JPH10190407A - 表面弾性波素子 - Google Patents
表面弾性波素子Info
- Publication number
- JPH10190407A JPH10190407A JP6962097A JP6962097A JPH10190407A JP H10190407 A JPH10190407 A JP H10190407A JP 6962097 A JP6962097 A JP 6962097A JP 6962097 A JP6962097 A JP 6962097A JP H10190407 A JPH10190407 A JP H10190407A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface acoustic
- acoustic wave
- wave device
- langasite
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、通信機器等に使用される周波数選別
用のフィルタ、高安定度の発振器に使用される共振子等
の素子等に使われる表面弾性波素子に関し、小さな遅延
時間温度係数と比較的大きな電気機械結合係数を有し、
化学的に安定な基板材料を持つ表面弾性波素子を提供す
る。 【解決手段】ランガサイト基板を用い、ランガサイトの
単結晶からの切り出し角度および表面弾性波伝搬方向
を、オイラ角表示で、（１８０°＋α，４０°＋β，２
０°＋γ）としたとき、α＝−２°〜＋６°、β＝−４
°〜＋９°、γ＝−１°〜＋９°とした。
用のフィルタ、高安定度の発振器に使用される共振子等
の素子等に使われる表面弾性波素子に関し、小さな遅延
時間温度係数と比較的大きな電気機械結合係数を有し、
化学的に安定な基板材料を持つ表面弾性波素子を提供す
る。 【解決手段】ランガサイト基板を用い、ランガサイトの
単結晶からの切り出し角度および表面弾性波伝搬方向
を、オイラ角表示で、（１８０°＋α，４０°＋β，２
０°＋γ）としたとき、α＝−２°〜＋６°、β＝−４
°〜＋９°、γ＝−１°〜＋９°とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信機器等に使用
される周波数選別用のフィルタ、高安定度の発振器に使
用される共振子等の素子等に使われる表面弾性波素子に
関するものである。
される周波数選別用のフィルタ、高安定度の発振器に使
用される共振子等の素子等に使われる表面弾性波素子に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、表面弾性波素子用の基板として
は、一般的に、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウ
ム、四ほう酸リチウム（例えば、特開昭６０−４１３１
５号公報参照）、水晶等の圧電性単結晶を、適当なカッ
ト面で切断、研磨した基板が使用されている。
は、一般的に、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウ
ム、四ほう酸リチウム（例えば、特開昭６０−４１３１
５号公報参照）、水晶等の圧電性単結晶を、適当なカッ
ト面で切断、研磨した基板が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】表面弾性波素子に使わ
れる圧電基板に重要な性能として、遅延時間温度係数
（ＴＣＤ）と電気機械結合係数（Ｋ2 ）が挙げられる。
ＴＣＤは零に近いほど、またＫ2 は大きいほど、表面弾
性波素子用基板として望ましい。従来、表面弾性波素子
用の基板としては、一般的に、ニオブ酸リチウム（Ｌｉ
ＮｂＯ3 ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）、四
ほう酸リチウム（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ）、水晶等の圧電性単
結晶を、適当なカット面で切断、研磨した基板が使用さ
れてきた。ＬｉＮｂＯ3 （例えば、１２８°Ｙカット−
Ｘ伝搬）は、Ｋ2 は５．５％と大きいが、ＴＣＤが７４
ｐｐｍ／℃と大きいため、温度変化による周波数のドリ
フトが生じ、狹帯域特性が求められるフィルタや、高い
安定精度が求められる発振器等には使用することができ
なかった。また、Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 （例えば、４５°Ｘカ
ット−Ｚ伝搬）は、Ｋ2 は１％であり、ＴＣＤは０ｐｐ
ｍ／℃であるが、基板が水に溶解し、また潮解性を有す
るため、プロセスが難しい、あるいは信頼性に劣る等の
問題を有していた。また、ＳＴカット水晶は零ＴＣＤを
もつが、Ｋ2 が０．１％と小さいために、広域帯のフィ
ルタを得ることが出来なかった。
れる圧電基板に重要な性能として、遅延時間温度係数
（ＴＣＤ）と電気機械結合係数（Ｋ2 ）が挙げられる。
ＴＣＤは零に近いほど、またＫ2 は大きいほど、表面弾
性波素子用基板として望ましい。従来、表面弾性波素子
用の基板としては、一般的に、ニオブ酸リチウム（Ｌｉ
ＮｂＯ3 ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）、四
ほう酸リチウム（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ）、水晶等の圧電性単
結晶を、適当なカット面で切断、研磨した基板が使用さ
れてきた。ＬｉＮｂＯ3 （例えば、１２８°Ｙカット−
Ｘ伝搬）は、Ｋ2 は５．５％と大きいが、ＴＣＤが７４
ｐｐｍ／℃と大きいため、温度変化による周波数のドリ
フトが生じ、狹帯域特性が求められるフィルタや、高い
安定精度が求められる発振器等には使用することができ
なかった。また、Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 （例えば、４５°Ｘカ
ット−Ｚ伝搬）は、Ｋ2 は１％であり、ＴＣＤは０ｐｐ
ｍ／℃であるが、基板が水に溶解し、また潮解性を有す
るため、プロセスが難しい、あるいは信頼性に劣る等の
問題を有していた。また、ＳＴカット水晶は零ＴＣＤを
もつが、Ｋ2 が０．１％と小さいために、広域帯のフィ
ルタを得ることが出来なかった。
【０００４】表面弾性波素子に対する高性能化、高周波
化の要求により、ＴＣＤが零に近く、より大きなＫ2 を
もち、化学的に安定である基板材料が要求されている。
本発明は、上記事情に鑑み、小さなＴＣＤと比較的大き
なＫ2 を有し、化学的に安定な基板材料を持つ表面弾性
波素子を提供することを目的とする。
化の要求により、ＴＣＤが零に近く、より大きなＫ2 を
もち、化学的に安定である基板材料が要求されている。
本発明は、上記事情に鑑み、小さなＴＣＤと比較的大き
なＫ2 を有し、化学的に安定な基板材料を持つ表面弾性
波素子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の表面弾性波素子は、ランガサイト（Ｌａ3 Ｇａ5Ｓ
ｉＯ14）単結晶基板上に表面弾性波を励振、受信、もし
くは反射するための金属膜を形成した表面弾性波素子に
おいて、ランガサイト基板の単結晶からの切り出し角度
および表面弾性波伝搬方向が、オイラ角表示で、（１８
０°＋α，４０°＋β，２０°＋γ）としたとき、α＝
−２°〜＋６°、β＝−４°〜＋９°、γ＝−１°〜＋
９°、またはこれと等価な方位であることを特徴とす
る。
明の表面弾性波素子は、ランガサイト（Ｌａ3 Ｇａ5Ｓ
ｉＯ14）単結晶基板上に表面弾性波を励振、受信、もし
くは反射するための金属膜を形成した表面弾性波素子に
おいて、ランガサイト基板の単結晶からの切り出し角度
および表面弾性波伝搬方向が、オイラ角表示で、（１８
０°＋α，４０°＋β，２０°＋γ）としたとき、α＝
−２°〜＋６°、β＝−４°〜＋９°、γ＝−１°〜＋
９°、またはこれと等価な方位であることを特徴とす
る。
【０００６】本発明者らは、圧電性を有する単結晶であ
るランガサイト（Ｌａ3 Ｇａ5 ＳｉＯ14）の特定のカッ
ト面における伝搬方位に金属膜を形成した表面弾性波素
子が、小さな温度係数と比較的大きな電気機械結合係数
を持ち、化学的に安定であることを見出し、本発明に至
ったのである。
るランガサイト（Ｌａ3 Ｇａ5 ＳｉＯ14）の特定のカッ
ト面における伝搬方位に金属膜を形成した表面弾性波素
子が、小さな温度係数と比較的大きな電気機械結合係数
を持ち、化学的に安定であることを見出し、本発明に至
ったのである。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は伝送型フィルタの模式図で
ある。ランガサイト単結晶基板１０上に対の櫛形電極を
形成し、これの一方（励振用電極２０）に高周波電圧を
印加すると表面弾性波が励振され受信電極３０に達す
る。この入出力間の周波数特性がハンドパスフィルタ特
性を持ち、圧電結晶の特性により、このフィルタの温度
特性が決定される。
ある。ランガサイト単結晶基板１０上に対の櫛形電極を
形成し、これの一方（励振用電極２０）に高周波電圧を
印加すると表面弾性波が励振され受信電極３０に達す
る。この入出力間の周波数特性がハンドパスフィルタ特
性を持ち、圧電結晶の特性により、このフィルタの温度
特性が決定される。
【０００８】ランガサイト単結晶上の表面弾性波の特性
を計算するのに必要な定数として、下記の表１に２０℃
における密度、弾性定数、圧電定数、誘電率および線膨
張係数を示した。また、表２には各定数の１次および２
次の温度係数を示した。
を計算するのに必要な定数として、下記の表１に２０℃
における密度、弾性定数、圧電定数、誘電率および線膨
張係数を示した。また、表２には各定数の１次および２
次の温度係数を示した。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【表２】
【００１１】ここでは、表１，表２に示した定数を使用
して、圧電基板表面での、ニュートンの運動方程式、圧
電方程式、準静電近似したマックスェルの方程式を連成
して解くことにより、ＴＣＦ（ＴＣＦ＝−ＴＣＤ）の絶
対値が５ｐｐｍ以下になり、電気機械結合係数Ｋ2 が
０．３％以上になる角度の範囲として、オイラー角表示
で、（１８０°＋α，４０°＋β，２０°＋γ）とした
とき、α＝−２°〜＋６°、β＝−４°〜＋９°、γ＝
−１°〜＋９°、もしくはこれと等価な方位が最適であ
ることを見出した（図２〜図４参照）。
して、圧電基板表面での、ニュートンの運動方程式、圧
電方程式、準静電近似したマックスェルの方程式を連成
して解くことにより、ＴＣＦ（ＴＣＦ＝−ＴＣＤ）の絶
対値が５ｐｐｍ以下になり、電気機械結合係数Ｋ2 が
０．３％以上になる角度の範囲として、オイラー角表示
で、（１８０°＋α，４０°＋β，２０°＋γ）とした
とき、α＝−２°〜＋６°、β＝−４°〜＋９°、γ＝
−１°〜＋９°、もしくはこれと等価な方位が最適であ
ることを見出した（図２〜図４参照）。
【００１２】（ＴＣＦ＝（１／Ｖ）（∂Ｖ／∂Ｔ）−γ Ｖ：温度Ｔ＝２５℃のにおける表面弾性波の音速 Ｔ：温度 γ：考えているカット面、伝搬方向の熱膨張率） ここで、電極材料の膜厚ｈとしては、表面弾性波の波長
をλとした場合に、ｈ／λ＝０．００５〜０．２の範囲
が好適である。また、電極材料としてはアルミニウムが
適しており、その他の材料としては金でもよく、アルミ
ニウム＋チタンでもよく、あるいはアルミニウム＋銅で
も適している。
をλとした場合に、ｈ／λ＝０．００５〜０．２の範囲
が好適である。また、電極材料としてはアルミニウムが
適しており、その他の材料としては金でもよく、アルミ
ニウム＋チタンでもよく、あるいはアルミニウム＋銅で
も適している。
【００１３】
【実施例】図１の模式図に示した伝送型表面弾性波フィ
ルタのパターンを、オイラー角表示で（１８０°、４０
°、２０°）で表されるカット面および伝搬方向にフォ
トリソグラフィ工程により形成した。この場合の櫛形電
極の線幅、線間はそれぞれ４μｍ、入出力の電極の対数
はそれぞれ３０対、櫛形電極の開口長は４００μｍであ
る。アルミニウム膜厚はスパッタリング法で２４００オ
ングストローム（ｈ／λ＝１．５％）とした。この素子
を金属パッケージに実装し、送受信の櫛形電極をワイヤ
ーボンディングにより取り出して、ネットワークアナラ
イザに接続した。更にこのデバイスを恒温槽内に入れ、
−２０℃〜８０℃の温度範囲における中心周波数の変化
を測定したところ、図５に示す特性が得られ、２５℃の
時のＴＣＦ＝３ｐｐｍ／℃であることが確認された。
ルタのパターンを、オイラー角表示で（１８０°、４０
°、２０°）で表されるカット面および伝搬方向にフォ
トリソグラフィ工程により形成した。この場合の櫛形電
極の線幅、線間はそれぞれ４μｍ、入出力の電極の対数
はそれぞれ３０対、櫛形電極の開口長は４００μｍであ
る。アルミニウム膜厚はスパッタリング法で２４００オ
ングストローム（ｈ／λ＝１．５％）とした。この素子
を金属パッケージに実装し、送受信の櫛形電極をワイヤ
ーボンディングにより取り出して、ネットワークアナラ
イザに接続した。更にこのデバイスを恒温槽内に入れ、
−２０℃〜８０℃の温度範囲における中心周波数の変化
を測定したところ、図５に示す特性が得られ、２５℃の
時のＴＣＦ＝３ｐｐｍ／℃であることが確認された。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小さな遅延時間温度係数と比較的大きな電気機械結合係
数を有し、化学的に安定な基板材料を持つ表面弾性波素
子が得られる。
小さな遅延時間温度係数と比較的大きな電気機械結合係
数を有し、化学的に安定な基板材料を持つ表面弾性波素
子が得られる。
【図１】伝送型フィルタの模式図である。
【図２】（１７５°〜１８５°、４０°、２０°）カッ
ト面でのＫ2 とＴＣＤの変化を示すグラフである。
ト面でのＫ2 とＴＣＤの変化を示すグラフである。
【図３】（１８０°、３５°〜４５°、２０°）カット
面でのＫ2 とＴＣＤの変化を示すグラフである。
面でのＫ2 とＴＣＤの変化を示すグラフである。
【図４】（１８０°、４０°、１５°〜２５°）カット
面でのＫ2 とＴＣＤの変化を示すグラフである。
面でのＫ2 とＴＣＤの変化を示すグラフである。
【図５】中心周波数の温度依存性を示すグラフである。
１０ ランガサイト基板 ２０ 励振用電極 ３０ 受信用電極
Claims (1)
- 【請求項１】 ランガサイト（Ｌａ3 Ｇａ5 ＳｉＯ14）
単結晶基板上に表面弾性波を励振、受信、もしくは反射
するための金属膜を形成した表面弾性波素子において、
ランガサイト基板の単結晶からの切り出し角度および表
面弾性波伝搬方向が、オイラ角表示で、（１８０°＋
α，４０°＋β，２０°＋γ）としたとき、α＝−２°
〜＋６°、β＝−４°〜＋９°、γ＝−１°〜＋９°、
またはこれと等価な方位であることを特徴とする表面弾
性波素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6962097A JPH10190407A (ja) | 1996-10-23 | 1997-03-24 | 表面弾性波素子 |
| EP98104212A EP0866551A3 (en) | 1997-03-21 | 1998-03-10 | Surface acoustic wave element |
| TW87103926A TW424349B (en) | 1996-10-23 | 1998-03-17 | Surface acoustic wave element |
| KR10-1998-0009643A KR100499544B1 (ko) | 1997-03-21 | 1998-03-20 | 표면탄성파소자 |
| US09/045,914 US6153961A (en) | 1997-03-21 | 1998-03-23 | Surface acoustic wave element |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28052596 | 1996-10-23 | ||
| JP8-280525 | 1996-10-23 | ||
| JP6962097A JPH10190407A (ja) | 1996-10-23 | 1997-03-24 | 表面弾性波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10190407A true JPH10190407A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=26410798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6962097A Pending JPH10190407A (ja) | 1996-10-23 | 1997-03-24 | 表面弾性波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10190407A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999012257A1 (fr) * | 1997-09-02 | 1999-03-11 | Tdk Corporation | Appareil a ondes acoustiques de surface |
| WO2000016478A1 (en) * | 1998-09-14 | 2000-03-23 | Tdk Corporation | Surface acoustic wave device |
| US6317014B1 (en) * | 1998-08-21 | 2001-11-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave resonator, filter, duplexer and communication device utilizing a shear horizontal wave on langasite |
| US6356167B1 (en) * | 1998-08-21 | 2002-03-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave resonator, surface acoustic wave filter, duplexer communications apparatus and surface acoustic wave apparatus, and production method of surface acoustic wave resonator |
| JP2004156950A (ja) * | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Mitsubishi Materials Corp | 表面弾性波素子モジュール及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP6962097A patent/JPH10190407A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999012257A1 (fr) * | 1997-09-02 | 1999-03-11 | Tdk Corporation | Appareil a ondes acoustiques de surface |
| US6317014B1 (en) * | 1998-08-21 | 2001-11-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave resonator, filter, duplexer and communication device utilizing a shear horizontal wave on langasite |
| US6356167B1 (en) * | 1998-08-21 | 2002-03-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave resonator, surface acoustic wave filter, duplexer communications apparatus and surface acoustic wave apparatus, and production method of surface acoustic wave resonator |
| WO2000016478A1 (en) * | 1998-09-14 | 2000-03-23 | Tdk Corporation | Surface acoustic wave device |
| JP2004156950A (ja) * | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Mitsubishi Materials Corp | 表面弾性波素子モジュール及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011127 |