JPH10107573A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
- Publication number
- JPH10107573A JPH10107573A JP25811296A JP25811296A JPH10107573A JP H10107573 A JPH10107573 A JP H10107573A JP 25811296 A JP25811296 A JP 25811296A JP 25811296 A JP25811296 A JP 25811296A JP H10107573 A JPH10107573 A JP H10107573A
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- JP
- Japan
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- acoustic wave
- surface acoustic
- piezoelectric substrate
- wave device
- excitation electrode
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 励振電極の保護を行うとともに、従来のよう
な特性劣化がなく信頼性の非常に優れた弾性表面波装置
を提供すること。 【解決手段】 圧電基板1上に、下地層2、及び弾性表
面波を発生させる励振電極3を順次積層して成る弾性表
面波装置であって、下地層2は、比抵抗値σ、膜厚をh
としたときに、σ/hが109 〜1013Ωの範囲である
ことを特徴とする。
な特性劣化がなく信頼性の非常に優れた弾性表面波装置
を提供すること。 【解決手段】 圧電基板1上に、下地層2、及び弾性表
面波を発生させる励振電極3を順次積層して成る弾性表
面波装置であって、下地層2は、比抵抗値σ、膜厚をh
としたときに、σ/hが109 〜1013Ωの範囲である
ことを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、タンタル酸リチウ
ム、ニオブ酸リチウム、四ほう酸リチウム等の単結晶か
ら成る圧電基板に、励振電極を設けて成る弾性表面波
(SAW)フィルタ等の弾性表面波装置に関する。
ム、ニオブ酸リチウム、四ほう酸リチウム等の単結晶か
ら成る圧電基板に、励振電極を設けて成る弾性表面波
(SAW)フィルタ等の弾性表面波装置に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来より、タンタル酸リチウ
ム(LiTaO3 )等の単結晶は、一般に圧電材料の性
能評価として用いられる電気機械結合係数が大きい材料
として大変注目されており、例えば、弾性表面波フィル
タや弾性表面波共振器等の弾性表面波装置、バルク波デ
バイス等の各種圧電デバイスに用いられる材料として有
望視されている。
ム(LiTaO3 )等の単結晶は、一般に圧電材料の性
能評価として用いられる電気機械結合係数が大きい材料
として大変注目されており、例えば、弾性表面波フィル
タや弾性表面波共振器等の弾性表面波装置、バルク波デ
バイス等の各種圧電デバイスに用いられる材料として有
望視されている。
【0003】特に、36°YカットX伝搬のタンタル酸
リチウム単結晶を基板として用い、アルミニウムをID
T電極材料として用いた場合、伝搬させる弾性表面波の
波長に対するIDT電極の規格化膜厚H/λを0.1以
下にすることが最適であるとされている(例えば、特開
平6−188673号公報等を参照)。
リチウム単結晶を基板として用い、アルミニウムをID
T電極材料として用いた場合、伝搬させる弾性表面波の
波長に対するIDT電極の規格化膜厚H/λを0.1以
下にすることが最適であるとされている(例えば、特開
平6−188673号公報等を参照)。
【0004】しかしながら、例えばセルラー電話、PH
S(Personal Handy-phone System)等の移動体通信用
電話に使用されるフロントエンドSAWフィルタ(アナ
ログ:900MHz 帯,デジタル:15GHz 帯)を構
成するには、例えばAMPS(Advanced Mobile Phone
Service)方式であれば、20dB以上の大きな帯域外減
衰量が最低でも必要とされるにもかかわらず、特性的に
優れたタンタル酸リチウム単結晶を基板材料に適用しよ
うとしても、上述のような帯域外減衰量を備え、しかも
挿入損失が小さいものはなかった。また、完成品の特性
のばらつきが大きかったり、特性不良のものが多く発生
していた。
S(Personal Handy-phone System)等の移動体通信用
電話に使用されるフロントエンドSAWフィルタ(アナ
ログ:900MHz 帯,デジタル:15GHz 帯)を構
成するには、例えばAMPS(Advanced Mobile Phone
Service)方式であれば、20dB以上の大きな帯域外減
衰量が最低でも必要とされるにもかかわらず、特性的に
優れたタンタル酸リチウム単結晶を基板材料に適用しよ
うとしても、上述のような帯域外減衰量を備え、しかも
挿入損失が小さいものはなかった。また、完成品の特性
のばらつきが大きかったり、特性不良のものが多く発生
していた。
【0005】このような原因の一つとして以下に示すこ
とが考えられる。例えば、弾性表面波フィルタは、上記
のような圧電基板の上に、櫛歯状を成す励振電極等の金
属電極が設けられ、この励振電極等の金属電極上に絶縁
性材料から成る保護膜が被覆されて構成されているのが
一般的であるが、励振電極等の電極形成後の工程などで
圧電基板が高温の環境下に置かれると、圧電基板表面に
不均一な電荷分布が生じて、これが原因となって発生し
た放電で電極が変形等したりして、ひいてはフィルタ特
性の劣化等を誘発していたのである。
とが考えられる。例えば、弾性表面波フィルタは、上記
のような圧電基板の上に、櫛歯状を成す励振電極等の金
属電極が設けられ、この励振電極等の金属電極上に絶縁
性材料から成る保護膜が被覆されて構成されているのが
一般的であるが、励振電極等の電極形成後の工程などで
圧電基板が高温の環境下に置かれると、圧電基板表面に
不均一な電荷分布が生じて、これが原因となって発生し
た放電で電極が変形等したりして、ひいてはフィルタ特
性の劣化等を誘発していたのである。
【0006】すなわち、励振電極等の電極形成後のパッ
ケージ実装時におけるダイボンディングやワイヤーボン
ディング等の工程において、圧電基板が約80℃以上の
高温下に置かれると、圧電基板の焦電性により圧電基板
表面に電荷分布が生ずる。そして、この圧電基板表面に
生じた電荷は、空気中の浮遊電荷により中和されていく
が、この中和されていく速度は、圧電基板上に形成され
た電極の形状や面積等により異なり、所々に不均一な電
荷密度分布が圧電基板上に存在することになる。その結
果、例えば励振電極を構成する櫛歯状電極の電極指と電
極指との間隙の狭い部分において、非常に大きな電界が
かかることになり、上記電荷密度分布を緩和するように
放電が起こり、この放電により励振電極の電極指が変形
したり、一部が溶融して剥離するなどして、例えばフィ
ルタ特性が劣化したり、剥離した金属片が励振電極等の
電極上に付着してショート不良を招いていたのである。
ケージ実装時におけるダイボンディングやワイヤーボン
ディング等の工程において、圧電基板が約80℃以上の
高温下に置かれると、圧電基板の焦電性により圧電基板
表面に電荷分布が生ずる。そして、この圧電基板表面に
生じた電荷は、空気中の浮遊電荷により中和されていく
が、この中和されていく速度は、圧電基板上に形成され
た電極の形状や面積等により異なり、所々に不均一な電
荷密度分布が圧電基板上に存在することになる。その結
果、例えば励振電極を構成する櫛歯状電極の電極指と電
極指との間隙の狭い部分において、非常に大きな電界が
かかることになり、上記電荷密度分布を緩和するように
放電が起こり、この放電により励振電極の電極指が変形
したり、一部が溶融して剥離するなどして、例えばフィ
ルタ特性が劣化したり、剥離した金属片が励振電極等の
電極上に付着してショート不良を招いていたのである。
【0007】そこで、励振電極の保護を行うとともに、
従来のような特性劣化がなく信頼性の非常に優れた弾性
表面波装置を提供することを本発明の目的とする。
従来のような特性劣化がなく信頼性の非常に優れた弾性
表面波装置を提供することを本発明の目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上に、下地
層、及び弾性表面波を発生させる励振電極を順次積層し
て成る弾性表面波装置であって、前記半導電性材料は比
抵抗値σ、膜厚をhとしたときに、σ/hが109 〜1
013Ωの範囲であることを特徴とする。
めに、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上に、下地
層、及び弾性表面波を発生させる励振電極を順次積層し
て成る弾性表面波装置であって、前記半導電性材料は比
抵抗値σ、膜厚をhとしたときに、σ/hが109 〜1
013Ωの範囲であることを特徴とする。
【0009】また、下地層が圧電基板より弾性表面波の
速度が速い材料とすると、励振電極の電極指のピッチを
従来の下地層を設けない場合に比して、より大きな幅で
設計することが可能となる。
速度が速い材料とすると、励振電極の電極指のピッチを
従来の下地層を設けない場合に比して、より大きな幅で
設計することが可能となる。
【0010】また、圧電基板及び下地層が共に透光性を
有するものとすると、圧電基板の裏面(励振電極を形成
させていない主面)側からの露光を行うことができるの
で、励振電極の作製プロセスの自由度を増すことができ
る。
有するものとすると、圧電基板の裏面(励振電極を形成
させていない主面)側からの露光を行うことができるの
で、励振電極の作製プロセスの自由度を増すことができ
る。
【0011】特に、圧電基板としてタンタル酸リチウ
ム、下地層としてシリコンとした場合、その厚さは挿入
損失が大きくなりフィルタ特性が劣化しないように100
nm以下とするとよい。なお、下地層はそれ以外にIT
Oや酸化錫(SnO2 )等を高抵抗にさせた半導導電性
膜、樹脂又はガラス等に炭素や金属材料などの導電材料
を含有させた複合材料等であってもよい。
ム、下地層としてシリコンとした場合、その厚さは挿入
損失が大きくなりフィルタ特性が劣化しないように100
nm以下とするとよい。なお、下地層はそれ以外にIT
Oや酸化錫(SnO2 )等を高抵抗にさせた半導導電性
膜、樹脂又はガラス等に炭素や金属材料などの導電材料
を含有させた複合材料等であってもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて図面に基づき詳細に説明する。本発明の弾性表面
波装置は、例えば図1にその一部分を示すように、圧電
基板1上に半導電性材料から成る下地層2を設け、この
下地層2上に金属の励振電極3や反射器4を設けたもの
であり、その等価回路は図2に示すように、直列接続さ
れた複数の弾性表面波共振子10と、並列接続された複
数の弾性表面波共振子20等から構成され、いわゆるバ
ランス型フィルタなどの弾性表面波フィルタになってお
り、このように構成された弾性表面波装置Sは、複数の
直列接続された弾性表面波共振子10でもってローパス
フィルタを構成し、並列接続された弾性表面波共振子2
0でもってハイパスフィルタを構成して所望の特性を得
るものである。
ついて図面に基づき詳細に説明する。本発明の弾性表面
波装置は、例えば図1にその一部分を示すように、圧電
基板1上に半導電性材料から成る下地層2を設け、この
下地層2上に金属の励振電極3や反射器4を設けたもの
であり、その等価回路は図2に示すように、直列接続さ
れた複数の弾性表面波共振子10と、並列接続された複
数の弾性表面波共振子20等から構成され、いわゆるバ
ランス型フィルタなどの弾性表面波フィルタになってお
り、このように構成された弾性表面波装置Sは、複数の
直列接続された弾性表面波共振子10でもってローパス
フィルタを構成し、並列接続された弾性表面波共振子2
0でもってハイパスフィルタを構成して所望の特性を得
るものである。
【0013】ここで、圧電基板1はタンタル酸リチウ
ム、ニオブ酸リチウム、四ほう酸リチウム等の単結晶か
ら成るものである。また、下地層2はシリコン、ITO
や酸化錫(SnO2 )等を高抵抗にさせた半導電性膜、
樹脂又はガラス等に炭素や金属材料などの導電材料を含
有させた複合材料等の半導電性材料とすることができ、
CVD法、スパッタ法、真空蒸着法などにより形成す
る。そして、その比抵抗値をσ、膜厚をhとした場合
に、σ/hが109 〜1013Ωの範囲内にあるものとす
る。これは、σ/hが109 Ωより小さいと、電極がシ
ョートした状態となり、1013Ωより大きいと電荷密度
分布の緩和が充分に起こらないからである。
ム、ニオブ酸リチウム、四ほう酸リチウム等の単結晶か
ら成るものである。また、下地層2はシリコン、ITO
や酸化錫(SnO2 )等を高抵抗にさせた半導電性膜、
樹脂又はガラス等に炭素や金属材料などの導電材料を含
有させた複合材料等の半導電性材料とすることができ、
CVD法、スパッタ法、真空蒸着法などにより形成す
る。そして、その比抵抗値をσ、膜厚をhとした場合
に、σ/hが109 〜1013Ωの範囲内にあるものとす
る。これは、σ/hが109 Ωより小さいと、電極がシ
ョートした状態となり、1013Ωより大きいと電荷密度
分布の緩和が充分に起こらないからである。
【0014】また、励振電極等の電極材料としては、ア
ルミニウムやアルミニウムを主成分とする合金(Al−
Si系,Al−Cu系,Al−Ti系等)を好適に用い
ることができ、下地層2と同様にCVD法、スパッタ
法、真空蒸着法などにより形成する。
ルミニウムやアルミニウムを主成分とする合金(Al−
Si系,Al−Cu系,Al−Ti系等)を好適に用い
ることができ、下地層2と同様にCVD法、スパッタ
法、真空蒸着法などにより形成する。
【0015】このような弾性表面波装置によれば、圧電
基板1の焦電性により、励振電極3等の電極指間で電荷
密度分布が不均一となっても下地層を通じて余分な電荷
が流れ、電荷密度分布の不均一を緩和することができ
る。
基板1の焦電性により、励振電極3等の電極指間で電荷
密度分布が不均一となっても下地層を通じて余分な電荷
が流れ、電荷密度分布の不均一を緩和することができ
る。
【0016】ここで、特に圧電基板1としてタンタル酸
リチウムとし、下地層2としてシリコンなどを選択して
弾性表面波フィルタを作製した場合には、下地層の膜厚
は100 nm以下とする。100 nmより厚いと挿入損失が
大きくなりフィルタ特性が劣化するからである。
リチウムとし、下地層2としてシリコンなどを選択して
弾性表面波フィルタを作製した場合には、下地層の膜厚
は100 nm以下とする。100 nmより厚いと挿入損失が
大きくなりフィルタ特性が劣化するからである。
【0017】また特に、下地層2が圧電基板1より弾性
表面波の速度が速い材料とすることで、励振電極3の設
計において、電極指のピッチを半導電性材料の下地層2
を設けない場合と比較して、より大きな幅での形成が可
能となり、励振電極3の作製を容易に実現できるという
利点がある。
表面波の速度が速い材料とすることで、励振電極3の設
計において、電極指のピッチを半導電性材料の下地層2
を設けない場合と比較して、より大きな幅での形成が可
能となり、励振電極3の作製を容易に実現できるという
利点がある。
【0018】さらに、圧電基板1及び下地層2が共に透
光性を有するものとすることで、圧電基板1の裏面(励
振電極を形成させていない主面)1a側から露光を行う
ことが可能となり、励振電極3の作製プロセスがエッチ
ング法やリフトオフ法等の任意の方法で行えることにな
るので、作製プロセスの自由度を従来より大幅に向上さ
せることができる。
光性を有するものとすることで、圧電基板1の裏面(励
振電極を形成させていない主面)1a側から露光を行う
ことが可能となり、励振電極3の作製プロセスがエッチ
ング法やリフトオフ法等の任意の方法で行えることにな
るので、作製プロセスの自由度を従来より大幅に向上さ
せることができる。
【0019】なお、弾性表面波装置は上記形態の弾性表
面波フィルタに限定されるものではなく、焦電性を有す
る圧電基板上に、半導電性材料から成る下地層、及び少
なくとも励振電極が順次積層された構成であればよく、
下地層、励振電極等の材質についても上記のものに限定
されず、要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し実施が可能
である。
面波フィルタに限定されるものではなく、焦電性を有す
る圧電基板上に、半導電性材料から成る下地層、及び少
なくとも励振電極が順次積層された構成であればよく、
下地層、励振電極等の材質についても上記のものに限定
されず、要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し実施が可能
である。
【0020】
【実施例】次に、具体的な実施例について説明する。
【0021】〔実施例1〕まず、36°YカットのX伝
搬のタンタル酸リチウムの圧電基板を用意し、この圧電
基板上に蒸着法によりシリコン膜(比抵抗値5 ×105 Ω
・cm程度)を厚さ100 nm以下に被着形成した。ここ
で、シリコン膜の膜厚を100 nm以下にしたのは、100
nmより厚くするとと良好なフィルタ特性を示さないこ
とが判明したからである。
搬のタンタル酸リチウムの圧電基板を用意し、この圧電
基板上に蒸着法によりシリコン膜(比抵抗値5 ×105 Ω
・cm程度)を厚さ100 nm以下に被着形成した。ここ
で、シリコン膜の膜厚を100 nm以下にしたのは、100
nmより厚くするとと良好なフィルタ特性を示さないこ
とが判明したからである。
【0022】次にシリコン膜の下地層上に、図2に示す
等価回路と同様で、所望のフィルタ特性を発揮させる弾
性表面波フィルタにするべく、アルミニウム膜を膜厚20
0 〜500 nmの範囲、電極指幅0.5 〜2 μm の範囲、電
極指と電極指との間隔0.5 〜2 μm の範囲で蒸着法によ
り成膜し、所望形状の励振電極や反射器となるように、
フォトリソグラフィでもってレジストパターンを形成し
た。その際、露光前のプリベークを90〜110 ℃で行って
現像し、エッチング前のポストベークを100 〜120 ℃で
行った。そして、アルミニウムのパターンをリン酸、硝
酸、酢酸、水の混合溶液でエチングすることにより、弾
性表面波フィルタを形成した。このような弾性表面波フ
ィルタについて、中心周波数が900 MHz±200 MHz
でフィルタ特性の測定を行ったところ良好な特性を示
し、放電等はほとんど生じなかった(約150 ℃のオーブ
ン中に約2 時間投入した後に、スパークの発生率につい
て調べたところ、シリコン膜を設けた試料は、それを設
けない試料の1/3以下の発生率であった)。
等価回路と同様で、所望のフィルタ特性を発揮させる弾
性表面波フィルタにするべく、アルミニウム膜を膜厚20
0 〜500 nmの範囲、電極指幅0.5 〜2 μm の範囲、電
極指と電極指との間隔0.5 〜2 μm の範囲で蒸着法によ
り成膜し、所望形状の励振電極や反射器となるように、
フォトリソグラフィでもってレジストパターンを形成し
た。その際、露光前のプリベークを90〜110 ℃で行って
現像し、エッチング前のポストベークを100 〜120 ℃で
行った。そして、アルミニウムのパターンをリン酸、硝
酸、酢酸、水の混合溶液でエチングすることにより、弾
性表面波フィルタを形成した。このような弾性表面波フ
ィルタについて、中心周波数が900 MHz±200 MHz
でフィルタ特性の測定を行ったところ良好な特性を示
し、放電等はほとんど生じなかった(約150 ℃のオーブ
ン中に約2 時間投入した後に、スパークの発生率につい
て調べたところ、シリコン膜を設けた試料は、それを設
けない試料の1/3以下の発生率であった)。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の弾性表面
波装置によれば、励振電極の電極間で電荷密度分布が不
均一であっても、圧電基板と励振電極との間に介在させ
た半導電性材料から成る下地層を通じて電荷が流れ、電
荷密度分布の不均一を緩和する。これにより、励振電極
の電極間が非常に狭い場合であっても高電界による放電
が極力防止され、特性の優れた弾性表面波装置を提供す
ることができる。
波装置によれば、励振電極の電極間で電荷密度分布が不
均一であっても、圧電基板と励振電極との間に介在させ
た半導電性材料から成る下地層を通じて電荷が流れ、電
荷密度分布の不均一を緩和する。これにより、励振電極
の電極間が非常に狭い場合であっても高電界による放電
が極力防止され、特性の優れた弾性表面波装置を提供す
ることができる。
【0024】また、特に下地層をシリコン膜で構成する
ことにより、励振電極の形成時のにより、圧電基板に対
して良好なエッチングストッパーとして作用するので、
圧電基板の劣化を防止することができる。さらに、シリ
コンはタンタル酸リチウムより表面弾性波速度が速いの
で、より速い表面弾性表面波を励起することが可能にな
り、励振電極の電極指ピッチを微細にしなくとも高周波
に対応した優れた弾性表面波フィルタを作製することが
できる。
ことにより、励振電極の形成時のにより、圧電基板に対
して良好なエッチングストッパーとして作用するので、
圧電基板の劣化を防止することができる。さらに、シリ
コンはタンタル酸リチウムより表面弾性波速度が速いの
で、より速い表面弾性表面波を励起することが可能にな
り、励振電極の電極指ピッチを微細にしなくとも高周波
に対応した優れた弾性表面波フィルタを作製することが
できる。
【0025】さらに、特に下地層として透明な材料を用
いることにより、圧電基板の裏面(励振電極を作製しな
い主面)側から露光を行うことができるので、励振電極
の作製プロセスがエッチング法やリフトオフ法等種々の
任意の方法で行うことができ、作製プロセスの自由度を
増した汎用性の高い弾性表面波装置を提供することがで
きる。
いることにより、圧電基板の裏面(励振電極を作製しな
い主面)側から露光を行うことができるので、励振電極
の作製プロセスがエッチング法やリフトオフ法等種々の
任意の方法で行うことができ、作製プロセスの自由度を
増した汎用性の高い弾性表面波装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る弾性表面波装置の一部分を示す斜
視図。
視図。
【図2】本発明に係る弾性表面波装置の一例の等価回路
を説明する回路図。
を説明する回路図。
1 ・・・ 圧電基板 2 ・・・ 下地層 3 ・・・ 励振電極 4 ・・・ 反射器 S ・・・ 弾性表面波装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加賀井 恵美 京都府相楽郡精華町光台3丁目5番地 京 セラ株式会社中央研究所内 (72)発明者 船見 雅之 京都府相楽郡精華町光台3丁目5番地 京 セラ株式会社中央研究所内
Claims (3)
- 【請求項1】 圧電基板上に、下地層、及び弾性表面波
を発生させる励振電極を順次積層して成る弾性表面波装
置であって、前記下地層は、比抵抗値をσ、膜厚をhと
したときに、σ/hが109 〜1013Ωの範囲の半導電
性材料から成ることを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項2】 前記下地層は、前記圧電基板より弾性表
面波の速度が速い半導電性材料から構成されていること
を特徴とする請求項1に記載の弾性表面波装置。 - 【請求項3】 前記圧電基板及び前記下地層が共に透光
性を有していることを特徴とする請求項1に記載の弾性
表面波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25811296A JPH10107573A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25811296A JPH10107573A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10107573A true JPH10107573A (ja) | 1998-04-24 |
Family
ID=17315677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25811296A Pending JPH10107573A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10107573A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1107219A2 (en) | 1999-12-02 | 2001-06-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dynamic low-level image enhancement for a plasma display panel |
| JP2002043879A (ja) * | 2000-05-16 | 2002-02-08 | Agere Systems Guardian Corp | 薄膜音響共振子の形成方法 |
| US7282835B2 (en) | 2003-06-26 | 2007-10-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave element |
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