JPH0435108A - 超薄板多重モード水晶フィルタ素子 - Google Patents
超薄板多重モード水晶フィルタ素子Info
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- JPH0435108A JPH0435108A JP2136135A JP13613590A JPH0435108A JP H0435108 A JPH0435108 A JP H0435108A JP 2136135 A JP2136135 A JP 2136135A JP 13613590 A JP13613590 A JP 13613590A JP H0435108 A JPH0435108 A JP H0435108A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezo-electric or electrostrictive material
- H03H9/56—Monolithic crystal filters
- H03H9/564—Monolithic crystal filters implemented with thin-film techniques
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/10—Mounting in enclosures
- H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
- H03H9/1014—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は基本波振動にて数ｌＯ乃至数１００ＭＨｚ程度
の高周波を励振可能な超薄板ＡＴカット水晶素板を用い
た多重モード水晶フィルタ素子に関する。
の高周波を励振可能な超薄板ＡＴカット水晶素板を用い
た多重モード水晶フィルタ素子に関する。
（従来の技術）
従来の一般的なＡＴカット水晶振動子は平板状であるた
め製造技術及び機械的強度の観点より基本波振動によっ
て得られる周波数は４０ＭＨ２程度が限界であった。こ
のため、ＡＴカット水晶共振子の高調波成分を抽出して
基本波共振周波数のｊ数倍の周波数を得る所謂オーバー
トーン発振手段が広く用いられているが、発振回路にＬ
Ｃ同調回路の如年コイルを必要とするため発振回路を集
積化する上で不都合がある上、容量比が大きく、且つイ
ンピーダンスレベルが高いため、発振が困難な場合を生
じるという欠陥があった。また、インクディジタル・ト
ランスジューサ電極の電極指ピッチによって共振周波数
が決定される弾性表面波共振子は、フォトリソグラフィ
技術の進歩によってｌ Ｇ ［１ｚ程度の共振まで可能
となってはきたが、これに使用し得る圧電基板の温度−
周波数特性がＡＴカット水晶に比して著しく劣るという
問題があり、こわを解決するため、ＡＴカット水晶ブロ
ックの表面をエツチング或は機械的研磨によって凹陥せ
しめ、該凹陥部を超薄振動部とすると共に、その周囲に
形成される環状囲繞部を前記超薄振動部周縁の支持枠と
することによって振動部の機械的強度を保持しつつ基本
波振動にて数１０乃至数１００ Ｍ ＩＩ ｚの周波数
を得んとする超薄板圧電共振子が提案され、研究されて
いる。
め製造技術及び機械的強度の観点より基本波振動によっ
て得られる周波数は４０ＭＨ２程度が限界であった。こ
のため、ＡＴカット水晶共振子の高調波成分を抽出して
基本波共振周波数のｊ数倍の周波数を得る所謂オーバー
トーン発振手段が広く用いられているが、発振回路にＬ
Ｃ同調回路の如年コイルを必要とするため発振回路を集
積化する上で不都合がある上、容量比が大きく、且つイ
ンピーダンスレベルが高いため、発振が困難な場合を生
じるという欠陥があった。また、インクディジタル・ト
ランスジューサ電極の電極指ピッチによって共振周波数
が決定される弾性表面波共振子は、フォトリソグラフィ
技術の進歩によってｌ Ｇ ［１ｚ程度の共振まで可能
となってはきたが、これに使用し得る圧電基板の温度−
周波数特性がＡＴカット水晶に比して著しく劣るという
問題があり、こわを解決するため、ＡＴカット水晶ブロ
ックの表面をエツチング或は機械的研磨によって凹陥せ
しめ、該凹陥部を超薄振動部とすると共に、その周囲に
形成される環状囲繞部を前記超薄振動部周縁の支持枠と
することによって振動部の機械的強度を保持しつつ基本
波振動にて数１０乃至数１００ Ｍ ＩＩ ｚの周波数
を得んとする超薄板圧電共振子が提案され、研究されて
いる。
このような超薄圧電素板を用いて多重モート・フィルタ
素子を製造すればオーバートーン技術を利用することな
く数１０乃至数１００ Ｍ ｌ−１ｚの中心周波数を有
するフィルタを容易に構成することができよう。
素子を製造すればオーバートーン技術を利用することな
く数１０乃至数１００ Ｍ ｌ−１ｚの中心周波数を有
するフィルタを容易に構成することができよう。
ところで従来から一般に用いられてきた多張千ト圧電フ
ィルタ素子は、例えばフィルタの中心周波数がＩ ＯＭ
Ｈｚのものであれば、振動エネルギーの閉じ込めの程
度を適切な値に設定するとともにオーミックなロスを充
分低く押えるため、圧電素板上に蒸着形成する電極の膜
厚は概ね３０００人程度が好ましいとされていた。
ィルタ素子は、例えばフィルタの中心周波数がＩ ＯＭ
Ｈｚのものであれば、振動エネルギーの閉じ込めの程
度を適切な値に設定するとともにオーミックなロスを充
分低く押えるため、圧電素板上に蒸着形成する電極の膜
厚は概ね３０００人程度が好ましいとされていた。
又、超薄ＡＴＴカツト板を用いてフィルタの中心周波数
のみをｌ ＯＯＭ Ｈｚとし、振動エネルギ閉じ込め特
性等、他の基本的特性が上述のフィルタ素子と同等なフ
ィルタ素子を製造せんとする場合、−相似の理”に準拠
すれば電極膜厚はｌ／ｌＯの３００人とすべきところで
あるが、これでは電極膜厚が薄過ぎるためオーミックな
ロスが増大し、フィルタの減衰を充分に得ることができ
ないことは明らかである。
のみをｌ ＯＯＭ Ｈｚとし、振動エネルギ閉じ込め特
性等、他の基本的特性が上述のフィルタ素子と同等なフ
ィルタ素子を製造せんとする場合、−相似の理”に準拠
すれば電極膜厚はｌ／ｌＯの３００人とすべきところで
あるが、これでは電極膜厚が薄過ぎるためオーミックな
ロスが増大し、フィルタの減衰を充分に得ることができ
ないことは明らかである。
そこでオーミックなロスを充分低い値に留めるために電
極膜厚を１０００人程度に設定すれば、圧電素板の板厚
（約１７μｍ）に比して電極膜厚が過大となる為振動エ
ネルギーの閉じ込め量が過剰となり、分割電極間ギャッ
プを極度に減少しない限り充分な音響結合を寄ることが
できないからフィルタの通過帯域幅は極めて小さなもの
にならざるを得す、これを回避する為所望の音響結合が
生じる程度に電極間ギャップを小さく設定すれば、電極
を蒸着形成するに際して精度の高いマスクを要すること
になるばかりか、電極間短絡が生じる可能性が高くなっ
て製造不能に陥る為実用に供し得る程度に通過帯域の広
いフィルタを構成することが困難であるという問題があ
った。
極膜厚を１０００人程度に設定すれば、圧電素板の板厚
（約１７μｍ）に比して電極膜厚が過大となる為振動エ
ネルギーの閉じ込め量が過剰となり、分割電極間ギャッ
プを極度に減少しない限り充分な音響結合を寄ることが
できないからフィルタの通過帯域幅は極めて小さなもの
にならざるを得す、これを回避する為所望の音響結合が
生じる程度に電極間ギャップを小さく設定すれば、電極
を蒸着形成するに際して精度の高いマスクを要すること
になるばかりか、電極間短絡が生じる可能性が高くなっ
て製造不能に陥る為実用に供し得る程度に通過帯域の広
いフィルタを構成することが困難であるという問題があ
った。
しかも、斯かるタイプの共振子は今日まで実験室での研
究に止まり７産されたことがなかったこともあって、こ
の共振子を多重モードフィルタとして使用する場合に電
極間ギャップを短絡しない程度に近接配置しながらも所
望の音響結合を得るには如何なる方法をとるべきかにつ
いて実質的に何らの検討もなされていなかった。
究に止まり７産されたことがなかったこともあって、こ
の共振子を多重モードフィルタとして使用する場合に電
極間ギャップを短絡しない程度に近接配置しながらも所
望の音響結合を得るには如何なる方法をとるべきかにつ
いて実質的に何らの検討もなされていなかった。
（発明の目的）
本発明は上述した如きタイプの超薄板ＡＴカット水水晶
板板上分割電極を形成し多重モード・フィルタ素子を構
成する際、その配列方向の選定如何によって当該フィル
タ素子の通過帯域特性にかなりの差異が生ずることに着
目してなされたものであって、電極間ギャップを短絡し
ない程度に近接配置しながらも所望の音響結合を得るこ
とができる、即ち充分実用に耐える超薄板多重モード水
晶フィルタ素子を提供することを目的とする。
板板上分割電極を形成し多重モード・フィルタ素子を構
成する際、その配列方向の選定如何によって当該フィル
タ素子の通過帯域特性にかなりの差異が生ずることに着
目してなされたものであって、電極間ギャップを短絡し
ない程度に近接配置しながらも所望の音響結合を得るこ
とができる、即ち充分実用に耐える超薄板多重モード水
晶フィルタ素子を提供することを目的とする。
（発明の概要）
上Ｊ己目的を達成するため本発明に係る超薄板多重モー
ド水晶フィルタ素子は、当該素子を構成するＡＴＴカツ
ト晶ブロックのＸ軸結品方向に沿って分割電極を配置す
るものである。
ド水晶フィルタ素子は、当該素子を構成するＡＴＴカツ
ト晶ブロックのＸ軸結品方向に沿って分割電極を配置す
るものである。
（発明の実施例）
以下、本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説
明する。
明する。
実施例についての説明に先立って、本発明の理解を助け
るため、従来から研究されてきた超薄板圧電共振子につ
いて少しく解説する。
るため、従来から研究されてきた超薄板圧電共振子につ
いて少しく解説する。
第３図（ａ）及び（ｂ）は夫々従来一般に研究されてい
た超薄板圧電共振子の構成を示す斜視図及びこれをケー
スに収納固定した状態を示す断面図であって、水晶のご
とき圧電体ブロックＩの一主平面のほぼ中央に機械的研
磨或はエツチングによって凹陥部２を形成しその底面を
極めて薄い振動部３とするとともにその結果該振動部３
の周縁にこれと一体に形成される厚肉の環状囲繞部４に
よって前記超薄振動部３を支持するものである。
た超薄板圧電共振子の構成を示す斜視図及びこれをケー
スに収納固定した状態を示す断面図であって、水晶のご
とき圧電体ブロックＩの一主平面のほぼ中央に機械的研
磨或はエツチングによって凹陥部２を形成しその底面を
極めて薄い振動部３とするとともにその結果該振動部３
の周縁にこれと一体に形成される厚肉の環状囲繞部４に
よって前記超薄振動部３を支持するものである。
斯くの如く加工した圧電ブロックＩの凹陥部２を形成し
た側の表面には、ｌｌ’ｊ ｊ２環状囲繞部４表面、凹
陥部内壁面、及び振動部３表面の全てに導体膜を蒸着し
て全面電極５とする一方、これに対向する平坦面６には
一対の分割電極７ａ、７ｂ及びこれらからブロック端縁
に延びる電極リード部８ａ、８ｂを設け、超薄板多重モ
ード圧電フィルタ素子９を完成する。
た側の表面には、ｌｌ’ｊ ｊ２環状囲繞部４表面、凹
陥部内壁面、及び振動部３表面の全てに導体膜を蒸着し
て全面電極５とする一方、これに対向する平坦面６には
一対の分割電極７ａ、７ｂ及びこれらからブロック端縁
に延びる電極リード部８ａ、８ｂを設け、超薄板多重モ
ード圧電フィルタ素子９を完成する。
このようなタイプの共振子はその形態の特徴を生かす上
で同図（ｂｌ に示す如く前記凹陥部２側が絶縁体を皿
状に成形した所謂フラット型ケース１０の底と対面する
ように収納するのが得策である。即ち、前記環状囲繞部
４の電極を付着した表面の一部と前記ケース１０底面に
設けた導体膜１１とを導電性接着剤１２にて接着固定す
ると共に顔面と対向する平坦面の前記分割電極７ａ、７
ｂから延びる電極リード部８ａ、８ｂはケースｌＯ内壁
の段差面に設けた導体膜１３とボンディング・ワイヤ１
４にて接続することによって当該共振子９のケース１０
への拘束を極力少なくし、これら両者の間の熱膨張係数
の相違に起因してフィルタ素子に加わる歪を極限するよ
うにするのが一般的である。
で同図（ｂｌ に示す如く前記凹陥部２側が絶縁体を皿
状に成形した所謂フラット型ケース１０の底と対面する
ように収納するのが得策である。即ち、前記環状囲繞部
４の電極を付着した表面の一部と前記ケース１０底面に
設けた導体膜１１とを導電性接着剤１２にて接着固定す
ると共に顔面と対向する平坦面の前記分割電極７ａ、７
ｂから延びる電極リード部８ａ、８ｂはケースｌＯ内壁
の段差面に設けた導体膜１３とボンディング・ワイヤ１
４にて接続することによって当該共振子９のケース１０
への拘束を極力少なくし、これら両者の間の熱膨張係数
の相違に起因してフィルタ素子に加わる歪を極限するよ
うにするのが一般的である。
尚、前記ケース底面及びケース内壁段差部の導体膜＋１
及び１３は夫々ケース壁中を気密貫通しケース外壁に露
出する外部リード端子１５及び１６と電気的に接続する
。又、ケース１０の開口は上述した共振子の収納固定終
了後適当な（一般には金属）の芥１７にて密封し圧電デ
バイスとして完成するものである。
及び１３は夫々ケース壁中を気密貫通しケース外壁に露
出する外部リード端子１５及び１６と電気的に接続する
。又、ケース１０の開口は上述した共振子の収納固定終
了後適当な（一般には金属）の芥１７にて密封し圧電デ
バイスとして完成するものである。
上述した如きタイプのフィルタ素Ｔにおいては前記一対
の分割電極７ａ、７ｂの水晶素板結晶軸に対する配列方
向の選定如何によって分割電極間の音響結合の程度にか
なりの差異が生じることは従来一般の水晶共振子と何等
異なることはない。
の分割電極７ａ、７ｂの水晶素板結晶軸に対する配列方
向の選定如何によって分割電極間の音響結合の程度にか
なりの差異が生じることは従来一般の水晶共振子と何等
異なることはない。
即ち、第２図ｆａ）及び（ｂ）はＡＴカット水晶素板の
Ｘ軸に対する分割電極の配列方位と音響結合の程度、即
ちフィルタのバンド幅との関係を調べた結果を示す図で
ある。
Ｘ軸に対する分割電極の配列方位と音響結合の程度、即
ちフィルタのバンド幅との関係を調べた結果を示す図で
ある。
このように分割電極７ａ、７ｂをＺ軸方向に沿って配列
したＸ方向結合と、Ｘ軸方向に配列したＸ方向結合との
間には水晶フィルタ素子がとり得るバンド幅の比で概ね
１．２６倍の差があることが明らかである。
したＸ方向結合と、Ｘ軸方向に配列したＸ方向結合との
間には水晶フィルタ素子がとり得るバンド幅の比で概ね
１．２６倍の差があることが明らかである。
しかしながら、従来一般の多重モード圧電フィルタ素子
としては３０ＭＨｚ、高くとも５０ Ｍ ＩＩＺ程度の
基本波周波数の水晶素板を用いるに留まっていたため、
Ｘ方向で音響結合を生せしめる如き構成を採用する必要
がなかった。
としては３０ＭＨｚ、高くとも５０ Ｍ ＩＩＺ程度の
基本波周波数の水晶素板を用いるに留まっていたため、
Ｘ方向で音響結合を生せしめる如き構成を採用する必要
がなかった。
然るに、第１図（ａｌ 、 （ｂ）に示したタイプの多
重モード水晶フィルタ素子は、ｌｏＯＭＨｚ近傍の基本
波周波数の素板を用いる為、従来通りのＸ方向結合を利
用して充分なバンド幅を有するフィルタ素子を得んとす
るならば分割電極形成上極めて困難な問題が発生するこ
と曲述の通りである。
重モード水晶フィルタ素子は、ｌｏＯＭＨｚ近傍の基本
波周波数の素板を用いる為、従来通りのＸ方向結合を利
用して充分なバンド幅を有するフィルタ素子を得んとす
るならば分割電極形成上極めて困難な問題が発生するこ
と曲述の通りである。
そこで本発明に係る超薄板多重モード水晶フィルタ素子
に於いては分割電極をＸ軸方向に配列し、本質的に広い
バンド幅を得ることができるＸ方向結合を利用するもの
である。
に於いては分割電極をＸ軸方向に配列し、本質的に広い
バンド幅を得ることができるＸ方向結合を利用するもの
である。
即ち、第１図（ａ）に示した多重モード水晶フィルタ素
子は、凹陥部２側全面を導体膜にて被覆すると共に超薄
振動部３の他面上に分割電極７ａ。
子は、凹陥部２側全面を導体膜にて被覆すると共に超薄
振動部３の他面上に分割電極７ａ。
７ｂをＸ軸方向に沿って配列した構成を有する。
また、第１図（ｂ）に示した円形の多重モードフィルタ
素子は、凹陥部２の底面に分割電極７ａ。
素子は、凹陥部２の底面に分割電極７ａ。
７ ｂ ｆ！：Ｘ軸方向に沿って配列すると共に、凹陥
部２側の裏面に全面電極を形成したものである。
部２側の裏面に全面電極を形成したものである。
斯くすることによって導電性を確保するに足る電極膜厚
と製造上格別な困難を伴なわない電極間隙とを有し、し
かも充分なバンド幅を与えることができる中心周波数の
極めて高い水晶多重モードフィルタ素子を容易に量産す
ることが可能となった。
と製造上格別な困難を伴なわない電極間隙とを有し、し
かも充分なバンド幅を与えることができる中心周波数の
極めて高い水晶多重モードフィルタ素子を容易に量産す
ることが可能となった。
以上、直方体の水晶ブロックを基板とし前記凹陥側振動
部表面に分割電極を設けた場合についてのみ説明したが
、本発明はこれのみに限定さるべき必然性はなく、例え
ば、第１図（ｂ）に示す如く水晶ブロックｌが円盤状で
あってもよく、又、その平坦面６上のＸ軸に沿って分割
電極７ａ、７ｂを蒸着形成してもよい。
部表面に分割電極を設けた場合についてのみ説明したが
、本発明はこれのみに限定さるべき必然性はなく、例え
ば、第１図（ｂ）に示す如く水晶ブロックｌが円盤状で
あってもよく、又、その平坦面６上のＸ軸に沿って分割
電極７ａ、７ｂを蒸着形成してもよい。
（発明の効果）
本発明は以上説明した如く構成するものであるから、分
割電極間のギャップを短絡しない程度に広く設定しても
所望の音響結合を生ぜしめることが可能となるので充分
に広いバンド幅を得ることができ、基本波周波数が５０
Ｍ Ｈｚを越えるような水晶基板を用いた多重モード
水晶フィルタの諸特性を満足し、しかも製造歩留りを向
上する上で著しい効果がある。
割電極間のギャップを短絡しない程度に広く設定しても
所望の音響結合を生ぜしめることが可能となるので充分
に広いバンド幅を得ることができ、基本波周波数が５０
Ｍ Ｈｚを越えるような水晶基板を用いた多重モード
水晶フィルタの諸特性を満足し、しかも製造歩留りを向
上する上で著しい効果がある。
第１図（ａ）及び（ｂ）は夫々本発明に係る超薄板多重
モード水晶フィルタ素子の異なった実施例を示す平面図
、第２図（ａ）及び（ｂ）は夫々水晶素板の結晶軸と分
割電極の配列方向との関係を示す図及び前記両者の関係
を変化した場合の音響結合の程度を示す実験結果の図、
第３図（ａ）及び（ｂ）は夫々従来の超薄圧電共振子の
＋ｌｌ１ｉ成を示す平面図及び断面図である。 ｌ・・・へＴカット水晶（圧電）ブロック、２・・・凹
陥部、 ３・・・振動部、４・・・環状囲繞部、７ａ、
７ｂ・・・分割電極、９・・・共振子、１０・・・容器
（ケース）、１２・・・接着剤 特許出願人 東洋通信機株式会社
モード水晶フィルタ素子の異なった実施例を示す平面図
、第２図（ａ）及び（ｂ）は夫々水晶素板の結晶軸と分
割電極の配列方向との関係を示す図及び前記両者の関係
を変化した場合の音響結合の程度を示す実験結果の図、
第３図（ａ）及び（ｂ）は夫々従来の超薄圧電共振子の
＋ｌｌ１ｉ成を示す平面図及び断面図である。 ｌ・・・へＴカット水晶（圧電）ブロック、２・・・凹
陥部、 ３・・・振動部、４・・・環状囲繞部、７ａ、
７ｂ・・・分割電極、９・・・共振子、１０・・・容器
（ケース）、１２・・・接着剤 特許出願人 東洋通信機株式会社
Claims (1)
- （１）超薄肉の振動部と、該振動部周縁を支持する厚肉
の環状囲繞部とを一体的に構成したＡＴカット水晶素板
の前記振動部上に分割電極を形成する際に、各分割電極
を水晶素板のｘ軸方向に沿って配列したことを特徴とす
る超薄板多重モード水晶フィルタ素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2136135A JPH0435108A (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 超薄板多重モード水晶フィルタ素子 |
| PCT/JP1990/001528 WO1991019352A1 (en) | 1990-05-25 | 1990-11-22 | Ultra thin quartz crystal filter element of multiple mode |
| US07/809,511 US5307034A (en) | 1990-05-25 | 1990-11-22 | Ultrathin multimode quartz crystal filter element |
| EP91900352A EP0483358B1 (en) | 1990-05-25 | 1990-11-22 | Ultra thin quartz crystal filter element of multiple mode |
| DE69022996T DE69022996T2 (de) | 1990-05-25 | 1990-11-22 | Ultradünne quartzkristallfiltereinheit mit mehreren moden. |
| KR1019910700195A KR940009397B1 (ko) | 1990-05-25 | 1991-11-20 | 초박판 다중모드 수정필터소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2136135A JPH0435108A (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 超薄板多重モード水晶フィルタ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0435108A true JPH0435108A (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=15168127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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