薄膜体声波谐振器的电磁兼容性分析.pdf

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1、第37卷第1期压电与声光Vo1．37No．12015年O2月PIEZOELECTRICS&AC0UST00PTICSFeb．2Ol5文章编号：1004—2474(2015)01—0001—05薄膜体声波谐振器的电磁兼容性分析高杨，周斌，何移，何婉婧，李君儒(1．中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳621999；2．西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010；3．重庆大学新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室，重庆400044)摘要：随着薄膜体声波谐振器(FBAR)工作频率及FBAR器件集成度的不断提高，

2、FBAR器件的电磁干扰问题显得尤为突出。常用电学模型和有限元模型都假定FBAR中的电磁场为无源准静态场，无法仿真模型的相关电磁特性。使用HFSS高频电磁仿真软件建立了FBAR的三维电磁仿真模型，采用一个包含声场特性的等效介电常数，实现了FBAR电磁场分布、电磁场耦合与压电效应的一体化仿真。分析了高频电磁场分布及电磁场耦合对谐振特性的影响，通过优化FBAR与临近元件的间距及采用不同介电常数的基板材料，减小了电磁场耦合的干扰。关键词：薄膜体声波谐振器；电磁兼容；电磁场耦合；等效介电常数；高频电磁仿真中图分类号：TN71

3、3文献标识码：AAnalysisofElectromagneticCompatibilityofThinFilmBulkAcousticResonator，GAOYang，ZHOUBin，HEYi。，HEWanjing，LIJunru(1．InstituteofElectronicEngineering，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621999，China；2．SchoolofInformationEngineering，SouthwestUniversityo

4、fScienceandTechnology，Mianyang621010，China；3．NationalKeyLab．ofFundamentalScienceofMicro／Nano—DeviceandSystemTechnology，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)Abstract：Withtheincreasingofresonantfrequencyandintegrationofthinfilmbulkacousticresonator(FBAR)，th

5、eelectromagneticinterference(EMI)ofFBARdevicesappearstObeextremelyimportant．TheelectricfieldsofthecommonelectricalmodelandfiniteelementmodelareassumedtObequasi—staticandcannotsimulatetheelectromagnetic(EM)property．A3-DEMmodelofFBARisestablishedbymeansofhighfre

6、quencyEMsimulationsoftwareHFSS．AintegratedsimulationofEMdistributedeffects，EMcouplingandpiezoelectriceffectsisachievedbyemployinganeffectivepermittivityintheEMmode1．TheeffectsofthehighfrequencyEMdistributedeffectsandtheEMcouplingonresonantcharacteristicsareana

7、lyzed．ByoptimizingthedistancebetweenFBARandcompo—nents，introducingsubstratematerialswithdifferentpermittivity，theEMcouplinginterferenceiseffectivelyreduced．Keywords：FBAR；electromagneticcompatibility；EMcoupling；effectivepermittivity；highfrequencyEMsimulation0引言

8、建射频滤波器和传感器的理想技术之一。以FBAR滤波器为例，具有体积小，低功耗，工作频率高，Q值微机电系统(MEMS)技术的不断进步促进了高，温度特性好，插入损耗低及CMOS工艺兼容等微细加工技术的发展，使构造新型半导体器件成为优点，能满足无线通信、测控系统高频、多频段、多制可能；同时，薄膜材料制备技术的不断进步已制备出式的需求，将在射频前端中发挥重要的作用[