(57)【要約】【課題】圧電基板を薄層化できるとともに、スプリアスを低減した圧電共振素子、圧電共振子及びこれを使用したフィルタ並びに複合基板を提供する。【解決手段】圧電基板の片側主面の一部に一対の櫛歯電極からなるインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を形成するとともに、前記ＩＤＴと対向するように孤立導体層を設けてなることを特徴とし、前記櫛歯電極がそれぞれ複数の電極指を備え、前記一対の櫛歯電極の複数の電極指がお互いに平行になるように配列し、前記孤立導電層が、前記複数の電極指がお互いに交差する電極交差部の領域よりも大きいこと、前記孤立導電層が、前記圧電基板の他側主面に設けられていることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の片側主面の一部に一対の櫛歯電極からなるインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を形成するとともに、前記ＩＤＴと対向するように孤立導体層を設けてなり、ＳＨタイプの表面波を利用して駆動することを特徴とする圧電共振素子。
【請求項２】
前記櫛歯電極がそれぞれ複数の電極指を備え、前記一対の櫛歯電極からなる複数の電極指がお互いに平行になるように配列し、前記孤立導電層が、前記複数の電極指がお互いに交差する電極交差部の領域よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の圧電共振素子。
【請求項３】
前記孤立導電層が、前記圧電基板の他側主面に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の圧電共振素子。
【請求項４】
前記電極指の長さが中心部から外側に向かって徐々に短くなるように、配列してなることを特徴とする請求項２又は３記載の圧電共振素子。
【請求項５】
前記一対の櫛歯電極における隣接する電極指同士の電極指の交差部長さを、中心部から外側に向かって徐々に短くすることを特徴とする請求項４記載の圧電共振素子。
【請求項６】
前記櫛歯電極の中央部における電極指の交差部長さＪｉが、最も外側における電極指の交差部長さＪｏｕｔに対して、Ｊｉｎ≧２Ｊｏｕｔであることを特徴とする請求項４又は５記載の圧電共振素子。
【請求項７】
前記一対の櫛歯電極が、第一及び第二の櫛歯電極からなり、該第一及び第二の櫛歯電極がそれぞれ長電極指と短電極指とを具備し、該第一櫛歯電極の長電極指と、該第二櫛歯電極の短電極指とが一直線上に配列するとともに、該第一櫛歯電極の短電極指と、該第二櫛歯電極の長電極指とが一直線上に配列し、且つ前記第一櫛歯電極及び前記第二櫛歯電極の長電極が互いに隣接して交差することを特徴とする請求項2又は３記載の圧電共振素子。
【請求項８】
前記第一及び第二の櫛歯電極の各電極が、長電極指と短電極指とが交互に配列してなることを特徴とする請求項７記載の圧電共振素子。
【請求項９】
前記第一及び第二の櫛歯電極における隣接する長電極指同士の電極指の交差部長さを、中心部から外側に向かって徐々に短くすることを特徴とする請求項７又は８記載の圧電共振素子。
【請求項１０】
前記第一及び第二の櫛歯電極の中心部におけるに長電極指同士の電極指の交差部長さＬｉｎが、最も外側における長電極指同士の電極指の交差部Ｌｏｕｔに対して、Ｌｉｎ≧２Ｌｏｕｔであることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の圧電共振素子。
【請求項１１】
前記圧電基板の厚みが３２０μｍ以下であり、補強基板が、前記圧電基板の他側主面に、接着層を介して設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の圧電共振素子。
【請求項１２】
前記接着層のヤング率が１×１０１０Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１１記載の圧電共振素子。
【請求項１３】
前記補強基板が、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣの少なくとも１種を主成分とすることを特徴とする請求項１１又は１２記載の圧電共振素子。
【請求項１４】
前記ＩＤＴの単位面積当りの荷重が２×１０−５ｇ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の圧電共振素子。
【請求項１５】
前記ＩＤＴの電極指のうちで最も外側に位置する電極指が、前記圧電基板の側面からなる反射端面と接していることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の圧電共振素子。
【請求項１６】
前記反射端面は、前記圧電基板の一方側端面から他方側端面まで連続して形成されていることを特徴とする請求項１５記載の圧電共振素子。
【請求項１７】
前記反射端面の外側に、該反射端面との間に溝を形成するように反射堤部が設けられていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の圧電共振素子。
【請求項１８】
請求項１〜１６のいずれかに記載の圧電共振素子を、前記圧電基板の片側主面に形成された前記ＩＤＴを収容する空間を形成するように、前記圧電基板の片側主面にベース基板を接着してなることを特徴とする圧電共振子。
【請求項１９】
請求項１７記載の圧電共振素子を、前記ＩＤＴを収容する空間を形成するように、前記圧電基板のＩＤＴが形成された片側主面にベース基板を接着し、前記溝に合成樹脂を充填してなることを特徴とする圧電共振子。
【請求項２０】
前記ベース基板に、容量を形成する電極が形成されていることを特徴とする請求項１８又は１９記載の圧電共振子。
【請求項２１】
請求項１〜１７のいずれかに記載の圧電共振素子を複数電気的に接続してなることを特徴とするフィルタ。
【請求項２２】
マイクロコンピュータＩＣチップと、請求項１〜１７のいずれかに記載の圧電共振素子とをベース基板に実装したことを特徴とする複合基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾネータやフィルタなどに適用されるＳＨ波の表面波を利用した端面反射型の圧電共振素子、圧電共振子及びこれを使用したフィルタ並びに複合基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、通信機器、電子機器にはマイクロコンピュータなどが多用されており、このようなマイクロコンピュータにはクロック発振回路などが接続されていた。
【０００３】
ここで、発振回路は、図１６に示す等価回路のように、圧電共振素子１の両端と接地電位との間に２つの負荷容量成分１５（Ｃ１、Ｃ２）が接続され、さらに、圧電共振素子１の両端間に帰還抵抗１３、インバータ１４がそれぞれ接続されていた。
【０００４】
一般的に、安定な発振を得る為には、圧電共振素子のメイン振動のＰ／Ｖ値を大きくすることが必要である。また、安定発振はインバータのゲインの大きさにも依存する。一般的にインバータのゲインは周波数依存性があり、高周波になるに従い小さくなるが、メイン振動の近傍もしくは離れた周波数にスプリアスや別の共振点があり、その共振点において発振条件を満たした場合には誤発振を引き起こす恐れがある。従って、圧電共振素子には、メイン振動以外の振動レベルが充分小さいことが要求される。
【０００５】
尚、Ｐ／Ｖ値は２０×ｌｏｇ（Ｒａ／Ｒｂ）で表されるもので、Ｒａは反共振インピーダンス、Ｒｂは共振インピーダンスとして定義される。
【０００６】
さらに、近年においては電子機器の薄型化が進み、例えば携帯電話やＨＤＤやメモリーカード等に使用されるため、回路基板への高密度実装化が進められており、圧電共振素子に対しても小型化、特に薄型化が要求されている。
【０００７】
従来、発振子となる圧電共振素子の小型化を図るために、表面波を利用した端面反射型の表面波共振素子やその表面波共振素子を外装樹脂で覆ったリード付きタイプの表面波装置などの構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
表面波共振素子を適用した圧電共振素子の場合、小型化を図るに従いバルク振動に起因したスプリアスが発生し易く、表面波振動にバルク波のスプリアスが重畳する問題があった（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
このようなバルク波に対しては、ＳＡＷ基板の裏面の特定箇所にダイサーカット加工による溝を形成し、バルク波の悪影響を低減することが提案されている。また、ＳＡＷ基板の裏面をブラスト加工して粗面を形成し、これによってバルク波を散乱させてその悪影響を低減することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平８−１９５６４４号公報
【特許文献２】特開２００２−２４６８７６号公報
【特許文献３】特開２００３−８３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、近年においては、圧電共振素子の小型薄型化が要求されているが、特許文献１に記載の表面波共振素子に適応されたバルク波に起因するスプリアスの低減方法を圧電共振素子に採用すると、裏面の一部をカットするため、圧電基板が薄いことから、圧電基板にクラックや破壊が発生するという問題があり、圧電基板の小型化が図れないという問題があった。
【００１１】
また、特許文献２に記載のバルク波に起因するスプリアスの低減方法も、特許文献１の場合と同様に、機械的な加工を施すため、圧電基板自体の強度が低いため、破壊やクラックが発生し、小型化や薄型化が図れないという問題があった。
【００１２】
なお、特許文献１の図７には、圧電基板の裏面に、ＩＤＴと対向するように電気的接続部材として金属端子３１が設けられているが、図６からも明らかなように、金属端子３１は、櫛歯電極の一方２４と接続されて電界が印加されるため、本願発明のように電気的に孤立しておらず、スプリアス低減の効果は得られない。
【００１３】
そこで、本発明は、圧電基板を薄層化できるとともに、スプリアスを低減した圧電共振素子、圧電共振子及びこれを使用したフィルタ並びに複合基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の圧電共振素子は、圧電基板の片側主面の一部に一対の櫛歯電極からなるインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を形成するとともに、前記ＩＤＴと対向するように孤立導体層を設けてなり、ＳＨタイプの表面波を利用して駆動することを特徴とする。
【００１５】
前記櫛歯電極がそれぞれ複数の電極指を供え、前記一対の櫛歯電極における複数の電極指がお互いに平行になるように配列し、前記孤立導電層が、前記複数の電極指がお互いに交差する電極交差部の領域よりも大きいことが好ましい。
【００１６】
前記孤立導電層が、前記圧電基板の他側主面に設けられてなることが好ましい。
【００１７】
前記電極指の長さが中心部から外側に向かって徐々に短くなるように、配列してなることが好ましい。
【００１８】
前記一対の櫛歯電極における隣接する電極指同士の電極指の交差部長さを、中心部から外側に向かって徐々に短くすることが好ましい。
【００１９】
前記櫛歯電極の中央部における電極指の交差部長さＪｉｎが、最も外側における電極指の交差部長さＪｏｕｔに対して、Ｊｉｎ≧２Ｊｏｕｔであることが好ましい。
【００２０】
前記一対の櫛歯電極が、第一及び第二の櫛歯電極からなり、該第一及び第二の櫛歯電極がそれぞれ長電極指と短電極指とを具備し、該第一櫛歯電極の長電極指と、該第二櫛歯電極の短電極指とが一直線上に配列するとともに、該第一櫛歯電極の短電極指と、該第二櫛歯電極の長電極指とが一直線上に配列し、且つ前記第一櫛歯電極及び前記第二櫛歯電極の長電極が互いに隣接して交差することが好ましい。
【００２１】
前記第一及び第二の櫛歯電極の各電極が、長電極指と短電極指とが交互に配列してなることが好ましい。
【００２２】
前記第一及び第二の櫛歯電極における隣接する長電極指同士の電極指の交差部長さを、中心部から外側に向かって徐々に短くすることが好ましい。
【００２３】
前記第一及び第二の櫛歯電極の中心部におけるに長電極指同士の電極指の交差部長さＬｉｎが、最も外側における長電極指同士の電極指の交差部Ｌｏｕｔに対して、Ｌｉｎ≧２Ｌｏｕｔであることが好ましい。
【００２４】
前記圧電基板の厚みが３２０μｍ以下であり、補強基板が、前記圧電基板の他側主面に、接着層を介して設けられていることが好ましい。
【００２５】
前記接着層を構成する接着剤のヤング率が１×１０１０Ｐａ以下であることが好ましい。
【００２６】
前記補強基板が、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣの少なくとも１種を主成分とすることことが好ましい。
【００２７】
前記ＩＤＴの単位面積当りの荷重が２×１０−５ｇ／ｃｍ２以上であることが好ましい。
【００２８】
前記ＩＤＴの電極指のうちで最も外側に位置する電極指が、前記圧電基板の側面からなる反射端面と接していることが好ましい。
【００２９】
前記反射端面は、前記圧電基板の一方側端面から他方側端面まで連続して形成されていることが好ましい。
【００３０】
前記反射端面の外側に、該反射端面との間に溝を形成するように反射堤部が設けられていることが好ましい。
【００３１】
本発明の圧電共振子は、上記の圧電共振素子圧電共振素子を、前記圧電基板の片側主面に形成された前記ＩＤＴを収容する空間を形成するように、前記圧電基板の片側主面にベース基板を接着してなることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の他の圧電共振子は、上記の圧電共振素子を、前記ＩＤＴを収容する空間を形成するように、前記圧電基板のＩＤＴが形成された片側主面にベース基板を接着し、前記溝に合成樹脂を充填してなることを特徴とする。
【００３３】
前記ベース基板に、容量を形成する電極が形成されていることが好ましい。
【００３４】
本発明のフィルタは、上記の圧電共振素子を複数電気的に接続してなることを特徴とする。
【００３５】
本発明の複合基板は、マイクロコンピュータＩＣチップと、上記の圧電共振素子とをベース基板に実装したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の圧電共振素子は、圧電基板の片側主面の一部に一対の櫛歯電極からなるインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を形成するとともに、前記櫛歯電極と対向するように孤立導電層を設けてなることによって、バルク振動の周波数を表面波の振動より低周波側に移動させることが可能となる。そのため、ＳＨ波の表面波とバルク波振動とを分離し、表面波を適用した圧電共振子の小型化においてもバルク波に起因したスプリアス振動が重畳しにくく安定した振動特性を得る事ができる。
【００３７】
前記櫛歯電極がそれぞれ複数の電極指を供え、前記一対の櫛歯電極からなる複数の電極指がお互いに平行になるように配列し、前記孤立導電層が、前記複数の電極指のお互いに交差する電極交差部の領域よりも大きい場合、前記孤立導電層部の面に発生したバルク振動の振動周波数を低周波数側にシフトする効果がある。
【００３８】
前記孤立導電層が、前記圧電基板の他側主面に設けられてなる場合、前記孤立導電層部の面に発生したバルク振動の振動周波数とという効果がある。
【００３９】
前記電極指の長さが中心部から外側に向かって徐々に短くなるように、配列してなる場合、ＳＨ表面波の振動に重畳していたバルク振動をより効率的に除去してより安定した振動特性を得ることができ、また、より大きなＰ／Ｖ値を得ることができる。
【００４０】
前記一対の櫛歯電極における隣接する電極指同士の電極指の交差部長さを、中心部から外側に向かって徐々に短くする場合、バルク振動の振動エネルギーを分散し、ＳＨ表面波の振動に対する悪影響を著しく小さくすることができる。
【００４１】
前記櫛歯電極の中央部における電極指の交差部長さＪｉｎが、最も外側における電極指の交差部長さＪｏｕｔに対して、Ｊｉｎ≧２Ｊｏｕｔである場合、上記の効果をより高めることができる。
【００４２】
前記一対の櫛歯電極が、第一及び第二の櫛歯電極からなり、該第一及び第二の櫛歯電極がそれぞれ長電極指と短電極指とを具備し、該第一櫛歯電極の長電極指と、該第二櫛歯電極の短電極指とが一直線上に配列するとともに、該第一櫛歯電極の短電極指と、該第二櫛歯電極の長電極指とが一直線上に配列し、且つ前記第一櫛歯電極及び前記第二櫛歯電極の長電極が互いに隣接して交差する場合、ＳＨ表面波の振動に重畳していたバルク振動をより効率的に除去してより安定した振動特性を得ることができ、また、より大きなＰ／Ｖ値を得ることができる。
【００４３】
前記第一及び第二の櫛歯電極の各電極が、長電極指と短電極指とが交互に配列してなる場合、ＳＨ表面波の進行方向と垂直方向に伝播する表面波に起因するバルク波の影響を著しく小さくすることができる。
【００４４】
前記第一及び第二の櫛歯電極における隣接する長電極指同士の電極指の交差部長さを、中心部から外側に向かって徐々に短くする場合、バルク振動の振動エネルギーを分散し、ＳＨ表面波の振動に対する悪影響を著しく小さくすることができる。
【００４５】
前記第一及び第二の櫛歯電極の中心部におけるに長電極指同士の電極指の交差部長さＬｉｎが、最も外側における長電極指同士の電極指の交差部Ｌｏｕｔに対して、Ｌｉｎ≧２Ｌｏｕｔである場合、上記の効果をより高めることができる。
【００４６】
前記圧電基板の厚みが３２０μｍ以下と薄い場合、ＳＨ波の表面波とバルク波振動とを分離することができ、レゾネータとして適用する場合、安定した発振を得ることが可能になる。また、前記圧電基板の片側主面の他側主面に補強基板を設けていると、圧電共振素子の破損を防止でき、しかも、補強基板を圧電基板に接合したとしても、表面波を用いるため、共振特性には殆ど影響を与えることがなく、圧電基板を薄くして、バルク波振動を分離してスプリアスの発生を防止できることから、圧電基板を薄層化できるとともに、圧電共振素子の割れを防止でき、良好な共振特性を得ることができる。さらに、本発明は、圧電基板の片側主面に部分的に櫛歯電極からなるＩＤＴを備えたＳＨタイプの表面波を利用することから、振動部を圧電基板の片側のみに集約することができ、補強基板を圧電基板に接着したとしても、共振特性に影響を与えない。
【００４７】
前記接着層を構成する接着剤のヤング率が１×１０１０Ｐａ以下である場合、バルク波をダンピングさせるバルク波のＰ／Ｖ値を小さくすることが可能である。
【００４８】
前記補強基板が、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣの少なくとも１種を主成分とする場合、補強基板の強度が高いため、補強基板の厚みを薄くでき、圧電共振素子の厚みを薄くできる。補強基板は、製品厚みを薄くしても高い強度が得るという点から、補強基板の厚みを薄くしても、圧電磁器より十分高い強度と高い靭性が得られる材料であることが望ましく、具体的にはアルミナＡｌ２Ｏ３、部分安定化ジルコニアＺｒＯ２、安定化ジルコニアＺｒＯ２、マグネシアＭｇＯ、窒化珪素Ｓｉ３Ｎ４、炭化珪素ＳｉＣ等を主成分とした材料が望ましい。
【００４９】
前記ＩＤＴの単位面積当りの荷重が２×１０−５ｇ／ｃｍ２以上である場合、電極基板に加わる電極荷重の質量負荷効果が大きくなり、ＳＨ波タイプの表面波振動が電極近傍に集中する、いわゆるエネルギー閉じ込め効果が大きくなり、Ｐ／Ｖ値を大きくすることができる。
【００５０】
前記ＩＤＴの電極指のうちで最も外側に位置する電極指が、前記圧電基板の側面からなる反射端面と接している場合、ＩＤＴで発生したＳＨ波の振動の波が端面で反射し、ＩＤＴに定在波が形成されることから、大きなＰ／Ｖ値が得られる効果がある。
【００５１】
前記反射端面は、前記圧電基板の一方側端面から他方側端面まで連続して形成されている場合、ＳＨタイプの表面波を反射させるための反射端面を構成する溝の長さは、櫛歯電極の電極指の交差長より長くすると、ＳＨタイプの表面波の反射をより向上でき、スプリアス発生をより効果的に抑えることができる。すなわち、共振及び反共振の近傍におけるスプリアスの発生を押さえる事が出来ると共に、大きなＰ／Ｖ値が得られる。また、このような圧電共振素子では、作製時において溝の形成を容易に行うことができる。
【００５２】
前記反射端面の外側に、該反射端面との間に溝を形成するように反射堤部が設けられている場合、圧電共振素子をベース基板に容易に、かつ安定して接着することができ、しかも機密性を高める効果がある。
【００５３】
本発明の圧電共振子は、上記の圧電共振素子圧電共振素子を、前記圧電基板の片側主面に形成された前記ＩＤＴを収容する空間を形成するように、前記圧電基板の片側主面にベース基板を接着してなるため、振動部を圧電基板の片側のみに集約することができ、このため振動を妨げないような振動空間を形成し密閉するための目的で配置されるベース基板は、圧電基板の櫛歯電極が形成された片側主面のみに配置すればよく、圧電共振素子とベース基板の積層構造を基本構造とすることができ、圧電共振素子を筐体で覆う必要がない事から圧電共振子としての厚みを著しく薄くすることができる。電極指の交差部に隣接する部分の溝内には、合成樹脂は充填されておらずに空気が存在しており、ＳＨタイプの表面波を有効に反射できるとともに、溝で均一に反射することができ、表面波のＰ／Ｖ値を低減させることなく、スプリアスの発生を防止できる。
【００５４】
また、本発明の他の圧電共振子は、上記の圧電共振素子を、前記ＩＤＴを収容する空間を形成するように、前記圧電基板のＩＤＴが形成された片側主面にベース基板を接着し、前記溝に合成樹脂を充填してなるため、圧電基板とベース基板との固着部分及び溝内の合成樹脂により、ベース基板内の空間が完全に密封され、外気とのシール信頼性を向上できる。
【００５５】
前記ベース基板に、容量を形成する電極が形成されている場合、ベース基板に誘電体磁器を用い、容量を形成する電極を形成し、負荷容量を内蔵したレゾネータに適した圧電共振子を得る事ができる。
【００５６】
本発明のフィルタは、上記の圧電共振素子を複数電気的に接続してなるため、フィルタとしての減衰特性を有したバンドパスフィルタの機能を得ることができる。
【００５７】
本発明の複合基板は、マイクロコンピュータＩＣチップと、上記の圧電共振素子とをマイクロコンピュータＩＣチップと、上記の圧電共振素子とをベース基板に実装したため、部品の集積度を高め、低背化を図ることが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
本発明を、図を用いて説明する。図１は、本発明の圧電共振素子の一実施様態を示すもので、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）の圧電基板の一部を除去して孤立導電層を示した斜視図である。また、図２（ａ）は、図１（ａ）におけるＷ−Ｗ’で切断した場合の断面図、図２（ｂ）は孤立導電層が圧電基板の内部に設けられた圧電共振素子の断面図である。
【００５９】
図１によれば、本発明の圧電共振素子１は、圧電基板１ａの片側主面２ａの一部に一対の櫛歯電極（以下、ＩＤＴと言う）３が形成されおり、各ＩＤＴ３は複数の電極指３ａ、３ｂを圧電基板の一辺１ｃに平行になるように、即ち、分極方向と平行になるように構成され、一対のＩＤＴ３の電極指３ａ、３ｂが交互に配置され、一対の櫛歯電極の電極指３ａ、３ｂが圧電基板１ａの中央部で交差している。
【００６０】
なお、電極指３ａ、３ｂは、接続部６ａ、６ｂを介して接続用電極７ａ、７ｂにそれぞれ電気的に接続されている。接続用電極７ａ、７ｂには、外部回路への接続のためにバンプ８を設けることも可能である。
【００６１】
本発明によれば、ＩＤＴ３と対向するように孤立導体層５を設けることが重要である。孤立導体層５は、例えば、図１（ｂ）に示したように、圧電基板１ａのＩＤＴ３の設けられた片側主面２ａと反対の他側表面２ｂに孤立導体層５を設けることにより、バルク振動の周波数を表面波の振動より低周波側にシフトさせることができ、ＳＨ波の表面波とバルク波振動とを分離し、スプリアス振動がＳＨ波に重畳しにくくなるため、安定した振動特性を得る事ができる。
【００６２】
即ち、ＳＨタイプの表面波の共振周波数ｆｒ及び反共振周波数ｆａの中間近傍に存在していたバルク波のスプリアスは、圧電基板１ａのＩＤＴ３が形成されないもう一方の他側主面２ｂに孤立導電層５を形成することで、約５０ＭＨｚ圧電共振素子１においては低周波側に約１．５ＭＨｚスプリアスが移動することがシミュレーションと試作によって確認された。
【００６３】
このように、他側主面２ｂに孤立電極層５を形成することで、バルク波振動に起因したスプリアスを低周波側に移動させることが可能になるため、ＳＨタイプの表面波のｆｒ、ｆａとバルク波振動のスプリアスとを分離できることが判る。そのため、ＳＨタイプの表面波のｆｒ、ｆａ間及びその近傍にスプリアスが重畳しないことから、大きなＰ／Ｖ値が得られ、レゾネータとして適用する場合、安定した発振を得ることが可能になる。
【００６４】
孤立導体層５の面積は、ＩＤＴ３の電極指３ａ、３ｂの交差する領域である電極指交差部４ｃの面積よりも大きくすることが好ましい。電極指交差部４ｃの面積よりも孤立導体層５の面積を大きくすることによって、バルク波の悪影響をより効果的に排除することができる。
【００６５】
圧電基板１ａの厚みは３２０μｍ以下、特に２５０μｍ以下、更には１５０μｍ以下であることが好ましい。これは、圧電磁器を薄くし、ＳＨタイプの表面波のｆｒ、ｆａ間及びその近傍にスプリアスが重畳しないようにするという理由による。
【００６６】
このように圧電素子１ａが薄い場合、衝撃等による破壊を防止しするため、他側主面２ｂの表面に、孤立導電層５を挟むようにして補強基板１ｂを接着することが好ましい。このように、補強基板１ｂを設けると、補強基板１ｂにより圧電共振素子１の強度向上を図ることができ、例えば、片側主面２ａに形成されたＩＤＴ３の加工が容易になる。
【００６７】
また、圧電基板１ａと補強基板１ｂとを接着固定することで、強度は補強基板１ｂによって確保できることから、圧電基板１ａの厚みを薄くすることが可能となり、ＳＨタイプの表面波とバルク波に起因したスプリアスとを分離することが容易になり、より大きなＰ／Ｖ値を得ることができる。
【００６８】
補強基板１ｂの厚さは、２００μｍ、特に１５０μｍ、更には１００μｍであることが好ましい。その理由は、電子部品の低背化を可能にする観点からである。
【００６９】
補強基板１ｂとしては、圧電基板１ａを構成する圧電磁器より強度や靭性の高いアルミナ（Ａｌ２Ｏ３を主成分にした磁器）、ジルコニア（ＺｒＯ２を主成分にした磁器）、マグネシア（ＭｇＯを主成分にした磁器）、窒化アルミニウム（ＡｌＮを主成分にした磁器）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４を主成分にした磁器）、炭化珪素（ＳｉＣを主成分にした磁器）を用いることができるが、これらの中でも、原価が安く生産性に優れる観点から、アルミナが望ましい。
【００７０】
圧電基板１ａは、ＰＴ（チタン酸鉛）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やニオブ酸ナトリウムＮａＮｂＯ３等の圧電セラミック材料、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、四棚酸リチウムなどの単結晶材料から形成されているものである。望ましくは、電気機械結合係数の大きな、チタン酸鉛ＰｂＴｉＯ３やチタン酸ジルコン酸鉛ＰｂＺｒＴｉＯ３及びニオブ酸ナトリウムＮａＮｂＯ３を主成分とした圧電セラミックス等であると大きなＰ／Ｖ値を得やすい。さらには、レゾネータ用途の場合、比誘電率が３００以下となるチタン酸鉛ＰｂＴｉＯ３及びニオブ酸ナトリウムＮａＮｂＯ３を主成分とした圧電セラミックスであること望ましい。
【００７１】
圧電基板１ａと補強基板１ｂとを接着する際に接着剤として用いる合成樹脂のヤング率は１×１０１０Ｐａ以下であることが望ましい。このようなヤング率の低い合成樹脂で接着することにより、バルク波に起因したスプリアスを効果的に抑制できる。このような合成樹脂としては、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂が例示できるがこれらに限定されるものではない。
【００７２】
また、櫛歯電極及び孤立導電層の材質はＡｌやＣｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉなどが好適に使用できる。
【００７３】
ＩＤＴ３を構成する櫛歯電極の単位面積当りの荷重は、電極厚み×電極密度で書き表され、２×１０−５ｇ／ｃｍ２以上であることが望ましい。櫛歯電極の荷重をこのように重くすることで、表面波の伝播をより表面近くに制限することができ、スプリアスの重畳をより効果的に防止することができるとともに、Ｐ／Ｖを大きくすることができる。
【００７４】
例えば、ＩＤＴ３を形成するためには、Ａｌ電極の場合、厚みが０．０８μｍ以上であり、Ａｕ電極の場合は厚みが０．０１μｍ以上にすることが好ましい。これにより、２×１０−５ｇ／ｃｍ２以上の荷重を加えることができ、圧電基板と補強基板とを合成樹脂で接着した場合においても、ダンピングによるＳＨタイプ表面波の振動を抑制する効果が小さいことから、大きなＰ／Ｖを得る事ができる。
【００７５】
ＩＤＴ３の電極指圧電基板１ａの長手方向に平行な圧電基板の側面１ｄ、即ち、圧電基板の一辺１ｃを含む側面１ｄは、ＩＤＴ３で発生した表面波を効率良く反射するため、片側主面１ａに対して垂直であることが望ましい。
【００７６】
孤立導体層５は、図２（ａ）に示したように、他側主面２ｂに設けることが好ましい。圧電基板１ａの片側主面２ａに電極指３ｂ、接続用電極７ａ、７ｂ等を設けるが、これらの電極に対して、孤立導体層５を対向させるように形成するのが容易になる。
【００７７】
また、図２（ｂ）に示したように、圧電基板１ａを積層体で構成し、その内部に孤立導体層５を設けることも可能である。例えば、グリーンシートの表面に電極パターンを形成し、他のグリーンシートと組合せて積層し、内部に孤立導体層を備えた積層体を得ることができる。この場合、孤立導体層５は、バルク波の影響を効果的に取り除くため、他側主面２ｂの近くに設けるのが望ましい。
【００７８】
図３は、端面反射を効率良く行うために、反射堤部をもうけた圧電共振素子を示すもので、図３（ａ）は斜視図、（ｂ）は一部を除去して孤立導体層を示した斜視図、（ｃ）は平面図である。
【００７９】
図３によれば、圧電共振素子２１は、圧電基板１ａの片側主面２２ａの表面に電極指２３ａ、２３ｂを具備するＩＤＴ２３が形成され、架橋部２６ａ、２６ｂを介して接続用電極２７ａ、２７ｂに電気的に接続されている。また、圧電基板１ａの他側主面２２ｂには孤立電極層２５が形成され、また補強基板２１ｂと接着されている。
【００８０】
圧電基板２１ａの側面２１ｄには、側面２１ｄと平行な側面を有する反射堤部２９を設け、圧電基板２１ａと反射堤部２９との間に、ＳＨタイプの表面波を反射させるための反射溝２４を形成することが好ましい。
【００８１】
ここで、ＩＤＴ２３の最も外側に位置する電極指２３ａ、２３ｂの電極幅ｄは、ＳＨタイプの表面波の波長λに対して、約λ／８の幅に設定すると、最も外側に位置する電極指は、反射溝２４に隣接して形成されているため、ＳＨタイプの表面波の端面反射をより効果的にすることが可能になる。さらに、表面波の端面反射の点からは、電極指２３ａ、２３ｂの外側に隣接した反射溝２４の長さは、電極指２３ａ、２３ｂの電極指交差部３ｃの長さＬよりも長くなるように構成するのが、ＳＨ波の端面反射を可能にし、スプリアス発生レベルを押さえられる点から望ましい。さらに、ＳＨ波からなる表面波は圧電基板の深さ方向にも振動することから、深さ方向に発生した振動に対しても端面反射を効果的にし、スプリアス発生レベルを押さえられる点からも反射溝２４の深さは圧電基板１ａの高さより大きいことが望ましい。
【００８２】
このような反射端面２６、反射溝２４及び反射堤部２９は、圧電基板２１ａをスライサー加工機やレーザー加工機やサンドブラスト加工などにより、圧電共振素子の一方の端面から他の端面まで溝加工することによって形成することができる。その際に、反射溝２４が圧電基板２１ａにとどまらず、補強基板２１ｂの一部に及ぶように加工することが望ましい。
【００８３】
図４は、本発明の圧電共振素子で、ＩＤＴの電極指の長さが異なるものの一実施様態を示すもので、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は側面図である。
【００８４】
図４（ａ）によれば、本発明の圧電共振素子３１は、圧電基板３１ａの片側主面３２ａの一部に一対の櫛歯電極（以下、ＩＤＴと言う）３３が噛合うように形成されおり、各ＩＤＴ３３は複数の電極指３３ａ、３３ｂを圧電基板の一辺３１ｃに平行になるように、即ち、分極方向と平行になるように構成され、一対のＩＤＴ３３の電極指３３ａ、３３ｂが交互に配置され、一対のＩＤＴ３３の電極指３３ａ、３３ｂが圧電基板３１ａの片側主面３２ａの中央部で交差している。
【００８５】
なお、電極指３３ａ、３３ｂは、接続部３６ａ、３６ｂを介して接続用電極３７ａ、３７ｂにそれぞれ電気的に接続されている。接続用電極３７ａ、３７ｂには、外部回路への接続のために設けられており、また、バンプ３８を設けることも可能である。
【００８６】
本発明は、ＩＤＴ３３が、長さの異なった電極指を具備することが重要である。これにより、ＳＨ表面波の振動に重畳していたバルク振動を減衰させ、著しく小さくすることが可能となる。
【００８７】
即ち、バルク波振動に起因したスプリアスを散乱させ、スプリアス振動を小さくするため、ＳＨタイプの表面波のｆｒ、ｆａとバルク波振動のスプリアスレベルを小さくすることができる。よって、ＳＨタイプの表面波のｆｒ、ｆａ間及びその近傍にスプリアスが重畳しなくなり、大きなＰ／Ｖ値が得られることから、安定した発振を得ることが可能になり、レゾネータとして好適に適用することができる。
【００８８】
特に、隣接する電極指同士の電極指の交差部長さJを、中心部から外側に向かって徐々に短くすることが好ましい。また、図４（ｂ）に示したように、中央部における電極指の交差部長さＪｉｎが、最も外側における電極指の交差部長さＪｏｕｔに対して、Ｊｉｎ≧２Ｊｏｕｔであることが好ましい。このような構成とすることで、バルク振動の振動エネルギーの分散化が図られ、ＳＨ表面波の振動に対する悪影響を著しく小さくするからである。
【００８９】
図５は、端面反射を効率良く行うために、図４の圧電共振素子に反射堤部を設けたもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。なお、共通する番号は同じ物を付与してあり、重複する説明は省略する。
【００９０】
図５によれば、圧電基板３１ａの側面３１ｄには、側面３１ｄと平行な側面を有する反射堤部４４を設け、圧電基板３１ａと反射堤部４４との間に、ＳＨタイプの表面波を反射させるための反射溝４８を形成することが好ましい。
【００９１】
ここで、ＩＤＴ３３の最も外側に位置する電極指３３ｂの電極幅ｄは、ＳＨタイプの表面波の波長λに対して、約λ／８の幅に設定すると、最も外側に位置する電極指は、反射溝４８に隣接して形成されているため、ＳＨタイプの表面波の端面反射をより効果的にすることが可能になる。さらに、表面波の端面反射の点からは、電極指１３ａ、１３ｂの外側に隣接した反射溝４８の長さＭは、電極指３３ａ、３３ｂの電極指交差部３３ｃの長さのうちで最も長い中央部における電極指の交差部長さＪｉｎよりも長くなるように構成するのが、ＳＨ波の端面反射を可能にし、スプリアス発生レベルを押さえられる点から望ましい。さらに、ＳＨ波からなる表面波は圧電基板の深さ方向にも振動することから、深さ方向に発生した振動に対しても端面反射を効果的にし、スプリアス発生レベルを押さえられる点からも反射溝４６の深さは圧電基板１ａの高さより大きいことが望ましい。
【００９２】
このようにＩＤＴ１３の最外側の電極指に隣接して並行に磁器端面まで溝加工した場合においても、圧電共振素子３１を補強基板３１ｂに接着していると、補強基板３１ｂにより圧電共振素子３１の強度向上が図れ、破壊を防止することが容易になる。
【００９３】
図６（ａ）は、本発明の圧電共振素子の他の実施様態を示すもので、図６（ｂ）は図６（ａ）に対し、端面反射を効率良く行うために反射堤部を設けた圧電共振子の平面図である。
【００９４】
図６によれば、本発明の圧電共振素子５１は、ＩＤＴ５３が、長電極指と短電極指とを有する第一櫛歯電極５５と第二櫛歯電極とを具備し、各櫛歯電極５５、５６の長電極指５５ａ、５６ａと、短電極指５５ｂ、５６ｂとがそれぞれ互いに隣接し合うように配列され、また、第一櫛歯電極５５の長電極指５５ａと、第二櫛歯電極５６の短電極指５６ｂとが一直線上に配列するとともに、第一櫛歯電極５５の短電極指５５ｂと、第二櫛歯電極５６の長電極指５６ａとが一直線上に配列することが重要である。これにより、ＳＨ表面波の振動に重畳していたバルク振動を減衰させ、著しく小さくすることが可能となる。
【００９５】
即ち、バルク波振動に起因したスプリアスを散乱させ、スプリアス振動を小さくするため、ＳＨタイプの表面波のｆｒ、ｆａとバルク波振動のスプリアスレベルを小さくすることができる。よって、ＳＨタイプの表面波のｆｒ、ｆａ間及びその近傍にスプリアスが重畳しなくなり、大きなＰ／Ｖ値が得られることから、安定した発振を得ることが可能になり、レゾネータとして好適に適用することができる。
【００９６】
特に、隣接する長電極指同士の電極指の交差部長さＬを、中心部から外側に向かって徐々に短くすることが好ましい。また、図６（ａ）、（ｂ）に示したように、中央部における長電極指同士の電極指の交差部長さＬｉｎが、最も外側における電極指の交差部長さＬｏｕｔに対して、Ｌｉｎ≧２Ｌｏｕｔであることが好ましい。このような構成とすることで、バルク振動の振動エネルギーの分散化が図られ、ＳＨ表面波の振動に対する悪影響を著しく小さくするからである。
【００９７】
本発明によれば、端面反射を効率良く行うために、図６（ａ）の圧電共振素子に反射堤部を設けることが好ましい。即ち、図６（ｂ）に示したように、圧電基板５１ａの側面に、反射堤部５４を設け、圧電基板５１ａと反射堤部５４との間に、ＳＨタイプの表面波を反射させるための反射溝５８を形成することが好ましい。なお、共通する番号は同じ物を付与してあり、重複する説明は省略する。
【００９８】
ところで、従来用いられていた特許文献５のラブ波型弾性表面波共振子は、メイン振動（ラブ波）の周波数定数が高い性質を持つため、メイン振動以外の振動の高次モードがメイン振動にスプリアスを生じさせやすいという欠点があり、本発明のようにメイン振動のＰＶを大きくすると同時にメイン振動内にスプリアスの無い条件を得ることができず、メイン振動の周波数のみで発振する共振素子としては使用できなかった。
【００９９】
また、従来の重み付けを行ったＩＤＴを利用した特許文献４では、ＢＧＳ波に対する横方向の影響を小さくできるという利点はあるものの、バルク波に起因する振動の影響を小さくすることができないという欠点があり、メイン振動内にスプリアスが無く同時に大きなＰＶを得ることができないため、メイン振動の周波数のみで発振する共振素子としては使用できなかった。
【０１００】
しかし、分極方向と平行に電極指を配置し、電極指と垂直に波の伝播が起こるＢＧＳ波を用い、また、重み付けのＩＤＴパターンを用いることに加え、圧電基板の裏面にＧＮＤではない金属電極層を設けることによって、バルク波の影響を小さくすることができ、上記の従来方法では得られない共振特性を得ることができる。
【０１０１】
本発明の圧電共振子は、図７に示したように、本発明の圧電共振素子１０１（例えば図７に記載の圧電共振素子２１）を、入力電極ＰＩＮ、グランド電極ＰＧＮＤ、出力電極ＰＯＵＴを表面に具備するベース基板１０９の上に接着したものであり、例えば図８に示した構造を具備する。
【０１０２】
図８（ａ）は、ベース基板１０９に圧電共振子１０１を接合した圧電共振子の斜視図、図８（ｂ）はそのＸ−Ｘ’の断面図である。
【０１０３】
即ち、図８によれば、圧電基板１０１ａの片側主面１０２ａにＩＤＴ１０３が設けられ、他側主面１０２ｂには孤立導体層１０５が形成されている。そして、片側主面１０２ａをベース基板１０９に接着する。接着にあたっては、圧電共振素子１０１とベース基板１０９によってＩＤＴ１０３を収容する空間１０６を形成するように配置することが重要である。このような配置にすれば、空間１０６が形成されているので、圧電基板１０１ａ表面のＩＤＴ１０３によるＳＨタイプの表面波の振動を妨げることがなく、特性の優れた圧電共振子を実現できる。
【０１０４】
この合成樹脂は、圧電共振素子１０１とベース基板１０２とを接着する際に、反射溝１０４の内部に充填される。なお、予め反射溝１０４内に合成樹脂を充填した後、圧電共振素子１０１とベース基板１０９を接着しても良い。その接着領域は、例えば、圧電磁器端面から図８（ｃ）の圧電共振子の平面図における破線Ａの外側の領域を選ぶことができる。この場合、反射溝１０４のバンプ１０８側の溝１０４ａには合成樹脂が充填され、破線Ａの内側の溝１０４には合成樹脂が充填されていない。
【０１０５】
なお、合成樹脂のヤング率が十分小さく、共振特性の低下が顕著ではない場合、溝１０４ｂを合成樹脂で充填しても差し支えない。
【０１０６】
図８（ｂ）において、圧電共振素子１０１の端面部まで加工された反射端面１０８の端面近傍は、合成樹脂の充填、又は絶縁性接着剤の塗布により塞ぐことができ、さらには外部端子形成によっても塞ぐことができるため、櫛歯電極からなるインターデジタルトランスデユーサ（ＩＤＴ）の駆動部は完全に気密封止することが可能である。
【０１０７】
この場合、反射端面１０８に接着剤が充填されているものの、空間１０５のＩＤＴ１０３が設けられた中部付近には接着剤が充填されていないことが望ましい。これによって、ＩＤＴ１０３の振動を阻害せず、特性の低下を抑制することができる。また、充填する場合にはヤング率の低い接着剤を用いることが好ましい。
【０１０８】
ベース基板２は、絶縁性を有するものであれば特に制限されるものではないが、例えば、チタン酸バリウムを含有した誘電体材料やアルミナ基板等のセラミックス、あるいはポリイミドや液晶ポリマー等の耐熱性に優れた樹脂材などから構成されることが望ましい。
【０１０９】
反射端面に充填する合成樹脂は、ヤング率が１×１０１０Ｐａ以下のものがバルク波に起因したスプリアスを効果的に抑制できる。このような合成樹脂としては、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂が例示できるがこれらに限定されるものではない。
【０１１０】
なお、ＩＤＴ１０３の形状は図８（ｃ）に示したように、電極指が同じ長さで交互に交差しても良いし、図４〜６のような電極指の長さの異なるＩＤＴを用いても良いのは言うまでもない。
【０１１１】
本発明のフィルタは、上記の圧電共振素子を複数電気的に接続してなるものであり、例えば、一実施様態であるラダー型フィルタを図９に示す。
【０１１２】
このフィルタは、直列共振子２０１と並列共振子２０２からなり、直列共振子２０１は入力端子３０５ａと出力端子２０５を直列に電気的配置をさせ直列共振子２０１とし、並列共振子２０２の出力端子２１５ｂは直列共振子２０１の出力側端子２０５ｂと結線させ、グランド側端子２１５ｇをグランドに接地させる回路構成でフィルタ回路を形成することができる。
【０１１３】
直列共振子２０１と並列共振子２０２はそれぞれ、反射端面部２０６を介して、独立した櫛歯電極を形成し電気的接続を図る事でフィルタを得ることができる。例えば、ラダー型フィルタとする場合、直列に配置される圧電共振素子の共振周波数と並列に配置される反共振周波数とを合わせてフィルタの中心周波数を決定し、保証減衰量を直列列に配置した容量より並列に配置した容量より大きくすることでフィルタとしての所望の減衰量を得ることができる。即ち、並列に配置した共振子のＩＤＴ２０３Ｂの数を直列に配置した共振子のＩＤＴ２０３ａより多くすることで減衰量を大きくすることができる。
【０１１４】
本発明の複合基板は、例えば図１０に示すように、回路母基板３０１にキャビティ３０２が形成され、このキャビティ３０２内に、圧電共振素子３０３のＩＤＴ形成面をキャビティ底面に対向するように、且つＩＤＴ形成面とキャビティ底面とに空間を設けるように、本発明の圧電共振素子３０３を収容し、キャビティ３０２を覆うようにキャビティ上にＩＣチップ３０４を配置したものである。
【０１１５】
圧電共振子３０３及びＩＣチップ３０４は接着剤を用いて接着するが、圧電共振子３０３に用いる接着剤は、図３（ｃ）又は図６（ｂ）に破線で示した接着領域Ａとなるように、ヤング率が１×１０１０Ｐａ以下の合成樹脂からなる接着を用いるのが好ましい。また、ＩＣチップ３０４はキャビティ３０２を密封するための蓋の役割をも果たすことができ、接着剤やろう材を用いて、キャビティ３０２を封止するように接着するのが好ましい。
【０１１６】
なお、ＩＣチップ３０４は、ベアチップでも、また、ＩＣをパッケージの内部に封入したものでも、いずれでも良い。
【０１１７】
また、回路母基板３０１中にはコンデンサを内蔵していることが望ましい。例えば、図７に示したように、回路母基板３０１が内部に誘電体層３０５を具備し、誘電体層３０５を挟持するように、且つ対向するように一対の電極３０６ａ、３０６ｂをそれぞれ設けてコンデンサ３０７ａ、３０７ｂを形成している。この場合、２個のコンデンサを形成し、これらのコンデンサ３０７ａ、３０７ｂが、圧電共振素子１に電気的に接続されている。
【０１１８】
このように、マイクロコンピュータ用等のＩＣチップ３０４を、キャビティ３０２内の圧電共振子３０３を封止するように実装することにより、厚みの薄い、いわゆる低背な複合基板を提供することができ、電子機器の小型化に寄与することができる。
【実施例１】
【０１１９】
ＰＴ系圧電磁器ウエーハ（Ｌ＝２１ｍｍ、Ｗ＝４０ｍｍ、ｔ＝０．１５ｍｍ）をＬ方向に分極し、鏡面出した磁器の主面上にＡｌ電極を蒸着した。フォトリソグラフ工程を用いて櫛歯電極からなるＩＤＴと、ＩＤＴと電気的に導通する引き出し電極とを複数形成した。
【０１２０】
なお、ＩＤＴを個々の圧電共振素子の中央部に相当する領域に配置し、ＩＤＴの電極指の長手方向と分極方向を一致させた。また、ＩＤＴの交差電極の数は１２対、電極交差部３ｃの長さ（図１）は３３０μｍとした。
【０１２１】
また、ＩＤＴが形成されていないもう他側主面にＡｌ層を孤立導電層として形成し、この他側主面にアルミナを主成分とした補強基板（Ｌ＝２１ｍｍ、Ｗ＝４０ｍｍ、ｔ＝０．１ｍｍ）を接着した。接着にはヤング率が２×１０９Ｐａのエポキシ樹脂を用いた。
【０１２２】
ここで、ＩＤＴ電極の幅は１５μｍ、電極指と電極指との間隔は１５μｍ、メタライゼーション比（ＩＤＴ電極幅／電極間の無電極の幅）を１に設定した。
【０１２３】
次に、最外側の電極指の電極幅がλ／８（約７．５μｍ）になるように、ＳＨタイプの表面波を反射させるための端面を形成するための溝加工を行って、図３に示した圧電共振素子を作製した。
【０１２４】
図３に示された反射溝を得るため、圧電基板を貫通するように、さらに圧電基板の端面まで延出するように圧電基板ウエーハをダイシング加工機で加工を施した。反射溝の両端部に、図３（ｃ）に示すように、ヤング率が１×１０９Ｐａのエポキシ樹脂を充填した。その後、ＩＤＴと電気的に導通が図れた引き出し電極部の一部に導電性のバンプを印刷した。
【０１２５】
次に、ＢａＴｉＯ３系誘電体を主成分とした誘電体基板（Ｌ＝２１ｍｍ、Ｗ＝４０ｍｍ、ｔ＝０．１５ｍｍ）のウエーハの両主面に端子電極となるＡｇ電極印刷後焼き付けし、２個の容量が形成された（各２０〜５０ｐＦ）負荷容量内蔵の誘電体基板のウエーハを作製した。
【０１２６】
その後、誘電体基板のウエーハ上にエポキシ系樹脂をＩＤＴに対向しないような領域に環状に印刷し（図３（ｃ）に示す）、圧電磁器ウエーハのＩＤＴが形成された面と対向するように貼り合わせ固着した。
【０１２７】
その後、個々の圧電共振子の形状に（Ｌ＝２ｍｍ、Ｗ＝２ｍｍ、ｔ≒０．４ｍｍ）ダイシング加工機で切断した。その後、外部端子をＡｇスパッタで形成し、ＩＤＴと外部端子との電気的導通を行い、図７又は８に示すような圧電共振子を得た。
【０１２８】
この時のインピーダンス特性を測定したところ、図１１に示すようにメイン周波数帯域内にスプリアスが発生せずＰ／Ｖ＝６１ｄＢと大きな値が得られた。この時の圧電共振子の容量（ＩＤＴの容量）は１５ｐＦであり、従来から使用されるセラミックレゾネータにおける共振子の容量の１５ｐＦと同等であり、従来から負荷容量として使用される８〜３０ｐＦの範囲で安定した発振が得られることが確認された。
【０１２９】
（比較例１）
次に、実施例１において、圧電基板の他側主面に、Ａｌ層を孤立導電層として形成しない以外は、実施例１と同様にして圧電共振子を作製した。その圧電共振子のインピーダンス特性を図１２に示した。
【０１３０】
図１２によれば、メイン帯域内にスプリアスが重畳することでＰ／Ｖ値は４１ｄＢまで低減しており、レゾネータ用途等には適しないことがわかった。
【０１３１】
（比較例２）
実施例１において、圧電基板となるＰＴ系圧電磁器ウエーハと、アルミナを主成分とした補強基板と、を接着固定させるための合成樹脂を、ヤング率が５×１０１０Ｐａの硬いエポキシ系樹脂を用いて接着した以外は、実施例１と同様にして圧電共振子を作製した。
【０１３２】
その結果、Ｐ／Ｖ＝５０ｄＢと低くなった。また、硬い樹脂で接着したため、ＳＨ波表面波のｆｒ及びｆａの周波数帯域内に多くの小さなスプリアスが発生し（図示せず）、ダンピング効果によるバルク波に起因した不要振動を抑制できなかった。
【実施例２】
【０１３３】
実施例１で作製した圧電共振子を用いて、図１６で示すインバータ発振回路にて発振評価を行った。その結果、約５０ＭＨｚと高周波で好適に用いられる３倍波発振の発振開始電圧は２Ｖの低電圧であった。従来のバルク波の厚み縦３倍波振動を用いた圧電共振子は、図１７に示したように、一対の振動電極が対向して重なり合う部位で厚み方向（矢印参照）に振動するが、この場合、同様に評価すると３倍波発振の発振開始電圧は３．５Ｖであり、本発明の圧電共振子は、従来の圧電共振子に比べて約１／２の低電圧で発振するという特徴を備えていることがわかった。
【実施例３】
【０１３４】
中央部から端面反射部になるに従い、順次交差電極部が短くなるように設定した以外は実施例１と同様にして、図４に示した圧電振動素子を作製した。その際に、中央部の交差幅をＪｉｎとしたとき、端面反射部に隣接した電極部の交差幅ＪｏｕｔはＪｉｎ／２〜Ｊｉｎ／４になるようにＩＤＴの重みつけを行った。
【０１３５】
櫛歯電極の単位面積当りの荷重は２×１０−３ｇ／ｃｍ２であった。また、ＩＤＴは個々の圧電共振素子の中央部に相当する領域に配置した。この時、櫛歯電極からなるＩＤＴの電極指の方向と分極方向は一致させた。
【０１３６】
このときのインピーダンス特性を測定した。その結果、メイン周波数帯域内にスプリアスは発生せず、Ｐ／Ｖ値は６１ｄＢ以上と大きな値が得られた。なお、Ｊｉｎ＝２Ｊｏｕｔの時のインピーダンス特性を代表例として図１３に示した。
【０１３７】
一方、重み付けをしない従来の圧電共振子は、メイン周波数帯域内にスプリアスが発生し、Ｐ／Ｖ値は４１ｄＢであった。
【実施例４】
【０１３８】
次ぎに、実施例３において、ＩＤＴの形状を図６に示したように作製した以外は、実施例と同様に圧電共振素子を作製した。得られた圧電共振子を実施例１と同様にして圧電共振子を作製し、インピーダンス特性を測定した。その結果、Ｐ／Ｖ値は６８ｄＢと大きな値が得られた。Ｊｉｎ＝２Ｊｏｕｔの時のインピーダンス特性を代表例として図１４に示した。
【実施例５】
【０１３９】
次ぎに、実施例１において、圧電磁器厚みを変化させた場合の、表面波の共振周波数ｆｒ及び反共振周波数ｆａとバルク振動のスプリアスの関係を測定し、図１５に記載した。圧電磁器厚みが３２０μｍ以下の時、表面波振動のｆｒ及びｆａ間にバルク波に起因したスプリアス振動が重畳しなかった。特に、１５０μｍ以下の場合には、ＳＨタイプの表面波の振動とバルク波振動とを完全に分離することが出来るとともに、形状的にも薄くできた。
【実施例６】
【０１４０】
実施例３の圧電共振素子と２個の負荷容量（１０〜５０ｐＦ／個）が内蔵された誘電体からなるベース基板とを、ベース基板上にエポキシ系樹脂をＩＤＴに対向しない領域に環状に印刷し（図５（ａ）の破線Ａの外側領域）、圧電磁器ウエーハのＩＤＴが形成された面と対向するように、ヤング率が３×１０９Ｐａ（１×１０１０Ｐａ以下）のエポキシ樹脂を介して貼り合わせ固着した。
【０１４１】
その後、個々の圧電共振子の形状にダイシング加工機で切断した。その後、外部端子をＡｇスパッタで形成し、ＩＤＴと外部端子との電気的導通を行った。その後、図１６で示すインバータ発振回路にて発振評価を行った。
【０１４２】
その結果、約５０ＭＨｚと高周波で好適に用いられる３倍波発信の発信開始電圧は２Ｖの低電圧であった。一方、従来の厚み縦３倍波振動を用いた圧電共振子（図１７参照）を同様に評価すると３倍波発信の発信開始電圧は３．５Ｖであり、本発明の圧電共振子は、従来の圧電共振子に比べて約１／２の低電圧で発振するという特徴を備えていることがわかった。
【０１４３】
このように、本発明に依れば、ＳＨ波の表面波においても従来の圧電共振素子の薄型化が高いＰ／Ｖ値を維持しながら、著しく薄い低背な圧電共振子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の圧電共振素子を示すもので、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は圧電基板の一部を除去して孤立導電層を示した斜視図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）におけるＷ−Ｗ’の断面図、（ｂ）は本発明の他の圧電共振素子の断面図である。
【図３】本発明の他の圧電共振素子を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は圧電基板の一部を除去して孤立導電層を示した斜視図、（ｃ）は平面図である。
【図４】本発明の圧電共振素子を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図５】本発明の他の圧電共振素子を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図６】本発明の更に他の圧電共振素子を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は反射堤
【図７】本発明の圧電共振子の取付けを示す模式図である。
【図８】本発明の圧電共振子を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は平面図である。
【図９】本発明のフィルタを示す平面図である。
【図１０】本発明の複合基板を示す概略断面図である。
【図１１】実施例１のインピーダンス特性図である。
【図１２】比較例１のインピーダンス特性図である。
【図１３】実施例３のインピーダンス特性図である。
【図１４】実施例４のインピーダンス特性図である。
【図１５】実施例５のスプリアスの厚み依存性を示す特性図である。
【図１６】圧電共振子の発振回路図である。
【図１７】従来のバルク波の厚み縦３倍波振動を用いた圧電共振子の模式図である。
【０１４５】
部を設けた場合の平面図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１、２１、３１、５１・・・圧電共振素子
１ａ、１１ａ、２１ａ、３１ａ・・・圧電基板
１ｂ、２１ｂ、３１ｂ・・・補強基板
１ｃ、３１ｃ・・・圧電基板の一辺
２ａ、１２ａ・・・片側主面
２ｂ、１２ｂ・・・他側主面
３、２３、３３、５３・・・櫛歯電極（ＩＤＴ）
３ａ、３ｂ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ・・・電極指
３ｃ、２３ｃ・・・電極指交差部
５、１５、２５、３５・・・孤立導電層
６ａ、６ｂ、２６ａ、２６ｂ、３６ｂ・・・架橋部
７ａ、７ｂ、１７ａ、１７ｂ、３７ｂ・・・接続用電極
８、２８、３８、５８・・・バンプ
２９ａ、２９ｂ、４４ａ、４４ｂ、５４ａ、５４ｂ・・・反射堤部
２５・・・第一櫛歯電極
２５ａ・・・第一櫛歯電極の長電極指
２５ｂ・・・第一櫛歯電極の短電極指
２６・・・第二櫛歯電極
２６ａ・・・第二櫛歯電極の短電極指
２６ｂ・・・第二櫛歯電極の長電極指
５５・・・第一櫛歯電極
５６・・・第二櫛歯電極
５５ａ、５６ａ・・・長電極指
５５ｂ、５６ｂ・・・短電極指
５０１・・・直列共振子
５０２・・・並列共振子
Ａ・・・接着領域の境界
Ｂ・・・接着剤
Ｊ、Ｌ・・・電極指交差部の長さ
ｄ・・・最外電極指の電極幅
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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