JPS5941602B2 - 表面弾性波素子 - Google Patents
表面弾性波素子Info
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- JPS5941602B2 JPS5941602B2 JP53046291A JP4629178A JPS5941602B2 JP S5941602 B2 JPS5941602 B2 JP S5941602B2 JP 53046291 A JP53046291 A JP 53046291A JP 4629178 A JP4629178 A JP 4629178A JP S5941602 B2 JPS5941602 B2 JP S5941602B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/36—Devices for manipulating acoustic surface waves
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、酸倍亜鉛（ＺｎＯ）の被膜を有するα−アル
ミナ（α−Ａ７２０３）を基板とした表面弾性波素子に
関するもので、その目的は、表面弾性波の伝播速度が高
く、かつ電気機械結合係数の大きな素子を提供すること
にある。
ミナ（α−Ａ７２０３）を基板とした表面弾性波素子に
関するもので、その目的は、表面弾性波の伝播速度が高
く、かつ電気機械結合係数の大きな素子を提供すること
にある。
表面弾性波素子は、圧電性基板上に櫛型電極を形成する
ことによって得られるが、この電極の寸法は表面弾性波
の波長Ｃ）に比例している。
ことによって得られるが、この電極の寸法は表面弾性波
の波長Ｃ）に比例している。
このλは、λ＝υ／ｆなる関係式によって定まる。
ここでυは表面弾性波の伝播速度（位相速度）、ｆは周
波数である。
波数である。
従って、周波数が高い場合にはλすなわち電極寸法が小
さくなり、電極加工が困難となる。
さくなり、電極加工が困難となる。
そこで、高周波領域で用いられる表面弾性波素子用基板
としては、なるべく伝播速度の大きいものが望ましいこ
とになる。
としては、なるべく伝播速度の大きいものが望ましいこ
とになる。
従来、表面弾性波素子用基板として、圧電体である酸化
亜鉛の被膜を有する石英ガラスあるいは各種のガラスが
用いられているが、この場合、伝播速度はかなり低く、
また素子の性能をきめる基本的な因子である実効的電気
機械結合係数（Ｋ２）も、あまり大きな値が得られない
。
亜鉛の被膜を有する石英ガラスあるいは各種のガラスが
用いられているが、この場合、伝播速度はかなり低く、
また素子の性能をきめる基本的な因子である実効的電気
機械結合係数（Ｋ２）も、あまり大きな値が得られない
。
例えば、酸化亜鉛の被膜を有する石英ガラス基板の場合
は、位相速度が約３３００ｍ／ｓで、Ｋ２は石英ガラス
基板を使用した素子以外にも、シリコン基板の表面を二
酸化シリコンで被覆したものも知られているが、この場
合も位相速度が約４７００ ｍ／ ｓでに２が３．６％
程度で、位相速度が約３５００ｍ／ｓでに２が２％程度
である。
は、位相速度が約３３００ｍ／ｓで、Ｋ２は石英ガラス
基板を使用した素子以外にも、シリコン基板の表面を二
酸化シリコンで被覆したものも知られているが、この場
合も位相速度が約４７００ ｍ／ ｓでに２が３．６％
程度で、位相速度が約３５００ｍ／ｓでに２が２％程度
である。
これに対し本発明者等は、酸化亜鉛被膜を有するα−Ａ
１２０３を基板とすることにより、表面弾性波の位相速
度が非常に高く、Ｋ２もきわめて大きな表面弾性波素子
を提供するものである。
１２０３を基板とすることにより、表面弾性波の位相速
度が非常に高く、Ｋ２もきわめて大きな表面弾性波素子
を提供するものである。
第１図は本発明にかかる表面弾性波素子用基板の基本構
成を示す一実施例断面図で、素子１０は酸化亜鉛の被膜
１１と、これを支持するα−Ａ１２０３よりなる基体１
２より成っている。
成を示す一実施例断面図で、素子１０は酸化亜鉛の被膜
１１と、これを支持するα−Ａ１２０３よりなる基体１
２より成っている。
α−Ａ１２０３の厚みは、表面弾性波の波長λより厚け
ればよく、このα−Ａ１２０３の下部は、他の物質が存
在してもよい。
ればよく、このα−Ａ１２０３の下部は、他の物質が存
在してもよい。
これは、表面弾性波の振動成分が、表面より波長程度の
深さまでの範囲に集中しているためである。
深さまでの範囲に集中しているためである。
上記α−Ａ１２０３は多結晶体であってもよいが単結晶
、すなわち、いわゆるサファイアである方が、より望ま
しい。
、すなわち、いわゆるサファイアである方が、より望ま
しい。
これは、単結晶の場合、表面をきわめて平滑にすること
ができるため、微細な電極を形成することが可能である
こと、及び表面弾性波の伝播損失が非常に小さくなるこ
とによる。
ができるため、微細な電極を形成することが可能である
こと、及び表面弾性波の伝播損失が非常に小さくなるこ
とによる。
この場合、サファイア基体の表面が（０１１２）面、い
わゆるＲ面となるように選ぶと、その表面上に（１１２
０）面を表面とする単結晶の酸化亜鉛被膜を形成するこ
とができ、前記と同じ理由から非常に望ましい。
わゆるＲ面となるように選ぶと、その表面上に（１１２
０）面を表面とする単結晶の酸化亜鉛被膜を形成するこ
とができ、前記と同じ理由から非常に望ましい。
後に詳しく述べるが、この場合、表面弾性波の伝播方向
は酸化亜鉛の＜０００１＞軸方向に選ぶと、実効的電気
機械結合係数がきわめて大きくなり、最も望ましい特性
が得られる。
は酸化亜鉛の＜０００１＞軸方向に選ぶと、実効的電気
機械結合係数がきわめて大きくなり、最も望ましい特性
が得られる。
なお、α−Ａ１２０３基体上に酸化亜鉛被膜を形成する
方法としてはこ活性蒸着法、゛化学的気相成長法（ＣＶ
Ｄ法）、スパッタ法等がある。
方法としてはこ活性蒸着法、゛化学的気相成長法（ＣＶ
Ｄ法）、スパッタ法等がある。
特に前記のようにサファイア上に単結晶の酸化亜鉛を形
成する場合には、形成条件すなわち基板温度や形成速度
等に留意する必要がある。
成する場合には、形成条件すなわち基板温度や形成速度
等に留意する必要がある。
スパッタ法ではたとえば基板温度５００℃、形成速度１
０００Ａ／ｈで形成を行なった場合、良好な酸化亜鉛被
膜が得られる。
０００Ａ／ｈで形成を行なった場合、良好な酸化亜鉛被
膜が得られる。
次に表面弾性波素子１０の特性について詳しく述べる。
表面弾性波素子の特性のうち、重要なものは、実効的電
気機械結合係数に２と音速υである。
気機械結合係数に２と音速υである。
表面に櫛形電極を設けて上記素子１０を構成し、ＺｎＯ
被膜の＜０００１＞軸、あるいは＜ｏ ｏ ｏ ｉ＞軸
方向に表面弾性波を伝播させる場合の上記係数に２は第
２図の曲線２１で与えられる。
被膜の＜０００１＞軸、あるいは＜ｏ ｏ ｏ ｉ＞軸
方向に表面弾性波を伝播させる場合の上記係数に２は第
２図の曲線２１で与えられる。
第２図の横軸はｋｄ＝２πｄ／λで表わしたＺｎＯ被膜
の厚みｄである。
の厚みｄである。
ここで、λは表面弾性波の波長、ｋは表面弾性波の波数
である。
である。
また、この場合、表面弾性波の伝播速度、すなわち音速
υは第３図の曲線３１で与えられる。
υは第３図の曲線３１で与えられる。
曲線２１と曲線３１から、ＺｎＯ被膜膜厚ｄが０．９６
≦ｋｄ≦４．２１であるとき、実効的電気機械結合係数
に２が２〜４．８％、音速Ｖが約４８００〜６４００ｍ
／ｓとなり、従来品に比べて優れた特注が得られる。
≦ｋｄ≦４．２１であるとき、実効的電気機械結合係数
に２が２〜４．８％、音速Ｖが約４８００〜６４００ｍ
／ｓとなり、従来品に比べて優れた特注が得られる。
さらに、酸化亜鉛被膜の膜厚ｄをｋｄ二２．００に設定
すると、上記係数に２が４．８％、音速Ｖ約５５００ｍ
／ｓというきわめて優れた特性の表面弾性波素子を得る
ことができる。
すると、上記係数に２が４．８％、音速Ｖ約５５００ｍ
／ｓというきわめて優れた特性の表面弾性波素子を得る
ことができる。
以上述べた特注は、表面弾性波素子１０を構成するＺｎ
Ｏ被膜の＜０００１＞軸、あるいは、＜０００１＞軸と
表面弾性波の伝播方向が一致する場合における特性であ
る。
Ｏ被膜の＜０００１＞軸、あるいは、＜０００１＞軸と
表面弾性波の伝播方向が一致する場合における特性であ
る。
次に、ＺｎＯ被膜の＜ｏ ｏ ｏ ｉ＞軸と表面弾性波
の伝播方向とが異なる場合について説明する。
の伝播方向とが異なる場合について説明する。
すなわち、第４図に示すように、表面弾性波素子１０の
表面４１において、表面弾性波の伝播方向４２とＺｎＯ
膜の＜０００１＞軸、あるいは＜ＯＯＯ１＞軸方向４３
とが有限の角度４４（ψとする）をなす場合の特注につ
いて述べる。
表面４１において、表面弾性波の伝播方向４２とＺｎＯ
膜の＜０００１＞軸、あるいは＜ＯＯＯ１＞軸方向４３
とが有限の角度４４（ψとする）をなす場合の特注につ
いて述べる。
ＺｎＯ被膜の膜厚ｄがｋｄ＝２．０なる場合の素子１０
の実効的電気機械結合係数に２を第５図の曲線５１に、
音速υを第６図の曲線６１に示す。
の実効的電気機械結合係数に２を第５図の曲線５１に、
音速υを第６図の曲線６１に示す。
曲線５１と曲線６１から、角度ψを３５°≦ψ≦＋３５
°なる範囲に設定することにより、従来例と同じ、ある
いはそれ以上のに２を有し、かつ、従来例の１．５４倍
以上の音速υを有する表面弾性波素子１０を形成するこ
とができる。
°なる範囲に設定することにより、従来例と同じ、ある
いはそれ以上のに２を有し、かつ、従来例の１．５４倍
以上の音速υを有する表面弾性波素子１０を形成するこ
とができる。
さらに、角度ψを一２９°≦ψ≦＋２９°なる範囲内に
選ぶことにより、従来例の２倍以上のに２を有し、かつ
１．５７倍以上の音速υを有する表面弾性波素子１０を
形成することができる。
選ぶことにより、従来例の２倍以上のに２を有し、かつ
１．５７倍以上の音速υを有する表面弾性波素子１０を
形成することができる。
さらに、角度ψを一１５°≦ψ≦＋１５°なる範囲内に
選ぶことにより、従来例の４倍以上のに２を有し、かつ
１．６４倍以上の音速υを有する表面弾性波素子１０が
得られる。
選ぶことにより、従来例の４倍以上のに２を有し、かつ
１．６４倍以上の音速υを有する表面弾性波素子１０が
得られる。
さらに、角度ψを一７°≦ψ≦＋７°なる範囲内に選ぶ
ことにより、従来例の４．６倍以上のに２を有し、かつ
１．６７倍以上の音速を有する表面弾性波素子１０が得
られる。
ことにより、従来例の４．６倍以上のに２を有し、かつ
１．６７倍以上の音速を有する表面弾性波素子１０が得
られる。
さらに、角度ψをψ−〇°に選ぶことにより、すなわち
表面弾性波の伝播方向をＺｎＯ膜の＜ＯＯＯ１）軸、あ
るいは＜０００１＞軸方向に一致させることにより、最
大のに２（４，８％）を有する表面弾性波素子１０が得
られる。
表面弾性波の伝播方向をＺｎＯ膜の＜ＯＯＯ１）軸、あ
るいは＜０００１＞軸方向に一致させることにより、最
大のに２（４，８％）を有する表面弾性波素子１０が得
られる。
以上の説明から明らかなように、本発明は、少なくきも
ＺｎＯ被膜で覆われたα−Ａ１２０３からなる基板を用
いた表面弾性波素子であるためＺｎＯ被膜を用いた従来
の表面弾性波素子に比較して、大きな電気機械結合係数
を有し、かつ速い音速を有する表面弾性波素子を提供す
ることができる。
ＺｎＯ被膜で覆われたα−Ａ１２０３からなる基板を用
いた表面弾性波素子であるためＺｎＯ被膜を用いた従来
の表面弾性波素子に比較して、大きな電気機械結合係数
を有し、かつ速い音速を有する表面弾性波素子を提供す
ることができる。
そして電気機械結合係数と音速がともに大であるため高
周波頭載における特注が優れ、応用範囲も広いものであ
る。
周波頭載における特注が優れ、応用範囲も広いものであ
る。
第１図は本発明の表面弾性波素子の一実施例を示す要部
断面図、第２図、第３図は本実施例の被膜膜厚に対する
特注図、第４図は本実施例の斜視図、第５図、第６図は
本実施例と伝播角度に対する特注図である。 １０・・・・・・表面弾性波素子、１１・・・・・・Ｚ
ｎＯ被膜、１２・・・・・・α−Ａ１２０３基体。
断面図、第２図、第３図は本実施例の被膜膜厚に対する
特注図、第４図は本実施例の斜視図、第５図、第６図は
本実施例と伝播角度に対する特注図である。 １０・・・・・・表面弾性波素子、１１・・・・・・Ｚ
ｎＯ被膜、１２・・・・・・α−Ａ１２０３基体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ （０１１２）面を有する単結晶のα−アルミナ層
と、このα−アルミナ層の前記面上に形成された酸化亜
鉛被膜とを具備し、前記酸化亜鉛被膜は（１１２０）面
を有する単結晶であって、その＜ＯＯＯ１＞軸が前記α
−アルミナ層の＜０１１１＞軸と一致しており、かつ前
記酸化亜鉛被膜の膜厚ｄが０．９６＜ｋ ｄ＜４．２１
（ただしｋは表面弾性波の波長）の条件を満足してい
ることを特徴とする表面弾性波素子。 ２ 酸化亜鉛被膜の（０００１＞軸と表面弾性波の伝播
方向とのなす角ψを一３５°くψ＜３５°としたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面弾性波素子
。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53046291A JPS5941602B2 (ja) | 1978-04-18 | 1978-04-18 | 表面弾性波素子 |
| GB7912929A GB2025184B (en) | 1978-04-18 | 1979-04-12 | Surface acousticwave device comprising a piezoelectric subtrate having a zinc oxid layer on an alumina layer |
| US06/030,906 US4236095A (en) | 1978-04-18 | 1979-04-17 | Surface acoustic wave device comprising piezoelectric substrate having zinc oxide layer on α-alumina layer |
| FR7909673A FR2423870A1 (fr) | 1978-04-18 | 1979-04-17 | Dispositif a ondes acoustiques de surface comprenant un substrat piezoelectrique comportant une couche d'oxyde de zinc sur une couche d'alumine-a |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53046291A JPS5941602B2 (ja) | 1978-04-18 | 1978-04-18 | 表面弾性波素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54137994A JPS54137994A (en) | 1979-10-26 |
| JPS5941602B2 true JPS5941602B2 (ja) | 1984-10-08 |
Family
ID=12743098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53046291A Expired JPS5941602B2 (ja) | 1978-04-18 | 1978-04-18 | 表面弾性波素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4236095A (ja) |
| JP (1) | JPS5941602B2 (ja) |
| FR (1) | FR2423870A1 (ja) |
| GB (1) | GB2025184B (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5687913A (en) * | 1979-12-19 | 1981-07-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Surface elastic wave element |
| US4546283A (en) * | 1984-05-04 | 1985-10-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Conductor structure for thick film electrical device |
| JPS6382100A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-12 | Hitachi Ltd | 圧電素子およびその製造方法 |
| JPH0590871A (ja) * | 1991-09-27 | 1993-04-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面弾性波素子 |
| TW241397B (ja) * | 1993-01-14 | 1995-02-21 | Murata Manufacturing Co | |
| JP3198691B2 (ja) * | 1993-01-14 | 2001-08-13 | 株式会社村田製作所 | 酸化亜鉛圧電結晶膜 |
| KR100236975B1 (ko) * | 1996-12-30 | 2000-01-15 | 윤덕용 | 질화알루미늄/수소화된 질화알루미늄/질화알루미늄 3층 박막을 이용한 탄성표면파 필터의 제조방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2607837C2 (de) * | 1975-03-04 | 1984-09-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd., Nagaokakyo, Kyoto | Mehrschichten-Interdigital-Wandler für akustische Oberflächenwellen |
| US3955160A (en) * | 1975-04-30 | 1976-05-04 | Rca Corporation | Surface acoustic wave device |
| FR2336838A1 (fr) * | 1975-12-23 | 1977-07-22 | Thomson Csf | Dispositif de lecture acousto-electrique d'une image optique a deux dimensions, a l'aide d'un reseau d'electrodes |
-
1978
- 1978-04-18 JP JP53046291A patent/JPS5941602B2/ja not_active Expired
-
1979
- 1979-04-12 GB GB7912929A patent/GB2025184B/en not_active Expired
- 1979-04-17 US US06/030,906 patent/US4236095A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-04-17 FR FR7909673A patent/FR2423870A1/fr active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2025184B (en) | 1982-09-29 |
| GB2025184A (en) | 1980-01-16 |
| US4236095A (en) | 1980-11-25 |
| FR2423870B1 (ja) | 1984-10-19 |
| JPS54137994A (en) | 1979-10-26 |
| FR2423870A1 (fr) | 1979-11-16 |
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