专利名称：表面声波谐振器、表面声波振荡器以及表面声波模块装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用压电基板的表面声波谐振器、表面声波振荡器以及表面声波模块装置。
背景技术：
一直以来，在电子设备中广泛利用了使用表面声波(Surface Acoustic Wave: SAW)的表面声波谐振器。
近年来，随着便携设备的普及，要求用于这些便携设备的表面声波谐振器小型化。 在表面声波谐振器小型化的过程中，会引起Q值降低或者CI值增加，存在无法充分获得表面声波谐振器的特性的问题。
作为其对策，例如在专利文献1中公开了如下的技术采用41°旋转Y轴切的铌酸锂基板，使梳齿状电极的电极指宽度与电极指间距之比(线宽比或线占有率)随着从梳齿状电极的中央部向两端接近而变小，来提高Q值。
现有技术文献 专利文献 专利文献1 日本特开昭63-135010号公报发明概要 发明要解决的问题 但是，在专利文献1的表面声波谐振器的结构中，IDT(interdigital transducer) 端部处的表面声波的反射强，相比于IDT中央部，IDT端部的频率上升。由此，IDT内的表面声波能量的封闭性劣化，无法充分提高Q值。
另外，在专利文献1中，对于压电基板，将铌酸锂基板作为对象，没有公开石英基板。
用于解决课题的手段 本发明是为了解决上述问题的至少一部分而完成的，可作为以下方式或应用例来实现。
[应用例1]本应用例的表面声波谐振器在压电基板上设有叉指式换能器IDT，该 IDT具有激励出表面声波的电极指，其特征在于，将用上述电极指中的一个电极指的宽度除以如下尺寸所得的值设为线占有率，该尺寸是上述一个电极指和与该电极指的一侧相邻的电极指的间隔的中心线与上述一个电极指和与该电极指的另一侧相邻的电极指的间隔的中心线之间的尺寸，上述IDT包含如下区域，该区域形成为使线占有率从中央部向两端部依次变化，由此与上述IDT的中央部的频率相比，该区域的频率从中央部向两端部依次降低。
根据该结构设定为，从振动移位大的IDT中央部向着振动移位小的IDT端部，线占有率依次变化、频率依次降低。
通过这样地利用线占有率对IDT进行加权，由此能够提高振动能量在IDT内的封闭效果，与现有的表面声波谐振器相比，能实现Q值更加良好的表面声波谐振器。因此，能使表面声波谐振器小型化。
[应用例2]在上述应用例的表面声波谐振器中，优选的是，关于频率从上述IDT的中央部向两端部依次降低的区域，该区域具有比上述IDT的中央部大的线占有率。
根据该结构，通过将线占有率设定为比IDT中央部大，能够降低频率。
[应用例3]在上述应用例的表面声波谐振器中，优选的是，在上述IDT的中央部具有线占有率相同的区域，线占有率相同的区域的电极指对数Nf与上述IDT的电极指总对数 N之比Nf/N处于0 < Nf/N < 0. 59的范围。
根据该结构，通过在IDT的中央部设置线占有率相同的区域，由此使中央部的振动移位变大。并且设定为，相对于振动移位大的IDT中央部，IDT端部的线占有率发生变化而使频率降低。这样，能够提高振动能量在IDT内的封闭效果，如果线占有率相同的区域的电极指对数Nf与IDT的电极指总对数N之比Nf/N处于上述范围，则与现有的表面声波谐振器相比，能实现Q值良好的表面声波谐振器。
[应用例4]在上述应用例的表面声波谐振器中，优选的是，上述IDT的端部的线占有率ne与上述IDT的中央部的线占有率nc之比ne/nc处于ι < ne/nc < ι. 79的范围。
如果IDT的中央部与端部的线占有率之比η e/η c处于1.0 < ne/nc < 1.79 的范围，则与没有利用线占有率实施加权的情况(ne/nc = 1.0)相比，Q值提高。
[应用例5]在上述应用例的表面声波谐振器中，优选的是，反射器的线占有率nr 与上述IDT的端部的线占有率ne之比η r/η e处于0.65彡nr/ne^ 1.58的范围。
如果反射器与IDT端部的线占有率之比η r/η e处于0.65彡nr/ne^ 1.58^ 范围，则能够获得比现有的表面声波谐振器高的Q值。
[应用例6]在上述应用例的表面声波谐振器中，优选的是，上述压电基板是欧拉角为(-1° +1° >26.0° 40. 7°、85° 95° )的石英基板。
根据该结构，通过使用欧拉角为(-1° +1°、26.0° 40.7°、85° 95° )的石英基板，能够提供频率温度特性良好且Q值提高的表面声波谐振器。
[应用例7]在本应用例的表面声波振荡器中，其特征在于，该表面声波振荡器在封装内搭载有上述记载的表面声波谐振器和电路元件。
根据该结构，由于搭载了 Q值提高、CI值降低的表面声波谐振器，因此能够提供表面声波的激励稳定、功耗低的表面声波振荡器。
[应用例8]在本应用例的表面声波模块装置中，其特征在于，该表面声波模块装置在电路基板上搭载有上述记载的表面声波谐振器。
根据该结构，由于搭载有Q值提高、CI值降低的表面声波谐振器，因此能够提供表面声波的激励稳定、功耗降低的表面声波模块装置。
图1是示出第1实施方式的表面声波谐振器的结构的平面示意图。
图2是示出第1实施方式的表面声波谐振器中的电极指位置与电极指间隔之间的关系的说明图。
图3是示出第1实施方式的表面声波谐振器中的电极指位置与线占有率之间的关系的说明图。
图4是示出石英基板的切取角度以及表面声波传播方向的说明图。
图5是说明线占有率的示意图。
图6是示出第1实施方式中的表面声波谐振器的线占有率η与频率之间的关系的曲线图。
图7是示出第1实施方式中的将IDT端部的线占有率η e除以IDT中央部的线占有率nc所得的值(ile/ilc)与Q值之间的关系的曲线图。
图8是示出变形例1中的表面声波谐振器的结构的平面示意图。
图9是示出变形例1中的表面声波谐振器的电极指位置与电极指间隔之间的关系的说明图。
图10是示出变形例1中的表面声波谐振器的电极指位置与线占有率之间的关系的说明图。
图11是示出变形例1中的将IDT端部的线占有率ne除以IDT中央部的线占有率nc所得的值(ne/nc)与Q值之间的关系的曲线图。
图12是示出变形例2中的表面声波谐振器的电极指位置与电极指间隔之间的关系的说明图。
图13是示出变形例2中的表面声波谐振器的电极指位置与线占有率之间的关系的说明图。
图14是示出变形例2中的将反射器的线占有率nr除以IDT端部的线占有率Jle 所得的值(nr/lie)与Q值之间的关系的曲线图。
图15是示出第2实施方式中的表面声波谐振器的结构的平面示意图。
图16是示出第2实施方式中的表面声波谐振器的电极指位置与电极指间隔之间的关系的说明图。
图17是示出第2实施方式中的表面声波谐振器的电极指位置与线占有率之间的关系的说明图。
图18是示出第2实施方式中的将IDT中央部的对数Nf除以IDT的对数N所得的值(Nf/N)与Q值之间的关系的曲线图。
图19是示出第2实施方式中的将IDT端部的线占有率η e除以IDT中央部的线占有率nc所得的值(ne/nc)与Q值之间的关系的曲线图。
图20是示出第3实施方式的表面声波振荡器的概略剖视图。
图21是第4实施方式的搭载了表面声波谐振器而构成接收机模块的电路框图。
图22是示出现有的表面声波谐振器的概要的说明图。
图23是说明线占有率的示意图。
具体实施例方式以下，根据附图来说明使本发明具体化的实施方式。此外，在用于以下说明的各个附图中，适当地变更了各个部件的尺寸比例，以使各个部件成为可识别的大小。
(作为比较例的表面声波谐振器) 首先，为了理解本发明并与实施方式进行比较，对作为比较例的表面声波谐振器进行说明。
图22是示出普通的表面声波谐振器的概要的说明图。
表面声波谐振器100在石英基板101上具有由梳齿状电极构成的IDT 102以及一对反射器103，该一对反射器103形成为在表面声波传播的方向(箭头H方向)上从两侧夹着 IDT 102。
当用欧拉角(φ、θ、ψ)表示切面以及表面声波传播方向时，石英基板101是欧拉角为(-1° +1°、26.0° 40. 7°、85° 95° )范围内的基板。
IDT 102是通过交替排列电极性不同的电极指102a、10 而形成的。将这2个电极指102a、102b称为1对电极指。
另外，在IDT 102内，相邻的电极指10 与电极指102b的中心与中心之间的间隔、即电极指间隔PT形成为相同。
在反射器103中，排列有多个电极指103a，并形成为电中性。另外，在反射器103 内，相邻的电极指103a的中心与中心之间的间隔、即电极指间隔PTr形成为相同。
这里，将IDT 102以及反射器103中的电极指在表面声波的传播方向上所占的比例称为线占有率η。在图23中详细地说明线占有率η。
设电极指10h、102b的线宽为L、与相邻的电极指之间(没有形成电极指的间隙部分)的尺寸为S、与相邻的电极指之间的间隔的中心线与中心线之间的尺寸为电极指间隔PT。另外，设与相邻的电极指之间的尺寸的中心线与中心线之间的尺寸为H。线占有率 η为η =L/H = L/(L+1/2(S+S)) =L/(L+S)。此外，由于是像这样地以相同电极指间隔排列相同线宽的电极指，因此电极指间隔PT = L+S = H。
关于表面声波谐振器100的线占有率η，IDT 102、反射器103的线占有率均相同， 设定为Π =0.43。
此外，IDT 102和反射器103由金属材料铝(Al)形成，并被设定成规定的膜厚 (0. 06 λ :λ为表面声波的波长)。另外，将IDT 102中的电极指的对数设定为100对，将反射器103分别设定为25对(总对数150对)。
在以上这样的表面声波谐振器100中，在IDT 102中激励出SH(shear horizontal 水平剪切)波，作为特性实现了 Q值5500。
(第1实施方式) 接着，对本实施方式的表面声波谐振器进行说明。
图1是示出本实施方式的表面声波谐振器的结构的平面示意图。图2是示出本实施方式的表面声波谐振器中的电极指位置与电极指间隔之间的关系的说明图。图3是示出本实施方式的表面声波谐振器中的电极指位置与线占有率之间的关系的说明图。图4是示出石英基板的切取角度以及表面声波传播方向的说明图。图5是说明线占有率的示意图。
如图1所示，表面声波谐振器1在作为压电基板的石英基板11上具有由梳齿状电极构成的IDT 12以及1对反射器13，这1对反射器13形成为在表面声波传播的方向(箭头H方向)上从两侧夹着IDT 12。
当用欧拉角(φ、θ、ψ)表示切面以及表面声波传播方向时，石英基板11是欧拉角为(-1° +1°、26.0° 40. 7°、85° 95° )的石英基板。
如图4所示，石英的晶轴用X轴(电轴)、Y轴(机械轴)以及Z轴(光轴)来定义，欧拉角(0°、0°、0° )表示与Z轴垂直的石英Z板8。这里，欧拉角的φ (未图示)与石英Z板8的第1旋转相关，是将Z轴作为旋转轴、将从+X轴向+Y轴侧旋转的方向作为正旋转角度的第1旋转角度。欧拉角的θ与石英Z板8在第1旋转后进行的第2旋转相关， 是将第1旋转后的X轴作为旋转轴、将从第1旋转后的+Y轴向+Z轴侧旋转的方向作为正旋转角度的第2旋转角度。石英基板11的切面由第1旋转角度φ和第2旋转角度θ决定。 欧拉角的Ψ与石英Z板8在第2旋转后进行的第3旋转相关，是将第2旋转后的Z轴作为旋转轴、将从第2旋转后的+X轴向第2旋转后的+Y轴侧旋转的方向作为正旋转角度的第3 旋转角度。表面声波的传播方向用相对于第2旋转后的X轴的第3旋转角度Ψ来表示。表面声波谐振器1采用了第1旋转角度φ为-1° +1°、第2旋转角度θ为沈.0° 40.7° 的石英基板11。此外，IDT 12配置成使得表面声波的传播方向处于Ψ =85° 95°的范围。该角度Ψ也被称为面内旋转角。关于该石英基板，相对于温度变化的频率变动较小， 频率温度特性良好。
IDT 12是通过以电极性不同的方式交替排列电极指12a、12b而形成的。在本实施方式中，将这2个电极指12a、12b计为1对电极指，将IDT 12中的电极指的对数设定为 100 对。
这里，将相邻的电极指12a与电极指12b的中心与中心之间的间隔作为电极指间隔。如图2所示，IDT 12的电极指间隔为PTc，是固定的。
接着，将IDT 12以及反射器13中的电极指在表面声波的传播方向上所占的比例称为线占有率H。
对于相邻的电极指12a、12b，在线占有率不同的情况下，由于两侧相邻的间隙 (spacer)部分的间隔不同，因此如以下这样进行计算。
如图5所示，设相邻的电极指的线宽分别为L0、Li、L2、与相邻的电极指之间(没有形成电极指的间隙部分)的尺寸为SL、SR、相邻的电极指间隔为PT。电极指间隔为 PT = SL+1/2(L0+L1)或者PT = SR+1/2(L1+U)，中央的电极指的线占有率为η = Li/ (L1+1/2(SL+SR))。
如图3所示，在设IDT 12中央部的线占有率η为η c、IDT 12端部的线占有率η 为ne时，IDT 12的线占有率η具有nc < ne的关系。另外，从中央部向着IDT 12的两个端部，线占有率η c以依次增大到线占有率ne的方式变化。
如图1所示，反射器13排列有多个电极指13a，并形成为电中性。另外，反射器13 可以接地，也可以与电极指12a和12b中的一方连接。
如图2所示，相邻的电极指13a的中心与中心之间的间隔、即电极指间隔为PTr，且是相同的。另外，如图3所示，反射器13的线占有率被设定为与IDT 12中央部的线占有率 n c相同的值。
在反射器13中，将相邻的2个电极指13a计为1对电极指，在本实施方式中左右分别配置有25对(50个)电极指13a。
此外，IDT 12和反射器13由金属材料铝(Al)形成，规定的膜厚被设定为 0.06 λ (λ为表面声波的波长)。
电极指间隔为PT = 5. 000ym、PTr = 5. 025 μ m。另外，线占有率被设定为nc = 0. 43、ne = 0. 53。
在以上这样的表面声波谐振器1中，在IDT 12中激励出SH波，作为特性实现了 Q 值 10800。
接着，详细说明本发明的表面声波谐振器所具有的特性。
图6是表示表面声波谐振器的线占有率η与频率之间的关系的曲线图。
当线占有率η从0.4左右变大时频率降低，且当线占有率η大致为0. 53时频率最低。并且，当线占有率η从0.53进一步变大时频率上升。
在本实施方式中，在IDT 12的中央部采用了线占有率nc = 0.43，在IDT 12的端部采用了线占有率ne = 0.53，相对于IDT 12中央部的频率，IDT 12端部的频率被设定得较低。并且，通过使线占有率从IDT 12的中央部向端部依次变化，由此形成为频率依次变低。
图7是示出将IDT端部的线占有率η e除以IDT中央部的线占有率η c所得的值 (ne/nc)与Q值之间的关系的曲线图。
根据该曲线图可知，随着ne/nc从1.0变大，Q值变大，当ne/nc = 1.4时Q值最大。并且，随着ne/nc从1.4变大，Q值变小。
如果IDT 12的中央部和端部的线占有率之比ne/nc处于1.0 < ne/nC< 1.85 范围，则超过了现有的表面声波谐振器的Q值6500)，与没有利用线占有率实施加权的情况(ne/nc = 1.0)相比，Q值提高。
如以上所述，表面声波谐振器1被设定为，使线占有率η从振动移位大的IDT 12 中央部向着振动移位小的IDT 12端部依次变化，由此使频率依次降低。
这样，除了各电极指端面的表面声波的反射以外，还在多个位置处产生因频率差引起的表面声波的反射，所以能够提高振动能量在IDT 12内的封闭效果，与现有的表面声波谐振器相比，能够实现Q值更加良好的表面声波谐振器1。因此，能够使表面声波谐振器 1小型化。此外，关于因频率差引起的表面声波的反射，在日本特开平10-335966号公报中做了详细的公开，所以在此省略说明。
表1和表2主要示出了将石英基板的欧拉角改变成各种各样的值时表面声波谐振器的Q值，表1基于线占有率ne与nc相等且在整个IDT内使线占有率相同时的比较例， 表2基于第1实施方式。
IDT 12和反射器13由金属材料铝(Al)形成，在石英基板的欧拉角为(_1° +1°、26.0° 40.7°、85° 95° )时，规定的膜厚被设定为0. 06 λ ( λ为表面声波的波长)，在石英基板的欧拉角为(-1° +1°、113° 135°、士5)时，规定的膜厚被设定为 0. 1 λ。
[表 1]
权利要求
1.一种表面声波谐振器，该表面声波谐振器在压电基板上设有叉指式换能器IDT，该 IDT具有激励出表面声波的电极指，其特征在于，将用上述电极指中的一个电极指的宽度除以如下尺寸所得的值设为线占有率，该尺寸是上述一个电极指和与该电极指的一侧相邻的电极指的间隔的中心线与上述一个电极指和与该电极指的另一侧相邻的电极指的间隔的中心线之间的尺寸，上述IDT包含如下区域，该区域形成为使线占有率从中央部向两端部依次变化，由此与上述IDT的中央部的频率相比，该区域的频率从中央部向两端部依次降低。
2.根据权利要求1所述的表面声波谐振器，其特征在于，关于频率从上述IDT的中央部向两端部依次降低的区域，该区域具有比上述IDT的中央部大的线占有率。
3.根据权利要求1或2所述的表面声波谐振器，其特征在于， 在上述IDT的中央部具有线占有率相同的区域，线占有率相同的区域的电极指对数Nf与上述IDT的电极指总对数N之比Nf/N处于0 < Nf/N < 0. 59 的范围。
4.根据权利要求1或2所述的表面声波谐振器，其特征在于，上述IDT的端部的线占有率ne与上述IDT的中央部的线占有率nc之比ne/nc处于1< ne/nc < 1. 79 的范围。
5.根据权利要求1或2所述的表面声波谐振器，其特征在于，反射器的线占有率nr与上述IDT的端部的线占有率ne之比nr/ne处于 0.65彡nr/ne彡1. 58的范围。
6.根据权利要求1或2所述的表面声波谐振器，其特征在于，上述压电基板是欧拉角为(-1° +1°、26.0° 40.7°、85° 95° )的石英基板。
7.一种表面声波振荡器，其特征在于， 该表面声波振荡器在封装内搭载有权利要求1或2所述的表面声波谐振器和电路元件。
8.一种表面声波模块装置，其特征在于，该表面声波模块装置在电路基板上搭载有权利要求1或2所述的表面声波谐振器。
全文摘要
本发明能提高Q值并使表面声波谐振器小型化。一种表面声波谐振器(1)，该表面声波谐振器在石英基板(11)上设置有IDT(12)，该IDT(12)具有激励出表面声波的电极指，其中，将用一个电极指的宽度除以该电极指和与其两侧相邻的所述电极指的间隔的中心线与中心线之间的尺寸所得的值设为线占有率，IDT(12)包含如下区域，该区域形成为使线占有率从中央部向两端部依次变化，由此与IDT(12)的中央部的频率相比，该区域的频率从中央部向两端部依次降低。
文档编号H03H9/25GK102187574SQ20098014166
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月22日 优先权日2008年10月24日
发明者山中国人 申请人:爱普生拓优科梦株式会社