ＳＡＷ素子、発振器、電子機器及びＳＡＷ素子の製造方法
【課題】発振器における小型化の推進、生産性の向上を図ることが可能で、周波数可変幅のばらつきを抑制できるＳＡＷ素子、このＳＡＷ素子を備えた発振器及び電子機器の提供。
【解決手段】ＳＡＷ素子１は、水晶基板１０と、水晶基板１０の主面１１に形成されたＩＤＴ電極２０と、水晶基板１０の主面１１に形成され、ＩＤＴ電極２０と隣り合う反射器３０，３１と、水晶基板１０の主面１１に形成されると共に、一端がＩＤＴ電極２０と接続されたスパイラルインダクター４０と、を備え、スパイラルインダクター４０は、水晶基板１０に必要な周波数可変感度を得るための定数を有していることを特徴とする。
【解決手段】ＳＡＷ素子１は、水晶基板１０と、水晶基板１０の主面１１に形成されたＩＤＴ電極２０と、水晶基板１０の主面１１に形成され、ＩＤＴ電極２０と隣り合う反射器３０，３１と、水晶基板１０の主面１１に形成されると共に、一端がＩＤＴ電極２０と接続されたスパイラルインダクター４０と、を備え、スパイラルインダクター４０は、水晶基板１０に必要な周波数可変感度を得るための定数を有していることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＡＷ素子、このＳＡＷ素子を備えた発振器、電子機器及びＳＡＷ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、共振周波数が互いに異なる第１圧電素子、第２圧電素子と、この２つの圧電素子を選択的に切り替えるスイッチ手段と、スイッチ手段を介して圧電素子のいずれかと接続される発振手段と、圧電素子のそれぞれの共振周波数に適する周波数調整手段とを備えた２周波切替式圧電発振器（以下、発振器という）が、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５６７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の発振器は、圧電素子のそれぞれの共振周波数に適する周波数調整手段としての周波数調整回路を、外付け部品であるコイル、コンデンサーなどから構成している。
このことから、上記発振器は、更なる小型化の推進に際して、外付け部品のコイル、コンデンサーなどが阻害要因となる虞がある。
また、上記発振器は、外付け部品であるコイル、コンデンサーなどの実装に要する工数が掛かることによって、これらの外付け部品がない場合と比較して、生産性が低下する虞がある。
また、上記発振器は、外付け部品のコイル（伸長コイル）のインダクタンスのばらつきや、コンデンサーの容量のばらつきによって、圧電素子の周波数調整幅（周波数可変幅）がばらつく虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかるＳＡＷ素子は、圧電基板と、前記圧電基板の主面に形成されたＩＤＴ電極と、前記圧電基板の前記主面に形成され、前記ＩＤＴ電極と隣り合う反射器と、前記圧電基板の前記主面に形成されると共に、一端が前記ＩＤＴ電極と接続されたスパイラルインダクターと、を備え、前記スパイラルインダクターは、前記圧電基板に必要な周波数可変感度を得るための定数を有していることを特徴とする。
【０００７】
これによれば、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：弾性表面波）素子（圧電素子に相当）は、圧電基板の主面に形成されたＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極（交叉指状電極）と、反射器と、一端がＩＤＴ電極と接続されたスパイラルインダクターと、を備え、スパイラルインダクターは、圧電基板に必要な周波数可変感度を得るための定数を有している。
ＳＡＷ素子は、スパイラルインダクターが圧電基板に必要な周波数可変感度を得るための定数を有していることによって、例えば、従来の発振器で必要だった周波数調整回路を構成するコイル、コンデンサーなどの外付け部品が不要となる。
この結果、ＳＡＷ素子は、ＳＡＷ素子を用いた発振器の小型化に貢献することができる。
【０００８】
また、ＳＡＷ素子は、従来の発振器で必要だった、コイル、コンデンサーなどの外付け部品が不要となることから、これらの部品の実装工程が不要となる。
この結果、ＳＡＷ素子は、ＳＡＷ素子を用いた発振器の生産性の向上に貢献することができる。
【０００９】
加えて、ＳＡＷ素子は、ＩＤＴ電極とスパイラルインダクターとが圧電基板のおなじ主面に形成されていることから、例えば、ＩＤＴ電極の形状のばらつきとスパイラルインダクターの形状のばらつきとが同傾向となる。
これにより、ＳＡＷ素子は、例えば、ＳＡＷ素子を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきの、ＩＤＴ電極の形状ばらつきに起因する要因と、スパイラルインダクターの形状ばらつきに起因する要因とが互いに相殺される。
この結果、ＳＡＷ素子は、例えば、ＳＡＷ素子を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきを抑制することができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例にかかるＳＡＷ素子において、前記圧電基板は、水晶基板であることが好ましい。
【００１１】
これによれば、ＳＡＷ素子は、圧電基板が水晶基板であることから、水晶の特性により周囲の温度変化に伴う弾性表面波の周波数の変動が少なく、他の圧電材料と比較して、周波数の温度特性を向上させることができる。
【００１２】
［適用例３］本適用例にかかる発振器は、適用例１または適用例２に記載のＳＡＷ素子と、前記ＳＡＷ素子を発振させる発振回路と、外部から印加される電圧によって前記ＳＡＷ素子の周波数を制御する可変回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
これによれば、発振器は、適用例１または適用例２に記載のＳＡＷ素子と、ＳＡＷ素子を発振させる発振回路と、外部から印加される電圧によってＳＡＷ素子の周波数を制御する可変回路と、を備えたことから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する発振器を提供することができる。
【００１４】
［適用例４］本適用例にかかる電子機器は、適用例１または適用例２に記載のＳＡＷ素子を備えたことを特徴とする。
【００１５】
これによれば、電子機器は、適用例１または適用例２に記載のＳＡＷ素子を備えたことから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する電子機器を提供することができる。
【００１６】
［適用例５］本適用例にかかるＳＡＷ素子の製造方法は、圧電基板を準備する工程と、前記圧電基板の主面に、ＩＤＴ電極と、一端が前記ＩＤＴ電極と接続されたスパイラルインダクターとを、同一マスクを用いて、一括して形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
これによれば、ＳＡＷ素子の製造方法は、圧電基板の主面に、ＩＤＴ電極とスパイラルインダクターとを、同一マスクを用いて、一括して形成する工程を有することから、ＩＤＴ電極の形状ばらつきとスパイラルインダクターの形状ばらつきとが同傾向となる。
このことから、ＳＡＷ素子の製造方法は、例えば、ＳＡＷ素子を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきの、ＩＤＴ電極の形状ばらつきに起因する要因と、スパイラルインダクターの形状ばらつきに起因する要因とが互いに相殺される。
この結果、ＳＡＷ素子の製造方法は、例えば、ＳＡＷ素子を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での拡大断面図。
【図２】図１のＳＡＷ素子の等価回路図。
【図３】ＳＡＷ素子の製造方法における主要工程を示すフローチャート。
【図４】ＳＡＷ素子の製造方法について主要工程順に説明する断面図。
【図５】伸長コイルのインダクタンスと周波数可変幅との関係を示したグラフ。
【図６】スパイラルインダクターのパターン幅のばらつき及びＩＤＴ電極の電極幅のばらつきと、周波数可変幅との関係を示したグラフ。
【図７】第１実施形態の変形例１のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）のＳＡＷ素子の等価回路図。
【図８】第１実施形態の変形例２のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式平面図。
【図９】第１実施形態の変形例３のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式平面図。
【図１０】第２実施形態の発振器の概略構成を示す回路図。
【図１１】第２実施形態の変形例の発振器の概略構成を示す回路図。
【図１２】第３実施形態の携帯電話を示す模式斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
最初に、ＳＡＷ素子の一例について説明する。
図１は、第１実施形態のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は、平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での拡大断面図である。なお、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。図２は、図１のＳＡＷ素子の等価回路図である。
【００２１】
図１に示すように、ＳＡＷ素子１は、圧電基板としての水晶基板１０と、水晶基板１０の主面１１に形成されたＩＤＴ電極２０と、水晶基板１０の主面１１に形成され、ＩＤＴ電極２０と隣り合う反射器３０，３１と、水晶基板１０の主面１１に形成されると共に、一端がＩＤＴ電極２０と接続されたスパイラルインダクター４０と、を備えている。
【００２２】
水晶基板１０は、水晶の原石などから所定の角度で切り出され、所定の厚みに研磨された水晶ウエハーまたは水晶の個片を用いて形成されている。
ＩＤＴ電極２０、反射器３０，３１及びスパイラルインダクター４０は、水晶基板１０の主面（切り出し面に沿った面）１１に導体金属を蒸着またはスパッタなどにより薄膜状に形成した後に、フォトリソグラフィ技術などを用いて形成されている。
なお、導体金属には、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属が用いられているが、他にも金、銀、銅、タンタル、タングステンなどの金属や、それらのいずれかを主成分とした合金を用いることが可能である。
【００２３】
ＩＤＴ電極２０は、互いに噛み合う一対の櫛歯状（交叉指状）の電極指２０ａ，２０ｂからなる。電極指２０ａ，２０ｂは、それぞれ一端側が共通接続されていることにより、櫛歯状を成している。
電極指２０ａから引き出された配線は、水晶基板１０の端部に設けられた接続端子（ボンディングパッド）１２と接続されている。
また、電極指２０ｂから引き出された配線は、スパイラルインダクター４０の一端と接続されている。スパイラルインダクター４０の他端は、スパイラルインダクター４０の略中央部に設けられた接続端子（ボンディングパッド）１３と接続されている。
【００２４】
反射器３０，３１は、ＩＤＴ電極２０の各電極指２０ａ，２０ｂが延びる方向（紙面上下方向）と交差する方向（紙面左右方向）において、ＩＤＴ電極２０を挟むようにしてＩＤＴ電極２０の両側に配置されている。
反射器３０，３１は、互いに略平行な複数の電極指３０ａ，３１ａを有し、各電極指３０ａ，３１ａの両端が共通接続されることにより、柵状に形成されている。
【００２５】
スパイラルインダクター４０は、導体金属を用いて帯状に延びる導体パターンを、平面視において、９０度ずつ屈曲させて角型の平面コイル状に形成したものである。
スパイラルインダクター４０は、伸長コイルとして機能し、水晶基板１０の発振（共振）時に必要な周波数可変感度（周波数可変幅）を得るための定数（インダクタンス）を有している。
【００２６】
ここで、ＳＡＷ素子１の製造方法の概略について説明する。
図３は、ＳＡＷ素子の製造方法における主要工程を示すフローチャートである。
図４は、ＳＡＷ素子の製造方法について主要工程順に説明する断面図である。
【００２７】
図３に示すように、ＳＡＷ素子の製造方法は、水晶基板準備工程Ｓ１と、成膜工程Ｓ２と、レジスト塗布工程Ｓ３と、露光工程Ｓ４と、エッチング工程Ｓ５と、レジスト剥離工程Ｓ６と、を有している。
【００２８】
［水晶基板準備工程Ｓ１］
まず、図４（ａ）に示すように、水晶の原石などから所定の角度で切り出され、所定の厚みに研磨された水晶基板１０を準備する。この際、水晶基板１０は複数個取りのウエハー状態であってもよいし、個片状態であってもよい。
【００２９】
［成膜工程Ｓ２］
ついで、図４（ｂ）に示すように、水晶基板１０の主面１１に導体金属を用いて蒸着またはスパッタなどにより薄膜状の金属被膜１００を成膜する。
なお、導体金属には、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属が用いられているが、金、銀、銅、タンタル、タングステンなどの金属や、それらのいずれかを主成分とした合金を用いることも可能である。
【００３０】
［レジスト塗布工程Ｓ３］
ついで、図４（ｃ）に示すように、金属被膜１００上に感光性有機物質を含んで成るレジスト２００をスピンコート法、スプレー法などを用いて塗布する。
【００３１】
［露光工程Ｓ４］
ついで、図４（ｄ）に示すように、マスク（遮光マスク）３００をレジスト２００上にセットする。
マスク３００には、ガラス、石英などが用いられ、ＩＤＴ電極２０、反射器３０，３１及びスパイラルインダクター４０の形状に合わせて露光パターンが形成された透光部３０１が設けられている。マスク３００の透光部３０１以外の部分には、遮光処理が施されている。
ついで、マスク３００の上方から紫外線などの短波長の光を照射して、マスク３００の透光部３０１を介してレジスト２００を露光して硬化させ、レジスト２００にＩＤＴ電極２０、反射器３０，３１及びスパイラルインダクター４０の形状を一括してパターニングする。
ついで、現像、リンスによってレジスト２００の非露光部分（不要部分）を除去する。レジスト２００の露光された部分が残る（ネガ型の場合）ことによって、ＩＤＴ電極２０、反射器３０，３１及びスパイラルインダクター４０のパターニングされた形状が現れる。
【００３２】
［エッチング工程Ｓ５］
ついで、図４（ｅ）に示すように、弗酸または弗酸水溶液を用いたウエットエッチングにより、金属被膜１００のレジスト２００に覆われていない露出部分（不要部分）を除去し、ＩＤＴ電極２０、反射器３０，３１及びスパイラルインダクター４０を一括して形成する。
なお、エッチングには、反応性ガスや反応性イオンによるドライエッチングを用いてもよい。
【００３３】
［レジスト剥離工程Ｓ６］
ついで、図４（ｆ）に示すように、ＩＤＴ電極２０、反射器３０，３１及びスパイラルインダクター４０上のレジスト２００を、剥離液などを用いて剥離することによりＳＡＷ素子１が得られる。
【００３４】
上述したように、ＩＤＴ電極２０とスパイラルインダクター４０とは、同一のマスク３００を用いた露光によりレジスト２００に一括してパターニングされ、パターニングされたレジスト２００の形状に基づいた金属被膜１００のエッチングによって一括して形成される。
このことから、ＩＤＴ電極２０の形状のばらつきと、スパイラルインダクター４０の形状のばらつきとは、同傾向となる。
つまり、ＳＡＷ素子１の製造方法においては、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗが広くなれば、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１も広くなり、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗが狭くなれば、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１も狭くなるということがいえる。
【００３５】
ここで、ＳＡＷ素子１を用いた周波数可変型の発振器について説明する。なお、この発振器の構成の詳細については後述する。
式（１）は、周波数可変型の発振器における周波数可変に関する理論式である。
【００３６】
【数１】
周波数可変型の発振器（以下、単に発振器ともいう）は、伸長コイルを入れると負荷容量（ＣＬ）が変化して、周波数可変幅を大きくすることが可能となる。
従来の発振器では、ＳＡＷ素子（圧電素子）とは別に、伸長コイルとして外付けのコイル（チップインダクター）を用いていた。
一般的に、チップインダクターは、±５％程度の個体差ばらつきを有している。図５は、伸長コイルのインダクタンス（ｎＨ）と周波数可変幅（ｐｐｍ）との関係を示したグラフである。なお、図５の縦軸は、周波数可変幅を表し、横軸は伸長コイルのインダクタンスを表す。
【００３７】
図５に示すように、従来の発振器は、伸長コイルのインダクタンスが±５％ばらつくと、例えば、基準値（平均値）が３００ｎＨで、２８５ｎＨ〜３１５ｎＨの範囲でばらつくと、周波数可変幅が約６７ｐｐｍ〜約７５ｐｐｍの範囲でばらついてしまう。
そして、従来の発振器は、このばらつきにＳＡＷ素子の容量（Ｃ１：等価直列容量、Ｃ０：並列容量）のばらつきが上乗せされて周波数可変幅が更にばらつく虞がある。
【００３８】
そこで、本実施形態では、スパイラルインダクター４０を、伸長コイルとして水晶基板１０の主面１１にＩＤＴ電極２０と一緒に形成することにより、この周波数可変幅のばらつきを抑制しようとするものである。
【００３９】
式（２）は、伸長コイル（スパイラルインダクター４０）のインダクタンス（定数）のばらつきの理論式である。
【００４０】
【数２】
ここで、Ａ…スパイラルインダクター４０の面積、Ｗ…スパイラルインダクター４０のパターン幅、Ｓ…スパイラルインダクター４０のパターン間ギャップ、ｒ…Ｗ／Ｓである（図１（ｂ）参照）。
式（３）は、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつきに起因するＣ０のばらつきの理論式である。なお、Ｃ１は同じ比率で増減する。
【００４１】
【数３】
図６は、式（１）〜式（３）に基づいて、スパイラルインダクターのパターン幅Ｗのばらつき（％）及びＩＤＴ電極の電極幅Ｗ１のばらつき（％）と、周波数可変幅（ｐｐｍ）との関係を示したグラフである。
なお、図６の縦軸は、周波数可変幅を表し、横軸はスパイラルインダクターのパターン幅Ｗのばらつき及びＩＤＴ電極の電極幅Ｗ１のばらつきを表す。
なお、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗ及びＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつき範囲は、０±１０％まで設定してある。
【００４２】
図６に示すように、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗが一定で、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のみがばらつく場合は、破線で示すように、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１が広がれば周波数可変幅も広がる比例関係にある。
一方、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１が一定で、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗのみがばらつく場合は、一点鎖線で示すように、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗが広がれば周波数可変幅が狭まる反比例関係にある。
そして、スパイラルインダクター４０のパターン幅ＷとＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１とが同傾向にばらついた場合（例えば、パターン幅Ｗが広くなれば、電極幅Ｗ１も広くなるなど）は、実線で示すように、上記２つの関係が相殺されて周波数可変幅のばらつきが抑制される。
例えば、スパイラルインダクターのパターン幅Ｗのばらつき及びＩＤＴ電極の電極幅Ｗ１のばらつきが同傾向で±５％の場合には、周波数可変幅が約６９ｐｐｍ〜約７３ｐｐｍの範囲のばらつきに収まる。
【００４３】
ここで、本実施形態のＳＡＷ素子１は、上述したようにＩＤＴ電極２０とスパイラルインダクター４０とが、同一のマスク３００を用いて、一括して形成されることから、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつきとスパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗのばらつきとが同傾向となる。
このことから、ＳＡＷ素子１は、図６の実線で示したパターンに該当し、ＳＡＷ素子１を用いた周波数可変型の発振器において、周波数可変幅のばらつきを従来構成より抑制できるといえる。
【００４４】
上述したように、第１実施形態のＳＡＷ素子１は、水晶基板１０の主面１１に形成されたＩＤＴ電極２０と、反射器３０，３１と、一端がＩＤＴ電極２０と接続されたスパイラルインダクター４０と、を備えている。そして、ＳＡＷ素子１は、伸長コイルとしてのスパイラルインダクター４０が、水晶基板１０に必要な周波数可変感度（周波数可変幅）を得るための定数（インダクタンス）を有している。
このことから、ＳＡＷ素子１は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器において、従来の発振器で必要だった周波数調整回路を構成するコイル（伸長コイル）、コンデンサーなどの外付け部品が不要となる。
この結果、ＳＡＷ素子１は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器の小型化に貢献することができる。
【００４５】
また、ＳＡＷ素子１は、従来の発振器で必要だった、コイル、コンデンサーなどの外付け部品が不要となることから、これらの部品の実装工程が不要となる。
この結果、ＳＡＷ素子１は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器の生産性の向上に貢献することができる。
【００４６】
加えて、ＳＡＷ素子１は、ＩＤＴ電極２０とスパイラルインダクター４０とが、共に水晶基板１０の主面１１に形成されていることから、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつきとスパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗのばらつきとが同傾向となる。
これにより、ＳＡＷ素子１は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきの、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつきに起因する要因と、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗのばらつきに起因する要因とが互いに相殺される。
この結果、ＳＡＷ素子１は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきを抑制することができる。
【００４７】
また、ＳＡＷ素子１は、圧電基板として水晶基板１０を用いていることから、水晶の特性により周囲の温度変化に伴う弾性表面波の周波数の変動が少なく、他の圧電材料と比較して、周波数の温度特性を向上させることができる。
【００４８】
また、ＳＡＷ素子１の製造方法は、水晶基板１０の主面１１に、ＩＤＴ電極２０とスパイラルインダクター４０とを、同一マスク３００を用いて、一括して形成する工程（露光工程Ｓ４及びエッチング工程Ｓ５）を有することから、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつきとスパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗのばらつきとが同傾向となる。
この結果、ＳＡＷ素子１の製造方法は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきの、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつきに起因する要因と、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗのばらつきに起因する要因とが互いに相殺される。
これにより、ＳＡＷ素子１の製造方法は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきを抑制することができる。
【００４９】
（変形例１）
次に、第１実施形態の変形例１について説明する。
図７は、第１実施形態の変形例１のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式図である。図７（ａ）は、平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＳＡＷ素子の等価回路図である。なお、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
また、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５０】
図７に示すように、ＳＡＷ素子２は、スパイラルインダクター４０に加えて、スパイラルインダクター１４０が、反射器３０に隣り合うように設けられている。スパイラルインダクター１４０の一端は、ＩＤＴ電極２０の電極指２０ａから引き出された配線により電極指２０ａと接続されている。
スパイラルインダクター１４０の他端は、スパイラルインダクター１４０の略中央部に設けられた接続端子（ボンディングパッド）１２と接続されている。
【００５１】
上述したように、変形例１のＳＡＷ素子２は、スパイラルインダクター４０に加えて、スパイラルインダクター１４０を備えていることから、伸長コイルが２つとなり第１実施形態と比較して、負荷容量（ＣＬ）を大幅に変えることができる。
【００５２】
（変形例２）
次に、第１実施形態の変形例２について説明する。
図８は、第１実施形態の変形例２のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式平面図である。なお、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
また、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５３】
図８に示すように、ＳＡＷ素子３は、スパイラルインダクター４０が反射器３１の隣から、ＩＤＴ電極２０の電極指２０ｂの共通接続部分の近傍に移動して設けられている。また、ＳＡＷ素子３は、接続端子１２がＩＤＴ電極２０の電極指２０ａの共通接続部分の近傍に移動して設けられている。
これにより、変形例２のＳＡＷ素子３は、長手方向（反射器３０と反射器３１とを結ぶ方向）のサイズを、第１実施形態と比較して、短くすることができる。
【００５４】
また、ＳＡＷ素子３は、ＩＤＴ電極２０にスパイラルインダクター４０及び接続端子１２が近接することから、ＩＤＴ電極２０とスパイラルインダクター４０及び接続端子１２とを接続する配線が、第１実施形態と比較して短くなる。
このことから、ＳＡＷ素子３は、この配線に関わる浮遊容量（寄生容量）を抑制することができる。
【００５５】
（変形例３）
次に、第１実施形態の変形例３について説明する。
図９は、第１実施形態の変形例３のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式平面図である。なお、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
また、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５６】
図９に示すように、ＳＡＷ素子４は、変形例２に対してスパイラルインダクター１４０がＩＤＴ電極２０の電極指２０ａの共通接続部分の近傍に追加されている。
そして、ＳＡＷ素子４は、スパイラルインダクター１４０の一端が、ＩＤＴ電極２０の電極指２０ａに接続され、スパイラルインダクター１４０の他端が、スパイラルインダクター１４０の略中央部に設けられた接続端子１２に接続されている。
これにより、変形例３のＳＡＷ素子４は、スパイラルインダクター４０に加えて、スパイラルインダクター１４０を備えていることから、伸長コイルが２つとなり、変形例２と同様の効果を奏しつつ、変形例２に対して負荷容量（ＣＬ）を大幅に変えることができる。
【００５７】
（第２実施形態）
次に、上記第１実施形態及び各変形例で述べたＳＡＷ素子を備えた発振器の一例について説明する。
図１０は、第２実施形態の発振器の概略構成を示す回路図である。
【００５８】
図１０に示すように、発振器５は、いわゆるコルピッツ発振回路を用いた電圧制御型圧電発振器（電圧制御型水晶発振器、周波数可変型の発振器）であって、共振子（振動子）としてのＳＡＷ素子１と、ＳＡＷ素子１を発振させる発振回路５０と、外部から印加される電圧によってＳＡＷ素子１の周波数を制御する可変回路６０と、を備えている。
【００５９】
発振回路５０は、共振回路の共振周波数を帰還増幅する発振用トランジスターＱ１と、発振用トランジスターＱ１のベースと接地（ＧＮＤ）との間に設けられた分割コンデンサーＣ１，Ｃ２と、発振用トランジスターＱ１のベースにバイアスを与えるためのバイアス抵抗Ｒ２，Ｒ３と、発振用トランジスターＱ１のエミッターと接地（ＧＮＤ）との間に設けられた負荷抵抗Ｒ４と、発振用トランジスターＱ１のコレクターと電源電圧（Ｖｃｃ）との間に設けられた電流制限抵抗Ｒ５と、を備えている。
【００６０】
可変回路６０は、電圧制御端子（Ｖｃｏｎｔ）に接続された高周波阻止抵抗Ｒ１と、高周波阻止抵抗Ｒ１の他端と接地（ＧＮＤ）との間に設けられた可変容量ダイオードＤ１とを備えている。
ＳＡＷ素子１は、一方の接続端子が発振回路５０のバイアス抵抗Ｒ２とバイアス抵抗Ｒ３との接続点に接続され、他方の接続端子が可変回路６０の高周波阻止抵抗Ｒ１と可変容量ダイオードＤ１との接続点に接続されている。
発振器５は、発振回路５０の発振用トランジスターＱ１のコレクターと電流制限抵抗Ｒ５との接続点から、直流阻止用コンデンサーＣ３を介してＳＡＷ素子１の発振周波数が出力端子（ＯＵＴ）から出力される。
【００６１】
上述したように、第２実施形態の発振器５は、ＳＡＷ素子１と、ＳＡＷ素子１を発振させる発振回路５０と、外部から印加される電圧によってＳＡＷ素子１の周波数を制御する可変回路６０と、を備えたことから、第１実施形態に記載の効果を奏する発振器（例えば、周波数制御時の周波数可変幅のばらつきを抑制することができる発振器）を提供することができる。
なお、発振器５は、ＳＡＷ素子１に代えて、上記各変形例のＳＡＷ素子（２など）を用いることが可能である。
これによれば、発振器５は、上記と同様の効果及び各変形例特有の効果を奏することができる。
【００６２】
（変形例）
次に、第２実施形態の変形例について説明する。
図１１は、第２実施形態の変形例の発振器の概略構成を示す回路図である。なお、上記第２実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６３】
図１１に示すように、発振器６は、互いに異なる周波数のＳＡＷ素子を２つ備えた２周波切替式水晶発振器である。
発振器６は、互いに異なる周波数のＳＡＷ素子１とＳＡＷ素子２と、発振回路５０と、可変回路６０と、ＳＡＷ素子１とＳＡＷ素子２とを切り替えるスイッチ回路７０と、を備えている。
【００６４】
スイッチ回路７０は、選択制御端子（Ｓｅｌｅｃｔ）からの入力により、ＳＡＷ素子１とＳＡＷ素子２とを切り替える構成となっている。
これにより、発振器６は、スイッチ回路７０でＳＡＷ素子１とＳＡＷ素子２とを切り替えることによって、異なる２つの発振周波数を単一の出力端子（ＯＵＴ）から出力することができる。
【００６５】
発振器６は、ＳＡＷ素子１及びＳＡＷ素子２を備えたことから、第１実施形態及び変形例１に記載の効果を奏する発振器（例えば、周波数制御時の周波数可変幅のばらつきを抑制することができる発振器）を提供することができる。
なお、発振器６は、ＳＡＷ素子１，２に代えて、上記他の変形例のＳＡＷ素子（３，４）を用いることが可能である。
これによれば、発振器６は、上記と同様の効果及び他の変形例特有の効果を奏することができる。
【００６６】
（第３実施形態）
次に、上記第１実施形態及び各変形例で述べたＳＡＷ素子を備えた電子機器としての携帯電話について説明する。
図１２は、第３実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
図１２に示す携帯電話７００は、上記第１実施形態及び各変形例で述べたＳＡＷ素子のいずれか（例えば、ＳＡＷ素子１）を、基準クロック発振源などとして備え、更に液晶表示装置７０１、複数の操作ボタン７０２、受話口７０３、及び送話口７０４を備えて構成されている。
【００６７】
上述した各ＳＡＷ素子は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などの基準クロック発振源などとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記第１実施形態及び各変形例で説明した効果を奏する電子機器を提供することができる。
【００６８】
なお、本実施形態の構成は、ＳＡＷフィルターにも適用可能である。
また、ＳＡＷ素子の圧電基板の材料としては、水晶に限定するものではなく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電材料、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電材料を被膜として備えたシリコンなどの半導体材料であってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１，２，３，４…ＳＡＷ素子、５，６…発振器、１０…圧電基板としての水晶基板、１１…主面、１２，１３…接続端子、２０…ＩＤＴ電極、２０ａ，２０ｂ…電極指、３０，３１…反射器、３０ａ，３１ａ…電極指、４０…スパイラルインダクター、５０…発振回路、６０…可変回路、７０…スイッチ回路、１００…金属被膜、１４０…スパイラルインダクター、２００…レジスト、３００…マスク、３０１…透光部、７００…携帯電話、７０１…液晶表示装置、７０２…操作ボタン、７０３…受話口、７０４…送話口。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＡＷ素子、このＳＡＷ素子を備えた発振器、電子機器及びＳＡＷ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、共振周波数が互いに異なる第１圧電素子、第２圧電素子と、この２つの圧電素子を選択的に切り替えるスイッチ手段と、スイッチ手段を介して圧電素子のいずれかと接続される発振手段と、圧電素子のそれぞれの共振周波数に適する周波数調整手段とを備えた２周波切替式圧電発振器（以下、発振器という）が、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５６７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の発振器は、圧電素子のそれぞれの共振周波数に適する周波数調整手段としての周波数調整回路を、外付け部品であるコイル、コンデンサーなどから構成している。
このことから、上記発振器は、更なる小型化の推進に際して、外付け部品のコイル、コンデンサーなどが阻害要因となる虞がある。
また、上記発振器は、外付け部品であるコイル、コンデンサーなどの実装に要する工数が掛かることによって、これらの外付け部品がない場合と比較して、生産性が低下する虞がある。
また、上記発振器は、外付け部品のコイル（伸長コイル）のインダクタンスのばらつきや、コンデンサーの容量のばらつきによって、圧電素子の周波数調整幅（周波数可変幅）がばらつく虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかるＳＡＷ素子は、圧電基板と、前記圧電基板の主面に形成されたＩＤＴ電極と、前記圧電基板の前記主面に形成され、前記ＩＤＴ電極と隣り合う反射器と、前記圧電基板の前記主面に形成されると共に、一端が前記ＩＤＴ電極と接続されたスパイラルインダクターと、を備え、前記スパイラルインダクターは、前記圧電基板に必要な周波数可変感度を得るための定数を有していることを特徴とする。
【０００７】
これによれば、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：弾性表面波）素子（圧電素子に相当）は、圧電基板の主面に形成されたＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極（交叉指状電極）と、反射器と、一端がＩＤＴ電極と接続されたスパイラルインダクターと、を備え、スパイラルインダクターは、圧電基板に必要な周波数可変感度を得るための定数を有している。
ＳＡＷ素子は、スパイラルインダクターが圧電基板に必要な周波数可変感度を得るための定数を有していることによって、例えば、従来の発振器で必要だった周波数調整回路を構成するコイル、コンデンサーなどの外付け部品が不要となる。
この結果、ＳＡＷ素子は、ＳＡＷ素子を用いた発振器の小型化に貢献することができる。
【０００８】
また、ＳＡＷ素子は、従来の発振器で必要だった、コイル、コンデンサーなどの外付け部品が不要となることから、これらの部品の実装工程が不要となる。
この結果、ＳＡＷ素子は、ＳＡＷ素子を用いた発振器の生産性の向上に貢献することができる。
【０００９】
加えて、ＳＡＷ素子は、ＩＤＴ電極とスパイラルインダクターとが圧電基板のおなじ主面に形成されていることから、例えば、ＩＤＴ電極の形状のばらつきとスパイラルインダクターの形状のばらつきとが同傾向となる。
これにより、ＳＡＷ素子は、例えば、ＳＡＷ素子を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきの、ＩＤＴ電極の形状ばらつきに起因する要因と、スパイラルインダクターの形状ばらつきに起因する要因とが互いに相殺される。
この結果、ＳＡＷ素子は、例えば、ＳＡＷ素子を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきを抑制することができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例にかかるＳＡＷ素子において、前記圧電基板は、水晶基板であることが好ましい。
【００１１】
これによれば、ＳＡＷ素子は、圧電基板が水晶基板であることから、水晶の特性により周囲の温度変化に伴う弾性表面波の周波数の変動が少なく、他の圧電材料と比較して、周波数の温度特性を向上させることができる。
【００１２】
［適用例３］本適用例にかかる発振器は、適用例１または適用例２に記載のＳＡＷ素子と、前記ＳＡＷ素子を発振させる発振回路と、外部から印加される電圧によって前記ＳＡＷ素子の周波数を制御する可変回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
これによれば、発振器は、適用例１または適用例２に記載のＳＡＷ素子と、ＳＡＷ素子を発振させる発振回路と、外部から印加される電圧によってＳＡＷ素子の周波数を制御する可変回路と、を備えたことから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する発振器を提供することができる。
【００１４】
［適用例４］本適用例にかかる電子機器は、適用例１または適用例２に記載のＳＡＷ素子を備えたことを特徴とする。
【００１５】
これによれば、電子機器は、適用例１または適用例２に記載のＳＡＷ素子を備えたことから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する電子機器を提供することができる。
【００１６】
［適用例５］本適用例にかかるＳＡＷ素子の製造方法は、圧電基板を準備する工程と、前記圧電基板の主面に、ＩＤＴ電極と、一端が前記ＩＤＴ電極と接続されたスパイラルインダクターとを、同一マスクを用いて、一括して形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
これによれば、ＳＡＷ素子の製造方法は、圧電基板の主面に、ＩＤＴ電極とスパイラルインダクターとを、同一マスクを用いて、一括して形成する工程を有することから、ＩＤＴ電極の形状ばらつきとスパイラルインダクターの形状ばらつきとが同傾向となる。
このことから、ＳＡＷ素子の製造方法は、例えば、ＳＡＷ素子を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきの、ＩＤＴ電極の形状ばらつきに起因する要因と、スパイラルインダクターの形状ばらつきに起因する要因とが互いに相殺される。
この結果、ＳＡＷ素子の製造方法は、例えば、ＳＡＷ素子を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での拡大断面図。
【図２】図１のＳＡＷ素子の等価回路図。
【図３】ＳＡＷ素子の製造方法における主要工程を示すフローチャート。
【図４】ＳＡＷ素子の製造方法について主要工程順に説明する断面図。
【図５】伸長コイルのインダクタンスと周波数可変幅との関係を示したグラフ。
【図６】スパイラルインダクターのパターン幅のばらつき及びＩＤＴ電極の電極幅のばらつきと、周波数可変幅との関係を示したグラフ。
【図７】第１実施形態の変形例１のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）のＳＡＷ素子の等価回路図。
【図８】第１実施形態の変形例２のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式平面図。
【図９】第１実施形態の変形例３のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式平面図。
【図１０】第２実施形態の発振器の概略構成を示す回路図。
【図１１】第２実施形態の変形例の発振器の概略構成を示す回路図。
【図１２】第３実施形態の携帯電話を示す模式斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
最初に、ＳＡＷ素子の一例について説明する。
図１は、第１実施形態のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は、平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での拡大断面図である。なお、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。図２は、図１のＳＡＷ素子の等価回路図である。
【００２１】
図１に示すように、ＳＡＷ素子１は、圧電基板としての水晶基板１０と、水晶基板１０の主面１１に形成されたＩＤＴ電極２０と、水晶基板１０の主面１１に形成され、ＩＤＴ電極２０と隣り合う反射器３０，３１と、水晶基板１０の主面１１に形成されると共に、一端がＩＤＴ電極２０と接続されたスパイラルインダクター４０と、を備えている。
【００２２】
水晶基板１０は、水晶の原石などから所定の角度で切り出され、所定の厚みに研磨された水晶ウエハーまたは水晶の個片を用いて形成されている。
ＩＤＴ電極２０、反射器３０，３１及びスパイラルインダクター４０は、水晶基板１０の主面（切り出し面に沿った面）１１に導体金属を蒸着またはスパッタなどにより薄膜状に形成した後に、フォトリソグラフィ技術などを用いて形成されている。
なお、導体金属には、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属が用いられているが、他にも金、銀、銅、タンタル、タングステンなどの金属や、それらのいずれかを主成分とした合金を用いることが可能である。
【００２３】
ＩＤＴ電極２０は、互いに噛み合う一対の櫛歯状（交叉指状）の電極指２０ａ，２０ｂからなる。電極指２０ａ，２０ｂは、それぞれ一端側が共通接続されていることにより、櫛歯状を成している。
電極指２０ａから引き出された配線は、水晶基板１０の端部に設けられた接続端子（ボンディングパッド）１２と接続されている。
また、電極指２０ｂから引き出された配線は、スパイラルインダクター４０の一端と接続されている。スパイラルインダクター４０の他端は、スパイラルインダクター４０の略中央部に設けられた接続端子（ボンディングパッド）１３と接続されている。
【００２４】
反射器３０，３１は、ＩＤＴ電極２０の各電極指２０ａ，２０ｂが延びる方向（紙面上下方向）と交差する方向（紙面左右方向）において、ＩＤＴ電極２０を挟むようにしてＩＤＴ電極２０の両側に配置されている。
反射器３０，３１は、互いに略平行な複数の電極指３０ａ，３１ａを有し、各電極指３０ａ，３１ａの両端が共通接続されることにより、柵状に形成されている。
【００２５】
スパイラルインダクター４０は、導体金属を用いて帯状に延びる導体パターンを、平面視において、９０度ずつ屈曲させて角型の平面コイル状に形成したものである。
スパイラルインダクター４０は、伸長コイルとして機能し、水晶基板１０の発振（共振）時に必要な周波数可変感度（周波数可変幅）を得るための定数（インダクタンス）を有している。
【００２６】
ここで、ＳＡＷ素子１の製造方法の概略について説明する。
図３は、ＳＡＷ素子の製造方法における主要工程を示すフローチャートである。
図４は、ＳＡＷ素子の製造方法について主要工程順に説明する断面図である。
【００２７】
図３に示すように、ＳＡＷ素子の製造方法は、水晶基板準備工程Ｓ１と、成膜工程Ｓ２と、レジスト塗布工程Ｓ３と、露光工程Ｓ４と、エッチング工程Ｓ５と、レジスト剥離工程Ｓ６と、を有している。
【００２８】
［水晶基板準備工程Ｓ１］
まず、図４（ａ）に示すように、水晶の原石などから所定の角度で切り出され、所定の厚みに研磨された水晶基板１０を準備する。この際、水晶基板１０は複数個取りのウエハー状態であってもよいし、個片状態であってもよい。
【００２９】
［成膜工程Ｓ２］
ついで、図４（ｂ）に示すように、水晶基板１０の主面１１に導体金属を用いて蒸着またはスパッタなどにより薄膜状の金属被膜１００を成膜する。
なお、導体金属には、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属が用いられているが、金、銀、銅、タンタル、タングステンなどの金属や、それらのいずれかを主成分とした合金を用いることも可能である。
【００３０】
［レジスト塗布工程Ｓ３］
ついで、図４（ｃ）に示すように、金属被膜１００上に感光性有機物質を含んで成るレジスト２００をスピンコート法、スプレー法などを用いて塗布する。
【００３１】
［露光工程Ｓ４］
ついで、図４（ｄ）に示すように、マスク（遮光マスク）３００をレジスト２００上にセットする。
マスク３００には、ガラス、石英などが用いられ、ＩＤＴ電極２０、反射器３０，３１及びスパイラルインダクター４０の形状に合わせて露光パターンが形成された透光部３０１が設けられている。マスク３００の透光部３０１以外の部分には、遮光処理が施されている。
ついで、マスク３００の上方から紫外線などの短波長の光を照射して、マスク３００の透光部３０１を介してレジスト２００を露光して硬化させ、レジスト２００にＩＤＴ電極２０、反射器３０，３１及びスパイラルインダクター４０の形状を一括してパターニングする。
ついで、現像、リンスによってレジスト２００の非露光部分（不要部分）を除去する。レジスト２００の露光された部分が残る（ネガ型の場合）ことによって、ＩＤＴ電極２０、反射器３０，３１及びスパイラルインダクター４０のパターニングされた形状が現れる。
【００３２】
［エッチング工程Ｓ５］
ついで、図４（ｅ）に示すように、弗酸または弗酸水溶液を用いたウエットエッチングにより、金属被膜１００のレジスト２００に覆われていない露出部分（不要部分）を除去し、ＩＤＴ電極２０、反射器３０，３１及びスパイラルインダクター４０を一括して形成する。
なお、エッチングには、反応性ガスや反応性イオンによるドライエッチングを用いてもよい。
【００３３】
［レジスト剥離工程Ｓ６］
ついで、図４（ｆ）に示すように、ＩＤＴ電極２０、反射器３０，３１及びスパイラルインダクター４０上のレジスト２００を、剥離液などを用いて剥離することによりＳＡＷ素子１が得られる。
【００３４】
上述したように、ＩＤＴ電極２０とスパイラルインダクター４０とは、同一のマスク３００を用いた露光によりレジスト２００に一括してパターニングされ、パターニングされたレジスト２００の形状に基づいた金属被膜１００のエッチングによって一括して形成される。
このことから、ＩＤＴ電極２０の形状のばらつきと、スパイラルインダクター４０の形状のばらつきとは、同傾向となる。
つまり、ＳＡＷ素子１の製造方法においては、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗが広くなれば、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１も広くなり、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗが狭くなれば、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１も狭くなるということがいえる。
【００３５】
ここで、ＳＡＷ素子１を用いた周波数可変型の発振器について説明する。なお、この発振器の構成の詳細については後述する。
式（１）は、周波数可変型の発振器における周波数可変に関する理論式である。
【００３６】
【数１】
周波数可変型の発振器（以下、単に発振器ともいう）は、伸長コイルを入れると負荷容量（ＣＬ）が変化して、周波数可変幅を大きくすることが可能となる。
従来の発振器では、ＳＡＷ素子（圧電素子）とは別に、伸長コイルとして外付けのコイル（チップインダクター）を用いていた。
一般的に、チップインダクターは、±５％程度の個体差ばらつきを有している。図５は、伸長コイルのインダクタンス（ｎＨ）と周波数可変幅（ｐｐｍ）との関係を示したグラフである。なお、図５の縦軸は、周波数可変幅を表し、横軸は伸長コイルのインダクタンスを表す。
【００３７】
図５に示すように、従来の発振器は、伸長コイルのインダクタンスが±５％ばらつくと、例えば、基準値（平均値）が３００ｎＨで、２８５ｎＨ〜３１５ｎＨの範囲でばらつくと、周波数可変幅が約６７ｐｐｍ〜約７５ｐｐｍの範囲でばらついてしまう。
そして、従来の発振器は、このばらつきにＳＡＷ素子の容量（Ｃ１：等価直列容量、Ｃ０：並列容量）のばらつきが上乗せされて周波数可変幅が更にばらつく虞がある。
【００３８】
そこで、本実施形態では、スパイラルインダクター４０を、伸長コイルとして水晶基板１０の主面１１にＩＤＴ電極２０と一緒に形成することにより、この周波数可変幅のばらつきを抑制しようとするものである。
【００３９】
式（２）は、伸長コイル（スパイラルインダクター４０）のインダクタンス（定数）のばらつきの理論式である。
【００４０】
【数２】
ここで、Ａ…スパイラルインダクター４０の面積、Ｗ…スパイラルインダクター４０のパターン幅、Ｓ…スパイラルインダクター４０のパターン間ギャップ、ｒ…Ｗ／Ｓである（図１（ｂ）参照）。
式（３）は、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつきに起因するＣ０のばらつきの理論式である。なお、Ｃ１は同じ比率で増減する。
【００４１】
【数３】
図６は、式（１）〜式（３）に基づいて、スパイラルインダクターのパターン幅Ｗのばらつき（％）及びＩＤＴ電極の電極幅Ｗ１のばらつき（％）と、周波数可変幅（ｐｐｍ）との関係を示したグラフである。
なお、図６の縦軸は、周波数可変幅を表し、横軸はスパイラルインダクターのパターン幅Ｗのばらつき及びＩＤＴ電極の電極幅Ｗ１のばらつきを表す。
なお、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗ及びＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつき範囲は、０±１０％まで設定してある。
【００４２】
図６に示すように、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗが一定で、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のみがばらつく場合は、破線で示すように、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１が広がれば周波数可変幅も広がる比例関係にある。
一方、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１が一定で、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗのみがばらつく場合は、一点鎖線で示すように、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗが広がれば周波数可変幅が狭まる反比例関係にある。
そして、スパイラルインダクター４０のパターン幅ＷとＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１とが同傾向にばらついた場合（例えば、パターン幅Ｗが広くなれば、電極幅Ｗ１も広くなるなど）は、実線で示すように、上記２つの関係が相殺されて周波数可変幅のばらつきが抑制される。
例えば、スパイラルインダクターのパターン幅Ｗのばらつき及びＩＤＴ電極の電極幅Ｗ１のばらつきが同傾向で±５％の場合には、周波数可変幅が約６９ｐｐｍ〜約７３ｐｐｍの範囲のばらつきに収まる。
【００４３】
ここで、本実施形態のＳＡＷ素子１は、上述したようにＩＤＴ電極２０とスパイラルインダクター４０とが、同一のマスク３００を用いて、一括して形成されることから、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつきとスパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗのばらつきとが同傾向となる。
このことから、ＳＡＷ素子１は、図６の実線で示したパターンに該当し、ＳＡＷ素子１を用いた周波数可変型の発振器において、周波数可変幅のばらつきを従来構成より抑制できるといえる。
【００４４】
上述したように、第１実施形態のＳＡＷ素子１は、水晶基板１０の主面１１に形成されたＩＤＴ電極２０と、反射器３０，３１と、一端がＩＤＴ電極２０と接続されたスパイラルインダクター４０と、を備えている。そして、ＳＡＷ素子１は、伸長コイルとしてのスパイラルインダクター４０が、水晶基板１０に必要な周波数可変感度（周波数可変幅）を得るための定数（インダクタンス）を有している。
このことから、ＳＡＷ素子１は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器において、従来の発振器で必要だった周波数調整回路を構成するコイル（伸長コイル）、コンデンサーなどの外付け部品が不要となる。
この結果、ＳＡＷ素子１は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器の小型化に貢献することができる。
【００４５】
また、ＳＡＷ素子１は、従来の発振器で必要だった、コイル、コンデンサーなどの外付け部品が不要となることから、これらの部品の実装工程が不要となる。
この結果、ＳＡＷ素子１は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器の生産性の向上に貢献することができる。
【００４６】
加えて、ＳＡＷ素子１は、ＩＤＴ電極２０とスパイラルインダクター４０とが、共に水晶基板１０の主面１１に形成されていることから、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつきとスパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗのばらつきとが同傾向となる。
これにより、ＳＡＷ素子１は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきの、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつきに起因する要因と、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗのばらつきに起因する要因とが互いに相殺される。
この結果、ＳＡＷ素子１は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきを抑制することができる。
【００４７】
また、ＳＡＷ素子１は、圧電基板として水晶基板１０を用いていることから、水晶の特性により周囲の温度変化に伴う弾性表面波の周波数の変動が少なく、他の圧電材料と比較して、周波数の温度特性を向上させることができる。
【００４８】
また、ＳＡＷ素子１の製造方法は、水晶基板１０の主面１１に、ＩＤＴ電極２０とスパイラルインダクター４０とを、同一マスク３００を用いて、一括して形成する工程（露光工程Ｓ４及びエッチング工程Ｓ５）を有することから、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつきとスパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗのばらつきとが同傾向となる。
この結果、ＳＡＷ素子１の製造方法は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきの、ＩＤＴ電極２０の電極幅Ｗ１のばらつきに起因する要因と、スパイラルインダクター４０のパターン幅Ｗのばらつきに起因する要因とが互いに相殺される。
これにより、ＳＡＷ素子１の製造方法は、ＳＡＷ素子１を用いた発振器における周波数可変幅のばらつきを抑制することができる。
【００４９】
（変形例１）
次に、第１実施形態の変形例１について説明する。
図７は、第１実施形態の変形例１のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式図である。図７（ａ）は、平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＳＡＷ素子の等価回路図である。なお、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
また、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５０】
図７に示すように、ＳＡＷ素子２は、スパイラルインダクター４０に加えて、スパイラルインダクター１４０が、反射器３０に隣り合うように設けられている。スパイラルインダクター１４０の一端は、ＩＤＴ電極２０の電極指２０ａから引き出された配線により電極指２０ａと接続されている。
スパイラルインダクター１４０の他端は、スパイラルインダクター１４０の略中央部に設けられた接続端子（ボンディングパッド）１２と接続されている。
【００５１】
上述したように、変形例１のＳＡＷ素子２は、スパイラルインダクター４０に加えて、スパイラルインダクター１４０を備えていることから、伸長コイルが２つとなり第１実施形態と比較して、負荷容量（ＣＬ）を大幅に変えることができる。
【００５２】
（変形例２）
次に、第１実施形態の変形例２について説明する。
図８は、第１実施形態の変形例２のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式平面図である。なお、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
また、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５３】
図８に示すように、ＳＡＷ素子３は、スパイラルインダクター４０が反射器３１の隣から、ＩＤＴ電極２０の電極指２０ｂの共通接続部分の近傍に移動して設けられている。また、ＳＡＷ素子３は、接続端子１２がＩＤＴ電極２０の電極指２０ａの共通接続部分の近傍に移動して設けられている。
これにより、変形例２のＳＡＷ素子３は、長手方向（反射器３０と反射器３１とを結ぶ方向）のサイズを、第１実施形態と比較して、短くすることができる。
【００５４】
また、ＳＡＷ素子３は、ＩＤＴ電極２０にスパイラルインダクター４０及び接続端子１２が近接することから、ＩＤＴ電極２０とスパイラルインダクター４０及び接続端子１２とを接続する配線が、第１実施形態と比較して短くなる。
このことから、ＳＡＷ素子３は、この配線に関わる浮遊容量（寄生容量）を抑制することができる。
【００５５】
（変形例３）
次に、第１実施形態の変形例３について説明する。
図９は、第１実施形態の変形例３のＳＡＷ素子の概略構成を示す模式平面図である。なお、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
また、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５６】
図９に示すように、ＳＡＷ素子４は、変形例２に対してスパイラルインダクター１４０がＩＤＴ電極２０の電極指２０ａの共通接続部分の近傍に追加されている。
そして、ＳＡＷ素子４は、スパイラルインダクター１４０の一端が、ＩＤＴ電極２０の電極指２０ａに接続され、スパイラルインダクター１４０の他端が、スパイラルインダクター１４０の略中央部に設けられた接続端子１２に接続されている。
これにより、変形例３のＳＡＷ素子４は、スパイラルインダクター４０に加えて、スパイラルインダクター１４０を備えていることから、伸長コイルが２つとなり、変形例２と同様の効果を奏しつつ、変形例２に対して負荷容量（ＣＬ）を大幅に変えることができる。
【００５７】
（第２実施形態）
次に、上記第１実施形態及び各変形例で述べたＳＡＷ素子を備えた発振器の一例について説明する。
図１０は、第２実施形態の発振器の概略構成を示す回路図である。
【００５８】
図１０に示すように、発振器５は、いわゆるコルピッツ発振回路を用いた電圧制御型圧電発振器（電圧制御型水晶発振器、周波数可変型の発振器）であって、共振子（振動子）としてのＳＡＷ素子１と、ＳＡＷ素子１を発振させる発振回路５０と、外部から印加される電圧によってＳＡＷ素子１の周波数を制御する可変回路６０と、を備えている。
【００５９】
発振回路５０は、共振回路の共振周波数を帰還増幅する発振用トランジスターＱ１と、発振用トランジスターＱ１のベースと接地（ＧＮＤ）との間に設けられた分割コンデンサーＣ１，Ｃ２と、発振用トランジスターＱ１のベースにバイアスを与えるためのバイアス抵抗Ｒ２，Ｒ３と、発振用トランジスターＱ１のエミッターと接地（ＧＮＤ）との間に設けられた負荷抵抗Ｒ４と、発振用トランジスターＱ１のコレクターと電源電圧（Ｖｃｃ）との間に設けられた電流制限抵抗Ｒ５と、を備えている。
【００６０】
可変回路６０は、電圧制御端子（Ｖｃｏｎｔ）に接続された高周波阻止抵抗Ｒ１と、高周波阻止抵抗Ｒ１の他端と接地（ＧＮＤ）との間に設けられた可変容量ダイオードＤ１とを備えている。
ＳＡＷ素子１は、一方の接続端子が発振回路５０のバイアス抵抗Ｒ２とバイアス抵抗Ｒ３との接続点に接続され、他方の接続端子が可変回路６０の高周波阻止抵抗Ｒ１と可変容量ダイオードＤ１との接続点に接続されている。
発振器５は、発振回路５０の発振用トランジスターＱ１のコレクターと電流制限抵抗Ｒ５との接続点から、直流阻止用コンデンサーＣ３を介してＳＡＷ素子１の発振周波数が出力端子（ＯＵＴ）から出力される。
【００６１】
上述したように、第２実施形態の発振器５は、ＳＡＷ素子１と、ＳＡＷ素子１を発振させる発振回路５０と、外部から印加される電圧によってＳＡＷ素子１の周波数を制御する可変回路６０と、を備えたことから、第１実施形態に記載の効果を奏する発振器（例えば、周波数制御時の周波数可変幅のばらつきを抑制することができる発振器）を提供することができる。
なお、発振器５は、ＳＡＷ素子１に代えて、上記各変形例のＳＡＷ素子（２など）を用いることが可能である。
これによれば、発振器５は、上記と同様の効果及び各変形例特有の効果を奏することができる。
【００６２】
（変形例）
次に、第２実施形態の変形例について説明する。
図１１は、第２実施形態の変形例の発振器の概略構成を示す回路図である。なお、上記第２実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６３】
図１１に示すように、発振器６は、互いに異なる周波数のＳＡＷ素子を２つ備えた２周波切替式水晶発振器である。
発振器６は、互いに異なる周波数のＳＡＷ素子１とＳＡＷ素子２と、発振回路５０と、可変回路６０と、ＳＡＷ素子１とＳＡＷ素子２とを切り替えるスイッチ回路７０と、を備えている。
【００６４】
スイッチ回路７０は、選択制御端子（Ｓｅｌｅｃｔ）からの入力により、ＳＡＷ素子１とＳＡＷ素子２とを切り替える構成となっている。
これにより、発振器６は、スイッチ回路７０でＳＡＷ素子１とＳＡＷ素子２とを切り替えることによって、異なる２つの発振周波数を単一の出力端子（ＯＵＴ）から出力することができる。
【００６５】
発振器６は、ＳＡＷ素子１及びＳＡＷ素子２を備えたことから、第１実施形態及び変形例１に記載の効果を奏する発振器（例えば、周波数制御時の周波数可変幅のばらつきを抑制することができる発振器）を提供することができる。
なお、発振器６は、ＳＡＷ素子１，２に代えて、上記他の変形例のＳＡＷ素子（３，４）を用いることが可能である。
これによれば、発振器６は、上記と同様の効果及び他の変形例特有の効果を奏することができる。
【００６６】
（第３実施形態）
次に、上記第１実施形態及び各変形例で述べたＳＡＷ素子を備えた電子機器としての携帯電話について説明する。
図１２は、第３実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
図１２に示す携帯電話７００は、上記第１実施形態及び各変形例で述べたＳＡＷ素子のいずれか（例えば、ＳＡＷ素子１）を、基準クロック発振源などとして備え、更に液晶表示装置７０１、複数の操作ボタン７０２、受話口７０３、及び送話口７０４を備えて構成されている。
【００６７】
上述した各ＳＡＷ素子は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などの基準クロック発振源などとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記第１実施形態及び各変形例で説明した効果を奏する電子機器を提供することができる。
【００６８】
なお、本実施形態の構成は、ＳＡＷフィルターにも適用可能である。
また、ＳＡＷ素子の圧電基板の材料としては、水晶に限定するものではなく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電材料、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電材料を被膜として備えたシリコンなどの半導体材料であってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１，２，３，４…ＳＡＷ素子、５，６…発振器、１０…圧電基板としての水晶基板、１１…主面、１２，１３…接続端子、２０…ＩＤＴ電極、２０ａ，２０ｂ…電極指、３０，３１…反射器、３０ａ，３１ａ…電極指、４０…スパイラルインダクター、５０…発振回路、６０…可変回路、７０…スイッチ回路、１００…金属被膜、１４０…スパイラルインダクター、２００…レジスト、３００…マスク、３０１…透光部、７００…携帯電話、７０１…液晶表示装置、７０２…操作ボタン、７０３…受話口、７０４…送話口。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板の主面に形成されたＩＤＴ電極と、
前記圧電基板の前記主面に形成され、前記ＩＤＴ電極と隣り合う反射器と、
前記圧電基板の前記主面に形成されると共に、一端が前記ＩＤＴ電極と接続されたスパイラルインダクターと、を備え、
前記スパイラルインダクターは、前記圧電基板に必要な周波数可変感度を得るための定数を有していることを特徴とするＳＡＷ素子。
【請求項２】
請求項１に記載のＳＡＷ素子において、前記圧電基板は、水晶基板であることを特徴とするＳＡＷ素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＳＡＷ素子と、
前記ＳＡＷ素子を発振させる発振回路と、
外部から印加される電圧によって前記ＳＡＷ素子の周波数を制御する可変回路と、を備えたことを特徴とする発振器。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のＳＡＷ素子を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項５】
圧電基板を準備する工程と、
前記圧電基板の主面に、ＩＤＴ電極と、一端が前記ＩＤＴ電極と接続されたスパイラルインダクターとを、同一マスクを用いて、一括して形成する工程と、
を有することを特徴とするＳＡＷ素子の製造方法。
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板の主面に形成されたＩＤＴ電極と、
前記圧電基板の前記主面に形成され、前記ＩＤＴ電極と隣り合う反射器と、
前記圧電基板の前記主面に形成されると共に、一端が前記ＩＤＴ電極と接続されたスパイラルインダクターと、を備え、
前記スパイラルインダクターは、前記圧電基板に必要な周波数可変感度を得るための定数を有していることを特徴とするＳＡＷ素子。
【請求項２】
請求項１に記載のＳＡＷ素子において、前記圧電基板は、水晶基板であることを特徴とするＳＡＷ素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＳＡＷ素子と、
前記ＳＡＷ素子を発振させる発振回路と、
外部から印加される電圧によって前記ＳＡＷ素子の周波数を制御する可変回路と、を備えたことを特徴とする発振器。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のＳＡＷ素子を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項５】
圧電基板を準備する工程と、
前記圧電基板の主面に、ＩＤＴ電極と、一端が前記ＩＤＴ電極と接続されたスパイラルインダクターとを、同一マスクを用いて、一括して形成する工程と、
を有することを特徴とするＳＡＷ素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１９５６４０（Ｐ２０１２−１９５６４０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６２５２（Ｐ２０１１−５６２５２）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]