DE2607837A1 - Wandler fuer elastische oberflaechenwellen - Google Patents
Wandler fuer elastische oberflaechenwellenInfo
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Description
VON KREISLER SCHÖNWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING
PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler ~f" 1973
Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln
Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bod Soden Dr. J. F. Fues, Köln
Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln
Dipl.-Ing. G. Selling, Köln
AvK/Ax
5 KÖLN 1 25.Februar 1976
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
Murata Manufacturing Co., Ltd. Kyoto, Japan
Wandler für elastische Oberflächenwellen
Die Erfindung betrifft eine Oberflächenwellen-Vorrichtung,
insbesondere einen Wandler für elastische Oberllächenwellen.
Bekannt ist ein Wandler für elastische Oberflächenwellen, der aus einem Substrat aus Quarz usw., einer auf eine
Seite des Substrats aufgebrachten dünnen Schicht aus einem piezoelektrischen Material und wenigstens zwei alternierenden
kainmförmigen Elektroden besteht, die auf der Oberfläche
des Substrats gebildet worden und zwischen dem Substrat und der dünnen Schicht aus piezoelektrischem
Material eingeschlossen sind. Jede Elektrode weist einen gemeinsamen Einführungsteil und mehrere Elektrodenrippen
auf, die mit dem Einführungsteil so verbunden sind, daß sie ein im wesentlichen kammförmiges Muster bilden, und die
parallel zueinander mit gleichem Abstand zueinander verlaufen. Auf der Oberfläche des Substrats verlaufen die Elektrodenrippen
einer Elektrode mit gleichem Abstand in zugehörige Räume, die jeweils zwischen zwei benachbarten
Rippen der anderen Elektrode gebildet werden.
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Telefon: (02 21) 2345 41-4 · Telex: 863 2307 dopa d Ttlegramm: DompuiL-ni Köln
Beim üblichen Oberflächenwellenwandler mit dem vorstehend
beschriebenen Aufbau erfolgt die Bildung der Elektroden
durch Aufdampfen von Metall unter Verwendung einer Maske, die eine Öffnung aufweist, deren Form dem
Muster des Einführungsteils und der Elektrodenrippen entspricht. Dies geschieht deshalb, weil ein photomechanisches
Ätzverfahren für die Bildung der Elektroden auf der Oberfläche des Substrats nicht anwendbar ist,
da andernfalls ein piezoelektrisches Material, das das Substrat bildet, durch die beim photomechanischen Ätzprozess
verwendeten Chemikalien geschädigt wird.
Während das photomechanische Ätzverfahren zur Bildung der Elektroden auf dem bekannten Substrat nicht anwendbar
ist, hat das Aufdampfen im Vakuum gegenüber dem photomechanischen Ätzverfahren den Nachteil, daß die
auf dem Substrat gebildeten Elektroden kaum ohne Schwierigkeiten genau mit den beabsichtigten Abmessungen gebildet
werden können, so daß die Herstellung eines Oberflächenwellenwandlers mit hoher Arbeitsfrequenz
nicht erreichbar ist.
Ferner pflegt bei dem üblichen Oberflächenwellenwandler
die dünne Schicht des piezoelektrischen Materials, die niit aggressiven Gasen wie gasförmiger schwefliger Säure,
die in der Atmosphäre vorhanden sind, in Berührung ist, zu korrodieren, wodurch die Lebensdauer des Oberflächenwellenwandlers
verkürzt wird.
Die Erfindung stellt sich demgemäß die Aufgabe, einen
verbesserten Wandler für elastische Oberflächenwellen verfügbar zu machen, der in vorteilhafter Weise nach
beliebigen bekannten photomechanischen Ätzverfahren so hergestellt werden kann, daß die Elektroden genau die
beabsichtigten Abmessungen haben, wodurch die Nachteile und Schwierigkeiten, die mit der Herstellung üblicher
Wandler von gleicher Art verbunden sind, im wesent-
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lichen ausgeschaltet sind, so daß ein verbesserter Wandler für elastische Oberflächenwellen so hergestellt
werden kann, daß eine hohe Frequenz-Arbeitskennlinie j erhalten wird.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in der Verwendung einer dünnen Schicht von dielektrischem Material
wie Al2O3, SiO oder SiOp.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von bevorzugten
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Abbildungen
erläutert. I
Fig.l ist ein Schnitt durch einen Teil eines Oberflächenwellenwandlers
gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. :
Fig.2 ist ein ähnlicher Schnitt wie Fig.l, zeigt jedoch ;
eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
Fig.3 ist ein ähnlicher Querschnitt wie Fig.2, zeigt
jedoch eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
Fig.4 ist ein ähnlicher Schnitt wie Fig.l, zeigt jedoch
eine vierte Ausführungsform der Erfindung. ;
Fig.5 ist eine graphische Darstellung, die die Änderung
der Arbeitsfrequenzkennlinie des in Fig.4 dargestellten Oberflächenwellenwandlers veranschaulicht. :
Fig.6 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung .
zwischen dem Verhältnis der Wellenlänge zur Dicke der Schicht aus piezoelektrischem Material und der Ausbreitungsgeschwindigkeit
der Oberflächenwellen veranschau- ; licht, die erreicht wird, wenn die Ausbreitungsgeschwin- ,
digkeit der die Schicht des piezoelektrischen Materials durchlaufenden Oberflächenwellen und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der das Substrat durchlaufenden Oberflächenwellen
festliegen.
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-4- 26Ü7837
Fig.7 ist eine ähnliche graphische Darstellung wie die
in Fig.4 dargestellte, veranschaulicht jedoch die Be- !
Ziehung, die sich einstellt, wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit der die Schicht des piezoelektrischen !
Materials durchlaufenden Oberflächenwellen verändert wird.
Fig.8 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung \
zwischen dem elektromechanischen Kopplungskoeffizienten ,
und dem Verhältnis der Wellenlänge zur Dicke der Schicht ■
aus piezoelektrischem Material veranschaulicht. j
Bevor die Erfindung weiter beschrieben wird, ist zu be- { merken, daß in sämtlichen Abbildungen gleiche Teile mit j
gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. ·
Der in Fig.l dargestellte, gemäß den Lehren der Erfindung
ausgebildete Oberflächenwellenwandler weist ein
Substrat 10 aus dielektrischem Material auf, auf das an einer Seite eine dünne piezoelektrische Schicht 11 starr
befestigt ist. Die piezoelektrische Schicht 11 besteht aus einem piezoelektrischen Material, z.B. ZnO oder CdS,
das so beschaffen ist, daß es durch saure und/oder alkalische Chemikalien, mit denen es in Berührung kommt,
leicht geschädigt wird. Auf der anderen, dem Substrat 10 , gegenüberliegenden Seite der piezoelektrischen Schicht 11
ist eine dünne dielektrische Schicht 12 starr aufgebracht. Diese Schicht besteht aus einem dielektrischen Material
wie AlpO_, SiO oder SiO_, das im wesentlichen die gleiche
oder eine kleinere Dielektrizitätskonstante hat wie das piezoelektrische Material der Schicht 11.
(elastic surface wave transducer) Der Oberflächenwellenwandler/ist ferner im Falle der ,
dargestellten Ausführungsform mit zwei mit Abstand zueinander angeordneten Elektrodenpaaren- versehen, wobei ein
Paar als Eingangselektrodengruppe und das andere Paar als Ausgangselektrodengruppe dient. Da jedoch die Elektroden
dieser Paare in der gleichen Ebene gebildet worden sind, ist zu bemerken, daß der Einfachheit halber in Fig.l und
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auch in den anderen Abbildungen, insbesondere in Fig.2
bis 4, nur eines der Elektrodenpaare dargestellt ist und die Elektroden des dargestellten Paares allgemein j
mit El bzw. E2 bezeichnet sind. Da ferner der Aufbau ■ und die Anordnung jeder Elektrode El und E2 dem Fachmann
bekannt ist, wird hier der Kürze halber auf die Erläuterung von Einzelheiten dieser Elektroden verzichtet.
Die Elektroden El und E2 werden auf einer der gegenüber-^
liegenden Seiten der dielektrischen Schicht 12, die der j piezoelektrischen Schicht 11 abgewandt ist, nach einem
bekannten photomechanischen Ätzverfahren oder dessen ' Äquivalent gebildet.
'"ie bereits erwähnt, hat das dielektrische Material der
dünnen Schicht 12 im wesentlichen die gleiche oder eine · kleinere Dielektrizitätskonstante als das piezoelek- ;
trische Material der dünnen Schicht 11. Wenn die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 12 zu hoch
ist, wird ein Teil des elektromagnetischen Flusses, der zwischen jeder der Elektrodenrippen der Elektrode El
und einer benachbarten Elektrodenrippe der Elektrode E2 ausgebildet wird, unter Verminderung der Intensität des
durch die piezoelektrische Schicht 11 gehenden elektro-
magnetischen Flusses zur dielektrischen Schicht 12 hin gerichtet, wodurch der Kennwert des fertigen Oberflächenwellenwandlers
vermindert wird. ;
Die Dicke der dielektrischen Schicht 12 muß im Bereich von 50 8 bis 10 η liegen und liegt vorzugsweise im
Bereich von 100 bis 1000 A, insbesondere im Bereich von 500 bis 1000 A*. Wenn die Dicke der dielektrischen Schicht
12 über der oberen Grenze von 1Ou liegt, findet eine
Verminderung der Charakteristik des Wandlers aus dem gleichen Grunde statt, wie er vorstehend im Zusammenhang
mit der Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 12 dargelegt würde. Wenn andererseits die Dicke
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der dielektrischen Schicht unter der unteren Grenze von 50 A* liegt, wird die piezoelektrische Schicht 11 durch
Chemikalien, die durch die dielektrische Schicht 12 ; dringen und bei der Durchführung des photomechanischen ;
Ätzprozesses zur Bildung der Elektroden El und E2 auf der dielektrischen Schicht 12 verwendet werden, nachteilig
beeinflußt.
Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform ist die '
dielektrische Schicht 12 mit den darauf gebildeten Elektroden El und E2 starr auf dem Substrat 10 so aufge- i
bracht, daß die Elektroden El und E2 zwischen dsr Schicht.
12 und dem Substrat 10 eingeschlossen sind, während die , piezoelektrische Schicht 11 starr auf der dem Substrat '
10 abgewandten Seite der dielektrischen Schicht 12 aufgebracht ist. Der Wandler mit dem in Fig.2 dargestellten
Aufbau unterscheidet sich von dem Wandler mit dem in Fig.l dargestellten Aufbau in der relativen Lage des
Substrats 10 bzw. der Kombination der Schichten 11 und 12 und der Elektroden El und E2 zueinander.
Während zur Herstellung des Wandlers mit dem in Fig.l ι
zuerst dargestellten Aufbau die Schicht ll/auf dem Substrat 10
nach einem beliebigen bekannten Verfahren, z.B. durch ι Aufdampfen im Vakuum oder Kathodenzerstäubung und die ;
Schicht 12 anschließend auf der gebildeten Schicht 11 nach einem beliebigen bekannten Verfahren, z.B. durch
Aufdampfen in Vakuum oder durch Kathodenzerstäubung vor :
der Bildung der Elektroden El und E2 auf der Schicht 11 durch photomechanische Ätzung gebildet wird, erfolgt die
Herstellung des Wandlers mit dem in Fig.2 dargestellten
Aufbau, indem zuerst die Elektroden El und E2 auf der Oberfläche des Substrats 10 gebildet werden, dann die
Schicht 12 durch Aufdampfen im Vakkum oder durch Kathodenzerstäubung
auf dem Substrat 10 und auf den Elektroden El und E2 aufgebracht und anschließend die Schicht 11
durch Aufdampfen im Vakkum oder durch Kathodenzerstäubung
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- 7 - 26D7837 j
auf die gebildete Schicht 12 aufgebracht wird. j
Die in Fig.2 dargestellte Schicht 12 besteht aus dem I
gleichen dielektrischen Material wie die in Fig.l dar- |
gestellte Schicht 12, jedoch wird für die Schicht 12 j
in Fig.2 ein dielektrisches Material mit einem spezifi- ;
14 !
sehen Widerstand von etwa 10 Ohm/cm bevorzugt.
Der in Fig.2 dargestellte Aufbau hat, wenn den später ,
beschriebenen Erfordernissen genügt ist, den Vorteil, \
daß der Widerstand gegen die Gleichstrom-Durchschlag- j
spannung des Wandlers verbessert werden kann. Zu diesem ·
Zweck ist die Dicke der Schicht 12 bei dem in Fig.2 !
dargestellten Aufbau so zu wählen, daß der Formel :
0,1 um <t <—ξ— . T
worin t die Dicke der dielektrischen Schicht l2 und T
die Dicke der piezoelektrischen Schicht 11 bedeuten, ' genügt ist.
die Dicke der piezoelektrischen Schicht 11 bedeuten, ' genügt ist.
Wenn die Dicke t unter der unteren Grenze von 0,1 um
liegt, ist mit der Bildung von Poren in der dielektrischen Schicht 12 zu rechnen, wodurch sich keine Verbesserung \ der Spannungswiderstandscharakteristik (withstand voltage' characteristic) des endgültigen Wandlers der in Fig.2 j dargestellten Ausbildung ergibt. Wenn dagegen die Dicke tj größer ist als 1/5 der Dicke T, wird die Spannungswiderstandscharakteristik (voltage withstanding characteristic) des endgültigen Wandlers nachteilig beeinflußt.
Da bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform unter
der Annahme, daß die vorstehend genannten Voraussetzungen erfüllt sind, der spezifische elektrische Widerstand der ■ piezoelektrischen Schicht 11 um so viel geringer ist,
als der spezifische Widerstand der dielektrischen Schicht' 12, das die piezoelektrische Schicht 11 als elektrisch ι nicht leitender Körper relativ zur dielektrischen Schicht 12 angesehen werden kann, wird ein größerer Teil der
Gleichstromspannung, die an die Elektroden gelegt wird,
liegt, ist mit der Bildung von Poren in der dielektrischen Schicht 12 zu rechnen, wodurch sich keine Verbesserung \ der Spannungswiderstandscharakteristik (withstand voltage' characteristic) des endgültigen Wandlers der in Fig.2 j dargestellten Ausbildung ergibt. Wenn dagegen die Dicke tj größer ist als 1/5 der Dicke T, wird die Spannungswiderstandscharakteristik (voltage withstanding characteristic) des endgültigen Wandlers nachteilig beeinflußt.
Da bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform unter
der Annahme, daß die vorstehend genannten Voraussetzungen erfüllt sind, der spezifische elektrische Widerstand der ■ piezoelektrischen Schicht 11 um so viel geringer ist,
als der spezifische Widerstand der dielektrischen Schicht' 12, das die piezoelektrische Schicht 11 als elektrisch ι nicht leitender Körper relativ zur dielektrischen Schicht 12 angesehen werden kann, wird ein größerer Teil der
Gleichstromspannung, die an die Elektroden gelegt wird,
B 0 9 8 3 B / U b 2 5
an die dielektrische Schicht 12 gelegt, so daß praktisch kein Kriechstrom durch die piezoelektrische Schicht 11
fließt.
Es ist zu bemerken, daß bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen das Substrat 10 als unabhängig
und gesondert von der piezoelektrischen Schicht 11 j beschrieben wurde. Wenn jedoch die in Fig. 1 dargestellte
piezoelektrische Schicht 11 eine große Dicke und daher genügende mechanische Festigkeit aufweist, kann die
piezoelektrische Schicht zufriedenstellend und wirksam ]
als Substrat dienen, wie bei II1 in Fig. 3 angedeutet. !
ι Der in Fig. 4 dargestellte Oberflächenwellenwandler ist j
im Aufbau dem in Fig. 2 dargestellten Wandler im wesent-' liehen identisch mit Ausnahme einer besonders dünnen |
Schicht 13 aus dielektrischem Material, die auf der Seite der piezoelektrischen Schicht 11, die der dem Substrat
10 und den Elektroden El und E2 in Berührung befindlichen Seite gegenüber liegt, gebildet worden ist. Die besonders
dünne dielektrische Schicht 13 dient dem Zweck der Ein- . stellung der Mittenfrequenz des Wandlers.
Bisher wurde die durch den Oberflächenwandler gegebene
Einstellung der Mittenfrequenz während der Herstellung ι
des Wandlers so vorgenommen, daß dafür Sorge getragen
wurde, daß das Muster bzw. die Form der Elektroden oder J die Dicke der Elektroden genau der ausgelegten Form und/
oder Dicke entsprachen. Häufig wurde jedoch festgestellt, daß Unterschiede in der Mittenfrequenz (center frequency)
bei Oberflächenwellenwandlern der gleichen Konstruktion zum Zeitpunkt der Beendigung ihrer Herstellung auftreten.1
Gemäß der Erfindung kann auch nach beendeter Herstellung der Wandler der gleichen Konstruktion die Feineinstellung
der Mittenfrequenz auf einen vorbestimmten Wert ohne weiteres erreicht werden, indem lediglich die dielektrische
Schicht 13 auf der dem Substrat 10 gegenüberliegen-
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den Seite der piezoelektrischen Schicht 11 gebildet wird. Es ist jedoch zu bemerken, daß die Ausbreitungsgeschwin- ,
digkeit der Oberflächenwellen unter den Elektroden in !
Abhängigkeit vom Verhältnis der Dicke der. dielektrischen Schicht 13 zur Dicke der piezoeleketrischen Schicht 11 '
variiert, so daß durch Veränderung der Dicke der dielektrischen Schicht 13 die Feineinstellung derMittenfrequenz
auf den vorbestimmten Wert erreicht werden kann. ;
auf den vorbestimmten Wert erreicht werden kann. ;
Insbesondere in dem Fall, in dem das Substrat 10 aus j Glas, die piezoelektrische Schicht 11 aus ZnO und die ;
dielektrische Schicht 13 aus SiO besteht, wurde gefunden,\ daß die Änderung der Mittenfrequenz relativ zum Verhältnis
der Dicke t der dielektrischen Schicht 13 zur Dicke T' der piezoelektrischen Schicht 11, d.h. t/T, im wesentlichen
der Kurve der in Fig. 5 gezeigten graphischen " * ι Darstellung folgt.
Fig. 5 zeigt, daß die Kurve durch die folgende Formel
dargestellt werden kann:
dargestellt werden kann:
Λ f _ (f« - fo)
fo fo
fo fo
Hierin ist fo die Mittenfrequenz, die vor der Aufbringung:
oder Bildung der dielektrischen Schicht 13 gegeben ist, j und f1 die Mittenfrequenz, die nach der Aufbringung oder :
Bildung der dielektrischen Schicht 13 gegeben ist..Wenn
demgemäß das Verhältnis t/T kleiner ist als 0,1, kann
eine Einstellung oder Korrektur der Mittenfrequenz um 1%
verfügbar sein. Wenn andererseits das Verhältnis t/T 0,5
wird, erhöht sich der Fortpflanzungsverlust der elastischen Oberflächenwellen. Hieraus ergibt sich, daß nur
dann, wenn das Verhältnis t/T im Bereich von mehr als 0
bis weniger als 0,5 liegt, d.h. 0 < t/T <: 0,5, eine
effektive Einstellung der Mittenfrequenz, die schließlich der Oberflächenwellenwandler gemäß der Erfindung bewirkt, i leicht erreicht werden kann.
demgemäß das Verhältnis t/T kleiner ist als 0,1, kann
eine Einstellung oder Korrektur der Mittenfrequenz um 1%
verfügbar sein. Wenn andererseits das Verhältnis t/T 0,5
wird, erhöht sich der Fortpflanzungsverlust der elastischen Oberflächenwellen. Hieraus ergibt sich, daß nur
dann, wenn das Verhältnis t/T im Bereich von mehr als 0
bis weniger als 0,5 liegt, d.h. 0 < t/T <: 0,5, eine
effektive Einstellung der Mittenfrequenz, die schließlich der Oberflächenwellenwandler gemäß der Erfindung bewirkt, i leicht erreicht werden kann.
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Da bei dem üblichen Oberflächenwellenwandler mit dem '
vorstehend beschriebenen Aufbau die Elektroden auf dem Ί
Substrat durch Aufdampfen im Vakuum oder Kathodenzer- j
stäubung gebildet werden, pflegt die Dicke der erhaltenen
Elektroden zu Schwanken. Daher können Wandler der glei- ι
chen Konstruktion, die in Einzelfertigung hergestellt werden, nicht gleichmäßig hinsichtlich der Leistung,
insbesondere hinsichtlich der sich hierdurch ergebenden ;
Mittenfrequenz und der Laufzeitcharakteristik erhalten ;
werden. !
Dieser Nachteil kann, wie nachstehend unter Bezugnahme
auf Fig.6 bis 8 beschrieben wird, durch einen Oberflächenwellenwandler
ausgeschaltet werden, der aus einem ? Substrat aus dielektrischem Material, einer dünnen
Schicht aus piezoelektrischem Material und Elektroden, die auf dem Substrat nach dem bekannten photomechani- j
sehen Ätzprozess gebildet worden sind und zwischen dem Substrat und der piezoelektrischen Schicht eingeschlossen
sind, besteht. Der bisher beschriebene Aufbau entspricht im wesentlichen dem in Fig.2 dargestellten Aufbau,
jedoch ohne die in Fig.2 dargestellte dielektrische \
Schicht 12. j
Der erfindungsgemäße Wandler, der unter Bezugnahme auf
Fig.6 bis 8 beschrieben wird, ist jedoch so ausgebildet, ;
daß das Verhältnis der mit V bezeichneten Ausbreitungsgeschwindigkeit
der durch das Substrat gehenden elastischen Oberflächenwellen zu der mit V bezeichneten Aus-
P breitungsgeschwindigkeit der durch die piezoelektrische :
Schicht gehenden elastischen Oberflächenwellen, d.h.
liegt,
V /V , im Bereich von mehr als 0,85 bis weniger als 1,15 s ρ
Beim üblichen Wandler, der so aufgebaut ist, daß die Elektroden zwischen dem Substrat und der piezoelektrischen
Schicht eingeschlossen sind, wurden die in Fig.6
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dargestellten Trennlinien gefunden, wenn die Geschwindigkeit V, der sich im Wandler mit einer piezoelektrischen
Schicht einer Dicke T ausbreitenden elastischen Oberflächenwellen gemessen wird. In der graphischen
Darstellung vo'n Fig.6 ist V., die Änderung der Geschwindigkeit V, , die erreicht wird, wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit
der durch das Substrat gehenden elastischen Oberflächenwellen einen Wert von V .. hat,
während die Ausbreitungsgeschwindigkeit der durch die piezoelektrische Schicht gehenden elastischen Oberflächenwellen
einen Wert von V hat. Andererseits ist V, o
P t2
die Änderung der Geschwindigkeit V., die erreicht wird, wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit der durch das Substrat
gehenden elastischen Oberflächenwelle einen Wert von V ρ hat, während die Ausbreitungsgeschwindigkeit
der durch die piezoelektrische Schicht gehenden Oberflächenwelle einen Wert von V hat. Tv ist die Wellen-
P
länge der elastischen Oberflächenwellen.
länge der elastischen Oberflächenwellen.
Wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit V der durch das
s in Fig.6 dargestellte Substrat gehenden elastischen
Oberflächenwellen verändert wird, werden die in Fig.7
dargestellten Kennlinien erhalten. In der graphischen Darstellung von Fig.7 werden die Kurven A, B, C, D, E !
und F erhalten, wenn das Verhältnis V /V 1,45, 1,30, ,
s ρ
1,15, 0,85, 0,70 bzw. 0,55 beträgt.
Das Ergebnis der Messung des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten
k relativ zur Dicke T der piezoelek- ! trischen Schicht ist in Fig.8 graphisch dargestellt. j
Bei dieser graphischen Darstellung erreicht der Koeffizient k einen maximalen Wert, wenn das Verhältnis T/λ '
etwa 0,5 beträgt. Wie aus den graphischen Darstellungen i in Fig.6 und Fig.7 erkennbar, ist es somit offensichtlich,
daß, wenn das Verhältnis V /V im Bereich von mehr als
s P OiS
0,85 bis weniger als 1,15 ist, d.h.wenn' -«iV_/V C 1,15, i
s ρ :
die GeschwindigkeitV+, sich abflacht, wenn das Verhältnis
B ü 9 B 3 H / f) B 2 F,
Τ/λ. etwa 0,5 beträgt. Mit anderen Worten, auch wenn die
Dicke t der piezoelektrischen Schicht sich so stark ändert] daß das Verhältnis Vs/V in den oben genannten Bereich
fällt, wird die Geschwindigkeit Vt nicht nachteilig beeinflusst.
Ebenso werden die Mittenfrequenz und die Laufzeit
nicht nachteilig beeinflusst.
Die vorstehende Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 6 bis Fig. 8 ist in gleicher Weise auf einen Wandler anwendbar,
bei dem die Elektroden auf der auf das Substrat aufgebrachten piezoelektrischen Schicht gebildet werden,
d.h. bei dem die Elektroden durch die piezoelektrische Schicht vom Substrat getrennt sind.
Nach ausführlicher Beschreibung der Erfindung ist zu bemerken, daß die folgenden Materialien die genannten
Dielektrizitätskonstanten haben:
ZnO 8,3 bis 11,1
Al2O3 9,34 bis 11,6
SiO2 4,5 bis 4,6
609838/0625
Claims (9)
- Patentansprüche jiWandler für elastische Oberflächenwellen, gekennzeichnet| durch ein Substrat (10) aus dielektrischem Material, ; eine erste dünne Schicht (11) aus piezoelektrischem I Material, eine zweite dünne Schicht (12) aus dielektri- < schem Material, die auf die erste dünne Schicht (11)aufgebracht ist, und wenigstens ein Elektrodenpaar ; (E1, E2), das entweder auf eine Seite des Substrats (10)j oder auf eine der gegenüberliegenden Oberflächen der
zweiten dünnen Schicht (12) entfernt von der ersten
dünnen Schicht gebildet ist, wobei das dielektrische
Material der zweiten dünnen Schicht (12) im wesentlichen; die gleiche oder eine kleinere Dielektrizitätskonstante
hat als das piezoelektrische Material der ersten dünnen
Schicht (11). - 2. Oberflächenwellenwandler nach Anspruch 1, dadurch ge- ·. kennzeichnet, daß die Elektroden (E1, E2) zwischen
einer der gegenüberliegenden Oberflächen der zweiten j dünnen Schicht (12) und der Oberfläche des Substrats (10) angeordnet sind. j - 3. Oberflächenwellenwandler nach Anspruch 1, dadurch ge- | kennzeichnet, daß die Elektroden (E1, E2) auf einer der ! gegenüberliegenden Seiten der zweiten dünnen Schicht (12) gebildet sind und eine der gegenüberliegenden Seiten ■ der ersten dünnen Schicht (11), die von der zweiten
dünnen Schicht (12) entfernt ist, mit einer Oberfläche
des Substrats (10) in Berührung gehalten wird. - 4. Oberflächenwellenwandler nach Anspruch 2, gekennzeichnet,durch eine weitere dünne Schicht (13) aus dielektrischem; Material, die auf die von der zweiten dünnen Schicht (12) entfernte Oberfläche der ersten dünnen Schicht (11)
aufgebracht ist. '0 9 8 3 8/0625 - 5. Oberflächenwellenwandler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch j gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Dicke der zweiten dünnen Schicht (12) zur Dicke der ersten dünnen Schicht (11) im Bereich von mehr als null bis weniger als 0,5 liegt. \<
- 6. Oberflächenwellenwandler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite dünne Schicht (12) eine Dicke im Bereich von 50 8. bis IO u hat.
- 7. Oberflächenwellenwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere dünne Schicht (13) eine Dicke im Bereich von 50 A* bis 10 u hat.
- 8. Oberflächenwellenwandler, gekennzeichnet durch ein aus J piezoelektrischem Material bestehendes Substrat mit j ausreichender mechanischer Festigkeit, eine aus dielek- J trischem Material bestehende,auf das Substrat aufge- i brachte erste dünne Schicht und wenigstens ein Elektroden paar (E1, E2), das auf der vom Substrat entfernten Seite der dünnen Schicht aus dielektrischem Material gebildet worden ist.
- 9. Oberflächenwellenwandler nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht eine Dicke im Bereich von 50 8 bis 10 u hat.609838/0625ASLeerseite
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| JP50026858A JPS51101444A (en) | 1975-03-04 | 1975-03-04 | Danseihyomenhatoransujuusaa |
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