JPH1084245A - 弾性表面波素子 - Google Patents
弾性表面波素子Info
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- JPH1084245A JPH1084245A JP23882796A JP23882796A JPH1084245A JP H1084245 A JPH1084245 A JP H1084245A JP 23882796 A JP23882796 A JP 23882796A JP 23882796 A JP23882796 A JP 23882796A JP H1084245 A JPH1084245 A JP H1084245A
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- Japan
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- surface acoustic
- acoustic wave
- resonator
- resonance frequency
- electrode
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 伝搬速度が大きく、 電気機械結合係数ｋ２
が大きく、共振周波数と***振周波数のインピーダンス
比が大きい高周波用弾性表面波共振器を実現する。 【解決手段】 ニオブ酸リチウム単結晶２のθ度回転Ｙ
カット面に、膜厚ｈのアルミニウムを主成分とする金属
膜で成膜された電極指周期λの櫛形電極１を、ニオブ酸
リチウム単結晶のＸ軸と垂直方向に形成する。このと
き、−２０≦θ≦１５且つ０．０６５≦ｈ／λ≦０．１
０とする。 【効果】 伝搬速度が大きいため、高周波弾性表面波共
振器を高度なフォトリソグラフィー技術を用いずに作製
することができる。またｋ２が大きく、共振周波数と反
共振周波数のインピーダンス比が大きいため、高性能な
弾性表面波共振器を作製することができる。
が大きく、共振周波数と***振周波数のインピーダンス
比が大きい高周波用弾性表面波共振器を実現する。 【解決手段】 ニオブ酸リチウム単結晶２のθ度回転Ｙ
カット面に、膜厚ｈのアルミニウムを主成分とする金属
膜で成膜された電極指周期λの櫛形電極１を、ニオブ酸
リチウム単結晶のＸ軸と垂直方向に形成する。このと
き、−２０≦θ≦１５且つ０．０６５≦ｈ／λ≦０．１
０とする。 【効果】 伝搬速度が大きいため、高周波弾性表面波共
振器を高度なフォトリソグラフィー技術を用いずに作製
することができる。またｋ２が大きく、共振周波数と反
共振周波数のインピーダンス比が大きいため、高性能な
弾性表面波共振器を作製することができる。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、ニオブ酸リチウム
単結晶を基板材料とした弾性表面波装置、特に通信機器
に用いられる弾性表面波トランスデューサの櫛形電極部
の構成並びに弾性表面波装置を用いた機器に関する。
単結晶を基板材料とした弾性表面波装置、特に通信機器
に用いられる弾性表面波トランスデューサの櫛形電極部
の構成並びに弾性表面波装置を用いた機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】弾性表面波装置を構成する弾性表面波ト
ランスデューサは、圧電性物質の平面に電極指を有する
櫛形電極を設けて構成され、共振器、フィルタ等の固体
回路素子として通信機器などに使用されている。
ランスデューサは、圧電性物質の平面に電極指を有する
櫛形電極を設けて構成され、共振器、フィルタ等の固体
回路素子として通信機器などに使用されている。
【０００３】高周波用通信機器に使用される弾性表面波
トランスデューサは、作製上、最小加工寸法を決定する
伝搬速度は大きい方が良い。また特性上、機械振動と電
気振動間の変換効率の良さを表す電気機械結合係数ｋ２
が大きい方が良い。一開口共振器として用いる場合、こ
の他に共振周波数と***振周波数のインピーダンス比は
大きい方が良い。これらの特性は弾性表面波フィルタと
して用いたときも重要な基本特性である。これらの基本
特性は基板材料、結晶方位、電極材料、電極膜厚によっ
て変化するため、弾性表面波が伝搬するのに最適な条件
を探索する必要がある。
トランスデューサは、作製上、最小加工寸法を決定する
伝搬速度は大きい方が良い。また特性上、機械振動と電
気振動間の変換効率の良さを表す電気機械結合係数ｋ２
が大きい方が良い。一開口共振器として用いる場合、こ
の他に共振周波数と***振周波数のインピーダンス比は
大きい方が良い。これらの特性は弾性表面波フィルタと
して用いたときも重要な基本特性である。これらの基本
特性は基板材料、結晶方位、電極材料、電極膜厚によっ
て変化するため、弾性表面波が伝搬するのに最適な条件
を探索する必要がある。
【０００４】既に報告されている例として、ニオブ酸リ
チウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶２のＹカット面上に、ア
ルミニウム（以下Ａｌと略期する）を主成分とする金属
膜でパターニングされた櫛形電極１を形製し、弾性表面
波の伝搬方向をＺ軸方向とした弾性表面波トランスデュ
ーサがある。
チウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶２のＹカット面上に、ア
ルミニウム（以下Ａｌと略期する）を主成分とする金属
膜でパターニングされた櫛形電極１を形製し、弾性表面
波の伝搬方向をＺ軸方向とした弾性表面波トランスデュ
ーサがある。
【０００５】膜厚ｈ＝０．３３５μｍのアルミニウム金
属膜により、電極指幅Ｌ＝λ／４（λ：電極指周期、λ
＝２６．４μｍ）、電極指対数５０対、開口長２５λの
櫛形電極１をＺ軸方向（Ｘ１とＺ軸が平行：ＹＺ−Ｌ
Ｎ）に形成して、図１及び図２に示すような一開口共振
器を作製し、ネットワークアナライザーによりインピー
ダンス特性を測定した。作製した素子の電極指幅Ｌと電
極指間隙Ｓの比は略１であった。既に報告されている通
常の弾性表面波（レイリー波）の共振は、図３に示すよ
うに、弾性表面波の伝搬速度Ｖに対応する周波数ｆとλ
の積が３４００ｍ／ｓ近傍に発生している。このレイリ
ー波を使用した場合、弾性表面波の伝搬速度が３４００
ｍ／ｓ程度であることから、例えば１Ｇｈｚの高周波に
使用できる一開口共振器を作製するためには、電極指幅
が約０．８５μｍと非常に微細になり、密着露光の限界
である１μｍに満たないので、超高精度のフォトリソグ
ラフィー技術を必要とする。このため素子作製の際に良
品率が極めて低くなるといった問題が生じる。また共振
特性の共振周波数と***振周波数の値から求まる実効的
なｋ２は０．０６６であり、より大きい値が要求されて
いる。更に共振周波数と***振周波数のインピーダンス
比は３６．７ｄＢであり、より大きい値が要求される。
属膜により、電極指幅Ｌ＝λ／４（λ：電極指周期、λ
＝２６．４μｍ）、電極指対数５０対、開口長２５λの
櫛形電極１をＺ軸方向（Ｘ１とＺ軸が平行：ＹＺ−Ｌ
Ｎ）に形成して、図１及び図２に示すような一開口共振
器を作製し、ネットワークアナライザーによりインピー
ダンス特性を測定した。作製した素子の電極指幅Ｌと電
極指間隙Ｓの比は略１であった。既に報告されている通
常の弾性表面波（レイリー波）の共振は、図３に示すよ
うに、弾性表面波の伝搬速度Ｖに対応する周波数ｆとλ
の積が３４００ｍ／ｓ近傍に発生している。このレイリ
ー波を使用した場合、弾性表面波の伝搬速度が３４００
ｍ／ｓ程度であることから、例えば１Ｇｈｚの高周波に
使用できる一開口共振器を作製するためには、電極指幅
が約０．８５μｍと非常に微細になり、密着露光の限界
である１μｍに満たないので、超高精度のフォトリソグ
ラフィー技術を必要とする。このため素子作製の際に良
品率が極めて低くなるといった問題が生じる。また共振
特性の共振周波数と***振周波数の値から求まる実効的
なｋ２は０．０６６であり、より大きい値が要求されて
いる。更に共振周波数と***振周波数のインピーダンス
比は３６．７ｄＢであり、より大きい値が要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の主な目
的は、伝搬速度とｋ２と共振周波数と***振周波数のイ
ンピーダンス比が大きい弾性表面波共振器を提供するこ
とである。
的は、伝搬速度とｋ２と共振周波数と***振周波数のイ
ンピーダンス比が大きい弾性表面波共振器を提供するこ
とである。
【０００７】本発明の他の目的は、上記共振器を用いる
ことにより、または上記共振器をトランスデューサとし
て用いることにより、高性能な弾性表面波フィルタを提
供することである。
ことにより、または上記共振器をトランスデューサとし
て用いることにより、高性能な弾性表面波フィルタを提
供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】近年、極めて伝搬速度が
大きい弾性表面波トランスデューサが報告された（特開
平６−２０４７８５号）。しかし基板材料に圧電効果が
小さい四ホウ酸リチウムを用いているため、ｋ２は０．
０１から０．０１８と非常に小さい。このため、本発明
者等は基板材料を、圧電効果が大きい強誘電体材料とし
て知られているニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結
晶を検討した。
大きい弾性表面波トランスデューサが報告された（特開
平６−２０４７８５号）。しかし基板材料に圧電効果が
小さい四ホウ酸リチウムを用いているため、ｋ２は０．
０１から０．０１８と非常に小さい。このため、本発明
者等は基板材料を、圧電効果が大きい強誘電体材料とし
て知られているニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結
晶を検討した。
【０００９】一般にθ度回転Ｙカット面（θは０から１
８０）上に存在する伝搬速度が５５００ｍ／ｓ以上の伝
搬速度を持つリーキー波の振動成分は、基板表面に平行
な横波（ＳＨ波）成分、基板の深さ方向の横波（ＳＶ
波）成分、縦波（Ｐ波）成分を有する。共振周波数と反
共振周波数のインピーダンス比の劣化を招く伝搬損失は
ＳＨ波成分とＳＶ波成分に起因している。リーキー波の
伝搬方向をＺ軸方向にする（θ ＹＺ−ＬＮ)と、図２に
示す座標系（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３）では、弾性定数Ｃｉ
ｊ、のうち、Ｃ１４、Ｃ１６、Ｃ３４、Ｃ３６、Ｃ４
５、Ｃ５６がＣ６６と比較して充分に小さくなると同時
に、圧電定数Ｅｉｊのうち、Ｅ１４、Ｅ１６、Ｅ３４、
Ｅ３６が１と比較して充分に小さくなる。するとＳＨ波
成分は、Ｐ波成分、ＳＶ波成分及び櫛形電極により発生
する電場とは相互作用を起こさないため、櫛形電極でリ
ーキー波を励振した場合、このリーキー波はＰ波成分、
ＳＶ波成分のみを有する。
８０）上に存在する伝搬速度が５５００ｍ／ｓ以上の伝
搬速度を持つリーキー波の振動成分は、基板表面に平行
な横波（ＳＨ波）成分、基板の深さ方向の横波（ＳＶ
波）成分、縦波（Ｐ波）成分を有する。共振周波数と反
共振周波数のインピーダンス比の劣化を招く伝搬損失は
ＳＨ波成分とＳＶ波成分に起因している。リーキー波の
伝搬方向をＺ軸方向にする（θ ＹＺ−ＬＮ)と、図２に
示す座標系（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３）では、弾性定数Ｃｉ
ｊ、のうち、Ｃ１４、Ｃ１６、Ｃ３４、Ｃ３６、Ｃ４
５、Ｃ５６がＣ６６と比較して充分に小さくなると同時
に、圧電定数Ｅｉｊのうち、Ｅ１４、Ｅ１６、Ｅ３４、
Ｅ３６が１と比較して充分に小さくなる。するとＳＨ波
成分は、Ｐ波成分、ＳＶ波成分及び櫛形電極により発生
する電場とは相互作用を起こさないため、櫛形電極でリ
ーキー波を励振した場合、このリーキー波はＰ波成分、
ＳＶ波成分のみを有する。
【００１０】このリーキー波は、伝搬損失を有する振動
成分がＳＶ波成分のみになるため、伝搬損失が小さくな
り、一開口共振器を作製した場合、共振周波数と***振
周波数のインピーダンス比を大きくできることが予想さ
れる。
成分がＳＶ波成分のみになるため、伝搬損失が小さくな
り、一開口共振器を作製した場合、共振周波数と***振
周波数のインピーダンス比を大きくできることが予想さ
れる。
【００１１】しかし、このリーキー波の共振周波数と反
共振周波数のインピーダンス比は、一例（θ＝０）であ
る図３の７０００から７３００ｍ／ｓ近傍に生じている
共振特性に示されるように、９．０ｄＢと、３４００ｍ
／ｓ近傍に生じているレイリー波の３６．７ｄＢより２
７．７ｄＢも悪い。様々なθの一開口共振器を試作した
が、 θ＝２０近傍で若干共振特性が良くなる程度で、
リーキー波の共振周波数と***振周波数のインピーダン
ス比はレイリー波より悪かった。
共振周波数のインピーダンス比は、一例（θ＝０）であ
る図３の７０００から７３００ｍ／ｓ近傍に生じている
共振特性に示されるように、９．０ｄＢと、３４００ｍ
／ｓ近傍に生じているレイリー波の３６．７ｄＢより２
７．７ｄＢも悪い。様々なθの一開口共振器を試作した
が、 θ＝２０近傍で若干共振特性が良くなる程度で、
リーキー波の共振周波数と***振周波数のインピーダン
ス比はレイリー波より悪かった。
【００１２】そこで本発明者等は、ＳＶ波成分に起因す
る伝搬損失を小さくする目的で、弾性表面波トランスデ
ューサの電極膜厚ｈとλの比の最適化を検討した。その
結果、−２０≦θ≦１５、且つ、０．０６５≦ｈ／λ≦
０．１０とすることにより、伝搬速度が５５００ｍ／ｓ
以上と極めて大きく、 ｋ２が大きく、更に共振周波数
と***振周波数のインピーダンス比が大きい一開口共振
器を作製できることを見出した。また低損失で急峻な弾
性表面波フィルタを作製できることを見出した。
る伝搬損失を小さくする目的で、弾性表面波トランスデ
ューサの電極膜厚ｈとλの比の最適化を検討した。その
結果、−２０≦θ≦１５、且つ、０．０６５≦ｈ／λ≦
０．１０とすることにより、伝搬速度が５５００ｍ／ｓ
以上と極めて大きく、 ｋ２が大きく、更に共振周波数
と***振周波数のインピーダンス比が大きい一開口共振
器を作製できることを見出した。また低損失で急峻な弾
性表面波フィルタを作製できることを見出した。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に係る実施例を詳細に説明
する。ＬｉＮｂＯ３単結晶２の−９度回転Ｙカット面上
に、Ａｌを主成分とする金属膜でパターニングされた櫛
形電極１を形製し、図１及び図２に示すように、一開口
共振器を作製した。櫛形電極１の方向はＸ軸に垂直
（Ｚ’）方向（Ｘ２とＸ軸が平行）とし、弾性表面波の
伝搬方向をＺ’方向としている。櫛形電極の膜厚ｈは
１．７５μｍ、また電極構造は、電極指幅Ｌ＝λ／４
（１６．８≦λ≦２６．４μｍ）、電極指対数５０対、
開口長２５λである。
する。ＬｉＮｂＯ３単結晶２の−９度回転Ｙカット面上
に、Ａｌを主成分とする金属膜でパターニングされた櫛
形電極１を形製し、図１及び図２に示すように、一開口
共振器を作製した。櫛形電極１の方向はＸ軸に垂直
（Ｚ’）方向（Ｘ２とＸ軸が平行）とし、弾性表面波の
伝搬方向をＺ’方向としている。櫛形電極の膜厚ｈは
１．７５μｍ、また電極構造は、電極指幅Ｌ＝λ／４
（１６．８≦λ≦２６．４μｍ）、電極指対数５０対、
開口長２５λである。
【００１４】次に各一開口共振器について、ネットワー
クアナライザーにより１００から５００Ｍｈｚの周波数
領域におけるインピーダンス特性を測定した。リーキー
波の共振は、図４に示すように、弾性表面波の伝搬速度
Ｖに対応する周波数ｆとλの積が５５００から７０００
ｍ／ｓに発生している。レーリー波の共振は、３３００
から３５００ｍ／ｓに発生している。共振周波数と***
振周端数から求まるリーキー波のｋ２（＞０．１３）
は、レイリー波のｋ２（＞０．０４）の３倍以上と大き
く、また前述四ホウ酸リチウムの例より略１０倍大き
い。
クアナライザーにより１００から５００Ｍｈｚの周波数
領域におけるインピーダンス特性を測定した。リーキー
波の共振は、図４に示すように、弾性表面波の伝搬速度
Ｖに対応する周波数ｆとλの積が５５００から７０００
ｍ／ｓに発生している。レーリー波の共振は、３３００
から３５００ｍ／ｓに発生している。共振周波数と***
振周端数から求まるリーキー波のｋ２（＞０．１３）
は、レイリー波のｋ２（＞０．０４）の３倍以上と大き
く、また前述四ホウ酸リチウムの例より略１０倍大き
い。
【００１５】リーキー波の共振周波数と***振周波数の
インピーダンス比は、図５に示すように、０．０６５≦
ｈ／λ≦０．１０のとき、レイリー波のそれより大き
く、０．ｈ／λ＝０．０８４のとき、５５．７ｄＢと最
も大きくなる。またリーキー波の共振周波数と***振周
波数のインピーダンス比が最も大きくなるのはθ＝−９
のときで、図６に示すように、θ＝−９をピークに−２
０≦θ≦１５のとき、４０ｄＢ以上と大きい値を示す。
インピーダンス比は、図５に示すように、０．０６５≦
ｈ／λ≦０．１０のとき、レイリー波のそれより大き
く、０．ｈ／λ＝０．０８４のとき、５５．７ｄＢと最
も大きくなる。またリーキー波の共振周波数と***振周
波数のインピーダンス比が最も大きくなるのはθ＝−９
のときで、図６に示すように、θ＝−９をピークに−２
０≦θ≦１５のとき、４０ｄＢ以上と大きい値を示す。
【００１６】以上のことから、ＬｉＮｂＯ３単結晶のθ
度回転Ｙカット面上に、Ａｌを主成分とする金属膜でパ
ターニングされた櫛形電極を形製し、櫛形電極の方向は
Ｘ軸に垂直（Ｚ’）方向とした弾性表面波トランスデュ
ーサをもちいた一開口共振器を作製した場合、０．０６
５≦ｈ／λ≦０．１０且つ−２０≦θ≦１５にし、伝搬
速度が５５００ｍ／ｓ以上のリーキー波を用いることに
より、ｋ２が大きく、更に共振周波数と***振周波数の
インピーダンス比が大きい一開口共振器を作製できる。
度回転Ｙカット面上に、Ａｌを主成分とする金属膜でパ
ターニングされた櫛形電極を形製し、櫛形電極の方向は
Ｘ軸に垂直（Ｚ’）方向とした弾性表面波トランスデュ
ーサをもちいた一開口共振器を作製した場合、０．０６
５≦ｈ／λ≦０．１０且つ−２０≦θ≦１５にし、伝搬
速度が５５００ｍ／ｓ以上のリーキー波を用いることに
より、ｋ２が大きく、更に共振周波数と***振周波数の
インピーダンス比が大きい一開口共振器を作製できる。
【００１７】図７は上記一開口共振器を用いて作製した
ローパスフィルタの回路図である。ＬｉＮｂＯ３単結晶
２の−９度回転Ｙカット面上に、Ａｌ金属膜でパターニ
ングされた櫛形電極１を形製している。櫛形電極１の方
向はＸ軸に垂直（Ｚ’）方向とし、弾性表面波の伝搬方
向もＺ’にしている。櫛形電極１の膜厚ｈは１．７５μ
ｍ、また電極構造は、電極指幅Ｌ＝λ／４（λ＝２０．
８μｍ）、電極指対数５０本、開口長２５λである。図
８のインピーダンス特性図によれば、共振周波数２９
４．７５Ｍｈｚ、***振周波数３１１．５Ｍｈｚ、その
時のインピーダンスはそれぞれ１．０１W、６１５．３W
である。この事から伝搬速度は６１３０から６４８０ｍ
／ｓ、ｋ２＝０．１３６、共振周波数と***振周波数の
インピーダンス比は５５．７ｄＢと優れた共振特性を示
していることがわかる。このため、図９によれば、最小
挿入損失０．１２ｄＢ、最大減衰量１７．５ｄＢと急峻
で低損失高減衰量なローパスフィルタが実現できてい
る。また伝搬速度が大きいため、密着露光でも通過周波
数帯域が１．５３Ｇｈｚのフィルタを作製することがで
きる。
ローパスフィルタの回路図である。ＬｉＮｂＯ３単結晶
２の−９度回転Ｙカット面上に、Ａｌ金属膜でパターニ
ングされた櫛形電極１を形製している。櫛形電極１の方
向はＸ軸に垂直（Ｚ’）方向とし、弾性表面波の伝搬方
向もＺ’にしている。櫛形電極１の膜厚ｈは１．７５μ
ｍ、また電極構造は、電極指幅Ｌ＝λ／４（λ＝２０．
８μｍ）、電極指対数５０本、開口長２５λである。図
８のインピーダンス特性図によれば、共振周波数２９
４．７５Ｍｈｚ、***振周波数３１１．５Ｍｈｚ、その
時のインピーダンスはそれぞれ１．０１W、６１５．３W
である。この事から伝搬速度は６１３０から６４８０ｍ
／ｓ、ｋ２＝０．１３６、共振周波数と***振周波数の
インピーダンス比は５５．７ｄＢと優れた共振特性を示
していることがわかる。このため、図９によれば、最小
挿入損失０．１２ｄＢ、最大減衰量１７．５ｄＢと急峻
で低損失高減衰量なローパスフィルタが実現できてい
る。また伝搬速度が大きいため、密着露光でも通過周波
数帯域が１．５３Ｇｈｚのフィルタを作製することがで
きる。
【００１８】また図１０に示すように、λの値の異なる
一開口共振器を、電気的に複数並列又は直列に接続する
ことにより、様々な周波数特性を有する共振器形のフィ
ルタを作ることができる。また同一圧電基板上に、複数
の共振器を作製することでも様々な周波数特性を有する
フィルタを作ることができる。このとき、各一開口共振
器を本発明によるトランスデューサで構成することによ
り、密着露光でも通過周波数帯域が１．５３Ｇｈｚのフ
ィルタを作製することができる。
一開口共振器を、電気的に複数並列又は直列に接続する
ことにより、様々な周波数特性を有する共振器形のフィ
ルタを作ることができる。また同一圧電基板上に、複数
の共振器を作製することでも様々な周波数特性を有する
フィルタを作ることができる。このとき、各一開口共振
器を本発明によるトランスデューサで構成することによ
り、密着露光でも通過周波数帯域が１．５３Ｇｈｚのフ
ィルタを作製することができる。
【００１９】一方、複数個のトランスデューサを弾性的
に接続することにより、通過形のフィルタを作ることが
できる。このとき、電気エネルギーを弾性エネルギーに
変換するトランスデューサと、弾性エネルギーを電気エ
ネルギーに変換するトランスデューサが弾性的に接続さ
れている。このとき、各トランスデューサを本発明によ
るトランスデューサで構成することにより、同様の効果
が得られることは明らかである。
に接続することにより、通過形のフィルタを作ることが
できる。このとき、電気エネルギーを弾性エネルギーに
変換するトランスデューサと、弾性エネルギーを電気エ
ネルギーに変換するトランスデューサが弾性的に接続さ
れている。このとき、各トランスデューサを本発明によ
るトランスデューサで構成することにより、同様の効果
が得られることは明らかである。
【００２０】図１１は上記一開口共振器を用いて作製し
たコルピッツ型の弾性表面波電圧制御発振器の回路図で
ある。本発振回路において、帰還信号の位相を１８０度
回すために、容量Ｃ１、Ｃ２と弾性表面波共振器３ー４
を用いている。発振周波数を変化させるために、弾性表
面波共振器と直列に可変容量５が接続されている。抵抗
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ６はトランジスタ４ー１及び４ー
２のベース電位を決める抵抗、Ｒ４、Ｒ８はトランジス
タ４ー１及び４ー２に流れる電流を決める抵抗、Ｒ３、
Ｒ７は出力抵抗である。トランジスタ４ー１と４ー２を
直流的に分離するために容量Ｃ４が、また出力を大きく
するために、容量Ｃ３が接続されている。弾性表面波共
振器３ー４は、上記一開口共振器を用いている。本実施
例によると、共振周波数と***振周波数のインピーダン
ス比が大きい弾性表面波共振器を用いているので、Ｃ／
Ｎの優れた弾性表面波電圧制御発振器が得られる。また
伝搬速度が大きいため、密着露光でも発振周波数帯域が
１．５３Ｇｈｚの電圧制御発振器を作製することができ
る。
たコルピッツ型の弾性表面波電圧制御発振器の回路図で
ある。本発振回路において、帰還信号の位相を１８０度
回すために、容量Ｃ１、Ｃ２と弾性表面波共振器３ー４
を用いている。発振周波数を変化させるために、弾性表
面波共振器と直列に可変容量５が接続されている。抵抗
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ６はトランジスタ４ー１及び４ー
２のベース電位を決める抵抗、Ｒ４、Ｒ８はトランジス
タ４ー１及び４ー２に流れる電流を決める抵抗、Ｒ３、
Ｒ７は出力抵抗である。トランジスタ４ー１と４ー２を
直流的に分離するために容量Ｃ４が、また出力を大きく
するために、容量Ｃ３が接続されている。弾性表面波共
振器３ー４は、上記一開口共振器を用いている。本実施
例によると、共振周波数と***振周波数のインピーダン
ス比が大きい弾性表面波共振器を用いているので、Ｃ／
Ｎの優れた弾性表面波電圧制御発振器が得られる。また
伝搬速度が大きいため、密着露光でも発振周波数帯域が
１．５３Ｇｈｚの電圧制御発振器を作製することができ
る。
【００２１】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、電極
指幅がλ／４以外のものも本発明の効果があることは明
らかである。また櫛形電極指の構成も、間引き、アポタ
イズ等の重み付けされた櫛形電極を有するものでもよ
く、トランスデューサの周辺に弾性表面波反射器を形成
しても良い。
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、電極
指幅がλ／４以外のものも本発明の効果があることは明
らかである。また櫛形電極指の構成も、間引き、アポタ
イズ等の重み付けされた櫛形電極を有するものでもよ
く、トランスデューサの周辺に弾性表面波反射器を形成
しても良い。
【００２２】弾性表面波を用いた装置では、結晶の対称
性から、θ度回転Ｙカットとθ＋１８０度回転Ｙカット
は全く等価である。このため、上記発明が、θをθ＋１
８０に置き換えても、同意味であることは明らかであ
る。
性から、θ度回転Ｙカットとθ＋１８０度回転Ｙカット
は全く等価である。このため、上記発明が、θをθ＋１
８０に置き換えても、同意味であることは明らかであ
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
−２０≦θ≦１５のθ ＹＺ−ＬＮ上に、０．０６５≦
ｈ／λ≦０．１０の櫛形電極を形成し、伝搬速度が５５
００ｍ／ｓ以上の弾性表面波を用いることにより、高周
波用弾性表面波共振器を容易に作製できることが可能に
なる。例えば、１Ｇｈｚに動作周波数を有する弾性表面
波共振器を作製する場合、電極指幅は１．３７５μｍで
あるため、従来の密着露光型フォトリソグラフィー技術
で充分に作製することが可能になる。またｋ２が大き
く、共振周波数と***振周波数のインピーダンス比が大
きいため、高性能な弾性表面波共振器を作製することが
できる。
−２０≦θ≦１５のθ ＹＺ−ＬＮ上に、０．０６５≦
ｈ／λ≦０．１０の櫛形電極を形成し、伝搬速度が５５
００ｍ／ｓ以上の弾性表面波を用いることにより、高周
波用弾性表面波共振器を容易に作製できることが可能に
なる。例えば、１Ｇｈｚに動作周波数を有する弾性表面
波共振器を作製する場合、電極指幅は１．３７５μｍで
あるため、従来の密着露光型フォトリソグラフィー技術
で充分に作製することが可能になる。またｋ２が大き
く、共振周波数と***振周波数のインピーダンス比が大
きいため、高性能な弾性表面波共振器を作製することが
できる。
【００２４】また上記弾性表面波共振器を用いて、また
は記弾性表面波共振器をトランスデューサとして用いて
弾性表面波フィルタを作製した場合、上記と同様に、高
性能な弾性表面波フィルタを作製することができる。
は記弾性表面波共振器をトランスデューサとして用いて
弾性表面波フィルタを作製した場合、上記と同様に、高
性能な弾性表面波フィルタを作製することができる。
【図１】ニオブ酸リチウム単結晶のＹカット面上に代表
的な櫛形電極をＸ軸と垂直な方向に形成した弾性表面波
トランスデューサおるいは一開口共振器の平面図。
的な櫛形電極をＸ軸と垂直な方向に形成した弾性表面波
トランスデューサおるいは一開口共振器の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ’部分の断面図。
【図３】従来の代表的な弾性表面波一開口共振器のイン
ピーダンス特性を示した図。
ピーダンス特性を示した図。
【図４】本発明による弾性表面波トランスデューサを用
いた一開口共振器のインピーダンス特性図。
いた一開口共振器のインピーダンス特性図。
【図５】本発明による弾性表面波トランスデューサを用
いた一開口共振器の共振周波数と***振周波数のインピ
ーダンス比の電極膜厚依存性を示した図。
いた一開口共振器の共振周波数と***振周波数のインピ
ーダンス比の電極膜厚依存性を示した図。
【図６】本発明による弾性表面波トランスデューサを用
いた一開口共振器の共振周波数と***振周波数のインピ
ーダンス比のカット角θ依存性を示した図。
いた一開口共振器の共振周波数と***振周波数のインピ
ーダンス比のカット角θ依存性を示した図。
【図７】本発明による弾性表面波トランスデューサを用
いた一開口共振器の一実施例のインピーダンス特性図。
いた一開口共振器の一実施例のインピーダンス特性図。
【図８】本発明による弾性表面波トランスデューサを用
いた一開口共振器をローパスフィルタに用いたときの回
路図。
いた一開口共振器をローパスフィルタに用いたときの回
路図。
【図９】本発明による弾性表面波トランスデューサを用
いた一開口共振器をローパスフィルタに用いたときのフ
ィルタ特性図。
いた一開口共振器をローパスフィルタに用いたときのフ
ィルタ特性図。
【図１０】本発明による弾性表面波トランスデューサを
用いた一開口共振器をバンドパスフィルタに用いたとき
の回路図。
用いた一開口共振器をバンドパスフィルタに用いたとき
の回路図。
【図１１】本発明による弾性表面波トランスデューサを
用いた一開口共振器をコルピッツ型の弾性表面波電圧制
御発振器に用いたときの回路図。
用いた一開口共振器をコルピッツ型の弾性表面波電圧制
御発振器に用いたときの回路図。
１…アルミニウムを主成分とする金属膜で形成された櫛
形電極、２…表面を平坦に研磨されたニオブ酸リチウム
単結晶、３…本発明による弾性表面波トランスデューサ
を用いた一開口共振器、４…トランジスタ、５…可変容
量、６…定電圧電源用端子、７…可変容量用コントロー
ル電源端子、８…出力端子、９…高周波信号。
形電極、２…表面を平坦に研磨されたニオブ酸リチウム
単結晶、３…本発明による弾性表面波トランスデューサ
を用いた一開口共振器、４…トランジスタ、５…可変容
量、６…定電圧電源用端子、７…可変容量用コントロー
ル電源端子、８…出力端子、９…高周波信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田窪 千咲紀 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】ニオブ酸リチウム単結晶を基板材料とし、
該ニオブ酸リチウム単結晶の一平面が上記ニオブ酸リチ
ウム単結晶のＹ軸からＺ軸方向にθ度回転させた方向を
法線とする平面であり、該平面に膜厚ｈのアルミニウム
を主成分とする金属膜により成膜された櫛型電極がＸ軸
と垂直方向に形成された弾性表面波励振あるいは受信用
の電極指を有する弾性表面波トランスデューサにおい
て、櫛形電極の電極指周期をλとしたとき、−２０≦θ
≦１５，０．０６５≦ｈ／λ≦０．１０と設定し、伝搬
速度が５５００ｍ／ｓ以上の弾性表面波を用いたことを
特徴とする弾性表面波トランスデューサ。 - 【請求項２】請求項１記載の弾性表面波トランスデュー
サを有することを特徴とする弾性表面波共振器。 - 【請求項３】弾性表面波共振器を電気的に直列又は並列
に複数個接続した共振器形の弾性表面波フィルタにおい
て、上記弾性表面波共振器を請求項２記載の弾性表面波
共振器としたことを特徴とする弾性表面波フィルタ。 - 【請求項４】弾性表面波トランスデューサを表面波を介
して結合するように複数個配置して成る弾性表面波フィ
ルタにおいて、該弾性表面波トランスデューサの少なく
とも一つを請求項１の弾性表面波トランスデューサで構
成したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23882796A JPH1084245A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 弾性表面波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23882796A JPH1084245A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 弾性表面波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1084245A true JPH1084245A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=17035868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23882796A Pending JPH1084245A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 弾性表面波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1084245A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6661313B2 (en) * | 2001-10-25 | 2003-12-09 | Sawtek, Inc. | Surface acoustic wave devices using optimized cuts of lithium niobate (LiNbO3) |
| KR100465975B1 (ko) * | 2001-09-28 | 2005-01-13 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 표면파 장치 및 통신기 |
| JP2007221416A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子部品及びこの電子部品を用いた電子機器 |
| US7315107B2 (en) | 2002-08-12 | 2008-01-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
| JP2008078981A (ja) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 弾性表面波共振器およびこれを用いた弾性表面波フィルタ、アンテナ共用器 |
| JP2008131128A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 弾性表面波フィルタ、アンテナ共用器、およびそれらの製造方法 |
| JP2008148338A (ja) * | 2001-03-04 | 2008-06-26 | Kazuhiko Yamanouchi | 弾性表面波機能素子 |
| US7474033B2 (en) | 2004-06-09 | 2009-01-06 | Seiko Epson Corporation | Surface acoustic wave device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus |
| US7772942B2 (en) | 2006-01-06 | 2010-08-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Elastic wave filter utilizing a sub-propagation mode response to increase out of band attenuation |
| JP4569713B2 (ja) * | 2007-11-06 | 2010-10-27 | パナソニック株式会社 | 弾性波共振器、弾性波フィルタおよびこれを用いたアンテナ共用器 |
| US8035460B2 (en) | 2006-02-16 | 2011-10-11 | Panasonic Corporation | Surface acoustic wave device, surface acoustic wave filter and antenna duplexer using the same, and electronic equipment using the same |
| DE102011113479A1 (de) | 2010-09-08 | 2012-03-08 | Hitachi Media Electronics Co., Ltd. | Akustisches Oberflächenwellen-Bauteil (SAW-Bauteil) |
| US8476991B2 (en) | 2007-11-06 | 2013-07-02 | Panasonic Corporation | Elastic wave resonator, elastic wave filter, and antenna sharing device using the same |
-
1996
- 1996-09-10 JP JP23882796A patent/JPH1084245A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008131128A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 弾性表面波フィルタ、アンテナ共用器、およびそれらの製造方法 |
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