DE2738192A1

DE2738192A1 - Oberflaechenwellen-bauelement

Info

Publication number: DE2738192A1
Application number: DE19772738192
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Suzuki; Akira Yamada
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1976-08-24
Filing date: 1977-08-24
Publication date: 1978-03-02
Also published as: FR2363230A1; DE2738192C3; FR2363230B1; JPS5741129B2; GB1574062A; JPS5333557A; DE2738192B2; US4139791A

Description

Henkel, Kern, Feiler Cr Här.zei Patentanwälte Tokyo Shibau-a Electric Co., Ltd., Möhlstraße37 Kawasaki -shi, Japan D-8000 München 80

Tel.: 089/982085-87

Telex: 0529802 hnkld Telegrammo: ellipsoid

2 H. Aug. 1977

Oberf18chenwellen-Bauelement

Die Erfindung bezieht sich auf ein mit elastischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement, dessen Eigenschaften durch Verwendung eines OberflSchenwellenabsorbers mit einer besonderen Ausgestaltung verbessert sind.

Es ist bereits versucht worden, die Eigenschaften eines mit elastischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelements durch Verwendung eines Oberflächenwellenabsorbers zu verbessern. Ein solches Oberflächenwellen-Bauelement ist beispielsweise in Fig.1 dargestellt. In dieser Figur sind in einem vorbestimmten Abstand auf einer Oberfläche 1 eines piezoelektrischen Substrats ein als Eingangselement dienender Interdigitalwandler 2 und ein als Ausgangselement dienender Interdlgitalwandler 3 angebracht. Von dem zwischen den Wandlern 2 und 3 gebildeten Oberflächenabschnitt des Substrats wird ein Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg geschaffen. In der Verlängerung des Oberflächenwellen-Ausbreitungswegs ist an ,jedem Endabschnitt des piezoelektrischen Substrats einer der rechtwinklig geformten Ober fläche nwellenabsorber 4 und 5 so angebracht, daß sich ihre Seiten-

809809/094

kanten im wesentlichen rechtwinklig mit dem Oberflächen wellen -Ausbreitungsweg schneiden. Die ineinander verzahnten Elektroden 2a und 2b des als Eingangselement dienenden Wandlers weisen gemeinsame Verbindungselektroden 2a-1 bzw. 2b-1 auf, die an eine Oberflächenwellen-Signalquelle 6 angeschlossen sind; die jeweiligen gemeinsamen Verbindungselektroden 2a-1 und 2b-1 enthalten nach Fig.1 mit Ausnahme der sich überlappenden Abschnitte der fingerförmigen Elektroden einen plattenförmigen Abschnitt. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß unerwünschte Oberflächenwellen an jenen fingerförmigen Elektrodenabschnitten mit Ausnahme der überlappten Abschnitte der Elektroden reflektiert werden. Die ineinanderverzahnten Elektroden 3a und 3b des als Ausgangselement dienenden Wandlers weisen gemeinsame Verbindungen 3a-1 bzw. 3b-1 auf, die beispielsweise an einen Verbraucher 7 angeschlossen sind.

Wenn die Signal quelle 6 dem Wandler 2 auf dem herkömmlichen 0berflächenwellenbauelement ein Oberflächenwellensignal zuführt, dann wird eine normale Oberflächenwelle A vom Eingangswandler 2 zum Ausgangswandler 3 gesendet, wie in Fig.1 dargestellt ist; dabei treten reflektierte Oberflächenwellen B bis 1 auf, die den Ausgangswandler 3 über verschiedene Wege vom Eingangswandler 2 erreichen. Das bedeutet, daß die reflektierte Oberflächenwelle B den Ausgangswandler 3 nach ihrer Reflexion am hinteren Ende des Eingangswandlers 2 erreicht, daß die Oberflächenwelle C mehrfach zwischen dem EingangTswandler 2 und dem Ausgangs wandler 3 reflektiert wird, daß die Oberflächenwelle D auf den Ausgangswandler auftrifft, nachdem sie an der Vorderkante des hinter dem Ausgangswandler angebrachten Absorbers 5 reflektiert worden ist, daß die Oberflächenwelle E auf den Ausgangswandler 3 auftrifft, nachdem sie an der Vorderkante des hinter dem Eingangswandler 2 angeordneten Absorbers U reflektiert worden ist, daß die Oberflächenwelle F auf den Ausgangswandler 3 trifft, nachdem sie an der Hinterkante des Absorbers 5 an der Ausgangs-

809809/0947

seite reflektiert worden ist, dsßdie Oberflächenwelle G auf den Ausgangswandler auftrifft, nachdem sie am Hinterende des Absorbers U auf der Eingangsseite reflektiert worden ist, daß die Oberflächenwelle H zum Ausgangswandler reflektiert wird, nachdem sie am Ende des Substrats 1 an dessen Ausgangsseite reflektiert worden ist, und daß die Oberflächenwelle 1 auf den Ausgangswandler 3 auftrifft, nachdem sie am Ende des Substrats 1 an dessen Eingangsseite reflektiert worden ist.

Die reflektierte Welle C kann durch Einstellen der Größe der Last 7 reduziert werden; die reflektierten Wellen D bis I können durch richtiges Auswählen des Materials und der Abmessungen der Absorber 4 und 5 reduziert werden. Eine geeignete Auswahl der Form der Stirnfläche des piezoelektrischen Substrats 1 verringert das Ausmaß der Reflexion und der Oberflächenwellen an den entsprechenden Stellen, so daß eine Verschlechterung der Eigenschaften des Oberflächenwellenbauelements verhindert wird. Die Oberflächenwelle B kann Jedoch durch keine der oben angebenen Möglichkeiten reduziert werden, und es ist schwierig, eine Verschlechterung der Eigenschaften des Oberflächenwellenbauelements zu vermeiden, die auf die Anwesenheit der reflektierten Welle B zurückzuführen sind.

Mit Hilfe der Erfindung soll ein vorzügliches, mit elastischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement geschaffen werden, bei dem alle Einflüsse herabgesetzt werden können, die auf Oberflächenwellen zurückzuführen sind, die insbesondere an den Enden derWandler reflektiert werden.

Dies kann dadurch erreicht werden, daß auf dem Endabschnitt des piezoelektrischen Substrats, das in der Verlängerung eines

809809/0947

Oberflächenwellen-Ausbreitungswegs liegt, ein Oberflächenwellenabsorber teilweise überlappend angebracht wird, der gegenüberliegende Endkanten aufweist, die bezüglich der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen diagonal überschneiden.

Bin mit elastischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement enthält gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ein piezoelektrisches Substrat, als Eingangs- und Ausgangselemente dienende Interdigitalwandler, die auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Substrats im Abstand voneinander so angebracht sind, daß zwischen ihnen ein Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg entsteht, und einen Oberflächenwellenabsorber, der teilweise überlappend auf den Endabschnitt des als Eingangselement oder des als Ausgangselement dienenden Wandlers angebracht ist, der in einer Verlängerung des Oberflächenwellen-Ausbreitungswegs liegt, wobei der Absorber einander gegenüberliegende Endkanten aufweist, die sich bezüglich des Oberflächenwellen-Ausbreitungswegs diagonal schneiden.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen mit

elastischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelements mit einem Oberflächenwellenabsorber,

Fig.2A eine schematische Ansicht eines mit elastischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelements nach einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig.2B eine Seitenansicht des Bauelements von Fig.2A ,

809809/0947

Fig.3 ein Diagramm eines Signalverlaufs zur Erläuterung der Wirkungsweise des Bauelements der Figuren 2A und 2B,

Fig.U eine schematische Ansicht einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung,

Flg.5 eine schematische Ansicht einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung, und

1 ig.6 eine schematische Ansicht einer weiteren AusfUhrungsform

der Erfindung.

In den Figuren 2A und 2B ist ein piezoelektrisches Substrat

2 1 dargestellt, das beispielsweise aus Lithiumtantalat (LiTaO,) hergestellt ist. Ein als Eingangselement dienender Interdigitalwandler 22 und ein als Ausgangselement dienender Interdigitalwandler 23 sind in einem vorbestimmten Abstand auf einer Oberfläche des aus Lithiumtantalat gebildeten Substrats 21 angebracht. Auf dem zwischen den Wandlern und 23 liegenden Abschnitt des Substrats 1 ist ein Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg gebildet. Der Eingangswandler 22 ist aus zwei ineinanderverzahnten Elektroden 22a und 22b gebildet, die jeweils mehrere fingerartige Elektroden aufweisen. Die sich Überlappenden Abschnitte der Fingerelektroden ändern sich hinsichtlich ihrer Breite gemäß einem Bewertungsmuster. Das Bewertungsmuster wird angewendet, wo das mit elastischen Oberflächenwellen arbeitende Bauelement nach der Erfindung beispielsweise als Filter in der BiId-ZF-Stufe eines Farbfernsehempfängers verwendet wird. Ein Teil der sich nicht Überlappenden Abschnitte der Fingerelektroden der ineinander verzahnten Elektroden 22a und 22b sind gemäß der Darstellung mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet, so daß an den sich nicht

809809/09U

- P-

überlappenden Abschnitten der Fingerelektroden die Reflexion unerwünschter Oberflächenwellen verhindert werden kann. Diese beschichteten Abschnitte der Fingerelektroden werden als Elektrodenanschlüsse 22a-1 und 22b-1 der Elektroden 22a und 22b verwendet. Ein Oberflächenwellenabsorber 2k ist so angebracht, daß er die hinteren Randabschnitte der Elektrodenanschlüsse 22a-1 und 22b-1 in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen überlappt. Als Oberflächenwellenabsorber 2k kann beispielsweise die Tinte Nr.4033 von der in den Vereinigten Staaten ansässigen Firma Markem Company benutzt werden. Der Oberflächenwellenabsorber 2k bedeckt die hinteren Randabschnitts der Elektrodenanschlüsse fast vollständig, und er ist so V-förmig ausgebildet, daß sich seine gegenüberliegenden Ränder diagonal in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle überschneiden. Der Ausgangswandler 23 ist aus zwei ineinander verzahnten Elektroden 23a, 23b mit jeweils mehreren Fingerelektroden gebildet; die sich überlappenden Abschnitte der Fingerelektroden der ineinander verzahnten Elektroden 23a und 23b sind so geformt, daß sie feste Breiten haben. Zwischen dem Ausgangswandler 23 und einem Ende des piezo elektrischen Substrats 21 ist ein rechtwinkliger Oberflächenwellanabsorber 25 so angebracht, daß seine Längsseiten die Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle im wesentlichen senkrecht schneiden. Der Oberflächenwellenabsorber 25 besteht aus dem gleichen Material wie der Oberflächenwellenabsorber 2k, Der Absorber 25 kann auf dem Blektrodenanschluß des Ausgangswandlera23 so gebildet sein, daß er diesen Elektrodenanschluß teilweise überlappt. Wenn im Betrieb an den Eingangswandler 22 ein Eingangssignal angelegt wird, dann wird vom Eingangswandler 23 nach einer kurzen Zeitdauer ti nach Fig.3 ein Hauptausgangssignal I empfangen. Außerdem tritt am Ausgangswandler 23 nach einer kurzen Zeitdauer t2 ein kleines Ansprechsignal II auf, das auf eine ah der Hinterkante des Eingangswandlers 22

809809/0947

reflektierte Welle zurückzuführen ist ( entsprechend einer Reflexionswelle B in Fig.1). Das kleine Ansprecheignal Il im Ausgangssignal des Ausgangswandlers 23 liegt im Pegel um 'i6dB unter dem Haupt ausgangs signal I, wie aus Fig. 3 zu erkennen ist; es ist zu erkennen, daß die reflektierte Welle sauber gedämpft wird. Auf Grund einer reflektierten Welle B, die sich bei einem herkömmlichen Oberflächenwellenbauelement ergibt, tritt ein Ansprechsignal III auf, dessen Pegel um etwa 8dB höher als der Pegel beim Oberflächenbauelement nach der Erfindung liegt. Aus dem Diagramm von Fig.3 ist zu erkennen, daß bei dem Oberflächenbauelement nach der Erfindung eine große Unterdrückungswirkung für reflektierte Wellen erhalten wird.

Bei dem in den Figuren 2A und 2B dargestellten AusfUhrungsbeispiel weist der beim Eingangswandler 22 vorgesehene Oberflächenwellenabsorber 24 an seinem eingeschnittenen Ende diejenigen Abschnitte auf, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen verlaufen. Zur weiteren Reduzierung der reflektierten Welle sind die gesamten Endabschnittedes Oberflächenwellenabsorbers 24a so geformt, daß sie die Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle (Fig.4) diagonal schneiden; außerdem kann der auf der Seite des Ausgangswandlers 23 angebrachte Oberflächenwellenabsorber 25a mit einem gezähnten Abschnitt ausgestattet sein, dessen Zähne die Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle (Flg.4) diagonal schneiden.

Bei jeder der oben beschriebenen AusfUhrungsbeispiele sind die sich nicht überlappenden Abschnitte der Fingerelektroden des Eingangswandlers als einteiliger elektrisch leitender Film gebildet, auf dem der Oberflächenwellen absorber 24 teilweise überlappend angebracht ist. Wie Fig.5 zeigt, können die nicht überlappten Abschnitte der Fingerelektroden unbeschichtet bleiben, und auf den überlappten

809809/0947

Abschnitten der Fingerelektroden kann ein elektrisch isolierender Oberflächenwellenabsorber 24b gebildet sein. Bei dem in Fig.5 dargestellten Oberflächenwellenbauelement enthält eine Endkante des Oberflächenwellenabsorbers 24b einen Einschnitt, dessen gegenüberliegende Seitenränder sich bezüglich des Oberflächenwellen-Ausbreitungswegs diagonal schneiden; die andere Endkante des Oberflächenwellenabsorbers 24b liegt vom Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg entfernt und weist einen kleingezähnten Abschnitt auf.

Damit die Reflexion der Oberflächenwellen verhindert wird, sind in den Ausführungsbeispielen der Figuren 2A, 2B, 4 und 5 die nicht überlappten Abschnitte der Fingerelektroden der ineinander verzahnten Elektroden, die den Eingangswandler bilden,entweder als einteiliger elektrisch leitender Film ausgebildet oder unberührt gelassen, so daß sie mit dem elektrisch isolierenden Absorber überzogen werden können. Wie Fig.6 zeigt, können die nicht überlappten Abschnitte der Fingerelektroden Jedoch auch entfernt und an dieser Stelle elektrisch leitende Anschlüsse 22a-2, 22b-2 gebildet werden. In diesem Fall ist nicht zu befürchten, daß Reflexionen von Oberflächenwellen an den nicht überlappten Abschnitten der Fingerelektroden auftreten.

Auch wenn die Reflexionseigenschaften der Kante des Absorbers einer Alterung unterworfen aind,wird nach derErfindung ein vorzügliches Oberflächenwellenbauelement geschaffen, mit dessen Hilfe Oberflächenwellenreflexionen verhindert und Störungen reduziert werden können, da die Endkante des Absorbers so ausgebildet ist, daß sie die Oberflächenwellen-Ausbreitungsrichtung diagonal schneidet.

809809/0947

Leerseite

Claims

rienKoir Κθτη₍ ρβηθγα*hsfitcn 07 τ ο ι ο ο

Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd.,
Kawasaki-shl, Japan

Möhlstraße 37

D-8000 München

Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

2 h. fat* 1977 Patentansprüche

elastischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement mit einem piezoelektrischen Substrat, als Eingangs- und Ausgangselemente dienenden Interdigitalwandlerη,die im Abstand voneinander auf einer Oberfläche des Substrats so angebracht sind, daß ein Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg entsteht, und einem auf der einen Oberfläche des Substrats angebrachten Oberflächenwellenabsorber zum Absorbieren reflektierter Oberflächenwellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenwellenabsorber mit teilweiser Überlappung auf dem Endabschnitt der Oberfläche des als Eingangselement oder des als Ausgangselement dienenden Wandlers angebracht ist, der in einer Verlängerung des Oberflächenwellen-Ausbreitungswegs liegt, und daß der als Eingangselement dienende Wandler oder der als Ausgangselement dienende Wandler Seitenränder aufweist, die sich diagonal in Bezug auf den Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg schneiden.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswandler zwei Ineinander verzahnte Elektroden mit mehreren sich gegenseitig überlappenden Fingerelektroden aufweist, deren sich überlappende Abschnitte in ihrer Breite entsprechend einem Bewertungsmuster verändert sind, und daß der Oberflächenwellenabsorber auf den nicht überlappten Abschnitten der Fingerelektroden

809809/0947

angebracht ist und einander gegenüberliegende Seitenränder aufweist, die sich in Bezug auf die Oberflächenwellen-Ausbrei tungs richtung längs des Bewertungsmusters diagonal schneiden.
3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht überlappten Abschnitte der Fingerelektroden., mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet sind, damit ein einteiliger Film für Jede der ineinander verzahnten Elektroden entsteht.
4. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenwellenabsorber einen gezähnten Abschnitt aufweist.

809809/0947