JP2005094243A - Multiplex mode piezo-electric filter element, surface-mounting filter, piezo-electric oscillation element, and surface mounting piezo-electric oscillation element - Google Patents
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Description
本発明は、表面実装用のパッケージ内に収容した圧電素子のリード端子部分をパッケージ内の電極にポリイミド系の導電性接着剤を用いて固定する際に従来発生していた不具合を解決することができる多重モード圧電フィルタ素子、圧電振動素子、これらの圧電素子を使用した表面実装用圧電デバイスに関する。 The present invention is capable of solving the problems that have occurred in the past when a lead terminal portion of a piezoelectric element housed in a surface mounting package is fixed to an electrode in the package using a polyimide-based conductive adhesive. The present invention relates to a multimode piezoelectric filter element, a piezoelectric vibration element, and a surface mounting piezoelectric device using these piezoelectric elements.
圧電基板上に励振電極、アース電極等を付着形成した圧電素子として、例えば多重モード圧電フィルタ素子、圧電振動素子を例示することができる。
近年の電子機器、携帯通信機器等の小型化に伴い、これらに使用される圧電フィルタ素子、圧電振動素子等の圧電素子にも小型化が求められている。
図3は、300MHz以上の高周波多重モードフィルタ(MCF)の構成を示す要部平面図であり、この多重モードフィルタ100は、表面実装用のセラミックパッケージ101の凹所102内に多重モードフィルタ素子105を収容した構成を備えている。セラミックパッケージ101は、縦横寸法が2.0mm×2.5mmであり、多重モードフィルタ素子105は縦横寸法が0.8mm×1.2mmであり、厚さが5μmである。
フィルタ素子105は、水晶等の圧電材料から成る矩形の圧電基板106の両面に、接地電極107と入出力用の分割電極108、109を夫々付着形成した構成を備えている。接地電極107からのリード端子107aは、圧電基板106の一つの角隅部に延び、各分割電極108、109からのリード電極108a、109aは夫々一つの対角線上の2つの角隅部に延びている。
各リード端子107a、108a、109aの終端部は、パッケージ101の内底面に設けた3つの内部電極103上に導電性接着剤104を用いて電気的機械的に接続固定される。
Examples of the piezoelectric element in which an excitation electrode, an earth electrode, and the like are formed on a piezoelectric substrate include a multimode piezoelectric filter element and a piezoelectric vibration element.
With recent miniaturization of electronic devices, portable communication devices, etc., miniaturization is also required for piezoelectric elements such as piezoelectric filter elements and piezoelectric vibration elements used in these devices.
FIG. 3 is a plan view of a main part showing the configuration of a high frequency multimode filter (MCF) of 300 MHz or higher. The
The
The terminal portions of the
ところで、導電性接着剤104としては、硬化後においても柔軟性を保持するシリコン系が使用されることが多いが、シリコン系導電性接着剤にはエージングが悪いという欠点がある。即ち、シリコン系接着剤は時間の経過によってガスを放出し易く、ガスの粒子がパッケージの気密空間内においてフィルタ素子の基板や電極に付着すると、質量付加作用によって周波数が低下するといった経年劣化(エージング)を引き起こす。
このため、エージングの良好なポリイミド系の導電性接着剤を使用することが考えられるが、ポリイミド系は硬化した際の硬度が高いため、パッケージの封止時に周波数が200〜500ppm程度変動するという問題を惹起する。即ち、パッケージ101の外枠上面に設けた金属部に対して金属蓋をシーム溶接によって固定して気密封止する際にパッケージに歪みが発生するが、パッケージに発生したこの歪みは硬質のポリイミド系導電性接着剤を介してフィルタ素子105に歪みとして伝達される。この外力による歪みによって周波数が変動を起こす。
このように従来構造のフィルタ素子をパッケージ内に接着する手段としてポリイミド系導電性接着剤を用いた場合には、パッケージに金属蓋を固定した際に発生する歪みがフィルタ素子に歪みを伝搬し、周波数変動をもたらすと言う不具合がある。
一方、エージングという点において不具合を有するシリコン系導電性接着剤は、硬化時の硬度が低いため、パッケージに金属蓋を固定した際に発生する歪みによる影響を低減できる利点を有している。
従って、経年劣化という不具合の解決よりも、歪みによる周波数変動の防止を優先させたい場合には、シリコン系導電性接着剤を使用せざるを得なかった。
このような問題は、フィルタのみならず、圧電振動子等の他の圧電デバイスにおいても同様に発生する。
For this reason, it is conceivable to use a polyimide-based conductive adhesive with good aging, but since the polyimide system has high hardness when cured, the frequency fluctuates by about 200 to 500 ppm when the package is sealed. To provoke. That is, when the metal lid is fixed to the metal portion provided on the upper surface of the outer frame of the
In this way, when a polyimide conductive adhesive is used as a means for adhering a filter element having a conventional structure in a package, distortion generated when a metal lid is fixed to the package propagates distortion to the filter element. There is a defect that it causes frequency fluctuation.
On the other hand, a silicon-based conductive adhesive having a problem in terms of aging has an advantage of reducing the influence of distortion generated when a metal lid is fixed to a package because of low hardness at the time of curing.
Therefore, in order to give priority to the prevention of frequency fluctuation due to distortion over the solution of the problem of aging deterioration, a silicon-based conductive adhesive has to be used.
Such a problem occurs not only in the filter but also in other piezoelectric devices such as a piezoelectric vibrator.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、ポリイミド系導電性接着剤を用いて圧電素子をパッケージ内に収容したタイプの圧電デバイスにおいて、パッケージに金属蓋を固定した場合に発生する歪みによる悪影響を最小限に低減することができる多重モード圧電フィルタ素子、表面実装用フィルタ、圧電振動素子、及び表面実装用圧電振動子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and in a piezoelectric device of a type in which a piezoelectric element is housed in a package using a polyimide-based conductive adhesive, an adverse effect due to distortion generated when a metal lid is fixed to the package. An object of the present invention is to provide a multi-mode piezoelectric filter element, a surface-mounting filter, a piezoelectric vibration element, and a surface-mounting piezoelectric vibrator capable of reducing the above to a minimum.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、矩形の圧電基板の対向する両面夫々に対向電極を付着形成し、片面側の対向電極を所定の間隔を隔てて配置した入出力用の分割電極とすると共に、他面側の対向電極を接地電極とし、各電極のリード端子を圧電基板の異なった角隅部に延長形成した多重モード圧電フィルタ素子であって、前記各分割電極から延びるリード端子を夫々前記圧電基板の対角線上の角隅部にて終端させると共に、前記接地電極から延びるリード端子を該圧電基板の他の一つの角隅部にて終端させたものにおいて、前記各分割電極から延びるリード端子は、夫々圧電基板の対応する一端縁に達してから屈曲して該端縁に沿って各角隅部に延長形成されており、該端縁に沿って角隅部へ延びるリード端子部分と隣接する圧電基板部分には該リード端子部分と平行にスリットが形成されていることを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載の多重モード圧電フィルタ素子を表面実装用のパッケージ内に気密封止すると共に、前記接地電極及び分割電極から夫々延びるリード端子をポリイミド系導電性接着剤により該パッケージ内の内部電極に接着したことを特徴とする。
請求項3の発明は、矩形の圧電基板の対向する両面夫々に対向電極を付着形成し、各対向電極のリード端子を圧電基板の異なった角隅部に延長形成した圧電振動素子において、
前記各対向電極から延びるリード端子は、夫々圧電基板の対応する一端縁に達してから屈曲して該端縁に沿って各角隅部に延長形成されており、該端縁に沿って角隅部へ延びるリード端子部分と隣接する圧電基板部分には該リード端子部分と平行にスリットが形成されていることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項3に記載の圧電振動素子を表面実装用のパッケージ内に気密封止するとともに、各対向電極から延びるリード端子をポリイミド系導電性接着剤により該パッケージ内の内部電極に接着したことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
According to a second aspect of the present invention, the multi-mode piezoelectric filter element according to the first aspect is hermetically sealed in a surface mounting package, and lead terminals extending from the ground electrode and the divided electrode are polyimide conductive adhesives. It is characterized by being adhered to the internal electrode in the package.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric vibration element in which counter electrodes are attached and formed on both opposing surfaces of a rectangular piezoelectric substrate, and lead terminals of the respective counter electrodes are formed to extend at different corners of the piezoelectric substrate.
Each lead terminal extending from each counter electrode is bent after reaching a corresponding one end edge of the piezoelectric substrate, and is extended to each corner along the end edge. In the piezoelectric substrate portion adjacent to the lead terminal portion extending to the portion, a slit is formed in parallel with the lead terminal portion.
According to a fourth aspect of the present invention, the piezoelectric vibration element according to the third aspect is hermetically sealed in a surface mounting package, and lead terminals extending from the respective counter electrodes are formed inside the package by a polyimide-based conductive adhesive. It is characterized by being bonded to the electrode.
請求項1及び2の発明では、矩形の圧電基板の一つの角隅部に接地電極から延びるリード端子を配置すると共に、該接地用リード端子を設けた角隅部の両側に位置する他の角隅部には2つの分割電極からのリード端子を引き出し、更に分割電極のリード端子は各角隅部に形成した細幅帯状の圧電基板部分に形成した。更に、各リード端子が延びる各角隅部を表面実装用パッケージ内の内部電極に対してポリイミド系導電性接着剤にて接着した。この際、接地用リード端子が延びる角隅部と対応する内部電極を十分な量の導電性接着剤にて固定し、各分割電極から延びるリード端子が延びる角隅部については比較的少量の導電性接着剤にて固定することにより、このフィルタ素子をほぼ片持ち支持状態で支持したと同様の特性を得ることができる。従って、パッケージから伝達される歪みの影響を低減できる。
請求項3及び4の発明では、上記構造を圧電振動素子、及びこれを用いた圧電振動子に適用することができ、同様の効果を得ることができる。
According to the first and second aspects of the present invention, the lead terminal extending from the ground electrode is disposed at one corner of the rectangular piezoelectric substrate, and the other corners located on both sides of the corner provided with the ground lead terminal. Lead terminals from the two divided electrodes were drawn out at the corners, and the lead terminals of the divided electrodes were formed on narrow-band-shaped piezoelectric substrate portions formed at the corners. Furthermore, each corner portion where each lead terminal extends was adhered to the internal electrode in the surface mounting package with a polyimide-based conductive adhesive. At this time, the internal electrode corresponding to the corner portion where the ground lead terminal extends is fixed with a sufficient amount of conductive adhesive, and a relatively small amount of conductive is applied to the corner portion where the lead terminal extending from each divided electrode extends. By fixing with the adhesive, it is possible to obtain the same characteristics as when this filter element is supported in a substantially cantilevered state. Therefore, the influence of distortion transmitted from the package can be reduced.
According to the third and fourth aspects of the invention, the above structure can be applied to a piezoelectric vibration element and a piezoelectric vibrator using the same, and the same effect can be obtained.
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図1(a)及び(b)は本発明の一実施形態に係る多重モード圧電フィルタ素子を用いた表面実装用フィルタの構造を示す縦断面図、及び要部平面図である。
この多重モード圧電フィルタ素子1は、表面実装用のパッケージ20の凹所内に搭載されると共に、凹所の開口を金属蓋25にて気密封止することにより、表面実装用の多重モード圧電フィルタ30が完成する。
多重モード圧電フィルタ素子1は、水晶等から成る矩形の圧電基板2の対向する両面夫々に対向電極を付着形成し、片面側の対向電極を所定の間隔を隔てて配置した励振用の分割電極3、4とすると共に、他面側の対向電極を接地電極5とし、各電極3、4、5のリード端子3a、4a、5aを圧電基板2の異なった角隅部に延長形成した構成を備えている。
分割電極3、4から延びるリード端子3a、4aは、夫々圧電基板2の一つの対角線上の角隅部2A、2Bにて終端させると共に、接地電極5から延びるリード端子5aについては圧電基板5の他の一つの角隅部2Cにて終端させる。更に具体的には、各分割電極3、4から延びるリード端子3a、4aは、夫々圧電基板の対応する一端縁2a、2bに達してから屈曲して端縁2a、2bに沿って各角隅部2A、2Bに延長形成される。即ち、各リード端子3a、4aは、各端縁2a、2bに向かって延びる第1のリード端子部分3a−1、4a−1と、各第1のリード端子部分3a−1、4a−1の端部から各端縁2a、2bに沿って各角隅部2A、2Bに向けて延びる第2のリード端子部分3a−2、4a−2と、から構成されている。
一方、端縁2a、2bに沿って各角隅部2A、2Bへ延びる第2のリード端子部分3a−2、4a−2と隣接する圧電基板部分には各第2のリード端子部分3a−2、4a−2と平行にスリット6が形成されている。従って、各第2のリード端子部分3a−2、4a−2が形成された圧電基板部分は細幅帯状の形状をなしている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
FIGS. 1A and 1B are a longitudinal sectional view and a plan view of an essential part showing the structure of a surface mount filter using a multimode piezoelectric filter element according to an embodiment of the present invention.
The multimode
The multi-mode
The
On the other hand, each of the second
このフィルタ素子1をパッケージ20内に収容する場合には、パッケージ20の内底部に設けた3つの内部電極21上に、各リード端子3a、4a、5aの終端部(パッド部)を位置決めした状態でポリイミド系導電性接着剤7にて接着を行う。この際、接地電極5のリード端子5aの先端部と内部電極21とは十分な量の導電性接着剤7にて固定する一方で、他のリード端子3a、4aについては比較的少量の導電性接着剤7を用いて電気的接続を確保できる程度に接着する。この結果、このフィルタ素子1の支持構造は、リード端子5aの先端部に相当する角隅部2Cにて一点支持した場合と同等の構成となる。
このため、パッケージ20に金属蓋25をシーム溶接した場合にパッケージに歪みが発生したとしても、ポリイミド系導電性接着剤による固定位置が一カ所であるため、前記歪みの影響がフィルタ素子1に及ぼされる虞がなくなり、周波数変動量を100ppm以下に抑えることができる。
When the
For this reason, even if the package is distorted when the metal lid 25 is seam welded to the
次に、図2(a)及び(b)は本発明を圧電振動子に適用した場合の構成例を示す縦断面図、及び要部平面図である。
この圧電振動素子41は、表面実装用のパッケージ60の凹所内に搭載されると共に、凹所の開口を金属蓋65にて気密封止することにより、表面実装用の圧電振動子70が完成する。
圧電振動素子41は、水晶等から成る矩形の圧電基板42の対向する両面に夫々励振電極43、44を形成し、各励振電極43、44のリード端子43a、44aを圧電基板2の異なった角隅部に延長形成した構成を備えている。
励振電極43、44から延びるリード端子43a、44aは、夫々圧電基板42の一つの対角線上の角隅部42A、42Bにて終端させる。更に具体的には、各励振電極43、44から延びるリード端子43a、44aは、夫々圧電基板の対応する一端縁42a、42bに達してから屈曲して端縁42a、42bに沿って各角隅部42A、42Bに延長形成される。即ち、各リード端子43a、44aは、各端縁42a、42bに向かって延びる第1のリード端子部分43a−1、44a−1と、各第1のリード端子部分43a−1、44a−1の端部から各端縁42a、42bに沿って各角隅部42A、42Bに向けて延びる第2のリード端子部分43a−2、44a−2と、から構成されている。
一方、端縁42bに沿って角隅部42Bへ延びる第2のリード端子部分44a−2と隣接する圧電基板部分には各第2のリード端子部分44a−2と平行にスリット46が形成されている。従って、第2のリード端子部分44a−2が形成された圧電基板部分は細幅帯状の形状をなしている。
Next, FIGS. 2A and 2B are a longitudinal sectional view and a plan view of an essential part showing a configuration example when the present invention is applied to a piezoelectric vibrator.
The piezoelectric vibration element 41 is mounted in a recess of the
In the piezoelectric vibration element 41,
The
On the other hand, a slit 46 is formed in the piezoelectric substrate portion adjacent to the second
この圧電振動子41をパッケージ60内に収容する場合には、パッケージ60の内底部に設けた2つの内部電極61上に、各リード端子43a、44aの終端部(パッド部)を位置決めした状態でポリイミド系導電性接着剤67にて接着を行う。この際、スリット形成側のリード端子42bについては、内部電極61との間を十分な量の導電性接着剤67にて固定する一方で、他のリード端子44aについては比較的少量の導電性接着剤67を用いて内部電極61との間の電気的接続を確保できる程度に接着する。この結果、このフィルタ素子41の支持構造は、リード端子42bの先端部に相当する角隅部42Bにて一点支持した場合と同等の構成となる。
このため、パッケージ60に金属蓋65をシーム溶接した場合にパッケージに歪みが発生したとしても、ポリイミド系導電性接着剤67による固定位置が一カ所であるため、前記歪みの影響がフィルタ素子41に及ぼされる虞がなくなり、周波数変動量を100ppm以下に抑えることができる。
When the piezoelectric vibrator 41 is accommodated in the
For this reason, even if the package is distorted when the metal lid 65 is seam welded to the
1 多重モード圧電フィルタ素子、2 圧電基板、2a、2b 基板端縁、2A、2B、2C 角隅部、3、4 分割電極、3a、4a リード端子、3a−1、4a−1 第1のリード端子部分、3a−2、4a−2、5 接地電極、5a リード端子、7 ポリイミド系導電性接着剤、20 パッケージ、21 内部電極、25 金属蓋、41 圧電振動素子、42 圧電基板、43、44 励振電極、43a、44a リード端子、42A、42B 角隅部、60 パッケージ、61 内部電極、65 金属蓋。 1 Multimode Piezoelectric Filter Element, 2 Piezoelectric Substrate, 2a, 2b Substrate Edge, 2A, 2B, 2C Corner Corner, 3, 4 Divided Electrode, 3a, 4a Lead Terminal, 3a-1, 4a-1 First Lead Terminal portion, 3a-2, 4a-2, 5 ground electrode, 5a lead terminal, 7 polyimide conductive adhesive, 20 package, 21 internal electrode, 25 metal lid, 41 piezoelectric vibration element, 42 piezoelectric substrate, 43, 44 Excitation electrode, 43a, 44a Lead terminal, 42A, 42B Corner corner, 60 package, 61 Internal electrode, 65 Metal lid.
Claims (4)
前記各分割電極から延びるリード端子を夫々前記圧電基板の対角線上の角隅部にて終端させると共に、前記接地電極から延びるリード端子を該圧電基板の他の一つの角隅部にて終端させたものにおいて、
前記各分割電極から延びるリード端子は、夫々圧電基板の対応する一端縁に達してから屈曲して該端縁に沿って各角隅部に延長形成されており、該端縁に沿って角隅部へ延びるリード端子部分と隣接する圧電基板部分には該リード端子部分と平行にスリットが形成されていることを特徴とする多重モード圧電フィルタ素子。 A counter electrode is attached and formed on each of both opposing surfaces of a rectangular piezoelectric substrate, and a counter electrode on one side is formed as an input / output divided electrode arranged at a predetermined interval, and a counter electrode on the other side is a ground electrode. And a multimode piezoelectric filter element in which lead terminals of each electrode are formed to extend at different corners of the piezoelectric substrate,
A lead terminal extending from each of the divided electrodes is terminated at a corner corner on a diagonal line of the piezoelectric substrate, and a lead terminal extending from the ground electrode is terminated at another corner corner of the piezoelectric substrate. In things,
The lead terminals extending from the respective divided electrodes are bent after reaching the corresponding one end edge of the piezoelectric substrate, and are extended to the respective corners along the end edge, and the corner terminals are extended along the end edge. A multimode piezoelectric filter element characterized in that a slit is formed in the piezoelectric substrate portion adjacent to the lead terminal portion extending to the portion in parallel with the lead terminal portion.
前記各対向電極から延びるリード端子は、夫々圧電基板の対応する一端縁に達してから屈曲して該端縁に沿って各角隅部に延長形成されており、該端縁に沿って角隅部へ延びるリード端子部分と隣接する圧電基板部分には該リード端子部分と平行にスリットが形成されていることを特徴とする圧電振動素子。 In the piezoelectric vibration element in which a counter electrode is attached and formed on each of both opposing surfaces of a rectangular piezoelectric substrate, and lead terminals of each counter electrode are extended to different corners of the piezoelectric substrate,
Each lead terminal extending from each counter electrode is bent after reaching a corresponding one end edge of the piezoelectric substrate, and is extended to each corner along the end edge. A piezoelectric vibration element, wherein a slit is formed in a portion of a piezoelectric substrate adjacent to a lead terminal portion extending to the portion in parallel with the lead terminal portion.
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