JPS58175315A - ストンリ−波素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧電媒質とガラスとの間にすだれ状電極を設
けてストンリー波（境界波）を発生させるようにしたス
トンリー波素子に関する。

弾性表面波素子は、現在フィルタを中心として実用化さ
れており、用いられる基板としては、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　
Ｏ３、Ｉ−ｉ　Ｔ　ａ　Ｏ３、水晶等の圧電単結晶基板
あるいはガラス基板上にＺｎＯ薄膜を付着させたもの等
がある。それらは、いずれも基板表面上を伝搬するレー
リー波タイプの波を用いるものが主である。そのため、
基板表面が空気又は真空と接することが必要となってい
る。実用化にあたって、このことはパッケージングが必
要であることを意味するが、パッケージに要する費用も
安くないし、またパッケージが良くないと、低温におい
て素子に水滴が付き、正常な動作が得られないという問
題点もある。

これらの問題点を解決するには、空間を無くし、２つの
媒質の境界面を伝搬する弾性表面波、すな２− わちストンリー波を用いることが考えられる。しかし、
ストンリー波は任意の２つの媒質の境界面において常に
存在する訳ではなく、また非圧電媒質では弾性表面波を
励振できないので少なくとも−−Ｊｊの媒質は圧電媒質
を選択しなければならず、基板として用いる媒質の選定
、その媒質の材料定数の設定に困難な面がある。

本発明は、ガラスが比較的自由に材料定数を変えられる
点に着目し、ガラスと圧電媒質とを組合わせることによ
り、ストンリー波を簡単に発生可能でパッケージ゛ング
が不用なストンリー波素子を提供しようとするものであ
る。

以下、本発明に係るストンリー波素子の実施例を図面に
従って説明す為。

第１図及Ｖ第２図で本発明の第ｌ実施例を説明する。ま
ず、第１図の如く〃ラス基板１上に励振用のすだれ状電
極２Ａ、２Ｂを夫々形成する。そして、第２図のように
、この上に圧電媒質としてのＺ　ｎ　（’）層３を充分
厚くスパッタする。このＺｎ０層３の厚さは、その表面
におけるストンリー波の変位及び電位が充分減少する値
、例えば５〜７波艮にすればよい。

このような構成とし、ガラス基板１の材料定数を適当に
選べば、すだれ収電ｍ２Ａ又は２Ｂへの電気信号の印加
により、この電気信号の周波数に対応したλトンリー波
がガラス基板１とＺ　ｎ　０層３との境界面に励起され
、この境界面に沿って伝搬し他方のすだれ状電極に達す
る。

第３図は本発明の第２実施例を示す、この場合、〃ラス
基板１上に励振用のすだれ収電ｆｆ１２Ａ、２［３を夫
々形成するとともに、それ以外の部分に薄い導体板４を
配置し、これらの上に圧電媒質としてのＺｎ０層３を充
分厚くスパッタする。　このような構成としても、すだ
れ状電極２Ａ又は２Ｂへの電気信号の印加により、この
電気信号の周波数に対応したストンリー波がガラス基板
１とＺｎ０層３との境界面に励起され、導体板４で電気
的に短絡された境界面に沿って伝搬し他方のすだれ状電
極に達する。

さて、ガラスの種類によってはλトンリー波が発生しな
い場合もある。そこで、実際のガラスの材料定数を密度
ρとｌ−１ａａ＋ｅ’定数（剛性率）μに灯してプロン
トした結果を第４図にボす。この中にｌａｍｃ’定数λ
が入っていないのは、ストンリー波の存在条件に殆んど
寄与しないからである。この図を積ると、割合広範囲に
力゛ラスの材料定数が分布していることが判る。従って
、ストンリー波を利用するストンリー波素子では、この
中からストンリー波の存在条件を満たすものを選ばなけ
ればならない。

第５図は、ストンリー波の存在するガラスの密度ρと１
．ａｍｃ’定数（剛性率）μの範囲を示すものであり、
点線ｄと点線すどの間が、境界面が電極、導体等で電〉
（的に短絡されている場合の存在範囲を示す。また、実
線Ｃと実線ｄとの開が境界面が開放の場合の存在範囲で
ある。なお、両範囲ともに４１ａａ、ｂ、ｃ、ｄ　１１
は含まないものとする。ここで、境界面短絡の方が存在
範囲が広いのは、電離的に短絡した力か境界面へのエネ
ルギ集中度が大きいためと考えられる。

ユニで、第５図のストンリー波の存在範囲を近似式で示
すと次のように表わされる。すなわち、第１図及び第２
図に示した第１実施例の如く境界面開放の場合、Ｘ−ρ
ＸＩＯ’、Ｙ＝μ×１０ＩＯとしたとき、 ０．８１Ｘ＜Ｙ＜　　（０，８１Ｘ）２＋１．９’を満
足する範囲である。また、第３図の第２実施例の如く境
界面短絡の場合、 ０．８１Ｘ＜Ｙ＜　　（０，８１Ｘ）２＋２．３２を満
足する範囲である。

上記第１、第２実施例によれば次のような効果をトげる
ことがで終る。

（１）ストンリー波のエネルギは、ガラス基板１とＺｎ
０層３との境界面だけに存在しているので、パッケージ
が不要であり、安価となる。

（２）周囲温度が低い場合に素子表面に水滴が付着して
も、従来の弾性表面波素子の如く特性が狂ってしまうこ
とがない。

（３）液体ヘリウム、液体窒素等の中に浸しても使用で
きる。

（４）　　Ｚ、ｎ（）膜内を伝搬する弾性表面波を利用
する素子の場合と異なり、膜厚を一定にする制御が不要
である。

第６図は本発明の第３実施例を示す。この場合、圧電媒
質としてのＺｌＩＯ基板５１二にすだれ状電極２Ａ、２
１（を形成しておき、このににがラス層６をスパッタリ
ングによって充分厚く形成する。このようにしても、第
１実施例の場合と同様にＺｎＯ基板５とガラスＪｔＩｊ
６との境界面にストンリー波を発生させることができる
。なお、第３図のように境界面を導体板（膜）で重質的
に短絡するようにしてもよい。

以に説明したように、本発明によれば′、圧電媒質とガ
ラスとの境界面にストンリー波を簡単に発生させること
ができ、パンケーノングが不要で信頼性の高いストンリ
ー波素子を得ることができ、とくにフィルタ等に応用す
れば効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るストンリー波素子の第１寅施例を
説明するための斜視図、第２図は同１ミ断面図、第３図
は本発明の第２実施例を示す正断面図、第４図は実際の
ガラスの材料定数の分布を示すグラフ、第５図はストン
リー波を発生可能なガラスの材料定数の範囲を示すグラ
フ、第６図は本発明の第３実施例を示す正断面図である
。 １・・・ガラス基板、２Ａ、２Ｂ・・・すだれ状電極、
３・・・ＺｎＯ層、４・・・導体板、５・・・ＺｎＯ基
板、６・・・ガラス層。 特許出願人　　清　水　康　敬 代理人　弁理士　村　井　　隆 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）圧電媒質とガラスとの境界面にすだれ状電極を設
   けたことを特徴とするストンリー波素子。 （２）前記圧電媒質がＺｎＯのスパッタリングで前記ガ
   ラス面上に形成されている特許請求の範囲第１項記載の
   ストンリー波素子。 （３）前記ガラスが前記圧電媒質としてのＺｎＯ面上に
   スパッタリングで形成されている特許請求の範囲第１項
   記載のスＦンリー波素子。 （４）前記境界面を前記すだれ状電極設置部分を除き導
   体で電気的に短絡した特許請求の範囲第１項記載のスト
   ンリー波素子。 （５）前記ガラスの密度をρ、Ｌａ、ｍｅ’定数（剛性
   率）をμとり、　Ｘ−ρ×１０子、Ｙ−μｘｉｏ”とし
   たとき、 ０．８１Ｘ＜Ｙ＜　　（０，８１Ｘ）２＋２．３”を満
   足する特許請求の範囲第１項記載のストンリ１− 一波素子。