專利名稱:蘭姆波型高頻裝置的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及在通信設備等中使用的蘭姆波型高頻裝置。
背景技術:
以往已經(jīng)知道有高頻諧振器或構(gòu)成濾波器等的高頻裝置。作為高頻諧振器的代表例,有使用瑞利波(Rayleigh wave)或SH波的表面聲波元件、使用作為體積波的蘭姆波(Lamb wave)的蘭姆波元件等。并且,有使用與上述相同的波的頻帶濾波器。
例如,已經(jīng)知道的瑞利波型表面聲波元件,其在被稱為ST切的石英基板的表面,在沿表面聲波傳播的Z’軸方向形成有IDT電極(例如,參照非專利文獻1)。
并且,也已經(jīng)知道使用了STW切石英基板的表面聲波元件,即,傳播相對于ST切石英基板,表面聲波的傳播方向偏移90度的橫波的SH波型表面聲波元件(例如,參照專利文獻1)。
另外,也已經(jīng)知道不采用表面聲波、而采用在壓電基板的上下表面重復反射來傳播的體積波方式的蘭姆波元件,該蘭姆波元件的相位速度比表面聲波快,所以被公認為特別適合高頻(例如,參照非專利文獻2和專利文獻2)。
并且,已經(jīng)知道在上述的蘭姆波元件中,作為壓電基板使用AT切石英基板,通過把石英基板的厚度H和蘭姆波的波長λ設定在0<2H/λ≤10的范圍內(nèi),可以有效激勵蘭姆波。
信學技報TECHNIALCALREPORT OF IEICE.US99-20(1999-06)37頁-43頁,“有限要素法を用いた彈性表面波の周波數(shù)-溫度特性解析”,神名重男[非專利文獻2]第33次EM研討會2004,第93頁-96頁,“ラム波型彈性表面波素子用基板”,中川恭彥、百瀨雅之、垣尾省司[專利文獻1]日本特開平10-233645號公報[專利文獻2]日本特開2003-258596號公報非專利文獻1的這種瑞利波型表面聲波元件,作為表面聲波元件顯示了良好的頻率溫度特性,但其相位速度的理論值約為3100m/s,難以對應高頻頻帶。
并且,專利文獻1的SH波型表面聲波裝置,作為電極材料使用密度大于鋁的鉭和鎢,以改善頻率溫度特性,但電阻損耗增大,還具有相位速度減小的問題。
并且,專利文獻2的蘭姆波元件雖然可以獲得較高的相位速度(高頻),但想選擇利用的振動模式的激勵強度降低,在所選擇的振動模式的激勵中出現(xiàn)其他振動模式即所謂寄生,具有不能獲得所期望的諧振特性的問題。
此處,關于以往的蘭姆波元件的問題,以蘭姆波型高頻諧振器為例進行說明,以使本發(fā)明的目的更加明確。
圖55表示以往的蘭姆波型高頻諧振器的結(jié)構(gòu),圖55(a)是表示概要結(jié)構(gòu)的立體圖,圖55(b)是表示該圖(a)的Q-Q切斷面的剖面圖。在圖55中,蘭姆波型高頻諧振器100由位于石英構(gòu)成的壓電基板120表面的IDT(Interdigital Transducer)電極130、和設在其兩側(cè)的反射器140、150構(gòu)成。IDT電極130具有一對交叉指電極131、132,反射器140、150設在由IDT電極130激勵的蘭姆波的行進方向的兩側(cè),并且具有電極指(代表性地示出150a、150b)。以后,把一個交叉指電極131稱為第1交叉指電極131,把另一個交叉指電極132稱為第2交叉指電極132。
IDT電極130中的梳齒狀的第1交叉指電極131和第2交叉指電極132構(gòu)成為分別相間插入。此處,把從第1交叉指電極131的電極指131a端部到電極指131b之間的距離設定為蘭姆波的波長λ,把電極指131a、131b的各自寬度表示為Li。
并且,把電極指131a的端部、和相間插入電極指131a、131b之間的第2交叉指電極132的電極指132a的距離(有時稱為間距)表示為Pi。
并且,把從反射器150的電極指150a的端部到電極指150b的距離(有時稱為間距)表示為Pr,把電極指150a、150b的各自寬度表示為Lr。
并且,設定成如下的關系IDT電極130和反射器140、150的間距為Pi=Pr,IDT電極130和反射器140、150的電極指的寬度為Li=Lr。
此處,把IDT電極130的電極指131a、131b、132a各自的厚度設為Hi,把反射器150的電極指150a、150b的厚度設為Hr時,設定為Hi=Hr的關系。
并且,IDT電極130和反射器140利用鋁(Al)等同一電極材料形成。由此,把IDT電極130的電極材料的密度(有時稱為IDT電極的密度)設為ρi、把反射器140的電極材料的密度(有時稱為反射器的密度)設為ρr時,滿足關系ρi=ρr。
下面,說明這樣構(gòu)成的蘭姆波型高頻諧振器100的阻抗頻率特性、電導頻率特性。
圖56是表示基于上述結(jié)構(gòu)(參照圖55)的蘭姆波型高頻諧振器100的阻抗頻率特性的曲線圖。橫軸表示頻率(把最大G頻率設為fG、把諧振器的頻率設為f時,用f/fG的值表示),縱軸表示阻抗的絕對值(單位Ω)。如圖56所示,該蘭姆波型高頻諧振器100可以確認多個蘭姆波的振動模式(以后有時單純表述為模式)A~F的響應。由此可以認為假定把模式E的頻率用于振蕩器的情況下,由于除此以外的模式未被抑制,所以作為寄生而出現(xiàn),容易產(chǎn)生異常振蕩和頻率跳躍等不良情況。
下面,根據(jù)放射電導和反射器的反射系數(shù)的頻率特性,說明在以往的設計中不能抑制成為寄生的振動模式的原因。
圖57~圖59是分別表示圖56中的模式B、模式C、模式E的放射電導和反射系數(shù)的頻率特性的關系的曲線圖。橫軸表示頻率(把最大G頻率設為fG、把諧振器的頻率設為f時,用f/fG的值表示),縱軸表示放射電導(單位S)和反射器的反射系數(shù)的絕對值。
此處,把僅是IDT電極130的放射電導表示為G,把包括反射器的蘭姆波型高頻諧振器的整體放射電導表示為Gres,把反射器的反射系數(shù)表示為Γ。并且,把G達到最大時的頻率表示為最大G頻率,把Gres達到最大時的頻率表示為最大Gres頻率,把Γ的絕對值大于等于0.5的頻率范圍表示為反射頻帶,把Γ的絕對值達到最大時的頻率表示為反射中心頻率。
蘭姆波意味著G和Gres越大越被強烈激勵,Γ的絕對值越大越在反射器中強烈反射。如圖57~59所示,根據(jù)上述的IDT電極130和反射器140、150的結(jié)構(gòu),在模式B、模式C、模式E中,Gres的最大值大于G的最大值。這樣,模式B、模式C、模式E的Gres的最大值增大是因為最大G頻率在反射頻帶內(nèi)。即,通過IDT電極30被激勵的各個模式,由于能夠通過反射器140、150被有效反射,所以激勵增強。
因此,根據(jù)上述的現(xiàn)有技術,通過反射器140、150使圖56所示的任何模式都強烈激勵,所以如果作為用途來考慮振蕩器,則產(chǎn)生異常振蕩、頻率跳躍等問題。并且,在用作濾波器時,具有在頻帶內(nèi)產(chǎn)生波動的問題。因此,優(yōu)選的是,所期望模式以外的最大G頻率位于反射頻帶之外。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于,把解決前述問題作為宗旨,提供一種可選擇性地增強想利用的振動模式的激勵、并抑制寄生的蘭姆波型高頻諧振器。
為了解決上述問題,本發(fā)明提供了一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;一對反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,所述IDT電極的電極指的間距和所述反射器的電極指的間距不同。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu),能夠激勵蘭姆波,所以容易實現(xiàn)高頻化。并且,雖然與以往相同,但通過使構(gòu)成反射器的電極指的間距和IDT電極的電極指的間距不同,可以選擇性地增強想利用的模式的激勵,同時可以抑制寄生。
并且,優(yōu)選在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu),可以根據(jù)反射器的設計有效抑制寄生,而且可以利用由IDT電極自身產(chǎn)生的反射波,因此具有減少反射器的數(shù)量、可以使蘭姆波型高頻裝置小型化的效果。
并且,優(yōu)選把所述IDT電極的電極指中相鄰的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu),可以根據(jù)反射器的設計有效抑制寄生,而且由于通過IDT電極自身產(chǎn)生的反射器被抵消,所以能夠更加有效地抑制寄生。
并且,本發(fā)明提供了一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;一對反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,所述IDT電極的電極指的間距和所述反射器的電極指的間距不同,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
這樣,通過設置覆蓋IDT電極的絕緣膜,IDT電極自身的反射波的反射系數(shù)減小,可以減小反射波的反射。由此,在反射頻帶之外成為最大G頻率的振動模式被進一步抑制,可以降低寄生的出現(xiàn)。
并且,優(yōu)選在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu),結(jié)合前述的在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入IDT電極的兩個電極指時得到的效果、和設置覆蓋IDT電極的絕緣膜時得到的效果,利用其相乘效果進一步增強所期望的振動模式的激勵,可以使寄生的出現(xiàn)幾乎消失。
并且,優(yōu)選把所述IDT電極的電極指中相鄰的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
這樣,結(jié)合前述的在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入IDT電極的四個電極指時得到的效果、和設置覆蓋IDT電極的絕緣膜時得到的效果,利用其相乘效果進一步增強所期望的振動模式的激勵,可以使寄生的出現(xiàn)幾乎消失。
并且,在把所述絕緣膜表面的凹凸高度差設為Δt時,優(yōu)選將該Δt除以蘭姆波的波長λ所得的值Δt/λ設定在(Δt/λ)≤0.044的范圍內(nèi)。
如果在IDT電極的表面形成絕緣膜,則在有無電極指的部位,在絕緣膜的表面產(chǎn)生凹凸。通過把該凹凸高度差的范圍設定為上述關系,可以排除因絕緣膜的凹凸形成的對蘭姆波的反射的影響,IDT電極自身的反射系數(shù)可以減小到能夠忽視的程度,幾乎不產(chǎn)生反射波的反射。因此,在反射頻帶之外成為最大G頻率的振動模式被進一步抑制,可以使寄生的響應幾乎消失。
并且,本發(fā)明提供了一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;一對反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,所述IDT電極的電極指的寬度和所述反射器的電極指的寬度不同。
根據(jù)本發(fā)明,通過設定成使IDT電極的電極指的寬度和反射器的電極指的寬度不同,與前述的現(xiàn)有技術的蘭姆波元件相比,想利用的振動模式的最大G頻率位于反射中心頻率附近,可以有效反射,所以放射電導G增大,能夠增強激勵。并且,所期望模式以外的最大G頻率出現(xiàn)于反射器的反射頻帶之外,所以能夠抑制激勵。即,能夠抑制寄生。
并且,優(yōu)選在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指。
這樣,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩個電極指時,在IDT電極內(nèi)產(chǎn)生蘭姆波的反射。可以利用該IDT電極內(nèi)的反射波增強所期望的振動模式的激勵,通過與前述的將IDT電極的電極指的寬度和反射器的電極指的寬度設定得不同所得到的效果相結(jié)合,可以進一步增強振動模式的激勵。由此,具有可以減少反射器的電極指的數(shù)量,并且可以使蘭姆波型高頻諧振器小型化的效果。
并且,優(yōu)選把所述IDT電極的電極指中相鄰的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指。
這樣,通過在波長λ的范圍內(nèi)設置兩組即四個IDT電極的電極指,基于IDT電極自身的反射波相抵消,所以在反射頻帶之外成為最大G頻率的振動模式被進一步抑制,通過與前述的將IDT電極的電極指的寬度和反射器的電極指的寬度設定得不同所得到的效果相結(jié)合,可以降低寄生的出現(xiàn)。
并且,本發(fā)明提供了一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;一對反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,所述IDT電極的電極指的寬度和所述反射器的電極指的寬度不同,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
這樣,通過設置覆蓋IDT電極的絕緣膜,IDT電極自身的反射波的反射系數(shù)減小,可以減小反射波的反射。由此,在反射頻帶之外成為最大G頻率的振動模式被進一步抑制,可以降低寄生的出現(xiàn)。
并且,優(yōu)選在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu),結(jié)合前述的在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入IDT電極的兩個電極指時得到的效果、和設置覆蓋IDT電極的絕緣膜時得到的效果,利用其相乘效果進一步增強所期望的振動模式的激勵,可以使寄生的出現(xiàn)幾乎消失。
并且,優(yōu)選把所述IDT電極的電極指中相鄰的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
這樣,結(jié)合前述的在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入IDT電極的四個電極指時得到的效果、和設置覆蓋IDT電極的絕緣膜時得到的效果,利用其相乘效果進一步增強所期望的振動模式的激勵,可以使寄生的出現(xiàn)幾乎消失。
并且,在把所述絕緣膜表面的凹凸高度差設為Δt時,優(yōu)選將該Δt除以蘭姆波的波長λ所得的值Δt/λ設定在(Δt/λ)≤0.044的范圍內(nèi)。
如果在IDT電極的表面形成絕緣膜,則在有無電極指的部位,在絕緣膜的表面產(chǎn)生凹凸。通過把該凹凸高度差的范圍設定成上述關系,可以排除因絕緣膜的凹凸形成的對蘭姆波的反射的影響,IDT電極自身的反射系數(shù)可以減小到能夠忽視的程度,幾乎不產(chǎn)生反射波的反射。因此,在反射頻帶之外成為最大G頻率的振動模式被進一步抑制,可以使寄生的響應幾乎消失。
并且,本發(fā)明提供了一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,所述IDT電極的電極指的厚度和所述反射器的電極指的厚度不同。
根據(jù)本發(fā)明,通過設定成使IDT電極的電極指的厚度和反射器的電極指的厚度不同,與前述的現(xiàn)有技術的蘭姆波元件相比,想利用的振動模式的最大G頻率位于反射中心頻率附近,可以有效反射,所以放射電導G增大,能夠增強激勵。并且,所期望頻率模式以外的最大G頻率出現(xiàn)于反射器的反射頻帶之外,所以能夠抑制激勵。即,能夠抑制寄生。
并且,優(yōu)選在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指。
這樣,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩個電極指時,在IDT電極內(nèi)產(chǎn)生蘭姆波的反射??梢岳迷揑DT電極內(nèi)的反射波增強所期望的振動模式的激勵,通過與前述的將IDT電極的電極指的厚度和反射器的電極指的厚度設定得不同所得到的效果相結(jié)合,可以進一步增強振動模式的激勵。由此,具有可以減少反射器的電極指的數(shù)量,并且可以使蘭姆波型高頻諧振器小型化的效果。
并且,優(yōu)選把所述IDT電極的電極指中的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指。
這樣,通過在波長λ的范圍內(nèi)設置兩組即四個IDT電極的電極指,基于IDT電極自身的反射波相抵消,所以在反射頻帶之外成為最大G頻率的振動模式被進一步抑制,通過與前述的將IDT電極的電極指的厚度和反射器的電極指的厚度設定得不同所得到的效果相結(jié)合,可以降低寄生的出現(xiàn)。
并且,本發(fā)明提供了一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,所述IDT電極的電極指的厚度和所述反射器的電極指的厚度不同,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
這樣,通過設置覆蓋IDT電極的絕緣膜,IDT電極自身的反射波的反射系數(shù)減小,可以減小反射波的反射。由此,在反射頻帶之外成為最大G頻率的振動模式被進一步抑制,可以降低寄生的出現(xiàn)。
并且,優(yōu)選在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu),結(jié)合前述的在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入IDT電極的兩個電極指時得到的效果、和設置覆蓋IDT電極的絕緣膜時得到的效果,與IDT電極把各兩個設為1組,并在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組的結(jié)構(gòu)相比,該相乘效果使在相同波長中的電極指的寬度變寬,所以有利于高頻化,而且可以進一步抑制寄生的激勵。
并且,優(yōu)選把所述IDT電極的電極指中的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
這樣,結(jié)合前述的在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入IDT電極的四個電極指時得到的效果、和設置覆蓋IDT電極的絕緣膜時得到的效果,利用其相乘效果進一步抑制寄生的激勵,可以使響應幾乎消失。
并且,在把所述絕緣膜表面的凹凸高度差設為Δt時,優(yōu)選將該Δt除以蘭姆波的波長λ所得的值Δt/λ設定在(Δt/λ)≤0.044的范圍內(nèi)。
如果在IDT電極的表面形成絕緣膜,則在有無電極指的部位,在絕緣膜的表面產(chǎn)生凹凸。通過把該凹凸高度差的范圍設定成上述關系,可以排除因絕緣膜的凹凸形成的對蘭姆波的反射的影響,IDT電極自身的反射系數(shù)可以減小到能夠忽視的程度,幾乎不產(chǎn)生反射波的反射。因此,在反射頻帶之外成為最大G頻率的振動模式被進一步抑制,可以使寄生的出現(xiàn)幾乎消失。
并且,本發(fā)明提供了一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,構(gòu)成所述IDT電極的電極材料的密度和構(gòu)成所述反射器的電極材料的密度不同。
根據(jù)本發(fā)明,通過設定成使構(gòu)成IDT電極的電極材料的密度和構(gòu)成所述反射器的電極材料的密度不同,與前述的現(xiàn)有技術的蘭姆波元件相比,想利用的振動模式的最大G頻率位于反射中心頻率附近,可以有效反射,所以放射電導G增大,能夠增強激勵。并且,所期望頻率模式以外的最大G頻率出現(xiàn)于反射器的反射頻帶之外,所以能夠抑制激勵。即,能夠抑制寄生。
并且,優(yōu)選在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極的電極指中分別相鄰的兩個電極指。
這樣,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩個電極指時,在IDT電極內(nèi)產(chǎn)生蘭姆波的反射??梢岳迷揑DT電極內(nèi)的反射波增強所期望的振動模式的激勵,通過與前述的將IDT電極的電極材料的密度和反射器的電極材料的密度設定得不同所得到的效果相結(jié)合,可以進一步增強振動模式的激勵。由此,具有可以減少反射器的電極指的數(shù)量,并且可以使蘭姆波型高頻諧振器小型化的效果。
并且,優(yōu)選把所述IDT電極的電極指中的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指。
這樣,通過在波長λ的范圍內(nèi)設置兩組即四個IDT電極的電極指,基于IDT電極自身的反射波相抵消,所以在反射頻帶之外成為最大G頻率的振動模式被進一步抑制,通過與前述的將IDT電極的電極材料的密度和反射器的電極材料的密度設定得不同所得到的效果相結(jié)合,可以降低寄生的出現(xiàn)。
并且,本發(fā)明提供了一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,構(gòu)成所述IDT電極的電極材料的密度和構(gòu)成所述反射器的電極材料的密度不同,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
這樣,通過設置覆蓋IDT電極的絕緣膜,IDT電極自身的反射波的反射系數(shù)減小,可以減小反射波的反射。由此,在反射頻帶之外成為最大G頻率的振動模式被進一步抑制,可以降低寄生的出現(xiàn)。
并且,優(yōu)選在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu),結(jié)合前述的在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入IDT電極的兩個電極指時得到的效果、和設置覆蓋IDT電極的絕緣膜時得到的效果,與IDT電極把各兩個設為1組,并在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組的結(jié)構(gòu)相比,該相乘效果使在相同波長中的電極指的寬度變寬,所以有利于高頻化,而且可以進一步抑制寄生的激勵。
并且,優(yōu)選把所述IDT電極的電極指中的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
這樣,結(jié)合前述的在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入IDT電極的四個電極指時得到的效果、和設置覆蓋IDT電極的絕緣膜時得到的效果,利用其相乘效果進一步抑制寄生的激勵,可以使寄生的出現(xiàn)幾乎消失。
并且,在把所述絕緣膜表面的凹凸高度差設為Δt時,優(yōu)選將該Δt除以蘭姆波的波長λ所得的值Δt/λ設定在(Δt/λ)≤0.044的范圍內(nèi)。
如果在IDT電極的表面形成絕緣膜,則在有無電極指的部位,在絕緣膜的表面產(chǎn)生凹凸。通過把該凹凸高度差的范圍設定成上述關系,可以排除因絕緣膜的凹凸形成的對蘭姆波的反射的影響,IDT電極自身的反射系數(shù)可以減小到能夠忽視的程度,幾乎不產(chǎn)生反射波的反射。因此,在反射頻帶之外成為最大G頻率的振動模式被進一步抑制,可以使寄生的出現(xiàn)幾乎消失。
并且,優(yōu)選所述壓電基板由石英形成。
通過采用石英基板作為壓電基板,與前述現(xiàn)有技術的使用ST切的石英基板的瑞利波型表面聲波元件、和使用STW切石英的SH波型表面聲波元件相比,可以實現(xiàn)因溫度變化造成的頻率變動較小的頻率溫度特性,而且通過與上述發(fā)明相結(jié)合,可以實現(xiàn)抑制了寄生的蘭姆波型高頻諧振器。
圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式1的蘭姆波型高頻諧振器的圖1中的A-A切斷面的剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施方式1的蘭姆波型高頻諧振器的模式B的放射電導和反射器的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式1的蘭姆波型高頻諧振器的模式E的放射電導和反射器的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式1的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式2的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施方式2的蘭姆波型高頻諧振器的圖6中的B-B切斷面的剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明的實施方式2的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施方式3的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖。
圖10是表示本發(fā)明的實施方式3的蘭姆波型高頻諧振器的圖9中的C-C切斷面的剖面圖。
圖11是示意性地表示本發(fā)明的實施方式3、6、9、12的蘭姆波型高頻諧振器的絕緣膜的部分剖面圖。
圖12是表示本發(fā)明的實施方式3、6、9、12的蘭姆波型高頻諧振器的Δt/λ和IDT電極自身的反射系數(shù)的關系的曲線圖。
圖13是表示本發(fā)明的實施方式3、6、9、12的蘭姆波型高頻諧振器的Δt/λ和諧振阻抗比的關系的曲線圖。
圖14是表示本發(fā)明的實施方式3的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖15是表示本發(fā)明的實施方式4的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖。
圖16是表示本發(fā)明的實施方式4的蘭姆波型高頻諧振器的圖15中的D-D切斷面的剖面圖。
圖17是表示本發(fā)明的實施方式4的蘭姆波型高頻諧振器的模式C的放射電導和反射器的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
圖18是表示本發(fā)明的實施方式4的蘭姆波型高頻諧振器的模式E的放射電導和反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
圖19是表示本發(fā)明的實施方式4的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖20是表示本發(fā)明的實施方式5的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖。
圖21是表示本發(fā)明的實施方式5的蘭姆波型高頻諧振器的圖20中的E-E切斷面的剖面圖。
圖22是表示本發(fā)明的實施方式5的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖23是表示本發(fā)明的實施方式6的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖。
圖24是表示本發(fā)明的實施方式6的蘭姆波型高頻諧振器的圖23中的F-F切斷面的剖面圖。
圖25是表示本發(fā)明的實施方式6的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖26是表示本發(fā)明的實施方式7的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖。
圖27是表示本發(fā)明的實施方式7的蘭姆波型高頻諧振器的圖26中的G-G切斷面的剖面圖。
圖28是表示本發(fā)明的實施方式7的蘭姆波型高頻諧振器的模式B的放射電導和反射器的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
圖29是表示本發(fā)明的實施方式7的蘭姆波型高頻諧振器的模式E的放射電導和反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
圖30是表示本發(fā)明的實施方式7的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖31是表示本發(fā)明的實施方式8的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖。
圖32是表示本發(fā)明的實施方式8的蘭姆波型高頻諧振器的圖31中的J-J切斷面的剖面圖。
圖33是表示本發(fā)明的實施方式8的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖34是表示本發(fā)明的實施方式9的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖。
圖35是表示本發(fā)明的實施方式9的蘭姆波型高頻諧振器的圖34中的K-K切斷面的剖面圖。
圖36是表示本發(fā)明的實施方式9的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖37是表示本發(fā)明的實施方式10的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖。
圖38是表示本發(fā)明的實施方式10的蘭姆波型高頻諧振器的圖37中的L-L切斷面的剖面圖。
圖39是表示改變電極厚度時針對電極材料的反射器的反射中心頻率變化的曲線圖。
圖40是表示改變電極寬度時針對電極材料的反射器的反射中心頻率變化的曲線圖。
圖41是表示改變間距時針對電極材料的反射器的反射中心頻率變化的曲線圖。
圖42是表示本發(fā)明的實施方式10的蘭姆波型高頻諧振器(ρr>ρi)的模式B的、放射電導和反射器的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
圖43是表示本發(fā)明的實施方式10的蘭姆波型高頻諧振器(ρr<ρi)的模式B的、放射電導和反射器的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
圖44是表示本發(fā)明的實施方式10的蘭姆波型高頻諧振器(ρr>ρi)的模式E的、放射電導和反射器的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
圖45是表示本發(fā)明的實施方式10的蘭姆波型高頻諧振器(ρr<ρi)的模式E的、放射電導和反射器的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
圖46是表示本發(fā)明的實施方式10的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖47是表示本發(fā)明的實施方式11的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖。
圖48是表示本發(fā)明的實施方式11的蘭姆波型高頻諧振器的圖45中的M-M切斷面的剖面圖。
圖49是表示本發(fā)明的實施方式11的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖50是表示本發(fā)明的實施方式12的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖。
圖51是表示本發(fā)明的實施方式12的蘭姆波型高頻諧振器的圖48中的N-N切斷面的剖面圖。
圖52是表示本發(fā)明的實施方式12的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖53是表示本發(fā)明的蘭姆波型高頻諧振器的溫度和諧振頻率偏差的關系的曲線圖。
圖54是表示本發(fā)明的其他實施例的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖55表示現(xiàn)有技術的蘭姆波型高頻諧振器的結(jié)構(gòu),圖(a)是表示概要結(jié)構(gòu)的立體圖,圖(b)是其剖面圖。
圖56表示現(xiàn)有技術的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的曲線圖。
圖57是表示現(xiàn)有技術的蘭姆波型高頻諧振器的模式B的放射電導和反射系數(shù)的頻率特性的關系的曲線圖。
圖58是表示現(xiàn)有技術的蘭姆波型高頻諧振器的模式C的放射電導和反射系數(shù)的頻率特性的關系的曲線圖。
圖59是表示現(xiàn)有技術的蘭姆波型高頻諧振器的模式E的放射電導和反射系數(shù)的頻率特性的關系的曲線圖。
具體實施例方式
以下,參照附圖,以蘭姆波型高頻諧振器為例,說明具體實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式。
本發(fā)明者著眼于構(gòu)成蘭姆波型高頻諧振器的IDT電極和反射器中的電極指的間距、電極指的寬度、電極指的厚度、電極材料的密度,通過分別改變它們來解決其課題。
<IDT電極和反射器中的電極指的間距不同時>
(實施方式1)
圖1是表示實施方式1的蘭姆波型高頻諧振器1的立體圖,圖2是表示圖1中的A-A切斷面的剖面圖。
在圖1、圖2中,蘭姆波型高頻諧振器1由在石英構(gòu)成的壓電基板20的表面上具有一對交叉指電極31、32的IDT電極30、和具有電極指50a、50b的一對反射器40、50構(gòu)成。這些反射器40、50設在由IDT電極30激勵的蘭姆波的行進方向的兩側(cè)。另外,以后把一個交叉指電極31稱為第1交叉指電極31,把另一個交叉指電極32稱為第2交叉指電極32。
IDT電極30的第1交叉指電極31和第2交叉指電極32分別構(gòu)成為相互相間插入。此處,把從構(gòu)成第1交叉指電極31的梳齒形狀的電極指31a的端部到電極指31b之間的距離設定為蘭姆波的波長λ,把電極指31a、31b的各自寬度設為Li。
并且,把電極指31a的端部、和相間插入電極指31a、31b之間的第2交叉指電極32的電極指32a的距離(有時稱為間距)表示為Pi。另外,電極指32a的寬度也設為Li。
并且,把從反射器50的電極指50a的端部到電極指50b的距離(有時稱為間距)表示為Pr,把電極指50a、50b的各自寬度表示為Lr。
另外,雖然省略了說明,但IDT電極30的上面沒有說明的其他電極指和反射器50的其他電極指及反射器40的電極指的寬度、間距也設定為相同關系。
此處,設定成如下的關系IDT電極30的電極指寬度Li和反射器50的的電極指寬度Lr為Li=Lr,IDT電極30的間距Pi和反射器50的間距Pr為Pi≠Pr。
通過向這樣構(gòu)成的IDT電極30輸入規(guī)定頻率的輸入驅(qū)動信號,蘭姆波被激勵,并在壓電基板20的正反面上一邊反射一邊沿壓電基板20的長度方向傳播,然后由反射器40、50反射。
以下,說明本實施方式的蘭姆波型高頻諧振器1的放射電導和反射器50的反射系數(shù)的頻率特性。
圖3是表示反射器50和IDT電極30的間距關系為Pr/Pi=1.0046時的模式B的放射電導、和反射器50的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。圖4是表示基于相同條件的模式E的放射電導和反射器50的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
根據(jù)圖3所示可知,通過使反射器50和IDT電極30的間距為Pr≠Pi,與圖57所示的以往的設計相比,反射中心頻率轉(zhuǎn)移到低頻側(cè)。由此,由于模式B的最大G頻率位于反射頻帶之外,所以能夠抑制模式B的激勵,即能夠抑制該模式B作為寄生而出現(xiàn)。
另一方面,根據(jù)圖4所示可知,關于模式E,即使把反射器50和IDT電極30的間距設計為Pr≠Pi、并使反射中心頻率轉(zhuǎn)移到低頻側(cè),最大G頻率仍位于反射頻帶之內(nèi),所以與圖59所示的以往的設計相比,Gres增大,激勵增強。即,可以增強想利用的模式的激勵。這樣,如果設計成使想利用的模式的最大G頻率位于反射頻帶之內(nèi)、使寄生位于該頻帶之外,則可以只選擇性地增強想利用的模式的激勵,同時能夠抑制寄生。
圖5是表示本實施方式的蘭姆波型高頻諧振器1的阻抗頻率特性的圖,如上所述,反射器50和IDT電極30的電極間距關系為Pr/Pi=1.0046。
如圖5所示,只有蘭姆波的模式E被強烈激勵,除此以外的模式A、B、C、D、F被抑制。因此,在使用該蘭姆波型高頻諧振器1構(gòu)成振蕩器時,可以實現(xiàn)沒有異常振蕩和頻率跳躍的高可靠性的振蕩器。另外,已經(jīng)知道IDT電極30的電極指的數(shù)量相對于蘭姆波的波長為兩個的結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生基于IDT電極30自身的反射,通過利用該反射波,可以進一步增強激勵,所以能夠減少反射器40、50中的電極指的數(shù)量,使蘭姆波型高頻諧振器1小型化。
(實施方式2)下面,參照
本發(fā)明的實施方式2的蘭姆波型高頻諧振器。實施方式2與前述的實施方式1(參照圖1、2)相比,IDT電極的電極指的結(jié)構(gòu)不同,其特征是在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入4個IDT電極的電極指。
圖6、7表示實施方式2的蘭姆波型高頻諧振器的結(jié)構(gòu),圖6是其立體圖,圖7是表示圖6中的B-B切斷面的剖面圖。在圖6、7中,蘭姆波型高頻諧振器2由形成于石英構(gòu)成的壓電基板20表面的IDT電極30、和設于其兩端的反射器40、50構(gòu)成。其基本配置與實施方式1相同。
此處,從第1交叉指電極31的端部向圖中右方向并列形成兩個電極指31a、31b,在電極指31b和后面的電極指31c之間并列地相間插入第2交叉指電極32的電極指32a、32b。并且,把從電極指31a端部到電極指31c之間的距離設定為蘭姆波的波長λ,把電極指31a、31b、31c、32a、32b的各自寬度設為Li。
并且,把從電極指31a的端部到電極指31b之間的距離(有時稱為間距)設為Pi。
另外,第1交叉指電極31和第2交叉指電極32的其他電極也形成為相同的關系。
這樣,IDT電極30通過在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入4個電極指31a、31b、32a、32b而形成,從而電極間的間距Pi為波長λ的1/4。
并且,把從反射器50的電極指50a的端部到電極指50b的距離(有時稱為間距)設為Pr,把電極指50a、50b的各自寬度設為Lr。
另外,雖然省略了說明,但反射器50的其他電極指及反射器40的電極指的寬度、電極間的間距也設定為相同的關系。
此處,設定成如下的關系IDT電極30的電極指寬度Li和反射器50的電極指寬度Lr為Li=Lr,IDT電極30的間距Pi和反射器50的間距Pr為Pi≠Pr。
以下,說明這樣構(gòu)成的蘭姆波型高頻諧振器2的阻抗頻率特性。在圖8中示例了反射器50和IDT電極30的間距關系為Pr/Pi=1.0046時的特性。
根據(jù)圖8所示可知,只有E模式被強烈激勵,除此以外的模式A、B、C、D、F被抑制。這樣,通過把構(gòu)成反射器40、50的電極指的間距Pr設計成與IDT電極30的電極指的間距Pi不同,可以選擇性地增強想利用的模式的激勵,同時抑制寄生。并且,已經(jīng)知道如果形成使IDT電極30的電極指的數(shù)量相對于蘭姆波的波長為4個的結(jié)構(gòu),則基于IDT電極30自身的反射波被抵消。因此,在反射頻帶之外成為最大G頻率的模式被進一步抑制,可以使寄生的出現(xiàn)幾乎消失。因此,在使用該蘭姆波型高頻諧振器2構(gòu)成振蕩器時,可以實現(xiàn)沒有異常振蕩和頻率跳躍的高可靠性的振蕩器。
(實施方式3)下面,參照
本發(fā)明的實施方式3的蘭姆波型高頻諧振器。本實施方式的特征是在實施方式1、2中說明的IDT電極30上形成覆蓋其上表面的絕緣膜,IDT電極30和反射器40、50的結(jié)構(gòu)可以是與實施方式1和實施方式2相同的結(jié)構(gòu)。此處,示例出基于實施方式1(參照圖1、2)的結(jié)構(gòu),對相同部分賦予相同符號,并且只說明不同部分。
圖9、10表示實施方式3的蘭姆波型高頻諧振器3,圖9是其立體圖,圖10是表示圖9中的C-C切斷面的剖面圖。在圖9、10中,在IDT電極30的表面形成有覆蓋整個IDT電極30的絕緣膜60。絕緣膜60由SiO2形成。
另外,IDT電極30的間距Pi和反射器50的間距Pr被設定成Pi≠Pr。并且,把電極指31a、32a的厚度設為Hi。
關于絕緣膜60的膜厚,將在圖11中詳細說明。
圖11是示意性地表示絕緣膜60的成膜狀態(tài)的部分剖面圖。在圖11中,絕緣膜60形成為覆蓋IDT電極30的上表面,所以電極指31a、32a的上表面高于沒有電極指31a、32a的部分。此處,把從壓電基板20的表面到位于電極指31a、32a上表面的絕緣膜的高度設為T,把沒有電極指31a、32a的部分的絕緣膜60的高度設為t時,把高度T和t之差、即絕緣膜60表面的凹凸差表示為Δt=T-t時,將該Δt除以蘭姆波的波長λ所得的值Δt/λ設定在Δt/λ≤O.044的范圍內(nèi)。
圖12是表示Δt和IDT電極自身的反射系數(shù)的關系的圖。圖中示出了把容易制作的標準化電極厚度(Hi/λ)設為3%時的IDT電極30自身的反射系數(shù),并作為用于確定Δt的最佳范圍的標準。圖13是只表示Δt與IDT電極30的蘭姆波型高頻諧振器3的諧振阻抗比[dB](諧振頻率與反諧振頻率之比)的關系的曲線圖。由圖12可知,當減小Δt時(使絕緣膜60的表面變平坦),IDT電極30自身的反射系數(shù)變小。其結(jié)果,根據(jù)圖13可知,諧振阻抗比變小。并且,如果在Δt≤0.044的范圍內(nèi),則IDT電極30自身的反射系數(shù)小于標準化電極厚度3%時,所以能夠有效抑制由于IDT電極30內(nèi)的反射產(chǎn)生的寄生。
圖14是表示Δt/λ=0.005時的蘭姆波型高頻諧振器3的阻抗頻率特性的圖。根據(jù)圖14可知,只有蘭姆波的E模式被強烈激勵,除此以外的模式A、B、C、D、F被抑制。這樣,通過把構(gòu)成反射器40、50的電極指的間距Pr設計成與IDT電極30的電極指的間距Pi不同,可以選擇性地增強想利用的模式的激勵,同時抑制寄生。并且,如果在IDT電極30上形成絕緣膜60,使Δt/λ≤0.044,則IDT電極30自身的反射系數(shù)非常小,幾乎不產(chǎn)生反射。因此,在蘭姆波的反射頻帶之外成為最大G頻率的模式被進一步抑制,可以使寄生的響應幾乎消失。因此,在使用該蘭姆波型高頻諧振器3構(gòu)成振蕩器時,可以實現(xiàn)沒有異常振蕩和頻率跳躍的高可靠性的振蕩器。
另外,在實施方式3中,說明了在IDT電極30的電極指的數(shù)量相對于蘭姆波的波長λ為兩個的結(jié)構(gòu)上形成絕緣膜60的情況,但當然對電極指相對波長λ為4個的結(jié)構(gòu),也能夠更加有效地抑制寄生。
<IDT電極和反射器中的電極指的寬度不同時>
(實施方式4)圖15是表示實施方式4的蘭姆波型高頻諧振器4的立體圖,圖16是表示圖15中的D-D切斷面的剖面圖。在圖15、圖16中,蘭姆波型高頻諧振器4由在石英構(gòu)成的壓電基板20的表面上具有一對交叉指電極31、32的IDT電極30、和設在該IDT電極30的蘭姆波行進方向的兩側(cè)的具有電極指50a、50b的一對反射器40、50構(gòu)成。另外,以后把一個交叉指電極31稱為第1交叉指電極31,把另一個交叉指電極32稱為第2交叉指電極32。
IDT電極30的第1交叉指電極31和第2交叉指電極32分別構(gòu)成為相互相間插入。此處,把從構(gòu)成第1交叉指電極31的梳齒形狀的電極指31a端部到電極指31b之間的距離設定為蘭姆波的波長λ,把電極指31a、31b的各自寬度設為Li。
并且,把電極指31a的端部、和相間插入電極指31a、31b之間的第2交叉指電極32的電極指32a的距離(有時稱為間距)表示為Pi。另外,電極指32a的寬度也設為Li。
并且,把從反射器50的電極指50a的端部到電極指50b的距離(有時稱為間距)表示為Pr,把電極指50a、50b的各自寬度表示為Lr。
另外,雖然省略了說明,但IDT電極30的上面沒有說明的其他電極指和反射器50的其他電極指及反射器40的電極指的寬度、間距也設定為相同的關系。
此處,設定成如下的關系IDT電極30的電極指寬度Li和反射器50的電極指寬度Lr為Li≠Lr,IDT電極30的電極間距Pi和反射器50的電極間距Pr為Pi=Pr。
通過向這樣構(gòu)成的IDT電極30輸入規(guī)定頻率的輸入驅(qū)動信號,蘭姆波被激勵,并在壓電基板20的正反面上一邊反射一邊沿壓電基板20的長度方向傳播,然后由反射器40、50反射。
以下,說明這樣構(gòu)成的蘭姆波型高頻諧振器4的阻抗頻率特性、電導頻率特性。
另外,由于反射器40、50進行相同動作,所以以反射器50為例進行說明。
圖17是表示本實施方式的蘭姆波型高頻諧振器4的放射電導和反射器50的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
此處,在圖17中,示例出IDT電極30的電極指31a、31b、32a的寬度Li、反射器50的電極指50a、50b的寬度Lr的關系為Lr/Li=0.4。
如圖17所示,把所期望的振動模式(以后單純地表示為模式)設為圖19所示的模式C時,反射中心頻率與最大G頻率大致一致。并且,IDT電極30的放射電導G大于前述現(xiàn)有技術(參照圖58),表示激勵增強。即,表示可以增強想利用的模式的激勵。
圖18是表示使IDT電極30、反射器50為相同結(jié)構(gòu)時的圖19所示的模式E的放射電導、和反射器50的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。如圖18所示,由于最大G頻率位于反射頻帶之外,所以能夠抑制激勵。即,表示能夠抑制寄生。
另外,在本實施方式中,示例說明Lr/Li=0.4時的情況,但IDT電極30的電極指31a、31b、32a的寬度Li、和反射器50的電極指50a、50b的寬度Lr之比不限于0.4,只要Lr≠Li即可,其差(比)沒有限定。并且,也可以是Lr>Li。
這樣,通過把形成于壓電基板20表面的IDT電極30的電極指和反射器50的電極指的寬度設為Lr≠Li,用于確定最大G頻率和反射頻帶的主要因素即質(zhì)量附加效果變化。由此,可以把想利用的模式的最大G頻率設定在反射頻帶內(nèi),使寄生出現(xiàn)于反射頻帶之外。
圖19是表示本實施方式的蘭姆波型高頻諧振器4的阻抗頻率特性的曲線圖。在圖19中,只有模式C被強烈激勵,模式C之外的模式被抑制。因此,可以抑制異常諧振和頻率跳躍。
因此,根據(jù)前述的實施方式4,通過設定成使IDT電極30的電極指31a、31b、32a的寬度Li、和反射器50(也包括反射器40)的電極指50a、50b的寬度Lr不同,與前述的現(xiàn)有技術的蘭姆波元件相比,反射中心頻率與最大G頻率大致一致,IDT電極30的放射電導G增大,可以增強想利用的模式的激勵。并且,所期望模式之外的最大G頻率出現(xiàn)于反射器的反射頻帶之外,所以能夠抑制激勵。即,能夠抑制寄生,能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠性的諧振器。
并且,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩個電極指31a、32a時,在IDT電極30內(nèi)產(chǎn)生蘭姆波的反射??梢岳迷撎m姆波的反射,增強所期望的振動模式的激勵,通過與前述的將IDT電極30的電極指31a、31b、32a的寬度Li和反射器50的電極指50a、50b的寬度Lr設定得不同所得到的效果相結(jié)合,可以進一步增強模式的激勵。由此,具有可以減少反射器40、50的電極指的數(shù)量,并且可以使蘭姆波型高頻諧振器4小型化的效果。
(實施方式5)下面,參照
本發(fā)明的實施方式5的蘭姆波型高頻諧振器。實施方式5與前述的實施方式4(參照圖15、16)相比,IDT電極的電極指的結(jié)構(gòu)不同,其特征是在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入4個IDT電極的電極指。
圖20、21表示實施方式5的蘭姆波型高頻諧振器的結(jié)構(gòu),圖20是其立體圖,圖21是表示圖20中的E-E切斷面的剖面圖。在圖20、21中,蘭姆波型高頻諧振器5由形成于石英構(gòu)成的壓電基板20表面的IDT電極30、和設于其兩端的反射器40、50構(gòu)成。其基本結(jié)構(gòu)與實施方式4相同。
此處,從第1交叉指電極31的端部向圖中右方向并列形成兩個電極指31a、31b,在電極指31b和后面的電極指31c之間并列地相間插入第2交叉指電極32的電極指32a、32b。并且,把從電極指31a端部到電極指31c之間的距離設定為蘭姆波的波長λ,把電極指31a、31b、31c、32a、32b的各自寬度設為Li。
并且,把從電極指31a的端部到電極指31b之間的距離(有時稱為間距)設為Pi。
另外,第1交叉指電極31和第2交叉指電極32的其他電極也形成為相同的關系。
這樣,IDT電極30通過在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入4個電極指31a、31b、32a、32b而形成,從而電極間的間距Pi為波長λ的1/4。
并且,把從反射器50的電極指50a的端部到電極指50b的距離(有時稱為間距)設為Pr,把電極指50a、50b的各自寬度設為Lr。
另外,雖然省略了說明,但反射器50的其他電極指及反射器40的電極指的寬度、間距也設定為相同的關系。
此處,設定成如下的關系IDT電極30的電極指寬度Li和反射器50的電極指寬度Lr為Li≠Lr。
以下,說明這樣構(gòu)成的蘭姆波型高頻諧振器5的阻抗頻率特性、電導頻率特性。在圖20、21中示例了Lr/Li=4時的特性。
另外,由于反射器40、50進行相同的動作,所以以反射器50為例進行說明。
圖22表示本實施方式的蘭姆波型高頻諧振器5的阻抗頻率特性。根據(jù)圖22,只有模式C被強烈激勵,實施方式4(參照圖19)中出現(xiàn)的模式A、B、D、E、F被抑制。
因此,根據(jù)實施方式5,通過在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入第1交叉指電極31和第2交叉指電極32的4個電極指31a、31b、32a、32b,IDT電極30自身的反射波被抵消,所以在反射頻帶之外成為最大G頻率的模式被進一步抑制,可以使寄生幾乎消失。因此,在使用該蘭姆波型高頻諧振器5構(gòu)成振蕩器時,可以實現(xiàn)沒有異常振蕩和頻率跳躍的高可靠性的振蕩器。
另外,在本實施方式中,示例說明了Lr/Li=4時的情況,但IDT電極30的電極指寬度Li、和反射器50的電極指寬度Lr之比不限于4,只要Lr≠Li即可,其差(比)沒有限定。
(實施方式6)下面,參照
本發(fā)明的實施方式6的蘭姆波型高頻諧振器。本實施方式的特征是在實施方式4、實施方式5中說明的IDT電極30上形成覆蓋其上表面的絕緣膜,IDT電極30和反射器40、50的結(jié)構(gòu)可以是與實施方式4和實施方式5相同的基本結(jié)構(gòu)。此處,示例出基于實施方式4(參照圖15、16)的結(jié)構(gòu),對相同部分賦予相同符號,并且只說明不同部分。
圖23、24表示實施方式6的蘭姆波型高頻諧振器6,圖23是其立體圖,圖24是表示圖23中的F-F切斷面的剖面圖。在圖23、24中,在IDT電極30的表面形成有覆蓋整個IDT電極30的絕緣膜60。絕緣膜60由SiO2形成。另外,IDT電極30的電極指寬度Li和反射器50的電極指寬度Lr的關系為Li≠Lr。并且,把電極指31a、32a的厚度設為Hi。
關于絕緣膜60的膜厚,由于已在圖11中說明,所以省略詳細說明。在圖11中,在本實施方式中把絕緣膜60表面的凹凸差表示為Δt(=T-t)時,將該Δt除以蘭姆波的波長λ所得的值Δt/λ設定在Δt/λ≤0.044的范圍內(nèi)。
通過在IDT電極30的表面形成絕緣膜60,可以降低IDT電極自身的反射系數(shù),而通過把表面凹凸設定在Δt/λ≤0.044的范圍內(nèi),可以進一步降低IDT電極自身的反射系數(shù)。
這是因為如在實施方式3中參照圖12、圖13說明的那樣,當減小Δt時(絕緣膜60的表面凹凸變小,處于平滑狀態(tài)),IDT電極自身的反射系數(shù)變小,其結(jié)果,諧振阻抗比變小。
并且,如果在Δt≤0.044的范圍內(nèi),則IDT電極自身的反射系數(shù)比標準化基板厚度3%時小。
圖25表示實施方式6的蘭姆波型高頻諧振器6的阻抗頻率特性。另外,圖25是Δt/λ=0.005時的曲線圖。如圖25所示,只有模式C時強烈激勵,除此以外的模式A、B、D、E、F被抑制。
另外,雖然沒有圖示,但在前述實施方式5的IDT電極30和反射器40、50的結(jié)構(gòu)中,只要構(gòu)成覆蓋整個IDT電極30的絕緣膜,就能夠基于相同的理由來抑制想利用的模式以外的模式。
因此,根據(jù)實施方式6,通過設置覆蓋IDT電極30的上表面的絕緣膜60,可以減小IDT電極30自身的反射系數(shù),另外通過把絕緣膜60表面的凹凸設定在Δt/λ≤0.044的范圍內(nèi),使IDT電極30自身的反射系數(shù)非常小,幾乎不產(chǎn)生反射。所以,基本能夠抑制寄生。并且,如前面所述,通過把IDT電極30的電極指寬度Li和反射器50的電極指寬度Lr的關系設定為Li≠Lr,增強想利用的模式的激勵,結(jié)合該情況,在構(gòu)成使用該蘭姆波型高頻諧振器6的振蕩器時,可以實現(xiàn)沒有異常振蕩和頻率跳躍的高可靠性的振蕩器。
<IDT電極和反射器中的電極指的厚度不同時>
(實施方式7)圖26是表示本實施方式7的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖,圖27是表示圖26中的G-G切斷面的剖面圖。在圖26、圖27中,蘭姆波型高頻諧振器7由在石英構(gòu)成的壓電基板20的表面上具有一對交叉指電極31、32的IDT電極30、和設在該IDT電極30的蘭姆波行進方向的兩側(cè)的具有電極指50a、50b的反射器40、50構(gòu)成。另外,以后把一個交叉指電極31稱為第1交叉指電極31,把另一個交叉指電極32稱為第2交叉指電極32。
IDT電極30的第1交叉指電極31和第2交叉指電極32分別構(gòu)成為相互相間插入。此處,把從構(gòu)成第1交叉指電極31的梳齒形狀的電極指31a的端部到電極指31b之間的距離設定為蘭姆波的波長λ,把電極指31a、31b的各自寬度設為Li。
并且,把電極指31a的端部、和相間插入電極指31a、31b之間的第2交叉指電極32的電極指32a的距離(有時稱為間距)表示為Pi。另外,電極指32a的寬度也設為Li。
并且,把從反射器50的電極指50a的端部到電極指50b的距離(有時稱為間距)表示為Pr,把電極指50a、50b的各自寬度表示為Lr。
并且,把IDT電極30的電極指31a、31b、32a的厚度設為Hi,把反射器50的電極指50a、50b的厚度設為Hr時,設定為Hi≠Hr的關系。
另外,雖然省略了說明,但IDT電極30的上面沒有說明的其他電極指和反射器50的其他電極指及反射器40的電極指的厚度也設定為相同的關系。
通過向這樣構(gòu)成的IDT電極30輸入規(guī)定頻率的輸入驅(qū)動信號,蘭姆波被激勵,并在壓電基板20的正反面上一邊反射一邊沿壓電基板20的長度方向傳播,然后由反射器40、50反射。
以下,說明這樣構(gòu)成的蘭姆波型高頻諧振器7的阻抗頻率特性、電導頻率特性。
另外,由于反射器40、50進行相同動作,所以以反射器50為例進行說明。
圖28是表示本實施方式的蘭姆波型高頻諧振器7的放射電導和反射器50的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。
此處,在圖28中,示例出IDT電極30的電極指31a、31b、32a的厚度Hi、和反射器50的電極指50a、50b的厚度Hr的關系為Hr/Hi=5。
如圖28所示,把所期望的振動模式(以后單純地表示為模式)設為圖30所示的模式B時,通過把電極指31a、31b、32a的厚度設為Hi≠Hr,與圖57所示的以往的設計相比,反射中心頻率轉(zhuǎn)移到低頻側(cè)。由此,由于最大G頻率位于反射頻帶之外,所以能夠抑制寄生。
圖29是表示使IDT電極30、反射器50為相同結(jié)構(gòu)時的圖30所示的模式E的放射電導和反射器50的反射系數(shù)的頻率特性的曲線圖。如圖29所示,關于模式E,即使把反射器50的電極指厚度Hi設計為Hi≠Hr、并使反射中心頻率轉(zhuǎn)移到低頻側(cè),最大G頻率仍位于反射頻帶之內(nèi),所以與現(xiàn)有技術(參照圖59)相比,Gres增大,激勵增強。即,可以增強想要用的模式的激勵。
另外,在本實施方式中,示例說明了Hr/Hi=5的情況,但IDT電極30的電極指31a、31b、32a的厚度Hi和反射器50的電極指50a、50b的厚度Hr之比不限于5,只要Hr≠Hi即可,其差(比)沒有限定。另外,也可以是Hr<Hi。
這樣,通過把形成于壓電基板20表面的IDT電極30的電極指和反射器50的電極指的關系設為Hr≠Hi,用于確定最大G頻率和反射頻帶的主要因素即質(zhì)量附加效果變化。由此,可以把想利用的模式的最大G頻率設定在反射頻帶內(nèi),使寄生出現(xiàn)于反射頻帶之外。
圖30是表示本實施方式的蘭姆波型高頻諧振器10的阻抗頻率特性的曲線圖。在圖30中,只有模式E被強烈激勵,模式E之外的模式被抑制。因此,可以抑制異常諧振和頻率跳躍。
因此,根據(jù)實施方式7,通過設定成使IDT電極30的電極指31a、31b、32a的厚度Hi、和反射器50(也包括反射器40)的電極指50a、50b的厚度Hr不同,與前述的現(xiàn)有技術的蘭姆波元件相比,如果使想利用的模式的最大G頻率在反射頻帶之內(nèi)、或者使寄生存在于該頻帶之外,則可以增強想利用的模式的激勵。并且,由于能夠抑制寄生,所以能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠性的諧振器。
并且,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩個電極指31a、32a時,在IDT電極30內(nèi)產(chǎn)生蘭姆波的反射。可以利用該蘭姆波的反射,增強所期望的振動模式的激勵,通過與前述的將IDT電極30的電極指31a、31b、32a的厚度Hi和反射器50的電極指50a、50b的厚度Hr設定得不同所得到的效果相結(jié)合,可以進一步增強模式的激勵。由此,具有可以減少反射器40、50的電極指的數(shù)量,并且可以使蘭姆波型高頻諧振器7小型化的效果。
(實施方式8)下面,參照
本發(fā)明的實施方式8的蘭姆波型高頻諧振器。實施方式8與前述的實施方式7(參照圖26、27)相比,IDT電極的電極指的結(jié)構(gòu)不同,其特征是在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入4個IDT電極的電極指。
圖31、32表示實施方式8的蘭姆波型高頻諧振器的結(jié)構(gòu),圖31是其立體圖,圖32是表示圖31中的J-J切斷面的剖面圖。在圖31、32中,蘭姆波型高頻諧振器8由形成于石英構(gòu)成的壓電基板20表面的IDT電極30、和設于其兩端的反射器40、50構(gòu)成。其基本結(jié)構(gòu)與實施方式7相同。
此處,從第1交叉指電極31的端部向圖中右方向并列形成兩個電極指31a、31b,在電極指31b和后面的電極指31c之間并列地相間插入第2交叉指電極32的電極指32a、32b。并且,把從電極指31a端部到電極指31c之間的距離設定為蘭姆波的波長λ,把電極指31a、31b、31c、32a、32b的各自厚度設為Hi。
另外,第1交叉指電極31和第2交叉指電極32的各自的其他電極也形成為相同的關系。
并且,把反射器50的電極指50a、50b的厚度設為Hr。另外,雖然省略了說明,但反射器50的其他電極指及反射器40的電極指的厚度同樣也設定為Hr。
此處,設定成如下的關系IDT電極30的電極指厚度Hi和反射器50的電極指厚度Hr為Hi≠Hr。
以下,說明這樣構(gòu)成的蘭姆波型高頻諧振器8的阻抗頻率特性、電導頻率特性。
另外,由于反射器40、50進行相同動作,所以以反射器50為例進行說明。
圖33表示本實施方式的蘭姆波型高頻諧振器8的阻抗頻率特性,示例了Hr/Hi=5時的特性。根據(jù)圖33,只有模式E被強烈激勵,實施方式7(參照圖30)中出現(xiàn)的模式A、B、C、D、F被抑制。
因此,根據(jù)實施方式8,通過在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入第1交叉指電極31和第2交叉指電極32的4個電極指31a、31b、32a、32b,IDT電極30自身的反射波被抵消,所以在反射頻帶之外成為最大G頻率的模式被進一步抑制,可以使寄生幾乎消失。因此,在使用該蘭姆波型高頻諧振器8構(gòu)成振蕩器時,可以實現(xiàn)沒有異常振蕩和頻率跳躍的高可靠性的振蕩器。
另外,在本實施方式中,示例說明了Hr/Hi=5的情況,但IDT電極30的電極指厚度Hi、和反射器50的電極指厚度Hr之比不限于5,只要Hr≠Hi即可,其差(比)沒有限定。另外,也可以設定為Hr<Hi。
(實施方式9)下面,參照
本發(fā)明的實施方式9的蘭姆波型高頻諧振器。本實施方式的特征是,形成有覆蓋在實施方式7、實施方式8中說明的IDT電極30的上表面的絕緣膜,IDT電極30和反射器40、50的結(jié)構(gòu)可以是與實施方式7和實施方式8相同的基本結(jié)構(gòu)。此處,示例出實施方式7(參照圖26、27)的結(jié)構(gòu),對相同部分賦予相同符號,并且只說明不同部分。
圖34、35表示實施方式9的蘭姆波型高頻諧振器,圖34是其立體圖,圖35是表示圖34中的K-K切斷面的剖面圖。在圖34、35中,在IDT電極30的表面形成有覆蓋整個IDT電極30的絕緣膜60。絕緣膜60由SiO2形成。另外,IDT電極30的電極指厚度Hi和反射器50的電極指厚度Hr的關系為Hi≠Hr。
關于絕緣膜60的膜厚,由于已在圖11中說明過,所以省略詳細說明。在圖11中,在本實施方式中把絕緣膜60表面的凹凸差表示為Δt(=T-t)時,將該Δt除以蘭姆波的波長λ所得的值Δt/λ設定在Δt/λ≤0.044的范圍內(nèi)。
通過在IDT電極30的表面形成絕緣膜60,可以降低IDT電極自身的反射系數(shù),但通過把表面凹凸設定在Δt/λ≤0.044的范圍內(nèi),可以進一步降低IDT電極自身的反射系數(shù)。
這是因為如在實施方式3中參照圖12、圖13中說明的那樣,當減小Δt/λ時(絕緣膜60的表面凹凸變小,處于平滑狀態(tài)),IDT電極自身的反射系數(shù)變小,其結(jié)果,諧振阻抗比變小。
并且,如果在Δt/λ≤0.044的范圍內(nèi),則IDT電極自身的反射系數(shù)比標準化基板厚度3%時小。
圖36表示實施方式9的蘭姆波型高頻諧振器9的阻抗頻率特性。另外,圖36是Δt/λ=0.005時的曲線圖。如圖36所示,只有模式E被強烈激勵,除此以外的模式A、B、C、D、F被抑制沒有出現(xiàn)。
另外,在前述實施方式8的IDT電極30和反射器40、50的結(jié)構(gòu)中,只要在IDT電極30上形成絕緣膜,基于相同的理由,可以抑制想利用的模式以外的模式。
因此,根據(jù)實施方式9,通過設置覆蓋IDT電極30的上表面的絕緣膜60,可以減小IDT電極自身的反射系數(shù),另外通過把絕緣膜60表面的凹凸設定在Δt/λ≤0.044的范圍內(nèi),使IDT電極自身的反射系數(shù)非常小,幾乎不產(chǎn)生反射。所以,基本能夠抑制寄生。并且,如前面所述,通過把IDT電極30的電極指厚度Hi和反射器50的電極指Hr的關系設定為Hi≠Hr,增強想利用的模式的激勵,結(jié)合上述情況,在構(gòu)成使用該蘭姆波型高頻諧振器9的振蕩器時,可以實現(xiàn)沒有異常振蕩和頻率跳躍的高可靠性的振蕩器。
<IDT電極和反射器的電極材料的密度不同時>
(實施方式10)圖37是表示本實施方式10的蘭姆波型高頻諧振器的立體圖,圖38是表示圖37中的L-L切斷面的剖面圖。在圖37、圖38中,蘭姆波型高頻諧振器10由在石英構(gòu)成的壓電基板20的表面上具有一對交叉指電極31、32的IDT電極30、和設在該IDT電極30的蘭姆波行進方向的兩側(cè)的具有電極指50a、50b的反射器40、50構(gòu)成。另外,以后把一個交叉指電極31稱為第1交叉指電極31,把另一個交叉指電極32稱為第2交叉指電極32。
IDT電極30的第1交叉指電極31和第2交叉指電極32分別構(gòu)成為相互相間插入。此處,把從構(gòu)成第1交叉指電極31的梳齒形狀的電極指31a端部到電極指31b之間的距離設定為蘭姆波的波長λ,把電極指31a、31b的各自寬度設為Li。
并且,把電極指31a的端部、和相間插入電極指31a、31b之間的第2交叉指電極32的電極指32a的距離(有時稱為間距)表示為Pi。另外,電極指32a的寬度也設為Li。
并且,把從反射器50的電極指50a的端部到電極指50b的距離(有時稱為間距)表示為Pr,把電極指50a、50b的各自寬度表示為Lr。
并且,把IDT電極30的電極指31a、31b、32a的厚度設為Hi,把反射器50的電極指50a、50b的厚度設為Hr時,設定為Hi=Hr的關系。
另外,雖然省略了說明,但IDT電極30的上面沒有說明的其他電極指和反射器50的其他電極指及反射器40的電極指的厚度也設定為相同的關系。
IDT電極30利用鋁(Al)形成,反射器40、50利用銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)等形成。把IDT電極30的電極材料的密度設為ρi、把反射器40、50的電極材料的密度設為ρr時,滿足關系ρr>ρi。
通過向這樣構(gòu)成的IDT電極30輸入規(guī)定頻率的輸入驅(qū)動信號,蘭姆波被激勵。該蘭姆波在壓電基板20的正反面上一邊反射一邊沿壓電基板20的長度方向傳播,然后經(jīng)反射器40、50反射。
以下,說明這樣構(gòu)成的蘭姆波型高頻諧振器的放射電導和反射器的反射系數(shù)的頻率特性。
圖39~圖41表示作為反射器的電極材料,除一般使用的Al外,使用密度與Al不同的Cu、Ag、Au時的反射器的反射中心頻率的變化。圖39表示改變電極厚度Hr時(以鋁電極的Hr/λ=0.03時為基準)的反射器的反射中心頻率的變化,圖40表示改變電極寬度時(以鋁電極的Lr/Li=0.5時為基準)的反射器的反射中心頻率的變化。另外,圖41表示改變間距Pr時(以鋁電極的Pr/Pi=1.000時為基準)的反射器的反射中心頻率的變化。
這些附圖表示在把密度與鋁不同的電極材料用于反射器時,反射器的反射中心頻率不同。即,反射器的反射特性因使用的電極材料的密度而不同。通過利用該效果,可以抑制寄生。
圖42是表示反射器和IDT電極的密度的關系為ρr>ρi時的模式B的放射電導、和反射器的反射系數(shù)的頻率特性的圖。圖43是表示ρr<ρi時的放射電導和反射器的反射系數(shù)的頻率特性的圖。另外,圖44是表示ρr>ρi時的模式E的放射電導、和反射器的反射系數(shù)的頻率特性的圖。圖45是表示ρr<ρi時的放射電導和反射器的反射系數(shù)的頻率特性的圖。
根據(jù)圖42和圖43所示可知,通過把反射器的電極密度設為ρr≠ρi,與圖57所示的以往的設計相比,反射中心頻率轉(zhuǎn)移到低頻側(cè)。因此,由于模式B的最大G頻率位于反射頻帶之外,所以能夠抑制激勵。即,能夠抑制寄生。相反,根據(jù)圖44和圖45所示可知,關于模式E,即使把反射器的電極密度設計為ρr≠ρi、并使反射中心頻率轉(zhuǎn)移到低頻側(cè),最大G頻率仍位于反射頻帶之內(nèi),因此Gres增大,激勵增強。即,可以增強想利用的模式的激勵。這樣,如果設計成使想利用的模式的最大G頻率位于反射頻帶之內(nèi)、并使寄生位于該頻帶之外,則可以選擇性地只增強想利用的模式的激勵,同時抑制寄生。
圖46是表示本發(fā)明的蘭姆波型高頻諧振器的阻抗頻率特性的圖,如上所述,反射器和IDT電極的密度關系為ρr>ρi。如圖46所示,只有模式E被強烈激勵,除此以外的模式A、B、C、D、F被抑制。因此,在使用該蘭姆波型高頻諧振器構(gòu)成振蕩器時,可以實現(xiàn)沒有異常振蕩和頻率跳躍的高可靠性的振蕩器。另外,已經(jīng)知道IDT電極的電極指的數(shù)量相對于蘭姆波的波長為兩個的結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生IDT電極自身的反射,通過利用該反射波,可以進一步增強所期望模式的激勵,可以減少反射器的電極指的數(shù)量,實現(xiàn)小型化。
(實施方式11)下面,參照
本發(fā)明的實施方式11的蘭姆波型高頻諧振器。實施方式11與前述的實施方式10(參照圖37、38)相比,IDT電極的電極指的結(jié)構(gòu)不同,其特征是在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入4個IDT電極的電極指。
圖47、48表示實施方式11的蘭姆波型高頻諧振器的結(jié)構(gòu),圖47是其立體圖,圖48是表示圖47中的M-M切斷面的剖面圖。在圖47、48中,蘭姆波型高頻諧振器11由形成于石英構(gòu)成的壓電基板20表面的IDT電極30、和設于其兩端的反射器40、50構(gòu)成。其基本結(jié)構(gòu)與實施方式10相同。
此處,從第1交叉指電極31的端部向圖中右方向并列形成兩個電極指31a、31b,在電極指31b和后面的電極指31c之間并列地相間插入第2交叉指電極32的電極指32a、32b。并且,把從電極指31a端部到電極指31c之間的距離設定為蘭姆波的波長λ,把電極指31a、31b、31c、32a、32b的各自厚度設為Hi。
另外,第1交叉指電極31和第2交叉指電極32各自的其他電極也形成為相同的關系。
并且,把反射器50的電極指50a、50b的厚度設為Hr。另外,雖然省略了說明,但反射器50的其他電極指及反射器40的電極指的厚度同樣也設定為Hr。
并且,當把IDT電極30的電極指31a、31b、32a的厚度設為Hi,把反射器50的電極50a、50b的厚度設為Hr時,設定為滿足關系Hi=Hr。
另外,雖然省略了說明,但IDT電極30的上面沒有說明的其他電極指和反射器50的其他電極指及反射器40的電極指的厚度也設定為相同的關系。
IDT電極30利用鋁形成,反射器40、50利用銀、銅、金等形成。當把IDT電極30的電極材料的密度設為ρi、把反射器40、50的電極材料的密度設為ρr時,滿足關系ρr>ρi。
以下,說明這樣構(gòu)成的蘭姆波型高頻諧振器11的阻抗頻率特性、電導頻率特性。
另外,由于反射器40、50進行相同動作,所以以反射器50為例進行說明。
圖49表示本實施方式的蘭姆波型高頻諧振器11的阻抗頻率特性。根據(jù)圖49,只有模式E被強烈激勵,實施方式10(參照圖46)中出現(xiàn)的模式A、B、C、D、F被抑制。
因此,根據(jù)前述的實施方式11,通過在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入第1交叉指電極31和第2交叉指電極32的4個電極指31a、31b、32a、32b,IDT電極30自身的反射波被抵消,所以在反射頻帶之外成為最大G頻率的模式被進一步抑制,可以使寄生幾乎消失。因此,在使用該蘭姆波型高頻諧振器構(gòu)成振蕩器時,可以實現(xiàn)沒有異常振蕩和頻率跳躍的高可靠性的振蕩器。
另外,在本實施方式中,把IDT電極30的電極材料的密度ρi和反射器40、50的電極材料的密度ρr的關系設為ρr>ρi,但只要ρr≠ρi即可,也可以適當選擇電極材料并設定為ρr<ρi。
(實施方式12)下面,參照
本發(fā)明的實施方式12的蘭姆波型高頻諧振器。本實施方式的特征是,形成有覆蓋在前述實施方式10、實施方式11中說明的IDT電極30的上表面的絕緣膜,IDT電極30和反射器40、50的結(jié)構(gòu)可以是與實施方式10和實施方式11相同的基本結(jié)構(gòu),但此處,示例出實施方式10(參照圖37、38)的結(jié)構(gòu),對相同部分賦予相同符號,并且只說明不同部分。
圖50、51表示實施方式12的蘭姆波型高頻諧振器,圖50是其立體圖,圖51是表示圖50中的N-N切斷面的剖面圖。在圖50、51中,在IDT電極30的表面形成有覆蓋整個IDT電極30的絕緣膜60。絕緣膜60由SiO2形成。另外,IDT電極30利用鋁形成,反射器40、50利用銀、銅、金等形成。把IDT電極30的電極材料的密度設為ρi、把反射器40、50的電極材料的密度設為ρr時,滿足關系ρr>ρi。
關于絕緣膜60的膜厚,由于已在圖11中說明過,所以省略詳細說明。在圖11中,在本實施方式中把絕緣膜60表面的凹凸差表示為Δt(=T-t)時,將該Δt除以蘭姆波的波長λ所得的值Δt/λ設定在Δt/λ≤0.044的范圍內(nèi)。
通過在IDT電極30的表面形成絕緣膜60,可以降低IDT電極自身的反射系數(shù),但通過把表面凹凸設定在Δt/λ≤0.044的范圍內(nèi),可以進一步降低IDT電極自身的反射系數(shù)。
這是因為如在實施方式3中參照圖12、圖13中說明的那樣,當減小Δt/λ時(絕緣膜60的表面凹凸變小,處于平滑狀態(tài)),IDT電極自身的反射系數(shù)變小,其結(jié)果,諧振阻抗比變小。
并且,如果在Δt/λ≤0.044的范圍內(nèi),則IDT電極自身的反射系數(shù)比標準化基板厚度3%時小。
圖52表示實施方式12的蘭姆波型高頻諧振器12的阻抗頻率特性。另外,圖52是Δt/λ=0.005時的曲線圖。如圖52所示,只有模式E被強烈激勵,除此以外的模式A、B、C、D、F被抑制沒有出現(xiàn)。
另外,雖然沒有圖示,但在前述實施方式11的IDT電極30和反射器40、50的結(jié)構(gòu)中,只要在IDT電極30上形成絕緣膜,基于相同的理由,可以抑制想利用的模式以外的模式。
因此,根據(jù)前述的實施方式12,通過設置覆蓋IDT電極30的上表面的絕緣膜60,可以減小IDT電極自身的反射系數(shù),另外通過把絕緣膜60表面的凹凸設定在Δt/λ≤0.044的范圍內(nèi),使IDT電極30自身的反射系數(shù)非常小,幾乎不產(chǎn)生反射。所以,基本能夠抑制寄生。
通過把IDT電極30的電極材料的密度ρi和反射器40、50的電極材料的密度ρr的關系設定為ρr≠ρi,增強想利用的模式的激勵,結(jié)合上述情況,在構(gòu)成使用該蘭姆波型高頻諧振器的振蕩器時,可以實現(xiàn)沒有異常振蕩和頻率跳躍等的高可靠性的振蕩器。
另外,在前述實施方式1~實施方式12中,作為壓電基板20,采用了石英基板。
圖53是表示把石英基板用作壓電基板20時的溫度和諧振頻率偏差的關系的曲線圖。在圖53中,比較前述現(xiàn)有技術的使用ST切的石英基板的瑞利波型表面聲波元件、使用STW切石英的SH波型表面聲波元件、以及本發(fā)明的蘭姆波型高頻諧振器1~12的溫度和諧振頻率偏差的關系。在該曲線圖中,使用石英基板的蘭姆波型高頻諧振器1~12的諧振頻率偏差相對于溫度變化的變動較小。
因此,可以增強通過前述實施方式1~實施方式12得到的所期望模式的激勵,或者可以抑制寄生,除此之外,還可以實現(xiàn)頻率溫度特性良好的蘭姆波型高頻諧振器。
另外,本發(fā)明不限于前述實施方式,在可以達到本發(fā)明目的的范圍內(nèi)的變形、改良等包含在本發(fā)明中。
即,本發(fā)明主要對特定的實施方式進行了特別的圖示及說明,但在不脫離本發(fā)明的技術構(gòu)思和目的范圍的情況下,本行業(yè)人員可以在形狀、材質(zhì)、組合、其他具體結(jié)構(gòu)及制造步驟之間的加工方法方面,對以上說明的實施方式實施各種變形。
因此,以上公開的限定了形狀、材質(zhì)、制造步驟等的記載,僅是為了容易理解本發(fā)明而作的示例性記載,不能限定本發(fā)明,所以去掉對這些形狀、材質(zhì)、組合等的局部或全部的限定之后的部件名稱的記載也包含于本發(fā)明中。
以上,在實施方式1~實施方式12中,說明了使IDT電極和反射器的電極指的間距、寬度、厚度、密度分別不同,以增強適當選擇的模式的激勵的情況,但也可以組合這些設計要素,從模式A、B、C、D、E、F中選擇性地增強激勵。例如,可以按照圖54所示增強模式B的激勵。
并且,在實施方式3、6、9、12中,作為絕緣膜采用了SiO2,但也可以采用其他的Si、SiNx、Al2O3、AnO、Ta2O5等。
并且,在本實施方式中,作為IDT電極和反射器的電極材料,列舉了鋁、金、銀、銅為例,但不限于這些,也可以采用鎢、鉭、鎳、鉻等材料。另外,鋁和銅的合金及其他合金也可以用作IDT電極和反射器的電極材料。
并且,在本發(fā)明中,作為壓電基板,以采用石英基板為例進行了說明,但不限于石英基板,也可以采用鉭酸鋰、鈮酸鋰、四硼酸鋰、蘭克賽(langasite)、langanite、鈮酸鉀等的壓電基板,氧化鋅、氮化鋁、五氧化鉭等的壓電薄膜,硫化鎘、硫化鋅、砷化鎵、銻化銦等壓電半導體等。
并且,在本發(fā)明中,作為蘭姆波型高頻裝置示例了1端口型諧振器,但也可以應用于2端口型諧振器或具有IDT電極和反射器的濾波器。
因此,根據(jù)實施方式1~實施方式12,可以提供選擇性地增強想利用的振動模式的激勵、抑制寄生、而且溫度頻率特性良好的蘭姆波型高頻諧振器。并且,在把本發(fā)明的蘭姆波型高頻諧振器用于振蕩器時,可以降低異常諧振和頻率跳躍等,在用作濾波器時,可以抑制在頻帶內(nèi)產(chǎn)生波動。
本發(fā)明的蘭姆波型高頻裝置可以抑制寄生,所以能夠用于便攜電話等的頻率選擇濾波器、無密鑰進入系統(tǒng)的振蕩器、和諧振器等廣泛用途中。
權(quán)利要求
1.一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;一對反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,所述IDT電極的電極指的間距和所述反射器的電極指的間距不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,把所述IDT電極的電極指中相鄰的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指。
4.一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;一對反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,所述IDT電極的電極指的間距和所述反射器的電極指的間距不同,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,把所述IDT電極的電極指中相鄰的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指。
7.根據(jù)權(quán)利要求4~6中任一項所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,在把所述絕緣膜表面的凹凸高度差設為Δt時,將該Δt除以蘭姆波的波長λ所得的值Δt/λ設定在(Δt/λ)≤0.044的范圍內(nèi)。
8.一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;一對反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,所述IDT電極的電極指的寬度和所述反射器的電極指的寬度不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,把所述IDT電極的電極指中相鄰的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指。
11.一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;一對反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,所述IDT電極的電極指的寬度和所述反射器的電極指的寬度不同,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,把所述IDT電極的電極指中相鄰的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指。
14.根據(jù)權(quán)利要求11~13中任一項所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,在把所述絕緣膜表面的凹凸高度差設為Δt時,將該Δt除以蘭姆波的波長λ所得的值Δt/λ設定在(Δt/λ)≤0.044的范圍內(nèi)。
15.一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,所述IDT電極的電極指的厚度和所述反射器的電極指的厚度不同。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,把所述IDT電極的電極指中的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指。
18.一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,所述IDT電極的電極指的厚度和所述反射器的電極指的厚度不同,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,把所述IDT電極的電極指中的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指。
21.根據(jù)權(quán)利要求18~20中任一項所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,在把所述絕緣膜表面的凹凸高度差設為Δt時,將該Δt除以蘭姆波的波長λ所得的值Δt/λ設定在(Δt/λ)≤0.044的范圍內(nèi)。
22.一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,構(gòu)成所述IDT電極的電極材料的密度和構(gòu)成所述反射器的電極材料的密度不同。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極的電極指中分別相鄰的兩個電極指。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,把所述IDT電極的電極指中的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指。
25.一種蘭姆波型高頻裝置,在壓電基板的表面設有IDT電極,其通過相間插入電極指而成;反射器,其設在該IDT電極的蘭姆波行進方向兩側(cè),并具有電極指,其特征在于,構(gòu)成所述IDT電極的電極材料的密度和構(gòu)成所述反射器的電極材料的密度不同,并形成有覆蓋所述IDT電極的絕緣膜。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入所述IDT電極中分別相鄰的兩個電極指。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,把所述IDT電極的電極指中的各兩個作為1組,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入兩組電極指。
28.根據(jù)權(quán)利要求25~27中任一項所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,在把所述絕緣膜表面的凹凸高度差設為Δt時,將該Δt除以蘭姆波的波長λ所得的值Δt/λ設定在(Δt/λ)≤0.044的范圍內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求1~28中任一項所述的蘭姆波型高頻裝置,其特征在于,所述壓電基板由石英形成。
全文摘要
提供一種可以從多個蘭姆波模式中只選擇所期望的模式并抑制寄生的蘭姆波型高頻裝置。蘭姆波型高頻裝置(1)在由石英構(gòu)成的壓電基板(20)的表面設有分別相間插入一對交叉指電極(31、32)而成的IDT電極(30)、和設在IDT電極(30)的蘭姆波行進方向兩側(cè)的具有電極指(50a、50b)的一對反射器(40、50),IDT電極(30)中的電極指(31a、31b、32a)的間距Pi、和反射器(50)的電極指(50a、50b)的間距Pr不同,在蘭姆波的波長λ的范圍內(nèi)相間插入IDT電極(30)的兩個電極指(31a、32a)。
文檔編號H03H9/00GK1862958SQ20061008021
公開日2006年11月15日 申請日期2006年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月11日
發(fā)明者田中悟 申請人:精工愛普生株式會社