JP3196474B2 - 表面波装置 - Google Patents
表面波装置Info
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- JP3196474B2 JP3196474B2 JP00135294A JP135294A JP3196474B2 JP 3196474 B2 JP3196474 B2 JP 3196474B2 JP 00135294 A JP00135294 A JP 00135294A JP 135294 A JP135294 A JP 135294A JP 3196474 B2 JP3196474 B2 JP 3196474B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ラブ波を利用した表面
波装置に関し、特に、ＺｎＯ／電極／ＬｉＮｂＯ3 基板
の３層構造を有する表面波装置に関する。
波装置に関し、特に、ＺｎＯ／電極／ＬｉＮｂＯ3 基板
の３層構造を有する表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯の携帯用無線
機では、小型化、軽量化及び低消費電力化が求められて
いる。特に、この種の携帯用無線機でチャンネル選択用
として用いられている局部発振器では、多チャンネル化
に対応するために広帯域化が要求されている。従って、
上記局部発振器の重要な部品である電圧制御型発振器
（ＶＣＯ）においても、小型化、軽量化、低消費電力化
及び広帯域化が強く求められている。
機では、小型化、軽量化及び低消費電力化が求められて
いる。特に、この種の携帯用無線機でチャンネル選択用
として用いられている局部発振器では、多チャンネル化
に対応するために広帯域化が要求されている。従って、
上記局部発振器の重要な部品である電圧制御型発振器
（ＶＣＯ）においても、小型化、軽量化、低消費電力化
及び広帯域化が強く求められている。
【０００３】ところで、弾性表面波を利用した表面波共
振子としては、従来よりレーリー波を利用したものが広
く用いられている。しかしながら、レーリー波を利用し
た表面波共振子では電気機械結合係数Ｋが小さく、広帯
域化を図ることが困難であった。そこで、電気機械結合
係数Ｋが大きく、広帯域化を実現することができる装置
として、ラブ波を利用した表面波共振子が注目されてい
る。
振子としては、従来よりレーリー波を利用したものが広
く用いられている。しかしながら、レーリー波を利用し
た表面波共振子では電気機械結合係数Ｋが小さく、広帯
域化を図ることが困難であった。そこで、電気機械結合
係数Ｋが大きく、広帯域化を実現することができる装置
として、ラブ波を利用した表面波共振子が注目されてい
る。
【０００４】ラブ波を利用した従来の表面波共振子は、
ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板上に、Ａｕ、Ａｇも
しくはＰｔなどの薄膜からなるインターデジタルトラン
スデューサ（以下ＩＤＴと略す。）を形成した構造を有
する。この構造では、ＬｉＮｂＯ3 基板上に該基板より
も音速の遅い金属からなる電極を形成し、上記２層構造
によりラブ波が励振されている。上記電極は、基板より
も音速の遅いものであることが必要であり、従って、電
極材料としては、上記のようにＡｕ、ＡｇもしくはＰｔ
等が用いられていた。
ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板上に、Ａｕ、Ａｇも
しくはＰｔなどの薄膜からなるインターデジタルトラン
スデューサ（以下ＩＤＴと略す。）を形成した構造を有
する。この構造では、ＬｉＮｂＯ3 基板上に該基板より
も音速の遅い金属からなる電極を形成し、上記２層構造
によりラブ波が励振されている。上記電極は、基板より
も音速の遅いものであることが必要であり、従って、電
極材料としては、上記のようにＡｕ、ＡｇもしくはＰｔ
等が用いられていた。
【０００５】また、上記のようにＡｕ電極を用いたＹカ
ットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3 を用いることにより、電気機
械結合係数Ｋが約５８％と高められており、それによっ
て広帯域化が図られている。
ットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3 を用いることにより、電気機
械結合係数Ｋが約５８％と高められており、それによっ
て広帯域化が図られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ａｕ、
ＡｇもしくはＰｔ等の金属は非常に高価であるため、表
面波共振子のコストが高くつくという問題があった。
ＡｇもしくはＰｔ等の金属は非常に高価であるため、表
面波共振子のコストが高くつくという問題があった。
【０００７】また、電極−ＬｉＮｂＯ3 基板の２層構造
からなる従来のラブ波を利用した表面波共振子では、周
波数の低いものを構成することが困難であるという問題
もあった。すなわち、金属としてＡｕを用い、基板とし
てＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ 3 基板を用いたものを例に
とると、電極の膜厚をＨ（Ａｕ）とし、励振されるラブ
波の波長をλとしたときに、Ｈ（Ａｕ）／λが０．０２
５以上でないとラブ波が励振されなかった。従って、周
波数を低めるには、電極の膜厚を厚くしなければならな
かった。そのため、低周波のものを得ようとした場合、
電極の膜厚が増加するため、サイドエッチングやエッチ
ング液のレジストと電極との間へのしみ込み等により、
所望通りのＩＤＴのフィンガー（電極指）の幅、ひいて
は所望通りの特性を有する表面波装置を得ることが出来
なかった。
からなる従来のラブ波を利用した表面波共振子では、周
波数の低いものを構成することが困難であるという問題
もあった。すなわち、金属としてＡｕを用い、基板とし
てＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ 3 基板を用いたものを例に
とると、電極の膜厚をＨ（Ａｕ）とし、励振されるラブ
波の波長をλとしたときに、Ｈ（Ａｕ）／λが０．０２
５以上でないとラブ波が励振されなかった。従って、周
波数を低めるには、電極の膜厚を厚くしなければならな
かった。そのため、低周波のものを得ようとした場合、
電極の膜厚が増加するため、サイドエッチングやエッチ
ング液のレジストと電極との間へのしみ込み等により、
所望通りのＩＤＴのフィンガー（電極指）の幅、ひいて
は所望通りの特性を有する表面波装置を得ることが出来
なかった。
【０００８】さらに、Ａｕ電極を用いた従来のラブ波装
置では、共振周波数の温度依存性が比較的大きく、温度
変化による特性の変動が比較的大きいという問題もあっ
た。本発明の目的は、安価な電極材料を用いて構成する
ことができ、電極の膜厚を増加させることなく、より低
い周波数で使用することができ、さらに共振周波数の温
度による変動を小さくし得る構造を備えたラブ波を利用
した表面波装置を提供することにある。
置では、共振周波数の温度依存性が比較的大きく、温度
変化による特性の変動が比較的大きいという問題もあっ
た。本発明の目的は、安価な電極材料を用いて構成する
ことができ、電極の膜厚を増加させることなく、より低
い周波数で使用することができ、さらに共振周波数の温
度による変動を小さくし得る構造を備えたラブ波を利用
した表面波装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ラブ波を利用
した表面波装置に関し、０〜３０°回転ＹカットＸ伝搬
のＬｉＮｂＯ3 基板と、前記ＬｉＮｂＯ3 基板上に形成
された少なくとも一つのＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うよ
うに形成されたＺｎＯ薄膜とを備え、ＺｎＯ薄膜の厚み
をＨ（ＺｎＯ）、励振されるラブ波の波長をλとした時
に、Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０５〜０．２の範囲にある
ことを特徴とする表面波装置である。
した表面波装置に関し、０〜３０°回転ＹカットＸ伝搬
のＬｉＮｂＯ3 基板と、前記ＬｉＮｂＯ3 基板上に形成
された少なくとも一つのＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うよ
うに形成されたＺｎＯ薄膜とを備え、ＺｎＯ薄膜の厚み
をＨ（ＺｎＯ）、励振されるラブ波の波長をλとした時
に、Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０５〜０．２の範囲にある
ことを特徴とする表面波装置である。
【００１０】また、請求項２に記載の表面波装置では、
上記ＩＤＴの電極指の幅の電極指間ピッチに対する比が
０．１〜０．７とされている。
上記ＩＤＴの電極指の幅の電極指間ピッチに対する比が
０．１〜０．７とされている。
【００１１】
【作用】本願発明者は、ＬｉＮｂＯ3 基板上に電極を形
成し、さらに該電極上にＺｎＯ薄膜を形成してなる３層
構造を利用することにより、電極の膜厚や電極材料の質
量からの厳格な制約を受けることなく、ラブ波を励振し
得ることを見い出し、本発明を成すにいたった。
成し、さらに該電極上にＺｎＯ薄膜を形成してなる３層
構造を利用することにより、電極の膜厚や電極材料の質
量からの厳格な制約を受けることなく、ラブ波を励振し
得ることを見い出し、本発明を成すにいたった。
【００１２】すなわち、本発明では、上記のように０〜
３０°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板上に、少
なくとも１つのＩＤＴが形成されており、該ＩＤＴを覆
うようにＺｎＯ薄膜が形成されており、さらにＺｎＯ薄
膜の膜厚Ｈ（ＺｎＯ）と、励起されるラブ波の波長λと
の比Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０５〜０．２の範囲とされ
ているため、後述の実施例から明らかなように、電極の
膜厚を変動させても、確実に充分な大きさの電気機械結
合係数を有するようにラブ波を励振させることができ
る。
３０°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板上に、少
なくとも１つのＩＤＴが形成されており、該ＩＤＴを覆
うようにＺｎＯ薄膜が形成されており、さらにＺｎＯ薄
膜の膜厚Ｈ（ＺｎＯ）と、励起されるラブ波の波長λと
の比Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０５〜０．２の範囲とされ
ているため、後述の実施例から明らかなように、電極の
膜厚を変動させても、確実に充分な大きさの電気機械結
合係数を有するようにラブ波を励振させることができ
る。
【００１３】上記Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０５〜０．２
の範囲とされているのは、０．０５未満では、ラブ波を
励振させることができないからであり、０．２を超える
と電気機械結合係数が４０％以下となり、広帯域化が図
れなくなるからである。
の範囲とされているのは、０．０５未満では、ラブ波を
励振させることができないからであり、０．２を超える
と電気機械結合係数が４０％以下となり、広帯域化が図
れなくなるからである。
【００１４】また、請求項２に記載の発明では、ＩＤＴ
の電極指の幅の電極指間ピッチに対する比、すなわちメ
タライゼーション比が０．１〜０．７の範囲とされてい
るが、これは、上記メタライゼーション比が０．７を超
えると電気機械結合係数が低下し、広帯域化を図ること
ができないからである。また、下限を０．１としたの
は、０．１未満になると、製作が困難となるからであ
る。
の電極指の幅の電極指間ピッチに対する比、すなわちメ
タライゼーション比が０．１〜０．７の範囲とされてい
るが、これは、上記メタライゼーション比が０．７を超
えると電気機械結合係数が低下し、広帯域化を図ること
ができないからである。また、下限を０．１としたの
は、０．１未満になると、製作が困難となるからであ
る。
【００１５】
【実施例の説明】以下、本発明の非限定的な実施例につ
き、図面を参照して説明する。図１（ａ）及び（ｂ）
は、本発明の一実施例にかかる表面波装置の斜視図及び
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。
き、図面を参照して説明する。図１（ａ）及び（ｂ）
は、本発明の一実施例にかかる表面波装置の斜視図及び
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００１６】表面波装置１は、ラブ波を利用した表面波
共振子である。この表面波装置１では、ＹカットＸ伝搬
のＬｉＮｂＯ3 基板２の上面に、互いの複数本の電極指
が間挿し合うように配置された櫛歯電極３，４からなる
ＩＤＴ５が形成されている。ＩＤＴ５は、本実施例で
は、Ａｌよりなるが、該ＩＤＴ５は他の金属材料、例え
ばＣｕ、Ｎｉ等の金属材料からなるものであってもよ
い。
共振子である。この表面波装置１では、ＹカットＸ伝搬
のＬｉＮｂＯ3 基板２の上面に、互いの複数本の電極指
が間挿し合うように配置された櫛歯電極３，４からなる
ＩＤＴ５が形成されている。ＩＤＴ５は、本実施例で
は、Ａｌよりなるが、該ＩＤＴ５は他の金属材料、例え
ばＣｕ、Ｎｉ等の金属材料からなるものであってもよ
い。
【００１７】ＩＤＴ５を覆うようにＬｉＮｂＯ3 基板２
の上にＺｎＯ薄膜６が形成されている。そして、本実施
例では、後述の実験例から明らかなように、ＺｎＯ薄膜
６の膜厚をＨ（ＺｎＯ）、励振されるラブ波の波長をλ
とした時に、Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０５〜０．２の範
囲とされる。
の上にＺｎＯ薄膜６が形成されている。そして、本実施
例では、後述の実験例から明らかなように、ＺｎＯ薄膜
６の膜厚をＨ（ＺｎＯ）、励振されるラブ波の波長をλ
とした時に、Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０５〜０．２の範
囲とされる。
【００１８】上記のように、Ｈ（ＺｎＯ）／λを０．０
５〜０．２の範囲とする必要があることを、以下の実験
例に基づき説明する。ＬｉＮｂＯ3 基板２として、幅
２．０ｍｍ×長さ１．８ｍｍ×厚み０．５ｍｍのものを
用意し、その上面に電極指間ピッチを変更させて種々の
ＩＤＴ５及び膜厚を変更させて種々のＺｎＯ薄膜６を形
成し、複数種の表面波共振子を作成した。得られた表面
波共振子につき、位相速度及び電気機械結合係数Ｋを測
定した。結果を、図２及び図３に示す。
５〜０．２の範囲とする必要があることを、以下の実験
例に基づき説明する。ＬｉＮｂＯ3 基板２として、幅
２．０ｍｍ×長さ１．８ｍｍ×厚み０．５ｍｍのものを
用意し、その上面に電極指間ピッチを変更させて種々の
ＩＤＴ５及び膜厚を変更させて種々のＺｎＯ薄膜６を形
成し、複数種の表面波共振子を作成した。得られた表面
波共振子につき、位相速度及び電気機械結合係数Ｋを測
定した。結果を、図２及び図３に示す。
【００１９】図２及び図３から明らかなように、Ｈ（Ｚ
ｎＯ）／λの比が０．０５以上においてラブ波が励振さ
れていることがわかる。また、電気機械結合係数Ｋは、
上記比が０．０５で５０％以上と比較的高く、Ｈ（Ｚｎ
Ｏ）／λが大きくなるにつれて低下するが、０．２にお
いても４０％以上あることがわかる。従って、本発明で
は、Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０５〜０．２の範囲とされ
ることが必要である。
ｎＯ）／λの比が０．０５以上においてラブ波が励振さ
れていることがわかる。また、電気機械結合係数Ｋは、
上記比が０．０５で５０％以上と比較的高く、Ｈ（Ｚｎ
Ｏ）／λが大きくなるにつれて低下するが、０．２にお
いても４０％以上あることがわかる。従って、本発明で
は、Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０５〜０．２の範囲とされ
ることが必要である。
【００２０】比較のために下記の表１に、従来のラブ波
を利用した表面波共振子、レーリー波を利用した表面波
共振子並びに、本実施例のラブ波を利用した表面波共振
子の電気機械結合係数Ｋ、周波数の温度依存性（共振周
波数をｆｒ、共振周波数の変化量Δｆｒとした時に、Δ
ｆｒ／ｆｒの単位温度あたりの変化率、単位はｐｐｍ）
を示す。
を利用した表面波共振子、レーリー波を利用した表面波
共振子並びに、本実施例のラブ波を利用した表面波共振
子の電気機械結合係数Ｋ、周波数の温度依存性（共振周
波数をｆｒ、共振周波数の変化量Δｆｒとした時に、Δ
ｆｒ／ｆｒの単位温度あたりの変化率、単位はｐｐｍ）
を示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】また、比較のために、電極としてＡｕを用
い、基板としてＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板を用
いた従来のラブ波を利用した表面波装置における位相速
度（図中、ｏｐｅｎは開放状態を、ｓｈｏｒｔは短絡状
態の位相速度）及び電気機械結合係数Ｋと、電極の膜厚
Ｈ（Ａｕ）／λとの関係を、図９及び図１０に示す。
い、基板としてＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板を用
いた従来のラブ波を利用した表面波装置における位相速
度（図中、ｏｐｅｎは開放状態を、ｓｈｏｒｔは短絡状
態の位相速度）及び電気機械結合係数Ｋと、電極の膜厚
Ｈ（Ａｕ）／λとの関係を、図９及び図１０に示す。
【００２３】表１、図９及び図１０から明らかなよう
に、ＬｉＮｂＯ3 基板上にＡｕからなる電極を形成した
従来の表面波共振子では、Ｈ（Ａｕ）／λが０．０２５
以上でないとラブ波が励振されないことがわかる。従っ
て、電極の膜厚を厚くしなければ低周波の表面波共振子
を得ることができなかった。
に、ＬｉＮｂＯ3 基板上にＡｕからなる電極を形成した
従来の表面波共振子では、Ｈ（Ａｕ）／λが０．０２５
以上でないとラブ波が励振されないことがわかる。従っ
て、電極の膜厚を厚くしなければ低周波の表面波共振子
を得ることができなかった。
【００２４】また、表１から明らかなように、レーリー
波を利用した従来の表面波共振子では、電気機械結合係
数Ｋが基板の種類に係わらず３０％と小さく、従って広
帯域化を図り得ないことがわかる。
波を利用した従来の表面波共振子では、電気機械結合係
数Ｋが基板の種類に係わらず３０％と小さく、従って広
帯域化を図り得ないことがわかる。
【００２５】これに対して、本実施例の表面波共振子で
は、Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０９の場合及び０．１６の
場合の何れにおいても、電気機械結合係数Ｋが４０％以
上と高く、広帯域化を容易に図り得ることがわかる。
は、Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０９の場合及び０．１６の
場合の何れにおいても、電気機械結合係数Ｋが４０％以
上と高く、広帯域化を容易に図り得ることがわかる。
【００２６】また、前述した図３から明らかなように、
電極の膜厚を一定にした場合でも、ＺｎＯ薄膜の厚みが
変更されることにより電気機械結合係数の大きさが変動
するため、低周波数のものを電極の膜厚を増大させるこ
となく作製し得ることがわかる。
電極の膜厚を一定にした場合でも、ＺｎＯ薄膜の厚みが
変更されることにより電気機械結合係数の大きさが変動
するため、低周波数のものを電極の膜厚を増大させるこ
となく作製し得ることがわかる。
【００２７】さらに、上記のようにして得た実施例の表
面波共振子において、電極指の対数Ｎ＝２５、電極指間
ピッチ４．５μｍ、電極指の交叉幅５２６μｍ、後述の
メタライゼーション比＝０．５１としたＡｌからなるＩ
ＤＴ５を形成し、ＺｎＯ薄膜の厚みを２．０μｍとした
表面波共振子について、その共振周波数の温度変化率Δ
ｆｒ／ｆｒを測定した。結果を図５に示す。
面波共振子において、電極指の対数Ｎ＝２５、電極指間
ピッチ４．５μｍ、電極指の交叉幅５２６μｍ、後述の
メタライゼーション比＝０．５１としたＡｌからなるＩ
ＤＴ５を形成し、ＺｎＯ薄膜の厚みを２．０μｍとした
表面波共振子について、その共振周波数の温度変化率Δ
ｆｒ／ｆｒを測定した。結果を図５に示す。
【００２８】図５から算出されるように、本実施例の表
面波共振子では、周波数の温度による変化率ＴＣＦが−
６６ｐｐｍ／℃であり、従来のラブ波を利用した表面波
共振子のＴＣＦ値−１１２ｐｐｍ／℃（表１参照）に比
べて小さく、従って共振周波数の温度依存性を小さくし
得ることがわかる。
面波共振子では、周波数の温度による変化率ＴＣＦが−
６６ｐｐｍ／℃であり、従来のラブ波を利用した表面波
共振子のＴＣＦ値−１１２ｐｐｍ／℃（表１参照）に比
べて小さく、従って共振周波数の温度依存性を小さくし
得ることがわかる。
【００２９】また、上記と同様のＩＤＴを、カット角の
異なる３種類のＬｉＮｂＯ3 基板上に形成し、電気機械
結合係数Ｋと、Ｈ（ＺｎＯ）／λとの関係を調べた。結
果を図６に示す。図６において、θ＝０°、１５°及び
３０°は、それぞれ、使用したＬｉＮｂＯ3 基板が、Ｙ
カットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板、１５°回転ＹカットＸ
伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板及び３０°回転ＹカットＸ伝搬Ｌ
ｉＮｂＯ3 基板であることを示す。図６から明らかなよ
うに、回転角が３０°までの範囲以内において、いずれ
のＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板を用いた場合におい
ても、Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０５〜０．２５の範囲以
内において電気機械結合係数Ｋが充分な大きさとなるこ
とがわかる。
異なる３種類のＬｉＮｂＯ3 基板上に形成し、電気機械
結合係数Ｋと、Ｈ（ＺｎＯ）／λとの関係を調べた。結
果を図６に示す。図６において、θ＝０°、１５°及び
３０°は、それぞれ、使用したＬｉＮｂＯ3 基板が、Ｙ
カットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板、１５°回転ＹカットＸ
伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板及び３０°回転ＹカットＸ伝搬Ｌ
ｉＮｂＯ3 基板であることを示す。図６から明らかなよ
うに、回転角が３０°までの範囲以内において、いずれ
のＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板を用いた場合におい
ても、Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０５〜０．２５の範囲以
内において電気機械結合係数Ｋが充分な大きさとなるこ
とがわかる。
【００３０】次に、ＩＤＴ５におけるメタライゼーショ
ン比による電気機械結合係数の変化を実験により確かめ
た。すなわち、図７に拡大して示すように、ＩＤＴ５に
おいて、電極指の幅ａの電極指間ピッチｂに対する比、
すなわちメタライゼーション比＝ａ／ｂを変化させ、Ｚ
ｎＯ薄膜／Ａｌ製ＩＤＴ／ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ 3
基板からなる表面波共振子を作成し、電気機械結合係数
Ｋを測定した。ＺｎＯの膜厚は、３μｍとし、Ａｌから
なるＩＤＴの膜厚は、３０００Åとした。
ン比による電気機械結合係数の変化を実験により確かめ
た。すなわち、図７に拡大して示すように、ＩＤＴ５に
おいて、電極指の幅ａの電極指間ピッチｂに対する比、
すなわちメタライゼーション比＝ａ／ｂを変化させ、Ｚ
ｎＯ薄膜／Ａｌ製ＩＤＴ／ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ 3
基板からなる表面波共振子を作成し、電気機械結合係数
Ｋを測定した。ＺｎＯの膜厚は、３μｍとし、Ａｌから
なるＩＤＴの膜厚は、３０００Åとした。
【００３１】結果を、表２及び図８に示す。比較のため
に、図８においては、従来の表面波共振子、すなわち膜
厚１．０μｍからなるＡｕ薄膜よりなるＩＤＴをＹカッ
トＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3 上に形成した（メタライゼーシ
ョン比＝０．５）従来の表面波共振子についての電気機
械結合係数Ｋとメタライゼーション比との関係を示し
た。
に、図８においては、従来の表面波共振子、すなわち膜
厚１．０μｍからなるＡｕ薄膜よりなるＩＤＴをＹカッ
トＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3 上に形成した（メタライゼーシ
ョン比＝０．５）従来の表面波共振子についての電気機
械結合係数Ｋとメタライゼーション比との関係を示し
た。
【００３２】
【表２】
【００３３】表２及び図８から明らかなように、本実施
例の表面波共振子では、メタライゼーション比が０．１
〜０．７で４０％以上の電気機械結合係数Ｋが得られ、
特に、メタライゼーション比が０．２〜０．７の範囲で
その値が小さくなるにつれて電気機械結合係数Ｋの高く
なることがわかる。
例の表面波共振子では、メタライゼーション比が０．１
〜０．７で４０％以上の電気機械結合係数Ｋが得られ、
特に、メタライゼーション比が０．２〜０．７の範囲で
その値が小さくなるにつれて電気機械結合係数Ｋの高く
なることがわかる。
【００３４】Ａｕ電極を用いたラブ波共振子ではメタラ
イゼーション比は０．５以上ないと励振できないが、本
発明のラブ波を利用した表面波共振子では、上記のよう
にメタライゼーション比を０．５以下としても、電気機
械結合係数Ｋを４０％以上と大きくすることができる。
従って、メタライゼーション比を０．５以下としても、
広帯域の表面波共振子を得ることができる。また、メタ
ライゼーション比が０．１より小さくなった場合、その
製作が困難となり、また、０．７以上では電気機械結合
係数がいちじるしく低下したり、リップルが出やすくな
ったりするため、請求項２に記載の発明では、メタライ
ゼーション比は０．１〜０．７の範囲とされている。
イゼーション比は０．５以上ないと励振できないが、本
発明のラブ波を利用した表面波共振子では、上記のよう
にメタライゼーション比を０．５以下としても、電気機
械結合係数Ｋを４０％以上と大きくすることができる。
従って、メタライゼーション比を０．５以下としても、
広帯域の表面波共振子を得ることができる。また、メタ
ライゼーション比が０．１より小さくなった場合、その
製作が困難となり、また、０．７以上では電気機械結合
係数がいちじるしく低下したり、リップルが出やすくな
ったりするため、請求項２に記載の発明では、メタライ
ゼーション比は０．１〜０．７の範囲とされている。
【００３５】なお、図６において、θ＝１５°では、Ｈ
（ＺｎＯ）／λ＝０．１１付近で特性曲線が分断されて
いるが、これはＨ（ＺｎＯ）／λ＝０．１１付近でモー
ドの変換が生じているためと思われる。
（ＺｎＯ）／λ＝０．１１付近で特性曲線が分断されて
いるが、これはＨ（ＺｎＯ）／λ＝０．１１付近でモー
ドの変換が生じているためと思われる。
【００３６】なお、前述した図２，３，６，８，９及び
１０の値は、ＩＤＴの存在を考慮して有限要素法により
算出したものである。
１０の値は、ＩＤＴの存在を考慮して有限要素法により
算出したものである。
【００３７】本発明は、上述した表面波共振子の他、ラ
ブ波を利用した正面波フィルタ等の他の表面波装置にも
適応することができる。
ブ波を利用した正面波フィルタ等の他の表面波装置にも
適応することができる。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、ＺｎＯ薄膜／ＩＤＴ／
０〜３０°回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板の３層
構造によりラブ波が励振される表面波共振子が得られ
る。しかも、この構造では、ＺｎＯの膜厚Ｈ（ＺｎＯ）
の励振されるラブ波の波長λに対する比を０．０５〜
０．２の範囲とすることにより、電気機械結合係数Ｋが
４０％以上とされ、従って広帯域の表面波共振子を構成
することができる。のみならず、上記Ｈ（ＺｎＯ）／λ
を変更することにより、すなわち電極の膜厚を一定にし
たままで、共振周波数を異ならせることができるため、
従来のＡｕ／ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板からなる
２層構造のラブ波を利用した表面波共振子では製作する
ことが困難であったより低い周波数の表面波共振子を得
ることができる。
０〜３０°回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板の３層
構造によりラブ波が励振される表面波共振子が得られ
る。しかも、この構造では、ＺｎＯの膜厚Ｈ（ＺｎＯ）
の励振されるラブ波の波長λに対する比を０．０５〜
０．２の範囲とすることにより、電気機械結合係数Ｋが
４０％以上とされ、従って広帯域の表面波共振子を構成
することができる。のみならず、上記Ｈ（ＺｎＯ）／λ
を変更することにより、すなわち電極の膜厚を一定にし
たままで、共振周波数を異ならせることができるため、
従来のＡｕ／ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板からなる
２層構造のラブ波を利用した表面波共振子では製作する
ことが困難であったより低い周波数の表面波共振子を得
ることができる。
【００３９】また、本発明の表面波共振子では、上述し
た実施例から明らかなように周波数特性の温度依存性が
従来のラブ波を利用した表面波共振子に比べて小さいた
め、温度変化に対して安定な表面波共振子を提供するこ
とが可能となる。
た実施例から明らかなように周波数特性の温度依存性が
従来のラブ波を利用した表面波共振子に比べて小さいた
め、温度変化に対して安定な表面波共振子を提供するこ
とが可能となる。
【００４０】さらに、請求項２に記載の発明のように、
ＩＤＴを構成している電極のメタライゼーション比を
０．１〜０．７の範囲とすることにより、電気機械結合
係数Ｋを高めることができ、より一層広帯域の表面波装
置を実現することができる。
ＩＤＴを構成している電極のメタライゼーション比を
０．１〜０．７の範囲とすることにより、電気機械結合
係数Ｋを高めることができ、より一層広帯域の表面波装
置を実現することができる。
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例にかか
る表面波装置の斜視図及びＢ−Ｂ線に沿う断面図。
る表面波装置の斜視図及びＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図２】実施例の表面波共振子のＨ（ＺｎＯ）／λに対
する位相速度の依存性を示す図。
する位相速度の依存性を示す図。
【図３】実施例の表面波共振子におけるＨ（ＺｎＯ）／
λに対する電気機械結合係数Ｋの依存性を示す図。
λに対する電気機械結合係数Ｋの依存性を示す図。
【図４】実施例の表面波共振子のインピーダンスの周波
数特性の一例を示す図。
数特性の一例を示す図。
【図５】実施例の表面波共振子における温度に対する共
振周波数の変化を示す図。
振周波数の変化を示す図。
【図６】ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板の回転角を変
化させた場合のＨ（ＺｎＯ）／λに対する電気機械結合
係数Ｋの依存性を示す図。
化させた場合のＨ（ＺｎＯ）／λに対する電気機械結合
係数Ｋの依存性を示す図。
【図７】メタライゼーション比を説明するための電極部
分の部分拡大平面図。
分の部分拡大平面図。
【図８】実施例の表面波共振子及び従来例の表面波共振
子のメラタイゼーション比に対する電気機械結合係数Ｋ
の依存性を示す図。
子のメラタイゼーション比に対する電気機械結合係数Ｋ
の依存性を示す図。
【図９】従来のラブ波を利用した表面波共振子のＨ（Ｚ
ｎＯ）／λに対する位相速度の依存性を示す図。
ｎＯ）／λに対する位相速度の依存性を示す図。
【図１０】従来のラブ波を利用した表面波共振子におけ
るＨ（ＺｎＯ）／λに対する電気機械結合係数Ｋの依存
性を示す図。
るＨ（ＺｎＯ）／λに対する電気機械結合係数Ｋの依存
性を示す図。
１…表面波装置 ２…ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板 ５…ＩＤＴ ６…ＺｎＯ薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−258011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−260213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−156013（ＪＰ，Ａ) 清水洋他「高結合（Ｋ▲上２▼≒０. ３）のラブ波型弾性表面波圧電基板」電 子通信学会技術研究報告 Ｖｏｌ．82, Ｎｏ．118，ｐ．７−14（1982) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/145 H03H 9/64
Claims (2)
- 【請求項１】 ラブ波を利用した表面波装置であって、 ０〜３０°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板と、 前記ＬｉＮｂＯ3 基板上に形成された少なくとも一つの
インターデジタルトランスデューサと、 前記インターデジタルトランスデューサを覆うように形
成されたＺｎＯ薄膜とを備え、 前記ＺｎＯ薄膜の膜厚をＨ（ＺｎＯ）、ラブ波の波長を
λとしたときに、Ｈ（ＺｎＯ）／λが０．０５〜０．２
の範囲とされていることを特徴とする、表面波装置。 - 【請求項２】 前記インターデジタルトランスデューサ
の電極指の幅の電極指間ピッチに対する比が、０．１〜
０．７の範囲にある、請求項１に記載の表面波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00135294A JP3196474B2 (ja) | 1993-01-14 | 1994-01-11 | 表面波装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP481593 | 1993-01-14 | ||
| JP5-4815 | 1993-01-14 | ||
| JP00135294A JP3196474B2 (ja) | 1993-01-14 | 1994-01-11 | 表面波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06268469A JPH06268469A (ja) | 1994-09-22 |
| JP3196474B2 true JP3196474B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=26334559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00135294A Expired - Fee Related JP3196474B2 (ja) | 1993-01-14 | 1994-01-11 | 表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3196474B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003037467A (ja) | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Murata Mfg Co Ltd | 弾性表面波装置 |
| CN100576738C (zh) * | 2002-04-15 | 2009-12-30 | 松下电器产业株式会社 | 表面声波器件及利用其的移动通信设备和传感器 |
| CN102204091B (zh) * | 2008-11-18 | 2014-04-02 | 株式会社村田制作所 | 可调滤波器 |
| JP2009284554A (ja) * | 2009-09-03 | 2009-12-03 | Hitachi Media Electoronics Co Ltd | 弾性表面波装置、通信用フィルタ及び移動通信装置 |
-
1994
- 1994-01-11 JP JP00135294A patent/JP3196474B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 清水洋他「高結合（Ｋ▲上２▼≒０．３）のラブ波型弾性表面波圧電基板」電子通信学会技術研究報告 Ｖｏｌ．８２，Ｎｏ．１１８，ｐ．７−１４（１９８２） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06268469A (ja) | 1994-09-22 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |