JP2005244954A

JP2005244954A - 圧電フィルタ

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Publication number: JP2005244954A
Application number: JP2005016811A
Authority: JP
Inventors: Kiminori Kono; 河野公訓
Original assignee: Daishinku Corp
Current assignee: Daishinku Corp
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】２ポール以上の電極構成を複数形成した圧電フィルタにおいて、周波数が高周波数化された場合でも特性の調整を容易に行うことのできる圧電フィルタを提供する。
【解決手段】圧電フィルタは、セラミックパッケージ１と、セラミックパッケージ内に格納される複数の水晶振動板２１，２２と、セラミックパッケージを気密封止するリッド３とからなる。セラミックパッケージにはシールド電極１１ｇ、１１ｈが独立して形成され、各圧電フィルタのアース電極は共通接続していない。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話等の通信機器や電子機器等に用いる圧電フィルタに関するものであり、特に多電極対の圧電フィルタにおいて、特性の調整を容易に行うのに適した構成に関する。

ＡＴカット水晶板等の圧電振動板を用いた圧電フィルタは、一般に圧電振動板の一方の面に入力電極と出力電極を形成するとともに、他方の面に前記入出力電極に対応したアース電極を形成した構成を有している。このような構成は圧電振動板を挟んで２つの電極対を有しているため２ポール型圧電フィルタと称しているが、圧電フィルタの特性を向上させるために、このような２ポール型圧電フィルタ素子を縦続接続する、いわゆる多段接続型とすることがある。このような構成により補償減衰量特性等のフィルタ特性を向上させることができる。

例えば、特開２００２−２５２５４９号は、１枚の圧電基板に２組の２ポール圧電フィルタ素子を形成した４ポール型圧電フィルタについて開示している。このような構成においては１組毎の圧電フィルタ素子の励振電極に対しパーシャル蒸着あるいはイオンミーリング等を行うことにより、その電極材料を増減し、これにより圧電フィルタ特性の調整を行っていた。

ところで特開２００２−２５２５４９号の図２に示すように、パッケージ底面の両圧電フィルタ素子に対応する位置に電極が形成され、これがアース接続される構成となっている。このアースはパッケージ内で共通接続され、圧電フィルタ素子のアース電極（共通電極）とも共通接続されている。

４ポール型圧電フィルタの他の構成を図７に示す。図７は４ポール型の圧電フィルタについて示しており、セラミックパッケージについては各積層構成毎に分解した状態を示している。本構成では、２ポール構成の圧電フィルタ素子８１，８２を２つ使用した構成であり、圧電フィルタ素子８１のアース電極８１３と導電接合されるアース電極パッド７２ｈおよび圧電フィルタ素子８２のアース電極８２３と導電接合されるアース電極パッド７２ｋとはパッケージ内で共通接続されている。すなわちアース電極パッド７２ｈ、７２ｋはメタライズ層７３１および金属リング７４と導通するとともに、下層に位置するセラミックパッケージの最下層を構成する積層体７１に形成されたシールド電極７１ｇとも導通している。

通常はこのようなセラミックパッケージに各圧電フィルタ素子を搭載した状態でそれぞれの圧電フィルタの特性を調整する。特性の調整は例えば図３に示すようなショートサーキット方式と称される方法を用いる。図３（ａ）はＡＴカット水晶振動板からなる圧電振動板の裏面に形成した１つの共通電極と同表面に形成した入力電極と出力電極（入出力電極）からなる圧電フィルタ素子と、その接続端子構成について説明している。図３（ｂ）に示すように、一方の入出力電極を一方の端子とし、他方の入出力電極と共通電極とを共通接続した端子を他方の端子とし、これら各端子に交流電圧を印加して励振させ、これにより得られるｆｓおよびｆａと称される各共振モードの周波数を所望の周波数に近づくよう調整を行う。また図３（ｃ）に示すように、他方の入出力電極を一方の端子とし、一方の入出力電極と共通電極とを共通接続した端子を他方の端子とし、同様にこれら各端子に交流電圧を印加して励振させ、これにより得られるｆｓおよびｆａと称される各共振モードの周波数を所望の周波数に近づくよう調整を行う。このような調整を繰り返すことにより所望のフィルタ特性を得る。

図７に示す構成においては、それぞれの圧電フィルタ素子８１，８２について上述のような特性の調整を行い、最終的に４ポール型の圧電フィルタの特性調整を行うことができる。しかしながら図７に示すような構成の場合、高周波数化された圧電フィルタにおいては、正確な調整ができないことがあった。例えば、９０ＭＨｚの４ポール型圧電フィルタは問題なく特性調整を行うことができたが、１５０ＭＨｚの４ポール型の圧電フィルタにおいては、一方の圧電フィルタ素子を調整する際に、図４に示すような周波数応答特性となり、ｆｓ、ｆａの共振モード以外に、ｆｓ共振モードより低い周波数領域にスプリアスＡが生じることがあった。このようなスプリアスＡの発生は、セラミックパッケージに形成された導電体を介して隣接する他方の圧電フィルタ素子に意図しない駆動電圧が印加されることにより発生するものと考えられる。そしてスプリアスＡが発生すると特性調整装置においては異常値として検出することがあり、調整動作を停止してしまうことがあった。

特開２００２−２５２５４９号

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２ポール以上の電極構成を複数形成した圧電フィルタにおいて、周波数が高周波数化された場合でも特性の調整を容易に行うことのできる圧電フィルタを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明は、請求項１に示すように、１つまたは複数の圧電振動板に２ポール以上の電極対構成を複数形成した圧電フィルタ素子をセラミックパッケージに搭載してなる圧電フィルタにおいて、前記セラミックパッケージには複数のアース電極パッドが形成され、一の前記電極対構成に含まれるアース電極及び一の前記アース電極パッドは他の前記電極対構成に含まれるアース電極及び他の前記アース電極パッドとはセラミックパッケージ内において共通接続されていないことを特徴とするものである。

２ポール電極構成の圧電フィルタ素子は、例えば圧電振動板の一方の面に並列形成された入力電極と出力電極と圧電振動板の他方の面にこれら入力電極と出力電極に対応したアース電極を有する構成をあげることができるが、これら各電極と接続されるセラミックパッケージの各電極においては、入力電極および出力電極とつながる電極とアース電極とつながる電極が近接あるいは上下に重ならないような構成にすることが好ましい。これにより無用な容量が形成されることがなく、周波数等の正確な特性調整を行うことができる。

また前記アース電極パッドは、セラミックパッケージ内に埋め込み形成されたものでもよいし、セラミックパッケージの表面に露出した構成でもよい。埋め込み形成した場合は、他の電極パッドとの短絡をなくすことができる。また露出形成した場合は、シールド効果を効率的に得ることができる。

請求項１によれば、各電極対のアース電極に接続されるアース電極パッドがパッケージ内で共通接続していない。従って、セラミックパッケージに圧電振動板を搭載し特性の調整を行うにあたり、１つの２ポール以上の電極構成からなる圧電フィルタ素子構成について特性の調整を行う際は、他の圧電フィルタ素子構成のアース電極とは電気的につながっていないため、他の圧電フィルタ素子が励起されることがない。よって調整中に無用なスプリアスが検出されることもなく、確実な特性調整を行うことができる。

本発明に適用する圧電フィルタ構成は、請求項２に示すように、前記圧電振動板は複数からなり、各圧電振動板には２ポール以上の電極構成が形成されている構成、すなわち２ポールあるいは２ポール以上の構成の圧電振動板を複数用いた構成であってもよい。また１枚の圧電振動板に２ポール以上の電極構成を複数組形成したモノリシック型であってもよい。さらにはこれら各構成を組み合わせたものであってもよく、いずれの場合も、それぞれ入力電極、出力電極およびアース電極が形成される。

本発明のより具体的な構成としては、請求項３に示すように、複数の圧電振動板にそれぞれ入力電極と出力電極そして当該入力電極と出力電極に対応したアース電極からなる電極対を形成した圧電フィルタ素子、または１つの圧電振動板に入力電極と出力電極そして当該入力電極と出力電極に対応したアース電極からなる複数の電極対を形成した圧電フィルタ素子と、前記入力電極と出力電極にそれぞれ対応接続される入力電極パッドと出力電極パッド、およびアース電極に対応接続されるアース電極パッドを有するとともに、前記圧電フィルタ素子の入力電極と出力電極に所定の間隔を持って各々対応したシールド電極を形成した、前記圧電フィルタ素子を搭載するセラミックパッケージと、前記セラミックパッケージの開口部上面に形成された封止用金属体と、当該封止用金属体と接合される金属製のリッドとからなり、前記封止用金属体は１の電極対に対応する前記アース電極パッドおよび前記シールド電極パッドのみに導通していることを特徴とする圧電フィルタ構成をあげることができる。

請求項３の特定事項により、複数の圧電振動板を用いた場合あるいは１枚の圧電振動板を用いた場合のいずれの場合においても、各電極対のアース電極は共通接続されない。すなわち１つの圧電フィルタ素子のアース電極と、当該アース電極に対応するセラミックパッケージのアース電極パッドと、当該圧電フィルタ素子の入出力電極に対向したセラミックパッケージのシールド電極と、が前記封止金属体およびリッドと導通した圧電フィルタ構成となっている。しかし他の圧電フィルタ素子のアース電極は前記金属体及び金属性のリッドとは導通していない。より詳しくは、他の圧電フィルタ素子のアース電極と、当該アース電極に対応するセラミックパッケージのアース電極パッドと、当該圧電フィルタ素子の入出力電極に対向したセラミックパッケージのシールド電極とはそれぞれ共通接続されているが、前記封止用金属体やリッドとは導通した構成ではない。従って、圧電フィルタ内に形成された複数の圧電フィルタ素子はそれぞれ個別にしか電気的に駆動電圧が印加されない構成であり、よって、１つの圧電フィルタ素子に対し特性調整を行う場合、他の圧電フィルタ素子が駆動されることが無くなる。よって、相互に特性調整時の影響を排除することができ、特性測定時もスプリアス等の無用な波形が生じることもなくなる。

さらに請求項４に示すように、上記各構成の圧電フィルタに用いる前記セラミックパッケージにおいて、前記入力電極パッドと前記出力電極パッドとは、前記シールド電極と重畳しない構成としてもよい。このような構成により、入力電極パッドとシールド電極間あるいは前記出力電極パッドとシールド電極間に無用な容量が形成されることがなく、容量形成による周波数変動を抑制し、周波数等の正確な特性調整を行うことができる。

以上のように、本発明では、圧電フィルタ素子単体において、１つのアース電極が他のアース電極と共通接続された構成ではない。つまり電極対同士が電気的に接続された構成ではないので、２ポール以上の電極構成を複数形成した複数の圧電フィルタ素子を有する圧電フィルタにおいて、周波数が高周波数化された場合でも、他の圧電フィルタ素子の影響を受けることなく、特性の調整を容易に行うことのできる圧電フィルタを得ることができる。

以下、本発明による第１の実施形態について図面に基づいて説明する。本形態では、２つの水晶振動板を有する４ポール型の圧電フィルタに本発明を適用した場合について説明する。

図１は４ポール型の圧電フィルタを示す分解斜視図であり、図２は図１に開示したパッケージを一体化し気密封止前の状態を示す長辺方向の断面図である。また図３は圧電フィルタ素子の特性調整時の接続構成を示す図であり、図４と図５は特性調整時における波形特性を示す図である。

圧電フィルタは、セラミックパッケージ１と、セラミックパッケージ内に格納される複数の水晶振動板２１，２２と、セラミックパッケージ１を気密封止するリッド３とからなる。

セラミックパッケージ１は、アルミナ等を母材とするセラミック多層基板からなり、平板状の下層１１と、当該下層の上部に形成した平板状の中層１２と、当該中層１２の上部に形成した枠体状の上層１３の多層構成である。また当該上層１３の枠体上部には当該枠に対応した金属リング１４（封止用金属体）が形成されている。

下層１１はその周囲に切り欠き（キャスタレーション）が形成され、当該切り欠きに外部導出電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆが形成されている。また導電性のビア１１ｉ，１１ｊ，１１ｋ，１１ｌが形成されており、これら各ビアは下層１１の上下に導通した構成で、それぞれ順に外部導出電極１１ａ，１１ｃ、１１ｄ、１１ｆと下層底面に形成された導体（図示せず）により導通している。また下層の上面中央部分にはシールド電極１１ｇ、１１ｈが所定の間隔をもって形成され、それぞれ外部導出電極１１ｂ，１１ｅに引き出されている。これら各電極はタングステン等の金属材料からなり、セラミック積層時のパターン印刷技術により形成される。

中層１２も下層１１と同様その周囲に切り欠き（キャスタレーション）が形成され、当該切り欠きに外部導出電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆが形成されている。また中層の表面には入力電極パッド１２ｇ、アース電極パッド１２ｈ、出力電極パッド１２ｉ、出力電極パッド１２ｊ、アース電極パッド１２ｋ、入力電極パッド１２ｌが形成されている。このうち入力電極パッド１２ｇ、出力電極パッド１２ｉ、出力電極パッド１２ｊ、入力電極パッド１２ｌは、それぞれ前述したビア１１ｉ，１１ｊ，１１ｋ，１１ｌと導電接合されるよう導体（それぞれ図示せず）が上下に貫通した構成となっている。またアース電極パッド１２ｈは外部導出電極１２ｂに、アース電極パッド１２ｋは外部導出電極１２ｅにそれぞれ導電接合されている。またアース電極パッド１２ｈには後述のビア１３２と導電接合される中継電極１２ｈ１が延出している。

さらに中層１２には、入力電極パッド１２ｇ、アース電極パッド１２ｈ、出力電極パッド１２ｉ、そして入力電極パッド１２ｌで囲まれた領域に、広口の貫通孔１２１が形成されている。また入力電極パッド１２ｌ、出力電極パッド１２ｉ、出力電極パッド１２ｊそしてアース電極パッド１２ｋで囲まれた領域にも広口の貫通孔１２２が形成されている。このような構成は振動空間を確保したりあるいは１枚の水晶振動板のみを用いる構成に流用することのできる構成である。なお、当該貫通孔１２１，１２２を形成しない構成とすることも可能である。

ところで、アース接続されるシールド電極と入力電極あるいは出力電極とが上下方向に重畳すると両者間に容量が形成され、所望の特性が得られない場合がある。本実施の形態においては、このような問題を回避するためにシールド電極１１ｇ、１１ｈに電極を形成しない電極切り欠き部１１ｇ１，１１ｈ１が形成されている。この電極切り欠き部１１ｇ１，１１ｈ１は各々上部にある入力電極パッド１２ｇ、出力電極パッド１２ｊに対応する位置に形成され、各シールド電極と入力電極および出力電極との重畳を回避している。

枠体状の上層１３も下層、中層と同様その周囲に切り欠き（キャスタレーションＣ）が形成されているが、当該切り欠きには電極が形成されていない。上層１３の厚さは後述の水晶振動板を導電接合材で導通固定し、振動空間を確保できる厚さに設定されるとともに、枠内は前記水晶振動板が収納可能な内枠寸法に設定される。上層の枠上面には周状のメタライズ層１３１が形成され、このメタライズ層１３１は上下に貫通する金属製のビア１３２により前述の中継電極１２ｈ１と導通している。

金属リング１４は、例えばコバール等の母材にニッケル等のメッキを施した封止用金属体であり、前述の上層に形成されたメタライズ層１３１上に銀ろう等のろう材によりろう接される。

セラミックパッケージは下層１１，中層１２，上層１３を積層し焼成成形することにより一体化し、その後金属リング１４をろう接にて取り付けるとともに、各電極パッド、外部導出電極等に対し、適宜ニッケル、金等の金属膜をメッキ等の手法により形成する。

水晶振動板２１，２２はそれぞれ矩形のＡＴカット水晶振動板を用い、各々２ポール型の圧電フィルタ素子を構成するよう電極が形成されている。水晶振動板２１の裏面にはそれぞれ矩形の入力電極２１１と出力電極２１２が並列して形成され、これら各電極は水晶振動板の対向する角部に引き出されている。水晶振動板２１の表面には前記入力電極２１１と前記出力電極２１２に対応した矩形のアース電極２１３が形成されており、当該アース電極２１３は水晶振動板の他の角部に引き出されている。水晶振動板２２においても水晶振動板２１と同様に裏面にはそれぞれ矩形の入力電極２２１と出力電極２２２が並列して形成され、これら各電極は水晶振動板の対向する角部に引き出されている。また水晶振動板２２の表面には前記入力電極２２１と前記出力電極２２２に対応した矩形のアース電極２２３が形成されており、当該アース電極２２３は水晶振動板の他の角部に引き出されている。

リッド３は平板状で、コバール等を母材としその表面にニッケル等の金属材がメッキされた構成である。熱歪み等に対する緩衝性能を向上させる場合は、必要に応じて銅層であるとか銀ろう層の緩衝層を圧延手法によりクラッド化してもよい。

セラミックパッケージ１への水晶振動板の接合は導電材料が添加された例えばシリコーン系導電接着剤等の導電樹脂接着剤Ｓを用いる。水晶振動板２１は前述の入力電極パッド１２ｇ、アース電極パッド１２ｈ、出力電極パッド１２ｉ、入力電極パッド１２ｌ間に搭載し、入力電極２１１は入力電極パッド１２ｇと、出力電極２１２は出力電極パッド１２ｉと、アース電極２１３はアース電極パッド１２ｈとそれぞれ導電樹脂接着剤Ｓにより導電接合する。また水晶振動板２２は前述の入力電極パッド１２ｌ、出力電極パッド１２ｉ、出力電極パッド１２ｊ、アース電極パッド１２ｋ間に搭載し、入力電極２２１は入力電極パッド１２ｌと、出力電極２２２は出力電極パッド１２ｊと、アース電極２２３はアース電極パッド１２ｋとそれぞれ導電樹脂接着剤Ｓにより導電接合する。なお、図２に示すように各電極パッドの中央部分は厚膜構成（図１、図２においては網状ハッチングで図示）となっており、水晶振動板の駆動（励振）を阻害しないよう構成されている。また本実施の形態においては導電樹脂接着剤を電極パッド側に予め塗布（予備塗布Ｓ１）し、接合性の向上あるいは水晶振動板の駆動阻害の排除を図ってもよいが、電極パッドの厚膜構成等によって振動空間を確保できる場合は、このような予備塗布を行わなくてもよい。

以上の接続構成により、各圧電フィルタ素子は電気的に独立した構成となる。すなわち、
水晶振動板２１で構成される圧電フィルタ素子においては、入力電極２１１は入力電極パッド１２ｇと導通し、さらにビア１１ｉを介して外部導出電極１１ａと導通して外部に引き出されている。また出力電極２１２は出力電極パッド１２ｉと導通し、ビア１１ｌを介して外部導出電極１１ｃと導通して外部に引き出されている。アース電極２１３はアース電極パッド１２ｈと導通し、さらに外部導出電極１２ｂ、外部導出電極１１ｂと導通して外部に引き出されている。また水晶振動板２２で構成される圧電フィルタ素子においては、入力電極２２１は入力電極パッド１２ｌと導通し、さらにビア１１ｊを介して外部導出電極１１ｆと導通して外部に引き出されている。また出力電極２２２は出力電極パッド１２ｊと導通し、ビア１１ｋを介して外部導出電極１１ｄと導通して外部に引き出されている。アース電極２２３はアース電極パッド１２ｋと導通し、さらに外部導出電極１２ｅ、外部導出電極１１ｅと導通して外部に引き出されている。以上の構成により、各圧電フィルタ素子のアース電極が共通接続されていないため、圧電フィルタ素子は各々電気的に独立している。

また入力電極２１１と出力電極２１２はシールド電極１１ｇと、入力電極２２１と出力電極２２２はシールド電極１１ｈと中層を介して対向することになる。これにより入出力電極間の直達波を除去し、圧電フィルタの減衰特性を向上させることができ、特に本実施の形態においては貫通孔１２１，１２２を有しているため、シールド性能が向上し減衰特性をより向上させることができる。なお、シールド電極を分割形成することによる特性の劣化はほとんどないが、両者を近接配置すると特性上好ましい。また、シールド電極を分割することにより、下層と中層のセラミック母材部分の接合部分が増加するため、セラミック積層時の接合強度を向上させ、セラミックパッケージの強度を向上させることができる。

このような構成において特性調整を実行する。圧電フィルタの特性調整は例えばショートサーキット方式と称される方式を用いて実行する。例えば図３（ａ）は圧電振動板の裏面に形成した１つの共通電極と同表面に形成した入力電極と出力電極（入出力電極）からなる圧電フィルタ素子と、その接続端子構成について説明している。図３（ｂ）に示すように、一方の入出力電極を一方の端子とし、他方の入出力電極と共通電極とを共通接続した端子を他方の端子とし、これら各端子に交流電圧を印加して励振させ、これにより得られるｆｓおよびｆａと称される各共振モードの周波数を所望の周波数に近づくよう調整を行う。また図３（ｃ）に示すように、他方の入出力電極を一方の端子とし、一方の入出力電極と共通電極とを共通接続した端子を他方の端子とし、同様にこれら各端子に交流電圧を印加して励振させ、これにより得られるｆｓおよびｆａと称される各共振モードの周波数を所望の周波数に近づくよう調整を行う。このような調整を繰り返すことにより所望のフィルタ特性を得る。

ここでシールド電極１１ｇはシールド電極１１ｈとは電気的に独立している。従って、上述のようにアース電極２１３または２２３に対して電極材料（金属）を加減することにより特性調整を行う際、一方の圧電フィルタ素子に対して駆動電圧を印加しながら当該作業を行うが、この際他方の圧電フィルタ素子については駆動電圧が印加されないので、特性作業時に他方の素子に起因するスプリアス等の無用な波形を生じることはない。なお、電極を加減する方法として、パーシャル蒸着法やイオンミーリング法をあげることができる。また当該圧電フィルタ素子が実装基板に搭載された段階においては、実装基板による配線接続によりそれぞれのアース電極は共通接続される。

図４、図５はそれぞれ従来構成と本発明構成の特性調整時の波形を示す模式図である。いずれの図も周波数が１５０ＭＨｚの水晶振動板を２枚用いた４ポール型圧電フィルタのうち、一方の圧電フィルタ素子（水晶振動板）に対して特性調整を行っている際の当該圧電フィルタ素子の波形図である。図４は従来の構成で説明した図７に示す構成のセラミックパッケージを用いたものであり、シールド電極が一体化された構成である。また図５は本発明の構成を説明した図１に示す構成のセラミックパッケージを用いたものであり、シールド電極が分割された構成である。従来構成の図４においては、ｆｓ，ｆａより低い周波数にスプリアスＳが発生しているのに対し、本発明構成の図５においては、当該スプリアスは発生していない。これは前述のとおり、隣接する他方の圧電フィルタ素子が駆動されるか否かに起因すると考えられ、本発明品においては、特性調整装置における特性調整実行時に調整作業が停止する等の問題は生じない。

以上の特性調整後、セラミックパッケージの開口部をリッド３にて閉塞し、シーム溶接等の手段により気密封止を行う。

なお、上記実施の形態ではセラミックパッケージの開口部に金属リングを設け、当該金属リングを溶接する構成例を示したが、金属リングに代えて、金属体として前述の上層に形成したメタライズ層にニッケル等のメッキを施した金属層構成であってもよい。このような場合、また金属製のリッドに銀ろう等のろう材を形成することにより、シーム溶接等の気密封止時に当該銀ろうを溶融させ気密封止を行う接合方法であってもよい。さらにはセラミックパッケージとリッドとを金錫ろうにより気密接合してもよく、この場合、シーム溶接ではなく、加熱炉による雰囲気加熱法を用いればよい。

次に第２の実施の形態について図６とともに説明する。基本構成は第１の実施形態と類似しているが、圧電フィルタ素子が１つの水晶振動板からなるモノリシック構成である点と、シールド電極構成等が異なっている。なお、第１の実施形態と同じ構造部分については同番号を付すとともに、一部説明を割愛している。図６は４ポール型の圧電フィルタを示す分解斜視図であり、圧電フィルタは、セラミックパッケージ１と、セラミックパッケージ内に格納される水晶振動板４と、セラミックパッケージ１を気密封止するリッド３とからなる。

下層１１はその周囲に切り欠き（キャスタレーション）が形成され、当該切り欠きに外部導出電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆが形成されている。また導電性のビア１１ｉ，１１ｊ，１１ｋ，１１ｌが形成されており、これら各ビアは下層１１の上下に導通した構成で、それぞれ順に外部導出電極１１ａ，１１ｃ、１１ｄ、１１ｆと下層底面に形成された導体（図示せず）により導通している。また下層の上面中央部分にはシールド電極１１ｇと１１ｈが連結電極１１ｍにより一体接続され、全体として大面積のシールド電極を形成している。このシールド電極は外部導出電極１１ｂにのみ接続されている。従って、後述する水晶振動板４に形成されたアース電極はシールド電極を介して共通接続されていない構成となる。これら各電極はタングステン等の金属材料からなり、セラミック積層時のパターン印刷技術により形成される。

ところで、アース接続されるシールド電極と入力電極あるいは出力電極とが上下方向に重畳すると両者間に容量が形成され、圧電フィルタとしての所望の特性が得られない場合がある。本実施の形態においては、このような問題を回避するためにシールド電極１１ｇ、１１ｈに電極を形成しない電極切り欠き部１１ｇ１，１１ｈ１が形成されている。この電極切り欠き部１１ｇ１，１１ｈ１は各々上部にある入力電極パッド１２ｇ、出力電極パッド１２ｊに対応する位置に形成され、各シールド電極と入力電極および出力電極との重畳を回避している。

水晶振動板４は矩形状のＡＴカット水晶振動板であり、２ポール型の圧電フィルタ素子４１，４２を構成する電極対が２組形成されている。すなわち水晶振動板４の表面には２つのアース電極４１３，４２３が所定の間隔を持って並列形成され、各アース電極に対して裏面には入力電極と出力電極が形成されている。水晶振動板のアース電極４１３に対応する裏面には矩形状の入力電極４１１と出力電極４１２が並列して形成され、またアース電極４２３に対応する裏面には矩形状の入力電極４１１と出力電極４１２が並列して形成されている。これによりそれぞれ圧電フィルタ素子４１，４２を形成している。なお上記各電極からは水晶振動板の端面に電極が引き出されている。

リッド３は平板状で、コバール等を母材としその表面にニッケル等の金属材がメッキされた構成である。緩衝性能を向上させる等、必要に応じて銅層であるとか銀ろう層を圧延等の手法によりクラッド化し形成してもよい。

セラミックパッケージ１への水晶振動板の接合は導電材料が添加された例えばシリコーン系導電接着剤等の導電樹脂接着剤Ｓを用いる。水晶振動板２１は前述の入力電極パッド１２ｇ、アース電極パッド１２ｈ、出力電極パッド１２ｉ、入力電極パッド１２ｌ間に搭載し、入力電極２１１は入力電極パッド１２ｇと、出力電極２１２は出力電極パッド１２ｉと、アース電極２１３はアース電極パッド１２ｈとそれぞれ導電樹脂接着剤Ｓにより導電接合する。また水晶振動板２２は前述の入力電極パッド１２ｌ、出力電極パッド１２ｉ、出力電極パッド１２ｊ、アース電極パッド１２ｋ間に搭載し、入力電極２２１は入力電極パッド１２ｌと、出力電極２２２は出力電極パッド１２ｊと、アース電極２２３はアース電極パッド１２ｋとそれぞれ導電樹脂接着剤Ｓにより導電接合する。なお、図２に示すように各電極パッドの中央部分は厚膜構成（図１、図２においては網状ハッチングで図示）となっており、水晶振動板の駆動（励振）を阻害しないよう構成されている。また本実施の形態においては導電樹脂接着剤を電極パッド側に予め塗布（予備塗布Ｓ１）しており、接合性の向上あるいは水晶振動板の駆動阻害の排除を図ってもよい。なお、本実施の形態においては第１の実施の形態で示した貫通孔１２１，１２２は有していないが、上述の厚膜構成や接着剤の予備塗布等の工夫により振動空間を確保している。

以上の接続構成により、各圧電フィルタ素子は電気的に独立した構成となる。すなわち、
水晶振動板に形成された圧電フィルタ素子４１においては、入力電極４１１は入力電極パッド１２ｇと導通し、さらにビア１１ｉを介して外部導出電極１１ａと導通して外部に引き出されている。また出力電極４１２は出力電極パッド１２ｉと導通し、ビア１１ｊを介して外部導出電極１１ｃと導通して外部に引き出されている。アース電極４１３はアース電極パッド１２ｈと導通し、さらに外部導出電極１２ｂ、外部導出電極１１ｂと導通して外部に引き出されている。また水晶振動板に形成された圧電フィルタ素子４２においては、入力電極４２１は入力電極パッド１２ｌと導通し、さらにビア１１ｌを介して外部導出電極１１ｆと導通して外部に引き出されている。また出力電極２２２は出力電極パッド１２ｊと導通し、ビア１１ｋを介して外部導出電極１１ｄと導通して外部に引き出されている。アース電極４２３はアース電極パッド１２ｋと導通し、さらに外部導出電極１２ｅ、外部導出電極１１ｅと導通して外部に引き出されている。以上の構成により、各圧電フィルタ素子のアース電極が共通接続されていないため、圧電フィルタ素子は各々電気的に独立している。

また入力電極４１１と出力電極４１２はシールド電極１１ｇと、入力電極４２１と出力電極４２２はシールド電極１１ｈと中層を介して対向することになる。これにより入出力電極間の直達波を除去し、圧電フィルタの減衰特性を向上させることができる。なお、シールド電極を分割形成することによる特性の劣化はほとんどない。また、シールド電極を分割することにより、下層と中層のセラミック母材部分の接合部分が増加するため、セラミック積層時の接合強度を向上させ、セラミックパッケージの強度を向上させることができる。

第１の実施の形態で示した特性調整後、セラミックパッケージの開口部をリッド３にて閉塞し、シーム溶接等の手段により気密封止を行う。

上記実施形態においては、圧電フィルタ素子構成は、２枚の水晶振動板それぞれに２ポール圧電フィルタ素子を構成し、これを多段接続した４ポール型圧電フィルタ構成を例示したが、このような構成に限定されるものではなく、４ポール以上の多段接続構成でもよい。また、１枚の水晶振動板に２ポール型圧電フィルタ素子を２つ形成する構成であってもよいし、３つ以上形成する構成であってもよい。さらには圧電共振子と２ポール圧電フィルタ素子の組み合わせによる圧電フィルタ等であってもよい。また水晶振動板を以外に他の圧電結晶体を用いてもよい。

さらには、上記実施の形態においては、一方の水晶振動板のアース電極とセラミックパッケージのアース電極パッドが金属リングおよびシールド電極と導通した構成を開示しているが、金属リングまたはシールド電極と独立した構成であってもよい。この場合は、それぞれの圧電フィルタ素子のアース電極につながる外部接続電極とは別個に金属リングおよびシールド電極を外部に導出する電極をセラミックパッケージに形成する必要がある。

水晶フィルタ等の圧電フィルタの量産に適用できる。

第１の実施形態に係る圧電フィルタの分解斜視断面図である。第１の実施形態に係る圧電フィルタの断面図である。第１の実施形態に係る特性調整時の接続構成を示す図である。従来構成における特性調整時の波形図である。本発明構成における特性調整時の波形図である。第２の実施形態に係る圧電フィルタの分解斜視断面図である。従来構成を示す分解斜視図である。

符号の説明

１、７セラミックパッケージ
１１、７１下層
１２、７２中層
１３、７３上層
１４、７４金属リング
１１ｇ、１１ｈ、７１ｇシールド電極
２１、２２、４，８１，８２水晶振動板
３，９リッド

Claims

１つまたは複数の圧電振動板に２ポール以上の電極対構成を複数形成した圧電フィルタ素子をセラミックパッケージに搭載してなる圧電フィルタにおいて、前記セラミックパッケージには複数のアース電極パッドが形成され、一の前記電極対構成に含まれるアース電極及び一の前記アース電極パッドは他の前記電極対構成に含まれるアース電極及び他の前記アース電極パッドとはセラミックパッケージ内において共通接続されていないことを特徴とする圧電フィルタ。
前記圧電振動板は複数からなり、各圧電振動板には２ポール以上の電極対構成が形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電フィルタ。
複数の圧電振動板にそれぞれ入力電極と出力電極そして当該入力電極と出力電極に対応したアース電極からなる電極対を形成した圧電フィルタ素子、または１つの圧電振動板に入力電極と出力電極そして当該入力電極と出力電極に対応したアース電極からなる複数の電極対を形成した圧電フィルタ素子と、前記入力電極と出力電極にそれぞれ対応接続される入力電極パッドと出力電極パッド、およびアース電極に対応接続されるアース電極パッドを有するとともに、前記圧電フィルタ素子の入力電極と出力電極に所定の間隔を持って各々対応したシールド電極を形成した、前記圧電フィルタ素子を搭載するセラミックパッケージと、前記セラミックパッケージの開口部上面に形成された封止用金属体と、当該封止用金属体と接合される金属製のリッドとからなり、前記封止用金属体は１の電極対に対応する前記アース電極パッドおよび前記シールド電極パッドのみに導通していることを特徴とする圧電フィルタ。
前記セラミックパッケージにおいて、前記入力電極パッドと前記出力電極パッドとは、前記シールド電極とは重畳しない構成であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電フィルタ。