專利名稱：蘭姆波型高頻諧振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蘭姆波(lamb wave)型高頻諧振器，具體涉及具有利用歐拉角(0、θ、0)表示的石英基板和傳播方向、并由IDT電極構(gòu)成的蘭姆波型高頻諧振器。
背景技術(shù)：
以往，作為高頻諧振器，以使用瑞利波(Rayleigh wave)、SH波的表面聲波元件和使用蘭姆波(Lamb wave)的蘭姆波型諧振器為代表。作為它們的基板，采用瑞利波的ST切割石英、SH波的STW切割石英，另外作為采用了蘭姆波的高頻諧振器，采用AT切割石英。
例如，在被稱為ST切割石英的石英基板的表面，在Z’軸方向形成有IDT(叉指換能器)電極的瑞利波型表面聲波元件已被公知(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。
并且，作為SH波型表面聲波元件，傳播使表面聲波的傳播方向相對(duì)于STW切割石英即ST切割石英偏移了90度的橫波的表面聲波元件也已被公知(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
另外，下述的蘭姆波型高頻諧振器也已被公知(例如，參照非專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)2)在AT切割石英基板的表面形成IDT電極、在石英基板內(nèi)部傳播的體波(Bulk wave)使用在石英基板的上下面反復(fù)反射來(lái)進(jìn)行傳播的蘭姆波的方式的諧振器中，該石英基板的厚度H和蘭姆波的波長(zhǎng)λ利用0＜2H/λ≤10來(lái)表示。
非專利文獻(xiàn)1信學(xué)技報(bào)TECHNIALCALREPORT OF IEICE.US99-20(199-06)37頁(yè)～42頁(yè)，「有限要素法を用いた彈性表面波の周波數(shù)-溫度特性解析」，神名重男。
非專利文獻(xiàn)2第33回EMシンポジウム2004，第93～96頁(yè)，「ラム波型彈性表面波素子用基板」中川恭彥，百瀨雅之，垣尾省司。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開平10-233645號(hào)公報(bào)(第3～6頁(yè)、圖1)。
專利文獻(xiàn)2日本專利特開2003-258596號(hào)公報(bào)。
根據(jù)該非專利文獻(xiàn)1，在溫度范圍-40℃～90℃的范圍內(nèi)，頻率溫度變動(dòng)量約為140ppm，作為表面聲波元件雖然顯示了良好的頻率溫度特性，但作為要求高精度的諧振器則不能說(shuō)已經(jīng)足夠。并且，相位速度的理論值約為3100m/s，難以與高頻帶對(duì)應(yīng)。
并且，根據(jù)專利文獻(xiàn)1，該表面聲波裝置是利用SH波的端面反射型表面波裝置，在溫度范圍-40℃～90℃的范圍內(nèi)頻率溫度變動(dòng)量為254ppm，已公知頻率溫度特性比前述的ST切割石英差。并且，使用密度比鋁大的鉭或鎢作為電極材料，雖然改善了頻率溫度特性，但電阻損耗變大，另外存在相位速度減小的問(wèn)題。
另外，根據(jù)專利文獻(xiàn)2，通過(guò)使用石英基板的厚度相對(duì)于彈性波的波長(zhǎng)為5波長(zhǎng)以下的AT切割石英基板，使得頻率溫度特性良好，適合于高頻化，但根據(jù)非專利文獻(xiàn)2，二次溫度系數(shù)表現(xiàn)為與前述的ST切割石英相同，在溫度范圍-40℃～90℃下的頻率溫度特性約為320ppm，談不上優(yōu)于ST切割石英，還不能說(shuō)已經(jīng)滿足了要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是把解決前述課題作為其宗旨，提供一種蘭姆波型高頻諧振器，其可以實(shí)現(xiàn)高頻化、頻率溫度特性良好、且能夠降低制造成本。
本發(fā)明的蘭姆波型高頻諧振器，在石英基板的一個(gè)主面上具有用于激勵(lì)蘭姆波的梳齒狀I(lǐng)DT電極，其特征在于，所述IDT電極被形成為按照歐拉角表示方式時(shí)所述石英基板的切出角度和所述蘭姆波的傳播方向?yàn)?0、θ、0)。
根據(jù)本發(fā)明，使用在石英基板的上下面反復(fù)反射來(lái)進(jìn)行傳播的蘭姆波，可以實(shí)現(xiàn)高頻化，并且以歐拉角(0、θ、0)形成石英基板和蘭姆波的傳播方向，所以切割角度簡(jiǎn)單，能夠容易地制造石英基板，降低制造成本。
并且，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是當(dāng)把所述石英基板的厚度設(shè)為t、把所述蘭姆波的波長(zhǎng)設(shè)為λ時(shí)，把厚度t和波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用0＜t/λ≤3表示的范圍內(nèi)。
其中，t/λ被稱為規(guī)格化基板厚度。
具體情況將在后面的實(shí)施方式中說(shuō)明，歐拉角(0、θ、0)的石英基板具有多個(gè)振動(dòng)模式(mode)。當(dāng)石英基板的厚度增加時(shí)，這些各種模式的頻帶變得接近，因而容易產(chǎn)生模式結(jié)合，但是，此處把規(guī)格化基板厚度t/λ設(shè)定為小于等于3的適當(dāng)值，從而不易產(chǎn)生模式結(jié)合，能夠選擇單一模式，具有頻率特性穩(wěn)定、而且能夠與高頻對(duì)應(yīng)的效果。
并且，優(yōu)選的是角度θ在利用132.8度≤θ≤178度表示的范圍內(nèi)，把所述石英基板的厚度t和所述蘭姆波的波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用1.1≤t/λ≤3表示的范圍內(nèi)。
并且，優(yōu)選的是所述角度θ在利用4度≤θ≤57.5度表示的范圍內(nèi)，把所述石英基板的厚度t和所述蘭姆波的波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用2.08≤t/λ≤2.82表示的范圍內(nèi)。
并且，優(yōu)選的是所述角度θ在利用6度≤θ≤33度表示的范圍內(nèi)，把所述石英基板的厚度t和所述蘭姆波的波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用0.975≤t/λ≤2.025表示的范圍內(nèi)。
并且，優(yōu)選的是所述角度θ在利用35度≤θ≤47.2度表示的范圍內(nèi)，把所述石英基板的厚度t和所述蘭姆波的波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用0.176≤t/λ≤1.925表示的范圍內(nèi)。
并且，優(yōu)選的是所述角度θ在利用2.7度≤θ≤16度表示的范圍內(nèi)，把所述石英基板的厚度t和所述蘭姆波的波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用2.878≤t/λ≤3表示的范圍內(nèi)。
并且，優(yōu)選的是所述角度θ在利用116度≤θ≤122.1度表示的范圍內(nèi)，把所述石英基板的厚度t和所述蘭姆波的波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用0.375≤t/λ≤1.06表示的范圍內(nèi)。
具體情況將在后面的實(shí)施方式中說(shuō)明，根據(jù)石英基板的切出角和彈性波的傳播方向、即歐拉角(0、θ、0)中的角度θ、基板厚度t和波長(zhǎng)λ來(lái)制約蘭姆波型高頻諧振器的頻率溫度特性、頻帶、激勵(lì)的穩(wěn)定性。通過(guò)使它們滿足前述的關(guān)系式，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)于前述的現(xiàn)有技術(shù)的STW切割石英、ST切割石英的頻率溫度特性，能夠?qū)?yīng)于高頻頻帶，并且能夠提高表示石英基板的激勵(lì)效率的機(jī)電耦合系數(shù)(K2)，所以能夠提供容易激勵(lì)、具有穩(wěn)定的頻率特性的蘭姆波型高頻諧振器。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的蘭姆波型高頻諧振器的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的蘭姆波型高頻諧振器的沿圖1的A-A剖面的剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的石英基板的切出方位的說(shuō)明圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的規(guī)格化基板厚度t/λ和相位速度的關(guān)系的一部分的曲線圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的相位速度、角度θ和規(guī)格化基板厚度t/λ的關(guān)系的曲線圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的溫度和頻率溫度偏差的關(guān)系的曲線圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的蘭姆波型高頻諧振器可以實(shí)現(xiàn)的區(qū)域的說(shuō)明圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第1區(qū)域的歐拉角和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第1區(qū)域的t/λ和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第1區(qū)域的歐拉角和機(jī)電耦合系數(shù)K2的關(guān)系的曲線圖。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第1區(qū)域的t/λ和機(jī)電耦合系數(shù)K2的關(guān)系的曲線圖。
圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第2區(qū)域的歐拉角和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第2區(qū)域的t/λ和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第3區(qū)域的歐拉角和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第3區(qū)域的t/λ和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第4區(qū)域的歐拉角和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第4區(qū)域的t/λ和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第4區(qū)域的歐拉角和相位速度的關(guān)系的曲線圖。
圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第4區(qū)域的t/λ和相位速度的關(guān)系的曲線圖。
圖20是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第4區(qū)域的歐拉角、相位速度和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖21是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第4區(qū)域的歐拉角、機(jī)電耦合系數(shù)K2和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖22是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第4區(qū)域的t/λ、相位速度和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖23是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第4區(qū)域的t/λ、機(jī)電耦合系數(shù)K2和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖24是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第5區(qū)域的歐拉角和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖25是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第5區(qū)域的t/λ和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖26是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第6區(qū)域的歐拉角和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖27是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第6區(qū)域的t/λ和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖28是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第6區(qū)域的歐拉角、t/λ和相位速度的關(guān)系的曲線圖。
圖29是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第6區(qū)域的t/λ、歐拉角和相位速度的關(guān)系的曲線圖。
圖30是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第6區(qū)域的歐拉角、相位速度和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖31是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第6區(qū)域的歐拉角、機(jī)電耦合系數(shù)K2和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖32是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第6區(qū)域的t/λ、相位速度和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
圖33是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的第6區(qū)域的t/λ、機(jī)電耦合系數(shù)K2和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系的曲線圖。
符號(hào)說(shuō)明1蘭姆波型高頻諧振器；10石英基板；20 IDT電極；21輸入IDT電極；22 GND IDT電極；25、26反射器。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1～圖3表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的蘭姆波型高頻諧振器。圖4、圖5中示出了相位速度與規(guī)格化基板厚度t/λ及歐拉角(0，θ，0)中的θ的關(guān)系，圖6中示出了頻率溫度偏差和溫度的關(guān)系，圖7是表示本發(fā)明的蘭姆波型高頻諧振器可以實(shí)現(xiàn)的區(qū)域的說(shuō)明圖。另外，圖8～圖11是表示其第1區(qū)域的特性的曲線圖，圖12、13是表示第2區(qū)域的特性的曲線圖，圖14、15是表示第3區(qū)域的特性的曲線圖，圖16～圖23是表示第4區(qū)域的特性的曲線圖，圖24、25是表示第5區(qū)域的特性的曲線圖，圖26～圖33是表示第6區(qū)域的特性的曲線圖。
(實(shí)施方式1)圖1、圖2中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的蘭姆波型高頻諧振器。圖1是表示概略結(jié)構(gòu)的立體圖，圖2是表示沿圖1的A-A剖面的剖面圖。在圖1、圖2中，該蘭姆波型高頻諧振器1由石英基板10、形成于石英基板10的一個(gè)主面上的梳齒形狀的IDT電極20構(gòu)成。
石英基板10的表面的切出角和蘭姆波的傳播方向被設(shè)定在利用歐拉角(0、θ、0)表示的范圍內(nèi)。關(guān)于該石英基板10的厚度t，在把被傳播的蘭姆波的波長(zhǎng)設(shè)為λ時(shí)，規(guī)格化基板厚度t/λ被設(shè)定在利用0＜t/λ≤3表示的范圍內(nèi)。
梳齒形狀的IDT電極20由鋁電極構(gòu)成，在石英基板10的表面，在石英基板的X軸方向依次形成、構(gòu)成有反射器25、輸入IDT電極21和GND(接地)IDT電極22、反射器26。
輸入IDT電極21和GND IDT電極22形成為相互插入電極指片，例如形成為電極指片的寬度為λ/4、電極指片間的寬度為λ/4。因此，當(dāng)以輸入IDT電極21為示例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明時(shí)，利用λ來(lái)設(shè)定電極指片21A和電極指片21B的間距。反射器25、26的電極指片也根據(jù)相同的關(guān)系來(lái)設(shè)定。
通過(guò)以規(guī)定頻率輸入到輸入IDT電極21的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，石英基板10被激勵(lì)，該被激勵(lì)的彈性波朝向石英基板10的X軸方向，一邊在石英基板10的正背面的面內(nèi)反射一邊傳播。把這樣傳播的彈性波稱為蘭姆波。并且該蘭姆波通過(guò)反射器25、26被反射。因此，輸入IDT電極21的外端的電極指片(圖中的左端)和反射器25的距離、及輸入IDT電極21的外端的電極指片(圖中的右端)和反射器26的間隔被設(shè)定為(1/2)nλ(n為整數(shù))，被設(shè)定為使得反射波以規(guī)定的頻率與驅(qū)動(dòng)信號(hào)相位一致。
圖3示出了石英基板10的切出方位。石英基板10是由被稱為電學(xué)軸的X軸、被稱為機(jī)械軸的Y軸、被稱為光學(xué)軸的Z軸的面構(gòu)成的薄板，本實(shí)施方式中的石英基板10的切出方位是使厚度方向的Z軸恰好旋轉(zhuǎn)角度θ到達(dá)Z’的旋轉(zhuǎn)Y切割石英，進(jìn)行切出使得在圖中長(zhǎng)度方向?yàn)閄軸，寬度方向?yàn)閅’，厚度方向?yàn)閆’。
下面，對(duì)于本實(shí)施方式涉及的主要參數(shù)的理論值，利用曲線表示與各自相關(guān)的要素的關(guān)系來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
圖4是表示規(guī)格化基板厚度t/λ和相位速度的關(guān)系的一部分的曲線圖。在圖4中，橫軸表示t/λ，縱軸表示相位速度(m/s)。此處，示例了歐拉角(0、140、0)的蘭姆波型高頻諧振器。根據(jù)圖4，示出了該蘭姆波型高頻諧振器中存在多個(gè)模式，隨著規(guī)格化基板厚度t/λ變大，各模式下的相位速度被匯集在相位速度3000(m/s)～6000(m/s)的范圍內(nèi)，在5000(m/s)～6000(m/s)的范圍內(nèi)尤為密集。
在這樣模式密集的情況下，容易產(chǎn)生模式結(jié)合，認(rèn)為不能獲得所期望的模式、或者相位速度容易變動(dòng)。因此，通過(guò)設(shè)定為t/λ≤3，能夠回避容易產(chǎn)生模式結(jié)合的范圍。
并且，根據(jù)該曲線圖，示出了t/λ越小則相位速度越高的趨勢(shì)，在t/λ≤3時(shí)，存在較多的相位速度為6000(m/s)以上的模式。由于相位速度利用頻率和波長(zhǎng)的積來(lái)表示，所以示出了該蘭姆波型高頻諧振器能夠?qū)?yīng)于高頻的情況。
下面，說(shuō)明相位速度和歐拉角(0、θ、0)的關(guān)系。
圖5是表示相位速度、角度θ和規(guī)格化基板厚度t/λ的關(guān)系的曲線圖。在圖5中，橫軸表示角度θ，縱軸表示相位速度。此處，把規(guī)格化基板厚度t/λ設(shè)定為在0.5～4之間的7種t/λ，示出了各個(gè)t/λ的相位速度的理論值。
根據(jù)圖5示出了下述趨勢(shì)，即在t/λ的值小于0.8時(shí)，隨著角度θ變大，相位速度變高，在t/λ大于1.2時(shí)，隨著角度θ變大，相位速度變低。
但是，無(wú)論是哪個(gè)規(guī)格化基板厚度，當(dāng)歐拉角(0、θ、0)在利用曲線所表示的角度θ的范圍內(nèi)時(shí)，能夠獲得比STW型中被視為界限的相位速度5000m/s高的相位速度，另外，在t/λ小于等于0.8時(shí)，能夠獲得被視為高頻區(qū)域的7000m/s以上的相位速度。
下面，參照

本實(shí)施方式的蘭姆波型高頻諧振器的頻率溫度特性。
圖6是表示溫度和諧振頻率的關(guān)系的曲線圖。在圖6中，橫軸表示溫度(單位℃)，縱軸表示把溫度為25℃時(shí)的頻率作為中心頻率的情況下的頻率溫度偏差(單位ppm)。比較本實(shí)施方式的θ＝140度的蘭姆波型高頻諧振器，前述的現(xiàn)有技術(shù)的由ST切割石英(以后簡(jiǎn)略表示為ST型)、及STW切割石英(以后簡(jiǎn)略表示為STW型)構(gòu)成的瑞利波、SH型表面聲波元件，和由AT切割石英(以后簡(jiǎn)略表示為AT型)構(gòu)成的蘭姆波型諧振器在-40℃～90℃范圍內(nèi)的頻率溫度偏差。
根據(jù)圖6，在-40℃～90℃的溫度范圍內(nèi)，本實(shí)施方式的蘭姆波型高頻諧振器(圖中，蘭姆波(θ＝140°))的頻率溫度變動(dòng)量為30ppm，是最小的，顯示了良好的頻率溫度特性。在ST型、STW型、本實(shí)施方式的蘭姆波型高頻諧振器1中，表示頻率溫度偏差的變化的二次曲線上的頻率最高的位置(頂點(diǎn)溫度)位于實(shí)際使用環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃附近，而在AT型(圖中，是蘭姆波(AT切割))中則位于-25℃附近，除了頻率溫度變動(dòng)量大之外，還可以預(yù)測(cè)其難以使用。
根據(jù)石英基板的切出角和歐拉角(0、θ、0)中的角度θ、基板厚度t和波長(zhǎng)λ來(lái)制約本實(shí)施方式的蘭姆波型高頻諧振器1的頻率溫度偏差、相位速度(頻帶)。此處，示出了在理論上算出的能獲得在本發(fā)明中應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的相位速度、頻率溫度特性的區(qū)域的區(qū)域。
圖7是表示具有本發(fā)明的蘭姆波型高頻諧振器可以實(shí)現(xiàn)的特性的區(qū)域的說(shuō)明圖。橫軸表示歐拉角，縱軸表示t/λ，可以獲得能實(shí)現(xiàn)如下的特性作為本發(fā)明中應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的特性的多個(gè)區(qū)域(第1～第6區(qū)域)，即相位速度為5000m/s，-40℃以上～+90℃以下的范圍內(nèi)的頻率溫度變動(dòng)量比STW切割石英小、且小于250ppm，并且表示石英基板的激勵(lì)效率的機(jī)電耦合系數(shù)(K2)大于等于0.02％。
此處，在歐拉角或t/λ的值相接近的范圍內(nèi)存在不同的區(qū)域。例如，有圖7表示的第2區(qū)域、第3區(qū)域、第4區(qū)域、第5區(qū)域?？深A(yù)測(cè)到在這些區(qū)域的邊界處存在容易產(chǎn)生振動(dòng)模式的結(jié)合的區(qū)域，第2區(qū)域～第5區(qū)域分別獨(dú)立存在。
下面，參照

上述的各個(gè)區(qū)域。
圖8是表示第1區(qū)域的蘭姆波型高頻諧振器1的頻率溫度變動(dòng)量和歐拉角(0、θ、0)中的角度θ的關(guān)系的曲線圖。在該曲線圖上，以t/λ＝2.2的情況例示了本實(shí)施方式。在圖8中，橫軸表示角度θ，縱軸表示頻率溫度變動(dòng)量。在該曲線圖上，為了比較而示出了ST型、STW型的頻率溫度變動(dòng)量，ST型的頻率溫度變動(dòng)量約為140ppm，STW型約為254ppm，未必可以說(shuō)是滿足要求的水準(zhǔn)。
在該第1區(qū)域中，頻率溫度變動(dòng)量因角度θ而變動(dòng)，為了使其小于STW型，只要設(shè)定在132.8度≤θ≤178度的范圍內(nèi)即可，為了使其小于ST型，只要設(shè)定在133.5度≤θ≤177.5度的范圍內(nèi)即可。
下面，說(shuō)明-40℃～90℃范圍內(nèi)的頻率溫度變動(dòng)量和石英基板的厚度的關(guān)系。如前面所述，石英基板的厚度受與蘭姆波的頻率的關(guān)系的制約，所以表示為規(guī)格化基板厚度t/λ。
圖9是表示第1區(qū)域的蘭姆波型高頻諧振器的頻率溫度變動(dòng)量和規(guī)格化基板厚度t/λ(以后，有時(shí)簡(jiǎn)略地表示為t/λ)的關(guān)系的曲線圖。在該曲線圖中，以角度θ＝140度的情況例示了本實(shí)施方式。在圖9中，橫軸表示t/λ，縱軸表示頻率溫度變動(dòng)量。
頻率溫度變動(dòng)量因t/λ而變動(dòng)，在該第1區(qū)域中，為了使其小于STW型，只要設(shè)定在1.1≤t/λ≤3的范圍內(nèi)即可，為了使其小于ST型，只要設(shè)定在1.1≤t/λ≤2.9的范圍內(nèi)即可。
下面，說(shuō)明本實(shí)施方式的蘭姆波型高頻諧振器的機(jī)電耦合系數(shù)K2和角度θ、t/λ的關(guān)系。
圖10是表示機(jī)電耦合系數(shù)K2和歐拉角(0、θ、0)中的角度θ的關(guān)系的曲線圖。在圖10中，橫軸表示歐拉角(0、θ、0)，縱軸表示機(jī)電耦合系數(shù)K2(單位％)。此處，在t/λ為1～3的范圍時(shí)，設(shè)定7種t/λ的值，示出各種厚度時(shí)的機(jī)電耦合系數(shù)K2的理論值。
另外，設(shè)將石英基板表面在電學(xué)上開路時(shí)的相位速度為Vf，設(shè)將石英基板表面在電學(xué)上短路時(shí)的相位速度為Vs，機(jī)電耦合系數(shù)K2被表示為K2＝2(Vf-Vs)/Vf，K2的值越大越容易激勵(lì)，這是眾所周知的。
根據(jù)圖10，首先示出了石英基板的厚度t越薄則機(jī)電耦合系數(shù)K2越大的情況。并且，還示出了隨著角度θ變小機(jī)電耦合系數(shù)K2變大的趨勢(shì)。此處，參考前述的角度θ和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系(參照?qǐng)D8)，在角度θ的范圍為130度～180度的范圍內(nèi)，在所設(shè)定的各t/λ的值中，存在能夠獲得下述的角度θ的點(diǎn)，該角度θ使機(jī)電耦合系數(shù)K2能獲得大于等于0.02％的值。在機(jī)電耦合系數(shù)K2大于等于0.02％時(shí)，本實(shí)施方式的蘭姆波型高頻諧振器能夠獲得充分的激勵(lì)特性。
下面，說(shuō)明本實(shí)施方式的蘭姆波型高頻諧振器的機(jī)電耦合系數(shù)K2和規(guī)格化基板厚度t/λ的關(guān)系。
圖11是表示機(jī)電耦合系數(shù)K2和t/λ的關(guān)系的曲線圖。在圖11中，橫軸表示t/λ，縱軸表示機(jī)電耦合系數(shù)K2(單位％)。此處，設(shè)定把角度θ在130度～180度的范圍內(nèi)按照每10度來(lái)進(jìn)行分割的6種角度，示出了各個(gè)角度θ的機(jī)電耦合系數(shù)K2的理論值。
根據(jù)圖11，首先示出了角度θ越小機(jī)電耦合系數(shù)K2越大的趨勢(shì)。并且，還示出了隨著t/λ變小機(jī)電耦合系數(shù)K2變大的趨勢(shì)。此處，參照前述的t/λ和頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系(參照?qǐng)D9)，針對(duì)t/λ的范圍設(shè)定頻率溫度變動(dòng)量大致優(yōu)于STW型的范圍即1.1≤t/λ≤3的范圍，示出了在該范圍內(nèi)，并且在角度θ為130度～180度的范圍內(nèi)，存在機(jī)電耦合系數(shù)K2大于等于0.02的點(diǎn)。
下面，說(shuō)明第2區(qū)域。
圖12、圖13是表示第2區(qū)域的頻率溫度變動(dòng)量和歐拉角(0、θ、0)中的角度θ的關(guān)系、以及頻率溫度變動(dòng)量和t/λ的關(guān)系的曲線圖。此處，頻率溫度特性優(yōu)于STW切割石英(頻率溫度變動(dòng)量小)的歐拉角(0、θ、0)中的θ的范圍是4度≤θ≤57.5度，t/λ的范圍是2.08≤t/λ≤2.82。
下面，說(shuō)明第3區(qū)域。
圖14、圖15是表示第3區(qū)域的頻率溫度變動(dòng)量和歐拉角(0、θ、0)中的角度θ的關(guān)系、以及頻率溫度變動(dòng)量和t/λ的關(guān)系的曲線圖。在第3區(qū)域中，頻率溫度特性優(yōu)于STW切割石英的θ的范圍是6度≤θ≤33度，t/λ的范圍是0.975≤t/λ≤2.025。
此處，雖然省略了圖示及詳細(xì)說(shuō)明，但在第2區(qū)域和第3區(qū)域中，在上述的歐拉角和t/λ的范圍內(nèi)，也存在相位速度大于等于5000m/s、機(jī)電耦合系數(shù)K2大于等于0.02的點(diǎn)。
下面，參照?qǐng)D16～圖23說(shuō)明第4區(qū)域。
圖16、圖17是表示第4區(qū)域的頻率溫度變動(dòng)量和歐拉角(0、θ、0)中的角度θ的關(guān)系、以及頻率溫度變動(dòng)量和t/λ的關(guān)系的曲線圖。在第4區(qū)域中，頻率溫度特性優(yōu)于STW切割石英的角度θ的范圍是35度≤θ≤47.2度，t/λ的范圍是0.176≤t/λ≤1.925。
另外，詳細(xì)說(shuō)明該第4區(qū)域中的角度θ及t/λ與相位速度、頻率溫度變動(dòng)量、機(jī)電耦合系數(shù)K2的各自的關(guān)系。
圖18表示歐拉角(0、θ、0)中的角度θ和相位速度的關(guān)系。此處，把t/λ設(shè)定成0.2～2.0的范圍內(nèi)的6個(gè)等級(jí)，利用曲線圖表示各個(gè)t/λ時(shí)的相位速度。根據(jù)圖18，在除了t/λ＝2.0的情況外的所有情況下，在各個(gè)t/λ時(shí)，均能夠在角度θ為30度～50度的范圍內(nèi)獲得5000m/s以上的相位速度。
并且，圖19表示t/λ和相位速度的關(guān)系。把歐拉角(0、θ、0)中的角度θ設(shè)定成30度～50度的范圍內(nèi)的5個(gè)等級(jí)，利用曲線圖表示各個(gè)角度θ時(shí)的相位速度。根據(jù)圖19，各個(gè)角度θ時(shí)的相位速度的偏差均較小，在t/λ為0.2～2的大部分范圍內(nèi)均能夠獲得5000m/s以上的相位速度。
下面，說(shuō)明歐拉角、t/λ與相位速度、頻率溫度變動(dòng)量、機(jī)電耦合系數(shù)K2的關(guān)系。
圖20表示歐拉角(0、θ、0)中的角度θ和相位速度、頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系。此處，把t/λ設(shè)為1.7。根據(jù)圖20，示出了頻率溫度變動(dòng)量小于STW切割石英的θ的范圍是35度≤θ≤47.2度(也參照?qǐng)D16)，在該范圍內(nèi)能夠獲得5000m/s以上的相位速度。
圖21表示歐拉角和機(jī)電耦合系數(shù)K2、頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系。根據(jù)圖21，頻率溫度變動(dòng)量小于STW切割石英的歐拉角(0、θ、0)中的角度θ的范圍是35度≤θ≤47.2度(也參照?qǐng)D16)，在該范圍內(nèi)，機(jī)電耦合系數(shù)K2大大超過(guò)作為基準(zhǔn)的0.02。在角度θ的范圍是32.5度≤θ≤47.2度時(shí)，機(jī)電耦合系數(shù)K2大于等于0.03，在角度θ的范圍是34.2度≤θ≤47.2度時(shí)，機(jī)電耦合系數(shù)K2大于等于0.04，在角度θ的范圍是36度≤θ≤47.2度時(shí)，機(jī)電耦合系數(shù)K2大于等于0.05。
圖22表示t/λ和相位速度、頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系。根據(jù)圖22，頻率溫度變動(dòng)量小于STW切割石英的t/λ的范圍是0.176≤t/λ≤1.925(也參照?qǐng)D17)，在該范圍內(nèi)的大部分范圍內(nèi)能夠獲得5000m/s以上的相位速度。在該t/λ的范圍內(nèi)，t/λ越小相位速度越高，能夠獲得高頻頻帶。
下面，說(shuō)明t/λ和機(jī)電耦合系數(shù)K2、頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系。
圖23表示t/λ和機(jī)電耦合系數(shù)K2、頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系。根據(jù)圖23，頻率溫度變動(dòng)量小于STW切割石英的t/λ的范圍是0.176≤t/λ≤1.925(也參照?qǐng)D17、22)，在該范圍內(nèi)的大部分范圍內(nèi)，機(jī)電耦合系數(shù)K2能夠獲得大于等于0.02的值。在該t/λ接近于1的范圍內(nèi)，能夠獲得機(jī)電耦合系數(shù)K2大于等于0.05的高區(qū)域。
下面，參照?qǐng)D24、25說(shuō)明第5區(qū)域。
圖24、25是表示第5區(qū)域的頻率溫度變動(dòng)量和歐拉角(0、θ、0)中的角度θ的關(guān)系、以及頻率溫度變動(dòng)量和t/λ的關(guān)系的曲線圖。在第5區(qū)域中，頻率溫度特性優(yōu)于STW切割石英的角度θ的范圍是2.7度≤θ≤16度，t/λ的范圍是2.878≤t/λ≤3。
下面，參照?qǐng)D26～圖33說(shuō)明第6區(qū)域。
圖26、27是表示第6區(qū)域的頻率溫度變動(dòng)量和歐拉角(0、θ、0)中的角度θ的關(guān)系、以及頻率溫度變動(dòng)量和t/λ的關(guān)系的曲線圖。在第6區(qū)域中，頻率溫度特性優(yōu)于STW切割石英的角度θ的范圍是116度≤θ≤122.1度，t/λ的范圍是0.375≤t/λ≤1.06。
另外，詳細(xì)說(shuō)明該第6區(qū)域中的角度θ及t/λ與相位速度、頻率溫度變動(dòng)量、機(jī)電耦合系數(shù)K2的各自的關(guān)系。
圖28表示歐拉角(0、θ、0)中的角度θ和相位速度的關(guān)系。此處，把t/λ在0.2～1.2的范圍內(nèi)設(shè)定成5個(gè)等級(jí)，利用曲線圖表示各個(gè)t/λ時(shí)的相位速度。根據(jù)圖28，在各個(gè)t/λ時(shí)，均能夠在角度θ為110度～130度的范圍內(nèi)獲得5000m/s以上的相位速度。
并且，圖29表示t/λ和相位速度的關(guān)系。把歐拉角的角度θ在110度～130度的范圍內(nèi)設(shè)定成5個(gè)等級(jí)，利用曲線圖表示各個(gè)角度θ時(shí)的相位速度。根據(jù)圖29，各個(gè)角度θ時(shí)的相位速度的偏差均較小，在t/λ為0.2～1.2的范圍內(nèi)能夠獲得5000m/s以上的相位速度。在t/λ小于0.4的區(qū)域中，能夠獲得極高的相位速度。
下面，說(shuō)明歐拉角及t/λ與相位速度、頻率溫度變動(dòng)量、機(jī)電耦合系數(shù)K2的關(guān)系。
圖30表示歐拉角(0、θ、0)中的角度θ和相位速度、頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系。根據(jù)圖30，示出了頻率溫度變動(dòng)量小于STW切割石英的角度θ的范圍是116度≤θ≤122.1度(也參照?qǐng)D26)，在該范圍內(nèi)能夠獲得5000m/s以上的相位速度。
圖31表示歐拉角和機(jī)電耦合系數(shù)K2、頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系。根據(jù)圖31，頻率溫度變動(dòng)量小于STW切割石英的歐拉角(0、θ、0)中的角度θ的范圍是116度≤θ≤122.1度，在該范圍內(nèi)機(jī)電耦合系數(shù)K2大于等于0.05，大大超過(guò)作為基準(zhǔn)的0.02，可以說(shuō)是容易激勵(lì)的區(qū)域。
圖32表示t/λ和相位速度、頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系。根據(jù)圖32，頻率溫度變動(dòng)量小于STW切割石英的t/λ的范圍是0.375≤t/λ≤1.06(也參照?qǐng)D17)，在該范圍內(nèi)的大部分范圍內(nèi)能夠獲得5000m/s以上的相位速度。在該t/λ的范圍內(nèi)，t/λ越小相位速度越高，能夠獲得高頻頻帶。
下面，說(shuō)明t/λ和機(jī)電耦合系數(shù)K2、頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系。
圖33表示t/λ和機(jī)電耦合系數(shù)K2、頻率溫度變動(dòng)量的關(guān)系。根據(jù)圖33，頻率溫度變動(dòng)量小于STW切割石英的t/λ的范圍是0.375≤t/λ≤1.06(也參照?qǐng)D27)，在該范圍內(nèi)具有能夠在機(jī)電耦合系數(shù)K2的范圍內(nèi)獲得大于等于0.02的值的區(qū)域。在0.62≤t/λ≤1.06時(shí)，機(jī)電耦合系數(shù)K2大于等于0.03，在0.67≤t/λ≤1.06時(shí)，機(jī)電耦合系數(shù)K2大于等于0.04，在0.71≤t/λ≤1.06時(shí)，機(jī)電耦合系數(shù)K2大于等于0.05。
因此，根據(jù)前述實(shí)施方式，如圖4中所示，如果把規(guī)格化基板厚度t/λ設(shè)定為小于等于3的適當(dāng)值，則不易產(chǎn)生模式的結(jié)合，具有能夠選擇穩(wěn)定的相位速度區(qū)域的蘭姆波的效果。
并且，根據(jù)該曲線圖，通過(guò)把規(guī)格化基板厚度t/λ設(shè)定為小于等于3，可以存在較多的相位速度為5000m/s以上的高頻頻段的模式，能夠選擇性地獲得所期望的相位速度(頻率)。
并且，根據(jù)本實(shí)施方式，與基于以前的ST型的瑞利波、STW型的SH波的諧振器、基于AT型的蘭姆波的諧振器相比，能夠提供相對(duì)于溫度變化的頻率溫度變動(dòng)量小、具有良好的溫度特性的蘭姆波型高頻諧振器。并且，由于頻率溫度偏差的頂點(diǎn)溫度在被視為常溫的20℃附近，所以在實(shí)際應(yīng)用上能夠獲得良好的溫度特性。
并且，在前述的第1區(qū)域～第6區(qū)域中，可以使頻率溫度變動(dòng)量小于STW型，可以獲得良好的頻率溫度特性，另外能夠設(shè)定高機(jī)電耦合系數(shù)K2，可以提供容易激勵(lì)的蘭姆波型高頻諧振器。
并且，在本發(fā)明中，以歐拉角(0、θ、0)形成石英基板，所以切割角度簡(jiǎn)單，能夠把角度θ和規(guī)格化基板厚度t/λ的寬度設(shè)定得較寬，能夠在所期望的頻帶內(nèi)選擇性地設(shè)定所期望的溫度特性、頻率特性，所以具有容易制造、能夠提高成品率、能夠降低制造成本的效果。
在前述6個(gè)區(qū)域的各個(gè)中，能夠獲得高頻區(qū)域的相位速度、良好的頻率溫度特性、較高的機(jī)電耦合系數(shù)K2，特別是在第1區(qū)域中，能夠在較寬的范圍內(nèi)獲得滿足上述條件的歐拉角(0、θ、0)中的角度θ的范圍和t/λ的范圍，擴(kuò)大了制造上的可選擇項(xiàng)。
并且，在第4區(qū)域中，能夠獲得高相位速度(高頻)區(qū)域和高機(jī)電耦合系數(shù)K2，在第6區(qū)域中，能夠獲得高機(jī)電耦合系數(shù)K2。
在本發(fā)明中，如上面所述，雖然根據(jù)歐拉角的角度θ和t/λ來(lái)制約各個(gè)特性，但與作為其目標(biāo)的特性和制造條件相對(duì)應(yīng)，在前述的第1區(qū)域～第6區(qū)域的范圍中可任意選擇，能夠提供具有所期望的良好特性的蘭姆波型高頻諧振器。
另外，本發(fā)明不限于前述實(shí)施方式，在可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)的范圍內(nèi)的變形、改良等也包括在本發(fā)明中。
例如，在前述的實(shí)施方式中，設(shè)有反射器25、26，但也可以采用不具有這些反射器的端面反射型結(jié)構(gòu)。
因此，根據(jù)前述實(shí)施方式，可以提供能夠?qū)崿F(xiàn)高頻化、頻率溫度特性良好的、且可以降低制造成本的蘭姆波型高頻諧振器。
權(quán)利要求
1.一種蘭姆波型高頻諧振器，在石英基板的一個(gè)主面上具有用于激勵(lì)蘭姆波的梳齒狀的IDT電極，其特征在于，將所述IDT電極形成為按照歐拉角表示方式時(shí)所述石英基板的切出角度和所述蘭姆波的傳播方向?yàn)?0、θ、0)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭姆波型高頻諧振器，其特征在于，當(dāng)把所述石英基板的厚度設(shè)為t、把所述蘭姆波的波長(zhǎng)設(shè)為λ時(shí)，把厚度t和波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用0＜t/λ≤3表示的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭姆波型高頻諧振器，其特征在于，所述角度θ在利用132.8度≤θ≤178度表示的范圍內(nèi)，把所述石英基板的厚度t和所述蘭姆波的波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用1.1≤t/λ≤3表示的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蘭姆波型高頻諧振器，其特征在于，所述角度θ在利用4度≤θ≤57.5度表示的范圍內(nèi)，把所述石英基板的厚度t和所述蘭姆波的波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用2.08≤t/λ≤2.82表示的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蘭姆波型高頻諧振器，其特征在于，所述角度θ在利用6度≤θ≤33度表示的范圍內(nèi)，把所述石英基板的厚度t和所述蘭姆波的波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用0.975≤t/λ≤2.025表示的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蘭姆波型高頻諧振器，其特征在于，所述角度θ在利用35度≤θ≤47.2度表示的范圍內(nèi)，把所述石英基板的厚度t和所述蘭姆波的波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用0.176≤t/λ≤1.925表示的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蘭姆波型高頻諧振器，其特征在于，所述角度θ在利用2.7度≤θ≤16度表示的范圍內(nèi)，把所述石英基板的厚度t和所述蘭姆波的波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用2.878≤t/λ≤3表示的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蘭姆波型高頻諧振器，其特征在于，所述角度θ在利用116度≤θ≤122.1度表示的范圍內(nèi)，把所述石英基板的厚度t和所述蘭姆波的波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用0.375≤t/λ≤1.06表示的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種蘭姆波型高頻諧振器。本發(fā)明提供一種可以實(shí)現(xiàn)高頻化、頻率溫度特性良好、且能夠降低制造成本的蘭姆波型高頻諧振器。蘭姆波型高頻諧振器(1)在石英基板(10)的一個(gè)主面上具有用于激勵(lì)蘭姆波的梳齒狀的IDT電極(20)，將IDT電極(20)形成為按照歐拉角表示方式時(shí)所述石英基板(10)的切出角度和所述蘭姆波的傳播方向?yàn)?0、θ、0)，把石英基板(10)的厚度t和波長(zhǎng)λ的關(guān)系設(shè)定在利用0＜t/λ≤3表示的范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)設(shè)定6個(gè)區(qū)域，在其中的第1區(qū)域中，角度θ被設(shè)定在132.8度≤θ≤178度的范圍內(nèi)，t/λ被設(shè)定在1.1≤t/λ≤3的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H01L41/18GK1801612SQ20061000036
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者田中悟 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社