JPS60143016A - 弾性表面波共振子 - Google Patents

弾性表面波共振子

Info

Publication number
JPS60143016A
JPS60143016A JP24815484A JP24815484A JPS60143016A JP S60143016 A JPS60143016 A JP S60143016A JP 24815484 A JP24815484 A JP 24815484A JP 24815484 A JP24815484 A JP 24815484A JP S60143016 A JPS60143016 A JP S60143016A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
surface acoustic
acoustic wave
wave resonator
resonator
reflector
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.)
Granted
Application number
JP24815484A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6147011B2 (ja
Inventor
Yasuo Ehata
江畑 泰男
Shigefumi Morishita
森下 繁文
Koji Sato
孝治 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP24815484A priority Critical patent/JPS60143016A/ja
Publication of JPS60143016A publication Critical patent/JPS60143016A/ja
Publication of JPS6147011B2 publication Critical patent/JPS6147011B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/25Constructional features of resonators using surface acoustic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はグレーティング反射器を有する弾性表面波共振
子に関する。
近年、発振器やフィルタ等に使用するだめの弾性表面波
共振子の開発が盛んに行われている。弾性表面波共振子
の基本構成は例えば特開昭51−244号に記載されて
いるように既に知られている。すなわち圧電性基板上に
弾性表面波を励振するだめのインターディジタル電極を
形成するとともに、その両側にス) IJツブ幅λ/4
(λ:弾性表面波波長)の多数本の金属ストリップをλ
/2ピッチで周期的に配列してなるグレーティング反射
器を形成して構成される。インターディジタル電極で励
振された弾性表面波は圧電性基板上を伝搬するが、両側
に設けられたグレーティング反射器により中央方向に反
射される。この反射量はス) IJツブ1本当りではわ
ずかであるが、多数本のストリップにより反射がそれぞ
れ1/2波長の周期長で生じるため、これらの反射は相
加されることになり、合成された反射量はほぼ1に近い
ものになる。このとき圧電性基板上には弾性表面波の強
い定在波が立つことになる。この現象は丁度水晶振動子
の共振に対応する。このようにしてグレーティング反射
器の位置を適当に設定することにより、水晶振動子と同
様の共振子が弾性表面波のモードで実現することができ
る。
ところで、このような弾性表面波共振子においてグレー
ティング反射器の金属ストリップは加工性が良い等の利
点からアルミニウムが用いられるのが普通であるが、こ
のようなアルミニウム膜でグレーティング反射器を構成
し動作させたところ、時間とともに共振周波数が大幅に
低下し、それと同時に共振抵抗が上昇し、Qが低下する
という現象が認められた。またこのとき電子顕微鏡でグ
レーティング反射器を観測したところ(倍率2000倍
)使用前においては第1図(、)の顕微鏡写真でわかる
ように何ら破損されていないアルミニウム膜が長時間使
用後においては第1図(b)の顕微鏡写真で明らかのよ
うに中央部が破損し、ひび割れた状態になっており、こ
れが上記共振周波数およびQの低下をもたらしているこ
とがわかった。
このような現象は従来観測された報告はないが、種々検
討したところ、次のような弾性表面波共振子特有の現象
によるものであることが明らかとなった。すなわち弾性
表面波共振子では前述のように圧電性基板上に弾性表面
波の大きな定在波が立つ。このためグレーティング反射
器のアルミニウム膜にこの弾性表面波エネルギーによる
応力が加わる。しかもこの応力は弾性表面波の周波数に
対応した極めて繰り返しの激しい応力である。そこでこ
の定在波とアルミニウム膜の劣化部分の関係を調べたと
ころ第2図のような関係があることがわかった。すなわ
ち第2図(、)の斜線部21がアルミニウム膜の劣化部
分であってインターディジタル電極部分22とグレーテ
ィング反射器230周辺部を除いた図中斜線部分24に
劣化が見られた。またこれを第2図(b)の定在波の応
力と対応させてみるとインターディジタル電極22の中
央部及び反射ストリップの外側端部25が応力の節、反
射ストリップの内側端部26が応力の腹に対応しており
、定在波応力の腹の部分即ち応力の大きい部分に対応し
た部分が劣化している事がわかった。このことから前述
のアルミニウム膜の劣化の原因は定在波応力によるもの
であることが確められた。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、長時間
の使用においてもグレーティング反射器の金属ストリッ
プの劣化がなく共振周波数が低下しない安定な弾性表面
波共振子を提供することを目的とするものである。
また、本発明の他の目的はQが犬、きく、また長時間の
使用においてQが低下しない弾性表面波共振子を提供す
ることにある。
本発明は弾性表面波共振子の共振周波数の低下およびQ
の低下が応力によるグレーティング反射器の劣化に起因
することから、グレーティング反射器の金属ス) IJ
ツブ材料について検討し、その結果に基いてなされたも
ので、上記金属ストリップをシリコンを不純物として含
有したアルミニウムで形成するようにしたものである。
しかしてこのような金属材料にてグレーティング反射器
を形成した本発明の弾性表面波共振子によると、長時間
の使用においても、共振周波数の低下およびQの低下の
ない安定な特性を得ることができる。
以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。
第3図は本発明の一実施例による弾性表面波共振子を示
すものである。この弾性表面波共振子は例えばタンタル
酸リチウム(L i Ta0B )ニオブ酸リチウム(
L 1Nb03 )などの圧電性基板31上に入力電気
信号を上記圧電性基板31上を伝搬する弾性表面波に変
換するだめのトランスジューサ、例えば一対の櫛歯状電
極32a、 32bを互いにかみ合わせてなるインター
ディジタル電極32が形成されている。
このインターディジタル電極32は入力端子INに供給
される入力電気信号を圧電性基板31の表面を伝搬する
弾性表面波に変換する。またこのインターディジタル電
極32の両側の圧電性基板31上にはそれぞれ前記イン
ターディジタル電極2で励振された弾性表面波を反射す
るためのグレーティング反射器33.34が形成されて
いる。このグレーティング反射器33 、34はストリ
ップ幅λ/4の多数の金属ストリップをλ/2ピッチの
周期で配列したもので、各金属ストリップで反射した反
射波がすべて同相で相加されるようになっている。また
これら金属ストリップは端部が互いに電気的に短絡され
ている。
このような構成の弾性表面波共振子において、本発明で
は前記グレーティング反射器32の金属ストリップはシ
リコンを不純物として含有したアルミニウムで構成され
ている。シリコンの含有量は特に制限はないが、純粋な
アルミニウムといえども0.01%程度シリコンが含ま
れていることを考えるとそれ以上であり、また50%以
上になるとこれらはもはや不純物とは言えなくなる。実
用上は全体の10%以下程度が共振子の性能上並びに加
工上望ましいものと思われる。
このようにしてシリコンを不純物として含有したアルミ
ニウムで構成したグレーティング反射器を有する本発明
の弾性表面波共振子によると次のような顕著な効果が認
められた。
第4図は上記本発明の弾性表面波共振子を下記のような
条件で設計し、温度が65℃の雰囲気中で2mWの励振
電力で動作させたときの、時間経過に対する共振子の共
振周波数変化率を示したものである。すなわち弾性表面
波共振子の設計条件は圧電性基板としてXカッ) Li
TaO3を用い、弾性表面波の伝搬方向をY軸より11
2°傾いた方向に設定した。インターディジタル電極2
は11対の電極指から構成(−1またグレーティング反
射器33.34はそれぞれ200本のストリップから構
成した。まし、同様にストリップ相互の間隔も9.0μ
mとした。
さらにインターディジタル電極2とグレーティンれらの
開口長はそれぞれ0.7rmnとした。グレーティング
反射器33.34はアルミニウムにシリコンを2%混入
して厚さ1.3μmでLiTaO3基板上に蒸着し製作
した。また本発明の弾性表面波共振子と比較するために
グレーティング反射器33.34を純粋なアルミニウム
膜で形成したものを同様に製作した。
第4図において曲線41はグレーティング反射器を上記
純粋なアルミニウム膜で形成した場合の共振子の特性を
示し、また曲線43はグレーティング反射器をアルミニ
ウムにシリコンを2%混入した上記本発明の共振子の特
性を示している。この図から明らかのようにグレーティ
ング反射器を純粋なアルミニウム膜で形成したものは時
間とともに大幅に共振周波数の低下が認められるのに対
し、本発明の弾性表面波共振子によると、共振周波数の
低下が大幅に減少されていることがわかる。すなわち1
000時間経過後では純粋なアルミニウムを使用した場
合共振周波数の変化率は−0,045%であるのに対し
、不純物としてシリコンを混入した本発明では−0,0
17%であり、共振周波数の低下は約1/3に抑えるこ
とができる。なお、アルミニウムにシリコンを混入した
上記本発明の弾性表面波共振子においても上記のように
共振周波数の若干の低下が見られたが、その原因が弾性
表面波の定在波応力による反射器ストリップの劣化によ
るものであるかどうか検討するために純粋なアルミニウ
ムとシリコンを混入したアルミニウムの2種の共振子を
非動作状態で放置し、各時間経過後における共振周波数
の変化をとったところ、いずれも第4図の曲線43とほ
ぼ等しい特性が得られた。
このことから本発明の共振子における上記共振周波数の
低下は定在波応力によるグレーティング反射器の劣化に
よるものではなく、他の原因によるものであることがわ
かった。つまり本発明の弾性表面波共振子においては弾
性表面波の定在波応力によってはグレーティング反射器
の劣化はほとんど起こらないということが明らかになっ
た。
事実、本発明による弾性表面波共振子のグレーティング
反射器を顕微鏡で観察したところ、長時間動作させた後
でもストリップ膜にはほとんど劣化していないことが認
められた。
第5図はアルミニウムに不純物としてシリコンを混入し
、1力を印加しないで1000時間放1筺したときの写
真であるが、電力全印加した場合もほとんど変化はなか
った。なお、図中のストリップ膜の下辺部に横方向の白
線状部がみられるがこれはシリコンの残渣であって、α
極破損部ではない。
このシリコンの残渣は必要に応じエツチング等で除去す
ることができる。
また第6図は表面波励振レベルを変化させたときの共振
周波数変化率を表わすもので、曲線61〜64に示すよ
うに純粋なアルミニウムで反射器を構成したものにおい
ては励振レベルを上げると共振周波数が大きく変化する
のに対し、本発明によると曲線65に示すように励振レ
ベルの変化に対しても共振周波数はほとんど変化しない
ことがわかる。
特に純粋なアルミニウムの反射器ストリップでは励振レ
ベルが大きいほど劣化が大きく共振周波数の変化が大き
くなるのに対し、本発明では励振レベルが大きくても共
振周波数が変化しないことから、本発明の共振子は励振
レベルが高い状態で使用されるほど、その効果が顕著に
あられれる。
このように純粋なアルミニウムの反射器ストリップの劣
化は励振レベルの大きさによって変化するが、一般に励
振レベルが何mW以上のときにその劣化が問題になり、
それに対して本発明が有効であるか明確に述べることは
難しい。何故なら本実験例では励振レベルが0.5mW
程度以下でγルミニクム反射器ス) IJツブ、に劣化
が観測されたが、基板材料、共振周波数、電極形状など
が変化すると必ずしもこの励振レベルが対応しなくなる
。しかしながら、反射器ストリップの劣化の原因が表面
波応力によるものであることから、共振子表面の応力の
大−きさが105 (NaWtm/m’ 1程度以上の
とき反射器ストリップの劣化が問題となると考えられ、
本発明ではこのような応力が加わっても反射器ストリッ
プの劣化がなく有効である。このように不純物を混入し
たアルミニウム膜において、その劣化が純粋なアルミニ
ウムよりも少ない理由は正確には解明されていないが、
アルミニウムの結晶粒界に不純物が析出し、これが核と
なってバウンダリーが出来、これが金属疲労による劣化
を防いでいるものと考えられる。
このように本発明によると、長時間の使用においても共
振周波数の変化の少ない弾性表面波共振子を得ることが
できる。
一方本発明の弾性表面波共振子によるとさらに次のよう
な新しい有効な効果が得られることがわかった。すなわ
ちグレーティング反射器を純粋なアルミニウム膜で構成
した弾性表面波共振子では共振抵抗が24オームでQは
約12000で委るのに対し、アルミニウムにシリコン
2%を混入したものでは共振抵抗17オニムでQは約1
7000のものが得られた。これは多数試作したサンプ
ルの平均値であり、いずれも約20%程度のバラツキは
あるが、純粋なアルミニウムでグレーティング反射器を
構成した場合に比べて顕著なQの増大が認められる。
前述のように弾性表面波共振子は発振器やフィルタに適
用されるが、Qの大きい共振子はど安定な発振器を構成
することができ、またQの大きい共振子はど挿入損失の
少いフィルタを構成することができるので、本発明の弾
性表面波共振子はかかる点からも極めて有効である。
以上のように本発明によると安定かつ特性の良好なる弾
性表面波共振子を得ることができる。
なお、前記実施例では圧電性基板としてXカッ) L 
i T * Osを用いた場合について説明したが、水
晶、L i Nb Os等の圧電性基板に対しても同様
に適用でき有効である。また本発明はグレーティング反
射器を有する弾性表面波共振子すべてに適用でき、前記
実施例のパターンに限定されるものではない。
さらにまたアルミニウムに混入する不純物はシリコンだ
けでなく、銅、歯、Cr、Mg等を一諸に混入すること
も有効であると思われる。
またこれら不純物の混入したアルミニウム膜を形成する
のに予め不純物を適当な重量混入させたアルミニウムを
ターゲットにし、スパッタ蒸着、ヒータ加熱あるいは電
子ビームによる蒸着を行なえば純粋アルミニウム膜での
弾性表面波共振子の製造プロセスと全く同一の工程で行
うことができる。
さらにまた本発明は弾性表面波共振子に適用した場合に
ついて説明したが、弾性表面波フィルタなどすべての弾
性表面波装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は純粋なアルミニウム反射器ストリップの使用前
および長時間動作後の表面の状態を示す顕微鏡写真、第
2図はグレーティング反射器ストリップの劣化部分およ
び弾性表面波の定在波の応力分布を示す図、第3図は本
発明の弾性表面波共振子の一実施例を示す図、第4図は
本発明の実施例に依る共振子の動作時間に対する共振周
波数の変化を示す図、第5図は本発明による反射器スト
リップの顕微鏡写真、第6図は表面波励振レベルの変化
に対する共振波数の変化を示す図である。 31・・・圧電性基板、32・・・インターディジタル
電極、33、34・・・グレーティング反射器。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (他1名) 第1図 (α) (ら) 第2図 第3図 AI 第4図 3θ /ρρ 3ρρ lρθρ 蛸−向D%向〕 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた入
    力電気信号を前記圧′電性基板上を伝搬する弾性表面波
    に変換するための弾性表面波用変換器と、この変換器に
    対向して前記圧電性基板上に設けられた前記弾性表面波
    を反射するための多数の金属ストリップを周期的に配列
    してなる反射器とを有し、前記反射器を構成する金属ス
    トリップをシリコンを不純物として含有したアルミニウ
    ムで構成したことを特徴とする弾性表面波共振子。
  2. (2)表面波用変換器は反射器の金属ス) IJッグと
    同一材料で形成されたインターディジタル電極であるこ
    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
    共振子。
JP24815484A 1984-11-26 1984-11-26 弾性表面波共振子 Granted JPS60143016A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24815484A JPS60143016A (ja) 1984-11-26 1984-11-26 弾性表面波共振子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24815484A JPS60143016A (ja) 1984-11-26 1984-11-26 弾性表面波共振子

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17715980A Division JPS57101413A (en) 1980-12-17 1980-12-17 Surface acoustic wave resonator

Related Child Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7008689A Division JPH02131608A (ja) 1989-03-22 1989-03-22 弾性表面波共振子
JP7008789A Division JPH02131609A (ja) 1989-03-22 1989-03-22 弾性表面波発振器
JP7008889A Division JPH02131607A (ja) 1989-03-22 1989-03-22 弾性表面波共振子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60143016A true JPS60143016A (ja) 1985-07-29
JPS6147011B2 JPS6147011B2 (ja) 1986-10-17

Family

ID=17174020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24815484A Granted JPS60143016A (ja) 1984-11-26 1984-11-26 弾性表面波共振子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60143016A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02131607A (ja) * 1989-03-22 1990-05-21 Toshiba Corp 弾性表面波共振子の製造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PROCEEDIGS OF THE 30TH ANUAL SYMPOSIUM ON FREQUENCY CONTROL=1976 *
THIN SOLID FILMS=1979 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02131607A (ja) * 1989-03-22 1990-05-21 Toshiba Corp 弾性表面波共振子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6147011B2 (ja) 1986-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI762832B (zh) 聲表面波器件
CN112840561B (zh) 谐振腔表面声波(saw)滤波器
WO2019185363A1 (en) Surface acoustic wave device on composite substrate
US7135805B2 (en) Surface acoustic wave transducer
JP3391309B2 (ja) 表面波装置及び通信機装置
US12149223B2 (en) Acoustic wave device
US6940208B2 (en) Surface acoustic wave device
WO2024250377A1 (zh) 一种高频声波谐振器及其制备方法
TWI751407B (zh) 用於表面聲波濾波裝置中源抑制的轉換器結構
JPS6147010B2 (ja)
JPS60143016A (ja) 弾性表面波共振子
WO2020038667A1 (en) Tf-saw transducer with improved suppression of unwanted modes
JPH02131608A (ja) 弾性表面波共振子
JPH02203609A (ja) 弾性表面波共振子
EP3796555A1 (en) Transducer structure for an acoustic wave device
JPH0314308A (ja) 弾性表面波フィルタ
JPH02153613A (ja) 弾性表面波共振子の製造方法
JPH02131609A (ja) 弾性表面波発振器
JPH02131607A (ja) 弾性表面波共振子の製造方法
JPH05267976A (ja) 弾性表面波素子
JPH08154030A (ja) 弾性表面波素子
JPH02153612A (ja) 弾性表面波発振器
JP2002223143A (ja) 弾性表面波装置
JPH1041777A (ja) 弾性表面波装置
EP3796556A1 (en) Transducer structure for an acoustic wave device