CN109672420B - 设置镁铝合金膜的多层压电基片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种设置镁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，所述导电层为镁铝合金膜，本发明采用镁铝合金作为溅射膜，镁为六方晶系，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，提高传声效率，镁作为连接材料，增大导电层与基片层之间的结合力，如此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，尤其涉及一种设置镁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镁铝合金膜的多层压电基片。
还有必要提出一种多层压电基片的制备方法。
一种设置镁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，所述导电层为镁铝合金膜。
一种制备所述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上的结构示意图。
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：多层压电基片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镁铝合金膜的多层压电基片100，一种实施例中，包括依次设置的压电基体层10、导电层30，所述导电层30为镁铝合金膜。
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为镁铝合金膜，所述导电层30为铝膜。
进一步，镁铝合金膜中镁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。
本发明采用镁铝合金作为过渡膜材料，镁为六方晶系结构，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，本发明采用镁铝合金作为溅射膜，镁为六方晶系，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，还利用镁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镁膜、镁铝合金膜。例如，过渡层20可以为依次设置的镁膜、镁铝合金膜两层结构，可以为依次设置的镁膜、镁铝合金膜、镁膜三层结构，可以为依次设置的镁膜、镁铝合金膜、镁膜、镁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） | MgAl(40nm) | 8 | 30.0 | 标记b |
| 无（0nm） | Mg(8nm) /MgAl(32nm) | 15 | 32.6 | 标记c |
| 无（0nm） | Mg(4nm)/MgAl(4nm)/ Mg(4nm) /MgAl(24nm) | 30 | 34.0 | 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基片为设置镁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)
1.一种设置镁铝合金膜的多层压电基片，其特征在于：包括从下往上依次设置的压电基体层、过渡层、导电层，所述过渡层为从下往上依次间隔设置的镁膜、镁铝合金膜的多层结构，所述导电层为铝膜。
2.如权利要求1所述的设置镁铝合金膜的多层压电基片，其特征在于：所述镁铝合金膜中镁含量与铝含量的比例为20%～40%：80%～60%。
3.如权利要求1所述的设置镁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。
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