DE10102153A1 - Oberflächenwellenbauelement, Oberflächenwellenfilter und Verfahren zum Herstellen des Oberflächenwellenbauelements - Google Patents

Abstract

Ein Oberflächenwellenbauelement umfaßt ein piezoelektrisches Substrat, das aus LiTaO¶3¶ besteht, und zumindest einen Interdigitalwandler, der auf dem Substrat vorgesehen ist, wobei derselbe eine Mehrzahl von Elektrodenfingern aufweist. Die Polarisationsrichtung in zumindest einem Spaltabschnitt zwischen Elektrodenfingern des zumindest einen Interdigitalwandlers unterscheidet sich von der Polarisationsrichtung in anderen Spaltabschnitten zwischen Elektrodenfingern auf dem gleichen Ausbreitungsweg.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächen­ wellenbauelement, das beispielsweise als ein Resonator und ein Bandpaßfilter verwendet werden kann, ein Oberflächen­ wellenfilter, und auf ein Verfahren zum Herstellen des Oberflächenwellenbauelements.

In jüngeren Jahren wurde mit der Zunahme von Teilnehmern und verschiedener Dienste sowohl die Frequenzbänder zum Senden als auch zum Empfang verbreitert, wodurch sich die Sendefrequenzen und Empfangsfrequenzen einander annäherten. Folglich ist erforderlich, daß bei Bandpaßfiltern, die bei tragbaren Telefonen verwendet werden, die Filter breitban­ dig und die Dämpfungscharakteristika in der Nähe von Durch­ laßbändern hervorragend sind. Wenn ein EGSM-System (EGSM = European Groupe Speciale Mobile) als ein tragbares Telefon­ system in Europa als ein Beispiel genommen wird, weist das Sendeseitenfrequenzband 880 MHz bis 915 MHz und das Emp­ fangsseitenfrequenzband 925 MHz bis 960 MHz auf.

Sendesignale werden in Empfangsseite-Schaltungen zu Rausch­ signalen. Folglich ist es bei den Bandpaßfiltern, die in Empfangsseite-Schaltungen verwendet werden, notwendig, Sig­ nale in dem Band von 925 MHz bis 960 MHz durchlässig zu ma­ chen und Signale in dem Band von 880 MHz bis 915 MHz zu dämpfen. Das heißt, daß Filtercharakteristika erforderlich sind, die ein Durchlaßband von 925 MHz bis 960 MHz und ein Dämpfungsband von 880 MHz bis 915 MHz aufweisen. Folglich beträgt der Frequenzunterschied zwischen dem Durchlaßband und dem Dämpfungsband lediglich 10 MHz, obwohl die Durch­ laßbandbreite ein breites Band von 35 MHz aufweisen muß.

Andererseits wird bei den Oberflächenwellenfiltern, die bei den tragbaren Telefonen als ein Bandpaßfilter verwendet werden, ein Substrat mit einem 36°-Schnitt aus LiTaO₃ ver­ wendet. Bei diesem Substrat liegt eine Temperaturabhängig­ keit der Frequenz in einem Bereich von -30 ppm/°C bis 35 ppm/°C. Folglich ist es notwendig, daß eine Spanne einer Temperaturänderung beim Entwerfen von Schaltungen, die Oberflächenwellenbauelemente umfassen, vorgesehen wird.

Wenn ferner Frequenzveränderungen während einer Herstellung in Betracht gezogen werden, wird der Frequenzabstand zwi­ schen dem Durchlaßband und dem Dämpfungsband viel geringer. Folglich ist es wichtiger, die Steilheit der Filtercharak­ teristik in der Nähe des Durchlaßbands zu erhöhen.

Die Bandbreite eines Oberflächenwellenfilters und die Steilheit in der Nähe des Durchlaßbands sind annähernd ein­ zig durch den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten eines piezoelektrischen Substrats festgelegt. Allgemein ge­ sagt, können, wenn der elektromechanische Kopplungskoeffi­ zient groß ist, Breitbandfiltercharakteristika erhalten werden, während, wenn der elektromechanische Kopplungskoef­ fizient klein ist, Filtercharakteristika mit hervorragender Steilheit erhalten werden können.

Wenn folglich piezoelektrische Substrate mit unterschiedli­ chen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten entspre­ chend Elementen in Oberflächenwellenfiltern verwendet wer­ den, können gemäß diesen Kombinationen steile und relativ breitbandige Filtercharakteristika erhalten werden.

In der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Nr. 7-283688 ist ein Verfahren zum Einstellen von elektromechanischen Kopplungskoeffizienten auf eine solche Art und Weise durch­ geführt, daß sich bei einem Oberflächenwellenfilter eines Schaltungsaufbaus eines Leitertyps die Oberflächenwellen­ ausbreitungsrichtung in einem Reihe-Arm-Resonator von dem­ jenigen in einem Parallel-Arm-Resonator unterscheidet. Bei einem Substrat mit einem 36°-Y-Schnitt aus LiTaO₃ ist der elektromechanische Kopplungskoeffizient von der Oberflä­ chenwellenausbreitungsrichtung abhängig. Wenn angenommen wird, dass die Oberflächenwellenausbreitungsrichtung ent­ lang der X-Achse gerichtet ist, wird der elektromechanische Kopplungskoeffizient ein Maximum, während der elektromecha­ nische Kopplungskoeffizient kleiner wird, wenn die Oberflä­ chenwellenausbreitungsrichtung von der X-Achse abweicht. Wie es in Fig. 16 gezeigt ist, verringert sich folglich beispielsweise bei einem Oberflächenwellenfilter, der einen Schaltungsaufbau eines Leitertyps aufweist, der Abstand zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfre­ quenz in der Resonanzcharakteristik A des Parallel-Arm-Re­ sonators, verglichen mit der Charakteristik (die durch eine gestrichelte Linie Aa gezeigt ist) des Falls, bei dem die Ausbreitungsrichtung des Parallel-Arm-Resonators nicht von der X-Achse abweicht, und verglichen mit der Resonanzcha­ rakteristik B des Reihe-Arm-Resonators, wenn die Ausbrei­ tungsrichtung in dem Reihe-Arm-Resonator entlang der X- Achse gerichtet ist und die Ausbreitungsachse in dem Paral­ lel-Arm-Resonator von der X-Achse abweicht. Folglich kann eine Filtercharakteristik mit einer hervorragenden Steil­ heit erhalten werden, wie es durch eine gestrichelte Linie in Fig. 17 gezeigt ist. Ferner zeigt die durchgezogene Li­ nie D in Fig. 17 die Charakteristik, bei der sich die Ober­ flächenwellenausbreitungsrichtung in dem Reihe-Arm-Resona­ tor und Parallel-Arm-Resonator nicht unterscheidet.

Andererseits ist in der japanischen ungeprüften Patentan­ meldung Nr. 8-65089 ein Verfahren zum Hinzufügen einer Ka­ pazität zu jedem Resonator in einem Oberflächenwellenfilter eines Schaltungsaufbaus eines Leitertyps offenbart. Wenn die Kapazität parallel zu einem Oberflächenwellenresonator hinzugefügt ist, erniedrigt sich eine Antiresonanzfrequenz und der Abstand zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz ist auf die gleiche Art und Weise wie in dem Fall des Verfahrens, das in der japanischen unge­ prüften Patentanmeldung Nr. 7-283688 offenbart ist, ver­ schmälert. Folglich ist zu erwarten, daß eine Filtercharak­ teristika mit hervorragender Steilheit erhalten werden kann.

Bei den Oberflächenwellenfiltern, die in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Nr. 7-283699 und der japani­ schen ungeprüften Patentanmeldung Nr. 8-65089 offenbart sind, traten jedoch verschiedene Probleme auf.

Beispielsweise trat bei der ersten ein Problem auf, derart, daß, wenn in einem Substrat mit einem 36°-Y-Schnitt aus LiTaO₃ die Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle von der X-Achse abweicht, sich der Leistungsflußwinkel als ein Winkelunterschied zwischen der Richtung der Ausbreitung der Oberflächenwelle und der Richtung des Energieübertrags er­ höht, wodurch sich der Leckverlust der Energie von dem Wel­ lenleiter und der Verlust erhöht. Da es ferner notwendig ist, eine Mehrzahl von Oberflächenwellenresonatoren mit un­ terschiedlichen Ausbreitungsrichtungen auf dem gleichen piezoelektrischen Resonator bereitzustellen, nimmt die Größe des Oberflächenwellenfilters stark zu. Ferner traten Fälle auf, bei denen unterschiedliche Resonatoren akustisch teilweise gekoppelt sind, wodurch sich die Charakteristika aufgrund der Kopplung verschlechtern.

Andererseits war bei dem Verfahren, das in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Nr. 8-65089 beschrieben ist, um eine Kapazität hinzuzufügen, die Chipgröße stark erhöht. Da ferner die Filtercharakteristika nicht verändert werden können, nachdem die Elektroden gebildet sind, konnte die Frequenz nicht eingestellt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Konzept zu schaffen, um bei einem Oberflächenwellenbauele­ ment, das eine kleine Größe aufweist, hervorragende Filter­ charakteristika zu erhalten, ohne erhöhte Verluste und ver­ schlechterte Charakteristika zu bewirken.

Diese Aufgabe wird durch Vorrichtungen gemäß Anspruch 1, 7, 11, 12 oder 13, 17, 18 und einem Verfahren gemäß Anspruch 19 gelöst.

Um die obig beschriebenen Probleme zu überwinden, schafft ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung ein Oberflächenwellenbauelement, bei dem die obig ge­ nannten Nachteile des Stands der Technik gelöst sind, ohne eine größere Größe, erhöhte Verluste und verschlechterte Charakteristika zu bewirken, derart, daß die Steilheit in der Nähe des Durchlaßbands hervorragend ist, wenn dasselbe als ein Bandpaßfilter verwendet wird, und ein Verfahren zum Herstellen für ein solches Oberflächenwellenbauelement.

Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er­ findung liefern ein Oberflächenwellenfilter, das durch ei­ nen geringen Verlust, hervorragende Filtercharakteristika, eine sehr kleine Größe und eine hervorragende Steilheit in der Nähe des Durchlaßbands gekennzeichnet ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung umfaßt ein Oberflächenwellenbauelement ein piezoelektrisches Substrat, das aus LiTaO₃ besteht, und zu­ mindest einen Interdigitalwandler, der auf dem Substrat an­ geordnet ist und eine Mehrzahl von Elektrodenfingern auf­ weist. Die Polarisationsrichtung in zumindest einem Spalt­ abschnitt zwischen Elektrodenfingern des zumindest einen Interdigitalwandlers unterscheidet sich von der Polarisati­ onsrichtung in anderen Spaltabschnitten zwischen Elektro­ denfingern auf dem gleichen Ausbreitungsweg.

Gemäß der einzigartigen Struktur und Anordnung dieses be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist der elektromechanische Kopplungskoeffizient stark redu­ ziert verglichen mit dem Fall, bei dem die Polarisations­ richtung von allen Spaltabschnitten bei dem Interdigital­ wandler gleich ist. Folglich ist ein Frequenzabstand zwi­ schen einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz stark verschmälert, wobei die Steilheit in der Nähe des Durchlaßbands stark erhöht ist, wenn eine Verwendung als ein Oberflächenwellenfilter vorgesehen ist.

Bei dem Oberflächenwellenbauelement können die Elektroden­ finger des zumindest einen Interdigitalwandlers entnommen sein, so daß der elektromechanische Kopplungskoeffizient durch das Entnehmen reduziert ist. In diesem Fall kann der Abstand zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Antireso­ nanzfrequenz viel stärker reduziert werden, wobei bei einer Verwendung als ein Oberflächenwellenfilter die Steilheit der Filtercharakteristika in der Nähe des Durchlaßbands viel stärker erhöht werden kann.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Oberflächenwellenfilter vorzugsweise ein piezoelektrisches Substrat und eine Mehr­ zahl von Ein-Tor-Oberflächenwellenelementen, die jeweils einen Interdigitalwandler aufweisen, der auf dem piezo­ elektrischen Substrat angeordnet ist. Die Mehrzahl von Ein- Tor-Oberflächenwellenelementen ist angeordnet, um eine Schaltung eines Leitertyps zu definieren, die zumindest ei­ nen Parallel-Arm-Resonator und zumindest einen Reihe-Arm- Resonator aufweist. Die Polarisationsrichtung in zumindest einem Spaltabschnitt zwischen Elektrodenfingern in dem In­ terdigitalwandler von einem der Ein-Tor-Oberflächenwellen­ elemente unterscheidet sich von der Polarisationsrichtung in anderen Spaltabschnitten zwischen den Elektrodenfingern.

Gemäß einem noch weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Oberflächenwellenre­ sonatorfilter ein piezoelektrisches Substrat und eine Mehr­ zahl von Interdigitalwandlern, die auf dem piezoelektri­ schen Substrat vorgesehen sind. Bei dem Interdigitalwandler eines der Ein-Tor-Oberflächenwellenelemente, unterscheidet sich die Polarisationsrichtung in zumindest einem Spaltab­ schnitt zwischen Elektrodenfingern von der Polarisations­ richtung in anderen Spaltabschnitten zwischen den Elektro­ denfingern.

Gemäß dieser einzigartigen Strukturen und Anordnungen ist bei dem zumindest einem Oberflächenwellenelement der Fre­ quenzabstand zwischen einer Resonanzfrequenz und einer An­ tiresonanzfrequenz verschmälert. Folglich ist die Steilheit in der Nähe des Durchlaßbands des Oberflächenwellenfilters stark erhöht.

Wenn sich beispielsweise bei einem Parallel-Arm-Resonator die Polarisationsrichtung in zumindest einem Spaltabschnitt von der Polarisationsrichtung in einem anderen Spaltab­ schnitt unterscheidet, wie es oben beschrieben wurde, nimmt die Resonanzfrequenz in dem Parallel-Arm-Resonator und die Steilheit der Filtercharakteristik auf der Seite einer tie­ feren Frequenz des Durchlaßbands zu. Wenn sich die Polari­ sationsrichtung in den Spaltabschnitten voneinander unter­ scheidet, ist bei einem Reihe-Arm-Resonator die Steilheit auf der Seite einer höheren Frequenz des Durchlaßbands ei­ nes Oberflächenwellenfilters stark erhöht, wie es oben be­ schrieben wurde.

Bei den Filtern kann ein Abschnitt der Elektrodenfinger des zumindest einen Interdigitalwandlers entnommen sein. Alter­ nativ kann sich bei zumindest einem der Interdigitalwandler die Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle von der Ausbreitungsrichtung anderer Interdigitalwandler unter­ scheiden.

In diesem Fall ist der elektromechanische Kopplungskoeffi­ zient des Oberflächenwellenbauelements durch den Ausdün­ nungsprozeß wesentlich erniedrigt, wodurch die Steilheit der Filtercharakteristika wirksamer erhöht werden kann.

Das Verfahren zum Herstellen eines Oberflächenwellenbauele­ ments, das zumindest ein piezoelektrisches Substrat und zu­ mindest einen Interdigitalwandler umfaßt, der auf dem Sub­ strat vorgesehen ist, wobei derselbe eine Mehrzahl von Elektrodenfingern aufweist, umfaßt bevorzugt die Schritte eines Bildens mindestens eines der Interdigitalwandler auf dem piezoelektrischen Substrat und ein Anlegen einer Gleichspannung, so daß an dem zumindest einen Interdigital­ wandler eine elektrische Feldstärke von etwa 50 V/µm oder mehr anliegt. Für den Fall kann eine Frequenzeinstellung ferner durch ein Anlegen der Gleichspannung durchgeführt werden.

Für den Zweck einer Beschreibung der Erfindung zeigen die Zeichnungen mehrere Formen, die momentan bevorzugt sind, wobei es jedoch verständlich ist, daß die Erfindung nicht auf die gezeigten präzisen Anordnungen und Einrichtungen begrenzt ist.

Andere Elemente, Merkmale, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschrei­ bung von bevorzugten Ausführungsbeispielen derselben unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtli­ cher werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht, die den Aufbau von Elektroden in einem Ein-Tor-Oberflächenwellenresonator zeigt, der bei einem ersten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einge­ baut ist;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht, um die Polarisati­ onsrichtung in dem Spalt zwischen Elektrodenfin­ gern darzustellen, wenn bei einem ersten bevor­ zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung eine Gleichspannung an einem Interdigi­ talwandler anliegt;

Fig. 3 das Verhältnis zwischen einer elektrischen Feld­ stärke und einem elektromechanischen Kopplungs­ koeffizienten, wenn eine Gleichspannung an einen Interdigitalwandler anliegt ist;

Fig. 4 einen Interdigitalwandler, bei dem Elektrodenfinger entnommen sind;

Fig. 5 einen Oberflächenwellenfilter, bei dem sich die Ausbreitungsrichtung von einigen Resonatoren von anderen unterscheidet;

Fig. 6 eine Draufsicht eines Oberflächenwellenfilters des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine typische vergrößerte Draufsicht, die den Aufbau von Elektroden bei einem Interdigital­ wandler eines Parallel-Arm-Resonators zeigt, der bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 8 eine Draufsicht, um den Zustand darzustellen, bei dem ein Oberflächenwellenfilterelement des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels in einem Gehäuse befestigt ist;

Fig. 9 die Impedanzfrequenzcharakteristik (durchgezo­ gene Linie), bevor bei einem Oberflächenwellen­ filter des ersten bevorzugten Ausführungsbei­ spiels der vorliegenden Erfindung eine Gleich­ spannung angelegt wird, und die Impedanzfre­ quenzcharakteristik (gestrichelte Linie), nach­ dem eine Gleichspannung an den Parallel-Arm-Re­ sonator angelegt wurde;

Fig. 10 die Dämpfungswert-Frequenz-Charakteristik (gestrichelte Linie) eines Oberflächenwellenbau­ elements des ersten bevorzugten Ausführungsbei­ spiels und die Dämpfungswert-Frequenz-Charakte­ ristik (durchgezogene Linie) eines Oberflächen­ wellenfilters, der auf die gleiche Art und Weise, außer dass keine Gleichspannung angelegt wurde, aufgebaut ist, wobei derselbe für einen Vergleich vorbereitet wurde;

Fig. 11 eine Draufsicht, um ein Oberflächenwellenfilter gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung darzustellen;

Fig. 12 eine typische vergrößerte Draufsicht, um das Verfahren zum Anlegen einer Gleichspannung an einen Reihe-Arm-Resonator bei dem zweiten bevor­ zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung darzustellen;

Fig. 13 die Dämpfungswert-Frequenz-Charakteristik (gestrichelte Linie) eines Oberflächenwellenfil­ ters des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels und die Dämpfungswert-Frequenz-Charakteristik (durchgezogene Linie) eines Oberflächenwellen­ bauelements, das auf die gleiche Art und Weise, außer daß keine Gleichspannung an einen Reihe- Arm-Resonator angelegt wurde, aufgebaut ist, wo­ bei derselbe für einen Vergleich vorbereitet wurde;

Fig. 14 einen schematischen Aufbau, der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Antennenduplexers zeigt, der durch eine Verwendung eines Oberflä­ chenwellenfilters gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 15 ein schematisches Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung, die unter Verwendung eines Antennenduplexers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 16 die Impedanzfrequenzcharakteristik eines Resona­ tors bei einem herkömmlichen Oberflächenwellen­ filter; und

Fig. 17 die Dämpfungsfrequenzcharakteristik eines Oberflächenwellenfilters eines herkömmlichen Aufbaus einer Schaltung eines Leiter-Typs.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung entdeckten, daß, wenn eine Gleichspannung über ein Paar von kammförmigen Elektroden, die einen Interdigitalwandler bilden, angelegt wird, so daß eine elektrische Feldstärke von etwa 50 V/µm oder mehr zwischen denselben anliegt, der elektromechani­ sche Kopplungskoeffizient wesentlich verändert werden kann. Gemäß diesem Verfahren kann ein Oberflächenwellenfilter, das eine kleine Größe aufweist, realisiert werden, ohne zu­ zulassen, daß sich der Verlust erhöht. Dieses Prinzip ist unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Basisstruktur eines Oberflächenwellenre­ sonators 1, der bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Der Oberflächenwel­ lenresonator 1 umfaßt vorzugsweise einen Interdigitalwand­ ler 2 und ein Paar von Reflektoren 3, die auf einem piezo­ elektrischen Substrat 5 angeordnet sind. Das Paar von Re­ flektoren ist auf beiden Seiten des Interdigitalwandlers 2 angeordnet. Das Paar von Reflektoren 3 kann abhängig von den erforderlichen Resonatorcharakteristika weggelassen werden. Der Interdigitalwandler umfaßt eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 6. Die Mehrzahl von Elektrodenfingern 6 sind abwechselnd mit Sammelschienen (bus bars) 7a und 7b verbunden, wodurch jeweils kammförmige Elektroden 2A und 2B gebildet sind, die zueinander interdigital angeordnet sind. Anschlußflächen 4a und 4b sind mit den Sammelschienen 7a und 7b verbunden.

Wenn bei dem oben beschriebenen Oberflächenwellenresonator 1 zwischen den Elektrodenflächen 4a und 4b eine Gleichspan­ nung anliegt, indem Prüfköpfe in eine Berührung mit den Elektrodenflächen 4a und 4b gebracht werden, liegt an den Spalten zwischen Elektrodenfingern 6 des Interdigitalwand­ lers 2 eine Gleichspannung an, wodurch sich die Polarisati­ onsrichtung des Substrats bei den Spaltbereichen verändert, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

In dem Fall, bei dem das Substrat 5 ein X-Ausbreitungs-Sub­ strat mit einem 36°-Y-Schnitt aus LiTaO₃ ist, ist eine Kom­ ponente der Polarisationsrichtung auf der Oberfläche des Substrats im wesentlichen senkrecht zu der Ausbreitungs­ richtung einer Oberflächenwelle und im wesentlichen paral­ lel zu der Ausdehnungsrichtung der Elektrodenfinger 6, wie es durch einen Pfeil P₀ angezeigt ist. Die Polarisations­ richtung ist über das gesamte X-Ausbreitungs-Substrat 5 mit einem 36°-Y-Schnitt aus LiTaO₃ gleich.

Wenn, nachdem der Interdigitalwandler 2 auf dem Substrat 5 gebildet wurde, zwischen den kammförmigen Elektroden 2A und 2B eine hohe elektrische Feldstärke von etwa 50 V/µm oder mehr anliegt, ändert sich die Polarisationsrichtung bei den Spaltbereichen zwischen den Elektrodenfingern 6, derart, daß die Polarisationsrichtung bei den Spaltbereichen zwi­ schen Elektrodenfingern 6 abwechselnd von der ursprüngli­ chen Polarisationsrichtung P₀ abweichen, wie es durch Pfeile P₁ und P₂ angezeigt ist. Das heißt, daß sich die Po­ larisationsrichtung des piezoelektrischen Substrats 5 in den Spaltbereichen zwischen Elektrodenfingern 6 von derje­ nigen in dem Bereich unterscheiden, bei dem der Interdigi­ talwandler 2 nicht vorgesehen ist. Wenn die Polarisations­ richtung auf eine solche Art und Weise abweicht, daß sich die piezoelektrische Konstante und die elastische Konstante verändern, ändert sich auch der elektromechanische Kopp­ lungskoeffizient.

Die Beziehung zwischen der elektrischen Feldstärke, die an einen Interdigitalwandler angelegt ist, und dem elektrome­ chanischen Kopplungskoeffizient ist in Fig. 3 gezeigt.

Die elektrische Feldstärke ist in der angelegten Span­ nung/Spaltlänge des Interdigitalwandlers gezeigt. Wie es in Fig. 3 klar zu sehen ist, verändert sich der elektromecha­ nische Kopplungskoeffizient kaum, wenn die elektrische Feldstärke etwa 50 V/µm oder weniger beträgt. Folglich ist es verständlich, daß die elektrische Feldstärke von etwa 50 V/µm oder mehr erforderlich ist, um den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten zu steuern.

Ferner ist die elektrische Feldstärke von etwa 300 V/µm oder mehr zu hoch, wobei die Möglichkeit existiert, daß der Interdigitalwandler durchschlagen kann. Daher ist es in der Praxis wünschenswert, die elektrische Feldstärke auf etwa 300 V/µm oder weniger einzustellen, wobei jedoch die obere Grenze nicht bestimmt definiert ist, da sich die Wahrscheinlichkeit eines Durchschlags aufgrund des Aufbaus der Interdigitalwandler und des Isolationswiderstands ver­ ändert.

Es sei bemerkt, daß die japanische ungeprüfte Patentanmel­ dung Nr. 5-75378 offenbart, daß, wenn ein piezoelektrisches Substrat, wie beispielsweise Quarz oder ein anderes geeig­ netes Material, verwendet wird, durch ein Anlegen einer Gleichspannung an einen Interdigitalwandler eine Störung bzw. Verzerrung in dem piezoelektrischen Substrat verur­ sacht wird, wobei sich die piezoelektrische Konstante und andere Charakteristika verändern. Bei diesem beschriebenen bekannten Verfahren kehrt die piezoelektrische Konstante jedoch auf den ursprünglichen Wert zurück, wenn das Anlegen einer Gleichspannung beendet wird. Bei dieser bekannten Druckschrift ist durch das Verwenden der Veränderung einer Gleichspannung durch diese Wirkung ein Oszillator eines spannungsgesteuerten Typs aufgebaut.

Andererseits verändert sich in dem Fall eines Substrats aus LiTaO₃ die Polarisationsrichtung durch ein Anlegen einer Spannung, wie es obig beschrieben ist, wobei sich die Ei­ genschaften selbst ändern und nicht auf den ursprünglichen Wert zurückkehren. Das heißt, daß, sobald ein großes Gleichspannungsfeld anliegt, wie es oben beschrieben ist, die veränderten Eigenschaften des Materials verbleiben wie sie sind, selbst wenn das Anlegen der Spannung beendet wurde. Folglich kann durch ein Anlegen einer vorbestimmten Spannung die Konstante eines piezoelektrischen Substratma­ terials frei verändert werden, wobei es folglich möglich ist, die Steilheit der Filtercharakteristika zu erhöhen und die Bandbreite zu steuern.

Wenn eine angelegte Spannung zu hoch ist, kann ein Interdi­ gitalwandler selbst durchschlagen, wobei es folglich schwierig ist, den elektromechanischen Kopplungskoeffizien­ ten über eine bestimmte Begrenzung hinaus zu reduzieren, wie es oben beschrieben wurde. In diesem Fall kann eine viel vorteilhaftere Wirkung erhalten werden, indem der elektromagnetische Kopplungskoeffizient durch andere Ver­ fahren, wie beispielsweise ein Verfahren einer Entnahme von Gewicht (method of withdrawal weighting), ein Verfahren, bei dem die Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle unterschiedlich gemacht wird, oder andere geeignete Verfahren, auf ein bestimmtes Ausmaß reduziert wird.

Spezifischer ist in Fig. 4 ein Beispiel eines Interdigital­ wandlers 101 gezeigt, bei dem ein Verfahren einer Entnahme von Gewicht angewendet wird. Der Interdigitalwandler 101 umfaßt eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 102, die, mit der Ausnahme der Elektrodenfinger 102a und 102b, abwech­ selnd mit Sammelschienen 103a und 103b von einem Paar von kammförmigen Elektroden 104a und 104b verbunden sind. Die Elektrodenfinger 102a und 102b, die normalerweise mit der Sammelschiene 103b verbunden sein sollen, sind jedoch von der Sammelschiene 103 elektrisch gelöst, wodurch die Elekt­ rodenfinger 102a und 102b entnommen sind. Die Elektroden­ finger 102a und 102b sind mit der Sammelschiene 103a als Scheinelektroden (Dummy-Elektroden) verbunden, wobei dies nicht notwendig ist. Durch das Verfahren einer Entnahme von Gewicht weist ein Oberflächenwellenresonator, der den In­ terdigitalwandler 101 umfaßt, einen kleineren elektromecha­ nischen Kopplungskoeffizienten auf.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens, bei dem die Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle unterschiedlich gemacht wird. Ein Oberflächenwellenfilter 110 umfaßt auf einem piezoelektrischen Substrat 113 Reihe-Arm-Resonatoren 111a und 111b und Parallel-Arm-Resonatoren 112a und 112b. Die Reihe-Arm-Resonatoren 111a und 111b sind auf dem piezo­ elektrischen Substrat derart angeordnet, daß eine Richtung, in die sich die Oberflächenwelle ausbreitet, im wesentli­ chen parallel mit der x-Richtung ausgerichtet ist, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Andererseits sind die Parallel-Arm- Resonatoren 112a und 112b auf dem piezoelektrischen Sub­ strat derart angeordnet, daß eine Richtung, in die sich die Oberflächenwelle ausbreitet, die x-Richtung schneidet. Folglich unterscheiden sich die elektromechanischen Kopp­ lungskoeffizienten der Parallel-Arm-Resonatoren 112a und 112b von denjenigen der Reihe-Arm-Resonatoren 111a und 111b.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden bevorzugte Aus­ führungsbeispiele der vorliegenden Erfindung hierin nach­ folgend detaillierter beschrieben.

Fig. 6 stellt eine typische Draufsicht dar, die ein Ober­ flächenwellenfilter als ein Oberflächenwellenbauelement ge­ mäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung zeigt.

Bei dem Oberflächenwellenbauelement des momentan bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels sind auf einem X-Ausbreitungs-Sub­ strat 10 mit einem 36°-Y-Schnitt aus LiTaO₃ zwei Reihe-Arm- Resonatoren 11a und 11b, zwei Parallel-Arm-Resonatoren 12a und 12b, Verdrahtungselektroden 13a und 13b und Elektroden­ anschlußflächen 14a bis 14e durch eine Photolithographie und ein Ätzen oder andere geeignete Prozesse gebildet. Als ein Elektrodenmaterial zum Bilden dieser Elemente wird vor­ zugsweise Aluminium verwendet, wobei jedoch dieselben unter Verwendung eines geeigneten Metalls aufgebaut sein können.

Jeder der obigen Reihe-Arm-Resonatoren 11a und 11b und Pa­ rallel-Arm-Resonatoren 12a und 12b stellt bevorzugt einen Ein-Tor-Oberflächenwellenresonator dar, bei dem an beiden Seiten in der Oberflächenwellenausbreitungsrichtung eines Interdigitalwandlers Reflektoren angeordnet sind. Ferner ist die Verdrahtungselektrode 13a mit der Elektroden­ anschlußfläche 14a, dem Reihe-Arm-Resonator 11a und dem Pa­ rallel-Arm-Resonator 12a verbunden. Der Endabschnitt des Parallel-Arm-Resonators 12a, der der Seite gegenüber liegt, die mit der Verdrahtungselektrode 13a elektrisch verbunden ist, ist mit der Elektrodenanschlußfläche 14d verbunden. Ferner ist die Verdrahtungselektrode 13b mit dem Endab­ schnitt des Reihe-Arm-Resonators 11a, der der Seite gegen­ über liegt, die mit der Verdrahtungselektrode 13a verbunden ist, dem Reihe-Arm-Resonator 14c, dem Parallel-Arm-Resona­ tor 12b und der Elektrodenanschlußfläche 14b verbunden.

Der Endabschnitt des Reihe-Arm-Resonators 11b, der der Seite gegenüber liegt, die mit der Verdrahtungselektrode 13b verbunden ist, ist mit der Elektrodenanschlußfläche 14c verbunden. Auf die gleiche Art und Weise ist der Endab­ schnitt des Parallel-Arm-Resonators 12b, der der Seite ge­ genüber liegt, die mit der Verdrahtungselektrode 13b ver­ bunden ist, mit der Elektrodenanschlußfläche 14e verbunden.

Bei dem Interdigitalwandler des Reihe-Arm-Resonators 11a beträgt die Kreuzbreite etwa 40 µm, eine Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern beträgt 90, eine Anzahl von Elektro­ denfingern bei dem Reflektor beträgt 100, und ein Abstand der Elektrodenfinger bei dem Interdigitalwandler und der Elektrodenfinger des Reflektors beträgt etwa 2,05 µm (die Wellenlänge der Oberflächenwelle beträgt etwa 4,1 µm).

Die Kreuzbreite der Elektrodenfinger des Interdigitalwand­ lers des Reihe-Arm-Resonators 11b beträgt etwa 80 µm, eine Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern beträgt etwa 90, eine Anzahl von Elektrodenfingern bei dem Reflektor beträgt 100, und ein Abstand der Elektrodenfinger bei dem Interdi­ gitalwandler und der Elektrodenfinger der Reflektoren be­ trägt etwa 2,05 µm (die Wellenlänge der Oberflächenwelle beträgt etwa 4,1 µm).

Die Kreuzbreite des Interdigitalwandlers des Parallel-Arm- Resonators 12a beträgt etwa 80 µm, eine Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern beträgt 60, eine Anzahl von Elektro­ denfingern eines Reflektors beträgt 100, und ein Abstand der Elektrodenfinger bei dem Interdigitalwandler und den Reflektoren beträgt etwa 2,15 µm (die Wellenlänge der Ober­ flächenwelle beträgt etwa 4,3 µm).

Die Kreuzbreite des Interdigitalwandlers des Parallel-Arm- Resonators 12b beträgt etwa 120 µm, eine Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern beträgt 90, eine Anzahl von Elektro­ denfingern von einem Reflektor beträgt 100, und ein Abstand der Elektrodenfinger bei dem Interdigitalwandler und den Reflektoren beträgt etwa 2,15 µm (die Wellenlänge der Ober­ flächenwelle beträgt etwa 4,3 µm).

Ferner sind in Fig. 4 die Resonatoren schematisch darge­ stellt, wobei anzumerken ist, daß eine Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern und sich das Verhältnis zwischen den Kreuzbreiten tatsächlich von den Zeichnungen unterscheidet.

Nachdem jede der obigen Elektroden gebildet wurde, wird zwischen den Elektrodenanschlußflächen 14a und 14d und zwi­ schen den Elektrodenanschlußflächen 14b und 14e eine Gleichspannung von etwa 180 V angelegt, wodurch eine Span­ nung an beiden Parallel-Arm-Resonatoren 12a und 12b an­ liegt. In Fig. 7 ist das Verfahren, bei dem eine Gleich­ spannung an den Interdigitalwandler des Parallel-Arm-Reso­ nators 12a angelegt wird, schematisch dargestellt. Ferner sind in Fig. 5 die Reflektoren weggelassen.

Die Breite E der Elektrodenfinger beträgt etwa 1,15 µm, während die Spaltbreite F zwischen benachbarten Elektroden­ fingern etwa 1,00 µm betragen. Ferner ist die Spaltbreite als die Abmessung des Spalts entlang der Ausbreitungsrich­ tung der Oberflächenwelle definiert. Folglich liegt zwi­ schen benachbarten Elektrodenfingern eine elektrische Feld­ stärke von etwa 180 V/µm an. Wenn ferner die obige Spannung anliegt, kann die Spannung allmählich von einer Spannung erhöht werden, bei der der Abschnitt des Interdigitalwand­ lers nicht durchschlägt, wobei die elektrische Feldstärke beispielsweise von etwa 50 V/µm allmählich erhöht werden kann.

Danach wird das obige piezoelektrische Substrat 10 in einem Keramikgehäuse 20, das in Fig. 8 gezeigt ist, befestigt. Das Keramikgehäuse 20 weist in der Mitte einen hohlen Ab­ schnitt 21 auf, wobei das obig beschriebene Oberflächenwel­ lenfilterelement an dem hohlen Abschnitt befestigt wird. Um einen hohlen Abschnitt 21 ist ein Paar von vorstehenden Ab­ schnitten vorgesehen, wobei auf der oberen Oberfläche der vorstehenden Abschnitte Elektrodenanschlußflächen 21a, 21b, 22a und 22b vorgesehen sind.

Die Elektrodenanschlußfläche 21a und die Elektroden­ anschlußfläche 14a des Oberflächenwellenfilterelements sind über einen verbundenen bzw. gebondeten Draht 23a elektrisch verbunden. Ferner ist die Elektrodenanschlußfläche 21b über einen verbundenen Draht 23b mit der Elektrodenanschlußflä­ che 14e des Oberflächenwellenfilterelements elektrisch ver­ bunden. Ferner ist die Elektrodenanschlußfläche 22a über einen verbundenen Draht 23c mit der Elektrodenanschlußflä­ che 14d des Oberflächenwellenfilterelements elektrisch ver­ bunden. Darüberhinaus ist die Elektrodenanschlußfläche 22b über einen verbundenen Draht 23d mit der Elektroden­ anschlußfläche 14c des Oberflächenwellenfilterelements elektrisch verbunden.

Bei dem obig beschriebenen Keramikgehäuse bilden die Elektrodenanschlußflächen 21a und 22b heiße Anschlüsse, während die Elektrodenanschlußflächen 21b und 22a Massean­ schlüsse bilden.

Durch ein Verbinden eines plattenartigen Materials zum Ab­ decken des hohlen Abschnitts des Keramikgehäuses 20 ist ein Oberflächenwellenfilterbauelement hergestellt, das ein Oberflächenwellenfilterelement umfaßt.

Bei dem momentan bevorzugten Ausführungsbeispiel wird, be­ vor das Oberflächenwellenfilterelement in dem Keramikge­ häuse 20 befestigt wird, eine Gleichspannung von etwa 180 V an den Parallel-Arm-Resonator 12a angelegt, wie es oben be­ schrieben wurde, wobei der elektromechanische Kopplungsko­ effizient des Parallel-Arm-Resonators 12a durch das Anlegen der Spannung wesentlich erniedrigt werden kann, wodurch sich der Abstand zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz verschmälert. Dies ist unter Bezug­ nahme auf die Fig. 7 und 8 beschrieben.

Fig. 9 zeigt die Impedanzcharakteristik von lediglich dem Parallel-Arm-Resonator 12a, der in Fig. 4 gezeigt ist, wo­ bei die durchgezogene Linie die Charakteristik zeigt, bevor die obige Spannung anliegt, während die gestrichelte Linie die Charakteristik zeigt, nachdem die Spannung angelegt wurde.

Wie es klar zu sehen ist, wenn die Charakteristika der durchgezogenen Linie und der gestrichelten Linie verglichen werden, nimmt die Resonanzfrequenz durch das Anlegen der Gleichspannung zu, obwohl sich die Position der Antireso­ nanzfrequenz nicht verschiebt, wobei es verständlich ist, daß sich aufgrund dessen der Frequenzabstand zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz verschmälert.

Ferner ist die Frequenzcharakteristik des Dämpfungswerts des Oberflächenwellenfilterbauelements, das wie oben be­ schrieben aufgebaut ist, in Fig. 10 durch eine gestrichelte Linie gezeigt. Darüberhinaus ist die Frequenzcharakteristik des Dämpfungswerts des Oberflächenwellenfilterbauelements, das auf die gleiche Art und Weise, außer daß die obige Gleichspannung nicht angelegt wurde, aufgebaut ist, in Fig. 10 durch eine durchgezogene Linie gezeigt. Ferner stellen die gestrichelte Linie I und die durchgezogene Linie J in Fig. 10 Linien dar, bei denen die Charakteristika, die durch die gestrichelte Linie G und die durchgezogene Linie H gezeigt sind, jeweils vergrößert sind.

Wie es klar zu sehen ist, wenn die Charakteristika, die durch die durchgezogene und gestrichelte Linie in Fig. 8 gezeigt sind, verglichen werden, ist es, da eine Gleich­ spannung an den Parallel-Arm-Resonator angelegt ist und die Resonanzfrequenz des Parallel-Arm-Resonators 12a als ein Ergebnis der Abnahme des elektromechanischen Kopplungskoef­ fizienten erhöht ist, wie es obig beschrieben wurde, zu verstehen, daß bei der Frequenzcharakteristik des gesamten Filters die Steilheit auf der Seite einer tieferen Frequenz des Durchlaßbands stark erhöht ist. Gemäß Fig. 1 ergibt sich dies aufgrund dessen, daß zwischen Elektrodenfingern eine Spannung anliegt und sich die Spalten zwischen Elektr­ odenfingern in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächen­ welle voneinander unterscheiden.

Ferner wurde bei dem oben beschriebenen bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel vorzugsweise ein Substrat mit einem 36°-Y- Schnitt aus LiTaO₃ als ein piezoelektrisches Substrat ver­ wendet, wobei, selbst wenn ein Substrat mit einem Y-Schnitt von 36° bis 46° aus LiTaO₃ verwendet wird, das einen ande­ ren Schnittwinkel aufweist, die gleiche Wirkung erreicht werden kann. Ferner wurden bei dem obigen bevorzugten Aus­ führungsbeispiel die elektrischen Verbindungen zwischen dem Keramikgehäuse und dem Oberflächenwellenfilterelement durch eine Verwendung der verbundenen Drähte hergestellt, wobei jedoch die Elektrodenanschlußflächen des Gehäuses und die Elektrodenanschlußflächen des Oberflächenwellenfilterele­ ments durch andere elektrische Verbindungs-Elemente und -Verfahren, wie beispielsweise ein Höckerverbinden (Bump- Bonding), elektrisch verbunden werden können.

Darüber hinaus kann durch das Verwenden des Unterschieds der Charakteristika vor und nach der Anwendung einer Gleichspannung ferner die Frequenzeinstellung durchgeführt werden, wie es obig beschrieben wurde. Bevor die Spannung angelegt wird, wird in diesem Fall die elektrische Charak­ teristik des Oberflächenwellenfilterelements, das einer Aufbau einer Schaltung eines Leiter-Typs aufweist, gemes­ sen, indem Prüfstifte oder andere geeignete Elemente ver­ wendet werden. Durch ein Verändern der angelegten Spannung in dem Bereich von etwa 50 V/µm bis etwa 300 V/µm kann eine gewünschte Frequenzcharakteristik erhalten werden.

Da sich jedoch die Frequenz auf der Seite einer höheren Frequenz des Durchlaßbands nicht ändert, ist es wünschens­ wert, im voraus ein Durchlaßband mit einer geringeren Breite zu entwerfen.

Bei dem momentan bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde die obige Gleichspannung an das Oberflächenwellenfilterelement angelegt, bevor das Element in dem Keramikgehäuse befestigt wird, wobei jedoch die Gleichspannung an das Oberflächen­ wellenfilterelement angelegt werden kann, nachdem das Ele­ ment in dem Keramikgehäuse befestigt wurde. Da es jedoch schwierig ist, an einen bestimmten Resonator auf dem piezo­ elektrischen Substrat 10 eine Spannung selektiv anzulegen, ist es wünschenswert, im voraus vorherzusagen, welche Span­ nung an jeden Resonator angelegt wird, und die Elektroden vorher zu entwerfen, so daß dieselben nach dem Anlegen der Spannung eine gewünschte Charakteristik erhalten.

Wenn ferner die Spannung an allen Resonatoren anliegt, fließt ein Überschußstrom durch außergewöhnliche Resonato­ ren, so daß dieselben zerstört werden. Folglich kann durch das Anlegen der obigen Spannung ferner ein Bereinigungsef­ fekt erwartet werden.

Fig. 11 stellt eine typische Draufsicht dar, die ein Ober­ flächenwellenfilter als ein Oberflächenwellenbauelement ge­ mäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung zeigt.

Bei dem Oberflächenwellenbauelement des momentan bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels sind auf einem X-Ausbreitungs-Sub­ strat 30 mit einem 46°-Y-Schnitt aus LiTaO₃ zwei Reihe-Arm- Resonatoren 31a und 31b, zwei Parallel-Arm-Resonatoren 32a und 32b, Verdrahtungselektroden 13a und 13b und Elektroden­ anschlußflächen 14a bis 14e vorzugsweise durch eine Photo­ lithographie und einen Ätzvorgang gebildet. Ein Elektroden­ material zum Bilden dieser Elemente weist vorzugsweise Alu­ minium auf, wobei dieselben jedoch unter Verwendung eines geeigneten Metalls aufgebaut werden können.

Jeder der Reihe-Arm-Resonatoren 31a und 31b und Parallel- Arm-Resonatoren 32a und 32b stellt vorzugsweise einen Ein- Tor-Oberflächenwellenresonator dar, bei dem Reflektoren in der Oberflächenwellenausbreitungsrichtung an beiden Seiten eines Interdigitalwandlers angeordnet sind. Ferner ist die Verdrahtungselektrode 13a mit der Elektrodenanschlußfläche 14a, dem Reihe-Arm-Resonator 31a und dem Parallel-Arm-Reso­ nator 32a verbunden. Der Endabschnitt des Parallel-Arm- Resonators 32a, der der Seite gegenüber liegt, die mit der Verdrahtungselektrode 13a elektrisch verbunden ist, ist mit der Elektrodenanschlußfläche 14d verbunden. Ferner ist die Verdrahtungselektrode 13b mit dem Endabschnitt des Reihe- Arm-Resonators 31a, der der Seite gegenüber liegt, die mit der Verdrahtungselektrode 13a verbunden ist, dem Reihe-Arm- Resonator 34c, dem Parallel-Arm-Resonator 32b und der Elektrodenanschlußfläche 14b verbunden.

Der Endabschnitt des Reihe-Arm-Resonators 31b, der der Seite gegenüber liegt, die mit der Verdrahtungselektrode 13b verbunden ist, ist mit der Elektrodenanschlußfläche 14c verbunden. Auf die gleiche Art und Weise ist der Endab­ schnitt des Parallel-Arm-Resonators 32b, der der Seite ge­ genüber liegt, die mit der Verdrahtungselektrode 13b ver­ bunden ist, mit der Elektrodenanschlußfläche 14e verbunden.

Bei dem Interdigitalwandler des Reihe-Arm-Resonators 31a beträgt die Kreuzbreite etwa 20 µm, eine Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern beträgt 90, eine Anzahl von Elektro­ denfingern bei dem Reflektor beträgt 100, und ein Abstand der Elektrodenfinger bei dem Interdigitalwandler und der Elektrodenfinger des Reflektors beträgt etwa 1,04 µm (die Wellenlänge der Oberflächenwelle beträgt etwa 2,08 µm).

Die Kreuzbreite der Elektrodenfinger des Interdigitalwand­ lers des Reihe-Arm-Resonators 11b beträgt etwa 40 µm, eine Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern beträgt 90, eine Anzahl von Elektrodenfingern bei den Reflektoren beträgt 100, und ein Abstand der Elektrodenfinger bei dem Interdi­ gitalwandler und der Elektrodenfinger des Reflektors be­ trägt etwa 1,04 µm (die Wellenlänge der Oberflächenwelle beträgt etwa 2,08 µm).

Die Kreuzbreite der Elektrodenfinger des Interdigitalwand­ lers des Parallel-Arm-Resonators 12a beträgt etwa 40 µm, eine Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern beträgt 60, eine Anzahl von Elektrodenfingern bei einem Reflektor be­ trägt 100 und ein Abstand der Elektrodenfinger bei dem In­ terdigitalwandler und der Elektrodenfinger des Reflektors beträgt etwa 1,08 µm (die Wellenlänge der Oberflächenwelle beträgt etwa 2,16 µm).

Die Kreuzbreite der Elektrodenfinger des Interdigitalwand­ lers des Parallel-Arm-Resonators 12b beträgt etwa 60 µm, eine Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern beträgt 90, eine Anzahl von Elektrodenfingern bei einem Reflektor be­ trägt 100 und ein Abstand der Elektrodenfinger bei dem In­ terdigitalwandler und der Elektrodenfinger des Reflektors beträgt etwa 1,08 µm (die Wellenlänge der Oberflächenwelle beträgt etwa 2,16 µm).

In Fig. 11 ist jeder der Resonatoren schematisch darge­ stellt, obwohl sich die Anzahl von Paaren von Elektroden­ fingern und das Verhältnis zwischen den Kreuzbreiten tat­ sächlich von der Zeichnung unterscheiden.

Nachdem jede der obigen Elektroden gebildet wurde, wird eine Spannung von etwa 70 V zwischen die Elektroden­ anschlußflächen 14a und 14b und zwischen die Elektroden­ anschlußflächen 14b und 14c angelegt, wodurch an beiden Reihe-Arm-Resonatoren 31a und 31b eine Gleichspannung von etwa 70 V anliegt. In Fig. 10 ist das Verfahren, bei dem eine Gleichspannung an den Interdigitalwandler des Reihe- Arm-Resonators 31a angelegt wird, schematisch dargestellt. Ferner sind in Fig. 12 die Reflektoren weggelassen.

Die Breite E der Elektrodenfinger beträgt etwa 0,54 µm, während die Spaltbreite F zwischen benachbarten Fingern etwa 0,5 µm beträgt. Ferner ist die Spaltbreite als die Ab­ messung des Spalts entlang der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle definiert. Daher liegt zwischen benachbar­ ten Elektrodenfingern eine elektrische Feldstärke von etwa 140 V/µm an. Wenn die obige Spannung anliegt, kann die Spannung allmählich von einer Spannung, bei der der Ab­ schnitt des Interdigitalwandlers nicht durchschlägt, erhöht werden.

Nachdem der obige piezoelektrische Resonator 30 in einem Keramikgehäuse 20, das in Fig. 6 gezeigt ist, befestigt ist, werden die Elektrodenanschlußflächen 21a, 21b, 22a und 22b mit den Elektrodenanschlußflächen 14a bis 14e die glei­ che Art und Weise, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, verbunden, wobei durch ein Verbinden eines plattenartigen Materials, so daß der hohle Abschnitt des obigen Keramikge­ häuses 20 abgedeckt ist, ein Oberflächenwellenfilterbauele­ ment hergestellt ist, das ein Oberflächenwellenfilterele­ ment umfaßt.

Bei dem momentan bevorzugten Ausführungsbeispiel wird, be­ vor das Oberflächenwellenfilterelement in dem Keramikge­ häuse 20 befestigt wird, eine Gleichspannung von etwa 70 V an die Parallel-Arm-Resonatoren angelegt, wie es oben be­ schrieben wurde, wobei der elektromechanische Kopplungsko­ effizient des piezoelektrischen Substrats 30 durch das An­ legen der Spannung stark reduziert werden kann, wodurch sich der Abstand zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz verschmälert. Dies wird unter Bezug­ nahme Fig. 13 beschrieben.

Die Frequenzcharakteristik des Dämpfungswerts des Oberflä­ chenwellenfilterbauelements, das wie oben beschrieben auf­ gebaut ist, ist in Fig. 13 durch eine gestrichelte Linie gezeigt. Ferner ist in Fig. 13 die Frequenzcharakteristik des Dämpfungswerts eines Oberflächenwellenfilterbauele­ ments, das auf die gleiche Art und Weise, außer daß die obige Gleichspannung nicht angelegt wurde, aufgebaut ist, durch eine durchgezogene Linie gezeigt. Darüberhinaus stel­ len in Fig. 13 die gestrichelte Linie M und die durchgezo­ gene Linie J Linien dar, bei denen die Charakteristika, die durch die gestrichelte Linie K bzw. die durchgezogene Linie L gezeigt sind, vergrößert sind.

Wie es klar zu sehen ist, wenn die durch die durchgezogene und gestrichelte Linie in Fig. 13 gezeigten Charakteristika verglichen werden, ist es, da an dem Reihe-Arm-Resonator eine Gleichspannung anliegt und die Resonanzfrequenz des Reihe-Arm-Resonators 31a erhöht ist, wie es vorhergehend beschrieben wurde, zu verstehen, daß bei der Frequenzcha­ rakteristik des gesamten Filters die Steilheit auf der Seite einer höheren Frequenz des Durchlaßbands zunimmt. Dies ergibt sich aufgrund dessen, daß zwischen Elektroden­ fingern eine Spannung anliegt, wobei sich die Spalten zwi­ schen Elektrodenfingern in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle voneinander unterscheiden.

Bei dem obigen ersten und zweiten bevorzugten Ausführungs­ beispiel wurde ein Oberflächenwellenfilterelement eines Schaltungsaufbaus eines Leiter-Typs, der Parallel-Arm-Reso­ natoren und Reihe-Arm-Resonatoren enthält, als ein Beispiel gegeben und beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch ferner auf verschiedene Oberflächenwellenbauele­ mente, die einen Ein-Tor-Oberflächenwellenresonator verwen­ den, beispielsweise Resonatoren, Oberflächenwellenfilter als eine Zusammensetzung von Filtern eines Resonator-Typs und Ein-Tor-Oberflächenwellenresonatoren, Filter eines Git­ ter-Typs, Mehrfach-Moden-Oberflächenwellenresonatorfilter usw., angewendet werden kann, wobei durch ein gleichzeiti­ ges Anlegen einer Gleichspannung zwischen Elektrodenfingern die Verbesserung der Steilheit und die Frequenzeinstellung von Filtercharakteristika hergestellt werden kann.

Wenn der elektromechanische Kopplungskoeffizient vor und nach dem Anlegen einer Spannung durch ein Ausdünnen eines Abschnitts des Interdigitalwandlers und durch ein Verschie­ ben der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle von ei­ ner X-Achse gemäß herkömmlicher Verfahren vorhergehend we­ sentlich reduziert ist, kann eine viel größere Wirkung der durch bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er­ findung erreichten Vorteile erhalten werden.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Antennenduplexers, der unter Verwendung eines Oberflächen­ wellenfilters gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsbei­ spiele der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, unter Be­ zugnahme auf Fig. 14 beschrieben.

Fig. 14 stellt ein Schaltungsdiagramm zum Beschreiben eines Antennenduplexers des momentan bevorzugten Ausführungsbei­ spiels dar. Bei einem Antennenduplexer 70 des momentan be­ vorzugten Ausführungsbeispiels wird ein Paar von Filtern eines Leiter-Typs verwendet, die die gleichen wie der in Fig. 6 gezeigte Oberflächenwellenfilter eines Leiter-Typs sind, wobei sich bei denselben die Anzahl von Stufen von derjenigen des in Fig. 6 gezeigten Leiter-Typ-Oberflächen­ wellenfilters unterscheidet. Das heißt, daß die Eingangsan­ schlüsse 62 jedes der Filter 61 eines Leiter-Typs, die ge­ meinsam verbunden sind, ein erstes Tor 71 bilden. Anderer­ seits werden die Ausgangsanschlüsse 63 jedes der Filter 61 eines Leiter-Typs wie sie sind verwendet und bilden ein zweites und drittes Tor des Antennenduplexers des momentan bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Auf diese Weise kann unter Verwendung eines Paars von Fil­ tern eines Leiter-Typs 61 und 61 ein Antennenduplexer auf­ gebaut werden.

Unter Verwendung des obigen Antennenduplexers kann ferner eine Kommunikationsvorrichtung aufgebaut werden, wobei ein Beispiel einer solchen Kommunikationsvorrichtung in Fig. 15 gezeigt ist.

Bei einer Kommunikationsvorrichtung 81 des momentan bevor­ zugten Ausführungsbeispiels sind ein Antennenduplexer 70 und Sende- oder Empfangsschaltungen 82 und 83 vorgesehen. Ein erstes Tor 71 des Antennenduplexers 70 ist mit einer Antenne 84 verbunden, während Ausgangsanschlüsse 63, die ein zweites und drittes Tor bilden, mit den Sende- oder Empfangsschaltungen 82 und 83 verbunden sind.

Bei diesem Antennenduplexer 70 ist das Paar von Filtern ei­ nes Leiter-Typs 61 vorzugsweise aufgebaut, so daß sich das Durchlaßband derselben voneinander unterscheidet, wobei aufgrund dessen die Antenne 84 als eine Sendeantenne und eine Empfangsantenne verwendet werden kann.

Claims (20)

1. Oberflächenwellenbauelement mit folgenden Merkmalen:
einem piezoelektrischen Substrat (5; 10; 30), das aus LiTaO₃ besteht; und
zumindest einem Interdigitalwandler (2; 101), der auf dem piezoelektrischen Substrat (5; 10; 30) angeordnet ist und eine Mehrzahl von Elektrodenfingern (6; 102) aufweist; wobei
sich eine Polarisationsrichtung in zumindest einem Spaltabschnitt zwischen den Elektrodenfingern (6; 102) des zumindest einen Interdigitalwandlers (2; 101) von einer Polarisationsrichtung in anderen Spaltabschnit­ ten zwischen Elektrodenfingern (6; 102) auf dem glei­ chen Ausbreitungsweg unterscheidet.

2. Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem ein Abschnitt der Elektrodenfinger (102) des zumindest einen Interdigitalwandlers (101) entnommen ist.

3. Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem sich die Ausbreitungsrichtung einer Oberflä­ chenwelle bei zumindest einem der Interdigitalwandler (2; 101) von der Ausbreitungsrichtung anderer Interdi­ gitalwandler (2; 101) unterscheidet.

4. Oberflächenwellenbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das piezoelektrische Substrat (5; 10; 30) ein Substrat aus LiTaO₃ ist.

5. Duplexer (70), der ein Oberflächenwellenbauelement ge­ mäß einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.

6. Kommunikationsvorrichtung (81), die ein Oberflächenwellenbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.

7. Oberflächenwellenfilter mit folgenden Merkmalen:
einem piezoelektrischen Substrat (5; 10; 30); und
einer Mehrzahl von Ein-Tor-Oberflächenwellenelementen, die auf dem Substrat (5; 10; 30) vorgesehen sind, wo­ bei jedes derselben einen Interdigitalwandler (2; 101) aufweist, wobei die Mehrzahl von Ein-Tor-Oberflächen­ wellenelementen angeordnet ist, um eine Schaltung ei­ nes Leiter-Typs zu definieren, die zumindest einen Pa­ rallel-Arm-Resonator (12a, 12b; 31a, 31b) und zumin­ dest einen Reihe-Arm-Resonator (11a, 11b; 32a, 32b) aufweist;
wobei sich bei dem Interdigitalwandler (2; 101) eines der Ein-Tor-Oberflächenwellenelemente eine Polarisati­ onsrichtung in zumindest einem Spaltabschnitt zwischen den Elektrodenfingern (6; 102) von einer Polarisati­ onsrichtung in anderen Spaltabschnitten zwischen den Elektrodenfingern (6; 102) unterscheidet.

8. Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 7, bei dem ein Abschnitt der Elektrodenfinger (102) des zumindest ei­ nen Interdigitalwandlers (101) entnommen ist.

9. Oberflächenwellenfilter gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem sich bei zumindest einem der Interdi­ gitalwandler (2; 101) die Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle von der Ausbreitungsrichtung anderer Interdigitalwandler (2; 101) unterscheidet.

10. Oberflächenwellenfilter gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem das piezoelektrische Substrat (5; 10; 30) ein Substrat aus LiTaO₃ ist.

11. Duplexer (70), der ein Oberflächenwellenfilter gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10 aufweist.

12. Kommunikationsvorrichtung (81), die ein Ober­ flächenwellenfilter gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10 aufweist.

13. Oberflächenwellenresonatorfilter mit folgenden Merkma­ len:
einem piezoelektrischen Substrat (5; 10; 30); und
einer Mehrzahl von Interdigitalwandlern (2; 101), die auf dem piezoelektrischen Substrat (5; 10; 30) vorge­ sehen sind und eine Mehrzahl von Elektrodenfingern (6; 102) umfassen;
wobei sich bei dem Interdigitalwandler (2; 101) eines der Ein-Tor-Oberflächenwellenelemente eine Polarisati­ onsrichtung in zumindest einem Spaltabschnitt zwischen Elektrodenfingern (6; 102) von einer Polarisations­ richtung in anderen Spaltabschnitten zwischen den Elektrodenfingern (6; 102) unterscheidet.

14. Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 13, bei dem ein Abschnitt der Elektrodenfinger (102) des zumindest ei­ nen Interdigitalwandlers (101) entnommen ist.

15. Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 13 oder 14, bei dem sich die Ausbreitungsrichtung einer Oberflächen­ welle bei zumindest einem der Interdigitalwandler (2; 101) von der Ausbreitungsrichtung anderer Interdigi­ talwandler (2; 101) unterscheidet.

16. Oberflächenwellenfilter gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem das piezoelektrische Substrat (5; 10; 30) ein Substrat aus LiTaO₃ ist.

17. Duplexer (70), der ein Oberflächenwellenfilter gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16 aufweist.

18. Kommunikationsvorrichtung (81), die ein Oberflächen­ wellenfilter gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16 aufweist.

19. Verfahren zum Herstellen eines Oberflächenwellenbau­ elements mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines piezoelektrischen Substrats (5; 10; 30);
Bilden mindestens eines Interdigitalwandlers (2; 101), der eine Mehrzahl von Elektrodenfingern (6; 102) auf­ weist, auf dem piezoelektrischen Substrat (5; 10; 30);
wobei der Schritt eines Bildens mindestens eines In­ terdigitalwandlers (2; 101) auf dem piezoelektrischen Substrat (5; 10; 30) einen Schritt eines Anlegens ei­ ner Gleichspannung umfaßt, so daß an dem zumindest ei­ nen Interdigitalwandler (2; 101) eine elektrische Feldstärke von etwa 50 V/µm oder mehr anliegt.

20. Verfahren gemäß Anspruch 19, bei dem eine Frequenzein­ stellung durch ein Anlegen der Gleichspannung durchge­ führt wird.