JPH0232806B2 - Danseihyomenhasochi - Google Patents

Danseihyomenhasochi

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JPH0232806B2
JPH0232806B2 JP6849078A JP6849078A JPH0232806B2 JP H0232806 B2 JPH0232806 B2 JP H0232806B2 JP 6849078 A JP6849078 A JP 6849078A JP 6849078 A JP6849078 A JP 6849078A JP H0232806 B2 JPH0232806 B2 JP H0232806B2
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surface acoustic
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acoustic wave
input
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JP6849078A
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Hiroshi Myama
Yasuhiko Nakayama
Yukihiro Kino
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/08Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧電体の表面に入出力交差指電極を
設け、入力交差指電極に高周波信号を印加したと
き圧電体の表面を伝搬する弾性表面波を出力交差
指電極に電気信号として取り出す弾性表面波装置
に関するものである。
弾性表面波装置は、圧電体薄板の表面にすだれ
状電極または交差指電極よりなる入力電極と出力
電極を形成し、入力電極に高周波信号を印加した
とき、その高周波信号が圧電体薄板の表面を伝搬
して出力電極より取り出される装置で、その波長
がすだれ状電極または交差指電極の周期と一致し
たときに出力電極に最も強い出力信号が得られ
る。本明細書では、以下この電極の周期と一致し
た周波数の弾性表面波を基本表面波と呼ぶ。従来
の弾性表面波装置はこの基本表面波を利用したも
のである。
基本表面波信号の周波数は、前述したようにす
だれ状電極または交差指電極の周期により定ま
り、したがつて、従来の弾性表面波装置では、周
波数の高い基本表面波を得るためにはすだれ状電
極または交差指電極のピツチ寸法を小さくする必
要があり、製作が非常に困難なため得られる周波
数には限界があつた。
本発明は上記問題点を解決するもので、得られ
る表面波の周波数を高くすることが可能であり、
また、周波数が同一であれば交差指電極のピツチ
寸法を大きくして製作を容易にすることが可能な
弾性表面波装置を提供することを目的とするもの
である。
上記目的を達成するために、本発明は表面に入
出力交差指電極を形成した128゜回転Y板LiNbO3
圧電体上に、入出力交差指電極と圧電体の全面を
覆つてSiO2膜を所定の厚さで形成し、入力交差
指電極に高周波信号を印加することにより、基本
表面波よりも表面波速度の速い新しい表面波を発
生させ、この新しい表面波を伝搬媒体として利用
するものである。
圧電体表面にすだれ状電極または交差指電極を
形成し、その上にSiO2膜を形成したものとして、
従来温度動性を補償することを目的としたものが
知られている。たとえば、特開昭51−84548号公
報には圧電材料基板上に指状の電極を形成し、そ
の上に二酸化シリコンを遅延の温度係数が最小と
なるような厚さに設けたものが示されている。第
1図はその一例で、Y板−Z方向伝搬LiNbO3
電板1上のSiO2膜4の膜厚を、入出力交差指電
極2,3付近では薄くして電気−機械結合係数の
低下を防ぎ、一方表面波伝搬部上では厚くして負
の遅延時間温度係数を大きくし、圧電材料のもつ
正の遅延時間温度係数を打ち消すようにしてい
る。しかし、この構成は基本表面波成分のみしか
得られず、前述した従来技術の問題点を解決する
ことは出来ない。
本発明は、入出力交差指電極を有する圧電体上
にSiO2膜を所定の厚さで平坦に形成して、入力
交差指電極に高周波信号を印加したとき、基本表
面波以外に、基本表面波よりも表面波速度が速い
新しい表面波による出力信号が得られるという全
く新しい原理を利用するものである。
表面波速度が速い新しい表面波を伝搬媒体とす
ることにより、その分弾性表面波装置の入出力交
差指電極のピツチ寸法を従来に比べて広くするこ
とができ、入出力交差指電極の製作が容易とな
る。これは以下の理由による。弾性表面波装置に
おいては、交差指電極による弾性表面波の発生
は、交差指電極の周期と波長が一致したときに最
も強く、このことから中心周波数が決まる。ここ
で、弾性表面波装置の中心周波数f0、表面波速度
VS、波長λ0、電極周期長Pの間には P=λ0=VS/f0 の関係式が一般に知られている。つまり、中心周
波数を一定とするならば、表面波速度VSの大小
によつて、電極周期長Pを変化させる必要があ
り、表面波速度VSが大となれば、その分電極周
期長Pも大きくなることが可能になるのである。
以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。
第2図は、本発明の一実施例における弾性表面
波装置の断面図である。この実施例では、圧電体
として128゜回転Y板−X方向伝搬LiNbO3を用い、
この圧電体5上に入力交差指電極6および出力交
差指電極7をホトエツチング法を用いて形成す
る。入出力交差指電極6,7の具体的な形状およ
び寸法の一例を示すと第3図および以下のように
なる。
入出力交差指電極中心距離……6.1mm(763波長) 交差長……2mm 交差指電極幅……2μm 交差指電極間隙……2μm 交差指電極対数……200組 交差指電極周期長……8μm 次に、上記圧電体5および入出力交差指電極
6,7上一面にSiO2膜8をRFスパツタリング法
を用いて形成する。
このようにして製作した弾性表面波装置におい
て、SiO2膜の膜厚の異なるものを数種類作製し、
各々について第3図に示すように入力交差指電極
6に周波数を450MHzから620MHzまで変化させた
高周波電圧を印加して弾性表面波装置としての特
性を測定した。入力高周波電圧の周波数を変化さ
せていくと、入力交差指電極6の周期と波長が一
致する周波数で弾性表面波が励起され、圧電体5
上の表面を伝搬し、出力交差指電極7により前記
の逆過程で電気信号に変換され、出力端子9に電
気信号が発生する。SiO2膜の厚さhが弾性表面
波の波長λ(本実施例では8μm)に対して30%以
下の薄い膜厚のときは、SiO2膜の無い圧電体単
体の場合と同様に基本表面波のみが発生するが、
SiO2膜の厚さhが弾性表面波の波長λに対し30
%を越える頃から、基本表面波の他に、これに比
べて表面波速度が20%程度速い新しい表面波が発
生する。この新しい表面波は、弾性表面波装置の
どの部分を伝搬する波なのかは解明されておらず
不明確であるが、別の実験として、前記弾性表面
波装置の入出力交差指電極6,7間の伝搬路部分
に音波吸収材を設け、入力交差指電極6に信号を
印加し、新しい表面波を励起させて出力交差指電
極7での信号の発生状態を確認したところ、完全
に音波吸収材により新しい表面波の伝搬が吸収さ
れることから、圧電体の表面からSiO2膜中の伝
搬する波と考えられる。
第4図は上記のようにして第3図の出力端子9
に発生した電気信号をスペクトラムアナライザ等
の周波数測定装置によつて測定することにより弾
性表面波装置の周波数特性を測定し、その特性か
ら、弾性表面波装置としての挿入損失Loss、弾
性表面波の速度vを測定し、さらにこの弾性表面
波装置を恒温炉等を用いて温度変化を加えたとき
の遅延時間温度係数αについて測定し、これらの
測定データを図示したものである。弾性表面波の
周波数特性は、圧電体の電気−機械結合係数、交
差指電極のピツチ、本数、入出力電極間距離およ
び入出力電極間部での走行損失等により決定さ
れ、更に表面に形成されるSiO2膜の膜厚の変化
により挿入損失が変化する。ここで、挿入損失と
は、入力交差指電極に印加した信号に対して出力
交差指電極側で得られる信号レベルの減少量をい
う。第4図において、横軸はSiO2膜の膜厚を示
しており、SiO2膜の膜厚hと交差指電極周期長、
すなわち基本表面波の波長λの比h/λで表わし
ている。
次にこの測定データについて詳細に説明する。
まず、表面波速度v1、遅延時間温度係数α1、挿入
損失Loss1で示される基本表面波では、表面波速
度v1は、SiO2膜を形成しないときには3980m/
Sであつたのが、h/λ=0.25位までは若干上昇
し、その後は急速に減少してh/λ=0.6で3500
m/sとなる。温度係数α1は、SiO2膜を形成し
ない圧電体単体では79PPM/℃であつたものが、
SiO2膜を厚くしていくと急激に減少し、h/λ
=0.45で0となる。また挿入損失Loss1は、SiO2
膜を形成しないときに13dBであつたものが、
h/λ=0.25までゆるやかに、その後は急激に増
加してh/λ=0.45では35dBと大きな値となり
実用上使用不可能となる。
一方、h/λが0.3を越えるところから発生す
る、基本表面波に比べて表面波速度が速い新しい
表面波は表面波速度v2、遅延時間温度係数α2、挿
入損失Loss2でその特性を表わしている。表面波
速度v2は、h/λ=0.3で4650m/sであり、
SiO2膜の増加とともに徐々に遅くなり、h/λ
=0.6で4380m/sとなる。温度係数α2は、h/
λ=0.3において40PPM/℃であつたものが、
SiO2膜の膜厚の増加とともに徐々に低下して
h/λ=0.43で33PPM/℃と最小になり、その
後再び上昇しh/λ=0.6で40PPM/℃となる。
次に、挿入損失は、h/λ=0.3で31dBであつた
ものが、SiO2膜の膜厚の増加とともに改善され、
h/λ=0.6では23dBとなる。したがつて、SiO2
膜の膜厚hをh/λが0.3を越えるよに形成すれ
ば表面波速度の速い新しい表面波を伝搬媒体とし
て利用することができる。
なお、h/λが0.3〜0.45付近では、2つの表
面波が共存する。例えば、h/λ=0.325のとき
は、周波数479MHz、挿入損失38dB、表面波速度
3832m/sの基本表面波と、周波数571MHz、挿
入損失30dB、表面波速度4568m/sの表面波速
度が速い新しく発生した表面波の2つの弾性表面
波が存在する。しかし、基本表面波はその挿入損
失が大きいので、表面波速度の速い新しい表面波
のみを使用することは可能である。以上のよう
に、本発明による弾性表面波装置は、128゜回転Y
板−X方向伝搬LiNbO3を圧電体とし、その表面
に入出力交差指電極およびSiO2膜を均一に形成
し、そのSiO2膜厚をh/λが0.3より大きくする
ことにより、SiO2膜を形成しないときおよび膜
厚がh/λ=0.3以下のときの弾性表面波と比較
して、弾性表面波速度が速くなるので、交差指電
極のピツチを従来よりも大きくすることができ製
作が容易になり、また、ピツチが同一であればよ
り周波数の高い出力を得ることができる。また、
SiO2膜は負の遅延時間温度係数を有しているた
め、LiNbO3圧電体の有する正の遅延時間温度係
数を打ち消すので、弾性表面波装置全体としての
遅延時間温度係数が小さくなり、温度に対する安
定性が向上した弾性表面波装置が得られる。さら
に、圧電体上にSiO2膜を均一に形成すればよい
ため、製造が楽になる等の多くの利点を有するも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の弾性表面波装置の断面図、第2
図は本発明による弾性表面波装置の素子の構造を
示す断面図、第3図は本発明の実施例における弾
性表面波装置の平面図、第4図は本発明の実施例
における弾性表面波装置の特性図である。 5……圧電体、6……入力交差指電極、7……
出力交差指電極、8……SiO2膜、9……出力端
子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 128゜回転Y板LiNbO3圧電体に表面波をX方
    向に伝搬させるよう交差指入出力電極を形成し、
    前記圧電体上および交差指入出力電極上にSiO2
    膜を膜厚が基本表面波の波長の0.3倍を越えるよ
    うに平坦に形成し、基本表面波より表面波速度の
    速い表面波を伝搬媒体として用いることを特徴と
    する弾性表面波装置。
JP6849078A 1978-06-06 1978-06-06 Danseihyomenhasochi Expired - Lifetime JPH0232806B2 (ja)

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JPS54158895A JPS54158895A (en) 1979-12-15
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