(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電性基板表面にすだれ状電極を設けた弾性表面波変換器を用いた弾性表面波フィルタ及び弾性表面波機能素子は、電気機械結合係数（ｋ２）の大きな圧電体基板が用いられているが、ｋ２の大きな基板は一般に温度特性が悪く、温度安定性に欠けている為、薄膜構造基板でかつ広い温度範囲で安定性に優れ、かつ伝搬減衰の小さな弾性表面波基板を提供する。【解決手段】電気機械結合係数の大きな圧電単結晶基板１の上に電極薄膜としてすだれ状電極２を付着させ、その上に周波数温度特性が圧電基板１と逆の周波数温度特性をもつ誘電体薄膜３を付着させた基板であって、圧電基板は温度特性に優れた回転Ｙ−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３圧電性基板１の表面に逆の温度特性を持つ誘電体薄膜３を付着させることにより広い温度範囲で高安定、かつ広帯域の低挿入損失のフィルタ、広帯域電圧制御発振器、遅延線などが得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械結合係数の大きな圧電性或いは電歪性基板上にすだれ状電極を付着させ、その上に周波数温度特性が圧電基板と逆の周波数温度特性をもつ膜を付着させた基板であって、圧電性或いは電歪性基板として、回転Ｙ板のカット角が２０度から３５．９度の範囲、及び３６．１から４５度の範囲、及び１１０度から１２５．９度の範囲、及び１２６．１度から１３５度の範囲のＬｉＴａＯ３基板であり、かつ弾性表面波の伝搬方向がＸ軸或いはＸ軸からプラス・マイナス５度の範囲である、ＳｉＯ２、ガラス、誘電体などの薄膜／電極／回転Ｙ−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板、及びこの基板を用いた電子装置。
【請求項２】
請求項１において、電気機械結合係数の大きな圧電性或いは電歪性基板上にすだれ状電極を付着させ，その上に周波数温度特性が圧電基板と逆の周波数温度特性をもつ膜を付着させた基板であって、圧電性或いは電歪性基板として、回転Ｙ板のカット角が２０度から３５．９度の範囲、及び３６．１から４５度の範囲、及び１１０度から１２５．９度の範囲、及び１２６．１度から１３５度の範囲のＬｉＴａＯ３基板であり、かつ弾性表面波の伝搬方向がＸ軸或いはＸ軸からプラス・マイナス５度の範囲であり、かつ溶解石英ＳｉＯ２膜、ガラス、誘電体膜の膜厚、Ｈ１／λ（Ｈ１：薄膜の膜厚、λ：波長）が、Ｈ１／λ＝０．０５からＨ１／λ＝０．４の範囲にある、ＳｉＯ２、ガラス、誘電体などの薄膜／電極／回転Ｙ−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板、及びこの基板を用いた電子装置。
【請求項３】
請求項１，２、において、電気機械結合係数の大きな圧電性或いは電歪性基板上に、すだれ状電極を付着させ，その上に周波数温度特性が圧電基板と逆の周波数温度特性をもつ膜を付着させた基板であって、圧電性或いは電歪性基板として、回転Ｙ板のカット角が２０度から３５．９度の範囲、及び３６．１から４５度の範囲、及び１１０度から１２５．９度の範囲、及び１２６．１度から１３５度の範囲のＬｉＴａＯ３基板であり、かつ弾性表面波の伝搬方向がＸ軸或いはＸ軸からプラス・マイナス５度の範囲であり、かつすだれ状電極材料として、Ａｌ，Ｃｕ及びこれを主成分とする合金からなる構造の基板であって、ＳｉＯ２、ガラス、誘電体などの薄膜／電極／回転Ｙ−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板、及びこの基板を用いた電子装置。
【請求項４】
請求項１，２、３において、電気機械結合係数の大きな圧電性或いは電歪性基板上にすだれ状電極を付着させ、その上に周波数温度特性が圧電基板と逆の周波数温度特性をもつ膜を付着させた基板であって、圧電性或いは電歪性基板として、回転Ｙ板のカット角が２０度から３５．９度の範囲、及び３６．１から４５度の範囲、及び１１０度から１２５．９度の範囲、及び１２６．１度から１３５度の範囲のＬｉＴａＯ３基板であり、かつ弾性表面波の伝搬方向がＸ軸或いはＸ軸からプラス・マイナス５度の範囲であり、かつすだれ状電極材料として、Ａｌ，Ｃｕ及びこれを主成分とする合金からなる構造の基板であって、すだれ状電極の膜厚、Ｈ２／λ（Ｈ２：薄膜の膜厚、λ：波長）が、Ｈ２／λ＝０．００５からＨ２／λ＝０．２の範囲にある、ＳｉＯ２、ガラス、誘電体などの薄膜／電極／回転Ｙ−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板、及びこの基板を用いた電子装置。
【請求項５】
請求項１、２、３、４において、すだれ状電極材料を基板表面に埋め込んだ構造の弾性表面波基板、及びこの基板を用いた電子装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４、５において、弾性表面波として、遅い横波より遅いレーレー波より速い速度であり、かつ遅い横波より速い伝搬速度をもつ擬似弾性表面波を用いた弾性表面波基板、及びこの基板を用いた電子装置。
【請求項７】
振動子と逆の温度特性をもつ薄膜を付着させることにより、周波数温度特性を零、或いはその絶対値を小さな値とした振動子、及びこの振動子を用いた電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は周波数温度特性が零或いは零に近い値を持つ温度安定性に優れたＳｉＯ２／圧電体基板を用いた高周波帯の弾性表面波フィルタ及び弾性表面波機能素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  圧電性基板表面にすだれ状電極を設けた弾性表面波変換器を用いた弾性表面波フィルタ及び弾性表面波機能素子は、テレビの中間周波数帯のフィルタ、移動体通信用のフィルタとして広く応用されている。これらのフィルタでは、比較的帯域幅が広い特性が要求される。また、温度の変化に対する周波数特性の変化の小さいフィルタ、発振器、及び変換器が要求されている。【０００３】  しかし、従来のフィルタは電気機械結合係数（ｋ２）の大きな圧電体基板が用いられているが、ｋ２の大きな基板は一般に温度特性が悪く、温度安定性に欠ける。【０００４】  一方、温度安定性に優れた弾性表面波基板として、ＳＴ−カット水晶、ＬＳＴ−カット水晶などが提案されている。しかし、これらの単結晶基板は、高安定の発振器として有用であるが、電気機械結合係数が小さいので、広い帯域幅を持ち、挿入損失の小さいフィルタ、広帯域の発振器には向かない。【０００５】  この改善策として、高結合で温度特性の優れた圧電単結晶、ＫＮｂＯ３が検討されているが、実用化に重要な大型の単結晶の育成に難点がある。
【先行技術文献】
【０００７】
【非特許文献】
【非特許文献】（１）  山之内、岩橋、柴山：Ｗａｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，３，（１９７９−１２），（２）山之内，端山、ＩＥＥＥ，Ｔｒａｎｓ．ｏｎ  Ｓｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｕｌｔｒａ−−  ｓｏｎ．，Ｖｏｌ−ＳＵ，Ｎｏ．−１，Ｊａｎ．１９８４
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】温度安定性に優れ、かつ大きな電気機械結合係数をもつ基板として、ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３基板表面に、逆の温度特性をもつＳｉＯ２膜を付着させたＳｉＯ２／ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＯ２／ＬｉＴａＯ３基板が考案され、（文献：山之内、岩橋、柴山：Ｗａｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，３，（１９７９−１２）及び、文献：山之内、端山：ＩＥＥＥ，Ｔｒａｎｓ，ｏｎ  Ｓｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎ．，Ｖｏｌ−ＳＵ，Ｎｏ．−１，Ｊａｎ．１９８４）、実験により好結果が得られている。この基板は、高安定の発振器及びすだれ状電極を用いたフィルタとしての応用が提案されている。しかし、これらの基板より大きなｋ２を持ち、かつ薄い膜厚の薄膜構造基板でかつ広い温度範囲で安定性に優れ、かつ伝搬減衰の小さな弾性表面波基板を要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は、高結合で温度特性に優れた回転Ｙ−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３圧電性基板表面に逆の温度特性を持つ薄膜を付着させることにより広い温度範囲で高安定、かつ広帯域の低挿入損失のフィルタ、広帯域電圧制御発振器、遅延線などを得ることを目的としている。
【発明の効果】
【００１０】  本発明のフィルタ及び機能素子を用いることにより、広い帯域幅、低挿入損失、かつ温度安定性に優れた弾性表面波フィルタ、高性能の弾性表面波共振器及びＶＣＯなどの弾性波機能素子、高性能の半導体素子と組み合わせた素子が得られる
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図．１】は、ＳｉＯ２／電極／圧電基板の断面図である。
【図．２】は、Ａｌ電極を用いた場合のＳｉＯ２膜厚に対する周波数温度特性の図である。
【図．３】は、Ｃｕ電極を用いた場合のＳｉＯ２膜厚に対する周波数温度特性の図である。
【図．４】は、Ａｌ，Ｃｕ電極上にＳｉＯ２膜厚を付着させた場合の２次温度特性を考慮した周波数温度特性の図である。
【図．５】は、振動子上に電極／薄膜を付着させた構造の振動子の図である。
【図．６】は、振動子上に薄膜／電極を付着させた構造の振動子の図である。
【符号の説明】
【００１２】１…圧電単結晶基板、２…電極薄膜、３…誘電体薄膜、４…自由空間
５…振動子、６…電極、７…誘電体薄膜、
【発明を実施するための形態】
【００１３】  圧電単結晶表面にすだれ状電極を作成し、その表面に基板と逆の周波数温度特性をもつ薄膜、例えばＳｉＯ２薄膜を作製することにより、周波数温度特性を零、或いはその絶対値を小さくした構造の弾性波基板を実現した。
【実施例１】
【００１４】    実施例の１は、図１のように、電気機械結合係数の大きな圧電性或いは電歪性基板上にすだれ状電極を付着させ、その上に周波数温度特性が圧電基板と逆の周波数温度特性をもつ膜を付着させた基板であって、圧電性或いは電歪性基板として、回転Ｙ板のカット角が２０度から３５．９度の範囲、及び３６．１から４５度の範囲、及び１１０度から１２５．９度の範囲、及び１２６．１度から１３５度の範囲のＬｉＴａＯ３基板であり、かつ弾性表面波の伝搬方向がＸ軸或いはＸ軸からプラス・マイナス５度の範囲であり、誘電体薄膜として、ＳｉＯ２、ガラス、誘電体などの薄膜を付着させた回転Ｙ−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板、及びこの基板を用いた電子装置が実施例の１である。
実施例の２は、図．１のように、電気機械結合係数の大きな圧電性或いは電歪性基板上にすだれ状電極を付着させ、その上に周波数温度特性が圧電基板と逆の周波数温度特性をもつ膜を付着させた基板であって、圧電性或いは電歪性基板として、回転Ｙ板のカット角が２０度から３５．９度の範囲、及び３６．１から４５度の範囲、及び１１０度から１２５．９度の範囲、及び１２６．１度から１３５度の範囲のＬｉＴａＯ３基板であり、かつ弾性表面波の伝搬方向がＸ軸或いはＸ軸からプラス・マイナス５度の範囲であり、薄膜として溶解石英ＳｉＯ２膜、ガラス、誘電体膜の膜厚、Ｈ２／λ（Ｈ２：薄膜の膜厚、λ：波長）が、Ｈ２／λ＝０．０５からＨ２／λ＝０．４の範囲にある、ＳｉＯ２、ガラス、誘電体などの薄膜／電極／回転Ｙ−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板、及びこの基板を用いた電子装置である。
実施例の３は、図．１のように、電気機械結合係数の大きな圧電性或いは電歪性基板上にすだれ状電極を付着させ、その上に周波数温度特性が圧電基板と逆の周波数温度特性をもつ膜を付着させた基板であって、圧電性或いは電歪性基板として、回転Ｙ板のカット角が２０度から３５．９度の範囲、及び３６．１から４５度の範囲、及び１１０度から１２５．９度の範囲、及び１２６．１度から１３５度の範囲のＬｉＴａＯ３基板であり、かつ弾性表面波の伝搬方向がＸ軸或いはＸ軸からプラス・マイナス５度の範囲であり、かつすだれ状電極材料として、Ａｌ，Ｃｕ及びこれを主成分とする合金からなる構造の基板を用いた、ＳｉＯ２、ガラス、誘電体などの薄膜／電極／回転Ｙ−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板、及びこの基板を用いた電子装置が実施例の３である。
実施例の４は、実施例の１，２、３において、電気機械結合係数の大きな圧電性或いは電歪性基板上にすだれ状電極を付着させ，その上に周波数温度特性が圧電基板と逆の周波数温度特性をもつ膜を付着させた基板であって、圧電性或いは電歪性基板として、回転Ｙ板のカット角が２０度から３５．９度の範囲、及び３６．１から４５度の範囲、及び１１０度から１２５．９度の範囲、及び１２６．１度から１３５度の範囲のＬｉＴａＯ３基板であり、かつ弾性表面波の伝搬方向がＸ軸或いはＸ軸からプラス・マイナス５度の範囲であり、かつすだれ状電極材料として、Ａｌ，Ｃｕ及びこれを主成分とする合金からなる構造の基板であって、すだれ状電極の膜厚、Ｈ１／λ（Ｈ１：薄膜の膜厚、λ：波長）が、Ｈ１／λ＝０．００５からＨ１／λ＝０．２の範囲にある、ＳｉＯ２、ガラス、誘電体などの薄膜／電極／回転Ｙ−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板、及びこの基板を用いた電子装置が実施例の４である。
実施例の５は、実施例の１，２，３，４，において、すだれ状電極材料を基板表面に埋め込んだ構造の弾性表面波基板、及びこの基板を用いた電子装置が実施例の５である。
なお、周波数温度特性の計算結果を図．２、図．３に示す。図から、Ａｌ電極膜厚Ｈ／λ＝０．０５、ＳｉＯ２膜厚Ｈ／λ＝０．２３で零温度特性が得られている。
また、二次の温度特性を考慮した温度特性を図．４に示す。図からＣｕ電極膜厚Ｈ／λ＝０．０５、ＳｉＯ２膜厚Ｈ／λ＝０．２０で広い温度範囲で５ｐｐｍ／°Ｃと良好な温度特性が得られていることが判る。
実施例の６は、実施例の１、２、３、４、５において、弾性表面波として、遅い横波より遅いレーレー波より速い速度であり、かつ遅い横波より速い伝搬速度をもつ擬似弾性表面波を用いた弾性表面波基板、及びこの基板を用いた電子装置が実施例の６である。実施例の７は、図５、６のように、振動子と逆の温度特性をもつ薄膜を付着させることにより、周波数温度特性を零、或いはその絶対値を小さな値として振動子、及びこの振動子を用いた電子装置が、実施例の７である。また、図５，６の構造として、両面に薄膜を付着させた構造も本特許に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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