JP2014239528A - 弾性表面波共振子、弾性表面波発振器、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】弾性表面波共振子110は、オイラー角(−1.5°≦φ≦1.5°,117°≦θ≦142°,42.79°≦|ψ|≦49.57°)の水晶基板30と、水晶基板30上に設けられ、複数の電極指118a及び118bを含み、ストップバンド上端モードの弾性表面波を励振するIDT112と、を備え、平面視で、前記電極指の間の位置に、水晶基板30の窪である電極指間溝132を配置し、電極指間溝132の間に配置されている水晶基板30の凸部134のライン占有率をηg、凸部134上に配置されている前記電極指のライン占有率をηeとし、IDT112の実効ライン占有率ηeffをライン占有率ηgとライン占有率ηeとの相加平均とした場合、ηg>ηe、0.59<ηeff<0.73を満たす。
【選択図】図59
Description
[適用例1]オイラー角(−1.5°≦φ≦1.5°,117°≦θ≦142°,42.79°≦|ψ|≦49.57°)の水晶基板と、前記水晶基板上に設けられ、複数の電極指を含み、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、を備え、平面視で、前記電極指の間の位置に、前記水晶基板の窪である電極指間溝を配置し、前記電極指間溝の間に配置されている前記水晶基板の凸部のライン占有率をηg、前記凸部上に配置されている前記電極指のライン占有率をηeとし、前記IDTの実効ライン占有率ηeffを前記ライン占有率ηgと前記ライン占有率ηeとの相加平均とした場合、下式の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
(1)0.000λ<H≦0.005λの場合、
(0.010、0.710)、(0.020、0.710)、(0.030、0.710)、(0.040、0.710)、(0.050、0.710)、(0.060、0.710)、(0.070、0.710)、(0.080、0.710)、(0.090、0.710)、(0.090、0.420)、(0.080、0.570)、(0.070、0.590)、(0.060、0.615)、(0.050、0.630)、(0.040、0.635)、(0.030、0.650)、(0.020、0.670)、(0.010、0.710)の順に結ぶ線で囲まれた範囲、
及び、(0.030、0.590)、(0.040、0.580)、(0.050、0.550)、(0.060、0.520)、(0.070、0.480)、(0.080、0.450)、(0.090、0.400)、(0.090、0.180)、(0.080、0.340)、(0.070、0.410)、(0.060、0.460)、(0.050、0.490)、(0.040、0.520)、(0.030、0.550)、(0.030、0.590)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれ、
(2)0.005λ<H≦0.010λの場合、
(0.010、0.770)、(0.020、0.740)、(0.030、0.715)、(0.040、0.730)、(0.050、0.740)、(0.060、0.730)、(0.070、0.730)、(0.080、0.730)、(0.080、0.500)、(0.070、0.570)、(0.060、0.610)、(0.050、0.630)、(0.040、0.635)、(0.030、0.655)、(0.020、0.680)、(0.010、0.760)、(0.010、0.770)の順に結ぶ線で囲まれた範囲、
及び、(0.020、0.650)、(0.030、0.610)、(0.040、0.570)、(0.050、0.550)、(0.060、0.520)、(0.070、0.470)、(0.070、0.370)、(0.060、0.440)、(0.050、0.480)、(0.040、0.520)、(0.030、0.550)、(0.020、0.590)、(0.020、0.650)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれ、
(3)0.010λ<H≦0.015λの場合、
(0.010、0.770)、(0.020、0.760)、(0.030、0.760)、(0.040、0.750)、(0.050、0.750)、(0.060、0.750)、(0.070、0.740)、(0.080、0.740)、(0.080、0.340)、(0.070、0.545)、(0.060、0.590)、(0.050、0.620)、(0.040、0.645)、(0.030、0.670)、(0.020、0.705)、(0.010、0.760)、(0.010、0.770)の順に結ぶ線で囲まれた範囲、
及び、(0.010、0.740)、(0.020、0.650)、(0.030、0.610)、(0.040、0.570)、(0.050、0.540)、(0.060、0.480)、(0.070、0.430)、(0.070、0.350)、(0.060、0.420)、(0.050、0.470)、(0.040、0.510)、(0.030、0.550)、(0.020、0.610)、(0.010、0.700)、(0.010、0.740)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれ、
(4)0.015λ<H≦0.020λの場合、
(0.010、0.770)、(0.020、0.770)、(0.030、0.760)、(0.040、0.760)、(0.050、0.760)、(0.060、0.750)、(0.070、0.750)、(0.070、0.510)、(0.060、0.570)、(0.050、0.620)、(0.040、0.640)、(0.030、0.660)、(0.020、0.675)、(0.010、0.700)、(0.010、0.770)の順に結ぶ線の範囲、
及び、(0.010、0.690)、(0.020、0.640)、(0.030、0.590)、(0.040、0.550)、(0.050、0.510)、(0.060、0.470)、(0.070、0.415)、(0.070、0.280)、(0.060、0.380)、(0.050、0.470)、(0.040、0.510)、(0.030、0.550)、(0.020、0.610)、(0.010、0.680)、(0.010、0.690)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれ、
(5)0.020λ<H≦0.025λの場合、
(0.010、0.770)、(0.020、0.770)、(0.030、0.760)、(0.040、0.760)、(0.050、0.760)、(0.060、0.760)、(0.070、0.760)、(0.070、0.550)、(0.060、0.545)、(0.050、0.590)、(0.040、0.620)、(0.030、0.645)、(0.020、0.680)、(0.010、0.700)、(0.010、0.770)の順に結ぶ線で囲まれた範囲、
及び、(0.010、0.690)、(0.020、0.640)、(0.030、0.590)、(0.040、0.550)、(0.050、0.510)、(0.060、0.420)、(0.070、0.415)、(0.070、0.340)、(0.060、0.340)、(0.050、0.420)、(0.040、0.470)、(0.030、0.520)、(0.020、0.580)、(0.010、0.650)、(0.010、0.690)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれ、
(6)0.025λ<H≦0.030λの場合、
(0.010、0.770)、(0.020、0.770)、(0.030、0.770)、(0.040、0.760)、(0.050、0.760)、(0.060、0.760)、(0.070、0.760)、(0.070、0.550)、(0.060、0.505)、(0.050、0.590)、(0.040、0.620)、(0.030、0.645)、(0.020、0.680)、(0.010、0.700)、(0.010、0.770)の順に結ぶ線で囲まれた範囲、
及び、(0.010、0.670)、(0.020、0.605)、(0.030、0.560)、(0.040、0.520)、(0.050、0.470)、(0.060、0.395)、(0.070、0.500)、(0.070、0.490)、(0.060、0.270)、(0.050、0.410)、(0.040、0.470)、(0.030、0.520)、(0.020、0.580)、(0.010、0.620)、(0.010、0.670)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれ、
(7)0.030λ<H≦0.035λの場合、
(0.010、0.770)、(0.020、0.770)、(0.030、0.770)、(0.040、0.760)、(0.050、0.760)、(0.060、0.760)、(0.070、0.760)、(0.070、0.550)、(0.060、0.500)、(0.050、0.545)、(0.040、0.590)、(0.030、0.625)、(0.020、0.650)、(0.010、0.680)、(0.010、0.770)の順に結ぶ線で囲まれた範囲、
及び、(0.010、0.655)、(0.020、0.590)、(0.030、0.540)、(0.040、0.495)、(0.050、0.435)、(0.060、0.395)、(0.070、0.500)、(0.070、0.550)、(0.060、0.380)、(0.050、0.330)、(0.040、0.410)、(0.030、0.470)、(0.020、0.520)、(0.010、0.590)、(0.010、0.655)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれることを特徴とする弾性表面波共振子。
電極指間溝の深さGと電極膜厚Hとの和を上式のように定めることで、従来の弾性表面波共振子よりも高いQ値を得ることができる。
前記IDTにおけるストップバンド上端モードの周波数をft2、前記IDTを弾性表面波の伝搬方向に挟み込むように配置される反射器におけるストップバンド下端モードの周波数をfr1、前記反射器のストップバンド上端モードの周波数をfr2としたとき、
本実施形態に係るSAW共振子10は、水晶基板30と、IDT12、および反射器20を基本として構成される。
このようにして構成されるIDT12や反射器20を構成する電極膜の材料としては、アルミニウム(Al)やAlを主体とした合金を用いることができる。
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は一次温度係数(ppm/℃)、βは二次温度係数(ppm/℃2)、Tは温度、T0は周波数が最大となる温度(頂点温度)を意味する。
但し、この式(8)は、電極膜厚Hが、0<H≦0.030λの範囲において成立するものである。
つまり、本実施形態に係る効果は、電極膜を除いた水晶基板30単体における弾性表面波の伝播においても奏することができるということが言える。
・本実施形態に係るSAW共振子10の基本データ
H:0.02λ
G:変化
IDTライン占有率ηi:0.6
反射器ライン占有率ηr:0.8
オイラー角(0°,123°,43.5°)
対数:120
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
・従来のSAW共振子の基本データ
H:変化
G:ゼロ
IDTライン占有率ηi:0.4
反射器ライン占有率ηr:0.3
オイラー角(0°,123°,43.5°)
対数:120
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
・図57に示す例に係るSAW共振子の基本データ
H(材質:アルミ):2000(Å)
G:4700(Å)
(H+G=0.067λ)
IDTライン占有率ηi:0.6
反射器ライン占有率ηr:0.8
オイラー角(0°,123°,43.5°)の面内回転STカット基板
対数:120
交差幅:40λ(λ=10(μm))
反射器本数(片側あたり):36
電極指の傾斜角度なし
保護膜(アルミナ)の膜厚400(Å)
二次温度係数β=+0.0007(ppm/℃2)
・図58に示す例に係るSAW共振子の基本データ
H(材質:アルミ):2000(Å)
G:4700(Å)
(H+G=0.067λ)
IDTライン占有率ηi:0.6
反射器ライン占有率ηr:0.8
オイラー角(0°,123°,43.5°)の面内回転STカット基板
対数:120
交差幅:40λ(λ=10(μm))
反射器本数(片側あたり):36
電極指の傾斜角度なし
保護膜(SiO2)の膜厚400(Å)
二次温度係数β=+0.0039(ppm/℃2)
そこで第2実施形態においては、二次温度係数βの値を上述の範囲に抑制するとともに、動作温度範囲の周波数温度特性において支配的に作用する一次温度係数の変動量を最小にすることが可能なSAWデバイスについて説明する。
第1の形態に係る弾性表面波共振子は、オイラー角(−1.5°≦φ≦1.5°,117°≦θ≦142°,42.79°≦|ψ|≦49.57°)の水晶基板と、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金で構成されるとともに、前記水晶基板上に設けられ、複数の電極指を含み、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、平面視で、前記電極指の間に位置する前記水晶基板の部分にある電極指間溝と、を備え、前記IDTの電極膜厚をH、前記弾性表面波の波長をλとして、0<H≦0.035λの関係を満たし、前記電極指間溝の間に配置されている前記水晶基板の凸部のライン占有率をηg、前記凸部上に配置されている前記電極指のライン占有率をηeとし、前記IDTの実効ライン占有率ηeffを前記ライン占有率ηgと前記ライン占有率ηeとの相加平均として、
の関係を満たすことを特徴とする。
第2の形態に係る弾性表面波共振子は、第1の形態に係る弾性表面波共振子において、前記電極指間溝の深さGと前記実効ライン占有率ηeffとが
の関係を満たすことを特徴とする。
第2の形態に係る弾性表面波共振子は、第1の形態または第2の形態に係る弾性表面波共振子であって、前記実効ライン占有率ηeffが、
の関係を満たすことを特徴とする。
第4の形態に係る弾性表面波共振子は、第1の形態乃至第3の形態のいずれか1の形態に係る弾性表面波共振子であって、前記電極指間溝の深さGと前記電極膜厚Hとの和が、
の関係を満たすことを特徴とする。
第5の形態に係る弾性表面波共振子は、第1の形態乃至第4の形態のいずれか1の形態に係る弾性表面波共振子であって、前記ψと前記θが、
の関係を満たすことを特徴とする。
第6の形態に係る弾性表面波共振子は、第1の形態乃至第5の形態のいずれか1の形態に係る弾性表面波共振子であって、前記IDTにおけるストップバンド上端モードの周波数をft2、前記IDTを弾性表面波の伝搬方向に挟み込むように配置される反射器におけるストップバンド下端モードの周波数をfr1、前記反射器のストップバンド上端モードの周波数をfr2としたとき、
の関係を満たすことを特徴とする。
第7の形態に係る弾性表面波共振子は、第6の形態の形態に係る弾性表面波共振子であって、前記反射器を構成する導体ストリップ間に位置する前記水晶基板の部分に導体ストリップ間溝を設け、前記電極指間溝よりも前記導体ストリップ間溝の深さの方が浅いことを特徴とする。
本形態に係る弾性表面波発振器は、第1の形態乃至第7の形態のいずれか1の形態に係る弾性表面波共振子と、前記IDTを駆動するための回路を備えたことを特徴とする。
本形態に係る電子機器は、第1の形態乃至第7の形態のいずれか1の形態に係る弾性表面波共振子を備えたことを特徴とする。
[適用例1]オイラー角(−1.5°≦φ≦1.5°,117°≦θ≦142°,42.79°≦|ψ|≦49.57°)の水晶基板と、前記水晶基板上に設けられ、複数の電極指を含み、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、を備え、平面視で、前記電極指の間の位置に、前記水晶基板の窪である電極指間溝を配置し、前記電極指間溝の間に配置されている前記水晶基板の凸部のライン占有率をηg、前記凸部上に配置されている前記電極指のライン占有率をηeとし、前記IDTの実効ライン占有率ηeffを前記ライン占有率ηgと前記ライン占有率ηeとの相加平均とした場合、下式の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
Claims (11)
- 請求項1に記載の弾性表面波共振子において、
前記弾性表面波の波長をλ、前記電極指間溝の深さをG、前記IDTの電極膜厚をHとし、前記電極指間溝の深さGを前記弾性表面波の波長λで除した値G/λと、前記実効ライン占有率ηeffとによる平面座標を(G/λ、ηeff)とした場合に、前記平面座標(G/λ、ηeff)が、
(1)0.000λ<H≦0.005λの場合、
(0.010、0.710)、(0.020、0.710)、(0.030、0.710)、(0.040、0.710)、(0.050、0.710)、(0.060、0.710)、(0.070、0.710)、(0.080、0.710)、(0.090、0.710)、(0.090、0.420)、(0.080、0.570)、(0.070、0.590)、(0.060、0.615)、(0.050、0.630)、(0.040、0.635)、(0.030、0.650)、(0.020、0.670)、(0.010、0.710)の順に結ぶ線で囲まれた範囲、
及び、(0.030、0.590)、(0.040、0.580)、(0.050、0.550)、(0.060、0.520)、(0.070、0.480)、(0.080、0.450)、(0.090、0.400)、(0.090、0.180)、(0.080、0.340)、(0.070、0.410)、(0.060、0.460)、(0.050、0.490)、(0.040、0.520)、(0.030、0.550)、(0.030、0.590)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれ、
(2)0.005λ<H≦0.010λの場合、
(0.010、0.770)、(0.020、0.740)、(0.030、0.715)、(0.040、0.730)、(0.050、0.740)、(0.060、0.730)、(0.070、0.730)、(0.080、0.730)、(0.080、0.500)、(0.070、0.570)、(0.060、0.610)、(0.050、0.630)、(0.040、0.635)、(0.030、0.655)、(0.020、0.680)、(0.010、0.760)、(0.010、0.770)の順に結ぶ線で囲まれた範囲、
及び、(0.020、0.650)、(0.030、0.610)、(0.040、0.570)、(0.050、0.550)、(0.060、0.520)、(0.070、0.470)、(0.070、0.370)、(0.060、0.440)、(0.050、0.480)、(0.040、0.520)、(0.030、0.550)、(0.020、0.590)、(0.020、0.650)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれ、
(3)0.010λ<H≦0.015λの場合、
(0.010、0.770)、(0.020、0.760)、(0.030、0.760)、(0.040、0.750)、(0.050、0.750)、(0.060、0.750)、(0.070、0.740)、(0.080、0.740)、(0.080、0.340)、(0.070、0.545)、(0.060、0.590)、(0.050、0.620)、(0.040、0.645)、(0.030、0.670)、(0.020、0.705)、(0.010、0.760)、(0.010、0.770)の順に結ぶ線で囲まれた範囲、
及び、(0.010、0.740)、(0.020、0.650)、(0.030、0.610)、(0.040、0.570)、(0.050、0.540)、(0.060、0.480)、(0.070、0.430)、(0.070、0.350)、(0.060、0.420)、(0.050、0.470)、(0.040、0.510)、(0.030、0.550)、(0.020、0.610)、(0.010、0.700)、(0.010、0.740)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれ、
(4)0.015λ<H≦0.020λの場合、
(0.010、0.770)、(0.020、0.770)、(0.030、0.760)、(0.040、0.760)、(0.050、0.760)、(0.060、0.750)、(0.070、0.750)、(0.070、0.510)、(0.060、0.570)、(0.050、0.620)、(0.040、0.640)、(0.030、0.660)、(0.020、0.675)、(0.010、0.700)、(0.010、0.770)の順に結ぶ線の範囲、
及び、(0.010、0.690)、(0.020、0.640)、(0.030、0.590)、(0.040、0.550)、(0.050、0.510)、(0.060、0.470)、(0.070、0.415)、(0.070、0.280)、(0.060、0.380)、(0.050、0.470)、(0.040、0.510)、(0.030、0.550)、(0.020、0.610)、(0.010、0.680)、(0.010、0.690)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれ、
(5)0.020λ<H≦0.025λの場合、
(0.010、0.770)、(0.020、0.770)、(0.030、0.760)、(0.040、0.760)、(0.050、0.760)、(0.060、0.760)、(0.070、0.760)、(0.070、0.550)、(0.060、0.545)、(0.050、0.590)、(0.040、0.620)、(0.030、0.645)、(0.020、0.680)、(0.010、0.700)、(0.010、0.770)の順に結ぶ線で囲まれた範囲、
及び、(0.010、0.690)、(0.020、0.640)、(0.030、0.590)、(0.040、0.550)、(0.050、0.510)、(0.060、0.420)、(0.070、0.415)、(0.070、0.340)、(0.060、0.340)、(0.050、0.420)、(0.040、0.470)、(0.030、0.520)、(0.020、0.580)、(0.010、0.650)、(0.010、0.690)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれ、
(6)0.025λ<H≦0.030λの場合、
(0.010、0.770)、(0.020、0.770)、(0.030、0.770)、(0.040、0.760)、(0.050、0.760)、(0.060、0.760)、(0.070、0.760)、(0.070、0.550)、(0.060、0.505)、(0.050、0.590)、(0.040、0.620)、(0.030、0.645)、(0.020、0.680)、(0.010、0.700)、(0.010、0.770)の順に結ぶ線で囲まれた範囲、
及び、(0.010、0.670)、(0.020、0.605)、(0.030、0.560)、(0.040、0.520)、(0.050、0.470)、(0.060、0.395)、(0.070、0.500)、(0.070、0.490)、(0.060、0.270)、(0.050、0.410)、(0.040、0.470)、(0.030、0.520)、(0.020、0.580)、(0.010、0.620)、(0.010、0.670)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれ、
(7)0.030λ<H≦0.035λの場合、
(0.010、0.770)、(0.020、0.770)、(0.030、0.770)、(0.040、0.760)、(0.050、0.760)、(0.060、0.760)、(0.070、0.760)、(0.070、0.550)、(0.060、0.500)、(0.050、0.545)、(0.040、0.590)、(0.030、0.625)、(0.020、0.650)、(0.010、0.680)、(0.010、0.770)の順に結ぶ線で囲まれた範囲、
及び、(0.010、0.655)、(0.020、0.590)、(0.030、0.540)、(0.040、0.495)、(0.050、0.435)、(0.060、0.395)、(0.070、0.500)、(0.070、0.550)、(0.060、0.380)、(0.050、0.330)、(0.040、0.410)、(0.030、0.470)、(0.020、0.520)、(0.010、0.590)、(0.010、0.655)の順に結ぶ線で囲まれた範囲の何れかに含まれることを特徴とする弾性表面波共振子。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の弾性表面波共振子であって、
前記反射器を構成する導体ストリップ間に導体ストリップ間溝を設け、
前記電極指間溝よりも前記導体ストリップ間溝の深さの方が浅いことを特徴とする弾性表面波共振子。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の弾性表面波共振子と、前記IDTを駆動するための回路を備えたことを特徴とする弾性表面波発振器。
- 請求項1乃至請求項9いずれか1項に記載の弾性表面波共振子を備えたことを特徴とする電子機器。
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