JP2002152007A - ラム波型弾性波共振器 - Google Patents
ラム波型弾性波共振器Info
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- JP2002152007A JP2002152007A JP2000352552A JP2000352552A JP2002152007A JP 2002152007 A JP2002152007 A JP 2002152007A JP 2000352552 A JP2000352552 A JP 2000352552A JP 2000352552 A JP2000352552 A JP 2000352552A JP 2002152007 A JP2002152007 A JP 2002152007A
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- type elastic
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- resonator
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】比帯域幅の非常に大きいラム波型弾性波素子を
実現する。 【解決手段】−１０〜７０°の範囲の角度でＸ軸を中心
にＹ軸からＺ軸方向に回転された面方位を有するニオブ
酸リチウム単結晶圧電基板上に櫛型電極と反射器を形成
し、電極視線幅を電極周期の０．１から０．３５倍に
し、圧電基板の厚さを電極周期の０．２３より小さくす
る。
実現する。 【解決手段】−１０〜７０°の範囲の角度でＸ軸を中心
にＹ軸からＺ軸方向に回転された面方位を有するニオブ
酸リチウム単結晶圧電基板上に櫛型電極と反射器を形成
し、電極視線幅を電極周期の０．１から０．３５倍に
し、圧電基板の厚さを電極周期の０．２３より小さくす
る。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、通信機器等に用い
られる弾性波共振器に関する。
られる弾性波共振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、比帯域が大きい弾性波共振器とし
て、ラブ波型弾性表面波共振器が知られている（例え
ば、特開平９−２７７２７）。比帯域は共振器のインピ
ーダンスの複素成分が正である周波数帯域の広さを示す
量であり、上記特開平９−２７７２７の、｜Ｚ｜の極小
を示す周波数（共振周波数）をｆｒ、極大を示す周波数
（反共振周波数）をｆａとしたとき、（ｆａ−ｆｒ）／
ｆａであらわされる。ラブ波型弾性表面波共振器は、弾
性表面波としては比帯域０．１５と非常に大きいことを
利用して、通信機器用途の電圧制御発振器（ＶＣＯ）用
共振器として利用されている。
て、ラブ波型弾性表面波共振器が知られている（例え
ば、特開平９−２７７２７）。比帯域は共振器のインピ
ーダンスの複素成分が正である周波数帯域の広さを示す
量であり、上記特開平９−２７７２７の、｜Ｚ｜の極小
を示す周波数（共振周波数）をｆｒ、極大を示す周波数
（反共振周波数）をｆａとしたとき、（ｆａ−ｆｒ）／
ｆａであらわされる。ラブ波型弾性表面波共振器は、弾
性表面波としては比帯域０．１５と非常に大きいことを
利用して、通信機器用途の電圧制御発振器（ＶＣＯ）用
共振器として利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】通信機器用途のＶＣＯ
では、より比帯域の大きい共振器を用いた方がＶＣＯ特
性をよくすることができる。このため、高性能なＶＣＯ
を作成する場合、ラブ波型弾性表面波共振器の比帯域幅
がまだ小さいという問題がある。
では、より比帯域の大きい共振器を用いた方がＶＣＯ特
性をよくすることができる。このため、高性能なＶＣＯ
を作成する場合、ラブ波型弾性表面波共振器の比帯域幅
がまだ小さいという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、上記問題点を解決し、比
帯域幅の非常に大きい弾性波素子を提供することであ
る。
帯域幅の非常に大きい弾性波素子を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ニオブ酸リ
チウム（ＬＮ）を主成分とする単結晶圧電基板と、前記
圧電基板表面に形成され、少なくとも一対以上の電極指
を有する電極パターンからなるラム波型弾性波素子にお
いて、前記圧電基板の面方位はＸ軸を中心にＹ軸からＺ
軸方向に−１０〜７０°の範囲の角度で回転された方向
であり、前記電極指は前記圧電基板上に励振されるラム
波型弾性波の波長の０．１から０．３５の範囲の幅を有
し、前記圧電基板は前記波長の０．２３より小さい厚さ
を有することを特徴とするラム波型弾性波共振器により
達成される。ここで、上記ラム波型弾性波とは、薄い平
板を伝搬する弾性波であり、平板の厚さ方向に対してほ
ぼ均一なエネルギ分布を示す（例えば特許第２９３６２
１０号）。
チウム（ＬＮ）を主成分とする単結晶圧電基板と、前記
圧電基板表面に形成され、少なくとも一対以上の電極指
を有する電極パターンからなるラム波型弾性波素子にお
いて、前記圧電基板の面方位はＸ軸を中心にＹ軸からＺ
軸方向に−１０〜７０°の範囲の角度で回転された方向
であり、前記電極指は前記圧電基板上に励振されるラム
波型弾性波の波長の０．１から０．３５の範囲の幅を有
し、前記圧電基板は前記波長の０．２３より小さい厚さ
を有することを特徴とするラム波型弾性波共振器により
達成される。ここで、上記ラム波型弾性波とは、薄い平
板を伝搬する弾性波であり、平板の厚さ方向に対してほ
ぼ均一なエネルギ分布を示す（例えば特許第２９３６２
１０号）。
【０００６】図１と図２は、Ｘ軸を中心にＹ軸からＺ軸
方向にθ°の角度で回転された面方位θを有するＬＮ単
結晶圧電基板と、その表面に形成された櫛型電極構造を
有するラム波型弾性波共振器の共振／反共振周波数と比
帯域幅のθ依存性の計算結果を示している。
方向にθ°の角度で回転された面方位θを有するＬＮ単
結晶圧電基板と、その表面に形成された櫛型電極構造を
有するラム波型弾性波共振器の共振／反共振周波数と比
帯域幅のθ依存性の計算結果を示している。
【０００７】櫛型電極の電極指の方向はＸ軸と垂直であ
り、そのため、ラム波型弾性波はＸ軸および−Ｘ軸方向
に伝搬する。また共振器の電極指対数は非常に多いた
め、櫛型電極で励振されるラム波型弾性波の波長λ
0（図１ではλ0＝１ｍ）は電極周期と一致する。電極指
の幅Ｌは波長の０．１２５倍、電極指間幅は波長の０．
３７５倍で、両者の比は１：３であり、メタライゼーシ
ョンレシオは０．２５である。
り、そのため、ラム波型弾性波はＸ軸および−Ｘ軸方向
に伝搬する。また共振器の電極指対数は非常に多いた
め、櫛型電極で励振されるラム波型弾性波の波長λ
0（図１ではλ0＝１ｍ）は電極周期と一致する。電極指
の幅Ｌは波長の０．１２５倍、電極指間幅は波長の０．
３７５倍で、両者の比は１：３であり、メタライゼーシ
ョンレシオは０．２５である。
【０００８】ここで、ラム波型弾性波とは、相対する２
平面を有する薄い板に存在する弾性波であり、図１の例
で用いたＬＮ圧電基板の厚さは波長より遥かに小さい
（０．０３倍）。
平面を有する薄い板に存在する弾性波であり、図１の例
で用いたＬＮ圧電基板の厚さは波長より遥かに小さい
（０．０３倍）。
【０００９】計算は、有限要素−解析解結合法（例えば
礒部敦、疋田光孝、浅井健吾、住岡淳司「有限要素−解
析解結合法による新モード型ＳＡＷの探索とその移動通
信用デバイスへの応用」電子情報通信学会論文誌C-IVol.
J82-C-INo.12pp.697-705 1999年12月）に、仮想境界で
のエネルギ無漏れ条件を加えることで計算を行った。こ
の結果、図２に示すように、−１０°＜θ＜７０°の範
囲のラム波型弾性波で、ラブ波型弾性表面波より大きい
比帯域幅が得られることを見出した。
礒部敦、疋田光孝、浅井健吾、住岡淳司「有限要素−解
析解結合法による新モード型ＳＡＷの探索とその移動通
信用デバイスへの応用」電子情報通信学会論文誌C-IVol.
J82-C-INo.12pp.697-705 1999年12月）に、仮想境界で
のエネルギ無漏れ条件を加えることで計算を行った。こ
の結果、図２に示すように、−１０°＜θ＜７０°の範
囲のラム波型弾性波で、ラブ波型弾性表面波より大きい
比帯域幅が得られることを見出した。
【００１０】図３と図４はθ＝４０°のラム波型弾性波
共振器の共振／反共振周波数と比帯域幅の電極指線幅Ｌ
依存性を示している。図４に示すように、０．０５λ0
＜Ｌ＜０．３５λ0のラム波型弾性波共振器で、ラブ波
型弾性表面波共振器より大きい比帯域幅が得られること
を見出した。
共振器の共振／反共振周波数と比帯域幅の電極指線幅Ｌ
依存性を示している。図４に示すように、０．０５λ0
＜Ｌ＜０．３５λ0のラム波型弾性波共振器で、ラブ波
型弾性表面波共振器より大きい比帯域幅が得られること
を見出した。
【００１１】図５と図６はθ＝４０°、Ｌ＝０．１２５
λ0のラム波型弾性波共振器の共振／反共振周波数と比
帯域幅のＬＮ圧電基板厚さｔ依存性を示している。図６
に示すように、ｔ＜０．２３λ0のラム波型弾性波共振
器で、ラブ波型弾性表面波共振器より大きい比帯域幅が
得られることを見出した。
λ0のラム波型弾性波共振器の共振／反共振周波数と比
帯域幅のＬＮ圧電基板厚さｔ依存性を示している。図６
に示すように、ｔ＜０．２３λ0のラム波型弾性波共振
器で、ラブ波型弾性表面波共振器より大きい比帯域幅が
得られることを見出した。
【００１２】すなわち、ＬＮ圧電単結晶基板を充分薄く
（＜０．２３λ0）し、かつ面方位角θを−１０〜７０
°、Ｌを０．０５λ0〜０．４λ0とすることにより、大
きい比帯域幅を有するラム波型弾性波共振器を形成する
ことができる。
（＜０．２３λ0）し、かつ面方位角θを−１０〜７０
°、Ｌを０．０５λ0〜０．４λ0とすることにより、大
きい比帯域幅を有するラム波型弾性波共振器を形成する
ことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】（実施例１）図７は本発明の第１
実施例による一開口共振器の構成を示す平面図である。
この一開口共振器は、ＬＮ単結晶圧電基板の４０°Ｙ板
（θ＝４０°）１と、その鏡面研磨された表面に形成さ
れた櫛型電極と、入出力端子４および５と、反射器６−
１および６−２で形成されている。上記櫛型電極は、Ｌ
Ｎ単結晶圧電基板１のＸ軸と平行な方向の２本のバスバ
ー２−１および２−２と、Ｘ軸と垂直な方向の１１対の
電極指３で構成されている。入力端子４は１１本の電極
指に接続されたバスバー２−１に接続され、また出力端
子５は１２本の電極指に接続されたバスバー２−２に接
続され、入力側の電極指と出力側の電極指は交互に配置
されている。
実施例による一開口共振器の構成を示す平面図である。
この一開口共振器は、ＬＮ単結晶圧電基板の４０°Ｙ板
（θ＝４０°）１と、その鏡面研磨された表面に形成さ
れた櫛型電極と、入出力端子４および５と、反射器６−
１および６−２で形成されている。上記櫛型電極は、Ｌ
Ｎ単結晶圧電基板１のＸ軸と平行な方向の２本のバスバ
ー２−１および２−２と、Ｘ軸と垂直な方向の１１対の
電極指３で構成されている。入力端子４は１１本の電極
指に接続されたバスバー２−１に接続され、また出力端
子５は１２本の電極指に接続されたバスバー２−２に接
続され、入力側の電極指と出力側の電極指は交互に配置
されている。
【００１４】また、櫛型電極の＋Ｘ軸方向と−Ｘ軸方向
に反射器６−１および６−２が設置されている。各反射
器はＬＮのＸ軸と平行な方向の２本のバスバーと、Ｘ軸
と垂直な方向の１８本の電極指で構成され、全ての電極
指の両端はバスバーと接続されている。また、これら櫛
型電極、入出力端子および反射器はＡｌ−０．７％Ｃｕ
合金により形成されている。
に反射器６−１および６−２が設置されている。各反射
器はＬＮのＸ軸と平行な方向の２本のバスバーと、Ｘ軸
と垂直な方向の１８本の電極指で構成され、全ての電極
指の両端はバスバーと接続されている。また、これら櫛
型電極、入出力端子および反射器はＡｌ−０．７％Ｃｕ
合金により形成されている。
【００１５】図８は図７のＡ−Ａ’で示される部分の断
面図である。ＬＮ圧電単結晶基板１の周辺部分の厚さは
０．３６５ｍｍ、櫛型電極と反射器が形成されている部
分の厚さｈは０．０３λ0（λ0＝０．５ｍｍ）に設定さ
れている。また電極指線幅Ｌは０．１２５λ0である。
面図である。ＬＮ圧電単結晶基板１の周辺部分の厚さは
０．３６５ｍｍ、櫛型電極と反射器が形成されている部
分の厚さｈは０．０３λ0（λ0＝０．５ｍｍ）に設定さ
れている。また電極指線幅Ｌは０．１２５λ0である。
【００１６】このように構成された一開口共振器では、
櫛型電極部のＬＮ圧電単結晶基板１の厚さが電極周期よ
り極めて小さいため、櫛型電極で励振された弾性振動は
瞬時にＬＮ圧電単結晶基板１の裏面に到達し、そのため
弾性表面波ではなくラム波として伝搬する。また、弾性
表面波の弾性振動は電極から深さ方向にλ0程度の範囲
に分布するのに対し、本実施例の一開口共振器は電極に
極めて近い領域（＜０．０３λ0）に集中するため、弾
性表面波より大きい圧電効果を示す。
櫛型電極部のＬＮ圧電単結晶基板１の厚さが電極周期よ
り極めて小さいため、櫛型電極で励振された弾性振動は
瞬時にＬＮ圧電単結晶基板１の裏面に到達し、そのため
弾性表面波ではなくラム波として伝搬する。また、弾性
表面波の弾性振動は電極から深さ方向にλ0程度の範囲
に分布するのに対し、本実施例の一開口共振器は電極に
極めて近い領域（＜０．０３λ0）に集中するため、弾
性表面波より大きい圧電効果を示す。
【００１７】さらに、面方位がＸ軸を中心にＹ軸からＺ
軸方向に−１０〜７０°の範囲の角度で回転された方位
に設定されているため、弾性振動の主成分がＳＨ（Shea
r Horizontal）波になり、いっそう圧電効果が大きく
なる。その結果、極めて大きい比帯域幅（０．２６）を
有するラム波型弾性波共振器を実現することが可能とな
る。
軸方向に−１０〜７０°の範囲の角度で回転された方位
に設定されているため、弾性振動の主成分がＳＨ（Shea
r Horizontal）波になり、いっそう圧電効果が大きく
なる。その結果、極めて大きい比帯域幅（０．２６）を
有するラム波型弾性波共振器を実現することが可能とな
る。
【００１８】（実施例２）図９は本発明の他の実施例に
よる一開口共振器の構成を示す平面図である。またと図
１０は図９のＢ−Ｂ’で示される部分の断面図である。
本実施例は、厚さｈ＝０．０３λ0のＬＮ圧電単結晶基
板１と、その表面に形成された電極指３からなる櫛型電
極、反射器６−１および６−２、入出力端子４および５
と、凹部８を有するＬＮ圧電単結晶基板７で構成されて
いる。厚さｈ＝０．０３λ0のＬＮ圧電単結晶基板１と
凹部８を有するＬＮ圧電単結晶基板７は接着剤（図示せ
ず）で接合されている。
よる一開口共振器の構成を示す平面図である。またと図
１０は図９のＢ−Ｂ’で示される部分の断面図である。
本実施例は、厚さｈ＝０．０３λ0のＬＮ圧電単結晶基
板１と、その表面に形成された電極指３からなる櫛型電
極、反射器６−１および６−２、入出力端子４および５
と、凹部８を有するＬＮ圧電単結晶基板７で構成されて
いる。厚さｈ＝０．０３λ0のＬＮ圧電単結晶基板１と
凹部８を有するＬＮ圧電単結晶基板７は接着剤（図示せ
ず）で接合されている。
【００１９】本実施例は、厚さｈ＝０．０３λ0のＬＮ
圧電単結晶基板を保持する方法が前記第１の実施例と異
なっているが、全く同機能のラム波型弾性波共振器を実
現している。
圧電単結晶基板を保持する方法が前記第１の実施例と異
なっているが、全く同機能のラム波型弾性波共振器を実
現している。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
極めて大きい比帯域幅（０．２６）を有するラム波型弾
性波共振器を実現することができる。すなわち高性能な
ＶＣＯを実現することができる。
極めて大きい比帯域幅（０．２６）を有するラム波型弾
性波共振器を実現することができる。すなわち高性能な
ＶＣＯを実現することができる。
【図１】ＬＮ圧電単結晶基板の面方位角と共振／反共振
周波数の関係を示した図。
周波数の関係を示した図。
【図２】ＬＮ圧電単結晶基板の比帯域の面方位角依存性
を示した図。
を示した図。
【図３】ＬＮ圧電単結晶基板の電極指線幅と共振／反共
振周波数の関係を示した図。
振周波数の関係を示した図。
【図４】ＬＮ圧電単結晶基板の比帯域の電極指線幅依存
性を示した図。
性を示した図。
【図５】ＬＮ圧電単結晶基板の厚さと共振／反共振周波
数の関係を示した図。
数の関係を示した図。
【図６】ＬＮ圧電単結晶基板の比帯域の厚さ依存性を示
した図。
した図。
【図７】本発明の実施の形態に係るラム波型弾性波共振
器を示した斜視図。
器を示した斜視図。
【図８】図７のＡ−Ａ’部分の断面図。
【図９】本発明の他の実施の形態に係るラム波型弾性波
共振器を示した斜視図。
共振器を示した斜視図。
【図１０】図９のＢ−Ｂ’部分の断面図。
１…厚さｈ＝０．０３λ0のＬＮ圧電単結晶基板、２…
バスバー、３…電極指、４、５…入出力端子、６…反射
器、７…厚さｈ＝３６５ｎｍのＬＮ圧電単結晶基板、８
…空隙。
バスバー、３…電極指、４、５…入出力端子、６…反射
器、７…厚さｈ＝３６５ｎｍのＬＮ圧電単結晶基板、８
…空隙。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J097 AA13 AA28 BB02 DD04 EE09 FF02 GG07 KK03 KK09 5J108 BB01 BB03 CC04 CC12 DD09 FF04
Claims (1)
- 【請求項１】ニオブ酸リチウムを主成分とする単結晶圧
電基板と、前記圧電基板表面に形成され、少なくとも一
対以上の電極指を有する電極パターンを有し、前記単結
晶圧電基板の厚さが前記電極パターンの電極周期より小
さいラム波型弾性波共振器において、前記圧電基板の面
方位はＸ軸を中心にＹ軸からＺ軸方向に−１０°から７
０°の範囲の角度で回転された方向であり、前記電極指
は前記電極パターンの電極周期の０．１から０．３５の
範囲の幅を有し、前記圧電基板は前記電極パターンの電
極周期の０．２３より小さい厚さを有することを特徴と
するラム波型弾性波共振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000352552A JP2002152007A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | ラム波型弾性波共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000352552A JP2002152007A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | ラム波型弾性波共振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002152007A true JP2002152007A (ja) | 2002-05-24 |
Family
ID=18825435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000352552A Pending JP2002152007A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | ラム波型弾性波共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002152007A (ja) |
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-
2000
- 2000-11-15 JP JP2000352552A patent/JP2002152007A/ja active Pending
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