CN102403980B - 声表面波器件、电子设备及传感器装置 - Google Patents

声表面波器件、电子设备及传感器装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种声表面波器件、电子设备以及传感器装置。在具有于工作温度范围内具有极大值和极小值、和两者之间的拐点的、曲线的频率温度特性的SAW器件中，抑制由于制造误差而可能在个体之间产生的频率温度特性的偏差及劣化。SAW器件(1)在欧拉角(-1.5°≤Φ≤1.5°，117°≤θ≤142°，|ψ|≠90°×n(但是，n＝0，1，2，3))的水晶基板(2)的主面上，具有：IDT(3)，其激振阻带上限模式的瑞利波(波长：λ)；电极指间槽(8)，其凹设在IDT的电极指之间，其中，通过使电极指间槽的深度G为0.01λ≤G≤0.07λ，并使电极指膜厚H和IDT线占有率η满足预定的关系，从而频率温度特性常时在工作温度范围内，于极大值和极小值之间具有拐点，并且抑制由于IDT线占有率η的制造误差而导致的拐点温度的变动。

Description

声表面波器件、电子设备及传感器装置
技术领域
本发明涉及一种利用了声表面波(surface acoustic wave：SAW)的谐振子、振荡器等的声表面波器件、及具有该器件的电子设备及传感器装置。
背景技术
SAW器件被广泛应用于，例如移动电话、硬盘、个人计算机、BS及CS广播的接收调谐器、在同轴电缆或光缆中传播的高频信号或光信号的处理设备、在较宽的温度范围内需要高频、高精度时钟脉冲(低抖动、低相位噪声)的服务器和网络设备、无线通信用设备等的电子设备、以及压力传感器、加速度传感器、旋转速度传感器等的各种传感器装置中。在这些设备和装置中，特别是随着最近的信息通信的高速化所带来的基准时钟脉冲的高频化和装置框架的小型化，使得装置内的发热的影响变大。因此，安装于装置内部的电子器件需要工作温度范围的扩大及高精度化，例如，如设置于屋外的无线基站这样，需要在温度由低温到高温发生剧烈变化的环境下，进行长期稳定的工作。
一般在SAW谐振子等的SAW器件中，SAW的阻带和所使用的水晶基板的切割角、形成于基板上的IDT(interdigital transducer：叉指换能器)的形态等，会给频率温度特性的变化带来很大影响。例如，已经提出了一种反射反转型SAW转换器，其具有将SAW的每1波长由3根电极指构成的单位区间、在压电基板上重复排列而成的IDT，并分别用于激振SAW的阻带的上限模式、下限模式(例如，参照专利文献1)。如果通过该反射反转型SAW转换器构成SAW滤波器，则能够在通频带附近的高频侧抑制区实现高衰减量。
另外，已知一种采用了欧拉角(φ，θ，ψ)＝(0°，123°，0°)的所谓ST切割水晶基板的反射反转型SAW转换器(例如，参照专利文献2)。在该专利文献中记载有：能够激振阻带的上限的谐振，且与采用阻带的下限的谐振的情况相比，提高了频率温度特性。而且，还报告有如下内容，即，SAW的阻带的上限模式与阻带的下限模式相比，频率温度特性更加良好(例如，参照专利文献3～6)。
特别是，在专利文献3、4中记载有：为了在利用了瑞利波的SAW装置中获得良好的频率温度特性，对水晶基板的切割角进行调节，并且将IDT电极的标准化膜厚(H/λ)增厚到0.1左右。专利文献3所记载的SAW谐振子具有单型IDT电极，所述单型IDT电极在欧拉角(φ，θ，ψ)＝(0°，0°≤θ≤180°，0°＜|ψ|＜90°)的水晶基板上，将SAW的每1波长由两条的电极指构成的单位区间重复排列。由此，能够通过阻带的上限模式激振瑞利波，并用此来实现SAW谐振子的高频化和良好的频率温度特性。
专利文献4所公开的内容为，在具有所述单型IDT电极的SAW装置中，将水晶基板设定为欧拉角(φ，θ，ψ)＝(φ＝0°，110°≤θ≤140°，38°≤|ψ|≤44°)，将由IDT电极的厚度H、IDT电极中的电极指的宽度d、IDT电极中的电极指之间的间距P及SAW的波长λ所规定的标准化电极膜厚(H/λ)和标准化电极宽度η(＝d/P)之间的关系设定为
H/λ≥0.1796η3-0.4303η2+0.2071η+0.0682。
由此，能够通过阻带的上限模式较强地激振瑞利波。
专利文献5公开了一种SAW元件，所述SAW元件在欧拉角(φ，θ，ψ)＝(0°，θ，9°＜|ψ|＜46°)、优选为(0°，95°＜θ＜155°，33°＜|ψ|＜46°)的水晶基板上，配置单型IDT电极，将标准化电极膜厚(H/λ)设为0.045≤H/λ≤0.085。由此，能够通过阻带的上限模式来激振瑞利波，从而实现良好的频率温度特性。
专利文献6公开了一种SAW元件，所述SAW元件在欧拉角(φ，θ，ψ)＝(0°，123°，43.2°)的面内旋转ST切割水晶基板上，配置所述单型IDT电极，通过将该标准化电极膜厚(H/λ)设为H/λ＝0.06、即所谓的6％λ，从而用阻带的上限模式激振瑞利波。而且该SAW元件通过将由IDT电极的电极指宽度Lt和电极指间距Pt所规定的标准化电极宽度η(＝Lt/Pt)设定为0.5≤η≤0.7，从而在常温(25℃)下实现最大830ppm的频率偏差。
另一方面，已知一种SAW谐振器，其在构成IDT的电极指之间及构成反射器的导体条之间的水晶基板表面上形成沟槽、即槽(例如，参照专利文献7及非专利文献1)。在专利文献7中公开了如下内容，即，通过在ST切割X传播水晶基板上用铝电极构成IDT及反射器，且在与构成IDT的电极指之间、以及构成反射器的导体条(电极指)之间相对应的区域的、水晶基板上形成槽，从而使Q值变高且电容比变低，由此能够实现谐振电阻较低的SAW谐振器。而且在该专利文献中，记载了将IDT的槽与反射器的槽设为相同深度的结构、以及使反射器的槽深于IDT的槽的结构。
在非专利文献1中，记载了采用了ST切割水晶基板的组合型SAW谐振器的特性。其中报告了如下内容，即，该频率温度特性根据在未被SAW传播基板的电极覆盖的水晶表面上形成的槽的深度而发生变化，以及，随着槽的加深，朝上凸起的二次曲线的顶点温度Tp将降低。
本领域技术人员已经熟知这种通过在水晶等的压电基板上形成槽以对有效膜厚进行调节，从而对频率进行调节的方法(例如，参照专利文献8至11)。专利文献8所记载的SAW器件为，在IDT的压电基板的蚀刻率大于IDT的蚀刻率的条件下对形成IDT的压电基板的表面进行蚀刻，从而以使其频率下降的方式对其频率进行微调。在专利文献9至11中，也同样通过以在压电基板表面上形成的IDT为掩模，对压电基板表面进行干法蚀刻，从而使SAW器件的频率向低频侧偏移。
而且，已知在横向型SAW滤波器中，通过对IDT电极的电极指之间的压电基板表面进行蚀刻加工来形成槽，从而减小表观上的传播速度(例如，参照专利文献12)。由此，能够在无需变更SAW滤波器的基本设计的条件下减小IDT电极的电极指间距，从而能够实现芯片的小型化。
另外，已知在激振被称为SSBW(Surface Skimming Bulk Wave)的滑移波的SAW谐振器中，在旋转Y切割、切割角-43°至-52°、滑移波传播方向为Z′轴方向(欧拉角(φ，θ，ψ)＝(0°，38≤θ≤47，90°))的水晶基板上，通过铝形成标准化电极膜厚(H/λ)为2.0≤H/λ≤4.0％的IDT电极，从而能够实现三次曲线的频率温度特性(例如，参照专利文献13)。由于滑移波(SH波)将其振动能量封入在电极正下方并在压电基板的表面正下方传播，因而SAW与沿着基板表面传播的ST切割水晶SAW器件相比，存在来自反射器的SAW的反射效率较差且难以实现小型化及较高的Q值的问题。
为了解决上述问题，已经提出一种在欧拉角(φ，θ，ψ)＝(0°，-64°＜θ＜-49.3°，85°≤ψ≤95°)的旋转Y切割水晶基板的表面上形成IDT和光栅反射器，并激振SH波的SAW器件(例如，参照专利文献14)。该SAW器件通过将用SAW的波长λ标准化了的电极膜厚H/λ设定为0.04＜H/λ＜0.12，从而实现了小型化、较高的Q值及优异的频率稳定性。
而且，在所涉及的SAW器件中，为了解决由因电极膜厚较厚而产生的应力迁移所导致的、Q值和频率稳定性劣化的问题，提出了一种在IDT的电极指之间的水晶基板上形成槽的方案(例如，参照专利文献15)。当将该槽的深度设为Hp、将IDT的金属膜的膜厚设为Hm时，由于通过将用SAW的波长λ标准化了的电极膜厚H/λ设定为0.04＜H/λ＜0.12(但是，H＝Hp+Hm)的范围，从而能够使金属膜的表观上的膜厚变薄，因而能够抑制由通电时的应力迁移所导致的频率变动，进而实现Q值较高、频率稳定性优异的SAW器件。
在SAW器件的批量生产过程中，当通过蚀刻在水晶基板的表面上形成IDT的电极指时，如果电极指的膜厚较厚，则通过由此而引起的侧向蚀刻，在IDT的线占有率(行间隔比)η上将容易产生误差。其结果为，当由SAW器件的温度变化引起的频率的变动量产生误差时，产品的可靠性、质量将受到损害。已知一种SAW器件，其为了消除这个问题，采用欧拉角(φ，θ，ψ)＝(0°，95°≤θ≤155°，33°≤|ψ|≤46°)的面内旋转ST切割水晶基板，激振SAW的阻带的上限模式，从而在IDT的电极指之间的水晶基板表面上形成电极指间槽(例如，参照专利文献16)。
另外，在SAW器件的频率温度特性在工作温度范围内为二次曲线的情况下，实现频率变动宽度的极小化和拐点较为困难。因此，为了获得三次曲线的频率温度特性，提出了一种SAW装置，其通过空隙层和介质膜而在LST切割的水晶基板上形成IDT电极，并激振泄漏型SAW(例如，参照专利文献17)。在该专利文献中记载有：在采用了瑞利波的SAW装置中，未能发现用于实现如三次曲线所示的频率温度特性的切割角的水晶基板。
而且，在ST切割水晶SAW谐振子等中，已知一种倾斜型IDT，其为了在不使其优良的频率温度特性劣化的条件下提高Q值，从而在水晶基板的表面上，使IDT和反射器沿着相对于SAW的相位速度的方向而倾斜能流角PFA±3°的方向配置(例如，参照专利文献18、19)。这种由倾斜型IDT构成的SAW器件通过以覆盖SAW的相位的行进方向和其振动能量的行进方向的方式配置IDT及反射器，从而能够通过反射器而有效地反射SAW，因而能够有效地封住能量，从而进一步提高Q值。
如上所述，许多元件都与SAW器件的频率温度特性相关，为了实现对这些元件的改进而进行了各种各样的研究。尤其认为，在采用了瑞利波的SAW器件中，构成IDT的电极指的膜厚的增加将有助于提高频率温度特性。在仅仅增加IDT的电极膜厚时，将产生因通电时的应力迁移以及IDT形成时的侧向蚀刻而引起的线占有率的变动所导致的、频率稳定性的劣化等问题。作为其对策，通过在水晶基板表面的IDT的电极指之间形成槽，从而在使电极膜厚变薄的同时，增大其有效膜厚，进而抑制频率的变动是有效的。
但是，上述的SAW器件除了激振泄漏型SAW的专利文献13的SAW装置之外，工作温度范围内的频率温度特性均由二次曲线表示，因而未达到可使频率变动宽度充分减小或可实现拐点的程度。因此，无法充分应对对于最近的SAW器件的工作温度范围的扩大、高精度化、在温度剧烈变化的环境下的长期的工作稳定性等的要求。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3266846号公报
专利文献2：日本特开2002-100959号公报
专利文献3：日本特开2006-148622号公报
专利文献4：日本特开2007-208871号公报
专利文献5：日本特开2007-267033号公报
专利文献6：日本特开2007-300287号公报
专利文献7：日本特公平2-7207号(特开昭57-5418号)公报
专利文献8：日本特开平2-189011号公报
专利文献9：日本特开平5-90865号公报
专利文献10：日本特开平1-231412号公报
专利文献11：日本特开昭61-92011号公报
专利文献12：日本特开平10-270974号公报
专利文献13：日本特公平1-34411号公报
专利文献14：日本再公表WO2005/099089A1公报
专利文献15：日本特开2006-203408号公报
专利文献16：日本特开2009-225420号公报
专利文献17：日本专利第3851336号公报
专利文献18：日本专利第3216137号公报
专利文献19：日本特开2005-204275号公报
非专利文献
非专利文献1：沟槽形SAW谐振器的制造条件和特性(电子通信学会技术研究报告MW82-59(1982))
发明内容
因此，本发明是鉴于上述的现有的问题点所实施的，其目的在于，提供一种谐振子、振荡器等的SAW器件，所述SAW器件在工作温度范围内发挥频率变动量极小的优良的频率温度特性，且具有即使在温度较大变动的环境下也能够稳定工作的优异的耐环境特性，从而可实现较高的Q值。
本申请的发明人为了实现上述目的，在SAW谐振子中，验证了SAW的波长λ、槽的深度G、IDT的电极膜厚H、其电极指的线占有率η等的参数与频率温度特性之间的关系，所述SAW谐振子为，采用面内旋转ST切割水晶基板，在其表面上形成通过阻带的上限模式激振SAW的IDT，且对构成IDT的电极指之间的水晶基板表面进行凹设以形成槽的谐振子。其结果为，研究出了一种在工作温度范围内可实现频率变动宽度的极小化及拐点的新的SAW谐振子。
在该新的实施方式的SAW谐振子(以下，称为本实施方式的SAW谐振子)的第1形式中，其特征在于，具有：IDT，其被设置在欧拉角(-1.5°≤φ≤1.5°，117°≤θ≤142°，42.79°≤|ψ|≤49.57°)的水晶基板上，且激振阻带上限模式的SAW；电极指间槽，其使位于构成该IDT的电极指之间的水晶基板凹陷而形成，当将SAW的波长设为λ、将电极指间槽的深度设为G时，满足0.01λ≤G的关系，且，当将IDT的线占有率设为η时，电极指间槽的深度G和线占有率η满足下述式1以及式2的关系：
式1
-2.0000×G/λ+0.7200≤η≤-2.5000×G/λ+0.7775但是0.0100λ≤G≤0.0500λ……(1)
式2
-3.5898×G/λ+0.7995≤η≤-2.5000×G/λ+0.7775但是0.0500λ＜G≤0.0695λ……(2)
本实施方式的SAW谐振子在第2形式中，其特征在于，在所述第1形式的基础上，电极指间槽的深度G满足0.01λ≤G≤0.0695λ的关系。通过将电极指间槽的深度G设定于此范围内，从而能够将工作温度范围内(例如，-40℃～+85℃)的频率变动量抑制于较小程度，且即使在电极指间槽的深度上出现制造上的误差，也能够将各个SAW谐振子之间的谐振频率的偏移量控制在能够补正的范围内。
而且，本实施方式的SAW谐振子在第3形式中，其特征在于，在所述第1或第2形式的基础上，当将IDT的电极膜厚设为H时，满足0＜H≤0.035λ的关系。由此，在工作温度范围内实现了良好的频率温度特性，且预先防止了在增大电极膜厚时可能产生的耐环境特性的劣化。
另外，本实施方式的SAW谐振子在第4形式中，其特征在于，在所述第3形式的基础上，线占有率η满足下述式3的关系。
式3
η＝-1963.05×(G/λ)3+196.28×(G/λ)2-6.53×(G/λ)
  -135.99×(H/λ)2+5.817×(H/λ)+0.732
  -99.99×(G/λ)×(H/λ)……(3)
由此，能够将频率温度特性的二次温度系数抑制于较小程度。
另外，本实施方式的SAW谐振子在第5形式中，其特征在于，在所述第3或第4形式的基础上，电极指间槽的深度G与电极膜厚H之和满足0.0407λ≤G+H的关系。由此，与没有在电极指之间设置槽而利用了阻带的下限模式的谐振的现有的情况相比，能够获得较高的Q值。
图1图示了本实施方式的SAW谐振子的典型示例。如图1(A)所示，本实施方式的SAW谐振子1具有：矩形的水晶基板2、以及分别形成在该水晶基板的主面上的IDT3和一对反射器4、4。
在水晶基板2中，使用由欧拉角(-1.5°≤φ≤1.5°，117°≤θ≤142°，42.79°≤|ψ|≤49.57°)表示的面内旋转ST切割水晶基板。在此，对欧拉角进行说明。由欧拉角(0°，0°，0°)表示的基板成为，具有与Z轴垂直的主面的Z切割基板。在此，欧拉角(φ，θ，ψ)的φ是涉及Z切割基板的第1旋转的参数，其为以Z轴为旋转轴，以从+X轴向+Y轴侧旋转的方向为正旋转角度的第1旋转角度。欧拉角的θ是涉及在Z切割基板的第1旋转之后进行的第2旋转的参数，其为以第1旋转后的X轴为旋转轴，以从第1旋转后的+Y轴向+Z轴旋转的方向为正旋转角度的第2旋转角度。压电基板的切割面由第1旋转角度φ和第2旋转角度θ所决定。欧拉角的ψ是涉及在Z切割基板的第2旋转之后进行的第3旋转的参数，其为以第2旋转之后的Z轴为旋转轴，以从第2旋转之后的+X轴向第2旋转后的+Y轴侧旋转的方向为正旋转角度的第3旋转角度。SAW的传播方向用相对于第2旋转后的X轴的第3旋转角度ψ表示。
如图2所示，面内旋转ST切割水晶基板在通过X轴、Y轴及Z轴分别表示水晶的正交的3个结晶轴、即电轴、机械轴及光学轴时，从如下的晶片5中被切割出，所述晶片5具有：将与Y轴垂直的XZ面5a以X轴为旋转轴而从+Z轴向-Y轴方向旋转了角度θ′(°)的、与坐标轴(X，Y′，Z′)的Y′轴垂直的XZ′面。水晶基板2进而沿着以Y′轴为旋转轴、以从+X轴向+Z′轴方向为正而旋转了角度+ψ(或-ψ)(°)的新坐标轴(X′，Y′，Z″)，从晶片5中被切割出，以形成单片化。此时，水晶基板2可以以其长边(或短边)沿着X′轴方向或Z″轴方向中的任意一个方向的方式而配置。并且，角度θ′和欧拉角中的θ存在θ′＝θ-90°的关系。
IDT3具有分别由多个电极指6a、6b构成，且通过母线7a、7b将这些电极指的基端部连接起来的一对梳齿状电极3a、3b。。各电极指6a、6b以使其延长方向与由所述IDT激振的SAW的传播方向X′正交的朝向而配置。一个梳齿状电极3a的电极指6a与另一个梳齿状电极3b的电极指6b交替且隔开预定的间隔而以固定的间距排列配置。如图1(B)所示，在电极指6a、6b之间露出的水晶基板2的表面上，通过以蚀刻等方式对该表面进行削除，从而分别凹设有固定深度的电极指间槽8。
一对反射器4、4被配置成，沿着SAW的传播方向X′而在IDT3的外侧从两侧夹着该IDT。各反射器4分别具有在SAW的传播方向X′上以固定的间距排列配置的多个导体条4a、4a。所述各导体条与IDT3的所述各电极指同样地，以使其延长方向与SAW的传播方向X′正交的朝向而配置。如图1(B)所示，在导体条4a、4a之间露出的水晶基板2的表面上，通过以蚀刻等方式而对该表面进行削除，从而分别凹设有固定深度的导体条间槽9。
在本实施方式中，电极指6a、6b及导体条4a、4a通过采用例如铝或以铝为主体的合金的金属膜而形成相同的膜厚H，可以总称为电极指。电极指间槽8和导体条间槽9被形成为相同的深度G。在IDT3的最外侧的电极指6a(或6b)、和与其相邻的反射器4、4的所述导体条之间，同样通过削除水晶基板表面而凹设有与所述导体条间槽深度相同的槽。
以这种方式构成的SAW谐振子1，激励在水晶基板2的X′轴方向及Y′轴方向的两个方向上具有振动位移分量的Rayleigh型(瑞利型)的SAW。上述的欧拉角的水晶基板2由于SAW的传播方向从作为水晶的结晶轴的X轴偏离，因而能够激励阻带上限模式的SAW。
并且，上述的水晶基板2的欧拉角(φ，θ，ψ)以如下方式进行了选择。SAW谐振子的频率温度特性一般以下式表示。
Δf＝α×(T-T0)+β×(T-T0)2
在此，Δf为温度T和顶点温度T0之间的频率变化量(ppm)，α为一次温度系数(ppm/℃)，β为二次温度系数(ppm/℃2)，T为温度，T0为频率最大时的温度(顶点温度)。将二次温度系数β的绝对值设定为最小，优选设定为0.01(ppm/℃2)以下，更优选设定为大致为零，如果频率温度特性表示三次曲线，则即使在较宽的工作温度范围内，也可以减小频率变动量，从而获得较高的频率稳定性。
首先，将水晶基板2的欧拉角设为(0°，123°，ψ)，并对能够获得β＝±0.01(ppm/℃2)的线占有率η时的、欧拉角ψ与电极指间槽的深度G之间的关系进行了模拟。在此，适当选择欧拉角ψ，以使二次温度系数β的绝对值为0.01(ppm/℃2)。其结果为，能够将在上述条件下可将二次温度系数β设为-0.01≤β≤+0.01的欧拉角ψ的范围，确定为43°＜ψ＜45°。
并且，如图1(C)所示，IDT3的线占有率η为电极指宽度L除以电极指间距λ/2(＝L+S)所得的值。另外，图1(D)为用于对如下方法进行说明的图，即，在通过光刻技术和蚀刻技术来制造IDT3的电极指6a、6b及电极指间槽8时所形成的梯形的截面中，确定IDT3的线占有率η的方法。此时，线占有率η是根据电极指宽度L和电极指间槽宽度S而计算出的，所述电极指宽度L和电极指间槽宽度S，是在距电极指间槽8的底部该电极指间槽的深度G和电极膜厚H的合计值(G+H)的二分之一高度处所测定的。
接下来，将水晶基板2设为，切割角及SAW传播方向通过欧拉角表示为(0，θ，ψ)，将电极指的膜厚H设为0.02λ，根据上述式(3)将线占有率η设为0.6383，从而对与欧拉角θ相关的二次温度系数β的变化进行了模拟。在此，欧拉角ψ在上述的43°＜ψ＜45°的范围内进行适当的选择，以根据角度θ的设定角度而使二次温度系数β的绝对值成为最小。其结果为，确认到如果欧拉角θ在117°≤θ≤142°的范围内，则即使改变电极指的膜厚H、电极指间槽的深度G及线金属化率η，二次温度系数β的绝对值也会在0.01(ppm/℃2)的范围内。
接下来，通过欧拉角表示而将水晶基板22设为(φ，123°，43.77°)，将电极指间槽的深度G设为0.04λ，将电极指的膜厚H设为0.02λ，将线占有率η设为0.65，并对与欧拉角φ相关的二次温度系数β的变化进行了模拟。其结果为，确认到如果欧拉角φ在-1.5°≤φ≤+1.5°的范围内，则二次温度系数β的绝对值在0.01(ppm/℃2)的范围内。
而且，通过进行模拟，求出了工作温度范围(-40℃～+85℃)内的频率变动量为最小时的、非常理想的欧拉角θ和ψ之间的关系。此时，电极指间槽的深度G及电极指的膜厚H也分别被设为G＝0.04λ、H＝0.02λ。其结果为，欧拉角ψ以在上述的欧拉角θ的范围内随着其增加而描绘出三次曲线的方式增加。这种关系可以通过下式来进行近似。
式4
ψ＝1.19024×10-3×θ3-4.48775×10-1×θ2+5.64362×101×θ-2.32327×103±1.0
由此，欧拉角ψ在欧拉角θ的下限值θ＝117°处，成为ψ＝42.79°，在上限值θ＝142°处，成为ψ＝49.57°。因此，欧拉角ψ在117°≤θ≤142°的范围内，可以设定为42.79°≤ψ≤49.57°。
通过以上述方式设定水晶基板2的欧拉角，从而本实施方式的SAW谐振子1能够实现二次温度系数β的绝对值在0.01(ppm/℃2)以下的优良的频率温度特性。
对于本实施方式的SAW谐振子1，在以下的条件下对频率温度特性进行了模拟。
-本实施方式的SAW谐振子1的基本数据
H：0.02λ
G：变化
IDT线占有率η：0.6
反射器线占有率ηr：0.8
欧拉角：(0°，123°，43.5°)
IDT对数：120
电极指交叉宽度：40λ(λ＝10μm)
反射器条数(每单侧)：60
电极指的倾斜角度：无
此模拟结果如图3所示。由该图可以看出，频率温度特性在工作温度范围(-40～+85℃)内大致表示三次曲线，从而能够将频率变动宽度抑制为极小的变动量、即20ppm以内。
关于表现出图3的频率温度特性的SAW谐振子1，对其频率、等效电路常数及静态特性进行汇总，结果如以下的表1所示。
表1
  F(MHZ)   Q   γ   CI(Ω)   M
  AVG   318.25   13285   2476   21.8   5.4
在此，F为频率，Q为Q值，γ为电容比，CI为CI(晶体阻抗：CrystalImpedance)值，M为性能指数(品质因数：Figure of Merit)。
SAW谐振子1优选设定为，IDT3的阻带上端的频率ft2和反射器4的阻带下端的频率fr1及阻带上端的频率fr2满足fr1＜ft2＜fr2的关系。图4图示了与频率相关的IDT3及反射器4的SAW反射特性。如该图所示，在将频率ft2设定在频率fr1和频率fr2之间时，在频率ft2处，反射器4的反射系数大于IDT3的反射系数。其结果为，从IDT3激振的阻带上限模式的SAW从反射器4以更高的反射系数而被反射到IDT3侧。因此，能够有效地封住SAW的振动能量，从而能够实现低损耗的SAW谐振子1。
另外，关于SAW谐振子1的Q值，通过进行模拟，从而验证了其与由电极指6a、6b的高度、即膜厚H和电极指间槽8的深度G而形成的高低差的大小(G+H)之间的关系。为了进行比较，对于在电极指之间未设槽、且采用阻带上限模式的谐振的现有的SAW谐振子，在以下的条件下，对Q值与电极指的高度、即膜厚之间的关系进行了模拟。
-现有的SAW谐振子的基本数据
H：变化
G：零(无)
IDT线占有率η：0.4
反射器线占有率ηr：0.3
欧拉角(0°，123°，43.5°)
IDT对数：120
电极指交叉宽度：40λ(λ＝10μm)
反射器条数(每单侧)：60
电极指的倾斜角度：无
此模拟结果如图5所示。在该图中，粗线表示本实施方式的SAW谐振子1，细线表示现有的SAW谐振子。由该图可知，本实施方式的SAW谐振子1在高低差(G+H)在0.0407λ(4.07％λ)以上的区域中，能够获得高于现有的SAW谐振子的Q值。
但是，发现本实施方式的SAW谐振子有时会在个体之间，在频率温度特性方面产生偏差。如上所述，在本实施方式中，将SAW的波长λ、电极指间槽的深度G、IDT的线占有率η及电极指膜厚H做为参数，来实现三次曲线的优异的频率温度特性。因此，本申请的发明者考虑到，这些参数的制造误差是否影响了频率温度特性的偏差，从而验证了它们之间的关系。
虽然在批量生产SAW器件时，一般情况下，IDT的电极指通过对电极膜的光刻而形成，假定其线宽度L通常具有0.5％左右的制造误差。此时，认为IDT线占有率η也产生相同程度的制造误差。根据这种假定，关于在图1的SAW谐振子1中，设定为电极指膜厚H＝2％λ，槽深度G＝3.5％λ，IDT线占有率η＝0.63(＝63％)的情况，和从上述设定偏离±0.005(＝±0.5％)的情况，分别通过模拟而计算出了频率温度特性。图6表示了其结果。
在任何一种情况下，频率温度特性均由在使用温度范围内具有极大值、极小值、和两者之间的拐点的三次曲线来表示。在η＝0.63(实线)的情况下，显示出了如下的非常优秀的频率温度特性，即，在使用温度范围(-40℃～+85℃)内，频率变动量在±5ppm以内，拐点的位置、即拐点温度处于使用温度范围的大致中心且呈大致左右对称。与此相对，可知在η＝0.625(细虚线)及0.635(粗虚线)的情况下，在使用温度范围内，频率变动量增大到±5ppm以上，拐点温度向低温侧或高温侧大幅偏离，且呈左右非对称，从而频率温度特性劣化。
接下来，本申请的发明人们验证了频率温度特性中的拐点温度的偏离对其频率变动量造成的影响。图7图示了关于图6中的η＝0.63的情况，拐点温度的变化量和频率变动量的偏差之间的关系。由该附图可知，当拐点温度产生偏差时，频率变动量偏差将增大，从而频率温度特性将劣化。
而且本申请的发明人们验证了与电极指膜厚H相关的电极指间槽的深度G的变化，对由于IDT线占有率η的偏离(±0.005)而产生的拐点温度的变化量、即频率温度特性造成的影响。并且，在本说明书中，将由于该IDT线占有率η的偏离而产生的拐点温度的变化量，作为表示频率温度特性的劣化程度的指标而称为拐点灵敏度。
首先，在图1的SAW谐振子1中，当将水晶基板2的欧拉角设为(0°，123°，ψ)，将电极指膜厚H固定在1％λ，且使电极指间槽深度G在2％λ～7％λ的范围内以1％λ为单位而发生变化时，通过模拟而计算出了频率温度特性的二次温度系数β在0.01以下时的IDT线占有率η、与由于该η值的±0.005的偏离而产生的拐点灵敏度之间的关系。图8图示了其结果。由该附图可知，在任一情况下，随着η变大，拐点灵敏度减小，从而频率温度特性优化。
接下来，当在与图8相同的条件下，将电极指膜厚H固定在1.5％λ，同样地在使槽深度G在2％λ～7％λ的范围内以1％λ为单位而发生变化时，通过模拟而计算出了频率温度特性的二次温度系数β在0.01以下使的IDT线占有率η、与由于该η值的±0.005的偏离而产生的拐点灵敏度之间的关系。图9表示其结果。由该附图可知，在任一情况下，随着η变大，拐点灵敏度减小，从而频率温度特性优化。
另外，图10为基于图8的模拟结果，而描绘出与IDT线占有率η相关的拐点温度的变化的图。该图图示了η越大拐点温度的变化率越大的现象。
因此，本申请的发明人们对于本实施方式的SAW谐振子1，进一步验证了可使由于IDT线占有率η的偏离而产生的拐点灵敏度优化的、IDT3的电极膜厚H、电极指间槽深度G和IDT线占有率η之间的关系。其结果发现，在电极指间槽深度G和IDT线占有率η之间，存在可抑制频率温度特性的偏差及劣化的特定的关系。本申请的发明人们根据这些见解而想到了本发明。
本发明的SAW器件的特征在于，具有：压电基板，其欧拉角为：(-1.5°≤Φ≤1.5°、117°≤θ≤142°、|ψ|≠90°×n(但是，n＝0，1，2，3))；叉指换能器，其由被设置于该压电基板的主面上的多个电极指构成，且激振阻带上限模式的瑞利波；电极指间槽，其凹设在该叉指换能器的相邻的电极指间的、压电基板的表面上，而且，瑞利波的波长λ与电极指间槽的深度G满足0.01λ≤G≤0.07λ的关系，叉指换能器的线占有率η与电极指间槽的深度G满足下述式5以及式6的关系，即，
式5
-2.0000×G/λ+0.7200≤η≤-2.5000×G/λ+0.7775，但是，0.0100λ≤G≤0.0500λ；
式6
-3.5898×G/λ+0.7995≤η≤-2.5000×G/λ+0.7775，但是，0.0500λ＜G≤0.0695λ；
电极指的膜厚H和叉指换能器的线占有率η满足
(1)0.010λ≤H≤0.015λ、且0.575≤η≤0.741
(2)0.015λ≤H≤0.020λ、且0.605≤η≤0.744
(3)0.020λ≤H≤0.025λ、且0.605≤η≤0.745
(4)0.025λ≤H≤0.030λ、且0.575≤η≤0.745
中的任意一个。
通过以此种方式规定电极指间槽深度G、电极指膜厚H和IDT线占有率η之间的关系，从而SAW器件具有，由常时在工作温度范围内具有极大值、极小值、和两者之间的拐点的曲线所表示的良好的频率温度特性，并能够抑制由于因制造误差而导致的IDT线占有率η的偏离，而可能在个体之间产生的拐点温度的变动、以及由此导致的频率温度特性的偏差及劣化。
在某一实施例中，压电基板的欧拉角ψ在42.79°≤|ψ|≤49.57°的范围内，据此，能够在较宽的工作温度范围内获得频率变动量极小的优异的频率温度特性。
而且，在某个实施例中，由于压电基板的欧拉角ψ为|ψ|＝45°，因而能够进一步减小拐点温度的偏差。
在另一实施例中，特征在于，叉指换能器的线占有率η在以该线占有率η(％)为纵轴、以所述电极指间槽的深度G(％λ)为横轴的正交坐标中，
(1)当电极指膜厚H为1.0～1.5％λ时，处于由将各点(0.74，1)、(0.75，2)、(0.74，3)、(0.735，4)、(0.741，5)、(0.73，6)、(0.73，7)、(0.575，7)、(0.615，6)、(0.64，5)、(0.66，4)、(0.675，3)、(0.703，2)、(0.725，1)连接起来而成的多角形所包围的范围内，
(2)当电极指膜厚H为1.5～2.0％λ时，处于由将各点(0.702，1)、(0.718，2)、(0.744，3)、(0.731，4)、(0.725，5)、(0.73，6)、(0.745，7)、(0.605，7)、(0.605，6)、(0.63，5)、(0.655，4)、(0.675，3)、(0.7，2)、(0.687，
1)连接起来而成的多角形所包围的范围内，
(3)当电极指膜厚H为2.0～2.5％λ时，处于由将各点(0.718，2)、(0.744，3)、(0.731，4)、(0.725，5)、(0.73，6)、(0.745，7)、(0.605，7)、(0.605，6)、(0.62，5)、(0.645，4)、(0.669，3)、(0.695，2)连接起来而成的多角形所包围的范围内，
(4)当电极指膜厚H为2.5～3.0％λ时，处于由将各点(0.745，1)、(0.74，2)、(0.74，3)、(0.745，4)、(0.725，5)、(0.725，6)、(0.725，7)、(0.575，7)、(0.575，6)、(0.605，5)、(0.635，4)、(0.66，3)、(0.695，2)、(0.715，1)连接起来而成的多角形所包围的范围内。
通过以此方式确定IDT的线占有率η和电极指膜厚H，从而能够使由于因制造误差所导致的IDT线占有率η的偏离而可能在个体之间产生的、频率温度特性的拐点温度的变动优化，由此进一步减小频率温度特性的偏差及劣化。
在另一实施例中，由于叉指换能器的线占有率η满足下述式7的关系，从而能够将频率温度特性的二次温度系数抑制在更小的程度，因而进一步减小了频率变动量、且可获得更加优异的三次曲线的频率温度特性。
式7
η＝-1963.05×(G/λ)3+196.28×(G/λ)2-6.53×(G/λ)
  -135.99×(H/λ)2+5.817×(H/λ)+0.732
  -99.99×(G/λ)×(H/λ)
另外，在另一实施例中，电极指间槽的深度G与电极指的膜厚H之和优选满足0.0407λ≤G+H。由此，采用阻带上限模式的谐振的本发明，与未在IDT的电极指之间设置槽并采用阻带下限模式的谐振的现有SAW谐振子相比，可以得到更高的Q值。
而且，在另一实施例中，还具有：一对反射器，其分别由被设置在水晶基板的主面上的多个导体条构成，且沿着SAW的传输方向并以夹着IDT的方式而在所述IDT的两侧配置；导体条间槽，其凹设在与该反射器的相邻的导体条之间的、水晶基板的表面上，并且，与电极指及导体条正交的第1方向和水晶基板的电轴构成的角度为水晶基板的欧拉角ψ，IDT及反射器中的至少一部分被配置在，以与第1方向成角度δ而交叉的第2方向上，通过将角度δ设定在水晶基板的能流角±1°的范围内，从而能够进一步实现Q值的提高。
另外，在另一实施例中，通过还具有用于驱动IDT的振荡电路，从而能够获得在较宽的工作温度范围内频率变动量极小、CI值较低、且振荡稳定性优异的SAW振荡器。
根据本发明的另一个侧面，通过具有上述的本发明的SAW器件，从而提供了一种在较宽的工作温度范围内稳定而发挥良好的性能、且可靠性较高的电子设备、传感器装置。
附图说明
在图1中，(A)图为表示本实施方式的SAW谐振子的结构的俯视图。(B)图为SAW谐振子的局部放大纵剖视图，(C)图为(B)图的局部放大图，(D)图为表示通过光刻法及蚀刻技术而形成的电极指间槽的形状的、与(C)图相同的局部放大剖视图。
图2为模式化地表示本实施方式的水晶基板的说明图。
图3为表示本实施方式的频率温度特性的线图。
图4为表示本实施方式的IDT及反射器的SAW反射特性的线图。
图5为表示本实施方式的电极指间的高低差与Q值之间的关系的线图。
图6为表示由本实施方式的IDT线占有率η的变动而导致的频率温度特性的偏差的线图。
图7为表示本实施方式的频率温度特性中的拐点温度的变化量与频率变动量的偏差之间的关系的线图。
图8为表示在电极指膜厚H＝1％λ的情况下，频率温度特性中的IDT线占有率η与拐点灵敏度之间的关系的线图。
图9为表示在电极指膜厚H＝1.5％λ的情况下，频率温度特性中的IDT线占有率η与拐点灵敏度之间的关系的线图。
图10为表示在电极指膜厚H＝1％λ的情况下，频率温度特性中的IDT线占有率η与拐点温度之间的关系的线图。
图11中的(A)～(E)图为，分表表示在电极指膜厚H＝1％λ，1.5％λ，2％λ，2.5％λ，3％λ的情况下，可能使拐点灵敏度优化的、电极指间槽的深度G与IDT的线占有率η之间的关系的线图。
图12中的(A)～(D)图为，分别表示在电极指膜厚H＝1～1.5％λ，1.5～2％λ，2～2.5％λ，2.5～3.0％λ的范围内，可能优化拐点灵敏度的、电极指间槽的深度G与IDT的线占有率η之间的关系的线图。
图13为表示本发明的SAW谐振子的、IDT线占有率η的变动对频率温度特性的偏差的改善的线图。
图14中的(A)图、(B)图为，分别表示具有不同的结构的倾斜型IDT的、本发明的第2实施例的SAW谐振子的俯视图。
在图15中，(A)图为表示本发明的SAW振荡器的俯视图，(B)图为沿其B-B线的纵剖视图。
符号说明
1、211、212、32：SAW谐振子
2、221、222、35：水晶基板
3、231、232：IDT
3a、3b、23a1、23b1、23a2、23b2、36a、36b：梳齿状电极
4、241、242、37：反射器
4a、4a、24a1、24a2：导体条
5：晶片
5a：面
6a、6b、25a1、25b1、25a2、25b2：电极指
7a、7b、26a1、26b1、26a2、26b2：母线
8：电极指间槽
9：导体条间槽
31：SAW振荡器
33：IC
34：封装件
34a：底板
38a～38f：电极衬垫
39a～39g：电极布线
40、41：接合线
42：盖
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的理想实施例进行详细说明。并且，在附图中，对相同或类似的结构要素，标记相同或类似的参考符号并进行表示。
对于作为本发明的SAW器件的第1实施例的SAW谐振子，由于其基本结构与图1所示的SAW谐振子1相同，因而利用该附图进行说明。即，本实施例的SAW谐振子1具有矩形的水晶基板2、分别形成在该水晶基板的主面上的IDT3、和一对反射器4、4。水晶基板2使用欧拉角(-1.5°≤φ≤1.5°，117°≤θ≤142°，ψ)的水晶基板。在此，欧拉角ψ设定为满足|ψ|≠90°×n，(n＝0，1，2，3)。
IDT3具有一对梳齿状电极3a、3b，所述一对梳齿状电极3a、3b分别由多个电极指6a、6b构成，且这些电极指的基端部均通过母线7a、7b而相连接。各个电极指6a、6b以使其延长方向与由所述IDT激振的SAW的传输方向正交的朝向而配置。一个梳齿状电极3a的电极指6a与另一个梳齿状电极3b的电极指6b交替且隔开预定的间隔而以固定的间距排列配置。在电极指6a、6b之间露出的水晶基板2的表面上，通过利用蚀刻等而削除该表面，从而分别凹设有固定深度的电极指间槽8。
一对反射器4、4沿着SAW的传输方向，以从两侧夹着IDT3的方式而在IDT3的外侧配置。各个反射器4分别具有在SAW的传输方向上以固定的间距排列配置的多个导体条(电极指)4a、4a。各个所述导体条以使其延长方向与SAW的传输方向正交的朝向而配置。在导体条4a、4a之间露出的水晶基板2的表面上，通过利用蚀刻等而对该表面进行削除，从而凹设有固定深度的导体条间槽9。
所述电极指及导体条通过使用例如铝或以铝为主体的合金的金属膜，而形成相同的膜厚H。所述电极指间槽以及导体条间槽被形成为相同的深度G。在各反射器4、4的最内侧的所述导体条，和与其隔开预定的间隔而配置的IDT3的、最外侧的电极指6a(或6b)之间，也同样地对水晶基板表面进行削除，从而凹设有与所述电极指间槽相同深度的槽。
通过以这种方式构成，SAW谐振子1对在水晶基板2的X′轴方向及Y′轴方向的两个方向上具有振动位移分量的Rayleigh型(瑞利型)的SAW进行激励。通过采用上述的欧拉角的水晶基板2，由于SAW的传输方向从作为水晶的结晶轴的X轴偏离，因而能够激振阻带上限模式的SAW。
在批量生产SAW器件时，如果假定电极指的线宽L的制造误差为0.5％，则可以认为IDT线占有率η也产生相同程度的制造误差。在本实施例中，假定在所设计的IDT线占有率的η值中产生±0.005的制造误差。根据该假定，在SAW谐振子1中，对电极指间槽的深度G、电极指膜厚H和IDT线占有率η进行设定，以使频率温度特性常时由在工作温度范围内具有极大值、极小值、和两者之间的拐点的曲线来表示。
在本实施例的SAW谐振子1中，对可使拐点灵敏度优化的、电极指间槽的深度G和IDT的线占有率η之间的关系进行了研究。在由于相对于IDT线占有率η的设计值的±0.005的偏离而导致的、拐点温度的变动量减小时，判断为拐点灵敏度已优化。当将水晶基板2的欧拉角设为(0°，123°，ψ)，将电极指膜厚H设为1％λ、1.5％λ、2％λ、2.5％λ、3％λ时，通过模拟而计算出了频率温度特性的二次温度系数β在0.01以下时的、电极指间槽深度G与IDT线占有率η之间的关系。
在此，将电极指间槽深度G设定在1％λ～7％λ的范围内，在该范围内，能够在例如-40℃～+85℃的较广的动作温度范围内将频率变动量抑制在较小的程度，且即使槽深度G产生制造上的误差，也能够将SAW谐振子个体之间的谐振频率的偏移量抑制在可补正的范围内的范围。而且，电极指膜厚H选择了1％λ～3％λ的范围，在该范围内，能够在动作温度范围内实现良好的频率温度特性，且防止在增大电极指膜厚时可能产生的耐环境特性的劣化。
图11(A)～(E)图示了该模拟结果。图11(A)为，在以线占有率η(％)为纵轴、以电极指间槽的深度G(％λ)为横轴的正交坐标中，描绘出了在电极指膜厚H＝1.0％λ的情况下，频率温度特性的二次温度系数β＝0.01时的、电极指间槽深度G(％λ)及IDT线占有率η的各个点的图。图11(B)～(E)为，在与图11(A)相同的正交坐标中，描绘出了在电极指膜厚H＝1.5％λ、2.0％λ、2.5％λ、3.0％λ的情况下，各自频率温度特性的二次温度系数β＝0.01时的、电极指间槽深度G(％λ)及IDT线占有率η的各个点的图。
从该附图可知，在任一情况下，在电极指间槽深度G、电极指膜厚H和IDT线占有率η之间，均存在频率温度特性的二次温度系数β在0.01以下的范围。由于在图11(A)～(E)中，在由分别连接所描绘出的各个点而成的多角形所包围的范围内，拐点灵敏度被优化，因而即使IDT线占有率η产生与设计值的偏离，也可抑制频率温度特性的偏差。
图11(A)～(E)的模拟结果可以被总结成如下的表2～表5。
表2
表3
表4
表5
表2为，图11(A)的多角形和图11(B)的多角形重复的范围。同样，表3～表5分别为，图11(B)的多角形和图11(C)的多角形重复的范围、图11(C)的多角形和图11(D)的多角形重复的范围、图11(D)的多角形和图11(E)的多角形重复的范围。
在本实施例中，根据表2～表5，而将电极指的膜厚H和IDT的线占有率η设定为，满足
(1)0.010λ≤H≤0.015λ、且0.575≤η≤0.741
(2)0.015λ≤H≤0.020λ、且0.605≤η≤0.744
(3)0.020λ≤H≤0.025λ、且0.605≤η≤0.745
(4)0.025λ≤H≤0.030λ、且0.575≤η≤0.745
中的任意一个。
由此，能够使与由于制造误差而产生的IDT线占有率η的偏离相对应的拐点灵敏度优化。因此，能够得到一种SAW器件，其具有常时由在动作温度范围内具有极大值、极小值和两者之间的拐点的曲线所表示的良好的频率温度特性，且抑制了在个体之间，由于IDT线占有率η的偏离而可能产生的频率温度特性的偏差及劣化。
图12(A)～(D)为，与图11同样地，在以线占有率η(％)为纵轴、以所述电极指间槽的深度G(％λ)为横轴的正交坐标中，分别描绘出了表2～表5中的各个点的图。即，图12(A)为，描绘出了在电极指膜厚H＝1.0～1.5％λ的范围内，频率温度特性的二次温度系数β＝0.01时的、电极指间槽深度G(％λ)及IDT线占有率η的各个点的图。在由连接上述各个点(0.74，1)、(0.75，2)、(0.74，3)、(0.735，4)、(0.741，5)、(0.73，6)、(0.73，7)、(0.575，7)、(0.615，6)、(0.64，5)、(0.66，4)、(0.675，3)、(0.703，2)、(0.725，1)而成的多角形所包围的范围内，拐点灵敏度被优化。
图12(B)为，描绘出了在电极指膜厚H＝1.5～2.0％λ的范围内，频率温度特性的二次温度系数β＝0.01时的、电极指间槽深度G(％λ)及IDT线占有率η的各个点的图。在由连接上述各个点(0.702，1)、(0.718，2)、(0.744，3)、(0.731，4)、(0.725，5)、(0.73，6)、(0.745，7)、(0.605，7)、(0.605，6)、(0.63，5)、(0.655，4)、(0.675，3)、(0.7，2)、(0.687，1)而成的多角形所包围的范围内，拐点灵敏度被优化。
图12(C)为，描绘出了在电极指膜厚H＝2.0～2.5％λ的范围内，频率温度特性的二次温度系数β＝0.01时的、电极指间槽深度G(％λ)及IDT线占有率η的各个点的图。在由连接上述各个点(0.718，2)、(0.744，3)、(0.731，4)、(0.725，5)、(0.73，6)、(0.745，7)、(0.605，7)、(0.605，6)、(0.62，5)、(0.645，4)、(0.669，3)、(0.695，2)而成的多角形所包围的范围内，拐点灵敏度被优化。
图12(D)为，描绘出了在电极指膜厚H＝2.5～3.0％λ的范围内，频率温度特性的二次温度系数β＝0.01时的、电极指间槽深度G(％λ)及IDT线占有率η的各个点的图。在由连接上述各个点(0.745，1)、(0.74，2)、(0.74，3)、(0.745，4)、(0.725，5)、(0.725，6)、(0.725，7)、(0.575，7)、(0.575，6)、(0.605，5)、(0.635，4)、(0.66，3)、(0.695，2)、(0.715，1)而成的多角形所包围的范围内，拐点灵敏度被优化。
通过以此方式在图12(A)～(D)所示的多角形的范围内，指定电极指间槽深度G、电极指膜厚H和IDT线占有率η，从而本发明的SAW谐振子能够在发挥常时在动作温度范围内具有极大值、极小值和两者之间的拐点的三次曲线的、良好的频率温度特性的同时，抑制由于因制造误差所导致的IDT线占有率η的偏离而可能在个体之间产生的、频率温度特性的偏差及劣化。
对于本实施例的SAW谐振子1，通过模拟而在-10℃～+125℃的较广的动作温度范围内，对频率温度特性进行了评价。将水晶基板2的欧拉角(φ，θ，ψ)设为(0°，123°，|45°|)。电极指膜厚、电极指间槽深度、及IDT线占有率分别根据上述表2及图12(A)中所规定的范围，而设为H＝1％λ、G＝3％λ、η＝0.71(＝71％)。而且，对于IDT线占有率从所述η值偏离了±0.005(＝±0.5％)而成为η＝0.705(＝70.5％)及η＝0.715(＝71.5％)的情况，也分别模拟了频率温度特性。图13图示了其结果。
在图13中，η＝0.71的频率温度特性(实线)由在动作温度范围内具有极大值、极小值、和两者之间的拐点的三次曲线表示。其频率变动量大致在-7ppm～+5ppm的范围内，并且拐点温度在60℃付近而位于动作温度范围的大致中心，而且整体上大致呈左右对称，从而显示出了极其优异的频率温度特性。
η＝0.705(细虚线)及0.715(粗虚线)的频率温度特性也由在动作温度范围内具有极大值和极小值、和两者之间的拐点的三次曲线所表示。在任何一种情况下，频率变动量均在大约-7ppm～+5ppm的范围内，拐点温度在60℃付近而位于动作温度范围的大致中心，且整体上大致呈左右对称，从而显示出了极其优异的频率温度特性。由图13可以容易地了解，根据本实施例，能够确认即使IDT线占有率η产生±0.005程度的偏离，也几乎不会发生频率温度特性的偏差和劣化。
对于本实施例的SAW谐振子，也与本实施方式的SAW谐振子同样地，优选将IDT3的线占有率η设定为，还满足下述式8的关系。由此，由于能够将频率温度特性的二次温度系数抑制在更小的程度，因而，进一步减小了频率变动量，且可获得更加优良的三次曲线的频率温度特性。
式8
η＝-1963.05×(G/λ)3+196.28×(G/λ)2-6.53×(G/λ)
  -135.99×(H/λ)2+5.817×(H/λ)+0.732
  -99.99×(G/λ)×(H/λ)
本实施例的SAW谐振子进一步优选为，与本实施方式的SAW谐振子同样地设定为，电极指间槽8的深度G和电极指6a、6b的膜厚H之和满足0.0407λ≤G+H。由此，在采用了阻带上限模式的谐振的本实施例中，与未在IDT的电极指之间设置槽，且采用了阻带下限模式的谐振的现有SAW谐振子相比，可获得更高的Q值。
图14(A)、(B)分别图示了具有倾斜型IDT的、本发明的SAW谐振子的第2实施例。图14(A)中的SAW谐振子211与第1实施例同样地，在由欧拉角(-1.5°≤φ≤1.5°，117°≤θ≤142°，42.79°≤|ψ|≤49.57°)所表示的水晶基板221的主面上，具有倾斜型IDT231和一对反射器241、241。水晶基板221的长度方向沿着如下方向被取向，即，相对于作为由IDT231激振的SAW的相位速度的传输方向的X’轴，仅倾斜了能流角(PFA)δ°的作为能量的传输方向的方向。
IDT231具有一对梳齿状电极23a1、23b1，所述一对梳齿状电极23a1、23b1分别由多个电极指25a1、25b1构成，且这些电极指的基端部通过母线26a1、26b1连接在一起。一对反射器241、241沿着SAW的传输方向，以夹着IDT231的方式被配置在IDT231的两侧，并分别具有在SAW的传输方向上被排列配置的多个导体条24a1、24a1。电极指25a1、25b1及导体条24a1以使其延长方向与倾斜了能流角(PFA)δ°的X’轴正交的朝向而配置。
在电极指25a1、25b1之间露出的水晶基板221的的表面上，与第1实施例同样地凹设有电极指间槽。在导体条24a1、24a1之间的水晶基板221的表面上，也同样地凹设有导体条间槽。
通过此种方式，IDT及反射器中的至少一部分被配置在，与X’轴成能流角δ而方向交叉的方向上，从而能够在使SAW器件211起到与第1实施例同样的作用效果的同时，进一步提高Q值。由此，实现了更加低损耗的SAW谐振子。
图14(B)中的SAW谐振子212在水晶基板222的主面上具有与图14(A)不同结构的倾斜型IDT232、和一对反射器242、242。水晶基板222的长度方向沿着作为由IDT232激振的SAW的相位速度的传输方向的X’轴而被取向。
IDT232具有一对梳齿状电极23a2、23b2，所述一对梳齿状电极23a2、23b2分别由多个电极指25a2、25b2构成，且这些电极指的基端部通过母线26a2、26b2连接在一起。一对反射器242、242沿着SAW的传输方向，以夹着IDT232的方式被配置在IDT232的两侧，并具有分别在SAW的传输方向上排列配置的多个导体条24a2、24a2。电极指25a2、25b2及导体条24a2以使其延长方向与X’轴正交的朝向而配置，并且母线26a2、26b2以从X’轴倾斜了能流角(PFA)6°的朝向而被取向。
在电极指25a2、25b2之间露出的水晶基板222的表面上，与第1实施例同样地凹设有电极指间槽。在导体条24a2、24a2之间的水晶基板222的表面上，也同样凹设有导体条间槽。
本实施例的SAW谐振子212也通过以上述方式使IDT及反射器中的至少一部分配置在，与X’轴方向成能流角6而交叉的方向上，从而能够在起到实现良好的频率温度特性及较高的Q值的作用效果的同时，进一步提高Q值。由此，实现更加低损耗的SAW谐振子。
本发明还能够应用于将上述的本发明的SAW谐振子和振荡电路组合而构成的振荡器中。图15(A)、(B)图示了作为这种根据本发明而获得的SAW器件的第2实施例的、SAW振荡器的典型示例的结构。本实施例中的SAW振荡器31具有：本发明的SAW谐振子32、作为驱动控制该SAW谐振子的振荡电路的IC(integrated circuit：集成电路)33、收纳SAW谐振子32和IC33的封装件34。SAW谐振子32及IC33被表面安装在封装件34的底板34a上。
SAW谐振子32具有与第1实施例中的SAW谐振子11同样的结构，并具有：由与第1实施例相同的欧拉角表示的水晶基板35、由在其表面上形成的一对梳齿状电极36a、36b构成的IDT、和一对反射器37、37。在IC33的上表面上设置有电极衬垫38a～38f。在封装件34的底板34a上形成有电极布线39a～39g。SAW谐振子32的梳齿状电极36a、36b及IC33的电极衬垫38a～38f分别通过接合线40、41而与相应的电极布线39a～39g电连接。以此种方式，搭载了SAW谐振子32及IC33的封装件34，通过与其上部相接合的盖42而被气密性地密封。
本实施例中的SAW振荡器31通过具有本发明的SAW谐振子，从而具有在较宽的动作温度范围内频率变动量极小的、优异的频率温度特性，并具有较高的Q值，因而能够实现稳定的振荡动作，而且，还能够实现由低阻抗化所带来的电力消耗的降低。其结果为，对应于近年来基于信息通信的高速化而提出的高频化及高精度化的要求，获得了具备即使在从低温到高温的温度变动较大的环境下也长期稳定工作的优良的耐环境特性的SAW振荡器。
本发明并不限定于上述实施例，其可以在其技术范围内，加以各种各样的变形或变更来实施。例如，虽然第1实施例的SAW谐振子采用了在IDT的两侧具有反射器的结构，但是本发明也能够同样应用于不具有反射器的结构的SAW谐振子。另外，虽然在上述实施例中，采用水晶基板以作为电基板，但是在采用了由水晶以外的压电材料构成的压电基板的情况下，也能够获得同样的作用效果。对于IDT的电极结构，除上述实施例以外，也能够采用公知的各种各样的结构。
另外，本发明也能够应用于除上述的SAW谐振子、SAW振荡器以外的SAW器件中。而且本发明的SAW器件还能够广泛应用于如下装置上，例如移动电话、硬盘、个人计算机、BS及CS广播用的接收调谐器、在同轴电缆或光缆中传输的高频信号和光信号用的各种处理装置、在较广的温度范围内需要高频以及高精度时钟(低抖动、低相位噪声)的服务器和网络设备、无线通信用设备等的各种各样的电子设备、各种模块装置、以及压力传感器、加速度传感器、旋转速度传感器等的各种传感器装置中。

Claims (9)

1.一种声表面波器件，其特征在于，具有：
压电基板，其欧拉角为：-1.5°≤Φ≤1.5°，117°≤θ≤142°，|ψ|≠90°×n，但是，n＝0，1，2，3；
叉指换能器，其由被设置于所述压电基板的主面上的多个电极指构成，且激振阻带上限模式的瑞利波；
电极指间槽，其凹设在所述叉指换能器的相邻的所述电极指间的、所述压电基板的表面上，
所述瑞利波的波长λ与所述电极指间槽的深度G满足0.01λ≤G≤0.07λ的关系，
所述叉指换能器的线占有率η与所述电极指间槽的深度G满足下述式9以及式10的关系，即，
式9
-2.0000×G/λ+0.7200≤η≤-2.5000×G/λ+0.7775，但是，0.0100λ≤G≤0.0500λ；
式10
-3.5898×G/λ+0.7995≤η≤-2.5000×G/λ+0.7775，但是，0.0500λ＜G≤0.0695λ；
所述电极指的膜厚H和所述叉指换能器的线占有率η满足
(1)0.010λ≤H＜0.015λ、且0.575≤η≤0.741
(2)0.015λ≤H＜0.020λ、且0.605≤η≤0.744
(3)0.020λ≤H＜0.025λ、且0.605≤η≤0.745
(4)0.025λ≤H≤0.030λ、且0.575≤η≤0.745
中的任意一个。
2.如权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，
所述压电基板的欧拉角ψ在42.79°≤|ψ|≤49.57°的范围内。
3.如权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，
所述压电基板的欧拉角ψ为|ψ|＝45°。
4.如权利要求1至3中任一项所述的声表面波器件，其特征在于，
所述叉指换能器的线占有率η在以该线占有率η(％)为纵轴、以所述电极指间槽的深度G(％λ)为横轴的正交坐标中，
(1)当所述电极指膜厚H为1.0％λ≤H＜1.5％λ时，处于由将各点(0.74，1)、(0.75，2)、(0.74，3)、(0.735，4)、(0.741，5)、(0.73，6)、(0.73，7)、(0.575，7)、(0.615，6)、(0.64，5)、(0.66，4)、(0.675，3)、(0.703，2)、(0.725，1)连接起来而成的多角形所包围的范围内，
(2)当所述电极指膜厚H为1.5％λ≤H＜2.0％λ时，处于由将各点(0.702，1)、(0.718，2)、(0.744，3)、(0.731，4)、(0.725，5)、(0.73，6)、(0.745，7)、(0.605，7)、(0.605，6)、(0.63，5)、(0.655，4)、(0.675，3)、(0.7，2)、(0.687，1)连接起来而成的多角形所包围的范围内，
(3)当所述电极指膜厚H为2.0％λ≤H＜2.5％λ时，处于由将各点(0.718，2)、(0.744，3)、(0.731，4)、(0.725，5)、(0.73，6)、(0.745，7)、(0.605，7)、(0.605，6)、(0.62，5)、(0.645，4)、(0.669，3)、(0.695，2)连接起来而成的多角形所包围的范围内，
(4)当所述电极指膜厚H为2.5％λ≤H≤3.0％λ时，处于由将各点(0.745，1)、(0.74，2)、(0.74，3)、(0.745，4)、(0.725，5)、(0.725，6)、(0.725，7)、(0.575，7)、(0.575，6)、(0.605，5)、(0.635，4)、(0.66，3)、(0.695，2)、(0.715，1)连接起来而成的多角形所包围的范围内。
5.如权利要求1至3中任一项所述的声表面波器件，其特征在于，
所述叉指换能器的线占有率η满足下述式11，即，
式11
η＝-1963.05×(G/λ)3+196.28×(G/λ)2-6.53×(G/λ)
-135.99×(H/λ)2+5.817×(H/λ)+0.732
-99.99×(G/λ)×(H/λ)。
6.如权利要求1至3中任一项所述的声表面波器件，其特征在于，
所述电极指间槽的深度G与所述电极指的膜厚H之和，满足0.0407λ≤G+H。
7.如权利要求1至3中任一项所述的声表面波器件，其特征在于，
还具有用于对所述叉指换能器进行驱动的振荡电路。
8.一种电子设备，其特征在于，
具有权利要求1至3中任一项所述的声表面波器件。
9.一种传感器装置，其特征在于，
具有权利要求1至3中任一项所述的声表面波器件。
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