JPS6173409A - 弾性表面波装置 - Google Patents

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】 Ｚ又上勿且且立■ 本発明は弾性表面波装置に関し、詳しくは共振素子とし
て利用される弾性表面波共振子に関するものである。

従天二孜玉 一般に弾性表面波装置は、水晶、タンタル酸リチウム等
の単結晶やセラミックなどからなる圧電製基板の圧電効
果による弾性表面波を利用したもので、特に共振素子と
して使用される弾性表面波共振子（以下ＳＡＷ共振子と
称す）では、上記圧電性基板に水晶基板を使用すること
が多い。

例えば水晶基板を使用したＳＡＷ共振子の具体例を第５
図及び第６図を参照しながら説明すると、（１）は圧電
性基板である水晶基板、（２）は一定間隔λ毎に区切ら
れた櫛形の電極体の一対を互いに櫛歯をかみ合わせて水
晶基板（１）上に形成したＡ４蒸Ｍ膜による櫛形電極、
（３）　　（３）は櫛形電極（２）により励起された表
面波の反射器で、櫛形電極（２）の両側の水晶基板（１
）上に表面波の伝播方向と直交するぶ従長のパターンで
形成したＡｌ蒸着膜によるグレーティング電極（４）（
４）からなる回折格子である。

上記ＳＡＷ共振子における櫛形電極（２）にパルス電圧
を印加すると、圧電効果により隣り合う電極間の基板表
面に互いに逆位相の歪みが生じ、波長λの表面波が励起
される。この表面波は水晶基板（１）上を伝播し、反射
器（３）（３）の各グレーティング電極（４）（４）に
到達する毎に反射波と透過波に分かれる。そこで各グレ
ーティング電極（４）（４＞からの反射波の位相が揃う
ように各グレーティング電極＜４）（４）間の間隔を決
めれば第６図の破線に示すように各反射器（３）（３）
間に波長λの定在波が励起され共振子となる。上記表面
波又は反射波の共振周波数ｆはｆ＝Ｖ／λ（Ｖは伝播速
度）で与えられ、波長λは電極間ピンチで決定され、且
つ、伝播速度Ｖは圧電性基板の材質によって決定される
。

ところで上記ＳＡＷ共振子の製造において、圧電性基板
である水晶基板（１）は第７図に示すようなＸＹＺ軸か
らなる結晶軸を有する水晶体（５）から切り出して製造
される。上記水晶基板（１）上を伝播する表面波の伝播
速度■は水晶体（５）からの水晶基板（１）の切出し方
によって決定され、例えば近年ではＳＴカットなる切出
し方により所定の伝播速度■を有する水晶基板（１）を
切り出している。このＳＴカットによる水晶基板（１）
の切出し方を以下に説明すると、まず第８図に示すよう
にカット面（ｍ）を表示するため水晶体（５）のＸＹＺ
軸に対してΦ、Θ、Ψの３１固のパラメータからなるオ
イラー角表示を使用する。オイラー角φはＺ軸を中心と
したＸ軸からの回転角、即ちＺ−０の基準面（ｍｏ＞上
でのＸ軸となす角度で、またオイラー角θはカット面（
ｍ）の法線ｎとＺ軸とのなす角度で、更にオイラー角型
はカット面（ｍ）上において基準面（ｎｏ）及びカフ）
面（ｍ）の交線ｌとなす角度で表面波の伝播方向を示す
、上記オイラー角Φ、Θ、Ψによってカット面（ｍ）を
決定し、例えばＳＴカプトの場合、Φ−〇°、ｅ−１３
２，７５°、’Ｆ−０”からなるオイラー角によって第
９図に示すようにカット面（ｍ′）が決定され、このカ
ット面（ｍ′）が板面となるような水晶基板（１°）を
水晶体（５）から切出す。この時、上記オイラー角！＝
０°であるため水晶基板（１′）上を伝播する表面波の
伝播方向は第１０図の矢印に示すようにＸ軸方向となり
、このＸ軸方向と直交する方向に櫛歯がかみ合うように
櫛形電極（２′）を水晶基板（１″）上に形成して第１
１図に示すＳＡＷ共振子を得る。

■　（）Ｉ′シー゛と　る。占 従来、上述したようにＳＴカットによる水晶基板（１゛
）における表面歯の伝播速度Ｖは３１５８　ｍ／ｓ程度
であり、近年のＳＡＷ共振子における共振周波数ｆの高
周波化に伴い、例えばＵＨＦ帯で使用するＳ　Ａ　Ｗ共
振子の場合、表面波の波長λを小さくするため、電極間
ピンチを１μｍ程度に設定して櫛形電極（２°）を形成
しなければならない。この１μｍ程度の電極間ピッチを
有する櫛形電極（２°）を水晶基板（１°）上に形成す
るには、高度なフォトリソグラフィー技術を必要とし、
プロセス技術的に困難性を伴い、ＳＡＷ共振子の高周波
化を図ることが容易ではなかった。

ａ行内を　　　るための　１ 本発明は上記問題点に鑑み提案されたもので、この問題
点を解決する技術的手段は、ＸＹＺ軸からなる結晶軸を
有する水晶体から、Φ、ｅ、甲のオイラー角で決定され
るＳＴカットで切り出された水晶基板上に、櫛歯がかみ
合うように薄膜状の電極体を形成したものであって、上
記ＳＴカー／　トのオイラー角ψを９０°近傍に設定す
ることにより水晶基板上を伝播する表面波の伝播方向が
３Ｔ力７トによる伝播方向と略９０゜の角度をなすよう
に上記水晶基板上に電極体を形成したものである。

五土医 以下に本発明を第５図及び第６図に示すＳＡＷ共振子に
適用した一実施例を第１図乃至第４図を参照しながら説
明する。本発明の特徴は、表面波の伝播速度Ｖが大きく
なるように水晶体から切り出された水晶基板を使用する
ことにある。即ち本発明で使用される水晶基板は第７図
に示すようなＸＹＺ軸からなる結晶軸を有する水晶体〈
５）から切り出して製造される。この水晶基板の切出し
方は従来要領と同様に上記ｘｙｚ軸に対してΦ、ｅ、ｖ
の３個のパラメータからなるオイラー角表示をｆ吏用す
る。これは前述した如く第８図にも示すようにオイラー
角甲はＺ軸を中心としたＸ軸からの回転角、部ちＸＹ面
と一致するＺ＝ＣＩ基準面（ｍｏ）上でのＸ軸となす角
度で、またオイラー角ｅはカット面（ｍ）の法Ｉｊｔｎ
とＺ軸とのなす角度で、更にオイラー角型はカット面（
阻）上において基準面（ｍｏ　）及びカット面（ｍ　）
の交線βとなす角度で表面波の伝播方向を示し、このオ
イラー角Φ、ｏ１甲によってカット面（ｍ）を決定する
。本発明の場合、φ＝０゛、θ−１３２，７５°、！−
９０’なるオイラー角によって第１閲に示すようにカッ
ト面（ｍ−が決定され、このカット面（ｍ”）が板面と
なるような水晶基板（１”）を水晶体（５）から切出す
、この時、上記オイラー角’Ｐ＝９０”であるため水晶
基板（１”〉上を伝播する表面波の伝播方向は第２図の
矢印に示すようにＸ！ＩｌＩと直交する方向となり、こ
の伝播方向と直交する方向に櫛歯がかみ合うように櫛形
電極（２′）を水晶基板（１”）上に形成して第３図に
示すＳ　Ａ　Ｗ共振子を得る。このように従来のＳＴカ
フトにおけるオイラー角Φ＝Ｏ°、θ＝１３２．７５°
、甲＝０°の内、表面波の伝播方向を示すオイラー角型
を９０°に変更して水晶体（５）をカットして水晶基板
（１”）を形成し、且つ、櫛形電極（２′）を形成する
と、従来のＳＴカフトで切り出された水晶基板（１′）
上での表面波の伝播方向（Ｘ軸方向）と直交する方向に
表面波の伝播方向が得られ、表面波の伝播速度■を大き
くすることができる。本出願人の実験結果によれば、第
４図に示すように共振周波数特性において、上記オイラ
ー角型が９０゜近傍にて共振周波数［が略ピーク値を示
し、従来のＳＴカットでのオイラー角型が０°の場合の
約１．６倍の共振周波数ｆを得ることができる。

１１の４１巣 本発明によれば、従来のＳＴカットでのオイラー角゛ｙ
を９０°近傍に設定することにより水晶基板上を伝播す
る表面波の伝播方向がＸ軸方向と略９０°の角度をなす
ように水晶基板上に電極体を形成したから、従来の共振
周波数を得ようとする場合には、電極間ピッチを大きく
設定することができ、即ち高度なフォトリソグラフィー
技術を必要とせず、プロセス技術的にも容易に高周波化
を図ることが実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を説明するための
もので、第１図は本発明におけるオー（ラー角表示によ
るカット面を示す説明図、第２図は本発明におけるカッ
ト面に形成した櫛形型を舅を示す説明図、第３図は本発
明に係る弾性表面波装置（ＳＡＷ共振子）を示す平面図
、第４図は共振周波数特性を示す特性図である。第５図
は一般的な弾性表面波装置（ＳＡｗ共振子）の具体例を
示す斜視図、第６図は第５図のＡ−Ａ線に沿う断面図、
第７図は水晶体の一例を示す斜視図、第８図はオイラー
角表示を説明するための説明図、第９図は従来における
オイラー角表示によるＳＴカット面を示す説明図、第１
０図は従来のＳＴカプト面に形成した櫛形電極を示す説
明図、第１１図は従来の弾性表面波装置（ＳＡＷ共振子
）を示す平面図である。 （１）　　（１’）−ｍ−水晶基板、（２）　　（２°
）−・電極体く櫛形電極）、（５）・−・水晶体。 と： １１５　　図 １１６　　図 ｓ　８　図 第　９９ Ｘ軸方−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＸＹＺ軸からなる結晶軸を有する水晶体から、Φ
   、Θ、Ψのオイラー角で決定されるＳＴカットで切り出
   された水晶基板上に、櫛歯がかみ合うように薄膜状の電
   極体を形成したものであって、上記ＳＴカットのオイラ
   ー角Ψを９０°近傍に設定することにより水晶基板上を
   伝播する表面波の伝播方向がＳＴカットによる伝播方向
   と略９０°の角度をなすように上記水晶基板上に電極体
   を形成したことを特徴とする弾性表面波装置。