JPH05122003A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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- JPH05122003A JPH05122003A JP9790692A JP9790692A JPH05122003A JP H05122003 A JPH05122003 A JP H05122003A JP 9790692 A JP9790692 A JP 9790692A JP 9790692 A JP9790692 A JP 9790692A JP H05122003 A JPH05122003 A JP H05122003A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶基板上にアル
ミニウム薄膜の電極やグレーティング反射器を形成した
後も優れた温度特性を示すようにするとともに、周波数
特性および温度特性の再現性が良好な弾性表面波装置を
提供することを目的とする。 【構成】本発明は、硼酸リチウム単結晶基板表面に、弾
性表面波を励振、受信、反射、伝搬するためのアルミニ
ウムを主成分とする薄膜を形成してなる弾性表面波装置
において、前記硼酸リチウム単結晶基板の結晶からの切
り出し角および弾性表面波伝搬方向をオイラ角表示で、
（９０゜＋λ，９０゜＋μ，９０゜＋θ）とした時、
λ＝４２゜±１゜，μ＝０゜±１゜，かつ、θ＝０゜±
１゜の範囲に設定したことを特徴とする。
ミニウム薄膜の電極やグレーティング反射器を形成した
後も優れた温度特性を示すようにするとともに、周波数
特性および温度特性の再現性が良好な弾性表面波装置を
提供することを目的とする。 【構成】本発明は、硼酸リチウム単結晶基板表面に、弾
性表面波を励振、受信、反射、伝搬するためのアルミニ
ウムを主成分とする薄膜を形成してなる弾性表面波装置
において、前記硼酸リチウム単結晶基板の結晶からの切
り出し角および弾性表面波伝搬方向をオイラ角表示で、
（９０゜＋λ，９０゜＋μ，９０゜＋θ）とした時、
λ＝４２゜±１゜，μ＝０゜±１゜，かつ、θ＝０゜±
１゜の範囲に設定したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波の変換効率が
大きく、かつ遅延時間温度係数が小さい硼酸リチウム単
結晶基板を用いた弾性表面波装置に関する。
大きく、かつ遅延時間温度係数が小さい硼酸リチウム単
結晶基板を用いた弾性表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】弾性表面波装置に使われる圧電基板に重
要な性能として、弾性表面波の遅延時間温度係数（ＴＣ
Ｄ）と電気機械結合係数（ｋ2 ）が挙げられる。ＴＣＤ
はその絶対値が小さい程、またｋ2 は大きい程弾性表面
波基板として望ましい。
要な性能として、弾性表面波の遅延時間温度係数（ＴＣ
Ｄ）と電気機械結合係数（ｋ2 ）が挙げられる。ＴＣＤ
はその絶対値が小さい程、またｋ2 は大きい程弾性表面
波基板として望ましい。
【０００３】従来より知られている代表的な弾性表面波
装置用基板の特性を図１に示す。図１は横軸にＴＣＤ、
縦軸にｋ2 をとって各基板特性をプロットしたものであ
る。この図からわかるように、例えばタンタル酸リチウ
ム（ＬｉＴａＯ3 ）ではｋ2 は約０．８％であるがＴＣ
Ｄは約２０ｐｐｍ／℃である。一方、ＳＴカット水晶で
は、ＴＣＤ零を実現できるが、ｋ2 はＬｉＴａＯ3 に比
べて１／５程度である。従って従来より優れた性能の弾
性表面装置を実現するためには、ｋ2 はＬｉＴａＯ3 並
みであり、ＴＣＤはＬｉＴａＯ3の約１／５以下である
ような圧電材料が望まれていた。
装置用基板の特性を図１に示す。図１は横軸にＴＣＤ、
縦軸にｋ2 をとって各基板特性をプロットしたものであ
る。この図からわかるように、例えばタンタル酸リチウ
ム（ＬｉＴａＯ3 ）ではｋ2 は約０．８％であるがＴＣ
Ｄは約２０ｐｐｍ／℃である。一方、ＳＴカット水晶で
は、ＴＣＤ零を実現できるが、ｋ2 はＬｉＴａＯ3 に比
べて１／５程度である。従って従来より優れた性能の弾
性表面装置を実現するためには、ｋ2 はＬｉＴａＯ3 並
みであり、ＴＣＤはＬｉＴａＯ3の約１／５以下である
ような圧電材料が望まれていた。
【０００４】このような観点から、硼酸リチウム（Ｌｉ
2 Ｂ4 Ｏ7 ）が望ましい圧電材料として最近注目されて
いる。即ち、Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 はｋ2 が１％近い値を有
し、ＬｉＴａＯ3 を超える値を示す。また、図１に示し
たように、２０゜×−ＺのＬｉ2 Ｂ4 Ｏ7 、即ち、基板
の切出し角度を、Ｚ軸を中心にＸ軸をＹ軸方向に２０゜
回転した軸に垂直な面とし、弾性表面波の伝搬方向をＺ
軸方向に選んだもの（オイラ角表示で（１１０゜，９０
゜，９０゜））はＴＣＤが零になることが、本発明者ら
の実験により明らかになっている。
2 Ｂ4 Ｏ7 ）が望ましい圧電材料として最近注目されて
いる。即ち、Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 はｋ2 が１％近い値を有
し、ＬｉＴａＯ3 を超える値を示す。また、図１に示し
たように、２０゜×−ＺのＬｉ2 Ｂ4 Ｏ7 、即ち、基板
の切出し角度を、Ｚ軸を中心にＸ軸をＹ軸方向に２０゜
回転した軸に垂直な面とし、弾性表面波の伝搬方向をＺ
軸方向に選んだもの（オイラ角表示で（１１０゜，９０
゜，９０゜））はＴＣＤが零になることが、本発明者ら
の実験により明らかになっている。
【０００５】ところが、弾性表面波はエネルギが基板表
面に集中していることから、基板の表面状態によって弾
性表面波の伝搬特性は大きな影響を受ける。現実に、弾
性表面波装置を構成するには、基板表面にＡｌ蒸着膜な
どで電極を形成することが不可欠である。例えば表面波
フィルタを構成する場合には、図２に示すように圧電基
板１１にインタディジタル電極からなる入，出力電極１
２，１３を形成する。また表面波共振子を構成する場合
には、図３に示すように圧電基板２１にインタディジタ
ル電極からなる端子電極２２とグレーティング反射器を
構成する反射電極２３，２４を形成する。このように圧
電基板に電極を形成することによって、電極を形成する
前には良好な温度特性を示したものであっても温度特性
に劣化を生じる。本発明者らの実験によると、特に、Ｌ
ｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶基板においてはこのような表面状態
の影響が大きいことが明らかになった。
面に集中していることから、基板の表面状態によって弾
性表面波の伝搬特性は大きな影響を受ける。現実に、弾
性表面波装置を構成するには、基板表面にＡｌ蒸着膜な
どで電極を形成することが不可欠である。例えば表面波
フィルタを構成する場合には、図２に示すように圧電基
板１１にインタディジタル電極からなる入，出力電極１
２，１３を形成する。また表面波共振子を構成する場合
には、図３に示すように圧電基板２１にインタディジタ
ル電極からなる端子電極２２とグレーティング反射器を
構成する反射電極２３，２４を形成する。このように圧
電基板に電極を形成することによって、電極を形成する
前には良好な温度特性を示したものであっても温度特性
に劣化を生じる。本発明者らの実験によると、特に、Ｌ
ｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶基板においてはこのような表面状態
の影響が大きいことが明らかになった。
【０００６】一方、Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶は他の単結晶
材料と同様に異方性を有する材料で、結晶から基板を切
り出す際の切り出し角によって温度特性，弾性表面波の
伝搬速度等が変化する。この為、切り出し角度が変化す
ると弾性表面波装置の温度特性や周波数特性が変化し、
同一特性の弾性表面波装置を再現性良く製造することが
困難となる。
材料と同様に異方性を有する材料で、結晶から基板を切
り出す際の切り出し角によって温度特性，弾性表面波の
伝搬速度等が変化する。この為、切り出し角度が変化す
ると弾性表面波装置の温度特性や周波数特性が変化し、
同一特性の弾性表面波装置を再現性良く製造することが
困難となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上のことからアルミ
ニウム薄膜のインタディジタル電極及びグレーティング
反射器を基板上に構成しても温度特性が良好で、さらに
Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 結晶から基板の切り出し角による温度特
性，伝搬速度の変化が小さい基板が望まれていた。
ニウム薄膜のインタディジタル電極及びグレーティング
反射器を基板上に構成しても温度特性が良好で、さらに
Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 結晶から基板の切り出し角による温度特
性，伝搬速度の変化が小さい基板が望まれていた。
【０００８】本発明はＬｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶基板上にア
ルミニウム薄膜の電極やグレーティング反射器を形成し
た後も優れた温度特性を示すようにするとともに、周波
数特性および温度特性の再現性が良好な弾性表面波装置
を提供することを目的とする。
ルミニウム薄膜の電極やグレーティング反射器を形成し
た後も優れた温度特性を示すようにするとともに、周波
数特性および温度特性の再現性が良好な弾性表面波装置
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、Ｌｉ
2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶から基板を切り出す際その切り出し角
を、オイラ角表示で（９０゜＋λ，９０゜＋μ，９０゜
＋θ）としたとき、λ＝４２゜±１゜，μ＝０゜±１
゜，かつ、θ＝０゜±１゜の範囲に設定することによ
り、アルミニウム薄膜によるインタディジタル電極やグ
レーティング反射器等が形成された状態で良好な温度特
性を有する弾性表面波装置を再現性良く構成できるよう
にしたものである。
2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶から基板を切り出す際その切り出し角
を、オイラ角表示で（９０゜＋λ，９０゜＋μ，９０゜
＋θ）としたとき、λ＝４２゜±１゜，μ＝０゜±１
゜，かつ、θ＝０゜±１゜の範囲に設定することによ
り、アルミニウム薄膜によるインタディジタル電極やグ
レーティング反射器等が形成された状態で良好な温度特
性を有する弾性表面波装置を再現性良く構成できるよう
にしたものである。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を説明する前に、図４を用い
てオイラ角表示により一般的基板表示法を説明する。
てオイラ角表示により一般的基板表示法を説明する。
【００１１】表面波伝播方向をＸ1 ，結晶基板面に垂直
な方向をＸ3 ，それらに垂直な方向をＸ2 とし、基準方
位（０，０，０）としてＸ1 ＝Ｘ，Ｘ2 ＝Ｙ，Ｘ3 ＝Ｚ
をとる。最初にＸ3 軸を中心にして表面波伝播方向Ｘ1
をＸからＹ方向に向かってλだけ回転させ、次に回転し
たＸ1 軸を中心にして、基板面Ｘ3 をＺ軸から反時計方
向にμだけ回転させた基板表面上を回転させたＸ3 軸を
中心として伝播方向Ｘ1 を再度反時計方向にθだけ回転
させて得られる基板面方位を含む弾性表面波伝播方向の
表示を（λ，μ，θ）で表わし、これをオイラ角表示と
言う。
な方向をＸ3 ，それらに垂直な方向をＸ2 とし、基準方
位（０，０，０）としてＸ1 ＝Ｘ，Ｘ2 ＝Ｙ，Ｘ3 ＝Ｚ
をとる。最初にＸ3 軸を中心にして表面波伝播方向Ｘ1
をＸからＹ方向に向かってλだけ回転させ、次に回転し
たＸ1 軸を中心にして、基板面Ｘ3 をＺ軸から反時計方
向にμだけ回転させた基板表面上を回転させたＸ3 軸を
中心として伝播方向Ｘ1 を再度反時計方向にθだけ回転
させて得られる基板面方位を含む弾性表面波伝播方向の
表示を（λ，μ，θ）で表わし、これをオイラ角表示と
言う。
【００１２】この様なオイラ角表示を用いて以下本発明
の実施例を説明する。 Ｌｉ2 Ｂ4Ｏ7 単結晶は立方晶
系点群４ｍｍに属し、その対称性から、実験する切断方
位は第１象限だけでよい。引上げ法で作成したＬｉ2 Ｂ
4 Ｏ7 単結晶をオイラ角表示で（９０゜＋λ，９０゜＋
μ，９０゜）なる方位でλ，μをそれぞれ変えて切断
し、鏡面研磨を行なった。ここでオイラ角表示で（９０
゜，９０゜，９０゜）とはＸカットＺ伝播のことであ
る。鏡面研磨した基板上にリフトオフ法により図３に示
すような弾性表面波（ＳＡＷ）共振子を作成した。グレ
ーティング反射器本数２００本，電極対数は１１本，電
極周期は５６μｍである。ここで反射器および電極の材
料はアルミニウムであり、その膜厚は０．１〜１．５μ
ｍである。図５に作成した共振子の通過特性の一例を示
す。曲線３０は振幅特性，○印３１は共振周波数ｆｒを
示している。この時のアルミニウム膜厚は０．５μｍで
ある。ところでこのアルミニウム膜厚によりグレーティ
ング反射器の反射特性は変化する。既に実用化されてい
るＬｉＴａＯ3 や水晶基板上にアルミニウム薄膜からな
るグレーティング反射器を設けた場合に比べ、Ｌｉ2 Ｂ
4Ｏ7 基板の場合にはアルミニウム膜厚が１／４以下の
値でＬｉＴａＯ3 や水晶の場合と同程度の反射特性が得
られることがわかった。そのデータを図６に示す。この
結果から膜厚０．３〜０．８μｍで極めて良好な反射特
性が得られることがわかるが、共振子の要求条件から必
ずしも上記範囲でのみ使用可能という訳ではなく、０．
１〜１．５μｍの膜厚の範囲なら充分実用になる。なお
膜厚０．８μｍ以上では反射量は大きくなるが、グレー
ティング反射器内のモード変換が大きくなり共振子のＱ
値が低下する。以上に述べた膜厚は共振周波数が６０Ｍ
Hzの場合であって、周波数によって膜厚の最適値は異な
るため、一般には弾性表面波波長で膜厚を割った正規化
膜厚で表示する。上記０．３〜０．８μｍは正規化膜厚
で０．００５〜０．０１５に相当する。０．５μｍのア
ルミニウム薄膜で実施したＳＡＷ共振子の等価回路定数
と性能指数の実測値は下記に示すとおりで、発振性能の
よい共振子が得られた。 共振抵抗Ｒ＝１２４Ω 直列インダクタンスＬ＝２．６ｍＨ 直列容量Ｃ＝０．００２６ｐＦ 並列容量Ｃ0 ＝１．６ｐＦ 無負荷Ｑ＝８０００ 容量比γ＝Ｃ0 ／Ｃ＝６００ 性能指数＝１３ ＴＣＤの測定は共振周波数ｆｒを測定することにより次
式から求めた。 ＴＣＤ＝−△ｆ／（ｆｒ・△Ｔ）…（１） ここでｆｒ：２５℃の時の共振周波数（Hz) △ｆ：共振周波数の変化量（Hz) △Ｔ：ＳＡＷ基板の温度変化（℃） 電気機械結合係数ｋ2 の値は別に図２に示すフィルタを
作成しその入力インピーダンスを測定することにより次
式で与えられる。 ｋ2 ＝πＣ0 ／（４ＲａＮ）…（２） ここでＣ0 ：インターディジタル電極の静電容量
Ｒａ：中心周波数での放射インピーダンス Ｎ ：
インターディジタル電極の対数 Ｃ0 及びＲａはネットワークアナライザを用いて測定
し、（２）式よりｋ2 を求めた。伝搬速度ｖ（ｍ／ｓ）
は下式により求めた。 ｖ＝ｆｒ・ｌ………（３） ここでｆｒ：共振周波数（ＭHz) ｌ ：電極周期（μｍ）
の実施例を説明する。 Ｌｉ2 Ｂ4Ｏ7 単結晶は立方晶
系点群４ｍｍに属し、その対称性から、実験する切断方
位は第１象限だけでよい。引上げ法で作成したＬｉ2 Ｂ
4 Ｏ7 単結晶をオイラ角表示で（９０゜＋λ，９０゜＋
μ，９０゜）なる方位でλ，μをそれぞれ変えて切断
し、鏡面研磨を行なった。ここでオイラ角表示で（９０
゜，９０゜，９０゜）とはＸカットＺ伝播のことであ
る。鏡面研磨した基板上にリフトオフ法により図３に示
すような弾性表面波（ＳＡＷ）共振子を作成した。グレ
ーティング反射器本数２００本，電極対数は１１本，電
極周期は５６μｍである。ここで反射器および電極の材
料はアルミニウムであり、その膜厚は０．１〜１．５μ
ｍである。図５に作成した共振子の通過特性の一例を示
す。曲線３０は振幅特性，○印３１は共振周波数ｆｒを
示している。この時のアルミニウム膜厚は０．５μｍで
ある。ところでこのアルミニウム膜厚によりグレーティ
ング反射器の反射特性は変化する。既に実用化されてい
るＬｉＴａＯ3 や水晶基板上にアルミニウム薄膜からな
るグレーティング反射器を設けた場合に比べ、Ｌｉ2 Ｂ
4Ｏ7 基板の場合にはアルミニウム膜厚が１／４以下の
値でＬｉＴａＯ3 や水晶の場合と同程度の反射特性が得
られることがわかった。そのデータを図６に示す。この
結果から膜厚０．３〜０．８μｍで極めて良好な反射特
性が得られることがわかるが、共振子の要求条件から必
ずしも上記範囲でのみ使用可能という訳ではなく、０．
１〜１．５μｍの膜厚の範囲なら充分実用になる。なお
膜厚０．８μｍ以上では反射量は大きくなるが、グレー
ティング反射器内のモード変換が大きくなり共振子のＱ
値が低下する。以上に述べた膜厚は共振周波数が６０Ｍ
Hzの場合であって、周波数によって膜厚の最適値は異な
るため、一般には弾性表面波波長で膜厚を割った正規化
膜厚で表示する。上記０．３〜０．８μｍは正規化膜厚
で０．００５〜０．０１５に相当する。０．５μｍのア
ルミニウム薄膜で実施したＳＡＷ共振子の等価回路定数
と性能指数の実測値は下記に示すとおりで、発振性能の
よい共振子が得られた。 共振抵抗Ｒ＝１２４Ω 直列インダクタンスＬ＝２．６ｍＨ 直列容量Ｃ＝０．００２６ｐＦ 並列容量Ｃ0 ＝１．６ｐＦ 無負荷Ｑ＝８０００ 容量比γ＝Ｃ0 ／Ｃ＝６００ 性能指数＝１３ ＴＣＤの測定は共振周波数ｆｒを測定することにより次
式から求めた。 ＴＣＤ＝−△ｆ／（ｆｒ・△Ｔ）…（１） ここでｆｒ：２５℃の時の共振周波数（Hz) △ｆ：共振周波数の変化量（Hz) △Ｔ：ＳＡＷ基板の温度変化（℃） 電気機械結合係数ｋ2 の値は別に図２に示すフィルタを
作成しその入力インピーダンスを測定することにより次
式で与えられる。 ｋ2 ＝πＣ0 ／（４ＲａＮ）…（２） ここでＣ0 ：インターディジタル電極の静電容量
Ｒａ：中心周波数での放射インピーダンス Ｎ ：
インターディジタル電極の対数 Ｃ0 及びＲａはネットワークアナライザを用いて測定
し、（２）式よりｋ2 を求めた。伝搬速度ｖ（ｍ／ｓ）
は下式により求めた。 ｖ＝ｆｒ・ｌ………（３） ここでｆｒ：共振周波数（ＭHz) ｌ ：電極周期（μｍ）
【００１３】図７（ａ），（ｂ），（ｃ）はＳＡＷ基板
のオイラ角表示で（９０゜＋λ，９０゜，９０゜）とし
た状態とその時のＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの変化を示したもの
である。これはλ＝０の場合はＸ−Ｚ伝搬であり、λを
増すことはＺ伝搬一定で、切断面がＸ軸からＹ軸の方へ
回転した軸に垂直な面を意味する。まず、（ａ）のＴＣ
Ｄについて着目する。λを増すとＴＣＤは正方向に変化
し、λ＝３０゜のときにはＴＣＤは−１０ｐｐｍ／℃で
あるが、さらにλを増すとλ＝４２℃でＴＣＤ零とな
る。従って最も好ましいλとしてはλ＝４２゜±１゜と
なる。ＴＣＤが±５ｐｐｍ／℃以内にするにはλの範囲
は３８゜から４５゜までである。λ方向については４５
゜が結晶対称の中心となるから、結局λ＝３８゜〜５２
゜が±５ｐｐｍ／℃のＴＣＤを与えることになる。な
お、結晶方位の測定容易さを考慮すると、λ＝４５゜±
１゜も好ましい値である。即ちλ＝４５゜は結晶面では
（１１０）面となり格子点から面方位を出すのが容易と
なる。（ｂ）のｋ2 についてはλを変化させても、一定
である。（ｃ）の伝搬速度ｖはλを増すと低下するが、
λの増すにつれてその低下の度合は小さくなっている。
すなわち、上記λ＝３８゜から５２゜の範囲では、伝搬
速度の分散性が小さくなっており、５ｍ／ｓの分散性し
か示していないことがわかる。
のオイラ角表示で（９０゜＋λ，９０゜，９０゜）とし
た状態とその時のＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの変化を示したもの
である。これはλ＝０の場合はＸ−Ｚ伝搬であり、λを
増すことはＺ伝搬一定で、切断面がＸ軸からＹ軸の方へ
回転した軸に垂直な面を意味する。まず、（ａ）のＴＣ
Ｄについて着目する。λを増すとＴＣＤは正方向に変化
し、λ＝３０゜のときにはＴＣＤは−１０ｐｐｍ／℃で
あるが、さらにλを増すとλ＝４２℃でＴＣＤ零とな
る。従って最も好ましいλとしてはλ＝４２゜±１゜と
なる。ＴＣＤが±５ｐｐｍ／℃以内にするにはλの範囲
は３８゜から４５゜までである。λ方向については４５
゜が結晶対称の中心となるから、結局λ＝３８゜〜５２
゜が±５ｐｐｍ／℃のＴＣＤを与えることになる。な
お、結晶方位の測定容易さを考慮すると、λ＝４５゜±
１゜も好ましい値である。即ちλ＝４５゜は結晶面では
（１１０）面となり格子点から面方位を出すのが容易と
なる。（ｂ）のｋ2 についてはλを変化させても、一定
である。（ｃ）の伝搬速度ｖはλを増すと低下するが、
λの増すにつれてその低下の度合は小さくなっている。
すなわち、上記λ＝３８゜から５２゜の範囲では、伝搬
速度の分散性が小さくなっており、５ｍ／ｓの分散性し
か示していないことがわかる。
【００１４】図８は方位角度を（９０゜＋４２゜，９０
゜，９０゜）に設定した場合の共振周波数の温度依存性
を示す。共振周波数変化は温度に対して双曲線変化し、
この時の２次温度係数は ２８０ × １０- 9 ／℃2
である。これから常温付近でＴＣＤ零となることがわか
る。
゜，９０゜）に設定した場合の共振周波数の温度依存性
を示す。共振周波数変化は温度に対して双曲線変化し、
この時の２次温度係数は ２８０ × １０- 9 ／℃2
である。これから常温付近でＴＣＤ零となることがわか
る。
【００１５】図９（ａ），（ｂ），（ｃ）はＴＣＤ零と
なる方位をオイラ角表示で（１３２゜，９０゜＋μ，９
０゜）とした状態とその時のＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの変化を
示したものである。これはμ＝０゜では４２゜Ｘ−Ｚ伝
搬であり、μを増すことはカット面，伝搬方向をたおす
ことである。まず、（ａ）のＴＣＤについて着目する。
μを増すにつれてＴＣＤ零から正の方向に変化し、μは
１０゜ではＴＣＤは２０ｐｐｍ／℃となり、５ｐｐｍ／
℃以内の範囲に入るμの値は０゜〜５゜までである。
なる方位をオイラ角表示で（１３２゜，９０゜＋μ，９
０゜）とした状態とその時のＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの変化を
示したものである。これはμ＝０゜では４２゜Ｘ−Ｚ伝
搬であり、μを増すことはカット面，伝搬方向をたおす
ことである。まず、（ａ）のＴＣＤについて着目する。
μを増すにつれてＴＣＤ零から正の方向に変化し、μは
１０゜ではＴＣＤは２０ｐｐｍ／℃となり、５ｐｐｍ／
℃以内の範囲に入るμの値は０゜〜５゜までである。
【００１６】（ｂ）のｋ2 はμを増すと若干大きくなる
がほとんど一定である。（ｃ）の伝搬速度ｖはμを増す
と低下し、μを増すにつれて、その低下の度合は大きく
なり、特にμが５゜以上では、その低下量は急激とな
る。従ってμは小さい方が好ましいが最も好ましいμの
値は０゜±１゜である。
がほとんど一定である。（ｃ）の伝搬速度ｖはμを増す
と低下し、μを増すにつれて、その低下の度合は大きく
なり、特にμが５゜以上では、その低下量は急激とな
る。従ってμは小さい方が好ましいが最も好ましいμの
値は０゜±１゜である。
【００１７】図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）はＴＣＤ零
となる方位をオイラ角表示で（１３２゜，９０゜，９０
゜＋θ）とした状態とその時のＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの変化
を示したものである。これはθ＝０では４２゜Ｘ−Ｚ伝
搬でありθを増すことはカット面は４２゜Ｘ面でＳＡＷ
の伝搬方向を４２゜Ｘ面内においてＺ軸から回転するこ
とである。θを増すにつれてＴＣＤ零から正の方向に変
化し、θが１５゜ではＴＣＤは１５ｐｐｍ／℃となる。
５ｐｐｍ／℃以内の範囲に入るθの値は０゜〜１０゜ま
でである。（ｂ）のｋ2 はθを増すと低下し、θ＝１０
゜では０．８％，θ＝１５゜では０．５％と半分に低下
してしまう。（ｃ）の伝搬速度ｖはθを増すと増加し、
θを増すにつれて、その増加の度合は大きくなるが、θ
が１０゜以内では、速度分散性は充分小さいことがわか
る。特に好ましくは、θ＝０゜±１゜とするのがよい。
となる方位をオイラ角表示で（１３２゜，９０゜，９０
゜＋θ）とした状態とその時のＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの変化
を示したものである。これはθ＝０では４２゜Ｘ−Ｚ伝
搬でありθを増すことはカット面は４２゜Ｘ面でＳＡＷ
の伝搬方向を４２゜Ｘ面内においてＺ軸から回転するこ
とである。θを増すにつれてＴＣＤ零から正の方向に変
化し、θが１５゜ではＴＣＤは１５ｐｐｍ／℃となる。
５ｐｐｍ／℃以内の範囲に入るθの値は０゜〜１０゜ま
でである。（ｂ）のｋ2 はθを増すと低下し、θ＝１０
゜では０．８％，θ＝１５゜では０．５％と半分に低下
してしまう。（ｃ）の伝搬速度ｖはθを増すと増加し、
θを増すにつれて、その増加の度合は大きくなるが、θ
が１０゜以内では、速度分散性は充分小さいことがわか
る。特に好ましくは、θ＝０゜±１゜とするのがよい。
【００１８】以上、具体的な実験データを用いて説明し
たように、ＳＡＷの伝搬方向をオイラ角表示で（９０゜
＋λ，９０゜＋μ，９０゜＋θ）としたとき、λ＝３８
゜〜５２゜，μ＝０゜〜５゜，θ＝０゜〜１０゜の範囲
では、ＴＣＤが±５ｐｐｍ／℃の範囲であり、しかも伝
搬速度の分散性が充分小さいという優れた特性を有する
ことがわかった。また、角度を全て正方向にとって説明
したが、点群４ｍｍのＬｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶の対称性か
ら考えて負方向にとった場合も全く同様である。
たように、ＳＡＷの伝搬方向をオイラ角表示で（９０゜
＋λ，９０゜＋μ，９０゜＋θ）としたとき、λ＝３８
゜〜５２゜，μ＝０゜〜５゜，θ＝０゜〜１０゜の範囲
では、ＴＣＤが±５ｐｐｍ／℃の範囲であり、しかも伝
搬速度の分散性が充分小さいという優れた特性を有する
ことがわかった。また、角度を全て正方向にとって説明
したが、点群４ｍｍのＬｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶の対称性か
ら考えて負方向にとった場合も全く同様である。
【００１９】
【発明の効果】本発明によればｋ2 がＬｉＴａＯ3 を上
回わる値を有し、かつ、ＴＣＤがＬｉＴａＯ3 の約１／
４以下の基板が実現でき、フィルタや共振子として従来
にない優れた特性を示す弾性表面波装置が得られる。
回わる値を有し、かつ、ＴＣＤがＬｉＴａＯ3 の約１／
４以下の基板が実現でき、フィルタや共振子として従来
にない優れた特性を示す弾性表面波装置が得られる。
【００２０】従来、弾性表面波装置としては基板表面に
インタディジタル電極やグレーティング反射器など何ら
かの機能を有する構成物を形成することは必要不可欠で
ある。これらの構成物は金属薄膜特にアルミニウムある
いはアルミニウムを主成分としＣｕやＳｉなどを微少量
添加した薄膜が主に使用されている。本発明によればこ
れら構成物が表面に形成された状態で温度特性が優れた
特性を示す。更に本発明によれば結晶から基板を切り出
す際の切り出し方位角度による温度係数、伝搬速度の変
化が小さいので、弾性表面波装置を量産した時良好な温
度特性および中心周波数，共振周波数の再現性が優れた
素子を提供できる。
インタディジタル電極やグレーティング反射器など何ら
かの機能を有する構成物を形成することは必要不可欠で
ある。これらの構成物は金属薄膜特にアルミニウムある
いはアルミニウムを主成分としＣｕやＳｉなどを微少量
添加した薄膜が主に使用されている。本発明によればこ
れら構成物が表面に形成された状態で温度特性が優れた
特性を示す。更に本発明によれば結晶から基板を切り出
す際の切り出し方位角度による温度係数、伝搬速度の変
化が小さいので、弾性表面波装置を量産した時良好な温
度特性および中心周波数，共振周波数の再現性が優れた
素子を提供できる。
【００２１】特にオイラ角（１３５゜，９０゜，９０
゜）は結晶格子面で表示すると、（１，１，０）面に相
当し、方位測定基板切り出しも極めて容易である特徴を
有する。
゜）は結晶格子面で表示すると、（１，１，０）面に相
当し、方位測定基板切り出しも極めて容易である特徴を
有する。
【図１】各種弾性表面波基板の特性を比較して示す図で
ある。
ある。
【図２】弾性表面波素子の具体例であるそれぞれ表面波
フィルタおよび表面波共振子の構成を示す図である。
フィルタおよび表面波共振子の構成を示す図である。
【図３】弾性表面波素子の具体例であるそれぞれ表面波
フィルタおよび表面波共振子の構成を示す図である。
フィルタおよび表面波共振子の構成を示す図である。
【図４】オイラ角表示法を説明するための図である。
【図５】作成した表面波共振子の通過特性図である。
【図６】同じくそのグレーティング反射器の反射特性を
従来基板と比較して示す図である。
従来基板と比較して示す図である。
【図７】（９０゜＋λ，９０゜，９０゜）カットのＬｉ
2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶基板の方位とＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの変化
を示す図である。
2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶基板の方位とＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの変化
を示す図である。
【図８】（９０゜＋４２゜，９０゜，９０゜）カットの
Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶基板でのＴＣＤの温度依存性を示
す図である。
Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶基板でのＴＣＤの温度依存性を示
す図である。
【図９】（１３２゜，９０゜＋μ，９０゜）カットのＬ
ｉ2 Ｂ4Ｏ7 単結晶基板の方位とＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの変
化を示す図である。
ｉ2 Ｂ4Ｏ7 単結晶基板の方位とＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの変
化を示す図である。
【図１０】（１３２゜，９０゜，９０゜＋θ）カットの
Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶基板の方位とＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの
変化を示す図である。
Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶基板の方位とＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの
変化を示す図である。
１１，２１…圧電基板、１２，１３，２２…インターデ
ィジタル電極、２３，２４…グレーティング反射器、３
０…振幅特性曲線、３１…共振周波数点。
ィジタル電極、２３，２４…グレーティング反射器、３
０…振幅特性曲線、３１…共振周波数点。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牛沢 次三郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 硼酸リチウム単結晶基板表面に、弾性表
面波を励振、受信、反射、伝搬するためのアルミニウム
を主成分とする薄膜を形成してなる弾性表面波装置にお
いて、前記硼酸リチウム単結晶基板の結晶からの切り出
し角および弾性表面波伝搬方向をオイラ角表示で（９０
゜＋λ，９０゜＋μ，９０゜＋θ）とした時、λ＝４２
゜±１゜，μ＝０゜±１゜，かつ、θ＝０゜±１゜の範
囲に設定したことを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項２】 アルミニウムを主成分とする薄膜により
電気−音響変換用インタディジタル電極を複数個形成し
てなる弾性表面波フィルタである特許請求の範囲第１項
記載の弾性表面波装置。 - 【請求項３】 アルミニウムを主成分とする薄膜により
電気−音響変換用インタディジタル電極と弾性表面波を
反射させるグレーティング反射器を形成してなる弾性表
面波共振子である特許請求の範囲第１項記載の弾性表面
波装置。 - 【請求項４】 グレーティング反射器を構成するアルミ
ニウムを主成分とする薄膜の膜厚は弾性表面波波長の
０．００５ないし０．０１５の範囲に設定した特許請求
の範囲第３項記載の弾性表面波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9790692A JPH05122003A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9790692A JPH05122003A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 弾性表面波装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59114902A Division JPH0716141B2 (ja) | 1984-06-05 | 1984-06-05 | 弾性表面波装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10744995A Division JPH07307635A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 弾性表面波共振子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05122003A true JPH05122003A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=14204769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9790692A Pending JPH05122003A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05122003A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS594310A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-11 | Toshiba Corp | 弾性表面波装置 |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP9790692A patent/JPH05122003A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS594310A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-11 | Toshiba Corp | 弾性表面波装置 |
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