EP1153478A2 - Substratplättchen aus langasit oder langatat - Google Patents

Substratplättchen aus langasit oder langatat

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Publication number
EP1153478A2
EP1153478A2 EP00910543A EP00910543A EP1153478A2 EP 1153478 A2 EP1153478 A2 EP 1153478A2 EP 00910543 A EP00910543 A EP 00910543A EP 00910543 A EP00910543 A EP 00910543A EP 1153478 A2 EP1153478 A2 EP 1153478A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
crystal
surface wave
substrate
langasite
wave
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00910543A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrike RÖSLER
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1153478A2 publication Critical patent/EP1153478A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/02598—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of langatate substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/0259—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of langasite substrates

Definitions

  • the invention relates to a substrate plate for, in particular, also frequency-stable surface waves (SAW) components, the substrate plate consisting of a single crystal of langasite or langatate and the surface of the substrate plate provided for the component being such a crystal cut with which this SAW component, based on this surface, has a high electromechanical coupling factor and low propagation speed for surface waves, and in particular also guarantees frequency stability of the SAW component that is independent of temperature changes.
  • SAW frequency-stable surface waves
  • Langasite and langatate are also used as crystal material such as quartz, lithium niobate, lithium tantalate and the like. used for surface wave devices as substrate platelets.
  • surface wave components serve as (high-frequency) filters, delay lines, identification marks and sensors for various applications.
  • electrode structures of a predetermined type and design are applied to the at least one flat surface of the substrate plate.
  • transducer electrode structures when the electrical signal is impressed, acoustic waves can be generated in the flat surface of the crystal which, depending on the prevailing boundary conditions, have respective wave forms, in particular are Rayleigh waves, shear waves or the like.
  • Such a wave runs on the surface at a material-specific speed which is dependent on the crystal cut and which can also depend on the respective temperature of the crystal.
  • the frequency stability of such a surface wave component is also temperature-dependent.
  • the crystal material can have the property that the selected structure of the transducer system has a particular main wave propagation direction actually pivoted by a beam steering angle.
  • the object of the invention is to find such crystal cuts for substrate platelets for surface acoustic wave components, regardless of already known crystal cuts for langasite and langatate, which have the greatest possible coupling factor, low propagation speed of the (selected) surface wave and as close as possible to zero have outgoing beam steering angles. If possible, this should be the case for all of these three properties in the crystal cut sought / found.
  • surface wave components with these crystal sections should also be temperature-stable, preferably temperature-invariant, and have high frequency stability as resonance components. With a high coupling factor, a large filter bandwidth can be achieved.
  • the propagation speed of a bulk wave in this material with a crystal cut according to the invention is to be significantly greater than the low propagation speed for the respective surface wave provided in the crystal cut or of the surface wave component.
  • the surface of the substrate plate is assigned its own right-angled axis system, here designated xl, x2 and x3.
  • xl right-angled crystal coordinate system
  • Xi right-angled crystal coordinate system
  • x 2 this axis system
  • x of the crystal section is defined in a known manner by the respective specification of the Euler angles ⁇ , ⁇ and ⁇ and can be clearly quantified.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a piezoelectric surface wave component or its substrate plate.
  • Figure 2 shows the already rectangular coordinate system X, Y, Z of the crystal and the position of the Euler angles.
  • 10 denotes the langasite or langatate crystal plate of the surface wave component 1.
  • a surface wave structure 12 is shown on the selected surface 11, which (simplified) comprises a transducer structure 112 and a reflector structure 212.
  • the other axes are x and x 3 oriented. This axis system x, x, x 3 characterizes the crystal cut of the surface 11.
  • the axes X, Y and Z of the crystal are shown in a perspective view.
  • the axes xi to x 3 of the crystal section of the surface 11 of FIG. 1 are additionally entered in this crystal coordinate system.
  • This orientation of the crystal cut axes to the crystal axes X, Y, Z is clearly described by the Euler angles ⁇ , ⁇ and ⁇ .
  • the three win- core rotations ⁇ , ⁇ and ⁇ the orientation of the axis system xi, x 2 , x.
  • the plane of the axes X and Y is first rotated around the axis Z by the angle ⁇ . This results in
  • Crystal cuts ones with relating to those fields Euler angles and all equivalent thereto crystallographically such combina- have very low linear temperature coefficients of the addition also low propagation velocity v of about 2680 m / s of the acoustic wave 13 and to rela ⁇ tively high electroacoustic coupling factor of about 0.45 to 0.5%.
  • Low speed of the wave makes it possible to implement a surface wave component with a predetermined property even with a comparatively short substrate plate, and such a component has a higher achievable frequency bandwidth with a comparatively low insertion loss due to the higher coupling factor.
  • the beam steering angle is particularly small for a component with Euler angles of the crystal section falling within the mentioned angle ranges.
  • the angle ⁇ is to be maintained as far as possible within the manufacturing accuracy of the crystal cut.
  • the crystallographically equivalent combinations are crystallographic and therefore their properties are equivalent to a combination ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ). This applies again with the tolerance range specified above.
  • the statement that a crystal section is defined by a certain combination is to be interpreted in such a way that this crystal section corresponds to the specified combination or one of these crystallographically equivalent combinations as defined below.
  • the above-mentioned angle combination (10 °, 140 °, 166 °) is (lo, itio, to), where 1, m and t stand for ⁇ , ⁇ and ⁇ .
  • the Langatat monocrystalline material for Substratplätt ⁇ surfaces for surface acoustic wave elements has for the solution dersel ⁇ object above ben other combinations of Euler angles which are given below. Langatat crystal sections with high coupling factor and particularly low
  • Propagation speed and at least almost zero beam steering angle ( ⁇ o, ⁇ o ⁇ ⁇ o) are as follows:
  • the combination (0 °, 90 °, 0 °) (with the associated tolerance range) is characterized by a particularly low propagation speed for surface waves with little more than 2200 m / s and a coupling factor of 0.54% for Langatat.
  • This property can be used in particular to prevent the substrate wafer additionally occurring bulk waves influence on the property of the microwavenwel ⁇ len device, such as a resonator have.
  • the combinations mentioned above on two ter and third place are characterized particularly by the fact that the frequency-nearest bulk wave is far away from the frequency of a surface acoustic wave and thus precisely these sections particularly ge ⁇ are suitable for surface-wave filter with a particularly large usable bandwidth.
  • a particularly high coupling factor of even 0.7%, and this with a disappearing beam steering angle, has in particular a crystal cut with the combination (10 °, 140 °, 167.5 °) with a wave propagation speed of approx. 2540 m / s.
  • the beam steering angle is not to be neglected for Langgate, because it is more than 9 ° for the angle combination (40 °, 40 °, 0 °), for example.
  • the combination (30 °, 60 °, 0 °) is characterized by a negligible influence of the nearest volume wave. Their speed of propagation is more than 200 m / s different from that of a surface wave with the same coupling factor of about 0.52 °.
  • a combination on within the combination (10 °, 25 ° to 45 °, 26 °), especially with ⁇ 30 °, with a high coupling factor of 0.53% has a surface wave propagation speed of only approx. 2320 m / s.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Substratplättchen aus Langasit oder Langatat mit einem Kristallschnitt (x1, x2, x3) für Langasit in einem Bereich um die Euler-Winkelkombination (10 DEG , 140 DEG , 166 DEG ) oder den dazu äquivalenten Euler-Winkelkombinationen bzw. mit speziellen Winkelkombinationen des Langatats.

Description

Beschreibung
Substratplättchen aus Langasit oder Langatat
Die Erfindung bezieht sich auf ein Substratplättchen für insbesondere auch frequenzstabile Oberflächenwellen (OFW) - Bauelemente, wobei das Substratplättchen aus einem Einkristall aus Langasit oder Langatat besteht und die für das Bauelement vorgesehene Oberfläche des Substratplättchens ein solcher Kristallschnitt ist, mit dem dieses OFW-Bauelement, bezogen auf diese Oberfläche, einen hohen elektromechanischen Kopplungsfaktor und niedrige Ausbreitungsgeschwindigkeit für Oberflächenwellen hat, sowie insbesondere auch von Temperatur-Änderungen unabhängige Frequenzstabilität des OFW- Bauelements gewährleistet.
Auch Langasit und Langatat werden als Kristallmaterial wie Quarz, Lithiumniobat, Lithiumtantalat und dgl . für Oberflächenwellen-Bauelemente als Substratplättchen verwendet. Sol- ehe Oberflächenwellen-Bauelemente dienen als (Hochfrequenz-) Filter, Verzögerungsleitungen, Identifizierungsmarken und Sensoren für vielerlei Anwendungen. Auf der mindestens einen ebenen Fläche des Substratplättchens sind für ein solches Bauelement Elektrodenstrukturen jeweils vorgegebener Art und Ausführung aufgebracht. Mittels Wandler-Elektrodenstrukturen können bei eingeprägtem elektrischem Signal in der ebenen Fläche des Kristalls akustische Wellen erzeugt werden, die je nach vorliegenden Randbedingungen jeweilige Wellenform haben, insbesondere Rayleigh-Wellen, Scherwellen oder dgl. sind. Ei- ne solche Welle läuft an der Oberfläche mit einer materialspezifischen und vom Kristallschnitt abhängigen Geschwindigkeit, die auch von der jeweiligen Temperatur des Kristalls abhängig sein kann. Bilden diese Elektrodenstrukturen ein e- lektroakustisches Resonanzsystem, so ist auch die Frequenz- Stabilität eines solchen Oberflächenwellen-Bauelements temperaturabhängig. Für einen jeweiligen Kristallschnitt kann das Kristallmaterial die Eigenschaft haben, daß die an sich durch die gewählte Struktur des Wandlersystems bestimmte Haupt- Wellenausbreitungsrichtung tatsächlich um einen Beam- Steering-Winkel geschwenkt ist.
Aus Jpn. J.Appl. Phys. 37(1998)2909 und der DE 195 32 602 Cl, sind bereits für bestimmte Anwendungen als geeignet angesehene bzw. ausgewählte Kristallschnitte für OFW- Substratplättchen bekannt. Insbesondere die zweitgenannte Druckschrift gibt die Temperatureigenschaft einzelner Kris- tallschnitte des Langasits an. Es sind dies solche Kristallschnitte, die, nämlich für Temperatursensoren, besonders hohe Temperaturabhängigkeit der elektrischen Bauelement-Werte aufweisen. Spezielle Kristallschnitte für Filter und dgl. sind in der WO 97/25776 AI mit Euler-Winkeln λ = -15° bis +10°, μ = 120° bis 165° und θ = 20° bis 45° beschrieben. Zum Langatat sei auf IEEE Frequ. Control. Symp. (1998)742 verwiesen.
Aufgabe der Erfindung ist es, unabhängig von bereits bekannten, für jeweilige Anwendungen günstigen Kristallschnitten für Langasit und Langatat, solche Kristallschnitte für Substratplättchen für Oberflächenwellen-Bauelemente zu finden, die möglichst großen Kopplungsfaktor, kleine Ausbreitungsgeschwindigkeit der (ausgewählten) Oberflächenwelle und auch möglichst nahe gegen Null gehenden Beam Steering-Winkel ha- ben. Dies soll möglichst für alle diese drei Eigenschaften beim jeweiligen gesuchten/gefundenen Kristallschnitt der Fall sein. Insbesondere sollen Oberflächenwellen-Bauelemente mit diesen Kristallschnitten auch temperaturstabil, vorzugsweise temperaturinvariant sein und als Resonanzbauelemente hohe Frequenzstabilität haben. Bei hohem Kopplungsfaktor läßt sich große Filterbandbreite erreichen. Insbesondere soll bei einem erfindungsgemäßen Kristallschnitt die Ausbreitungsgeschwin- digkeit einer Volumenwelle in diesem Material mit erfindungsgemäßem Kristallschnitt um ein wesentliches Maß größer sein als die niedrige Fortpflanzungsgeschwindigkeit für die jeweilige vorgesehene Oberflächenwelle im Kristallschnitt bzw. des Oberflächenwellen-Bauelements . Diese Aufgabe wird mit Kristallschnitten mit Euler- Winkelkombinationen gemäß den Angaben der Patentansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Langasit und Langatat, in etwa mit der Zusammensetzung La3Ga5SiOi4 bzw. La3Ga5,5Tao,sOi4, bilden jeweils einen trigona- len Kristall bzw. haben eine Kristall-Elementarzelle mit tri- gonaler Symmetrie mit schiefwinkligem x, y, z-Koordinatensystem mit den Winkeln 120°, 90°, 90° dieser Achsen zueinander. Diesem Kristall-Koordinatensystem wird als Basis für die Erfassung und Angabe der einzelnen Materialgrößen und deren weitere Verwendung ein rechtwinkliges Koordinatensystem, hier mit X, Y und Z bezeichnet, zugeordnet. Dabei sind die Z-Achse als mit der z-Achse und die X-Achse als mit der x-Achse zusammenfallend bzw. jeweils zueinander parallel ausgerichtet definiert. Hierzu sei auch auf Standards on Piezoelectric Crys- tals (1949) und Nye, Physical Properties of Crystals, Oxford Science Publications, CLARENDON Press Oxford (1985), Appendix B, insbesondere Seiten 276 bis 281, hingewiesen.
Es steht zur Wahl, mit welcher Orientierung ein Substratplättchen mit einer bestimmten Oberfläche zur Lösung der oben genannten Aufgabe aus einem Langasit-Einkristall herausgeschnitten und welche Richtung auf dieser bestimmten Oberfläche für die Anregung einer Oberflächenwelle vorgesehen wird. Zur Kennzeichnung dieses Kristallschnittes und dieser Richtung wird der Oberfläche des Substratplättchens ein eigenes rechtwinkliges Achsensystem, hier mit xl, x2 und x3 bezeichnet, zugeordnet. Der eindeutige Bezug des rechtwinkligen Kristall-Koordinatensystems X, Y, Z und dieses Achsensystems Xi, x2, x des Kristallschnittes zueinander ist in bekannter Weise durch die jeweilige Angabe der Euler-Winkel λ, μ und θ definiert und quantitativ eindeutig festlegbar. Für ein Substratplättchen eines Oberflächenwellen-Bauelements bzw. für die mit den Strukturen versehene Oberfläche ist die xl-Richtung als von der Wandlerstruktur bestimmte Haupt- Wellenausbreitungsrichtung (bei Beam-Steering-Winkel = 0 de- finiert.
Zur weiteren Erläuterung seien auch die Figuren hinzugezogen.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines piezoelekt- rischen Oberflächenwellen-Bauelements bzw. seines Substratplättchens .
Figur 2 zeigt das bereits rechtwinklige Koordinatensystem X,Y,Z des Kristalls und die Lage der Euler-Winkel.
Mit 10 ist in Figur 1 das Langasit- bzw. Langatat- Kristallplättchen des Oberflächenwellen-Bauelements 1 bezeichnet. Auf der ausgewählten Oberfläche 11 ist eine Ober- flächenwellenstruktur 12 dargestellt, die (vereinfacht) eine Wandlerstruktur 112 und eine Reflektorstruktur 212 umfaßt.
Mittels der Wandlerstruktur 112 kann bei entsprechend an dieser anliegendem elektrischen Signal in der Oberfläche 11 eine akustische Welle 13 erzeugt werden, die (wiederum beim Beam- Steering-Winkel = 0) in der mit der Achse xl angegebenen Haupt-Wellenausbreitungsrichtung fortschreitet. Dazu orthogo¬ nal sind die weiteren Achsen x und x3 orientiert. Dieses Achsensystem x , x , x3 kennzeichnet den Kristallschnitt der Oberfläche 11.
In Figur 2 sind die Achsen X, Y und Z des Kristalls in perspektivischer Ansicht dargestellt. In dieses Kristallkoordinatensystem sind die Achsen xi bis x3 des Kristallschnittes der Fläche 11 der Figur 1 zusätzlich eingetragen. Diese Orientierung der Kristallschnittachsen zu den Kristallachsen X, Y, Z ist durch die Euler-Winkel λ, μ und θ eindeutig beschrieben. Aus dem Kristallkoordinatensystem X, Y, Z erhält man durch die drei definitionsgemäß aufeinanderfolgenden Win- keldrehungen λ, μ und θ die Orientierung des Achsensystems xi, x2, x . Dazu wird zunächst die Ebene der Achsen X und Y um die Achse Z herum um den Winkel λ gedreht. Dies ergibt als
Zwischenstadium das Achsensystem xi , x , x3 . Dann wird die Ebene mit der Z-Achse und der x2' -Achse um die Achse xi um den Winkel μ gedreht. Daraus ergibt sich die Achsenanordnung xi' = xi", x2' ' , x3' ' . Mit dem dritten Euler-Winkel θ wird nunmehr die Ebene mit den Achsen xi ' und x2' ' um die Achse x3' ' gedreht und dies ergibt das Achsensystem xi, x2, x3 des Kristallschnittes, d.h. der Oberfläche 11.
Kristallschnitte mit dem hohen Kopplungsfaktor und niedriger, wenig temperaturabhängiger Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächen-Welle 13 und damit mit hoher Fre- quenzstabilität eines Bauelements Langasit sind definiert durch Euler-Winkel im jeweiligen Bereich von λ = 10° bis 14°, μ = 130° bis 150° und θ = größer 160° bis 175°. Kristallschnitte mit in diese Bereiche fallenden Euler-Winkeln und allen dazu kristallographisch äquivalenten solchen Kombinati- onen haben sehr geringen linearen Temperaturkoeffizienten der zusätzlich auch noch niedrigen Ausbreitungsgeschwindigkeit v von etwa 2680 m/s der akustischen Welle 13 und des dazu rela¬ tiv hohen elektroakustischen Kopplungsfaktors von etwa 0,45 bis 0,5%. Niedrige Geschwindigkeit der Welle ermöglicht es, ein Oberflächenwellen-Bauelement mit vorgegebener Eigenschaft schon mit einem vergleichsweise kurzen Substratplättchen zu realisieren, und ein solches Bauelement hat durch den höheren Kopplungsfaktor eine höhere erzielbare Frequenzbandbreite bei vergleichsweise niedriger Einfügungsdämpfung.
Hinzu kommt noch, daß der Beam-Steering-Winkel besonders klein ist für ein Bauelement mit in die genannten Winkelbereiche fallenden Euler-Winkeln des Kristallschnittes. Eine hinsichtlich der Aufgabenstellung bzw. der mit der Erfindung erzielten Vorteile besonders günstige Wahl einer Kombination von Euler-Winkeln für Langasit ist die mit (λ,μ,θ) = (10°, 140°, 166°) mit einer Toleranzbreite von ±5° für die Winkel μ und θ. Der Winkel λ ist möglichst innerhalb der Herstellungsgenauigkeit des Kristallschnittes einzuhalten.
Kristallographisch und damit in ihren Eigenschaften für die Lösung der Aufgabe gleichwertig zu einer Kombination (λ, μ, θ) sind dazu die kristallographisch äquivalenten Kombinationen. Dies gilt wieder mit der oben angegebenen Toleranzbreite. Zur Berücksichtigung der kristallographischen Äquivalente von Kombinationen für Euler-Winkel ist vorliegend die Angabe, dass ein Kristallschnitt durch eine bestimmte Kombination definiert sei, so auszulegen, dass dieser Kristallschnitt der angegebenen Kombination oder einer dieser kristallographisch äquivalenten Kombination wie nachfolgend definiert entspreche.
Die oben genannte Winkel-Kombination (10° , 140°, 166° ) sei (lo, itio, to) , worin 1, m und t für λ, μ und θ stehen.
Kristallographische Äquivalente zu lo, πio, to sind:
(lo, mc t0 + 180°) = (10°, 140°, 346°)
(lo, m0 + 180°, 180° - t0) = (10°, 320°, 14°)
(lo, m0 + 180°, 360° - t0) = (10°, 320°, 194°)
(lo + 120°, m0, t0) = (130°, 140°, 166°) (10 + 120°, m0, t0 + 180°) = (130°, 140°, 346°)
(lo + 120°, m0 + 180°, 180° - t0) = (130°, 320°, 14°)
(lo + 120°, m0 + 180°, 360° - t0) = (130°, 320°, 194°)
und entsprechend weitere Kombinationen, wie nachfolgend ange- geben: (250°, 140°, 166°) (110°, 140°, 14°)
(250°, 140°, 346°) (110°, 140°, 194°)
(250°, 320°, 14°) (110°, 320°, 166°)
(250°, 320°, 194°) (110°, 320°, 346°)
(230°, 140°, 14°) (350°, 140°, 14°) (230°, 140°, 194°) (350°, 140°, 194°) (230°, 320°, 166°) (350°, 320°, 166°)
(230' 320°, 346°) (350°, 320°, 346°)
(50°, 220°, 14°) (70°, 220°, 166°
(50°, 220°, 194°) (70°, 220°, 346o
(50°, 40°, 166°) (70°, 40°, 14°)
(50°, 40°, 346°) (70°, 40°, 194°
(170°, 220°, 14°) (190°, 220°, 166°)
(170°, 220°, 194°) (190°, 220°, 346°)
(170°, 40°, 166°) (190°, 40°, 14°)
(170°, 40°, 346°) (190°, 40°, 194°)
(290°, 220°, 14°) (310°, 220°, 166°)
(290°, 220°, 194°) (310°, 220°, 346°)
(290°, 40°, 166°) (310°, 40°, 14°)
(290°, 40°, 346°) (310°, 40°, 194°)
Das Langatat als einkristallines Material für Substratplätt¬ chen für Oberflächenwellenelemente hat für die Lösung dersel¬ ben oben genannten Aufgabe andere Kombinationen von Euler- Winkeln, die nachfolgend angegeben sind. Kristallschnitte des Langatats mit hohem Kopplungsfaktor und besonders geringer
Ausbreitungsgeschwindigkeit sowie wenigstens nahezu beim Wert Null liegendem Beam-Steering-Winkel sind (λo, μo^ θo) wie folgt:
(0°, 80° bis 110°, 0°) mit Toleranzbereich ±5° für λ und θ, (0°, 20° bis 80°, 32,5° ±5°)
(0° bis 20°, 130° bis 150°, 155° bis 180°) (30°, 60°, 0°) mit jeweils ±5° Winkeltoleranz (10° ±5°, 35° ±10°, 26° ±5°) (20° ±5°, 30° bis 70°, 17° ±5°) und zu diesen Kombinationen die jeweils zugehörigen kristallographischen Äquivalente, die wie vorstehend angegeben defi- niert sind.
Speziell die Kombination (0°, 90°, 0°) (mit zugehörigem Toleranzbereich) zeichnet sich für Langatat durch eine besonders niedrige Ausbreitungsgeschwindigkeit für Oberflächenwellen mit wenig über 2200 m/s und einen Kopplungsfaktor von 0,54% aus. Diese Eigenschaft kann insbesondere benutzt werden zu verhindern, daß im Substratplättchen zusätzlich auftretende Volumenwellen Einfluß auf die Eigenschaft des Oberflächenwel¬ len-Bauelements, z.B. als Resonator, haben. Die oben an zwei- ter und dritter Stelle genannten Kombinationen zeichnen sich besonders dadurch aus, daß die frequenzmäßig nächstliegende Volumenwelle weit entfernt von der Frequenz einer Oberflächenwelle liegt und somit gerade diese Schnitte besonders ge¬ eignet sind für Oberflächenwellen-Filter mit besonders großer nutzbarer Bandbreite. Besonders hohen Kopplungsfaktor von sogar 0,7%, und dies bei verschwindendem Beam-Steering-Winkel, hat insbesondere ein Kristallschnitt mit der Kombination (10°, 140°, 167,5°) mit einer Wellenausbreitungsgeschwindigkeit von ca. 2540 m/s. Der Beam-Steering-Winkel ist für Lan- gatat nicht zu vernachlässigen, denn z.B. bei der Winkel- Kombination (40°, 40°, 0°) beträgt er mehr als 9°.
Vorteilhaft sind die nur einfach rotierten Schnitte mit dem Euler-Winkel λ = 0°, weil diese Schnitte leichter herzustel- len sind als andere, sogenannte doppelt rotierte Schnitte.
Jedoch haben einige der doppelt rotierten Schnitte besonders günstige Eigenschaften für Substratplättchen aus Langatat. Die Kombination (30°,60°,0°) zeichnet sich aus durch einen vernachlässigbar geringen Einfluß der nächstliegenden Volu- menwelle. Deren Ausbreitungsgeschwindigkeit ist mehr um als 200 m/s verschieden von derjenigen einer Oberflächenwelle bei gleich großem Kopplungsfaktor mit etwa 0,52°. Eine Kombinati- on innerhalb der Kombination (10° ,25° bis 45° ,26°), speziell mit μ = 30° hat bei einem hohen Kopplungsfaktor 0,53% eine Ausbreitungsgeschwindigkeit der Oberflächenwelle von nur ca. 2320 m/s. Auch bei dieser Kombination gewährleistet der große Abstand der Frequenz der nächsten Volumenwelle hohe nutzbare Bandbreite als Oberflächenwellen-Bauelement (etwa im Vergleich zu der Kombination (0° , 90° , 0° ) ) . Eine Kombination des Bereiches (20° ,30° bis 70°, 17°) speziell die Kombination (20° , 60° , 16° ) , hat eine ganz besonders niedrige Ausbrei- tungsgeschwindigkeit von nur 2300 m/s.

Claims

Patentansprüche
1. Substratplättchen (10) aus Langasit mit einem Kristallschnitt (λ, μ, θ) mit hohem Kopplungsfaktor und niedriger 0- berflächenwellen-Ausbreitungsgeschwindigkeit, zu verwenden für ein elektronisches Oberflächenwellen-Bauelement mit einer orientierten (xi, x2, x3) Substrat-Oberfläche (11) für die Oberflächenwellenstruktur (12) mit in der Richtung x vorgesehener Oberflächenwellen-Ausbreitung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Oberfläche (11) durch Euler-Winkel λ im Bereich von 10° bis 14°, μ im Bereich von 130° bis 150° und θ im Bereich von 160° bis 175° definiert ist.
2. Substratplättchen nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d a d u r c h , daß die Oberfläche (11) durch eine Kombination (λ,μ,θ) = (10° , 140° , 166° ) mit einer jeweiligen Toleranzbreite der Winkel μ und θ von ±5° definiert ist.
3. Substratplättchen (10) aus Langatat mit einem Kristallschnitt (λ, μ, θ) mit hohem Kopplungsfaktor und niedriger O- berflächenwellen-Ausbreitungsgeschwindigkeit, zu verwenden für ein elektronisches Oberflächenwellen-Bauelement mit einer orientierten (xi, x , x3) Substrat-Oberfläche (11) für die Oberflächenwellenstruktur (12) mit in der Richtung xi vorge¬ sehener Oberflächenwellen-Ausbreitung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Oberfläche (11) definiert ist durch eine Kombination (λo, μof θo) von Euler-Winkeln wie folgt: (0° ±5°, 80° bis 110°, 0° ±5°) (0°, 20° bis 80°, 32,5° ±5°) (0° bis 20°, 130° bis 150°, 155° bis 180°) (30° ±5°, 60° ±5°, 0° ±5°)
(10° ±5°, 25° bis 45°, 26° ±5°) (20° ±5°, 30° bis 70°, 17° +5°).
EP00910543A 1999-02-23 2000-02-18 Substratplättchen aus langasit oder langatat Withdrawn EP1153478A2 (de)

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DE19907761 1999-02-23
DE19907761 1999-02-23
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EP00910543A Withdrawn EP1153478A2 (de) 1999-02-23 2000-02-18 Substratplättchen aus langasit oder langatat

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US (1) US20020017828A1 (de)
EP (1) EP1153478A2 (de)
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