JP2002290195A - Surface acoustic wave element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信機器等
に用いられる表面弾性波素子に関する。The present invention relates to a surface acoustic wave device used for mobile communication equipment and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、携帯電話・携帯端末等の移動体通
信機器が飛躍的に普及しているが、これら端末に用いら
れるフィルタには低損失、広帯域、小型等の特性が求め
られ、これらの特性を満たすデバイスとして単相一方向
性変換器をもつ伝送型表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタが
実用化されている。単相一方向性フィルタにおいては、
励振波と反射波との位相差が、前方（順方向）には同相
となり２つの波が強め合い、反対方向（逆方向）では２
つの波が打ち消しあうため前方方向のみに表面弾性波が
強く励振される。これにより、送信電極と受信電極の一
方向性の向きを向かい合わせる事により、理論的には１
dB以下の低損失フィルタを実現する事が可能となる。2. Description of the Related Art In recent years, mobile communication devices such as mobile phones and mobile terminals have been widely used. Filters used in these terminals are required to have characteristics such as low loss, wide band, and small size. As a device satisfying the above characteristics, a transmission type surface acoustic wave (SAW) filter having a single-phase unidirectional converter has been put to practical use. In a single-phase unidirectional filter,
The phase difference between the excitation wave and the reflected wave becomes in-phase in the forward direction (forward direction), and the two waves strengthen each other.
Since the two waves cancel each other, the surface acoustic wave is strongly excited only in the forward direction. Thus, the transmission electrode and the reception electrode face each other in one direction, and theoretically, 1
It is possible to realize a low-loss filter of less than dB.
【０００３】一方向性変換器を実現する手法としては、
非対称な電極構造を用いたEWC-SPUDT、DART−SPUDTが考
案されている。電極構造の非対称性を利用したこれらの
フィルタのほかに、自然一方向性フィルタ（NSPUDT：Ｎ
atural Ｓingle Ｐhase Ｕnidirecitonal Ｔransduce
r）というものがある。自然一方向性フィルタは、基板
結晶の非対称性を利用し一方向性を実現する。このた
め、正規型インターディジタルトランスジューサ（ＩＤ
Ｔ）構造と呼ばれる、電極幅及び電極間隔がともにλ／
４となる正負電極指が周期的に複数連続的に配置された
構造の変換器で一方向性が実現できる。[0003] As a technique for realizing a unidirectional converter,
EWC-SPUDT and DART-SPUDT using an asymmetric electrode structure have been devised. In addition to these filters using the asymmetry of the electrode structure, a natural unidirectional filter (NSPUDT: N
atural Single Phase Unidirecitonal Transduce
r). The natural one-way filter realizes one-way by utilizing the asymmetry of the substrate crystal. For this reason, a regular interdigital transducer (ID
T) The electrode width and the electrode interval are both λ /
Unidirectionality can be realized by a converter having a structure in which a plurality of positive and negative electrode fingers 4 are periodically and continuously arranged.
【０００４】ＳＴ−Ｘ水晶基板上に、正規型ＩＤＴを形
成して弾性表面波を発生させても、波は正規型ＩＤＴの
双方向に伝播してしまい、一方向性を実現できない。つ
まり、自然一方向性とは、圧電基板表面に正規型ＩＤＴ
を形成したときに一方向に弾性表面波が強く励振される
基板の特性を示すものである。この自然一方向性基板を
用いる表面弾性波変換器では、基板自体の異方性を利用
しているため送信側変換器と受信側変換器の順方向を向
かい合わせる事が出来ない。送受信電極間で一方向性を
向かい合わせる事ができなけれは低損失なフィルタを作
製することは不可能である。[0004] Even if a normal type IDT is formed on an ST-X quartz substrate to generate a surface acoustic wave, the wave propagates in both directions of the normal type IDT, and one-way characteristics cannot be realized. In other words, natural unidirectionality means that a regular type IDT
This shows the characteristics of a substrate in which a surface acoustic wave is strongly excited in one direction when is formed. In the surface acoustic wave converter using the natural unidirectional substrate, since the anisotropy of the substrate itself is used, the forward direction of the transmitting-side converter and the receiving-side converter cannot face each other. Unless the transmitting and receiving electrodes can face each other in one direction, it is impossible to produce a low-loss filter.
【０００５】この問題を解決する手段として、竹内氏ら
によって自然一方向性の方向を反転させる電極構造とし
て、特開平８−１２５４８４号公報において、幅がほぼ
λ／８でλのピッチで配列された正および負の電極指
と、この電極指の間にほぼλ／８のエッジ間隔で配置さ
れた電極幅が３／８λの浮き電極によって構成された表
面弾性波変換器が提案されている。As a means for solving this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 8-125484 discloses an electrode structure in which the width is almost λ / 8 and arranged at a pitch of λ. There has been proposed a surface acoustic wave converter composed of positive and negative electrode fingers and floating electrodes having an electrode width of 3 / 8λ arranged between the electrode fingers at an edge interval of approximately λ / 8.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】表面弾性波デバイスの
特性は、基板として用いられる圧電結晶の特性に依存し
ている。この圧電結晶の特性として電気機械結合係数が
大きいということと、周波数温度特性が良好であること
が重要となる。現在、この2つの特性を同時に満足する
結晶としてランガサイトが注目されている。オイラー角
表示で（φ，θ，ψ）とした時に−５°≦φ≦５°，１
３５°≦θ≦１４５°，２０°≦ψ≦３０°の範囲内に
あるランガサイトは電気機械結合係数が０．３％〜０．
４%であり、周波数温度特性は2次の依存性を示し、室温
付近に頂点温度が存在する。電気機械結合係数はＳＴ水
晶の約3倍であり、周波数温度特性における2次温度係数
は水晶の2倍程度と非常に良好な特性をもち、低損失な
表面弾性波フィルタへの応用が期待される結晶である。The characteristics of a surface acoustic wave device depend on the characteristics of a piezoelectric crystal used as a substrate. It is important for the piezoelectric crystal to have a large electromechanical coupling coefficient and good frequency temperature characteristics. At present, langasite is attracting attention as a crystal that satisfies these two characteristics simultaneously. −5 ° ≦ φ ≦ 5 °, 1 when Euler angle is expressed as (φ, θ, ψ)
Langasite within the range of 35 ° ≦ θ ≦ 145 ° and 20 ° ≦ ψ ≦ 30 ° has an electromechanical coupling coefficient of 0.3% to 0.1%.
4%, the frequency-temperature characteristic shows second-order dependence, and a peak temperature exists near room temperature. The electromechanical coupling coefficient is about three times that of ST quartz, and the second-order temperature coefficient in frequency temperature characteristics is about twice that of quartz, which is very good, and is expected to be applied to low-loss surface acoustic wave filters. Crystal.
【０００７】オイラー角表示で前記範囲内にあるランガ
サイト単結晶はNSPUDT特性をもち、この基板を用いて低
損失フィルタを実現するには、送受信電極で一方向性の
向きが対向するような電極構造を構成しなければならな
い。そのために、送信電極に電極幅及び電極間隔がとも
にλ/4となる正負電極指が周期的に複数連続的に配置さ
れた正規型ＩＤＴを用いた場合には、受信電極には一方
向性が反転した構造を用いなければならない。しかしな
がら、竹内氏らより提案されている電極構造では、フィ
ルタの低損失化という要求に応えることができない。The langasite single crystal within the above range in the Euler angle display has NSPUDT characteristics. To realize a low-loss filter using this substrate, it is necessary to use an electrode in which the transmitting and receiving electrodes are unidirectionally opposed. The structure must be constructed. Therefore, when a normal type IDT in which a plurality of positive and negative electrode fingers whose electrode width and electrode interval are both λ / 4 is periodically and continuously arranged is used for the transmitting electrode, the receiving electrode has a unidirectionality. An inverted structure must be used. However, the electrode structure proposed by Takeuchi et al. Cannot meet the demand for reducing the loss of the filter.
【０００８】また、一般に、表面弾性波素子に用いる圧
電結晶基板上に形成する電極の材料としては、Ａｌを使
用する。この場合に、既述したように、水晶を圧電結晶
基板とする場合には、電極材料としてＡｌを使用しても
表面弾性波は、表面弾性波変換器の双方向に伝搬する
が、ランガサイトを圧電結晶基板として使用し、電極材
料としてＡｌを使用すると、励振波と反射波との間で位
相ずれが生じ、一方向性が生じる。このために、自然一
方向性（NSPUDT特性）を有するランガサイトを圧電結晶
基板上に表面弾性波の伝搬方向の方向性を対向させるよ
うに電極設計をすることは困難であるという問題が有っ
た。本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであ
り、電極設計の容易化を図ったランガサイトを圧電結晶
基板とした表面弾性波素子を提供することを目的とす
る。In general, Al is used as a material of an electrode formed on a piezoelectric crystal substrate used for a surface acoustic wave device. In this case, as described above, when quartz is used as the piezoelectric crystal substrate, the surface acoustic wave propagates in both directions of the surface acoustic wave converter even if Al is used as the electrode material. Is used as a piezoelectric crystal substrate and Al is used as an electrode material, a phase shift occurs between the excitation wave and the reflected wave, and a unidirectionality occurs. For this reason, there is a problem that it is difficult to design an electrode such that langasite having a natural unidirectionality (NSPUDT characteristic) is opposed to the direction of propagation of a surface acoustic wave on a piezoelectric crystal substrate. Was. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device using a langasite as a piezoelectric crystal substrate, which facilitates electrode design.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、ランガサイト単結晶基板
表面に形成される正電極指と負電極指とからなる表面弾
性波変換器を有する表面弾性波素子であって、前記弾性
表面波変換器は自然一方向性が消滅するように表面弾性
波の伝搬方向に沿って、前記各電極が形成されることを
特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention is directed to a surface acoustic wave converter comprising a positive electrode finger and a negative electrode finger formed on the surface of a langasite single crystal substrate. A surface acoustic wave element having a cavity, wherein the surface acoustic wave converter has the electrodes formed along the propagation direction of the surface acoustic wave such that the natural unidirectionality disappears.
【００１０】また、請求項２に記載の発明は、基板方位
および基板方位及び弾性表面波伝搬方向をオイラー角表
示で（φ，θ，ψ）とした時に−５°≦φ≦５°，１３
５°≦θ≦１４５°，２０°≦ψ≦３０°の範囲内に、
またはこれと等価な方位に選択されたランガサイト単結
晶基板表面に形成される正電極指と負電極指とからなる
表面弾性波変換器を有する表面弾性波素子であって、前
記弾性表面波変換器は自然一方向性が消滅するように表
面弾性波の伝搬方向に沿って、前記各電極が形成される
ことを特徴とする。The invention according to claim 2 is characterized in that the substrate orientation, the substrate orientation, and the surface acoustic wave propagation direction are represented by Euler angles (φ, θ, ψ), −5 ° ≦ φ ≦ 5 °, 13 °.
Within the range of 5 ° ≦ θ ≦ 145 °, 20 ° ≦ ψ ≦ 30 °,
Or a surface acoustic wave element having a surface acoustic wave converter composed of a positive electrode finger and a negative electrode finger formed on the surface of a langasite single crystal substrate selected in an equivalent direction, wherein the surface acoustic wave conversion The device is characterized in that the electrodes are formed along the propagation direction of the surface acoustic wave so that the natural unidirectionality disappears.
【００１１】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２のいずれかに記載の表面弾性波素子において、
前記表面弾性波変換器の電極材料をＴａにしたことを特
徴とする。[0011] The invention according to claim 3 is based on claim 1.
Or in the surface acoustic wave device according to any one of
The electrode material of the surface acoustic wave converter is made of Ta.
【００１２】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
または２のいずれかに記載の表面弾性波素子において、
前記表面弾性波変換器の電極材料をＷにしたことを特徴
とする。The invention described in claim 4 is the first invention.
Or in the surface acoustic wave device according to any one of
The electrode material of the surface acoustic wave converter is W.
【００１３】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
または２のいずれかに記載の表面弾性波素子において、
前記表面弾性波変換器の電極材料をＡuにしたことを特
徴とする。The invention described in claim 5 is the first invention.
Or in the surface acoustic wave device according to any one of
The electrode material of the surface acoustic wave converter is made of Au.
【００１４】また、請求項６に記載の発明は、請求項３
に記載の表面弾性波素子において、前記表面弾性波変換
器における電極の膜厚をＨ、表面弾性波の波長をλとし
たときに、０．０３＜Ｈ／λ＜０．０３５であることを
特徴とする。[0014] The invention described in claim 6 is the invention according to claim 3.
In the surface acoustic wave device according to the above, when the thickness of the electrode in the surface acoustic wave converter is H and the wavelength of the surface acoustic wave is λ, 0.03 <H / λ <0.035. Features.
【００１５】また、請求項７に記載の発明は、請求項４
に記載の表面弾性波素子において、前記表面弾性波変換
器における電極の膜厚をＨ、表面弾性波の波長をλとし
たときに、０．０３５＜Ｈ／λ＜０．０４であることを
特徴とする。[0015] The invention described in claim 7 is the same as the invention in claim 4.
In the surface acoustic wave device according to the above, when the thickness of the electrode in the surface acoustic wave converter is H and the wavelength of the surface acoustic wave is λ, 0.035 <H / λ <0.04. Features.
【００１６】また、請求項８に記載の発明は、請求項５
に記載の表面弾性波素子において、前記表面弾性波変換
器における電極の膜厚をＨ、表面弾性波の波長をλとし
たときに、０．００１＜Ｈ／λ＜０．０８であることを
特徴とする。The invention described in claim 8 is the same as the claim 5.
In the surface acoustic wave device according to the above, when the thickness of the electrode in the surface acoustic wave converter is H and the wavelength of the surface acoustic wave is λ, 0.001 <H / λ <0.08. Features.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して詳細に説明する。まずランガサイト圧電基
板上に、電極幅及び電極間隔がともにλ/4となる正負電
極指が周期的に複数連続的に配置された、いわゆる正規
型電極（正規型ＩＤＴ）を形成し、これを励振駆動した
ときに、自然一方向性を有する原理について図１を参照
して説明する。図1に正規型電極の模式図を示す。同図
において、この正規型電極は、正電極１および負電極２
からなり、正電極１を構成する正電極指1Ａと、この正
電極指1Ａの左右に配置された負電極２を構成する負電
極指２Ａ及び２Ｂとの間に電界が発生する。このとき
に、この電界によって励振されることによりランガサイ
ト圧電基板に発生した弾性表面波の励振中心は正電極指
１Ａのほぼ中心Ａとなる。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, on a langasite piezoelectric substrate, a so-called regular electrode (regular IDT) in which a plurality of positive and negative electrode fingers whose electrode width and electrode interval are both λ / 4 are periodically and continuously arranged, is formed. The principle of having a natural one-way property when the excitation drive is performed will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a schematic diagram of a regular electrode. In this figure, this normal electrode is composed of a positive electrode 1 and a negative electrode 2.
An electric field is generated between the positive electrode finger 1A constituting the positive electrode 1 and the negative electrode fingers 2A and 2B constituting the negative electrode 2 disposed on the left and right of the positive electrode finger 1A. At this time, the excitation center of the surface acoustic wave generated on the langasite piezoelectric substrate by being excited by this electric field becomes substantially the center A of the positive electrode finger 1A.
【００１８】また、この電極構造において、周期的に配
置されている電極幅λ／４の電極指が表面弾性波の反射
源となる。反射は音響インピーダンスの不連続に起因す
ることから、それぞれの電極指の端部で表面弾性波が反
射する。このように電極指の両端部の２箇所で表面弾性
波が反射するのだが、等価的に電極指の中心で反射する
と考えて支障がない。このとき、反射波の位相が変化す
る。この変化量は、圧電基板の種類とその切断面と表面
弾性波の伝搬方向、さらに電極材料とその厚さに依存す
る。例えば圧電基板にＳＴカットＸ伝搬水晶、金属材料
としてAlを用いたときには反射波の位相が９０°遅れ
る、すなわち位相変化量が９０°となる。In this electrode structure, periodically arranged electrode fingers having an electrode width of λ / 4 serve as a reflection source of surface acoustic waves. Since the reflection is caused by the discontinuity of the acoustic impedance, the surface acoustic wave is reflected at the end of each electrode finger. As described above, the surface acoustic waves are reflected at two places at both ends of the electrode finger. However, there is no problem in that the surface acoustic wave is equivalently reflected at the center of the electrode finger. At this time, the phase of the reflected wave changes. The amount of change depends on the type of the piezoelectric substrate, the cut surface thereof, the propagation direction of the surface acoustic wave, and the electrode material and its thickness. For example, when ST cut X-propagating quartz crystal is used for the piezoelectric substrate and Al is used as the metal material, the phase of the reflected wave is delayed by 90 °, that is, the phase change amount is 90 °.
【００１９】これに対して圧電結晶として基板方位及び
表面弾性波伝搬方向をオイラー角表示で（φ，θ，ψ）
とした時に−５°≦φ≦５°，１３５°≦θ≦１４５
°，２０°≦ψ≦３０°の範囲内にある、またはこれと
結晶学的に等価な方位であるランガサイト単結晶を基板
として用い、更に電極材料としてAlを用いて正規型IDT
を形成したときに、電極指によって反射される表面弾性
波の位相変化量は−９０°＋２αとなる。この２αを反
射時の位相ずれと考えたときに、この２αに相当する分
だけ反射中心が電極指の中心からずれたとして反射中心
を定義すると、反射中心のずれδはOn the other hand, as a piezoelectric crystal, the substrate orientation and the surface acoustic wave propagation direction are expressed in Euler angles (φ, θ, ψ).
-5 ° ≦ φ ≦ 5 °, 135 ° ≦ θ ≦ 145
°, 20 ° ≤ ψ ≤ 30 °, or a langasite single crystal having a crystallographically equivalent orientation as a substrate, and using Al as an electrode material to form a normal type IDT.
Is formed, the phase change of the surface acoustic wave reflected by the electrode finger is -90 ° + 2α. When this 2α is considered as a phase shift at the time of reflection, if the reflection center is defined as being shifted from the center of the electrode finger by an amount corresponding to this 2α, the shift δ of the reflection center becomes
【数１】 となる。δが正のときには電極指の中心から右側に、負
のときは左側に反射中心がずれる。(Equation 1) Becomes When δ is positive, the reflection center is shifted to the right from the center of the electrode finger, and when δ is negative, the reflection center is shifted to the left.
【００２０】反射中心と電極指の中心のずれの大きさが
λ／８のときに、正電極指１Ａで励振された波と、隣接
する負電極指２Ａの反射中心B、正電極指１Ａの端部Cで
反射された波の点Ａでの位相を図１を用いて考えると、
Ａ→Ｂ→Ａの経路で反射する波のＡ点での位相は、When the magnitude of deviation between the reflection center and the center of the electrode finger is λ / 8, the wave excited by the positive electrode finger 1A and the reflection center B of the adjacent negative electrode finger 2A and the reflection center B of the positive electrode finger 1A. Considering the phase at the point A of the wave reflected at the end C with reference to FIG.
The phase at point A of the wave reflected on the path A → B → A is
【数２】 となり、励振波と同位相である。これに対して、Ａ→Ｃ
→Ａの経路で反射する波のＡ点での位相は(Equation 2) And are in phase with the excitation wave. On the other hand, A → C
→ The phase at point A of the wave reflected on the path of A is
【数３】 となり、励振波と逆位相である。このために、図１の右
方向に表面弾性波が強く励振されることになり、一方向
性が実現される。(Equation 3) Which is in antiphase with the excitation wave. For this reason, the surface acoustic wave is strongly excited in the right direction in FIG. 1, and the unidirectionality is realized.
【００２１】以上のことから、図２に示すように励振中
心と反射中心の距離が、From the above, as shown in FIG. 2, the distance between the excitation center and the reflection center is
【数４】 となったときに、励振中心から反射中心の向きに一方向
性を実現することが可能となる。つまり、任意の結晶
に、表面弾性波が励振可能な周期電極構造（ＩＤＴ）を
形成したときに、その表面弾性波変換器が一方性を有す
るか否かは、励振中心と反射中心の位置が特定できれば
断定できる。この励振中心と反射中心の位置はモード結
合理論を用いたときのモード結合パラメータによって記
述される。(Equation 4) Then, it becomes possible to realize unidirectionality in the direction from the excitation center to the reflection center. That is, when a periodic electrode structure (IDT) capable of exciting surface acoustic waves is formed on an arbitrary crystal, whether the surface acoustic wave converter has one-sidedness depends on the positions of the excitation center and the reflection center. If it can be identified, it can be determined. The positions of the excitation center and the reflection center are described by mode coupling parameters when the mode coupling theory is used.
【００２２】モード結合パラメータは自己結合係数
κ11、モード間結合係数κ12、励振係数ζ、静電容量Ｃ
からなる。ここで、モード間結合係数κ12はThe mode coupling parameters are a self-coupling coefficient κ 11 , an inter-mode coupling coefficient κ 12 , an excitation coefficient ζ, and a capacitance C
Consists of Here, mode coupling coefficient between kappa 12 is
【数５】 と表現され、の位相分が基準面からの反射中心のずれに
相当し、そのずれの大きさが(1)式で表される。また、
励振係数ζは(Equation 5) Where the phase component corresponds to the shift of the reflection center from the reference plane, and the magnitude of the shift is expressed by equation (1). Also,
The excitation coefficient ζ
【数６】 となり、基準面から(Equation 6) And from the reference plane
【数７】 だけ、離れたところに励振中心があると考えてよい。よ
って、反射中心と励振中心の差が(4)式を満たすために
は、モード間結合係数と励振係数ζとの位相の間に(Equation 7) However, it can be considered that there is an excitation center at a distance. Therefore, in order for the difference between the reflection center and the excitation center to satisfy Equation (4), the phase between the inter-mode coupling coefficient and the excitation coefficient ζ
【数８】 という関係があればよい。(Equation 8) It is only necessary that there be a relationship.
【００２３】しかし、αの値で表現される一方向性を考
慮したＳＡＷフィルタの設計は困難とされている。本発
明では、表面弾性波素子における反射波の位相ずれα
が、α＝０°となるように電極材料と、その電極の膜厚
及び電極のピッチとを適切に選択することにより、ラン
ガサイトを圧電結晶基板とする表面弾性波素子の自然一
方向性を消滅させる。これにより、ランガサイトを圧電
結晶基板として、正規型ＩＤＴを基板上に形成した表面
弾性波素子では、表面弾性波の伝搬方向が双方向性とな
るので、ＳＡＷデバイスの要求特性に応じて、電極の配
置、形状を複雑化させる必要がなく、電極設計の容易化
が図れる。図３は、本発明が適用される表面弾性波素子
において、複数の電極材料についてＨ／λと位相ずれα
との関係をシミュレーションした結果を示す特性図であ
る。以下に、そのシミュレーションの手法について説明
する。However, it is difficult to design a SAW filter in consideration of the one-way property expressed by the value of α. In the present invention, the phase shift α of the reflected wave in the surface acoustic wave element
However, by appropriately selecting the electrode material, the film thickness of the electrode, and the electrode pitch so that α = 0 °, the natural unidirectionality of the surface acoustic wave device using the langasite as the piezoelectric crystal substrate can be improved. Extinguish. Thus, in the surface acoustic wave device in which the normal type IDT is formed on the substrate using the langasite as the piezoelectric crystal substrate, the propagation direction of the surface acoustic wave becomes bidirectional. There is no need to complicate the arrangement and shape of the electrodes, and the electrode design can be facilitated. FIG. 3 shows H / λ and phase shift α for a plurality of electrode materials in a surface acoustic wave device to which the present invention is applied.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a result of simulating the relationship with. Hereinafter, the simulation method will be described.
【００２４】正規型ＩＤＴの電気端子を短絡、開放した
場合に対応するグレーティング反射器のストップバンド
の上下限の周波数と基板表面での電位定在波分布、およ
び電極一対あたりの静電容量Ｃsからモード結合方程式
中の諸定数を求めることができる。ハイブリッド有限要
素法用いて、これらの計算に必要なすべてのの諸量を計
算した。From the upper and lower limit frequencies of the stop band of the grating reflector, the potential standing wave distribution on the substrate surface, and the capacitance Cs per pair of electrodes when the electrical terminals of the normal type IDT are shorted or opened. Various constants in the mode coupling equation can be obtained. All the quantities needed for these calculations were calculated using the hybrid finite element method.
【００２５】以上のシミュレーションにより図３に示す
ように、電極材料としてＴａを使用したときには、Ｈ／
λ＝０．０３７５付近でα＝０°となり、また電極材料
としてＷを使用したときには、Ｈ／λ＝０．０３２５付
近でα＝０°となり、ランガサイトを圧電結晶基板とす
る表面弾性波素子の自然一方向性を消滅させることがで
きる。更に、電極材料としてＡuを使用したときには、
Ｈ／λ＝０．００１〜０．０３７５付近でα＝−２０°
以内に位相ずれが収束しており、ランガサイトを圧電結
晶基板とする表面弾性波素子の自然一方向性をほぼ、消
滅させることができる。As shown in FIG. 3 from the above simulation, when Ta was used as the electrode material, H /
α = 0 ° near λ = 0.0375, and when W is used as the electrode material, α = 0 ° near H / λ = 0.0325, and a surface acoustic wave device using langasite as a piezoelectric crystal substrate. Natural one-wayness can be eliminated. Further, when Au is used as an electrode material,
Α = −20 ° around H / λ = 0.001 to 0.0375
The phase shift is converged within the range, and the natural unidirectionality of the surface acoustic wave device using the langasite as the piezoelectric crystal substrate can be substantially eliminated.
【００２６】したがって、電極材料としてＴａを選択し
たときには、０．０３５＜Ｈ／λ＜０．０４の範囲で、
また、電極材料としてＷを選択したときには、０．０３
＜Ｈ／λ＜０．０３５の範囲で電極の配置を決定するの
が好ましい。更に、電極材料としてＡuを選択したとき
には、α＝０°付近では電極膜厚ＨがＨ＝０、または無
限大となるので、デバイス作製には、０．００１＜Ｈ／
λ＜０．０３の範囲で電極の配置を決定するのが好まし
い。Therefore, when Ta is selected as the electrode material, in the range of 0.035 <H / λ <0.04,
When W is selected as the electrode material, 0.03
It is preferable to determine the arrangement of the electrodes in the range of <H / λ <0.035. Furthermore, when Au is selected as the electrode material, the electrode thickness H becomes H = 0 or infinity around α = 0 °, so that 0.001 <H /
It is preferable to determine the arrangement of the electrodes in the range of λ <0.03.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、ランガサイト単結晶基板表面に形成される正電極指
と負電極指とからなる表面弾性波変換器を有する表面弾
性波素子であって、前記弾性表面波変換器は自然一方向
性が消滅するように表面弾性波の伝搬方向に沿って、前
記各電極が形成されるので、ランガサイトを圧電結晶基
板とした表面弾性波素子における電極設計の容易化が図
れる。As described above, according to the present invention, a surface acoustic wave device having a surface acoustic wave converter composed of a positive electrode finger and a negative electrode finger formed on the surface of a langasite single crystal substrate is provided. The surface acoustic wave converter is configured such that the electrodes are formed along the propagation direction of the surface acoustic wave such that the natural unidirectionality disappears. Electrode design can be facilitated.
【図１】 正規型ＩＤＴの電極構造を示す平面図。FIG. 1 is a plan view showing an electrode structure of a regular type IDT.
【図２】 図１に示す正規型ＩＤＴにより一方向性を実
現するための励振中心と反射中心の位置関係を示す説明
図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an excitation center and a reflection center for realizing unidirectionality by the normal type IDT shown in FIG.
【図３】 本発明が適用される表面弾性波素子におい
て、複数の電極材料についてＨ／λと位相ずれαとの関
係をシミュレーションした結果を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a result of simulating the relationship between H / λ and phase shift α for a plurality of electrode materials in a surface acoustic wave device to which the present invention is applied.
１ 正電極 １Ａ 正電極指 ２ 負電極 ２Ａ，２Ｂ 負電極指 1 Positive electrode 1A Positive electrode finger 2 Negative electrode 2A, 2B Negative electrode finger
Claims (8)
る正電極指と負電極指とからなる表面弾性波変換器を有
する表面弾性波素子であって、 前記弾性表面波変換器は自然一方向性が消滅するように
表面弾性波の伝搬方向に沿って、前記各電極が形成され
ていることを特徴とする表面弾性波素子。1. A surface acoustic wave device having a surface acoustic wave converter comprising a positive electrode finger and a negative electrode finger formed on the surface of a langasite single crystal substrate, wherein the surface acoustic wave converter is naturally unidirectional. The surface acoustic wave element, wherein each of the electrodes is formed along the direction of propagation of the surface acoustic wave so that the property disappears.
伝搬方向をオイラー角表示で（φ，θ，ψ）とした時に
−５°≦φ≦５°，１３５°≦θ≦１４５°，２０°≦
ψ≦３０°の範囲内に、またはこれと等価な方位に選択
されたランガサイト単結晶基板表面に形成される正電極
指と負電極指とからなる表面弾性波変換器を有する表面
弾性波素子であって、 前記弾性表面波変換器は自然一方向性が消滅するように
表面弾性波の伝搬方向に沿って、前記各電極が形成され
ていることを特徴とする表面弾性波素子。2. When the substrate direction, the substrate direction, and the surface acoustic wave propagation direction are represented by Euler angles (φ, θ, ψ), −5 ° ≦ φ ≦ 5 °, 135 ° ≦ θ ≦ 145 °, 20 ° ≤
A surface acoustic wave device having a surface acoustic wave converter including a positive electrode finger and a negative electrode finger formed on the surface of a langasite single crystal substrate selected in the range of ψ ≦ 30 ° or an orientation equivalent thereto In the surface acoustic wave device, the electrodes are formed along the propagation direction of the surface acoustic wave so that the natural one-way characteristic disappears.
にしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに
記載の表面弾性波素子。3. An electrode material of the surface acoustic wave converter is Ta.
3. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein:
したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記
載の表面弾性波素子。4. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the electrode material of the surface acoustic wave converter is W.
したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記
載の表面弾性波素子。5. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein an electrode material of the surface acoustic wave converter is made of Au.
厚をＨ、表面弾性波の波長をλとしたときに、０．０３
＜Ｈ／λ＜０．０３５であることを特徴とする請求項３
に記載の表面弾性波素子。6. When the thickness of the electrode in the surface acoustic wave converter is H and the wavelength of the surface acoustic wave is λ, 0.03
<H / [lambda] <0.035.
3. The surface acoustic wave device according to 1.
厚をＨ、表面弾性波の波長をλとしたときに、０．０３
５＜Ｈ／λ＜０．０４であることを特徴とする請求項４
に記載の表面弾性波素子。7. When the thickness of the electrode in the surface acoustic wave converter is H and the wavelength of the surface acoustic wave is λ, 0.03
5. The relationship of 5 <H / λ <0.04.
3. The surface acoustic wave device according to 1.
厚をＨ、表面弾性波の波長をλとしたときに、０．００
１＜Ｈ／λ＜０．０８であることを特徴とする請求項５
に記載の表面弾性波素子。8. When the thickness of the electrode in the surface acoustic wave converter is H and the wavelength of the surface acoustic wave is λ, 0.00
6. The relationship of 1 <H / λ <0.08.
3. The surface acoustic wave device according to 1.
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