JP2000138556A - 表面弾性波素子 - Google Patents
表面弾性波素子Info
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- JP2000138556A JP2000138556A JP10311924A JP31192498A JP2000138556A JP 2000138556 A JP2000138556 A JP 2000138556A JP 10311924 A JP10311924 A JP 10311924A JP 31192498 A JP31192498 A JP 31192498A JP 2000138556 A JP2000138556 A JP 2000138556A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定した温度特性と優れた表面弾性波伝搬特
性を有する小型の表面弾性波素子を提供すること。 【解決手段】 ランガナイト（Ｌａ3Ｇａ5.5Ｎｂ0.5Ｏ
14）単結晶から切り出した単結晶基板１０の上に表面弾
性波を励振する励振用電極３０および表面弾性波を受信
する受信電極４０を形成した。
性を有する小型の表面弾性波素子を提供すること。 【解決手段】 ランガナイト（Ｌａ3Ｇａ5.5Ｎｂ0.5Ｏ
14）単結晶から切り出した単結晶基板１０の上に表面弾
性波を励振する励振用電極３０および表面弾性波を受信
する受信電極４０を形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信機器等におけ
る周波数選別用のフィルタ、高安定度の発振器に使用さ
れる共振子等に用いられる表面弾性波素子に関する。
る周波数選別用のフィルタ、高安定度の発振器に使用さ
れる共振子等に用いられる表面弾性波素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話機を始めとする移動体通
信端末機の需要が急速に伸びている。１９９９年には、
ＩＴＵ（国際電気通信連合）により策定中の移動体通信
システムの国際基準が出来上がる予定である。移動体通
信端末機を持ち運びやすくするために、移動体通信端末
機の更なる小型化が要求され、また、長時間使用できる
ようにするために省エネルギ型の移動体通信端末機が望
まれている。
信端末機の需要が急速に伸びている。１９９９年には、
ＩＴＵ（国際電気通信連合）により策定中の移動体通信
システムの国際基準が出来上がる予定である。移動体通
信端末機を持ち運びやすくするために、移動体通信端末
機の更なる小型化が要求され、また、長時間使用できる
ようにするために省エネルギ型の移動体通信端末機が望
まれている。
【０００３】一般に、移動体通信端末機の中には多数の
表面弾性波素子が使用されている。そのため、小型かつ
高性能の表面弾性波素子の需要がますます増加してい
る。
表面弾性波素子が使用されている。そのため、小型かつ
高性能の表面弾性波素子の需要がますます増加してい
る。
【０００４】表面弾性波素子は、圧電基板上に、表面弾
性波を励振、受信、もしくは反射するための金属膜を形
成したものであり、その性能は主に圧電基板の表面弾性
波伝搬特性により左右される。表面弾性波素子に使われ
る圧電基板にとって重要な性能として、遅延時間温度係
数ＴＣＤ（以下、単にＴＣＤという）と電気機械結合係
数Ｋ2 （以下、単にＫ2 という）が挙げられる。ＴＣＤ
は零に近いほど、また、Ｋ2 は大きいほど表面弾性波素
子用の基板として望ましい。
性波を励振、受信、もしくは反射するための金属膜を形
成したものであり、その性能は主に圧電基板の表面弾性
波伝搬特性により左右される。表面弾性波素子に使われ
る圧電基板にとって重要な性能として、遅延時間温度係
数ＴＣＤ（以下、単にＴＣＤという）と電気機械結合係
数Ｋ2 （以下、単にＫ2 という）が挙げられる。ＴＣＤ
は零に近いほど、また、Ｋ2 は大きいほど表面弾性波素
子用の基板として望ましい。
【０００５】従来、表面弾性波素子用の基板としては、
一般的に、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）、タンタ
ル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）、四ほう酸リチウム（Ｌ
ｉ2Ｂ4 Ｏ7 ）、水晶、ＢＧＯ（Ｂｉ12ＧｅＯ20）等の
圧電性結晶を適当なカット面で切断、研磨した基板が使
用されている。
一般的に、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）、タンタ
ル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）、四ほう酸リチウム（Ｌ
ｉ2Ｂ4 Ｏ7 ）、水晶、ＢＧＯ（Ｂｉ12ＧｅＯ20）等の
圧電性結晶を適当なカット面で切断、研磨した基板が使
用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＬｉＮｂＯ3
（例えば１２８°Ｙカット−Ｘ伝搬）は、Ｋ2 は５．５
％と大きいが、ＴＣＤが７４ｐｐｍ／℃と大きいため、
温度変化による表面弾性波素子の周波数ドリフトが生じ
やすく、狭帯域特性が求められるフィルタや、高い安定
精度が求められるフィルタ及び発振器等には使用するこ
とができない。
（例えば１２８°Ｙカット−Ｘ伝搬）は、Ｋ2 は５．５
％と大きいが、ＴＣＤが７４ｐｐｍ／℃と大きいため、
温度変化による表面弾性波素子の周波数ドリフトが生じ
やすく、狭帯域特性が求められるフィルタや、高い安定
精度が求められるフィルタ及び発振器等には使用するこ
とができない。
【０００７】また、ＬｉＴａＯ3 （例えば、３６°Ｙカ
ット−Ｘ伝搬）は、Ｋ2 が４．７％と大きいが、ＴＣＤ
が４５ｐｐｍ／℃と大きく、上記のＬｉＮｂＯ3 基板と
同様、狭帯域特性が求められるフィルタや、高い安定精
度が求められるフィルタ及び発振器等には使用すること
ができない。
ット−Ｘ伝搬）は、Ｋ2 が４．７％と大きいが、ＴＣＤ
が４５ｐｐｍ／℃と大きく、上記のＬｉＮｂＯ3 基板と
同様、狭帯域特性が求められるフィルタや、高い安定精
度が求められるフィルタ及び発振器等には使用すること
ができない。
【０００８】また、Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 （例えば、４５°Ｘ
カット−Ｚ伝搬）は、Ｋ2 は１％であり、ＴＣＤは０ｐ
ｐｍ／℃であるが、基板が水に対し潮解性を有するため
製造が困難であり、また信頼性に劣る等の問題がある。
また、Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 基板を使用した表面弾性波素子の
−２０℃〜＋８０℃の温度範囲における周波数の変化量
が約６５０ｐｐｍであり、高い安定精度が求められる表
面弾性波素子としては使用上限界がある。
カット−Ｚ伝搬）は、Ｋ2 は１％であり、ＴＣＤは０ｐ
ｐｍ／℃であるが、基板が水に対し潮解性を有するため
製造が困難であり、また信頼性に劣る等の問題がある。
また、Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 基板を使用した表面弾性波素子の
−２０℃〜＋８０℃の温度範囲における周波数の変化量
が約６５０ｐｐｍであり、高い安定精度が求められる表
面弾性波素子としては使用上限界がある。
【０００９】これらに対して、ＳＴカット水晶は０ｐｐ
ｍ／℃のＴＣＤを持ち、ＳＴカット水晶を使用した表面
弾性波素子の−２０℃〜＋８０℃の温度範囲における周
波数の変化量が約１００ｐｐｍと小さいため、狭帯域特
性が求められるフィルタや、高い安定精度が求められる
フィルタ及び発振器等にはよく使用されている。しかし
ながら、ＳＴカット水晶のＫ2 は０．１％と小さいため
に、低挿入損失で広帯域のフィルタを得ることが出来な
い。
ｍ／℃のＴＣＤを持ち、ＳＴカット水晶を使用した表面
弾性波素子の−２０℃〜＋８０℃の温度範囲における周
波数の変化量が約１００ｐｐｍと小さいため、狭帯域特
性が求められるフィルタや、高い安定精度が求められる
フィルタ及び発振器等にはよく使用されている。しかし
ながら、ＳＴカット水晶のＫ2 は０．１％と小さいため
に、低挿入損失で広帯域のフィルタを得ることが出来な
い。
【００１０】最近、表面弾性波素子用圧電基板としてラ
ンガサイト（Ｌａ3 Ｇａ5 ＳｉＯ14）圧電単結晶が注目
されている。５０゜Ｙカット−２４°伝搬のランガサイ
ト基板のＴＣＤは０ｐｐｍ／℃であり、また、ランガサ
イト基板を使用した表面弾性波素子の周波数の変化量は
−２０℃〜＋８０℃の温度範囲で約１８０ｐｐｍと小さ
く、しかもＫ2 は０．３７％とＳＴカット水晶の３倍の
値を有している。従って、このランガサイト基板を用い
ることにより、高い安定精度が求められるフィルタに関
して、これまでＳＴカット水晶では実現できなかった低
挿入損失で広帯域のフィルタを実現することができると
考えられる。
ンガサイト（Ｌａ3 Ｇａ5 ＳｉＯ14）圧電単結晶が注目
されている。５０゜Ｙカット−２４°伝搬のランガサイ
ト基板のＴＣＤは０ｐｐｍ／℃であり、また、ランガサ
イト基板を使用した表面弾性波素子の周波数の変化量は
−２０℃〜＋８０℃の温度範囲で約１８０ｐｐｍと小さ
く、しかもＫ2 は０．３７％とＳＴカット水晶の３倍の
値を有している。従って、このランガサイト基板を用い
ることにより、高い安定精度が求められるフィルタに関
して、これまでＳＴカット水晶では実現できなかった低
挿入損失で広帯域のフィルタを実現することができると
考えられる。
【００１１】しかし、現在のランガサイト基板は、ＳＴ
カット水晶並の安定した温度特性を有するものの、低挿
入損失で広帯域の表面弾性波フィルタの要求を十分満た
すに足る大きなＫ2 を有してはいない。従って、安定し
た温度特性を持ち、かつランガサイトよりも大きなＫ2
を持つ圧電基板が切望されている。
カット水晶並の安定した温度特性を有するものの、低挿
入損失で広帯域の表面弾性波フィルタの要求を十分満た
すに足る大きなＫ2 を有してはいない。従って、安定し
た温度特性を持ち、かつランガサイトよりも大きなＫ2
を持つ圧電基板が切望されている。
【００１２】一方、表面弾性波素子のサイズは、使用さ
れる圧電基板の表面弾性波の伝搬速度ｖ（以下、単にｖ
という）に左右される。すなわち、基板のｖが小さいほ
ど、基板上に形成する櫛形電極のピッチが小さくなり表
面弾性波素子のサイズが小さくなる。表面弾性波素子の
サイズを小さくするには、ｖが最も遅いＢＧＯ基板（約
１６８１ｍ／ｓ）を使用するのが最も効果的であると考
えられるが、ＢＧＯ基板のＴＣＤは約１３０ｐｐｍ／℃
と非常に大きく、フィルタまたは共振器には使用できな
い。そこで、現在は、ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 、Ｌ
ｉ2 Ｂ4 Ｏ7 、およびＳＴカット水晶より遅いｖを持つ
ランガサイト（５０°Ｙカット−２４°では、約２７５
０ｍ／ｓ）が、フィルタまたは共振器を小型化する上で
最も有効であると見られている。
れる圧電基板の表面弾性波の伝搬速度ｖ（以下、単にｖ
という）に左右される。すなわち、基板のｖが小さいほ
ど、基板上に形成する櫛形電極のピッチが小さくなり表
面弾性波素子のサイズが小さくなる。表面弾性波素子の
サイズを小さくするには、ｖが最も遅いＢＧＯ基板（約
１６８１ｍ／ｓ）を使用するのが最も効果的であると考
えられるが、ＢＧＯ基板のＴＣＤは約１３０ｐｐｍ／℃
と非常に大きく、フィルタまたは共振器には使用できな
い。そこで、現在は、ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 、Ｌ
ｉ2 Ｂ4 Ｏ7 、およびＳＴカット水晶より遅いｖを持つ
ランガサイト（５０°Ｙカット−２４°では、約２７５
０ｍ／ｓ）が、フィルタまたは共振器を小型化する上で
最も有効であると見られている。
【００１３】一般に、移動体通信端末機の中間周波数
は、７０ＭＨｚ〜４００ＭＨｚの範囲である。４００Ｍ
Ｈｚレベルのフィルタでは、ランガサイト基板を用いた
場合、波長は６．８７５μｍである。しかし、１００Ｍ
Ｈｚレベルのフィルタにランガサイト基板を使用した場
合は、波長は２７．５μｍとなり表面弾性波素子のサイ
ズはかなり大きくなる。従って、ランガサイトよりさら
に遅いｖを持つ圧電基板が要求される。
は、７０ＭＨｚ〜４００ＭＨｚの範囲である。４００Ｍ
Ｈｚレベルのフィルタでは、ランガサイト基板を用いた
場合、波長は６．８７５μｍである。しかし、１００Ｍ
Ｈｚレベルのフィルタにランガサイト基板を使用した場
合は、波長は２７．５μｍとなり表面弾性波素子のサイ
ズはかなり大きくなる。従って、ランガサイトよりさら
に遅いｖを持つ圧電基板が要求される。
【００１４】本発明は、上記事情に鑑み、安定した温度
特性と優れた表面弾性波伝播特性を有する小型の表面弾
性波素子を提供することを目的とする。
特性と優れた表面弾性波伝播特性を有する小型の表面弾
性波素子を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の表面弾性波素子は、ランガナイト（Ｌａ3Ｇａ5.5Ｎ
ｂ0.5Ｏ14）単結晶から切り出した単結晶基板の上に、
表面弾性波を励振、受信、反射するための金属膜を形成
してなることを特徴とする。
明の表面弾性波素子は、ランガナイト（Ｌａ3Ｇａ5.5Ｎ
ｂ0.5Ｏ14）単結晶から切り出した単結晶基板の上に、
表面弾性波を励振、受信、反射するための金属膜を形成
してなることを特徴とする。
【００１６】ここで、上記単結晶基板が、上記単結晶か
らの切出し角度および表面弾性波伝搬方向をオイラー角
表示で（φ，θ，ψ）と表わした時、該単結晶基板の表
面弾性波の伝搬速度ｖが２８１５ｍ／ｓ以下となる
（φ，θ，ψ）の方位の単結晶基板であることが好まし
い。また、上記単結晶基板が、上記単結晶からの切出し
角度および表面弾性波伝搬方向をオイラー角表示で
（φ，θ，ψ）と表わした時、該単結晶基板の電気機械
結合係数Ｋ2が０．３％以上となる（φ，θ，ψ）の方
位の単結晶基板であることが好ましい。さらに、上記単
結晶基板が、上記単結晶からの切出し角度および表面弾
性波伝搬方向をオイラー角表示で（φ，θ，ψ）と表わ
した時、該単結晶基板のパワーフロー角度ＰＦＡの絶対
値が１０°以下となる（φ，θ，ψ）の方位の単結晶基
板であることも好ましい態様である。
らの切出し角度および表面弾性波伝搬方向をオイラー角
表示で（φ，θ，ψ）と表わした時、該単結晶基板の表
面弾性波の伝搬速度ｖが２８１５ｍ／ｓ以下となる
（φ，θ，ψ）の方位の単結晶基板であることが好まし
い。また、上記単結晶基板が、上記単結晶からの切出し
角度および表面弾性波伝搬方向をオイラー角表示で
（φ，θ，ψ）と表わした時、該単結晶基板の電気機械
結合係数Ｋ2が０．３％以上となる（φ，θ，ψ）の方
位の単結晶基板であることが好ましい。さらに、上記単
結晶基板が、上記単結晶からの切出し角度および表面弾
性波伝搬方向をオイラー角表示で（φ，θ，ψ）と表わ
した時、該単結晶基板のパワーフロー角度ＰＦＡの絶対
値が１０°以下となる（φ，θ，ψ）の方位の単結晶基
板であることも好ましい態様である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の表面弾性波素子の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００１８】図１は、本発明の表面弾性波素子を用いて
形成した表面弾性波伝送型フィルタの模式図である。
形成した表面弾性波伝送型フィルタの模式図である。
【００１９】この表面弾性波伝送型フィルタでは、ラン
ガナイト（Ｌａ3Ｇａ5.5Ｎｂ0.5Ｏ1 4）単結晶から切り
出したランガナイト単結晶基板１０上に金属膜で形成さ
れた対の櫛形電極、すなわち励振用電極３０および受信
電極４０が形成されている。なお、フィルタ両端のラン
ガナイト単結晶基板１０上には吸音材層５０が形成され
ている。
ガナイト（Ｌａ3Ｇａ5.5Ｎｂ0.5Ｏ1 4）単結晶から切り
出したランガナイト単結晶基板１０上に金属膜で形成さ
れた対の櫛形電極、すなわち励振用電極３０および受信
電極４０が形成されている。なお、フィルタ両端のラン
ガナイト単結晶基板１０上には吸音材層５０が形成され
ている。
【００２０】このように構成された表面弾性波伝送型フ
ィルタの励振用電極３０に高周波電気信号を入力する
と、ランガナイト単結晶基板１０に表面弾性波が励振さ
れて受信電極４０に到達し、受信電極４０から高周波電
気信号が出力される。この入出力間の周波数特性がバン
ドパスフィルタの特性を持ち、ランガナイト単結晶基板
の表面弾性波伝搬特性によりフィルタの特性およびその
温度特性が決定される。
ィルタの励振用電極３０に高周波電気信号を入力する
と、ランガナイト単結晶基板１０に表面弾性波が励振さ
れて受信電極４０に到達し、受信電極４０から高周波電
気信号が出力される。この入出力間の周波数特性がバン
ドパスフィルタの特性を持ち、ランガナイト単結晶基板
の表面弾性波伝搬特性によりフィルタの特性およびその
温度特性が決定される。
【００２１】ランガナイト（Ｌａ3Ｇａ5.5Ｎｂ
0.5Ｏ14）単結晶は、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5 ＳｉＯ
14）単結晶の構成元素Ｓｉを元素Ｎｂで置換したもの、
すなわちランガサイト単結晶系列の置換型単結晶の一種
であり、ランガサイトと同じ結晶構造を有している。従
って、ランガサイト単結晶が温度に対して安定した特性
を持つことから、ランガナイト単結晶も安定した温度特
性を有すると考えられる。
0.5Ｏ14）単結晶は、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5 ＳｉＯ
14）単結晶の構成元素Ｓｉを元素Ｎｂで置換したもの、
すなわちランガサイト単結晶系列の置換型単結晶の一種
であり、ランガサイトと同じ結晶構造を有している。従
って、ランガサイト単結晶が温度に対して安定した特性
を持つことから、ランガナイト単結晶も安定した温度特
性を有すると考えられる。
【００２２】次に、ランガナイト単結晶基板の表面弾性
波の伝搬特性を計算で求める。
波の伝搬特性を計算で求める。
【００２３】表１に、ランガナイト単結晶基板の表面弾
性波の伝搬特性を計算するのに必要な材料定数である、
２０℃における密度、弾性定数、圧電定数、および誘電
率を示す。
性波の伝搬特性を計算するのに必要な材料定数である、
２０℃における密度、弾性定数、圧電定数、および誘電
率を示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】この表１に示す定数を使用して、圧電基板
表面でのニュートンの運動方程式、圧電方程式、準静電
近似したマックスエルの方程式を連成して解くことによ
り、 φ＝０〜３０° θ＝０〜１８０° ψ＝０〜１８０° の範囲のランガナイト単結晶基板の表面弾性波の伝搬特
性を解析した。その結果、図２に示すように、ランガナ
イト単結晶基板の表面弾性波の伝搬速度ｖが２８１５ｍ
／ｓ以下、電気機械結合係数Ｋ2 が０．３％以上、パワ
ーフロー角度ＰＦＡの絶対値が１０°以下となる基板方
位（φ，θ，ψ）のφとθの組合わせは、図２の中の黒
丸（●）部分で示す範囲に存在し、この範囲の任意のφ
とθの組み合わせに対し、基板の伝搬速度ｖが２８１５
ｍ／ｓ以下、電気機械結合係数Ｋ2が０．３％以上、パ
ワーフロー角度ＰＦＡの絶対値が１０°以下となる基板
方位（φ，θ，ψ）のψは少なくとも１つ存在すること
を見出した。
表面でのニュートンの運動方程式、圧電方程式、準静電
近似したマックスエルの方程式を連成して解くことによ
り、 φ＝０〜３０° θ＝０〜１８０° ψ＝０〜１８０° の範囲のランガナイト単結晶基板の表面弾性波の伝搬特
性を解析した。その結果、図２に示すように、ランガナ
イト単結晶基板の表面弾性波の伝搬速度ｖが２８１５ｍ
／ｓ以下、電気機械結合係数Ｋ2 が０．３％以上、パワ
ーフロー角度ＰＦＡの絶対値が１０°以下となる基板方
位（φ，θ，ψ）のφとθの組合わせは、図２の中の黒
丸（●）部分で示す範囲に存在し、この範囲の任意のφ
とθの組み合わせに対し、基板の伝搬速度ｖが２８１５
ｍ／ｓ以下、電気機械結合係数Ｋ2が０．３％以上、パ
ワーフロー角度ＰＦＡの絶対値が１０°以下となる基板
方位（φ，θ，ψ）のψは少なくとも１つ存在すること
を見出した。
【００２６】図２は、本実施形態のランガナイト単結晶
基板の表面弾性波伝搬特性を、基板方位のオイラー角表
示で表した図である。
基板の表面弾性波伝搬特性を、基板方位のオイラー角表
示で表した図である。
【００２７】図２では、縦軸は基板方位のオイラー角表
示（φ，θ，ψ）のφであり、範囲は０゜〜３０゜であ
る。横軸はオイラー角表示（φ，θ，ψ）のθであり、
範囲は０゜〜１８０゜である。図２には、本発明の表面
弾性波素子の、ランガナイト単結晶からの基板の切出し
角度φとθの組み合わせに適した範囲が黒丸（●）で示
されている。図２では、黒丸（●）と白丸（〇）が同じ
大きさを有し、黒丸同士の中心間距離、白丸同士の中心
間距離、または黒丸中心と白丸中心との距離が、横軸方
向と縦軸方向ともに５度である。なお、各黒丸および白
丸は直径５度の大きさを有する。各黒丸の示す範囲が本
発明の表面弾性波素子に適した範囲であり、さらに、横
軸方向または縦軸方向の黒丸同士間の白い隙間部分も本
発明の表面弾性波素子に適した範囲である。
示（φ，θ，ψ）のφであり、範囲は０゜〜３０゜であ
る。横軸はオイラー角表示（φ，θ，ψ）のθであり、
範囲は０゜〜１８０゜である。図２には、本発明の表面
弾性波素子の、ランガナイト単結晶からの基板の切出し
角度φとθの組み合わせに適した範囲が黒丸（●）で示
されている。図２では、黒丸（●）と白丸（〇）が同じ
大きさを有し、黒丸同士の中心間距離、白丸同士の中心
間距離、または黒丸中心と白丸中心との距離が、横軸方
向と縦軸方向ともに５度である。なお、各黒丸および白
丸は直径５度の大きさを有する。各黒丸の示す範囲が本
発明の表面弾性波素子に適した範囲であり、さらに、横
軸方向または縦軸方向の黒丸同士間の白い隙間部分も本
発明の表面弾性波素子に適した範囲である。
【００２８】次に、本発明の範囲に属するいくつかの方
位のランガナイト基板の表面弾性波の伝搬特性を示す。
位のランガナイト基板の表面弾性波の伝搬特性を示す。
【００２９】図３は、φが１０°で、θがそれぞれ１５
５°、１６０°、および１６５°である３つのカット面
での伝搬速度ｖとψとの関係を示すグラフである。
５°、１６０°、および１６５°である３つのカット面
での伝搬速度ｖとψとの関係を示すグラフである。
【００３０】図４は、φが１０°で、θがそれぞれ１５
５°、１６０°、および１６５°である３つのカット面
でのパワーフロー角度ＰＦＡとψとの関係を示すグラフ
である。
５°、１６０°、および１６５°である３つのカット面
でのパワーフロー角度ＰＦＡとψとの関係を示すグラフ
である。
【００３１】図５は、φが１０°で、θがそれぞれ１５
５°、１６０°、および１６５°である３つのカット面
での電気機械結合係数Ｋ2 とψとの関係を示すグラフで
ある。
５°、１６０°、および１６５°である３つのカット面
での電気機械結合係数Ｋ2 とψとの関係を示すグラフで
ある。
【００３２】図６は、θが１６０°で、φがそれぞれ５
°、１０°、および１５°である３つのカット面での伝
搬速度ｖとψとの関係を示すグラフである。
°、１０°、および１５°である３つのカット面での伝
搬速度ｖとψとの関係を示すグラフである。
【００３３】図７は、θが１６０°で、φがそれぞれ５
°、１０°、および１５°である３つのカット面でのパ
ワーフロー角度ＰＦＡとψとの関係を示すグラフであ
る。
°、１０°、および１５°である３つのカット面でのパ
ワーフロー角度ＰＦＡとψとの関係を示すグラフであ
る。
【００３４】図８は、θが１６０°で、φがそれぞれ５
°、１０°、および１５°である３つのカット面での電
気機械結合係数Ｋ2 とψとの関係を示すグラフである。
°、１０°、および１５°である３つのカット面での電
気機械結合係数Ｋ2 とψとの関係を示すグラフである。
【００３５】図３及び図６に示すように、表面弾性波素
子としてランガナイトを採用すると、伝搬速度ｖを２８
１５ｍ／ｓ以下とすることができる。
子としてランガナイトを採用すると、伝搬速度ｖを２８
１５ｍ／ｓ以下とすることができる。
【００３６】また、図４及び図７に示すように、表面弾
性波素子としてランガナイトを採用すると、ＰＦＡの絶
対値を１０°以下に抑えることができる。
性波素子としてランガナイトを採用すると、ＰＦＡの絶
対値を１０°以下に抑えることができる。
【００３７】また、図５及び図８に示すように、表面弾
性波素子としてランガナイトを採用すると、Ｋ2 として
は、０．３％以上のものを得ることができる。
性波素子としてランガナイトを採用すると、Ｋ2 として
は、０．３％以上のものを得ることができる。
【００３８】なお、ランガナイト単結晶の点群は３２で
あるため、結晶構造の対称性から表面弾性波の伝搬特性
が同じである方位、所謂等価な方位が存在する。すなわ
ち、 φ＝０゜〜３０° θ＝０゜〜１８０° ψ＝０゜〜１８０° の範囲の伝搬特性を調べることにより全方位の伝播特性
を知ることができる。具体的には、３０°≦φ≦６０°
の範囲では φ'＝６０°−φ θ'＝１８０°−θ ψ'＝ψ により、また、６０°≦φ≦９０°の範囲では φ'＝６０°＋φ θ'＝１８０°−θ ψ'＝１８０°−ψ により、また、９０°≦φ≦１２０°の範囲では φ'＝１２０°−φ θ'＝θ ψ'＝１８０°−ψ により、（φ，θ，ψ）と等価な（φ'，θ'，ψ'）を
求めることが出来る。さらに、点群３２の対称性よりφ
＝０゜〜１２０°とφ＝１２０゜〜２４０°及びφ＝２
４０゜〜３６０°が等価であり、また、θ＝０゜〜１８
０°とθ＝０゜〜−１８０°が等価であり、また、ψ＝
９０゜〜２７０°とψ＝−９０゜〜９０°が等価であ
る。本発明の表面弾性波素子の範囲としては、このよう
な等価な方位をも含む。
あるため、結晶構造の対称性から表面弾性波の伝搬特性
が同じである方位、所謂等価な方位が存在する。すなわ
ち、 φ＝０゜〜３０° θ＝０゜〜１８０° ψ＝０゜〜１８０° の範囲の伝搬特性を調べることにより全方位の伝播特性
を知ることができる。具体的には、３０°≦φ≦６０°
の範囲では φ'＝６０°−φ θ'＝１８０°−θ ψ'＝ψ により、また、６０°≦φ≦９０°の範囲では φ'＝６０°＋φ θ'＝１８０°−θ ψ'＝１８０°−ψ により、また、９０°≦φ≦１２０°の範囲では φ'＝１２０°−φ θ'＝θ ψ'＝１８０°−ψ により、（φ，θ，ψ）と等価な（φ'，θ'，ψ'）を
求めることが出来る。さらに、点群３２の対称性よりφ
＝０゜〜１２０°とφ＝１２０゜〜２４０°及びφ＝２
４０゜〜３６０°が等価であり、また、θ＝０゜〜１８
０°とθ＝０゜〜−１８０°が等価であり、また、ψ＝
９０゜〜２７０°とψ＝−９０゜〜９０°が等価であ
る。本発明の表面弾性波素子の範囲としては、このよう
な等価な方位をも含む。
【００３９】なお、本発明の表面弾性波素子において、
ランガナイト単結晶基板上に形成する、表面弾性波を励
振、受信、反射するための金属膜としては、その膜厚を
ｈとし表面弾性波の波長をλとした場合に、膜厚ｈと波
長λとの比ｈ／λが、０．００２〜０．２の範囲である
ことが好ましい。また、金属膜の材料としてはアルミニ
ウム、あるいはアルミニウムにチタンあるいは銅を加え
たものが好適であり、また金、モリブデン、タングステ
ンなどの金属も適している。
ランガナイト単結晶基板上に形成する、表面弾性波を励
振、受信、反射するための金属膜としては、その膜厚を
ｈとし表面弾性波の波長をλとした場合に、膜厚ｈと波
長λとの比ｈ／λが、０．００２〜０．２の範囲である
ことが好ましい。また、金属膜の材料としてはアルミニ
ウム、あるいはアルミニウムにチタンあるいは銅を加え
たものが好適であり、また金、モリブデン、タングステ
ンなどの金属も適している。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面弾性
波素子によれば、安定した温度特性と優れた表面弾性波
伝搬特性を有する小型の表面弾性波素子を実現すること
ができる。これにより、安定した温度特性を保ち、小型
で、かつ低挿入損失で広帯域のフィルタを製造すること
が可能となり、移動体通信端末機の高性能化と小型化に
寄与することが期待できる。
波素子によれば、安定した温度特性と優れた表面弾性波
伝搬特性を有する小型の表面弾性波素子を実現すること
ができる。これにより、安定した温度特性を保ち、小型
で、かつ低挿入損失で広帯域のフィルタを製造すること
が可能となり、移動体通信端末機の高性能化と小型化に
寄与することが期待できる。
【図１】本発明の表面弾性波素子を用いて形成した表面
弾性波伝送型フィルタの模式図である。
弾性波伝送型フィルタの模式図である。
【図２】本実施形態のランガナイト単結晶基板の表面弾
性波伝搬特性を、基板方位のオイラー角表示で表した図
である。
性波伝搬特性を、基板方位のオイラー角表示で表した図
である。
【図３】φが１０°で、θがそれぞれ１５５°、１６０
°、および１６５°である３つのカット面での伝搬速度
ｖとψとの関係を示すグラフである。
°、および１６５°である３つのカット面での伝搬速度
ｖとψとの関係を示すグラフである。
【図４】φが１０°で、θがそれぞれ１５５°、１６０
°、および１６５°である３つのカット面でのパワーフ
ロー角度ＰＦＡとψとの関係を示すグラフである。
°、および１６５°である３つのカット面でのパワーフ
ロー角度ＰＦＡとψとの関係を示すグラフである。
【図５】φが１０°で、θがそれぞれ１５５°、１６０
°、および１６５°である３つのカット面での電気機械
結合係数Ｋ2 とψとの関係を示すグラフである。
°、および１６５°である３つのカット面での電気機械
結合係数Ｋ2 とψとの関係を示すグラフである。
【図６】θが１６０°で、φがそれぞれ５°、１０°、
および１５°である３つのカット面での伝搬速度ｖとψ
との関係を示すグラフである。
および１５°である３つのカット面での伝搬速度ｖとψ
との関係を示すグラフである。
【図７】θが１６０°で、φがそれぞれ５°、１０°、
および１５°である３つのカット面でのパワーフロー角
度ＰＦＡとψとの関係を示すグラフである。
および１５°である３つのカット面でのパワーフロー角
度ＰＦＡとψとの関係を示すグラフである。
【図８】θが１６０°で、φがそれぞれ５°、１０°、
および１５°である３つのカット面での電気機械結合係
数Ｋ2 とψとの関係を示すグラフである。
および１５°である３つのカット面での電気機械結合係
数Ｋ2 とψとの関係を示すグラフである。
１０ ランガナイト単結晶基板 ３０ 励振用電極 ４０ 受信電極 ５０ 吸音材層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇田 聡 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三 菱マテリアル株式会社電子技術研究所内 Ｆターム(参考） 5J097 AA06 AA19 AA21 AA28 AA29 BB11 DD28 FF01 FF03 GG01 KK06
Claims (4)
- 【請求項１】 ランガナイト（Ｌａ3Ｇａ5.5Ｎｂ0.5Ｏ
14）単結晶から切り出した単結晶基板上に、表面弾性波
を励振、受信、反射するための金属膜を形成してなるこ
とを特徴とする表面弾性波素子。 - 【請求項２】 前記単結晶基板が、前記単結晶からの切
出し角度および表面弾性波伝搬方向をオイラー角表示で
（φ，θ，ψ）と表わした時、該単結晶基板の表面弾性
波の伝搬速度ｖが２８１５ｍ／ｓ以下となる（φ，θ，
ψ）の方位の単結晶基板であることを特徴とする請求項
１記載の表面弾性波素子。 - 【請求項３】 前記単結晶基板が、前記単結晶からの切
出し角度および表面弾性波伝搬方向をオイラー角表示で
（φ，θ，ψ）と表わした時、該単結晶基板の電気機械
結合係数Ｋ2が０．３％以上となる（φ，θ，ψ）の方
位の単結晶基板であることを特徴とする請求項１記載の
表面弾性波素子。 - 【請求項４】 前記単結晶基板が、前記単結晶からの切
出し角度および表面弾性波伝搬方向をオイラー角表示で
（φ，θ，ψ）と表わした時、該単結晶基板のパワーフ
ロー角度ＰＦＡの絶対値が１０°以下となる（φ，θ，
ψ）の方位の単結晶基板であることを特徴とする請求項
１記載の表面弾性波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10311924A JP2000138556A (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | 表面弾性波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10311924A JP2000138556A (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | 表面弾性波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000138556A true JP2000138556A (ja) | 2000-05-16 |
Family
ID=18023076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10311924A Pending JP2000138556A (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | 表面弾性波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000138556A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115765662A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-03-07 | 上海馨欧集成微电有限公司 | 一种声波器件的频率温度系数的补偿方法及声波器件 |
-
1998
- 1998-11-02 JP JP10311924A patent/JP2000138556A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115765662A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-03-07 | 上海馨欧集成微电有限公司 | 一种声波器件的频率温度系数的补偿方法及声波器件 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020716 |