JP3885785B2 - 弾性表面波装置、その製造方法、および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、弾性表面波装置、弾性表面波装置の製造方法、および弾性表面波装置を用いた電子機器に関し、携帯電話などにおける周波数選別フィルタ、キーレスエントリーシステムなどにおける発振器、および共振子などに適用して好適なものである。

弾性表面波装置は、電気信号を表面波に変換して信号処理を行う回路素子であり、フィルタ、共振子などとして幅広く用いられている。通常、圧電性のある弾性体基板（圧電基板）上に、ＩＤＴ電極と呼ばれる導電性膜からなる電極を設けることで、電気信号から表面波への変換・逆変換が行われている。
弾性表面波装置の特性は、圧電基板を伝搬する弾性表面波の伝搬特性に依存しており、特に、弾性表面波装置の高周波化に対応するためには、位相速度の大きな弾性表面波の利用が求められる。

弾性表面波装置に用いられる弾性表面波としては、レイリー波（Ｒａｙｌｅｉｇｈ ｗａｖｅ）や、漏洩弾性表面波（Ｌｅａｋｙ ｗａｖｅ）が主に用いられている。
レイリー波は、弾性体の表面を伝搬する表面波であり、そのエネルギーを圧電基板内部に放射することなく、すなわち、理論上伝搬損失なく伝搬する。レイリー波を利用した弾性表面波装置として、位相速度が３１５０〔ｍ／秒〕のＳＴカット水晶が挙げられる。

圧電基板中には、「遅い横波」、「速い横波」、「縦波」の３種類の体積波（バルク波）が存在するが、そのレイリー波は「遅い横波」よりも更に遅い位相速度で伝搬するものである。
漏洩弾性表面波は、弾性体の深さ方向にエネギーを放射しながら伝搬する弾性表面波であり、特別な切り出し角および伝搬方向では利用可能となる。例えば、位相速度が、３９００〔ｍ／秒〕のＬＳＴカット水晶が知られている。この漏洩弾性表面波は、「遅い横波」と「速い横波」の間の位相速度で伝搬するものである。

また、表面波伝搬方向をＳＴカット水晶の伝搬方向と９０°とすることで、水晶を用いながら、位相速度が比較的大きなＳＴＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｗａｖｅ）の利用ができることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。この非特許文献１によれば、ＳＴＷの位相速度は、従来のＳＴカット水晶の１．６倍とされている。
近年では、漏洩弾性表面波の理論を発展させて、基板表面での変位の殆どが縦波成分で構成され、バルク波として２つの横波成分を圧電基板内部に放射しながら「速い横波」と「縦波」の間の高い位相速度で伝搬する擬似縦波型漏洩弾性表面波が相次いで発見されている。

例えば、四ほう酸リチウムにおいて、伝搬速度が５０００〔ｍ／秒〕〜７５００〔ｍ／秒〕と大きく、伝搬損失が低い擬似縦波型漏洩弾性表面波を利用できることが明らかにされている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、弾性表面波装置の高周波化には適した材料ではないと考えられていた水晶基板においても擬似縦波型漏洩弾性表面波の利用が報告されつつある（例えば、非特許文献２参照）。この非特許文献２によれば、擬似縦波型漏洩弾性表面波を利用し、オイラー角（０°，１５５．２５°，４２°）の２軸回転において、遅延時間温度係数ＴＣＤが０．５０８〔ｐｐｍ／℃〕であることが明らかにされている。

さらに、擬似縦波型漏洩弾性表面波を利用し、１軸回転において周波数による温度変化が３次曲線を示すことが有限要素法を用いた解析により明らかにされている（例えば、非特許文献３参照）。
このように擬似縦波型漏洩弾性表面波は位相速度が大きなため、レイリー波や漏洩弾性表面波等では困難であった弾性表面波装置の高周波化を容易に実現することが可能であり、ＩＤＴ電極の微細化による製造歩留りの低下を防ぎ、弾性表面波装置の製造を容易にする。
平成７年日本学術振興会産学共同研究支援事業実施報告書の１３２頁〜１３７頁「Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＧＨｚ Ｒａｎｇｅ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」 １９９９ ＩＥＥＥ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＳ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ３２１−３２４頁「Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｑｕａｓｉ−ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｌｅａｋｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ ＷａｖｅＰｒｏｐａｇａｔｉｎｇ ｏｎ Ｙ−Ｒｏｔａｔｅｄ Ｃｕｔ Ｑｕａｒｔｚ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」 ２０００ＦＣＳ，Ｋａｎｓａｓ ＭＯ ＵＳＡ Ｊｕｎｅ７−９，２０００「ＡＮＡＬＹＳＩＳ ＯＦ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＰＳＥＵＤＯ−ＳＵＲＦＡＣＥ ＡＣＯＵＳＴＩＣ ＷＡＶＥＳ （ＨＶＰＳＡＷ） ＩＮ ＱＵＡＲＴＺ ＰＥＲＩＯＤＩＣ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ ＷＩＴＨ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥＦＩＮＧＥＲＳ」 特開平６−１１２７６３号公報

しかしながら、安価で安定性が良いという利点を持つ水晶を基板材料として用いて、擬似縦波型漏洩弾性表面波を利用する場合には、スプリアスが、ある程度の強さで発生するという不都合が確認された。
このスプリアスは、弾性表面波装置を共振子に用いて主振動の近傍で発生した場合には、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値やＱ値の低下の原因ともなり、また、発振回路を構成した場合には、異常発振や周波数飛びなどの不良を発生させる原因ともなり得る。

そこで、本発明の目的は、擬似縦波型漏洩弾性表面波を利用した弾性表面波装置において、スプリアスを効果的に抑圧し、Ｑ値やＣＩ値を改善できるようにした弾性表面波装置、およびその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、擬似縦波型漏洩弾性表面波を利用した弾性表面波装置を含む電子機器において、スプリアスを効果的に抑圧し、Ｑ値やＣＩ値が改善できるフィルタや振動子を用いた電子機器を提供することにある。

上記の課題を解決し本発明の目的を達成するためには、上記のスプリアスを抑圧する必要があり、発明者は、その抑圧のための研究を鋭意重ねた。
この研究の結果、水晶基板の厚みに依存した周波数にスプリアスが検出され、Ｑ値やＣＩ値が水晶基板の厚みに依存して変化することを見出した。
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その構成は以下の通りである。

すなわち、本発明は、水晶基板と、この水晶基板上に配置され擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極とを備えた弾性表面波装置であって、前記水晶基板は、オイラー角が（０°，１００〜１５０°，０°）の範囲で切り出され、前記水晶基板の厚みｔをＩＤＴ波長λで規格化した規格化基板厚みｔ／λが、１＜ｔ／λ＜３５となるように設定することを特徴とするものである。
ここで、規格化基板厚みｔ／λが、２５＜ｔ／λ＜３５の範囲の場合には、水晶基板の厚みｔがあまり薄くないので製造が容易であるが、振動子として使用する場合のフィギュア・オブ・メリットは十分な値が得られず、電気的特性としては十分とはいえない（図５参照）。

また、規格化基板厚みｔ／λが、１０＜ｔ／λ＜２５の範囲の場合には、水晶基板の厚みが比較的薄くなるが製造は比較的容易である上に、フィギュア・オブ・メリットとしては十分な値が得られ電気的特性は優れたものとなる（図５参照）。
さらに、規格化基板厚みｔ／λが、１＜ｔ／λ＜１０の範囲の場合には、水晶基板の厚みｔが非常に薄くなって製造が難しくなるが、フィギュア・オブ・メリットとしては極めて十分な値が得られ、その結果、電気的特性は極めて優れたものになる。

また、水晶基板は、オイラー角が（０°，１００〜１５０°，０°）の範囲で切り出された場合に、擬似縦波型漏洩弾性表面波を発生させることが可能である。
このように、本発明によれば、水晶基板上を励振する擬似縦波型漏洩弾性表面波を用いながらも、スプリアスが抑圧された弾性表面波装置の提供が可能となる。また、Ｑ値が大きくなり、誘導性リアクタンスの範囲で動作可能な弾性表面波素子が実現され、これを発振器に用いた場合には、安定度の高い発振器を提供することが可能となる。さらに、発振回路を構成した場合に、異常発振や発振周波数飛びなどの不良を防ぐことも可能となる。

ここで、水晶基板は、上記のようにオイラー角が（０°，１００〜１５０°，０°）の範囲で切り出された場合に、擬似縦波型漏洩弾性表面波を発生させることが可能である。よって、位相速度の大きな擬似縦波型漏洩弾性表面波を用いることが可能となり、レイリー波や漏洩弾性表面波を用いた場合に比べて、電極幅、電極間隔が大きくなり、製造歩留りの向上が可能となる。
このように本発明によれば、１軸回転カットの水晶基板を用いて擬似縦波型漏洩弾性表面波を発生させることが可能になるので、製造上の管理が容易で、安定性の良い弾性表面波装置を安価に提供することができる。

本発明は、前記水晶基板は、前記ＩＤＴ電極の形成領域を除く部分であって、前記ＩＤＴ電極形成面およびその対向面のうちの少なくとも一方に補強部を設けた弾性表面波装置であっても良い。
これにより、補強部のない場合に比べて水晶基板の機械的強度が大きくなるので、プロセス時の割れ、破損を防止し、歩留りを向上できる。

本発明は、弾性表面波装置をフィルタまたは共振子として含んだ電子機器であって、前記弾性表面波装置は、第１の発明乃至第３の発明のいずれかに記載の弾性表面波装置からなる電子機器であっても良い。
これにより、水晶基板上を励振する擬似縦波型漏洩弾性表面波を用いながらも、スプリアスが抑圧されたフィルタや振動子を用いた電子機器の提供が可能となる。

本発明の弾性表面波装置は、水晶基板と、この水晶基板上に配置され擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極とを備えた弾性表面波装置であって、前記水晶基板は、オイラー角が略（０°，１４３．５°，０°）で切り出され、前記水晶基板の厚みｔをＩＤＴ波長λで規格化した規格化基板厚みｔ／λが、１＜ｔ／λ＜３５となるように設定すると共に、前記ＩＤＴ電極の厚みｈをＩＤＴ波長λで規格化した規格化電極厚みｈ／λが略０．０３であることを特徴とする。
この発明によれば、水晶基板上を励振する擬似縦波型漏洩弾性表面波を用いながらも、フィギュア・オブ・メリットとして十分な値が得られ電気的特性は優れたものとなるとともに、スプリアスが抑圧された弾性表面波装置の提供が可能となる。

第５の発明は、オイラー角が（０°，１００〜１５０°，０°）の範囲で切り出された水晶基板の厚みを調整する第１工程と、厚みが調整された水晶基板上に擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極を形成して弾性表面波素子を得る第２工程と、前記弾性表面波素子を所定のパッケージに固定する第３工程とを備え、前記第１工程では、前記水晶基板の厚みｔをＩＤＴ波長λで規格化した規格化基板厚みｔ／λが、１＜ｔ／λ＜３５を満足するように、前記水晶基板の厚みを調整するようにしたことを特徴とするものである。

この製造方法によれば、ＩＤＴ電極を形成するのに先立って水晶基板の厚みを調整するので、ＩＤＴ電極パターンを侵すことなく、スプリアスを抑圧し、Ｑ値やＣＩ値の改善ができる弾性表面波装置を製造できる。
第６の発明は、オイラー角が（０°，１００〜１５０°，０°）の範囲で切り出された水晶基板上に擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極を形成して弾性表面波素子を得る第１工程と、前記水晶基板の前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面を削って水晶基板の厚みを調整する第２工程と、前記弾性表面波素子を所定のパッケージに固定する第３工程とを備え、前記第２工程では、前記水晶基板の厚みｔをＩＤＴ波長λで規格化した規格化基板厚みｔ／λが、１＜ｔ／λ＜３５を満足するように、前記水晶基板の厚みを調整するようにしたことを特徴とするものである。

この製造方法によれば、ＩＤＴ電極の形成を、水晶基板の厚みを調整するのに先立って行うので、ＩＤＴ電極の形成工程時の破損を防止することが可能となり、製品の歩留りを向上させることができる。
第７の発明は、第５の発明または第６の発明の弾性表面波装置の製造方法において、前記第３工程の後に前記弾性表面波素子の周波数調整を行う周波数調整工程をさらに含み、前記周波数調整は、前記水晶基板の厚みを前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面から調整することによって行うようにしたことを特徴とするものである。

第８の発明は、第７の発明の弾性表面波装置の製造方法において、前記周波数調整は、前記水晶基板の前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面をドライエッチングで削るようにしたことを特徴とするものである。
このような第７および第８の発明によれば、水晶基板の電極形成面側に形成される電極パターンを一切侵すことなく周波数調整を行うことが可能となるので、中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定に動作する弾性表面波装置を実現可能となる。

また、電極形成面をエッチングして、周波数調整を行った場合と比較し、エッチング量に対する周波数変動が小さいため、精度の良い周波数調整を行うことが可能となる。
第９の発明は、第７の発明または第８の発明の弾性表面波装置の製造方法において、前記周波数調整に先立って、前記水晶基板のＩＤＴ電極の形成面および前記ＩＤＴ電極の表面のうちの少なくとも一方を削って予備周波数調整を行うようにしたことを特徴とするものである。

この第９発明によれば、周波数を大幅に調整する必要がある場合には、まず、電極形成面をウエットエッチング等により周波数の調整を粗く予備的に行い、その後に、電極形成面と対向する面をエッチングして精度の良い周波数調整を行うことができる。このため、周波数調整を短時間で行うことが可能となる。
この場合においても、電極形成面に対しては、プラズマ等を用いたエッチングを行う必要がないため、従来のような残留アルミニウムに起因した周波数変動を防ぐことが可能であり、長期的に安定に動作する弾性表面波装置を提供することができる。

以上のように、本発明によれば、擬似縦波型漏洩弾性表面波を利用した弾性表面波装置において、スプリアスを効果的に抑圧し、Ｑ値やＣＩ値を改善できるようにした弾性表面波装置を提供できる。
また、本発明によれば、精度の高い周波数調整ができる上に、調整後の中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定な動作ができる弾性表面波装置を実現できる。

さらに、本発明によれば、擬似縦波型漏洩弾性表面波を利用した弾性表面波装置を含む電子機器において、スプリアスを効果的に抑圧し、Ｑ値やＣＩ値が改善できるフィルタや振動子を用いた電子機器を提供できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。
この実施形態に係る弾性表面波装置は、図１に示すように、水晶基板１と、この水晶基板１の主平面上に形成されたＩＤＴ電極２および反射器電極３ａ、３ｂと、を備えている。

図１において、ｔは水晶基板１の厚み、ＰはＩＤＴ電極２のピッチ、λはＩＤＴ波長、ｈはＩＤＴ電極２の厚みである。
水晶基板１は、オイラー角が（０°，１００〜１５０°，０°）の範囲で切り出されている。また、水晶基板１の厚みｔは、スプリアスが十分抑圧されるように調整されており、例えば発振回路を構成した場合に異常発振や周波数飛び（周波数のシフト）がないような値となっている。この点については後述する。

ＩＤＴ電極２は、水晶基板１上を、＋Ｘ軸と平行に伝搬する擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するものであり、規格化電極厚みｈ／λは、例えば０．０２以上に設定される。ここで、規格化電極厚みｈ／λは、ＩＤＴ電極２の厚みｈをＩＤＴ波長λで規格化したものである。
反射器電極３ａ、３ｂは、水晶基板１の表面上で発生した擬似縦波型漏洩弾性表面波を反射させ、共振させるものである。

図２は、水晶基板１の厚みｔをＩＤＴ波長λで規格化した規格化基板厚みｔ／λを３７．５とした場合の擬似縦波型漏洩弾性表面波を用いた共振子の周波数−インピーダンス特性を示す図である。
図２の場合において、オイラー角は（０°，１４３．５°，０°）とし、規格化電極厚みｈ／λは０．０３としている。また、周波数ｆは、直列共振周波数ｆｏで規格化した規格化周波数ｆ／ｆｏとし、主振動の規格化周波数ｆ／ｆｏを１としている。

図３は、規格化基板厚みｔ／λを８とした場合の共振子の周波数−インピーダンス特性を示す図である。図３の場合において、オイラー角は（０°，１４３．５°，０°）とし、規格化電極厚みｈ／λは０．０３としている。
図２は、従来のように、水晶基板の厚みに関して何ら調整が行われていない場合である。この場合には、主振動の周波数のごく近くに、異常発振や周波数飛び等の不良を発生させるに十分なＣＩ値を有するスプリアス（スプリアス信号）ａが検出されており、実用に適さないことがわかる。

これに対して、図３は、水晶基板の厚みが調整されている場合であり、図２で検出されたスプリアスａと同じスプリアスをａで表記している。このように水晶基板の厚みの調整が行われると、スプリアスａは主振動との周波数差が大きくなり、抑圧されることがわかる。
なお、図３の場合には、主振動の周波数の近傍に、他のスプリアスが発生しているが、上記のスプリアスａに比較してＣＩ値は大きく、問題とならないレベルである。

図４は、規格化基板厚みｔ／λに対する主振動周波数とスプリアス周波数の変化を測定した結果を示す。図４の場合において、オイラー角は（０°，１４３．５°，０°）とし、規格化電極厚みｈ／λは０．０３としている。
図４によれば、規格化基板厚みｔ／λを小さくすると、これに応じて主振動とスプリアスとの周波数差が大きくなることがわかり、これはスプリアスが抑圧されることを意味する。

スプリアスの原因は、水晶基板全体が振動して発生するバルク波の高次モードであり、その共振周波数は水晶基板の厚みで決定される定在波である。従って、水晶基板を薄くすることにより、次数の異なる定在波の間の共振周波数差は大きくなる。つまり、スプリアスと主振動の間の周波数差は大きくなり、スプリアスを抑圧することが可能となる。
このように、水晶基板を用いて位相速度の大きな擬似縦波型漏洩弾性表面波を利用する場合に不都合となっていたスプリアスを、従来の弾性表面波装置の設計条件にはなかった水晶基板の厚みを調整することにより、効果的に抑圧し、発振回路を構成した場合の異常発振や周波数飛び等の不良を防止することが可能となることがわかる。

図５は、共振子の規格化基板厚みｔ／λに対するフィギュア・オブ・メリット（Ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｍｅｒｉｔ）Ｍの変化を示す図である。図５の場合において、オイラー角は（０，１４３．５，０）とし、規格化電極厚みｈ／λは０．０３としている。
フィギュア・オブ・メリットＭは、誘導性リアクタンスで動作する発振回路で使用する場合の評価基準として用いられ、共振せん鋭度Ｑを容量比γで割ったものであり、機械的な振動子を電気端子からみたときの振動の強さを示している。このフィギュア・オブ・メリットＭが大きくなることにより、周波数安定度の優れた発振器を提供することが可能となる。

なお、共振子の等価回路として一般的な図６を使用した場合に、容量比γは並列容量Ｃ０と等価直列容量Ｃ１との比で定義され、γ＝Ｃ０／Ｃ１と表される。また、共振せん鋭度Ｑは、直列共振周波数ω０、等価直列インダクタンスＬ１、および等価直列抵抗Ｒ１を用いて、Ｑ＝ω０×（Ｌ１／Ｒ１）で表される。
図５からわかるように、規格化基板厚みｔ／λを３５以下にすることによりフィギュア・オブ・メリットＭが２を超えるようになり、リアクタンスが正、すなわち誘導性となる周波数が現れ、振動子に期待される周波数安定度の優れた発振器を提供することができる。

これは、規格化基板厚みｔ／λが３５より大きい場合、スプリアスが原因で主振動のQ値が低下し、CI値が大きかったが、規格化基板厚みｔ／λを３５以下にすることによってスプリアスが抑圧され、主振動のQ値、CI値が改善されたことを意味する。
このように、この実施形態に係る弾性表面波装置では、規格化基板厚みｔ／λは、電気的特性上は３５以下であれば良く、１以上とすれば製造歩留りを下げることがなく弾性表面波のエネルギーのほとんどを含めることが可能となり好ましい。従って、規格化基板厚みｔ／λの範囲は、次式を満たすようにする。

１＜ｔ／λ＜３５・・・・（１）
ここで、規格化基板厚みｔ／λが、２５＜ｔ／λ＜３５の範囲の場合には、水晶基板の厚みｔがあまり薄くないので製造が容易であるが、フィギュア・オブ・メリットＭは十分な値が得られず、電気的特性としては十分とはいえない（図５参照）。
また、規格化基板厚みｔ／λが、１０＜ｔ／λ＜２５の範囲の場合には、水晶基板の厚みが比較的薄くなるが製造は比較的容易である上に、フィギュア・オブ・メリットＭとしては十分な値が得られ電気的特性は優れたものとなる。

これは、規格化基板厚みｔ／λが、１０＜ｔ／λ＜２５の範囲の場合には、規格化基板厚みｔ／λが、２５＜ｔ／λ＜３５の範囲の場合に比べて、フィギュア・オブ・メリットＭの値が急激に大きくなるからである（図５参照）。
さらに、規格化基板厚みｔ／λが、１＜ｔ／λ＜１０の範囲の場合には、水晶基板の厚みｔが非常に薄くなって製造が難しくなるが、フィギュア・オブ・メリットＭとしては極めて十分な値が得られ、その結果、電気的特性は極めて優れたものになる。

図１４は、オイラー角（０°，１００〜１５０°，０°）における伝播損失の変化を示す図である。図１４によれば、オイラー角（０°，１２５〜１５０°，０°）において伝播損失は10^-2[dB/λ]以下、つまり、疑似縦波型漏洩弾性表面波はエネルギーを基板内部へほとんど放射することなく伝搬することが可能となる。Q値と損失エネルギーは反比例の関係にあるため、この範囲で切り出された水晶基板を利用すればQ値、あるいはフィギュア・オブ・メリットＭの値は更に大きくなり、高性能なフィルタもしくは共振子を提供することが可能となる。
以上のように、この実施形態に係る弾性表面波装置によれば、水晶基板上を励振する擬似縦波型漏洩弾性表面波を用いながらも、スプリアスが抑圧された弾性表面波装置の提供が可能となる。また、Ｑ値が大きくなり、誘導性リアクタンスの範囲で動作可能な弾性表面波素子が実現され、これを発振器に用いた場合には、安定度の高い発振器を提供することが可能となる。さらに、発振回路を構成した場合に、異常発振や発振周波数飛び（発振周波数のシフト）などの不良を防ぐことも可能となる。

また、この実施形態のように水晶基板の厚みを調整することにより、位相速度の大きな擬似縦波型漏洩弾性表面波を用いることが可能となり、レイリー波や漏洩弾性表面波を用いた場合に比べて、電極幅、電極間隔が大きくなり、製造歩留りの向上が可能となる。
さらに、規格化電極厚みｈ／λに制約がある場合においても、レイリー波やリーキー波を用いた場合に比べて、ＩＤＴ電極膜厚ｈに余裕を持たせることができ、電気抵抗損の増大を抑制して、Ｑ値の低下を防止することが可能となる。また、ワイヤーボンドを用いた接続方法においても、ワイヤーボンドの際の電極剥離を防止することができ、高周波動作への対応を容易化できる。

次に、この実施形態に係る弾性表面波装置の変形例について、図７を参照して説明する。
この変形例は、水晶基板１の裏面側の外周部に沿って全体に補強部１ａを設けるようにしたものである。すなわち、この補強部１ａは、水晶基板１の裏面側であって、その表面側に配置したＩＤＴ電極２および反射器電極３ａ、３ｂと対向する領域以外に設けている。

ここで、上記の変形例の構成は、補強部１ａを除いて図１の実施形態の構成と同様であるので、その説明は省略する。
なお、上記の変形例では、補強部１ａを水晶基板１の裏面側の外周部に沿って設けるようにした。しかし、これに代えて補強部１ａを水晶基板１の表面側の外周部に沿って設け得るようにしても良く、あるいは補強部１ａを水晶基板１の表面側と裏面側の各外周部に沿ってそれぞれ設けるようにしても良い。

以上説明したように、変形例によれば、補強部を設けるようにしたので、補強部のない場合に比べて水晶基板の機械的強度が大きくなり、プロセス時の割れ、破損を防止し、歩留りを向上できる。
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。
この実施形態に係る電子機器としては、例えば携帯電話やキーレスエントリーシステムなどが挙げられる。そして、携帯電話の場合には、図１または図７に示す弾性表面波装置を、携帯電話の周波数選別フィルタとして用いるようにした。また、キーレスエントリーシステムの場合には、その弾性表面波装置を、キーレスエントリーシステムの発振器の共振子として用いるようにした。

つまり、この実施形態に係る電子機器は、図１または図７に示す弾性表面波装置を、フィルタや共振子として含んだものである。
このような構成からなる電子機器によれば、水晶基板を励振する擬似縦波型漏洩弾性表面波を用いながらも、スプリアスが抑圧されたフィルタや振動子を用いた電子機器の提供が可能となる。

次に、本発明の弾性表面波装置の製造方法の第１実施形態について、図８を参照して説明する。
この製造方法に係る第１実施形態では、図１に示す弾性表面波装置を製造する場合について説明する。
まず水晶基板１の厚みｔを調整する（ステップＳ１）。この水晶基板１の厚みｔの調整は、水晶基板１の表面または裏面をエッチングまたは研磨により均一に削ることにより行う。このとき、この水晶基板１の最終的な厚みｔは、上記の（１）式を満たすようにする。

次のステップＳ２では、厚みが調整された水晶基板１の表面に、例えばアルミニウム（Ａｌ）の膜を形成する。次のステップＳ３では、そのアルミニウムの膜をエッチングまた研磨により削り、擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極２、および反射器電極３ａ、３ｂをそれぞれ形成し、所望の弾性表面波素子を得る。
次のステップＳ４では、ＩＤＴ電極２および反射器電極３ａ、３ｂの表面に酸化膜を形成する。次のステップＳ５では、その弾性表面波素子をパッケージにマウント（固定）する。最後のステップＳ６では、パッケージにマウントした弾性表面波素子の周波数調整を行う。

以上のように、この製造方法に係る第１実施形態によれば、ＩＤＴ電極などを形成するのに先立って水晶基板の厚みを調整するので、ＩＤＴ電極などのパターンを侵すことなく、スプリアスを抑圧し、Ｑ値やＣＩ値の改善ができる弾性表面波装置を製造できる。
次に、本発明の弾性表面波装置の製造方法の第２実施形態について、図９を参照して説明する。

この製造方法に係る第２実施形態では、図１に示す弾性表面波装置を製造する場合について説明する。
まず、所定の厚さからなる水晶基板１を用意し、この水晶基板１の表面に、例えばアルミニウム（Ａｌ）の膜を形成する（ステップＳ１１）。次のステップＳ１２では、そのアルミニウムの膜をエッチングまた研磨により削り、擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極２、および反射器電極３ａ、３ｂをそれぞれ形成し、所望の弾性表面波素子を得る。

次のステップＳ１３では、ＩＤＴ電極２および反射器電極３ａ、３ｂの表面に酸化膜を形成する。次のステップＳ１４では、水晶基板１の厚みｔを調整する。この水晶基板１の厚みｔの調整は、水晶基板１の裏面をエッチングまたは研磨により均一に削ることにより行う。このとき、この水晶基板１の最終的な厚みｔは、上記の（１）式を満たすようにする。

次のステップＳ１５では、その弾性表面波素子をパッケージにマウント（固定）する。最後のステップＳ１６では、パッケージにマウントした弾性表面波素子の周波数調整を行う。
以上のように、この製造方法に係る第２実施形態によれば、ＩＤＴ電極などの形成を、水晶基板の厚みを調整するのに先立って行うので、ＩＤＴ電極などの形成工程時の破損を防止することが可能となり、製品の歩留りを向上させることができる。

ところで、上述の本発明の弾性表面波装置の製造方法の第１実施形態では、図８に示すようにステップＳ６で弾性表面波素子の周波数調整を行い、上述の本発明の弾性表面波装置の製造方法の第２実施形態では、図９に示すようにステップＳ１６でその周波数調整を行う。そこで、その弾性表面波素子の周波数調整の方法の具体例について、以下に説明する。

まず、その弾性表面波素子の周波数調整方法の具体的な説明に先立って、その周波数調整方法の原理について、図１０および図１１を参照して説明する。
図１０は、水晶基板の電極形成面（表面）と対向する面（裏面）のエッチング量に対する周波数変動量の測定結果の一例を示す図である。
この測定結果は、水晶基板の厚みｔをＩＤＴ波長λで規格化した規格化基板厚みｔ／λが「８」と「２０」の場合である。また、オイラー角は（０°，１４３．５°，０°）とし、規格化電極厚みｈ／λは０．０３としている。ここで、規格化電極厚みｈ／λは、ＩＤＴ電極２の厚みｈをＩＤＴ波長λで規格化したものである。

図１１は、水晶基板の表面および裏面の各エッチング量に対する周波数変動量の測定結果の一例を示す図である。この測定結果は、規格化基板厚みｔ／λが「２０」、オイラー角が（０°，１４３．５°，０°）、規格化電極厚みｈ／λが０．０３の場合である。
図１０によれば、水晶基板の電極形成面と対向する面（裏面）をエッチングし、水晶基板の厚みを薄くすることにより中心周波数（共振周波数）が上がり、弾性表面波装置の周波数調整ができることがわかる。

また、図１１によれば、水晶基板の表面側をエッチングする場合と比較して、その裏面側をエッチングする場合には、エッチング量に対する周波数変動量が小さく、精度の良い周波数の調整に適し、特に周波数が高く、ＩＤＴ波長の短い弾性表面波装置の周波数調整に適していることがわかる。
そこで、この周波数調整方法は、上記の点に着目して、水晶基板の電極形成面と対向する面をエッチングすることにより、精度の良い周波数調整ができるようにしたものである。
なお、前述したスプリアス抑圧のために実施する基板厚みの調整量に比べて、この周波数調整のために実施する基板厚みの調整量はごくわずかであるため、これによってスプリアスの問題が生じることはない。
次に、その弾性表面波装置の周波数調整の第１方法について、図１２を参照しながら説明する。

この場合には、例えば、水晶基板１上に形成されるＩＤＴ電極２の厚みｈを、目標の厚みよりもわずかに厚めであって、中心周波数が目標値よりわずかに低めとなるように設定しておく（ステップＳ２１）。
次に、ＩＤＴ電極２に電圧を印加させて中心周波数の測定（入出力測定）を開始する（ステップＳ２２）。このとき、測定される中心周波数は、目標値よりもわずかに低めとなる。そこで、水晶基板１の裏面１ｂのエッチングを測定周波数を確認しながら行う（ステップＳ２３）。ここで、上記のエッチングは、ドライエッチングが好適である。

すると、そのエッチングにより測定される中心周波数が徐々に上がって目標値に近づいていく。そして、中心周波数が目標値になるまでそのエッチングを継続し（ステップＳ２３、Ｓ２４）、それが目標値になった時点でエッチングを停止する（ステップＳ２５）。
以上のような周波数調整方法によれば、中心周波数を精度良く目標値に調整することができる。

また、水晶基板の電極形成面側に形成される電極パターンを一切侵すことなく周波数調整を行うことができるので、中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定に動作する弾性表面波装置を実現できる。
次に、弾性表面波装置の周波数調整の第２方法について、図１３を参照しながら説明する。

これは、弾性表面波装置の水晶基板上に形成されるＩＤＴ電極の厚みなどに製造上のバラツキがあり、周波数調整を必要とする場合に有用な方法である。
まず、ＩＤＴ電極２に電圧を印加させて中心周波数の測定を開始する（ステップＳ３１）。次に、その測定中心周波数が目標値以下または目標値以上であるかを判定する（ステップＳ３２）。

この判定の結果、測定中心周波数が目標値以下の場合にはステップＳ３３に進み、測定中心周波数が目標値以上の場合にはステップＳ３９に進む。なお、測定中心周波数が目標値に一致する場合には、周波数の調整が不要であるので、その調整を終了する。
ステップＳ３３では、ＩＤＴ電極２の表面のエッチング、例えばウエットエッチングを測定周波数を確認しながら行う。すると、そのエッチングにより測定される中心周波数が短時間に上がっていく。そして、その測定中心周波数が、中心周波数の目標値よりもわずかに低く設定されている「仮の目標値」になるまで、そのエッチングを継続し（ステップＳ３３、Ｓ３４）、それが「仮の目標値」になった時点でそのエッチングを停止する（ステップＳ３５）。以上のステップＳ３３、Ｓ３４の処理は、周波数の粗調整（予備調整）となる。

次に、水晶基板１の裏面１ｂのエッチングを測定周波数を確認しながら行う（ステップＳ３６）。すると、そのエッチングにより測定される中心周波数が徐々に上がって目標値に近づいていく。そして、中心周波数が目標値になるまでそのエッチングを継続し（ステップＳ３６、Ｓ３７）、それが目標値になった時点でエッチングを停止する（ステップＳ３８）。以上のステップＳ３６、Ｓ３７の処理は、周波数の微調整となる。

一方、ステップＳ３９では、水晶基板１の表面のエッチング（例えば、ウエットエッチング）を測定周波数を確認しながら行う。すると、そのエッチングにより測定される中心周波数が短時間に下がっていく。そして、その測定中心周波数が、中心周波数の目標値よりもわずかに低く設定されている「仮の目標値」になるまで、そのエッチングを継続し（ステップＳ３９、Ｓ４０）、それが「仮の目標値」になった時点でそのエッチングを停止する（ステップＳ４１）。以上のステップＳ３９、Ｓ４０の処理は、周波数の粗調整（予備調整）となる。

次に、水晶基板１の裏面１ｂのエッチングを測定周波数を確認しながら行う（ステップＳ４２）。すると、そのエッチングにより測定される中心周波数が徐々に上がって目標値に近づいていく。そして、中心周波数が目標値になるまでそのエッチングを継続し（ステップＳ４２、Ｓ４３）、それが目標値になった時点でエッチングを停止する（ステップＳ４４）。以上のステップＳ４２、Ｓ４３の処理は、周波数の微調整となる。

このような周波数調整方法の第２実施形態によれば、中心周波数の目標値にバラツキがある場合でも、水晶基板の表面またはＩＤＴ電極の表面のエッチングにより周波数の粗調整を短時間で行い、その後、水晶基板の裏面のエッチングにより周波数の微調整を行うことにより、全体として短時間で精度の良い周波数調整ができる。
また、周波数の粗調整をウエットエッチングによりＩＤＴ電極の表面あるいは水晶基板の表面について行い、微調整をプラズマエッチングにより水晶基板の裏面について行うことができるので、水晶基板の表面をプラズマなどでエッチングする場合に問題となる残留アルミニウムに起因した調整後の周波数変動を防止することができる。

なお、上記の例では、水晶基板の表面のエッチング（ステップＳ３９、Ｓ４０）またはＩＤＴ電極の表面のエッチング（ステップＳ３３、Ｓ３４）により周波数の粗調整を行い、その後、水晶基板の裏面のエッチングにより周波数の微調整を行うようにしたが、以下のような調整方法も可能である。
すなわち、ステップＳ３１の周波数測定の結果、その中心周波数が上記の「第１の目標値」以内の場合には、直ちに水晶基板の裏面のエッチング処理（ステップＳ３６またはステップＳ３２）に移行するようにする。

また、必要に応じて、まずＩＤＴ電極の表面のエッチングを行い、次に水晶基板の表面のエッチングを行い、最後に水晶基板の裏面のエッチングを行い、中心周波数が目標値になるように調整しても良い。

本発明の実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。 規格化基板厚みｔ／λを３７．５とした場合の擬似縦波型漏洩弾性表面波を用いた共振子の周波数−インピーダンス特性を示す図である。 規格化基板厚みｔ／λを８とした場合の共振子の周波数−インピーダンス特性を示す図である。 規格化基板厚みｔ／λに対する主振動周波数とスプリアス周波数の変化の測定結果の一例を示す図である。 共振子の規格化基板厚みｔ／λに対するフィギュア・オブ・メリットＭの変化を示す図である。 共振子の一般的な等価回路を示す図である。 本発明の実施形態に係る弾性表面波装置の変形例の構成を示す断面図である。 本発明の弾性表面波装置の製造方法の第１実施形態を説明するフローチャートである。 本発明の弾性表面波装置の製造方法の第２実施形態を説明するフローチャートである。 水晶基板の裏面のエッチング量に対する周波数変動量の測定結果の一例を示す図である。 水晶基板の表面および裏面の各エッチング量に対する周波数変動量の測定結果の一例を示す図である。 図８または図９における周波数調整の第２方法の手順を説明するフローチャートである。 その周波数調整の第１方法の手順を説明するフローチャートである。 オイラー角（０°，１００〜１５０°，０°）における伝播損失の変化を示す図である。

符号の説明

１・・・水晶基板、１ａ・・・補強部、２・・・ＩＤＴ電極、３ａ、３ｂ・・・反射器電極。

Claims (9)

1. 水晶基板と、この水晶基板上に配置され擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極とを備えた弾性表面波装置であって、
   前記水晶基板は、オイラー角が（０°，１００〜１５０°，０°）の範囲で切り出され、
   前記水晶基板の厚みｔをＩＤＴ波長λで規格化した規格化基板厚みｔ／λが、１＜ｔ／λ＜３５となるように設定することを特徴とする弾性表面波装置。
2. 前記水晶基板は、前記ＩＤＴ電極の形成領域を除く部分であって、前記ＩＤＴ電極形成面およびその対向面のうちの少なくとも一方に補強部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
3. 弾性表面波装置をフィルタまたは共振子として含んだ電子機器であって、
   前記弾性表面波装置は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の弾性表面波装置からなることを特徴とする電子機器。
4. 水晶基板と、この水晶基板上に配置され擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極とを備えた弾性表面波装置であって、
   前記水晶基板は、オイラー角が略（０°，１４３．５°，０°）で切り出され、
   前記水晶基板の厚みｔをＩＤＴ波長λで規格化した規格化基板厚みｔ／λが、１＜ｔ／λ＜３５となるように設定すると共に、
   前記ＩＤＴ電極の厚みｈをＩＤＴ波長λで規格化した規格化電極厚みｈ／λが略０．０３であることを特徴とする弾性表面波装置。
5. オイラー角が（０°，１００〜１５０°，０°）の範囲で切り出された水晶基板の厚みを調整する第１工程と、
   前記水晶基板上に擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極を形成して弾性表面波素子を得る第２工程と、
   前記弾性表面波素子を所定のパッケージに固定する第３工程とを備え、
   前記第１工程では、前記水晶基板の厚みｔをＩＤＴ波長λで規格化した規格化基板厚みｔ／λが、１＜ｔ／λ＜３５を満足するように、前記水晶基板の厚みを調整するようにしたことを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。
6. オイラー角が（０°，１００〜１５０°，０°）の範囲で切り出された水晶基板上に擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極を形成して弾性表面波素子を得る第１工程と、
   前記水晶基板の前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面を削って水晶基板の厚みを調整する第２工程と、
   前記弾性表面波素子を所定のパッケージに固定する第３工程とを備え、
   前記第２工程では、前記水晶基板の厚みｔをＩＤＴ波長λで規格化した規格化基板厚みｔ／λが、１＜ｔ／λ＜３５を満足するように、前記水晶基板の厚みを調整するようにしたことを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。
7. 前記第３工程の後に前記弾性表面波素子の周波数調整を行う周波数調整工程をさらに含み、
   前記周波数調整は、前記水晶基板の厚みを前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面から調整することによって行うようにしたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の弾性表面波装置の製造方法。
8. 前記周波数調整は、前記水晶基板の前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面をドライエッチングで削るようにしたことを特徴とする請求項７に記載の弾性表面波装置の製造方法。
9. 前記周波数調整に先立って、前記水晶基板のＩＤＴ電極の形成面および前記ＩＤＴ電極の表面のうちの少なくとも一方を削って予備周波数調整を行うようにしたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の弾性表面波装置の製造方法。

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