Линия задержки на поверхностных акустических волнах

                                                                8 мкс;                                   

температурный коэффициент задержки ТКЗ = ;

относительная ширина пропускания .

Так, как даны два времени задержки выбираем ЛЗ на поверхностных акустических волнах, так как довольно просто выполнить ее многоотводной, и при выборе поверхностных акустических волн возможно значительное уменьшение габаритных размеров МЛЗ.

По значению ТКЗ выберем монокристалл звукопровода . Его характеристики показаны в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 - Основные характеристики звукопровода

Материал	Ориентация	Скорость ПАВ, м/с	ТКЗ ,К-1	Коэффициент поглощения, дБ/мкс	Коэффициент электромеханической связи
	y,z	3488	94 ∙ 10-6	0,88	4,5

 

1. Разрабатываем топологию встречно–штыревых преобразователей (ВШП).

При этом рассчитываем период ВШП (Т), его шаг (h), ширину электродов (d), апертуру (W), количество электродов (N).

Рассчитаем  количество пар электродов ВШП:

 

                                                                                                  (3.1)

где =0,6-0,8 – коэффициент, который учитывает сужение полосы пропускания ЛЗ;

 

 

                                                                              (3.2)

Рассчитаем период ВШП:

где – скорость распространения ПАВ;

              

 

 

 

 

 

 

Рассчитаем шаг ВШП:

 

                                                              (3.3)

                

Рассчитаем  ширину электродов ВШП:

 

                                                                                                                 (3.4)

 мкм

Рассчитаем апертуру ВШП:

 

                                                                                        (3.5)

где – длина волны ПАВ;

                                                                                                                         (3.6)

- максимальное время задержки.

 

мкм

 

мм

Выберем

                 мм

2.  Рассчитаю расстояние между излучающим и принимающими ВШП:

 

                                                                                                                    (3.7)

 

мм

 

мм

 

 

3. Рассчитаю габариты звукопровода:

Определим длину звукопровода:

                                               (3.8)   

 

 

 

 

                                 

Так как входной и выходной ВШП имеют одинаковую конструкцию, то:

                                                              

                                                                                              (3.9)                                     

  где    - длина преобразователя;                                         (3.10)  

     мм - расстояние между крайним электродом преобразователя и торцевой гранью;

 -  расстояние между преобразователями;

мм 

 

Определим ширину звукопровода:

                                                                                             (3.11)

  

    где                                                                                        (3.12)

            = 5..10 мм – расстояние между общей шиной ВШП и продольной гранью звукопровода.

  мм

Толщина звукопровода

           (3.13)

мм

Возьму D=0,5мм

     4. Определяю потери на омическом сопротивлении электродов:

                                                                    (3.14) 

   

        где       

                                                                                           (3.15) 

                      

                                                                                (3.16)                                       - удельное сопротивление материала электродов;

               t – толщина электродов.

В качестве материала электродов выберем алюминий.

    

 

     

 

      

 

 

 

 

 

Дб

 

 

5. Определю мощность потерь на отражение энергии от выходного преобразователя Рот, прохождение Рпр и поглащение Рпог.

 

 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     (3.17)                                                                                                      (3.18)                                                                                                           (3.19)

где                                                                                                    (3.20)

 – коэффициент рассогласования  преобразователя с сопротивлением нагрузки.  

Число электродов преобразователя  берем  из графика зависимости  акустической и электрической добротностей преобразователя:

 

                                                                                                                                                      

 Дб

 Дб

Дб

       6. Определю мощность ложного сигнала:

                                                                                                (3.21)                                

                            Дб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Выводы изготавливают из бронзовой  проволоки диаметром 0,7 мм, с последующим лужением припоем ПОС – 61 в местах пайки, и устанавливают в основание, изолируя их от корпуса с помощью неорганического стекла.

Основное место в корпусе  занимает звукопровод. Крепление звукопровода к основанию корпуса осуществляется путем склеивания. При этом нижнюю поверхность платы покрывают равномерным слоем клея Д-9 толщиной около 1мм. После установки платы на основание корпуса к плате прикладывают равномерно распределенное усилие и удерживают в таком состоянии до тех пор, пока между внутренними поверхностями платы и основания толщина клея достигнет примерно 0,6мм. Данный слой выполняет три функции:

1) крепление платы; 

2) обеспечение амортизации; 

3)поглощение сигналов, обусловленных  возбуждением и приемом обьемных волн.

Электрическое соединение контактных площадок платы с выводами выполняется  золотыми проводниками Зл 999,9 диаметром около 40 мкм с применением микросварки.

                  Крышку устанавливают на основание  методом вакуум-плотной герметизации  с помощью электронно-лучевой сварки. Готовое изделие проверяют на герметичность с помощью гелиевого  течеискателя ПТ-7.

 

 

 

5.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Для подавления объемных акустических волн на обратной стороне подложки необходимо нанести алмазным диском насечку под углом к направлению распространения ПАВ. Шаг насечки может составлять 5..15 длин волн ПАВ, глубина равна половине шага.

Перед полировкой пластину подвергают шлифовке порошком М20 – при этом снимается слой 0,25 мм, порошком М10 – снимается слой 0,15 мм  и еще раз порошком М10 снимается слой 0,1 мм. Полировка пластин производится в плоскошлифовальных станках. Для полировки ниобата лития используются суспензии на основе синтетических алмазных порошков АСН3/2 и АСН1/0. Скорость вращения шлифовальника и давление на колодку с пластинами подбирают экспериментальным путем, и обычно они соответственно составляют 50 … 200 , 0,5 … 2,0 . Процесс полировки пластин необходимо проводить в отдельных технологических помещениях, имеющих низкую запыленность. Полировальняе суспензии должны быть тщательно приготовлены и не содержать частиц, размер которых превышает размер частиц полирующего вещества. После полировки пластина должна иметь царапин и поверхность должна отвечать требованиям ГОСТ 11141- 76, классу частоты Р1.

Качество очистки подложки в  значительной степени определяет характеристики устройств на ПАВ и процент  выхода годных изделий. Процесс очистки  подложек заключается в тщательной отмывке ее от органических и механических загрязнений, а также в активации поверхности для повышения адгезии металлической пленки.

Недостаточно качественная очистка подложек обычно приводит к плохой адгезии металлической пленки, а механические загрязнения и пылинки – к проколам в пленке, которые ведут к обрывам электродов ВШП.

Металлизация рабочей поверхности  звукопровода осуществляется методом  термического испарения в вакууме. В качестве адгезионного подслоя  используется ванадий, выбор ванадия  обусловлен достаточно хорошими адгезионными свойствами, относительной легкостью испарения и возможностью одновременного или раздельного травления с алюминием. Напыление проводится при скорости напыления не меньшей 3 мм/с и рабочем вакууме не хуже тор с обязательным применением ловушек,

 

 

 

охлаждаемых жидким азотом, и натеканием воздуха в систему не более л. тор/с. В качестве материалов испарителей для ванадия пригодны вольфрам и молибден. Для обеспечения хорошей адгезии пленки алюминия толщина подслоя ванадия должна быть 0,2 мкм.

Оптимальная температура подложки при напылении алюминия составляет и скорость осаждения 10 нм/с. Толщина пленки алюминия равна 0,2 мкм.                      

Потом с помощью фотолитографии будут получены ВШП для разрабатываемой МЛЗ, поскольку данный метод технически и экономически более целесообразен.

Последовательность изготовления фотошаблона следующая:

1. Вычерчивание оригинала на полимерной пленке в масштабе от :1 до 500:1 на автоматическом координатографе типа КПА-1200, который обеспечивает точность расположения элементов топологии мкм.
2. Изготовление промежуточного оригинала, который получают уменьшением оригинала на редукционных фотокамерах типа ЭМ-713. Масштаб от 1 :10 до 1: 50. Промежуточный оригинал выполняется на фотопластинках с высокой разрешающей способностью.
3. Изготовление эталонного фотошаблона на фотоповторителях типов ЭМ-552, ЭМ-652 и др. На этих установках производится съемка промежуточного оригинала с уменьшением масштаба 1:10, 1:4, 1:5, в зависимости от типа повторителя. Причем каждый элемент топологии устройства на ПАВ, выполненный на отдельном промежуточном оригинале, впечатывается в соответствующее место, т.е. производится монтаж топологии.
4. Размножение эталонного фотошаблона выполняется стандартными методами фотолитографии на установках типа ЭМ-582.

На  заключительной стадии производят контроль фотошаблонов, который включает измерение линейных размеров и оптической плотности непрозрачных участков. При этом применяется часовые протекторы типа ЧП-2 или измерительные микроскопы УИМ – 23 или УНЧ – 250, МИИ-4, МИИ-7. Плотность непрозрачных участков фотошаблонов замеряется на фотоэлектрическом динамометре ДФЭ-10 или микрофотометре MФ-4.