DE19500887C2 - SAW-Filter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein SAW (Surface Acoustic Wave = aku­ stische Oberflächenweile)-Filter, und spezieller betrifft sie ein SAW-Filter, dessen Elektrodenstruktur bei Interdigi­ talwandlern (nachfolgend als IDT = Interdigital Transducer bezeichnet) so verbessert ist, daß die Beständig­ keit gegenüber schnellen Temperaturänderungen verbessert ist.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein typisches SAW-Filter 1. Dieses weist ein SAW-Substrat 2 aus einem piezoelektrischen Einkristall wie LiNbO₃ oder piezoelektrischer Blei-Zirkonat- Titanat(PZT)-Keramik sowie Eingangs- und Ausgangs-IDTs 3 und 4 auf, die darauf mit einem vorgegebenen Abstand zueinander ausgebildet sind. Die ITDs 3 und 4 verfügen über Paare von Kammelektroden 3a, 3b, 4a und 4b, die mit mehreren Elektro­ denfingern versehen sind, die jeweils miteinander verkämmt, sind. Diese Kammelektroden 3a, 3b, 4a und 4b sind so ausge­ bildet, daß mehrere Elektrodenfinger jeweils mit Busschienen 5 bis 8 verbunden sind. Die Busschienen 5 bis 8 sind in ihren Endabschnitten mit Anschlußelektroden 9a, 9b, 10a und 10b für elektrische Verbindung nach außen versehen. Die Zahlen 11 und 12 bezeichnen Wellen absorbierende Materialien aus Silicongummi oder dergleichen.

In diesem SAW-Filter 1 werden Oberflächenwellen durch ein Eingangssignal im Eingangs-IDT 3 erregt, und die erregten Oberflächenwellen breiten sich zum Ausgangs-IDT 4 hin aus. Dort wird ein Ausgangssignal, das auf den durchgelaufenen Oberflächenwellen beruht, entnommen.

Die IDTs 3 und 4 sind in Endabschnitten entlang der Oberflä­ chenwellen-Ausbreitungsrichtung mit Elektrodenfingern ver­ sehen, während in den benachbarten Abschnitten des SAW-Sub­ strats 2 keine Elektrodenfinger vorhanden sind. Wegen dieser Unterbrechung zwischen den IDTs 3 und 4 sowie den daran an­ grenzenden Abschnitt wird das elektrische Feld, das beim Aufbau einer Potentialdifferenz zwischen den Elektrodenfin­ gern erzeugt wird, insbesondere zwischen den Elektrodenfingern stark, die in den Endab­ schnitten der IDTs 3 und 4 vorhanden sind.

Wenn das SAW-Substrat 2 aus einem pyroelektrischen Material wie LiNbO₃ oder PZT besteht und durch schnelle Temperatur­ änderungen Ladungen erzeugt werden, werden die in den Endab­ schnitten der IDTs 3 und 4 vorhandenen Elektrodenfinger leicht durch eine Entladung beschädigt. Eine derartige Be­ schädigung der Elektrodenfinger in den Endabschnitten der IDTs 3 und 4 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrie­ ben.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Draufsicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem die Elektrodenfinger der Kammelek­ troden 3a und 3b in einem Endabschnitt des IDT 3 beschädigt sind. Die Materialien, die die Elektrodenfinger der Kamm­ elektroden 3a und 3b im Endabschnitt des IDT 3 bilden, sind durch eine Entladung geschmolzen, wie durch Pfeile A und B gekennzeichnet, und unterbrochen. Selbst wenn die Elektro­ denfinger bei einem solchen Aufschmelzen der Materialien nicht unterbrochen werden, können die Elektrodenfinger aufgerauht werden.

Aus der JP 57-53 006 ist bereits ein SAW-Filter mit einem interdigitalen Eingangswandler und einem interdigitalen Ausgangswandler bekannt, bei dem die Busschienen jedes Interdigitalwandlers über einen Kondensator miteinander verbunden sind. Der Kondensator wird dabei von sogenann­ ten Anti-Impulselektroden gebildet, die einander auf der Oberfläche des SAW-Filters mit geringem Abstand gegenüber liegen. Hierdurch soll ver­ hindert werden, daß der Wandler durch Hochspannungsimpulse zerstört werden kann.

Einen Einfluß auf den Feldverlauf im Endbereich der interdigitalen Wand­ ler haben diese sogenannten Anti-Impulselektroden nicht.

Aus der DE 28 39 851 B 1 ist eine Oberflächenwellenanordnung mit verbes­ serter Störsignalunterdrückung bekannt, die insbesondere als Richt­ koppler ausgebildet ist und einen Eingangswandler, eine Metallstreifen­ anordnung und einen Ausgangswandler aufweist. Der Eingangswandler besitzt dabei eine Vielzahl von Elektrodenfingern deren Überlappung sich in Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen ändert. Dar­ über hinaus sind Abschnitte einzelner Fingerelektroden gegenüber der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen geneigt.

Im Bereich des Oberflächenwellenausgangs des Eingangswandlers sind dabei inaktive Elektrodenfinger so abgeschnitten, daß sich insgesamt eine gerade Ausgangsfront des Eingangswandler bildet. Hierdurch wird er­ reicht, daß keine Unsymmetrie für die mechanischen Oberwellen vorliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochzuverläs­ siges SAW-Filter mit ausgezeichneter Beständig­ keit gegen schnelle Temperaturänderungen zu schaffen.

Das erfindungsgemäße Filter ist durch die Lehre des beige­ fügten Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.

Das erfindungsgemäße SAW-Filter weist Elektroden zur Verringerung, Vergleichmäßigung oder zur Ent­ spannung der Stärke oder Konzentration des elektrischen Felds auf, die sich von den die Interdigitalwandler bildenden Elektroden­ fingern unterscheiden und die weder zur Anregung noch zur elektrischen Verbindungsherstellung zwischen den Elektroden­ fingern und der Außenseite beitragen. Diese Vergleichmäßigungs- oder Entspannungs­ elektroden sind so ausgebildet, daß sie sich vom Paar der Busschienen zueinander in einer Richtung erstrecken, die die Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen in einem Endbe­ reich entlang der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen in mindestens einem der IDTs schräg schneiden, wodurch die Feldkonzentration, also ein Anstieg der Feldstärke im Endbereich eines jeweiligen IDT ent­ spann, also ausgeglichen oder verringert ist.

Auch wenn das SAW-Substrat aus einem pyroelektrischen Mate­ rial besteht, ist es daher möglich, die Konzentration des elektrischen Felds im Endbereich eines IDT durch die Ent­ spannungselektroden, die mit verschiedenen Potentialen ver­ bunden sind und nahe beieinander angeordnet sind, zu ent­ spannen, was die Beständigkeit gegen schnelle Temperaturänderungen verbessert. Da­ durch ist es möglich, eine Beschädigung der Elektrodenfinger im Endbereich eines IDT zuverlässig zu verhindern, wodurch ein SAW-Filter mit hervorragender Zuverlässigkeit geschaffen ist.

Beim erfindungsgemäßen SAW-Filter kann das Paar Busschienen aus einer spannungsführenden Busschiene und einer massesei­ tigen Busschiene bestehen.

Gemäß Anspruch 3 sind die Entspannungselektroden vorzugs­ weise nur im äußeren Endbereich entlang der Ausbreitungs­ richtung der Oberflächenwellen in mindestens einem IDT aus­ gebildet. Wenn die Entspannungselektroden dergestalt ausge­ bildet sind, ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit eines nachteiligen Einflusses zu verringern, wie er auf die Ober­ flächenwellenausbreitung ausgeübt werden könnte, wenn diese Elektroden im Innenendbereich eines IDT entlang der Oberflä­ chenwellen-Ausbreitungsrichtung ausgebildet wären.

Bei der Erfindung kann das SAW-Substrat aus einem zweckdien­ lichen piezoelektrischen Material bestehen, wobei die Wir­ kung dann besonders gut ist, wenn die Erfindung auf ein SAW- Substrat angewandt wird, das aus einem piezoelektrischen Ma­ terial mit starkem pyroelektrischem Effekt beim Auftreten eines Wärmeschocks besteht. Ein derartiges piezoelektrisches Material mit starkem pyroelektrischem Effekt kann aus einem piezoelektrischen Einkristall wie LiNbO₃, LiTaO₃ oder Li₂B₄O₇ oder z. B. einer Piezokeramik auf PZT-Basis herge­ stellt werden. Was einen piezoelektrischen Einkristall be­ trifft, ist die Erfindung dann besonders wirkungsvoll, wenn, wie im Anspruch 5 angegeben, ein piezoelektrisches, einkri­ stallines Substrat mit Ausbreitungsrichtung entlang der X- Achse und rotierendem Y-Schnitt verwendet wird. In diesem Fall beinhaltet der Rotationswinkel alle Werte von 0 bis 360° mit Ausnahme von 90° und 270°. Die Erfindung kann wir­ kungsvoll auch auf ein SAW-Substrat angewandt werden, das aus einem piezoelektrischen Einkristall mit Wellenausbrei­ tung in Y-Richtung und rotierendem X-Schnitt hergestellt wurde.

Wenn das SAW-Substrat aus einem piezoelektrischen Einkri­ stall besteht, ist der vorstehend genannte Schnittwinkel wichtig. Die Richtung der spontanen Polarisation eines der­ artigen piezoelektrischen, einkristallinen Substrats liegt entlang der Z-Achse, wobei Ladungen durch Temperaturänderun­ gen ebenfalls entlang der Z-Achse gebildet werden. Was den Schnittwinkel eines SAW-Substrats mit X-Ausbreitung und ro­ tierendem Y-Schnitt betrifft, existieren Vektorkomponenten der spontanen Polarisation in einer Richtung nicht recht­ winklig, sondern parallel zu den Elektrodenfingern, wenn die Hauptfläche des SAW-Substrats von oben betrachtet wird. Je­ doch sind rechtwinklig zu den Elektrodenfingern stehende Vektorkomponenten im wesentlichen im TDT aufgehoben, da die Elektrodenfinger auf verschiedenen Potentialen abwechselnd entlang der Oberflächenwellen-Ausbreitungsrichtung angeord­ net sind, während Vektorkomponenten parallel zu den Elektro­ denfingern entlang der Laderichtung des IDT einschließlich der Busschienen positioniert sind. Wegen der durch einen solchen Ladevorgang hervorgerufenen Schwierigkeiten ist die Erfindung daher bei einem piezoelektrischen, einkristallinen Substrat mit X-Ausbreitung und rotierendem Y-Schnitt beson­ ders wirkungsvoll. Wenn das SAW-Substrat durch einen solchen piezoelektrischen Einkristall mit X-Ausbreitung und rotie­ rendem Y-Schnitt gebildet wird, ist es möglich, die Wärme­ schockbeständigkeit durch die Entspannungselektroden wir­ kungsvoll zu verbessern, so daß aus dem starken pyroelektri­ schen Effekt keine Nachteile entstehen.

Gemäß einer anderen speziellen Erscheinungsform der Erfin­ dung (Anspruch 6) ist der Abstand zwischen den Entspannungs­ elektroden größer als zwischen den Elektrodenfingern. Da­ durch werden keine unnötigen Wellen an den Elektroden ange­ regt, was einen schlechten Einfluß auf die Charakteristik hätte, und es kommt kaum zu Entladungen zwischen den Elek­ troden, wodurch die Elektrodenfinger eines IDT nicht durch einen Strom verschmolzen werden, wie er durch eine plötzli­ che Entladung hervorgerufen wird.

Wie vorstehend beschrieben, sind die Elektroden zur Entspan­ nung der Konzentration des elektrischen Felds gemäß der Er­ findung nicht nur zum Entladen gespeicherter Ladungen durch Hinzufügen derartiger Elektroden im Endbereich eines IDT von Nutzen, sondern sie dienen auch zur Entspannung der Konzen­ tration des elektrischen Felds im Endbereich eines IDT bei einer Entladung zwischen Elektrodenfingern, d. h. zum Ent­ spannen einer konzentrierten Entladung im Endbereich eines IDT, wodurch es nur zu leichten Entladungen im gesamten IDT kommt.

Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale, Gesichts­ punkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher.

Fig. 1 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines typi­ schen herkömmlichen SAW-Filters;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Teildraufsicht, die beispielhaft eine Beschädigung an einem IDT zeigt;

Fig. 3 ist eine Draufsicht, die ein typisches SAW-Filter ge­ mäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Teildraufsicht zum Veranschau­ lichen des Zustands der Konzentration eines elektrischen Felds im Endbereich eines Kanten-IDT;

Fig. 5 ist eine vergrößerte Teildraufsicht zum Veranschau­ lichen der Wirkung von Elektroden zur Entspannung der Kon­ zentration des elektrischen Felds beim Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen von Entspan­ nungselektroden bei einer ersten Modifizierung;

Fig. 7 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen der Entspan­ nungselektroden bei einer zweiten Modifizierung;

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine dritte Modifizierung mit einem IDT, der so gewichtet ist, daß er mehrere Schwingungs­ quellen darstellt; und

Fig. 9 und 10 sind Draufsichten zum Veranschaulichen von Entspannungselektroden gemäß einer vierten bzw. fünften Mo­ difizierung.

Es werden nun Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, um die Erfindung zu verdeutlichen.

Fig. 3 ist eine Draufsicht, die ein SAW-Filter 21 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Es verfügt über ein rechteckiges SAW-Substrat 22, das z. B. aus einem piezoelektrischen Einkristall wie einem solchen aus LiNbO₃ oder LiTaO₃ oder aus einer piezoelektrischen Keramik auf PZT-Basis besteht. Alternativ kann das SAW-Substrat 22 da­ durch hergestellt werden, daß ein piezoelektrischer Dünnfilm auf einem isolierenden Substrat ausgebildet wird. Wenn dies der Fall ist, können Elektroden wie solche von später be­ schriebenen IDTs unter dem piezoelektrischen Dünnfilm ausge­ bildet werden.

Eingangs- und Ausgangs-IDTs 23 und 24 sind mit vorgegebenem gegenseitigem Abstand auf dem SAW-Substrat 22 angeordnet. Der IDT 23 ist mit einem Paar Kammelektroden 23a und 23b mit mehreren verkämmten Elektrodenfingern versehen, während der IDT 24 ebenfalls mit einem Paar Kammelektroden 24a und 24b versehen ist.

Die Kammelektrode 23a ist dadurch hergestellt, daß mehrere Elektrodenfinger an einem Ende mit einer Busschiene 25 ver­ bunden sind. Auf ähnliche Weise sind die Kammelektroden 23b, 24a und 24b durch Verbinden mehrerer Elektrodenfinger mit jeweiligen Busschienen 26, 27 bzw. 28 an Enden derselben hergestellt.

Die Busschienen 25 bis 28 sind in Außenendabschnitten der­ selben jeweils integral mit Anschlußelektroden 29a, 29b, 30a bzw. 30b versehen. Die Anschlußelektroden 29a bis 30b, die für elektrische Verbindungsherstellung nach außen verwendet werden, sind im allgemeinen breiter als die Busschienen 25 bis 28.

Zahlen 31 und 32 bezeichnen Wellen absorbierende Materia­ lien, die z. B. aus Gummi wie Silicongummi oder Kunstharz bestehen.

Das wesentliche Merkmal dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß die IDTs 23 und 24 in Außenendabschnitten entlang der Oberflächenwellen-Ausbreitungsrichtung mit Entspannungs­ elektroden 33 bis 36 zum Entspannen der Konzentration des elektrischen Felds versehen sind.

Die Breite der Entspannungselektroden 33 bis 36 ist größer als die der Elektrodenfinger der Kammelektroden 23a, 23b, 24a und 24b, die die IDTs 23 und 24 bilden, und sie ist an­ nähernd derjenigen der Busschienen 25 bis 28 gleich, wie in Fig. 3 dargestellt. Im IDT 23 erstrecken sich die Entspan­ nungselektroden 33 und 34 jeweils so zu den Busschienen 26 und 25 hin, daß sie die Oberflächen-Ausbreitungsrichtung schräg so schneiden, daß ihre Vorderenden nahe beieinander liegen. Die Entspannungselektroden 33 bis 36 tragen weder zur Anregung von Oberflächenwellen noch zur elektrischen Verbindung der Elektrodenfinger mit äußeren Anschlüssen bei, anders als die Elek­ trodenfinger, die die IDTs 23 und 24 bilden. Dies gilt auch für die Entspannungselektroden 43, 44, 53, 54, 73, 74, 93, 94, sowie 103 und 104, die später beschrieben werden.

Der Abstand zwischen den Vorderenden der Entspannungselek­ troden 33 und 34, d. h. zwischen dem Paar dieser Elektroden, ist bei diesem Ausführungsbeispiel größer als der zwischen den Elektrodenfingern der IDTs 23 und 24. Jedoch kann der Abstand zwischen den Entspannungselektroden 33 und 34 alter­ nativ kleiner sein als oder gleich groß sein wie der Abstand zwischen den die IDTs 23 und 24 bildenden Elektrodenfingern.

Die im Endabschnitt des IDT 24 ausgebildeten Entspannungs­ elektroden 35 und 36 sind ähnlich wie die auf die vorstehend beschriebene Weise strukturierten Entspannungselektroden 33 und 34 ausgebildet. Diese Entspannungselektroden 33 bis 36 sind so ausgebildet, daß sie ausreichend große Breiten und Längen in bezug auf die Wellenlänge der sich ausbreitenden Oberflächenwellen aufweisen, um dadurch in zuverlässiger Weise eine Entspannungswirkung für die Konzentration des elektrischen Felds zu erzielen, wie dies später beschrieben wird. Zum Erzielen dieses Effekts müssen sich die Entspan­ nungselektroden 33 bis 36 entlang Richtungen erstrecken, die schräg zur Oberflächenwellen-Ausbreitungsrichtung sind, d. h. zur Richtung, die die IDTs 23 und 24 miteinander ver­ bindet, wie in Fig. 3 dargestellt. Diese schrägen Richtungen sind solche, die die Oberflächenwellen-Ausbreitungsrichtung schneiden, mit Ausnahme der Richtung rechtwinklig zur Ober­ flächenwellen-Ausbreitungsrichtung.

Es wird nun die Wirkung beschrieben, die durch Hinzufügen dieser Entspannungselektroden 33 bis 36 erzielt wird.

Bei dem SAW-Filter 21, das auf die vorstehend beschriebene Weise mit Entspannungselektroden 33 bis 36 versehen ist, sind die Änderungen der elektrischen Feldver­ teilung in den äußeren Endabschnitten der IDTs 23 und 24 geringer im Vergleich zu denen beim in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen SAW-Filter 1. D. h., daß die elektrische Feld­ verteilung im Vergleich zum Fall des Stands der Technik im äußeren Endabschnitt des IDT 23 entlang der Oberflächenwel­ len-Ausbreitungsrichtung leicht geneigt ist, da sich die Entspannungselektroden 33 und 34, die mit den auf verschie­ denen Potentialen befindlichen Busschienen 25 und 26 verbun­ den sind, schräg erstrecken, wie in Fig. 3 dargestellt. Da­ durch ist es möglich, eine Beschädigung der im äußeren End­ abschnitt des IDT 23 vorhandenen Elektrodenfinger zu vermei­ den.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten SAW-Filter 1 laufen elektri­ sche Kraftlinien von einem Elektrodenfinger 3A am Außenende der Kammelektrode 3a zur Busschiene 6 hin, was entsprechend für einen Elektrodenfinger 3B der Kammelektrode 3b im äuße­ ren Endabschnitt des IDT 23 gilt, wie in Fig. 4 durch Pfeile auf vergrößerte Weise für den umkreisten Bereich C in Fig. 1 dargestellt. So werden die Elektrodenfinger 3A und 3B durch die vorstehend beschriebene elektrische Feldverteilung leicht beschädigt.

Im SAW-Filter 21 gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind dage­ gen die Entspannungselektroden 33 und 34, die breiter als die Elektrodenfinger der Kammelektroden 23a und 23b sind, so vorhanden, wie in Fig. 5 dargestellt, die vergrößert den Bereich mit den Entspannungselektroden 33 und 34 zeigt. In der Nähe eines Elektrodenfingers 23A im äußeren Endabschnitt der Kammelektrode 23a laufen daher elektrische Kraftlinien nicht nur zu einem Elektrodenfinger 23B hin, der in einem Endabschnitt der Kammelektrode 23b liegt, sondern auch zur Entspannungselektrode 34 hin, wie durch Pfeile in Fig. 5 dargestellt, während elektrische Kraftlinien auch von der Entspannungselektrode 33 zur Entspannungselektrode 34 lau­ fen, wie ebenfalls durch Pfeile in Fig. 5 dargestellt. Im Ergebnis ist die Konzentration des elektrischen Felds im Außenendbereich des IDT 23 entspannt. Ferner sind die Ent­ spannungselektroden 33 und 34 ausreichend breiter als die Wellenlänge der Oberflächenwellen, wie oben beschrieben, wo­ durch sie kaum durch die Konzentration des elektrischen Felds beschädigt werden.

Außerdem erstrecken sich die Entspannungselektroden 33 und 34 so, daß sie die Oberflächenwellen-Ausbreitungsrichtung nicht rechtwinklig schneiden, wodurch die IDTs 23 und 24 kaum re­ flektierte Wellen empfangen, und zwar selbst dann, wenn die Entspannungselektroden 33 und 34 sich ausbreitende Oberflä­ chenwellen reflektieren. So üben reflektierte Wellen kaum nachteilige Einflüsse auf die Charakteristik des Filters 21 aus.

Ferner sind die Entspannungselektroden 33 und 34 ausreichend von den Kammelektroden 23a und 23b des IDT 23 entfernt, die mit verschiedenen Potentialen verbunden sind, wodurch kaum unerwünschte Anregung von Wellen durch das Vorhandensein der Elektroden 33 und 34 hervorgerufen wird.

Während beim vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiel die einzelnen Elektrodenfinger der IDTs 23 und 24 abwechselnd miteinander verkämmt sind, kann jeder Elektrodenfinger al­ ternativ durch einen Doppelfinger mit zwei zueinander paral­ lelen Fingern gebildet sein.

Die Busschienen 25 und 26 können als spannungsführende Schiene bzw. masseseitige Busschiene verwendet werden, was auch für die Busschienen 27 und 28 gilt. Jedoch ist es nicht erforderlich, die Busschienen 25, 26, 27 und 28 als span­ nungsführende bzw. masseseitige Busschienen zu verwenden.

Fig. 6 ist eine vergrößerte Draufsicht zum Veranschaulichen einer Modifizierung der Entspannungselektroden 33 und 34. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die sich von den Busschienen 25 und 26 in einen mittleren Bereich aufeinander zu erstreckenden Entspannungselektroden 33 und 34 im wesentlichen gleiche Länge auf. Jedoch können diese Elektroden auch verschiedene Länge aufweisen, wie dies bei den Entspannungselektroden 43 und 44 in Fig. 6 der Fall ist. Aus dieser Figur ist ferner deutlich erkennbar, daß sich die Entspannungselektroden 43 und 44 ausgehend von den Busschienenen 25 und 26 schräg zum IDT 23 hin erstrecken kön­ nen, abweichend vom Fall gemäß Fig. 3, wo sie sich nach außen erstrecken.

Wie in Fig. 7 dargestellt, können Entspannungselektroden 53 und 54 im Innenendbereich eines IDT 23 entlang der Oberflä­ chenwelle-Ausbreitungsrichtung vorhanden sein. Auch in die­ sem Fall können diese Elektroden so angeordnet sein, daß sie sich nicht vom IDT 23 weg, sondern zu diesem hin erstrecken.

Während die IDTs 23 und 24 des in Fig. 3 dargestellten SAW- Filters 21 durch normale IDTs gebildet sind, ist die Erfin­ dung auch auf ein SAW-Filter mit gewichtetem IDT 63 anwend­ bar, wie in Fig. 8 dargestellt. Fig. 8 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen mit einem IDT 63 versehenen Bereich, wobei der IDT 63 durch kreuzweise Breitengewichtung gewich­ tet ist, um eine Schwingungsquelle zu bilden, wie sie durch gestrichelte Hüllkurven X und Y in Fig. 8 dargestellt ist. Die Zahlen 63c und 63d bezeichnen Blindelektrodenfinger.

Im IDT 63 sind Zweigbusschienen 25a und 26a so angeordnet, daß sie sich von Busschienen 25 und 26 aus zum mittleren Bereich hin erstrecken, um eine Schwingungsquelle zu bilden, die an der Außenseite entlang der Oberflächenwellen-Ausbrei­ tungsrichtung durch die Hüllkurven X und Y eingehüllt wird. Entspannungselektroden 73 und 74 sind so angeordnet, daß sie sich im Außenendbereich entlang der Oberflächenwellen-Aus­ breitungsrichtung zum IDT 63 hin erstrecken. Daher laufen elektrische Kraftlinien von der Entspannungselektrode 73 zur Entspannungselektrode 74 wie durch Pfeile in Fig. 8 darge­ stellt, wodurch verhindert werden kann, daß Elektrodenfinger des IDT 63 im Außenendbereich entlang der Oberflächenwellen- Ausbreitungsrichtung beschädigt werden. In diesem Fall kön­ nen die Vorderenden der Entspannungselektroden 73 und 74 mit den Zweigbusschienen 25a bzw. 26a verbunden sein.

Wie in Fig. 9 dargestellt, können andererseits Entspannungs­ elektroden 93 und 94 so ausgebildet sein, daß sie sich aus­ gehend von den Busschienen 27 und 28 entlang der Oberflä­ chenwellen-Ausbreitungsrichtung eines gewichteten IDT 83 nach außen erstrecken.

Wie in Fig. 10 dargestellt, können Entspannungselektroden 103 und 104 ferner so ausgebildet sein, daß sie sich schräg von Busschienen 27 und 28 ausgehend nach innen entlang der Oberflächenwellen-Ausbreitungsrichtung im Innenendbereich eines gewichteten IDT 101 entlang der Oberflächenwellen-Aus­ breitungsrichtung erstrecken. Der IDT 101 weist Elektroden­ finger auf, deren Struktur ähnlich derjenigen bei der in Fig. 8 dargestellten Modifizierung ist.

Während beim Ausführungsbeispiel und jeder der Modifizierun­ gen die Entspannungselektroden in einem Endbereich jedes IDT entlang der Oberflächenwellen-Ausbreitungsrichtung ausgebil­ det sind, können solche Elektroden alternativ an beiden En­ den jedes IDT entlang der Oberflächenwellen-Ausbreitungs­ richtung angeordnet sein.

Während beim in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel beide IDTs 23 und 24 mit Entspannungselektroden 33, 34, 35 und 36 versehen sind, können derartige Entspannungselektro­ den alternativ nur an einem der IDTs vorhanden sein.

Wie es aus dem Ausführungsbeispiel und den Modifizierungen, wie sie vorstehend beschrieben wurden, deutlich erkennbar ist, besteht für die bei einem erfindungsgemäßen SAW-Filter vorhandenen IDTs keine Beschränkung auf solche mit normaler Form, sondern es können IDTs verschiedener Typen verwendet werden, wie solche, die mit Kreuzbreitengewichtung gewichtet sind, solche, die Blindelektrodenfinger aufweisen, und sol­ che, die Doppelfinger aufweisen.

Ferner kann ein erfindungsgemäßes SAW-Filter, das so ausge­ bildet ist, daß es eine Beschädigung der im Endbereich min­ destens eines IDT vorhandenen Elektrodenfinger durch das An­ ordnen von Entspannungselektroden, wie vorstehend beschrie­ ben, verhindert, vorzugsweise dann verwendet werden, wenn das SAW-Substrat aus einem piezoelektrischen Material mit pyroelektrischer Wirkung besteht, wie insbesondere einem piezoelektrischen Einkristall aus LiNbO₃ oder einer piezo­ elektrischen Keramik auf PZT-Basis. D. h., daß es möglich ist, eine Beschädigung der Elektrodenfinger durch den pyro­ elektrischen Effekt auf einem SAW-Substrat aus einem solchen pyroelektrischen Material wirkungsvoll zu verhindern.

Es wird nun ein konkretes Beispiel der Erfindung beschrie­ ben.

Der IDT 24 des in Fig. 3 dargestellten SAW-Filters 21 wurde durch den in Fig. 8 dargestellten IDT 63 ersetzt, und das SAW-Substrat 22 wurde aus einem LiNbO₃-Substrat mit X-Aus­ breitung und rotierendem Y-Schnitt unter 128° hergestellt, um 10 Proben eines SAW-Filters gemäß einem Beispiel mit einer Mittenfrequenz von 402 MHz auszubilden. Zum Vergleich wurden 10 Proben eines SAW-Filters gemäß einem Vergleichs­ beispiel auf ähnliche Weise wie vorstehend angegeben herge­ stellt, mit der Ausnahme, daß keine Entspannungselektroden 33, 34, 73 und 74 hergestellt wurden.

Die SAW-Filter gemäß dem Beispiel und gemäß dem Vergleichs­ beispiel wurden einem Wärmeschocktest durch Wiederholen eines Zyklus unterzogen, bei dem die Filter für 30 Minuten auf einer Temperatur von -55°C belassen wurden und danach dieselben für 30 Minuten auf einer Temperatur von +85°C be­ lassen wurden. Dieser Wärmeschockzyklus wurde 200 Mal wie­ derholt, um Beschädigungsraten der IDTs auszuwerten. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse. Diese Tabelle zeigt auch Änderungen der Bandbreiten und der Mittenfrequenzen f₀, wie durch den Wärmeschocktest hervorgerufen.

Tabelle 1

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, wurden die IDTs bei allen 10 Proben von SAW-Filtern gemäß dem Vergleichsbeispiel beschä­ digt, während bei den Proben von SAW-Filtern gemäß dem Bei­ spiel kein IDT beschädigt wurde. Es ist auch ersichtlich, daß Änderungen der Bandbreiten und Mittenfrequenzen bei den Proben von SAW-Filtern gemäß dem Beispiel deutlich verrin­ gert waren.

Es konnte bestätigt werden, daß die Änderungen der Bandbrei­ ten und Mittenfrequenzen bei den Proben gemäß dem Beispiel denjenigen bei einem gewöhnlichen Hochtemperatur-Lagerungs­ test entsprachen. Demgemäß scheint es so, daß die Charakte­ ristik dieser Proben lediglich durch Altern verändert wurde.

Claims (6)

1. SAW-Filter mit einem SAW-Substrat (22) sowie einem interdigitalen Eingangswandler (23) und einem interdigitalen Ausgangswandler (24), die auf einer Hauptfläche des SAW-Substrats (22) ausgebildet sind und die je­ weils ein Paar von Busschienen (25, 26, 27, 28) aufweisen, die auf ver­ schiedene Potentiale legbar sind, wobei Entspannungselektroden (33, 34, 35, 36) zur Vergleichmäßigung oder Verringerung der Konzentration oder der Stärke eines elektrischen Feldes vorgesehen sind, die sich von einem jeweiligen Paar Busschienen (25, 26, 27, 28) zu einander in Richtungen erstrecken, die die Oberflächen­ wellen-Ausbreitungsrichtung schräg schneiden, und zwar in mindestens einem Endbereich entlang der Oberflächenwellen-Ausbreitungsrichtung bei mindestens einem der interdigitalen Wandler (23, 24).

2. SAW-Filter nach Anspruch 1, wobei das Paar Busschienen (25, 26; 27, 28) aus einer spannungs­ führenden Busschiene und einer masseseitigen Busschiene be­ steht.

3. SAW-Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Entspannungselektroden (33-36) nur in einem Außenendbereich entlang der Oberflächenwellen-Aus­ breitungsrichtung in mindestens einem der interdigitalen Wandler (23, 24) ausgebildet sind.

4. SAW-Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Entspannungselektroden (33-36) in beiden Endbereichen entlang der Oberflächenwellen-Ausbrei­ tungsrichtung in mindestens einem der interdigitalen Wandler (23, 24) ausgebildet sind.

5. SAW-Filter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das SAW-Substrat (22) aus einem piezoelektrischen Einkristall mit der X-Achse als Ausbrei­ tungsrichtung und mit rotierendem Y-Schnitt besteht.

6. SAW-Filter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Abstand zwischen den Entspan­ nungselektroden (33, 34) eines Paars größer ist als der zwi­ schen Elektrodenfingern (23a, 23b), die den interdigitalen Wandler (23) bilden, der mit den Entspannungselektroden ver­ sehen ist.