JP2002141773A

JP2002141773A - 積層型圧電フィルタ

Info

Publication number: JP2002141773A
Application number: JP2000332196A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Iwata; 竜男岩田; Kazuhiro Hayashi; 計宏林
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】薄厚化、製造の容易性及び量産性の要求を満た
しつつ、剛性を高めて衝撃に強い積層型圧電フィルタを
提供する。【解決手段】頂部基板、各中間基板及び底部基板のうち
少なくとも底部基板が、その上面のほぼ全面に剛性補強
層を備え、この剛性補強層が導電性層であり、その一部
が所定の接続通路を構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯用移動無線
機、自動車電話等の移動無線通信機の濾波回路に好適に
使用される圧電フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の圧電フィルタは、入力端子、出
力端子及び接地端子との間に、直列共振子と並列共振子
をＬ形接続した単位フィルタ回路を多段に配列して構成
されている。そして、直列共振子の共振周波数と、並列
共振子の反共振周波数を一致させ、かつ直列共振子の反
共振周波数と並列共振子の共振周波数の差を一定にして
いる。このように、圧電フィルタの特性を向上させた
り、又は、圧電フィルタの適用数を減少させるために、
複数の共振子を備える圧電フィルタが種々提案されてい
る。

【０００３】一般に、従来の圧電フィルタでは、ケース
内に各共振子と端子板とが積層状に組込まれており、こ
のため、部品点数が増加し、組付けが面倒となるという
問題があった。

【０００４】一方、移動無線通信機の小型化に対応する
ために、圧電フィルタの低背化及び小型化が数ミリの単
位で求められ、さらには、各圧電フイルタと、共振子の
実装面上の所要電路との電気的接続が容易で、しかも、
共振子が電気的かつ機械的に保護される構成が求められ
ている。

【０００５】このような要求を満たすために、本発明者
らは先に特願平１０‐２４２７５７号（特開平２０００
−７７９７１号公報参照）において、複数の共振子を夫
々枠状スペーサで囲繞して、中間プリント基板を介して
積層し、最上位置に頂部プリント基板を、最下位置に下
面に複数の接続電極が形成された底部プリント基板を配
置して、各枠状スペーサ、頂部プリント基板及び底部プ
リント基板相互を周縁で接合し、各プリント基板に形成
された導通パターンを介して各共振子の電極をいずれか
の接続電極と結線して所要の濾波回路を構成してなる積
層型圧電フィルタを提案した。

【０００６】この先に提案した積層型圧電フィルタで
は、各板材の積層により構成しているので、構造が簡単
で、薄厚化が可能であると共に、各共振子は、枠状スペ
ーサと上下の頂部プリント基板及び底部プリント基板で
保護され、堅牢であると共に、電気的かつ機械的に保護
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような積層型圧電
フィルタを組み込んだ携帯用移動無線機や移動無線通信
機は、使用者が手に持つて取扱う際にうっかりして落と
したり、カバンや手提げに入れて携帯している際にカバ
ンや手提げを落とし、機器自体に強い衝撃が加わる場合
があり得る。このような場合には、内部に組み込まれて
いる積層型圧電フィルタ自体も強い衝撃を受け、その結
果フィルタの各プリント基板が撓み、共振子との接着部
が剥がれ易いという問題点があった。すなわち各共振子
は動作時の振動を妨げないように点接触で保持されてお
り、また、薄厚化の観点から使用されている各プリント
基板は可及的に薄くされ、強い衝撃に耐えるのに十分な
剛性を備えていないために、強い衝撃を受けると各プリ
ント基板は大きく撓み、接着部が剥離する危険があっ
た。

【０００８】そこで、本発明は、薄厚化、製造の容易性
及び量産性の要求を満たしつつ、剛性を高めて衝撃に強
い積層型圧電フィルタを提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、各々枠状スペーサで囲繞した
複数の共振子を、中間基板を介して積層し、その最上位
置に頂部基板を、最下位置に下面に複数の接続電極が形
成された底部基板を配置して成る積層型圧電フィルタに
おいて、頂部基板、各中間基板及び底部基板のうち少な
くとも底部基板が、その上面のほぼ全面に導電性の剛性
補強層を備え、この剛性補強層の一部が所定の接続通路
を構成していることを特徴としている。

【００１０】このように構成した本発明の積層型圧電フ
ィルタにおいては、基板のうち少なくとも底部基板の上
面のほぼ全面に導電性の剛性補強層を備え、その一部が
所定の接続通路を構成しているので、フィルタの全体の
厚さを実質的に増大させることなしにフィルタの厚さ方
向の剛性が実質的に高められ、その結果強い衝撃を受け
たときの基板の撓み量を低く抑えることができるように
なり、耐衝撃性を改善することができる。

【００１１】また本発明の一つの実施の形態によれば、
各中間基板の表裏両面のほぼ全面に導電性の剛性補強層
が設けられ、これらの剛性補強層の一部は所定の接続通
路を形成するように構成され得る。

【００１２】この構成においては各中間基板の表裏両面
のほぼ全面に導電性の剛性補強層を設け、その一部で所
定の接続通路を構成しているので、各中間基板の厚さを
実質的に増大させずに剛性を高めることができ、底部基
板の剛性の増大と相俟ってフィルタ全体の剛性をさらに
向上させることができるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１及び図２には、本
発明の一実施の形態によるＰ−Ｓ−Ｐ構造の積層型圧電
フィルタＦを示す。

【００１４】図示積層型圧電フィルタＦは、並列共振子
Ｐ_１、Ｐ_２及び直列共振子Ｓ_１を有し、これらの共振子
はそれぞれ枠状スペーサ２ａ、２ｂ、２ｃで囲繞され、
中間基板３ａ、３ｂを介して積層され、そして最上位置
には頂部基板４が、また最下位置には底部基板５が配置
されている。そして共振子を囲繞している枠状スペーサ
２ａ、２ｂ、２ｃの各々と中間基板３ａ、３ｂ、頂部基
板４及び底部基板５の各基板との間にそれぞれ熱硬化性
樹脂から成り得る枠状接着シート６が挿置され、隣接し
た基板と枠状スペーサとが相互に接合されて構成されて
いる。

【００１５】直列共振子Ｓ_１及び並列共振子Ｐ_１、Ｐ_２
は、それぞれ図３の（イ）及び（ロ）に示すように、チ
タン酸ジルコン酸鉛等より成る矩形薄板状で、所定の厚
みの圧電磁器板７の表裏に電極８ａ、８ｂを形成して構
成される。ここで、図３の（ロ）に示す並列共振子
Ｐ_１、Ｐ_２は、図３の（イ）に示す直列共振子Ｓ_１より
薄く形成され、静電容量を大きくしている。このよう
に、並列共振子Ｐ_１、Ｐ_２の厚さを直列共振子Ｓ_１のそ
れより薄くすることにより、両者の容量比は大きくな
り、減衰量を増大化させることができる。

【００１６】各共振子Ｐ_１、Ｐ_２、Ｓ_１を囲繞する枠状
スペーサ２ａ、２ｂ、２ｃの厚さは、それぞれ対応する
共振子の厚さと等しくされ、従って、直列共振子Ｓ_１を
囲繞する枠状スペーサ２ｃは、並列共振子Ｐ_１、Ｐ_２を
囲繞する枠状スペーサ２ａ、２ｂよりも厚くなってい
る。一例として、並列共振子Ｐ_１、Ｐ_２及びスペーサ２
ａ、２ｂは、厚さ０．１８ｍｍ、直列共振子Ｓ_１及び
枠状スペーサ２ｂは厚さ０．３５ｍｍ又は０．５２ｍｍ
に設計され得る。

【００１７】各枠状スペーサ２ａ、２ｂ、２ｃは、図４
で示すように、その前縁に三つの円弧状溝１０Ｌ_ｆ、１
０Ｃ_ｆ、１０Ｒ_ｆが形成され、その後縁に三つの円弧状
溝１０Ｌ_ｒ、１０Ｃ_ｒ、１０Ｒ_ｒが形成されている。

【００１８】図５には頂部基板４を示し、その前縁に三
つの円弧状溝１１Ｌ_ｆ、１１Ｃ_ｆ、１１Ｒ_ｆが形成さ
れ、その後縁に三つの円弧状溝１１Ｌ_ｒ、１１Ｃ_ｒ、１
１Ｒ_ｒが形成されている。

【００１９】また、頂部基板４の下面には、図５のロに
示すように、導電性パターン層１２が形成され、この導
電性パターン層１２は、中心部に形成された円形導電性
パターン層部分１２ａと、この導電性パターン層部分１
２ａを囲んでその周囲に下面の実質的な部分にわたって
形成された導電性パターン層部分１２ｂと、これらの導
電性パターン層部分１２ａ、１２ｂを接続する四つの放
射状にのびる導電路部分１２ｃとを備えている。円形導
電性パターン層部分１２ａは導電性パターン層部分１２
ｂ及び導電路１３を介して前縁左端の溝１１Ｒ_ｆに形成
された導通端に接続されている。また円形導電性パター
ン層部分１２ａは、直列共振子Ｓ_１の上面電極の中心部
に接続される。

【００２０】図６には中間基板３ａを示し、その前縁に
三つの円弧状導通溝１１Ｌ_ｆ、１１Ｃ_ｆ、１１Ｒ_ｆが形
成され、その後縁に三つの円弧状導通溝１１Ｌ_ｒ、１１
Ｃ_ｒ、１１Ｒ_ｒが形成されている。中間基板３ａの上面
には、図６のイで示すように、導電性パターン層１５が
形成され、この導電性パターン層１５は、中心部に形成
された円形導電性パターン層部分１５ａと、一端をこの
円形導電性パターン層部分１５ａに接続され、他端を前
縁右端の溝１１Ｒ_ｆに形成された導通端に接続されたＬ
形導通路部分１５ｂとを備えている。そして、中心部に
形成された円形導電性パターン層部分１５ａは直列共振
子Ｓ_１の下面電極の中心部に接続される。

【００２１】また、中間基板３ａの下面には、図６のロ
に示すように、導電性パターン層１６が形成され、この
導電性パターン層１６は、中心部に形成された円形導電
性パターン層部分１６ａと、一端をこの円形導電性パタ
ーン層部分１６ａに接続され、他端を後縁中央の溝１１
Ｃ_ｒに形成された導通端に接続された直線導通路部分１
６ｂとを備えている。そして、中心部に形成された円形
導電性パターン層部分１６ａは並列共振子Ｐ_２の上面電
極の中心部に接続される。

【００２２】図７には中間基板３ｂを示し、その前縁に
三つの円弧状導通溝１１Ｌ_ｆ、１１Ｃ_ｆ、１１Ｒ_ｆが形
成され、その後縁に三つの円弧状導通溝１１Ｌ_ｒ、１１
Ｃ_ｒ、１１Ｒ_ｒが形成されている。中間基板３ａと同様
に中間基板３ｂの上面には、図７のイで示すように、導
電性パターン層１７が形成され、この導電性パターン層
１７は、中心部に形成された円形導電性パターン層部分
１７ａと、一端をこの円形導電性パターン層部分１７ａ
に接続され、他端を前縁左端の溝１１Ｌ_ｆに形成された
導通端に接続されたＬ形導通路部分１７ｂとを備えてい
る。そして、中心部に形成された円形導電性パターン層
部分１７ａは並列共振子Ｐ_２の下面電極の中心部に接続
される。

【００２３】また、中間基板３ｂの下面には、図７のロ
に示すように、導電性パターン層１８が形成され、この
導電性パターン層１８は、中心部に形成された円形導電
性パターン層部分１８ａと、一端をこの円形導電性パタ
ーン層部分１８ａに接続され、他端を後縁中央の溝１１
Ｃ_ｒに形成された導通端に接続された直線導通路部分１
８ｂとを備えている。そして、中心部に形成された円形
導電性パターン層部分１８ａは並列共振子Ｐ_１の上面電
極の中心部に接続される。

【００２４】図８には底部基板５を示し、その前縁には
三つの円弧状導通溝１１Ｌ_ｆ、１１Ｃ_ｆ、１１Ｒ_ｆが形
成され、その後縁には三つの円弧状導通溝１１Ｌ_ｒ、１
１Ｃ _ｒ、１１Ｒ_ｒが形成されている。この底部基板５の
上面には、図８のイで示すように、導電性パターン層１
９が形成され、この導電性パターン層１９は、中心部に
形成された円形導電性パターン層部分１９ａと、この導
電性パターン層部分１９ａを囲んでその周囲に上面の実
質的な部分にわたって形成された導電性パターン層部分
１９ｂと、これらの導電性パターン層部分１９ａ、１９
ｂを接続する四つの放射状にのびる導電路部分１９ｃと
を備えている。円形導電性パターン層部分１９ａは導電
性パターン層部分１９ｂ及び導電路２０を介して前後縁
左端の溝１１Ｌ_ｆ、１１Ｌ_ｒに形成された導通端に接続
されている。また円形導電性パターン層部分１９ａは、
並列共振子Ｐ_１の下面電極の中心部に接続される。

【００２５】底部基板５の下面には図８のロで示すよう
に、後縁の左右に入力側電極２１ａ及び出力側電極２１
ｂが形成され、前縁中央から後縁中央に向かってのびる
アース側電極２１ｃが形成され、アース側電極２１ｃの
中心部は拡張されている。出力側電極２１ｂは導電路２
２を介して前縁の左方に形成された導電性パターン層２
３ｂに接続され、また前縁の右方には導電性パターン層
２３ａが形成されている。そして入力側電極２１ａは溝
１１Ｒ_ｒに形成された導通端に接続され、出力側電極２
１ｂは溝１１Ｌ_ｒ、に形成した導通端に接続され、また
アース側電極２１ｃは溝１１Ｃ_ｆ、１１Ｃ_ｒに形成した
導通端に接続されることとなる。

【００２６】頂部基板４及び底部基板５における各導電
性パターン層は剛性を強める働きをしており、そしてこ
れらの導電性パターン層等は、スクリーン印刷や、銀蒸
着の手段を用いて形成される。

【００２７】各枠状スペーサ２ａ、２ｂ、２ｃに形成さ
れた前縁における三つの円弧状導通溝１０Ｌ_ｆ、１０Ｃ
_ｆ、１０Ｒ_ｆ及び後縁における三つの円弧状溝１０
Ｌ_ｒ、１０Ｃ_ｒ、１０Ｒ_ｒは、中間基板３ａ、３ｂ及び
上下の頂部基板４、底部基板５のそれぞれの前縁におけ
る溝１１Ｌ_ｆ、１１Ｃ_ｆ、１１Ｒ_ｆ及び後縁における円
弧状溝１１Ｌ_ｒ、１１Ｃ_ｒ、１１Ｒ_ｒと上下で一致し、
これらの溝に導体層を形成することにより、上下方向で
連通する導通路が構成され得る。

【００２８】尚、共振子Ｓ_１、Ｐ_１、Ｐ_２を所定間
隔で、枠状スペーサ２ａ、２ｂ、２ｃに保持するため、
その内側面に図４に鎖線で示すように、各共振子Ｓ
_１、Ｐ _１、Ｐ_２の輪郭振動のノード位置に当接する
保持突部２４を形成するようにしても良い。

【００２９】また、中間基板３ａ、３ｂの上下面、頂部
基板４の下面及び底部基板５の上面には、ソルダーレジ
スト（図示していない）が被覆形成され、各導通パター
ン層を覆って、相互に絶縁するようにしている。そし
て、各部材を積層して加熱することにより、枠状接着シ
ート６を硬化させて、一体的に積層し得ることとなり、
積層型圧電フィルタＦが容易に製造される。

【００３０】上述の構成にあって、枠状スペーサ２ａ、
２ｂ、２ｃ、中間基板３ａ、３ｂ、頂部基板４及び底部
基板５は、いずれもガラスエポキシで構成され得る。

【００３１】而して、直列共振子Ｓ_１の上面電極は、
頂部基板４の導電性パターン層の円形導電性パターン層
部分１２ａ、導電路部分１２ｃ、導電性パターン層部分
１２ｂ、導電路１３及び前縁左端の溝１１Ｌ_ｆに形成さ
れた導通路を介して入力側接続電極２１ａに接続され
る。また直列共振子Ｓ_１の下面電極は中間基板３ａの
導電通路を介して並列共振子Ｐ_２の上面電極に接続さ
れると共に、中間基板３ａの導電性パターン層部分１５
ａ、１５ｂを介して出力側接続電極２１ｂに接続され
る。

【００３２】並列共振子Ｐ_２の下面電極は中間基板３
ｂの導電通路を介して並列共振子Ｐ _１の上面電極に接
続されると共に、中間基板３ｂの導電性パターン層部分
１８ａ、１８ｂを介してアース側電極２１ｃに接続さ
れ、並列共振子Ｐ_１の上面電極も中間基板３ｂの導電
性パターン層部分１８ａ、１８ｂを介してアース側電極
２１ｃに接続される。

【００３３】並列共振子Ｐ_１の下面電極は、底部基板
５の上面における円形導電性パターン層部分１９ａ、導
電路部分１９ｃ、導電性パターン層部分１９ｂ及び導電
路２０を介して前後縁左端の溝１１Ｌ_ｆ、１１Ｌ_ｒに形
成された導通端を通り入力側接続電極２１ａに接続され
る。このようにして図９に示すようなＰ−Ｓ−Ｐ構造の
π型フィルタ回路からなる積層型圧電フィルタＦが構成
されることとなる。

【００３４】これらの各部材は、枠状スペーサ２ａ、２
ｂ、２ｃの上下に配置される接着シート６により接合さ
れ、かつ各共振子Ｓ_１、Ｐ_１、Ｐ_２は、頂部プリン
ト基板４と底部プリント基板５とで挟持されることとな
る。

【００３５】図示実施の形態においては、一枚が直列共
振子、二枚が並列共振子とする三枚の共振子を備えたＰ
−Ｓ−Ｐ構造のフィルタ回路が例示されているが、同様
に、一枚が並列共振子、二枚が直列共振子とする三枚の
共振子を備えたＳ−Ｐ−Ｓ構造のフィルタ回路を構成す
ることができる。

【００３６】また図示実施の形態では、頂部基板の下面
及び底部基板の上面の実質的な領域に部分に剛性補強用
の導電性パターン層を形成しているが、必要により、各
中間基板の表裏面に同様に剛性補強用の導電性パターン
層を形成することもできる。

【００３７】

【発明の効果】本発明による積層型圧電フィルタにおい
ては、頂部基板、各中間基板及び底部基板のうち少なく
とも底部基板が、その上面のほぼ全面に剛性補強層を備
え、この剛性補強層が導電性層であり、その一部が所定
の接続通路を構成しているので、フィルタの全体の厚さ
を実質的に増大させることなしにフィルタの厚さ方向の
剛性が実質的に高められ、その結果強い衝撃を受けたと
きの基板の撓み量を低く抑えることができるようにな
り、耐衝撃性を改善することができる。

【００３８】また、底部基板の他に、頂部基板及び各中
間基板に剛性補強層を設けた場合には、フィルタの全体
の厚さを実質的に増大させることなしにフィルタの厚さ
方向の剛性をさらに高めることができ、耐衝撃性を一層
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層型圧電フィルタＦの斜視図で
ある。

【図２】積層型圧電フィルタＦの分解斜視図である。

【図３】イは直列共振子、ロは並列共振子の斜視図であ
る。

【図４】枠状スペーサの平面図である。

【図５】イ及びロはそれぞれ、頂部基板の平面図及び裏
面図である。

【図６】イ及びロはそれぞれ、中間基板３ａの平面図及
び裏面図である。

【図７】イ及びロはそれぞれ、中間基板３ｂの平面図及
び裏面図である。

【図８】イ及びロはそれぞれ、底部基板の平面図及び裏
面図である。

【図９】三枚素子からなる３段構造の濾波回路図であ
る。

【符号の説明】

Ｓ_１：直列共振子Ｐ_１、Ｐ_２：並列共振子２ａ、２ｂ、２ｃ：枠状スペーサ３ａ、３ｂ：中間基板４：頂部基板５：底部基板６：接着シート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々枠状スペーサで囲繞した複数の共振子
を、中間基板を介して積層し、その最上位置に頂部基板
を、最下位置に下面に複数の接続電極が形成された底部
基板を配置して成る積層型圧電フィルタにおいて、頂部基板、各中間基板及び底部基板のうち少なくとも底
部基板が、その上面のほぼ全面に剛性補強層を備え、こ
の剛性補強層が導電性層であり、その一部が所定の接続
通路を構成していることを特徴とする積層型圧電フィル
タ。
【請求項２】各中間基板の表裏両面のほぼ全面に剛性補
強層を形成し、これらの剛性補強層の一部が所定の接続
通路を構成していることを特徴とする請求項１に記載の
積層型圧電フィルタ。
【請求項３】頂部基板の下面のほぼ全面に剛性補強層を
形成し、これらの剛性補強層の一部が所定の接続通路を
構成していることを特徴とする請求項１に記載の積層型
圧電フィルタ。