DE10042915A1

DE10042915A1 - Akustooberflächenwellenbauelement und Kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE10042915A1
Application number: DE10042915A
Authority: DE
Inventors: Mfg Co Ltd Murata
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: USRE39975E1; JP3391309B2; JP2001077662A; KR20010030219A; DE10066396B4; GB2356306A; US6366002B1; KR100376906B1; TW483239B; GB0021214D0; GB2356306B; DE10042915B4; DE10042915B9

Abstract

Bei einem Akustooberflächenwellenbauelement mit einem LiTaO¶3¶-Substrat ist ein Interdigitalwandler auf dem LiTaO¶3¶-Substrat vorgesehen. Der Interdigitalwandler umfaßt als eine Hauptkomponente zumindest Au, Ag, Ta, Mo, Cu, Ni, Cr, Zn oder W, wobei der Interdigitalwandler eine normierte Filmdicke H/lambda von etwa 0,05 oder weniger aufweist, um eine horizontale Scherwelle anzuregen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Akustoober flächenwellenbauelement, wie z. B. einen Akustooberflächen wellenresonator, ein Akustooberflächenwellenfilter, eine Gemeinschaftsbetriebsvorrichtung oder eine andere geeignete Vorrichtung, und insbesondere auf ein Akustooberflächenwel lenbauelement, das eine horizontale Scherwelle ("SH wave"; SH = Shear Horizontal) verwendet.

Herkömmlicher Weise sind Akustooberflächenwellenbauelemente weithin als Bandpaßfilter für eine Verwendung bei einer mo bilen Kommunikationsausrüstung verwendet worden. Ein solcher herkömmlicher Akustooberflächenwellenresonator umfaßt ein Akustooberflächenwellenbauelement mit einem IDT (Interdigi talwandler; IDT = interdigital transducer), der aus Interdi gitalelektroden mit Elektrodenfingern besteht, die ineinan der greifen, wobei der IDT auf einem piezoelektrischen Sub strat angeordnet ist, und wobei ein Akustooberflächenwellen filter den Akustooberflächenwellenresonator verwendet.

Bei einem solchen Akustooberflächenwellenbauelement ist eine Technik bekannt, bei der eine akustische Oberflächenleckwel le mit einer hohen Dämpfung, die sich in einem Y-X-LiTaO₃- Substrat mit Eulerwinkeln von (0°, -90°, 0°) als einem piezoelektrischen Substrat ausbreitet, in eine akustischen Oberflächenwelle eines Love-Wellentyps mit keinem Ausbrei tungsverlust umgewandelt wird, indem ein IDT vorgesehen wird, der eine vorbestimmte Dicke aufweist und aus einem Metall hergestellt ist, das eine hohe Masselast aufweist, wie z. B. Au, Ta, W oder ein anderes geeignetes Metall.

Fig. 11 ist ein Graph, der die Änderung des elektromecha nischen Kopplungskoeffizienten k in Abhängigkeit von der Filmdicke H/λ von Au-Elektroden (Elektrodenfilmdicke/Wellenlänge der angeregten akustischen Oberflächenwelle), wenn die Au-Elektroden auf einem LiTaO₃-Substrat eines Y- Schnitt-X-Ausbreitung-Typs, d. h. mit Eulerwinkeln von (0°, -90°, 0°), vorgesehen sind.

Wie es in Fig. 11 gezeigt ist, wird eine akustische Ober flächenleckwelle erzeugt, wenn die Filmdicke H/λ der Au- Elektroden 0,03 oder weniger beträgt. In dem Bereich, bei dem H/λ zumindest 0.004 beträgt, wird eine Love-Welle er zeugt. Fig. 12 ist ein Kenngraph, der den Ausbreitungsver lust (die Dämpfungskonstante) der akustische Oberflächen leckwelle unter denselben Bedingungen wie denjenigen von Fig. 11 zeigt. Die durchgezogene Linie stellt den Ausbrei tungsverlust dar, wenn sich die Elektroden in dem elek trischen Kurzschlußzustand befinden, während die gepunktete Linie den Ausbreitungsverlust darstellt, wenn sich die Elektroden in dem Leerlaufzustand befinden. Wie es in Fig. 12 gezeigt ist, ist in dem elektrischen Kurzschlußzustand der Ausbreitungsverlust in dem Bereich Null, in dem H/λ zumindest etwa 0,033 beträgt, wobei in dem elektrischen Leerlaufzustand der Ausbreitungsverlust in dem Bereich Null ist, in dem H/λ zumindest etwa 0,044 beträgt. Dement sprechend muß, um eine akustische Oberflächenwelle des SH- Typs ohne Ausbreitungsverlust zu verwenden, die Dicke H/λ der Au-Elektroden in dem elektrischen Kurzschlußzustand ab hängig von dem Metallisierungsverhältnis des IDT zumindest 0,033 betragen. Ferner muß für ein Material, wie z. B. Ta, W oder ein anderes geeignetes Material mit einer kleineren Dichte als Au, die Dicke H/λ größer als 0,033 sein.

Während die Dicke des IDT zunimmt, nimmt jedoch die Herstel lungsgenauigkeit ab. Dementsprechend kann eine ausreichend große Dicke nicht erzielt werden. Falls die Flimdicke nicht ausreichend groß ist, d. h. die Dicke H/λ für die Au-Elek troden beispielsweise zumindest 0,033 beträgt, kann ein Aus breitungsverlust von Null nicht erzielt werden.

Anderseits beträgt die Filmdicke H/λ (Elektrodendicke/angeregte SH-Wellenlänge), mit der die Elektrodenfinger eines IDT mit einer üblichen Genauigkeit hergestellt werden kön nen, bis zu 0,05. Wenn der Ausbreitungsverlust Null sein soll, muß die Filmdicke H/λ zumindest 0,033 betragen. Folg lich ist der Bereich der Filmdicke, bei der die Elektroden finger des IDT mit einer hohen Genauigkeit gebildet werden können, sehr schmal.

Falls darüber hinaus ein IDT aus einem Elektrodenmaterial mit einer leicht kleineren Dichte als derjenigen von Au gebildet wird, wie z. B. aus Ta oder W, muß die Dicke der Elektroden verglichen zu derjenigen von Au-Elektroden weiter erhöht werden. Folglich kann der Ausbreitungsverlust innerhalb des Bereichs von Filmdicken, bei denen der Film genau gebildet werden kann, nicht auf Null reduziert werden.

Bezüglich Materialien, wie z. B. Au, die verglichen zu Elek trodenmaterialien, die bei den IDTs von Akustooberflächen wellenbauelementen üblicherweise verwendet werden, wie z. B. Al, eine erheblich höhere Dichte aufweisen, unterscheiden sich die Frequenzen sogar bei geringen Änderungen der Film dicke, der Elektrodenfingerbreite und des Elektrodenfinger abstandes der IDTs. Folglich werden, nachdem die IDTs gebil det sind, die Frequenzen durch Abstimmen der IDTs kondi tioniert. Wenn jedoch ein IDT aus Au gebildet wird, um einen Wert von H/λ von etwa beispielsweise 0,034 aufzuweisen, die Frequenz aber weniger als ein gewünschter Wert beträgt, wird eine solche Frequenzkonditionierung ausgeführt und dabei be wirkt, daß die Filmdicke H/λ weniger als 0,033 beträgt. Dies bedeutet, das der Ausbreitungsverlust nicht auf Null einge stellt werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Akustooberflächenwellenbauelement mit geringeren Ausbrei tungsverlusten zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Akustooberflächenwellenbau element gemäß Anspruch 1 gelöst.

Um die im vorhergehenden beschriebenen Probleme zu lösen, liefern bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Akustooberflächenwellenbauelement, bei dem die IDTs mit einer hohen Genauigkeit erzeugt werden, die Ausbreitungsverluste in dem IDT und dem piezoelektrischen Substrat annähernd 0 sind, und der Konditionierungsbereich für die Frequenzabstimmung wesentlich breiter als für Akustooberflächenwellenbauelemente herkömmlicher Art ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Akustooberflächenwellenbauelement ein LiTaO₃-Substrat und einen Interdigitalwandler, der auf dem LiTaO₃-Substrat vorgesehen ist. Der Interdigitalwandler um faßt zumindest Au, Ag, Ta, Mo, Cu, Ni, Cr, Zn oder W, wobei der Interdigitalwandler eine normierte Filmdicke H/λ von etwa 0,05 oder weniger aufweist, um eine horizontale Scher welle zu erregen.

Falls der Interdigitalwandler Au als eine Hauptkomponente aufweist, weist das Substrat vorzugsweise Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-146°, 0° ± 5°) auf, wobei die standartisierte Filmdicke H/λ vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 0,001 bis etwa 0,05 liegt.

Falls der Interdigitalwandler Ag als eine Hauptkomponente aufweist, weist das Substrat vorzugsweise Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-140°, 0° ± 5°) auf, wobei die standartisierte Filmdicke H/λ vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 0,002 bis etwa 0,05 liegt.

Falls der Interdigitalwandler Ta als eine Hauptkomponente aufweist, weist das Substrat vorzugsweise Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-140°, 0° ± 5°) auf, wobei die standartisierte Filmdicke H/λ vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 0,002 bis etwa 0,05 liegt.

Falls der Interdigitalwandler Mo als eine Hauptkomponente aufweist, weist das Substrat vorzugsweise Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-134°, 0° ± 5°) auf, wobei die standartisierte Filmdicke H/λ vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 0,005 bis etwa 0,05 liegt.

Falls der Interdigitalwandler Cu als eine Hauptkomponente aufweist, weist das Substrat vorzugsweise Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-137°, 0° ± 5°) auf, wobei die standartisierte Filmdicke H/λ vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 0,003 bis etwa 0,05 liegt.

Falls der Interdigitalwandler Ni als eine Hauptkomponente aufweist, weist das Substrat vorzugsweise Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-133°, 0° ± 5°) auf, wobei die standartisierte Filmdicke H/λ, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 0,006 bis 0,05 liegt.

Falls der Interdigitalwandler Cr als eine Hauptkomponente aufweist, weist das Substrat vorzugsweise Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-147°, 0° ± 5°) auf, wobei die standartisierte Filmdicke H/λ vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 0,003 bis etwa 0,05 liegt.

Falls der Interdigitalwandler Zn als eine Hauptkomponente aufweist, weist das Substrat vorzugsweise Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-137°, 0° ± 5°) auf, wobei die standartisierte Filmdicke H/λ vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 0,003 bis etwa 0,05 liegt.

Falls der Interdigitalwandler W als eine Hauptkomponente aufweist, weist das Substrat vorzugsweise Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-138°, 0° ± 5°) auf, wobei die standartisierte Filmdicke H/λ vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 0,002 bis etwa 0,05 liegt.

Das im vorhergehenden erklärte Akustooberflächenwellenbau element ist für eine Verwendung bei einem Kommunikations gerät geeignet.

Gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird auf einem LiTaO₃-Substrat mit geeigneten Eulerwinkeln ein IDT aus einem Elektrodenmaterial mit einer hohen spezifischen Schwere, wie z. B. Au, Ag, Ta, Mo, Cu, Ni, Cr, Zn, Pt, W oder einem anderen geeigneten Material, mit einer geeigneten Filmdicke gebildet, wodurch eine SH- Welle mit einem geringen Ausbreitungsverlust erregt wird. Folglich wird die Akustooberflächenleckwellenkomponente er heblich reduziert. Es wird ein Akustooberflächenwellenbau element mit einem sehr niedrigen Ausbreitungsverlust herge stellt.

Ferner wird der Ausbreitungsverlust auch dann im wesent lichen Null, wenn die Filmdicke extrem klein ist. Dement sprechend wird sogar dann, wenn die Filmdicke durch das Abstimmen des IDTs, um die Frequenz zu steuern, verändert wird, im Gegensatz zu den herkömmlichen Akustooberflächen wellenbauelementen verhindert, daß sich der Ausbreitungsver lust verschlechtert. Folglich ist der Konditionierungsbe reich für die Frequenzabstimmung viel breiter als bei den herkömmlichen Akustooberflächenwellenbauelementen.

Weitere Merkmale, Charakteristika, Elemente und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen derselben unter Bezug nahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Akustooberflächenwellenre sonators gemäß einem ersten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht eines Akustooberflächenwellenreso natorfilters des Longitudinalkopplungstyps gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Draufsicht eines Akustooberflächenwellenreso natorfilters des Transversalkopplungstyps gemäß ei nem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht eines Akustooberflächenwellenfil ters des Kettengliedtyps gemäß einem vierten be vorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung;

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Kommunikationsgerätes gemäß einem fünften und sechsten bevorzugten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 einen Kenngraphen, der die Beziehung zwischen der normierten Filmdicke des IDT und des Ausbreitungs verlustes zeigt, wenn sich die Elektroden eines Akustooberflächenwellenbauelementes der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in dem elektrischen Kurzschlußzustand befinden;

Fig. 7 einen Kenngraphen, der die Beziehung zwischen der normierten Filmdicke des IDTs und des Ausbrei tungsverlustes zeigt, wenn sich die Elektroden des Akustooberflächenwellenbauelementes der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in dem elektrischen Leerlaufzustand befinden;

Fig. 8 einen Kenngraphen, der die Beziehung zwischen der normierten Filmdicke H/λ des IDTs eines Akusto oberflächenwellenbauelementes der bevorzugten Aus führungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dem elektromechanischen Kopplungskoeffizienten zeigt;

Fig. 9 einen Kenngraphen, der die Beziehung zwischen der normierten Filmdicke H/λ des IDTs und des Schnitt winkels zeigt, an dem der Ausbreitungsverlust Null ist, wenn sich die Elektroden eines Akustoober flächenwellenbauelementes der bevorzugten Ausfüh rungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in dem Kurzschlußzustand befinden;

Fig. 10 einen Kenngraphen, der die Beziehung zwischen der normierten Filmdicke H/λ des IDTs und dem elek tromechanischen Kopplungskoeffizienten zeigt, wenn sich die Elektroden eines Akustooberflächenwellen bauelementes der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in dem Leerlaufzustand befinden;

Fig. 11 einen Kenngraphen, der die Beziehung zwischen der normierten Filmdicke H/λ des IDTs und dem elek tromechanischen Kopplungskoeffizienten k bei einem Y-Schnitt-X-Ausbreitung-LiTaO₃-Substrat zeigt; und

Fig. 12 einen Kenngraphen, der die Beziehung zwischen der normierten Filmdicke H/λ des IDTs des Akustoober flächenwellenbauelementes und dem Ausbreitungs verlust k bezüglich eines Y-Schnitt-X-Ausbreitung- LiTaO₃-Substrats zeigt.

Fig. 1 ist eine Draufsicht eines Akustooberflächenwellen resonators in der Form eines Akustooberflächenwellenbauele mentes gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Wie es in Fig. 1 zu sehen ist, umfaßt ein Akustooberflächen wellenresonator 1 zumindest einen IDT 3 und Reflektoren 4 auf beiden Seiten des IDT 3, die auf einem piezoelektrischen Substrat 2 vorgesehen sind, das aus einem LiTaO₃-Einkristall mit Eulerwinkeln von beispielsweise etwa (0°, 126°, 0°) her gestellt ist.

Der IDT 3 ist derart konfiguriert, daß ein Satz von Inter digitalelektroden, die als eine Hauptkomponente zumindest Au, Ag, Ta, Mo, Cu, Ni, Cr, Zn oder W aufweisen, derart an geordnet ist, daß sich die Interdigitalzahnabschnitte der jeweiligen Interdigitalelektroden gegenüberliegen.

Die Elektrodenfinger, die die Interdigitalzahnabschnitte des IDT 3 bilden, weisen vorzugsweise eine normierte Filmdicke H/λ, von etwa 5% oder weniger und insbesondere eine normierte Filmdicke H/λ (Elektrodendicke/angeregte SH-Wellenlänge) ≦ 0,05 auf. In diesem Bereich werden die Elektrodenfinger mit einer hohen Genauigkeit angeordnet.

Fig. 2 ist eine Draufsicht eines Akustooberflächenwellen resonatorfilters des Longitudinalkopplungstyps eines Akusto oberflächenwellenbauelementes gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Wie es in Fig. 2 zu sehen ist, umfaßt das Akustooberflächen wellenresonatorfilter des Longitudinalkopplungstyps zumin dest zwei IDTs 13a und 13b und Reflektoren 14 auf beiden Seiten der IDTs 13a, 13b, die auf einem piezoelektrischen Substrat 12 vorgesehen sind, das aus einem LiTaO₃-Ein kristall mit Eulerwinkeln von beispielsweise etwa (0°, 126°, 0°) hergestellt ist.

Die IDTs 13a und 13b sind vorzugsweise aus einem Elektroden material hergestellt, das als eine Hauptkomponente zumindest Au, Ag, Ta, Mo, Cu, Ni, Cr, Zn oder W aufweist, und sind derart konfiguriert, daß ein Satz von Interdigitalelektroden derart angeordnet ist, daß sich die Interdigitalzahnab schnitte der jeweiligen Interdigitalelektroden gegenüberlie gen. Ferner sind die IDTs 13a, 13b im wesentlichen parallel zueinander unter einen gewünschten Abstand in der Akusto oberflächenwellenausbreitungsrichtung angeordnet. Ferner weisen bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Elek trodenfinger, die die Interdigitalzahnabschnitte jedes IDTs 13a und 13b bilden, vorzugsweise eine normierte Filmdicke H/λ von etwa 5% oder weniger und insbesondere vorzugsweise eine normierte Filmdicke H/λ (Elektrodendicke/angeregte SH-Wellenlänge) ≦ 0,05 auf. In diesem Bereich werden die Elektrodenfinger mit einer hohen Genauigkeit gebildet.

Fig. 3 ist eine Draufsicht eines Akustooberflächenwellenre sonatorfilters des Transversalkopplungstyps als ein Akusto oberflächenwellenbauelement gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Wie es in Fig. 3 zu sehen ist, umfaßt das Akustooberflächen wellenresonatorfilter 21 des Transversalkopplungstyps zumin dest zwei IDTs 23a, 23b und Reflektoren 24a, 24b auf jeder Seite der IDTs 23a, 23b, die auf einem piezoelektrischen Substrat 22 vorgesehen sind, das aus einem LiTaO₃-Ein kristall mit Eulerwinkeln von beispielsweise etwa (0°, 126°, 0°) hergestellt ist.

Die IDTs 23a, 23b sind vorzugsweise aus einem Elektrodenma terial hergestellt, das als eine Hauptkomponente zumindest Au, Ag, Ta, Mo, Cu, Ni, Cr, Zn oder W aufweist, und sind mit einem Satz von Interdigitalelektroden konfiguriert, der der art vorgesehen ist, daß sich die Interdigitalzahnabschnitte der jeweiligen Interdigitalelektroden 23a, 23b gegenüber liegen. Die IDTs 23a und 23b sind in einer im wesentlichen senkrechten Richtung relativ zu der Akustooberflächenwellen ausbreitungsrichtung angeordnet. Bei diesem bevorzugten Aus führungsbeispiel weisen die Elektrodenfinger, die die Inter digitalzahnabschnitte jedes IDTs 23a, 23b bilden, wie bei dem ersten und dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine normierte Filmdicke H/λ von etwa 5% oder weniger und insbesondere vorzugsweise eine normierte Film dicke H/λ (Elektrodendicke/angeregte SH-Wellenlänge) ≦ 0,05 auf. In diesem Bereich werden die Elektrodenfinger mit einer hohen Genauigkeit gebildet.

Fig. 4 ist eine Draufsicht eines Akustooberflächenwellenfilters eines Kettengliedtyps als ein Akustooberflächenwel lenbauelement gemäß dem vierten bevorzugten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 4 zu sehen ist, umfaßt das Akustooberflächenwel lenfilter 31 des Kettengliedtyps IDTs 33a, 33b und Reflekto ren 34a, 34b auf jeder Seite der IDTs 33a, 33b, die auf ei nem piezoelektrischen Substrat 32 vorgesehen sind, das aus einem LiTaO₃-Einkristall mit Eulerwinkeln von beispielsweise etwa (0°, 126°, 0°) hergestellt ist.

Die IDTs 33a, 33b sind vorzugsweise aus einem Elektrodenma terial hergestellt, das als eine Hauptkomponente zumindest Au, Ag, Ta, Mo, Cu, Ni, Cr, Zn oder W aufweist, und weisen die Konfiguration auf, bei der ein Satz von Interdigital elektroden derart vorgesehen ist, daß sich die Interdigital zahnabschnitte der jeweiligen Interdigitalelektroden gegen überliegen. Die IDTs 33a sind in dem Reihenarm bzw. dem seriell geschalteten Arm angeordnet, während die IDTs 33b in dem Parallelarm bzw. dem parallel geschalteten Arm angeord net sind, um eine Kettengliedkonfiguration zu liefern. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Elektro denfinger, die die Interdigitalzahnabschnitte jedes IDTs 33a und 33b bilden, wie auch bei dem ersten, dem zweiten und dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine normierte Filmdicke H/λ von etwa 5% oder weniger und vor zugsweise eine normierte Filmdicke H/λ (Elektrodendicke/an geregte SH-Wellenlänge) ≦ 0,05 auf. In diesem Bereich werden die Elektrodenfinger mit einer hohen Genauigkeit gebildet.

Als nächstes werden ein fünftes und sechstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Gemeinschaftsbe triebsvorrichtung bzw. ein Doppelfunktionsvorrichtung gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung und ein Kommunikationsgerät gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung zeigt.

Wie es in Fig. 5 zu sehen ist, ist ein Kommunikationsgerät 41 derart konfiguriert, daß der Antennenanschluß einer Gemeinschaftsbetriebsvorrichtung 44, die ein Akustoober flächenwellenfilter 42 zum Empfangen und ein Akustoober flächenwellenfilter 43 zum Senden aufweist, mit einer Anten ne 45 verbunden ist, der Ausgangsanschluß der Gemeinschafts betriebsvorrichtung 44 mit einer Empfangsschaltung 46 ver bunden ist, und der Eingangsanschluß mit einer Sendeschal tung 47 verbunden ist. Bei der Gemeinschaftsbetriebsvorrich tung 44 sind als das Empfangsakustooberflächenwellenfilter 42 und das Sendeakustooberflächenwellenfilter 43 jedes oder eine Kombination der Akustooberflächenwellenfilter 11 bis 21 gemäß dem ersten bis vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt.

Als nächstes wird die normierte Filmdicke H/λ (Elektro dendicke/angeregte SH-Wellenlänge) bezugnehmend auf Beispiel beschrieben.

Fig. 6 ist ein Graph, der die Änderung des Ausbreitungsver lustes zeigt, die auftritt, wenn die normierte Filmdicke H/λ (Elektrodendicke/angeregte SH-Wellenlänge) des Films, der auf einem LiTaO₃-Einkristall mit Eulerwinkeln von etwa (0°, 126°, 0°) vorgesehen ist, zwischen etwa 0,00 und etwa 0,05 variiert wird, wobei der Fall eingeschlossen ist, daß auf dem piezoelektrischen Substrat keine Elektrode vorgesehen ist (H/λ = 0). Die Elektroden befinden sich in dem elek trischen Kurzschlußzustand.

Wie es in Fig. 6 zu sehen ist, nimmt für jedes der Mate rialien der Ausbreitungsverlust mit zunehmender Dicke all mählich zu. Der Ausbreitungsverlust ist jedoch wesentlich niedriger als derjenige des herkömmlichen Love-Wellen-Fil ters, der durch die durchgezogene Linie in Fig. 12 angezeigt ist. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, ist bezüglich Au der Aus breitungsverlust bei H/λ = 0,025 am größten. In diesem Fall beträgt der Ausbreitungsverlust etwa 0,04 dB/λ. Dementsprechend wird der Ausbreitungsverlust verglichen zu dem Ausbreitungsverlust von 0,32 dB/λ bei H/λ = 0,025 und dem maximalen Ausbreitungsverlust von 0,7 dB des herkömmlichen Love-Wellen-Filters, der durch die durchgezogene Linie in Fig. 12 angezeigt ist, wesentlich verbessert.

Fig. 7 ist ein Graph, der die Änderung des Ausbreitungsver lustes zeigt, die auftritt, wenn die normierte Filmdicke H/λ (Elektrodendicke/angeregte SH-Wellenlänge) des Films, der auf einem LiTaO₃-Einkristall mit Eulerwinkeln von etwa (0°, 126°, 0°) vorgesehen ist, zwischen etwa 0,00 und 0,05 vari iert wird, wobei der Fall eingeschlossen ist, daß auf dem piezoelektrischen Substrat keine Elektrode vorgesehen ist (H/λ = 0). Die Elektroden befinden sich in dem elektrischen Leerlaufzustand.

Wie es in Fig. 7 zu sehen ist, nimmt für jedes Material der Ausbreitungsverlust mit zunehmender Dicke allmählich zu. Der Ausbreitungsverlust ist jedoch wesentlich niedriger als der jenige des herkömmlichen Love-Wellen-Filters, der durch die gepunktete Linie in Fig. 12 angezeigt ist. Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, ist bezüglich Au der Ausbreitungsverlust bei H/λ, 0,029 am größten. In diesem Fall beträgt der Ausbrei tungsverlust etwa 0,142 dB/λ. Dementsprechend wird der Aus breitungsverlust verglichen zu dem Ausbreitungsverlust von 0,08 dB/λ bei H/λ = 0,029 und dem maximalen Ausbreitungs verlust von 1,18 dB des herkömmlichen Love-Wellen-Filters, der durch die gepunktete Linie in Fig. 12 angezeigt ist, wesentlich verbessert.

Der Grund dafür besteht darin, daß bei dem herkömmlichen LiTaO₃-Substrat mit den Eulerwinkeln von (0° -90°, 0°) die Love-Welle angeregt wird, während bei dem Akustooberflächen wellenbauelement der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine SH-Welle mit einem sehr niedri gen Ausbreitungsverlust verwendet wird. Hier wurde Au be schrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Au ein geschränkt. In dem Fall anderer Materialien, wie z. B. Ag, Ta, Mo, Cu, Ni, Cr, Zn, Pt, W oder anderer geeigneter Ma terialien, wird auf ähnliche Weise eine SH-Welle verwendet. Folglich wird der Ausbreitungsverlust ähnlich zu dem Fall, bei dem Au verwendet wird, wesentlich verbessert.

Die Filmdicke, bei der eine SH-Welle bei dem Akustoober flächenwellenbauelement der verschiedenen bevorzugten Aus führungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausreichend verwendet werden kann, variiert abhängig von den Elektroden materialien. Die H/λ-Werte betragen beispielsweise zumindest etwa 0,001 für Au, zumindest etwa 0,002 für Ag, zumindest etwa 0,002 für Ta, zumindest etwa 0,005 für Mo, zumindest etwa 0,003 für Cu, zumindest etwa 0,006 für Ni, zumindest etwa 0,003 für Cr, zumindest etwa 0,003 für Zn und zumindest 0,002 für W. Unter Berücksichtigung des Ausbreitungsver lustes und des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten ist es geeignet, daß die H/λ-Werte größer als diese Werte sind.

Fig. 8 ist ein Kenngraph, der die Änderung des elektro mechanischen Kopplungskoeffizienten jedes Elektrodenma terials bei verschiedenen Filmdicken zeigt. Die Substratma terialien, die Schnittwinkel und die Ausbreitungsrichtungen sind die selben wie diejenigen von Fig. 6 und 7. Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, wird für jedes der metallischen Materia lien ein relativ hoher elektromechanischer Kopplungskoeffi zient erhalten. Ferner ist, wie es in Fig. 8 zu sehen ist, verglichen zu dem elektromechanischen Kopplungskoeffizienten eines metallischen Materials mit einer kleineren spezi fischen Dichte, wie z. B. Al, der elektromechanische Kopp lungskoeffizient jedes der anderen metallischen Materialien mit einer höheren spezifischen Dichte erhöht.

Fig. 9 und 10 sind Kenngraphen, die die Filmdicken und Schnittwinkel Θ zeigen, bei denen die Ausbreitungsverluste Null sind. Fig. 9 und 10 zeigen die Schnittwinkel, bei denen die Ausbreitungsverluste Null sind, während sich die Elek troden in dem elektrischen Kurzschlußzustand bzw. in dem elektrischen Leerlaufzustand befinden. Bei einem in der Praxis verwendeten IDT gibt es Bereiche, wo ein Elektro denfinger vorhanden ist, und Bereiche, wo ein Elektroden finger fehlt. Der IDT weist eine Kennlinie auf, die sich abhängig von dem Metallisierungsverhältnis zwischen der in Fig. 9 und Fig. 10 gezeigten befindet. Der Schnittwinkel ist gemäß dem Eulerwinkelangabesystem (ϕ, Θ, ϕ) auf (0°, Θ, 0° ± 5°) eingestellt, wobei Θ variiert wird, und o eine Ausbrei tungsrichtung darstellt, und wobei der Fehler von etwa ±5° einem derartigen Ausmaß entspricht, der innerhalb der Tole ranz des Ausbreitungsverlustes liegt.

In Fig. 9 und 10 ist zu sehen, daß in dem Fall, daß Au als die Elektroden des IDTs verwendet wird, der Schnittwinkel, bei dem der Ausbreitungsverlust von 0 erzielt wird, etwa (0°, 125°-146°, 0° ± 5°) gemäß dem Eulerwinkelangabesystem (ϕ, Θ, ϕ) beträgt.

Ferner ist ersichtlich, daß in dem Fall, daß Ag als die Elektroden des IDTS verwendet wird, der Schnittwinkel, bei dem der Ausbreitungsverlust von 0 erzielt wird, etwa (0°, 125°-140°, 0° ± 5°) gemäß dem Eulerwinkelangabesystem (ϕ, Θ, ϕ) beträgt.

Es ist ersichtlich, daß in dem Fall, daß Ta als die Elek troden des IDTs verwendet wird, der Schnittwinkel, bei dem der Ausbreitungsverlust von 0 erzielt wird, etwa (0°, 125°- 140°, 0° ± 5°) gemäß dem Eulerwinkelangabesystem (ϕ, Θ, ϕ) beträgt.

Es ist ersichtlich, daß in dem Fall, daß Mo als die Elek troden des IDTs verwendet wird, der Schnittwinkel, bei dem der Ausbreitungsverlust von 0 erzielt wird, etwa (0°, 125°- 134°, 0° ± 5°) gemäß dem Eulerwinkelangabesystem (ϕ, Θ, ϕ) beträgt.

Es ist ersichtlich, daß in dem Fall, daß Cu als die Elek troden des IDTs verwendet wird, der Schnittwinkel, bei dem der Ausbreitungsverlust von 0 erzielt wird, etwa (0°, 125°- 137°, 0° ± 5°) gemäß dem Eulerwinkelangabesystem (ϕ, Θ, ϕ) beträgt.

Es ist ersichtlich, daß in dem Fall, daß Ni als die Elek troden des IDTs verwendet wird, der Schnittwinkel, bei dem der Ausbreitungsverlust von 0 erzielt wird, etwa (0°, 125°- 133°, 0° ± 5°) gemäß dem Eulerwinkelangabesystem (ϕ, Θ, ϕ) beträgt.

Es ist ersichtlich, daß in dem Fall, daß Cr als die Elek troden des IDTs verwendet wird, der Schnittwinkel, bei dem der Ausbreitungsverlust von 0 erzielt wird, etwa (0°, 125°- 147°, 0° ± 5°) gemäß dem Eulerwinkelangabesystem (ϕ, Θ, ϕ) beträgt.

Es ist ersichtlich, daß in dem Fall, daß Zn als die Elek troden des IDTs verwendet wird, der Schnittwinkel, bei dem der Ausbreitungsverlust von 0 erzielt wird, etwa (0°, 125°- 137°, 0° ± 5°) gemäß dem Eulerwinkelangabesystem (ϕ, Θ, ϕ) beträgt.

Es ist ersichtlich, daß in dem Fall, daß W als die Elek troden des IDTs verwendet wird, der Schnittwinkel, bei dem der Ausbreitungsverlust von 0 erzielt wird, etwa (0°, 125°- 138°, 0° ± 5°) gemäß dem Eulerwinkelangabesystem (ϕ, Θ, ϕ) beträgt.

Dementsprechend wird unter Verwendung eines LiTaO₃-Substrats mit einem Schnittwinkel, der in Fig. 9 und 10 gezeigt ist, und einem Elektrodenmaterial mit der im vorhergehenden be schriebenen Filmdicke ein Akustooberflächenwellenbauelement hergestellt, das einen Ausbreitungsverlust von im wesent lichen 0 aufweist.

Darüber hinaus werden elektromechanische Kopplungsfaktoren erhalten, die größer als derjenige von Al sind, und die Akustooberflächenwellenfilter mit einem kleineren Einfügungsverlust realisieren können.

Bei dem ersten bis sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Akustooberflächenwel lenbauelement mit Reflektoren beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein solches Bauelement beschränkt, sondern ist auch auf ein Akustooberflächenwellenbauelement mit keinen Reflektoren anwendbar.

Claims

1. Akustooberflächenwellenbauelement mit
einem LiTaO₃-Substrat (2; 12; 22; 32); und
einem Interdigitalwandler (3; 13a, 13b; 23a, 23b; 33a, 33b), der auf dem LiTaO₃-Substrat (2; 12; 22; 32) vor gesehen ist, wobei der Interdigitalwandler (3; 13a, 13b; 23a, 23b; 33a, 33b) als eine Hauptkomponente zu mindest Au, Ag, Ta, Mo, Cu, Ni, Cr, Zn oder W enthält, wobei
der Interdigitalwandler (3; 13a, 13b; 23a, 23b; 33a, 33b) eine normierte Filmdicke H/λ von zumindest etwa 0,05 aufweist, um eine horizontale Scherwelle anzure gen.

2. Akustooberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem der Interdigitalwandler (3; 13a, 13b; 23a, 23b; 33a, 33b) Au als eine Hauptkomponente aufweist, das Substrat Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-146°, 0° ± 5°) aufweist, und die normierte Filmdicke H/λ innerhalb des Bereiches von 0,001 bis 0,05 liegt.

3. Akustooberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem der Interdigitalwandler (3; 13a, 13b; 23a, 23b; 33a, 33b) Ag als eine Hauptkomponente aufweist, das Substrat Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-140°, 0° ± 5°) aufweist, und die normierte Filmdicke H/λ innerhalb des Bereiches von 0,002 bis 0,05 liegt.

4. Akustooberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem der Interdigitalwandler (3; 13a, 13b; 23a, 23b; 33a, 33b) Ta als eine Hauptkomponente aufweist, das Substrat Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-140°, 0° ± 5°) aufweist, und die normierte Filmdicke H/λ innerhalb des Bereiches von 0,002 bis 0,05 liegt.

5. Akustooberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem der Interdigitalwandler (3; 13a, 13b; 23a, 23b; 33a, 33b) Mo als eine Hauptkomponente aufweist, das Substrat Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-134°, 0° ± 5°) aufweist, und die normierte Filmdicke H/λ innerhalb des Bereiches von 0,005 bis 0,05 liegt.

6. Akustooberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem der Interdigitalwandler (3; 13a, 13b; 23a, 23b; 33a, 33b) Cu als eine Hauptkomponente aufweist, das Substrat Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-137°, 0° ± 5°) aufweist, und die normierte Filmdicke H/λ innerhalb des Bereiches von 0,003 bis 0,05 liegt.

7. Akustooberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem der Interdigitalwandler (3; 13a, 13b; 23a, 23b; 33a, 33b) Ni als eine Hauptkomponente aufweist, das Substrat Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-133°, 0° ± 5°) aufweist, und die normierte Filmdicke H/λ innerhalb des Bereiches von 0,006 bis 0,05 liegt.

8. Akustooberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem der Interdigitalwandler (3; 13a, 13b; 23a, 23b; 33a, 33b) Cr als eine Hauptkomponente aufweist, das Substrat Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-147°, 0° ± 5°) aufweist, und die normierte Filmdicke H/λ innerhalb des Bereiches von 0,003 bis 0,05 liegt.

9. Akustooberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem der Interdigitalwandler (3; 13a, 13b; 23a, 23b; 33a, 33b) Zn als eine Hauptkomponente aufweist, das Substrat Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-137°, 0° ± 5°) aufweist, und die normierte Filmdicke H/λ innerhalb des Bereiches von 0,003 bis 0,05 liegt.

10. Akustooberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem der Interdigitalwandler (3; 13a, 13b; 23a, 23b; 33a, 33b) W als eine Hauptkomponente aufweist, das Substrat Eulerwinkel von etwa (0°, 125°-138°, 0° ± 5°) aufweist, und die normierte Filmdicke H/λ innerhalb des Bereiches von 0,002 bis 0,05 liegt.

11. Kommunikationsgerät mit einem Akustooberflächenwellen bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.