JPH10178331A - 弾性表面波素子 - Google Patents
弾性表面波素子Info
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- JPH10178331A JPH10178331A JP33918996A JP33918996A JPH10178331A JP H10178331 A JPH10178331 A JP H10178331A JP 33918996 A JP33918996 A JP 33918996A JP 33918996 A JP33918996 A JP 33918996A JP H10178331 A JPH10178331 A JP H10178331A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電気機械結合係数、温度依存性の組み合わせの
自由度が大きく、とくに電気機械結合係数が大きく、温
度依存性の小さい弾性表面波素子を提供することを目的
とする。 【解決手段】単結晶圧電体基板１０と単結晶圧電体薄板
２０がそれぞれ平坦化、鏡面化、清浄化、親水化処理し
て、重ね合わせ熱処理することにより直接接合されて積
層され、単結晶圧電基板１０上あるいは単結晶圧電薄板
２０上にレイリータイプ弾性表面波を励振するための櫛
形電極３０を設けたもので、単結晶圧電体薄板２０の板
厚をＨ、励振される弾性表面波の波長をλとしたとき、
Ｈ／λがＨ／λ＜０．５の範囲にある弾性表面波素子。
自由度が大きく、とくに電気機械結合係数が大きく、温
度依存性の小さい弾性表面波素子を提供することを目的
とする。 【解決手段】単結晶圧電体基板１０と単結晶圧電体薄板
２０がそれぞれ平坦化、鏡面化、清浄化、親水化処理し
て、重ね合わせ熱処理することにより直接接合されて積
層され、単結晶圧電基板１０上あるいは単結晶圧電薄板
２０上にレイリータイプ弾性表面波を励振するための櫛
形電極３０を設けたもので、単結晶圧電体薄板２０の板
厚をＨ、励振される弾性表面波の波長をλとしたとき、
Ｈ／λがＨ／λ＜０．５の範囲にある弾性表面波素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィルタや共振子
などに用いる、温度依存性に優れかつ電気機械結合係数
に優れた弾性表面波素子に関する。
などに用いる、温度依存性に優れかつ電気機械結合係数
に優れた弾性表面波素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、移動体通信技術の進歩発展によ
り、通信機器の小型、高周波化が進んでいる。これらの
機器には、必ず発振器や高周波のフィルタが必要であ
り、またこれらの発振器や高周波フィルタに弾性表面波
素子が多く用いられている。従来の弾性表面波素子、例
えば弾性表面波フィルタや弾性表面波共振子は、ニオブ
酸リチウムなどの圧電基板に櫛形電極を形成し、その電
極に交番電界を加えることによって弾性表面波振動を励
振している。
り、通信機器の小型、高周波化が進んでいる。これらの
機器には、必ず発振器や高周波のフィルタが必要であ
り、またこれらの発振器や高周波フィルタに弾性表面波
素子が多く用いられている。従来の弾性表面波素子、例
えば弾性表面波フィルタや弾性表面波共振子は、ニオブ
酸リチウムなどの圧電基板に櫛形電極を形成し、その電
極に交番電界を加えることによって弾性表面波振動を励
振している。
【０００３】移動体通信機器に使用するためには、高周
波で特性の良い弾性表面波素子が必要である。弾性表面
波素子の高周波特性として重要なのは、フィルタの場合
は挿入損失とその温度依存性であり、共振子の場合は共
振のＱと共振および***振の比（容量比）およびその温
度依存性である。容量比は共振器型フィルタなどに用い
る場合に、通過帯域に直接関係する。挿入損失、共振の
Ｑ、容量比は、用いる圧電体の電気機械結合係数に依存
し、温度依存性は用いる圧電体の音速の温度依存性が関
与する。電気機械結合係数と温度依存性（以降、遅延時
間温度係数を温度依存性の指標として用いる）は、用い
る材料およびその結晶方位によって大きく変わる。
波で特性の良い弾性表面波素子が必要である。弾性表面
波素子の高周波特性として重要なのは、フィルタの場合
は挿入損失とその温度依存性であり、共振子の場合は共
振のＱと共振および***振の比（容量比）およびその温
度依存性である。容量比は共振器型フィルタなどに用い
る場合に、通過帯域に直接関係する。挿入損失、共振の
Ｑ、容量比は、用いる圧電体の電気機械結合係数に依存
し、温度依存性は用いる圧電体の音速の温度依存性が関
与する。電気機械結合係数と温度依存性（以降、遅延時
間温度係数を温度依存性の指標として用いる）は、用い
る材料およびその結晶方位によって大きく変わる。
【０００４】水晶の場合、レイリータイプ弾性表面波に
関して４２．５度回転ＹカットＸ軸伝搬で、電気機械結
合係数が０．１２％、遅延時間温度係数が０ｐｐｍ／
℃、リーキータイプ弾性表面波に関して１０５度回転Ｙ
カットＸ軸伝搬で、電気機械結合係数が０．１１％、遅
延時間温度係数が０ｐｐｍ／℃、ニオブ酸リチウムの場
合、レイリータイプ弾性表面波に関して１２８度回転Ｙ
カットＸ軸伝搬で電気機械結合係数が５．５％、遅延時
間温度係数が７２ｐｐｍ／℃、リーキータイプ弾性表面
波に関して６４度回転ＹカットＸ軸伝搬で、電気機械結
合係数が１１．３％、遅延時間温度係数が７０ｐｐｍ／
℃、タンタル酸リチウムに関して場合、リーキータイプ
弾性表面波の３６度回転ＹカットＸ軸伝搬で、電気機械
結合係数が５．０％、遅延時間温度係数が３０ｐｐｍ／
℃、、ほう酸リチウムの場合、レイリータイプ弾性表面
波に関して４５度回転Ｘカットで、電気機械結合係数が
１．０％程度である。
関して４２．５度回転ＹカットＸ軸伝搬で、電気機械結
合係数が０．１２％、遅延時間温度係数が０ｐｐｍ／
℃、リーキータイプ弾性表面波に関して１０５度回転Ｙ
カットＸ軸伝搬で、電気機械結合係数が０．１１％、遅
延時間温度係数が０ｐｐｍ／℃、ニオブ酸リチウムの場
合、レイリータイプ弾性表面波に関して１２８度回転Ｙ
カットＸ軸伝搬で電気機械結合係数が５．５％、遅延時
間温度係数が７２ｐｐｍ／℃、リーキータイプ弾性表面
波に関して６４度回転ＹカットＸ軸伝搬で、電気機械結
合係数が１１．３％、遅延時間温度係数が７０ｐｐｍ／
℃、タンタル酸リチウムに関して場合、リーキータイプ
弾性表面波の３６度回転ＹカットＸ軸伝搬で、電気機械
結合係数が５．０％、遅延時間温度係数が３０ｐｐｍ／
℃、、ほう酸リチウムの場合、レイリータイプ弾性表面
波に関して４５度回転Ｘカットで、電気機械結合係数が
１．０％程度である。
【０００５】電気機械結合係数の面からいうと、ニオブ
酸リチウムが一般的に望ましい。しかしながら温度依存
性は水晶などに比べて劣る。水晶は温度依存性は極めて
小さいが、電気機械結合係数が極めて小さい。
酸リチウムが一般的に望ましい。しかしながら温度依存
性は水晶などに比べて劣る。水晶は温度依存性は極めて
小さいが、電気機械結合係数が極めて小さい。
【０００６】設計の自由度の観点から言うと、電気機械
結合係数は大きく、また温度依存性が小さいものがあれ
ば好ましい。しかしながら上記材料では不十分である。
従来の単一材料からなる圧電基板を用いたのでは、電気
機械結合係数と温度依存性の組合せが限られており、設
計の自由度が少ない。また電気機械結合係数が大きく、
温度依存性の小さい材料がないという課題があった。こ
れらの課題を解決するために、積層構造の弾性表面波素
子が知られている。
結合係数は大きく、また温度依存性が小さいものがあれ
ば好ましい。しかしながら上記材料では不十分である。
従来の単一材料からなる圧電基板を用いたのでは、電気
機械結合係数と温度依存性の組合せが限られており、設
計の自由度が少ない。また電気機械結合係数が大きく、
温度依存性の小さい材料がないという課題があった。こ
れらの課題を解決するために、積層構造の弾性表面波素
子が知られている。
【０００７】例えば、圧電体どうしの積層である酸化亜
鉛とニオブ酸リチウムの積層構造が、A. Armstrong ら
によって報告されている（Proc. 1972 IEEE Ultrasonic
s Symp. (IEEE, New York, 1972)p.370 ）。このような
構成にすると電気機械結合係数に優れた弾性表面波素子
が得られる。また、温度特性改善のために、Ｓｉ半導体
基板上に圧電体である窒化アルミニウム膜を形成し、そ
の上に酸化珪素の膜を形成して、温度特性を改善する方
法が知られている（ＵＳＰ4,516,049）。また近年、圧
電体基板や非圧電体基板を直接接合法により張り合わせ
た複合圧電基板上に形成する、優れた温度特性、結合係
数をもつ弾性表面波素子が注目されている（特開平６−
３２６５５３）。
鉛とニオブ酸リチウムの積層構造が、A. Armstrong ら
によって報告されている（Proc. 1972 IEEE Ultrasonic
s Symp. (IEEE, New York, 1972)p.370 ）。このような
構成にすると電気機械結合係数に優れた弾性表面波素子
が得られる。また、温度特性改善のために、Ｓｉ半導体
基板上に圧電体である窒化アルミニウム膜を形成し、そ
の上に酸化珪素の膜を形成して、温度特性を改善する方
法が知られている（ＵＳＰ4,516,049）。また近年、圧
電体基板や非圧電体基板を直接接合法により張り合わせ
た複合圧電基板上に形成する、優れた温度特性、結合係
数をもつ弾性表面波素子が注目されている（特開平６−
３２６５５３）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の積層技術の
うち、スパッタリング法や化学気相堆積法や真空蒸着法
などの薄膜形成技術を用いて積層構造を形成する場合、
基板と材料の組合せに厳しい制限がある。例えば、スパ
ッタリング法などにより形成した圧電膜は、バルク単結
晶よりも圧電特性が劣る。また圧電特性を出すために
は、少なくとも結晶方向を一様に配向させることが必要
であるが、配向させるためには、基板と膜の組合せが極
めて限定される。また望ましくはエピタキシャル成長技
術により単結晶薄膜を形成するのが好ましいが、この場
合には基板と膜の組合せが更に限定される。例えば、水
晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ほう酸リ
チウムなど通常弾性表面波素子に用いられる圧電材料で
は、基板材料が異なる場合、良好なエピタキシャル膜は
得られていない。そのためこの場合にも、設計の自由度
が乏しく、電気機械結合係数が大きく温度依存性に優れ
た材料が乏しいと言う課題があった。
うち、スパッタリング法や化学気相堆積法や真空蒸着法
などの薄膜形成技術を用いて積層構造を形成する場合、
基板と材料の組合せに厳しい制限がある。例えば、スパ
ッタリング法などにより形成した圧電膜は、バルク単結
晶よりも圧電特性が劣る。また圧電特性を出すために
は、少なくとも結晶方向を一様に配向させることが必要
であるが、配向させるためには、基板と膜の組合せが極
めて限定される。また望ましくはエピタキシャル成長技
術により単結晶薄膜を形成するのが好ましいが、この場
合には基板と膜の組合せが更に限定される。例えば、水
晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ほう酸リ
チウムなど通常弾性表面波素子に用いられる圧電材料で
は、基板材料が異なる場合、良好なエピタキシャル膜は
得られていない。そのためこの場合にも、設計の自由度
が乏しく、電気機械結合係数が大きく温度依存性に優れ
た材料が乏しいと言う課題があった。
【０００９】上記の薄膜技術で作った場合、圧電材料を
所定の方向に配向させてつくることが必要となるが、基
板との組合せが著しく制限されるため、実用的なものは
得られていない。また各種接着剤を用いると、接着剤が
弾性表面波伝搬の界面にはいり、弾性表面波が減衰し、
好ましい特性が得られない。
所定の方向に配向させてつくることが必要となるが、基
板との組合せが著しく制限されるため、実用的なものは
得られていない。また各種接着剤を用いると、接着剤が
弾性表面波伝搬の界面にはいり、弾性表面波が減衰し、
好ましい特性が得られない。
【００１０】本発明は、このような従来の弾性表面波素
子の製造方法の課題を考慮し、電気機械結合係数、温度
依存性の組合せの自由度が大幅に増し、特に温度依存性
の小さい弾性表面波素子を提供することを目的とするも
のである。
子の製造方法の課題を考慮し、電気機械結合係数、温度
依存性の組合せの自由度が大幅に増し、特に温度依存性
の小さい弾性表面波素子を提供することを目的とするも
のである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の弾性表面波素子は、単結晶圧電体基板と、
単結晶圧電体薄板と、前記単結晶圧電体基板または前記
単結晶圧電体薄板の少なくとも一方に設けた弾性表面波
を励振するための櫛形電極とを含む弾性表面波素子にお
いて、前記単結晶圧電体基板と前記単結晶圧電体薄板が
それぞれ平坦化、鏡面化、清浄化、親水化処理して、重
ね合わせ熱処理することにより直接接合されて積層さ
れ、かつ前記弾性表面波がレイリータイプ弾性表面波で
あり、かつ前記単結晶圧電体薄板の板厚をＨ、励振され
る前記弾性表面波の波長をλとしたとき、Ｈ／λがＨ／
λ＜０．５の範囲にあるものである。
に、本発明の弾性表面波素子は、単結晶圧電体基板と、
単結晶圧電体薄板と、前記単結晶圧電体基板または前記
単結晶圧電体薄板の少なくとも一方に設けた弾性表面波
を励振するための櫛形電極とを含む弾性表面波素子にお
いて、前記単結晶圧電体基板と前記単結晶圧電体薄板が
それぞれ平坦化、鏡面化、清浄化、親水化処理して、重
ね合わせ熱処理することにより直接接合されて積層さ
れ、かつ前記弾性表面波がレイリータイプ弾性表面波で
あり、かつ前記単結晶圧電体薄板の板厚をＨ、励振され
る前記弾性表面波の波長をλとしたとき、Ｈ／λがＨ／
λ＜０．５の範囲にあるものである。
【００１２】また、前記単結晶圧電体基板の弾性表面波
の伝搬する方向における遅延時間温度係数が、前記単結
晶圧電薄板の前記弾性表面波の伝搬する方向における遅
延時間温度係数よりも小さいことによって単一の単結晶
圧電体基板では得られない温度特性、具体的には遅延時
間温度係数の小さい弾性表面波素子が得られる。
の伝搬する方向における遅延時間温度係数が、前記単結
晶圧電薄板の前記弾性表面波の伝搬する方向における遅
延時間温度係数よりも小さいことによって単一の単結晶
圧電体基板では得られない温度特性、具体的には遅延時
間温度係数の小さい弾性表面波素子が得られる。
【００１３】また、前記単結晶圧電基板は水晶またはラ
ンガサイトがよく、前記単結晶圧電薄板はニオブ酸リチ
ウムまたはタンタル酸リチウムまたはほう酸リチウムが
よい。
ンガサイトがよく、前記単結晶圧電薄板はニオブ酸リチ
ウムまたはタンタル酸リチウムまたはほう酸リチウムが
よい。
【００１４】また、前記単結晶圧電体基板が水晶であ
り、前記単結晶圧電体薄板がニオブ酸リチウムであって
もよい。
り、前記単結晶圧電体薄板がニオブ酸リチウムであって
もよい。
【００１５】上記のような構成とすることにより、積層
した界面近傍を弾性表面波が伝搬することから、積層基
板の音速、電気機械結合係数、温度依存性は、それぞれ
単独の音速、電気機械結合係数、温度依存性と異なるも
のが得られる。
した界面近傍を弾性表面波が伝搬することから、積層基
板の音速、電気機械結合係数、温度依存性は、それぞれ
単独の音速、電気機械結合係数、温度依存性と異なるも
のが得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態の弾性表
面波素子の構成について図面を参照しながら説明する。
面波素子の構成について図面を参照しながら説明する。
【００１７】（実施の形態１）本発明の弾性表面波素子
の構造の第１の実施の形態を図１に示す。
の構造の第１の実施の形態を図１に示す。
【００１８】図１において１０は単結晶圧電基板、２０
は単結晶圧電薄板、３０、３０’は単結晶圧電薄板の上
に設けた櫛形電極である。櫛形電極はここでは簡略化し
て示している。
は単結晶圧電薄板、３０、３０’は単結晶圧電薄板の上
に設けた櫛形電極である。櫛形電極はここでは簡略化し
て示している。
【００１９】単結晶圧電基板１０と前記単結晶圧電薄板
２０はそれぞれ平坦化、鏡面化、清浄化、親水化処理し
て、重ね合わせ熱処理することにより直接接合されて積
層されている。
２０はそれぞれ平坦化、鏡面化、清浄化、親水化処理し
て、重ね合わせ熱処理することにより直接接合されて積
層されている。
【００２０】単結晶圧電基板１０として、例えば単結晶
圧電体である水晶、単結晶圧電薄板２０として、例えば
単結晶圧電体であるニオブ酸リチウムが適している。
圧電体である水晶、単結晶圧電薄板２０として、例えば
単結晶圧電体であるニオブ酸リチウムが適している。
【００２１】弾性表面波素子素子としての機能は、櫛形
電極３０に高周波信号を入れることにより、その近傍の
圧電部に弾性表面波が励振され、それが積層構造を経
て、他方の櫛形電極３０’に伝搬して櫛形電極３０’下
部の圧電部で再び電気信号に変換されるものである。こ
こでは櫛形電極を用いた弾性表面波素子の基本構成を示
したもので、実際にフィルタや共振子にする場合には、
櫛形電極の数を増やしたり、構成を変えたりする。
電極３０に高周波信号を入れることにより、その近傍の
圧電部に弾性表面波が励振され、それが積層構造を経
て、他方の櫛形電極３０’に伝搬して櫛形電極３０’下
部の圧電部で再び電気信号に変換されるものである。こ
こでは櫛形電極を用いた弾性表面波素子の基本構成を示
したもので、実際にフィルタや共振子にする場合には、
櫛形電極の数を増やしたり、構成を変えたりする。
【００２２】ここで積層基板においてレイリータイプ弾
性表面波がどのような伝搬特性を持つかを計算によって
検討する。以下に積層基板を伝搬するレイリータイプ弾
性表面波の伝搬特性の算出方法およびその結果について
説明する。まず、最初にレイリー波の理論について説明
する。層状基板を伝搬するレイリータイプ弾性表面波
は、以下に説明する関係式より、その特性を計算するこ
とができる。計算に用いるモデルと座標系を図２に示
す。レイリータイプ弾性表面波はＸ１方向に伝搬するも
のとする。単結晶圧電基板１０と単結晶圧電薄板２０の
両方において、以下の圧電基本式、運動方程式および準
静電界近似のマクスウェルの方程式が成り立つ。圧電基
本式、運動方程式および準静電界近似のマクスウェルの
方程式は次のように与えられる。
性表面波がどのような伝搬特性を持つかを計算によって
検討する。以下に積層基板を伝搬するレイリータイプ弾
性表面波の伝搬特性の算出方法およびその結果について
説明する。まず、最初にレイリー波の理論について説明
する。層状基板を伝搬するレイリータイプ弾性表面波
は、以下に説明する関係式より、その特性を計算するこ
とができる。計算に用いるモデルと座標系を図２に示
す。レイリータイプ弾性表面波はＸ１方向に伝搬するも
のとする。単結晶圧電基板１０と単結晶圧電薄板２０の
両方において、以下の圧電基本式、運動方程式および準
静電界近似のマクスウェルの方程式が成り立つ。圧電基
本式、運動方程式および準静電界近似のマクスウェルの
方程式は次のように与えられる。
【００２３】
【数１】
【００２４】
【数２】
【００２５】
【数３】
【００２６】ここで、ｃｉｊ、ｅｉｊｋ、εｉｊはそれ
ぞれ座標回転後の弾性定数、圧電定数、誘電定数のテン
ソルで、ρは密度である。これらの数式が単結晶基板と
単結晶薄板および単結晶薄板表面との境界においてそれ
ぞれ境界条件を満たすような音速を求めればよい。境界
条件は、具体的にはそれぞれの境界において、応力のＸ
３方向成分について連続であること、および電束密度の
Ｘ３方向成分について連続であること、および粒子変位
が連続であることである。
ぞれ座標回転後の弾性定数、圧電定数、誘電定数のテン
ソルで、ρは密度である。これらの数式が単結晶基板と
単結晶薄板および単結晶薄板表面との境界においてそれ
ぞれ境界条件を満たすような音速を求めればよい。境界
条件は、具体的にはそれぞれの境界において、応力のＸ
３方向成分について連続であること、および電束密度の
Ｘ３方向成分について連続であること、および粒子変位
が連続であることである。
【００２７】以上の手順で求めた音速ｖより、電気機械
結合係数ｋ2、遅延時間温度係数（ＴＣＤ）は以下のよ
うに求められる。
結合係数ｋ2、遅延時間温度係数（ＴＣＤ）は以下のよ
うに求められる。
【００２８】
【数４】
【００２９】
【数５】
【００３０】ここで、ｖｆ、ｖｍは、それぞれ表面が電
気的開放、電気的短絡のＸ１方向の音速で、αはＸ１方
向の熱膨張係数を示す。
気的開放、電気的短絡のＸ１方向の音速で、αはＸ１方
向の熱膨張係数を示す。
【００３１】計算は、水晶単結晶基板の切り出し角およ
び伝搬方向と、ニオブ酸リチウム単結晶基板の切り出し
角および伝搬方向および厚さを変化させたときの複合基
板を伝搬するレイリー波の伝搬特性、特に音速と電気機
械結合係数と遅延時間温度係数を求めることを目的に行
った。
び伝搬方向と、ニオブ酸リチウム単結晶基板の切り出し
角および伝搬方向および厚さを変化させたときの複合基
板を伝搬するレイリー波の伝搬特性、特に音速と電気機
械結合係数と遅延時間温度係数を求めることを目的に行
った。
【００３２】計算結果について図３から図２６を用いて
説明する。図３から図５は水晶において弾性表面波の伝
搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ１）とし
たとき角度θ１を変化させたときのレイリータイプ弾性
表面波ならびに同一方向を伝搬する遅い横波の音速、電
気機械結合係数、遅延時間結合係数の計算結果である。
図６から図８はニオブ酸リチウムにおいて弾性表面波の
伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ２）と
したとき角度θ２を変化させたときのレイリータイプ弾
性表面波ならびに同一方向を伝搬する遅い横波の音速、
電気機械結合係数、遅延時間温度係数の計算結果であ
る。図３から図５に示すように０゜≦θ１≦１８０゜の
ときレイリータイプ弾性表面波の音速は３１６０ｍ／秒
から３８１０ｍ／秒、遅い横波の音速は３３００ｍ／秒
から４６７５ｍ／秒、電気機械結合係数は０．１８％以
下、遅延時間温度係数は−２３ｐｐｍ／℃から６９ｐｐ
ｍ／℃である。また、図６に示すようにθ２＝０゜のと
きレイリータイプ弾性表面波の音速は３４４０ｍ／秒か
ら３７４３ｍ／秒、遅い横波の音速は３５３４ｍ／秒か
ら３９１０ｍ／秒、電気機械結合係数は１．５％から
５．０％、遅延時間温度係数は７５ｐｐｍ／℃から９４
ｐｐｍ／℃である。水晶のレイリータイプ弾性表面波の
遅延時間温度係数はニオブ酸リチウムのレイリータイプ
弾性表面波の遅延時間温度係数に比べて小さい。また水
晶のレイリータイプ弾性表面波の遅延時間温度係数は、
０゜≦θ１≦３５゜、１４５゜≦θ１≦１８０゜におい
て負の値を持つ。
説明する。図３から図５は水晶において弾性表面波の伝
搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ１）とし
たとき角度θ１を変化させたときのレイリータイプ弾性
表面波ならびに同一方向を伝搬する遅い横波の音速、電
気機械結合係数、遅延時間結合係数の計算結果である。
図６から図８はニオブ酸リチウムにおいて弾性表面波の
伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ２）と
したとき角度θ２を変化させたときのレイリータイプ弾
性表面波ならびに同一方向を伝搬する遅い横波の音速、
電気機械結合係数、遅延時間温度係数の計算結果であ
る。図３から図５に示すように０゜≦θ１≦１８０゜の
ときレイリータイプ弾性表面波の音速は３１６０ｍ／秒
から３８１０ｍ／秒、遅い横波の音速は３３００ｍ／秒
から４６７５ｍ／秒、電気機械結合係数は０．１８％以
下、遅延時間温度係数は−２３ｐｐｍ／℃から６９ｐｐ
ｍ／℃である。また、図６に示すようにθ２＝０゜のと
きレイリータイプ弾性表面波の音速は３４４０ｍ／秒か
ら３７４３ｍ／秒、遅い横波の音速は３５３４ｍ／秒か
ら３９１０ｍ／秒、電気機械結合係数は１．５％から
５．０％、遅延時間温度係数は７５ｐｐｍ／℃から９４
ｐｐｍ／℃である。水晶のレイリータイプ弾性表面波の
遅延時間温度係数はニオブ酸リチウムのレイリータイプ
弾性表面波の遅延時間温度係数に比べて小さい。また水
晶のレイリータイプ弾性表面波の遅延時間温度係数は、
０゜≦θ１≦３５゜、１４５゜≦θ１≦１８０゜におい
て負の値を持つ。
【００３３】図９から図１１は水晶が基板であり、ニオ
ブ酸リチウムが薄板である積層基板の場合、水晶におい
て弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９
０゜、θ１）、ニオブ酸リチウムにおいて弾性表面波の
伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ２）の
とき、θ１＝０゜としてθ２を０゜≦θ２≦９０゜の範
囲で、また薄板の厚さＨをレイリータイプ弾性表面波の
波長λで規格化した値Ｈ／λを変化させた場合のレイリ
ータイプ弾性表面波の音速、電気機械結合係数、遅延時
間温度係数の計算結果である。図９に示すようにθ２の
変化の範囲において、積層基板を伝搬する音速につい
て、水晶のレイリータイプ弾性表面波の音速はニオブ酸
リチウムのレイリータイプ弾性表面波の音速に比べて遅
いため、複合基板を伝搬するレイリータイプ弾性表面波
が存在して、複合基板を伝搬する音速について、水晶と
ニオブ酸リチウムそれぞれ単体の音速の中間の値をと
る。図１０に示すように複合基板の電気機械結合係数に
ついても水晶とニオブ酸リチウムそれぞれ単体の電気機
械結合係数の中間の値をとる。また、図１１に示すよう
に複合基板の遅延時間温度係数についても水晶とニオブ
酸リチウムそれぞれ単体の遅延時間温度係数の中間の値
をとる。遅延時間温度係数はＨ／λが大きくなるにした
がい、その値が負から正に変化するため、０温度係数を
もつＨ／λが存在して、良好な温度特性が得られる。変
化させたθ２の範囲では、Ｈ／λ＝０．２〜０．３にお
いて０温度係数を持つ。
ブ酸リチウムが薄板である積層基板の場合、水晶におい
て弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９
０゜、θ１）、ニオブ酸リチウムにおいて弾性表面波の
伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ２）の
とき、θ１＝０゜としてθ２を０゜≦θ２≦９０゜の範
囲で、また薄板の厚さＨをレイリータイプ弾性表面波の
波長λで規格化した値Ｈ／λを変化させた場合のレイリ
ータイプ弾性表面波の音速、電気機械結合係数、遅延時
間温度係数の計算結果である。図９に示すようにθ２の
変化の範囲において、積層基板を伝搬する音速につい
て、水晶のレイリータイプ弾性表面波の音速はニオブ酸
リチウムのレイリータイプ弾性表面波の音速に比べて遅
いため、複合基板を伝搬するレイリータイプ弾性表面波
が存在して、複合基板を伝搬する音速について、水晶と
ニオブ酸リチウムそれぞれ単体の音速の中間の値をと
る。図１０に示すように複合基板の電気機械結合係数に
ついても水晶とニオブ酸リチウムそれぞれ単体の電気機
械結合係数の中間の値をとる。また、図１１に示すよう
に複合基板の遅延時間温度係数についても水晶とニオブ
酸リチウムそれぞれ単体の遅延時間温度係数の中間の値
をとる。遅延時間温度係数はＨ／λが大きくなるにした
がい、その値が負から正に変化するため、０温度係数を
もつＨ／λが存在して、良好な温度特性が得られる。変
化させたθ２の範囲では、Ｈ／λ＝０．２〜０．３にお
いて０温度係数を持つ。
【００３４】図１２から図１４は圧電体基板が水晶であ
り、圧電体薄板がニオブ酸リチウムである積層基板にお
いて（θ１、θ２）＝（１５゜、θ２）としたとき、θ
２を０゜≦θ１≦９０゜の範囲で、また薄板の厚さＨを
レイリータイプ弾性表面波の波長λで規格化した値Ｈ／
λを変化させた場合のレイリータイプ弾性表面波ならび
に同一方向を伝搬する遅い横波の音速、電気機械結合係
数、遅延時間温度係数の計算結果である。図１２に示す
ように複合基板の音速について、水晶のレイリータイプ
弾性表面波の音速はニオブ酸リチウムのレイリータイプ
弾性表面波の音速に比べて遅いため、複合基板を伝搬す
るレイリータイプ弾性表面波が存在して、複合基板を伝
搬する音速について、水晶とニオブ酸リチウムそれぞれ
単体の音速の中間の値をとる。図１３に示すように複合
基板の電気機械結合係数についても水晶とニオブ酸リチ
ウムそれぞれ単体の電気機械結合係数の中間の値をと
る。また図１４に示すように複合基板の遅延時間温度係
数についても水晶とニオブ酸リチウムそれぞれ単体の遅
延時間温度係数の中間の値をとる。変化させたθ２の範
囲では、Ｈ／λ＝０．２〜０．３において０温度係数を
持つ。
り、圧電体薄板がニオブ酸リチウムである積層基板にお
いて（θ１、θ２）＝（１５゜、θ２）としたとき、θ
２を０゜≦θ１≦９０゜の範囲で、また薄板の厚さＨを
レイリータイプ弾性表面波の波長λで規格化した値Ｈ／
λを変化させた場合のレイリータイプ弾性表面波ならび
に同一方向を伝搬する遅い横波の音速、電気機械結合係
数、遅延時間温度係数の計算結果である。図１２に示す
ように複合基板の音速について、水晶のレイリータイプ
弾性表面波の音速はニオブ酸リチウムのレイリータイプ
弾性表面波の音速に比べて遅いため、複合基板を伝搬す
るレイリータイプ弾性表面波が存在して、複合基板を伝
搬する音速について、水晶とニオブ酸リチウムそれぞれ
単体の音速の中間の値をとる。図１３に示すように複合
基板の電気機械結合係数についても水晶とニオブ酸リチ
ウムそれぞれ単体の電気機械結合係数の中間の値をと
る。また図１４に示すように複合基板の遅延時間温度係
数についても水晶とニオブ酸リチウムそれぞれ単体の遅
延時間温度係数の中間の値をとる。変化させたθ２の範
囲では、Ｈ／λ＝０．２〜０．３において０温度係数を
持つ。
【００３５】図１５から図１７は圧電体基板が水晶であ
り、圧電体薄板がニオブ酸リチウムである積層基板にお
いて（θ１、θ２）＝（３０゜、θ２）としたとき、θ
２を０゜≦θ２≦９０゜の範囲で、また薄板の厚さＨを
レイリータイプ弾性表面波の波長λで規格化した値Ｈ／
λを変化させた場合のレイリータイプ弾性表面波ならび
に同一方向を伝搬する遅い横波の音速、電気機械結合係
数、遅延時間温度係数の計算結果である。図１６に示す
ように複合基板の電気機械結合係数についても水晶とニ
オブ酸リチウムそれぞれ単体の電気機械結合係数の中間
の値をとる。また図１７に示すように複合基板の遅延時
間温度係数についても水晶とニオブ酸リチウムそれぞれ
単体の遅延時間温度係数の中間の値をとる。変化させた
θ２の範囲では、Ｈ／λ＝０．２０〜０．２５において
０温度係数を持つ。
り、圧電体薄板がニオブ酸リチウムである積層基板にお
いて（θ１、θ２）＝（３０゜、θ２）としたとき、θ
２を０゜≦θ２≦９０゜の範囲で、また薄板の厚さＨを
レイリータイプ弾性表面波の波長λで規格化した値Ｈ／
λを変化させた場合のレイリータイプ弾性表面波ならび
に同一方向を伝搬する遅い横波の音速、電気機械結合係
数、遅延時間温度係数の計算結果である。図１６に示す
ように複合基板の電気機械結合係数についても水晶とニ
オブ酸リチウムそれぞれ単体の電気機械結合係数の中間
の値をとる。また図１７に示すように複合基板の遅延時
間温度係数についても水晶とニオブ酸リチウムそれぞれ
単体の遅延時間温度係数の中間の値をとる。変化させた
θ２の範囲では、Ｈ／λ＝０．２０〜０．２５において
０温度係数を持つ。
【００３６】図１８から図２０は圧電体基板が水晶であ
り、圧電体薄板がニオブ酸リチウムである積層基板にお
いて（θ１、θ２）＝（４５゜、θ２）としたとき、θ
２を０゜≦θ１≦９０゜の範囲で、また薄板の厚さＨを
レイリータイプ弾性表面波の波長λで規格化した値Ｈ／
λを変化させた場合のレイリータイプ弾性表面波ならび
に同一方向を伝搬する遅い横波の音速、電気機械結合係
数、遅延時間温度係数の計算結果である。変化させたθ
２の範囲では遅延時間時間温度係数が０となる範囲がな
い。これは薄板の単板における遅延時間温度係数が負で
はないことによる。
り、圧電体薄板がニオブ酸リチウムである積層基板にお
いて（θ１、θ２）＝（４５゜、θ２）としたとき、θ
２を０゜≦θ１≦９０゜の範囲で、また薄板の厚さＨを
レイリータイプ弾性表面波の波長λで規格化した値Ｈ／
λを変化させた場合のレイリータイプ弾性表面波ならび
に同一方向を伝搬する遅い横波の音速、電気機械結合係
数、遅延時間温度係数の計算結果である。変化させたθ
２の範囲では遅延時間時間温度係数が０となる範囲がな
い。これは薄板の単板における遅延時間温度係数が負で
はないことによる。
【００３７】図２１から図２３は圧電体基板が水晶であ
り、圧電体薄板がニオブ酸リチウムである積層基板にお
いて（θ１、θ２）＝（６０゜、θ２）としたとき、θ
２を０゜≦θ１≦９０゜の範囲で、また薄板の厚さＨを
レイリータイプ弾性表面波の波長λで規格化した値Ｈ／
λを変化させた場合のレイリータイプ弾性表面波ならび
に同一方向を伝搬する遅い横波の音速、電気機械結合係
数、遅延時間温度係数の計算結果である。変化させたθ
２の範囲では遅延時間時間温度係数が０となる範囲がな
い。これは薄板の単板における遅延時間温度係数が負で
はないことによる。
り、圧電体薄板がニオブ酸リチウムである積層基板にお
いて（θ１、θ２）＝（６０゜、θ２）としたとき、θ
２を０゜≦θ１≦９０゜の範囲で、また薄板の厚さＨを
レイリータイプ弾性表面波の波長λで規格化した値Ｈ／
λを変化させた場合のレイリータイプ弾性表面波ならび
に同一方向を伝搬する遅い横波の音速、電気機械結合係
数、遅延時間温度係数の計算結果である。変化させたθ
２の範囲では遅延時間時間温度係数が０となる範囲がな
い。これは薄板の単板における遅延時間温度係数が負で
はないことによる。
【００３８】図２４から図２６は圧電体基板が水晶であ
り、圧電体薄板がニオブ酸リチウムである積層基板にお
いて（θ１、θ２）＝（７５゜、θ２）としたとき、θ
２を０゜≦θ１≦９０゜の範囲で、また薄板の厚さＨを
レイリータイプ弾性表面波の波長λで規格化した値Ｈ／
λを変化させた場合のレイリータイプ弾性表面波ならび
に同一方向を伝搬する遅い横波の音速、電気機械結合係
数、遅延時間温度係数の計算結果である。積層基板の遅
延時間時間温度係数の０となる範囲がない。これは薄板
の単板における遅延時間温度係数が負ではないことによ
る。
り、圧電体薄板がニオブ酸リチウムである積層基板にお
いて（θ１、θ２）＝（７５゜、θ２）としたとき、θ
２を０゜≦θ１≦９０゜の範囲で、また薄板の厚さＨを
レイリータイプ弾性表面波の波長λで規格化した値Ｈ／
λを変化させた場合のレイリータイプ弾性表面波ならび
に同一方向を伝搬する遅い横波の音速、電気機械結合係
数、遅延時間温度係数の計算結果である。積層基板の遅
延時間時間温度係数の０となる範囲がない。これは薄板
の単板における遅延時間温度係数が負ではないことによ
る。
【００３９】圧電体基板が水晶であり、圧電体薄板がニ
オブ酸リチウムである積層基板において（θ１、θ２）
＝（９０゜、θ２）としたとき、θ２を０゜≦θ１≦９
０゜の範囲で本発明で考える弾性表面波は計算で求める
ことができなかった。
オブ酸リチウムである積層基板において（θ１、θ２）
＝（９０゜、θ２）としたとき、θ２を０゜≦θ１≦９
０゜の範囲で本発明で考える弾性表面波は計算で求める
ことができなかった。
【００４０】対称性を考慮すると、Ｙカット板どうしの
組合せに関して、０゜≦θ１≦９０゜および０゜≦θ２
≦９０゜で弾性表面波の伝搬特性の検討を行えば十分で
ある。
組合せに関して、０゜≦θ１≦９０゜および０゜≦θ２
≦９０゜で弾性表面波の伝搬特性の検討を行えば十分で
ある。
【００４１】以上をまとめると、圧電体基板が水晶であ
り、圧電体薄板がニオブ酸リチウムである積層基板にお
いて、水晶のレイリータイプ弾性表面波の音速はニオブ
酸リチウムのレイリータイプ弾性表面波の音速に比べて
遅いときには積層基板を伝搬する弾性表面波が存在す
る。また圧電体基板の弾性表面波の伝搬する方向の遅延
時間温度係数が、圧電体薄板の弾性表面波の遅延時間温
度係数よりも小さく、値が負であるという条件を満たす
とき、積層基板は優れた温度依存性を持つことがわか
る。
り、圧電体薄板がニオブ酸リチウムである積層基板にお
いて、水晶のレイリータイプ弾性表面波の音速はニオブ
酸リチウムのレイリータイプ弾性表面波の音速に比べて
遅いときには積層基板を伝搬する弾性表面波が存在す
る。また圧電体基板の弾性表面波の伝搬する方向の遅延
時間温度係数が、圧電体薄板の弾性表面波の遅延時間温
度係数よりも小さく、値が負であるという条件を満たす
とき、積層基板は優れた温度依存性を持つことがわか
る。
【００４２】なお、これまでの数値計算による検討は、
水晶ならびにニオブ酸リチウムのＹカット板におけるも
のに関して示しているが、同様の検討によって本カッ
ト、伝搬方向以外のカット、伝搬方向、また単結晶基板
および単結晶薄板材料の組合せについても前記条件を満
たすものについて同様の効果があることは明らかであ
る。
水晶ならびにニオブ酸リチウムのＹカット板におけるも
のに関して示しているが、同様の検討によって本カッ
ト、伝搬方向以外のカット、伝搬方向、また単結晶基板
および単結晶薄板材料の組合せについても前記条件を満
たすものについて同様の効果があることは明らかであ
る。
【００４３】
【実施例】図２７は、実施の形態１における具体的実施
例の構造を示したもので、単結晶圧電基板に水晶を、単
結晶圧電薄板にニオブ酸リチウムを用いた例である。図
２７において、１１は、切り出し角および弾性表面波の
伝搬方法をオイラー角表示で（０゜、９０゜、０゜）と
した水晶（以下、Ｙ−カットＸ軸伝搬の水晶と呼ぶ。）
からなる単結晶圧電基板、２１は切り出し角および弾性
表面波の伝搬方法をオイラー角表示で（０゜、９０゜、
０゜）としたニオブ酸リチウム（以下、Ｙ−カットＸ軸
伝搬のニオブ酸リチウムと呼ぶ。）からなる単結晶圧電
薄板で、単結晶圧電基板１１と単結晶圧電薄板２１とは
前述の直接接合により複合化されている。３１は単結晶
圧電薄板２１の上に設けた櫛形電極である。ここでは簡
略化して表示してある。
例の構造を示したもので、単結晶圧電基板に水晶を、単
結晶圧電薄板にニオブ酸リチウムを用いた例である。図
２７において、１１は、切り出し角および弾性表面波の
伝搬方法をオイラー角表示で（０゜、９０゜、０゜）と
した水晶（以下、Ｙ−カットＸ軸伝搬の水晶と呼ぶ。）
からなる単結晶圧電基板、２１は切り出し角および弾性
表面波の伝搬方法をオイラー角表示で（０゜、９０゜、
０゜）としたニオブ酸リチウム（以下、Ｙ−カットＸ軸
伝搬のニオブ酸リチウムと呼ぶ。）からなる単結晶圧電
薄板で、単結晶圧電基板１１と単結晶圧電薄板２１とは
前述の直接接合により複合化されている。３１は単結晶
圧電薄板２１の上に設けた櫛形電極である。ここでは簡
略化して表示してある。
【００４４】レイリータイプ弾性表面波について、Ｙ−
カットＸ軸伝搬の水晶における音速は３１６０ｍ／秒、
電気機械結合係数は０．１９％、遅延時間温度係数は−
２３ｐｐｍ／゜Ｃ、Ｙ−カットＸ軸伝搬の単結晶ニオブ
酸リチウムにおける音速は３７４４ｍ／秒、電気機械結
合係数は１．５％、遅延時間温度係数は７６ｐｐｍ／゜
Ｃである。
カットＸ軸伝搬の水晶における音速は３１６０ｍ／秒、
電気機械結合係数は０．１９％、遅延時間温度係数は−
２３ｐｐｍ／゜Ｃ、Ｙ−カットＸ軸伝搬の単結晶ニオブ
酸リチウムにおける音速は３７４４ｍ／秒、電気機械結
合係数は１．５％、遅延時間温度係数は７６ｐｐｍ／゜
Ｃである。
【００４５】しかしこのように直接接合により複合化し
た積層基板では、単結晶圧電基板２１の厚みを、用いる
レイリータイプ弾性表面波の波長に応じて適当な厚みに
設定することにより、実質的な音速と電気機械結合係数
と遅延時間温度係数がそれぞれの圧電体単体とは異なる
特性が得られる。
た積層基板では、単結晶圧電基板２１の厚みを、用いる
レイリータイプ弾性表面波の波長に応じて適当な厚みに
設定することにより、実質的な音速と電気機械結合係数
と遅延時間温度係数がそれぞれの圧電体単体とは異なる
特性が得られる。
【００４６】例えば８０ＭＨｚで櫛形電極３０を励振す
る場合、櫛形電極３０の間隔を０．５波長で約４０μｍ
とし、単結晶圧電薄板２１の厚みを約０．２６波長で１
０μｍに設定することにより、音速と電気機械結合係数
と遅延時間温度係数について、単結晶圧電薄板２１を伝
搬する Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウ
ムの値とも、単結晶圧電基板１１のＹ−カット、Ｘ軸伝
搬の単結晶水晶の値とも異なる値が得られる。
る場合、櫛形電極３０の間隔を０．５波長で約４０μｍ
とし、単結晶圧電薄板２１の厚みを約０．２６波長で１
０μｍに設定することにより、音速と電気機械結合係数
と遅延時間温度係数について、単結晶圧電薄板２１を伝
搬する Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウ
ムの値とも、単結晶圧電基板１１のＹ−カット、Ｘ軸伝
搬の単結晶水晶の値とも異なる値が得られる。
【００４７】具体的には単結晶圧電薄板２１の厚みを
０．２６波長に設定すると、音速が３２２２ｍ／秒、電
気機械結合係数が１．５％、遅延時間結合係数が０ｐｐ
ｍ／゜Ｃ程度の値が得られる。この場合、音速と電気機
械結合係数と遅延時間温度係数についてそれぞれの圧電
体の中間の値が得られることにより、例えば、高周波数
帯域フィルタに適した弾性表面波素子となる。
０．２６波長に設定すると、音速が３２２２ｍ／秒、電
気機械結合係数が１．５％、遅延時間結合係数が０ｐｐ
ｍ／゜Ｃ程度の値が得られる。この場合、音速と電気機
械結合係数と遅延時間温度係数についてそれぞれの圧電
体の中間の値が得られることにより、例えば、高周波数
帯域フィルタに適した弾性表面波素子となる。
【００４８】本実施の形態の第１の具体例の表面波音速
の−２０℃から＋８０℃の範囲における温度変化を測定
したところ１００ｐｐｍ以下と温度変化はきわめて小さ
くまた、電気機械結合係数についても、計算による検討
に近い結果を得た。
の−２０℃から＋８０℃の範囲における温度変化を測定
したところ１００ｐｐｍ以下と温度変化はきわめて小さ
くまた、電気機械結合係数についても、計算による検討
に近い結果を得た。
【００４９】
【発明の効果】上記のような構成とすることにより、電
気機械結合係数、温度依存性の組合せの自由度が大幅に
増し、特に温度依存性の小さい弾性表面波素子が得られ
る。
気機械結合係数、温度依存性の組合せの自由度が大幅に
増し、特に温度依存性の小さい弾性表面波素子が得られ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成図
【図２】弾性表面波の数値解析モデルと座標系を示す図
【図３】水晶単結晶基板の切り出し角および波の伝搬方
向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ１）とし、θ
１を変化させた場合の弾性表面波の音速および遅い横波
の音速の数値計算による結果を示す図
向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ１）とし、θ
１を変化させた場合の弾性表面波の音速および遅い横波
の音速の数値計算による結果を示す図
【図４】水晶単結晶基板の切り出し角および波の伝搬方
向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ１）とし、θ
１を変化させた場合の弾性表面波の電気機械結合係数お
よび遅い横波の電気機械結合係数の数値計算による結果
を示す図
向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ１）とし、θ
１を変化させた場合の弾性表面波の電気機械結合係数お
よび遅い横波の電気機械結合係数の数値計算による結果
を示す図
【図５】水晶単結晶基板の切り出し角および波の伝搬方
向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ１）とし、θ
１を変化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数お
よび遅い横波の遅延時間温度係数の数値計算による結果
を示す図
向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ１）とし、θ
１を変化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数お
よび遅い横波の遅延時間温度係数の数値計算による結果
を示す図
【図６】ニオブ酸リチウム単結晶基板の切り出し角およ
び波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ
２）とし、θ２を変化させた場合の弾性表面波の音速お
よび遅い横波の音速の数値計算による結果を示す図
び波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ
２）とし、θ２を変化させた場合の弾性表面波の音速お
よび遅い横波の音速の数値計算による結果を示す図
【図７】ニオブ酸リチウム単結晶基板の切り出し角およ
び波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ
２）とし、θ２を変化させた場合の弾性表面波の電気機
械結合係数および遅い横波の電気機械結合係数の数値計
算による結果を示す図
び波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ
２）とし、θ２を変化させた場合の弾性表面波の電気機
械結合係数および遅い横波の電気機械結合係数の数値計
算による結果を示す図
【図８】ニオブ酸リチウム単結晶基板の切り出し角およ
び波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ
２）とし、θ２を変化させた場合の弾性表面波の遅延時
間温度係数および遅い横波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
び波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、θ
２）とし、θ２を変化させた場合の弾性表面波の遅延時
間温度係数および遅い横波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
【図９】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面波
の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の音速の数値計算による結果
を示す図
の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の音速の数値計算による結果
を示す図
【図１０】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の電気機械結合係数の数値計
算による結果を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の電気機械結合係数の数値計
算による結果を示す図
【図１１】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
【図１２】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、１５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の音速の数値計算による結果
を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、１５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の音速の数値計算による結果
を示す図
【図１３】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、１５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の電気機械結合係数の数値計
算による結果を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、１５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の電気機械結合係数の数値計
算による結果を示す図
【図１４】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、１５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、１５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
【図１５】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、３０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の音速の数値計算による結果
を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、３０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の音速の数値計算による結果
を示す図
【図１６】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、３０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２を変化させた場合の弾性表面
波の電気機械結合係数の数値計算による結果を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、３０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２を変化させた場合の弾性表面
波の電気機械結合係数の数値計算による結果を示す図
【図１７】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、３０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、３０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
【図１８】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、４５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の音速の数値計算による結果
を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、４５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の音速の数値計算による結果
を示す図
【図１９】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、４５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の電気機械結合係数の数値計
算による結果を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、４５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の電気機械結合係数の数値計
算による結果を示す図
【図２０】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、４５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、４５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
【図２１】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、６０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の音速の数値計算による結果
を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、６０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の音速の数値計算による結果
を示す図
【図２２】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、６０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の電気機械結合係数の数値計
算による結果を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、６０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の電気機械結合係数の数値計
算による結果を示す図
【図２３】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、６０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、６０
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
【図２４】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、７５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の音速の数値計算による結果
を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、７５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の音速の数値計算による結果
を示す図
【図２５】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、７５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の電気機械結合係数の数値計
算による結果を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、７５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の電気機械結合係数の数値計
算による結果を示す図
【図２６】水晶単結晶基板の切り出し角および弾性表面
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、７５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、９０゜、７５
゜）、またニオブ酸リチウム単結晶薄板の切り出し角お
よび弾性表面波の伝搬方向をオイラー角表示で（０゜、
９０゜、θ２）とし、θ２および規格化板厚Ｈ／λを変
化させた場合の弾性表面波の遅延時間温度係数の数値計
算による結果を示す図
【図２７】本発明の第１の実施の形態における実施例の
構成図
構成図
１０ 単結晶圧電基板 ２０ 単結晶圧電薄板 ３０ 櫛形電極 ３０’ 櫛形電極 １１ 単結晶圧電基板（水晶） ２１ 単結晶圧電薄板（ニオブ酸リチウム） ３１ 櫛形電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 単結晶圧電体基板と、単結晶圧電体薄板
と、前記単結晶圧電体基板または前記単結晶圧電体薄板
の少なくとも一方に設けた弾性表面波を励振するための
櫛形電極とを含む弾性表面波素子において、前記単結晶
圧電体基板と前記単結晶圧電体薄板が直接接合されて積
層され、かつ前記弾性表面波がレイリータイプ弾性表面
波であり、かつ前記単結晶圧電体薄板の板厚をＨ、励振
される前記弾性表面波の波長をλとしたとき、Ｈ／λが
Ｈ／λ＜０．５の範囲にあることを特徴とする弾性表面
波素子。 - 【請求項２】直接接合は、前記単結晶圧電体基板と前記
単結晶圧電体薄板がそれぞれ平坦化、鏡面化、清浄化、
親水化処理して、重ね合わせ熱処理することにより直接
接合されることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波
素子。 - 【請求項３】 単結晶圧電体基板の弾性表面波の伝搬方
向における弾性表面波の音速に比べて、前記単結晶圧電
体薄板の前記弾性表面波の伝搬方向における弾性表面波
の音速が遅いことを特徴とする請求項１又は２に記載の
弾性表面波素子。 - 【請求項４】 単結晶圧電体基板の弾性表面波の伝搬す
る方向における前記弾性表面波の遅延時間温度係数が、
前記単結晶圧電体薄板の前記方向における前記弾性表面
波の遅延時間温度係数よりも小さいことを特徴とする請
求項３に記載の弾性表面波素子。 - 【請求項５】 単結晶圧電体基板の弾性表面波の伝搬す
る方向における前記弾性表面波の遅延時間温度係数が負
の値であり、前記単結晶圧電体薄板の前記方向における
前記弾性表面波の遅延時間温度係数が正の値であること
を特徴とする請求項３に記載の弾性表面波素子。 - 【請求項６】 単結晶圧電体基板が水晶またはランガサ
イトであり、前記単結晶圧電体薄板がニオブ酸リチウム
またはタンタル酸リチウムまたはほう酸リチウムである
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の弾性表
面波素子。 - 【請求項７】 単結晶圧電体基板が水晶であり、前記単
結晶圧電体薄板がニオブ酸リチウムであることを特徴と
する請求項６に記載の弾性表面波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33918996A JPH10178331A (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 弾性表面波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33918996A JPH10178331A (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 弾性表面波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10178331A true JPH10178331A (ja) | 1998-06-30 |
Family
ID=18325085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33918996A Pending JPH10178331A (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 弾性表面波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH10178331A (ja) |
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