JPH0548375A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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- JPH0548375A JPH0548375A JP1535492A JP1535492A JPH0548375A JP H0548375 A JPH0548375 A JP H0548375A JP 1535492 A JP1535492 A JP 1535492A JP 1535492 A JP1535492 A JP 1535492A JP H0548375 A JPH0548375 A JP H0548375A
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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する。
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する。
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、発振器、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、発振器、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、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、ＬｉＴａ
Ｏ3 は、圧電性に優れるが温度安定性が劣っていた。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、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、ＬｉＴａ
Ｏ3 は、圧電性に優れるが温度安定性が劣っていた。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λ（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、すだれ状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λ（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、すだれ状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、特別なカット面、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−Ｘ
ＬｉＴａＯ3 が知られている。
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、特別なカット面、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−Ｘ
ＬｉＴａＯ3 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】
【作用】本発明によれば、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。
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。
【０００９】
【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。
【００１０】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％）が形成され、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％）が形成され、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。
【００１１】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。
【００１２】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
生し、図３に示すように、本ＳＡＷの伝搬速度は約４９
００ｍ／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
生し、図３に示すように、本ＳＡＷの伝搬速度は約４９
００ｍ／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。
【００１３】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。
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。
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。
【００１４】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°〜１０°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°〜１０°の範囲が望ましい。対称性を考慮すれば
ψは−１０°〜１０°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°〜１０°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°〜１０°の範囲が望ましい。対称性を考慮すれば
ψは−１０°〜１０°の範囲となる。
【００１５】次に、四ほう酸リチウム単結晶基板表面上
にＡｕを主成分とする金属により金属膜（規格化膜厚ｈ
／λ＝０．２％）が形成され、弾性表面波の伝搬方向を
オイラ角表示で（４５°、θ、０°）で表わしたとき、
角度θ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７及び図８を用いて説
明する。
にＡｕを主成分とする金属により金属膜（規格化膜厚ｈ
／λ＝０．２％）が形成され、弾性表面波の伝搬方向を
オイラ角表示で（４５°、θ、０°）で表わしたとき、
角度θ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７及び図８を用いて説
明する。
【００１６】図７は角度θに対する伝搬速度［ｍ／ｓｅ
ｃ］のシミュレーション結果を示し、図８は角度θに対
する電気機械結合係数［％］のシミュレーション結果を
示す。図８に示すように、本ＳＡＷはθが６０°〜９０
°の範囲において発生し、図７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。
ｃ］のシミュレーション結果を示し、図８は角度θに対
する電気機械結合係数［％］のシミュレーション結果を
示す。図８に示すように、本ＳＡＷはθが６０°〜９０
°の範囲において発生し、図７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。
【００１７】なお、レイリー波の電気機械結合係数はθ
が大きくなるほど小さくなるので、本ＳＡＷとしては、
レイリー波の電気機械結合係数が小さくなる、θが７０
°〜９０°の範囲が望ましい。さらに、レイリー波の電
気機械結合係数がほとんど零になる、θが８５°〜９０
°の範囲であれば一層望ましい。以上のシミュレーショ
ン結果から、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°）の範囲内、望ましくは（３９°
〜５１°、８５°〜９５°、−１０°〜１０°）の範囲
内になるように金属膜を形成すれば、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。
が大きくなるほど小さくなるので、本ＳＡＷとしては、
レイリー波の電気機械結合係数が小さくなる、θが７０
°〜９０°の範囲が望ましい。さらに、レイリー波の電
気機械結合係数がほとんど零になる、θが８５°〜９０
°の範囲であれば一層望ましい。以上のシミュレーショ
ン結果から、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°）の範囲内、望ましくは（３９°
〜５１°、８５°〜９５°、−１０°〜１０°）の範囲
内になるように金属膜を形成すれば、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。
【００１８】次に、四ほう酸リチウム単結晶の（１１
０）面上に金属膜を形成し、＜１−１０＞方向、すなわ
ち、オイラ角表示で（４５°、９０°、０°）の方向に
伝搬する弾性表面波の特性についてシミュレーションに
より計算した。金属膜の膜厚ｈを弾性表面波の波長λで
規格化した規格化膜厚ｈ／λに対する伝搬速度、電気機
械結合係数の計算結果を図９乃至図１４に示す。
０）面上に金属膜を形成し、＜１−１０＞方向、すなわ
ち、オイラ角表示で（４５°、９０°、０°）の方向に
伝搬する弾性表面波の特性についてシミュレーションに
より計算した。金属膜の膜厚ｈを弾性表面波の波長λで
規格化した規格化膜厚ｈ／λに対する伝搬速度、電気機
械結合係数の計算結果を図９乃至図１４に示す。
【００１９】図９乃至図１１は金属膜をアルミニウムを
主成分とする金属により形成した場合のシミュレーショ
ン結果である。図９及び図１０は伝搬速度を示してい
る。本ＳＡＷの実線は金属膜がｏｐｅｎの場合（金属膜
を絶縁体とした場合）の伝搬速度の計算結果を示し、破
線は金属膜がｓｈｏｒｔの場合（金属膜を導体とした場
合）の伝搬速度の計算結果を示している。図１１は電気
機械結合係数の計算結果を示している。
主成分とする金属により形成した場合のシミュレーショ
ン結果である。図９及び図１０は伝搬速度を示してい
る。本ＳＡＷの実線は金属膜がｏｐｅｎの場合（金属膜
を絶縁体とした場合）の伝搬速度の計算結果を示し、破
線は金属膜がｓｈｏｒｔの場合（金属膜を導体とした場
合）の伝搬速度の計算結果を示している。図１１は電気
機械結合係数の計算結果を示している。
【００２０】図９及び図１０に示すように、金属膜の規
格化膜厚ｈ／λを０．０から６０％に変化させると、伝
搬速度は徐々に低下していくことがわかる。図９及び図
１０から明らかなように、規格化膜厚ｈ／λが０．１〜
１５％の範囲内で本ＳＡＷは４３００ｍ／ｓｅｃ以上の
高速な伝搬速度となる。また、図１１に示すように、金
属膜の規格化膜厚ｈ／λを０．０から６０％に変化させ
ても本ＳＡＷが存在し、規格化膜厚ｈ／λが２〜３５％
の範囲内では０．５％以上の電気機械結合係数が得られ
る。
格化膜厚ｈ／λを０．０から６０％に変化させると、伝
搬速度は徐々に低下していくことがわかる。図９及び図
１０から明らかなように、規格化膜厚ｈ／λが０．１〜
１５％の範囲内で本ＳＡＷは４３００ｍ／ｓｅｃ以上の
高速な伝搬速度となる。また、図１１に示すように、金
属膜の規格化膜厚ｈ／λを０．０から６０％に変化させ
ても本ＳＡＷが存在し、規格化膜厚ｈ／λが２〜３５％
の範囲内では０．５％以上の電気機械結合係数が得られ
る。
【００２１】したがって、アルミニウム金属膜の規格化
膜厚ｈ／λが０〜６０％の範囲内で本ＳＡＷが存在する
ことがわかった。望ましくは、金属膜の規格化膜厚ｈ／
λが２〜１５％の範囲内であれば、４３００ｍ／ｓｅｃ
以上の高速な伝搬速度であり、電気機械結合係数が０．
５％以上となり、本ＳＡＷを有効に利用することができ
る。
膜厚ｈ／λが０〜６０％の範囲内で本ＳＡＷが存在する
ことがわかった。望ましくは、金属膜の規格化膜厚ｈ／
λが２〜１５％の範囲内であれば、４３００ｍ／ｓｅｃ
以上の高速な伝搬速度であり、電気機械結合係数が０．
５％以上となり、本ＳＡＷを有効に利用することができ
る。
【００２２】図１２乃至図１４は金属膜を金を主成分と
する金属により形成した場合のシミュレーション結果で
ある。図１２及び図１３は伝搬速度を示している。本Ｓ
ＡＷの実線は金属膜がｏｐｅｎの場合の伝搬速度の計算
結果を示し、破線は金属膜がｓｈｏｒｔの場合の伝搬速
度の計算結果を示している。図１４は電気機械結合係数
の計算結果を示している。
する金属により形成した場合のシミュレーション結果で
ある。図１２及び図１３は伝搬速度を示している。本Ｓ
ＡＷの実線は金属膜がｏｐｅｎの場合の伝搬速度の計算
結果を示し、破線は金属膜がｓｈｏｒｔの場合の伝搬速
度の計算結果を示している。図１４は電気機械結合係数
の計算結果を示している。
【００２３】図１２及び図１３に示すように、金属膜の
規格化膜厚ｈ／λを０．０から１０％に変化させると、
伝搬速度は徐々に低下していくことがわかる。図１２及
び図１３から明らかなように、規格化膜厚ｈ／λが０．
１〜１．５％の範囲内で本ＳＡＷは４９００〜４３００
ｍ／ｓｅｃもの高速な伝搬速度となる。これに対し、レ
イリー波は４３００ｍ／ｓｅｃ以下の伝搬速度しか得ら
れない。
規格化膜厚ｈ／λを０．０から１０％に変化させると、
伝搬速度は徐々に低下していくことがわかる。図１２及
び図１３から明らかなように、規格化膜厚ｈ／λが０．
１〜１．５％の範囲内で本ＳＡＷは４９００〜４３００
ｍ／ｓｅｃもの高速な伝搬速度となる。これに対し、レ
イリー波は４３００ｍ／ｓｅｃ以下の伝搬速度しか得ら
れない。
【００２４】また、図１４に示すように、金属膜の規格
化膜厚ｈ／λを０．０から１０％に変化させると、規格
化膜厚ｈ／λが０．２％以上では電気機械結合係数は
０．５％以上あることがわかる。また、規格化膜厚ｈ／
λが１．５〜４．５％の範囲内では電気機械結合係数を
２．５％以上とすることができる。したがって、金属膜
の規格化膜厚ｈ／λが０〜１０％の範囲内で本ＳＡＷが
存在することがわかった。望ましくは、金属膜の規格化
膜厚ｈ／λが０．２〜１．５％の範囲内であれば、４３
００ｍ／ｓｅｃ以上の高速な伝搬速度であり、電気機械
結合係数が０．５％以上となり、本ＳＡＷを有効に利用
することができる。
化膜厚ｈ／λを０．０から１０％に変化させると、規格
化膜厚ｈ／λが０．２％以上では電気機械結合係数は
０．５％以上あることがわかる。また、規格化膜厚ｈ／
λが１．５〜４．５％の範囲内では電気機械結合係数を
２．５％以上とすることができる。したがって、金属膜
の規格化膜厚ｈ／λが０〜１０％の範囲内で本ＳＡＷが
存在することがわかった。望ましくは、金属膜の規格化
膜厚ｈ／λが０．２〜１．５％の範囲内であれば、４３
００ｍ／ｓｅｃ以上の高速な伝搬速度であり、電気機械
結合係数が０．５％以上となり、本ＳＡＷを有効に利用
することができる。
【００２５】なお、本発明のシミュレーションにあたっ
ては、図１５（ａ）に示すように、四ほう酸リチウム単
結晶からなる圧電基板１０全面に充分な質量のある層１
２があり、その層１２が導電性部分１２ａと非導電性部
分１２ｂにストライプ状に分かれているという電極構造
のモデルを仮定して行った。この導電性部分１２ａが弾
性表面波を励起、受信、反射、伝搬するための電極とし
て機能する。
ては、図１５（ａ）に示すように、四ほう酸リチウム単
結晶からなる圧電基板１０全面に充分な質量のある層１
２があり、その層１２が導電性部分１２ａと非導電性部
分１２ｂにストライプ状に分かれているという電極構造
のモデルを仮定して行った。この導電性部分１２ａが弾
性表面波を励起、受信、反射、伝搬するための電極とし
て機能する。
【００２６】図１５（ａ）に示す電極構造のモデルによ
るシミュレーション結果は、図１５（ａ）に示す電極構
造だけでなく、図１５（ｂ）〜（ｄ）に示す他の電極構
造にも適用可能である。すなわち、図１５（ａ）に示す
電極構造のモデルは、（１）四ほう酸リチウム単結晶か
らなる圧電基板１０上に金属からなるストライプ状の電
極１４が形成された図１５（ｂ）に示す電極構造や、
（２）四ほう酸リチウム単結晶からなる圧電基板１０上
にストライプ状の絶縁層１６ａが形成され、この絶縁層
１６ａ上に薄い金属層１６ｂが形成された図１５（ｃ）
に示す電極構造や、（３）四ほう酸リチウム単結晶から
なる圧電基板１０全面に絶縁層１８ａが形成され、この
絶縁層１８ａ上にストライプ状の薄い金属層１８ｂが形
成された図１５（ｄ）に示す電極構造に適用可能であ
る。
るシミュレーション結果は、図１５（ａ）に示す電極構
造だけでなく、図１５（ｂ）〜（ｄ）に示す他の電極構
造にも適用可能である。すなわち、図１５（ａ）に示す
電極構造のモデルは、（１）四ほう酸リチウム単結晶か
らなる圧電基板１０上に金属からなるストライプ状の電
極１４が形成された図１５（ｂ）に示す電極構造や、
（２）四ほう酸リチウム単結晶からなる圧電基板１０上
にストライプ状の絶縁層１６ａが形成され、この絶縁層
１６ａ上に薄い金属層１６ｂが形成された図１５（ｃ）
に示す電極構造や、（３）四ほう酸リチウム単結晶から
なる圧電基板１０全面に絶縁層１８ａが形成され、この
絶縁層１８ａ上にストライプ状の薄い金属層１８ｂが形
成された図１５（ｄ）に示す電極構造に適用可能であ
る。
【００２７】本発明のシミュレーションの最後に、本Ｓ
ＡＷの性質を確認するために、基板の深さ方向の変位分
布についてシミュレーションした。その計算結果を図１
６に示す。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°）になるように金を主成分
とする金属膜（規格化膜厚ｈ／λ＝０．２％）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。
ＡＷの性質を確認するために、基板の深さ方向の変位分
布についてシミュレーションした。その計算結果を図１
６に示す。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°）になるように金を主成分
とする金属膜（規格化膜厚ｈ／λ＝０．２％）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。
【００２８】図１６は金属膜がｓｈｏｒｔ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。図１６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、本ＳＡＷが
表面波であることがわかる。なお、弾性表面波の伝搬速
度は４８５６ｍ／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。
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。図１６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、本ＳＡＷが
表面波であることがわかる。なお、弾性表面波の伝搬速
度は４８５６ｍ／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。
【００２９】次に、本発明の一実施例による弾性表面波
装置を図１７乃至図１９を用いて説明する。本実施例の
弾性表面波装置は、図１７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が形成されたトランスバーサ
ル型ディレーラインである。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４０μｍ（電極
線幅５μｍ）、開口長２０００μｍであり、弾性表面波
の伝搬方向がオイラ角表示で（４５°、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は金（Ａｕ）により形成されている。
装置を図１７乃至図１９を用いて説明する。本実施例の
弾性表面波装置は、図１７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が形成されたトランスバーサ
ル型ディレーラインである。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４０μｍ（電極
線幅５μｍ）、開口長２０００μｍであり、弾性表面波
の伝搬方向がオイラ角表示で（４５°、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は金（Ａｕ）により形成されている。
【００３０】金属膜２４の膜厚を変化させた場合の伝搬
速度［ｍ／ｓｅｃ］と電気機械結合係数［％］の測定結
果を図１８及び図１９に示す。電極２２、２３及び金属
膜２４の膜厚ｈを弾性表面波の波長λで割った規格化膜
厚ｈ／λが０．４〜１．２％間について測定した。例え
ば、規格化膜厚ｈ／λが０．８％の場合、電気機械結合
係数が約２％と大きく、伝搬速度が約４８００ｍ／ｓｅ
ｃと非常に早い弾性表面波装置が実現できた。入力櫛形
電極２２と出力櫛形電極２３の電極線幅を０．５μｍに
すれば本実施例の弾性表面波装置は２．４ＧＨｚもの高
周波信号に対応できる。
速度［ｍ／ｓｅｃ］と電気機械結合係数［％］の測定結
果を図１８及び図１９に示す。電極２２、２３及び金属
膜２４の膜厚ｈを弾性表面波の波長λで割った規格化膜
厚ｈ／λが０．４〜１．２％間について測定した。例え
ば、規格化膜厚ｈ／λが０．８％の場合、電気機械結合
係数が約２％と大きく、伝搬速度が約４８００ｍ／ｓｅ
ｃと非常に早い弾性表面波装置が実現できた。入力櫛形
電極２２と出力櫛形電極２３の電極線幅を０．５μｍに
すれば本実施例の弾性表面波装置は２．４ＧＨｚもの高
周波信号に対応できる。
【００３１】図１８及び図１９から明らかなように、測
定の結果、規格化膜厚ｈ／λが０．４〜１．２％の範囲
内で、電気機械結合係数が１．３％以上、伝搬速度が約
４７００ｍ／ｓｅｃ以上の弾性表面波装置が実現できる
ことがわかった。また、これら実験結果はシミュレーシ
ョンの結果ともよく一致している。本発明は上記実施例
に限らず種々の変形が可能である。
定の結果、規格化膜厚ｈ／λが０．４〜１．２％の範囲
内で、電気機械結合係数が１．３％以上、伝搬速度が約
４７００ｍ／ｓｅｃ以上の弾性表面波装置が実現できる
ことがわかった。また、これら実験結果はシミュレーシ
ョンの結果ともよく一致している。本発明は上記実施例
に限らず種々の変形が可能である。
【００３２】例えば、上記実施例ではアルミニウム又は
金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。
金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。
【００３３】また、上記実施例ではディレーラインを例
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または、所定の重みづけをした
インタディジタル電極からなる弾性表面波フィルタに本
発明を適用してもよい。
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または、所定の重みづけをした
インタディジタル電極からなる弾性表面波フィルタに本
発明を適用してもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、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
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。
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
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。
【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金を主成
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。
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８】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上に金を主成
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。
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た弾性表面波装置
において、金属膜の規格化膜厚ｈ／λを０〜１％まで変
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、金属膜の規格化膜厚ｈ／λを０〜１％まで変
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た弾性表面波装
置において、金属膜の規格化膜厚ｈ／λを０〜６０％ま
で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。
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、金属膜の規格化膜厚ｈ／λを０〜６０％ま
で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１１】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、金属膜の規格化膜厚ｈ／λ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。
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、金属膜の規格化膜厚ｈ／λ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１２】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上に金を主
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、金属膜の規格化膜厚ｈ／λを０〜１％まで変化させ
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。
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、金属膜の規格化膜厚ｈ／λを０〜１％まで変化させ
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１３】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上に金を主
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、金属膜の規格化膜厚ｈ／λを０〜１０％まで変化さ
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。
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、金属膜の規格化膜厚ｈ／λを０〜１０％まで変化さ
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１４】四ほう酸リチウム単結晶基板表面上に金を主
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、金属膜の規格化膜厚ｈ／λ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。
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、金属膜の規格化膜厚ｈ／λ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１５】本発明のシミュレーションによる弾性表面波
の電極構造のモデルを示す図である。
の電極構造のモデルを示す図である。
【図１６】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°）になるように金属膜が形
成された弾性表面波装置において、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。
向が（４５°、９０°、０°）になるように金属膜が形
成された弾性表面波装置において、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１７】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１８】本発明の一実施例による弾性表面波装置にお
ける金属膜の規格化膜厚を変化させた場合の伝搬速度の
測定結果を示すグラフである。
ける金属膜の規格化膜厚を変化させた場合の伝搬速度の
測定結果を示すグラフである。
【図１９】本発明の一実施例による弾性表面波装置にお
ける金属膜の規格化膜厚を変化させた場合の電気機械結
合係数の測定結果を示すグラフである。
ける金属膜の規格化膜厚を変化させた場合の電気機械結
合係数の測定結果を示すグラフである。
１０…圧電基板 １２…層 １２ａ…導電性部分 １２ｂ…非導電性部分 １４…電極 １６ａ…絶縁層 １６ｂ…金属層 １８ａ…絶縁層 １８ｂ…金属層 ２１…圧電基板 ２２…入力櫛形電極 ２３…出力櫛形電極 ２４…金属膜
Claims (1)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1535492A JPH0548375A (ja) | 1991-01-30 | 1992-01-30 | 弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-9869 | 1991-01-30 | ||
| JP986991 | 1991-01-30 | ||
| JP1535492A JPH0548375A (ja) | 1991-01-30 | 1992-01-30 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0548375A true JPH0548375A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=26344679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1535492A Pending JPH0548375A (ja) | 1991-01-30 | 1992-01-30 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0548375A (ja) |
-
1992
- 1992-01-30 JP JP1535492A patent/JPH0548375A/ja active Pending
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