JPH0426211A - 表面波装置 - Google Patents
表面波装置Info
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- JPH0426211A JPH0426211A JP2131592A JP13159290A JPH0426211A JP H0426211 A JPH0426211 A JP H0426211A JP 2131592 A JP2131592 A JP 2131592A JP 13159290 A JP13159290 A JP 13159290A JP H0426211 A JPH0426211 A JP H0426211A
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- piezoelectric
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- piezoelectric material
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 claims description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 3
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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 elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/30—Time-delay networks
- H03H9/42—Time-delay networks 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。
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、ＢＧＳ波等のように変位が表面波伝搬方向と
垂直な方向の変位を主体とするＳＨタイプの表面波を利
用した表面波装置に関する。
垂直な方向の変位を主体とするＳＨタイプの表面波を利
用した表面波装置に関する。
［従来の技術〕
圧電基板を伝搬する表面波のうち、変位が伝搬方向と垂
直な方向の変位を主体とするＳＨタイプの表面波には、
ＢＧＳ波（圧電すべり波とも称されている）やラブ波等
がある。
直な方向の変位を主体とするＳＨタイプの表面波には、
ＢＧＳ波（圧電すべり波とも称されている）やラブ波等
がある。
ＢＧＳ波は、圧電セラミックス等の材料を用い、例えば
第２図に示す共振子を構成した場合に励振される。第２
図において、ｌは圧電基板を示し、上記のような圧電材
料で構成されており、２．３は、それぞれ、くし歯電極
を示す、＜シ歯電極２３は、互いに間挿し合う複数の電
極指２ａ、３ａを有する。なお、矢印Ｐは分極軸を示す
。
第２図に示す共振子を構成した場合に励振される。第２
図において、ｌは圧電基板を示し、上記のような圧電材
料で構成されており、２．３は、それぞれ、くし歯電極
を示す、＜シ歯電極２３は、互いに間挿し合う複数の電
極指２ａ、３ａを有する。なお、矢印Ｐは分極軸を示す
。
第２図の圧電共振子４において、くし歯電極２゜３から
交流電界を印加すれば、表面波伝搬方向Ａと垂直な方向
の変位のみ、すなわち横波成分しか有さないＢＧＳ波が
励振される。上記のようなりＧＳ波を用いた圧電共振子
は、例えば日本音響学会講演論文集、昭和５１年５月号
、第３５１〜第３５２頁に開示されている。
交流電界を印加すれば、表面波伝搬方向Ａと垂直な方向
の変位のみ、すなわち横波成分しか有さないＢＧＳ波が
励振される。上記のようなりＧＳ波を用いた圧電共振子
は、例えば日本音響学会講演論文集、昭和５１年５月号
、第３５１〜第３５２頁に開示されている。
ＢＧＳ波を利用した表面波共振子４では、ＢＧＳ波が圧
電基板１の自由端面１ａ、Ｉｂで完全に反射される。従
って、レーリー波を利用した表面波共振子においてはく
し歯電極の側方に反射器を構成する必要があったのに対
し、このＢ（、Ｓ波を利用した表面波共振子４では、こ
のような反射器が省略され得る。よって、従来のレーリ
ー波を利用した表面波共振子に比べて、チップサイズを
１７１０程度と大幅に小型化することができ、かつ自由
端面１ａ、ｌｂの表面の精度を高めれば、周波数的には
５ＭＨｚ〜７０ＭＨｚの高周波帯域のデバイスを構成し
得るという大きな利点を有する。
電基板１の自由端面１ａ、Ｉｂで完全に反射される。従
って、レーリー波を利用した表面波共振子においてはく
し歯電極の側方に反射器を構成する必要があったのに対
し、このＢ（、Ｓ波を利用した表面波共振子４では、こ
のような反射器が省略され得る。よって、従来のレーリ
ー波を利用した表面波共振子に比べて、チップサイズを
１７１０程度と大幅に小型化することができ、かつ自由
端面１ａ、ｌｂの表面の精度を高めれば、周波数的には
５ＭＨｚ〜７０ＭＨｚの高周波帯域のデバイスを構成し
得るという大きな利点を有する。
しかしながら、ＢＧＳ波を利用した表面波共振子４を構
成した場合、実際には、いくら自由端面ｌａ、ｌｂの精
度を向上しても、第３図に示すように、インピーダンス
−周波数特性上にリフプルや不要応答が生じるという問
題があった。すなわち、第３図に矢印Ｂで示すように、
反共振周波数近傍あるいはそれより低い周波数域にかな
りの程度でリフプルや不要スプリアスが発生していた。
成した場合、実際には、いくら自由端面ｌａ、ｌｂの精
度を向上しても、第３図に示すように、インピーダンス
−周波数特性上にリフプルや不要応答が生じるという問
題があった。すなわち、第３図に矢印Ｂで示すように、
反共振周波数近傍あるいはそれより低い周波数域にかな
りの程度でリフプルや不要スプリアスが発生していた。
従って、前述したようにチップサイズの小型化及び高周
波域での応用が可能であるという大きな利点を育するに
も関わらず、未だＳＨタイプの表面波を利用した表面波
装置の実用化はなされていない。
波域での応用が可能であるという大きな利点を育するに
も関わらず、未だＳＨタイプの表面波を利用した表面波
装置の実用化はなされていない。
よって、本発明の目的は、リップルや不要スプリアスの
発生が低減されたＳＨタイプの表面波を利用した表面波
装置を提供することにある。
発生が低減されたＳＨタイプの表面波を利用した表面波
装置を提供することにある。
本発明の表面波装置は、圧電基板を伝搬する表面波のう
ち、変位が表面波伝搬方向と垂直な方向の変位を主体と
するＳＨタイプの表面波を利用したものにおいて、圧電
材料の弾性定数Ｃｓ＊ 、 Ｃ４４’の比Ｃｓ５Ｄ
／ Ｃａａ”が４より大である圧電材料を用いて圧電基
板が構成されていることを特徴とする。圧電材料として
は、圧電セラミックスが用いられ、圧電基板の分極軸が
表面波の伝搬方向に垂直とされ、かつ基板表面に平行と
されることにより、ＢＧＳ波が励振される。
ち、変位が表面波伝搬方向と垂直な方向の変位を主体と
するＳＨタイプの表面波を利用したものにおいて、圧電
材料の弾性定数Ｃｓ＊ 、 Ｃ４４’の比Ｃｓ５Ｄ
／ Ｃａａ”が４より大である圧電材料を用いて圧電基
板が構成されていることを特徴とする。圧電材料として
は、圧電セラミックスが用いられ、圧電基板の分極軸が
表面波の伝搬方向に垂直とされ、かつ基板表面に平行と
されることにより、ＢＧＳ波が励振される。
本発明におけるＳＨタイプの表面波としては、上述した
Ｂ（、Ｓ波の他に、ラブ波のように変位が伝搬方向と垂
直な変位を主体とする表面波が包含される。
Ｂ（、Ｓ波の他に、ラブ波のように変位が伝搬方向と垂
直な変位を主体とする表面波が包含される。
また、圧電材料の弾性定数Ｃ１１０４４′は、それぞれ
下記のように定義されるものである。
下記のように定義されるものである。
Ｔ：応力、Ｓ；歪とすると、
Ｃ３？ ：電気変位一定の場合の弾性定数で３Ｔ言／９
ｓｓで表される。
ｓｓで表される。
Ｃ，，４，ｉｉ界一定の場合の弾性定数で、ａ”ｒｓ
／ａｓへで表される。
／ａｓへで表される。
上記Ｃ１？及びＣ４４ｔは、それぞれ、圧電方程式より
導き出されるものである。
導き出されるものである。
より具体的には、第４図（ａ）に示すように、圧電基板
１１の両生面に電極１２．１３を形成し、電極１２．１
３の面積が、圧電基板１１の側面１１ａの面積よりも大
きいとすると、厚み縦振動の音速ＶとＣ３？との間には
、 ■＝πｃｓｓ’＃）の関係がある。なお、ρは密度を示
し、第４図（ａ）の矢印Ｐは分極方向を示また、Ｃａ
ｉ ｔについては、第４図（ｂ）に示すように、圧電基
板２１の面積が相対的に小さな側面２１ａ、２１ｂに電
極２２．２３を形成したとすると、電極２２．２３間に
電界を印加した場合の表面波の音速ｖ１とＣ、、Ｅとの
間には、ｖ、 ＝、／ｉ〒−７１］Σ；コの関係がある
。
１１の両生面に電極１２．１３を形成し、電極１２．１
３の面積が、圧電基板１１の側面１１ａの面積よりも大
きいとすると、厚み縦振動の音速ＶとＣ３？との間には
、 ■＝πｃｓｓ’＃）の関係がある。なお、ρは密度を示
し、第４図（ａ）の矢印Ｐは分極方向を示また、Ｃａ
ｉ ｔについては、第４図（ｂ）に示すように、圧電基
板２１の面積が相対的に小さな側面２１ａ、２１ｂに電
極２２．２３を形成したとすると、電極２２．２３間に
電界を印加した場合の表面波の音速ｖ１とＣ、、Ｅとの
間には、ｖ、 ＝、／ｉ〒−７１］Σ；コの関係がある
。
なお、ＢＧＳ波の音速は、圧電基板の表面に導体が形成
されている場合、 で表わされる。
されている場合、 で表わされる。
他方、導体が形成されていない場合には、音速は、
で表わされる。なお、上式においてに
械結合係数を示す。
、は電気機
〔作用及び発明の効果〕
本発明では、圧電基板が、圧電材料の弾性定数の比Ｃｚ
３” ／ Ｃ４４ｔが４より大である材料で構成されて
おり、後述の実施例から明らかなようにＳＨタイプの表
面波を利用した表面波装置において不要スプリアスの発
生を効果的に抑制することが可能となる。
３” ／ Ｃ４４ｔが４より大である材料で構成されて
おり、後述の実施例から明らかなようにＳＨタイプの表
面波を利用した表面波装置において不要スプリアスの発
生を効果的に抑制することが可能となる。
従って、ＢＯ３波のように、自由端面で完全に反射する
ＳＨタイプの表面波を利用することにより、従来の表面
波装置に比べてはるかに小型であり、かつ特性の優れた
表面波装置を提供することが可能となる。
ＳＨタイプの表面波を利用することにより、従来の表面
波装置に比べてはるかに小型であり、かつ特性の優れた
表面波装置を提供することが可能となる。
以下、本発明の一実施例につき説明する０本実施例は、
第２図に示したＢＯ３波を利用した表面波共振子に適用
されたものである。
第２図に示したＢＯ３波を利用した表面波共振子に適用
されたものである。
前述したとおり、第２図に示した共振子４では、分極方
向Ｐがくし歯電極２．３の電極指２ａ、３ａと平行な方
向に延ばされている。従って、くし歯電極２．３間に交
流電界を印加すれば、横波成分だけを有する表面波すな
わちＢＯ３波が発生する。
向Ｐがくし歯電極２．３の電極指２ａ、３ａと平行な方
向に延ばされている。従って、くし歯電極２．３間に交
流電界を印加すれば、横波成分だけを有する表面波すな
わちＢＯ３波が発生する。
本実施例が適用される表面波共振子は構造的には第２図
に示したものと同一であるが、説明のために断面構造を
第１図に模式的に示す、＜シ歯電極２．３の電極指２ａ
、３ａの幅は表面波の波長をλとした場合、λ／４の幅
を有するように構成されている。もっとも、自由端面１
ａ、ｌｂ近傍の電極指の幅はλ／８とされている。また
、圧電基板１の幅（表面波伝搬方向の長さ）は、λ／２
の整数倍になるように設計されればよい。
に示したものと同一であるが、説明のために断面構造を
第１図に模式的に示す、＜シ歯電極２．３の電極指２ａ
、３ａの幅は表面波の波長をλとした場合、λ／４の幅
を有するように構成されている。もっとも、自由端面１
ａ、ｌｂ近傍の電極指の幅はλ／８とされている。また
、圧電基板１の幅（表面波伝搬方向の長さ）は、λ／２
の整数倍になるように設計されればよい。
しかしながら、適当な圧電材料を用いて上記表面波共振
子４を設計した場合、自由端面１ａ、１ｂの精度をいく
ら高めても、完成後のインピーダンス−周波数特性には
リップルや不要応答が現れていた。
子４を設計した場合、自由端面１ａ、１ｂの精度をいく
ら高めても、完成後のインピーダンス−周波数特性には
リップルや不要応答が現れていた。
そこで、本願発明者は、上述した圧電材料の弾性定数Ｃ
ｔｓ ｌ Ｃ４４”に着目し、比Ｃ□１１／Ｃ，４
の異なる種々の表面波共振子４を作製し、かつ特性を測
定した。その結果、比Ｃ３ｘ” ／ Ｃ−” −５。
ｔｓ ｌ Ｃ４４”に着目し、比Ｃ□１１／Ｃ，４
の異なる種々の表面波共振子４を作製し、かつ特性を測
定した。その結果、比Ｃ３ｘ” ／ Ｃ−” −５。
９の場合、第５図に示すように、反共振周波数近傍や反
共振周波数よりも低い共振・反共振周波数間においてリ
フプルや不要スプリアスがほとんど発生していないイン
ピーダンス−周波数特性の実現されることがわかった。
共振周波数よりも低い共振・反共振周波数間においてリ
フプルや不要スプリアスがほとんど発生していないイン
ピーダンス−周波数特性の実現されることがわかった。
なお、第５図の特性は、圧電材料として、Ｐｂ（Ｓｎ＋
７ｔ Ｓｂ＋ｚｚ ）Ｏｘ ＰｂＴｊＯｘ Ｐｂ１
ｒｏｓの組成を存し、Ｚｒが４６モル％、Ｓｎ及びｓｂ
がそれぞれ２．５モル％の場合の例である。
７ｔ Ｓｂ＋ｚｚ ）Ｏｘ ＰｂＴｊＯｘ Ｐｂ１
ｒｏｓの組成を存し、Ｚｒが４６モル％、Ｓｎ及びｓｂ
がそれぞれ２．５モル％の場合の例である。
また、第３図に示した従来例の特性は、Ｃ３Ｓ／Ｃ，、
’−３，４の比を示す材料として、上記と同し組成であ
り、Ｚｒが６９モル％、Ｓｎ及びＳｂがそれぞれ２．５
モル％含存されている場合の例である。
’−３，４の比を示す材料として、上記と同し組成であ
り、Ｚｒが６９モル％、Ｓｎ及びＳｂがそれぞれ２．５
モル％含存されている場合の例である。
さらに、比Ｃｘ３” ／ Ｃａａ”を種々異ならせた場
合の表面波共振子の周波数特性を測定したところ、下記
の第１表に示す結果が得られた。
合の表面波共振子の周波数特性を測定したところ、下記
の第１表に示す結果が得られた。
第
表
なお、第１表においては、周波数特性上にリップルや不
要スプリアスが発生した場合には、Ｘ印を付し、リフプ
ルや不要スプリアスがほとんど発生していない場合には
Ｏ印を付して、それぞれ、周波特性の良否を示した。
要スプリアスが発生した場合には、Ｘ印を付し、リフプ
ルや不要スプリアスがほとんど発生していない場合には
Ｏ印を付して、それぞれ、周波特性の良否を示した。
第１表の結果から明らかなように、比Ｃ０′／Ｃａａ’
＞４の材料を用いれば、リップル及び不要応答のほとん
どないＢＯ３波が励振されることがわかる。従って、こ
のような圧電材料を用いて第１図及び第２図に示したよ
うな構造の表面波共振子を構成することによって、表面
波共振子のチップサイズを大幅に小型化し得ることがわ
かる。
＞４の材料を用いれば、リップル及び不要応答のほとん
どないＢＯ３波が励振されることがわかる。従って、こ
のような圧電材料を用いて第１図及び第２図に示したよ
うな構造の表面波共振子を構成することによって、表面
波共振子のチップサイズを大幅に小型化し得ることがわ
かる。
上記実施例の表面波共振子を構成するのに用いられる圧
電材料としては、種々の組成の圧電セラミックスが挙げ
られる。
電材料としては、種々の組成の圧電セラミックスが挙げ
られる。
本発明が適用される表面波装置としては、上述した表面
波共振子に限らない、トランスバーサルフィルタや二重
モードフィルタ等のフィルタ装置等にも本発明を適用す
ることができる０例えば、第６図（ａ）に示すように、
格子状の反射器を用いた二重モードフィルタ３０は、フ
ィルタを構成するためのインターデジタルトランスデユ
ーサ部分３２の側方に反射器３３．３４を設けたもので
あるが、このようなフィルタ３０にも本発明を適用し、
スプリアス除去が行えることは言うまでもない、また、
第６図（ｂ）に示すように、格子状の反射器を用いずに
第１図のものと同様に端面反射器を利用するようにすれ
ば、圧電基板４１の表面波伝搬方向の長さを飛躍的に短
くすることが可蛯である。
波共振子に限らない、トランスバーサルフィルタや二重
モードフィルタ等のフィルタ装置等にも本発明を適用す
ることができる０例えば、第６図（ａ）に示すように、
格子状の反射器を用いた二重モードフィルタ３０は、フ
ィルタを構成するためのインターデジタルトランスデユ
ーサ部分３２の側方に反射器３３．３４を設けたもので
あるが、このようなフィルタ３０にも本発明を適用し、
スプリアス除去が行えることは言うまでもない、また、
第６図（ｂ）に示すように、格子状の反射器を用いずに
第１図のものと同様に端面反射器を利用するようにすれ
ば、圧電基板４１の表面波伝搬方向の長さを飛躍的に短
くすることが可蛯である。
第１図は本発明の一実施例が適用される表面波共振子の
模式的断面図、第２図はＢＯ２波を利用した表面波共振
子の従来例の構造を説明するための斜視図、第３図は従
来の表面波共振子のインビーダンスル周波数特性を示す
図、第４図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、等価的な弾
性定数と音速の関係を説明するための各斜視図、第５図
は本発明の一実施例の表面波共振子のインピーダンス−
周波数特性を示す図、第６図（ａ）及び（ｂ）は、それ
ぞれ、本発明が適用された二重モードフィルタの略図的
平面図である。 図において、■は圧電基板、Ｉａ、Ｉｂは自由端面、２
．３はくし歯電極、２ａ、３ａは電極指、４は表面波共
振子を示す。
模式的断面図、第２図はＢＯ２波を利用した表面波共振
子の従来例の構造を説明するための斜視図、第３図は従
来の表面波共振子のインビーダンスル周波数特性を示す
図、第４図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、等価的な弾
性定数と音速の関係を説明するための各斜視図、第５図
は本発明の一実施例の表面波共振子のインピーダンス−
周波数特性を示す図、第６図（ａ）及び（ｂ）は、それ
ぞれ、本発明が適用された二重モードフィルタの略図的
平面図である。 図において、■は圧電基板、Ｉａ、Ｉｂは自由端面、２
．３はくし歯電極、２ａ、３ａは電極指、４は表面波共
振子を示す。
Claims (2)
- （１）圧電基板を伝搬する表面波のうち、変位が表面波
伝搬方向と垂直な方向の変位を主体とするＳＨタイプの
表面波を利用した表面波装置において、 前記圧電基板が、圧電材料の弾性定数Ｃ＿３＿３＾Ｄ、
Ｃ＿４＿４＾Ｅの比Ｃ＿３＿３＾Ｄ／Ｃ＿４＿４＾Ｅが
４より大である圧電材料を用いて構成されていることを
特徴とする表面波装置。 - （２）前記圧電材料が、圧電セラミックスからなり、圧
電基板の分極軸が、表面波の伝搬方向と垂直方向でかつ
基板表面と平行にされている、請求項１に記載の表面波
装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2131592A JPH0426211A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 表面波装置 |
| US07/701,221 US5184042A (en) | 1990-05-21 | 1991-05-16 | Surface wave device |
| KR1019910008020A KR960005381B1 (ko) | 1990-05-21 | 1991-05-17 | 표면파 장치 |
| GB9110941A GB2244880B (en) | 1990-05-21 | 1991-05-21 | Surface wave device |
| SG15194A SG15194G (en) | 1990-05-21 | 1994-01-28 | Surface wave device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2131592A JPH0426211A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0426211A true JPH0426211A (ja) | 1992-01-29 |
Family
ID=15061660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2131592A Pending JPH0426211A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 表面波装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5184042A (ja) |
| JP (1) | JPH0426211A (ja) |
| KR (1) | KR960005381B1 (ja) |
| GB (1) | GB2244880B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5585770A (en) * | 1993-06-30 | 1996-12-17 | Motorola, Inc. | Three terminal surface acoustic wave (SAW) device |
| DE4431612C2 (de) * | 1993-09-06 | 1998-07-16 | Sanyo Electric Co | Akustisches Oberflächenwellenfilter |
| TW256966B (ja) * | 1994-03-04 | 1995-09-11 | Murata Manufacturing Co | |
| JP3206285B2 (ja) * | 1994-03-25 | 2001-09-10 | 株式会社村田製作所 | 端面反射型表面波共振子 |
| GB2300215B (en) * | 1995-04-26 | 1999-03-24 | Simon Rood | Safety apparatus |
| JPH0969751A (ja) * | 1995-08-30 | 1997-03-11 | Murata Mfg Co Ltd | 弾性表面波フィルタ |
| JP3233087B2 (ja) * | 1997-01-20 | 2001-11-26 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波フィルタ |
| TW404091B (en) * | 1997-05-16 | 2000-09-01 | Murata Manufacturing Co | Ladder filter having edge-reflection type resonators |
| JP3171144B2 (ja) * | 1997-07-07 | 2001-05-28 | 株式会社村田製作所 | 表面波装置 |
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