JPH03500355A - 不所望の反射波を回避するための変換パターン付表面波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不所望の反射波を回避するため の変換パターン付表面波装置 本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前文に記載された表面波装置に関する。

圧電基体上に変換器パターンおよびまたは反射器パターンを備えた表面波装置は 良く知られている。

基体の稜線で反射する表面波によって惹き起こされる擾乱を回避するために、基 体の稜線または端面とこの稜線に隣接する表面領域とを音響的に非弾性的な、す なわち減衰作用のある材料によって被覆することが一般に行われている。このよ うな材料は表面波に対する溜として使われる。このような潔白に入り込んだ表面 波はそこで吸収されて減衰し、再び反射されない。このように反射が停止される ことによって、表面波の所望の伝播が予め定めたように行われる。

このようなやり方は表面波伝播の見地からすると充分な結果を提供するが、この ようなやり方はそれでも欠点を有している。かかる溜の材料は大抵残りの基体表 面を汚染する虞のある有機材料から成る。予め定められた表面波伝播の領域が僅 り・でも汚染されると、可成り強い擾乱が生じ得る。何故ならば、一方ではかか る溜はかかるを機材料から形成された比較的大きい表面を持ち、他方ではこの材 料は基体の汚染のないように維持すべき表面領域に相接するからである。

そこで、本発明は、表面波自体の発生が望ましくない基体の表面’ｐＭＭにおい て反射表面波が発生するのを回避する新規な手段を講することを課題とする。

この課題は本発明によれば、特許請求の範囲の請求項１の特徴部分により解決さ れ、本発明の実施態様は特許請求の範囲の従属項に記載されている。

本発明は、少なくとも出来るだけ有機材料から成る溜の使用を回避するか、また は少なくともこの溜の作用を得るために従来技術に基づいて使用される有機材料 の作用量を可成り低減させるという考えに基づいている。このためには完全に異 なる原理から出発するということが考慮される。本発明の基礎となる原理は表面 波の非弾性擾乱の代わりに原理的には逆のことを行うことである。

すなわち不所望な表面波を他の形態に変換し、表面波の弾性擾乱を利用すること である。不所望な表面波の他の形態への変換は特にバルク波の形態に変換するこ とにより行われる。しかしながら、バルク波の発生は最も望ましくないことであ り、従って、本発明においては変換によって基体内に故意に発生されたバルク波 は変換器パターンおよび／または反射器パターンの有効表面波伝播領域に対して 欠点となり得ない方向へ伝播するようにされる。特にこのために、バルク波に変 換された表面波は、バルク波として、特に基体を基＠またはケース内に固定して いる非弾性減衰接着剤の領域に到達するような角度にて基体表面から遠ざけられ る。

この接着剤を使用することは溜の有機材灯に関する上述の説明に対して一見矛盾 する。しかしながら、基体を基台に結合するこの接着剤は基体の前面だげに存在 するのである。はぼ全ての接着剤材料は基体の背後表面とケース内の取付面とに よって広範囲に亘って密に覆われる。非常に狭い縁部だけがケースの内部雲囲気 と直接接触する。

前述の説明はしかしながら基体が接着剤の使用の代わりに他の結合手段によって ケース内に取付けられるようにした有利な実施例に対しては矛盾しない。このよ うな場合にはバルク波は基体内を走行し、そのエネルギーは境界面での多重反射 の際に消失する。

これによっても本発明の課題が解決される。

本発明により使用される変換パターンは、例えば、基体の表面すなわち表面波自 体の発生が何れにせよ望ましくない表面領域に浮き出し形成されたパターンから 成る。このパターンは例えば表面上に設けられた金属や酸化シリコンまたは類似 の物質等の材料から構成され得る。これとは反対に、基体の表面擾乱手段とじて 溝形に形成された例えばエツチング形成されたパターンを設けることも出来る。

特にこのような変換パターンは、例えば表面波装置の反射器パターンに対して使 用されるような金属から成るフィンガー条帯から構成される。基土的にはこのよ うな条帯は変換器パターンおよび／または反射器パターンにおける表面波伝播方 向に対して直角または斜めに延在する。このような条帯ば湾曲状に形成すること も出来る。しかしながら無理に連続的な条帯を必要としない６革ろ個々の条帯は 破断部を有することができ、それゆえこの条帯は例えばドツトで断続、された直 線状条帯となる。条帯自体は等間隔で周期的に分散配置され、および／またはラ ンダム分散により分散配置され得る。等間隔による分散配置はＮ単に理解できる 。周期的な分散配置は検出された周波数領域を理解し易くする。ランダム分散配 置は不所望な特異個所が発生するのを回避する。

次に、大発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は第１の形式の変換パターンを備えた大発明による表面波装置の第１実施 例を示す概略図、第２図は第２の形式の変換パターンを備えた本発明による表面 波装置の第２実施例を示す概略図、第３図は第３の形式の変換パターンを備えた 本発明による表面波装置の第３実施例を示す概略図、第４図は大発明の詳細説明 を行うための原理を示す＠略ワである。

第１図および第２図には表面波装置において一般的な基体が２で示されている。

この基体２は側面３．４と、通常の如く斜めに形成された端面５とを有している 。これらの面３．４．５に間しては第１図の平面図では基体２の表面の縁部に稜 線しか示されていない。１１は基体上に設けられた通常の変換器パターンを示し 、しかもこの変換器パターンは第１図に示された基体右端に一番近くに存在する 変換器パターンである。変換器１１から矢印χ方向に端面５へ向けて走行する表 面波ＳＡＷは基体２のこの端部で反射される。端面５が斜め方向に向けられてい ることによ、って、反射の擾乱影響は可成り低減されるが、しかしながら変換器 １１かうＸ′ｊ５Ｔ′ｉｉＪへ出射した表面波エネルギーの成る程度の成分は多 重反射によって表面波装置内へ再び戻る。

大発明によれば、図示されたように、条帯状に実施され基体２０表面において音 響表面波ＳＡＷに対して有効に作用する擾乱手段から構成された変換パターン１ ２が設けられる。例えば、条帯１３は変換器１１のフィンガーとしても使用され ているような金属条帯から構成され得る。しかしながら、これには酸化シリコン 、酸化アルミニウム等から成る条帯１３も使用され得る。このように表面上りこ 浮き出し形成されたパターンの代わりに、かかる条帯は基体２０表面内にエツチ ング形成された溝としても形成され得る。このような変換パターン１２は間隔を おいて互いに隣接して並置された多数の条帯から成り、第１圓にはこのような多 数の条帯が示されている。１１３は長手方向に破断されでいる条帯かろ成る特殊 な条帯を示し、２０条帯は図示されでいるようなドツト連続体で断続されている 。このドツトは条帯の方向に、しかも隣接する条帯相互に比較し７て互いに分散 して配置され得る。

第１図に示した実施例においては、条帯１３．１１３は表面波ＳＡＷの伝播方向 に対してほぼ直交する方向に向けられている。

第２図には第１図の実施例に類似した実施例が示されており、従って第２１１で は第１回において既に説明した部分と同一部分には同一符号が付されている。変 換パターン２２は第２図の実施例においては表面波伝播方向Ｘに対して斜めに向 けられた条帯１３から構成されている。第２図の実施例においてもこの条帯はド ツト連続体１１３によって実現され得る。

第３図は変換パターン３２の湾曲状条帯２１３を備えた他の実施例を示す、変換 パターン３２は上述の実施例において既に説明したドツト連続体から構成するこ とができる。

第４圀は大発明により設けられる変換パターンの寸法を筒車化するのに役立つ。

第４図には浮き出し形条帯１３、例えば金属条帯の側面断面図が示されている。

変換器パターン］１の２個のフィンガー１１１は補助的に図示したものである。

変換器１１から表面においてχ方向に走行する表面波Ｓ　Ａ、　Ｗは変換パター ン１２の条帯１３によって乱される。この擾乱は各条帯のそれぞれ１つの稜線！ （のところで円筒波が下部空間を形成する基体２内へ送出されるようにすること によって表される。条帯１３が長手方向に延在することによってかかる波発生に 対して円筒対称が生じる。円筒波発生はそれぞ７１．個々の条帯のところで生し る。基体２の表面上に条帯１３を等間隔周期Ｐにて配置すると、それぞれの条帯 １３の稜線によって乱された表面波の干渉が生じ、それゆえベクトルＶＢによっ て代表される波が発生する。このような波４０は基体２内において表面波ＳＡＷ からつまり表面擾乱により発生したバルク波である。このバルク波４０のエネル ギーは表面波ＳＡＷのエネルギーを受け、それゆえ表面波ＳＡＷは本発明に基づ いて行われる変換に応じて消滅させられ得る。

変換パターン１２．２２．３２によって占められた領域〔表面波装置ではこの領 域において表面波Ｓ　Ａ　Ｗ自体の発生が望ましくない〕においては、この表面 波のエネルギーが本発明によりバルク波のエネルギーに変換される。寸法が周期 Ｐに整合する場合にば、本発明において使用される千渉原璋に応じて最適な変換 が得られる。このために次式が基礎となっている。

□　〈　−〜□−十−−□−□− Ｐｉ　ＶｓＡＷ　Ｖ” 但し、ｆは当該表面波装置の伝送帯域の下限周波数、〜もＡ１は基体材料中での 表面波Ｓ　Ａ　Ｗの速度、Ｖ”はバルク波の速度であって、基体２の材Ｕのにお いて最大音響速嗅を臂する波モードではｖ８１８として、また表面波のために可 成り寄与する最緩速バルク波（音響バルク波）の速度ではＶ！Ａ、として表され る。表面波装置において表面波としてレイリー波が励起される場合には、速度Ｖ ＢＡＷとしては垂直偏波された準剪断波の速度値が使用され得る。励起された表 面波が水平偏波された表面波である場合には、速度ＶＩＩＡＷとしては水平偏波 されたバルク波の速度値が使用され得る。速度ｖ１ユを用いて測定され本発明に より使用された変換パターンは、波長毎の最大減衰、つまり基体の稜線で反射さ れた表面波の発生を最善に回避することが可能となる。Ｖ　ｐｓｘを用いて設計 された本発明による変換パターンを用いても、最適な減衰値を完全には得られな い。最適な減衰値を得るためにはこの変換パターンは反射が弱い。

第２図の実施例において設けられているような変換パターンの頌ｔ４条彎！、こ とっては、第１図の如く表面波主伝播方向の方向乙コ測定された間隔の寸法は表 面波主伝播方向Ｘと変換パターンの仲斜条帯の法線方向とＬ：よって形成された 角度αに応じて変化し、それゆえＰ−ｃｏｓα−Ｐ゛が成り立つ。従って、それ に応じて、次の変化式が成り立つ。

１　１　］　１ −−　＝−−、、−−＜　−一〜　＋□・　ｋＰ−ｃｏｓ　α−ｆ　Ｐ　’−ｆ 　Ｖｓａｗ　Ｖ”但し、Ｖ”＝ＶＢよまたは＝Ｖ、％、８この式に含まれている 修正係数は速度ＶｓＡ１１の逆数１　／　Ｖ　５４１−に比例する波数ベクトル に、−と当該バルク波の波数ベクトルにとのベクトル加算によって得られる。ベ クトルに、−はさらに表面波主伝播方向Ｘの方向を有する。この加算は次のベク トル和ｋｃｏ＝　ｋｓＡｗ　−Ｉ−ｋ　（バルク波）なお、ｋＧＯのベクトル方 向は第３図において角度αを持つ傾斜条帯に直交する方向と同じである。これか ら次の修正係数が得られる。

この修正係数はα＝０の場合にはｃｏｓαと同じように値１となり、それより小 さい角度の場合にはＰの寸法に関して“イコール”の際の最適値に特に近づかな いときには特に考慮されない。

第４図はバルク波４０が表面波に対して角度βにて基ｉ２を通って比較的薄い基 体２の下部表面４］に到達する様子が示されている。下部表面４１からバルク波 ４０のエネルギー成分は基体２をケースの基台４３に接着する接着剤層４２に到 達する。本発明の構成は等間隔寸法Ｐを設けることである。その場合のパターン １２は既に述べたように、角度Ｂを考慮すると、バルク波４０、厳密には変換器 パターン１１の表面波Ｓ　ＡＷによって予め与えられる周波数ｆを持つバルク波 ４０の波伝播の周期に対応するものである。

等間隔寸法Ｐの代わりに、（ＭＰの近くにあるがしかしながらほぼ計算値Ｐとな る周期的分散に相応するような値を取ることは有利である。いわば計算値Ｐの変 調である。このような措置は広帯域形表面波装置にとっては重要である。このよ うな”変調”の周期的分散の代わりに、（直Ｐ＋ΔＰはランダム分散によっても 分散し得る。

ム ＦＩＧ　３ 国際調査報告

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．圧電基体（２）上に設けられた少なくとも２個の変換器と場合によっては少 なくとも１個の反射器パターンと、前記基体の当該稜線で反射する表面波の発生 を回避するための手段とょを備え、前記変換器は表面波主伝播方向（Ｘ）を規定 する表面波装置において、前記手段として変換パターン（１２、２２、３２）が 前記表面波主伝播方向（Ｘ）の方向に見て前記基体において表面波の発生が望ま しくない表面領域に設けられ、前記変換パターン（１２、２２、３２）は音響波 に対する有効な擾乱手段として前記基体（２）の表面に設けられて等間隔（Ｐ） にて互いに隣接して並置された複数本の条帯（１３、１１３）から構成され、前 記表面波主伝播方向（Ｘ）に測定して前記条帯（１３、１１３、２１３）の周期 （Ｐ）は次式に基づいて設定される、▲数式、化学式、表等があります▼ 〔但し、ｆは当該表面波装置の伝送帯域の下限周波数、ＶＳＡＷは基体（２）の 材料中での表面波（ＳＡＷ）の速度、Ｖ■はバルク波の速度であって、基体（２ ）の材料中において最大音響速度を有する波モードのバルク波では速度（Ｖｍａ ｘ）で表されまた表面波（ＳＡＷ）のために可成り寄与する最緩速バルク波では 速度（ＶＢＡＷ）表される〕ことを特徴とする表面波装置。
2. ２．レイリー波タイプの表面波（ＳＡＷ）を励起する場合、前記速度（ＶＢＡＷ ）は垂直偏波された準勇断波の速度であることを特徴とする請求項１記載の表面 波装置。
3. ３．レイリー波タイプの表面波（ＳＡＷ）を励起する場合、前記速度（ＶＢＡＷ ）は水平偏波された剪断バルク波の速度であることを特徴とする請求項１記載の 表面波装置。
4. ４．前記変換パターン（１２、２２、３２）は前記基体の表面上にパターン化し て設けられた材料から構成されることを特徴とする請求項１、２または３に記載 の表面波装置。
5. ５．前記材料は非導電性であることを特徴とする請求項４記載の表面波装置。
6. ６．前記材料は金属酸化物であることを特徴とする請求項４または５記載の表面 波装置。
7. ７．前記材料は金属であることを特徴とする請求項４記載の表面波装置。
8. ８．前記変換パターンは表面内に形成された溝形パターンであることを特徴とす る請求項１または３記載の表面波装置。
9. ９．溝形パターンはエッチングパターンであることを特徴とする請求項８記載の 表面波装置。
10. １０．前記条帯は前記変換器パターンおよび／または反射器パターンの表面波主 伝播方向に対してほぼ直交するように向けられていることを特徴とする請求項９ 記載の表面波装置。
11. １１．前記条帯は前記変換器パターンおよび／または反射器パターンの表面波主 伝播方向に対してほぼ斜交するように向けられていることを特徴とする請求項９ 記載の表面波装置。
12. １２．前記条帯（２１３）は湾曲形状を有することを特徴とする請求項１ないし ９の１つに記載の表面波装置。
13. １３．前記条帯（１１３）は条帯方向に連続的にドット状に存在する破断部を有 することを特徴とする請求項９、１０または１１に記載の表面波装置。
14. １４．前記炎帝は互いに等間隔に配置されていることを特徴とする請求項９ない し１２の１つに記載の表面波装置。