JPS5833310A - 表面弾性波装置 - Google Patents

表面弾性波装置

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JPS5833310A
JPS5833310A JP13010481A JP13010481A JPS5833310A JP S5833310 A JPS5833310 A JP S5833310A JP 13010481 A JP13010481 A JP 13010481A JP 13010481 A JP13010481 A JP 13010481A JP S5833310 A JPS5833310 A JP S5833310A
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JP
Japan
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substrate
filter
acoustic wave
single crystal
surface acoustic
Prior art date
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Pending
Application number
JP13010481A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroomi Kojima
小嶋 弘臣
Yasuaki Kinoshita
木下 康昭
Sakichi Ashida
芦田 佐吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP13010481A priority Critical patent/JPS5833310A/ja
Publication of JPS5833310A publication Critical patent/JPS5833310A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/02559Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of lithium niobate or lithium-tantalate substrates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明拡、無線通信機、FM放送受信機、テレビジョン
放送受信機などに使翔する表面弾−波を利用した帯域通
過!!lフィルタなどの一面弾性波装置の基板材料に関
する。
表面弾性波(以下SAWと略す)は、共振を、非共振#
1(通過塁)に大別されるが、共−臘は低損失化が可能
であ)、種々の構造が素案されている。共振器mフィル
タの帯域幅は反射器の帯域幅で決まり、′特にすだれ状
鑞極短絡形反射器を用いると、その比帯域は基板材料の
電気機械結合係数に2に比例する。二般に圧電表面すベ
シ波(以下SSWと略す)モードは、V−ν波モードに
比べてl(lが大きいので、広帯域SAWフィルタには
SSWモードを利用するのが有利である。
従来、比帯域がa、5〜&0%、共fRems人Wフィ
ルタ廟基板としては、SSWモードを利用したL s 
T’JI Oa単結晶36°回転Y−cut板(表面波
:X軸方向伝播、以下369Y−X−板と略t)が研究
されてl。これは、LiTa0.単結晶上のSSWモー
ドは擬似表面波であるが、360回転Y−cut近傍で
、導体被膜表面の伝播損失が極小になるとす石温論計算
(岩橋、山之内、柴山:電子通信学会諌術研究機告US
77−43.1977)に基づI/%九ものである。を
九36・Y −X″板は、klが〜α045、周波数の
温度係数十・Iが〜a s ppm/Cであシ、上記フ
ィルタの設計が可能なためでらる。しかし36”Y−X
−板よp 、k1上記比帯域がα5〜3%の共振411
4フイルタの設計自由度が増大する。さらに、結晶育成
の面から考えると1後述するように36°回転Y方向は
成長容易軸ではなく、容易軸近傍の基板が使用できるな
らば、実用上有利となる。ここでa明のためにLiTa
0.回転y −cut板の鵬方位をA11図に示す、同
図において、x、y、zは結晶基準軸から決められた軸
であ如、所祷工几E標準にもとづいておシ、建2−指数
で表示するとx、y、z軸はそれぞれ、[2110]、
(0110)。
[0001]で6る。x/ 、y/ 、zlはX軸を回
転軸として、反時計回9に0だけ回転して作られたもの
である。
本発明の目的は、SSWの伝播する基板材料として、L
:Taosl!を晶の回転Y−Cut板を考え、れを用
いて低損失かつ広帯域な周波数特性を有する8AW装置
を提供することである。
上記の目的を達成するため、本発明においてSAW装置
の圧電体基板として、Li7aOs単結晶回転y −c
ut板でちゃ1回転角0が300≦0≦340の範囲の
基板を用いる。声に上記0として:193’の基板を用
−ると良い。
以下、本発明を詳述する。
まずLiTa0.単結晶回転Y−Cut基板における伝
播遺失、表面波音速、電気機械結合係数そして周波数の
@度係数の回転角−依存性のA11l!!f釆について
述べる。これより低損失なSAW装置用基板として最適
な本発明の回転角0の範囲を説明する。
42図はLiTa0.単結晶0R回転y −cut基板
の1田表面および導体被膜表面を、X−軸方向に伝播す
る88Wの伝播損失αt、α、の実測値である。この結
果、伝播損失は6g、g、ともθ=30”から40°の
4囲でほとんど変わらないことがわかる。これは、伝播
損失が自由表面の場合θ=350で、導体被膜表面の場
合# −36”で極小値をとるとする前記柴山氏らの運
論針算結果と異なる。従来この環鍮績果をもとに0−3
5・または36°の基板以外は瀘われてiなかったが、
第2図の結果よシ、伝播損失に関しては、回転角θが3
0°≦−≦40・の範囲の基板が使用可能である。しか
し、#<10’では、伝播損失が増加し、低損失SAW
フィルタ用基板基板ては不適でおる。
第3図は、自由表面および導体被膜表面をX軸方向に伝
播する88Wの音速V″? @ v−waの実測値であ
る。V]は30・≦0≦40・の範囲でほとんど変化し
な−のに対して、V″;はθ−g o’から40°で増
加することがわか′る。これは前記理論値(第3図破線
)とよい一致を示して−る。
SAWフィルタのすだれ状電極のピッチは中心周波数に
反比例する。またこのピッチはは譬v1に依存する。8
00MH!以上の高周波フィルタの場合には、このピッ
チは2nm(電極ストライプ幅は1μm)以下となるの
で、回転角が30°に近づくほど、作製プロセス上有利
となる。
第4図は、第3図のvl、マ1の実測値から算出シた電
気機械結合係数kl(kl=2(v−、−v−、)/V
′″M)である。0が40@から300まで減少するに
したがってl(lは増大する。また前記理論値(g41
5i0破線)トハ30°≦0≦a 5e o範囲テはよ
く一致するが、350く一≦40’では異なっている。
これよシ広帝域SAWフィルタ用基板(kg大)として
は0≦34°の範囲が有利であ値である0回転角θが4
0°から300まで減少するにしたがって温度係数も減
少することがわかる。これは、前記理論値(′s5図破
線)傾向と一致する。30°≦0≦34°では、温度係
数が小さくなシ、8人Wフィルタの設計自由度が増大し
有利となる。
以上、従来Lt’rao、単結晶のsswモードを利用
する場合0=350または36・゛の基板以外は使用さ
れなかったが、上記実測結果よ、930’≦0≦400
の範囲の基板が直用可能であることがわかった。特に低
損失、広帯域SAWフィルタ用基板基板ては、30°≦
θ≦34°が有利であることか判明した。
つき゛にLiTl0.単結晶の育成について考える。
従来aAW用LiTa0.率結晶はX−軸方向に成長さ
せたものが大部分である。これよj135゜Y−X−板
、368Y−X−板に加工する場合、X−面を有する同
筒形ボウルから、X−軸方向に平行に切断して用−てい
た、この場合、基板形状が長方形とな〕、フィルタ作製
プロセス、特に7オトレジエ橘での歩留9が円形基板に
比べて悪化する。上記X−面を有する円筒形ボウルから
円形の359Y−X−板、36’Y−X″板に加工する
場合には、ボウルの側面をさらに円筒形に切削しなけれ
ばならず、基板〃ロエエ楊の増大や結晶の有効利用の点
からも不利となる。また切断面を検査は、通常X線像の
回折角を測定し、その@折像と切断面との関係を調べる
方法が用すられる。
36°回転y −cut面には一回折角がなく、近傍の
回折角から換算しなければならな−、このように、36
0回転Y −cut面の検査には、多大な労力が必要な
ばかりでなく、検査積置4悪化する。
一方円形基板を得るために、36°回転Y方向の育成を
行ったが、実際育成された結晶は3293゜回転YIi
を有していた。この3λ93°回転Y面は(0112)
!iiに相当し、低指数面であるから、結晶成長も容易
であるためと考えられる。この場合結晶(切断面)の検
査も(0112)面のX@回折を利用すればよく、簡単
である。
以上、緒、晶の育成や切断面の検査に関しても、上記回
転角範囲(30°≦θ≦34°)、籍にθ=:193・
が有利となる。
以下、本発明をSAWフィルタに適用した場合を詳細に
説明する。第6図は本発明の実施例で、二−ロ共振a厘
フィルタでおる。基板6−1°の表面にすだれ状電極ト
ランスジューサ6−2.6−3を配置し、これらの両側
にすだれ状電極反射系6−4.6−5を配置し、6−2
から励起された表面弾性波エネルギーを反射系6−4と
6−5の間に閉込め、6−4.6−2.6−3.6−5
の電極指の位置と位相が揃う周波数で共振させ、この弾
性波によってすだれ状電極トランスジューサ6−3に励
起される電圧をとシ出す方式のフィルタで“ある。基板
6−1に回転角0が、3G”≦θ斗34°の範囲のLi
Ta01単結晶回@y−cut板を用いると、第2図〜
第5図から凋らかなように、36°(または35’)Y
−X−板を用い九場合より約lθ%帯域幅が増大した低
損失SAWフィルタが実現できる。また、周波数の温度
特性も改善される。
第7図は本発明の他の実施例で、ll’win−tur
n−reflector ffiフィルタである。基板
7−1の表面に送受のトランスジューサ7−2.7−3
の両側にマルチ・ストリップカブ27−4.7−5、四
つの反射系7−6.7−7.7−8.7−9を配置して
構成される。第6図と同様に30″≦θ≦34°のLi
Tl0.単結晶回転Y −CuS板を用いると36°Y
−X−板に比べて低損失、広帯域SAWフィルタが実現
できる。
その他、8AW共振器の原型でちる一開口共振器、これ
を梯子形接続したフィルタセして二開ロ共振器を複合接
続したフィルタなどの基板とじても適用できることは明
らかである。
以上詳述してきた本発明の回転角0が30°二〇≦34
 の範囲(D L I T a Os単結晶回転Y −
cut基板を用いると、Li’l’aO,単結晶36Q
(または35°)回転Y−cut基板に比べて、低損失
、広帯域そして周波数の温度特性の優れたSAWフィル
タなどのSAW装置が実現できる。又、0=3λ93・
に4当する(0112)面はX線回折面であるから、結
晶面(切断面)の検査が行い易い。さらに、(0112
)面(#=3L93°) ハ低Na1li−t’6 !
D、θ)36°近傍の(0449)面と比較し、単結晶
の育成が容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、LITaOm単結晶回転単結晶回転基板の軸
方位を説明するための図、第2図、第3図、第4図、第
5図は、LiTaos単結晶y−cut基板の特性測定
結果または理論解析結果を示す図、第6図1.$ 71
Qは、本発明の実施例の構成を示す¥i3 1¥1 3035         40 第 6 図 ”f)7Uj3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ′1.圧電体基板としてLiTa0.を用いた表面弾性
    波装置におiで、上記圧電体基板としてLiTa01′
    単結晶回転y−cut板でらシ、回転角Oが30°≦θ
    ≦340の範囲の基板を用いることを%儀とする表−弾
    性波装置。 2、上記圧電体基板としてIjTlO,単結晶の(01
    12)面を有する基板(32,93”回転Y−cut基
    ”板)を用いることを特徴とする特許請求あ範囲第1J
    IJ記載の一面弾性波装置。
JP13010481A 1981-08-21 1981-08-21 表面弾性波装置 Pending JPS5833310A (ja)

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