JPS61222312A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
- Publication number
- JPS61222312A JPS61222312A JP6305585A JP6305585A JPS61222312A JP S61222312 A JPS61222312 A JP S61222312A JP 6305585 A JP6305585 A JP 6305585A JP 6305585 A JP6305585 A JP 6305585A JP S61222312 A JPS61222312 A JP S61222312A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal substrate
- cut
- electrode
- thin film
- propagation direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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】
崖1上坐■且公立
本発明は各種珈信機器における発振器の発振子等に応用
されている弾性表面波装置に関する。
されている弾性表面波装置に関する。
従来夏技査
一般に弾性表面波装置は水晶、タンタル酸リチウム等の
単結晶やセラミックなどからなる圧電基板の圧電効果に
よる弾性表面波を利用したもので、特に共振素子として
使用される弾性表面波共振子(以下SAW共振子と称す
)では、上記圧電性基板に水晶基板を使用することが多
い。
単結晶やセラミックなどからなる圧電基板の圧電効果に
よる弾性表面波を利用したもので、特に共振素子として
使用される弾性表面波共振子(以下SAW共振子と称す
)では、上記圧電性基板に水晶基板を使用することが多
い。
例えば水晶基板を使用したSAW共振子の具体例を第7
図及び第8図を参照して説明すると、(1)は圧電性基
板である水晶基板、(2)は一定間隔λ毎に区切られた
櫛形の電極体の一対を互いに櫛歯をかみ合わせて水晶基
板(1)上に形成したAl蒸着膜による櫛形電極、(3
)(3)は櫛形電極(2)により励起された表面波の反
射器で、櫛形電極(2)の両側の水晶基板(1)上に表
面波の伝播方向と直交する縦長のパターンで形成したA
j!蒸着膜によるグレーティング電極<4)(4)から
形成されている。
図及び第8図を参照して説明すると、(1)は圧電性基
板である水晶基板、(2)は一定間隔λ毎に区切られた
櫛形の電極体の一対を互いに櫛歯をかみ合わせて水晶基
板(1)上に形成したAl蒸着膜による櫛形電極、(3
)(3)は櫛形電極(2)により励起された表面波の反
射器で、櫛形電極(2)の両側の水晶基板(1)上に表
面波の伝播方向と直交する縦長のパターンで形成したA
j!蒸着膜によるグレーティング電極<4)(4)から
形成されている。
上記SAW共振子における櫛形電極(2)にパルス電圧
を印加すると、圧電効果により隣り合う電極間の基板表
面に互いに逆位相の歪みが生じ、波長λの表面波が励起
される。この表面波は水晶基板(1)上を伝播し、反射
器(3)(3)の各グレーティング電極(4)(4)に
到達する毎に反射波と透過波に分かれる。そこで各グレ
ーティング電極(4)(4)からの反射波の位相が揃う
ように各グレーティング電極(4)(4)間の間隔を決
めれば第8図の破線に示すように各反射器(3)(3)
間に波長λの定在波が励起され共振子となる。上記表面
波又は反射波の共振周波数f=V/λ(Vは伝播速度)
で与えられ、波長λは電極間ピッチで決定され、且つ、
伝播速度Vは圧電性基板の材質によって決定される。
を印加すると、圧電効果により隣り合う電極間の基板表
面に互いに逆位相の歪みが生じ、波長λの表面波が励起
される。この表面波は水晶基板(1)上を伝播し、反射
器(3)(3)の各グレーティング電極(4)(4)に
到達する毎に反射波と透過波に分かれる。そこで各グレ
ーティング電極(4)(4)からの反射波の位相が揃う
ように各グレーティング電極(4)(4)間の間隔を決
めれば第8図の破線に示すように各反射器(3)(3)
間に波長λの定在波が励起され共振子となる。上記表面
波又は反射波の共振周波数f=V/λ(Vは伝播速度)
で与えられ、波長λは電極間ピッチで決定され、且つ、
伝播速度Vは圧電性基板の材質によって決定される。
このようなSAW共振子における水晶基板(1)は第9
図に示すようなx、y、z軸からなる結晶軸を有する水
晶体(5)から切り出して製造され、水晶基板(1)上
を伝播する表面波の伝播速度Vは水晶体(5)からの水
晶基板(1)の切出し方によって決定される。そこでこ
の水晶基板(1)の切り出しを次なるSTカット法で行
っている。このSTカット法を説明すると、いま第9図
に示すようにカット面を表示するため水晶体(5)のX
YZ軸に対してφ、θ、φの3個のパラメータからなる
オイラー角表示を使用する。オイラー角φはz軸を中心
としたX軸からの回転角、即ちZ=0の基準面(no)
上でのX軸となす角度で、またオイラー角θはカット面
(ml)の法線nとz軸とのなす角度で、更にオイラー
角φはカット面(ml)上において基準面(no)及び
カット面(mりの交線lとなす角度で、表面波の伝播方
向を示す。
図に示すようなx、y、z軸からなる結晶軸を有する水
晶体(5)から切り出して製造され、水晶基板(1)上
を伝播する表面波の伝播速度Vは水晶体(5)からの水
晶基板(1)の切出し方によって決定される。そこでこ
の水晶基板(1)の切り出しを次なるSTカット法で行
っている。このSTカット法を説明すると、いま第9図
に示すようにカット面を表示するため水晶体(5)のX
YZ軸に対してφ、θ、φの3個のパラメータからなる
オイラー角表示を使用する。オイラー角φはz軸を中心
としたX軸からの回転角、即ちZ=0の基準面(no)
上でのX軸となす角度で、またオイラー角θはカット面
(ml)の法線nとz軸とのなす角度で、更にオイラー
角φはカット面(ml)上において基準面(no)及び
カット面(mりの交線lとなす角度で、表面波の伝播方
向を示す。
ここでオイラー角φ、θ、φによって所望のカット面を
決定し、例えばSTカットの場合、φ−0°、θ−13
2.75°、φ−0°からなるオイラー角によって第1
1図に示すようにカット面(m2)が決定され、このカ
ット面(m2)が板面となるような水晶基板(1)を水
晶体(5)から切り出す、この時、上記オイラー角φ−
O。
決定し、例えばSTカットの場合、φ−0°、θ−13
2.75°、φ−0°からなるオイラー角によって第1
1図に示すようにカット面(m2)が決定され、このカ
ット面(m2)が板面となるような水晶基板(1)を水
晶体(5)から切り出す、この時、上記オイラー角φ−
O。
であるため水晶基板(1)上を伝播する表面波の伝播方
向は第12図の矢印に示すようにX軸方向となり、この
X軸方向と直交する方向に櫛歯がかみ合うように櫛形電
極(2)を水晶基板(1)上に形成して第13図に示す
SAW共振子を得ている。
向は第12図の矢印に示すようにX軸方向となり、この
X軸方向と直交する方向に櫛歯がかみ合うように櫛形電
極(2)を水晶基板(1)上に形成して第13図に示す
SAW共振子を得ている。
(°シよ゛と p 占
ところで、SAW共振子の共振周波数fはUHF帯にま
で益々高周波化される傾向にあるが、水晶基板における
弾性表面波の伝播速度Vは約3158m/sで、この伝
播速度Vで共振周波数fをUHF帯にまで上げるには電
極間隔λを数μm以下でサブミクロン単位の精度で設定
する必要がある。しかし、このような微細パターンの電
極形成は極めて高度なフォトリソグラフィー技術を必要
としてプロセス技術的に困難性を伴い、事実上SAW共
振子の高周波化を難しくしている。上記問題点を解決す
るものとして、本出願人は特願昭59−195610号
に次なるものを開示した。これをSAW共振子を例に第
4図乃至第6図を参照して説明すると、(7)は水晶基
板で、その上面に従来同様のパターンで櫛形電極(8)
とグレーティング電極(9)(9)が形成される。水晶
基板(7)は第9図に示すようなXYZ軸の結晶軸を有
する水晶体(5)から切り出されたもので、これの切出
し方は従来同様にXYZ軸に対してφ、θ、φの3つの
パラメータからなるオイラー角表示を使用すると、第5
図に示すようにφ−0゜、θ−132.75°、φ−9
0°なるオイラー角によるカット面(ma)が決定され
、このカット面(m3)が板面となるように水晶体(5
)から水晶基板(7)が切り出される。この場合、オイ
ラー角φが90°であるため水晶基板(7)上を伝搬す
る表面波の伝搬方向は第6図の矢印で示すようにX軸と
直交する方向となり、この伝搬方向と直交する方向に櫛
歯がかみ合うように櫛形電極(8)を水晶基板(7)上
に形成する。
で益々高周波化される傾向にあるが、水晶基板における
弾性表面波の伝播速度Vは約3158m/sで、この伝
播速度Vで共振周波数fをUHF帯にまで上げるには電
極間隔λを数μm以下でサブミクロン単位の精度で設定
する必要がある。しかし、このような微細パターンの電
極形成は極めて高度なフォトリソグラフィー技術を必要
としてプロセス技術的に困難性を伴い、事実上SAW共
振子の高周波化を難しくしている。上記問題点を解決す
るものとして、本出願人は特願昭59−195610号
に次なるものを開示した。これをSAW共振子を例に第
4図乃至第6図を参照して説明すると、(7)は水晶基
板で、その上面に従来同様のパターンで櫛形電極(8)
とグレーティング電極(9)(9)が形成される。水晶
基板(7)は第9図に示すようなXYZ軸の結晶軸を有
する水晶体(5)から切り出されたもので、これの切出
し方は従来同様にXYZ軸に対してφ、θ、φの3つの
パラメータからなるオイラー角表示を使用すると、第5
図に示すようにφ−0゜、θ−132.75°、φ−9
0°なるオイラー角によるカット面(ma)が決定され
、このカット面(m3)が板面となるように水晶体(5
)から水晶基板(7)が切り出される。この場合、オイ
ラー角φが90°であるため水晶基板(7)上を伝搬す
る表面波の伝搬方向は第6図の矢印で示すようにX軸と
直交する方向となり、この伝搬方向と直交する方向に櫛
歯がかみ合うように櫛形電極(8)を水晶基板(7)上
に形成する。
このような構造のSAW共振子は表面波の伝搬速度が従
来品のそれに比べ約1.6倍も大きくなることが実験的
に確認され、これにより電極間隔が大きく設定できて、
SAW共振子の共振周波数の高周波数化に十分対応でき
ることが分かっている。しかしながら、前記技術は、オ
イラー角4−Ooのものに比べ、電気機械結合係数が減
少するという問題と、周波数温度特性が悪化するという
問題があった。
来品のそれに比べ約1.6倍も大きくなることが実験的
に確認され、これにより電極間隔が大きく設定できて、
SAW共振子の共振周波数の高周波数化に十分対応でき
ることが分かっている。しかしながら、前記技術は、オ
イラー角4−Ooのものに比べ、電気機械結合係数が減
少するという問題と、周波数温度特性が悪化するという
問題があった。
一般的に電気機械結合係数による問題点と周波数温度特
性による問題点を解決するものとして、非圧電性基板上
にZnO1AiN等の圧電¥I#膜と電極体を積層形成
した、いわゆる薄膜型SAW共振子が知られている。こ
れには例えば第14図及び第15図に示すようにパイレ
ックス・溶融石英などの基板(1)上に圧電溝ml!
(6)を形成し、この圧電薄膜(6)上に伝搬方向を直
交する方向で電極体(2)(4)を形成したものや、図
示しないが同じ基板上に先ず伝搬方向と直交する方向で
電極体を形成してからこの電極体を被うように圧電1f
Il!を形成したものなど様々な構造のものがあり、こ
のような薄膜型SAW共振子は圧電薄膜の厚さを小さく
設定することにより電気機械結合係数を太き(でき、し
かも圧電薄膜の膜厚を変えると周波数温度係数が変化す
ることがわかっている。しかし乍ら、共振周波数の高周
波化に伴う電極間隔の縮少化による製造上の上記問題点
が残され、早急な解決策が要望されていた。
性による問題点を解決するものとして、非圧電性基板上
にZnO1AiN等の圧電¥I#膜と電極体を積層形成
した、いわゆる薄膜型SAW共振子が知られている。こ
れには例えば第14図及び第15図に示すようにパイレ
ックス・溶融石英などの基板(1)上に圧電溝ml!
(6)を形成し、この圧電薄膜(6)上に伝搬方向を直
交する方向で電極体(2)(4)を形成したものや、図
示しないが同じ基板上に先ず伝搬方向と直交する方向で
電極体を形成してからこの電極体を被うように圧電1f
Il!を形成したものなど様々な構造のものがあり、こ
のような薄膜型SAW共振子は圧電薄膜の厚さを小さく
設定することにより電気機械結合係数を太き(でき、し
かも圧電薄膜の膜厚を変えると周波数温度係数が変化す
ることがわかっている。しかし乍ら、共振周波数の高周
波化に伴う電極間隔の縮少化による製造上の上記問題点
が残され、早急な解決策が要望されていた。
−占 ゛ るための
本発明は上記要望に応じるもので、X、Y。
Zからなる結晶軸を有する水晶体からφ、θ、ψのオイ
ラー角で決定される STカットで切り出された水晶基
板上に圧電薄膜と薄膜状電極体を形成したものであって
、上記STカットのオイラー角ψは略90°に設定され
ると共に、上記電極体は水晶基板上を伝搬する表面波の
伝搬方向がSTカントによる伝搬方向と略90°の角度
になる方向で形成された弾性表面波装置を提供する。
ラー角で決定される STカットで切り出された水晶基
板上に圧電薄膜と薄膜状電極体を形成したものであって
、上記STカットのオイラー角ψは略90°に設定され
ると共に、上記電極体は水晶基板上を伝搬する表面波の
伝搬方向がSTカントによる伝搬方向と略90°の角度
になる方向で形成された弾性表面波装置を提供する。
立里
上記本発明の構造にすることにより、薄膜型弾性表面波
装置の特徴である大きな電気機械結合係数、小さな温度
周波数係数の利点がそのまま活され、また電極体を水晶
基板を伝搬する表面波の伝播方向がSTカットによる伝
搬方向と略90°角度になる方向で形成することにより
、表面波の伝搬速度が増大して電極体の電極間隔が大き
くとれるようになり、電極形成が容易になる。
装置の特徴である大きな電気機械結合係数、小さな温度
周波数係数の利点がそのまま活され、また電極体を水晶
基板を伝搬する表面波の伝播方向がSTカットによる伝
搬方向と略90°角度になる方向で形成することにより
、表面波の伝搬速度が増大して電極体の電極間隔が大き
くとれるようになり、電極形成が容易になる。
遺」1九
本発明は、前記特願昭59−195610号に開示した
前記前提技術を薄膜型弾性表面波装置に通用したもので
、以下本発明の例えばSAW共振子に通用した一実施例
を第1図及び第2図に基づき説明する。
前記前提技術を薄膜型弾性表面波装置に通用したもので
、以下本発明の例えばSAW共振子に通用した一実施例
を第1図及び第2図に基づき説明する。
この実施例における(10)は水晶基板、(11)は水
晶基板(10)上に形成したZnO等の圧電薄膜、(1
2)及び(13) (13)は圧電薄膜(11)上に
形成した櫛形電極及びグレーティング電極である。水晶
基板(10)は第4図の水晶基板(7)と同様にオイラ
ー角φ−90°で切り出されたもので、その結晶軸のX
軸方向は表面波の伝搬方向とほぼ直交する。圧電薄膜(
11)は水晶基板(10)の電気機械結合係数を大きく
する作用と周波数温度係数を小さくする作用を有する。
晶基板(10)上に形成したZnO等の圧電薄膜、(1
2)及び(13) (13)は圧電薄膜(11)上に
形成した櫛形電極及びグレーティング電極である。水晶
基板(10)は第4図の水晶基板(7)と同様にオイラ
ー角φ−90°で切り出されたもので、その結晶軸のX
軸方向は表面波の伝搬方向とほぼ直交する。圧電薄膜(
11)は水晶基板(10)の電気機械結合係数を大きく
する作用と周波数温度係数を小さくする作用を有する。
各電極<12) (13) (13)は水晶基板(
10)のX軸方向と略90°の方向に表面波の伝搬方向
を決めるパターンで作成され、これにより表面波伝搬速
度はオイラー角φ=0°のものに比べ約1.6倍になる
。
10)のX軸方向と略90°の方向に表面波の伝搬方向
を決めるパターンで作成され、これにより表面波伝搬速
度はオイラー角φ=0°のものに比べ約1.6倍になる
。
尚、本発明は上記実施例に限らず、例えば第3図に示す
ように上記水晶基板(10)上に各電極(12) (
13) (13)を先に形成した後で圧電薄膜(11
)を形成したものや、図示しないが圧電薄膜(11)の
電極(12) (13) (13)との対向面側に
薄膜状の金属対向電極を追加形成したものであってもよ
い、また、櫛形電極の領域のみ圧電薄膜を形成したもの
でもよい、なお本発明はSAW共振子に限らすSAWフ
ィルタなどにも同様に通用し得る。
ように上記水晶基板(10)上に各電極(12) (
13) (13)を先に形成した後で圧電薄膜(11
)を形成したものや、図示しないが圧電薄膜(11)の
電極(12) (13) (13)との対向面側に
薄膜状の金属対向電極を追加形成したものであってもよ
い、また、櫛形電極の領域のみ圧電薄膜を形成したもの
でもよい、なお本発明はSAW共振子に限らすSAWフ
ィルタなどにも同様に通用し得る。
血里坐羞来
本発明によれば水晶基板のX軸方向と表面波伝搬方向と
が略90°になるように水晶基板と電極を設けたので、
表面波の伝搬速度が一段と向上し、従って電極間隔が大
きく設定できて、特にSAW共振子においては共振周波
数の高周波数化の要求に十分に対応することができる。
が略90°になるように水晶基板と電極を設けたので、
表面波の伝搬速度が一段と向上し、従って電極間隔が大
きく設定できて、特にSAW共振子においては共振周波
数の高周波数化の要求に十分に対応することができる。
しかも、水晶基板に圧電薄膜を形成したことにより、伝
搬方向が水晶基板のX軸方向と略90”になることによ
る結合係数の減少、温度特性の劣化を防ぐ事ができる。
搬方向が水晶基板のX軸方向と略90”になることによ
る結合係数の減少、温度特性の劣化を防ぐ事ができる。
第1図及び第2図は本発明の一実施例を示す平面図及び
A−A線断面図、第3図は本発明の他の実施例を示す断
面図である。第4図は本発明の前提技術を説明するため
のSAW共振子の平面図、第5図及び第6図は第4図の
SAW共振子の基板のオイラー角表示によるカット面説
明図である。第7図及び第8図は従来のSAW共振子の
斜視図及びB−B線に沿う拡大断面図、第9図は水晶体
の斜視図、第10図乃至第12図は第7図のSAW共振
子の基板のオイラー角表示によるカット面説明図、第1
3図は第7図のSAW共振子の平面図、第14図及び第
15図は他の従来のSAW共振子の平面図及びC−C線
断面図である。 (10) −・水晶基板、(11)・−・−圧電薄膜、
(12)−電極体〔櫛形電極〕。 第1図 一−−−−iGn友りイ云稀1シ旬 WJ21図 第3図 第4図 第5図 マ 第7IA 第8図 第11囚 第133
A−A線断面図、第3図は本発明の他の実施例を示す断
面図である。第4図は本発明の前提技術を説明するため
のSAW共振子の平面図、第5図及び第6図は第4図の
SAW共振子の基板のオイラー角表示によるカット面説
明図である。第7図及び第8図は従来のSAW共振子の
斜視図及びB−B線に沿う拡大断面図、第9図は水晶体
の斜視図、第10図乃至第12図は第7図のSAW共振
子の基板のオイラー角表示によるカット面説明図、第1
3図は第7図のSAW共振子の平面図、第14図及び第
15図は他の従来のSAW共振子の平面図及びC−C線
断面図である。 (10) −・水晶基板、(11)・−・−圧電薄膜、
(12)−電極体〔櫛形電極〕。 第1図 一−−−−iGn友りイ云稀1シ旬 WJ21図 第3図 第4図 第5図 マ 第7IA 第8図 第11囚 第133
Claims (1)
- (1)X、Y、Zからなる結晶軸を有する水晶体からφ
、θ、ψのオイラー角で決定されるSTカットで切り出
された水晶基板上に圧電薄膜と薄膜状電極体を形成した
ものであつて、上記STカットのオイラー角ψは略90
°に設定されると共に、上記電極体は水晶基板上を伝搬
する表面波の伝搬方向がSTカットによる伝搬方向と略
90°の角度になる方向で形成されたことを特徴とする
弾性表面波装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6305585A JPS61222312A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6305585A JPS61222312A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61222312A true JPS61222312A (ja) | 1986-10-02 |
Family
ID=13218267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6305585A Pending JPS61222312A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61222312A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5965969A (en) * | 1995-11-21 | 1999-10-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device using higher order mode of leakage elastic surface acoustic wave |
US6710509B1 (en) | 1997-02-07 | 2004-03-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
US6972508B2 (en) | 2000-04-28 | 2005-12-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
-
1985
- 1985-03-27 JP JP6305585A patent/JPS61222312A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5965969A (en) * | 1995-11-21 | 1999-10-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device using higher order mode of leakage elastic surface acoustic wave |
DE19648307B4 (de) * | 1995-11-21 | 2007-10-31 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Oberflächenwellenbauelement |
US6710509B1 (en) | 1997-02-07 | 2004-03-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
DE19803791B4 (de) * | 1997-02-07 | 2004-12-30 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Akustisches Oberflächenwellenbauelement |
US6972508B2 (en) | 2000-04-28 | 2005-12-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
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