(57)【要約】 【課題】  水晶基板を用いた表面波デバイスであり、小型で、Q値が大きく、周波数エージング特性の優れたＳＨ波型ＳＡＷデバイスを得る。【解決手段】  圧電基板と、該圧電基板上に形成されＡｌを主成分とする合金からなるＩＤＴ電極とを備え、励振波をＳＨ波とした弾性表面波デバイスであって、前記圧電基板は、回転Ｙカット水晶基板のカット角θを−６４．０°＜θ＜−４９．３°の範囲に設定し、且つ、弾性表面波の伝搬方向を結晶Ｘ軸に対し９０°±５°とした水晶平板であり、励振する弾性表面波の波長をλとした時、前記ＩＤＴ電極の波長で基準化した電極膜厚Ｈ／λを０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２としたＳＨ波型弾性表面波デバイスにおいて、前記ＩＤＴ電極を陽極酸化してＳＨ波型弾性表面波デバイスを構成する。【選択図】  図１３
2007088952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、該圧電基板上に形成されＡｌ又はＡｌを主成分とする合金からなるＩＤＴ電極とを備え、励振波をＳＨ波とした弾性表面波デバイスであって、
前記圧電基板は、回転Ｙカット水晶基板のカット角θを結晶Ｚ軸より反時計方向に−６４．０°＜θ＜−４９．３°の範囲に設定し、且つ、弾性表面波の伝搬方向を結晶Ｘ軸に対し９０°±５°とした水晶平板であり、
励振する弾性表面波の波長をλとした時、前記ＩＤＴ電極の波長で基準化した電極膜厚Ｈ／λを０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２としたＳＨ波型弾性表面波デバイスにおいて、
前記ＩＤＴ電極を陽極酸化したことを特徴とするＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項２】
前記弾性表面波デバイスは、カット角θ及び電極膜厚Ｈ／λの関係が、−1.34082×10−4×θ3−2.34969×10−2×θ2−1.37506×θ−26.7895＜Ｈ／λ＜−1.02586×10−4×θ3 −1.73238×10−2×θ2−0.977607×θ−18.3420を満足していることを特徴とした請求項１に記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項３】
前記ＩＤＴ電極を構成する電極指の電極指幅／（電極指幅＋電極指間のスペース）をライン占有率ｍｒとした時に、カット角θ及び電極膜厚とライン占有率の積（Ｈ／λ）×ｍｒの関係が、−8.04489×10−5×θ3−1.40981×10−2×θ2−0.825038×θ−16.0737＜Ｈ／λ×ｍｒ＜−6.15517×10−5×θ3−1.03943×10−2×θ2−0.586564×θ−11.0052を満足していることを特徴とした請求項１に記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項４】
圧電基板と、該圧電基板上に形成されＡｌ又はＡｌを主成分とする合金からなるＩＤＴ電極とを備え、励振波をＳＨ波とした弾性表面波デバイスであって、
前記圧電基板は、回転Ｙカット水晶基板のカット角θを結晶Ｚ軸より反時計方向に−６１．４°＜θ＜−５１．１°の範囲に設定し、且つ、弾性表面波の伝搬方向を結晶Ｘ軸に対し９０°±５°とした水晶平板であり、
励振する弾性表面波の波長をλとした時、前記ＩＤＴの波長で基準化した電極膜厚Ｈ／λを０．０５＜Ｈ／λ＜０．１０とした弾性表面波デバイスにおいて、
前記ＩＤＴ電極を陽極酸化したことを特徴とするＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項５】
前記弾性表面波デバイスは、カット角θ及び電極膜厚Ｈ／λの関係が、−1.44605×10−4×θ3−2.50690×10−2×θ2−1.45086×θ−27.9464＜Ｈ／λ＜−9.87591×10−5×θ3−1.70304×10−2×θ2−0.981173×θ−18.7946を満足していることを特徴とした請求項４に記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項６】
前記ＩＤＴ電極を構成する電極指の電極指幅／（電極指幅＋電極指間のスペース）をライン占有率ｍｒとした時に、カット角θ及び電極膜厚とライン占有率の積（Ｈ／λ）×ｍｒの関係が、−8.67632×10−5×θ3−1.50414×10−2×θ2−0.870514×θ−16.7678＜（Ｈ／λ）×ｍｒ＜−5.92554×10−5×θ3−1.02183×10−2×θ2−0.588704×θ−11.2768を満足していることを特徴とした請求項４に記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項７】
前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板上にＩＤＴ電極を少なくとも１個配置した１ポートの弾性表面波共振子であることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項８】
前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板の弾性表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極を少なくとも２個配置した２ポートの弾性表面波共振子であることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項９】
前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板の弾性表面波の伝搬方向に対して複数個の弾性表面波共振子を平行に近接配置した横結合型多重モードフィルタであることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項１０】
前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板の弾性表面波の伝搬方向に沿って複数個のＩＤＴ電極からなる２ポートの弾性表面波共振子を配置した縦結合型多重モードフィルタであることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項１１】
前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板上に複数個のＳＨ波型弾性表面波共振子を梯子状に接続したラダー型弾性表面波フィルタあることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項１２】
前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板上に弾性表面波を双方向に伝搬させるＩＤＴ電極を所定の間隔を空けて複数個配置したトランスバーサルＳＡＷフィルタであることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項１３】
前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板上に弾性表面波を一方向に伝搬させるＩＤＴ電極を少なくとも１つ配置したトランスバーサルＳＡＷフィルタであることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項１４】
前記弾性表面波デバイスは、弾性表面波センサであることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項１５】
前記弾性表面波デバイスは、ＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を有することを特徴とした請求項１乃至１４のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイス。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスを用いたモジュール装置、又は発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波デバイス（ＳＡＷデバイス）に関し、特にＩＤＴ電極を陽極酸化し、エージング特性を改善したＳＨ波型表面波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＳＡＷデバイスは通信分野で広く利用され、高性能、小型、量産性等の優れた特徴を有することから特に携帯電話、ＬＡＮ等に多く用いられている。ＳＴカット水晶基板（結晶軸Ｘを回転軸としてＸＺ面（Ｙ面）を結晶軸Ｚより反時計方向に４２．７５°回転した水晶基板）上をＸ軸方向に伝搬するレイリー波（（Ｐ＋ＳＶ）波）を用いて構成するＳＡＷデバイスが広く用いられてきた。ＳＴカット水晶ＳＡＷデバイスの１次温度係数は零であるものの、２次温度係数は約−０．０３４（ｐｐｍ／℃２）と比較的大きく、広温度範囲の使用では周波数変動量が大きくなるという問題があった。
【０００３】
この問題を解決するものとして、Meirion Lewis,"Surface Skimming Bulk Wave,SSBW", IEEE Ultrasonics Symp. Proc.,pp.744〜752 (1977)や、特公昭６２−０１６０５０号公報等に開示されたＳＡＷデバイスがある。このＳＡＷデバイスは、図１８（ａ）に示すように回転Ｙカット水晶基板のカット角θを結晶軸Ｚより反時計方向に−５０°回転（回転後の基板の軸をそれぞれＸ、Ｙ’、Ｚ’軸とする）し、Ｘ軸に対して垂直な方向（Ｚ'軸方向）に伝搬するＳＨ波を利用して構成したＳＨ波型ＳＡＷデバイスである。なお、このカット角をオイラー角で表示すると（０°，θ＋９０°，９０°）＝（０°，４０°，９０°）と表示できる。図１８（ｂ）は、回転Ｙカット水晶基板８１の主表面上にＺ’軸に沿ってＩＤＴ電極８２と、その両側にグレーティング反射器８３ａ、８３ｂとを配置して構成したＳＨ波型ＳＡＷ共振子である。このＳＨ波型ＳＡＷ共振子は、圧電基板８１の表面直下を伝搬するＳＨ波型表面波をＩＤＴ電極８２によって励起し、その振動エネルギーを電極（８２、８３ａ、８３ｂ）直下に閉じ込めて、共振子を構成するものである。一般に、ＳＨ波型ＳＡＷ共振子の周波数温度特性は、広温度範囲でみると３次曲線を呈し、良好な周波数温度特性が得られる。
【０００４】
しかし、このＳＨ波型表面波は本質的に基板内部を潜って進んでいく波（ＳＳＢＷ）であるため、ＳＴカット水晶板に励起されるレイリー波のように圧電基板表面に沿って伝搬するＳＡＷデバイスと比較して、グレーティング反射器による弾性表面波の反射効率が悪く、小型で、且つ高いＱ値を有するＳＨ波型ＳＡＷデバイスを実現することが難しいという問題があった。
この問題を解決すべく、特公平０１−０３４４１１号公報（特許文献２）では、図１９に示すようにカット角θが−５０°である回転Ｙカット水晶基板８１上を、Ｚ’軸方向に伝搬するＳＨ波型表面波を用いたＳＡＷ共振子が開示されている。ＩＤＴ電極８４を８００対±２００対とし、グレーティング反射器を用いることなく、ＩＤＴ電極１４の電極指からの反射だけでＳＨ波型表面波の振動エネルギーを閉じ込め、高Ｑ化を図った所謂多対ＩＤＴ電極型ＳＡＷ共振子である。
【０００５】
しかし、この多対ＩＤＴ電極型ＳＡＷ共振子は、グレーティング反射器を用いたＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子（レイリー波型）と比較してエネルギー閉じ込め効果が小さく、高いＱ値を得るにはＩＤＴ電極対数が８００対±２００対と非常に多くの対数を必要とする。そのため、ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子よりも基板が大きくなり、ひいてはデバイスサイズが大きくなって、最近の小型化の要求に応えることができないという問題があった。
【０００６】
また、特許文献２に開示されているＳＡＷ共振子では、ＩＤＴ電極によって励振されるＳＨ波型表面波の電極周期（波長）をλとしたとき、電極膜厚を２％λ以上、好ましくは４％λ以下とすることによりＱ値を高めることができると記されている。例えば周波数を２００ＭＨｚとした場合、基準化電極膜厚Ｈ／λ（伝搬するＳＡＷの波長をλとし、電極膜厚Ｈを波長λで基準化した値、単に電極膜厚ともいう）が４％λ付近でＱ値が飽和し、ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子と比較してもほぼ同等のＱ値しか得られてない。この原因として、基準化電極膜厚が２％λ以上、４％λ以下の膜厚では、ＳＨ波型表面波が圧電基板表面に閉じ込められず、十分な反射効率が得られないため、Ｑ値が大きくならないものと考えられる。
【０００７】
ＳＡＷデバイスの高周波化と共にＩＤＴ電極の電極指間の間隔も益々狭まり、金属粉による短絡や耐圧による信頼性の低下等の問題が生じている。広帯域のＳＡＷフィルタでは、ＩＤＴ電極上にＳｉＯ２等の絶縁膜を付着して、短絡を防止する手段が講じられているが、狭帯域のＳＡＷフィルタではＱ値が低下するという問題がある。また、電気機械結合係数ｋ２の比較的小さい圧電基板を用いたＳＡＷ共振子でも、同様にＱ値が低下すという問題があった。
この問題を解決するものとして、特開平８−１３０４３３号公報に、図２０に示すように電極材料としてアルミニウムを用いて形成したＩＤＴ電極の一方の櫛形電極９３の表面を、陽極酸化し、絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３）を形成することが開示されている。つまり、電解液を入れた槽内にアルミニウム電極を形成した圧電基板を浸漬し、アルミニウム電極側を＋、電解液を入れた槽内の電極側を−として、直流電源と接続し、陽極酸化処理を行う。電解液としてはエチレングリコールに四硼酸アンモニウム等を用い、印加する電圧は数Ｖから数十Ｖ程度で、十数分程度の通電でアルミニウムの表面に絶縁に十分な酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）が形成できると記されている。
【特許文献１】特公昭６２−０１６０５０号公報
【特許文献２】特公平０１−０３４４１１号公報
【特許文献３】特開平８−１３０４３３号公報
【非特許文献１】Meirion Lewis,"Surface Skimming Bulk Wave,SSBW", IEEE Ultrasonics Symp. Proc.,pp.744〜752 (1977)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、ＳＨ波型ＳＡＷデバイスの電極上にＳｉＯ２膜を付着して、金属粉による短絡防止、あるいは耐圧を改善しようとすれば、ＳＨ波型ＳＡＷデバイスのＱ値が低下するという問題があった。
また、特許文献３には、弾性表面波装置のＩＤＴ電極の表面を陽極酸化することにより絶縁膜を形成し、金属粉による短絡防止、あるいは耐圧を改善したことが開示されているが、ＳＨ波型ＳＡＷデバイスについては何ら開示されおらず、陽極酸化によるＳＨ波型ＳＡＷデバイスの諸特性への影響についても開示されてなく、ＳＨ波型ＳＡＷデバイスのパラメータをどうのように設定すべきか、手がかりが無いという問題があった。
本発明は、ＳＨ波型ＳＡＷデバイスの電極を陽極酸化処理する場合の諸特性、例えばＱ値の変化、共振周波数の変化、エージング特性等を明らかにし、良好な特性を有するＳＨ波型ＳＡＷデバイス提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係る弾性表面波デバイスの請求項１に記載の発明は、圧電基板と、該圧電基板上に形成されＡｌ又はＡｌを主成分とする合金からなるＩＤＴとを備え、励振波をＳＨ波とした弾性表面波デバイスであって、  前記圧電基板は、回転Ｙカット水晶基板のカット角θを結晶Ｚ軸より反時計方向に−６４．０°＜θ＜−４９．３°の範囲に設定し、且つ、弾性表面波の伝搬方向を結晶Ｘ軸に対し９０°±５°とした水晶平板であり、励振する弾性表面波の波長をλとした時、前記ＩＤＴ電極の波長で基準化した電極膜厚Ｈ／λを０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２としたＳＨ波型弾性表面波デバイスにおいて、前記ＩＤＴ電極を陽極酸化したＳＨ波型弾性表面波デバイスであることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、前記弾性表面波デバイスは、カット角θ及び電極膜厚Ｈ／λの関係が、−1.34082×10−4×θ3−2.34969×10−2×θ2−1.37506×θ−26.7895＜Ｈ／λ＜−1.02586×10−4×θ3 −1.73238×10−2×θ2−0.977607×θ−18.3420を満足していることを特徴とした請求項１に記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００１１】
請求項３の発明は、前記ＩＤＴ電極を構成する電極指の電極指幅／（電極指幅＋電極指間のスペース）をライン占有率ｍｒとした時に、カット角θ及び電極膜厚とライン占有率の積（Ｈ／λ）×ｍｒの関係が、−8.04489×10−5×θ3−1.40981×10−2×θ2−0.825038×θ−16.0737＜（Ｈ／λ）×ｍｒ＜−6.15517×10−5×θ3−1.03943×10−2×θ2−0.586564×θ−11.0052を満足していることを特徴とした請求項１に記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００１２】
請求項４の発明は、圧電基板と、該圧電基板上に形成されＡｌ又はＡｌを主成分とする合金からなるＩＤＴ電極とを備え、励振波をＳＨ波とした弾性表面波デバイスであって、前記圧電基板は、回転Ｙカット水晶基板のカット角θを結晶Ｚ軸より反時計方向に−６１．４°＜θ＜−５１．１°の範囲に設定し、且つ、弾性表面波の伝搬方向を結晶Ｘ軸に対し９０°±５°とした水晶平板であり、励振する弾性表面波の波長をλとした時、前記ＩＤＴ電極の波長で基準化した電極膜厚Ｈ／λを０．０５＜Ｈ／λ＜０．１０とした弾性表面波デバイスにおいて、前記ＩＤＴ電極を陽極酸化したＳＨ波型弾性表面波デバイスであることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、前記弾性表面波デバイスは、カット角θ及び電極膜厚Ｈ／λの関係が、−1.44605×10−4×θ3−2.50690×10−2×θ2−1.45086×θ−27.9464＜Ｈ／λ＜−9.87591×10−5×θ3−1.70304×10−2×θ2−0.981173×θ−18.7946を満足していることを特徴とした請求項４に記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００１４】
請求項６の発明は、前記ＩＤＴ電極を構成する電極指の電極指幅／（電極指幅＋電極指間のスペース）をライン占有率ｍｒとした時に、カット角θ及び電極膜厚とライン占有率の積（Ｈ／λ）×ｍｒの関係が、−8.67632×10−5×θ3−1.50414×10−2×θ2−0.870514×θ−16.7678＜（Ｈ／λ）×ｍｒ＜−5.92554×10−5×θ3−1.02183×10−2×θ2−0.588704×θ−11.2768を満足していることを特徴とした請求項４に記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００１５】
請求項７の発明は、前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板上にＩＤＴ電極を少なくとも１個配置した１ポートの弾性表面波共振子であることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００１６】
請求項８の発明は、前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板の弾性表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極を少なくとも２個配置した２ポートの弾性表面波共振子であることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００１７】
請求項９の発明は、前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板の弾性表面波の伝搬方向に対して複数個の弾性表面波共振子を平行に近接配置した横結合型多重モードフィルタであることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００１８】
請求項１０の発明は、前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板の弾性表面波の伝搬方向に沿って複数個のＩＤＴ電極からなる２ポートの弾性表面波共振子を配置した縦結合型多重モードフィルタであることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００１９】
請求項１１の発明は、前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板上に複数個のＳＨ波型弾性表面波共振子を梯子状に接続したラダー型弾性表面波フィルタあることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００２０】
請求項１２の発明は、前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板上に弾性表面波を双方向に伝搬させるＩＤＴ電極を所定の間隔を空けて複数個配置したトランスバーサルＳＡＷフィルタであることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００２１】
請求項１３の発明は、前記弾性表面波デバイスは、前記圧電基板上に弾性表面波を一方向に伝搬させるＩＤＴ電極を少なくとも１つ配置したトランスバーサルＳＡＷフィルタであることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００２２】
請求項１４の発明は、前記弾性表面波デバイスは、弾性表面波センサであることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００２３】
請求項１５の発明は、前記弾性表面波デバイスは、ＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を有することを特徴とした請求項１乃至１４のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスである。
【００２４】
請求項１６の発明は、請求項１乃至１５のいずれかに記載のＳＨ波型弾性表面波デバイスを用いたモジュール装置、又は発振回路である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の請求項１、４に記載のＳＡＷデバイスは、カット角θが−６４．０°＜θ＜−４９．３°、好ましくは−６１．４°＜θ＜−５１．１°の範囲にある回転Ｙカット水晶基板を用い、ＳＡＷの伝搬方向が結晶Ｘ軸に対して９０°±５°として励振されるＳＨ波を用い、ＩＤＴ電極やグレーティング反射器の電極材料をＡｌまたはＡｌを主とした合金にて構成し、波長で基準化した電極膜厚Ｈ／λを０.０４＜Ｈ／λ＜０.１２、好ましくは０．０５＜Ｈ／λ＜０．１０とすることで、本来基板内部に潜って進んでいく波を基板表面に集中させてグレーティング反射器等により表面波の反射を効率良く利用できるようにし、更に前記電極膜を陽極酸化したので、小型でＱ値が高く、且つ周波数エージング特性が優れたＳＨ波型ＳＡＷデバイスを提供することができる。
【００２６】
請求項２、５に記載の電極膜厚Ｈ／λとカット角θの条件を満足することにより、頂点温度Ｔｐ（℃）を実用的な温度範囲内に設定し、周波数エージング特性が優れたＳＨ波型ＳＡＷデバイスとすることができる。
【００２７】
請求項３、６に記載の電極膜厚とライン占有率の積（Ｈ／λ）×ｍｒとカット角θの条件を満足することにより、頂点温度Ｔｐ（℃）を実用的な温度範囲内に設定し、周波数エージング特性が優れたＳＨ波型ＳＡＷデバイスとすることができる。
【００２８】
請求項７乃至１４のいずれかに記載の種々の方式のＳＡＷデバイスを用いれば、小型でＱ値が高く、且つ周波数エージング特性が優れたＳＨ波型ＳＡＷデバイスを提供することができる。
【００２９】
請求項１５に記載のＳＡＷデバイスは、ＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を配置してＳＡＷのエネルギーを前記ＩＤＴ電極内に十分閉じ込めることができるので、小型でＱ値が高く、周波数エージング特性が優れたＳＨ波型ＳＡＷデバイスを提供することができる。
【００３０】
請求項１６に記載のモジュール装置、又は発振回路は、本発明のＳＨ波型ＳＡＷデバイスを用いているので小型で高性能で、周波数エージング特性が優れたモジュール装置、又は発振回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明を説明する前に、本発明の元になった特願２００４−３１０４５２号について説明する。ＳＨ波型表面波は、図１（ａ）に示すようにＹカット水晶基板の回転角θを結晶軸Ｚより反時計方向に約−５０°とし、結晶軸Ｘに対し９０°±５°方向に伝搬するＳＨ波型の表面波である。図１（ｂ）はＳＨ波型ＳＡＷ共振子であって、水晶基板１の主面上にＺ’軸方向に沿ってＩＤＴ電極２を配置すると共に、該ＩＤＴ電極２の両側にグレーティング反射器３ａ、３ｂを配設してＳＨ波型ＳＡＷ共振子を構成する。ＩＤＴ電極２は互いに間挿し合う複数の電極指を有する一対の櫛形電極より構成され、それぞれの櫛形電極よりリード電極を伸ばす。
ＩＤＴ電極２、グレーティング反射器３ａ、３ｂの電極材料はアルミニウム（Ａｌ）又はＡｌを主成分とする合金とし、ＩＤＴ電極２、グレーティング反射器３ａ、３ｂの電極膜厚ＨをＳＨ波型表面波の波長λで基準化したＨ／λを基準化電極膜厚、ＩＤＴ電極２を構成する電極指幅をＬ、電極指幅Ｌと電極指間のスペースＳとの和を（Ｌ＋Ｓ）としたとき、Ｌ／（Ｌ＋Ｓ）をライン占有率ｍｒとし、特に記述しないときは、ｍｒ＝０．６０を用いる。
【００３２】
本発明においては、従来の欠点を鑑みて電極膜厚Ｈ／λを、従来の値より大きく設定することで、ＳＨ波型表面波を圧電基板表面に集中させて、グレーティング反射器によりＳＨ波型表面波の反射を効率良く利用できるようにし、少ないＩＤＴ電極対数やグレーティング反射器本数でもＳＨ波型表面波エネルギーをＩＤＴ電極内に閉じ込めるようにしてデバイスサイズの小型化を図った。
図２は、図１（ｂ）に示したＳＨ波型ＳＡＷ共振子において、圧電基板１に−５１°回転Ｙカット９０°Ｘ伝搬水晶基板（オイラー角表示では（０°,３９°,９０°））を用い、共振周波数を３１５ＭＨｚ、電極膜厚Ｈ／λを０．０６、ＩＤＴ電極２の対数を１００対、グレーティング反射器３ａ、３ｂの本数を各々１００本として構成したＳＨ波型ＳＡＷ共振子の周波数温度特性（実線）を示した図である。また、比較の為に、圧電基板の大きさを同一にしたＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子の周波数温度特性を破線で示し、重ね書きした。
【００３３】
図３は本発明のＳＨ波型ＳＡＷ共振子における電極膜厚Ｈ／λとＱ値の関係を示したものであり、共振子設計条件は前述と同等である。同図より、０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２の範囲においてＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子のＱ値（１５，０００）を上回る値が得られることが分かる。更に、０．０５＜Ｈ／λ＜０．１０の範囲に設定することにより２０，０００以上もの高いＱ値が得られる。
【００３４】
また、特公平０１−０３４４１１号にある多対ＩＤＴ型ＳＡＷ共振子と本発明のＳＨ波型ＳＡＷ共振子のＱ値を比較すると、特公平０１−０３４４１１号で得られているＱ値は共振周波数が２０７．５６１（ＭＨｚ）における値であり、これを本実施例で適用している共振周波数３１５（ＭＨｚ）に変換するとＱ値は１５，０００程度となり、ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子とほぼ同等である。また、共振子のサイズを比較すると、特公平０１−０３４４１１号の多対ＩＤＴ型ＳＡＷ共振子は８００±２００対もの対数が必要なのに対し、本発明ではＩＤＴとグレーティング反射器の両方で２００対分の大きさで十分であるので格段に小型化できる。従って、電極膜厚を０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２の範囲に設定し、グレーティング反射器を設けて効率良くＳＨ波型表面波を反射することで、特公平０１−０３４４１１号に開示されている多対ＩＤＴ型ＳＡＷ共振子よりも小型で且つＱ値が高いＳＡＷデバイスを実現できる。
【００３５】
次に、図４は本発明のＳＨ波型ＳＡＷ共振子における電極膜厚Ｈ／λと２次温度係数の関係を示したものであり、共振子設計条件は前述と同等である。図４より高いＱ値が得られる０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２の範囲において、ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子の２次温度係数−０．０３４（ｐｐｍ／℃２）よりも良好な値が得られた。以上より電極膜厚Ｈ／λを０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２の範囲に設定することで、ＳＴカット水晶ＳＡＷデバイス及び特公平０１−０３４４１１号に開示されているＳＡＷデバイスよりも小型でＱ値が高く、且つ周波数安定性に優れたＳＡＷデバイスを提供できることが分かった。
【００３６】
なお、これまでカット角θを−５１°とした場合についてのみ示してきたが、本発明のＳＡＷ共振子においてはカット角θを変えても膜厚依存性は大きく変化せず、−５１°から数度ずれたカット角においても電極膜厚を０.０４＜Ｈ／λ＜０.１２の範囲に設定することで、良好なＱ値と２次温度係数が得られる。
【００３７】
ところで、本発明のＳＨ波型ＳＡＷ共振子は、非常に広い温度範囲では３次的な温度特性となるが、特定の狭い温度範囲では２次特性と見なすことができ、その頂点温度Ｔｐは電極膜厚やカット角によって変化する。従って、いくら周波数温度特性が優れていても頂点温度Ｔｐが使用温度範囲外となってしまうと周波数安定性は著しく劣化してしまうので、実用的な使用温度範囲（−５０℃〜＋１２５℃）において優れた周波数安定性を実現するには、２次温度係数だけでなく頂点温度Ｔｐについても詳細に検討する必要がある。
【００３８】
図５（ａ）は、本発明のＳＨ波型ＳＡＷ共振子においてカット角θを−５０．５°としたときの電極膜厚Ｈ／λと頂点温度Ｔｐの関係を示している。図５（ａ）から明らかなように、電極膜厚Ｈ／λを大きくすると頂点温度Ｔｐは下がり、電極膜厚Ｈ／λと頂点温度Ｔｐの関係は次の近似式で表わされる。
Tp(H/λ)=−41825×(H/λ)2＋2855.4×(H/λ)−26.42   ・・・（１）
また、−５０°近傍のカット角においても切片を除けばおおよそ（１）式が適用できる。
【００３９】
また、図５（ｂ）は、本発明のＳＡＷ共振子において電極膜厚Ｈ／λを０．０６とした時のカット角θと頂点温度Ｔｐの関係を示している。図５（ｂ）から明らかなように、カット角θの絶対値を小さくすると頂点温度Ｔｐは下がり、カット角θと頂点温度Ｔｐの関係は次の近似式で表わされる。
Tp(θ)=−43.5372×θ−2197.14  ・・・（２）
式（１）及び式（２）から電極膜厚Ｈ／λを０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２とした時に頂点温度Ｔｐを実用的な使用温度範囲（−５０〜＋１２５℃）に設定するには、カット角θを−５９．９°≦θ≦−４８．９°の範囲に設定すれば良いことが分かる。
【００４０】
また、電極膜厚Ｈ／λとカット角θの双方を考慮する場合、頂点温度Ｔｐは式（１）及び式（２）から次の近似式で表わされる。
Tp(H/λ,θ)=Tp(H/λ)＋Tp(θ)=−41825×(H/λ)２＋2855.4×(H/λ)−43.5372×θ−2223.56 ・・・（３）
式（３）より、頂点温度Ｔｐを使用温度範囲（−５０〜＋１２５℃）に設定するには、次式で表される範囲に電極膜厚Ｈ／λ及びカット角θを設定すれば良い。
0.9613≦−18.498×(H/λ)2+1.2629×(H/λ)−0.019255×θ≦1.0387  ・・・（４）
【００４１】
このように、本発明ではカット角θが−５９．９°≦θ≦−４８．９°の範囲にある回転Ｙカット水晶基板を用い、ＳＡＷの伝搬方向がＸ軸に対してほぼ垂直方向として励振されるＳＨ波を用い、ＩＤＴ電極やグレーティング反射器の電極材料をＡｌまたはＡｌを主とした合金にて構成し、その電極膜厚Ｈ／λを０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２とすることで、ＳＴカット水晶ＳＡＷデバイスより小型で、且つＱ値が大きく、且つ周波数安定性の優れているＳＡＷデバイスを実現できる。
【００４２】
ここで、より最適な条件について検討すると、電極膜厚Ｈ／λは図３よりＱ値として２０，０００以上が得られる０．０５＜Ｈ／λ＜０．１０の範囲に設定するのが好ましい。また、頂点温度Ｔｐをより実用的な使用温度範囲（０°〜＋７０℃）に設定するためには、カット角θは−５５．７°≦θ≦−５０．２°の範囲に設定するのが好ましく、更には、式（３）より得られる次式の範囲にカット角θ及び電極膜厚Ｈ／λを設定するのが好ましい。
0.9845≦−18.518×(H/λ)２＋1.2643×(H/λ)−0.019277×θ≦1.0155  ・・・（５）
【００４３】
以上では、図５（ａ）のカット角θを−５０．５°とした時の電極膜厚H／λと頂点温度Ｔｐの関係、及び図５（ｂ）の電極膜厚Ｈ／λを０．０６とした時のカット角θと頂点温度Ｔｐの関係から、頂点温度Ｔｐが実用的な使用温度範囲に入るような電極膜厚Ｈ／λとカット角θの関係式を導き出したが、更にカット角θの範囲を広げて実験を行ったところ、より詳細な条件を見出すことができたので以下説明する。
【００４４】
図６は、前記ＳＨ波型ＳＡＷ共振子において頂点温度Ｔｐ（℃）がＴｐ＝−５０，０，＋７０，＋１２５である時の水晶基板のカット角θと電極膜厚Ｈ／λの関係を示しており、各Ｔｐ特性の近似式は以下の通りである。
Ｔｐ＝−５０（℃）：Ｈ／λ≒−1.02586×10−4×θ3 −1.73238×10−2×θ2−0.977607×θ−18.3420
Ｔｐ＝０（℃）：Ｈ／λ≒−9.87591×10−5×θ3−1.70304×10−2×θ2−0.981173×θ−18.7946
Ｔｐ＝＋７０（℃）：Ｈ／λ≒−1.44605×10−4×θ3−2.50690×10−2×θ2−1.45086×θ−27.9464
Ｔｐ＝＋１２５（℃）：Ｈ／λ≒−1.34082×10−4×θ3−2.34969×10−2×θ2−1.37506×θ−26.7895
【００４５】
図６から、頂点温度Ｔｐ（℃）を実用的な範囲である−５０≦Ｔｐ≦＋１２５に設定するには、Ｔｐ＝−５０℃及びＴｐ＝＋１２５℃の曲線に囲まれた領域、即ち、−1.34082×10−4×θ3−2.34969×10−2×θ2−1.37506×θ−26.7895＜Ｈ／λ＜−1.02586×10−4×θ3 −1.73238×10−2×θ2−0.977607×θ−18.3420となるようにカット角θ及び電極膜厚Ｈ／λを設定すれば良いことが分かる。また、この時の電極膜厚Ｈ／λの範囲は、従来のＳＴカット水晶デバイスより優れた特性が得られる０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２とし、カット角θの範囲は図６の点Ａから点Ｂに示す範囲の−６４．０＜θ＜−４９．３とする必要がある。
【００４６】
更に、より最適な条件について検討すると、頂点温度Ｔｐ（℃）はより実用的な使用温度範囲である０≦Ｔｐ≦＋７０に設定するのが望ましい。Ｔｐ（℃）を前述の範囲に設定するには、図６に示すＴｐ＝０℃及びＴｐ＝＋７０℃の曲線に囲まれた領域、即ち、−1.44605×10−4×θ3−2.50690×10−2×θ2−1.45086×θ−27.9464＜Ｈ／λ＜−9.87591×10−5×θ3−1.70304×10−2×θ2−0.981173×θ−18.7946となるようにカット角θ及び電極膜厚Ｈ／λを設定すれば良い。また、電極膜厚Ｈ／λはＱ値が２０，０００以上得られる０．０５＜Ｈ／λ＜０．１０の範囲にするのが望ましく、電極膜厚を前述の範囲とし、頂点温度Ｔｐ（℃）を０≦Ｔｐ≦＋７０の範囲内に設定するには、カット角θを図６の点Ｃから点Ｄに示す範囲の−６１．４＜θ＜−５１．１に設定する必要がある。
【００４７】
以上、詳細に検討した結果、カット角θが−６４．０°＜θ＜−４９．３°、好ましくは−６１．４°＜θ＜−５１．１°の範囲にある回転Ｙカット水晶基板を用い、表面波の伝搬方向がＸ軸に対してほぼ垂直方向として励振されるＳＨ波を用い、ＩＤＴ電極やグレーティング反射器の電極材料をＡｌまたはＡｌを主とした合金にて構成し、その電極膜厚Ｈ／λを０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２、好ましくは０．０５＜Ｈ／λ＜０．１０とすることで、ＳＴカット水晶ＳＡＷデバイスよりＱ値が大きく優れた温度特性が得られると共に、頂点温度Ｔpを実用的な使用温度範囲内に設定できることを見出した。
【００４８】
ところで、これまでＩＤＴのライン占有率ｍｒを０．６０と固定したときの例について説明してきたが、以下ではライン占有率を変数に含めた場合のＴｐ特性について検討した。図７は、電極膜厚とライン占有率の積（Ｈ／λ）×ｍｒと頂点温度Ｔｐの関係を示している。なお、縦軸は頂点温度Ｔｐ（℃）を、横軸は電極膜厚とライン占有率との積（Ｈ／λ）×ｍｒを示しており、このときの水晶基板のカット角θは−５１．５°としている。図７に示すように、電極膜厚とライン占有率の積（Ｈ／λ）×ｍｒの値を大きくする程、頂点温度Ｔｐは下がることが分かる。
【００４９】
次に、図８は頂点温度Ｔｐ（℃）がＴｐ＝−５０，０，＋７０，＋１２５である時の水晶基板のカット角θと電極膜厚とライン占有率の積（Ｈ／λ）×ｍｒの関係を示している。なお、各Ｔｐ特性の近似式は以下の通りである。
Ｔｐ＝−５０（℃）：Ｈ／λ×ｍｒ≒−6.15517×10−5×θ3−1.03943×10−2×θ2−0.586564×θ−11.0052
Ｔｐ＝０（℃）：Ｈ／λ×ｍｒ≒−5.92554×10−5×θ3−1.02183×10−2×θ2−0.588704×θ−11.2768
Ｔｐ＝＋７０（℃）：Ｈ／λ×ｍｒ≒−8.67632×10−5×θ3−1.50414×10−2×θ2−0.870514×θ−16.7678
Ｔｐ＝＋１２５（℃）：Ｈ／λ×ｍｒ≒−8.04489×10−5×θ3−1.40981×10−2×θ2−0.825038×θ−16.0737
【００５０】
図８から、頂点温度Ｔｐ（℃）を実用的な範囲である−５０≦Ｔｐ≦＋１２５に設定するには、Ｔｐ＝−５０℃及びＴｐ＝＋１２５℃の曲線に囲まれた領域、即ち、−8.04489×10−5×θ3−1.40981×10−2×θ2−0.825038×θ−16.0737＜Ｈ／λ×ｍｒ＜−6.15517×10−5×θ3−1.03943×10−2×θ2−0.586564×θ−11.0052となるようにカット角θ及び電極膜厚とライン占有率の積Ｈ／λ×ｍｒを設定すれば良いことが分かる。また、この時の電極膜厚Ｈ／λの範囲は従来のＳＴカット水晶デバイスより優れた特性が得られる０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２とし、カット角θの範囲は−６４．０＜θ＜−４９．３とする必要がある。
【００５１】
また、頂点温度Ｔｐ（℃）をより実用的な使用温度範囲である０≦Ｔｐ≦＋７０に設定するには、図８に示すＴｐ＝０℃及びＴｐ＝＋７０℃の曲線に囲まれた領域、即ち、−8.67632×10−5×θ3−1.50414×10−2×θ2−0.870514×θ−16.7678＜Ｈ／λ×ｍｒ＜−5.92554×10−5×θ3−1.02183×10−2×θ2−0.588704×θ−11.2768となるようにカット角θ及び電極膜厚とライン占有率の積（Ｈ／λ）×ｍｒを設定すれば良い。また、この時の電極膜厚Ｈ／λはＱ値が２０，０００以上得られる０．０５＜Ｈ／λ＜０．１０とするのが望ましく、電極膜厚を前述の範囲とし、且つ、頂点温度Ｔｐ（℃）を０≦Ｔｐ≦＋７０の範囲内に設定するには、カット角θは−６１．４＜θ＜−５１．１とするのが望ましい。
【００５２】
これまで、図１に示すような１ポートのＳＡＷ共振子についてのみ言及してきたが、それ以外のＳＡＷデバイスにおいても本発明を適用できる。以下、種々のＳＡＷデバイスの構造について説明する。
図９は圧電基板１１上にＳＡＷの伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極１２、１３を配置し、その両側にグレーティング反射器１４ａ、１４ｂを配置した２ポートＳＨ波型ＳＡＷ共振子を示しており、１ポートＳＨ波型ＳＡＷ共振子と同じく高いＱ値を実現できる。
【００５３】
図１０は、共振子フィルタの１つの方式としてＳＡＷ共振子の音響結合を利用した２重モードＳＡＷ（ＤＭＳ）フィルタを示しており、図１０（ａ）は圧電基板２１上にＳＡＷ共振子２２を伝搬方向に対して平行に近接配置した横結合型ＤＭＳフィルタ、図１０（ｂ）は圧電基板３１上にＩＤＴ３２からなるＳＨ波型ＳＡＷ共振子を表面波の伝搬方向に沿って配置した２ポートの縦結合型ＤＭＳフィルタである。前記横結合型ＤＭＳフィルタは伝搬方向に対し垂直方向の音響結合を利用し、前記縦結合型ＤＭＳフィルタは伝搬方向に対し水平方向の音響結合を利用している。これらＤＭＳフィルタは平坦な通過帯域と良好な帯域外抑圧度が得られる特徴がある。
なお、前記縦結合型ＤＭＳフィルタは、通過域近傍を高減衰にするためにＳＡＷ共振子を接続する場合がある。また、更に高次のモードを利用した多重モードＳＡＷフィルタや、伝搬方向に対し垂直方向と水平方向の双方で音響結合させた多重モードＳＡＷフィルタにも応用できる。
【００５４】
図１１は、共振子フィルタの別の方式として、圧電基板４１上に複数の１ポートＳＡＷ共振子４２を直列、並列、直列と梯子（ラダー）状に配置してフィルタを構成したラダー型ＳＡＷフィルタを示している。ラダー型ＳＡＷフィルタは前記ＤＭＳフィルタと比較して通過域近傍の減衰傾度が急峻なフィルタ特性が得られる。
【００５５】
図１２は、トランスバーサルＳＡＷフィルタを示しており、同図（ａ）は圧電基板５１上に表面波の伝搬方向に沿って入力用ＩＤＴ電極５２と出力用ＩＤＴ電極５３を所定の間隙をあけて配置したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタである。なお、前記ＩＤＴ電極５２、５３は双方向に表面波を伝搬させる。また、入出力端子間の直達波の影響を防ぐためにシールド電極５４を設けたり、基板端面からの不要な反射波を抑圧するために圧電基板５１の両端に吸音材５５を塗布する場合がある。トランスバーサル型ＳＡＷフィルタは、振幅特性と位相特性とを別々に設計可能であり、帯域外抑圧度が高いためＩＦ用フィルタとして多用されている。
【００５６】
前記トランスバーサル型ＳＡＷフィルタにおいて、表面波は伝搬方向に沿って左右に等しく伝搬するためフィルタの挿入損失が大きくなるという問題がある。この問題を解決するものとして、図１２（ｂ）に示すように電極指配列や電極指幅を変化させることによりＳＡＷの励振及び反射に重み付けを施して表面波の励振を一方向性にした所謂単相一方向性電極（Single Phase Uni-Directional Transducer：ＳＰＵＤＴ）６２、６３を配置したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタがある。表面波の励振が一方向性となるので低損失なフィルタ特性が得られる。また、他の構造として、ＩＤＴの励振電極間にグレーティング反射器を配置した所謂反射バンク型トランスバーサル型ＳＡＷフィルタ等がある。
【００５７】
以上の種々のＳＡＷデバイスにおいて、圧電基板に回転Ｙカット水晶基板のカット角θを結晶Ｚ軸より反時計方向に−６４．０°＜θ＜−４９．３°、好ましくは−６１．４°＜θ＜−５１．１°の範囲に設定し、弾性表面波の伝搬方向を結晶Ｘ軸に対し９０°±５°とした水晶平板を用い、電極膜厚Ｈ／λを０．０４＜Ｈ／λ＜０．１２、好ましくは０．０５＜Ｈ／λ＜０．１０の範囲に設定すれば、本発明と同様な効果が得られることは明らかである。
【００５８】
また、上述のＳＡＷデバイスにおいて、ＩＤＴ電極やグレーティング反射器上にＳｉＯ２等の保護膜やＡｌを陽極酸化した保護膜等を形成したり、Ａｌ電極の上部あるいは下部に密着層あるいは耐電力向上等の目的で別の金属薄膜を形成した場合においても、本発明と同様の効果を得られることは明らかである。また、センサ装置やモジュール装置、発振回路等に本発明のＳＨ波型ＳＡＷデバイスが適用できることは言うまでもない。また、電圧制御ＳＡＷ発振器（ＶＣＳＯ）等に本発明のＳＡＷデバイスを用いれば、容量比γを小さくできるので周波数可変幅を大きくとれる。
【００５９】
また、本発明のＳＡＷデバイスは、ＳＡＷチップとパッケージをワイヤボンディングした構造以外でも良く、ＳＡＷチップの電極パッドとパッケージの端子とを金属バンプで接続したフリップチップボンディング（ＦＣＢ）構造や、配線基板上にＳＡＷチップをフリップチップボンディングしＳＡＷチップの周囲を樹脂封止したＣＳＰ（Chip Size Package）構造、或いは、ＳＡＷチップ上に金属膜や樹脂層を形成することによりパッケージや配線基板を不要としたＷＬＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）構造等にしても良い。更には、水晶デバイスを水晶又はガラス基板で挟んで積層封止したＡＱＰ（All Quartz Package）構造としても良い。前記ＡＱＰ構造は、水晶又はガラス基板で挟んだだけの構造であるのでパッケージが不要で薄型化が可能であり、低融点ガラス封止や直接接合とすれば接着剤によるアウトガスが少なくなりエージング特性に優れた効果を奏する。
【００６０】
以下、本発明を図示した実施の形態例に基づいて詳細に説明する。図１３は本発明に係るＳＨ波型ＳＡＷ共振子の構成を示す平面図であって、水晶基板７１のＺ’軸方向に沿ってアルミニウム、又はアルミニウムを主成分とする合金のＩＤＴ電極７２と、その両側にグレーティング反射器７３ａ、７３ｂとを配置して、ＳＨ波型ＳＡＷ共振子を構成する。ＩＤＴ電極７２は、互いに間挿し合う複数の電極指を有する一対の櫛形電極より形成され、それぞれの櫛形電極よりリード電極を伸ばして二端子とする。さらに、電解液を入れた槽内に前記のＳＨ波型ＳＡＷ共振子を浸漬し、アルミニウム電極（ＩＤＴ電極７２、グレーティング反射器７３ａ、７３ｂ）の陽極酸化処理を行う。ここで、アルミニウム電極の陽極酸化ついては、前述した特許文献３に示してあるように行い、アルミニウム電極の表面から厚さ約３６０Åが陽極酸化され、絶縁膜Ａｌ２Ｏ３が形成されたことを、段差計を用いた測定によって確認した。
なお、水晶基板７１のカット角θ、電極材料、ＩＤＴ電極の基準化電極膜厚Ｈ／λ（λはＳＨ波型表面波の波長）、ライン占有率ｍｒ（電極指幅Ｌとスペース幅Ｓとの和に対する電極指幅Ｌの比）等は、前述した特願２００４−３１０４５２号に基づくものとする。
【００６１】
図１４（ａ）は、ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子（図中にはＳＡＷ（ＳＴ）と表示）と、ＳＨ波型ＳＡＷ共振子（図中にはＳＡＷ（ＳＨ波型）と表示）とをそれぞれ４７個試作し、アルミニウムを主成分とするＩＤＴ電極及びグレーティング反射器を陽極酸化処理する前と後のＱ値をそれぞれ測定した図である。なお、ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子の基板のカット角は＋３１．０°、ＩＤＴ電極の対数は１２０対、グレーティング反射器の本数はそれぞれ１１４本、電極膜厚Ｈ／λは０．０３、ライン占有率ｍｒは０．６５である。そして、ＳＨ波型ＳＡＷ共振子の諸定数については、基板のカット角は−５２．０°、ＩＤＴ電極７２の対数は１２０対、グレーティング反射器７３ａ、７３ｂの本数はそれぞれ１００本、電極膜厚Ｈ／λは０．０６、ライン占有率ｍｒは０．６とした場合のＱ値である。
【００６２】
ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子の４７個について、アルミニウム電極を陽極酸化前に測定したＱ値の平均値は１０，１８８、標準偏差は９９であり、陽極酸化を行った後のＱ値の平均値は８，１９５、標準偏差は４５７であった。同様に、ＳＨ波型ＳＡＷ共振子の４７個について、電極を陽極酸化する前のＱ値の平均値は１３，６６６、標準偏差は１０８であり、陽極酸化を行った後のＱ値の平均値は１１，４８８、標準偏差は１１６であった。ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子では電極の陽極酸化前後におけるＱ値は８０％に低下したのに対し、ＳＨ波型ＳＡＷ共振子では陽極酸化前後のＱ値は８４％に低下し、ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子に比べＱ値の低下が少ないことが判明した。また、陽極酸化によるＱ値のばらつきも、ＳＨ波型ＳＡＷ共振子はＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子のばらつきに比べ小さいことが分かった。
【００６３】
図１４（ｂ）は、電極を陽極酸化処理する前と後の共振周波数の変化を測定したもので、個数はそれぞれ４７個である。ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子では、電極の陽極酸化前に測定した共振周波数の平均値は６２１．９０８ＭＨｚ、標準偏差は０．０３９であり、陽極酸化を行った後の共振周波数の平均値は６２０．２３４ＭＨｚ、標準偏差は０．０５２であった。同様に、ＳＨ波型ＳＡＷ共振子では、電極を陽極酸化する前の共振周波数の平均値は６２１．９２１ＭＨｚ、標準偏差は０．０５０であり、陽極酸化を行った後の共振周波数の平均値は６２１．３７２ＭＨｚ、標準偏差は０．０４７であった。ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子では電極の陽極酸化前後における共振周波数の差は−２６９１ｐｐｍであるのに対し、ＳＨ波型ＳＡＷ共振子では陽極酸化前後の共振周波数の差は−８８３ｐｐｍと、ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子に比べ共振周波数の低下が少ないことが判明した。また、陽極酸化による共振周波数のばらつきも、ＳＨ波型ＳＡＷ共振子はＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子に比べ小さかった。
また、ＳＨ波型ＳＡＷ共振子の陽極酸化による共振周波数変化が小さいことは、共振周波数の微調整に有利であることを示している。
【００６４】
図１５は、図１４に示した諸定数（ＳＨ波型用）を用いて試作したＳＨ波型ＳＡＷ共振子をセラミックパッケージに密封し、温度８５℃、湿度８５％の恒温槽に放置し、経過時間と周波数変化Δｆ（ｐｐｍ）との関係を測定した図である。ＩＤＴ電極及びグレーティング反射器の陽極酸化処理は行っていない。
図１６は、同様な定数を用いて試作したＳＨ波型ＳＡＷ共振子の電極面上にＳｉＯ２膜を付着し、これをセラミックパッケージに密封し、温度８５℃、湿度８５％の恒温槽に放置し、経過時間と周波数変化Δｆ（ｐｐｍ）との関係を測定した図である。絶縁膜を付着しないＳＨ波型ＳＡＷ共振子の１０００Ｈ後の周波数エージングが、−数ｐｐｍであるのに対し、電極上にＳｉＯ２の絶縁膜を付着したＳＨ波型ＳＡＷ共振子の１０００Ｈ後の周波数エージングは、−４０ｐｐｍとかなり劣化することが分かる。
【００６５】
図１７は、図１４に示した諸定数（ＳＨ波型用）を用い、アルミニウム電極を陽極酸化処理して試作したＳＨ波型ＳＡＷ共振子を、セラミックパッケージに密封し、温度８５℃、湿度８５％の恒温槽に放置し、経過時間と周波数変化Δｆ（ｐｐｍ）との関係を測定した図である。１０００Ｈ後のエージング特性は、−数ｐｐｍであり、絶縁膜を付着しないＳＨ波型ＳＡＷ共振子のエージング特性とほぼ同程度のエージングであることが判明した。
【００６６】
以上では、Ｙカット水晶基板の回転角θを結晶軸Ｚより反時計方向に約−５０°とし、結晶軸Ｘに対し９０°±５°方向に伝搬するＳＨ波型表面波を用いたＳＨ波型ＳＡＷ共振子について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、水晶基板上にＳＨ波型表面波の伝搬方向に沿って２つのＩＤＴ電極を近接して配置すると共に、該２つのＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を配設して構成した１次−２次縦結合二重モードＳＡＷフィルタ、３つのＩＤＴ電極を近接させ、その両側にグレーティング反射器を配置して構成した１次−３次縦結合二重モードＳＡＷフィルタに適用できる。
また、水晶基板上にＳＨ波型表面波の伝搬方向と直交して２つのＩＤＴ電極を近接して配置すると共に、該２つのＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を配設して構成した１次−２次横結合二重モードＳＡＷフィルタにも本発明は適用できる。さらに、水晶基板上にＳＨ波型表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極とその両側にグレーティング反射器を配して構成するＳＨ波型ＳＡＷ共振子を複数個形成し、これらを梯子型に接続して構成したラダー型ＳＡＷフィルタにも適用できる。
また、本発明は、水晶基板上にＳＨ波型表面波の伝搬方向に沿って２つのＩＤＴ電極を所定の間隔を隔して配したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】（ａ）はＳＨ波型ＳＡＷ共振子の基板のカット角θと、電極の配置を示す図で、（ｂ）はＳＨ波型ＳＡＷ共振子の構成を示す平面図である。ある。
【図２】ＳＨ波型ＳＡＷ共振子の周波数温度特性と、ＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子の周波数温度特性とを重ね書きした図である。
【図３】ＳＨ波型ＳＡＷ共振子の電極膜厚Ｈ／λとＱ値との関係を示す図である。
【図４】ＳＨ波型ＳＡＷ共振子の電極膜厚Ｈ／λと２次温度係数との関係を示す。
【図５】ＳＨ波型ＳＡＷ共振子の電極膜厚Ｈ／λと頂点温度Ｔｐの関係を（ａ）に、カット角θと頂点温度Ｔｐの関係を（ｂ）に示す。
【図６】ＳＨ波型ＳＡＷ共振子の頂点温度Ｔｐ（℃）がＴｐ＝−５０，０，＋７０，＋１２５であるときのカット角θと電極膜厚Ｈ／λの関係を示す。
【図７】ＳＨ波型ＳＡＷ共振子の電極膜厚とライン占有率の積（Ｈ／λ）×ｍｒと頂点温度Ｔｐの関係を示す。
【図８】ＳＨ波型ＳＡＷ共振子の頂点温度Ｔｐ（℃）がＴｐ＝−５０，０，＋７０，＋１２５であるときのカット角θと電極膜厚とライン占有率の積Ｈ／λ×ｍｒの関係を示す。
【図９】２ポートＳＨ波型ＳＡＷ共振子を説明する図である。
【図１０】ＤＭＳフィルタを説明する図であり、（ａ）に横結合型ＤＭＳフィルタ、（ｂ）に縦結合型ＤＭＳフィルタを示す。
【図１１】ラダー型ＳＡＷフィルタを説明する図である。
【図１２】トランスバーサルＳＡＷフィルタを説明する図であり、（ａ）に双方向にＳＡＷを励振させるＩＤＴを配置したトランスバーサルＳＡＷフィルタ、（ｂ）に一方向にＳＡＷを励振させるＩＤＴを配置したトランスバーサルＳＡＷフィルタを示す。
【図１３】本発明に係るアルミニウムを主成分とする電極を陽極酸化したＳＨ波型ＳＡＷ共振子の構造を示した概略平面図図である。
【図１４】（ａ）はＳＴカット水晶ＳＡＷ共振子とＳＨ波型ＳＡＷ共振子との、陽極酸化前後のＱ値の平均値、標準偏差、Ｑ値の比を示した図、（ｂ）は陽極酸化前後の周波数の平均値、標準偏差、周波数の差を示した図である。
【図１５】ＳＨ波型ＳＡＷ共振子に保護膜を付着しないもののエージング特性図である。
【図１６】ＳＨ波型ＳＡＷ共振子にＳｉＯ２絶縁膜を付着したもののエージング特性図である。
【図１７】電極を陽極酸化処理したＳＨ波型ＳＡＷ共振子のエージング特性である。
【図１８】（ａ）は従来のＳＨ波型ＳＡＷ共振子の基板のカット角θと、電極の配置を示す図で、（ｂ）はＳＨ波型ＳＡＷ共振子の構成を示す平面図である。ある。
【図１９】多対ＩＤＴ電極型ＳＡＷ共振子の構成を示す平面図である。
【図２０】ＩＤＴ電極の一方の櫛形電極を陽極酸化した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１１、２１、３１、４１、７１  圧電基板
２、１２、１３、２２、３２、４２、５２、５３、６２、６３、７２  ＩＤＴ電極
３ａ、３ｂ、１４ａ、１４ｂ、７３ａ、７３ｂ  グレーティング反射器
５４  シールド電極
５５  吸音材
λ  ＳＨ波型弾性表面波の波長
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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