KR20010101541A - 탄성파 장치 - Google Patents

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KR20010101541A
KR20010101541A KR1020017008935A KR20017008935A KR20010101541A KR 20010101541 A KR20010101541 A KR 20010101541A KR 1020017008935 A KR1020017008935 A KR 1020017008935A KR 20017008935 A KR20017008935 A KR 20017008935A KR 20010101541 A KR20010101541 A KR 20010101541A
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슈소우 와다까
고이찌로 미스
쯔또무 나가쯔까
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고지 이바따
마사쯔네 야마구찌
겐야 하시모또
다쯔야 오모리
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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 34°내지 41°의 범위에서 회전시킨 면을 기판의 표면으로 하고, 인터디지털형 전극 중의 적어도 일부의 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.01 이상 0.05 이하이고, 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만이다.

Description

탄성파 장치{ELASTIC WAVE APPARATUS}
종래, 탄탈산리튬(LiTaO3, 이하, LT라 함)을 압전체 기판으로서 이용한 탄성파 장치에서는 LT 기판의 컷트각 θ을 36°로 하고 있었다. 이는 이러한 기판의 표면에 전극을 형성해서 기판 표면을 전기적으로 단락한 경우, 전파 손실이 거의 0이 되면 계산되었기 때문이었다.
그러나, 그 계산에서는 전극이 두께를 갖지 않는다는 이상적인 상태를 가정하고 있었기 때문에, 전극에 두께가 있는 실제 탄성파 장치에서는 전파 손실이 최소가 되는 조건이 다를 가능성이 있었다. 또한, 그 계산에서는 기판의 표면 전체가 전극으로 덮인 경우를 검토하고 있었기 때문에, SAW 필터와 같이 전극 핑거가 주기적으로 배열된 탄성파 장치에서는 전파 손실이 최소가 되는 조건이 다를 가능성이 있었다.
그래서, 특개평9-167936호 공보(이하, 문헌 1이라 함)에서는 LT 기판의 표면에 형성된 그레이팅 전극의 두께를 고려하여, 전파 손실이 최소가 되는 조건을 검토하고 있다. 도 1은 문헌 1의 도 7에 도시한 라더형 탄성 표면파 필터에 있어서의 전파 손실의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 도면에 있어서, 종축은 탄성 표면파(이하, SAW; Surface Acoustic Wave라 함)가 1파장(λ) 전파할 때의 손실, 즉 1파장당 손실(㏈/λ)이다. 횡축은 전극의 두께 h를 SAW 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)이다.
도 1은 LT의 결정 X축 방향을 SAW의 전파 방향으로 하고, 결정 X축의 주위로, 결정 Y축을 θ회전한 "θ회전 Y" 축에 수직인 면을 기판 표면으로 하고, 컷트각 θ이 36° 내지 46°의 범위인 경우에 대하여 나타내고 있다. "θ회전 Y" 축에 수직인 면을 LT 기판의 표면으로 하고, 결정 X축 방향을 SAW의 전파 방향으로 하는 LT 기판을 θ회전 Y-컷트 X-전파 탄탈산리튬으로 나타내고, 생략해서 θYX-LT나 θYX-LiTaO3으로 나타낸다. 대부분의 경우, 전극은 알루미늄(Al) 또는 Al을 주성분으로 한 합금으로 형성된다.
도 1을 참조하면, 규격화 전극 두께(h/λ)가 0인 경우, 컷트각 θ이 36° 부근에서 1파장당 손실(㏈/λ)이 최소가 된다. 이 결과는 전극이 두께를 갖지 않는 이상적인 상태인 경우, 컷트각 θ이 36°일 때, 전파 손실이 거의 0이 되는 종래의 계산 결과와 일치한다.
또한, 도 1을 참조하면, 컷트각 θ이 40°인 경우, 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05 부근에서 1파장당 손실(㏈/λ)이 최소가 되고, 컷트각 θ이 42°일 때, 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.075 부근에서 1파장당 손실(㏈/λ)이 최소가 된다. 이때문에 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05보다 큰 영역에서 실현된 SAW 디바이스에서는 전파 손실을 최소로 하는 컷트각 θ은 40°보다 큰 범위에 존재한다.
이와 같이 도 1에서 적절한 규격화 전극 두께(h/λ)와 컷트각 θ의 조합을 선택함으로써, 전파 손실을 최소로 할 수 있으며, 그 결과, SAW 디바이스의 삽입 손실을 저감시킬 수 있는 것이 분명해졌다. 그리고, 최근 컷트각 θ이 42°의 LT 기판이 이용되어 왔다.
또, 탄성파에는 여러 종류가 존재하며, 컷트각 θ이 36° 내지 46°의 부근에서 전파 방향을 결정 X축으로 한 경우, 예를 들면, 문헌: 전자 통전학회논문지'84/1, Vol. J67-C, No.1, pp.158-165(이하, 문헌 2라 함) 중에 기재된 바와 같이 LT 기판의 표면을 따라 전파하는 벌크파인 SSBW(Surface Skimming Bulk Wave)나, 누설 탄성 표면파(LSAW: Leaky Surface Acoustic Wave)가 전파한다. 그러나, 본원에서는 이들을 특별히 구별하는 경우를 제외하고, 총칭하여 SAW라 기술하기로 한다.
도 2는 탄성파 장치의 일종인 SAW 필터의 구성을 나타내는 상면도이다. 도면에 있어서, 참조 번호(1)는 압전체인 LT 기판, 참조 번호(3)는 전극 핑거, 참조 번호(4)는 본딩 패드, 참조 번호(5)는 전기-탄성 표면파의 에너지 변환을 행하는 입력측 IDT(Inter Digital Transducer: 인터디지털형 전극), 참조 번호(6)는 탄성 표면파-전기의 에너지 변환을 행하는 출력측 IDT(인터디지털형 전극), 참조 번호(7)는 입력 단자, 참조 번호(8)는 출력 단자이다. 또한, W0은 전극 핑거(3)가 교차하는 부분의 길이의 최대치이다.
도 3은 도 2에 도시한 SAW 필터의 단면도로서, 도면에 있어서 w는 전극 핑거 (3)의 폭, p는 전극 핑거(3)의 배열 주기, h는 전극 핑거(3)의 두께이다.
다음으로, SAW 필터의 동작에 대하여 설명한다.
입력 단자(7)에 인가된 전기 신호는 입력측 IDT5의 각 전극 핑거(3)의 교차부에 전계을 형성한다. 이 때, LT 기판(1)이 압전체이기 때문에, 상기 전계에 의해 왜곡이 생긴다. 입력 신호가 주파수 f인 경우, 생기는 왜곡도 주파수 f에서 진동하고, 이것이 SAW가 되어 전극 핑거(3)에 수직 방향으로 전파한다. 또한, 출력측 IDT6에서는 SAW가 다시 전기 신호로 변환된다. 전기 신호로부터 SAW로 변환되는 경우와, SAW로부터 전기 신호로 변환되는 경우에는 상호 가역적인 과정이다.
컷트각 θ이 36° 부근에서 SAW의 전파 방향이 결정 X축 방향인 경우에는 상기 문헌 2에 도시되어 있는 바와 같이 SAW의 변위 성분은 상기 전극 핑거(3)에 평행하고, 또한, LT 기판(1)의 표면에 평행한 방향 성분을 갖는다. 이 변위 성분은 LT 기판(1)의 절단면의 컷트각 θ과, SAW의 전파 방향에 의존한다.
입력측 IDT5에 의해 여진된 SAW는 출력측 IDT6의 방향으로 전파하거나, LT 기판(1)에 전파 손실이 있는 경우에는 출력측 IDT6에 도달한 SAW의 전력은 입력측 IDT5으로 여진된 직후의 SAW의 전력보다 작아진다. 그 손실의 정도는 SAW 파장 λ로 규격화한 입력측 IDT5와 출력측 IDT6의 중심 사이 거리에 감쇠 상수 α를 곱한 값에 거의 동등하다.
이 때문에, 입력측 IDT5와 출력측 IDT6의 거리가 동일하면, LT 기판(1)의 전파 손실이 클수록, SAW 필터로서의 삽입 손실이 커진다. 문헌: 탄성 표면파 공학,1983년 11월, 전자 통신학회 발행, 코로나사, pp.56-pp.81(이하, 문헌 3이라 함)에 도시되어 있는 바와 같이 SAW 파장 λ는 전극 핑거(3)의 배열 주기 p의 2배에 상당하기 때문에 입력측 IDT5와 출력측 IDT6을 구성하는 전극 핑거(3)의 개수의 평균치의 절반 수치에 감쇠 상수 α를 곱한 정도의 손실이 전파에 따른 손실로서 생긴다.
예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이 입력측 IDT5와 출력측 IDT6이 각각 7개의 전극 핑거(3)로 이루어지고, 입력측 IDT5와 출력측 IDT6이 바로 접근해서 배치되어 있다고 하면, 전파에 따른 손실은 감쇠 상수 α의 3∼4배 정도의 값이 된다. 예를 들면, 감쇠 상수 α가 0.02(㏈/λ)라고 하면, 전파에 따른 손실은 0.06∼ 0.08㏈ 정도의 값이 된다.
이와 같이 저 손실인 SAW 디바이스를 실현할 경우, 전파 손실이 작은 LT 기판(1)을 이용하는 것이 중요하고, 종래 이로한 종류의 탄성파 장치에서는 컷트각 θ이 36°보다 큰 범위가 사용되고 있었다.
상술한 바와 같이 전파 손실은 SAW 필터의 삽입 손실에 큰 영향을 주지만, SAW 필터의 삽입 손실에 영향을 주는 것은 전파 손실뿐만 아니다. LT 기판(1)의 특성을 나타내는 재료 상수로서, 전파 손실 이외에 전기 신호와 SAW의 변환 효율에 대한 전기 기계 결합 계수 k2, 입력측 IDT5나 출력측 IDT6의 임피던스에 대한 정전 용량 C0, SAW의 전파 속도 Vs 등이 있다. 이들 중에서, 특히 상기 전기 기계 결합 계수 k2는 SAW 필터의 삽입 손실이나 통과 대역 폭을 결정하는 중요한 것이다.
또, 레일리파(Rayleigh Wave)나 BGS파(Bleustein-Gulyaev-Shimizu Wave)와같은 원리적으로는 전파 손실을 수반하지 않는 순수한 탄성 표면파를 이용한 탄성파 장치에서는 최적의 설계 조건이 알려져 있었지만, LSAW나 SSBW를 이용한 탄성파 장치에서는 구체적인 조건이 알려져 있지 않았다.
이상과 같이 종래의 이러한 종류의 탄성파 장치에서는 전파 손실이 최소가 되는 조건으로 이용되어 왔으나, 탄성파 장치의 특성에 큰 영향을 주는 전기 기계 결합 계수 k2가 최적의 조건으로 이용되고 있지 않기 때문에, 탄성파 장치의 삽입 손실이나 대역 폭이 열화하는 과제가 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 종래의 이러한 종류의 탄성파 장치보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
〈발명의 개시〉
본 발명에 따른 탄성파 장치는 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판에 도체를 포함한 인터디지털형 전극을 형성한 것에 있어서, 상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 34° 내지 41°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고, 상기 인터디지털형 전극을 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.01 이상 0.05 이하이고, 상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것이다.
이에 따라, 종래보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는효과가 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판에 도체를 포함한 인터디지털형 전극을 형성한 탄성파 장치에서 상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 35° 내지 42°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고, 상기 인터디지털형 전극을 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05 이상 0.075 이하이고, 상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것이다.
이에 따라, 종래보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판에 도체를 포함한 인터디지털형 전극을 형성한 탄성파 장치에 있어서, 상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 36° 내지 43°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고, 상기 인터디지털형 전극을 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.075 이상 0.1 이하이고, 상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것이다.
이에 따라, 종래보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판에도체를 포함한 인터디지털형 전극 및 반사기를 형성한 것에 있어서, 상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 34° 내지 41°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고, 상기 반사기 중 적어도 일부를 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.01 이상 0.05 이하이고, 상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것이다.
이에 따라, 종래보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판에 도체를 포함한 인터디지털형 전극 및 반사기를 형성한 것에 있어서, 상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 35° 내지 42°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고, 상기 반사기 중 적어도 일부를 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05 이상 0.075 이하이고, 상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것이다.
이에 따라, 종래보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판에 도체를 포함한 인터디지털형 전극 및 반사기를 형성한 것에 있어서, 상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 36° 내지 43°의 범위에서 회전시킨면을 상기 기판의 표면으로 하고, 상기 반사기 중 적어도 일부를 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.075 이상 0.1 이하이고, 상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것이다.
이에 따라, 종래보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판에 도체를 포함한 인터디지털형 전극을 형성한 것에 있어서, 상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 34° 내지 41°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고, 상기 인터디지털형 전극의 일부를 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.01 이상 0.05 이하이고, 상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것이다.
이에 따라, 종래보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판에 도체를 포함한 인터디지털형 전극을 형성한 탄성파 장치에 있어서, 상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 35° 내지 42°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고, 상기 인터디지털형 전극의 일부를 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가0.05 이상 0.075 이하이고, 상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것이다.
이에 따라, 종래보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판에 도체를 포함한 인터디지털형 전극을 형성한 탄성파 장치에 있어서, 상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 36° 내지 43°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고, 상기 인터디지털형 전극의 일부를 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.075 이상 0.1 이하이고, 상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것이다.
이에 따라, 종래보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판에 도체를 포함한 인터디지털형 전극 및 반사기를 형성한 것에 있어서, 상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 34° 내지 41°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고, 상기 반사기의 일부를 구성하는 전극 핑거의 일부분의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.01 이상 0.05 이하이고, 상기 전극 핑거의 일부분의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것이다.
이에 따라, 종래보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판에 도체를 포함한 인터디지털형 전극 및 반사기를 형성한 것에 있어서, 상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 35° 내지 42°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고, 상기 반사기의 일부를 구성하는 전극 핑거의 일부분의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05 이상 0.075 이하이고, 상기 전극 핑거의 일부분의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것이다.
이에 따라, 종래보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판에 도체를 포함한 인터디지털형 전극 및 반사기를 형성한 것에 있어서, 상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 36° 내지 43°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고, 상기 반사기의 일부를 구성하는 전극 핑거의 일부분의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.075 이상 0.1 이하이고, 상기 전극 핑거의 일부분의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것이다.
이에 따라, 종래보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 통신 기기나 전자 기기 등의 회로에서 사용되며 탄성파를 전파하는 탄성파 장치에 관한 것이다.
도 1은 특개평9-167936호 공보에 나타난 감쇠 상수의 계산 결과를 나타내는 도면.
도 2는 SAW 필터의 구성을 나타내는 상면도.
도 3은 도 2에 나타내는 SAW의 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 규격화 전극 두께가 0.01인 경우의 감쇠 상수의 계산 결과를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 규격화 전극 두께가 0.01인 경우의 전기 기계 결합 계수의 계산 결과를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 의한 규격화 전극 두께가 0.05인 경우의 감쇠 상수의 계산 결과를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 의한 규격화 전극 두께가 0.05인 경우의 전기 기계 결합 계수의 계산 결과를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 의한 규격화 전극 두께가 0.075인 경우의 감쇠 상수의 계산 결과를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 의한 규격화 전극 두께가 0.075인 경우의 전기 기계 결합 계수의 계산 결과를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 의한 규격화 전극 두께가 0.1인 경우의 LT 기판의 감쇠 상수의 계산 결과를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 의한 규격화 전극 두께가 0.1인 경우의 LT기판의 전기 기계 결합 계수의 계산 결과를 나타내는 도면.
도 12는 모드 결합형 SAW 공진기 필터의 패턴을 나타내는 도면.
도 13은 도 12에 나타내는 모드 결합형 SAW 공진기 필터의 삽입 손실 최소치의 계산 결과를 나타내는 도면.
도 14는 도 12에 나타내는 모드 결합형 SAW 공진기 필터의 통과 전력의 계산 결과를 나타내는 도면.
〈발명을 실시하기 위한 최량의 형태〉
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해서, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대하여 첨부 도면에 따라 설명한다.
〈제1 실시예〉
도 4는 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.01인 경우의 감쇠 상수 α의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 도면에 있어서, 종축은 감쇠 상수 α(㏈/λ)이다. 횡축은 LT 기판의 컷트각 θ이고, 도 1에 도시한 경우와 마찬가지로 LT 기판의 결정 X축 방향을 SAW의 전파 방향으로 하고, 결정 X축의 주위로, 결정 Y축을 θ 회전시킨 축에 수직인 면을, 즉 결정 X축의 주위로, 결정 Y축을 θ 회전시킨 면을 LT 기판의 표면으로 하고 있다.
여기서는, 도 3에 도시한 바와 같은 폭 w의 전극 핑거가 배열 주기 p에서 무한히 배열된 경우에 있어서의 SAW의 전파 특성을 계산하고 있다. 도 4에서는 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 전극 핑거의 듀티비(w/p)를 0.2 내지0.8까지 0.1 마다 바꿔 계산한 결과를 나타내고 있다.
도 5는 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.01인 경우의 전기 기계 결합 계수 k2의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 도면에 있어서, 종축은 전기 기계 결합 계수 k2이고, 횡축은 도 4와 동일한 LT 기판의 컷트각 θ이다. 또한, 도 5에서는 듀티비 (w/p)를 도 4와 동일한 값으로 계산한 결과를 나타내고 있다.
도 4 및 도 5에 나타낸 계산 결과는 예를 들면, 문헌: 탄성파 소자 기술의 최근 연구-위원회 보고서-, 일본 학술 진흥회 탄성파 소자 기술 제150 위원회, 1995년 3월, pp.649-pp.654(이하, 문헌 4라 함), pp.786-pp.791(이하, 문헌 5라 함), 및 문헌: 제23회 EM 심포지움, 1994년 5월, pp.93-pp.100(이하, 문헌 6이라 함)에 나타나고 있는 이산화 그린 함수를 이용한 해석 수법을 이용하고 있으며, 문헌 5에서 진술되어 있는 프로그램(FEMSDA)의 후방 산란의 영향을 제외한 계산 결과를 이용하고 있다.
도 6 및 도 7은 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05인 경우의 도 4 및 도 5와 동일한 계산 결과이다. 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05라는 값은 ㎓ 대의 SAW 디바이스에서는 비교적 많이 이용된다.
도 6을 참조하면, 감쇠 상수 α가 최소가 되는 컷트각 θ은 도 4의 경우보다 크다. 그러나, 도 7을 참조하면, 감쇠 상수 α가 작아지는 컷트각 θ을 선택하면, 전기 기계 결합 계수 k2가 작아진다. 즉, 도 6을 참조하면, 감쇠 상수 α는 컷트각θ이 38° 부근에서 최소가 되지만, 전기 기계 결합 계수 k2는 38°보다 작은 컷트각 θ이 큰 값을 나타낸다.
도 8 및 도 9는 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.075인 경우의 도 4 및 도 5나, 도 6 및 도 7과 동일한 계산 결과이다. 도 8을 참조하면, 감쇠 상수 α가 최소가 되는 컷트각 θ은 도 6의 경우보다 크고, 감쇠 상수 α는 39° 부근에서 최소가 되지만, 도 9를 참조하면, 감쇠 상수 α가 작아지는 컷트각 θ을 선택하면, 전기 기계 결합 계수 k2가 작아지고, 전기 기계 결합 계수 k2는 39°보다 작은 컷트각 θ이 큰 값을 나타낸다.
도 10 및 도 11은 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.1인 경우의 도 4 및 도 5나, 도 6 및 도 7이나, 도 8 및 도 9와 동일한 계산 결과이다. 도 10을 참조하면, 감쇠 상수 α가 최소가 되는 컷트각 θ은 도 8의 경우보다 크고, 감쇠 상수 α는 40° 부근에서 최소가 되지만, 도 11을 참조하면, 감쇠 상수 α가 작아지는 컷트각 θ을 선택하면, 전기 기계 결합 계수 k2가 작아지고, 전기 기계 결합 계수 k2는 40°보다 작은 컷트각 θ이 큰 값을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 예를 들면, 듀티비(w/p)가 0.5인 경우, 컷트각 θ이 38° 부근에서 감쇠 상수 α가 거의 0이 되는 최소치를 나타낸다. 그러나, 도 1에 도시한 종래의 이러한 종류의 탄성파 장치에 대한 계산 결과를 보면, 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05인 경우, 컷트각 θ이 40° 부근에서 감쇠 상수 α가 0이 되는 최소치를 나타낸다. 이것은 도 1이 문헌 1에 나타낸 라더형 탄성 표면파 필터의계산 결과로서, 전극 핑거가 주기적으로 무한히 배열된 구조의 탄성파 장치의 계산 결과와 다르기 때문이다.
도 12는 도 4 내지 도 11에 나타낸 계산 결과가 SAW 필터에 제공하는 효과에 대하여 확인하기 위해 이용하는 모드 결합형 SAW 공진기 필터의 패턴을 나타내는 도면이다. 도면에 있어서, 참조 번호(5)는 입력측 IDT이고, 전극 핑거(3)의 수는 31개이다. 참조 번호(6)는 출력측 IDT이고, 두 개의 출력측 IDT6이 전기적으로 병렬로 접속하고 있다. 출력측 IDT6의 한쪽의 전극 핑거(3)의 수는 18개이고, 다른 한쪽의 전극 핑거(3)의 수는 20개이다. 참조 번호(9)는 그레이팅 반사기이고, 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(즉, 스트립)10의 개수는 한쪽에 120개이다. 입력측 IDT5의 전극 핑거(3)의 선 폭, 출력측 IDT6의 전극 핑거(3)의 선 폭은 전부 동일한 wi이고, 배열 주기도 전부 동일한 pi이다.
도 12에 있어서의 그레이팅 반사기(9)의 각 전극 핑거(10)의 배열 주기 pg는 입력측 IDT5, 출력측 IDT6의 경우와 다르고, pg=1.0251pi이다. 그레이팅 반사기 (9)의 각 전극 핑거(10)의 듀티비(wg/pg)는 입력측 IDT5, 출력측 IDT6의 각 전극 핑거(3)의 듀티비(wi/pi)와 동일하다. 이하, 이들 듀티비(wi/pi) 및 (wg/pg)을 총칭하여, 듀티비(w/p)로 나타낸다.
또한, 거리 D1은 2.5pi, 거리 D2는 0.25pi이다. 최대 교차 폭은 360㎛이다.
도 13은 도 12에 나타낸 SAW 필터의 삽입 손실 최소치의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 도 13에서는 입력측 IDT5 및 출력측 IDT6의 전극 핑거(3) 및 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05인 경우에 대하여 듀티비(w/p)를 0.5 내지 0.7까지 0.1 마다 바꿔 계산한 결과를 나타내고 있다.
계산에는 예를 들면, 문헌: 탄성파 소자 기술 핸드북, 일본 학술 진흥회 탄성파 소자 기술 제150 위원회, 1991년, pp.185-pp.205(이하, 문헌 7이라 함) 중에 나타내고 있는 Smith의 등가 회로의 2nd 모델(문헌 7의 pp. 188의 도 3.76)을 입력측 IDT5 및 출력측 IDT6에 사용하고 있다.
또한, 그레이팅 반사기(9)에는 예를 들면, 문헌: 탄성파 소자 기술 핸드북, 일본 학술 진흥회 탄성파 소자 기술 제150 위원회, 1991년 11월, pp.206-pp.227(이하, 문헌 8이라 함) 중에 나타내고 있는 분포 상수형 등가 회로(문헌 8의 pp.221의 도 3.134의 우측)를 사용하고 있다.
컷트각 θ이나 듀티비(w/p)를 바꾸면, SAW의 전파 속도 Vs가 변화하지만, 여기서는 입력측 IDT5 및 출력측 IDT6의 중심 주파수 f0이 965㎒가 되도록 배열 주기 pi를 바꿔 계산하고 있다. 또, 여기서는 감쇠 상수 α 및 전기 기계 결합 계수 k2뿐만 아니라, SAW의 전파 속도 Vs, 정전 용량 C0, 반사 계수 C1등의 재료 상수의 변화도 고려하여 계산하고 있다.
도 13을 참조하면, 삽입 손실 최소치는 컷트각 θ이 38° 부근에서 최소가 되고, 종래의 이러한 종류의 탄성파 장치에서 이용되어 온 컷트각 θ이 36°인 경우나 42°인 경우보다 작다. 도 6을 참조하면, 컷트각 θ이 38°일 때, 감쇠 상수 α가 최소가 된다. 이 때문에, 컷트각 θ이 38° 부근에서 삽입 손실 최소치가 최소가 되고, 감쇠 상수 α가 삽입 손실에 제공하는 기여가 큰 것을 알 수 있다.
도 14는 도 12에 도시한 SAW 필터의 통과 전력의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 도 14에서는 입력측 IDT5 및 출력측 IDT6의 전극 핑거(3) 및 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05, 듀티비(w/p)가 0.7인 경우에 대하여 컷트각 θ을 36°, 38°, 42°로서 계산한 결과를 나타내고 있다.
또한, 여기서는 컷트각 θ이 36°일 때, 음속 Vs는 4083.4(㎧), 감쇠 상수 α는 0.01749(㏈/λ), 정전 용량 C0은 전극 핑거 1개당 304(㎊/m), 전기 기계 결합 계수 k2는 11.7%로 하고, 컷트각 θ이 38°일 때, 음속 Vs는 4085.6(㎧), 감쇠 상수 α는 8×10-6(㏈/λ), 정전 용량 CO는 전극 핑거 1개당 304(㎊/m), 전기 기계 결합 계수 k2는 11.4%로 하고, 컷트각 θ이 42°일 때, 음속 Vs는 4088.3(㎧), 감쇠 상수 α는 0.00833(㏈/λ), 정전 용량 C0은 전극 핑거 1개당 302(㎊/m), 전기 기계 결합 계수 k2는 11.0%로 하여 계산하고 있다.
도 14를 참조하면, 통과 전력은 컷트각 θ이 36°인 경우, 38°인 경우에 비하여 조금 낮은 정도이지만, 컷트각 θ이 42°인 경우, 38°인 경우에 비하여 0.1㏈ 이상 낮다. 도 6을 참조하면, 감쇠 상수 α는 컷트각 θ이 36°나 42°인 경우, 38°인 경우에 비하여 크고, 도 7을 참조하면, 전기 기계 계수 k2는 컷트각 θ이 36°인 경우, 38°인 경우에 비하여 크고, 컷트각 θ이 42°인 경우, 38°인 경우에 비하여 작다. 컷트각 θ이 36°인 경우, 38°인 경우에 비하여 통과 전력이조금 낮은 정도인 것은 컷트각 θ이 36°인 경우, 38°인 경우에 비하여 감쇠 상수 α가 크지만, 전기 기계 결합 계수 k2도 크기 때문이고, 컷트각 θ이 42°인 경우, 38°인 경우에 비하여 통과 전력이 0.1㏈ 이상 낮은 것은 컷트각 θ이 42°인 경우, 38°인 경우에 비하여 감쇠 상수 α가 크고, 또한 전기 기계 결합 계수 k2가 작기 때문이고, 전기 기계 결합 계수 k2도 삽입 손실에 제공하는 기여가 큰 것을 알 수 있다.
도 7을 참조하면, 듀티비(w/p)를 크게 하면, 전기 기계 결합 계수 k2가 커지고, 삽입 손실을 작게 하고, 또한 통과 대역 폭을 넓게 할 수 있음을 알 수 있다. 감쇠 상수 α가 커지고, 전파에 따른 손실이 증가하였다고 해도, 그 만큼 전기 기계 결합 계수 k2가 커지면, 결과적으로 삽입 손실을 저감할 수 있다.
도 4를 참조하면, 감쇠 상수 α는 컷트각 θ이 37° 부근에서 최소치를 나타내고, 컷트각 θ을 34° 내지 40°의 범위로 함으로써, 감쇠 상수 α를 0.005(㏈/λ)로 억제할 수 있다. 또한, 도 6을 참조하면, 감쇠 상수 α는 컷트각 θ이 38° 부근에서 최소치를 나타내고, 컷트각 θ을 35° 내지 41°의 범위로 함으로써, 감쇠 상수 α를 0.005(㏈/λ)로 억제할 수 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 컷트각 θ이 34° 내지 41°의 범위에서는 듀티비 (w/p)가 0.6 이상인 경우에 컷트각 θ이 36° 또는 42°이고, 듀티비(w/p)가 0.5인종래의 경우보다 큰 전기 기계 결합 계수 k2를 나타낸다. 규격화 막 두께(h/λ)가 큰 도 7의 경우에는 도 5의 경우에 비하여, 동일한 컷트각 θ으로 동일한 듀티비 (w/p)의 경우의 전기 기계 결합 계수 k2는 크다. 또, 지금까지 듀티비를 고려한 전기 기계 결합 계수 k2의 계산 결과는 보고되어 있지 않기 때문에, 여기서는 일반적인 듀티비인 0.5를 종래의 듀티비로서 검토하였다. 이하, 동일하다.
이상과 같이 제1 실시예에 따르면, LT 기판의 컷트각 θ이 34° 내지 41°의 범위에서 입력측 IDT5 및 출력측 IDT6의 전극 핑거(3) 및 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.01 내지 0.05의 범위의 두께를 갖고, 입력측 IDT5 및 출력측 IDT6의 전극 핑거(3) 및 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거 (10)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우에는 종래의 이러한 종류의 탄성파 장치보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
단, 상기 효과는 입력측 IDT5, 출력측 IDT6 및 그레이팅 반사기(9)의 전부가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우뿐만 아니라, 이들 중의 하나만이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우라도 얻을 수 있다.
예를 들면, 입력측 IDT5만이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 34° 내지 41°의 범위에서 입력측 IDT5의 전극 핑거(3)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.01 내지 0.05의 범위의 두께를 갖고, 입력측 IDT5의 전극 핑거(3)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 출력측 IDT6만이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 34° 내지 41°의 범위에서 출력측 IDT6의 전극 핑거(3)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.01 내지 0.05의 범위의 두께를 갖고, 출력측 IDT6의 전극 핑거(3)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 그레이팅 반사기(9)만이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 34° 내지 41°의 범위에서 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.01 내지 0.05의 범위의 두께를 갖고, 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 효과는 입력측 IDT5, 출력측 IDT6 또는 그레이팅 반사기(9) 중의 모든 전극 핑거가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우뿐만 아니라, 일부의 전극 핑거가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우라도 얻을 수 있다.
예를 들면, 입력측 IDT5 중 일부의 전극 핑거(3)가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 34° 내지 41°의 범위에서 입력측 IDT5 중 일부의 전극 핑거(3)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.01 내지 0.05의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(3)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 출력측 IDT6 중 일부의 전극 핑거(3)가 상기 조건을 충족시키고있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 34° 내지 41°의 범위에서 출력측 IDT6 중 일부의 전극 핑거(3)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.01 내지 0.05의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(3)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거(10)가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 34° 내지 41°의 범위에서 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거(10)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.01 내지 0.05의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(10)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 효과는 입력측 IDT5, 출력측 IDT6 또는 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거의 전 부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우뿐만 아니라, 일부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우라도 얻을 수 있다.
예를 들면, 입력측 IDT5 중 일부의 전극 핑거(3)의 일부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 34° 내지 41°의 범위에서 입력측 IDT5 중 일부의 전극 핑거(3)의 일부분의 전극 두께가 SAW 파장의 0.01 내지 0.05의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(3)의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 출력측 IDT6 중 일부의 전극 핑거(3)의 일부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 34° 내지 41°의 범위에서 출력측 IDT6 중 일부의 전극 핑거(3)의 일부분의 전극 두께가 SAW 파장의 0.01 내지0.05의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(3)의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거(10)의 일부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 34° 내지 41°의 범위에서 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거(10)의 일부분의 전극 두께가 SAW 파장의 0.01 내지 0.05의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(10)의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
〈제2 실시예〉
도 6을 참조하면, 감쇠 상수 α는 컷트각 θ이 38° 부근에서 최소치를 나타내고, 컷트각 θ을 35° 내지 41°의 범위로 함으로써, 감쇠 상수 α를 0.005(㏈/λ)로 억제할 수 있다. 도 8을 참조하면, 감쇠 상수 α는 컷트각 θ이 39° 부근에서 최소치를 나타내고, 컷트각 θ을 36° 내지 42°의 범위로 함으로써, 감쇠 상수 α를 0.005(㏈/λ)로 억제할 수 있다.
도 7 및 도 9를 참조하면, 컷트각 θ이 35° 내지 42°의 범위에서는 듀티비 (w/p)가 0.6 이상인 경우에 컷트각 θ이 36°, 듀티비(w/p)가 0.5인 종래의 경우보다 큰 전기 기계 결합 계수 k2를 나타낸다. 규격화 막 두께(h/λ)가 큰 도 9의 경우에는 도 7의 경우에 비하여 동일 컷트각 θ, 동일 듀티비(w/p)인 경우의 전기 기계 결합 계수 k2는 크다.
이상과 같이 제2 실시예에 따르면, LT 기판의 컷트각 θ이 35° 내지 42°의범위에서 입력측 IDT5 및 출력측 IDT6의 전극 핑거(3) 및 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.05 내지 0.075의 범위의 두께를 갖고, 입력측 IDT5 및 출력측 IDT6의 전극 핑거(3) 및 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우에는 종래의 이러한 종류의 탄성파 장치보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
단, 상기 효과는 입력측 IDT5, 출력측 IDT6 및 그레이팅 반사기(9)의 전부가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우 뿐만 아니라, 이들 중의 하나만이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우라도 얻을 수 있다.
예를 들면, 입력측 IDT5만이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 35° 내지 42°의 범위에서 입력측 IDT5의 전극 핑거(3)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.05 내지 0.075의 범위의 두께를 갖고, 입력측 IDT5의 전극 핑거(3)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 출력측 IDT6만이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 35° 내지 42°의 범위에서 출력측 IDT6의 전극 핑거(3)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.05 내지 0.075의 범위의 두께를 갖고, 출력측 IDT6의 전극 핑거(3)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 그레이팅 반사기(9)만이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 35° 내지 42°의 범위에서, 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.05 내지 0.075의 범위의 두께를 갖고, 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 효과는 입력측 IDT5, 출력측 IDT6 또는 그레이팅 반사기(9) 중의 모든 전극 핑거가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우뿐만 아니라, 일부의 전극 핑거가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우라도 얻을 수 있다.
예를 들면, 입력측 IDT5 중 일부의 전극 핑거(3)가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 35° 내지 42°의 범위에서 입력측 IDT5 중 일부의 전극 핑거(3)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.05 내지 0.075의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(3)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 출력측 IDT6 중 일부의 전극 핑거(3)가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 35° 내지 42°의 범위에서 출력측 IDT6 중 일부의 전극 핑거(3)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.05 내지 0.075의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(3)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거(10)가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 35° 내지 42°의 범위에서 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거(10)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.05 내지 0.075의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(10)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 효과는 입력측 IDT5, 출력측 IDT6 또는 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거의 전 부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우 뿐만 아니라, 일부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우라도 얻을 수 있다.
예를 들면, 입력측 IDT5 중 일부의 전극 핑거(3)의 일부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 35° 내지 42°의 범위에서 입력측 IDT5 중 일부의 전극 핑거(3)의 일부분의 전극 두께가 SAW 파장의 0.05 내지 0.075의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(3)의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 출력측 IDT6 중 일부의 전극 핑거(3)의 일부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 35° 내지 42°의 범위에서 출력측 IDT6 중 일부의 전극 핑거(3)의 일부분의 전극 두께가 SAW 파장의 0.05 내지 0.075의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(3)의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거(10)의 일부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 35° 내지 42°의 범위에서 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거(10)의 일부분의 전극 두께가 SAW 파장의 0.05 내지 0.075의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(10)의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
〈제3 실시예〉
도 8을 참조하면, 감쇠 상수 α는 컷트각 θ이 39° 부근에서 최소치를 나타내고, 컷트각 θ을 36° 내지 42°의 범위로 함으로써, 감쇠 상수 α를 0.005(㏈/λ)로 억제할 수 있다. 도 10을 참조하면, 감쇠 상수 α는 컷트각 θ이 40° 부근에서 최소치를 나타내고, 컷트각 θ을 37° 내지 43°의 범위로 함으로써, 감쇠 상수 α를 0.005(㏈/λ)로 억제할 수 있다.
도 9 및 도 11을 참조하면, 컷트각 θ이 36° 내지 43°의 범위에서는 듀티비(w/p)가 0.6 이상인 경우에 컷트각 θ이 36°, 듀티비(w/p)가 0.5인 종래의 경우보다 큰 전기 기계 결합 계수 k2를 나타낸다. 규격화 막 두께(h./λ)가 큰 도 11의 경우에는 도 9의 경우에 비하여, 동일한 컷트각 θ로 동일한 듀티비(w/p)인 경우의 전기 기계 결합 계수 k2는 크다.
이상과 같이 제3 실시예에 따르면, LT 기판의 컷트각 θ이 36° 내지 43°의 범위에서 입력측 IDT5 및 출력측 IDT6의 전극 핑거(3) 및 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.075 내지 0.1의 범위의 두께를 갖고, 입력측 IDT5 및 출력측 IDT6의 전극 핑거(3) 및 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우에는 종래의 이러한 종류의 탄성파 장치보다 저 손실이며 광대역인 탄성파 장치를 실현할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
단, 상기 효과는 입력측 IDT5, 출력측 IDT6 및 그레이팅 반사기(9)의 전부가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우뿐만 아니라, 이들 중의 하나만이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우라도 얻을 수 있다.
예를 들면, 입력측 IDT5만이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 36° 내지 43°의 범위에서 입력측 IDT5의 전극 핑거(3)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.075 내지 0.1의 범위의 두께를 갖고, 입력측 IDT5의 전극 핑거(3)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 출력측 IDT6만이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 36° 내지 43°의 범위에서 출력측 IDT6의 전극 핑거(3)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.075 내지 0.1의 범위의 두께를 갖고, 출력측 IDT6의 전극 핑거(3)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 그레이팅 반사기(9)만이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 36° 내지 43°의 범위에서 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.075 내지 0.1의 범위의 두께를 갖고, 그레이팅 반사기(9)의 전극 핑거(10)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 효과는 입력측 IDT5, 출력측 IDT6 또는 그레이팅 반사기(9) 중의 모든 전극 핑거가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우뿐만 아니라, 일부의 전극 핑거가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우라도 얻을 수 있다.
예를 들면, 입력측 IDT5 중 일부의 전극 핑거(3)가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 36° 내지 43°의 범위에서 입력측 IDT5 중일부의 전극 핑거(3)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.075 내지 0.1의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(3)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 출력측 IDT6 중 일부의 전극 핑거(3)가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 36° 내지 43°의 범위에서 출력측 IDT6 중 일부의 전극 핑거(3)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.075 내지 0.1의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(3)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거(10)가 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 36° 내지 43°의 범위에서 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거(10)의 전극 두께가 SAW 파장의 0.075 내지 0.1의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(10)의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 효과는 입력측 IDT5, 출력측 IDT6 또는 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거의 전 부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우뿐만 아니라, 일부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우라도 얻을 수 있다.
예를 들면, 입력측 IDT5 중 일부의 전극 핑거(3)의 일부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 36° 내지 43°의 범위에서 입력측 IDT5 중 일부의 전극 핑거(3)의 일부분의 전극 두께가 SAW 파장의 0.075 내지 0.1의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(3)의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 출력측 IDT6 중 일부의 전극 핑거(3)의 일부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 36° 내지 43°의 범위에서 출력측 IDT6 중 일부의 전극 핑거(3)의 일부분의 전극 두께가 SAW 파장의 0.075 내지 0.1의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(3)의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거(10)의 일부분이 상기 조건을 충족시키고 있는 경우, 즉, LT 기판의 컷트각 θ이 36° 내지 43°의 범위에서 그레이팅 반사기(9) 중의 일부의 전극 핑거(10)의 일부분의 전극 두께가 SAW 파장의 0.075 내지 0.1의 범위의 두께를 갖고, 그 일부의 전극 핑거(10)의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상, 도 12에 도시한 모드 결합형 SAW 공진기 필터를 예로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, IDT의 수는 3 이외의 임의의 수라도 효과는 동일하다. 또한, 다전극 구조의 소위 트랜스버설(transversal)형 필터나, 도 2에 도시한 간단한 구조의 SAW 필터에 적용하여도 효과는 동일하다.
또한, 전극 핑거(3)의 배열 주기가 전부 동일한 경우에 대하여 나타내었지만, 부분적 또는 전체적으로 상기 배열 주기가 변화하는 경우라도 효과는 동일하다. 또한, IDT 내에 부유 전극을 갖거나, 또는 IDT 내의 다른 부위에 존재하는 부유 전극끼리 전기적으로 접속된 형상의 경우라도 효과는 동일하다.
또한, 본 발명은 SAW 필터뿐만 아니라, 1 단자쌍 SAW 공진기나, SAW 지연선,SAW 분산형 지연선이나, SAW 컨벌버(convolver) 등의 전기 신호와 LSAW, SSBW와의 변환 기능을 갖는 IDT를 형성하는 것 외의 SAW 디바이스 전부에 대하여 효과가 있다. 또한, 이들 SAW 디바이스를 이용한 탄성파 장치에 대해서도 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 탄성파 장치는 종래보다 저 손실이며 광대역인 특성을 실현하는 데 적합하다.

Claims (12)

  1. 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 인터디지털형 전극을 포함하는 탄성파 장치에 있어서,
    상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 34° 내지 41°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고,
    상기 인터디지털형 전극을 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.01 이상 0.05 이하이고,
    상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  2. 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 인터디지털형 전극을 포함하는 탄성파 장치에 있어서,
    상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 35° 내지 42°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고,
    상기 인터디지털형 전극을 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05 이상 0.075 이하이고,
    상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  3. 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 인터디지털형 전극을 포함하는 탄성파 장치에 있어서,
    상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 36° 내지 43°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고,
    상기 인터디지털형 전극을 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.075 이상 0.1 이하이고,
    상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  4. 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 인터디지털형 전극과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 반사기를 포함하는 탄성파 장치에 있어서,
    상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 34° 내지 41°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고,
    상기 반사기 중 적어도 일부를 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.01 이상 0.05 이하이고,
    상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  5. 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판과, 상기 기판에 형성된 도체를포함한 인터디지털형 전극과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 반사기를 포함하는 탄성파 장치에 있어서,
    상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 35° 내지 42°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고,
    상기 반사기 중 적어도 일부를 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05 이상 0.075 이하이고,
    상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  6. 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 인터디지털형 전극과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 반사기를 포함하는 탄성파 장치에 있어서,
    상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 36° 내지 43°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고,
    상기 반사기 중 적어도 일부를 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.075 이상 0.1 이하이고,
    상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  7. 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판과, 상기 기판에 형성된 도체를포함한 인터디지털형 전극을 포함하는 탄성파 장치에 있어서,
    상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 34° 내지 41°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고,
    상기 인터디지털형 전극의 일부를 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.01 이상 0.05 이하이고,
    상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  8. 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 인터디지털형 전극을 포함하는 탄성파 장치에 있어서,
    상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 35° 내지 42°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고,
    상기 인터디지털형 전극의 일부를 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05 이상 0.075 이하이고,
    상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  9. 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 인터디지털형 전극을 포함하는 탄성파 장치에 있어서,
    상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 36° 내지 43°의범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고,
    상기 인터디지털형 전극의 일부를 구성하는 전극 핑거의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.075 이상 0.1 이하이고,
    상기 전극 핑거의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  10. 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 인터디지털형 전극과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 반사기를 포함하는 탄성파 장치에 있어서,
    상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 34° 내지 41°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고,
    상기 반사기의 일부를 구성하는 전극 핑거의 일부분의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.01 이상 0.05 이하이고,
    상기 전극 핑거의 일부분의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  11. 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 인터디지털형 전극과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 반사기를 포함하는 탄성파 장치에 있어서,
    상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 35° 내지 42°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고,
    상기 반사기의 일부를 구성하는 전극 핑거의 일부분의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.05 이상 0.075 이하이고,
    상기 전극 핑거의 일부분의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  12. 탄탈산리튬을 주성분으로 하는 압전체 기판과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 인터디지털형 전극과, 상기 기판에 형성된 도체를 포함한 반사기를 포함하는 탄성파 장치에 있어서,
    상기 탄탈산리튬의 결정 X축의 주위로, 결정 Y축으로부터 36° 내지 43°의 범위에서 회전시킨 면을 상기 기판의 표면으로 하고,
    상기 반사기의 일부를 구성하는 전극 핑거의 일부분의 두께 h를 탄성 표면파의 파장 λ로 규격화한 규격화 전극 두께(h/λ)가 0.075 이상 0.1 이하이고,
    상기 전극 핑거의 일부분의 폭 w와 배열 주기 p에 의해 결정되는 상기 전극 핑거의 일부분의 듀티비(w/p)가 0.6 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
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