СПОСОБ НАСТРОЙКИ МОНОЛИТНОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА Российский патент 1997 года по МПК H03H3/02 H03H3/04 

Изобретение относится к области пьезоэлектроники, а именно к производству пьезоэлектрических фильтров.

Известен способ настройки пьезоэлектрических монолитных фильтров, имеющих сплошной электрод с одной стороны кристаллического элемента и два раздельных электрода на его противоположной стороне для образования двух резонаторов, заключающийся в последовательном осаждении электродного материала сначала на половину, а затем на всю поверхность сплошного электрода (Патент США N4343827, H 01 P II/00; H 03 H 3/02, заявл. 08.06.81 г.).

Недостатком указанного способа является необходимость применения точных масок и совмещения окон в них с конфигурацией электрода или его части. Дефекты монтажа не обеспечивают необходимой точности, а для высококачественных фильтров с шириной электродов 0,1-0,5 мм и зазором между ними до 0,05-0,15 мм этот способ оказывается трудно применимым в производстве.

Другим недостатком этого способа является подстройка частоты с помощью осаждения дополнительного материала на поверхность электрода, что приводит и неоднородности электродной пленки и ухудшению долговременной стабильности частоты.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ настройки монолитных фильтров с помощью снятия слоя металла электродов посредством ионного травления от одного кольцевого ионного источника, расположенного нормально к плоскости пьезоэлемента, через горизонтальную маску с окнами, соответствующими нанесенным электродам [1] В соответствии с указанным способом выравнивания частоты точечных резонаторов производят снятием материала электрода точечного резонатора с меньшей частотой до необходимой величины посредством ионного травления от кольцевого источника ионов, расположенного нормально к плоскости пьезоэлемента, через окно в горизонтальной маске, закрывающей стальную поверхность фильтра, но открывающей поверхность электрода.

Настройку средней частоты полосы фильтра производят ионным травлением одновременно поверхности двух электродом через соответствующее окно в горизонтальной маске.

Недостатками такого способа настройки являются сложность совмещения окон маски с электродами пьезоэлемента, особенно на высоких частотах с минимальными размерами электродов и межэлектродных расстояний, и необходимость приближения маски к поверхности кристаллического элемента для компенсации растравливания близко лежащих поверхностей электрода при отклонении потока ионов от нормали по отношению к поверхности пьезоэлемента. Для миниатюрных фильтров это часто бывает невозможно сделать из-за конструктивных особенностей монолитных фильтров, а также из-за габаритных размеров ионных источников.

Кроме того, недостатком описанного способа является его невысокая производительность, связанная с использование одного ионного источника.

Целью изобретения является устранения недостатков, связанных с использованием маскирования электродов при настройке, а также повышение производительности процесса настройки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе настройки монолитного фильтра, имеющего сплошной электрод с одой стороны кристаллической пластины и два разделенных электрода на ее противоположной стороне для образования двух точечных резонаторов, включающем последовательное снятие слоя материала электродов ионным травлением для выравнивания частот точечных резонаторов и настройки средней частоты фильтра, между электродами устанавливают вертикальную заслонку, с двух сторон от которой симметрично под углом 40±15^o в фокусе максимальной скорости травления помещают два ионных источника и проводят процесс заравнивания частот точечных резонаторов путем травления точечного резонатора с меньшей частотой с помощью одного ионного источника, расположенного с той же стороны относительно заслонки, что и резонатор, а затем производят настройку средней частоты фильтра ионным травлением обоих точечных резонаторов одновременно двумя ионными источниками.

Способ точной настройки монолитных пьезоэлектрических фильтров по предлагаемому техническому решению реализуется следующим образом. На монолитный пьезоэлектрический фильтр, имеющий сплошной электрод 1 с нижней стороны кристаллической пластины 2 и два раздельных электрода 3, 4 на противоположной стороне пластины для образования двух акустически связанных резонатора, смонтированных на плате 5 корпуса 6, устанавливают вертикальную разделительную заслонку 7 над зазором между электродами/Фиг.1/. Симметрично по отношению к ним размещают два источника ионов 8 и 9, которые располагают в фокусе максимальной скорости травления под углом 40±15^o к плоскости разделительной заслонки. Производят выравнивание резонансных частот точечных резонаторов путем снятия слоя материала электродов ионным травлением с поверхности электрода точечного резонатора, имеющего меньшую частоту, от источника ионов, расположенного с той же стороны относительно заслонки, что и обрабатываемый резонатор. Настройку средней частоты полосы фильтра проводят путем снятия материала ионным травлением с поверхности двух точечных электродов одновременно двумя источниками ионов.

Реализация предложенного технического решения позволяет производить монолитные пьезоэлектрические фильтры, например, с кристаллическим элементом, имеющим обратную меза-структуру в диапазоне 30-150 МГц на основной гармонике. Предлагаемый способ позволяет использовать безмасечную технологию настройки, что крайне важно для миниатюрных фильтров с микронными размерами электродов. Способ реализован в одноместном варианте. В настоящее время разрабатывается и реализуется многоместное подколпачное устройство для настройки фильтров для разработки высокопроизводительной установки по предлагаемому способу.

Предлагается способ настройки монолитных пьезоэлектрических фильтров, имеющих сплошной электрод с одной стороны кристаллической пластины и два раздельных электрода на ее противоположной стороне для образования двух точечных резонаторов. Способ включает последовательное снятие слоя материала электродов ионным способом для выравнивания частот точечных резонаторов и настройки средней частоты фильтра. Отличие предлагаемого способа от существующих заключается в том, что между электродами двух точечных резонаторов над кристаллической пластиной устанавливают вертикальную заслонку, с двух сторон которой симметричные под углом 40 ±15^o в фокусе максимальной скорости травления помещают два ионных источника и проводят процесс выравнивания частот точечных резонаторов путем травления точечного резонатора с меньшей частотой с помощью одного ионного источника, расположенного с той же стороны относительно заслонки, что и резонатор, а затем производят настройку средней частоты фильтра ионным травлением обоих точечных резонаторов одновременно двумя ионными источниками. 1 ил.

Способ настройки монолитного пьезоэлектрического фильтра, имеющего сплошной электрод с одной стороны кристаллической пластины и два разделенных электрода на ее противоположной стороне для образования двух точечных резонаторов, включающий последовательное снятие слоя материала электродов ионным травлением для выравнивания частот точечных резонаторов и настройки средней частоты фильтра, отличающийся тем, что между электродами двух точечных резонаторов над кристаллической пластиной устанавливают заслонку перпендикулярно плоскости кристаллического элемента, с двух сторон от которой симметрично под углом 40 ± 15^o на расстоянии фокуса ионного источника от электрода точечного резонатора помещают два ионных источника и проводят процесс выравнивания частот точечных резонаторов путем травления точечного резонатора с меньшей частотой с помощью одного ионного источника, расположенного с той же стороны относительно заслонки, что и резонатор, а затем производят настройку средней частоты фильтра ионным травлением обоих точечных резонаторов одновременно двумя ионными источниками.