JPH0736502B2 - 二次元回折作用もしくは干渉作用の表面音波装置に使用する構造体 - Google Patents
二次元回折作用もしくは干渉作用の表面音波装置に使用する構造体Info
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- JPH0736502B2 JPH0736502B2 JP2810985A JP2810985A JPH0736502B2 JP H0736502 B2 JPH0736502 B2 JP H0736502B2 JP 2810985 A JP2810985 A JP 2810985A JP 2810985 A JP2810985 A JP 2810985A JP H0736502 B2 JPH0736502 B2 JP H0736502B2
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- acoustic wave
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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
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
- H03H9/14544—Transducers of particular shape or position
- H03H9/1455—Transducers of particular shape or position constituted of N parallel or series transducers
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
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- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02559—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of lithium niobate or lithium-tantalate substrates
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般に、音波装置に係り、特に、表面音波
（SAW）装置に使用する基体材料に係る。
（SAW）装置に使用する基体材料に係る。
従来の技術 これらの音波装置は、圧電材料の基体を用いており、こ
の基体を横切って、弾性表面波が、基体表面に配置され
た複数の組の電気−音響トランスジューサ間に伝搬され
る。これらの装置は、いわゆるレイリー波を用いてお
り、この波は、固体の自由表面に沿って伝搬することが
でき、基体表面で最も大きな変位振幅を有している。圧
電材料では、このような波によって発生した変形により
局部的な電界が誘起され、これら電界は、音波と共に伝
搬して材料表面上の空間へと延びる。これらの電界は、
材料表面に配置された電極と相互作用し、表面音波装置
のための電気入出力トランスジューサの役目を果たす。
の基体を横切って、弾性表面波が、基体表面に配置され
た複数の組の電気−音響トランスジューサ間に伝搬され
る。これらの装置は、いわゆるレイリー波を用いてお
り、この波は、固体の自由表面に沿って伝搬することが
でき、基体表面で最も大きな変位振幅を有している。圧
電材料では、このような波によって発生した変形により
局部的な電界が誘起され、これら電界は、音波と共に伝
搬して材料表面上の空間へと延びる。これらの電界は、
材料表面に配置された電極と相互作用し、表面音波装置
のための電気入出力トランスジューサの役目を果たす。
表面音波装置の基体は、通常は、異方性の性質が強く、
即ち、波の伝搬速度は、伝搬方向によって大きく変化す
る。それ故、表面音波装置は、通常は、単一方向の波伝
搬を用いている。
即ち、波の伝搬速度は、伝搬方向によって大きく変化す
る。それ故、表面音波装置は、通常は、単一方向の波伝
搬を用いている。
表面音波は、多くの点で、光波と類似していることが知
られている。特に、光学系の干渉及び回折作用は、表面
音波技術の場合と非常に良く似ている。然し乍ら、２つ
以上の方向に波を送信するためには、干渉又は回折の原
理を用いた表面音波装置が必要とされる。表面音波装置
の基体が異方性である場合に、表面音波技術で干渉又は
回折装置を形成するには、速度差を補償するようにトラ
ンスジューサを適切に配置することによって実施するし
かない。このような解決策が、例えば、1983年９月２日
に出願された「信号処理システム及び方法」と題するRo
bert E.Brooks氏の特許出願に開示された装置に利用さ
れている。
られている。特に、光学系の干渉及び回折作用は、表面
音波技術の場合と非常に良く似ている。然し乍ら、２つ
以上の方向に波を送信するためには、干渉又は回折の原
理を用いた表面音波装置が必要とされる。表面音波装置
の基体が異方性である場合に、表面音波技術で干渉又は
回折装置を形成するには、速度差を補償するようにトラ
ンスジューサを適切に配置することによって実施するし
かない。このような解決策が、例えば、1983年９月２日
に出願された「信号処理システム及び方法」と題するRo
bert E.Brooks氏の特許出願に開示された装置に利用さ
れている。
回折及び干渉作用を表面音波装置に直接利用できれば、
スペクトル分析及びフーリエ変換といった強力な信号処
理機能を実現することができる。然し乍ら、これらの機
能において、表面上の各点での広範な伝搬方向に対して
音響的に正しいトランスジューサパターンを使用できる
ためには、理想的には、ほゞ完璧な等方性基体が必要と
される。チタン酸鉛ジルコニウム（PZT）及び酸化亜鉛
（ZnO）は、水平方向に特方性の材料であり、この目的
のために利用されているが、60MHz以上の高周波数では
性能があまり良くない。ほとんどの点で表面音波装置に
使用するのに非常に適している三方晶系材料、例えば、
水晶及びニオブ酸リチウム（LiNbO3）は、異方性の性質
が強いことが知られており、従って、回折や干渉の原理
を用いた装置には適していない。ニオブ酸リチウムの結
晶を特定方向にカットした場合には、剪断体積波を伝搬
しにくくなることが知られている。例えば、Milson氏等
の特許第4,409,571号は、体積波を最小にするようなニ
オブ酸リチウムの選択に関するものである。
スペクトル分析及びフーリエ変換といった強力な信号処
理機能を実現することができる。然し乍ら、これらの機
能において、表面上の各点での広範な伝搬方向に対して
音響的に正しいトランスジューサパターンを使用できる
ためには、理想的には、ほゞ完璧な等方性基体が必要と
される。チタン酸鉛ジルコニウム（PZT）及び酸化亜鉛
（ZnO）は、水平方向に特方性の材料であり、この目的
のために利用されているが、60MHz以上の高周波数では
性能があまり良くない。ほとんどの点で表面音波装置に
使用するのに非常に適している三方晶系材料、例えば、
水晶及びニオブ酸リチウム（LiNbO3）は、異方性の性質
が強いことが知られており、従って、回折や干渉の原理
を用いた装置には適していない。ニオブ酸リチウムの結
晶を特定方向にカットした場合には、剪断体積波を伝搬
しにくくなることが知られている。例えば、Milson氏等
の特許第4,409,571号は、体積波を最小にするようなニ
オブ酸リチウムの選択に関するものである。
以上の説明から明らかなように、伝搬ロスが低く、コス
トが安く、結合係数が高く、然も優れた均一性を有して
いるような表面音波装置用の高品質の等方性基体が要望
されている。好ましくは、これらの所望の特性が高い周
波数においても得られなければならない。本発明は、こ
のような要望を満たすものである。
トが安く、結合係数が高く、然も優れた均一性を有して
いるような表面音波装置用の高品質の等方性基体が要望
されている。好ましくは、これらの所望の特性が高い周
波数においても得られなければならない。本発明は、こ
のような要望を満たすものである。
発明の構成 本発明は、異方性を最小にするように、Ｘ伝搬の121゜
Ｙ回転カットのニオブ酸リチウムを基体材料として使用
することに関するものである。基本的に、本発明は、二
次元の回折作用又は干渉作用を有した表面音波装置に使
用する構造体に関する。この構造体は、約121゜のＹ回
転角を有するＸ伝搬回転Ｙカットのニオブ酸リチウム
（LiNbO3）の表面音波基体と、主たるＸ伝搬方向とは実
質的に異なる角度で基体の表面に配置された複数の電気
−音響トランスジューサとを備えている。
Ｙ回転カットのニオブ酸リチウムを基体材料として使用
することに関するものである。基本的に、本発明は、二
次元の回折作用又は干渉作用を有した表面音波装置に使
用する構造体に関する。この構造体は、約121゜のＹ回
転角を有するＸ伝搬回転Ｙカットのニオブ酸リチウム
（LiNbO3）の表面音波基体と、主たるＸ伝搬方向とは実
質的に異なる角度で基体の表面に配置された複数の電気
−音響トランスジューサとを備えている。
又、本発明は、表面音波回折作用装置又は干渉作用装置
の製造方法にも関する。基本的に、この方法は、Ｘ伝搬
のニオブ酸リチウム（LiNbO3）の結晶を約121゜の回転
Ｙカット角度で切断して表面音波基体を形成し、この基
体の表面に複数の電気−音響トランスジューサを形成し
て、主たるＸ伝搬方向とは実質的に異なる種々の角度で
伝搬される音波を送信又は受信するように整列するとい
う段階を備えている。
の製造方法にも関する。基本的に、この方法は、Ｘ伝搬
のニオブ酸リチウム（LiNbO3）の結晶を約121゜の回転
Ｙカット角度で切断して表面音波基体を形成し、この基
体の表面に複数の電気−音響トランスジューサを形成し
て、主たるＸ伝搬方向とは実質的に異なる種々の角度で
伝搬される音波を送信又は受信するように整列するとい
う段階を備えている。
本発明によって必要とされるニオブ酸リチウムの特定の
カットの場合、Ｘ軸についての＋５゜ないし−５゜の伝
搬角度に対し、表面音波速度の変化は、約25ppm（パー
ツ・パー・ミリオン）に過ぎない。特に、表面音波装置
についての結合係数は比較的高く、比較的低コストで材
料を形成することができる。
カットの場合、Ｘ軸についての＋５゜ないし−５゜の伝
搬角度に対し、表面音波速度の変化は、約25ppm（パー
ツ・パー・ミリオン）に過ぎない。特に、表面音波装置
についての結合係数は比較的高く、比較的低コストで材
料を形成することができる。
以上の説明から明らかなように、本発明は、表面音波装
置の分野に著しい進歩をもたらす。特に、本発明は、実
質上等方性であり、然も、結合係数が高く、ロスが低
く、且つ比較的低コストで製造できる基体材料を提供す
る。本発明のその他の特徴及び効果は、添付図面を参照
した以下の詳細な説明より明らかとなろう。
置の分野に著しい進歩をもたらす。特に、本発明は、実
質上等方性であり、然も、結合係数が高く、ロスが低
く、且つ比較的低コストで製造できる基体材料を提供す
る。本発明のその他の特徴及び効果は、添付図面を参照
した以下の詳細な説明より明らかとなろう。
実施例 説明の目的で添付図面に示されたように、本発明は、表
面音波（SAW）装置に関する。表面音波装置として最も
有効に且つ広範に使用されている基体材料は、異方性の
材料であり、これは、全ての波伝搬方向に対して弾性特
性が同じでないことを意味する。特に、波の伝搬速度
は、伝搬方向によって大きく異なる。この理由で、表面
音波装置は、ほゞ完全な等方性を必要とするか又は精巧
な補償技術の使用を必要とするために、回折作用装置も
しくは干渉作用装置として広く一般に利用されていな
い。
面音波（SAW）装置に関する。表面音波装置として最も
有効に且つ広範に使用されている基体材料は、異方性の
材料であり、これは、全ての波伝搬方向に対して弾性特
性が同じでないことを意味する。特に、波の伝搬速度
は、伝搬方向によって大きく異なる。この理由で、表面
音波装置は、ほゞ完全な等方性を必要とするか又は精巧
な補償技術の使用を必要とするために、回折作用装置も
しくは干渉作用装置として広く一般に利用されていな
い。
本発明によれば、非常に広い伝搬方向に対して実質上完
全な等方性を得るように特定カットのニオブ酸リチウム
が基体材料として使用される。第１図には、表面音波基
体が参照番号10で示されており、主たる伝搬方向に対し
て異なった方向に伝搬される表面音波を送信するように
基体10の表面に複数のトランスジューサ12が配置されて
いる。例えば、トランスジューサ12は、比較的寸法の小
さなものであり、音波エネルギーの点源として働く。第
１図の線14は、焦点16に対する伝搬路を示している。こ
れは、回折装置に用いられる形式の構成である。もちろ
ん、トランスジューサ12は、回折作用装置又は干渉作用
装置の幾つかの用途においては、特定の方向に整列され
てもよい。
全な等方性を得るように特定カットのニオブ酸リチウム
が基体材料として使用される。第１図には、表面音波基
体が参照番号10で示されており、主たる伝搬方向に対し
て異なった方向に伝搬される表面音波を送信するように
基体10の表面に複数のトランスジューサ12が配置されて
いる。例えば、トランスジューサ12は、比較的寸法の小
さなものであり、音波エネルギーの点源として働く。第
１図の線14は、焦点16に対する伝搬路を示している。こ
れは、回折装置に用いられる形式の構成である。もちろ
ん、トランスジューサ12は、回折作用装置又は干渉作用
装置の幾つかの用途においては、特定の方向に整列され
てもよい。
回転Ｙカット、Ｘ伝搬のニオブ酸リチウムに対する表面
音波伝搬速度は、伝搬角度の二次関数として次のように
近似的に表わすことができる。
音波伝搬速度は、伝搬角度の二次関数として次のように
近似的に表わすことができる。
Ｖ＝Vo〔１＋（γ/2）θ２〕 但し、θは、Ｘ軸方向からのずれ（ラジアン）であり、
Voは、Ｘ軸方向の速度であり、γは、異方性係数であ
る。異方性係数がゼロの場合には、伝搬方向の角度が伝
搬速度に何等影響を及ぼさない。
Voは、Ｘ軸方向の速度であり、γは、異方性係数であ
る。異方性係数がゼロの場合には、伝搬方向の角度が伝
搬速度に何等影響を及ぼさない。
第２図は、Ｘ伝搬のニオブ酸リチウムにおけるＹ回転カ
ットの角度と共に異方性係数がいかに変化するかを示し
ている。121゜の回転角度においてγは事実上ゼロであ
って、このカット角度では伝搬速度はＸ軸についての＋
５゜ないし−５゜の伝搬方向範囲にわたり100万分の25
しか変わらない。結合係数k2は、ニオブ酸リチウムのこ
のカットに対して約4.3％であり、これは表面音波基体
としては比較的高い値である。又、ニオブ酸リチウム
は、減衰ロスが比較的低く、1GHzにおいて約2.6dB/cmで
ある。更に、ニオブ酸リチウムは、大きな容器で定常的
に成長されるので、本発明の基体は、比較的低コストで
製造することができる。
ットの角度と共に異方性係数がいかに変化するかを示し
ている。121゜の回転角度においてγは事実上ゼロであ
って、このカット角度では伝搬速度はＸ軸についての＋
５゜ないし−５゜の伝搬方向範囲にわたり100万分の25
しか変わらない。結合係数k2は、ニオブ酸リチウムのこ
のカットに対して約4.3％であり、これは表面音波基体
としては比較的高い値である。又、ニオブ酸リチウム
は、減衰ロスが比較的低く、1GHzにおいて約2.6dB/cmで
ある。更に、ニオブ酸リチウムは、大きな容器で定常的
に成長されるので、本発明の基体は、比較的低コストで
製造することができる。
以上の説明から明らかなように、本発明は、表面音波装
置の分野に著しい進歩をもたらす。特に、本発明は、ロ
スが低く且つ結合係数の高い等方性の基体材料を初めて
提供するものである。それ故、この材料は、めんどうな
補償技術を必要とせずに回折作用装置及び干渉作用装置
に使用することができる。又、説明の目的で本発明を詳
細に述べたが、特許請求の範囲内で多数の変更がなされ
得ることが明らかであろう。
置の分野に著しい進歩をもたらす。特に、本発明は、ロ
スが低く且つ結合係数の高い等方性の基体材料を初めて
提供するものである。それ故、この材料は、めんどうな
補償技術を必要とせずに回折作用装置及び干渉作用装置
に使用することができる。又、説明の目的で本発明を詳
細に述べたが、特許請求の範囲内で多数の変更がなされ
得ることが明らかであろう。
第１図は、表面音波を種々の方向に伝搬するように多数
のトランスジューサが設けられた基体の一部を示す平面
図であり、そして 第２図は、ニオブ酸リチウムのＹ回転カット角度と共に
変化する異方性係数を示したグラフである。 10……表面音波基体 12……トランスジューサ 16……焦点
のトランスジューサが設けられた基体の一部を示す平面
図であり、そして 第２図は、ニオブ酸リチウムのＹ回転カット角度と共に
変化する異方性係数を示したグラフである。 10……表面音波基体 12……トランスジューサ 16……焦点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クオ シユン イエン アメリカ合衆国 カリフオルニア州 90266 マンハツタン ビーチ トウエン テイサード ストリート 1521 (72)発明者 ケイ フン ロー アメリカ合衆国 カリフオルニア州 90710 ハーバー シテイ ヒムバー プ レイス 23505 (72)発明者 レイノルド シゲル カギワダ アメリカ合衆国 カリフオルニア州 90034 ロサンゼルス マルカン アベニ ユー 3117 (72)発明者 マイケル ジヨセフ デラニ アメリカ合衆国 カリフオルニア州 90717 ロミタ サイプレス 25008 (56)参考文献 特開 昭57−92916（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−27708（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】約121度のＹ回転角度を有するＸ伝播回転
Ｙカットのニオブ酸リチウムLiNbO3の実質的に等方性の
表面音波装置の基体と、 主となるＸ伝播方向に対して実質的に異なる角度で前記
の基体の表面に配置された複数の電気−音響トランスジ
ューサと を備えたことを特徴とする二次元回折作用もしくは干渉
作用の表面音波装置に使用する構造体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US58049584A | 1984-02-15 | 1984-02-15 | |
| US580495 | 1984-02-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60242714A JPS60242714A (ja) | 1985-12-02 |
| JPH0736502B2 true JPH0736502B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=24321332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2810985A Expired - Lifetime JPH0736502B2 (ja) | 1984-02-15 | 1985-02-15 | 二次元回折作用もしくは干渉作用の表面音波装置に使用する構造体 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0153093B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0736502B2 (ja) |
| CA (1) | CA1263473A (ja) |
| DE (1) | DE3579832D1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6441590B2 (ja) * | 2014-05-23 | 2018-12-19 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス |
| JP6307021B2 (ja) * | 2014-12-19 | 2018-04-04 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2226781B1 (ja) * | 1973-04-20 | 1978-06-23 | Thomson Csf | |
| GB2086684B (en) * | 1980-10-08 | 1984-05-10 | Philips Electronic Associated | Surface acoustic wave filters |
-
1985
- 1985-02-07 DE DE8585300809T patent/DE3579832D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1985-02-07 EP EP19850300809 patent/EP0153093B1/en not_active Expired
- 1985-02-13 CA CA000474165A patent/CA1263473A/en not_active Expired
- 1985-02-15 JP JP2810985A patent/JPH0736502B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0153093B1 (en) | 1990-09-26 |
| DE3579832D1 (de) | 1990-10-31 |
| EP0153093A3 (en) | 1987-02-04 |
| JPS60242714A (ja) | 1985-12-02 |
| EP0153093A2 (en) | 1985-08-28 |
| CA1263473A (en) | 1989-11-28 |
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