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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen
eines Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp zur Verwendung in einem Bandpaßfilter,
einem Sperrfilter oder einer anderen geeigneten Vorrichtung, sowie auf
ein Verfahren zum Einstellen einer Resonanzfrequenz eines Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp.
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Wie
beispielsweise in den ungeprüften
japanischen Patentanmeldungen Nr.
5-183376 und Nr.
5-145370 offenbart
ist, wurden bereits verschiedene Oberflächenwellenbauelemente vom Kantenreflexionstyp,
die eine Oberflächenwelle
vom SH-Typ (SH = shear horizontal = Scher-Horizontal), wie zum Beispiel
eine BGS-Welle verwenden, vorgeschlagen.
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Bei
einem Oberflächenwellenbauelement vom
Kantenreflexionstyp ist ein Interdigitalwandler auf einem piezoelektrischen
Substrat, das zwei gegenüberliegende
Kanten aufweist, angeordnet. Eine Mehrzahl von Elektrodenfingern
in dem Interdigitalwandler erstreckt sich in der parallel zu den
Kanten verlaufenden Richtung. Eine angeregte akustische Oberflächenwelle
wird zwischen den beiden gegenüberliegenden
Kanten reflektiert, es tritt eine stehende Welle auf, und das Resonanzcharakteristikum,
das auf der stehenden Welle basiert, wird verwendet.
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Da
das Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp keinen Reflektor erfordert, ermöglicht es
eine Miniaturisierung eines Oberflächenwellenbauelements.
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Für die Herstellung
des oben beschriebenen Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp wird ein Wafer angefertigt, der aus einem
piezoelektrischen Material besteht. Daraufhin wird eine Mehrzahl
von Interdigitalwandlern auf dem Wafer gebildet. Als nächstes wird
der Wafer geschnitten, es werden zwei gegenüberliegende Kanten desselben gebildet,
und aus dem einzelnen Wafer wird eine Mehrzahl von Oberflächenwellenbauelementen
vom Kantenreflexionstyp ausgeschnitten.
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Bei
dem Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp können
gewünschte
Resonanz- und Filtercharakteristika nicht erreicht werden, wenn die
beiden gegenüberliegenden
Kanten nicht korrekt gebildet sind. Beim Bilden von Kanten unter
Verwendung eines Interdigitalwandlers vom Einzelelektrodentyp wurde
also jede der Kanten zuvor an der Position, die um λ/2 oder ein
ganzzahliges Vielfaches von λ/2
nach außen
in der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle
von der Mitte des Elektrodenfingers, der zu jedem der äußersten
Elektrodenfinger benachbart ist, beabstandet ist, ausgeschnitten.
Beim Bilden von Kanten unter Verwendung eines Interdigitalwandlers
vom Doppelelektrodentyp, der ein Paar von Elektrodenfingerabschnitten
umfaßt,
wurde andererseits jede der Kante an der Position ausgeschnitten,
die um ein ganzzahliges Vielfaches von λ/2 in der Ausbreitungsrichtung
einer akustischen Oberflächenwelle
nach außen
von der Mitte zwischen dem Paar von Elektrodenfingerabschnitten des
Elektrodenfingers beabstandet ist, der zu jedem der Elektrodenfinger,
die an den äußersten
Seiten des Interdigitalwandlers in der Ausbreitungsrichtung einer
Oberflächenwelle
angeordnet sind, benachbart ist.
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Bei
einem tatsächlichen
Herstellungsprozeß wird
eine Mehrzahl von Oberflächenwellenbauelementen
vom Kantenreflexionstyp aus einem Wafer geschnitten. Bei der Massenproduktion
von Oberflächenwellenbauelementen
vom Kantenreflexionstyp wurden ferner Interdigitalwandler auf jedem
einer Mehr zahl von Wafern auf dieselbe Weise gebildet, und die Mehrzahl
von Wafern wurde von oben geschnitten.
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Auch
wenn eine Mehrzahl von Wafern angefertigt wird, sowie eine Mehrzahl
von Interdigitalwandlern auf dieselbe Weise gebildet wird, und Kanten
durch Schneiden mit hoher Genauigkeit gebildet werden, tritt jedoch
insofern ein Problem auf, als die Frequenzcharakteristika unter
den zahlreichen erhaltenen Oberflächenwellenbauelementen vom
Kantenreflexionstyp variieren. Das liegt daran, daß die piezoelektrischen
Charakteristika von Wafer zu Wafer variieren.
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Die
EP 0 751 615 A1 beschreibt
ein Verfahren zum Herstellen eines Oberflächenwellenbauelements, bei
dem ein Interdigital-Wandler auf einer piezoelektrischen Platte
gebildet wird, wobei jeder der Elektrodenfinger des Interdigital-Wandler eine Breite von λ/4 aufweist,
wobei die äußersten
Paare der Elektrodenfinger eine Breite von λ/8 in der Richtung der Ausbreitung
aufweisen. Um ein Schneiden des Substrats an Positionen zu verhindern,
bei denen die äußersten
Elektrodenfinger angeordnet sind, wird die piezoelektrische Platte
innerhalb eines Bereichs geschnitten, der sich von einer äußeren Endkante
der äußeren Elektrodenfinger
zu einer Position innerhalb des Bereichs von λ/8 oder 3 λ/32 von der äußeren Kante der Elektrodenfinger
erstreckt. Das Schneiden innerhalb der vorbestimmten Bereiche ermöglicht, eine
gute Resonanzcharakteristik des Oberflächenwellenbauelements zu erreichen,
wobei ein Abplatzen der piezoelektrischen Platte verhindert wird.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einstellen
einer Impedanz-Frequenz-Charakteristik eines Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp und ein Verfahren zum Erzeugen eines Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp zu schaffen, so daß das erhaltene Oberflächenwellenbauelement vom
Kantenreflexionstyp verbesserte Eigenschaften aufweist.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Oberflächenwellenbauelement vom
Kantenreflexionstyp mindestens einen Interdigitalwandler umfaßt und eine
Oberflächenwelle
vom SH-Typ verwendet.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Verfahren
gemäß Anspruch
7 oder ein Verfahren gemäß Anspruch
14 gelöst.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß bevorzugte
Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp schaffen, um Variationen bei der Impedanz-Frequenz-Charakteristik
unter den hergestellten Oberflächenwellenbauelementen
vom Kantenreflexionstyp auszuschalten und zu ermöglichen, daß eine gewünschte Impedanz-Frequenz-Charakteristik
realisiert wird.
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Das
Verfahren zum Einstellen eines Frequenzcharakteristikums eines Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfaßt
den Schritt des Bestimmens eines Frequenzcharakteristikums eines
Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp, das ein piezoelektrisches Substrat aufweist.
Das Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp weist ein Paar Kanten des piezoelektrischen
Substrats auf, die einen vorbestimmten Abstand zwischen denselben definieren.
Das piezoelektrische Substrat wird an mindestens einem Paar Positionen
geschnitten, die einen Abstand definieren, der kleiner ist als der
vorbestimmte Abstand, wenn ein schließliches Frequenzcharakteristikum
des Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp höher
sein soll als das vorbestimmte Frequenzcharakteristikum, und wird
an mindestens einer eines Paars von Positionen geschnitten, die
einen Abstand definieren, der größer ist
als der vorbestimmte Abstand, wenn ein schließliches Frequenzcharakteristikum
des Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp niedriger sein soll als das vorbestimmte
Frequenzcharakteristikum.
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Die
Positionen, an denen das piezoelektrische Substrat bei dem Schritt
des Schneidens des piezoelektrischen Substrats geschnitten wird,
sind von Positionen der Kanten, die den vorbestimmten Abstand in
dem Frequenzcharakteristikum-Bestimmungsschritt
definieren, vorzugsweise um ca. λ/8 oder
weniger und stärker
bevorzugt um ca. λ/16
verschoben, wobei λ die
Wellenlänge
einer Oberflächenwelle
vom SH-Typ ist, die bei dem Oberflächenwellenbauelement vom Kantenreflexionstyp
anzuregen ist.
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Das
Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp kann einen Interdigitalwandler vom Einzelelektrodentyp
umfassen. In diesem Fall sind die Positionen der Kanten, die den
vorbestimmten Abstand definieren, vorzugsweise an ungefähren Mitten
von Elektroden positioniert.
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Alternativ
dazu kann das Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp einen Interdigitalwandler vom Doppelelektrodentyp
umfassen. In diesem Fall ist jede der Positionen der Kanten, die den
vorbestimmten Abstand definieren, an einer ungefähren Mitte eines Paars von
Elektrodenfingern, die eine Doppelelektrode bilden, positioniert.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfaßt
das Verfahren zum Herstellen eines Oberflächenwellenbauelements vom Kantenreflexionstyp,
das mindestens einen Interdigitalwandler umfaßt und eine Oberflächenwelle
vom SH-Typ verwendet, folgende Schritte: Bilden einer Mehrzahl von
Interdigitalwandlern auf einem piezoelektrischen Substrat; Schneiden
des piezoelektrischen Substrats und Erzeugen eines Referenz-Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp, das mindestens einen der Interdigitalwandler
und ein Paar Kanten des piezoelektrischen Substrats umfaßt, wobei
das Paar Kanten einen vorbestimmten Abstand zwischen denselben definiert;
Messen eines Frequenzcharakteristikums der Referenz-Oberflächenwelle
vom Kantenreflexionstyp; Bestimmen von Positionen eines Paars Kanten, die
jedes von verbleibenden Oberflächenwellenbauelementen
vom Kantenreflexionstyp auf der Basis des gemessenen Frequenzcharakteristikums
definieren; und Schneiden des piezoelektrischen Substrats an den
bestimmten Positionen, um die verbleibenden Oberflächenwellenbauelemente
vom Kantenreflexionstyp zu erzeugen.
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Bei
dem Positionsbestimmungsschritt wird ein Abstand zwischen dem Paar
Kanten der verbleibenden Oberflächenwellenbauelemente
vom Kantenreflexionstyp vorzugsweise kürzer ausgeführt als der vorbestimmte Abstand,
wenn ein schließliches Frequenzcharakteristikum
der verbleibenden Oberflächenwellenbauelemente
vom Kantenreflexionstyp höher
sein soll als das gemessene Frequenzcharakteristikum, und ein Abstand
zwischen dem Paar Kanten der verbleibenden Oberflächenwellenbauelemente
vom Kantenreflexionstyp wird vorzugsweise größer ausgeführt als der vorbestimmte Abstand, wenn ein
schließliches
Frequenzcharakteristikum der verbleibenden Oberflächenwellenbauelemente
vom Kantenreflexionstyp niedriger sein soll als das gemessene Frequenzcharakteristikum.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht, die ein Oberflächenwellenbauelement vom Kantenreflexionstyp
gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Betrag, um den die durch
Schneiden geformte Kante von der vorgesehenen Position verschoben
ist, und dem Verhältnis
des Abweichungsbetrags Δf
der gemessenen Resonanzfrequenz von der Zielresonanzfrequenz f bezüglich der
Zielresonanzfrequenz f bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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3 ein
Diagramm, das Frequenzcharakteristika zeigt, wenn die Positionen
der Kante bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel die vorgesehene
Position von –λ/4, die vorgesehene
Position von –λ/8 und die
vorgesehene Position von –λ/16 sind;
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4 eine
schematische Draufsicht, die die Elektrodenkonfiguration eines Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp gemäß einem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
teilweise vergrößerte Draufsicht, die
die Schneideposition, bei der eine Kante gebildet wird, bei dem
Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenre flexionstyp gemäß einem
zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
das in 4 gezeigt ist, zeigt;
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6 ein
Diagramm, das die Beziehung zwischen der Position der durch Schneiden
gebildeten Kante und dem Verhältnis
des Abweichungsbetrags Δf
der gemessenen Mittenfrequenz von der Zielmittenfrequenz f0 bezüglich
der Zielmittenfrequenz f0 bei dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein
Diagramm, das Frequenzcharakteristika zeigt, wenn die Positionen
der Kante bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel die vorgesehene
Position von –2/4,
die vorgesehene Position von –2/8
und die vorgesehene Position von –λ/16 der vorliegenden Erfindung
sind;
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8 eine
perspektivische Ansicht, die ein Oberflächenwellenfilter eines transversal
gekoppelten Typs, das Interdigitalwandler vom Einzelelektrodentyp
umfaßt,
als Beispiel eines Oberflächenwellenbauelements,
auf das bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung angewandt werden, zeigt;
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9 eine
schematische Draufsicht, die ein Oberflächenwellenfilter eines transversal
gekoppelten Typs, das Interdigitalwandler vom Doppelelektrodentyp
umfaßt,
als Beispiel eines Oberflächenwellenbauelements,
auf das bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung angewandt werden, zeigt;
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10 ein
Diagramm, das Variationen bezüglich
der Frequenzcharakteristika bei dem Resonatorfilter eines transversal
gekoppelten Typs, das Interdigitalwandler vom Einzelelektrodentyp
umfaßt, zeigt,
wenn die Position der Kante variiert wird;
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11 eine
perspektivische Ansicht, die ein Oberflächenwellenfilter eines longitudinal
gekoppelten Typs, das Interdigitalwandler vom Einzelelektrodentyp
umfaßt,
als weiteres Beispiel eines Oberflächenwellenbauelements, auf
das bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung angewandt werden, zeigt;
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12 eine
schematische Draufsicht, die die Elektrodenkonfiguration eines Oberflächenwellenfilters
eines longitudinal gekoppelten Typs, das Interdigitalwandler vom
Doppelelektrodentyp umfaßt, als
weiteres Beispiel eines Oberflächenwellenbauelements,
auf das bevorzugte Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung angewandt werden, zeigt;
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13 eine
Draufsicht, die ein Abzweigfilter, das Interdigitalwandler vom Einzelelektrodentyp
umfaßt,
als weiteres Beispiel eines Oberflächenwellenbauelements eines
Endoberflächenreflexionstyps, auf
das bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung angewandt werden, zeigt; und
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14 eine
Draufsicht, die ein Abzweigfilter, das Interdigitalwandler vom Doppelelektrodentyp umfaßt, als
weiteres Beispiel eines Oberflächenwellenbauelements
vom Endoberflächenreflexionstyp, auf
das bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung angewandt werden, zeigt.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Oberflächenwellenbauelements vom
Kantenreflexionstyp gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Oberflächenwellenbauelement vom Kantenreflexionstyp 1 gemäß diesem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist vorzugsweise ein Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp, das eine BGS-Welle als eine Oberflächenwelle
vom SH-Typ verwendet.
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Das
Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp 1 weist ein piezoelektrisches Substrat 2 auf,
das eine im wesentlichen rechtwinklige Plattenform aufweist. Das
piezoelektrische Substrat 2 ist vorzugsweise aus einem
piezoelektrischen Einkristall, wie beispielsweise LiNbO3,
LiTaO3, oder aus einer piezoelektrischen
Keramik, wie zum Beispiel einer Keramik auf der Basis von Bleititanatzirkonat
(PZT), hergestellt. Wenn das piezoelektrische Substrat 2 eine
piezoelektrische Keramik ist, ist das piezoelektrische Substrat 2 einem
Polarisierungsprozeß in
der Richtung des in 1 gezeigten Pfeils P unterworfen.
Das piezoelektrische Substrat 2 weist Endoberflächen 2a und 2b auf,
die im wesentlichen parallel zueinander sind.
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Auf
der oberen Oberfläche
des piezoelektrischen Substrats 2 ist ein Interdigitalwandler 3 angeordnet.
Der Interdigitalwandler 3 weist ein Paar kammförmige Elektroden 4 und 5 auf,
die vorzugsweise aus einem geeigneten metallischen Material, beispielsweise
Al, hergestellt sind. Die kammförmigen
Elektroden 4 und 5 weisen eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 4a und 4b bzw. 5a bis 5c auf.
Bei dem Interdigitalwandler 3 beträgt die Breite jedes der Elektrodenfinger 5a und 5c,
die an den äußersten Seiten
in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle angeordnet sind,
vorzugsweise ca. λ/8. Hier
bezeichnet λ eine
Wellenlänge
einer angeregten Oberflächenwelle.
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Die
Breite jedes der verbleibenden Elektrodenfinger 4a, 4b und 5b beträgt vorzugsweise
ca. λ/4.
Der Zwischenraum zwischen den Elektrodenfingern beträgt vorzugsweise
ca. λ/4.
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Ein
Abstand zwischen der Endoberfläche 2a und 2b beträgt vorzugsweise
ca. λ/2 × N, wobei λ eine Wellenlänge einer
Oberflächenwelle
ist, die durch den Interdigitalwandler 3 anzuregen ist,
und N eine Ganzzahl ist, die größer als
eins ist, so daß die angeregte
Welle eine stehende Welle zwischen den Endoberflächen 2a und 2b wird.
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Bei
dem Herstellungsverfahren für
das Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp 1 gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
zunächst
ein Wafer zum Bilden des piezoelektrischen Substrats 2 angefertigt.
Im einzelnen wird ein großer
Wafer, der aus dem oben beschriebenen piezoelektrischen Einkristall
oder der oben beschriebenen piezoelektrischen Keramik aufgebaut
ist, angefertigt, und eine Mehrzahl von Interdigitalwandlern 3 wird
auf dem Wafer angeordnet, um eine Mehrzahl von Oberflächenwellenbauelementen
vom Kantenreflexionstyp 1 zu konfigurieren.
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Als
nächstes
werden die Endoberflächen 2a und 2b durch
Schneiden des Wafers der Dicke nach gebildet, und somit wird das
Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp 1 ausgeschnitten. In dem Fall wird
der Abstand zwischen den Endoberflächen 2a und 2b auf
einen vorgesehenen Wert eingestellt, so daß das Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp 1 vorgesehene Charakteristika aufweist,
die eine Resonanzfrequenz umfassen.
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Wie
oben beschrieben ist, können
sich die piezoelektrischen Charakteristika jedoch von Wafer zu Wafer
unterscheiden, und wenn zahlreiche Oberflächenwellenbauelemente vom Kantenreflexionstyp 1 aus
einer Mehrzahl von Wafern erhalten werden, können die Resonanzcharakteristika
unter diesen Oberflächenwellenbauelementen
vom Kantenreflexionstyp folglich variieren.
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Dementsprechend
wird bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
zunächst
ein Paar Kanten 2a und 2b durch Ausschneiden aus
einem Wafer an den vorgesehenen Positionen gebildet, wodurch die
beiden gegenüberliegenden
Kanten eines einzelnen Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp gebildet werden, und das Frequenzcharakteristikum,
besonders eine Resonanzfrequenz des Oberflächenwellenbauelements vom Kantenreflexionstyp 1,
bei dem die Kanten gebildet sind, wird gemessen. Somit wird angenommen,
daß andere Oberflächenwellenbauelemente
vom Kantenreflexionstyp, die aus dem verbleibenden Abschnitt des Wafers
auszuschneiden sind, durch Ausschneiden aus einem Wafer bei den
vorgesehenen Positionen dieselben gemessenen Frequenzcharakteristika
aufweisen. Wenn das so gemessene Frequenzcharakteristikum von einem
gewünschten
abweicht, werden die Schneidepositionen der beiden gegenüberliegenden
Kanten geändert,
um die Abweichung zu korrigieren, und daraufhin werden zwei gegenüberliegende
Kanten jedes der Oberflächenwellenbauelemente vom
Kantenreflexionstyp, die an dem verbleibenden Abschnitt des Wafers
konfiguriert sind, durch Schneiden gebildet.
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Im
einzelnen wird eine Einstellung der Frequenz durch Einstellen der
Bildungsposition der Kanten, d. h. eines Abstands zwischen den Kanten, durchgeführt. Herkömmlicherweise
wird die tatsächliche
Position der Kanten 2a und 2b als identisch mit der
vorgesehenen Position der Kanten 2a und 2b, die einen
Abstand von ca. λ/2 × N ergeben,
bestimmt. Im Gegensatz dazu sind bei bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung die tatsächlichen Positionen der Kanten 2a und 2b an
der Innenseite oder Außenseite
der vorgesehenen Position in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle eingestellt,
so daß der
Abstand zwischen den tatsächlichen
Kanten 2a und 2b entweder größer oder kleiner als die vorgesehene
Position der Kanten 2a und 2b, die einen Abstand
von ca. λ/2 × N ergeben, sein
kann, wodurch eine Resonanzfrequenz eingestellt wird.
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Dies
kann unter Bezugnahme auf die relative Position bezüglich der
Position eines nächstinneren Elektrodenfingers,
der zu dem äußersten
Elektrodenfinger benachbart ist, erklärt werden. Im einzelnen wurde
jede der Positionen 2a und 2b herkömmlicherweise
bei Positionen eingestellt, die um λ/2 nach außen in die Ausbreitungsrichtung
einer akustischen Oberflächenwelle
von der Mitte jedes der Elektrodenfinger 4a und 4b,
die zu den äußersten
Elektrodenfingern 5a und 5c benachbart sind, beabstandet
sind. Im Gegensatz dazu wird bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
jede der beiden gegenüberliegenden
Kanten durch Schneiden an einer Position an der Innenseite oder
Außenseite
der vorgesehenen Position gebildet, welche die Position ist, die
um ca. λ/2
von der Mitte jedes der Elektrodenfinger 4a und 4b nach
außen
in die Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle beabstandet ist.
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2 zeigt
die Variation bezüglich
der Resonanzfrequenz des Oberflächenwellenbauelements vom
Kantenreflexionstyp 1, wenn die Kante 2b bei Positionen
gebildet wird, die bei einem Oberflächenwellenbauelement vom Kantenreflexionstyp 1,
das fünfzehn
Paare Elektroden bzw. achtzig Paare Elektroden aufweist, von der
vorgesehenen Position, die um ca. λ/2 von der Mitte des Elektrodenfingers 4b beabstandet
ist, nach außen
verschoben sind. Die in 2 gezeigten Ergebnisse werden
aus den Experimenten erhalten, bei denen fünfzehn Paare und achtzig Paare
Elektrodenfinger bei dem Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp 1 auf einem aus PZT hergestellten
piezoelektrischen Substrat angeordnet sind, und bei denen λ ca. 58 μm beträgt. Es ist
zu beachten, daß sich
der Begriff „Paar" auf einen Elektrodenfinger,
der zu der kammförmigen
Elektrode 4 gehört,
und einen Elektrodenfinger, der zu der kammförmigen Elektrode 5 gehört, die
zueinander benachbart sind, bezog.
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Die
vertikale Achse in 2 stellt das Verhältnis Δf/f des Abweichungsbetrags Δf = f1 – f
der gemessenen Resonanzfrequenz f1 von der
Zielresonanzfrequenz f bezüglich
der Zielresonanzfrequenz f dar. Die „0" auf der horizontalen Achse stellt die
vorgesehene Position, die um λ/2
von der Mitte des Elektrodenfingers 4b nach außen in die
Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle beabstandet ist,
dar. „Die
Kantenposition" auf
der horizontalen Achse bezieht sich auf eine Kantenbildungsposition, wenn
die vorgesehene Position an dem Ursprung (d. h. 0) eingestellt ist.
Hier bedeutet die „+"-Richtung von der
vorgesehenen Position 0, daß eine
Kante außerhalb
der vorgesehenen Position in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle
gebildet wird.
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Es
ist zu beachten, daß 2 die
Ergebnisse angibt, die erhalten werden, wenn sowohl die Kante 2a als
auch die Kante 2b mit demselben Verschiebungsbetrag und
in derselben Richtung gebildet werden. Es ist vorzuziehen, daß sowohl
die Kante 2a als auch die Kante 2b mit demselben
Verschiebungsbetrag und in derselben Richtung gebildet werden, so daß das Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp bezüglich
einer Mittellinie, die im wesentlichen parallel zu Elektrodenfingern
der Interdigitallinien ist, symmetrisch ist. Es ist jedoch möglich, eine
Resonanzfrequenz nur durch Verschieben von entweder der Kante 2a oder
der Kante 2b von der jeweiligen vorgesehenen Position zu
verschieben.
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Durch
Verschieben der Bildungsposition jeder der Kanten 2a und 2b von
der vorgesehenen Position weicht die Resonanzfrequenz ab, wie aus 2 hervorgeht.
Insbesondere wird erkannt, daß die
Frequenz so eingestellt wird, daß die Resonanzfrequenz niedriger
wird, wenn jede der Kanten durch Schneiden des piezoelektrischen
Substrats außerhalb
der vorgesehenen Position gebildet wird, so daß der Abstand zwischen den
Kanten 2a und 2b größer wird als der vorgesehene
Wert von ca. λ/2 × N, und daß die Frequenz
so eingestellt wird, daß die
Resonanzfrequenz höher
wird, wenn jede der Kanten innerhalb der vorgesehenen Position in
der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle positioniert wird,
so daß der
Abstand zwischen den Kanten 2a und 2b kleiner
wird als der vorgesehene Wert von ca. λ/2 × N.
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Auf
diese Weise kann die Resonanzfrequenz durch Schneiden an einer Position,
die von der vorgesehenen Position nach außen oder nach innen entlang
der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle verschoben ist, eingestellt
werden.
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Dementsprechend
wird gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung zunächst
eine Kalibrierung, welche die Frequenzverschiebung bezüglich einer
positionsbezogenen Verschiebung von der vorgesehenen Position der
Kanten, beispielsweise 2, anzeigt, durch ein Experiment
erhalten. Daraufhin werden ein Referenz-Oberflächenwellenbauelement vom Kantenreflexionstyp, das
ein Paar Kanten 2a und 2b aufweist, die durch Ausschneiden
aus einem Wafer an den vorgesehenen Positionen gebildet sind, und
eine Resonanzfrequenz des Referenz-Oberflächenwellenbauelements vom Kantenreflexionstyp
gemessen.
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Daraufhin
wird eine Abweichung der gemessenen Resonanzfrequenz von einer vorgesehenen Resonanzfrequenz
errechnet, und ein Positionsverschiebungsbetrag und die Richtung
der Verschiebung werden aus der Kalibrierung auf der Basis des Unterschieds
erhalten, so daß der
Unterschied aufgehoben wird. Auf diese Weise kann zuverlässig ein Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp, das eine beabsichtigte Resonanzfrequenz aufweist,
erreicht werden.
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Es
ist zu beachten, daß,
wenn die Bildungsposition jeder der Kanten 2a und 2b zu
stark von der vorgesehenen Position nach außen oder nach innen verschoben
wird, nicht nur das Impedanzverhältnis des
Resonanzcharakteristikums abnimmt, sondern daß auch eine unerwünschte Störreaktion
bezüglich des
Frequenzcharakteristikums auftritt. Das in 3 durch
den Pfeil P1 bezeichnete Charakteristikum zeigt das Frequenzcharakteristikum,
das vorliegt, wenn jede der Kanten 2a und 2b an
der Position, die von der vorgesehenen Position um ca. λ/4 nach innen
entlang der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle verschoben ist, gebildet
wird. Wenn jede der Kanten bei einer Position gebildet wird, die über den
Bereich von ca. ±λ/8 hinaus
von der vorgesehenen Position nach innen verschoben ist, tritt bezüglich des
Frequenzcharakteristikums eine bedeutende Störreaktion auf, die in der Figur
durch den Pfeil X angezeigt ist. Wenn jede der Kanten andererseits
bei einer Position gebildet wird, die über den Bereich von ca. λ/8 hinaus
von der vorgesehenen Position nach außen verschoben ist, unterscheidet
sich die Resonanzfrequenz von dem oben beschriebenen Fall, jedoch
ist der Pegel der Störreaktion
gleich demselben.
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Der
Pfeil 22 in 3 zeigt das Frequenzcharakteristikum
an, das vorliegt, wenn die Bildungsposition jeder der Kanten in
dem Bereich der vorgesehenen Positionen von ca. ±λ/8 liegt, beispielsweise an der
vorgesehenen Position von ca. –λ/8. Man kann sehen,
daß die
Störreaktion,
die bei dem in 3 gezeigten P1 durch „X" gekennzeichnet ist,
beträchtlich verringert
wurde.
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Es
wird daher anerkannt, daß die
Störreaktion
durch Bilden jeder der Kanten an einer Position in dem Bereich der
vorgesehenen Position von ca. ±λ/8 effektiv
unterdrückt
werden kann, und daß die
Resonanzfrequenz ohne weiteres und auf zuverlässige Weise eingestellt werden
kann, wie aus 2 deutlich wird.
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Es
ist stärker
vorzuziehen, daß jede
der Kanten 2a und 2b in dem Bereich der vorgesehenen
Position von ca. ±λ/16 gebildet
wird. Der Pfeil P3 in 3 zeigt das Frequenzcharakteristikum
an, das vorliegt, wenn jede der Kanten 2a und 2b an
der Position der vorgesehenen Positionen von ca. –λ/16 gebildet
wird. Wie man aus dem Vergleich mit dem durch den Pfeil P2 in 3 angezeigten
Charakteristikum ersehen kann, ist die oben beschriebene Störreaktion
bei dem durch den Pfeil P3 angezeigten Charakteristikum effektiver
unterdrückt.
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Das
in 1 gezeigte Oberflächenwellenbauelement vom Kantenreflexionstyp 1 ist
ein Anwendungsbeispiel eines Oberflächenwellenresonators, der einen
Interdigitalwandler 3 vom Einzelelektrodentyp umfaßt. Die
vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf ein Verfahren zum Herstellen
eines Oberflächenwellenbauelements
angewandt werden, das einen Interdigitalwandler vom Doppelelektrodentyp
umfaßt,
der ein Paar Elektrodenfingerabschnitte aufweist.
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4 ist
eine schematische Draufsicht, die die Elektrodenkonfiguration eines
Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp 11, das einen Interdigitalwandler 12 vom
Doppelelektrodentyp aufweist, gemäß einem zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Der
Interdigitalwandler 12 weist eine Mehrzahl von Elektrodenfingern
auf. Jeder der Elektrodenfinger weist eine Doppelelektrodenkonfiguration (oder
eine Konfiguration gespaltener Elektroden) auf, bei der ein Paar
Elektrodenfingerabschnitte vorgesehen ist. Beispielsweise sind die
Elektrodenfinger 13 und 14 des Interdigitalwandlers 12 in 4 so
konfiguriert, daß Elektrodenfingerabschnitte 13a und 13b bzw. 14a und 14b Paare
definieren.
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Bei
diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Position, die um ca. λ/2
nach außen
in die Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle von der Mitte der
Elektrode 13, d. h. der Mitte der Elektrodenfingerabschnitte 13a und 13b,
die zu dem äußersten Elektrodenfinger 14 benachbart
sind, in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle beabstandet ist,
als eine vorgesehene Position eingestellt, und eine Kante wird durch
Schneiden an einer Position in dem Bereich von ca. ±λ/8 von der
vorgesehenen Position gebildet.
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5 ist
eine vergrößerte Teilschnittdraufsicht,
die den Abschnitt zeigt, bei dem eine Kante außerhalb der Elektrodenfinger 13 und 14 des
in 4 gezeigten Interdigitalwandlers 12 in
der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle zu bilden ist.
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Im
einzelnen ist der Interdigitalwandler 12 derart konfiguriert,
daß der
Elektrodenfinger 13 desselben ein Paar Elektrodenfingerabschnitte 13a und 13b aufweist,
und daß der äußerste Elektrodenfinger 14 desselben
ein Paar Elektrodenfingerabschnitte 14a und 14b aufweist.
Wenn ein Schneideversuch zum Bilden des Oberflächenwellenbauelements vom Kantenreflexionstyp 11 aus
einem Wafer versucht wird, wird die Position (Position C), die um
ca. λ/2 nach
außen
in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle von der Mitte der
Elektrode 13, d. h. der Mitte der Elektrodenfingerabschnitte 13a und 13b in der
Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle beabstandet ist,
auf eine vorgesehene Position eingestellt, und durch Schneiden an
einer Position an der Innenseite oder Außenseite der vorgesehenen Position
wird eine Kante gebildet. Wenn ein Schneiden an einer der durch
A bis F angezeigten Positionen durchgeführt wird, besteht die Möglichkeit,
daß der Elektrodenfingerabschnitt 14b in
dem äußersten Elektrodenfinger 14 abgeschnitten
wird.
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6 zeigt
die Variation bezüglich
der Resonanzfrequenz, die vorliegt, wenn jede der Kanten auf die
oben beschriebene Weise gebildet wird, und die Position derselben
bei dem Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp 1 von der vorgesehenen Position,
die einen Abstand von ca. λ/2 × N ergibt,
verschoben ist. Die in 6 gezeigten Ergebnisse werden
aus dem Experimenten erhalten, bei denen ein Interdigitalwandler 12 fünfzehn,
vierunddreißig
bzw. achtzig Paare Elektrodenfinger aufweist, die auf einem aus
PZT gebildeten piezoelektrischen Substrat angeordnet sind, und bei
denen λ ca.
36 μm beträgt.
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Die
vertikale Achse in 6 stellt das Verhältnis des
Abweichungsbetrags Δf
= f2 – f0 der gemessenen Resonanzfrequenz f2 von der Zielresonanzfrequenz f0 bezüglich der
Zielresonanzfrequenz f0 dar, und die horizontale
Achse stellt die Position der Endoberfläche dar. Die „0" auf der horizontalen
Achse bedeutet, daß die
Kante an der vorgesehenen Position (Position C) positioniert ist,
welche um ca. λ/2 von
der Mitte der Elektrodenfingerabschnitte 13a und 13b nach
außen
in die Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle beabstandet ist.
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Wie
aus 6 ersichtlich ist, variieren die Resonanzfrequenzen
bei dem Reflektor vom Kantenreflexionstyp, der den Interdigitalwandler 12 vom Doppelelektrodentyp
umfaßt,
auf dieselbe Weise wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
indem die Position jeder der Kanten verschoben wird.
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Bei
dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
tritt ferner eine bedeutende Störreaktion
bezüglich
des Frequenzcharakteristikums auf, wenn jede der Kanten an einer
Position gebildet wird, die zu stark von der vorgesehenen Position
nach außen oder
nach innen verschoben ist.
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Das
durch den Pfeil Q1 in 7 angezeigte Charakteristikum
zeigt das Frequenzcharakteristikum, das vorliegt, wenn jede der
Kanten an der Position gebildet ist, die von der vorgesehenen Position um
ca. –λ/4 entlang
der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle verschoben ist. Wie
durch den Pfeil Y in der Figur angezeigt ist, wird eine bedeutende
Störreaktion
beobachtet.
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Das
durch den Pfeil Q2 in 7 angezeigte Charakteristikum
zeigt das Frequenzcharakteristikum an, das vorliegt, wenn jede der
Kanten an der Position angeordnet ist, die von der vorgesehenen Position
um ca. –λ/8 verschoben
ist. Man kann sehen, daß die
oben beschriebene Störreaktion
in hohem Maße
unterdrückt
wurde.
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Ferner
zeigt das durch den Pfeil Q3 in 7 angedeutete
Charakteristikum das Frequenzcharakteristikum, das vorliegt, wenn
jede der Kanten an der Position angeordnet ist, die von den vorgesehenen Positionen
um ca. –λ/16 verschoben
ist. Es wird erkannt, daß die
oben beschriebene Störreaktion
effektiver unterdrückt
wird, wenn die Position jeder der Kanten in dem Bereich von ca. ±λ/16 von der
vorgesehenen Position entfernt liegt.
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Deshalb
ist es bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ferner bestätigt, daß durch
Bilden jeder der Kanten an einer Position in dem Bereich von ca. ±λ/8 von der
vorgesehenen Position, stärker
bevorzugt in dem Bereich von ca. ±λ/16 von derselben, ein überlegenes
Frequenzcharakteristikum mit einer geringen Störreaktion erreicht werden kann.
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Bei
dem ersten bzw. dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wurden Beschreibungen des
Beispiels des Oberflächenwellenresonators,
der einen Interdigitalwandler vom Einzelelektrodentyp verwendet,
und desjenigen des Oberflächenwellenresonators,
der einen Interdigitalwandler vom Doppelelektrodentyp verwendet,
angegeben. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum
Herstellen verschiedener Oberflächenwellenbauelemente
angewandt werden, die Wandler vom Einzelelektrodentyp und vom Doppelelektrodentyp umfassen. 8 bis 14 zeigen
weitere Beispiele von Oberflächenwellenbauelementen,
auf die bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung angewandt werden.
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In 8 und 9 veranschaulichte
Oberflächenwellenbauelemente
vom Kantenreflexionstyp 21 und 31 sind Oberflächenwellenfilter
vom Kantenreflexionstyp und vom transversal gekoppelten Typ, die
zwei Interdigitalwandler 22 bzw. 23 vom Einzelelektrodentyp
und zwei Interdigitalwandler 32 bzw. 33 vom Doppelelektrodentyp
aufweisen.
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10 veranschaulicht
charakteristische Beispiele eines Resonatorfilters vom transversal
gekoppelten Typ, das ein vorzugsweise aus PZT hergestelltes piezoelektrisches
Substrat verwendet, das in 9 gezeigt
ist. In 10 gibt C ein Charakteristikum
an, das vorliegt, wenn jede der Kanten an der vorgesehenen Position
gebildet wird, und D, E, F und G geben Charakteristika an, die vorliegen,
wenn jede der Kanten an den Positionen gebildet wird, die außerhalb
der vorgesehenen Position um Ca. λ/32
, λ/16 , λ/8 bzw. λ/4 verschoben
sind. Wie man sehen kann, kann die Mittenfrequenz durch Variieren
der Kantenbildungsposition eingestellt werden. Bezüglich der
Filtercharakteristika stellt man fest, daß der Einfügungsverlust sehr gering und
die Störreaktion sehr
groß ist,
wenn jede der Kanten an der Position gebildet wird, die außerhalb
der vorgesehenen Position um ca. λ/4
verschoben ist. Wenn die Kantenbildungsposition um ca. λ/8 außerhalb
der vorgesehenen Position verschoben ist, weisen diese Filtercharakteristika
mäßige Ergebnisse
auf, und wenn die Bildungsposition um ca. λ/16 außerhalb der vorgesehenen Position
verschoben ist, weisen die Filtercharakteristika überlegene
Resultate auf. Obwohl 10 die Ergebnisse des Falles
zeigt, bei dem die Kantenbildungsposition außerhalb der vorgesehenen Position
verschoben ist, ermöglicht
das Verschieben der Kantenbildungsposition innerhalb der vorgesehenen Position,
daß die
Mittenfrequenz eingestellt wird, um zu einer höheren Frequenz hin verschoben
zu werden. In diesem Fall weisen der Einfügungsverlust und die Störreaktion
dieselben Werte auf wie in dem Fall, bei dem die Kantenbildungsposition
außerhalb
der vorgesehenen Position verschoben wird. Ein Resonatorfilter eines
longitudinal gekoppelten Typs, das im folgenden beschrieben wird,
zeigt ähnliche
Ergebnisse.
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Ein
in 11 gezeigtes Oberflächenwellenbauelement 41 ist
ein Oberflächenwellenfilter
eines longitudinal gekoppelten Typs, bei dem Interdigitalwandler 43 und 44 vom
Einzelelektrodentyp auf einem piezoelektrischen Substrat 42 entlang
der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle angeordnet sind.
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Ein
in 12 gezeigtes Oberflächenwellenbauelement vom Kantenreflexionstyp 51 ist
ein Oberflächenwellenfilter
vom longitudinal gekoppelten Typ, das Interdigitalwandler 52 und 53 vom
Doppelelektrodentyp aufweist.
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Die
in 13 und 14 gezeigten
Oberflächenwellenbauelemente
vom Kantenreflexionstyp 61 und 71 sind Abzweigfilter,
die Interdigitalwandler vom Einzelelektrodentyp bzw. Interdigitalwandler
vom Doppelelektrodentyp aufweisen.
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Das
Verfahren zum Herstellen eines Oberflächenwellenbauelements vom Kantenreflexionstyp gemäß bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung kann allgemein auf die Produktion diverser
Oberflächenwellenbauelemente
vom Kantenreflexionstyp neben den verschiedenen in 8 bis 14 gezeigten
Oberflächenwellenbauelemente
vom Kantenreflexionstyp, wie oben beschrieben, angewandt werden.
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Auch
wenn die Abweichung des Frequenzcharakteristikums aufgrund von Wafern
eingetreten ist, kann ein Oberflächenwellenbauelement
vom Kantenreflexionstyp, das einbeabsichtigtes Frequenzcharakteristikum
aufweist, bei dem Verfahren zum Herstellen eines Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp gemäß verschiedenen
bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung ohne weiteres durch Messen des Charakteristikums
des Oberflächenwellenbauelements
vom Kantenreflexionstyp, das zunächst
auf dem identischen Wafer gebildet wurde, und durch Einstellen der
Kantenbildungsposition bei den verbleibenden Oberflächenwellenbauelementen
vom Kantenreflexionstyp auf dem identischen Wafer in Abhängigkeit
von der Abweichung des erhaltenen Charakteristikums von dem Zielcharakteristikum
erhalten werden, wie aus dem Vorstehenden offensichtlich ist.
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Bei
dem ersten Aspekt bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung wird jede der beiden gegenüberliegenden Kanten durch Schneiden
des Piezoelektrikums an einer Position gebildet, die in dem Bereich
von ca. +λ/8
von der vorgesehenen Position entfernt liegt, und dadurch wird die
Frequenz so eingestellt, daß sie
niedriger wird. Andererseits wird bei dem zweiten Aspekt bevorzugter
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung jede der beiden gegenüberliegenden Kanten durch Schneiden
des Piezoelektrikums an einer Position gebildet, die innerhalb der
vorgesehenen Position liegt, zum Beispiel in dem Bereich von ca. –λ/8 von der
vorgesehenen Position entfernt, und dadurch wird die Frequenz so
eingestellt, daß sie
höher wird.
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Bei
dem ersten oder zweiten Aspekt bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung, insbesondere, wenn jede der Kanten durch Schneiden an
einer Position in dem Bereich der vorgesehenen Position von ca.
+λ/16 oder
der vorgesehenen Position von ca. –λ/16 gebildet wird, wird die unerwünschte Störreaktion
noch stärker
unterdrückt, wodurch
ein überlegenes
Resonanzcharakteristikum oder Filtercharakteristikum erreicht wird.
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Bei
dem dritten und vierten Aspekt bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung wird, nachdem der Interdigitalwandler auf dem piezoelektrischen
Substrat gebildet wurde, die Position, die um ca. λ/2 nach außen in der
Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle von der Mitte des
Elektrodenfingers, der zu jedem der äußersten Elektrodenfinger benachbart
ist, beabstandet ist, auf eine vorgesehene Position eingestellt,
und jede der beiden gegenüberliegenden
Kanten wird durch Schneiden an einer Position in dem Bereich der
vorgesehenen Position von ca. +λ/8
oder der vorgesehenen Position von ca. –λ/8 gebildet. Daher kann die
unerwünschte
Störreaktion
effektiv unterdrückt
werden, wodurch ein überlegenes
Resonanzcharakteristikum oder Filtercharakteristikum erreicht wird.
Wenn zudem jede der Kanten durch Schneiden an einer Position in
dem Bereich der vorgesehenen Position von ca. +λ/8 oder der vorgesehenen Position
von ca. –λ/8 gebildet
wird, kann die Resonanzfrequenz oder die Mittenfrequenz ohne weiteres
eingestellt werden, um niedriger oder höher zu werden, indem die Position jeder
der Kanten eingestellt wird.
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Bei
dem dritten oder vierten Aspekt bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung kann die unerwünschte
Störreaktion
effektiver unterdrückt
werden, wenn jede der Kanten vorzugsweise durch Schneiden in dem
Bereich der vorgesehenen Position von ca. +λ/16 oder der vorgesehenen Position
von ca. –λ/16 gebildet
wird.