JPS60169209A - 表面波装置 - Google Patents
表面波装置Info
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- JPS60169209A JPS60169209A JP2539184A JP2539184A JPS60169209A JP S60169209 A JPS60169209 A JP S60169209A JP 2539184 A JP2539184 A JP 2539184A JP 2539184 A JP2539184 A JP 2539184A JP S60169209 A JPS60169209 A JP S60169209A
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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
- H03H9/02574—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate
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、高周波用に適した表面波装置に関する。
表面波装置の電気機械変換器（トランスジューサ）とし
ては、一般にインターディジタルトランスジューサく・
ｔ ＯＴ ）が用いられているが、このＩＤＴにおけろ
くし歯電極の電極指の線幅Ｗは、波長λに比例しく線幅
Ｗは通裾波長λの１／４ないし１／８である）、すなわ
ち周波数ｆに逆比例するので、高周波になると線幅Ｗが
狭くなり、ＩＤＴの形成例えばフォトエツチングなどが
困難になる。
ては、一般にインターディジタルトランスジューサく・
ｔ ＯＴ ）が用いられているが、このＩＤＴにおけろ
くし歯電極の電極指の線幅Ｗは、波長λに比例しく線幅
Ｗは通裾波長λの１／４ないし１／８である）、すなわ
ち周波数ｆに逆比例するので、高周波になると線幅Ｗが
狭くなり、ＩＤＴの形成例えばフォトエツチングなどが
困難になる。
ところが、表面波装置においては、周波数ｆ１波長λ、
音速Ｖの関係がλ＝ν／ｆで示されることはよく知られ
ているので、音速νを速くすれば、波長λが大きくなり
、高周波化をはかつてもＩＤ］の形成が容易になる。
音速Ｖの関係がλ＝ν／ｆで示されることはよく知られ
ているので、音速νを速くすれば、波長λが大きくなり
、高周波化をはかつてもＩＤ］の形成が容易になる。
また、ＩＤＴの電気機械変換効率は、用いる基板の電気
機械結合係数Ａの２乗に依存しており、Ａが大きい程、
変換効率が良くなる。
機械結合係数Ａの２乗に依存しており、Ａが大きい程、
変換効率が良くなる。
したがって、高周波用表面波装置の基板としては、高音
速、高結合係数の基板が望まれている。
速、高結合係数の基板が望まれている。
次に、一般に用いられている表面波装置用基板の中では
、ＬｉＮｂＯ３がＶＬ＝ｔ４０００ｍ ／ｓ 、 １ｊ
２−５．６％で、高周波用に適した材料である。これに
対して、サファイア基板上のＺｎＯ膜あるいはアルミナ
基板上のＺｎＯ膜によるいわゆるセザワ波または高次モ
ードといわれるモードのものが提案されているが、この
構成では、ν＝ ５５００〜６０００ｍ ／ｓ 、−１
２輪５％と、Ａ２はＬ ｉ Ｎｂ Ｏａ並であるが、Ｖ
はＬｉ Ｎｂ Ｏａ ＋７） １．４倍以上であり、こ
の音速νからみて、より高周波に適した材料といえる。
、ＬｉＮｂＯ３がＶＬ＝ｔ４０００ｍ ／ｓ 、 １ｊ
２−５．６％で、高周波用に適した材料である。これに
対して、サファイア基板上のＺｎＯ膜あるいはアルミナ
基板上のＺｎＯ膜によるいわゆるセザワ波または高次モ
ードといわれるモードのものが提案されているが、この
構成では、ν＝ ５５００〜６０００ｍ ／ｓ 、−１
２輪５％と、Ａ２はＬ ｉ Ｎｂ Ｏａ並であるが、Ｖ
はＬｉ Ｎｂ Ｏａ ＋７） １．４倍以上であり、こ
の音速νからみて、より高周波に適した材料といえる。
しかしながら、サファイア基板はＬｉＮｂＯ３などと比
較するとかなり高価である。また、アルミナ基板は、微
細ＩＤＴの形成に適した鏡面を臂るのがむずかしく、し
かも焼結体でグレインザイズが大きいため高周波では伝
搬損失が大きくなるという欠点を有しており、これらの
点で高周波用に用いるのは困難であるといえる。
較するとかなり高価である。また、アルミナ基板は、微
細ＩＤＴの形成に適した鏡面を臂るのがむずかしく、し
かも焼結体でグレインザイズが大きいため高周波では伝
搬損失が大きくなるという欠点を有しており、これらの
点で高周波用に用いるのは困難であるといえる。
本発明は、上述した従来の欠点を除去したもので、実用
に供し得るコスト、作業性などを維持しつつ、高音速で
かつ高結合の基板を実現して、高周波化および高効率化
を安価にかつ容易にはかれるようにした表面波装置を提
供することを目的とし、その要旨は、誘電体基板、Ａｌ
２Ｏ３膜および圧電薄膜から゛なる３層構造の表面波基
板を用い、Ａｌ２Ｏ３膜の厚みｈｌおよび圧電薄膜の厚
みｈ２を、０．１≦１）１／λ≦１０および０．３≦ｈ
２／λ≦１．０の範囲内に設定し、表面波基板上におけ
るレーリー波（もしくは類似モード）を利用するように
したものである。
に供し得るコスト、作業性などを維持しつつ、高音速で
かつ高結合の基板を実現して、高周波化および高効率化
を安価にかつ容易にはかれるようにした表面波装置を提
供することを目的とし、その要旨は、誘電体基板、Ａｌ
２Ｏ３膜および圧電薄膜から゛なる３層構造の表面波基
板を用い、Ａｌ２Ｏ３膜の厚みｈｌおよび圧電薄膜の厚
みｈ２を、０．１≦１）１／λ≦１０および０．３≦ｈ
２／λ≦１．０の範囲内に設定し、表面波基板上におけ
るレーリー波（もしくは類似モード）を利用するように
したものである。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳述する。
第１図において、誘電体基板１は、鏡面が容易に得られ
かつ安価なホウケイ酸ガラスで構成している。このガラ
ス基板１上に、例えばＲＦスパッタリングにより酸化ア
ルミニウム（ＡＩ ２０３ ）のＩＩＩ！Ｊ２を形成し
ている。この実施例ではＡｌ２Ｏ３薄膜２の膜厚ｈ１は
約３０μｍとしている。このＡｌ２０３Ｍ膜２上に、膜
長上＝ ｉｏｏμｍのくし歯電極からなるインターディ
ジタルトランスジューサ（ＩＤＴ）３を形成したのち、
スパッタリングにより酸化亜鉛（Ｚｎ Ｏ）の圧電Ｒ膜
４を形成している。
かつ安価なホウケイ酸ガラスで構成している。このガラ
ス基板１上に、例えばＲＦスパッタリングにより酸化ア
ルミニウム（ＡＩ ２０３ ）のＩＩＩ！Ｊ２を形成し
ている。この実施例ではＡｌ２Ｏ３薄膜２の膜厚ｈ１は
約３０μｍとしている。このＡｌ２０３Ｍ膜２上に、膜
長上＝ ｉｏｏμｍのくし歯電極からなるインターディ
ジタルトランスジューサ（ＩＤＴ）３を形成したのち、
スパッタリングにより酸化亜鉛（Ｚｎ Ｏ）の圧電Ｒ膜
４を形成している。
このように構成したＺｎ Ｏ／ＡＩ ２０３／ガラスの
３層構造において、ＺｎＯ薄膜４の膜厚ｈ２を変化させ
たときのレーリー波およびセザワ波のＶおよびＡ２を測
定し、その測定結果を第２図および第３図に示している
。また、最上層のＺｎＯ薄膜４上に短絡（対向）電極（
図示せず）を形成し、同様の測定をしてその測定結果も
第２図および第３図に示している。
３層構造において、ＺｎＯ薄膜４の膜厚ｈ２を変化させ
たときのレーリー波およびセザワ波のＶおよびＡ２を測
定し、その測定結果を第２図および第３図に示している
。また、最上層のＺｎＯ薄膜４上に短絡（対向）電極（
図示せず）を形成し、同様の測定をしてその測定結果も
第２図および第３図に示している。
一般にセザワ波は２層構造の基板上の表面波の一種と考
えられるが、本発明のような３層構造の基板上でも同様
の表面波が考えられるので、本明細書では一応セザヮ波
としておく。
えられるが、本発明のような３層構造の基板上でも同様
の表面波が考えられるので、本明細書では一応セザヮ波
としておく。
第２図の特性Ａはレーリー波のνを示しており、この特
性Ａは短絡電極の有無にかかわらずほぼ同じであった。
性Ａは短絡電極の有無にかかわらずほぼ同じであった。
第３図はハを示し、特性Ｂはレーリー波で、第１図の実
施例に基づく場合であり、特性Ｃは同じくレーリー波で
、第１図の破線で示す短絡電極５を追加して形成した場
合を示し、特性りは短絡電極のない場合のセザワ波を示
し、特性Ｅは短絡電極を形成した場合のセザワ波を示し
ている。
施例に基づく場合であり、特性Ｃは同じくレーリー波で
、第１図の破線で示す短絡電極５を追加して形成した場
合を示し、特性りは短絡電極のない場合のセザワ波を示
し、特性Ｅは短絡電極を形成した場合のセザワ波を示し
ている。
第２図から゛明らかなように、レーリー波（特性へ）で
はνが３０００ｍ ／Ｓ以上の音速が得られており、Ｚ
ｎ Ｏ／ガラスのみの場合の２６００ｍ／ｓより速く、
高音速基板といえる。さらに、！２については、第３図
の特性Ｂ、Ｃから明らかなように、１１２／λ〜０．５
付近で、Ａ２さ３％となり、実用に供し得る値が０．５
〜０．６％程度であるから、十分大きな値である。
はνが３０００ｍ ／Ｓ以上の音速が得られており、Ｚ
ｎ Ｏ／ガラスのみの場合の２６００ｍ／ｓより速く、
高音速基板といえる。さらに、！２については、第３図
の特性Ｂ、Ｃから明らかなように、１１２／λ〜０．５
付近で、Ａ２さ３％となり、実用に供し得る値が０．５
〜０．６％程度であるから、十分大きな値である。
本発明のようにレーリー波を利用する場合、セザワ波は
スプリアスとなるが、１１２／λが０．３〜０．３５以
上の場合には、第３図の特性から明らかなように、セザ
ワ波の、＜２はレーリー波のＡ２より小さくなり、特に
ｈ２／λが０．５以上ではセザワ波の１２がほぼ零とな
り、スプリアスとしては無視できるようになる。したが
って、ｈ２／λは０．３以上が望ましい。また、ｈ２／
λが１．０以上に厚くすると、膜の表面が荒れやすく、
しかもＡ１自体も小さくなるので、ｈ２／λは１．０以
下が望ましい。以上のことから、ｈ２／λの好ましい範
囲は、０．３≦ｈ２／λ≦ １．０である。
スプリアスとなるが、１１２／λが０．３〜０．３５以
上の場合には、第３図の特性から明らかなように、セザ
ワ波の、＜２はレーリー波のＡ２より小さくなり、特に
ｈ２／λが０．５以上ではセザワ波の１２がほぼ零とな
り、スプリアスとしては無視できるようになる。したが
って、ｈ２／λは０．３以上が望ましい。また、ｈ２／
λが１．０以上に厚くすると、膜の表面が荒れやすく、
しかもＡ１自体も小さくなるので、ｈ２／λは１．０以
下が望ましい。以上のことから、ｈ２／λの好ましい範
囲は、０．３≦ｈ２／λ≦ １．０である。
また、Ａｌ２Ｏ３薄膜２の膜厚１１１については、ｈ＋
／λが０．１以上に厚くした方がレーリー波の音速が速
くなるが、逆に厚くなりすぎると表面の凹凸や膜中のス
トレスが問題になるので、ｈ＋／λは１０以下に抑える
のが望ましい。したがって、ｈ、／ｌ’の好ましい範囲
は、０．１≦ｈ１／λ≦１０である。
／λが０．１以上に厚くした方がレーリー波の音速が速
くなるが、逆に厚くなりすぎると表面の凹凸や膜中のス
トレスが問題になるので、ｈ＋／λは１０以下に抑える
のが望ましい。したがって、ｈ、／ｌ’の好ましい範囲
は、０．１≦ｈ１／λ≦１０である。
本実施例によれば、高音速でかつ比較的高結合係数の基
板をもつ表面波装置が容易に得られる。
板をもつ表面波装置が容易に得られる。
本実施例では、誘電体基板としてガラスを用いているた
め、サファイアあるいは１−ｉＮｂｏａに比べてはるか
に安価に構成できる。また、アルミナより表面平坦度が
良く、伝搬損失などが小さいため、高周波での特性が良
好になる。なお、誘電体基板としては、プラスチックあ
るいは金属を用いてもよいが、表面平坦度すなわちＩＤ
Ｔの形成の容易さ、ならびにコストの面からみて、ガラ
スが最適であるといえる。 Ａｌ２Ｏ３膜については、
ＢｅＯなどを用いてもよいが、膜形成の容易さからＡｌ
２Ｏ３が好ましい。Ａｌ２Ｏ３膜の形成は、Ａ１２（ｊ
３をターゲットとしたＲＦスパッタリング法の他に、Ｃ
ＶＤ法、ＭＯ−ＣＶＤ法、ＲＦイオンプレーティンＩ法
などを用いてもよい。
め、サファイアあるいは１−ｉＮｂｏａに比べてはるか
に安価に構成できる。また、アルミナより表面平坦度が
良く、伝搬損失などが小さいため、高周波での特性が良
好になる。なお、誘電体基板としては、プラスチックあ
るいは金属を用いてもよいが、表面平坦度すなわちＩＤ
Ｔの形成の容易さ、ならびにコストの面からみて、ガラ
スが最適であるといえる。 Ａｌ２Ｏ３膜については、
ＢｅＯなどを用いてもよいが、膜形成の容易さからＡｌ
２Ｏ３が好ましい。Ａｌ２Ｏ３膜の形成は、Ａ１２（ｊ
３をターゲットとしたＲＦスパッタリング法の他に、Ｃ
ＶＤ法、ＭＯ−ＣＶＤ法、ＲＦイオンプレーティンＩ法
などを用いてもよい。
また、圧電薄膜は、ＺｎＯの他に、Ｚｎ５ｅ、ＣｄＳな
どを用いることもできるが、結合係数や膜形成の容易さ
から、ＺｎＯが最も望ましい。圧電薄膜の膜形成には、
酸化膜と同様、スパッタリング、ＣＶＤ、イオンブレー
ティングなどの方法を採ることができる。
どを用いることもできるが、結合係数や膜形成の容易さ
から、ＺｎＯが最も望ましい。圧電薄膜の膜形成には、
酸化膜と同様、スパッタリング、ＣＶＤ、イオンブレー
ティングなどの方法を採ることができる。
さらに、ＩＤＴの基本波に限らず、３次高調波あるいは
その他の高調波の応答を利用してもよい。
その他の高調波の応答を利用してもよい。
その場合、ＩＤＴの基本的Ｉ？ｉ１期をＡ０としたとき
、ｎ次高調波の波長λｎは、λｎ＝λｏ／ｎの関係にあ
ることは明らかである。また、上記実施例は３層構造の
基板にしているが、その誘電体基板が史に２層以上から
なる、全体として、４層以上の構造でも同様である。
、ｎ次高調波の波長λｎは、λｎ＝λｏ／ｎの関係にあ
ることは明らかである。また、上記実施例は３層構造の
基板にしているが、その誘電体基板が史に２層以上から
なる、全体として、４層以上の構造でも同様である。
本発明は、以上説明したように、圧電薄膜／−Ａ１２０
３躾／誘電体基板の３層構造の表面波基板を用いるにう
にしているので、高周波に適した高音速でかつ比較的高
結合係数の基板をもつ表面波装置を安価に実現でき、そ
の工業的価値は極めて大きなものである。
３躾／誘電体基板の３層構造の表面波基板を用いるにう
にしているので、高周波に適した高音速でかつ比較的高
結合係数の基板をもつ表面波装置を安価に実現でき、そ
の工業的価値は極めて大きなものである。
第１図は本発明に基づく表面波装置の一実施例を示す断
面図、第２図および第３図は本実施例に用いる表面波基
板のＶおよびｆ２を示ず特性図である。 １はガラス基板、２は△１２０３薄膜、 ３はインター
ディジタルトランスジューサ、４は２１１０ｇ膜である
。 特 許 出 願 人 株式会社村田製作所
面図、第２図および第３図は本実施例に用いる表面波基
板のＶおよびｆ２を示ず特性図である。 １はガラス基板、２は△１２０３薄膜、 ３はインター
ディジタルトランスジューサ、４は２１１０ｇ膜である
。 特 許 出 願 人 株式会社村田製作所
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）誘電体基板上にＡｌ２Ｏ３膜および圧電薄膜を順
次形成した表面波基板を用い、Ａｌ２Ｏ３膜の厚みｈｌ
および圧電薄膜の厚みｈ２を、０．１≦ｈ１／λ≦１０
および０．３≦ｈ２／λ≦ １．０の範囲内に設定し、
多層構造表面波基板上におけるレーリー波（もしくは類
似モード）を利用するようにしたことを特徴とする表面
波装置。 ただし、λはレーリー波の波長である。 ゛（２）前記圧電薄膜はＺｎＯ薄躾である、特許請求の
範囲第（１）項記載の表面波装置。 （３）前記誘電体基板はガラス基板である、特許請求の
範囲第（１）項または第（２）項記載の表面波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2539184A JPS60169209A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2539184A JPS60169209A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60169209A true JPS60169209A (ja) | 1985-09-02 |
Family
ID=12164578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2539184A Pending JPS60169209A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60169209A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017169514A1 (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社村田製作所 | 複合フィルタ装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 |
-
1984
- 1984-02-13 JP JP2539184A patent/JPS60169209A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017169514A1 (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社村田製作所 | 複合フィルタ装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 |
| US11088673B2 (en) | 2016-03-31 | 2021-08-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Composite filter device, high-frequency front end circuit, and communication device |
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