DD278902A1

DD278902A1 - METHOD OF FREQUENCY BALANCE VNN ACOUSTIC SURFACE WAVE RESONATORS

Info

Publication number: DD278902A1
Application number: DD32401188A
Authority: DD
Inventors: Ralf Strehl
Original assignee: Elektronische Bauelemente Veb
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1990-05-16

Abstract

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Frequenzabgleich von Akustischen Oberflaechenwellen-Resonatoren. Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines speziellen elektronischen Bauelementes beschrieben. Das Verfahren ermoeglicht das Abstimmen der Resonanzfrequenz von mikroakustischen Resonatoren. Auf der Oberflaeche eines Substrates erzeugen Wandler, insbesondere Interdigitalwandler, Oberflaechenwellen, die von Reflektoren zurueckgeworfen werden. Die Reflektoren bestehen aus einer Vielzahl von metallischen Reflektorstreifen. Im Verlaufe des Verfahrens werden die Reflektorstreifen durch Verbindungsstreifen ueberbrueckt. Dieses erfolgt durch Bedampfen im Hochvakuum. Durch Vergroessern der Schichtdicke wird die Resonanzfrequenz bis zum Erreichen des Sollwertes veraendert.This invention relates to a method for frequency matching of surface acoustic wave resonators. A method for manufacturing a special electronic component is described. The method makes it possible to tune the resonant frequency of microacoustic resonators. On the surface of a substrate, converters, in particular interdigital transducers, generate surface waves that are reflected by reflectors. The reflectors consist of a plurality of metallic reflector strips. In the course of the process, the reflector strips are bridged by connecting strips. This is done by steaming in a high vacuum. By increasing the layer thickness, the resonance frequency is changed until the setpoint is reached.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektrotechnik/Elektronik. Es wird ein spezielles Verfahren zur Hei stellung von elektronischen Bauelementen, die akustische Oberflächenwellen ausbilden, beschrieben. Insbesondere handelt es sich hier um die Feineinstellung der Resonanzfrequenz von „Akustischen Oberflächenwellen-Resonatoren" (AOW-Resonatoren) auf Quarzbasis.The invention relates to the field of electrical engineering / electronics. A specific method for the heating of electronic devices that form surface acoustic waves is described. In particular, this is the fine adjustment of the resonant frequency of "surface acoustic wave resonators" (SAW resonators) based on quartz.

Characteristic of the known state of the art

AOW-Resonatoren besitzen auf einem Substrat, das zumindest teilweise an seiner Oberfläche piezoelektronische Eigenschaften aufweist, Interdigital-Wandler (IDW) und Reflektoranordnungen (R). Diese Bauelemente weisen Resonanzfrequenzen zwischen 150MHz und 1,5GHz auf. Die Resonanzfrequenzen weisen hohe Genauigkeit und Stabilität hinsichtlich Alterung im Betriebstemperaturbereich auf. Um die Resonanzfrequenz genau einstellen zu können, sind Verfahren zum Feinabgleich notwendig, da ansonsten nur ein sehr geringer Anteil der hergestellten AOW-Resonatoren Resonanzfrequenzen aufweist, die innerhalb der geforderten Frequenztoleranz liegen. Die geringe technologische Ausbeute führt dann zu hohen Bauelementepreisen.SAW resonators have interdigital transducers (IDWs) and reflector arrays (R) on a substrate having piezoelectric properties at least partially on its surface. These devices have resonant frequencies between 150MHz and 1.5GHz. The resonance frequencies have high accuracy and stability with respect to aging in the operating temperature range. In order to be able to set the resonance frequency precisely, methods for fine adjustment are necessary, since otherwise only a very small proportion of the SAW resonators produced has resonance frequencies which are within the required frequency tolerance. The low technological yield then leads to high component prices.

Die Beeinflussung der Resonanzfrequenz ist durch äußere Beschallung des Bauelements, d. h. insbesondere durch flexible Anpassung des Eingangs- und Ausgangs-IDW bzw. eines dazwischenbefindlichen zusätzlichen IDW (Peter S.Cross, Electronically variable surfaeeware velocity ...,Applied Physics Letters, Vol.28, No1,1 January 1976) möglich. Derartige Netzwerke benötigen jedoch Plstz auf der Leiterplatte und müssen abgeglichen werden. Hierdurch entsteht zusätzlicher Aufwand bei der Herstellung von elektronischen Geräten sowie bei der Prüfung der hergestellten AOW-Resonatoren.The influence of the resonance frequency is due to external sound of the device, d. H. in particular by flexible adaptation of the input and output IDW or an additional additional IDW (Peter S. Cross, Electronically Variable Surfaces Velocity..., Applied Physics Letters, Vol. 28, No. 1 January 1976). However, such networks need Plstz on the circuit board and must be balanced. This creates additional expense in the manufacture of electronic devices and in the testing of the produced SAW resonators.

Die PS-JP 61-281611 (A) beschreibt die Feineichung der Resonanzfrequenz eines AOWResonators mittels eines Schneiders, wobei bei einem Reflektorsystem aus verbundenen Reflektorstreifen eine größere Anzahl von Verbindungen aufgetrennt wird. Die Verbindungsstreifen besitzen hierzu eine Neigung gegenüber der Schnittlinie, während der Schnitt in Wellenausbreitungsrichtung erfolgt. Dieses Verfahren ist zu ungenau und kann zu Beschädigungen des Bauelementes führen. Beim Feinabgleich auf Resonanzfrequenz mittels Auftragsverfahren wird das ganzflächige Aufbringen eines dielektrischen Filmes praktiziert. Die Patentanschriften JP 61-274506, JP 61-63103, JP 59-94910 und 59-188221 beschreiben derartige Verfahren. Es ist auch bekannt, durch Einwirkung eines Strahlungsenergiestrahls Material auf einem engbegrenzten Bereich der wellenübertragenden Oberfläche des Substrats aufzubringen (PS-DE 3743592). Hierbei werden meist die Erzeugung und Ausbreitung der Oberflächenwelle wesentlich behindert. Das führt zu verminderten Güten der Bauelemente, und außerdem wurde eine Verschlechterung der Stabilität der Resonanzfrequenz bei Temperaturänderungen beobachtet.PS-JP 61-281611 (A) describes the fine calibration of the resonance frequency of an AOW resonator by means of a cutter, wherein a reflector system of connected reflector strips a larger number of compounds is separated. For this purpose, the connecting strips have an inclination with respect to the cutting line, while the cut takes place in the wave propagation direction. This procedure is too inaccurate and can lead to damage of the component. When fine tuning to resonant frequency by means of application method, the entire surface application of a dielectric film is practiced. The patents JP 61-274506, JP 61-63103, JP 59-94910 and 59-188221 describe such methods. It is also known, by the action of a radiation energy beam, to apply material to a narrowly delimited area of the wave-transmitting surface of the substrate (PS-DE 3743592). In most cases, the generation and propagation of the surface wave are hindered. This leads to decreased device quality and, in addition, deterioration in the stability of the resonant frequency with temperature changes has been observed.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es sind eine Verbesserung der technischen Parameter von AOW-Resonatoren und eine erhöhung der Ausbeute bei der Herstellung derselben zu erreichen. Hierzu ist ein effektives Feinabgleichverfahren zu schaffenIt is an improvement of the technical parameters of SAW resonators and to achieve an increase in the yield in the production thereof. For this an effective fine adjustment procedure has to be created

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Feinabgleichverf&hrens für Reflektoren, die aus elektrisch leitenden, insbesondere metallischen Reflektorstreifen bestehen. Dabei sollte die Veränderung weitestgehend so erfolgen, daß alle Reflektorstreifen gleichzeitig in ähnlicher Weise beeinflußt werden. Durch den Feinabgleich dürfen keine Schäden am Bauelement entstehen, die Temperaturstabilität muß leicht steuerbar sein.The object of the invention is to provide a fine adjustment method for reflectors which consist of electrically conductive, in particular metallic reflector strips. The change should be largely so that all reflector strips are simultaneously affected in a similar manner. The fine adjustment must not cause damage to the component, the temperature stability must be easily controllable.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Auftragsverfahren, insbesondere ein Hochvakuum-Aufdampfverfahren, gelöst, bei dem die üblicherweise unverbundenen Reflektorstreifen durch mehrere schmale Verbindungsstreifen, deren Schichtdicke langsam zunimmt, verbunden werden. Die Änderung der Resonanzfrequenz wird hierbei ständig meßtechnisch erfaßt und zur Steuerung der Bsdampfung genutzt.According to the invention, the object is achieved by an application method, in particular a high vacuum vapor deposition method, in which the usually unconnected reflector strips are connected by a plurality of narrow connection strips whose layer thickness increases slowly. The change in the resonant frequency is hereby constantly detected by measurement technology and used to control the Bsdampfung.

Die auf die Reflektorstreifen aufgebrachten Verbindungsstreifen bestehen zweckmäßigerweise aus keinem Material mit guter Leitfähigkeit, damit d^:e elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Reflektorstreifen zunächst einen recht großen Widerstand aufweist. Des weiteren ist es möglich, zur Verbesserung der Steuerbarkeit des Verfahrens, die Streifenbreite der Reflektorstreifen in dem Verbindungsbereich zu vermindern. Dadurch vergrößert sich gleichzeitig die Lücke zwischen den Reflektorstreifen, und der Widerstand der realisierten Verbindung wird vergrößert.The layers applied to the reflector strip connecting strips are expediently made from any material having good conductivity, so that ^d: e electrical connection between the individual reflector strips initially has a very large resistance. Furthermore, to improve the controllability of the method, it is possible to reduce the stripe width of the reflector strips in the connection region. This simultaneously increases the gap between the reflector strips, and the resistance of the realized connection is increased.

Versuche zeigen, daß es unproblematisch ist, die Reflektorstreifen wesentlich länger auszuführen als es bisher üblich war und daß es hierdurch möglich ist, ein zuve lässig arbeitendes Feinabgleichverfahren aufzubauen, welches nicht direkt in die Ausbreitungsfläche der Oberflächenwelle einwirkt. Der Einsatz von Materialien wie z. B. Chrom oder Titan für den Bedampfungsprozoß ermöglir^t die Realisierung eines einfachen und zuverlässig arbeitenden Feinabgleichverfahrens. Das Feinabgleichverfahren arbeitet unter Hochvakuumoedingungen, wodurch bekanntlich eine hohe Zuverlässigkeit erreicht wird.Experiments show that it is not a problem to perform the reflector strip much longer than was usual and that it is thereby possible to build a casual working fine adjustment method, which does not act directly in the propagation surface of the surface wave. The use of materials such. For example, chromium or titanium for the sputtering process allows the realization of a simple and reliable fine adjustment process. The fine adjustment process operates under high vacuum conditions, which is known to achieve high reliability.

embodiment

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Figuren beschrieben.The invention will be described below with reference to two figures.

Die Figur 1 zeigt das beschichtete AOW-Resonatorsubstrat nach Anwendung des Feinabgleichverfahrens. Die Figur 2 stellt ein Detail von Figur 1 dar und ist vergrößert gezeichnet.Figure 1 shows the coated AOW resonator substrate after application of the fine adjustment method. FIG. 2 shows a detail of FIG. 1 and is shown enlarged.

Auf einem Quarzsubstrat 1 befinden sich Interdigitalwandler 2,3 uiid Reflektorsysteme 7,8. Die Interdigitalwandler 2,3 bestehen aus den Wandlerelektroden 4,5 und 6. Die Wandlerelektrode 4 wird beim Betrieb des AOW-Resonators an Masse angeschlossen, während die Wandlerelektrode 5 zum Einkoppeln der Eingangsspannung und die Wandlerelektrode 6 zum Auskoppeln der Ausgangsspannung dienen. D<e Reflektorsysteme 7, 8 setzen sich aus den Reflektorstreifen 9,10,11 und den Verbindungsstreifen 12,13,14,15 bzw. 16,17,18,19 zusammen. Die Reflektorstreifen 9,10,11 besitzen unterschiedliche Längen.On a quartz substrate 1 are interdigital transducers 2,3 uiid reflector systems 7,8. The interdigital transducers 2, 3 consist of the transducer electrodes 4, 5 and 6. The transducer electrode 4 is connected to ground during operation of the AOW resonator, while the transducer electrode 5 serves to couple in the input voltage and the transducer electrode 6 to decouple the output voltage. The reflector systems 7, 8 are composed of the reflector strips 9, 10, 11 and the connection strips 12, 13, 14, 15 and 16, 17, 18, 19. The reflector strips 9,10,11 have different lengths.

Die meisten Reflektorstreifer sind kurze Reflektorstreifen 9. Jeder zwanzigste Reflektorstreifen ist vom Typ mittlerer Reflektorstreifen 10. Der erste und letzte Reflektorstreifen eines jeden Reflektorsystems 7,8 ist ein langer Reflektorstreifen 11.Most reflector strips are short reflector strips 9. Each twentieth reflector strip is of the type of middle reflector strips 10. The first and last reflector strips of each reflector system 7, 8 is a long reflector strip 11.

Zum Verbindon der unterschiedlich langen Reflektorstreifsn 9,10,11 dienen Paare von Verbindungsstrsifen 12 und 16,13 und 17,14 und 18,15 und 19.For connecting the reflector strands 9, 10, 11 of different lengths, pairs of connecting struts 12 and 16, 13 and 17, 14 and 18, 15 and 19 are used.

Das Verfahren läuft nun folgendermaßen ab:The procedure now proceeds as follows:

Die Resonanzfrequenz des AOW-Resonantors wird ermittelt, und die Abweichung (Differenz) zur Sollfrequenz wird errechnet.The resonant frequency of the SAW resonator is determined and the deviation (difference) from the reference frequency is calculated.

Der AOW-Resonator befindet sich hierzu in einem Bedampfungssystem, welches zugleich den Resonator halted, mit einem Msskensystem abdeckt, ein Blendensystem aufweist (zur Steuerung der fiezielten Bedampfung der Verbindungsstreifenpaare), inn mit Kontaktklemmen kontaktiert (zur Einspeisung der Eingangsspannung und Abnahme der Ausgangsspannung) und einen gesteuerten oder mehrere gesteuerte Verdampfer besitzt.For this, the AOW resonator is located in a vapor deposition system, which simultaneously holds the resonator, covers it with a Msskensystem, has a diaphragm system (to control the fiezielten vaporization of the connection strip pairs), inn contacted with contact terminals (for feeding the input voltage and decrease in the output voltage) and has a controlled or more controlled evaporator.

Bei großen Differenzen zur Sollfrequenz erfolgt nun die Aufdampfung der Verbindungsstreifen 14 und 18. Dann werden die Verbindungsstreifen 15 und 19 aufgebracht, später die Verbindungsstreifen 13 und 17. Die Verbindungsstreifen 12 und 16 werden erst aufgedampft, wenn noch eine geringe Differenz zur Sollfrequenz besteht.In the case of large differences from the nominal frequency, the vapor deposition of the connection strips 14 and 18 takes place. Then the connection strips 15 and 19 are applied, later the connection strips 13 and 17. The connection strips 12 and 16 are vapor-deposited only if there is still a slight difference to the reference frequency.

Nachdem der Virdampferstrom zuvor schon vermindert wurde, erfolgt nun das endgültige Abschalten des Verdampfers.After the Virdampferstrom has been previously reduced, now takes the final shutdown of the evaporator.

Claims

1. A method for frequency matching of surface acoustic wave resonators, consisting of interdigital transducers, arranged between reflector systems of a large number of metallic reflector strips, by changing the reflector systems by means of a high vacuum vapor deposition method, characterized in that the electrically conductive reflector strips (9,10, 11) are bridged by similar or poorly conductive connecting strips (12 to 19), wherein the connecting strips are at right angles to the reflector strips.

2. The method according to claim 1, characterized in that the connecting strips are parallel to each other and are applied numerically dependent on the resonant frequency to be reached on the metallic reflector strips of a reflector system.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that at large frequency differences between the measured before the Berhmpfung resonance frequency value and the resonant frequency to be reached first u, ^ connecting strips (14 to 18), then the Verbir.dungsstreifen (15 to 19), then the connecting strips (13 and 17) and finally the connecting strips (12 to 16) are applied.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the applied connecting strips have a low Schichtb.eite and a small layer thickness.

5. The method according to claim 1 to4, characterized in that the reflector strips have a reduced strip width at the points where they are to be connected by the connecting strips together and have as Kontaktierungsansätze a length which is at least one hundred times greater than its width.

6. A method according to claim 1 to 5, characterized in that the connecting strips to each other several times greater distances than their strip width and that the reflector strips have a reduced strip width in the spaces between the connecting strips at least on one side of the reflector system.

7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that the vapor deposition of the connecting strip is carried out with a material which differs from the material of the reflector strips.

8. The method according to claim 7, characterized in that the evaporation material for the reflector strips preferably made of aluminum and for the connecting strips of chromium or titanium.