JPS60169210A - 表面波装置 - Google Patents
表面波装置Info
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- JPS60169210A JPS60169210A JP59025392A JP2539284A JPS60169210A JP S60169210 A JPS60169210 A JP S60169210A JP 59025392 A JP59025392 A JP 59025392A JP 2539284 A JP2539284 A JP 2539284A JP S60169210 A JPS60169210 A JP S60169210A
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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 elements; 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
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- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
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- H03H9/1452—Means for weighting by finger overlap length, apodisation
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）どし
ては、一般にインダーディジタルトランスジューサ（Ｉ
ＤＴ）が用いられているが、このＩＤＴにお【プるくし
歯電極の電極指の線幅Ｗは、波長λに比例しく線幅Ｗは
通常波長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、一般にインダーディジタルトランスジューサ（Ｉ
ＤＴ）が用いられているが、このＩＤＴにお【プるくし
歯電極の電極指の線幅Ｗは、波長λに比例しく線幅Ｗは
通常波長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ｆ。
波長λ、音速νの関係がλ＝υ／ｆで示されることはよ
く知られているので、音速υ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ＩＤＴの形成が容易に
なる。
く知られているので、音速υ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ＩＤＴの形成が容易に
なる。
また、ＩＤＴの電気機械変換効率は、用いる基板の一電
気機械結合係数ｆの２乗に依存しており、翼が大きい程
、変換効率が良くなる。
気機械結合係数ｆの２乗に依存しており、翼が大きい程
、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ノ中テハ
、Ｌｉ Ｎｂ Ｏｓ カＶ＝４０００＋＋＋ ／ｓ 、
１２＝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、ジ−５５００〜ロ０００ｍ／Ｓ、！２４５
％と、！２はＬｉＮｂＯ３並であるが、ヴはＬ ｉ Ｎ
ｂ ０３の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ｌＪ料といえる。しかしながら、サ
ファイア基板はＬｉＮｂｏｓなどと比較するとかなり＾
価である。また、アルミナ基板は、微細ＩＤＴの形成に
適した鏡面を得るのがむずかしく、しがも焼結体でグレ
インサ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。
、Ｌｉ Ｎｂ Ｏｓ カＶ＝４０００＋＋＋ ／ｓ 、
１２＝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、ジ−５５００〜ロ０００ｍ／Ｓ、！２４５
％と、！２はＬｉＮｂＯ３並であるが、ヴはＬ ｉ Ｎ
ｂ ０３の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ｌＪ料といえる。しかしながら、サ
ファイア基板はＬｉＮｂｏｓなどと比較するとかなり＾
価である。また、アルミナ基板は、微細ＩＤＴの形成に
適した鏡面を得るのがむずかしく、しがも焼結体でグレ
インサ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ちので、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が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′、酸
化物および圧電薄膜からなる３層構造の表面波基板を用
い、酸化膜の厚みｈｌおよび圧電薄膜の厚みｈ２を、０
．１≦ｔｌ＋／λ≦１０および０．０５≦ｈ２／λ≦０
．３５の範囲内に設定し、表面波基板上におけるセザワ
波（もしくは類似モード）を利用するようにした一ｔ＞
のである。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
応セザワ波としておく。
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が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′、酸
化物および圧電薄膜からなる３層構造の表面波基板を用
い、酸化膜の厚みｈｌおよび圧電薄膜の厚みｈ２を、０
．１≦ｔｌ＋／λ≦１０および０．０５≦ｈ２／λ≦０
．３５の範囲内に設定し、表面波基板上におけるセザワ
波（もしくは類似モード）を利用するようにした一ｔ＞
のである。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
応セザワ波としておく。
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１１１２を形成している
。この実施例ではＡ１２０３ｍＰＩＡ２の膜厚ｈ１は約
３０μｍとしている。このＡｌ２Ｏ３薄膜２上に、波長
λ＝１００μｍ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）の圧電薄膜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１１１２を形成している
。この実施例ではＡ１２０３ｍＰＩＡ２の膜厚ｈ１は約
３０μｍとしている。このＡｌ２Ｏ３薄膜２上に、波長
λ＝１００μｍ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）の圧電薄膜４を
形成している。
このように構成した７ｎ Ｏ／ＡＩ ２０Ｇ ／ガラス
の３層構造において、ＺｎＯ薄膜４の膜厚ｈ２を変化さ
せたときのセザワ波およびレーリー波のびおよび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Ｚｎ。
の３層構造において、ＺｎＯ薄膜４の膜厚ｈ２を変化さ
せたときのセザワ波およびレーリー波のびおよび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Ｚｎ。
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。
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。
第２図の特性Ａはセザワ波の１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。
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Ａ２を示し、特性Ｂはセザワ波で、第１図の実
施例に基づく場合であり、特性Ｃは同じくセザワ波で、
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レーリー波を示
し、特性Ｅは短絡電極を形成した揚“合のレーリー波、
を示している。
施例に基づく場合であり、特性Ｃは同じくセザワ波で、
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レーリー波を示
し、特性Ｅは短絡電極を形成した揚“合のレーリー波、
を示している。
第２図から明らかなように′、セザワ波（特性Ａ）では
υが４０００１１１ ／Ｓ以上になり、特にｈ２／λユ
０．２５付近では６０００ｍ ７３以上の高音速が得ら
れている。さらに、犬２については、第３図の特性Ｂか
ら明らかなように、ｈ２／λ！ ０．２５付近で、４２
！ ２．５％となり、実用に供し得る値が０．５〜０
．６％程度であるから、十分大きな値であり、特に、短
絡電極を設けると７２３５％以上（特性Ｃ）と非常に大
きな値が得られる。
υが４０００１１１ ／Ｓ以上になり、特にｈ２／λユ
０．２５付近では６０００ｍ ７３以上の高音速が得ら
れている。さらに、犬２については、第３図の特性Ｂか
ら明らかなように、ｈ２／λ！ ０．２５付近で、４２
！ ２．５％となり、実用に供し得る値が０．５〜０
．６％程度であるから、十分大きな値であり、特に、短
絡電極を設けると７２３５％以上（特性Ｃ）と非常に大
きな値が得られる。
本発明のようにセザワ波を利用する場合、レーリー波は
スプリアスとなるが、ｈ２／λが０．３５以下の場合に
は、第３図の特性から明らかなように、レーリー波のＡ
２はセザワ波のＡ２より小さくなり、特にｈ２／λが０
．２以下ではレーリー波のＡ２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０．３５以下が望ましい。また、セザワ波の場合
、ｈ２／λが０．０５（”！近で、モードカットオフに
なり、その値より小さくなると、伝搬ロスが大きくなる
ので、ｈ２／λの好ましい範囲は、０．０５≦ｈ２／λ
≦０．３５である。
スプリアスとなるが、ｈ２／λが０．３５以下の場合に
は、第３図の特性から明らかなように、レーリー波のＡ
２はセザワ波のＡ２より小さくなり、特にｈ２／λが０
．２以下ではレーリー波のＡ２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０．３５以下が望ましい。また、セザワ波の場合
、ｈ２／λが０．０５（”！近で、モードカットオフに
なり、その値より小さくなると、伝搬ロスが大きくなる
ので、ｈ２／λの好ましい範囲は、０．０５≦ｈ２／λ
≦０．３５である。
また、Ａｌ２０３１膜２の膜厚ｈ１については、ｈｔ／
λが０．１以上に厚くするとセザワ波が発生し、厚くし
過ぎたときの表面の凹凸や膜中のストレスの問題を考慮
に入れると、１１１／λは、０．１≦ｈ＋／λ≦１０が
実用に供し得る範囲である。特に、使用する波長λが１
００μｍ程度の場合には、０．１≦ｈ１／λ≦ １．０
がより一層好ましい範囲となる。
λが０．１以上に厚くするとセザワ波が発生し、厚くし
過ぎたときの表面の凹凸や膜中のストレスの問題を考慮
に入れると、１１１／λは、０．１≦ｈ＋／λ≦１０が
実用に供し得る範囲である。特に、使用する波長λが１
００μｍ程度の場合には、０．１≦ｈ１／λ≦ １．０
がより一層好ましい範囲となる。
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しｉ’Ｎｂｏ３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ＩＤＴ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。 酸化膜については
、Ａｌ２Ｏ３の他にＢｅＯなどを用いてもよいが、膜形
成の容易さからＡｌ２Ｏ３が好ましい。Ａｌ２Ｏ３膜の
形成は、Ａｌ２Ｏ３をターゲットとしたＲ Ｆスパッタ
リング法の他に、ＣＶＤ法、ＭＣ）−ＣＶＤ法、ＲＦイ
オンブレーティング法などを用いてもよい。
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ＩＤＴ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。 酸化膜については
、Ａｌ２Ｏ３の他にＢｅＯなどを用いてもよいが、膜形
成の容易さからＡｌ２Ｏ３が好ましい。Ａｌ２Ｏ３膜の
形成は、Ａｌ２Ｏ３をターゲットとしたＲ Ｆスパッタ
リング法の他に、ＣＶＤ法、ＭＣ）−ＣＶＤ法、ＲＦイ
オンブレーティング法などを用いてもよい。
また、圧電薄膜は、ＺｎＯの他に、Ｚｎ５ｅ１ＣｄＳ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の基本的周期をλ０としたとき、１１
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、その誘電体基板が更に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。
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、その誘電体基板が更に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／酸化膜／誘
電体基板の３層構造の表面波基板を用いるようにしてい
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。
電体基板の３層構造の表面波基板を用いるようにしてい
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νおよび、＜２を示す特性図である。 １はガラス基板、２はＡｌ２Ｏ３薄膜、３はインターデ
ィジタルトランスジューサ、４はＺｎＯ薄膜である。 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νおよび、＜２を示す特性図である。 １はガラス基板、２はＡｌ２Ｏ３薄膜、３はインターデ
ィジタルトランスジューサ、４はＺｎＯ薄膜である。 特 許 出 願 人 株式会社村田製作所
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）誘電体基板上に酸化膜および圧電薄膜を順次形成
した表面波基板を用い、酸化膜の厚みｈｌおよび圧電薄
膜の厚みｈ２を、０．１≦ｈ＋／λ≦１０お覗び０．０
５≦ｈ２／λ≦０．３５の範囲内に設定し、多層構造表
面波基板上におけるセザワ波（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はセザワ波の波長である。 （２）前記酸化膜はＡｌ２Ｏ３薄膜である、特許請求の
範囲第（１）項記載の表面波装置＝（３）前記圧電薄膜
はＺｎＯ″ｍ膜である、特許請求の範囲第（１）項また
は第（２）項記載の表面波装置。 （４）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、第（２）項または第（３）項記載の表
面波装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59025392A JPS60169210A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 表面波装置 |
| US07/014,095 US4752709A (en) | 1984-02-13 | 1987-01-29 | Surface acoustic wave device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59025392A JPS60169210A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60169210A true JPS60169210A (ja) | 1985-09-02 |
Family
ID=12164610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59025392A Pending JPS60169210A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 表面波装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4752709A (ja) |
| JP (1) | JPS60169210A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989008949A1 (en) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Fujitsu Limited | Surface acoustic wave device |
| US20150357551A1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-10 | Denso Corporation | Surface acoustic wave sensor |
| CN109997307A (zh) * | 2016-11-24 | 2019-07-09 | 华为技术有限公司 | 表面声波装置 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5235233A (en) * | 1988-03-17 | 1993-08-10 | Fanuc Ltd. | Surface acoustic wave device |
| US4945354A (en) * | 1988-11-25 | 1990-07-31 | Gte Products | Spurious signal correction for surface acoustic wave (SAW) security devices |
| US4952832A (en) * | 1989-10-24 | 1990-08-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface acoustic wave device |
| JP2885349B2 (ja) * | 1989-12-26 | 1999-04-19 | 住友電気工業株式会社 | 表面弾性波素子 |
| JPH04343514A (ja) * | 1991-05-20 | 1992-11-30 | Clarion Co Ltd | 弾性表面波素子 |
| US5359250A (en) * | 1992-03-04 | 1994-10-25 | The Whitaker Corporation | Bulk wave transponder |
| US5708461A (en) * | 1995-01-24 | 1998-01-13 | Elo Touchsystems, Inc. | Acoustic touch position sensor using a low-loss transparent substrate |
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