EP3381124A1 - Electroacoustic transducer having fewer second-order nonlinearities - Google Patents
Electroacoustic transducer having fewer second-order nonlinearitiesInfo
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- EP3381124A1 EP3381124A1 EP16790378.0A EP16790378A EP3381124A1 EP 3381124 A1 EP3381124 A1 EP 3381124A1 EP 16790378 A EP16790378 A EP 16790378A EP 3381124 A1 EP3381124 A1 EP 3381124A1
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Classifications
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Definitions
- Electroacoustic transducer with reduced second order nonlinearities Electroacoustic transducer with reduced second order nonlinearities
- the invention relates to electroacoustic transducers with verrin ⁇ Gerter interference by second order non-linear effects.
- Electroacoustic transducers can be used in RF filters. Arranged together with each other and interconnected Kgs ⁇ nen to form band-pass filters that are well suited due to their small size for portable communication devices, for example, in front-end circuits. Electroacoustic transducers generally comprise on a piezoelectric material, for example a monocrystalline sub ⁇ strat, arranged metal structures having a comb-shaped interdigitated electrode structures with bus bars and electrode fingers. By the piezoelectric effect of such structures between electrical and acoustic Wel ⁇ len convert, wherein half the acoustic wavelength is ⁇ / 2 determined Wesentli ⁇ chen by the distance between the centers of adjacent Elektrodenfin ⁇ ger different polarity. The elektroa- kustisch active region of such a transducer, the acoustic see lane, comprises the adjacent electric ⁇ denfinger opposite polarization.
- the electroacoustic transducer comprises a piezoelectric material, two on the piezoelectric material noted hereinan ⁇ arranged and aligned parallel busbars and arranged between the Strommasammeienen electrode fingers for exciting acoustic waves.
- the Elektrodenfin ⁇ ger are each connected to one of the two current busbars.
- the converter further comprises an insulation Rich, which is disposed between the electrode fingers and the respective ⁇ on, opposite current busbar and the electrode fingers galvanically separated from this opposite current ⁇ busbar. Further, the converter has a dielectric material for reducing the electric field strength in the isolation region.
- Figure 3 shows the basic arrangement of the Stromsammei ⁇ rails and the electrode fingers relative to the propagation direction ⁇ x of the acoustic waves.
- the electrode fingers are ver ⁇ connected to one side of one of the two bus bars. On the other hand, they are isolated from the overlying against ⁇ power bus, to avoid electrical ⁇ rule short circuit.
- Arranged side by side finger electrodes, and accordingly the two opposite ⁇ the bus bars are at different electrical potential ⁇ schem.
- Corresponding to the associated electric charges are accumulated on the electrode structures, electric fields between the oppositely gela ⁇ structures which abut. In the area between the electrodes structural ⁇ structures, the field strength is reciprocal to the distance d:
- FIG. 2 shows the corresponding section of the converter and illustrates the problem:
- finger stubs are connected to the current bus rails in addition to the conventional electrode fingers.
- the distance between a stub finger and the electrode finger of the opposite electrode is denoted by de. If the converter is in operation, there is an electric field between these metallizations whose strength in the y-direction is reciprocal to the distance:
- Non-linear faults may occur in that the tensor of permittivity has a non-zero component s yyy on ⁇ This causes the component E y of. electric field applied in a y-direction component of the dielektri ⁇ 's displacement D y:
- This component of the dielectric displacement is propor tional to the square of ⁇ component of the electric field, which is why a time variation of the electric field causes a temporal variation of the dielectric displacement of twice the frequency.
- the present transducer has the isolation region with the dielectric material between the electrode fingers, and in particular the ends of the electrode fingers of one Elect ⁇ rode, and the other, opposite Stromsam ⁇ Rails masters.
- the electric field strength is correspondingly reduced. Is therefore correspondingly reduces the component of the dielectric displacement in trans Versaler direction D y, whereby the resulting therefrom Stö ⁇ approximations of second order are also reduced.
- a typical ratio of stub finger length and width of the gap D g is about 4/5: 1/5.
- the piezoelectric material may be a piezoelectric substrate.
- An advantage of a transducer in which the area, which is defined in kon ⁇ tional transducers by the term "gap", filled up by the dielectric material, is the reduction of the transverse electric field strength in the substrate and the resulting non-linearity and reduction of exciting acoustic waves in the gap.
- the di ⁇ elektrikum on the substrate extracted field strength from the substrate.
- the total parasitic capacitance may be increased by all ⁇ dings. decisive factor is the change in the substrate.
- the transverse direction is orthogonal to thereby Ausbrei ⁇ power direction of the acoustic waves, the Longitudinalrich- processing, and parallel to the surface of the piezoelectric Mate rials.
- the electrode fingers show essentially in Trans ⁇ versalraum.
- the di-electric material ⁇ strat the dielectric displacement D in the sub reduced during operation of the transducer in the transverse direction ⁇ .
- the dielectric material comprises multiple layers.
- the layers can sen comprehensive different materials, have different lateral dimensions and / or un ⁇ ter Kunststofferie thicknesses.
- the dielectric material is structured as a stub ⁇ finger in the isolation region.
- the dielectric material is structured as a finger, which connects the electrode fingers with the overlying each against ⁇ power bus but electrically insulated from it.
- the dielectric Ma ⁇ TERIAL is structured in two continuous strip along the two bus bars and is on the piezo-electric material and ⁇ on the electrode fingers angeord- net.
- the dielectric material has fingers on ⁇ whose density, width and height are chosen such that the reflection of these dielectric fingers resembles or resembles the reflection of the remaining electrode fingers.
- the dielectric material has fingers on ⁇ which overlap in an overlapping region with electrode fingers of opposing bus bar and the dielectric material is arranged in the overlapping area on the Elek ⁇ trodenfingern.
- the dielectric material has fingers which like overlap in an overlapping region with Elektrodenfin ⁇ the opposite bus bar and the electrode finger is disposed in the overlap area on the di-electric material ⁇ .
- the dielectric material in the overlap region Zvi ⁇ rule the piezoelectric material and the Elektrodenfin ⁇ like, the piezoelectric coupling between the electric ⁇ denfinger and piezoelectric material is reduced, while the acoustic coupling by the presence of the material of the electrode fingers is ideally unchanged.
- the transducer has a material layer for temperature compensation.
- the material layer for Tempe ⁇ raturkompensation covers the exposed upper surfaces of the electrode fingers, the exposed upper surfaces of the piezo-electric material ⁇ and the exposed upper surfaces of the dielectric material.
- the acoustic impedance of the materi ⁇ situation for temperature compensation differs from the acoustic impedances of the electrode fingers and the dielectric material.
- the piezoelectric material comprises LiNbÜ3 (lithium niobate). It is possible that the LiNbÜ3 has the crystal cut red-128YX.
- the material of the electrode fingers may include Al (aluminum) as a main component.
- the dielectric material may comprise S1O2 (silicon dioxide).
- the piezoelectric material comprises LiTa 3 O 3 (lithium tantalate). It is possible that the LiTa3 has the crystal cut YX1 / 42 according to the IEEE definition for crystal cuts.
- the material of the electrode fingers may comprise as a main ingredient ⁇ Cu (copper).
- the dielectric material may comprise Ta2Üs (tantalum oxide) or GeÜ2 (germanium oxide) as the main constituent.
- the dielectric material with the piezoelectric material which also as
- Carrier substrate is used under the electrode structures matches.
- the electrode structures and the dielectric material are embedded or arranged in correspondingly shaped recesses on the upper side of the piezoelectric material.
- the height of the electrode fingers is 8% of the acoustic wavelength ⁇ .
- the width of the electrode fingers ⁇ is 60% of half the acoustic wavelength ⁇ / 2, which corresponds to a metallization ratio n of 60%.
- the dielectric material has fingers whose height is 14% of the acoustic wavelength ⁇ .
- the width of the fingers of the dielectric material is 60% of half the wavelength ⁇ tables acoustically ⁇ / 2.
- the propagation speed of the acoustic wave in the region of the dielectric material is advantageously also determined by the dimensioning of the height, the width and the acoustic impedance of the dielectric material to the reflection and to the velocity of the dielectric material Adjusted wave in middle excitation area in the middle between the current busbars.
- fingers can have a width or a height from the dielektri ⁇ rule material deviates from the corresponding width or height of the finger electrodes from ⁇ .
- the electrode fingers and the structure of the dielectric Ma ⁇ terials have not forced homogeneous, ie be constant over the longitudinal direction of propagation.
- Insulation area is structured so that the lower
- Waveguide and the waveguide formed by the structures of the dielectric material match.
- the height of the dielectric material is set so that the lower stopband edge of the waveguide formed by the electrode fingers and the gebil ⁇ culminating in the structures of the dielectric material waveguide match.
- Fig. 1 The principle of operation of the dielectric material in
- Fig. 3 The arrangement of a transducer on a piezoelectric material ⁇ rule and orientation of the finger electrode and the bus bars relative to the
- Fig. 4 An embodiment with dielectric material in
- Fig. 5 An embodiment with fingers of dielectric
- Fig. 6 a cross section through a transducer with a Tem ⁇ peraturkompensationslage
- FIG. 7 shows a cross section through the yz plane in an embodiment in which the dielectric material is structured flush with the corresponding electrode finger.
- FIG. 8 a cross section through the yz plane, in which the dielectric material and the material of the electrical denfinger overlap and the metal of the electrodes ⁇ finger is arranged in the overlapping area under the dielektri ⁇ rule material
- 9 shows a cross section through the yz plane of an embodiment in which the dielectric material and the electrode fingers overlap and the dielectric material is arranged between the metal of the electrode fingers and the piezoelectric material.
- Fig. 11 the real part and the imaginary part of Dispersionsre- lation of an electrode finger of aluminum
- Fig. 12 the real part and the imaginary part of Dispersionsre ⁇ lation of a waveguide whose finger structures consist of silicon dioxide.
- FIG. 2 shows a conventional converter in which a relatively strong electric field in the transverse direction E y is effective by a fairly small distance de.
- FIG. 3 shows the orientation of the electroacoustic transducer IDT, its bus bars BB and its electrode fingers EFI relative to the propagation direction of the acoustic waves x and the transverse direction y.
- the bus bars BB and the electrode fingers EFI are there arranged in ⁇ so on a piezoelectric material PM and aligned so that the highest possible elektroakust ischer coupling coefficient ⁇ is obtained. 2
- the section is selected ⁇ angle of the piezoelectric material, which be ⁇ is made of a single crystalline piezoelectric wafer in ERAL ⁇ NEN.
- Figure 4 shows an embodiment of the transducer IDT, wherein the dielectric material in the form of stub fingers SF Zvi ⁇ 's power bus BB is arranged to the ends of the electrode fingers and the EFI Chartge ⁇ translated.
- the isolation area need not be together ⁇ menierd.
- the dielectric material does not need to consist of a single aggregate. The dielectric material may be distributed to the entspre ⁇ required positions of the finger ends of the electrode fingers.
- the dielectric material may be from different layers stand? Z. B. to a good acoustic impedance matching receive. A combination with methods for optimizing other parameters can thus be obtained without additional expenditure in the production.
- Half the acoustic wavelength ⁇ / 2 is determined by the distance between two adjacent excitation centers. An excitation ⁇ center is located in the middle between two electrode fingers of different potential.
- Figure 5 shows an embodiment in which the so-called "gaps" are completely filled by finger-shaped Ab ⁇ sections F of the dielectric material DM.
- FIG. 6 shows a cross section through the xz plane, the coordinate z indicating the height.
- the exposed surfaces of the piezoelectric material PM, the exposed upper ⁇ surfaces of the electrode fingers EFI and the exposed upper ⁇ surfaces of the dielectric material DM are covered by the mate ⁇ rial a temperature compensation position TKL to the functioning of the electroacoustic transducer in front ⁇ given specifications in a to ensure wide temperature range.
- the material of the temperature compensation ⁇ position TKL and the piezoelectric material PM are coordinated so that temperature responses of the frequencies are reduced and compensated in the ideal case.
- the dielectric material may well contribute to form ei ⁇ NEN acoustic conductor together with the electrode fingers EFI, the acoustic impedances of the dielectric material and the electrode fingers are preferably very similar to, and ideally identical, but different from the akusti ⁇ rule impedance of the temperature compensating layer TKL.
- Figure 7 shows a cross section through the yz plane an off ⁇ guide die, wherein the dielectric material Zvi ⁇ rule the power bus BB and the opposing electrode fingers EFI adjoins flush against these electrode fingers EFI, so that - with appropriate dimensioning of the height, width and the acoustic impedance of dielektri ⁇ rule material - an ideal waveguide is obtained.
- Figure 8 shows a cross section through the yz-plane of an simplifies prepared embodiment, in which the dielekt ⁇ generic material and the opposing electrode fingers EFI at least partially overlap, wherein the dielectric material DM on the upper surface of the piezoelectric material PM, and in the overlap area on the Top of the electric finger EFI is arranged.
- Figure 9 shows a cross section through the yz plane of a ⁇ fold producible embodiment, the dielectric material DM and the electrode fingers EFI are arranged in an overlapping region überei ⁇ Nander wherein similar to the embodiment of FIG. 8
- Figure 9 exporting ⁇ approximate shape while the dielectric material DM in the overlapping ⁇ pungs Scheme arranged at ⁇ under the material of the electrode finger EFI. This reduces the electroacoustic coupling in the overlapping area.
- the acoustic Wellenleiterei ⁇ characteristics can thereby be further improved.
- Figure 10 shows an embodiment in which the dielektri ⁇ specific material is arranged over a large area in the bus bars BB aligned in parallel strips on top of the piezo-electric material ⁇ .
- the dielectric Ma ⁇ TERIAL can thereby be distributed through the material of the electrode fingers in a variety of non-contiguous areas. However, it is also possible to apply a single strip dielectric material over a large area via the entspre ⁇ sponding portion of the electrode finger, whereby the manufacture is simplified.
- the improved representation lung half is the dielectric material in Fig. 10 in the transparent Be ⁇ area of the electrodes.
- FIG. 11 shows the real part (solid line) and the imaginary part (broken line) of the dispersion relation of a waveguide (eg, the acoustically active region) with aluminum electrode fingers weighted by the pitch p.
- the imaginary part is additionally normalized to the metallization ⁇ approximate ratio n.
- the stopband edge SBK at approximately 1.98 GHz is characterized by a small nascent real part and by a large nascent Ima ⁇ ginärteil.
- Figure 12 shows the corresponding curves for a waveguide (eg the isolation region) with finger structures
- Figures 11 and 12 thus show waveguide structures whose lower stopband edges are matched to enhance wave propagation with reduced nonlinearities throughout the transducer.
- the curves 11 and 12 thus clearly show that fingers structural ⁇ structures can be dimensioned in aluminum and made of silicon dioxide so that they are used together in an acoustic track.
- silicon dioxide can easily be used as the di- electric material to reduce the electric field strength ⁇ be used to reduce non-linear disturbances second Ord ⁇ voltage.
- the converter is not limited to the described or shown embodiments. Converter having other structural ⁇ structures for improving the fiber properties or for reducing electrical interference, illustrate embodiments of the invention as well.
- IB isolation area
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Abstract
Disclosed is a transducer having fewer second-order nonlinearities. In order to reduce nonlinearities, the transducer (IDT) comprises an insulation zone (IB) between the electrode fingers (EFI1) and the opposite busbar (BB), and a dielectric material (DM) for reducing the electric field strength (Ey) in the insulation zone.
Description
Beschreibung description
Elektroakustischer Wandler mit verringerten Nichtlinearitäten zweiter Ordnung Electroacoustic transducer with reduced second order nonlinearities
Die Erfindung betrifft elektroakustische Wandler mit verrin¬ gerter Störung durch nichtlineare Effekte zweiter Ordnung. The invention relates to electroacoustic transducers with verrin ¬ Gerter interference by second order non-linear effects.
Elektroakustische Wandler können in HF-Filtern Verwendung finden. Zusammen angeordnet und miteinander verschaltet kön¬ nen sie Bandpassfilter bilden, die aufgrund ihrer kleinen Baugröße für tragbare Kommunikationseinrichtungen, z.B. in Frontend-Schaltungen, gut geeignet sind. Elektroakustische Wandler umfassen im Allgemeinen auf einem piezoelektrischen Material, z.B. einem einkristallinen Sub¬ strat, angeordnete Metallstrukturen mit kammförmig ineinander greifenden Elektrodenstrukturen mit Stromsammeischienen und Elektrodenfingern. Durch den piezoelektrischen Effekt wandeln solche Strukturen zwischen elektrischen und akustischen Wel¬ len, wobei die halbe akustische Wellenlänge λ/2 im Wesentli¬ chen durch den Abstand der Mitten benachbarter Elektrodenfin¬ ger unterschiedlicher Polarität bestimmt ist. Der elektroa- kustisch aktive Bereich eines solchen Wandlers, die akusti- sehe Spur, umfasst dabei die nebeneinander liegenden Elektro¬ denfinger entgegengesetzter Polarisation. Electroacoustic transducers can be used in RF filters. Arranged together with each other and interconnected Kgs ¬ nen to form band-pass filters that are well suited due to their small size for portable communication devices, for example, in front-end circuits. Electroacoustic transducers generally comprise on a piezoelectric material, for example a monocrystalline sub ¬ strat, arranged metal structures having a comb-shaped interdigitated electrode structures with bus bars and electrode fingers. By the piezoelectric effect of such structures between electrical and acoustic Wel ¬ len convert, wherein half the acoustic wavelength is λ / 2 determined Wesentli ¬ chen by the distance between the centers of adjacent Elektrodenfin ¬ ger different polarity. The elektroa- kustisch active region of such a transducer, the acoustic see lane, comprises the adjacent electric ¬ denfinger opposite polarization.
Stummelfinger wurden bisher zur Reduzierung störender transversaler Effekte verwendet. Stummelfinger were previously used to reduce disturbing transverse effects.
Z.B. aus dem Beitrag „Generation Mechanisms of Second-Order non-Linearity in Surface Acoustic Wave Devices" (K.
Hashimoto, R. Kodaira, T. Omori; 2014 IEEE International Ult¬ rasonics Symposium Proceedings, S. 791) ist bekannt, dass eine nichtlineare Störung zweiter Ordnung bei der zweiten harmonischen Frequenz durch Erzeugen einer dielektrischen Verschiebung D in Transversalrichtung auftreten kann. For example, from the article "Generation Mechanisms of Second-Order Non-Linearity in Surface Acoustic Wave Devices" (K. Hashimoto, R. Kodaira, T. Omori; 2014 IEEE International Ult ¬ rasonics Symposium Proceedings, pp 791) it is known that a non-linear second order at the second harmonic frequency interference by generating a dielectric displacement D may occur in the transverse direction.
Z.B. aus dem Beitrag „Effective Suppression Method for 2nd nonlinear Signals of SAW-Devices" (R. Nakagawa, H. Kyoya, H. Shimizu, T. Kihara; 2014 IEEE International Ultrasonics Sym- posium Proceedings; S. 782) ist bekannt, dass solche Störun¬ gen durch Auftrennen der akustischen Spur verringert werden können . For example, from the article "Effective Suppression Method for Second Non-linear Signals of SAW Devices" (R. Nakagawa, H. Kyoya, H. Shimizu, T. Kihara, 2014 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, p. that such Störun ¬ gen can be reduced by separating the acoustic track.
Problematisch bei dieser Verbesserung der elektrischen Eigen- schaffen ist die durch das Auftrennen erzwungene Verschlech¬ terung der akustischen Eigenschaften. Create problematic in this improvement of the electrical properties is forced through the separating Verschlech ¬ esterification of the acoustic properties.
Es besteht deshalb der Wunsch nach Wandlern, die sowohl gute elektrische Eigenschaften, insbesondere verringerte Nichtli- nearitäten zweiter Ordnung, als auch gute akustische Eigen¬ schaften aufweisen. There is therefore the desire for transducers that both good electrical characteristics, in particular reduced nonlinearities nearitäten second order, and have good acoustic resonant ¬ properties.
Dazu wird der Wandler gemäß Anspruch 1 angegeben. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen an. For this purpose, the converter is specified according to claim 1. Dependent claims indicate advantageous embodiments.
Der elektroakustische Wandler umfasst ein piezoelektrisches Material, zwei auf dem piezoelektrischen Material nebeneinan¬ der angeordnete und parallel ausgerichtete Stromsammelschie- nen und zwischen den Stromsammeischienen angeordnete Elektro- denfinger zur Anregung akustischer Wellen. Die Elektrodenfin¬ ger sind jeweils mit einer der beiden Stromsammeischienen verschaltet. Der Wandler umfasst ferner einen Isolationsbe-
reich, der zwischen den Elektrodenfingern und der jeweils an¬ deren, gegenüberliegenden Stromsammeischiene angeordnet ist und die Elektrodenfinger von dieser gegenüberliegenden Strom¬ sammeischiene galvanisch trennt. Ferner hat der Wandler ein dielektrisches Material zur Reduzierung der elektrischen Feldstärke im Isolationsbereich. The electroacoustic transducer comprises a piezoelectric material, two on the piezoelectric material nebeneinan ¬ arranged and aligned parallel busbars and arranged between the Strommasammeienen electrode fingers for exciting acoustic waves. The Elektrodenfin ¬ ger are each connected to one of the two current busbars. The converter further comprises an insulation Rich, which is disposed between the electrode fingers and the respective ¬ on, opposite current busbar and the electrode fingers galvanically separated from this opposite current ¬ busbar. Further, the converter has a dielectric material for reducing the electric field strength in the isolation region.
Figur 3 zeigt die prinzipielle Anordnung der Stromsammei¬ schienen und der Elektrodenfinger relativ zur Ausbreitungs¬ richtung x der akustischen Wellen. Die Elektrodenfinger sind mit einer Seite mit einer der beiden Stromsammeischienen ver¬ bunden. Auf der jeweils anderen Seite sind sie von der gegen¬ überliegenden Stromsammeischiene isoliert, um einen elektri¬ schen Kurzschluss zu vermeiden. Nebeneinander angeordnete Elektrodenfinger und entsprechend die beiden gegenüberliegen¬ den Stromsammeischienen liegen auf unterschiedlichem elektri¬ schem Potenzial. Entsprechend den zugehörigen elektrischen Ladungen, die auf den Elektrodenstrukturen angehäuft sind, liegen elektrische Felder zwischen den entgegengesetzt gela¬ denen Strukturen an. Im Bereich zwischen den Elektrodenstruk¬ turen ist die Feldstärke reziprok zum Abstand d: Figure 3 shows the basic arrangement of the Stromsammei ¬ rails and the electrode fingers relative to the propagation direction ¬ x of the acoustic waves. The electrode fingers are ver ¬ connected to one side of one of the two bus bars. On the other hand, they are isolated from the overlying against ¬ power bus, to avoid electrical ¬ rule short circuit. Arranged side by side finger electrodes, and accordingly the two opposite ¬ the bus bars are at different electrical potential ¬ schem. Corresponding to the associated electric charges are accumulated on the electrode structures, electric fields between the oppositely gela ¬ structures which abut. In the area between the electrodes structural ¬ structures, the field strength is reciprocal to the distance d:
\Ε\κ (1) \ Ε \ κ (1)
Figur 2 zeigt den entsprechenden Abschnitt des Wandlers und verdeutlicht die Problematik: In üblichen Wandlern sind neben den konventionellen Elektrodenfingern auch Fingerstummel mit den Stromsammeischienen verbunden. Der Abstand zwischen einem Stummelfinger und dem Elektrodenfinger der gegenüberliegenden Elektrode wird mit de bezeichnet. Ist der Wandler im Betrieb, so liegt zwischen diesen Metallisierungen ein elektrisches Feld an, dessen Stärke in y-Richtung reziprok zum Abstand ist : FIG. 2 shows the corresponding section of the converter and illustrates the problem: In conventional transducers, finger stubs are connected to the current bus rails in addition to the conventional electrode fingers. The distance between a stub finger and the electrode finger of the opposite electrode is denoted by de. If the converter is in operation, there is an electric field between these metallizations whose strength in the y-direction is reciprocal to the distance:
(2)
Der Bereich zwischen den Enden der Stummelfinger und den En¬ den der gegenüberliegenden Elektrodenfinger wird mit „Gap" bezeichnet . Nichtlineare Störungen entstehen dadurch, dass der Tensor der Permitivität eine von Null verschiedene Komponente syyy auf¬ weist. Dadurch bewirkt die Komponente Ey des elektrischen Felds eine in y-Richtung anliegende Komponente der dielektri¬ schen Verschiebung Dy:
(2) The area between the ends of the stub finger and the En ¬ the opposing electrode fingers is denoted by "Gap". Non-linear faults may occur in that the tensor of permittivity has a non-zero component s yyy on ¬ This causes the component E y of. electric field applied in a y-direction component of the dielektri ¬'s displacement D y:
Diese Komponente der dielektrischen Verschiebung ist propor¬ tional zum Quadrat der Komponente des elektrischen Felds, weshalb eine zeitliche Variation des elektrischen Felds eine zeitliche Variation der dielektrischen Verschiebung mit der doppelten Frequenz bewirkt. This component of the dielectric displacement is propor tional to the square of ¬ component of the electric field, which is why a time variation of the electric field causes a temporal variation of the dielectric displacement of twice the frequency.
Verglichen mit den bekannten Wandlerstrukturen der Figur 2 hat der vorliegende Wandler den Isolationsbereich mit dem dielektrischen Material zwischen den Elektrodenfingern, ins- besondere den Enden der Elektrodenfingern der einen Elekt¬ rode, und der jeweils anderen, gegenüberliegenden Stromsam¬ meischiene. In y-Richtung gesehen an der Stelle der sonst üb¬ lichen Stummelfinger ist der räumliche Abstand zwischen den Enden der einen Elektrodenfinger und der Ladung tragenden Me- tallisierung der gegenüberliegenden Stromsammeischiene dadurch vergrößert. Bei gleicher Differenz der Ladungsdichten und bei vergrößertem Abstand ist die elektrische Feldstärke entsprechend verringert. Entsprechend verringert ist deshalb auch die Komponente der dielektrischen Verschiebung in trans- versaler Richtung Dy, wodurch die dadurch verursachten Stö¬ rungen der zweiten Ordnung ebenfalls verringert sind.
Ein typisches Verhältnis von Stummelfingerlänge und Breite des Gaps Dg liegt bei etwa 4/5 : 1/5. Durch die entsprechende Verfünffachung des Abstands der entgegengesetzt geladenen Elektrodenstrukturen ist somit eine Reduktion der verursach- ten Störungen der zweiten Ordnung um den Faktor 52 = 25 mög¬ lich. Compared with the known structures of the transducer 2, the present transducer has the isolation region with the dielectric material between the electrode fingers, and in particular the ends of the electrode fingers of one Elect ¬ rode, and the other, opposite Stromsam ¬ Rails masters. In the y direction seen at the site of otherwise üb ¬ union stub fingers of the spatial distance between the ends of the one electrode finger and the charge-bearing metal is metallization of the opposed bus bar thereby increased. With the same difference in the charge densities and with increased distance, the electric field strength is correspondingly reduced. Is therefore correspondingly reduces the component of the dielectric displacement in trans Versaler direction D y, whereby the resulting therefrom Stö ¬ approximations of second order are also reduced. A typical ratio of stub finger length and width of the gap D g is about 4/5: 1/5. By the corresponding five-fold increase of the distance of the oppositely charged electrode structures a reduction of verursach- th disorders of the second order by a factor of 2 5 = 25 is thus mög ¬ Lich.
Das Ersetzen der Stummelfinger durch den Isolationsbereich mit einem dielektrischen Material hat den Nachteil, dass die Prozessierungs-Schritte zur Herstellung des Wandlers aufwän¬ diger sind. Verglichen mit der Triviallösung, der Weglassen der Stummelfinger, sind die akustischen Eigenschaften des Wandlers verbessert. Das piezoelektrische Material kann ein piezoelektrisches Substrat sein. Replacing the stub finger through the isolation region with a dielectric material has the disadvantage that the Prozessierungs-steps for manufacturing the transformer are aufwän ¬ ended. Compared with the trivial solution, the omission of the stub finger, the acoustic properties of the transducer are improved. The piezoelectric material may be a piezoelectric substrate.
Ein Vorteil eines Wandlers, bei dem der Bereich, der in kon¬ ventionellen Wandlern durch die Bezeichnung „Gap" definiert ist, durch das dielektrische Material aufgefüllt, ist besteht in der Reduktion der transversalen elektrischen Feldstärke im Substrat und der damit einhergehenden Nichtlinearität und Verringerung der Anregung akustischer Wellen im Gap. Das Di¬ elektrikum auf dem Substrat extrahiert Feldstärke aus dem Substrat. Die parasitäre Gesamtkapazität kann dadurch aller¬ dings vergrößert sein. Entscheidend ist die Veränderung im Substrat . An advantage of a transducer, in which the area, which is defined in kon ¬ tional transducers by the term "gap", filled up by the dielectric material, is the reduction of the transverse electric field strength in the substrate and the resulting non-linearity and reduction of exciting acoustic waves in the gap. the di ¬ elektrikum on the substrate extracted field strength from the substrate. the total parasitic capacitance may be increased by all ¬ dings. decisive factor is the change in the substrate.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass das dielektrische Mate- rial die elektrische Feldstärke E im piezoelektrischen It is possible and advantageous that the dielectric material is the electric field strength E in the piezoelectric
Material, z. B. in einem einkristallinen Substrat, während des Betriebs des Wandlers in der Transversalrichtung Material, eg. In a monocrystalline substrate during operation of the transducer in the transverse direction
verringert .
Die Transversalrichtung steht dabei orthogonal zur Ausbrei¬ tungsrichtung der akustischen Wellen, der Longitudinalrich- tung, und parallel zur Oberfläche des piezoelektrischen Mate- rials. Die Elektrodenfinger zeigen im Wesentlichen in Trans¬ versalrichtung . reduced. The transverse direction is orthogonal to thereby Ausbrei ¬ power direction of the acoustic waves, the Longitudinalrich- processing, and parallel to the surface of the piezoelectric Mate rials. The electrode fingers show essentially in Trans ¬ versalrichtung.
Es ist deshalb auch möglich und vorteilhaft, dass das di¬ elektrische Material die dielektrische Verschiebung D im Sub- strat während des Betriebs des Wandlers in der Transversal¬ richtung verringert. It is therefore also possible and advantageous in that the di-electric material ¬ strat the dielectric displacement D in the sub reduced during operation of the transducer in the transverse direction ¬.
Es ist möglich, dass das dielektrische Material mehrere Lagen umfasst. Die Lagen können unterschiedliche Materialien umfas- sen, unterschiedliche laterale Abmessungen haben und/oder un¬ terschiedliche Dicken aufweisen. It is possible that the dielectric material comprises multiple layers. The layers can sen comprehensive different materials, have different lateral dimensions and / or un ¬ terschiedliche thicknesses.
Es ist möglich, dass das dielektrische Material als Stummel¬ finger im Isolationsbereich strukturiert ist. It is possible that the dielectric material is structured as a stub ¬ finger in the isolation region.
Es ist alternativ möglich, dass das dielektrische Material als Finger, der die Elektrodenfinger mit der jeweils gegen¬ überliegenden Stromsammeischiene verbindet aber galvanisch von dieser isoliert, strukturiert ist. Alternatively, it is possible that the dielectric material is structured as a finger, which connects the electrode fingers with the overlying each against ¬ power bus but electrically insulated from it.
Alternativ ist es ebenso möglich, dass das dielektrische Ma¬ terial in zwei durchgehenden Streifen entlang der beiden Stromsammeischienen strukturiert ist und auf dem piezo¬ elektrischen Material und auf den Elektrodenfingern angeord- net ist. Alternatively, it is also possible that the dielectric Ma ¬ TERIAL is structured in two continuous strip along the two bus bars and is on the piezo-electric material and ¬ on the electrode fingers angeord- net.
Es ist möglich, dass das dielektrische Material Finger auf¬ weist, deren Dichte, Breite und Höhe so gewählt sind, dass
die Reflexion dieser dielektrischen Finger der Reflexion der übrigen Elektrodenfinger ähnelt oder gleicht. Je besser die akustische Impedanz des dielektrischen Materials an die akus¬ tische Impedanz der übrigen Elektrodenfinger angepasst ist, desto besser, da ungestörter, können sich die akustischen Wellen ausbreiten. It is possible that the dielectric material has fingers on ¬ whose density, width and height are chosen such that the reflection of these dielectric fingers resembles or resembles the reflection of the remaining electrode fingers. The better the acoustic impedance of the dielectric material is adapted to the acoustically ¬ tables impedance of the remaining electrode fingers, the better, as undisturbed, the acoustic waves can propagate.
Es ist möglich, dass das dielektrische Material Finger auf¬ weist, die in einem Überlappungsbereich mit Elektrodenfingern der gegenüberliegenden Stromsammeischiene überlappen und das dielektrische Material im Überlappungsbereich auf den Elek¬ trodenfingern angeordnet ist. It is possible that the dielectric material has fingers on ¬ which overlap in an overlapping region with electrode fingers of opposing bus bar and the dielectric material is arranged in the overlapping area on the Elek ¬ trodenfingern.
Ebenso ist es möglich, dass das dielektrische Material Finger aufweist, die in einem Überlappungsbereich mit Elektrodenfin¬ gern der gegenüberliegenden Stromsammeischiene überlappen und die Elektrodenfinger im Überlappungsbereich auf dem di¬ elektrischen Material angeordnet ist. Ist das dielektrische Material im Überlappungsbereich zwi¬ schen dem piezoelektrischen Material und dem Elektrodenfin¬ gern, so ist die piezoelektrische Kopplung zwischen Elektro¬ denfinger und piezoelektrischem Material verringert, während die akustische Kopplung durch das Vorhandensein des Materials der Elektrodenfinger idealerweise unverändert ist. Dadurch kann die Ausbreitung der akustischen Wellen verbessert werden da die Anregung der akustischen Wellen an den Fingerenden re¬ duziert ist und dadurch ein Anregungsprofil, das dem Ausbrei¬ tungsprofil der akustischen Wellen besser entspricht, erhal- ten werden kann.
Aber auch eine Überlappung, bei der das dielektrische Mate¬ rial auf den Elektrodenfingern angeordnet ist, ist vorteil¬ haft, da eine solche Überlappung herstellungstechnisch einfa¬ cher zu realisieren ist als bündige Abschlüsse der entspre- chenden Materialien an der Grenzfläche. It is also possible that the dielectric material has fingers which like overlap in an overlapping region with Elektrodenfin ¬ the opposite bus bar and the electrode finger is disposed in the overlap area on the di-electric material ¬. Is the dielectric material in the overlap region Zvi ¬ rule the piezoelectric material and the Elektrodenfin ¬ like, the piezoelectric coupling between the electric ¬ denfinger and piezoelectric material is reduced, while the acoustic coupling by the presence of the material of the electrode fingers is ideally unchanged. This allows the propagation of the acoustic waves can be improved since the excitation of the acoustic waves at the finger ends is re ¬ produces and characterized an excitation profile which corresponds better to the Ausbrei ¬ tung profile of the acoustic waves, preservation can be ten. However, an overlap, wherein the dielectric mate rial ¬ is disposed on the electrode fingers, is advantageous ¬ way, since such an overlap is manufacturing technology to realize simp ¬ cher as flush accounts of the corresponding materials at the interface.
Es ist ferner möglich, dass der Wandler eine Materiallage zur Temperaturkompensation aufweist. Die Materiallage zur Tempe¬ raturkompensation bedeckt die freiliegenden Oberseiten der Elektrodenfinger, die freiliegenden Oberseiten des piezo¬ elektrischen Materials und die freiliegenden Oberseiten des dielektrischen Materials. Die akustische Impedanz der Materi¬ allage zur Temperaturkompensation unterscheidet sich dabei von den akustischen Impedanzen der Elektrodenfinger und des dielektrischen Materials. It is also possible that the transducer has a material layer for temperature compensation. The material layer for Tempe ¬ raturkompensation covers the exposed upper surfaces of the electrode fingers, the exposed upper surfaces of the piezo-electric material ¬ and the exposed upper surfaces of the dielectric material. The acoustic impedance of the materi ¬ situation for temperature compensation differs from the acoustic impedances of the electrode fingers and the dielectric material.
Es ist möglich, dass das piezoelektrische Material LiNbÜ3 (Lithiumniobat ) umfasst. Es ist möglich, dass das LiNbÜ3 den Kristallschnitt rot-128YX hat . It is possible that the piezoelectric material comprises LiNbÜ3 (lithium niobate). It is possible that the LiNbÜ3 has the crystal cut red-128YX.
Das Material der Elektrodenfinger kann AI (Aluminium) als Hauptbestandteil umfassen. Das dielektrische Material kann S1O2 (Siliziumdioxid) umfassen. The material of the electrode fingers may include Al (aluminum) as a main component. The dielectric material may comprise S1O2 (silicon dioxide).
Es ist möglich, dass das piezoelektrische Material LiTaÜ3 (Lithiumtantalat ) umfasst. Es ist möglich, dass das LiTaÜ3 den Kristallschnitt YX1/42 gemäß der IEEE-Definition für Kristallschnitte hat.
Das Material der Elektrodenfinger kann Cu (Kupfer) als Haupt¬ bestandteil umfassen. Das dielektrische Material kann Ta2Üs (Tantaloxid) oder GeÜ2 (Germaniumoxid) als Hauptbestandteil umfassen . It is possible that the piezoelectric material comprises LiTa 3 O 3 (lithium tantalate). It is possible that the LiTa3 has the crystal cut YX1 / 42 according to the IEEE definition for crystal cuts. The material of the electrode fingers may comprise as a main ingredient ¬ Cu (copper). The dielectric material may comprise Ta2Üs (tantalum oxide) or GeÜ2 (germanium oxide) as the main constituent.
Andere piezoelektrische Materialien wie Quarz sind ebenfalls möglich . Other piezoelectric materials such as quartz are also possible.
Alternativ ist es möglich, dass das dielektrische Material mit dem piezoelektrischen Material, das auch als Alternatively, it is possible that the dielectric material with the piezoelectric material, which also as
Trägersubstrat unter den Elektrodenstrukturen verwendet wird, übereinstimmt . Carrier substrate is used under the electrode structures matches.
Letzteres ist möglich und zu realisieren, indem die Elektro- denstrukturen und das dielektrische Material in entsprechend geformte Ausnehmungen an der Oberseite des piezoelektrischen Materials eingebettet oder angeordnet sind. The latter is possible and realizable in that the electrode structures and the dielectric material are embedded or arranged in correspondingly shaped recesses on the upper side of the piezoelectric material.
In einer durch eine gute akustische Impedanzanpassung verbes- serten Ausführungsform beträgt die Höhe der Elektrodenfinger 8 % der akustischen Wellenlänge λ. Die Breite der Elektroden¬ finger beträgt 60 % der halben akustischen Wellenlänge λ/2, was einem Metallisierungsverhältnis n von 60 % entspricht. Das dielektrische Material weist Finger auf, deren Höhe 14 % der akustischen Wellenlänge λ beträgt. Die Breite der Finger aus dem dielektrischen Material beträgt 60 % der halben akus¬ tischen Wellenlänge λ/2. In an embodiment improved by a good acoustic impedance matching, the height of the electrode fingers is 8% of the acoustic wavelength λ. The width of the electrode fingers ¬ is 60% of half the acoustic wavelength λ / 2, which corresponds to a metallization ratio n of 60%. The dielectric material has fingers whose height is 14% of the acoustic wavelength λ. The width of the fingers of the dielectric material is 60% of half the wavelength λ tables acoustically ¬ / 2.
Neben der Reflexion ist vorteilhafterweise auch die Ausbrei- tungsgeschwindigkeit der akustischen Welle im Bereich des dielektrischen Materials durch die Dimensionierung der Höhe, der Breite und der akustischen Impedanz des dielektrischen Materials an die Reflexion und an die Geschwindigkeit der
Welle im mittleren Anregungsbereich in der Mitte zwischen den Stromsammeischienen angepasst. In addition to the reflection, the propagation speed of the acoustic wave in the region of the dielectric material is advantageously also determined by the dimensioning of the height, the width and the acoustic impedance of the dielectric material to the reflection and to the velocity of the dielectric material Adjusted wave in middle excitation area in the middle between the current busbars.
Um die Anpassung bezüglich der Reflexion und der akustischen Geschwindigkeit zu erfüllen, können Finger aus dem dielektri¬ schen Material eine Breite oder eine Höhe haben, die von der entsprechenden Breite bzw. Höhe der Fingerelektroden ab¬ weicht . Die Elektrodenfinger und die Struktur des dielektrischen Ma¬ terials müssen nicht gezwungenermaßen homogen, d.h. konstant über die longitudinale Ausbreitungsrichtung sein. Entlang der Ausbreitungsrichtung der akustischen Wellen können die Fin¬ gerbreiten und die Fingerabstände wie z.B. bei RSPUDT-Filtern (RSPUDT = Resonant SPUDT [Single Phase Unidirectional Trans- ducer] ) variieren. To meet the adjustment with respect to the reflection and the acoustic velocity, fingers can have a width or a height from the dielektri ¬ rule material deviates from the corresponding width or height of the finger electrodes from ¬. The electrode fingers and the structure of the dielectric Ma ¬ terials have not forced homogeneous, ie be constant over the longitudinal direction of propagation. Along the propagation direction of the acoustic waves, the fin ¬ gerbreiten and the finger pitches may vary (RSPUDT = Resonant SPUDT [Single Phase Unidirectional trans- ducer]), such as at RSPUDT filters.
Es ist möglich, dass das dielektrische Material im It is possible that the dielectric material in the
Isolationsbereich so strukturiert ist, dass die unteren Insulation area is structured so that the lower
Stoppbandkanten des durch die Elektrodenfinger gebildetenStop band edges of the formed by the electrode fingers
Wellenleiters und des durch die Strukturen des dielektrischen Materials gebildeten Wellenleiters übereinstimmen. Waveguide and the waveguide formed by the structures of the dielectric material match.
Dazu ist z. B. möglich, dass die Höhe des dielektrischen Ma- terials so eingestellt ist, dass die unteren Stoppbandkanten des durch die Elektrodenfinger gebildeten Wellenleiters und des durch die Strukturen des dielektrischen Materials gebil¬ deten Wellenleiters übereinstimmen. Nachfolgend werden Funktionsprinzipien des Wandlers und bei¬ spielhafte Ausführungsformen anhand von schematischen Figuren gezeigt .
Es zeigen: This is z. As possible, that the height of the dielectric material is set so that the lower stopband edge of the waveguide formed by the electrode fingers and the gebil ¬ culminating in the structures of the dielectric material waveguide match. Hereinafter, operating principles of the converter and shown at ¬ game embodiments with reference to schematic figures. Show it:
Fig. 1: Das Funktionsprinzip des dielektrischen Materials im Fig. 1: The principle of operation of the dielectric material in
Isolationsbereich, Quarantine,
Fig. 2: Die Problematik konventioneller Wandler, 2: The problem of conventional transducers,
Fig. 3: Die Anordnung eines Wandlers auf einem piezoelektri¬ schen Material und die Ausrichtung der Elektroden- finger und der Stromsammeischienen relativ zu derFig. 3: The arrangement of a transducer on a piezoelectric material ¬ rule and orientation of the finger electrode and the bus bars relative to the
Ausbreitungsrichtung x der akustischen Wellen, Propagation direction x of the acoustic waves,
Fig. 4: Eine Ausführungsform mit dielektrischem Material in Fig. 4: An embodiment with dielectric material in
Form von Stummelfingern, Form of stubby fingers,
Fig. 5: Eine Ausführungsform mit Fingern aus dielektrischem Fig. 5: An embodiment with fingers of dielectric
Material, die sich bündig an die Elektrodenfinger anschließen, Fig. 6: Einen Querschnitt durch einen Wandler mit einer Tem¬ peraturkompensationslage, Material that join flush with the electrode fingers, Fig. 6: a cross section through a transducer with a Tem ¬ peraturkompensationslage,
Fig. 7: Einen Querschnitt durch die yz-Ebene in einer Aus¬ führungsform, bei der das dielektrische Material bündig neben dem entsprechenden Elektrodenfinger strukturiert ist, 7 shows a cross section through the yz plane in an embodiment in which the dielectric material is structured flush with the corresponding electrode finger.
Fig. 8: Einen Querschnitt durch die yz-Ebene, bei dem das dielektrische Material und das Material der Elektro- denfinger überlappen und das Metall der Elektroden¬ finger im Überlappungsbereich unter dem dielektri¬ schen Material angeordnet ist,
Fig. 9: Einen Querschnitt durch die yz-Ebene einer Ausfüh rungsform, bei der das dielektrische Material und die Elektrodenfinger überlappen und das dielektri sehe Material zwischen dem Metall der Elektrodenfin- ger und dem piezoelektrischen Material angeordnet ist , FIG. 8: a cross section through the yz plane, in which the dielectric material and the material of the electrical denfinger overlap and the metal of the electrodes ¬ finger is arranged in the overlapping area under the dielektri ¬ rule material, 9 shows a cross section through the yz plane of an embodiment in which the dielectric material and the electrode fingers overlap and the dielectric material is arranged between the metal of the electrode fingers and the piezoelectric material.
Fig. 10: Eine Ausführungsform, bei der das dielektrische Ma- terial in zwei Streifen entlang der longitudinalen10: An embodiment in which the dielectric material is divided into two strips along the longitudinal
Ausbreitungsrichtung strukturiert ist, The direction of propagation is structured,
Fig. 11: Den Realteil und den Imaginärteil der Dispersionsre- lation eines Elektrodenfingers aus Aluminium, Fig. 12: Den Realteil und den Imaginärteil der Dispersionsre¬ lation eines Wellenleiters, dessen Fingerstrukturen aus Siliziumdioxid bestehen. Fig. 11: the real part and the imaginary part of Dispersionsre- lation of an electrode finger of aluminum, Fig. 12: the real part and the imaginary part of Dispersionsre ¬ lation of a waveguide whose finger structures consist of silicon dioxide.
Figur 1 zeigt die Wirkungsweise des dielektrischen Materials DM im Isolationsbereich IB eines elektroakustischen Wandlers IDT vor dem Hintergrund eines in Figur 2 gezeigten konventio¬ nellen Wandlers: Der Abstand eines Elektrodenfingers EFI1 zu mit der gegenüberliegenden Stromsammeischiene verschalteten leitenden Material - und damit die Breite diB des Isolations- bereichs - ist durch das Vorsehen des dielektrischen Materi¬ als DM vergrößert, z.B. verfünffacht, ohne die akustischen Eigenschaften im Wesentlichen zu stören. Dadurch verringert sich die Feldstärke Ey, entsprechend dem Zahlenbeispiel auf ein Fünftel, wenn diB = 5 de ist. Durch die quadratische Ab- hängigkeit der dielektrischen Verschiebung vom elektrischen Feld ergibt sich eine Reduktion der Störung bei doppelten Frequenzen durch die von Null verschiedene Tensorkomponente
£ yyy ; entsprechend bezeichnen die Zahlen in den Klammern der dargestellten Gleichung das Vielfache der Grundfrequenz. Figure 1 shows the effect of the dielectric material DM in the isolation region IB of an electroacoustic transducer IDT against the background of a conven ¬ tional converter shown in Figure 2: the distance of an electrode finger EFI1 to the opposite bus bar interconnected conductive material - and thus the width diB the insulation - Range - is increased by the provision of the dielectric Materi ¬ as DM, for example, quintupled, without disturbing the acoustic properties substantially. This reduces the field strength E y , corresponding to the numerical example to one-fifth, when diB = 5 de. The quadratic dependence of the dielectric displacement on the electric field results in a reduction of the interference at twice the frequencies due to the non-zero tensor component £ yy y ; accordingly, the numbers in the parentheses of the illustrated equation are multiples of the fundamental frequency.
Entsprechend zeigt Figur 2 einen konventionellen Wandler, bei dem durch einen recht kleinen Abstand de ein relativ starkes elektrisches Feld in Transversalrichtung Ey wirksam ist. Correspondingly, FIG. 2 shows a conventional converter in which a relatively strong electric field in the transverse direction E y is effective by a fairly small distance de.
Figur 3 zeigt die Ausrichtung des elektroakustischen Wandlers IDT, seiner Stromsammeischienen BB (englisch: Bus Bar) und seiner Elektrodenfinger EFI relativ zur Ausbreitungsrichtung der akustischen Wellen x und der Transversalrichtung y. Die Stromsammeischienen BB und die Elektrodenfinger EFI sind da¬ bei so auf einem piezoelektrischen Material PM angeordnet und ausgerichtet, dass ein möglichst hoher elektroakust ischer Kopplungskoeffizient κ2 erhalten wird. Dazu ist der Schnitt¬ winkel des piezoelektrischen Materials, welches im Allgemei¬ nen aus einem einkristallinen piezoelektrischen Wafer be¬ steht, ausgewählt. Figur 4 zeigt eine Ausführungsform des Wandlers IDT, bei dem das dielektrische Material in Form von Stummelfingern SF zwi¬ schen den Enden der Elektrodenfinger EFI und der entgegenge¬ setzten Stromsammeischiene BB angeordnet ist. Es gilt zu beachten, dass der Isolationsbereich nicht zusam¬ menhängend zu sein braucht. Entsprechend braucht auch das dielektrische Material nicht aus einer einzigen Ansammlung zu bestehen. Das dielektrische Material kann auf die entspre¬ chenden Stellen der Fingerenden der Elektrodenfinger verteilt sein. FIG. 3 shows the orientation of the electroacoustic transducer IDT, its bus bars BB and its electrode fingers EFI relative to the propagation direction of the acoustic waves x and the transverse direction y. The bus bars BB and the electrode fingers EFI are there arranged in ¬ so on a piezoelectric material PM and aligned so that the highest possible elektroakust ischer coupling coefficient κ is obtained. 2 For this purpose, the section is selected ¬ angle of the piezoelectric material, which be ¬ is made of a single crystalline piezoelectric wafer in ERAL ¬ NEN. Figure 4 shows an embodiment of the transducer IDT, wherein the dielectric material in the form of stub fingers SF Zvi ¬'s power bus BB is arranged to the ends of the electrode fingers and the EFI entgegenge ¬ translated. It should be noted that the isolation area need not be together ¬ menhängend. Similarly, the dielectric material does not need to consist of a single aggregate. The dielectric material may be distributed to the entspre ¬ required positions of the finger ends of the electrode fingers.
Das dielektrische Material kann aus verschiedenen Lagen be¬ stehen, z. B. um eine gute akustische Impedanzanpassung zu
erhalten. Eine Kombination mit Verfahren zur Optimierung an¬ derer Parameter kann somit ohne zusätzlichen Mehraufwand bei der Herstellung erhalten werden. Die halbe akustische Wellenlänge λ/2 ist durch den Abstand zweier benachbarter Anregungszentren bestimmt. Ein Anregungs¬ zentrum liegt in der Mitte zwischen zwei Elektrodenfingern unterschiedlichen Potenzials. Figur 5 zeigt eine Ausführungsform, bei dem die sogenannten „Gaps" vollständig durch fingerförmig strukturierte Ab¬ schnitte F des dielektrischen Materials DM aufgefüllt sind. The dielectric material may be from different layers stand? Z. B. to a good acoustic impedance matching receive. A combination with methods for optimizing other parameters can thus be obtained without additional expenditure in the production. Half the acoustic wavelength λ / 2 is determined by the distance between two adjacent excitation centers. An excitation ¬ center is located in the middle between two electrode fingers of different potential. Figure 5 shows an embodiment in which the so-called "gaps" are completely filled by finger-shaped Ab ¬ sections F of the dielectric material DM.
Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch die xz-Ebene, wobei die Koordinate z die Höhe angibt. Die freiliegenden Oberflächen des piezoelektrischen Materials PM, die freiliegenden Ober¬ flächen der Elektrodenfinger EFI und die freiliegenden Ober¬ flächen des dielektrischen Materials DM sind durch das Mate¬ rial einer Temperaturkompensationslage TKL bedeckt, um ein Funktionieren des elektroakustischen Wandlers innerhalb vor¬ gegebener Spezifikationen in einem breiten Temperaturbereich zu gewährleisten. Das Material der Temperaturkompensations¬ lage TKL und das piezoelektrische Material PM sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass Temperaturgänge der Frequenzen verringert und im Idealfall kompensiert werden. FIG. 6 shows a cross section through the xz plane, the coordinate z indicating the height. The exposed surfaces of the piezoelectric material PM, the exposed upper ¬ surfaces of the electrode fingers EFI and the exposed upper ¬ surfaces of the dielectric material DM are covered by the mate ¬ rial a temperature compensation position TKL to the functioning of the electroacoustic transducer in front ¬ given specifications in a to ensure wide temperature range. The material of the temperature compensation ¬ position TKL and the piezoelectric material PM are coordinated so that temperature responses of the frequencies are reduced and compensated in the ideal case.
Damit das dielektrische Material gut dazu beitragen kann, ei¬ nen akustischen Leiter zusammen mit den Elektrodenfingern EFI zu bilden, sind die akustischen Impedanzen des dielektrischen Materials und der Elektrodenfinger vorzugsweise sehr ähnlich und idealerweise identisch aber verschieden von der akusti¬ schen Impedanz der Temperaturkompensationslage TKL.
Figur 7 zeigt einen Querschnitt durch die yz-Ebene einer Aus¬ führungsform, bei der sich das dielektrische Material zwi¬ schen der Stromsammeischiene BB und dem gegenüberliegenden Elektrodenfinger EFI bündig an diesen Elektrodenfinger EFI anschließt, so dass - bei entsprechender Dimensionierung der Höhe, der Breite und der akustischen Impedanz des dielektri¬ schen Materials - ein idealer Wellenleiter erhalten wird. Thus, the dielectric material may well contribute to form ei ¬ NEN acoustic conductor together with the electrode fingers EFI, the acoustic impedances of the dielectric material and the electrode fingers are preferably very similar to, and ideally identical, but different from the akusti ¬ rule impedance of the temperature compensating layer TKL. Figure 7 shows a cross section through the yz plane an off ¬ guide die, wherein the dielectric material Zvi ¬ rule the power bus BB and the opposing electrode fingers EFI adjoins flush against these electrode fingers EFI, so that - with appropriate dimensioning of the height, width and the acoustic impedance of dielektri ¬ rule material - an ideal waveguide is obtained.
Figur 8 zeigt einen Querschnitt durch die yz-Ebene einer ver- einfacht herstellbaren Ausführungsform, bei dem das dielekt¬ rische Material und der gegenüberliegende Elektrodenfinger EFI zumindest teilweise überlappen, wobei das dielektrische Material DM auf der Oberseite des piezoelektrischen Materials PM und im Überlappungsbereich auf der Oberseite des Elektro- denfingers EFI angeordnet ist. Figure 8 shows a cross section through the yz-plane of an simplifies prepared embodiment, in which the dielekt ¬ generic material and the opposing electrode fingers EFI at least partially overlap, wherein the dielectric material DM on the upper surface of the piezoelectric material PM, and in the overlap area on the Top of the electric finger EFI is arranged.
Figur 9 zeigt einen Querschnitt durch die yz-Ebene einer ein¬ facher herstellbaren Ausführungsform, bei der ähnlich zur Ausführungsform der Figur 8 das dielektrische Material DM und der Elektrodenfinger EFI in einem Überlappungsbereich überei¬ nander angeordnet sind. In der in Figur 9 gezeigten Ausfüh¬ rungsform ist dabei das dielektrische Material DM im Überlap¬ pungsbereich unter dem Material des Elektrodenfingers EFI an¬ geordnet. Dadurch ist die elektroakustische Kopplung im Über- lappungsbereich verringert. Die akustischen Wellenleiterei¬ genschaften können dadurch nochmals verbessert sein. Figure 9 shows a cross section through the yz plane of a ¬ fold producible embodiment, the dielectric material DM and the electrode fingers EFI are arranged in an overlapping region überei ¬ Nander wherein similar to the embodiment of FIG. 8 In the embodiment shown in Figure 9 exporting ¬ approximate shape while the dielectric material DM in the overlapping ¬ pungsbereich arranged at ¬ under the material of the electrode finger EFI. This reduces the electroacoustic coupling in the overlapping area. The acoustic Wellenleiterei ¬ characteristics can thereby be further improved.
Figur 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der das dielektri¬ sche Material großflächig in zu den Stromsammeischienen BB parallel ausgerichteten Streifen auf der Oberseite des piezo¬ elektrischen Materials angeordnet ist. Das dielektrische Ma¬ terial kann dabei durch das Material der Elektrodenfinger auf verschiedene nicht zusammenhängende Bereiche verteilt sein.
Es ist allerdings auch möglich, dass dielektrische Material eines einzelnen Streifens großflächig auch über den entspre¬ chenden Abschnitt des Elektrodenfingers aufzubringen, wodurch die Herstellung vereinfacht wird. Der Verbesserten Darstel- lung halber ist das dielektrische Material in Fig. 10 im Be¬ reich der Elektroden transparent. Figure 10 shows an embodiment in which the dielektri ¬ specific material is arranged over a large area in the bus bars BB aligned in parallel strips on top of the piezo-electric material ¬. The dielectric Ma ¬ TERIAL can thereby be distributed through the material of the electrode fingers in a variety of non-contiguous areas. However, it is also possible to apply a single strip dielectric material over a large area via the entspre ¬ sponding portion of the electrode finger, whereby the manufacture is simplified. The improved representation lung half is the dielectric material in Fig. 10 in the transparent Be ¬ area of the electrodes.
Figur 11 zeigt den Realteil (durchgezogene Linie) und den Imaginärteil (gestrichelte Linie) der Dispersionsrelation ei- nes Wellenleiters (z. B. des akustisch aktiven Bereichs) mit Elektrodenfingern aus Aluminium, gewichtet mit dem Pitch p. Der Imaginärteil ist dabei zusätzlich auf das Metallisie¬ rungsverhältnis n normiert. Die Stoppbandkante SBK bei etwa 1,98 GHz ist durch einen klein werdenden Realteil und durch einen groß werdenden Ima¬ ginärteil gekennzeichnet. 11 shows the real part (solid line) and the imaginary part (broken line) of the dispersion relation of a waveguide (eg, the acoustically active region) with aluminum electrode fingers weighted by the pitch p. The imaginary part is additionally normalized to the metallization ¬ approximate ratio n. The stopband edge SBK at approximately 1.98 GHz is characterized by a small nascent real part and by a large nascent Ima ¬ ginärteil.
Figur 12 zeigt die entsprechenden Kurven für einen Wellenlei- ter (z. B. des Isolationsbereichs) mit Fingerstrukturen ausFigure 12 shows the corresponding curves for a waveguide (eg the isolation region) with finger structures
Siliziumdioxid, wobei die untere Stoppbandkante SBK ebenfalls bei etwa 1,98 GHz zu liegen kommt. Silicon dioxide, wherein the lower stop band edge SBK also comes to lie about 1.98 GHz.
Die Figuren 11 und 12 zeigen somit Wellenleiterstrukturen, deren untere Stoppbandkanten aufeinander abgestimmt sind, um die Wellenausbreitung bei verringerten Nichtlinearitäten im gesamten Wandler zu verbessern. Figures 11 and 12 thus show waveguide structures whose lower stopband edges are matched to enhance wave propagation with reduced nonlinearities throughout the transducer.
Die Kurven 11 und 12 zeigen somit deutlich, dass Fingerstruk¬ turen aus Aluminium und aus Siliziumdioxid so dimensioniert werden können, dass sie gemeinsam in einer akustischen Spur verwendbar sind. So kann Siliziumdioxid leicht als das di-
elektrische Material zur Verringerung der elektrischen Feld¬ stärke zur Verringerung nichtlinearer Störungen zweiter Ord¬ nung verwendet werden. The curves 11 and 12 thus clearly show that fingers structural ¬ structures can be dimensioned in aluminum and made of silicon dioxide so that they are used together in an acoustic track. Thus, silicon dioxide can easily be used as the di- electric material to reduce the electric field strength ¬ be used to reduce non-linear disturbances second Ord ¬ voltage.
Der Wandler ist nicht auf die beschriebenen oder gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Wandler, die weitere Struk¬ turen zur Verbesserung der Wellenleitereigenschaften oder zur Verringerung von elektrischen Störungen aufweisen, stellen ebenso erfindungsgemäße Ausführungsformen dar.
The converter is not limited to the described or shown embodiments. Converter having other structural ¬ structures for improving the fiber properties or for reducing electrical interference, illustrate embodiments of the invention as well.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
BB: Stromsammeischiene BB: Electricity bus
diB : Breite des Isolationsbereichs IB diB: width of the isolation area IB
de : Breite des Gaps de: width of the gap
DM: dielektrisches Material DM: dielectric material
Dy : Komponente der dielektrischen VerschiebungD y : component of the dielectric displacement
EFI1, EFI2, EFI: Elektrodenfinger EFI1, EFI2, EFI: electrode fingers
Ey : Komponente des elektrischen Felds E y : component of the electric field
F: Finger Q: fingers
f : Frequenz f: frequency
IB: Isolationsbereich IB: isolation area
IDT : Wandler IDT: converter
p: Pitch p: pitch
PM: piezoelektrisches Material PM: piezoelectric material
q: Wellenzahl q: wavenumber
S: Streifen S: stripes
SBK: Stoppbandkante SBK: Stopband edge
SF: Stummelfinger SF: stub finger
TKL: Temperaturkompensationslage TKL: temperature compensation position
x : Ausbreitungsrichtung der akustischen Wel¬ len x: propagation direction of the acoustic Wel ¬ len
y : Trans ersalrichtung y: Trans
z : Höhe z: height
εYYY · Tensorkomponente der Permitivitat εYYY · Tensor component of permittivity
n : Metallisierungsverhältnis n: metallization ratio
λ: akustische Wellenlänge
λ: acoustic wavelength
Claims
1. Elektroakustischer Wandler (IDT) mit verringerten 1. Electroacoustic transducer (IDT) with reduced
Nichtlinearitäten zweiter Ordnung, umfassend Second order nonlinearities, comprising
- ein piezoelektrisches Material (PM) , a piezoelectric material (PM),
- zwei auf dem piezoelektrischen Material (PM) nebeneinander angeordnete und parallel ausgerichtete Stromsammeischienen (BB) , two bus bars (BB) arranged side by side on the piezoelectric material (PM) and aligned in parallel,
- zwischen den Stromsammeischienen (BB) angeordnete - Between the busbars (BB) arranged
Elektrodenfinger (EF) zur Anregung akustischer Wellen, die jeweils mit einer der beiden Stromsammeischienen (BB) verschaltet sind, Electrode fingers (EF) for excitation of acoustic waves, each connected to one of the two current busbars (BB),
- einen Isolationsbereich (IB), der zwischen den - an isolation area (IB) between the
Elektrodenfingern (EF) und der jeweils anderen, Electrode fingers (EF) and the other,
gegenüberliegenden Stromsammeischiene (BB) angeordnet ist und die Elektrodenfinger (EF) von dieser Stromsammeischiene (BB) galvanisch trennt, opposite current busbar (BB) is arranged and the electrode fingers (EF) of this Stromomsammeischiene (BB) electrically isolated,
- ein dielektrisches Material (DM) zur Reduzierung der elektrischen Feldstärke im Isolationsbereich (IB). - A dielectric material (DM) for reducing the electric field strength in the isolation area (IB).
2. Wandler nach dem vorherigen Anspruch, wobei das 2. Converter according to the preceding claim, wherein the
dielektrische Material (DM) die elektrische Feldstärke im piezoelektrischen Material (PM) während des Betriebs des Wandlers (IDT) in der Transversalrichtung verringert. Dielectric material (DM) reduces the electric field strength in the piezoelectric material (PM) during the operation of the transducer (IDT) in the transverse direction.
3. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dielektrische Material (DM) die dielektrische Verschiebung im piezoelektrischen Material (PM) während des Betriebs des Wandlers in der Transversalrichtung verringert. A transducer according to any preceding claim, wherein the dielectric material (DM) reduces the dielectric displacement in the piezoelectric material (PM) during operation of the transducer in the transverse direction.
4. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dielektrische Material (DM) mehrere Lagen umfasst.
4. A transducer according to one of the preceding claims, wherein the dielectric material (DM) comprises a plurality of layers.
5. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dielektrische Material (DM) als Stummelfinger (SM) im 5. Transducer according to one of the preceding claims, wherein the dielectric material (DM) as a stub finger (SM) in
Isolationsbereich (IB) strukturiert ist. Isolation area (IB) is structured.
6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das dielektrische Material (DM) als Finger (F) , die die 6. A transducer according to any one of claims 1 to 4, wherein the dielectric material (DM) as a finger (F), the
Elektrodenfinger (EF) mit der jeweiligen gegenüberliegenden Stromsammeischiene (BB) verbinden und galvanisch isolieren, strukturiert ist. Electrode finger (EF) with the respective opposite Strommasammeischiene (BB) connect and galvanically isolate, is structured.
7. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das dielektrische Material (DM) in zwei durchgehenden Streifen (S) entlang der beiden Stromsammeischienen (BB) strukturiert ist und auf dem piezoelektrischen Material (PM) und auf den Elektrodenfingern (EF) angeordnet ist. A transducer according to any one of claims 1 to 4, wherein the dielectric material (DM) is patterned in two continuous strips (S) along the two current bus bars (BB) and disposed on the piezoelectric material (PM) and on the electrode fingers (EF) is.
8. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dielektrische Material (DM) Finger (F) aufweist, deren 8. Transducer according to one of the preceding claims, wherein the dielectric material (DM) fingers (F), whose
Dichte, Breite und Höhe so gewählt sind, dass die Reflektion dieser dielektrischen Finger (F) der Reflexion der Density, width and height are chosen so that the reflection of these dielectric fingers (F) of the reflection of the
Elektrodenfinger (EF) gleicht. Electrode finger (EF) is similar.
9. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dielektrische Material (DM) Finger (F) aufweist, deren 9. A transducer according to one of the preceding claims, wherein the dielectric material (DM) finger (F), whose
Dichte, Breite und Höhe so gewählt sind, dass die akustische Geschwindigkeit im Isolationsbereich (IB) der akustischen Geschwindigkeit im Bereich der Elektrodenfinger (EF) gleicht. Density, width and height are selected so that the acoustic velocity in the isolation region (IB) is equal to the acoustic velocity in the region of the electrode fingers (EF).
10. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dielektrische Material (DM) Finger (F) aufweist, die in einem Überlappungsbereich mit Elektrodenfingern (EF) der A transducer according to any one of the preceding claims, wherein the dielectric material (DM) comprises fingers (F) arranged in an overlapping region with electrode fingers (EF) of the
gegenüberliegenden Stromsammeischiene (BB) überlappen und das
dielektrische Material (DM) im Überlappungsbereich auf den Elektrodenfingern (EF) angeordnet ist. overlap current busbar (BB) and the opposite dielectric material (DM) is arranged in the overlapping area on the electrode fingers (EF).
11. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das dielektrische Material (DM) Finger (F) aufweist, die in einem Überlappungsbereich mit Elektrodenfingern (EF) der A transducer according to any one of claims 1 to 9, wherein the dielectric material (DM) comprises fingers (F) arranged in an overlapping region with electrode fingers (EF) of the
gegenüberliegenden Stromsammeischiene (BB) überlappen und die Elektrodenfinger (EF) im Überlappungsbereich auf dem overlapping current busbars (BB) overlap and the electrode fingers (EF) in the overlap area on the
dielektrischen Material (DM) angeordnet sind. dielectric material (DM) are arranged.
12. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Materiallage (TKL) zur Temperaturkompensation, die die Elektrodenfinger (EF) , das piezoelektrische Material (PM) und das dielektrische Material (DM) bedeckt und deren akustische Impedanz sich von den akustischen Impedanzen der Elektrodenfinger (EF) und des dielektrischen Materials (DM) unterscheidet . A transducer according to any one of the preceding claims, further comprising a temperature compensating material layer (TKL) covering the electrode fingers (EF), the piezoelectric material (PM) and the dielectric material (DM) and having an acoustic impedance different from the acoustic impedances of the Electrode finger (EF) and the dielectric material (DM) differs.
13. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei 13. Transducer according to one of the preceding claims, wherein
- das piezoelektrische Material (PM) Li bOß umfasst, the piezoelectric material (PM) comprises Li b0ß,
- das Material der Elektrodenfinger (EF) als Hauptbestandteil AI umfasst und - Includes the material of the electrode fingers (EF) as the main component AI and
- das dielektrische Material (DM) als Hauptbestandteil S1O2 umfasst . - The dielectric material (DM) comprises as the main component S1O2.
14. Wandler nach dem vorherigen Anspruch, wobei das 14. A transducer according to the preceding claim, wherein the
piezoelektrische Material (PM) Li bOß den Kristallschnitt rot XY 128 hat. Piezoelectric material (PM) Li bOß has the crystal cut red XY 128.
15. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das piezoelektrische Material (PM) Li bOß umfasst, A transducer according to any one of the preceding claims, wherein the piezoelectric material (PM) comprises Li b0ß,
das Material der Elektrodenfinger (EF) Cu umfasst,
das dielektrische Material (DM) ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus: Ta2Üs, GeC>2, einem piezoelektrischen Material . comprises the material of the electrode fingers (EF) Cu, the dielectric material (DM) comprises a material selected from: Ta2Üs, GeC> 2, a piezoelectric material.
16. Wandler nach dem vorherigen Anspruch, wobei das 16. A transducer according to the preceding claim, wherein the
piezoelektrische Material (PM) LiTaC>3 den Kristallschnitt YX1/42 hat. piezoelectric material (PM) LiTaC> 3 has the crystal section YX1 / 42.
17. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die Höhe der Elektrodenfinger (EF) 8% der akustischen17. A transducer according to one of the preceding claims, wherein - the height of the electrode fingers (EF) 8% of the acoustic
Wellenlänge λ und die Breite der Elektrodenfinger (EF) 60% der halben akustischen Wellenlänge λ/2 beträgt, Wavelength λ and the width of the electrode fingers (EF) is 60% of half the acoustic wavelength λ / 2,
- das dielektrische Material (DM) Finger (F) aufweist, deren Höhe 14% der akustischen Wellenlänge λ beträgt und deren Breite 60% der halben akustischen Wellenlänge λ/2 beträgt. - The dielectric material (DM) finger (F) whose height is 14% of the acoustic wavelength λ and whose width is 60% of half the acoustic wavelength λ / 2.
18. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dielektrische Material (DM) im Isolationsbereich (IB) so strukturiert ist, dass die unteren Stoppbandkanten des durch die Elektrodenfinger (EF) gebildeten Wellenleiters und des durch die Strukturen des dielektrischen Materials (DM) gebildeten Wellenleiters übereinstimmen.
A transducer according to any one of the preceding claims, wherein the dielectric material (DM) in the isolation region (IB) is structured such that the lower stop band edges of the waveguide formed by the electrode fingers (EF) and that formed by the structures of the dielectric material (DM) Waveguide match.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130051588A1 (en) * | 2010-01-25 | 2013-02-28 | Epcos Ag | Electroacoustic Transducer having Reduced Losses due to Transverse Emission and Improved Performance due to Suppression of Transverse Modes |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7112860B2 (en) * | 2003-03-03 | 2006-09-26 | Cree, Inc. | Integrated nitride-based acoustic wave devices and methods of fabricating integrated nitride-based acoustic wave devices |
| DE112007001609B4 (en) * | 2006-07-05 | 2013-08-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
| US7576471B1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-08-18 | Triquint Semiconductor, Inc. | SAW filter operable in a piston mode |
| JP5156478B2 (en) * | 2008-05-15 | 2013-03-06 | 太陽誘電株式会社 | Surface acoustic wave device |
| JP2012060421A (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Seiko Epson Corp | Surface acoustic wave device, electronic apparatus and sensor device |
| WO2012127793A1 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | パナソニック株式会社 | Elastic wave element |
| JP6504551B2 (en) * | 2013-06-10 | 2019-04-24 | 太陽誘電株式会社 | Resonator, filter and duplexer |
-
2015
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-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130051588A1 (en) * | 2010-01-25 | 2013-02-28 | Epcos Ag | Electroacoustic Transducer having Reduced Losses due to Transverse Emission and Improved Performance due to Suppression of Transverse Modes |
| US20160126928A1 (en) * | 2010-01-25 | 2016-05-05 | Epcos Ag | Electroacoustic Transducer having Reduced Losses due to Transverse Emission and Improved Performance due to Suppression of Transverse Modes |
Non-Patent Citations (1)
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