JPH09260999A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
- Publication number
- JPH09260999A JPH09260999A JP8090240A JP9024096A JPH09260999A JP H09260999 A JPH09260999 A JP H09260999A JP 8090240 A JP8090240 A JP 8090240A JP 9024096 A JP9024096 A JP 9024096A JP H09260999 A JPH09260999 A JP H09260999A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acoustic wave
- surface acoustic
- substrate
- single crystal
- wave device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で、選択度が良好で、通過帯域の広い弾
性表面波装置を提供する。 【解決手段】 基板表面に交差指状電極を有する弾性表
面波装置において、基板をＸカットランガサイト単結晶
とし、かつ弾性表面波伝搬方向をランガサイト単結晶の
Ｙ軸方向とするか（第１の態様）、基板をＹカットラン
ガサイト単結晶とし、弾性表面波伝搬方向をランガサイ
ト単結晶のＸ軸方向とする（第２の態様）。これによ
り、ＳＡＷ速度が遅く、電気機械結合係数が大きく、遅
延時間温度係数が小さくなるので、弾性表面波装置の小
型化、フィルタとしての通過帯域幅の広帯域化、温度安
定性の向上（選択度の向上）が可能となる。また、第２
の態様では、弾性表面波エネルギーが伝搬方向に集中す
るため、損失の非常に低い弾性表面波装置が得られる。
性表面波装置を提供する。 【解決手段】 基板表面に交差指状電極を有する弾性表
面波装置において、基板をＸカットランガサイト単結晶
とし、かつ弾性表面波伝搬方向をランガサイト単結晶の
Ｙ軸方向とするか（第１の態様）、基板をＹカットラン
ガサイト単結晶とし、弾性表面波伝搬方向をランガサイ
ト単結晶のＸ軸方向とする（第２の態様）。これによ
り、ＳＡＷ速度が遅く、電気機械結合係数が大きく、遅
延時間温度係数が小さくなるので、弾性表面波装置の小
型化、フィルタとしての通過帯域幅の広帯域化、温度安
定性の向上（選択度の向上）が可能となる。また、第２
の態様では、弾性表面波エネルギーが伝搬方向に集中す
るため、損失の非常に低い弾性表面波装置が得られる。
Description
【０００１】
【０００２】本発明は、単結晶基板上に交差指状電極を
有する弾性表面波装置に関する。
有する弾性表面波装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】近年、携帯電話機を始めとした移動体通
信端末機が急速に普及してきている。この端末機は、持
ち運びの利便さから、特に小型軽量であることが望まれ
ている。端末機の小型軽量化を達成するには、そこに使
われる電子部品も小型軽量であることが必須であり、こ
のため、端末機の高周波部や中間周波部には、小型軽量
化に有利な弾性表面波装置、すなわち弾性表面波フィル
タが多用されている。弾性表面波装置は、圧電基板表面
に、弾性表面波を励振、受信、反射、伝搬するための交
差指状電極を形成したものである。
信端末機が急速に普及してきている。この端末機は、持
ち運びの利便さから、特に小型軽量であることが望まれ
ている。端末機の小型軽量化を達成するには、そこに使
われる電子部品も小型軽量であることが必須であり、こ
のため、端末機の高周波部や中間周波部には、小型軽量
化に有利な弾性表面波装置、すなわち弾性表面波フィル
タが多用されている。弾性表面波装置は、圧電基板表面
に、弾性表面波を励振、受信、反射、伝搬するための交
差指状電極を形成したものである。
【０００４】弾性表面波装置に使われる圧電基板に重要
な特性として、弾性表面波の表面波速度（ＳＡＷ速
度）、遅延時間温度係数（ＴＣＤ）、電気機械結合係数
（ｋ2 ）があげられる。従来から知られている代表的な
弾性表面波装置用基板の特性を表１に示す。これらの特
性は、清水康敬著「弾性表面波材料の伝搬特性と利用の
現状」電子情報通信学会論文誌Ａ、Ｖｏｌ．Ｊ７６−
Ａ、Ｎｏ．２、ｐｐ．１２９−１３７（１９９３年）に
詳しく示されている。以後、各種弾性表面波装置用圧電
基板を、表１中の記号で区別することとする。
な特性として、弾性表面波の表面波速度（ＳＡＷ速
度）、遅延時間温度係数（ＴＣＤ）、電気機械結合係数
（ｋ2 ）があげられる。従来から知られている代表的な
弾性表面波装置用基板の特性を表１に示す。これらの特
性は、清水康敬著「弾性表面波材料の伝搬特性と利用の
現状」電子情報通信学会論文誌Ａ、Ｖｏｌ．Ｊ７６−
Ａ、Ｎｏ．２、ｐｐ．１２９−１３７（１９９３年）に
詳しく示されている。以後、各種弾性表面波装置用圧電
基板を、表１中の記号で区別することとする。
【０００５】
【表１】
【０００６】この表１からわかるように、６４ＬＮ、３
６ＬＴは４０００m/s 以上のＳＡＷ速度を有しており、
端末機の高周波部のフィルタを構成するのに適してい
る。この理由を説明すると、以下の通りである。携帯電
話に代表される移動体通信は、世界各国で各種のシステ
ムが実用化されているが、いずれのシステムでも１GHz
前後の周波数が使用されている。したがって、端末機高
周波部で使用されるフィルタは、中心周波数が１GHz 前
後となる。弾性表面波フィルタの場合、その中心周波数
は、使用する圧電基板のＳＡＷ速度にほぼ比例し、基板
上に形成する電極指の幅にほぼ反比例する。そこで、高
周波化のためには、ＳＡＷ速度の大きな基板、例えば６
４ＬＮ、３６ＬＴが好ましい。また、この高周波部のフ
ィルタには、通過帯域幅が２０MHz 以上である広帯域の
ものが要求されるが、広帯域化を実現するためには圧電
基板の電気機械結合係数ｋ2 が大きいことが必須であ
り、このためにも、６４ＬＮ、３６ＬＴが多用されてい
る。
６ＬＴは４０００m/s 以上のＳＡＷ速度を有しており、
端末機の高周波部のフィルタを構成するのに適してい
る。この理由を説明すると、以下の通りである。携帯電
話に代表される移動体通信は、世界各国で各種のシステ
ムが実用化されているが、いずれのシステムでも１GHz
前後の周波数が使用されている。したがって、端末機高
周波部で使用されるフィルタは、中心周波数が１GHz 前
後となる。弾性表面波フィルタの場合、その中心周波数
は、使用する圧電基板のＳＡＷ速度にほぼ比例し、基板
上に形成する電極指の幅にほぼ反比例する。そこで、高
周波化のためには、ＳＡＷ速度の大きな基板、例えば６
４ＬＮ、３６ＬＴが好ましい。また、この高周波部のフ
ィルタには、通過帯域幅が２０MHz 以上である広帯域の
ものが要求されるが、広帯域化を実現するためには圧電
基板の電気機械結合係数ｋ2 が大きいことが必須であ
り、このためにも、６４ＬＮ、３６ＬＴが多用されてい
る。
【０００７】一方、移動体端末機の中間周波数として
は、７０〜３００MHz の周波数帯が使用されている。こ
の周波数帯を中心周波数とするフィルタを弾性表面波を
用いて構成する場合、圧電基板として前記６４ＬＮ、３
６ＬＴを使用すると、基板上に形成する電極指の幅を、
前記高周波部に使用されるフィルタに比べて非常に大き
くする必要がある。
は、７０〜３００MHz の周波数帯が使用されている。こ
の周波数帯を中心周波数とするフィルタを弾性表面波を
用いて構成する場合、圧電基板として前記６４ＬＮ、３
６ＬＴを使用すると、基板上に形成する電極指の幅を、
前記高周波部に使用されるフィルタに比べて非常に大き
くする必要がある。
【０００８】具体的な数値を概算して上記のことを説明
する。弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波変換器
の電極指幅ｄと、弾性表面波フィルタの中心周波数ｆ0
と、使用する圧電基板のＳＡＷ速度Ｖとの間には、おお
むね ｆ0 ＝Ｖ／（４ｄ） …（１） が成立する。ＳＡＷ速度を４０００m/s として、中心周
波数１GHz の弾性表面波フィルタを構成する場合、その
電極指幅は上記（１）式より ｄ＝４０００（m/s ）／（４×１０００（MHz ））＝１
μm となる。一方、このＳＡＷ速度４０００m/s の圧電基板
を用いて、中心周波数１００MHz の中間周波フィルタを
構成する場合、これに必要な電極指幅は、 ｄ＝４０００（m/s ）／（４×１００（MHz ））＝１０
μm となり、高周波部のフィルタに比べて、必要な電極指幅
が１０倍も大きくなってしまう。電極指幅が大きくなる
ということは、弾性表面波装置そのものも大きくなって
しまうことを意味する。そこで、弾性表面波中間周波フ
ィルタを小型なものとするには、上記（１）式から明ら
かなようにＳＡＷ速度Ｖの小さな圧電基板を使う必要が
ある。
する。弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波変換器
の電極指幅ｄと、弾性表面波フィルタの中心周波数ｆ0
と、使用する圧電基板のＳＡＷ速度Ｖとの間には、おお
むね ｆ0 ＝Ｖ／（４ｄ） …（１） が成立する。ＳＡＷ速度を４０００m/s として、中心周
波数１GHz の弾性表面波フィルタを構成する場合、その
電極指幅は上記（１）式より ｄ＝４０００（m/s ）／（４×１０００（MHz ））＝１
μm となる。一方、このＳＡＷ速度４０００m/s の圧電基板
を用いて、中心周波数１００MHz の中間周波フィルタを
構成する場合、これに必要な電極指幅は、 ｄ＝４０００（m/s ）／（４×１００（MHz ））＝１０
μm となり、高周波部のフィルタに比べて、必要な電極指幅
が１０倍も大きくなってしまう。電極指幅が大きくなる
ということは、弾性表面波装置そのものも大きくなって
しまうことを意味する。そこで、弾性表面波中間周波フ
ィルタを小型なものとするには、上記（１）式から明ら
かなようにＳＡＷ速度Ｖの小さな圧電基板を使う必要が
ある。
【０００９】ＳＡＷ速度が比較的小さい圧電基板とし
て、上記表１に示すＳＴ水晶が知られている。圧電基板
の実効的なＳＡＷ速度は、基板上に形成する電極指構造
の影響をうけるので、単純な言明はできないが、ＳＴ水
晶の場合、そのＳＡＷ速度は３１３０〜３１５５m/s で
あることが知られている。この値は６４ＬＮ、３６ＬＴ
のものの約３／４であり、小型化のために有利である。
また、このＳＴ水晶は、遅延時間温度係数ＴＣＤがほぼ
０であり、一つのチャンネルの信号だけを取り出す中間
周波フィルタを構成するうえで好適といえる。なぜな
ら、ＴＣＤとは弾性表面波の伝搬時間の温度依存性、す
なわちＳＡＷ速度の温度依存性を表わす量であり、この
値が大きいということは、弾性表面波フィルタの中心周
波数が温度により大きく変化することを意味するからで
ある。したがって、ＴＣＤが大きいと、希望するチャン
ネルに隣接する他のチャンネルの信号を取り出してしま
うことがあるので、中間周波フィルタとして不適当とな
る。
て、上記表１に示すＳＴ水晶が知られている。圧電基板
の実効的なＳＡＷ速度は、基板上に形成する電極指構造
の影響をうけるので、単純な言明はできないが、ＳＴ水
晶の場合、そのＳＡＷ速度は３１３０〜３１５５m/s で
あることが知られている。この値は６４ＬＮ、３６ＬＴ
のものの約３／４であり、小型化のために有利である。
また、このＳＴ水晶は、遅延時間温度係数ＴＣＤがほぼ
０であり、一つのチャンネルの信号だけを取り出す中間
周波フィルタを構成するうえで好適といえる。なぜな
ら、ＴＣＤとは弾性表面波の伝搬時間の温度依存性、す
なわちＳＡＷ速度の温度依存性を表わす量であり、この
値が大きいということは、弾性表面波フィルタの中心周
波数が温度により大きく変化することを意味するからで
ある。したがって、ＴＣＤが大きいと、希望するチャン
ネルに隣接する他のチャンネルの信号を取り出してしま
うことがあるので、中間周波フィルタとして不適当とな
る。
【００１０】一方、ＳＡＷ速度が非常に小さい圧電基板
として、ＢＧＯが知られている。上記表１に示すよう
に、ＢＧＯ圧電基板のＳＡＷ速度は１７２０m/s であ
る。しかしながら、ＢＧＯ圧電基板の遅延時間温度係数
ＴＣＤは−１１０ppm/℃と非常に大きく、中間周波用弾
性表面波フィルタを構成するには適していない。
として、ＢＧＯが知られている。上記表１に示すよう
に、ＢＧＯ圧電基板のＳＡＷ速度は１７２０m/s であ
る。しかしながら、ＢＧＯ圧電基板の遅延時間温度係数
ＴＣＤは−１１０ppm/℃と非常に大きく、中間周波用弾
性表面波フィルタを構成するには適していない。
【００１１】以上述べた理由により、従来、移動体通信
用端末機の中間周波用弾性表面波フィルタは、殆どＳＴ
水晶圧電基板により構成されていた。上記表１から明ら
かなように、ＳＴ水晶基板の電気機械結合係数ｋ2 は
０．１７％であり、各種圧電基板の中でも特に小さい。
ｋ2 が小さいということは、非常に通過帯域の狭いフィ
ルタしか構成できないということを意味する。
用端末機の中間周波用弾性表面波フィルタは、殆どＳＴ
水晶圧電基板により構成されていた。上記表１から明ら
かなように、ＳＴ水晶基板の電気機械結合係数ｋ2 は
０．１７％であり、各種圧電基板の中でも特に小さい。
ｋ2 が小さいということは、非常に通過帯域の狭いフィ
ルタしか構成できないということを意味する。
【００１２】これまでの移動体通信、すなわち携帯電話
のシステムとしては、アナログ方式が主として採用され
ており、そのチャンネル幅は国内のＮＴＴ仕様では１
２．５kHz 、米国のＡＭＰＳ仕様では３０kHz 、欧州の
ＴＡＣＳ仕様では２５kHz と非常に狭帯域であったの
で、前記ＳＴ水晶基板の電気機械結合係数ｋ2 が小さい
ということは問題とならなかった。しかしながら、近
年、周波数資源の有効利用、デジタルデータ通信との適
合性等の点から、デジタル移動体通信システムが開発、
実用化され急速に普及してきている。このデジタルシス
テムのチャンネル幅は、例えば欧州の携帯電話ＧＳＭ方
式では２００kHz 、コードレス電話ＤＥＣＴ方式では
１．７MHz と、非常に広帯域となっている。このような
広帯域の中間周波フィルタを弾性表面波フィルタで構成
する場合、ＳＴ水晶基板では、その実現が困難となって
いる。
のシステムとしては、アナログ方式が主として採用され
ており、そのチャンネル幅は国内のＮＴＴ仕様では１
２．５kHz 、米国のＡＭＰＳ仕様では３０kHz 、欧州の
ＴＡＣＳ仕様では２５kHz と非常に狭帯域であったの
で、前記ＳＴ水晶基板の電気機械結合係数ｋ2 が小さい
ということは問題とならなかった。しかしながら、近
年、周波数資源の有効利用、デジタルデータ通信との適
合性等の点から、デジタル移動体通信システムが開発、
実用化され急速に普及してきている。このデジタルシス
テムのチャンネル幅は、例えば欧州の携帯電話ＧＳＭ方
式では２００kHz 、コードレス電話ＤＥＣＴ方式では
１．７MHz と、非常に広帯域となっている。このような
広帯域の中間周波フィルタを弾性表面波フィルタで構成
する場合、ＳＴ水晶基板では、その実現が困難となって
いる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来、弾性表面波装置において、電気機械結合係数が大
きい圧電基板を用いた場合、通過帯域を広くできるが、
基板のＳＡＷ速度が大きいために素子寸法が大きくなる
という問題があり、一方、素子の小型化をはかるために
ＳＡＷ速度の比較的小さな基板を用いた場合は、電気機
械結合係数が小さすぎるために通過帯域を広くできな
い、あるいは遅延時間温度係数が大きすぎるために良好
な選択度が得られないという問題があり、いずれにして
も中間周波用の弾性表面波フィルタとして十分な特性が
得られなかった。
従来、弾性表面波装置において、電気機械結合係数が大
きい圧電基板を用いた場合、通過帯域を広くできるが、
基板のＳＡＷ速度が大きいために素子寸法が大きくなる
という問題があり、一方、素子の小型化をはかるために
ＳＡＷ速度の比較的小さな基板を用いた場合は、電気機
械結合係数が小さすぎるために通過帯域を広くできな
い、あるいは遅延時間温度係数が大きすぎるために良好
な選択度が得られないという問題があり、いずれにして
も中間周波用の弾性表面波フィルタとして十分な特性が
得られなかった。
【００１４】本発明の目的は、小型で、選択度が良好
で、通過帯域の広い弾性表面波装置を提供することであ
る。
で、通過帯域の広い弾性表面波装置を提供することであ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、下記
（１）、（２）のいずれかの構成により達成される。 （１）基板表面に交差指状電極を有し、前記基板がＸカ
ットランガサイト単結晶であり、弾性表面波伝搬方向が
ランガサイト単結晶のＹ軸方向である弾性表面波装置。 （２）基板表面に交差指状電極を有し、前記基板がＹカ
ットランガサイト単結晶であり、弾性表面波伝搬方向が
ランガサイト単結晶のＸ軸方向である弾性表面波装置。
（１）、（２）のいずれかの構成により達成される。 （１）基板表面に交差指状電極を有し、前記基板がＸカ
ットランガサイト単結晶であり、弾性表面波伝搬方向が
ランガサイト単結晶のＹ軸方向である弾性表面波装置。 （２）基板表面に交差指状電極を有し、前記基板がＹカ
ットランガサイト単結晶であり、弾性表面波伝搬方向が
ランガサイト単結晶のＸ軸方向である弾性表面波装置。
【００１６】
【作用および効果】本発明の第１の態様では、弾性表面
波用圧電基板としてＸカットランガサイト単結晶を用
い、弾性表面波伝搬方向をランガサイト単結晶のＹ軸方
向とする。
波用圧電基板としてＸカットランガサイト単結晶を用
い、弾性表面波伝搬方向をランガサイト単結晶のＹ軸方
向とする。
【００１７】また、本発明の第２の態様では、Ｙカット
ランガサイト単結晶を用い、弾性表面波伝搬方向をラン
ガサイト単結晶のＸ軸方向とする。
ランガサイト単結晶を用い、弾性表面波伝搬方向をラン
ガサイト単結晶のＸ軸方向とする。
【００１８】第１の態様および第２の態様のいずれにお
いても、基板は、ＳＡＷ速度が遅く、電気機械結合係数
が大きく、遅延時間温度係数が小さくなるので、弾性表
面波装置の小型化、フィルタとしての通過帯域幅の広帯
域化、温度安定性の向上が可能となり、特に、移動体通
信端末機の中間周波の弾性表面波フィルタとして良好な
特性が得られる。
いても、基板は、ＳＡＷ速度が遅く、電気機械結合係数
が大きく、遅延時間温度係数が小さくなるので、弾性表
面波装置の小型化、フィルタとしての通過帯域幅の広帯
域化、温度安定性の向上が可能となり、特に、移動体通
信端末機の中間周波の弾性表面波フィルタとして良好な
特性が得られる。
【００１９】また、第２の態様では、弾性表面波エネル
ギーが伝搬方向に集中するため、損失の非常に低い弾性
表面波装置が得られる。
ギーが伝搬方向に集中するため、損失の非常に低い弾性
表面波装置が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の具体例構成を、図面を用
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
【００２１】第１の態様の弾性表面波装置の構成例を図
１に、第２の態様の弾性表面波装置の構成例を図４に示
す。これらの弾性表面波装置は、基板２表面に一組の交
差指状電極３、３を有する。基板２には、第１の態様で
はＸカットランガサイト単結晶を用い、第２の態様では
Ｙカットランガサイト単結晶を用いる。Ｘカットランガ
サイト単結晶は、図１に示すように結晶のＸ軸に垂直に
切り出されたものであり、Ｙカットランガサイト単結晶
は、図４に示すように結晶のＹ軸に垂直に切り出された
ものであ。
１に、第２の態様の弾性表面波装置の構成例を図４に示
す。これらの弾性表面波装置は、基板２表面に一組の交
差指状電極３、３を有する。基板２には、第１の態様で
はＸカットランガサイト単結晶を用い、第２の態様では
Ｙカットランガサイト単結晶を用いる。Ｘカットランガ
サイト単結晶は、図１に示すように結晶のＸ軸に垂直に
切り出されたものであり、Ｙカットランガサイト単結晶
は、図４に示すように結晶のＹ軸に垂直に切り出された
ものであ。
【００２２】第１の態様および第２の態様において、カ
ット方向はそれぞれＸ軸方向およびＹ軸方向から偏位し
ていてもよく、また、弾性表面波伝搬方向もそれぞれＹ
軸およびＸ軸から偏位していてもよい。具体的には、結
晶からの基板の切り出し角および弾性表面波伝搬方向を
オイラー角表示で表わしたとき、第１の態様では （９０°＋φ1 ，９０°＋θ1 ，０°＋ψ1 ） において φ1 ＝０°±１°、 θ1 ＝０°±１°、 ψ1 ＝０°±８° であることが好ましく、第２の態様では （０°＋φ2 ，９０°＋θ2 ，０°＋ψ2 ） において φ2 ＝０°±１°、 θ2 ＝０°±１°、 ψ2 ＝０°±１０° であることが好ましい。切り出し角および伝搬方向の偏
位が大きすぎると、本発明の効果が不十分となる。な
お、カット方向は、Ｘ線回折により確認することができ
る。
ット方向はそれぞれＸ軸方向およびＹ軸方向から偏位し
ていてもよく、また、弾性表面波伝搬方向もそれぞれＹ
軸およびＸ軸から偏位していてもよい。具体的には、結
晶からの基板の切り出し角および弾性表面波伝搬方向を
オイラー角表示で表わしたとき、第１の態様では （９０°＋φ1 ，９０°＋θ1 ，０°＋ψ1 ） において φ1 ＝０°±１°、 θ1 ＝０°±１°、 ψ1 ＝０°±８° であることが好ましく、第２の態様では （０°＋φ2 ，９０°＋θ2 ，０°＋ψ2 ） において φ2 ＝０°±１°、 θ2 ＝０°±１°、 ψ2 ＝０°±１０° であることが好ましい。切り出し角および伝搬方向の偏
位が大きすぎると、本発明の効果が不十分となる。な
お、カット方向は、Ｘ線回折により確認することができ
る。
【００２３】本発明で用いるランガサイト単結晶は、一
般に化学式Ｌａ3 Ｇａ5 ＳｉＯ14で表されるものであ
り、例えば、Proc.IEEE International Frequency Cont
rol Sympo.vol.1994 pp48-57(1994)などにより知られて
いるが、本発明ではランガサイト単結晶を弾性表面波装
置の基板に適用するに際し、結晶のカット方向と弾性表
面波の伝搬方向とを選択することにより、上記した高特
性の弾性表面波装置を実現する。ランガサイト単結晶
は、Ｘ線回折でランガサイト相だけが観察されるもので
あればよい。すなわち、上記化学式で表わされるものに
限らず、例えば、Ｌａ、Ｇａ、Ｓｉの各サイトの少なく
とも一部を他の元素で置換してもよく、酸素数が上記化
学量論組成から外れていてもよい。また、不可避的不純
物、例えばＡｌ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｔ、Ｃａ
等が含まれていてもよい。ランガサイト単結晶の製造方
法は特に限定されず、通常の単結晶育成法、例えばＣＺ
法などにより製造すればよい。
般に化学式Ｌａ3 Ｇａ5 ＳｉＯ14で表されるものであ
り、例えば、Proc.IEEE International Frequency Cont
rol Sympo.vol.1994 pp48-57(1994)などにより知られて
いるが、本発明ではランガサイト単結晶を弾性表面波装
置の基板に適用するに際し、結晶のカット方向と弾性表
面波の伝搬方向とを選択することにより、上記した高特
性の弾性表面波装置を実現する。ランガサイト単結晶
は、Ｘ線回折でランガサイト相だけが観察されるもので
あればよい。すなわち、上記化学式で表わされるものに
限らず、例えば、Ｌａ、Ｇａ、Ｓｉの各サイトの少なく
とも一部を他の元素で置換してもよく、酸素数が上記化
学量論組成から外れていてもよい。また、不可避的不純
物、例えばＡｌ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｔ、Ｃａ
等が含まれていてもよい。ランガサイト単結晶の製造方
法は特に限定されず、通常の単結晶育成法、例えばＣＺ
法などにより製造すればよい。
【００２４】基板の寸法は特に限定されないが、一般
に、表面波伝搬方向は４〜１０mm程度、これと直交する
方向は２〜４mm程度、厚さは０．２〜０．４mm程度であ
る。
に、表面波伝搬方向は４〜１０mm程度、これと直交する
方向は２〜４mm程度、厚さは０．２〜０．４mm程度であ
る。
【００２５】基板２上に形成される交差指状電極３は、
弾性表面波を励振、受信、反射、伝搬するための薄膜電
極であり、周期的なストライプ状に形成される。交差指
状電極は、弾性表面波伝搬方向がランガサイト単結晶の
Ｙ軸方向（第１の態様）またはＸ軸方向（第２の態様）
となるようにパターニングがなされる。交差指状電極
は、ＡｕやＡｌなどを用いて蒸着やスパッタなどにより
形成すればよい。交差指状電極の電極指幅は、弾性表面
波装置が適用される周波数に応じて適宜決定すればよ
く、本発明が適用される好ましい周波数帯域では、一般
に２〜１０μm 程度である。
弾性表面波を励振、受信、反射、伝搬するための薄膜電
極であり、周期的なストライプ状に形成される。交差指
状電極は、弾性表面波伝搬方向がランガサイト単結晶の
Ｙ軸方向（第１の態様）またはＸ軸方向（第２の態様）
となるようにパターニングがなされる。交差指状電極
は、ＡｕやＡｌなどを用いて蒸着やスパッタなどにより
形成すればよい。交差指状電極の電極指幅は、弾性表面
波装置が適用される周波数に応じて適宜決定すればよ
く、本発明が適用される好ましい周波数帯域では、一般
に２〜１０μm 程度である。
【００２６】本発明の弾性表面波装置は、一般に周波数
１０〜５００MHz 、特に周波数１０〜３００MHz の帯域
におけるフィルタに好適である。また、本発明の弾性表
面波装置はＳＡＷ速度が遅いことから、弾性表面波遅延
素子の小型化にも有用である。
１０〜５００MHz 、特に周波数１０〜３００MHz の帯域
におけるフィルタに好適である。また、本発明の弾性表
面波装置はＳＡＷ速度が遅いことから、弾性表面波遅延
素子の小型化にも有用である。
【００２７】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を説明する。
【００２８】＜実施例１：第１の態様＞ＣＺ法により結
晶育成されたランガサイト単結晶を、図１に示すように
結晶Ｘ軸に垂直に切り出して、Ｘカット基板を得た。こ
の基板表面に一組の交差指状電極からなる弾性表面波変
換器を形成し、弾性表面波装置とした。なお、交差指状
電極は、入力側、出力側共にＡｌの蒸着により形成し、
厚さは０．５μm 、電極指幅ｄは６μm 、電極ピッチ
（４ｄ）は２４μm 、電極指対数は２０とした。
晶育成されたランガサイト単結晶を、図１に示すように
結晶Ｘ軸に垂直に切り出して、Ｘカット基板を得た。こ
の基板表面に一組の交差指状電極からなる弾性表面波変
換器を形成し、弾性表面波装置とした。なお、交差指状
電極は、入力側、出力側共にＡｌの蒸着により形成し、
厚さは０．５μm 、電極指幅ｄは６μm 、電極ピッチ
（４ｄ）は２４μm 、電極指対数は２０とした。
【００２９】この装置において、弾性表面波の伝搬方向
を、結晶Ｙ軸方向を基準（０°）に０〜１８０°の間で
変え、各方向におけるＳＡＷ速度および電気機械結合係
数ｋ2 を測定した。ＳＡＷ速度はフィルタの中心周波数
から求め、電気機械結合係数ｋ2 については、弾性表面
波変換の２端子アドミッタンスを測定し、これから、よ
く知られたスミスの等価回路モデルによって求めた。結
果を図２に示す。
を、結晶Ｙ軸方向を基準（０°）に０〜１８０°の間で
変え、各方向におけるＳＡＷ速度および電気機械結合係
数ｋ2 を測定した。ＳＡＷ速度はフィルタの中心周波数
から求め、電気機械結合係数ｋ2 については、弾性表面
波変換の２端子アドミッタンスを測定し、これから、よ
く知られたスミスの等価回路モデルによって求めた。結
果を図２に示す。
【００３０】図２より明らかなように、弾性表面波伝搬
方向がＹ軸から±８°の範囲であれば、ＳＡＷ速度が２
５００m/s 以下と小さく、また、電気機械結合係数が
０．４％以上と従来のＳＴ水晶に比べて２倍以上の値と
なるので、弾性表面波装置の小型化および広帯域化に有
利である。なお、図２において伝搬方向がＹ軸であると
きの周波数は、約１０１MHz であった。
方向がＹ軸から±８°の範囲であれば、ＳＡＷ速度が２
５００m/s 以下と小さく、また、電気機械結合係数が
０．４％以上と従来のＳＴ水晶に比べて２倍以上の値と
なるので、弾性表面波装置の小型化および広帯域化に有
利である。なお、図２において伝搬方向がＹ軸であると
きの周波数は、約１０１MHz であった。
【００３１】図２に示されるように、伝搬方向がＹ軸か
ら３５〜１４０°付近にあるとき、弾性表面波の信号が
検出できなかった。電気機械結合係数の測定結果から考
えると、伝搬方向がこの範囲にあるときには電気機械結
合係数が非常に小さくなって、電気信号の弾性表面波信
号への変換または弾性表面波信号の電気信号への変換が
効率よく行われなくなり、これにより信号が検出できな
かったものと思われる。
ら３５〜１４０°付近にあるとき、弾性表面波の信号が
検出できなかった。電気機械結合係数の測定結果から考
えると、伝搬方向がこの範囲にあるときには電気機械結
合係数が非常に小さくなって、電気信号の弾性表面波信
号への変換または弾性表面波信号の電気信号への変換が
効率よく行われなくなり、これにより信号が検出できな
かったものと思われる。
【００３２】図３に、伝搬方向をＹ軸方向としたときの
ＳＡＷ速度の温度依存性を示す。図３から、遅延時間温
度係数が約４５ppm/℃であることがわかり、ＳＡＷ速度
の小さな従来のＢＧＯ基板に比べて非常に温度安定性に
優れていることがわかる。
ＳＡＷ速度の温度依存性を示す。図３から、遅延時間温
度係数が約４５ppm/℃であることがわかり、ＳＡＷ速度
の小さな従来のＢＧＯ基板に比べて非常に温度安定性に
優れていることがわかる。
【００３３】＜実施例２：第２の態様＞ＣＺ法により結
晶育成されたランガサイト単結晶を、図４に示すように
結晶Ｙ軸に垂直に切り出して、Ｙカット基板を得た。こ
の基板表面に実施例１と同様にして交差指状電極を形成
し、弾性表面波装置とした。
晶育成されたランガサイト単結晶を、図４に示すように
結晶Ｙ軸に垂直に切り出して、Ｙカット基板を得た。こ
の基板表面に実施例１と同様にして交差指状電極を形成
し、弾性表面波装置とした。
【００３４】この装置において、弾性表面波の伝搬方向
を、結晶Ｘ軸方向を基準（０°）に０〜１８０°の間で
変え、実施例１と同様にしてＳＡＷ速度および電気機械
結合係数ｋ2 を測定した。結果を図５に示す。
を、結晶Ｘ軸方向を基準（０°）に０〜１８０°の間で
変え、実施例１と同様にしてＳＡＷ速度および電気機械
結合係数ｋ2 を測定した。結果を図５に示す。
【００３５】図５において、弾性表面波伝搬方向０°
（＋Ｘ軸方向）と同１８０°（−Ｘ軸方向）とをつない
で考えると（結晶の対称性から、０°と１８０°とは等
価である）、Ｘ軸方向が最もＳＡＷ速度が遅くなること
がわかる。したがって、弾性表面波は、Ｘ軸上にエネル
ギーが集中して伝搬することがわかる。すなわち、Ｙカ
ット基板においてＸ方向伝搬とした弾性表面波装置で
は、弾性表面波の伝搬途中でのエネルギーの広がりが抑
えられるので、損失が低くなり好ましい。しかも、伝搬
方向がＸ軸近傍であるとき、ＳＡＷ速度は実施例１より
も小さいので、弾性表面波装置の小型化にはいっそう有
利といえる。電気機械結合係数についてはＸ軸から±１
０°の範囲で０．３％以上となり、従来のＳＴ水晶に比
べて約２倍の値となっている。したがって、第２の態様
の弾性表面波装置も、小型化でき、しかも通過帯域を広
くできることがわかる。なお、図５において伝搬方向が
Ｘ軸であるときの周波数は、約９７MHz であった。
（＋Ｘ軸方向）と同１８０°（−Ｘ軸方向）とをつない
で考えると（結晶の対称性から、０°と１８０°とは等
価である）、Ｘ軸方向が最もＳＡＷ速度が遅くなること
がわかる。したがって、弾性表面波は、Ｘ軸上にエネル
ギーが集中して伝搬することがわかる。すなわち、Ｙカ
ット基板においてＸ方向伝搬とした弾性表面波装置で
は、弾性表面波の伝搬途中でのエネルギーの広がりが抑
えられるので、損失が低くなり好ましい。しかも、伝搬
方向がＸ軸近傍であるとき、ＳＡＷ速度は実施例１より
も小さいので、弾性表面波装置の小型化にはいっそう有
利といえる。電気機械結合係数についてはＸ軸から±１
０°の範囲で０．３％以上となり、従来のＳＴ水晶に比
べて約２倍の値となっている。したがって、第２の態様
の弾性表面波装置も、小型化でき、しかも通過帯域を広
くできることがわかる。なお、図５において伝搬方向が
Ｘ軸であるときの周波数は、約９７MHz であった。
【００３６】図５においても弾性表面波の信号が検出で
きなかった領域が存在するが、図２と同様に電気機械結
合係数が非常に小さくなったことが原因と考えられる。
きなかった領域が存在するが、図２と同様に電気機械結
合係数が非常に小さくなったことが原因と考えられる。
【００３７】図６に、伝搬方向をＸ軸方向としたときの
ＳＡＷ速度の温度依存性を示す。図６から、遅延時間温
度係数が約６４ppm/℃であることがわかり、ＳＡＷ速度
の小さな従来のＢＧＯ基板に比べて非常に温度安定性に
優れていることがわかる。
ＳＡＷ速度の温度依存性を示す。図６から、遅延時間温
度係数が約６４ppm/℃であることがわかり、ＳＡＷ速度
の小さな従来のＢＧＯ基板に比べて非常に温度安定性に
優れていることがわかる。
【００３８】以上の実施例の結果から、本発明の効果が
明らかである。
明らかである。
【図１】本発明の第１の態様の弾性表面波装置の構成例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の態様に使用されるＸカット基板
におけるＳＡＷ速度および電気機械結合係数の伝搬方向
依存性を示すグラフである。
におけるＳＡＷ速度および電気機械結合係数の伝搬方向
依存性を示すグラフである。
【図３】本発明の第１の態様の弾性表面波装置における
ＳＡＷ速度の温度依存性を示すグラフである。
ＳＡＷ速度の温度依存性を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の態様の弾性表面波装置の構成例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の態様に使用されるＹカット基板
におけるＳＡＷ速度および電気機械結合係数の伝搬方向
依存性を示すグラフである。
におけるＳＡＷ速度および電気機械結合係数の伝搬方向
依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の態様の弾性表面波装置における
ＳＡＷ速度の温度依存性を示すグラフである。
ＳＡＷ速度の温度依存性を示すグラフである。
２ 基板 ３ 交差指状電極
Claims (2)
- 【請求項１】 基板表面に交差指状電極を有し、前記基
板がＸカットランガサイト単結晶であり、弾性表面波伝
搬方向がランガサイト単結晶のＹ軸方向である弾性表面
波装置。 - 【請求項２】 基板表面に交差指状電極を有し、前記基
板がＹカットランガサイト単結晶であり、弾性表面波伝
搬方向がランガサイト単結晶のＸ軸方向である弾性表面
波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8090240A JPH09260999A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8090240A JPH09260999A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260999A true JPH09260999A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13992979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8090240A Withdrawn JPH09260999A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09260999A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016478A1 (fr) * | 1998-09-14 | 2000-03-23 | Tdk Corporation | Dispositif de traitement des ondes acoustiques de surface |
| JP2014093626A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Kyocera Crystal Device Corp | 圧電振動子 |
-
1996
- 1996-03-19 JP JP8090240A patent/JPH09260999A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016478A1 (fr) * | 1998-09-14 | 2000-03-23 | Tdk Corporation | Dispositif de traitement des ondes acoustiques de surface |
| JP2014093626A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Kyocera Crystal Device Corp | 圧電振動子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3278167B2 (ja) | 弾性表面波装置 | |
| JPH0730366A (ja) | 弾性表面波フィルタ | |
| JPH08125485A (ja) | ラブ波デバイス | |
| JP3201972B2 (ja) | 弾性表面波装置 | |
| JP2986036B2 (ja) | 弾性表面波フィルタ | |
| JP3485833B2 (ja) | 弾性表面波デバイス | |
| JP3269466B2 (ja) | 表面波共振子、表面波フィルタ、共用器、通信機装置 | |
| JP3188480B2 (ja) | 弾性表面波装置 | |
| JPH11191720A (ja) | 弾性表面波装置及び弾性表面波フィルタ | |
| JP2001257554A (ja) | 弾性表面波装置 | |
| JP3387028B2 (ja) | 弾性表面波装置 | |
| US6452306B1 (en) | Surface acoustic wave device and piezoelectric substrate used therefor | |
| JPH09260999A (ja) | 弾性表面波装置 | |
| JP3201971B2 (ja) | 弾性表面波装置 | |
| JP3249063B2 (ja) | 弾性表面波装置 | |
| JP3414687B2 (ja) | 弾性表面波装置用圧電基板および弾性表面波装置 | |
| JP4130107B2 (ja) | 圧電基板および弾性表面波装置 | |
| JP4158289B2 (ja) | 表面弾性波素子の製造方法 | |
| JP4197620B2 (ja) | 弾性表面波装置 | |
| JP3842947B2 (ja) | 弾性表面波デバイス用基板および弾性表面波デバイス | |
| JPH06268469A (ja) | 表面波装置 | |
| JP4310928B2 (ja) | 表面弾性波素子 | |
| JP3816646B2 (ja) | 弾性表面波装置用圧電基板および弾性表面波装置 | |
| JPH09294046A (ja) | トランスバーサル形弾性表面波バンドパスフィルタ | |
| JP2000252788A (ja) | 弾性表面波装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030603 |