JP2015029358A - 弾性表面波共振子、弾性表面波発振器および電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
このうち、特許文献2には、回転YカットX伝搬の水晶基板を用い、ストップバンドの上端の共振を利用することで、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旨が記載されている。
また、特許文献5には、レイリー波を利用したSAW装置において水晶基板のカット角を調整するとともに、電極の基準化膜厚(H/λ)を0.045以上に厚くすることが記載されている。
また、特許文献8〜11にも、水晶等の圧電基板に溝を形成することにより、周波数特性を調整し得ることが開示されている。
なお、特許文献14には、上記問題を解決するため、オイラー角(φ,θ,ψ)=(0°,−64°<θ<−49.3°,85°≦ψ≦95°)の水晶基板の表面にIDT電極とグレーティング反射器を形成したSAWデバイスが提案されている。
しかしながら、このように電極指間の水晶基板表面をエッチングして溝を形成することにより、実効膜厚を確保しつつ、周波数変動のバラツキを抑圧することができたとしても、SAWデバイスの動作温度範囲における周波数温度特性は、依然として2次特性を有しているため周波数変動幅の大幅な縮小には至っていない。
[適用例1]
本発明の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°)の水晶基板上に設けられ、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を構成する電極指間に位置する基板を窪ませた電極指間溝と、を有する弾性表面波共振子であって、
前記弾性表面波の波長をλ、前記電極指間溝の深さをGとした場合に、
かつ、前記IDTのライン占有率をηとした場合に、前記電極指間溝の深さGと前記ライン占有率ηとが、
前記IDTを前記弾性表面波の伝搬方向において挟み込むように配置され、前記弾性表面波を反射する一対の反射手段を有することを特徴とする。
これにより、第1に良好な周波数温度特性の実現、第2に耐環境特性の向上、第3に高いQ値を得る、第4に低いCI値を得ることを実現した弾性表面波共振子が得られる。すなわち、使用環境によらず、発振安定性に優れた弾性表面波共振子が得られる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記電極指間溝の深さGが、
これにより、電極指間溝の深さGが製造時の誤差によりずれた場合であっても、個体間における共振周波数のシフトを補正範囲内に抑え得る弾性表面波共振子が得られる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記IDTの電極指の膜厚をHとしたとき、
これにより、動作温度範囲内において良好な周波数温度特性を示す弾性表面波共振子が得られる。また、このような特徴を有することによれば、電極膜厚の増加に伴う耐環境特性の劣化を抑制することが可能となる。
本発明の弾性表面波共振子では、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、前記反射手段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、
本発明の弾性表面波共振子では、前記反射手段は、前記IDTを構成する電極指と平行になるよう配置され、前記水晶基板を窪ませた溝で構成されていることが好ましい。
これにより、反射手段の製造容易性を高めることができる。また、導体ストリップの形成が不要になるので、反射手段の特性バラツキを抑制することができる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記反射手段が有する溝は、互いに平行な複数本の溝であることが好ましい。
これにより、反射手段の製造容易性を高めることができる。また、導体ストリップの形成が不要になるので、反射手段の特性バラツキを抑制することができる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記IDTを構成する電極指の膜厚をHmT、前記電極指間溝の深さをHgT、前記電極指の実効膜厚をHT/λ(ただし、HT=HmT+HgT)とするとともに、前記反射手段が有する前記溝の深さをHgRとしたとき、
前記IDTおよび前記反射手段は、
HT/λ<HgR/λ
の関係を満たすことが好ましい。
これにより、導体ストリップが省略されていても反射手段の反射特性が向上してストップバンド上端モードのSAWのエネルギー閉じ込め効果がより顕著になり、Q値のさらなる向上が図られる。また、相対的にIDTの電極指の実効膜厚は減少するため、IDTの電気機械結合係数を高めることができ、CI値をさらに下げることができる。
[適用例11]
本発明の弾性表面波共振子では、前記HgRは、3λ以上であることが好ましい。
これにより、反射手段の製造にあたって、単に深さの深い溝を形成しさえすればよいことから、その製造容易性を格段に高めることができる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記反射手段は、前記水晶基板上に設けられた互いに平行な複数本の導体ストリップで構成されていることが好ましい。
これにより、反射手段の製造容易性を高めることができる。また、溝の形成が不要になるので、反射手段の特性バラツキを抑制することができる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記IDTを構成する電極指の膜厚をHmT、前記電極指間溝の深さをHgT、前記電極指の実効膜厚をHT/λ(ただし、HT=HmT+HgT)とするとともに、前記導体ストリップの膜厚をHmRとしたとき、
前記IDTおよび前記反射手段は、
HT/λ<HmR/λ
の関係を満たすことが好ましい。
これにより、溝が省略されていても反射手段の反射特性が向上してストップバンド上端モードのSAWのエネルギー閉じ込め効果がより顕著になり、Q値のさらなる向上が図られる。また、相対的にIDTの電極指の実効膜厚は減少するため、IDTの電気機械結合係数を高めることができ、CI値をさらに下げることができる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記反射手段は、互いに平行な複数本の前記溝と、前記溝に隣接して前記水晶基板上に設けられた互いに平行な複数本の導体ストリップとで構成されていることが好ましい。
これにより、周波数温度特性に優れた弾性表面波共振子が得られる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記IDTを構成する電極指の膜厚をHmT、前記電極指間溝の深さをHgT、前記電極指の実効膜厚をHT/λ(ただし、HT=HmT+HgT)とするとともに、前記導体ストリップの膜厚をHmR、前記反射手段が有する前記溝の深さをHgR、前記導体ストリップの実効膜厚をHR/λ(ただし、HR=HmR+HgR)としたとき、
前記IDTおよび前記反射手段は、
HT/λ<HR/λ
の関係を満たすことが好ましい。
これにより、導体ストリップの実効膜厚の増大とともに反射手段の反射特性が向上してストップバンド上端モードのSAWのエネルギー閉じ込め効果がより顕著になり、Q値のさらなる向上が図られる。また、相対的にIDTの電極指の実効膜厚は減少するため、IDTの電気機械結合係数を高めることができ、CI値をさらに下げることができる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記IDTを構成する電極指の膜厚HmTと前記導体ストリップの膜厚HmRとが、
HmT/λ=HmR/λ
の関係を満たし、かつ、
前記電極指間溝の深さHgTと前記反射手段が有する前記溝の深さHgRとが、
HgT/λ<HgR/λ
の関係を満たすことが好ましい。
これにより、高Q化と低CI化の両立を図ることができる。また、単一膜厚の導電膜を成膜すればよく、製造容易性が高くなる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記電極指間溝の深さHgTと前記反射手段が有する前記溝の深さHgRとが、
HgT/λ=HgR/λ
の関係を満たし、かつ、
前記IDTを構成する電極指の膜厚HmTと前記導体ストリップの膜厚HmRとが、
HmT/λ<HmR/λ
の関係を満たすことが好ましい。
これにより、高Q化と低CI化の両立を図ることができる。また、単一条件で溝を加工すればよく、製造容易性が高くなる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記反射手段は、前記水晶基板の端面で構成されていることが好ましい。
これにより、反射手段の製造容易性を高めることができる。また、溝や導体ストリップの形成が不要になるので、反射手段の特性バラツキを抑制するとともに、小型化を図ることができる。
本発明の弾性表面波発振器は、本発明の弾性表面波共振子と、前記IDTを駆動するためのICと、を備えることを特徴とする。
これにより、使用環境によらず、発振安定性に優れた弾性表面波発振器が得られる。
[適用例20]
本発明の電子機器は、本発明の弾性表面波共振子を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
[弾性表面波共振子]
<第1実施形態>
まず、図1を参照して、本発明の弾性表面波(SAW)共振子に係る第1の実施形態について説明する。なお、図1において、図1(A)はSAW共振子の平面図であり、図1(B)は部分拡大断面図、図1(C)は同図(B)における詳細を説明するための拡大図、図1(D)は図1(C)の部分拡大図に関して、本発明に係るSAW共振子をフォトリソグラフィ技法とエッチング技法とを用いて製造したときに想定し得る断面形状であって、断面形状が矩形ではなく台形状となった場合における、IDT電極指のライン占有率ηの特定方法を説明するための図である。ライン占有率ηは、溝32の底部から、溝32の深さ(台座の高さ)Gと電極膜厚Hとを足した値である(G+H)の1/2となる高さにおける、凸部の幅Lと溝32の幅Sとを足した値(L+S)に対する前記幅Lの占める割合とするのが適切である。
図2は、本発明で用いる水晶基板30の母材となるウェーハ1の方位を示す図である。図2において、X軸は水晶の電気軸、Y軸は水晶の機械軸、Z軸は水晶の光学軸である。ウェーハ1は、Y軸に垂直な面2を、X軸を回転軸として、+Z軸から−Y軸に向かって回転する方向に角度θ´度(ディグリー)回転させた面を有している。この回転した面に垂直な軸がY´軸、回転した面に平行かつX軸に垂直な軸がZ´軸である。さらに、SAW共振子10を構成するIDT12および反射器20は、水晶のX軸を、Y´軸を回転軸とし、+X軸から+Z´軸に向かって回転する方向を正として+ψ度(または−ψ度)回転させたX´軸に沿って配置される。SAW共振子10を構成する水晶基板30は、ウェーハ1から切り出されて個片化されたものである。水晶基板30の平面視形状は特に限定されないが、例えばY´軸を回転軸としてZ´軸を+ψ度回転させたZ´´軸に平行な短辺を有し、X´軸に平行な長辺を有する長方形であってもよい。なお、θ´とオイラー角におけるθとの関係は、θ´=θ−90°となる。
なお、上記SAWの波長λは、IDT12近傍におけるSAWの波長である。
ところで、一般的に弾性表面波共振子の温度特性は、下式で示される。
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)を意味する。
例えば、圧電基板がいわゆるSTカット(オイラー角(φ、θ、ψ)=(0°、120°〜130°、0°))の水晶板で形成されている場合、1次定数α=0.0、2次定数β=−0.034となり、グラフに示すと図6のようになる。図6において、温度特性は上に凸の放物線(2次曲線)を描いている。
図6に示すようなSAW共振子は、温度の変化に対する周波数変動量が極めて大きく、温度変化に対する周波数変化量Δfを抑圧することが必要となる。従って、図6に示す2次温度係数βをより0に近づけて、SAW共振子が実際に使用される際の温度(動作温度)の変化に対する周波数変化量Δfが0に近づくように、弾性表面波共振子を新たな知見に基づいて実現する必要があるのである。
従って、本発明の目的の1つは、上記の如き課題を解消し、弾性表面波デバイスの周波数温度特性を極めて良好なものとし、温度が変化しても周波数が安定して動作する弾性表面波デバイスを実現することである。
これらSTカット水晶基板や面内回転STカット水晶基板を用いたSAW共振子はいずれもレイリー波と呼ばれる弾性表面波を利用しており、LSTカット水晶基板のリーキー波と呼ばれる弾性表面波に比べて水晶基板や電極の加工精度に対する周波数や周波数温度特性のばらつきが極めて小さいため、量産性に優れ、各種のSAW装置に利用されている。しかしながら、従来利用されていたSTカット水晶基板や面内回転STカット水晶基板などを用いたSAW共振子は、前述のとおり、周波数温度特性を示す曲線を二次曲線とした2次温度特性であり、更に、その2次温度特性の2次温度係数の絶対値が大きいので、動作温度範囲における周波数変動量が大きく、周波数の安定性を求める有線通信装置や無線通信装置に使用される共振子や発振器などのSAW装置には利用できなかった。例えば、STカット水晶基板の2次温度係数βの1/3以下、面内回転STカット水晶基板の2次温度係数βの37%以上の改善に相当する2次温度係数βが±0.01(ppm/℃2)以下の2次温度特性を持つ周波数温度特性が得られれば、そのような周波数の安定性を求める装置を実現できる。更に、2次温度係数βがほぼ零であり、周波数温度特性を示す曲線を三次曲線とした3次温度特性が得られれば、動作温度範囲において、より周波数の安定性が高まり、より望ましい。このような3次温度特性では−40℃〜+85℃もの広い動作温度範囲においても±25ppm以下の従来の如きSAWデバイスでは実現し得なかった極めて高い周波数安定度が得られる。
次に発明者は、溝深さGを種々変化させた水晶基板においてストップバンド上端モードのSAWを伝搬させた際におけるライン占有率ηと二次温度係数βとの関係について調べた。
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
また、IDT12の電極指間溝の深さよりも反射器20の導体ストリップ22間溝の深さを深くしたり、IDT12の電極指18の膜厚よりも反射器20の導体ストリップ22の膜厚を厚くしたりすることによっても、高Q化を図ることができる。
図59に示すSAW共振子10では、反射器20に導体ストリップ22の膜厚と、IDT12の電極指18の膜厚とが、ほぼ等しくなっている。一方、反射器20の導体ストリップ22間に設けられる溝322の深さが、IDT12の電極指18間に設けられる溝321の深さより深くなっている。このようにすることで、反射器20の反射特性が向上するとともに、IDT12の電気機械結合係数の向上が図られる。その結果、SAW共振子10におけるQ値の向上とCI値の低下とを高度に両立することができる。
このとき、図59に示すSAW共振子10は、
HT/λ<HR/λ ・・・(33)
の関係を満たすよう構成されている。
HgT/λ<HgR/λ ・・・(34)
の関係が存在している必要がある。
一方、図60に示すSAW共振子10も、上記式(33)の関係を満たすものの、その構成は図59と若干異なる。
HmT/λ<HmR/λ ・・・(35)
の関係が存在している必要がある。
図59および図60のいずれに示すSAW共振子10においても、高Q化と低CI化の両立を図ることができる。
一方、図60に示すSAW共振子10の場合、溝322および溝321の深さが等しいので、これらを例えばエッチング法等で形成するとき、単一条件でエッチングを行えばよく、製造容易性が高くなる。
なお、反射器20の導体ストリップ22の本数は、特に限定されないものの、例えば、10〜500本程度であるのが好ましく、20〜400本程度であるのがより好ましい。
さらに、上記式(33)を満たすためには、HmT/λ>HmR/λであって、かつ、その大小関係を反転させる程度に、HgT/λ<HgR/λの関係の方が強いという構成のSAW共振子10であってもよい。同様に、HgT/λ>HgR/λであって、かつ、その大小関係を反転させる程度に、HmT/λ<HmR/λの関係の方が強いという構成のSAW共振子10であってもよい。
図61から明らかなように、SAW共振子10では、実効膜厚HTの増大とともに、Q値が上昇するものの、相対的に電気機械結合係数が低下するためCI値が上昇してしまう。
図61の例では、例えば、電極指18の実効膜厚HTが5.5%λに抑えられると、Q値が約15000と高く、かつ、電気機械結合係数が約0.056%も高くなるから、高Q化と低CI化とを両立し得ることが読み取れる。
次に、本発明の弾性表面波共振子に係る第2の実施形態について説明する。
図62は、実施形態に係るSAWデバイスの第2の実施形態を示す図であって、部分拡大断面を示す図である。
以下、第2の実施形態について説明するが、第1の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
電極指18の膜厚HmTと溝321の深さHgTとの和を弾性表面波の波長λで除したものを、電極指18の「実効膜厚HT/λ」と定義すると、図62に示すSAW共振子10は、
HT/λ<HgR/λ ・・・(36)
の関係を満たすように構成されている。
なお、本実施形態に係るSAW共振子10は、第1の実施形態に係るSAW共振子10と同様の作用・効果を奏する。
図63に示すSAW共振子10は、溝322が1本であり、かつこの溝322の深さが図62に比べて十分に深くなっている。このような十分な深さを有する溝322は、たとえ1本であっても、複数の溝322と同様の反射特性を有するものとなる。このため、反射器20の製造にあたって、単に深さの深い溝322を形成しさえすればよいことから、その製造容易性を格段に高めることができる。
このとき、溝322の深さHgRは、3λ以上であるのが好ましく、6λ以上であるのがより好ましい。これにより、溝322は、1本であっても必要かつ十分な反射特性を有するものとなる。
次に、本発明の弾性表面波共振子に係る第3の実施形態について説明する。
図64は、実施形態に係るSAWデバイスの第3の実施形態を示す図であって、部分拡大断面を示す図である。
以下、第3の実施形態について説明するが、第1の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
電極指18の膜厚HmTと溝321の深さHgTとの和を弾性表面波の波長λで除したものを、電極指18の「実効膜厚HT/λ」と定義すると、図64に示すSAW共振子10は、
HT/λ<HmR/λ ・・・(37)
の関係を満たすように構成されている。
なお、本実施形態に係るSAW共振子10は、第1の実施形態に係るSAW共振子10と同様の作用・効果を奏する。
次に、本発明の弾性表面波共振子に係る第4の実施形態について説明する。
図65は、実施形態に係るSAWデバイスの第4の実施形態を示す図であって、部分拡大断面を示す図である。
以下、第4の実施形態について説明するが、第1の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
反射特性の観点から、両端面30a、30bの平滑性はできるだけ高いことが好ましく、また水晶基板30の上面に対して垂直であるのが好ましい。
なお、各端面30a、30bのIDT12からの離間距離は、弾性表面波の波長λに応じて設定されるが、例えば、電極指18の中心からλ/2の整数倍となるよう設定される。
次に、本発明に係るSAW発振器について、図55を参照して説明する。本発明に係るSAW発振器は図55に示すように、上述したSAW共振子10と、このSAW共振子10のIDT12に電圧を印加して駆動制御するIC(integrated circuit)50と、これらを収容するパッケージとから成る。なお、図55において、図55(A)はリッドを除いた平面図であり、図55(B)は、同図(A)におけるA−A断面を示す図である。
本発明に係るSAW共振子あるいは当該SAW共振子を備えたSAW発振器は、周波数温度特性の大幅な改善を実現しているので、例えば、特開2007−333500号公報、特開2007−93213号公報等に開示されている圧力センサー、特開2008−286520号公報等に開示されている加速度センサー、特開2008−286521号公報等に開示されている回転速度センサー等に適用されることで、信頼性の高い各種センサー(電子機器)の実現に寄与する。
H(材質:アルミ):2000(Å)
G:4700(Å)
(H+G=0.067)
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=0.067)
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)
例えば、本発明の弾性表面波共振子は、前述した各実施形態を組み合わせたものでもよい。例えば、反射器(反射手段)は、導体ストリップのみを形成した領域、溝のみを形成した領域、この双方を形成した領域等が混在したものであってもよい。また、これに、十分に深い溝や反射端面を組み合わせたものでもよい。
[適用例1]
本発明の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、
前記水晶基板上に設けられた複数の電極指を備え、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、前記水晶基板の前記電極指間に位置する部分に設けられた電極指間溝と、
前記IDTを前記弾性表面波の伝搬方向に沿って挟み込むように配置され、前記弾性表面波を反射する一対の反射手段と、
を有し、周波数温度特性が3次の係数を持つ関数で近似できる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のライン占有率をη、前記電極指の膜厚をH、前記周波数温度特性における2次温度係数をβ(ppm/℃ 2 )として、
これにより、第1に良好な周波数温度特性の実現、第2に耐環境特性の向上、第3に高いQ値を得る、第4に低いCI値を得ることを実現した弾性表面波共振子が得られる。すなわち、使用環境によらず、発振安定性に優れた弾性表面波共振子が得られる。
また、これにより、電極指間溝の深さGが製造時の誤差によりずれた場合であっても、個体間における共振周波数のシフトを補正範囲内に抑え得る弾性表面波共振子が得られる。
また、これにより、動作温度範囲内において良好な周波数温度特性を示す弾性表面波共振子が得られる。また、このような特徴を有することによれば、電極膜厚の増加に伴う耐環境特性の劣化を抑制することが可能となる。
本発明の弾性表面波共振子では、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、前記反射手段におけるストップバンド下端モードの周波数をfr1、前記反射手段のストップバンド上端モードの周波数をfr2としたとき、
本発明の弾性表面波共振子では、前記反射手段は、前記IDTを構成する電極指と平行になるよう配置され、前記水晶基板を窪ませた溝で構成されていることが好ましい。
これにより、反射手段の製造容易性を高めることができる。また、導体ストリップの形成が不要になるので、反射手段の特性バラツキを抑制することができる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記反射手段が有する溝は、互いに平行な複数本の溝であることが好ましい。
これにより、反射手段の製造容易性を高めることができる。また、導体ストリップの形成が不要になるので、反射手段の特性バラツキを抑制することができる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記IDTを構成する電極指の膜厚をHmT、前記電極指間溝の深さをHgT、前記電極指の実効膜厚をHT/λ(ただし、HT=HmT+HgT)とするとともに、前記反射手段が有する前記溝の深さをHgRとしたとき、
前記IDTおよび前記反射手段は、
HT/λ<HgR/λ
の関係を満たすことが好ましい。
これにより、導体ストリップが省略されていても反射手段の反射特性が向上してストップバンド上端モードのSAWのエネルギー閉じ込め効果がより顕著になり、Q値のさらなる向上が図られる。また、相対的にIDTの電極指の実効膜厚は減少するため、IDTの電気機械結合係数を高めることができ、CI値をさらに下げることができる。
[適用例8]
本発明の弾性表面波共振子では、前記HgRは、3λ以上であることが好ましい。
これにより、反射手段の製造にあたって、単に深さの深い溝を形成しさえすればよいことから、その製造容易性を格段に高めることができる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記反射手段は、前記水晶基板上に設けられた互いに平行な複数本の導体ストリップで構成されていることが好ましい。
これにより、反射手段の製造容易性を高めることができる。また、溝の形成が不要になるので、反射手段の特性バラツキを抑制することができる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記IDTを構成する電極指の膜厚をHmT、前記電極指間溝の深さをHgT、前記電極指の実効膜厚をHT/λ(ただし、HT=HmT+HgT)とするとともに、前記導体ストリップの膜厚をHmRとしたとき、
前記IDTおよび前記反射手段は、
HT/λ<HmR/λ
の関係を満たすことが好ましい。
これにより、溝が省略されていても反射手段の反射特性が向上してストップバンド上端モードのSAWのエネルギー閉じ込め効果がより顕著になり、Q値のさらなる向上が図られる。また、相対的にIDTの電極指の実効膜厚は減少するため、IDTの電気機械結合係数を高めることができ、CI値をさらに下げることができる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記反射手段は、
前記水晶基板上に設けられた互いに平行な複数本の導体ストリップと、
平面視で、前記水晶基板の前記導体ストリップの間に位置する部分に設けられた導体ストリップ間溝と、
を有することが好ましい。
これにより、周波数温度特性に優れた弾性表面波共振子が得られる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記IDTを構成する電極指の膜厚をHmT、前記電極指間溝の深さをHgT、前記電極指の実効膜厚をHT/λ(ただし、HT=HmT+HgT)とするとともに、前記導体ストリップの膜厚をHmR、前記導体ストリップ間溝の深さをHgR、前記導体ストリップの実効膜厚をHR/λ(ただし、HR=HmR+HgR)としたとき、
前記IDTおよび前記反射手段は、
HT/λ<HR/λ
の関係を満たすことが好ましい。
これにより、導体ストリップの実効膜厚の増大とともに反射手段の反射特性が向上してストップバンド上端モードのSAWのエネルギー閉じ込め効果がより顕著になり、Q値のさらなる向上が図られる。また、相対的にIDTの電極指の実効膜厚は減少するため、IDTの電気機械結合係数を高めることができ、CI値をさらに下げることができる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記IDTを構成する電極指の膜厚HmTと前記導体ストリップの膜厚HmRとが、
HmT/λ=HmR/λ
の関係を満たし、かつ、
前記電極指間溝の深さHgTと前記導体ストリップ間溝の深さHgRとが、
HgT/λ<HgR/λ
の関係を満たすことが好ましい。
これにより、高Q化と低CI化の両立を図ることができる。また、単一膜厚の導電膜を成膜すればよく、製造容易性が高くなる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記電極指間溝の深さHgTと前記導体ストリップ間溝の深さHgRとが、
HgT/λ=HgR/λ
の関係を満たし、かつ、
前記IDTを構成する電極指の膜厚HmTと前記導体ストリップの膜厚HmRとが、
HmT/λ<HmR/λ
の関係を満たすことが好ましい。
これにより、高Q化と低CI化の両立を図ることができる。また、単一条件で溝を加工すればよく、製造容易性が高くなる。
本発明の弾性表面波共振子では、前記反射手段は、前記水晶基板の端面で構成されていることが好ましい。
これにより、反射手段の製造容易性を高めることができる。また、溝や導体ストリップの形成が不要になるので、反射手段の特性バラツキを抑制するとともに、小型化を図ることができる。
本発明の弾性表面波発振器は、本発明の弾性表面波共振子と、前記IDTを駆動するためのICと、を備えることを特徴とする。
これにより、使用環境によらず、発振安定性に優れた弾性表面波発振器が得られる。
[適用例17]
本発明の電子機器は、本発明の弾性表面波共振子を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
Claims (20)
- 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弾性表面波を励振するIDTと、前記IDTを構成する電極指間に位置する基板を窪ませた電極指間溝と、を有する弾性表面波共振子であって、
前記弾性表面波の波長をλ、前記電極指間溝の深さをGとした場合に、
かつ、前記IDTのライン占有率をηとした場合に、前記電極指間溝の深さGと前記ライン占有率ηとが、
前記IDTを前記弾性表面波の伝搬方向において挟み込むように配置され、前記弾性表面波を反射する一対の反射手段を有することを特徴とする弾性表面波共振子。 - 前記反射手段は、前記IDTを構成する電極指と平行になるよう配置され、前記水晶基板を窪ませた溝で構成されている請求項1ないし7のいずれかに記載の弾性表面波共振子。
- 前記反射手段が有する溝は、互いに平行な複数本の溝である請求項8に記載の弾性表面波共振子。
- 前記IDTを構成する電極指の膜厚をHmT、前記電極指間溝の深さをHgT、前記電極指の実効膜厚をHT/λ(ただし、HT=HmT+HgT)とするとともに、前記反射手段が有する前記溝の深さをHgRとしたとき、
前記IDTおよび前記反射手段は、
HT/λ<HgR/λ
の関係を満たす請求項8または9に記載の弾性表面波共振子。 - 前記HgRは、3λ以上である請求項10に記載の弾性表面波共振子。
- 前記反射手段は、前記水晶基板上に設けられた互いに平行な複数本の導体ストリップで構成されている請求項1ないし7のいずれかに記載の弾性表面波共振子。
- 前記IDTを構成する電極指の膜厚をHmT、前記電極指間溝の深さをHgT、前記電極指の実効膜厚をHT/λ(ただし、HT=HmT+HgT)とするとともに、前記導体ストリップの膜厚をHmRとしたとき、
前記IDTおよび前記反射手段は、
HT/λ<HmR/λ
の関係を満たす請求項12に記載の弾性表面波共振子。 - 前記反射手段は、互いに平行な複数本の前記溝と、前記溝に隣接して前記水晶基板上に設けられた互いに平行な複数本の導体ストリップとで構成されている請求項1ないし7のいずれかに記載の弾性表面波共振子。
- 前記IDTを構成する電極指の膜厚をHmT、前記電極指間溝の深さをHgT、前記電極指の実効膜厚をHT/λ(ただし、HT=HmT+HgT)とするとともに、前記導体ストリップの膜厚をHmR、前記反射手段が有する前記溝の深さをHgR、前記導体ストリップの実効膜厚をHR/λ(ただし、HR=HmR+HgR)としたとき、
前記IDTおよび前記反射手段は、
HT/λ<HR/λ
の関係を満たす請求項14に記載の弾性表面波共振子。 - 前記IDTを構成する電極指の膜厚HmTと前記導体ストリップの膜厚HmRとが、
HmT/λ=HmR/λ
の関係を満たし、かつ、
前記電極指間溝の深さHgTと前記反射手段が有する前記溝の深さHgRとが、
HgT/λ<HgR/λ
の関係を満たす請求項15に記載の弾性表面波共振子。 - 前記電極指間溝の深さHgTと前記反射手段が有する前記溝の深さHgRとが、
HgT/λ=HgR/λ
の関係を満たし、かつ、
前記IDTを構成する電極指の膜厚HmTと前記導体ストリップの膜厚HmRとが、
HmT/λ<HmR/λ
の関係を満たす請求項15に記載の弾性表面波共振子。 - 前記反射手段は、前記水晶基板の端面で構成されている請求項1ないし7のいずれかに記載の弾性表面波共振子。
- 請求項1ないし18のいずれかに記載の弾性表面波共振子と、前記IDTを駆動するためのICと、を備えることを特徴とする弾性表面波発振器。
- 請求項1ないし18のいずれかに記載の弾性表面波共振子を備えることを特徴とする電子機器。
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