JPH03128517A - 弾性表面波共振子 - Google Patents

弾性表面波共振子

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JPH03128517A
JPH03128517A JP26667089A JP26667089A JPH03128517A JP H03128517 A JPH03128517 A JP H03128517A JP 26667089 A JP26667089 A JP 26667089A JP 26667089 A JP26667089 A JP 26667089A JP H03128517 A JPH03128517 A JP H03128517A
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JP
Japan
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electrode
acoustic wave
surface acoustic
comb
wave resonator
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JP26667089A
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English (en)
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Kiyoshi Sato
清 佐藤
Yoshiaki Fujiwara
嘉朗 藤原
Kazuyuki Hashimoto
和志 橋本
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/25Constructional features of resonators using surface acoustic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

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】 〔概要〕 弾性表面波共振子の構造に関し、 共振特性と温度特性が優れ、かつ、広い周波数可変中を
有する弾性表面波共振子を提供すること冬目的とし、 36″回転YカットX伝播リチウム・タンクレート(3
6°Y −X LiTa0s)基板と、前記基板上に櫛
形電極の各交叉ピッチがλ/2 (λは弾性表面波の波
長〉の等間隔で形成され外部リード導出部を有する櫛形
駆動電極と、前記櫛形駆動電極の両側にそれぞれλ/2
の間隔をあけ、同じく前記基板上に形成された各電極指
のピッチがλ/2で、かつ、それぞれの電極指の両端部
が連結導体で接続された2つの反射電極と、前記外部リ
ード導出部を除く前記櫛形駆動電極と前記2つの反射電
極を覆って前記基板上に形成されたstotM、とを少
なくとも備えるように弾性表面波共振子を構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は弾性表面波共振子、とくに、電圧制御発振器(
VCO)に用いる周波数可変中の広い高安定の弾性表面
波共振子の構成に関する。
弾性表面波共振子は、一般に素子構成が単純であるとい
う特徴があるが、その一方、素子性能の作り込みが難し
いという一面があり、共振特性。
温度特性が優れ、かつ、周波数可変中の広い弾性表面波
共振子の開発が求められている。
〔従来の技術〕
従来9通信機器の高い周波数帯の発振器に対しては、水
晶のバルク波を用いた振動子を逓倍回路で高周波化して
用いたり、水晶の表面波を直接に基本発振するものなど
があるが、周辺回路が大きくなったり、水晶の電気−機
械結合係数が小さいためにvCOに使用するには周波数
可変中が小さく通用範囲が制限されていた。
これに対して、新しい圧電単結晶であるリチウム・タン
タレート (LiTaO3)は電気−機械結合係数が大
きく、温度特性も比較的優れているために、それを用い
た弾性表面波フィルタや弾性表面波共振子が実用化され
、カラーTV用のIPフィルタや一部通信機器用の振動
子として使用されている。
たとえば、XカットLiTaO3−112’ Y方向伝
播を用いた弾性表面波共振子の例などが知られている(
特開昭55−159612)。しかし、この場合には使
用する目的によっては電気−機械結合係数や温度特性が
未だ不充分であり改善が必要であった。
その後、同じLiTaO3単結晶であるが、より電気−
機械結合係数が大きく、しかも周波数の温度係数が比較
的小さい基板、たとえば、36°回転Y力7ト X伝播
LiTa0s(36” Y  X LiTa0.)単結
晶基板の上に、櫛形駆動電極を設け、その両側に反射電
極、たとえば、複数の電極指を並列に形成し、それら電
極指の両端部を連結導体で接続した。いわゆる、ショー
トストリップ型の反射電極を配設した弾性表面波共振子
が開発された。
第7図は従来の弾性表面波共振子の構成の例を示す図で
、同図(イ)は上面図、同図(ロ)はA−A’断面図で
ある。図中、1は36°Y −X LiTaO3基板で
ある。2は櫛形駆動電極で、たとえば、Anからなる櫛
形電極2aおよび2bが交互に差し挟まれており、それ
ぞれに設けられた外部リード導出部6aおよび6bに接
続された。こ\には図示してない高周波電源により交流
電圧が印加されるようになっている。
3および4は、たとえば、同じ< Alからなる反射電
極で、複数の電極指を並列に形威しそれら電極指の両端
部を連結導体で接続した。いわゆる、ショートストリッ
プ型と呼ばれる形状にしである。
こ覧で、doは櫛形駆動電極2および2つの反射電極(
3,4)の各電極指間のピッチで、dは櫛形駆動電極2
の最外側の電極指の中心と反射電極(3゜4)の櫛形駆
動電極2に対面した最外側の電極指の中心との距離であ
る。
基板(1)の表面を伝播する表面波の波長をλとして、
d、=λ/2.d=7/8λとすることにより、いわゆ
る、ファブリ・ペロ干渉型と呼ばれる電極配置を構成し
、反射電極(3,4)からの反射を利用して定在波を発
生させ共振させる。なお、電極指の巾および電極間隔(
スペース)はいずれもλ/4である。
具体的には、この例では共振周波数181MHzfc得
るために、前記基板1のX伝播表面波の音速4090m
/sからλ=22.7μmとして電極が形成されている
第5図は従来の弾性表面波共振子のインピーダンス特性
の例を示す図である。
共振周波数と反共振周波数の差(ダイナミックレンジ)
が水晶に比較して大巾に広くなっている。
第6図は従来の弾性表面波共振子の温度特性の例を示す
図で、このカットによる基板の場合は約−33ppm/
’Cである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、第5図のインピーダンス特性の図に示したよう
に、このカット基板(36’Y −X LiTa0z)
の場合、電気−機械結合係数が約5%と大きいことが原
因すると思われる多重共振モードのスプリアス(たとえ
ば、図中の■の部分)が発生し、その結果、VCOにお
ける周波数変化を行う際に、発振点がジャンプしたり周
波数可変中が大きく取れなくなったりする。また、用途
によっては−331)pmloCという周波数温度係数
は大き過ぎて実用に耐えないといった諸問題が生じてお
り、それらの解決が求められていた。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題は、36°回転Yカット−X伝播リチウム・
タンクレート(36’ Y  X LiTa0i)基板
1と、前記基板1上に、櫛形電極2aおよび2bの各交
叉ピッチがλ/2(λは弾性表面波の波長)の等間隔で
形成され外部リード導出部6aおよび6bを有する櫛形
駆動電極2と、前記櫛形駆動電極2の両側に、それぞれ
λ/2の間隔をあけ、同じく前記基板I上に形成された
各電極指のピッチがλ/2で、かつ、それぞれの電極指
の両端部が連結導体で接続された2つの反射電極3およ
び4と、前記外部リード導出部6aおよび6bを除く前
記櫛形駆動電極2と前記2つの反射電極3および4を覆
って前記基板l上に形成されたSiO□膜とを少なくと
も備えた弾性表面波共振子によって解決することができ
る。
〔作用〕
本発明の弾性表面波共振子は、電気−機械結合係数が大
きい36 ’ Y −X LiTaO3基板lを用基板
中るので、VCO用の共振子として広い周波数可変中を
与えることが可能であり、しかも、櫛形駆動電極2と反
射電極3および4のそれぞれ相対する最外側の電極指の
中心の間隔をλ/2とし、また、全ての電極指のピッチ
をλ/2とする。いわゆる、連続等ピッチのエネルギー
閉じ込め構造の電極配置を用いているので、多重共振モ
ードその他に起因するスプリアスの発生を防止できる。
さらに、櫛形駆動電極2と2つの反射電極3および4を
覆って、基板1上に36 ” Y −X LiTa0a
と温度係数が逆符号のSiO□膜を形成しであるので、
水晶振動子に匹敵する極めて高安定の弾性表面波共振子
が実現可能となる。
〔実施例〕
第1図は本発明実施例の構成を示す図で、同図(イ)は
上面図、同図(ロ)はA−A″断面図である。
図中、■は36°’l  X LiTa0z基板で、た
とえば、寸法は厚さ0.35mm、巾2mm、長さ6m
m、表面は平滑に研磨しである。表面波はX方向に伝播
するように電極を配置した。2は櫛形駆動電極で、それ
ぞれ50本の櫛歯を有する一対の櫛形電極2aと2bと
が互いに櫛歯を差し挟んで配置されている。3.4は反
射電極で、それぞれ100本のストリップ状の電極指を
並列に形成し、それら電極指の両端部を連結導体で接続
した。いわゆる、ショートストリップ型のものである。
これら電極パターンの形成は、具体的には前記基板1上
に約800nmの一定膜厚のAl膜または電極のマイグ
レーションを抑えるように若干のCuを混入したA1膜
を真空蒸着し、通常のホトリソグラフィ法で前記櫛形駆
動電極2と反射電極3および4を同時形成した。
電極間隔は櫛形駆動電極と再反射電極の間も含めて全て
λ/2(do”d−λ/2)、すなわち、連続等ピッチ
配置になるように形成した。
なお、共振周波数155MHzを得るために、前記基板
1のX伝播表面波の音速4090 m / sからλ=
26.4μmを算出し、電極ピッチをλ/2.電極巾お
よび電極間(スペース)をλ/4として設計した。
5はSin、膜で表面伝播速度の温度係数がLiTaO
3の温度係数と逆符号であり、周波数温度特性の改善に
有効なことが知られている(特願昭55−159612
および特願昭63−187705参照)。
Si0g膜の形成は、外部リード導出部6aおよび6b
を除く櫛形駆動電極2と反射電極3および4を覆って、
基板1上に表面波波長λの20%前後の厚さにプラズマ
CVI)法で生成した。
6a、6bは櫛形駆動電極2を駆動する9図には示して
ない電源を接続するための外部リード導出部で、一対の
櫛形電極のそれぞれの接続部の一部に投法光電極露出部
である。
第4図は連続等ピツチ電極配置型表面波共振子のインピ
ーダンス特性を示す図で、基板1と電極配置は上記の本
発明実施例の構成と同様であるが、SiO□膜がない、
すなわち、Sin、膜を被覆する前の試料の特性を参考
のために示したものである。連続等ピツチのエネルギー
閉じ込め構造の電極配置を用いてので、多重共振モード
その他に起因する又ブリアスの発注はなく、良好な共振
特性を示している。
第2図は本発明実施例のインピーダンス特性を示す図で
、Si0g膜を5.5μmの厚さに形威しである。前記
の第4図の特性と比較してわかるように、Sin、膜の
形成によって特性の変化は殆ど見られず優れた共振特性
を維持している。
第3図は本発明実施例の温度特性を示す図で、縦軸に共
振周波数変化率を、横軸に温度を取っである。パラメー
タのH/λはSi0g膜のrs、厚(H)と弾性表面波
の波長(λ)との比である。
図かられかるように、H/λが0.205と0.212
の間で共振子としての温度係数の符号が逆転しており、
この近辺で温度係数がOのものが得られる筈であり、実
際にSiO□膜を付けない場合の一33ppmに比較し
てl/10以下の±3ppm以内の弾性表面波共振子を
容易に得ることができた。
なお、上記実施例では共振周波数155MHzの場合に
ついて示したが、その他の周波数帯の弾性表面波共振子
であっても同様の効果が得られることは言うまでもない
〔発明の効果〕
以上詳しく述べたように、本発明の弾性表面波共振子は
、電気−機械結合係数が大きい36°Y−X LiTa
O3基板lを用基板列るので、Vco用の共振子として
広い周波数可変中を与えることが可能であり、しかも、
櫛形駆動電極2と反射電極3および4のそれぞれ相対す
る電極指の中心の間隔をλ/2とし、また、全ての電極
指のピッチをλ/2とする。いわゆる、連続等ピツチの
エネルギー閉じ込め構造の電極配置を用いてので、多重
共振モードその他に起因するスプリアスの発生を防止で
きる。さらに、櫛形駆動電極2と2つの反射電極3およ
び4を覆って、基板1上に36°Y −X LiTaO
3と温度係数が逆符号の5iOt膜を形威しであるので
、温度係数は±3ppm以内と極めて高安定であり、V
CO用の弾性表面波共振子の性能および品質の向上に寄
与するところが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の構成を示す図、第2図は本発明
実施例のインピーダンス特性を示す図、 第3図は本発明実施例の温度特性を示す図、第4図は連
続等ピツチ電極配置型表面波共振子のインピーダンス特
性を示す図、 第5図は従来の弾性表面波共振子のインピーダンス特性
の例を示す図、 第6図は従来の弾性表面波共振子の温度特性の例を示す
図、 第7図は従来の弾性表面波共振子の構成の例を示す図で
ある。 図において、 ■は36 ” Y  X LiTaO3基板、2は櫛形
駆動電極、 2a、2bは櫛形電極、 3および4は反射電極、 5はSiO□膜、 6a、6bは外部リード導出部である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  36°回転Yカット−X伝播リチウム・タンタレート
    (36°Y−XLiTaO_3)基板(1)と、前記基
    板(1)上に、櫛形電極(2a、2b)の各交叉ピッチ
    がλ/2(λは弾性表面波の波長)の等間隔で形成され
    、外部リード導出部(6a,6b)を有する櫛形駆動電
    極(2)と、 前記櫛形駆動電極(2)の両側に、それぞれλ/2の間
    隔をあけ、同じく前記基板(1)上に形成された各電極
    指のピッチがλ/2で、かつ、それぞれの電極指の両端
    部が連結導体で接続された2つの反射電極(3,4)と
    、 前記外部リード導出部(6a,6b)を除く前記櫛形駆
    動電極(2)と前記2つの反射電極(3,4)を覆って
    前記基板(1)上に形成されたSiO_2膜とを少なく
    とも備えることを特徴とした弾性表面波共振子。
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