JPS62271514A - 弾性表面波共振子 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は弾性表面波共振子に関する。

（従来の技術） 従来から、弾性表面波共振器をインターディジタルトラ
ンスデエーサと弾性表面波を反射する多数本のストライ
プからなる反射器によって構成することが知られている
。この基本的な発明はクリントン・シルベルター・ハー
トマンラニヨリナされており（％開開５ｌ−２４４）、
高周波のフィルターや発掘子などに応用、実用が広がシ
つつある。

しかしながら前述した弾性表面波反射用のストライプの
構造については、弾性表面波素子の基板の材料によシ大
きく制約を受けておシ、必ずしも製造プロセス上のこと
などを考えると自由に選択することはできなかった。

従来報告されている反射器の構造を示し反射のメカニズ
ムを説明する。第１図の構造の反射器はニオブ酸リチウ
ムの基板上１にアルミニウムの薄膜を被着しフォトエツ
チングによシ共振周波数における表面波波長の１／４の
線幅のストライプ２を前記波長の１／２のくシかえして
多数本配置された構造にしたものである。

この構造の反射のメカニズムは、基板表面上が導電膜で
被われている部分と、いない部分での音響インピーダン
スの違いにより反射が生ずることを応用している。とこ
ろがこのニオブ酸すナウム基板上にアルミニウムの反射
器を形成した弾性表白波共振子はＱがたかだか５ｏｏｏ
程度であり低いという欠点があ−り実用化されていない
。

一方、第２図の構造の反射器は水晶やニオブ酸リチウム
、タルタル酸リチウム等の圧電性基板３の表面を共振周
波数における表面波波長の１／３０以下程度の浅い溝４
を、第１図と同様の線幅、くりかえしで多数本配置して
成るものである。この反射のメカニズムは基板表面上に
、幾何学的に振動を与えることにより溝の端部のステッ
プでの音響的反射を応用したものである。溝の深さと、
反射率の関係は、理論的にも実験的にも多く発表されて
おり基板材料も、水晶ニオブ酸リチウムで試されている
が、溝を作成する技術として水晶では（材料がｓ　ｔｏ
２であるので）プラズマエツチングなどケミカルな方法
も使えるがニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなど
の基板ではケミカルな方法は現在適当なものが見い出さ
れておらず物理的ｔＣ力ロエするイオンビームミリング
に頼らざるを得ない。イオンミリングでは、装置も高価
で量産性にも乏しく、広く生産されるには至っていない
。

第３図の構造の反射器は、考え方は溝と同じであるが溝
ではなく基板５０表面に誘電体、金属膜力どで凸部のス
トライプ６を形成し、前記溝の方式と同様に音響的反射
を生ぜしめるものである。

このメカニズムは溝の方式と同様であるということ既知
である。

この方式の実験報告例として水晶の基板上に、弾性表面
波波長のｌ／３０程度の厚さのアルミニウムのストライ
プをつけた構造のものと、水晶基板上に酸化亜鉛のスト
ライプをつけた構造のものが試されている。この結果は
良好な反射器が得られているが、水晶板と上記の材料に
よる組合せでは別の問題がある。それは、ストライプ材
の膜厚により、反射器内の表面波伝搬速度が大きく変化
し、共振周波数が変化することである。

このことは、′目的の共振周波数の表面波共振子を製作
するのにストライプ材の膜厚を極めて高精度に形成しな
ければならないことになる。

このことはｉｔ量産時は非常に大きな問題となり、１つ
１つの共振子を何らかの方法でトリミングをする必要が
生じることになる。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の弾性表面波共振子では、良好な反射特
性が得られない、またストライプの膜厚の変化に対する
共振周波数の変化が大きい等の問題があり、実用化に至
っていなかった。

本発明は、以上の欠点を除去し、良好な反射特性を有し
、かつストライプ材の膜厚に対し、共振周波数の変化が
少ない基板とストライプ材の組合せの反射器をもった弾
性表面波共振子を提供するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するために、タンタル酸リチ
ウム基板と、この基板上に設けられた電気信号を弾性表
面波に変換するためのトランスデユーサと、このトラン
スデユーサによυ励振された弾性表面波を反射し共振状
態を生ぜしめるよう前記タンタル酸リチウム基板の前記
弾性表面波伝搬路に設けられ九膜厚０．５μｍ以上のア
ルミニウム膜からなる反射器とを備えることを特徴とす
る弾性表面波共振子を提供するものである。

（作　用） このようなタンタル酸リチウム基板にアルミニウムの反
射器を設けた本発明の弾性表面波共振子によると、水晶
やニオブ酸リチウム基板にアルミニウムの反射器を設け
た本のに比べて、アルはニウムの膜厚の変化に対する弾
性表面波伝搬速度の変化が小さく、その結果、弾性表面
波共振子の共振周波数のばらつきが小さく、量産時の周
波数再現性に優れるという効果を奏する。

また大きな弾性表面波反射率を得るには、圧電性基板の
電気−機械結合係数に２が大きいこと、反射器の重量が
大きいことが条件とされており、この点タンタル酸リチ
ウムのｋはニオブ酸リチウムのそれよりも小さく、シか
もタンタル酸リチウムの比重は約７．５であるのに対し
アルミニウムの比重は約２．４であることから、当初タ
ンタル酸リチウム基板上にアルミニウムの反射器を設け
ても十分な反射率が得られないのではないかとの危惧が
あったが、実際にはアルミニウムの膜厚を０．５１ｒｒ
ｒ１以上にすると良好な反射特性が得られ、従来の弾性
表面波共振子に比べばはるかに大きいＱを得ることがで
きることが見い出された。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図を参照しながら説明する。第
４図は本発明の一実施例を示すもので基板７にタンタル
酸リチウムのＸカット板を使用し、バルクスプリアスの
少ない１１２°Ｙ方向に弾性表面波が伝搬するように入
出カドランスデューサ８を適当な間隔を隔って形成し、
その入出カドランスデューサ８０間に、アルミニウムの
膜をフォトエツチングする方法で凸形のストライプ９を
設けである。

このストライプ９は弾性表面波波長λＲの１／４゜くり
かえし間隔はλＲの１７２で中央部のみλＲの３／４隔
てられている。ストライプ９の本数は合計４００本設け
られている。各ストライプ９の端部でもし反射が生ずれ
ば、各部の反射波は相加され、ストライプ部で弾性表面
波の定在波がたつことになる。このとき、入出カドラン
スデューサ８間の透過特性を見ると第５図のような特性
となる。

第５図１１のディップ部はストライプ反射器の反射率に
よシ決定され１反射率が大きい程、ディップが深くなり
、このディップの形状から逆に反射率が推定出来る。ま
た図中１２のピーク部は、共振状態を生じていることを
示し、このピークの半値巾から共振のＱが算出できる。

この素子で、凸形ストライプの膜厚（高さ）ｈを変化さ
せたときのストライプ１本尚りの反射率を測定した結果
を第６図に示す。図から明らかなように膜厚０．５μｍ
で１％１１．５μｍで３チ程度の反射率が得られる。な
お第５図から明らかなようにこの測定値は中心周波数１
００ＭＩ（ｚでの結果であるから、弾性表面波波長λＲ
で正規化した膜厚は０．５μｍは０．０１５　、１．５
師は０．０５に当たる。この結果は従来例で述べた水晶
板にアルミニウムの凸形ストライプの反射器を設けた結
果とほぼ等しい良好な結果を示している。またＱについ
ても同様の値を呈し、従来のニオブ酸リチウム基板にア
ルミニウムの反射器を形成した共振子のＱよシもはるか
に大きい１５０００程度のＱを得ることができた。次に
、ストライプ材の膜厚の変化に対する共振周波数の変化
率を測定した結果を第７図に示す。この測定は、各膜厚
に対する第５図中の１２の周波数を測定することで行な
える。第７図の実線１３は本発明の反射器の場合で、破
線１４は水晶基板にアルミニウムのストライプを設けた
反射器の場へ鎖線１５はニオブ酸リチウム基板にアルミ
ニウムのストライプ反射器を設けた場合である。１４ｍ
厚付近で見ると共振周波数に０．１％程度の￥ｆ１度で
製作しようとすると従来例では膜厚を５００λ程度の精
度で形成しなければならないが本発明の反射器では膜厚
ａｏｏｏＸ程度の精度でよい。

次に本発明の反射器を用いた共振子でフィルタを構成し
た実施例を示す。タンタル酸リチウムＸ板上にｌＩｒｍ
厚のアルミニウムストライプで構成された２つの反射器
を入出カドランスデューサの両端に設けた２ボート形共
振子を４段カスケードに接続したフィルタの特性を第８
図に示す。中心周波数１００　ＭＨｚ比帯域幅１／１０
００挿入損失３　ｄＢの良好なフィルタが平易な製造プ
ロセスで安価に提供できることを示すものである。

また反射ストライプは、必ずしも実施例のようになって
なくとも、第９図のように、所定の段差がついているス
トライプ１８であってもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明による基板材料、凸形反射ス
トライプの材料の組合せの反射器で構成された弾性表面
波共振子及びこれを応用したフィルタは、共振層波数、
中心周波数の製造バラツキが小さくなり高品質の共幾子
、フィルタが提供できることになる。、また逆に見れば
製造プロセスが平易となり歩留が向上してコストが下げ
られるという効果がもたらされることになる。

なお実施例ではアルミニウムの反射器を直接タンタル［
リチウム基板上に被着形成した場合を示したが１例えば
クロムのような付着性を高める物質を介して被着しても
よい。この場合に高パワーの弾性表向波に対して強くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来の弾性表面波共振子を示す図、
第４図は本発明の弾性表面波共振子の一実施例を示す図
％第５図は％第４図の素子による透過特性を示す図、第
６図は本発明の反射器のアルミニウム膜厚に対する反射
率の測定結果を示す図、第７図は従来例と本発明の反射
器のアルミニウム膜厚に対する共振周波数の変化率の測
定結果を示す図、第８図は第６図の共振子を４段カスケ
ード接続して構成したフィルタの周波数特性図、（り 第９図は本発明の変２例を示す図である。 ７・・・タンタル酸リチウム基板、８・・・入出力トラ
ンスジコーザ、９・・・反射用ストライプ。 代理人弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　竹　花　喜久男 第１図 第２図 第３図 其携」ｕＩ受の 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タンタル酸リチウム基板と、この基板上に設けられた電
   気信号を弾性表面波に変換するためのトランスデューサ
   と、このトランスデューサにより励振された弾性表面波
   を反射し共振状態を生ぜしめるよう前記タンタル酸リチ
   ウム基板の前記弾性表面波伝搬路に設けられた膜厚０．
   ５μｍ以上のアルミニウム膜からなる反射器とを備える
   ことを特徴とする弾性表面波共振子。