DE3018080C2

DE3018080C2 - Surface acoustic wave filter

Info

Publication number: DE3018080C2
Application number: DE19803018080
Authority: DE
Inventors: Hideharu Nagaokakyo Kyoto Ieki
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1979-05-15
Filing date: 1980-05-12
Publication date: 1986-02-06
Also published as: GB2050742A; JPS55151810A; GB2050742B; DE3018080A1

Description

Die Erfindung betrifft ein akustisches Oberflächenwellenfilter mit einem zur Ausbreitung der akustischen Oberflächenwellen geeigneten Substrat, auf dessen einer Hauptfläche zwei lnterdigitalwandler angeordnet sind, bei dem die Elektrodenfinger mindestens eines Interdigitalwandlers in einem entsprechend einer Gewichtsfunktion begrenzten Überlappungsbereich ineinandergreifen, und mit je einem zwischen der jeweiligen Substratkante und dem benachbarten Interdigitalwandler auf dem Substrat aufgebrachten Absorber, wobei der dem gewichteten Interdigitalwandler zugeordnete Absorber auch einen Teil der Elektrodenfinger des Interdigitalwandlers außerhalb des Überlappungsbereiches bedeckt.The invention relates to a surface acoustic wave filter with one for propagating the acoustic Substrate suitable for surface waves, on one main surface of which two interdigital transducers are arranged are, in which the electrode fingers of at least one interdigital transducer interlock in an overlap area limited according to a weight function, and with one between the respective substrate edge and the adjacent interdigital transducer absorber applied to the substrate, the absorber assigned to the weighted interdigital transducer Absorber also part of the electrode fingers of the interdigital transducer outside of the overlap area covered.

Allgemein weist ein akustisches Oberflächenwellenfilter (SAW-Filter) einen Sende- oder Anregungswandler und einen Empfangswandler auf, die beide aus kammähnlichen Vielelektrodenelementen bestehen, deren Zähne ineinandergreifen und auf einem piezoelektrischen Substrat aufgebracht sind. Wird ein elektrisches Wechselpotential an die Elektroden des Sendewandlers angelegt, so wird ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, das Schwingungen im Substrat erzeugt. Diese Schwingungen geben Anlaß zu akustischen Wellen, die sich entlang der Oberfläche des Substrats auf einem definierten Weg senkrecht zu den Elektroden fortpflanzen und die durch den Empfangswandler empfangen werden können.In general, a surface acoustic wave filter (SAW filter) has a transmission or excitation converter and a receiving transducer, both of which consist of comb-like multi-electrode elements, their Teeth interlock and are mounted on a piezoelectric substrate. Becomes an electric When alternating potential is applied to the electrodes of the transmitter transducer, an alternating electric field is created that generates vibrations in the substrate. These vibrations give rise to acoustic waves, the propagate along the surface of the substrate on a defined path perpendicular to the electrodes and which can be received by the receiving transducer.

Die Frequenzcharakteristik des gefilterten Signals, das vom Empfangswandler erhalten wird, wird durch das Muster der ineinandergreifenden Elektroden in dem Sendewandler und Empfangswandler bestimmt. Die Beeinflussung oder Einstellung der Frequenzcharakteristik kann daher dadurch bewirkt werden, daß das Ausmaß des Überlappens oder Ineinandergreifens der Zähne geändert wird, indem die Breite jedes Zahnes geändert wird, indem der Abstand der miteinander ausgerichteten Zähne verändert wird, indem die Zahl der Zähne geändert wird, und/oder indem einer oder mehrere der Zähne von den miteinander ausgerichteten ElektrodenThe frequency characteristic of the filtered signal obtained from the receiving transducer is given by the pattern of the interdigitated electrodes in the transmitting transducer and receiving transducer is determined. The influencing or adjustment of the frequency characteristic can therefore be effected by adjusting the extent The overlapping or meshing of the teeth is changed by changing the width of each tooth is done by changing the spacing of aligned teeth by increasing the number of teeth and / or by changing one or more of the teeth from the aligned electrodes

weggelassen werden.be omitted.

Ein derartiges akustisches Oberflächenwellenfilter ist beispielsweise bekannt aus der DE-OS 27 38 192 und derUS-PS40 96 455.Such a surface acoustic wave filter is known, for example, from DE-OS 27 38 192 and the US-PS40 96 455.

Bei derartigen Oberflächenwellenfiltern ergibt sich das folgende Problem. Die ineinandergreifenden Elektroden werden normalerweise unter Benutzung eines Ätzverfahrens hergestellt, bei dem ein Metallfilm auf das Substrat aufgebracht wird, bei dem eine Maske mit einem vorbestimmten Elektrodenmuster über den Metallfilm gelegt wird, und bei dem dann die unerwünschten Bereiche durch ein bekanntes Ätzverfahren entfernt werden. Um die Frequenzcharakteristik des Wandlers einzustellen oder zu ändern, ist es allgemein üblich, das Muster auf der Maske zu ändern. Da das Muster auf die Maske jedoch eine sehr feine Struktur hat, ist es sehr schwierig, das Muster auf einer vorgegebenen Maske zu ändern. Um ein unterschiedliches Muster auf der Maske zu erhalten, muß daher eine neue Maske hergestellt werden. Dies ist jedoch sehr zeitaufwendig und bringt zusätzliche Herstellungskosten mit sich. Sogar wenn das Muster auf der Maske durch einen sehr tüchtigen Arbeiter geändert würde, könnte es nicht so genau wie gewünscht sein, da die Breite der Zähne in den Elektroden Abmessungen von der Größenordnung eines μπι haben. Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein akustisches Oberflächenwellenfilter der bekannten Art derart weiterzubilden, daß eine Frequenzgangkorrektur im Durchlaßbereich des Filters unter Beibehaltung der Elektrodenstruktur des gewichteten Interdigitalwandlers ermöglicht wird.Such surface acoustic wave filters have the following problem. The interlocking electrodes are normally made using an etching process in which a metal film is deposited the substrate is deposited by placing a mask with a predetermined electrode pattern over the metal film is laid, and in which the unwanted areas are then removed by a known etching process will. In order to adjust or change the frequency characteristics of the transducer, it is common practice to use the Change pattern on the mask. However, since the pattern on the mask has a very fine structure, it is very difficult to change the pattern on a given mask. To have a different pattern on the mask To obtain a new mask must therefore be made. However, this is very time consuming and brings with it additional manufacturing costs with it. Even if the pattern on the mask was made by a very skilled worker If changed, it might not be as accurate as desired because of the width of the teeth in the electrodes Have dimensions of the order of a μπι. The invention is therefore based on the object of providing a surface acoustic wave filter of the known type Art to be developed in such a way that a frequency response correction in the pass band of the filter is maintained the electrode structure of the weighted interdigital transducer is made possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeniäß dadurch gelöst, daß sich der dem gewichteten Interdigitalwandler zugeordnete Absorber ausgehend von der der Substratkante zugeordneten Seite des Absorbers über einen Teil des Überlappungsbereiches der Elektrodenfinger erstreckt. Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigtAccording to the invention, this object is achieved by that the absorber assigned to the weighted interdigital transducer is based on that of the substrate edge associated side of the absorber extends over part of the overlap area of the electrode fingers. The invention is described below, for example, on the basis of an advantageous embodiment with reference on the accompanying drawings. It shows

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein SAW-Filter nach der Erfindung; undFig. 1 is a plan view of a SAW filter according to the invention; and

F i g. 2 eine grafische Darstellung einer Amplituden-Frequenz-Charakteristik und einer Gruppenverzögerungszeit-Frequenz-Charakteristik des SAW-Filters.F i g. 2 shows a graph of an amplitude-frequency characteristic and a group delay time-frequency characteristic of the SAW filter.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes akustisches Oberflächenwellenfilter (SAW-Filter) gezeigt, das ein längliches rechteckiges Substrat 1 eines piezoelektrischen Materials aufweist, wie z. B. PZT, LiNbO₃ oder eine mit einem ZnO-FiIm bedeckte Glasplatte, das einander gegenüberstehende Endkanten la und Ii und einander gegenüberstehende Seitenkanten Ic und !(/aufweist. Das rechteckige Substrat 1 weist einen Sendewandler 2 und einen Empfangswandler 3 auf, die beide auf einer Hauptfläche des Substrates in bekannter Weise aufgebracht sind. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Sendewandler 2 zwei Dünnschichtmetallelektroden auf, die die Form von Kämmen mit ineinandergreifenden Zähnen haben. Die Spitzen der kammförmigen Elektroden des Sendewandlers 2 sind, wie dies durch die einhüllende Linie gezeigt ist, entsprechend einer gewünschten mathematischen Gewichtsfunktion angeordnet. Der Empfangswandler 3 weist zwei kammförmige Elektroden mit gleichförmiger Überlappung oder mit gleichförmigem Ausmaß des Ineinandergreifens auf.In Fig. 1, an inventive surface acoustic wave filter (SAW filter) is shown, which has an elongated rectangular substrate 1 of a piezoelectric material, such as. B. PZT, LiNbO ₃ or a glass plate covered with a ZnO-FiIm, which has opposite end edges la and Ii and opposite side edges Ic and! (/. The rectangular substrate 1 has a transmitting transducer 2 and a receiving transducer 3, both of which are applied on a main surface of the substrate in a known manner. In the embodiment shown, the transmitting transducer 2 has two thin-film metal electrodes which are in the form of combs with intermeshing teeth. The tips of the comb-shaped electrodes of the transmitting transducer 2 are as shown by the enveloping line The receiving transducer 3 has two comb-shaped electrodes with a uniform overlap or with a uniform degree of interlocking.

Das SAW-Filter dieses Typs wird z. B. als Video-Zwischenfrequenzfilter (VIF-Filter) für einen Fernsehemp-The SAW filter of this type is used e.g. B. as a video intermediate frequency filter (VIF filter) for a television receiver

fänger verwendet, der eine Tonsperre zum Sperren des Tonsignals im Durchiaßbereich aufweistcatcher uses a sound lock to lock the Has audio signal in the Durchiaßbereich

Die Elektroden der Wandler 2 und 3 werden durch ein Ätzverfahren gebildet, bei dem ein Metallfilm, wie z. B. ein Aluminiumfilm auf einer Oberfläche des Substrates 1 aufgebracht wird, bei dem dann eine Maske über die so beschichtete Oberfläche gelegt wird und bei dem dann die unerwünschten Bereiche durch ein Fotoätzverfahren oder ein anderes bekanntes Ätzverfahren entfernt werden. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet eine Ab- ι ο schirmelektrode, die zusammen mit den Elektroden der Wandler 2 und 3 durch das Ätzverfahren gebildet wird. Die Bezugsziffem 5 und 6 bezeichnen Oberflächenwellenabsorber, die aus einem Absorbermaterial wie z. B. Epoxy-Harz bestehen und auf der Oberfläche des Sub- is strates 1 durch ein bekanntes Verfahren wie z. B. ein Druckverfahren aufgebracht sind. Der Absorber 5 besteht aus einem Teil 5a, der auf der Oberfläche des Substrates 1 zwischen der Endkante la und dem Senderwandler 2 angeordnet ist, und aus einem Teil 5b, der einen Teil des Senderwandlers 2 überlappt Der Absorber 6 und der Teil 5a des Absorbers 5 dienen dazu, unerwünschte akustische Oberflächenwellen zu unterdrücken. Der Teil 5b des Absorbers 5 schließt einen Bereich ein, der auf dem Bereich aufgebracht ist, in dem die Zähne ineinandergreifen, und schließt weiter einen Bereich ein, der auf den Bereich aufgebracht ist, in dem die Zähne nicht ineinandergreifen. Das Absorbermaterial, das auf den Bereich aufgebracht ist, in dem die Zähne ineinandergreifen, reduziert dort die Energie der akustisehen Oberflächenwellen, wodurch eine Änderung der Frequenzcharakteristik des SAW-Filters bewirkt wird. Für das Beispiel eines SAW-Fiiters mit einem gewichteten Wandler für Video-Zwischenfrequenz ist dessen Frequenzcharakteristik für den Fall, daß kein Absorbermaterial auf den Bereich aufgebracht ist, in dem die Zähne ineinandergreifen, durch eine dicke Linie in der Darstellung der F i g. 2 gezeigt Wird das Absorbermaterial in dem Bereich aufgebracht, in dem die Zähne ineinandergreifen, werden das Tonträgergebiet und das rechte Eckgebiet des Durchlaßbereichs in der Amplituden-Frequenz-Charakteristikkurve auf eine Weise geändert, die durch die Pfeile dargestellt ist, um dadurch eine Charakteristikkurve zu erhalten, die durch eine dünne Linie dargestellt ist.The electrodes of the transducers 2 and 3 are formed by an etching process in which a metal film, such as. B. an aluminum film is applied to a surface of the substrate 1, in which a mask is then placed over the surface coated in this way and in which the undesired areas are then removed by a photo-etching process or another known etching process. The reference number 4 denotes a shielding electrode which is formed together with the electrodes of the transducers 2 and 3 by the etching process. The reference numbers 5 and 6 denote surface wave absorbers, which are made of an absorber material such as. B. epoxy resin and on the surface of the sub- is strates 1 by a known method such. B. a printing process are applied. The absorber 5 consists of a part 5a, which is arranged on the surface of the substrate 1 between the end edge la and the transmitter transducer 2, and of a part 5b which overlaps part of the transmitter transducer 2. The absorber 6 and part 5a of the absorber 5 serve to suppress unwanted surface acoustic waves. The part 5b of the absorber 5 includes an area applied to the area where the teeth interlock and further includes an area applied to the area where the teeth do not interlock. The absorber material, which is applied to the area in which the teeth interlock, reduces the energy of the surface acoustic waves there, which causes a change in the frequency characteristics of the SAW filter. For the example of a SAW filter with a weighted converter for video intermediate frequency, its frequency characteristic for the case that no absorber material is applied to the area in which the teeth interlock is indicated by a thick line in the illustration in FIG. 2, when the absorber material is applied in the area where the teeth interlock, the sound carrier area and the right corner area of the pass band in the amplitude-frequency characteristic curve are changed in a manner shown by the arrows to thereby obtain a characteristic curve which is represented by a thin line.

Die Aufbringung des absorbierenden Materials über den Bereich des Wandlers, in dem die Zähne ineinandergreifen, unterdrückt auch unregelmäßige Welligkeiten in der Gruppenverzögerungs-Charakteristik (GDT-Charakteristik), wie dies in derselben Darstellung von F i g. 2 gezeigt istThe application of the absorbent material over the area of the transducer where the teeth interlock, also suppresses irregular ripples in the group delay characteristic (GDT characteristic), as shown in the same illustration of FIG. 2 is shown

Das Absorbermaterial, das auf die Bereiche des Wandlers aufgebracht ist, in dem die Zähne nicht ineinandergreifen, beseitigt unerwünschte reflektierte akustische Oberflächenwellen, so daß die Eigenschaften des SAW-Filters verbessert werden.The absorber material applied to the areas of the transducer where the teeth do not mesh, eliminates unwanted reflected surface acoustic waves, so that the properties of the SAW filters are improved.

Die Aufbringung des Absorberbereichs 5b kann gleichzeitig mit oder nach der Aufbringung des Absorberbereiches 5a geschehen. In beiden Fällen wird die Fläche und/oder die Größe des Wandlerbereiches, der durch den Absorberbereich 5b bedeckt werden soll, unter Berücksichtigung des Ausmaßes bestimmt, in dem die Frequenzcharakteristik geändert werden soll.The application of the absorber area 5b can take place simultaneously with or after the application of the absorber area 5a. In both cases, the area and / or the size of the transducer area to be covered by the absorber area 5b is determined taking into account the extent to which the frequency characteristic is to be changed.

Es soll bemerkt werden, daß der Absorberbereich 5b auch so aufgebracht werden kann, daß er sich vom Absorberbereich 5a erstreckt, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist, oder daß er auch getrennt vom Absorberbereich 5a angebracht werden kann.It should be noted that the absorber area 5b can also be applied in such a way that it extends from the absorber area 5a, as shown in FIG. 1 is shown, or that it can also be attached separately from the absorber area 5a.

Es sollte festgehalten werden, daß auch der Absorber 6 eine solche Form haben kann, daß er sich so weit erstreckt daß er teilweise einen Bereich des Empfangs-■wandlers 3 bedecktIt should be noted that also the absorber 6 can have such a shape that it extends so far that it partially covers a region of the receiving transducer 3 covered

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Surface acoustic wave filter with a surface acoustic wave propagation suitable substrate, on one main surface of which two inter-digital transducers are arranged, in which the electrode fingers of at least one interdigital transducer interlock in an overlap area limited according to a weight function, and with one between the respective substrate edge and the adjacent interdigital transducer absorber applied to the substrate, the absorber assigned to the weighted interdigital transducer Absorber also part of the electrode fingers of the interdigital transducer outside of the overlap area covered, characterized in that the weighted interdigital transducer (2) assigned absorber (5) starting from that assigned to the substrate edge (la) Side of the absorber (5) extends over part of the overlap area of the electrode fingers.