彈性波元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于電腦或通信設(shè)備等中的高頻振蕩源的彈性波元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，作為搭載在各種電子設(shè)備中的振蕩源，主要是AT切型石英振子被較多地使 用，在高頻率下使用的情況下，是利用化L倍增至規(guī)定頻率來使用。此外，在需要在高頻率 下噪聲等較少的信號(hào)的情況下，有時(shí)也將利用彈性表面波的諧振器用作直接振蕩源。
[0003] 通過AT切割而形成的石英振子由于獲得穩(wěn)定的頻率特性，因此被用作許多電子 設(shè)備的振蕩源，但在用作進(jìn)行高速動(dòng)作的電腦或通信設(shè)備等的高頻振蕩源的情況下，需要 減薄厚度或者提升平坦度等高精度的加工技術(shù)。
[0004]另一方面，彈性表面波利用的是壓電基板的表層面所產(chǎn)生的縱波或橫波，其頻率 具有與速度成正比、與波長成反比的特性。使用該彈性表面波的裝置通過在W規(guī)定切割角 形成的壓電基板的表面形成呈梳狀配置多個(gè)電極指而成的激勵(lì)電極并調(diào)整該激勵(lì)電極的 膜厚或者各電極指的間距，來獲得規(guī)定的振蕩頻率。
[0005] 專利文獻(xiàn)1中所掲示的壓電裝置使用的是旋轉(zhuǎn)Y切型石英基板中所產(chǎn)生的彈性表 面波中的蘭姆波模式，為在石英基板的表面具有梳狀激勵(lì)電極、在背面具有頻率調(diào)整用薄 膜的結(jié)構(gòu)。該壓電振子的溫度特性具有與傳統(tǒng)ST切型諧振器相同的2次溫度特性。
[0006] 在專利文獻(xiàn)2、3中掲示有一種用W振蕩蘭姆波的振子。相較于AT切型運(yùn)樣的厚 度切變型振子而言，該蘭姆波型振子在獲得3次溫度特性方面謀求頻率特性的改善。然而， 由于石英基板的切割角是由2軸的旋轉(zhuǎn)角度規(guī)定，因此在制作的容易性或者溫度特性的偏 差等方面存在問題。
[0007] 此外，在專利文獻(xiàn)4中掲示有一種使用由歐拉角表示規(guī)定的旋轉(zhuǎn)Y切型石英基板 而構(gòu)成的高頻振子。
[0008] 再者，上述專利文獻(xiàn)2至4中所掲示的振子為在壓電基板的表面配置有梳狀激勵(lì) 電極的結(jié)構(gòu)，在壓電基板的背面未設(shè)置有用W調(diào)整頻率的薄膜等。
[0009] 在專利文獻(xiàn)5中有關(guān)于激勵(lì)電極的金屬化率與所述激勵(lì)電極的膜厚的關(guān)系的記 載。
[0010] 再者，上述專利文獻(xiàn)5中所掲示的振子為在壓電基板的表面配置有激勵(lì)電極的結(jié) 構(gòu)，在壓電基板的背面未設(shè)置有用W調(diào)整頻率的薄膜等。
[0011] 在專利文獻(xiàn)6中有通過從梳狀激勵(lì)電極的背面?zhèn)葘﹄姌O膜進(jìn)行修整來調(diào)整頻率 的主旨的記載。
[0012] 此外，在專利文獻(xiàn)7中掲示有一種通過在電極面上設(shè)置薄膜并對該薄膜進(jìn)行修整 來調(diào)整頻率的方法。 W往技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利特開昭57-68925號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開2003-258596號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 :日本專利第4465464號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4 :日本專利第4306668號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)5 :日本專利特開2011-171888號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn) 6 :W02010/082571 專利文獻(xiàn)7 :日本專利特開昭59-210708號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明要解決的問題
[0014]在上述通過AT切割而形成的石英振子中，雖然振蕩頻率的精度較高，但在倍增至 規(guī)定頻率時(shí)，存在產(chǎn)生相位噪聲或者因信號(hào)的時(shí)間上的偏移或波動(dòng)等而引起的抖動(dòng)等問 題。另一方面，在彈性波元件中，由于可直接振蕩高頻率，因此相位噪聲或抖動(dòng)特性良好，但 存在振蕩頻率的精度比AT切型振子差的問題。
[0015]此外，專利文獻(xiàn)1至4中所記載的W往的利用板波的彈性波元件是僅規(guī)定歐拉旋 轉(zhuǎn)角0而切割而成。
[0016]由所述彈性波元件產(chǎn)生的振動(dòng)波（板波）為橫波與縱波禪合而成的振動(dòng)模式，根 據(jù)所述橫波與縱波的禪合程度，存在多種振動(dòng)模式。運(yùn)種板波的振動(dòng)模式不同于傳統(tǒng)的瑞 利波，除了必要的主振動(dòng)W外，有時(shí)還存在相位速度不同且機(jī)電禪合系數(shù)K2較大的振動(dòng)模 式（不必要振動(dòng)）。在制成該主振動(dòng)與不必要振動(dòng)的反射系數(shù)的符號(hào)相等運(yùn)樣的諧振器時(shí)， 存在不必要振動(dòng)的等效串聯(lián)電阻低于主振動(dòng)模式的等效串聯(lián)電阻的情況。由此，在利用振 蕩電路進(jìn)行振蕩時(shí)，會(huì)引起異常振蕩。
[0017]在專利文獻(xiàn)6、7中有通過修整來調(diào)整頻率的記載，但并未展示出具體的手段，此 夕F，未從溫度特性的觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行研究。
[0018]尤其是在高頻特性優(yōu)異的彈性波元件中，將傳播板波的振動(dòng)部較薄地形成為板波 的波長程度。對于如此較薄地形成的振動(dòng)部，通過增厚電極膜，或者在振動(dòng)部的背面?zhèn)冗M(jìn)而 形成電極膜，可調(diào)整頻率，但存在彈性波元件的溫度特性較大程度地變化的情況。因此，頻 率調(diào)整的范圍受到限制，無法實(shí)現(xiàn)高精度的調(diào)整。
[0019] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種彈性波元件，其通過使用加入有不同于W往的 歐拉旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)Y切型石英基板，可獲得具有最適于高頻振蕩的規(guī)定相位速度且3次曲 線良好的溫度特性。
[0020] 此外，本發(fā)明的目的在于提供一種彈性波元件，其可直接振蕩高頻率，并且振蕩頻 率的精度被提高至AT切型振子水平，在構(gòu)成振子時(shí)，可防止因不必要振動(dòng)而引起的異常振 蕩。
[0021] 進(jìn)而，本發(fā)明的目的在于提供一種彈性波元件，其通過構(gòu)成形成激勵(lì)電極的振動(dòng) 部減薄，并提高保持該振動(dòng)部的保持部的強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)，可謀求改善在所述振動(dòng)部上傳播的 板波的頻率特性及溫度特性，并且調(diào)整較為容易。 解決問題的技術(shù)手段
[0022] 本發(fā)明的第1彈性波元件包括：石英基板，其從具有由X軸、Y軸及Z軸構(gòu)成的S 維晶體取向的石英體中W使Y軸及Z軸繞X軸旋轉(zhuǎn)的方式切出，W由右手系歐拉角（d)，0， W)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角切割而成；W及形成在該石英基板的表面的、激勵(lì)板波的至少I個(gè)激勵(lì) 電極；其特征在于，所述石英基板是在旋轉(zhuǎn)角為4 =〇±1〇。、0 = 110°~140°、W = 30~50°的范圍內(nèi)進(jìn)行切割，并且選擇在25°C下進(jìn)行泰勒展開時(shí)的1次溫度系數(shù)a Xl〇6 處于-1.0 < a < +1.0的范圍內(nèi)、2次溫度系數(shù)e XlO S處于-1.0 < e < +1.0的范圍 內(nèi)的板波作為石英基板的振動(dòng)模式。
[0023] 本發(fā)明的第2彈性波元件包括：石英基板，其從具有由X軸、Y軸及Z軸構(gòu)成的S 維晶體取向的石英體中W使Y軸及Z軸繞X軸旋轉(zhuǎn)的方式切出，W由右手系歐拉角（d)， 0，W)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角切割而成；W及形成在該石英基板的表面的、激勵(lì)板波的至少1個(gè)激 勵(lì)電極；其特征在于，所述石英基板是在旋轉(zhuǎn)角為4 =0 + 10。、0 = 35。~40。、W = 0 + 10°的范圍內(nèi)進(jìn)行切割，并且選擇在25°C下進(jìn)行泰勒展開時(shí)的1次溫度系數(shù)a XlO6處 于-1. 0 < a < +1. 0的范圍內(nèi)、2次溫度系數(shù)0 X 10 S處于-1. 0 < 0 < +1. 0的范圍內(nèi) 的板波作為石英基板的振動(dòng)模式。 發(fā)明的效果
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的第1彈性波元件，石英基板是W由與不同于W往的旋轉(zhuǎn)角0及W 的組合構(gòu)成的右手系歐拉角（4 = 0°、0 = 124°~130°、W = 37. 5。~38. 5。）切割 而成。在運(yùn)種W歐拉角切割而成的石英基板中，通過將在25°C下進(jìn)行泰勒展開時(shí)的1次溫 度系數(shù)a XlO 6處于-1. 0 < a < +1. 0的范圍內(nèi)、2次溫度系數(shù)0 XlO S處于-1. 0 < P < +1. 0的范圍內(nèi)的板波設(shè)為振動(dòng)模式，而將振蕩頻率的精度提高至與AT切割大致相同的 程度，并且能W基波的形式獲得高頻率的振蕩。由此，可提供具備相位噪聲或抖動(dòng)特性良好 的頻率特性的彈性波元件。
[00巧]此外，通過使用W所述歐拉角切割而成的石英基板，并且在表面和背面分別W規(guī) 定厚度形成激勵(lì)電極和用W調(diào)整頻率的背面電極，并調(diào)整所述激勵(lì)電極或背面電極的膜 厚，可將所選擇的振動(dòng)模式的頻率特性或溫度特性設(shè)定為最佳狀態(tài)。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的第2彈性波元件，即便是在W右手系歐拉角的各旋轉(zhuǎn)角為歐拉角 ((6=0°、0 =37.6。~38. 3。、W =0° )進(jìn)行切割，并且將在25°C下進(jìn)行泰勒展開 時(shí)的1次溫度系數(shù)a X IO6處于-1.0 < a < +1.0的范圍內(nèi)、2次溫度系數(shù)0 XlO S處 于-1.0 < 0 <+1.0的范圍內(nèi)的板波選擇為振動(dòng)模式的情況下，也存在該振動(dòng)模式W外的 不必要振動(dòng)。即便是在如此存在振動(dòng)模式W外的多種不必要振動(dòng)的情況下，也可通過將激 勵(lì)電極的金屬化率n設(shè)定在0. 6 < n < 0. 9的范圍內(nèi)來僅減少因不必要振動(dòng)而引起的諧 振現(xiàn)象。因此，通過滿足由所述歐拉角W及1次、2次溫度系數(shù)構(gòu)成的條件，能W基波得到 與AT切割大致相同程度的頻率精度、且穩(wěn)定的高頻率的振蕩。由此，可提供具備相位噪聲 或抖動(dòng)特性良好的頻率特性的彈性波元件。
[0027] 此外，通過將W所述歐拉角切割而成的石英基板上所形成的激勵(lì)電極的金屬化率 n設(shè)定在〇.6< n <0.9的范圍內(nèi)，并且在表面和背面分別W規(guī)定厚度形成激勵(lì)電極和用 W調(diào)整頻率的背面電極，并調(diào)整所述激勵(lì)電極或背面電極的膜厚，可將所選擇的振動(dòng)模式 的頻率特性或溫度特性設(shè)定為最佳狀態(tài)。
【附圖說明】
[002引圖1為表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的彈性波元件的外觀的立體圖。 圖2為上述彈性波元件的右手系歐拉角的座標(biāo)圖。 圖3為表示由上述彈性波元件產(chǎn)生的板波的各模式的相位速度的分散的曲線圖。 圖4為表示規(guī)定了旋轉(zhuǎn)角0、W的情況下的石英基板的1次溫度系數(shù)a的曲線圖。 圖5為表示規(guī)定了旋轉(zhuǎn)角0、W的情況下的石英基板的2次溫度系數(shù)0的曲線圖。 圖6為表示1次溫度系數(shù)a為O的情況下的石英基板的板厚與背面電極的膜厚的關(guān) 系的曲線圖。 圖7為表示石英基板的板厚與1次溫度系數(shù)的關(guān)系的曲線圖。 圖8為表示石英基板的板厚與2次溫度系數(shù)的關(guān)系的曲線圖。 圖9為表示由上述彈性波元件產(chǎn)生的板波的各模式的相位速度的分散的曲線圖。 圖10為表示金屬化率與機(jī)電禪合系數(shù)的關(guān)系的曲線圖。 圖11為表示石英基板的板厚與機(jī)電禪合系數(shù)的關(guān)系的曲線圖。 圖12為表示激勵(lì)電極的膜厚與機(jī)電禪合系數(shù)的關(guān)系的曲線圖。 圖