JP3281510B2 - Surface acoustic wave device - Google Patents

Surface acoustic wave device

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JP3281510B2
JP3281510B2 JP14267295A JP14267295A JP3281510B2 JP 3281510 B2 JP3281510 B2 JP 3281510B2 JP 14267295 A JP14267295 A JP 14267295A JP 14267295 A JP14267295 A JP 14267295A JP 3281510 B2 JP3281510 B2 JP 3281510B2
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ニオブ酸リチウム或い
はタンタル酸リチウムを圧電材料とする弾性表面波素子
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave device using lithium niobate or lithium tantalate as a piezoelectric material.

【0002】[0002]

【従来の技術】携帯用電話機等の通信機器においては、
共振器フィルター、信号処理用遅延線等の回路素子とし
て、弾性表面波素子が広く応用されている。弾性表面波
素子は、例えば図7に示す様に、圧電性を有する基板
(1)の表面に簾状の電極(2)や格子状の反射器(3)(3)
を形成し、電気信号と弾性表面波の相互の変換を行なう
ものである。一般に、弾性表面波素子の圧電基板に於い
ては、電気機械結合係数が大きいこと、伝搬損失が小さ
いこと等が要求される。
2. Description of the Related Art In communication devices such as portable telephones,
Surface acoustic wave devices are widely applied as circuit devices such as resonator filters and signal processing delay lines. The surface acoustic wave element is, for example, a substrate having piezoelectricity as shown in FIG.
A screen-like electrode (2) or a grid-like reflector (3) (3) on the surface of (1)
And performs mutual conversion between an electric signal and a surface acoustic wave. In general, a piezoelectric substrate of a surface acoustic wave element is required to have a large electromechanical coupling coefficient and a small propagation loss.

【0003】ところで、近年の通信機器の高周波化に伴
って、ギガヘルツ帯で使用可能な弾性表面波素子へのニ
ーズが高まっている。弾性表面波素子の中心周波数f0
は、弾性表面波の伝搬速度Vと電極指周期L(=波長λ)
との関係で、次式によって表わされる。
By the way, with the recent increase in the frequency of communication equipment, the need for a surface acoustic wave element that can be used in the gigahertz band is increasing. Center frequency f 0 of the surface acoustic wave element
Is the propagation velocity V of the surface acoustic wave and the electrode finger period L (= wavelength λ)
Is expressed by the following equation.

【数1】f0=V/LF 0 = V / L

【0004】従って、弾性表面波素子の高周波化に対応
するには、より高い伝搬速度(位相速度)Vが得られる圧
電基板の開発が必要である。これには、ダイヤモンドの
様な硬質の基板材料を用いる方法と、所謂漏洩弾性表面
波を利用する方法とがある。漏洩弾性表面波は、弾性体
の深さ方向にエネルギーを放射しながら表面を伝搬する
弾性波であって、カット面や弾性表面波伝搬方向を適切
に選択することによって、伝搬損失を小さくし、更に、
レイリー(Rayleigh)波よりも高い伝搬速度を実現するこ
とが可能である。
[0004] Therefore, in order to cope with an increase in the frequency of the surface acoustic wave element, it is necessary to develop a piezoelectric substrate capable of obtaining a higher propagation velocity (phase velocity) V. This includes a method using a hard substrate material such as diamond and a method using a so-called leaky surface acoustic wave. Leaky surface acoustic waves are elastic waves that propagate on the surface while radiating energy in the depth direction of the elastic body.By appropriately selecting the cut surface and the surface acoustic wave propagation direction, the propagation loss is reduced, Furthermore,
It is possible to realize a higher propagation speed than a Rayleigh wave.

【0005】漏洩弾性表面波を用いた弾性表面波素子と
しては、水晶LSTカット、ニオブ酸リチウム(LiNb
3)の41°Y−Xカット、64°Y−Xカット、及び
タンタル酸リチウム(LiTaO3)の36°Y−Xカット
が知られている(清水康敬「弾性表面波材料の伝搬物性
と利用の現状」電子情報通信学会論文誌A Vol.J76-A,
2,pp129-137,1993)。又、四硼酸リチウム(Li247)
基板においては、速い横波の位相速度を超える漏洩弾性
表面波が報告されている(佐藤隆裕、阿部秀典「四硼酸
リチウム基板を伝搬する縦波型リーキー波」学術振150
委員会第39回研究会資料(6.6.23))。この漏洩弾性表面
波の位相速度は、縦波の位相速度に近いので縦波型リー
キー波と呼ばれている。更に、任意のカット面を有する
ニオブ酸リチウム基板を伝搬する漏洩弾性表面波につい
ては既に報告されている(清水康敬、村上享司「LiNb
3基板漏洩弾性表面波の特性と新カット」Vol.J69-C,1
0,pp1309-1318,1986)。
[0005] Surface acoustic wave devices using leaky surface acoustic waves include quartz LST cut, lithium niobate (LiNb).
There are known 41 ° YX cut, 64 ° YX cut of O 3 ), and 36 ° YX cut of lithium tantalate (LiTaO 3 ) (Yasutaka Shimizu, “Propagation properties of surface acoustic wave materials and Current state of use ”IEICE Transactions A Vol.J76-A,
2, pp129-137, 1993). Lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 )
On the substrate, leaky surface acoustic waves exceeding the fast shear wave phase velocity have been reported (Takahiro Sato, Hidenori Abe, "Longitudinal-type leaky waves propagating in lithium tetraborate substrate").
Committee 39th meeting (6.6.23). Since the phase velocity of this leaky surface acoustic wave is close to the phase velocity of the longitudinal wave, it is called a longitudinal wave type leaky wave. Furthermore, leaky surface acoustic waves propagating through a lithium niobate substrate having an arbitrary cut surface have already been reported (Yasutaka Shimizu, Koji Murakami, "LiNb
O 3 substrate LSAW characteristics and New Cut, "Vol.J69-C, 1
0, pp1309-1318, 1986).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
タンタル酸リチウム基板およびニオブ酸リチウム基板で
得られる位相速度は約4000m/sであって、更に高
い位相速度のカット面が存在する可能性がある。又、伝
搬損失が少なく、然も大きな電気機械結合係数が得られ
る最適なカット面及び弾性表面波伝搬方向については、
未だ十分な研究が為されていない。本発明の目的は、ニ
オブ酸リチウム基板及びタンタル酸リチウム基板におい
て、従来よりも適切なカット面及び弾性表面波伝搬方向
を見出し、これによって高性能の弾性表面波素子を提供
することである。
However, the phase velocities obtained with the conventional lithium tantalate substrate and lithium niobate substrate are about 4000 m / s, and there is a possibility that a cut surface with a higher phase velocity may exist. . Also, regarding the optimal cut plane and the surface acoustic wave propagation direction, which have a small propagation loss and still obtain a large electromechanical coupling coefficient,
Not enough research has been done yet. An object of the present invention is to find a more suitable cut surface and surface acoustic wave propagation direction than ever before in a lithium niobate substrate and a lithium tantalate substrate, thereby providing a high performance surface acoustic wave element.

【0007】[0007]

【課題を解決する為の手段】そこで、本発明では、ニオ
ブ酸リチウム基板及びタンタル酸リチウム基板における
漏洩弾性表面波の伝搬特性を、カット面及び弾性表面波
伝搬方向を種々に変えることによって理論的に研究し
た。この結果、2つのタイプの漏洩弾性表面波、即ち、
遅い横波と速い横波との間の位相速度を持つ第1漏洩表
面波(First Leaky Wave)と、速い横波を越える位相速度
を持つ第2漏洩表面波(Second Leaky Wave)を見出し、
本発明の完成に至った。
Therefore, in the present invention, the propagation characteristics of leaky surface acoustic waves on a lithium niobate substrate and a lithium tantalate substrate are theoretically changed by variously changing the cut surface and the propagation direction of the surface acoustic wave. Researched. This results in two types of leaky surface acoustic waves:
Finding a first leaky surface wave (First Leaky Wave) having a phase velocity between a slow transverse wave and a fast transverse wave, and a second leaky surface wave (Second Leaky Wave) having a phase velocity exceeding a fast transverse wave,
The present invention has been completed.

【0008】尚、弾性表面波素子の特性評価において
は、従来より知られている一般的な解法( 例えば、J.J.
Campbell, W.R.Jones,"A Method for Estimating Optim
al Crystal Cuts and Propagation Directions for Exc
itation of Piezoelectric Surface Waves", IEEE tran
saction on Sonics and Ultrasonics, vol.SU-15, No.
4, pp209-217,(1968)参照)を採用し、コンピュータシミ
ュレーションによって、位相速度、電気機械結合係数及
び伝搬損失を算出した。そして、最適なカット面及び弾
性表面波伝搬方向については、実際に弾性表面波素子を
試作して、その特性を実測したところ、シミュレーショ
ン結果と符合する測定値が得られた。これによって、コ
ンピュータシミュレーションの妥当性が裏付けられる。
In the evaluation of the characteristics of a surface acoustic wave element, a general solution known in the art (for example, JJ
Campbell, WRJones, "A Method for Estimating Optim
al Crystal Cuts and Propagation Directions for Exc
itation of Piezoelectric Surface Waves ", IEEE tran
saction on Sonics and Ultrasonics, vol.SU-15, No.
4, pp209-217, (1968)), and the phase velocity, the electromechanical coupling coefficient and the propagation loss were calculated by computer simulation. As for the optimal cut surface and the propagation direction of the surface acoustic wave, a prototype surface acoustic wave device was actually manufactured, and its characteristics were measured. As a result, measured values matching the simulation results were obtained. This confirms the validity of the computer simulation.

【0009】本発明に係る第1の弾性表面波素子は、ニ
オブ酸リチウムからなる圧電基板上に電極を形成したも
のであって、該圧電基板のカット面及び弾性表面波伝搬
方向を、右手系のオイラー角表示で(φ,θ,ψ)及びこ
れと実質的に等価な範囲とするとき、φを0°〜180
°の範囲、θを90°、ψを0°に設定し、これによっ
て、遅い横波と速い横波との間の位相速度を有する第1
漏洩表面波を生起させることを特徴とする。
A first surface acoustic wave element according to the present invention is one in which electrodes are formed on a piezoelectric substrate made of lithium niobate, and the cut surface of the piezoelectric substrate and the propagation direction of the surface acoustic wave are controlled by a right-handed system. In the Euler angle display of (φ, θ, ψ) and a range substantially equivalent thereto, φ is 0 ° to 180 °.
° range, theta and 90 °, the ψ is set to 0 °, depending on which
The first having a phase velocity between the slow and fast transverse waves
It is characterized by generating a leaky surface wave .

【0010】より具体的には、φは、20°、40°、
80°、100°、140°、160°、或いはこれら
の角度と実質的に等価な角度に設定される。
More specifically, φ is 20 °, 40 °,
The angle is set to 80 °, 100 °, 140 °, 160 °, or an angle substantially equivalent to these angles.

【0011】本発明に係る第2の弾性表面波素子は、タ
ンタル酸リチウムからなる圧電基板上に電極を形成した
ものであって、該圧電基板のカット面及び弾性表面波伝
搬方向を、オイラー角表示で(φ,θ,ψ)及びこれと実
質的に等価な範囲とするとき、φを90°、θを90
°、ψを0°〜180°の範囲に設定し、これによっ
て、速い横波よりも高い位相速度を有する第2漏洩表面
波を生起させることを特徴とする。
A second surface acoustic wave element according to the present invention is one in which electrodes are formed on a piezoelectric substrate made of lithium tantalate, and the cut surface of the piezoelectric substrate and the direction of propagation of the surface acoustic wave are defined by an Euler angle. When (φ, θ, ψ) and a range substantially equivalent thereto are shown, φ is 90 ° and θ is 90
°, the ψ set in the range of 0 ° to 180 °, depending on which
And a second leakage surface having a higher phase velocity than the fast shear wave
It is characterized by generating waves .

【0012】より具体的には、ψは、31°、164
°、又はこれらの角度と実質的に等価な角度に設定され
る。
More specifically, ψ is 31 °, 164
° or an angle substantially equivalent to these angles.

【0013】本発明に係る第3の弾性表面波素子は、ニ
オブ酸リチウムからなる圧電基板上に電極を形成したも
のであって、該圧電基板のカット面及び弾性表面波伝搬
方向を、オイラー角表示で(φ,θ,ψ)及びこれと実質
的に等価な範囲とするとき、φを90°、θを90°、
ψを0°〜180°の範囲に設定し、これによって、速
い横波よりも高い位相速度を有する第2漏洩表面波を生
起させることを特徴とする。
A third surface acoustic wave element according to the present invention is one in which electrodes are formed on a piezoelectric substrate made of lithium niobate, and the cut surface of the piezoelectric substrate and the direction of surface acoustic wave propagation are defined by an Euler angle. When (φ, θ, ψ) and a range substantially equivalent thereto are shown, φ is 90 °, θ is 90 °,
ψ is set in the range of 0 ° to 180 ° , thereby
Generates a second leaky surface wave having a higher phase velocity than the shear wave
Wake up .

【0014】より具体的には、ψは、37°、164
°、又はこれらの角度と実質的に等価な角度に設定され
る。
More specifically, ψ is 37 °, 164
° or an angle substantially equivalent to these angles.

【0015】[0015]

【作用】上記第1の弾性表面素子に於いては、ニオブ酸
リチウム基板の(φ,90°,0°)カットにおいて、
φが0°〜180°の全範囲に亘って、レイリー波より
も高速の第1漏洩表面波が生起される。又、表面が電気
的開放の場合における第1漏洩表面波の伝搬損失は、φ
が、20°、40°、80°、100°、140°及び
160°付近で略零となり、電気機械結合係数K2は1
6.2%と、高い値が得られる。
In the first elastic surface element, when the lithium niobate substrate is cut (φ, 90 °, 0 °),
A first leaky surface wave faster than the Rayleigh wave is generated over the entire range of φ from 0 ° to 180 °. The propagation loss of the first leaky surface wave when the surface is electrically open is φ
Becomes substantially zero around 20 °, 40 °, 80 °, 100 °, 140 ° and 160 °, and the electromechanical coupling coefficient K 2 is 1
A high value of 6.2% is obtained.

【0016】上記第2弾性表面波素子に於いては、タン
タル酸リチウム基板の(90°,90°,ψ)カットに
おいて、ψが0°〜180°の全範囲に亘って、レイリ
ー波の約2倍の位相速度を有する第2漏洩表面波が生起
される。又、ψが31°にて、電気機械結合係数K2
2.14%となり、第2漏洩表面波の伝搬損失は、表面
が電気的開放及び電気的短絡の何れの場合においても、
ψが164°にて略零となる。
In the second surface acoustic wave element, when the lithium tantalate substrate is cut at (90 °, 90 °, ψ), ψ is approximately equal to 0 ° to 180 °, A second leaky surface wave having twice the phase velocity is generated. Further, when ψ is 31 °, the electromechanical coupling coefficient K 2 is 2.14%, and the propagation loss of the second leaky surface wave is such that the surface is electrically open and electrically short-circuited.
ψ becomes substantially zero at 164 °.

【0017】上記第3弾性表面波素子に於いては、ニオ
ブ酸リチウム基板の(90°,90°,ψ)カットにお
いて、ψが0°〜180°の全範囲に亘って、位相速度
が約7000m/sと、極めて高速の第2漏洩表面波が
生起される。又、ψが37°にて、電気機械結合係数が
12.9%となり、第2漏洩表面波の伝搬損失は、ψが
164°にて略零となる。
In the third surface acoustic wave device, in the (90 °, 90 °, () cut of the lithium niobate substrate, the phase velocity is about 0 ° to 180 ° over the entire range of 0 ° to 180 °. A very high second leaky surface wave of 7000 m / s is generated. When ψ is 37 °, the electromechanical coupling coefficient becomes 12.9%, and the propagation loss of the second leaky surface acoustic wave becomes substantially zero when ψ is 164 °.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明によれば、ニオブ酸リチウム基板
及びタンタル酸リチウム基板においてカット面及び弾性
表面波伝搬方向が適切に設定されて、従来よりも高い位
相速度が得られると共に、伝搬損失が少なく、然も大き
な電気機械結合係数が得られる弾性表面波素子を提供す
ることが出来る。
According to the present invention, in the lithium niobate substrate and the lithium tantalate substrate, the cut surface and the surface acoustic wave propagation direction are appropriately set, so that a higher phase velocity can be obtained and the propagation loss can be reduced. It is possible to provide a surface acoustic wave element that can obtain a small and large electromechanical coupling coefficient.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の一実施例につき、図面に沿っ
て詳述する。先ず、図8に基づいて、カット面及び弾性
表面波伝搬方向を特定するためのオイラー角(φ,θ,
ψ)について説明する。図示の如く結晶軸をX、Y、Z
とするとき、Z軸を中心としてX軸をY軸側へ角度φだ
け回転させて、これをA1軸とする。次にA1軸を中心
としてZ軸を反時計回りに角度θだけ回転させ、これを
A2軸とする。このA2軸を法線としてA1軸を含む面
方位でカットし、基板とする。そして、該面方位にカッ
トした基板において、A2軸を中心としてA1軸を反時
計回りに角度ψだけ回転させた軸をA3軸とし、このA
3軸を弾性表面波伝搬方向とする。このとき、カット面
及び弾性表面波伝搬方向をオイラー角(φ,θ,ψ)と表
示するのである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, based on FIG. 8, the Euler angles (φ, θ,
ψ) will be described. As shown, the crystal axes are X, Y, Z
In this case, the X axis is rotated around the Z axis by the angle φ toward the Y axis, and this is defined as the A1 axis. Next, the Z axis is rotated counterclockwise about the A1 axis by the angle θ, and this is defined as the A2 axis. The substrate is cut in a plane orientation including the A1 axis with the A2 axis as a normal line. Then, on the substrate cut in the plane orientation, an axis obtained by rotating the A1 axis counterclockwise around the A2 axis by the angle ψ is set as the A3 axis,
The three axes are the surface acoustic wave propagation directions. At this time, the cut plane and the surface acoustic wave propagation direction are represented as Euler angles (φ, θ, ψ).

【0020】ニオブ酸リチウム基板における第1漏洩表
面波 図1及び図2は、ニオブ酸リチウム基板の(φ,90
°,0°)カットにおいて、表面が電気的開放(open)と
電気的短絡(short)の両場合について、第1漏洩表面波
の伝搬特性を角度φの関数として表わしたものである。
First Leakage Table for Lithium Niobate Substrate
Surface wave FIGS. 1 and 2, the lithium niobate substrate (phi, 90
(°, 0 °) cut shows the propagation characteristics of the first leaky surface wave as a function of the angle φ in both cases where the surface is electrically open and electrically short.

【0021】図1に示す様に、第1漏洩表面波の位相速
度は、表面が開放、短絡の何れの場合にも、レイリー波
の位相速度よりも大くなっている。特に、表面が開放の
場合には、速い横波(Fast Shear Wave)の速度に近い値
となる。但し、0°から180°に亘るφの角度範囲に
は、途中に解の得られない領域が存在する。これに対し
て、表面が短絡の場合は、第1漏洩表面波の速度は遅い
横波(SlowShear Wave)の速度に近い値となる。
As shown in FIG. 1, the phase velocity of the first leaky surface wave is larger than the phase velocity of the Rayleigh wave regardless of whether the surface is open or short-circuited. In particular, when the surface is open, the value is close to the speed of a fast shear wave. However, in the angle range of φ from 0 ° to 180 °, there is a region on the way where no solution can be obtained. On the other hand, when the surface is short-circuited, the speed of the first leaky surface wave is a value close to the speed of the slow shear wave.

【0022】この様に、表面が開放の場合と短絡の場合
の速度の差が大きく、この結果、電気機械結合係数は大
きくなる。図2は、電気機械結合係数K2及び1波長当
たりの伝搬損失を、角度φの関数として表わしたもので
ある。図示の如く、φ=0°、60°、120°及び1
80°の付近で、電気機械結合係数K2は最大値25.1
%となっている。
As described above, the speed difference between the case where the surface is open and the case where the surface is short-circuited is large, and as a result, the electromechanical coupling coefficient becomes large. FIG. 2 shows the electromechanical coupling coefficient K 2 and the propagation loss per wavelength as a function of the angle φ. As shown, φ = 0 °, 60 °, 120 ° and 1
Around 80 °, the electromechanical coupling coefficient K 2 has a maximum value of 25.1.
%.

【0023】一方、伝搬損失は、表面が開放の場合にお
いて、φ=20°、40°、80°、100°、140
°及び160°にて略零となり、電気機械結合係数K2
は、これらのカットにて16.2%と、大きな値とな
る。但し、表面が短絡の場合には伝搬損失が大きい。
On the other hand, when the surface is open, φ = 20 °, 40 °, 80 °, 100 °, 140 °
° and 160 °, it becomes substantially zero, and the electromechanical coupling coefficient K 2
Is a large value of 16.2% in these cuts. However, when the surface is short-circuited, the propagation loss is large.

【0024】タンタル酸リチウム基板における第2漏洩
表面波 図3及び図4は、タンタル酸リチウム基板の(90°,
90°,ψ)カットにおいて、表面が電気的開放及び電
気的短絡の両場合について、第2漏洩表面波の伝搬特性
を角度ψの関数として表わしたものである。
Second Leakage in Lithium Tantalate Substrate
Surface wave diagrams 3 and 4 show that the lithium tantalate substrate (90 °,
In the case of a 90 °, 開放) cut, the propagation characteristic of the second leaky surface wave is expressed as a function of the angle ψ in both cases where the surface is electrically open and electrically short-circuited.

【0025】図3に示す様に、第2漏洩表面波の位相速
度は、表面が開放、短絡の何れの場合にも約6000m
/sと、レイリー波の約2倍の高い位相速度を有し、縦
波(Longitudinal)の位相速度に非常に近くなっている。
As shown in FIG. 3, the phase velocity of the second leaky surface wave is about 6000 m in both cases where the surface is open or short-circuited.
/ S, which is about twice as high as the Rayleigh wave, and is very close to that of the longitudinal wave (Longitudinal).

【0026】図4は、電気機械結合係数及び1波長当た
りの伝搬損失を表わしている。図示の如く、ψが31°
にて、電気機械結合係数K2は最大値2.14%となって
いる。又、表面が電気的開放の場合における伝搬損失
は、電気的短絡の場合における伝搬損失よりも非常に小
さい。そして、表面が開放及び短絡の両場合において、
伝搬損失は、ψが164°にて略零となっている。
FIG. 4 shows the electromechanical coupling coefficient and the propagation loss per wavelength. As shown, ψ is 31 °
, The electromechanical coupling coefficient K 2 has a maximum value of 2.14%. In addition, the propagation loss when the surface is electrically open is much smaller than the propagation loss when the surface is electrically short-circuited. And in both cases where the surface is open and short circuit,
The propagation loss is substantially zero when ψ is 164 °.

【0027】ニオブ酸リチウム基板における第2漏洩表
面波 図5及び図6は、ニオブ酸リチウム基板の(90°,9
0°,ψ)カットにおいて、表面が電気的開放及び電気
的短絡の両場合について、第2漏洩表面波の伝搬特性を
角度ψの関数として表わしたものである。
Second Leakage Table for Lithium Niobate Substrate
The surface wave diagrams 5 and 6 show (90 °, 9 °) of the lithium niobate substrate.
FIG. 7 shows the propagation characteristics of the second leaky surface acoustic wave as a function of the angle 、 when the surface is both electrically open and electrically short in the 0 °, ψ) cut.

【0028】図5に示す様に、第2漏洩表面波の位相速
度は約7000m/sと、極めて高速であり、レイリー
波の位相速度の約2倍となっている。又、第2漏洩弾性
表面波の位相速度は、電気的開放の場合と電気的短絡の
場合で異なる変化を示しており、ψが37°では約50
0m/sの違いがあり、この結果、大きな機械電気結合
係数が得られる。
As shown in FIG. 5, the phase velocity of the second leaky surface wave is very high, about 7000 m / s, which is about twice the phase velocity of the Rayleigh wave. Further, the phase velocity of the second leaky surface acoustic wave shows a different change between the case of electrical opening and the case of electrical shorting.
There is a difference of 0 m / s, and as a result, a large electromechanical coupling coefficient is obtained.

【0029】図6は、電気機械結合係数K2及び1波長
当たりの伝搬損失を、角度ψの関数として表わしたもの
である。図示の如く、ψが37°にて、電気機械結合係
数K2は最大値12.9%と、大きな値となっている。
又、表面が電気的開放の場合における伝搬損失は、電気
的短絡の場合における伝搬損失よりも非常に小さい。そ
して、表面が開放及び短絡の両場合において、伝搬損失
は、ψが164°にて略零となっている。
FIG. 6 shows the electromechanical coupling coefficient K 2 and the propagation loss per wavelength as a function of the angle ψ. As shown in the drawing, when ψ is 37 °, the electromechanical coupling coefficient K 2 has a maximum value of 12.9%, which is a large value.
In addition, the propagation loss when the surface is electrically open is much smaller than the propagation loss when the surface is electrically short-circuited. In both cases where the surface is open and short-circuited, the propagation loss is substantially zero when 16 is 164 °.

【0030】尚、図1乃至図6に示す特性は、コンピュ
ータシミュレーションによるものであるが、本実施例で
採用した前述の特性評価手法に、例えば弾性表面波素子
のモデル化に伴う多少の誤差があったとしても、その誤
差は図1乃至図6のグラフの横軸方向には殆ど発生しな
いと考えられる。然も、本発明に係る第1漏洩表面波及
び第2漏洩表面波と従来のレイリー波とを比較する上で
は、両者に同じ大きさの誤差が含まれるから、上述の比
較結果に影響はないと言える。
The characteristics shown in FIGS. 1 to 6 are based on computer simulations. However, the above-described characteristic evaluation method employed in this embodiment has some errors due to, for example, modeling of a surface acoustic wave element. Even if there is, it is considered that the error hardly occurs in the horizontal axis direction of the graphs of FIGS. Needless to say, in comparing the first leaky surface wave and the second leaky surface wave according to the present invention with the conventional Rayleigh wave, both have the same magnitude of error, so that the above-mentioned comparison result is not affected. It can be said.

【0031】上述の如く、本発明では、ニオブ酸リチウ
ム基板及びタンタル酸リチウム基板における第1漏洩表
面波及び第2漏洩表面波を理論的に研究した結果、これ
らの基板について夫々、最適なカット面及び弾性表面波
伝搬方向を見出し、これによって、従来よりも高い周波
数帯域に対応可能な弾性表面波素子を完成した。
As described above, according to the present invention, as a result of theoretically studying the first leaky surface wave and the second leaky surface wave on the lithium niobate substrate and the lithium tantalate substrate, the optimum cut surfaces of these substrates are respectively determined. In addition, the direction of surface acoustic wave propagation was found, and thereby, a surface acoustic wave device capable of handling a higher frequency band than before was completed.

【0032】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
The description of the above embodiments is for the purpose of illustrating the present invention, and should not be construed as limiting the invention described in the claims or reducing the scope thereof. Further, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made within the technical scope described in the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(φ,90°,0°)カットのニオブ酸リチウム
基板を有する弾性表面波素子の位相速度についての特性
を表わすグラフである。
FIG. 1 is a graph showing characteristics of phase velocity of a surface acoustic wave device having a (φ, 90 °, 0 °) cut lithium niobate substrate.

【図2】同上の電気機械結合係数及び伝搬損失について
の特性を表わすグラフである。
FIG. 2 is a graph showing characteristics of an electromechanical coupling coefficient and a propagation loss according to the first embodiment.

【図3】(90°,90°,ψ)カットのタンタル酸リチ
ウム基板を有する弾性表面波素子の位相速度についての
特性を表わすグラフである。
FIG. 3 is a graph showing phase velocity characteristics of a surface acoustic wave device having a (90 °, 90 °, ψ) cut lithium tantalate substrate.

【図4】同上の電気機械結合係数及び伝搬損失について
の特性を表わすグラフである。
FIG. 4 is a graph showing characteristics of an electromechanical coupling coefficient and a propagation loss according to the first embodiment.

【図5】(90°,90°,ψ)カットのニオブ酸リチウ
ム基板を有する弾性表面波素子の位相速度についての特
性を表わすグラフである。
FIG. 5 is a graph showing phase velocity characteristics of a surface acoustic wave device having a (90 °, 90 °, ψ) cut lithium niobate substrate.

【図6】同上の電気機械結合係数及び伝搬損失について
の特性を表わすグラフである。
FIG. 6 is a graph showing characteristics of an electromechanical coupling coefficient and a propagation loss according to the first embodiment.

【図7】弾性表面波素子の一構成例を示す平面図であ
る。
FIG. 7 is a plan view showing a configuration example of a surface acoustic wave element.

【図8】オイラー角表示を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating Euler angle display.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) 基板 (2) 電極 (3) 反射器 (1) Substrate (2) Electrode (3) Reflector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−97346(JP,A) 特開 昭62−171215(JP,A) 清水康敬、村上享司,LiNbO3基 板漏洩弾性表面波の特性と新カット,電 子通信学会論文誌C,日本,電子通信学 会,1986年10月25日,VOL.J69− C,NO.10,1309−1318 Yasutaka Shimizu, Yousuke Edo and Ta kaya Watanabe,A Ne w Cut of LiTaO3 wi th Zero Slope Temp erature by a Leaky Surface Wave,1987 U LTRASONICS SYMPOSI UM,米国,IEEE,VOL.1, 253−256 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 9/25 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-54-97346 (JP, A) JP-A-62-171215 (JP, A) Yasutaka Shimizu, Koji Murakami, Characteristics of leaky surface acoustic waves on LiNbO3 substrate New Cut, IEICE Transactions C, Japan, IEICE, October 25, 1986, Vol. J69-C, NO. 10, 1309-1318 Yasutaka Shimizu, Yousuke Edo and Takaya Watanabe, A New Cut of LiTaO3 with the Zero Slope Theory Lifetime, USA. 1, 253-256 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H03H 9/25

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ニオブ酸リチウムからなる圧電基板上
に、弾性表面波を伝搬させるための電極を形成した弾性
表面波素子に於いて、該圧電基板のカット面及び弾性表
面波伝搬方向を、オイラー角表示で(φ,θ,ψ)及びこ
れと実質的に等価な範囲とするとき、φを0°〜180
°の範囲、θを90°、ψを0°に設定し、これによっ
て、遅い横波と速い横波との間の位相速度を有する第1
漏洩表面波を生起させることを特徴とする弾性表面波素
子。
1. A surface acoustic wave device in which electrodes for transmitting surface acoustic waves are formed on a piezoelectric substrate made of lithium niobate, wherein the cut surface of the piezoelectric substrate and the direction of surface acoustic wave propagation are adjusted by an oiler. When the angle is represented by (φ, θ, ψ) and a range substantially equivalent thereto, φ is 0 ° to 180 °.
° range, theta and 90 °, the ψ is set to 0 °, depending on which
The first having a phase velocity between the slow and fast transverse waves
A surface acoustic wave device that generates a leaky surface wave .
【請求項2】 φは、20°、40°、80°、100
°、140°、又は160°に設定される請求項1に記
載の弾性表面波素子。
2. φ is 20 °, 40 °, 80 °, 100 °
The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the surface acoustic wave device is set at an angle of 140, 140, or 160 °.
【請求項3】 タンタル酸リチウムからなる圧電基板上
に、弾性表面波を伝搬させるための電極を形成した弾性
表面波素子に於いて、該圧電基板のカット面及び弾性表
面波伝搬方向を、オイラー角表示で(φ,θ,ψ)及びこ
れと実質的に等価な範囲とするとき、φを90°、θを
90°、ψを0°〜180°の範囲に設定し、これによ
って、速い横波よりも高い位相速度を有する第2漏洩表
面波を生起させることを特徴とする弾性表面波素子。
3. A surface acoustic wave device in which an electrode for transmitting a surface acoustic wave is formed on a piezoelectric substrate made of lithium tantalate, wherein a cut surface of the piezoelectric substrate and a propagation direction of the surface acoustic wave are adjusted by an oiler. When the angle is represented by (φ, θ, 実 質) and a range substantially equivalent thereto, φ is set to 90 °, θ is set to 90 °, and ψ is set to a range of 0 ° to 180 ° .
Thus, the second leakage table having a higher phase velocity than the fast shear wave
A surface acoustic wave device that generates a surface wave.
【請求項4】 ψは、31°又は164°に設定される
請求項3に記載の弾性表面波素子。
4. The surface acoustic wave device according to claim 3, wherein ψ is set to 31 ° or 164 °.
【請求項5】 ニオブ酸リチウムからなる圧電基板上
に、弾性表面波を伝搬させるための電極を形成した弾性
表面波素子に於いて、該圧電基板のカット面及び弾性表
面波伝搬方向を、オイラー角表示で(φ,θ,ψ)及びこ
れと実質的に等価な範囲とするとき、φを90°、θを
90°、ψを0°〜180°の範囲に設定し、これによ
って、速い横波よりも高い位相速度を有する第2漏洩表
面波を生起させることを特徴とする弾性表面波素子。
5. A surface acoustic wave device in which electrodes for transmitting surface acoustic waves are formed on a piezoelectric substrate made of lithium niobate, wherein the cut surface of the piezoelectric substrate and the direction of propagation of the surface acoustic waves are adjusted by an oiler. When the angle is represented by (φ, θ, 実 質) and a range substantially equivalent thereto, φ is set to 90 °, θ is set to 90 °, and ψ is set to a range of 0 ° to 180 ° .
Thus, the second leakage table having a higher phase velocity than the fast shear wave
A surface acoustic wave device that generates a surface wave.
【請求項6】 ψは、37°又は164°に設定される
請求項5に記載の弾性表面波素子。
6. The surface acoustic wave device according to claim 5, wherein ψ is set to 37 ° or 164 °.
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