JP2012060419A - 弾性表面波デバイス、電子機器及びセンサー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動作温度範囲におけるＳＡＷデバイスの優れた周波数温度特性を維持しつつ、リフロー実装時の高温や使用時又は環境の温度変化による周波数シフトを抑制して、信頼性を向上させる。
【解決手段】ＳＡＷデバイス１は、オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°，１１７°≦θ≦１４２°，ψ）の水晶基板２の主面に、ストップバンド上端モードのＳＡＷを励振するＩＤＴ３と、ＩＤＴの電極指６ａ，６ｂ間に凹設した電極指間溝８とを有する。オイラー角ψが４２．７９°≦｜ψ｜≦４９．５７°のとき、ＩＤＴの電極指膜厚Ｈは、０．０５５μｍ≦Ｈ≦０．３３５μｍ、好ましくは０．０８０μｍ≦Ｈ≦０．３３５μｍの範囲内に設定する。オイラー角ψが｜ψ｜≠９０°×ｎ、（ｎ＝０，１，２，３）のとき、電極指膜厚Ｈは０．０５μｍ≦Ｈ≦０．２０μｍに設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性表面波（surface acoustic wave:ＳＡＷ）を利用した共振子、発振器等の弾性表面波デバイス、並びにそれを備えた電子機器及びセンサー装置に関する。

ＳＡＷデバイスは、例えば携帯電話、ハードディスク、パーソナルコンピューター、ＢＳ及びＣＳ放送の受信チューナー、同軸ケーブルまたは光ケーブル中を伝播する高周波信号や光信号の処理機器、広い温度範囲で高周波・高精度クロック（低ジッタ、低位相雑音）を必要とするサーバー・ネットワーク機器、無線通信用機器等の電子機器や、圧力センサー、加速度センサー、回転速度センサー等の各種センサー装置に広く利用されている。これらの機器・装置は、特に最近の情報通信の高速化によるリファレンスクロックの高周波化や装置筐体の小型化に伴い、装置内部での発熱の影響が大きくなっている。そのため、装置内部に搭載される電子デバイスは、動作温度範囲の拡大や高精度化が要求され、例えば屋外に設置される無線基地局のように低温から高温まで温度変化の激しい環境下で長期に亘って安定した動作が必要となっている。

一般にＳＡＷ共振子等のＳＡＷデバイスにおいて、周波数温度特性の変化には、ＳＡＷのストップバンドや使用する水晶基板のカット角、基板上に形成されるＩＤＴ（interdigital transducer:すだれ状トランスデューサ）の形態等が大きい影響を及ぼす。例えば、ＳＡＷの１波長当たり３本の電極指で構成される単位区間を圧電基板上に繰り返し配列したＩＤＴを有し、ＳＡＷのストップバンドの上端モード、下端モードのそれぞれを励起させる反射反転型ＳＡＷ変換器が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この反射反転型ＳＡＷ変換器によりＳＡＷフィルタを構成すれば、通過帯域近傍の高域側阻止域において高減衰量が実現できるとされている。

また、オイラー角（φ，θ，ψ）＝（０°、１２３°、０°）の所謂ＳＴカット水晶基板を用いた反射反転型ＳＡＷ変換器が知られている（例えば、特許文献２を参照）。同特許文献には、ストップバンドの上端の共振を励振させることができ、ストップバンドの下端の共振を用いる場合よりも周波数温度特性が向上すると記載されている。更に、ＳＡＷにおけるストップバンドの上端モードの方が、ストップバンドの下端モードよりも周波数温度特性が良好であると報告されている（例えば、特許文献３〜６を参照）。

特に特許文献３、４には、レイリー波を利用したＳＡＷ装置において良好な周波数温度特性を得るために、水晶基板のカット角を調整すると共に、ＩＤＴ電極の基準化膜厚（Ｈ／λ）を０．１程度まで厚くすることが記載されている。特許文献３に記載のＳＡＷ共振子は、オイラー角（φ，θ，ψ）＝（φ＝０°、０°≦θ≦１８０°、０°＜｜ψ｜＜９０°）の水晶基板上に、ＳＡＷの１波長当たり２本の電極指で構成される単位区間を繰り返し配列したシングル型ＩＤＴ電極を有する。これにより、レイリー波をストップバンドの上限モードで励振させ、それを利用してＳＡＷ共振子の高周波化と良好な周波数温度特性を実現することができる。また、特許文献３には、ストップバンドの上限モードは下限モードよりも、ＩＤＴ電極厚みを増加させたときの発振周波数の変化量が小さいことが記載されている。

特許文献４には、前記シングル型ＩＤＴ電極を有するＳＡＷ装置において、水晶基板をオイラー角（φ，θ，ψ）＝（φ＝０°、１１０°≦θ≦１４０°、３８°≦｜ψ｜≦４４°）に設定し、ＩＤＴ電極の厚みＨ、ＩＤＴ電極における電極指の幅ｄ、ＩＤＴ電極における電極指間のピッチＰ、及びＳＡＷの波長λにより規定される基準化電極膜厚（Ｈ／λ）と基準化電極幅η（＝ｄ／Ｐ）との関係を、
Ｈ／λ≧０．１７９６η^３−０．４３０３η^２＋０．２０７１η＋０．０６８２
に設定することが開示されている。これによって、レイリー波をストップバンドの上限モードで強く励振させることができる。

特許文献５には、オイラー角（φ，θ，ψ）＝（０°，θ，９°＜｜ψ｜＜４６°）、好ましくは（０°，９５°＜θ＜１５５°，３３°＜｜ψ｜＜４６°）の水晶基板上にシングル型ＩＤＴ電極を配置し、基準化電極膜厚（Ｈ／λ）を０．０４５≦Ｈ／λ≦０．０８５としたＳＡＷ素子が開示されている。これによって、レイリー波をストップバンドの上限モードで励振させ、良好な周波数温度特性を実現することができる。

特許文献６には、オイラー角（φ，θ，ψ）＝（０°１２３°，４３．２°）の面内回転ＳＴカット水晶基板上に前記シングル型ＩＤＴ電極を配置し、その基準化電極膜厚（Ｈ／λ）をＨ／λ＝０．０６、所謂６％λとすることによって、レイリー波をストップバンドの上限モードで励振させるＳＡＷ素子が開示されている。更にこのＳＡＷ素子は、ＩＤＴ電極の電極指幅Ｌｔと電極指ピッチＰｔとにより規定される標準化電極幅η（＝Ｌｔ／Ｐｔ）を、０．５≦η≦０．７に設定することによって、常温（２５℃）において最大８３０ｐｐｍの周波数偏差を実現することができる。

他方、ＩＤＴを構成する電極指間及び反射器を構成する導体ストリップ間の水晶基板表面にグルーブ即ち溝を形成したＳＡＷ共振器が知られている（例えば、特許文献７及び非特許文献１を参照）。特許文献７には、ＳＴカットＸ伝搬水晶基板にＩＤＴ及び反射器をアルミ電極で構成しかつＩＤＴを構成する電極指間及び反射器を構成する導体ストリップ間に対応する領域の水晶基板表面に溝を形成することにより、Ｑ値が高く容量比が低くなり、共振抵抗の低いＳＡＷ共振器を実現できることが開示されている。更に同特許文献には、ＩＤＴの溝と反射器の溝とを同じ深さにした構造、及び反射器の溝をＩＤＴの溝より深くした構造が記載されている。

非特許文献１には、ＳＴカット水晶基板を用いたグループ型ＳＡＷ共振器の特性が記載されている。その周波数温度特性は、ＳＡＷ伝搬基板の電極で覆われていない水晶面に形成した溝の深さにより変化すること、及び、溝が深くなるに従って、上向き凸の２次曲線の頂点温度Ｔｐが低くなっていくことが報告されている。

このように水晶等の圧電基板に溝を形成して実効膜厚を調整することによって周波数を調整する方法は、当業者によく知られている（例えば、特許文献８乃至１１を参照）。特許文献８記載のＳＡＷデバイスは、ＩＤＴを形成した圧電基板の表面を、該圧電基板のエッチングレートがＩＤＴのエッチングレートより大きくなる条件でエッチングし、その周波数を下降させるように微調整する。特許文献９乃至１１においても、同様に圧電基板の表面をその上に形成したＩＤＴをマスクとしてドライエッチングすることにより、ＳＡＷデバイスの周波数を低域側へシフトさせている。

更に、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタにおいて、ＩＤＴ電極の電極指間の圧電基板表面をエッチング加工して溝を形成することにより見かけ上伝搬速度を小さくすることが知られている（例えば、特許文献１２を参照）。これによって、ＳＡＷフィルタの基本設計を変更せずに、ＩＤＴ電極の電極指ピッチを小さくでき、チップの小型化を実現することができる。

また、ＳＳＢＷ（Surface Skimming Bulk Wave）と呼ばれるすべり波を励振するＳＡＷ共振器において、回転Ｙカット、カットアングル−４３°乃至−５２°、すべり波伝搬方向をＺ’軸方向（オイラー角（φ，θ，ψ）＝（０°，３８≦θ≦４７，９０°））の水晶基板に、基準化電極膜厚（Ｈ／λ）が２．０≦Ｈ／λ≦４．０％のＩＤＴ電極をアルミで形成することにより、三次曲線の周波数温度特性を実現し得ることが知られている（例えば、特許文献１３を参照）。すべり波（ＳＨ波）はその振動エネルギーを電極直下に閉じ込めて圧電基板の表面直下を伝搬するので、ＳＡＷが基板表面に沿って伝搬するＳＴカット水晶ＳＡＷデバイスと比較して、反射器によるＳＡＷの反射効率が悪く、小型化及び高いＱ値を実現し難いという問題がある。

この問題を解決するために、オイラー角（φ，θ，ψ）＝（０°，−６４°＜θ＜−４９．３°，８５°≦ψ≦９５°）の回転Ｙカット水晶基板の表面にＩＤＴとグレーティング反射器とを形成し、ＳＨ波を励振するＳＡＷデバイスが提案されている（例えば、特許文献１４を参照）。このＳＡＷデバイスは、ＳＡＷの波長λで基準化される電極膜厚Ｈ／λを０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２に設定することによって、小型化、高いＱ値及び優れた周波数安定性を実現している。

更に、かかるＳＡＷデバイスにおいて、電極膜厚が厚いことに起因して発生するストレスマイグレーションが原因となってＱ値や周波数安定性が劣化するという問題を解決するために、ＩＤＴの電極指間の水晶基板に溝を形成することが提案されている（例えば、特許文献１５を参照）。この溝の深さをＨｐ、ＩＤＴの金属膜の膜厚をＨｍとしたとき、ＳＡＷの波長λで基準化した電極膜厚Ｈ／λを０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２（ただし、Ｈ＝Ｈｐ＋Ｈｍ）の範囲と設定することにより、金属膜の見掛け上の膜厚を薄くできるので、通電時のストレスマイグレーションによる周波数変動を抑圧し、Ｑ値が高く、周波数安定性の優れたＳＡＷデバイスを実現できる。

ＳＡＷデバイスの量産過程では、水晶基板の表面にエッチングでＩＤＴの電極指を形成する際に、電極指の膜厚が厚いと、それに起因したサイドエッチングによりＩＤＴのライン占有率（ラインスペース比）ηにばらつきを生じ易い。その結果、ＳＡＷデバイスの温度変化による周波数の変動量にばらつきが生じると、製品の信頼性、品質が損なわれる。この問題を解消するために、オイラー角（φ，θ，ψ）＝（０°、９５°≦θ≦１５５°、３３°≦｜ψ｜≦４６°）の面内回転ＳＴカット水晶基板を採用し、ＳＡＷのストップバンドの上限モードを励振させ、ＩＤＴの電極指間の水晶基板表面に電極指間溝を形成したＳＡＷデバイスが知られている（例えば、特許文献１６を参照）。

また、ＳＡＷデバイスの周波数温度特性が動作温度範囲において二次曲線の場合、周波数変動幅の極小化や変曲点を実現することは困難である。そこで、三次曲線の周波数温度特性を得るために、ＬＳＴカットの水晶基板に空隙層と誘電体膜とを介してＩＤＴ電極を形成し、漏洩型ＳＡＷを励振させるようにしたＳＡＷ装置が提案されている（例えば、特許文献１７を参照）。同特許文献には、レイリー波を用いたＳＡＷ装置において、三次曲線で示されるような周波数温度特性を実現するカット角の水晶基板は発見できなかったことが記載されている。

更に、ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子等において、その優れた周波数温度特性を劣化させることなくＱ値を高くするために、水晶基板の表面にＩＤＴと反射器とをＳＡＷの位相速度の方向に対してパワーフロー角ＰＦＡ±３°傾斜させた方向に沿って配置した傾斜型ＩＤＴが知られている（例えば、特許文献１８，１９を参照）。この傾斜型ＩＤＴからなるＳＡＷデバイスは、ＳＡＷの位相の進行方向とその振動エネルギーの進行方向とをカバーするようにＩＤＴ及び反射器を配置することによって、ＳＡＷを反射器で効率良く反射できるので、エネルギーの閉じ込めを効率良く行い、Ｑ値をより高めることができる。

他方、ＳＡＷデバイスをパッケージや回路基板に実装する場合、その電極パッドを外部端子と金属ワイヤを用いてはんだのリフローにより接続する方法が広く採用されている。リフロー実装は、２００℃超の高温が数分内の短時間に加わるので、ＳＡＷデバイスの周波数を変動させることが良く知られている。そのため、予め周波数変動分を見込んで製品の周波数範囲を設定することが従来行われている（例えば、特許文献２０を参照）。

ＳＡＷデバイスのリフロー実装による周波数変化等の特性劣化を緩和するために、電極膜をＴｉ／Ａｌ構造としかつウエーハ状態で電気的に接続してアニールすることによりＩＤＴを形成する方法が知られている（例えば、特許文献２１を参照）。また、圧電基板に圧電性・焦電性の強い材料を用いた場合に、リフロー実装等の熱や処理工程での光又は電磁波による動作周波数の変化を解消するために、圧電基板表面に抵抗率の高い薄膜を形成したＳＡＷモジュール素子が提案されている（例えば、特許文献２２を参照）。

特許第３２６６８４６号公報 特開２００２−１００９５９号公報 特開２００６−１４８６２２号公報 特開２００７−２０８８７１号公報 特開２００７−２６７０３３号公報 特開２００７−３００２８７号公報 特公平２−７２０７号（特開昭５７−５４１８号）公報 特開平２−１８９０１１号公報 特開平５−９０８６５号公報 特開平１−２３１４１２号公報 特開昭６１−９２０１１号公報 特開平１０−２７０９７４号公報 特公平１−３４４１１号公報 再公表ＷＯ２００５／０９９０８９Ａ１公報 特開２００６−２０３４０８号公報 特開２００９−２２５４２０号公報 特許第３８５１３３６号公報 特許第３２１６１３７号公報 特開２００５−２０４２７５号公報 特開２００６−１３５７６号公報 特開２００３−２８３２８２号公報 特開平８−３０７１９０号公報

グルーブ形ＳＡＷ共振器の製造条件と特性（電子通信学会技術研究報告ＭＷ８２−５９（１９８２））

上述したように、ＳＡＷデバイスの周波数温度特性には多くの要素が関係しており、その改善を図るために様々な工夫が行われている。特に、レイリー波を用いたＳＡＷデバイスは、ＩＤＴを構成する電極指の膜厚を厚くすることが周波数温度特性の向上に寄与すると考えられている。単にＩＤＴの電極膜厚を厚くするだけでは、通電時のストレスマイグレーションや、ＩＤＴ形成時のサイドエッチングに起因したライン占有率の変動による周波数安定性の劣化等の問題が生じる。その対応策としては、水晶基板表面のＩＤＴの電極指間に溝を形成することにより、電極膜厚を薄くしながらその実効膜厚を大きくして周波数の変動を抑制することが有効である。

しかしながら、上述したＳＡＷデバイスは、漏洩型ＳＡＷを励振させる特許文献１３のＳＡＷ装置を除いて、いずれも動作温度範囲における周波数温度特性が二次曲線で示されるので、周波数変動幅を十分に小さくしたり変曲点を実現し得るまでは至っていない。そのため、最近のＳＡＷデバイスに対する動作温度範囲の拡大や高精度化、温度変化の激しい環境下における長期の動作安定性等の要求に十分に対応することができない。

また、情報通信の分野では、現在急激な高速化が進行している。これに対応するため、ＳＡＷデバイスも近い将来、ＭＨｚ帯からＧＨｚ帯への高周波化を求められることが予想される。上述した従来のＳＡＷデバイスの多くは、ＩＤＴの電極膜厚ＨをＳＡＷの波長λで基準化した値、即ち基準化膜厚Ｈ／λで規定している。この場合、ＩＤＴの電極膜は、ＳＡＷの高周波化が進むほど薄膜化するので、リフロー実装時の高温条件による熱歪みや長期間に亘るＳＡＷの振動の影響、経時変化等により、周波数の変化や電極膜の金属劣化を生じ、信頼性を低下させる虞がある。逆に電極膜厚を厚くし過ぎると、成膜時に膜にかかる応力が増加してストレスマイグレーションの問題が発生し、周波数を大きく変動させる虞がある。

そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、動作温度範囲において周波数変動量が極めて小さい優れた周波数温度特性を発揮し、温度が大きく変動するような環境下でも安定して動作する優れた耐環境特性を有し、高いＱ値を実現し得る、共振子、発振器等のＳＡＷデバイスを提供することにある。

本発明の別の目的は、より一層の高周波化に対応し得る、信頼性の高いＳＡＷデバイスを提供することにある。

本願発明者は、上記目的を達成するために、面内回転ＳＴカット水晶基板を採用し、その表面にストップバンドの上端モードでＳＡＷを励振するＩＤＴを形成し、かつＩＤＴを構成する電極指間の水晶基板表面を凹設して溝を形成したＳＡＷ共振子において、ＳＡＷの波長λ、溝の深さＧ、ＩＤＴの電極膜厚Ｈ、その電極指のライン占有率η等のパラメーターと周波数温度特性との関係を検証した。その結果、動作温度範囲において、周波数変動幅の極小化及び変曲点を実現し得る新規なＳＡＷ共振子を案出した。

この新規な実施形態のＳＡＷ共振子（以下、本実施形態のＳＡＷ共振子という）は、その第１の態様において、オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°，１１７°≦θ≦１４２°，４２．７９°≦｜ψ｜≦４９．５７°）の水晶基板上に設けられ、ストップバンド上端モードのＳＡＷを励振するＩＤＴと、該ＩＤＴを構成する電極指間に位置する水晶基板を窪ませた電極指間溝を有し、
ＳＡＷの波長をλ、電極指間溝の深さをＧとした場合に、０．０１λ≦Ｇの関係を満たし、
かつ、ＩＤＴのライン占有率をηとした場合に、電極指間溝の深さＧとライン占有率ηとが

…（１）、及び

…（２）
の関係を満たすことを特徴とする。

本実施形態のＳＡＷ共振子は、第２の態様において、前記第１の態様に加えて、電極指間溝の深さＧが、０．０１λ≦Ｇ≦０．０６９５λの関係を満たすことを特徴とする。電極指間溝の深さＧをこの範囲に設定することによって、動作温度範囲内（例えば、−４０℃〜＋８５℃）における周波数変動量を小さく抑制でき、かつ電極指間溝の深さに製造上のばらつきが生じても、個々のＳＡＷ共振子間における共振周波数のシフト量を補正可能な範囲に抑えることができる。

更に本実施形態のＳＡＷ共振子は、第３の態様において、前記第１又は第２の態様に加えて、ＩＤＴの電極膜厚をＨとした場合に、０＜Ｈ≦０．０３５λの関係を満たすことを特徴とする。これにより、動作温度範囲内で良好な周波数温度特性が実現され、電極膜厚を大きくしたときに生じ得る耐環境特性の劣化が予め防止される。

また、本実施形態のＳＡＷ共振子は、第４の態様において、前記第３の態様に加えて、ライン占有率ηが、

…（３）
の関係を満たすことを特徴とする。これにより、周波数温度特性の二次温度係数を小さく抑制することができる。

更にまた、本実施形態のＳＡＷ共振子は、第５の態様において、前記第３又は第４の態様に加えて、電極指間溝の深さＧと電極膜厚Ｈとの和が、０．０４０７λ≦Ｇ＋Ｈの関係を満たすことを特徴とする。これにより、電極指間に溝を設けずにストップバンドの下端モードの共振を用いた従来の場合よりも高いＱ値が得られる。

図１は、本実施形態のＳＡＷ共振子の典型例を示している。図１（Ａ）に示すように、本実施形態のＳＡＷ共振子１は、矩形の水晶基板２と、該水晶基板の主面にそれぞれ形成されたＩＤＴ３と１対の反射器４，４とを有する。

水晶基板２には、オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°，１１７°≦θ≦１４２°，４２．７９°≦｜ψ｜≦４９．５７°）で表される面内回転ＳＴカット水晶基板を使用する。ここで、オイラー角について説明する。オイラー角（０°，０°，０°）で表される基板は、Ｚ軸に垂直な主面を有するＺカット基板となる。ここで、オイラー角（φ，θ，ψ）のφはＺカット基板の第１の回転に関するものであり、Ｚ軸を回転軸とし、＋Ｘ軸から＋Ｙ軸側へ回転する方向を正の回転角度とした第１回転角度である。オイラー角のθはＺカット基板の第１の回転後に行う第２の回転に関するものであり、第１の回転後のＸ軸を回転軸とし、第１の回転後の＋Ｙ軸から＋Ｚ軸へ回転する方向を正の回転角度とした第２の回転角度である。圧電基板のカット面は、第１回転角度φと第２回転角度θとで決定される。オイラー角のψはＺカット基板の第２の回転後に行う第３の回転に関するものであり、第２の回転後のＺ軸を回転軸とし、第２の回転後の+Ｘ軸から第２の回転後の+Ｙ軸側へ回転する方向を正の回転角度とした第３回転角度である。ＳＡＷの伝搬方向は、第２の回転後のＸ軸に対する第３回転角度ψで表される。

面内回転ＳＴカット水晶基板は、図２に示すように、水晶の直交する３つの結晶軸、即ち電気軸、機械軸及び光学軸をそれぞれＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸で表したとき、Ｙ軸に垂直なＸＺ面５ａを、Ｘ軸を回転軸として＋Ｚ軸から−Ｙ軸方向に角度θ´（°）回転させた、座標軸（Ｘ，Ｙ´，Ｚ´）のＹ´軸に垂直なＸＺ´面を有するウエーハ５から切り出される。水晶基板２は、更にＹ´軸を回転軸として＋Ｘ軸から＋Ｚ´軸方向を正として角度＋ψ（又は−ψ）（°）回転させた新たな座標軸（Ｘ´，Ｙ´，Ｚ”）に沿ってウエーハ５から切り出して個片化される。このとき、水晶基板２はその長辺（又は短辺）をＸ´軸方向又はＺ”軸方向のいずれに沿って配置してもよい。尚、角度θ´とオイラー角におけるθとは、θ´＝θ−９０°の関係にある。

ＩＤＴ３は、それぞれ複数の電極指６ａ、６ｂからなり、かつそれらの基端部をバスバー７ａ，７ｂで接続した１対の櫛歯状電極３ａ，３ｂを有する。各電極指６ａ、６ｂは、その延長方向が前記ＩＤＴにより励振されるＳＡＷの伝搬方向Ｘ´と直交する向きに配置されている。一方の櫛歯状電極３ａの電極指６ａと他方の櫛歯状電極３ｂの電極指６ｂとは、交互にかつ所定の間隔を開けて一定のピッチで配列されている。図１（Ｂ）に示すように、電極指６ａ、６ｂ間に露出する水晶基板２の表面には、該表面をエッチング等で削除することによって、それぞれ一定深さの電極指間溝８が凹設されている。

１対の反射器４，４は、ＳＡＷの伝搬方向Ｘ´に沿ってＩＤＴ３の外側に該ＩＤＴを両側から挟むように配置されている。各反射器４は、それぞれＳＡＷの伝搬方向Ｘ´に一定のピッチで配列された複数の導体ストリップ４ａ，４ａを有する。前記各導体ストリップは、ＩＤＴ３の前記各電極指と同様に、その延長方向がＳＡＷの伝搬方向Ｘ´と直交する向きに配置されている。図１（Ｂ）に示すように、導体ストリップ４ａ，４ａ間に露出する水晶基板２の表面には、該表面をエッチング等で削除することによって、それぞれ一定深さの導体ストリップ間溝９が凹設されている。

本実施形態において、電極指６ａ、６ｂ及び導体ストリップ４ａ，４ａは、例えばＡｌやＡｌを主体とする合金を用いた金属膜で同じ膜厚Ｈに形成され、総称して電極指ということもできる。電極指間溝８と導体ストリップ間溝９とは、同じ深さＧに形成される。ＩＤＴ３の最も外側の電極指６ａ（又は６ｂ）とそれに隣り合う反射器４，４の前記導体ストリップとの間も、同様に水晶基板表面を削除して、前記導体ストリップ間溝と同じ深さの溝が凹設されている。

このように構成したＳＡＷ共振子１は、水晶基板２のＸ´軸方向及びＹ´軸方向の両方に振動変位成分を有するＲａｙｌｅｉｇｈ型（レイリー型）のＳＡＷを励起する。上述したオイラー角の水晶基板２は、ＳＡＷの伝播方向が水晶の結晶軸であるＸ軸からずれているので、ストップバンド上端モードのＳＡＷを励起することが可能である。

尚、上述した水晶基板２のオイラー角（φ，θ，ψ）は、次のようにして選択した。一般にＳＡＷ共振子の周波数温度特性は、次式で表される。
Δｆ＝α×（Ｔ−Ｔ0）＋β×（Ｔ−Ｔ0）^２
ここで、Δｆは温度Ｔと頂点温度Ｔ0間の周波数変化量（ｐｐｍ）、αは１次温度係数（ｐｐｍ／℃）、βは２次温度係数（ｐｐｍ／℃２）、Ｔは温度、Ｔ0は周波数が最大となる温度（頂点温度）である。２次温度係数βの絶対値を最小に、好ましくは０．０１（ｐｐｍ／℃^２）以下に、より好ましくは略零になるように設定して、周波数温度特性が三次曲線を示すようにすれば、広い動作温度範囲でも周波数変動量を小さくして高い周波数安定性が得られる。

先ず、水晶基板２のオイラー角を（０°，１２３°，ψ）とし、β＝±０．０１（ｐｐｍ／℃^２）となるライン占有率ηが得られるときのオイラー角ψと電極指間溝の深さＧとの関係をシミュレーションした。ここで、オイラー角ψは、二次温度係数βの絶対値が０．０１（ｐｐｍ／℃^２）となるように適宜選択した。その結果、上記条件下で二次温度係数βを−０．０１≦β≦＋０．０１にし得るオイラー角ψの範囲を４３°＜ψ＜４５°と定めることができた。

尚、ＩＤＴ３のライン占有率ηは、図１（Ｃ）に示すように、電極指幅Ｌを電極指ピッチλ／２（＝Ｌ＋Ｓ）で除した値である。また、図１（Ｄ）は、ＩＤＴ３の電極指６ａ、６ｂ及び電極指間溝８をフォトリソグラフィ技法とエッチング技法とにより製造したときに形成されるであろう台形状の断面において、ＩＤＴ３のライン占有率ηを特定する方法を説明するためのものである。この場合、ライン占有率ηは、電極指間溝８の底部から該電極指間溝の深さＧと電極膜厚Ｈとの合計値（Ｇ＋Ｈ）の１／２となる高さにおいて測定した電極指幅Ｌと電極指間溝幅Ｓとに基づいて算出する。

次に、水晶基板２をカット角及びＳＡＷ伝搬方向をオイラー角表示で（０，θ，ψ）とし、電極指間溝の深さＧを０．０４λ、電極指の膜厚Ｈを０．０２λ、ライン占有率ηを上記（３）式に従って０．６３８３として、オイラー角θに関する二次温度係数βの変化をシミュレーションした。ここで、オイラー角ψは上述した４３°＜ψ＜４５°の範囲内で、角度θの設定角度に基づいて二次温度係数βの絶対値を最小とするように適宜選択した。その結果、オイラー角θが１１７°≦θ≦１４２°の範囲内にあれば、電極指の膜厚Ｈ、電極指間溝の深さＧ、及びライン占有率ηを変化させても、二次温度係数βの絶対値が０．０１（ｐｐｍ／℃^２）の範囲内にあることを確認した。

次に、水晶基板２をオイラー角表示で（φ，１２３°，４３．７７°）とし、電極指間溝の深さＧを０．０４λ、電極指の膜厚Ｈを０．０２λ、ライン占有率ηを０．６５として、オイラー角φに関する二次温度係数βの変化をシミュレーションした。その結果、オイラー角φが−１．５°≦φ≦＋１．５°の範囲内にあれば、二次温度係数βの絶対値が０．０１（ｐｐｍ／℃^２）の範囲内にあることを確認した。

更に、動作温度範囲（−４０℃〜＋８５℃）における周波数変動量が最小となる非常に望ましいオイラー角θとψとの関係をシミュレーションにより求めた。この場合も、電極指間溝の深さＧ及び電極指の膜厚Ｈは、それぞれＧ＝０．０４λ、Ｈ＝０．０２λとした。その結果、オイラー角ψは、上述したオイラー角θの範囲でその増加と共に三次曲線を描くように増加した。この関係は、次式で近似することができる。

これにより、オイラー角ψは、オイラー角θの下限値θ＝１１７°においてψ＝４２．７９°となり、上限値θ＝１４２°においてψ＝４９．５７°となる。従って、オイラー角ψは、１１７°≦θ≦１４２°の範囲で、４２．７９°≦ψ≦４９．５７°に設定することができる。

このように水晶基板２のオイラー角を設定することによって、本実施形態のＳＡＷ共振子１は、２次温度係数βの絶対値が０．０１（ｐｐｍ／℃^２）以下の優れた周波数温度特性を実現することができる。

本実施形態のＳＡＷ共振子１について、以下の条件で周波数温度特性をシミュレーションした。
−本実施形態のＳＡＷ共振子１の基本データ
Ｈ：０．０２λ
Ｇ：変化
ＩＤＴライン占有率η：０．６
反射器ライン占有率ηr：０．８
オイラー角：（０°，１２３°，４３．５°）
ＩＤＴ対数：１２０
電極指交差幅：４０λ（λ＝１０μｍ）
反射器本数（片側あたり）：６０
電極指の傾斜角度：なし

このシミュレーション結果を図３に示す。同図から分かるように、周波数温度特性は動作温度範囲（−４０〜＋８５℃）において略３次曲線を示しており、周波数変動幅を２０ｐｐｍ以内という極めて小さな変動量に抑圧することできた。

図３の周波数温度特性を示すＳＡＷ共振子１について、周波数、等価回路定数、及び静特性をまとめると、以下の表１になる。

ここで、Ｆは周波数、ＱはＱ値、γは容量比、ＣＩはＣＩ（クリスタルインピーダンス：Crystal Impedance）値、Ｍは性能指数（フィギュアオブメリット：Figure of Merit）である。

ＳＡＷ共振子１は、ＩＤＴ３のストップバンド上端の周波数ｆt2と、反射器４のストップバンド下端の周波数ｆr1及びストップバンド上端の周波数ｆr2とが、ｆr1＜ｆt2＜ｆr2の関係を満たすように設定するのが好ましい。図４は、周波数に関するＩＤＴ３及び反射器４のＳＡＷ反射特性を示している。同図のように、周波数ｆt2を周波数ｆr1と周波数ｆr2との間に設定すると、周波数ｆt2において反射器４の反射係数がＩＤＴ３の反射係数よりも大きくなる。その結果、ＩＤＴ３から励振されたストップバンド上端モードのＳＡＷは、反射器４からＩＤＴ３側により高い反射係数で反射されることになる。従って、ＳＡＷの振動エネルギーを効率良く閉じ込めることができ、低損失なＳＡＷ共振子１を実現できる。

また、ＳＡＷ共振子１のＱ値について、電極指６ａ、６ｂの高さ即ち膜厚Ｈと電極指間溝８の深さＧとにより形成される段差の大きさ（Ｇ＋Ｈ）との関係をシミュレーションにより検証した。比較のため、電極指間に溝を設けずかつストップバンド上端モードの共振を用いる従来のＳＡＷ共振子について、以下の条件でＱ値と電極指の高さ即ち膜厚との関係をシミュレーションした。

−従来のＳＡＷ共振子の基本データ
Ｈ：変化
Ｇ：ゼロ（無し）
ＩＤＴライン占有率η：０．４
反射器ライン占有率ηr：０．３
オイラー角（０°，１２３°，４３．５°）
ＩＤＴ対数：１２０
電極指交差幅：４０λ（λ＝１０μｍ）
反射器本数（片側あたり）：６０
電極指の傾斜角度：なし

このシミュレーション結果を図５に示す。同図において、太線は本実施形態のＳＡＷ共振子１を、細線は従来のＳＡＷ共振子を示している。同図から分かるように、本実施形態のＳＡＷ共振子１は、段差（Ｇ＋Ｈ）が０．０４０７λ（４．０７％λ）以上の領域において、従来のＳＡＷ共振子よりも高いＱ値を得ることができる。

更に、本実施形態のＳＡＷ共振子においても、高周波化に対応して高い信頼性を確保することが必要である。この場合、ＩＤＴの電極指の膜厚を基準化膜厚Ｈ／λで規定するのではなく、物理膜厚で規定することが好ましいと考えられる。そこで、本願発明者は、リフロー実装の高温条件による周波数変化量について、ＩＤＴの電極指膜厚との関係を検証した。更に本願発明者は、ＩＤＴの電極膜抵抗と電極指膜厚との関係について検討した。その結果、ストップバンド上端モードのＳＡＷを励振するＳＡＷデバイスにおいて、良好な周波数温度特性を維持しつつ、周波数安定性、発振安定性を得られる電極指膜厚の範囲が存在することを見出し、本発明を想到したものである。

本発明のＳＡＷデバイスは、オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°，１１７°≦θ≦１４２°，ψ）の水晶基板と、
該水晶基板の主面に設けられた複数の電極指からなり、ストップバンド上端モードの弾性表面波を励振するＩＤＴと、
該ＩＤＴの隣り合う電極指間の水晶基板の表面に凹設した電極指間溝とを有し、
ＳＡＷの波長λと電極指間溝の深さＧとが、０．０１λ≦Ｇの関係を満足し、
ＩＤＴのライン占有率ηと電極指間溝の深さＧとが、

…（１）
及び、

…（２）
の関係を満足し、
オイラー角ψが、｜ψ｜≠９０°×ｎ、（ｎ＝０，１，２，３）を満足し、
ＩＤＴの電極指の膜厚Ｈが、０．０５μｍ≦Ｈ≦０．２０μｍの範囲内にあることを特徴とする。

このようにＩＤＴの電極指の膜厚を設定することによって、広い動作温度範囲で良好な周波数温度特性を維持確保しつつ、リフロー実装の高温条件による周波数変動量を少なくし、長期的使用においても周波数安定性に優れ、信頼性の高いＳＡＷデバイスを得ることができる。

別の側面によれば、本発明は、オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°，１１７°≦θ≦１４２°，４２．７９°≦｜ψ｜≦４９．５７°）の水晶基板と、
該水晶基板の主面に設けられた複数の電極指からなり、ストップバンド上端モードの弾性表面波を励振するＩＤＴと、
弾性表面波の伝播方向に沿ってＩＤＴを挟むようにその両側に配置した、それぞれ複数の導体ストリップからなる一対の反射器と、
ＩＤＴの隣り合う電極指間の水晶基板の表面に凹設した電極指間溝と、
反射器の隣り合う導体ストリップ間の水晶基板の表面に凹設した導体ストリップ間溝とを有し、
弾性表面波の波長λと電極指間溝の深さＧとが、０．０１λ≦Ｇの関係を満足し、
ＩＤＴのライン占有率ηと電極指間溝の深さＧとが、

及び、

の関係を満足し、
電極指の膜厚Ｈが、０．０５５μｍ≦Ｈ≦０．３３５μｍの範囲内にあることを特徴とする。

このようにＩＤＴの電極指の膜厚を設定することによって、リフロー実装の高温条件による周波数変動量を少なくし、かつＩＤＴの電極膜抵抗を小さく抑制することができる。それにより、上述したオイラー角の面内回転ＳＴカット水晶板からなる水晶基板と電極指間溝とにより得られる広い動作温度範囲での良好な周波数温度特性を維持確保し、長期的使用においても周波数安定性及び発振安定性に優れ、信頼性の高いＳＡＷデバイスを得ることができる。

或る実施例では、電極指の膜厚Ｈが、０．０８０μｍ≦Ｈ≦０．３３５μｍの範囲内にあることによって、広い動作温度範囲において三次曲線で表される優れた周波数温度特性を確保し、長期的使用においても安定して周波数変動量が極めて小さいＳＡＷデバイスを実現することができる。

別の実施例では、ＩＤＴのライン占有率ηが、

を満足することにより、周波数温度特性の二次温度係数をより小さく抑制できるので、周波数変動量をより小さくしかつより優れた三次曲線の周波数温度特性が得られる。

ＩＤＴのライン占有率ηは、電極指の膜厚が大きいほど、その製造ばらつきがＳＡＷ共振子の電気的特性、特に共振周波数に及ぼす影響が大きくなる傾向がある。本願発明者らが実験等から確認したところ、電極指の膜厚Ｈが上記数５及び数６即ち上記式（１）及び（２）の範囲内にあるとき、ＩＤＴライン占有率ηの製造ばらつきは、±０．０４以内である。しかし、Ｈ＞０．０３５λになると、製造ばらつきが±０．０４を超える可能性が高くなる。従って、電極指の膜厚Ｈが上記式（１）及び（２）の範囲内にあり、かつＩＤＴライン占有率ηの製造ばらつきが±０．０４以内であれば、次式のように上記数９の式（３）に±０．０４の公差を加えたη値の範囲内で、同様に二次温度係数βの小さいＳＡＷデバイスを実現することができる。

更に別の実施例では、電極指間溝の深さＧと電極指の膜厚Ｈとの和が、０．０４０７λ≦Ｇ＋Ｈを満足することにより、ストップバンド上端モードの共振を用いた場合に、ＩＤＴの電極指間に溝を設けずにストップバンド下端モードの共振を用いる従来のＳＡＷ共振子従来の場合よりも高いＱ値が得られる。

更にまた別の実施例では、それぞれに水晶基板の主面に設けられた複数の導体ストリップからなり、かつＳＡＷの伝播方向に沿ってＩＤＴを挟むようにその両側に配置した一対の反射器と、該反射器の隣り合う導体ストリップ間の水晶基板の表面に凹設した導体ストリップ間溝とを更に有し、電極指及び導体ストリップに直交する第１の方向と水晶基板の電機軸とのなす角度が水晶基板のオイラー角ψであり、ＩＤＴ及び反射器の少なくとも一部が、第１の方向と角度δをもって交差する第２の方向に配置され、角度δが水晶基板のパワーフロー角±１°の範囲内に設定されることにより、更にＱ値の向上を図ることができる。

また、別の実施例では、ＩＤＴを駆動するための発振回路を更に有することにより、広い動作温度範囲で周波数変動量が極めて小さく、ＣＩ値が低く、発振安定性に優れ、かつ信頼性の高いＳＡＷ発振器を得ることができる。

本発明の別の側面によれば、上述した本発明のＳＡＷデバイスを備えることにより、広い動作温度範囲で安定して良好な性能を発揮しかつ信頼性の高い電子機器、センサー装置が提供される。

（Ａ）図は本実施形態のＳＡＷ共振子の構成を示す平面図、（Ｂ）図はその部分拡大縦断面図、（Ｃ）図は（Ｂ）図の部分拡大図、（Ｄ）図はフォトリソグラフィ及びエッチング技術により形成される（Ｃ）図の溝部の断面形状を示す図。 図１のＳＡＷ共振子の水晶基板を模式的に示す説明図。 図１のＳＡＷ共振子の周波数温度特性を示す線図。 図１のＳＡＷ共振子のＩＤＴ及び反射器のＳＡＷ反射特性を示す線図。 図１のＳＡＷ共振子の電極指間の段差とＱ値との関係を示す線図。 本発明によるＳＡＷ共振子の第１実施例のＩＤＴ電極膜厚とリフロー実装の高温条件による周波数変化量との関係を示す線図。 第１実施例のＩＤＴ電極膜厚とＣＩ値との関係を示す線図。 （Ａ）、（Ｂ）図は、それぞれ異なる構造の傾斜型ＩＤＴを有する本発明の第２実施例のＳＡＷ共振子を示す平面図。 （Ａ）図は本発明による第２実施例のＳＡＷ発振器を示す平面図、（Ｂ）図はそのＢ−Ｂ線における縦断面図。

以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。尚、添付図面において、同一又は類似の構成要素には同一又は類似の参照符号を付して示す。

本発明によるＳＡＷデバイスの第１実施例であるＳＡＷ共振子は、その基本的な構成が図１に示すＳＡＷ共振子１と同一であるので、同図を用いて説明する。即ち、本実施例のＳＡＷ共振子１は、矩形の水晶基板２と、該水晶基板の主面にそれぞれ形成したＩＤＴ３と１対の反射器４，４とを有する。水晶基板２は、オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°，１１７°≦θ≦１４２°，ψ）の水晶基板を使用する。ここで、オイラー角ψは、｜ψ｜≠９０°×ｎ、（ｎ＝０，１，２，３）を満足するように設定する。

ＩＤＴ３は、それぞれ複数の電極指６ａ、６ｂからなり、かつそれらの基端部をバスバー７ａ，７ｂで接続した１対の櫛歯状電極３ａ，３ｂを有する。各電極指６ａ、６ｂは、その延長方向が前記ＩＤＴにより励振されるＳＡＷの伝搬方向と直交する向きに配置されている。一方の櫛歯状電極３ａの電極指６ａと他方の櫛歯状電極３ｂの電極指６ｂとは、交互にかつ所定の間隔を開けて一定のピッチで配列されている。電極指６ａ、６ｂ間に露出する水晶基板２の表面には、該表面をエッチング等で削除することによって、それぞれ一定深さの電極指間溝８が凹設されている。

１対の反射器４，４は、ＳＡＷの伝搬方向に沿ってＩＤＴ３の両側に該ＩＤＴを挟むように配置されている。各反射器４は、それぞれＳＡＷの伝搬方向に一定のピッチで配列された複数の導体ストリップ（電極指）４ａ，４ａを有する。前記各導体ストリップは、その延長方向がＳＡＷの伝搬方向と直交する向きに配置されている。導体ストリップ４ａ，４ａ間に露出する水晶基板２の表面には、該表面をエッチング等で削除することにより一定深さの導体ストリップ間溝９が凹設されている。

前記電極指及び導体ストリップは、例えばＡｌやＡｌを主体とする合金を用いた金属膜で同じ膜厚Ｈに形成される。前記電極指間溝及び導体ストリップ間溝は、同じ深さＧに形成される。各反射器４，４の最も内側の前記導体ストリップとそれに所定の間隔をおいて隣り合うＩＤＴ３の最も外側の電極指６ａ（又は６ｂ）との間も、同様に水晶基板表面を削除して、前記電極指間溝と同じ深さの溝が凹設されている。

このように構成することによって、ＳＡＷ共振子１は、水晶基板２のＸ´軸方向及びＹ´軸方向の両方に振動変位成分を有するＲａｙｌｅｉｇｈ型（レイリー型）のＳＡＷを励起する。上述したオイラー角の水晶基板２を用いることによって、ＳＡＷの伝播方向が水晶の結晶軸であるＸ軸からずれているので、ストップバンド上端モードのＳＡＷを励起することができる。

或る実施例では、上述したように水晶基板２のオイラー角ψが、｜ψ｜≠９０°×ｎ、（ｎ＝０，１，２，３）を満足するように設定する。この場合、電極指６ａ、６ｂの膜厚Ｈを、０．０５μｍ≦Ｈ≦０．２０μｍの範囲に設定するのが好ましい。これによって、広い動作温度範囲でストップバンド上端モードの振動による良好な周波数温度特性を維持確保しつつ、リフロー実装の高温条件による周波数変動量を少なくすることができる。

別の実施例では、水晶基板２のオイラー角ψが、４２．７９°≦｜ψ｜≦４９．５７°を満足するように設定する。この場合、電極指６ａ、６ｂの膜厚Ｈを、０．０５５μｍ≦Ｈ≦０．３３５μｍの範囲に設定するのが好ましい。これによって、リフロー実装の高温条件による周波数変動量を少なくし、かつＩＤＴの電極膜抵抗を小さく抑制することができる。従って、広い動作温度範囲での良好な周波数温度特性を維持確保し、長期的使用において周波数安定性及び発振安定性に優れ、信頼性の高いＳＡＷ共振子が得られる。

この場合、電極指の膜厚Ｈを更に、０．０８０μｍ≦Ｈ≦０．３３５μｍの範囲内に設定することができる。これによって、広い動作温度範囲において三次曲線で表される優れた周波数温度特性を確保し、長期的使用において安定して周波数変動量が極めて小さいＳＡＷ共振子を実現できる。更に、電極膜厚をより厚くすることによって、ボンディングワイヤを接合したとき、その接合強度をより高くすることができる。

本実施例のＳＡＷ共振子１について、ＩＤＴの電極指膜厚Ｈ（μｍ）とリフロー実装の高温条件による周波数変化量（ｐｐｍ）との関係をシミュレーションにより検証した。その結果を図６に示す。同図の結果を解析したところ、電極指膜厚Ｈをｘ、周波数変化量をｙとしたとき、両者の間に次式
ｙ＝−８６．１５ｘ^２ ＋１５．８２ｘ−０．４４
の関係があることが分かった。

周波数変化量は、ストップバンド上端モードの振動による良好な周波数温度特性を維持確保するためには、±５ｐｐｍ以内に抑制することが好ましい。図６及びその解析結果から、電極指膜厚Ｈを０．０５５μｍ≦Ｈ≦０．３３５μｍの範囲に設定することにより、±５ｐｐｍ以内の周波数変化量を達成できることを確認した。更に、電極指の膜厚Ｈを、０．０８０μｍ≦Ｈ≦０．３３５μｍの範囲内に設定して、周波数変化量をより小さく抑制することによって、三次曲線の優れた周波数温度特性を確保できることが分かった。特に、電極指の膜厚Ｈを０．０５μｍ≦Ｈ≦０．２０μｍの範囲に設定した場合、周波数変化量を最小に抑制できるので、元の良好な周波数温度特性を略そのまま維持確保できることを確認した。

更に、本実施例のＳＡＷ共振子１について、ＩＤＴの電極膜抵抗（Ω）と電極指膜厚Ｈ（μｍ）との関係をシミュレーションにより検証した。その結果を図７に示す。同図の結果を解析したところ、電極指膜厚Ｈをｘ、電極膜抵抗をｙとしたとき、両者の間に次式
ｙ＝−０．２８７４ｘ^{−１．２２３}
の関係があることが分かった。

一般にＳＡＷ共振子は、ＩＤＴの電極膜抵抗を除いて、最大２０Ω程度の直列抵抗を有する。ＳＡＷ共振子の全直列抵抗が３０Ωを超えると、発振器として使用した場合に安定して発振させることが困難になる。従って、ＩＤＴの電極膜抵抗は、１０Ω以下に抑制することが好ましい。図７及びその解析結果から、電極指膜厚Ｈを０．０５μｍ以上に設定することにより、１０Ω以下の電極膜抵抗を達成できることを確認した。

図８（Ａ）、（Ｂ）は、本発明によるＳＡＷ共振子の第２実施例を示しており、それぞれに異なる傾斜型ＩＤＴ構造を有する。図８（Ａ）のＳＡＷ共振子２１_１は、第１実施例と同様にオイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°，１１７°≦θ≦１４２°，４２．７９°≦｜ψ｜≦４９．５７°）で表される水晶基板２２_１の主面に、傾斜型ＩＤＴ２３_１と１対の反射器２４_１，２４_１とを有する。水晶基板２２_１は、その長手方向が、ＩＤＴ２３_１により励振されるＳＡＷの位相速度の伝搬方向であるＸ’軸に対してエネルギーの伝搬方向であるパワーフロー角（ＰＦＡ）δ°だけ傾けた向きに沿って配向されている。

ＩＤＴ２３_１は、それぞれ複数の電極指２５ａ_１，２５ｂ_１からなりかつそれらの基端部をバスバー２６ａ_１，２６ｂ_１で接続した１対の櫛歯状電極２３ａ_１，２３ｂ_１を有する。１対の反射器２４_１，２４_１は、ＳＡＷの伝搬方向に沿ってＩＤＴ２３_１の両側に該ＩＤＴを挟むように配置され、それぞれＳＡＷの伝搬方向に配列された複数の導体ストリップ２４ａ_１，２４ａ_１を有する。電極指２５ａ_１、２５ｂ_１及び導体ストリップ２４ａ_１は、その延長方向がパワーフロー角（ＰＦＡ）δ°だけ傾いたＸ’軸に直交する向きに配置されている。

水晶基板２２_１の電極指２５ａ_１、２５ｂ_１間に露出する表面には、第１実施例と同様に電極指間溝が凹設されている。導体ストリップ２４ａ_１，２４ａ_１間の水晶基板２２_１の表面にも、同様に導体ストリップ間溝が凹設されている。

このようにＩＤＴ及び反射器の少なくとも一部が、Ｘ’軸方向とパワーフロー角δをもって交差する方向に配置されることによって、ＳＡＷデバイス２１_１は第１実施例と同様の作用効果を奏すると共に、Ｑ値を更に高めることができる。これにより、より低損失なＳＡＷ共振子が実現される。

図８（Ｂ）のＳＡＷ共振子２１_２は、図８（Ａ）とは異なる構成の傾斜型ＩＤＴ２３_２と１対の反射器２４_２，２４_２とを水晶基板２２_２の主面に有する。水晶基板２２_２は、その長手方向が、ＩＤＴ２３_２により励振されるＳＡＷの位相速度の伝搬方向であるＸ’軸に沿って配向されている。

ＩＤＴ２３_２は、それぞれ複数の電極指２５ａ_２，２５ｂ_２からなりかつそれらの基端部をバスバー２６ａ_２，２６ｂ_２で接続した１対の櫛歯状電極２３ａ_２，２３ｂ_２を有する。１対の反射器２４_２，２４_２は、ＳＡＷの伝搬方向に沿ってＩＤＴ２３_２の両側に該ＩＤＴを挟むように配置され、それぞれＳＡＷの伝搬方向に配列された複数の導体ストリップ２４ａ_２，２４ａ_２を有する。電極指２５ａ_２、２５ｂ_２及び導体ストリップ２４ａ_２は、その延長方向がＸ’軸に直交する向きに配置されると共に、バスバー２６ａ_２，２６ｂ_２が、Ｘ’軸からパワーフロー角（ＰＦＡ）δ°だけ傾けた向きに配向されている。

水晶基板２２_２の電極指２５ａ_２、２５ｂ_２間に露出する表面には、第１実施例と同様に電極指間溝が凹設されている。導体ストリップ２４ａ_２，２４ａ_２間の水晶基板２２_２の表面にも、同様に導体ストリップ間溝が凹設されている。

本実施例のＳＡＷ共振子２１_２も、このようにＩＤＴ及び反射器の少なくとも一部が、Ｘ’軸方向とパワーフロー角δをもって交差する方向に配置されることによって、良好な周波数温度特性及び高いＱ値を実現する作用効果を奏すると共に、Ｑ値を更に高めることができる。これにより、より低損失なＳＡＷ共振子が実現される。

本発明は、上述した本発明のＳＡＷ共振子と発振回路とを組み合わせて構成される発振器にも適用することができる。図９（Ａ）、（Ｂ）は、そのような本発明によるＳＡＷデバイスの第２実施例であるＳＡＷ発振器の典型例の構成を示している。本実施例のＳＡＷ発振器３１は、本発明によるＳＡＷ共振子３２と、該ＳＡＷ共振子を駆動制御する発振回路としてＩＣ（integrated circuit）３３と、これらを収容するパッケージ３４とを備える。ＳＡＷ共振子３２及びＩＣ３３は、パッケージ３４の底板３４ａ上に表面実装されている。

ＳＡＷ共振子３２は、第１実施例のＳＡＷ共振子１１と同様の構成を有し、第１実施例と同じオイラー角で表示される水晶基板３５と、その表面に形成された１対の櫛歯状電極３６ａ，３６ｂからなるＩＤＴと１対の反射器３７，３７とを有する。ＩＣ３３の上面には、電極パッド３８ａ〜３８ｆが設けられている。パッケージ３４の底板３４ａ上には、電極パターン３９ａ〜３９ｇが形成されている。ＳＡＷ共振子３２の櫛歯状電極３６ａ，３６ｂ及びＩＣ３３の電極パッド３８ａ〜３８ｆは、それぞれボンディングワイヤ４０，４１により対応する電極パターン３９ａ〜３９ｇと電気的に接続されている。このようにＳＡＷ共振子３２及びＩＣ３３を搭載したパッケージ３４は、その上部に接合されたリッド４２により気密に封止されている。

本実施例のＳＡＷ発振器３１は、本発明のＳＡＷ共振子を備えることによって、広い動作温度範囲で周波数変動量が極めて小さい優れた周波数温度特性を有すると共に、高いＱ値を有するので、安定した発振動作が可能であり、更に低インピーダンス化による消費電力の低減を実現することができる。その結果、近年の情報通信の高速化に基づく高周波化及び高精度化の要求に対応し、低温から高温まで温度が大きく変動するような環境下でも長期に安定して動作する優れた耐環境特性を備えたＳＡＷ発振器が得られる。

本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、その技術的範囲内で様々な変形又は変更を加えて実施することができる。例えば、ＩＤＴの電極構造は、上記実施例以外に、公知の様々な構成を採用することができる。また、本発明は、上述したＳＡＷ共振子、ＳＡＷ発振器以外のＳＡＷデバイスについても同様に適用することができる。

更に、本発明のＳＡＷデバイスは、例えば携帯電話、ハードディスク、パーソナルコンピューター、ＢＳ及びＣＳ放送用の受信チューナー、同軸ケーブルや光ケーブル中を伝搬する高周波信号や光信号用の各種処理装置、広い温度範囲で高周波・高精度クロック（低ジッタ、低伍相雑音）を必要とするサーバー・ネットワーク機器、無線通信用機器等の様々な電子機器、各種モジュール装置や、圧力センサー、加速度センサー、回転速度センサー等の各種センサー装置にも広く適用することができる。

１，２１_１，２１_２，３２…ＳＡＷ共振子、２，２２_１，２２_２，３５…水晶基板、３，２３_１，２３_２…ＩＤＴ、３ａ，３ｂ，２３ａ_１，２３ｂ_１，２３ａ_２，２３ｂ_２，３６ａ，３６ｂ…櫛歯状電極、４，２４_１，２４_２，３７…反射器、４ａ，４ａ，２４ａ_１，２４ａ_２…導体ストリップ、５…ウエーハ、５ａ…面、６ａ，６ｂ，２５ａ_１，２５ｂ_１，２５ａ_２，２５ｂ_２…電極指、７ａ，７ｂ，２６ａ_１，２６ｂ_１，２６ａ_２，２６ｂ_２…バスバー、８…電極指間溝、９…導体ストリップ間溝、３１…ＳＡＷ発振器、３３…ＩＣ、３４…パッケージ、３４ａ…底板、３８ａ〜３８ｆ…電極パッド、３９ａ〜３９ｇ…電極パターン、４０，４１…ボンディングワイヤ、４２…リッド。

Claims (9)

1. オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°，１１７°≦θ≦１４２°，ψ）の水晶基板と、
   前記水晶基板の主面に設けられた複数の電極指からなり、ストップバンド上端モードの弾性表面波を励振するＩＤＴと、
   前記ＩＤＴの隣り合う前記電極指間の前記水晶基板の表面に凹設した電極指間溝とを有し、
   前記弾性表面波の波長λと前記電極指間溝の深さＧとが、０．０１λ≦Ｇの関係を満足し、
   前記ＩＤＴのライン占有率ηと前記電極指間溝の深さＧとが、
   

   

   及び、
   

   

   の関係を満足し、
   前記オイラー角ψが、｜ψ｜≠９０°×ｎ、（ｎ＝０，１，２，３）を満足し、
   前記電極指の膜厚Ｈが、０．０５μｍ≦Ｈ≦０．２０μｍの範囲内にあることを特徴とする弾性表面波デバイス。
2. オイラー角（−１．５°≦φ≦１．５°，１１７°≦θ≦１４２°，４２．７９°≦｜ψ｜≦４９．５７°）の水晶基板と、
   前記水晶基板の主面に設けられた複数の電極指からなり、ストップバンド上端モードの弾性表面波を励振するＩＤＴと、
   前記ＩＤＴの隣り合う前記電極指間の前記水晶基板の表面に凹設した電極指間溝とを有し、
   前記弾性表面波の波長λと前記電極指間溝の深さＧとが、０．０１λ≦Ｇの関係を満足し、
   前記ＩＤＴのライン占有率ηと前記電極指間溝の深さＧとが、
   

   

   及び、
   

   

   の関係を満足し、
   前記電極指の膜厚Ｈが、０．０５５μｍ≦Ｈ≦０．３３５μｍの範囲内にあることを特徴とする弾性表面波デバイス。
3. 前記電極指の膜厚Ｈが、０．０８０μｍ≦Ｈ≦０．３３５μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項２記載の弾性表面波デバイス。
4. 前記ＩＤＴのライン占有率ηが、
   

   

   ことを特徴とする請求項２または３記載の弾性表面波デバイス。
5. 前記電極指間溝の深さＧと前記電極指の膜厚Ｈとの和が、０．０４０７λ≦Ｇ＋Ｈを満足することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか記載の弾性表面波デバイス。
6. それぞれに前記水晶基板の主面に設けられた複数の導体ストリップからなり、前記弾性表面波の伝播方向に沿って前記ＩＤＴを挟むようにその両側に配置した一対の反射器と、
   前記反射器の隣り合う前記導体ストリップ間の前記水晶基板の表面に凹設した導体ストリップ間溝とを更に有し、
   前記電極指及び前記導体ストリップに直交する第１の方向と前記水晶基板の電機軸とのなす角度が前記オイラー角ψであり、
   前記ＩＤＴ及び反射器の少なくとも一部が、前記第１の方向と角度δをもって交差する第２の方向に配置され、
   前記角度δが、前記水晶基板のパワーフロー角±１°の範囲内であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか記載の弾性表面波デバイス。
7. 前記ＩＤＴを駆動するためのＩＣを更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の弾性表面波デバイス。
8. 請求項１乃至７のいずれか記載の弾性表面波デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
9. 請求項１乃至７のいずれか記載の弾性表面波デバイスを備えることを特徴とするセンサー装置。

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