NO855284L - Filter som arbeider med akustiske boelger. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse befatter seg med å forbedre strukturen av et filter som arbeider med akustiske bølger som forplanter seg i et substrat i nærheten av dets overflate, som angitt i innledningen til patentkrav 1.

Et filter som det oppfinnelsen gjelder, kan drives

ikke bare med akustiske overflatebølger (Rayleigh- og Bleustein-bølger) i snever forstand, men også med Lamb-bølger, Love-bølger, Surface-Skimming-Bulk-bølger og lignende, som forplanter seg i et substrat i det minste i nærheten av overflaten. Hvilke slags bølger som blir frembragt i det enkelte tilfelle, avhenger av tiltak som fagfolk kjenner til, når det gjelder dimensjonering av omformerne og eventuelt også anisotropiske egenskaper hos substratet.

Overflatebølge-resonansfiltere i oppfinnelsens forstand har digitalstrukturer som er anordnet på et piezoelektrisk substrat, deriblant interdigital-strukturer og reflektorstrukturer som tjener som omformere. Interdigital-strukturer består av strimmelelektroder som er elektrisk tilsluttet avvekslende i nærheten av hverandre resp. forbundet med hverandre. Digitalstrukturen av en reflektor består av strimmelformede fingre, fingerstykker, dots eller lignende, som for-trinnsvis er metalliseringsstrimler påført substratet.

Anordning og dimensjonering av fingrene, strimlene

og lignende av det ene eller det annet slags strukturer retter seg etter de forhåndsgitte betingelser for det. respektive filter. Prinsippene for dimensjonering og tilmåling av digitalstrukturene er kjent. I så måte kan der også henvises til DE-OS 29 09 705, US-PS 4 325 037, DE-OS 33 14 725.

For interdigital-strukturene er der anordnet samleskinner (bus bars) hvormed fingrene hos en og en fingerstruktur er forbundet med hverandre. Den ene fingerstruktur griper

med disse fingre kamformig inn i en tilsvarende annen fingerstruktur og danner sammen med denne interdigital-strukturen.

Til disse samleskinner, som er anordnet langs siden av interdigitalstrukturen, slutter seg en og en (tilslutnings-) pad,

som vanligvis har relativt stort areal. De tilførselslednings-tråder som behøves for den som omformer benyttede interdigitalstruktur, er tilsluttet disse pads, som er forbundet med

respektive samleskinne resp. inngår i denne.

Et slikt overflatebølgefilters kvalitet og yteevne avhenger bl.a. av eksakt utformning, plassering og skarp-kantet begrensning av de strimmelformede fingre hos vedkommende digitalstruktur, uansett om det dreier seg om en interdigitalstruktur eller om en reflektorstruktur.

Det er en oppgave for den foreliggende oppfinnelse

å gi anvisning på en slik struktur resp. slike strukturer for et overflatebølgefilter at dette oppfyller de nevnte krav på optimal måte.

Denne oppgave blir løst med en slik overflatebølge-filterstruktur hvor der er tilordnet den respektive struktur hos en eller flere forhåndenværende reflektorstrukturer tilleggsbelegninger av substratoverflaten ved sidene, slik det fremgår nærmere av patentkrav 1. Ytterligere utformninger og videre utviklinger av oppfinnelsesgjenstanden fremgår av de uselvstendige krav.

Til grunn for den foreliggende oppfinnelse ligger den erkjennelse at de ovenfor påpekte mangler ved en struktur resp. strukturene hos et overflatebølgefilter beror på forhold som har sammenheng med den fotolitografiske fremstilling og særlig med den i den forbindelse utførte projeksjonsbelysning av de fotofølsomme skikt på substratoverflaten. Det spillerom som ved ennå tilstrekkelig skarpe konturer av de strimmelformede fingre resp. belegg som skal fremstilles på substratoverflaten ved den fotolitografiske prosess, står til rådighet for belysningsstyrken av det fotofølsomme skiktmateriale,

er forholdsvis snevert tilmålt. Som det er blitt fastslått,

er det i den forbindelse ikke nok å velge belysningsintensitet og belysningsvarighet passende avstemt på hverandre for å belyse alle andeler av de strukturer som skal fremstilles,

jevnt og tilfredsstillende. For det må tas i betraktning at belysningen av et flateelement av skiktet stadig i betraktelig grad innbefatter overstrålinger som går ut fra belysnings-steder med stort areal (i forhold til de fine strukturer av de strimmelformede fingerelementer). Slike utstrakte be-lysningssteder utgjøres av de pads som behøves (for anbringelse av de elektriske tilslutninger til en omformer), og som

vanligvis er anordnet på begge sider av en interdigital-struktur som tjener som omformer. Belysningen av de fingerstrimler som tilhører denne interdigitalstruktur, blir, svarende til den overstråling som går ut fra flatene på disse pads, tilmålt med slik redusert styrke at man som sluttresultat får den nødvendige flatespesifikke totalintensitet (direkte bestråling og overstrålingsandel) for belysningsstrålingen for det respektive strimmelformede fingerelement resp. for den respektive strimmelformede belegning av strukturen. Ved oppfinnelsen sørger man for at en slik - av den ovennevnte grunn i og for seg uheldige - overstråling også opptrer for slike digitalstrukturer resp. anordninger av strimmelformede belegg som der (i og for seg) ikke behøves noen pad for. Ved en reflektorstruktur bestående av ikke elektrisk tilsluttede strimmelformede belegg av substratoverflaten, behøves ingen tilslut-ningspad.

Som det vil fremgå nærmere av den følgende detaljerte beskrivelse, gir nå oppfinnelsen anvisning på å anordne tilleggsbelegninger på begge sider av en reflektorstruktur på

den måte at et slikt tilleggsbelegg vil kunne anses som en i filterets lengderetning forløpende fortsettelse av en pad hos den tilgrensende omformerstruktur, en fortsettelse som ledsager reflektorstrukturen langs siden. For enkelhets skyld vil man dimensjonere slike tilleggsbelegg slik at de strekker seg over hele reflektorstrukturen. Dermed er der for hele vedkommende reflektorstruktur fra begynnelsen til enden av den ved hjelp av arealene av de ledsagende tilleggsbelegg oppnådd samme overstråling i området for de strimmelformede belegg som skal belyses, som den der forekommer for en omformer struktur med pads. Av dette kan det ses at et slikt tilleggsbelegg såvidt mulig bør dimensjoneres med samme bredde (b) som vedkommende nabopad.

Ved en reflektorstruktur har mangelfull presisjon av

et (enkelt) strimmelformet belegg forskjellig stor forstyrrende virkning, nemlig alt etter om vedkommende strimmelformede belegg i reflektorstrukturen befinner seg i et slikt område av denne hvor bølgens intensitet blir reflektert i høy grad. Ved den "bortvendte ende" av en reflektorstruktur, dvs. i

et område hvor den i reflektorstrukturen. forplantede bølge allikevel bare har betraktelig mindre intensitet, forstyrrer en upresis utførelse av et strimmelformet belegg denne reflektorstruktur i meget mindre grad. I samsvar med dette er det ved oppfinnelsen ikke nødvendig å la disse foreskrevne tilleggsbelegg nå helt ut til den ytterste ende E av en ved enden beliggende reflektorstruktur. I alminnelighet er det nok om et slikt tilleggsbelegg i det minste strekker seg over halvparten av den effektive lengde av vedkommende reflektorstruktur, nemlig med utgangspunkt ved den ende av reflektorstrukturen hvor bølgen som skal reflekteres, faller inn.

Oppfinnelsen er nærmere belyst i den følgende beskrivelse av et utførelseseksempel som er anskueliggjort på tegningen, resp. i omtalen av varianter som forekommer i eksempelet.

Tegningen viser strukturen av et overflatebølgefilter, omfattende alternative utformninger som likeledes inngår i oppfinnelsen.

På tegningen betegner 1 et overflatebølgefilter hvor oppfinnelsen er realisert, og hvor dets substrat 2 såvel som strukturen på dettes overflate bare er delvis vist. 3

og 4 betegner to omformere, nemlig interdigitalstrukturer, hvorav den ene f.eks. tjener som inngangsomformer og den annen som utgangsomformer. 5 betegner de strimmelformede belegg, også kalt fingre, digitalstrimler og lignende. Som vanlig for en interdigitalstruktur er disse strimmelformede belegg 5 skiftevis elektrisk tilsluttet en og en samleskinne 6. Ved digitalstrukturen 3 er disse samleskinner 6 deler av pads 7, 7a. 8 betegner vedkommende omformers tilførsels-ledninger som er tilkoblet vedkommende pads 7, 7a. 9, 9a betegner de arealmessige fortsettelser av de benyttede pads 7, 7a som er anordnet i samsvar med oppfinnelsen. Nærmere bestemt er arealet 9 fortsettelsen av den ene pad 7, og arealet 9a fortsettelsen av den annen pad 7a. Allerede fra denne avbildning på figuren vil det kunne innses at den overstråling som ved den litografiske fremstilling av digitalstrukturen 3 opptrer for dennes strimmelformede belegg 5, vil opptre i praktisk talt samme grad og på tilsvarende måte også for

de strimmelformede belegg 21 hos den viste reflektorstruktur 20. For de strimmelformede belegg 21 går imidlertid denne overstråling ut fra arealene av fortsettelsene 9 og 9a. I samsvar med dette er de spesifikke flateandeler av disse fortsettelser 9 og 9a i det minste tilnærmelsesvis dimensjonert like store som de spesifikke flateandeler av de tilhørende pads 7 og 7a. Uttrykket "spesifikk" refererer seg i denne forbindelse til den med pilen 100 angitte lengderetning av filteret 1, resp. forplantningsretningen i dette.

De strimmelformede belegg 21 av den som resonator- virk-somme digitalstruktur 20 har ingen samleskinner, noe som heller ikke er nødvendig for en reflektorstruktur.

Av elektriske grunner er det hensiktsmessig å skille

de arealmessige fortsettelser 9 og 9a elektrisk fra de respektive tilgrensende pads 7, 7a. På enkel måte lar dette seg oppnå ved hjelp av de viste avbrudd 22, som dannes av smale strimler uten metallbelegg, anordnet mellom pad 7 og fortsettelse 9 og mellom pad 7a og fortsettelse 9a. I den litografiske fremstillingsprosess svarer disse strimler 22 til steder som ikke blir utsatt for noen belysning. Bortfall av en overstråling som ellers ville gå ut fra disse strimler 22 (ved sløyfning av en slik strimmel 22) betyr innen oppfinnelsens ramme ingen ulempe, særlig dersom disse strimler 22

er plassert i et slikt område av filteret 1 (som vist til venstre på figuren), hvor der like i nærheten allikevel ikke skal frembringes resp. anordnes noe strimmelformet belegg.

Som det ennvidere fremgår av figuren, når de arealmessige fortsettelser 9 og 9a som er anordnet i henhold til oppfinnelsen, ikke frem til den ytterste ende av den viste reflektorstruktur 20. Som allerede antydet ovenfor, har de strimmelformede belegg som foreligger ved den ende av reflektorstrukturen 20 som vender bort fra innfallsstedet for bølgen, allikevel bare relativt meget mindre innflytelse på den samlede refleksjon fra strukturen 20. Derfor har avvik fra den oppnåe-lige presisjon med hensyn til posisjonering og kantskarphet av slike strimmelformede belegg 21 ved enden av reflektorstrukturen 20 så liten innflytelse at man kan se bort fra dem. Særlig for enkelhets skyld vil man i praksis imidlertid la disse fortsettelser 9, 9a strekke seg til den ytterste ende av den respektive reflektorstruktur som ledsages av disse fortsettelser 9, 9a.

Som det også er vist på tegningen, er digitalstrukturene hos et resonatorfilter av den viste art i alminnelighet anordnet i det minste hovedsakelig symmetrisk. I tilfellet av den foreliggende figur kan den (på tegningen) høyre halvdel av filteret 1 være utført identisk lik den allerede beskrevne venstre halvdel. Den følgende beskrivelse refererer seg imidlertid til en variant som stadig ligger innen oppfinnelsens ramme, og som slik den er vist i høyre halvdel, likeledes vil kunne utfylle venstre halvdel av filteret på identisk måte. Det skal imidlertid her uttrykkelig henvises til at symmetri ikke er noen nødvendighet, noe som også gjelder for et filter ifølge oppfinnelsen.

17 og 17a betegner pads hos interdigitalstrukturen

4. Forøvrig gjelder for denne struktur i det minste tilsvarende forhold som dem der ble gjort rede for i forbindelse med de tidligere omtalte pads 7 og 7a. 40 betegner igjen en resonatorstruktur som har strimmelformede belegg 41. 19 og 19a betegner arealmessige fortsettelser i samsvar med oppfinnelsen av de tilhørende pads henholdsvis 17 og 17a. Fra fortsettelsene 9 og 9a skiller disse fortsettelser 19, 19a seg ved at de når inn til de strimmelformede belegg (fingre, digitstrimler) 41 hos reflektorstrukturen 40 og t.o.m. kan ha elektrisk kontakt med denne. Fra slike samleskinner 16, 16a som allerede har vært kjent anvendt i enkelte tilfeller ved en reflektorstruktur, skiller fortsettelsene 19 og 19a ifølge oppfinnelsen seg fremfor alt ved sin vesentlig større bredde d, som har en størrelse b hovedsakelig lik bredden av de tilhørende pads 17, 17a. Dessuten er de elektriske avbrudd 122 ved denne viste utførel-sesform for oppfinnelsen nødvendige for å utelukke kortslutning mellom omformeren 4 og reflektorstrukturen 40.

Avbruddene 122, som i og for seg svarer til avbruddene 22, er som vist her, anordnet på skrå. Denne skråning er innen rammen av oppfinnelsen særlig gunstig dersom der mellom omformerstrukturen 4 og den tilgrensende reflektorstruktur 40 ikke foreligger noen eller bare foreligger en relativt liten avstand, eller hvis avbruddet (avbruddene) 122 allerede er plassert ved siden av reflektorstrukturen. Denne viste skrånende anordning av avbruddene 122 har, og det nettopp på grunn av skråningen, ingen merkbart forstyrrende innflytelse på jevnheten av overstrålingen, noe som gjelder både for de strimmelformede belegg 5 hos digitalstrukturen 4 og for de strimmelformede belegg 41 hos reflektorstrukturen 40.

I det følgende vil der bli angitt dimensjoneringer

som er typiske for et filter ifølge oppfinnelsen.

En omformerstruktur 3, 4 har f.eks. 10-400, fortrinns-vis 50-150 strimmelformede belegg i interdigital anordning.

En reflektorstruktur 20, 40 har f.eks. 200-1000, for-trinnsvis 400-700 strimmelformede belegg.

De respektive antall strimmelformede belegg hos en omformer- eller reflektorstruktur retter seg etter den til enhver tid forhåndsbestemte båndbredde.

Bredde og innbyrdes (midtpunkt-)avstand av de strimmelformede belegg er gitt ved den forhåndsbestemte frekvens resp. bølgelengde av den akustiske bølge og bølgenes forplant-ningshastighet i substratkroppen. Vanlige verdier for strimmel-bredden er 0,5-5 ym og for midtpunktavstanden 1-10 ym.

Lengden av de enkelte strimmelformede belegg blir vanligvis valgt mellom 20 og 200 bølgelengder.

Bredden b av en pad 7, 7a, 17, 17a og dermed også av fortsettelsene 9, 9a; 19, 19a ifølge oppfinnelsen ligger mellom 10 og 300 ym. Til sammenligning angis vanlig bredde av en samleskinne 6 til verdier mellom 1 og 10 ym, dvs. at en samleskinne er ytterst smal i forhold til breddedimensjonen b av en pad, så det uten videre kan innses hva som er en pad og hva som bare er en samleskinne.

Den foregående beskrivelse av oppfinnelsen tar hensyn til fremstillingen av digitalstrukturen etter prinsippet avløftningsteknikk (lift-off-teknikk). Ved denne teknikk anvendes (positivt-) fotofølsom lakk. På substratoverflaten blir der først foretatt en belegning med slik fotolakk over hele arealet. Så skjer belysningen i samsvar med de ønskede strukturer, idet der foretas belysning av de andeler av arealet av skiktet på substratoverflaten som senere skal utgjøre strimmelformede belegg 5, 21, 41, pads 7, 7a; 17, 17a, samleskinner og tilleggsbelegg 9, 9a; 19, 19a ifølge oppfinnelsen. Etter fremkalling blir den belyste andel av fotolakken løst fra og hele overflaten (frilagte flateandeler av substratoverflaten og ennå gjenværende fotolakk) overtrukket med et metallskikt (ved pådampning). Sluttelig blir de ennå gjenværende arealandeler av fotolakken løst fra, og dermed av-løftes de andeler av metallskiktet som befinner seg på fotolakken, og tilbake blir de ønskede strukturer som metalliske belegg på substratoverflaten.

Så å si den motsatte prosess er (med samme sluttresultat) en fremstilling av strukturen etter prinsippet etsetek-nikk. I dette tilfelle blir substratoverflaten først overtrukket med et metallskikt. Dette metallskikt blir så overtrukket med fotolakkskiktet, hvoretter der skjer belysning, men her av de flateandeler som ved det ferdige filter skal være frie for metalliseringer av substratoverflaten. Etter fremkalling av den belyste fotolakk løses denne fra, og dermed blottlegges det underliggende metalliseringsskikt i de arealandeler på substratoverflaten som i det ferdige filter skal være frie for metallisering av substratoverflaten. Ved etter-følgende etsing blir disse blottlagte andeler av metalliser-ingsskiktet fjernet fra substratoverflaten, og tilbake blir de andeler av substratoverflatens opprinnelige metallisering som ennå er igjen etter etsingen, som ønskede strukturer hos filteret.

Avløftningsteknikken og etseteknikken skiller seg fra hverandre ved at de respektive komplementære arealandeler blir å belyse. Ved avløftningsteknikken går overstrålingen ut fra de dannede pads og fra de tilleggsbelegg som dannes ifølge oppfinnelsen. Ved etseteknikken skjer - nemlig når der ikke er foretatt tilleggsbelegninger i samsvar med oppfinnelsen - overstråling i det område av en reflektorstruktur som ikke har noen pads. Hvis man ved fremgangsmåten ifølge etseteknikken ville avpasse belysningen (inklusive overstråling) til det mål som egner seg for reflektorstrukturen 20, 40, og det uten tilleggsbelegg 9, 9a; 19, 19a, ville der forekomme underbelysning i området for interdigitalstruk-turene 3, 4, siden der i dette område ved et belysningsskjerna svarende til etseteknikken, på grunn av de foreliggende pads ikke opptrer noen overstråling. Ville man derimot avstemme denne belysning til det mål som skal til for interdigital-strukturene, ville der foreligge overbelysning for den respektive resonatorstruktur, nemlig på grunn av overstrålingen. Blir der også ved etseteknikkprinsippet anordnet tilleggsbelegg 9, 9a; 19, 19a i samsvar med oppfinnelsen langs sidene av vedkommende resonatorstruktur 20, 40, oppnår man det samme tilsiktede mål - egalisert belysning - i samsvar med den stillede oppgave likedan som ved en anvendelse av oppfinnelsen ved avløftningsteknikken, slik den ble beskrevet generelt og spesielt foran.

Claims (1)

1. Elektrisk filter som arbeider med akustiske bølger og oppviser et antall digitalstrukturer som består av belegg på overflaten av filterets substrat, og hvorav minst én struktur er en omformerstruktur med samleskinner og med pads med stort areal og minst én annen struktur er en nær den første anordnet reflektorstruktur, eventuelt med samleskinner, karakterisert ved at der på begge sider av den (de) foreliggende reflektorstruktur(er) (20, 40) er anordnet tilleggsbelegg (9, 9a;

19, 19a), som hvert tilsvarer en i filterets (1) lengderetning (100) forløpende arealmessig fortsettelse av de forhåndenværende pads (9, 9a; 19, 19a) hos den omformerstruktur (3,

4) som grenser til den vedkommende reflektorstruktur (20,

40) , samtidig som disse fortsettelser strekker seg ved siden av den for refleksjonsvirkning av vedkommende reflektorstruktur (20, 40), i det minste over den vesentlige andel av vedkommende hele reflektorstruktur (20).

2. Filter som angitt i krav 1, karakterisert ved at tilleggsbeleggene (9, 9a; 19, 19a) strekker seg over hele lengden av vedkommende reflektorstruktur (40).

3. Filter som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at tilleggsbeleggene (9, 9a; 19, 19a) i det vesentlige utgjør arealmessig direkte forlengelser av de respektive tilgrensende pads (9, 9a; 19, 19a).

4. Filter som angitt i krav 3, karakterisert ved at de som forlengelse utformede tilleggsbelegg (9, 9a; 19, 19a) er elektrisk adskilt fra den respektive tilgrensende pad (7, 7a; 17, 17a) ved et avbrudd (22, 122).

5. Filter som angitt i krav 4, karakterisert ved at et avbrudd (122) som nevnt er utformet på skrå i forhold til filterets lengderetning (100).

6. Filter som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at det respektive tilleggsbelegg (19, 19a) er forbundet med en forhåndenværende samleskinne (16) hos vedkommende reflektorstruktur (40).

7. Fremgangsmåte til fremstilling av et elektrisk filter som arbeider med elektriske bølger og er utført som angitt i minst ett av kravene 1-6, og hvor de forhåndenværende digitalstrukturer fremstilles ved en i og for seg kjent fotolitografisk prosess med avløftningsteknikk, karakterisert ved at der på begge sider av den (de) forhåndenværende reflektorstruktur(er) (20, 40) foretas arealmessige belysninger for tilleggsbelegg (9, 9a;

19, 19a), hvorunder disse tilleggsbelegg blir slik dimensjonert og posisjonert at disse arealmessige belysninger tilsvarer en og en fortsettelse av de tilgrensende pads (7, 7a; 17, 17a) hos en og en tilgrensende omformerstruktur (3, 4).

8. Fremgangsmåte til fremstilling av et elektrisk filter som arbeider med akustiske bølger og er utført som angitt i minst et av kravene 1-6, hvor den forhåndenværende digitalstruktur fremstilles ved en i og for seg kjent fotolitografisk prosess med etseeknikk, karakterisert ved at der på begge sider av den (de) forhåndenværende reflektorstruktur(er) (20, 40) i tillegg levnes ikke-belyste arealer for tilleggsbelegg (9, 9a; 19, 19a), samtidig som arealene for dise tilleggsbelegg blir slik dimensjonert og posisjonert at de ikke-belyste arealer tilsvarer en og en fortsettelse (9, 9a; 19, 19a) av den respektive tilgrensende pad (7, 7a;

17, 17a) hos en og en tilgrensende omformerstruktur (3, 4).