(57)【要約】【課題】弾性表面波共振子におけるＱ値の向上とＣＩ値の低減。【解決手段】ＩＤＴ１２における電気機械結合係数が最大となるライン占有率と、弾性表面波の反射が最大となるライン占有率とが異なり、ＩＤＴ１２は、中央部に配置された第１領域１４ａと、その両側に配置された第２領域１４ｂおよび第３領域１４ｃとを備え、電極指間隔が第１領域１４ａ、第２領域１４ｂ、第３領域１４ｃのそれぞれの領域内において一様であり、かつ第１領域１４ａに比べて第２領域１４ｂおよび第３領域１４ｃは電極指間隔が大きく形成され、ライン占有率が第１領域１４ａ、第２領域１４ｂ、第３領域１４ｃのそれぞれの領域内において一様であり、第１領域１４ａは第２領域１４ｂおよび第３領域１４ｃに比べて電気機械結合係数が大きくなるライン占有率を有し、第２領域１４ｂおよび第３領域１４ｃは第１領域１４ａに比べて弾性表面波の反射が大きくなるライン占有率を有している。【選択図】図１
2010103803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上に弾性表面波を励振する電極指を有するＩＤＴが設けられた弾性表面波共振子であって、
前記電極指の幅を、隣接する前記電極指の中心と中心との間隔である電極指間隔で除した値をライン占有率とし、
前記ＩＤＴにおける電気機械結合係数が最大となるライン占有率と、前記弾性表面波の反射が最大となるライン占有率とが異なり、
前記ＩＤＴは、中央部に配置された第１領域と、該第１領域の両側に配置された第２領域および第３領域とを備え、
前記電極指間隔が前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域のそれぞれの領域内において一様であり、かつ前記第１領域に比べて前記第２領域および前記第３領域は前記電極指間隔が大きく形成され、
前記ライン占有率が前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域のそれぞれの領域内において一様であり、前記第１領域は前記第２領域および前記第３領域に比べて電気機械結合係数が大きくなるライン占有率を有し、前記第２領域および前記第３領域は前記第１領域に比べて前記弾性表面波の反射が大きくなるライン占有率を有していることを特徴とする弾性表面波共振子。
【請求項２】
請求項１に記載の弾性表面波共振子において、
前記第１領域における電極指間隔ＰＴｃと前記第２領域おける電極指間隔ＰＴｓ2との比ＰＴｓ2／ＰＴｃが、１．００６以上、１．０１４以下であり、かつ、
前記第１領域における電極指間隔ＰＴｃと前記第３領域おける電極指間隔ＰＴｓ3との比ＰＴｓ3／ＰＴｃが、１．００６以上、１．０１４以下であることを特徴とする弾性表面波共振子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の弾性表面波共振子において、
前記第１領域では電気機械結合係数が最大となるライン占有率を有し、
前記第２領域および前記第３領域では前記弾性表面波の反射が最大となるライン占有率を有していることを特徴とする弾性表面波共振子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の弾性表面波共振子において、
前記圧電基板がオイラー角（−１°〜＋１°，１１３°〜１３５°，±（４０°〜４９°））の水晶基板であり、
前記第１領域のライン占有率が０．３５以上０．５以下で、前記第２領域および前記第３領域のライン占有率が０．３５未満、であることを特徴とする弾性表面波共振子。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の弾性表面波共振子において、
前記圧電基板がオイラー角（−１°〜＋１°，１２１°〜１３２°，−３°〜＋３°）の水晶基板であり、
前記第１領域のライン占有率が０．４以上０．６以下で、前記第２領域および前記第３領域のライン占有率が０．６を超える値、であることを特徴とする弾性表面波共振子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の弾性表面波共振子と回路素子とをパッケージに搭載したことを特徴とする弾性表面波発振器。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の弾性表面波共振子を回路基板に搭載したことを特徴とする弾性表面波モジュール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電基板を用いた弾性表面波共振子、弾性表面波発振器および弾性表面波モジュール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、弾性表面波（Surface  Acoustic  Wave：ＳＡＷ）を利用した弾性表面波共振子が広く電子機器に利用されている。
近年、携帯機器の普及により、これらに使用される弾性表面波共振子の小型化が要求されている。弾性表面波共振子の小型化のために、すだれ状電極により形成されたＩＤＴ（Interdigital  Transducer）の対数を減少させると、Ｑ値の低下あるいはＣＩ（クリスタルインピーダンス）値の増加が起こり、弾性表面波共振子の特性が充分に得られないという問題がある。
Ｑ値の低下は安定した弾性表面波の励振を阻害し、またＣＩ値の増加は発振回路での消費電力の増加となっている。
この対策として、例えば特許文献１には、ＩＤＴを３つの領域に区分し、各領域のＩＤＴの電極指を２％以内で異なる一定の周期長で形成することで、Ｑ値を向上させてＣＩ値を低下させ、弾性表面波共振子の小型化を可能にする技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９４２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、弾性表面波共振子の特性として、Ｑ値は弾性表面波の励振を安定させるために大きい程よく、またＣＩ値は消費電力を低下させるために小さい程よい。このため、小型でさらに特性の向上した弾性表面波共振子が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる弾性表面波共振子は、圧電基板上に弾性表面波を励振する電極指を有するＩＤＴが設けられた弾性表面波共振子であって、前記電極指の幅を、隣接する前記電極指の中心と中心との間隔である電極指間隔で除した値をライン占有率とし、前記ＩＤＴにおける電気機械結合係数が最大となるライン占有率と、前記弾性表面波の反射が最大となるライン占有率とが異なり、前記ＩＤＴは、中央部に配置された第１領域と、該第１領域の両側に配置された第２領域および第３領域とを備え、前記電極指間隔が前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域のそれぞれの領域内において一様であり、かつ前記第１領域に比べて前記第２領域および前記第３領域は前記電極指間隔が大きく形成され、前記ライン占有率が前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域のそれぞれの領域内において一様であり、前記第１領域は前記第２領域および前記第３領域に比べて電気機械結合係数が大きくなるライン占有率を有し、前記第２領域および前記第３領域は前記第１領域に比べて前記弾性表面波の反射が大きくなるライン占有率を有していることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、電気機械結合係数が最大となるライン占有率と、弾性表面波の反射が最大となるライン占有率とが異なるＩＤＴにおいて、ＩＤＴを３つの領域に区分し、その３つの領域を電極指間隔とライン占有率にて重み付けを行っている。
電極指間隔は、ＩＤＴの第１領域、第２領域、第３領域のそれぞれの領域内において一様であり、かつ第１領域に比べて第２領域および第３領域は電極指間隔が大きく形成されている。また、ライン占有率は第１領域、第２領域、第３領域のそれぞれの領域内において一様であり、第１領域は第２領域および第３領域に比べて電気機械結合係数が大きいライン占有率を有し、第２領域および第３領域は第１領域に比べて弾性表面波の反射が大きいライン占有率を有している。
弾性表面波共振子に生ずる弾性表面波の定在波は、ＩＤＴの中央に配置された第１領域で振動変位が大きくなり、その両外側に配置された第２領域および第３領域では振動変位が小さい。振動変位の大きい第１領域においては、ＣＩ値の上昇を抑制するため電気機械結合係数の高まるライン占有率を選択し、振動変位の小さい第２領域および第３領域においてはＩＤＴ内への振動エネルギーの閉じ込め効果を高めるために、弾性表面波の反射を大きくするライン占有率を選択する。これにより、ＣＩ値とＱ値の両方が良好な弾性表面波共振子を実現することができる。
このことから、Ｑ値を向上させて弾性表面波共振子の小型化を可能にし、ＣＩ値を低減して消費電力の少ない弾性表面波共振子を提供することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる弾性表面波共振子において、前記第１領域における電極指間隔ＰＴｃと前記第２領域おける電極指間隔ＰＴｓ2との比ＰＴｓ2／ＰＴｃが、１．００６以上、１．０１４以下であり、かつ、前記第１領域における電極指間隔ＰＴｃと前記第３領域おける電極指間隔ＰＴｓ3との比ＰＴｓ3／ＰＴｃが、１．００６以上、１．０１４以下であることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、従来のＩＤＴを３つの領域に区分し、各領域のＩＤＴの電極指を２％以内で異なる一定の周期長で形成した弾性表面波共振子のＱ値を超える弾性表面波共振子を提供することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる弾性表面波共振子において、前記第１領域では電気機械結合係数が最大となるライン占有率を有し、前記第２領域および前記第３領域では前記弾性表面波の反射が最大となるライン占有率を有していることが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、従来の弾性表面波共振子のＱ値を超える弾性表面波共振子を提供することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる弾性表面波共振子において、前記圧電基板がオイラー角（−１°〜＋１°，１１３°〜１３５°，±（４０°〜４９°））の水晶基板であり、前記第１領域のライン占有率が０．３５以上０．５以下で、前記第２領域および前記第３領域のライン占有率が０．３５未満、であることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、オイラー角（−１°〜＋１°，１１３°〜１３５°，±（４０°〜４９°））の面内回転ＳＴカット水晶基板を使用し、第１領域のライン占有率が０．３５以上０．５以下で、第２領域および第３領域のライン占有率が０．３５未満とすることで、周波数温度特性が良好で、かつＱ値が向上しＣＩ値が低減した弾性表面波共振子を提供することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる弾性表面波共振子において、前記圧電基板がオイラー角（−１°〜＋１°，１２１°〜１３２°，−３°〜＋３°）の水晶基板であり、前記第１領域のライン占有率が０．４以上０．６以下で、前記第２領域および前記第３領域のライン占有率が０．６を超える値、であることが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、オイラー角（−１°〜＋１°，１２１°〜１３２°，−３°〜＋３°）のＳＴカット水晶基板を使用し、第１領域のライン占有率が０．４以上０．６以下で、第２領域および第３領域のライン占有率が０．６を超える値とすることで、周波数温度特性が良好で、かつＱ値が向上しＣＩ値が低減した弾性表面波共振子を提供することができる。
【００１６】
［適用例６］本適用例にかかる弾性表面波発振器において、上記に記載の弾性表面波共振子と回路素子とをパッケージに搭載したことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、Ｑ値が向上しＣＩ値が低減した弾性表面波共振子を搭載していることから、弾性表面波の励振が安定し、消費電力が低下した弾性表面波発振器を提供できる。
【００１８】
［適用例７］本適用例にかかる弾性表面波モジュールにおいて、上記に記載の弾性表面波共振子を回路基板に搭載したことを特徴とする弾性表面波モジュール装置。
【００１９】
この構成によれば、Ｑ値が向上しＣＩ値が低減した弾性表面波共振子を搭載していることから、弾性表面波の励振が安定し、消費電力が低下した弾性表面波モジュールを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
（比較例）
最初に、本発明の実施形態との比較のため、従来技術を利用した弾性表面波共振子について説明する。
図１３は、特開２００４−１９４２７５号公報の発明に基づく弾性表面波共振子を説明する説明図である。
弾性表面波共振子１００は、圧電基板としての水晶基板１０１にすだれ状電極からなるＩＤＴ１０２と、弾性表面波が伝播する方向にＩＤＴ１０２を両側から挟むように形成された１対の反射器１０３と、を有している。
【００２１】
水晶基板１０１は、面内回転ＳＴカット水晶基板が用いられ、カット面及び弾性表面波伝搬方向をオイラー角(φ，θ，ψ)で表示すると、オイラー角（−１°〜＋１°，１１３°〜１３５°，±（４０°〜４９°））の水晶基板である。
ＩＤＴ１０２は、電気的な極性が異なるように電極指１０２ａ，１０２ｂが交互に配列されて形成されている。この２本の電極指１０２ａ，１０２ｂを１対の電極指と呼ぶ。
また、ＩＤＴ１０２は、中央部に第１領域１０４ａ、その両側に第２領域１０４ｂ、および第３領域１０４ｃの３つの領域に区分されている。ここで、隣接する電極指１０２ａと電極指１０２ｂの中心と中心との間隔を電極指間隔ＰＴとする。各領域内においては、電極指間隔ＰＴが一様であるが、領域により電極指間隔ＰＴを異ならせて形成している。第１領域１０４ａの電極指間隔をＰＴｃ、第２領域１０４ｂの電極指間隔をＰＴｓ2、第３領域１０４ｃの電極指間隔をＰＴｓ3とすると、ＰＴｃ＜ＰＴｓ2＝ＰＴｓ3、となる関係にある。
反射器１０３は電極指１０３ａが多数配列され、電気的に中立となるように形成されている。また、隣接する電極指１０３ａの中心と中心との間隔である電極指間隔をＰＴｒとすると、ＰＴｃ＜ＰＴｓ2＝ＰＴｓ3＜ＰＴｒ、となる関係にある。
【００２２】
また、ＩＤＴ１０２で励振された弾性表面波は矢印Ｈ方向に伝播し、電極指１０２ａ，１０２ｂを交差する方向に弾性表面波が進行する。
ここで、ＩＤＴ１０２および反射器１０３における弾性表面波の伝播する方向に電極指の占める割合をライン占有率ηと呼ぶ。詳しくは図１４に示すように、電極指１０２ａ，１０２ｂの線幅をＬ、隣接する電極指との間（電極指が形成されていないスペース部分）の寸法をＳ、隣接する電極指の中心と中心との間隔である電極指間隔をＰＴとすると、ＰＴ＝Ｓ＋（Ｌ／２＋Ｌ／２）、ライン占有率η＝（Ｌ／２＋Ｌ／２）／ＰＴ、である。
【００２３】
ライン占有率ηはＩＤＴ１０２、反射器１０３において、一定（η＝０．３５）に設定されている。
なお、ＩＤＴ１０２と反射器１０３は金属材料のアルミニウム（Ａｌ）で形成され、所定の膜厚（０．０６λ：λは弾性表面波の波長）に設定されている。また、ＩＤＴ１０２における電極指の対数は第１領域１０４ａで６８対、第２領域１０４ｂおよび第３領域１０４ｃでそれぞれ３４対、反射器１０３でそれぞれ５７対である（総対数２５０対）。電極指間隔はＰＴｃ＝１０．００μｍ、ＰＴｓ＝１０．０７μｍ、ＰＴｒ＝１０．１０μｍである。
以上のような弾性表面波共振子１００において、特性としてＱ値が２０５００、ＣＩ値が１８Ωを実現している。
（第１の実施形態）
【００２４】
次に本実施形態について説明する。
図１は本実施形態の弾性表面波共振子の構成を示す模式平面図である。図２は電極指の位置と電極指間隔の関係を示す説明図であり、図３は電極指の位置とライン占有率の関係を示す説明図である。また、図４は水晶基板の切り出し角度及び弾性表面波伝搬方向を示す説明図である。
【００２５】
図１に示すように、弾性表面波共振子１は、圧電基板としての水晶基板１１にすだれ状電極からなるＩＤＴ１２と、弾性表面波が伝播する方向にＩＤＴ１２を両側から挟むように形成された１対の反射器１３と、を有している。
この弾性表面波共振子１は、ＩＤＴ１２で励振された弾性表面波は矢印Ｈ方向に伝播し、電極指１２ａ，１２ｂを交差する方向に弾性表面波が進行する。
【００２６】
水晶基板１１は、面内回転ＳＴカット水晶基板が用いられ、カット面及び弾性表面波伝搬方向をオイラー角(φ，θ，ψ)で表示すると、オイラー角（−１°〜＋１°，１１３°〜１３５°，±（４０°〜４９°））の水晶基板である。図４に示すように、水晶の結晶軸はＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光軸）によって定義され、オイラー角（０°，０°，０°）はＺ軸に垂直な水晶Ｚ板８となる。ここで、オイラー角のφ（不図示）は水晶Ｚ板８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。オイラー角のθは水晶Ｚ板８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軸を回転軸とし、第１の回転後の＋Ｙ軸から＋Ｚ軸側へ回転する方向を正の回転角度とした第２回転角度である。水晶基板１１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。オイラー角のψは水晶Ｚ板８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軸を回転軸とし、第２の回転後の＋Ｘ軸から第２の回転後の＋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。弾性表面波の伝搬方向は第２の回転後のＸ軸に対する第３回転角度ψで表される。弾性表面波共振子１は、第１回転角度φを−１°〜＋１°とし、第２回転角度θを１１３°〜１３５°とした水晶基板１１が用いられている。さらに、弾性表面波の伝搬方向がψ＝±（４０°〜４９°）の範囲となるようにＩＤＴ１２が配置されている。この角度ψは面内回転角とも呼ばれている。この面内回転ＳＴカット水晶基板は温度変化に対する周波数変動が小さく、周波数温度特性が良好である。
【００２７】
ＩＤＴ１２は、電気的な極性が異なるように電極指１２ａ，１２ｂが交互に配列されて形成されている。本実施形態では、この２本の電極指１２ａ，１２ｂをもって１対の電極指と数える。
また、ＩＤＴ１２は、３つの領域に区分され、中央部が第１領域１４ａ、その両側が第２領域１４ｂ、および第３領域１４ｃである。ここで、隣接する電極指１２ａと電極指１２ｂの中心と中心との間隔を電極指間隔ＰＴとする。図２に示すように、第１領域１４ａ、第２領域１４ｂ、第３領域１４ｃの各領域内においては、電極指間隔ＰＴが一様であるが、領域により電極指間隔ＰＴを異ならせて形成している。第１領域１４ａの電極指間隔をＰＴｃ、第２領域１４ｂの電極指間隔をＰＴｓ2、第３領域１４ｃの電極指間隔をＰＴｓ3とすると、ＰＴｃ＜ＰＴｓ2＝ＰＴｓ3、となる関係にある。
なお、第２領域１４ｂの電極指間隔をＰＴｓ2と第３領域１４ｃの電極指間隔をＰＴｓ3とは、それぞれを第１領域１４ａの電極指間隔をＰＴｃより小さく形成すれば、異なって形成しても良い。
【００２８】
反射器１３は電極指１３ａが多数配列され、電気的に中立となるように形成されている。ただし、反射器１３は接地しても良いし、電極指１２ａと１２ｂの一方に接続しても良い。また、隣接する電極指１３ａの中心と中心との間隔である電極指間隔をＰＴｒとすると、ＰＴｃ＜ＰＴｓ2＝ＰＴｓ3＜ＰＴｒ、となる関係にある。なお、反射器１３において、隣接する２本の電極指１３ａをもって１対の電極指と数える。
【００２９】
次に、ライン占有率と電極指の位置との関係について説明する。
図３に示すように、ＩＤＴ１２の第１領域１４ａ、第２領域１４ｂ、第３領域１４ｃの各領域内においては、ライン占有率ηが一様であるが、領域によりライン占有率ηを異ならせて形成している。第１領域１４ａのライン占有率ηｃ、第２領域１４ｂおよび第３領域１４ｃのライン占有率ηｓとすると、ηｃ＞ηｓ、となる関係にある。
また、反射器１３のライン占有率ηｒとすると、ηｃ＝ηｒ、に設定されている。
【００３０】
なお、ＩＤＴ１２と反射器１３は金属材料のアルミニウム（Ａｌ）で形成され、所定の膜厚（０．０６λ：λは弾性表面波の波長）に設定されている。また、ＩＤＴ１２における電極指の対数は第１領域１０４ａで６８対、第２領域１０４ｂおよび第３領域１０４ｃでそれぞれ３４対、反射器１０３でそれぞれ５７対に設定されている（総対数２５０対）。電極指間隔はＰＴｃ＝１０．００μｍ、ＰＴｓ＝１０．１０μｍ、ＰＴｒ＝１０．１０μｍ、ライン占有率はηｃ＝０．３５、ηｓ＝０．２８、ηｒ＝０．３５である。
以上のような弾性表面波共振子１において、特性としてＱ値が２２７００、ＣＩ値が１６Ωを得た。このように、前述した弾性表面波共振子１００に比べて、Ｑ値およびＣＩ値が向上した弾性表面波共振子１を得ることができた。
【００３１】
次に、ＩＤＴ１２の構成について設計の観点から詳しく説明する。
図５はＩＤＴにおけるライン占有率と実効的結合係数との関係を示すグラフである。
弾性表面波共振子において、Ｑ値と共に、ＣＩ値または等価抵抗Ｒ１が重要な特性であり、これを低くすることで消費電力を低く抑えることができる。このＣＩ値または等価抵抗Ｒ１を低下させるためには、電気機械結合係数Ｋ2を高める必要がある。
電気機械結合係数Ｋ2は、次式から求めることができる。
Ｋ2＝（２（Ｖｏ−Ｖｓ）／Ｖｏ）×１００  〔％〕
ただし、Ｖｏ：ＩＤＴの各電極指を互いに電気的開放状態にした場合における弾性表面波の伝搬速度、Ｖｓ：ＩＤＴの各電極指を互いに電気的短絡状態にした場合における弾性表面波の伝搬速度である。
ライン占有率ηを変えたときの電気機械結合係数は、ＩＤＴ開放時と短絡時との規格化した速度の差より求まり、ここでは実効的結合係数として示した。
【００３２】
この図５に示すように、ライン占有率ηが０．２より大きくなるに従い実効的結合係数が上昇しライン占有率ηが約０．４にて実効的結合係数が最大になる。このときの実効的結合係数は、およそ０．０６５％であり、ＣＩ値または等価抵抗Ｒ１が最小となる。そして、ライン占有率ηが０．４からさらに大きくなると実効的結合係数は低下していく。
本実施形態では、ＩＤＴ１２の第１領域には、大きな実効的結合係数を有するライン占有率ηの範囲として、０．３５以上０．５以下の範囲を選択している。
【００３３】
図６はライン占有率とＱ値との関係を示すグラフである。
Ｑ値はライン占有率ηが０．１５から大きくなるに従い上昇して、ライン占有率ηが約０．２で最大になる。このときのＱ値はおよそ２００００である。そして、ライン占有率ηが０．２からさらに大きくなるとＱ値は低下していく。
Ｑ値と反射量は相関関係にあり、Ｑ値が最大となるとき反射量もほぼ最大になる。
つまり、反射量はライン占有率ηが約０．２で弾性表面波の反射がほぼ最大となり、このとき、共振子における振動エネルギーの閉じ込めが良好になり、Ｑ値が最大となる。
このことから、本実施形態では、ＩＤＴ１２の第２領域および第３領域には、大きな反射を有するライン占有率ηの範囲として、０．３５未満の範囲を選択している。
【００３４】
図５、図６より、本実施形態のＩＤＴは電気機械結合係数が最大となるライン占有率と、弾性表面波のＱ値または反射が最大となるライン占有率とが異なる。そして、本実施形態ではＩＤＴを３つの領域に区分し、その３つの領域を電極指間隔とライン占有率にて重み付けを行っている。
ＩＤＴ１２において、第１領域では、実効的結合係数の大きなライン占有率である０．３５以上０．５以下の範囲とし、ＩＤＴ１２の端部である第２領域と第３領域では反射が大きくなるようにライン占有率を０．３５未満としている。
弾性表面波共振子１に生ずる弾性表面波の定在波は、ＩＤＴ１２の中央に配置された第１領域１４ａで振動変位が大きくなり、その両外側に配置された第２領域１４ｂおよび第３領域１４ｃでは振動変位が小さい。振動変位の大きい第１領域１４ａにおいては、ＣＩ値の上昇を抑制するため電気機械結合係数の高まるライン占有率を選択し、振動変位の小さい第２領域１４ｂおよび第３領域１４ｃにおいてはＩＤＴ１２内への振動エネルギーの閉じ込め効果を高めるために、弾性表面波の反射を大きくするライン占有率を選択する。これにより、ＣＩ値とＱ値の両方が良好な弾性表面波共振子１を実現することができる。
このことから、Ｑ値を向上させて弾性表面波共振子１の小型化を可能にし、ＣＩ値を低減して消費電力の少ない弾性表面波共振子１を提供することができる。
【００３５】
図７はＩＤＴのライン占有率と周波数変動量との関係を示すグラフである。
この図のように、ライン占有率ηが０．１から大きくなるに従い、周波数変動量は小さくなっていき、ライン占有率ηが約０．４において、ライン占有率ηが変動したときの周波数変動量が最小となる。
【００３６】
振動変位の大きいＩＤＴ１２の第１領域１４ａでは、ライン占有率ηが変動したときの周波数変動量する感度が高く、ライン占有率ηが変動に対して、周波数が大きく変動する。一方、ＩＤＴ１２の端部である第２領域１４ｂ、第３領域１４ｃでは、振動変位が小さく、これらの部分でライン占有率ηが変動しても、弾性表面波共振子１の周波数に及ぼす影響は小さい。
このため、第１領域１４ａに周波数変動量が小さいライン占有率ηの範囲を選択すれば、ライン占有率ηが変動したときの周波数変動量を小さくすることができる。
本実施形態ではＩＤＴ１２の第１領域１４ａのライン占有率ηｃとして、０．３５以上０．５以下としている。
従って、製造時の周波数ばらつきを低減でき、周波数精度の高い弾性表面波共振子１を得ることができる。
【００３７】
図８は電極指間隔シフト量とＱ値の関係を示すグラフである。
電極指間隔シフト量は、ＩＤＴ１２の第１領域１４ａにおける電極指間隔ＰＴｃと、第２領域１４ｂまたは第３領域１４ｃにおける電極指間隔ＰＴｓとの比ＰＴｓ／ＰＴｃである。
従来の弾性表面波共振子１００は、電極指間隔シフト量が１．００７のときに最大にＱ値２０５００を得る。また、本実施形態の弾性表面波共振子１は電極指間隔シフト量が１．０１０のときに最大のＱ値２２７００となり、従来の弾性表面波共振子１００に比べて約１１％のＱ値を高めることができる。
また、電極指間隔シフト量を１．００６以上、１．０１４以下に設定すれば、従来の弾性表面波共振子１００に比べてＱ値が向上した弾性表面波共振子１が得られる。
（第２の実施形態）
【００３８】
次に、第２実施形態の弾性表面波共振子について説明する。本実施形態は、第１の実施形態とは水晶基板における弾性表面波伝搬方向およびライン占有率の値が異なる。水晶基板にはＳＴカット水晶基板が用いられ、カット面及び弾性表面波伝搬方向をオイラー角(φ，θ，ψ)で表示すると、オイラー角（−１°〜＋１°，１１３°〜１３５°，−３°〜＋３°）の水晶基板を用いている。
弾性表面波共振子は、図４における水晶基板１１において、弾性表面波の伝搬方向がＸ軸（ψ＝０°±３°）となるようにＩＤＴを配置するものである。
また、ＩＤＴの各領域における電極指間隔は第１の実施形態と同様（図１，図２参照）であり、弾性表面波共振子の構成の説明は省略する。
【００３９】
図９はＩＤＴにおけるライン占有率と実効的結合係数との関係を示すグラフである。図１０はライン占有率と規格化反射量との関係を示すグラフである。これらのグラフは水晶基板の一例としてオイラー角（０°，１２３°，０°）の水晶基板を用い、アルミニウム電極の厚みを０．０４λとしたときのライン占有率との関係を示したものである。
図９に示すように、ライン占有率ηが０．２から大きくなるに従い、実効的結合係数が上昇してライン占有率ηが約０．５にて実効的結合係数が最大になる。このときの実効的結合係数はおよそ０．０７５％であり、同じＱ値であれば、ＣＩ値または等価抵抗Ｒ１が最小となる。そして、ライン占有率ηが０．５から大きくなると実効的結合係数が低下する。
本実施形態では、ＩＤＴ１２の第１領域には、大きな実効的結合係数を有するライン占有率ηの範囲として、０．４以上０．６以下の範囲を選択している。
【００４０】
図１０に示すように、ライン占有率ηが０．２から大きくなるに従い、規格化反射量が上昇する。
ここで、規格化反射量とは反射によって生じる周波数低下率から求めた弾性表面波反射量である。具体的には、ストップバンドの下端での共振周波数をＦｌ、ストップバンドの上端での共振周波数をＦｈ、水晶基板１１の自由表面における弾性表面波伝搬速度をＶｆ、弾性表面波の波長をλとした場合、規格化反射量は｛（Ｆｈ−Ｆｌ）／２｝／（Ｖｆ／λ）で表されるパラメータである。
反射量はライン占有率ηが約０．８で弾性表面波の反射がほぼ最大となり、このとき、共振子における振動エネルギーの閉じ込めが良好になり、Ｑ値が最大となる。
このことから、本実施形態では、ＩＤＴ１２の第２領域および第３領域には、大きな反射を有するライン占有率ηの範囲として、０．６を超える値の範囲を選択している。
本実施形態では、ＩＤＴにおいて、第１領域では、実効的結合係数の大きなライン占有率である０．４以上０．６以下の範囲とし、ＩＤＴ１２の端部である第２領域と第３領域では反射が大きくなるようにライン占有率０．６を超える値としている。
【００４１】
弾性表面波共振子に生ずる弾性表面波の定在波は、ＩＤＴの中央に配置された第１領域で振動変位が大きくなり、その両外側に配置された第２領域および第３領域では振動変位が小さい。振動変位の大きい第１領域においては、ＣＩ値の上昇を抑制するため電気機械結合係数の高まるライン占有率を選択し、振動変位の小さい第２領域および第３領域においてはＩＤＴ内への振動エネルギーの閉じ込め効果を高めるために、弾性表面波の反射を大きくするライン占有率を選択する。これにより、ＣＩ値とＱ値の両方が良好な弾性表面波共振子を実現することができる。
このことから、Ｑ値を向上させて弾性表面波共振子の小型化を可能にし、ＣＩ値を低減して消費電力の少ない弾性表面波共振子を提供することができる。
【００４２】
なお、第１、第２の実施形態では、ＩＤＴ、反射器の電極材料としてアルミニウムを用いたが、アルミニウム合金でも同様の効果を奏する。また、アルミニウム以外の電極材料として、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）および、これらのいずれかを主成分とする合金などを用いても良い。
さらに、第１、第２の実施形態では、ＩＤＴの電極の膜厚をそれぞれ０．０６λまたは０．０４λ（λは弾性表面波の波長）としたが、これ以外の電極膜厚でも、同様な効果が得られることを確認した。
また、第１、第２の実施形態では、ＩＤＴの第１領域のライン占有率ηｃと反射器のライン占有率ηｒを等しく設定しているが、ηｃとηｒは必ずしも等しくする必要はない。例えば、反射器での反射が大きくなるように反射器のライン占有率ηｒを設定しても良く、この場合第１の実施形態では反射器のライン占有率ηｒを０．３５未満にし、第２の実施形態では反射器のライン占有率ηｒが０．６を超える値とすればよい。反射器のライン占有率はＩＤＴの第２領域と第３領域の少なくとも一方のライン占有率と等しくしても良いし、ＩＤＴの第１〜第３領域と反射器の全ての領域でライン占有率が異なるようにしても良い。
また、第１、第２の実施形態では、ＩＤＴの第２領域と第３領域とで電極指間隔を等しくしたが、第２領域と第３領域の電極指間隔は互いに異なっていても良い。
また、第１、第２の実施形態では、ＩＤＴの両側に反射器を設けた構成としたが、反射器のない構成としても、同様な効果を得ることができる。
（第３の実施形態）
【００４３】
上述した弾性表面波共振子をパッケージ内に搭載して弾性表面波発振器を構成することができる。
図１１は弾性表面波共振子をパッケージ内に搭載した弾性表面波発振器を示す概略断面図である。
弾性表面波発振器３０は、セラミックパッケージ３１、ＩＣチップ３２、弾性表面波共振子１、蓋体３７などを備えている。
セラミックパッケージ３１には、開口された凹部３８が形成されている。また、セラミックパッケージ３１には凹部３８を囲むようにコバールなどの金属材料で形成されたシームリング３５が設けられている。さらに、セラミックパッケージ３１の外周面には、回路基板などの外部との接続を果たす外部接続電極３６が形成されている。なお、図示しないが外部接続電極３６とセラミックパッケージ３１の凹部３８内とを接続する配線が設けられている。
【００４４】
セラミックパッケージ３１の凹部３８の底面には回路素子としてＩＣチップ３２が固定され、金線などの金属ワイヤにて実装されている。ＩＣチップ３２には、弾性表面波共振子１を励振する発振回路を備え、温度補償回路、電圧制御回路などを含んでいても良い。また、セラミックパッケージ３１の凹部３８の棚部には、弾性表面波共振子１が接着剤３４にて固定されている。そして、ＩＤＴに接続されるパッドとセラミックパッケージ３１に設けられた配線とが金属ワイヤ３３にて接続されている。
【００４５】
セラミックパッケージ３１の凹部３８の上方にはコバールなどの金属材料で形成された蓋体３７が配置され、蓋体３７とシームリング３５とをシーム溶接することで、セラミックパッケージ３１の凹部３８内を気密に封止している。
このように、Ｑ値が向上しＣＩ値が低減した弾性表面波共振子１をセラミックパッケージ３１内に搭載していることから、弾性表面波の励振が安定し、消費電力が低下した弾性表面波発振器３０を得ることができる。
（第４の実施形態）
【００４６】
また、上述した弾性表面波共振子を搭載して弾性表面波モジュール装置を構成することができる。
図１２は弾性表面波モジュール装置の一例として、回路基板に弾性表面波共振子を搭載して受信機モジュールを構成した回路ブロック図である。
【００４７】
受信機モジュール４０は、受信アンテナ４１、低雑音増幅器（ＬＮＡ）４２、混合器４３、局部発振器４４、中間周波（ＩＦ）増幅器４５、検波器４６を備えている。
受信アンテナ４１はＬＮＡ４２を介して混合器４３の入力に接続している。また、局部発振器４４も混合器４３の入力に接続している。この局部発振器４４は、弾性表面波共振子と弾性表面波共振子を励振させる発振回路を備えている。これにより、局部発振器４４は、周波数信号を混合器４３に確実に出力できる。そして、混合器４３の出力には、ＩＦ増幅器４５と検波器４６が直列に接続している。
【００４８】
相手方となる送信機から送信された信号は、受信アンテナ４１を介してＬＮＡ４２に入力し、ＬＮＡ４２で増幅された後に混合器４３に入力する。混合器４３は、局部発振器４４から周波数信号を入力して、ＬＮＡ４２から入力した信号をダウンコンバートして出力する。ダウンコンバートされた信号は、ＩＦ増幅器４５で増幅された後に検波器４６に入力して検波される。このような構成にすることにより、受信機モジュール４０は、送信機から送信された信号を受信できる。また、受信機モジュール４０は、局部発振器４４に上述した弾性表面波共振子を備えているので、安定して信号を受信でき、消費電力の少ない受信機モジュールを得ることができる。
なお、上記の受信機モジュールを外装などに取り付けて、電子機器として構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施形態における弾性表面波共振子の構成を示す模式平面図。
【図２】第１の実施形態における電極指の位置と電極指間隔の関係を示す説明図。
【図３】第１の実施形態における電極指の位置とライン占有率の関係を示す説明図。
【図４】水晶基板の切り出し角度及び弾性表面波伝搬方向を示す説明図。
【図５】第１の実施形態におけるライン占有率とＩＤＴにおける実効的結合係数との関係を示すグラフ。
【図６】第１の実施形態におけるライン占有率とＩＤＴにおけるＱ値との関係を示すグラフ。
【図７】第１の実施形態におけるライン占有率と周波数変動の関係を示すグラフ。
【図８】第１の実施形態における電極指間隔シフト量とＱ値の関係を示すグラフ。
【図９】第２の実施形態におけるライン占有率とＩＤＴにおける実効的結合係数との関係を示すグラフ。
【図１０】第２の実施形態におけるライン占有率と規格化反射量との関係を示すグラフ。
【図１１】第３の実施形態における弾性表面波発振器を示す概略断面図。
【図１２】第４の実施形態における受信機モジュールを構成した回路ブロック図。
【図１３】従来技術を用いた弾性表面波共振子の説明図。
【図１４】ライン占有率を説明する説明図。
【符号の説明】
【００５０】
１…弾性表面波共振子、８…水晶Ｚ板、１１…水晶基板、１２…ＩＤＴ、１２ａ，１２ｂ…ＩＤＴの電極指、１３…反射器、１３ａ…反射器の電極指、１４ａ…第１領域、１４ｂ…第２領域、１４ｃ…第３領域、３０…弾性表面波発振器、３１…セラミックパッケージ、３２…ＩＣチップ、３３…金属ワイヤ、３４…接着剤、３５…シームリング、３６…外部接続電極、３７…蓋体、４０…受信機モジュール、４１…受信アンテナ、４２…低雑音増幅器（ＬＮＡ）、４３…混合器、４４…局部発振器、４５…中間周波（ＩＦ）増幅器、４６…検波器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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