JP2001332958A - 表面波共振子及びその製造方法 - Google Patents
表面波共振子及びその製造方法Info
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Abstract
リアスが生じ難く、良好な共振特性を有する表面振動子
及びその製造方法を提供すること 【解決手段】 第1の表面波と、前記第1の表面波の伝
播方向とほぼ直交する方向の変位を主体とする第2の表
面波と、を発生し、前記第2の表面波を反射させるため
の端面部111,111が形成されてなる表面波共振子
であって、前記端面部がエッチング加工により形成され
たエッチング端面部により形成されるように表面波振動
子100,200を構成する。
Description
とほぼ直交する方向の変位を主体とする表面波を反射さ
せるための端面部が形成されてなる表面波共振子及びそ
の製造方法に関するものである。
表面波振動子が用いられている。このような表面波振動
子は、表面波の伝播方向とほぼ直交する方向の変位を主
体とするSH波が生じ、このSH波がこの表面波振動子
の両端面で完全に反射するようになっている。したがっ
て、レイリー波を利用する表面波振動子と異なり、この
反射する端面に別体で反射器を設ける必要がなく、表面
波振動子を有する表面波装置を小型化することができる
ようになっている。
以下のように形成される。すなわち、図6に示すよう
に、比較的大きな圧電基板のウエハ10の上面にフォト
リソグラフィ法により導電膜をパターニングし、一対の
くし歯電極11、12からなるIDT(インターデジタ
ルトランスデューサ)電極を形成する。
両端部に設けられた破線13、14に沿って、切断機、
例えばダイシング・ソーで圧電基板のウエハ10を厚み
方向に切断し、個々の圧電振動子毎に分離すると共に、
圧電振動子のSH波が反射する端面を形成していた。
ダイシング・ソーで切断された圧電振動子のSH波の反
射端面は、このダイシング・ソーのブレードの厚みのバ
ラツキや摩耗による厚みの変動等により変化し、これに
よって、この反射端面が粗くなって、反射係数が低くな
っていた。
しないと、図7で丸印で示すようにスプリアスが生じ、
このような圧電振動子を例えば発振子等として使用した
場合、異常発振等を起こし共振特性が悪化するという問
題があった。
面部の反射によってもスプリアスが生じ難く、良好な共
振特性を有する表面振動子及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
発明によれば、第1の表面波と、前記第1の表面波の伝
播方向とほぼ直交する方向の変位を主体とする第2の表
面波と、を発生し、前記第2の表面波を反射させるため
の端面部が形成されてなる表面波共振子であって、前記
端面部がエッチング加工により形成されたエッチング端
面部により形成されている表面波振動子により、達成さ
れる。
グ加工により形成されたエッチング端面部により形成さ
れているので、端面部の面粗度が小さくなり、この端面
部における前記反射が良くなり、スプリアスが生じ難く
なる。
求項1の構成において、前記第2の表面波が、SHタイ
プの表面波である表面波振動子である。
SHタイプの表面波であるので、SHタイプの表面波の
前記端面部の反射を良くすることができる。
求項2の構成において、前記SH波が、BGS波である
表面振動子である。
波であるので、BGS波の前記端面部における反射を良
くすることができる。
求項1乃至請求項3のいずれかの構成において、前記エ
ッチング加工がウエットエッチング加工である表面波振
動子である。
ウエットエッチング加工であるので、例えばドライエッ
チングに比べ装置コストが小さく、生産性が良く、表面
波振動子の大量生産が容易となる。
求項1乃至請求項3のいずれかに記載の構成において、
前記エッチング加工がドライエッチング加工である表面
波振動子である。
ドライエッチング加工であるので例えばイオン等の粒子
の異方性エッチングができ、端面部を精度良く加工する
ことができる。したがって、この端面部の面粗度をより
小さくすることができ、この端面部における前記反射も
より良くすることができ、これによって、スプリアスも
より生じ難くなる。
求項1乃至請求項5の構成において、前記エッチング加
工が、圧電基板を他の圧電基板から切り離すための貫通
エッチング加工である表面波振動子である。
が、圧電基板を他の圧電基板から切り離すための貫通エ
ッチング加工であるので、前記圧電基板の前記表面波を
反射させるための端面部側を、例えばダイシング・ソー
等で切断する必要がない。したがって、従来と異なり、
ダイシング・ソーを2軸方向に動かして圧電基板を切断
する必要がなく、1軸方向のみ切断すればよく加工コス
トを低減することができる。
求項1乃至請求項5の構成において、前記エッチング加
工が、圧電基板をその表面から厚み方向に略半分程エッ
チングするハーフエッチング加工である表面波振動子で
ある。
が、圧電基板をその表面から厚み方向に略半分程エッチ
ングするハーフエッチング加工であるので、前記表面波
が反射する端面部のみ精度良くエッチングした後、その
他の部分は、コストのかからない例えばブレーキングで
割ることができる。したがって、不必要な部分にエッチ
ングを行わないので、コストダウンを図ることができ
る。
求項6又は請求項7の構成において、前記圧電基板が水
晶で形成されている表面波振動子である。
形成されているので、加工が容易となる。例えばウエッ
トエッチングを行う場合は、エッチング液としてフッ酸
やフッ酸とフッ化アンモニウム混合液を用いることで容
易にエッチング加工を行うことができる。
求項8の構成において、前記水晶が、ATカットもしく
はSTカットである表面波振動子である。
トもしくはSTカットされているので、前記SH波の生
じる方向に水晶も振動する。
第1の表面波と、前記第1の表面波の伝播方向とほぼ直
交する方向の変位を主体とする第2の表面波と、を発生
し、前記第2の表面波を反射させるための端面部が形成
されてなる表面波共振子の製造方法であって、前記端面
部をエッチング加工により形成する表面波振動子の製造
方法である。
グ加工により形成するので、前記端面部の面粗度が小さ
くなり、この端面部における前記反射が良くなり、スプ
リアスが生じ難くなる。
請求項10の構成において、前記第2の表面波が、SH
タイプの表面波である表面波振動子の製造方法である。
SHタイプの表面波であるので、SHタイプの表面波の
前記端面部の反射を良くすることができる。
請求項11の構成において、前記SH波が、BGS波で
ある表面振動子の製造方法である。
波であるので、BGS波の前記端面部における反射を良
くすることができる。
請求項10乃至請求項12のいずれかの構成において、
前記エッチング加工がウエットエッチング加工である表
面波振動子の製造方法である。
ウエットエッチング加工であるので、例えばドライエッ
チングに比べ装置コストが小さく、生産性が良く、表面
波振動子の大量生産が容易となる。
請求項10乃至請求項12のいずれかの構成において、
前記エッチング加工がドライエッチング加工である表面
波振動子の製造方法である。
ドライエッチング加工であるので、例えばイオン等の粒
子の異方性エッチングができ、端面部を精度良く加工す
ることができる。したがって、この端面部の面粗度をよ
り小さくすることができ、この端面部における前記反射
もより良くすることができ、これによって、スプリアス
もより生じ難くなる。
請求項10乃至請求項14のいずれかの構成において、
前記エッチング加工が、圧電基板を、他の圧電基板と切
り離すための貫通エッチング加工である表面波振動子の
製造方法である。
が、圧電基板を、他の圧電基板と切り離すための貫通エ
ッチング加工であるので、前記圧電基板の前記表面波を
反射させるための端面部側を、例えばダイシング・ソー
等で切断する必要がない。したがって、従来と異なり、
ダイシング・ソーを2軸方向に動かして圧電基板を切断
する必要がなく、1軸方向のみ切断すればよく加工コス
トを低減することができる。
請求項10乃至請求項14のいずれかの構成において、
前記エッチング加工が、圧電基板をその表面から厚み方
向に略半分程エッチングするハーフエッチング加工であ
る表面波振動子の製造方法である。
が、圧電基板をその表面から厚み方向に略半分程エッチ
ングするハーフエッチング加工であるので、前記表面波
が反射する端面部のみ精度良くエッチングした後、その
他の部分は、コストのかからない例えばブレーキングで
割ることができる。したがって、不必要な部分にエッチ
ングを行わないので、コストダウンを図ることができ
る。
圧電基板上を伝播する第1の表面波と、前記第1の表面
波伝播方向とほぼ直交する方向の変位を主体とする第2
の表面波と、を発生し、前記第2の表面波を反射させる
ための端面部が形成されてなる表面波共振子の製造方法
であって、前記圧電基板に前記端面部を形成するための
溝又は貫通孔をエッチングにより設け、その後、この圧
電基板上に電極を形成することを特徴とする表面波振動
子の製造方法により、達成される。
面部を形成するための溝又は貫通孔をエッチングにより
設け、その後、この圧電基板上に電極を形成するので、
前記貫通孔又は溝を基準にフォトマスクの精度を調整す
ることができ、個々の圧電基板毎に微調整が可能とな
る。特にウエットエッチングを効果的に行うことができ
る。
圧電基板上を伝播する第1の表面波と、前記第1の表面
波の伝播方向とほぼ直交する方向の変位を主体とする第
2の表面波と、を発生し、前記第2の表面波を反射させ
るための端面部が形成されてなる表面波共振子の製造方
法であって、前記圧電基板上に前記電極を形成し、その
後、この圧電基板に前記端面部を形成するための溝又は
貫通孔をエッチングにより設ける表面波振動子の製造方
法により、達成される。
電極を形成し、その後、この圧電基板に前記端面部を形
成するための溝又は貫通孔をエッチングにより設けるの
で、前記電極を微細化して配置しやすくなる。
請求項15乃至請求項18のいずれかの構成において、
前記圧電基板が水晶で形成されている表面波振動子の製
造方法である。
形成されているので、加工が容易となる。例えばウエッ
トエッチングを行う場合は、エッチング液としてフッ酸
を用いることで容易にエッチング加工を行うことができ
る。
請求項19の構成において、前記水晶が、ATカット又
はSTカットされている表面波振動子の製造方法であ
る。
トされているので、水晶の振動が「厚みすべり」等とな
り、前記SH波の生じる方向に水晶も振動し、このSH
波により対応する水晶となる。
を図面に基づき説明する。
態に係るBGS波表面共振子100、200を示す図で
ある。
は、圧電基板である例えば水晶AT板110とその上面
に形成された電極であるIDT(インターデジタルトラ
ンスデューサ)電極120とを有している。ここでは、
水晶AT板を用いているが水晶ST板を用いても構わな
い。
水晶の結晶を一定の角度でカットしたもので、振動モー
ドが厚みすべりとなるという特徴を有するものである。
この厚みすべりは、図1において矢印A方向の振動姿態
となる。また、この水晶AT板110の分極方向は図1
の矢印Pに示す方向となっている。
図1に示すようにくし歯状にすだれ電極であるIDT電
極120が配置されている。このIDT電極120は、
具体的には、一対となって配置されており、それぞれ複
数本の電極指120aを有し、これら複数本の電極指1
20aが互いに間挿し合うように配置されている。
00は、図示しない電極によって電圧が印加されると、
先ずこのBGS波表面振動子100、200の表面を分
極方向Pに向かって第1の表面波が伝播することにな
る。
示しない電源より電圧を印加すると、この第1の表面波
が変位する。この変位は、第1の表面波とほぼ直交する
方向の変位を主体とする変位で、図1に示す矢印A方向
の変位である。この変位した表面波が第2の表面波であ
る例えばBGS波である。
向に変位する表面波を一般には、SH波と呼び、このS
H波には、上述のBGS波を含み、その他にラム波等が
存在する。そして、特にBGS波は、第1の表面波とほ
ぼ直交する方向にのみ変位するという特性を有してい
る。すなわち、BGS波は、図2に示すように、水晶A
T板110の表面に沿って、且つ矢印A方向に沿って、
矢印B分だけ変位することになる。
BGS波は、水晶AT板110の両端面111,111
の間で反射し、共振するようになっている。このときB
GS波は、第1の表面波とほぼ直交する方向にのみ変位
する表面波、すなわち横波成分しか有しない表面波であ
るため、水晶AT板110の両端面111、111で反
射する。したがって、他のレイリー波を利用した表面振
動子と異なり別体で反射器を前記反射端面に設置する必
要がない。
共振子100の水晶AT板110の両端面111、11
1は、その加工度合いによって、BGS波の端面反射効
率が変化するため、極めて重要となる。
共振子100、200の両端面111、111は、ウエ
ットエッチング又はドライエッチング等のエッチング加
工によって形成されている。
00、200は、以上のように構成されるが、以下にそ
の製造方法等についてウエットエッチングとドライエッ
チングとで分けて、説明する。
ず、図3(A)に示すように水晶AT板110を例えば
ウエハ状にして載置する。そして、この水晶AT板のウ
エハ上にエッチングマスクとしてCr/Auのクロム合
金を配置し、レジストの後、ウエットエッチングする。
として例えば、HF(フッ酸)/NH4 F(フッ化アン
モニウム)の混合液を用いる。このように水晶AT板1
10が水晶で形成されているため、ウエットエッチング
をフッ酸で容易に行うことができる。
て、HF(フッ酸)/NH4 F(フッ化アンモニウム)
の混合液を50対50の割合で混合し、約1μm/1分
の速度とした。
に、水晶AT板110が貫通するまで行う。これによ
り、水晶AT板110の図2における両端面111,1
11が形成されることになる。
の両端面111、111は、ダイシング・ソー等で切断
した端面と異なり表面粗さが小さく、精度良く両端面1
11、111を構成することができるため、BGS波の
反射係数を高くすることができることになる。
うに、水晶AT板110上にアルミニウム(Al)膜1
30を形成する。そして、このアルミニウム膜130の
上に、図3(D)に示すように、レジストを塗布し、図
1のIDT電極120のパターンを有するフォトマスク
を介して紫外線を照射し、露光及び現像等を行い、再び
ウエットエッチングする。このとき、貫通孔の部分を基
準として、フォトマスク精度を考えて、個々の水晶AT
板110毎に対応することができるため、より正確にI
DT電極を形成することができることになる。
ようにIDT電極120を形成する。
の両端面111、111側は他の水晶AT板110と分
離されているが、図2における他の端面112,112
は、未だウエハにおいて、他の水晶AT板110と接続
されている。
2、112を例えばダイシング・ソーで切断して、個々
のBGS波表面共振子100として完成させる。
図2に示すように反射端面ではないため、表面が比較的
粗く形成されるダイシング・ソーによる切断であっても
構わない。
子100の共振特性、すなわちインピーダンスー周波数
特性を測定したところ、図4に示すようにスプリアス振
動が発生し難く、共振特性が良好であることが確認され
た。また、本実施の形態に係るBGS波表面共振子10
0は、水晶AT板110を用いているため、上述のよう
に厚みすべりの方向と上述の横波(BGS波)が一致し
ているため、より共振特性が良好となっている。
は、後述するドライエッチングと比べ装置コストを低く
抑えられるため、生産性が良く、且つ大量生産も可能と
なるという利点を有している。
ず、図5(A)及び(B)に示すように、水晶AT板1
10のウエハ上に、アルミニウム膜130を成膜する。
そして、レジストの塗布等を行った後、図1のIDT電
極120のパターンを有するフォトマスクを介して紫外
線を照射し、露光及び現像等を行い、ウェットエッチン
グすることによりIDT電極120を形成する。そし
て、図5(C)に示すように、IDT電極120を正確
に形成することができる。
u等のクロム合金によるエッチングマスク150を設け
た後、再び、前記反応性(RIE)イオンエッチングを
行い、図5(E)に示すように、ハーフエッチングを行
う。このとき、ハーフエッチングによって、図2の両端
面111,111を形成する溝が160が形成される。
この溝160の深さは、少なくとも、図2におけるBG
S波の変位の深さCと同じ深さ又はもっと深くなってい
る。このCは、例えば10μm程度である。
において、BGS波の端面反射が生じる範囲の端面11
1,111にはドライエッチング加工が施されることに
なる。上述のように、反応性(RIE)イオンエッチン
グは、微細加工に優れた特性を示すため、前記両端面1
11,111の表面粗さをより小さくすることができ、
両端面111,111を精度良く加工することができこ
とになる。
やブレーキング等で貫通孔とすることで、図2に示す両
端面111、111が形成される。このとき、ダイシン
グ・ソーやブレーキングで切断した、両端面111,1
11の図において下の部分は、上述のように、BGS波
の反射端面とはならないため、端面の表面粗さが大きく
てもBGS波表面振動子200の性能上何ら問題はな
い。
チングをする場合に比べ、コストを下げることが可能と
なる。
11,111を切断した後は、ウエットエッチングと同
様に、図2の他の端面112,112に相当する部分を
ダイシング・ソー等で切断し、個々のBGS波表面共振
子200が完成することになる。
200は、前記ウエットエッチングで製造されるBGS
波表面振動子100と同様に、スプリアス振動が発生し
難く、共振特性が良好であることが確認された。また、
本実施の形態に係るBGS波表面共振子200は、水晶
AT板110を用いているため、上述のように厚みすべ
りの方向と上述の横波(BGS波)が一致しているた
め、より共振特性が良好となっている。
0という水晶を用いたが、圧電材料として他の電気機械
結合係数(K2)がより高い材料を用いれば、上述のハー
フエッチングで形成される溝が、より浅くなることは明
らかである。
限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の
変更を行うことができる。また、前記各実施の形態等の
各構成は、その一部を省略したり、上述していない他の
任意の組み合わせに変更することもできる。
2の表面波の端面部の反射によってもスプリアスが生じ
難く、良好な共振特性を有する表面振動子及びその製造
方法を提供することができる。
を示す概略斜視図である。
ある。
図である。
る。
である。
Claims (20)
- 【請求項1】 第1の表面波と、 前記第1の表面波の伝播方向とほぼ直交する方向の変位
を主体とする第2の表面波と、を発生し、 前記第2の表面波を反射させるための端面部が形成され
てなる表面波共振子であって、 前記端面部がエッチング加工により形成されたエッチン
グ端面部により形成されていることを特徴とする表面波
振動子。 - 【請求項2】 前記第2の表面波が、SHタイプの表面
波であることを特徴とする請求項1に記載の表面波振動
子。 - 【請求項3】 前記SH波が、BGS波であることを特
徴とする請求項2に記載の表面振動子。 - 【請求項4】 前記エッチング加工がウエットエッチン
グ加工であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の
いずれかに記載の表面波振動子。 - 【請求項5】 前記エッチング加工がドライエッチング
加工であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のい
ずれかに記載の表面波振動子。 - 【請求項6】 前記エッチング加工が、圧電基板を他の
圧電基板から切り離すための貫通エッチング加工である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記
載の表面波振動子。 - 【請求項7】 前記エッチング加工が、圧電基板をその
表面から厚み方向に略半分程エッチングするハーフエッ
チング加工であることを特徴とする請求項1乃至請求項
5に記載の表面波振動子。 - 【請求項8】 前記圧電基板が水晶で形成されているこ
とを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の表面波振
動子。 - 【請求項9】 前記水晶が、ATカットもしくはSTカ
ットであることを特徴とする請求項8に記載の表面波振
動子。 - 【請求項10】 第1の表面波と、前記第1の表面波の
伝播方向とほぼ直交する方向の変位を主体とする第2の
表面波と、を発生し、 前記第2の表面波を反射させるための端面部が形成され
てなる表面波共振子の製造方法であって、 前記端面部をエッチング加工により形成することを特徴
とする表面波振動子の製造方法。 - 【請求項11】 前記第2の表面波が、SHタイプの表
面波であることを特徴とする請求項10に記載の表面波
振動子の製造方法。 - 【請求項12】 前記SH波が、BGS波であることを
特徴とする請求項11に記載の表面振動子の製造方法。 - 【請求項13】 前記エッチング加工がウエットエッチ
ング加工であることを特徴とする請求項10乃至請求項
12のいずれかに記載の表面波振動子の製造方法。 - 【請求項14】 前記エッチング加工がドライエッチン
グ加工であることを特徴とする請求項10乃至請求項1
2に記載の表面波振動子の製造方法。 - 【請求項15】 前記エッチング加工が、圧電基板を、
他の圧電基板と切り離すための貫通エッチング加工であ
ることを特徴とする請求項10乃至請求項14のいずれ
かに記載の表面波振動子の製造方法。 - 【請求項16】 前記エッチング加工が、圧電基板をそ
の表面から厚み方向に略半分程エッチングするハーフエ
ッチング加工であることを特徴とする請求項10乃至請
求項14に記載の表面波振動子の製造方法。 - 【請求項17】 圧電基板上を伝播する第1の表面波
と、 前記第1の表面波の伝播方向とほぼ直交する方向の変位
を主体とする第2の表面波と、を発生し、前記第2の表
面波を反射させるための端面部が形成されてなる表面波
共振子の製造方法であって、 前記圧電基板に前記端面部を形成するための溝又は貫通
孔をエッチングにより設け、 その後、この圧電基板上に電極を形成することを特徴と
する表面波振動子の製造方法。 - 【請求項18】 圧電基板上を伝播する第1の表面波
と、 前記第1の表面波の伝播方向とほぼ直交する方向の変位
を主体とする第2の表面波と、を発生し、前記第2の表
面波を反射させるための端面部が形成されてなる表面波
共振子の製造方法であって、 前記圧電基板上に前記電極を形成し、 その後、この圧電基板に前記端面部を形成するための溝
又は貫通孔をエッチングにより設けることを特徴とする
表面波振動子の製造方法。 - 【請求項19】 前記圧電基板が水晶で形成されている
ことを特徴とする請求項15乃至請求項18のいずれか
に記載の表面波振動子の製造方法。 - 【請求項20】 前記水晶が、ATカットもしくはST
カットであることを特徴とする請求項19に記載の表面
波振動子の製造方法。
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- 2000-05-22 JP JP2000149719A patent/JP2001332958A/ja not_active Withdrawn
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