JPH02131609A - Surface acoustic wave oscillator - Google Patents

Surface acoustic wave oscillator

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Publication number
JPH02131609A
JPH02131609A JP7008789A JP7008789A JPH02131609A JP H02131609 A JPH02131609 A JP H02131609A JP 7008789 A JP7008789 A JP 7008789A JP 7008789 A JP7008789 A JP 7008789A JP H02131609 A JPH02131609 A JP H02131609A
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JP
Japan
Prior art keywords
surface acoustic
acoustic wave
resonator
piezoelectric substrate
reflector
Prior art date
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Pending
Application number
JP7008789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Ehata
江畑 泰男
Shigefumi Morishita
森下 繁文
Koji Sato
孝治 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to JP7008789A priority Critical patent/JPH02131609A/en
Publication of JPH02131609A publication Critical patent/JPH02131609A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a stable resonator whose Q is not deteriorated by forming an oscillation circuit in a way such that the stress by a surface acoustic wave on the surface of a piezoelectric substrate of a surface acoustic wave resonator is selected to be a specific value. CONSTITUTION:The metallic strip of a grating reflector 32 is made of aluminum including silicon as its impurity and an oscillation circuit is formed in such a way that the stress by a surface acoustic wave on the surface of a piezoelectric substrate of the surface acoustic wave resonator is 10<5>N/m<2> or over. The strip line width of the interdigital electrode 32 and the grating reflectors 33, 34 is selected to be, e.g., 9.0mum and the interval between strip lines is selected to be 9.0mum. Moreover, the interval between the interdigital electrode 2 and the grating reflectors 33, 34 is selected to be 22.5mum and the aperture length is selected to be 0.7mm respectively. The grating reflectors 33, 34 are manufactured by mixing 2% of silicon to aluminum and vapor-depositing the result onto an LiTaO3 substrate in the thickness of 1.3mum.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はグレーティング反射器を有する弾性表面波共振
子を用いた弾性表面波発振器に関する.近年、発振器や
フィルタ等に使用するための弾性表面波共振子の開発が
盛んに行われている。弾性表面波共振子の基本構成は例
えば特開昭51−244号に記載されているように既に
知られている.すなわち圧電性基板上に弾性表面波を励
振するためのインターディジタル電極を形成するととと
もに、その両側にストリップ幅λ/4(λ:弾性表面波
波長)の複数本の金属ストリップをλ/2ビッチで周期
的に配列してなるグレーティング反射器を形成して構成
される。インターディジタル電極で励振された弾性表面
波は圧電性基板上を伝搬するが、両側に設けられたグレ
ーティング反射器により中央方向に反射される.この反
射量はストリップ1本当りではわずかであるが、複数本
のストリップにより反射がそれぞれ172波長の周期長
で生じるため,これらの反射は相加されることになり、
合成された反射量はほぼ1に近いものになる。このとき
圧電性基板上には弾性表面波の強い定在波が立つことに
なる.この現象は丁度水晶振動子の共振に対応する.こ
のようにしてグレーテイング反射器の位置を適当に設定
することにより、水晶振動子と同様の共振子が弾性表面
波のモードで実現することができる. ところで、このような弾性表面波共振子においてグレー
テイング反射器の金属ストリップは加工性が良い等の利
点からアルミニウムが用いられるのが普通であるが、こ
のようなアルミニウム膜でグレーティング反射器を構成
し動作させたところ、時間とともに共振周波数が大幅に
低下し、それと同時に共振抵抗が上昇し、Qが低下する
という現象が認められた.またこのとき電子顕微鏡でグ
レーティング反射器を観測したところ(倍率2000倍
)使用前においては第1図(a)の顕微鏡写真でわかる
ように何ら破損されていないアルミニウム膜が長時間使
用後においては第1図(b)の顕微鏡写真で明らかのよ
うに中央部が破損し、ひび割れた状態になっており、こ
れが上記共振周波数およびQの低下をもたらしているこ
とがわかった.このような現象は従来amされた報告は
ないが、種々検討したところ、次のような弾性表面波共
振子特有の現象によるものであることが明らかとなった
.すなわち弾性表面波共振子では前述のように圧電性基
板上に弾性表面波の大きな定在波が立つ.このためグレ
ーティング反射器のアルミニウム膜にこの弾性表面波エ
ネルギーによる応力が加わる.しかもこの応力は弾性表
面波の周波数に対応した極めて繰り返しの激しい応力で
ある。そこでこの定在波とアルミニウム膜の劣化部分の
関係を調べたところ第2図のような関係があることがわ
かった.すなわち第2図(a)の斜線部21がアルミニ
ウム膜の劣化部分であってインターディジタル電極部分
22とグレーティング反射器23の周辺部を除いた図中
斜線部分24に劣化が見られた。またこれを第2図(b
)の定在波の応力と対応させてみるとインターディジタ
ル電極22の中央部及び反射ストリップの外側端部25
が応力の節、反射ストリップの内側端部26が応力の腹
に対応しており、定在波応力の腹の部分即ち応力の大き
い部分に対応した部分が劣化している事がわかった.こ
のことから前述のアルミニウム膜の劣化の原因は定在波
応力によるものであることが確められた.インターディ
ジタル電極22の部分では、弾性表面波エネルギーは最
大の強度でありながら、その電極指のアルミニウム膜は
劣化がない.これは定在波の節がちょうど電極指に位置
しているためである.したがって従来のグレーティング
反射器がグループ(溝)などで構成されたものでは、相
当な強度で共振子を励振しなければII!察されなかっ
た現象である. 本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、長時間
十分、高い励振レベルで共振子が励振される条件での使
用においてもグレーティング反射器の金属ストリップの
劣化がなく共振周波数が低下しない安定な弾性表面波共
振子を用いた弾性表面波発振器を提供することを目的と
するものである.また、本発明の他の目的はQが大きく
、また長時間の使用においてQが低下しない弾性表面波
共振子を用いた弾性表面波発振器を提供することにある
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a surface acoustic wave oscillator using a surface acoustic wave resonator having a grating reflector. In recent years, surface acoustic wave resonators for use in oscillators, filters, etc. have been actively developed. The basic structure of a surface acoustic wave resonator is already known, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-open No. 51-244. In other words, an interdigital electrode for exciting surface acoustic waves is formed on a piezoelectric substrate, and multiple metal strips with a strip width of λ/4 (λ: surface acoustic wave wavelength) are arranged on both sides of the interdigital electrode in a pitch of λ/2. It is constructed by forming grating reflectors arranged periodically. The surface acoustic waves excited by the interdigital electrodes propagate on the piezoelectric substrate, but are reflected toward the center by grating reflectors installed on both sides. This amount of reflection is small for each strip, but since multiple strips each produce reflections with a period length of 172 wavelengths, these reflections are added together.
The combined reflection amount is approximately 1. At this time, a strong standing wave of surface acoustic waves is created on the piezoelectric substrate. This phenomenon corresponds exactly to the resonance of a crystal oscillator. By appropriately setting the position of the grating reflector in this way, a resonator similar to a crystal resonator can be realized in the surface acoustic wave mode. Incidentally, in such a surface acoustic wave resonator, aluminum is normally used for the metal strip of the grating reflector due to its advantages such as good workability. When operated, it was observed that the resonant frequency decreased significantly over time, and at the same time, the resonant resistance increased and the Q decreased. At this time, when the grating reflector was observed using an electron microscope (magnification: 2000x), it was found that the aluminum film was not damaged in any way before use, as seen in the micrograph in Figure 1 (a), but after long-term use, the grating reflector was not damaged. As is clear from the micrograph in Figure 1(b), the central part was damaged and cracked, which caused the reduction in the resonant frequency and Q. Although there have been no reports of such a phenomenon, various studies have revealed that it is due to the following phenomenon unique to surface acoustic wave resonators. In other words, in a surface acoustic wave resonator, a large standing wave of surface acoustic waves is created on the piezoelectric substrate as mentioned above. As a result, stress is applied to the aluminum film of the grating reflector due to this surface acoustic wave energy. Moreover, this stress is extremely repetitive stress corresponding to the frequency of surface acoustic waves. When we investigated the relationship between this standing wave and the deteriorated portion of the aluminum film, we found the relationship shown in Figure 2. That is, the shaded area 21 in FIG. 2(a) is the deteriorated part of the aluminum film, and deterioration was observed in the shaded area 24 in the figure, excluding the interdigital electrode part 22 and the peripheral area of the grating reflector 23. This is also shown in Figure 2 (b
), the center part of the interdigital electrode 22 and the outer end part 25 of the reflective strip
It was found that the stress node corresponds to the stress node and the inner end 26 of the reflective strip corresponds to the stress antinode, and that the antinode part of the standing wave stress, that is, the part corresponding to the large stress part has deteriorated. This confirmed that the cause of the aluminum film deterioration mentioned above was due to standing wave stress. At the interdigital electrode 22, the surface acoustic wave energy is at its maximum intensity, but the aluminum film of the electrode finger does not deteriorate. This is because the node of the standing wave is located exactly at the electrode finger. Therefore, if the conventional grating reflector is composed of groups (grooves), etc., the resonator must be excited with a considerable intensity. This was an undetected phenomenon. The present invention has been made in view of these points, and even when the resonator is used under conditions where the resonator is excited at a high excitation level for a sufficient period of time, the metal strip of the grating reflector does not deteriorate and the resonant frequency does not decrease. The purpose is to provide a surface acoustic wave oscillator using a stable surface acoustic wave resonator. Another object of the present invention is to provide a surface acoustic wave oscillator using a surface acoustic wave resonator which has a large Q and whose Q does not decrease even after long-term use.

本発明は弾性表面波共振子の共振周波数の低下およびQ
の低下が応力によるグレーティング反射器の劣化に起因
することから、グレーティング反射器の金属ストリップ
材料について検討し、その結果に基いてなされたもので
、上記金属ストリップをシリコンを不純物として含有し
たアルミニウムで形成し、この弾性表面共振子の圧電性
基板表面における弾性表面波による応力の大ささが10
5N/Il!以上となるような発振回路が構成されたも
のである。しかしてこのような金属材料にてグレーティ
ング反射器を形成した本発明に用いる弾性表面波共振子
によると、長時間の使用においても、共振周波数の低下
およびQの低下のない安定な特性を得ることができる。
The present invention aims to reduce the resonant frequency of a surface acoustic wave resonator and
This was done based on the results of a study on the metal strip material for the grating reflector, since the decrease in the grating reflector is caused by stress-induced deterioration of the grating reflector.The metal strip is made of aluminum containing silicon as an impurity. However, the magnitude of stress due to surface acoustic waves on the piezoelectric substrate surface of this elastic surface resonator is 10
5N/Il! The oscillation circuit is constructed as described above. However, according to the surface acoustic wave resonator used in the present invention in which the grating reflector is formed of such a metal material, stable characteristics can be obtained without a decrease in the resonance frequency or a decrease in Q even during long-term use. Can be done.

以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

第3図は本発明の一実施例による弾性表面波共振子を示
すものである.この弾性表面波共振子は例えばタンタル
酸リチウム(LiTaO, )ニオブ酸リチウム(Li
NbO3)などの圧電性基板31上に入力電気信号を上
記圧電基板31上を伝搬する弾性表面波に変換するため
のトランスジューサ、例えば一対の櫛歯状電極32a,
 32bを互いにかみ合わせてなるインターディジタル
電極32が形成されている.このインターディジタル電
極32は入力端子INに供給される入力電気信号を圧電
性基板3lの表面を伝搬する弾性表面波に変換する。ま
たこのインターディジタル電極32の両側の圧電性基板
3l上にはそれぞれ前記インターディジタル電極2で励
振された弾性表面波を反射するためのグレーティング反
射1}33. 34が形成されている.このグレーティ
ング反射器33. 34はストリップ幅λ/4の多数の
金属ストリップをλ/2ピッチの周期で配列したもので
、各金属ストリップで反射した反射波がすべて同相が相
加されるようになっている.またこれら金属ストリップ
は端部が互いに電気的に短絡されている. このような構成の弾性表面波共振子において、本発明で
は前記グレーティング反射器32の金属ストリップはト
リコンを不純物として含有したアルミニウムで構成され
ている.シリコンの含有量は特に制限はないが,純粋な
アルミニウムといえども0.01%程度シリコンが含ま
れていることを考えるとそれ以上であり、また50%以
上になるところはもはや不純物とは言えなくなる.実用
上は全体の10%以下程度が共振子の性能上並びに加工
上望ましいものと思われる。
FIG. 3 shows a surface acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention. This surface acoustic wave resonator is made of, for example, lithium tantalate (LiTaO) or lithium niobate (Li).
A transducer for converting an input electric signal into a surface acoustic wave propagating on the piezoelectric substrate 31 is mounted on a piezoelectric substrate 31 such as NbO3, for example, a pair of comb-shaped electrodes 32a,
An interdigital electrode 32 is formed by interlocking the electrodes 32b with each other. This interdigital electrode 32 converts the input electrical signal supplied to the input terminal IN into a surface acoustic wave propagating on the surface of the piezoelectric substrate 3l. Further, on the piezoelectric substrates 3l on both sides of the interdigital electrode 32, there are reflecting gratings 1}33. for reflecting the surface acoustic waves excited by the interdigital electrode 2, respectively. 34 is formed. This grating reflector 33. 34 is a structure in which a large number of metal strips each having a strip width of λ/4 are arranged at a pitch of λ/2, so that all the reflected waves reflected from each metal strip are added in the same phase. The ends of these metal strips are also electrically shorted to each other. In the surface acoustic wave resonator having such a configuration, in the present invention, the metal strip of the grating reflector 32 is made of aluminum containing tricone as an impurity. There is no particular limit to the silicon content, but considering that even pure aluminum contains about 0.01% silicon, it is more than that, and anything over 50% can no longer be considered an impurity. It disappears. Practically speaking, it is considered that about 10% or less of the total amount is desirable in terms of the performance and processing of the resonator.

このようにしてシリコンを不純物として含有したアルミ
ニウムで構成したグレーティング反射器を有する本発明
による弾性表面波共振子によると次のような顕著な効果
が認められた. 第4図は上記本発明による弾性表面波共振子を下記のよ
うな条件で設計し、温度が65℃の雰囲気中で2mVの
励振電力が共振子に印加されるように発振器を動作させ
たときの,時間経過に対する共振子の共振周波数変化率
を示したものである。すなわち弾性表面波共振子の設計
条件は圧電性基板としてXカットLiTa03を用い、
弾性表面波の伝搬方向をY軸より112a傾いた方向に
設定した.インターディジタル電極2は11対の電極指
から構成し、またグレーティング反射器33. 34は
それぞれ200本のストリップから構成した. またイ
ンターディジタルt極32およびグレーティング反射器
33,34のストリップ線幅はいずれも9.0.とし、
 同様にストリップ相互の間隔は9.0−とした。 さ
らにインターディジタル電極2とグレーティング反射器
33. 34の端部間隔は22.5−とじ、またこれら
の開口長はそれぞれ0.7amとした. グレーティン
グ反射器33. 34はアルミニウムにシリコンを2%
混入して厚さ1.3μsでLiTaO,基板上に蒸着し
製作した.また本発明による弾性表面波共振子と比較す
るためにグレーティング反射器33. 34は純粋なア
ルミニウム膜で形成したものを同様に製作した.第4図
はおいて曲線41はグレーティング反射器を上記純粋な
アルミニウム膜で形成した場合の共振子の特性を示し、
また曲線43はグレーティング反射器をアルミニウムに
シリコンを2%混入した上記本発明の共振子の特性を示
している.この図から明らかなようにグレーティング反
射器を純粋なアルミニウム膜で形成したものは時間とと
もに大幅に共振周波数の低下が認められるのに対し、本
発明による弾性表面波共振子によると、共振周波数の低
下が大幅に減少されていることがわかる。
The surface acoustic wave resonator of the present invention, which has a grating reflector made of aluminum containing silicon as an impurity, has the following remarkable effects. Figure 4 shows the surface acoustic wave resonator according to the present invention designed under the following conditions, and the oscillator is operated in an atmosphere at a temperature of 65°C so that an excitation power of 2 mV is applied to the resonator. This figure shows the rate of change in the resonant frequency of the resonator over time. In other words, the design conditions for the surface acoustic wave resonator are to use X-cut LiTa03 as the piezoelectric substrate,
The propagation direction of the surface acoustic wave was set to a direction inclined by 112a from the Y axis. The interdigital electrode 2 consists of 11 pairs of electrode fingers, and a grating reflector 33. 34 each consisted of 200 strips. Furthermore, the strip line widths of the interdigital t-pole 32 and the grating reflectors 33 and 34 are both 9.0. year,
Similarly, the spacing between the strips was 9.0-. Furthermore, an interdigital electrode 2 and a grating reflector 33. The end spacing of 34 was 22.5-mm, and each opening length was 0.7 am. Grating reflector 33. 34 is aluminum with 2% silicon
It was fabricated by mixing LiTaO with a thickness of 1.3 μs and depositing it on a substrate. Also, for comparison with the surface acoustic wave resonator according to the present invention, a grating reflector 33. 34 was similarly fabricated using a pure aluminum film. In FIG. 4, a curve 41 shows the characteristics of the resonator when the grating reflector is formed of the pure aluminum film,
Curve 43 shows the characteristics of the resonator of the present invention in which the grating reflector is made of aluminum mixed with 2% silicon. As is clear from this figure, in the case where the grating reflector is made of pure aluminum film, the resonant frequency significantly decreases over time, whereas in the surface acoustic wave resonator according to the present invention, the resonant frequency decreases significantly. It can be seen that the amount has been significantly reduced.

すなわち1000時間経過後では純粋なアルミニウムを
使用した場合共振周波数の変化率は−0.045%であ
るのに対し,不純物としてシリコンを混入した本発明で
は−0.017%であり、共振周波数の低下は約173
に抑えることができる.なお、アルミニウムにシリコン
を混入した上記本発明による弾性表面波共振子において
も上記のように共振周波数の若干の低下が見られたが、
その原因が弾性表面波の定在波応力による反射器ストリ
ップの劣化によるものであるかどうか検討するために純
粋なアルミニウムとシリコンを混入したアルミニウムの
2種の共振子を非動作状態で放置し、各時間経過後にお
ける共振周波数の変化をとったところ、いずれも第4図
の曲線43とほぼ等しい特性が得られた.このことから
本発明の共振子における上記共振周波数の低下は定在波
応力によるグレーテイング反射器の劣化によるものでは
なく、他の原因によるものであることがわかった.つま
り本発明の弾性表面波共振子においては弾性表面波の定
在波応力によってはグレーテイング反射器の劣化はほと
んど起こらないということが明らかになった.事実、本
発明による弾性表面波共振子のグレーティング反射器を
顕微鏡で観察したところ、長時間動作させた後でもスト
リップ膜にはほとんど劣化していないことが認められた
. 第5図はアルミニウムに不純物としてシリコンを混入し
,電力を印加しないで100時間放置したときの写真で
あるが、電力を印加した場合もほとんど変化はなかった
.なお、図中のストリップ膜の下辺部に横方向の白線状
部がみられるがこれはシリコンの残渣であって、電極破
損部ではない.このシリコンの残渣は必要に応じエッチ
ング等で除去することができる. また第6図は表面波励振レベルを変化させたときの共振
周波数変化率を表わすもので,曲線61〜64に示すよ
うに純粋なアルミニウムで反射器を構成したものにおい
ては励振レベルを上げると共振周波数が大きく変化する
のに対し、本発明によると曲線65に示すように励振レ
ベルの変化に対しても共振周波数はほとんど変化しない
ことがわかる。
In other words, after 1000 hours, the rate of change in the resonant frequency is -0.045% when pure aluminum is used, whereas it is -0.017% in the case of the present invention in which silicon is mixed as an impurity. The decrease is about 173
It can be suppressed to Note that a slight decrease in the resonant frequency was also observed in the surface acoustic wave resonator according to the present invention in which silicon was mixed with aluminum, as described above.
In order to investigate whether the cause of this is due to deterioration of the reflector strip due to the standing wave stress of surface acoustic waves, two types of resonators, one made of pure aluminum and one made of aluminum mixed with silicon, were left in a non-operating state. When the changes in the resonant frequency after each time period were measured, characteristics almost equal to curve 43 in FIG. 4 were obtained in all cases. This indicates that the decrease in the resonant frequency of the resonator of the present invention is not due to deterioration of the grating reflector due to standing wave stress, but is due to other causes. In other words, it has become clear that in the surface acoustic wave resonator of the present invention, the grating reflector hardly deteriorates due to the standing wave stress of the surface acoustic wave. In fact, when the grating reflector of the surface acoustic wave resonator according to the present invention was observed under a microscope, it was found that there was almost no deterioration in the strip film even after long-term operation. Figure 5 is a photograph of aluminum mixed with silicon as an impurity and left for 100 hours without applying power, but there was almost no change even when power was applied. Note that a horizontal white line can be seen at the bottom of the strip film in the figure, but this is silicon residue and is not a damaged part of the electrode. This silicon residue can be removed by etching, etc., if necessary. Figure 6 shows the rate of change in resonance frequency when the surface wave excitation level is changed. As shown in curves 61 to 64, when the reflector is made of pure aluminum, as the excitation level is increased, resonance occurs. It can be seen that, while the frequency changes greatly, according to the present invention, the resonant frequency hardly changes even when the excitation level changes, as shown by a curve 65.

特に純粋なアルミニウムの反射器ストリップでは励振レ
ベルが大きいほど劣化が大きく共振周波数の変化が大き
くなるのに対し、本発明では励振レベルが大きくても共
振周波数が変化しないことから,本発明の共振子は励振
レベルが高い状態で使用されるほど、その効果が顕著に
あらわれる。
In particular, with pure aluminum reflector strips, the higher the excitation level, the greater the deterioration and the greater the change in the resonant frequency, whereas in the present invention, the resonant frequency does not change even when the excitation level is large. The higher the excitation level is used, the more pronounced the effect becomes.

このように純粋なアルミニウムの反射器ストリップの劣
化は励振レベルの大きさによって変化するが、一般に励
振レベルが何鳳V以上のときにその劣化が問題になり、
それに対して本発明が有効であるか明確に述べることは
難しい.何故なら本実験例では励振レベルが0.5mV
程度以下でアルミニウム反射器ストリップに劣化が観測
されたが、基板材料、共振周波数、電極形状などが変化
すると必ずしもこの励振レベルが対応しなくなる.しか
しながら、反射器ストリップの劣化の原因が表面波応力
によるものであるから、共振子表面の応力の大きさ10
’(Newton/m”)程度以上のとき反射器ストリ
ップの劣化が問題となると考えられ,本発明ではこのよ
うな応力が加わっても反射器ストリップの劣化がなく有
効である.このように不純物を混入したアルミニウム膜
において、その劣化が純粋なアルミニウムよりも少ない
理由は正確には解明されていないが、アルミニウムの結
晶粒界に不純物が析出し、これが核となってバウンダリ
ーが出来、これが金属疲労による劣化を防いでいるもの
と考えられる. このように本発明によると、長時間の使用においても共
振周波数の変化の少ない弾性表面波共振子を用いた弾性
表面波発振器を得られる.一方本発明による弾性表面波
共振子によるとさらに次のような新しい有効な効果が得
られることがわかった.すなわちグレーティング反射器
を純粋なアルミニウム膜で構成した弾性表面波共振子で
は共振抵抗が24オームでQは約12000であるのに
対し、アルミニウムにシリコン2%を混入したものでは
共振抵抗17オームでQは約17000のものが得られ
た。これは多数試作したサンプルの平均値であり、いず
れも約20%程度のバラツキはあるが、純粋なアルミニ
ウムでグレーテイング反射器を構成した場合に比べて顕
著なQの増大が認められる.前述のように弾性表面波共
振子は発振器やフィルタに適用されるが,Qの大きい共
振子ほど安定な発振器を構成することができ、またQの
大きい共振子ほど挿入損失の少いフィルタを構成するこ
とができるので、本発明による弾性表面波共振子はかか
る点からも極めて有効である。
In this way, the deterioration of pure aluminum reflector strips varies depending on the magnitude of the excitation level, but in general, the deterioration becomes a problem when the excitation level is higher than Hefeng V.
It is difficult to clearly state whether the present invention is effective in this regard. This is because in this experimental example, the excitation level is 0.5mV.
Deterioration was observed in the aluminum reflector strip at a lower level, but this excitation level does not necessarily correspond if the substrate material, resonant frequency, electrode shape, etc. change. However, since the cause of reflector strip deterioration is surface wave stress, the magnitude of stress on the resonator surface is 10
It is thought that deterioration of the reflector strip becomes a problem when the stress exceeds 1000 m (Newton/m), and the present invention is effective because the reflector strip does not deteriorate even when such stress is applied. The reason why the aluminum film deteriorates less than that of pure aluminum has not been elucidated exactly, but impurities precipitate at the grain boundaries of aluminum, and these serve as nuclei to form boundaries, which are caused by metal fatigue. Thus, according to the present invention, it is possible to obtain a surface acoustic wave oscillator using a surface acoustic wave resonator whose resonant frequency does not change much even when used for a long time. It was also found that the following new effective effects can be obtained using a surface acoustic wave resonator: In a surface acoustic wave resonator whose grating reflector is made of pure aluminum film, the resonance resistance is 24 ohms and the Q is 12,000, whereas aluminum mixed with 2% silicon had a resonance resistance of 17 ohms and a Q of about 17,000.This is the average value of many prototype samples, and all of them had a Although there is a variation of about %, a significant increase in Q is observed compared to when the grating reflector is made of pure aluminum.As mentioned above, surface acoustic wave resonators are applied to oscillators and filters. , the larger the Q of the resonator, the more stable the oscillator can be constructed, and the larger the Q of the resonator, the lower the insertion loss can be constructed. is also extremely effective.

以上のように本発明によると安定かつ特性の良好な弾性
表面波共振子を得ることができる.なお、前記実施例で
は圧電性基板としてXカットLiTaO,を用いた場合
について説明したが、水晶,LiNbO.等の圧電性基
板に対しても同様に適用でき有効である.また本発明は
グレーテイング反射器を有する弾性表面波共振子すべて
に適用でき,前記実施例のパターンに限定されるもので
はない.さらにまたアルミニウムに混入する不純物はシ
リコンだけでなく、銅、Ni. Cr. Mg等を一緒
に混入することも有効であると思われる. またこれら不純物の混入したアルミニウム膜を形成する
のに予め不純物を適当な重量混入させたアルミニウムを
ターゲットにし,スパッタ蒸着,ヒータ加熱あるいは電
子ビームによる蒸着を行なえば純粋アルミニウム膜での
弾性表面波共振子の製造プロセスと全く同一の工程で行
うことができる.
As described above, according to the present invention, a surface acoustic wave resonator that is stable and has good characteristics can be obtained. In the above embodiments, an X-cut LiTaO was used as the piezoelectric substrate, but quartz, LiNbO. It is also applicable and effective to piezoelectric substrates such as Further, the present invention can be applied to any surface acoustic wave resonator having a grating reflector, and is not limited to the patterns of the above embodiments. Furthermore, impurities mixed into aluminum include not only silicon but also copper, Ni. Cr. It is also thought to be effective to mix Mg etc. together. In addition, to form an aluminum film mixed with these impurities, using aluminum mixed with an appropriate weight of impurities in advance as a target, and performing sputter deposition, heating with a heater, or deposition using an electron beam, it is possible to create a surface acoustic wave resonator in a pure aluminum film. This can be done in exactly the same process as the manufacturing process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)および(b)は純粋なアルミニウム反射器
ストリップの使用前および長時間動作後の表面の状態を
示す顕微鏡写真、第2図(a)および(b)はグレーテ
ィング反射器ストリップの劣化部分および弾性表面波の
定在波の応力分布を示す図,第3図は本発明による弾性
表面波共振子の一実施例を示す図、第4図は本発明の実
施例に依る共振゛子の動作時間に対する共振周波数の変
化を示す図、第5図は本発明による反射器ストリップの
顕微鏡写真,第6図は表面波励振レベルの変化に対する
共振波数の変化を示す図である. 3l・・・圧電性基板、 32・・・インターディジタル電極, 33. 34・・・グレーティング反射器.代理人 弁
理士 則 近 憲 佑 同    竹 花 喜久男 第2図 32b 第 3 図 B#f閏 (吾圃 手 続 補 正 書 (方式)
Figures 1(a) and (b) are micrographs showing the surface condition of a pure aluminum reflector strip before use and after long-term operation; Figures 2(a) and (b) are of a grating reflector strip. FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the surface acoustic wave resonator according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the stress distribution of the deteriorated part and the standing wave of the surface acoustic wave. FIG. 5 is a micrograph of a reflector strip according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing changes in resonant wave number as a function of surface wave excitation level. 3l...Piezoelectric substrate, 32...Interdigital electrode, 33. 34...Grating reflector. Agent Patent Attorney Yudo Noriyuki Chika Kikuo Takehana Figure 2 32b Figure 3 B#f Alternative (Written Procedural Amendment (Method))

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)圧電性基板と、 この圧電性基板上に設けられた入力電気信号を前記圧電
性基板上を伝搬する弾性表面波に変換するための弾性表
面波用変換器と、 この変換器に対向して前記圧電性基板上に設けられた前
記弾性表面波を反射するための複数の金属ストリップを
周期的に配列してなる反射器とを有し、かつ 前記反射器を構成する金属ストリップが、シリコンを不
純物として含有したアルミニウムで構成した弾性表面波
共振子を備え、 この弾性表面波共振子の前記圧電性基板表面における前
記弾性表面波による応力の大きさがI10^5N/m^
2以上となるような発振回路が構成されていることを特
徴とする弾性表面波発振器。
(1) a piezoelectric substrate; a surface acoustic wave transducer provided on the piezoelectric substrate for converting an input electrical signal into a surface acoustic wave propagating on the piezoelectric substrate; and a reflector formed by periodically arranging a plurality of metal strips for reflecting the surface acoustic waves provided on the piezoelectric substrate, and the metal strips constituting the reflector, A surface acoustic wave resonator made of aluminum containing silicon as an impurity is provided, and the magnitude of stress due to the surface acoustic wave on the surface of the piezoelectric substrate of the surface acoustic wave resonator is I10^5N/m^
A surface acoustic wave oscillator comprising two or more oscillation circuits.
(2)前記弾性表面波用変換器は、前記反射器の金属ス
トリップと同一材料で形成されたインターディジタル電
極であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
弾性表面波発振器。
(2) The surface acoustic wave oscillator according to claim 1, wherein the surface acoustic wave transducer is an interdigital electrode made of the same material as the metal strip of the reflector.
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