JPH07307635A - 弾性表面波共振子の製造方法 - Google Patents
弾性表面波共振子の製造方法Info
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- JPH07307635A JPH07307635A JP10744995A JP10744995A JPH07307635A JP H07307635 A JPH07307635 A JP H07307635A JP 10744995 A JP10744995 A JP 10744995A JP 10744995 A JP10744995 A JP 10744995A JP H07307635 A JPH07307635 A JP H07307635A
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- acoustic wave
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】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共に、周波数特性及び温度
特性の再現性が良好な弾性表面波共振子の製造方法を提
供する。 【構成】切り出し角及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゜の範囲に硼酸リチウム単結晶基板を切り出す工
程と、この硼酸リチウム単結晶基板表面上にアルミニウ
ムを主成分とする周期的なストライプ状の薄膜より構成
された電気−音響変換用インタディジタル電極２２と、
前記薄膜の膜厚が弾性表面波波長の０．００５乃至０．
０１５の範囲にあるグレーティング反射器２３，２４と
を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
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共に、周波数特性及び温度
特性の再現性が良好な弾性表面波共振子の製造方法を提
供する。 【構成】切り出し角及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゜の範囲に硼酸リチウム単結晶基板を切り出す工
程と、この硼酸リチウム単結晶基板表面上にアルミニウ
ムを主成分とする周期的なストライプ状の薄膜より構成
された電気−音響変換用インタディジタル電極２２と、
前記薄膜の膜厚が弾性表面波波長の０．００５乃至０．
０１５の範囲にあるグレーティング反射器２３，２４と
を形成する工程とを備え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共振子の製造方法に関す
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共振子の製造方法に関す
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Ａ 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Ａ 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共振
子の製造方法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共振
子の製造方法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】上記目的を達成
するために本発明の弾性表面波共振子の製造方法は、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＝４５゜±１゜もし
くはλ＝４２゜±１゜，μ＝０゜±１゜，かつ、θ＝０
゜±１゜の範囲にこの硼酸リチウム単結晶基板を切り出
す工程と、この硼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周期的なストライプ状の薄膜より
構成された電気−音響変換用インタディジタル電極と、
アルミニウムを主成分とする周期的なストライプ状の薄
膜より構成されこの薄膜の膜厚が弾性表面波波長の０．
００５乃至０．０１５の範囲にあるグレーティング反射
器とを形成する工程とを備えたことを特徴とすることに
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共振子を再現性良く製造できる
ようにしたものである。
するために本発明の弾性表面波共振子の製造方法は、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＝４５゜±１゜もし
くはλ＝４２゜±１゜，μ＝０゜±１゜，かつ、θ＝０
゜±１゜の範囲にこの硼酸リチウム単結晶基板を切り出
す工程と、この硼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周期的なストライプ状の薄膜より
構成された電気−音響変換用インタディジタル電極と、
アルミニウムを主成分とする周期的なストライプ状の薄
膜より構成されこの薄膜の膜厚が弾性表面波波長の０．
００５乃至０．０１５の範囲にあるグレーティング反射
器とを形成する工程とを備えたことを特徴とすることに
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共振子を再現性良く製造できる
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。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。
てオイラ角表示により一般的基板表示法を説明する。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。
【００１１】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
4 Ｏ7 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。
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
4 Ｏ7 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。
【００１２】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。
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。
【００１３】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。
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。
【００１４】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。
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。
【００１５】ｖ＝ｆｒ・ｌ………（３） ここでｆｒ：共振周波数（ＭHz) ｌ ：電極周期（μｍ） 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ＴＣＤ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４
５゜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ｋ
2 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。
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ＴＣＤ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４
５゜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ｋ
2 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。
【００１６】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。
【００１７】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。
（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。
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。
（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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】
【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。
【００２１】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。
【００２２】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 Ｂ4 Ｏ7 単結晶基板の方位とＴＣＤ，ｋ2 ，ｖの変
化を示す図である。
ｉ2 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。
【符号の説明】 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 (2)
- 【請求項１】 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
＝４５゜±１゜，μ＝０゜±１゜，かつ、θ＝０゜±１
゜の範囲にこの硼酸リチウム単結晶基板を切り出す工程
と、 この硼酸リチウム単結晶基板表面上にアルミニウムを主
成分とする周期的なストライプ状の薄膜より構成された
電気−音響変換用インタディジタル電極と、アルミニウ
ムを主成分とする周期的なストライプ状の薄膜より構成
されこの薄膜の膜厚が弾性表面波波長の０．００５乃至
０．０１５の範囲にあるグレーティング反射器とを形成
する工程とを備えたことを特徴とする弾性表面波共振子
の製造方法。 - 【請求項２】 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
゜の範囲にこの硼酸リチウム単結晶基板を切り出す工程
と、 この硼酸リチウム単結晶基板表面上にアルミニウムを主
成分とする周期的なストライプ状の薄膜より構成された
電気−音響変換用インタディジタル電極と、アルミニウ
ムを主成分とする周期的なストライプ状の薄膜より構成
されこの薄膜の膜厚が弾性表面波波長の０．００５乃至
０．０１５の範囲にあるグレーティング反射器とを形成
する工程とを備えたことを特徴とする弾性表面波共振子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10744995A JPH07307635A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 弾性表面波共振子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10744995A JPH07307635A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 弾性表面波共振子の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9790692A Division JPH05122003A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 弾性表面波装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11756296A Division JPH08265090A (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 弾性表面波共振子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07307635A true JPH07307635A (ja) | 1995-11-21 |
Family
ID=14459445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10744995A Pending JPH07307635A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 弾性表面波共振子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07307635A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5772414A (en) * | 1980-06-11 | 1982-05-06 | Plessey Overseas | Application of lithium tetraborate to electronic device |
| JPS594310A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-11 | Toshiba Corp | 弾性表面波装置 |
-
1995
- 1995-05-01 JP JP10744995A patent/JPH07307635A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5772414A (en) * | 1980-06-11 | 1982-05-06 | Plessey Overseas | Application of lithium tetraborate to electronic device |
| JPS594310A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-11 | Toshiba Corp | 弾性表面波装置 |
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