出合适的振动频率,从而达到最优化设计的目的。当然,我们建立的薄膜体声波谐振器分析方法为进一步的有限元分析打下了坚实基础。
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB533

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【引证文献】
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1 沈金祥;多层压电结构中声表面波的传播[D];宁波大学;2011年
【共引文献】
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1 ;Analytical and numerical modeling of resonant piezoelectric devices in China-A review[J];Science in China(Series G:Physics,Mechanics & Astronomy);2008年12期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 夏智深;陈玉梅;王骥;杜建科;;具有不对称电极的石英晶体板振动效应研究[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
2 王骥;柳建松;杜建科;黄德进;;薄膜体声波谐振器(TFBAR)厚度剪切振动频率的计算[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
3 王骥;柳建松;杜建科;黄德进;;薄膜体声波谐振器结构与振动分析[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
4 潘俏俏;王骥;阳丽君;赵岷江;;AT切割石英晶体板面剪切振动模态特性研究[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
5 王骥;陈玉梅;阳丽君;潘俏俏;赵岷江;;基于Mindlin板理论的用于谐振器设计的石英晶体板振动分析程序[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
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1 李敏毅;铌酸锂高频超声换能器的研制与输出功率测量[D];华南理工大学;2011年
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1 尹歆;考虑粘性的有电极压电板振动分析[D];宁波大学;2011年
2 陈桂佳;基于Mindlin板理论的SC切石英晶体板高频振动的有限元分析[D];宁波大学;2012年
3 王文军;双旋石英晶体板的高频振动分析[D];宁波大学;2012年
【同被引文献】
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2 高立名;王骥;仲政;杜建科;;基于层状模型的功能梯度平板中声表面波传播的分析[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2007年05期
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4 史国伟;声表面波的原理与发展[J];武警技术学院学报;1996年04期
5 李耀堂;我国声表面波研究与发展[J];应用声学;1999年04期
6 李晖,潘峰;声表面波器件的研究进展[J];真空科学与技术;2001年05期
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1 吴荣兴;流体覆盖薄层对无限大弹性板中声表面波波速的影响[D];宁波大学;2008年
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