Luận án Về một phương pháp tính toán, thiết kế nâng cao hiệu quả bộ lọc thụ động tần số cao dạng saw ứng dụng trong điện tử viễn thông

 và thiết kế. Các thông số sẽ được đánh giá, so sánh 
thông qua các chỉ tiêu về chất lượng như: Độ lọc lựa, Độ chọn lọc và Độ suy hao. 
Tuy nhiên như đã phân tích, tần số trung tâm của bộ lọc SAW liên quan đến vận 
tốc truyền sóng của vật liệu áp điện sử dụng để chế tạo bộ lọc SAW đồng thời vận tốc 
truyền sóng này phụ thuộc vào việc cắt gọt tinh thể áp điện đòi hỏi tính chính xác cao, 
quy định nghiêm ngặt về phòng sạch, giá thành mua các vật liệu này khá cao dẫn đến 
bài toán cân bằng giữa nguyên lý và kinh tế. Do đó, NCS đã xác định được phương pháp 
và lộ trình nghiên cứu của luận án gồm hai nội dung chính sau: 
- Tính toán, thiết kế, mô phỏng và chế tạo thực nghiệm bộ lọc SAW làm tiền đề 
cho việc chế tạo thiết bị thử nghiệm (bộ điều khiển từ xa – theo đề tài cấp Bộ). 
- Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng bộ lọc SAW bằng cách thay đổi 
các yếu tố cấu trúc của bộ lọc SAW. 
Để tiến hành mô phỏng, Chương 1 cũng đã tiến hành xem xét, đánh giá các phương 
pháp mô phỏng hiện có để từ đó lựa chọn phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để mô 
phỏng quá trình thiết kế bộ lọc SAW dưới sự hỗ trợ của phần mềm ANSYS. Chương 2, 
NCS sẽ trình bày chi tiết việc tính toán, thiết kế, mô phỏng để kiểm tra thiết kế rồi đưa 
đi chế tạo bộ lọc SAW, đo đạc các thông số để so sánh đánh giá giữa kết quả mô phỏng 
và kết quả thực nghiệm. Sau đó là chế tạo thiết bị sử dụng thử nghiệm bộ lọc SAW này. 
Về một phương pháp tính toán, thiết kế nâng cao hiệu quả bộ lọc thụ động tần số cao dạng SAW ứng dụng 
trong điện tử viễn thông 
Trang 45 
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MÔ PHỎNG, CHẾ TẠO BỘ LỌC SAW 
Trong chương này NCS sẽ trình bày cụ thể bài toán, quá trình lựa chọn, tính toán, 
thiết kế, mô phỏng kiểm chứng và chế tạo, thử nghiệm sản phẩm bộ lọc SAW cho ứng 
dụng trong bộ điều khiển từ xa (đây là sản phẩm của đề tài cấp Bộ Công Thương do 
NCS và nhóm nghiên cứu thực hiện). 
2.1. Bài toán thiết kế 
2.1.1. Cơ sở lựa chọn bài toán thiết kế 
Bộ lọc SAW đã được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn ở thị trường trong nước và 
thế giới nên việc lựa chọn các tham số mục tiêu để chế tạo bộ lọc SAW được NCS xác 
định dựa trên việc tìm hiểu, tham khảo, so sánh với các sản phẩm của các hãng sản xuất 
linh kiện trên thế giới. Trong khuôn khổ luận án, việc tìm hiểu thông số kỹ thuật của bộ 
lọc SAW tập trung cho ứng dụng truyền thông không dây, các sản phẩm chế tạo thực 
tiễn chủ yếu cho ứng dụng này của các hãng sản xuất trên thế giới có thông số chính 
như cho ở Bảng 3. 
Từ bảng thông số trên ta thấy trong ứng dụng truyền thông không dây, bộ lọc SAW 
có các thông số chính là: tần số trung tâm từ (120÷130) MHz, dải thông từ (0,1÷2) MHz, 
độ suy hao < -30 (dB), đây là những thông số chính cho bài toán thiết kế của luận án. 
Bảng 3 Một số sản phẩm thực tế chíp SAW thụ động của các hãng sản xuất 
Hãng Mã sản phẩm 
Tần số 
trung tâm 
(MHz) 
Dải thông 
(MHz) 
Độ suy 
hao (dB) Ứng dụng 
TST 
(www.taisaw.com) 
TB0763A 120 0,15 -20 Wireless Communication 
TB0467A 125 0,3 -13,5 Wireless Communication 
TB0682A 130,06 0,16 -16 Wireless Communication 
 TFS120E 120 0,20 -3 Communication Systems 
 Trang 46 NCS. Trần Mạnh Hà 
Hãng Mã sản phẩm 
Tần số 
trung tâm 
(MHz) 
Dải thông 
(MHz) 
Độ suy 
hao (dB) Ứng dụng 
Vectron 
(www.vectron.com) 
TFS121B 121,05 0,05 -3 Military 
TFS121 121,5 0,05 -5 Communication Systems 
TFS125B 125 0,3 -3 Communication Systems 
TFS125C 125 0,3 -8 Communication Systems 
TFS125D 125 0,4 -8 Communication Systems 
TFS125L 125 0,4 -7 Communication Systems 
Filtronetics 
(www.filtro.net) 
SF125014A 125 1,25 -5,51 Wireless Communication 
SF125014 125 1,35 -6,5 Wireless Communication 
Amplitronix 
(www.amplitronix.
com) 
AREE0106 108,2 - -4 Wireless Communication 
2.1.2. Bài toán thiết kế 
Trên cơ sở tìm hiểu trên, chúng tôi đặt ra bài toán thiết kế bộ lọc SAW ứng dụng 
cho bộ điều khiển không dây có các thông số chính như sau: 
+ Tần số trung tâm: 127 (MHz); 
+ Dải thông: < 2 (MHz); 
+ Độ suy hao < -30 (dB); 
+ Nhiệt độ làm việc < 80oC; 
+ Độ trôi tần số theo nhiệt độ: < -50 (ppm/oC); 
+ Trở kháng: < 200 (Ω); 
+ Hệ số hiệu suất chuyển đổi điện cơ K2 < 1; 
Sau đây là Quy trình thiết kế, mô phỏng và chế tạo bộ lọc SAW mà NCS sử dụng 
trong luận án này. 
Về một phương pháp tính toán, thiết kế nâng cao hiệu quả bộ lọc thụ động tần số cao dạng SAW ứng dụng 
trong điện tử viễn thông 
Trang 47 
2.1.3. Quy trình thiết kế, chế tạo bộ lọc SAW 
Sau khi xác định xong các thông số kỹ thuật của bộ lọc SAW, quá trình thiết kế, 
chế tạo sẽ thực hiện theo các bước sau: 
- Lựa chọn đế áp điện (vật liệu, cấu trúc, ); 
- Lựa chọn cấu trúc bộ lọc; 
- Tính toán các IDT (số lượng, kích thước, khoảng cách, ); 
- Mô phỏng đánh giá các thông số của bộ lọc (giữ nguyên các thông số thiết kế, 
điều chỉnh các thông số của IDT), chọn cấu hình khi kết quả mô phỏng bộ lọc đạt được 
các thông số yêu cầu một cách tốt nhất để chế tạo; 
- Chế tạo bộ lọc theo các thông số đã chọn từ mô phỏng; 
- Đo kiểm, đánh giá các thông số của bộ lọc sau khi chế tạo; 
- Chế tạo sản phẩm sử dụng bộ lọc đã chế tạo và kiểm tra, đánh giá hoạt động của 
sản phẩm (bộ điều khiển xa không dây). 
2.2. Thiết kế, chế tạo bộ lọc SAW 
Theo quy trình thiết kế đưa ra ở mục 2.1.3, chúng ta lựa chọn các thông số cần đạt 
của bộ lọc SAW theo đầu bài được mô tả tại mục 2.1.2. 
Bộ lọc SAW có kích thước vật lý: 4 chân (4 pins); Kích thước: 1 (cm) x 3 (cm). 
Trong quá trình thiết kế bộ lọc, NCS sẽ lựa chọn đế áp điện, cấu trúc bộ lọc sau đó 
tính toán các thông số của IDT theo các yêu cầu của bộ lọc đã được nêu ở trên. 
Đế áp điện cho bộ lọc SAW là loại màng mỏng AlN trên nền đế Silic [102], đây là 
các sản phẩm thương mại sẵn có trên thị trường của tập đoàn MTI (Tập đoàn sản xuất 
đa lĩnh vực của Hàn Quốc có địa chỉ  đế có các kích thước là 4 
(inch) x 500 (nm). 
2.2.1. Nội dung thiết kế [101] 
a. Tham số cấu trúc lớp nền 
Với cấu trúc của loại đế màng mỏng có bề dày rất mỏng do đó thường được thiết 
kế gắn trên một lớp nền. Khi mô phỏng và chế tạo với dạng đế màng mỏng thì chúng ta 
cần phải tính toán đến chất liệu và thông số của lớp nền. Đối với đế áp điện màng mỏng 
AlN thường được gắn trên lớp nền là đế Silic (Si). 
 Trang 48 NCS. Trần Mạnh Hà 
Tham số của vật liệu Silic (Si) như sau: Khối lượng riêng là 2.330 (kg/m3); Tỉ số 
Poisson là 0,25. 
- Ma trận đàn hồi: 
ተ
ተ
1,66eଵଵ 0,64eଵଵ 0,64eଵଵ 
0,64eଵଵ 1,66eଵଵ 0,64eଵଵ
0,64eଵଵ 0,64eଵଵ 1,66eଵଵ
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
 0
 0
 0
0,80eଵଵ
0
0
 0
0,80eଵଵ
0
 0
 0
0,80eଵଵ
ተ
ተ
- Ma trận hằng số điện môi: 
൥
11,7 0 0
0 11,7 0
0 0 11,7
൩ 
b. Lựa chọn đế áp điện màng mỏng 
Vật liệu AlN được lựa chọn bởi những ưu điểm như: tính chất áp điện tốt, vận tốc 
truyền sóng âm bề mặt cao VAlN= 5.150 (m/s), chịu được nhiệt độ cao, độ ổn định và 
cho đáp ứng tần số có băng thông rộng phù hợp với tiêu chí của bộ lọc. 
Tham số chi tiết của vật liệu AlN như sau: Khối lượng riêng là 3.260 (kg/m3); Tỉ 
số Poisson là 0,22; 
- Ma trận đàn hồi: 
ተ
ተ
3,45eଵଵ 1,45eଵଵ 1,20eଵଵ 
1,45eଵଵ 3,45eଵଵ 1,20eଵଵ
1,20eଵଵ 1,20eଵଵ 3,95eଵଵ
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
 0
 0
 0
1,18eଵଵ
0
0
0
1,18eଵଵ
0
0
0
1,1eଵଵ
ተ
ተ
- Ma trận hằng số điện môi: 
൥
8,5 0 0
0 8,5 0
0 0 8,5
൩ 
- Ma trận áp điện: 
⎣
⎢
⎢
⎢
⎢
⎡
0 0 −0,45
0 0 −0,45
0 0 1,55
0 −0,48 0
−0,48 0 0
0 0 0⎦
⎥
⎥
⎥
⎥
⎤
Về một phương pháp tính toán, thiết kế nâng cao hiệu quả bộ lọc thụ động tần số cao dạng SAW ứng dụng 
trong điện tử viễn thông 
Trang 49 
c. Lựa chọn cấu trúc bộ lọc 
Trong thiết kế này chúng tôi lựa chọn bộ lọc SAW có cấu trúc đối xứng như hình 
vẽ sau. 
Hình 2-1 Hình ảnh mặt cắt ngang và các tham số của bộ lọc SAW [101][86] 
Cấu trúc bộ lọc SAW là loại delay-line, có kết cấu đối xứng, các thông số của bộ 
lọc SAW được tính toán ở phần tiếp theo. 
d. Tính toán các tham số của IDT 
Hình 2-1 (a) và (b) lần lượt thể hiện mặt cắt ngang của bộ lọc SAW và các tham 
số kích thước của bộ IDT. Trong đó h1, h2 lần lượt là độ dày lớp đế Si và độ dày lớp áp 
điện AlN, L là chiều dài bộ lọc, Np là số điện cực ở mỗi bộ IDT, W là độ chồng lấn điện 
cực và Din là khoảng cách giữa 02 bộ IDT đầu vào và đầu ra. 
Bảng 4 Tham số kích thước cho bộ lọc SAW đế áp điện màng mỏng 
h1 
(μm) 
h2 
(nm) 
L 
(mm) 
λ = 4d 
(μm) Np 
Din=7λ 
(μm) 
W= 58λ 
(μm) 
M1=W+2λ 
(μm) 
M2=M1+4λ 
(μm) 
M3=M2+8λ 
(μm) 
500 500 10 40 70 280 2.320 2.400 2.560 2.880 
Với tần số trung tâm mong muốn là 127 (MHz), độ rộng điện cực IDT được tính 
toán theo công thức (2.1): 
f =
Vୗ୅୛
4d
→ d =
Vୗ୅୛
4f
=
5.150
4x127x10଺
= 10,3 (μm) 
Từ tính toán trên, chúng ta lựa chọn d = 10 (μm), các tham số kích thước của bộ 
lọc SAW được trình bày trong Bảng 4. 
Số điện cực của bộ IDT được tính toán dựa trên công thức (1.15): 
N୭୮୲ = ට
஠
୩మ
= ට
஠
଴,଴଴଴଻
 ≈ 66,99. 
 Trang 50 NCS. Trần Mạnh Hà 
Với k2 là hệ số cặp điện – cơ của vật liệu màng mỏng áp điện AlN (k2 = 0,0007 
đối với màng mỏng áp điện AlN) [103], từ kết quả trên chọn số điện cực Np = 70. Chúng 
ta có bảng tham số kích thước của bộ lọc SAW như ở Bảng 4. 
Vật liệu làm điện cực được lựa chọn dựa trên một số tính chất như độ bám dính bề 
mặt, điểm sôi, điện trở suất và giá thành. Trong đó, độ bám dính bề mặt thể hiện sự liên 
kết giữa điện cực IDT và bề mặt áp điện. Điểm sôi của vật liệu là thông số để xác định 
các quá trình được sử dụng cho việc lắng đọng vật liệu trên đế áp điện, vật liệu có điểm 
sôi thấp cho phép quá trình bốc hơi nhiệt đơn giản hơn, xử lý nhanh hơn và chi phí chế 
tạo rẻ hơn. Dựa trên các tính chất trên Bảng 1, vật liệu Nhôm (Al) với độ bám dính bề 
mặt tốt, điện trở suất 2,65 (μΩ-cm), điểm sôi 2.792oK và giá thành rẻ là lựa chọn phù 
hợp nhất cho vật liệu làm điện cực IDT. 
e. Thực hiện mô phỏng 
Hiện nay bài toán mô phỏng sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn có hai phần 
mềm hỗ trợ là ANSYS và COMSOL trong đó ANSYS cho phép hỗ trợ người dùng nhiều 
hơn và sử dụng rộng rãi hơn. Trong đề tài nghiên cứu này, phần mềm ANSYS được sử 
dụng làm công cụ hỗ trợ mô phỏng. 
ANSYS (Analysis Systems) là một gói phần mềm phân tích phần tử hữu hạn hoàn 
chỉnh dùng để mô phỏng, tính toán thiết kế công nghiệp, đã và đang được sử dụng trên 
thế giới trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật: kết cấu, nhiệt, dòng chảy, điện, điện từ, 
tương tác giữa các môi trường, giữa các hệ vật lý [78]. Trong hệ thống tính toán đa năng 
của ANSYS, bài toán cơ kỹ thuật được giải quyết bằng phương pháp phần tử hữu hạn 
lấy chuyển vị làm gốc. Tổng quát cấu trúc cơ bản của một bài tính trong ANSYS gồm 
3 phần chính: tạo mô hình tính (preprocessor), giải (solution) và xử lý kết quả 
(postprocessor). Ngoài 3 bước chính trên, quá trình phân tích bài toán trong ANSYS còn 
phải kể đến quá trình chuẩn bị (preferences) chính là quá trình định hướng cho bài tính. 
Trong quá trình này ta cần định hướng xem bài toán cần giải dùng kiểu phân tích nào 
(kết cấu, nhiệt hay điện từ), mô hình hoá như thế nào (đối xứng trục hay đối xứng 
quay, hay mô hình 3 chiều đầy đủ ), dùng kiểu phần tử nào (Beam, Shell hay Plate). 
Phần mềm ANSYS thực hiện mô phỏng, tính toán là bản dùng thử (Demo). Quá trình 
thực hiện mô phỏng bao gồm ba bước: (1) Tiền xử lý; (2) Đặt tải và giải (3) Kết quả 
mô phỏng. 
Về một phương pháp tính toán, thiết kế nâng cao hiệu quả bộ lọc thụ động tần số cao dạng SAW ứng dụng 
trong điện tử viễn thông 
Trang 51 
Trước khi tiến hành mô phỏng, ngoài việc đưa vào các thông số, chúng ta cần xác 
định các điều kiện biên nhằm giới hạn đề bài. Điều kiện biên cụ thể như sau: mặt trên 
cảm biến có điều kiện cơ học là tự do, điều kiện điện áp bằng không. Đáy dưới cảm biến 
có điều kiện cơ học là cố định và điều kiện điện áp là nối đất. Lớp tiếp giáp giữa hai vật 
liệu có điều kiện cơ học là tự do và điện áp là liên tục. Tất cả cạnh bên về cảm biến có 
điều kiện là tự do. 
Hình 2-2 Mô hình vật liệu cho đế áp điện và IDT. 
Sau khi tiến hành tính toán mô hình vật liệu đế áp điện, mô hình đế áp điện, mô 
hình IDT, vùng đệm, đặt điện áp, đặt tải và giải được thể hiện chi tiết trong các hình ảnh 
từ Hình 2-2 đến Hình 2-7. Các kết quả sau giải bao gồm điện áp tại hai điện cực, sự 
truyền sóng trong trục X và Y. 
Hình 2-3 Mô hình đế áp điện. 
 Trang 52 NCS. Trần Mạnh Hà 
Hình 2-3 mô tả hình ảnh Mô hình đế áp điện sau khi được thực hiện mô phỏng trên 
phần mềm ANSYS. Các tham số của đế áp điện được lấy từ mục trên và đưa vào trong 
phần mềm. 
Sau khi tạo hình ảnh của đế áp điện, chúng ta đưa vào mô hình của các cặp điện 
cực IDT, các tham số của điện cực IDT được lấy từ Bảng 4. Sau khi đưa các tham số 
điện cực IDT vào phần mềm ANSYS, chúng ta có được hình ảnh mô hình IDT như hình 
2-4. 
Hình 2-4 Mô hình IDT 
Bước tiếp theo của việc đưa các tham số của bộ lọc là bước chia nhỏ các thành 
phẩn của mô hình bộ lọc SAW thành các phần nhỏ hơn gọi là bước chia lưới. Việc chia 
càng nhỏ sẽ làm cho bài toán càng chính xác, tuy nhiên, nếu chia quá nhỏ thì việc tính 
toán sẽ mất rất nhiều thời gian. Lưới được tạo ra phải đảm bảo mật độ lưới dày nhất tại 
gần bề mặt và thưa khi xuống dần phía đáy. Mô hình IDT được chia nhỏ thành 85.288 
phần tử như hình 2-5, việc chia này vừa đảm bảo tính chính xác cho quá trình mô phỏng 
vừa đáp ứng được thời gian tính toán. 
Hình 2-5 Khu vực chia lưới 
Khối lượng riêng của điện cực Nhôm (Al) là 2.710 (kg/m3) nhỏ so với đế áp điện 
AlN (3.260 kg/m3) nên ảnh hưởng khối lượng của điện cực IDT có thể bỏ qua được. Do 
vậy các điện cực IDT được coi như một tập các nút được nhóm lại với nhau có cùng 
điện áp trên bề mặt đế áp điện để giảm khối lượng tính toán cũng như không ảnh hưởng 
đến độ chính xác của bài toán. 
Về một phương pháp tính toán, thiết kế nâng cao hiệu quả bộ lọc thụ động tần số cao dạng SAW ứng dụng 
trong điện tử viễn thông 
Trang 53 
Bước tiếp theo là quá trình đặt điện áp và đặt tải để mô hình có thể chạy được. 
Điện áp đặt vào là điện áp xung 100 (V), số IDT cho mỗi bộ là 70, khoảng cách giữa 02 
bộ là Din=7λ = 280 (μm) theo Bảng 4. Hình 2-6 thể hiện hình ảnh mô hình IDT sau khi 
được chia lưới và đặt các thông số về điện áp và đặt tải. 
Hình 2-6 Đặt điện áp và đặt tải. 
Từ các thông số của đế màng mỏng AlN, các điều kiện biên, đặt điện áp và đặt tải 
đối với mô hình, kết quả mô phỏng trên phần mềm ANSYS của bộ lọc SAW được thể 
hiện trên Hình 2-7. 
Hình 2-7 Kết quả chạy sau khi giải 
 Thông qua phần mềm Matlab, chúng ta mô phỏng được đáp ứng tần số của bộ lọc 
SAW đã thiết kế như hình 2-8. Trên Hình 2-8 chúng ta thấy được tần số cộng hưởng thu 
được từ mô phỏng là 126,9 (MHz), so sánh với giá trị khi thiết kế bộ lọc là 127 (MHz) 
thì giá trị này sai lệch là 0,8%. 
Kết quả độ suy hao ở mô phỏng và thực nghiệm là 25,29 (dB), giá trị này đáp ứng 
yêu cầu khi thiết kế, theo thiết kế là < -30 (dB). Từ kết quả này chúng ta tính được VSAW 
= f x 4d = (1.269x106) x 4 x (10x106)= 5.076 (m/s). Theo đầu bài, vận tốc sóng âm bề 
mặt của bộ lọc SAW đối với vật liệu màng mỏng (AlN) là 5.150 (m/s), kết quả mô phỏng 
này sai lệch là 1,4%. 
 Trang 54 NCS. Trần Mạnh Hà 
Hình 2-8 Đáp ứng tần số của bộ lọc SAW đế màng mỏng AlN [86] 
Kết quả chạy mô phỏng và các tham số đặt ra khi thiết kế bộ lọc SAW cho thấy có 
sự sai lệch nhỏ đối với tần số trung tâm (0,8%) và vận tốc truyền sóng (1,4%.). Bộ lọc 
sau khi được mô phỏng cho chất lượng đảm bảo theo thiết kế là < -30 (dB). Điều này đã 
chứng minh độ tin cậy của Phương pháp phần tử hữu hạn dưới sự hỗ trợ của mô phỏng 
ANSYS. 
2.2.2. Chế tạo thử nghiệm 
Để có căn cứ đánh giá và so sánh giữa kết quả mô phỏng bộ lọc SAW bằng phương 
pháp phần tử hữu hạn, NCS đã tiến hành thiết kế và chế tạo bộ lọc SAW để so sánh 
thông số bộ lọc SAW theo thiết kế (mô phỏng) và khi chế tạo thực tế. 
Nội dung chế tạo thực nghiệm bộ lọc và bộ cộng hưởng SAW trong thực tế là một 
phần kết quả đã được báo cáo trong Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Công Thương 
năm 2015 “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo chip thụ động cao tần ứng dụng trong các bộ 
điều khiển từ xa” (mã số ĐTKHCN 026/15), đề tài đã được Bộ Công Thương nghiệm 
thu và công nhận kết quả. 
Các bộ lọc SAW được tiến hành chế tạo trong môi trường phòng sạch với các yêu 
cầu tuân theo tiêu chuẩn quốc tế. Sau khi thiết kế, NCS đã tiến hành chế tạo bộ lọc và 
bộ cộng hưởng SAW thực tế tại phòng sạch Viện ITIMS – Trường Đại học bách khoa 
Hà Nội. 
Đ
ộ 
su
y 
ha
o 
(d
B
) 
Tần số (Hz) 
Về một phương pháp tính toán, thiết kế nâng cao hiệu quả bộ lọc thụ động tần số cao dạng SAW ứng dụng 
trong điện tử viễn thông 
Trang 55 
Như đã phân tích tại Mục 1.5 về các phương pháp chế tạo bộ lọc SAW, căn cứ vào 
công nghệ thực tế hiện có, trong phạm vi của luận án này, việc chế tạo các bộ lọc SAW 
đã sử dụng phương pháp quang khắc với kỹ thuật ăn mòn ướt (sau đây gọi tắt là Phương 
pháp ăn mòn). 
Hình 2-9 Cấu tạo của bộ lọc SAW [85] 
Khi thiết kế chế tạo bộ lọc SAW, NCS đã lựa chọn cấu trúc của bộ IDT như Hình 
2-9, đây là cấu trúc cơ bản của bộ lọc SAW. Bộ lọc SAW có đế áp điện là loại màng 
mỏng AlN đế nền Si (Silic), NCS sử dụng đế AlN/Si là sản phẩm thương mại trên thị 
trường của Hãng MTI ( và 
các tham số kích thước của bộ IDT được thể hiện qua Hình 2-9. 
Quy trình chế tạo bộ lọc SAW sử dụng Kỹ thuật Ăn mòn gồm các bước như sau: 
(1) Chuẩn bị đế áp điện (Cắt và làm sạch đế) 
(2) Phủ lớp kim loại làm IDT (Al) trên bề mặt đế điện áp; 
(3) Thiết kế, chuẩn bị mặt nạ (Mask); 
(4) Phủ lớp cảm quang (P.R); 
(5) Quang khắc và ăn mòn; 
(6) Kiểm tra IDT; 
(7) Đóng gói vào trong bộ lọc. 
a. Chuẩn bị đế áp điện 
Trên cơ sở các thông số thiết kế của bộ lọc SAW, trước tiên ta cần phải cắt đế áp 
 Trang 56 NCS. Trần Mạnh Hà 
điện với kích thước sao cho phù hợp với kích thước của bộ lọc. Việc cắt đế sẽ giúp nâng 
cao hiệu quả việc sử dụng các đế áp điện, tránh lãng phí. 
Sau khi cắt đế xong, bước tiếp theo của quá trình chuẩn bị đế áp điện là làm sạch 
bề mặt. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo chất lượng của việc gắn điện cực IDT 
sau này cũng như chất lượng của bộ lọc SAW. Đế AlN/Si sau khi được cắt xong được 
rửa sạch bằng dung dịch Axeton sau đó sẽ được rửa qua một lần nữa bằng nước cất 
(nước Ion). Sau khi được rửa sạch bằng nước Ion, đế áp điện được thổi bằng luồng khí 
áp suất cao thổi sạch nước và sau đó sấy khô ở nhiệt độ 100oC. Toàn bộ quá trình chuẩn 
bi đế áp điện được thể hiện lần lượt từ a) đến e) trong Hình 2-10. 
a) Cắt đế b) Ngâm trong dung dịch Axeton c) Rửa sạch bằng nước Ion 
d) Thổi bằng khí sạch e) Sấy khô ở 100oC 
Hình 2-10 Quá trình chuẩn bị đế áp điện 
Về một phương pháp tính toán, thiết kế nâng cao hiệu quả bộ lọc thụ động tần số cao dạng SAW ứng dụng 
trong điện tử viễn thông 
Trang 57 
b. Phủ lớp kim loại lên bề mặt Đế 
Đế sau khi được chuẩn bị và làm sạch bề mặt được tiến hành phủ lớp kim loại lên 
bề mặt. Quá trình phủ kim loại bao gồm các bước: chuẩn bị dung dịch, quay phủ, Ủ 
nhiệt. 
- Dung dịch sử dụng: Sử dụng phương pháp quay phủ dung dịch lên bề mặt đế áp 
điện, dung dịch được sử dụng phủ là n-Butanol có độ nhớt cao, thuận tiện cho việc quay 
phủ. Dung dịch n-Butanol có nồng độ 0,016 M Zn(CH3COO)2. 
- Quá trình quay phủ: Đế AlN/Si đã làm sạch đưa vào quay phủ bằng dung dịch đã 
pha ở trên. Quay phủ 10 lần với điều kiện quay phủ như sau: Thời gian gia tốc (5 giây), 
Tốc độ quay (2.000 vòng/phút), Thời gian quay (30 giây). 
Cứ sau mỗi lần quay phủ, đặt lại Đế lên Tấm nhiệt (Hotplate) ở nhiệt độ 200oC sấy 
qua cho khô, rồi mới tiếp tục quay phủ lần tiếp theo. 
- Quá trình Ủ nhiệt: Sau khi đã quay phủ xong, sấy đế AlN/Si đã quay phủ ở các 
nhiệt độ 450oC, trong 1 giờ để Butanol bay hơi hết, lúc đó Zn(CH3COO)2 phân hủy tạo 
thành ZnO. Cuối cùng ta thu được đế AlN/Si có kim loại Al trên bề mặt như hình 2-11c. 
a) Quá trình 
quay phủ 
b) Sấy khô trên 
tấm nhiệt 
c) Đế sau khi phủ kim loại Al 
Hình 2-11 Quá trì