JPS60116217A - 複合共振子 - Google Patents
複合共振子Info
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- JPS60116217A JPS60116217A JP22214583A JP22214583A JPS60116217A JP S60116217 A JPS60116217 A JP S60116217A JP 22214583 A JP22214583 A JP 22214583A JP 22214583 A JP22214583 A JP 22214583A JP S60116217 A JPS60116217 A JP S60116217A
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- axis
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- crystal
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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
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02015—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
- H03H9/02031—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles consisting of ceramic
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (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】
（発明の属する分野）
本発明は温度変化に対して安定かつ共振尖鋭度の大きい
ＵＨＦ帯圧電共振子を構成する複合共振子に関するもの
である。
ＵＨＦ帯圧電共振子を構成する複合共振子に関するもの
である。
（従来の技術）
圧電共振子は安定な発振素子あるいはフィルタ素子に利
用され、■Ｉ（Ｆ帯具下の周波数では主として水晶振動
子が用いられてきた。一方ＵＨＦ帯においては表面弾性
波素子が用いられているが、最近では小形・高性能化の
可能性からバルク弾性波による複合共振子が開発はれつ
つある。
用され、■Ｉ（Ｆ帯具下の周波数では主として水晶振動
子が用いられてきた。一方ＵＨＦ帯においては表面弾性
波素子が用いられているが、最近では小形・高性能化の
可能性からバルク弾性波による複合共振子が開発はれつ
つある。
第１図は従来の複合共振子の構成を示すもので、１は酸
化亜鉛あるいは窒化アルミニウムなどの圧電性薄膜、２
＆ｊ：基板であり、従来は非晶質水晶あるいはシリコン
などが用いられ、３および４は励振用電極、５および６
はリード線である。
化亜鉛あるいは窒化アルミニウムなどの圧電性薄膜、２
＆ｊ：基板であり、従来は非晶質水晶あるいはシリコン
などが用いられ、３および４は励振用電極、５および６
はリード線である。
圧電性薄膜１に印加された高周波電圧により発生した弾
性波は、基板２の下面と圧電性薄膜１の表面で反射され
て共振が生じる。圧電共振子を実用に供する場合、共振
周波数あるいは尖鋭度Ｑなどの特性値と共に、共振周波
数の温度特性が重要なファクタとなる。一般に圧電性薄
膜１は負の温度係数を持つのに対し、非晶質水′晶の温
度係数は正であるため、基板２の厚さと圧電性薄膜１の
厚での比を適当に選べば、圧電性薄膜１と基板２の温度
特性が打ち消し合って零温度係数が得られることが知ら
れている。非晶質水晶の温度係数値は極めて太きいため
、零温度係数を得るだめの基板２の厚埒は圧電性薄膜１
の厚さの１／２程度となるが、この場合、弾性的な損失
が大きい圧電性薄膜１が共振子の大部分の体積を占める
ため、Ｑ値が大きくとれず、共振子の性能指数向上が困
難であり、烙らに従来の複合共振子では、圧電性薄膜１
の厚さを正確に制御することが困難で、特性値の揃った
共振子を得る上での難点となっていた。
性波は、基板２の下面と圧電性薄膜１の表面で反射され
て共振が生じる。圧電共振子を実用に供する場合、共振
周波数あるいは尖鋭度Ｑなどの特性値と共に、共振周波
数の温度特性が重要なファクタとなる。一般に圧電性薄
膜１は負の温度係数を持つのに対し、非晶質水′晶の温
度係数は正であるため、基板２の厚さと圧電性薄膜１の
厚での比を適当に選べば、圧電性薄膜１と基板２の温度
特性が打ち消し合って零温度係数が得られることが知ら
れている。非晶質水晶の温度係数値は極めて太きいため
、零温度係数を得るだめの基板２の厚埒は圧電性薄膜１
の厚さの１／２程度となるが、この場合、弾性的な損失
が大きい圧電性薄膜１が共振子の大部分の体積を占める
ため、Ｑ値が大きくとれず、共振子の性能指数向上が困
難であり、烙らに従来の複合共振子では、圧電性薄膜１
の厚さを正確に制御することが困難で、特性値の揃った
共振子を得る上での難点となっていた。
（発明の目的）
本発明はこれらの問題を解決するため、基板として、タ
ンタル酸リチウム単結晶（以下ＬｉＴａＯ３と記す。）
の回転Ｙ力、１・板まだは水晶の回転Ｙカット板の何れ
か一方を用い、圧電性薄膜として、酸化亜鉛（以下Ｚｎ
Ｏと記す。）または窒化アルミニウム（以下ＡＩＮと記
す。）の何れか一方を用いることにより、性能指数が大
きく、温度変化に対する安定性に優れ、かつ特性の揃っ
た複合共振子を提供しようとするものであり、以下、こ
れを詳細に説明する。
ンタル酸リチウム単結晶（以下ＬｉＴａＯ３と記す。）
の回転Ｙ力、１・板まだは水晶の回転Ｙカット板の何れ
か一方を用い、圧電性薄膜として、酸化亜鉛（以下Ｚｎ
Ｏと記す。）または窒化アルミニウム（以下ＡＩＮと記
す。）の何れか一方を用いることにより、性能指数が大
きく、温度変化に対する安定性に優れ、かつ特性の揃っ
た複合共振子を提供しようとするものであり、以下、こ
れを詳細に説明する。
（発明の構成および作用）
第２図は本発明による複合共振子の一実施例の構成を示
すもので、１０は蒸着あるいはスパツタリングにより形
成したＺｎＯまたはＡＩＮ薄膜、２０はＬｉＴａＯ３の
回転Ｙカット基板または水晶の回転Ｙカット基板、３お
よび４は励振電極、５および６はリード線である。
すもので、１０は蒸着あるいはスパツタリングにより形
成したＺｎＯまたはＡＩＮ薄膜、２０はＬｉＴａＯ３の
回転Ｙカット基板または水晶の回転Ｙカット基板、３お
よび４は励振電極、５および６はリード線である。
ここで、基板２０の法線は回転ＹカットのＹ′軸に平行
とし、壕だ、結晶Ｘ軸は図のように基板２０の面内にあ
るものとする。ここで、Ｙ′軸は結晶軸をｘ、ｙ、ｚと
しＸ軸の周りに回転して得られた座標軸をｘ、 ｙ’、
ｚ’とした時のＹ′軸である。さらに、ｚｎＯまたは
ＡｌＮ薄膜１０のＣ軸即ち配向方位は、図中に矢印で示
すように基板２０のＸ軸に平行になるように設定する。
とし、壕だ、結晶Ｘ軸は図のように基板２０の面内にあ
るものとする。ここで、Ｙ′軸は結晶軸をｘ、ｙ、ｚと
しＸ軸の周りに回転して得られた座標軸をｘ、 ｙ’、
ｚ’とした時のＹ′軸である。さらに、ｚｎＯまたは
ＡｌＮ薄膜１０のＣ軸即ち配向方位は、図中に矢印で示
すように基板２０のＸ軸に平行になるように設定する。
このような構成において、電極３，４を通してＺｎＯま
たはｉＮ薄膜中にＹ′方向の電界が印加されると、Ｚｎ
Ｏ膜またはＡＩＮ膜のＣ軸に平行、即ち、基板２０のＸ
軸に平行な変位をもった滑り波が励振される。
たはｉＮ薄膜中にＹ′方向の電界が印加されると、Ｚｎ
Ｏ膜またはＡＩＮ膜のＣ軸に平行、即ち、基板２０のＸ
軸に平行な変位をもった滑り波が励振される。
ＬｉＴａＯ３または水晶の回転Ｙカット基板では、Ｘ方
向にのみ変移した純滑り波が存在するから、ｚｎＯまた
はＡＡＮ簿膜１０で励振された滑り波は１、ｊＴａ ０
３または水晶の回転Ｙカット基板２０中にも単一の滑り
波モードとして伝ばんする。従って第２図の構成により
、Ｘ方向に変位成分を持つ厚み滑りモードの複合共振子
が形成される。ＺｎＯまたはＡ７ＩＮ薄膜は真空蒸着あ
るいはスノ（ツタリング等の方法で形成されるが、その
形成条件によっては第２図のように配向を基板２０の面
に平行にすることが困難な場合がある。
向にのみ変移した純滑り波が存在するから、ｚｎＯまた
はＡＡＮ簿膜１０で励振された滑り波は１、ｊＴａ ０
３または水晶の回転Ｙカット基板２０中にも単一の滑り
波モードとして伝ばんする。従って第２図の構成により
、Ｘ方向に変位成分を持つ厚み滑りモードの複合共振子
が形成される。ＺｎＯまたはＡ７ＩＮ薄膜は真空蒸着あ
るいはスノ（ツタリング等の方法で形成されるが、その
形成条件によっては第２図のように配向を基板２０の面
に平行にすることが困難な場合がある。
第３図は、ｚｎＯまたはＡＩＮ薄膜の配向を基板面に千
竹に出来ない場合の実施例を示すもので、１１はＺｎＯ
またはＡＩＮ薄膜、２０はＬＩＴａ Ｏ３または水晶の
回転Ｙカット基板、３，４は電極、５．６はリード線で
ある。
竹に出来ない場合の実施例を示すもので、１１はＺｎＯ
またはＡＩＮ薄膜、２０はＬＩＴａ Ｏ３または水晶の
回転Ｙカット基板、３，４は電極、５．６はリード線で
ある。
基板２０は第２図の場合と同様にＹ′軸を面法線とし、
ＺｎＯまたはＡＩＮ薄膜のＣ軸は記号Ｃを付した矢印で
示すようにＸＹ’面内にあり、かつＸ軸に対して傾いて
いる。電極３，４を通して印加された電界により、ｚｎ
ＯまたはＡＡＮ薄膜中ではＣ軸に平行な変位が発生し、
そのＸ軸に平行な変位成分が純滑り波として基板２０に
伝ばんし厚み滑りモードの複合共振子となる。
ＺｎＯまたはＡＩＮ薄膜のＣ軸は記号Ｃを付した矢印で
示すようにＸＹ’面内にあり、かつＸ軸に対して傾いて
いる。電極３，４を通して印加された電界により、ｚｎ
ＯまたはＡＡＮ薄膜中ではＣ軸に平行な変位が発生し、
そのＸ軸に平行な変位成分が純滑り波として基板２０に
伝ばんし厚み滑りモードの複合共振子となる。
次に第２図および第３図の実施例における共振子の温度
係数、Ｑ値等の特性値について説明する。
係数、Ｑ値等の特性値について説明する。
複合共振子において、共振周波数の１次温度係数が零と
なる条件は、薄膜部分の弾性波エネルギをＥ２、その共
振周波数の１次温度係数をβＩＦ％基板部分のそれらを
それぞれＥ８およびβ、Ｓとすると、式（１〕で力えら
れる。
なる条件は、薄膜部分の弾性波エネルギをＥ２、その共
振周波数の１次温度係数をβＩＦ％基板部分のそれらを
それぞれＥ８およびβ、Ｓとすると、式（１〕で力えら
れる。
ＥＦ／Ｅ８−一β１８／β１１ ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・ （１）Ｚｎ Ｏ薄膜及びＡＩＮ薄膜
のＡＰは負の値を持つので、零温度係数を実現するには
基板の温度係数が正の値となる必要がある。
・・・・・・・・ （１）Ｚｎ Ｏ薄膜及びＡＩＮ薄膜
のＡＰは負の値を持つので、零温度係数を実現するには
基板の温度係数が正の値となる必要がある。
本発明では基板として、ＬｉＴａＯ３または水晶の回転
Ｙカット基板を使用するものである。
Ｙカット基板を使用するものである。
（リ ＬｉＴａＯ３の回転Ｙカット基板使用の場合Ｌｉ
ＴａＯ３の回転Ｙカット基板の純滑り波では、１次温度
係数が零となる方位が２個所存在しく宇野二電子通信学
会論文誌Ｖｏ１．６２−Ａ、 Ａ４ ｐ、 ２５５．１
９７９参照）、これら２方位の間では１次温度係数が正
となる。
ＴａＯ３の回転Ｙカット基板の純滑り波では、１次温度
係数が零となる方位が２個所存在しく宇野二電子通信学
会論文誌Ｖｏ１．６２−Ａ、 Ａ４ ｐ、 ２５５．１
９７９参照）、これら２方位の間では１次温度係数が正
となる。
ＬＩ Ｔａ ０３の結晶Ｘ軸の周りに回転する角度をθ
。
。
＋Ｙ軸から＋２軸方向に向う回転角を正としたとき、θ
と係数β１８の関係は第４図（ａ）のようになる。
と係数β１８の関係は第４図（ａ）のようになる。
０が９５°５０′及び１６３°３６′の場合、基板の温
度係数は零であり、９５°５０′〈θ＜１６３°３６′
の間では基板は正の温度係数を持つから、ＬｉＴａＯ３
基板の切断角をこの範囲内に設定すれば零温度係数の複
合共振子を実現できる。
度係数は零であり、９５°５０′〈θ＜１６３°３６′
の間では基板は正の温度係数を持つから、ＬｉＴａＯ３
基板の切断角をこの範囲内に設定すれば零温度係数の複
合共振子を実現できる。
（１１〕 水晶の回転Ｙカット基板使用の場合水晶の回
転Ｙカット基板の純滑り波では１次温度係数が正となる
方位が存在することが知られておシ、水晶の結晶Ｘ軸の
周りに回転する角度をθ。
転Ｙカット基板の純滑り波では１次温度係数が正となる
方位が存在することが知られておシ、水晶の結晶Ｘ軸の
周りに回転する角度をθ。
＋Ｙ軸から＋２軸方向への回転角を正として、θと係数
β１ｓの関係は第４図（ｂ）のようになる。θＡＴ＋Ｏ
ＢＴはそれぞれＡＴカット、ＢＴカットとして知１られ
ている切断方位であり、θＢＴ〈θくθい、ｒの範囲内
に零温度係数の複合共振子を実現できる。
β１ｓの関係は第４図（ｂ）のようになる。θＡＴ＋Ｏ
ＢＴはそれぞれＡＴカット、ＢＴカットとして知１られ
ている切断方位であり、θＢＴ〈θくθい、ｒの範囲内
に零温度係数の複合共振子を実現できる。
一方、複合共振子のＱ値は基板および薄膜の拐料Ｑ値を
それぞれＱｓ、Ｑ、として、 Ｉ Ｅｓ Ｉ ＥＦ １ て−Ｅ８＋Ｅ□１、°も１Ｅ８やＥ、°も°−−−°（
２）で与えられる。
それぞれＱｓ、Ｑ、として、 Ｉ Ｅｓ Ｉ ＥＦ １ て−Ｅ８＋Ｅ□１、°も１Ｅ８やＥ、°も°−−−°（
２）で与えられる。
通常Ｑｓ ＞＞ Ｑｐであるがら、Ｅ、に対してＥ８の
値が相対的に大きい程共振子のＱ値は高くなる。
値が相対的に大きい程共振子のＱ値は高くなる。
従って式（１〕によりＩβ１８／ΔＦ１の値が小きい程
、Ｑが高くかつ温度係数の不埒な複合共振子が得られる
こととなる。
、Ｑが高くかつ温度係数の不埒な複合共振子が得られる
こととなる。
式（１）左辺のエネルギ比は基板の厚さＨと圧電薄膜の
厚さｈとの比ｒ１．１＝Ｈ／ｈおよび基板の切断角θに
依存する。
厚さｈとの比ｒ１．１＝Ｈ／ｈおよび基板の切断角θに
依存する。
次に本発明の複合共振子の各実施例につき、その零温度
係数条件と特性値について第５図（ａ）〜（ｄ）を用い
て説明する。各実施例は、圧電薄膜ＺｎＯまたはＡＩＮ
を用いた場合について１法理度係数が零となる基板切断
角（以下零温度係数方位という。）を、ｒｌ（をパラメ
ータとして（１）式よりめ、きらＫ （２１弐等によ、
９Ｑ値ならびに性能指数Ｍｆをめたものである。
係数条件と特性値について第５図（ａ）〜（ｄ）を用い
て説明する。各実施例は、圧電薄膜ＺｎＯまたはＡＩＮ
を用いた場合について１法理度係数が零となる基板切断
角（以下零温度係数方位という。）を、ｒｌ（をパラメ
ータとして（１）式よりめ、きらＫ （２１弐等によ、
９Ｑ値ならびに性能指数Ｍｆをめたものである。
実施例１
第５図（ａ）は、圧電薄膜としてｚｎＯ１基板としてＬ
ｉＴａＯ２を用いた場合のものである。ここで、共振子
の構成は、第３図の実施例に従い、ＺｎＯ膜の配向はＬ
ＩＴａ ０３基板のＸ軸に対して４０’とした。
ｉＴａＯ２を用いた場合のものである。ここで、共振子
の構成は、第３図の実施例に従い、ＺｎＯ膜の配向はＬ
ＩＴａ ０３基板のＸ軸に対して４０’とした。
この場合のＺｎＯ膜の弾性波に関する諸定数値は横波音
速度ｖ１、＝２ ＋ ８５０ ｍ７８ ％密度は約５
、６８ ｇＡｒｎ３、電気機械結合係数は約０１７、周
波数温度係数β’）ｐ ＝ −’３６ ｐｐｍ／′Ｃで
あり、ｓａ。値は。Ｆ＝ １．５００゜Ｑ８＝ １０，
０００である。
速度ｖ１、＝２ ＋ ８５０ ｍ７８ ％密度は約５
、６８ ｇＡｒｎ３、電気機械結合係数は約０１７、周
波数温度係数β’）ｐ ＝ −’３６ ｐｐｍ／′Ｃで
あり、ｓａ。値は。Ｆ＝ １．５００゜Ｑ８＝ １０，
０００である。
ｒＨ＝ １．２５の場合、θ＝１３０’の基板を用いる
ことによシ零温度係数振動子が得られ、またｒ、、 ）
１．２５においては９５°５０′＜０１＜ １３０’
および１３ｏｏ＜θ２〈１６３°３６′の２方位で零温
度係数が実現できる。
ことによシ零温度係数振動子が得られ、またｒ、、 ）
１．２５においては９５°５０′＜０１＜ １３０’
および１３ｏｏ＜θ２〈１６３°３６′の２方位で零温
度係数が実現できる。
共振子のＱ値はｒＨが大きくなるに従って増大し、基板
のＱ値に近づくことが分る。一方性能指数はｒＨに対し
てほぼ反比例しているがｒ１□−１゜付近においても１
０以上の大きな値が得られるので実用上の問題はない。
のＱ値に近づくことが分る。一方性能指数はｒＨに対し
てほぼ反比例しているがｒ１□−１゜付近においても１
０以上の大きな値が得られるので実用上の問題はない。
第５図（ａ）がら零温度係数振動子を実現するだめの基
板切断方位θと厚さ比ｒＨの関係は近似的にＨ／ｈ ＝
−０，４ｊａｎ（θ−５８５０’）＋０．６５． （
９５°５０′＜θ≦１３０’）・・・・・・・・・・
（３〕 および Ｈ／ｈ ＝ ０．４ ｊａｎ（θ−７３８３６’）＋０
６５．（−１３００≦（７（１６３°３６′）・・・・
・・・・・・・（４） と表わすことができるが実用上は上式（３）、 （４）
の±２０％の範囲内において十分率さい温度係数が得ら
れる。
板切断方位θと厚さ比ｒＨの関係は近似的にＨ／ｈ ＝
−０，４ｊａｎ（θ−５８５０’）＋０．６５． （
９５°５０′＜θ≦１３０’）・・・・・・・・・・
（３〕 および Ｈ／ｈ ＝ ０．４ ｊａｎ（θ−７３８３６’）＋０
６５．（−１３００≦（７（１６３°３６′）・・・・
・・・・・・・（４） と表わすことができるが実用上は上式（３）、 （４）
の±２０％の範囲内において十分率さい温度係数が得ら
れる。
実施例２
第５図（ｂ）は、圧電薄膜としてＺｎＯ，、基板として
氷晶を用いた場合のものである。ここで、共振子の構成
は第３図の実施例に従い、ＺｎＯ膜の配向は基板水晶の
Ｘ軸に対して４０’とした。この場合のＺｎＯ膜の弾性
的諸定数値は、横波音速度■１、−２，８５０ｍ／ｓ、
密度は約５．７ ｇ／ｃｉｎ”、電気機械結合係数は約
０．１７、周波数温度係数βＩＦ−ａ６ｐｐ竹であり、
祠料Ｑ値はＱＦ＝ １，５００． Ｑｓ＝ １０．００
Ｏｆある。ｒｌ、−０７５の場合はθ−０８すなわちＹ
カット基板（でより零温度係数振動子が得られ、またｒ
Ｉ□〉ｏ７５ においてけθ□、ｒ〈θ、＜ｏおよび０
〈θ２くθＡＴの２方位で零温度係数が実現できる。共
振子の。値はｒｌ□が大きくなるに従って増大し、基板
の。値に近づくことが分る。一方、性能指数はｒｌｌに
対してほぼ反比例しているがｒＨ＝ １０付近において
も２０以上の大きな値が得られるので実用上の問題はな
い。
氷晶を用いた場合のものである。ここで、共振子の構成
は第３図の実施例に従い、ＺｎＯ膜の配向は基板水晶の
Ｘ軸に対して４０’とした。この場合のＺｎＯ膜の弾性
的諸定数値は、横波音速度■１、−２，８５０ｍ／ｓ、
密度は約５．７ ｇ／ｃｉｎ”、電気機械結合係数は約
０．１７、周波数温度係数βＩＦ−ａ６ｐｐ竹であり、
祠料Ｑ値はＱＦ＝ １，５００． Ｑｓ＝ １０．００
Ｏｆある。ｒｌ、−０７５の場合はθ−０８すなわちＹ
カット基板（でより零温度係数振動子が得られ、またｒ
Ｉ□〉ｏ７５ においてけθ□、ｒ〈θ、＜ｏおよび０
〈θ２くθＡＴの２方位で零温度係数が実現できる。共
振子の。値はｒｌ□が大きくなるに従って増大し、基板
の。値に近づくことが分る。一方、性能指数はｒｌｌに
対してほぼ反比例しているがｒＨ＝ １０付近において
も２０以上の大きな値が得られるので実用上の問題はな
い。
第５図（ｂ）から零温度係数振動子を実現するだめの基
板切断方位θと厚で比ｒＨの関係は近似的にＨ／ｈ ＝
０．６５ ｔａｎ（４０°４０′−〇）＋０．２ −
−＝曲（３’および Ｈ／ｈ ＝ ０．２５ ｔａｎ（θ＋５４°４５’ ）
＋０．３ −−−−−−− （Ｊ’と表わすことができ
るが、実用上は上式（丁、 （４γの±２０％の範囲内
において十分率さい温度係数が得られる。
板切断方位θと厚で比ｒＨの関係は近似的にＨ／ｈ ＝
０．６５ ｔａｎ（４０°４０′−〇）＋０．２ −
−＝曲（３’および Ｈ／ｈ ＝ ０．２５ ｔａｎ（θ＋５４°４５’ ）
＋０．３ −−−−−−− （Ｊ’と表わすことができ
るが、実用上は上式（丁、 （４γの±２０％の範囲内
において十分率さい温度係数が得られる。
実施例３
第５図（Ｃ）は、圧電薄膜としてＡＩＮ、基板として水
晶を用いた場合のものである。ここで、共振子の構成は
第３図の実施例に従い、ＡｌＮ膜の配向は基板水晶のＸ
軸に対して４０’としだ。この場合のＡｌＮ膜の弾性的
諸定数値は、横波音速度ＶＦ”５ 、５８５ ｒｌｌ／
８ ％密度は釣３．２６ ｇ／ｃｍ３、電気機械結合係
数は約０１０５、周波数温度係数βＩＦ ＝ −２５ｐ
ｐｒｒｖ／℃てあり、利料Ｑ値はＱＦ＝１，５００．
Ｑ８＝１０．００Ｏｆある。
晶を用いた場合のものである。ここで、共振子の構成は
第３図の実施例に従い、ＡｌＮ膜の配向は基板水晶のＸ
軸に対して４０’としだ。この場合のＡｌＮ膜の弾性的
諸定数値は、横波音速度ＶＦ”５ 、５８５ ｒｌｌ／
８ ％密度は釣３．２６ ｇ／ｃｍ３、電気機械結合係
数は約０１０５、周波数温度係数βＩＦ ＝ −２５ｐ
ｐｒｒｖ／℃てあり、利料Ｑ値はＱＦ＝１，５００．
Ｑ８＝１０．００Ｏｆある。
ｒ１□−０，２８の場合はθ−００すなわちＹカット基
板により零温度係数煽動子が得られ、またｒＨ＞ ０．
２８においてはθＢＴ〈Ｏ１く０および０＜０゜＜転、
の２方位で零温度係数が実現できる。共振子のＱ値はｒ
Ｉ□が大きくなるに従って増大し、基板のＱ値に近づく
ことが分る。一方性能指数はｒｎに対してほぼ反比例し
ているがｒＨ＝４付近においても１０以上の大きな値が
得られるので実用上の問題はない。
板により零温度係数煽動子が得られ、またｒＨ＞ ０．
２８においてはθＢＴ〈Ｏ１く０および０＜０゜＜転、
の２方位で零温度係数が実現できる。共振子のＱ値はｒ
Ｉ□が大きくなるに従って増大し、基板のＱ値に近づく
ことが分る。一方性能指数はｒｎに対してほぼ反比例し
ているがｒＨ＝４付近においても１０以上の大きな値が
得られるので実用上の問題はない。
第５図（Ｃ）から零温度係数振動子を実現するための基
板切断方位θと厚さ比ｒＨの関係は近似的にい＝ ０．
２７ ｊａｎ （４０°４０′−〇）＋０．０４（−４
９°２０′〈θ≦０） （３）″および Ｉ（／ｈ ＝Ｏ，］ ｔａｎ（５４°４５′十〇）＋ｏ
、＋ （０≦０〈３５°１５’） −（４）″と表わす
ことができるが、実用上は上式（３）、 （４）“の±
２０％の範囲内において十分率さい温度係数が得られる
。
板切断方位θと厚さ比ｒＨの関係は近似的にい＝ ０．
２７ ｊａｎ （４０°４０′−〇）＋０．０４（−４
９°２０′〈θ≦０） （３）″および Ｉ（／ｈ ＝Ｏ，］ ｔａｎ（５４°４５′十〇）＋ｏ
、＋ （０≦０〈３５°１５’） −（４）″と表わす
ことができるが、実用上は上式（３）、 （４）“の±
２０％の範囲内において十分率さい温度係数が得られる
。
実施例４
第５図（ｄｉは、圧電基板としてＡＩＮ、基板とし”Ｃ
ＬｉＴａ Ｏ３を用いた場合のものである。ここで、共
振子の構成は第３図の実施例に従い、ＡＩＮ膜の配向は
ＬｉＴａＯ３基板のＸ軸に対して４００とした。
ＬｉＴａ Ｏ３を用いた場合のものである。ここで、共
振子の構成は第３図の実施例に従い、ＡＩＮ膜の配向は
ＬｉＴａＯ３基板のＸ軸に対して４００とした。
この場合のＡＪＩＮ膜の弾性波に関する諸定数値は横波
音速度Ｖｐ−５＋ ５８５ ｍ／ｓ−、密度は約３．２
６ ｇｅｍ３、電気機械結合係数は約０］０５、周波数
温度係数β□ｐ−２５ｐｐｍ、／”Ｏであシ、材料Ｑ値
はＱ、 ＝ １−．５００゜Ｑ８＝ １０，０００であ
る。
音速度Ｖｐ−５＋ ５８５ ｍ／ｓ−、密度は約３．２
６ ｇｅｍ３、電気機械結合係数は約０］０５、周波数
温度係数β□ｐ−２５ｐｐｍ、／”Ｏであシ、材料Ｑ値
はＱ、 ＝ １−．５００゜Ｑ８＝ １０，０００であ
る。
ｒ、（−０，４の場合、０ ＝ １３０’の基板を用い
ることにより零温度係数振動子が得られ、またｒ、 ＞
０．４におい−ｃは９５°５０’ ＜ ０． ＜ １
．３０’および１．３００＜Ｏ２〈１６３°３６′の２
方位で零温度係数が実現できる。共振子のＱ値はｒＨが
大きくなるに従って増大し基板のＱ値に近づくことが分
る。一方、性能指数はｒＨに対してほぼ反比例している
がｒ１□−５例近においても５以上の大きな値が得られ
るので実用上の問題はない。
ることにより零温度係数振動子が得られ、またｒ、 ＞
０．４におい−ｃは９５°５０’ ＜ ０． ＜ １
．３０’および１．３００＜Ｏ２〈１６３°３６′の２
方位で零温度係数が実現できる。共振子のＱ値はｒＨが
大きくなるに従って増大し基板のＱ値に近づくことが分
る。一方、性能指数はｒＨに対してほぼ反比例している
がｒ１□−５例近においても５以上の大きな値が得られ
るので実用上の問題はない。
第５図から零温度係数振動子を実現するだめの基板切断
方位θと厚さ比ｒ１□の関係は近似的にＩＶ’ｈ −−
０，１７ｔａｎ （θ−５８５０’ ） ＋ ０．１２
・−・−旧聞（３）”および ルヘ＝ ０．１７ ｔａｎ （θ−７３８３６’）＋０
１２ ・・・・・・・・・・・・・・・（４）″と表わ
すことができるが、実用上は上式（３７” 、 （４γ
〃の±２０％の範囲内において十分１４ｘテい温度係数
が得られる。
方位θと厚さ比ｒ１□の関係は近似的にＩＶ’ｈ −−
０，１７ｔａｎ （θ−５８５０’ ） ＋ ０．１２
・−・−旧聞（３）”および ルヘ＝ ０．１７ ｔａｎ （θ−７３８３６’）＋０
１２ ・・・・・・・・・・・・・・・（４）″と表わ
すことができるが、実用上は上式（３７” 、 （４γ
〃の±２０％の範囲内において十分１４ｘテい温度係数
が得られる。
第５図（ａ）〜（ｄ）に示すように、零温度係数の実現
条件が多数存在することから共振子の使用目的に応じた
最適の条件を選ぶことが可能となる。特に厚さ比ｒ１□
の太きいところで高Ｑの零温度係数共振子が得られるこ
とは取扱いの容易な比較的厚いＬｉ Ｔａ ０３基板ま
たは水晶基板を用いることとなるので素子の製作上好都
合である。
条件が多数存在することから共振子の使用目的に応じた
最適の条件を選ぶことが可能となる。特に厚さ比ｒ１□
の太きいところで高Ｑの零温度係数共振子が得られるこ
とは取扱いの容易な比較的厚いＬｉ Ｔａ ０３基板ま
たは水晶基板を用いることとなるので素子の製作上好都
合である。
本発明による複合共振子は、上述のように優れ゛だ特性
が得られる上に、以下に説明するように圧電薄膜の厚で
を微細に制御できるため均一な特性の共振子を得ること
が容易である。
が得られる上に、以下に説明するように圧電薄膜の厚で
を微細に制御できるため均一な特性の共振子を得ること
が容易である。
第６図は本発明による複合共振子作成時における圧電薄
膜の制御法を示す図であり、２０はＬｉＴａＯ３または
水晶の回転Ｙカット基板、４ｏ及び５ｏは真空蒸着など
の方法でＬｉＴａＯ３または水晶基板面上に設けた電極
、６ｏ及び７ｏはリード線、８ｏは形成途上にある圧電
薄膜、９ｏはマスクである。
膜の制御法を示す図であり、２０はＬｉＴａＯ３または
水晶の回転Ｙカット基板、４ｏ及び５ｏは真空蒸着など
の方法でＬｉＴａＯ３または水晶基板面上に設けた電極
、６ｏ及び７ｏはリード線、８ｏは形成途上にある圧電
薄膜、９ｏはマスクである。
リード線６０及び７ｏを発振回路に接続すれば、蒸着膜
厚モニタと同じ原理により、薄膜形成時に圧電薄膜８０
の厚さを高精度で測定できるから、必要な厚さに精度良
く合わせることができる。このような膜厚制御法は試料
に何着した膜厚を直接測定するものであるから、製造歩
留まりの向」二が可能で、均一の特性の複合共振子を得
ることが容易である。
厚モニタと同じ原理により、薄膜形成時に圧電薄膜８０
の厚さを高精度で測定できるから、必要な厚さに精度良
く合わせることができる。このような膜厚制御法は試料
に何着した膜厚を直接測定するものであるから、製造歩
留まりの向」二が可能で、均一の特性の複合共振子を得
ることが容易である。
本発明による複合共振子は、第２図及び第３図に示すよ
うＫ Ｌ】ＴａＯ３または水晶基板の片面に単層の圧電
薄膜を形成する場合に限定てれるものでなく、基板の両
面に圧電薄膜を形成した構成、あるいは、基板の片面ま
だは両面に圧電薄膜を多層重ねて形処した構成に対して
も適用できる。これらの構成においては、式（３）、
０３）’、 （３）〃： θ）′〃及び式（４）、 （
４）’、 （４）“ （４）／７／で与えられる厚み比
において、膜厚りはＺｎＯまたはＡｌ’Ｎ膜の全体の厚
芒とすればよい。
うＫ Ｌ】ＴａＯ３または水晶基板の片面に単層の圧電
薄膜を形成する場合に限定てれるものでなく、基板の両
面に圧電薄膜を形成した構成、あるいは、基板の片面ま
だは両面に圧電薄膜を多層重ねて形処した構成に対して
も適用できる。これらの構成においては、式（３）、
０３）’、 （３）〃： θ）′〃及び式（４）、 （
４）’、 （４）“ （４）／７／で与えられる厚み比
において、膜厚りはＺｎＯまたはＡｌ’Ｎ膜の全体の厚
芒とすればよい。
（効果）
以上説明したように、本発明による複合共振子は、温度
変化に対して安定かつ共振子に対する要求性能に応じた
構成条件の選定が容易である上、均一な特性のＵＨＦ帯
共振子を歩留まり良く製作できるから、ＵＨＦ帯の発振
器、フィルタ等の小形化、高性能化に対する効果は極め
て大である。
変化に対して安定かつ共振子に対する要求性能に応じた
構成条件の選定が容易である上、均一な特性のＵＨＦ帯
共振子を歩留まり良く製作できるから、ＵＨＦ帯の発振
器、フィルタ等の小形化、高性能化に対する効果は極め
て大である。
第１図は従来の複合共振子の構成を示す図、第２図は本
発明による複合共振子の一実施例の構成を示す図、第３
図は本発明による複合共振子の他の実施例の構成を示す
図、第４図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれＬｉＴａＯ２及
び水晶の回転Ｙカット基板の共振周波数温度係数の切断
方位に対する依存性を示す図、第５図（ａ）〜（ｄ）は
本発明による複合共振子の零温度係数条件と特性値を示
す図、第６図は本発明による複合共振子の作成時におけ
る圧電薄膜の膜厚制御法を示す図である。 １ ・・・・・・・・圧電性薄膜、 ２・・・・・・・
・・基板、３、４．４０．５０ ・・・・・・・・・電
極、５．６，６０．７０・・・・・・・・・、リード線
、１０．１１．８０− ＺｎＯまたはＡｌＮ薄膜、２ｏ
・・・・・・・・・ＬＩＴａｏ３または水晶の回転Ｙカ
ット基板、９０・・・・・・・・マスク。 特許出願人 日本電信電話公社 第１図 第２図 Ｕ 第３図 Ｙ′ 第４図 （０） （ｂ） 第５図 （０） ｒｓＣ冨Ｈ／ｈ） 第５図 （ｂ） 第５図 （ｄ） ｒＨ（＝Ｈ／ｈ） 第６図
発明による複合共振子の一実施例の構成を示す図、第３
図は本発明による複合共振子の他の実施例の構成を示す
図、第４図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれＬｉＴａＯ２及
び水晶の回転Ｙカット基板の共振周波数温度係数の切断
方位に対する依存性を示す図、第５図（ａ）〜（ｄ）は
本発明による複合共振子の零温度係数条件と特性値を示
す図、第６図は本発明による複合共振子の作成時におけ
る圧電薄膜の膜厚制御法を示す図である。 １ ・・・・・・・・圧電性薄膜、 ２・・・・・・・
・・基板、３、４．４０．５０ ・・・・・・・・・電
極、５．６，６０．７０・・・・・・・・・、リード線
、１０．１１．８０− ＺｎＯまたはＡｌＮ薄膜、２ｏ
・・・・・・・・・ＬＩＴａｏ３または水晶の回転Ｙカ
ット基板、９０・・・・・・・・マスク。 特許出願人 日本電信電話公社 第１図 第２図 Ｕ 第３図 Ｙ′ 第４図 （０） （ｂ） 第５図 （０） ｒｓＣ冨Ｈ／ｈ） 第５図 （ｂ） 第５図 （ｄ） ｒＨ（＝Ｈ／ｈ） 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１〕 結晶Ｘ軸の１わりに回転する角度を０．＋Ｙ軸
方向への回転角を正として回転角０が９５°５０′＜θ
〈１６３°３６′の範囲内にあるタンクル酸リチウム単
結晶の回転Ｙカット板またはＸ軸の１わりに回転する角
度をθ、＋Ｙ軸方向から→−２軸方向への回転角を正と
して、回転角θが、−４９°２０’ ＜ ０．＜＋３５
°１５′の範囲内にある水晶の回転Ｙカット板のいずれ
か一方を基板とし、その基板の片面ないし両面上に酸化
亜鉛または窒化アルミニウムのいずれか一方による圧電
性薄膜を形成し、その薄膜に高周波電界を印加するだめ
の電極を有することを特徴とする複合共振子。 （２） タンクル酸リチウム単結晶の回転Ｙノノット板
を基板とし、その基板の片面ないし両面上に形成した酸
化亜鉛簿膜のＣＩＩＩＩｌは、前記タンタル酸リチウム
単結晶基板の結晶Ｘ軸に平行な成分を有し、前記タンタ
ル酸リチウム単結晶基板の厚さをＨ１前記酸化亜鉛薄膜
の全体の厚埒をｈとして比Ｈ／ｈは基板の回転角θが ９５°５０′〈θ≦１３０°のとき １（／ｈ−（−０，４ｊａｎ （θ−５°５０′）＋０
６５）±２０％の範囲内となし、基板の回転角０が １３０°≦θ＜１６３°３６′のとき Ｈ／ｈ ＝ （０，４ｔａｎ （θ−７３°３６’ ）
＋０．６５）±２０係の範囲内となしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項記載の複合共振子。 （３） タンタル酸リチウム単結晶の回転Ｙカット板を
基板とし、その基板の片面ないし両面上に形成した窒化
アルミニウム薄膜のＣ軸は、前記タンタル酸リチウム単
結晶基板の結晶Ｘ軸に平行な成分を有し、前記タンタル
酸リチウム単結晶基板の厚さを■■、前記窒化アルミニ
ウム薄膜の全体の厚さをｈとして、比Ｈ／ｈは基板の回
転角θが９５°５０′＜θ≦１３０°のとき 晒＝ （： ０．１７ｔａｎ（θ−５°５０’）＋０．
１２）±２０チの範囲内となし、基板の回転角０が １３０°≦θ＜１６３°３６′のとき Ｈ／ｈ ＝ （０，１７ｔａｎ（θ−７３°３６’ ）
＋０．１２）±２０％の範囲内となしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第（１〕項記載の複合共振子。 （４）水晶の回転Ｙカット基板の片面ないし両面上に形
成した酸化亜鉛薄膜のＣ軸は、前記水晶基板の結晶Ｘ軸
に平行な成分を有し、前記水晶基板の厚さをＨ１前記酸
化亜鉛薄膜の全体の厚さを丘として、比Ｈ／ｈは基板の
回転角θが 一４９°２０′＜θ〈０°のとき Ｈ／ｈ ＝ （０，６５ｔａｎ（４０°４０′−〇）４
−０．２）±２０％の範囲内となしたことを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項記載の複合共振子。 （５）水晶の回転Ｙカット基板の片面ないし両面上に形
成した窒化アルミニウム薄膜のＣ軸は前記水晶基板の結
晶Ｘ軸に平行な成分を有し、前記水晶基板の厚さをＨ１
前記窒化アルミニウム薄膜の全体の厚さをｈとして比Ｈ
／ｈは、基板の回転角０が −４９°２０′＜θ≦００
のとき Ｈ／ｈ ＝ （０，２７ｊａｎ（４０°４０′−〇）＋
０．０４）±２０％の範囲内となし、基板の回転角θが
、 ０°≦０＜３５°１５′のとき Ｈ／ｈ−（０，１ｊａｎ（５４°４５’＋０）＋０．１
）±２０％の範囲内となしたことを特徴とする特許請求
の範囲第（１〕項記載の複合共振子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22214583A JPS60116217A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 複合共振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22214583A JPS60116217A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 複合共振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60116217A true JPS60116217A (ja) | 1985-06-22 |
Family
ID=16777880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22214583A Pending JPS60116217A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 複合共振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60116217A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1746722A3 (en) * | 2005-07-18 | 2009-12-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Film bulk acoustic wave resonator and manufacturing method thereof |
| JP2011522498A (ja) * | 2008-06-04 | 2011-07-28 | サントル ナシオナル ド ラ ルシェルシュ シアンティフィック （セーエヌエールエス） | 高い集積度を有する高バルク音響共振器タイプの共振器 |
| JP2011523828A (ja) * | 2008-06-04 | 2011-08-18 | サントル ナシオナル ド ラ ルシェルシュ シアンティフィック （セーエヌエールエス） | 高い温度安定性を有する高バルク音響共振器タイプの共振器 |
-
1983
- 1983-11-28 JP JP22214583A patent/JPS60116217A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1746722A3 (en) * | 2005-07-18 | 2009-12-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Film bulk acoustic wave resonator and manufacturing method thereof |
| JP2011522498A (ja) * | 2008-06-04 | 2011-07-28 | サントル ナシオナル ド ラ ルシェルシュ シアンティフィック （セーエヌエールエス） | 高い集積度を有する高バルク音響共振器タイプの共振器 |
| JP2011523828A (ja) * | 2008-06-04 | 2011-08-18 | サントル ナシオナル ド ラ ルシェルシュ シアンティフィック （セーエヌエールエス） | 高い温度安定性を有する高バルク音響共振器タイプの共振器 |
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