JPH0774586A - 表面波装置 - Google Patents
表面波装置Info
- Publication number
- JPH0774586A JPH0774586A JP5216313A JP21631393A JPH0774586A JP H0774586 A JPH0774586 A JP H0774586A JP 5216313 A JP5216313 A JP 5216313A JP 21631393 A JP21631393 A JP 21631393A JP H0774586 A JPH0774586 A JP H0774586A
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- JP
- Japan
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- zno
- substrate
- acoustic wave
- thin film
- surface acoustic
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価な電極材料を用いて構成することがで
き、電極の膜厚を増加させることなく、より低い周波数
で使用することができ、温度特性の良好な、40%以上
の大きな電気機械結合係数Kを容易に得ることができ
る、ラブ波を利用した表面波装置を提供すること。 【構成】 0〜30°回転YカットX伝搬のLiNbO
3 基板上に少なくとも1つのIDTを形成し、前記ID
Tを覆うようにZnO薄膜を形成した、ラブ波を利用し
た表面波装置において、前記IDT及び前記ZnO薄膜
を前記LiNbO3 基板の+面に形成し、かつ、前記Z
nO薄膜の膜厚をH(ZnO)、ラブ波の波長をλとし
たときに、H(ZnO)/λが0.05〜0.2の範囲
とされている表面波装置。
き、電極の膜厚を増加させることなく、より低い周波数
で使用することができ、温度特性の良好な、40%以上
の大きな電気機械結合係数Kを容易に得ることができ
る、ラブ波を利用した表面波装置を提供すること。 【構成】 0〜30°回転YカットX伝搬のLiNbO
3 基板上に少なくとも1つのIDTを形成し、前記ID
Tを覆うようにZnO薄膜を形成した、ラブ波を利用し
た表面波装置において、前記IDT及び前記ZnO薄膜
を前記LiNbO3 基板の+面に形成し、かつ、前記Z
nO薄膜の膜厚をH(ZnO)、ラブ波の波長をλとし
たときに、H(ZnO)/λが0.05〜0.2の範囲
とされている表面波装置。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラブ波を利用した表面
波装置に関し、特にZnO/電極/LiNbO3 基板の
3層構造を有する表面波装置に関する。
波装置に関し、特にZnO/電極/LiNbO3 基板の
3層構造を有する表面波装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、VHF/UHF帯の携帯用無線
機では、小形・軽量・低消費電力化が求められている。
特に、チャンネル選択用として用いられるシンセサイザ
局部発振器では、多チャンネル対応のために広帯域化が
要求されている。したがって、上記局部発振器の重要な
部品である電圧制御発振器(VCO)においても、小形
化、軽量化、低消費電力化及び広帯域化が強く求められ
ている。
機では、小形・軽量・低消費電力化が求められている。
特に、チャンネル選択用として用いられるシンセサイザ
局部発振器では、多チャンネル対応のために広帯域化が
要求されている。したがって、上記局部発振器の重要な
部品である電圧制御発振器(VCO)においても、小形
化、軽量化、低消費電力化及び広帯域化が強く求められ
ている。
【0003】ところで、弾性表面波を利用した表面波共
振子としては、従来よりレーリー波を利用したものが用
いられている。しかしながら、レーリー波を利用した表
面波共振子では、基板の種類にかかわらず、電気機械結
合係数Kが小さく(22%以下)、広帯域化を図ること
が困難であった。そこで、電気機械結合係数Kが大き
く、広帯域化を実現することができる装置として、ラブ
波を利用した表面波共振子が注目されている。
振子としては、従来よりレーリー波を利用したものが用
いられている。しかしながら、レーリー波を利用した表
面波共振子では、基板の種類にかかわらず、電気機械結
合係数Kが小さく(22%以下)、広帯域化を図ること
が困難であった。そこで、電気機械結合係数Kが大き
く、広帯域化を実現することができる装置として、ラブ
波を利用した表面波共振子が注目されている。
【0004】ラブ波を利用した従来の表面波共振子は、
YカットX伝搬のLiNbO3 基板上に、Au、Agも
しくはPtなどの薄膜からなるIDTを形成した構造を
有する。この構造では、LiNbO3 基板上に、該基板
よりも音速の遅い金属からなる電極を形成し、上記2層
構造によりラブ波が励振されている。上記電極は、基板
よりも音速の遅いものであることが必要であり、したが
って、電極材料としては、上記のように、Au、Agも
しくはPt等が用いられていた。
YカットX伝搬のLiNbO3 基板上に、Au、Agも
しくはPtなどの薄膜からなるIDTを形成した構造を
有する。この構造では、LiNbO3 基板上に、該基板
よりも音速の遅い金属からなる電極を形成し、上記2層
構造によりラブ波が励振されている。上記電極は、基板
よりも音速の遅いものであることが必要であり、したが
って、電極材料としては、上記のように、Au、Agも
しくはPt等が用いられていた。
【0005】この場合、例えば、Au電極を用いたYカ
ットX伝搬のLiNbO3 基板を用いることにより、電
気機械結合係数Kを約58%とすることができ、それに
よって広帯域化が図られている。
ットX伝搬のLiNbO3 基板を用いることにより、電
気機械結合係数Kを約58%とすることができ、それに
よって広帯域化が図られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、Au、Ag
もしくはPt等の金属は、非常に高価であるため、表面
波共振子のコストが高くつくという問題があった。さら
に、Au電極を用いた従来のラブ波装置では、共振周波
数の温度係数が大きく、温度変化による特性の変動が比
較的大きいという問題もあった。
もしくはPt等の金属は、非常に高価であるため、表面
波共振子のコストが高くつくという問題があった。さら
に、Au電極を用いた従来のラブ波装置では、共振周波
数の温度係数が大きく、温度変化による特性の変動が比
較的大きいという問題もあった。
【0007】また、電極/LiNbO3 基板の2層構造
からなる従来のラブ波を利用した表面波共振子では、周
波数の低いものを構成することが困難であるという問題
もあった。すなわち、電極としてAuを用い、基板とし
てYカットX伝搬のLiNbO3 基板を用いたものを例
にとると、電極の膜厚をH(Au)とし、励振されるラ
ブ波の波長をλとしたときに、H(Au)/λが0.0
25以上でないとラブ波が励振されなかった。したがっ
て、周波数を低めるには、電極の膜厚を厚くしなければ
ならなかった。そのため、低周波のものを得ようとした
場合、電極の膜厚が増加するため、サイドエッチングや
エッチング液のレジストと電極との間へのしみ込み等に
より、所望通りのIDTの電極指の幅、ひいては所望通
りの特性を有する表面波装置を得ることができなかっ
た。
からなる従来のラブ波を利用した表面波共振子では、周
波数の低いものを構成することが困難であるという問題
もあった。すなわち、電極としてAuを用い、基板とし
てYカットX伝搬のLiNbO3 基板を用いたものを例
にとると、電極の膜厚をH(Au)とし、励振されるラ
ブ波の波長をλとしたときに、H(Au)/λが0.0
25以上でないとラブ波が励振されなかった。したがっ
て、周波数を低めるには、電極の膜厚を厚くしなければ
ならなかった。そのため、低周波のものを得ようとした
場合、電極の膜厚が増加するため、サイドエッチングや
エッチング液のレジストと電極との間へのしみ込み等に
より、所望通りのIDTの電極指の幅、ひいては所望通
りの特性を有する表面波装置を得ることができなかっ
た。
【0008】そこで、本願発明者は、LiNbO3 基板
上に電極を形成し、さらに該電極上にZnO薄膜を形成
してなる3層構造を利用することにより、電極の膜厚や
電極材料の質量からの厳格な制約を受けることなく、ラ
ブ波を励振し得ることを見出だした(特願平05−00
4815)。
上に電極を形成し、さらに該電極上にZnO薄膜を形成
してなる3層構造を利用することにより、電極の膜厚や
電極材料の質量からの厳格な制約を受けることなく、ラ
ブ波を励振し得ることを見出だした(特願平05−00
4815)。
【0009】その後、上記3層構造において、基板の極
性による伝搬特性の有意差について、すなわち、電極及
びZnO薄膜をLiNbO3 基板の+面に形成したとき
と、−面に形成したときのラブ波伝搬特性の差につい
て、理論解析及び実験を行った。ここで、基板の+面と
は、「基板に応力を加えたとき+の電荷がチャージする
面」である。
性による伝搬特性の有意差について、すなわち、電極及
びZnO薄膜をLiNbO3 基板の+面に形成したとき
と、−面に形成したときのラブ波伝搬特性の差につい
て、理論解析及び実験を行った。ここで、基板の+面と
は、「基板に応力を加えたとき+の電荷がチャージする
面」である。
【0010】この結果、LiNbO3 基板の+面にZn
O薄膜を形成した方が、大きい電気機械結合係数Kを得
ることができ、ZnO膜厚に対する電気機械結合係数K
の余裕度も大きいことが明らかになった。
O薄膜を形成した方が、大きい電気機械結合係数Kを得
ることができ、ZnO膜厚に対する電気機械結合係数K
の余裕度も大きいことが明らかになった。
【0011】そこで、本発明の目的は、安価な電極材料
を用いて構成することができ、電極の膜厚を増加させる
ことなく、より低い周波数で使用することができ、温度
特性の良好な、40%以上の大きな電気機械結合係数K
を容易に得ることができる、ラブ波を利用した表面波装
置を提供することにある。
を用いて構成することができ、電極の膜厚を増加させる
ことなく、より低い周波数で使用することができ、温度
特性の良好な、40%以上の大きな電気機械結合係数K
を容易に得ることができる、ラブ波を利用した表面波装
置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、0〜30°回転YカットX伝搬のLiN
bO3 基板上に少なくとも1つのIDTを形成し、前記
IDTを覆うようにZnO薄膜を形成したラブ波を利用
した表面波装置において、前記IDT及び前記ZnO薄
膜を前記LiNbO3 基板の+面に形成し、かつ、前記
ZnO薄膜の膜厚をH(ZnO)、ラブ波の波長をλと
したときに、H(ZnO)/λが0.05〜0.2の範
囲とされていることを特徴とするものである。
に、本発明は、0〜30°回転YカットX伝搬のLiN
bO3 基板上に少なくとも1つのIDTを形成し、前記
IDTを覆うようにZnO薄膜を形成したラブ波を利用
した表面波装置において、前記IDT及び前記ZnO薄
膜を前記LiNbO3 基板の+面に形成し、かつ、前記
ZnO薄膜の膜厚をH(ZnO)、ラブ波の波長をλと
したときに、H(ZnO)/λが0.05〜0.2の範
囲とされていることを特徴とするものである。
【0013】
【作用】上記の構成によれば、IDT及びZnO薄膜を
LiNbO3 基板の+面に形成し、かつ、H(ZnO)
/λが0.05〜0.2の範囲とされているため、後述
の実施例から明らかなように、電極の膜厚を変動させて
も、確実に、40%以上の大きな電気機械結合係数Kを
有するラブ波を励振させることができる。
LiNbO3 基板の+面に形成し、かつ、H(ZnO)
/λが0.05〜0.2の範囲とされているため、後述
の実施例から明らかなように、電極の膜厚を変動させて
も、確実に、40%以上の大きな電気機械結合係数Kを
有するラブ波を励振させることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明による表面波装置の一実施例を
図面を用いて説明する。図1(a)及び(b)は、本発
明の一実施例に係る表面波装置の斜視図及びB−B線に
沿う断面図である。表面波装置1は、ラブ波を利用した
表面波共振子である。この表面波装置1では、Yカット
X伝搬のLiNbO3 基板2の上面に、互いの複数本の
電極指が間挿し合うように配置されたくし歯電極3、4
からなるIDT5が形成されている。そして、IDT5
を覆うように、LiNbO3 基板2上にZnO薄膜6が
形成されている。なお、IDT5は、本実施例では、A
lよりなるが、他の金属材料、例えばCu、Ni等の金
属材料からなるものであってもよい。
図面を用いて説明する。図1(a)及び(b)は、本発
明の一実施例に係る表面波装置の斜視図及びB−B線に
沿う断面図である。表面波装置1は、ラブ波を利用した
表面波共振子である。この表面波装置1では、Yカット
X伝搬のLiNbO3 基板2の上面に、互いの複数本の
電極指が間挿し合うように配置されたくし歯電極3、4
からなるIDT5が形成されている。そして、IDT5
を覆うように、LiNbO3 基板2上にZnO薄膜6が
形成されている。なお、IDT5は、本実施例では、A
lよりなるが、他の金属材料、例えばCu、Ni等の金
属材料からなるものであってもよい。
【0015】以下、実験例に基づき、IDT5及びZn
O薄膜6をLiNbO3 基板の+面に形成したときと、
−面に形成したときのラブ波伝搬特性の差について、説
明する。
O薄膜6をLiNbO3 基板の+面に形成したときと、
−面に形成したときのラブ波伝搬特性の差について、説
明する。
【0016】LiNbO3 基板2として、幅2.0mm
×長さ1.8mm×厚み0.5mmのものを用意し、そ
の+面または−面に電極指間ピッチを変更させて種々の
IDT、及び膜厚を変更させて種々のZnO薄膜を形成
し、複数種の表面波共振子を作成した。得られた表面波
共振子につき、位相速度及び電気機械結合係数Kを測定
した。その測定結果を、図2及び図3に示す。図におい
て、IDT5及びZnO薄膜6を、LiNbO3 基板2
の+面に形成したもの(以下、+面と略す。)を実線で
示し、−面に形成したもの(以下、−面と略す。)を点
線で示す。なお、openは解放状態を、shortは
短絡状態を表す。
×長さ1.8mm×厚み0.5mmのものを用意し、そ
の+面または−面に電極指間ピッチを変更させて種々の
IDT、及び膜厚を変更させて種々のZnO薄膜を形成
し、複数種の表面波共振子を作成した。得られた表面波
共振子につき、位相速度及び電気機械結合係数Kを測定
した。その測定結果を、図2及び図3に示す。図におい
て、IDT5及びZnO薄膜6を、LiNbO3 基板2
の+面に形成したもの(以下、+面と略す。)を実線で
示し、−面に形成したもの(以下、−面と略す。)を点
線で示す。なお、openは解放状態を、shortは
短絡状態を表す。
【0017】図2及び図3から明らかなように、+面ま
たは−面のいずれの場合も、ZnO薄膜6の膜厚をH
(ZnO)とし、ラブ波の波長をλとしたとき、H(Z
nO)/λが0.05以上においてラブ波が励振されて
いることがわかる。また、電気機械結合係数Kは、図3
に示すように、例えば、H(ZnO)/λが0.11の
とき、+面の方で約48%、−面の方で約46%であ
り、H(ZnO)/λが大きくなるにつれて低下してい
く。つまり、+面の方がより大きな電気機械結合係数K
が得られることがわかる。そして、+面の方では、H
(ZnO)/λが0.2以下であれば、目的とする電気
機械結合係数K40%以上が得られている。
たは−面のいずれの場合も、ZnO薄膜6の膜厚をH
(ZnO)とし、ラブ波の波長をλとしたとき、H(Z
nO)/λが0.05以上においてラブ波が励振されて
いることがわかる。また、電気機械結合係数Kは、図3
に示すように、例えば、H(ZnO)/λが0.11の
とき、+面の方で約48%、−面の方で約46%であ
り、H(ZnO)/λが大きくなるにつれて低下してい
く。つまり、+面の方がより大きな電気機械結合係数K
が得られることがわかる。そして、+面の方では、H
(ZnO)/λが0.2以下であれば、目的とする電気
機械結合係数K40%以上が得られている。
【0018】また、H(ZnO)/λに対する電気機械
結合係数Kの傾斜も+面の方が緩く、ZnO膜厚に対す
る電気機械結合係数Kの余裕度も大きいことがわかる。
結合係数Kの傾斜も+面の方が緩く、ZnO膜厚に対す
る電気機械結合係数Kの余裕度も大きいことがわかる。
【0019】さらに、図3から明らかなように、電極の
膜厚を一定にした場合でも、ZnO薄膜の厚みが変更さ
れることにより、電気機械結合係数Kの大きさが変動す
るため、低周波のものを電極の膜厚を増大させることな
く作製し得ることがわかる。また、本発明の表面波共振
子では、周波数特性の温度依存性が従来のラブ波を利用
した表面波共振子に比べて小さいことも確認できた。
膜厚を一定にした場合でも、ZnO薄膜の厚みが変更さ
れることにより、電気機械結合係数Kの大きさが変動す
るため、低周波のものを電極の膜厚を増大させることな
く作製し得ることがわかる。また、本発明の表面波共振
子では、周波数特性の温度依存性が従来のラブ波を利用
した表面波共振子に比べて小さいことも確認できた。
【0020】本発明は、上述した表面波共振子の他に、
ラブ波を利用した表面波フィルタ等の他の表面波装置に
も適用することができる。
ラブ波を利用した表面波フィルタ等の他の表面波装置に
も適用することができる。
【0021】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、ZnO薄膜/IDT/YカットX伝搬LiNb
O3 基板の3層構造により、ラブ波が励振される表面波
共振子が得られる。しかも、IDT及びZnO薄膜をL
iNbO3 基板の+面に形成すれば、ZnO膜厚H(Z
nO)の励振されるラブ波の波長λに対する比を0.0
5〜0.2の範囲とすることにより、電気機械結合係数
Kが40%以上とされ、したがって、広帯域の表面波共
振子を構成することができる。
よれば、ZnO薄膜/IDT/YカットX伝搬LiNb
O3 基板の3層構造により、ラブ波が励振される表面波
共振子が得られる。しかも、IDT及びZnO薄膜をL
iNbO3 基板の+面に形成すれば、ZnO膜厚H(Z
nO)の励振されるラブ波の波長λに対する比を0.0
5〜0.2の範囲とすることにより、電気機械結合係数
Kが40%以上とされ、したがって、広帯域の表面波共
振子を構成することができる。
【0022】すなわち、IDT及びZnO薄膜をLiN
bO3 基板の+面に形成することにより、より大きな電
気機械結合係数Kを得ることがでる。さらに、ZnO膜
厚に対し、広い範囲で大きい電気機械結合係数Kの値が
得られるため、ZnO膜厚等のバラツキに対し、電気機
械結合係数Kの変化は小さく、バラツキの小さな安定し
た特性の表面波装置が、容易に実現できる。
bO3 基板の+面に形成することにより、より大きな電
気機械結合係数Kを得ることがでる。さらに、ZnO膜
厚に対し、広い範囲で大きい電気機械結合係数Kの値が
得られるため、ZnO膜厚等のバラツキに対し、電気機
械結合係数Kの変化は小さく、バラツキの小さな安定し
た特性の表面波装置が、容易に実現できる。
【0023】また、従来のラブ波を利用した表面波共振
子に比べ、温度特性の良好な表面波共振子を提供するこ
とが可能となる。
子に比べ、温度特性の良好な表面波共振子を提供するこ
とが可能となる。
【図1】(a)は、本発明の一実施例に係る表面波装置
の斜視図、(b)は、(a)のB−B線に沿う断面図で
ある。
の斜視図、(b)は、(a)のB−B線に沿う断面図で
ある。
【図2】本発明の一実施例に係る表面波共振子のH(Z
nO)/λに対する位相速度の依存性を示す図である。
nO)/λに対する位相速度の依存性を示す図である。
【図3】本発明の一実施例に係る表面波共振子のH(Z
nO)/λに対する電気機械結合係数Kの依存性を示す
図である。
nO)/λに対する電気機械結合係数Kの依存性を示す
図である。
1 表面波装置 2 YカットX伝搬LiNbO3 基板 5 IDT(電極) 6 ZnO薄膜
Claims (1)
- 【請求項1】 0〜30°回転YカットX伝搬のLiN
bO3 基板上に少なくとも1つのIDTを形成し、前記
IDTを覆うようにZnO薄膜を形成した、ラブ波を利
用した表面波装置において、 前記IDT及び前記ZnO薄膜を前記LiNbO3 基板
の+面に形成し、 かつ、前記ZnO薄膜の膜厚をH(ZnO)、ラブ波の
波長をλとしたときに、H(ZnO)/λが0.05〜
0.2の範囲とされていることを特徴とする表面波装
置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5216313A JPH0774586A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 表面波装置 |
TW083100189A TW241397B (ja) | 1993-01-14 | 1994-01-12 | |
US08/180,604 US5432392A (en) | 1993-01-14 | 1994-01-13 | Surface wave device |
KR1019940000626A KR100200179B1 (ko) | 1993-01-14 | 1994-01-14 | 표면파 장치 |
DE4400980A DE4400980C2 (de) | 1993-01-14 | 1994-01-14 | Oberflächenwellenbauelement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5216313A JPH0774586A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 表面波装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0774586A true JPH0774586A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=16686568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5216313A Pending JPH0774586A (ja) | 1993-01-14 | 1993-08-31 | 表面波装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0774586A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005093949A1 (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 弾性境界波装置の製造方法及び弾性境界波装置 |
WO2007094368A1 (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 弾性表面波デバイス、およびこれを用いた弾性表面波フィルタとアンテナ共用器、並びにこれを用いた電子機器 |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP5216313A patent/JPH0774586A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005093949A1 (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 弾性境界波装置の製造方法及び弾性境界波装置 |
US7322093B2 (en) | 2004-03-29 | 2008-01-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for producing a boundary acoustic wave device |
KR100804407B1 (ko) * | 2004-03-29 | 2008-02-15 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 탄성 경계파 장치의 제조방법 |
JP2010166592A (ja) * | 2004-03-29 | 2010-07-29 | Murata Mfg Co Ltd | 弾性境界波装置の製造方法及び弾性境界波装置 |
WO2007094368A1 (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 弾性表面波デバイス、およびこれを用いた弾性表面波フィルタとアンテナ共用器、並びにこれを用いた電子機器 |
US8035460B2 (en) | 2006-02-16 | 2011-10-11 | Panasonic Corporation | Surface acoustic wave device, surface acoustic wave filter and antenna duplexer using the same, and electronic equipment using the same |
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