JP2009044482A - 表面実装用水晶フィルタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波化に伴う小型化と広帯域化を両立させ、信頼性を維持して生産性を高めた表面実装用水晶フィルタを提供する。
【解決手段】一主面に入出力電極４ａ及び４ｂを他主面に共通電極５を形成した水晶片１と、前記水晶片１を収容する凹部を有した容器本体２と、前記容器本体２を封止するカバー３とを備え、前記入出力電極４ａ及び４ｂの間隙部と対向する前記共通電極５の中央部には周辺部よりも高さの高い周波数調整体を有する表面実装用水晶フィルタにおいて、前記周波数調整体は少なくとも前記水晶片１が前記容器本体２に収容される以前の前記入出力電極４ａ、４ｂ及び共通電極５の形成時に形成された負荷電極７を有した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は表面実装用水晶フィルタ（以下、面実装フィルタとする。）を技術分野とし、特に高周波かつ広帯域の水晶フィルタの製造に関する。

（発明の背景）
面実装フィルタは小型・軽量であることから、例えば携帯電話や陸上移動無線機器に使用されている。近年では、データ通信速度の高速化および大容量化に対応するため、高周波化及び広帯域化が要求されている。

(従来技術の一例)
第８図（ａ）は一従来例を説明する面実装フィルタの断面図である。面実装フィルタは水晶片１、セラミックの積層体からなる凹状とした容器本体２、カバー３からなる。水晶片１は一主面に入出力電極４（ａｂ）、他主面に共通電極５が、下地電極としてクロム、その上に主電極として銀等を蒸着することにより形成されている。入出力電極４（ａｂ）及び共通電極５からは外周部に不図示の引出電極が延出する。これらの電極は水晶片１に電極形成用マスクに密着させて蒸着にて形成される。

そして、それぞれの電極が形成された後、引出電極の延出した水晶片１の外周部が導電性接着剤６により容器本体２の内底面に設けられた電極パッド９に固着され、容器本体２の外底面に形成された実装端子１０と電気的に接続される。また、容器本体２の内底面にはシールド電極８が形成されており、容器本体２内に設けられた不図示の配線を経由してアース用の実装端子１０に接続されている。

面実装フィルタの特性は水晶片１に対する電極形成時にて大まかな特性が合うように設計されているが、容器本体２に組み込んだ後、個別に合わせこみを行なう、いわゆる周波数調整工程が必要となる。第８図（ｂ）に示すように容器本体２内の水晶片１に対し周波数調整用マスク１１を用い、共通電極５上の所望の位置に周波数調整膜１５を蒸着することで電気的特性を微調整する。調整後、真空又は窒素が充填された雰囲気中にてシーム溶接等で容器本体２に対してカバー３を溶接し、封止することにより面実装フィルタとなる。

面実装フィルタにおける通過帯域幅は主に入出力電極４（ａｂ）の膜厚と入出力電極４（ａｂ）間の寸法によって決まる。第９図（ａ）は帯域幅と入出力電極の間隙の関係を示す。入出力電極４（ａｂ）、共通電極５を有するいわゆるモノリシックフィルタでは同図（ａ）に示した対称モード(Ｆｓ)及び斜対称モード(Ｆａ)と呼ばれる二つの振動モードが強く励振される。

但し、斜対称モードの共振周波数は対称モードのそれよりも高い。また、同図（ａ）の曲線は電極の各位置における振動変位の大きさを表したものである。面実装フィルタの帯域幅はこの二つのモードの周波数差（通常ｄＦと記される）におおよそ比例し、ｄＦが大きい場合は広帯域のフィルタとなる。なお、帯域幅は設計によって異なるが、例えば二つのモードの周波数差ｄＦの概ね２倍となる。

面実装フィルタの製造では共通電極５上の特定の箇所に銀を蒸着することで中心周波数及び帯域幅の調整を行なっている。蒸着により電極の厚みが増し質量が増加することで各振動モードの周波数は低下していくが、一方の振動モードの振動変位が大きく、もう一方の振動モードの振動変位が小さい箇所に蒸着することにより一つの振動モードの周波数を選択的に低下させる。

例えば対称モードの振動変位が大きく、斜対称モードの振動変位が小さい共通電極５の中央部に蒸着することで対称モードの周波数を下げることができる。その結果、帯域幅を広げることができ、逆に共通電極５の両端部に蒸着すると斜対称モードの周波数を下げることになり、帯域幅は狭くなる。このようにして帯域幅は調整される。

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の面実装フィルタでは、高周波数及び小型化が進行する中での広帯域化には充分に対応できない問題があった。すなわち、広帯域化に際しては、入出力電極４（ａｂ）の電極厚みを薄くして、入出力電極４（ａｂ）間の寸法を狭くする必要がある。例えば電極厚みを薄くすると対称モード及び斜対称モードの共振周波数がいずれも下がるので両者間の周波数差は小さくなる。また、入出力電極４（ａｂ）間の寸法を小さくすると対称モードの共振周波数が斜対称モードのそれよりも低くなるので、広帯域になる。

これらの場合、電極厚みは、高周波化に拘わらず、薄くなるほどエージング特性等に影響を与え、信頼性の点から薄くするには限界があり、一定値以上例えば７００Å以上の電極厚みに維持される。一般には周波数帯によっても異なるが、質量過剰による振動特性の悪化の点から上限は３０００Åとなる。また、入出力電極４（ａｂ）間の寸法は、要求される帯域幅に応じて図示しない電極形成用マスクを用いた蒸着やスパッタによって形成される。

電極形成用マスクは入出力電極４（ａｂ）及び共通電極５に対応した図示しない透孔を有する両主面側のマスク板を有する。そして、水晶片１は両主面側のマスク板に密着して電極形成用マスクに収容され、真空容器内で蒸着される。これにより、入出力電極４（ａｂ）間の寸法は、要求される帯域幅に応じた概略値に設定される。但し、電極形成用マスクの機械的精度及び後述の蒸着粒子の広がり等から入出力電極４（ａｂ）間の寸法は０．０５ｍｍが限度となる。通常では、この時点での帯域幅は規格値に対して狭く設定される。

そして、水晶片１を容器本体２の内底面に固着した後（収容した後）、前述したように、入出力電極４（ａｂ）の間隙に対向した共通電極５の中央部に調整膜１５を設けて帯域幅を狭い方から広い方に調整（微調整）する。調整膜１５は、水晶片１の主面（共通電極側）から離間して配置された周波数調整マスク１１を用いた蒸着によって形成される。水晶片１と調整マスク１１との距離は例えば０．３ｍｍ程度になる。

この場合、周波数調整装置からの蒸着粒子は、調整マスク１１の透孔から広がりをもって飛散しながら、共通電極５の中央部上に蒸着される。したがって、広帯域化に伴って、入出力電極４（ａｂ）間の寸法が小さくなるほど、共通電極５の中央部上に的確に蒸着できなくなる。なお、帯域幅が調整によって規格値よりも広がり過ぎた場合は、共通電極５の両端部に蒸着による調整膜１５を設けて再調整される。

さらに、例えば第９図（ａ）で示すように、従来の面実装フィルタが必要とされる周波数帯及び帯域幅では、対称モードと斜対称モードとの振動変位領域となる電極寸法（電極面積）に対し、共振周波数を低下させる中央部の調整膜１５は相対的に十分に小さいので、他方のモードに与える影響が少なく問題なく調整できる。

これに対し、第９図（ｂ）で示すように、高周波化に伴って水晶片１及び電極面積が小さくなると対称モードと斜対称モードとの振動変位領域も小さくなる。したがって、中央部の調整膜１５が相対的に大きくなって斜対称モードにも影響を与え、斜対称モードの共振周波数も低下させる。これらの点から、高周波数化に伴う小型化に際しての広帯域化には充分に対応できない問題があった。

ちなみに、３１２ＭHz帯とした３次オーバトーンによる面実装フィルタで、水晶片の入出力電極４（ａｂ）の電極厚み及び電極間隔を前述の最小値（７００Å及び０．０５ｍｍ）とした帯域幅は、最大で概ね３８kHzになる。さらに、水晶片１を容器本体２に収容した後に、入出力電極４（ａｂ）間に調整マスクによって調整膜１５を設けても、帯域幅は数１０％程度の増加で４５〜５０kHz程度にしかならない。
特開平５−１０２７８７号公報 特開平９−３３１２２８号公報 特開２００１−７６７９号公報 特開２００４−２２８６７４号公報

（発明の目的）
本発明は高周波数化及び小型化を維持して広帯域化に適し、信頼性を維持して生産性に富んだ面実装フィルタを得ることを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、一主面に入出力電極を他主面に共通電極を形成した水晶片と、前記水晶片を収容する凹部を有した容器本体と、前記容器本体を封止するカバーとを備え、前記入出力電極の間隙部と対向する前記共通電極の中央部には周辺部よりも高さの大きい周波数調整体を有する表面実装用水晶フィルタにおいて、前記周波数調整体は少なくとも前記水晶片が前記容器本体に収容される以前の前記入出力電極及び共通電極の形成時に形成された負荷電極を有した構成とする。

また、請求項９では、一主面に入出力電極を他主面に共通電極を有するとともに、前記入出力電極の間隙と対向した前記共通電極の中央部に周波数調整体としての負荷電極を有し、前記水晶片を容器本体に収容する以前に前記入出力電極と前記共通電極と前記負荷電極とがいずれも電極形成用マスクを用いた両主面側からの蒸着あるいはスパッタ又はエッチングによって形成される水晶フィルタ製造方法であって、少なくとも前記共通電極と前記負荷電極とは異なる電極形成用マスクを用いた別工程で形成された製造方法とする。

（請求項１の効果）
このような請求項１の構成であれば、容器本体に水晶片を収容した後の調整マスクを用いた周波数調整前に、共通電極の中央部上に負荷電極を予め形成する。この場合、負荷電極は共通電極と同様に、水晶片の両主面に例えば0.02ｍｍ以下に近接又は密接した状態にて電極形成用マスクを用いて蒸着あるいはスパッタによって形成できる。また、エッチングの場合は電極形成用マスクを水晶片に密着して形成できる。

したがって、負荷電極は容器本体に収容後の水晶片から離間した調整マスクを用いた調整膜の場合よりも、電極形成用マスクが水晶片に近接又は密接して蒸着粒子等の広がりもなく、入出力電極間となる共通電極の中央部上即ち対称モードの最大変位部分であって斜対称モードの最小変位部分に高精度に形成できる。これにより、負荷電極は、斜対称モードへの影響を少なくして、対称モードの共振周波数のみを独立的に低下させられる。

したがって、対称モードと斜対称モードとの共振周波数の差（ｄＦ）におよそ比例する帯域幅（例えば約２ｄＦ）を格段に大きくできる。ちなみに実施形態で示すように前述した従来例での帯域幅３８kHzをその２倍となる８０kHz以上にできる。これらのことから、本願発明（請求項１）では、入出力電極及び共通電極の電極膜厚並びに入出力電極間の寸法を規定値以上としても広帯域化できるので信頼性を高く維持する。そして、高周波化に際しての水晶片の小型化が進行しても、帯域幅を大きくできる。

さらに、容器本体に水晶片を収容しての帯域幅調整以前に、負荷電極は前もって共通電極の中央部に高精度に設けられる。したがって、容器本体に水晶片を収容した後の、負荷質量の増減による調整、例えば帯域調整用の調整マスクを用いた蒸着時の調整量（調整膜）も少なくて済む。この場合、調整膜によって帯域幅のみならず、これ以外のフィルタ特性例えば中心周波数にも影響を与えるが、中心周波数の変化も小さくて済むので、その再調整も容易になる。したがって、生産性を高められる。

なお、従来例の場合は、容器本体に水晶片を収容した後の帯域調整時の調整量は多くなるので、これ以外のフィルタ特性への影響も大きくなって例えば中心周波数を再調整することになる。そして、これらの帯域調整とこれ以外の調整は互いに影響するので、例えば中心周波数を再調整すると帯域幅が変化して規格外になると、帯域幅の再調整となる。したがって、これらの調整作業を煩雑にして生産性を悪化させる。

また、ここでは入出力電極の間隙部となる共通電極の中央部上に負荷電極を形成するので、入出力電極の間隙部が狭くなって負荷電極がずれて形成されたとしても、極端な問題はない。これに対し、入出力電極の間隙に直接に負荷電極を形成して位置ずれがあった場合は、入出力電極のいずれかと電気的短絡を生じて不良品となる。

（請求項９の効果）
請求項９の製造方法であれば、水晶片を容器本体に収容する以前に、入出力電極、共通電極及び負荷電極のいずれもが電極形成用マスクを用いた両主面側からの蒸着あるいはスパッタ又はエッチングによって形成される。したがって、電極形成用マスクは水晶片に近接又は密着して形成されるので、負荷電極を共通電極の中央部に的確に形成できる。この場合、共通電極と負荷電極とはことなる電極形成用マスクを用いた別工程とするので、共通電極と負荷電極とを確実に形成できる。

（請求項１の実施態様項２〜８）
本発明の請求項２では、前記負荷電極は前記共通電極の表面上に形成される。同請求項３では、前記負荷電極は前記水晶片と前記共通電極との間に形成される。これらにより、いずれの場合でも、入出力電極及び共通電極の形成時に、共通電極の中央部の厚みを大きくするので、帯域幅を効率的に広げられる。

同請求項４では、前記負荷電極は電極形成用マスクを用いた蒸着あるいはスパッタ又はエッチングによって形成される。これにより、電極形成用マスクが水晶片に近接又は密着して形成されるので、帯域幅が効率的に広がることがさらに明確になる。

同請求項５では、前記負荷電極の幅は前記入出力電極の間隙幅内とする。これにより、入出力電極の電極間隔を狭めて帯域幅を広げた状態を維持し、負荷電極によってさらに帯域幅を広げられる。なお、負荷電極の幅は入出力電極の間隙幅と同一の場合も含む。

同請求項６では、前記共通電極と前記負荷電極との電極厚みの合計厚みを８００〜３０００Åとし、前記共通電極の電極厚みを７００Å以上とする。これにより、共通電極と負荷電極の電極厚みの合計厚みを３０００Å以下とするので、振動特性を良好に維持する。共通電極の厚みを最小の７００Å以上とするので、電極厚みに起因したエージング特性等を良好に維持する。したがって、信頼性を従来例通りに確保でき、その上で、負荷電極によって帯域幅を広げられる。

同請求項７では、前記周波数調整体は、前記負荷電極と、前記水晶片が前記容器本体に収容された後に前記負荷電極の位置する前記共通電極の中央部上に設けられた調整膜とからなる。これにより、負荷電極によって帯域幅を広げた上で、水晶片を容器本体に収容した後の負荷質量としての調整膜によって帯域幅を微調整できる。

同請求項８では、前記周波数調整体は、前記水晶片が前記容器本体に収容された後に前記負荷電極の位置する前記共通電極の中央部の厚みが減じられる。これにより、負荷質量としての負荷電極を減じることによって、請求項７と同様に、帯域幅を微調整できる。この場合、共通電極上に予め設けた負荷電極によって帯域幅を従来よりも大幅に広げられるので、容器本体に収容後において、厚みを減じての調整を可能にする。

（請求項９の実施態様項１０〜１５）
本発明の請求項１０では、前記共通電極を前記水晶片の他主面に形成した後、前記前記共通電極上に前記負荷電極を形成する。これにより、負荷電極は電極形成用マスクの内周に沿って輪郭が明確となり、対称モードの最大変位部であって斜対称モードの最小変位部となる共振電極の中央領域に高精度に形成できる。したがって、斜対称モードへの影響を最小限にして独立的に制御でき、帯域幅を効率的に広げられる。

同請求項１１では、前記負荷電極を前記水晶片の他主面に形成した後、前記負荷電極上から前記負荷電極を形成する。これにより、負荷電極上に設けた中央部の外周はなだらかな傾斜面となるので、請求項１０とは逆に負荷電極の輪郭（境界）が不明瞭になる。したがって、急激な段差がなくなるので、急激な段差（境界条件）による不要モード（スプリアス）を抑圧する。請求項１０と請求項１との選択は仕様等に基づき、任意に決定できる。

同請求項１２では、前記入出力電極と前記共通電極と前記負荷電極とは前記水晶片の両主面側からの蒸着又はスパッタにて形成され、前記水晶片は少なくとも前記共通電極に対応した透孔を有する第１の電極形成用マスクに収容され、前記第１の電極形成用マスクにて前記共通電極を形成する第１のメッキ工程と、前記第１の電極形成用マスクから前記水晶片を取り出した後、前記水晶片は少なくとも前記負荷電極に対応した透孔を有する第２の電極形成用マスクに収容され、前記第２の電極形成用マスクにて前記負荷電極を形成する第２のメッキ工程とからなる。

これにより、蒸着又はスパッタ用の第１及び第２の電極形成用マスクによって、共通電極上に負荷電極を形成できる。この場合、各電極形成マスクは、請求項９の効果にて述べたように水晶片の主面に近接するので、負荷電極を電極形成用マスクの内周に沿って高精度に形成できる。

同請求項１３では、前記入出力電極と前記共通電極と前記負荷電極とは前記水晶片の両主面側からの蒸着又はスパッタにて形成され、前記水晶片は少なくとも前記負荷電極に対応した透孔を有する第２の電極形成用マスクに収容され、前記第２の電極形成用マスクにて前記負荷電極を形成する第１のメッキ工程と、前記第２の電極形成用マスクから前記水晶片を取り出した後、前記水晶片は少なくとも前記共通電極に対応した透孔を有する第１の電極形成用マスクに収容され、前記第１の電極形成用マスクにて前記共通電極を形成する第２のメッキ工程とからなる。

これにより、蒸着又はスパッタ用の第１及び第２の電極形成マスクによって、負荷電極上から共通電極を形成できる。この場合でも、各電極形成用マスクは、前述同様に水晶片の主面に近接し、負荷電極を電極形成用マスクの内周に沿って高精度に形成できる。

同請求項１４では、前記水晶片は容器本体に収容された後、前記負荷電極の位置する前記共通電極の中央部に調整膜を設ける。同請求項１５では、前記水晶片は容器本体に収容された後、前記負荷電極の位置する前記共通電極の中央部の厚みを減じる。これらにより、請求項７、８で述べたと同様に質量の付加又は削減によっての質量負荷効果によって帯域幅を微調整できる。

第１図（ａ）（ｂ）は本発明の実施形態を説明する図で、同図（ａ）は本発明の面実装フィルタを示す断面図、同図（ｂ）はカバーを除いた面実装フィルタの平面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

面実装フィルタは前述同様に、容器本体２の内部に水晶片１を収容して構成される。水晶片１はＡＴカットの水晶板を矩形状に加工したもので、寸法は縦１．９ｍｍ、横１．０ｍｍである。容器本体２はセラミックからなる三層の積層体で、寸法は縦２．５ｍｍ、横２．０ｍｍである。カバー３は厚みが０．２ｍｍほどのコバール又はリン青銅からなり、不図示のシールリングを介してシーム溶接等により気密に封止される。

そして、この実施形態では、水晶片１の一主面には入出力電極４（ａｂ）が、他主面には共通電極５が形成され、さらに共通電極５上には負荷電極７が形成される。出力電極４（ａｂ）及び共通電極は厚みを均一として、これらの電極厚み及び入出力電極４（ａｂ）の間隙を、帯域幅が広がる最小の値とする。すなわち、前述したように、入出力及４（ａｂ）及び共通電極５の厚みを７００Åとして、入出力電極4（ａｂ）の間隙を０．０５ｍｍとする。

負荷電極７は入出力電極４（ａｂ）の間隙部に対向する共通電極５の中央部上とし、間隙幅内に形成される。ここでは、負荷電極７の幅を間隙幅と同一の０．０５ｍｍとする。そして、負荷電極７の厚みを２３００Å以内とし、共通電極５との合計厚みが振動特性に悪影響を及ぼさない例えば３０００Å以内とする。

なお、入出力電極4（ａｂ）はＡｌ（アルミ）とし、共通電極５は下地をＣr（クロム）としたＡｇ（銀）とし、負荷電極７はＡｇとする。そして、これらの入出力電極４（ａｂ）、共通電極５及び負荷電極７は電極形成用マスクを用いた蒸着によって形成される。この場合、電極形成用マスクと水晶片の両主面との間は例えば０．０２ｍｍ以下となり、近接した状態で蒸着される。

そして、前述したように入出力電極４（ａｂ）共通電極５及び負荷電極7の蒸着による形成後、図示しない引出電極の延出した水晶片１の外周部が、容器本体２内の電極パッド９に導電性接着剤６によって固着され、電気的かつ機械的に接続される。このとき、水晶片１は出力電極４（ａｂ）を有する他主面がシールド電極８に対面し、負荷電極７及び共通電極５を有する他主面が上となって、電極パッド９に保持されている。

（製造方法の第１具体例）
次に、本発明の面実装フィルタとした製造方法の第１具体例を説明する。これらの場合、予め、図示しない水晶ウエハから矩形状の水晶片１を切り出し、フッ酸等が満たされたエッチング槽に多数の水晶片１を入れ、所定の厚みになるまでエッチングを行なう。そして、エッチングが終了し、乾燥させた後、先ず、入出力電極４（ａｂ）、共通電極５及び負荷電極７を、電極形成用マスクを用いた例えば蒸着によって水晶片１の両主面に形成する。

ここでの電極形成は、従来の面実装フィルタにおける単一の蒸着工程とは異なり、二つの蒸着工程が必要となる。第１の蒸着工程で用いる第１の電極形成用マスク１２は、第２図（ａｂ）に示したように、入出力電極４（ａｂ）及び共通電極形５を形成する２枚のマスク１２（ａｂ）からなる。これは、従来の電極形成用マスクと同一のもので、一方のマスク１２ａは入出力電極４（ａｂ）に、他方のマスク１２ｂは共通電極５に対応したパターンとしての同一形状の透孔１４（ｘｙ）を有する。

第２の蒸着工程で用いる第２の電極形成用マスク１３は、第２図（ｃｄ）に示したように、入出力電極４（ａｂ）の形成された水晶片１の一主面側を遮蔽する平板状のマスク１３ａと、共通電極５の中央部に形成される前述した負荷電極７に対応した透孔１４ｚを有する他主面側のマスク１３ｂとからなる。

第１及び第２の電極形成用マスク１２、１３における各２枚のマスク１２（ａｂ）、１３（ａｂ）の間には空間部を形成する保持枠１６を有する「第２図(ｅ)」。そして、水晶片１を空間部に収容した後、図示しない４角部に設けたネジ等によって固定される。また、これらの各２枚のマスク１２（ａｂ）、１３（ａｂ）は例えば厚さ0.05ｍｍほどのステンレス薄板からなり、各透孔１４（ｘｙｚ）はエッチングによって形成される。なお、図では、１個の水晶片１に対するマスク例を示したが、実際には多数の水晶片１が収容されるシート状とする。

次に、第１電極形成用マスク１２に水晶片１を挟み込んで収容した後、蒸着装置内に設置されたマスクホルダーに第１電極形成用マスク１２を固定して蒸着する。これにより、水晶片１の一主面に入出力電極4（ａｂ）を、他主面に共通電極５を形成する「第３図（ａ）」。次に、第１の電極形成用マスク１２から水晶片１を取り出し、第２の電極形成用マスク１３に水晶片１を収容する。そして、同様にして蒸着し、共通電極５の中央部上に負荷電極７を形成する「第３図（ｂ）」。ここでは、負荷電極７は仕様（規格）の帯域幅よりも狭い厚みに設定される。

次に、入出力電極４（ａｂ）、共通電極５及び負荷電極７から引出電極の延出した水晶片１の外周部を容器本体２の内底面に固着して収容する。この場合、前述のように入出力電極４の形成された他主面を容器本体２のシールド電極８に対面させて下側とし、共通電極５及び負荷電極７の形成された一主面を上側として固着される。

そして、周波数調整マスク１１を用いた銀等の金属による蒸着によって、負荷電極７上に調整膜１５を形成し、帯域幅を微調整する。すなわち、調整膜１５によって対称モードの共振周波数を下げて斜対称モードとの周波数差を広げ、帯域幅を狭い方から広い方向に微調整する。そして、帯域幅を規格値内に維持しながら、これ以外の例えば中心周波数を含むその他の特性も同様の蒸着によって調整される。これによって、帯域幅を含む最終的な各種の周波数調整が行なわれる。最後に、容器本体２の開口端面にカバーを接合し、水晶片１を密閉封入する。

（製造方法の第２具体例）
第１具体例では、第１の電極形成用マスク１２によって入出力電極４（ａｂ）を形成した後、第２の電極形成用マスク１３によって共通電極５の中央部上に負荷電極７を設けたが、第２具体例ではこれらの順番を逆にする。

すなわち、第２具体例では、先ず、第２の電極形成用マスク１３によって水晶片１の他主面の中央部上に負荷電極７を設ける。次に、第１の電極形成用マスク１２によって負荷電極７上から共通電極５を形成するとともに他主面側に入出力電極４（ａｂ）を形成する。

（その他の具体例）
これらの場合、例えば入出力電極４（ａｂ）と負荷電極７とを先に形成した後、負荷電極７上から共通電極５を形成することもできる「第４図（a）」。また、負荷電極７を先に形成した後、入出力電極４（ａｂ）及び共通電極５を形成することもできる「第４図（b）」。

（実施形態の作用効果）
第５図（ａ〜ｆ）は従来例と比較した負荷電極の作用を説明する図で、同図（ａｂ）はフィルタの基本例、同図（ｃｄ）は従来例、同図（ｅｆ）は本発明の具体例である。但し、第５図（ａ）（ｃ）（ｅ）は水晶片の断面図、同図（ｂ）（ｄ）（ｆ）は周波数に対するリアクタンス特性である。

フィルタの基本例では、入出力電極４（ａｂ）及び共通電極５を設けた状態では「第５図（ａ）」、対称モード（Ｆｓ）と斜対称モード（Ｆａ）との振動を生じ、これらはリアクタンス特性で示す共振特性を有する「同図（ａ）」。そして、例えば対称モードの反共振点（並列共振点）ｆaと斜対称モードの直列共振点ｆs′を一致させる。

これにより、対称モードの直列共振点ｆｓから斜対称モードの反共振点ｆa′までの間を誘導性領域とする。そして、例えば中心周波数から３ｄｂ減衰域での帯域幅はこの誘導性領域に比例し、さらには前述したように、対称モードと斜対称モードとの直列共振周波数との周波数差（ｆs′−ｆs）に比例する。

従来では、すでに述べたように、容器本体２に水晶片１を収容した後、水晶片１から離間した調整マスク１１を用いて共通電極５の中央部上に蒸着による調整膜１５を形成する「第５図（ｄ）」。したがって、調整膜１１はなだらかな傾斜をもって形成されるので、対称モードの最大変位部のみならず、斜対称モードの振動変位部にも影響を与える。したがって、対称モードの直列共振周波数ｆsのみならず、斜対称モードの直列共振周波数ｆs′低下するので、両者の周波数差ｄＦ（＝ｆs′−ｆs）はあまり広がらない「第５図（ｄ）」。

これに対し、本実施形態では、容器本体２に収容する以前の電極形成時に、第２の電極形成用マスク１３を用いて例えば共通電極５の中央部上に予め負荷電極７を形成する「第５図（ｅ）」。したがって、負荷電極７は外周端面を急峻として対称モードの最大変位部であって斜対称モードの最小変位部に精度よく形成できる。

したがって、対称モードの共振周波数ｆsの低下量に対する斜対称モードの共振周波数ｆs′の低下量を小さくし、両者の周波数差ｄＦを大きくできる「第５図（ｆ）」。したがって、広帯域化を容易にする。なお、第２の電極形成用マスク１３を用いて、負荷電極７の上から共通電極５を形成した場合でも負荷電極７を高精度に中央部に形成できるので、同様の効果を生じる。

なお、負荷電極７を設けたことによって対称モードの直列共振周波数ｆsを下げることによって並列共振周波数ｆaも低下し、リアクタンス特性が全体的に低下する。したがって、対称モードの並列共振周波数ｆaと斜対称モードの共振周波数ｆs′が一致せず、中心周波数近傍が容量性領域となってリップルが生ずる。しかし、このリップルは例えば外付けのインダクタ等によって平坦にできる。

（実施形態での効果）
第６図は負荷電極の効果を説明する図、特に負荷電極の厚みを変えたときの対称モードと斜対称モードの周波数差ｄＦ（＝ｆs′−ｆs）を示したグラフである。但し、中心周波数は前述したように３１２MHzで入出力電極４（ａｂ）の間隙は０．０５ｍｍ、負荷電極７の幅は間隙と同じ幅の０．０５ｍｍである。また、負荷電極は共通電極の中央上に設けた場合で、入出力電極及び共通電極の電極厚みは７００Åである。

この図から明らかなように、負荷電極７が形成されていない従来の場合は周波数差ｄＦが先に述べた３８kHzであるのに対し、本実施形態では負荷電極７の厚みを大きくするに伴って周波数差ｄＦも増加する。なお、負荷電極７の厚みを概ね５０、１００、２００、３００、５００、６００Åとして実測し、これらの各点を結んだ曲線である。

具体的には、負荷電極７の厚みを５０ÅとしたきからｄＦは微増し、１００Åのとき４２kHz、２００Åのとき５５kHz、３００Åのとき６０kHz、５００Åのとき８０kHz、６００Åのとき１００kHzとなる。したがって、例えば負荷電極７の厚みを２００Åとしたときは従来の３８kHzに対して４２kHzとなって３０％以上の広帯域化となる。また、５００Åのときには８０kHzとして従来の倍以上となるとともに、従来例の調整膜を設け広帯域化した場合の例えば３０kHz以上となって格段に広帯域化できる。

なお、これ以外の効果は「発明の効果の欄」（段落００２１〜００４０）にて記載した通りなので、ここでは省略する。

(他の事項)
なお、上記実施形態では、入出力電極４（ａｂ）、共通電極５及び負荷電極７は蒸着によって形成されるとしたがスパッタによって形成してもよい。この場合でも、前述した第１及び第２の電極形成用マスク１２、１３が適用される。さらには、蒸着あるいはスパッタに限らず、エッチングによって形成した場合でも適用できる。

この場合、電極形成用マスクは例えば水晶片（水晶ウエハ）の状態で、フォトリソ技術（写真印刷技術）を用いたレジスト膜によって第１及び第２の電極形成用マスクが形成される。そして、例えばウェットエッチングによって水晶ウエハ上の不要な金属を除去して入出力電極４（ａｂ）、共通電極５及び負荷電極７が形成される。例えば入出力電極４（ａｂ）及び共通電極５のみをエッチングとして、負荷電極７を蒸着あるいはスパッタとしてもよく適宜に適用できる。

また、一組の入出力電極４（ａｂ）からなる２ポール型とした面実装フィルタで説明したが、例えば、第７図（ａ）に示したように共通電極に対して３つの分割電極を設けて３つの振動モード(Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３)を利用したいわゆる３ポール型としても、これ以上の分割電極を設けた図示しない４ポール型以上としても適用できる。第７図（ｂ）は本発明を例えば３ポール型のフィルタへの適用を示す図で、この場合でも３つの分割電極間となる共通電極上に負荷電極を設ければよい。

本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は共通電極に負荷電極を形成した面実装フィルタの断面図、同図（ｂ）はカバーを除いた面実装水晶フィルタの平面図である。 本発明の電極形成用マスクを説明する図で、同図（ａ）及び（ｂ）は従来の電極形成用マスクの共通電極側パターンと入出力電極側パターン、同図（ｃ）及び（ｄ）は本発明にて共通電極に設けた負荷電極形成用マスクの共通電極側パターンと入出力電極側パターンである。また同図（ｅ）は電極形成用マスクと電極形成用マスクに収容した水晶片の様子を示す側面図である。 本発明の電極形成工程の一例を説明する図で、同図（ａ）は負荷電極形成前の水晶片の断面図、同図（ｂ）負荷電極を形成する様子を説明する図である。 本発明の電極形成工程における他の例を説明する図で、同図（ａ）は入出力電極と負荷電極を先に形成した後、負荷電極上から共通電極を形成した水晶片の断面図、同図（ｂ）は負荷電極を形成した後、その上に入出力電極、共通電極を形成する様子を説明する図である。 面実装水晶フィルタにおける負荷電極の効果を説明する図で、同図（ａ）は従来の面実装フィルタにおける周波数調整前の水晶片の断面図で、同図（ｂ）はその振動モードの周波数特性図である。同図（ｃ）は従来の面実装水晶フィルタに帯域幅調整した時の水晶片の断面図で、同図（ｄ）はその振動モードの周波数特性図である。同図（ｅ）は本発明の共通電極に負荷電極を形成した面実装フィルタの水晶片の断面図で、同図（ｆ）はその振動モードの周波数特性図である。 負荷電極の膜厚とｄＦの関係を示すグラフである。 本発明の３ポールへの適用例を説明する図で、同図（a）は負荷電極形成前の３ポール型フィルタに用いられる水晶片の断面図で、同図（ｂ）は３つの分割電極間となる共通電極上に２つの負荷電極を形成する様子を説明する水晶片の断面図である。 従来の面実装水晶フィルタを説明する図で、同図（ａ）は従来例を説明する面実装水晶フィルタの側面図、同図（ｂ）は面実装水晶フィルタの周波数調整の様子を説明する図である。 面実装水晶フィルタの振動モードと電極の関係を説明する図で、同図（ａ）は低周波の面実装フィルタにおける振動モードと電極及び周波数調整個所の関係で、同図（ｂ）は高周波、広帯域の面実装水晶フィルタにおける振動モードと電極及び周波数調整個所の関係を示す図である。

符号の説明

１ 水晶片、２ 容器本体、３ カバー、４ 入出力電極、５ 共通電極、６ 導電性接着剤、７ 負荷電極、８ シールド電極、９ 電極パッド、１０ 実装端子、１１ 周波数調整用マスク、１２ 入出力電極形成用マスク、１３ 共通電極形成用マスク、１４ 負荷電極形成用マスク、１５ 周波数調整膜、１６ 水晶保持枠。

Claims (15)

1. 一主面に入出力電極を他主面に共通電極を形成した水晶片と、前記水晶片を収容する凹部を有した容器本体と、前記容器本体を封止するカバーとを備え、前記入出力電極の間隙部と対向する前記共通電極の中央部には周辺部よりも高さの大きい周波数調整体を有する表面実装用水晶フィルタにおいて、前記周波数調整体は少なくとも前記水晶片が前記容器本体に収容される以前の前記入出力電極及び共通電極の形成時に形成された負荷電極を有することを特徴とする表面実装用水晶フィルタ。
2. 前記負荷電極は前記共通電極の表面上に形成された請求項１の表面実装用水晶フィルタ
3. 前記負荷電極は前記水晶片と前記共通電極との間に形成された請求項１の表面実装用水晶フィルタ
4. 前記負荷電極は電極形成用マスクを用いた蒸着あるいはスパッタ又はエッチングによって形成された請求項１〜３の表面実装用水晶フィルタ。
5. 前記負荷電極の幅は前記入出力電極の間隙幅内である請求項１、２、３又は４の表面実装用水晶フィルタ。
6. 前記共通電極と前記負荷電極の電極厚みの合計を８００〜３０００Åとし、前記共通電極の電極厚みを７００Å以上とした請求項１の表面実装用水晶フィルタ。
7. 前記周波数調整体は、前記負荷電極と、前記水晶片が前記容器本体に収容された後に前記負荷電極の位置する前記共通電極の中央部上に設けられた調整膜とからなる請求項１の表面実装用水晶フィルタ。
8. 前記周波数調整体は、前記水晶片が前記容器本体に収容された後に前記負荷電極の位置する前記共通電極の中央部の厚みが減じられた請求項１の表面実装用水晶フィルタ。
9. 一主面に入出力電極を他主面に共通電極を有するとともに、前記入出力電極の間隙と対向した前記共通電極の中央部に周波数調整体としての負荷電極を有し、前記水晶片を容器本体に収容する以前に前記入出力電極と前記共通電極と前記負荷電極とがいずれも電極形成用マスクを用いた両主面側からの蒸着あるいはスパッタ又はエッチングによって形成される水晶フィルタの製造方法であって、少なくとも前記共通電極と前記負荷電極とは異なる電極形成用マスクを用いた別工程で形成されたことを特徴とする表面実装用水晶フィルタの製造方法。
10. 請求項９において、前記共通電極を前記水晶片の他主面に形成した後、前記共通電極上に前記負荷電極を形成したことを特徴とする表面実装用水晶フィルタの製造方法。
11. 請求項９において、前記負荷電極を前記水晶片の他主面に形成した後、前記負荷電極上に前記共通電極を形成したことを特徴とする表面実装用水晶フィルタの製造方法。
12. 請求項９において、前記入出力電極と前記共通電極と前記負荷電極とは前記水晶片の両主面側からの蒸着又はスパッタにて形成され、
    前記水晶片は少なくとも前記共通電極に対応した透孔を有する第１の電極形成用マスクに収容され、前記第１の電極形成用マスクにて前記共通電極を形成する第１のメッキ工程と、
    前記第１の電極形成用マスクから前記水晶片を取り出した後、前記水晶片は少なくとも前記負荷電極に対応した透孔を有する第２の電極形成用マスクに収容され、前記第２の電極形成用マスクにて前記負荷電極を形成する第２のメッキ工程と、
    からなることを特徴とする表面実装用水晶フィルタの製造方法。
13. 請求項９において、前記入出力電極と前記共通電極と前記負荷電極とは前記水晶片の両主面側からの蒸着又はスパッタにて形成され、
    前記水晶片は少なくとも前記負荷電極に対応した透孔を有する第２の電極形成用マスクに収容され、前記第２の電極形成用マスクにて前記負荷電極を形成する第１のメッキ工程と、
    前記第２の電極形成用マスクから前記水晶片を取り出した後、前記水晶片は少なくとも前記共通電極に対応した透孔を有する第１の電極形成用マスクに収容され、前記第１の電極形成用マスクにて前記共通電極を形成する第２のメッキ工程と、
    からなることを特徴とする表面実装用水晶フィルタの製造方法。
14. 請求項９、１０、１１、１２又は１３において、前記水晶片は容器本体に収容された後、前記負荷電極の位置する前記共通電極の中央部に調整膜を設けた表面実装用水晶フィルタの製造方法。
15. 請求項９、１０、１１、１２又は１３において、前記水晶片は容器本体に収容された後、前記負荷電極の位置する前記共通電極の中央部の厚みを減じた請求項８、９、１０又は１１の表面実装用水晶フィルタの製造方法。

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