Title:
SAW-Filter mit Störmodenunterdrückung
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

In einer ersten Gruppe (FG1) von Wandlerfingern eines interdigitalen Wandlers des SAW Filters wird ein die Resonanz der Hauptmode des Wandlers bestimmender Geometrieparameter (eta) in transversaler Richtung (TR) mit einem ersten Inkrement variiert. In einer zweiten Gruppe (FG2) von Wandlerfingern (EF) wird der Geometrieparameter mit einem zweiten Inkrement variiert, das in der Wirkung dem ersten entgegengesetzt ist, so dass sich die transversalen Geometrievariationen der ersten und der zweiten Gruppe von Wandlerfingern gegenseitig so kompensieren, wobei die Resonanz der Hauptmode (M1) in transversaler Richtung unverändert bleibt, die störende Nebenmode (M2) aber unterdrückt ist





Inventors:
Unterreithmeier, Quirin, Dr. (81543, München, DE)
Application Number:
DE102016110139A
Publication Date:
12/07/2017
Filing Date:
06/01/2016
Assignee:
SnapTrack, Inc. (Calif., San Diego, US)
International Classes:
H03H9/64
Foreign References:
20130051588
WO2015182522A1
Attorney, Agent or Firm:
BARDEHLE PAGENBERG Partnerschaft mbB Patentanwälte, Rechtsanwälte, 81675, München, DE
Claims:
1. SAW Filter
– mit einem interdigitalen Wandler,
– bei dem Wandlerfinger (EF) in longitudinaler Richtung (LR) bezogen auf ihre Fingermitten in einer ersten Periodizität (p) hintereinander angeordnet sind
– bei dem in einer ersten Gruppe (FG1) von Wandlerfingern ein eine Resonanz des Wandlers bestimmender Geometrieparameter (eta) in transversaler Richtung (TR) mit einem ersten Inkrement variiert
– bei dem in einer zweiten Gruppe (FG2) von Wandlerfingern (EF) der die Resonanz des Wandlers bestimmende Geometrieparameter in transversaler Richtung (TR) mit einem zweiten Inkrement variiert, das dem ersten entgegengesetzt ist,
– bei dem sich die transversalen Geometrievariationen der ersten und der zweiten Gruppe von Wandlerfingern gegenseitig so kompensieren, dass die Resonanz der Hauptmode (M1) in transversaler Richtung in jedem transversalen Teilabschnitt (TA) unverändert bleibt,
– bei dem die Resonanz einer störenden Nebenmode (M2) in transversaler Richtung über den Wandler variiert.

2. SAW Filter nach dem vorangehenden Anspruch, bei dem die Anzahl der Wandlerfinger (EF) in beiden Gruppen (FG1, FG2) gleich groß ist.

3. SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Wandlerfinger (EF) beider Gruppen (FG) alternierend angeordnet sind.

4. SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Geometrieparameter (eta) ausgewählt ist aus Fingerbreite, Massenbelegung und Metallisierungsstärke η.

5. SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Fingerbreite der Wandlerfinger (EF) der ersten Gruppe (FG1) in der transversalen Richtung (TR) zumindest über einen transversalen Abschnitt (TA) abnimmt, die Fingerbreite der Wandlerfinger der zweiten Gruppe (FG2) in der gleichen transversalen Richtung (TR) über den gleichen transversalen Abschnitt (TA) dagegen zunimmt.

6. SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die transversale Variation des Geometrieparameters (eta) einer stetigen linearen Funktion folgt.

7. SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Geometrieparameter (eta) in transversaler Richtung (TR) stufenweise von einem zum nächsten transversalen Abschnitt (TA1, TA2) variiert.

8. SAW Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend einen Schichtenfolge, die zumindest umfasst ein piezoelektrisches Substrat (SU), eine Metallisierungsebene (ME) mit den Wandlerfingern (EF) und eine dielektrische Schicht (DL), bei dem Materialien und/oder Schichtdicken der Schichtenfolge so ausgewählt sind, dass die störende Nebenmode (M2) durch die transversale Geometrievariation maximal unterdrückt ist.

9. SAW Filter nach dem vorangehenden Anspruch, bei dem über der dielektrischen Schicht (DL) eine regelmäßig strukturierte Schicht (ST) aufgebracht ist, die die gleiche Periodizität (p) wie die erste Gruppe (FG1) von Wandlerfingern (EF) aufweist, bei der die strukturierte Schicht eine transversale Variation eines Geometrieparameters (eta) aufweist, bei der die strukturierte Schicht (ST) und die Wandlerfinger (EF) der ersten Gruppe(FG1) so interagieren und dabei die Resonanzfrequenz einer Störmode des Wandlers beeinflussen.

Description:

Zur Verminderung des Temperaturgangs von SAW-Filtern werden diese mit einer üblicherweise SiO2 umfassenden Kompensationsschicht versehen. Als Nebeneffekt dieser Maßnahme wird jedoch die Kopplung verringert. Breitbandige Filter mit einer solchen Kompensationsschicht können daher nur auf hoch¬koppelnden Substraten wie Lithiumniobat LN realisiert werden.

Aus SAW-Resonatoren aufgebaute Bandpassfilter mit einer Kompensationsschicht können beispielsweise auf Lithiumniobat-Kristallen mit einem Schnittwinkel rot-128 aufgebaut werden. Auf diesem Substratmaterial wird die Resonanzfrequenz der akustischen Rayleigh-Mode genutzt.

Bei vielen Filtern mit bestimmten Materialkombinationen für Elektroden und darauf abgeschiedene Schichten, und/oder für bestimmte Schichtdickenkombinationen sind auf Lithiumniobat jedoch parasitäre Moden ausbreitungsfähig, insbesondere eine Plattenmode. Die Resonanzfrequenz der Plattenmode liegt oberhalb der Resonanzfrequenz der Rayleigh-Mode. Für die Serienresonatoren eines Filters liegen die Resonanzen der Plattenmode oberhalb des Passbands des Filters und verursachen dort Einbrüche in der Übertragungsfunktion des Filters. Selbst wenn die Geometrie dieser Filter auf maximale Unterdrückung der Störmode optimiert ist, so kann diese doch in Folge von toleranzbedingten Geometrieabweichungen und unter Temperatur- und Leistungsbelastung verstärkt angeregt werden. Dadurch kann es zu einer verstärkten Temperatur- und Leistungsbelastung der Resonatoren kommen, die zu einem vorzeitigen Verschleiß und schließlich zu Ausfällen des Filters führen können. In anderen Fällen liegt die Frequenz einer störenden Mode bei einer anderen Nutzfrequenz, die von dem Gerät mit der Filteranordnung parallel ebenfalls genutzt wird und den Betrieb bei dieser Frequenz stört.

Bei anderen Materialkombinationen können auch andere Störmoden auftreten, die im Bereich des Passbands oder in anderen wichtigen Frequenzbereichen die Filtereigenschaften unzulässig stören.

Eine weitgehende Unterdrückung der störenden SH Mode gelingt, wenn die elektrische Kopplung dieser Mode reduziert wird. Dies kann durch eine sorgfältig optimierte Geometrie erreicht werden, bei der Schichthöhen dielektrischer Schichten und sowie Breite und Höhe der Wandlerfinger in engen Grenzen zu kontrollieren sind. Dies setzt dem Herstellungsprozess jedoch enge Toleranzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, störende Moden und insbesondere störende Moden eines SAW-Filters sicher und dauerhaft zu unterdrücken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einem SAW-Filter nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Das vorgeschlagene SAW-Filter weist einen interdigitalen Wandler auf, dessen Wandlerfinger in longitudinaler Richtung bezogen auf ihre Fingermitten in einer ersten Periodizität hintereinander angeordnet sind. Die Periodizität bestimmt die Resonanzfrequenz des Wandlers, die der Resonanz der Hauptmode entspricht. Im Folgenden wird unter Resonanz des Wandlers immer die Resonanz der Hauptmode verstanden, soweit nicht ausdrücklich auf eine andere Resonanz verwiesen wird.

Die Wandlerfinger des Wandlers bilden eine erste und eine zweite Gruppe bzw. sind entweder einer ersten oder einer zweiten Gruppe von Wandlerfingern zugeordnet. In der ersten Gruppe ist ein die Resonanz des Wandlers bestimmender Geometrieparameter in transversaler Richtung mit einem ersten Inkrement variiert. In der zweiten Gruppe von Wandlerfingern ist der die Resonanz des Wandlers bestimmende Geometrieparameter in transversaler Richtung mit einem zweiten Inkrement variiert, welches dem ersten entgegengesetzt ist bzw. welches eine dem ersten Inkrement entgegengesetzte Wirkung erzeugt.

Im vorliegenden Fall bewirkt die Variation des Geometrieparameters bei den Wandlerfingern der zweiten Gruppe für sich allein isoliert betrachtet eine Frequenzänderung, die derjenigen entgegengesetzt ist, die durch die entsprechende Variation bei den Wandlerfingern der ersten Gruppe bewirkt wird.

Die transversalen Variationen in erster und zweiter Gruppe von Wandlerfingern kompensieren sich also in Bezug auf ihre Wirkung auf die Resonanz der Hauptmode. Somit liegt in jedem transversalen Teilabschnitt des Wandlers eine gleichbleibende Resonanz der Hauptmode vor.

Durch die transversale Variation des Geometrieparameters wird gleichzeitig auch die Resonanzfrequenz einer störenden Nebenmode beeinflusst. Im Gegensatz zur entsprechenden Wirkung auf die Hauptmode kompensieren sich bezüglich der Nebenmode die Wirkungen der transversalen Änderungen in erster und zweiter Gruppe von Wandlerfingern aber nicht. Dies hat zur Folge, dass die Resonanzfrequenz der Nebenmode in transversaler Richtung variiert, wodurch sich der störende Resonanzpeak im Spektrum verbreitert. Damit reduziert sich die Anregung der Nebenmode insgesamt und die Nebenmode wird unterdrückt.

Es kann für praktisch alle interdigitalen Wandler ein Geometrieparameter gefunden werden, mit dessen Änderung die Resonanzfrequenz der Hauptmode des Wandlers variiert werden kann. In der Regel wird durch eine solche Geometrieänderung auch die Resonanzfrequenz der Nebenmode verschoben. In den meisten Fällen ist dabei die Abhängigkeit der Resonanzfrequenzen von der Änderung der Geometrieparameter für beide Moden unterschiedlich. Das heißt, durch eine gegebene Geometrieparameter-Änderung können die Resonanzfrequenzen von Haupt- und Nebenmode unterschiedlich stark verschoben werden.

Für jede Änderung des Geometrieparameters bzw. für jede Verschiebung der Resonanzfrequenz, bewirkt durch die Geometrieparameter-Änderung in einer Gruppe von Wandlerfingern, gibt es zumindest eine Geometrie-Einstellung in der zweiten Gruppe von Wandlerfingern, die diese Verschiebung der Hauptmode genau kompensiert. Aufgrund der unterschiedlichen Abhängigkeit, mit der die Resonanzfrequenz der Hauptmode und der Nebenmode auf eine Änderung des Geometrieparameters reagiert, wird somit für die Nebenmode eine Kompensation nicht erreicht. Dies führt dazu, dass sich die Resonanz der Nebenmode verschiebt und in transversalen Teilabschnitten über die transversale Richtung variiert. Dies führt zu einer geringeren Anregung der Nebenmode, zu einem verringerten bzw. gedämpften Störsignal durch die Nebenmode bei unveränderter Hauptmode.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl der Wandlerfinger in beiden Gruppen gleich groß. Dies bedeutet, dass einem Wandlerfinger einer ersten Gruppe genau ein Wandlerfinger einer zweiten Gruppe zugeordnet werden kann. Vorzugsweise sind die Wandlerfinger beider Gruppen in longitudinaler Richtung alternierend angeordnet. Durch die alternierende Anordnung wird eine höhere Homogenität im Wandler erzielt und die Übertragungseigenschaften positiv beeinflusst.

Der Geometrieparameter, dessen Änderung Auswirkungen auf die Resonanzfrequenz des Wandlers hat, kann ausgewählt sein aus Fingerbreite, Massenbelegung der Wandlerfinger und Metallisierungsstärke η. Für die Metallisierungsstärke η gilt dabei, dass sie nicht nur von den Fingern einer Fingergruppe abhängig ist und somit auch nicht unabhängig von den Elektrodenfingern der zweiten Fingergruppe eingestellt werden kann.

Wird in einer ersten Gruppe von Wandlerfingern die Fingerbreite in transversaler Richtung erhöht, so ist sie in der Regel bei der zweiten Fingergruppe von Wandlerfingern in transversaler Richtung zu verringern. In der Regel muss die Änderung des Geometrieparameters bei der zweiten Fingergruppe mit einem anderen Betrag erfolgen, was zur Folge hat, dass sich in transversaler Richtung nicht nur die Fingerbreite der Wandlerfinger beider Fingergruppen sondern auch die Metallisierungsstärke η verändern.

Eine vollständige Kompensation der Effekte aus Geometrieparameter-Änderungen in erster und zweiter Fingergruppe ist in der Regel nicht durch zueinander symmetrische Geometrieparameter-Änderungen möglich.

Bei gleichbleibender Periodizität der Wandlerfinger lässt sich die Fingerbreite nicht unabhängig vom Fingerabstand bzw. vom Abstand der Fingermitten verändern. Eine Änderung allein des Fingerabstands bei ansonsten gleichbleibenden übrigen Geometrieparametern würde zu einer Veränderung der Periodizität führen. Dies ist jedoch nur dann zulässig, wenn die Veränderung der Periodizität für Finger der ersten Gruppe eine Auswirkung auf die Resonanzfrequenz hat, die durch eine entsprechende Änderung in der zweiten Gruppe wieder egalisiert werden kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die transversale Variation des Geometrieparameters beispielsweise kontinuierlich und gehorcht einer stetigen Funktion. Es sind kontinuierliche Änderungen möglich, die einer linearen oder einer nicht-linearen Funktion folgen.

Weiterhin ist es möglich, den Geometrieparameter in transversaler Richtung stufenweise zu ändern, sodass der Geometrieparameter in einem transversalen Abschnitt des Wandlers zwar konstant ist, zum benachbarten hin aber stufenweise variiert. Eine solche stufenweise Geometrie-Änderung umfasst zumindest zwei benachbarte transversale Abschnitte. Bereits mit zwei Abschnitten wird der erfindungsgemäße Effekt einer Unterdrückung der Nebenmode erzielt, wenn die Geometrieänderungen in beiden transversalen Abschnitten unterschiedliche Auswirkungen auf Resonanz der Haupt- und der Nebenmode haben.

Der Wandler lässt sich jedoch in beliebig viele transversale Abschnitte teilen, so dass damit im Unendlichen doch wieder eine kontinuierliche Änderung erzielt wird.

Ein erfindungsgemäßes SAW-Filter kann eine Schichtenfolge aufweisen mit einem piezoelektrischen Substrat, einer darüber aufgebrachten Metallisierungsebene, in der die Wandlerfinger realisiert sind, und darüber einer dielektrischen Schicht oder dielektrische Schichtenfolge. In einer Ausgestaltung der Erfindung können nun Materialien und/oder Schichtdicken der Schichtenfolge so variiert werden, dass sich das Ausmaß der Modenbeeinflussung von Hauptmode und Nebenmode maximal unterscheidet. Auf diese Weise kann eine maximale Unterdrückung der störenden Nebenmode durch entsprechende Geometrie-Variationen erreicht werden.

Bei der eben genannten Schichtenfolge kann der gewünschte Effekt zusätzlich zur Änderung des Geometrieparameters von Wandlerfingern noch durch eine regelmäßig strukturierte Schicht verstärkt werden, die über oder unter den Wandlerfingern angeordnet ist und z.B. über der dielektrischen Schicht aufgebracht ist.

Die strukturierte Schicht kann eine Periodizität in longitudinaler Richtung aufweisen, die der Periodizität der Metallisierungsebene bzw. der Wandlerfinger entspricht.

Zusätzlich oder alternativ kann die strukturierte Schicht eine transversale Variation eines Geometrieparameters aufweisen.

Möglich ist es auch, die Periodizität der Strukturen in der strukturierten Schicht zu verdoppeln, was bei alternierend angeordneten Wandlerfingern von erster und zweiter Gruppe dazu führt, dass die Periode der strukturierten Schicht der Periode einer Gruppe von Wandlerfingern entspricht und diese sich daher nur auf diese Gruppe von Wandlerfingern auswirkt.

Bei anderer Abfolge von Wandlerfinger aus erster und zweiter Fingergruppe kann in der strukturierten Schicht auch eine der jeweiligen Fingergruppe entsprechende andere Periodizität eingestellt sein.

Wandlerfinger dieser Gruppe und die strukturierte Schicht können dann so interagieren, dass beide transversalen Geometrie-Variationen zusammen die Resonanzfrequenz des Wandlers beeinflussen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren sind teilweise nur schematisch ausgeführt, dienen allein dem besseren Verständnis und sind daher nicht maßstabsgetreu. Einzelne Teile können vergrößert, verkleinert, vereinfacht oder verzerrt dargestellt sein.

Es zeigen:

1 das Übertragungsverhalten eines Filters mit einer Störmode,

2 die Abhängigkeit der Frequenz zweier ausbreitungsfähiger Moden von einem Geometrieparameter,

3 eine Verteilung der Frequenz zweier ausbreitungsfähiger Moden in transversaler Richtung über die Apertur eines erfindungsgemäßen Wandlers,

4 eine erfindungsgemäße Variation der Fingerbreiten von Wandlerfingern der ersten und zweiten Gruppe,

5 die relative Frequenzänderung einer Störmode über die Apertur bei einer Fingerbreitenvariation gemäß 4,

6A bis 6G ausschnittsweise Wandlerstrukturen,

7 einen Querschnitt durch ein SAW-Filter in HQTCF-Technik,

8 einen Querschnitt durch ein SAW-Filter auf Lithiumtantalat,

9 einen Querschnitt durch ein SAW-Filter mit einer zusätzlichen strukturierten Schicht, und

10 zeigt eine Abwandlung der Ausführung nach 9.

1 zeigt als beliebig herausgegriffenes Beispiel die Übertragungskurve eines HF Filters, hier eines TX-Filters für Band 3. Das Filter ist in HQTCF-Technologie (High Quality with compensated TCF) ausgeführt, was bedeutet, dass über den Wandlerstrukturen eine dielektrische Schicht, insbesondere eine SiO2-Schicht zur Kompensation des Temperaturkoeffizienten der Frequenz (TCF) angeordnet ist. Ohne weitere Maßnahmen kann bei einem solchen Filter eine störende Mode M2 auftreten, hier eine Plattenmode, bei der insbesondere die Frequenzlage abhängig von den Schichtdickenverhältnissen des HQTCF-Aufbaus ist. Die Störmode führt zu einem Peak in der Übertragungsfunktion, die zum Teil mit dem Frequenzbereich eines anderen Bandes überlappt, hier dem RX-Band von Band 1.

Soll nun ein Endgerät der mobilen Kommunikation Band 3 und Band 1 bedienen, so können aufgrund der störenden Plattenmode Probleme im Empfang von Band 1 auftreten.

Grundlegende Idee der Erfindung ist es, die Frequenz einer Störmode, deren Herkunft für die Erfindung nicht direkt maßgeblich ist, durch Änderung eines oder mehrerer Geometrieparameter über die Breite des Wandlers, also in transversaler Richtung, variieren zu lassen, dabei jedoch die Frequenzbedingungen bzw. die Resonanzbedingungen für die Hauptmode über die gesamte Apertur konstant zu halten.

In einem ersten Schritt werden dazu die Abhängigkeiten von Haupt- und Nebenmoden von diesem Geometrieparameter ermittelt.

2 zeigt eine gedachte beispielhafte Frequenzabhängigkeit zweier Moden von einem Geometrieparameter. Im Beispiel reagiert die Mode gemäß der Kurve M1 anders auf Variationen des Geometrieparameters als die Mode entsprechend der Kurve M2.

Im nächsten Schritt wird nun eine durch die Änderung des Geometrieparameters bewirkte transversale Frequenzvariation durch weitere Geometriemaßnahmen wieder kompensiert. Erfindungsgemäß gelingt dies, indem die Wandlerfinger EF des interdigitalen Wandlers in zwei Fingergruppen aufgeteilt werden, die vorzugsweise in longitudinaler Richtung LR alternierend hintereinander angeordnet sind. Während eine Variation des Geometrieparameters bei Wandlerfingern in der ersten Fingergruppe FG1 zu einem Frequenzshift gemäß der Kurve M1 aus 2 führt, werden die Wandlerfinger EF der zweiten Fingergruppe FG2 in einem oder mehreren weiteren Geometrieparametern so variiert, dass der Frequenzshift durch die Veränderung des Geometrieparameters der ersten Fingergruppe für die Hauptmode M1 kompensiert wird.

Mit der Erfindung ist es möglich, die Frequenz der Hauptmode M1 durch geeignete Geometrie-Variationen in erster und zweiter Fingergruppe FG1, FG2 konstant zu halten. Da die Frequenz der Nebenmode M2 anders von der Variation des Geometrieparameters abhängig ist, wird die Frequenzabweichung der Nebenmode durch die vorgenommenen Geometrieparameter-Variationen über erste und zweite Fingergruppe FG1, FG2 nicht kompensiert.

3 zeigt die mögliche Abhängigkeit der Frequenz von Haupt- und Nebenmode eines erfindungsgemäßen Wandlers vom transversalen Ort, also in transversaler Richtung über die Apertur des Wandlers gesehen. Zeigt ein erfindungsgemäßer Wandler ein solches Verhalten, wird der Resonanz-Peak der Nebenmode breiter und ist dann weniger störend. Zusätzlich wird die Kopplung dieser Mode reduziert, was zu einer weiteren Verbesserung durch weitere Unterdrückung der Störmode führt. Sowohl die Verbreiterung der Resonanz der Störmode als auch eine verbesserte Dämpfung durch geringere Einkopplung führen zu einem besseren Filterverhalten des SAW-Filters, sodass die Nebenmode benachbarte Nutzbänder, die in diesem Frequenzbereich liegen, nicht mehr stört.

Die 4 zeigt, wie in einem erfindungsgemäßen Wandler als konkreter Geometrieparameter die Fingerbreite über die Apertur geändert werden kann. Die Fingerbreite ist in der Figur als Metallisierungsstärke η (eta) angegeben, wobei sich eta aus dem Verhältnis der eigentlichen Fingerbreite zur (hier konstant gehaltenen) Fingerperiode ergibt. Eta verhält sich also proportional zur Fingerbreite. Die Wandlerfinger der ersten Gruppe haben über die Apertur gesehen ein ansteigendes eta, während eta für die Wandlerfinger zweiten Gruppe abnimmt. Mit solchen Fingerbreitenvariationen in erster und zweiter Gruppe kann die Resonanzfrequenz der Hauptmode über die Apertur konstant gehalten werden.

5 zeigt, wie im Gegensatz zur Hauptmode die Resonanz der störenden Nebenmode über die Apertur variiert. Angegeben ist die relative Frequenzänderung der Störmode, die mit einer Fingerbreitenvariation gemäß 4 erhalten werden kann.

6A bis 6G zeigen verschiedene Metallisierungen eines Interdigitalwandlers, wobei die Wandler in den Figuren nur ausschnittsweise anhand von vier Wandlerfingern EF dargestellt sind.

6A zeigt vier Wandlerfinger EF1 bis EF4, die in longitudinaler Richtung LR hintereinander angeordnet sind. Die longitudinale Richtung entspricht der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle. Die Wandlerfinger EF sind in gleichem Abstand zueinander angeordnet und vorzugsweise alternierend mit unterschiedlichen Potenzialen verbunden. Der Abstand der Wandlermitten zweier benachbarter Wandlerfinger EF entspricht der Fingerperiode p, auch Periodizität genannt. Obwohl in 6A aus der Darstellung keine Geometrie-Variationen ersichtlich sind, können diese doch in transversaler Richtung sichtbar oder durch Materialänderungen vorgenommen sein. Es ist beispielsweise möglich, die Massenbelastung in transversaler Richtung zu erhöhen, entweder durch Variation der Schichtdicke der Metallisierung, durch Variation der Schichtdicke einer darüber liegenden Schicht oder durch Aufbringen einer zusätzlichen Struktur in einer weiteren Schichtebene.

6B zeigt, wie die Metallisierung der Wandlerfinger für das Ausführungsbeispiel gemäß 4 realisiert ist. Für die Wandlerfinger der ersten Fingergruppe steigt die Fingerbreite über die Apertur gesehen kontinuierlich an, während die Fingerbreite für die Wandlerfinger der zweiten Gruppe abnimmt.

6C zeigt diese Ausführungsform nochmals in übertriebener schematischer Darstellung. In der dargestellten Ausführungsform bleibt die Metallisierungsstärke des gesamten Wandlers, also die über Wandlerfinger der ersten und zweiten Gruppe bemessene Metallisierungsstärke in transversaler Richtung konstant, da sich die Variationen der Fingerbreiten für Finger der ersten und zweiten Fingergruppe genau kompensieren. Da das Ziel jedoch nicht eine Kompensation des Geometrieparameters, sondern eine Kompensation des dadurch bewirkten Frequenzshifts ist, weicht eine reale Struktur der Wandlerfinger mit transversaler Geometrieparameter-Variation von der in 6C gezeigten ab. Während beispielsweise in erster Fingergruppe FG1 die Fingerbreite mit linearer Funktion über die Apertur des Wandlers von links nach rechts zunimmt, wird zur Kompensation des dadurch bewirkten Frequenzshifts über die Apertur eine nicht lineare Änderung der Fingerbreiten der Wandlerfinger der zweiten Fingergruppe FG2 erforderlich sein.

6D zeigt eine weitere prinzipielle Ausführungsform der Erfindung, bei der die Variation des Geometrieparameters nicht über die gesamte Wandlerbreite bzw. über die gesamte Apertur in der gleichen Richtung erfolgt. Als Geometrieparameter ist auch hier die Fingerbreite der Wandlerfinger gewählt, die in einer ersten Fingergruppe FG1 zunächst abfällt und in der Mitte der Apertur wieder zunimmt, sodass annähernd eine Spiegelebene in Wandlermitte entsteht. In entsprechender Weise nimmt die Fingerbreite der Wandlerfinger der zweiten Fingergruppe FG2 zur Wandlermitte hin zu, um dann wieder abzufallen, wobei die entsprechende Bemessung der Fingermitte in der zweiten Fingergruppe exakt zur Kompensation des Frequenzshifts für die Hauptmode M1 ausgelegt ist.

6E zeigt prinzipiell die gleiche Ausführungsform, bei der die Geometrievariation jedoch nicht übertriebener Weise dargestellt ist wie in 6D sondern eher einer realen Ausführungsweise entspricht.

6F zeigt eine ähnliche Ausführungsform, bei der die Geometrievariation der 6E jedoch in transversaler Richtung wiederholt wird, so dass sich eine periodische Geometrieänderung ergibt.

Die Ausführungen nach den 6E und 6F haben darüber hinaus den Vorteil, dass sie am Rand symmetrisch sind, da die Wandlerfinger beider Gruppen an beiden Rändern jeweils gleich breit sind.

6G zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel einen Ausschnitt aus der Wandlerstruktur eines Interdigitalwandlers, bei der die Geometrie-Variation der Wandlerfinger EF stufenweise vorgenommen wird. Das Ausführungsbeispiel nach 6G gliedert die Apertur in zwei transversale Teilabschnitte TA1, TA2, wobei innerhalb eines jeden Teilabschnitts TA der Geometrieparameter zumindest einer Fingergruppe konstant gehalten werden kann. Da zur Kompensation der daraus resultierenden Frequenzverschiebung genau eine Fingerbreite für die Wandlerfinger der zweiten Fingergruppe erforderlich ist, kann auch die Fingerbreite bzw. ein entsprechender anderer Geometrieparameter in diesem Teilabschnitt auch für die zweite Fingergruppe konstant gehalten werden, allerdings bei einem anderen Wert. Auch mit dieser Ausführung gelingt es, die von der Wandlerstruktur in longitudinaler Richtung abhängige Frequenzmode über die beiden Teilabschnitte konstant zu halten, nicht aber die Frequenz der Nebenmode, die durch die unterschiedliche Geometrie der Wandlerfinger im zweiten transversalen Teilabschnitt TA2 eine Frequenzverschiebung erfährt. Auch dies führt zu einer Verbreiterung des Peaks der störenden Mode in der Übertragungsfunktion, sodass das Filter im Bereich der Nebenmode eine verbesserte Unterdrückung aufweist, die an dieser Stelle die Nutzung einer weiteren Nutzfrequenz eines anderen Bandes ermöglicht.

Sofern eine Aufteilung des Interdigitalwandlers in zwei transversale Teilabschnitte TA die Nebenmode nicht ausreichend dämpft bzw. deren Resonanz nicht ausreichend „verschmiert“, muss der Wandler in eine höhere Anzahl Teilabschnitte mit jeweils anderen Geometrieparametern aufgeteilt werden.

7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein SAW-Filter in HQTCF-Technologie. Auf einem hochkoppelnden piezoelektrischen Substrat SU, beispielsweise auf Lithiumniobat, sind Wandlerstrukturen in Form von Wandlerfingern EF angeordnet. Die Wandlerfinger EF umfassen zumindest Teilschichten aus einem schwereren Material als Aluminium, beispielsweise kupferhaltige Teilschichten, oder sind vollständig aus einem schwereren Metall gefertigt. Über den Wandlerfingern EF ist eine dielektrische Schicht DL angeordnet, deren Schichtdicke so gewählt ist, dass der Temperaturkoeffizient der Frequenz, der im Wesentlichen vom gewählten Substratmaterial abhängig ist, kompensiert wird. Dies wird beispielsweise durch eine dielektrische Schicht aus SiO2 erreicht, die einen Einfluss auf den Temperaturkoeffizienten TCF hat, der dem des Substrats SU entgegen gesetzt ist und diesen somit kompensieren kann. Über der dielektrischen Schicht DL können noch eine Passivierungsschicht PL oder beliebige weitere Schichten angeordnet sein.

8 zeigt ein SAW-Filter im schematischen Querschnitt, bei dem Wandlerfinger EF aus einer Aluminium umfassenden Metallisierung hergestellt sind und auf einem beliebigen Substrat SU, insbesondere einem Lithiumtantalat-Substrat, aufgebracht sind.

9 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Frequenzshift in transversaler Richtung, der durch die entsprechende Geometrieparameter-Variation in transversaler Richtung erzielt wird, durch eine strukturierte Schicht ST weiter verstärkt oder auch abgeschwächt werden kann. Eine solche strukturierte Schicht kann beispielsweise über der dielektrischen Schicht DL oder über der Passivierungsschicht PL aufgebracht sein. Möglich ist es auch, die strukturierte Schicht ST an anderer Stelle im SAW-Filter ober- oder unterhalb der Wandlerfinger vorzusehen. Die strukturierte Schicht ST kann ein dielektrisches Material oder insbesondere auch ein metallisches Material umfassen.

In der Ausführung nach 9 ist die strukturierte Schicht ST ähnlich wie die Wandlerfinger streifenförmig strukturiert, wobei die Streifen hier nur über den Wandlerfingern der ersten Fingergruppe angeordnet sind. Die strukturierte Schicht kann in transversaler Richtung, die in der Figur vertikal zur Zeichenebene steht, variiert sein. Die Variation kann ähnlich wie die Variation des Geometrieparameters der Wandlerfinger erfolgen, kann aber auch deutlich von dieser abweichen.

10 zeigt eine Abwandlung der Ausführung nach 9. Hier ist die strukturierte Schicht ST zwar ebenfalls streifenförmig strukturiert, jedoch sind die Streifen hier sowohl über den Wandlerfingern EF der ersten Fingergruppe FG1 als auch über den Wandlerfingern der zweiten Fingergruppe FG2 angeordnet. Zusätzlich können die Streifen noch in ihren Dimensionen, z.B. Streifenbreite oder Streifenhöhe von den Dimensionen der jeweils darunter liegenden Wandlerfinger EF abweichen. Auch innerhalb der strukturierten Schicht können die Dimensionen einzelner Streifen unterschiedlich sein.

Die Erfindung konnte nur anhand weniger Ausführungsbeispiele erläutert werden und ist daher nicht auf diese beschränkt. Es sind alle denkbaren Geometrieparameter variierbar, die einen Einfluss auf die Resonanz einer Mode besitzen, wobei die Variationen auch in anderer Form als dargestellt vorgenommen werden können. Da die Geometrievariationen modenabhängig vorgenommen werden, können auf diese Weise unterschiedliche störende Nebenmoden kompensiert werden. Jede Variation ist dann auf genau eine Störmode ausgerichtet bzw. optimiert.

DL
dielektrische Schicht
DF
Wandlerfinger
f
Frequenz
FG1
erste Gruppe von Wandlerfingern
FG2
zweite Gruppe von Wandlerfingern
LR
longitudinale Richtung
M1
Hauptmode
M2
Nebenmode
ME
Metallisierungsebene
p
Periodizität der Wandlerfinger
ST
regelmäßig strukturierte Schicht
SU
piezoelektrisches Substrat
TA
transversaler Teilabschnitt
TR
transversale Richtung
η
Metallisierungsstärke