JPS61222312A - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

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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
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JP
Japan
Prior art keywords
crystal substrate
cut
electrode
thin film
propagation direction
Prior art date
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Pending
Application number
JP6305585A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeaki Okubo
大久保 成章
Shingo Makino
真吾 牧野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Original Assignee
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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。

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(°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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP6305585A 1985-03-27 1985-03-27 弾性表面波装置 Pending JPS61222312A (ja)

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JP6305585A JPS61222312A (ja) 1985-03-27 1985-03-27 弾性表面波装置

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JP6305585A JPS61222312A (ja) 1985-03-27 1985-03-27 弾性表面波装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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