JPS6318892B2 - - Google Patents
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- JPS6318892B2 JPS6318892B2 JP14948380A JP14948380A JPS6318892B2 JP S6318892 B2 JPS6318892 B2 JP S6318892B2 JP 14948380 A JP14948380 A JP 14948380A JP 14948380 A JP14948380 A JP 14948380A JP S6318892 B2 JPS6318892 B2 JP S6318892B2
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- Japan
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- surface acoustic
- cut
- crystal
- acoustic wave
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- Expired
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 27
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 18
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02551—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of quartz substrates
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は圧電体として水晶を用いた弾性表面波
装置に関する。
装置に関する。
従来より弾性表面波装置は、第１図に示すよう
に、圧電体基板１の上に２つのすだれ状電極２，
３を配置し、一方のすだれ状電極２に電気信号を
加えて弾性表面波に変換し、他方のすだれ状電極
３より電気信号を取出す構造が一般的となつてい
る。この場合、従来の弾性表面波装置の圧電体と
してLiNbo3，LiTaO3，水晶等が用いられてい
た。
に、圧電体基板１の上に２つのすだれ状電極２，
３を配置し、一方のすだれ状電極２に電気信号を
加えて弾性表面波に変換し、他方のすだれ状電極
３より電気信号を取出す構造が一般的となつてい
る。この場合、従来の弾性表面波装置の圧電体と
してLiNbo3，LiTaO3，水晶等が用いられてい
た。
しかし、これらの圧電体には温度特性の点で次
のような欠点があつた。すなわち、LiNbO3，
LiTaO3は電気機械結合係数が大きいが、遅延時
間の温度係数が夫々80ppm／℃，20ppm／℃と大
きい。また、水晶は電気機械結合数が小さいとは
いえ、温度係数が小さく、特にSTカツト水晶は
第２図にその温度特性を示すように零温度係数を
もつものとして知られているが、同図からわかる
ように遅延時間変化率が10ppm以下となる温度幅
は約38℃で広くない。したがつて、最新の高信頼
性デバイスの要求を満足させ得ることができない
欠点があつた。
のような欠点があつた。すなわち、LiNbO3，
LiTaO3は電気機械結合係数が大きいが、遅延時
間の温度係数が夫々80ppm／℃，20ppm／℃と大
きい。また、水晶は電気機械結合数が小さいとは
いえ、温度係数が小さく、特にSTカツト水晶は
第２図にその温度特性を示すように零温度係数を
もつものとして知られているが、同図からわかる
ように遅延時間変化率が10ppm以下となる温度幅
は約38℃で広くない。したがつて、最新の高信頼
性デバイスの要求を満足させ得ることができない
欠点があつた。
そこで、本発明はこれらの欠点を除去し、温度
特性の極めて良好な弾性表面波装置を提供しよう
とするものである。すなわち、本発明は弾性表面
波装置を構成する圧電体基板として水晶基板を用
い、遅延時間変化率が10ppm以下の温度幅が58℃
となる水晶基板のカツト方位並びに弾性表面波の
伝搬方向を与えるものである。
特性の極めて良好な弾性表面波装置を提供しよう
とするものである。すなわち、本発明は弾性表面
波装置を構成する圧電体基板として水晶基板を用
い、遅延時間変化率が10ppm以下の温度幅が58℃
となる水晶基板のカツト方位並びに弾性表面波の
伝搬方向を与えるものである。
以下、図面を用いて本発明を具体的に説明す
る。
る。
まず、水晶のように異方性をもつ基板に対する
特性を議論する場合、オイラー角がよく用いられ
る。このオイーラ角には右手糸と左手糸の表示が
あるが、ここでは第３図に示すように右手糸のオ
イーラ角には右手糸と左手糸の表示があるが、こ
こでは第３図に示すように右手糸のオイラー角
（φ，θ，Ψ）を用いる。この図において、Ｘ，
Ｙ，Ｚ軸は水晶の結晶軸である。また、角度φは
第１回転角で、Ｘ軸から回転した角度であり、第
２回転角θはＺ軸よりカツト面を回転した角度で
ある。さらに、第３回転角Ψは切り出した水晶基
板表面での弾性表面波の伝搬方向を示す角度であ
る。したがつて、これらの３つの角度φ，θ，Ψ
を用いることによつて、任意のカツト方位の水晶
基板で任意の方向に進む弾性表面波の特性を議論
することができる。
特性を議論する場合、オイラー角がよく用いられ
る。このオイーラ角には右手糸と左手糸の表示が
あるが、ここでは第３図に示すように右手糸のオ
イーラ角には右手糸と左手糸の表示があるが、こ
こでは第３図に示すように右手糸のオイラー角
（φ，θ，Ψ）を用いる。この図において、Ｘ，
Ｙ，Ｚ軸は水晶の結晶軸である。また、角度φは
第１回転角で、Ｘ軸から回転した角度であり、第
２回転角θはＺ軸よりカツト面を回転した角度で
ある。さらに、第３回転角Ψは切り出した水晶基
板表面での弾性表面波の伝搬方向を示す角度であ
る。したがつて、これらの３つの角度φ，θ，Ψ
を用いることによつて、任意のカツト方位の水晶
基板で任意の方向に進む弾性表面波の特性を議論
することができる。
ところで、水晶の材料定数は既に求められてい
るので、オイラー角φ，θ，Ψを与えれば、弾性
表面波に対する伝搬速度、電気機械結合係数、温
度特性などを理論的に計算することができる。こ
こでθ＝0゜の場合について、温度が20℃において
弾性表面波の遅延時間温度係数が零となる角度θ
とΨの関係を求めると、第４図に示す曲線の如く
なる。この図で点STは従来から用いられている
STカツト水晶を示す点である。この図からわか
るように20℃で零温度係数を示すカツトは多く存
在する。しかし、例え20℃において零温度係数を
示しても、広い温度範囲にわたつて温度特性が優
れているかは、この図からは不明である。この点
については別に理論的に検討した。更に、基板の
選定に際しては、電気機械結合係数の大きさ、及
びパワーフロー角（位相速度とエネルギー速度の
違いを示す角）も重要な要因である。そこで、こ
れら全てを総合的に検討した結果、第４図におけ
る点Ａ付近の水晶基板によつてSTカツト水晶に
比べて極めて優れた温度特性をもち、電気機械結
合係数も同程度となることが明らかとなつた。ま
た、同図において、点A′は水晶の対称性により
点Ａと全く同一の特性を示す点である。
るので、オイラー角φ，θ，Ψを与えれば、弾性
表面波に対する伝搬速度、電気機械結合係数、温
度特性などを理論的に計算することができる。こ
こでθ＝0゜の場合について、温度が20℃において
弾性表面波の遅延時間温度係数が零となる角度θ
とΨの関係を求めると、第４図に示す曲線の如く
なる。この図で点STは従来から用いられている
STカツト水晶を示す点である。この図からわか
るように20℃で零温度係数を示すカツトは多く存
在する。しかし、例え20℃において零温度係数を
示しても、広い温度範囲にわたつて温度特性が優
れているかは、この図からは不明である。この点
については別に理論的に検討した。更に、基板の
選定に際しては、電気機械結合係数の大きさ、及
びパワーフロー角（位相速度とエネルギー速度の
違いを示す角）も重要な要因である。そこで、こ
れら全てを総合的に検討した結果、第４図におけ
る点Ａ付近の水晶基板によつてSTカツト水晶に
比べて極めて優れた温度特性をもち、電気機械結
合係数も同程度となることが明らかとなつた。ま
た、同図において、点A′は水晶の対称性により
点Ａと全く同一の特性を示す点である。
次に、これらの特性を図によつて示すと、第５
図は第４図の点Ａ付近の水晶基板について、面内
回転角Ψを変えた場合の温度特性の理論値と、実
際に水晶基板をθ＝118℃，Ψ＝42.3゜及び42.7゜に
切断して第１図に示すような弾性表面波装置を製
作して測定した実験値とを示すものである。本発
明によるこの図と、従来のSTカツトの特性を示
す第２図を比較して容易にわかるように、本発明
による水晶基板の温度特性は従来の特性に比べて
非常に優れている。例えば遅延時間変化率の温度
特性が10ppm以下となる温度幅で比較すると、従
来のものが38℃に対して、本発明のものは58℃で
ある。また、このカツトの水晶基板の電気機械結
合係数は0.0018（実験値）、パワーフロー角は2゜
（理論値）である。
図は第４図の点Ａ付近の水晶基板について、面内
回転角Ψを変えた場合の温度特性の理論値と、実
際に水晶基板をθ＝118℃，Ψ＝42.3゜及び42.7゜に
切断して第１図に示すような弾性表面波装置を製
作して測定した実験値とを示すものである。本発
明によるこの図と、従来のSTカツトの特性を示
す第２図を比較して容易にわかるように、本発明
による水晶基板の温度特性は従来の特性に比べて
非常に優れている。例えば遅延時間変化率の温度
特性が10ppm以下となる温度幅で比較すると、従
来のものが38℃に対して、本発明のものは58℃で
ある。また、このカツトの水晶基板の電気機械結
合係数は0.0018（実験値）、パワーフロー角は2゜
（理論値）である。
第６図は製作した弾性表面波装置の挿入損失周
波数特性の一例である。この図からわかるよう
に、このカツトによる水晶基板を用いた装置はス
プリアス信号も小さく良好な特性が得られてい
る。
波数特性の一例である。この図からわかるよう
に、このカツトによる水晶基板を用いた装置はス
プリアス信号も小さく良好な特性が得られてい
る。
さらに、各種の検討によれば、角度θが118゜±
5゜、角度Ψが±（43゜±3゜）の範囲であれば、従来
のSTカツトの特性よりも優れていることが確認
された。
5゜、角度Ψが±（43゜±3゜）の範囲であれば、従来
のSTカツトの特性よりも優れていることが確認
された。
なお、ここでは第３図に示すオイラー角（φ，
θ，Ψ）によつて水晶のカツト方位及び伝搬方向
を指定したが、これを別の表現で示すと、本発明
は次のように言い換えることができる。すなわ
ち、28゜±5゜の回転Ｙカツト水晶基板において、
Ｘ軸から±（43゜±3゜）の方向に弾性表面波を伝搬
させることを特徴とする弾性表面波装置である。
θ，Ψ）によつて水晶のカツト方位及び伝搬方向
を指定したが、これを別の表現で示すと、本発明
は次のように言い換えることができる。すなわ
ち、28゜±5゜の回転Ｙカツト水晶基板において、
Ｘ軸から±（43゜±3゜）の方向に弾性表面波を伝搬
させることを特徴とする弾性表面波装置である。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、従来のものよりも優れた温度特性を有する弾
性表面波装置が実現できるので実施して効果が大
きい。
ば、従来のものよりも優れた温度特性を有する弾
性表面波装置が実現できるので実施して効果が大
きい。
第１図は本発明の説明に用いる本発明の基本と
なる弾性表面波装置の一例を示す斜視図、第２図
は従来のSTカツト水晶基板による温度特性を示
すグラフ、第３図は水晶の任意の方位角を表現す
る右手系のオイラー角の定義を示す説明図、第４
図は本発明の弾性表面波装置で用いる水晶のカツ
トを示すための零温度係数カツトの軌跡を示すグ
ラフ、第５図は本発明による弾性表面波装置の温
度特性の理論値と実験値とを示すグラフ、第６図
は本発明の弾性表面波装置の挿入損失の周波数特
性の一例を示すグラフである。 １……圧電体基板、２，３……すだれ状電極。
なる弾性表面波装置の一例を示す斜視図、第２図
は従来のSTカツト水晶基板による温度特性を示
すグラフ、第３図は水晶の任意の方位角を表現す
る右手系のオイラー角の定義を示す説明図、第４
図は本発明の弾性表面波装置で用いる水晶のカツ
トを示すための零温度係数カツトの軌跡を示すグ
ラフ、第５図は本発明による弾性表面波装置の温
度特性の理論値と実験値とを示すグラフ、第６図
は本発明の弾性表面波装置の挿入損失の周波数特
性の一例を示すグラフである。 １……圧電体基板、２，３……すだれ状電極。
Claims (1)
- １ 回転Ｙカツト水晶であつて、その回転角をＹ
軸から28゜±5゜とし、弾性表面波の伝搬方向をＸ
軸から±（43゜±3゜）に設定した水晶を圧電体とし
て用いることを特徴とする弾性表面波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14948380A JPS5773513A (en) | 1980-10-27 | 1980-10-27 | Surface acoustic wave device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14948380A JPS5773513A (en) | 1980-10-27 | 1980-10-27 | Surface acoustic wave device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5773513A JPS5773513A (en) | 1982-05-08 |
| JPS6318892B2 true JPS6318892B2 (ja) | 1988-04-20 |
Family
ID=15476131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14948380A Granted JPS5773513A (en) | 1980-10-27 | 1980-10-27 | Surface acoustic wave device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5773513A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996010293A1 (en) * | 1994-09-29 | 1996-04-04 | Seiko Epson Corporation | Saw device |
| FR2785473B1 (fr) * | 1998-10-30 | 2001-01-26 | Thomson Csf | Filtre faibles pertes a ondes acoustiques de surface sur substrat de quartz de coupe optimisee |
| US6972508B2 (en) | 2000-04-28 | 2005-12-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
| JP3622202B2 (ja) | 2001-08-29 | 2005-02-23 | セイコーエプソン株式会社 | 弾性表面波装置の温度特性調整方法 |
| JP2004274696A (ja) | 2002-10-04 | 2004-09-30 | Seiko Epson Corp | 弾性表面波装置および弾性表面波装置の温度特性調整方法 |
| JP4059152B2 (ja) | 2002-10-16 | 2008-03-12 | セイコーエプソン株式会社 | 弾性表面波共振子 |
| JP4569447B2 (ja) * | 2005-11-18 | 2010-10-27 | エプソントヨコム株式会社 | 弾性表面波素子片および弾性表面波デバイス |
| WO2010029762A1 (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | 国立大学法人山梨大学 | ラム波型弾性波素子 |
-
1980
- 1980-10-27 JP JP14948380A patent/JPS5773513A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5773513A (en) | 1982-05-08 |
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