JPH04132920A - 弾性表面波センサの製法 - Google Patents
弾性表面波センサの製法Info
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- JPH04132920A JPH04132920A JP25493590A JP25493590A JPH04132920A JP H04132920 A JPH04132920 A JP H04132920A JP 25493590 A JP25493590 A JP 25493590A JP 25493590 A JP25493590 A JP 25493590A JP H04132920 A JPH04132920 A JP H04132920A
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- substrate
- insulating film
- film
- saw
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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】
[産業上の利用分野]
この発明は、例えば油圧機器に組み込んで使用される圧
力センサなどに適用され、圧力や温度などの物理量の変
化にともない物体の表面付近に集中する歪エネルギの伝
播に起因して発生される機械的振動の弾性波、つまり弾
性表面波(以下、SAWと称す)の発振周波数の変化を
読み取ることにより、上記物理量を計測するように構成
されたSAWセンサの製法に関し、特に歪の受感部とな
る基板の表面上にSAW共振子を形成してなる共振子形
のSAWセンサの製法に関する。
力センサなどに適用され、圧力や温度などの物理量の変
化にともない物体の表面付近に集中する歪エネルギの伝
播に起因して発生される機械的振動の弾性波、つまり弾
性表面波(以下、SAWと称す)の発振周波数の変化を
読み取ることにより、上記物理量を計測するように構成
されたSAWセンサの製法に関し、特に歪の受感部とな
る基板の表面上にSAW共振子を形成してなる共振子形
のSAWセンサの製法に関する。
[従来の技術]
従来、この種のSAWセンサとして、SLやガラスから
なる電気絶縁性の基板の表面上に導電性金属よりなる電
極およびこの電極上に厚膜のZnO圧電層を形成したも
のと、LiNb0゜LiTaO3,quartzなどの
圧電体自体の表面上に導電性金属よりなる電極を直接に
形成したものとがある。
なる電気絶縁性の基板の表面上に導電性金属よりなる電
極およびこの電極上に厚膜のZnO圧電層を形成したも
のと、LiNb0゜LiTaO3,quartzなどの
圧電体自体の表面上に導電性金属よりなる電極を直接に
形成したものとがある。
ところが、いずれの場合でも、上記SAWセンサを構成
する材料は延性に乏しく、強度の面で十分といえないば
かりでなく、耐薬品性、耐腐食性に関しても十分でない
、とくに、油圧機器に組み込んで圧力センサとして使用
する場合、1.。
する材料は延性に乏しく、強度の面で十分といえないば
かりでなく、耐薬品性、耐腐食性に関しても十分でない
、とくに、油圧機器に組み込んで圧力センサとして使用
する場合、1.。
t o n / cゴにもおよぶ繰返し応力が働き、そ
の結果、基板が疲労して破損したり、塑性変形したり、
また、前者の構成においては、基板とSAW共振子との
貼付は面が剥離するなどによりセンサ機能が劣化しやす
い。
の結果、基板が疲労して破損したり、塑性変形したり、
また、前者の構成においては、基板とSAW共振子との
貼付は面が剥離するなどによりセンサ機能が劣化しやす
い。
そこで、たとえば、前者の構成において、SAWセンサ
の基板材料として、延性に冨んだステンレスなどの高強
度で耐薬品性に優れた導電性金属を使用し、この導電性
金属板の表面上に直接に厚膜のZnO圧電層を含むSA
W共振子を形成するSAWセンサが考えられる。
の基板材料として、延性に冨んだステンレスなどの高強
度で耐薬品性に優れた導電性金属を使用し、この導電性
金属板の表面上に直接に厚膜のZnO圧電層を含むSA
W共振子を形成するSAWセンサが考えられる。
ところで、ステンレスなどの導電性金属を基板材料とし
て使用する共振子形のSAWセンサは、第8図で示すよ
うに、歪受感部となる導電性金属基板1の表面に電子ビ
ーム蒸着法により酸化シリコン(SiO2)絶縁膜2を
形成し、このSin、絶縁膜2上にアルミニウム(Al
l)などのSAW電極膜をたとえば抵抗加熱蒸着法によ
り形成するとともに、その電極膜をフォトエツチングに
よりパターンニングしてSAW電極4を形成し、このS
AW電極4上にZnO圧電層5をRFマグネトロンスパ
ッタ法により厚膜に成膜してSAW共振子3を形成する
ように製造される。
て使用する共振子形のSAWセンサは、第8図で示すよ
うに、歪受感部となる導電性金属基板1の表面に電子ビ
ーム蒸着法により酸化シリコン(SiO2)絶縁膜2を
形成し、このSin、絶縁膜2上にアルミニウム(Al
l)などのSAW電極膜をたとえば抵抗加熱蒸着法によ
り形成するとともに、その電極膜をフォトエツチングに
よりパターンニングしてSAW電極4を形成し、このS
AW電極4上にZnO圧電層5をRFマグネトロンスパ
ッタ法により厚膜に成膜してSAW共振子3を形成する
ように製造される。
[発明が解決しようとする課題]
上述のように、導電性金属を基板材料として使用するS
AWセンサにおいては、その製造過程のうち、SAW共
振子3を構成するところの上記ZnO圧電層5をスパッ
タ法により成膜する際に、金属基板1の表面がチャージ
アップして、SAW電極4と金属基板1との間に異常放
電が起こり、この異常放電によりSt 02絶縁膜2が
絶縁破壊を生じて、SAWセンサに多くの不良品を発生
しやすいという事実を見い出した。
AWセンサにおいては、その製造過程のうち、SAW共
振子3を構成するところの上記ZnO圧電層5をスパッ
タ法により成膜する際に、金属基板1の表面がチャージ
アップして、SAW電極4と金属基板1との間に異常放
電が起こり、この異常放電によりSt 02絶縁膜2が
絶縁破壊を生じて、SAWセンサに多くの不良品を発生
しやすいという事実を見い出した。
この発明は上記事実にもとづいて鋭意研究の結果、基板
材料として強度および耐薬品性に優れた導電性金属を使
用しても、5i02絶縁膜の成膜時における絶縁破壊を
有効に防止して量産性の向上を図ることができるSAW
センサの製法を提供することを目的とする。
材料として強度および耐薬品性に優れた導電性金属を使
用しても、5i02絶縁膜の成膜時における絶縁破壊を
有効に防止して量産性の向上を図ることができるSAW
センサの製法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するために、この発明によるSAWセン
サの製法は、導電性金属基板の表面を鏡面処理する工程
と、上記導電性金属基板の表面に電気絶縁膜を形成する
工程と、この絶縁膜上に導電性金属よりなる電極および
この電極と一体でかつ上記導電性金属基板に接触して電
気的に導通されるアース電極を形成する工程と、上記導
電性金属基板をアースした状態で上記電極上に厚膜の圧
電層を形成する工程と、上記導電性金属基板に電気的に
導通されているアース電極を除去する工程とからなるも
のである。
サの製法は、導電性金属基板の表面を鏡面処理する工程
と、上記導電性金属基板の表面に電気絶縁膜を形成する
工程と、この絶縁膜上に導電性金属よりなる電極および
この電極と一体でかつ上記導電性金属基板に接触して電
気的に導通されるアース電極を形成する工程と、上記導
電性金属基板をアースした状態で上記電極上に厚膜の圧
電層を形成する工程と、上記導電性金属基板に電気的に
導通されているアース電極を除去する工程とからなるも
のである。
[作用]
この発明によれば、基板材料として導電性金属を使用す
ることにより強度、耐薬品性、耐腐食性および耐久性に
優れたSAWセンサを得ることが可能となるが、このよ
うなSAWセンサの製造過程のうち、SAW共振子を構
成するところの厚膜の圧電層を、たとえばスパッタ法に
より成膜する際、SAW電極と一体のアース電極を導電
性金属基板に接触させて両者を電気的に導通させ、圧電
層の成膜後にそのアース電極を除去することにより、基
板側をアースするだけの簡単な手段を講じるのみで、圧
電層の成膜時の異常放電にともなう絶縁膜の絶縁破壊を
有効に防止することができる。また、電極と基板との導
通をとるために、両者間にわたり、ワイヤを張設する必
要もないので、絶縁破壊のない良品のSAWセンサを量
産することが可能である。
ることにより強度、耐薬品性、耐腐食性および耐久性に
優れたSAWセンサを得ることが可能となるが、このよ
うなSAWセンサの製造過程のうち、SAW共振子を構
成するところの厚膜の圧電層を、たとえばスパッタ法に
より成膜する際、SAW電極と一体のアース電極を導電
性金属基板に接触させて両者を電気的に導通させ、圧電
層の成膜後にそのアース電極を除去することにより、基
板側をアースするだけの簡単な手段を講じるのみで、圧
電層の成膜時の異常放電にともなう絶縁膜の絶縁破壊を
有効に防止することができる。また、電極と基板との導
通をとるために、両者間にわたり、ワイヤを張設する必
要もないので、絶縁破壊のない良品のSAWセンサを量
産することが可能である。
[実施例]
以下、この発明の一実施例を図面にもとづいて説明する
。
。
第1図ないし第7図はこの発明によるSAWセンサの製
法を工程中に列記する断面図である。なお、この実施例
においては、基板用の導電性金属材料としてステンレス
(以下、SUSと称す)を、SAW電極用の導電性金属
材料としてアルミ(以下、A1と称す)を、また厚膜圧
電層用の材料として酸化亜鉛(以下、ZnOと称す)を
それぞれ使用した場合について説明する。
法を工程中に列記する断面図である。なお、この実施例
においては、基板用の導電性金属材料としてステンレス
(以下、SUSと称す)を、SAW電極用の導電性金属
材料としてアルミ(以下、A1と称す)を、また厚膜圧
電層用の材料として酸化亜鉛(以下、ZnOと称す)を
それぞれ使用した場合について説明する。
第1工程は第1図で示すように、SUS基板1の表面1
aを鏡面状に研磨する工程であって、具体的には、基板
表面1aをペーパー研磨したのち、1μm径のダイヤモ
ンドパウダで約30秒間パフ研磨することにより、SA
Wの伝播がスムーズにおこなえる滑らかな表面に仕上げ
る。ここで、パフ研磨の時間が長ずざると、基板表面1
aにピットが生じるため、約30秒間位が適切である。
aを鏡面状に研磨する工程であって、具体的には、基板
表面1aをペーパー研磨したのち、1μm径のダイヤモ
ンドパウダで約30秒間パフ研磨することにより、SA
Wの伝播がスムーズにおこなえる滑らかな表面に仕上げ
る。ここで、パフ研磨の時間が長ずざると、基板表面1
aにピットが生じるため、約30秒間位が適切である。
′fS2工程は第2図で示すように、上記SUS基板1
の研磨表面1aに5i02絶縁1lI2を電子ビーム蒸
着法により形成する工程であって、具体的には、基板温
度400℃、成膜速度5 A / s e cの条件で
成膜して形成する。ここで、絶縁膜2としては、抵抗率
が高く、かつピンホールなどの欠陥のないことが要求さ
れる。成膜速度が早すぎると、ピンホールの発生率が増
加することになるので、5λ/ s e c程度の成膜
速度が適正である。
の研磨表面1aに5i02絶縁1lI2を電子ビーム蒸
着法により形成する工程であって、具体的には、基板温
度400℃、成膜速度5 A / s e cの条件で
成膜して形成する。ここで、絶縁膜2としては、抵抗率
が高く、かつピンホールなどの欠陥のないことが要求さ
れる。成膜速度が早すぎると、ピンホールの発生率が増
加することになるので、5λ/ s e c程度の成膜
速度が適正である。
343工程は第3図で示すように、上記Sin。
絶縁膜2上にSAW電極用のAn膜4Aを抵抗加熱蒸着
法により形成する工程であって、具体的には、基板温度
200℃、成膜速度20A/sec、の条件で成膜し形
成する。ここで、SAW電極としては、抵抗率が十分に
小さいことが要求され、基板温度が高すぎると、Au[
4Aの表面に酸化膜が生じて、抵抗率が増大することに
なるので、200℃位の基板温度が適正である。
法により形成する工程であって、具体的には、基板温度
200℃、成膜速度20A/sec、の条件で成膜し形
成する。ここで、SAW電極としては、抵抗率が十分に
小さいことが要求され、基板温度が高すぎると、Au[
4Aの表面に酸化膜が生じて、抵抗率が増大することに
なるので、200℃位の基板温度が適正である。
そして、この第3工程時において、AJZg4Aをその
一端部分4Bが5tO2絶縁@2の端面およびSUS基
板1の表面1aに延出する状態に成膜しておくことによ
り、Aj2膜4AとSUS基板1とを電気的に導通させ
るアース電極4Bが形成されている。
一端部分4Bが5tO2絶縁@2の端面およびSUS基
板1の表面1aに延出する状態に成膜しておくことによ
り、Aj2膜4AとSUS基板1とを電気的に導通させ
るアース電極4Bが形成されている。
第4工程は第4図で示すように、上記Aflij4Aを
フォトエツチング法によりパターンニングする工程であ
って、これにより、くし面状などの所定形状のディジタ
ル電極4を形成する。ここでは、SAW励振に必要な加
工精度が要求され、その意味で湿式エツチングが好適で
ある。
フォトエツチング法によりパターンニングする工程であ
って、これにより、くし面状などの所定形状のディジタ
ル電極4を形成する。ここでは、SAW励振に必要な加
工精度が要求され、その意味で湿式エツチングが好適で
ある。
第5工程は第5図で示すように、上記電極4および5i
n2絶縁@2上にZnO圧電層5をRFマグネトロンス
パッタ法により厚膜に形成する工程であって、具体的に
は、アルゴン(Ar)と酸素(02)とが1=1の雰囲
気下で、ガス圧4×10−’T o r r、基板温度
400℃、RFパワー300Wの条件でスパッタリング
して成膜して形成する。ここでは、基板1に対しC軸配
向し、かつ十分に抵抗率が高いことが要求されることか
ら、上記の条件で成膜するのが最適である。
n2絶縁@2上にZnO圧電層5をRFマグネトロンス
パッタ法により厚膜に形成する工程であって、具体的に
は、アルゴン(Ar)と酸素(02)とが1=1の雰囲
気下で、ガス圧4×10−’T o r r、基板温度
400℃、RFパワー300Wの条件でスパッタリング
して成膜して形成する。ここでは、基板1に対しC軸配
向し、かつ十分に抵抗率が高いことが要求されることか
ら、上記の条件で成膜するのが最適である。
この第5工程時には、SUS基板1をアース8しておく
ことにより、Afl電極4とSUS基板1との間での異
常放電の発生をなくして、5i02絶縁@2の絶縁破壊
を防止することができる。
ことにより、Afl電極4とSUS基板1との間での異
常放電の発生をなくして、5i02絶縁@2の絶縁破壊
を防止することができる。
′tS6エ程は第6図で示すように、上記第3工程時に
形成しておいたAn電極4とSUS基板1とのアース電
極4Bを除去する工程であって、具体的には、同図の点
線で示した個所をレーザーカッティングもしくはエツチ
ングしてアース電極4Bを除去する。
形成しておいたAn電極4とSUS基板1とのアース電
極4Bを除去する工程であって、具体的には、同図の点
線で示した個所をレーザーカッティングもしくはエツチ
ングしてアース電極4Bを除去する。
第7エ程はfs7図で示すように、上記′s6エ程での
除去により露出した面の腐食防止のために、その露出面
を例えば酸化アルミ(AflzO3)などのコーテイン
グ材7によりコートする。
除去により露出した面の腐食防止のために、その露出面
を例えば酸化アルミ(AflzO3)などのコーテイン
グ材7によりコートする。
以上の第1工程ないし第7エ程により、第8図で示すよ
うに、歪受感部であるSUS基板1上に、5in2絶縁
@2.電極4およびZnO圧電層5からなるSAW共振
子3を形成してなるSAWセンサを製造する。
うに、歪受感部であるSUS基板1上に、5in2絶縁
@2.電極4およびZnO圧電層5からなるSAW共振
子3を形成してなるSAWセンサを製造する。
以上の工程を経て製造されたSAWセンサは、強度性、
耐薬品性、耐腐食性および耐久性に優れているだけでな
く、5in2絶縁膜2の抵抗率も十分に高く保って、圧
力や温度などを高精度に計測することができる。
耐薬品性、耐腐食性および耐久性に優れているだけでな
く、5in2絶縁膜2の抵抗率も十分に高く保って、圧
力や温度などを高精度に計測することができる。
なお、基板材料としては、上記実施例で示したように、
延性に富んだSUSが最も適しているが、それ以外に、
導電性および耐熱性を有する金属であれば適宜−の材料
が選定されることはいうまでもない。
延性に富んだSUSが最も適しているが、それ以外に、
導電性および耐熱性を有する金属であれば適宜−の材料
が選定されることはいうまでもない。
[発明の効果]
以上のように、この発明によれば、基板材料として導電
性金属を用いることにより、SAWセンサ全体としての
強度および耐薬品性、耐腐食性の向上が図れ、繰返し応
力の働く条件下での使用に対しても、その耐久性および
発振性能に優れたSAWセンサを得ることができる。
性金属を用いることにより、SAWセンサ全体としての
強度および耐薬品性、耐腐食性の向上が図れ、繰返し応
力の働く条件下での使用に対しても、その耐久性および
発振性能に優れたSAWセンサを得ることができる。
その上、このようなSAWセンサの製造工程のうち、厚
膜の圧電層をたとえばスパッタ法により成膜するときに
生じる5i02絶縁膜の絶縁破壊防止対策として、SA
W電極を構成する導電性金属の一部を基板に接触させて
両者を導通させるアース電極を採用することにより、両
者間にワイヤを張設したり、電極および基板を個々にア
ースするといった面倒な手間を要することなく、絶縁破
壊を有効に防止することができる。これにより、良品の
良品のSAWセンサを量産することが可能である。
膜の圧電層をたとえばスパッタ法により成膜するときに
生じる5i02絶縁膜の絶縁破壊防止対策として、SA
W電極を構成する導電性金属の一部を基板に接触させて
両者を導通させるアース電極を採用することにより、両
者間にワイヤを張設したり、電極および基板を個々にア
ースするといった面倒な手間を要することなく、絶縁破
壊を有効に防止することができる。これにより、良品の
良品のSAWセンサを量産することが可能である。
第1図ないし第7図はこの発明によるSAWセンサの製
法の実施例を工程順に示す断面図、第8図は製造された
SAWセンサの全体断面図である。 1・・・導電性金属基板(SUS基板)、2・・・電気
絶縁膜(S i 02絶縁膜)、3−5AW共振子、4
・・・導電性金属t&(AA電8i)、4B・・・アー
ス電極、5・・・圧電層(ZnO圧電層)。 特許出願人 川崎重工業株式会社 第1図 1:SUS基跋 第3図 2:5i02琵縁侯 第4図 第8図 4B:アースミオ虫 3 : SAW只徨子
法の実施例を工程順に示す断面図、第8図は製造された
SAWセンサの全体断面図である。 1・・・導電性金属基板(SUS基板)、2・・・電気
絶縁膜(S i 02絶縁膜)、3−5AW共振子、4
・・・導電性金属t&(AA電8i)、4B・・・アー
ス電極、5・・・圧電層(ZnO圧電層)。 特許出願人 川崎重工業株式会社 第1図 1:SUS基跋 第3図 2:5i02琵縁侯 第4図 第8図 4B:アースミオ虫 3 : SAW只徨子
Claims (1)
- 導電性金属基板の表面を鏡面処理する工程と、上記導
電性金属基板の表面に電気絶縁膜を形成する工程と、こ
の絶縁膜上に導電性金属よりなる電極およびこの電極と
一体でかつ上記導電性金属基板に接触して電気的に導通
されるアース電極を形成する工程と、上記導電性金属基
板をアースした状態で上記電極上に厚膜の圧電層を形成
する工程と、上記導電性金属基板に電気的に導通されて
いるアース電極を除去する工程とからなる弾性表面波セ
ンサの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2254935A JP2515622B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 弾性表面波センサの製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2254935A JP2515622B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 弾性表面波センサの製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04132920A true JPH04132920A (ja) | 1992-05-07 |
| JP2515622B2 JP2515622B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=17271903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2254935A Expired - Lifetime JP2515622B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 弾性表面波センサの製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2515622B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0661715A (ja) * | 1992-08-10 | 1994-03-04 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波集積回路及びその製造方法 |
| US5426340A (en) * | 1993-01-29 | 1995-06-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface acoustic wave device and method of manufacturing the same |
| US5446329A (en) * | 1992-09-14 | 1995-08-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface acoustic wave element |
| CN110208369A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-06 | 西南交通大学 | 多功能声表面波传感器及其制备方法和应用 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4575439A1 (de) * | 2023-12-20 | 2025-06-25 | WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG | Sensorvorrichtung mit oberflächenwellenresonator |
-
1990
- 1990-09-25 JP JP2254935A patent/JP2515622B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0661715A (ja) * | 1992-08-10 | 1994-03-04 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波集積回路及びその製造方法 |
| US5446329A (en) * | 1992-09-14 | 1995-08-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface acoustic wave element |
| US5426340A (en) * | 1993-01-29 | 1995-06-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface acoustic wave device and method of manufacturing the same |
| CN110208369A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-06 | 西南交通大学 | 多功能声表面波传感器及其制备方法和应用 |
| CN110208369B (zh) * | 2019-06-19 | 2020-08-14 | 西南交通大学 | 多功能声表面波传感器及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2515622B2 (ja) | 1996-07-10 |
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