DE19830315A1

DE19830315A1 - Oberflächenwellenelement

Info

Publication number: DE19830315A1
Application number: DE19830315A
Authority: DE
Inventors: Michio Kadota; Hideya Horiuchi; Mamoru Ikeura
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2018-07-08
Also published as: KR19990013644A; CN1204891A; KR100290803B1; JP3171144B2; SG75854A1; NL1009560C2; CN1144358C; NL1009560A1; JPH1127093A; US6127769A; DE19830315C2; TW437165B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächen wellenbauelement oder SAW-Bauelement (SAW = Surface Acoustic Wave = akustische Oberflächenwelle), das eine akustische Oberflächenwelle vom Scher-Horizontal-Typ (SH-Typ; SH = Shear Horizontal) verwendet und eine Mehrzahl von Oberflächenwellenelementen umfaßt, die derart verbunden sind, daß sie beispielsweise ein Filter vom Leiter-Typ bilden.

Es existieren viele herkömmliche Typen von Oberflächenwel lenbauelementen, die eine Mehrzahl von SAW-Elementen umfas sen. Ein SAW-Filter, bei dem eine Mehrzahl von SAW-Resonato ren angeordnet ist, um eine Leiterschaltung zu definieren, ist beispielsweise bekannt und wird als Leiter- oder Sieb-Filter bezeichnet. Fig. 1A zeigt ein herkömmliches Leiter filter 201, das in der offengelegten Japanischen Patentan meldung Nr. 5-183380 offenbart ist, während Fig. 1B ein Er satzschaltbild desselben zeigt. Das Leiterfilter 201 hat ein piezoelektrisches Substrat 202 und eine Serie von Ein-Tor- SAW-Resonatoren 203 und 204 sowie parallel geschaltete Ein- Tor-SAW-Resonatoren 205, 206 und 207, die auf dem piezoelek trischen Substrat 201 angeordnet sind. Die seriellen Ein- Tor-SAW-Resonatoren 203 und 204 sind zwischen einem Ein gangsanschluß EIN und einem Ausgangsanschluß AUS seriell ge schaltet, um einen seriellen Arm zu bilden, während die pa rallelen Ein-Tor-SAW-Resonatoren 205 bis 207 jeweils paral lel zwischen dem seriellen Arm und einem Massepotential ge schaltet sind, wobei jeder einen parallelen Arm definiert.

Wie es in Fig. 1A gezeigt ist, umfaßt jeder SAW-Resonator 203 bis 207 ein jeweiliges Paar von Interdigitalwandlern (IDT; IDT = Interdigital Transducers) 203a bis 207a und ein jeweiliges Paar von Gitterreflektoren 203b bis 207b, die an gegenüberliegenden Seiten desselben angeordnet sind. Bei den SAW-Resonatoren 203 bis 207 werden durch die IDTs 203a bis 207a Oberflächenwellen erregt, die zwischen den Gitterre flektoren 203b bis 207b begrenzt sind, um stehende Wellen zu bilden. Jeder Resonator hat eine Resonanzcharakteristik, bei der die Impedanz des Resonators in der Nähe einer Resonanz frequenz niedrig ist, während die Impedanz in der Nähe einer Antiresonanzfrequenz hoch ist.

Bei dem Leiterfilter 201 sind die Resonanzfrequenzen der seriellen Ein-Tor-Resonatoren 203 und 204 derart gestaltet, daß sie mit der Antiresonanzfrequenz der parallelen Ein- Tor-Resonatoren 205 und 207 zusammenfallen. Somit ist das Leiterfilter 201 mit einem Paßband versehen, das durch die Antiresonanzfrequenz der seriellen Ein-Tor-Resonatoren 203 und 204 und der Resonanzfrequenz der parallelen Ein-Tor-Re sonatoren 205 bis 207 definiert ist.

Das herkömmliche Leiterfilter 201 und andere Leiterfilter dieses Typs werden in großem Maßstab bei Fernsehern, Video rekordern, Kommunikationsgeräten, wie z. B. zellulären Tele phonen, oder dergleichen verwendet. Es existiert jedoch ein Bedarf nach einer Verbesserung des Verhaltens eines solchen Leiterfilters und nach einer Miniaturisierung eines solchen Leiterfilters.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Oberflächenwellenbauelement zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 10 gelöst.

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung dienen dazu, die Nachteile bekannter Bauelemente zu überwinden und ein Oberflächenwellenbauelement mit wesent lich verbesserten Verhaltenscharakteristika und mit einer wesentlich reduzierten Größe im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen zu schaffen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Oberflächenwellenbauelement ein Sub strat für akustische Oberflächenwellen mit einer ersten End oberfläche und einer zweiten Endoberfläche, wobei ein Ele ment für akustische Oberflächenwellen auf dem Oberflächen wellensubstrat vorgesehen ist und unter Verwendung einer akustischen Oberflächenwelle vom SH-Typ arbeitet. Das Ober flächenwellenelement umfaßt einen Interdigitalwandler mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern und einen Reflektor mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern. Einer eines Paars der äußersten Elektrodenfinger ist bündig mit einer der er sten und zweiten Oberflächen des Oberflächenwellensubstrats, wobei der Reflektor an einer Seite angeordnet ist, wo der andere des Paars der äußersten Elektrodenfinger positioniert ist, derart, daß eine akustische Oberflächenwelle vom SH-Typ, die durch den IDT erregt wird, zwischen dem Reflektor und der ersten bzw. zweiten Endoberfläche begrenzt ist.

Das Oberflächenwellenbauelement kann eines oder eine Mehr zahl von Oberflächenwellenelementen, welche beschrieben wur den, umfassen. Wenn eine Mehrzahl von Oberflächenwellenele menten vorhanden ist, sind die Oberflächenwellenelemente vorzugsweise in einer Leiterschaltung oder in einer Gitter schaltungsanordnung verbunden.

Zwecks der Darstellung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen mehrere Formen gezeigt, die gegenwärtig bevorzugt werden.

Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht, die ein herkömm liches Leiterfilter zeigt.

Fig. 1B ist ein Ersatzschaltbild des in Fig. 1A gezeigten Leiterfilters.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines SAW-Ele ments, das bei einem SAW-Bauelement gemäß bevor zugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Er findung verwendet wird.

Fig. 3A ist eine perspektivische Ansicht eines SAW-Bauele ments, das eine Leiterschaltung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet.

Fig. 3B ist ein Ersatzschaltbild des SAW-Bauelements, das in Fig. 3A gezeigt ist.

Fig. 4A ist eine perspektivische Ansicht eines SAW-Bauele ments, das eine Gitterschaltung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist.

Fig. 4B ist ein Ersatzschaltbild des SAW-Bauelements, das in Fig. 3A gezeigt ist.

Fig. 5 ist eine schematische Draufsicht, die ein SAW-Bau element gemäß einem weiteren bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht, die ein SAW-Bau element gemäß einem weiteren bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 7 ist eine schematische Draufsicht, die ein SAW-Bau element gemäß einem weiteren bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 8 ist eine schematische Draufsicht, die ein SAW-Bau element gemäß einem weiteren bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 9 ist eine schematische Draufsicht, die ein SAW-Bau element gemäß einem weiteren bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben SAW-Resona toren vom Kantenreflexionstyp untersucht, wie sie in dem U. S. Patent Nr. 5,184,042 und in den IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique, Bd. 44, Nr. 12, 1996, offen bart sind, und sie haben herausgefunden, daß SAW-Resonatoren vom Kantenreflexionstyp für ein Leiter-Filter oder ein SAW-Bauelement, das eine Mehrzahl von SAW-Elementen umfaßt, ver wendet werden können.

Die Erfinder haben ferner herausgefunden, daß das herkömm liche Leiterfilter die Probleme aufweist, die Gitterreflek toren von SAW-Resonatoren zugeordnet sind. Insbesondere sind die Gitterfilter im Vergleich zur Größe der IDTs relativ groß, was eine Miniaturisierung des Leiterfilters verhin dert.

Dagegen erfordern SAW-Resonatoren vom Kantenreflexionstyp keine Gitterreflektoren. Daher kann ein Leiterfilter unter Verwendung eines SAW-Filters vom Kantenreflexionstyp minia turisiert werden. Ein SAW-Resonator vom Kantenreflexionstyp verwendet Endoberflächen eines piezoelektrischen Substrats, um eine akustische Oberflächenwelle zu reflektieren, wobei der Abstand zwischen den Substratendoberflächen auf einen spezifischen Wert eingestellt ist, der durch eine Frequenz charakteristik des Kantenreflexions-SAW-Resonators bestimmt ist. Dies bedeutet, daß nur ein Kantenreflexions-SAW-Reso nator auf einem Substrat gebildet werden kann, während die Größe des Substrats basierend auf der Frequenzcharakteristik des Kantenreflexions-SAW-Resonators abweicht. Diese Anfor derung erlaubt keine Integration einer Mehrzahl von Kanten reflexions-SAW-Resonatoren. Die Erfinder haben dieses Pro blem, wie es nachfolgend erörtert wird, erfolgreich gelöst.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vor liegenden Erfindung detailliert bezugnehmend auf die Zeich nungen erklärt.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für ein Oberflächenwellenelement (SAW-Element) 101 dar stellt, das als Ein-Tor-Resonator in einem SAW-Bauelement gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung eingesetzt wird. Das SAW-Element 101 ist aufgebaut, um eine Scher-Horizontal- (SH-) Oberflächenwelle zu verwen den. In dieser Beschreibung ist eine akustische SH-Oberflä chenwelle als akustische Oberflächenwelle definiert, die eine Verschiebung in einer Richtung erfährt, die im wesent lichen senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle ist, und die im wesentlichen parallel zu der Oberfläche eines Substrats ist, in dem die akustische SH-Oberflächenwelle erregt wird. Solche SH-Oberflächenwellen umfassen beispielsweise SH-Leckwellen, "Love"-Wellen und BGS-Wellen (BGS = Bleustein-Gulyaev-Shimizu).

Das SAW-Element 101 umfaßt ein piezoelektrisches Substrat 102, einen Interdigitalwandler (IDT) 103 und einen Reflektor 105. Das piezoelektrische Substrat 102 hat ein Paar von End oberflächen 102a und 102b und besteht vorzugsweise aus einem piezoelektrischen Material, wie z. B. einer piezoelektri schen Blei-Titantat-Zirkonat-Keramik, einem piezoelektri schen LiNbO₃-Einkristall, einem piezoelektrischen LiTaO₃- Einkristall oder einem Quarz-Einkristall. In dem Fall, in dem das Substrat 102 aus piezoelektrischer Keramik besteht, ist das Substrat 2 vorzugsweise in der Richtung polarisiert, die durch den Pfeil P, der in Fig. 2 gezeigt ist, angedeutet ist.

Der IDT 103 hat ein Paar kammförmige Elektroden 106 und 107, die auf der oberen Oberfläche des Substrats 102 angeordnet sind, wobei die kammförmigen Elektroden 106 und 107 ange ordnet sind, um interdigital zueinander angeordnet zu sein. Jede der kammförmigen Elektroden 106 und 107 umfaßt eine Mehrzahl von Elektrodenfingern, wodurch der IDT ein Paar von äußersten Elektrodenfingern 108 und 109 hat. Einer des Paars der äußersten Elektrodenfinger, d. h. der äußerste Elektro denfinger 108, ist angeordnet, um mit einer der Endoberflä chen, d. h. beispielsweise der Endoberfläche 102a, bündig zu sein.

Der Reflektor 105 ist vorzugsweise ein Gitterreflektor und umfaßt eine Mehrzahl von Elektrodenfingern. Beide Enden der Elektrodenfinger sind kurzgeschlossen. Der Reflektor 105 ist auf der Seite des anderen des Paars der äußersten Elektro denfinger, d. h. des äußersten Elektrodenfingers 109, posi tioniert.

Der Raum zwischen den Elektrodenfingern und die Breite der Elektrodenfinger mit Ausnahme des äußersten Elektrodenfin gers 108 sind vorzugsweise auf etwa λ/4, wobei λ eine Wel lenlänge der Welle vom SH-Typ ist, die in dem Substrat 2 er regt werden soll. Die Breite des äußersten Elektrodenfingers 108 ist vorzugsweise auf etwa λ/8 eingestellt.

Beim Anlegen einer Wechselspannung von den kammförmigen Elektroden 106 und 107 wird die SH-Welle in dem SAW-Element 101 erregt und breitet sich in der Richtung aus, die im we sentlichen senkrecht zu der Endoberfläche 102a ist. Die SH-Welle wird zwischen der Endoberfläche 102a und dem Reflektor 105 reflektiert, derart, daß die SH-Welle zwischen der End oberfläche und dem Reflektor begrenzt ist.

Da das SAW-Element 101 nur einen Reflektor erfordert, kann das SAW-Element 101 kleiner als ein SAW-Element mit einem Reflektorpaar gemacht werden. Zusätzlich muß die Endober fläche des Substrats 102 des SAW-Elements 101 nicht mit dem äußersten Elektrodenfinger auf der Seite ausgerichtet sein, wo der Reflektor vorgesehen ist. Dieser erlaubt, daß sich das Substrat 2 über den Reflektor 105 hinaus erstreckt und einen Raum bildet, um andere SAW-Elemente, Elektroden, die das SAW-Element 101 und die anderen SAW-Elemente verbinden sollen, oder dergleichen zu bilden. Daher ist es möglich, daß eine Mehrzahl von SAW-Elementen 101 auf einem einzigen Substrat gebildet ist und angeordnet werden kann, um eine Parallel- und/oder Serienschaltung zu bilden, wodurch die Flexibilität der Anordnung die Mehrzahl von SAW-Elementen 101 auf einem einzigen Substrat erhöht wird.

Nachfolgend wird ein SAW-Bauelement, das eine Mehrzahl von SAW-Elementen umfaßt, die in Fig. 2 gezeigt sind, detailliert erläutert.

Fig. 3A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Oberflä chenwellenbauelement gemäß einem ersten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

Bei dem Oberflächenwellenbauelement 1, das in Fig. 3A ge zeigt ist, ist eine Mehrzahl von Oberflächenwellenelementen, die unter Verwendung einer BGS-Welle als die akustische Oberflächenwelle vom SH-Typ arbeiten, verbunden, um ein Fil ter vom Leiter-Typ zu bilden.

Das SAW-Bauelement 1 umfaßt ein im wesentlichen rechteck förmiges SAW-Substrat 2. Das SAW-Substrat 2 besteht vorzugs weise aus einem piezoelektrischen Einkristall oder aus einer piezoelektrischen Keramik, wie z. B. LiTaO₃, LiNbO₃ oder Quarz. Die IDTs 3 bis 5 sind auf der oberen Oberfläche des SAW-Substrats 2 vorgesehen, derart, daß die IDTs 3 bis 5 entlang einer Endoberfläche 2a des SAW-Substrats 2 posi tioniert sind. Ferner sind die IDTs 6 und 7 auf der oberen Oberfläche des SAW-Substrats 2 vorgesehen, derart, daß die IDTs 6 und 7 entlang einer Endoberfläche 2b des SAW-Sub strats 2 positioniert sind.

Jeder IDT 3-5 hat kammförmige Elektroden mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern, wobei einer eines Paars der äußersten Finger bündig mit der Endoberfläche 2a ist. Die Reflektoren 8 bis 10 sind an den Seiten gebildet, die der Endoberfläche 2a in der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächen welle der jeweiligen IDTs 3 bis 5 gegenüberliegen, d. h. an den Seiten, an denen der andere des Paars der äußersten Fin ger jedes IDT 3 bis 5 positioniert ist. Jeder Reflektor 8 bis 10 ist vorzugsweise ein Gitterreflektor mit einer Mehr zahl von Elektrodenfingern, die an beiden Enden kurzge schlossen sind.

Der IDT 3 und der Reflektor 8 bilden einen Serienarmreso nator S1, der einem SAW-Element 101, das in Fig. 2 gezeigt ist, entspricht. Bei diesem Serienarmresonator S1 wird eine akustische Oberflächenwelle durch den IDT 3 erzeugt und durch die Endoberfläche 2a und den Reflektor 8 reflektiert, wodurch die akustische Oberflächenwelle zwischen die End oberfläche 2a und den Reflektor 8 begrenzt ist. Im Gegensatz zu einem akustischen Oberflächenwellenresonator vom Kanten reflexionstyp, bei dem die akustische Oberflächenwelle zwi schen beiden Endoberflächen begrenzt ist, wird die akusti sche Oberflächenwelle im Serienarmresonator S1 durch die Endoberfläche 2a, die an einem Seitenende des IDT 3 vorge sehen ist, und ebenfalls durch den Reflektor 8, der an der entgegengesetzten Seite des IDT 3 vorgesehen ist, reflek tiert, derart, daß die akustische Oberflächenwelle zwischen der Endoberfläche 2a und dem Reflektor 8 begrenzt ist.

Auf ähnliche Art und Weise bilden der IDT 4 und der Reflek tor 9 einen Serienarmresonator S2, während der IDT 5 und der Reflektor 10 einen Serienarmresonator S3 bilden.

Jeder IDT 6 und 7 hat kammförmige Elektroden mit einer Mehr zahl von Elektrodenfingern, wobei einer eines Paars von äußersten Fingern bündig mit der Endoberfläche 2b ist. Die Reflektoren 11 und 12 sind an Seiten gegenüber der Endober fläche 2b in der Ausbreitungsrichtung der akustischen Ober flächenwelle der jeweiligen IDTs 6 und 7 gebildet, d. h. an Seiten, an denen der andere des Paars der äußersten Finger jedes IDT 6 und 7 positioniert ist. Jeder Reflektor 11 und 12 ist vorzugsweise ein Gitterreflektor mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern, die an beiden Enden kurzgeschlossen sind.

Der IDT 6 und der Reflektor 11 bilden einen Parallelarmreso nator P1, wobei die akustische Oberflächenwelle, die durch den IDT 6 erzeugt wird, zwischen dem Reflektor 11 und der Endoberfläche 2b begrenzt ist. Auf die gleiche Art und Weise bilden der IDT 7 und der Reflektor 12 einen Parallelarmreso nator P2, wobei die akustische Oberflächenwelle, die durch den IDT 7 erzeugt wird, zwischen dem Reflektor 12 und der Endoberfläche 2b begrenzt ist.

Der Serienarmresonator S1 ist mit dem Eingangsanschluß EIN vorzugsweise über einen Bonddraht 3 verbunden. Der Serien armresonator S3 ist mit dem Ausgangsanschluß AUS vorzugswei se über einen Bonddraht 14 verbunden. Ferner sind der Se rienarmresonator S1 und der Serienarmresonator S2 elektrisch miteinander über eine Verbindungselektrode 15a verbunden, die auf dem Substrat 2 angeordnet ist. Aufähnliche Art und Weise sind der Serienarmresonator S2 und der Serienarmreso nator S3 miteinander über eine Verbindungselektrode 15b auf dem Substrat 2 elektrisch verbunden.

Ferner ist eine Verbindungselektrode 16a vorgesehen, wobei ein Ende derselben mit der Verbindungselektrode 15a verbun den ist, während das andere Ende derselben mit dem Parallel armresonator P1 verbunden ist. Der Parallelarmresonator P1 und der Parallelarmresonator P2 sind miteinander über eine Verbindungselektrode 16b verbunden. Die Verbindungselektrode 16b ist mit einem Ende eines Bonddrahts 17 verbunden. Das andere Ende des Bonddrahts 17 ist mit Masse verbunden. Die Verbindungselektroden 16a und 16b sind auf dem Substrat 2 gebildet.

Der Parallelarinresonator P2 ist mit der Verbindungselektrode 15b über eine Verbindungselektrode 16c verbunden, die auf dem Substrat 2 gebildet ist.

Somit sind die Serienarmresonatoren S1 bis S3 und die Pa rallelarmresonatoren P1 und P2 derart verbunden, daß eine Leiterschaltung gebildet ist, wie es in Fig. 3b gezeigt ist. Das heißt, daß ein Filter vom Leitertyp durch Anordnen der IDTs 3 bis 7, die Reflektoren 8 bis 12 und der Verbindungs elektroden 15a, 15b und 16a bis 16c auf dem einzigen SAW-Substrat 2 realisiert ist.

Die IDTs 3 bis 7, die Reflektoren 8 bis 12 und die Verbin dungselektroden 15a, 15b und 16a-16c sind aus einem elek trisch leitfähigen Material, beispielsweise aus Metall, wie z. B. Aluminium, Silber oder Kupfer oder einer Legierung, gebildet. Die Bildung dieser Elemente kann mittels Aufdamp fung, Plattierung, Sputtern, Beschichten und Aushärten einer leitfähigen Paste oder durch andere geeignete Techniken er reicht werden.

Da jeder der Resonatoren S1 bis S3, P1 und P2 nur einen Re flektor aufweist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Gesamtfläche des SAW-Bauelements 1 im Vergleich zu einem SAW-Bauelement wesentlich reduziert werden, bei dem jeder Resonator ein herkömmliches SAW-Element mit einem Reflektor paar aufweist.

Zusätzlich können die Endoberflächen, die dazu dienen, die akustischen Oberflächenwellen zu reflektieren, einfach er halten werden, indem die freiliegenden Endoberflächen 2a und 2b mittels eines Zerteilungsverfahrens hergestellt werden. Das heißt, daß es nur notwendig ist, den Hochpräzisionspro zeß des Bildens der Endoberflächen mittels des Zerteilens zweimal durchzuführen, wodurch das Herstellungsverfahren we sentlich reduziert wird.

Ferner sind alle Verbindungen unter den SAW-Resonatoren S1 bis S3 und P1, P2 durch elektrisch leitfähige Strukturen realisiert, d. h. durch die Verbindungselektroden 15a, 15b, 16a-16c, die auf dem SAW-Substrat 2 vorgesehen sind. Das heißt, daß bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Ver bindungen unter den SAW-Resonatoren ohne Verwendung von Bonddrähten hergestellt werden können, weshalb eine Verrin gerung der Anzahl von Bonddrähten erreicht wird, wodurch das Verfahren zum Herstellen der Verbindung mit Bonddrähten we sentlich vereinfacht wird. Insbesondere werden bei dem SAW- Bauelement 1 Bonddrähte 13, 14 und 17 nur verwendet, um das SAW-Bauelement 1 mit dem Eingangsanschluß, dem Ausgangsan schluß und der Masse zu verbinden, wobei keine Bonddrähte benötigt werden, um Verbindungen innerhalb des Leiternetz werks herzustellen.

Fig. 4A ist eine perspektivische Ansicht, die ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines SAW-Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, während Fig. 4B ein Ersatzschaltbild des SAW-Bauelements, das in Fig. 4A gezeigt ist, zeigt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das SAW-Bauelement 21 vorzugsweise vier SAW-Resonatoren, die derart verbunden sind, daß sie als ein Filter vom Gittertyp arbeiten, das unter Verwendung einer BGS-Welle arbeitet.

Das SAW-Bauelement 21 umfaßt vorzugsweise ein SAW-Substrat 22. Das SAW-Substrat 22 kann aus einem Material hergestellt sein, das dem ähnlich ist, das beim ersten bevorzugten Aus führungsbeispiel verwendet wurde, um das SAW-Substrat zu bilden. IDTs 23 und 24 sind auf einer Seite entlang einer Seitenoberfläche 22a des SAW-Substrats 22 positioniert. IDTs 25 und 26 sind auf der entgegengesetzten Seite entlang einer Seitenoberflächen 22b des SAW-Substrats 22 positioniert.

Jeder IDT 23 und 26 hat kammförmige Elektronen, die eine Mehrzahl von interdigitalen Elektrodenfingern umfassen, wo bei einer eines Paars von äußersten Elektrodenfingern bündig mit entweder der Endoberfläche 22a oder der Endoberfläche 22b ist.

Die Reflektoren 27 und 28 sind an Seiten der IDTs 23 bzw. 24 vorgesehen, wobei diese Seiten in der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen gesehen zu der Endoberflä che 22a entgegengesetzt sind. Die akustische Oberflächenwel le, die durch den IDT 23 erzeugt wird, wird durch die End oberfläche 22a und den Reflektor 27 reflektiert, weshalb die akustische Oberflächenwelle zwischen denselben begrenzt ist. Daher ist ein SAW-Resonator geschaffen, der ähnlich zu dem SAW-Resonator S1 bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbei spiel ist. Das heißt, daß der IDT 23 und der Reflektor 27 einen SAW-Resonator R1 definieren. Auf ähnliche Art und Wei se definieren der IDT 24 und der Reflektor 28 einen anderen SAW-Resonator R2.

Andererseits sind auf der Seite, wo die IDTs 25 und 26 ange ordnet sind, Reflektoren 29 und 30 an Seiten der IDTs 25 bzw. 26 positioniert, wobei diese Seiten der Endoberfläche 22b in der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächen wellen gegenüberliegen. Das heißt, daß der IDT 25 und der Reflektor 29 einen Resonator R3 für akustische Oberflächen bildet, und daß der IDT 26 und der Reflektor 30 einen Reso nator R4 für akustische Oberflächenwellen definieren. Bei den Resonatoren R3 und R4 für akustische Oberflächenwellen werden akustische Oberflächenwellen von der Endoberfläche 22b und dem Reflektor 20 oder 30 reflektiert, wodurch die akustischen Oberflächenwellen zwischen der Endoberfläche 22b und dem Reflektor 29 oder 30 begrenzt sind.

Der Resonator R1 für akustische Oberflächenwellen und der Resonator R3 für akustische Oberflächenwellen sind über eine elektrisch leitfähige Struktur einer Verbindungselektrode 31a, die auf dem Substrat 22 für akustische Oberflächenwel len angeordnet ist, elektrisch miteinander verbunden. Ein Bonddraht 32 ist mit der Verbindungselektrode 31a verbunden.

Der Resonator R1 für akustische Oberflächenwellen und der Resonator R2 für akustische Oberflächenwellen sind miteinan der über eine Verbindungselektrode 31b elektrisch verbunden. Der Resonator R3 für akustische Oberflächenwellen und der Resonator R4 für akustische Oberflächenwellen sind über eine Verbindungselektrode 31c miteinander elektrisch verbunden. Bonddrähte 33 und 34 sind mit den Verbindungselektroden 31b bzw. 31c verbunden. Ferner sind der Resonator R2 für aku stische Oberflächenwellen und der Resonator R4 für akusti sche Oberflächenwellen über eine Verbindungselektrode 31d miteinander verbunden. Ein Bonddraht 35 ist mit der Verbin dungselektrode 31c verbunden.

Somit ist bei dem Bauelement 21 für akustische Oberflächen wellen ein Gitter-Typ-Filter durch die Resonatoren R1 bis R4 für akustische Oberflächenwellen gebildet, die in der Form eines Gitternetzwerks verbunden sind, wie es im Ersatz schaltbild von Fig. 4B gezeigt ist, und zwar zwischen den Knoten, die mit den Bonddrähten 32 bis 35 verbunden sind.

Da bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel jeder Resona tor R1 bis R4 nur einen Reflektor hat, ist die Gesamtfläche des SAW-Bauelements 21 im Vergleich zu einem SAW-Bauelement bedeutsam reduziert, bei dem jeder Resonator ein herkömmli ches SAW-Element mit einem Paar von Reflektoren umfaßt.

Zusätzlich wird ein Zerteilen zum Herstellen der reflektie renden Endoberflächen des Substrats für akustische Oberflä chenwellen nur zum Herstellen der Endoberflächen 22a und 22b benötigt. Das heißt, daß das Substrat 22 für akustische Oberflächenwellen durch Durchführen von nur zwei Zertei lungsoperationen erhalten werden kann.

Ferner sind die Verbindungen zwischen den Resonatoren R1 bis R4 für akustische Oberflächenwellen, um das Filter vom Git ter-Typ zu bilden, durch Anordnen der elektrisch leitfähigen Struktur von Verbindungselektroden 31a bis 31d auf dem Sub strat 22 für akustische Oberflächenwellen realisiert. In an deren Worten können die elektrischen Verbindungen zwischen den Resonatoren hergestellt werden, ohne daß ein Bonddraht verwendet werden muß. Somit ist die Anzahl von Bonddrähten reduziert, wobei die reduzierte Anzahl von Bonddrähten durch einfache Verarbeitungsverfahren angeschlossen werden können.

Bei dem ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, die oben beschrieben worden sind, ist das Bauelement für akustische Oberflächenwellen angeordnet, um ein Filter vom Leitertyp oder ein Filter vom Gittertyp zu bilden. Das Bau element für akustische Oberflächenwellen der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf solche Schaltungsformen be grenzt. Das heißt, daß bei dem Bauelement für akustische Oberflächenwellen gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Resonatoren für akustische Oberflächenwellen auf eine beliebige Art und Weise angeschlossen werden kann, um eine erwünschte Schaltung zu bilden. Die Fig. 5 bis 9 zeigen bestimmte Beispiele für SAW-Resonator-Filter 41, 42, 43, 44 und 45 gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsbeispie len der vorliegenden Erfindung. In den Fig. 5 bis 9 sind die IDTs durch das Bezugszeichen 46 bezeichnet, während die Re flektoren durch das Bezugszeichen 47 bezeichnet sind. Die Substrate sind durch das Bezugszeichen 49 bezeichnet. Es sei angemerkt, daß die Fig. 5 bis 9 ebenfalls in gestrichelten Linien Reflektoren 68 zeigen, die bei herkömmlichen SAW-Re sonator-Filtern, die den SAW-Resonator-Filtern 41, 42, 43, 44 und 45 entsprechen, benötigt werden, die jedoch bei den SAW-Resonator-Filtern 41, 42, 43, 44 und 45 gemäß der vor liegenden Erfindung nicht benötigt werden.

Bei den SAW-Resonator-Filtern 41 bis 45 sind die Reflektoren 78, die bei den herkömmlichen Filtern vorgesehen werden müs sen, durch Endoberflächen des Substrats 49 ersetzt, wobei einer eines Paars der äußersten Elektrodenfinger der IDTs 46 bündig mit der Endoberfläche ist. Daher sind die SAW-Reso nator-Filter 41-45 wesentlich kleiner als herkömmliche ent sprechende SAW-Resonator-Filter, und zwar um ein Viertel bis zu der Hälfte der Fläche.

Wie es oben beschrieben wurde, können die bevorzugten Aus führungsbeispiele der vorliegenden Erfindung verwendet wer den, um verschiedene Typen von Bauelementen für akustische Oberflächenwellen zu realisieren, wobei eine Mehrzahl von Elementen für akustische Oberflächenwellen, die unter Ver wendung einer akustischen Oberflächenwelle vom SH-Typ arbei ten, korrekt verbunden sind.

Claims

1. Bauelement (1; 21; 41-45; 101) für akustische Oberflä chenwellen, mit folgenden Merkmalen:
einem Substrat (2; 22; 102; 49) für akustische Oberflä chenwellen mit einer ersten Endoberfläche und mit einer zweiten Endoberfläche (2a, 2b; 22a, 22b; 102a, 102);
einem Element (S1-S3, P1, P2; 101; R1-R4) für akusti sche Oberflächenwellen, das auf dem Substrat für aku stische Oberflächenwellen vorgesehen ist, und das unter Verwendung einer akustischen Oberflächenwelle vom Scher-Horizontal-Typ arbeitet, wobei das Element für akustische Oberflächenwellen einen Interdigitalwandler (3-7; 103; 233-26; 46) mit einer Mehrzahl von Elektro denfingern (106, 107) und einen Reflektor (8-12; 105; 27-30; 47) mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern aufweist, wobei einer (108) eines Paars von äußersten Elektrodenfingern (108, 109) mit entweder (102a) der ersten oder zweiten Endoberfläche (102a) des Substrats für akustische Oberflächenwellen bündig ist, wobei der Reflektor (105) an einer Seite positioniert ist, an der der andere (109) des Paars der äußersten Elek trodenfinger (108, 109) positioniert ist, derart, daß eine akustische Oberflächenwelle vom Scher-Horizontal-Typ, die durch den Interdigitalwandler (103) erregt wird, zwischen dem Reflektor (105) und der entweder ersten oder zweiten Endoberfläche (102a) begrenzt ist.

2. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 1, das ferner eine Mehrzahl von Elementen (S1-S3, P1, P2) für akustische Oberflächenwellen aufweist, wobei jedes Element einen Interdigitalwandler (3-7) mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern und einen Reflek tor (8-12) mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern umfaßt, wobei einer eines Paars von äußersten Elektro denfingern mit entweder der ersten oder zweiten End oberfläche des Substrats für akustische Oberflächen wellen bündig ist, wobei der Reflektor an einer Seite positioniert ist, an der der andere des Paars der äußersten Elektrodenfinger positioniert ist, derart, daß eine akustische Oberflächenwelle vom Scher-Horizon tal-Typ, die durch den Interdigitalwandler erregt wird, zwischen dem Reflektor und der entweder ersten oder zweiten Endoberfläche begrenzt ist.

3. Bauelement (1) für akustische Oberflächenwellen nach Anspruch 2, bei dem die Mehrzahl von Elementen (S1-S3, P1, P2) für akustische Oberflächenwellen in einer Lei terschaltung geschaltet ist.

4. Bauelement für akustisches Oberflächenwellen nach An spruch 3, bei dem eine erste Gruppe der Mehrzahl von Elementen für akustische Oberflächenwellen Parallelre sonatoren (P1, P2) der Leiterschaltung bildet und derart angeordnet ist, daß einer des Paars der äußer sten Elektrodenfinger mit der ersten Endoberfläche (2b) des Substrats für akustische Oberflächenwellen bündig ist, und bei dem eine zweite Gruppe (S1-S3) der Mehr zahl von Elementen für akustische Oberflächenwellen Se rienresonatoren der Leiterschaltung bildet und derart angeordnet ist, daß einer des Paars der äußersten Elek trodenfinger mit der zweiten Endoberfläche (2a) des Substrats (2) für akustische Oberflächenwellen bündig ist.

5. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 4, das ferner eine Mehrzahl von Verbindungselek troden (15a, 15b, 16a-16c) aufweist, die auf dem Sub strat (2) für akustische Oberflächenwellen vorgesehen sind, wobei die erste Gruppe (P1, P2) und die zweite Gruppe (S1-S3) der Elemente für akustische Oberflä chenwellen durch die Mehrzahl von Verbindungselektroden elektrisch verbunden sind.

6. Bauelement (21) für akustische Oberflächenwellen nach Anspruch 2, bei dem die Mehrzahl (R1-R4) der Elemente für akustische Oberflächenwellen in einer Gitterschal tung geschaltet ist.

7. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 6, bei dem eine erste Gruppe (R1, R2) der Mehr zahl von Elementen für akustische Oberflächenwellen derart angeordnet ist, daß einer des Paars der äußer sten Elektrodenfinger mit der ersten Endoberfläche (22a) des Substrats für akustische Oberflächenwellen bündig ist, und bei dem eine zweite Gruppe (R3, R4) der Mehrzahl von Elementen für akustische Oberflächenwellen derart angeordnet ist, daß einer des Paars der äußer sten Elektrodenfinger mit der zweiten Endoberfläche (22b) des Substrats für akustische Oberflächenwellen bündig ist.

8. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 7, das ferner eine Mehrzahl von Verbindungselek troden (31a-31d) aufweist, die auf dem Substrat für akustische Oberflächenwellen vorgesehen sind, wobei die erste Gruppe und die zweite Gruppe der Elemente (R1-R4) für akustische Oberflächenwellen durch die Mehrzahl von Verbindungselektroden elektrisch verbunden sind.

9. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 1, bei dem der Reflektor ein Gitterreflektor ist.

10. Bauelement (1; 21; 41-45; 101) für akustische Oberflä chenwellen, mit folgenden Merkmalen:
einem Substrat (2; 22; 102; 49) für akustische Ober flächenwellen mit einer ersten Endoberfläche (2a; 22a; 102a) und einer zweiten Endoberfläche (2b; 22b; 102b);
zumindest einem Element (S1-S3, P1, P2; 101; R1-R4) für akustische Oberflächenwellen, das auf dem Substrat für akustische Oberflächenwellen vorgesehen ist und unter Verwendung einer akustischen Oberflächenwelle vom Scher-Horizontal-Typ arbeitet, wobei das zumindest eine Element für akustische Oberflächenwellen einen Interdi gitalwandler (3-7; 103; 23-26; 46) mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern (106, 107) und nur einen einzigen Reflektor (8-12; 105; 27-30; 47) mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern aufweist.

11. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 10, bei dem das zumindest eine Element (101) für akustische Oberflächenwellen auf dem Substrat (102) für akustische Oberflächenwellen angeordnet ist, derart, daß ein erstes Ende (108) des Interdigitalwandlers (103) mit der ersten Endoberfläche (102a) des Substrats (102) für akustische Oberflächenwellen bündig ist, und daß ein zweites Ende (109) des Interdigitalwandlers (102) neben der zweiten Endoberfläche (102b) positio niert ist, wobei der einzige Reflektor (105) zwischen dem zweiten Ende (109) des Interdigitalwandlers und der zweiten Endoberfläche (102b) des Substrats für akusti sche Oberflächenwellen positioniert ist.

12. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 10, bei dem einer eines Paars von äußersten Elektrodenfingern (108, 109) mit entweder der ersten oder zweiten Endoberfläche (102a) des Substrats für akustische Oberflächenwellen bündig ist, wobei der einzige Reflektor (105) an einer Seite positioniert ist, an der der andere (109) des Paars der äußersten Elektrodenfinger (108, 109) positioniert ist, derart, daß eine akustische Oberflächenwelle vom Scher-Ho rizontal-Typ, die von dem Interdigitalwandler erregt wird, zwischen dem einzigen Reflektor (105) und der entweder ersten oder zweiten Endoberfläche (102a) begrenzt ist.

13. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 10, das ferner eine Mehrzahl (S1-S3, P1, P2; 101; R1-R4) von Elementen für akustische Oberflächen wellen aufweist, von denen jedes einen Interdigital wandler (3-7; 103; 23-26; 46) mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern und nur einen einzigen Reflektor (8-12; 105; 27-30; 47) mit einer Mehrzahl von Elektro denfingern aufweist.

14. Bauelement (1) für akustische Oberflächenwellen nach Anspruch 13, bei dem die Mehrzahl der Elemente für aku stische Oberflächenwellen in einer Leiterschaltung geschaltet ist.

15. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 14, bei dem eine erste Gruppe (P1, P2) der Mehrzahl von Elementen für akustische Oberflächenwellen Parallelresonatoren der Leiterschaltung bildet und der art angeordnet ist, daß einer des Paars der äußersten Elektrodenfinger mit der ersten Endoberfläche (2b) des Substrats für akustische Oberflächenwellen bündig ist, während eine zweite Gruppe (S1-S3) der Mehrzahl der Elemente für akustische Oberflächenwellen Serienresona toren der Leiterschaltung bildet und derart angeordnet ist, daß einer des Paars der äußersten Elektrodenfinger mit der zweiten Endoberfläche (2a) des Substrats für akustische Oberflächenwellen bündig ist.

16. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 15, das ferner eine Mehrzahl von Verbindungs elektroden (15a, 15b, 16a-16c) aufweist, die auf dem Substrat für akustische Oberflächenwellen angeordnet sind, wobei die erste Gruppe und die zweite Gruppe der Elemente für akustische Oberflächenwellen durch die Mehrzahl von Verbindungselektroden elektrisch verbunden sind.

17. Bauelement (21) für akustische Oberflächenwellen gemäß Anspruch 13, bei dem die Mehrzahl der Elemente (R1-R4) für akustische Oberflächenwellen in einer Gitterschal tung geschaltet ist.

18. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 17, bei dem eine erste Gruppe (R1, R2) der Mehr zahl der Elemente für akustische Oberflächenwellen der art angeordnet ist, daß einer des Paars der äußersten Elektrodenfinger mit der ersten Endoberfläche (22a) des Substrats für akustische Oberflächenwellen bündig ist, und bei dem eine zweite Gruppe (R3, R4) der Mehrzahl der Elemente für akustische Oberflächenwellen derart angeordnet ist, daß einer des Paars der äußersten Elek trodenfinger mit der zweiten Endoberfläche (22b) des Substrats (22) für akustische Oberflächenwellen bündig ist.

19. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 17, das ferner eine Mehrzahl von Verbindungs elektroden (31a-31d), die auf dem Substrat für aku stische Oberflächenwellen vorgesehen sind, aufweist, wobei die erste Gruppe (R1, R2) und die zweite Gruppe (R3, R4) der Elemente für akustische Oberflächenwellen durch die Mehrzahl von Verbindungselektroden elektrisch verbunden sind.

20. Bauelement für akustische Oberflächenwellen nach An spruch 10, bei dem der einzige Reflektor ein Gitterre flektor ist.