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体声波梯形滤波器的布局设计方法

张大鹏 高杨 贾乐 文数文

张大鹏, 高杨, 贾乐, 等. 体声波梯形滤波器的布局设计方法[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 014101. doi: 10.11884/HPLPB201830.170112
引用本文: 张大鹏, 高杨, 贾乐, 等. 体声波梯形滤波器的布局设计方法[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 014101. doi: 10.11884/HPLPB201830.170112
Zhang Dapeng, Gao Yang, Jia Le, et al. Layout design method for BAW ladder filters[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 014101. doi: 10.11884/HPLPB201830.170112
Citation: Zhang Dapeng, Gao Yang, Jia Le, et al. Layout design method for BAW ladder filters[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 014101. doi: 10.11884/HPLPB201830.170112

体声波梯形滤波器的布局设计方法

doi: 10.11884/HPLPB201830.170112
基金项目: 

国家自然科学基金项目 61574131

中国工程物理研究院超精密加工技术重点实验室基金项目 2014ZA001

核探测与核电子学国家重点实验室开放课题基金项目 2016KF-02

西南科技大学特殊环境机器人技术四川省重点实验室开放基金项目 14ZXTK01

西南科技大学研究生创新基金资助项目 17ycx127

详细信息
    作者简介:

    张大鹏(1994—), 男,硕士研究生,从事微电子机械系统研究; 464815837@qq.com

    通讯作者:

    高杨(1972—),男,博士,研究员,从事微电子机械系统研究; gaoyang@caep.cn

  • 中图分类号: TN603.5;TN629.1

Layout design method for BAW ladder filters

  • 摘要: 为保证滤波器性能,缩小滤波器体积,提高晶圆上的芯片数量,提出一种体声波(BAW)梯形滤波器布局的设计方法。该方法包括11条设计准则和设计流程。11条设计准则限制体声波谐振器(BAWR)的形状、位置,BAWR之间的距离,BAWR与焊盘的距离和互连线。设计流程有7个步骤:(1)根据每个BAWR的有效面积,预设每个BAWR的形状;(2)根据BAW梯形滤波器电路结构,排列BAWR;(3)“压缩”布局;(4)对BAWR切趾、微调和旋转;(5)对BAWR和焊盘布线;(6)检测滤波器布局是否符合设计准则;(7)使用声-电磁联合仿真,验证滤波器布局结果。以10个BAWR串并联而成的5阶BAW梯形滤波器为案例,展示了该方法的设计准则和设计流程。优化后的滤波器布局面积利用率达到了44%。对比未优化的滤波器布局,利用该方法优化后的滤波器布局提高了BAW滤波器的带内插损和带外抑制。
  • 图  1  串联体声波谐振器直线形排列

    Figure  1.  Linear arrangement of series connected BAWRs

    图  2  串联体声波谐振器折线形排列

    Figure  2.  Fold-line arrangement of series connected BAWRs

    图  3  对BAWR切趾和微调后的布局

    Figure  3.  Layout of BAWRs after apodization & fine-tuning

    图  4  BAW梯形滤波器布局设计流程

    Figure  4.  Design flow of BAW ladder filter layout

    图  5  5阶BAW梯形滤波器电路图

    Figure  5.  Schematics of 5-order BAW ladder filter circuit

    图  6  5阶BAW梯形滤波器的串联体声波谐振器直线形排列

    Figure  6.  Series connected BAWRs straight line arrangement of 5-order BAW ladder filter

    图  7  5阶BAW梯形滤波器的串联体声波谐振器折线形排列

    Figure  7.  Series connected BAWRs straight line arrangement of 5-order BAW ladder filter

    图  8  旋转调整后的布局

    Figure  8.  Layout of BAWRs after apodization & fine-tuning

    图  9  布局设计结果

    Figure  9.  Layout result

    图  10  BAW滤波器声-电磁联合仿真结果

    Figure  10.  Combined acoustic-electromagnetic BAW filter simulation result

    表  1  BAWR的面积

    Table  1.   Area of BAWRs

    BAWR area/μm2 preset shape
    S1 7 260.744 1 square
    S2 8 968.09 square
    S3 8 667.61 square
    S4 9 120.25 square
    S5 19 909.21 pentagon
    P1 7 413.21 square
    P2 19 740.25 pentagon
    P3 27 192.01 pentagon
    P4 27 093.16 pentagon
    P5 28 056.25 pentagon
    下载: 导出CSV
  • [1] Bauer T, Eggs C, Wagner K, et al. A bright outlook for acoustic filtering: A new generation of very low-profile SAW, TC SAW, and BAW devices for module integration[J]. IEEE Microwave Magazine, 2015, 16(7): 73-81. doi: 10.1109/MMM.2015.2429512
    [2] Zhang Y, Chen D. Multilayer integrated film bulk acoustic resonators[M]. Shanghai: SJTU Press, 2012.
    [3] Gao Yang, Zhou Bin, He Yi, et al. Analysis of electromagnetic compatibility of thin film bulk acoustic resonator[J]. Yadian Yu Shengguang/Piezoelectrics & Acoustooptics, 2015, 37(1): 1-5.
    [4] 庞慰, 谢恒, 张代化, 等. 一种压电声波滤波器的设计和布局方法: 中国, 103455683A[P]. 2013-12-18.

    Pang Wei, Xie Heng, Zhang Daihua, et al. A design and layout method for piezo-acoustic filters: CN, 103455683A. 2013-12-18.
    [5] Larson Ⅲ J D, Ruby R C, Bradley P. Bulk acoustic wave resonator with improved lateral mode suppression: EP, US6215375[P]. 2001.
    [6] Shirakawa A A, Thalhammer R, Jamneala T, et al. Bulk acoustic wave-coupled resonator filters: Concept, design, and application[J]. International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering, 2011, 21(5): 477-485. doi: 10.1002/mmce.20552
    [7] Tag A, Chauhan V, Weigel R, et al. Multiphysics modeling of BAW filters[C]//IEEE Ultrasonics Symposium. 2015: 1-4.
    [8] Marco F, Tullio R. Electromagnetic modeling of thin-film bulk acoustic resonators[J]. IEEE Trans Microwave Theory and Techniques, 2004, 52(11): 2496-2502. doi: 10.1109/TMTT.2004.837152
    [9] Gao Yang, Zhou Bin, He Yi, et al. Electromagnetic compatibility analysis method for FBAR devices[J]. Applied Mechanics & Materials, 2015, 719/720: 452-460. https://www.researchgate.net/publication/271713171_Electromagnetic_Compatibility_Analysis_Method_for_FBAR_Devices
    [10] Bi F Z, Barber B P. Bulk acoustic wave RF technology[J]. IEEE Microwave Magazine, 2008, 9(5): 65-80. doi: 10.1109/MMM.2008.927633
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-04-05
  • 修回日期:  2017-08-20
  • 刊出日期:  2018-01-15

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