JP2008078984A - Saw device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弾性表面波(SAW)デバイスおよび電子機器に関するものである。 The present invention relates to a surface acoustic wave (SAW) device and an electronic apparatus.
共振子型のSAWデバイスは、すだれ状電極(IDT)や反射器を水晶板上に設けている。そして1ポート型のSAWデバイスでは、IDTを構成する一方の櫛部に電気信号を供給すると、水晶板にSAWが励起して反射器間に定在波が生じる。IDTを構成する他方の櫛部は定在波が到達すると、この定在波の周波数に応じた周波数を有する電気信号に変換して出力している。このようなSAWデバイスでは、櫛部を構成する電極指の幅寸法(電極線幅)にバラツキが生じているので、周波数にばらつきが生じてしまっていた。このため特許文献1に開示された発明では、面内回転STカット水晶板を用いたSAW装置における電極線幅と電極間ピッチとの比を0.5以上、0.65以下とすることにより、IDTのバラツキに対する共振周波数の変動を小さくしている。
前述したSAWデバイスは、共振周波数のばらつきを小さくしているが、Q値について全く考慮していなかった。このQ値はエネルギ損失の程度を表しており、高い値を示す程エネルギ損失が少ない。このためSAWデバイスがSAW共振子であり、これを発振回路に組み込んだ場合には、Q値が低いとエネルギ損失が大きいので発振しないおそれがある。またエネルギ損失が大きいと、発振回路で消費される電力が大きくなってしまう。 The above-described SAW device reduces the variation of the resonance frequency, but does not consider the Q value at all. This Q value represents the degree of energy loss, and the higher the value, the smaller the energy loss. For this reason, when the SAW device is a SAW resonator, and this is incorporated in an oscillation circuit, if the Q value is low, there is a possibility that oscillation will not occur because energy loss is large. Further, if the energy loss is large, the power consumed by the oscillation circuit becomes large.
なおQ値は、発振回路にも依存しているのでどれくらいの値が必要かは発振回路によって変わるが、8000以上あれば発振回路の構成にかかわりなく発振が十分に可能になる。 Since the Q value depends on the oscillation circuit, the value required depends on the oscillation circuit. However, if the Q value is 8000 or more, oscillation is sufficiently possible regardless of the configuration of the oscillation circuit.
本発明は、高いQ値を得るSAWデバイスおよび電子機器を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the SAW device and electronic device which obtain high Q value.
本発明に係るSAWデバイスは、すだれ状電極と、すだれ状電極を挟み込む位置に配置した反射器とを圧電板に設けた共振子型のSAWデバイスであって、圧電板は、オイラー角が(0°、113°〜135°、±(40°〜49°))の水晶板であり、すだれ状電極の電極線幅Lと電極間ピッチPとの比η(η=電極線幅L/電極間ピッチP)を0.14以上、0.22未満にしたことを特徴としている。これによりSAWデバイスは、Q値を高くできるのでエネルギ損失を小さくでき、消費電力を低減できる。そして、このSAWデバイスを発振回路に組み込めば、この発振回路の構成にかかわりなく確実に発振でき、また発振回路の消費電力を小さくできる。またSAWデバイスは、前述したオイラー角の水晶板を用いているので、周波数温度特性を良好にすることができる。 A SAW device according to the present invention is a resonator-type SAW device in which a piezoelectric plate is provided with a comb electrode and a reflector disposed at a position sandwiching the comb electrode. The piezoelectric plate has an Euler angle of (0 °, 113 ° to 135 °, ± (40 ° to 49 °)), and the ratio η (η = electrode line width L / interelectrode) between the electrode line width L of the interdigital electrode and the pitch P between the electrodes. The pitch P) is 0.14 or more and less than 0.22. As a result, the SAW device can increase the Q value, thereby reducing energy loss and reducing power consumption. If this SAW device is incorporated in an oscillation circuit, it can oscillate reliably regardless of the configuration of the oscillation circuit, and the power consumption of the oscillation circuit can be reduced. Further, since the SAW device uses the Euler angle quartz plate described above, the frequency temperature characteristics can be improved.
また本発明に係るSAWデバイスは、すだれ状電極および反射器を備えた圧電板をパッケージに搭載したことを特徴としている。これによりSAWデバイスは、この圧電板等を安定した状態で保持することができ、電子機器に搭載し易くなる。 The SAW device according to the present invention is characterized in that a piezoelectric plate provided with interdigital electrodes and reflectors is mounted on a package. Thereby, the SAW device can hold the piezoelectric plate and the like in a stable state, and can be easily mounted on an electronic device.
そして本発明に係る電子機器は、前述した特徴を有するSAWデバイスを搭載したことを特徴としている。これにより電子機器は、SAWデバイスから確実に出力される信号を
利用できるので、不具合が生じることがなく、安定して動作できる。また電子機器の消費電力を小さくできる。
The electronic apparatus according to the present invention is characterized by mounting the SAW device having the above-described characteristics. As a result, the electronic device can use a signal that is reliably output from the SAW device, and thus can operate stably without causing any malfunction. In addition, power consumption of the electronic device can be reduced.
以下に、本発明に係るSAWデバイスおよび電子機器の最良の実施形態について説明する。図1はSAWデバイスの概略平面図である。本実施形態に係る共振子型のSAWデバイス10は、IDT20と、このIDT20を挟み込む位置に配置した反射器30とを圧電板12に設けている。この圧電板12には、オイラー角が(0°、113°〜135°、±(40°〜49°))で表される面内回転STカット水晶板14を用いている。図2は面内回転STカット水晶板の説明図である。面内回転STカット水晶板14は、オイラー角が(0°、0°、0°)で表される水晶Z板18をX軸周りにθ=113°〜135°回転させるとともに、この回転された水晶板16の面内においてSAWの伝搬方向をX軸からψ=±(40°〜49°)回転させたものである。この面内回転STカット水晶板14は、温度変化に対する周波数の変化が小さく、周波数温度特性が極めてよくなっている。
The best embodiments of the SAW device and the electronic apparatus according to the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic plan view of a SAW device. In the resonator-
またIDT20は、図1に示すように、複数の電極指24の基端をバスバー26で接続した櫛部22(22a,22b)を一対有し、一方の櫛部22aを構成している電極指24aと他方の櫛部22bを構成している電極指24bを交互に配置している。さらに反射器30は、複数の導体ストリップ32の両端を接続したものであり、SAWが伝搬する方向におけるIDT20の両側に配置してある。そしてIDT20や反射器30の電極材料には、アルミニウム、アルミニウム合金、金、銀、タングステン、タンタルまたは銅等を用いている。
As shown in FIG. 1, the IDT 20 has a pair of comb portions 22 (22a, 22b) in which the base ends of a plurality of
このようなSAWデバイス10では、Q値を高くするために、IDT20の電極指24を調整している。図3はSAWデバイスの概略断面図である。なお図3の中央部はIDT20を設けた部分の断面を示し、両端部は反射器30を設けた部分の断面を示している。そしてIDT20の電極指24の幅(電極線幅)をLとし、IDT20の電極指24の電極間ピッチをPとし、IDT20の電極指24の高さをHとしている。また反射器30の導体ストリップ32の幅をLrとし、反射器30の導体ストリップ32の電極間ピッチをPrとしている。
In such a
図4はQ値とηの関係を示すグラフである。ここでηは、IDT20の電極線幅Lと電極間ピッチPとの比であり、η=電極線幅L/電極間ピッチPとなっている。この図4は、IDT20の電極線幅Lと電極間ピッチPとの比ηを変えて作製した複数のSAWデバイス10を用意し、各SAWデバイス10のQ値を測定した結果を示している。なお、この試験用の各SAWデバイス10は、オイラー角が(0°、127°、45°)で表される面内回転STカット水晶板14を用い、H/λ=0.04(λ:SAWの波長)、IDT20の対数を180対、反射器30の反射グレーティング(導体ストリップ)本数を500本にした構成となっている。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the Q value and η. Here, η is a ratio between the electrode line width L of the
図4からわかるように、ηが小さくなるにしたがってQ値が高くなっていき、ηが0.166のときに最高値になり、ηがさらに小さくなるとQ値が低くなっている。そしてηが0.166のときのQ値は8410〜8236となっている。またQ値が8000以上になるのは、ηが0.14から0.22までの範囲である。このような結果から、本実施形態に係るSAWデバイス10は、電極線幅Lと電極間ピッチPとの比ηが0.14以上、0.22未満になるようにIDT20を調整してある。
As can be seen from FIG. 4, the Q value increases as η decreases, reaches a maximum value when η is 0.166, and decreases as η further decreases. The Q value when η is 0.166 is 8410-8236. The Q value is 8000 or more when η is in the range from 0.14 to 0.22. From these results, the
そしてSAWデバイス10は、0.14≦η<0.22となっていれば、SAW共振片やSAWフィルタ等のいずれの構成になっていてもよく、またポート数が限定されること
もない。すなわちSAWデバイス10は、1ポートであってもよく、複数のポートを有していてもよい。またSAWデバイス10は、3つのIDT20を並べてSAWを音響結合させたフィルタ等であってもよい。
なお反射器30の導体ストリップ32の幅Lrと電極間ピッチPrとの比ηrは、IDT20のηと同程度であればよい。
If the
It should be noted that the ratio ηr between the width Lr of the
以上説明したように、共振子型のSAWデバイス10は、IDT20の電極線幅Lと電極間ピッチPとの比ηが0.14≦η<0.22の関係を満たしているので、Q値を8000以上の高い値にすることができる。これによりエネルギ損失を小さくできる。そして、このSAWデバイス10を発振回路に組み込めば、消費電力を低減できる。また、この発振回路は、この回路構成にかかわりなく確実に発振できる。すなわち、このSAWデバイス10を備えた発振回路は、Q値が高いことから安定して動作できる。
As described above, since the resonator
またSAWデバイス10は、面内回転STカット水晶板14を用いているので、周波数温度特性を良好にすることができる。すなわち本実施形態に係るSAWデバイス10は、STカット水晶板を用いたSAWデバイスよりも、周波数温度特性が良好になっている。
Further, since the
なおSAWデバイスは、前述したSAWデバイス10、すなわち前述したIDT20および反射器30を備えた圧電板12(以下「圧電板12等」という。)をパッケージに搭載した形態であってもよい。図5は圧電板等をパッケージに収容したSAWデバイスの概略断面図である。SAWデバイス40は、圧電板12等を収容するパッケージ42を有している。パッケージ42は、パッケージベース44とリッド56を備えている。このパッケージベース44は、上方に向けて開口した凹陥部46を有しており、この凹陥部46の底面にパッド電極48が設けてある。またパッケージベース44の裏面に外部端子50が設けてあり、この外部端子50とパッド電極48が導通している。そして圧電板12等は、接着剤52等を用いて凹陥部46の底面に固着してある。このときIDT20や反射器30(図5には図示せず)は上方に向いており、IDT20のバスバー26等とパッド電極48にワイヤ54を接合して、これらを1対1に導通している。またリッド56は、パッケージベース44の上側に固着しており、凹陥部46内を封止している。このような構成のSAWデバイス40にすることにより、外部環境の状態にかかわらず圧電板12等を安定した状態で保持することができ、また電子機器に搭載し易くなる。
Note that the SAW device may have a configuration in which the above-described
そしてこのSAWデバイス40は、IC(集積回路)チップを搭載してもよい。このICチップは、発振回路を備えており、IDT20と導通していればよい。これによりSAWデバイス40は、前記ICチップからIDT20に電気信号を供給することができ、またIDT20から出力した信号を入力できるので、SAW発振器になる。また前記ICチップは、前記発振回路の他に電圧制御回路を備えていてもよい。これによりSAWデバイス40は、前記電圧制御回路に入力する制御電圧によって共振周波数を可変できるので、電圧制御型SAW発振器(VCSO)になる。さらに前記ICチップは、前述した回路の他にも温度補償回路等を備えることもできる。
The
そして前述したSAWデバイス10,40は、様々な電子機器に搭載することができる。この電子機器の一例としては、図6に示す受信機を挙げることができる。受信機60は、受信アンテナ62、低雑音増幅器(LNA)64、混合器66、局部発振器68、中間周波(IF)増幅器70および検波器72を備えている。具体的には、受信アンテナ62は、LNA64を介して混合器66の入力に接続している。また局部発振器68も混合器66の入力に接続している。この局部発振器68は、SAWデバイス10,40と、このSAWデバイス10,40に接続した発振回路を備えている。これにより局部発振器68は、周波数信号を混合器66に確実に出力できる。そして混合器66の出力には、IF増幅器70と検波器72が直列に接続している。
The
そして相手方となる送信機から送信された信号は、受信アンテナ62を介してLNA64に入力し、LNA64で増幅された後に混合器66に入力する。混合器66は、局部発振器68から周波数信号を入力して、LNA64から入力した信号をダウンコンバートして出力する。ダウンコンバートされた信号は、IF増幅器70で増幅された後、検波器72に入力して検波される。このような構成にすることにより、受信機60は、前記送信機から送られた信号を受信することができる。また受信機60は、局部発振器68にSAWデバイス10,40を備えているので、消費電力を低減できる。
Then, the signal transmitted from the other transmitter is input to the
10,40………SAWデバイス、12………圧電板、14………面内回転STカット水晶板、20………IDT、24………電極指、30………反射器、42………パッケージ、44………パッケージベース、56………リッド、60………受信機、68………局部発振器。 10, 40 ......... SAW device, 12 ...... Piezoelectric plate, 14 ... In-plane rotating ST-cut quartz plate, 20 ...... IDT, 24 ...... Electrode finger, 30 ...... Reflector, 42 ... ...... Package, 44 ......... Package base, 56 ......... Lid, 60 ......... Receiver, 68 ...... Local oscillator.
Claims (3)
前記圧電板は、オイラー角が(0°、113°〜135°、±(40°〜49°))の水晶板であり、
前記すだれ状電極の電極線幅と電極間ピッチとの比ηを0.14以上、0.22未満にした、
ことを特徴とするSAWデバイス。 A resonator-type SAW device in which a comb-shaped electrode and a reflector disposed at a position sandwiching the comb-shaped electrode are provided on a piezoelectric plate,
The piezoelectric plate is a quartz plate having Euler angles (0 °, 113 ° to 135 °, ± (40 ° to 49 °)),
The ratio η between the electrode line width of the interdigital electrode and the pitch between the electrodes was set to 0.14 or more and less than 0.22.
A SAW device characterized by that.
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