JPH10270977A - 表面弾性波素子 - Google Patents
表面弾性波素子Info
- Publication number
- JPH10270977A JPH10270977A JP6837097A JP6837097A JPH10270977A JP H10270977 A JPH10270977 A JP H10270977A JP 6837097 A JP6837097 A JP 6837097A JP 6837097 A JP6837097 A JP 6837097A JP H10270977 A JPH10270977 A JP H10270977A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface acoustic
- acoustic wave
- langasite
- substrate
- wave device
- 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、オイラ角度表示で、（９°＋α，１５０°＋β，３
７°＋γ）としたとき、α＝−６°〜６°、β＝−５°
〜５°、γ＝−５°〜５°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、オイラ角度表示で、（９°＋α，１５０°＋β，３
７°＋γ）としたとき、α＝−６°〜６°、β＝−５°
〜５°、γ＝−５°〜５°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７４ｐ
ｐｍ／℃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０ｐｐｍ
／℃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７４ｐ
ｐｍ／℃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０ｐｐｍ
／℃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薄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、（９
°＋α，１５０°＋β，３７°＋γ）としたとき、α＝
−６°〜６°、β＝−５°〜５°、γ＝−５°〜５°、
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薄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、（９
°＋α，１５０°＋β，３７°＋γ）としたとき、α＝
−６°〜６°、β＝−５°〜５°、γ＝−５°〜５°、
またはこれと等価な方位であることを特徴とする。
【０００６】また、本発明の表面弾性波素子は、前記ラ
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、（１３．４°，１
５０．５°，３７．２°）、またはこれと等価な方位で
あることが特に好適である。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 Ｓｉ
Ｏ14）の特定のカット面における伝搬方位に金属薄膜を
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。
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、（１３．４°，１
５０．５°，３７．２°）、またはこれと等価な方位で
あることが特に好適である。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 Ｓｉ
Ｏ14）の特定のカット面における伝搬方位に金属薄膜を
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の絶対値が７ｐｐｍ以下に
なり、電気機械結合係数Ｋ2が０．１％以上になる角度
の範囲として、オイラー角表示で、（９°＋α，１５０
°＋β，３７°＋γ）としたとき、α＝−６°〜６°、
β＝−５°〜５°、γ＝−５°〜５°、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。更に詳細に検
討した結果、オイラ角表示で、（１３．４°，１５０．
５°，３７．２°）、またはこれと等価な方位である場
合にはＴＣＦ＝０ｐｐｍ／℃かつＫ2＝０．４５％であ
り最適な方位であることを見いだした（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の絶対値が７ｐｐｍ以下に
なり、電気機械結合係数Ｋ2が０．１％以上になる角度
の範囲として、オイラー角表示で、（９°＋α，１５０
°＋β，３７°＋γ）としたとき、α＝−６°〜６°、
β＝−５°〜５°、γ＝−５°〜５°、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。更に詳細に検
討した結果、オイラ角表示で、（１３．４°，１５０．
５°，３７．２°）、またはこれと等価な方位である場
合にはＴＣＦ＝０ｐｐｍ／℃かつＫ2＝０．４５％であ
り最適な方位であることを見いだした（図２〜図４参
照）。
【００１２】（ＴＣＦ＝（１／Ｖ）（∂Ｖ／∂Ｔ）−γ Ｖ：温度Ｔ＝２５℃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（１３．４°，１
５０．５°，３７．２°）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４
００μｍである。電極の材料はアルミニウムを使用し、
その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℃〜８
０℃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は
ほぼ０ｐｐｍ／℃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（１３．４°，１
５０．５°，３７．２°）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４
００μｍである。電極の材料はアルミニウムを使用し、
その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℃〜８
０℃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は
ほぼ０ｐｐｍ／℃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ＳＡＷフィルタの模式図である。
【図２】（３〜１５°，１５０．５°，３７．２°）カ
ット面でのＫ2 とＴＣＤの変化を示すグラフである。
ット面でのＫ2 とＴＣＤの変化を示すグラフである。
【図３】（１０°，１４６〜１５６°，３７．２°）カ
ット面でのＫ2 とＴＣＤの変化を示すグラフである。
ット面でのＫ2 とＴＣＤの変化を示すグラフである。
【図４】（１０°，１５０．５°，３２〜４２°）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 (2)
- 【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
するための金属薄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、（９°＋
α，１５０°＋β，３７°＋γ）としたとき、α＝−６
°〜６°、β＝−５°〜５°、γ＝−５°〜５°、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。 - 【請求項２】 前記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、（１３．４°，１５０．５°，３７．２°）、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 |
|---|---|---|---|
| JP6837097A JPH10270977A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 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 (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6837097A JPH10270977A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 表面弾性波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270977A true JPH10270977A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13371819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6837097A Pending JPH10270977A (ja) | 1996-10-23 | 1997-03-21 | 表面弾性波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270977A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004030046A1 (en) * | 2002-09-25 | 2004-04-08 | Iljin Diamond Co., Ltd. | Method of producing lithium tantalate substrate for surface acoustic wave element |
| WO2004030047A1 (en) * | 2002-09-25 | 2004-04-08 | Iljin Diamond Co., Ltd. | Method of producing lithium tantalate substrate for surface acoustic wave element |
-
1997
- 1997-03-21 JP JP6837097A patent/JPH10270977A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004030046A1 (en) * | 2002-09-25 | 2004-04-08 | Iljin Diamond Co., Ltd. | Method of producing lithium tantalate substrate for surface acoustic wave element |
| WO2004030047A1 (en) * | 2002-09-25 | 2004-04-08 | Iljin Diamond Co., Ltd. | Method of producing lithium tantalate substrate for surface acoustic wave element |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011023 |