JPH05183376A - 表面波装置 - Google Patents
表面波装置Info
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- JPH05183376A JPH05183376A JP34685191A JP34685191A JPH05183376A JP H05183376 A JPH05183376 A JP H05183376A JP 34685191 A JP34685191 A JP 34685191A JP 34685191 A JP34685191 A JP 34685191A JP H05183376 A JPH05183376 A JP H05183376A
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- Japan
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- piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 インピーダンス−周波数特性における山谷比
が大きく、かつ共振の最大位相角の大きなＳＨタイプの
表面波を利用した表面波装置を得る。 【構成】 厚みすべり振動の機械的品質係数Ｑｍが１０
０以上の圧電材料からなる圧電基板１を用いて構成され
たＳＨタイプの表面波を利用した表面波共振子４。
が大きく、かつ共振の最大位相角の大きなＳＨタイプの
表面波を利用した表面波装置を得る。 【構成】 厚みすべり振動の機械的品質係数Ｑｍが１０
０以上の圧電材料からなる圧電基板１を用いて構成され
たＳＨタイプの表面波を利用した表面波共振子４。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＢＧＳ波等のように変
位が表面波伝播方向と垂直な方向の変位を主体とするＳ
Ｈタイプの表面波を利用した表面波装置に関する。
位が表面波伝播方向と垂直な方向の変位を主体とするＳ
Ｈタイプの表面波を利用した表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電基板を伝播する表面波のうち、変位
が表面波伝播方向と垂直な方向の変位を主体とするＳＨ
タイプの表面波として、ＢＧＳ波やラブ波等がある。Ｂ
ＧＳ波は、圧電セラミックス等の材料を用い、例えば図
２に示した共振子を構成した場合に励振される。図２に
おいて、１は圧電基板を示し、上記のような圧電材料で
構成されている。圧電基板１の上面には、くし歯電極
２，３が形成されている。くし歯電極２，３は、互いに
間挿しあう複数の電極指２ａ，３ａを有する。なお、矢
印Ｐは分極軸を示す。図２に示した表面波共振子４で
は、くし歯電極２，３から交流電界を印加することによ
り、表面波伝播方向Ａと垂直な方向の変位のみ、すなわ
ち横波成分しか有さないＢＧＳ波が励振される。
が表面波伝播方向と垂直な方向の変位を主体とするＳＨ
タイプの表面波として、ＢＧＳ波やラブ波等がある。Ｂ
ＧＳ波は、圧電セラミックス等の材料を用い、例えば図
２に示した共振子を構成した場合に励振される。図２に
おいて、１は圧電基板を示し、上記のような圧電材料で
構成されている。圧電基板１の上面には、くし歯電極
２，３が形成されている。くし歯電極２，３は、互いに
間挿しあう複数の電極指２ａ，３ａを有する。なお、矢
印Ｐは分極軸を示す。図２に示した表面波共振子４で
は、くし歯電極２，３から交流電界を印加することによ
り、表面波伝播方向Ａと垂直な方向の変位のみ、すなわ
ち横波成分しか有さないＢＧＳ波が励振される。
【０００３】上記表面波共振子４では、ＢＧＳ波が圧電
基板１の自由端面１ａ，１ｂ間で完全に反射され、それ
によって端面１ａ，１ｂ間で閉じ込められる。すなわ
ち、表面波共振子４は、端面反射型の表面波共振子とし
て動作する。レーリー波を利用した従来の表面波共振子
では、くし歯電極の側方に反射器を構成する必要があっ
たのに対し、上記ＢＧＳ波を利用した表面波共振子４で
は、この様な反射器を省略することが出来る。よって、
従来のレーリー波を利用した表面波共振子に比べ、チッ
プサイズを１／１０程度と大幅に小型化することが出
来、かつ自由端面１ａ，１ｂの精度を高めることによ
り、５ＭＨｚ〜７０ＭＨｚの高周波帯域で使用し得るデ
バイスを構成し得るという大きな利点を有する。
基板１の自由端面１ａ，１ｂ間で完全に反射され、それ
によって端面１ａ，１ｂ間で閉じ込められる。すなわ
ち、表面波共振子４は、端面反射型の表面波共振子とし
て動作する。レーリー波を利用した従来の表面波共振子
では、くし歯電極の側方に反射器を構成する必要があっ
たのに対し、上記ＢＧＳ波を利用した表面波共振子４で
は、この様な反射器を省略することが出来る。よって、
従来のレーリー波を利用した表面波共振子に比べ、チッ
プサイズを１／１０程度と大幅に小型化することが出
来、かつ自由端面１ａ，１ｂの精度を高めることによ
り、５ＭＨｚ〜７０ＭＨｚの高周波帯域で使用し得るデ
バイスを構成し得るという大きな利点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＢＧＳ
波を利用した表面波共振子４では、実際には、自由端面
１ａ，１ｂの精度を可能な限り高めたとしても、共振の
最大位相角が小さく、共振周波数におけるインピーダン
ス（Ｚｒ）と***振周波数におけるインピーダンス（Ｚ
ａ）の比である山谷比＝２０ｌｏｇ（Ｚａ／Ｚｒ）が小
さいという問題があった。その結果、この様な表面波共
振子を、例えば発振子として使用した場合には、発振が
生じなかったり、あるいは発振が生じたとしても発振停
止が起こりやすいという問題があった。
波を利用した表面波共振子４では、実際には、自由端面
１ａ，１ｂの精度を可能な限り高めたとしても、共振の
最大位相角が小さく、共振周波数におけるインピーダン
ス（Ｚｒ）と***振周波数におけるインピーダンス（Ｚ
ａ）の比である山谷比＝２０ｌｏｇ（Ｚａ／Ｚｒ）が小
さいという問題があった。その結果、この様な表面波共
振子を、例えば発振子として使用した場合には、発振が
生じなかったり、あるいは発振が生じたとしても発振停
止が起こりやすいという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、ＳＨタイプの表面波を利
用した表面波装置であって、共振の最大の位相角及び山
谷比が十分に大きな表面波装置を提供することにある。
用した表面波装置であって、共振の最大の位相角及び山
谷比が十分に大きな表面波装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、圧電基
板を構成するための種々の材料と表面装置における最大
位相角及び山谷比との関係を鋭意検討した結果、圧電基
板の厚みすべり振動の機械的品質係数Ｑｍが共振の最大
位相角及び上記山谷比に大きく影響することを見出し、
本発明をなすに至った。すなわち、本発明の表面波装置
は、圧電基板を伝播する表面波のうち、変位が表面波伝
播方向と垂直な方向の変位を主体とするＳＨタイプの表
面波を利用したものにおいて、圧電基板が、厚みすべり
振動の機械的品質係数Ｑｍが１００以上の圧電材料を用
いて構成されていることを特徴とする。
板を構成するための種々の材料と表面装置における最大
位相角及び山谷比との関係を鋭意検討した結果、圧電基
板の厚みすべり振動の機械的品質係数Ｑｍが共振の最大
位相角及び上記山谷比に大きく影響することを見出し、
本発明をなすに至った。すなわち、本発明の表面波装置
は、圧電基板を伝播する表面波のうち、変位が表面波伝
播方向と垂直な方向の変位を主体とするＳＨタイプの表
面波を利用したものにおいて、圧電基板が、厚みすべり
振動の機械的品質係数Ｑｍが１００以上の圧電材料を用
いて構成されていることを特徴とする。
【０００７】
【作用】後述の実施例から明らかなように、本発明で
は、圧電基板が、厚みすべり振動の機械的品質係数Ｑｍ
が１００以上の圧電材料で構成されており、それによっ
て、インピーダンス−周波数特性における山谷比及び共
振の最大位相角が大きくされている。
は、圧電基板が、厚みすべり振動の機械的品質係数Ｑｍ
が１００以上の圧電材料で構成されており、それによっ
て、インピーダンス−周波数特性における山谷比及び共
振の最大位相角が大きくされている。
【０００８】
【発明の効果】よって、本発明によれば、ＳＨタイプの
表面波を利用した表面波装置であって、インピーダンス
−周波数特性における前記山谷比が大きく、かつ最大位
相角の大きな、共振特性の優れた表面波装置を提供する
ことが可能となる。従って、本発明により、例えば、選
択度に優れた表面波フィルター、あるいは安定した発振
状態が実現される発振子を提供することが可能となる。
表面波を利用した表面波装置であって、インピーダンス
−周波数特性における前記山谷比が大きく、かつ最大位
相角の大きな、共振特性の優れた表面波装置を提供する
ことが可能となる。従って、本発明により、例えば、選
択度に優れた表面波フィルター、あるいは安定した発振
状態が実現される発振子を提供することが可能となる。
【０００９】
【実施例の説明】以下、本発明の一実施例の表面波装置
について図面を参照しつつ説明する。本実施例は、図２
に示したＢＧＳ波を利用した端面反射型の表面波共振子
に適用したものである。前述した通り、図２に示した表
面波共振子４では、分極方向Ｐがくし歯電極２，３の電
極指２ａ，３ａと平行な方向に延ばされている。よっ
て、くし歯電極２，３間に交流電界を印加すれば、横波
成分だけを有する表面波、すなわちＢＧＳ波が励起され
る。
について図面を参照しつつ説明する。本実施例は、図２
に示したＢＧＳ波を利用した端面反射型の表面波共振子
に適用したものである。前述した通り、図２に示した表
面波共振子４では、分極方向Ｐがくし歯電極２，３の電
極指２ａ，３ａと平行な方向に延ばされている。よっ
て、くし歯電極２，３間に交流電界を印加すれば、横波
成分だけを有する表面波、すなわちＢＧＳ波が励起され
る。
【００１０】本実施例が適用される表面波共振子は、構
造的には図２に示した表面波共振子４と同一であるが、
説明のために断面構造を図１に模式的に示す。くし歯電
極２，３の電極指２ａ，３ａの幅は、表面波の波長をλ
とした時、λ／４の幅を有するように構成されている。
もっとも、自由端面１ａ，１ｂ近傍の電極指の幅はλ／
８とされている。また、圧電基板１の幅（表面波伝播方
向の長さ）は、λ／２の整数倍となるように設計される
必要がある。本願発明者らは、適当な圧電材料を用いて
上記表面波共振子４を設計した場合、その際の共振特性
は、最大位相角が小さく、山谷比が十分でなかったこと
に鑑み、前述した様に圧電材料の厚みすべり振動の機械
的品質係数Ｑｍに着目し、Ｑｍの異なる種々の表面波共
振子４を作製し、かつその特性を測定した。
造的には図２に示した表面波共振子４と同一であるが、
説明のために断面構造を図１に模式的に示す。くし歯電
極２，３の電極指２ａ，３ａの幅は、表面波の波長をλ
とした時、λ／４の幅を有するように構成されている。
もっとも、自由端面１ａ，１ｂ近傍の電極指の幅はλ／
８とされている。また、圧電基板１の幅（表面波伝播方
向の長さ）は、λ／２の整数倍となるように設計される
必要がある。本願発明者らは、適当な圧電材料を用いて
上記表面波共振子４を設計した場合、その際の共振特性
は、最大位相角が小さく、山谷比が十分でなかったこと
に鑑み、前述した様に圧電材料の厚みすべり振動の機械
的品質係数Ｑｍに着目し、Ｑｍの異なる種々の表面波共
振子４を作製し、かつその特性を測定した。
【００１１】なお、Ｑｍ値を異ならせるために、圧電材
料としては、以下の４種類のものを用いた。 Ｑｍ＝４６０の圧電材料……０．０５Ｐｂ（Ｍｎ1/3 Ｎ
ｂ2/3 ）Ｏ3 −０．４６ＰｂＴｉＯ3 −０．４９ＰｂＺ
ｒＯ3 。 Ｑｍ＝２５０の圧電材料……Ｐｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）
Ｏ3 ＋０．５重量％Ｃｒ2 Ｏ3 。 Ｑｍ＝２３０の圧電材料……Ｐｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）
Ｏ3 ＋０．５重量％Ｃｒ2 Ｏ3 。 Ｑｍ＝９５の場合の圧電材料……（Ｐｂ0.96Ｓｒ0.04）
（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3 。 Ｑｍ＝４０の圧電材料……（Ｐｂ0.99Ｌａ0.01）（Ｔｉ
0.49Ｚｒ0.51）Ｏ3 。 上記４種類の機械的品質係数Ｑｍの異なる圧電材料を用
いて構成された各表面波共振子の周波数特性において、
山谷比及び最大位相角は下記の表１に示す通りであっ
た。
料としては、以下の４種類のものを用いた。 Ｑｍ＝４６０の圧電材料……０．０５Ｐｂ（Ｍｎ1/3 Ｎ
ｂ2/3 ）Ｏ3 −０．４６ＰｂＴｉＯ3 −０．４９ＰｂＺ
ｒＯ3 。 Ｑｍ＝２５０の圧電材料……Ｐｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）
Ｏ3 ＋０．５重量％Ｃｒ2 Ｏ3 。 Ｑｍ＝２３０の圧電材料……Ｐｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）
Ｏ3 ＋０．５重量％Ｃｒ2 Ｏ3 。 Ｑｍ＝９５の場合の圧電材料……（Ｐｂ0.96Ｓｒ0.04）
（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3 。 Ｑｍ＝４０の圧電材料……（Ｐｂ0.99Ｌａ0.01）（Ｔｉ
0.49Ｚｒ0.51）Ｏ3 。 上記４種類の機械的品質係数Ｑｍの異なる圧電材料を用
いて構成された各表面波共振子の周波数特性において、
山谷比及び最大位相角は下記の表１に示す通りであっ
た。
【００１２】
【表１】
【００１３】すなわち、機械的品質係数Ｑｍが４０及び
９５の圧電材料を用いた場合には、山谷比が４０以下と
小さく、最大位相角も８０以下と小さいことがわかる。
これに対して、機械的品質係数Ｑｍが２３０、２５０及
び４６０の各圧電材料を用いて構成された各表面波共振
子では、山谷比が４７ｄＢ以上、最大位相角も８８以上
とかなり大きいことがわかる。上記のような特性の差異
を明確にするために、図３に、機械的品質係数Ｑｍ＝４
０の圧電材料を用いて構成された表面波共振子のインピ
ーダンス−周波数特性（実線）及び位相−周波数特性
（破線）を、図４に、Ｑｍ＝４６０の圧電材料を用いて
構成された表面波共振子のインピーダンス−周波数特性
（実線）及び位相−周波数特性（破線）を示す。図３及
び図４の比較から、Ｑｍ＝４６０の圧電材料を用いて構
成された表面波共振子では、Ｑｍ＝４０の圧電材料を用
いて構成された表面波共振子に比べて山谷比が非常に大
きく、すなわち応答レベルが大きく、かつ最大位相角も
共振周波数−***振周波数領域においてかなり大きいこ
とがわかる。
９５の圧電材料を用いた場合には、山谷比が４０以下と
小さく、最大位相角も８０以下と小さいことがわかる。
これに対して、機械的品質係数Ｑｍが２３０、２５０及
び４６０の各圧電材料を用いて構成された各表面波共振
子では、山谷比が４７ｄＢ以上、最大位相角も８８以上
とかなり大きいことがわかる。上記のような特性の差異
を明確にするために、図３に、機械的品質係数Ｑｍ＝４
０の圧電材料を用いて構成された表面波共振子のインピ
ーダンス−周波数特性（実線）及び位相−周波数特性
（破線）を、図４に、Ｑｍ＝４６０の圧電材料を用いて
構成された表面波共振子のインピーダンス−周波数特性
（実線）及び位相−周波数特性（破線）を示す。図３及
び図４の比較から、Ｑｍ＝４６０の圧電材料を用いて構
成された表面波共振子では、Ｑｍ＝４０の圧電材料を用
いて構成された表面波共振子に比べて山谷比が非常に大
きく、すなわち応答レベルが大きく、かつ最大位相角も
共振周波数−***振周波数領域においてかなり大きいこ
とがわかる。
【００１４】そこで、本願発明者らは、上述したインピ
ーダンス−周波数特性上における山谷比及び最大位相角
を大きくし得る範囲を多数の実験を繰り返して調べたと
ころ、Ｑｍ＝１００未満の圧電材料を用いた場合に山谷
比が３５ｄＢ未満、最大位相角が７５度未満と小さく、
Ｑｍ＝１００以上の圧電材料を用いれば、上記のような
優れた共振特性を実現し得ることが確かめられた。よっ
て、本発明では、Ｑｍ＝１００以上の圧電材料を用いて
圧電基板を構成することが必要であり、それによって優
れた共振特性を有するＳＨタイプの表面波を利用した表
面波装置が得られる。以上のように、機械的品質係数Ｑ
ｍが１００以上の圧電材料を用いて図１及び図２に示し
た表面波共振子４を構成すれば、共振特性に優れ、かつ
チップサイズを大幅に小型化し得る表面波共振子を提供
することが可能となる。
ーダンス−周波数特性上における山谷比及び最大位相角
を大きくし得る範囲を多数の実験を繰り返して調べたと
ころ、Ｑｍ＝１００未満の圧電材料を用いた場合に山谷
比が３５ｄＢ未満、最大位相角が７５度未満と小さく、
Ｑｍ＝１００以上の圧電材料を用いれば、上記のような
優れた共振特性を実現し得ることが確かめられた。よっ
て、本発明では、Ｑｍ＝１００以上の圧電材料を用いて
圧電基板を構成することが必要であり、それによって優
れた共振特性を有するＳＨタイプの表面波を利用した表
面波装置が得られる。以上のように、機械的品質係数Ｑ
ｍが１００以上の圧電材料を用いて図１及び図２に示し
た表面波共振子４を構成すれば、共振特性に優れ、かつ
チップサイズを大幅に小型化し得る表面波共振子を提供
することが可能となる。
【００１５】なお、本発明が適用される表面波装置とし
ては、上述した表面波共振子４に限定されない。例え
ば、トランスバーサルフィルターや２重モードフィルタ
ー等にも、本発明を適用することが出来る。一例を挙げ
ると、図５（ａ）に示すように、格子状の反射器を用い
た２重モードフィルター３０は、フィルターを構成する
ためのインターデジタルトランスデューサ部分３２の側
方に反射器３３，３４を設けたものであるが、この様な
フィルター３０においても本発明を適用することが出来
る。同様に、図５（ｂ）に示すように、格子状の反射器
を用いずに、図１に示した表面波共振子４の場合と同様
に圧電基板４１の自由端面４１ａ，４１ｂを反射面とし
て利用すれば、圧電基板４１の表面波伝播方向の長さを
飛躍的に短くすることができ、より小型の表面波フィル
ターを構成することが出来る。
ては、上述した表面波共振子４に限定されない。例え
ば、トランスバーサルフィルターや２重モードフィルタ
ー等にも、本発明を適用することが出来る。一例を挙げ
ると、図５（ａ）に示すように、格子状の反射器を用い
た２重モードフィルター３０は、フィルターを構成する
ためのインターデジタルトランスデューサ部分３２の側
方に反射器３３，３４を設けたものであるが、この様な
フィルター３０においても本発明を適用することが出来
る。同様に、図５（ｂ）に示すように、格子状の反射器
を用いずに、図１に示した表面波共振子４の場合と同様
に圧電基板４１の自由端面４１ａ，４１ｂを反射面とし
て利用すれば、圧電基板４１の表面波伝播方向の長さを
飛躍的に短くすることができ、より小型の表面波フィル
ターを構成することが出来る。
【図１】本発明の一実施例が適用される表面波共振子の
模式的断面図。
模式的断面図。
【図２】ＢＧＳ波を利用した表面波共振子の従来の構成
を説明するための斜視図。
を説明するための斜視図。
【図３】従来の表面波共振子のインピーダンス−周波数
特性及び位相−周波数特性を示す図。
特性及び位相−周波数特性を示す図。
【図４】本発明の一実施例の表面波共振子のインピーダ
ンス−周波数特性及び位相−周波数特性を示す図。
ンス−周波数特性及び位相−周波数特性を示す図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本発明が適用
される２重モードフィルターを説明するための各略図的
平面図。
される２重モードフィルターを説明するための各略図的
平面図。
１…圧電基板 １ａ，１ｂ…自由端面 ２，３…くし歯電極 ４…表面波共振子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 陽 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 加地 敏晃 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 米田 康信 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電基板を伝播する表面波のうち変位が
表面波伝播方向と垂直な方向の変位を主体とする表面波
を利用した表面波装置において、 前記圧電基板が、圧電材料の厚みすべり振動の機械的品
質係数Ｑｍが１００以上の圧電材料を用いて構成されて
いることを特徴とする、表面波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34685191A JPH05183376A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34685191A JPH05183376A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05183376A true JPH05183376A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=18386238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34685191A Pending JPH05183376A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05183376A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0751615A1 (en) * | 1995-06-30 | 1997-01-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing surface wave devices of the end-face reflection type |
| EP0762642A1 (en) * | 1995-08-31 | 1997-03-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface wave resonator |
| FR2798925A1 (fr) | 1999-09-29 | 2001-03-30 | Murata Manufacturing Co | Ceramique piezoelectrique et dispositif a ondes de surface l'utilisant |
| US6437668B1 (en) * | 1999-05-07 | 2002-08-20 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave resonator, surface acoustic wave device, and communication device using shear horizontal waves |
| US7194793B2 (en) | 2000-09-06 | 2007-03-27 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for producing an edge reflection type surface acoustic wave device |
| WO2022014493A1 (ja) * | 2020-07-15 | 2022-01-20 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP34685191A patent/JPH05183376A/ja active Pending
Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
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| US5914554A (en) * | 1995-08-31 | 1999-06-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface wave resonator |
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| DE10143730B4 (de) * | 2000-09-06 | 2009-01-08 | Murata Manufacturing Co., Ltd., Nagaokakyo | Verfahren zum Einstellen eines Frequenzcharakteristikums eines Oberflächenwellenbauelements vom Kantenreflexionstyp und Verfahren zum Herstellen eines Oberflächenwellenbauelements vom Kantenreflexionstyp |
| WO2022014493A1 (ja) * | 2020-07-15 | 2022-01-20 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
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