JP3436251B2 - 表面実装型水晶フィルタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は電子機器等に用いら
れる表面実装型の水晶フィルタに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年の電子機器例えば携帯情報端末等の
移動体通信機は、単なる通信機能のみならず様々な付加
機能が組み込まれ、かつ小型化が進んでいる。この中に
用いられる水晶フィルタもさらなる小型化が求められて
おり、水晶フィルタ自体の構成並びに製造面においても
小型化に対応するとともに、信頼性の確保も求められて
いる。 【０００３】水晶フィルタにおいては、水晶振動板に形
成される電極設計により、各種スプリアスを抑制する工
夫が多くなされているが、小型化が進むとこの電極設計
が困難になるとともに、各電極間の周波数バランスや周
波数帯域特性の調整を限られた狭い領域で行わざるを得
なくなっていた。 【０００４】また水晶フィルタをＩＦフィルタとして通
信機に用いた際のイメージ周波数近傍の保証減衰量特性
も考慮する必要があり、これについては特開平９−２８
４０９２号公報に開示されている。同公報には薄肉の振
動部とその周囲の厚肉の環状囲繞部とを有する圧電基板
からなり、振動部には分割電極と裏面全面電極を形成す
るとともに、分割電極から導出されたボンディング用電
極を所定の間隔とし、入出力電極間に橋絡容量を創出し
た構成が開示されている。当該構成により減衰極をイメ
ージ周波数のマイナス側に合致させることができ、高減
衰量を得ることができる。 【０００５】上記構成では、全体として逆凹型の構成で
あり、上面に分割電極を形成した構成である。通常水晶
フィルタは前述のように各電極間の周波数バランスや周
波数帯域特性の調整を行うが、調整によく用いられる手
法としては局所的なパーシャル真空蒸着法がある。より
具体的には水晶振動板の搭載されたパッケージを真空チ
ャンバ内に格納し、上面に形成された分割電極（入出力
電極）それぞれに対し、各種電気的特性をモニタリング
しながらパーシャル真空蒸着を行うことにより、各分割
電極により得られる周波数のバランスを調整する。また
分割電極間にパーシャル真空蒸着を行うことにより、周
波数帯域幅の調整を行う。さらに中心周波数を調整する
ために分割電極全体にパーシャル真空蒸着を行う。 【０００６】ところが水晶フィルタの小型化に伴い、分
割電極間の調整領域（水晶素地部）が狭くなり、調整の
実行により両分割電極を短絡させてしまうことがあっ
た。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたもので、電極形成された水晶振
動板をパッケージに固定した後の各種電気的特性の調整
を容易にするとともに、調整時に電極間の短絡問題の生
じない表面実装型水晶フィルタを提供することを目的と
している。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は請求項１に示すように、裏面に入力電極と
出力電極を形成し、表面に当該入力電極と出力電極に対
応した共通電極を形成した水晶振動板を、パッケージに
形成された電極パッドに平置き搭載してなり、前記水晶
振動板の裏面と前記電極パッドとを導電接合させるとと
もに、前記入力電極と出力電極から延出した各引出電極
を水晶振動板の表面に導出し、これら各引出電極を当該
表面で近接させることにより橋絡容量を形成した表面実
装型水晶フィルタの製造方法であって、前記裏面をパッ
ケージに形成された電極パッドに接続し、導電性接合材
で接続したのち、パッケージ開口側の共通電極に対して
周波数調整を行うとともに、近接した前記引出電極に対
して近接距離あるいは近接領域の電極サイズを変化させ
橋絡容量を調整することを特徴としている。 【０００９】上記構成によれば、水晶振動板の表面に、
共通電極と橋絡容量を形成する引出電極の近接領域の両
方が位置する構成となる。当該共通電極に対して各電極
間の周波数バランスを行う際は、裏面の入力電極と出力
電極にそれぞれ対応する領域に、マスキング手段等を用
いたパーシャル真空蒸着等により選択的に付加質量形成
を行う。また周波数帯域特性の調整を行う際は、入力電
極と出力電極間に対応する領域にパーシャル真空蒸着等
による付加質量形成を行う。さらに中心周波数の調整に
おいては、共通電極全面にパーシャル真空蒸着を行う。
共通電極は単数構成でも複数構成でもよいが、複数構成
の場合でも同極であるために両者間に短絡の問題が生じ
ない。従って、調整作業に精度バラツキが生じてもこれ
を許容することができる。 【００１０】また同じく水晶振動板裏面の入力電極と出
力電極の各引出電極を表面に導出し、当該表面において
各引出電極を近接させた構成をとっているが、この近接
距離を変化させる等により橋絡容量を調整することがで
きる。図３は橋絡容量を異ならせた場合の減衰量特性変
化を示す模式図であるが、各引出電極の近接距離ｔを近
づけ橋絡容量を増加させると図３中ＡまたはＢで示すよ
うに減衰帯域幅が狭くなる方向に特性が変化する。逆に
各引出電極の近接距離ｔを離し、橋絡容量を減少させる
と、図３中ＣまたはＤで示すように減衰帯域幅が広くな
る方向に特性が変化する。このような調整により、減衰
極を創出するとともに、当該減衰極を所定の位置にスイ
ープさせることができ、いわゆるイメージ周波数におけ
る減衰量を極小化することができる。なお、減衰帯域幅
の広狭は要求される仕様により決定される。 【００１１】また、各引出電極の近接領域において電極
サイズを調整することによっても橋絡容量を変化させる
ことができ、減衰帯域幅を調整できる。以上のような調
整は、各引出電極の近接部分をレーザートリミングによ
り電極除去したり、局所的なパーシャル真空蒸着による
電極付加により行うことができる。 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明による第１の実施の形態を
図１、図２とともに説明する。図１は本実施の形態を示
す平面図であり、図２は金属フタにて気密封止した状態
におけるＡ−Ａ断面図である。表面実装型水晶フィルタ
は、全体として直方体形状で、上部が開口した凹部を有
するセラミックパッケージ１と、当該パッケージの中に
収納される圧電振動素子である矩形水晶振動板２と、パ
ッケージの開口部に接合される金属フタ３とからなる。 【００１３】断面でみてセラミックパッケージ１は凹形
であり、凹形周囲の堤部（側壁）１０と当該堤部上面に
形成される周状の金属シール部１１とを有している。金
属シール部１１は、タングステン等からなるメタライズ
層と、メタライズ層上に形成される金属膜層とからな
る。金属膜層は例えばメタライズ層に接してニッケルメ
ッキ層と、当該ニッケルメッキ層の上部に形成される極
薄の金メッキ層とからなる。またコバール等の溶接用の
金属リングを取り付けてもよい。 【００１４】当該セラミックパッケージ内部の４角には
電極パッド１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが形成さ
れ、それぞれパッケージ裏面あるいは後述のキャスタレ
ーション形成部分に外部接続電極（一部図示せず）とし
て導出されている。 【００１５】またセラミックパッケージの角部にはキャ
スタレーション１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが形成
されるとともに、側壁にもキャスタレーション１３ｅ，
１３ｆが形成されている。各キャスタレーションには内
部に導体が形成され前述の外部接続電極の一部を構成し
ている。当該導体は例えばタングステンによるメタライ
ズ層の上部にニッケルメッキ、金メッキ等を施した構成
である。 【００１６】水晶振動板２はＡＴカット水晶板からな
り、表裏にモノリシック水晶フィルタを構成する電極が
形成されている。すなわち、裏面には入力電極２１と出
力電極２２が所定の間隔を持って形成され、表面には当
該入力電極２１と出力電極２２に対応する１つの共通電
極２３が形成されている。入力電極２１と出力電極２２
からは、互いに離れる方向にそれぞれ第１の引出電極２
１ａ，第２の引出電極２２ａが延びており、当該引出電
極２１ａ，２２ａは水晶振動板の対向する角部分に延出
され、さらに各々が水晶振動板の表面に引き出されてい
る。当該表面において第１の引出電極２１ａは水晶振動
板の長辺の端部に沿って延出され、また第２の引出電極
２２ａは短辺の端部をへて長辺側に延出され、第１の引
出電極と第２の引出電極が近接した近接領域を形成して
いる。この近接領域により橋絡容量Ｃを形成している。
なお、第２の引出電極は表面において曲率部２２ｃを形
成しているが、これは裏面に形成される電極パッド１２
ｄが異極の場合に短絡する可能性を回避するためのもの
である。また共通電極２３は長辺側に延びその後長辺端
部に沿って角部に延びる第３の引出電極によって、電極
が引き出されている。 【００１７】以上の電極が形成された水晶振動板を、裏
面が前記電極パッド１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに
接触するようにセラミックパッケージに搭載し、導電接
合材Ｓで電気的機械的に接続する。これにより共通電極
２３と第１、第２の引出電極２１ａ，２２ａの近接部分
がパッケージ開口側に位置する。従って、前述のとお
り、当該共通電極２３に対して各電極間の周波数バラン
スを行う際は、裏面の入力電極２１と出力電極２２にそ
れぞれ対応する領域に、マスキング手段等を用いたパー
シャル真空蒸着等により選択的に質量付加を行う。 【００１８】また周波数通過帯域特性の調整を行う際
は、入力電極２１と出力電極２２間に対応する領域にパ
ーシャル真空蒸着等による付加質量形成を行う。さらに
中心周波数の調整においては、共通電極全面にパーシャ
ル真空蒸着を行う。共通電極は単数構成でも複数構成で
もよいが、複数構成の場合でも同極であるために両者間
に短絡の問題が生じない。従って、調整作業に精度バラ
ツキが生じてもこれを許容することができる。 【００１９】さらに、各引出電極の近接部分をレーザー
トリミングにより電極除去したり、局所的なパーシャル
真空蒸着による電極付加により、この近接距離ｔを変化
させ、あるいは電極サイズを変化させることにより橋絡
容量を調整することができる。 【００２０】ところで、近接距離を小さくするあるいは
近接領域の引出電極サイズを大きくする場合は、パーシ
ャル真空蒸着等による電極付加が必要となるが、この場
合電極付加を容易かつ膜形成の安定化をはかるために、
予め当該電極付加予定領域に極薄の電極膜を形成しても
よい。図４、図５は電極形成された水晶振動板の表面平
面図であり、図４は引出電極近傍領域に極薄の金属膜Ｂ
を形成した構成を示している。このような極薄の金属膜
Ｂ上に、図５に示すように各引出電極に接して付加電極
ＴＥ、ＴＥをパーシャル真空蒸着により形成する。これ
により橋絡容量の調整を行うことができる。なお、金属
膜Ｂは例えばクロムを用い、その厚さを数オングストロ
ーム〜数十オングストロームとすることにより、両引出
電極間を導通させる能力を持たない程度に抵抗が高い状
態とすることが必要である。また各引出電極の近接対向
した中間部分には金属膜を形成しない構成としてもよ
い。 【００２１】上述の必要な調整を完了した後、アニール
等の安定化処理を行い、金属フタ３により気密封止す
る。金属フタ３は平板状のコバールを母材とし、その表
面にニッケルメッキが施されている。前記金属シール部
１１上に前記金属フタ３を搭載し、この状態でシーム溶
接やレーザー等のビーム溶接、あるいはろう接により金
属フタと金属シール部を溶融させ、気密封止する。 【００２２】なお上記説明において２ポールタイプのモ
ノリシック水晶フィルタを例示したが、３ポールあるい
は４ポールの水晶フィルタに対しても同様に適用するこ
とができる。 【００２３】 【発明の効果】本発明によれば、水晶振動板の表面に共
通電極と橋絡容量を形成する引出電極の近接領域の両方
が位置する構成となる。従って、これら各電極に対して
質量の加減等による調整を行うことにより、各電極間の
周波数バランス調整や周波数帯域特性の調整、さらには
保証減衰特性の調整を行うことができる。よって、電極
形成された水晶振動板をパッケージに固定した後の各種
電気的特性の調整を容易にするとともに、調整時に電極
間の短絡問題の生じない表面実装型水晶フィルタを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】第１の実施の形態による平面図。 【図２】第１の実施の形態による内部断面図。 【図３】減衰量特性を示す図。 【図４】第１の実施の形態における他の例を示す図 【図５】第１の実施の形態における他の例を示す図 【符号の説明】 １ セラミックパッケージ １０ 堤部 １１ 金属シール部 ２ 水晶振動板（圧電振動板） ３ 金属フタ １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 電極パッド １３ａ，１３ｂ，１３６ｃ，１３ｄ、１３ｅ，１３ｆ
キャスタレーション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 3/00 - 3/04 H03H 9/00 - 9/62

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 裏面に入力電極と出力電極を形成し、表
   面に当該入力電極と出力電極に対応した共通電極を形成
   した水晶振動板を、パッケージに形成された電極パッド
   に平置き搭載してなり、前記水晶振動板の裏面と前記電
   極パッドとを導電接合させるとともに、前記入力電極と
   出力電極から延出した各引出電極を水晶振動板の表面に
   導出し、これら各引出電極を当該表面で近接させること
   により橋絡容量を形成した表面実装型水晶フィルタの製
   造方法であって、 前記裏面をパッケージに形成された電極パッドに接続
   し、導電性接合材で接続したのち、パッケージ開口側の
   共通電極に対して周波数調整を行うとともに、近接した
   前記引出電極に対して近接距離あるいは近接領域の電極
   サイズを変化させ橋絡容量を調整することを特徴とする
   表面実装型水晶フィルタの製造方法。