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Patent Searching and Data


Title:
SAW TRANSDUCER WITH SUPPRESSED MODE CONVERSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/096439
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a SAW- or PSAW-type acoustic wave transducer in which a dielectric (DK) is applied to the substrate in such a way that the gap (GP) between the ends of the electrode fingers and the opposite bus electrode is entirely filled with the dielectric (DK), but the active region of the transducer, i.e. the transverse overlapping area (UB) between the electrode fingers, is not covered by the dielectric (DK).

Inventors:
EBNER THOMAS (DE)
MAYER MARKUS (DE)
RÖSLER ULRIKE (DE)
DADGAR JAVID GHOLAMREZA (DE)
BEREK STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/078421
Publication Date:
June 23, 2016
Filing Date:
December 02, 2015
Export Citation:
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Assignee:
EPCOS AG (DE)
International Classes:
H03H9/02
Domestic Patent References:
WO2011088904A12011-07-28
Foreign References:
US20140001919A12014-01-02
US20140361850A12014-12-11
US20130051588A12013-02-28
US7576471B12009-08-18
US20140001919A12014-01-02
US7576471B12009-08-18
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Wandler für akustische Wellen vom Typ SAW oder PSAW,

- aufgebaut auf einem Leckwellen-Substrat, das einen die Erzeugung von SAW begünstigenden Kristallschnitt aufweist

- mit zwei auf dem Substrat angeordneten

Elektrodenkämmen, die jeweils mit einer Buselektrode (BE) verbundene Elektrodenfinger (EF) aufweisen, wobei die beiden Elektrodenkämme so ineinander geschobenen angeordnet sind, dass sich deren

Elektrodenfinger (EF) in einem transversalen

Überlappungsbereich (UB) gegenseitig überlappen

- bei dem die Enden überlappender Elektrodenfinger (EF) eines ersten der Elektrodenkämme und die gegenüber liegenden Buselektrode (BE) des jeweiligen zweiten Elektrodenkamms oder die jeweiligen einander

gegenüberliegenden Enden überlappender und nicht- überlappender kurzer Elektrodenfinger (SF) in transversaler Richtung beabstandet sind, so dass dazwischen ein Gap (GP) ausgebildet ist

- bei dem ein Dielektrikum (DK) so auf dem Substrat

aufgebracht ist, dass das Gap (GP) vollständig damit ausgefüllt ist, der transversale Überlappungsbereich (UB) der Elektrodenfinger aber davon nicht bedeckt ist

- bei dem das Dielektrikum (DK) bezüglich Material und Schichtdicke so ausgewählt ist, dass eine akustische Welle im transversalen Überlappungsbereich (UB) und im Gapbereich (GB) annähernd die gleiche akustische

Impedanz erfährt und die akustische Welle im Gap- Bereich genauso schnell läuft wie innerhalb des Überlappungsbereichs . Wandler nach Anspruch 1,

bei dem das Dielektrikum (DK)

- in Form zweier paralleler Streifen (DKS)

strukturiert ist, die jeweils parallel zur

Längsrichtung des Wandlers verlaufen,

- den Gapbereich (GB) mit den auf gleicher

transversaler Höhe angeordneten Gaps (GP) überdeckt und

- den transversalen Überlappungsbereich (UB)

unbedeckt lässt.

Wandler nach Anspruch 2,

bei dem die Streifen des Dielektrikums (DKS) so breit sind, dass sie sich darüber hinaus über einen

Randbereich (RB) des Wandlers, der die nicht- überlappenden Stummelfinger (SF) umfasst, oder bis über die Buselektrode (BE) erstrecken.

Wandler nach Anspruch 1,

bei dem das Dielektrikum (DKF) in Form einzelner Flecken strukturiert ist, die die Elektrodenfinger (EF) mit gleicher oder erhöhter Breite über deren Enden hinaus verlängern.

Wandler nach einem der vorangehenden Ansprüche,

- bei dem das Dielektrikum (DK) S1O2 oder

Siliziumnitrid umfasst

- bei dem die Metallisierung der Elektrodenfinger (EF) AI, Cu oder Ti umfasst,

- bei dem die Metallisierung einen Mehrschichtaufbau aus den unterschiedlichen Bestandteilen in Reinform oder in Form von miteinander gebildeter Legierungen umfasst - bei dem die Höhe der Dielektrikumsschicht 10-500% der Höhe der Metallisierung entspricht.

6. Wandler nach einem der vorangehenden Ansprüche,

- bei dem das Dielektrikum (DK) S1O2 umfasst oder aus

S1O2 besteht

- bei dem die Höhe der Dielektrikumsschicht 50-150% der Höhe der Metallisierung entspricht. 7. Wandler nach einem der vorangehenden Ansprüche,

aufgebaut auf einem Substrat, das Lithiumtantalat umfasst .

8. Wandler nach Anspruch 7,

bei dem das Lithiumtantalat einen Kristallschnitt

LT WI rot YX aufweist, wobei WI den Schnittwinkel bezeichnet und wobei für WI gilt 39° WI < 46, wobei WI insbesondere aus 39°, 42° und 46° ausgewählt ist. 9. Wandler nach einem der vorangehenden Ansprüche,

bei dem der Überlappungsbereich (UB) eine Breite von weniger als 20λ aufweist, wobei λ die Wellenlänge der akustischen Welle ist, wobei die Apertur vorzugsweise zwischen 5λ und weniger als 20λ beträgt.

Description:
Beschreibung

Wandler für SAW mit unterdrückter Modenkonversion Akustische Wellen vom Typ SAW (Surface Acoustic Wave) werden mittels elektroakustischer Wandler auf piezoelektrischen und insbesondere einkristallinen piezoelektrischen Substraten erzeugt. In Abhängigkeit vom verwendeten Substrat und bei kristallinen Substraten in Abhängigkeit vom Kristallschnitt können unterschiedliche Moden der akustischen Welle bevorzugt sein. Diese können sich in Wellenzahl und insbesondere in der Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Welle unter ¬ scheiden. Da diese beiden Größen sich auf die Frequenzen der akustischen Welle auswirken ist es nötig, bei störenden

Frequenzen auftretende Moden zu unterdrücken oder zu dämpfen, um eine durch Signale störender Moden unbeeinflusste Signalübertragung zu gewährleisten. Störend sind vor allem solche Moden, die Signale in einem Sperrbereich nahe der Nutz- oder Resonanzfrequenz oder gar innerhalb des Durchlassbereichs eines mit SAW arbeitenden Filters erzeugen.

Weiterhin entstehen bei SAW-Filtern, die auf Lithiumtantalat- Substraten aufgebaut sind, Abstrahlverluste, die mit kleiner werdender Apertur stark zunehmen. Es existiert ein Verlust- mechanismus, der die Energie der zu nutzenden Welle bzw. der Mode reduzieren. Diese Verluste führen zu einer entsprechenden Erhöhung der Einfügedämpfung, die für Anwendung im Mobilfunkbereich nicht akzeptabel sind. Bislang wurden bei SAW-Filtern auf Lithiumtantalat-Substraten praktisch keine Möglichkeiten gefunden, diese Abstrahlverluste zu unterdrücken. Die einzige Möglichkeit, diese Verluste möglichst klein zu halten, besteht darin, eine ausreichend große Apertur für die SAW-Filter zu wählen. Ein solcher Grenzwert mit noch akzeptablen Verlusten liegt bei einer Apertur im Bereich von 20 λ, also der 20-fachen Länge der akustischen Welle. Zusätzlich können die Verluste

minimiert werden, wenn die Gaps, also der Abstand der

Fingerenden zur jeweils benachbarten Bus-Elektrode bzw. zum transversal benachbarten Stummelfinger möglichst klein gehalten werden. Auch ist es hilfreich, die Länge der

Stummelfinger auf einen Wert > 1,5 λ einzustellen.

Auch bei SAW-Bauelementen auf Lithium-Niobat-Substraten können Abstrahlverluste entstehen. Um diese zu reduzieren, wurden verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen, die Qualität des akustischen Wellenleiters so zu verbessern, dass sich ein idealer Piston-Mode einstellt. Hierzu wird die Geometrie der akustischen Spur so gestaltet, dass ein bestimmtes

transversales Geschwindigkeitsprofil entsteht, das am Rand durch einen schmalen Bereich mit reduzierter Geschwindigkeit gekennzeichnet ist. Dieser wird vorzugsweise innerhalb des transversalen Gaps gewählt. Ziel ist es, unerwünschte

transversale Moden zu unterdrücken bzw. nicht entstehen zu lassen .

Aus der US 2014/0001919 AI ist ein Wandler für elastische Wellen bekannt, bei dem die Geschwindigkeit der akustischen Welle im Überlappungsbereich höher eingestellt ist als im Nicht-Überlappungsbereich. Dazu ist der Wandler im Gap- Bereich mit einem Dielektrikum beschichtet. Aus der WO 2011/088904 AI sind Maßnahmen bekannt, das transversale Geschwindigkeitsprofil in einem Wandler

einzustellen . Auch aus der US 7,576,471 Bl ist es bekannt, die akustische Geschwindigkeit in einem die Fingerenden, den Gap-Bereich und die Busbars umfassenden Randbereich geringer einzustellen als im zentralen Überlappungsbereich.

Entsprechende Wandlergeometrien auf Lithiumtantalat- Substraten reduzieren die Verluste aber nicht in dem

gewünschten Maß. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen SAW- Wandler anzugeben, der in SAW-Bauelementen und insbesondere in SAW-Filtern auf Lithiumtantalat-Substraten die

Abstrahlverluste reduzieren kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wandler mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte

Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen . Es wird ein Wandler für akustische Wellen vom Typ SAW

(Surface Acoustic Wave) oder PSAW ( Pseudo-Surface Acoustic Wave) angegeben. Dieser ist auf einem Substrat aus auf einem Leckwellensubstrat und insbesondere auf Lithiumtantalat aufgebaut, das einen die Erzeugung von SAW begünstigenden Kristallschnitt aufweist. Auf dem Substrat sind zwei

Elektrodenkämme angeordnet, die jeweils eine Bus-Elektrode und mit dieser verbundene Elektrodenfinger aufweisen. Die beiden Elektrodenkämme sind so ineinander-geschoben, dass sich die Elektrodenfinger in einem transversalen

Überlappungsbereich des Wandlers gegenseitig interdigital überlappen . Zwischen den Enden von überlappenden Elektrodenfingern und der Bus-Elektrode des gegenüberliegenden Elektrodenkamms ist ein Gap ausgebildet, d. h. es verbleibt ein freier Abstand zwischen den beiden elektrisch leitenden Strukturen.

Alternativ kann das Gap auch zwischen den Fingerenden zweier einander gegenüberliegender Elektrodenfinger ausgebildet sein, von denen der längere ein überlappender Elektrodenfinger und der kürzere ein Stummelfinger, also ein nicht überlappender Elektrodenfinger ist.

Erfindungsgemäß ist nun ein Dielektrikum so auf dem Substrat aufgebracht, dass das Gap vollständig damit ausgefüllt ist, der transversale Überlappungsbereich, in dem die Elektrodenfinger einander gegenüberliegender Kammelektroden überlappen, jedoch nicht vom Dielektrikum bedeckt und daher frei von Dielektrikum ist.

Das Dielektrikum ist bezüglich Material und Schichtdicke so ausgewählt, dass eine akustische Welle im transversalen

Überlappungsbereich und im Gapbereich annähernd die gleiche akustische Impedanz erfährt und die akustische Welle im Gap- Bereich daher genauso schnell läuft wie innerhalb des

Überlappungsbereichs . Die Erfinder haben erkannt, dass bei SAW-Wandlern am Gap eine Modenkonversion von der gewünschten Mode in eine unerwünschte Mode stattfindet. Die vorzugsweise genutzte Mode ist eine scherpolarisierte Welle, Leckwelle oder auch Leaky Surface Wave . Im Gap-Bereich entsteht daraus durch Modenkonversion üblicherweise eine Rayleigh Wave oder eine Volumenwelle.

Modenkonversion entsteht insbesondere durch Streuung von akustischen Wellen der gewünschten Mode im Gap-Bereich. Bei bekannten Wandlern wird also im Gap-Bereich die unerwünschte Mode nicht erzeugt, sondern die in der akustischen Spur erzeugte zu nutzende Mode wird im Gap-Bereich in eine

unerwünschte Mode mit anderen Eigenschaften und insbesondere mit einer anderen Frequenzlage konvertiert.

Mit Hilfe des Dielektrikums, welches erfindungsgemäß das Gap vollständig ausfüllt, nicht aber im Überlappungsbereich angeordnet ist, wird eine Struktur geschaffen, die der akustischen Welle bzw. der gewünschten Nutzmode über die gesamte Breite der akustischen Spur eine gleichmäßige

akustische Impedanz zur Verfügung stellt. Vorzugsweise wird ein Dielektrikum eingesetzt, welches eine akustische Impedanz aufweist, die derjenigen des verwendeten Elektrodenmaterials möglichst nahe kommt.

In einem Wandler mit einem solchen Dielektrikum und mit optimal angepasster akustischer Impedanz läuft die akustische Welle auch im Gap-Bereich genauso schnell wie innerhalb der akustischen Spur bzw. wie innerhalb des Überlappungsbereichs. An der Grenze des Überlappungsbereichs, beim Übergang in den Gap-Bereich, weist der erfindungsgemäße Wandler keinerlei Diskontinuitäten bezüglich akustischer Impedanz und/oder der Wellengeschwindigkeit mehr auf. Auf diese Weise gelingt es, die Modenkonversion im Gap-Bereich des erfindungsgemäßen Wandlers nahezu vollständig zu unterdrücken.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Dielektrikum in Form zweier paralleler Streifen auf dem piezoelektrischen Substrat aufgebracht. Die Streifen verlaufen jeweils parallel zur Längsrichtung, die auch als longitudinale Richtung bezeichnet wird. Jeder der Streifen überdeckt dabei einen Gap-Bereich des Wandlers vollständig, lässt aber den transversalen

Überlappungsbereich unbedeckt. Es sind zwei Streifen von Dielektrikum erforderlich, da der Wandler zwei Gap-Bereiche aufweist, die beiderseits des transversalen Überlappungs ¬ bereichs angeordnet sind. Ein in Streifenform aufgebrachtes Dielektrikum lässt sich besonders einfach aufbringen und in longitudinaler Richtung gleichmäßig strukturieren, sodass dadurch keine weiteren Diskontinuitäten erzeugt werden.

Das Dielektrikum kann direkt auf das Substrat aufgebracht werden, bevor die Metallisierung für die Elektrodenkämme erzeugt wird. Vorteilhaft ist es jedoch, das Dielektrikum erst nach der Erzeugung der Elektrodenstruktur aufzubringen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Elektroden ¬ struktur bündig auf dem Substrat aufliegt und selbst keine Diskontinuitäten aufweist, die anderenfalls zumindest im Randbereich zum Dielektrikum hin zu befürchten wären.

Die in Längsrichtung verlaufenden Streifen des Dielektrikums bedecken zumindest das Gap, können in einer Ausführungsform aber auch verbreitert sein, sodass sie über den Gap-Bereich hinaus auch noch den direkt benachbarten Randbereich des Wandlers überdecken. Obwohl der Randbereich keine

Diskontinuitäten gegenüber dem Überlappungsbereich aufweist, ist es technisch und bezüglich des Herstellungsverfahrens des Dielektrikums von Vorteil, den Dielektrikumsstreifen in die vom Überlappungsbereich weg weisende Richtung hin zu

verbreitern. Im Randbereich ist das gleiche Fingermuster wie im Überlappungsbereich vorgesehen, jedoch findet dort keine Überlappung statt, da Stummelfinger und überlappende Finger im Randbereich mit der gleichen Bus-Elektrode verbunden sind und daher das gleiche Potenzial aufweisen.

Das Dielektrikum bedeckt zumindest den Gap-Bereich. Gemäß einer Ausführungsform ist das Dielektrikum in Form einzelner Flecken strukturiert, die genau das Gap ausfüllen. Jeder Flecken erstreckt sich transversal genau und ausschließlich über den Gap-Bereich. In longitudinaler Richtung kann er die gleiche oder eine zumindest ähnliche Breite wie die

Elektrodenfinger aufweisen.

In dieser Ausführungsform wird der üblicherweise metallische Elektrodenfinger mit gleichem oder ähnlichem Querschnittsprofil durch das Dielektrikum bzw. durch den Flecken des Dielektrikums in Richtung gegenüberliegende Bus-Elektrode verlängert. Mit einer solchen Ausführung wird eine besonders gleichmäßige akustische Impedanzverteilung in transversaler Richtung zwischen den beiden Bus-Elektroden erzielt. Nachteil dieser Ausführung ist jedoch, dass die Flecken aufwändiger zu strukturieren sind und der Strukturierungsprozess an der Elektrodenstruktur auszurichten ist.

Optimierungsziel des erfindungsgemäßen Wandlers ist es, die akustische Impedanz in transversaler Richtung möglichst gleichmäßig zu gestalten. Dies wird im Bereich des

Dielektrikums dadurch erreicht, dass es bezüglich Material und Schichtdicke so ausgewählt ist, dass sich die richtige Impedanz einstellt, d. h. dass es die gleiche oder ähnliche Impedanz wie im Überlappungsbereich aufweist. Da sich die akustische Impedanz als Produkt der Dichte einer ober ¬ flächlich aufgebrachten Struktur und der Geschwindigkeit der akustischen Welle ergibt, kann die akustische Welle sowohl über die Dichte als auch die Wellengeschwindigkeit einge ¬ stellt werden. Die Dichte ist eine reine Materialgröße, die durch die Art oder Modifikation des Dielektrikums bestimmt und wenig veränderbar ist. Die Geschwindigkeit der

akustischen Welle dagegen kann insbesondere durch die

Massenbelegung beeinflusst werden, sodass als einstellbarer Parameter die Schichtdicke des Dielektrikums im Gap-Bereich variiert werden kann.

Ein bevorzugtes Elektrodenmaterial für den Wandler, also für die Metallisierung an den Elektrodenfingern, umfasst

Aluminium, welches noch Kupferanteile oder Kupferteil ¬ schichten sowie Titan umfassen kann. Die Metallisierung weist dann vorzugsweise einen Mehrschichtaufbau auf, dessen

Einzelschichten die oben genannten Metalle in Reinform oder in Form von Legierungen umfassen. Die akustische Impedanz ergibt sich dann integral über den gesamten Schichtaufbau der Elektrodenfinger. In einem Wandler, der eine Elektrodenstruktur mit einer solchen Schichtaufbau aufweist, wird als Dielektrikum vorzugsweise S1O 2 oder Siliziumnitrid als einziger oder als Hauptbestandteil ausgewählt. Die Höhe des Dielektrikums kann dann auf einen Wert eingestellt werden, der 10 bis 500 % der Höhe der Metallisierung entspricht. Für ein streifenförmig aufgebrachtes Dielektrikum, welches sich in longitudinaler Richtung erstreckt, ist eher eine

niedrigere Schichtdicke des Dielektrikums bevorzugt, die typischerweise in der Größenordnung der Metallschichtdicke gewählt wird.

Für ein in Form von einzelnen Flecken im Gap-Bereich

aufgebrachtes Dielektrikum ist eher eine höhere Schichtdicke bevorzugt. Für einen Wandler, der eine wie oben angegebene Metallisierung bzw. einen wie oben angegebenen

Mehrschichtaufbau aufweist, ist S1O 2 als Dielektrikum

besonders bevorzugt und wird dann in einer Schichtdicke von vorzugsweise 50 bis 150% der Höhe der Metallisierung

aufgebracht . Wie bereits erwähnt, ist das Substrat so ausgewählt, dass es die Erzeugung und Ausbreitung einer akustischen Welle mit der gewünschten Mode begünstigt. Ist die begünstigte bzw.

gewünschte Mode eine Leaky Surface Wave, so wird als

Substratmaterial z.B. Lithiumtantalat mit einem Kristall ¬ schnitt LT WI rotYX gewählt. Dabei gibt WI den Schnittwinkel des Kristallschnitts an. Vorzugsweise ist ein Schnittwinkel im Schnittwinkelbereich von 39° WI < 46° ausgewählt.

Besonders vorteilhaft beträgt der Schnittwinkel 39°, 42° oder 46°. Jedoch ist die Erfindung auch für andere

Leckwellensubstrate geeignet.

Mit einem erfindungsgemäßen Wandler können SAW-Bauelemente realisiert werden, die auch bei niedrigen Aperturen und größeren Gaps weniger Abstrahlverluste als Bauelemente mit bekannten Wandlern aufweisen. Solche Bauelemente weisen dann eine verbesserte Resonanzgüte der Einzelresonatoren auf. Bei Oberflächenwellen-Bauelementen, die Resonatoren umfassen, ist die Güte im Bereich der Resonanz der Resonatoren verbessert, insbesondere wenn kleinere Aperturen gewählt sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei ¬ spielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren dienen allein der Veranschaulichung der Erfindung und sind daher schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt.

Figur 1 zeigt in schematischer Draufsicht einen an sich bekannten Wandler und dessen Aufteilung in Überlappungsbereich, Gap-Bereiche und Randbereiche,

Figur 2 zeigt in schematischer Draufsicht ein streifenförmig im Gap-Bereich aufgebrachtes Dielektrikum, Figur 3 zeigt in gleicher Draufsicht ein streifenförmiges Dielektrikum, welches auch den Randbereich bedeckt,

Figur 4 zeigt ein nochmals verbreitert aufgebrachtes streifenförmiges Dielektrikum, welches auch die Bus-Elektrode und den direkt angrenzenden Bereich bedeckt,

Figur 5 zeigt ein streifenförmiges Dielektrikum, welches den Gap-Bereich, den Randbereich und die Bus-Elektrode eines Resonators bedeckt,

Figur 6 zeigt ähnlich wie Figur 5 einen Resonator, bei dem das Dielektrikum darüber hinaus den gesamten Reflektor des Resonators bedeckt,

Figur 7 zeigt einen Wandler in der Draufsicht, bei dem das Dielektrikum als Flecken ausschließlich im Gap aufgebracht ist, Figur 8 zeigt die Admittanz und die Güte eines Resonators mit einem erfindungsgemäßen Wandler im Vergleich mit

konventionellen Resonatoren,

Figur 9 zeigt einen Schnitt in transversaler Richtung durch einen Elektrodenfinger und das Dielektrikum,

Figur 10 zeigt drei verschiedene Schnitte in transversaler Richtung durch einen Elektrodenfinger, dessen Metallisierung am Fingerende eine nicht vertikal abfallende Kante aufweist,

Figur 11 zeigt fleckenförmig aufgebrachte Dielektrika in der Draufsicht mit unterschiedlichen Breiten, Figur 12 zeigt zwei verschiedene Schnitte in transversaler Richtung durch Elektrodenfinger, dessen Metallisierung am Fingerende eine nicht vertikal abfallende Kante mit negativem Kantenwinkel aufweist.

Figur 1 zeigt einen an sich bekannten Wandler in

schematischer Draufsicht. Der Wandler umfasst zumindest zwei Bus-Elektroden BE, von denen sich jeweils Elektrodenfinger EF in transversaler Richtung erstrecken. Die beiden Bus- Elektroden mit den daran befestigten Elektrodenfingern bilden jeweils einen Elektrodenkamm. Im Wandler sind zwei

Elektrodenkämme interdigital so ineinandergeschoben, dass sich deren Elektrodenfinger in einem Überlappungsbereich UB überlappen. Zwischen den Enden der Elektrodenfinger und der Buselektrode bzw. dem benachbarten Elektrodenkamm ist ein Gap GP ausgebildet, mithin ein lichter Abstand zwischen den beiden Elektroden in transversaler Richtung. Zwischen dem Gap GP und der nächstgelegenen Bus-Elektrode BE kann noch ein Stummelfinger SF angeordnet sein, welcher keine Überlappung mit dem jeweils anderen Elektrodenkamm aufweist. Das Gap ist dann - wie in Figur 1 dargestellt - zwischen den Enden der Elektrodenfinger und den Enden der gegenüberliegend auf gleicher longitudinaler Position angeordneten Stummelfingern ausgebildet. Der gesamte Wandler unterteilt sich dann in die Bus-Elektrode BE, den nicht überlappenden Randbereich RB, den Gap-Bereich GB und den Überlappungsbereich UB . Der Gap- Bereich GB ist dann eine Rechteckfläche, wenn sich alle Gaps transversal auf gleicher Höhe befinden und annähernd die gleiche transversale Breite aufweisen. Das eingezeichnete Koordinatenkreuz zeigt, dass die transversale Richtung der y- Achse und die longitudinale Richtung in Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle der x-Achse entsprechen. Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der je ein Streifen eines Dielektrikums genau einen der beiden Gap-Bereiche GB des Wandlers abdeckt. Der Über ¬ lappungsbereich wird nicht von dem Dielektrikum bedeckt. Mithin schließt die zum Überlappungsbereich weisende Kante des streifenförmigen Dielektrikums bündig mit dem Fingerende des überlappenden Fingers ab. Die zur Bus-Elektrode BE weisende Kante des streifenförmigen Dielektrikums schließt hier ebenfalls bündig mit den Enden der Stummelfinger ab, kann diese aber auch teilweise überlappen. Dabei ist klar, dass ein bündiges Abschließen von Fingerenden und streifenförmigem Dielektrikum nur dann erreicht wird, wenn zumindest die Elektrodenfinger steil abfallende Kanten, im Idealfall sogar vertikal abfallende Kanten aufweisen. Dies wird mit realen Strukturierungsprozessen praktisch nicht erreicht.

Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Wandler in der Draufsicht, bei dem das streifenförmig strukturierte Dielektrikum DK neben dem Gap-Bereich auch noch den Randbereich des Wandlers vollständig überdeckt. Mit Ausnahme der Bus- Elektroden BE und des Überlappungsbereichs UB ist damit die gesamte Wandlerfläche vom Dielektrikum bedeckt.

Figur 4 zeigt in der Draufsicht ein streifenförmig aufge- brachtes Dielektrikum, welches neben Gapbereich GB und

Randbereich RB zusätzlich noch die Bus-Elektrode BE und wahlweise auch noch einen angrenzenden Bereich außerhalb der akustischen Spur bzw. außerhalb des Wandlers bedeckt. Figur 5 zeigt einen Wandler, der Teil eines akustischen

Resonators ist. Bei einem Resonator sind in longitudinaler Richtung beiderseits des akustischen Wandlers akustische Reflektoren angeordnet. Diese umfassen streifenförmige Reflektoren, die ähnliche Fingerbreite und ähnlichen Fingerabstand wie die Elektrodenfinger im Überlappungsbereich aufweisen. Der Reflektor ist gegen den Wandler elektrisch isoliert oder mit nur einem der Potenziale, vorzugsweise mit Masse, verbunden. Das streifenförmig aufgebrachte

Dielektrikum erstreckt sich bei dieser Ausführung im

Resonator in longitudinaler Richtung auch noch über die beiden Reflektoren. Die transversale Erstreckung des

streifenförmigen Dielektrikums kann, wie in den Figuren 2 bis 4 dargestellt, variieren.

Figur 6 zeigt in schematischer Draufsicht eine weitere

Ausführung mit einem Resonator, bei dem zusätzlich zu den in Figur 5 dargestellten Flächen noch der bzw. die gesamten Resonatoren vom Dielektrikum bedeckt sind. Innerhalb des

Resonators bleiben dabei nur der Überlappungsbereich und dort nur die überlappenden Elektrodenfinger vom Dielektrikum unbedeckt . Figur 7 zeigt eine Ausführungsform eines Wandlers, bei dem das Dielektrikum fleckenförmig strukturiert ist und aus ¬ schließlich in den Gaps angeordnet ist. Die Flecken befinden sich im Gap-Bereich zwischen Fingerenden von überlappenden Fingern und Stummelfingern, nicht aber auf den Elektroden- fingern EF im Gap-Bereich. Die Breite der Flecken kann variieren, entspricht aber ungefähr der Breite der

Elektrodenfinger .

Figur 8 zeigt drei Kurven Ql, Q2 und A2, wobei Ql die Güte eines konventionellen Resonators und Q2 die Güte eines erfindungsgemäß mit Dielektrikum im Gap-Bereich beschichteten Resonators zeigt, während A2 den Realteil der Admittanz eines erfindungsgemäßen Wandlers wiedergibt. Aus dem Verhältnis der beiden Kurven Ql und Q2 wird klar, dass die Güte eines erfindungsgemäß mit Dielektrikum im Gap-Bereich beschichteten Wandlers die Güte des herkömmlichen Resonators wesentlich übertrifft. In der Spitze wird gemäß dargestelltem Beispiel die Güte beispielsweise von hier ca. 1160 auf 1380

gesteigert .

Figur 9 zeigt drei Querschnitte a bis c in transversaler Richtung durch Elektrodenfinger, Dielektrikum DK und

Stummelfinger SF. Die in der Figur dargestellte z-Achse ist die Normale zur Oberfläche des piezoelektrischen Substrats. Die drei Schnitte unterscheiden sich durch die Höhe des aufgebrachten Dielektrikums DK. Während in Figur 9A die

Schichtdicke des Dielektrikums DK geringer ist als die

Metallisierungshöhe des Elektrodenfingers EF, entspricht sie in Figur 9B ungefähr der Metallisierungshöhe. In Figur 9C weist das Dielektrikum DK eine wesentlich höhere Schichtdicke als die Metallisierung des Elektrodenfingers EF auf. Figur 10 zeigt ebenfalls drei unterschiedliche Querschnitte durch Elektrodenfinger EF, Dielektrikum DK und Stummelfinger SF. In dieser Darstellung sind die Querschnittsprofile der Elektrodenfinger realitätsnaher abgebildet, d. h. das

Querschnittsprofil der Elektrodenfinger fällt am Ende des Fingers nicht vertikal zum Substrat hin ab, sondern ist abgerundet oder abgeschrägt.

In der Querschnittsdarstellung von Figur 10A füllt das

Dielektrikum DK S , F das Gap auf, sodass das Kantenprofil des Dielektrikums DK S , F dem inversen Kantenprofil an den Enden der Elektrodenfinger EF entspricht. In der Draufsicht ergibt sich ein Unschärfebereich UBR, in dem die schräg auslaufenden Kanten von Elektrodenfinger EF und Dielektrikum DK S , F überlappen, so dass in der Draufsicht keine klare Trennung zwischen Dielektrikum und Elektrodenfinger zu ziehen ist. In den Fällen, in denen ein Unschärfebereich UBR existiert, enden definitionsgemäß sowohl Gapbereich als auch Über- lappungsbereich UB „unscharf" innerhalb des Unschärfebereichs BR, da die Grenzen gewissermaßen über den Unschärfebereich UBR verschmiert sind.

Figur 10B zeigt einen Elektrodenfinger mit ebenfalls schräg abfallendem Kantenprofil der Elektrodenfinger und einem

Dielektrikum, welches im Gap-Bereich aufgebracht ist und zusätzlich noch den Randbereich überdeckt. Die zum

Überlappungsbereich UB weisende Kante des Dielektrikums fällt mit gleicher Neigung wie die Metallisierung am Ende des

Elektrodenfingers ab, sodass auch hier an der Grenze zwischen Dielektrikum und Elektrodenfinger ein Unschärfebereich UBR ausgebildet ist. Das Dielektrikum erstreckt sich nicht über die obere Kante des Elektrodenfingerendes , endet also im Unschärfebereich UBR.

Figur IOC zeigt ebenfalls ein den oder die Elektrodenfinger EF im Unschärfebereich UBR überlappend aufgebrachtes

Dielektrikum DK mit geringerer Schichtdicke als die

Metallisierung des Elektrodenfingers.

Figur 11 zeigt in der Draufsicht drei Ausführungsbeispiele von fleckenförmig aufgebrachtem Dielektrikum DK F . In Figur IIA ist das Dielektrikum DK F mit geringerer Breite als der Elektrodenfinger EF im Gap eingebracht. In Figur IIB fluchten die Außenkanten des Dielektrikums DK F mit den Außenkanten des Elektrodenfingers EF, während in Figur HC das Dielektrikum DK F eine größere longitudinale Breite als der Elektroden ¬ finger EF aufweist. In der Figur 10A mit fleckenförmig aufgebrachtem Dielektrikum bzw. ausschließlich im Gap-Bereich aufgebrachten streifenförmigen Dielektrikum ist der Grenzbereich zwischen Gap- Bereich GB und Überlappungsbereich UB ein Unscharfebereich UBR, in dem sich die Profile von Dielektrikum und

Metallisierung überschneiden. Der Unscharfebereich UBR ist hier auf eine maximale transversale Länge von je 1 ym

beschränkt. In den Ausführungsbeispielen nach Figur 10B und C, wenn sich das Dielektrikum DK noch über den Randbereich, die Bus-Elektrode und den angrenzenden Bereich außerhalb des Wandlers erstreckt, kann die Überschneidung des Dielektrikums mit dem Überlappungsbereich UB hin bis maximal 2 ym betragen.

Bei einem fleckenförmig strukturierten Dielektrikum DK F , wie in Figur 11 in der Draufsicht dargestellt, kann die maximale Breite des Unschärfebereichs UBR des Dielektrikums DK F mit der am Fingerende auslaufenden Kante des Elektrodenfingers gegen die longitudinale Breite des dielektrischen Fleckens DK F abgewogen werden. Ein in longitudinaler Richtung

breiterer Flecken darf einen geringeren Unschärfebereich UBR, ein schmalerer Flecken dagegen einen höheren Unschärfebereich UBR an der Grenze zum Überlappungsbereich UB aufweisen.

In Figur 12 ist anhand von schematischen transversal durch je einen Elektrodenfinger EF geführten Schnitten die

Ausführungsform dargestellt, in der das Dielektrikum DK zeitlich vor der Metallisierung für die Elektrodenfinger und den Buselektroden BE aufgebracht wird. Das Dielektrikum DK F , S , welches als Flecken DK F oder als Streifen DK S aufgebracht werden kann, weist herstellungsbedingt ein Flankenprofil auf, das einen bestimmten Neigungswinkel zum Substrat aufweist. Die in einem späteren Schritt aufgebrachte Metallisierung für Elektrodenfinger EF und Stummelfinger SF schmiegt sich an die Flanke des Dielektrikums DK an und weist dementsprechend ein dazu passendes inverses Kantenprofil auf. In der Draufsicht betrachtet, lässt sich auch hier die Grenze zwischen Gap- Bereich GB und Überlappungsbereich UB nicht klar definieren, da im Unscharfebereich UBR eine Überlappung zwischen

Dielektrikum und Metallisierung des Elektrodenfingers EF vorliegt .

Erfindungsgemäß wird die Größe dieses Unscharfebereich UBR nun auf einen Wert eingestellt, der maximal den zuvor

genannten Grenzwerten entspricht. So kann ein streifenförmiges Dielektrikum DK S , welches den Außenbereich und den Gap-Bereich GB bedeckt bzw. ausfüllt, den Überlappungsbereich UB bis zu einem Unscharfebereich UBR von maximal 2 ym

überdecken. Ein Dielektrikum DK S , welches streifenförmig ausschließlich im Gap-Bereich aufgebracht ist, sollte die benachbarten Enden von Stummelfinger SF und Elektrodenfinger EF mit einem Unscharfebereich von maximal je 1 ym überdecken. Wird das Dielektrikum DK F in Fleckenform ausschließlich im Gap aufgebracht, so kann der beidseitige Überlapp im

Unscharfebereich ebenfalls auf maximale 1 bis 2 ym

eingestellt werden.

Die zwei unterschiedlichen Ausführungen in den Figuren 12A und 12B geben Ausführungen mit unterschiedlichen Schichtdickenverhältnissen von Dielektrikum DK und Metallisierung für Elektrodenfinger EF an. Es zeigt sich, dass mit einer geringeren Schichtdicke der Metallisierung des den Elektrodenfingers EF bei unveränderter Schichtdicke des Dielek- trikums DK und unveränderten Kantenwinkeln ein geringerer

Unschärfebereich UBR eingehalten werden kann. Je kleiner der Unschärfebereich UBR gewählt wird, desto gleichmäßiger kann die akustische Impedanz der Gesamtstruktur eingestellt werden .

Die Erfindung konnte nur anhand weniger Figuren und Aus- führungsbeispiele erläutert werden, ist aber nicht auf diese beschränkt. Insbesondere das Kantenprofil der metallischen und dielektrischen Strukturen kann technologiebedingt von den dargestellten Kantenprofilen abweichen. Auch Schichtdickenverhältnisse und auch andere Größenverhältnisse können anders als dargestellt gewählt werden.

Insbesondere ist in allen Figuren das Verhältnis von Finger ¬ breite zu Fingerabstand zur besseren Veranschaulichung größer dargestellt, als in üblicherweise in Wandlern gewählt wird. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf Normalfinger- wandler beschränkt, bei denen Elektrodenfinger EF im Überlappungsbereich UB alternierend von unterschiedlichen Bus- Elektroden BE ausgehen. Möglich ist es auch, die Anschlussfolge der Elektrodenfinger so zu verändern, dass zwei oder mehr unmittelbar hintereinander angeordnete Elektrodenfinger EF von derselben Bus-Elektrode BE ausgehen.

Möglich ist es außerdem, die transversale Position der Gaps über die Länge des Wandlers zu variieren, sodass die Gaps nicht in longitudinaler Richtung fluchten. In diesen Fällen ist es möglich, ein streifenförmig aufgebrachtes Dielektrikum so zu strukturieren, dass es dem Verlauf der Gaps folgt.

Besonders vorteilhaft kann es in dieser Ausführung jedoch sein, das Dielektrikum in Form von Flecken und ausschließlich in die Gaps einzubringen. Die Strukturierung der Dielektrikumsflecken kann dann exakt der Lage der jeweiligen Gaps folgen . Ein erfindungsgemäßer Wandler mit im Gap-Bereich aufgebrachtem Dielektrikum ist auch nicht auf die in den Ausführungsbeispielen genannten Materialkombinationen

beschränkt. Wird zum Beispiel für die Metallisierung ein anderes leitfähiges Metall mit abweichender akustischer Impedanz ausgewählt, so wird vorzugsweise auch das

Dielektrikum so ausgewählt, dass dessen akustische Impedanz derjenigen des Elektrodenmaterials angepasst ist. Dazu kann es erforderlich, ein anderes als die angegebenen Dielektrika auszuwählen.

Bezugs zeichenliste

BE Buselektrode

EF Elektrodenfinger

GP Gap

SF nicht-überlappender Elektrodenfinger

( Stummelfinger)

DK Dielektrikum

UB (transversaler) Überlappungsbereich

DK S Streifen (des Dielektrikums)

DK F Flecken (des Dielektrikums)

GB (transversaler) Gapbereich

RB (transversaler) Randbereich

REF Reflektor

RF Reflektorfinger

UBR Unscharfebereich

X, y, z Raumrichtungen