Kajian Teknologi dan Mekanisme Kerja Film Bulk Acoustic Resonator (FBAR) Pada Bulk Acoustic Wave (BAW).

(1)

ABSTRAK

Film Bulk Acoustic Resonator ( FBAR ) mempunyai prinsip kerja yang sama

dengan SAW ( Surface Acoustic Wave ), yaitu mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, tetapi berbeda dengan SAW, energi yang dihasilkan adalah gelombang akustik yang disalurkan ke dalam badan dari bahan piezoelektrik, gelombang yang dihasilkan adalah gelombang longitudinal. FBAR digunakan sebagai duplexer pada sistem telekomunikasi bergerak dan sensor pada bidang industri.

Duplexer merupakan perangkat dengan tiga port, yaitu port penerima, port pengirim dan port antena. Berfungsi untuk menyediakan koneksi serta memisahkan sinyal yang telah dimodulasi pada bagian pemancar dan menerima sinyal pada bagian penerima. Untuk memisahkan sinyal yang akan dikirim oleh pemancar dengan sinyal yang akan diterima oleh penerima digunakan time – switching agar koneksi yang didapat menjadi baik dan tidak terjadi interferensi antara penerima dan pemancar.

Aplikasi lain dari perangkat akustik adalah digunakan sebagai sensor. Diantaranya digunakan sebagai sensor pada bidang otomotif ( sensor untuk mengukur torsi dan tekanan ban ), bidang kedokteran ( chemical sensor ), dan sensor pada bidang industri ( sensor untuk mengukur uap, kelembaban, suhu, dan masa dari suatu benda ).

(2)

ABSTRACT

Film Bulk Acoustic Resonator ( FBAR ) work along the same principle as SAW ( Surface Acoustic Wave ), electrical energy is converted to mechanical energy, but unlike SAW devices, the energy is directed into the bulk. The primary mode of sound energy is longitudinal. FBAR is used for duplexer in mobile telecommunication system and sensor in industry.

A duplexer is three – port device, having transmitting port, a receiving port and an antenna port. It provides the necessary connection while prevents the modulated transmitting signal generated by the transmitter and receiving signal by the receiver. A time switching system uses switches to select between the Rx bands and the Tx bands and provides good connections and attenuation properties.

The other applications for acoustic wave devices are use as sensors. These include automotive applications ( torque and tire pressure sensors ), medical applications ( chemical sensors ), and industrial applications ( vapor, humidity, temperature, and mass sensors ).

(3)

DAFTAR ISI

Abstrak ……… i

Abstract ……… ii

Kata Pengantar ……….. iii

Daftar Isi ……….. v

Daftar Tabel ……….. viii

Daftar Gambar ……….. ix

Daftar Singkatan ………. xi

Bab 1 Pendahuluan ……….. 1

1. 1. Latar Belakang ………. 1

1. 2. Identifikasi Masalah ……….. 1

1. 3. Tujuan ……….. 2

1. 4. Pembatasan Masalah ……….. 2

1. 5. Sistematika Penulisan ……….. 2

Bab 2 Teori Penunjang ……….. 4

2. 1. Filter ……….. 4

2.1.1. Filter Band - Pass ……….………. 5

2.1.2. Filter Low - Pass ……….. 8

2. 1. 3. Filter High- Pass ……….. 9

2. 2. Piezoelektrik ……….. 9

2. 3. Bulk ………..……… 10

2. 4. Gelombang ………..……… 11

2. 4. 1. Gelombang Akustik ..……… 11

2. 5. Thickness Excitation ( TE ) ……….. 12

2. 6. Lateral Field Excitation ( LFE ) ……….. 12

2. 7. Q – Factor ……… 13

(4)

2. 8. Kopling Piezoelektrik ……… 14

2. 9. Figure – Of – Merit ……… 14

2. 10. Simbol Pada Rangkaian Listrik Dan Rangkaian Ekivalen … 15 Bab 3 Film Bulk Acoustic Resonator ……… 17

3.1. Pendahuluan ……… 17

3.2. Film Bulk Acoustic Resonator ……… 17

3.2.1. Material FBAR ……… 19

3.2.1. 1. Kompensasi Suhu ……… 21

3.2.2. Over Moded Resonator ( OMR ) ……… 21

3.2.3. Pendekatan Filter ……… 22

3.2.3.1. Ladder Filter ……… 23

3.2.3.2. Stacked Crystal Filter ……… 24

Bab 4 Cara Pembuatan, Aplikasi dan Perbandingan FBAR Dengan Perangkat Resonator Lainnya ……… 26

4.1. Skema Proses Pembuatan FBAR ……… 26

4.1.1. Pembuatan FBAR ……… 27

4.1.2. Pengemasan ……… 27

4.1.3. Pengetesan ……… 29

4.2. Perkembangan Dan Aplikasi – Aplikasi FBAR ……… 30

4.2.1. Duplexer ……… 32

4. 2. 1. 1. Duplexer Pada Sistem Telekomunikasi Nirkabel….. 36

4. 2. 1. 1. 1. FBAR Duplexer Konvensional…………. 36

4.2.2. Bulk Wave Sensor ……… 39

4.2.3. Perbandingan Antara Bulk Wave Sensor Dengan Surface Wave Sensor ……… 41

4.3. Perbandingan FBAR, SAW, dan Microwave Keramik ………… 42

(5)

Bab 5 Kesimpulan dan Saran ……… 44

5.1. Kesimpulan ……… 44

5.2. Saran ……… 44

Daftar Pustaka ……… 45 Lampiran A Data Sheet Philip ……… A-1 Lampiran B Data Sheet Infineon ……… B-1

(6)

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1. Prinsip kerja dan jenis – jenis filter……… 5

Tabel 2. 2. Pola getaran berdasarkan frekuensi yang diterapkan………. 10

Tabel 3. 1. Perbandingan bahan – bahan piezoelektrik……… 20

Tabel 4. 1. Aplikasi dari FBAR beserta frekuensinya………. 32

Tabel 4. 2. Perbandingan antara FBAR, SAW, dan microwave keramik………… 43

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1. Rangkaian RLC bandpass filter……… 6

Gambar 2. 2. Respon frekuensi bandpass filter………. 8

Gambar 2. 3. Rangkaian low – pass filter………. 8

Gambar 2. 4. Rangkaian high – pass filter………. 9

Gambar 2. 5. Ikatan molekul AlN yang terkontraksi dan terekspansi………… 11

Gambar 2. 6. Model dari Thickness Excitation ( TE )……….... 12

Gambar 2. 7. Lateral Field Excitaion……….. 12

Gambar 2. 8. Rangkaian ekivalen resonator………..………. 13

Gambar 2. 9. Simbol pada rangkaian listrik……… 15

Gambar 2. 10. Rangkaian ekivalen dari resonator……….... 15

Gambar 2. 11. Hubungan antara pegas dan pendulum dengan resonator………. 15

Gambar 3. 1. Overmoded resonator……….. 22

Gambar 3. 2. OMR dengan sapphire sebagai substrat………... 22

Gambar 3. 3. Ladder filter………. 23

Gambar 3. 4. Grafik Respon frekuensi dari ladder filter………... 24

Gambar 3. 5. Susunan dari stacked crystal filter………... 25

Gambar 3. 6. Grafik Respon frekuensi dari SCF……….. 25

Gambar 4. 1. Skema dari Membran FBAR dan SMR………... 26

Gambar 4. 2. Proses photolithographic………. 27

Gambar 4. 3. Package layout………. 28

(8)

Gambar 4. 4. Grafik perkembangan teknologi semikonduktor………. 30

Gambar 4. 5. Konfigurasi dari duplexer……… 33

Gambar 4. 6. Grafik respon antara Tx dan Rx……….. 35

Gambar 4. 7. Grafik respon antara Tx dan Rx……….. 35

Gambar 4. 8. Respon frekuensi dari Rx dan Tx filter……… 37

Gambar 4. 9. Rx filter dan Tx filter yang dihubungkan langsung pada antena…. 37 Gambar 4. 10. Efek penambahan transmission line pada Tx dan Rx filter………. 38

Gambar 4. 11. Efek penambahan kapasitor pada Tx dan Rx filter……….. 39

Gambar 4. 12. Thickness Shear Mode………. 40

Gambar 4. 13. SH – APM sensor………. 41

Gambar 4. 14. Perbandingan FBAR dengan perangkat resonator lainnya………... 42

(9)

DAFTAR SINGKATAN

• BAW : Bulk Acoustic Wave

• FBAR : Film Bulk Acoustic Resonator

• IDT : Inter Digital Transducer

• OMR : Over Moded Resonator

• SAW : Surface Acoustic Wave

• SH – APM : Shear – Horizontal Acoustic Plate Mode Sensors

• SMR : Solidly Mounted Resonator

• QCM : Quartz Crystal Microbalance

• TSM : Thickness Shear Mode

(10)

Aku tidak selalu

mengetahui jawabannya…

karena jawabannya

tidak selalu ada

di dalam buku,

namun aku mengetahui

bahwa imanku

dapat menemukannya…

karena iman tahu

ke mana harus

mencari jawaban.

Aku tidak mengetahui

jalan menuju surga…

karena aku belum pernah

ke sana sebelumnya

namun aku mengetahui

dengan pasti

bahwa Yesus adalah jalan,

dan Ia akan menunjukkan kepadaku…

Akulah jalan dan kebenaran

dan hidup.

(11)

LAMPIRAN A

(12)

Pictures on Bulk Acoustic Wave filters

If you want to download high-resolution versions of the pictures below, please click at the thumbnail. The use of the pictures is free but in publications the source of these pictures must be mentioned. The source can be found below the caption of the pictures.

Caption & Acknowledgement of source

17 x 17 cm, 300 dpi, 1118 KB Bulk Acoustic Wave filters

Measuring the performance of a BAW filter sample.

Photo: Philips

Sample of a BAW filter shown on top of a mobile-phone displays, showing its small dimensions.

Photo: Philips

Philips' new BAW filter technology allows wafer-scale production of finished devices. Example shows 1 x 1.3 mm2 GSM 1900 filter in a chip-scale package.

Photo: Philips

(13)

S e m i c o n d u c t o r s

BAW฀ilters/

duplexers

Ultra-small฀Bulk฀Acoustic฀Wave฀

ilters฀and฀duplexers฀for฀cellular฀

phones

Designed฀for฀seamless฀integration฀into฀the฀RF฀front-end฀ modules฀of฀(W)CDMA/GSM฀mobile฀phones,฀these฀high-performance฀BAW฀ilters฀and฀duplexers฀provide฀low฀ insertion฀loss฀and฀high฀selectivity.฀Philips-patented฀Chip฀ Scale฀Packaging฀delivers฀an฀ultra-small฀footprint. The฀Philips฀series฀of฀high-performance฀Bulk฀Acoustic฀Wave฀(BAW)฀ ilters฀and฀duplexers฀is฀optimized฀for฀(W)CDMA/GSM฀cellular฀phones.฀฀ Available฀in฀Philips-patented฀Chip฀Scale฀Packaging฀(CSP),฀they฀provide฀ superior฀performance฀in฀an฀ultra-small฀size. Compared฀to฀Surface฀Acoustic฀Wave฀(SAW)฀ilters,฀BAW฀ilters฀typically฀ offer฀smaller฀size,฀reduced฀in-band฀insertion฀loss,฀and฀an฀increased฀ steepness฀of฀the฀ilter฀skirts฀in฀lower฀and฀upper฀transition฀bands.฀BAW฀ ilters฀also฀offer฀less฀center฀frequency฀drift฀versus฀temperature฀change฀ and฀are฀more฀suitable฀for฀applications฀that฀use฀frequencies฀ranging฀from฀ 1฀to฀20฀GHz.฀ Latest฀cellular฀standards Designed฀for฀easy฀integration฀into฀front-end฀modules฀that฀use฀the฀latest฀ cellular฀standards.฀The฀BAW฀ilters฀and฀duplexers฀support฀receive฀(Rx)฀ and฀transmit฀(Tx)฀applications฀in฀(W)CDMA฀and฀฀GSM฀phones:

• US฀PCS฀(1900฀MHz)฀

฀฀฀ -฀BWT190฀high-rejection฀Tx฀BAW฀ilter฀ ฀฀฀ -฀BWD190฀high-performance฀BAW฀duplexer

• GSM฀(900/1800/1900)

฀฀฀ -฀BWR190฀high-performance฀Rx฀BAW฀ilter฀(1900฀MHz) ฀฀฀ -฀BWR180฀high-performance฀Rx฀BAW฀ilter฀(1800฀MHz) ฀฀฀ -฀BWR090฀high-performance฀Rx฀BAW฀ilter฀(900฀MHz)

• UMTS

฀฀฀ -฀BWD210฀high-performance฀BAW฀duplexer

Higher฀integration฀in฀an฀ultra-small฀format

Using฀the฀patented฀Chip฀Scale฀Packaging฀technique,฀Philips฀is฀able฀to฀ maximize฀performance฀while฀minimizing฀footprint.฀The฀BAW฀ilters฀for฀ GSM,฀for฀example,฀are฀as฀small฀as฀1.3฀mm2_{.฀The฀BAW฀devices฀are฀typically฀}

less฀than฀450฀µm฀in฀height฀after฀solder฀relow฀and฀are฀suitable฀for฀lip-chip฀ assembly.฀The฀use฀of฀the฀proprietary฀PASSITM_{฀passive฀integration฀process฀}

technology฀also฀enables฀easy฀integration฀of฀baluns,฀providing฀additional฀ savings฀in฀space,฀cost฀and฀time.

Customer฀beneits

• High-performance฀BAW฀ilters฀and฀duplexers ฀฀฀ -฀Low฀insertion฀loss

฀฀฀ -฀High฀stopband฀rejection ฀฀฀ -฀Low฀temperature฀drift

• Optimized฀for฀latest฀cellular฀standards ฀฀฀ -฀1900฀MHz฀US฀PCS

฀฀฀ -฀900/1800/1900฀GSM ฀฀฀ -฀UMTS

• Ultra-small,฀Philips-patented฀Chip฀Scale฀Packaging ฀฀฀ -฀Ultra-small฀footprint฀(as฀small฀as฀1.3฀mm2₎

฀฀฀ -฀Very฀low฀proile฀(height฀<฀450฀µm฀after฀solder฀relow) ฀฀฀ -฀Flip-chip฀assembly

• Easy฀integration฀into฀RF฀front-end฀module

•฀ Integrated฀balun฀option฀via฀Philips฀PASSITM_{฀passive฀integration฀}

(14)

w w w. s e m i c o n d u c t o r s . p h i l i p s . c o m Date฀of฀release:฀June฀2004 Document฀order฀number:฀9397฀750฀13322 Published฀in฀The฀Netherlands Philips฀Semiconductors Philips฀Semiconductors฀is฀a฀worldwide฀company฀with฀over฀100฀sales฀ofices฀ in฀more฀than฀50฀countries.฀For฀a฀complete฀up-to-date฀list฀of฀our฀sales฀ofices฀ please฀e-mail฀sales.addresses@www.semiconductors.philips.com. A฀complete฀list฀will฀be฀sent฀to฀you฀automatically. You฀can฀also฀visit฀our฀website฀http://www.semiconductors.philips.com/sales. ©฀Koninklijke฀Philips฀Electronics฀N.V.฀2004฀฀฀฀฀฀฀฀฀฀฀฀฀฀฀฀฀฀฀฀฀ All฀rights฀reserved.฀Reproduction฀in฀whole฀or฀in฀part฀is฀prohibited฀without฀the฀prior฀ written฀consent฀of฀the฀copyright฀owner.฀The฀information฀presented฀in฀this฀document฀ does฀not฀form฀part฀of฀any฀quotation฀or฀contract,฀is฀believed฀to฀be฀accurate฀and฀reliable฀ and฀may฀be฀changed฀without฀notice.฀No฀liability฀will฀be฀accepted฀by฀the฀publisher฀for฀any฀ consequence฀of฀its฀use.฀Publication฀thereof฀does฀not฀convey฀nor฀imply฀any฀license฀under฀ patent-฀or฀other฀industrial฀or฀intellectual฀property฀rights.

BAW฀ilters/duplexers

Ultra-small฀Bulk฀Acoustic฀Wave฀ilters฀and฀duplexers฀for฀cellular฀phones

Product฀No. Description Standard Frequency Size Package

BWT190 Tx฀BAW฀ilter PCS 1900฀MHz 1.2฀x฀2฀mm2 _{Chip฀Scale฀or฀Moulded}

BWD190 BAW฀duplexer PCS 1900฀MHz 5฀x฀5฀mm2 _{Moulded฀on฀laminate}

BWR190 Rx฀BAW฀ilter GSM 1900฀MHz 1.3฀mm2 _{Chip฀Scale฀or฀Moulded}

BWD210 BAW฀duplexer UMTS 2100฀MHz 5฀x฀5฀mm2 _{Moulded฀on฀laminate}

Frequency 1850฀to฀1910฀MHz

Insertion฀loss <฀3฀dB In-band฀return฀loss >฀11฀dB

(15)

LAMPIRAN B

(16)

BAW

N e v e r s t o p t h i n k i n g .

P

R O D U C T

B

R I E F

Features

■ Frequencies 500 MHz to 6 GHz

serving all mobile standards; GSM, CDMA, UMTS, etc.

■ Improved insertion loss

■ Low temperature drift -20 ppm/K ■ Superior Power Handling up to 3 W

■ CDMA/UMTS Duplexer possible ■ Enhanced ESD robustness 1.5 kV HBM ■ Excellent stop band performance ■ High Q-Values (1500 possible) ■ Low Cost Packaging options:

No need for hermetic encapsulation

■ Possible integration of further

passive devices

■ 50 Ω single ended input/output

(25-200 _Ω feasible)

■ Balanced input/output optional ■ Full band PCN filters further

reduces cost

B A W F i l t e r s

S u p e r i o r Pe r fo r ma n ce , Ru g ge d n e ss a n d

S ta b il i t y fo r H i g h Vol u m e A p pl i ca t i o ns

Bulk Acoustic Wave Filters with

Outstanding Performance

Infineon’s new BAW (FBAR) filters offer high precision RF filtering for wireless applications. Key benefits of this technology are low insertion losses and very high Q-Val-ues, allowing improved range e.g. for GSM handsets. The superior power handling capability also allows a significant size reduction for duplexers.

New system approaches in RF front-end designs are made possible, resulting in cost and size reduction as well as increased performance in talk time for GSM/CDMA/3G cellular phones.

With innovative concepts and proven silicon based manufacturing processes, these filters offer superior ruggedness and ESD capability. This state of the art technology combines well with plastic packaging and further integration of RF functions.

Small size and low temperature drift also make our BAW filters excellent for module integration.

Type Application Band Width [MHz]

Insertion Loss [dB] typical NWA19P GSM 1900 w.

LNA & BALUN

60

NWD918 GSM/DCS 35/75 NWT190 CDMA Tx Fullband 60 NWR190

*Demonstrator product in ceramic package

CDMA Rx Fullband 60

Gain = 13

2.1/2.0 2.5 2.0

(17)

Published by Infineon Technologies AG

P

R O D U C T

B

R I E F

How to reach us:

http://www.infineon.com Published by

Infineon Technologies AG, St.-Martin-Strasse 53, D-81669 München

Template: pb_tmplt.fm/2/2003-05-01

Attention please!

The information herein is given to describe certain components and shall not be considered as a guarantee of characteristics. Terms of delivery and rights to technical change reserved. We hereby disclaim any and all warranties, including but not limited to warranties of non-infringement, regarding circuits, descriptions and charts stated herein.

Information

For further information on technology, delivery terms and conditions and prices please contact your nearest Infineon Technologies Office.

Warnings

Due to technical requirements components may contain dan-gerous substances. For information on the types in question please contact your nearest Infineon Technologies Office. Infineon Technologies Components may only be used in life-support devices or systems with the express written approval of Infineon Technologies, if a failure of such components can reasonably be expected to cause the failure of that life-support device or system, or to affect the safety or effectiveness of that device or system. Life support devices or systems are intended to be implanted in the human body, or to support and/or main-tain and susmain-tain and/or protect human life. If they fail, it is rea-sonable to assume that the health of the user or other persons may be endangered.

1710 -50 -40

1810 1850 1910 2110

f 2010 MHz In ser tion Attenuation -30 -20 -10 dB 0

Passband Characteristics for PCN1900 Tx BAW Filter NWT190

Ordering No. B132-H8251-X-X-7600 Printed in Germany

PS 06031. NB

Applications

■ Small Signal Rx & Tx Filtering

- GSM - PCN - GPS - CDMA - UMTS - WLAN ■ Duplexers - UMTS - CDMA

■ Radio Base Stations

- Rx/Tx Filtering Key Parameters for PCN Tx BAW Filter (Tamb = -30...+85°C)

Parameter Values

Frequency 1850 - 1910 MHz Insertion Loss < 3.5 dB

Ripple over Frequency < 1.5 dB Max. VSWR < 2.0 Input/Output Impedance 50 _Ω TCR Drift Only -20 ppm/K Stopband Attenuation:

0.3 - 1570 MHz 1570 - 1580 MHz 1580 - 1770 MHz 1770 - 1830 MHz 1930 - 1990 MHz 1990 - 2500 MHz 2500 - 6000 MHz

(18)

P R E L I M I N A R Y

Datasheet_NWT190_Vers2'2.doc 1 26.Nov.2003

Datasheet (Version 2.2)

NWT190

CDMA TX Full Band BAW-filter for US PCS

Features

• Low-loss and high-selectivity Bulk-Acoustic-Wave Filter

• Passband: CDMA Tx 1850 .. 1910 MHz

• High selectivity and low temperature drift (TCF = -18 ppm/K)

• Leadless Plastic Package for Surface Mounted Technology (SMT)

• Thin Small Leadless Package (TSLP)

• Small Package dimensions of 2.0 x 1.6mm²

• Package height 0.6 mm

• “Green” package, suitable for 260°C reflow temperature

• Excellent ESD robustness, pyroelectric charge generation does not occur

Type Marking Ordering Code Package

NWT190 T190 available on request TSLP-4-5

Description:

NWT190 is a full-band PCS Tx Filter for US-CDMA and US W-CDMA that utilizes Bulk-Acoustic-Wave Filter technology. In typical cellular phone architectures, the transmit filter fits between the driver amplifier and the power amplifier. Benefits of this new transmit filter are reduced insertion loss, very low temperature drift and increased steepness of the filter skirts in lower and upper transition bands. NWT190 is packaged in a low profile plastic package.

(19)

NWT190

Datasheet_NWT190_Vers2'2.doc 2₂ 26.Nov.2003

Pin Configuration

(bottom view)

Pin Definitions and Functions

Pin No. Symbol Function

1 IN unbalanced TX input 2 GND ground

3 OUT unbalanced TX output 4 GND ground

Absolute Maximum Ratings Unit

Operating temperature range -30 .. +85 °C

Storage temperature range -65 .. +150 °C

ESD (Machine Model) 100 V

ESD (Human Body Model) 1 kV

Power handling capability (10kh) 20 dBm

IN OUT

GND

1 2

(20)

NWT190

Datasheet_NWT190_Vers2'2.doc 3₃ 26.Nov.2003

Electrical specifications

All parameters are valid over full operating temperature range unless otherwise stated. Parameters are tested at room temperature, variations over temperature are considered by temperature margins.

Passband Parameter Min. Typ. Max. Unit

Frequency 1850.6 1909.4 MHz

Insertion loss (+25°C) (-30 .. +85°C) (1855 to 1905 MHz)

2.3 2.8 1.8

3.5 dB

Total ripple over frequency 1.5 2.0 dB

Input impedance 50 Ω unbal.

Output impedance 50 Ω unbal.

Return loss 9.5 11 dB

Input/Output DC bias

RF performance must not change 5 V

Stopband Parameter Min. Typ. Max. Unit

attenuation 0.3 to 1570 MHz 24 dB

attenuation 1570 to 1580 MHz 30 dB

attenuation 1770 to 1830 MHz 25 30 dB

attenuation 1930.6 to 1990 MHz (-10° ... +85°C) (-30° ... -10°C)

38 35

44

dB

(21)

NWT190

Datasheet_NWT190_Vers2'2.doc 4₄ 26.Nov.2003

Insertion Loss (Passband)

-5 -4 -3 -2 -1 0

1820 1830 1840 1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940

Frequency / MHz

In s e rt io n L o s s / d B

Return Loss (Passband)

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0

1820 1830 1840 1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940

Frequency / MHz

(22)

NWT190

Datasheet_NWT190_Vers2'2.doc 5₅ 26.Nov.2003

Insertion Loss (Narrowband)

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300

Frequency / MHz

In s e rt io n L o s s / d B

Insertion Loss (Wideband)

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Frequency / MHz

(23)

NWT190

Datasheet_NWT190_Vers2'2.doc 6₆ 26.Nov.2003

Package Dimensions

Top View Side View Bottom View

Recommended Landing Pad Pin 1 Marking / Labeling

DATECODE S (NOTE OF MANUFACTURER)

(24)

NWT190

Datasheet_NWT190_Vers2'2.doc 7 26.Nov.2003

Published by Infineon Technologies AG, Marketing-Kommunikation, Balanstraße 73, D-81541 München.

As far as patents or other rights of third parties are concerned, liability is only assumed for components per se, not for applications, processes and cirucits implemented within components or assemblies.

The information describes the type of component and shall not be considered as assured characteristics.

Terms of delivery and rights to change design reserved.

For questions on technology, delivery, and prices please contact the Offices of Semiconductor Group in Germany or the Infineon Technologies Companies and Representatives worldwide (see address list).

Due to technical requirements components may contain dangerous substances. For information on the type in question please contact your nearest Infineon Technologies Office.

(25)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Resonator adalah komponen yang sangat dibutuhkan dalam semua perangkat elektronika modern, khususnya perangkat telekomunikasi, seperti perangkat telekomunikasi nirkabel ( GSM, CDMA, W – CDMA, dll ). Teknologi filter pada perangkat telekomunikasi saat ini didominasi oleh Surface Acoustic

Wave ( SAW ) dan microwave keramik.

Microwave keramik sendiri merupakan perangkat resonator yang mempunyai performansi tinggi dan berharga murah, tetapi secara fisik bentuknya cukup besar, apabila digunakan pada wireless telephone board. Sedangkan SAW mempunyai reproduktivitas yang tinggi dan secara fisik, ukurannya lebih kecil bila dibandingkan dengan keramik keramik. Tetapi SAW sangat sensitip terhadap suhu yang ekstrem dan mempunyai power handling capability yang terbatas. Sedangkan Film Bulk Acoustic Resonator ( FBAR ) itu sendiri merupakan

pengembangan dari SAW, dan mempunyai prinsip kerja yang hampir sama dengan SAW, hanya pada FBAR resonansi gelombang akustik diteruskan pada badan ( bulk ) dari bahan piezoelektrik, bukan pada permukaan bahan piezoelektrik seperti SAW. Dengan menggunakan resonator yang memanfaatkan gelombang akustik, dapat dibuat perangkat resonator dengan ukuran yang sangat kecil, karena ketebalan dari bahan piezoelektrik tergantung panjang gelombang dari gelombang akustik. Hal ini merupakan kelebihan dari resonator – resonator yang memanfaatkan gelombang akustik, yang memungkinkan dibuatnya perangkat telekomunikasi yang lebih sederhana

1.2 Identifikasi Masalah

Yang menjadi identifikasi masalah pada Tugas Akhir ini adalah : 1. Bagaimana mekanisme kerja dari FBAR ?

2. Apakah peran dan fungsi Film Bulk Acoustic Resonator ( FBAR ) ?

(26)

2

3. Apakah yang menjadi perbedaan antara FBAR dengan microwave keramik dan SAW ?

1.3 Tujuan

Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk membahas dan mengetahui kinerja, implementasi dan keunggulan serta mengenal lebih lanjut FBAR dan microwave keramik sebagai komponen elektronik pada telekomunikasi nirkabel.

1.4 Pembatasan Masalah

Pembahasan yang dilakukan pada Tugas Akhir ini hanya tentang fungsi, cara kerja, cara pembuatan, implementasi dari FBAR dan perbandingan dengan perangkat lainnya sebagai komponen elektronika

1.5 Sistematika Pembahasan

Penulisan laporan tugas akhir ini disusun menjadi lima bab, dengan sistematika pembahasan sebagai berikut :

1. Bab I Pendahuluan

Berisi latar belakang masalah, identifikasi masalah, tujuan penulisan tugas akhir, pembatasan masalah dan sistematika pembahasan.

2. Bab II Teori Penunjang

Memaparkan hal – hal yang berhubungan dengan Film Bulk

Acoustic Resonator ( FBAR ) seperti efek piezoelektrik, bahan

piezoelektrik, dan terminologi – terminologi umum yang digunakan oleh filter dan lain sebagainya.

3. Bab III Data Pengamatan

Memaparkan penjelasan tentang cara kerja FBAR.

4. Bab IV Cara pembuatan, Aplikasi dan Perbandingan FBAR Dengan

(27)

3

Memaparkan pembuatan dari FBAR, aplikasi – aplikasi yang digunakan, serta perbandingan dengan perangkat resonator lainnya ( SAW dan microwave keramik ).

5. Bab V Kesimpulan Dan Saran

Memaparkan kesimpulan dan saran – saran untuk pengembangan

lebih lanjut.

(28)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5. 1. Kesimpulan

Dari hasil pengkajian dan analisis pada penulisan tugas akhir ini, maka dapat disimpulkan :

1. FBAR dapat digunakan sebagai resonator pada filter frekuensi di sistem telekomunikasi ( duplexer ) dan sensor pada bidang industri.

2. FBAR mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan perangkat resonator lainnya, hal ini dikarenakan ukuran dari film piezoelektrik pada FBAR tergantung dari panjang gelombang dari gelombang akustik yang dihasilkan.

3. FBAR memiliki nilai Q yang lebih kecil dibandingkan dengan SAW, hal ini diakibatkan oleh perambatan gelombang pada badan piezoelektrik dapat mengakibatkan terbuangnya energi, karena tidak ada bahan piezoelektrik yang sempurna.

4. Dengan menambahkan komponen tambahan seperti kapasitor atau induktor dapat meningkatkan performansi dari duplexer.

5. FBAR bekerja sebagai tunning elemen yang untuk memilih frekuensi yang akan diolah pada bagian penerima atau sinyal mana yang akan dikirim pada bagian pemancar.

5. 2. Saran

Untuk melengkapi kajian mengenai Film Bulk Acoustic Resonator ( FBAR ), maka diperlukan studi lebih lanjut mengenai aplikasi – aplikasi lain pada FBAR seperti receiver pada, radar, satelit dan perangkat – perangkat sensor lainnya.

(29)

DAFTAR PUSTAKA

1. “ Datasheet ( Version 2.2 ) “, Infineon Technologies, Munchen, Jerman, November, 2003.

2. Horwitz, Stuart, Curtis Milton, “ Aplication Of Film Bulk Acoustic

Resonator “, Westinghouse Electronic System Group, Baltimore, USA, 1992. 3. Iriarte, Gonzago F., “ AlN Thin Film Electroacoustic Devices “, Uppsala

University, Uppsala, Sweden, 2003.

4. John D, Larson et al, “ A BAW Antenna Duplexer For The 1900 MHz PCS Band “, IEEE ultrasonic symposium, 1999.

5. Lakin, K. M., “ Thin Film Resonator And High Frequency Filters “, TFR

Technologies, Inc., Januari, 2001.

6. Paul Bradley et al, “ A Film Bulk Acoustic Resonator ( FBAR ) Duplexer for

USPCS Handset Aplication “, Agilent, Newark, USA, 2001.

7. R. Ruby et al, “ PCS 1900 MHz Using Thin Film Bulk Acoustic Resonator “,

electronic letter No. 199990559, IEEE, 1999.

8. Richard C. Ruby et al, “ Thin Film Bulk Wave Acoustic Resonators ( FBAR ) for Wireless Aplication “, Agilent, Newark, USA.

9. Tai, C. H., T. K. Sing, Y. D. Lee, C. C. Tien, “ A Novel Thin Film Bulk

Acoustic Resonator ( FBAR ) Duplexer For Wireless Aplication “, Chung

Hua University, Taiwan, 2004.

10.Xiao, Hui, “ Some New Technologies In Future Mobile Terminal “, Agilent, Newark, USA.

11.www.agilent.com/view/rf, “ Agilent Wireless Semiconductors Solutions for

RF and Microwave Communications “

(30)

12.www.sensorsmag.com/articles/1000/68/main.shtml, “Acoustic Wave

Technology Sensors “

13.www.semiconductors.philips.com, “ BAW Filters / Duplexers “