Title:
Grenzflächenschallwellenvorrichtung
Kind Code:
B4


Abstract:

Grenzflächenschallwellenvorrichtung (1), umfassend eine gestapelte Struktur aus einem zweiten Medium (3)/einer IDT-Elektrode (4)/einem ersten Medium (2), wobei der Temperaturkoeffizient der Gruppenverzögerungszeit TCD des ersten Mediums (2) positiv ist; die IDT-Elektrode (4) auf dem ersten Medium (2) gestapelt ist; das zweite Medium (3) auf dem ersten Medium (2) gestapelt ist, um die IDT-Elektrode (4) abzudecken, und einen Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD aufweist, der negativ ist; und zumindest auf einer oberen Fläche der IDT-Elektrode ein drittes Medium(7, 7A) ausgebildet ist, wobei das dritte Medium (7, 7A) aus einem dielektrischen Material besteht, dessen Schallwellengeschwindigkeit einer Querwelle niedriger als die Schallwellengeschwindigkeit einer Querwelle des zweiten Mediums (3) ist, und die Dicke des dritten Mediums (7, 7A) kleiner als die Dicke der IDT-Elektrode (4) ist. embedded image




Inventors:
Kando, Hajime (Kyoto-fu, Nagaokakyo-shi, JP)
Application Number:
DE112007002083T
Publication Date:
05/30/2018
Filing Date:
08/28/2007
Assignee:
Murata Manufacturing Co., Ltd. (Kyoto, JP)
Domestic Patent References:
DE60008569T9N/A2005-04-07



Foreign References:
200301513292003-08-14
WO1998052279A11998-11-19
Attorney, Agent or Firm:
CBDL Patentanwälte, 47051, Duisburg, DE
Claims:
Grenzflächenschallwellenvorrichtung (1), umfassend eine gestapelte Struktur aus einem zweiten Medium (3)/einer IDT-Elektrode (4)/einem ersten Medium (2), wobei der Temperaturkoeffizient der Gruppenverzögerungszeit TCD des ersten Mediums (2) positiv ist; die IDT-Elektrode (4) auf dem ersten Medium (2) gestapelt ist; das zweite Medium (3) auf dem ersten Medium (2) gestapelt ist, um die IDT-Elektrode (4) abzudecken, und einen Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD aufweist, der negativ ist; und zumindest auf einer oberen Fläche der IDT-Elektrode ein drittes Medium(7, 7A) ausgebildet ist, wobei das dritte Medium (7, 7A) aus einem dielektrischen Material besteht, dessen Schallwellengeschwindigkeit einer Querwelle niedriger als die Schallwellengeschwindigkeit einer Querwelle des zweiten Mediums (3) ist, und die Dicke des dritten Mediums (7, 7A) kleiner als die Dicke der IDT-Elektrode (4) ist.

Grenzflächenschallwellenvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Dicke des dritten Mediums (7, 7A) maximal das 0,4-Fache der Dicke der IDT-Elektrode (4) beträgt.

Grenzflächenschallwellenvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das dritte Medium (7, 7A) ausgebildet ist, um nicht nur die obere Fläche der IDT-Elektrode, sondern auch mindestens einen Abschnitt einer Seitenfläche der IDT-Elektrode abzudecken.

Grenzflächenschallwellenvorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei das dritte Medium (7, 7A) ausgebildet ist, um die auf dem ersten Medium (2) ausgebildete IDT-Elektrode (4) abzudecken und eine obere Fläche des ersten Mediums abzudecken.

Grenzflächenschallwellenvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei das dritte Medium (7, 7A) als Dünnfilm ausgebildet ist.

Grenzflächenschallwellenvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die IDT-Elektrode (4) mehrere zusammen gestapelte Metallschichten (5, 6) umfasst und eine der Metallschichten, die an einem zweitmediumseitigen Ende der Metallschichten ausgebildet ist, aus einem leichteren Metall als einem Metall oder den Metallen besteht, die den Rest der Metallschichten (5, 6) bilden.

Description:
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft Grenzflächenschallwellenvorrichtungen, die für Bandpaßfilter und dergleichen verwendet werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung, die eine IDT-Elektrode umfaßt, die zwischen einem ersten Medium und einem zweiten Medium vorgesehen ist, und bei der eine Grenzflächenschallwelle genutzt wird, die sich entlang der Grenzfläche zwischen dem ersten Medium und dem zweiten Medium fortpflanzt.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Oberflächenschallwellenvorrichtungen, wie sie z.B. im Patentdokument 2 bechrieben werden, werden weithin als Resonatoren und Bandpaßfilter verwendet. In den letzten Jahren haben anstelle solcher Oberflächenschallwellenvorrichtungen Grenzflächenschallwellenvorrichtungen, die eine Verkleinerung der Packungsgröße zulassen, die Aufmerksamkeit auf sich gezogen.

Beispielsweise ist in dem im folgenden beschriebenen Patentdokument 1 eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung mit einer Konfiguration offenbart, deren schematische Schnittansicht in 9 gezeigt ist. Eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung 101 weist ein erstes Medium 102 und ein zweites Medium 103 auf, die zusammen gestapelt sind. Das erste Medium 102 besteht aus einem LiNbO3-Substrat, und das zweite Medium 103 besteht aus SiO2. Des weiteren ist an der Grenzfläche zwischen dem ersten Medium 102 und dem zweiten Medium 103 eine aus Au bestehende IDT 104 ausgebildet.

Da die IDT 104 aus dem Metall mit hoher Dichte und niedriger Schallwellengeschwindigkeit besteht, konzentriert sich die Schwingungsenergie an einem Abschnitt, an dem die IDT 104 ausgebildet ist, d.h. an der Grenzfläche zwischen dem ersten Medium 102 und dem zweiten Medium 103. Infolgedessen wird eine Grenzflächenschallwelle erregt.

Aus Patentdokument 3 sind z.B. Grenzflächenschallwellenvorrichtungen bekannt, bei denen zwei aneinander grenzende Medien entweder beide piezoelektrisch sind oder bei denen das erste Medium piezoelektrisch ist und das zweite nicht.

Gemäß Patentdokument 4 sind in einer Grenzflächenschallwellenvorrichtung auf dem piezoelektrischen Substrat mit einer Interdigitalelektrode eine Siliziumdioxidschicht und ein polykristalliner Siliziumfilm ausgebildet, wobei das piezoelektrische Substrat aus einer Einkristall-Substanz gebildet ist.

  • [Patentdokument 1] WO 2004/070946 A1
  • [Patentdokument 2] US 2003/0151329 A1
  • [Patendokument 3] DE 600 08 569 T9
  • [Patentdokument 4] WO 98/52279 A1

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Leider weist die in Patentdokument 1 beschriebene Grenzflächenschallwellenvorrichtung 101 einen Nachteil bei den Temperatureigenschaften auf, d.h. die Grenzflächenschallwellenvorrichtung 101 besitzt einen verhältnismäßig großen absoluten Wert eines Temperaturkoeffizienten einer Gruppenverzögerungszeit TCD. Dieser Nachteil wird nachfolgend genauer erläutert. Wie in Patentdokument 1 beschrieben, weist die Grenzflächenschallwellenvorrichtung 101 eine Konfiguration auf, bei der das erste Medium 102 aus einem um 15° in X-Richtung gedrehten Y-Schnitt eines LiNbO3-Substrats besteht und eine Dicke von 8λ besitzt; das zweite Medium 103 aus SiO2 besteht und eine Dicke von 8λ besitzt; und die IDT-Elektrode 104 aus einem Au-Film mit einer Dicke von 0,05λ und einem AI-Film mit einer Dicke von 0,05λ besteht, der auf dem Au-Film gestapelt ist; und die Grenzflächenschallwellenvorrichtung 101 eine Nutzleistung von 0,5 aufweist. Es wurde der Temperaturkoeffizient der Gruppenverzögerungszeit TCD dieser Konfiguration berechnet.

Die Berechnung wurde durch Erweiterung der Methode finiter Elemente ausgeführt, die in „Finite-Element Analysis of Periodically Perturbed Piezoelectric Waveguides“ beschrieben ist (The Institute of Electronics and Communication Engineers Transactions, Bd. J68-C, Nr. 1, 1985/1, S. 21-27). Insbesondere ist innerhalb eines Intervalls einer halben Wellenlänge ein Streifen angeordnet, und es wurden die Schallwellengeschwindigkeiten an dem oberen Ende eines Sperrbereichs und an dem unteren Ende des Sperrbereiches in dem unterbrochenen Streifen und dem kurzgeschlossenen Streifen ermittelt. Die Schallwellengeschwindigkeit an dem unteren Ende in dem unterbrochenen Streifen ist durch V01 dargestellt. Die Schallwellengeschwindigkeit an dem oberen Ende in dem unterbrochenen Streifen ist durch V02 dargestellt. Die Schallwellengeschwindigkeit an dem unteren Ende in dem kurzgeschlossenen Streifen ist durch VS1 dargestellt. Die Schallwellengeschwindigkeit an dem oberen Ende in dem kurzgeschlossenen Streifen ist durch VS2 dargestellt. Die Schwingung der Grenzflächenschallwelle pflanzt sich derart fort, daß sich der größte Teil der Schwingungsenergie in dem Bereich von einer Position, die um 1λ höher als IDT ist, zu einer Position konzentriert, die um 1λ niedriger als IDT ist. Aus diesem Grund wurde ein Analysebereich als Bereich von 8λ in vertikaler Richtung definiert, wobei die IDT-Elektrode die Bereichsmitte ist, d.h. ein Bereich von einer Position, die um 4λ höher als die IDT-Elektrode ist, zu einer Position, die um 4λ niedriger als die IDT-Elektrode ist. Die Grenzflächenbedingungen der Vorderseite und der Rückseite der Grenzflächenschallwellenvorrichtung wurden elastisch festgelegt.

Dann wurden κ12/k0, welches den Reflexionsbetrag der Grenzflächenschallwelle in den Elektrodenfingern der IDT-Elektrode darstellt, und ein elektromechanischer Koeffizient K2 mit einer Methode bestimmt, die beschrieben ist in „Evaluation of excitation property of surface acoustic wave interdigital transducer by mode coupling theory“, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Research Report, MW90-62, 1990, S. 69-74). Im Vergleich zu der in diesem Dokument verwendeten Konfiguration weist die hier verwendete Konfiguration eine größere Frequenzstreuung bei der Schallwellengeschwindigkeit auf. Aus diesem Grund wurde κ12/k0, unter Berücksichtigung des Einflusses der Frequenzstreuung bestimmt.

Der Temperaturkoeffizient der Gruppenverzögerungszeit TCD wurde aus den Phasengeschwindigkeiten V15°C, V25°C und V35°C an dem unteren Ende des Sperrbereiches des kurzgeschlossenen Streifens jeweils bei 15°C, 25°C und 35°C berechnet.
[Gleichung 1] TCD=αs1V25°CV35°CV15°C20(°C)embedded image

In Gleichung (1) stellt αs einen Linearausdehnungskoeffizienten eines LiNbO3-Substrats in der Fortpflanzungsrichtung der Grenzflächenwelle dar. Tabelle 1 zeigt Eigenschaften der Grenzflächenschallwelle, die sich durch die oben beschriebene Konfiguration hindurch ausbreiten. ΔF in Tabelle 1 ist die Frequenzänderung, die aus der Schallwellengeschwindigkeit Vs1 errechnet wird, wenn sich die Wirkleistung um +0,01 ändert. [Tabelle 1]

PunktAusbreitungseigenschaftenArt der GrenzflächenwelleSH-Grenzflächenwelle, hauptsächlich bestehend aus SH-KomponenteSchallwellengeschwindigkeit Vs13221m/sTCD42,1 ppm/°CK216,0%κ12/k00,15ΔF-2499ppm

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, wies die vorhandene Grenzflächenschallwellenvorrichtung einen sehr großen κ12/k0 -Wert von 0,15 auf. Das kann zu einer sehr großen Frequenzänderung ΔF von -2499ppm führen.

Tabelle 1 zeigt auch, daß die Grenzflächenschallwellenvorrichtung einen großen Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD von 42,1 ppm/°C aufwies.

Zusammenfassend gesagt, weist eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung, bei der eine aus Au bestehende IDT-Elektrode verwendet wird und die Energie der Grenzflächenschallwelle auf die Grenzfläche zwischen dem ersten Medium und dem zweiten Medium beschränkt ist, einen schlechteren Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung zu schaffen, in der eine IDT-Elektrode, die aus einem Metall mit großer Masse besteht, zwischen einem ersten Medium und einem zweiten Medium gebildet ist und die Energie der Grenzflächenschallwelle zwischen dem ersten Medium und dem zweiten Medium eingegrenzt ist, wobei die Grenzflächenschallwellenvorrichtung einen verminderten absoluten Wert eines Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD aufweist.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung nach Anspruch 1 geschaffen, umfassend eine gestapelte Struktur aus einem zweiten Medium/einer IDT-Elektrode/einem ersten Medium, wobei die gestapelte Struktur mit dem ersten Medium einen Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD aufweist, der positiv ist; die IDT-Elektrode auf dem ersten Medium gestapelt ist; das zweite Medium auf dem ersten Medium gestapelt ist, um die IDT-Elektrode abzudecken, und einen Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD aufweist, der negativ ist; und zumindest auf einer oberen Fläche der IDT-Elektrode ein drittes Medium ausgebildet ist, wobei das dritte Medium aus einem dielektrischen Material besteht, dessen Schallwellengeschwindigkeit niedriger als die Schallwellengeschwindigkeit des zweiten Mediums ist.

Bei einer Grenzflächenschallwellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das dritte Medium vorzugsweise ausgebildet, um nicht nur die obere Fläche der IDT-Elektrode, sondern auch mindestens einen Abschnitt einer Seitenfläche der IDT-Elektrode abzudecken. Das führt zu einer Ausdehnung der Energieverteilung der begrenzten Grenzflächenschallwelle auf die Zweitmediumsseite, wodurch sich die Temperatureigenschaften der Grenzflächenschallwellenvorrichtung weiter verbessern.

Bei der vorliegenden Erfindung ist das dritte Medium vorzugsweise ausgebildet, um die auf dem ersten Medium ausgebildete IDT-Elektrode abzudecken und eine obere Fläche des ersten Mediums abzudecken. Dabei kann das dritte Medium leicht und genau mit einem Dünnfilmbildungsverfahren nach der Ausbildung der IDT-Elektrode auf dem ersten Medium ausgebildet werden.

Vorzugsweise umfaßt die IDT-Elektrode mehrere zusammen gestapelte Metallschichten, und eine der Metallschichten, die an einem zweitmediumsseitigen Ende der Metallschichten ausgebildet ist, besteht aus einem leichteren Metall als einem Metall oder den Metallen, die den Rest der Metallschichten bilden. Wenn die an dem zweitmediumsseitigen Ende der Metallschichten ausgebildete Metallschicht aus einem leichteren Metall besteht, lassen sich die Temperatureigenschaften der Grenzflächenschallwellenvorrichtung wirksamer verbessern.

VORTEILE

Eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein erstes Medium mit einem Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD, der positiv ist, und ein zweites Medium mit einem Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD, der negativ ist. Bei dieser Konfiguration löschen die Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD des ersten Mediums und des zweiten Mediums einander aus, wodurch sich der absolute Wert des Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD der Grenzflächenschallwellenvorrichtung vermindert. Bei einer Konfiguration, bei der eine IDT-Elektrode auf einem ersten Medium ausgebildet ist und ein zweites Medium auf dem ersten Medium gestapelt ist, um die IDT-Elektrode abzudecken, neigt die Massenbelastung der IDT-Elektrode dazu, den absoluten Wert des Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD der Konfiguration zu vergrößern.

Bei der vorliegenden Erfindung jedoch ist das dritte Medium mit einer niedrigeren Schallwellengeschwindigkeit als das zweite Medium zumindest auf der oberen Fläche der IDT-Elektrode ausgebildet. Das führt zur Ausdehnung der Energieverteilung der Grenzflächenschallwelle auf die Zweitmediumsseite, wobei das zweite Medium einen negativen TCD aufweist. Infolgedessen lassen sich die Temperatureigenschaften der Grenzflächenschallwellenvorrichtung verbessern, insbesondere kann der absolute Wert des TCD verkleinert werden.

Zusammenfassend gesagt, weist gemäß der vorliegenden Erfindung die Grenzflächenschallwellenvorrichtung selbst in dem Fall, in dem eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung eine IDT-Elektrode umfaßt, die mit einem Metall mit hoher Dichte wie z. B. Au ausgebildet ist, verbesserte Temperatureigenschaften auf. Insbesondere läßt sich der absolute Wert des TCD der Grenzflächenschallwellenvorrichtung wirksam verkleinern.

Figurenliste

  • 1 ist eine vordere Schnittansicht, die einen Hauptteil einer Grenzflächenschallwellenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist eine schematische Draufsicht, welche die Elektrodenkonfiguration der Grenzflächenschallwellenvorrichtung gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform zeigt.
  • 3 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung der Tatsache, daß sich durch die Ausbildung eines dritten Mediums die Energieverteilung der Grenzflächenschallwelle ändert.
  • 4 ist ein Diagramm, das Geschwindigkeitsänderungen der Grenzflächenschallwelle an dem unteren Ende eines Sperrbereichs bei einer Dickenänderung eines dritten Mediums zeigt.
  • 5 ist ein Diagramm, das Änderungen des κ12/k0 -Wertes bei einer Dickenänderung eines dritten Mediums zeigt.
  • 6 ist ein Diagramm, das Änderungen des Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD bei einer Dickenänderung eines dritten Mediums zeigt.
  • 7 ist ein Diagramm, das Änderungen des elektromechanischen Koeffizienten K2 der Grenzflächenschallwelle bei einer Dickenänderung eines dritten Mediums zeigt.
  • 8 ist eine schematische, vordere Schnittansicht, die einen Hauptteil einer Grenzflächenschallwellenvorrichtung gemäß einer Modifizierung der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 9 ist eine schematische, vordere Schnittansicht zur Beschreibung einer Grenzflächenschallwellenvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Bezugszeichenliste

1
Grenzflächenschallwellenvorrichtung
2
erstes Medium
3
zweites Medium
4
IDT-Elektrode
5
Metallschicht
6
Metallschicht
7
drittes Medium
7A
drittes Medium
8, 9
Reflektor

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Im folgenden ist die vorliegende Erfindung durch die spezielle Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen offenbart.

1 ist eine schematische, vordere Schnittansicht, die einen Hauptteil einer Grenzflächenschallwellenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung 1 umfaßt ein erstes Medium 2 und ein zweites Medium 3, das auf dem ersten Medium 2 gestapelt ist. Das erste Medium 2 besteht aus einem Material mit einem Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD, der positiv ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht das erste Medium 2 aus einem um 15° in X-Richtung gedrehten Y-Schnitt von LiNbO3. Das zweite Medium 3 besteht aus einem geeigneten dielektrischen Material mit einem Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD, der negativ ist, oder einem geeigneten, isolierenden Material mit einem Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD, der negativ ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht das zweite Medium 3 aus SiO2. Eine Schallwellengeschwindigkeit einer Querwelle des SiO2, welches das zweite Medium bildet, beträgt 3757m/s. Eine Schallwellengeschwindigkeit einer Querwelle des Ta2O5, welches ein im folgenden beschriebenes, drittes Medium 7 bildet, beträgt 1580m/s.

Auf dem ersten Medium 2 ist eine IDT-Elektrode 4 ausgebildet. Die IDT-Elektrode 4 umfaßt mehrere Elektrodenfinger.

Bei der vorliegenden Ausführungsform umfaßt die IDT-Elektrode 4 eine erste Metallschicht 5, die auf dem ersten Medium 2 gestapelt ist, und eine zweite Metallschicht 6, die auf der ersten Metallschicht 5 gestapelt ist. Das heißt, die IDT-Elektrode 4 umfaßt mehrere, zusammen gestapelte Metallschichten. Die erste Metallschicht 5 besteht aus Au. Die zweite Metallschicht 6 besteht aus Al. Das heißt, die Metallschicht 6, die sich am Ende der Metallschichten 5 und 6 auf der Zweitmediumseite 3 befindet, besteht aus einem leichteren Metall als einem Metall, das die andere Metallschicht 5 bildet.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das dritte Medium 7 zum Abdecken der oberen Fläche der IDT-Elektrode 4 ausgebildet. Das dritte Medium 7 besteht aus einem Material, in dem eine Schallwellengeschwindigkeit einer Querwelle niedriger als eine Schallwellengeschwindigkeit einer Querwelle des zweiten Mediums 3 ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht das dritte Medium 7 aus Ta2O5.

Die Elektrodenkonfiguration der Grenzflächenschallwellenvorrichtung 1 mit der IDT-Elektrode 4 ist nicht speziell eingeschränkt. Wie in der schematischen Draufsicht gemäß 2 gezeigt, ist die Elektrodenkonfiguration bei der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet, daß ein zweipoliger Grenzflächenschallwellenresonator gebildet wird, bei dem auf beiden Seiten der IDT-Elektrode 4 in der Fortpflanzungsrichtung der Grenzflächenschallwelle Reflektoren 8 und 9 vorgesehen sind.

Bei der Grenzflächenschallwellenvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist das erste Medium 2 einen Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD auf, der positiv ist, und das zweite Medium 3 weist ( einen Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD auf, der negativ ist. Bei dieser Konfiguration löschen die Temperatureigenschaften des ersten Mediums 2 und des zweiten Mediums 3 einander aus, wodurch sich der absolute Wert des Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD der Grenzflächenschallwellenvorrichtung 1 verkleinert.

Dadurch verbessert sich jedoch der Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD der Grenzflächenschallwellenvorrichtung 1 nicht ausreichend. Das ist wahrscheinlich so, weil die IDT-Elektrode 4 eine aus Au bestehende Schwermetallschicht mit dem Zweck umfaßt, die Energie der Grenzflächenschallwelle an der Grenzfläche zwischen dem ersten Medium 2 und dem zweiten Medium 3 einzugrenzen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform läßt sich jedoch der Temperaturkoeffizient der Gruppenverzögerungszeit TCD wirksam verbessern, da das dritte Medium 7 vorhanden ist, das zum Abdecken der oberen Fläche der IDT-Elektrode 4, d.h. auf der Seite des zweiten Mediums 3, ausgebildet ist. Der Grund ist in 3 gezeigt, die schematisch die Energieverteilung der Grenzflächenwelle in der Grenzflächenschallwellenvorrichtung 1 zeigt. Wenn das dritte Medium 7 nicht ausgebildet ist, wird die Energieverteilung der eingegrenzten Grenzflächenwelle U2 auf dem Niveau, das höher als die aus Au bestehende Metallschicht der IDT-Elektrode 4 ist, durch eine Strichellinie A dargestellt. Wie durch eine durchgehende Linie B gezeigt ist, dehnt sich dagegen durch die Ausbildung des dritten Mediums 7 die Energieverteilung auf die Seite des zweiten Mediums 3 aus.

Im folgenden ist anhand eines Beispiels insbesondere beschrieben, daß die Grenzflächenschallwellenvorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform einen verbesserten Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD aufweist.

Die Grenzflächenschallwellenvorrichtung 1 wurde auf eine Konfiguration eingerichtet, die im folgenden in Tabelle 2 zusammengestellt ist. Die Berechnungen zu der Grenzflächenschallwellenvorrichtung 1 erfolgten wie bei der oben beschriebenen, vorhandenen Grenzflächenschallwellenvorrichtung 101. [Tabelle 2]

KonfigurationSiO2/Ta2O5/IDT/15° Y-X LiNbO3IDT (Al/Au)Dicke: 0,05/0,05λ, Wirkleistung: 0,5Drittes Medium (Ta2O5)Dicke wird in 4 bis 7 entlang jeder Abszisse eingezeichnet.Zweites Medium (SiO2)Dicke: 8λErstes Medium (15° Y-X LiNbO3)Dicke: 8λ

Insbesondere wurden die Schallwellengeschwindigkeiten an dem oberen Ende eines Sperrbereichs und dem unteren Ende des Sperrbereichs in einem unterbrochenen Streifen der IDT-Elektrode und dem kurzgeschlossenen Streifen der IDT-Elektrode, wobei κ12/k0 den Reflexionsbetrag der Grenzflächenwelle in den Elektrodenfingern der IDT-Elektrode 4 darstellt, ein elektromagnetischer Koeffizient K2 und ein Temperaturkoeffizient der Gruppenverzögerungszeit TCD mit den Berechnungsmethoden bestimmt, die für die vorhandene Grenzflächenschallwellenvorrichtung 101 verwendet werden. Die TCD wurde mit der oben beschriebenen Gleichung (1) errechnet.

Die Berechnungsergebnisse sind in 4 bis 7 gezeigt. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke des dritten Mediums und der Schallwellengeschwindigkeit Vs1 an dem unteren Ende des Sperrbereichs. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke des dritten Mediums und iκ12/k0. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke des dritten Mediums und dem Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke des dritten Mediums und dem elektromechanischen Koeffizienten K2.

Wie aus 7 hervorgeht, nimmt der elektromechanische Koeffizient K2 der Grenzflächenschallwelle etwas ab, wenn die Dicke des dritten Mediums zunimmt.

Wie jedoch aus 6 hervorgeht, nimmt der absolute Wert des Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD auf einen ausreichend niedrigen Grad ab, wenn die Dicke des dritten Mediums zunimmt. Wie auch aus 4 und 5 hervorgeht, ändert sich die Schallwellengeschwindigkeit nur ganz geringfügig, wenn die Dicke des dritten Mediums zunimmt, während sich κ12/k0 in nur vernachlässigbar geringer Weise ändert.

Ein piezoelektrisches Material, das in einer typischen Grenzflächenschallwellenvorrichtung als erstes Medium verwendet wird, weist oft einen Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD auf, der positiv ist. In einer solchen Grenzflächenschallwellenvorrichtung läßt sich der absolute Wert des Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD verkleinern, indem das zweite Medium mit einem Material mit einem Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD ausgebildet wird, der negativ ist, wie es bei der Grenzflächenschallwellenvorrichtung 101 gemäß Patentdokument 1 beschrieben ist. Mit dieser Methode läßt sich jedoch der absolute Wert des Temperaturkoeffizienten der Gruppenverzögerungszeit TCD nicht ausreichend verkleinern. Das ist vermutlich so, weil sich bei einer Konfiguration, bei der die Energie der Grenzflächenschallwelle an der Grenzfläche zwischen dem ersten Medium und dem zweiten Medium durch die Ausbildung der IDT-Elektrode 4 eingegrenzt ist, die aus einem Metall mit großer Masse wie Au besteht, durch die Massenlast der IDT-Elektrode die Temperatureigenschaften der Grenzflächenschallwellenvorrichtung verschlechtern.

Dagegen weist die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform verbesserte Temperatureigenschaften auf, wahrscheinlich weil die Ausbildung des dritten Mediums mit einer niedrigen Schallwellengeschwindigkeit zum Abdecken der oberen Fläche der IDT-Elektrode zu einer Ausbreitung der Energieverteilung der Grenzflächenschallwelle von der Grenzfläche zwischen den Medien auf die Zweitmediumseite in der in 3 gezeigten Weise führt.

Zusammenfassend gesagt, können sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Temperatureigenschaften der Resonanzfrequenz durch die Ausbildung des dritten Mediums 7 wirksam verbessern.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das dritte Medium 7 auf der oberen Fläche der IDT-Elektrode 4 ausgebildet. Als Alternative kann wie in einer modifizierten Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist, ein drittes Medium 7A ausgebildet sein, um nicht nur die obere Fläche der IDT-Elektrode 4, sondern auch zumindest einen Abschnitt einer Seitenfläche der IDT-Elektrode 4 abzudecken. Dabei ist in der in 8 gezeigten Weise das dritte Medium 7A vorzugsweise ausgebildet, um die auf dem ersten Medium 2 ausgebildete IDT-Elektrode 4 abzudecken und die obere Fläche des ersten Mediums 2 abzudecken. Das dritte Medium 7A läßt sich nach der Ausbildung der IDT-Elektrode 4 auf dem ersten Medium 2 leicht mit einem Dünnfilmverfahren ausbilden.

Wie in 8 gezeigt ist, kann die IDT-Elektrode 4 von einer einzigen Metallschicht gebildet sein.

Ein Metallmaterial, aus dem die IDT-Elektrode besteht, ist nicht speziell eingeschränkt. Ein solches Metall weist vorzugsweise eine größere Masse als Al mit dem Zweck auf, die Energie der Grenzflächenschallwelle an der Grenzfläche zwischen den Medien einzugrenzen. Zu Beispielen für ein solches Metall können Au, Pt, Ag, Cu, Ni, Ti, Fe, W, Ta und Legierungen zählen, die hauptsächlich aus den vorstehenden Metallen bestehen.

Als Alternative kann wie bei der in 1 gezeigten Ausführungsform die IDT-Elektrode 4 aus mehreren, zusammen gestapelten Metallschichten bestehen. Dabei ist die IDT-Elektrode 4 vorzugsweise mit Metallschichten ausgebildet, die aus Metallen oder Legierungen bestehen, die in der oben beschriebenen Weise schwerer als Al sind. Als Alternative kann die IDT-Elektrode 4 aus einer ersten Metallschicht, die sich aus einem Metall oder einer Legierung zusammensetzt, der/die schwerer als Al ist, und einer zweiten Metallschicht bestehen, die aus einem Metall wie Al mit einer leichteren Masse als dem Metallmaterial besteht, welches die erste Metallschicht bildet, wobei die zweite Metallschicht auf der ersten Metallschicht gestapelt ist. Als Alternative kann die IDT-Elektrode 4 von mehreren Metallschichten gebildet sein, die aus schwereren Metallen als Al bestehen und zusammen gestapelt sind.

Bevorzugter ist wie bei der in 1 gezeigten Ausführungsform, bei der die IDT-Elektrode 4 von mehreren, zusammen gestapelten Metallschichten gebildet ist, die Metallschicht 6 mit einer kleineren Masse als die Metallschicht 5 am Ende der gestapelten Metallschichten auf der Seite des Zweitmediums 3 ausgebildet. Bei dieser Konfiguration kann die Energieverteilung der Grenzflächenschallwelle auf die Seite des zweiten Mediums 3 ausgedehnt werden, wodurch sich die Temperatureigenschaften der Grenzflächenschallwellenvorrichtung weiter verbessern.

Bei der IDT-Elektrode kann zum Zwecke der Verstärkung der Haftkraft oder der Leistungshandhabungseigenschaften der IDT-Elektrode eine dünne Schicht, die aus einem Metall wie Ti, Cr, NiCr, Ni, Pt oder Pd oder einer Legierung des Metalls zwischen der IDT-Elektrode und dem ersten Medium, zwischen der IDT-Elektrode und dem dritten Medium, unter mehreren Metallschichten, welche die IDT-Elektrode bilden, und dergleichen ausgebildet sein. Bei einer solchen Konfiguration sollten ein Material, das die Reflexion der Grenzflächenschallwelle in den Streifen der IDT-Elektrode bestimmt, und die Geschwindigkeiten der Querschallwelle in dem ersten Medium und dem zweiten Medium berücksichtigt werden. Das Material ist oft das schwerste Metall, das die Elektrode bildet.

Bei der Ausführungsform und der oben beschriebenen, modifizierten Ausführungsform besteht das erste Medium aus LiNbO3, das zweite Medium besteht aus SiO2, und das dritte Medium besteht aus Ta2O5. Als Alternative können das erste bis dritte Medium aus anderen geeigneten, piezoelektrischen Materialien oder dielektrischen Materialien bestehen. Beispiele für solche Materialien können Si, Glas, SaC, ZnO, PZT-Keramik, AlN, Al2O3, LiTaO3 und KNbO3 sein.

Man beachte, daß eines von dem ersten Medium 2 und dem zweiten Medium 3 aus einem piezoelektrischen Material bestehen muß.

Als Alternative kann zumindest eines von dem zweiten Medium 3 und dem ersten Medium 2 aus zusammen gestapelten Schichten gebildet werden. Das zweite Medium 3 kann aus einer SiO2-Schicht und einer auf der SiO2-Schicht gestapelten SiN-Schicht gebildet werden.

Das dritte Medium besteht vorzugsweise aus einem Material, welches die Haftkraft zwischen dem dritten Medium und dem IDT verstärken kann, beispielsweise aus TiO2. Das dritte Medium besteht vorzugsweise aus einem chemisch stabilen Material wie Ta2OS. Dadurch läßt sich eine Zunahme des Widerstands der Elektrode abstellen, die durch Diffusion des Mediums in die Elektrode verursacht wird.

Des weiteren kann auf der Oberfläche der Konfiguration mit dem ersten Medium und dem zweiten Medium, die zusammen gestapelt sind, eine Schutzschicht mit dem Zweck ausgebildet sein, die Festigkeit der Grenzflächenschallwellenvorrichtung zu verbessern oder das Eindringen eines aggressiven Gases in die Konfiguration zu verhindern. Wahlweise kann die Grenzflächenschallwellenvorrichtung 1 in einer Packung versiegelt sein. Das Material zur Ausbildung der Schutzschicht ist nicht speziell eingeschränkt, und es kann ein isolierendes Material oder ein Metallfilm verwendet werden. Beispiele für das isolierende Material können organische isolierende Materialien wie Polyimidharze und Epoxidharze sowie anorganische isolierende Materialien wie Titanoxid, Aluminiumnitrid und Aluminiumoxid sein. Beispiele für den Metallfilm können ein Au-Film, ein Al-Film und ein W-Film sein.

Die vorliegende Erfindung ist weithin anwendbar, nicht nur auf den Resonator mit den oben beschriebenen Reflektoren, sondern auch auf Vorrichtungen, bei denen eine Grenzflächenschallwelle genutzt wird, beispielsweise in Längsrichtung verbundene Filter, Filterketten, in Längsrichtung verbundene Resonatorfilter, in Querrichtung verbundene Resonatorfilter, Filter für in Querrichtung verlaufende Grenzflächenschallwellen mit reflektierenden Einphasen-Einrichtungs-Wandlern, optische Grenzflächenschallwellenschalter und optische Grenzflächenschallwellenfilter.