JPS63120511A - 弾性表面波デバイス用単一回転方位切断角を有する水晶結晶体並びにその水晶結晶体上に形成した弾性表面波デバイス及びその製造方法 - Google Patents
弾性表面波デバイス用単一回転方位切断角を有する水晶結晶体並びにその水晶結晶体上に形成した弾性表面波デバイス及びその製造方法Info
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- JPS63120511A JPS63120511A JP62187892A JP18789287A JPS63120511A JP S63120511 A JPS63120511 A JP S63120511A JP 62187892 A JP62187892 A JP 62187892A JP 18789287 A JP18789287 A JP 18789287A JP S63120511 A JPS63120511 A JP S63120511A
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- quartz crystal
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- 239000010453 quartz Substances 0.000 title claims description 23
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 23
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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 devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02551—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of quartz substrates
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】
（産業上の利用分野）
本発明は弾性表面波（以下、ＳＡＷという）デバイス用
の水晶結晶体において最適弾性波伝搬方位が得られるＳ
Ｔカット水晶結晶体及びその製造方法に関するものであ
る。
の水晶結晶体において最適弾性波伝搬方位が得られるＳ
Ｔカット水晶結晶体及びその製造方法に関するものであ
る。
（従来の技術）
” ＳＴカット水晶結晶体”は標準的なオイラー角ラム
ダ（λ）とミュー（１１）’ｅ有する水晶結晶体として
定義され、そのカットには弾性波伝搬角度シータ（のは
含まれていない。
ダ（λ）とミュー（１１）’ｅ有する水晶結晶体として
定義され、そのカットには弾性波伝搬角度シータ（のは
含まれていない。
各種のＳＡＷデバイスばＶＨＦ帯及びＵＨＦ帯用Ｌｕて
生み出され、フィルタ、共振器、遅延線、ｃｏｎｖｏｌ
ｖｅｒｓ 、インピーダンス素子、各種センサ等がある
。
生み出され、フィルタ、共振器、遅延線、ｃｏｎｖｏｌ
ｖｅｒｓ 、インピーダンス素子、各種センサ等がある
。
ＳＡＷ技術に関しては、文献として、電子通信学会編「
弾性表面波工学」２版昭５８−１１−１５電子通信学会
がある。
弾性表面波工学」２版昭５８−１１−１５電子通信学会
がある。
ＳＡＷデバイスは通常、水晶、リチウム・ニオビウムな
どの圧電基板の型の上に形成されたすだれ状電極が含ま
れている。
どの圧電基板の型の上に形成されたすだれ状電極が含ま
れている。
任意の与えられた水晶基盤に対するＳＡＷの伝搬の方位
は、ラムダ、ミュー、シータというオイラー角度によっ
て、完全に定められる。前２者の角度、ラムダとミュー
とは水晶カッ）ｋ定め、第３の角度シータば、そのカッ
トにおける弾性波伝搬の方向を定める。従って、水晶に
おける弾性波伝搬方位は、全部で３つのオイラー角度の
特殊な組合せによって定められる。ゴールドスタイン・
Ｈ著「古典的機械学」ニー−ヨーク（１９５０）アディ
ソンーウ、スレイ、を見られたし。
は、ラムダ、ミュー、シータというオイラー角度によっ
て、完全に定められる。前２者の角度、ラムダとミュー
とは水晶カッ）ｋ定め、第３の角度シータば、そのカッ
トにおける弾性波伝搬の方向を定める。従って、水晶に
おける弾性波伝搬方位は、全部で３つのオイラー角度の
特殊な組合せによって定められる。ゴールドスタイン・
Ｈ著「古典的機械学」ニー−ヨーク（１９５０）アディ
ソンーウ、スレイ、を見られたし。
多様な表面波材料及び特殊で重要な水晶カットのために
、様々なＳＡＷ伝搬特性が、図表化できる。
、様々なＳＡＷ伝搬特性が、図表化できる。
そのような図表は、速度、結合係数、電気機械的パワー
フロー、角度曲線、自由表面の機械的変位の量と位相、
電気表面の電位を含んでいる。（スロデニック・エト・
アル著「マイクロウエイフ音響ハンドブックＩＡ及び２
」空車ケンブリッジ研究所、１９７３年１０月、１９７
４年１０月を見られたＬ）前記のこれらのハンドブック
に掲載されたデータは、所望の変換特性を得るために必
要な水晶における波動伝搬と定位のため適当な方向を選
択する手引きとして使用できる。さらに、主要であシ重
要な特性は、効果的な変換の中心部、反射の中心部、遅
延の温度係数、見せかけのバルク応答、回折特性、効果
的な誘電係数などを含んでいる。
フロー、角度曲線、自由表面の機械的変位の量と位相、
電気表面の電位を含んでいる。（スロデニック・エト・
アル著「マイクロウエイフ音響ハンドブックＩＡ及び２
」空車ケンブリッジ研究所、１９７３年１０月、１９７
４年１０月を見られたＬ）前記のこれらのハンドブック
に掲載されたデータは、所望の変換特性を得るために必
要な水晶における波動伝搬と定位のため適当な方向を選
択する手引きとして使用できる。さらに、主要であシ重
要な特性は、効果的な変換の中心部、反射の中心部、遅
延の温度係数、見せかけのバルク応答、回折特性、効果
的な誘電係数などを含んでいる。
（発明が解決しようとする問題点）
ＳＡＷ技術については前記のように各種のＳＡＷ材料を
用いてＳＡＷデバイス全製作するのに必要な諸諸のデー
タが一覧表の形で開示されているが前記の緒特性のうち
、電極に加えられる電圧と結晶体内の弾性波との間の結
合を更に向上させ、弾性波の伝搬方向とエネルギーの伝
搬方向とのｆ゛れを少くしたり、温度安定度を更に改善
する必要がある等の問題点があった。
用いてＳＡＷデバイス全製作するのに必要な諸諸のデー
タが一覧表の形で開示されているが前記の緒特性のうち
、電極に加えられる電圧と結晶体内の弾性波との間の結
合を更に向上させ、弾性波の伝搬方向とエネルギーの伝
搬方向とのｆ゛れを少くしたり、温度安定度を更に改善
する必要がある等の問題点があった。
本発明Ｕ ＳＴカットの水晶結晶体についてこれらの問
題を改善した弾性波の伝搬角の方位を見出すことを目的
とする。
題を改善した弾性波の伝搬角の方位を見出すことを目的
とする。
（問題点を解決するための手段）
結晶体の方位ヲ００に等しいラムダ（λ）、１３２．７
５゜に等しいミューＧ＝ｊ） ｆラスマイナス２５°に
等しいシータ（のというオイラー角度によって定められ
る実質的に平らな表面を有する水晶結晶体は、標準的な
ＳＴカット水晶のラムダ（λ）とミュー（Ａは一致して
いるが、Ｘ軸からグラス、マイナス約２５°の波動伝搬
角度において使用することによって、電極における電圧
と、水晶結晶体自体における弾性波との間の結合が良好
となシ、弾性波の伝搬方向とエネルギー伝達方向とのズ
レが少く、良好な温度安定度を得ることができるように
したものである。
５゜に等しいミューＧ＝ｊ） ｆラスマイナス２５°に
等しいシータ（のというオイラー角度によって定められ
る実質的に平らな表面を有する水晶結晶体は、標準的な
ＳＴカット水晶のラムダ（λ）とミュー（Ａは一致して
いるが、Ｘ軸からグラス、マイナス約２５°の波動伝搬
角度において使用することによって、電極における電圧
と、水晶結晶体自体における弾性波との間の結合が良好
となシ、弾性波の伝搬方向とエネルギー伝達方向とのズ
レが少く、良好な温度安定度を得ることができるように
したものである。
（作用）
ＳＴカットの水晶結晶体の弾性波伝搬角シータ（の全プ
ラスマイナス２５°において使用することによって、前
記の問題点全大幅に改善することができるのである。
ラスマイナス２５°において使用することによって、前
記の問題点全大幅に改善することができるのである。
（実施例）
本発明の詳細は添付の図面を参照することによってさら
に完全に説明できる。
に完全に説明できる。
第１図はオイラー角ラムダ（λ）とその方向を表してお
り、それば本発明の結晶体を形成するときは００に等し
い距離に移動される。
り、それば本発明の結晶体を形成するときは００に等し
い距離に移動される。
第２図は移動した位置にあるオイラー角ラムダ（λ）と
、１３２．７５°に等しく移動されたオイラー角ミュー
伝）とその方向を表している。
、１３２．７５°に等しく移動されたオイラー角ミュー
伝）とその方向を表している。
第３図はオイラー角シータ（のもしくはプラスまたはマ
イナス約２５°に等しいシータ（のの方向にカットされ
た結晶体内の弾性波伝搬の方向を表している。
イナス約２５°に等しいシータ（のの方向にカットされ
た結晶体内の弾性波伝搬の方向を表している。
第４図はラムダ（λ）が０°、ミュー（ロ）が１３２．
７５゜のオイラー角度とプラスまたはマイナス２５°に
等しい伝搬角、シータ（のの方位とを有する水晶結晶体
片の平坦な光面上に、すだれ状電極を設けたＳＡＷデバ
イスの側面図である。ＳＴカット水晶結晶体上の本発明
の弾性波伝搬方向はＳＡＷデバイスの性能全改善する。
７５゜のオイラー角度とプラスまたはマイナス２５°に
等しい伝搬角、シータ（のの方位とを有する水晶結晶体
片の平坦な光面上に、すだれ状電極を設けたＳＡＷデバ
イスの側面図である。ＳＴカット水晶結晶体上の本発明
の弾性波伝搬方向はＳＡＷデバイスの性能全改善する。
ＳＴカット水晶基板は技術面では良く知られており、こ
の基板は通常温度補償カッ）１与える特別の方位でカッ
トされ、少くとも一つの平坦な表面を有する２つの実質
的に表面が平坦な薄片であるウェファ−の形に切り取ら
れている。上に電極が配置されることになる水晶の平面
は電極が配置される以前に平坦かつ滑らかにされる。
の基板は通常温度補償カッ）１与える特別の方位でカッ
トされ、少くとも一つの平坦な表面を有する２つの実質
的に表面が平坦な薄片であるウェファ−の形に切り取ら
れている。上に電極が配置されることになる水晶の平面
は電極が配置される以前に平坦かつ滑らかにされる。
５ＡＷ７’バイスは、インピーダンス素子、共振器、結
合共振器、フィルタを含む多様な目的に使用される。
合共振器、フィルタを含む多様な目的に使用される。
電極の電圧と水晶自体における弾性波との間で良好な結
合が生じるように水晶を切シ取ることが重要である。結
晶体は、弾性波の伝搬方位とエネルギ伝送方向とのずれ
を少くし良好な温度安定性金持つ必要がある。
合が生じるように水晶を切シ取ることが重要である。結
晶体は、弾性波の伝搬方位とエネルギ伝送方向とのずれ
を少くし良好な温度安定性金持つ必要がある。
任意の与えられた水晶に対するＳＡＷ伝搬のための方位
は、ラムダ、ミュー、シータというオイラー角によって
完全に定められる。初めの２つの角ラムダとミューとは
、水晶カッ）を定め、第３の角シータば、そのカットに
おける弾性波伝搬の方位を定める。従って、水晶におけ
る弾性波伝搬方位は、全部で３つのオイラー角度の特殊
な組合せによって定められる。様々なＳＡＷ伝搬特性は
、多数の表面波材料、特に重要な水晶カットに対しては
、様々な方位がある。これらの特性は、速度、結合係数
、電気機械的・ぐワーフロー角度曲線、自由表面の機械
的変位、電気表面電位を含む。さらに、他の特性は、遅
延の温度係数、見せかけのバルク応答、回折特性、誘電
係数などを含む。
は、ラムダ、ミュー、シータというオイラー角によって
完全に定められる。初めの２つの角ラムダとミューとは
、水晶カッ）を定め、第３の角シータば、そのカットに
おける弾性波伝搬の方位を定める。従って、水晶におけ
る弾性波伝搬方位は、全部で３つのオイラー角度の特殊
な組合せによって定められる。様々なＳＡＷ伝搬特性は
、多数の表面波材料、特に重要な水晶カットに対しては
、様々な方位がある。これらの特性は、速度、結合係数
、電気機械的・ぐワーフロー角度曲線、自由表面の機械
的変位、電気表面電位を含む。さらに、他の特性は、遅
延の温度係数、見せかけのバルク応答、回折特性、誘電
係数などを含む。
新型かつ特殊な伝搬方位を有す本ＳＴ水晶カットハ、一
方向性特性の波長変換器ごとに、２電極という構造を形
成することができる。また所望の左右対称入力コンダク
タンス機能と平坦なサセプタンス領域とを有する波長変
換器につき、２電極という構造とすることができる。
方向性特性の波長変換器ごとに、２電極という構造を形
成することができる。また所望の左右対称入力コンダク
タンス機能と平坦なサセプタンス領域とを有する波長変
換器につき、２電極という構造とすることができる。
第１１図は、オイラー角、ラムダ（λ）平面と、０°に
等しい距離にそれを回転する方向とを示している。
等しい距離にそれを回転する方向とを示している。
第２図は、０°に等しいラムダ（λ）と、１３２．７５
°に等しい角度を回転させたミュー＠というオイラー角
によって定められる表面を有するＳＴカット水晶結晶体
を表す。
°に等しい角度を回転させたミュー＠というオイラー角
によって定められる表面を有するＳＴカット水晶結晶体
を表す。
ラムダとミューという角度は、 ＳＴカット水晶結晶体
に対しては標準的であるが、伝搬方向シータ（のは、特
殊であシ、特に一方向波伝搬特性を有する波長変換器−
つにつき２電極の構造を備え新しく特異な結果を与える
ために、第３図に示すような通常の弾性波伝搬方向から
プラス・マイナス約２５°移動される。その変換器は左
右対称コンダクタンス機能と平坦なサセプタンス領域を
有す。
に対しては標準的であるが、伝搬方向シータ（のは、特
殊であシ、特に一方向波伝搬特性を有する波長変換器−
つにつき２電極の構造を備え新しく特異な結果を与える
ために、第３図に示すような通常の弾性波伝搬方向から
プラス・マイナス約２５°移動される。その変換器は左
右対称コンダクタンス機能と平坦なサセプタンス領域を
有す。
この構造に、変換の中心部と、この新しく発見された方
位における反射との分離が約４５°、すなわち前記米国
特許第４．．５９９，５８７号１９８６年７月８日発行
の「インピーダンス素子」にて述べられた所望の分離で
あるため形成されうる。新たな方位は、また、良好な結
合係数、許容のビームステアリング、良好な温度安定性
を備える。したがって、この構造は標準的ＳＴカット水
晶上に形成され、一方向性波動伝搬を可能にするカット
において、波動伝搬方位は特異な方位となる。
位における反射との分離が約４５°、すなわち前記米国
特許第４．．５９９，５８７号１９８６年７月８日発行
の「インピーダンス素子」にて述べられた所望の分離で
あるため形成されうる。新たな方位は、また、良好な結
合係数、許容のビームステアリング、良好な温度安定性
を備える。したがって、この構造は標準的ＳＴカット水
晶上に形成され、一方向性波動伝搬を可能にするカット
において、波動伝搬方位は特異な方位となる。
第４図は、プラス・マイナス約２５°のカットにおける
新型弾性波伝搬方位を備えたＳＴカット水晶１０を示し
、−波長につき２つの電極１２が配置されている。その
上に様々なＳＡＷデバイスが形成される。
新型弾性波伝搬方位を備えたＳＴカット水晶１０を示し
、−波長につき２つの電極１２が配置されている。その
上に様々なＳＡＷデバイスが形成される。
（発明の効果）
以上述べたように本発明によるオイラー角によってカッ
トされた水晶結晶体は、その表面に配置された電極上の
電圧と、結晶体内の弾性波との間の結合が良好で伝送エ
ネルギービームの偏りを少くシ、良好な温度安定度を有
する一方向性変換器を構成することができる。
トされた水晶結晶体は、その表面に配置された電極上の
電圧と、結晶体内の弾性波との間の結合が良好で伝送エ
ネルギービームの偏りを少くシ、良好な温度安定度を有
する一方向性変換器を構成することができる。
第１図に本発明の結晶体のオイラー角ラムダ（λ）とそ
の方向を示す図、第２図は本発明の結晶体のオイラー角
ラムダ（λ）とミュー（μ＞とその方向を示す図、第３
図は結晶体内の弾性波伝搬方向角シータ（θ）を示す図
、第４図は本発明の結晶体片を用いたＳＡＷデバイスの
側面図である。 １０・・・結晶体片、１２・・・すだれ状電極。 ！許出願人 アール、エフ、モノリシックス、インコ
ーポレーテッド
の方向を示す図、第２図は本発明の結晶体のオイラー角
ラムダ（λ）とミュー（μ＞とその方向を示す図、第３
図は結晶体内の弾性波伝搬方向角シータ（θ）を示す図
、第４図は本発明の結晶体片を用いたＳＡＷデバイスの
側面図である。 １０・・・結晶体片、１２・・・すだれ状電極。 ！許出願人 アール、エフ、モノリシックス、インコ
ーポレーテッド
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、オイラー角のラムダ（λ）が０°、ミュー（μ）が
１３２．７５°、シータ（θ）がプラス２５°からマイ
ナス２５°に決められた十分に平らな平面を有するもの
であることを特徴とするＳＴカットの水晶結晶体。 ２、特許請求の範囲第１項記載のＳＴカットの水晶結晶
体の平面上に一方向性伝送が得られるように、波長ごと
に２個のすだれ状電極を形成したものであることを特徴
とする一方向性弾性表面波デバイス。 ３、前記結晶体がウェファー状のものであることを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の一方向性弾性表面波
デバイス。 ４、Ｘ軸の回りに１３２．７５°単独に回転した結晶学
上の方位を有し、弾性波伝搬方向角シータ（θ）をプラ
ス２５°からマイナス２５°としたものであることを特
徴とする薄い水晶板よりなる結晶体片。 ５、次の手順によることを特徴とする水晶結晶体の製造
方法。 ａ 十分に平らな表面を有するＳＴカット水晶結晶体を
形成する。 ｂ オイラー角のラムダ（λ）が０°、ミュー（μ）が
１３２．７５°、シータ（θ）がプラス２５°、マイナ
ス２５°の平面を決める。 ６、次の手順によることを特徴とする一方向性弾性表面
波デバイスの製造方法。 ａ 十分に平らな表面を有するＳＴカット水晶結晶体を
形成する。 ｂ オイラー角のラムダ（λ）が０°、ミュー（μ）が
１３２．７５°の平面を決める。 ｃ 一方向性伝送が得られるオイラー角シータ（θ）が
プラス２５°からマイナス２５°において、弾性波を伝
搬させる前記平面上に波長ごとに２つのすだれ状電極を
配置する。 ７、ウェファー状の前記結晶体の組立手順を更に含む特
許請求の範囲第６項記載の製造方法。 ８、次の各手順によることを特徴とする結晶体片の製造
方法。 ａ 薄い水晶板の前記結晶体を形成する。 ｂ 弾性波伝搬方向角シータ（θ）をプラス２５°から
マイナス２５°とし、前記水晶板の結晶学上の方位を、
前記水晶板のＸ軸の回りに角ミュー（μ）を１３２．７
５°単独に回転する。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/891,236 US4670681A (en) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | Singly rotated orientation of quartz crystals for novel surface acoustic wave devices |
| US891236 | 1992-05-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63120511A true JPS63120511A (ja) | 1988-05-24 |
Family
ID=25397837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62187892A Pending JPS63120511A (ja) | 1986-07-29 | 1987-07-29 | 弾性表面波デバイス用単一回転方位切断角を有する水晶結晶体並びにその水晶結晶体上に形成した弾性表面波デバイス及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4670681A (ja) |
| EP (1) | EP0255361B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63120511A (ja) |
| DE (1) | DE3785893T2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT401837B (de) * | 1993-03-04 | 1996-12-27 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Piezoelektrisches kristallelement |
| JP3268179B2 (ja) * | 1995-11-08 | 2002-03-25 | 正男 竹内 | 弾性表面波変換器及びこの変換器を用いた弾性表面波フィルタ |
| US6031315A (en) * | 1997-07-16 | 2000-02-29 | Sawtek Inc. | Optimal cut for saw devices on quartz |
| US6744182B2 (en) | 2001-05-25 | 2004-06-01 | Mark Branham | Piezoelectric quartz plate and method of cutting same |
| JP2003258601A (ja) * | 2001-12-28 | 2003-09-12 | Seiko Epson Corp | 弾性表面波装置およびそれを用いた通信機器 |
| JP2004274696A (ja) * | 2002-10-04 | 2004-09-30 | Seiko Epson Corp | 弾性表面波装置および弾性表面波装置の温度特性調整方法 |
| JP3885785B2 (ja) * | 2002-12-18 | 2007-02-28 | セイコーエプソン株式会社 | 弾性表面波装置、その製造方法、および電子機器 |
| US7002281B2 (en) | 2003-07-16 | 2006-02-21 | Biode Inc. | Multi-reflective acoustic wave device |
| DE102007063470A1 (de) * | 2007-12-20 | 2009-07-02 | IFW - Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V. | Wandler, Resonator und Filter für akustische Oberflächenwellen |
| GB2612701B (en) * | 2018-10-16 | 2023-08-02 | Univ Tohoku | Acoustic wave devices |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3956646A (en) * | 1973-12-28 | 1976-05-11 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Lithium niobate piezoelectric substrate for use in an elastic surface wave device |
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