JP5850109B2 - Surface acoustic wave resonator, surface acoustic wave oscillator, and electronic device - Google Patents

Surface acoustic wave resonator, surface acoustic wave oscillator, and electronic device Download PDF

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Description

本発明は、弾性表面波共振子、およびこれを搭載した弾性表面波発振器及び電子機器に係り、特に基板表面に溝を設けたタイプの弾性表面波共振子、およびこれを搭載した弾性表面波発振器に関する。   The present invention relates to a surface acoustic wave resonator, and a surface acoustic wave oscillator and an electronic device on which the surface acoustic wave resonator is mounted, and more particularly to a surface acoustic wave resonator of a type in which a groove is provided on a substrate surface and About.

弾性表面波(SAW:surface acoustic wave)装置(例えばSAW共振子)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圧電基板(例えば水晶基板)のカット角、およびIDT(interdigital transducer)の形成形態等が及ぼす影響が大きい。   In surface acoustic wave (SAW) devices (for example, SAW resonators), changes in frequency temperature characteristics include SAW stop band, cut angle of piezoelectric substrate (for example, quartz substrate), and IDT (interdigital transducer). The influence of the formation form etc. is great.

例えば特許文献1には、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構成、およびストップバンドの上端モード、下端モードにおけるそれぞれの定在波の分布などが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a configuration that excites each of the upper end mode and the lower end mode of the SAW stop band, and the distribution of each standing wave in the upper end mode and the lower end mode of the stop band.

また、特許文献2〜5には、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点が記載されている。そして、特許文献2、3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、電極の基準化膜厚(H/λ)を0.1程度まで厚くする事が記載されている。   Patent Documents 2 to 5 describe that the upper end mode of the stop band in SAW has better frequency temperature characteristics than the lower end mode of the stop band. In Patent Documents 2 and 3, in order to obtain good frequency temperature characteristics in a SAW device using Rayleigh waves, the cut angle of the quartz substrate is adjusted and the normalized film thickness (H / λ) of the electrode is set. It is described that the thickness is increased to about 0.1.

また、特許文献4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共に、電極の基準化膜厚(H/λ)を0.045程度以上厚くする旨が記載されている。   Patent Document 4 describes that in a SAW device using Rayleigh waves, the cut angle of the quartz substrate is adjusted and the standardized film thickness (H / λ) of the electrode is increased by about 0.045 or more. Yes.

また、特許文献5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。   In addition, Patent Literature 5 uses a rotation Y-cut X-propagation quartz crystal substrate and uses the resonance at the upper end of the stop band to improve the frequency-temperature characteristics as compared with the case of using the resonance at the lower end of the stop band. Have been described.

また、特許文献6、および非特許文献1には、STカット水晶基板を用いたSAW装置において、IDTを構成する電極指間や反射器を構成する導体ストリップ間に溝(グルーブ)を設けることが記載されている。また非特許文献1には、溝の深さにより二次曲線状の周波数温度特性における頂点温度が変化する旨と、二次温度係数がほぼ−3.4×10−8/℃となる旨が記載されている。 In Patent Document 6 and Non-Patent Document 1, in a SAW device using an ST cut quartz substrate, a groove is provided between electrode fingers constituting the IDT and between conductor strips constituting the reflector. Have been described. Non-Patent Document 1 discloses that the apex temperature in the frequency-temperature characteristic of the quadratic curve changes with the depth of the groove, and that the secondary temperature coefficient is approximately −3.4 × 10 −8 / ° C. 2. Is described.

また、特許文献7には、LSTカットの水晶基板を用いたSAW装置において、周波数温度特性を示す曲線を三次曲線とするための構成が記載されていると共に、レイリー波を用いたSAW装置においては、三次曲線で示されるような温度特性を持つカット角の基板は発見することができなかった旨が記載されている。   Patent Document 7 describes a configuration for making a curve indicating frequency temperature characteristics a cubic curve in a SAW device using an LST cut quartz substrate, and in a SAW device using a Rayleigh wave. It is described that a substrate having a cut angle having a temperature characteristic as shown by a cubic curve could not be found.

上記のように、周波数温度特性を改善するための要素は多岐に亙り、特にレイリー波を用いたSAW装置では、IDTを構成する電極の膜厚を厚くすることが周波数温度特性に寄与する要因の1つであると考えられている。しかし本願出願人は、電極の膜厚を厚くすると、経時変化特性や耐温度衝撃特性等の耐環境特性が劣化することを実験的に見出した。また、周波数温度特性の改善を主目的とした場合には、前述したように電極膜厚を厚くしなければならず、これに伴って経時変化特性や耐温度衝撃特性等の劣化を余儀なくされていた。これはQ値に関しても当てはめられることであり、電極膜厚を厚くせずに高Q化実現させることは困難であった。   As described above, there are a variety of factors for improving the frequency temperature characteristics. In particular, in a SAW device using Rayleigh waves, increasing the film thickness of the electrode constituting the IDT is a factor contributing to the frequency temperature characteristics. It is considered one. However, the applicant of the present application has experimentally found that environmental resistance characteristics such as aging characteristics and temperature shock resistance characteristics deteriorate when the electrode thickness is increased. In addition, when the main purpose is to improve the frequency temperature characteristics, the electrode film thickness must be increased as described above, and this has inevitably deteriorates the aging characteristics and the temperature shock resistance characteristics. It was. This is also true for the Q value, and it has been difficult to achieve a high Q without increasing the electrode film thickness.

上記問題を解決するため、特許文献8においては、水晶基板の弾性表面波の伝搬方向垂直な方向にグルーブを形成して、グルーブにより形成される凸部の上に電極を形成した構成を開示している。これにより、経時変化特性や耐温度衝撃特性等の耐環境特性を改善し、高いQ値を実現している。また特許文献9、10においては、高いQ値を実現するため、IDT電極間や、IDT電極の両側に配置された反射器を構成するストライプ状の金属膜の間にグルーブを形成する構成を開示している。   In order to solve the above problem, Patent Document 8 discloses a configuration in which a groove is formed in a direction perpendicular to the propagation direction of the surface acoustic wave of a quartz substrate, and an electrode is formed on a convex portion formed by the groove. ing. As a result, environmental resistance characteristics such as aging characteristics and temperature shock resistance characteristics are improved, and a high Q value is realized. Patent Documents 9 and 10 disclose a structure in which a groove is formed between stripe-shaped metal films constituting reflectors arranged between IDT electrodes or on both sides of the IDT electrode in order to realize a high Q value. doing.

さらに特許文献8においては、グルーブの深さ、グルーブ上に形成される電極の膜厚、電極のライン占有率について体系的な調査を行っている。そして弾性表面波共振子をストップバンド上端モードで励振させた場合において、与えられたグルーブ深さ、電極膜厚に対して、ライン占有率を調整することにより、弾性表面波の二次温度係数の絶対値が0.01ppm/℃以下になる条件について突き止めている。これにより弾性表面波の周波数温度特性が三次曲線状になるため、変曲点近傍の温度範囲では周波数偏差を抑制できることが期待される。 Further, in Patent Document 8, a systematic investigation is performed on the depth of the groove, the film thickness of the electrode formed on the groove, and the line occupation ratio of the electrode. When the surface acoustic wave resonator is excited in the stop band upper end mode, the secondary temperature coefficient of the surface acoustic wave is adjusted by adjusting the line occupancy for a given groove depth and electrode film thickness. The conditions for the absolute value to be 0.01 ppm / ° C. 2 or less have been ascertained. As a result, the frequency-temperature characteristic of the surface acoustic wave becomes a cubic curve, and it is expected that the frequency deviation can be suppressed in the temperature range near the inflection point.

特開平11−214958号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-214958 特開2006−148622号公報JP 2006-148622 A 特開2007−208871号公報JP 2007-208771 A 特開2007−267033号公報JP 2007-267033 A 特開2002−100959号公報JP 2002-100959 A 特開昭57−5418号公報Japanese Patent Laid-Open No. 57-5418 特許第3851336号公報Japanese Patent No. 3851336 WO2010/098139号公報WO2010 / 098139 特開昭61−220513号公報JP-A-61-220513 特開昭61−220514号公報JP-A-61-252014 特開2009−225420号公報JP 2009-225420 A

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))Manufacturing conditions and characteristics of groove-type SAW resonators (Electrotechnical Society Technical Report MW82-59 (1982))

さらに、特許文献11においては、IDT電極を構成する電極指の線幅、すなわちライン占有率が変動した場合の弾性表面波共振子の動作温度範囲における周波数偏差を低減する構成について開示している。しかし、特許文献8乃至11に示される弾性表面波共振子においても、弾性表面波共振子の損失を低減することが強く求められているが、これについて具体的な開示が成されていないのが現状である。   Further, Patent Document 11 discloses a configuration for reducing the frequency deviation in the operating temperature range of the surface acoustic wave resonator when the line width of the electrode fingers constituting the IDT electrode, that is, the line occupancy varies. However, in the surface acoustic wave resonators disclosed in Patent Documents 8 to 11, there is a strong demand to reduce the loss of the surface acoustic wave resonator, but no specific disclosure has been made about this. Currently.

そこで、本発明は、上記問題点に着目し、弾性表面波の周波数偏差を低減するとともに弾性表面波共振子の損失を低減した弾性表面波共振子、及びこれを用いた弾性表面波発振器、電子機器を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention pays attention to the above-mentioned problems, and the surface acoustic wave resonator in which the frequency deviation of the surface acoustic wave is reduced and the loss of the surface acoustic wave resonator is reduced, the surface acoustic wave oscillator using the surface acoustic wave oscillator, and the electron The purpose is to provide equipment.

本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
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、

Figure 0005850109
Figure 0005850109
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であって、前記実効ライン占有率ηeffが、
Figure 0005850109
の関係を満たすことを特徴とする。
第3の形態に係る弾性表面波共振子は、第1の形態又は第2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、
Figure 0005850109
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43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、
Figure 0005850109
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、
Figure 0005850109
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5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6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6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。
Figure 0005850109
Figure 0005850109
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
The surface acoustic wave resonator according to the first embodiment has an Euler angle (−1.5 ° ≦ φ ≦ 1.5 °, 117 ° ≦ θ ≦ 142 °, 42.79 ° ≦ | ψ | ≦ 49.57 °). And an IDT that is provided on the quartz substrate, includes a plurality of electrode fingers, and excites a stopband upper end mode surface acoustic wave; In plan view, a groove between the electrode fingers in the portion of the quartz substrate located between the electrode fingers, where the electrode film thickness of the IDT is H, and the wavelength of the surface acoustic wave is λ, and 0 <H ≦ 0.035λ is satisfied, ηg is the line occupancy ratio of the convex portions of the quartz crystal substrate disposed between the inter-electrode finger grooves, and the line occupancy ratio of the electrode fingers disposed on the convex portions Ηe, and the effective line occupancy ηeff of the IDT is As an arithmetic average of the line occupancy ηg and the line occupancy ηe,
Figure 0005850109
Figure 0005850109
It is characterized by satisfying the relationship.
The surface acoustic wave resonator according to the second embodiment is the surface acoustic wave resonator according to the first embodiment, and the effective line occupancy ηeff is
Figure 0005850109
It is characterized by satisfying the relationship.
A surface acoustic wave resonator according to a third embodiment is a surface acoustic wave resonator according to any one of the first embodiment and the second embodiment, and the depth G of the inter-electrode finger groove The sum of the electrode thickness H is
Figure 0005850109
It is characterized by satisfying the relationship.
A surface acoustic wave resonator according to a fourth embodiment is a surface acoustic wave resonator according to any one of the first to 43rd embodiments, wherein ψ and θ are
Figure 0005850109
It is characterized by satisfying the relationship.
A surface acoustic wave resonator according to a fifth embodiment is a surface acoustic wave resonator according to any one of the first to fourth embodiments, wherein the frequency of the stopband upper end mode in the IDT is ft2. When the frequency of the stop band lower end mode of the reflector disposed so as to sandwich the IDT in the propagation direction of the surface acoustic wave is fr1, and the frequency of the stop band upper end mode of the reflector is fr2,
Figure 0005850109
It is characterized by satisfying the relationship.
A surface acoustic wave resonator according to a sixth embodiment is a surface acoustic wave resonator according to a fifth embodiment, wherein a conductor strip is formed on a portion of the quartz substrate located between conductor strips constituting the reflector. An inter-groove is provided, and the groove between the conductor strips is shallower than the inter-electrode finger groove.
The surface acoustic wave oscillator according to the present embodiment includes the surface acoustic wave resonator according to any one of the first to sixth embodiments and a circuit for driving the IDT. .
An electronic apparatus according to this embodiment includes the surface acoustic wave resonator according to any one of the first to sixth embodiments.
Application Example 1 Quartz substrate with Euler angles (−1.5 ° ≦ φ ≦ 1.5 °, 117 ° ≦ θ ≦ 142 °, 42.79 ° ≦ | ψ | ≦ 49.57 °) and the crystal An IDT that includes a plurality of electrode fingers and that excites a surface acoustic wave in a stop band upper end mode, and is a depression in the quartz substrate at a position between the electrode fingers in plan view. The inter-electrode finger grooves are arranged, the line occupancy rate of the convex portions of the quartz crystal substrate arranged between the inter-electrode finger grooves is ηg, and the line occupancy rate of the electrode fingers arranged on the convex portions is A surface acoustic wave resonator that satisfies the relationship of the following equation, where ηe is an arithmetic average of the line occupancy ηg and the line occupancy ηe: an effective line occupancy ηeff of the IDT.
Figure 0005850109
Figure 0005850109

上記構成により、励振効率を高めて弾性表面波共振子の損失を低減できるとともに、弾性表面波共振子の一次温度係数の変動量を抑制して、共振周波数のバラつきを抑制することができる。   With the above configuration, it is possible to increase the excitation efficiency and reduce the loss of the surface acoustic wave resonator, and to suppress the variation in the primary temperature coefficient of the surface acoustic wave resonator, thereby suppressing the variation in the resonance frequency.

[適用例2]適用例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。
Application Example 2 In the surface acoustic wave resonator according to Application Example 1, the wavelength of the surface acoustic wave is λ, the depth of the inter-electrode finger groove is G, the electrode film thickness of the IDT is H, and the electrode When the plane coordinates based on the value G / λ obtained by dividing the inter-finger depth G by the wavelength λ of the surface acoustic wave and the effective line occupancy ηeff are (G / λ, ηeff), the plane coordinates (G / λ, ηeff) is
(1) In the case of 0.000λ <H ≦ 0.005λ,
(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), a range surrounded by a line connecting in the order of (0.010, 0.710),
And (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) ) In any of the bounded lines
(2) When 0.005λ <H ≦ 0.010λ,
(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), A range surrounded by a line connecting (0.010, 0.760) and (0.010, 0.770) in order,
And (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) included in any of the ranges surrounded by the line,
(3) When 0.010λ <H ≦ 0.015λ,
(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), A range surrounded by a line connecting (0.010, 0.760) and (0.010, 0.770) in order,
And (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) ) In any of the bounded lines
(4) When 0.015λ <H ≦ 0.020λ,
(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) A range of lines connecting in order,
And (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) ) In any of the bounded lines
(5) When 0.020λ <H ≦ 0.025λ,
(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) A range surrounded by a line connecting in order,
And (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) ) In any of the bounded lines
(6) When 0.025λ <H ≦ 0.030λ,
(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) A range surrounded by a line connecting in order,
And (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) ) In any of the bounded lines
(7) When 0.030λ <H ≦ 0.035λ,
(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) A range surrounded by a line connecting in order,
And (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) The surface acoustic wave resonator is included in any of the ranges surrounded by lines connecting in the order of

上記構成により、Hの厚みに対応して、弾性表面波共振子の二次温度係数の絶対値を0.01ppm/℃以下に抑制することができる。   With the above configuration, the absolute value of the secondary temperature coefficient of the surface acoustic wave resonator can be suppressed to 0.01 ppm / ° C. or less in correspondence with the thickness of H.

[適用例3]請求項1に記載の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

Figure 0005850109
Figure 0005850109
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。 Application Example 3 In the surface acoustic wave resonator according to claim 1, the depth G of the inter-electrode finger groove and the effective line occupancy ηeff are
Figure 0005850109
Figure 0005850109
A surface acoustic wave resonator characterized by satisfying the following relationship:

上記構成により、弾性表面波共振子の二次温度係数の絶対値を0.01ppm/℃以下に抑制することができる。 With the above configuration, the absolute value of the secondary temperature coefficient of the surface acoustic wave resonator can be suppressed to 0.01 ppm / ° C. 2 or less.

[適用例4]適用例3に記載の弾性表面波共振子であって、
前記IDTの電極膜厚Hが、

Figure 0005850109
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。 [Application Example 4] The surface acoustic wave resonator according to Application Example 3,
The electrode thickness H of the IDT is
Figure 0005850109
A surface acoustic wave resonator characterized by satisfying the following relationship:

このような特徴を有する弾性表面波共振子によれば、動作温度範囲内において良好な周波数温度特性を示すことを実現することができる。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。   According to the surface acoustic wave resonator having such a feature, it is possible to realize good frequency temperature characteristics within the operating temperature range. Moreover, according to having such a characteristic, it becomes possible to suppress degradation of the environmental resistance characteristics accompanying the increase in the electrode film thickness.

[適用例5]適用例4に記載の弾性表面波共振子であって、
前記実効ライン占有率ηeffが、

Figure 0005850109
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。 Application Example 5 The surface acoustic wave resonator according to Application Example 4,
The effective line occupancy ηeff is
Figure 0005850109
A surface acoustic wave resonator characterized by satisfying the following relationship:

適用例4における電極膜厚の範囲内において上述の式を満たすようにηeffを定めることで、二次温度係数の絶対値を、0.01ppm/℃以下に収めることが可能となる。 By defining ηeff so as to satisfy the above formula within the range of the electrode film thickness in Application Example 4, it is possible to keep the absolute value of the secondary temperature coefficient within 0.01 ppm / ° C. 2 or less.

[適用例6]適用例2、適用例4、適用例5のいずれか1例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、

Figure 0005850109
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。 [Application Example 6] The surface acoustic wave resonator according to any one of Application Example 2, Application Example 4, and Application Example 5, wherein a depth G between the electrode finger grooves and an electrode film thickness H are The sum is
Figure 0005850109
A surface acoustic wave resonator characterized by satisfying the following relationship:
By determining the sum of the inter-electrode finger groove depth G and the electrode film thickness H as in the above equation, a higher Q value than that of a conventional surface acoustic wave resonator can be obtained.

[適用例7]適用例1乃至適用例6のいずれか1例に記載の弾性表面波共振子であって、前記ψと前記θが、

Figure 0005850109
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。 Application Example 7 The surface acoustic wave resonator according to any one of Application Examples 1 to 6, wherein ψ and θ are
Figure 0005850109
A surface acoustic wave resonator characterized by satisfying the following relationship:

このような特徴を有するカット角で切り出された水晶基板を用いて弾性表面波共振子を製造することで、広い範囲で良好な周波数温度特性を示す弾性表面波共振子とすることができる。   By manufacturing a surface acoustic wave resonator using a quartz crystal substrate cut with a cut angle having such characteristics, a surface acoustic wave resonator exhibiting good frequency temperature characteristics in a wide range can be obtained.

[適用例8]適用例1乃至適用例7のいずれか1例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、

Figure 0005850109
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。 [Application Example 8] The surface acoustic wave resonator according to any one of Application Examples 1 to 7,
The frequency of the stop band upper end mode in the IDT is ft2, the frequency of the stop band lower end mode in the reflector arranged so as to sandwich the IDT in the propagation direction of the surface acoustic wave is fr1, and the frequency of the stop band upper end mode of the reflector. Is fr2,
Figure 0005850109
A surface acoustic wave resonator characterized by satisfying the following relationship:

このような特徴を有することにより、IDTのストップバンド上端モードの周波数ft2において、反射器の反射係数|Γ|が大きくなり、IDTから励振されたストップバンド上端モードの弾性表面波が、反射器にて高い反射係数でIDT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弾性表面波のエネルギー閉じ込めが強くなり、低損失な弾性表面波共振子を実現することができる。   By having such a feature, the reflection coefficient | Γ | of the reflector increases at the frequency ft2 of the IDT stopband upper end mode, and the stopband upper end mode surface acoustic wave excited from the IDT is generated in the reflector. Therefore, it is reflected to the IDT side with a high reflection coefficient. And the energy confinement of the surface acoustic wave of the stop band upper end mode becomes strong, and a surface acoustic wave resonator having a low loss can be realized.

[適用例9]適用例1乃至適用例8のいずれか1例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。   [Application Example 9] The surface acoustic wave resonator according to any one of Application Examples 1 to 8, wherein a groove between conductor strips is provided between conductor strips constituting the reflector, and the gap between the electrode fingers 2. A surface acoustic wave resonator according to claim 1, wherein the groove between the conductor strips is shallower than the groove.

このような特徴を有することで、反射器のストップバンドをIDTのストップバンドよりも高域側へ周波数シフトさせることができる。このため、数式9の関係を実現させることが可能となる。   By having such a feature, the stop band of the reflector can be frequency-shifted to a higher frequency side than the stop band of the IDT. For this reason, the relationship of Formula 9 can be realized.

[適用例10]適用例1乃至適用例9のいずれか1例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。   [Application Example 10] A surface acoustic wave oscillator comprising the surface acoustic wave resonator according to any one of Application Examples 1 to 9 and a circuit for driving the IDT.

[適用例11]適用例1乃至適用例9いずれか1例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。   Application Example 11 An electronic apparatus comprising the surface acoustic wave resonator according to any one of Application Examples 1 to 9.

第1実施形態のSAWデバイスの構成を示す図であって、(A)は平面構成を示す図であり、(B)は側面における部分拡大断面を示す図であり、(C)は(B)における詳細を説明するための部分拡大図であり、(D)は(C)における部分拡大図であって、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える溝部の断面形状を示す図である。It is a figure which shows the structure of the SAW device of 1st Embodiment, Comprising: (A) is a figure which shows a plane structure, (B) is a figure which shows the partial expanded cross section in a side surface, (C) is (B). FIG. 4D is a partially enlarged view for explaining details in FIG. 2D, and FIG. 4D is a partially enlarged view in FIG. 2C, and a groove portion that can be assumed when the SAW resonator is manufactured by using a photolithography technique and an etching technique. It is a figure which shows no cross-sectional shape. 本発明で用いる水晶基板の母材となるウェーハの方位の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the direction of the wafer used as the base material of the crystal substrate used by this invention. 第1実施形態の変形例として傾斜型IDTを採用した場合におけるSAWデバイスの構成例を示す図であって、(A)は電極指を傾斜させてX´´軸に直交させた形態の例であり、(B)は電極指を繋ぐバスバーを傾斜させたIDTを有するSAWデバイスの例である。It is a figure which shows the structural example of the SAW device at the time of employ | adopting inclination type IDT as a modification of 1st Embodiment, (A) is an example of the form which inclined the electrode finger and made it orthogonal to the X ″ axis. (B) is an example of a SAW device having an IDT in which a bus bar connecting electrode fingers is inclined. ストップバンド上端モードと下端モードとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between stopband upper end mode and lower end mode. 電極指間溝の深さと動作温度範囲内における周波数変動量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the depth of an electrode finger groove | channel, and the amount of frequency fluctuations in an operating temperature range. STカット水晶基板における温度特性を示す図である。It is a figure which shows the temperature characteristic in a ST cut quartz substrate. ストップバンド上端モードの共振点とストップバンド下端モードの共振点におけるライン占有率ηの変化に伴う二次温度係数の変化の違いを示すグラフであり、(A)は溝深さGを2%λとした場合におけるストップバンド上端モードの二次温度係数βの変位を示すグラフであり、(B)は溝深さGを2%λとした場合におけるストップバンド下端モードの二次温度係数βの変位を示すグラフであり、(C)は溝深さGを4%λとした場合におけるストップバンド上端モードの二次温度係数βの変位を示すグラフであり、(D)は溝深さGを4%λとした場合におけるストップバンド下端モードの二次温度係数βの変位を示すグラフである。It is a graph which shows the difference of the change of the secondary temperature coefficient with the change of the line occupation rate (eta) in the resonance point of a stop band upper end mode, and the resonance point of a stop band lower end mode, (A) is groove depth G 2% (lambda). 7B is a graph showing the displacement of the secondary temperature coefficient β in the stop band upper end mode when the groove depth G is set, and (B) is the displacement of the secondary temperature coefficient β in the stop band lower end mode when the groove depth G is 2% λ. (C) is a graph showing the displacement of the secondary temperature coefficient β in the stop band upper end mode when the groove depth G is 4% λ, and (D) is a graph showing the groove depth G of 4%. It is a graph which shows the displacement of the secondary temperature coefficient (beta) of the stop band lower end mode when it is set to% (lambda). 電極膜厚を0として電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを1%λ、(B)は溝深さGを1.25%λ、(C)は溝深さGを1.5%λ、(D)は溝深さGを2%λ、(E)は溝深さGを3%λ、(F)は溝深さGを4%λ、(G)は溝深さGを5%λ、(H)は溝深さGを6%λ、(I)は溝深さGを8%λとした場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between the line occupation rate (eta) and the secondary temperature coefficient (beta) at the time of changing the depth of an electrode finger groove | channel by making electrode film thickness 0, (A) is groove depth G 1% (lambda), (B) is the groove depth G of 1.25% λ, (C) is the groove depth G of 1.5% λ, (D) is the groove depth G of 2% λ, and (E) is the groove depth. G is 3% λ, (F) is the groove depth G is 4% λ, (G) is the groove depth G is 5% λ, (H) is the groove depth G is 6% λ, and (I) is the groove. It is a graph in case the depth G is 8% λ. 電極膜厚を0とした場合における二次温度係数が0となる電極指間溝の深さとライン占有率ηとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the depth of the electrode finger groove | channel where a secondary temperature coefficient becomes 0 when an electrode film thickness is set to 0, and line occupation rate (eta). 電極膜厚を0として電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを1%λ、(B)は溝深さGを1.25%λ、(C)は溝深さGを1.5%λ、(D)は溝深さGを2%λ、(E)は溝深さGを3%λ、(F)は溝深さGを4%λ、(G)は溝深さGを5%λ、(H)は溝深さGを6%λ、(I)は溝深さGを8%λとした場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between line occupation rate (eta) and frequency variation | change_quantity (DELTA) F when the electrode film thickness is set to 0 and the depth of a groove | channel between electrode fingers is changed, (A) is groove depth G 1% (lambda), ( B) has a groove depth G of 1.25% λ, (C) has a groove depth G of 1.5% λ, (D) has a groove depth G of 2% λ, and (E) has a groove depth G. (F) is 4% λ, (G) is 5% λ, (H) is 6% λ, and (I) is the groove depth. It is a graph when the thickness G is 8% λ. 電極指間溝の深さと、該電極指間溝の深さが±0.001λずれた場合の周波数変動量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the depth of an electrode finger groove, and the amount of frequency fluctuations when the depth of the electrode finger groove is shifted by ± 0.001λ. 電極膜厚を変化させた場合における二次温度係数が0となる電極指間溝の深さとライン占有率ηとの関係を示すグラフであり、(A)は電極膜厚を1%λ、(B)は電極膜厚を1.5%λ、(C)は電極膜厚を2%λ、(D)は電極膜厚を2.5%λ、(E)は電極膜厚を3%λ、(F)は電極膜厚を3.5%λとした場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between the depth of the electrode finger groove | channel where the secondary temperature coefficient becomes 0 when changing an electrode film thickness, and line occupation rate (eta), (A) is electrode film thickness 1% (lambda), ( (B) is the electrode film thickness of 1.5% λ, (C) is the electrode film thickness of 2% λ, (D) is the electrode film thickness of 2.5% λ, and (E) is the electrode film thickness of 3% λ. (F) is a graph when the electrode film thickness is 3.5% λ. 各電極膜厚における二次温度係数β≒0(ppm/℃)となるη1と電極指間溝の深さとの関係をグラフにまとめた図であり、(A)は電極膜厚を1%λ〜3.5%λまで変化させた際の溝深さGとη1との関係を示し、(B)は、|β|≦0.01(ppm/℃)となる領域が点A乃至Hを結んでなる多角形内であることを説明する図である。A diagram that graphically summarizes the relationship between the depth of the secondary temperature coefficient β ≒ 0 (ppm / ℃ 2 ) to become η1 and inter-electrode-finger groove at each electrode thickness, (A) is the electrode thickness 1% The relationship between the groove depth G and η1 when changing from λ to 3.5% λ is shown, and (B) shows a region where | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) It is a figure explaining being in the polygon formed by connecting H. 電極膜厚H≒0からH=0.035λまでの電極指間溝の深さとライン占有率ηとの関係を近似曲線で示した図である。It is the figure which showed the relationship between the electrode finger-groove depth from the electrode film thickness H≈0 to H = 0.035λ and the line occupancy η by an approximate curve. 電極膜厚を0.01λとして電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを0、(B)は溝深さGを1%λ、(C)は溝深さGを2%λ、(D)は溝深さGを3%λ、(E)は溝深さGを4%λ、(F)は溝深さGを5%λの場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between the line occupation rate (eta) and secondary temperature coefficient (beta) in the case where the electrode film thickness is 0.01 (lambda) and the depth of an electrode finger groove | channel is changed, (A) is groove depth G 0, (B) Groove depth G 1% λ, (C) Groove depth G 2% λ, (D) Groove depth G 3% λ, (E) Groove depth G 4%. λ and (F) are graphs when the groove depth G is 5% λ. 電極膜厚を0.015λとして電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを0、(B)は溝深さGを1%λ、(C)は溝深さGを1.5%λ、(D)は溝深さGを2.5%λ、(E)は溝深さGを3.5%λ、(F)は溝深さGを4.5%λの場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between the line occupation rate (eta) and secondary temperature coefficient (beta) in the case where the electrode film thickness is 0.015λ and the depth of the inter-electrode finger groove is changed. (B) is the groove depth G of 1% λ, (C) is the groove depth G of 1.5% λ, (D) is the groove depth G of 2.5% λ, and (E) is the groove depth. G is 3.5% λ, and (F) is a graph when the groove depth G is 4.5% λ. 電極膜厚を0.02λとして電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを0、(B)は溝深さGを1%λ、(C)は溝深さGを2%λ、(D)は溝深さGを3%λ、(E)は溝深さGを4%λ、(F)は溝深さGを5%λの場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between the line occupation rate (eta) and secondary temperature coefficient (beta) at the time of changing the depth of an electrode finger groove | channel by making electrode film thickness 0.02 (lambda), (A) is groove depth G 0, (B) Groove depth G 1% λ, (C) Groove depth G 2% λ, (D) Groove depth G 3% λ, (E) Groove depth G 4%. λ and (F) are graphs when the groove depth G is 5% λ. 電極膜厚を0.025λとして電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを0、(B)は溝深さGを1%λ、(C)は溝深さGを1.5%λ、(D)は溝深さGを2.5%λ、(E)は溝深さGを3.5%λ、(F)は溝深さGを4.5%λの場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between the line occupation rate (eta) and secondary temperature coefficient (beta) at the time of changing electrode electrode groove | channel depth with the electrode film thickness of 0.025 (lambda), (A) is groove depth G 0, (B) is the groove depth G of 1% λ, (C) is the groove depth G of 1.5% λ, (D) is the groove depth G of 2.5% λ, and (E) is the groove depth. G is 3.5% λ, and (F) is a graph when the groove depth G is 4.5% λ. 電極膜厚を0.03λとして電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを0、(B)は溝深さGを1%λ、(C)は溝深さGを2%λ、(D)は溝深さGを3%λ、(E)は溝深さGを4%λ、(F)は溝深さGを5%λの場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between the line occupation rate (eta) and secondary temperature coefficient (beta) in the case where the electrode film thickness is 0.03λ and the depth of the inter-electrode finger groove is changed, and (A) shows the groove depth G as 0, (B) Groove depth G 1% λ, (C) Groove depth G 2% λ, (D) Groove depth G 3% λ, (E) Groove depth G 4%. λ and (F) are graphs when the groove depth G is 5% λ. 電極膜厚を0.035λとして電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを0、(B)は溝深さGを1%λ、(C)は溝深さGを2%λ、(D)は溝深さGを3%λ、(E)は溝深さGを4%λ、(F)は溝深さGを5%λの場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between the line occupation rate (eta) and secondary temperature coefficient (beta) at the time of changing electrode electrode groove | channel thickness to 0.035 (lambda), and the groove depth G is 0, (A). (B) Groove depth G 1% λ, (C) Groove depth G 2% λ, (D) Groove depth G 3% λ, (E) Groove depth G 4%. λ and (F) are graphs when the groove depth G is 5% λ. 電極膜厚を0.01λとして電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを0、(B)は溝深さGを1%λ、(C)は溝深さGを2%λ、(D)は溝深さGを3%λ、(E)は溝深さGを4%λ、(F)は溝深さGを5%λの場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between the line occupation rate (eta) and frequency variation | change_quantity (DELTA) F when the electrode film thickness is 0.01 (lambda) and the depth of an electrode finger groove | channel is changed, (A) is groove depth G 0, ( B) Groove depth G is 1% λ, (C) Groove depth G is 2% λ, (D) Groove depth G is 3% λ, and (E) Groove depth G is 4% λ. (F) is a graph when the groove depth G is 5% λ. 電極膜厚を0.015λとして電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを0、(B)は溝深さGを1%λ、(C)は溝深さGを1.5%λ、(D)は溝深さGを2.5%λ、(E)は溝深さGを3.5%λ、(F)は溝深さGを4.5%λの場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between the line occupation rate (eta) and frequency variation | change_quantity (DELTA) F when the electrode film thickness is 0.015 (lambda) and the depth of an electrode finger groove | channel is changed, (A) is groove depth G 0, ( (B) is the groove depth G of 1% λ, (C) is the groove depth G of 1.5% λ, (D) is the groove depth G of 2.5% λ, and (E) is the groove depth G. Is a graph when the groove depth G is 4.5% λ. 電極膜厚を0.02λとして電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを0、(B)は溝深さGを1%λ、(C)は溝深さGを2%λ、(D)は溝深さGを3%λ、(E)は溝深さGを4%λ、(F)は溝深さGを5%λの場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between line occupation rate (eta) and frequency variation (DELTA) F when the electrode film thickness is 0.02 (lambda) and the depth of an electrode finger groove | channel is changed, (A) is groove depth G 0, ( B) Groove depth G is 1% λ, (C) Groove depth G is 2% λ, (D) Groove depth G is 3% λ, and (E) Groove depth G is 4% λ. (F) is a graph when the groove depth G is 5% λ. 電極膜厚を0.025λとして電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを0、(B)は溝深さGを1%λ、(C)は溝深さGを1.5%λ、(D)は溝深さGを2.5%λ、(E)は溝深さGを3.5%λ、(F)は溝深さGを4.5%λの場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between line occupation rate (eta) and frequency variation (DELTA) F at the time of changing electrode groove depth with an electrode film thickness of 0.025 (lambda), (A) is groove depth G 0, ( (B) is the groove depth G of 1% λ, (C) is the groove depth G of 1.5% λ, (D) is the groove depth G of 2.5% λ, and (E) is the groove depth G. Is a graph when the groove depth G is 4.5% λ. 電極膜厚を0.03λとして電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを0、(B)は溝深さGを1%λ、(C)は溝深さGを2%λ、(D)は溝深さGを3%λ、(E)は溝深さGを4%λ、(F)は溝深さGを5%λの場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between line occupation rate (eta) and frequency variation (DELTA) F when the electrode film thickness is 0.03 (lambda) and the depth of an electrode finger groove | channel is changed, (A) is groove depth G 0, ( B) Groove depth G is 1% λ, (C) Groove depth G is 2% λ, (D) Groove depth G is 3% λ, and (E) Groove depth G is 4% λ. (F) is a graph when the groove depth G is 5% λ. 電極膜厚を0.035λとして電極指間溝の深さを変えた場合におけるライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示すグラフであり、(A)は溝深さGを0、(B)は溝深さGを1%λ、(C)は溝深さGを2%λ、(D)は溝深さGを3%λ、(E)は溝深さGを4%λ、(F)は溝深さGを5%λの場合におけるグラフである。It is a graph which shows the relationship between line occupation rate (eta) and frequency variation (DELTA) F when the electrode film thickness is 0.035 (lambda) and the depth of an electrode finger groove | channel is changed, (A) is groove depth G 0, ( B) Groove depth G is 1% λ, (C) Groove depth G is 2% λ, (D) Groove depth G is 3% λ, and (E) Groove depth G is 4% λ. (F) is a graph when the groove depth G is 5% λ. 電極膜厚Hを0≦H<0.005λとした場合におけるライン占有率ηと溝深さGの関係を示すグラフによって|β|≦0.01(ppm/℃)となる範囲を示す図であり、(A)はη1、(B)はη2の場合を示す。A graph showing a range in which | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) by a graph showing the relationship between the line occupation ratio η and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0 ≦ H <0.005λ. (A) shows the case of η1, and (B) shows the case of η2. 電極膜厚Hを0.005λ≦H<0.010λとした場合におけるライン占有率ηと溝深さGの関係を示すグラフによって|β|≦0.01(ppm/℃)となる範囲を示す図であり、(A)はη1、(B)はη2の場合を示す。A range in which | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) is obtained by a graph showing the relationship between the line occupation ratio η and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.005λ ≦ H <0.010λ. (A) shows the case of η1, and (B) shows the case of η2. 電極膜厚Hを0.010λ≦H<0.015λとした場合におけるライン占有率ηと溝深さGの関係を示すグラフによって|β|≦0.01(ppm/℃)となる範囲を示す図であり、(A)はη1、(B)はη2の場合を示す。A range in which | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) is obtained by a graph showing the relationship between the line occupancy η and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.010λ ≦ H <0.015λ. (A) shows the case of η1, and (B) shows the case of η2. 電極膜厚Hを0.015λ≦H<0.020λとした場合におけるライン占有率ηと溝深さGの関係を示すグラフによって|β|≦0.01(ppm/℃)となる範囲を示す図であり、(A)はη1、(B)はη2の場合を示す。A range in which | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) is obtained by a graph showing the relationship between the line occupation ratio η and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.015λ ≦ H <0.020λ. (A) shows the case of η1, and (B) shows the case of η2. 電極膜厚Hを0.020λ≦H<0.025λとした場合におけるライン占有率ηと溝深さGの関係を示すグラフによって|β|≦0.01(ppm/℃)となる範囲を示す図であり、(A)はη1、(B)はη2の場合を示す。A range where | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) is obtained by a graph showing the relationship between the line occupancy η and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.020λ ≦ H <0.025λ. (A) shows the case of η1, and (B) shows the case of η2. 電極膜厚Hを0.025λ≦H<0.030λとした場合におけるライン占有率ηと溝深さGの関係を示すグラフによって|β|≦0.01(ppm/℃)となる範囲を示す図であり、(A)はη1、(B)はη2の場合を示す。A range in which | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) is obtained by a graph showing the relationship between the line occupancy η and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.025λ ≦ H <0.030λ. (A) shows the case of η1, and (B) shows the case of η2. 電極膜厚Hを0.030λ≦H<0.035λとした場合におけるライン占有率ηと溝深さGの関係を示すグラフによって|β|≦0.01(ppm/℃)となる範囲を示す図であり、(A)はη1、(B)はη2の場合を示す。A range where | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) is obtained by a graph showing the relationship between the line occupancy η and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.030λ ≦ H <0.035λ. (A) shows the case of η1, and (B) shows the case of η2. 電極膜厚、ライン占有率η(η1:実線、η2:破線)を定めた際の電極指間溝の深さとオイラー角ψとの関係を示すグラフであり、(A)は電極膜厚を1%λ、(B)は電極膜厚を1.5%λ、(C)は電極膜厚を2%λ、(D)は電極膜厚を2.5%λ、(E)は電極膜厚を3%λ、(F)は電極膜厚を3.5%λとした場合のグラフである。6 is a graph showing the relationship between the electrode finger groove depth and Euler angle ψ when the electrode film thickness and line occupation ratio η (η1: solid line, η2: broken line) are determined. % Λ, (B) is the electrode thickness of 1.5% λ, (C) is the electrode thickness of 2% λ, (D) is the electrode thickness of 2.5% λ, and (E) is the electrode thickness. Is a graph when the electrode film thickness is 3.5% λ. 各電極膜厚Hにおける電極指間溝の深さGとオイラー角ψとの関係をグラフにまとめた図である。It is the figure which put together the relationship between the depth G of the electrode finger groove | channel in each electrode film thickness H, and Euler angle (psi) in the graph. 二次温度係数βが−0.01(ppm/℃)となる電極指間溝の深さとオイラー角ψとの関係を示すグラフである。Is a graph showing the secondary temperature coefficient β is -0.01 (ppm / ℃ 2) and comprising a depth of the inter-electrode-finger groove and the relationship between Euler angle [psi. 二次温度係数βが+0.01(ppm/℃)となる電極指間溝の深さとオイラー角ψとの関係を示すグラフである。The secondary temperature coefficient β is a graph showing the relationship between +0.01 (ppm / ℃ 2) and comprising a depth of the inter-electrode-finger groove and the Euler angle [psi. 電極膜厚Hの範囲を0<H≦0.005λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフであり、(A)はψの最大値と最小値、(B)は、βの要件を満たすψの領域をそれぞれ示すグラフである。When the range of the electrode film thickness H is 0 <H ≦ 0.005λ, it is a graph showing the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ). (B) are graphs each showing a region of ψ that satisfies the requirement of β. 電極膜厚Hの範囲を0.005λ<H≦0.010λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフであり、(A)はψの最大値と最小値、(B)は、βの要件を満たすψの領域をそれぞれ示すグラフである。When the range of the electrode film thickness H is 0.005λ <H ≦ 0.010λ, it is a graph showing the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ), (A) Are the maximum and minimum values of ψ, and (B) is a graph showing the region of ψ that satisfies the requirement of β. 電極膜厚Hの範囲を0.010λ<H≦0.015λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフであり、(A)はψの最大値と最小値、(B)は、βの要件を満たすψの領域をそれぞれ示すグラフである。When the range of the electrode film thickness H is 0.010λ <H ≦ 0.015λ, it is a graph showing the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ), (A) Are the maximum and minimum values of ψ, and (B) is a graph showing the region of ψ that satisfies the requirement of β. 電極膜厚Hの範囲を0.015λ<H≦0.020λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフであり、(A)はψの最大値と最小値、(B)は、βの要件を満たすψの領域をそれぞれ示すグラフである。When the range of the electrode film thickness H is 0.015λ <H ≦ 0.020λ, it is a graph showing the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ), (A) Are the maximum and minimum values of ψ, and (B) is a graph showing the region of ψ that satisfies the requirement of β. 電極膜厚Hの範囲を0.020λ<H≦0.025λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフであり、(A)はψの最大値と最小値、(B)は、βの要件を満たすψの領域をそれぞれ示すグラフである。When the range of the electrode film thickness H is 0.020λ <H ≦ 0.025λ, it is a graph showing the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ), (A) Are the maximum and minimum values of ψ, and (B) is a graph showing the region of ψ that satisfies the requirement of β. 電極膜厚Hの範囲を0.025λ<H≦0.030λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフであり、(A)はψの最大値と最小値、(B)は、βの要件を満たすψの領域をそれぞれ示すグラフである。When the range of the electrode film thickness H is 0.025λ <H ≦ 0.030λ, it is a graph showing the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ), (A) Are the maximum and minimum values of ψ, and (B) is a graph showing the region of ψ that satisfies the requirement of β. 電極膜厚Hの範囲を0.030λ<H≦0.035λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフであり、(A)はψの最大値と最小値、(B)は、βの要件を満たすψの領域をそれぞれ示すグラフである。When the range of the electrode film thickness H is 0.030λ <H ≦ 0.035λ, it is a graph showing the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ), (A) Are the maximum and minimum values of ψ, and (B) is a graph showing the region of ψ that satisfies the requirement of β. 電極膜厚0.02λ、電極指間溝の深さ0.04λにおけるオイラー角θと二次温度係数βとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between Euler angle (theta) and secondary temperature coefficient (beta) in electrode film thickness 0.02 (lambda) and depth of electrode finger groove | channel 0.04 (lambda). オイラー角φと二次温度係数βとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between Euler angle (phi) and secondary temperature coefficient (beta). 周波数温度特性が良好となるオイラー角θとオイラー角ψとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between Euler angle (theta) and Euler angle (psi) from which a frequency temperature characteristic becomes favorable. 周波数温度特性が最も良好となった条件下における4つの試験片での周波数温度特性データの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the frequency temperature characteristic data in four test pieces on the conditions where the frequency temperature characteristic became the best. 電極指間溝の深さと電極膜厚との和である段差とCI値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the level | step difference which is the sum of the depth of an electrode finger groove | channel, and an electrode film thickness, and CI value. 本実施形態に係るSAW共振子における等価回路定数や静特性の例を示す表である。It is a table | surface which shows the example of the equivalent circuit constant and static characteristic in the SAW resonator which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るSAW共振子におけるインピーダンスカーブデータである。It is impedance curve data in the SAW resonator according to the present embodiment. 従来のSAW共振子における段差とQ値の関係と本実施形態に係るSAW共振子段差とQ値の関係を比較するためのグラフである。It is a graph for comparing the relationship between the step and the Q value in the conventional SAW resonator and the relationship between the SAW resonator step and the Q value according to the present embodiment. IDTと反射器のSAW反射特性を示す図である。It is a figure which shows SAW reflection characteristic of IDT and a reflector. ヒートサイクル試験における電極膜厚Hと周波数変動との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electrode film thickness H and the frequency fluctuation | variation in a heat cycle test. 実施形態に係るSAW発振器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the SAW oscillator which concerns on embodiment. SAW共振子の周波数温度特性を示すグラフであり、(A)は特開2006−203408号に開示されているSAW共振子の周波数温度特性を示すグラフ、(B)は実質的な動作温度範囲内における周波数温度特性の範囲を示すグラフである。2 is a graph showing frequency temperature characteristics of a SAW resonator, (A) is a graph showing frequency temperature characteristics of a SAW resonator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-203408, and (B) is in a substantial operating temperature range. It is a graph which shows the range of the frequency temperature characteristic in. IDTおよび反射器に保護膜としてアルミナを被覆したSAW共振子における動作範囲内の周波数変動量の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the frequency fluctuation amount in the operating range in the SAW resonator which coat | covered the IDT and the reflector as the protective film with the alumina. IDTおよび反射器に保護膜としてSiO2を被覆したSAW共振子における動作範囲内の周波数変動量の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the amount of frequency fluctuations in the operating range in the SAW resonator which coat | covered SiO2 as a protective film in IDT and a reflector. 第2実施形態に係るSAW共振子であって、図59(A)は第2実施形態のSAW共振子の平面図であり、図59(B)は部分拡大断面図、図59(C)は同図(B)における詳細を説明するための拡大図、図59(D)は図59(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え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電極指の実効ライン占有率ηeffの特定方法を説明するための図である。FIG. 59A is a plan view of the SAW resonator according to the second embodiment, FIG. 59B is a partially enlarged sectional view, and FIG. 59C is a SAW resonator according to the second embodiment. FIG. 59 (D) is an enlarged view for explaining details in FIG. 5 (B), and FIG. 59 (D) is a partially enlarged view of FIG. 59 (C). The SAW resonator according to the present invention is used by photolithography technique and etching technique. It is a figure for demonstrating the identification method of effective line occupation rate (eta) eff of an IDT electrode finger when it is a cross-sectional shape which can be assumed at the time of manufacture, and cross-sectional shape became trapezoid shape instead of the rectangle. 例1におけるタイプ1とタイプ2の周波数温度特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency temperature characteristic of type 1 and type 2 in Example 1. 例2におけるタイプ1とタイプ2の周波数温度特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency temperature characteristic of Type 1 and Type 2 in Example 2. タイプ1のライン占有率ηを変化させたときの一次温度係数の変動量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the variation | change_quantity of the primary temperature coefficient when changing the line occupation rate (eta) of type 1. FIG. タイプ2の実効ライン占有率ηeffを変化させたときの一次温度係数の変動量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the variation | change_quantity of a primary temperature coefficient when the effective line occupation rate (eta) eff of type 2 is changed.

以下、本発明の弾性表面波共振子、および弾性表面波発振器に係る実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。   Hereinafter, embodiments of a surface acoustic wave resonator and a surface acoustic wave oscillator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .

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え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。
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。
First, a first embodiment of a surface acoustic wave (SAW) resonator according to the present invention will be described with reference to FIG. 1A is a plan view of a SAW resonator, FIG. 1B is a partially enlarged sectional view, and FIG. 1C is an enlarged view for explaining details in FIG. 1B. FIG. 1D is a cross-sectional shape that can be assumed when the SAW resonator according to the present invention is manufactured using a photolithographic technique and an etching technique with respect to a partially enlarged view of FIG. It is a figure for demonstrating the identification method of line occupation rate (eta) of an IDT electrode finger in case a cross-sectional shape becomes trapezoid shape instead of a rectangle. The line occupancy η is a convexity at a height that is ½ of (G + H), which is a value obtained by adding the depth (pedestal height) G of the groove 32 and the electrode film thickness H from the bottom of the groove 32. The ratio of the width L to the value obtained by adding the width L of the portion and the width S of the groove 32 (L + S) is appropriate.
The SAW resonator 10 according to the present embodiment is configured based on a quartz substrate 30, an IDT 12, and a reflector 20.

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の方位の一例を示す図である。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、後述のようにZ´軸を法線とするカット面を有し、カット面内にX´´軸とX´´軸に垂直なY´´´軸を有する。さらに、SAW共振子10を構成するIDT12および反射器20は、後述のようにSAWの伝搬方向を考慮して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、X´´軸に平行な方向を長辺とし、Y´´´軸に平行な方向を短辺とした長方形としてもよい。   FIG. 2 is a diagram showing an example of the orientation of the wafer 1 that is the base material of the quartz crystal substrate 30 used in the present invention. In FIG. 2, the X axis is an electric axis of quartz, the Y axis is a mechanical axis of quartz, and the Z axis is an optical axis of quartz. As described later, the wafer 1 has a cut surface with the Z ′ axis as a normal line, and has an X ″ axis and a Y ″ ″ axis perpendicular to the X ″ axis in the cut surface. Further, the IDT 12 and the reflector 20 constituting the SAW resonator 10 are arranged along the X ″ axis in consideration of the SAW propagation direction as described later. The quartz crystal substrate 30 constituting the SAW resonator 10 is cut out from the wafer 1 and separated into pieces. The shape of the quartz substrate 30 in plan view is not particularly limited, but may be a rectangle having a long side in the direction parallel to the X ″ axis and a short side in the direction parallel to the Y ″ ″ axis.

本実施形態では水晶基板30として、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カット水晶基板を採用した。ここで、図2を参照して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3となる。   In this embodiment, the quartz substrate 30 is represented by Euler angles (−1.5 ° ≦ φ ≦ 1.5 °, 117 ° ≦ θ ≦ 142 °, 42.79 ° ≦ | ψ | ≦ 49.57 °). An in-plane rotating ST-cut quartz substrate was adopted. Here, the Euler angle will be described with reference to FIG. A substrate represented by Euler angles (0 °, 0 °, 0 °) is a Z-cut substrate 3 having a main surface perpendicular to the Z-axis.

ここで、オイラー角(φ,θ,ψ)のφはZカット基板3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。第1の回転後のX軸、Y軸をそれぞれX´軸、Y´軸とする。なお、図2では、オイラー角の説明として、オイラー角のφが0°の場合を図示している。よって、図2においては、X軸にX´軸が重なっており、Y軸にY´軸が重なっている。   Here, φ of Euler angles (φ, θ, ψ) is related to the first rotation of the Z-cut substrate 3, and the Z axis is the rotation axis, and the direction rotating from the + X axis to the + Y axis is positive rotation. The first rotation angle is an angle. The X axis and the Y axis after the first rotation are taken as an X ′ axis and a Y ′ axis, respectively. In FIG. 2, as a description of the Euler angle, a case where the Euler angle φ is 0 ° is illustrated. Therefore, in FIG. 2, the X ′ axis overlaps the X axis, and the Y ′ axis overlaps the Y axis.

オイラー角のθはZカット基板3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(即ち、X´軸)を回転軸とし、第1の回転後の+Y軸(即ち、+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、すなわち上述のウェーハ1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。つまり、第2回転後のY軸をY´´軸とし、第2回転後のZ軸をZ´軸とした場合、X´軸とY´´軸の両方に平行な面が圧電基板のカット面となり、Z´軸がこのカット面の法線となる。   The Euler angle θ relates to the second rotation performed after the first rotation of the Z-cut substrate 3, and after the first rotation, the X axis after the first rotation (that is, the X ′ axis) is the rotation axis. This is a second rotation angle in which the direction of rotation from the + Y axis (that is, the + Y ′ axis) to the + Z axis is a positive rotation angle. The cut surface of the piezoelectric substrate, that is, the cut surface of the wafer 1 described above is determined by the first rotation angle φ and the second rotation angle θ. In other words, when the Y axis after the second rotation is the Y ″ axis and the Z axis after the second rotation is the Z ′ axis, the plane parallel to both the X ′ axis and the Y ″ axis is the cut of the piezoelectric substrate. And the Z ′ axis is the normal of this cut surface.

オイラー角のψはZカット基板3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軸であるZ´軸を回転軸とし、第2の回転後の+X軸(即ち、+X´軸)から第2の回転後の+Y軸(即ち、+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(即ち、X´軸)に対する第3回転角度ψで表される。つまり、第3の回転後のX軸をX´´軸とし、第3回転後のY軸をY´´´軸とした場合、X´´軸とY´´´軸の両方に平行な面が圧電基板のカット面となり、その法線はZ´軸となる。このように第3の回転を行なっても法線は不変であるので、この圧電基板のカット面も上述のウェーハ1のカット面となる。またX´´軸に平行な方向がSAWの伝搬方向となる。   Euler angle ψ relates to the third rotation performed after the second rotation of the Z-cut substrate 3, and the Z ′ axis, which is the Z axis after the second rotation, is used as the rotation axis, and + This is a third rotation angle in which the direction of rotation from the X axis (that is, + X ′ axis) to the + Y axis (that is, + Y ″ axis) after the second rotation is a positive rotation angle. The propagation direction of the SAW is represented by a third rotation angle ψ with respect to the X axis (that is, the X ′ axis) after the second rotation. That is, if the X axis after the third rotation is the X ″ axis and the Y axis after the third rotation is the Y ″ axis, the plane is parallel to both the X ″ axis and the Y ″ axis. Becomes the cut surface of the piezoelectric substrate, and its normal is the Z ′ axis. Since the normal line does not change even when the third rotation is performed in this way, the cut surface of the piezoelectric substrate also becomes the cut surface of the wafer 1 described above. The direction parallel to the X ″ axis is the SAW propagation direction.

なお、SAWの位相速度方向はX´´軸方向に平行な方向となる。SAWのパワーフローと呼ばれている現象は、SAWの位相が進む方向(位相速度方向)と、SAWのエネルギーが進む方向(群速度方向)とにずれが生じる現象である。位相速度方向と群速度方向とがなす角度はパワーフロー角と呼ばれている(図3参照)。   The SAW phase velocity direction is parallel to the X ″ axis direction. The phenomenon called SAW power flow is a phenomenon in which a shift occurs between the direction in which the SAW phase advances (phase velocity direction) and the direction in which the SAW energy advances (group velocity direction). The angle formed by the phase velocity direction and the group velocity direction is called a power flow angle (see FIG. 3).

IDT12は、複数の電極指18a、18bの基端部をそれぞれバスバー16a,16bで接続した櫛歯状電極14a,14bを一対有し、一方の櫛歯状電極14aを構成する電極指18aと、他方の櫛歯状電極14bを構成する電極指18bとを所定の間隔をあけて交互に配置している。さらに、図1(A)に示す如く電極指18a、18bは、それら電極指の延長方向が、弾性表面波の伝播方向であるX´´軸と直交するように配置される。このようにして構成されるSAW共振子10によって励起されるSAWは、Rayleigh型(レイリー型)のSAWであり、X´´軸とZ´軸の両方に振動変位成分を有する。そしてこのように、SAWの伝播方向を水晶の結晶軸であるX軸からずらすことで、ストップバンド上端モードのSAWを励起することが可能となるのである。   The IDT 12 includes a pair of comb-like electrodes 14a and 14b in which the base ends of the plurality of electrode fingers 18a and 18b are respectively connected by bus bars 16a and 16b, and the electrode fingers 18a constituting one comb-like electrode 14a; The electrode fingers 18b constituting the other comb-like electrode 14b are alternately arranged at a predetermined interval. Further, as shown in FIG. 1A, the electrode fingers 18a and 18b are arranged so that the extending direction of the electrode fingers is orthogonal to the X ″ axis, which is the propagation direction of the surface acoustic wave. The SAW excited by the SAW resonator 10 configured as described above is a Rayleigh type (Rayleigh type) SAW, and has vibration displacement components on both the X ″ axis and the Z ′ axis. Thus, by shifting the SAW propagation direction from the X axis, which is the crystal axis of the quartz crystal, it is possible to excite the SAW in the stop band upper end mode.

また、更に、第1実施形態の変形例に係るSAW共振子10は、図3に示す如き形態とすることができる。即ち、図3に示す如くX´´軸からパワーフロー角(以下、PFAと称す)δだけ傾斜させたIDTを適用する場合であっても、以下の要件を満たすことによって高Q化することができる。図3(A)は、傾斜型IDT12aの一実施形態例を示す平面図であり、オイラー角で決まるSAWの伝播方向であるX´´軸と傾斜型IDT12aの電極指18a,18bの延長方向とが直交関係となるように、傾斜型IDT12aにおける電極指18a,18bの配置形態を傾斜させたものである。   Furthermore, the SAW resonator 10 according to the modification of the first embodiment can be configured as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 3, even when an IDT inclined by a power flow angle (hereinafter referred to as PFA) δ from the X ″ axis is applied, high Q can be achieved by satisfying the following requirements. it can. FIG. 3A is a plan view showing an embodiment of the tilted IDT 12a. The X ″ axis, which is the SAW propagation direction determined by the Euler angle, and the extending direction of the electrode fingers 18a and 18b of the tilted IDT 12a are shown in FIG. Are inclined so that the electrode fingers 18a and 18b are arranged in the inclined IDT 12a.

図3(B)は、傾斜型IDT12aの別の実施形態例を示す平面図である。本例では、電極指18a,18bを相互に接続するバスバー16a,16bを傾斜させることにより、X´´軸に対して電極指配列方向を傾斜させて配置しているが、図3(A)と同様にX´´軸と電極指18a,18bの延長方向とが直交関係となるように構成されている。   FIG. 3B is a plan view showing another embodiment of the tilted IDT 12a. In this example, the bus bars 16a and 16b that connect the electrode fingers 18a and 18b to each other are inclined so that the electrode finger arrangement direction is inclined with respect to the X ″ axis. FIG. Similarly, the X ″ axis and the extending direction of the electrode fingers 18a and 18b are orthogonal to each other.

どのような傾斜型IDTを用いたとしても、これらの実施形態例のようにX´´軸に垂直な方向が電極指の延長方向となるよう電極指を配置することにより、本発明における良好な温度特性を維持しつつ、低損失なSAW共振子を実現することができる。   Regardless of which tilted IDT is used, by arranging the electrode fingers so that the direction perpendicular to the X ″ axis is the extension direction of the electrode fingers as in these embodiment examples, it is possible to obtain good results in the present invention. A low-loss SAW resonator can be realized while maintaining temperature characteristics.

ここで、ストップバンド上端モードのSAWと下端モードのSAWの関係について説明する。図4は、正規型IDT12におけるストップバンド上端モードおよび下端モードの定在波の分布を示す図である。図4に示すような正規型IDT12(図4に示すのはIDT12を構成する電極指18)によって形成されるストップバンド下端モード、および上端モードのSAWにおいて、それぞれの定在波は、腹(又は節)の位置が互いにπ/2(即ち、λ/4)ずれている。   Here, the relationship between the stop band upper end mode SAW and the lower end mode SAW will be described. FIG. 4 is a diagram showing the distribution of standing waves in the stopband upper end mode and lower end mode in the normal type IDT 12. In the stop band lower end mode and the upper end mode SAW formed by the regular IDT 12 as shown in FIG. 4 (the electrode finger 18 constituting the IDT 12 is shown in FIG. 4), each standing wave is an antinode (or The positions of the nodes are shifted from each other by π / 2 (ie, λ / 4).

図4によれば上述したように、実線で示すストップバンド下端モードの定在波は、電極指18の中央位置、すなわち反射中心位置に腹が存在し、一点鎖線で示したストップバンド上端モードの定在波は反射中心位置に節が存在する。このような電極指間の中心位置に節が存在するモードでは、SAWの振動を電極指18(18a,18b)によって効率良く電荷に変換することができず、そのモードは電気信号として励振、もしくは、受信することができない場合が多い。しかし、本出願に記載の手法では、オイラー角におけるψを零でなくし、SAWの伝播方向を水晶の結晶軸であるX軸からずらすことで、ストップバンド上端モードの定在波を図4の実線の位置、すなわち、そのモードの定在波の腹を電極指18の中央位置にシフトさせることが可能となり、ストップバンド上端モードのSAWを励起することが可能となるのである。   According to FIG. 4, as described above, the standing wave in the stop band lower end mode indicated by the solid line has an antinode at the center position of the electrode finger 18, that is, the reflection center position, and the stop band upper end mode indicated by the alternate long and short dash line. The standing wave has a node at the reflection center position. In such a mode in which a node exists at the center position between the electrode fingers, the SAW vibration cannot be efficiently converted into electric charges by the electrode fingers 18 (18a, 18b), and the mode is excited as an electric signal, or In many cases, it cannot be received. However, according to the method described in the present application, the standing wave in the stopband upper end mode is changed to a solid line in FIG. 4 by making ψ at the Euler angle not zero and shifting the SAW propagation direction from the X axis that is the crystal axis of the crystal. That is, the antinode of the standing wave of the mode can be shifted to the center position of the electrode finger 18, and the SAW in the stop band upper end mode can be excited.

また、反射器20は、前記IDT12をSAWの伝播方向に挟み込むように一対設けられる。具体的構成例としては、IDT12を構成する電極指18と平行に設けられる複数の導体ストリップ22の両端をそれぞれ接続したものである。   A pair of reflectors 20 are provided so as to sandwich the IDT 12 in the SAW propagation direction. As a specific configuration example, both ends of a plurality of conductor strips 22 provided in parallel with the electrode fingers 18 constituting the IDT 12 are connected.

ここで、別の実施例においては、複数の導体ストリップ22の一端のみをそれぞれ接続することができる。さらに別の実施例においては、複数の導体ストリップ22の両端以外の箇所(例えば、導体ストリップ22の延長方向中央)でそれぞれ接続することができる。   Here, in another embodiment, only one end of each of the plurality of conductor strips 22 can be connected. In still another embodiment, the plurality of conductor strips 22 can be connected at locations other than both ends (for example, the center of the conductor strip 22 in the extending direction).

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。
It should be noted that end face reflection type SAW resonators that actively use the reflected wave from the end face of the quartz substrate in the SAW propagation direction, and that the IDT itself excites SAW standing waves by increasing the number of electrode finger pairs of the IDT. In the anti-IDT type SAW resonator, the reflector is not always necessary.
As the material of the electrode film constituting the IDT 12 and the reflector 20 thus configured, aluminum (Al) or an alloy mainly composed of Al can be used.

IDT12や反射器20を構成する電極膜の電極の厚みを極力少なくすることにより電極が有する温度特性の影響を最小限としている。更に、水晶基板部の溝の深さを大きく採り、水晶基板部の溝の性能によって、すなわち水晶の良好な温度特性を利用することで、良好な周波数温度特性を引き出している。それによって電極の温度特性がSAW共振子の温度特性に与える影響を小さくすることができ、電極の質量が10%以内の変動であれば良好な温度特性を維持することができる。   By minimizing the thickness of the electrodes of the electrode films constituting the IDT 12 and the reflector 20, the influence of the temperature characteristics of the electrodes is minimized. Furthermore, a good frequency temperature characteristic is derived by taking a large depth of the groove of the quartz substrate portion and utilizing the good temperature characteristic of the quartz according to the performance of the groove of the quartz substrate portion. As a result, the influence of the temperature characteristics of the electrode on the temperature characteristics of the SAW resonator can be reduced, and good temperature characteristics can be maintained if the mass of the electrode varies within 10%.

なお、上記の理由により電極膜材料として合金を用いる場合、主成分となるAl以外の金属は重量比で10%以下、望ましくは3%以下にすればよい。これにより、純Alを用いた場合とAl合金を用いた場合とで、温度特性やその他電気的特性を互いに同等なものにすることができる。   When an alloy is used as the electrode film material for the above reason, the metal other than Al as the main component may be 10% or less, preferably 3% or less by weight. Thereby, the temperature characteristics and other electrical characteristics can be made equivalent to each other when pure Al is used and when an Al alloy is used.

Al以外の金属を主体とした電極を用いる場合には、電極の質量がAlを用いた場合の±10%以内となるようにその電極の膜厚を調整すれば良い。このようにすることでAlを用いたときと同等の良好な温度特性が得られる。   When an electrode mainly composed of a metal other than Al is used, the thickness of the electrode may be adjusted so that the mass of the electrode is within ± 10% of the case where Al is used. In this way, good temperature characteristics equivalent to those obtained when Al is used can be obtained.

上記のような基本構成を有するSAW共振子10における水晶基板30は、IDT12の電極指間や反射器20の導体ストリップ間に溝(電極指間溝)32を設けている。   The quartz crystal substrate 30 in the SAW resonator 10 having the above basic configuration is provided with grooves (interelectrode finger grooves) 32 between the electrode fingers of the IDT 12 and between the conductor strips of the reflector 20.

水晶基板30に設ける溝32は、ストップバンド上端モードにおけるSAWの波長をλとし、溝深さをGとした場合、

Figure 0005850109
とすると良い。なお溝深さGについて上限値を定める場合には、図5を参照することで読み取れるように、
Figure 0005850109
の範囲とすると良い。溝深さGをこのような範囲で定めることにより、動作温度範囲内(−40℃〜+85℃)における周波数変動量を、詳細を後述する目標値としての25ppm以下とすることができるからである。また、溝深さGについて望ましくは、
Figure 0005850109
の範囲とすると良い。溝深さGをこのような範囲で定めることにより、溝深さGに製造上のばらつきが生じた場合であっても、SAW共振子10個体間における共振周波数のシフト量を補正範囲内に抑えることができる。 The groove 32 provided in the quartz substrate 30 has the SAW wavelength in the stop band upper end mode as λ and the groove depth as G.
Figure 0005850109
And good. When the upper limit value is determined for the groove depth G, as can be read by referring to FIG.
Figure 0005850109
The range is good. This is because by defining the groove depth G in such a range, the amount of frequency fluctuation within the operating temperature range (−40 ° C. to + 85 ° C.) can be set to 25 ppm or less as a target value to be described in detail later. . Desirably, the groove depth G is:
Figure 0005850109
The range is good. By determining the groove depth G in such a range, even if manufacturing variations occur in the groove depth G, the shift amount of the resonance frequency among the 10 SAW resonators is suppressed within the correction range. be able to.

また、ライン占有率ηとは図1(C)や図1(D)に示すように、電極指18の線幅(水晶凸部のみの場合には凸部の幅をいう)Lを電極指18間のピッチλ/2(=L+S)で除した値である。したがって、ライン占有率ηは、式(4)で示すことができる。

Figure 0005850109
ここで本実施形態に係るSAW共振子10は、ライン占有率ηを式(5)、(6)を満たすような範囲で定めると良い。なお、数(5)、(6)からも解るようにηは溝32の深さGを定めることにより導き出すことができる。
Figure 0005850109
Figure 0005850109
In addition, as shown in FIG. 1C and FIG. 1D, the line occupancy η is the line width of the electrode finger 18 (in the case of only the crystal convex portion, it means the width of the convex portion) L. The value divided by the pitch λ / 2 between 18 (= L + S). Therefore, the line occupancy η can be expressed by Equation (4).
Figure 0005850109
Here, in the SAW resonator 10 according to the present embodiment, the line occupancy η may be determined in a range that satisfies the expressions (5) and (6). As can be seen from the equations (5) and (6), η can be derived by determining the depth G of the groove 32.
Figure 0005850109
Figure 0005850109

また、本実施形態に係るSAW共振子10における電極膜材料(IDT12や反射器20等)の膜厚は、

Figure 0005850109
の範囲とすることが望ましい。 Further, the film thickness of the electrode film material (IDT 12, reflector 20, etc.) in the SAW resonator 10 according to the present embodiment is as follows:
Figure 0005850109
It is desirable to be in the range.

さらに、ライン占有率ηについて式(7)で示した電極膜の厚みを考慮した場合、ηは式(8)により求めることができる。

Figure 0005850109
Furthermore, when the thickness of the electrode film shown in the equation (7) is taken into consideration for the line occupancy η, η can be obtained by the equation (8).
Figure 0005850109

ライン占有率ηは、電極膜厚が厚いほど電気的特性(特に共振周波数)の製造ばらつきが大きくなり、電極膜厚Hが式(5)、(6)の範囲内においては±0.04以内の製造ばらつき、H>0.035λにおいては±0.04より大きい製造ばらつきが生じる可能性が大きい。しかしながら、電極膜厚Hが式(5)、(6)の範囲内であり、且つライン占有率ηのばらつきが±0.04以内であれば、二次温度係数βの絶対値の小さいSAWデバイスが実現できる。即ちライン占有率ηは、式(8)に±0.04の公差を加えた式(9)の範囲まで許容できる。

Figure 0005850109
As the electrode film thickness increases, the variation in electrical characteristics (especially resonance frequency) increases as the electrode film thickness increases, and the electrode film thickness H is within ± 0.04 within the range of equations (5) and (6). When H> 0.035λ, there is a high possibility that a manufacturing variation greater than ± 0.04 will occur. However, if the electrode film thickness H is within the range of the formulas (5) and (6) and the variation of the line occupancy η is within ± 0.04, the SAW device having a small absolute value of the secondary temperature coefficient β. Can be realized. That is, the line occupancy η can be allowed up to the range of the formula (9) obtained by adding a tolerance of ± 0.04 to the formula (8).
Figure 0005850109

上記のような構成の本実施形態に係るSAW共振子10では、二次温度係数βを±0.01(ppm/℃)以内とし、望ましくはSAWの動作温度範囲を−40℃〜+85℃とした場合に、当該動作温度範囲内における周波数変動量ΔFを25ppm以下とすることができる程度まで、周波数温度特性を向上させることを目的としている。 In the SAW resonator 10 according to the present embodiment having the above-described configuration, the secondary temperature coefficient β is set within ± 0.01 (ppm / ° C. 2 ), and preferably the SAW operating temperature range is −40 ° C. to + 85 ° C. In this case, the object is to improve the frequency temperature characteristic to such an extent that the frequency fluctuation amount ΔF within the operating temperature range can be 25 ppm or less.

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−T)+β×(T−T
ここで、Δfは温度Tと頂点温度T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/℃)、Tは温度、Tは周波数が最大となる温度(頂点温度)を意味する。
By the way, the temperature characteristic of a surface acoustic wave resonator is generally expressed by the following equation.
Δf = α × (T−T 0 ) + β × (T−T 0 ) 2
Where Δf is the amount of frequency change (ppm) between temperature T and apex temperature T 0 , α is the primary temperature coefficient (ppm / ° C.), β is the secondary temperature coefficient (ppm / ° C. 2 ), T is the temperature, T 0 means the temperature (apex temperature) at which the frequency is maximum.

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、一次温度係数α=0.0(ppm/℃)、二次温度係数β=−0.034(ppm/℃)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(二次曲線)を描いている。 For example, when the piezoelectric substrate is formed of a quartz plate having a so-called ST cut (Euler angles (φ, θ, ψ) = (0 °, 120 ° to 130 °, 0 °)), the primary temperature coefficient α = 0. 0 (ppm / ° C.) and secondary temperature coefficient β = −0.034 (ppm / ° C. 2 ), which are shown in FIG. In FIG. 6, the temperature characteristic has an upwardly convex parabola (secondary curve).

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に示す二次温度係数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。   The SAW resonator as shown in FIG. 6 has a very large frequency fluctuation amount with respect to a temperature change, and it is necessary to suppress the frequency change amount Δf with respect to the temperature change. Accordingly, the elastic surface is adjusted so that the secondary temperature coefficient β shown in FIG. 6 is closer to 0 and the frequency change Δf with respect to the change in temperature (operating temperature) when the SAW resonator is actually used approaches 0. It is necessary to realize a wave resonator based on new knowledge.

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。   Accordingly, one of the objects of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to make the surface temperature wave device have excellent frequency-temperature characteristics, and to operate with a stable frequency even if the temperature changes. It is to realize the device.

上記の如き技術思想(技術要素)を備えた構成とするSAWデバイスとすれば、前述の如き課題を解決することを実現し得ること、即ち、本願発明者がシミュレーションと実験を繰り返すことによって、如何にして本発明に係る知見に想到したのかについて、以下に詳細に説明し、証明する。   If the SAW device having the above-described technical idea (technical element) is used, it is possible to achieve the above-described problem. That is, the present inventor repeats the simulation and the experiment. Whether or not the inventor has come up with the knowledge of the present invention will be described and proved in detail below.

なお、前述のSTカットと呼ばれる水晶基板を用いて伝搬方向を結晶X軸方向としたSAW共振子は、動作温度範囲を同一とした場合、動作温度範囲内における周波数変動量ΔFは約133(ppm)となり、二次温度係数βは、−0.034(ppm/℃)程度となる。また、水晶基板のカット角とSAW伝搬方向をオイラー角表示で(0,123°,45°)とし、動作温度範囲を同一とした面内回転STカット水晶基板を用いたSAW共振子においてストップバンド下端モードの励振を利用した場合、周波数変動量ΔFは約63ppm、二次温度係数βは−0.016(ppm/℃)程度となる。 In the SAW resonator in which the propagation direction is the crystal X-axis direction using the above-described quartz substrate called ST cut, the frequency variation ΔF within the operating temperature range is about 133 (ppm) when the operating temperature range is the same. ) And the secondary temperature coefficient β is about −0.034 (ppm / ° C. 2 ). In addition, a stop band in a SAW resonator using an in-plane rotating ST-cut quartz substrate in which the cut angle and SAW propagation direction of the quartz substrate are expressed as Euler angles (0, 123 °, 45 °) and the operating temperature range is the same. When the lower end mode excitation is used, the frequency variation ΔF is about 63 ppm, and the secondary temperature coefficient β is about −0.016 (ppm / ° C. 2 ).

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二次温度特性であり、更に、その二次温度特性の二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装置には利用が困難であった。例えば、STカット水晶基板の二次温度係数βの1/3以下、面内回転STカット水晶基板の二次温度係数βの37%以上の改善に相当する二次温度係数βが±0.01(ppm/℃)以下の二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、二次温度係数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三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。このような三次温度特性では、−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。 All of these SAW resonators using ST-cut quartz substrates and in-plane rotating ST-cut quartz substrates use surface acoustic waves called Rayleigh waves, compared to surface acoustic waves called leaky waves of LST-cut quartz substrates. Since the variation of the frequency and frequency temperature characteristics with respect to the processing accuracy of the quartz substrate and the electrode is extremely small, it is excellent in mass productivity and is used in various SAW devices. However, SAW resonators using ST-cut quartz substrates and in-plane rotated ST-cut quartz substrates that have been used in the past have secondary temperature characteristics in which the curve indicating the frequency temperature characteristics is a quadratic curve as described above. Furthermore, since the absolute value of the secondary temperature coefficient of the secondary temperature characteristic is large, the amount of frequency fluctuation in the operating temperature range is large, and a resonator used in a wired communication device or a wireless communication device that seeks frequency stability, It has been difficult to use for SAW devices such as oscillators. For example, the secondary temperature coefficient β corresponding to an improvement of 1/3 or less of the secondary temperature coefficient β of the ST cut quartz substrate and 37% or more of the secondary temperature coefficient β of the in-plane rotated ST cut quartz substrate is ± 0.01. If a frequency temperature characteristic having a secondary temperature characteristic of (ppm / ° C. 2 ) or less is obtained, an apparatus for obtaining such frequency stability can be realized. Furthermore, if the secondary temperature coefficient β is almost zero and a tertiary temperature characteristic having a cubic curve representing the frequency temperature characteristic can be obtained, the frequency stability is more improved in the operating temperature range, which is more desirable. With such third-order temperature characteristics, even within a wide operating temperature range of −40 ° C. to + 85 ° C., an extremely high frequency stability of ± 25 ppm or less, which could not be realized with a conventional SAW device, is obtained.

SAW共振子10の周波数温度特性の変化には上述したように、IDT12における電極指18のライン占有率ηや電極膜厚H、及び溝深さGなどが関係していることが、本願発明者が行ったシミュレーションと実験に基づく知見により明らかとなった。そして本実施形態に係るSAW共振子10は、ストップバンド上端モードの励振を利用する。   As described above, the change in the frequency temperature characteristic of the SAW resonator 10 is related to the line occupancy η, the electrode film thickness H, the groove depth G, and the like of the electrode fingers 18 in the IDT 12. It was clarified by the knowledge based on the simulation and experiment conducted. The SAW resonator 10 according to the present embodiment uses stopband upper end mode excitation.

図7は、図1(C)において、電極膜厚Hを零(H=0%λ)として、即ち、水晶基板30の表面に凹凸の水晶からなる溝32を形成した状態において、水晶基板30の表面にSAWを励起して伝播させた場合のライン占有率ηの変化に対する二次温度係数βの変化を示すグラフである。図7において図7(A)は溝深さGを0.02λとした場合のストップバンド上端モードの共振における二次温度係数βを示し、図7(B)は溝深さGを0.02λとした場合のストップバンド下端モードの共振における二次温度係数βを示す。また、図7において図7(C)は溝深さGを0.04λとした場合のストップバンド上端モードの共振における二次温度係数βを示し、図7(D)は溝深さGを0.04λとした場合のストップバンド下端モードの共振における二次温度係数βを示す。なお、図7に示すシミュレーションは、周波数温度特性を変動させる因子を減らすために、電極膜を設けない水晶基板30に何らかの形でSAWを伝搬させた場合の例を示すものである。また、水晶基板30のカット角は、オイラー角(0°,123°,ψ)のものを使用した。なお、ψに関しては、二次温度係数βの絶対値が最小となる値を適宜選択している。   FIG. 7 shows a crystal substrate 30 in FIG. 1C in which the electrode film thickness H is zero (H = 0% λ), that is, in the state where grooves 32 made of uneven crystals are formed on the surface of the crystal substrate 30. It is a graph which shows the change of the secondary temperature coefficient (beta) with respect to the change of the line occupation rate (eta) when SAW is excited and propagated on the surface of this. 7A shows the secondary temperature coefficient β in the resonance of the stop band upper end mode when the groove depth G is 0.02λ, and FIG. 7B shows the groove depth G of 0.02λ. The secondary temperature coefficient β in the resonance of the stop band lower end mode is shown. 7C shows the secondary temperature coefficient β in resonance in the stop band upper end mode when the groove depth G is 0.04λ, and FIG. 7D shows the groove depth G of 0. The secondary temperature coefficient β in the resonance of the stop band lower end mode when .04λ is set is shown. The simulation shown in FIG. 7 shows an example in which SAW is propagated in some form to the quartz crystal substrate 30 not provided with an electrode film in order to reduce the factor that fluctuates the frequency temperature characteristic. The cut angle of the quartz substrate 30 was Euler angles (0 °, 123 °, ψ). For ψ, a value that minimizes the absolute value of the secondary temperature coefficient β is appropriately selected.

図7からは、ストップバンド上端モードの場合も下端モードの場合も、ライン占有率ηが0.6〜0.7となるあたりで二次温度係数βが大きく変化していることを読み取ることができる。そして、ストップバンド上端モードにおける二次温度係数βの変化とストップバンド下端モードにおける二次温度係数βの変化とを比較すると、次のような事を読み取ることができる。すなわち、ストップバンド下端モードにおける二次温度係数βの変化は、マイナス側からさらにマイナス側へ変化する事により特性が低下している(二次温度係数βの絶対値が大きくなっている)。これに対し、ストップバンド上端モードにおける二次温度係数βの変化は、マイナス側からプラス側へ変化することにより特性が向上している(二次温度係数βの絶対値が小さくなる点が存在している)ということである。   From FIG. 7, it can be read that the secondary temperature coefficient β greatly changes when the line occupancy η is 0.6 to 0.7 in both the stop band upper end mode and the lower end mode. it can. When the change in the secondary temperature coefficient β in the stop band upper end mode is compared with the change in the secondary temperature coefficient β in the stop band lower end mode, the following can be read. That is, the characteristic of the change in the secondary temperature coefficient β in the stop band lower end mode is deteriorated by changing from the minus side to the minus side (the absolute value of the secondary temperature coefficient β is increased). On the other hand, the change in the secondary temperature coefficient β in the stop band upper end mode is improved by changing from the minus side to the plus side (there is a point where the absolute value of the secondary temperature coefficient β becomes small). It is that).

このことより、SAWデバイスにおいて良好な周波数温度特性を得るためには、ストップバンド上端モードの振動を用いることが望ましいということが明らかとなった。   From this, it has been clarified that it is desirable to use the vibration in the stop band upper end mode in order to obtain good frequency temperature characteristics in the SAW device.

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。   Next, the inventor examined the relationship between the line occupancy η and the secondary temperature coefficient β when the stop band upper end mode SAW was propagated in the quartz substrate with various groove depths G.

図8(A)乃至(I)は、図7と同様に電極膜厚Hを零(H=0%λ)として、それぞれ溝深さGを0.01λ(1%λ)から0.08λ(8%λ)まで変化させたときのライン占有率ηと二次温度係数βとの関係をシミュレーションしたときの評価結果を示すグラフである。評価結果から、溝深さGを図8(B)に示す如く0.0125λ(1.25%λ)としたあたりからβ=0となる点、すなわち周波数温度特性を示す近似曲線が三次曲線を示す点が現れ始めていることが読み取れる。そして、図8からは、β=0となるηがそれぞれ2箇所(ηが大きな方におけるβ=0となる点(η1)や、ηが小さい方におけるβ=0となる点(η2))が存在することも判明した。更に、図8に示す評価結果から、η2の方が、η1よりも溝深さGの変化に対するライン占有率ηの変動量が大きいという事も読み取ることができる。   8A to 8I, similarly to FIG. 7, the electrode film thickness H is set to zero (H = 0% λ), and the groove depth G is changed from 0.01λ (1% λ) to 0.08λ ( It is a graph which shows the evaluation result when simulating the relationship between the line occupation rate (eta) and the secondary temperature coefficient (beta) when changing to 8% (lambda). From the evaluation results, the point where β = 0 is obtained when the groove depth G is set to 0.0125λ (1.25% λ) as shown in FIG. 8B, that is, the approximate curve indicating the frequency temperature characteristic is a cubic curve. It can be seen that the points shown are beginning to appear. From FIG. 8, there are two η at which β = 0 (point (η1) where β = 0 when η is larger, and point (η2) where β = 0 when η is smaller)). It was also found to exist. Furthermore, it can be read from the evaluation results shown in FIG. 8 that the variation amount of the line occupancy η with respect to the change in the groove depth G is larger in η2 than in η1.

この点については、図9を参照することによりその理解を深めることができる。図9は、溝深さGを変えていった場合において二次温度係数βが0となるη1、η2をそれぞれプロットしたグラフである。図9は、溝深さGが大きくなるにつれて、η1、η2は互いに小さくなるが、η2の方は、縦軸ηのスケールを0.5λ〜0.9λの範囲で示したグラフにおいて、溝深さG=0.04λとなったあたりでスケールアウトしてしまうほど変動量が大きいということを読み取ることができる。つまり、η2は、溝深さGの変化に対する変動量が大きいということがいえる。   About this point, the understanding can be deepened by referring to FIG. FIG. 9 is a graph plotting η1 and η2 at which the secondary temperature coefficient β becomes 0 when the groove depth G is changed. FIG. 9 shows that η1 and η2 become smaller with each other as the groove depth G becomes larger. However, η2 is a groove depth in the graph showing the scale of the vertical axis η in the range of 0.5λ to 0.9λ. It can be read that the amount of variation increases as the scale-out occurs when G = 0.04λ. That is, it can be said that η2 has a large fluctuation amount with respect to the change of the groove depth G.

図10(A)乃至(I)は、図7や図8と同様に電極膜厚Hを零(H=0%λ)として、図8における縦軸を二次温度係数βに替えて周波数変動量ΔFとして示したグラフである。図10からは当然に、β=0となる2つの点(η1、η2)において、周波数変動量ΔFが低下する事を読み取ることができる。さらに図10からは、β=0となる2つの点では、溝深さGを変えたいずれのグラフにおいても、η1にあたる点の方が、周波数変動量ΔFが小さく抑えられているということを読み取ることができる。   10 (A) to 10 (I) show frequency fluctuations in which the electrode film thickness H is zero (H = 0% λ) and the vertical axis in FIG. It is the graph shown as quantity (DELTA) F. Naturally, it can be seen from FIG. 10 that the frequency variation ΔF decreases at two points (η1, η2) where β = 0. Further, from FIG. 10, it can be read that at two points where β = 0, the frequency fluctuation amount ΔF is suppressed smaller at the point corresponding to η1 in any graph where the groove depth G is changed. be able to.

上記傾向によると、製造時に誤差が生じ易い量産品に関しては、溝深さGの変動に対するβ=0となる点の周波数変動量が少ない方、すなわちη1を採用することが望ましいと考えられる。図5には、各溝深さGにおいて二次温度係数βが最小となる点(η1)での周波数変動量ΔFと溝深さGとの関係のグラフを示す。図5によると、周波数変動量ΔFが目標値である25ppm以下となる溝深さGの下限値は、溝深さGが0.01λとなり、溝深さGの範囲はそれ以上、すなわち0.01≦Gということになる。   According to the above tendency, for mass-produced products that are likely to cause an error during manufacturing, it is desirable to adopt η1 that has a smaller amount of frequency fluctuation at the point where β = 0 with respect to fluctuation of the groove depth G. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the frequency variation ΔF and the groove depth G at the point (η1) at which the secondary temperature coefficient β is minimum at each groove depth G. According to FIG. 5, the lower limit value of the groove depth G at which the frequency fluctuation amount ΔF is 25 ppm or less, which is the target value, is 0.01λ, and the range of the groove depth G is more than that, that is, 0. 01 ≦ G.

なお、図5にはシミュレーションよって、溝深さGが0.08以上となる場合の例も追加した。このシミュレーションによれば溝深さGは、0.01λ以上で周波数変動量ΔFが25ppm以下となり、その後、溝深さGが増す毎に周波数変動量ΔFが小さくなる。しかし、溝深さGが約0.9λ以上となった場合に、周波数変動量ΔFは再び増加し、0.094λを越えると周波数変動量ΔFが25ppmを超えることとなる。   In FIG. 5, an example in which the groove depth G is 0.08 or more is also added by simulation. According to this simulation, when the groove depth G is 0.01λ or more, the frequency variation ΔF is 25 ppm or less, and thereafter, as the groove depth G increases, the frequency variation ΔF decreases. However, when the groove depth G is about 0.9λ or more, the frequency variation ΔF increases again, and when it exceeds 0.094λ, the frequency variation ΔF exceeds 25 ppm.

図5に示すグラフは水晶基板30上に、IDT12や反射器20等の電極膜を形成していない状態でのシミュレーションであるが、詳細を以下に示す図21〜図26を参照すると解るように、SAW共振子10は電極膜を設けた方が周波数変動量ΔFを小さくすることができると考えられる。よって溝深さGの上限値を定めるとすれば電極膜を形成していない状態での最大値、すなわちG≦0.94λとすれば良く、目標を達成するために好適な溝深さGの範囲としては、

Figure 0005850109
と示すことができる。 The graph shown in FIG. 5 is a simulation in a state where the electrode film such as the IDT 12 and the reflector 20 is not formed on the quartz substrate 30. As will be understood with reference to FIGS. The SAW resonator 10 is considered to be able to reduce the frequency fluctuation amount ΔF when the electrode film is provided. Accordingly, if the upper limit value of the groove depth G is determined, the maximum value in a state where the electrode film is not formed, that is, G ≦ 0.94λ may be set, and the groove depth G suitable for achieving the target is set. As a range,
Figure 0005850109
Can be shown.

なお、量産工程において溝深さGは、最大±0.001λ程度のバラツキを持つ。よって、ライン占有率ηを一定とした場合において、溝深さGが±0.001λだけズレた場合におけるSAW共振子10の個々の周波数変動量Δfについて図11に示す。図11によれば、G=0.04λの場合において、溝深さGが±0.001λズレた場合、すなわち溝深さが0.039λ≦G≦0.041λの範囲においては、周波数変動量Δfが±500ppm程度であるということを読み取ることができる。   In the mass production process, the groove depth G has a maximum variation of about ± 0.001λ. Accordingly, FIG. 11 shows individual frequency fluctuation amounts Δf of the SAW resonator 10 when the groove depth G is shifted by ± 0.001λ when the line occupation ratio η is constant. According to FIG. 11, when G = 0.04λ, when the groove depth G is shifted by ± 0.001λ, that is, when the groove depth is 0.039λ ≦ G ≦ 0.041λ, It can be read that Δf is about ± 500 ppm.

ここで、周波数変動量Δfが±1000ppm未満であれば、種々の周波数微調整手段により周波数調整が可能である。しかし、周波数変動量Δfが±1000ppm以上となった場合には、周波数の調整によりQ値、CI(crystal impedance)値等の静特性や、長期信頼性への影響が生じ、SAW共振子10として良品率の低下へと繋がる。   Here, if the frequency fluctuation amount Δf is less than ± 1000 ppm, the frequency can be adjusted by various frequency fine adjustment means. However, when the frequency fluctuation amount Δf becomes ± 1000 ppm or more, the frequency adjustment affects static characteristics such as Q value and CI (crystal impedance) value and long-term reliability. This leads to a decrease in the yield rate.

図11に示すプロットを繋ぐ直線について、周波数変動量Δf[ppm]と溝深さGとの関係を示す近似式を導くと、式(10)を得ることができる。

Figure 0005850109
When an approximate expression showing the relationship between the frequency fluctuation amount Δf [ppm] and the groove depth G is derived for the straight line connecting the plots shown in FIG. 11, Expression (10) can be obtained.
Figure 0005850109

ここで、Δf<1000ppmとなるGの値を求めると、G≦0.0695λとなる。したがって、本実施形態に係る溝深さGの範囲として好適には、

Figure 0005850109
とすることが望ましいということができる。 Here, when a value of G satisfying Δf <1000 ppm is obtained, G ≦ 0.0695λ. Therefore, preferably as the range of the groove depth G according to the present embodiment,
Figure 0005850109
It can be said that it is desirable.

次に、図12(A)乃至(F)に、二次温度係数β=0となるη、すなわち三次温特を示すライン占有率ηと溝深さGとの関係をシミュレーションしたときの評価結果のグラフを示す。水晶基板30は、オイラー角を(0°,123°,ψ)とした。ここでψについては、周波数温度特性が三次曲線の傾向を示す角度、すなわち二次温度係数β=0となる角度を適宜選択している。なお、図12と同様な条件において、β=0となるηを得た際のオイラー角ψと溝深さGとの関係を図34に示す。図34の電極膜厚H=0.02λのグラフ(図34(C))において、ψ<42°のプロットが表示されていないが、このグラフのη2のプロットはG=0.03λにてψ=41.9°となっている。各電極膜厚における溝深さGとライン占有率ηとの関係については、詳細を後述する図15〜図20に基づいてプロットを得ている。   Next, in FIGS. 12A to 12F, evaluation results obtained by simulating the relationship between η at which the secondary temperature coefficient β = 0, that is, the line occupancy η indicating the tertiary temperature characteristic and the groove depth G are simulated. The graph of is shown. The quartz substrate 30 has Euler angles (0 °, 123 °, ψ). Here, for ψ, an angle at which the frequency temperature characteristic shows a tendency of a cubic curve, that is, an angle at which the secondary temperature coefficient β = 0 is appropriately selected. FIG. 34 shows the relationship between Euler angle ψ and groove depth G when η where β = 0 is obtained under the same conditions as in FIG. In the graph of electrode film thickness H = 0.02λ in FIG. 34 (FIG. 34C), a plot of ψ <42 ° is not displayed, but the plot of η2 in this graph is ψ at G = 0.03λ. = 41.9 °. With respect to the relationship between the groove depth G and the line occupancy η for each electrode film thickness, plots are obtained based on FIGS.

図12(A)乃至(F)に示す評価結果からは、いずれの膜厚においても、上述したように、η1はη2に比べて溝深さGの変化による変動が少ないということを読み取ることができる。このため、図12におけるそれぞれの膜厚の溝深さGとライン占有率ηとの関係を示すグラフからη1を抜き出し図13(A)にβ≒0となる点をプロットしてまとめた。それに対して、β≒0とはならずとも、|β|≦0.01(ppm/℃)を満足する領域を評価したところ、図13(B)に示す如く実線で示す多角形の中にη1が集中していることが明らかとなった。 From the evaluation results shown in FIGS. 12A to 12F, it can be read that at any film thickness, as described above, η1 is less fluctuated due to changes in the groove depth G than η2. it can. Therefore, η1 is extracted from the graph showing the relationship between the groove depth G of each film thickness and the line occupancy η in FIG. 12, and the points where β≈0 are plotted and summarized in FIG. On the other hand, when the region satisfying | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) is evaluated even though β≈0, the polygonal area indicated by the solid line as shown in FIG. It is clear that η1 is concentrated in the area.

図13(B)の点a乃至hの座標を下表1に示す。

Figure 0005850109
Table 1 shows the coordinates of the points a to h in FIG.
Figure 0005850109

図13(B)は、点a乃至hで囲まれた多角形内であれば、電極膜厚Hの厚みに係わらず|β|≦0.01(ppm/℃)が保証され、良好な周波数温度特性が得られることを示している。この良好な周波数温度特性が得られる範囲は、下に示す式(11)と式(12)、および式(13)の両方を満足する範囲である。

Figure 0005850109
Figure 0005850109
Figure 0005850109
式(11)、(12)、(13)より、図13(B)において実線で囲った範囲において、ライン占有率ηは、式(5)と式(6)の両方を満たす範囲として特定することができるといえる。
Figure 0005850109
Figure 0005850109
In FIG. 13B, as long as it is within a polygon surrounded by points a to h, | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) is guaranteed regardless of the thickness of the electrode film thickness H, which is good. It shows that frequency temperature characteristics can be obtained. The range in which this favorable frequency-temperature characteristic is obtained is a range that satisfies both the following formulas (11), (12), and (13).
Figure 0005850109
Figure 0005850109
Figure 0005850109
From the expressions (11), (12), and (13), the line occupancy η is specified as a range that satisfies both the expressions (5) and (6) in the range surrounded by the solid line in FIG. It can be said that it is possible.
Figure 0005850109
Figure 0005850109

ここで、二次温度係数βを±0.01(ppm/℃)以内まで許容する場合、0.0100λ≦G≦0.0500λにおいては、式(3)と式(5)を共に満たし、0.0500λ<G≦0.0695λにおいては、式(3)と式(6)を共に満たすように構成すれば、二次温度係数βが±0.01(ppm/℃)以内になることを確認した。 Here, when the secondary temperature coefficient β is allowed to be within ± 0.01 (ppm / ° C. 2 ), in 0.0100λ ≦ G ≦ 0.0500λ, both the expressions (3) and (5) are satisfied, In the case of 0.0500λ <G ≦ 0.0695λ, the second-order temperature coefficient β should be within ± 0.01 (ppm / ° C. 2 ) if both the expressions (3) and (6) are satisfied. It was confirmed.

尚、点a乃至hにおける各電極膜厚Hの二次温度係数β(ppm/℃)の値を下表2に示す。表2からは、全ての点において、|β|≦0.01(ppm/℃)となっていることが確認できる。

Figure 0005850109
The values of secondary temperature coefficient β (ppm / ° C. 2 ) of each electrode film thickness H at points a to h are shown in Table 2 below. From Table 2, it can be confirmed that | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) at all points.
Figure 0005850109

また、式(11)〜(13)およびこれにより導かれる式(5)、(6)を踏まえて電極膜厚H≒0、0.01λ、0.02λ、0.03λ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14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9に示した通りである。   Further, the SAW resonator 10 having electrode thicknesses H≈0, 0.01λ, 0.02λ, and 0.03λ based on the equations (11) to (13) and the equations (5) and (6) derived thereby. FIG. 14 shows the relationship between the groove depth G at which β = 0 and the line occupancy η as approximate lines. In addition, the relationship between the groove depth G and the line occupation ratio η in the quartz crystal substrate 30 without the electrode film is as shown in FIG.

電極膜厚Hを3.0%λ(0.030λ)以下で変化させたときに、β=0、即ち、三次曲線の周波数温度特性が得られる。このとき、周波数温度特性が良好となるGとηとの関係式は式(8)で示すことができる。

Figure 0005850109
ここで、G、Hの単位はλである。
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。 When the electrode film thickness H is changed to 3.0% λ (0.030λ) or less, β = 0, that is, a frequency-temperature characteristic of a cubic curve is obtained. At this time, a relational expression between G and η that provides good frequency-temperature characteristics can be expressed by Expression (8).
Figure 0005850109
Here, the unit of G and H is λ.
However, this equation (8) is established when the electrode film thickness H is in the range of 0 <H ≦ 0.030λ.

ライン占有率ηは、電極膜厚が厚いほど電気的特性(特に共振周波数)の製造ばらつきが大きくなり、電極膜厚Hが式(5)、(6)の範囲内においては±0.04以内の製造ばらつき、H>0.035λにおいては±0.04より大きい製造ばらつきが生じる可能性が大きい。しかしながら、電極膜厚Hが式(5)、(6)の範囲内であり、且つライン占有率ηのばらつきが±0.04以内であれば、二次温度係数βの小さいSAWデバイスが実現できる。即ち、ライン占有率の製造ばらつきを考慮した上で二次温度係数βを±0.01ppm/℃以内とする場合、ライン占有率ηは、式(8)に±0.04の公差を加えた式(9)の範囲まで許容できる。

Figure 0005850109
As the electrode film thickness increases, the variation in electrical characteristics (especially resonance frequency) increases as the electrode film thickness increases, and the electrode film thickness H is within ± 0.04 within the range of equations (5) and (6). When H> 0.035λ, there is a high possibility that a manufacturing variation greater than ± 0.04 will occur. However, if the electrode film thickness H is in the range of the formulas (5) and (6) and the variation in the line occupancy η is within ± 0.04, a SAW device having a small secondary temperature coefficient β can be realized. . That is, when the secondary temperature coefficient β is set within ± 0.01 ppm / ° C. 2 in consideration of manufacturing variation of the line occupancy, the line occupancy η adds ± 0.04 tolerance to the equation (8). The range of the formula (9) is acceptable.
Figure 0005850109

図15〜図20に、電極膜厚をそれぞれ0.01λ(1%λ)、0.015λ(1.5%λ)、0.02λ(2%λ)、0.025λ(2.5%λ)、0.03λ(3%λ)、0.035λ(3.5%λ)とした場合において、溝深さGを変化させた場合におけるライン占有率ηと二次温度係数βとの関係のグラフを示す。   15 to 20, the electrode film thicknesses are 0.01λ (1% λ), 0.015λ (1.5% λ), 0.02λ (2% λ), and 0.025λ (2.5% λ, respectively). ), 0.03λ (3% λ), 0.035λ (3.5% λ), and the relationship between the line occupancy η and the secondary temperature coefficient β when the groove depth G is changed. A graph is shown.

また、図21〜図26には、図15〜図20にそれぞれ対応したSAW共振子10におけるライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係のグラフを示す。なお、水晶基板はいずれもオイラー角(0°,123°,ψ)のものを使用し、ψについては適宜ΔFが最小となる角度を選択する。   21 to 26 are graphs showing the relationship between the line occupancy η and the frequency variation ΔF in the SAW resonator 10 corresponding to FIGS. 15 to 20 respectively. Note that all quartz substrates have Euler angles (0 °, 123 °, ψ), and an angle that minimizes ΔF is appropriately selected for ψ.

ここで、図15(A)乃至(F)は、電極膜厚Hを0.01λとした場合のライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示す図であり、図21(A)乃至(F)は電極膜厚Hを0.01λとした場合のライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示す図である。   Here, FIGS. 15A to 15F are diagrams showing the relationship between the line occupancy η and the secondary temperature coefficient β when the electrode film thickness H is 0.01λ, and FIG. (F) to (F) are diagrams showing the relationship between the line occupancy η and the frequency variation ΔF when the electrode film thickness H is 0.01λ.

また、図16(A)乃至(F)は、電極膜厚Hを0.015λとした場合のライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示す図であり、図22(A)乃至(F)は電極膜厚Hを0.015λとした場合のライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示す図である。   FIGS. 16A to 16F are diagrams showing the relationship between the line occupancy η and the secondary temperature coefficient β when the electrode film thickness H is 0.015λ, and FIGS. (F) is a diagram showing the relationship between the line occupancy η and the frequency variation ΔF when the electrode film thickness H is 0.015λ.

また、図17(A)乃至(F)は、電極膜厚Hを0.02λとした場合のライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示す図であり、図23(A)乃至(F)は電極膜厚Hを0.02λとした場合のライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示す図である。   FIGS. 17A to 17F are diagrams showing the relationship between the line occupancy η and the secondary temperature coefficient β when the electrode film thickness H is 0.02λ, and FIGS. (F) is a diagram showing the relationship between the line occupancy η and the frequency variation ΔF when the electrode film thickness H is 0.02λ.

また、図18(A)乃至(F)は、電極膜厚Hを0.025λとした場合のライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示す図であり、図24(A)乃至(F)は電極膜厚Hを0.025λとした場合のライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示す図である。   18A to 18F are diagrams showing the relationship between the line occupancy η and the secondary temperature coefficient β when the electrode film thickness H is 0.025λ, and FIGS. (F) is a diagram showing the relationship between the line occupancy η and the frequency variation ΔF when the electrode film thickness H is 0.025λ.

また、図19(A)乃至(F)は、電極膜厚Hを0.03λとした場合のライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示す図であり、図25(A)乃至(F)は電極膜厚Hを0.03λとした場合のライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示す図である。   FIGS. 19A to 19F are diagrams showing the relationship between the line occupancy η and the secondary temperature coefficient β when the electrode film thickness H is 0.03λ, and FIGS. (F) is a diagram showing the relationship between the line occupancy η and the frequency variation ΔF when the electrode film thickness H is 0.03λ.

また、図20(A)乃至(F)は、電極膜厚Hを0.035λとした場合のライン占有率ηと二次温度係数βとの関係を示す図であり、図26(A)乃至(F)は電極膜厚Hを0.035λとした場合のライン占有率ηと周波数変動量ΔFとの関係を示す図である。   20A to 20F are diagrams showing the relationship between the line occupancy η and the secondary temperature coefficient β when the electrode film thickness H is 0.035λ, and FIGS. (F) is a diagram showing the relationship between the line occupancy η and the frequency variation ΔF when the electrode film thickness H is 0.035λ.

これらの図(図15〜図26)においては、いずれのグラフにおいても微差はあるものの、その変化の傾向に関しては、水晶基板30のみにおけるライン占有率ηと二次温度係数β、およびライン占有率ηと周波数変動量ΔFの関係を示すグラフである図8、図10と似ていることが解る。
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。
In these figures (FIGS. 15 to 26), although there is a slight difference in any of the graphs, the line occupancy η, the secondary temperature coefficient β, and the line occupancy of only the quartz substrate 30 are related to the change tendency. It can be seen that the graph is similar to FIGS. 8 and 10 which are graphs showing the relationship between the rate η and the frequency variation ΔF.
That is, it can be said that the effect according to the present embodiment can also be achieved in the propagation of the surface acoustic wave in the crystal substrate 30 alone excluding the electrode film.

二次温度係数βが0となる2点のη1、η2の各々に対して、βの範囲を|β|≦0.01(ppm/℃)まで拡張したときのη1、η2の範囲について、電極膜厚Hの範囲を定めて溝深さGを変化させた場合について、それぞれシミュレーションを実施した。なお、η1、η2はそれぞれ、|β|≦0.01(ppm/℃)となる大きい方のηをη1、|β|≦0.01(ppm/℃)となる小さい方のηをη2としている。なお、水晶基板はいずれもオイラー角(0°,123°,ψ)のものを使用し、ψについては適宜ΔFが最少となる角度を選択する。 For each of the two points η1 and η2 at which the secondary temperature coefficient β is 0, the range of η1 and η2 when the range of β is expanded to | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ), A simulation was performed for each of the cases where the groove depth G was changed by defining the range of the electrode film thickness H. Incidentally, .eta.1, respectively η2, | β | ≦ 0.01 ( ppm / ℃ 2) to become larger the η η1, | β | ≦ 0.01 and becomes smaller the η (ppm / ℃ 2) η2 is set. In addition, all quartz substrates have Euler angles (0 °, 123 °, ψ), and an angle that minimizes ΔF is appropriately selected for ψ.

図27(A)は、電極膜厚Hを0.000λ<H≦0.005λとした場合において、上記βの範囲を満たすη1と溝深さGの関係を示すグラフであり、表3は、図27(A)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 27A is a graph showing the relationship between η1 satisfying the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.000λ <H ≦ 0.005λ. Table 3 FIG. 28 is a table showing coordinates (G / λ, η) of main measurement points for determining the range shown in FIG. 27A and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図27(A)と表3から、η1では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.01λ≦G≦0.09λの範囲において、計測点a−rを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   From FIG. 27A and Table 3, when the electrode film thickness H is within the above range for η1, the measurement point a-r is the apex in the range where the groove depth G is 0.01λ ≦ G ≦ 0.09λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図27(B)は、電極膜厚Hを0.000λ<H≦0.005λとした場合において、上記βの範囲を満たすη2と溝深さGの関係を示すグラフであり、表4は、図27(B)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 27B is a graph showing the relationship between η2 satisfying the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.000λ <H ≦ 0.005λ. Table 4 28 is a table showing the coordinates (G / λ, η) of main measurement points for determining the range shown in FIG. 27B and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図27(B)と表4から、η2では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.03λ≦G≦0.09λの範囲において、計測点a−nを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   From FIG. 27B and Table 4, when the electrode film thickness H is within the above range at η2, the measurement point an is the apex in the range where the groove depth G is 0.03λ ≦ G ≦ 0.09λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図28(A)は、電極膜厚Hを0.005λ<H≦0.010λとした場合において、上記βの範囲を満たすη1と溝深さGの関係を示すグラフであり、表5は、図28(A)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 28A is a graph showing the relationship between η1 satisfying the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.005λ <H ≦ 0.010λ. Table 5 FIG. 29 is a table showing coordinates (G / λ, η) of main measurement points for determining the range shown in FIG. 28A and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図28(A)と表5から、η1では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.01λ≦G≦0.08λの範囲において、計測点a−pを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   From FIG. 28A and Table 5, when the electrode film thickness H is within the above range at η1, the measurement point ap is the apex in the range where the groove depth G is 0.01λ ≦ G ≦ 0.08λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図28(B)は、電極膜厚Hを0.005λ<H≦0.010λとした場合において、上記βの範囲を満たすη2と溝深さGの関係を示すグラフであり、表6は、図28(B)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 28B is a graph showing the relationship between η2 that satisfies the above range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.005λ <H ≦ 0.010λ. FIG. 29 is a table showing coordinates (G / λ, η) of main measurement points for determining the range shown in FIG. 28B and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図28(B)と表6から、η2では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.02λ≦G≦0.07λの範囲において、計測点a−lを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   From FIG. 28B and Table 6, when the electrode film thickness H is within the above range at η2, the measurement point a-1 is the apex in the range where the groove depth G is 0.02λ ≦ G ≦ 0.07λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図29(A)は、電極膜厚Hを0.010λ<H≦0.015λとした場合において、上記βの範囲を満たすη1と溝深さGの関係を示すグラフであり、表7は、図29(A)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 29A is a graph showing the relationship between η1 satisfying the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.010λ <H ≦ 0.015λ. Table 7 30 is a table showing coordinates (G / λ, η) of main measurement points for determining the range shown in FIG. 29A and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図29(A)と表7から、η1では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.01λ≦G≦0.08λの範囲において、計測点a−pを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   29A and Table 7, from η1, when the electrode film thickness H is within the above range, the measurement point ap is the apex in the range where the groove depth G is 0.01λ ≦ G ≦ 0.08λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図29(B)は、電極膜厚Hを0.010λ<H≦0.015λとした場合において、上記βの範囲を満たすη2と溝深さGの関係を示すグラフであり、表8は、図29(B)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 29B is a graph showing the relationship between η2 satisfying the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.010λ <H ≦ 0.015λ. Table 8 30 is a table showing coordinates (G / λ, η) of main measurement points for determining the range shown in FIG. 29B and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図29(B)と表8から、η2では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.01λ≦G≦0.07λの範囲において、計測点a−nを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   From FIG. 29B and Table 8, when the electrode film thickness H is within the above range at η2, the measurement point an is the apex in the range where the groove depth G is 0.01λ ≦ G ≦ 0.07λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図30(A)は、電極膜厚Hを0.015λ<H≦0.020λとした場合において、上記βの範囲を満たすη1と溝深さGの関係を示すグラフであり、表9は、図30(A)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 30A is a graph showing the relationship between η1 satisfying the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.015λ <H ≦ 0.020λ. Table 9 FIG. 31 is a table showing coordinates (G / λ, η) of main measurement points for determining the range shown in FIG. 30A and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図30(A)と表9から、η1では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.01λ≦G≦0.07λの範囲において、計測点a−nを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   30A and Table 9, from η1, when the electrode film thickness H is within the above range, the measurement point an is the apex in the range where the groove depth G is 0.01λ ≦ G ≦ 0.07λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図30(B)は、電極膜厚Hを0.015λ<H≦0.020λとした場合において、上記βの範囲を満たすη2と溝深さGの関係を示すグラフであり、表10は、図30(B)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 30B is a graph showing the relationship between η2 satisfying the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.015λ <H ≦ 0.020λ. Table 10 FIG. 31 is a table showing coordinates (G / λ, η) of main measurement points for defining the range shown in FIG. 30B and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図30(B)と表10から、η2では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.01λ≦G≦0.07λの範囲において、計測点a−nを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   From FIG. 30B and Table 10, when the electrode film thickness H is within the above range at η2, the measurement point an is the apex in the range where the groove depth G is 0.01λ ≦ G ≦ 0.07λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図31(A)は、電極膜厚Hを0.020λ<H≦0.025λとした場合において、上記βの範囲を満たすη1と溝深さGの関係を示すグラフであり、表11は、図31(A)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 31A is a graph showing the relationship between η1 satisfying the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.020λ <H ≦ 0.025λ. Table 11 FIG. 32 is a table showing coordinates (G / λ, η) of main measurement points for defining the range shown in FIG. 31A and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図31(A)と表11から、η1では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.01λ≦G≦0.07λの範囲において、計測点a−nを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   From FIG. 31A and Table 11, when the electrode film thickness H is within the above range at η1, the measurement point an is the apex in the range where the groove depth G is 0.01λ ≦ G ≦ 0.07λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図31(B)は、電極膜厚Hを0.020λ<H≦0.025λとした場合において、上記βの範囲を満たすη2と溝深さGの関係を示すグラフであり、表12は、図31(B)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 31B is a graph showing the relationship between η2 that satisfies the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.020λ <H ≦ 0.025λ. Table 12 FIG. 32 is a table showing the coordinates (G / λ, η) of main measurement points for defining the range shown in FIG. 31B and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図31(B)と表12から、η2では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.01λ≦G≦0.07λの範囲において、計測点a−nを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   From FIG. 31B and Table 12, when the electrode film thickness H is within the above range at η2, the measurement point an is the apex in the range where the groove depth G is 0.01λ ≦ G ≦ 0.07λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図32(A)は、電極膜厚Hを0.025λ<H≦0.030λとした場合において、上記βの範囲を満たすη1と溝深さGの関係を示すグラフであり、表13は、図32(A)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 32A is a graph showing the relationship between η1 satisfying the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.025λ <H ≦ 0.030λ. Table 13 FIG. 33 is a table showing coordinates (G / λ, η) of main measurement points for determining the range shown in FIG. 32A and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図32(A)と表13から、η1では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.01λ≦G≦0.07λの範囲において、計測点a−nを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   From FIG. 32A and Table 13, when the electrode film thickness H is within the above range at η1, the measurement point an is the apex in the range where the groove depth G is 0.01λ ≦ G ≦ 0.07λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図32(B)は、電極膜厚Hを0.025λ<H≦0.030λとした場合において、上記βの範囲を満たすη2と溝深さGの関係を示すグラフであり、表14は、図32(B)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 32B is a graph showing the relationship between η2 satisfying the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.025λ <H ≦ 0.030λ. Table 14 FIG. 33 is a table showing coordinates (G / λ, η) of main measurement points for determining the range shown in FIG. 32B and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図32(B)と表14から、η2では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.01λ≦G≦0.07λの範囲において、計測点a−nを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   From FIG. 32 (B) and Table 14, when the electrode film thickness H is within the above range at η2, the measurement point an is defined as the apex in the range where the groove depth G is 0.01λ ≦ G ≦ 0.07λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図33(A)は、電極膜厚Hを0.030λ<H≦0.035λとした場合において、上記βの範囲を満たすη1と溝深さGの関係を示すグラフであり、表15は、図33(A)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 33A is a graph showing the relationship between η1 satisfying the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.030λ <H ≦ 0.035λ. Table 15 It is a table | surface which shows the coordinate (G / (lambda), (eta)) of the main measurement points for defining the range shown to FIG. 33 (A), and the value of (beta) in the said measurement point.
Figure 0005850109

図33(A)と表15から、η1では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.01λ≦G≦0.07λの範囲において、計測点a−nを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   From FIG. 33A and Table 15, when the electrode film thickness H is within the above range at η1, the measurement point an is defined as the apex in the range where the groove depth G is 0.01λ ≦ G ≦ 0.07λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図33(B)は、電極膜厚Hを0.030λ<H≦0.035λとした場合において、上記βの範囲を満たすη2と溝深さGの関係を示すグラフであり、表16は、図33(B)に示す範囲を定めるための主要な計測点の座標(G/λ、η)と、当該計測点におけるβの値を示す表である。

Figure 0005850109
FIG. 33 (B) is a graph showing the relationship between η2 satisfying the range of β and the groove depth G when the electrode film thickness H is 0.030λ <H ≦ 0.035λ. FIG. 34 is a table showing coordinates (G / λ, η) of main measurement points for defining the range shown in FIG. 33B and the value of β at the measurement points.
Figure 0005850109

図33(B)と表16から、η2では電極膜厚Hが上記範囲内である場合、溝深さGが0.01λ≦G≦0.07λの範囲において、計測点a−nを頂点とする多角形で囲まれた領域内では、βが上記要件を満たすということを読み取ることができる。   From FIG. 33 (B) and Table 16, when the electrode film thickness H is within the above range at η2, the measurement point an is the apex in the range where the groove depth G is 0.01λ ≦ G ≦ 0.07λ. It can be read that β satisfies the above requirement in the region surrounded by the polygons.

図35に、図34に示すグラフにおけるη1によって得られるψと溝深さGとの関係をまとめた。なお、η1を選択した理由については上述した通りである。図35に示すように、電極膜の膜厚が変化した場合であっても、ψの角度には殆ど違いは無く、ψの最適角度は溝深さGの変動にしたがって変化して行くことが解る。これも、二次温度係数βの変化が水晶基板30の形態に起因する割合が高いことの裏付けということができる。   FIG. 35 summarizes the relationship between ψ obtained by η1 and the groove depth G in the graph shown in FIG. The reason for selecting η1 is as described above. As shown in FIG. 35, even when the film thickness of the electrode film changes, there is almost no difference in the angle of ψ, and the optimum angle of ψ may change according to the variation of the groove depth G. I understand. This can also be said to support that the ratio of the change in the secondary temperature coefficient β is high due to the form of the crystal substrate 30.

上記と同様にして、二次温度係数β=−0.01(ppm/℃)となるψとβ=+0.01(ppm/℃)となるψについて溝深さGとの関係を求め、図36、図37にまとめた。これらのグラフ(図35〜図37)から−0.01≦β≦+0.01とすることのできるψの角度を求めると、上記条件下における好適なψの角度範囲は43°<ψ<45°と定めることができ、さらに好適には43.2°≦ψ≦44.2と定めることができる。 In the same manner as described above, the relationship between the groove temperature G and ψ with a secondary temperature coefficient β = −0.01 (ppm / ° C. 2 ) and ψ with β = + 0.01 (ppm / ° C. 2 ) is obtained. 36 and FIG. 37. When the angle of ψ that can satisfy −0.01 ≦ β ≦ + 0.01 is obtained from these graphs (FIGS. 35 to 37), the preferable angle range of ψ under the above conditions is 43 ° <ψ <45. It can be defined as °, more preferably 43.2 ° ≦ ψ ≦ 44.2.

なお、電極膜厚Hを変化させた場合において、溝深さGを変化させた際に|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲についてシミュレーションを行った。そのシミュレーションの結果を、図38〜図44に示す。なお、水晶基板はいずれもオイラー角(0°,123°,ψ)のものを使用し、ψについては適宜ΔFが最少となる角度を選択する。 When the electrode film thickness H was changed, a simulation was performed for a range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) when the groove depth G was changed. The simulation results are shown in FIGS. In addition, all quartz substrates have Euler angles (0 °, 123 °, ψ), and an angle that minimizes ΔF is appropriately selected for ψ.

図38(A)は、電極膜厚Hの範囲を0<H≦0.005λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフである。ここで、ψの最大値を示すプロットを結ぶ直線と、ψの最小値を示すプロットを結ぶ破線とで挟まれた範囲が、上記条件を満たす範囲である。 FIG. 38A is a graph showing the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) when the range of the electrode film thickness H is 0 <H ≦ 0.005λ. is there. Here, a range sandwiched between a straight line connecting plots indicating the maximum value of ψ and a broken line connecting plots indicating the minimum value of ψ is a range satisfying the above condition.

溝深さGを0.01λ≦G≦0.0695の範囲として、図38(A)に示す実線と破線の範囲を多角形状で近似すると、図38(B)のように示すことができ、図38(B)において実線で示される多角形の内側にあたる範囲では、βが上記条件を満たすといえる。図38(B)に示される多角形の範囲を近似式で示すと、式(14)、(15)で示すことができる。

Figure 0005850109
Figure 0005850109
When the groove depth G is in the range of 0.01λ ≦ G ≦ 0.0695, and the range of the solid line and the broken line shown in FIG. 38 (A) is approximated by a polygonal shape, it can be shown as FIG. 38 (B), It can be said that β satisfies the above condition in the range corresponding to the inside of the polygon indicated by the solid line in FIG. When the polygonal range shown in FIG. 38B is expressed by an approximate expression, it can be expressed by expressions (14) and (15).
Figure 0005850109
Figure 0005850109

図39(A)は、電極膜厚Hの範囲を0.005λ<H≦0.010λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフである。ここで、ψの最大値を示すプロットを結ぶ直線と、ψの最小値を示すプロットを結ぶ破線とで挟まれた範囲が、上記条件を満たす範囲である。 FIG. 39A shows the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) when the range of the electrode film thickness H is 0.005λ <H ≦ 0.010λ. It is a graph. Here, a range sandwiched between a straight line connecting plots indicating the maximum value of ψ and a broken line connecting plots indicating the minimum value of ψ is a range satisfying the above condition.

溝深さGを0.01λ≦G≦0.0695の範囲として、図39(A)に示す実線と破線の範囲を多角形状で近似すると、図29(B)のように示すことができ、図39(B)において実線で示される多角形の内側にあたる範囲では、βが上記条件を満たすといえる。図39(B)に示される多角形の範囲を近似式で示すと、式(16)、(17)で示すことができる。

Figure 0005850109
Figure 0005850109
When the groove depth G is in the range of 0.01λ ≦ G ≦ 0.0695, and the range of the solid line and the broken line shown in FIG. 39 (A) is approximated by a polygonal shape, it can be shown as FIG. 29 (B), It can be said that β satisfies the above condition in the range corresponding to the inside of the polygon indicated by the solid line in FIG. When the polygonal range shown in FIG. 39B is expressed by an approximate expression, it can be expressed by expressions (16) and (17).
Figure 0005850109
Figure 0005850109

図40(A)は、電極膜厚Hの範囲を0.010<H≦0.015λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフである。ここで、ψの最大値を示すプロットを結ぶ直線と、ψの最小値を示すプロットを結ぶ破線とで挟まれた範囲が、上記条件を満たす範囲である。 FIG. 40A shows the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) when the range of the electrode film thickness H is 0.010 <H ≦ 0.015λ. It is a graph. Here, a range sandwiched between a straight line connecting plots indicating the maximum value of ψ and a broken line connecting plots indicating the minimum value of ψ is a range satisfying the above condition.

溝深さGを0.01λ≦G≦0.0695の範囲として、図40(A)に示す実線と破線の範囲を多角形状で近似すると、図40(B)のように示すことができ、図40(B)において実線で示される多角形の内側にあたる範囲では、βが上記条件を満たすといえる。図40(B)に示される多角形の範囲を近似式で示すと、式(18)、(19)で示すことができる。

Figure 0005850109
Figure 0005850109
When the groove depth G is in the range of 0.01λ ≦ G ≦ 0.0695 and the range of the solid line and the broken line shown in FIG. 40 (A) is approximated by a polygonal shape, it can be shown as FIG. 40 (B), In the range corresponding to the inside of the polygon indicated by the solid line in FIG. When the polygonal range shown in FIG. 40B is expressed by an approximate expression, it can be expressed by expressions (18) and (19).
Figure 0005850109
Figure 0005850109

図41(A)は、電極膜厚Hの範囲を0.015<H≦0.020λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフである。ここで、ψの最大値を示すプロットを結ぶ直線と、ψの最小値を示すプロットを結ぶ破線とで挟まれた範囲が、上記条件を満たす範囲である。 FIG. 41A shows the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) when the range of the electrode film thickness H is 0.015 <H ≦ 0.020λ. It is a graph. Here, a range sandwiched between a straight line connecting plots indicating the maximum value of ψ and a broken line connecting plots indicating the minimum value of ψ is a range satisfying the above condition.

溝深さGを0.01λ≦G≦0.0695の範囲として、図41(A)に示す実線と破線の範囲を多角形状で近似すると、図41(B)のように示すことができ、図41(B)において実線で示される多角形の内側にあたる範囲では、βが上記条件を満たすといえる。図41(B)に示される多角形の範囲を近似式で示すと、式(20)、(21)で示すことができる。

Figure 0005850109
Figure 0005850109
When the groove depth G is in the range of 0.01λ ≦ G ≦ 0.0695 and the range of the solid line and the broken line shown in FIG. 41 (A) is approximated by a polygonal shape, it can be shown in FIG. 41 (B), In the range corresponding to the inside of the polygon indicated by the solid line in FIG. 41B, it can be said that β satisfies the above condition. When the polygonal range shown in FIG. 41B is expressed by an approximate expression, it can be expressed by expressions (20) and (21).
Figure 0005850109
Figure 0005850109

図42は、電極膜厚Hの範囲を0.020<H≦0.025λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフである。ここで、ψの最大値を示すプロットを結ぶ直線と、ψの最小値を示すプロットを結ぶ破線とで挟まれた範囲が、上記条件を満たす範囲である。 FIG. 42 is a graph showing the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) when the range of the electrode film thickness H is 0.020 <H ≦ 0.025λ. . Here, a range sandwiched between a straight line connecting plots indicating the maximum value of ψ and a broken line connecting plots indicating the minimum value of ψ is a range satisfying the above condition.

溝深さGを0.01λ≦G≦0.0695の範囲として、図42に示す実線と破線の範囲を多角形状で近似すると、図42(B)のように示すことができ、図42(B)において実線で示される多角形の内側にあたる範囲では、βが上記条件を満たすといえる。図42(B)に示される多角形の範囲を近似式で示すと、式(22)〜(24)で示すことができる。

Figure 0005850109
Figure 0005850109
Figure 0005850109
When the groove depth G is in the range of 0.01λ ≦ G ≦ 0.0695, and the range of the solid line and the broken line shown in FIG. 42 is approximated by a polygonal shape, it can be shown as FIG. In the range corresponding to the inside of the polygon indicated by the solid line in B), it can be said that β satisfies the above condition. When the polygonal range shown in FIG. 42B is expressed by an approximate expression, it can be expressed by expressions (22) to (24).
Figure 0005850109
Figure 0005850109
Figure 0005850109

図43(A)は、電極膜厚Hの範囲を0.025<H≦0.030λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフである。ここで、ψの最大値を示すプロットを結ぶ直線と、ψの最小値を示すプロットを結ぶ破線とで挟まれた範囲が、上記条件を満たす範囲である。 FIG. 43A shows the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) when the range of the electrode film thickness H is 0.025 <H ≦ 0.030λ. It is a graph. Here, a range sandwiched between a straight line connecting plots indicating the maximum value of ψ and a broken line connecting plots indicating the minimum value of ψ is a range satisfying the above condition.

溝深さGを0.01λ≦G≦0.0695の範囲として、図43(A)に示す実線と破線の範囲を多角形状で近似すると、図43(B)のように示すことができ、図43(B)において実線で示される多角形の内側にあたる範囲では、βが上記条件を満たすといえる。図43(B)に示される多角形の範囲を近似式で示すと、式(25)〜(27)で示すことができる。

Figure 0005850109
Figure 0005850109
Figure 0005850109
図44(A)は、電極膜厚Hの範囲を0.030<H≦0.035λとした場合において、|β|≦0.01(ppm/℃)の要件を満たすψの範囲を示すグラフである。ここで、ψの最大値を示すプロットを結ぶ直線と、ψの最小値を示すプロットを結ぶ破線とで挟まれた範囲が、上記条件を満たす範囲である。 When the groove depth G is in the range of 0.01λ ≦ G ≦ 0.0695 and the range of the solid line and the broken line shown in FIG. 43 (A) is approximated by a polygonal shape, it can be shown in FIG. 43 (B), It can be said that β satisfies the above condition in the range corresponding to the inside of the polygon indicated by the solid line in FIG. When the polygonal range shown in FIG. 43B is represented by an approximate expression, it can be represented by expressions (25) to (27).
Figure 0005850109
Figure 0005850109
Figure 0005850109
FIG. 44A shows the range of ψ that satisfies the requirement of | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) when the range of the electrode film thickness H is 0.030 <H ≦ 0.035λ. It is a graph. Here, a range sandwiched between a straight line connecting plots indicating the maximum value of ψ and a broken line connecting plots indicating the minimum value of ψ is a range satisfying the above condition.

溝深さGを0.01λ≦G≦0.0695の範囲として、図44(A)に示す実線と破線の範囲を多角形状で近似すると、図44(B)のように示すことができ、図44(B)において実線で示される多角形の内側にあたる範囲では、βが上記条件を満たすといえる。図44(B)に示される多角形の範囲を近似式で示すと、式(28)〜(30)で示すことができる。

Figure 0005850109
Figure 0005850109
Figure 0005850109
When the groove depth G is in the range of 0.01λ ≦ G ≦ 0.0695 and the range of the solid line and the broken line shown in FIG. 44 (A) is approximated by a polygonal shape, it can be shown in FIG. 44 (B), It can be said that β satisfies the above condition in the range corresponding to the inside of the polygon indicated by the solid line in FIG. When the polygonal range shown in FIG. 44B is expressed by an approximate expression, it can be expressed by expressions (28) to (30).
Figure 0005850109
Figure 0005850109
Figure 0005850109

次に、図45にθの角度を振った際の二次温度係数βの変化、すなわちθと二次温度係数βとの関係を示す。ここで、シミュレーションに用いたSAWデバイスは、カット角とSAW伝搬方向をオイラー角表示で(0,θ,ψ)とし、溝深さGを0.04λとした水晶基板であり、電極膜厚Hは0.02λとしている。なお、ψに関しては、θの設定角度に基づいて、上述した角度範囲内において、適宜二次温度係数βの絶対値が最小となる値を選択した。また、ηに関しては、上記式(8)に従って、0.6383とした。   Next, FIG. 45 shows a change in the secondary temperature coefficient β when the angle θ is changed, that is, the relationship between θ and the secondary temperature coefficient β. Here, the SAW device used for the simulation is a quartz substrate in which the cut angle and the SAW propagation direction are represented by Euler angles (0, θ, ψ) and the groove depth G is 0.04λ, and the electrode thickness H Is 0.02λ. Regarding ψ, a value that minimizes the absolute value of the secondary temperature coefficient β was appropriately selected within the above-described angle range based on the set angle of θ. Further, η was set to 0.6383 according to the above formula (8).

このような条件の下、θと二次温度係数βとの関係を示す図45からは、θが117°以上142°以下の範囲内であれば、二次温度係数βの絶対値が0.01(ppm/℃)の範囲内にある事を読み取ることができる。よって、上記のような設定値において、θを117°≦θ≦142°の範囲で定めることによれば、良好な周波数温度特性を持ったSAW共振子10を構成することができると言える。 From FIG. 45 showing the relationship between θ and the secondary temperature coefficient β under such conditions, the absolute value of the secondary temperature coefficient β is 0.00 when the θ is in the range of 117 ° to 142 °. It can be read that it is within the range of 01 (ppm / ° C. 2 ). Therefore, it can be said that the SAW resonator 10 having good frequency temperature characteristics can be configured by setting θ within the range of 117 ° ≦ θ ≦ 142 ° in the above set values.

θと二次温度係数βとの関係を裏付けるシミュレーションデータとして、表17〜19を示す。

Figure 0005850109
Tables 17 to 19 are shown as simulation data supporting the relationship between θ and the secondary temperature coefficient β.
Figure 0005850109

表17は、電極膜厚Hを変えた場合におけるθと二次温度係数βとの関係を示す表であり、電極膜厚Hを0.01%λとした場合と、電極膜厚Hを3.50%λとした場合におけるθの臨界値(117°、142°)での二次温度係数βの値を示す。なお、このシミュレーションにおける溝深さGは、いずれも4%λである。表17からは、117°≦θ≦142°の範囲では、電極膜厚Hの厚みを変えた場合(電極膜厚の臨界値として規定した0≒0.01%λと3.5%λ)であっても、その厚みに依存する事無く|β|≦0.01(ppm/℃)を満足するということを読み取ることができる。 Table 17 is a table showing the relationship between θ and the secondary temperature coefficient β when the electrode film thickness H is changed. When the electrode film thickness H is 0.01% λ, the electrode film thickness H is 3%. The value of the secondary temperature coefficient β at the critical value of θ (117 °, 142 °) in the case of .50% λ is shown. Note that the groove depth G in this simulation is 4% λ. From Table 17, when the thickness of the electrode film thickness H is changed within the range of 117 ° ≦ θ ≦ 142 ° (0≈0.01% λ and 3.5% λ defined as the critical value of the electrode film thickness). Even so, it can be read that | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) is satisfied without depending on the thickness.

Figure 0005850109
表18は、溝深さGを変えた場合におけるθと二次温度係数βとの関係を示す表であり、溝深さGを1.00%λと6.95%λとした場合におけるθの臨界値(117°、142°)での二次温度係数βの値を示す。なお、このシミュレーションにおける電極膜厚Hは、いずれも2.00%λである。表18からは、117°≦θ≦142°の範囲では、溝深さGを変えた場合(溝深さGの臨界値として規定した1.00%λと6.95%λ)であっても、その深さに依存する事無く|β|≦0.01(ppm/℃)を満足するということを読み取ることができる。
Figure 0005850109
Table 18 is a table showing the relationship between θ and the secondary temperature coefficient β when the groove depth G is changed, and θ when the groove depth G is 1.00% λ and 6.95% λ. The values of the secondary temperature coefficient β at the critical values (117 °, 142 °) are shown. Note that the electrode film thickness H in this simulation is 2.00% λ. From Table 18, in the range of 117 ° ≦ θ ≦ 142 °, the groove depth G is changed (1.00% λ and 6.95% λ defined as the critical value of the groove depth G). However, it can be read that | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) is satisfied without depending on the depth.

Figure 0005850109
表19は、ライン占有率ηを変えた場合におけるθと二次温度係数βとの関係を示す表であり、ライン占有率ηを0.62と0.76とした場合におけるθの臨界値(117°、142°)での二次温度係数βの値を示す。なお、このシミュレーションにおける電極膜厚Hは、いずれも2.00%λであり、溝深さGは、いずれも4.00%λである。表19からは、117°≦θ≦142°の範囲では、ライン占有率ηを変えた場合(η=0.62、0.76は、電極膜厚Hを0.020λ〜0.025の範囲としてライン占有率η(η1)と溝深さGの関係を示した図31(A)において、溝深さを4%λとした場合におけるηの最小値と最大値)であっても、その値に依存する事無く|β|≦0.01(ppm/℃)を満足するということを読み取ることができる。
Figure 0005850109
Table 19 is a table showing the relationship between θ and the secondary temperature coefficient β when the line occupancy η is changed. The critical value of θ when the line occupancy η is 0.62 and 0.76 ( The values of the secondary temperature coefficient β at 117 °, 142 °) are shown. In this simulation, the electrode film thickness H is 2.00% λ, and the groove depth G is 4.00% λ. From Table 19, when the line occupancy η is changed in the range of 117 ° ≦ θ ≦ 142 ° (η = 0.62, 0.76, the electrode film thickness H is in the range of 0.020λ to 0.025. In FIG. 31A showing the relationship between the line occupancy η (η1) and the groove depth G, the minimum and maximum values of η when the groove depth is 4% λ It can be read that | β | ≦ 0.01 (ppm / ° C. 2 ) is satisfied without depending on the value.

図46は、オイラー角表示で(φ,123°,43.77°)の水晶基板30を用い、溝深さGを0.04λ、電極膜厚Hを0.02λ、及びライン占有率ηを0.65とした場合において、φの角度と二次温度係数βとの関係を示すグラフである。   In FIG. 46, a crystal substrate 30 of Euler angle display (φ, 123 °, 43.77 °) is used, the groove depth G is 0.04λ, the electrode film thickness H is 0.02λ, and the line occupancy η is It is a graph which shows the relationship between the angle of (phi), and secondary temperature coefficient (beta), when it is set to 0.65.

図46からは、φが−2°、+2°の場合にはそれぞれ二次温度係数βが−0.01(ppm/℃)よりも低くなってしまっているが、φが−1.5°から+1.5°の範囲であれば確実に、二次温度係数βの絶対値が0.01(ppm/℃)の範囲内にある事を読み取ることができる。よって、上記のような設定値においてφを−1.5°≦φ≦+1.5°、好適には−1°≦φ≦+1°の範囲で定めることによれば、良好な周波数温度特性を持ったSAW共振子10を構成することができる。 From FIG. 46, when φ is −2 ° and + 2 °, the secondary temperature coefficient β is lower than −0.01 (ppm / ° C. 2 ), but φ is −1.5. It can be reliably read that the absolute value of the secondary temperature coefficient β is within the range of 0.01 (ppm / ° C. 2 ) within the range of from ° to + 1.5 °. Therefore, by setting φ within the range of −1.5 ° ≦ φ ≦ + 1.5 °, preferably −1 ° ≦ φ ≦ + 1 ° at the set values as described above, good frequency temperature characteristics can be obtained. The SAW resonator 10 can be configured.

上記説明では、φ、θ、ψはそれぞれ、一定条件の下に溝深さGとの関係において最適値の範囲を導き出している。これに対し、図47では、−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θとψの関係を示しており、その近似式を求めている。図47によれば、ψの角度は、θの角度上昇に伴って変化し、三次曲線を描くように上昇する。なお、図47の例では、θ=117°とした場合のψは42.79°であり、θ=142°とした場合のψは49.57°である。これらのプロットを近似曲線として示すと図47中破線で示す曲線となり、近似式としては式(31)で示すことができる。

Figure 0005850109
In the above description, φ, θ, and ψ each derive an optimum value range in relation to the groove depth G under certain conditions. On the other hand, FIG. 47 shows a highly desirable relationship between θ and ψ that minimizes the amount of frequency fluctuation from −40 ° C. to + 85 ° C., and an approximate expression is obtained. According to FIG. 47, the angle of ψ changes as the angle of θ increases, and rises to draw a cubic curve. In the example of FIG. 47, ψ when θ = 117 ° is 42.79 °, and ψ when θ = 142 ° is 49.57 °. When these plots are shown as approximate curves, they become curves shown by broken lines in FIG. 47, and can be expressed by equation (31) as an approximate expression.
Figure 0005850109

このことより、ψはθが定まることにより定めることができ、θの範囲を117°≦θ≦142°とした場合におけるψの範囲は42.79°≦ψ≦49.57°とすることができる。なお、シミュレーションにおける溝深さG、電極膜厚Hはそれぞれ、G=0.04λ、H=0.02λとした。   From this, ψ can be determined by defining θ, and the range of ψ when the range of θ is 117 ° ≦ θ ≦ 142 ° is 42.79 ° ≦ ψ ≦ 49.57 °. it can. In the simulation, the groove depth G and the electrode film thickness H were G = 0.04λ and H = 0.02λ, respectively.

上記のような理由により、本実施形態において種々定めた条件によりSAW共振子10を構成することによれば、目標値を満たす良好な周波数温度特性を実現可能なSAW共振子とすることができる。   For the reasons described above, by configuring the SAW resonator 10 under various conditions in the present embodiment, a SAW resonator capable of realizing a good frequency temperature characteristic satisfying the target value can be obtained.

また、本実施形態に係るSAW共振子10では、式(7)や図15〜図26に示したように、電極膜の膜厚Hを0<H≦0.035λの範囲とした上で周波数温度特性の改善を図っている。これは、従来のように膜厚Hを極度に厚くして周波数温度特性の改善を図るものとは異なり、耐環境特性を維持したまま周波数温度特性の改善を実現するものである。図54に、ヒートサイクル試験における電極膜厚(Al電極膜厚)と周波数変動との関係を示す。なお、図54に示したヒートサイクル試験の結果は、−55℃雰囲気下においてSAW共振子を30分間晒した上で雰囲気温度+125℃まで上昇させて30分晒すというサイクルを8回続けた後のものである。図54からは、電極膜厚Hを0.06λにし、且つ電極指間溝を設けない場合に比べ、本実施形態に係るSAW共振子10の電極膜厚Hの範囲では、周波数変動(F変動)が、1/3以下になっていることを読み取ることができる。なお、図54は何れのプロットもH+G=0.06λとしている。   Further, in the SAW resonator 10 according to the present embodiment, as shown in the equation (7) and FIGS. 15 to 26, the frequency H is set with the electrode film thickness H in the range of 0 <H ≦ 0.035λ. The temperature characteristics are improved. This is to improve the frequency temperature characteristics while maintaining the environmental resistance characteristics, unlike the conventional technique in which the film thickness H is extremely increased to improve the frequency temperature characteristics. FIG. 54 shows the relationship between the electrode film thickness (Al electrode film thickness) and the frequency fluctuation in the heat cycle test. The results of the heat cycle test shown in FIG. 54 are as follows: the SAW resonator was exposed to a −55 ° C. atmosphere for 30 minutes, then the ambient temperature was raised to + 125 ° C. and then exposed for 30 minutes, and the cycle was continued 8 times. Is. From FIG. 54, compared with the case where the electrode film thickness H is set to 0.06λ and no inter-electrode finger groove is provided, in the range of the electrode film thickness H of the SAW resonator 10 according to the present embodiment, the frequency variation (F variation). ) Can be read as 1/3 or less. In FIG. 54, H + G = 0.06λ is set for all plots.

また、図54と同じ条件で製造されたSAW共振子について、125℃雰囲気に1000時間放置する高温放置試験を行ったところ、従来のSAW共振子(H=0.06λ且つG=0)に比べ、本実施形態に係るSAW共振子(H=0.03λ且つG=0.03λ、H=0.02λ且つG=0.04λ、H=0.015λ且つG=0.045λ、H=0.01λ且つG=0.05λの4条件)の試験前後の周波数変動量が1/3以下になることを確認した。   In addition, when a high temperature storage test was performed for a SAW resonator manufactured under the same conditions as in FIG. 54 for 1000 hours in a 125 ° C. atmosphere, it was compared with a conventional SAW resonator (H = 0.06λ and G = 0). The SAW resonator according to this embodiment (H = 0.03λ and G = 0.03λ, H = 0.02λ and G = 0.04λ, H = 0.015λ, G = 0.045λ, H = 0. It was confirmed that the amount of frequency fluctuation before and after the test (4 conditions of 01λ and G = 0.05λ) was 1/3 or less.

上記のような条件の下、H+G=0.067λ(アルミ膜厚2000Å、溝深さ4700Å)、IDTのライン占有率ηi=0.6、反射器のライン占有率ηr=0.8、オイラー角(0°,123°,43.5°)、IDTの対数120対、交差幅40λ(λ=10μm)、反射器本数(片側あたり)72本(36対)、電極指の傾斜角度なし(電極指の配列方向とSAWの位相速度方向が一致)、といった条件で製造されたSAW共振子10では、図48に示すような周波数温度特性を示すこととなる。   Under the above conditions, H + G = 0.067λ (aluminum film thickness 2000 mm, groove depth 4700 mm), IDT line occupancy ηi = 0.6, reflector line occupancy ηr = 0.8, Euler angle (0 °, 123 °, 43.5 °), 120 pairs of IDTs, intersection width 40λ (λ = 10 μm), 72 reflectors (per side) (36 pairs), no inclination angle of electrode fingers (electrodes 48. The SAW resonator 10 manufactured under the condition that the finger arrangement direction and the SAW phase velocity direction match) exhibits frequency-temperature characteristics as shown in FIG.

図48は、試験片個数n=4個による周波数温度特性をプロットしたものである。図48によれば、これらの試験片による動作温度範囲内における周波数変動量ΔFは約20ppm以下に抑制されていることを読み取ることができる。   FIG. 48 is a plot of frequency temperature characteristics with the number of test pieces n = 4. According to FIG. 48, it can be read that the frequency fluctuation amount ΔF in the operating temperature range by these test pieces is suppressed to about 20 ppm or less.

本実施形態では溝深さGや電極膜厚H等による周波数温度特性への影響を説明してきた。しかし溝深さGと電極膜厚Hを合わせた深さ(段差)は、等価回路定数やCI値等の静特性やQ値にも影響を与える。例えば図49、段差を0.062λ〜0.071λまで変化させた場合における段差とCI値との関係を示すグラフである。図49によればCI値は、段差を0.067λとした時に収束し、段差をそれ以上大きくした場合であっても良化しない(低くならない)ということを読み取ることができる。   In the present embodiment, the influence of the groove depth G and the electrode film thickness H on the frequency temperature characteristics has been described. However, the depth (step) obtained by combining the groove depth G and the electrode film thickness H also affects the static characteristics such as equivalent circuit constants and CI values, and the Q value. For example, FIG. 49 is a graph showing the relationship between the step and the CI value when the step is changed from 0.062λ to 0.071λ. According to FIG. 49, it can be read that the CI value converges when the step is set to 0.067λ, and does not improve (is not lowered) even when the step is further increased.

図48に示すような周波数温度特性を示すSAW共振子10における周波数と等価回路定数、および静特性を図50にまとめた。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)をそれぞれ示す。   FIG. 50 summarizes the frequencies, equivalent circuit constants, and static characteristics of the SAW resonator 10 exhibiting frequency temperature characteristics as shown in FIG. Here, F is a frequency, Q is a Q value, γ is a capacitance ratio, CI is a CI (Crystal Impedance) value, and M is a figure of merit (Figure of Merit).

また、図52には、従来のSAW共振子と、本実施形態に係るSAW共振子10における段差とQ値との関係を比較するためのグラフを示す。なお、図52においては、太線で示すグラフが本実施形態に係るSAW共振子10の特性を示すものであり、電極指間に溝を設け、且つストップバンド上端モードの共振を用いたものである。細線で示すグラフが従来のSAW共振子の特性を示すものであり、電極指間に溝を設けずにストップバンド上端モードの共振を用いたものである。図52から明らかなように、電極指間に溝を設け、且つストップバンド上端モードの共振を用いると、段差(G+H)が0.0407λ(4.07%λ)以上の領域において、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た場合よりも高いQ値が得られる。   FIG. 52 shows a graph for comparing the relationship between the step and the Q value in the conventional SAW resonator and the SAW resonator 10 according to the present embodiment. In FIG. 52, the graph indicated by the bold line shows the characteristics of the SAW resonator 10 according to the present embodiment, and a groove is provided between the electrode fingers and the resonance in the stop band upper end mode is used. . A graph indicated by a thin line shows the characteristics of a conventional SAW resonator, and uses a stop band upper end mode resonance without providing a groove between electrode fingers. As is apparent from FIG. 52, when a groove is provided between the electrode fingers and the resonance in the stop band upper end mode is used, the gap between the electrode fingers is in a region where the step (G + H) is 0.0407λ (4.07% λ) or more. Thus, a higher Q value can be obtained than in the case of using the stop-band lower-end mode resonance without providing a groove.

なお、シミュレーションに係るSAW共振子の基本データは以下の通りである。
・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
The basic data of the SAW resonator according to the simulation is as follows.
Basic data H of the SAW resonator 10 according to the present embodiment: 0.02λ
G: Change IDT line occupancy ηi: 0.6
Reflector line occupancy ηr: 0.8
Euler angles (0 °, 123 °, 43.5 °)
Logarithm: 120
Crossing width: 40λ (λ = 10μm)
Number of reflectors (per one side): 60
No inclination angle of electrode fingers Basic data of conventional SAW resonator H: Change G: Zero IDT line occupancy ηi: 0.4
Reflector line occupancy ηr: 0.3
Euler angles (0 °, 123 °, 43.5 °)
Logarithm: 120
Crossing width: 40λ (λ = 10μm)
Number of reflectors (per one side): 60
No electrode finger tilt angle

これらのSAW共振子の特性を比較するため図50や図52を参照すると、本実施形態に係るSAW共振子10が、いかに高Q化されているかを理解することができる。このような高Q化は、エネルギー閉じ込め効果の向上によるものであると考えられ、以下の理由による。   Referring to FIG. 50 and FIG. 52 for comparing the characteristics of these SAW resonators, it can be understood how the QW of the SAW resonator 10 according to the present embodiment is increased. Such a high Q is considered to be due to an improvement in the energy confinement effect, for the following reason.

ストップバンドの上端モードで励振した弾性表面波を効率良くエネルギー閉じ込めするためには、図53のように、IDT12のストップバンド上端の周波数ft2を、反射器20のストップバンド下端の周波数fr1と反射器20のストップバンド上端の周波数fr2との間に設定すれば良い。即ち、

Figure 0005850109
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。 In order to efficiently confine energy of the surface acoustic wave excited in the upper end mode of the stop band, the frequency ft2 at the upper end of the stop band of the IDT 12 and the frequency fr1 at the lower end of the stop band of the reflector 20 and the reflector as shown in FIG. What is necessary is just to set between the frequency fr2 of 20 stopband upper ends. That is,
Figure 0005850109
It may be set so as to satisfy the relationship. As a result, the reflection coefficient Γ of the reflector 20 becomes large at the frequency ft2 at the upper end of the stop band of the IDT 12, and the SAW in the stop band upper end mode excited from the IDT 12 is reflected by the reflector 20 toward the IDT 12 with a high reflection coefficient. Will come to be. And the energy confinement of the SAW in the stop band upper end mode becomes stronger, and a low-loss resonator can be realized.

これに対し、IDT12のストップバンド上端の周波数ft2と反射器20のストップバンド下端の周波数fr1、反射器20のストップバンド上端の周波数fr2との関係をft2<fr1の状態やfr2<ft2の状態に設定してしまうと、IDT12のストップバンド上端周波数ft2において反射器20の反射係数Γが小さくなってしまい、強いエネルギー閉じ込め状態を実現することが困難になってしまう。   On the other hand, the relationship between the frequency ft2 at the upper end of the stop band of the IDT 12, the frequency fr1 at the lower end of the stop band of the reflector 20, and the frequency fr2 at the upper end of the stop band of the reflector 20 is set to a state of ft2 <fr1 or fr2 <ft2. If set, the reflection coefficient Γ of the reflector 20 becomes small at the stop band upper end frequency ft2 of the IDT 12, and it becomes difficult to realize a strong energy confinement state.

ここで、式(32)の状態を実現するためには、反射器20のストップバンドをIDT12のストップバンドよりも高域側へ周波数シフトする必要がある。具体的には、IDT12の電極指18の配列周期よりも、反射器20の導体ストリップ22の配列周期を小さくすることで実現できる。また、他の方法としては、IDT12の電極指18として形成された電極膜の膜厚よりも反射器20の導体ストリップ22として形成された電極膜の膜厚を薄くしたり、IDT12の電極指間溝の深さよりも反射器20の導体ストリップ間溝の深さを浅くすることで実現できる。また、これらの手法を複数組み合わせて適用しても良い。   Here, in order to realize the state of Expression (32), it is necessary to shift the frequency of the stop band of the reflector 20 to a higher frequency side than the stop band of the IDT 12. Specifically, this can be realized by making the arrangement period of the conductor strips 22 of the reflector 20 smaller than the arrangement period of the electrode fingers 18 of the IDT 12. As another method, the film thickness of the electrode film formed as the conductor strip 22 of the reflector 20 is made thinner than the film thickness of the electrode film formed as the electrode finger 18 of the IDT 12, or between the electrode fingers of the IDT 12 This can be realized by making the depth of the groove between the conductor strips of the reflector 20 shallower than the depth of the groove. Also, a combination of these methods may be applied.

なお図50によれば、高Q化の他、高いフィギュアオブメリットMを得ることができているということができる。また、図51は、図50を得たSAW共振子におけるインピーダンスZと周波数との関係を示すグラフである。図51からは、共振点付近に無用なスプリアスが存在していない事を読み取ることができる。   According to FIG. 50, it can be said that a high figure of merit M can be obtained in addition to high Q. FIG. 51 is a graph showing the relationship between impedance Z and frequency in the SAW resonator obtained in FIG. From FIG. 51, it can be read that there is no useless spurious near the resonance point.

以上、説明したように、本発明に係るSAW共振子は、図48で示す如く動作温度範囲(使用温度範囲:−40℃〜+85℃)内に変曲点を有しているので、三次曲線若しくは三次曲線に近い周波数変動量の極めて小さい、約20ppm以下という周波数温度特性を実現できた。   As described above, the SAW resonator according to the present invention has an inflection point in the operating temperature range (operating temperature range: −40 ° C. to + 85 ° C.) as shown in FIG. Alternatively, a frequency temperature characteristic of about 20 ppm or less with a very small frequency fluctuation amount close to a cubic curve could be realized.

図56(A)は、特開2006−203408号に開示されているSAW共振子の周波数温度特性を示すグラフである。周波数温度特性が三次曲線を示しているが、ご覧のとおり変極点が動作温度範囲(使用温度範囲:−40℃〜+85℃)を超えた領域に存在しているため、実質的には図56(B)に示す如く上に凸の頂点を有する二次曲線となる。このため、周波数変動量は100(ppm)という極めて大きな値となっている。   FIG. 56 (A) is a graph showing the frequency temperature characteristics of the SAW resonator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-203408. Although the frequency temperature characteristic shows a cubic curve, as shown, the inflection point exists in a region exceeding the operating temperature range (operating temperature range: −40 ° C. to + 85 ° C.). As shown in (B), a quadratic curve having an upwardly convex vertex is obtained. For this reason, the frequency fluctuation amount is an extremely large value of 100 (ppm).

それに対して、本発明に係るSAW共振子は、動作温度範囲内で三次曲線もしくは三次曲線に近い周波数変動量とし、周波数変動量を飛躍的に小さくすることを実現したのである。IDTおよび反射器に保護膜を被覆したSAW共振子における動作範囲内の周波数変動量の変化について、図57、および図58に示す。   On the other hand, the SAW resonator according to the present invention achieves a cubic curve or a frequency fluctuation amount close to the cubic curve within the operating temperature range, thereby realizing a drastic reduction in the frequency fluctuation amount. FIG. 57 and FIG. 58 show changes in the frequency fluctuation amount within the operating range in the SAW resonator in which the IDT and the reflector are covered with the protective film.

図57に示す例は、電極に対して保護膜としてのアルミナを皮膜した場合における動作温度範囲内における周波数変動量を示す図である。図57によれば、動作温度範囲内における周波数変動量は、10(ppm)以下とすることができることを読み取ることができる。
・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/℃
The example shown in FIG. 57 is a diagram showing the amount of frequency fluctuation within the operating temperature range when alumina as a protective film is coated on the electrode. According to FIG. 57, it can be read that the amount of frequency fluctuation within the operating temperature range can be 10 (ppm) or less.
・ Basic data H (material: aluminum) of the SAW resonator according to the example shown in FIG. 57: 2000 (Å)
G: 4700 (Å)
(H + G = 0.067λ)
IDT line occupancy ηi: 0.6
Reflector line occupancy ηr: 0.8
In-plane rotation of Euler angles (0 °, 123 °, 43.5 °) ST-cut substrate pair: 120
Crossing width: 40λ (λ = 10 (μm))
Number of reflectors (per side): 36
Protective film (alumina) film thickness 400 (Å) without electrode finger tilt angle
Secondary temperature coefficient β = + 0.0007 (ppm / ° C. 2 )

図58に示す例は、電極に対して保護膜としてのSiOを皮膜した場合における動作温度範囲内における周波数変動量を示す図である。図58によれば、動作温度範囲内における周波数変動量は、20(ppm)以下とすることができることを読み取ることができる。
・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(SiO)の膜厚400(Å)
二次温度係数β=+0.0039(ppm/℃
Example shown in FIG. 58 is a diagram showing a frequency variation in the operating temperature range in the case where the film of SiO 2 as a protective film against the electrodes. According to FIG. 58, it can be read that the frequency fluctuation amount within the operating temperature range can be 20 (ppm) or less.
・ Basic data H (material: aluminum) of the SAW resonator according to the example shown in FIG. 58: 2000 (Å)
G: 4700 (Å)
(H + G = 0.067λ)
IDT line occupancy ηi: 0.6
Reflector line occupancy ηr: 0.8
In-plane rotation of Euler angles (0 °, 123 °, 43.5 °) ST-cut substrate pair: 120
Crossing width: 40λ (λ = 10 (μm))
Number of reflectors (per side): 36
Thickness 400 (SiO) of protective film (SiO 2 ) without electrode finger tilt angle
Secondary temperature coefficient β = + 0.0039 (ppm / ° C. 2 )

本願発明者は、上述のように設計されたG及びHに対してライン占有率ηを調整することにより、二次温度係数βの絶対値を0.01ppm/℃以下にすることが可能である点について言及した。一方、ストップバンドの上端モードで励振させた場合において、ライン占有率ηに変動が生じた場合に、弾性表面波の周波数温度特性が変動することを本願発明者は見出した。弾性表面波共振子を複数製造する場合に、全ての弾性表面波共振子を所望の設計ライン占有率に一致させることは困難であり、設計ライン占有率とは異なったライン占有率のものが製造される場合がある。このとき、そのライン占有率の設計ライン占有率からの変動量は一定とはならずライン占有率にバラつきが発生する。よって、弾性表面波共振子を複数製造した場合は、弾性表面波の周波数温度特性にバラつきが発生することになる。したがって、これらの原因により弾性表面波素子の動作温度範囲における周波数偏差にバラつきを発生させ、弾性表面波共振子の歩留を低下させる原因となることを本願発明者は見出した。 The inventor of the present application can adjust the absolute value of the secondary temperature coefficient β to 0.01 ppm / ° C. 2 or less by adjusting the line occupation ratio η with respect to G and H designed as described above. I mentioned a certain point. On the other hand, the inventors of the present application have found that the frequency temperature characteristics of the surface acoustic wave fluctuate when the line occupancy η fluctuates when excited in the upper end mode of the stop band. When manufacturing multiple surface acoustic wave resonators, it is difficult to match all the surface acoustic wave resonators to the desired design line occupancy, and products with a line occupancy different from the design line occupancy are manufactured. May be. At this time, the fluctuation amount of the line occupancy from the design line occupancy is not constant, and the line occupancy varies. Therefore, when a plurality of surface acoustic wave resonators are manufactured, the frequency temperature characteristics of the surface acoustic wave vary. Therefore, the inventors of the present application have found that these causes cause variations in the frequency deviation in the operating temperature range of the surface acoustic wave element, thereby reducing the yield of the surface acoustic wave resonator.

さらに、上述のように、ライン占有率ηにバラつきが発生した場合の一次温度係数の変動量が最小になるときのライン占有率ηと、二次温度係数βが最小(−0.01≦β≦0.01)となるライン占有率ηの値とが互いに一致しないことも本願発明者は見出した。
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。
Further, as described above, the line occupancy η when the variation in the primary temperature coefficient when the line occupancy η varies and the secondary temperature coefficient β are minimum (−0.01 ≦ β The inventor of the present application has also found that the values of the line occupation ratio η satisfying ≦ 0.01) do not coincide with each other.
Therefore, in the second embodiment, the value of the secondary temperature coefficient β is suppressed to the above range, and the fluctuation amount of the primary temperature coefficient that acts predominantly in the frequency temperature characteristic of the operating temperature range can be minimized. A simple SAW device will be described.

図59に第2実施形態に係るSAW共振子の模式図を示す。なお図59において、図59(A)は第2実施形態のSAW共振子の平面図であり、図59(B)は部分拡大断面図、図59(C)は同図(B)における詳細を説明するための拡大図、図59(D)は図59(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え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電極指の実効ライン占有率ηeffの特定方法を説明するための図である。   FIG. 59 shows a schematic diagram of a SAW resonator according to the second embodiment. In FIG. 59, FIG. 59 (A) is a plan view of the SAW resonator of the second embodiment, FIG. 59 (B) is a partially enlarged sectional view, and FIG. 59 (C) shows the details in FIG. 59 (B). 59 (D) is an enlarged view for explanation, and FIG. 59 (D) is a partially enlarged view of FIG. 59 (C), and is a cross-section that can be assumed when the SAW resonator according to the present invention is manufactured using a photolithography technique and an etching technique. It is a figure for demonstrating the identification method of effective line occupation rate (eta) eff of an IDT electrode finger in case a shape and cross-sectional shape became trapezoid shape instead of the rectangle.

第2実施形態のSAW共振子の基本的構成は、第1実施形態のSAW共振子10と類似する。すなわち、SAW共振子110は、水晶基板30と、水晶基板上に形成されたIDT112と、IDT112の両側に形成された反射器120を有する構成である。そしてIDT112は、弾性表面波(波長λ)が伝播する方向に対して、垂直な方向に延長し、且つ互いに交差する櫛歯状電極114a、114bにより形成されている。そして櫛歯状電極114aは、弾性表面波の伝播方向に等間隔(λ)に並べて配置された複数の電極指118aと、複数の電極指118aを並列に接続するバスバー116aにより構成される。同様に櫛歯状電極114bは、弾性表面波の伝播方向に等間隔(λ)に並べて配置された複数の電極指118bと、複数の電極指118bを並列に接続するバスバー116bにより構成される。よって電極指118a、電極指118bは弾性表面波の伝播方向に交互に等間隔(λ/2)で配置される。そして反射器120は、弾性表面波の伝播方向に等間隔(λ/2)で配置された導体ストリップ122を有する。そしてSAW共振子110は、ストップバンド上端モードにより弾性表面波を励振する。   The basic configuration of the SAW resonator of the second embodiment is similar to that of the SAW resonator 10 of the first embodiment. That is, the SAW resonator 110 is configured to include the quartz substrate 30, the IDT 112 formed on the quartz substrate, and the reflectors 120 formed on both sides of the IDT 112. The IDT 112 is formed by comb-like electrodes 114a and 114b extending in a direction perpendicular to the direction in which the surface acoustic wave (wavelength λ) propagates and intersecting each other. The comb-like electrode 114a includes a plurality of electrode fingers 118a arranged at equal intervals (λ) in the propagation direction of the surface acoustic wave, and a bus bar 116a that connects the plurality of electrode fingers 118a in parallel. Similarly, the comb-like electrode 114b includes a plurality of electrode fingers 118b arranged at equal intervals (λ) in the propagation direction of the surface acoustic wave, and a bus bar 116b that connects the plurality of electrode fingers 118b in parallel. Therefore, the electrode fingers 118a and 118b are alternately arranged at equal intervals (λ / 2) in the propagation direction of the surface acoustic wave. The reflector 120 has conductor strips 122 arranged at equal intervals (λ / 2) in the propagation direction of the surface acoustic wave. The SAW resonator 110 excites the surface acoustic wave in the stop band upper end mode.

第1実施形態においては、電極指間溝32により形成される凸部34と電極指18a、18bの弾性表面波の伝搬方向の幅は一致している。しかし、本実施形態においては、電極指間溝132により形成される凸部134上の電極指118a,118bの弾性表面波の伝搬方向の幅は、凸部の弾性表面波の伝搬方向の幅より狭くなっている点で相違する。そして電極指118a、118bの弾性表面波の伝播方向の両端は、平面視して凸部134の弾性表面波の伝播方向の両端より内側に配置されている。よって、凸部134の弾性表面波の伝播方向の両端は、電極指118a、118bで覆われずに露出した状態となっている。そして同様な構成はIDT112の両端に配置された反射器120にも形成されている。   In the first embodiment, the widths in the propagation directions of the surface acoustic waves of the convex portions 34 formed by the inter-electrode finger grooves 32 and the electrode fingers 18a and 18b are the same. However, in the present embodiment, the width in the propagation direction of the surface acoustic waves of the electrode fingers 118a and 118b on the projections 134 formed by the interelectrode finger grooves 132 is larger than the width of the projections in the propagation direction of the surface acoustic waves. It differs in that it is narrower. Then, both ends of the electrode fingers 118a and 118b in the propagation direction of the surface acoustic wave are arranged on the inner side of the both ends of the projection 134 in the propagation direction of the surface acoustic wave in plan view. Therefore, both ends of the convex portion 134 in the propagation direction of the surface acoustic wave are exposed without being covered with the electrode fingers 118a and 118b. A similar configuration is also formed in the reflectors 120 disposed at both ends of the IDT 112.

図59(C)において、凸部134の弾性表面波の伝播方向の幅をLgとし、電極指118a、118bの弾性表面波の伝搬方向の幅をLeとすると、

Figure 0005850109
となる。これにより、第1実施形態と比較して、電極指118a、118bから発散される電気力線を凸部134が取りこむ量(立体角)が増えるので、弾性表面波の励振効率を向上させ、SAW共振子110の損失を低減させることができる。 In FIG. 59C, if the width of the convex portion 134 in the propagation direction of the surface acoustic wave is Lg and the width of the electrode fingers 118a and 118b in the propagation direction of the surface acoustic wave is Le,
Figure 0005850109
It becomes. Thereby, compared with the first embodiment, the amount (solid angle) that the convex portion 134 takes in the electric lines of force that diverge from the electrode fingers 118a and 118b increases, so that the surface acoustic wave excitation efficiency is improved and the SAW is improved. Loss of the resonator 110 can be reduced.

ところで、第1実施形態のSAW共振子10では、幅Lの凸部34(図1参照)の両端の厚み(G)方向の段差が立ち上がる部分で弾性表面波が反射する。そしてライン占有率ηは、Lを調整することにより調整されるので、弾性表面波の反射位置を調整することにより二次温度係数βを最小にすることができる。また、一次温度係数の変動量は、凸部34のライン占有率ηに依存するため、この値を調整することにより一次温度係数の変動量を最小にすることができる。しかし、このライン占有率ηに対応する凸部134の幅もLとなるため、第1実施形態の構成では、二次温度係数βを最小にするライン占有率ηと、一次温度係数の変動量を最小にするライン占有率ηを同時に特定することは困難である。   By the way, in the SAW resonator 10 of 1st Embodiment, a surface acoustic wave reflects in the part which the level | step difference of the thickness (G) direction of the both ends of the convex part 34 (refer FIG. 1) of width L rises. Since the line occupancy η is adjusted by adjusting L, the secondary temperature coefficient β can be minimized by adjusting the reflection position of the surface acoustic wave. Further, since the fluctuation amount of the primary temperature coefficient depends on the line occupancy η of the convex portion 34, the fluctuation amount of the primary temperature coefficient can be minimized by adjusting this value. However, since the width of the convex portion 134 corresponding to the line occupancy η is also L, in the configuration of the first embodiment, the line occupancy η that minimizes the secondary temperature coefficient β and the fluctuation amount of the primary temperature coefficient It is difficult to simultaneously specify the line occupation ratio η that minimizes.

一方、第2実施形態のSAW共振子110において、幅Lgの凸部134の両端の厚み(G)方向の段差が立ち上がる部分と、幅Leの電極指118a、118bの両端の厚み(H)が立ち上がる部分で弾性表面波が反射する。したがって、第2実施形態では電極指118a、118bは、

Figure 0005850109
を実効幅とし、その両端位置で弾性表面波を反射するものと考えることができる。よってこのときの実効ライン占有率ηeffは、凸部134のライン占有率をηg(=Lg/P)、電極指118a、118bのライン占有率をηe(=Le/P)とすると、
Figure 0005850109
となる。このとき、
Figure 0005850109
となる。よって、このηeffを調整することにより二次温度係数を調整することができる。一方、一次温度係数の変動量は、ηgにより調整することができる。したがって、ηeffを調整することにより二次温度係数を調整し、ηgを調整することにより一次温度係数の変動量を調整することができる。 On the other hand, in the SAW resonator 110 according to the second embodiment, the thickness (G) in the thickness (G) direction at both ends of the convex portion 134 having the width Lg and the thickness (H) at both ends of the electrode fingers 118a and 118b having the width Le are as follows. The surface acoustic wave is reflected at the rising part. Therefore, in the second embodiment, the electrode fingers 118a and 118b are
Figure 0005850109
Can be considered to reflect surface acoustic waves at both end positions. Therefore, the effective line occupancy ηeff at this time is defined as ηg (= Lg / P) for the line occupancy of the convex portion 134 and ηe (= Le / P) for the line occupancy of the electrode fingers 118a and 118b.
Figure 0005850109
It becomes. At this time,
Figure 0005850109
It becomes. Therefore, the secondary temperature coefficient can be adjusted by adjusting this ηeff. On the other hand, the fluctuation amount of the primary temperature coefficient can be adjusted by ηg. Therefore, the secondary temperature coefficient can be adjusted by adjusting ηeff, and the fluctuation amount of the primary temperature coefficient can be adjusted by adjusting ηg.

また、図59(D)のように、電極指119、及び凸部135の幅方向の両側面が傾斜し、断面が台形状になっている場合は、電極指119の厚み方向の下端の幅をLeb、上端の幅をLetとする。そして凸部135の厚み方向の下端の幅をLgb、上端の幅をLgtとする。このとき、

Figure 0005850109
である。このとき、Le、Lgは、
Figure 0005850109
と定義する。 In addition, as shown in FIG. 59D, when the electrode fingers 119 and both side surfaces in the width direction of the convex portion 135 are inclined and the cross section has a trapezoidal shape, the width of the lower end in the thickness direction of the electrode fingers 119 Is Leb and the width of the upper end is Let. And the width | variety of the lower end of the thickness direction of the convex part 135 is set to Lgb, and the width | variety of an upper end is set to Lgt. At this time,
Figure 0005850109
It is. At this time, Le and Lg are
Figure 0005850109
It is defined as

本願発明者は、第1実施形態のように電極指の幅Leと凸部の幅Lgが一致する場合(タイプ1)と、第2実施形態のようにLg>Leとなる場合(タイプ2)の周波数偏差、CI値、一次温度係数の変動量を調査した。   The inventor of the present application has a case where the width Le of the electrode finger and the width Lg of the convex portion coincide with each other as in the first embodiment (type 1) and a case where Lg> Le as in the second embodiment (type 2). The variation in frequency deviation, CI value, and primary temperature coefficient were investigated.

本調査に用いたSAWデバイスは、タイプ1、タイプ2ともに、オイラー角(φ=0°、θ=123°、ψ=44°)、G=0.046λ、H=0.021λとし、またIDT電極の対数を210対、IDT電極の両端にある反射器の本数を片側あたり94本とした。   The SAW devices used in this study are Euler angles (φ = 0 °, θ = 123 °, ψ = 44 °), G = 0.046λ, H = 0.021λ for both Type 1 and Type 2, and IDT The number of electrode pairs was 210, and the number of reflectors at both ends of the IDT electrode was 94 per side.

まず、例1として、タイプ1では電極指のライン占有率ηeを0.64、凸部34(図1参照)のライン占有率ηgを0.64とし、これによりライン占有率ηを0.64とした。タイプ2では、ηeを0.57、ηgを0.71とし、実効ライン占有率ηeffを0.64とした。   First, as Example 1, in Type 1, the line occupancy ηe of the electrode fingers is 0.64, the line occupancy ηg of the convex portion 34 (see FIG. 1) is 0.64, and thereby the line occupancy η is 0.64. It was. In Type 2, ηe was 0.57, ηg was 0.71, and the effective line occupancy ηeff was 0.64.

次に、例2として、タイプ1では電極指118a、118bのライン占有率ηeを0.66、凸部134のライン占有率ηgを0.66とし、これによりライン占有率ηを0.66とした。タイプ2では、ηeを0.59、ηgを0.73とし、実効ライン占有率ηeffを0.66とした。すなわち、いずれの例においても、タイプ2のηeffは、タイプ1のηの値を維持しつつ、ηg>ηeとなるように調整している。また、CI値については各タイプのサンプルを多数(1784個)用意し、その平均値を算出した。   Next, as Example 2, in Type 1, the line occupancy ηe of the electrode fingers 118a and 118b is 0.66, the line occupancy ηg of the convex portion 134 is 0.66, and thereby the line occupancy η is 0.66. did. In Type 2, ηe was 0.59, ηg was 0.73, and the effective line occupancy ηeff was 0.66. That is, in any example, ηeff of type 2 is adjusted to satisfy ηg> ηe while maintaining the value of η of type 1. For the CI value, a large number (1784) of each type of sample was prepared, and the average value was calculated.

図60に例1におけるタイプ1とタイプ2の周波数温度特性を示し、図61に例2におけるタイプ1とタイプ2の周波数温度特性を示す。図60に示すように、例1では、タイプ1、タイプ2ともに変曲点となる温度(基準温度)が約25℃となる三次関数的な曲線を描いている。また図61に示すように、例2では、タイプ1、タイプ2ともに変曲点となる温度(基準温度)が約40℃となる三次関数的な曲線を描いている。よって例1、例2において、タイプ1、タイプ2はともに二次温度係数βは極めて小さな値となっていることがわかる。   FIG. 60 shows the frequency temperature characteristics of Type 1 and Type 2 in Example 1, and FIG. 61 shows the frequency temperature characteristics of Type 1 and Type 2 in Example 2. As shown in FIG. 60, in Example 1, a cubic function-like curve is drawn in which the temperature (reference temperature) serving as an inflection point is approximately 25 ° C. for both Type 1 and Type 2. As shown in FIG. 61, in Example 2, a cubic function-like curve is drawn in which the temperature (reference temperature) serving as the inflection point is about 40 ° C. in both Type 1 and Type 2. Therefore, in Examples 1 and 2, it can be seen that Type 1 and Type 2 both have a very small secondary temperature coefficient β.

図60に示すように、例1において、タイプ1、タイプ2ともに、−40°〜+85°における周波数偏差は12ppmであるとともに、同様の曲線形状を有している。そして図61に示すように、例2において、タイプ1の周波数偏差は18ppmであり、タイプ2の周波数偏差は16ppmである。よって、タイプ1からタイプ2に変形させても、タイプ2のηeffがタイプ1のη(ηg)の値を維持する限り、タイプ2はタイプ1の周波数温度特性を維持することがわかる。   As shown in FIG. 60, in Example 1, both Type 1 and Type 2 have a frequency deviation at −40 ° to + 85 ° of 12 ppm and have the same curved shape. As shown in FIG. 61, in Example 2, the frequency deviation of type 1 is 18 ppm, and the frequency deviation of type 2 is 16 ppm. Therefore, it can be seen that even if the type 1 is changed to the type 2, as long as the ηeff of the type 2 maintains the value of η (ηg) of the type 1, the type 2 maintains the frequency temperature characteristic of the type 1.

さらに例1では、タイプ1のCI値は23.8Ωであったが、タイプ2においては20.1Ωに改善している。また例2では、タイプ1のCI値は22.4Ωであったが、タイプ2では19.2Ωに改善し、例1、例2のタイプ2において低損失なSAW共振子を実現している。これは上述のように、電極指から発生する電気力線を凸部が見込む立体角が、タイプ1に比較してタイプ2の方が大きくなり、励振効率が高まったからと考えられる。   Furthermore, in Example 1, the CI value of Type 1 was 23.8Ω, but in Type 2, it was improved to 20.1Ω. In Example 2, the CI value of Type 1 was 22.4Ω, but in Type 2 it was improved to 19.2Ω, and a low-loss SAW resonator was realized in Type 2 of Examples 1 and 2. As described above, it is considered that the solid angle at which the convex portion looks at the electric lines of force generated from the electrode fingers is larger in Type 2 than in Type 1 and the excitation efficiency is increased.

次に、タイプ1、タイプ2の一次温度係数の変動量の変化を調査した。図62にタイプ1のライン占有率ηを0.01変化させたときの一次温度係数の変動量の変化を示し、図63はタイプ2の実効ライン占有率ηeffを0.01変化させたときの一次温度係数の変動量の変化を示す。本調査に用いたSAWデバイスは、タイプ1、タイプ2ともに、オイラー角(φ=0°、θ=123°、ψ=44°)、G=0.045λ、H=0.02λとした。   Next, the change of the fluctuation amount of the primary temperature coefficient of type 1 and type 2 was investigated. FIG. 62 shows changes in the amount of fluctuation of the primary temperature coefficient when the type 1 line occupancy η is changed by 0.01, and FIG. 63 shows the results when the type 2 effective line occupancy ηeff is changed by 0.01. The change of the fluctuation | variation amount of a primary temperature coefficient is shown. The SAW devices used in this investigation were Euler angles (φ = 0 °, θ = 123 °, ψ = 44 °), G = 0.045λ, and H = 0.02λ in both types 1 and 2.

図62に示すように、タイプ1においてはη(またはηg)を0.60から上昇させると単調減少し、0.70で一次温度係数の変動量の極小値となり、0.70以上で単調増加となる。   As shown in FIG. 62, in Type 1, when η (or ηg) is increased from 0.60, it decreases monotonically, becomes the minimum value of the fluctuation of the primary temperature coefficient at 0.70, and increases monotonously at 0.70 or more. It becomes.

一方、図63に示すように、タイプ2においてはηeffを0.53から上昇させると一次温度係数の変動量は単調減少し、0.63で極小値となり、0.63以上で単調増加となる。   On the other hand, as shown in FIG. 63, in Type 2, when ηeff is increased from 0.53, the fluctuation amount of the primary temperature coefficient decreases monotonously, reaches a minimum value at 0.63, and increases monotonously at 0.63 or more. .

上述のように、例1のタイプ1及びタイプ2は、図60に示すように、12ppmという良好な周波数偏差を有している。しかし、タイプ1においては、図62に示すように、η(またはηg)が0.64のときは、一次温度係数の変動量が0.6ppm/℃となっている。よって、ライン占有率η(ηg)のバラつきによる、一次温度係数のバラつき(すなわち周波数温度特性のバラつき)が顕著となる。一方、タイプ2においては、図63のプロットから近似曲線を生成して、近似曲線上のηeff=0.64を抽出すれば、一次温度係数の変動量が0.2程度になっていることがわかる。さらに図63から、

Figure 0005850109
とすることにより、一次温度係数の変動量を0.6ppm/℃以下に抑制することができることがわかる。 As described above, Type 1 and Type 2 of Example 1 have a good frequency deviation of 12 ppm as shown in FIG. However, in Type 1, as shown in FIG. 62, when η (or ηg) is 0.64, the fluctuation amount of the primary temperature coefficient is 0.6 ppm / ° C. Therefore, the variation in the primary temperature coefficient (that is, the variation in the frequency temperature characteristic) due to the variation in the line occupancy η (ηg) becomes significant. On the other hand, in Type 2, if an approximate curve is generated from the plot of FIG. 63 and ηeff = 0.64 on the approximate curve is extracted, the fluctuation amount of the primary temperature coefficient is about 0.2. Recognize. Furthermore, from FIG.
Figure 0005850109
It can be seen that the fluctuation amount of the primary temperature coefficient can be suppressed to 0.6 ppm / ° C. or less.

また例1のタイプ1、タイプ2のサンプルを多数(1784個)用意し、一次温度係数のバラつき、及び25℃における共振周波数のバラつきを調査した。するとタイプ1の一次温度係数のバラつきの大きさを1とすると、タイプ2の一次温度係数のバラつきの大きさは0.2にまで改善されている。上述のように、タイプ1においては凸部34(図1参照)のライン占有率ηgが0.64で、図62により、一次温度係数の変動量が0.6ppm/℃ある。一方、タイプ2においては、凸部134のライン占有率ηgが0.71で、図62のプロットから近似曲線を生成して、近似曲線上のηg=0.71を抽出すれば、一次温度係数の変動量が0.1ppm/℃程度と確認できる。そして、一次温度係数のバラつきは一次温度係数の変動量に比例するため、このような改善が見られたと考えられる。また25℃における共振周波数のバラつきも、タイプ1においてその大きさを1とすると、タイプ2ではその大きさが0.5にまで改善されている。   In addition, a large number (1784) of type 1 and type 2 samples of Example 1 were prepared, and the variation of the primary temperature coefficient and the variation of the resonance frequency at 25 ° C. were investigated. Then, when the magnitude of variation in the primary temperature coefficient of type 1 is 1, the magnitude of variation in the primary temperature coefficient of type 2 is improved to 0.2. As described above, in type 1, the line occupancy ηg of the convex portion 34 (see FIG. 1) is 0.64, and the fluctuation amount of the primary temperature coefficient is 0.6 ppm / ° C. according to FIG. On the other hand, in type 2, if the line occupancy ηg of the convex portion 134 is 0.71, an approximate curve is generated from the plot of FIG. 62 and ηg = 0.71 on the approximate curve is extracted. Can be confirmed to be about 0.1 ppm / ° C. Since the variation of the primary temperature coefficient is proportional to the amount of fluctuation of the primary temperature coefficient, it is considered that such an improvement was observed. Also, the variation in resonance frequency at 25 ° C. is improved to 0.5 in Type 2 when the magnitude is 1 in Type 1.

また、上述のことから、タイプ2はηeffの値と一致するηを有するタイプ1の周波数温度特性を維持したものとなっている。よって、上述の横軸をηとする全ての図においてηをηeffに置き換えて考えることができる。したがって、ηeffを、式(39)の範囲に含まれ、かつ図13(B)においてアルファベット順に結んで一巡する線に囲まれた範囲、すなわち上述の式(3)、式(5)、式(6)を満たす範囲に設計することにより、一次温度係数の変動量を抑制してSAW共振子110の動作温度範囲における周波数偏差のバラつきを抑制するとともに、二次温度係数βの絶対値を0.01(ppm/℃)以下に抑制することができる。 Further, from the above, type 2 maintains the frequency temperature characteristic of type 1 having η that matches the value of ηeff. Therefore, η can be replaced with ηeff in all the drawings in which the horizontal axis is η. Therefore, ηeff is included in the range of the formula (39) and is surrounded by a line that is connected in alphabetical order in FIG. 13B, that is, the above formulas (3), (5), and ( 6) By designing to a range satisfying 6), the fluctuation amount of the primary temperature coefficient is suppressed to suppress the variation of the frequency deviation in the operating temperature range of the SAW resonator 110, and the absolute value of the secondary temperature coefficient β is set to 0. It can be suppressed to 01 (ppm / ° C. 2 ) or less.

さらにηeffを式(39)の範囲に含まれ、かつ図27(A)(0<H≦0.005λ)、図28(A)(0.005λ<H≦0.010λ)、図29(A)(0.010λ<H≦0.015λ)、図30(A)(0.015λ<H≦0.020λ)、図31(A)(0.020λ<H≦0.025λ)、図32(A)(0.025λ<H≦0.030λ)、図33(A)(0.030λ<H≦0.035λ)において、図中の平面座標(G/λ、ηeff)に示された各点をアルファベット順に結んで一巡する線に囲まれた範囲にそれぞれ含まれる範囲に設定する。これにより、一次温度係数の変動量を抑制して、周波数温度特性のバラつき、すなわちSAW共振子110の動作範囲における周波数偏差のバラつきを抑制するとともに、電極指の膜厚Hに対応して、二次温度係数βの絶対値を0.01(ppm/℃)以下に抑制することができる。 Further, ηeff is included in the range of the equation (39), and FIG. 27A (0 <H ≦ 0.005λ), FIG. 28A (0.005λ <H ≦ 0.010λ), and FIG. ) (0.010λ <H ≦ 0.015λ), FIG. 30A (0.015λ <H ≦ 0.020λ), FIG. 31A (0.020λ <H ≦ 0.025λ), FIG. A) (0.025λ <H ≦ 0.030λ), FIG. 33 (A) (0.030λ <H ≦ 0.035λ), each point indicated by the plane coordinates (G / λ, ηeff) in the figure Are set to ranges included in a range surrounded by a line that connects in alphabetical order. Thereby, the fluctuation amount of the primary temperature coefficient is suppressed, and the variation of the frequency temperature characteristic, that is, the variation of the frequency deviation in the operating range of the SAW resonator 110 is suppressed. The absolute value of the next temperature coefficient β can be suppressed to 0.01 (ppm / ° C. 2 ) or less.

上記実施形態では、SAW共振子10を構成するIDT12、SAW共振子110を構成するIDT112はすべての電極指が交互に交差しているように示した。しかし、本発明にかかるSAW共振子10、SAW共振子110は、その水晶基板のみによっても相当な効果を奏することができる。このため、IDT12における電極指18、およびIDT112における電極指118a、118bを間引きした場合であっても、同様な効果を奏することができる。   In the above-described embodiment, the IDT 12 constituting the SAW resonator 10 and the IDT 112 constituting the SAW resonator 110 are shown such that all electrode fingers cross each other alternately. However, the SAW resonator 10 and the SAW resonator 110 according to the present invention can achieve a considerable effect only by the quartz substrate. Therefore, even when the electrode fingers 18 in the IDT 12 and the electrode fingers 118a and 118b in the IDT 112 are thinned out, the same effect can be obtained.

また、第1実施形態において、溝32は、電極指18間や反射器20の導体ストリップ22間に部分的に設けるようにしても良い。特に、振動変位の高いIDT12の中央部は周波数温度特性に支配的な影響を与えるため、その部分のみに溝32を設ける構造としても良い。このような構造であっても、周波数温度特性が良好なSAW共振子10とすることができる。   In the first embodiment, the grooves 32 may be partially provided between the electrode fingers 18 or between the conductor strips 22 of the reflector 20. In particular, since the central portion of the IDT 12 having a high vibration displacement has a dominant influence on the frequency temperature characteristics, the groove 32 may be provided only in that portion. Even with such a structure, the SAW resonator 10 having good frequency-temperature characteristics can be obtained.

また、上記実施形態では、電極膜としてAlまたはAlを主体とする合金を用いる旨記載した。しかしながら、上記実施形態と同様な効果を奏することのできる金属であれば、他の金属材料を用いて電極膜を構成しても良い。さらに電極膜上にSiOやアルミナなどの保護膜を設けても良い。 Moreover, in the said embodiment, it described that the alloy which has Al or Al as a main component was used as an electrode film. However, the electrode film may be configured using other metal materials as long as the metal can achieve the same effect as the above embodiment. Further, a protective film such as SiO 2 or alumina may be provided on the electrode film.

また、上記実施形態はIDTを一つだけ設けた一端子対SAW共振子であるが、本発明はIDTを複数設けた二端子対SAW共振子にも適用可能であり、縦結合型や横結合型の二重モードSAWフィルタや多重モードSAWフィルタにも適用可能である。   The above embodiment is a one-terminal-pair SAW resonator provided with only one IDT, but the present invention can also be applied to a two-terminal-pair SAW resonator provided with a plurality of IDTs. The present invention is also applicable to other types of dual mode SAW filters and multimode SAW filters.

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(SAW共振子110)と、このSAW共振子10(SAW共振子110)のIDT12に電圧を印加して駆動制御する回路となる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。   Next, a SAW oscillator according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 55, the SAW oscillator according to the present invention is driven and controlled by applying a voltage to the above-described SAW resonator 10 (SAW resonator 110) and the IDT 12 of the SAW resonator 10 (SAW resonator 110). It consists of an IC (integrated circuit) 50 serving as a circuit and a package for housing them. In FIG. 55, FIG. 55 (A) is a plan view excluding the lid, and FIG. 55 (B) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 55 (A).

実施形態に係るSAW発振器100では、SAW共振子10とIC50とを同一のパッケージ56に収容し、パッケージ56の底板56aに形成された電極パターン54a〜54gとSAW共振子10の櫛歯状電極14a,14b、およびIC50のパッド52a〜52fとを金属ワイヤ60により接続している。そして、SAW共振子10(SAW共振子110)とIC50とを収容したパッケージ56のキャビティは、リッド58により気密に封止している。このような構成とすることで、IDT12(図1参照)とIC50、及びパッケージ56の底面に形成された図示しない外部実装電極とを電気的に接続することができる。   In the SAW oscillator 100 according to the embodiment, the SAW resonator 10 and the IC 50 are accommodated in the same package 56, the electrode patterns 54 a to 54 g formed on the bottom plate 56 a of the package 56, and the comb-like electrode 14 a of the SAW resonator 10. 14b and the pads 52a to 52f of the IC 50 are connected by a metal wire 60. The cavity of the package 56 containing the SAW resonator 10 (SAW resonator 110) and the IC 50 is hermetically sealed with a lid 58. With such a configuration, the IDT 12 (see FIG. 1), the IC 50, and an external mounting electrode (not shown) formed on the bottom surface of the package 56 can be electrically connected.

よって、近年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に加え、ブレードサーバをはじめとする筐体の小型化に伴い、内部発熱の影響が大きくなり、内部に搭載される電子デバイスに求められる動作温度範囲の拡大や高精度化の要求、更には、屋外に設置される無線基地局など低温から高温の環境において、長期に亘って安定した動作が必要とされている市場において、本発明に係るSAW発振器は、動作温度範囲(使用温度範囲:−40℃〜+85℃)で周波数変動量が約20(ppm)以下という極めて良好な周波数温度特性を有しているので好適である。   Therefore, in addition to the recent increase in frequency of the reference clock due to higher speeds of information communication, the influence of internal heat generation has increased with the downsizing of chassis such as blade servers, which is required for electronic devices mounted inside. In the market where the operation temperature range needs to be expanded and the accuracy needs to be improved, and further, a stable operation is required over a long period of time in a low to high temperature environment such as a radio base station installed outdoors. Such a SAW oscillator is suitable because it has a very good frequency temperature characteristic in which the frequency fluctuation amount is about 20 (ppm) or less in the operating temperature range (operating temperature range: −40 ° C. to + 85 ° C.).

更に、本発明に係るSAW共振子或は当該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、携帯電話,ハードディスク,パーソナルコンピューター,BSおよびCS放送を受信するチューナ,同軸ケーブル中を伝播する高周波信号または光ケーブル中を伝播する光信号を処理する機器,広い温度範囲にて高周波・高精度クロック(低ジッタ、低位相雑音)を必要とされるサーバ・ネットワーク機器や無線通信用機器などの電子機器において、極めて良好な周波数温度特性と共に、ジッタ特性、位相ノイズ特性に優れた製品を実現することに大きく寄与し、さらなるシステムの信頼性と品質の向上に大きく貢献することは言うまでもない。   Furthermore, since the SAW resonator according to the present invention or the SAW oscillator including the SAW resonator realizes a significant improvement in frequency temperature characteristics, for example, mobile phones, hard disks, personal computers, BSs and CS broadcasts can be used. Receiving tuners, equipment that processes high-frequency signals propagating in coaxial cables or optical signals propagating in optical cables, servers that require high-frequency and high-accuracy clocks (low jitter and low phase noise) over a wide temperature range In electronic devices such as network devices and wireless communication devices, it greatly contributes to the realization of products with excellent frequency temperature characteristics, as well as excellent jitter and phase noise characteristics, and further improves system reliability and quality. Needless to say, it contributes greatly.

10………弾性表面波共振子(SAW共振子)、12………IDT、14a,14b………櫛歯状電極、16a,16b………バスバー、18a,18b………電極指、20………反射器、22………導体ストリップ、30………水晶基板、32………溝、34………凸部、110………弾性表面波共振子(SAW共振子)、112………IDT、114a,114b………櫛歯状電極、116a,16b………バスバー、118a,118b………電極指、119………電極指、120………反射器、122………導体ストリップ、132………溝、134………凸部、135………凸部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ..... Surface acoustic wave resonator (SAW resonator), 12 ..... IDT, 14a, 14b .... Comb-like electrode, 16a, 16b ..... Bus bar, 18a, 18b ..... Electrode finger, 20 ......... Reflector, 22 ......... Conductor strip, 30 ......... Quartz substrate, 32 ......... Groove, 34 ......... Protrusion, 110 ......... Surface acoustic wave resonator (SAW resonator), 112 ... ... IDT, 114a, 114b ... ... Comb-like electrodes, 116a, 16b ... ... Busbar, 118a, 118b ... ... Electrode fingers, 119 ... ... Electrode fingers, 120 ... ... Reflectors, 122 ... ... Conductor strip, 132... Groove, 134... Convex, 135.

Claims (8)

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、
Figure 0005850109
Figure 0005850109
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
A quartz substrate with Euler angles (−1.5 ° ≦ φ ≦ 1.5 °, 117 ° ≦ θ ≦ 142 °, 42.79 ° ≦ | ψ | ≦ 49.57 °);
An IDT that is made of aluminum or an alloy containing aluminum as a main component, is provided on the quartz substrate, includes a plurality of electrode fingers, and excites a surface acoustic wave of a stop band upper end mode;
A groove between the electrode fingers in a portion of the quartz substrate located between the electrode fingers in plan view,
The electrode thickness of the IDT is H, the wavelength of the surface acoustic wave is λ, and the relationship 0 <H ≦ 0.035λ is satisfied,
The line occupation rate of the convex part of the quartz crystal substrate arranged between the groove between the electrode fingers is ηg, the line occupation rate of the electrode finger arranged on the convex part is ηe,
The effective line occupancy ηeff of the IDT is an arithmetic average of the line occupancy ηg and the line occupancy ηe,
Figure 0005850109
Figure 0005850109
A surface acoustic wave resonator characterized by satisfying the following relationship:
請求項1に記載の弾性表面波共振子であって、
前記実効ライン占有率ηeffが、
Figure 0005850109
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
The surface acoustic wave resonator according to claim 1,
The effective line occupancy ηeff is
Figure 0005850109
A surface acoustic wave resonator characterized by satisfying the following relationship:
請求項1又は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、
Figure 0005850109
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
The surface acoustic wave resonator according to claim 1 or 2 ,
The sum of the inter-electrode finger groove depth G and the electrode film thickness H is:
Figure 0005850109
A surface acoustic wave resonator characterized by satisfying the following relationship:
請求項1乃至請求項のいずれか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、
Figure 0005850109
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
The surface acoustic wave resonator according to any one of claims 1 to 3 , wherein the ψ and the θ are
Figure 0005850109
A surface acoustic wave resonator characterized by satisfying the following relationship:
請求項1乃至請求項のいずれか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、
Figure 0005850109
の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波共振子。
The surface acoustic wave resonator according to any one of claims 1 to 4 ,
The frequency of the stop band upper end mode in the IDT is ft2, the frequency of the stop band lower end mode in the reflector arranged so as to sandwich the IDT in the propagation direction of the surface acoustic wave is fr1, and the frequency of the stop band upper end mode of the reflector. Is fr2,
Figure 0005850109
A surface acoustic wave resonator characterized by satisfying the following relationship:
請求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弾性表面波共振子。
The surface acoustic wave resonator according to claim 5 ,
Providing a groove between conductor strips in a portion of the quartz substrate located between conductor strips constituting the reflector;
2. A surface acoustic wave resonator according to claim 1, wherein the groove between the conductor strips is shallower than the groove between the electrode fingers.
請求項1乃至請求項のいずれか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。 It claims 1 to surface acoustic wave resonator according to any one of claims 6, a surface acoustic wave oscillator comprising the circuit for driving the IDT. 請求項1乃至請求項いずれか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。 An electronic apparatus comprising the surface acoustic wave resonator according to any one of claims 1 to claim 6.
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