JPS5941603B2 - 弾性表面波素子 - Google Patents
弾性表面波素子Info
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- JPS5941603B2 JPS5941603B2 JP5014379A JP5014379A JPS5941603B2 JP S5941603 B2 JPS5941603 B2 JP S5941603B2 JP 5014379 A JP5014379 A JP 5014379A JP 5014379 A JP5014379 A JP 5014379A JP S5941603 B2 JPS5941603 B2 JP S5941603B2
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Classifications
-
- 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
- H03H3/10—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 for obtaining desired frequency or temperature coefficient
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は弾性表面波素子に関し、特に簡単な構造で遅延
時間の温度特注を改善することを目的とする。
時間の温度特注を改善することを目的とする。
弾性表面波素子は種々の機能素子として使用されるが、
最も一般的であるのは遅延素子として用いられる場合で
ある。
最も一般的であるのは遅延素子として用いられる場合で
ある。
この遅延素子は通常温度特性の良好なものが望まれる。
現在、弾性表面波素子材料として温度特注を重視する場
合には、ＳＴカット水晶が多く用いられるが、この材料
は電気機械結合係数が小さいために弾性表面波素子の設
計が難かしくなるという欠点がある。
合には、ＳＴカット水晶が多く用いられるが、この材料
は電気機械結合係数が小さいために弾性表面波素子の設
計が難かしくなるという欠点がある。
さらにコストも高い。
上述のように水晶は弾性表面波素子材料としては種々の
欠点をもっているが従来は、これらの欠点を除去するた
めに種々の工夫がなされてきた。
欠点をもっているが従来は、これらの欠点を除去するた
めに種々の工夫がなされてきた。
例えば第１図に示す素子は水晶の電気機械結合係数が小
さいという欠点を除去しようとしたものであり、櫛形電
極１，２の基板材料４としてＬｉＮｂＯ３のような電気
機械結合係数の大きいものを使用している。
さいという欠点を除去しようとしたものであり、櫛形電
極１，２の基板材料４としてＬｉＮｂＯ３のような電気
機械結合係数の大きいものを使用している。
この構造において入力櫛形電極１に入力された電気信号
が電気機械結合係数の大きな基板材料４により効率よく
弾性表面波に変換され、基板材料４と温度特性の異なっ
た基板材料５の表面を出力櫛形電極２に向かって伝搬し
て電気信号として検出される。
が電気機械結合係数の大きな基板材料４により効率よく
弾性表面波に変換され、基板材料４と温度特性の異なっ
た基板材料５の表面を出力櫛形電極２に向かって伝搬し
て電気信号として検出される。
なお３は不要弾性表面波吸収材料である。
基板材料４および５はそれぞれ接着面６において接着剤
により接着されるが、櫛形電極１，２が形成され、弾性
表面波が伝搬する基板表面は弾性表面波を減衰させない
ように研磨される。
により接着されるが、櫛形電極１，２が形成され、弾性
表面波が伝搬する基板表面は弾性表面波を減衰させない
ように研磨される。
この表面を伝搬する弾性表面波の入出方間遅延時間の温
度特性は基板材料４および５により決定されるので基板
材料４の弾性表面波に対する遅延時間温度特性を基板材
料５の弾性表面波に対する遅延時間温度特性により相殺
して、入出力間の信号としての遅延時間温度特性を改良
することができる。
度特性は基板材料４および５により決定されるので基板
材料４の弾性表面波に対する遅延時間温度特性を基板材
料５の弾性表面波に対する遅延時間温度特性により相殺
して、入出力間の信号としての遅延時間温度特性を改良
することができる。
このような基板材料４と５の組合わせは種々考えられて
おり、基板材料４として、￥Ｚ Ｌ １ＮｂＯａ、基板
材料５として３０度回転ＹカットＺ伝搬の水晶などが、
一般的である。
おり、基板材料４として、￥Ｚ Ｌ １ＮｂＯａ、基板
材料５として３０度回転ＹカットＺ伝搬の水晶などが、
一般的である。
しかし第１図に示した構造においては、各基板の接着面
６で弾性表面波に対する反射面が形成され、又、接着剤
が弾性表面波に対する吸収剤となるために素子の不要な
応答と減衰が生じ高周波素子となるほど影響が大きくな
るという欠点がある。
６で弾性表面波に対する反射面が形成され、又、接着剤
が弾性表面波に対する吸収剤となるために素子の不要な
応答と減衰が生じ高周波素子となるほど影響が大きくな
るという欠点がある。
第２図は他の従来例であり圧電体基板７の表面に人、出
力櫛形電極１，２が形成され弾性体膜８がこの櫛形電極
間に形成されている。
力櫛形電極１，２が形成され弾性体膜８がこの櫛形電極
間に形成されている。
この弾性体膜８は弾性表面波の伝搬路に形成されている
ので弾性表面波の遅延時間温度特性に影響を与える。
ので弾性表面波の遅延時間温度特性に影響を与える。
圧電体基板７の温度特性を改良するように弾性体膜８の
材料を選択すれば弾性表面波素子の遅延時間温度特性を
改善することが可能である。
材料を選択すれば弾性表面波素子の遅延時間温度特性を
改善することが可能である。
実際には圧電体基板７にＩ、１Ｎｂ０３またはＬ ｉ
Ｔａ０３１９弾性体膜８にＳｉＯ２などが選ばれる。
Ｔａ０３１９弾性体膜８にＳｉＯ２などが選ばれる。
弾性体膜８として金属膜が選ばれる場合もある。
しかしこの第２図の構造においては、圧電体基板７と弾
性体膜８の熱膨張率を制（財）できず急げきな温度変化
あるいは経時変化に対して信頼性がなく、又素子として
高価なものになる。
性体膜８の熱膨張率を制（財）できず急げきな温度変化
あるいは経時変化に対して信頼性がなく、又素子として
高価なものになる。
さらに第３図に示すものは、弾性体の基板７上に櫛形電
極１，２を形成し、さらにその上に全面を覆う圧電体膜
９を形成した素子である。
極１，２を形成し、さらにその上に全面を覆う圧電体膜
９を形成した素子である。
この第３図に示す構造では基板７′として、高価な単結
晶圧電材料を用いなくてすみ、例えばガラスのような安
価な弾性体材料が利用できるという長所がある。
晶圧電材料を用いなくてすみ、例えばガラスのような安
価な弾性体材料が利用できるという長所がある。
以下にこの構造による弾性表面波素子の温度特性につい
て考察する。
て考察する。
弾性表面波伝搬位相速度を■、入出力電極間距なり温度
変化に対して両辺を温度で微分すると、となる。
変化に対して両辺を温度で微分すると、となる。
右辺第１項は材料の線膨張率である。（１）式において
、基板７等ガラス基板とし、 一方このガラス基板７′に圧電体膜９の薄膜を組み合せ
ることによりβＳとαＳを変化させることができる。
、基板７等ガラス基板とし、 一方このガラス基板７′に圧電体膜９の薄膜を組み合せ
ることによりβＳとαＳを変化させることができる。
例えば薄膜として用いる圧電体膜９の材料それぞれβＳ
とβｆ、αＳとαｆの間の値をとる。
とβｆ、αＳとαｆの間の値をとる。
βＳとβｆは基板７′と圧電体膜９の薄膜の付着強度を
考えてほぼ等しくなるように選ばれるので、αＳとαＳ
を逆の符号を有した特性をもつ材料を選べｖ ば合成された竹を小さくすることができる。
考えてほぼ等しくなるように選ばれるので、αＳとαＳ
を逆の符号を有した特性をもつ材料を選べｖ ば合成された竹を小さくすることができる。
以上のように、この構造の弾性表面波遅延時間温度特注
は、圧電体膜９の材料を選択するかガラスの組成を選択
することにより改善され得る。
は、圧電体膜９の材料を選択するかガラスの組成を選択
することにより改善され得る。
また第４図は圧電体膜９が第３図の素子とは異なった膜
厚の場合でこの圧電体膜の上に１０，１１のような導電
性膜が形成された例である。
厚の場合でこの圧電体膜の上に１０，１１のような導電
性膜が形成された例である。
上記第３図。第４図の構造において、基板７′に硼珪酸
ガラスを、圧電体膜９にＺｎＯを用いこのガラスの組成
とＺｎＯの膜厚とを選択すれば、ある程度の温度特注改
善が得られるが電気機械結合係数を大きくするためには
圧電体膜９の膜厚の変化範囲が限定され、さらに望まし
い温度特注をもつガラスの組成が、ガラスの信頼性に対
して必ずしも望ましいものになっていない。
ガラスを、圧電体膜９にＺｎＯを用いこのガラスの組成
とＺｎＯの膜厚とを選択すれば、ある程度の温度特注改
善が得られるが電気機械結合係数を大きくするためには
圧電体膜９の膜厚の変化範囲が限定され、さらに望まし
い温度特注をもつガラスの組成が、ガラスの信頼性に対
して必ずしも望ましいものになっていない。
以上のように基板７′と圧電体膜９の条件を弾性表面波
遅延時間の温度特注を改善するためにある程度選択し得
るが、従来の構造では最適化することが難かしいもので
あった。
遅延時間の温度特注を改善するためにある程度選択し得
るが、従来の構造では最適化することが難かしいもので
あった。
本発明は上記従来の欠点を解決するもので、簡単な構造
により遅延時間の温度係数を零とするものである。
により遅延時間の温度係数を零とするものである。
以下本発明の一実施例を第５図以下の図面にもとづいて
説明する。
説明する。
なお従来例と同一の部分は同一の番号を付して示す。
第５図の実施例は、弾性体の基板７′の表面（に圧電体
膜９を形成し、その上に櫛形電極１．°２を形成した素
子において、伝搬路の一部に他の圧電体膜１２を形成し
た構造のものである。
膜９を形成し、その上に櫛形電極１．°２を形成した素
子において、伝搬路の一部に他の圧電体膜１２を形成し
た構造のものである。
例えば圧電体膜９の温度係数が正で、基板７′の温度係
数が負であるとき、素子全体の温度係数が正ならば圧電
体膜１２に係数が負のものを用い、素子全体の温度係数
が負ならば圧電体膜１２に係数が正のものを用いること
により、素子全体の温度係数を零にすることができる。
数が負であるとき、素子全体の温度係数が正ならば圧電
体膜１２に係数が負のものを用い、素子全体の温度係数
が負ならば圧電体膜１２に係数が正のものを用いること
により、素子全体の温度係数を零にすることができる。
いま入出力間で弾性体膜１２を形成した距離をｌｓとす
ると、 の値を示している。
ると、 の値を示している。
（３）式を変形すると、となり弾性体の薄膜を形成しな
い場合に比べてを変化させることができるのがわかるＣ
（４）式におＡデ 形成した部分について これより全体の遅延時間について、 とができる。
い場合に比べてを変化させることができるのがわかるＣ
（４）式におＡデ 形成した部分について これより全体の遅延時間について、 とができる。
例えは圧電体膜９の温度係数が正で、基板７力温度係数
が貞であるとき、素子全体の温度係数が正ならば圧電体
膜１２に係数が負のものを用い、素子全体の温度係数が
負ならば圧電体膜１２に係数が正のものを用いることに
より、素子全体の温度係数を零にすることができる。
が貞であるとき、素子全体の温度係数が正ならば圧電体
膜１２に係数が負のものを用い、素子全体の温度係数が
負ならば圧電体膜１２に係数が正のものを用いることに
より、素子全体の温度係数を零にすることができる。
同様に圧電体膜９の温度係数が負で、基板７′の温度係
数が正の場合でも、第５図の構造を採ることによって素
子の遅延時間温度係数を零とすることができる。
数が正の場合でも、第５図の構造を採ることによって素
子の遅延時間温度係数を零とすることができる。
さらに発展させれば、第６図のように伝搬路と櫛形電極
部を含めた素子表面にこの弾性体膜１３を形成すること
によっても素子としての遅延時間温度係数を零とするこ
とができる。
部を含めた素子表面にこの弾性体膜１３を形成すること
によっても素子としての遅延時間温度係数を零とするこ
とができる。
ここで圧電体膜としてＺｎＯを用い、弾性体基板として
のガラスが、 モル％以下のアルカリ金属酸化物を含む
ならば、上記の構造の素子を設計する場合にも製造する
場合にも容易となり所望の遅延時間温度特注を得ること
ができる。
のガラスが、 モル％以下のアルカリ金属酸化物を含む
ならば、上記の構造の素子を設計する場合にも製造する
場合にも容易となり所望の遅延時間温度特注を得ること
ができる。
上記の実施例からも明らかなように本発明によれば、非
圧電材料よりなる弾性体基板上に、２層の弾性体膜を、
第１層目を圧電材料を用いて形成することにより、第２
層目の弾性体膜で温度係数を広い範囲で調整することが
できるので、基板材料も高価なものを必要とせず、安価
に遅延時間温度係数を零とした優れた弾性表面波遅延素
子を提供することができる。
圧電材料よりなる弾性体基板上に、２層の弾性体膜を、
第１層目を圧電材料を用いて形成することにより、第２
層目の弾性体膜で温度係数を広い範囲で調整することが
できるので、基板材料も高価なものを必要とせず、安価
に遅延時間温度係数を零とした優れた弾性表面波遅延素
子を提供することができる。
第１図、第２図は遅延時間温度特注を改善するための従
来の弾性表面波素子を示す斜視図、第３図、第４図は圧
電体膜を用いた従来の弾性表面波素子を示す要部断面図
、第５図は本発明の一実施例を示す要部断面図、第６図
は本発明の他の実施例を示す要部断面図である。 １．２・・・・・・櫛形電極、７′・・・・・・基板、
９・・・・・・圧電体膜、１０，１１・・・・・・導電
性膜、１２・・・・・・圧電体膜、１３・・・・・・弾
性体膜。
来の弾性表面波素子を示す斜視図、第３図、第４図は圧
電体膜を用いた従来の弾性表面波素子を示す要部断面図
、第５図は本発明の一実施例を示す要部断面図、第６図
は本発明の他の実施例を示す要部断面図である。 １．２・・・・・・櫛形電極、７′・・・・・・基板、
９・・・・・・圧電体膜、１０，１１・・・・・・導電
性膜、１２・・・・・・圧電体膜、１３・・・・・・弾
性体膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 非圧電性材料よりなる弾性体基板の一表面に選択的
に圧電性材料よりなる第１の弾性体膜を形成し、さらに
弾性表面波の送波用電極と受波用電極を前記第１の弾性
体膜上に各々一つ以上配置し、前記電極間の前記第１の
弾性体膜上の一部に前記第１の弾性体膜と温度係数の異
なる第２の弾性体膜を配置し、該電極間における弾性表
面波の伝搬遅延量の温度係数を、前記第２の弾性体膜の
長さにより変化させることを特徴とする弾性表面波素子
。 ２ 送波用電極および受波用電極が少なくとも櫛形電極
配列を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の弾性表面波素子。 ３ 第１の弾性体膜と第２の弾性体膜の弾性表面波速度
変化の温度依存性が互いに反対の傾向にあることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波素子。 ４ 第２の弾性体膜が圧電材料で構成されたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波素子。 ５ 非圧電性材料よりなる弾性体基板の一表面に弾性表
面波の送波用および受波用の電極を各々一つ以上配置し
、前記電極上に圧電性材料よりなる第１の弾性体膜をは
さんで導電性膜を形成し、前記電極間の前記基板上に前
記第１の弾性体膜と温度係数の異なる第２の弾性体膜を
形成し、該電極間を伝搬する弾性表面波の遅延の温度係
数を、前記電極間の前記第２の弾性体膜の長さにより変
化させることを特徴とする弾性表面波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5014379A JPS5941603B2 (ja) | 1979-04-23 | 1979-04-23 | 弾性表面波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5014379A JPS5941603B2 (ja) | 1979-04-23 | 1979-04-23 | 弾性表面波素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55141814A JPS55141814A (en) | 1980-11-06 |
| JPS5941603B2 true JPS5941603B2 (ja) | 1984-10-08 |
Family
ID=12850934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5014379A Expired JPS5941603B2 (ja) | 1979-04-23 | 1979-04-23 | 弾性表面波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5941603B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4381469A (en) * | 1979-07-20 | 1983-04-26 | Murata Manufacturing Company, Ltd. | Temperature stable piezoelectric device |
-
1979
- 1979-04-23 JP JP5014379A patent/JPS5941603B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55141814A (en) | 1980-11-06 |
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