專利名稱：表面聲波器件和用于它的壓電基片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面聲波器件和一種用于它的壓電基片。
在最近幾年，各種種類的移動通信終端器件，包括蜂窩電話，已經(jīng)進(jìn)入廣泛使用。高度希望減小這種終端設(shè)備的尺寸和重量以便增強可攜帶性。為了減小終端器件的尺寸和重量，必須大大地減小其電子部分的尺寸和重量。為此，實現(xiàn)尺寸和重量減小的表面聲波器件，即，表面聲波濾波器，常常用于終端器件的高和中頻部分。這樣的器件借助于用來在其一個壓電基片的表面上激勵、接收、反射及傳播表面聲波的一根叉指狀電極形成。
對于用于表面聲波器件的壓電基片重要的特性之一是表面波速度(SAW速度)、在濾波器情況下中心頻率的或在諧振器情況下諧振頻率的溫度系數(shù)(頻率的溫度系數(shù)TCF)、及機電耦合因數(shù)(k2)。對于表面聲波器件當(dāng)前已知的典型壓電基片的特性下面在表1中敘述。對于關(guān)于這些特性的細(xì)節(jié)，應(yīng)該參照Yasutaka SHIMIZU的“Propagationcharacteristics of SAW materials and their current application(SAW材料的傳播特性和其當(dāng)前應(yīng)用)”，the Transactions of The Institute ofElectronics，Information and Communication Engineers A，Vol.J76-A，No.2，pp.129-137(1993)。下文，用于表面聲波器件的壓電基片涉及使用表1中的規(guī)定。
表1
如從表1看到的那樣，當(dāng)前已知的壓電基片劃分成包括128LN、64LN、及36LT的組，這些具有高SAW速度和高機電耦合因數(shù)，并且該組包括具有低SAW速度和低機電耦合因數(shù)的LT112和ST石英晶體。屬于具有高SAW速度和高機電耦合因數(shù)的組的壓電基片(128LN、64LN、及36LT)用于終端器件高頻部分的表面聲波濾波器。屬于具有低SAW速度和低機電耦合因數(shù)的組的壓電基片(LT112和ST石英晶體)用于終端器件中頻部分的表面聲波濾波器。
各種系統(tǒng)實際上在全世界上都用于移動通信器件，典型地是蜂窩電話，并且都用在1GHz量級的頻率下。因此，用于終端器件的高頻部分的濾波器具有近似1GHz的中心頻率。表面聲波濾波器具有基本上與使用的壓電基片的SAW速度成正比而幾乎與形成在基片上的電極指狀物的寬度成反比的中心頻率。因此，為了使這樣的濾波器能夠在高頻下操作，最好利用具有高SAW速度的基片，例如128LN、64LN、及36LT。而且，對于用作高頻部分的濾波器需要20MHz或更大的寬通帶寬度。然而，為了實現(xiàn)這種寬通帶，基本上壓電基片具有大的機電耦合因數(shù)k2。由于這些原因，大都使用128LN、64LN、及36LT。
另一方面，移動通信終端器件使用在70至300MHz帶內(nèi)的中頻。當(dāng)使用表面聲波器件建造具有在該頻帶中的中心頻率的濾波器時，如果把上述128LN、64LN、及36LT用作壓電基片，則形成在基片上的電極指狀物的寬度必須遠(yuǎn)大于用作高頻部分的上述濾波器的那些。
更具體地說，如下公式(1)粗略地應(yīng)用于在形成表面聲波濾波器的表面聲波換能器的電極指狀物的寬度d、表面聲波濾波器的中心頻率f0、及使用的壓電基片SAW速度V之間的關(guān)系。
f0＝V/(4d)……………(1)
如果基于SAW速度是4000m/s的假定建造具有1GHz的中心頻率的表面聲波濾波器，則由公式(1)計算其電極指狀物的寬度d＝4000(m/s)/(4×1000(MHz))＝1μm另一方面，當(dāng)使用具有40000m/s的SAW速度的這種壓電壓基片建造具有100MHz中心頻率的中頻濾波器時，為此需要的電極指狀物的寬度由下式給出d＝4000(m/s)/(4×100(MHz))＝10μm因而，電極指狀物的需要寬度是用于高頻部分濾波器的十倍大。電極指狀物的較大寬度意味著表面聲波中頻濾波器本身變大。因此，為了使表面聲波中頻濾波器較小，必須使用具有低SAW速度V的壓電基片，如能從公式(1)認(rèn)識到的那樣。
為此，其SAW速度較低的LT112和ST石英晶體，用于表面聲波中頻濾波器的壓電基片。ST石英晶體特別適用，因為頻率的主溫度系數(shù)TCF是零。因為ST石英晶體的機電耦合因數(shù)k2較低，所以只有具有窄通帶的濾波器是可實現(xiàn)的。然而，因為中頻濾波器的功能是使信號通過單個窄通道，所以ST石英晶體具有較小機電耦合因數(shù)的事實不會引起問題。
然而，在最近幾年，已經(jīng)開發(fā)了數(shù)字移動通信系統(tǒng)，并且投入實際使用。這些系統(tǒng)因為其有效利用頻率資源的能力、與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信的兼容性等等，已經(jīng)贏得非常迅速的接收。數(shù)字系統(tǒng)的通帶非常寬，例如幾百KHz至幾MHz。在其中使用表面聲波器件建造具有這樣一種寬通帶的中頻濾波器的情況下，難以使用ST石英晶體基片。為了進(jìn)一步減小移動通信終端的尺寸以便提高可攜帶性，需要減小表面聲波中頻濾波器的安裝區(qū)域。然而，因為認(rèn)為適用于表面聲波中頻濾波器的ST石英晶體和LT112的SAW速度超過3100m/s，所以進(jìn)一步最小化是困難的。
如以上解釋的那樣，當(dāng)使用具有高機電耦合因數(shù)的壓電基片，如128LN、64LN、及36LT，建造用于中頻的表面聲波器件時，器件尺寸必須較大，因為基片的SAW速度較高，盡管能得到寬通帶。另一方面，當(dāng)使用具有低SAW速度的壓電基片，如ST石英晶體和LT112，建造用于中頻的表面聲波器件以便減小器件尺寸時，不能得到寬通帶，因為基片的機電耦合因數(shù)較低。因而，在任一種情況下不能得到具有優(yōu)良特性的用于中頻的表面聲波器件。
因此本發(fā)明的一個目的在于，提供一種用于中頻能夠?qū)崿F(xiàn)小型化和帶加寬的表面聲波器件。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種用在具有高機電耦合因數(shù)和低SAW速度的表面聲波器件中的壓電基片。
本發(fā)明的以上和其他目的能由一種包括一個壓電基片和形成在壓電基片上的叉指狀電極的表面聲波器件實現(xiàn)，其中壓電基片具有一種Ca3Ga2Ge4O14型的晶體結(jié)構(gòu)，并且由化學(xué)式Sr3NbGa3Si2O14表示；并且從單晶切出壓電基片的切割角、和按照歐拉角(φ、θ、ψ)表示的在壓電基片上的表面聲波的傳播方向，在由-5°≤φ≤15°、0°≤θ≤180°、及-50°≤ψ≤50°表示的一個第一區(qū)域和由15°≤φ≤30°、0°≤θ≤180°、及-40°≤ψ≤40°表示的一個第二區(qū)域之一中發(fā)現(xiàn)。
本發(fā)明的以上和其他目的也能由一種用在表面聲波器件中的壓電基片實現(xiàn)，該表面聲波器件的特征在于壓電基片具有一種Ca3Ga2Ge4O14型的晶體結(jié)構(gòu)，并且由化學(xué)式Sr3NbGa3Si2O14表示；從單晶切出壓電基片的切割角、和按照歐拉角(φ、θ、ψ)表示的在壓電基片上的表面聲波的傳播方向，在由-5°≤φ≤15°、0°≤θ≤180°、及-50°≤ψ≤50°表示的一個第一區(qū)域和由15°≤φ≤30°、0°≤θ≤180°、及-40°≤ψ≤40°表示的一個第二區(qū)域之一中發(fā)現(xiàn)。
本發(fā)明基于試驗獲得的知識當(dāng)由化學(xué)式Sr3NbGa3Si2O14表示的單晶體(下文，包括Sr、Nb、Ga、及Si的單晶體稱作“一種SNGS單晶體”)具有一個專門組合的切割角和表面聲波的傳播方向，從而當(dāng)由按照歐拉角(φ、θ、ψ)由φ、θ、ψ表示時，他們在第一區(qū)域或第二區(qū)域中存在，能得到按照小于3100m/s的SAW速度和大于0.2％的機電耦合因數(shù)表示的這種性質(zhì)。
本發(fā)明打算通過采用SNGS單晶體作為表面聲波器件的基片和選擇晶體的切割角和在特定范圍內(nèi)表面聲波的傳播方向，實現(xiàn)一種具有優(yōu)良特性的表面聲波器件。
在本發(fā)明中，SNGS晶體最好是Sr3NbGa3Si2O14。然而，在相應(yīng)元素之間的成分比率可以稍微變化，只要不減小本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點。而且，SNGS單晶體可以包含不可避免的雜質(zhì)，如Al、Zr、Fe、Ce、Nd、Pt和Ca。另外，SNGS單晶體可以包含氧缺陷。沒有特別限制制造SNGS單晶體的方法。對于SNGS單晶體制造能采用諸如CZ過程之類的普通晶體生長過程。
要注意，SNGS單晶體是一種三角系統(tǒng)，并且所以由于晶體對稱性歐拉角的相互等效組合存在。在三角系統(tǒng)基片中，φ＝120°至240°和φ＝240°至360°(-120°至0°)等效于φ＝0°至120°；θ＝360°至180°(0°至-180°)等效于θ＝0°至180°；及ψ＝270°至90°等效于ψ＝-90°至90°。例如φ＝130°和φ＝250°等效于φ＝10°；θ＝330°等效于θ＝30°；及ψ＝240°等效于ψ＝60°。
而且，在三角系統(tǒng)基片中，其在所有切割角下和在所有傳播方向的特性，能通過確定φ在從0°至30°范圍內(nèi)的特性學(xué)習(xí)。
因此，為了學(xué)習(xí)其在所有切割角下和在所有傳播方向的特性，研究其僅在φ0＝0°至30°s、θ0＝0°至180°及ψ0＝-90°至90°范圍內(nèi)的特性就足夠了。根據(jù)組合(φ0、θ0、ψ0)，能學(xué)習(xí)呈現(xiàn)在φ＝30°至120°范圍內(nèi)的相同特性的等效組合。具體地說，在30°≤φ≤60°的范圍內(nèi)，通過φ＝60°-φ0、θ＝180°-θ0及ψ＝ψ0能得到等效于(φ0、θ0、ψ0)的(φ、θ、ψ)；在60°≤φ≤90°的范圍內(nèi)，通過φ＝60°+φ0、θ＝180°-θ0及ψ＝ψ0能得到等效于(φ0、θ0、ψ0)的(φ、θ、ψ)；及在90°≤φ≤120°的范圍內(nèi)，通過φ＝120°-φ0、θ＝θ0及ψ＝-ψ0能得到等效于(φ0、θ0、ψ0)的(φ、θ、ψ)。結(jié)果，根據(jù)上述對稱性質(zhì)，能學(xué)習(xí)對于所有(φ、θ、ψ)的SNGS單晶體基片的特性。
下面敘述的是示范等效組合。
等效于(0°、140°、25°)的是(60°、40°、25°)、(60° 40°、-25°)及(120°、140°、-25°)，并且因為φ＝120°等效于φ＝0°所以(0°、140°、-25°)也等效于(0°、140°、25°)。
第一區(qū)域和第二區(qū)域包括以上述方式得到的所有等效組合(φ、θ、ψ)。
一般地，根據(jù)本發(fā)明的表面聲波器件適用于用在10至500MHz特別是10至300MHz頻帶內(nèi)的濾波器。
而且，根據(jù)本發(fā)明的表面聲波器件因為其低SAW速度，對于使表面聲波延遲元件變小也是有用的。
在本發(fā)明的一個最佳方面，在第一區(qū)域中的θ在從20°至120°的范圍內(nèi)，而在第一區(qū)域中的ψ在從-40°至40°的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的另一個最佳方面，在第一區(qū)域中的φ在從-5°至50°的范圍內(nèi)，在第一區(qū)域中的θ在從120°至160°的范圍內(nèi)，及在第一區(qū)域中的ψ在從20°至40°或-20°至-40°的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的又一個最佳方面，在第一區(qū)域中的φ在從5°至15°的范圍內(nèi)，在第一區(qū)域中的θ在從120°至180°的范圍內(nèi)，及在第一區(qū)域中的ψ在從0°至-40°的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的又一個最佳方面，在第一區(qū)域中的θ在從20°至160°的范圍內(nèi)，而在第一區(qū)域中的ψ在從-20°至-40°的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的最佳方面，能得到小于3100m/s的SAW速度和大于0.4％的機電耦合因數(shù)，從而能得到較寬通帶。


圖1是示意立體圖，表示一種是本發(fā)明一個最佳實施例的表面聲波器件。
圖2是一個表格，表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是0°、在0°與180°之間的某一值、及在0°與60°之間的某一值時表面聲波器件的SAW速度。
圖3是一個表格，表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是0°、在0°與180°之間的某一值、及在0°與60°之間的某一值時表面聲波器件的機電耦合因數(shù)。
圖4(a)是等值線圖，表示圖2中指示的SAW速度。
圖4(b)是等值線圖，表示圖3中指示的機電耦合因數(shù)。
圖5是一個表格，表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是10°、在0°與180°之間的某一值、及在-60°與60°之間的某一值時表面聲波器件的SAW速度。
圖6是一個表格，表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是10°、在0°與180°之間的某一值、及在-60°與60°之間的某一值時表面聲波器件的機電耦合因數(shù)。
圖7(a)是等值線圖，表示圖5中指示的SAW速度。
圖7(b)是等值線圖，表示圖6中指示的機電耦合因數(shù)。
圖8是一個表格，表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是20°、在0°與180°之間的某一值、及在-60°與60°之間的某一值時表面聲波器件的SAW速度。
圖9是一個表格，表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是20°、在0°與180°之間的某一值、及在-60°與60°之間的某一值時表面聲波器件的機電耦合因數(shù)。
圖10(a)是等值線圖，表示圖8中指示的SAW速度。圖10(b)是等值線圖，表示圖9中指示的機電耦合因數(shù)。
圖11是一個表格，表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是30°、在0°與180°之間的某一值、及在-60°與60°之間的某一值時表面聲波器件的SAW速度。
圖12是一個表格，表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是30°、在0°與180°之間的某一值、及在-60°與60°之間的某一值時表面聲波器件的機電耦合因數(shù)。
圖13(a)是等值線圖，表示圖11中指示的SAW速度。
圖13(b)是等值線圖，表示圖12中指示的機電耦合因數(shù)。
現(xiàn)在參照附圖將解釋本發(fā)明的最佳實施例。
圖1是示意立體圖，表示一種是本發(fā)明一個最佳實施例的表面聲波器件。
如圖1中所示，一種是本發(fā)明一個最佳實施例的表面聲波器件包括在一個壓電基片1的表面上的一對叉指狀電極2、2。一個SNGS單晶體用作壓電基片1，并且SNGS單晶體具有屬于點組32的晶體形式。圖1中所示的x、y、及z軸彼此垂直。x和y軸位于包括壓電基片1的表面的一個平面中，并且x軸定義表面聲波的傳播方向。
壓電基片1的尺寸不受限制，但一般在表面聲波的傳播方向上可以具有4至10mm的量組，而在與其垂直的方向上具有2至4mm的量級。壓電基片1的厚度可以具有0.2至0.4mm的量級。
形成在壓電基片1上的叉指狀電極2、2是用來激勵、接收、反射及傳播表面聲波的薄層電極，并且以周期條狀方式形成。叉指狀電極2、2形成成圖案，從而表面聲波的傳播方向與x軸的方向重合。叉指狀電極2、2如通過真空蒸發(fā)或噴鍍、使用Al或諸如Al-Cu之類的Al合金可以形成。叉指狀電極2、2的指寬可以根據(jù)對其應(yīng)用表面聲波器件的頻率的適當(dāng)?shù)卮_定，并且在對其應(yīng)用本發(fā)明的頻帶下一般可以具有2至10μm的量級。
垂直于壓電基片1的表面的z軸定義從單晶體切出的壓電基片的切割角(交平面)。在x軸、y軸及z軸與SNGS單晶體的X軸、Y軸及Z軸之間的關(guān)系可以按照歐拉角(φ、θ、ψ)表示。
當(dāng)壓電基片1的切割角和傳播方向在根據(jù)本發(fā)明的表面聲波器件中按照歐拉角(φ、θ、ψ)表示時，φ、θ、ψ在如下第一至第四區(qū)域的每一個中存在。
第一區(qū)域按如下定義φ＝-5°～5°θ＝0°～180°ψ＝-50°～50°第一區(qū)域的最佳范圍按如下定義φ＝-5°～5°θ＝20°～120°ψ＝-40°～40°第一區(qū)域的另一個最佳范圍按如下定義φ＝-5°～5°θ＝120°～160°ψ＝20°～40°第一區(qū)域的另外最佳范圍按如下定義φ＝-5°～5°θ＝120°～160°ψ＝-40°～20°
在第一區(qū)域中，有一種φ、θ及ψ的組合，對此壓電基片1的SAW速度最大是3100m/s，這顯著低于ST石英晶體的，而壓電基片1的機電耦合因數(shù)較大，并且至少為0.2％。特別是，在第一區(qū)域的最佳范圍的每一個中，有一種φ、θ及ψ的組合，對此壓電基片1的機電耦合因數(shù)至少為0.4％，這顯著大于ST石英晶體的。
第二區(qū)域按如下定義φ＝5°～15°(包括5°)θ＝0°～180°ψ＝-50°～50°第二區(qū)域的最佳范圍按如下定義φ＝5°～15°(包括5°)θ＝20°～120°ψ＝-40°～40°第二區(qū)域的另一個最佳范圍按如下定義φ＝5°～5°(包括5°)θ＝120°～180°ψ＝0°～40°在第二區(qū)域中，有一種φ、θ及ψ的組合，對此壓電基片1的SAW速度最大是3100m/s，這顯著低于ST石英晶體的，而壓電基片1的機電耦合因數(shù)較大，并且至少為0.2％。特別是，在第二區(qū)域的最佳范圍的每一個中，有一種φ、θ及ψ的組合，對此壓電基片1的機電耦合因數(shù)至少為0.4％，這顯著大于ST石英晶體的。
第三區(qū)域按如下定義φ＝15°～25°(包括15°)θ＝0°～180°ψ＝-40°～40°第三區(qū)域的最佳范圍按如下定義φ＝15°～25°(包括15°)θ＝20°～160°
ψ＝-20°～20°在第三區(qū)域中，有一種φ、θ及ψ的組合，對此壓電基片1的SAW速度最大是3100m/s，這顯著低于ST石英晶體的，而壓電基片1的機電耦合因數(shù)較大，并且至少為0.2％。特別是，在第三區(qū)域的最佳范圍中，有一種φ、θ及ψ的組合，對此壓電基片1的機電耦合因數(shù)至少為0.4％，這顯著大于ST石英晶體的。
第四區(qū)域按如下定義φ＝25°～35°(包括25°)θ＝0°～180°ψ＝-40°～40°第四區(qū)域的最佳范圍按如下定義φ＝25°～35°(包括25°)θ＝20°～160°ψ＝-20°～20°在第四區(qū)域中，有一種φ、θ及ψ的組合，對此壓電基片1的SAW速度最大是3100m/s，這顯著低于ST石英晶體的，而壓電基片1的機電耦合因數(shù)較大，并且至少為0.2％。特別是，在第四區(qū)域的最佳范圍中，有一種φ、θ及ψ的組合，對此壓電基片1的機電耦合因數(shù)至少為0.4％，這顯著大于ST石英晶體的。
因此，使用其中φ、θ及ψ的組合落在第一至第四區(qū)域之一中的壓電基片1的表面聲波器件具有一個寬通帶，因為壓電基片1具有一個高的機電耦合因數(shù)，并且尺寸較小，因為壓電基片1具有一個低SAW速度。
例子首先，構(gòu)造屬于點組32并且由化學(xué)式Sr3NbGa3Si2O14表示的一個單晶體(SNGS單晶體)。SNGS單晶體的構(gòu)造借助于使用高頻加熱即Czochralski生長方法的CZ過程完成。從得到的SNGS單晶體切出基片，以得到用于表面聲波器件的壓電基片。
其次，一對叉指狀電極2、2形成在從SNGS單晶體切出的壓電基片的表面上，由此生產(chǎn)表面聲波器件。叉指狀電極2、2通過Al的真空蒸發(fā)形成，并且通過光刻蝕過程形成圖案。與表面聲波波長λ相對應(yīng)的電極指狀物節(jié)距是60μm。電極指狀物對的數(shù)量是20。電極指狀物的孔徑寬度是60λ(3600μm)。電極厚度是0.3μm。
構(gòu)造具有不同切割角的壓電基片和/或表面聲波傳播方向的上述結(jié)構(gòu)的多個表面聲波器件，并且測量其SAW速度和機電耦合因數(shù)。通過把具有以上述方式配置的叉指狀電極2、2的濾波器的測量中心頻率乘以表面聲波的長度得到SAW速度。由使用熟知的Smith等效電路模型在叉指狀電極2、2之一，例如輸入側(cè)處，測量的兩個終端的傳導(dǎo)率和電吶，確定機電耦合因數(shù)。該方法在“Surface Acoustic Wave Device and its Application(表面聲波器件及其應(yīng)用)(edited by Electronic Materials ManufacturersAssociation(由電子材料制造商協(xié)會編輯)，由The Nikkan Kogyo Shinbun，Ltd在1978年出版)”中的“Chapter I.Basis(第一章基礎(chǔ))”中的“4.1.2effective electromechanical coupling factor of surface wave(表面波的有效機電耦合因數(shù))”處詳細(xì)解釋。借助于把器件周圍的溫度保持在25℃進(jìn)行測量。測量結(jié)果表示在圖2-13中。
圖2表示表面聲波器件的SAW速度，其中壓電基片的φ、θ、及ψ分別是0°、在0°與180°之間的某一值、及在0°與60°之間的某一值。圖3表示表面聲波器件的機電耦合因數(shù)，其中壓電基片的φ、θ、及ψ分別是0°、在0°與180°之間的某一值、及在0°與60°之間的某一值。圖4(a)兩維表示圖2中指示的SAW速度。圖4(b)兩維表示圖3中指示的機電耦合因數(shù)。在φ是0°的情況下，當(dāng)ψ是0°至-60°的器件的SAW速度和機電耦合因數(shù)與當(dāng)圖2和3中所示ψ是0°至60°時的器件具有相同值，因為由于晶體對稱性ψ相對于0°是對稱的。
如圖2-4中所示，在其中φ是0°、θ在0°至180°的范圍內(nèi)、及ψ在0°至50°(0°至-50°)的范圍內(nèi)的情況下，機電耦合因數(shù)變得大于0.2％而SAW速度變得小于3100m/sec。特別是，在其中θ在20°至120°的范圍內(nèi)而ψ在0°至40°(0°至-40°)的范圍內(nèi)的情況下，機電耦合因數(shù)變得大于0.4％而SAW速度變得更低。而且，在其中θ在120°至160°的范圍內(nèi)而ψ在20°至40°(-20°至-40°)的范圍內(nèi)的情況下，機電耦合因數(shù)再次變得大于0.4％。在其中φ是0±5°的情況下，能得到上述特性。
圖5表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是10°、在0°與180°之間的某一值、及在-60°與60°之間的某一值時表面聲波器件的SAW速度。圖6表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是10°、在0°與180°之間的某一值、及在-60°與60°之間的某一值時表面聲波器件的機電耦合因數(shù)。圖7(a)兩維表示圖5中指示的SAW速度。圖7(b)兩維表示圖6中指示的機電耦合因數(shù)。
如圖5-7中所示，在其中φ是10°、θ在0°至180°的范圍內(nèi)、及ψ在-50°至50°的范圍內(nèi)的情況下，機電耦合因數(shù)變得大于0.2％而SAW速度變得小于3100m/sec。特別是，在其中θ在20°至120°的范圍內(nèi)而ψ在-40°至40°的范圍內(nèi)的情況下，機電耦合因數(shù)變得大于0.4％而SAW速度變得更低。而且，在其中θ在120°至180°的范圍內(nèi)而ψ在0°至-40°的范圍內(nèi)的情況下，機電耦合因數(shù)再次變得大于0.4％。在其中φ是10±5°的情況下，能得到上述特性。
圖8表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是20°、在0°與180°之間的某一值、及在-60°與60°之間的某一值時表面聲波器件的SAW速度。圖9表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是20°、在0°與180°之間的某一值、及在-60°與60°之間的某一值時表面聲波器件的機電耦合因數(shù)。圖10(a)兩維表示圖8中指示的SAW速度。圖10(b)兩維表示圖9中指示的機電耦合因數(shù)。
如圖8-10中所示，在其中φ是20°、θ在0°至180°的范圍內(nèi)、及ψ在-40°至40°的范圍內(nèi)的情況下，機電耦合因數(shù)變得大于0.2％而SAW速度變得小于3100m/sec。特別是，在其中θ在20°至160°的范圍內(nèi)而ψ在-20°至20°的范圍內(nèi)的情況下，機電耦合因數(shù)變得大于0.4％而SAW速度變得更低。在其中φ是20±5°的情況下，能得到上述特性。
圖11表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是30°、在0°與180°之間的某一值、及在-60°與60°之間的某一值時表面聲波器件的SAW速度。圖12表示當(dāng)壓電基片的φ、θ、及ψ分別是30°、在0°與180°之間的某一值、及在-60°與60°之間的某一值時表面聲波器件的機電耦合因數(shù)。圖13(a)兩維表示圖11中指示的SAW速度。圖13(b)兩維表示圖12中指示的機電耦合因數(shù)。
如圖11-13中所示，在其中φ是30°、θ在0°至180°的范圍內(nèi)、及ψ在-40°至40°的范圍內(nèi)的情況下，機電耦合因數(shù)變得大于0.2％而SAW速度變得小于3100m/sec。特別是，在其中θ在20°至160°的范圍內(nèi)而ψ在-20°至20°的范圍內(nèi)的情況下，機電耦合因數(shù)變得大于0.4％而SAW速度變得更低。在其中φ是30±5°的情況下，能得到上述特性。
參照具體實施例已經(jīng)如此表示和描述了本發(fā)明。然而，應(yīng)該注意，本發(fā)明決不限于描述布置的細(xì)節(jié)，而是可以進(jìn)行變更和修改而不脫離附屬權(quán)利要求書的范圍。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能提供一種用于中頻的緊湊和寬帶表面聲波器件。而且，根據(jù)本發(fā)明，也能提供一種用在具有高機電耦合因數(shù)的表面聲波器件中的壓電基片。
權(quán)利要求
1.一種表面聲波器件，包括一個壓電基片和形成在壓電基片上的叉指狀電極，其中壓電基片具有一種Ca3Ga2Ge4O14型的晶體結(jié)構(gòu)，并且由化學(xué)式Sr3NbGa3Si2O14表示；并且從單晶切出壓電基片的切割角、和按照歐拉角(φ、θ、ψ)表示的在壓電基片上的表面聲波的傳播方向，在由-5°≤φ≤15°、0°≤θ≤180°、及-50°≤ψ≤50°表示的一個第一區(qū)域和由15°≤φ≤30°、0°≤θ≤180°、及-40°≤ψ≤40°表示的一個第二區(qū)域之一中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面聲波器件，其中在第一區(qū)域中的θ在從20°至120°的范圍內(nèi)而在第一區(qū)域中的ψ在從-40°至40°的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面聲波器件，其中在第一區(qū)域中的φ在從-5°至5°的范圍內(nèi)、在第一區(qū)域中的θ在從120°至160°的范圍內(nèi)、及在第一區(qū)域中的ψ在從20°至40°或-20°至-40°的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面聲波器件，其中在第一區(qū)域中的φ在從5°至15°的范圍內(nèi)、在第一區(qū)域中的θ在從120°至180°的范圍內(nèi)、及在第一區(qū)域中的ψ在從0°至-40°的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面聲波器件，其中在第二區(qū)域中的θ在從20°至160°的范圍內(nèi)而在第二區(qū)域中的ψ在從-20°至-40°的范圍內(nèi)。
6.一種用在表面聲波器件中的壓電基片，其特征在于壓電基片具有一種Ca3Ga2Ge4O14型的晶體結(jié)構(gòu)，并且由化學(xué)式Sr3NbGa3Si2O14表示；并且從單晶切出壓電基片的切割角、和按照歐拉角(φ、θ、ψ)表示的在壓電基片上的表面聲波的傳播方向，在由-5°≤φ≤15°、0°≤θ≤180°、及-50°≤ψ≤50°表示的一個第一區(qū)域和由15°≤φ≤30°、0°≤θ≤180°、及-40°≤ψ≤40°表示的一個第二區(qū)域之一中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電基片，其中在第一區(qū)域中的θ在從20°至120°的范國內(nèi)而在第一區(qū)域中的ψ在從-40°至40°的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電基片，其中在第一區(qū)域中的φ在從-5°至5°的范圍內(nèi)、在第一區(qū)域中的θ在從120°至160°的范圍內(nèi)、及在第一區(qū)域中的ψ在從20°至40°或-20°至-40°的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電基片，其中在第一區(qū)域中的φ在從5°至15°的范圍內(nèi)、在第一區(qū)域中的θ在從120°至180°的范圍內(nèi)、及在第一區(qū)域中的ψ在從0°至-40°的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電基片，其中在第二區(qū)域中的θ在從20°至160°的范圍內(nèi)而在第二區(qū)域中的ψ在從-20°至-40°的范圍內(nèi)。
全文摘要
公開了一種用于中頻的緊湊和寬帶表面聲波器件。也公開了一種用在表面聲波器件中具有高機電耦合因數(shù)和低SAW速度的壓電基片。表面聲波器件由一個壓電基片1和形成在壓電基片1上的叉指狀電極2、2構(gòu)成。壓電基片1具有一種Ca
文檔編號H03H9/00GK1348253SQ01140659
公開日2002年5月8日 申請日期2001年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月20日
發(fā)明者井上憲司, 佐藤勝男, 守越廣樹, 川嵜克已 申請人:Tdk株式會社