JPH05145363A - 弾性表面波デバイス及びその製造方法 - Google Patents
弾性表面波デバイス及びその製造方法Info
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- JPH05145363A JPH05145363A JP30586791A JP30586791A JPH05145363A JP H05145363 A JPH05145363 A JP H05145363A JP 30586791 A JP30586791 A JP 30586791A JP 30586791 A JP30586791 A JP 30586791A JP H05145363 A JPH05145363 A JP H05145363A
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- Japan
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- ceramic substrate
- piezoelectric ceramic
- granulated powder
- acoustic wave
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 弾性表面波フィルタや弾性表面波共振子等に
用いられる弾性表面波デバイスにおいて、圧電セラミッ
ク基板の裏面で反射するバルク波を散乱することによ
り、スプリアス発生を抑制する高信頼性の弾性表面波デ
バイスとその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 圧電セラミック基板１は、圧電セラミックス
の気孔率が２％以内の均質で緻密な表面層１１と、圧電
セラミックスの気孔率が２％より大きい不均質で疎な裏
面層１２により構成されており、表面層１１上には入力
電極２と出力電極３が形成されている。裏面層１２中に
ある多くの不均質部、気孔４が、圧電セラミック基板１
の裏面で反射するバルク波を散乱させることにより、ス
プリアス発生が抑制する。また、製造方法は、同一組成
の造粒粉を用いた成形工程で、表面部は圧縮強度、粒径
の小さな造粒粉、裏面部は表面部よりも、圧縮強度、粒
径の大きな造粒粉を型に充填し、同時成形したのち焼成
して形成する。
用いられる弾性表面波デバイスにおいて、圧電セラミッ
ク基板の裏面で反射するバルク波を散乱することによ
り、スプリアス発生を抑制する高信頼性の弾性表面波デ
バイスとその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 圧電セラミック基板１は、圧電セラミックス
の気孔率が２％以内の均質で緻密な表面層１１と、圧電
セラミックスの気孔率が２％より大きい不均質で疎な裏
面層１２により構成されており、表面層１１上には入力
電極２と出力電極３が形成されている。裏面層１２中に
ある多くの不均質部、気孔４が、圧電セラミック基板１
の裏面で反射するバルク波を散乱させることにより、ス
プリアス発生が抑制する。また、製造方法は、同一組成
の造粒粉を用いた成形工程で、表面部は圧縮強度、粒径
の小さな造粒粉、裏面部は表面部よりも、圧縮強度、粒
径の大きな造粒粉を型に充填し、同時成形したのち焼成
して形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波フィルタや弾
性表面波共振子等に用いられる弾性表面波デバイス及び
その製造方法に関するものである。
性表面波共振子等に用いられる弾性表面波デバイス及び
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、弾性表面波フィルタや弾性表面波
共振子等に用いられる弾性表面波デバイスは、テレビジ
ョン受像機、ビデオテープレコーダをはじめ携帯電話、
ポケットベルなどの移動通信体にも用いられ、その需要
は年々増えていく傾向にある。
共振子等に用いられる弾性表面波デバイスは、テレビジ
ョン受像機、ビデオテープレコーダをはじめ携帯電話、
ポケットベルなどの移動通信体にも用いられ、その需要
は年々増えていく傾向にある。
【０００３】従来、ＰＺＴ系等の圧電セラミック基板か
らなる弾性表面波デバイスの基本構成は、この基板の表
面上に形成された弾性表面波を励振する入力電極と、受
信する出力電極とからなる。この入力電極から励振され
た波は基板表面を伝搬する弾性表面波となるが、同時に
基板内部を伝搬し基板の裏面で反射するバルク波も発
生、これが出力電極に受信されると周波数特性における
スプリアス妨害の原因となる。
らなる弾性表面波デバイスの基本構成は、この基板の表
面上に形成された弾性表面波を励振する入力電極と、受
信する出力電極とからなる。この入力電極から励振され
た波は基板表面を伝搬する弾性表面波となるが、同時に
基板内部を伝搬し基板の裏面で反射するバルク波も発
生、これが出力電極に受信されると周波数特性における
スプリアス妨害の原因となる。
【０００４】このようなスプリアスの発生を防止するた
めに、従来では基板表面は鏡面であるが、図４で示すよ
うに圧電セラミック基板５の表面から通過帯域中心周波
数の約１波長よりも深い部分５２には多数の気泡９を形
成し、入力電極７から励振されたバルク波を気泡９で拡
散し、出力電極８へは到達しないように考案されたり、
また図５，図６に示すように、圧電セラミック基板５の
裏面に溝１０を表面伝搬方向Ａと直交もしくは斜め方向
に形成するか、圧電セラミック基板５の裏面を荒らして
ラップ面１１を形成し粗面とすることによりバルク波を
防止していた。
めに、従来では基板表面は鏡面であるが、図４で示すよ
うに圧電セラミック基板５の表面から通過帯域中心周波
数の約１波長よりも深い部分５２には多数の気泡９を形
成し、入力電極７から励振されたバルク波を気泡９で拡
散し、出力電極８へは到達しないように考案されたり、
また図５，図６に示すように、圧電セラミック基板５の
裏面に溝１０を表面伝搬方向Ａと直交もしくは斜め方向
に形成するか、圧電セラミック基板５の裏面を荒らして
ラップ面１１を形成し粗面とすることによりバルク波を
防止していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、気泡の
少ない層と多く存在する層を有する圧電セラミック基板
５を形成するには、二種類の基板を作成したのち接合し
なければならず、接合不良による圧電セラミック基板の
信頼性低下の可能性があった。また、溝１０やラップ１
１を形成するには、加工工程が複雑となり、圧電セラミ
ック基板５に割れや欠損等の加工不良を起こし基板強度
を低下させるという問題点を有していた。
少ない層と多く存在する層を有する圧電セラミック基板
５を形成するには、二種類の基板を作成したのち接合し
なければならず、接合不良による圧電セラミック基板の
信頼性低下の可能性があった。また、溝１０やラップ１
１を形成するには、加工工程が複雑となり、圧電セラミ
ック基板５に割れや欠損等の加工不良を起こし基板強度
を低下させるという問題点を有していた。
【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、スプリアス発生を防止し高信頼性の圧電セラミック
基板を有する弾性表面波デバイスを提供することを目的
とするものである。
で、スプリアス発生を防止し高信頼性の圧電セラミック
基板を有する弾性表面波デバイスを提供することを目的
とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の弾性表面波デバイスは、表面部は気孔率が２
％以内の均質で緻密な層、裏面部は気孔率が２％より大
きい不均質で疎な層から構成された圧電セラミック基板
を用いるものである。
に本発明の弾性表面波デバイスは、表面部は気孔率が２
％以内の均質で緻密な層、裏面部は気孔率が２％より大
きい不均質で疎な層から構成された圧電セラミック基板
を用いるものである。
【０００８】さらに、圧電セラミック基板の製造方法に
おいて、同一組成の造粒粉を用いた成形工程で、表面部
は圧縮強度、粒径の小さな造粒粉、裏面部は表面部より
も圧縮強度、粒径の大きな造粒粉を型に充填し、同時成
形したのち焼成して形成することを提案するものであ
る。
おいて、同一組成の造粒粉を用いた成形工程で、表面部
は圧縮強度、粒径の小さな造粒粉、裏面部は表面部より
も圧縮強度、粒径の大きな造粒粉を型に充填し、同時成
形したのち焼成して形成することを提案するものであ
る。
【０００９】
【作用】この構成によって、気孔率が２％以内の均質で
緻密な圧電セラミック基板の表面部を弾性表面波エネル
ギーが極めて損失の少ない状態で伝搬され、圧電セラミ
ック基板の裏面部の層における多くの不均質部と気孔
が、バルク波を散乱させてスプリアス発生を防止する。
緻密な圧電セラミック基板の表面部を弾性表面波エネル
ギーが極めて損失の少ない状態で伝搬され、圧電セラミ
ック基板の裏面部の層における多くの不均質部と気孔
が、バルク波を散乱させてスプリアス発生を防止する。
【００１０】さらにこの製造方法によって、圧電セラミ
ック基板の均質で緻密な表面層と不均質で疎な裏面層と
を、同時に成形、焼成でき、しかもその組成は同一であ
るため高信頼性の弾性表面波デバイスを量産性良く得る
ことができるものである。
ック基板の均質で緻密な表面層と不均質で疎な裏面層と
を、同時に成形、焼成でき、しかもその組成は同一であ
るため高信頼性の弾性表面波デバイスを量産性良く得る
ことができるものである。
【００１１】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例における弾
性表面波デバイスの断面図を示すものであり、圧電セラ
ミック基板と表面に形成された入力側と出力側の電極と
から構成されている。
しながら説明する。図１は本発明の一実施例における弾
性表面波デバイスの断面図を示すものであり、圧電セラ
ミック基板と表面に形成された入力側と出力側の電極と
から構成されている。
【００１２】図１において、１１はＰＺＴ系の圧電セラ
ミック基板１の気孔率が２％以内の均質で緻密な表面
層、１２はＰＺＴ系の圧電セラミック基板１の気孔率が
２％より大きい不均質で疎な裏面層、２は入力電極、３
は出力電極、４はＰＺＴ系の圧電セラミック基板１の裏
面層中の不均質部、気孔である。入力電極２から励振さ
れた波は弾性表面波となり矢印Ａ方向に伝搬され、出力
電極３で受信される。
ミック基板１の気孔率が２％以内の均質で緻密な表面
層、１２はＰＺＴ系の圧電セラミック基板１の気孔率が
２％より大きい不均質で疎な裏面層、２は入力電極、３
は出力電極、４はＰＺＴ系の圧電セラミック基板１の裏
面層中の不均質部、気孔である。入力電極２から励振さ
れた波は弾性表面波となり矢印Ａ方向に伝搬され、出力
電極３で受信される。
【００１３】図２に本発明の製造方法の工程図を示す。
まず、原料を所定の組成となるよう秤量しボールミルで
混合した。次に最適仮焼温度にて仮焼したのち再びボー
ルミルにて粉砕を行った。粉砕粉にＰＶＡ系バインダー
溶液を加え擂かい機にて造粒し、＃３０ナイロンメッシ
ュにて整粒、分級した。メッシュ上に残った粒径の大き
な造粒粉のみ１２０℃の乾燥機にて３０分間乾燥し、含
水率が小さく圧縮強度、粒径の大きな造粒粉とした。こ
のようにして得られた二種類の造粒粉のうち、最適条件
で造粒した造粒粉を、焼成後の厚みが通過帯域中心周波
数の１波長よりも大きくなるだけの量を型へ充填し、そ
の上にもう一方の圧縮強度、粒径の大きな造粒粉をさら
に充填したのち同時成形した。この二層構造の成形体を
最適焼成温度にて焼成し、その後分極を行った。このよ
うにして作製した圧電セラミック基板は、片側が気孔率
が２％以内の均質で緻密な層、もう一方が気孔率が２％
より大きい不均質で疎な層となり、二つの層は完全に融
合し一体化していた。次に片側の気孔率が２％以内の均
質で緻密な層側を鏡面研磨し、入力電極、出力電極を所
定の形状に蒸着して形成したのちフィルタ特性を確認し
た。
まず、原料を所定の組成となるよう秤量しボールミルで
混合した。次に最適仮焼温度にて仮焼したのち再びボー
ルミルにて粉砕を行った。粉砕粉にＰＶＡ系バインダー
溶液を加え擂かい機にて造粒し、＃３０ナイロンメッシ
ュにて整粒、分級した。メッシュ上に残った粒径の大き
な造粒粉のみ１２０℃の乾燥機にて３０分間乾燥し、含
水率が小さく圧縮強度、粒径の大きな造粒粉とした。こ
のようにして得られた二種類の造粒粉のうち、最適条件
で造粒した造粒粉を、焼成後の厚みが通過帯域中心周波
数の１波長よりも大きくなるだけの量を型へ充填し、そ
の上にもう一方の圧縮強度、粒径の大きな造粒粉をさら
に充填したのち同時成形した。この二層構造の成形体を
最適焼成温度にて焼成し、その後分極を行った。このよ
うにして作製した圧電セラミック基板は、片側が気孔率
が２％以内の均質で緻密な層、もう一方が気孔率が２％
より大きい不均質で疎な層となり、二つの層は完全に融
合し一体化していた。次に片側の気孔率が２％以内の均
質で緻密な層側を鏡面研磨し、入力電極、出力電極を所
定の形状に蒸着して形成したのちフィルタ特性を確認し
た。
【００１４】図３はバルク波の散乱状態を示す。弾性表
面波の約９０％のエネルギーは、圧電セラミック基板１
の表面からの深さ方向に、通過帯域中心周波数の１波長
の範囲内で伝搬することが知られている。本発明の製造
方法では、その深さ範囲内では気孔率が２％以内の均質
で緻密な圧電セラミック基板１で構成されているため、
エネルギー損失が極めて少ない状態で伝搬された。しか
し、気孔率が２％より大きい場合は微細な入力、出力電
極パターンの断線の原因となったり、弾性表面波のエネ
ルギーロスとなり、フィルタ特性の劣化をきたすため好
ましくない。一方、本発明の製造方法では、圧電セラミ
ック基板１の裏面は、気孔率が２％より大きい不均質で
疎な層で構成されているため、圧電セラミック基板１の
裏面で反射するバルク波は、裏面層１２中の不均質部、
気孔部４で散乱して十分に抑圧されスプリアスが防止で
きた。これは、圧電セラミック基板１の裏面層１２を含
水率が小さく、圧縮強度、粒径の大きな造粒粉にて成形
し焼成したため、造粒粉の三重点に相当する位置に大き
な気孔が発生し気孔率が大きくなり、さらに粒界反応に
もばらつきを生じ不均質部、気孔部４を発生したためで
ある。
面波の約９０％のエネルギーは、圧電セラミック基板１
の表面からの深さ方向に、通過帯域中心周波数の１波長
の範囲内で伝搬することが知られている。本発明の製造
方法では、その深さ範囲内では気孔率が２％以内の均質
で緻密な圧電セラミック基板１で構成されているため、
エネルギー損失が極めて少ない状態で伝搬された。しか
し、気孔率が２％より大きい場合は微細な入力、出力電
極パターンの断線の原因となったり、弾性表面波のエネ
ルギーロスとなり、フィルタ特性の劣化をきたすため好
ましくない。一方、本発明の製造方法では、圧電セラミ
ック基板１の裏面は、気孔率が２％より大きい不均質で
疎な層で構成されているため、圧電セラミック基板１の
裏面で反射するバルク波は、裏面層１２中の不均質部、
気孔部４で散乱して十分に抑圧されスプリアスが防止で
きた。これは、圧電セラミック基板１の裏面層１２を含
水率が小さく、圧縮強度、粒径の大きな造粒粉にて成形
し焼成したため、造粒粉の三重点に相当する位置に大き
な気孔が発生し気孔率が大きくなり、さらに粒界反応に
もばらつきを生じ不均質部、気孔部４を発生したためで
ある。
【００１５】なお、本発明に関わる弾性表面波デバイス
は、実施例に限定されるものではなく、主旨の範囲内で
変更できるものである。特に、ＰＺＴ系の圧電セラミッ
ク基板１の材料、造粒方法、整粒方法、成形方法は実施
例での説明以外に任意であり、本発明の効果が有効であ
ることは言うまでもない。
は、実施例に限定されるものではなく、主旨の範囲内で
変更できるものである。特に、ＰＺＴ系の圧電セラミッ
ク基板１の材料、造粒方法、整粒方法、成形方法は実施
例での説明以外に任意であり、本発明の効果が有効であ
ることは言うまでもない。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明は、弾性表面波デバ
イスの圧電セラミック基板を、表面部は気孔率が２％以
内の均質で緻密な層、裏面部は気孔率が２％より大きい
不均質で疎な層の構成を有することにより、圧電セラミ
ック基板の裏面で反射するバルク波が散乱しスプリアス
発生を防止する。さらに、圧電セラミック基板の製造方
法において、同一組成の造粒粉を用いた成形工程で、表
面部は圧縮強度、粒径の小さな造粒粉、裏面部は表面部
よりも圧縮強度、粒径の大きな造粒粉を型に充填し、同
時成形したのち焼成して形成することにより、高信頼性
の弾性表面波デバイスを量産性良く得ることができるも
のである。
イスの圧電セラミック基板を、表面部は気孔率が２％以
内の均質で緻密な層、裏面部は気孔率が２％より大きい
不均質で疎な層の構成を有することにより、圧電セラミ
ック基板の裏面で反射するバルク波が散乱しスプリアス
発生を防止する。さらに、圧電セラミック基板の製造方
法において、同一組成の造粒粉を用いた成形工程で、表
面部は圧縮強度、粒径の小さな造粒粉、裏面部は表面部
よりも圧縮強度、粒径の大きな造粒粉を型に充填し、同
時成形したのち焼成して形成することにより、高信頼性
の弾性表面波デバイスを量産性良く得ることができるも
のである。
【図１】本発明の一実施例における弾性表面波デバイス
の断面図
の断面図
【図２】同実施例における製造工程のフローチャート
【図３】本発明の一実施例における弾性表面波デバイス
用圧電セラミック基板中のバルク波の散乱状態を示す説
明図
用圧電セラミック基板中のバルク波の散乱状態を示す説
明図
【図４】従来の圧電セラミック基板中に気泡を有する弾
性表面波デバイスの断面図
性表面波デバイスの断面図
【図５】従来の圧電セラミック基板の裏面に溝を形成し
た弾性表面波デバイスの断面図
た弾性表面波デバイスの断面図
【図６】従来の圧電セラミック基板の裏面を荒らしてラ
ップ面を形成した弾性表面波デバイスの断面図
ップ面を形成した弾性表面波デバイスの断面図
１ 圧電セラミック基板 １１ ＰＺＴ系圧電セラミック基板の気孔率が２％以内
の均質で緻密な表面層 １２ ＰＺＴ系圧電セラミック基板の気孔率が２％より
大きい不均質で疎な裏面層 ２ 入力電極 ３ 出力電極 ４ ＰＺＴ系圧電セラミック基板裏面層中の不均質部、
気孔 Ａ 弾性表面波伝搬方向
の均質で緻密な表面層 １２ ＰＺＴ系圧電セラミック基板の気孔率が２％より
大きい不均質で疎な裏面層 ２ 入力電極 ３ 出力電極 ４ ＰＺＴ系圧電セラミック基板裏面層中の不均質部、
気孔 Ａ 弾性表面波伝搬方向
Claims (2)
- 【請求項１】圧電セラミック基板の表面部は気孔率が２
％以内の均質で緻密な層、裏面部は気孔率が２％より大
きい不均質で疎な層から構成される圧電セラミック基板
の表面に、入力側と出力側の電極を備えてなる弾性表面
波デバイス。 - 【請求項２】圧電セラミック基板は、同一組成の造粒粉
を用いた成形工程で、表面部は圧縮強度、粒径の小さな
造粒粉、裏面部は表面部よりも圧縮強度、粒径の大きな
造粒粉を型に充填し、同時成形したのち焼成して形成す
る弾性表面波デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30586791A JPH05145363A (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 弾性表面波デバイス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30586791A JPH05145363A (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 弾性表面波デバイス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05145363A true JPH05145363A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=17950312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30586791A Pending JPH05145363A (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 弾性表面波デバイス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05145363A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017126831A (ja) * | 2016-01-12 | 2017-07-20 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス及びその製造方法 |
| WO2022202916A1 (ja) * | 2021-03-26 | 2022-09-29 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
-
1991
- 1991-11-21 JP JP30586791A patent/JPH05145363A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017126831A (ja) * | 2016-01-12 | 2017-07-20 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス及びその製造方法 |
| WO2022202916A1 (ja) * | 2021-03-26 | 2022-09-29 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
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