DE69607264T2 - Surface-Skimming-Bulk-Welle-Substrat, und diese enthaltende Vorrichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung liegt auf dem Gebiet von Frequenzauswahlkomponenten, insbesondere Frequenzauswahlkomponenten für Schallwellen und Materialien für Oberflächen-Skimming- Bulk-Frequenzauswahlkomponenten für Schallwellen mit verbesserter Dämpfung bzw. verbessertem Verlust und diese einbeziehende Einrichtungen sowie Radiofrequenzeinrichtungen zur Anwendung derselben.
• Es besteht ein fortdauernder Bedarf an Schallwellenfiltern und Verzögerungsleitungen für verschiedene praktische Anwendungen. Schallwelleneinrichtungen sind insbesondere für die Produktion von Verarbeitungsausrüstungen für elektronische Signale, insbesondere Radios, von besonderer Bedeutung, weil die Schallwelleneinrichtungen leicht massenhaft produziert werden können, geringe Abmessungen aufweisen und wegen eines zunehmenden Drucks, das verfügbare Radiospektrum effizient zu nutzen. Schallwelleneinrichtungen werden im allgemeinen auf ebenen Oberflächen konstruiert, wobei Techniken genutzt werden, die ähnlich zu denen sind, die bei der Herstellung integrierter Schaltungen angewendet werden.
• Es wurde eine Anzahl von Designlösungen für Schallwellenfilter und -wandler mit geringen Verlusten bzw. geringer Dämpfung entwickelt, um spezifische Leistungsanforderungen zu erfüllen, die für spezielle Anwendungen von Bedeutung sind und speziellen Herstellungsgegebenheiten unterliegen. Die bekannten Designlösungen umfassen die Temperaturkompensation, die große Bandbreite und die verbesserte Unterdrückung von Signalen, die außerhalb des Bandes liegen. Diese Lösungen umfassen mehrphasige, unidirektionale Schallwellenwandler, Mehrfachwandler-Schallwellenfilter, Resonatoren, verteilte Schallwellenreflexionswandler (DARTs) und Schallwellenwandler, die mit Reflektoren unterstützt werden, wobei jede der Schallwelleneinrichtungen Stärken und Schwächen hinsichtlich der Filterleistung aufweist. Spezifische Substratorientierungen und -materialien wurden ebenfalls entwickelt, um eine verbesserte Schallwellenausbreitungs- und Schallwellenwandlercharakteristik zu erreichen, einschließlich vergrößerter elektromagnetischer Kopplungskoeffizienten, verkleinerter Temperaturempfindlichkeit, verkleinerter Schallausbreitungsverluste, verkleinerter Design- und Herstellungsempfindlichkeit als auch verminderter Komplexität und anderer Faktoren.
• Beispiele für diese oder andere Lösungen für Schallwelleneinrichtungen umfassen Auswählen von Substratmaterialien und -orientierungen, die in den folgenden Veröffentlichungen beschrieben sind: "Propagation and Amplification of Rayleigh Waves and Piezoelectric Leaky Surface Waves in LiNbO&sub3;" von K. Yamanouchi und K. Shibayama, J. App. Phys., Band 43, Nr. 3.; US-Patent 4, 159, 435 mit dem Titel "Acoustic Surface Wave Devices Employing Surface Skimming Bulk Waves" von M. F. Lewis; US-Patent 4, 489, 250 mit dem Titel "Temperature Compensated Surface Acoustic Wave Device" von Y. Ebata et al.; US-Patent 4, 670, 680 mit dem Titel "Doubly Rotated Orientations of Cut Angles For Quartz Crystal For Novel Surface Acoustic Wave Devices" von J. Andle; US-Patente 4,525, 643 und 4,511,817 mit dem Titel "Temperature Compensated Orientations of Berlinite for Surface Acoustic Wave Devices von B. Chai et al.; und US-Patent 4,001,767 mit dem Titel "Low Diffraction Loss- Low Spurious Response LiTaO&sub3; Substrate for Surface Acoustic Wave Devices" von A. Slobodnik, welche hier mittels Referenz eingefügt werden. Die japanische Patentanmeldung Nr. JP61053200 Hamamasuta Photonics KK offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Lithiumneobatkristalls, bei dem das Kristallwachstum in einem speziellen Winkel zu einer Zugrichtung und einem Schnittwinkel ausgebildet ist. Diese und andere bekannte Lösungen weisen jedoch eine Anzahl von Nachteilen auf, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Diese Nachteile tendieren dazu, bei zunehmender Betriebsfrequenz ernster zu werden.
• Von besonderem Interesse sind Substrate, die Oberflächen-Skimming-Bulk-Schallwellen unterstützen. Diese neigen dazu, vergrößerte elektromechanische Kopplungskoeffizienten zu liefern, was zu einer gewünschten Kombination der folgenden Faktoren führt: Einfügungsverlust, Unterdrückung von bandverschobenen Signalen, Bandbreite und andere Merkmale. Darüber hinaus vereinfacht die reduzierte Empfindlichkeit der Einfügungsverluste der Einrichtung hinsichtlich der Oberflächenverschmutzung im Ergebnis der mit solchen Wellen verbundenen horizontalen polarisierten Teilchenbewegung den Einrichtungsaufbau und Herstellungsgegebenheiten, so daß die Reduzierung der Herstellungskosten, die Verkleinerung der Konstruktionsgrundfläche und des Gewichts gefördert werden. Diese Tendenzen sind darüber hinaus in Übereinstimmung mit einer verbesserten Robustheit der Schallwelleneinrichtungen, einschließlich derartiger Substrate. Wie aus Fig. 3 und dem zugehörigen Text von Yamanouchi (siehe oben) hervorgeht, sind die Verluste infolge der Streuung in Bulk-Schallwellen für das gedrehte LiNbO&sub3; mit dem Y-Schnitt eine strenge Funktion des Schnittwinkels. Minima dieser Verluste treten bei verschiedenen Drehwinkeln auf, das geschieht in Abhängigkeit davon, ob die Substratoberfläche offen oder kurzgeschlossen ist. LiNbO&sub3;-Substrate mit einem Y-Schnitt weisen bei einer Drehung von 41º und 64º minimale Einfügungsverluste für den offenen Fall bzw. den kurzgeschlossenen Fall auf. Da keine der Bedingungen denen entspricht, die in einem ineinandergreifenden Wandler erhalten werden, wird in Einrichtungen, die solche Wandler anwenden, eine gewisse Streuung von Schallenergie in andere, nicht gewünschte Schallausbreitungsmoden und folglich das Auftreten einiger zusätzlicher Komponenten oder zusätzlicher Filtereinfilgungsverluste beobachtet.
• Es werden Substrate und Frequenzauswahlkomponenten als auch Verfahren zum Liefern und Nutzen derselben benötigt, wobei diese die Vorteile großer Bandbreite und der mit Oberflächen-Skimming-Bulk-Wellen (im Vergleich zu anderen Technologien) verbundenen, im wesentlichen reduzierten Einfügungsverluste aufweisen sollten, insbesondere solcher Verluste, die mit dem Schallausbreitungsverlust verbunden sind, der speziell in metallisierten Bereichen, wie Schallwellenwandlern auftritt.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
• Fig. 1 eine vereinfachte Grundrißdarstellung eines erfindungsgemäßen Schallwellenfilters;
• Fig. 2 einen idealen elektrischen Leiter, der in einem Abstand h über einer Oberfläche eines Substrats angeordnet ist;
• Fig. 3 eine graphische Darstellung der reellen und der imaginären Komponente der Schallwellengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Kurzschluß-Ebenenhöhe über einer Oberfläche eines LiNbO&sub3;-Substrats;
• Fig. 4 eine graphische Darstellung der Schallwellengeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Metallisierungsverhältnis ρi auf einer Oberfläche eines LiNbO&sub3;-Substrats;
• Fig. 5 eine graphische Darstellung der Schallwellengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Metalldicke ηi auf einer Oberfläche eines LiNbO&sub3;-Substrats;
• Fig. 6 eine graphische Darstellung der reellen und der imaginären Komponente der Schallwellengeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Schnittwinkel eines erfindungsgemäßen LiNbO&sub3;-Substrats mit Y-Schnitt und gedrehter Oberfläche; und
• Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Abschnitts einer Radiofrequenzvorrichtung, die erfindungsgemäße Schallwellenfilter umfaßt.
• Fig. 1 ist eine vereinfachte Grundrißdarstellung eines erfindungsgemäßen Schallwellenfilters 100. Oberflächen-Skimming-Bulk-Wellen, die im Folgenden zur Vereinfachung der Erklärung und zur Verbesserung des Verständnisses als "Schallwellen" bezeichnet werden, sind im Wesentlichen Schallausbreitungsmoden, die mittels Teilchenbewegungen charakterisiert werden, die sich in den Bulk (beispielsweise x&sub3;, Fig. 2) des Schallwellenausbreitungssubstrats 120 auf einer Strecke bzw. einem Abstand ausbreiten, der oft wesentlich größer als eine Schallwelle ist, wobei jedoch nicht notwendig näherungsweise eine ebene Welle vorliegt, und eine Tendenz dahingehend aufweisen, daß sie wenigstens lose entlang einer Oberfläche des Substrats geführt werden. Solche Schallwellen können Teilchenbewegungen haben, die primär durch Scherverschiebung quer zur Ausbreitungsrichtung der Schallenergie und in der Ebene der Substratoberfläche charakterisiert werden, wie es beispielsweise von Yamanouchi (siehe oben) beschrieben wird. Diese Arten von Schallwellen weisen häufig auch sehr hohe elektromagnetische Kopplungskoeffizienten auf, tendieren jedoch dazu, bei Schnittwinkeln, die vom Optimum abweichen, wesentliche Schallverluste aufzuweisen. Der Schallwellenfilter 100 umfaßt zweckmäßig ein Schallsubstrat 120 und Schallwellenwandler 105 und 110, die über Anschlüsse 132, 134 bzw. 142, 144 an eine Signalquelle 130 und eine Last 140 gekoppelt sind. Der Schallwellenwandler 105 umfaßt weiterhin Verteilerleitungen oder Busbalken 115 und Kammelektroden 107 und 109. Der Begriff "teilweise metallisiert", wie er hierin benutzt wird, soll einen Bereich auf der Substratoberfläche bezeichnen, der ineinander greifende Elektroden (beispielsweise 107, 109) umfaßt, die in dem Schallwellenausbreitungsweg angeordnet sind und eine Dichte oder Periode aufweisen, die eine elektro-akustische Wechselwirkung mit der ausbreitenden Schallwelle unterstützt. Der Schallwellenwandler 110 umfaßt weiterhin Verteilerleitungen 115 und Kammelektroden 112 und 114. Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl der Schallwellenfilter 110 mit zwei Schallwellenwandlern 105 und 110 dargestellt ist, mehr oder weniger Wandler in einem Vorgegebenen Frequenzauswahl- Komponentendesign angewendet werden können, wenn es notwendig ist, um den Spezifikationen einer spezifischen Anwendung zu genügen.
• Für das Schallwellenausbreitungssubstrat 120 werden häufig die folgenden Materialien verwendet, wobei viele von diesen Materialien Oberflächen-Skimming-Bulk-Wellen unterstützen: Lithiumniobat (LiNbO&sub3;) (vgl. beispielsweise US-Patent 4,159,435, Lewis, siehe oben), Lithiumtantalat (LiTaO&sub3;) (vgl. beispielsweise US-Patent 4,001,767, Slobodnik, siehe oben), Lithiumtetraborat (Li&sub2;B&sub4;O&sub7;) (vgl. beispielsweise US-Patent 4,489,250, Ebata et al., siehe oben), Bismuth-Germaniumoxid (BiGeO&sub2;&sub0;), Bismuth-Siliziumoxid (BiSiO&sub2;&sub0;), Galliumarsenid (GaAs), Kadmiumsulfid (CdS), Alluminiumnitrid (AlN), Zinkoxid (ZiO&sub2;) (Quarz, siehe beispielsweise US-Patent 4,159,435, Lewis, und US-Patent 4,670,680, Andle, siehe oben) und ähnliche, die zu dünnen Platten oder Scheiben oder Schichten geformt sind, welche eine hochpolierte Oberfläche aufweisen und orientiert sind, um eine Substratoberfläche in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Kristallebene zu plazieren, welche eine hauptsächliche oder bevorzugte Schallausbreitungsrichtung aufweist. Während stöchiometrische Formeln für die genannten Substanzen vorgegeben wurden, wird darauf hingewiesen, daß Abweichungen von der Stöchiometrie bei verschiedenen Verfahren der Substratmaterialherstellung üblich sind, und daß solche Abweichungen von den Beschreibungen der Materialien, die das Substrat 120 umfassen, umfaßt sein soll.
• Die Schallwellenwandler 105 und 110 wandeln elektrische Energie in Schallenergie und umgekehrt um. Ineinandergreifende Kammelektroden 107, 109 und 112, 114 sind mittels Verteilerleitungen 115 verbunden. Die Kammelektroden 107, 109, 112 und 114 und die Verteilerleitungen 115 sind typischerweise aus einem Dünnfilmmetall gebildet (beispielsweise Aluminium oder dessen Legierungen), die beispielsweise mit Hilfe des Vakuumaufdampfens oder mit Hilfe des RF-Sprühablagerns auf der polierten Oberfläche des Schallwellen-Ausbreitungssubstrats 120 abgelagert werden, welches teilweise oder vollständig piezoelektrisch ist. Die Kammelektroden 107, 109, 112 und 114 und die Verteilerleitungen 115, die die Schallwellenwandler 105 und 110 bilden, werden typischerweise photolitographisch definiert, wobei Verfahren genutzt werden, die zu denen ähnlich sind, die bei der Herstellung integrierter Schaltungen genutzt werden und aus dem Stand der Technik bekannt sind.
• Fig. 2 zeigt einen idealen (d. h. ohne Masse- oder Steifheitslast oder Schall- oder Widerstandsverluste) elektrischen Leiter 205, der in einem Abstand h über eine Oberfläche des Substrats 120 angeordnet ist. Eine Möglichkeit zum Bestimmen bevorzugter Drehwinkel (auch als "Eulerwinkel" bekannt) für Schallwellensubstrate ist in Verbindung mit der in Fig. 2 gezeigten Geometrie beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die gewünschten Ergebnisse auch mittels alternativer Charakterisierung und Emulationstechniken erhalten werden können.
• Typischerweise werden piezoelektrische Substrate wie folgt präpariert: (i) Wachsen eines Einkristallkörpers eines Schallwellen-Ausbreitungsmaterials, welches oft wünschenswert ein piezoelektrisches Material ist, (ii) Orientierung des Einkristallkörpers hinsichtlich der Eulerwinkel, die ausgewählt wurden, um die gewünschten Eigenschaften zu liefern, beispielsweise eine Grenzbedingung, die an eine teilweise metallisierte Oberfläche angepaßt ist, (iii) Sägen des Einkristallkörpers in "Scheiben" oder "Wafer", die eine erste und eine zweite im Wesentlichen ebene Oberfläche aufweisen, die gewöhnlich parallel zueinander sind, und (iv) Polieren wenigstens der ersten oder wenigstens der zweiten Oberfläche, um eine im Wesentlichen polierte Oberfläche zu schaffen. Auf diese Schritte folgen die folgenden Verfahrensschritte: (v) photolitographische oder andere Schritte, um gemusterte Wafer zu schaffen, welche dann (vi) in einzelne Komponenten gesägt oder zerlegt werden, um (viii) aufgebaut, (ix) mit elektrischen Verbindungen gebondet, (x) getestet und danach an den Endverbraucher geliefert zu werden.
• Ein Koordinatensystem x&sub1;-x&sub3; (vgl. Fig. 2) ermöglicht die Berechnung von Schallwellen und anderen Eigenschaften gedrehter Materialien, wie es in den US-Patenten (Nr. 4,001,767, Nr. 4,159,435, Nr. 4,511,817, Nr. 4,525,643, Nr. 4,670,680 und Nr. 5,081,389 (siehe oben)) beschrieben ist und in der betreffenden Literatur diskutiert wird. Abweichungen der Schallwellengeschwindigkeit für eine gewählte Schallwellenausbreitungsmode werden für variierende Abstände h berechnet, wobei h = 0 einer kurzgeschlossenen Oberfläche (beispielsweise 64º LiNbO&sub3;) und h = unendlich einer offen geschalteten Oberfläche (beispielsweise 41º LiNbO&sub3;) entspricht. Dieses führt zu einer praktischen Näherung (beispielsweise ein Polynom dividiert durch ein anderes) der Schallwellengeschwindigkeit V in Abhängigkeit von der skalierten Trennung ωh, wobei ω die bekannte Radialfrequenz ist:
• V(ωh) = 4,47541 + 3,1 · ωh/(1 + 11,28956 · ωh) (1)
• Dieses Ergebnis kann mit experimentell bestimmten Ergebnissen dadurch verglichen werden, daß der experimentelle Einfluß der Metalldicke (beispielsweise Masse- und Steifigkeitslast) berücksichtigt wird, wie er für die in den experimentellen Vorrichtungen angewendete Metalldicke registriert wird (vgl. Fig. 4). Eine Abschätzung der Bedingungen, die dem masselosen Kurzschluß der Substratoberfläche entsprechen, ist für die Anwendung von Computerprogrammen zur Modellierung von Schallwelleneigenschaften ebenfalls hilfreich, die die Wirkungen infolge der Massenlast bei der Abschätzung der Geschwindigkeiten und anderer Ausbreitungsmerkmale nicht berücksichtigen.
• Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der reellen (Kurve 305, entspricht der linken Ordinate) und der imaginären (Kurve 310, entspricht der rechten Ordinate) Komponente der Schallwellengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der skalierten Höhe der Kurzschlußebene ωh über einer Oberfläche eines LiNbO&sub3;-Substrats. Die Kurve 310 zeigt, daß die komplexe Geschwindigkeit, insbesondere die imaginäre Komponente der Geschwindigkeit sich im Vergleich zur skalierten Höhe der Kurzschlußebene ωh sehr schnell ändert und schnell auf den Wert der Nicht-Kurzschlußebene konvergiert.
• Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der Schallwellengeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Metallisierungsverhältnis ρi (Kurve 410) auf einer Oberfläche eines LiNbO&sub3;-Substrats. Demgegenüber ist Fig. 5 eine graphische Darstellung der Schallwellengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Metalldicke ηi (Kurve 510) auf einer Oberfläche eines LiNbO&sub3;- Substrats. Diese Kurven ermöglichen es, experimentelle Daten zum Extrapolieren von V(0, ρi) und zum Korrigieren experimentell beobachteter Geschwindigkeiten (V, ηi, ρi) für Metallisierungsverhältnisse experimenteller Einrichtungen zu nutzen, während ähnliche Kurven analoge Rechnungen für andere Materialien und Orientierungen ermöglichen. Diese zwei Geschwindigkeiten helfen die Geschwindigkeitsbereiche zu erstellen, die in der Praxis auftreten können, und ermöglichen es, zu extrapolierende Ergebnisse, die von undichten bzw. unvollständigen Wellenmodellen erhalten werden, welche die Massenlast nicht berücksichtigen, in Beziehung zu gemessenen Daten zu setzen, und umgekehrt. Es wird erwartet, daß der Niedrig- oder Nulldämpfungsschnitt, welcher von V(ηi, ρi) bestimmt wird, mit der Massenlast eine niedrige Dämpfung zeigt. Beispielsweise liefern Gleichung (1) und frühere Daten einen entsprechenden Wert von ωh = 0,0266 km/s und eine Messung der effektiven elektrischen Grenzbedingungen, die mit dem im Experiment genutzten Schallwellenwandler verbunden sind. Dieser Wert von ωh entspricht einem von Null verschiedenen imaginären Wert der Schallwellengeschwindigkeit. Das Festhalten des Werts ωh (= konstant) und das Suchen eines Werts eines Schnittwinkels, der den imaginären Teil auf ein lokales Minimum oder Null führt, liefert das gewünschte Ergebnis, welches mit den Grenzbedingungen übereinstimmt, die mit der Anwesenheit eines Schallwellenwandlers verbunden sind.
• Fig. 6 ist eine graphische Darstellung der reellen (Kurve 620, entspricht der linken Ordinate) und der imaginären (Kurve 610, entspricht der rechten Ordinate) Komponente der Schallwellengeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Schnittwinkel einer gedrehten Oberfläche eines erfindungsgemäßen LiNbO&sub3;-Substrats mit Y-Schnitt in Abhängigkeit von dem Drehwinkel und in Übereinstimmung mit den Verfahren, die in Verbindung mit den Fig. 3-S beschrieben wurden. Die Kurve 620 zeigt eine relativ langsame Veränderung der reellen Komponente der Schallwellengeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Schnittwinkel, während die Kurve 610 bei einem Winkel, welcher mittels eines Pfeiles 630 bezeichnet ist, ein lokales Minimum aufweist, welches einer Null-Dämpfung in Folge der Streuung in andere Schallausbreitungsmoden bei einem Drehwinkel von 55,5º von der kristallographischen Y-Achse (d. h. Drehung um die x&sub1;-Achse, vgl. Fig. 2, siehe oben) und Euler-Winkeln von (0; -34,5; 0) (relativ zu Fig. 2) entspricht. Ähnliche Berechnungen für ωh = 0 liefern einen Winkel von 64º von der kristallographischen Y-Achse. Dieses ist in Übereinstimmung mit den Ergebnissen, die von Yamanouchi (siehe oben) und anderen berichtet wurden. Diese Näherungen, experimentellen Fehler und andere Faktoren (beispielsweise gewünschter Temperaturbereich des Betriebs, experimentelle Temperatur, Spannung im Substrat, Substratstöchiometrie und ähnliche Faktoren) führen zu einem Bereich von Schnittwinkeln, der in der Nähe der hier berechneten liegt und nützliche und/oder gewünschte Eigenschaften aufweist, die für einige Bedürfnisse tatsächlich bevorzugt werden könnten. Beispielsweise können bei einer Anwendung Schnittwinkel von 47,5º bis 63,5º oder 42º bis 50º bevorzugt werden (d. h., Oberflächennormale der Scheibe oder des Wafers von der kristallographischen Y-Achse). Bei einer anderen Anwendung könnten Winkel in einem Bereich von 50º bis 60º wünschenswert sein. Bei einer weiteren Anwendung könnte jedoch ein Winkel von 55,5º (entspricht Euler-Winkeln von (0; -34,5º; 0)) nützlich sein.
• Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm eines Abschnitts 1200 eines Radios oder einer anderen Kommunikationseinrichtung, welche(s) ein oder mehrere erfindungsgemäße Schallwellenfilter umfaßt. Die Vorrichtung 1200 umfaßt beispielsweise ein Antenne 1201 und eine Antennenzuführung 1204, um Signale zu empfangen und/oder zu senden.
• Alternativ könnten die Antenne 1201 und die Antennenzuleitung 1204 durch eine Glasfaserverbindung oder ein Kabel oder andere Signalübertragungsmedien ersetzt werden. Ein Doppler 1209 ist an die Antenne 1201, die Antennenzuleitung 1204 und einen Sendeabschnitt (nicht dargestellt) gekoppelt. Der Doppler 1209 koppelt empfangene Signale über eine Zulei tung 1212 auf einen Filter 1215. Der Filter 1215 ist über eine Zuleitung 1226 an einen Verstärker 1227 angeschlossen.
• Der Ausgang des Verstärkers 1227 wird über eine Zuleitung 1233 auf einen Filter 1239 gekoppelt. Der Filter 1239 koppelt sein Ausgangssignal auf einen Mischer 1265, wo das Signal, welches mittels einer Zuleitung 1242 angekoppelt ist, mit einem anderen Signal von einem lokalen Oszillator 1244 gemischt wird, welcher über einen Filter 1255 und Zuleitungen 1249 und 1259 angeschlossen ist. Das Signal, welches über eine Zuleitung 1271 der Ausgang vom Mischer 1265 ist, wird dann durch einen Filter 1277 gegeben, um über eine Zuleitung 1280 ein Zwischenfrequenz- oder IF-Ausgangssignal zu liefern.
• Der Doppler 1209, der Filter 1215, der Filter 1239, der Filter 1255 und/oder der Filter 1277 können erfindungsgemäße Schallwellenfilter umfassen.
• Für den Fachmann ergibt sich, daß die Euler-Winkel nicht notwendigerweise einzigartig sein müssen, d. h. mehr als eine Folge von Euler-Winkeln kann äquivalenten Materialorientierungen entsprechen. Darüber hinaus hängen die Euler-Winkel von der Anfangswahl des Koordinatensystems ab und bilden ein Verfahren zum Spezifizieren der Orientierung von Materialien, die anisotropische, physikalische Eigenschaften aufweisen. Ein zweites Verfahren zum Spezifizieren solcher Orientierungen besteht darin, daß sie relativ zu einer kristallographischen Orientierung spezifiziert werden. Jedes Verfahren kann angewendet werden, und die Äquivalenz zwischen den zwei Systemen ergibt sich für den Fachmann.
• Deshalb wurden Schallwellensubstrate mit einem Minimum von Schallausbreitungsverlusten bzw. -dämpfungen für eine teilweise metallisierte Bedingung in Abhängigkeit vom Drehwinkel und Verfahren zum Bestimmen solcher Substrate beschrieben, welche spezifische Probleme überwinden und bestimmte Vorteile im Vergleich zu bekannten Verfahren und Mechanismen aufweisen. Die Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik sind wesentlich. Das Ausmaß, die Komplexität und die Einfügungsverlustnachteile der bekannten Lösungen wurden vermindert oder vermieden. In ähnlicher Weise unterstützt die Nutzung horizontal polarisierter Schermoden verminderte Packungsanforderungen und liefert zunehmend robuste Einrichtungen, beispielsweise Schallwellenfilter.
• Die vorhergehende Beschreibung offenbart die allgemeine Natur der Erfindung, die von anderen mit Hilfe gegenwärtiger Kenntnisse für verschiedene Anwendungen, beispielsweise spezifische Ausführungsformen leicht modifiziert/oder angepaßt werden kann, ohne daß das ursprüngliche Konzept verlassen wird. Derartige Anpassungen oder Modifikationen sollen deshalb im Bereich der offenbarten Ausführungsform und im Bereich von Äquivalenten liegen. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, daß die hier getroffene Wortwahl lediglich zum Zweck der Beschreibung dient und keine Begrenzung darstellt. Der Bereich der Erfindung wird mittels der Ansprüche definiert.

Claims (8)

1. Oberflächen-Schallwelleneinrichtung mit reduzierter Schallwellenstreuung im Volumen, mit folgenden Merkmalen:

ein piezoelektrisches Substrat (120) mit einer ersten im wesentlichen ebenen Oberfläche, die zu Eulerwinkeln ausgerichtet ist, die so gewählt sind, daß eine Grenzbedingung vorgesehen wird, die an eine teilweise metallisierte Oberfläche angepaßt ist, um eine imaginäre Schallwellengeschwindigkeit einer Schallwellenausbreitung in dem Substrat (120) zu minimieren, und

ein Wandler (105) mit ineinandergreifenden Elektroden (107, 109), die auf dem Substrat (120) in einer Linie mit einer Richtung der Schallwellenausbreitung angeordnet sind.

2. Oberflächen-Schallwelleneinrichtung nach Anspruch 1, bei der wenigstens die erste oder die zweite Oberfläche eine im wesentlichen ebene polierte Oberfläche bildet; und der Schallwellenwandler (105) die Grenzbedingung angepaßt an eine teilweise metallisierte Oberfläche vorsieht.

3. Oberflächen-Schallwelleneinrichtung nach Anspruch 2, bei der das piezoelektrische Substrat (120) Lithiumniobat aufweist und so ausgerichtet ist, daß es eine Oberflächennormale aufweist, die aus einer der Gruppen von Winkelbereichen gewählt ist, die von 47,5º bis 63,5º und 42º bis 50º zu einer Y-Kristallachse gehen.

4. Oberflächen-Schallwelleneinrichtung nach Anspruch 3, bei der das piezoelektrische Substrat (120) so ausgerichtet ist, daß es eine Bezugsoberfläche aufweist, die aus der Gruppe von Winkeln gewählt ist, die von 50º bis 60º zu der Y-Kristallachse gehen.

5. Oberflächen-Schallwelleneinrichtung nach Anspruch 1, bei der das piezoelektrische Substrat (12) ein Material aufweist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Lithiumniobat, Lithiumtetraborat, Lithiumtantalat und Quarz umfaßt.

6. Oberflächen-Schallwelleneinrichtung nach Anspruch 1, bei der das piezoelektrische Substrat (120) Lithiumniobat aufweist, das zu Eulerwinkeln von (0, -34,5, 0) ausgerichtet ist.

7. Oberflächen-Schallwelleneinrichtung nach Anspruch 1, mit einem zweiten Schallwellenwandler (110), der auf der ersten, im wesentlichen ebenen Oberfläche angeordnet ist, wobei der zweite Schallwellenwandler (110) mit dem ersten Schallwellenwandler (105), der in einer Linie mit einer Richtung der Schallwellenausbreitung angeordnet ist, gekoppelt ist, um ein Schallwellenfilter vorzusehen.

8. Oberflächen-Schallwelleneinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Eulerwinkel bestimmt werden durch Extrapolieren einer Schallwellengeschwindigkeit, die für eine Schallwellenausbreitung in einem teilweise metallisierten Bereich mit einem bekannten Metallisierungsverhältnis und für ein Substrat (120) mit einer bekannten Ausrichtung und einem bekannten akustischen Verlust für wenigstens eine Gruppe von Bedingungen gemessen wird, die eine Schaltkreisunterbrechungsbedingung und eine Kurzschlußbedingung umfassen, wobei Bestandteile der Gruppe Ausrichtungen umfassen, die Minima des akustischen Verlusts durch Streuung der Schallwellen in akustische Moden im Volumen zugeordnet sind, und durch Variieren eines Ausrichtwinkels eines Substrats (120) und Berechnen komplexer Schallwellengeschwindigkeiten, um die Eulerwinkel entsprechend einem lokalen Minimum in einer imaginären Komponente der komplexen Schallwellengeschwindigkeit zu bestimmen.