193421. lajstromszámú szabadalom • Eljárás akusztikus felületi hullámú eszközök előállítására
1 A találmány tárgya eljárás akusztikus felületihullámú (AFH) elektronikus eszközök— elsősorban LiNb03, LiTa03 és kvarc rezgőkristályt tartalmazó sávszűrők, késleltető vonalak — előállítására a rezgőkristály állványra történő rögzítése, a zavaró hullámok elnyelését biztosító anyag felhordása és az elektródák kikontaktolása utján. Ismeretes, hogy a szilárd anyagban vagy annak felületén létrehozott deformáció a közegre jellemző sebességgel terjed tova. Az akusztikus felületi hullámok a továbbiakban rövidítve: (AFH) olyan mechanikai hullámok, amelyek amplitúdója a terjedési felületen maximális, és a test belseje felé mutató irányban exponenciálisan csökken. A hanghullámokkal közös tulajdonságuk az, hogy a jel terjedése az anyag részecskéinek rezgésén keresztül valósul meg, viszont frekvenciájuk a hangfrekvenciás tartománytól egészen néhány GHz-ig terjedhet. Az AFH terjedési sebessége közel 5 nagyságrenddel kisebb, mint az elektromágneses hullám terjedési sebessége, azaz anyagtól, illetve egykristályok esetén a terjedési iránytól függően 2-3 km/sec. A terjedési sebességek arányának megfelelően az elektromágneses hullámokhoz viszonyítva csökken az egy adott frekvenciájú jelhez tartozó hullámhossz is. Pl. 30 MHz-es jel esetén az akusztikus hullámhossz kb. 100 pm. E tulajdonság következménye, hogy 1 cm-es hosszon történő akusztikus késleltetés kb. 1 km hosszú koaxális kábel késleltetésének felel meg. Az ismert elrendezést mutatja az 1. sz. ábra, ahol az AFH gerjesztése piezoelektromos tulajdonságú anyagon egyszerűen elektromos jel segítségével történik. Az elektromos energiát az adóként szereplő interdigítális a továbbiakban rövidítve: (ID) 1 átalakító alakítja át mechanikai energiává, amely a kristály felületén tovaterjed. Az 1. sz. ábrán az adó az 1 átalakító a felületre párologtatott két fésűszerű, egymásba nyúló fémelektródákból áll. Mivel a piezoelektromos anyagon a rugalmas deformációhoz elektromos tér is van csatolva, az adóhoz hasonló ID elektróda rendszer — az 1. sz. ábrán a 2 vevővel — az AFH az anyag felületének más részein is detektálható elektromos jellé alakítható. Az átalakítás hatásfoka maximális az ún. szinkron frekvencián, amelynek periódusideje alatt a felületi hullám egy ID periódusnak megfelelő hosszúságú utat tesz meg. Más frekvenciákon az ID elektródák hosszától és számától függő jel jelenik meg. Ily módon az elektródarendszer méretezésével a frekvencia és a futási idő megtervezhető. Kedvező tulajdonságú piezoelektromos anyagokon, mint pl. LiNb03-on LiTa03-on, kvarcon, piezoelektromos kerámián integrált áramköri technológiához hasonló eljárással kisméretű, technikailag és hőmérsékletileg stabil, hangolást nem igénylő eszközök készíthetők. Ezek a 10-100 MHz tartományú 2 2 jelfeldolgozásban egyre inkább előtérbe kerülnek, felcserélik vagy kiegészítik a hagyományos eszközöket. AFH sáváteresztő szűrők, rezonátorok esetén az akusztoelektromos jelátalakítás frekvenciaszelektív tulajdonságát, késleltető vonalak esetén az akusztikus jel jóval lassúbb terjedését hasznosítják. Tekintettel arra, hogy egy ID elektróda rendszer mindkét irányban sugároz, az AFH-ok nemcsak a vevő, hanem a kristálylapka szélei felé is terjednek. A vevő elektróda rendszer az adó jelét nem teljes hatásfokkal alakítja* át elektromos jellé, ezért a kristály szélére jut. Figyelembe kell venni továbbá, hogy a felületi hullám gerjesztésekor — csekély mértékben — a térfogatban terjedő hullámok is keletkeznek. Mind a felületi, mind a térfogati hullámok a kristály széleiről visszaverődnek, és — az adónak a vevő felé tartó jeléhez képest időben késve — a vevőre jutnak. Hatásuk a tervezett amplitúdó és futási idő karakterisztikát eltorzítja. Az eddigiek bői következik, hogy a reflektált hullámok minél erőteljesebb csökkentése az eszközök működése szempontjából rendkívül fontos. Az ismert megoldásoknál ezt több féle módon érik el. Az egyik megoldásnál a tömbhullámok zavaró hatásának csökkentése a kristály alsó lapjának érdesítésével érik el. Ez a hullámok szórása útján csökkenti a reflexiót. A tömbhullámok káros hatásának hatékonyabb csökkentését az ún. coupler elektródák alkalmazásával érik el, a Paige G. és Marshall F. G. által a 3 836 877 sz. US szabadalmi leírás ismertetett módszer szerint, azaz elektronikus úton térítik el a káros hullámokat. Ezen utóbbi megoldásnál a felületi hullámok reflexiója okozta problémát a kristálylapra felhordott 3 nyelőanyag segítségével oldják meg. Ugyancsak külön művelete a kiszerelésnek a rezgő kristály felragasztása a 4 tokra valamint az elektródák kikontaktálása a tok 5 bevezetőire. Látható tehát, hogy az ismert megoldások a káros hatások, — reflexió, tömbhullámok —, csökkentését igen bonyolult módon oldják meg. Célunk ezen feladat egyszerű és olcsó megoldása. Az AFH eszközök kiszerelése és a hullámreflexió okozta problémák vizsgálata során arra a felismerésre jutottunk, hogy indén-kumaron gyantával vagy hosszabb szénatomszámú alifás láncot tartalmazó diglicidiléter aktív hígítóval adalékolt epoxigyanták alkalmasak mind az egyedi kristálylapkák tokra rögzítésére, mind a reflexió rendkívül hatékony csökkentésére, amennyiben a kristály alaplapja és a tok közé, valamint a kristálylapok szélére a gyantát felhordjuk és térhálósítóval kikeményítjük. Ily módon egyetlen anyaggal rögzítjük a kristályt, csökkentjük a tömbhullámok káros hatását, és gyakorlatilag megszüntetjük a felületi hullámok reflexióját. A térhálósításhoz legalkalmasabbnak poliamino-amid típusú vegyületek bizonyultak, az 193421 5 10 15 20 25 3C 35 43 <-5 '50 55 60 65
