JPH0349311A - Piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は圧電装置に関し、特にたとえばFMチューナ
、テレビのVIFフィルタ、通信フィルタなどに使われ
る弾性表面波を利用したフィルタ、遅延線および共振子
などの圧電装置に関する。Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to piezoelectric devices, and in particular to filters, delay lines, and resonators that utilize surface acoustic waves used in FM tuners, TV VIF filters, communication filters, etc. Related to piezoelectric devices such as.
(従来技術)
第4図はこの発明の背景となる従来の圧電’AVIの一
例を示す図解図である。この圧電装置lは、矩形の圧電
体基板2を含む。圧電体基板2の一方主面には、一定周
期をもつ層状のインタディジタル電極3が形成される。(Prior Art) FIG. 4 is an illustrative diagram showing an example of a conventional piezoelectric 'AVI' which is the background of the present invention. This piezoelectric device 1 includes a rectangular piezoelectric substrate 2. On one main surface of the piezoelectric substrate 2, a layered interdigital electrode 3 having a constant period is formed.
このインタディジタル電極3には、信号発生器4が電気
的に接続される。A signal generator 4 is electrically connected to the interdigital electrode 3 .
この圧電装置1では、信号発生器4によってたとえば交
流電圧を印加して弾性表面波を励振することができる。In this piezoelectric device 1, the signal generator 4 can apply, for example, an alternating current voltage to excite surface acoustic waves.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、このような従来の圧電装置では、弾性表
面波を励振した場合、弾性表面波が励振すると同時にレ
ベルの小さいバルク波が発生する。(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional piezoelectric device, when a surface acoustic wave is excited, a low-level bulk wave is generated at the same time as the surface acoustic wave is excited.
そして、励振されたバルク波は、圧電体基板2において
、インタディジタル電極3が形成された面とその対向主
面との間を反射し、弾性表面波に重畳してしまう、その
ため、このような圧電装置では、所望の特性を得ること
が困難であった。The excited bulk waves are then reflected between the surface on which the interdigital electrodes 3 are formed and the opposing principal surface of the piezoelectric substrate 2, and are superimposed on the surface acoustic waves. It has been difficult to obtain desired characteristics with piezoelectric devices.
第5図は、この弾性表面波とバルク波との重畳による不
都合を抑制するために考えられた圧電装置の一例である
。この圧電装置5は、はぼ矩形の圧電体基板6を含む。FIG. 5 shows an example of a piezoelectric device designed to suppress the problem caused by the superposition of surface acoustic waves and bulk waves. This piezoelectric device 5 includes a piezoelectric substrate 6 having a substantially rectangular shape.
この圧電体基板6の一方主面には、インタディジタル電
極7が形成される。An interdigital electrode 7 is formed on one main surface of the piezoelectric substrate 6.
また、インタディジタル電極7には、信号発生器8が電
気的に接続される。さらに、この圧電体基板6の他方主
面(インタディジタル電極7を形成しない主面)は、そ
の表面が機械的に粗く形成されている。Further, a signal generator 8 is electrically connected to the interdigital electrode 7 . Further, the other main surface of the piezoelectric substrate 6 (the main surface on which the interdigital electrodes 7 are not formed) is mechanically roughened.
この圧電装置5では、インタディジタル電極7に、信号
発生器8で交流電圧を印加して弾性表面波を励振するこ
とができる。このとき、弾性表面波が励振すると同時に
バルク波が発生し、その励振されたバルク波は、機械的
に粗く形成された圧電体基板6の他方主面で乱反射する
。したがって、この圧電装置5では、弾性表面波にバル
ク波が重畳することを防止することができる。In this piezoelectric device 5, an alternating voltage is applied to the interdigital electrodes 7 by a signal generator 8 to excite surface acoustic waves. At this time, a bulk wave is generated at the same time as the surface acoustic wave is excited, and the excited bulk wave is diffusely reflected on the other principal surface of the piezoelectric substrate 6, which is mechanically formed roughly. Therefore, this piezoelectric device 5 can prevent bulk waves from being superimposed on surface acoustic waves.
ところが、上述のような方法で弾性表面波にバルク波が
重畳することを防止するためには、以下に挙げるような
問題点をかかえていた。However, in order to prevent bulk waves from being superimposed on surface acoustic waves using the method described above, the following problems have been encountered.
すなわち、たとえば焼結したセラミックスや単結晶など
の圧電体はその硬度が大きく、このような圧電体基板の
主面を機械的に粗く加工することは、製作上困難であり
手間のかかるものであった。In other words, piezoelectric materials such as sintered ceramics and single crystals have high hardness, and it is difficult and time-consuming to mechanically roughen the main surface of such a piezoelectric substrate. Ta.
また、圧電体基板の主面を機械的に粗くするということ
は、局所的に圧電体基板の機械的強度の小さい部位をつ
(ることとなり、圧電体基板全体の破壊強度が低下して
しまう。さらに、弾性表面波と同時に励振されるバルク
波の波長が数十μm以下であるため、このバルク波を完
全に乱反射させるためには、このバルク波の波長以下の
間隔で反射面を粗く形成する必要があり、これは、機械
的な方法では困難であった。In addition, mechanically roughening the main surface of the piezoelectric substrate locally damages parts of the piezoelectric substrate with low mechanical strength, which reduces the breaking strength of the piezoelectric substrate as a whole. Furthermore, since the wavelength of the bulk waves excited at the same time as the surface acoustic waves is several tens of micrometers or less, in order to completely diffusely reflect the bulk waves, it is necessary to form a rough reflecting surface at intervals of less than the wavelength of the bulk waves. This is difficult to do using mechanical methods.
それゆえに、この発明の主たる目的は、圧電体基板の機
械的強度を低下させることなく簡単に製作することがで
き、弾性表面波にバルク波が重畳することを防止するこ
とができる、圧電装置を提供することである。Therefore, the main object of the present invention is to provide a piezoelectric device that can be easily manufactured without reducing the mechanical strength of the piezoelectric substrate and that can prevent bulk waves from being superimposed on surface acoustic waves. It is to provide.
(課題を解決するための手段)
この発明は、弾性表面波を励振または受信する圧電装置
であって、圧電体基板と、圧電体基板の少なくとも一方
主面に形成されるインタディジタル電極とを含み、圧電
体基板は弾性波の伝搬損失係数の異なる少なくとも2つ
の部分から形成される、圧電装置である。(Means for Solving the Problems) The present invention is a piezoelectric device that excites or receives surface acoustic waves, and includes a piezoelectric substrate and an interdigital electrode formed on at least one main surface of the piezoelectric substrate. , the piezoelectric substrate is a piezoelectric device formed from at least two parts having different elastic wave propagation loss coefficients.
また、この発明は、弾性表面波を励振または受信する圧
電装置であって、圧電体と弾性波の伝搬損失係数の大き
な誘電体とからなる基板と、基板の圧電体表面に形成さ
れるインタディジタル電極とを含む、圧電装置である。The present invention also provides a piezoelectric device that excites or receives surface acoustic waves, which includes a substrate made of a piezoelectric material and a dielectric material having a large propagation loss coefficient for acoustic waves, and an interdigital device formed on the surface of the piezoelectric material of the substrate. A piezoelectric device including an electrode.
(作用)
インタディジタル電極によって弾性表面波とともに励振
された微弱なバルク波は、弾性波の仏殿損失の係数の大
きな部分によって、減衰する。(Function) The weak bulk waves excited together with the surface acoustic waves by the interdigital electrodes are attenuated by the large part of the coefficient of temple loss of the elastic waves.
(発明の効果)
この発明によれば、弾性表面波とともに励振されるバル
ク波が伝i1G損失係数の大きな部分で減衰するので、
圧電体基板の機械的強度を低下させることなく、弾性表
面波へのバルク波の影響を除去できる、高信顛性の圧電
装置が得られる。しがも、局所的に機械的強度の小さい
部分が形成されないため、従来のものに比べて破損しに
くい圧電装置を得ることができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, the bulk wave excited together with the surface acoustic wave is attenuated in the portion where the transmission i1G loss coefficient is large.
A highly reliable piezoelectric device can be obtained that can eliminate the influence of bulk waves on surface acoustic waves without reducing the mechanical strength of the piezoelectric substrate. However, since no portions with locally low mechanical strength are formed, it is possible to obtain a piezoelectric device that is less likely to be damaged than conventional ones.
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
(実施例)
第1A図および第1B図はこの発明の一実施例を示す図
であり、第1A図はその斜面図解図であリ、第1B図は
第1A図の線IB−IBにおける断面図解図である。(Embodiment) Fig. 1A and Fig. 1B are diagrams showing one embodiment of the present invention, Fig. 1A is an illustrative slope view thereof, and Fig. 1B is a cross section taken along line IB-IB in Fig. 1A. This is an illustrative diagram.
この実施例では、圧電装置の一例としての弾性表面波フ
ィルタについて説明する。In this embodiment, a surface acoustic wave filter as an example of a piezoelectric device will be described.
この弾性表面波フィルタ10は、たとえば矩形の圧電体
基板12を含む。また、圧電体基板12は、弾性波の伝
搬損失係数の異なる2つの部分14および16を有する
。この実施例では、圧電体基板12の一方主面側に弾性
波の伝搬損失係数の小さい部分14が配置され、圧電体
基板12の他方主面側に弾性波の伝搬損失係数の大きい
部分16が配置される。This surface acoustic wave filter 10 includes, for example, a rectangular piezoelectric substrate 12. Furthermore, the piezoelectric substrate 12 has two portions 14 and 16 having different elastic wave propagation loss coefficients. In this embodiment, a portion 14 with a small propagation loss coefficient of elastic waves is arranged on one main surface side of the piezoelectric substrate 12, and a portion 16 with a large propagation loss coefficient of elastic waves is arranged on the other main surface side of the piezoelectric substrate 12. Placed.
この場合、圧電体基板12の他方主面側には、その他方
主面を含むように、伝搬損失係数の大きな部分16が層
状に拡散分布している。この圧電体基板12の一方主面
には、一定周期をもつインタディジタル電極18および
20が形成される。In this case, on the other principal surface side of the piezoelectric substrate 12, a portion 16 with a large propagation loss coefficient is distributed in a layered manner to include the other principal surface. On one main surface of the piezoelectric substrate 12, interdigital electrodes 18 and 20 having a constant period are formed.
これらのインタディジタル電極18および20は、圧電
体基板12の長手方向に対向するように形成される。These interdigital electrodes 18 and 20 are formed to face each other in the longitudinal direction of the piezoelectric substrate 12.
この弾性表面波フィルタ10は、一方のインタディジタ
ル電極18に、入力信号を印加して弾性表面波を励振し
、他方のインタディジタル電極20から出力信号を取り
出すことができる。This surface acoustic wave filter 10 can apply an input signal to one interdigital electrode 18 to excite a surface acoustic wave, and extract an output signal from the other interdigital electrode 20.
この弾性表面波フィルタ10では、弾性表面波とともに
励振された微弱なバルク波は、圧電体基板12の伝1g
!損失の大きな部分16を通過するときに減衰する。し
たがって、この弾性表面波フィルタ10では、バルク波
が、弾性表面波に重畳することを防止することができる
。In this surface acoustic wave filter 10, a weak bulk wave excited together with the surface acoustic wave is transmitted through the piezoelectric substrate 12 at 1 g.
! It is attenuated when passing through the large loss portion 16. Therefore, this surface acoustic wave filter 10 can prevent bulk waves from being superimposed on surface acoustic waves.
次に、この弾性表面波フィルタ10の製造方法について
説明する。Next, a method of manufacturing this surface acoustic wave filter 10 will be explained.
まず、通常の方法で原料を粉砕、混合、成形。First, the raw materials are crushed, mixed, and shaped in the usual way.
乾燥および焼成工程を経て所定の大きさおよび形状に形
成したチタン酸ジルコン酸鉛セラミックスを準備する。Lead zirconate titanate ceramics formed into a predetermined size and shape through a drying and firing process are prepared.
そして、このセラミックスの他方主面にたとえば二酸化
珪素(S iOx )などのペーストを塗布し、もう−
炭熱処理を行う。この実施例では、熱処理温度は、50
0℃〜1200’Cの範囲で行った。なお、この熱処理
温度は、二酸化珪素(S i Ox )のセラミックス
中への拡散の度合によって決定される。Then, a paste such as silicon dioxide (S iOx ) is applied to the other main surface of the ceramic, and then -
Carry out charcoal treatment. In this example, the heat treatment temperature is 50
The temperature range was 0°C to 1200'C. Note that this heat treatment temperature is determined by the degree of diffusion of silicon dioxide (S i Ox ) into the ceramic.
一方、このセラミックスの一方主面(Siftが拡散分
布していない主面)が研磨される。そして、このセラミ
ックスの両面にA1電極を蒸着し、さらに、50℃〜1
00℃の油中で2kv/龍〜5kV/mmの電界を印加
して分極処理を行う。その後、エツチングによって研磨
面にインタディジタル電極18および20を形成し、残
りの電極は除去される。On the other hand, one main surface of this ceramic (the main surface on which Sift is not diffused and distributed) is polished. Then, A1 electrodes are deposited on both sides of this ceramic, and further
Polarization treatment is performed in oil at 00° C. by applying an electric field of 2 to 5 kV/mm. Thereafter, interdigital electrodes 18 and 20 are formed on the polished surface by etching, and the remaining electrodes are removed.
なお、この実施例では、弾性表面波材料としてチタン酸
ジルコン酸鉛セラミックスを用いたが、それに代えて、
たとえばLiTa0.やLiNb01などの結晶材料を
用いてもよい。In this example, lead zirconate titanate ceramics was used as the surface acoustic wave material, but instead,
For example, LiTa0. A crystal material such as or LiNb01 may also be used.
第2図は、このようにして製造した弾性表面波フィルタ
と従来の弾性表面波フィルタの減衰特性を示す図である
。FIG. 2 is a diagram showing the attenuation characteristics of the thus manufactured surface acoustic wave filter and the conventional surface acoustic wave filter.
この図に示すように、この発明の弾性表面波フィルタで
は、従来の弾性表面波フィルタに比べて、弾性表面波に
重畳するバルク波成分を効果的に抑制できることが確認
された。As shown in this figure, it was confirmed that the surface acoustic wave filter of the present invention can suppress bulk wave components superimposed on surface acoustic waves more effectively than conventional surface acoustic wave filters.
第3図は、この発明の他の実施例を示す断面図解図であ
る。この実施例についても、圧電装置の一例としての弾
性表面波フィルタについて説明する。FIG. 3 is an illustrative cross-sectional view showing another embodiment of the present invention. Also in this embodiment, a surface acoustic wave filter as an example of a piezoelectric device will be described.
この弾性表面波フィルタ30は、基板32を含む。この
基板32は、その−力士面側の圧電体34と他方主面側
に形成される弾性波の伝搬m失係数の大きい誘電体36
とを有する。また、圧電体34の一方主面には、インタ
ディジタル電極38および40が形成される。This surface acoustic wave filter 30 includes a substrate 32. This substrate 32 has a piezoelectric material 34 on its - sumo wrestler surface side and a dielectric material 36 formed on the other main surface side and having a large propagation coefficient of elastic waves.
and has. Further, interdigital electrodes 38 and 40 are formed on one main surface of the piezoelectric body 34.
この弾性表面波フィルタ30においても、弾性表面波と
ともに励振されたバルク波が伝搬損失の大きい誘電体3
6部分において、減衰するので、このバルク波は、弾性
表面波に重畳することがない。In this surface acoustic wave filter 30 as well, bulk waves excited together with surface acoustic waves pass through the dielectric 3 with large propagation loss.
Since the bulk wave is attenuated in the 6th section, this bulk wave is not superimposed on the surface acoustic wave.
次に、この弾性表面波フィルタ30の製造方法について
簡単に説明する。Next, a method for manufacturing this surface acoustic wave filter 30 will be briefly described.
まず1、弾性波の伝搬損失係数の異なる2枚のたとえば
チタン酸ジルコン酸鉛セラミソクグリーンシートを準備
する。そして、この2枚のセラミックグリーンシートを
m層圧着する。さらに、これを焼成して弾性波の伝搬損
失係数の低い方のシートの表面を研磨する。その後、第
1A図および第1B図実施例の製造方法と同様にして、
分極処理を行い、さらに、エツチングによってインタデ
ィジタル電極38および40を形成する。First, two green sheets, such as lead titanate zirconate ceramic ceramic green sheets, having different elastic wave propagation loss coefficients are prepared. Then, these two ceramic green sheets are pressed together in m layers. Furthermore, this is fired to polish the surface of the sheet with the lower propagation loss coefficient of elastic waves. Thereafter, in the same manner as the manufacturing method of the embodiment shown in FIGS. 1A and 1B,
A polarization process is performed, and further, interdigital electrodes 38 and 40 are formed by etching.
このようにして製造された弾性表面波フィルタ30も、
バルク波は、伝搬損失係数の大きいセラミック36部分
で、測定にかからないくらいまで減衰してしまうために
、バルク波が弾性表面波に重畳することがない。The surface acoustic wave filter 30 manufactured in this way also
The bulk wave is attenuated in the ceramic 36 portion, which has a large propagation loss coefficient, to the extent that it cannot be measured, so that the bulk wave is not superimposed on the surface acoustic wave.
なお、この発明によれば、弾性表面波フィルタのみなら
ず、それ以外にもたとえば遅延線や共振子など弾性表面
波デバイスの高性能化が可能となる。また、弾性波の伝
搬損失の大きな部分は、インタディジタル電極の形成面
以外であれば、どこに形成してもよい。According to the present invention, it is possible to improve the performance of not only surface acoustic wave filters but also other surface acoustic wave devices such as delay lines and resonators. Furthermore, the portion where the propagation loss of elastic waves is large may be formed anywhere other than the surface where the interdigital electrodes are formed.
第1A図および第1B図はこの発明の一実施例を示す図
であり、第1A図はその斜面図解図であり、第1B図は
第1A図の線IB−IBにおける断面図解図である。
第2図は第1A図および第1B図実施例に示す弾性表面
波フィルタの減衰特性を示す図である。
第3図はこの発明の他の実施例を示す断面図解図である
。
第4図は、この発明の背景となる従来の圧電装置の一例
を示す図解図である。
第5図は、第4図従来例の問題点を解決するために考え
られた圧電装置の他の従来例の図解図である。
図において、lOは弾性表面波フィルタ、12は圧電体
基板、14および34は弾性波の伝搬…失係数の大きい
層、16および36は弾性波の伝搬損失係数の小さい層
、18,20.38および40はインタディジタル電極
、32は基板を示す。1A and 1B are views showing one embodiment of the present invention, with FIG. 1A being an illustrative perspective view thereof, and FIG. 1B being an illustrative sectional view taken along line IB-IB in FIG. 1A. FIG. 2 is a diagram showing the attenuation characteristics of the surface acoustic wave filter shown in the embodiment of FIGS. 1A and 1B. FIG. 3 is an illustrative cross-sectional view showing another embodiment of the present invention. FIG. 4 is an illustrative view showing an example of a conventional piezoelectric device which is the background of the present invention. FIG. 5 is an illustrative view of another conventional example of a piezoelectric device devised to solve the problems of the conventional example shown in FIG. In the figure, IO is a surface acoustic wave filter, 12 is a piezoelectric substrate, 14 and 34 are elastic wave propagation layers with a large loss coefficient, 16 and 36 are layers with a small acoustic wave propagation loss coefficient, 18, 20.38 and 40 are interdigital electrodes, and 32 is a substrate.
Claims (1)
、 圧電体基板と、前記圧電体基板の少なくとも一方主面に
形成されるインタディジタル電極とを含み、 前記圧電体基板は弾性波の伝搬損失係数の異なる少なく
とも2つの部分から形成される、圧電装置。 2 前記圧電体基板には、前記弾性波の伝搬損失係数の
大きな部分が層状に分布して形成される、特許請求の範
囲第1項記載の圧電装置。 3 前記弾性波の伝搬損失係数の大きな層は、前記イン
タディジタル電極の形成面と反対の面を含むように形成
される、特許請求の範囲第2項記載の圧電装置。 4 弾性表面波を励振または受信する圧電装置であって
、 圧電体と弾性波の伝搬損失係数の大きな誘電体とからな
る基板と、前記基板の前記圧電体表面に形成されるイン
タディジタル電極とを含む、圧電装置。[Claims] 1. A piezoelectric device that excites or receives surface acoustic waves, comprising: a piezoelectric substrate; and an interdigital electrode formed on at least one principal surface of the piezoelectric substrate; is a piezoelectric device formed from at least two parts having different elastic wave propagation loss coefficients. 2. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric substrate is formed such that portions having a large propagation loss coefficient of the elastic wave are distributed in layers. 3. The piezoelectric device according to claim 2, wherein the layer having a large elastic wave propagation loss coefficient is formed to include a surface opposite to a surface on which the interdigital electrodes are formed. 4. A piezoelectric device that excites or receives surface acoustic waves, comprising a substrate made of a piezoelectric material and a dielectric material with a large propagation loss coefficient of acoustic waves, and interdigital electrodes formed on the surface of the piezoelectric material of the substrate. Including piezoelectric devices.
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JP18564589A JPH0349311A (en) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | Piezoelectric device |
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JPH0349311A true JPH0349311A (en) | 1991-03-04 |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH0349311A (en) |
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