JPS616913A - 弾性波素子の周波数調整方法 - Google Patents
弾性波素子の周波数調整方法Info
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- JPS616913A JPS616913A JP12715684A JP12715684A JPS616913A JP S616913 A JPS616913 A JP S616913A JP 12715684 A JP12715684 A JP 12715684A JP 12715684 A JP12715684 A JP 12715684A JP S616913 A JPS616913 A JP S616913A
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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
- H03H3/10—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves for obtaining desired frequency or temperature coefficient
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は弾性波素子の周波数調整方法に関するものであ
る。
る。
弾性波素子は圧電基板の表面上にすだれ状電極体を形成
することによってＶＨＦ帯やＵＨＦ帯のフィルタ、共振
子が容易に実現できる。一部ＴＶ受信機用のＰＩＦ７４
ルタやＲＦコンバータの発振素子として実用されている
が、用途の拡大をめざして弾性波素子に対しても新たな
機能や性能向上が要求されてきている。特に、弾性表面
波（ＳＡＷ）共振子である端面反射形の圧電すべり波共
振子は従来の厚みすべり振動子では実現できなかＱ ったＪａ Ｍ Ｈｚ以上の基本波共振を得ることができ
、スプリアスも少い高安定発振子として注目されている
。
することによってＶＨＦ帯やＵＨＦ帯のフィルタ、共振
子が容易に実現できる。一部ＴＶ受信機用のＰＩＦ７４
ルタやＲＦコンバータの発振素子として実用されている
が、用途の拡大をめざして弾性波素子に対しても新たな
機能や性能向上が要求されてきている。特に、弾性表面
波（ＳＡＷ）共振子である端面反射形の圧電すべり波共
振子は従来の厚みすべり振動子では実現できなかＱ ったＪａ Ｍ Ｈｚ以上の基本波共振を得ることができ
、スプリアスも少い高安定発振子として注目されている
。
以下、この圧電すべり波共振子を例にして説明する。
圧電すべり波共振子の駆動１極であるすだれ状電極体は
、圧電基板表面に厚さ数千オングストロームのアルミニ
ウム（Ａｔ）膜を蒸着等によって形成し、それをフォト
リングラフィ技術等でエッチングすることで、２個のく
し歯電極が相互に噛み合った形状に作成される。一方、
励振される弾性波の周波数ｆは圧電基板の音速をＶ、す
だれ状電極体のくし歯電極ピッチをＰとしたときｆ ＝
ｖ ／ ２Ｐ・・・・・・・・・・・・・（１）と表
わされる。
、圧電基板表面に厚さ数千オングストロームのアルミニ
ウム（Ａｔ）膜を蒸着等によって形成し、それをフォト
リングラフィ技術等でエッチングすることで、２個のく
し歯電極が相互に噛み合った形状に作成される。一方、
励振される弾性波の周波数ｆは圧電基板の音速をＶ、す
だれ状電極体のくし歯電極ピッチをＰとしたときｆ ＝
ｖ ／ ２Ｐ・・・・・・・・・・・・・（１）と表
わされる。
このピッチは前述の如く一坦すだれ状電極体が作成され
ると自由に変更することは不可能である。
ると自由に変更することは不可能である。
このため、製造時にすだれ状電極の膜厚やフィンガー巾
のバホな等に起因した周波数のバラツキが生じても、こ
れをくし歯電極ピッチの変更により調整することは一般
に困難であった。
のバホな等に起因した周波数のバラツキが生じても、こ
れをくし歯電極ピッチの変更により調整することは一般
に困難であった。
本発明の目的は上記従来欠点に鑑み、すだれ状電極体形
成後周波数調整可能な弾性波素子の周波数調整方法を提
供することにある。
成後周波数調整可能な弾性波素子の周波数調整方法を提
供することにある。
この本発明の目的は、圧電基板表面に少なくとも２個の
くし歯電極を相互に噛み合せたすだれ状電極体が形成さ
れ、該すだれ状電極体に金属をメッキするか或は該電極
体をエッチソゲすることによって周波数調整を行なうこ
とを特徴とした弾性波素子の周波数調整方法の提供によ
り達成できる。
くし歯電極を相互に噛み合せたすだれ状電極体が形成さ
れ、該すだれ状電極体に金属をメッキするか或は該電極
体をエッチソゲすることによって周波数調整を行なうこ
とを特徴とした弾性波素子の周波数調整方法の提供によ
り達成できる。
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明に係る端面反射形の圧電すべり波共振子
に使用したタンタル酸リチウム（ＬｉＴｈＯ，）からな
る圧電基板の切断面と弾性波の伝搬方向をオイラー表示
するためのオイラー角の定義を示す図である。
に使用したタンタル酸リチウム（ＬｉＴｈＯ，）からな
る圧電基板の切断面と弾性波の伝搬方向をオイラー表示
するためのオイラー角の定義を示す図である。
第一回転角φは２軸を中心に、第二回転角θはＸ軸を中
心に反時計方向を正として回転して切断面方位を表示し
、第三回転角ψは回転後の基板内のＸ軸からの回転角で
伝搬方向を表わすものでＣ１θ、ψ）として表示される
。
心に反時計方向を正として回転して切断面方位を表示し
、第三回転角ψは回転後の基板内のＸ軸からの回転角で
伝搬方向を表わすものでＣ１θ、ψ）として表示される
。
使用したＬｉ Ｔａ ０３基板のオイラー角表示φ。
θはそれぞれ００，１３０°であり、一般には４０゜ｒ
ｏｔ （回転）ＹＬｉＴａＯｓとも表現される。
ｏｔ （回転）ＹＬｉＴａＯｓとも表現される。
第２図はこの４０°ｒｏｔＹＬｉＴａ０１基板ｌを使用
した本発明に係る端面反射形の圧電すべり波共振子を示
す斜視図で、すだれ状電極体２によって表面すべり波が
発生され、自由端面３，４で反射されて共振特性を得る
。この表面すべり波は矢印５で示す如くすだれ状電極体
２のくし歯電極２ａ＋２ｂのフィンガ２Ｃ，２ｄと平行
な方向に変化しそれど略直角方向に伝播するので、自由
端面３，４で他モードへの変換がなく表面すべり波のま
まで反射される。また表面すべり波の波長をλとしたと
そのエネルギーは表面から深さ１０２以内に９ａチ以上
集中している。
した本発明に係る端面反射形の圧電すべり波共振子を示
す斜視図で、すだれ状電極体２によって表面すべり波が
発生され、自由端面３，４で反射されて共振特性を得る
。この表面すべり波は矢印５で示す如くすだれ状電極体
２のくし歯電極２ａ＋２ｂのフィンガ２Ｃ，２ｄと平行
な方向に変化しそれど略直角方向に伝播するので、自由
端面３，４で他モードへの変換がなく表面すべり波のま
まで反射される。また表面すべり波の波長をλとしたと
そのエネルギーは表面から深さ１０２以内に９ａチ以上
集中している。
この様な共振子のアドミタンスは一般にＹ＝ ｊ ｗ
Ｃｄ ＋ １ ／（Ｒ＋Ｉ ？ ｔａｎ ｆ 六・・・
・（２） と表わされる。
Ｃｄ ＋ １ ／（Ｒ＋Ｉ ？ ｔａｎ ｆ 六・・・
・（２） と表わされる。
ここにＷは角周波数、ＷＲは共振角周波数、Ｃｄはすだ
れ状電極体の電極間の並列容量、Ｒは損失を表わず共振
抵抗、Ｒ′は′ｄ気機械結合係数である。
れ状電極体の電極間の並列容量、Ｒは損失を表わず共振
抵抗、Ｒ′は′ｄ気機械結合係数である。
また（２）式は簡単に
Ｙ＝ ｊｗＣｄ＋ ｔ／ （’ａ＋ｊ ｗＬ４− ｔ／
ｊｗｃ ）＝・（３）と表わされ、その等価回路表現
は第３図の如く２端子の共振回路として表現される。
ｊｗｃ ）＝・（３）と表わされ、その等価回路表現
は第３図の如く２端子の共振回路として表現される。
第３図において、ｃｄは上記の並列容量、Ｃはすだれ状
電極体の直列容量、Ｒは上記の共振抵抗、捩角周波数Ｗ
Ｉ’Ｌおよび共振光ヂ度Ｑはそれぞれ、ＷＲ＝ １／７
ｊｃ ・・・・ ・・・・・（４）Ｑ＝ＷＬ／Ｒ・
・・・ ・ ・・・・・（５）ヤ となる。また撮動子の誘導性＠賊の広さの目求となる容
量比γは γ＝Ｃｄ／Ｃ・・・・・・・・・旧・（６］で表わされ
る２゜ 本発明に係る共振子の製造方法は、第４図の如くウェー
ハ状の４ ＱＯｒｏｔ Ｙ Ｌｉ ＴａＯ３基板１ａに
表面すべり波の伝播方向（矢印５ＡＷ）ψが１〜５０で
望ましくは１０となるようにフィンガピッチが等間隔の
丁だれ状電極帯２ｅを複数個並列に形成した後、ダイシ
ングソー等によりウエーノ１を切断する。この切断は各
すだれ状電極帯２ｅの分割（ｆ・・ｆ’）と、分割され
たすだれ状電極帯２ｅを更に本共振子が得られるように
所定フィンガ数で個片に分割（ｇ・・）する工程がある
。
電極体の直列容量、Ｒは上記の共振抵抗、捩角周波数Ｗ
Ｉ’Ｌおよび共振光ヂ度Ｑはそれぞれ、ＷＲ＝ １／７
ｊｃ ・・・・ ・・・・・（４）Ｑ＝ＷＬ／Ｒ・
・・・ ・ ・・・・・（５）ヤ となる。また撮動子の誘導性＠賊の広さの目求となる容
量比γは γ＝Ｃｄ／Ｃ・・・・・・・・・旧・（６］で表わされ
る２゜ 本発明に係る共振子の製造方法は、第４図の如くウェー
ハ状の４ ＱＯｒｏｔ Ｙ Ｌｉ ＴａＯ３基板１ａに
表面すべり波の伝播方向（矢印５ＡＷ）ψが１〜５０で
望ましくは１０となるようにフィンガピッチが等間隔の
丁だれ状電極帯２ｅを複数個並列に形成した後、ダイシ
ングソー等によりウエーノ１を切断する。この切断は各
すだれ状電極帯２ｅの分割（ｆ・・ｆ’）と、分割され
たすだれ状電極帯２ｅを更に本共振子が得られるように
所定フィンガ数で個片に分割（ｇ・・）する工程がある
。
またすだれ状電極帯２ｅの形成は、基板１ａの表面上に
合接着用のニクロム（ＮｉＣｒ）２ｆを約５ｏＯＸ８ｉ
、その上に金（Ａｕ）ｚ ｇを約ｚｓｏｏＸ程度の膜厚
で蒸着形成し、その後フォ） ＩＪソグラフィ技術でエ
ッチングしてパターンニングされる。
合接着用のニクロム（ＮｉＣｒ）２ｆを約５ｏＯＸ８ｉ
、その上に金（Ａｕ）ｚ ｇを約ｚｓｏｏＸ程度の膜厚
で蒸着形成し、その後フォ） ＩＪソグラフィ技術でエ
ッチングしてパターンニングされる。
このようにして本発明に係る第２図の共振子が形成され
ている。ところで、このような共振子の共振周波数を調
整する為には伝搬速度又は共振子長を制御する必要があ
る。
ている。ところで、このような共振子の共振周波数を調
整する為には伝搬速度又は共振子長を制御する必要があ
る。
本発明ではすだれ状電極体２をメッキすることによって
該電極体の質量を増加させ、伝搬速度を減少させること
によって周波数を調整するものである。また本発明では
すだれ状電極体２をエッチングして周波数調整するが、
このエッチングの場合には質１：は減少し、周波数は上
昇する。
該電極体の質量を増加させ、伝搬速度を減少させること
によって周波数を調整するものである。また本発明では
すだれ状電極体２をエッチングして周波数調整するが、
このエッチングの場合には質１：は減少し、周波数は上
昇する。
音速変化（ｖ／ｖｏ）の関係を調べ、その結果を第６図
に示す。
に示す。
ここで使用した共振子け、基板ｌが４０ ｖｏｔ ＹＬ
ｉＴａｇ、で、該基板ｌの表面にすだれ状電極体２が表
面すべり波伝播方向が１０となるように形成され、且つ
該すだれ状電極２は第２図に示す如きフィンガ長（フィ
ンガの重なり長）Ｗ、／フィンガビ”ツチＰ、フィ゛Ｉ
ガ本数Ｎ（両側のくし歯電極の゛フィンツ ガ本数“）がそれぞれ４１０μｓ、２５．９．ｃｉｍ、
９０本（フィンガ対数は４５対）とした。またここでλ
は表面すべり波の波長、ｖＯは基板ｌの伝播速度、■は
質量付加による基板ｌの伝播速度である。
ｉＴａｇ、で、該基板ｌの表面にすだれ状電極体２が表
面すべり波伝播方向が１０となるように形成され、且つ
該すだれ状電極２は第２図に示す如きフィンガ長（フィ
ンガの重なり長）Ｗ、／フィンガビ”ツチＰ、フィ゛Ｉ
ガ本数Ｎ（両側のくし歯電極の゛フィンツ ガ本数“）がそれぞれ４１０μｓ、２５．９．ｃｉｍ、
９０本（フィンガ対数は４５対）とした。またここでλ
は表面すべり波の波長、ｖＯは基板ｌの伝播速度、■は
質量付加による基板ｌの伝播速度である。
第６図かへ質量付加すなわｔ−Ｎ１ツキ付着が多（ｆ、
Ｘるにつわて音速が低下し周波数が低下することが分る
。
Ｘるにつわて音速が低下し周波数が低下することが分る
。
この質量付加は第７図に示す如く、上記共振子Ｘ−Ａ１
１−ｌツキ浴６（例えば！（Ｅｌ、−Ｒ，＋（Ｘ Ｔ）
；ＭＰｆＨｌ、ｌ弓ＸＨＤ）に浸漬してすだれ状電極体
２の金層２ｇに更に金をメッキした。メッキ量はメッキ
時間や電流密度を制御することによって変化させること
ができる。
１−ｌツキ浴６（例えば！（Ｅｌ、−Ｒ，＋（Ｘ Ｔ）
；ＭＰｆＨｌ、ｌ弓ＸＨＤ）に浸漬してすだれ状電極体
２の金層２ｇに更に金をメッキした。メッキ量はメッキ
時間や電流密度を制御することによって変化させること
ができる。
第８図にメッキ時間と共振周波数の変化を示す。
第８図において、線Ａは第６図で使用したと同様の共振
子を１個当り２００μ人の電流密度でメッキした場合、
線Ｂは１００／ＩＡ、線Ｃは５０μＡであり、メッキ液
温はいずれも６５℃である。例えば上記共振子−個当り
１００μへの電流密度（線Ｂ）で６０秒メッキすると約
０．０９チだけ周波数が低下する。このとき、際限なく
調整が可能なわけではなく、電極膜厚が厚くなると電極
によって振動エネルギーが或枢されるなどして共振子と
してのＱの劣化をまねく。
子を１個当り２００μ人の電流密度でメッキした場合、
線Ｂは１００／ＩＡ、線Ｃは５０μＡであり、メッキ液
温はいずれも６５℃である。例えば上記共振子−個当り
１００μへの電流密度（線Ｂ）で６０秒メッキすると約
０．０９チだけ周波数が低下する。このとき、際限なく
調整が可能なわけではなく、電極膜厚が厚くなると電極
によって振動エネルギーが或枢されるなどして共振子と
してのＱの劣化をまねく。
第９図はメッキによる周波数調整量とＱとの関係を実測
した結果を示す。１％以内の調整に対してはほとんどＱ
を劣化させることなく調整可能である。
した結果を示す。１％以内の調整に対してはほとんどＱ
を劣化させることなく調整可能である。
本共振子の如く端面反射を利用する共振子では切断形成
時該端面に生じる切断位置ズレで共振周波数が変化する
がλ／８の切断位置ズレに対し、ｈ判柱両くし歯の合計
フィンガ対数が２０対の場合約±０．６チ、４０対で約
±０．３係、１００対で±０．１係程度である。
時該端面に生じる切断位置ズレで共振周波数が変化する
がλ／８の切断位置ズレに対し、ｈ判柱両くし歯の合計
フィンガ対数が２０対の場合約±０．６チ、４０対で約
±０．３係、１００対で±０．１係程度である。
従って、本発明によるメッキ調整方法はフィンガ数が少
なくても所望共振周波数ｉｏへ調整できる。
なくても所望共振周波数ｉｏへ調整できる。
また上述の説明はメッキ付着による調整を説明したが、
エッチングによる周波数調整は金のエッチング液に所定
時間上記共振子を浸漬し、すだれ電極体２の上層の金２
ｇを溶解すれば良く、レーザートリミングによるフィン
ガ切断等で発生する基板ダメージがほとんどなく、安定
な周波数調整ができる。
エッチングによる周波数調整は金のエッチング液に所定
時間上記共振子を浸漬し、すだれ電極体２の上層の金２
ｇを溶解すれば良く、レーザートリミングによるフィン
ガ切断等で発生する基板ダメージがほとんどなく、安定
な周波数調整ができる。
尚、本発明のメッキによる周波数調整を用いて共振子の
等価回路定数を求めた結果を下表に、またその振幅・位
相特性を第１０図に示す。
等価回路定数を求めた結果を下表に、またその振幅・位
相特性を第１０図に示す。
等価回路定数
〔発明の効果〕
以上説明の通り本発明によれば、本来すだれ状電極体の
作成後に弾性波素子の周波数調整が不可能であったのを
すだれ状電極をメッキ或はエッチングすることによって
製造時にバラついた周波数をＩ、Ｉ！！整することが可
能となり、周波数偏差の小さな弾性波素子を供給するこ
とができ、その実用上の効果は多大である。
作成後に弾性波素子の周波数調整が不可能であったのを
すだれ状電極をメッキ或はエッチングすることによって
製造時にバラついた周波数をＩ、Ｉ！！整することが可
能となり、周波数偏差の小さな弾性波素子を供給するこ
とができ、その実用上の効果は多大である。
図、第２図は不発明番こ係る共振子の構造を示す図、第
３図は第２図共嘔子の等価回路、第４図と第５図は本発
明に係る共振子の展進方法を説明する図、第６図はメッ
キによる付加質量と表面すべり波音速の変化を示す本発
明に係る図、第７図は本発明に係る調整法を説明する図
、第８図はメッキ条件と周波数変化量を示す本発明に係
る図、第９図は周波数調整量とＱとの関係を示す本発明
に係る図、第１０図は本発明を実施した共振子の振巾９
位相特性を示す図である。 〔符号の説明〕 ｌ・・圧電基板、２・・すだれ状電極体、３，４・・自
由端面、５・・表面すべり波の変位方向、６°°゛°°
°メツキ液。 ＬＣ尺 ｔ 冬４ 図 第 ５ 図 部 Ｖ 図 邦δ 図 メッキ時間（ネリ
３図は第２図共嘔子の等価回路、第４図と第５図は本発
明に係る共振子の展進方法を説明する図、第６図はメッ
キによる付加質量と表面すべり波音速の変化を示す本発
明に係る図、第７図は本発明に係る調整法を説明する図
、第８図はメッキ条件と周波数変化量を示す本発明に係
る図、第９図は周波数調整量とＱとの関係を示す本発明
に係る図、第１０図は本発明を実施した共振子の振巾９
位相特性を示す図である。 〔符号の説明〕 ｌ・・圧電基板、２・・すだれ状電極体、３，４・・自
由端面、５・・表面すべり波の変位方向、６°°゛°°
°メツキ液。 ＬＣ尺 ｔ 冬４ 図 第 ５ 図 部 Ｖ 図 邦δ 図 メッキ時間（ネリ
Claims (3)
- （１）圧電基板表面に少なくとも２個のくし歯電極を相
互に噛み合せたすだれ状電極体が形成され、該すだれ状
電極体に金属をメッキするか或は該電極体をエッチング
することによつて周波数調整を行なうことを特徴とした
弾性波素子の周波数調整方法。 - （２）前記電極体は上層が金（Ａｕ）で下層がニクロム
（ＮｉＣｒ）の多層金属膜をパターンニングして形成さ
れ、該電極体上層面に金（Ａｕ）をメッキするか或は該
上層の金（Ａｕ）をエッチングしてなる特許請求の範囲
第１項記載の弾性波素子の周波数調整方法。 - （３）前記弾性波素子が端面反射形の圧電すベり波共振
子であることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の
弾性波素子の周波数調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12715684A JPS616913A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 弾性波素子の周波数調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12715684A JPS616913A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 弾性波素子の周波数調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS616913A true JPS616913A (ja) | 1986-01-13 |
Family
ID=14953017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12715684A Pending JPS616913A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 弾性波素子の周波数調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS616913A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5299742A (en) * | 1976-02-18 | 1977-08-22 | Nec Corp | Frequency adjusting method of elastic surface wave transducer |
| JPS53116094A (en) * | 1977-03-19 | 1978-10-11 | Toshiba Corp | Trimming method for elastic surface wave element |
-
1984
- 1984-06-20 JP JP12715684A patent/JPS616913A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5299742A (en) * | 1976-02-18 | 1977-08-22 | Nec Corp | Frequency adjusting method of elastic surface wave transducer |
| JPS53116094A (en) * | 1977-03-19 | 1978-10-11 | Toshiba Corp | Trimming method for elastic surface wave element |
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