JP5488825B2 - 弾性表面波共振子、および弾性表面波発振器 - Google Patents
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Description
第1の形態の弾性表面波共振子は、オイラー角(−1.5°≦φ≦1.5°,117°≦θ≦142°,41.9°≦|ψ|≦49.57°)の水晶基板上に設けられ、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とした合金により構成されて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、
を満たし、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
の関係を満たし、前記IDTの電極膜厚をHとした場合に、
の関係を満たすことを特徴とする。
第2の形態の弾性表面波共振子は、第1の形態に記載の弾性表面波共振子であって、前記電極指間溝の深さGが、
の関係を満たすことを特徴とする。
第3の形態の弾性表面波共振子は、第1または第2の形態に記載の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4の形態の弾性表面波共振子は、第1乃至第3のいずれか1の形態に記載の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5の形態の弾性表面波共振子は、第1乃至第4のいずれか1の形態に記載の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6の形態の弾性表面波共振子は、第1乃至第5のいずれか1の形態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。
第7の形態の弾性表面波共振子は、第1乃至第6のいずれか1の形態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°,41.9°≦|ψ|≦49.5749°)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、
を満たし、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
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
このような特徴を持つ弾性表面波共振子によれば、周波数温度特性の向上を図ることができる。
適用例1の具体的形態としては、オイラー角(−1.5°≦φ≦1.5°,117°≦θ≦142°,41.9°≦|ψ|≦49.57°)の水晶基板上に設けられ、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とした合金により構成されて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、
を満たし、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
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子とすると良い。
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
適用例3における電極膜厚の範囲内において数式(8)を満たすようにηを定めることで、二次温度係数を略、±0.01ppm/℃2以内に収めることが可能となる。
の関係を満たす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との和を上記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。
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
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である。
なお、水晶基板のSAW伝搬方向の端面からの反射波を積極的に利用する端面反射型SAW共振子や、IDTの電極指対数を多くすることでIDT自体でSAWの定在波を励起する多対IDT型SAW共振子においては、反射器は必ずしも必要ではない。
これらを踏まえ、ライン占有率ηの上限を示すプロットと下限を示すプロットのそれぞれについて近似式を求めると、数式(12)と、数式(13)を導くことができる。
また、数式(12)〜(14)を踏まえて電極膜厚H≒0、0.01λ、0.02λ、0.03λ、0.035λとしたSAW共振子10についてそれぞれ、β=0となる溝深さGとライン占有率ηとの関係を近似直線で示すと図11のようになる。なお、電極膜を設けない水晶基板30における溝深さGとライン占有率ηとの関係については、図6に示した通りである。
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
の関係を満たすように設定すれば良い。これにより、IDT12のストップバンド上端の周波数ft2において、反射器20の反射係数Γが大きくなり、IDT12から励振されたストップバンド上端モードのSAWが、反射器20にて高い反射係数でIDT12側に反射されるようになる。そ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が強くなり、低損失な共振子を実現することができる。
Claims (7)
- オイラー角(−1.5°≦φ≦1.5°,117°≦θ≦142°,41.9°≦|ψ|≦49.57°)の水晶基板上に設けられ、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とした合金により構成されて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、
を満たし、
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
の関係を満たし、
前記IDTの電極膜厚をHとした場合に、
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。 - 請求項1に記載の弾性表面波共振子であって、
前記電極指間溝の深さGが、
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。 - 請求項1または請求項2に記載の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弾性表面波共振子。 - 請求項1乃至請求項3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ψと前記θが、
の関係を満たす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4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弾性表面波共振子。 - 請求項1乃至請求項5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6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ICを備えたことを特徴とする弾性表面波発振器。
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