JPH07326942A - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

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JPH07326942A
JPH07326942A JP11939494A JP11939494A JPH07326942A JP H07326942 A JPH07326942 A JP H07326942A JP 11939494 A JP11939494 A JP 11939494A JP 11939494 A JP11939494 A JP 11939494A JP H07326942 A JPH07326942 A JP H07326942A
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JP
Japan
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surface acoustic
acoustic wave
frequency
substrate
insulating film
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Pending
Application number
JP11939494A
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English (en)
Inventor
Miki Ito
幹 伊藤
Masayuki Funemi
雅之 船見
Hirohiko Katsuta
洋彦 勝田
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 200MHz以上の高い周波数に適用させる
場合においても、きわめて簡便な手段で周波数の調整が
可能で、しかも挿入損失の極めて少ない弾性表面波装置
を提供すること。 【構成】 圧電性の基体1上に電極パターン2を形成す
るとともに、電極パターン2を含む基体1上に絶縁膜3
を被着形成して成る弾性表面波装置であって、絶縁膜3
はその膜厚をh、基体1上を伝搬する弾性表面波の波長
をλとした場合に、kh≦0.15(ただし、k=2π
/λ)を満足することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電極パターンを形成した
弾性表面波装置に関し、特に200MHz以上の周波数
に適合させるべく周波数の調整を精度よく行え、且つ挿
入損失を少なくした弾性表面波装置に関する。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】従来より、TV,VT
R,移動体通信等に使用されるバンドパスフィルタとし
て、圧電性の基体上にすだれ状電極などの電気信号を弾
性表面波に変換する電極パターンを形成させた弾性表面
波装置が使用されており、この弾性表面波装置の基体材
料として、圧電性が優れているニオブ酸リチウム(LiNb
O3、以下LN)やタンタル酸リチウム(LiTaO3、以下L
T)等の単結晶が一般に広く用いられている。
【0003】最近では、LiNbO3やLiTaO3を上記基体材料
として用いた場合、フィルタの挿入損失及び温度特性の
両方を充分に満足できないので、圧電材料の性能評価と
して特に重視される電気・機械結合定数が大きく、しか
も零温度係数を有する四ホウ酸リチウム(Li2B4O7 、以
下LBO)単結晶が、弾性表面波装置の基体材料だけで
なく、各種の圧電デバイスの最適な材料として注目され
ている。
【0004】また、従来より弾性表面波装置の製品毎に
中心周波数がばらつくことがあり、信頼性の点で問題が
生じていた。これは、一般に製造条件の相違により出来
上がった電極パターンの膜厚がばらついたり、結晶構造
の不均質性に基づく弾性表面波の音速のばらつき等が大
きな要因であると考えられている。このような影響を極
力無くすために、基体として特にLBOを適用した場合
には、LBOが水に溶解する性質を利用し、例えば図6
に示すように、まずLBOの基体11上に電極パターン
12を形成した後、基体11が露出している領域を水で
溶解することによって、電極パターンが形成されていな
い領域にグルーブ13を形成し、見かけ上、電極パター
ン12の膜厚を変化させることによって、所望の周波数
に調整を可能とする弾性表面波装置が提案されている
(特開昭63−160409号公報等を参照)。
【0005】しかしながら、上記従来の弾性表面波装置
を特に200MHz以上の高周波帯域の周波数で使用し
た場合、基体に形成させたグルーブにより弾性表面波が
散乱され、弾性表面波のエネルギーが分散することにな
り、入力信号の伝送特性を示す挿入損失が増大するとい
った問題が生じるのである。また、水の溶解によるグル
ーブの形成が必要であるので、そのためのフォトリソグ
ラフィやエッチング等の製造工程が増え、かなり煩雑と
なる上、所望の周波数に適用させる精度のよいグルーブ
を形成することも大変困難であった。
【0006】そこで、200MHz以上の高い周波数に
適用させる場合においても、きわめて簡便な手段で周波
数の調整が可能で、しかも挿入損失の極めて少ない弾性
表面波装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の弾性表面波装置は、圧電性の基体上に電極
パターンを形成するとともに、該電極パターンを含む基
体上に絶縁膜を被着形成して成る弾性表面波装置であっ
て、絶縁膜の膜厚をh、基体上を伝搬する弾性表面波の
波長をλとした場合に、kh≦0.15(ただし、k=
2π/λ)の範囲内で絶縁膜を被着形成したことを特徴
とする。
【0008】ここで、基体はLBOの他にLNやLT等
の圧電材料を用い、電極パターンはAl,Cr,Cu,
Ag,Ni,Ti,Au等の各種金属やAl−Cu,A
l−Ti,Al−Ti−Cu等の各種合金等を用いるこ
とができ、絶縁膜は酸化物、フッ化物、窒化物等各種の
無機物の絶縁体を用いることができる。なお、絶縁膜と
して有機物を用いると、有機物の粘性や弾性により弾性
表面波を吸収するので適さない。なおまた、khの下限
は零の近傍である。すなわち、周波数をf、周波数の調
整前後の周波数変化を△fとしたときに、調整幅△f/
fが80ppm程度でも調整が可能であり、この場合の
khは零の近傍(0.002)となる。
【0009】特に、基体をLBOとし、絶縁膜を酸化マ
グネシウム(MgO)とした場合には、200MHz以
上の周波数の調整に最適なkhの範囲は、0.06以下
であり、この場合には挿入損失の増加分を1.5dB以
下に抑えることが可能となり、基体をLBOとし、絶縁
膜をSiO2 とした場合には、200MHz以上の周波
数の調整に最適なkhの範囲は、0.03以下であり、
この場合にも挿入損失の増加分を1.5dB以下に抑え
ることが可能となる。
【0010】
【作用】本発明によれば、絶縁膜の被着形成はスパッタ
リング等の単純な成膜法だけでよいので、従来の基体を
溶解してグルーブを形成する方法と比較して極めて容易
に所望の周波数に適合させるべく調整を行うことが可能
となる。
【0011】また、絶縁膜の膜厚は極めて小さいので、
弾性表面波のエネルギーが分散されにくく、挿入損失や
温度特性の変化といった、圧電性を評価する基本特性に
ほとんど影響を与えることが無い。
【0012】さらに、電極パターンを含む基体上に絶縁
膜を被着形成させるので、電極パターンや基体を外気か
ら保護することができ、耐環境特性を向上させることが
できる。
【0013】
【実施例】本発明に係る弾性表面波装置の一実施例を図
面に基づき詳細に説明する。 〔実施例1〕まず、チョクラルスキー法により育成され
たLBOの単結晶体から、オイラー角表示で(45°±1
°, 90°±1 °, 90°±1 °)のカット面を有する基体
を切り出し、このカット面に対して鏡面研磨を行った。
【0014】次に、図1に示すように、基体1上にノボ
ラック系樹脂のレジストをスピンコート法により塗布し
て、厚さ約1.5 μm のレジストを塗布形成する。この塗
布形成したレジストをフォトリソグラフィ法及びエッチ
ング法によってパターニングし、電極パターンを形成さ
せない基体1の領域にレジストパターンを形成せしめ、
基体1及びレジストパターンにアルミニウム(Al)を
真空蒸着法により被着形成する。そして、リフトオフ法
によりレジストパターン及びレジストパターン上に形成
させたAl膜を除去して、所望の周波数より低めの周波
数に適用できる厚さ(例えば、247.5〜248.0
MHzの場合、膜厚1800Å〜2000Å)で、電極
指幅が約7μm 程度の電極パターン2を形成する。
【0015】次に、電極パターン2が形成された基体1
をダイヤモンドブレードを用いてダイシングを行い、1
素子毎に切断して複数の素子に分離する。そして、各素
子をエポキシ系樹脂により不図示のステム(パッケージ
の内底にピンが配設された箇所)にダイボンドし、さら
に、素子とステム上の電極用ピンにφ35μm のAlワ
イヤにより配線を行い、電極パターン2を含む基体1上
にスパッタ法により適当な膜厚のMgOの絶縁膜3を被
着形成して弾性表面波装置を完成させる。
【0016】ここで、MgOの膜厚に対する周波数の調
整幅依存性、及び挿入損失の依存性について説明する。
上述のようにして完成した弾性表面波装置のそれぞれ
を、周波数が約250MHzにおいて、ネットワークア
ナライザーを用いて周波数の調整幅及び挿入損失の測定
を行った。その結果を図2に示す。ここで、左縦軸は周
波数の調整幅△f/fを示し、△f=(調整後の周波
数)−(調整前の周波数)=(膜形成後の周波数)−
(膜形成前の周波数)である。また、右縦軸は膜形成前
後における挿入損失LOSSの増加分を示す。なお、こ
の結果は周波数が200〜1000MHzの幅広い周波
数範囲でも同様な結果となった。
【0017】この図から明らかなように、MgOの膜厚
をh、基体上を伝搬する弾性表面波の波長をλとした場
合に、規格化した膜厚kh(ただし、k=2π/λ)の
増大に伴い周波数の調整幅△f/fも挿入損失の増加分
△LOSSも増大する。特に200MHz以上の周波数
に適用させる弾性表面波装置を完成させるには、kh≦
0.15の範囲内で絶縁膜を被着形成して周波数の調整
を行うとよいことが判明した。
【0018】すなわち、一般に弾性表面波装置において
は4dB以下の挿入損失が望まれており、このような挿
入損失を維持するには、kh≦0.15とするとよいの
である。また、挿入損失の増加分をさらに低い1.5d
B以下に抑えるにはkh≦0.06とすればよく、この
範囲内においては、kh=0.01に対し、周波数を約
1130ppm程度まで微調整することが可能となる。
なお、周波数の調整幅の限界は約80ppm程度であ
り、この場合のkhは図からも明らかなようにほぼ零の
近傍(0.002)である。したがって、khの好適な
数値範囲は0.002≦kh≦0.15となる。
【0019】〔実施例2〕次に、基体としてLBO、電
極パターンとしてAl、絶縁膜としてSiO2 を用い、
実施例1と同様にして作製した弾性表面波装置におい
て、挿入損失及び周波数の調整幅を測定した結果と、S
iO2 を被着形成する前と後の周波数のばらつきについ
て説明する。
【0020】図3に示すように、SiO2 の膜厚に対す
る周波数の調整幅依存性、及び挿入損失の依存性も実施
例1と同様にして、ネットワークアナライザーの測定に
より調べた。
【0021】この図から明らかなように、絶縁膜がSi
2 の場合もMgOの場合と同様に、SiO2 の膜厚を
h、基体上を伝搬する弾性表面波の波長をλとした場合
に、規格化膜厚khの増大に伴い周波数の調整幅△f/
fも挿入損失の増加分△LOSSも増大する傾向を示
し、200MHz以上の周波数に適用させる弾性表面波
装置を完成させるには、kh≦0.045(ただし、k
=2π/λ)の範囲内であれば挿入損失の増加分が4d
B以下に抑えられることが判明した。さらに、挿入損失
の増加分を1.5dB以下に抑えるにはkh≦0.03
とすればよく、この範囲内においてはkh=0.01に
対し、周波数を約2000ppm程度まで微調整するこ
とが可能となった。なお、絶縁膜がSiO2 の場合も周
波数の調整幅の下限は約80ppm程度であり、この場
合のkhは図からも明らかなようにほぼ零の近傍(kh
=0.002程度)である。
【0022】次に、上記実施例に基づいて作製した弾性
表面波装置17個について、SiO2 を被着形成する前
の周波数のばらつき度合いを図4に示し、SiO2 を被
着形成した後の周波数のばらつき度合いを図5に示す。
図4及び図5から明らかなように、電極パターン上にS
iO2 の被着形成後は被着形成前の平均周波数が24
9.27MHzから249.53MHzとなり、適用で
きる周波数を増大させることができ、しかもばらつきが
きわめて少なくなった。
【0023】なお、本実施例では基体としてLBO、電
極パターンとしてAl、絶縁膜としてMgOやSiO2
を一例として示したが、これに限定されるものではな
く、基体としてLNやLT等の各種圧電材料、電極パタ
ーンにCr,Cu,Ag,Ni,Ti,Au等の各種金
属やAl−Cu,Al−Ti,Al−Ti−Cu等の各
種合金等を、絶縁膜としてSi3 4 等の窒化物、Mg
2 やCaF2 等のフッ化物、Al2 3 等の酸化物の
各種無機物を用いることができ、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内で適宜変更し実施し得る。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明の弾性表面波装置
によれば、絶縁膜の被着形成はスパッタリング等の単純
な成膜法だけでよいので、従来の基体を溶解してグルー
ブを形成する方法と比較して極めて容易に所望の周波数
に適した弾性表面波装置を提供できる。
【0025】また、絶縁膜の膜厚は極めて薄いので、弾
性表面波のエネルギーが分散されにくく、挿入損失や温
度特性の変化といった、圧電性を評価する基本特性にほ
とんど影響を与えることがない、特性の優れた弾性表面
波装置を提供できる。
【0026】さらに、電極パターンを含む基体上に絶縁
膜を被着形成させるので、耐環境特性を向上させた弾性
表面波装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る弾性表面波装置の一実施例を示す
概略断面図である。
【図2】絶縁膜をMgOとした場合に、膜厚の挿入損失
依存性及び周波数の調整幅の依存性を説明するグラフ。
【図3】絶縁膜をSiO2 とした場合に、膜厚の挿入損
失依存性及び周波数の調整幅の依存性を説明するグラ
フ。
【図4】SiO2 を被着形成する前の周波数のばらつき
を説明するヒストグラム。
【図5】SiO2 を被着形成した後の周波数のばらつき
を説明するヒストグラム。
【図6】従来の弾性表面波装置の一実施例を示す概略断
面図である。
【符号の説明】
1 ・・・ 基体 2 ・・・ 電極
パターン 3 ・・・ 絶縁膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電性の基体上に電気信号を弾性表面波
    に変換する電極パターンを形成するとともに、該電極パ
    ターンを含む基体上に絶縁膜を被着形成して成る弾性表
    面波装置であって、前記絶縁膜はその膜厚をh、前記基
    体上を伝搬する弾性表面波の波長をλとした場合に、下
    記式(1)を満足することを特徴とする弾性表面波装
    置。 kh≦0.15 (ただし、k=2π/λ) ・・・ (1)
JP11939494A 1994-05-31 1994-05-31 弾性表面波装置 Pending JPH07326942A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6580198B2 (en) 1999-11-30 2003-06-17 Tdk Corporation Surface acoustic wave device having a thin metal oxide film fully covering at least the electrodes and method of fabricating same
CN112436816A (zh) * 2020-12-03 2021-03-02 广东广纳芯科技有限公司 温度补偿型声表面波器件及其制造方法

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