JPS5840849B2 - 弾性表面波変換器の周波数調整法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、弾性表面波すだれ状電極、特に好ましくは、
数百メガヘルツ（ＭＨｚ ）に中心周波数を有するすだ
れ状電極の中心周波数微小調整法に関する。

圧電物質の基板表面にすだれ状電極を擁して成る弾性表
面波（以後単に表面波と称す）フィルタは、ＶＨＦ−Ｕ
ＨＦの高周波領域における優れた電気通信回路素子とし
て、極めて有望視されている。

表面波フィルタの最大の利点は、従来のＬＯフィルタに
比して極めて小型になり、構造が簡単で安価な点にある
。

具体的に、水晶等の圧電結晶表面に、従来のＩＣ技術を
用いて、櫛歯模様の電極を形成するのみで、表面波送信
、受信用変換器が得られる。

最近、表面波フィルタの特徴を利用した応用例として、
ＵＨＦでのＰＣＭタイミング用フィルタの実用化が検討
されている。

この場合、前記フィルタに課せられる要請条件の具体例
は、約４００ＭＨｚＫ中心周波数ａＯ）を有し、且つｆ
。

の許容変動誤差が０．１％以内になるものである。

これは、表面波の波長、従ってすだれ状電極の繰り返し
周期が約８μｍであり、該周期の要求精度が０．０１μ
ｍ以下であることを意味する。

かかる微細構造の電極を製造する為には、高度のフォト
エツチング技術を用いたＩＣ製造手法を必要とする。

通常、得られる電極周期の寸法精度はかかる製造法に用
いられるフォトマスクの所望電極パターンの寸法精度に
よって決まり、前記フォトエツチング工程を終えた段階
でｆ。

を上記の許容変動誤差の範囲内で実現する事は容易でな
い。

従って、所望の中心周波数を有するすだれ状電極を得る
には、上記のＩＣ製造技術によって電極パターンを形成
した後、所望の周波数に調整する為の手段を講じる事が
望ましい。

ところで、表面波フィルタの中心周波数を決定する要因
は、すだれ状電極の繰り返し周期と、基板上すだれ電極
部の表面波伝搬速度である。

上記後者の要因に着目した、従来の中心周波数調整法の
代表例は、すだれ状電極部の上に、基板や電極材料と異
なる物質を、蒸着、もしくはスパッタリングにより被着
せしめて、上記電極部の表面波伝搬速度を変える方法で
ある。

他の例は、すだれ状電極部の基板もしくは電極材料を、
イオンエッチやプラズマエッチにより除去する事によっ
て、上記例と同様の効果を得る方法である。

更に他の例は、すだれ状電極部にイオン注入を施し、同
様の効果を得る方法である。

しかし乍ら、これらの方法の具体的な手段は、いづれも
存試料を真空装置内に閉じ込めて、高速荷電粒子、もし
くは、中性飛来粒子中に晒し、且つ、中心周波数を電気
的に検出する為の高周波ケーブルを、上記試料から真空
装置外に取り出す事を必要とする。

この為、これらの方法は、いづれも、装置が大規模にな
り、試料の装填に多大の時間を要するという欠点を有す
。

更に上記の従来例の如き表面微細加工を施した際、表面
の温度上昇が免れ得ず、基板の表面波伝搬速度、従って
中心周波数が変動する。

この為、正確に調整する為に各調整操作毎に熱平衡状態
に達するのを待って、周波数を電気的に検出せねばなら
ぬという不便さを伴う。

この様に、従来の周波数調整法では、実用的に困難な点
が多かった。

本発明の目的は、従来とは異った新しい方法により、簡
単な装置を用いて、短時間に、信頼性良く調整可能な表
面波周波数調整を提供することにある。

本発明によれば、圧電物質の基板表面に、金属蒸着膜に
より形成された表面波すだれ状電極に、陽極酸化処理を
施して、該電極物質の表面層を、電気絶縁物質に置換す
ることにより、すだれ状電極の中心周波数を微小調整す
る弾性表面波変換器の周波数調整法が得られる。

本発明の原理は、すだれ状電極に陽極酸化処理を施して
得られた電気絶縁置換物が、置換前の電極物質と、表面
波伝搬速度を異にする為、前記置換量を、前記酸化処理
条件により制御することにより、表面波中心周波数を調
整できる事を利用している。

次に図面を用いて、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の実施例に用いた装置の概略図である
。

同図において、処理槽１１に、１０％のクロム酸水溶液
１２が満たされ、陰極板１４と、水晶基板の表面波フィ
ルタ１３が挿入されている。

水晶板１３の表面には、繰り返し周期８μｍ１電極厚み
３０００人のアルミニウム蒸着膜から戒るすだれ状電極
１５が形成されて、陽極酸化処理の際の陽極の役割を果
している。

陽極１５、陰極１４からはリード線１６．１７が取り出
され、切り換えスイッチ２０を経て、可変直流電源１８
、及び同周波数精密測定装置１９に接続されている。

具体的な、周波数調整法は、まず、切り換えスイッチを
電源１８ＶＣ−結線して、すだれ状電極１５に電圧を印
加し、すだれ状電極を適当量、陽極酸化する。

次に、フィルタ１３を処理槽１１から外部に取り出して
水洗し、圧縮乾燥空気に洒して、すだれ状電極部１５を
十分乾燥した後、スイッチ２０を検出装置１９に接続し
た状態で、表面波フィルタの中心周波数（ｆｏ）を測定
する。

所望の周波数に達するまで、上記の操作を繰り返えす。

第２図は、上記実施例の適当量の化成処理後の、すだれ
状電極断面図である。

水晶基板２１の表面に形成したアルミニウム（Ａ７ ）
電極２２の表面層２３が、陽極酸化処理により多孔性ア
ルミナ（Ａ１２０３）ｌｃ置換されている。

該アルミナ膜２３、アルミニウム膜２２の厚みを、それ
ぞれαｔ１ 及び（■−α）ｔとすると、定電圧化成処
理のもとでは、αははシ一定速度で処理時間とともに増
加する。

又２層膜２２．２３の厚みｔは、化成処理の前後で変化
しない様に、処理条件を設定しである。

第３図は、上記実施例で化成電圧をＩＯＶにした時に得
られた、周波数移動量と、処理時間の測定結果である。

本実施例では、約０．１７ ＭＨ２／分の速度で周波数
調整が可能であった。

第４図は、本発明の他の実施例に用いた装置の概略図で
ある。

同図において、第１図の実施例と同様の、水晶板４１、
及びすだれ状電極４２から成る表面波フィルタが、治具
５４に固定されている。

すだれ状電極４２の端子から、リード線４９が取り出さ
れ、切り換え器５１を経て、可変直流電源５２及び周波
数精密測定装置５３に接続されている。

第１図の実施例と同様の化成処理液流４５、純水流４６
及び乾燥空気流４７が、切り換えバルブ４４をを経て、
ノズル４３の先端から、順次、矢印４８の如く噴射され
、すだれ状電極４２に一様に触れる様に配置されている
。

バルブ４４が、化成処理液流４５を通す時のみ、スイッ
チ５１は、直流電源５２に接続され、バルブ４４が、純
水流４６及び乾燥空気流４７を通す時、スイッチ５１は
、周波数測定用回路５３に切り換えられる様に仕組まれ
ている。

又、ノズル４３の先端には、直流電源５２の接地端子５
０が接続されている。

従って、化成処理液がノズル４３から噴出する間、すだ
れ状電極４２と、ノズル４３の間に電流が流れて、該電
極に化成処理が施される。

又、ノズル４３から純水流、乾燥空気がそれぞれ噴出さ
れるに従い、上記処理が行われた電極４２は、洗浄及び
乾燥処理を受けて、周波数の測定に至る。

本実施例では、以上の３処理の切り換えが連続的に操作
出来る様に設定されているので、所望の周波数調整が、
極めて短時間に行えるものである。

上記実施例に用いた化成処理は、いづれも定温で行える
為、当該の処理操作中、試料の温度上昇は無視でき、従
って調整は短時間で済む。

本発明の、実施例はアルミニウム電極の一部を、アルミ
ナ酸化物に置換する事によって、該電極部の等何曲な表
面波伝搬速度に従って中心周波数が、増加する事を本質
的に利用したものである。

従って、調整前のすだれ電極の中心周波数は、所望の周
波数より若干低めに設定しておけばよい。

化成処理前のアルミニウムの厚みが２０００人の時、最
大１０００人のアルミニウムを多孔性アルミナに置換す
るには、約２５分化成処理を施せばよく、この時、上記
周波数を最大１％変動せしめ得る。

これは、アルミニウム電気抵抗を損うこと無くして、極
めて実用的に周波数調整しうる範囲である。

上に、本発明について説明したが、本発明の技術的範囲
は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の特
許の権利は、前述の特許請求の範囲に示す全ての周波数
調整法に及ぶ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に用いた装置の概略図、第２
図は、本発明の効果を示すすだれ状電極の部分断面図、
第３図は、本発明の実施例による周波数変動量と処理時
間の実測値、第４図は、本発明の他の実施例に用いた装
置の概略図である。 なお、図において、参照数字１３，２１．４１は水晶板
、１５，２２．４２はアルミニウムすだれ状電極、１２
，４５は、化成処理液、１８．５２は直流電源、１９，
５３は、周波数精密測定装置を、それぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧電物質の基板表面に、金属蒸着膜により形成され
   た弾性表面波すだれ状電極に、陽極酸化処理を施して、
   該電極物質の表面層を電気絶縁物質に置換することによ
   り、すだれ状電極の中心周波数を微小調整する事を特徴
   とする弾性表面波変換器の周波数調整法。