To investigate failure analysis of surface acoustic wave (SAW) filter for radio frequency, high temperature storage test was carried out. The failure criteria were insertion loss at passband and rejection level at stopband. As a result, the insertion loss at passband increase about 4 dB was due to damages of interdigital transducer (IDT). That is caused by poor adhesion between metal electrode(AI) and piezoelectric substrate and defects on a manufacturing process. This result indicates that good adhesion between electrode and ceramic substrate is important factor And also we investigated the demage factors of electrode. Screen possible of saw filter using high temperature storage test(HTOL) in the manufacturing phase be presented.
대역통과용 표면 탄성파 필터 제작하기 위하여 Langasite 기판위에 빗살무의 변환기를 형성시켜 모의실험을 수행하였으며, 전극재료로는 Al-Cu를 사용하였다 모의실험을 바탕으로 입력단에는 IDT를 직렬형태로 연결시킨 block 형태로 하중을 가하는 전극 방법을 쓰고 출력단은 withdrawal 형태로 하중을 가하는 방법을 써서 제작하였다 이를 바탕으로 광대역의 SAW 필터 전극 설계 방식에 대한 적절한 위상조건도 얻고자 시도하였다. Langasite 기판위에 형성시킨 입출력 빗살무늬 변환기 전극 수는 50쌍, 두께는 5000$\AA$ 으로 하였으며, 반사기 폭은 3.6$mu$m으로 하였다. 제작한 필터의 주파수 특성은 중심주파수가 대략 190MHz정도, 대역폭은 8.2MHz 정도로 측정되었으며, matching 후 return-loss는 -l6dB 이하이고, 리플 특성은 4dB 정도이며, 반사에 의한 잔향은 -l8dB 이하로 측정되었다.
Slanted and chirp interdigital transducer(IDT) configurations were studied for generating the surface acoustic wave(SAW) with wide bandwidths on a piezoelectric substrate. These devices can be applied to manipulate optical path of light along the waveguide, ultimately used for optical switches and holographic image implementation. Prior to fabrication, the coupling of modes(COM) modeling and simulation were performed to extract optimal design parameters. The optimally designed wideband device showed wide bandwidth of 30MHz, low insertion loss of -25dB, and abrupt side suppression ratio (SSR). Several design conditions were determined during device implementation, such as slanted angle, aperture length, number of fingers, and central frequencies of IDTs. These factors were experimentally analyzed and described in details in this paper.
인터디지털 표면음파 변환기의 교차장 모델에 기초한 전송선 등가회로를 사용하여 SPICE에 의한 SAW 필터의 효율적인 시뮬레이션 기법을 제안하였다. 표면음파의 전파를 전송선으로 모델하므로 인터디지털 변환기의 등가회로에서는 주파수 의존 회로소자가 필요하지 않게 된다. 그래서 주파수 의존 회로소자에 대한 등가회로를 근사적으로 구하지 않아도 되고, 필터의 등가회로에 작은 수의회로소자를 사용하므로 시뮬레이션 시간도 많이 단축된다. 삽입손실, 입력 어드미턴스, 통과대역 리플, 그리고 고조파 주파수 응답과 같은 SAW 필터 특성에 대한 시뮬레이션을 통하여 제안된 기법의 유용성을 보였다.
Al-Ni thin films were fabricated using combinatorial sputtering system to realize highly sensitive surface acoustic wave (SAW) devices. The Al-Ni sample library was grown with various chemical compositions and electrical resistivities, which provided important information for selecting the most suitable materials for SAW devices. As acoustic waves generated from piezoelectric materials are significantly affected by the resistivity and density of the interdigital transducer (IDT) electrodes, three types of Al-Ni thin films with different Al contents were fabricated. The thickness of the Al-Ni thin film used in the SAW-IDT electrode was fixed at 100 nm. As the Al content of the Al-Ni film decreased from 79.2 to 24.5 at%, the resistivity increased slightly from 4.8 to 5.8 × 10-5 Ω-cm, whereas the calculated density increased significantly from 3.6 to 6.9 g/cm3. The SAW device composed of Al-Ni IDT electrodes resonated at 71 MHz without frequency shifts; however, the selectivity of the resonant frequency and insertion loss deteriorated as the Al content decreased. When there is no significant difference in the electrical characteristics of the SAW-IDT electrodes, the performance of the SAW devices can be determined by the density of the IDT electrodes.
경사진 빗살무늬 변환기 필터를 제작하기 위하여 Langasite 기판위에 두 가지 형태의 빗살무늬 변환기를 형성시켰으며, 전극재료로는 Al-Cu를 사용하였다. 모의실험을 바탕으로 입력단에는 IDT를 직렬형태로 연결시킨 block 형태로 하중을 가하는 전극 방법을 쓰고 출력단은 withdrawal 형태로 하중을 가하는 방법을 써서 제작하였다. 이를 바탕으로 경사진 빗살무늬 변환기 필터 전극 설계 방식에 대한 적절한 위상조건도 얻고자 시도하였다. Langasite 기판위에 형성시킨 입출력 빗살무늬 변환기 전극수는 50쌍, 두께는 $5000\;{\AA}$으로 하였으며, 반사기 폭은 $3.6{\mu}m$으로 하였다. 첫 번째 시료에서 hot전극과 반사기사이의 거리는 $2.4{\mu}m$이고, 접지 전극과 반사기사이의 거리는 $1.8{\mu}m$이며, hot전극에서부터 접지전극까지 간격은 $1.5{\mu}m$로 제작하였다. 두 번째 시료는 hot전극과 반사기사이의 거리 및 접지 전극과 반사가사이의 거리를 $2.4{\mu}m$로 동일하게 제작하였다. 제작한 필터의 주파수 특성은 중심주파수가 대략 190MHz정도, 대역폭은 7.3MHz이하로 측정되었으며, matching 후 return loss는 -20dB 이하이고, 리플 특성은 3dB정도이며, 반사에 의한 잔향은 -22dB 이하로 측정되었다.
표면 탄성파 필터 적절한 임피던스 정합 조건도 얻고자 단상 단방향성 및 양방향성 변환기형 필터를 제작하였다. 그리고 경사진 빗살무의 변환기 형태인 표면 탄성파 필터 제작하기 위하여 Langasite 기판위에 빗살무의 전극들을 형성시켜 모의실험을 수행하였으며, 전극재료로는 Al-Cu를 사용하였다. Langasite 기판위에 형성시킨 단상 단방향성 필터의 전극 수는 50쌍, 두께는 $5000{\AA}$으로 하였으며, 반사기 폭은 $3.6{\mu}m$이고 전극 폭과 전극과 반사기 사이의 간격은 각각 $1.2{\mu}m$로 하였다. 양방향성 필터에서는 전극 폭과 간격은 각각 $1.8{\mu}m$로 하였다. 제작한 필터의 임피던스 정합 후 주파수 특성에서 중심 주파수는 190MHz, 대역폭은 5.3MHz정도로 측정되었으며, 리플 특성은 0.3dB 이하이고, -20dB 정도의 삽입 손실이 측정되었다.
대역통과용 표면 탄성파 필터 제작하기 위하여 Langasite 기판위에 빗살무의 변환기를 형성 시켜 모의실험을 수행하였으며, 전극재료로는 Al-Cu를 사용하였다. 모의실험을 바탕으로 입력단에는 IDT를 직렬형태로 연결시킨 block 형태로 하중을 가하는 전극 방법을 쓰고 출력 단은 withdrawal 형태로 하중을 가하는 방법을 써서 제작하였다. 이를 바탕으로 광대역의 SAW 필터 전극 설계 방식에 대한 적절한 위상조건도 얻고자 시도하였다. Langasite 기판위에 형성시킨 입출력 빗살무의 변환기 전극 수는 50쌍, 두께는 $5000\;{\AA}$으로 하였으며, 반사기 폭은 $3.6{\mu}m$으로 하였다. 그리고 hot전극과 반사기사이의 거리는 각각 $2.0{\mu}m\;2.4{\mu}m$로 제작하였고, hot전극에서부터 접지전극까지 간격은 $1.5{\mu}m$로 하였으며 전극 모양은 좌우 동일한 형상을 채택하였다. 제작한 필터의 주파수 특성은 중심주파수가 대략 190MHz정도, 대역폭은 7.8MHz 이하로 측정되었으며, matching 후 return-loss는 -18dB 이하이고, 리플 특성은 3dB 이하이며, 반사에 의한 잔향은 -25dB 이하로 측정되었다.
In this paper, the effective permittivity in the piezoelectric material is numerically obtained and greens function is derived from that. It is shown that the admittance and the transfer function of an interdigital transducer is represented by electrostatic charge distribution using Quasi-static approximation. To prove the validity of the quasi-static approximation, numerical results for the uniform IDT of a filter mounted on 128 $^{\circ}$ rotated Y-cut X-propagating Lithium Niobate are compared with the measured ones.
SAW(Surface Acoustic Wave) 필터는 탄성표면파를 응용한 신호처리 기능 소자로, 각종 통신 기기의 고주파 회로의 대역 통과 필터로 이용된다. 기본적인 구성은 압전체 기판의 표면에 전기 신호와 표면파를 서로 교환하기 위한 입/출력 IDT(interdigital transducer) 한 쌍으로 이루어진다. 그 주파수 특성은 입/출력 IDT의 간격과 각각의 길이에 의해 결정되어지며, 대역 통과 필터의 특성을 지닌다. 본 논문은 이런 SAW 필터의 수치 설계 방법론에 관한 것이다. 입력 IDT의 전극의 길이를 변수로 정하고, 중심 주파수, 통과 대역의 폭과 정지 대역의 감소치가 주어졌을 때 적응/최적화 알고리즘을 이용하며 필터를 설계한다. 설계하고자 하는 필터 특성과 임의의 시간에 만들어진 필터와의 오차를 목적 함수로 정하고, 이 목적 함수를 최소화하는 것으로 필터의 설계가 가능하게 된다. SAW 필터의 계산 모델로는 델타 함수 모델과 등가 회로 모델을 사용하였으며, 최적화 알고리즘으로는 유전자 알고리즘을 사용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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