声表面波器件、电子设备以及传感器装置的制作方法

专利名称：声表面波器件、电子设备以及传感器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用了声表面波(surface acoustic wave :SAW)的谐振子、振荡器等的声表面波器件、以及具备该声表面波器件的电子设备和传感器装置。
背景技术：
SAW器件被广泛应用于，例如移动电话、硬盘、个人计算机、BS及CS广播的接收调谐器、在同轴电缆或光缆中传播的高频信号或光信号的处理设备、在较宽的温度范围内需要高频、高精度时钟脉冲(低抖动、低相位噪声)的服务器和网络设备、无线通信用设备等的电子设备、以及压力传感器、加速度传感器、旋转速度传感器等的各种传感器装置中。在这些设备和装置中，特别是随着最近的信息通信的高速化所带来的基准时钟脉冲的高频化和装置框架的小型化，使得装置内的发热的影响变大。因此，安装于装置内部的电子器件需要工作温度范围的扩大及高精度化，例如，如设置于屋外的无线基站这样，需要在温度由低温到高温发生剧烈变化的环境下，进行长期稳定的工作。一般在SAW谐振子等的SAW器件中，SAW的阻带和所使用的水晶基板的切割角、形成于基板上的IDT(interdigital transducer 叉指换能器)的形态等，会给频率温度特性的变化带来很大影响。例如，已经提出了一种反射反转型SAW转换器，其具有将SAW的每 1波长由3根电极指构成的单位区间、在压电基板上重复排列而成的IDT，并分别用于激振 SAW的阻带的上限模式、下限模式(例如，参照专利文献1)。如果通过该反射反转型SAW转换器构成SAW滤波器，则能够在通频带附近的高频侧抑制区实现高衰减量。另外，已知一种采用了欧拉角(φ，θ，ψ) = (0°，123°，0° )的所谓ST切割水晶基板的反射反转型SAW转换器(例如，参照专利文献2)。在该专利文献中记载有能够激振阻带的上端的谐振，且与采用阻带的下端的谐振的情况相比，提高了频率温度特性。而且，还报告有如下内容，BP,SAff的阻带的上限模式与阻带的下限模式相比，频率温度特性更加良好(例如，参照专利文献3 6)。特别是，在专利文献3、4中记载有为了在利用了瑞利波的SAW装置中获得良好的频率温度特性，对水晶基板的切割角进行调节，并将IDT电极的标准化膜厚(Η/λ)增厚至约0. 1左右。专利文献3所记载的SAW谐振子具有单型IDT电极，该单型IDT电极在欧拉角(Φ，θ，ψ) = (φ = 0°，0° 彡 θ 彡 180°，0° < I Ψ I < 90° )的水晶基板上，将 SAff的每一波长由两根电极指构成的单位区间重复排列。由此，能够通过阻带的上限模式激励瑞利波，并用此来实现SAW谐振子的高频化和良好的频率温度特性。此外，在专利文献 3中记载有与阻带下限模式相比，阻带上限模式在使IDT电极厚度增加时的振荡频率的变化量较小。专利文献4所公开的内容为，在具有所述单型IDT电极的SAW装置中，将水晶基板设定为欧拉角(Φ，θ，ψ) = (φ = 0°，110°彡θ彡140°，38°彡I Ψ I彡44° )，将由 IDT电极的厚度H、IDT电极中的电极指的宽度d、IDT电极中的电极指之间的间距P及SAW 的波长λ所规定的标准化电极膜厚(H/λ)和标准化电极宽度η ( = d/P)之间的关系设定为H/λ 彡 0. 1796 η 3-0· 4303 η 2+0· 2071 η+0. 0682。由此，能够通过阻带的上限模式较强地激励瑞利波。专利文献5公开了一种SAW元件，所述SAW元件在欧拉角(φ，θ，ψ) = (0 °，θ， 9° < I Ψ I < 46° )、优选为(0°，95° < θ < 155°，33° < | Ψ | < 46° )的水晶基板上，配置单型IDT电极，将标准化电极膜厚(Η/λ )设为0. 045彡H/λ彡0. 085。由此，能够通过阻带的上限模式来激励瑞利波，从而实现良好的频率温度特性。专利文献6公开了一种SAW元件，所述SAW元件在欧拉角(Φ，θ，ψ) = (0°， 123°，43.2° )的面内旋转ST切割水晶基板上，配置所述单型IDT电极，通过将该标准化电极膜厚(Η/λ)设为Η/λ =0.06、即所谓的λ，从而用阻带的上限模式激励瑞利波。 而且该SAW元件通过将由IDT电极的电极指宽度Lt和电极指间距Pt所规定的标准化电极宽度n ( = Lt/Pt)设定为0. 5彡η彡0. 7，从而在常温(25°C )下实现最大830ppm的频率偏差。另一方面，已知一种SAW谐振器，其在构成IDT的电极指之间及构成反射器的导体条之间的水晶基板表面上形成沟槽、即槽(例如，参照专利文献7及非专利文献1)。在专利文献7中公开了如下内容，即，通过在ST切割X传播水晶基板上用铝电极而构成IDT及反射器，且在与构成IDT的电极指之间以及构成反射器的导体条之间相对应的区域的、水晶基板上形成槽，从而使Q值变高且电容比变低，由此能够实现谐振电阻较低的SAW谐振器。 而且在该专利文献中，记载了将IDT的槽与反射器的槽设为相同深度的结构、以及使反射器的槽深于IDT的槽的结构。在非专利文献1中，记载了采用了 ST切割水晶基板的组合型SAW谐振器的特性。 其中报告了如下内容，即，该频率温度特性根据在未被SAW传播基板的电极覆盖的水晶表面上形成的槽的深度而发生变化，以及，随着槽的加深，朝上凸起的二次曲线的顶点温度Tp 将降低。本领域技术人员已经熟知这种通过在水晶等的压电基板上形成槽以对有效膜厚进行调节，从而对频率进行调节的方法(例如，参照专利文献8至11)。专利文献8所记载的SAW器件为，在IDT的压电基板的蚀刻率大于IDT的蚀刻率的条件下对形成IDT的压电基板的表面进行蚀刻，从而以使其频率下降的方式对其频率进行微调。在专利文献9至11 中，也同样通过以在压电基板表面上形成的IDT为掩模，对压电基板表面进行干法蚀刻，从而使SAW器件的频率向低频侧偏移。而且，已知在横向型SAW滤波器中，通过对IDT电极的电极指之间的压电基板表面进行蚀刻加工来形成槽，从而减小表观上的传播速度(例如，参照专利文献12)。由此，能够在无需变更SAW滤波器的基本设计的条件下减小IDT电极的电极指间距，从而能够实现芯片的小型化。另外，已知在激励被称为SSBW(Surface Skimming Bulk Wave)的滑移波的SAW谐振器中，在旋转Y切割、切割角-43°至-52°、滑移波传播方向为Z'轴方向(欧拉角(Φ， θ，ψ) = (0°，38彡θ ^ 47,90° ))的水晶基板上，通过铝形成标准化电极膜厚(H/λ) 为2. 0彡H/ λ彡4. 0%的IDT电极，从而能够实现三次曲线的频率温度特性(例如，参照专利文献13)。由于滑移波(SH波)将其振动能量封入在电极正下方并在压电基板的表面正下方传播，因而SAW与沿着基板表面传播的ST切割水晶SAW器件相比，存在来自反射器的 SAff的反射效率较差且难以实现小型化及较高的Q值的问题。为了解决上述问题，已经提出一种在欧拉角(Φ，θ , ψ) = (0°，-64° < θ <-49.3°，85°彡Ψ彡95° )的旋转Y切割水晶基板的表面上形成IDT和光栅反射器， 并激励SH波的SAW器件(例如，参照专利文献14)。该SAW器件通过将用SAW的波长λ标准化了的电极膜厚Η/λ设定为0.04<Η/λ <0.12，从而实现了小型化、较高的Q值及优异的频率稳定性。而且，在所涉及的SAW器件中，为了解决由因电极膜厚较厚而产生的应力迁移所导致的、Q值和频率稳定性劣化的问题，提出了一种在IDT的电极指之间的水晶基板上形成槽的方案(例如，参照专利文献15)。当将该槽的深度设为Hp、将IDT的金属膜的膜厚设为Hm时，由于通过将用SAW的波长λ标准化了的电极膜厚Η/λ设定为0.04 < Η/λ < 0. 12(但是，H = Hp+Hm)的范围，从而能够使金属膜的表观上的膜厚变薄，因而能够抑制由通电时的应力迁移所导致的频率变动，进而实现Q值较高、频率稳定性优异的SAW器件。在SAW器件的批量生产过程中，当通过蚀刻在水晶基板的表面上形成IDT的电极指时，如果电极指的膜厚较厚，则通过由此而引起的侧向蚀刻，在IDT的线占有率(行间隔比)η上将容易产生误差。其结果为，当由SAW器件的温度变化引起的频率的变动量产生误差时，产品的可靠性、质量将受到损害。已知一种SAW器件，其为了消除这个问题，采用欧拉角(Φ，θ，ψ) = (0°，95°彡θ彡155°，33°彡| Ψ |彡46° )的面内旋转ST切割水晶基板，激励SAW的阻带的上限模式，从而在IDT的电极指之间的水晶基板表面上形成电极指间槽(例如，参照专利文献16)。另外，在SAW器件的频率温度特性在工作温度范围内为二次曲线的情况下，实现频率变动宽度的极小化和拐点较为困难。因此，为了获得三次曲线的频率温度特性，提出了一种SAW装置，其通过空隙层和介质膜而在LST切割的水晶基板上形成IDT电极，并激励泄漏型SAW(例如，参照专利文献17)。在该专利文献中记载有在采用了瑞利波的SAW装置中，未能发现用于实现如三次曲线所示的频率温度特性的切割角的水晶基板。而且，在ST切割水晶SAW谐振子等中，已知一种倾斜型IDT，其为了在不使其优良的频率温度特性劣化的条件下提高Q值，从而在水晶基板的表面上，使IDT和反射器沿着相对于SAW的相位速度的方向而倾斜能流角PFA士3°的方向配置(例如，参照专利文献18、 19)。这种由倾斜型IDT构成的SAW器件通过以覆盖SAW的相位的行进方向和其振动能量的行进方向的方式配置IDT及反射器，从而能够通过反射器而有效地反射SAW，因而能够有效地封住能量，从而进一步提高Q值。另一方面，当将SAW器件安装在封装件或电路基板上时，广泛采用如下的方法来进行连接，即，利用外部端子和金属导线并通过焊锡的回流焊接而对其电极衬垫进行连接的方法。已经熟知回流焊接安装由于要在几分钟内的短时间内被施加超过200°C的高温，因此会使SAW器件的频率改变。因此，一直以来，采用了预先推测频率变化量而对产品的频率范围进行设定的方法(例如，参照专利文献20)。已知一种为了缓和由于回流焊接安装而导致的SAW器件的频率变化等的特性劣化，通过使电极膜构成为钛/铝结构且以晶片状态进行电连接并进行退火，从而形成IDT的方法(例如，参照专利文献21)。此外，当在压电基板上使用压电性、热电性较强的材料时，为了消除由回流焊接安装等的热量、处理工序中的光或电磁波导致的工作频率的变化，从而提出了一种在压电基板表面上形成有电阻率较高的薄膜的SAW模块元件(例如，参照专利文献22)。如上所述，许多元件都与SAW器件的频率温度特性相关，为了实现对这些元件的改进而进行了各种各样的研究。尤其认为，在采用了瑞利波的SAW器件中，构成IDT的电极指的膜厚的增加将有助于提高频率温度特性。在仅仅增加IDT的电极膜厚时，将产生因通电时的应力迁移以及IDT形成时的侧向蚀刻而引起的线占有率的变动所导致的、频率稳定性的劣化等问题。作为其对策，通过在水晶基板表面的IDT的电极指之间形成槽，从而在使电极膜厚变薄的同时，增大其有效膜厚，进而抑制频率的变动是有效的。但是，上述的SAW器件除了激励泄漏型SAW的专利文献13的SAW装置之外，工作温度范围内的频率温度特性均由二次曲线表示，因而未达到可使频率变动宽度充分减小或可实现拐点的程度。因此，无法充分应对对于最近的SAW器件的工作温度范围的扩大、高精度化、在温度剧烈变化的环境下的长期的工作稳定性等的要求。此外，在信息通信领域中，目前正在推进急剧的高速化。为了应对此现状，预计在不久的将来，SAW器件也会要求从MHz带向GHz带的高频化。上文所述的现有的很多SAW 器件，通过由SAW的波长λ标准化的值、即通过由标准化膜厚H/λ来规定IDT的电极膜厚 H。此时，由于IDT的电极膜随着SAW的高频化的推进而趋于薄膜化，因此，由于由回流焊接安装时的高温条件所导致的热变形或长时间的SAW的振动的影响、以及时间性变化等，从而有可能产生频率的变化或电极膜的金属劣化，进而使可靠性降低。反之，当使电极膜厚过厚时，成膜时施加在膜上的应力将增加而产生应力迁移的问题，从而存在使频率大幅变动的可能性。在先技术文献专利文献专利文献1 日本专利第3沈6846号公报专利文献2 日本特开2002-100959号公报专利文献3 日本特开2006-148622号公报专利文献4 日本特开2007-208871号公报专利文献5 日本特开2007-267033号公报专利文献6 日本特开2007-30(^87号公报专利文献7 日本特公平2-7207号(日本特开昭57-5418号)公报专利文献8 日本特开平2-189011号公报专利文献9 日本特开平5-90865号公报专利文献10 日本特开平1-231412号公报专利文献11 日本特开昭61-92011号公报专利文献12 日本特开平10-270974号公报专利文献13 日本特公平1-34411号公报 专利文献14 日本再公表W02005/099089A1公报专利文献15 日本特开2006-203408号公报专利文献16 日本特开2009-225420号公报专利文献17 日本专利第3851336号公报专利文献18 日本专利第3216137号公报专利文献19 日本特开2005-204275号公报专利文献20 日本特开2006-13576号公报专利文献21 日本特开2003-283^2号公报专利文献22 日本特开平8-307190号公报非专利文献
非专利文献1 沟槽形SAW谐振器的制造条件和特性(电子通信学会技术研究报 告 MW82-59(1982))

发明内容
因此，本发明是鉴于上述的现有的问题点所实施的，其目的在于，提供一种谐振子、震荡器等的SAW器件，所述SAW器件在工作温度范围内发挥频率变动量极小的优良的频率温度特性，且具有即使在温度较大变动的环境下也能够稳定工作的优异的耐环境特性， 从而可实现较高的Q值。本发明的其它目的在于，提供一种能够应对进一步的高频化的、可靠性较高的SAW 器件。本申请的发明人为了实现上述目的，在SAW谐振子中，验证了 SAW的波长λ、槽的深度G、IDT的电极膜厚H、其电极指的线占有率η等的参数与频率温度特性之间的关系，所述SAW谐振子为，采用面内旋转ST切割水晶基板，在其表面上形成通过阻带的上限模式激振SAW的IDT，且对构成IDT的电极指之间的水晶基板表面进行凹设以形成槽的谐振子。其结果为，研究出了一种在工作温度范围内可实现频率变动宽度的极小化及拐点的新的SAW 谐振子。在该新的实施方式的SAW谐振子(以下，称为本实施方式的SAW谐振子) 的第1形式中，其特征在于，具有IDT，其被设置在欧拉角(-1.5°彡Φ彡1.5°， 117° ( θ ( 142°，42. 79° ( | Ψ彡49. 57° )的水晶基板上，且激振阻带上限模式的 SAff ；电极指间槽，其使位于构成该IDT的电极指之间的水晶基板凹陷而形成，当将SAW的波长设为入、将电极指间槽的深度设为G时，满足0.01 λ彡G的关系，且，当将IDT的线占有率设为Π时，电极指间槽的深度G和线占有率η满足下述式1以及式2的关系式 1-2. 0000 X G/ λ +0. 7200 彡 η 彡-2. 5000 X G/ λ +0. 7775,但是 0. 0100 λ 彡 G 彡 0. 0500 λ — (1)；以及式2-3. 5898 XG/λ+0. 7995 彡 η 彡-2. 5000 X G/λ+0. 7775，但是 0. 0500 λ < G ^ 0. 0695 λ …(2)本实施方式的SAW谐振子在第2形式中，其特征在于，在所述第1形式的基础上， 电极指间槽的深度G满足0.01 λ < GS 0.0695 λ的关系。通过将电极指间槽的深度G设定于此范围内，从而能够将工作温度范围内(例如，-40°C +85°C)的频率变动量抑制于较小程度，且即使在电极指间槽的深度上出现制造上的误差，也能够将各个SAW谐振子之间的谐振频率的偏移量控制在能够补正的范围内。而且，本实施方式的SAW谐振子在第3形式中，其特征在于，在所述第1或第2形式的基础上，当将IDT的电极膜厚设为H时，满足0< HS 0.035 λ的关系。由此，在工作温度范围内实现了良好的频率温度特性，且预先防止了在增大电极膜厚时可能产生的耐环境特性的劣化。另外，本实施方式的SAW谐振子在第4形式中，其特征在于，在所述第3形式的基础上，线占有率η满足下述式3的关系。式3n = -1963. 05 X (G/ λ ) 3+196. 28 X (G/ λ ) 2-6. 53 X (G/ λ )-135. 99 X (Η/λ )2+5· 817 X (H/λ )+0. 732-99. 99 X (G/ λ ) X (H/ λ )... (3)由此，能够将频率温度特性的二次温度系数抑制于较小程度。另外，本实施方式的SAW谐振子在第5形式中，其特征在于，在所述第3或第4形式的基础上，电极指间槽的深度G与电极膜厚H之和满足0.0407 λ彡G+H的关系。由此， 与没有在电极指之间设置槽而利用了阻带的下限模式的谐振的现有的情况相比，能够获得较高的Q值。

图1图示了本实施方式的SAW谐振子的典型示例。如图1 (A)所示，本实施方式的 SAW谐振子1具有矩形的水晶基板2、以及分别形成在该水晶基板的主面上的IDT3和一对反射器4、4。在水晶基板2中，使用由欧拉角(-1.5°彡Φ彡1.5°，117°彡θ彡142°， 42.79° ^ I Ψ I ^ 49. 57° )表示的面内旋转ST切割水晶基板。在此，对欧拉角进行说明。 由欧拉角(0°，0°，0° )表示的基板成为，具有与Z轴垂直的主面的Z切割基板。在此， 欧拉角(Φ，θ , Ψ)的Φ是涉及Z切割基板的第1旋转的参数，其为以Z轴为旋转轴，以从+X轴向+Y轴侧旋转的方向为正旋转角度的第1旋转角度。欧拉角的θ是涉及在Z切割基板的第1旋转之后进行的第2旋转的参数，其为以第1旋转后的X轴为旋转轴，以从第 1旋转后的+Y轴向+Z轴旋转的方向为正旋转角度的第2旋转角度。压电基板的切割面由第ι旋转角度φ和第2旋转角度θ所决定。欧拉角的Ψ是涉及在Z切割基板的第2旋转之后进行的第3旋转的参数，其为以第2旋转之后的Z轴为旋转轴，以从第2旋转之后的 +X轴向第2旋转后的+Y轴侧旋转的方向为正旋转角度的第3旋转角度。SAW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表示。如图2所示，面内旋转ST切割水晶基板在通过X轴、Y轴及Z轴分别表示水晶的正交的3个结晶轴、即电轴、机械轴及光学轴时，从如下的晶片5中被切割出，所述晶片5具有将与Y轴垂直的监面如以X轴为旋转轴而从+Z轴向-Y轴方向旋转了角度θ ‘ ) 的、与坐标轴(Χ，Υ'，Z')的Y'轴垂直的XZ'面。水晶基板2进而沿着以Y'轴为旋转轴、以从+X轴向+Z'轴方向为正而旋转了角度+Ψ(或)的新坐标轴(X'，V， Z")，从晶片5中被切割出，以形成单片化。此时，水晶基板2可以以其长边(或短边)沿着X'轴方向或Z"轴方向中的任意一个方向的方式而配置。并且，角度θ ‘和欧拉角中的 θ存在θ ‘ = θ-90°的关系。IDT3具有分别由多个电极指6a、6b构成，且通过母线7a、7b将这些电极指的基端部连接起来的一对梳齿状电极3a、3b。各电极指6a、6b以使其延长方向与由所述IDT激振的SAW的传播方向X'正交的朝向而配置。一个梳齿状电极3a的电极指6a与另一个梳齿状电极北的电极指6b交替且隔开预定的间隔而以固定的间距排列配置。如图1⑶所示， 在电极指6a、6b之间露出的水晶基板2的表面上，通过以蚀刻等方式对该表面进行削除，从而分别凹设有固定深度的电极指间槽8。一对反射器4、4被配置成，沿着SAW的传播方向X'而在IDT3的外侧从两侧夹持该IDT。各反射器4分别具有在SAW的传播方向X'上以固定的间距排列配置的多个导体条^、4a。所述各导体条与IDT3的所述各电极指同样地，以使其延长方向与SAW的传播方向X'正交的朝向而配置。如图I(B)所示，在导体条4a3a之间露出的水晶基板2的表面上，通过以蚀刻等方式而对该表面进行削除，从而分别凹设有固定深度的导体条间槽9。在本实施方式中，电极指6a、6b及导体条如、如通过采用例如铝或以铝为主体的合金的金属膜而形成相同的膜厚H，可以总称为电极指。电极指间槽8和导体条间槽9被形成为相同的深度G。在IDT3的最外侧的电极指6a(或6b)、和与其相邻的反射器4、4的所述导体条之间，同样通过削除水晶基板表面而凹设有与所述导体条间槽深度相同的槽。以这种方式构成的SAW谐振子1，激励在水晶基板2的X'轴方向及Y'轴方向的两个方向上具有振动位移分量的Rayleigh型(瑞利型)的SAW。上述的欧拉角的水晶基板2由于SAW的传播方向从作为水晶的结晶轴的X轴偏离，因而能够激励阻带上限模式的 SAW。并且，上述的水晶基板2的欧拉角(Φ，θ，ψ)以如下方式进行了选择。SAW谐振子的频率温度特性一般以下式表示。Af=aX (T-TO) + β X (T-TO)2在此，Δ f为温度T和顶点温度TO之间的频率变化量(ppm)，α为一次温度系数 (ppm/°C ), β为二次温度系数(ppm/°C2)，T为温度，TO为频率最大时的温度(顶点温度)。 将二次温度系数β的绝对值设定为最小，优选设定为0.01 (ppm/°C2)以下，更优选设定为大致为零，如果频率温度特性表示三次曲线，则即使在较宽的工作温度范围内，也可以减小频率变动量，从而获得较高的频率稳定性。首先，将水晶基板2的欧拉角设为(0°，123°，Ψ)，并对能够获得β = 士0.01 (ppm/°C2)的线占有率η时的、欧拉角Ψ与电极指间槽的深度G之间的关系进行了模拟。在此，适当选择欧拉角Ψ，以使二次温度系数β的绝对值为0.01(ppm/°C2)。其结果为，能够将在上述条件下可将二次温度系数β设为-0.01 ^ β <+0.01的欧拉角Ψ 的范围，确定为43° < Ψ < 45°。另外，如图I(C)所示，IDT3的线占有率η是用电极指宽度L除以电极指间距 A/2( = L+S)而获得的值。此外，图I(D)是用于对在通过光刻技术和蚀刻技术而制造出 IDT3的电极指6a、6b和电极指间槽8时所形成的梯形形状的截面上，特定IDT3的线占有率Π的方法进行说明的图。此时，线占有率η是基于在如下高度处测定出的电极指宽度 L和电极指间槽宽度S而计算出的，所述高度为，距电极指间槽8的底部的距离为该电极指间槽的深度G和电极膜厚H的合计值(G+H)的二分之一的高度。接下来，将水晶基板2设为，切割角及SAW传播方向通过欧拉角表示为(0，θ , Ψ)，将电极指间槽的深度G设为0. 04 λ，将电极指的膜厚H设为0. 02 λ，根据上述式(3)
10将线占有率η设为0.6383，从而对与欧拉角θ相关的二次温度系数β的变化进行了模拟。在此，欧拉角Ψ在上述的43° < Ψ <45°的范围内进行适当的选择，以根据角度θ 的设定角度而使二次温度系数β的绝对值成为最小。其结果为，确认到如果欧拉角θ在 117°彡θ彡142°的范围内，则即使改变电极指的膜厚H、电极指间槽的深度G及线占有率n，二次温度系数β的绝对值也会在0.01(ppm/°C2)的范围内。接下来，通过欧拉角表示而将水晶基板22设为(Φ，123°，43. 77° )，将电极指间槽的深度G设为0.04λ，将电极指的膜厚H设为0.02λ，将线占有率η设为0.65，并对与欧拉角Φ相关的二次温度系数β的变化进行了模拟。其结果为，确认到如果欧拉角Φ 在-1.5° ( Φ彡+1.5°的范围内，则二次温度系数β的绝对值在0.01(ppm/°C2)的范围内。而且，通过进行模拟，求出了工作温度范围(_40°C +85°C)内的频率变动量为最小时的、非常理想的欧拉角θ和ψ之间的关系。此时，电极指间槽的深度G及电极指的膜厚H也分别被设为G = 0.04、H = 0.02 λ。其结果为，欧拉角ψ以在上述的欧拉角θ的范围内随着其増加而描绘出三次曲线的方式増加。这种关系可以通过下式来进行近似。式 4ψ = 1.19024Χ IO-3X θ 3-4. 48775X IO-1 X θ 2+5. 64362X IO1X θ-2. 32327Χ103 士 1· 0由此，欧拉角Ψ在欧拉角θ的下限值θ = 117°处，成为Ψ = 42.79°，在上限值θ = 142°处，成为Ψ = 49.57°。因此，欧拉角Ψ在117°彡θ彡142°的范围内， 可以设定为42. 79° ^^ 49. 57°。通过以上述方式设定水晶基板2的欧拉角，从而本实施方式的SAW谐振子1能够实现二次温度系数β的绝对值在0.01(ppm/°C2)以下的优良的频率温度特性。对于本实施方式的SAW谐振子1，在以下的条件下对频率温度特性进行了模拟。-本实施方式的SAW谐振子1的基本数据H 0. 02 λG:变化IDT 线占有率 η :0.6反射器线占有率η r :0.8欧拉角(0°、123°,43. 5° )IDT 对数120电极指交叉宽度40 λ ( λ =IOym)反射器条数(每单侧)60电极指的倾斜角度无此模拟结果如图3所示。由该图可以看出，频率温度特性在工作温度范围(-40 +850C )内大致表示三次曲线，从而能够将频率变动宽度抑制为极小的变动量、即20ppm以内。关于表现出图3的频率温度特性的SAW谐振子1，对其频率、等效电路常数及静态特性进行汇总，结果如以下的表1所示。表权利要求
1.一种声表面波器件，其特征在于，具有水晶基板，其欧拉角为(-1.5°彡Φ彡1.5°，117°彡θ彡142°，Ψ)； 叉指换能器，其由被设置于所述水晶基板的主面上的多个电极指构成，且激振阻带上限模式的声表面波；电极指间槽，其凹设在所述叉指换能器的相邻的所述电极指之间的、所述水晶基板的表面上，所述声表面波的波长λ与所述电极指间槽的深度G满足0.01 λ <(}的关系， 所述叉指换能器的线占有率η与所述电极指间槽的深度G满足如下式11以及式12 的关系，即， 式11-2. 0000 X G/ λ +0. 7200 彡 η 彡-2. 5000 X G/ λ +0. 7775 ,但是， 0. 0100 彡 G 彡 0. 0500 λ ； 式12-3. 5898XG/ λ +0. 7995 ^ η ^ -2. 5000XG/ λ +0. 7775,但是，0.0500<G ^ 0. 0695 λ ；所述欧拉角Ψ满足I Ψ I φ 90° Xn，其中，n = 0、1、2、3， 所述电极指的膜厚H在0. 05 μ m彡H彡0. 20 μ m的范围内。
2.一种声表面波器件，其特征在于，具有水晶基板，其欧拉角为(-1.5 °彡Φ彡1.5 °，117 °彡θ彡142 °， 42. 79° ^ I Ψ I ^ 49. 57° )；叉指换能器，其由被设置于所述水晶基板的主面上的多个电极指构成，且激振阻带上限模式的声表面波；电极指间槽，其凹设在所述叉指换能器的相邻的所述电极指之间的、所述水晶基板的表面上，所述声表面波的波长λ与所述电极指间槽的深度G满足0.01 λ <(}的关系， 所述叉指换能器的线占有率η与所述电极指间槽的深度G满足如下式13以及式14 的关系，即， 式13-2. 0000 X G/ λ +0. 7200 彡 η 彡-2. 5000 X G/ λ +0. 7775 ,但是， 0. 0100 λ 彡 G 彡 0. 0500 λ ；式14-3. 5898XG/ λ +0. 7995 ^ η ^ -2. 5000XG/ λ +0. 7775,但是，0·0500 λ<G ^ 0. 0695 λ所述电极指的膜厚H在0. 055 μ m彡H彡0. 335 μ m的范围内。
3.如权利要求2所述的声表面波器件，其特征在于，所述电极指的膜厚H在0. 080 μ m彡H彡0. 335 μ m的范围内。
4.如权利要求2或3所述的声表面波器件，其特征在于， 所述叉指换能器的线占有率Π满足如下式15，即，式15-1963. 05 X (G/ λ ) 3+196. 28 X (G/ λ ) 2-6. 53 X (G/ λ )-135. 99X (Η/λ )2+5· 817X (Η/λ )+0· 732-99. 99 X (G/ λ ) X (H/ λ ) _0· 04 ≤ η ≤-1963. 05 X (G/ λ ) 3+196. 28 X (G/ λ ) 2-6. 53 X (G/ λ )-135. 99X (Η/λ )2+5· 817X (Η/λ )+0· 732-99. 99 X (G/λ )X (H/λ)+0. 04。
5.如权利要求2或3所述的声表面波器件，其特征在于，所述电极指间槽的深度G与所述电极指的膜厚H之和，满足0. 0407 λ ( G+H。
6.如权利要求2或3所述的声表面波器件，其特征在于，还具有一对反射器，所述一对反射器分别由被设置于所述水晶基板的主面上的多个导体条构成，并沿着所述声表面波的传播方向以夹着所述叉指换能器的方式而配置于所述叉指换能器的两侧；导体条间槽，其凹设在所述反射器的相邻的所述导体条之间的、所述水晶基板的表面上，与所述电极指以及所述导体条正交的第一方向、和所述水晶基板的电轴所成的角度为，所述欧拉角Ψ，所述叉指换能器以及反射器的至少一部分被配置于，以与所述第一方向成角度δ而交叉的第二方向上，所述角度δ在所述水晶基板的能流角士 1°的范围内。
7.如权利要求1至3中任一项所述的声表面波器件，其特征在于， 还具有用于驱动所述叉指换能器的集成电路。
8.一种电子设备，其特征在于，具备权利要求1至3中任一项所述的声表面波器件。
9.一种传感器装置，其特征在于，具备权利要求1至3中任一项所述的声表面波器件。
全文摘要
一种声表面波器件、电子设备以及传感器装置，其能够在维持工作温度范围内的SAW器件的优秀的频率温度特性的同时，抑制由于回流焊接安装时的高温、和使用时或环境的温度变化而导致的频率变化，从而使可靠性提高。SAW器件(1)具有IDT(3)，其在欧拉角为(-1.5°≤φ≤1.5°，117°≤θ≤142°，ψ)的水晶基板(2)的主面上，对阻带上限模式的SAW进行激振；电极指间槽(8)，其凹设在IDT的电极指(6a，6b)之间。当欧拉角ψ为42.79°≤|ψ|≤49.57°时，IDT电极指膜厚H设定在0.055μm≤H≤0.335μm的范围内，优选设定在0.080μm≤H≤0.335μm的范围内。当欧拉角为|ψ|≠90°×n，且n＝0、1、2、3时，电极指膜厚H设定在0.05μm≤H≤0.20μm范围内。
文档编号H03H9/02GK102403974SQ20111026172
公开日2012年4月4日 申请日期2011年8月29日 优先权日2010年9月9日
发明者大脇卓弥, 小幡直久, 山中国人 申请人:精工爱普生株式会社