JP3498729B2 - Surface acoustic wave resonator - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電体平板上に、
STW（Surface Transversal Wave）型の弾性表面波を利
用して構成したSAW共振子において発生する縦高次共振
モードを抑圧した弾性表面波共振子に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a piezoelectric flat plate,
The present invention relates to a surface acoustic wave resonator which suppresses longitudinal higher-order resonance modes generated in a SAW resonator constructed by using STW (Surface Transversal Wave) type surface acoustic waves.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、圧電気を有する水晶STカット基板
（圧電体平板の一例）を用いて構成するSAW共振子は、
その周波数温度特性が零温度係数をもち精度が良いため
に、各種高速ネットワーク系のデータ伝送用水晶発振器
の発振素子として使用されているが、これは位相ノイズ
に優れてジッタの無い信号が低コストで容易に得られる
という長所があるためである。近年、前記のネットワー
ク系の信号伝送速度がGHz帯にまで高速化して、より高
周波数な水晶発振器が求められるに至っている。そこで
最近注目されて来たのが、前記STカットの３１５０ｍ/s
の速度に対して、約５０００m/sの高速度を有するSTW型
弾性表面波を利用したSAW共振子を開発することであ
る。このSTW型弾性表面波は純横波でありながら表面に
波の振動エネルギーが集中して、弾性表面波の形態をと
ることが知られるようになった。まず前記STW型弾性表
面波(以下略してSTW)は、水晶結晶の基本軸（O-X,Y,Z）
に関して特定方位の基板の特定位相伝播方位に存在する
ことが知られている。図１０にその方位を示す。図中の
１００２が水晶結晶の基本軸である電気軸X,１００３が
機械軸Y,１００４が光軸Zであり、STWが存在する基板
は、１００１で示すY板を電気軸X回りにθ度（特に零温
度係数が得られるθ＝３５から４０度）回転した基板１
０００において、さらに前記基板（１０００と１００７
は同一）での電気軸X軸（＝素子のy軸）からの面内の回
転角Ψ＝±９０度方位をSTWの位相伝播方位（Z'＝素子
のｘ軸）としたものである。2. Description of the Related Art Conventionally, a SAW resonator constructed by using a quartz ST cut substrate (an example of a piezoelectric plate) having piezoelectricity is
Since its frequency-temperature characteristic has a zero temperature coefficient and good accuracy, it is used as an oscillating element for crystal oscillators for data transmission in various high-speed network systems, but it is excellent in phase noise and low in jitter-free signals. This is because it has the advantage that it can be easily obtained with. In recent years, the signal transmission speed of the network system has been increased to the GHz band, and a crystal oscillator with a higher frequency has been demanded. Therefore, what has recently been attracting attention is the ST cut of 3150 m / s.
It is to develop a SAW resonator using STW type surface acoustic wave having a high velocity of about 5000 m / s for the above velocity. It has become known that the STW type surface acoustic wave is a pure transverse wave, but the vibrational energy of the wave is concentrated on the surface and takes the form of a surface acoustic wave. First, the STW type surface acoustic wave (STW for short) is the basic axis (OX, Y, Z) of the quartz crystal.
Is known to exist in a specific phase propagation direction of a substrate in a specific direction. The direction is shown in FIG. In the figure, 1002 is the electric axis X, which is the basic axis of the quartz crystal, 1003 is the mechanical axis Y, 1004 is the optical axis Z, and the substrate on which STW exists is the Y plate shown by 1001 that is θ degrees around the electric axis X. Substrate 1 rotated (θ = 35 to 40 degrees in which a zero temperature coefficient is obtained in particular)
000, the substrate (1000 and 1007
Is the same), and the in-plane rotation angle Ψ = ± 90 degrees from the electric axis X-axis (= y-axis of element) is the phase propagation direction of STW (Z ′ = x-axis of element).

【０００３】STWを利用したSAW共振子１００６は、ｘ軸
に沿って形成される。例えば金属アルミニウムからなる
多数の平行導体の電極指を周期的に配置したＩＤＴを形
成し、さらにその両側に一対の反射器を多数の導体スト
リップを平行にかつ周期的に配置して構成し、１ポート
型のＳＡＷ共振子を形成できる。A SAW resonator 1006 using STW is formed along the x-axis. For example, an IDT is formed by periodically arranging electrode fingers of a large number of parallel conductors made of metal aluminum, and a pair of reflectors are arranged on both sides of the IDT in parallel and periodically to form an IDT. A port type SAW resonator can be formed.

【０００４】例えばより詳細には、良く知られたSTカッ
ト（θ＝３１から４２度で位相伝播方向がＸ軸方位）に
おけるＳＡＷ共振子においては、前記ＩＤＴを構成する
際の要点として、正電極と負電極を１対としてＭ対とし
たときに、ＩＤＴの電極指全体でのトータル反射係数Г
を次式（１）の通り定義した上で、１０＞Г＞０．８と
すれば、振動エネルギーが共振子の中央に集中した、い
わゆるエネルギー閉込型ＳＡＷ共振子（参考文献：エネ
ルギー閉じ込め弾性表面波共振子，信学技法ＵＳ８７−
３６，ｐｐ９−１６（１９８７．９．））を実現できる
ことが知られている。 [数１] Г ＝ ４ＭｂＨ／λ （１） 但し、ここでＭは前記ＩＤＴの対数、ｂは電極１本当た
りの弾性表面波の反射係数、Ｈは前記導体の膜厚、λは
弾性表面波の波長である。For example, in more detail, in the well-known ST cut (θ = 31 to 42 degrees and the phase propagation direction is the X-axis azimuth), the SAW resonator has a positive electrode as a key point in constructing the IDT. When the negative electrode and the negative electrode are paired as M pairs, the total reflection coefficient Γ of the entire electrode fingers of the IDT
Is defined as the following equation (1), and if 10>Γ> 0.8, the so-called energy confinement type SAW resonator in which the vibration energy is concentrated in the center of the resonator (reference: energy trapping elasticity Surface acoustic wave resonator, US85-
36, pp9-16 (1987.)) is known to be realized. [Equation 1] Γ = 4 MbH / λ (1) where M is the logarithm of the IDT, b is the reflection coefficient of the surface acoustic wave per electrode, H is the thickness of the conductor, and λ is the surface acoustic wave. Is the wavelength of.

【０００５】例えば、ＳＴカット水晶板で前記アルミニ
ウム導体で形成されたＩＤＴであれば、ｂ＝０．２５
５、Ｈ／λ＝０．０３としてＭ＝８０対とすれば、図１
の１ポートＳＡＷ共振子を構成できる。このときΓ＝
２．４４８程度となる。For example, in the case of an IDT made of the aluminum conductor with a ST cut quartz plate, b = 0.25
5 and H / λ = 0.03 and M = 80 pairs, FIG.
1-port SAW resonator can be constructed. At this time Γ =
It will be about 2.448.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし前述の従来技術
を使用しては、本願の主題であるSTWを利用したＳＡＷ
共振子の適切な構成条件が得られない(第１の課題)。こ
の原因は、STカットにて利用されるレイリー波（縦波と
横波の合成）とSTWでは相当に波の基本的な物性が異な
ることによる。いずれの波も基板表面に波の振動変位が
局在しているが、STWは波が純粋横波成分Uyのみを有す
るためか、筆者等の研究の結果、反射係数が大きく異な
ることが明らかになり、このためSAW共振子の構成条件
が明確でないという問題点があきらかになった。However, using the above-mentioned prior art, the SAW utilizing STW, which is the subject of the present application, is used.
Appropriate constituent conditions for the resonator cannot be obtained (first problem). The reason for this is that the Rayleigh wave used in ST-cut (combining longitudinal and transverse waves) and STW have considerably different basic physical properties. The vibration displacements of the waves are localized on the substrate surface in all the waves, but it is clear from the results of the authors' research that the STW has only the pure transverse wave component Uy, and the reflection coefficients differ greatly. For this reason, the problem that the SAW resonator configuration condition is not clear becomes clear.

【０００７】さらにまた、STWを利用したＳＡＷ共振子
において、縦高次共振モードとみなされるスプリアス共
振が大きく発生し、電圧制御型ＳＡＷ発振器（VCSO）等
の主共振周波数から下側周波数帯１０００ppm範囲を使
用する水晶発振器を製作する際に、異常発振を発生する
ことがあって、これらを抑圧することが必要となった
(第２の課題)。このスプリアスに関しては図４と図５に
示した。図４中の４０１は前記1ポート型STW−SAW共振
子の振幅特性であり、４０３が主共振モードであり、４
０２が縦高次共振モードスプリアスとみなされるもので
ある。図５は前記共振子特性の位相特性５０１を示した
ものであり、３個のピークで表される前記縦高次共振モ
ード４０２は、数度にわたる位相変化を示している（５
０２）。縦高次モードの抑圧に関しては、すでにSTカッ
トについはそれらの抑圧方法が知られている（筆者等の
出願の特開平10-13185公報参照のこと）。しかしなが
ら、STWを利用したSAW共振子の抑圧条件については、前
述の波の基本物性の相違から適切な抑圧条件が明らかに
なっていなかった。Furthermore, in the SAW resonator using STW, spurious resonance, which is regarded as a longitudinal high-order resonance mode, largely occurs, and the main frequency of the voltage controlled SAW oscillator (VCSO) is lower than the lower frequency band in the range of 1000 ppm. When manufacturing a crystal oscillator that uses a crystal oscillator, abnormal oscillation may occur, and it was necessary to suppress these.
(Second task). This spurious is shown in FIGS. 4 and 5. In FIG. 4, 401 is the amplitude characteristic of the 1-port type STW-SAW resonator, 403 is the main resonance mode, and
02 is regarded as a longitudinal higher-order resonance mode spurious. FIG. 5 shows the phase characteristic 501 of the resonator characteristic. The longitudinal higher-order resonance mode 402 represented by three peaks shows a phase change over several degrees (5
02). Regarding the suppression of the longitudinal and higher modes, the suppression methods for ST cut are already known (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-13185 of the present application). However, regarding the suppression condition of the SAW resonator using STW, the appropriate suppression condition has not been clarified due to the difference in the fundamental physical properties of the wave.

【０００８】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、水晶STWを利用
し、周波数温度特性が優れかつ材料のＱ値が優れた水晶
基板を用いてＳＡＷ共振子を構成し、さらにこれを用い
て低ジッタかつ低位相ノイズなクロック信号源であるＳ
ＡＷ発振器および電圧制御型ＳＡＷ発振器をギガビット
系の高速有線通信市場に提供することにある。Therefore, the present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to utilize a crystal STW and use a crystal substrate having excellent frequency-temperature characteristics and a material Q value for SAW. A resonator is formed, and by using this, a clock signal source S having low jitter and low phase noise is generated.
The purpose is to provide an AW oscillator and a voltage control type SAW oscillator to the gigabit high-speed wired communication market.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】（１）本発明の弾性表面
波共振子は、圧電体平板上の伝播方向ｘにSTW型弾性表
面波を励振する1個のすだれ状電極とその伝播方向両側
に配置した1対の反射器とからなる弾性表面波共振子に
おいて、前記圧電体平板は、水晶回転Ｙ板を電気軸（Ｘ
軸）回り反時計方向にθ度回転して得られる水晶平板で
あり、前記伝播方向は、前記圧電体平板上に前記電気軸
Ｘから９０度面内に回転したZ方向（前記圧電体平板の
ｘ軸方向）であり、前記すだれ状電極は、正負の電極指
を1対として十分な対数の電極指を有して、前記反射器
のすだれ状電極側の端部において共振によって発生する
応力関数τ（ｘ）が節となる周波数上昇型のエネルギ閉
じ込め型であり、さらに、前記すだれ状電極を構成する
電極指の交差幅Ｗ（ｘ）は、前記伝播方向ｘに沿って縦
モード基本波の変位関数Ｕ（ｘ）に比例する関数Ｗ
（ｘ）によって幅重み付け（Ｗ（ｘ）＝ＢＵ（ｘ））を
行い、前記すだれ状電極の最端部の電極指と反射器端部
との間隔はすだれ電極のスペース長Ｇは、反射器の導体
ストリップの周期長ＰＲと反射器の周波数降下特性ＲＲ
をつかって、ＳＴ＋ＰＲ／ＲＲまたはＳＴ＋２ＰＲ／Ｒ
Ｒ であることを特徴とする。 （２）前記（１）において、前記すだれ状電極の交差幅
を設定する関数Ｗ（ｘ）が主共振モードの変位関数であ
るＵ（ｘ）＝ＣＯＳ（ｋ _０ ｘ）であって、前記変位関数
は、縦分散定数 Ax がＡｘ＝−４．４から−４．４／５と
する 2 階微分方程式、 Ａｘω _０ ^２ Ｕ（ x ），ｘｘ＋（ω ^２ −ω _０ ^２ ）Ｕ（ x ）＝０ の解であることを特徴とする。 （３）前記（１）において、前記すだれ状電極は、正負
の電極指を 1 対として２０対以上２００対以下で、電極
膜厚み対弾性表面波の波長比Ｈ／λが０．０１から０．
０５の範囲であることを特徴とする。 （４）前記（１）において、前記圧電体平板は、水晶回
転Ｙ板を電気軸（Ｘ軸）回り反時計方向にθ＝３５度か
ら３７度回転した水晶平板であることを特徴とする。 (1) A surface acoustic wave resonator according to the present invention comprises one interdigital electrode that excites a STW surface acoustic wave in a propagation direction x on a piezoelectric flat plate, and both sides in the propagation direction. In the surface acoustic wave resonator composed of a pair of reflectors arranged in the above, the piezoelectric flat plate is a quartz rotary Y plate, and an electric axis (X
Axis) is a crystal flat plate obtained by rotating in the counterclockwise direction by θ degrees, and the propagation direction is a Z direction (in the piezoelectric flat plate of the piezoelectric flat plate) rotated on the piezoelectric flat plate by 90 degrees in the plane from the electric axis X. x-axis direction), the interdigital electrode has a sufficient number of pairs of electrode fingers, one pair of positive and negative electrode fingers, and a stress function generated by resonance at an end portion of the reflector on the interdigital electrode side. τ (x) is a frequency-raising type energy confinement type node, and the crossing width W (x) of the electrode fingers forming the interdigital transducer is the longitudinal mode fundamental wave along the propagation direction x. Function W proportional to displacement function U (x)
Width weighting (W (x) = BU (x)) by (x)
Do the electrode finger at the end of the interdigital electrode and the reflector end
The space length G of the interdigital electrode is the conductor of the reflector.
Cycle length PR of strip and frequency drop characteristic RR of reflector
To use ST + PR / RR or ST + 2PR / R
R Is characterized in that. (2) In (1) above, the intersection width of the interdigital transducers.
Is a displacement function of the main resonance mode.
U (x) = COS (k ₀ x) and the displacement function
Shows that the vertical dispersion constant Ax is Ax = −4.4 to −4.4 / 5.
Is a solution of the second- order differential equation, Axω ₀ ² U ( x ), xx + (ω ² −ω ₀ ² ) U ( x ) = 0 . (3) In the above (1), the interdigital transducer is positive or negative.
The electrode fingers below 200 pairs 20 or more pairs as a pair of electrodes
The wavelength ratio H / λ of the film thickness to the surface acoustic wave is 0.01 to 0.
The range is 05. (4) In (1) above, the piezoelectric plate is a quartz crystal.
Rotate the rolling Y plate counterclockwise around the electric axis (X axis) by θ = 35 degrees
It is characterized by being a crystal flat plate rotated by 37 degrees.

【００１０】[0010]

【発明の実施の形態】本発明に関して、具体的な実施例
を説明する前に理論的な解説を行ない、本発明の理解を
助けることにする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be explained theoretically before explaining specific embodiments to help understanding of the present invention.

【００１１】水晶からなる圧電体材料から平板を切り出
して(図１０)、その表面を鏡面研磨した後、STW型弾性
表面波の位相伝搬方向に対して直交して、例えば金属ア
ルミニウムからなる多数の平行導体の電極指を周期的に
配置したＩＤＴを形成し、さらには、その両側に一対の
反射器を多数の導体ストリップを平行にかつ周期的に配
置して構成し、１ポート型のＳＡＷ共振子を形成する。A flat plate is cut out from a piezoelectric material made of quartz (FIG. 10), its surface is mirror-polished, and then a large number of, for example, metal aluminum is formed orthogonal to the phase propagation direction of the STW type surface acoustic wave. An IDT in which electrode fingers of parallel conductors are periodically arranged is formed, and further, a pair of reflectors are arranged on both sides of the IDT in parallel and periodically to constitute a 1-port type SAW resonance. Form a child.

【００１２】さらに、本発明の弾性表面波装置における
発明が解決しようとする第１および第２の課題を解決す
るに当たっては以下に述べる理論を用いて、いわゆる縦
モードとよばれるモードの振動変位とその共振周波数を
算出し、共振子の設計を行ったのでこの内容を順に説明
する。前記縦モードは、ＳＡＷ共振子の長手方向（STW
型弾性表面波の位相伝搬方向ｘのこと）のＩＤＴの長さ
（対数Ｍ）に依存して存在する固有振動モードであり、
前記幅方向の長さとはＩＤＴのもつ電極指交差幅Ｗを指
すことが一般的である。この電極指交差幅Ｗとは、正極
性と負極性の電極指が相互に重なる配置となる幅方向の
寸法のことである。Further, in solving the first and second problems to be solved by the invention in the surface acoustic wave device of the present invention, a vibration displacement of a so-called longitudinal mode is used by using the theory described below. The resonance frequency was calculated and the resonator was designed. The contents will be described in order. The longitudinal mode is the longitudinal direction of the SAW resonator (STW
Is a natural vibration mode existing depending on the length (logarithm M) of the IDT in the phase propagation direction x of the surface acoustic wave.
The length in the width direction generally refers to the electrode finger crossing width W of the IDT. The electrode finger crossing width W is a dimension in the width direction in which the positive and negative electrode fingers overlap each other.

【００１３】次に、前記のＳＡＷ共振子の長手方向（ｘ
軸とする）について、ＳＡＷ共振子の振動変位を簡便に
計算するための方法として、つぎの縦モードを支配する
微分方程式をもちいる。この方程式を記述すると式
（２）となる。 [数２] Ａｘω₀ ²(X)Ｕ(X),_ＸＸ+｛ω²−ω₀ ²(X)｝Ｕ(X)=0 （２） ここで、ωは角周波数、ω₀（ｘ）は該当する領域の素
子角周波数、Axは長手ｘ方向の縦分散定数、U（ｘ）は
ｘ方向の弾性表面波変位の振幅、Ｘは弾性表面波の波長
λで規格化したｘ座標である（X=ｘ／λ）。また、ω₀
（Ｘ）は座標Ｘにおける電極の半周期長Ｐをもちいて、
角周波数ω₀（Ｘ）＝２πＶｓ／（２Ｐ（Ｘ）） で定義
される量であり、周波数ポテンシャル関数と呼ぶことに
する。前述の式（２）は縦高次モードスプリアス抑圧の
ための直交幅重み付け電極の交差幅寸法Ｗ（ｘ）を計算
するための基本式である。これらを用いて、後述の具体
的実施例であるSTWを利用したＳＡＷ共振子の設計を行
い、試作品を製作して測定してみたので、これらを順に
説明する。Next, the longitudinal direction (x
As a method for easily calculating the vibration displacement of the SAW resonator, the following differential equation governing the longitudinal mode is used. When this equation is described, the equation (2) is obtained. [Formula 2] Axω ₀ ² (X) U (X), _XX + {ω ² −ω ₀ ² (X)} U (X) = 0 (2) where ω is the angular frequency and ω ₀ (x) Is the element angular frequency of the corresponding region, Ax is the longitudinal dispersion constant in the longitudinal x direction, U (x) is the amplitude of the surface acoustic wave displacement in the x direction, and X is the x coordinate standardized by the wavelength λ of the surface acoustic wave. (X = x / λ). Also, ω ₀
(X) uses the half cycle length P of the electrode at the coordinate X,
It is a quantity defined by angular frequency ω ₀ (X) = 2πVs / (2P (X)) and will be called a frequency potential function. The above-mentioned formula (2) is a basic formula for calculating the cross width dimension W (x) of the orthogonal width weighting electrodes for suppressing the longitudinal high-order mode spurious. Using these, a SAW resonator using STW, which is a specific example to be described later, was designed, and a prototype was manufactured and measured. These will be described in order.

【００１４】（実施例）以下、本発明の実施の形態を図
１から順を追って説明する。図１は本発明のSTW型弾性
表面波（以下略してSTWと称す）を利用した弾性表面波
共振子（以下略して本素子と称す）を、前述の図１０の
方位基板にて得られる圧電体平板上に形成した電極パタ
ーンを図示した一実施例である。(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below in order from FIG. FIG. 1 shows a piezoelectric surface acoustic wave resonator (hereinafter abbreviated as “element” hereinafter) using the STW type surface acoustic wave (hereinafter abbreviated as STW) of the present invention, which is obtained by using the orientation substrate shown in FIG. It is one example which illustrated the electrode pattern formed on the body flat plate.

【００１５】図１中の各部位の名称は、１１６は本素子
に利用するSTWの伝播方向であるｘ軸であり、１０７は
前記ｘ軸に直交するｙ軸である。破線で囲まれた１００
と１１２は本素子の反射器１と反射器２である。１０１
と１０２，１１１等はアルミニウム金属からなる導体ス
トリップ群であって、摂動効果によりＳＴＷを反射する
役目を果たす。破線で囲まれた１０３は、正負の電極指
対（１０４，１０５）等からなるすだれ状電極すなはち
ＩＤＴである（以下略してＩＤＴと称する）。前記ＩＤ
Ｔ（１０３）の電極指群１０４，１１５あるいは１０
５，１１4，１１０等を縦に接続する１１３と１０９は
給電導体（ブスバー）と呼ばれる入出力端子である。In the names of the parts in FIG. 1, 116 is the x-axis which is the propagation direction of the STW used in this element, and 107 is the y-axis orthogonal to the x-axis. 100 surrounded by broken lines
Reference numerals 112 and 112 are the reflector 1 and the reflector 2 of this element. 101
And 102, 111 and the like are a group of conductor strips made of aluminum metal and serve to reflect STW by the perturbation effect. Reference numeral 103 surrounded by a broken line is a comb-shaped electrode or IDT composed of positive and negative electrode finger pairs (104, 105) and the like (hereinafter abbreviated as IDT). The ID
T (103) electrode finger group 104, 115 or 10
Reference numerals 113 and 109 for vertically connecting 5, 114, 110 and the like are input / output terminals called feeding conductors (bus bars).

【００１６】また図１中の記号ＬＲとＳＲは、反射器
１、反射器２の導体ストリップの幅ＬＲと導体ストリッ
プ間のすきま長ＳＲであり、ＰＲ＝ＬＲ＋ＳＲは導体ス
トリップの配列周期長である。また、ＬＴとＳＴは、前
記ＩＤＴにおける電極指の線幅ＬＴとそれらの隙間長
（スペース）ＳＴである。１０６で指定される関数は、
本素子が振動動作状態において発生する応力関数τ
（ｘ）の状態を示すものであり、１０８のU(x)は、前記
応力波関数τ（ｘ）の振幅包絡線関数である。また、記
号Ｇは反射器１（および２）の最端部導体１０２（およ
び１１１）とＩＤＴの電極指１０４（および１１０）と
の間隔長である。また、W(x)は正電極指１１５と負電極
指１１４が相対して交差する交差幅を示す関数である。
本素子における前記記号ＳＲ、ＬＲ、ＰＲ、ＬＴ、Ｓ
Ｔ、ＰＴ、Ｇ、Ｗ（ｘ）で表わされるの値の適正な設定
については後に説明する。Symbols LR and SR in FIG. 1 are the width LR of the conductor strips of the reflector 1 and the reflector 2 and the clearance length SR between the conductor strips, and PR = LR + SR is the arrangement period length of the conductor strips. . LT and ST are the line width LT of the electrode finger in the IDT and the gap length (space) ST between them. The function specified by 106 is
Stress function τ generated in this device under vibration
It shows a state of (x), and U (x) of 108 is an amplitude envelope function of the stress wave function τ (x). The symbol G is the distance between the endmost conductor 102 (and 111) of the reflector 1 (and 2) and the electrode finger 104 (and 110) of the IDT. W (x) is a function indicating the cross width at which the positive electrode finger 115 and the negative electrode finger 114 face each other.
The symbols SR, LR, PR, LT, S in this element
The proper setting of the values of T, PT, G and W (x) will be described later.

【００１７】前記圧電体平板は、水晶からすでに説明し
た図１０に従って得たものであり、特に本素子の周波数
温度特性が常温付近にて零温度係数が得られるように回
転角θ＝３５〜３７度回転Ｙ板 におけるΨ＝９０度面
内回転の伝播方位ｘとしている。前記の１００上に形成
する本素子を構成するＩＤＴならびに反射器等は、アル
ミニウムの金属膜を蒸着、スパッタ等の手段により薄膜
形成した後、フォトリソグラフィ技術によりパターン形
成して作られる。前記ＩＤＴと反射器の電極指群は、利
用するＳＴＷの位相進行方向（長手方向ｘ）に対して直
交して、平行かつ周期的に多数配置する。The piezoelectric flat plate is obtained from quartz according to FIG. 10, which has already been described. In particular, the rotation angle θ = 35 to 37 so that the temperature coefficient of the frequency of this element has a zero temperature coefficient near room temperature. The propagation direction x of in-plane rotation Ψ = 90 degrees in the degree-rotated Y plate is set. The IDT, the reflector, and the like that form the present element formed on the above 100 are formed by forming a thin film of a metal film of aluminum by means such as vapor deposition and sputtering, and then forming a pattern by the photolithography technique. A large number of electrode fingers of the IDT and the reflector are arranged in parallel and periodically, orthogonal to the phase traveling direction (longitudinal direction x) of the STW to be used.

【００１８】つぎに、前述の第１の課題に答える本素子
の記号類の設定について詳細な説明を行う。まず、図１
の反射器１（１００）、反射器２（１１２）の導体スト
リップの寸法PR、LR、SRとIDT（１０３）の電極指寸法P
T、LT、STの設定について図６を用いて説明する。図６
は、IDTにおいて電極指の膜厚HとSTWの波長λ（λ＝２P
R）比である膜厚比Ｈ／λに対する、ＩＤＴの有する反
射特性Γ（Ω）（６０３）の中央周波数ｆＲ０（Ｐ点）
と放射コンダクタンスＹＧ（Ω）（６０４）の最大値周
波数ｆＴ０（Ｑ点）の変化の様子である周波数降下特性
を図示したものである。横軸はＨ／λ、縦軸は電極指の
膜厚Ｈ＝０の場合の周波数ｆ０＝ＶＦ／（２ＰＴ）によ
って前記ｆＲ０とｆＴ０の周波数を規格化したΩ＝ｆ／
ｆ０で表している。この場合にはｆＲ０とｆＴ０のＨ／
λ依存性は、ｆＲ０がＲＲ特性（実線６０２）に、ｆＴ
０がＲＴ特性（破線６０１）となる。本素子を構成する
圧電体平板においてＳＴＷを利用する場合においては、
前記のＲＲとＲＴの配置関係は、ＲＲ＞ＲＴの間系にあ
り、例えばＨ／λ＝０．０３においてＲＴ−ＲＲ＝１０
０００ｐｐｍであることが実験的に得られている。通
例、ｆＲ０＝ｆＴ０と設定するために、２ＰＲ＝（ＶＦ
／ｆ００）ＲＲ、２ＰＴ＝（ＶＦ／ｆ００）ＲＴと設定
するため、ＰＲ＞ＰＴとなる。このような関係に設定す
る場合は、通例周波数上昇型と呼ばれている。ＰＲとＰ
Ｔが決まれば、例えば電極指と導体ストリップの線幅と
空隙（スペース）との比ＬＴ／ＳＴ＝ＬＲ／ＳＲ＝１と
決めれば、各寸法は確定される。ただし、ｆ００は本素
子の公称周波数、ＶＦは自由表面におけるＳＴＷの速度
である。Next, a detailed description will be given of the setting of the symbols of the present element which answers the above-mentioned first problem. First, Fig. 1
Reflector 1 (100) and reflector 2 (112) conductor strip dimensions PR, LR, SR and IDT (103) electrode finger dimension P
The setting of T, LT and ST will be described with reference to FIG. Figure 6
Is the film thickness H of the electrode finger and the wavelength λ of STW (λ = 2P
The center frequency fR0 (point P) of the reflection characteristic Γ (Ω) (603) of the IDT with respect to the film thickness ratio H / λ which is the R) ratio.
And the frequency drop characteristic which is a state of change of the maximum value frequency fT0 (Q point) of the radiation conductance YG (Ω) (604). The horizontal axis is H / λ, and the vertical axis is the frequency f0 = VF / (2PT) when the film thickness H of the electrode finger is H = 0, and the frequency of fR0 and fT0 is normalized by Ω = f /.
It is represented by f0. In this case, H / of fR0 and fT0
As for the λ dependency, fR0 has an RR characteristic (solid line 602) and fT
0 is the RT characteristic (broken line 601). When STW is used in the piezoelectric plate that constitutes this element,
The above-mentioned arrangement relationship between RR and RT is in a system between RR> RT, and for example, RT-RR = 10 at H / λ = 0.03.
It has been experimentally obtained to be 000 ppm. Usually, in order to set fR0 = fT0, 2PR = (VF
Since / f00) RR and 2PT = (VF / f00) RT are set, PR> PT. When setting in such a relationship, it is usually called a frequency rising type. PR and P
Once T is determined, for example, if the ratio of the line width of the electrode finger to the conductor strip and the space (space) is determined to be LT / ST = LR / SR = 1, each dimension is determined. Here, f00 is the nominal frequency of this element, and VF is the speed of STW on the free surface.

【００１９】つぎに図１の記号Ｇについてであるが、Ｇ
は通称ギャップ長と呼ばれる寸法であり、特に本素子の
形式であるエネルギー閉じ込め型と呼ばれる設計方式に
あっては、前記Ｇ＝ＳＴあるいは、ＳＴ＋ＰＲ／ＲＲ、
ＳＴ＋２（ＰＲ／ＲＲ）と設定することが必要である。
特にＧ＝ＳＴ＋ＰＲ／ＲＲ、ＳＴ＋２（ＰＲ／ＲＲ）の
場合に、ＰＲをＲＲで割った寸法とすることが必要であ
ることが後述の縦高次モード抑圧実験の結果明らかとな
った。この理由を推測するに、前記のエネルギー閉じ込
め型の場合には、反射器のＩＤＴ側端部（図１の電極指
１０２、１１１のＩＤＴ側端）において、前述の応力波
関数τ（ｘ）（図１の１０６）が節となることが必須の
境界条件であるから、間隙Ｇが完全自由表面であること
から来る前記応力波関数τ（ｘ）＝Ｕ（ｘ）ＣＯＳ（ω
ｔ＋Φ（ｘ））の位相角Φ（ｘ）の調整をＲＲで割るこ
とによって行っている。以上のようにＧ，ＰＲ，ＰＴ寸
法を設定し、さらに適切なＨ／λの範囲を使用すれば、
図１の１０６の応力波関数τ（ｘ）を与えるエネルギー
閉じ込め型ＳＡＷ共振子がＳＴＷを用いても得られる。
このエネルギー閉じ込め型ＳＡＷ共振子においてのみ、
既に説明した式（２）の微分方程式によって得られる振
動の振幅関数Ｕ（ｘ）が図１の１０８のＵ（ｘ）と一致
し、さらに縦高次モードの共振周波数も実測と一致する
ことが確かめられている。Next, regarding the symbol G in FIG. 1, G
Is a dimension commonly called a gap length, and particularly in the design method called an energy confinement type which is a type of this element, the above G = ST or ST + PR / RR,
It is necessary to set ST + 2 (PR / RR).
In particular, in the case of G = ST + PR / RR and ST + 2 (PR / RR), it became clear as a result of the longitudinal higher-order mode suppression experiment described later that it is necessary to make the size of PR divided by RR. To infer the reason for this, in the case of the above-mentioned energy trapping type, the stress wave function τ (x) (the above-mentioned stress wave function τ (x) (at the IDT side end of the electrode fingers 102 and 111 in FIG. 1) of the reflector is formed. Since it is an indispensable boundary condition that 106) in FIG. 1 becomes a node, the stress wave function τ (x) = U (x) COS (ω which comes from the fact that the gap G is a completely free surface.
The adjustment of the phase angle Φ (x) of t + Φ (x) is performed by dividing by RR. By setting the G, PR, and PT dimensions as described above and using an appropriate range of H / λ,
An energy trap SAW resonator that provides the stress wave function τ (x) of 106 in FIG. 1 can also be obtained using STW.
Only in this energy trap SAW resonator,
It is possible that the amplitude function U (x) of the vibration obtained by the differential equation of the equation (2) already described matches U (x) of 108 in FIG. 1 and the resonance frequency of the longitudinal higher mode also matches the actual measurement. It has been confirmed.

【００２０】つぎに適切なＨ／λの範囲は、つぎの手順
により見出すことができた。まずレイリー波を用いたＳ
Ｔカットの場合の電極パターン寸法条件にて、ＳＴＷ利
用のＳＡＷ共振子を試作する。この際に発生する高次縦
モード共振周波数の間隔比率が一致するように、式
（２）の縦分散定数Ａｘを調整する。こうして得られた
Ａｘは、ＳＴカットの場合の約１／３であり、Ａｘ＝−
４．４／３であった。この事実の意味するところは、電
極1本当たりの反射係数がＳＴカットの約３倍であるこ
とを意味してる（式（１）のｂ＝０．２５５×３）。式
（１）で代表されるＳＡＷ共振子全反射係数Γを等しく
すれば同等な共振振幅が得られることが、エネルギー閉
じ込め型ＳＡＷ共振子の構成原理であることから本素子
の設計条件を導くことができる。従って、ＳＴカットで
通例使用される条件は、膜厚比Ｈ／λが０．０１から
０．０３と、ＩＤＴ対数範囲Ｍが８０から３００対であ
るから、ＳＴＷ利用の本素子の場合には、Ｈ／λを同一
の範囲を含めて０．０１から０．０５の範囲として、式
（１）による全反射係数Γを等しくとれば、Ｍ＝８０／
３から３００／３の範囲とすれば良いことになる（Ｍ＝
２７から１００）。もっと広くとってもよいから、Ｍ＝
２０から２００の範囲であれば十分である。ここでＨ／
λを同一の０．０１から０．０５の範囲とする理由は、
本素子の実装条件であるワイヤボンデングの引っ張り強
度に耐えるアルミ膜厚を得るに都合が良いからである。
また、このＨ／λ＝０．０１から０．０３の範囲におい
て、常温２０±１０℃の範囲に本素子の周波数温度特性
の頂点温度がくるように圧電体平板の前述の回転角θを
３５から３７度範囲に設定した（図１１参照）。Next, an appropriate range of H / λ can be found by the following procedure. First, S using Rayleigh wave
An SAW resonator using STW is prototyped under the electrode pattern dimension conditions in the case of T-cut. The longitudinal dispersion constant Ax of the equation (2) is adjusted so that the interval ratios of the higher-order longitudinal mode resonance frequencies generated at this time match. The Ax thus obtained is about 1/3 of that in the ST cut, and Ax =-
It was 4.4 / 3. This fact means that the reflection coefficient per electrode is about 3 times the ST cut (b = 0.255 × 3 in the formula (1)). Since the SAW resonator total reflection coefficient Γ represented by the equation (1) is equal to obtain the same resonance amplitude, it is a construction principle of the energy confinement type SAW resonator that the design condition of this element is derived. You can Therefore, the conditions that are usually used for ST cutting are that the film thickness ratio H / λ is 0.01 to 0.03 and the IDT logarithmic range M is 80 to 300 pairs. , H / λ in the range of 0.01 to 0.05 inclusive of the same range, M = 80 /
It should be set in the range of 3 to 300/3 (M =
27 to 100). M =
A range of 20 to 200 is sufficient. Where H /
The reason why λ is in the same range of 0.01 to 0.05 is as follows.
This is because it is convenient to obtain an aluminum film thickness that can withstand the tensile strength of wire bonding, which is the mounting condition for this element.
Further, in the range of H / λ = 0.01 to 0.03, the above-mentioned rotation angle θ of the piezoelectric flat plate is set to 35 so that the apex temperature of the frequency-temperature characteristic of the present element falls within the range of room temperature 20 ± 10 ° C. To 37 degrees (see FIG. 11).

【００２１】図１１は、本素子の上に凸の周波数温度特
性において、最頂点周波数を与える温度θmax対電極膜
厚比を与える特性図（実測）である。図１０の圧電体平
板の切断方位角θ＝３７度の場合が直線１１０１に、角
θ＝３６度の場合が直線１１０２に、角θ＝３５度の場
合が直線１１０３で与えられる．前記頂点温度θmaxが
常温２０±１０℃の範囲と設定するためには、Ｈ／λ＝
０．０１から０．０５の範囲内であればよいことがわか
る。FIG. 11 is a characteristic diagram (actual measurement) that gives the ratio of the temperature θmax that gives the highest peak frequency to the electrode film thickness in the frequency temperature characteristic that is convex on this element. The cutting azimuth angle of the piezoelectric flat plate in FIG. 10 is given by a straight line 1101 when the azimuth angle θ = 37 degrees, a straight line 1102 when the angle θ = 36 degrees, and a straight line 1103 when the angle θ = 35 degrees. In order to set the apex temperature θmax within the range of room temperature 20 ± 10 ° C., H / λ =
It can be seen that the value may be in the range of 0.01 to 0.05.

【００２２】最後の本素子の第２の課題である高次縦モ
ードの抑圧方法について説明する。この手法の理論的な
根拠については、筆者等の特開平10-13185公報に詳細な
説明があるので参照されたい。本素子のＳＴＷの場合に
おいては、縦高次モードスプリアスを抑圧できる適切な
交差幅重み付け関数Ｗ（ｘ）を見出すことにつきる。そ
こで最小限の説明を行って、Ｗ（ｘ）の得られる経過を
説明する。まず最初に、関数Ｗ（ｘ）は、本素子の主共
振モード（図４の４０３）が有する前述のＵ（ｘ）に比
例して設定する。即ちＷ（ｘ）＝ＢＵ（ｘ）（Ｂは定
数）。従って、Ｕ（ｘ）をまず求めることが必要にな
る。式（２）の微分方程式は、波数Ｋと角周波数ωの分
散関係が次式（３）で近似される状態のエネルギー保存
場を表している。 [数３] （ω／ω₀（ｘ））^２＝1＋ＡｘＫ² （3） 条件として、ω₀（ｘ）は反射器１、反射器２領域にお
いてはω₀（ｘ）＝ω_R＝2πＶＦ／（2ＰＲ）、ＩＤＴ領
域においてはω₀（ｘ）＝ωｍ＝２πＶＦ／（２ＰＴ）
の周波数ポテンシャル関数を与えて、保存場の変位解Ｕ
（ｘ）を求めることになる。この解Ｕ（ｘ）はつぎの一
組の式（４），（５），（６）により表せる。ここで、
Ｘ，Ｘ０はＳＴＷの波長λでもって規格化しており、Ｘ
＝ｘ／λ，Ｘ０＝Ｍ／２とおける。このとき、K_R、Ｋｍ
を反射器とＩＤＴ領域の式（３）によって決まる波数、
ωｍ、ω_R ，ωを角周波数として、 [数４] 反射器２の領域 Ｕ（Ｘ）＝Ａ_１ＥＸＰ{K_R(X+X0)}， IDTの領域 Ｕ（Ｘ）＝A_２ＣＯＳ（ＫｍＸ）（対称モードの場合） ， 反射器１の領域 Ｕ（Ｘ）＝Ａ_３ＥＸＰ{−K_R(X−X0)}（4） 但し、Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３は任意定数、 [数５] Ｋｍ^２＝{（ω／ωｍ）^２−１}／Ａｘ ，（Ａｘ＜０，ω／ωｍ＜０） ， Ｋ_R ^２＝{１−（ωｍ／ω_R）^２（ω／ωｍ）^２}／Ａｘ （5） （πＶＦ／ＰＴ＝ωｍ＞ω ＞ω_R＝πＶＦ／ＰＲ） さらに、 [数６] ｔａｎ（ＫｍＸ０）＝Ｋ_R／Ｋｍ （6） の関係式が成り立つ。 これらは、一般に複数ｊの固有
共振をもつ縦高次モード群の周波数と振幅Ｕｊ（ｘ）
（ｊ＝0〜ｎ：ｎは整数）を与えるものである。ここで
前記Ｗ（ｘ＝λＸ）は、ＩＤＴ領域の関数Ｕ（Ｘ）＝A
_２ＣＯＳ（ＫｍＸ）において、Ｋ_０を主共振モード（基
本波ｊ＝0）の波数とすれば、Ｋｍ＝Ｋ_０とおいて、 [数７] Ｗ（ｘ＝λＸ）＝ＢＵ₀（Ｘ）＝Ｂ・A２ＣＯＳ（Ｋ_０Ｘ）（7） で与えられる。式（７）によって与えられる幅重み付け
の電極指が検出できるＩＤＴの総電荷ｑは、縦高次モー
ドｊ＞1に対して、Ｕ₀（ｘ）とＵｊ（ｘ）が直交関数で
あることがわかっているから、 [数８] ｑ（ｊ）＝∫Ｗ（ｘ）Ｕｊ（ｘ）ｄｘ ＝ＢＡ_２∫Ｕ₀（ｘ）Ｕｊ（ｘ）ｄｘ ＝0 （ｊ＞1） （８） ｑ＝0となって、縦高次モードのインピーダンスが極め
て高くなり励振できなくなる。従って高次モードの抑圧
が可能となる。つぎに、式（７）においてＸ＝λＮとお
けば、ＩＤＴの各Ｎ番目対に相当する座標点の電極指の
交差幅が設定できる。図２の最大交差幅Ｗｍａｘで規格
化した重み付け関数ＷＴ（Ｍ）（曲線２０１）はこうし
て計算された一例である。この場合の条件は、公称周波
数ｆ０＝１２７６ＭＨｚ、Ｍ＝１４４、反射器の導体ス
トリップ本数ＮＲ＝５２３、電極指交差幅の最大値Ｗｍ
ａｘ＝４０波長、ＬＲ／ＳＲ＝ＬＴ／ＳＴ＝１，Ｇ＝Ｓ
Ｔあるいは、ＳＴ＋ＰＲ／ＲＲ、ＳＴ＋２（ＰＲ／Ｒ
Ｒ）、上に凸な周波数温度特性の頂点を与える温度であ
る頂点温度θmax＝２０℃である。このとき、本素子で
あるＳＴＷ−ＳＡＷ共振子の主共振モードの振動子等価
定数は、Ｒ_１＝２１Ω、Ｃ_１＝０．９１ｆＦ、Ｌ_１＝１
６．９ｎＨ、Ｃ_０＝１．０９ｐＦ、Ｑ＝６２５０、容量
比γ＝１２００であって、十分良い特性であると言え
る。ここで、共振先鋭度Ｑの値が大きいのは、ＳＴＷが
本素子の周囲環境である大気あるいはＮ_２に対して仕事
をしないすべり変位からなることによることがわかっ
た。A method of suppressing the higher-order longitudinal mode which is the second problem of the last element will be described. For the theoretical basis of this method, refer to the author's Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-13185 for a detailed description. In the case of the STW of this element, it is necessary to find an appropriate cross width weighting function W (x) capable of suppressing the longitudinal high-order mode spurious. Therefore, a minimum description will be given to explain the process of obtaining W (x). First, the function W (x) is set in proportion to the above-mentioned U (x) of the main resonance mode (403 in FIG. 4) of this device. That is, W (x) = BU (x) (B is a constant). Therefore, it is necessary to first determine U (x). The differential equation of the equation (2) represents the energy conservation field in a state where the dispersion relation between the wave number K and the angular frequency ω is approximated by the following equation (3). [Equation 3] (ω / ω ₀ (x)) ² = 1 + AxK ² (3) As a condition, ω ₀ (x) is the reflector 1 and in the reflector 2 region, ω ₀ (x) = ω _R = 2πVF / (2PR), in the IDT area, ω ₀ (x) = ωm = 2πVF / (2PT)
Given the frequency potential function of
(X) will be calculated. This solution U (x) can be represented by the following set of equations (4), (5), (6). here,
X and X0 are standardized by the wavelength λ of STW.
= X / λ, X0 = M / 2. At this time, K _R, Km
Is the wavenumber determined by the formula (3) of the reflector and IDT region,
.omega.m, omega _R, the omega as the angular frequency, [Expression 4] region of the reflector _{2 U (X) = A 1} EXP {K R (X + X0)}, IDT region _{U (X) = A 2 COS} ( KMX) (case of symmetric mode), the reflector 1 of the area _{U (X) = a 3 EXP} {-K R (X-X0)} (4) _where, a _1, a 2, _{a 3} are arbitrary constants, [ number ^{5] Km 2 = {(ω} / ωm) 2 -1} / Ax, (Ax <0, ω / ωm <0), K R 2 = {1- (ωm / ω R) 2 (ω / ωm) ^{2} / Ax (5) (} πVF / PT = ωm>ω> ω R = πVF / PR) further, equation 6] tan (KmX0) = K relational expression _R / Km (6) holds. These are generally the frequency and amplitude Uj (x) of the longitudinal higher-order mode group having a plurality of natural resonances.
(J = 0 to n: n is an integer). Here, the W (x = λX) is the function U (X) = A of the IDT region.
_{In 2} COS (KmX), if K ₀ is the wave number of the main resonance mode (fundamental wave j = 0), then Km = K ₀ and [Equation 7] W (x = λX) = BU ₀ (X) = It is given by B · A2COS (K ₀ X) (7). The total electric charge q of the IDT that can be detected by the width-weighted electrode fingers given by the equation (7) is that U ₀ (x) and Uj (x) are orthogonal functions with respect to the longitudinal higher mode j> 1. Since it is known, [Equation 8] q (j) = ∫W (x) Uj (x) dx = BA ₂ ∫U ₀ (x) Uj (x) dx = 0 (j> 1) (8) q = It becomes 0, and the impedance of the vertical and higher modes becomes extremely high, making it impossible to excite. Therefore, it is possible to suppress higher-order modes. Next, by setting X = λN in Expression (7), the intersection width of the electrode fingers of the coordinate points corresponding to each N-th pair of IDTs can be set. The weighting function WT (M) (curve 201) normalized by the maximum intersection width Wmax in FIG. 2 is an example calculated in this way. The conditions in this case are nominal frequency f0 = 1276 MHz, M = 144, the number of reflector conductor strips NR = 523, and the maximum value Wm of the electrode finger crossing width.
ax = 40 wavelengths, LR / SR = LT / ST = 1, G = S
T or ST + PR / RR, ST + 2 (PR / R
R), the apex temperature θmax = 20 ° C., which is the temperature that gives the apex of the frequency temperature characteristic that is convex upward. At this time, the resonator equivalent constants of the main resonance mode of the STW-SAW resonator which is the present element are R ₁ = 21Ω, C ₁ = 0.91fF, L ₁ = 1.
Since 6.9 nH, C ₀ = 1.09 pF, Q = 6250, and capacity ratio γ = 1200, it can be said that the characteristics are sufficiently good. Here, it was found that the large value of the resonance sharpness Q is due to the slip displacement in which the STW does not work with respect to the atmosphere or N ₂ which is the surrounding environment of this element.

【００２３】さらに、前記条件において、縦分散定数Ａ
ｘをいろいろ変えて、縦高次モードの抑圧の状態を実験
した結果を、図７、図８、図９に示す。これらの特性図
は、図５の位相特性と同様なもので、図７はＡｘ＝−
４．４／５の場合であり、図８はＡｘ＝−４．４／２か
ら−４．４／４の範囲をとる場合であり、図９はＡｘ＝
−４．４／１（ＳＴカットの場合と同一）の場合である
（ＳＴカットの場合と同一）。図８の場合においては、
縦高次モードが抑圧されていることがわかる。Further, under the above conditions, the longitudinal dispersion constant A
The experimental results of the suppression state of the vertical and higher modes with various x values are shown in FIGS. 7, 8 and 9. These characteristic diagrams are similar to the phase characteristic of FIG. 5, and FIG. 7 shows Ax = −
This is a case of 4.4 / 5, FIG. 8 shows a case of Ax = −4.4 / 2 to −4.4 / 4, and FIG. 9 shows Ax =
This is the case of -4.4 / 1 (same as ST cut) (same as ST cut). In the case of FIG. 8,
It can be seen that the vertical and higher modes are suppressed.

【００２４】さらに図３においてこれらをわかりやすく
まとめた。図３は横軸にＡｘをとって、縦高次モードの
発生状況をみたものである。破線枠内が発生が確認でき
ない範囲、実線枠内は位相変化が０．１度以内の範囲で
ある。この図３から縦分散定数Ａｘ＝−４．４／５〜−
４．４＝−０．８８〜−４．４の範囲において抑圧がで
き、さらにＡｘ＝−１．２から−３．５の範囲では良好
である。Further, these are summarized in FIG. 3 for easy understanding. In FIG. 3, the horizontal axis is Ax, and the state of occurrence of the vertical high-order mode is viewed. The inside of the broken line frame is the range where occurrence cannot be confirmed, and the inside of the solid line frame is the range where the phase change is within 0.1 degree. From this FIG. 3, the longitudinal dispersion constant Ax = −4.4 / 5−−
Suppression is possible in the range of 4.4 = −0.88 to −4.4, and is good in the range of Ax = −1.2 to −3.5.

【００２５】以上のとおり、本発明のＳＴＷが発生する
水晶のみからなる素板について、ＳＴＷを利用した弾性
表面波共振子の構成および特性につき説明したが、前記
素板の表面にＳｉＯ_２、ＺｎＯ等の薄膜が本素子の特性
を損なわない程度に形成されても、本発明が有効である
ことを付け加える。As described above, the structure and characteristics of the surface acoustic wave resonator using the STW for the base plate made of only quartz crystal generated by STW of the present invention has been described. SiO ₂ and ZnO are formed on the surface of the base plate. It is added that the present invention is effective even if a thin film such as is formed to such an extent that the characteristics of the present device are not impaired.

【００２６】[0026]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ＳＴ
カットに発生する速度約３１５０ｍ／ｓのレイリー型表
面波より速度が約５０００ｍ／ｓと高速なＳＴＷ型の弾
性表面波を利用し、適切な電極寸法を設定してエネルギ
ー閉じ込め型のＳＡＷ共振子を構成することにより、共
振先鋭度Ｑが従来のＳＴカットより優れた数千のＱ値が
得られ、これをもちいて水晶発振器を製作すると位相ノ
イズが小さく高品質な出力信号を容易に得ることがで
き、今後大幅に拡大すると思われるギガビット高速有線
通信市場のクロック信号源に提供でき多大な効果が期待
できる。As described above, according to the present invention, ST
Using the STW type surface acoustic wave, which has a speed of about 5000 m / s, which is faster than the Rayleigh type surface wave with a speed of about 3150 m / s generated in the cut, set the appropriate electrode dimensions to create an energy trap SAW resonator. With this configuration, the resonance sharpness Q can obtain several thousand Q values superior to the conventional ST cut, and if a crystal oscillator is manufactured using this, a high-quality output signal with small phase noise can be easily obtained. It is possible to provide a clock signal source for the gigabit high-speed wired communication market, which is expected to expand significantly in the future, and great effects can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明の弾性表面波共振子の一実施例が有す
る導体パターンを示す平面図。FIG. 1 is a plan view showing a conductor pattern included in an example of a surface acoustic wave resonator of the present invention.

【図２】 本発明の弾性表面波共振子のＩＤＴが有する
幅重み付け関数の一実施例が示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of a width weighting function of the IDT of the surface acoustic wave resonator of the present invention.

【図３】 本発明のＩＤＴの幅重み付け関数を決定する
縦分散定数Ａｘに対する縦高次モードの発生状態を示す
図。FIG. 3 is a diagram showing a generation state of a vertical high order mode with respect to a vertical dispersion constant Ax that determines a width weighting function of the IDT of the present invention.

【図４】 従来のＳＡＷ共振子が示すインピーダンス特
性（振幅）図。FIG. 4 is a diagram of impedance characteristics (amplitude) of a conventional SAW resonator.

【図５】 従来のＳＡＷ共振子が示すインピーダンス特
性（位相）図。FIG. 5 is an impedance characteristic (phase) diagram of a conventional SAW resonator.

【図６】 本発明のＩＤＴが示す周波数降下特性図。FIG. 6 is a frequency drop characteristic diagram showing the IDT of the present invention.

【図７】 本発明の図１が示す該当外の条件における振
幅特性図。FIG. 7 is an amplitude characteristic diagram under conditions other than those shown in FIG. 1 of the present invention.

【図８】 本発明の図１が示す振幅特性図。FIG. 8 is an amplitude characteristic diagram shown in FIG. 1 of the present invention.

【図９】 本発明の図１が示す該当外の条件における振
幅特性図。FIG. 9 is an amplitude characteristic diagram under other conditions than that shown in FIG. 1 of the present invention.

【図１０】 本発明の図１に使用する圧電体平板の切断
方位図。FIG. 10 is a sectional view of the piezoelectric flat plate used in FIG. 1 of the present invention.

【図１１】 本発明の図１が示すθmax 対 Ｈ／λ
特性図。FIG. 11 shows θ max vs. H / λ shown in FIG. 1 of the present invention.
Characteristic diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１００ 反射器1 １０３ ＩＤＴ １１２ 反射器２ １０６ 応力波関数 １０８ 振幅関数Ｕ（ｘ） １０２，１１１ 導体ストリップ １１４，１１５ 電極指 100 reflector 1 103 IDT 112 reflector 2 106 stress wave function 108 Amplitude function U (x) 102,111 Conductor strip 114,115 electrode fingers

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 圧電体平板上の伝播方向ｘにSTW型弾
性表面波を励振する1個のすだれ状電極とその伝播方向
両側に配置した1対の反射器とからなる弾性表面波共振
子において、 前記圧電体平板は、水晶回転Ｙ板を電気軸（Ｘ軸）回り
反時計方向にθ度回転して得られる水晶平板であり、 前記伝播方向は、前記圧電体平板上に前記電気軸Ｘから
９０度面内に回転したZ方向（前記圧電体平板のｘ軸方
向）であり、 前記すだれ状電極は、正負の電極指を1対として十分な
対数の電極指を有して、前記反射器のすだれ状電極側の
端部において共振によって発生する応力関数τ（ｘ）が
節となる周波数上昇型のエネルギ閉じ込め型であり、 さらに、前記すだれ状電極を構成する電極指の交差幅Ｗ
（ｘ）は、前記伝播方向ｘに沿って縦モード基本波の変
位関数Ｕ（ｘ）に比例する関数Ｗ（ｘ）によって幅重み
付け（Ｗ（ｘ）＝ＢＵ（ｘ））を行い、 前記すだれ状電極の最端部の電極指と反射器端部との間
隔Ｇは、反射器の導体ストリップの周期長ＰＲと反射器
の周波数降下特性ＲＲをつかって、ＳＴ＋ＰＲ／ＲＲま
たはＳＴ＋２ＰＲ／ＲＲであることを特徴とする弾性表
面波共振子。 1. A surface acoustic wave resonator comprising one interdigital electrode for exciting a STW surface acoustic wave in a propagation direction x on a piezoelectric flat plate and a pair of reflectors arranged on both sides of the electrode in the propagation direction. The piezoelectric flat plate is a crystal flat plate obtained by rotating a quartz rotary Y plate around the electric axis (X axis) in the counterclockwise direction by θ degrees, and the propagation direction is the electric axis X on the piezoelectric flat plate. In the Z direction (x-axis direction of the piezoelectric plate) rotated in the plane from 90 degrees, and the interdigital electrode has a sufficient number of electrode fingers, one pair of positive and negative electrode fingers, Is an energy confinement type of frequency rising type in which the stress function τ (x) generated by resonance at the end of the interdigital transducer side of the container is a node, and the cross width W of the electrode fingers forming the interdigital transducer is
(X) performs width weighting (W (x) = BU (x)) by a function W (x) proportional to the displacement function U (x) of the longitudinal mode fundamental wave along the propagation direction x, and the blind Between the electrode finger at the extreme end of the electrode strip and the end of the reflector
The distance G is the period length PR of the conductor strip of the reflector and the reflector.
Using the frequency drop characteristic RR of ST + PR / RR
Or ST + 2PR / RR elastic table
Surface wave resonator. 【請求項２】 前記すだれ状電極の交差幅を設定する関
数Ｗ（ｘ）が主共振モードの変位関数であるＵ（ｘ）＝
ＣＯＳ（ｋ _０ ｘ）であって、前記変位関数は、縦分散定
数ＡｘがＡｘ＝−４．４ から−４．４／ 5 とする 2 階微
分方程式、 Ａｘω _０ ^２ Ｕ（ｘ），ｘｘ＋（ω ^２ −ω _０ ^２ ）Ｕ（ｘ）＝０ の解であることを特徴とする請求項 1 記載の弾性表面波
共振子。 2. A function for setting a crossing width of the interdigital electrodes.
The number W (x) is the displacement function of the main resonance mode U (x) =
COS (k ₀ x), and the displacement function is a vertical dispersion constant.
2 order differential in the number Ax is a -4.4 / 5 from Ax = -4.4
Min ^{_{equations, Axω 0 2 U (x)}} , xx + (ω 2 -ω 0 2) U (x) = 0 surface acoustic wave according to claim 1, characterized in that the solution of
Resonator. 【請求項３】 前記すだれ状電極は、正負の電極指を 1
対として２０対以上２００対以下で、電極膜厚み対弾性
表面波の波長比Ｈ／λが０．０１から０．０ 5 の範囲で
あることを特徴とする請求項 1 記載の弾性表面波共振
子。 3. The interdigital transducer has one positive electrode electrode and one negative electrode finger.
20 pairs or more and 200 pairs or less as a pair, and elasticity of the electrode film thickness
In the wavelength range ratio H / lambda of 0.0 5 0.01 of the surface wave
The surface acoustic wave resonance according to claim 1, wherein
Child. 【請求項４】 前記圧電体平板は、水晶回転Ｙ板を電気
軸（Ｘ軸）回り反時計方向にθ＝３５度から３７度回転
した水晶平板であることを特徴とする請求項 1 記載の弾
性表面波共振子。 4. The crystal flat Y plate is an electric plate that is a quartz rotary Y plate.
Rotate the axis (X axis) counterclockwise from θ = 35 degrees to 37 degrees
Bullet according to claim 1, wherein the the a quartz flat plate
Surface acoustic wave resonator.