JPS60111513A - ベルリナイト単結晶およびそれを含む表面音響波デバイス - Google Patents
ベルリナイト単結晶およびそれを含む表面音響波デバイスInfo
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- JPS60111513A JPS60111513A JP59227613A JP22761384A JPS60111513A JP S60111513 A JPS60111513 A JP S60111513A JP 59227613 A JP59227613 A JP 59227613A JP 22761384 A JP22761384 A JP 22761384A JP S60111513 A JPS60111513 A JP S60111513A
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- LUTSRLYCMSCGCS-BWOMAWGNSA-N [(3s,8r,9s,10r,13s)-10,13-dimethyl-17-oxo-1,2,3,4,7,8,9,11,12,16-decahydrocyclopenta[a]phenanthren-3-yl] acetate Chemical compound C([C@@H]12)C[C@]3(C)C(=O)CC=C3[C@@H]1CC=C1[C@]2(C)CC[C@H](OC(=O)C)C1 LUTSRLYCMSCGCS-BWOMAWGNSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は表面音響波（５ｕｒｆａｃｅ ａ、ｃｏｕｓｔ
ｉｃ ｗａｖｅ。
ｉｃ ｗａｖｅ。
５ＡＷ）デバイス用のベルリナイト（α−オルトリン酸
アルミニ−ラム）の至適配向に関する。
アルミニ−ラム）の至適配向に関する。
信号プロセスに関するＳＡＷ技術は十分に発達した。広
範なデバイスが軍事用および商業用の双方に現在大量に
生産されている。ＶＨＦおよびＵＨＦ領域に用いられる
これらのデバイスには、フィルター、発振器、遅延線、
コンボルバ−（Ｃ０ｎＶＯ１ｖｅｒ ）、および各種の
型のセンサーが含まれる。
範なデバイスが軍事用および商業用の双方に現在大量に
生産されている。ＶＨＦおよびＵＨＦ領域に用いられる
これらのデバイスには、フィルター、発振器、遅延線、
コンボルバ−（Ｃ０ｎＶＯ１ｖｅｒ ）、および各種の
型のセンサーが含まれる。
現在のほとんどすべてのＳＡＷデバイスがＳＴ−カント
石英製またはニオブ酸リチウム製の基板上に製造される
。ＳＴカット石英は優れた熱安定性をもつが圧電給金係
数はかなり低い。ニオブ酸リチウムは強い圧電結合を示
すが温度安定性に乏しい。幾つかのＳＡＷデバイスはタ
ンタル酸リチウム上に形成され、これは中程度の圧電結
合およびかなりの温度安定性をもつ。
石英製またはニオブ酸リチウム製の基板上に製造される
。ＳＴカット石英は優れた熱安定性をもつが圧電給金係
数はかなり低い。ニオブ酸リチウムは強い圧電結合を示
すが温度安定性に乏しい。幾つかのＳＡＷデバイスはタ
ンタル酸リチウム上に形成され、これは中程度の圧電結
合およびかなりの温度安定性をもつ。
反転対称の中心を欠く結晶はすべて圧電性である。しか
しこれらが下記の異常な特性のいずれかを有するため、
すなわち（１）１または２以上の弾性定数の温度係数が
正であるか、まだは（２）熱膨張係数が負であるため、
とＬらのうち温度補償性配向を示すものはごくわずかで
おる。ベルリナイトはα石英と等構造であシ、石英の場
合のようにその弾性定数のうちの１つ（Ｃ６６）が正の
温度係数をもつ。パーシュおよびチャン（工ＥＥＥ Ｔ
ｒａｎｓ、 ５ｏｎｉｃｓＵ１ｔｒａｓｏｎ、 ５Ｕ−
２３，１２７（１９７６）） はバルク音響波デバイス
用にカットされた温度補償石英のベルリナイト当量を測
定し、かつベルリナイトの圧電結合が石英のものよりも
数倍大ぎいことを見出した。その後数人の研究者らがバ
ーシュおよびチャンの弾性定数、誘電定数および圧電定
数、およびそれらの温度係数に基つく計算を用いて、Ｓ
ＡＷデバイス用にカントされた温度補償ベルリナイトを
予測した。これらの予測には８０．４°（米国特許第４
，１０９，１７２号明細書、１９７８年８月２２日にオ
＝＋ンネルＫＩｌｔ）； ８７．１°（ヘナフら、フエ
ロエレクトリックス ／１２． １６ｘ （ｔ９ｓ２）
）；および９２７５°（ジュニュンワラ（Ｔｈｕｎｊｈ
ｕｎｗａｌｌａ ）ら、Ｊ。
しこれらが下記の異常な特性のいずれかを有するため、
すなわち（１）１または２以上の弾性定数の温度係数が
正であるか、まだは（２）熱膨張係数が負であるため、
とＬらのうち温度補償性配向を示すものはごくわずかで
おる。ベルリナイトはα石英と等構造であシ、石英の場
合のようにその弾性定数のうちの１つ（Ｃ６６）が正の
温度係数をもつ。パーシュおよびチャン（工ＥＥＥ Ｔ
ｒａｎｓ、 ５ｏｎｉｃｓＵ１ｔｒａｓｏｎ、 ５Ｕ−
２３，１２７（１９７６）） はバルク音響波デバイス
用にカットされた温度補償石英のベルリナイト当量を測
定し、かつベルリナイトの圧電結合が石英のものよりも
数倍大ぎいことを見出した。その後数人の研究者らがバ
ーシュおよびチャンの弾性定数、誘電定数および圧電定
数、およびそれらの温度係数に基つく計算を用いて、Ｓ
ＡＷデバイス用にカントされた温度補償ベルリナイトを
予測した。これらの予測には８０．４°（米国特許第４
，１０９，１７２号明細書、１９７８年８月２２日にオ
＝＋ンネルＫＩｌｔ）； ８７．１°（ヘナフら、フエ
ロエレクトリックス ／１２． １６ｘ （ｔ９ｓ２）
）；および９２７５°（ジュニュンワラ（Ｔｈｕｎｊｈ
ｕｎｗａｌｌａ ）ら、Ｊ。
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ４８．８８７ （１９７７）
）でカントされるＸ軸ポール（ｂａｕｌｅ）が含゛まれ
る。
）でカントされるＸ軸ポール（ｂａｕｌｅ）が含゛まれ
る。
本発明に用いるのに適しだベルリナイト結晶を生長させ
−るための熱水法および装置は米国特許第４．３８２，
８４０号明細書（１９８３年５月１０日、チャイらに交
付）に記載されている。
−るための熱水法および装置は米国特許第４．３８２，
８４０号明細書（１９８３年５月１０日、チャイらに交
付）に記載されている。
本発明によれば、オイラーの角へ−約００、μ−約９４
〜１０４°、θ＝約００により定められる実質的に平坦
な面をもつベルリナイト単結晶が得られる。
〜１０４°、θ＝約００により定められる実質的に平坦
な面をもつベルリナイト単結晶が得られる。
これらの結晶は優れた温度補償性、およびＳＴカット石
英よりも高い圧電結合をもつＳＡＷデバイス用基板基板
て用いられる。
英よりも高い圧電結合をもつＳＡＷデバイス用基板基板
て用いられる。
第１図はベルリナイトのＸ軸ボールウエノ・−を表わす
。
。
第２図は９４°、１．００’および１０４°のカッティ
ング角度に関する時間的遅れの温度依存性のグラフであ
る。
ング角度に関する時間的遅れの温度依存性のグラフであ
る。
本発明により教示される方向にカントした場合、ベルリ
ナイトは表面音響波（ＳＡＷ）デバイス用の改良された
基板を与える。好ましくは基板はウェハーの形、すなわ
ち実質的に平坦な２表面を有する薄い切片である。平坦
な面の少なくとも一方（便宜上゛上面゛とする）を本発
明の温度補償カットを与える方向でカットする。ＳＡＷ
デバイス技術の分野で周知のように、この上面はＳＡＷ
回路をこれに乗ぜる前に、たとえば化学研摩によシきわ
めて平らにかつなめらかにすることが好ましい。他方の
平板な面はきわめて平らである必要はなく、事実これは
内部反射するバルク波を最小限に抑えるためにわずかに
粗面化することもできる。
ナイトは表面音響波（ＳＡＷ）デバイス用の改良された
基板を与える。好ましくは基板はウェハーの形、すなわ
ち実質的に平坦な２表面を有する薄い切片である。平坦
な面の少なくとも一方（便宜上゛上面゛とする）を本発
明の温度補償カットを与える方向でカットする。ＳＡＷ
デバイス技術の分野で周知のように、この上面はＳＡＷ
回路をこれに乗ぜる前に、たとえば化学研摩によシきわ
めて平らにかつなめらかにすることが好ましい。他方の
平板な面はきわめて平らである必要はなく、事実これは
内部反射するバルク波を最小限に抑えるためにわずかに
粗面化することもできる。
バルク波内部反射の影響は平坦な各面を平行でない状態
にすることによっても減少させることができる。ウエノ
・−の厚さは決定的なものではないが、０５〜１． ｍ
ｒｎの範囲が一般的である。ウエノ・−周囲の形状も決
定的なものではない。
にすることによっても減少させることができる。ウエノ
・−の厚さは決定的なものではないが、０５〜１． ｍ
ｒｎの範囲が一般的である。ウエノ・−周囲の形状も決
定的なものではない。
ＳＡＷデバイスは主に高周波（２０〜１５００ＭＨｚ）
を伴う多様な電子工学的用途に用いられる。簡単す例は
１４ｓＡＷフイルターであり、これは圧電基板の反対側
の端に２個の変換器をもつ。入力変換器に与えられた電
気信号は表面に一連の機械的ひずみ（すなわち表面音響
波）を生じ、これが出力変換器の方へ移動し、ここでこ
の機械信号は電気信号に再変換される。信号の１戸波は
変換器がいかにして電気信号を機械信号に変えるかによ
り決定される。
を伴う多様な電子工学的用途に用いられる。簡単す例は
１４ｓＡＷフイルターであり、これは圧電基板の反対側
の端に２個の変換器をもつ。入力変換器に与えられた電
気信号は表面に一連の機械的ひずみ（すなわち表面音響
波）を生じ、これが出力変換器の方へ移動し、ここでこ
の機械信号は電気信号に再変換される。信号の１戸波は
変換器がいかにして電気信号を機械信号に変えるかによ
り決定される。
一般に最も重要なフィルターパラメーターは中心周波数
およびバンド幅であり、これらの／ξミラメーター一部
は基板拐料およびその結晶配向に依存する。個々の用途
に応じて、中心周波数は実質的に温度と無関係であるこ
とが望ましいか、寸だは必要である。これを言い換える
と、表面音響波の走行時間すなわち遅れの温度係数（Ｔ
ＣＤ）はゼロでなければならない。ＴＣＤ＝０ である
場合、その材料は温度補償性であると言われる。実用さ
れるデバイスは一般に一定範囲の温度にわたって作動し
なければならない。従って理想的な材料はこの作動温度
範囲にわたってゼロ（またはほぼゼロ）のＴＣＤをもつ
。特定の用途に関してはデバイスは米軍規定（ＭＩＬ
５ＰＥＣ８）に適合しなければならず、これは作動温度
範囲を一５５〜１２５℃と指示している。従ってこれら
の用途に関して最適なカッティング角度はこの範囲にわ
たって最良の温度補償を与えるものである。さらにすべ
てが等しいならば、望ましい程度に広いバンド９幅には
大きな圧電結合が必要である。従って望ましい基板は温
度補償と高い圧電結合を組合せたものである。
およびバンド幅であり、これらの／ξミラメーター一部
は基板拐料およびその結晶配向に依存する。個々の用途
に応じて、中心周波数は実質的に温度と無関係であるこ
とが望ましいか、寸だは必要である。これを言い換える
と、表面音響波の走行時間すなわち遅れの温度係数（Ｔ
ＣＤ）はゼロでなければならない。ＴＣＤ＝０ である
場合、その材料は温度補償性であると言われる。実用さ
れるデバイスは一般に一定範囲の温度にわたって作動し
なければならない。従って理想的な材料はこの作動温度
範囲にわたってゼロ（またはほぼゼロ）のＴＣＤをもつ
。特定の用途に関してはデバイスは米軍規定（ＭＩＬ
５ＰＥＣ８）に適合しなければならず、これは作動温度
範囲を一５５〜１２５℃と指示している。従ってこれら
の用途に関して最適なカッティング角度はこの範囲にわ
たって最良の温度補償を与えるものである。さらにすべ
てが等しいならば、望ましい程度に広いバンド９幅には
大きな圧電結合が必要である。従って望ましい基板は温
度補償と高い圧電結合を組合せたものである。
ベルリナイトは温度補償性カットをもつと報告された数
種の圧電材料に含まれる。すなわちそれに関する結晶配
向ＴＣＤ＝０ である。
種の圧電材料に含まれる。すなわちそれに関する結晶配
向ＴＣＤ＝０ である。
結晶の配向けそれらのオイラーの角λ、μおよびθで記
述される。これらは生長軸１．２および３の周りに特定
の順序で回転させ、結晶軸Ｘ、４およびＺに対しそれぞ
れＸ、Ｙおよび２と並列した１、２および３から出発し
て、これら生長軸を変換させる角度を表わす（オコンネ
ルら、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、Ｓｏｎ］、ｃｓ Ｕｌｔｒ
ａｓｏｎ、 ５Ｕ−２４，３７６（１９７７）参照）。
述される。これらは生長軸１．２および３の周りに特定
の順序で回転させ、結晶軸Ｘ、４およびＺに対しそれぞ
れＸ、Ｙおよび２と並列した１、２および３から出発し
て、これら生長軸を変換させる角度を表わす（オコンネ
ルら、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、Ｓｏｎ］、ｃｓ Ｕｌｔｒ
ａｓｏｎ、 ５Ｕ−２４，３７６（１９７７）参照）。
本発明のウェハーの配向けＸ軸と一致する１゛軸の周り
の単一回転のみによって記述される。この単一回転配向
（゛Ｘ軸ボール“と呼ばれる）を第１図に示す。回転角
μが約９４〜約１０４゜の範囲にある場合、ウニ／Ｓ−
は広範な温度にわたって優れた温度補償を有する。
の単一回転のみによって記述される。この単一回転配向
（゛Ｘ軸ボール“と呼ばれる）を第１図に示す。回転角
μが約９４〜約１０４゜の範囲にある場合、ウニ／Ｓ−
は広範な温度にわたって優れた温度補償を有する。
温度の関数としての時間の遅れの分数変化率のグラフ（
第２図）に示されるように、遅れは温度範囲Ｔ＝−５５
°ＣからＴ ＝ １２５℃で、Ｔ−３０°Ｃにおける遅
れから±７５０ｐＩｌｌＮの範囲内にある。従って約９
４〜１０４°の範囲の角度でカントされたベルリナイト
基板上に形成されたデバイスは、ＭＴＬＳＰＥＣ（−５
５〜１２５℃）の温度範囲で最良の温度補償を与える。
第２図）に示されるように、遅れは温度範囲Ｔ＝−５５
°ＣからＴ ＝ １２５℃で、Ｔ−３０°Ｃにおける遅
れから±７５０ｐＩｌｌＮの範囲内にある。従って約９
４〜１０４°の範囲の角度でカントされたベルリナイト
基板上に形成されたデバイスは、ＭＴＬＳＰＥＣ（−５
５〜１２５℃）の温度範囲で最良の温度補償を与える。
本発明のカット（０°、９４〜１０４°、０°）は蒲１
度補償性のほかに以下に示す幾つかの利点をもつ。
度補償性のほかに以下に示す幾つかの利点をもつ。
１、単一回転カントは特に大量生産方式において、配向
させることおよび精確にスライスすることが実質的にい
っそう容易である。
させることおよび精確にスライスすることが実質的にい
っそう容易である。
２ これらの配向はベルリナイトの最大圧電結合に近似
する。
する。
３ 電力流通角はゼロであり、電力流通角の勾配も小さ
い。これはＳＡＷパターン並列誤差（すなわちＳＡＷ生
長方向誤差）の許容差が良好であることを示す。
い。これはＳＡＷパターン並列誤差（すなわちＳＡＷ生
長方向誤差）の許容差が良好であることを示す。
４、−次温度系数等高線地図の勾配もきわめて小さい。
これはカンティング中に導入されるプレート配向におｄ
る誤差の許容差が良好であることを示す。
る誤差の許容差が良好であることを示す。
５、塊状ベルリナイト結晶を基礎となる種結晶、すなわ
ち（００１）種結晶板から生長させると、これらの配向
はカッティング収率の高い材料を与える。
ち（００１）種結晶板から生長させると、これらの配向
はカッティング収率の高い材料を与える。
第１図はベルリナイトのＸ軸ボールウエノ１−を表わす
。 第２図は９４％ １００’および１０４°のカッチ・１
／グ角度に関する時間的遅れの温度依存性のグラフであ
る。 特許出願人 −アライド・コーポレーション販順（蚕１ ＦＩＧ、１ 第１頁の続き ［相］発明者 ジョン・フランク・べ □テリノ ０発 明 者 ドナルド・レスター・ ジー ［相］発 明 者 レヨフレー・チャールズ・アンドレ ｒメリカ合衆国メイン州０４４０１．ビージー、デービ
ス・ドライブ ３８２ γメリカ合衆国メイン州０４４６９．オロノ、ユニバー
ジティー・パーク（番地なし）アパートメント ２０ビ
一γメリカ合衆国メイン州０４４０１．パンゴー、コン
ブレス・ストリート ６７
。 第２図は９４％ １００’および１０４°のカッチ・１
／グ角度に関する時間的遅れの温度依存性のグラフであ
る。 特許出願人 −アライド・コーポレーション販順（蚕１ ＦＩＧ、１ 第１頁の続き ［相］発明者 ジョン・フランク・べ □テリノ ０発 明 者 ドナルド・レスター・ ジー ［相］発 明 者 レヨフレー・チャールズ・アンドレ ｒメリカ合衆国メイン州０４４０１．ビージー、デービ
ス・ドライブ ３８２ γメリカ合衆国メイン州０４４６９．オロノ、ユニバー
ジティー・パーク（番地なし）アパートメント ２０ビ
一γメリカ合衆国メイン州０４４０１．パンゴー、コン
ブレス・ストリート ６７
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ［１１オイラーの角λ＝約０°；μ＝約９４〜１０４°
、θ＝約００により定められる実質的に平坦な面を有す
るベルリナイト単結晶。 （２）オイラーの角λ＝約Ｏ０；μ＝約９４〜１０４°
、０−約０８により定められる実質的に平坦な面を有す
るベルリナイト単結晶の該平坦な面上に回路を有してな
る表面着替波デバイス。 （３）結晶がウェハーの形である、特許請求の範囲第２
項記載のデバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/546,677 US4525643A (en) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | Temperature compensated orientations of berlinite for surface acoustic wave devices |
| US546677 | 1983-10-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60111513A true JPS60111513A (ja) | 1985-06-18 |
Family
ID=24181505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59227613A Pending JPS60111513A (ja) | 1983-10-28 | 1984-10-29 | ベルリナイト単結晶およびそれを含む表面音響波デバイス |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4525643A (ja) |
| EP (1) | EP0144544B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60111513A (ja) |
| AU (1) | AU3265584A (ja) |
| CA (1) | CA1233094A (ja) |
| DE (1) | DE3466911D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07154194A (ja) * | 1993-07-20 | 1995-06-16 | Avl Ges Verbrennungskraftmas & Messtech Mbh | 圧電結晶素子 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19518704C2 (de) * | 1995-05-22 | 1997-04-03 | Siemens Ag | Piezoelektrisches Kristallelement aus Galliumorthophosphat |
| EP0758818B1 (en) * | 1995-08-15 | 2000-03-22 | CTS Corporation | Surface-skimming bulk wave substrate and device including same |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4109172A (en) * | 1977-08-19 | 1978-08-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | High piezoelectric coupling-temperature compensated berlinite substrate member for surface acoustic wave devices |
| US4109173A (en) * | 1977-08-19 | 1978-08-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | High piezoelectric coupling, low diffraction loss, temperature compensated berlinite substrate members for surface acoustic wave devices |
| JPS56116317A (en) * | 1980-02-19 | 1981-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Material for elastic surface wave |
| US4382840A (en) * | 1981-01-30 | 1983-05-10 | Allied Corporation | Hydrothermal crystal growing process and apparatus |
-
1983
- 1983-10-28 US US06/546,677 patent/US4525643A/en not_active Expired - Fee Related
-
1984
- 1984-08-27 EP EP84110177A patent/EP0144544B1/en not_active Expired
- 1984-08-27 DE DE8484110177T patent/DE3466911D1/de not_active Expired
- 1984-09-03 AU AU32655/84A patent/AU3265584A/en not_active Abandoned
- 1984-10-12 CA CA000465289A patent/CA1233094A/en not_active Expired
- 1984-10-29 JP JP59227613A patent/JPS60111513A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07154194A (ja) * | 1993-07-20 | 1995-06-16 | Avl Ges Verbrennungskraftmas & Messtech Mbh | 圧電結晶素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0144544B1 (en) | 1987-10-21 |
| EP0144544A1 (en) | 1985-06-19 |
| AU3265584A (en) | 1985-05-02 |
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