JP2000165195A - Surface acoustic wave device, surface acoustic wave filter, duplexer and communication equipment - Google Patents

Surface acoustic wave device, surface acoustic wave filter, duplexer and communication equipment

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JP2000165195A
JP2000165195A JP26700999A JP26700999A JP2000165195A JP 2000165195 A JP2000165195 A JP 2000165195A JP 26700999 A JP26700999 A JP 26700999A JP 26700999 A JP26700999 A JP 26700999A JP 2000165195 A JP2000165195 A JP 2000165195A
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JP
Japan
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acoustic wave
surface acoustic
piezoelectric substrate
single crystal
wave device
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JP26700999A
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Japanese (ja)
Inventor
Michio Kadota
道雄 門田
Masato Kumatoriya
誠人 熊取谷
Atsushi Nakanishi
淳 中西
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide optimal TCF by providing a margin in manufacturing precision by forming an interdigital transducer on a piezoelectric substrate using a langasite single crystal and specifying the Euler angles of the langasite single crystal in this case. SOLUTION: A surface acoustic wave device 1 is constituted by forming one interdigital transducer IDT 3 on the piezoelectric substrate 2 made of La3 Ga5SiO14 single crystal and reflectors 4 on both sides of the IDT 3. The IDT 3 is formed by electrode materials like Al, Au, etc., and constituted by arranging one set of comb line electrodes 3a, 3b so that comb line parts of each electrode are arranged opposite to each other. A value of TCF becomes <=|3|ppm/ deg.C by defining values of the Euler angles (ϕ, θ, ψ) of the langasite La3Ga5SiO14 single crystal as a range of (28 deg.<=ϕ<=38 deg., θ=25 deg., 48 deg.<=ψ<=58.5) and the excellent TCF of the Euler angle is provided.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、表面波デバイスに
関し、特に温度特性が良好なランガサイト単結晶(La
3Ga5SiO14)を用いた表面波デバイス及び表面波フ
ィルタ、共用器、通信機装置に関する。
The present invention relates to a surface acoustic wave device, and more particularly to a langasite single crystal (La) having good temperature characteristics.
The present invention relates to a surface acoustic wave device, a surface acoustic wave filter, a duplexer, and a communication device using 3 Ga 5 SiO 14 ).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、移動体通信機器の帯域通過フ
ィルタ等に表面波デバイスが広く用いられている。この
ような表面波デバイスの一つとして、圧電基板上に櫛形
電極より成るインターデジタルトランスデューサ(ID
T)を形成した構造を有する表面波デバイスや表面波フ
ィルタが良く知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, surface acoustic wave devices have been widely used for band-pass filters and the like of mobile communication equipment. As one of such surface acoustic wave devices, an interdigital transducer (ID) comprising a comb-shaped electrode on a piezoelectric substrate
A surface acoustic wave device and a surface acoustic wave filter having a structure formed with T) are well known.

【0003】このような表面波デバイスや表面波フィル
タの圧電基板として、ニオブ酸リチウム(LiNb
3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、水晶、四
硼酸リチウム(Li247)などの圧電単結晶が用い
られる。
As a piezoelectric substrate of such a surface acoustic wave device or a surface acoustic wave filter, lithium niobate (LiNb) is used.
A piezoelectric single crystal such as O 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), quartz, or lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ) is used.

【0004】この表面波デバイスや表面波フィルタに
は、主として電気と機械エネルギーの変換効率を表す電
気機械結合係数(K)ができるだけ大きく、温度による
周波数の変動率を示す群遅延時間温度特性(TCF)が
小さいことが要求される。
In the surface acoustic wave device and the surface acoustic wave filter, an electromechanical coupling coefficient (K) mainly representing conversion efficiency of electric energy and mechanical energy is as large as possible, and a group delay time temperature characteristic (TCF) indicating a rate of change of frequency with temperature. ) Is required to be small.

【0005】上記LiNbO3やLiTaO3を用いた表
面波フィルタは、Kが大きいため共振周波数と反共振周
波数の差が大きく帯域幅が広いというメリットがあった
が、水晶に比べてTCFが大きいため温度によって周波
数が大きく変動するというデメリットがあった。
The surface acoustic wave filter using LiNbO 3 or LiTaO 3 has the advantage that the difference between the resonance frequency and the antiresonance frequency is large because K is large and the bandwidth is wide, but the TCF is large compared to quartz. There is a disadvantage that the frequency fluctuates greatly depending on the temperature.

【0006】また、上記水晶を用いた表面波フィルタ
は、TCFが非常に小さいため温度によって周波数がほ
とんど変動しないというメリットがあったが、Kが小さ
いため共振周波数と反共振周波数の差が小さく帯域幅が
狭いというデメリットがあった。
[0006] The surface acoustic wave filter using the above quartz has the merit that the TCF is very small and the frequency hardly fluctuates depending on the temperature. There was a disadvantage that the width was narrow.

【0007】そこで、LiNbO3やLiTaO3よりも
TCFが小さく、水晶よりもKが大きい材料として、L
3Ga5SiO14が注目されている。すなわち、La3
Ga5SiO14は、LiNbO3やLiTaO3よりもT
CFが小さく、水晶よりもKが大きいという特質を有し
ている。このようなLa3Ga5SiO14単結晶基板の有
望なオイラー角・伝搬方向に関する理論解析や実験結果
についての報告が数多くなされている。
[0007] Therefore, smaller TCF than LiNbO 3 or LiTaO 3, as the material K is greater than quartz, L
a 3 Ga 5 SiO 14 has attracted attention. That is, La 3
Ga 5 SiO 14 has a higher T than LiNbO 3 or LiTaO 3.
It has the characteristics that CF is small and K is larger than quartz. There have been many reports of theoretical analysis and experimental results on the promising Euler angles and propagation directions of such a La 3 Ga 5 SiO 14 single crystal substrate.

【0008】これらの報告においては、La3Ga5Si
14単結晶では(0°、140°、24°)のオイラー
角が−20℃〜80℃の温度範囲におけるTCF=2.
8ppm/℃でK=6.1%が最も良好なオイラー角と
されている。
In these reports, La 3 Ga 5 Si
O 14 in the single crystal (0 °, 140 °, 24 °) TCF = 2 Euler angles of a temperature range from -20 ° C. to 80 ° C..
At 8 ppm / ° C., K = 6.1% is regarded as the best Euler angle.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の報告では、(0°、140°、24°)のオイラー角
が最適の値であるとして、この値から外れた場合、TC
Fが急激に劣化するとされている。すなわち、これらの
報告によれば(0°、140°、24°)のみで良好な
TCFが得られてはいるが、この効果を得るためには正
確にこのオイラー角に設定しなければならないという問
題があった。
However, in these reports, it is assumed that the Euler angles of (0 °, 140 °, 24 °) are the optimum values, and if the Euler angles deviate from these values, TC
It is said that F deteriorates rapidly. That is, according to these reports, a good TCF is obtained only at (0 °, 140 °, 24 °), but in order to obtain this effect, the Euler angle must be accurately set. There was a problem.

【0010】また、これらの報告での実測結果等は、L
3Ga5SiO14単結晶基板のみで行った結果であっ
て、単結晶基板のみの場合にTCDが最適となるもので
あり、その他の要素が付加された場合にTCDが最適と
なるものではないという問題もあった。
The actual measurement results and the like in these reports are L
The results obtained with only the a 3 Ga 5 SiO 14 single crystal substrate are those in which the TCD is optimal when only the single crystal substrate is used, and those in which the TCD is optimal when other elements are added. There was another problem.

【0011】本発明は、上記問題点に鑑みて、(0°、
140°、24°)と同等の特性を有し、La3Ga5
iO14単結晶を用いた表面波デバイス等において、オイ
ラー角の製造精度に余裕をもたせ、最適のTCDを得る
ことを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has an aspect of (0 °,
140 °, 24 °) and La 3 Ga 5 S
In a surface wave device or the like using an iO 14 single crystal, it is an object to provide a margin in the manufacturing accuracy of the Euler angle and to obtain an optimum TCD.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】そこで、請求項1に係る
発明では、ランガサイト単結晶を用いた圧電基板と、前
記圧電基板上に形成されたインターデジタルトランスデ
ューサとを有する表面波装置であって、前記ランガサイ
ト単結晶のオイラー角(φ,θ,ψ)を、それぞれ、2
8°≦φ≦38°、θ=25°、48°≦ψ≦58.5
°の範囲としている。
Therefore, the present invention according to claim 1 is a surface acoustic wave device having a piezoelectric substrate using a langasite single crystal, and an interdigital transducer formed on the piezoelectric substrate. , The Euler angles (φ, θ, ψ) of the langasite single crystal are 2
8 ° ≦ φ ≦ 38 °, θ = 25 °, 48 ° ≦ ψ ≦ 58.5
° range.

【0013】請求項2に係る発明では、ランガサイト単
結晶を用いた圧電基板と、前記圧電基板上に形成された
インターデジタルトランスデューサとを有する表面波装
置であって、前記ランガサイト単結晶のオイラー角
(φ,θ,ψ)を、それぞれ、33°≦φ≦42°、θ
=26°、43.5°≦ψ≦52.5°の範囲としてい
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a surface acoustic wave device having a piezoelectric substrate using a langasite single crystal and an interdigital transducer formed on the piezoelectric substrate, wherein the langasite single crystal Euler is used. Angles (φ, θ, ψ) are 33 ° ≦ φ ≦ 42 ° and θ, respectively.
= 26 °, 43.5 ° ≦ ψ ≦ 52.5 °.

【0014】請求項3に係る発明では、ランガサイト単
結晶を用いた圧電基板と、前記圧電基板上に形成された
インターデジタルトランスデューサとを有する表面波装
置であって、前記ランガサイト単結晶のオイラー角
(φ,θ,ψ)を、それぞれ、34°≦φ≦45°、θ
=27°、40°≦ψ≦51°の範囲としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a surface acoustic wave device having a piezoelectric substrate using a langasite single crystal and an interdigital transducer formed on the piezoelectric substrate, wherein the langasite single crystal oiler is used. Angles (φ, θ, ψ) are 34 ° ≦ φ ≦ 45 ° and θ, respectively.
= 27 °, 40 ° ≦ ψ ≦ 51 °.

【0015】請求項4に係る発明では、ランガサイト単
結晶を用いた圧電基板と、前記圧電基板上に形成された
インターデジタルトランスデューサとを有する表面波装
置であって、前記ランガサイト単結晶のオイラー角
(φ,θ,ψ)を、それぞれ、37°≦φ≦45°、θ
=28°、39.5°≦ψ≦47.5°の範囲としてい
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a surface acoustic wave device including a piezoelectric substrate using a langasite single crystal, and an interdigital transducer formed on the piezoelectric substrate, wherein the langasite single crystal oiler is used. Angles (φ, θ, ψ) are 37 ° ≦ φ ≦ 45 ° and θ, respectively.
= 28 °, 39.5 ° ≦ ψ ≦ 47.5 °.

【0016】請求項5に係る発明では、ランガサイト単
結晶を用いた圧電基板と、前記圧電基板上に形成された
インターデジタルトランスデューサとを有する表面波装
置であって、前記ランガサイト単結晶のオイラー角
(φ,θ,ψ)を、それぞれ、27°≦φ≦33°、θ
=22°〜24°、54°≦ψ≦60°の範囲としてい
る。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a surface acoustic wave device having a piezoelectric substrate using a langasite single crystal and an interdigital transducer formed on the piezoelectric substrate, wherein the langasite single crystal Euler is used. Angles (φ, θ, ψ) are 27 ° ≦ φ ≦ 33 ° and θ, respectively.
= 22 ° to 24 °, and 54 ° ≦ ψ ≦ 60 °.

【0017】以上のような構成により、従来のランガサ
イト単結晶に比べてTCFがさらに良好となっている。
With the above configuration, the TCF is further improved as compared with a conventional langasite single crystal.

【0018】さらに、請求項6に係る発明では、ランガ
サイト単結晶からなる圧電基板と、前記圧電基板表面に
形成されたインターデジタルトランスデューサから構成
される表面波デバイスであって、前記圧電基板のオイラ
ー角(30°,θ,57°)を横軸に取り、前記圧電基
板に励起される波長λに対する前記インターデジタルト
ランスデューサの膜厚Hの割合H/λを縦軸に取って表
したとき、A(θ=23.1°、H/λ=0.00
5)、B(θ=23.6°、H/λ=0.005)、C
(θ=23.1°、H/λ=0.216)、D(θ=2
2.6°、H/λ=0.216)で示される各点を結ぶ
直線で囲まれた領域の内部または線上にあるものであ
る。
Further, in the invention according to claim 6, there is provided a surface acoustic wave device comprising a piezoelectric substrate made of a langasite single crystal and an interdigital transducer formed on the surface of the piezoelectric substrate, wherein the piezoelectric substrate has an oiler. When the angles (30 °, θ, 57 °) are plotted on the horizontal axis, and the ratio H / λ of the film thickness H of the interdigital transducer to the wavelength λ excited by the piezoelectric substrate is plotted on the vertical axis, A (Θ = 23.1 °, H / λ = 0.00
5), B (θ = 23.6 °, H / λ = 0.005), C
(Θ = 23.1 °, H / λ = 0.216), D (θ = 2
(2.6 °, H / λ = 0.216) within or on a region surrounded by a straight line connecting the points.

【0019】これにより、周波数変動の小さい表面波デ
バイスを得ることができる。
Thus, a surface acoustic wave device having a small frequency fluctuation can be obtained.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図1は本発明の第1の実施形態を示す
表面波デバイスの斜視図である。図1のように、表面波
デバイス1はLa3Ga5SiO14単結晶を材料とする圧
電基板2上に1つのIDT3とその両側に反射器4、4
を形成することにより構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a surface acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a surface acoustic wave device 1 has one IDT 3 on a piezoelectric substrate 2 made of La 3 Ga 5 SiO 14 single crystal and reflectors 4, 4 on both sides thereof.
Is formed.

【0021】インターデジタルトランスデューサ3は、
Al、Au等の電極材料により形成されており、一組の
櫛形電極3a、3bがそれぞれの櫛歯部分が互いに対向
するように配置されることにより構成されている。
The interdigital transducer 3 is
It is formed of an electrode material such as Al or Au, and is configured by arranging a pair of comb-shaped electrodes 3a and 3b such that respective comb teeth portions face each other.

【0022】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。図2は本発明の第2の実施形態を示す縦結合型
表面波フィルタの斜視図である。図2に示すように、縦
結合型表面波フィルタ11はLa3Ga5SiO14単結晶
を材料とする圧電基板12上に2つのIDT13、13
及びその両側に反射器14、14を形成することにより
構成されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a perspective view of a longitudinally-coupled surface acoustic wave filter according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a longitudinally-coupled surface acoustic wave filter 11 includes two IDTs 13 and 13 on a piezoelectric substrate 12 made of a La 3 Ga 5 SiO 14 single crystal.
And reflectors 14 and 14 formed on both sides thereof.

【0023】IDT13は、Al、Au等の電極材料に
より形成されており、一組の櫛形電極13a、13bが
それぞれの櫛歯部分が互いに対向するように配置される
ことにより構成されている。また、IDT13、13は
表面波伝搬方向に一定の間隔を隔てて平行に並べられて
いる。
The IDT 13 is made of an electrode material such as Al, Au or the like, and is configured by arranging a pair of comb-shaped electrodes 13a and 13b such that respective comb-tooth portions face each other. The IDTs 13 and 13 are arranged in parallel at regular intervals in the surface wave propagation direction.

【0024】さらに、本発明の第3の実施形態について
説明する。図3は本発明の第3の実施形態を示す横結合
型表面波フィルタの斜視図である。図3に示すように、
横結合型表面波フィルタ21はLa3Ga5SiO14単結
晶を材料とする圧電基板22上にIDT23を形成する
ことにより構成されている。
Further, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a perspective view of a laterally coupled surface acoustic wave filter according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG.
The lateral coupling type surface acoustic wave filter 21 is formed by forming an IDT 23 on a piezoelectric substrate 22 made of a La 3 Ga 5 SiO 14 single crystal.

【0025】IDT23は、Al、Au等の電極材料に
より形成されており、櫛形電極23a、23c及び23
c、23bが、それぞれの櫛歯部分が互いに対向するよ
うに配置されることにより構成されている。
The IDT 23 is formed of an electrode material such as Al or Au, and has comb electrodes 23a, 23c and 23c.
c and 23b are configured by disposing the respective comb teeth portions so as to face each other.

【0026】次に、本発明の第4、第5の実施の形態に
ついて説明する。図4は本発明の第4の実施の形態を示
す共用器及び本発明の第5の実施形態を示す通信機装置
のブロック図である。
Next, fourth and fifth embodiments of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram of a duplexer according to a fourth embodiment of the present invention and a communication device according to a fifth embodiment of the present invention.

【0027】図4に示すように、通信機装置31は、受
信用の表面波フィルタ32と送信用の表面波フィルタ3
3を有する共用器34のアンテナ端子がアンテナ35に
接続され、出力端子が受信回路36に接続され、入力端
子が送信回路37に接続されることにより構成されてい
る。このような共用器34の受信用の表面波フィルタ3
2と送信用の表面波フィルタ33には、第2、第3の実
施の形態の表面波フィルタ11、21を用いる。
As shown in FIG. 4, the communication device 31 includes a surface acoustic wave filter 32 for reception and a surface acoustic wave filter 3 for transmission.
3 is connected to the antenna 35, the output terminal is connected to the receiving circuit 36, and the input terminal is connected to the transmitting circuit 37. Such a receiving surface acoustic wave filter 3 of the duplexer 34
2 and the surface acoustic wave filter 33 for transmission use the surface acoustic wave filters 11 and 21 of the second and third embodiments.

【0028】以上のような用途に用いられる表面波デバ
イスの基板として用いられる材料のカット角による特性
を表1に示す。試料番号の前に*印を付したものは本発
明の範囲外のものを示す。
Table 1 shows the characteristics according to the cut angle of the material used as the substrate of the surface acoustic wave device used in the above applications. Those marked with * before the sample number indicate those outside the scope of the present invention.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】表1から分かるように、ランガサイト単結
晶( La3Ga5SiO14)のオイラー角(φ,θ,
ψ)の値を(28°≦φ≦38°、θ=25°、48°
≦ψ≦58.5°)の範囲、すなわち、試料番号5〜7
の範囲で、TCFの値が|3|ppm/℃以下となって
いる。したがって、従来の良好なオイラー角である(0
°、140°、24°)と同等のTCFを有することが
わかる。
As can be seen from Table 1, the Euler angles (φ, θ, θ) of the langasite single crystal (La 3 Ga 5 SiO 14 )
ψ) is (28 ° ≦ φ ≦ 38 °, θ = 25 °, 48 °
≦ ψ ≦ 58.5 °), that is, sample numbers 5 to 7
, The TCF value is | 3 | ppm / ° C. or less. Therefore, the conventional good Euler angle (0
°, 140 °, and 24 °).

【0031】また、表1から分かるように、ランガサイ
ト単結晶( La3Ga5SiO14)のオイラー角(φ,
θ,ψ)の値を(33°≦φ≦42°、θ=26°、4
3.5°≦ψ≦52.5°)の範囲、すなわち、試料番
号10〜12の範囲で、TCFの値が|3|ppm/℃
以下となっている。したがって、従来の良好なオイラー
角である(0°、140°、24°)と同等のTCFを
有することがわかる。
Further, as can be seen from Table 1, the Euler angles (φ, φ) of the langasite single crystal (La 3 Ga 5 SiO 14 )
θ, ψ) (33 ° ≦ φ ≦ 42 °, θ = 26 °, 4
3.5 ° ≦ ψ ≦ 52.5 °), that is, in the range of sample numbers 10 to 12, the value of TCF was | 3 | ppm / ° C.
It is as follows. Therefore, it can be seen that it has a TCF equivalent to the conventional good Euler angles (0 °, 140 °, 24 °).

【0032】さらに、表1から分かるように、ランガサ
イト単結晶( La3Ga5SiO14)のオイラー角
(φ,θ,ψ)の値を(34°≦φ≦45°、θ=27
°、40°≦ψ≦51°)の範囲、すなわち、試料番号
15〜17の範囲で、TCFの値が|3|ppm/℃以
下となっている。したがって、従来の良好なオイラー角
である(0°、140°、24°)と同等のTCFを有
することがわかる。
Further, as can be seen from Table 1, the values of the Euler angles (φ, θ, ψ) of the langasite single crystal (La 3 Ga 5 SiO 14 ) are (34 ° ≦ φ ≦ 45 °, θ = 27).
°, 40 ° ≤ ψ ≤ 51 °), that is, in the range of sample numbers 15 to 17, the TCF value is | 3 | ppm / ° C or less. Therefore, it can be seen that it has a TCF equivalent to the conventional good Euler angles (0 °, 140 °, 24 °).

【0033】そして、表1から分かるように、ランガサ
イト単結晶( La3Ga5SiO14)のオイラー角
(φ,θ,ψ)の値を(37°≦φ≦45°、θ=28
°、39.5°≦ψ≦47.5°)の範囲、すなわち、
試料番号20〜22の範囲で、TCFの値が|3|pp
m/℃以下となっている。したがって、従来の良好なオ
イラー角である(0°、140°、24°)と同等のT
CFを有することがわかる。
As can be seen from Table 1, the values of the Euler angles (φ, θ, ψ) of the langasite single crystal (La 3 Ga 5 SiO 14 ) are (37 ° ≦ φ ≦ 45 °, θ = 28).
°, 39.5 ° ≦ ψ ≦ 47.5 °), that is,
In the range of sample numbers 20 to 22, the TCF value was | 3 | pp
m / ° C. or less. Therefore, T equal to the conventional good Euler angles (0 °, 140 °, 24 °)
It turns out that it has CF.

【0034】したがって、これらのオイラー角のランガ
サイト単結晶(La3Ga5SiO14)を図1に示した表
面波デバイス及び図2、図3に示した表面波フィルタの
圧電基板2、12、22に用いれば、TCFが|3|p
pm/℃以下なので、例えば、100MHzを中心周波
数とした表面波デバイスでは、例えば、50℃の温度変
化で、15KHz程度の周波数特性の変動で済むため、
温度変化の大きい環境での使用にも十分に対応できるも
のとなる。
Accordingly, these langasite single crystals (La 3 Ga 5 SiO 14 ) having the Euler angles can be used as the piezoelectric substrates 2, 12 and 12 of the surface acoustic wave device shown in FIG. 1 and the surface acoustic wave filters shown in FIGS. 22, the TCF is | 3 | p
pm / ° C. or less, for example, in a surface acoustic wave device with a center frequency of 100 MHz, for example, a temperature change of 50 ° C. requires only a change in frequency characteristics of about 15 KHz.
It is possible to sufficiently cope with use in an environment where temperature changes are large.

【0035】次に、本発明の他の形態について図5、6
を用いて説明する。図5は表1のオイラー角によって温
度に対する周波数変動Δf/Δfの曲線がどのように変
化するかを示したものである。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows how the curve of the frequency variation Δf / Δf with respect to the temperature changes according to the Euler angles in Table 1.

【0036】図5中、オイラー角(30°,23°,5
7°)の実測値を黒四角で表し、オイラー角(30°,
24°,57°)の実測値を黒丸で表し、オイラー角
(30°,25°,57°)の実測値を黒三角で表し、
オイラー角(30°,26°,57°)の実測値を黒逆
三角で表し、その近似値を線で表したものである。
In FIG. 5, Euler angles (30 °, 23 °, 5
7 °) is represented by a black square, and the Euler angle (30 °,
24 °, 57 °) are represented by black circles, the actual values of Euler angles (30 °, 25 °, 57 °) are represented by black triangles,
The measured values of the Euler angles (30 °, 26 °, 57 °) are represented by black inverted triangles, and their approximate values are represented by lines.

【0037】図5に示すように、表1の範囲のLa3
5SiO14単結晶においては、黒四角で示した(30
°,23°,57°)の場合が最も周波数変動が少ない
ことがわかる。また、黒丸で示した(30°,24°,
57°)の周波数変動が実施可能なレベルのものであ
り、黒三角で示した(30°,25°,57°)や黒逆
三角で示した(30°,26°,57°)では周波数変
動が大きすぎて実施の実現性が少ない。なお、(30
°,22°,57°)では(30°,24°,57°)
とは逆方向の傾きを有しており、周波数変動としては
(30°,24°,57°)と同程度のものである。オ
イラー角(φ,θ,ψ)のφはθに比べて周波数変動に
与える影響は若干小さくなるためθ=23°±1°に対
して±3°程度が有効な範囲となる。また、伝搬方向ψ
も同様にθに比べて周波数変動に与える影響は若干小さ
くなるためθ=23°±1°に対して±3°程度が有効
な範囲となる。
As shown in FIG. 5, La 3 G in the range of Table 1 is used.
In the a 5 SiO 14 single crystal, the black square (30
(°, 23 °, 57 °) the frequency variation is the least. In addition, black circles (30 °, 24 °,
57 [deg.]), Which is at a feasible level. In the case of (30 [deg.], 25 [deg.], 57 [deg.]) Indicated by a black triangle and the inverted triangle (30 [deg.], 26 [deg.], 57 [deg.]), The frequency is varied. Variations are too large to be feasible for implementation. Note that (30
°, 22 °, 57 °) (30 °, 24 °, 57 °)
And the frequency fluctuation is about the same as (30 °, 24 °, 57 °). Since the influence of φ on the Euler angles (φ, θ, 周波 数) on the frequency fluctuation is slightly smaller than that of θ, the effective range is about ± 3 ° with respect to θ = 23 ° ± 1 °. In addition, the propagation direction ψ
Similarly, since the influence on the frequency fluctuation is slightly smaller than that of θ, the effective range is about ± 3 ° with respect to θ = 23 ° ± 1 °.

【0038】また、図5から、表1の範囲のLa3Ga5
SiO14単結晶においては、La3Ga5SiO14単結晶
のオイラー角(φ,θ,ψ)のθが大きくなるに連れ
て、この曲線の頂点が低温側に移動することがわかる。
FIG. 5 shows that La 3 Ga 5 in the range of Table 1 is used.
In the SiO 14 single crystal, it can be seen that as the Euler angle (φ, θ, ψ) of the La 3 Ga 5 SiO 14 single crystal increases, the peak of this curve moves to the lower temperature side.

【0039】次に、La3Ga5SiO14単結晶の圧電基
板上に形成されるAl電極の膜厚Hによって、温度に対
する周波数変動の曲線がどのように変化するかを図6に
示す。
FIG. 6 shows how the curve of frequency variation with temperature changes depending on the film thickness H of the Al electrode formed on the La 3 Ga 5 SiO 14 single crystal piezoelectric substrate.

【0040】図6中、黒四角はオイラー角(φ,θ,
ψ)が(30°、23°、57°)のLa3Ga5SiO
14単結晶の圧電基板に150nmのAl電極を形成した
場合の実測値を示し、黒丸はオイラー角(φ,θ,ψ)
が(30°、23°、57°)のLa3Ga5SiO14
結晶の圧電基板に450nmのAl電極を形成した場合
の実測値を示し、黒三角はオイラー角(φ,θ,ψ)が
(30°、23°、57°)のLa3Ga5SiO14単結
晶の圧電基板に750nmのAl電極を形成した場合の
実測値を示す。また、Δf/fは20℃の時の周波数変
動の割合を示す。図7から、Al電極の膜厚Hが薄くな
るほど、曲線が高温側に移動することがわかる。
In FIG. 6, the black squares are Euler angles (φ, θ,
ψ) is La 3 Ga 5 SiO with (30 °, 23 °, 57 °)
The measured values when a 150-nm Al electrode is formed on a 14- single-crystal piezoelectric substrate are shown. Solid circles indicate Euler angles (φ, θ, ψ).
Indicates the actual measurement values when a 450 nm Al electrode is formed on a (30 °, 23 °, 57 °) La 3 Ga 5 SiO 14 single crystal piezoelectric substrate, and the black triangle indicates the Euler angles (φ, θ, ψ). Shows actual measured values when an Al electrode of 750 nm is formed on a piezoelectric substrate of (30 °, 23 °, 57 °) La 3 Ga 5 SiO 14 single crystal. Δf / f indicates the rate of frequency fluctuation at 20 ° C. From FIG. 7, it can be seen that the curve shifts to the higher temperature side as the film thickness H of the Al electrode becomes thinner.

【0041】以上のことから、オイラー角(φ,θ,
ψ)=(30°、24°、57°)近傍ではLa3Ga5
SiO14単結晶のオイラー角(φ,θ,ψ)のθが大き
くなるほど、周波数変動がほぼ零となるような頂点温度
は低温側に移動し、Al電極の膜厚Hが薄くなるほど頂
点温度は高温側に移動していることが確認できた。
From the above, the Euler angles (φ, θ,
ψ) = (30 °, 24 °, 57 °) in the vicinity of La 3 Ga 5
As θ of the Euler angles (φ, θ, ψ) of the SiO 14 single crystal increases, the peak temperature at which the frequency fluctuation becomes almost zero moves to the lower temperature side, and as the film thickness H of the Al electrode decreases, the peak temperature increases. It could be confirmed that it was moving to the high temperature side.

【0042】したがって、La3Ga5SiO14単結晶の
オイラー角(φ,θ,ψ)のθの大きさによる頂点温度
の高温側への移動に合わせて、Al電極の膜厚Hを決定
すれば、頂点温度を所望の値に設定することができる。
Therefore, the thickness H of the Al electrode is determined in accordance with the shift of the apex temperature to the higher temperature side depending on the magnitude of Euler angles (φ, θ, ψ) of the La 3 Ga 5 SiO 14 single crystal. Thus, the peak temperature can be set to a desired value.

【0043】そこで、La3Ga5SiO14単結晶の特性
が良いオイラー角(φ,θ,ψ)が(30°,24°,
57°)の範囲において、頂点温度が適当な値となるA
l電極の膜厚Hの値を実験により算出した。
Therefore, the Euler angles (φ, θ, ψ) at which the characteristics of the La 3 Ga 5 SiO 14 single crystal are good are (30 °, 24 °,
57 °), the peak temperature becomes an appropriate value.
The value of the film thickness H of the 1 electrode was calculated by an experiment.

【0044】その結果、オイラー角(30°,22.6
°,24°)でH/λ=0.216で頂点温度が40℃
になることがわかった。また、オイラー角(30°,2
3.1°,24°)でH/λ=0.216で頂点温度が
10℃になることがわかった。
As a result, the Euler angle (30 °, 22.6)
°, 24 °) and the peak temperature is 40 ° C. with H / λ = 0.216
It turned out to be. In addition, Euler angles (30 °, 2
(3.1 °, 24 °), the peak temperature was found to be 10 ° C. at H / λ = 0.216.

【0045】さらに、オイラー角(30°,23.1
°,24°)でH/λ=0.005で頂点温度が40℃
になり、オイラー角(30°,23.6°,24°)で
H/λ=0.005で頂点温度が10℃になることがわ
かった。
Further, the Euler angle (30 °, 23.1)
°, 24 °) and the peak temperature is 40 ° C. with H / λ = 0.005
It was found that the peak temperature was 10 ° C. at H / λ = 0.005 at Euler angles (30 °, 23.6 °, 24 °).

【0046】このような頂点温度が10℃〜40℃の範
囲に設定されるオイラー角とH/λの範囲を表したとこ
ろ図7のようになった。すなわち、A(オイラー角3
0°,23.1°,24°、H/λ=0.005)、B
(オイラー角 30°,23.6°,24°、H/λ=
0.005)、C(オイラー角 30°,23.1°,
24°、H/λ=0.216)、D(オイラー角 30
°,22.6°,24°、H/λ=0.216)で示さ
れる各点を結ぶ直線で囲まれた領域の内部または線上に
あるものは頂点温度が10℃〜40℃の範囲にあるもの
であり、このオイラー角および電極の膜厚を採用すれ
ば、周波数変動を小さくすることができる。
FIG. 7 shows the Euler angles and H / λ ranges in which the peak temperature is set in the range of 10 ° C. to 40 ° C. That is, A (Euler angle 3
0 °, 23.1 °, 24 °, H / λ = 0.005), B
(Eulerian angles 30 °, 23.6 °, 24 °, H / λ =
0.005), C (Eulerian angles 30 °, 23.1 °,
24 °, H / λ = 0.216), D (Eulerian angle 30
°, 22.6 °, 24 °, H / λ = 0.216) are located inside or on the line surrounded by a straight line connecting the points, the peak temperature is in the range of 10 ° C to 40 ° C. If this Euler angle and the film thickness of the electrode are adopted, the frequency fluctuation can be reduced.

【0047】なお、本発明の第1〜第3の実施の形態で
は、表面波デバイスや縦結合型表面波フィルタ、横結合
型表面波フィルタを例に挙げて説明したがこれに限るも
のではなく、例えば、複数組のインターデジタルトラン
スデューサを有するトランスバーサル型表面波フィルタ
や表面波デバイスを梯子状に配置したラダー型フィルタ
等に用いる表面波デバイスでもよく、どのような構造の
表面波デバイスであっても同様の効果が得られる。
In the first to third embodiments of the present invention, a surface acoustic wave device, a longitudinally coupled surface acoustic wave filter, and a laterally coupled surface acoustic wave filter have been described as examples, but the present invention is not limited thereto. For example, a transversal type surface acoustic wave filter having a plurality of sets of interdigital transducers or a surface acoustic wave device used for a ladder type filter in which surface acoustic wave devices are arranged in a ladder shape may be used. Has the same effect.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ニオブ
酸リチウムやタンタル酸リチウムと比較してTCFが良
好で、水晶と比較してKを大きくすることができる。水
晶と比較してKを大きくすることができるので、表面波
デバイスを形成した場合、Qが大きくなり、その結果、
表面波デバイスの挿入損失を改善することができる。ま
た、従来のLa3Ga5SiO14単結晶であるオイラー角
が(0°、140°、24°)のものと比べても遜色の
無いTCF=|3|ppm以下の温度特性を得ることが
できる。
As described above, according to the present invention, TCF is better than lithium niobate or lithium tantalate, and K can be larger than quartz. Since K can be increased as compared with quartz, when a surface acoustic wave device is formed, Q increases, and as a result,
The insertion loss of the surface acoustic wave device can be improved. It is also possible to obtain a temperature characteristic of TCF = | 3 | ppm or less, which is comparable to that of a conventional La 3 Ga 5 SiO 14 single crystal having an Euler angle of (0 °, 140 °, 24 °). it can.

【0049】また、請求項6の発明によれば、La3
5SiO14単結晶からなる圧電基板上に電極を形成し
た場合に、周波数変動の小さい表面波デバイスを得るこ
とができる。
According to the invention of claim 6, La 3 G
when forming an electrode on the piezoelectric substrate made of a 5 SiO 14 single crystal, it is possible to obtain a small surface wave device frequency variations.

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

【図1】第1の実施形態を説明するための表面波デバイ
スの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a surface acoustic wave device for describing a first embodiment.

【図2】第2の実施形態を説明するための縦結合型表面
波フィルタの斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a longitudinally-coupled surface acoustic wave filter for explaining a second embodiment.

【図3】第3の実施形態を説明するための横結合型表面
波フィルタの斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of a laterally coupled surface acoustic wave filter for explaining a third embodiment.

【図4】第4の実施形態の共用器及び第5の実施形態の
通信機装置を説明するためのブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a duplexer according to a fourth embodiment and a communication device according to a fifth embodiment;

【図5】オイラー角による温度に対する周波数変動Δf
/Δfの曲線の変化を示す特性図である。
FIG. 5 shows a frequency variation Δf with respect to temperature due to Euler angles.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a change in a curve of / Δf.

【図6】Al電極の膜厚Hによる温度に対する周波数変
動Δf/Δfの曲線の変化を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a change in a curve of frequency fluctuation Δf / Δf with respect to temperature depending on a film thickness H of an Al electrode.

【図7】本発明を説明するための電極膜厚とオイラー角
の関係を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between an electrode film thickness and an Euler angle for explaining the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 表面波デバイス 2 圧電基板 3 インターデジタルトランスデューサ 3a、3b 櫛歯電極 Reference Signs List 1 surface acoustic wave device 2 piezoelectric substrate 3 interdigital transducer 3a, 3b comb electrode

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ランガサイト単結晶を用いた圧電基板
と、前記圧電基板上に形成されたインターデジタルトラ
ンスデューサとを有する表面波装置であって、 前記ランガサイト単結晶のオイラー角(φ,θ,ψ)
が、それぞれ、 28°≦φ≦38°、 θ=25°、 48°≦ψ≦58.5°、 の範囲にあることを特徴とする表面波デバイス。
1. A surface acoustic wave device having a piezoelectric substrate using a langasite single crystal and an interdigital transducer formed on the piezoelectric substrate, wherein the Euler angles (φ, θ, ψ)
Are in the ranges of 28 ° ≦ φ ≦ 38 °, θ = 25 °, and 48 ° ≦ ψ ≦ 58.5 °, respectively.
【請求項2】 ランガサイト単結晶を用いた圧電基板
と、前記圧電基板上に形成されたインターデジタルトラ
ンスデューサとを有する表面波装置であって、 前記ランガサイト単結晶のオイラー角(φ,θ,ψ)
が、それぞれ、 33°≦φ≦42°、 θ=26°、 43.5°≦ψ≦52.5°、 の範囲にあることを特徴とする表面波デバイス。
2. A surface acoustic wave device having a piezoelectric substrate using a langasite single crystal and an interdigital transducer formed on the piezoelectric substrate, wherein the Euler angles (φ, θ, ψ)
Are in the ranges of 33 ° ≦ φ ≦ 42 °, θ = 26 °, and 43.5 ° ≦ 表面 ≦ 52.5 °, respectively.
【請求項3】 ランガサイト単結晶を用いた圧電基板
と、前記圧電基板上に形成されたインターデジタルトラ
ンスデューサとを有する表面波装置であって、 前記ランガサイト単結晶のオイラー角(φ,θ,ψ)
が、それぞれ、 34°≦φ≦45°、 θ=27°、 40°≦ψ≦51°、 の範囲にあることを特徴とする表面波デバイス。
3. A surface acoustic wave device having a piezoelectric substrate using a langasite single crystal and an interdigital transducer formed on the piezoelectric substrate, wherein the Euler angles (φ, θ, ψ)
Are in the ranges of 34 ° ≦ φ ≦ 45 °, θ = 27 °, and 40 ° ≦ ψ ≦ 51 °, respectively.
【請求項4】 ランガサイト単結晶を用いた圧電基板
と、前記圧電基板上に形成されたインターデジタルトラ
ンスデューサとを有する表面波装置であって、 前記ランガサイト単結晶のオイラー角(φ,θ,ψ)
が、それぞれ、 37°≦φ≦45°、 θ=28°、 39.5°≦ψ≦47.5°、 の範囲にあることを特徴とする表面波デバイス。
4. A surface acoustic wave device having a piezoelectric substrate using a langasite single crystal and an interdigital transducer formed on the piezoelectric substrate, wherein the Euler angles (φ, θ, ψ)
Are in the range of 37 ° ≦ φ ≦ 45 °, θ = 28 °, and 39.5 ° ≦ ψ ≦ 47.5 °, respectively.
【請求項5】 ランガサイト単結晶を用いた圧電基板
と、前記圧電基板上に形成されたインターデジタルトラ
ンスデューサとを有する表面波装置であって、 前記ランガサイト単結晶のオイラー角(φ,θ,ψ)
が、それぞれ、 27°≦φ≦33°、 θ=22°〜24°、 54°≦ψ≦60°、 の範囲にあることを特徴とする表面波デバイス。
5. A surface acoustic wave device having a piezoelectric substrate using a langasite single crystal and an interdigital transducer formed on the piezoelectric substrate, wherein the Euler angles (φ, θ, ψ)
Are in the ranges of 27 ° ≦ φ ≦ 33 °, θ = 22 ° to 24 °, and 54 ° ≦ ψ ≦ 60 °, respectively.
【請求項6】 ランガサイト単結晶からなる圧電基板
と、前記圧電基板表面に形成されたインターデジタルト
ランスデューサから構成される表面波デバイスであっ
て、 前記圧電基板のオイラー角(30°,θ,57°)を横
軸に取り、前記圧電基板に励起される波長λに対する前
記インターデジタルトランスデューサの膜厚Hの割合H
/λを縦軸に取って表したとき、 A(θ=23.1°、H/λ=0.005) B(θ=23.6°、H/λ=0.005) C(θ=23.1°、H/λ=0.216) D(θ=22.6°、H/λ=0.216) で示される各点を結ぶ直線で囲まれた領域の内部または
線上にあることを特徴とする表面波デバイス。
6. A surface acoustic wave device comprising a piezoelectric substrate made of a Langasite single crystal and an interdigital transducer formed on the surface of the piezoelectric substrate, wherein the piezoelectric substrate has an Euler angle (30 °, θ, 57). °) on the horizontal axis, and the ratio H of the thickness H of the interdigital transducer to the wavelength λ excited by the piezoelectric substrate.
When / λ is represented on the vertical axis, A (θ = 23.1 °, H / λ = 0.005) B (θ = 23.6 °, H / λ = 0.005) C (θ = 23.1 °, H / λ = 0.216) D (θ = 22.6 °, H / λ = 0.216) Inside or on a line surrounded by a straight line connecting points A surface acoustic wave device.
【請求項7】 請求項1〜請求項6記載の少なくともい
ずれかの表面波デバイスを用いたことを特徴とする表面
波フィルタ。
7. A surface acoustic wave filter using at least one of the surface acoustic wave devices according to claim 1. Description:
【請求項8】 請求項1〜請求項6記載の表面波デバイ
スまたは請求項7記載の表面波フィルタを用いたことを
特徴とする共用器。
8. A duplexer using the surface acoustic wave device according to claim 1 or the surface acoustic wave filter according to claim 7.
【請求項9】 請求項1〜請求項6記載の表面波デバイ
スまたは請求項7記載の表面波フィルタまたは請求項8
記載の共用器を用いたことを特徴とする通信機装置。
9. A surface acoustic wave device according to claim 1, a surface acoustic wave filter according to claim 7, or a surface acoustic wave filter according to claim 7.
A communication device using the shared device according to any one of the preceding claims.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112653420A (en) * 2020-12-18 2021-04-13 广东广纳芯科技有限公司 High-sound-speed high-frequency low-frequency temperature coefficient narrow-band filter and manufacturing method thereof

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