DE2835107A1

DE2835107A1 - Akustisches oberflaechenwellenelement

Info

Publication number: DE2835107A1
Application number: DE19782835107
Authority: DE
Inventors: Michio Kadota
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1977-08-10
Filing date: 1978-08-10
Publication date: 1979-02-15
Also published as: AU3879078A; FR2400282A1; US4276524A; JPS5847090B2; JPS5429947A; FR2400282B1; GB2002614A; GB2002614B; DE2835107B2; DE2835107C3; AU518464B2

Description

Murata

MEER · MÖLLER · STEINMEISTER FP-0831

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein akustisches Oberflächenwellenelement mit einem zur Weiterleitung einer akustischen Oberflächenwelle eingerichteten piezoelektrischen Körper.
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Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine akustische Oberflächenwellenexnrichtung mit einer unsymmetrischen Frequenzcharakteristik in Bezug auf eine Mittenfrequenz, beispielsweise zur Anwendung in der Video-ZF-Schaltung eines Fernsehempfängers.

Ein typisches akustisches Oberflächenwellenelement enthält einen Wandler mit einem Substrat aus einem piezoelektrischen Material, welches beispielsweise piezoelektrische Keramik wie PZT, ein Einkristall wie LiNbO-. oder eine piezoelektrische Dünnschicht wie ZnO sein kann, und ein Paar Interdigitalelektroden. Jede dieser Interdigitalelektroden besitzt ein Paar Kammelektroden mit mehreren Elektrodenfingern sowie einer gemeinsamen Elektrode, an der sämtliche Elektrodenfinger einendig angeschlossen sind. Dieses Kammelektroden-Paar ist so angeordnet, daß die Elektrodenfinger der einen Kammelektrode kammartig zwischen die Elektrodenfinger der anderen Kammelektrode eingreifen. Das eine Paar Interdigitalelektroden bildet einen Eingangswandler und das andere einen Ausgangswandler. Solche akustischen Oberflächenwelleneüt-ich-bümgen lassen sich klein gestalten, benötigen keine Justage und eignen sich für viele Anwendungen, beispielsweise als Filter in Video-ZF-Schaltungen von Fernsehempfängern. Wie der Fachmann weiß, braucht man für die Video-ZF-Schaltung eines Fernsehempfängers einen Tonsperrkreis. Dafür braucht man ein Filter mit

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einem unsymmetrischen Frequenzverhalten gegenüber der Mittenfrequenz bzw. der Frequenz f_ oder o/_o zwischen der Bildsignalfrequenz und der Farbsignalfrequenz.

Gewöhnlich benutzt man zur Erzielung eines unsymmetrischen Frequenzverhaltens gegenüber der Mittenfrequenz in einer akustischen Oberflächenwelleneinrxchtung mehrere akustische Oberflächenwellenfilter mit unterschiedlichen Frequenzverhalten. Diese Methode ist jedoch wenig beliebt, weil dadurch die Gesamtabmessungen des Gerätes größer werden. Darum hat man in letzter Zeit bereits versucht, ein einziges akustisches Oberflächenwellenfilter mit unsymmetrischem Frequenzverhalten zu bauen. Ein Versuch geht dahin, die Mittenabstände zwischen benachbarten Elektrodenfingern in der Ausbreitungsrichtung der akustischen Welle zu verändern. Ein solches akustisches Oberflächenwellenfilter ist ein Typ mit verändertem Abstand. Unterwirft man beispielsweise eine unsymmetrische Frequenzcharakteristik für ein Video-ZF-Filter einer Fourier-Umkehrung, dann ergibt sich das in Fig. 1 der anliegenden Zeichnung dargestellte Impulsverhalten mit einem Imaginärteil aufgrund der Fourier-Rückwandlung. Es ist bekannt, daß man durch Ausbildung der Anordnung entweder der Eingangsoder der Ausgangs-Interdigitalelektrode mit dem so erhalte- nen Impulsverhalten eine gewünschte Frequenzcharakteristik in der akustischen Oberflächenwelleneinrichtung erzielen kann.

Genauer gesagt wird der Elektrodenabstand so gewählt, daß er der Periode zwischen benachbarten Spitzen des Impulsdiagramms von Fig. 1 proportional ist, und die Überlappungslänge benachbarter Elektrodenfinger, d.h. die akustische Oberflächenwellen-Erregungszone wird so gewählt, daß sie der Amplitude des betreffenden Spitzenpunktes in dem Impulsverhalten von Fig. 1 proportional ist. Das

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auf diese Weise ausgebildete akustische Oberflächenwellenfilter enthält Interdigitalelektroden mit ungleichförmigen Elektroden-Mittenabständen wegen der Uneinheitlichkeit der Zeitabstände zwischen benachbarten Spitzenpunkten wo der Imaginärteil gleich Null wird, siehe Fig. 1. Dadurch entsteht der sogenannte Typ mit verändertem Abstand.

Zwar erbringt dieser konventionelle Versuch eine gewünschte Charakteristik bezüglich des Frequenzverhaltens; aber die Ungleichförmigkeit des Elektroden-Mittenabstands (bzw. der Elektroden-Teilung) und ein möglicherweise extrem kleiner Elektroden-Mittenabstand für einige der Elektrodenfinger macht die Herstellung des Elektrodenmusters sehr schwierig. Die korrekte Gestaltung des Elektrodenmusters in einem Photoätzprozess oder dergleichen ist schwierig und eine effektive Fertigung kaum möglich.

Wegen der genannten Nachteile hat man verschiedentlich versucht, unsymmetrische FrequenzCharakteristiken mit Interdigitalelektroden von gleichem Mittenabstand zu erzielen. Eine bekannte Lösung ist die Ungerade-/Gerade-Funktionsmethode, und die andere eine Spiegel-Methode.

Die Ungerade-/Gerade-Funktionsmethode ist ausführlich in der Zeitschrift Ultrasocics Symposium Proceedings (1975), IEEE Cat. #75 CHO 994-4SU "DESIGN CONSIDERATIONS FOR NONSYMMETRICAL SAW FILTERS" beschrieben und kurz zusammengefaßt repräsentiert H₁(Cu), H₂(U/) eine gewünschte Frequenzcharakteristik, wobei E^(w-hJq) = H₂(tu_-w/) zu erreichen gedacht ist. Die Relation zwischen H₁(CU) und

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H_(CU) ist in Fig. 2 dargestellt. Angenommen, die gerade bzw. symmetrische Komponente ist H (CuO und die ungerade bzw. unsymmetrische Komponente ist H (UJ), wobei diese beiden Komponenten durch die nachstehenden Gleichungen (1) und (2) dargestellt sind, dann ergibt sich daraus die in Fig. 3 dargestellte Relation.

H₁ (W) + H (UJ)

H (UM = -i— ί

10

H₀(C^) - H

2j

() ₁

H (W) = — ! (2)

Aus diesen beiden Gleichungen (1) und (2) ergibt sich nach der folgenden Gleichung (3):

H₁ (W) = H-(CJ) - .H₁. (W) (3)

Das Impuls verhalten von H- (u/) ist eine Fourier-Umwandlung der vorstehenden Gleichung (3), ausgedrückt durch die folgende Gleichung (4):

25 =jH_R(W)e3²^^ftdf +J- .H

Die durch ^,„(t) und -. ^₁ (t) gekennzeichneten Impulsverhalten der obigen Formel (4) sind in Fig. 4 mit durchgehenden bzw. unterbrochenen Linien dargestellt. Diese beiden Impulsverhaltenscharakteristik-Kurven zeigen, daß der Zeitraum zwischen benachbarten Spitzenpunkten

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oder -0-I_n bezüglich der Wellenlänge und gleichförmig

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ist. Diese beiden Impulsverhaltenscharakteristik-Kurven sagen ferner aus, daß die entsprechenden Spitzenpunkte beider Kurven jeweils zwischen den Spitzenpunkten der anderen Kurve liegen- Die durchgehend gezeichnete Verhaltenskurve ist die symmetrische oder gerade Komponente, und die unterbrochen gezeichnete Kurve die unsymmetrische oder ungerade Komponente.

Durch Zusammensetzen der Impulsverhaltenscharakteristik-Kurven von Fig. 4 gewinnt man eine neue Impulsverhältenscharakteristik, siehe Fig. 5. Hierin istX(t) aus der obigen Gleichung (4) ein Impulsverhalten der gewünschten Frequenzcharakteristik H₁ (to>) . Zur Erzielung von Fig. 5 sollen die Elektrodenfinger im Intervall Tt-(t1J/ d.h.

in der den Spitzenpunkten von Fig. 4 entsprechenden Position angeordnet sein, während die Längen der Elektrodenfinger so gewählt sind, daß die Überlappungslängen der benachbarten Elektrodenfinger, die sich gegenseitig überlappen, proportional den Amplituden der entsprechenden Punkte in Fig. 5 sind. Eine entsprechend ausgebildete Interdigitalelektrode zeigt Fig. 6. Hierbei ist der Elektroden-Mittelabstand konstant mit dem Wert von -J^_n gewählt, und die Überlappungslängen von sich überlappenden benachbarten Elektrodenfingern sind proportional der Amplitude von Fig.5. Versuche haben gezeigt, daß die Frequenzcharakteristik eines so ausgebildeten Filters mit der Interdigitalelektrode von Fig. 6 die gewünschte Charakteristik hat, nämlich H₁(C₁;) gemäß Fig. 2. Es sei erwähnt, daß bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 die Breite der einzelnen Elektrodenfinger 11 bis 15 sowie 21 bis 26 eines Paares von Kammelektroden 10 und 20 so gewählt ist, daß sie gleich dem Elektrodenabstand ist. Dabei sind sowohl die Elektrodenbreite als

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auch der Elektrodenabstand mit -öXq gewählt, weil dies konstruktiv am günstigsten ist. Die Elektrodenfinger bis 15 sind an jeweils einem ihrer Enden mit einer gemeinsamen Elektrode 10a gekoppelt, sie haben also das gleiche Potential wie diese gemeinsame Elektrode 10a, während die anderen Elektrodenfinger 21 bis 26 mit einer gemeinsamen Elektrode 20a einseitig verbunden sind, so daß auch sie das gleiche Potential wie diese gemeinsame Elektrode 20a haben.

Zur bekannten Spiegel-Methode sei beispielsweise auf ELECTRONICS LETTERS 28. November 1974, Band 10,No. 24 "SYNTHESIS OF ACOUSTIC-SüRFACE-WAVE-FILTERS USING DOUBLE ELECTRODES" und auf die US-PS 3 968 461 verwiesen. Kurz gesagt wird bei der Spiegel-Methode angenommen, daß die Mittenfrequenz einer gewünschten Frequenzcharakteristik gleich f_Q ist. Dann ist ein Spiegelbild der Mittenfrequenz 3f-, eine Linie, die symmetrisch zu einer Frequenz 2f„ liegt, und ein so erzieltes Impulsverhalten ist dem ähnlich, welches sich bei der zuvor beschriebenen Ungerade-/Gerade-Funktionsmethode ergibt. Dementsprechend ist auch die darauf gewonnene Elektrodenanordnung der Interdigitalelektrode ähnlich wie in Fig. 6.

Bei den konventionellen, entweder durch die Ungerade-/ Gerade-Funktionsmethode oder die Spiegel-Methode gewonnenen Interdigitalelektroden ergibt sich noch ein weiteres Problem, welches jetzt in Verbindung mit Fig. 6 geschildert wird. Bei dieser bekannten Interdigitalelektrode gemäß Fig. 6 wird die symmetrische Komponente durch die Elektrodenfinger 11 und 21, 22 und 12, 13 und 23, 24 und 14, 15 und 25 usw. erregt oder empfangen, während die unsymmetrische Komponente durch die Elektrodenfinger 11 und 22, 22 und 13, 13 und 24, 24 und 15, 15 und 26 usw. erregt oder empfangen wird. Mit anderen Worten: Der

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Elektroden-Mittenabstand der Finger für die Erregung oder den Empfang der unsymmetrischen Komponente ist gleich y_X_n/ während der Elektroden-Mittenabstand der Finger für die Erregung oder den Empfang der symmetrischen Komponente gleich ύ \q ist. Dementsprechend muß die Länge des Abschnitts beispielsweise vom Elektrodenfinger 22 zum Erregen oder Empfangen der unsymmetrischen Komponente, welcher mit dem Elektrodenfinger 11 zusammen wirkt, etwa zweimal so groß gewählt werden wie in dem Falle der Erregung mit dem Original-Elektrodenmittenabstand von χλ«· Dementsprechend ist bei der konventionellen Elektrodenanordnung von Fig. 6 die Gesamtlänge der Elektrodenfinger in deren Längsrichtung/ d.h. senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen noch sehr lang. Ein anderes Problem besteht darin, daß nur die unsymmetrische Komponente mit dem Elektrodenabstand von jXq erregt oder empfangen wird, während eine Differenz in der Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwelle zwischen der symmetrischen Komponente und der unsymmetrischen Komponente verursacht wird, so daß am Ausgang zwischen der symmetrischen Komponente und der unsymmetrischen Komponente eine Phasendifferenz entsteht, die sich ungünstig auf die Frequenzcharakteristik auswirkt. Diese Probleme bedeuten Hindernisse bei der Verwirklichung der oben beschriebenen Ungerade-/Gerade-Funktionsmethode und der Spiegel-Methode . Betrachtet man diese Methoden vom Standpunkt der Filterfabrikation, dann ist die Breite der Elektrodenfinger gleich ·§■ X₀ bei der Elektrodenanordnung von Fig. 6. Nimmt man ferner beispielsweise eine Mittenfrequenz f-, von 56.5 MHz an, dann ist die tatsächliche Breite der Elektrodenfinger etwa 5μΐη groß, und daß ist zu dünn, um die Elektrodenfinger mit herkömmlicher Technologie herstellen zu können.

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Es wird leicht vorkommen, daß die Elektrodenfinger beim Ätzprozess und/oder bei der Weiterverarbeitung der Filter abbrechen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der aufgeführten Nachteile beim Stand der Technik eine verbesserte akustische Oberflächenwelleneinrichtung vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Kurz gesagt wird bei der Erfindung ebenfalls entweder die Üngerade-/Gerade-Funktionsmethode oder die Spiegel-Methode zur Erzielung einer Impulsverhaltenscharakteristik angewendet. Man kann sagen, daß die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung in Übereinstimmung mit der Impulsverhaltenscharakteristik ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist jedoch am freien Ende jeder Hauptelektrode für die Erregung der symmetrischen Komponente ein vorspringender Abschnitt angeformt. Vorzugsweise ist eine Hilfselektrode so geformt, daß ihr freies Ende auf das freie Ende der Hauptelektrode gerichtet ist. Vorzugsweise befindet sich am freien Ende der Hilfselektrode ein angeformter vorspringender Abschnitt, welcher auf den vorspringenden Abschnitt der Hauptelektrode gerichtet ist.

Erfindungsgemäß wird eine akustische Oberflächenwelleneinrichtung mit einer unsymmetrischen Frequenzcharakteristik gegenüber der Mittenfrequenz unter Verwendung einer Interdigitalelektroden-Anordnung gebildet, bei der gleichmäßige Elektrodenmittenabstände und eine kleinere Längsausdehnung senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle gegeben sind. Dadurch kommt die mit der erfindungsgemäßen akustischen Oberflächenwelleneinrichtung

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erzielte Frequenzcharakteristik der theoretischen, d.h. der rechnerisch gewonnenen Charakteristik sehr nahe, und man gewinnt eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit. Ein weiterer Vorteil ist, daß die meisten Elektrodenfinger

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eine größere Breite wie TtJIq, "cf/ln ^unc^ dergleichen haben, verglichen mit dem zuvor beschriebenen Stand der Technik. Dadurch verringert sich wesentlich die Gefahr eines Bruches von Elektrodenfingern beim Ätzprozess und dergleichen bzw. bei der Weiterverarbeitung der akustischen Oberflächenwelleneinrichtung.

Die Erfindung bietet somit viele Vorteile. Die erfindungsgemäße akustische Oberflächenwelleneinrichtung hat eine verbesserte Elektrodenanordnung mit einem gleichmäßigen Elektroden-Mittenabstand, was die Herstellung und Konstruktion sehr erleichtert. Ein weiterer Vorteil sind die sehr kleinen Abmessungen der gesamten erfindungsgemäßen akustischen Oberflächenwelleneinrichtung sowie ihre ausgezeichnete Reproduzierbarkeit. Die Fertigung ist einfach, es gibt wenig Ausschuß.

Nachstehend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Vergleich mit dem Stand der Technik in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung des Impuls-Ansprechverhaltens einer konventionellen kammartigen Elektrode mit unterschiedlichen Elektrodenabständen, Fig. 2 Frequenzcharakteristiken H₁(Ct)) und H₂(Cu)/

Fig. 3 Frequenzcharakteristiken der symmetrischen und unsymmetrischen Komponenten der Frequenzcharakteristik

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Fig. 4 Impulsansprechcharakteristiken zu den Komponenten

von Fig. 3,
Fig. 5 eine zusammengesetzte Impulsansprechcharakteristik der Komponenten von Fig. 3, Fig. 6 ein Beispiel einer Elektrodenanordnung einer

kammartigen Elektrode aus einem konventionellen akustischen Oberflächenfilter, zum Zwecke des Vergleichs mit der Erfindung,

Fig. 7A eine schematische Darstellung einer Ausführung für ein erfindungsgemäßes akustisches Oberflächen

wellenfilter,

Fig. 7B eine maßstäblich vergrößerte Ausführungsdarstellung im Bereich eines unterbrochenlinig umkreisten Abschnitts aus dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7A,

Fig. 8a eine Impulsansprechcharakteristik für ein anderes

erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, und Fig. 8£ eine Elektrodenanordnung, zu der die Impulsansprechcharakteristik von Fig. 8A gehört. 20

Die in Fig. 5 dargestellte Impulsansprechcharakteristik-Kurve, die bei der Beschreibung des Standes der Technik zur Bestimmung der Elektrodenanordnung verwendet wurde, gilt auch für die vorliegende Erfindung. Da die Kurve von Fig. 5 bereits eingehend in Verbindung mit der Beschreibung von Fig. 2 bis 4 erläutert wurde, wird eine nochmalige Beschreibung hier für überflüssig gehalten.

Das in Fig. 7A schematisch dargestellte erste erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel für eine akustische Oberflächenwelleneinrichtung enthält ein Substrat 1 aus einem piezoelektrischen Material, beispielsweise aus einer Keramik wie PZT oder einem Einzelkristall wie LiNbO₃ oder aus

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einer piezoelektrischen Dünnschicht wie ZnO, ferner eine einen Eingangswandler bildende Interdigitalelektrode 2 und eine einen Ausgangswandler bildende Interdigitalelektrode 3; die Elektroden 2 und 3 sind entweder direkt oder durch einen isolierenden Dünnfilm auf dem Substrat aus dem piezoelektrischen Material gebildet. Durch Anlegen eines Eingangssignals an Eingangsanschlüsse 1a und 1b wird die Interdigitalelektrode 2 zu einer akustischen Oberflächenwelle angeregt, und diese wird auf der Oberfläche des Substrates 1 auf die Interdigitalelektrode 3 übertragen, welche an Ausgangsanschlüssen 2a und 2b ein Ausgangssignal bereitstellt. Es sei bemerkt, daß bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7A in der ausgangsseitigen Interdigitalelektrode 3 eine an sich bekannte normale Elektrodenanordnung benutzt wird. Dagegen ist die in Fig.7B dargestellte Ausbildung der eingangsseitigen Interdigitalelektrode 2 ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Elektrodenanordnungen der Interdigitalelektroden und 3 auf der Eingangs- und Ausgangsseite auch umgekehrt sein können, wobei dann die eingengsseitige Interdigitalelektrode normal ausgebildet und die ausgangsseitige Interdigitalelektrode mit einer unsymmetrischen Frequenzcharakteristik versehen wäre.

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Die in Fig. 7B detailliert dargestellte eihgangsseitige Interdigitalelektrode 2 besitzt ein Paar Kammelektroden und 200, wobei jede gemeinsame Elektroden 100a und 200a aufweist. Zu der Elektrodenanordnung gemäß Fig. 7B gehört die Impulsansprechcharakteristik-Kurve von Fig. 5. Die eine Kammelektrode 100 enthält Hauptelektroden 101, 103, 105 ... sowie Hilfselektroden 102, 104, 106 ..., die jeweils an einem ihrer Enden an die gemeinsame Elektrode 100a angekuppelt sind. Hauptelektroden und Hilfselektroden

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wechseln sich mit einem Elektrodenabstand von -= ^. ab, und die freien Endabschnitte der Haupt- und Hilfselektroden sind so ausgebildet, daß sie den freien Endabschnitten von Hilfselektroden bzw. Hauptelektroden eines unterschiedlichen Potentials gegenüberliegen. Die Hauptelektrodenfinger und die Hilfselektrodenfinger haben jeweils eine Elektrodenbreite von g-^g/ und ihre freien Endabschnitte tragen jeweils eine vorstehende Elektrode mit einer Elektrodenbreite von ö-^n* ^{In Fi}9· ^{7B sind die} vorstehenden Elektroden an sich mit den gleichen Bezugszahlen, jedoch zusätzlich mit dem Buchstaben "^a" bezeichnet. Jede der von jedem Elektrodenfinger vorstehenden Elektroden bildet in Längsrichtung eine Überlappung gegenüber der von dem Nachbar-Elektrodenfinger vorstehenden Elektrode. So liegt beispielsweise die Hilfselektrode 102 gegenüber der Hauptelektrode 201, und ihre freien Endabschnitte sind einander zugekehrt. Die vorstehende Elektrode 102a der Hilfselektrode 102 bildet eine Überlappung gegenüber der vorstehenden Elektrode 201a der Hauptelektrode 201. Aus konstruktiven Gründen ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Abstand zwischen den jeweils benachbarten Elektrodenfingern mit qX₀ gewählt.

In Fig. 7B ist die Überlappungslänge von jeweils zwei benachbarten Elektrodenfingern, beispielsweise der Elektrodenfinger 201 und 101 nach rechts unten schraffiert dargestellt und so gewählt, daß sie der Größe des durchgehend gezeichneten Pfeiles in der Impulsansprechcharakteristik-Kurve von Fig. 5 entspricht. Andererseits ist die Überlappungslänge der benachbarten vorstehenden Elektroden an den freien Endabschnitten der oben beschriebenen Elektrodenfinger, beispielsweise der vorstehenden Elektroden 102a und 201a in der Zeichnung nach links unten schraffiert und so _;

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gewählt, daß sie die Größe des in Fig. 5 unterbrochen gezeichneten Pfeiles der Impulsansprechcharakteristik-Kurve entspricht. Die erste akustische Oberflächenwellenkomponente, d.h. die symmetrische Komponente wird erregt oder empfangen in dem nach rechts unten schraffierten Bereich, während die zweite akustische Oberflächenwellenkomponente, d.h. die unsymmetrische Komponente erregt oder empfangen wird in dem Bereich, der nach links unten schraffiert ist.

In Fig. 8A ist eine Impulsansprechcharakteristik-Kurve für ein anderes, in Fig. 8B dargestelltes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Elektrodenanordnung aufgetragen, nämlich für eine Interdigitalelektrode 2. Die Ausführungen der Fig. 8A und 8B unterscheiden sich von denen in den Fig. 5 und 7B/ die Fig. 8A und 8B zeigen nämlich einen Abschnitt oder Bereich, der weiter vom Zentrum der Impulsansprechcharakteristik entfernt liegt. Zwar scheinen die Elektrodenfinger der Ausführung von Fig. 8B länger zu sein als die von Fig. 7B, jedoch nur aus Gründen der Darstellung. Es sei bemerkt, daß die Gesamtlänge der Elektrodenfinger senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle die gleiche ist wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 7B. Die Ausführung von Fig. 8B unterscheidet sich jedoch darin von dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7B, daß die unsymmetrische Komponente eine größere Amplitude als die symmetrische Komponente hat. Ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 7B wird die symmetrische Komponente an dem nach rechts unten schraffier- ten, und die unsymmetrische Komponente an dem nach links unten schraffierten Bereich erregt oder empfangen.

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Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 8B der Hauptelektrodenfinger 213 und der Hilfselektrodenfinger 114 bei einem unterschiedlichen Potential gegenüber dem Hauptelektrodenfinger 213 unterschiedlich bezeichnet sind. Hauptelektrodenfinger 213 und Hilfs-

elektrodenf inger 114 sind um den Faktor -5- ^ „ breiter ausgeführt als andere Elektroden/ so daß diese Finger höchstens bis zu -gXn breit sind, weil die drei Komponenten a, b und c (siehe Fig. 8A) aufeinanderfolgend in der negativen Seite der entsprechenden Impulsansprechcharakteristik sind. Ferner haben der Hauptelektrodenfinger und der Hilfselektrodenfinger 114 je zwei vorspringende Abschnitte 213a und 213a' bzw. 114a und 114a¹, die von den jeweils freien Enden vorspringen. Die Komponente a von Fig. 8A wird erregt oder empfangen am überlappenden Abschnitt, wo der breite Breitenabschnitt des Hauptelektrodenfingers 213 und der vorspringende Abschnitt 213a des Hauptelektrodenfingers 113 überlappt sind. In ähnlicher Weise wird die Komponente b erregt oder empfangen, wo der vorspringende Abschnitt 213a des Hauptelektrodenfingers 213 und der vorspringende Abschnitt 114a des Hilfselektrodenf ingers 114 überlappt sind. Die Komponente c wird erregt oder empfangen am überlappten Abschnitt, wo der vorspringende Abschnitt 213a¹ des Hauptelektrodenfingers und der vorspringende Abschnitt 114a¹ des Hilfselektrodenfingers 114 überlappt sind. Die Komponente d wird erregt oder empfangen am überlappten Abschnitt, wo der vorspringende Abschnitt 213a¹ des Hauptelektrodenfingers und der breite Breitenabschnitt des Hauptelektrodenfingers 115 überlappt sind. Man bemerke einen Hilfselektrodenfinger 220 bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 8B, welcher keine vorspringende Elektrode besitzt und -ö\q breit ist, weil

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er nur der Komponente e auf der Negativseite der entsprechenden Impulsansprechcharakteristik zugeordnet ist. Ferner gibt es keinen Elektrodenfinger in Positionsrelation gegenüber dem Hilfselektrodenfinger 220. Die Komponente e wird erregt oder empfangen am überlappten Abschnitt, wo der Hilfselektrodenfinger 210 und der vorspringende Abschnitt 117a des Hauptelektrodenfingers 117 überlappt sind, und die Komponente f wird erregt oder empfangen im überlappten Abschnitt, wo der Hilfselektrodenfinger 220 und der breite Breitenabschnitt des Hilfselektrodenf ingers 118 sich überlappen.

Wie vorstehend beschrieben, sind die meisten Elektrodenfinger der Interdigitalelektrode der akustischen Oberflächenwelleneinrichtung -rr\_Q breit geformt und unter Einhaltung eines Elektrodenabstands von ^r ^₀ angeordnet. Aus diesem Grunde ist nicht zu befürchten, daß die Elektrodenfinger während eines Ätzprozesses oder in der Weiterverarbeitung abbrechen könnten. In einigen Fällen, jedoch sehr selten, muß die Breite eines Elektrodenfingers TrA₀ oder -ä\n sein, entsprechend der Impulsansprechcharakteristik. Wie aus den Fig. 7B und 8B ersichtlich, werden bei der erfindungsgemäßen Anordnung sowohl die symmetrische als auch die unsymmetrische Komponente der akustischen Oberflächenwelle erregt oder empfangen mit dem Elektrodenabstand (Abstand bedeutet hier Mittenabstand oder Teilung) von -r\nr während die Erregung oder der Empfang/ symmetrischen Komponente bei der konventionellen Einrichtung von Fig„ 6 mit einem Elektrodenabstand (bzw. Teilung) von -J^_n und der unsymmetrischen Komponente bei einem Elektrodenabstand (bzw. Teilung) von ^X₀ erfolgt. Auf diese Weise kann die Gesamtlänge der erfindungsgemäßen akustischen Oberflächenwelleneinrichtung senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle sehr klein gehalten werden,

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wenn man dies mit den bekannten Einrichtungen vergleicht. Ferner hat die erfindungsgemäße Einrichtung den Vorteil, daß an der Ausgangsseite eine Phasendifferenz vermieden werden kann.

Bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung kann die vorspringende Elektrode an der Seite des Hilfselektrodenfingers aus einem Paar vorspringender Elektroden mit einer Elektrodenbreite von ·§■ X₀ der sich gegenüberliegenden Elektrodenfinger entfallen, so daß die unsymmetrische Komponente zwischen der vorspringenden Elektrode des Hauptelektrodenfingers und dem Hauptelektrodenfinger von unterschiedlichem Potential nahe diesem Hauptelektrodenfinger erregt oder empfangen wird. In diesem Falle muß man jedoch auf den oben erwähnten Vorteil der kleinen Gesamtlänge der Einrichtung senkrecht zur Ausbrextungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle verzichten.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.

Es sei abschließend noch einmal darauf hingewiesen, daß unter der Bezeichnung "Elektrodenabstand" immer der Mittenabstand bzw. die Teilung zu verstehen ist.

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Claims

PATENTANWÄLTE

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D-800O München 22 D-4800 Bielefeld 2835107

Triftstraße 4 Siekerwall 7

Mü/Gdt/hm

FP-0831 10. August 1978

MURATA MANUFACTURING COMPANy LTD. 26-10, Tenjin 2-chome, Nagaokakyo-shi,

Kyoto-fu / Japan

Akustisches Oberflächenwellenelement

Priorität: 10. August 1977 - Japan - No. 96469/1977

PATENTANSPRÜCHE

Akustisches Oberflächenwellenelement mit einem zur Weiterleitung einer akustischen Oberflächenwelle eingerichteten piezoelektrischen Körper dadurch gekennzeichnet, daß mit der Oberfläche des piezoelektrischen Körpers (1) in einem Wandlerbereich desselben mindestens ein elektromechanischer Wandler gekoppelt ist, der gebildet ist durch eine Interdigitalelektrode (z.B. 2) mit einem Kammelektroden-Paar (100; 200), bei dem jede Kammelektrode eine gemeinsame Elektrode (100a; 200a) sowie eine Anzahl gemeinsam mit der gemeinsamen Elektrode verbundener Hauptelektrodenfinger (101, 103 ....) aufweist, so daß eine Umwandlung

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eines elektrischen Signals in eine akustische Oberflächenwelle und zurück erfolgt; daß mindestens einer der Hauptelektrodenfinger (z.B. 101) einen Abschnitt mit einer großen Breite und einer gegebenen Länge aufweist, der an seinem einen Ende mit der gemeinsamen Elektrode verbunden ist; und daß an dem anderen Ende des breiten Elektrodenfinger-Abschnitts ein in dessen Längsrichtung vorspringender Abschnitt (z.B. 101a) mit einer schmalen Breite angeordnet ist.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jede Kammelektrode mehrere zwischen den Hauptelektrodenfingern (101, 103...) angeordnete HiIfselektrodenfinger (102, 104 ...) besitzt, welche jeweils mit ihrem einen Ende mit der gemeinsamen Elektrode verbunden sind.

3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jeder dieser Hilfselektrodenfinger einen Abschnitt mit einer großen Breite und einer gegebenen Länge, der mit einem Ende mit der gemeinsamen Elektrode verbunden ist, und einen schmalen Breitenabschnitt aufweist, welcher in Längsrichtung des breiten Abschnitts von dessen anderem Ende vorspringt.

4. Element nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kammelektroden-Paar so angeordnet ist, daß die freien Enden der Hilfselektrodenfinger jeder Kammelektrode den freien Enden der Hauptelektrodenfinger der entgegengesetzten Kammelektrode gegenüberliegend angeordnet sind.

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5. ELement nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze ichnet , daß die meisten der Hauptelektrodenfinger einen Mittenabstand von -~-^ „ aufweisen, wobei A_n die Wellenlänge der Mittenfrequenz ist, und daß die Breite des Breitenabschnitts des Hauptelektrodenfingers gleich der Differenz von -5"A₀ minus dem Elektrodenabstand zwischen zwei benachbarten Elektro den gewählt ist.

6. Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenabstand gleich -g\ _Q ist.

7. Element nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite des schmalen- vorspringenden Abschnitts des Hauptelektrodenfingers gleich g-L· gewählt ist.

8. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der

•1 Hilfselektrodenfinger mit einem Mittenabstand von "ρ λ _n angeordnet ist, wobei X_fi die Wellenlänge der Mittenfrequenz ist, und daß die Breite des breiten Abschnitts des Hilfselektrodenfingers einen Wert aufweist, welcher der Differenz von y X₀ minus dem Elektrodenabstand zwischen zwei benachbarten Elektrodenfingern entspricht.

. Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenabstand mit -~X₀ gewählt ist.

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10. Element nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, daß die Breite des schmalen vorspringenden Abschnitts des Hilfselektrodenfinger s gleich g-^₀ ist.

11. Element nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet , daß einige der Hauptelektrodenfinger mit einem Mittenabstand, der größer als -yXn ist, angeordnet sind, und daß die Breite des breiten Abschnitts dieser einigen Hauptelektrodenfinger gleich gX_Q ist.

12. Element nach Anspruch 10, dadurch

gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden finger und die Hilfselektrodenfinger unter einem Mitten abstand, der kleiner als ■=- X₀ ist, angeordnet sind, und daß die Breite einiger der Hauptelektrddenfinger und der Hilfselektrodenfinger mit ?r^₀ gewählt ist.

13. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektrodenfinger mit einem Mittenabstand von ^-X_n angeordnet sind, wobei \ _n der Wellenlänge der Mittenfrequenz entspricht, und daß die Breite des breiten Abschnitts der Hauptelektrodenfinger so gewählt ist, daß sie der Differenz von ·=■ \ _n minus dem Elektrodenabstand zwischen zwei benachbarten Elektroden entspricht.

14. Element nach Anspruch 11, dadurch

gekennzeichnet , daß der Elektrodenab-

1 t
stand tL beträgt.

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15. Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite des schmalen vorsprxngenden Abschnitts des Hauptelektrodenfingers gleich -ö\q gewählt ist.

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