JP7249055B2 - 弾性波素子 - Google Patents
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Description
ここで、規格化(正規化(Normalization)ともいう)された板厚H/λとは、水晶基板の板厚H(単位m)を波長λ(単位m)で除することで、設計周波数(=λ)に関係なくH寸法を規定するために定義したものであり、以下、規格化板厚H/λと記す。また、後述する規格化励振電極膜厚Hs/λについても同様である。
Δf/f=α(t-t0)+β(t-t0)2+γ(t-t0)3
t0:基準温度
これによって、従来の弾性波素子やATカット振動子より広い範囲で発振周波数の精度が高められ、且つ、高周波の発振を基本波で得ることができる。さらに、位相雑音やジッタの少ない良好な周波数特性を備えた弾性波素子が得られた。また、前記構成とすることで、主振動より低い位相速度Vのすべての不要振動の電気機械結合係数K2を主振動よりも非常に小さくすることができる。これによって、従来の弾性波共振子やATカット振動子より広い範囲で発振周波数の精度が高められ、且つ、不要振動による異常発振を抑えることができる。
条件1:右手系のオイラー角(φ,θ,Ψ)で規定される回転角がφ=0±2°、θ=17.5°~19.5°、Ψ=0±2°の範囲内であり、位相速度が3500~4000m/sの範囲の板波の振動モードが選択され、水晶基板の板厚をH、板波の波長をλとした場合に、規格化された板厚H/λが1.5<H/λ<2.0の範囲であること。
条件2:少なくとも1つの櫛形励振電極の膜厚をHs、板波の波長をλとした場合に、前記少なくとも1つの櫛形励振電極の膜厚Hs/λが0.0013<Hs/λ<0.0065の範囲で規格化されること。
図4乃至図6は、オイラー角(0°,θ,0°)、規格化板厚(H/λ)で規定された水晶基板内を伝わる板波について、本願で使用する振動モードにおける周波数温度特性(1次温度係数α、2次温度係数β、3次温度係数γ)、回転角θ、H/λとの関係を示したグラフである。このグラフに示す曲線は、H/λが1.63、1.70、1.77の3条件において、θを16°から21°の範囲として計算した値である。また、Hs/λ=0.0027とし、電極材料にはAuを用いている。図4に示したように、H/λ=1.7の場合、θ=18.3°付近でαが略ゼロ値となり、図5及び図6に示したように、β,γは、全θ範囲において略ゼロ値となっている。
K2(X)に対して、K2>K2(X)の関係にある。このため、発振回路にて発振させた際の異常発振を抑えることができる。
条件1:右手系のオイラー角(φ,θ,Ψ)で規定される回転角がφ=0±2°、θ=16.0°~20.0°、Ψ=0±2°の範囲内であり、板波は、位相速度が3500~4000m/sの範囲の振動モードが選択され、水晶基板の板厚をH、板波の波長をλとした場合に、規格化された板厚H/λが1.5<H/λ<2.0の範囲であること。
条件2:少なくとも1つの櫛形励振電極の膜厚をHs、板波の波長をλとした場合に、前記少なくとも1つの櫛形励振電極の膜厚Hs/λが0.0013<Hs/λ<0.0085の範囲で規格化されること。
なお、以下に示すデータは、上記図3乃至図17に示した範囲を包含するものであり、さらに、中間のサンプリングデータを追加したものとなっている。
β 2次温度係数
γ 3次温度係数
λ 波長
V 位相速度
Y アドミタンス
H/λ 規格化板厚
Hs/λ 規格化励振電極膜厚
11 弾性波素子
12 水晶基板
13 励振電極
14 裏面電極
15,16 櫛形励振電極
15a,16a ベース電極部
15b,16b 電極指
Claims (8)
- X軸、Y軸及びZ軸からなる三次元の結晶方位を有する水晶体からY軸及びZ軸をX軸の周りに回転させて切り出され、
右手系のオイラー角(φ,θ,Ψ)で規定される回転角によってカットされた水晶基板と、この水晶基板に板波を励振させる少なくとも1つの励振電極とを備え、前記少なくとも1つの励振電極は櫛形励振電極を対にして構成され、櫛形励振電極の極性が互いに異なるように電圧を印加する弾性波素子であって、
前記右手系のオイラー角(φ,θ,Ψ)で規定される回転角がφ=0±2°、θ=16.0°~20.0°、Ψ=0±2°の範囲内であり、
前記板波は、位相速度が3500~4000m/sの範囲の振動モードが選択され、
前記水晶基板の板厚をH、板波の波長をλとした場合に、規格化された板厚H/λが1.5<H/λ<2.0の範囲である弾性波素子。 - X軸、Y軸及びZ軸からなる三次元の結晶方位を有する水晶体からY軸及びZ軸をX軸の周りに回転させて切り出され、
右手系のオイラー角(φ,θ,Ψ)で規定される回転角によってカットされた水晶基板と、この水晶基板に板波を励振させる少なくとも1つの励振電極とを備え、前記少なくとも1つの励振電極は、互いに平行に延びる一対のベース電極部と、各ベース電極部から互いに向かい合うように延びる複数の電極指と、を備え、一方のベース電極部から延びる電極指と、他方のベース電極部から延びる電極指とが励振させる板波の波長λに合わせて非接触の状態で配置され、前記一方のベース電極部及び電極指と前記他方のベース電極部及び電極指の極性が互いに異なるように電圧を印加する弾性波素子であって、
前記右手系のオイラー角(φ,θ,Ψ)で規定される回転角がφ=0±2°、θ=16.0°~20.0°、Ψ=0±2°の範囲内であり、
前記板波は、位相速度が3500~4000m/sの範囲の振動モードが選択され、
前記水晶基板の板厚をH、板波の波長をλとした場合に、規格化された板厚H/λが1.5<H/λ<2.0の範囲である弾性波素子。 - 前記水晶基板は、板波を励振させる前記少なくとも1つの励振電極を表面側に備え、周波数調整用の裏面電極を裏面側に備えた請求項1又は2に記載の弾性波素子。
- 前記少なくとも1つの励振電極の膜厚をHs、板波の波長をλとした場合に、前記少なくとも1つの励振電極の膜厚Hs/λが0.0013<Hs/λ<0.0085の範囲で規格化される請求項1乃至3のいずれかに記載の弾性波素子。
- 前記選択された板波の振動モードは、フィガーオブメリットが2を超える複数の板波の振動モードのうち、最も低い周波数である請求項1又は2に記載の弾性波素子。
- 前記選択された板波の振動モードは、位相速度が3500~4000m/sの範囲の複数の振動モードのうち、電気機械結合係数が最も大きく、且つ、選択された板波の振動モードより位相速度の低い板波の振動モードの電気機械結合係数よりも大きい請求項1又は2に記載の弾性波素子。
- 前記少なくとも1つの励振電極は、金又はアルミニウムを主成分とした金属膜である請求項1乃至4のいずれかに記載の弾性波素子。
- 前記少なくとも1つの励振電極は、前記水晶基板上に形成されるクロム膜、該クロム膜の上に形成されるルテニウム膜、該ルテニウム膜の上に形成される金膜の3層構造からなり、前記クロム膜に対する前記ルテニウム膜の膜厚比が1以下である請求項1乃至4のいずれかに記載の弾性波素子。
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