KR20000029388A - 최적화된 커트를 갖는 수정기판 상의 저손실 표면음파필터 - Google Patents

최적화된 커트를 갖는 수정기판 상의 저손실 표면음파필터 Download PDF

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Abstract

최적화된 커팅을 갖는 수정(quartz)기판 상의 저손실 표면음파필터가 개시된다. 필터에 사용된 전극에 대해 고반사계수를 얻을 수 있는, 커팅각의 범위 및 이렇게 정의된 수정기판 상에서의 파의 전파방향이 제시된다. 이는 상기 필터의 제조를 위한 결정적인 요소이다.

Description

최적화된 커트를 갖는 수정기판 상의 저손실 표면음파필터{LOW-LOSS SURFACE ACOUSTIC WAVE FILTER ON QUARTZ SUBSTRATE WITH OPTIMIZED CUT}
본 발명의 분야는 음파장치, 그 중에서도 압전재료로 만들어진 기판 상에 만들어진 필터 또는 공진기의 분야이다.
표면음파장치를 만드는데 이용되는 재료 및 그 재료의 커트는 일반적으로 2가지 기준 - 얻을 수 있는 최대상대대역을 특징짓는 압전결합계수 및 온도함수로서의 재료의 거동(behavior) - 을 기초로하여 선택된다. 실제로, 온도가 높아지면, 재료가 팽창하고 탄성계수가 변하여, 표면파의 전파속도 및 그에 따른 장치의 주파수 변동이 생기게 된다.
수정은 오랫동안 표면음파필터의 재료로 이용되어 왔다. 주로 이용되는 커트는 이른바 ST-커트 (MB. Schultz, B.J. Matzinger, M.G. Holland,"Temperature Dependence of Surface Acoustic Wave Velocity onQuartz", Journal of Applied Physics, Vol.41, No.7, pp.2755-2765, (1970)) 이다. 절단각 φ, θ및 ψ는 IEEE 표준 (Standard on Piezoelectricity Std 176-1949, Proc.IRE, Vol.37, pp.1378-1395, (1949)) 에 의해 정의된다.
커팅각의 정의에 대한 혼동을 피하기 위해, 이하에서 이들 각의 정의를 상기할 것이다. 축 X, Y 및 Z 는 결정의 결정학적 축이다. 선택된 결정은 "좌수정 (left-hand quartz)" 결정으로 알려져 있으며, 압전상수 e11및 e14의 부호로 특징지워진다. "좌수정" 이란 e11은 양, e14는 음인 수정이다. 도 1 은 커트 YX 의 평판을 도시하는데, 이는 커팅면에 수직인 것이 축 Y, 전파방향이 축 X 임을 의미한다. 이 도에서 w (평판의 너비를 따른 방향), l (평판의 길이, 즉 전파의 방향을 따른 방향) 및 t (평판에 수직인 방향) 가 정의된다. 커트 및 전파각은 커트 YX 에 연속적인 3번의 회전을 적용하여 정의된다. w 주위로의 회전은 각 φ만큼의 회전, l 주위로의 회전은 각 θ만큼의 회전, 그리고 t 주위로의 회전은 각 ψ만큼의 회전이다. 전파는 회전된 평판의 l 방향을 따라 일어난다. 따라서 커팅면은 2개의 각 φ 및 θ에 의해 완전히 결정되는 반면 (도 2a 참조), 세번째 각 ψ는 이 평면의 특정한 방향을 나타내므로, 표면파의 경우, 전파방향으로 사용된다 (도 2b 참조).
이하에서, 체적파 (volume wave) 필터에 일반적으로 사용되는 상이한 커트를 정의하는 각을 살펴보면 :
BT-커트 : φ= 0°, θ= -49°
AT-커트 : φ= 0°, θ= +35°
SC-커트 : φ= -22.4°, θ= +33.8°가 있다.
표면파 장치에 일반적으로 사용되는 ST-커트는 φ= 0°, θ= 42.75°및 ψ= 0°로 정의된다. 이 커트가 도 3 에 도시되어 있다. 처음의 기준 좌표계는 (XYZ) 인데, 제 1 회전 후 (X′Y′Z′), 제 2 회전 후 (X″Y″Z″) 및 제 3 회전 후 (XYZ) 이 된다.
이 단일회전 커트는, 레일리파 (Rayleigh wave) 에 대해, 온도에 따른 주파수 변화가 약 섭씨 25도 (25℃) 에, 즉 대개 필터가 동작하는 온도 범위의 중심에, 반전점을 갖는 포물선이 된다는 이점을 갖는다. 이 커트에 대한 결합계수는 상대적으로 낮다 (약 0.12 %).
특별히 기판 상에 표면음파를 발생하는 트랜스듀서를 만들기 위해, 예를 들어 알루미늄과 같은 물질을 증착하면, 반전 온도점이 변한다. 실제로, 이 효과를 보상하여 반전 온도점을 25℃ 근처로 유지하기 위해선, 커트가 약간 변해야 하며, θ= 30°에서 θ= 42°까지의 커트가 이용되게 된다. 파의 전파속도 및 주파수/온도 관계의 반전점과는 별도로, 이들 커트 모두는 아주 유사한 특성을 가진다.
지난 몇 년 동안, 저삽입손실 (low insertion loss) 의 필터가 많이 만들어져왔다. 삽입손실을 줄이기 위해, 전극 상의 표면파 반사가 자주 사용된다. 가장 흔히 사용되는 전극재료는 알루미늄이다. 반사를 이용하는 필터의 예로는, 공진기 필터 또는 DART 또는 SPUDT 형의 일방향 트랜스듀서 필터가 있다. 이 장치의 설계를 위해 전극 상의 반사계수가 아주 중요한 특성이 된다. 실제로, 계수가 클수록, 작은 칩 크기로 저손실을 구현하기가 더욱 용이하다. 게다가, 공동 (cavity) 을 형성하기 위해 에칭격자 또는, 종종 , 금속화된 선 (metallized lines)의 격자와 같은 다른 형태의 반사기를 사용하는 표면음파 공진기도 만들어지고 있다. 이런 형태의 장치에서도, 고반사계수는 동일한 크기에 대해 더 낮은 손실의 공동을 갖게 만들 수 있고, 따라서 공진기의 양호도 (Quality factor)를 개선하기 때문에 반사계수는 중요한 특성이 된다.
그러나, 장치가 설계될 때의 반사계수는, 만들 수 있는 전극의 최대 두께에 의해 제한된다. 게다가, 제조기술의 불확정성에 대한 민감도 (금속화의 두께 또는 선 너비의 관점에서) 는 금속화의 두께가 증가함에 따라 급격히 증가하기 때문에, 이것이 실제 사용될 수 있는 두께를 제한한다.
이러한 맥락에서, 본 발명은 수정기판을 사용하는 표면음파장치로써, 압전기판으로 사용되는 수정에 대한 커트의 최적화된 선택을 통해 재료의 다른 특성은 보존하면서, 개선된 반사계수를 갖는 반사중심을 사용하는 표면음파장치를 그 목적으로 한다.
도 1 은 YX-커트의 수정평판을 나타낸 도면 ;
도 2a 및 도 2b 는 YX-커트를 참조하여, 커트 및 전파각의 정의를 도시한 도면 ;
도 3 은 종래 장치에 사용된 ST-커트 수정을 도시한 도면 ;
도 4 는 본 발명에 따른 커트를 갖는 수정기판 상의 전극 어레이 뿐만 아니라 서로 맞물린(interdigitated) 트랜스듀서를 도시하는 표면음파장치의 사시도 ;
도 5 는 표면음파장치에 사용된 전극의 기하배열구조를 도시한 도면 ;
도 6a 내지 6g 는 각 φ가 0°,-10°,-20°,-30°,-40°,-50°,-60°인 각 경우에 대해, 커팅각 θ 및 전파각 ψ 함수로서의 반사계수가, 같은 값을 갖는 곡선들을 도시한 도면 ;
도 7a 내지 7g 는 각 φ가 0°,-10°,-20°,-30°,-40°,-50°,-60°인 각 경우에 대해, 각 θ및 각 ψ 함수로서의 반전온도가, 25℃ 의 같은 값을 갖는 곡선들을 도시한 도면 ;
도 8 은 φ= -20°, θ= -35.5°및 ψ= +20°의 각으로 정의된 커트를 갖는 수정기판 상에 만들어진 필터에 사용된 리플렉터 및 트랜스듀서의 공간분포를 도시한 도면 ;
도 9 는 φ= -20°, θ= -35.5°및 ψ= +20°의 각으로 정의된 커트 상에 만들어진 필터와 정합될 수 있는 전기소자의 개략도 ;
도 10 은 φ= -20°, θ= -35.5° 및 ψ= +20°의 각으로 정의된 커트를 갖는 기판 상에 만들어진 필터의 주파수 응답을 도시한 도면 ; 및
도 11 은 φ= -20°, θ= -35.5° 및 ψ= +20°의 각으로 정의된 단면 상에 만들어진 필터에 대한 온도함수로서의 주파수 추이를 도시한 도면이다.
보다 구체적으로, 본 발명의 목적은,
표면음파의 전파면을 갖는 수정기판; 및
상기 기판 상에 변환중심 및 반사중심을 만드는 수단을 구비하며,
X, Y 및 Z 가 수정의 결정학적 축일 때, 커팅면 (X, Z) 을 축 Z 를 중심으로 각 φ만큼 회전시켜 축 Z 와 동일한 축 Z′을 갖는 제 1 기준계 (X′,Y′,Z′) 가 정의되도록, 제 1 커팅면 (X′,Z′) 이 정의되고, 상기 제 1 커팅면 (X′,Z′) 을 축 X′을 중심으로 각 θ만큼 회전시켜 축 X′과 동일한 축 X″을 갖는 제 2 기준계 (X″,Y″,Z″) 가 정의되도록, 제 2 커팅면 (X″,Z″) 이 정의될 때, 상기 기판은 상기 제 2 기준계 (X″,Y″,Z″) 에서 상기 커팅면 (X, Z) 에 대해 정의된 상기 제 2 커팅면 (X″,Z″) 을 가지며, 파의 전파방향은, 상기 제 2 커팅면 (X˝,Z˝) 에서 상기 축 X″을 상기 축 Y˝을 중심으로 각 ψ만큼 회전시켜 정의되는 축 X을 따라 정의되며;
-60°≤φ≤0°
θ는 -40°cos(3φ) 를 중심으로 ±40°사이의 범위를 갖고,
ψ는 35°+ 10°sin(3φ) 를 중심으로 ±22.5°사이의 범위를 갖는 표면음파장치이다.
제 1 대안 실시예에 따르면, 모든 변환중심 및 모든 반사중심이 서로 맞물린 하나의 동일한 세트 전극에 포함될 수 있다.
본 발명의 제 2 대안 실시예에 따르면, 어떤 반사중심은 분리된 전극 어레이에 속할 수 있다.
본 발명의 제 3 대안 실시예에 따르면, 장치는 또한 수정기판 내의 에칭격자에서 유래된 반사중심을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 사용되는 금속화는 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 대안 실시예에 따르면, 표면음파장치는 SPUDT 또는 RSPUDT 형의 일방향 필터일 수 있다.
현재 사용되는 수정의 ST-커트는 결합계수 및 주파수/온도 변동 곡선의 측면에서 만족스러운 성능특성을 보이지만, 새로운 형태의 필터에 반사소자가 도입되어 널리 이용되면서, 반사기의 반사계수가 가장 중요한 경우, 특히 알루미늄으로 만들어진 경우, ST-커트의 효용을 다소 감소시키는 부가적인 구속이 생기게 된다.
이하의 설명에서 기술되는 물리적 파라미터들은 온도 드리프트 및 결합계수의 측면에선 동일한 특성을 갖지만, 반사소자로써 더 높은 반사계수를 갖는 수정 커트의 범위가 있음을 보여줄 것이다. 따라서 이 커트들 중의 하나를 이용하면, 반사기를 이용하며, ST-커트의 등가장치에 비해 이점을 갖는 표면음파장치를 만들 수 있다.
더 나아가, 1차 주파수 온도 계수가 통상 -10 ppm/°K 내지 +10 ppm/°K 의 낮은 값을 갖고, 플럭스 각 또한 통상 -5°내지 +5°의 낮은 값을 갖는 수정 커트의 부분집합을 정의하는 것이 특별히 도움이 될 수 있다. 첫번째 조건은, 우리가 실제로 추구하는, 25℃ 에 가까운 주파수/온도 관계의 반전온도를 얻을 수 있게 해 준다.
두번째 조건은 표면음파장치의 동작을 가능한 작은 크기에 최적화할 수 있게 만든다(상기의 에너지 플럭스 각에 대한 보상을 위해 트랜스듀서를 시프트할 필요는 없다).
실제로, 표면음파장치에 대해 :
CTF1: 1차 계수
CTF2: 2차 계수라 하면,
Δf/fo= CTF1(T-To) + CTF2(T-To)2이 된다.
To는 1차 및 2차 계수의 계산온도 (대개는 25℃) 이며, Δf는 온도 298°K에 대해 유도된 주파수 변동량에 해당한다.
반전온도는 d( Δf/fo)/ dT = 0 를 풀어서 구할 수 있는데, 해당되는 반전온도는 T = To- CTF1/2CTF2이며, 예를 들어, CTF2가 -50 ppb/°K2에, CTF1이 -1 ppm/°K 에 가까운 값이라면, T = To- 10°K 의 반전온도가 얻어진다.
도 4 는 본 발명에 의한 예시적인 표면음파장치의 개략도이다. 장치는 금속전극을 이용하여 만들어진 변환중심 및 반사중심으로 구성된다. 좀더 구체적으로, 이 장치는 선의 격자로 이루어진, 2개의 서로 맞물린 전극 트랜스듀서 2, 3, 4 및 5 와 2개의 반사기 6 및 7 로 구성된다. 전파방향은 각 φ 및 θ로 정의된 커팅면의 축 X″을 각 ψ만큼 회전시켜 얻은 기판의 X방향이다.
주어진 수정기판을 정의하는 각 커팅면에 대해, 장치의 성능 특성이 최적화되는 표면음파의 적절한 전파방향이 있다.
이 전파방향은 각 ψ로 정의되는데 :
본 발명에 따르면 각 ψ= 35°+ 10°sin(3φ) 이다.
이하에서, 상이한 방향의 커팅면 및 음파의 전파방향에 대해, 다음의 값들이 제시될 것이다 :
하나의 장치로 얻을 수 있으며 순수기판 및 금속화된 기판 상의 표면파 속도의 상대적인 반차 (semi-difference) 로 계산되는, 최대상대대역을 나타내는 결합계수 Ks 2;
금속의 두께 h 와 파장 λ에 대해, h/λ로 계산되는 반사기의 반사계수 R ;
표면파의 웨이브 벡터와 포인팅 벡터 사이의 각을 나타내는 에너지 플럭스 각 η(도) ;
주위온도 (25℃) 부근에서, 온도함수로서의, 필터의 특성 주파수 변동량의 1차 계수 ;
표면파의 전파속도 V;
주위온도 (25℃) 부근에서, 온도함수로서의, 필터의 특성 주파수 변동량의 2차 계수 ;
두께 0 에 대한 주파수/온도 곡선의 피크인, 주파수/온도 곡선의 반전온도. 표면파 장치의 주파수 변동량을 최소화하기 위해, 반전온도가 동작 온도범위의 거의 중심에 위치하도록 커트를 선택해야 한다.
얇은 전극의 경우, R 의 기계적 성분은 파장에 표준화된 전극의 두께 h 에 비례한다고 간주될 수 있다. Datta 및 Hunsinger 의 계산 (S. Datta, B. Hunsinger, "First-Order Reflection Coefficient of Surface Acoustic Waves From Thin Strip Overays", Journal of Applied Physics, Vol.50, No.9, pp.5661-5665 (1979)) 에 기초한 간략화된 모델로 반사계수를 아주 정확히 추정할 수 있다.
ST-커트의 수정 및 λ/4 너비의 전극인 경우, R 은 0.5 h/λ범위 내의 값이다. 전극의 두께가 커지게 되면, 이른바 "에너지 축적" 효과가 발생해 Datta 및 Hunsinger 의 계산은 더 이상 신뢰성이 없다 (P.Ventura, J.Desbois, L.boyer, "A Mixed FEW/Analytical Model of Electrode Mechanical Perturbation For SAW and PSAW propagation", Proc. of the 1993 IEEE Ultrasonics Symposium, IEEE cat. No.93 CH 3301-9, pp.205-208). 하지만, 본 계산결과는 이 계산에 의해 커트들을 기계적 반사계수의 관점에서 적절히 분류하는 것이 가능할 수 있다고 가정해도 됨을 보여 주었다. 게다가, 수정과 알루미늄의 기계적 특성이 서로 유사하기 때문에, 알루미늄 영역에 대해 고반사계수를 갖도록 선택된 커트가 수정 내에 에칭된 홈에 대해서도 역시 고반사계수를 가질 것으로 간주해도 된다.
계산 결과(표2 참조)는, 본 발명에서 정의된 커트 구역에 대한 결합계수가 ST-커트의 수정에 대한 결합계수와 거의 동일한 범위임을 보여준다. 거기에다, 그 구역의 모든 커트에 대해, 반전온도가 약 25℃ 인, 하나 이상의 전파각 ψ가 존재한다.
표 1 은 각 ψ에 의해 결정되는 전파방향과 관련되며, 각 φ 및 각 θ에 의해 결정되는 상이한 커팅면에 대한 개괄적인 참고자료를 제시한다. 각 ψ및 커트 θ는 고반사계수와 일치하도록, 에너지 플럭스 각은 0°에 가깝도록, 그리고 반전온도는 25℃ 에 가깝도록 선택된다.
표 2 는 표 1 의 커트에 대응되는, 상기에서 언급된 물리적 파라미터들을 개괄한다.
φ(도) θ(도) ψ(도) 참조기호
-60 +45.5 +23 ⒜
-50 +39 +20 ⒝
-40 +35.5 +18 ⒞
-30 +37 +15 ⒟
-30 -38 +18 ⒠
-20 -35.5 +20 ⒡
-10 -38.5 +22 ⒢
0 -45 +24.75 ⒣
커트 ⒜ ⒝ ⒞ ⒟ ⒠ ⒡ ⒢ ⒣ ST
Ks 2() 1.47 1.57 1.46 1.33 1.24 1.37 1.51 1.3 1.16
R∝(h/λ) 2.16 2.05 1.7 1.22 1.2 1.7 2.1 2.15 0.51
에너지 플럭스 각 η(도) -0.53 0.17 0.11 0.4 0.15 0.1 0.1 0.6 0
(Δf/ΔT)ㆍ25℃ 에서의 주파수 변동량 1차계수 (ppm/°K) 0.33 1 -0.02 -0.7 -0.5 -0.04 0.31 0.61 -0.06
V(m·s-1) 3626 3548 3444 3324 3320 3444 3546 3625 3157
(Δ2f/ΔT2)ㆍ25℃ 에서의 2차 주파수 변동량 (10-9/°K2) -49.7 -47 -45.6 -40.7 -43.2 -44.1 -47.8 -50.4 -40.1
반전온도 θturn(℃ ) 28.3 35.6 24.8 18.6 16.7 17.4 28 30.6 17.3
표 2 에서 본 발명에서 추천되는, 음파의 적절한 전파방향과 관련된 커팅면이 다른 특성 파라미터들은 보존하면서 반사계수 R 을 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.
거기에다 수정 상의 레일리파에는 아래의 대칭이 성립된다 :
(+φ,θ,+ψ)는 θ의 부호에 관계없이 (-φ,θ,-ψ)와 등가이다
(φ,θ,ψ)는 (φ+120°,θ,ψ)와 등가이다
(φ,θ,ψ)는 (φ,θ+180°,ψ)와 등가이다
(φ,θ,ψ)는 반사계수의 위상이 반전된다는 점을 제외하면 (φ,θ,ψ+180°)와 등가이다.
이들 대칭을 조합하면, 수정에 대한 레일리파의 특성은 아래의 각 범위에 대해서만 유일하게 기술됨이 가정된다 :
-60°＜ φ＜ +60°, -90°＜ θ＜ +90°, 0°＜ ψ＜ +90°
도 6a 내지 6 g 는 작은 상대두께 h/λ를 갖는 알루미늄 장애물에 대한 반사계수의 동일값 곡선을 도시한다. 이 곡선은 도 5 에 도시된 바와 같이 50% 의 금속화 대 주기의 비 a/p 에 대해, 높이 h 와 음파 파장 λ사이의 비가 1% 보다 훨씬 작은 경우에 대해 플롯되었다. 이것은 Datta 및 Hunshinger 의 계산에 기초해 간략화된 모델을 이용하여, 청구항과 관계된 부분각 φ의 상이한 값에 대해 (다시말해 0°에서 -60°까지, 10°의 단계로), 부분각 θ와 전파방향 ψ의 함수로 계산되었다. 이 곡선은 본 발명의 목적인 고반사계수 R 의 영역을 도시적으로 나타낼 수 있게 해 준다. 관련된 각범위를 다소 줄이기 위해, 도 7a 내지 7 g는 동일한 값의 각에 대해, a/p = 50% 이고 금속화의 상대두께 h/λ가 0 인 경우 및 5% 인 경우에 대해, 25℃ 의 동일한 반전온도를 갖는 값들을 보여준다. 그런데 금속화 두께의 영향에 관계된 후자의 자료는 ST-커트에 대해서만 유효한 이론적 계산에서 유도되었기 때문에 약식으로만 이용될 수 있다 (E. Henry, S. Ballandras, E. Bigler, G. Marianneau, G. Martin, S. Camou, "Influence of Metallization on Temperature Sensitivity of SAW Devices" Proc. of the IEEE Ultrasonics Symp., pp.221-226, 1997 ). 따라서 커트 (f)는 통상적인 주의를 기울여 취해야 한다.
본 발명에 따른 수정평판 커트 상에 만들어진 예시적 필터
신규한 수정 커트들 중 하나의 실제적 구현의 예가 이하에 제시된다. 그것은 71 MHz 주파수에 중심이 있는 GSM 표준에 따라 공진하는 DART형 필터의 제조로 구성된다. 따라서 본 필터는 λ/4 만큼의 거리를 두고, 트랜스듀서 간의 공동 내에 위치한 2개의 반사격자 뿐만 아니라, 전원의 소거로 가중된 2개의 트랜스듀서를 가진다. 이 전극구조는 (cut(YXwlt) -20,-35.5,+20) 의 정의로 상기되는, 커트 (f) 상에 화학적으로 에칭된 알루미늄의 증착으로 만들어진다. 얻어진 크리스탈 칩 (crystal chip) 의 디멘젼은 10 ×6 ㎟ 의 패키지 내에 밀봉될 수 있다. 따라서 새로운 커트의 이용 가치는 공진하는 DART의 반사부분을 만들기 위해 필요한 금속의 두께를 현저히 감소시킨다는 점에 있다. 실제로, 그 두께는 14000 Å (ST 영역) 에서 새로운 커트의 경우, 8000 Å 으로 감소되며, 따라서 장치의 제조는 순수하게 기술적인 제조결함의 영향을 덜 받게 된다. 도 8 은 기본 반사기 계수가, 파장에 대한 5.84% 의 최대값에 해당되는, 2.92 % 일 때의 반사계수 R (파장으로 표시된) 및 표준화된 변환계수 T 의 공간분포를 도시한다. 입력 임피던스 Zin= 3000및 출력 임피던스 Zout= 500에서 동작하도록 설계된 필터(도 9 참조)는, 입력단의 자체 병렬 인덕턴스 1.1μH 및 출력단의 병렬 인덕턴스 600 nH 및 직렬 커패시터 2 ㎊ 의 쌍을 이용해 공조된다. 도 10 의 곡선을 통해 40 dB 보다 훨씬 큰 제거 및 약 7.5 dB 의 대역손실을 갖는, 커트(f) 상에 구현된 필터의 전기적 응답 품질을 평가할 수 있다. 그런데 필터의 설계와 제조에 있어, 기본적인 DART 셀 내의 트랜스듀서에 대해 반사기를 시프트시켜 반사계수의 위상 (대부분의 신규 커트에 대해고유한) 을 제거해 줄 필요가 있으며, 이론적으로 추정된 상기 위상은 162.4°이다. 이는 반사기 상에서 반사된 파의 위상이, ST-커트의 수정에서 얻었던 -90°대신 ±162.4°-90°만큼 시프트됨을 의미한다. 따라서 두 전파방향은 더 이상 동일하지 않으므로, 그 영향이 고려될 수 있도록 DART 셀 내의 변환중심 및 반사중심을 시프트시켜야 한다. 마지막으로, 도 11 은 주어진 금속화의 상대두께(1.67 % 범위의 h/)에 대해, 이 필터로 10 내지 20℃ 사이에 반전점을 갖는 포물선 형태의 주파수/온도 관계를 얻을 수 있도록, 주위 온도 부근에서 온도 보상된 레일리파를 도시한다. 온도에 대한 2차 민감도 계수가 ST-커트의 경우보다 크지만(ST-커트의 -40 ppb/°K2에 비해 커트(f)는 -50 ppb/°K2), 그럼에도 불구하고 크기에 있어 동일한 오더를 유지한다.
상기의 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명의 표면음파장치는 압전기판으로 사용되는 수정에 대한 커트의 최적화된 선택을 통해 재료의 다른 특성은 보존하면서 사용되는 반사계수를 개선할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 표면음파의 전파면을 갖는 수정기판; 및
    상기 기판 상에 변환중심 및 반사중심을 만드는 수단을 구비하며,
    X, Y 및 Z 가 수정의 결정학적 축일 때, 커팅면 (X, Z) 을 축 Z 를 중심으로 각 φ만큼 회전시켜 축 Z 와 동일한 축 Z′을 갖는 제 1 기준계 (X′,Y′,Z′) 가 정의되도록, 제 1 커팅면 (X′,Z′) 이 정의되고, 상기 제 1 커팅면 (X′,Z′) 을 축 X′을 중심으로 각 θ만큼 회전시켜 축 X′과 동일한 축 X″을 갖는 제 2 기준계 (X″,Y″,Z″) 가 정의되도록, 제 2 커팅면 (X″,Z″) 이 정의될 때, 상기 기판은 상기 제 2 기준계 (X″,Y″,Z″) 에서 상기 커팅면 (X, Z) 에 대해 정의된 상기 제 2 커팅면 (X″,Z″) 을 가지며, 파의 전파방향은, 상기 제 2 커팅면 (X˝,Z˝) 에서 상기 축 X″을 상기 축 Y˝을 중심으로 각 ψ만큼 회전시켜 정의되는 축 X을 따라 정의되며;
    -60°≤φ≤0°
    θ는 -40°cos(3φ) 를 중심으로 ±40°사이의 범위를 갖고,
    ψ는 35°+ 10°sin(3φ) 를 중심으로 ±22.5°사이의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 표면음파장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    -60°≤φ≤0°
    온도함수로서의 1차 주파수 변동량 계수가 -10 ppm/°K 내지 +10 ppm/°K 의 범위, 플럭스 각이 -5°내지 +5°의 범위를 갖도록 ( θ,ψ) 가 정의되는 것을 특징으로 하는 표면음파장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 트랜스듀서 중심 및 반사중심을 만들기 위해 서로 맞물린 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면음파장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 반사중심을 만들기 위해 전극의 어레이를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 표면음파장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 수정기판은 변환중심을 만들기 위해 부분적으로 에칭된 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면음파장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 전극이 알루미늄으로 만들어진 것을 특징으로 하는 표면음파장치.
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