JPH05259802A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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- JPH05259802A JPH05259802A JP4058306A JP5830692A JPH05259802A JP H05259802 A JPH05259802 A JP H05259802A JP 4058306 A JP4058306 A JP 4058306A JP 5830692 A JP5830692 A JP 5830692A JP H05259802 A JPH05259802 A JP H05259802A
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
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- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】信号処理の対象周波数が１ＧＨｚ以上の高い弾
性表面波装置を可能とするために、四ほう酸リチウム単
結晶基板を用いて伝搬速度が速く、かつ伝搬損失の少な
い表面波を利用する弾性表面波装置を提供する。 【構成】四ほう酸リチウム単結晶基板表面に、弾性表面
波を励起、受信、反射、伝搬するための金属膜が形成さ
れた弾性表面波装置において、基板の切り出し角及び弾
性表面波の伝搬方向がオイラ角表示で（３９°〜５１
°、７０°〜１１０°、−２０°〜２０°）及びそれと
等価な方向の範囲内になるように金属膜が形成され、基
板及び金属膜上に絶縁膜が形成されている。この伝搬方
向ではレイリー波が発生することなく高速な弾性表面波
のみが発生し、適切な絶縁膜の膜厚を選択すれば大きな
電気機械結合係数が実現できる。
性表面波装置を可能とするために、四ほう酸リチウム単
結晶基板を用いて伝搬速度が速く、かつ伝搬損失の少な
い表面波を利用する弾性表面波装置を提供する。 【構成】四ほう酸リチウム単結晶基板表面に、弾性表面
波を励起、受信、反射、伝搬するための金属膜が形成さ
れた弾性表面波装置において、基板の切り出し角及び弾
性表面波の伝搬方向がオイラ角表示で（３９°〜５１
°、７０°〜１１０°、−２０°〜２０°）及びそれと
等価な方向の範囲内になるように金属膜が形成され、基
板及び金属膜上に絶縁膜が形成されている。この伝搬方
向ではレイリー波が発生することなく高速な弾性表面波
のみが発生し、適切な絶縁膜の膜厚を選択すれば大きな
電気機械結合係数が実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は四ほう酸リチウム単結晶
を用いた弾性表面波装置に関する。
を用いた弾性表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】弾性表面波装置は、電気信号を表面波に
変換することで信号処理を行う回路素子であり、フィル
タ、共振子、遅延線等に用いられている。通常、圧電性
のある弾性体基板（圧電基板）上に櫛形電極（ＩＤＴ）
と呼ばれる金属電極を設けることで電気信号から表面波
への変換・逆変換を行っている。また、表面波としては
レイリー波と呼ばれる弾性体表面を損失なく伝搬する弾
性表面波が主に用いられている。
変換することで信号処理を行う回路素子であり、フィル
タ、共振子、遅延線等に用いられている。通常、圧電性
のある弾性体基板（圧電基板）上に櫛形電極（ＩＤＴ）
と呼ばれる金属電極を設けることで電気信号から表面波
への変換・逆変換を行っている。また、表面波としては
レイリー波と呼ばれる弾性体表面を損失なく伝搬する弾
性表面波が主に用いられている。
【０００３】弾性表面波装置に用いられる基板材料とし
て、水晶、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）等が用
いられている。水晶は、温度安定性に優れるが圧電性に
乏しい。他方、タンタル酸リチウムは、圧電性に優れる
が温度安定性に劣っていた。近年、これらの特性をとも
に満たす材料として四ほう酸リチウム単結晶が注目され
ている。
て、水晶、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）等が用
いられている。水晶は、温度安定性に優れるが圧電性に
乏しい。他方、タンタル酸リチウムは、圧電性に優れる
が温度安定性に劣っていた。近年、これらの特性をとも
に満たす材料として四ほう酸リチウム単結晶が注目され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、四ほう
酸リチウム単結晶を基板材料に用いた弾性表面波装置に
おいては、その信号処理の対象周波数を高くすることが
困難であった。櫛形電極（ＩＤＴ）の電極幅及び電極間
隔は、通常対象とする信号周波数に対応した弾性表面波
の波長の４分の１（λ／４）に設定される。ところが、
四ほう酸リチウム単結晶上のレイリー波の伝搬速度は３
４００ｍ／ｓｅｃ程度であり、１ＧＨｚ以上の信号周波
数を対象とするためには１μｍ以下の電極幅及び電極間
隔が必要となる。そのため、櫛型電極の製造歩留まりが
低下し、弾性表面波装置の製造が著しく困難となる。
酸リチウム単結晶を基板材料に用いた弾性表面波装置に
おいては、その信号処理の対象周波数を高くすることが
困難であった。櫛形電極（ＩＤＴ）の電極幅及び電極間
隔は、通常対象とする信号周波数に対応した弾性表面波
の波長の４分の１（λ／４）に設定される。ところが、
四ほう酸リチウム単結晶上のレイリー波の伝搬速度は３
４００ｍ／ｓｅｃ程度であり、１ＧＨｚ以上の信号周波
数を対象とするためには１μｍ以下の電極幅及び電極間
隔が必要となる。そのため、櫛型電極の製造歩留まりが
低下し、弾性表面波装置の製造が著しく困難となる。
【０００５】この場合、弾性表面波の音速（伝搬速度）
をより高速化することで、電極幅及び電極間隔を大きく
して電極の製造が容易にすることが可能となる。表面波
としてリーキー波と呼ばれる弾性体の深さ方向にエネル
ギを放射しながら伝搬する漏洩弾性表面波を利用するこ
とが検討されている。一般にリーキー波は伝搬損失が大
きく弾性表面波装置に利用できないが、特別な切り出し
角度、伝搬方向では比較的伝搬損失が少ないため利用さ
れている。例えば、４２００ｍ／ｓｅｃの速度の得られ
る３６°Ｙ−タンタル酸リチウムが知られている。
をより高速化することで、電極幅及び電極間隔を大きく
して電極の製造が容易にすることが可能となる。表面波
としてリーキー波と呼ばれる弾性体の深さ方向にエネル
ギを放射しながら伝搬する漏洩弾性表面波を利用するこ
とが検討されている。一般にリーキー波は伝搬損失が大
きく弾性表面波装置に利用できないが、特別な切り出し
角度、伝搬方向では比較的伝搬損失が少ないため利用さ
れている。例えば、４２００ｍ／ｓｅｃの速度の得られ
る３６°Ｙ−タンタル酸リチウムが知られている。
【０００６】本発明の目的は、信号処理の対象周波数が
１ＧＨｚ以上の高い弾性表面波装置を可能とするため
に、四ほう酸リチウム単結晶基板を用いて伝搬速度が速
く、かつ伝搬損失の少ない表面波を利用する弾性表面波
装置を提供することにある。
１ＧＨｚ以上の高い弾性表面波装置を可能とするため
に、四ほう酸リチウム単結晶基板を用いて伝搬速度が速
く、かつ伝搬損失の少ない表面波を利用する弾性表面波
装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、四ほう酸リ
チウム単結晶基板表面に、弾性表面波を励起、受信、反
射、伝搬するための金属膜が形成された弾性表面波装置
において、基板の切り出し角度及び弾性表面波の伝搬方
向がオイラ角表示で（３９°〜５１°、７０°〜１１０
°、−２０°〜２０°）及びそれと等価な方向の範囲内
になるように前記金属膜が形成されていることを特徴と
する弾性表面波装置によって達成される。
チウム単結晶基板表面に、弾性表面波を励起、受信、反
射、伝搬するための金属膜が形成された弾性表面波装置
において、基板の切り出し角度及び弾性表面波の伝搬方
向がオイラ角表示で（３９°〜５１°、７０°〜１１０
°、−２０°〜２０°）及びそれと等価な方向の範囲内
になるように前記金属膜が形成されていることを特徴と
する弾性表面波装置によって達成される。
【０００８】また、本発明による弾性表面波装置は、四
ほう酸リチウム単結晶基板及び金属膜上に絶縁膜が形成
されていることが望ましい。さらに、本発明による弾性
表面波装置は、絶縁膜が二酸化ケイ素からなることが望
ましい。
ほう酸リチウム単結晶基板及び金属膜上に絶縁膜が形成
されていることが望ましい。さらに、本発明による弾性
表面波装置は、絶縁膜が二酸化ケイ素からなることが望
ましい。
【０００９】
【作用】本発明の弾性表面波装置では、基板の切り出し
角度及び弾性表面波の伝搬方向がオイラ角表示で（３９
°〜５１°、７０°〜１１０°、−２０°〜２０°）及
びそれと等価な方向の範囲内になるように金属膜を形成
したので、弾性表面波基板にＳＨ波(horizontal shear
waves)型の弾性表面波が発生する。このＳＨ波型の弾性
表面波は伝搬速度が速く、伝搬損失が小さく、電気機械
結合係数が大きい。また、本発明の角度範囲内ではレイ
リー波等の発生がなくスプリアスが低い。
角度及び弾性表面波の伝搬方向がオイラ角表示で（３９
°〜５１°、７０°〜１１０°、−２０°〜２０°）及
びそれと等価な方向の範囲内になるように金属膜を形成
したので、弾性表面波基板にＳＨ波(horizontal shear
waves)型の弾性表面波が発生する。このＳＨ波型の弾性
表面波は伝搬速度が速く、伝搬損失が小さく、電気機械
結合係数が大きい。また、本発明の角度範囲内ではレイ
リー波等の発生がなくスプリアスが低い。
【００１０】また、本発明の弾性表面波装置において四
ほう酸リチウム単結晶基板及び金属膜上に絶縁膜を形成
するようにすれば、電気機械結合係数がより大きく、位
相速度が速く、伝搬損失の小さい弾性表面波装置を実現
することができる。さらに、本発明の弾性表面波装置に
おいて四ほう酸リチウム単結晶基板及び金属膜上に形成
する絶縁膜に二酸化ケイ素を用いるようにすれば、伝搬
速度の温度特性を向上させることができる。
ほう酸リチウム単結晶基板及び金属膜上に絶縁膜を形成
するようにすれば、電気機械結合係数がより大きく、位
相速度が速く、伝搬損失の小さい弾性表面波装置を実現
することができる。さらに、本発明の弾性表面波装置に
おいて四ほう酸リチウム単結晶基板及び金属膜上に形成
する絶縁膜に二酸化ケイ素を用いるようにすれば、伝搬
速度の温度特性を向上させることができる。
【００１１】
【実施例】四ほう酸リチウム（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ）単結晶
基板表面上に金属膜を形成した場合における本発明によ
る弾性表面波（以下「本ＳＡＷ」という）の特性につい
て種々の数値シミュレーションを行った。本発明の実施
例の説明の前に、そのシミュレーションの方法及び計算
結果について説明する。なお、四ほう酸リチウム単結晶
は点群４ｍｍの対称性を有し、弾性表面波の特性も所定
の対称性を有するので、以下の説明における方向は対称
性の観点から等価の方向も含むものである。また、シミ
ュレーションにあたって温度は室温（２０℃）とした。
基板表面上に金属膜を形成した場合における本発明によ
る弾性表面波（以下「本ＳＡＷ」という）の特性につい
て種々の数値シミュレーションを行った。本発明の実施
例の説明の前に、そのシミュレーションの方法及び計算
結果について説明する。なお、四ほう酸リチウム単結晶
は点群４ｍｍの対称性を有し、弾性表面波の特性も所定
の対称性を有するので、以下の説明における方向は対称
性の観点から等価の方向も含むものである。また、シミ
ュレーションにあたって温度は室温（２０℃）とした。
【００１２】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上にアル
ミニウムを主成分とする金属により金属膜（規格化膜厚
ｈ／λ＝１．０％）を形成し、弾性表面波の伝搬方向を
オイラ角表示で（φ、θ、ψ）で表わしたとき、個々の
角度φ、θ、ψを変化させた場合の弾性表面波の特性に
ついて計算した。その計算結果について図１乃至図６を
用いて説明する。
ミニウムを主成分とする金属により金属膜（規格化膜厚
ｈ／λ＝１．０％）を形成し、弾性表面波の伝搬方向を
オイラ角表示で（φ、θ、ψ）で表わしたとき、個々の
角度φ、θ、ψを変化させた場合の弾性表面波の特性に
ついて計算した。その計算結果について図１乃至図６を
用いて説明する。
【００１３】図１及び図２は、弾性表面波伝搬方向をオ
イラ角表示で（φ、９０°、０°）とし、角度φを変化
させた場合の伝搬速度［ｍ／ｓｅｃ］と電気機械結合係
数［％］のシミュレーション結果である。図２に示すよ
うに、本ＳＡＷはφが３９°〜４５°の範囲において発
生することがわかる。対称性を考慮すればφは３９°〜
５１°の範囲となる。図１に示すように、本ＳＡＷの伝
搬速度は約４９００ｍ／ｓｅｃとレイリー波よりも高速
である。また、本ＳＡＷの伝搬損失はない。なお、図２
に示すように、（φ、９０°、０°）の方向ではレイリ
ー波の電気機械結合係数は０［％］であり、レイリー波
が発生しないことがわかる。
イラ角表示で（φ、９０°、０°）とし、角度φを変化
させた場合の伝搬速度［ｍ／ｓｅｃ］と電気機械結合係
数［％］のシミュレーション結果である。図２に示すよ
うに、本ＳＡＷはφが３９°〜４５°の範囲において発
生することがわかる。対称性を考慮すればφは３９°〜
５１°の範囲となる。図１に示すように、本ＳＡＷの伝
搬速度は約４９００ｍ／ｓｅｃとレイリー波よりも高速
である。また、本ＳＡＷの伝搬損失はない。なお、図２
に示すように、（φ、９０°、０°）の方向ではレイリ
ー波の電気機械結合係数は０［％］であり、レイリー波
が発生しないことがわかる。
【００１４】図３及び図４は、弾性表面波伝搬方向をオ
イラ角表示で（４５°、θ、０°）とし、角度θを変化
させた場合の伝搬速度［ｍ／ｓｅｃ］と電気機械結合係
数［％］のシミュレーション結果である。図４に示すよ
うに、本ＳＡＷはθが７０°〜９０°の範囲において発
生する。対象性を考慮すればθが９０°〜１１０°の範
囲でも発生する。図３に示すように、本ＳＡＷの伝搬速
度は約４９００ｍ／ｓｅｃとレイリー波よりも高速であ
る。また、本ＳＡＷの伝搬損失はない。
イラ角表示で（４５°、θ、０°）とし、角度θを変化
させた場合の伝搬速度［ｍ／ｓｅｃ］と電気機械結合係
数［％］のシミュレーション結果である。図４に示すよ
うに、本ＳＡＷはθが７０°〜９０°の範囲において発
生する。対象性を考慮すればθが９０°〜１１０°の範
囲でも発生する。図３に示すように、本ＳＡＷの伝搬速
度は約４９００ｍ／ｓｅｃとレイリー波よりも高速であ
る。また、本ＳＡＷの伝搬損失はない。
【００１５】なお、θが８５°〜９０°の範囲ではレイ
リー波の電気機械結合係数がほとんど零になるので、本
ＳＡＷとしてはθが８５°〜９０°の範囲が望ましい。
対象性を考慮すればθが８５°〜９５°の範囲が望まし
い。図５及び図６は、弾性表面波伝搬方向をオイラ角表
示で（４５°、９０°、ψ）とし、角度ψを変化させた
場合の伝搬速度［ｍ／ｓｅｃ］と電気機械結合係数
［％］のシミュレーション結果である。
リー波の電気機械結合係数がほとんど零になるので、本
ＳＡＷとしてはθが８５°〜９０°の範囲が望ましい。
対象性を考慮すればθが８５°〜９５°の範囲が望まし
い。図５及び図６は、弾性表面波伝搬方向をオイラ角表
示で（４５°、９０°、ψ）とし、角度ψを変化させた
場合の伝搬速度［ｍ／ｓｅｃ］と電気機械結合係数
［％］のシミュレーション結果である。
【００１６】図５に示すように、本ＳＡＷはψが０°〜
２０°の範囲において発生することがわかる。対称性を
考慮すればψは−２０°〜２０°の範囲となる。この角
度範囲において、本ＳＡＷの伝搬速度は、図５に示すよ
うに、約４４００〜４９００ｍ／ｓｅｃとレイリー波よ
りも高速である。また、本ＳＡＷの伝搬損失はない。な
お、ψが０°〜１５°の範囲ではレイリー波の電気機械
結合係数がほとんど零になるので、本ＳＡＷとしてはψ
が０°〜１５°の範囲が望ましい。対称性を考慮すれば
ψは−１５°〜１５°の範囲となる。
２０°の範囲において発生することがわかる。対称性を
考慮すればψは−２０°〜２０°の範囲となる。この角
度範囲において、本ＳＡＷの伝搬速度は、図５に示すよ
うに、約４４００〜４９００ｍ／ｓｅｃとレイリー波よ
りも高速である。また、本ＳＡＷの伝搬損失はない。な
お、ψが０°〜１５°の範囲ではレイリー波の電気機械
結合係数がほとんど零になるので、本ＳＡＷとしてはψ
が０°〜１５°の範囲が望ましい。対称性を考慮すれば
ψは−１５°〜１５°の範囲となる。
【００１７】これら図１乃至図６から、オイラ角表示
（３９°〜５１°、７０°〜１１０°、−２０°〜２０
°）の範囲で伝搬損失が零で伝搬速度が約４３００〜４
９００ｍ／ｓｅｃ、電気機械結合係数が約０．１〜０．
４％の弾性表面波（本ＳＡＷ）が存在していることがわ
かる。図７及び図８は、本ＳＡＷの性質を確認するため
に、基板の深さ方向の変位分布についてのシミュレーシ
ョン結果である。四ほう酸リチウム単結晶基板表面上に
伝搬方向が（４５°、９０°、０°）になるようにアル
ミニウムを主成分とする金属膜（規格化膜厚ｈ／λ＝３
％）が形成された弾性表面波装置についてシミュレーシ
ョンした。
（３９°〜５１°、７０°〜１１０°、−２０°〜２０
°）の範囲で伝搬損失が零で伝搬速度が約４３００〜４
９００ｍ／ｓｅｃ、電気機械結合係数が約０．１〜０．
４％の弾性表面波（本ＳＡＷ）が存在していることがわ
かる。図７及び図８は、本ＳＡＷの性質を確認するため
に、基板の深さ方向の変位分布についてのシミュレーシ
ョン結果である。四ほう酸リチウム単結晶基板表面上に
伝搬方向が（４５°、９０°、０°）になるようにアル
ミニウムを主成分とする金属膜（規格化膜厚ｈ／λ＝３
％）が形成された弾性表面波装置についてシミュレーシ
ョンした。
【００１８】図７は金属膜がｏｐｅｎの場合のシミュレ
ーション結果である。横軸は波長で規格化した規格化変
位量であり、縦軸は波長で規格化した基板表面からの規
格化深さである。弾性表面波の伝搬速度は４８７７ｍ／
ｓｅｃであり、電気機械結合係数は０．９１％であり、
１波長当たりの伝搬損失は０ｄＢである。図８は金属膜
がｓｈｏｒｔの場合のシミュレーション結果である。弾
性表面波の伝搬速度は４８５５ｍ／ｓｅｃであり、電気
機械結合係数は０．９１％であり、１波長当たりの伝搬
損失は０ｄＢである。
ーション結果である。横軸は波長で規格化した規格化変
位量であり、縦軸は波長で規格化した基板表面からの規
格化深さである。弾性表面波の伝搬速度は４８７７ｍ／
ｓｅｃであり、電気機械結合係数は０．９１％であり、
１波長当たりの伝搬損失は０ｄＢである。図８は金属膜
がｓｈｏｒｔの場合のシミュレーション結果である。弾
性表面波の伝搬速度は４８５５ｍ／ｓｅｃであり、電気
機械結合係数は０．９１％であり、１波長当たりの伝搬
損失は０ｄＢである。
【００１９】図７及び図８に示すように、本ＳＡＷの変
位は基板表面に近くなるほど大きくなり、ＳＨ(horizon
tal shear)成分がほとんどであるＳＨ波型の弾性表面波
であることがわかる。次に、四ほう酸リチウム単結晶基
板表面上にアルミニウムを主成分とする金属により金属
膜（規格化膜厚ｈ／λ＝１．０％）を、弾性表面波の伝
搬方向がオイラ角表示で（４５°、９０°、０°）とな
るように形成し、四ほう酸リチウム単結晶基板及び金属
膜上に絶縁膜として二酸化ケイ素膜を形成した場合に、
二酸化ケイ素膜の膜厚を変化させた場合の弾性表面波の
特性について計算した。その計算結果について図９及び
図１０を用いて説明する。
位は基板表面に近くなるほど大きくなり、ＳＨ(horizon
tal shear)成分がほとんどであるＳＨ波型の弾性表面波
であることがわかる。次に、四ほう酸リチウム単結晶基
板表面上にアルミニウムを主成分とする金属により金属
膜（規格化膜厚ｈ／λ＝１．０％）を、弾性表面波の伝
搬方向がオイラ角表示で（４５°、９０°、０°）とな
るように形成し、四ほう酸リチウム単結晶基板及び金属
膜上に絶縁膜として二酸化ケイ素膜を形成した場合に、
二酸化ケイ素膜の膜厚を変化させた場合の弾性表面波の
特性について計算した。その計算結果について図９及び
図１０を用いて説明する。
【００２０】図９（ａ）、（ｂ）は二酸化ケイ素膜の規
格化膜厚ｈ／λに対する本ＳＡＷの伝搬速度［ｍ／ｓｅ
ｃ］と電気機械結合係数［％］のシミュレーション結果
であり、図１０は群遅延時間の温度係数［ｐｐｍ／℃］
のシミュレーション結果である。図９（ａ）に示すよう
に、二酸化ケイ素膜が厚くなると本ＳＡＷの伝搬速度は
徐々に遅くなるが、図９（ｂ）に示すように、二酸化ケ
イ素膜の規格化膜厚が５〜３５％の範囲内で、本ＳＡＷ
の電気機械結合係数が大きくなる。また、本シュミレー
ションによれば、本ＳＡＷの伝搬損失はない。さらに、
図１０に示すように、二酸化ケイ素膜の規格化膜厚が１
０〜２５％の範囲内で、本ＳＡＷの温度係数が２０ｐｐ
ｍ／℃以内と小さくなる。
格化膜厚ｈ／λに対する本ＳＡＷの伝搬速度［ｍ／ｓｅ
ｃ］と電気機械結合係数［％］のシミュレーション結果
であり、図１０は群遅延時間の温度係数［ｐｐｍ／℃］
のシミュレーション結果である。図９（ａ）に示すよう
に、二酸化ケイ素膜が厚くなると本ＳＡＷの伝搬速度は
徐々に遅くなるが、図９（ｂ）に示すように、二酸化ケ
イ素膜の規格化膜厚が５〜３５％の範囲内で、本ＳＡＷ
の電気機械結合係数が大きくなる。また、本シュミレー
ションによれば、本ＳＡＷの伝搬損失はない。さらに、
図１０に示すように、二酸化ケイ素膜の規格化膜厚が１
０〜２５％の範囲内で、本ＳＡＷの温度係数が２０ｐｐ
ｍ／℃以内と小さくなる。
【００２１】これら図９及び図１０から、四ほう酸リチ
ウム単結晶基板の切り出し角度及び弾性表面波の伝搬方
向がオイラ角表示（３９°〜５１°、７０°〜１１０
°、−２０°〜２０°）の範囲内になるように金属膜を
形成し、その上に絶縁膜を形成すれば、伝搬速度が速
く、伝搬損失の小さい弾性表面波装置を実現することが
できる。また、二酸化ケイ素膜の規格化膜厚が５〜２５
％の範囲内では大きな電気機械結合係数を得ることがで
き、広帯域化を実現することができる。さらに、二酸化
ケイ素膜の規格化膜厚が１０〜２５％の範囲内では大き
な電気機械結合係数が得られる上に弾性表面波の伝搬速
度の温度係数を非常に小さくすることができる。
ウム単結晶基板の切り出し角度及び弾性表面波の伝搬方
向がオイラ角表示（３９°〜５１°、７０°〜１１０
°、−２０°〜２０°）の範囲内になるように金属膜を
形成し、その上に絶縁膜を形成すれば、伝搬速度が速
く、伝搬損失の小さい弾性表面波装置を実現することが
できる。また、二酸化ケイ素膜の規格化膜厚が５〜２５
％の範囲内では大きな電気機械結合係数を得ることがで
き、広帯域化を実現することができる。さらに、二酸化
ケイ素膜の規格化膜厚が１０〜２５％の範囲内では大き
な電気機械結合係数が得られる上に弾性表面波の伝搬速
度の温度係数を非常に小さくすることができる。
【００２２】なお、上記シミュレーションでは絶縁膜に
二酸化ケイ素を用いたが、二酸化ケイ素以外の他の絶縁
材料、例えば、ＳｉＯｘ、ＰＧＳ（リンケイ酸ガラス）
等を用いてもよい。次に、本発明の一実施例による弾性
表面波装置を図１１乃至図１３を用いて説明する。
二酸化ケイ素を用いたが、二酸化ケイ素以外の他の絶縁
材料、例えば、ＳｉＯｘ、ＰＧＳ（リンケイ酸ガラス）
等を用いてもよい。次に、本発明の一実施例による弾性
表面波装置を図１１乃至図１３を用いて説明する。
【００２３】図１１（ａ）は本実施例の弾性表面波装置
を上方からみた斜視図であり、図１１（ｂ）は本実施例
の弾性表面波装置の要部の断面図である。本実施例の弾
性表面波装置は、図１１に示すように、表面が（１１
０）面である四ほう酸リチウム単結晶からなる圧電基板
２１上に、電極線幅λ／８のダブルインタディジタル型
電極からなる入力櫛形電極２２と出力櫛形電極２３が形
成され、これら入力櫛形電極２２と出力櫛形電極２３間
の伝搬路領域に金属膜２４が形成され、全面に絶縁膜２
５が形成されたトランスバーサル型フィルタである。
入力櫛形電極２２と出力櫛形電極２３は、それぞれ２０
対で、周期８μｍ（電極線幅１μｍ）、開口長４００μ
ｍであり、弾性表面波の伝搬方向がオイラ角表示で（４
５°、９０°、０°）になるような向きに形成されてい
る。電極２２、２３及び金属膜２４はアルミニウム（Ａ
ｌ）により形成され、膜厚は８０ｎｍ（規格化膜厚とし
て１．０％）である。絶縁膜２５は二酸化ケイ素により
形成されている。
を上方からみた斜視図であり、図１１（ｂ）は本実施例
の弾性表面波装置の要部の断面図である。本実施例の弾
性表面波装置は、図１１に示すように、表面が（１１
０）面である四ほう酸リチウム単結晶からなる圧電基板
２１上に、電極線幅λ／８のダブルインタディジタル型
電極からなる入力櫛形電極２２と出力櫛形電極２３が形
成され、これら入力櫛形電極２２と出力櫛形電極２３間
の伝搬路領域に金属膜２４が形成され、全面に絶縁膜２
５が形成されたトランスバーサル型フィルタである。
入力櫛形電極２２と出力櫛形電極２３は、それぞれ２０
対で、周期８μｍ（電極線幅１μｍ）、開口長４００μ
ｍであり、弾性表面波の伝搬方向がオイラ角表示で（４
５°、９０°、０°）になるような向きに形成されてい
る。電極２２、２３及び金属膜２４はアルミニウム（Ａ
ｌ）により形成され、膜厚は８０ｎｍ（規格化膜厚とし
て１．０％）である。絶縁膜２５は二酸化ケイ素により
形成されている。
【００２４】絶縁膜２５の膜厚を、規格化膜厚が５％、
１０％、１５％と変化させた場合の伝搬速度、電気機械
結合係数、及び群遅延時間の温度特性の測定結果を計算
結果と合わせて、図１２及び図１３に示す。図１２
（ａ）、（ｂ）は本ＳＡＷの伝搬速度［ｍ／ｓｅｃ］と
電気機械結合係数［％］の測定結果であり、図１３は本
ＳＡＷの群遅延時間の温度係数［ｐｐｍ／℃］の測定結
果である。
１０％、１５％と変化させた場合の伝搬速度、電気機械
結合係数、及び群遅延時間の温度特性の測定結果を計算
結果と合わせて、図１２及び図１３に示す。図１２
（ａ）、（ｂ）は本ＳＡＷの伝搬速度［ｍ／ｓｅｃ］と
電気機械結合係数［％］の測定結果であり、図１３は本
ＳＡＷの群遅延時間の温度係数［ｐｐｍ／℃］の測定結
果である。
【００２５】これらの測定にあたっては、伝搬速度は通
過特性の中心周波数より測定し、電気機械結合係数は櫛
形電極２２、２３の放射アドミッタンスより測定し、温
度係数は通過特性の位相の温度特性により測定した。図
１２及び図１３に示すように、これら測定結果は計算結
果とよく一致している。絶縁膜２５の膜厚を波長で割っ
た規格化膜厚が１５％の時、伝搬速度が４５００ｍ／ｓ
ｅｃと速く、電気機械結合係数が約１．２％と大きく、
温度係数が約＋５ｐｐｍ／℃と小さい弾性表面波装置が
実現できた。
過特性の中心周波数より測定し、電気機械結合係数は櫛
形電極２２、２３の放射アドミッタンスより測定し、温
度係数は通過特性の位相の温度特性により測定した。図
１２及び図１３に示すように、これら測定結果は計算結
果とよく一致している。絶縁膜２５の膜厚を波長で割っ
た規格化膜厚が１５％の時、伝搬速度が４５００ｍ／ｓ
ｅｃと速く、電気機械結合係数が約１．２％と大きく、
温度係数が約＋５ｐｐｍ／℃と小さい弾性表面波装置が
実現できた。
【００２６】本発明は上記実施例に限らず種々の変形が
可能である。例えば、上記実施例ではアルミニウムから
なる金属膜を用いたが、圧電基板表面にチタン、タング
ステン、モリブデン、アルミニウム等の金属薄膜を形成
し、この金属薄膜上にアルミニウム又は金を主成分とす
る合金からなる金属膜を形成してもよい。圧電基板に対
する金属膜の密着性を向上させることができる。
可能である。例えば、上記実施例ではアルミニウムから
なる金属膜を用いたが、圧電基板表面にチタン、タング
ステン、モリブデン、アルミニウム等の金属薄膜を形成
し、この金属薄膜上にアルミニウム又は金を主成分とす
る合金からなる金属膜を形成してもよい。圧電基板に対
する金属膜の密着性を向上させることができる。
【００２７】また、上記実施例では弾性表面波フィルタ
を例として説明したが、その他の弾性表面波装置でもよ
い。例えば、圧電基板上にインタディジタル型電極から
なる端子電極を一対のグレーティング反射器により挟ん
で構成した弾性表面波共振子や、弾性表面波ディレイラ
インにに本発明を適用してもよい。
を例として説明したが、その他の弾性表面波装置でもよ
い。例えば、圧電基板上にインタディジタル型電極から
なる端子電極を一対のグレーティング反射器により挟ん
で構成した弾性表面波共振子や、弾性表面波ディレイラ
インにに本発明を適用してもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、四ほう酸
リチウム単結晶基板の切り出し角度及び弾性表面波の伝
搬方向がオイラ角表示で（３９°〜５１°、７０°〜１
１０°、−２０°〜２０°）の範囲内になるように金属
膜を形成したので、伝搬速度が早く、電気機械結合係数
の大きい弾性表面波装置を実現することができる。
リチウム単結晶基板の切り出し角度及び弾性表面波の伝
搬方向がオイラ角表示で（３９°〜５１°、７０°〜１
１０°、−２０°〜２０°）の範囲内になるように金属
膜を形成したので、伝搬速度が早く、電気機械結合係数
の大きい弾性表面波装置を実現することができる。
【００２９】また、本発明の弾性表面波装置において四
ほう酸リチウム単結晶基板及び金属膜上に絶縁膜を形成
するようにすれば、電気機械結合係数がより大きく、位
相速度が速く、伝搬損失の小さい弾性表面波装置を実現
することができる。特に、絶縁膜の規格化膜厚を５〜３
５％の範囲内にすれば電気機械結合係数を上昇させるこ
とができる。
ほう酸リチウム単結晶基板及び金属膜上に絶縁膜を形成
するようにすれば、電気機械結合係数がより大きく、位
相速度が速く、伝搬損失の小さい弾性表面波装置を実現
することができる。特に、絶縁膜の規格化膜厚を５〜３
５％の範囲内にすれば電気機械結合係数を上昇させるこ
とができる。
【００３０】さらに、本発明の弾性表面波装置において
四ほう酸リチウム単結晶基板及び金属膜上に形成する絶
縁膜に二酸化ケイ素を用いるようにすれば、伝搬速度の
温度特性を向上させることができる。
四ほう酸リチウム単結晶基板及び金属膜上に形成する絶
縁膜に二酸化ケイ素を用いるようにすれば、伝搬速度の
温度特性を向上させることができる。
【図１】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上にアルミニ
ウムを主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置
において、伝搬方向（φ、９０°、０°）の角度φを変
化させた場合の伝搬速度のシミュレーション結果を示す
グラフである。
ウムを主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置
において、伝搬方向（φ、９０°、０°）の角度φを変
化させた場合の伝搬速度のシミュレーション結果を示す
グラフである。
【図２】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上にアルミニ
ウムを主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置
において、伝搬方向（φ、９０°、０°）の角度φを変
化させた場合の電気機械結合係数のシミュレーション結
果を示すグラフである。
ウムを主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置
において、伝搬方向（φ、９０°、０°）の角度φを変
化させた場合の電気機械結合係数のシミュレーション結
果を示すグラフである。
【図３】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上にアルミニ
ウムを主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置
において、伝搬方向（４５°、θ、０°）の角度θを変
化させた場合の伝搬速度のシミュレーション結果を示す
グラフである。
ウムを主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置
において、伝搬方向（４５°、θ、０°）の角度θを変
化させた場合の伝搬速度のシミュレーション結果を示す
グラフである。
【図４】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上にアルミニ
ウムを主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置
において、伝搬方向（４５°、θ、０°）の角度θを変
化させた場合の電気機械結合係数のシミュレーション結
果を示すグラフである。
ウムを主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置
において、伝搬方向（４５°、θ、０°）の角度θを変
化させた場合の電気機械結合係数のシミュレーション結
果を示すグラフである。
【図５】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上にアルミニ
ウムを主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置
において、伝搬方向（４５°、９０°、ψ）の角度ψを
変化させた場合の伝搬速度のシミュレーション結果を示
すグラフである。
ウムを主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置
において、伝搬方向（４５°、９０°、ψ）の角度ψを
変化させた場合の伝搬速度のシミュレーション結果を示
すグラフである。
【図６】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上にアルミニ
ウムを主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置
において、伝搬方向（４５°、９０°、ψ）の角度ψを
変化させた場合の電気機械結合係数のシミュレーション
結果を示すグラフである。
ウムを主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置
において、伝搬方向（４５°、９０°、ψ）の角度ψを
変化させた場合の電気機械結合係数のシミュレーション
結果を示すグラフである。
【図７】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上に伝搬方向
が（４５°、９０°、０°）になるようにアルミニウム
を主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置にお
いて、金属膜がｏｐｅｎの場合の基板の深さ方向の変位
分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
が（４５°、９０°、０°）になるようにアルミニウム
を主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置にお
いて、金属膜がｏｐｅｎの場合の基板の深さ方向の変位
分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上に伝搬方向
が（４５°、９０°、０°）になるようにアルミニウム
を主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置にお
いて、金属膜がｓｈｏｒｔの場合の基板の深さ方向の変
位分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
が（４５°、９０°、０°）になるようにアルミニウム
を主成分とする金属膜が形成された弾性表面波装置にお
いて、金属膜がｓｈｏｒｔの場合の基板の深さ方向の変
位分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上にアルミニ
ウムを主成分とする金属膜が形成され、基板及び金属膜
上に二酸化ケイ素膜が形成された弾性表面波装置におい
て、二酸化ケイ素膜の膜厚を変化させた場合の伝搬速度
と電気機械結合係数のシミュレーション結果を示すグラ
フである。
ウムを主成分とする金属膜が形成され、基板及び金属膜
上に二酸化ケイ素膜が形成された弾性表面波装置におい
て、二酸化ケイ素膜の膜厚を変化させた場合の伝搬速度
と電気機械結合係数のシミュレーション結果を示すグラ
フである。
【図１０】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上にアルミ
ニウムを主成分とする金属膜が形成され、基板及び金属
膜上に二酸化ケイ素膜が形成された弾性表面波装置にお
いて、二酸化ケイ素膜の膜厚を変化させた場合の群遅延
時間の温度係数のシミュレーション結果を示すグラフで
ある。
ニウムを主成分とする金属膜が形成され、基板及び金属
膜上に二酸化ケイ素膜が形成された弾性表面波装置にお
いて、二酸化ケイ素膜の膜厚を変化させた場合の群遅延
時間の温度係数のシミュレーション結果を示すグラフで
ある。
【図１１】本発明の一実施例による弾性表面波装置を示
す図である。
す図である。
【図１２】本発明の一実施例による弾性表面波装置にお
ける絶縁膜の規格化膜厚を変化させた場合の伝搬速度と
電気機械結合係数の測定結果を示すグラフである。
ける絶縁膜の規格化膜厚を変化させた場合の伝搬速度と
電気機械結合係数の測定結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施例による弾性表面波装置にお
ける絶縁膜の規格化膜厚を変化させた場合の群遅延時間
の温度係数の測定結果を示すグラフである。
ける絶縁膜の規格化膜厚を変化させた場合の群遅延時間
の温度係数の測定結果を示すグラフである。
２１…圧電基板 ２２…入力櫛形電極 ２３…出力櫛形電極 ２４…金属膜 ２５…絶縁膜
Claims (3)
- 【請求項１】 四ほう酸リチウム単結晶基板表面に、弾
性表面波を励起、受信、反射、伝搬するための金属膜が
形成された弾性表面波装置において、 基板の切り出し角度及び弾性表面波の伝搬方向がオイラ
角表示で（３９°〜５１°、７０°〜１１０°、−２０
°〜２０°）及びそれと等価な方向の範囲内になるよう
に前記金属膜が形成されていることを特徴とする弾性表
面波装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の弾性表面波装置におい
て、 前記四ほう酸リチウム単結晶基板及び前記金属膜上に絶
縁膜が形成されていることを特徴とする弾性表面波装
置。 - 【請求項３】 請求項２記載の弾性表面波装置におい
て、 前記絶縁膜が二酸化ケイ素からなることを特徴とする弾
性表面波装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4058306A JPH05259802A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 弾性表面波装置 |
| JP01766393A JP3219885B2 (ja) | 1992-03-16 | 1993-02-04 | 弾性表面波装置 |
| US08/029,514 US5302877A (en) | 1992-03-16 | 1993-03-11 | Surface acoustic wave device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4058306A JPH05259802A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 弾性表面波装置 |
| JP01766393A JP3219885B2 (ja) | 1992-03-16 | 1993-02-04 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05259802A true JPH05259802A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=26354221
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4058306A Pending JPH05259802A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 弾性表面波装置 |
| JP01766393A Expired - Lifetime JP3219885B2 (ja) | 1992-03-16 | 1993-02-04 | 弾性表面波装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01766393A Expired - Lifetime JP3219885B2 (ja) | 1992-03-16 | 1993-02-04 | 弾性表面波装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5302877A (ja) |
| JP (2) | JPH05259802A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07131282A (ja) * | 1993-11-08 | 1995-05-19 | Kokusai Electric Co Ltd | 弾性表面波デバイス |
| US5923231A (en) * | 1994-08-05 | 1999-07-13 | Kinseki Limited | Surface acoustic wave device with an electrode insulating film and method for fabricating the same |
| WO2004059837A1 (ja) | 2002-12-25 | 2004-07-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電子部品およびこの電子部品を用いた電子機器 |
| US7209018B2 (en) * | 2003-01-27 | 2007-04-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
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|---|---|---|---|---|
| DE69423062T2 (de) * | 1993-08-06 | 2000-06-29 | Kinseki Ltd | Akustische Oberflächenwellenanordnung |
| JP3168925B2 (ja) * | 1995-11-21 | 2001-05-21 | 株式会社村田製作所 | 表面波装置 |
| US5760524A (en) * | 1996-09-03 | 1998-06-02 | Motorola, Inc. | SAW device and method for forming same |
| JP3391309B2 (ja) * | 1999-09-02 | 2003-03-31 | 株式会社村田製作所 | 表面波装置及び通信機装置 |
| JP3435638B2 (ja) * | 2000-10-27 | 2003-08-11 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置及びその製造方法 |
| DE10302633B4 (de) * | 2003-01-23 | 2013-08-22 | Epcos Ag | SAW-Bauelement mit verbessertem Temperaturgang |
| JP2008078739A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Fujitsu Media Device Kk | 弾性波デバイスおよびフィルタ |
| FR2998420B1 (fr) * | 2012-11-22 | 2017-06-09 | Centre Nat De La Rech Scient (C N R S) | Transducteur a ondes elastiques de surface se propageant sur un substrat en niobate de lithium ou en tantalate de lithium. |
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| US4523119A (en) * | 1980-06-11 | 1985-06-11 | Plessey Overseas Limited | Application of lithium tetraborate to saw devices |
| JPS594310A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-11 | Toshiba Corp | 弾性表面波装置 |
| DE3575248D1 (de) * | 1984-06-05 | 1990-02-08 | Toshiba Kawasaki Kk | Akustische oberflaechen-wellen-anordnung. |
| JPH0716141B2 (ja) * | 1984-06-05 | 1995-02-22 | 株式会社東芝 | 弾性表面波装置 |
| KR970004619B1 (ko) * | 1987-10-19 | 1997-03-29 | 상요덴기 가부시끼가이샤 | 탄성 표면파 소자 |
| JPH0244169A (ja) * | 1988-08-04 | 1990-02-14 | Nippon Kentetsu Co Ltd | 冷蔵オープンショーケースの運転制御方法 |
| JP3126416B2 (ja) * | 1991-06-26 | 2001-01-22 | キンセキ株式会社 | 弾性表面波装置 |
-
1992
- 1992-03-16 JP JP4058306A patent/JPH05259802A/ja active Pending
-
1993
- 1993-02-04 JP JP01766393A patent/JP3219885B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-11 US US08/029,514 patent/US5302877A/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH07131282A (ja) * | 1993-11-08 | 1995-05-19 | Kokusai Electric Co Ltd | 弾性表面波デバイス |
| US5923231A (en) * | 1994-08-05 | 1999-07-13 | Kinseki Limited | Surface acoustic wave device with an electrode insulating film and method for fabricating the same |
| WO2004059837A1 (ja) | 2002-12-25 | 2004-07-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電子部品およびこの電子部品を用いた電子機器 |
| EP1578015A1 (en) * | 2002-12-25 | 2005-09-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electronic component and electronic apparatus using this electronic component |
| EP1578015A4 (en) * | 2002-12-25 | 2008-04-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ELECTRONIC COMPONENT AND ELECTRONIC APPARATUS USING SUCH ELECTRONIC COMPONENT |
| US7538636B2 (en) | 2002-12-25 | 2009-05-26 | Panasonic Corporation | Electronic part with a comb electrode and protective film and electronic equipment including same |
| US7855619B2 (en) | 2002-12-25 | 2010-12-21 | Panasonic Corporation | Electronic part and electronic equipment with electronic part |
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| US7345400B2 (en) | 2003-01-27 | 2008-03-18 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3219885B2 (ja) | 2001-10-15 |
| JPH06232684A (ja) | 1994-08-19 |
| US5302877A (en) | 1994-04-12 |
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