JP4465464B2 - ラム波型弾性波素子 - Google Patents
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Description
一方、従来のバルク波や表面弾性波と異なる弾性波を用いる振動素子として、本発明者らは先にラム波型弾性波を用いた高周波共振器を提案している(特許文献1)。このような振動モードにおける水晶等の圧電振動子の周波数温度特性については、未だほとんど知見が得られていない。
水晶基板上に少なくとも一つのラム波型弾性波を発生させるすだれ状電極又は該電極と反射器が配置され、該水晶基板のカット面及びラム波型弾性波の伝搬方向がオイラー角表示(λ,μ,θ)で下記(1)式又は(2)式を満たすように構成されていることを特徴とする。
(1)λ=11〜19°,μ=2〜10°,θ=86〜94°
(2)λ=41〜49°,μ=170〜178°,θ=86〜94°
なお、結晶の対称性から、上記(1)式又は(2)式のλの範囲と、このλに120°×n(n=1,2)を加えた範囲は、実質的に等価である。本発明におけるオイラー角の条件は、かかる等価の範囲を当然に含むものである。
本発明のラム波型弾性波素子を基準クロックとして用いれば、ギガヘルツ帯においても、その周波数の変動をごく小さな値にすることができる。例えば、2GHzのキャリア周波数の場合、1.7ppmの周波数変化は、僅か3.4kHzの変化に過ぎず、チャンネル間の干渉を大幅に減少させることができる。このように周波数温度特性の良好な圧電素子基板は、情報通信機器のみならず各種の信号発生器の基準クロックとして、きわめて重要な意義を有している。
f = V/Λ ………(1)
Δf/f = {f(T)−f(20℃)}/f(20℃) ………(2)
温度Tにおける位相速度の値は、水晶結晶の各材料定数(弾性定数、圧電定数、誘電率、密度)の温度T(℃)での値を用いて理論解析より求められる。各材料定数は、基準温度(通常は20℃)での値と温度係数が測定されている。
図5と図6を比較すると、オイラー角μに約1.5°の差があるのに、ほぼ同等の周波数温度特性を示すことが知れる。このことから、最適な温度特性を示す3個のオイラー角の値にはある程度の幅があると考えられるので、その許容範囲は±2.0°程度の幅で設定することが望ましい。
オイラー角表示で、(λ=0°,μ=125.25°,θ=0°)の場合の理論計算値と測定値の対比を図9に示す。両者は非常に良く一致しており、本発明の根拠となる理論解析の精度が高いことが立証された。
2 すだれ状電極
3 反射器
Claims (3)
- 水晶基板上に少なくとも一つのラム波型弾性波を発生させるすだれ状電極又は該電極と反射器が配置され、該水晶基板のカット面及びラム波型弾性波の伝搬方向がオイラー角表示(λ,μ,θ)で下記(1)式又は(2)式を満たすように構成されていることを特徴とするラム波型弾性波素子。
(1)λ=11〜19°,μ=2〜10°,θ=86〜94°
(2)λ=41〜49°,μ=170〜178°,θ=86〜94° - 前記水晶基板の厚みHと前記すだれ状電極の周期長Λとの比H/Λが5.0以下である請求項1記載のラム波型弾性波素子。
- 前記水晶基板の厚みHと前記すだれ状電極の周期長Λとの比H/Λが、1.7〜2.3の範囲内である請求項1記載のラム波型弾性波素子。
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