DE2905972A1 - Filter o.dgl. nach dem prinzip der elastischen oberflaechenwellen sowie verfahren zur herstellung desselben - Google Patents
Filter o.dgl. nach dem prinzip der elastischen oberflaechenwellen sowie verfahren zur herstellung desselbenInfo
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Description
H-
Matsushita Electric Industrial Company, Limited, Osaka, Japan
Filter oder dergl. nach dem Prinzip der elastischen Oberflächenwellen sowie
Verfahren zur Herstellung desselben
Die vorliegende Erfindung betrifft eine ESW-(elastic surface wave= elastische
Oberflächenwellen)-Anordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Ein bekanntes ESW-Element weist eine piezoelektrisches Plättchen mit verkämmten
Fingerelektroden als Sendewandler und verkäramten Fingerelektroden als Empfangswandler auf einer Hauptfläche desselben auf. Dabei besteht jeder
Wandler aus zwei Fingerelektroden, die verkämmt einander zugewandt sind. Ein an den Sendewandler gelegtes elektrisches Signal wird von diesem zu einer
elastischen Oberflächenwelle (akustischen Welle) umgewandelt und entlang einer Ausbreitungsfläche des piezoelektrischen Plättchens an den Empfangswandler
geleitet, wobei die Ausbreitungsfläche als von denSende- und Empfangswandler gebildet bekannt ist. Als BeispMe solcher elastischer Oberflächenwellen sind
die Rayleigh- oder Pseudo-Rayleigh-Wellen (die im folgenden als R-Wellen bezeichnet
werden sollen) sowie die Bluestein-Gulyaev-Wellen (im folgenden als
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-Jf-
BG-Welle bezeichnet) bekannt. Zwei Paare elektrischer Zuleitungen dienen
dazu, ein elektrisches Signal an den Sendewandler zu legen und ein elektrisches Signal vom Empfangswandler zu übernehmen; wobei ein Paar der elektrischen
Zuleitungen an das Elektrodenpaar des Empfangswandlers gelegt ist.
Im allgemeinen wird ein Schallwellenabsorber an den ümfangsteilen des piezoelektrischen
Plättchens außerhalb der eigentlichen Ausbreitungsfläche vorgesehen, um unerwünschte Störsignale zu unterdrücken. Die BG-Welle regt unerwünschtermaßen
in stärkerem Maße eine elastische Massenwelle ("elastic bulk wave"; im folgenden als EBW-Welle bezeichnet) als Störsignal an als die
R-Welle, da erstere als akustische Welle stärker massebezogen als letztere
ist. Im praktischen Einsatz muß das ESW-Element gewöhnlich - wie auch andere
elektronische Bauelemente - eingehüllt bzw. verpackt werden und wird so vom ESW-Element zum ESW-Schaltungsbauteil. Bei ESW-Bauteilen, die eine BG-Welle
nutzen, muß für die Herstellung der unterdrückung der EBW-Welle große Aufmerksamkeit
zugewandt werden, und dies sind die Ausgangspunkte für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Bisher hat man geglaubt, daß man die Ausbreitungsfläche des piezoelektrischen
Plättchens - bspw. durch Kleberaufträge - nicht mechanisch belasten darf. Folglich besteht ein herkömmliches ESW-Bauteil aus einem Gehäuse mit einer
Kammer, in der ein ESW-Element mit einem piezoelektrischen Plättchen mit einem Wandlerpaar und zwei Paaren elektrischer Zuleitungen so eingebettet
ist, daß ein Luftspalt über der Ausbreitungsfläche bleibt und diese also
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-JT-
freiliegt. Eine solches herkömmliches ESW-Bauteil ist daher mühsam zu fertigen
und wird schnell teuer. Als herkömmliches Verfahren zur Unterdrückung der EBW-Welle in einem ESW-Bauteil werden in die Rückseite des piezoelektrischen
Plättchens mit einer Vielzahl von aufgebrachten Elektroden Pillen eingebracht; auch ist bekannt, diese Oberfläche aufzurauhen. Derartige Verfahrensschritte sind jedoch im Fertigungsgang aufwendig und erbringen außerdem nur
eine unzureichende Unterdrückung der EBW-Welle als Störsignal.
Weiterhin ist bekannt, daß die in der US-PS 4 028 646 offenbarte ESW-Anordnung
einen verhältnismäßig niedrigen Störabstand hat, verhältnismäßig leicht herzustellen und verhältnismäßig billig ist. Dieses herkömmliche
Bauteil ist jedoch in diesem Eigenschaften noch nicht hinreichend.
Es ist also ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine ESW-Anordnung anzugeben,
deren Störabstand sehr hoch ist und das sich leicht und billig herstellen läßt.
Diese Aufgabe läßt sich nach einer Form der Erfindung lösen mit einer ESW-Anordnung
mit einem Harzgehäuse, in das eingebettet ist ein einheitlicher Körper aus einem piezoelektrischen Plättchen, einem Interdigital-Sende- und
einem Interdigital-Empfangswandler auf einer Hauptfläche des piezoelektrischen Plättchens, wobei jeder der Wandler aus einem Paar einander zugewandter .
Elektroden besteht und sich auf der Hauptfläche des piezoelektrischen Plättchens zwischen den Wandlern eine Ausbreitungsfläche für eine elastische
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Oberflächenwelle bildet, mit weiterhin einer auf der Ausbreitungsfläche angeordneten
isolierenden Gummischicht, die in Berührung steht mit beiden Wandlern und einen Übergang der elastischen Oberflächenwelle von der Ausbreitungsfläche auf das Harzgehäuse verhindert, und mit zwei Paaren elektrischer Zuleitungen,
von denen jeweils ein Paar an die Elektrodenpaare des Sendewandlers und das andere Paar an das Elektrodenpaar des Empfangswandlers gelegt ist
und sämtliche elektrische Zuleitungen die Ausbreitungsfläche nicht berühren. Nach einer weiteren Form der Erfindung läßt die gestellte Aufgäbe sich
lösen mit einer ESW-Anordnung mit dem erwähnten piezoelektrischen Plättchen,
das auf einer einheitlichen tragenden Unterlage das mit zwei Klebeschichten angebracht ist, von denen eine sich aus einem Klebeharz einer Art und die
andere aus einem Klebeharz einer anderen Art zusammengesetzt, das sich von dem ersteren in den Ultraschalleigenschaften unterscheidet.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
einer solchen ESW-Anordnung anzugeben.
Dieses Ziel wird nach einer Form der Erfindung erreicht mit einem Verfahren,
demzufolge man einen einen einheitlichen Körper herstellt, indem man auf eine Hauptfläche eines piezoelektrischen Plättchens einen Interdigital-Sendewandler
und einen Interdigital-Empfangswandler aufbringt, die jeweils ein Paar einander zugewandter Elektroden aufweisen, wobei sich auf der Hauptfläche
des piezoelektrischen Plättchens zwischen den Wandlern eine Wellenausbreitungsfläche
ausbildet, daß man weiterhin eine isolierende Gummischicht
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auf der Ausbreitungsfläche anbringt, die in Berührung mit beiden Wandlern
steht und die Ausbreitungsfläche bedeckt, und schließlich zwei Paare elektrischer
Zuleitungen an die Wandler so anschließt, daß eines der Paare elektrischen Zuleitungen an die Elektroden des Sendewandler und das andere
Elektrodenpaar an die Elektroden des Empfangswandlers angeschlossen sind und sämtliche elektrischen Zuleitungen die Ausbreitungsfläche nicht berühren.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bedeckt man weiterhin den einheitlichen Körper mit einem geschmolzenen Harz und läßt dieses als Gehäuse für den
einheitlichen Körper aushärten. Nach einer weiteren Form der Erfindung läßt das genannte Ziel sich erreichen, indem man einen einheitlichen Körper herstellt,
indem man einen Interdigital-Sendewandler und einen Interdigital-Empfangswandler
auf eine Hauptfläche eines piezoelektrischen Plättchens aufbringt, wobei die Wandler jeweils ein Paar einander zugewandter Elektrodenaufweisen
und sich auf der Hauptfläche des piezoelektrischen Plättchens zwischen den Wandlern eine Ausbreitungsfläche für eine elastische Flächenwelle
bildet, dann das Plättchen mit zwei Klebeschichten auf einem einheitlichen tragenden Substrat befestigt, wobei sich eine Schicht aus einem Klebeharz
einer Art und die andere Klebeschicht aus einem Klebeharz einer anderen Art zusammensetzen, die von sich ersterer in den Ultraschalleigenschaften unterscheidet
.Nach der vorliegenden Erfindung arbeitet die ESW-Anordnung mit einer
BG-Welle. Es hat sich bei den Arbeiten der Erfinder vorliegender Anmeldung
herausgestellt, daß eine BG-Welle bei mechanischer Belastung der Ausbreitungsfläche eines piezoelektrischen Plättchens kaum abgeschwächt wird. Auf der der
Hauptfläche entgegengesetzten Fläche des piezoelektrischen Plättchens kann
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- w-
ein dielektrisches Plättchen vorgesehen werden.
Die vorliegende Erfindung soll nun unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
ausführlich beschrieben werden.
Fig. la ist eine Schnittdarstellung des Hauptteils eines beispielhaften ESW-Anordnung
nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1b ist eine Schnittdarstellung der ESW-Anordnung der Fig. 1a im rechten
Winkel zu der Darstellung der Fig. 1a;
Fig. 2a ist eine Schnittdarstellung des Hauptteils einer weiteren beispielhaften
Ausführung einer ESW-Anordnung nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2b ist eine Schnittdarstellung der ESW-Anordnung der Fig. 2a im rechten
Winkel zu der Darstellung der Fig. 2a;
Fig. 3 ist ein Schnittdarstellung des Hauptteils einer weiteren beispielhaften
ESW-Anordnung nach der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 1a zeigt in einer Schnittdarstellung eine beispielhafte ESW-Anordnung
nach der vorliegenden Erfindung, wobei die Blickrichtung parallel zur Längsachse
der Elektrodenfinger eines Interdigital-Sendewandlers 2 und eines
Interdigital-Empfangswandlers 3 verläuft (in den Fig. 2a, 3 und 4 entspricht
Interdigital-Empfangswandlers 3 verläuft (in den Fig. 2a, 3 und 4 entspricht
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die Blickrichtung der der Fig. 1a). Wie die Fig. 1a, 1b darstellt, sind die
Wandler 2,3 auf eine Hauptfläche eines piezoelektrischen Plättchens 1 aufgebracht.
Jeder Wandler weist zwei einander zugewandte Elektroden auf. Jede Elektrode hat Elektrodenfinger, und die Bezugszeichen 2 und 3 zeigen die
Finger einer Elektrode jedes Wandlers im Querschnitt. Legt man ein elektrisches Signal an den Sendewandler 2 (über dessen Elektrodenpaar), wandelt
sich das elektrische Signal zu einer akustischen bzw. elastischen Welle auf der Oberfläche des piezoelektrischen Plättchens am Sendewandler, die sich
zum Empfangswandler hin fortpflanzt. Die Oberfläche des piezoelektrischen Wandlers, auf der die elastische Flächenwelle sich vom Sende- zum Empfangswandler ausbreitet, ist die Ausbreitungsfläche. Eine isolierende Gummischicht
4 ist auf die Ausbreitungs fläche des piezoelektrischen Plättchens so aufgebracht,
daß er beide Wandler bedeckt und die gesamte Ausbreitungsfläche des piezoelektrischen Plättchens 1 bedeckt. Der einheitliche Körper aus den
Elementen 1, 2, 3, und 4 ist in eine Harzverhüllung 5 eingebettet, wie gezeigt.
Als piezoelektrisches Plättchen 1 läßt sich eine Einkristal- oder Keramikschicht
verwenden und als Wandler 2,3 können bekannte Wandler dienen. Zum Einbetten des einheitlichen Körpers in das Harzgehäuse 5 lassen sich bekannte
Verfahren verwenden Cbspw. um den einheitlichen Körper mit dem Harzgehäuse
zu bedecken). Bspw. kann man den einheitlichen Körper einbetten, indem man ihn mit einem schmelzflüssigen Harz (bspw. einem wärmehärtbaren Harz) umhüllt
und das Harz härtet (bspw. es abkühlt). Dient als piezoelektrisches
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Plättchen 1 eine piezoelektrische Schicht, kann man gewöhnlich eine tragende
Unterlage zum Stützen der piezoelektrischen Schicht verwenden; in diesem
Fall kann man die Wandler zwischen der tragenden Unterlage und der piezoelektrischen
Schicht zu einer Sandwich-Struktur einfügen. Dann kann man den Isoliergummi auf der Rückseite (gewöhnlich der elektrisch geerdeten Seite)
der Wandler 2, 3 anordnen. Diese Anordnung läßt sich auf ähnliche Beispiele der ESW-Bauteile nach der vorliegenden Erfindung anwenden, die unten beschrieben
sind und die als piezoelektrisches Element eine piezoelektrische Schicht aufweisen.
Die Funktion der isolierenden Gummischicht 4 ist zu verhindern, daß die erzeugte
elastische Flächenwelle von der Ausbreitungsfläche des piezoelelctrischen Plättchens 1 auf das Harzgehäuse 5 übergeht, und die isolierende Gummischicht
4 unterdrückt Störsignale (Welligkeit im Durchlaßbereich der Filterkennlinie und Störsignale vermutlich infolge einer elastischen Massewelle) in
den von den Empfangswandler aufgenommenen Signalen, ohne die Einfügungsdämpfung für die an den Sendewandler gelegten Eingangssignale zu erhöhen.
Taucht man den einheitlichen Körper unmittelbar in eine Ilarzschmelze, ohne
die isolierende Gummischicht zu benutzen, und kühlt das Harz ab, so daß es die Ausbreitungsfläche des piezoelektrischen Plättchens unmittelbar berührt,
wird die Einfügungsdämpfung der Eingangssignale unannehmbar hoch. Für diese Funktion der isolierenden Gummischicht 4 handelt es sich bei diesem vorzugsweise
um ein nichthaftendes Material, das an der Ausbreitungsfläche nicht haftet, es aber innig berührt. Bevorzugte Werkstoffe für den isolierenden
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Gummi 4 sind in Luft bei 1 atm- und Raumtemperatur viskos flüssig und wärme-
oder feuchtigkeitshärtbar wie bspw. Silicongummis. Für die isolierende Gummischicht
besteht keine kritische Dickengrenze. Eine zu geringe Dicke ist natürlich unerwünscht. Da die Amplitude der elastischen Oberflächenwelle auf
der Oberfläche des piezoelektrischen Plättchens gewöhnlich geringer als 10 ,um ist und die Dicke der isolierenden Gummischicht 4 -vorzugsweise nicht
geringer als diese Amplitude ist, sollte als die isolierende Gummischicht vorzugsweise
dicker als etwa 10 ,um sein. Ist die isolierende Gummischicht 4
hohen Temperaturen ausgesetzt (bspw. der Temperatur der Harzschmelze zur Ausbildung
der Umhüllung 5), muß der Gummi selbstverständlich den auftretenden
Temperaturen gewachsen sein.
Die Verwendung der isolierenden Gummischicht ist vorteilhaft gegenüber dem
Stand der Teclinik der US-PS 4 028 646, da sie es ermöglicht, das ESW-Elemente
im ganzen in ein Harzgehäuse einzuhüllen, in dem kein Luftspalt vorzuliegen braucht, so daß die ESW-Anordnung verhältndsnäßig einfach und billig
herzustellen ist. Der Grund für den Vorteil der Erfindung gegenüber den Stand der Teclmik nach der US-PS 4 028 646 ist, daß beim Umhüllen des ESW-Elements
in der Erfindung nur das Auftragen einer kleinen Menge einer viskosen Flüssigkeit aus dem isolierenden Gummi auf die Fläche erforderlich ist,
während bei letzterem zunächst eine dünne Folie vorbereitet und in einer geeigneten Größe zugesdmitten werden und auf der Ausbreitungsfläche des
"IiSIi-Elements angebracht werden muß. Darüberhinaus unterdrückt eine ESW-Anordnung
nach der vorliegenden Erfindung Störsignale stärker, ohne die Ein-
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fügungsdämpfung der Anordnung der US-PS 4 028 646 zu erhöhen.
Die Fig. 2a, 2b zeigen ein weiteres Beispiel einer ESW-Anordnung nach der
vorliegenden Erfindung. Die Teile 21 bis 25 in diesen Figuren sind äquivalent mit den Elementen 1 bis 5 der Fig. 1a, 1b. Der einzige Unterschied ist, daß
ein dielektrisches Plättchen 26 mit einer wesentlich niedrigeren Dielektrizitätskonstante
als das piezoelektrische Plättchen 21 an dieser Fig. 2a, 2b
auf der der Hauptfläche mit den Wandlern 22, 23 entgegengesetzten Oberfläche mit einer Kleberschicht 27 angebracht ist. Die obengenannte dielektrische
Plättchen kann auf der dem Plättchen 21 zugewandten Seite mit einer dünnen Metallschicht (in Fig. 2a, 2b nicht gezeigt) versehen sein.
Die Funktion des dielektrischen Plättchens 26 ist, den Störabstand der erzeugten
Signale weiter zu verbessern. Dabei braucht das dielektrische Plättchen 26 selbst eine elastische Flächenwelle nicht zu übertragen. Auch
ist die Dicke der 10-eberschicht 27 nicht kritisch.
Wenn weiterhin eine dünne piezoelektrische Schicht als piezoelektrisches
Element 21 dient, kann man eine tragende Unterlage wie Glas, Quarz und SiO^-
Si verwenden, um die dünne piezoelektrische Schicht zu stützen; in diesem
Fall ist der Kleber 27 zwischen das dielektrische Plättchen 26 und die tragende Unterlage eingefügt.
Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel einer ESW-Anordnung nach der vor-
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29Ö5972
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liegenden Erfindung. Die Elemente 31 bis 33 entsprechen den Elementen 1 bis
3 der Fig. 1a, 1b. Die Klebeschicht 37 auf der der mit den Wandler 32, 33
versehenen Hauptfläche entgegengesetzten Oberfläche des piezoelektrischen Plättchens 31 kann ein Klebeharz einer Art sein. Das Element 36 entspricht
dem Element 26 der Fig. 2a, 2b. Ein weitere Klebeschicht 38 besteht aus einem Klebeharz einer weiteren Art, das sich in den Ultraschalleigenschaften von
dem Harz der Schicht 37 unterscheidet. Die Klebeschicht 38 liegt zwischen dem dielektrischen Plättchen 36 und der Klebeschicht 37. Die Unterschiede
zwischen den beiden genannten Klebeschichten sind konkret folgende: Sie unterscheiden sich in der akustischen Impedanz und/oder der elastischen
Steife voneinander sowie in der Abklingkonstante einer elastischen Massewelle als Ultraschallwelle. Im allgemeinen ist es schwierig, diese Unterschiede
quantitativ anzugeben, da die Ultraschalleigenschaften der als Grundsubstanz der genannten Kleberschichten dienenden Polymerisatmaterialien
kompliziert und vielen unbekannten Einflußfaktoren ausgesetzt sind. Es soll daher nur gesagt werden, daß die beiden Klebeschichten nicht numerisch nach
ihren Materialeigenschaften, sondern schematisch als Komplexschicht nach ihrer Struktur definiert sind. Die Verwendung der Doppelschicht aus zwei
verschiedenen Klebeharzen als eine Schicht ist vorteilhaft, da man auf diese
Weise den Störabstand verbessern kann, ohne die Einfügungsdämpfung zu erhöhen.
Die Erfindung soll nun mit den folgenden Beispielen ausführlich erläutert
werden, die aber den Umfang der Erfindung niclit einschränken sollen.
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"'"BAD ORIGINAL
st S
BSW-Anordnung nach der vorliegenden Erfindung (B1) in Tabelle 1 ) wurden entsprechend
der Darstellung in den Fig. 1a, 1b hergestellt; die Tabelle 1 gibt
mehrere Daten für die so hergestellten ESW-Anordnungen an. Ein (unter Feuchtigkeitsaufnahme)
feuchtigkeitshärtbarer Silicongummi diente in einer Dicke von 1 mm als isolierende Gummischicht 4. Zur Ausbildung der Harzumhüllung 5 ivurde
der einheitliche Körper aus dem piezoelektrischen Plättchen 1, den Wandlern
2, 3 und der Gummischicht 4 zunächst erwärmt, dann in ein Epoxyharzpulver getaucht und schließlich auf etwa 1500C erwärmt. Zum Vergleich wurden ESW-Anordnungen
((A1) in der Tabelle 1) mit den gleichen Daten wie im Fall B1 hergestellt;, wobei jedoch keine Isoliergummi, sondern eine Cellophanfolie in
einer Dicke von etwa 30 ,um entsprechend der Lehre der US.PS 4 028 646 aufgebracht
wurde.
Als piezoelektrisches Plättchen 1 diente in beiden Fällen eine bekannte piezoelektrische
Keramik (ferroelektrische Keramik aus einem Bleioxid-Festlösungssystem)
; es wurde in der Breitenrichtung polarisiert, so daß BG-Wellen sich
auf dem Plättchen zwischen zwei normalen Interdigital-Wandlern 2, 3 ausbreiten
konnten.
Die Filtereigenschaften dieser Anordnungen wurden untersucht. Bei den Anordnungen
A1 wurde eine Welligkeit (als unerwünschte Störsignale) von 0,8 bis
1,0 dB im Durchlaßbereich beobachtet, wobei die Spitzenamplitude des gewünschten
Signals auf dessen Mittenfrequenz lag. Weiterhin wurden unerwünschte
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Frequenzanteile im oberen Teil des Durchlaßbands beobachtet, die vermutlich
von Massenwellen in Abhängigkeit von der Elektrodenteilung (Elektrodenabstand der Wandler) verursacht wurden. Im Fall der Anordnung B1 nach der vorliegenden
Erfindung betrugen die unenvünschten Störsignale weniger als 0,8 dB
im gleichen Durchlaßband und vermutlich von Massenwellen im Durchlaßband erzeugte
Störanteil \varen kaum wahrnehmbar. Eine Zunahme der Einfügungsdämpfung
bei den Anordnungen nach der Erfindung ließ sich über das gleiche Durchlaßband nicht feststellen. Die Tabelle 1 fasst die Einzelheiten der gemachten
Beobachtungen zusammen.
Dicke
piezoelektr. Substrats
(/um )
piezoelektr. Substrats
(/um )
Elektroden- Probe Mitten- Unerw. rel. Lastwiderteilung
(halbe frequenz Signale Zunahme stand i.d. Wellenlänge) f (MHz) (dB) d.Einfüg.- Schltg.
Cum) dämpf g. (Ohm) r (3)
500
500
110
110
300
300
125
125
A1 | 3, | 58V ' | °>8ϊ,ο °'5i;o | 50 |
B1 | 3, | 58™ | 0,5 - 0,5 - | 50 |
0,8 ' 1,0 | ||||
A1 | 10 | lf7C23 | °'8i;o 1'°27o | 380 |
B1 | 10 | ,7C2) | o,io-2 1,0- 2,0 |
380 |
A1: ESW-Anordnung nach der US-PS 4 028 046
B1: ESW-Anordnung nach der vorliegenden Erfindung
(1) Als Eingangssignal diente ein Burst mit f als Trägerfrequenz.
(2) Als Eingangssignal diente ein Dauerträger.
909833/0856 BAD ORIGINAL
(3) Spannungsverlust beim angegebenen Lastwiederstand.
ESW-Anordnungen nach der vorliegenden Erfindung (_B) in Tabelle 2) wurden
entsprechend den Fig. 2a, 2b wie folgt hergestellt. Für das piezoelektrische Plättchen 21 wurde das gleiche Material wie im Bsp. 1 verwendet. Als dielektrisches
Plättchen 26 diente ein Breiepoxyharzplättchen ("pulp epoxy resinplate")
, wie es im allgemeinen als Basis für Druckschaltungsplatinen dient. Die Kleberschicht 27 bestand aus einem Kleber aus hauptsächlichem einem
Epoxyharz. Der Silicongummi 24 und die Harzumhüllung 25 wurden auf die gleiche Weise wie der Gummi 4 und die Harzumhüllung 5 im Bsp. 1 aufgebracht, die
Filtereigenschaften dieser Anordnungen auf die gleiche Weise geprüft wie im Bsp. 1. Die beobachtete Welligkeit (als unerwünschte Signale) war im Fall
der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung (Fig. 2) nicht stärker als 0,8 dB es wurde keinen vermutlich von Massewellen erzeugten Störanteile festgestellt.
Bei der gleichzeitig hergestellten Vergleichsanordnung traten Störanteile entsprechend denen der Anordnung A1 im Bsp. 1 auf.
Dicke d. Elektroden- Probe Mitten- unerw. rel.Zunahme Lastwider-
piezoel. tlg.(halbe frequenz Signale d. Einfügungs- stand i.d.
Substr. Wellenlänge) f (MtIz) (dB) dämpfg. (3) Schaltung
( /um) ( /Um) (Ohm)
500 300 A2 3,58 ^ ^ 0,^-g 0,5-1,0 50
901)333/03
/9Ü5972
1$
500 | 300 | Β2 | 3, | 58t1) | 0,2- 0,5 |
0 | -.5-1,0 | 50 |
11ο | 125 | Α2 | 10 | j7(2) | Ο'Ο73 | 1 | ,0 -2,0 | 380 |
110 | 125 | Β2 | 10 | }7C2) | 0,05- | 1 | ,0 - 2,0 | 380 |
0,2 |
A2 ESW-Anordnung nach der US-PS 4 028 646
B2 ESW-Anordnung nach der vorliegenden Erfindung
(1) Als Eingangssignal diente ein Burst mit f als Träger.
(2) Als Eingangssignal diente ein Dauerträger.
(3) Spannungsverlust beim angegebenen Lastwiderstand.
ESW-Anordnungen nach der vorliegenden Erfindung (C3 in Tabelle 3) wurden
entsprechend der Darstellung der Fig. 3 hergestellt. Für das piezoelektrische Plättchen 31 wurde das gleiche Material wie im Bsp. 1 und 2 verwendet, für
das dielektrische Plättchen 36 und die Wandler 32, 33 jeweils das gleiche Material wie für das dielektrische Plättchen 26 bzw. die Wandler 22, 23 benutzt.
Ein Kleber aus hauptsächlich einem Epoxyharz mit einer bestimmten Menge Wolframpulver, der schnell härtet (über 10 Std. bei Raumtemperatur),
diente als Kleber in der Klebeschicht 37. Ein weiteres langsam härtendes Epoxyharz (unter 10 min. bei Raumtemperatur) wurde für die Klebeschicht 38
verwendet. Zum Vergleich wurden ESW-Anordnungen ;A3 und B3 in der Tabelle 3) entsprechend der Anordnung C3 hergestellt, die jedoch keine Doppelklebeschicht,
sondern nur eine einzige Klebeschicht zwischen der piezoelektrischen Plättchen 31 und dem dielektrischen Plättchen 36 aufweisen.
9 098337 0 85 6 BADORIG(NAL
29üh372
- aer-
Die Filtereigenschaften dieser Anordnungen wurden entsprechend der Arbeitsweise
der Beispiele 1 und 3 bestimmt, in dem ein elektrischer Widerstand als
Last an die Anordnung angeschlossen und als Eingangssignal ein Burst- oder Gtf-Signal angelegt xvurde. Die als unerwünschte Störanteile beobachtete Welligkeit
war im Fall der Anordnung C3 geringer als 0,5 dB und es ließen sich
keine Störanteile infolge von Massenwellen feststellen. Die Zunahme der Einfügungsdämpfung
war bei der Anordnung C3 im Vergleich zu der der Anordnung A3 und /oder B3 geringer als 1 - 2 dB. Die Welligkeit im Fall der Anordnung A3
und B3 war bis zu 1,0 dB; zusätzlich traten bei diesen Anordnungen unerwünschte
Anteile im Durchlaßbereich auf, die vermutlich von Massewellen verursacht wurden. Die Tabelle 3 faßt die Einzelheiten der ermittelten Eigenschaften
zusammen. Es stellte sich zusätzlich heraus, daß die Tendenz der Eigenschaften bei sämtlichen hergestellten Anordnungen auf beider Einbettung
in die Harzhülle nach Fig. 2a, 2b sich nicht änderten.
Filtereigenschaften der ESW-Anordnung
Substrats (halbe Wellen- Probe Mittenfrequ. unerw. rel.Zunahme Last-(
,um) länge) ( ,um) f (MHz) Signale d.Einf.-dämpfg. wider-
1 ' c (dB) stand
Schaltg. (Olim)
500 300 ^
500 300
A3 | 9G | 3 | ,58 | (1) | 8 | 5 |
0,8-
1,0 |
6 | 0 | 50 |
B3 | 3 | ,58 | (D |
0,8-
1,0 |
0 | 50 | ||||
33 | 3 3 | /0 | ||||||||
ORIGINAL INSPECTED
2905372
ZO
500 | 300 | C3 | 3, | 58® | 0,2 - | 1 | - 2 | 50 |
0,5 | ||||||||
110 | 125 | A3 | 10 | ,7® | 0,3 - | 0 | 380 | |
110 | 125 | B3 | 10 | 7 (2) | 0,5 0,3 - |
0 | 380 | |
0,5 | ||||||||
110 | 125 | C3 | 10 | 7 (2) | 0,02 - | o, | 5-1,0 | 380 |
0,08
A3 ESW-Anordnung mit nur einer Kleberschicht zwischen dem piezoelektrischen
Plättchen und dem dielektrischen Plättchen.
B3 ESWrAnordnung mit nur einer anderen einzigen Kleberschicht.
C3 ESlf-Anordnung mit einer Doppelkleberschicht nach der vorliegenden Erfindung.
(1) Burstsignal mit f als Trägerfrequenz als Eingangssignal.
(2) CW-Signal als Eingangssignal.
(3) Spannungsverlust beim angegebenen Lastwiderstand.
Aus Vorgehendem ist ersichtlich, daß Umhüllungen für ESW-Elemente im wesentlichen
ohne Luftzwischenraum nach der vorliegenden Erfindung möglich sind und daß die Anordnungen nach der vorliegenden Erfindung sich einfacher herstellen
lassen als die der US-PS 4 028 646. Offensichtlich unterdrückt eine Doppelkleberschicht zwischen dem piezoelektrischen Plättchen und dem dieses
tragenden dielektrischen Plättchen die von Massewellen verursachten Störsignale stärker als es mit nur einer Kleberschicht möglich wäre, wie sie in der
US-PS 4 028 646 angegeben ist. Für den Fachmann ist außerdem einzusehen, daß die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung sich nicht nur für Filter, sondern
auch für andere Funktionselemente wie Verzögerungsleitungen eignen.
909833/0856 ORIGINAL INSPECTED
Claims (4)
1. Anordnung nach dem Prinzip der elastischen Oberflächenwellen mit einer
Harzumhüllungj in die ein einheitlicher Körper eingebettet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Körper ein piezoelektrisches Plättchen, einen
Interdigital-Sende- sowie einen Interdigital-Empfangswandler, die auf einer
Hauptfläche des piezoelektrischen Plättchens angebracht sind und jeweils
ein Paar einander zugewandter Elektroden aufweisen, wobei auf der Hauptfläche des piezolektrischen Plättchens zwischen den Wandlern eine Ausbreitungsfläche
für eine elastische Oberflächenwelle entsteht, und eine isolierende Gummischicht auf der Ausbreitungsfläche in Berührung mit beiden
Wandler aufitfeist, die verhindert, daß die elastische Oberflächenwelle von der
Ausbreitungsfläche auf die Harzumhüllung übergeht, wobei zwei Paar elektrische
Zuleitungen vorgesehen sind, von denen jeweils ein Paar an das Elektrodenpaar
des Sendewandlers und das andere Paar an das Elektrodenpaar des Empfangswandlers gelegt sinds und sämtliche elektrischen Leitungen die Ausbreitungsfläche nicht berühren.
2 ο Anordnung nach dem Prinzip der elastischen Oberflächenwelle mit einer
230S972
Harzumhüllung, in die ein einheitlicher Körper eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper ein piezoelektrisches Plättchen, einen Interdigital- Sendewandler und einen Interdigital-Empfangswandler, die auf einer
Hauptfläche des piezoelektrischen Plättchens angebracht sind, das seinerseits mit zwei Klebeschichten auf einer einheitlichen tragenden Unterlage befestigt
ist, von denen eine aus einem Klebeharz einer Art und die andere aus einem Klebeharz einer anderen Art besteht, wobei die beiden KLebeharze
sich in den Ultraschalleigenschaften unterscheiden, die Wandler jeweils ein Paar einander zugewandter Elektroden aufweisen, und eine Wellenausbreitungsfläche
für eine elastische Oberflächenwelle sich auf der Hauptfläche des piezoelektrischen Plättchens zwischen den Wandlern bildet, und zwei Paare
elektrischer Zuleitungen aufweist, von denen ein Paar an das Elektrodenpaar des Sendewandlers und das andere Paar an das Elektrodenpaar des Empfangswandlers
gelegt ist, wobei sämtliche elektrischen Zuleitungen die Ausbreitungsfläche nicht berühren.
3. Verfahren zur Herstellung einer nach dem Prinzip der elastischen Oberflächenwellen
arbeitenden Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß man einen einheitlichen Körper ausbildet, indem man auf eine Hauptfläche eines piezoelektrischen
Plättchens einen Interdigital-Sendewandler und einen Interdigital-Empfangswandler aufbringt, die jeweils ein Paar einander zugewandter
Elektroden aufweisen, wobei sich auf der Hauptfläche des piezoelektrischen Plättchens zwischen den Wandlern eine Wellenausbreitungsfläche bildet, auf
die Ausbreitungsfläche eine isolierende Gummischicht aufbringt, die beide
909033/0856
Wandler berührt und die Ausbreitungsfläche bedeckt, und schließlich zwei
Paar elektrischer Zuleitungen an die Wandler so anbringt, daß ein Paar derselben
an das Elektrodenpaar des Sendewandlers und das andere Paar an das Elektrodenpaar des Empfangswandlers geht und sämtliche elektrischen Zuleitungen
die Ausbreitungsfläche nicht berühren, und daß man dann den einheitlichen Körper mit einem geschmolzenen Harz umhüllt und dieses zu einem
Gehäuse für den einheitlichen Körper aushärtet.
4. Verfahren zur Herstellung einer nach dem Prinzip der elastischen Oberflächenwellen
arbeitenden Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß man auf eine Hauptfläche eines piezoelektrischen Plättchens einen Interdigital-Sende- und
einen Interdigital-Empfangswandler aufbringt, die jeweils ein Paar einander zugewandter Elektroden aufweisen, wobei sich auf der Hauptfläche des piezoelektrischen
Plättchens zwischen den Wandlern eine Ausbreitungsfläche für eine elastische Oberflächenwelle bildet, und daß man das Plättchen mit den
Elektroden auf eine einheitliche tragende Unterlage mit einer Doppelklebeschicht
aus zwei Klebeschichten aufbringt, von denen sich eine aus einem Klebeharz einer Art und die andere sich aus einem Klebeharz einer anderen
Art zusammensetzen, wobei letzteres sich von ersterem in den Ultraschalleigenschaften
unterscheidet.
903833/0856
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