(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電性材料の表面上に弾性表面波を送受信する電極を形成した弾性表面波デバイスであって、
前記圧電性材料は、ＳｒＢ4Ｏ7単結晶で形成されていることを特徴とする弾性表面波デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の弾性表面波デバイスを搭載していることを特徴とする電子機器。
【請求項３】
弾性表面波デバイスに用いられる圧電性材料の製造方法であって、
ＳｒＢ4Ｏ7の原料をルツボ内に入れて加熱し融液状に融解させ、ルツボ内の融液から前記圧電性材料としてＳｒＢ4Ｏ7の単結晶をチョクラルスキー法により引き上げることを特徴とする弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法。
【請求項４】
前記原料は、ＳｒＣＯ3とＢ2Ｏ3とから作製されることを特徴とする請求項３記載の弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法。
【請求項５】
前記原料は、ＳｒＣＯ3とＢ2Ｏ3とを混合してペレット状に成形し焼結したものであることを特徴とする請求項４記載の弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法。
【請求項６】
白金製の前記ルツボ内の融液に白金線を浸してＳｒＢ4Ｏ7の種結晶を作製し、さらに該種結晶をルツボ内の融液に浸してＳｒＢ4Ｏ7の単結晶を引き上げることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法。
【請求項７】
圧電性材料の表面上に弾性表面波を送受信する電極を形成した弾性表面波デバイスの製造方法であって、
請求項３から６のいずれかに記載の弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法で製造されたＳｒＢ4Ｏ7単結晶を前記圧電性材料とすることを特徴とする弾性表面波デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波特性に優れた弾性表面波デバイスと電子機器、弾性表面波デバイスの製造方法、及び弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報の大容量化、過密化、端末装置の小型化等の要請により、通信の高周波化は避けられなくなっている。したがって、通信に用いられるキーデバイスである弾性表面波デバイス（Surface Acoustic Wave device:ＳＡＷデバイス）も高周波化が必要になってきている。特に、次世代通信に重要なマイクロ波帯に適するＳＡＷデバイスが要望されている。
【０００３】
ＳＡＷデバイスの周波数ｆは、圧電性材料で形成された基板の弾性表面波速度Ｖと櫛型電極の周期λとを用いて、ｆ＝Ｖ／λの関係式で表される。高周波化のためには、周波数ｆを大きくすれば良いので、高周波化には周期λを小さくしたり、弾性表面波速度Ｖの大きな材料を用いるアプローチ法が考えられる。しかし、周期λを小さくするために微細加工技術により櫛型電極幅を小さくする方法には、設備、プロセスマージンの他に電極幅、電極間隔が狭くなるために、耐電力性、耐圧等の問題が生じる。これらの問題は、ＳＡＷデバイスの信頼性、寿命に大きく影響するので、電極幅を狭くする方法には、種々の解決すべき問題がある。
【０００４】
一方、弾性表面波速度Ｖを大きくするためには、１）高速な圧電性材料を用いる、２）リーキー波等の高速度の波を用いる、３）ダイヤモンド等の高速度基板上に圧電性薄膜を形成する、という３つの方法が知られている。従来、これらの方法のうち、上記２，３）について活発に研究が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２）のリーキー波等を用いる方法では、リーキー波の他に色々なモードの波が同時に励振されてしまい、ノイズとなるスプリアス（副共振）の発生があるという問題がある。また、上記３）の高速度基板を用いる方法では、基板価格が高い、高速度基板と圧電性薄膜との境界で波の反射がある、圧電性薄膜の厚みの制御が難しく特性にばらつきが出る等の多くの問題が生じてしまう。そして、上記１）の高速な圧電性材料については、従来知られている圧電性結晶の中ではＡｌＮ（窒化アルミニウム）が最大の弾性表面波速度をもっているが、これを越える高速な材料が今まで見出されていなかった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、良好な弾性表面波特性を高周波で得ることができる弾性表面波デバイスと電子機器、弾性表面波デバイスの製造方法、及び弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、弾性表面波デバイス用として新規な高速圧電性材料を探索研究を行ってきた結果、従来、単に非線形光学結晶として知られていたＳｒＢ4Ｏ7の単結晶が高速な圧電性材料であるとともに、その電気機械結合係数（電気エネルギーと機械エネルギーの相互変換効率を示す係数）も水晶程度であることを見出すことができた。したがって、本発明は、この知見に基づいた技術であり、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
【０００８】
本発明の弾性表面波デバイスは、圧電性材料の表面上に弾性表面波を送受信する電極を形成した弾性表面波デバイスであって、前記圧電性材料は、ＳｒＢ4Ｏ7単結晶で形成されていることを特徴とする。
この弾性表面波デバイスでは、圧電性材料がＳｒＢ4Ｏ7単結晶で形成されているので、ＳｒＢ4Ｏ7単結晶が従来知られている材料よりも高速であるとともに水晶並の電気機械結合係数が得られることから、高周波領域で優れた弾性表面波特性を得ることができる。
また、本発明の電子機器は、上記本発明の弾性表面波デバイスを搭載していることを特徴とする。
この電子機器では、上記本発明の弾性表面波デバイスを搭載しているので、例えば携帯電話等において、弾性表面波デバイスを弾性表面波フィルタとして搭載すると、マイクロ波帯等の高周波領域で優れた通信特性を有することができる。
【０００９】
本発明の弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法は、弾性表面波デバイスに用いられる圧電性材料の製造方法であって、ＳｒＢ4Ｏ7の原料をルツボ内に入れて加熱し融液状に融解させ、ルツボ内の融液から前記圧電性材料としてＳｒＢ4Ｏ7の単結晶をチョクラルスキー法により引き上げることを特徴とする。
この弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法では、ＣＺ法（チョクラルスキー法）によりＳｒＢ4Ｏ7の単結晶を引き上げ育成して圧電性材料とするので、欠陥が少なく高品質なＳｒＢ4Ｏ7単結晶で形成された圧電性材料を得ることができる。
【００１０】
また、本発明の弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法は、前記原料が、ＳｒＣＯ3とＢ2Ｏ3とから作製されることが好ましい。
さらに、本発明の弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法は、前記原料が、ＳｒＣＯ3（炭酸ストロンチウム）とＢ2Ｏ3（ホウ酸）とを混合してペレット状に成形し焼結したものであることが好ましい。すなわち、ＳｒＣＯ3とＢ2Ｏ3とを混合してペレット状に成形し焼結しているので、原料融解時において速やかにＳｒＢ4Ｏ7の組成を持つ安定融液が得られる。
【００１１】
また、本発明の弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法は、白金製の前記ルツボ内の融液に白金線を浸してＳｒＢ4Ｏ7の種結晶を作製し、さらに該種結晶をルツボ内の融液に浸してＳｒＢ4Ｏ7の単結晶を引き上げることが好ましい。
この弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法では、白金製のルツボ内の融液に白金線を浸してＳｒＢ4Ｏ7の種結晶を作製するので、ＳｒＢ4Ｏ7単結晶の種結晶がなくても白金を種として作製したＳｒＢ4Ｏ7の小さな結晶（多結晶又は単結晶）を引き上げ育成用の種結晶とすることができる。
【００１２】
本発明の弾性表面波デバイスの製造方法は、圧電性材料の表面上に弾性表面波を送受信する電極を形成した弾性表面波デバイスの製造方法であって、上記本発明の弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法で製造されたＳｒＢ4Ｏ7単結晶を前記圧電性材料とすることを特徴とする。
この弾性表面波デバイスの製造方法では、上記本発明の弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法で製造されたＳｒＢ4Ｏ7単結晶を前記圧電性材料とするので、高品質で高速なかつ水晶並の電気機械結合係数を有した圧電性材料により、高周波領域でも優れた弾性表面波特性を有する弾性表面波デバイスを製造することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る弾性表面波デバイスと電子機器、弾性表面波デバイスの製造方法、及び弾性表面波デバイス用圧電性材料の製造方法の一実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施形態のＳＡＷデバイス（弾性表面波デバイス）は、ＳＡＷフィルタ（バンドパスフィルタ）であって、図１に示すように、ＳｒＢ4Ｏ7単結晶で形成された圧電性材料の基板１の表面（研磨面）に入力用及び出力用の櫛型電極２、３が対向して形成されている。
【００１５】
このＳＡＷデバイスの製造方法について、図２を参照して説明する。
まず、ＳｒＢ4Ｏ7の原料であるＳｒＣＯ3とＢ2Ｏ3とを混合し、ペレット状に成形して焼結したものを白金製のルツボ４内にチャージし、ルツボ４の周囲からヒータ（図示略）で加熱して融解させ融液Ｌとする。そして、融液Ｌを所定温度に加熱した状態で白金線５を種として融液Ｌに先端を浸し、ＣＺ法で育成を行ってＳｒＢ4Ｏ7の小さな結晶（多結晶又は単結晶）を作製し種結晶Ｓとする。次に、この種結晶Ｓを種として融液ＬからＳｒＢ4Ｏ7の単結晶ＣをＣＺ法により引き上げて育成を繰り返す。
【００１６】
このようにして引き上げたＳｒＢ4Ｏ7単結晶Ｃのラウエ写真を、図３に示す。この写真から分かるように引き上げた結晶が単結晶であることを示すラウエ斑点が確認できる。
次に、このＳｒＢ4Ｏ7の単結晶Ｃを板状に切り出して基板１とし、その表面に研磨を施した研磨面に櫛歯電極２、３を作製することにより、上記ＳＡＷデバイスが作製される。
【００１７】
このように製造されたＳＡＷデバイスは、例えば、携帯電話（電子機器）内にアンテナに接続されたＳＡＷフィルタとして搭載されることにより、マイクロ波帯等の高周波領域で優れた通信特性を有することができる。
【００１８】
【実施例】
次に、本発明に係る弾性表面波デバイスを、実施例により具体的に説明する。
【００１９】
周期λ（なお、電極間距離はλ／２）を４μｍとした櫛歯電極２、３をＳｒＢ4Ｏ7単結晶の基板１の表面に形成したＳＡＷデバイスにおいて、その弾性表面波特性（フィルタ通過特性）を実際に測定した結果を、図４に示す。この図からわかるように、本実施例のＳＡＷデバイスでは、共振周波数ｆが１．５５ＧＨｚであり、６２００ｍ／ｓという高速の弾性表面波速度Ｖが得られることがわかる。この値は、従来の最大の弾性表面波速度を有するＡｌＮ（Ｖ＝約５０００ｍ／ｓ）よりも２０％もアップしている。また、そのときの電気機械結合係数は、０．１〜０．２％であり、水晶並であった。
【００２０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、圧電性材料がＳｒＢ4Ｏ7単結晶で形成されているので、ＳｒＢ4Ｏ7単結晶が高速であるとともに水晶並の電気機械結合係数が得られることから、高周波領域でも優れた弾性表面波特性を得ることができる。したがって、本発明の弾性表面波デバイスを用いれば、各種通信手段において小型化や高周波化を図ることができる。例えば、携帯電話等のDuplexerの誘電体共振器を本発明の弾性表面波デバイスに置き換えることにより軽量化を図ることができ、また、本発明の弾性表面波デバイスを高周波領域用のフィルタとして、光通信用フィルタ（２．５〜１０ＧＨｚ）、高周波ＲＦフィルタ（３〜６ＧＨｚ）及びミリ波用第１ＩＦフィルタ（１〜２ＧＨｚ）等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る一実施形態の弾性表面波デバイスを示す斜視図である。
【図２】  本発明に係る一実施形態における弾性表面波デバイスの製造方法において、ＣＺ法による引き上げ育成を示す概略的な断面図である。
【図３】  本発明に係る一実施形態における弾性表面波デバイスの製造方法において、育成したＳｒＢ4Ｏ7単結晶のラウエ写真である。
【図４】  本発明に係る実施例における弾性表面波デバイスの弾性表面波特性（ＳＡＷフィルタの通過特性（周波数に対する挿入損失））を示すグラフである。
【符号の説明】
１  基板（圧電性材料）
２、３  櫛歯電極
４  白金製のルツボ
５  白金線
Ｃ  ＳｒＢ4Ｏ7単結晶
Ｌ  融液
Ｓ  種結晶
【図１】
0003770035.tif 000002
【図２】
0003770035.tif 000003
【図３】
0003770035.tif 000004
【図４】
0003770035.tif 000005