JPH10224172A - 表面波装置 - Google Patents
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- JPH10224172A JPH10224172A JP9025001A JP2500197A JPH10224172A JP H10224172 A JPH10224172 A JP H10224172A JP 9025001 A JP9025001 A JP 9025001A JP 2500197 A JP2500197 A JP 2500197A JP H10224172 A JPH10224172 A JP H10224172A
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 58
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02574—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate
-
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02551—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of quartz substrates
-
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- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves
Abstract
(57)【要約】
【課題】 漏洩弾性表面波の基本モードを利用した表面
波装置であり、温度特性ＴＣＤに優れ、かつ電気機械結
合係数ｋの大きな表面波装置を提供する。 【解決手段】 水晶基板上に圧電薄膜を形成し、該圧電
薄膜に接するようにＩＤＴ電極を形成してなり、水晶基
板として群遅延時間温度特性ＴＣＤがマイナスの値をも
つカット角及び伝搬方向の水晶基板１が用いられてお
り、圧電薄膜２が、漏洩弾性表面波の基本モードを励振
し得る厚みに形成されていることを特徴とする表面波装
置４。
波装置であり、温度特性ＴＣＤに優れ、かつ電気機械結
合係数ｋの大きな表面波装置を提供する。 【解決手段】 水晶基板上に圧電薄膜を形成し、該圧電
薄膜に接するようにＩＤＴ電極を形成してなり、水晶基
板として群遅延時間温度特性ＴＣＤがマイナスの値をも
つカット角及び伝搬方向の水晶基板１が用いられてお
り、圧電薄膜２が、漏洩弾性表面波の基本モードを励振
し得る厚みに形成されていることを特徴とする表面波装
置４。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水晶基板を用いた
表面波装置に関し、特に、水晶基板上に圧電薄膜を積層
してなり、漏洩弾性表面波の基本モードを利用した表面
波装置に関する。
表面波装置に関し、特に、水晶基板上に圧電薄膜を積層
してなり、漏洩弾性表面波の基本モードを利用した表面
波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば移動体通信機器の帯域
フィルタなどにおいて表面波装置が広く用いられてい
る。表面波装置は、圧電体と接するように少なくとも一
対のくし歯電極よりなる少なくとも１つのインターデジ
タル電極（ＩＤＴ電極）を形成した構造を有する。
フィルタなどにおいて表面波装置が広く用いられてい
る。表面波装置は、圧電体と接するように少なくとも一
対のくし歯電極よりなる少なくとも１つのインターデジ
タル電極（ＩＤＴ電極）を形成した構造を有する。
【０００３】表面波装置の基板材料としては、ＬｉＮｂ
Ｏ3 、ＬｉＴａＯ3 、水晶などの圧電単結晶やＰＺＴ系
圧電セラミックスのような圧電セラミックスが知られて
いる。
Ｏ3 、ＬｉＴａＯ3 、水晶などの圧電単結晶やＰＺＴ系
圧電セラミックスのような圧電セラミックスが知られて
いる。
【０００４】ところで、表面波装置において良好な特性
を得るには、圧電材料として、電気機械結合係数の大き
いものが求められる。また、用途によっては、電気機械
結合係数が大きいだけでなく、温度特性が良好である、
すなわち温度変化による特性の変化が小さいことが求め
られる。群遅延時間温度特性ＴＣＤが良好な基板材料と
しては、水晶が知られており、従来、水晶基板を用いて
構成された表面波装置が種々提案されている。
を得るには、圧電材料として、電気機械結合係数の大き
いものが求められる。また、用途によっては、電気機械
結合係数が大きいだけでなく、温度特性が良好である、
すなわち温度変化による特性の変化が小さいことが求め
られる。群遅延時間温度特性ＴＣＤが良好な基板材料と
しては、水晶が知られており、従来、水晶基板を用いて
構成された表面波装置が種々提案されている。
【０００５】例えば、特開昭６１−２２２３１２号公報
には、水晶基板上に圧電薄膜を形成し、該圧電薄膜上に
ＩＤＴ電極を形成してなる表面波装置が開示されてい
る。ここでは、ＳＴカットのオイラー角の水晶基板を用
いて表面波の伝搬方向がＸ方向伝搬方向と略９０°の角
度となるように電極を形成することにより、音速が通常
のレーリー波の約１．７倍の表面波を利用することがで
きる旨が記載されている。
には、水晶基板上に圧電薄膜を形成し、該圧電薄膜上に
ＩＤＴ電極を形成してなる表面波装置が開示されてい
る。ここでは、ＳＴカットのオイラー角の水晶基板を用
いて表面波の伝搬方向がＸ方向伝搬方向と略９０°の角
度となるように電極を形成することにより、音速が通常
のレーリー波の約１．７倍の表面波を利用することがで
きる旨が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、水晶
基板の温度特性は良好であるものの、水晶基板を用いて
レーリー波を励振した場合、レーリー波の音速が遅く、
しかも十分大きな電気機械結係数を得ることができない
という問題があった。レーリー波を利用した従来の表面
波装置では、群遅延時間温度特性ＴＣＤが良好な水晶基
板を用いると、電気機械結合係数ｋｓはたかだか３．７
％であった。
基板の温度特性は良好であるものの、水晶基板を用いて
レーリー波を励振した場合、レーリー波の音速が遅く、
しかも十分大きな電気機械結係数を得ることができない
という問題があった。レーリー波を利用した従来の表面
波装置では、群遅延時間温度特性ＴＣＤが良好な水晶基
板を用いると、電気機械結合係数ｋｓはたかだか３．７
％であった。
【０００７】他方、水晶基板を用いた場合、上記レーリ
ー波の他に漏洩弾性表面波が励振され、この漏洩弾性表
面波の音速が比較的大きいことが知られている。しかし
ながら、漏洩弾性表面波では、伝搬に伴う減衰量が大き
く、従って、該漏洩弾性表面波は利用し難いとされてい
た。
ー波の他に漏洩弾性表面波が励振され、この漏洩弾性表
面波の音速が比較的大きいことが知られている。しかし
ながら、漏洩弾性表面波では、伝搬に伴う減衰量が大き
く、従って、該漏洩弾性表面波は利用し難いとされてい
た。
【０００８】上記のように、水晶基板は温度特性が良好
であるという利点を有するものの、温度特性が良好な水
晶基板を用いた場合、レーリー波を利用すると音速が小
さく、表面波装置の高周波化に対応することが困難であ
り、かつ漏洩弾性表面波は利用し難いと考えられてい
た。
であるという利点を有するものの、温度特性が良好な水
晶基板を用いた場合、レーリー波を利用すると音速が小
さく、表面波装置の高周波化に対応することが困難であ
り、かつ漏洩弾性表面波は利用し難いと考えられてい
た。
【０００９】なお、特開昭６１−２２２３１２号公報に
記載の表面波装置では、上記構成により、レーリー波と
異なる音速の大きな表面波を利用し得る旨が記載されて
いるが、この先行技術で利用し得るとされている表面波
は、実際には、２種類の近接した表面波ＳＳＢＷとＳＴ
Ｗが複合したものであるため、表面波共振子等に利用す
ることが困難であった。
記載の表面波装置では、上記構成により、レーリー波と
異なる音速の大きな表面波を利用し得る旨が記載されて
いるが、この先行技術で利用し得るとされている表面波
は、実際には、２種類の近接した表面波ＳＳＢＷとＳＴ
Ｗが複合したものであるため、表面波共振子等に利用す
ることが困難であった。
【００１０】本発明の目的は、水晶基板を用いた表面波
装置であって、温度特性が良好であるだけでなく、電気
機械結合係数が大きく、高周波化に適した表面波装置を
提供することにある。
装置であって、温度特性が良好であるだけでなく、電気
機械結合係数が大きく、高周波化に適した表面波装置を
提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、水晶基板と、前記水晶基板上に形成された圧電薄膜
と、前記圧電薄膜に接するように形成されたインターデ
ジタル電極とを備え、前記水晶基板として、群遅延時間
温度特性ＴＣＤがマイナスの値をもつカット角及び伝搬
方向の水晶基板が用いられており、かつ前記圧電薄膜
が、漏洩弾性表面波の基本モードを励振し得る厚みに形
成されており、該漏洩弾性表面波の基本モードを利用し
たことを特徴とする、表面波装置である。
は、水晶基板と、前記水晶基板上に形成された圧電薄膜
と、前記圧電薄膜に接するように形成されたインターデ
ジタル電極とを備え、前記水晶基板として、群遅延時間
温度特性ＴＣＤがマイナスの値をもつカット角及び伝搬
方向の水晶基板が用いられており、かつ前記圧電薄膜
が、漏洩弾性表面波の基本モードを励振し得る厚みに形
成されており、該漏洩弾性表面波の基本モードを利用し
たことを特徴とする、表面波装置である。
【００１２】請求項２に記載の発明は、前記圧電薄膜の
厚みＨ（μｍ）の励振される漏洩弾性表面波の波長λ
（μｍ）で規格化された膜厚Ｈ／λが０．０１〜０．１
５の範囲となるように構成されていることを特徴とす
る。
厚みＨ（μｍ）の励振される漏洩弾性表面波の波長λ
（μｍ）で規格化された膜厚Ｈ／λが０．０１〜０．１
５の範囲となるように構成されていることを特徴とす
る。
【００１３】請求項３に記載の発明は、前記インターデ
ジタル電極が圧電薄膜と水晶基板との間に形成されてい
ることを特徴とする。請求項４に記載の発明は、前記圧
電薄膜上に形成された短絡電極をさらに備えることを特
徴とする。
ジタル電極が圧電薄膜と水晶基板との間に形成されてい
ることを特徴とする。請求項４に記載の発明は、前記圧
電薄膜上に形成された短絡電極をさらに備えることを特
徴とする。
【００１４】請求項５に記載の発明は、前記水晶基板の
オイラー角が、（０，１１９°〜１６７°，θ）である
ことを特徴とする。請求項６に記載の発明は、前記θが
＋９０℃±５°であることを特徴とする。
オイラー角が、（０，１１９°〜１６７°，θ）である
ことを特徴とする。請求項６に記載の発明は、前記θが
＋９０℃±５°であることを特徴とする。
【００１５】本発明においては、上記圧電薄膜として
は、水晶基板上に形成されて漏洩弾性表面波の基本モー
ドを励振し得る適宜の材料が用いられ、このような圧電
薄膜材料としては、ＺｎＯ、ＡｌＮ、Ｔａ2 Ｏ5 または
ＣｄＳを挙げることができ、好ましくは、請求項７に記
載のように、ＺｎＯ薄膜が用いられる。
は、水晶基板上に形成されて漏洩弾性表面波の基本モー
ドを励振し得る適宜の材料が用いられ、このような圧電
薄膜材料としては、ＺｎＯ、ＡｌＮ、Ｔａ2 Ｏ5 または
ＣｄＳを挙げることができ、好ましくは、請求項７に記
載のように、ＺｎＯ薄膜が用いられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の非限定的な実施例
を説明することにより本発明を明らかにする。
を説明することにより本発明を明らかにする。
【００１７】図１は、オイラー角（０，１３２°４
５′，８９°）の水晶基板上にＩＤＴ電極を形成し、さ
らにＺｎＯ薄膜を種々の厚みで形成してなる表面波装置
における表面波の音速と、ＺｎＯ薄膜の規格化された膜
厚Ｈ／λの関係を示す図である。Ｈは、圧電薄膜の膜厚
（μｍ）、λは励振される表面波の波長（μｍ）を示
す。
５′，８９°）の水晶基板上にＩＤＴ電極を形成し、さ
らにＺｎＯ薄膜を種々の厚みで形成してなる表面波装置
における表面波の音速と、ＺｎＯ薄膜の規格化された膜
厚Ｈ／λの関係を示す図である。Ｈは、圧電薄膜の膜厚
（μｍ）、λは励振される表面波の波長（μｍ）を示
す。
【００１８】この表面波装置では、ＺｎＯ薄膜の規格化
された膜厚Ｈ／λを所定の値とすることにより、実線Ａ
で示す漏洩弾性表面波の基本モードと、破線Ｂで示すレ
ーリー波とが励振されることがわかる。
された膜厚Ｈ／λを所定の値とすることにより、実線Ａ
で示す漏洩弾性表面波の基本モードと、破線Ｂで示すレ
ーリー波とが励振されることがわかる。
【００１９】なお、図１では特に図示はしていないが、
これらの表面波の他に、レーリー波の高次モードである
セザワ波や漏洩弾性表面波の高次モードもＺｎＯ薄膜の
相対的膜厚Ｈ／λを所定の値とすることにより励振する
ことができる。
これらの表面波の他に、レーリー波の高次モードである
セザワ波や漏洩弾性表面波の高次モードもＺｎＯ薄膜の
相対的膜厚Ｈ／λを所定の値とすることにより励振する
ことができる。
【００２０】従って、図１から、上記水晶基板を用いる
ことにより、レーリー波よりも音速の早い漏洩弾性表面
波の基本モードを励振し得ることがわかる。ところで、
水晶基板の温度特性と、オイラー角との関係は、図２に
示す通りである。すなわち、水晶基板では、オイラー角
（０，ψ，９０°）のうち角度ψを変化させることによ
り、温度特性ＴＣＤが変化し、角度ψが１２３°〜１７
７°の範囲で温度特性ＴＣＤがマイナスの値をとること
がわかる。また、上述したオイラー角（０，１３２°７
５′，９０°）の水晶基板上にＩＤＴ電極及びＺｎＯ薄
膜を種々の膜厚で形成した表面波装置の温度特性ＴＣＤ
は、図３に示す通りとなる。
ことにより、レーリー波よりも音速の早い漏洩弾性表面
波の基本モードを励振し得ることがわかる。ところで、
水晶基板の温度特性と、オイラー角との関係は、図２に
示す通りである。すなわち、水晶基板では、オイラー角
（０，ψ，９０°）のうち角度ψを変化させることによ
り、温度特性ＴＣＤが変化し、角度ψが１２３°〜１７
７°の範囲で温度特性ＴＣＤがマイナスの値をとること
がわかる。また、上述したオイラー角（０，１３２°７
５′，９０°）の水晶基板上にＩＤＴ電極及びＺｎＯ薄
膜を種々の膜厚で形成した表面波装置の温度特性ＴＣＤ
は、図３に示す通りとなる。
【００２１】なお、図３の実線Ｃは漏洩弾性表面波の基
本モードを、破線Ｄはレーリー波を、一点鎖線Ｅは漏洩
弾性表面波の高次モードを示す。図３から、弾性表面波
の基本モードを利用した場合、ＺｎＯ薄膜の規格化され
た膜厚Ｈ／λを０．０５付近とすることにより、温度特
性ＴＣＤを０とし得ることがわかる。
本モードを、破線Ｄはレーリー波を、一点鎖線Ｅは漏洩
弾性表面波の高次モードを示す。図３から、弾性表面波
の基本モードを利用した場合、ＺｎＯ薄膜の規格化され
た膜厚Ｈ／λを０．０５付近とすることにより、温度特
性ＴＣＤを０とし得ることがわかる。
【００２２】すなわち、図２に示したように、水晶基板
では、オイラー角を変化させることにより温度特性がマ
イナスとなり、オイラー角（０，１３２°７５′，９０
°）の水晶基板は温度特性ＴＣＤがマイナスであるが、
温度特性ＴＣＤがプラスであるＺｎＯ薄膜を積層するこ
とにより、レーリー波に比べて音速の早い漏洩弾性表面
波の基本モードを励振することができ、かつ温度特性Ｔ
ＣＤについてもほぼ０とし得ることがわかる。
では、オイラー角を変化させることにより温度特性がマ
イナスとなり、オイラー角（０，１３２°７５′，９０
°）の水晶基板は温度特性ＴＣＤがマイナスであるが、
温度特性ＴＣＤがプラスであるＺｎＯ薄膜を積層するこ
とにより、レーリー波に比べて音速の早い漏洩弾性表面
波の基本モードを励振することができ、かつ温度特性Ｔ
ＣＤについてもほぼ０とし得ることがわかる。
【００２３】ところで、水晶基板上に圧電薄膜を形成し
てなる表面波装置の構造としては、図４（ａ）〜（ｄ）
に示す４種類の構造が考えられる。すなわち、図４
（ａ）に示す表面波装置４では、水晶基板１上にＩＤＴ
電極２が形成されており、該ＩＤＴ電極２を覆うように
水晶基板１上に圧電薄膜３が形成されている。
てなる表面波装置の構造としては、図４（ａ）〜（ｄ）
に示す４種類の構造が考えられる。すなわち、図４
（ａ）に示す表面波装置４では、水晶基板１上にＩＤＴ
電極２が形成されており、該ＩＤＴ電極２を覆うように
水晶基板１上に圧電薄膜３が形成されている。
【００２４】図４（ｂ）に示す表面波装置５では、水晶
基板１上に圧電薄膜３が形成されており、圧電薄膜３上
にＩＤＴ電極２が形成されている。図４（ｃ）に示す表
面波装置７では、水晶基板１上にＩＤＴ電極２が形成さ
れており、ＩＤＴ電極２を覆うように圧電薄膜３が水晶
基板１上に積層されており、圧電薄膜３上に短絡電極６
が形成されている。
基板１上に圧電薄膜３が形成されており、圧電薄膜３上
にＩＤＴ電極２が形成されている。図４（ｃ）に示す表
面波装置７では、水晶基板１上にＩＤＴ電極２が形成さ
れており、ＩＤＴ電極２を覆うように圧電薄膜３が水晶
基板１上に積層されており、圧電薄膜３上に短絡電極６
が形成されている。
【００２５】図４（ｄ）に示す表面波装置８では、水晶
基板１上に短絡電極６が形成されており、短絡電極６上
に圧電薄膜３が形成されており、圧電薄膜３上にＩＤＴ
電極２が形成されている。
基板１上に短絡電極６が形成されており、短絡電極６上
に圧電薄膜３が形成されており、圧電薄膜３上にＩＤＴ
電極２が形成されている。
【００２６】ところで、上記４種類の表面波装置４，
５，７，８について、上述した水晶基板を用い、圧電薄
膜として種々の膜厚のＺｎＯ薄膜を形成して漏洩弾性表
面波の基本モードの励振を試みたところ、図４（ａ）に
示す表面波装置４及び図４（ｂ）に示す表面波装置５及
び図４（ｃ）に示す表面波装置７において漏洩弾性表面
波の基本モードを励振することができ、図４（ｄ）に示
す表面波装置８では漏洩弾性表面波の基本モードを十分
な電気機械結合係数を有するように励振し得ないことが
わかった。
５，７，８について、上述した水晶基板を用い、圧電薄
膜として種々の膜厚のＺｎＯ薄膜を形成して漏洩弾性表
面波の基本モードの励振を試みたところ、図４（ａ）に
示す表面波装置４及び図４（ｂ）に示す表面波装置５及
び図４（ｃ）に示す表面波装置７において漏洩弾性表面
波の基本モードを励振することができ、図４（ｄ）に示
す表面波装置８では漏洩弾性表面波の基本モードを十分
な電気機械結合係数を有するように励振し得ないことが
わかった。
【００２７】図５は、図４（ａ）に示した表面波装置４
において、電気機械結合係数と、ＺｎＯ薄膜の規格化さ
れた膜厚との関係を示す図である。図５において、実線
Ｆは漏洩弾性表面波の基本モードを示し、一点鎖線Ｇは
漏洩弾性表面波の高次モードを示す。図５から明らかな
ように、表面波装置４では、ＺｎＯ薄膜の規格化された
膜厚Ｈ／λを０．０１〜０．１５の範囲とすることによ
り、電気機械結合係数を０．０３より大きくすることが
わかる。すなわち、従来の水晶基板を用いかつレーリー
波を利用した表面波装置では得られない、大きな電気機
械結合係数を実現し得ることがわかる。
において、電気機械結合係数と、ＺｎＯ薄膜の規格化さ
れた膜厚との関係を示す図である。図５において、実線
Ｆは漏洩弾性表面波の基本モードを示し、一点鎖線Ｇは
漏洩弾性表面波の高次モードを示す。図５から明らかな
ように、表面波装置４では、ＺｎＯ薄膜の規格化された
膜厚Ｈ／λを０．０１〜０．１５の範囲とすることによ
り、電気機械結合係数を０．０３より大きくすることが
わかる。すなわち、従来の水晶基板を用いかつレーリー
波を利用した表面波装置では得られない、大きな電気機
械結合係数を実現し得ることがわかる。
【００２８】従って、水晶基板として、群遅延時間温度
特性ＴＣＤがマイナスの値をもつカット角及び伝搬方向
の水晶基板を用い、かつ圧電薄膜の厚みを、Ｈ／λが
０．０１〜０．１５の範囲とすることにより、電気機械
結合係数の大きく、かつ温度特性ＴＣＤが良好な表面波
装置を構成することができる。
特性ＴＣＤがマイナスの値をもつカット角及び伝搬方向
の水晶基板を用い、かつ圧電薄膜の厚みを、Ｈ／λが
０．０１〜０．１５の範囲とすることにより、電気機械
結合係数の大きく、かつ温度特性ＴＣＤが良好な表面波
装置を構成することができる。
【００２９】図６は、図４（ｂ）に示す表面波装置５に
おいて、ＺｎＯ薄膜の膜厚Ｈ／λを変化させた場合の励
振される表面波の電気機械結合係数の変化を示す図であ
る。図６において、実線Ｈは漏洩弾性表面波の基本モー
ドを、破線Ｉはレーリー波を、一点鎖線Ｊは漏洩弾性表
面波の高次モードを示す。
おいて、ＺｎＯ薄膜の膜厚Ｈ／λを変化させた場合の励
振される表面波の電気機械結合係数の変化を示す図であ
る。図６において、実線Ｈは漏洩弾性表面波の基本モー
ドを、破線Ｉはレーリー波を、一点鎖線Ｊは漏洩弾性表
面波の高次モードを示す。
【００３０】なお、図６に示した特性もまた、上述した
オイラー角の水晶基板を用いた場合の結果である。図６
から明らかなように、図４（ｂ）に示した表面波装置５
においても、ＺｎＯ薄膜の規格化された膜厚Ｈ／λを
０．０１〜０．１５の範囲とすることにより、漏洩弾性
表面波の基本モードを用いた場合、電気機械結合係数を
高くし得ることがわかる。
オイラー角の水晶基板を用いた場合の結果である。図６
から明らかなように、図４（ｂ）に示した表面波装置５
においても、ＺｎＯ薄膜の規格化された膜厚Ｈ／λを
０．０１〜０．１５の範囲とすることにより、漏洩弾性
表面波の基本モードを用いた場合、電気機械結合係数を
高くし得ることがわかる。
【００３１】次に、図４（ａ）に示した構造の表面波装
置において、ＺｎＯ薄膜の規格化された膜厚Ｈ／λを、
それぞれ、０．００９、０．０３２及び０．０４４の厚
みとし、オイラー角（０，ψ，９０°）の角度ψを変化
させた場合の温度特性ＴＣＤの変化を図７に示す。
置において、ＺｎＯ薄膜の規格化された膜厚Ｈ／λを、
それぞれ、０．００９、０．０３２及び０．０４４の厚
みとし、オイラー角（０，ψ，９０°）の角度ψを変化
させた場合の温度特性ＴＣＤの変化を図７に示す。
【００３２】図７において、実線ＫはＨ／λ＝０．０３
２の場合を、一点鎖線ＬはＨ／λ＝０．０４４の場合
を、破線ＭはＨ／λ＝０．００９の場合の結果を示す。
図７から、上記３種類の膜厚のＺｎＯ薄膜の何れを形成
した場合においても、水晶基板のオイラー角において、
角度ψを、それぞれ、１１９°〜１３７°及び１６２°
〜１７８°の範囲とすることにより、ＺｎＯ薄膜の規格
化された膜厚Ｈ／λを適宜選択すれば、表面波装置の温
度特性ＴＣＤを０±２０ｐｐｍ／℃以下とすることがわ
かる。すなわち、オイラー角（０，ψ，９０°）のう
ち、角度ψを上記特定の範囲とすれば、形成されるＺｎ
Ｏ薄膜の膜厚を選択することにより、温度特性ＴＣＤの
良好な表面波装置の得られることがわかる。
２の場合を、一点鎖線ＬはＨ／λ＝０．０４４の場合
を、破線ＭはＨ／λ＝０．００９の場合の結果を示す。
図７から、上記３種類の膜厚のＺｎＯ薄膜の何れを形成
した場合においても、水晶基板のオイラー角において、
角度ψを、それぞれ、１１９°〜１３７°及び１６２°
〜１７８°の範囲とすることにより、ＺｎＯ薄膜の規格
化された膜厚Ｈ／λを適宜選択すれば、表面波装置の温
度特性ＴＣＤを０±２０ｐｐｍ／℃以下とすることがわ
かる。すなわち、オイラー角（０，ψ，９０°）のう
ち、角度ψを上記特定の範囲とすれば、形成されるＺｎ
Ｏ薄膜の膜厚を選択することにより、温度特性ＴＣＤの
良好な表面波装置の得られることがわかる。
【００３３】よって、好ましくは、本発明においては、
オイラー角が（０，１１９°〜１３７°，９０°）及び
（０，１６２°〜１７８°，９０°）の水晶基板が用い
られ、それによってＴＣＤの良好な表面波装置を得るこ
とができる。なお、この場合、Ｘ軸方向の角度である９
０°については、９０°に正確に合致される必要はな
く、９０°±５°の範囲であれば、同様に温度特性ＴＣ
Ｄは良好であることが確かめられた。
オイラー角が（０，１１９°〜１３７°，９０°）及び
（０，１６２°〜１７８°，９０°）の水晶基板が用い
られ、それによってＴＣＤの良好な表面波装置を得るこ
とができる。なお、この場合、Ｘ軸方向の角度である９
０°については、９０°に正確に合致される必要はな
く、９０°±５°の範囲であれば、同様に温度特性ＴＣ
Ｄは良好であることが確かめられた。
【００３４】また、図７は、図４（ａ）に示した構造の
表面波装置を構成した場合の結果であるが、図４（ｂ）
及び（ｃ）に示した表面波装置５，７においても、同様
に、水晶基板のオイラー角を（０，１１９°〜１３７
°，θ）及び（１６２°〜１７８°，θ）とすれば、温
度特性ＴＣＤを良好とし得ることが確かめられた。な
お、θは、＋９０°±５°である。
表面波装置を構成した場合の結果であるが、図４（ｂ）
及び（ｃ）に示した表面波装置５，７においても、同様
に、水晶基板のオイラー角を（０，１１９°〜１３７
°，θ）及び（１６２°〜１７８°，θ）とすれば、温
度特性ＴＣＤを良好とし得ることが確かめられた。な
お、θは、＋９０°±５°である。
【００３５】図８は、図４（ａ）に示した表面波装置に
おいて、オイラー角を変化させた場合の電気機械結合係
数ｋの変化を示す図である。なお、実線ＮはＺｎＯ薄膜
の規格化された膜厚Ｈ／λが０．０３２の場合を、一点
鎖線ＯはＨ／λ＝０．０４４の場合を、破線ＰはＨ／λ
＝０．００９の場合を示す。
おいて、オイラー角を変化させた場合の電気機械結合係
数ｋの変化を示す図である。なお、実線ＮはＺｎＯ薄膜
の規格化された膜厚Ｈ／λが０．０３２の場合を、一点
鎖線ＯはＨ／λ＝０．０４４の場合を、破線ＰはＨ／λ
＝０．００９の場合を示す。
【００３６】図８から明らかなように、電気機械結合係
数ｋを高めるという観点からは、オイラー角（０，ψ，
９０°）において、角度ψについては、１１９°〜１６
７°の範囲とすればよく、それによって大きな電気機械
結合係数の得られることがわかる。なお、Ｘ方向の角度
については、正確に９０°に合致される必要は必ずしも
なく、＋９０°±５°の範囲であれば、同様に、ψ＝１
１９°〜１６７°の範囲で大きな電気機械結合係数の得
られることが確かめられた。
数ｋを高めるという観点からは、オイラー角（０，ψ，
９０°）において、角度ψについては、１１９°〜１６
７°の範囲とすればよく、それによって大きな電気機械
結合係数の得られることがわかる。なお、Ｘ方向の角度
については、正確に９０°に合致される必要は必ずしも
なく、＋９０°±５°の範囲であれば、同様に、ψ＝１
１９°〜１６７°の範囲で大きな電気機械結合係数の得
られることが確かめられた。
【００３７】同様に、図４（ｂ）及び（ｃ）に示した表
面波装置５，７においても、角度ψを上記特定の範囲と
することにより、大きな電気機械結合係数の得られるこ
とが確かめられた。
面波装置５，７においても、角度ψを上記特定の範囲と
することにより、大きな電気機械結合係数の得られるこ
とが確かめられた。
【００３８】従って、本発明に係る表面波装置では、好
ましくは、上記オイラー角（０，ψ，θ）は、（０，１
１９°〜１６７°，＋９０°±５°）の範囲とされ、そ
れによって漏洩弾性表面波の基本モードを利用した場合
の電気機械結合係数を従来の水晶基板を用いた表面波装
置では得られない程度に高め得ることがわかる。
ましくは、上記オイラー角（０，ψ，θ）は、（０，１
１９°〜１６７°，＋９０°±５°）の範囲とされ、そ
れによって漏洩弾性表面波の基本モードを利用した場合
の電気機械結合係数を従来の水晶基板を用いた表面波装
置では得られない程度に高め得ることがわかる。
【００３９】よって、本発明において、より好ましい態
様としては、図４（ａ）に示した表面波装置４におい
て、オイラー角が（０，１１９°〜１３８°，θ）、但
し、θ＝＋９０°±５°の水晶基板上に、ＩＤＴ電極を
形成し、さらにＺｎＯ薄膜を形成した構造を挙げること
ができる。
様としては、図４（ａ）に示した表面波装置４におい
て、オイラー角が（０，１１９°〜１３８°，θ）、但
し、θ＝＋９０°±５°の水晶基板上に、ＩＤＴ電極を
形成し、さらにＺｎＯ薄膜を形成した構造を挙げること
ができる。
【００４０】
【発明の効果】請求項１に記載の発明に係る表面波装置
では、水晶基板として、群遅延時間温度特性ＴＣＤがマ
イナスの値をもつカット角及び伝搬方向の水晶基板が用
いられており、圧電薄膜として、漏洩弾性表面波の基本
モードを励振し得る厚みに形成されており、圧電薄膜の
温度特性ＴＣＤはプラスの値を有するため、漏洩弾性表
面波の基本モードを利用した表面波装置であって、温度
特性が良好な表面波装置を提供することが可能となる。
では、水晶基板として、群遅延時間温度特性ＴＣＤがマ
イナスの値をもつカット角及び伝搬方向の水晶基板が用
いられており、圧電薄膜として、漏洩弾性表面波の基本
モードを励振し得る厚みに形成されており、圧電薄膜の
温度特性ＴＣＤはプラスの値を有するため、漏洩弾性表
面波の基本モードを利用した表面波装置であって、温度
特性が良好な表面波装置を提供することが可能となる。
【００４１】請求項２に記載の発明では、圧電薄膜の規
格化された膜厚Ｈ／λが上記特定の範囲とされているた
め、温度特性ＴＣＤが良好であるだけでなく、電気機械
結合係数が大きな表面波装置を、漏洩弾性表面波装置の
基本モードを利用した表面波装置として構成することが
可能となる。
格化された膜厚Ｈ／λが上記特定の範囲とされているた
め、温度特性ＴＣＤが良好であるだけでなく、電気機械
結合係数が大きな表面波装置を、漏洩弾性表面波装置の
基本モードを利用した表面波装置として構成することが
可能となる。
【００４２】請求項５に記載の発明によれば、水晶基板
のオイラー角が（０，１１９°〜１６７°，θ）の範囲
とされているため、漏洩弾性表面波の基本モードを利用
した表面波装置であって、温度特性が良好であり、かつ
電気機械結合係数が大きな表面波装置を確実に提供し得
る。
のオイラー角が（０，１１９°〜１６７°，θ）の範囲
とされているため、漏洩弾性表面波の基本モードを利用
した表面波装置であって、温度特性が良好であり、かつ
電気機械結合係数が大きな表面波装置を確実に提供し得
る。
【図１】オイラー角（０，１３２°７５′，９０°）の
水晶基板上にＺｎＯ薄膜を形成した表面波装置のＺｎＯ
薄膜の規格化された膜厚Ｈ／λと、音速との関係を示す
図。
水晶基板上にＺｎＯ薄膜を形成した表面波装置のＺｎＯ
薄膜の規格化された膜厚Ｈ／λと、音速との関係を示す
図。
【図２】オイラー角（０，ψ，９０°）の水晶基板にお
いて、角度ψを変化させた場合の温度特性ＴＣＤを説明
するための図。
いて、角度ψを変化させた場合の温度特性ＴＣＤを説明
するための図。
【図３】オイラー角（０，１３２°７５′，９０°）の
水晶基板上に圧電薄膜を形成してなる表面波装置におい
て、ＺｎＯ薄膜の規格化された膜厚Ｈ／λと、温度特性
ＴＣＤとの関係を説明するための図。
水晶基板上に圧電薄膜を形成してなる表面波装置におい
て、ＺｎＯ薄膜の規格化された膜厚Ｈ／λと、温度特性
ＴＣＤとの関係を説明するための図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、表面波装置の積
層構造例を説明するための各断面図。
層構造例を説明するための各断面図。
【図５】オイラー角（０，１３２°７５′，９０°）の
水晶基板上にＩＤＴ電極及びＺｎＯ薄膜をこの順次で積
層してなる表面波装置における、ＺｎＯ薄膜の規格化さ
れた膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数との関係を示す図。
水晶基板上にＩＤＴ電極及びＺｎＯ薄膜をこの順次で積
層してなる表面波装置における、ＺｎＯ薄膜の規格化さ
れた膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数との関係を示す図。
【図６】オイラー角（０，１３２°７５′，９０°）の
水晶基板上にＺｎＯ薄膜及びＩＤＴ電極をこの順次で積
層してなる表面波装置において、ＺｎＯ薄膜の規格化さ
れた膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数との関係を示す図。
水晶基板上にＺｎＯ薄膜及びＩＤＴ電極をこの順次で積
層してなる表面波装置において、ＺｎＯ薄膜の規格化さ
れた膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数との関係を示す図。
【図７】オイラー角（０，ψ，９０°）の水晶基板上に
ＩＤＴ電極及びＺｎＯ薄膜をこの順次で積層してなる表
面波装置において、角度ψを変化さた場合の温度特定Ｔ
ＣＤの変化を説明するための図。
ＩＤＴ電極及びＺｎＯ薄膜をこの順次で積層してなる表
面波装置において、角度ψを変化さた場合の温度特定Ｔ
ＣＤの変化を説明するための図。
【図８】オイラー角（０，ψ，９０°）の水晶基板上に
ＩＤＴ電極及びＺｎＯ薄膜をこの順次で積層してなる表
面波装置において、角度ψを変化さた場合の電気機械結
合係数ｋの変化を説明するための図。
ＩＤＴ電極及びＺｎＯ薄膜をこの順次で積層してなる表
面波装置において、角度ψを変化さた場合の電気機械結
合係数ｋの変化を説明するための図。
１…水晶基板 ２…ＩＤＴ電極 ３…圧電薄膜 ４，５，７，８…表面波装置 ６…短絡電極
Claims (7)
- 【請求項１】 水晶基板と、前記水晶基板上に形成され
た圧電薄膜と、前記圧電薄膜に接するように形成された
インターデジタル電極とを備え、 前記水晶基板として、群遅延時間温度特性ＴＣＤがマイ
ナスの値をもつカット角及び伝搬方向の水晶基板が用い
られており、かつ前記圧電薄膜が、漏洩弾性表面波の基
本モードを励振し得る厚みに形成されており、該漏洩弾
性表面波の基本モードを利用したことを特徴とする、表
面波装置。 - 【請求項２】 前記圧電薄膜の厚みＨ（μｍ）の励振さ
れる漏洩弾性表面波の波長λ（μｍ）で規格化された膜
厚Ｈ／λが０．０１〜０．１５の範囲となるように構成
されている、請求項１に記載の表面波装置。 - 【請求項３】 前記インターデジタル電極が圧電薄膜と
水晶基板との間に形成されている、請求項１または２に
記載の表面波装置。 - 【請求項４】 前記圧電薄膜上に形成された短絡電極を
さらに備える、請求項３に記載の表面波装置。 - 【請求項５】 前記水晶基板のオイラー角が、（０，１
１９°〜１６７°，θ）である、請求項１〜４の何れか
に記載の表面波装置。 - 【請求項６】 前記θが＋９０°±５°である、請求項
５に記載の表面波装置。 - 【請求項７】 前記圧電薄膜が、ＺｎＯより構成されて
いることを特徴とする、請求項１〜６の何れかに記載の
表面波装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02500197A JP3196678B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 表面波装置 |
| US09/038,717 US6710509B1 (en) | 1997-02-07 | 1998-01-28 | Surface acoustic wave device |
| DE19803791A DE19803791B4 (de) | 1997-02-07 | 1998-01-30 | Akustisches Oberflächenwellenbauelement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02500197A JP3196678B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 表面波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10224172A true JPH10224172A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3196678B2 JP3196678B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=12153737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02500197A Expired - Lifetime JP3196678B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 表面波装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6710509B1 (ja) |
| JP (1) | JP3196678B2 (ja) |
| DE (1) | DE19803791B4 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6154105A (en) * | 1998-02-16 | 2000-11-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device with specific electrode materials and quartz substrate euler angles |
| US6717327B2 (en) | 2001-04-23 | 2004-04-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
| US6972508B2 (en) | 2000-04-28 | 2005-12-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
| WO2007004661A1 (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-11 | Epson Toyocom Corporation | 弾性表面波デバイス |
| US7336016B2 (en) | 2003-08-20 | 2008-02-26 | Seiko Epson Corporation | Surface-acoustic wave device and method of manufacturing same |
| JPWO2008111325A1 (ja) * | 2007-03-12 | 2010-06-24 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置 |
| JP2021177665A (ja) * | 2016-11-25 | 2021-11-11 | 国立大学法人東北大学 | 弾性波デバイス |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3885785B2 (ja) * | 2002-12-18 | 2007-02-28 | セイコーエプソン株式会社 | 弾性表面波装置、その製造方法、および電子機器 |
| DE10302633B4 (de) * | 2003-01-23 | 2013-08-22 | Epcos Ag | SAW-Bauelement mit verbessertem Temperaturgang |
| CN1612471A (zh) * | 2003-10-30 | 2005-05-04 | 精工爱普生株式会社 | 弹性表面波元件和电子机器 |
| WO2005099089A1 (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | 弾性表面波デバイス |
| EP1675260A3 (en) * | 2004-12-03 | 2007-08-15 | Epson Toyocom Corporation | Surface acoustic wave device |
| JP4992911B2 (ja) * | 2006-12-27 | 2012-08-08 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置 |
| KR100842733B1 (ko) * | 2007-02-05 | 2008-07-01 | 삼성전자주식회사 | 터치스크린을 구비한 멀티미디어 재생장치의 사용자인터페이스 방법 |
| CN102577120B (zh) * | 2009-10-13 | 2015-04-01 | 株式会社村田制作所 | 声表面波装置 |
| US10574203B2 (en) | 2015-07-28 | 2020-02-25 | Qorvo Us, Inc. | Bonded wafers and surface acoustic wave devices using same |
| US10084427B2 (en) | 2016-01-28 | 2018-09-25 | Qorvo Us, Inc. | Surface acoustic wave device having a piezoelectric layer on a quartz substrate and methods of manufacturing thereof |
| US10128814B2 (en) | 2016-01-28 | 2018-11-13 | Qorvo Us, Inc. | Guided surface acoustic wave device providing spurious mode rejection |
| CN108713291B (zh) * | 2016-03-16 | 2022-04-26 | 株式会社村田制作所 | 复合滤波器装置 |
| US11206007B2 (en) * | 2017-10-23 | 2021-12-21 | Qorvo Us, Inc. | Quartz orientation for guided SAW devices |
| CN112737541B (zh) * | 2020-12-24 | 2023-09-29 | 北京航天微电科技有限公司 | 一种tc-saw谐振器、制作方法和滤波器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222312A (ja) | 1985-03-27 | 1986-10-02 | Nec Kansai Ltd | 弾性表面波装置 |
| TW241397B (ja) * | 1993-01-14 | 1995-02-21 | Murata Manufacturing Co | |
| US5923231A (en) * | 1994-08-05 | 1999-07-13 | Kinseki Limited | Surface acoustic wave device with an electrode insulating film and method for fabricating the same |
| US5719538A (en) * | 1995-09-01 | 1998-02-17 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device having negative temperature coefficient of decay |
| JP3485833B2 (ja) * | 1999-03-25 | 2004-01-13 | 三洋電機株式会社 | 弾性表面波デバイス |
| JP3485832B2 (ja) * | 1999-03-25 | 2004-01-13 | 三洋電機株式会社 | 弾性表面波デバイス |
-
1997
- 1997-02-07 JP JP02500197A patent/JP3196678B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-01-28 US US09/038,717 patent/US6710509B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-01-30 DE DE19803791A patent/DE19803791B4/de not_active Expired - Lifetime
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| DE19803791B4 (de) | 2004-12-30 |
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