JPH0897674A - 表面実装型ラダー型フィルタならびに直列共振子または並列共振子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 共振子における振動子の保持構造が強固で信
頼性が高く、部品点数が少なくかつ内部接続が簡単にで
き、薄型化が可能で製造が容易な表面実装型ラダー型フ
ィルタを提供する。 【構成】 本発明の表面実装型ラダー型フィルタ１は、
２枚の絶縁プレート２、５の間に、圧電体基板に拡がり
振動子とその拡がり振動子を取り囲んで保持する枠体と
を一体的に形成して成り、かつその両主面にそれぞれが
導通した配線パターン９、８を設けた直列共振子４およ
び並列共振子３を積み重ねて、上記直列共振子４の配線
パターン９と並列共振子３の配線パターン８と絶縁プレ
ート２の表面に配設した端子電極６とを導通せしめてい
る。また、その直列共振子４または並列共振子３の製造
に際して、サンドブラスト法により圧電体基板の一部を
除去して、その基板に拡がり振動子と枠体とを一体的に
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信機器や携帯電話・
コードレス電話の中間周波フィルタ用などに用いる表面
実装型ラダー型フィルタに関するものであり、またそれ
に用いる直列共振子または並列共振子の製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子を用いた表面実装型ラダー型フ
ィルタとして、圧電共振子と端子板とが積み重ねられた
積層体と、積層体を収納するための開口を有するケース
と、ケースの開口を封止するためのシール材と、端子板
から延びてシール材から突出するリード端子とを備えた
ものが知られている。このラダー型フィルタは、封止部
の外部でリード端子が表面実装に適した形状に予めフォ
ーミングされ、そのリード端子によりプリント配線基板
上に表面実装される。

【０００３】従来、例えば 455ｋＨｚ帯のラダー型フィ
ルタ等では、拡がり振動モードを利用した略正方形の圧
電素子（振動子）の両面を、中央に突起を形成した金属
端子で挟む構造を採っていた。この圧電素子は、直列共
振子と並列共振子を組み合わせた基本Ｌ区間を多段にと
ることにより所望のフィルタ減衰特性を得ていた。

【０００４】そして、金属端子で挟んだ圧電素子は樹脂
ケースに入れて所定のバネ圧で保持し、そのケースの開
口部が樹脂封止されて、表面実装型のラダー型フィルタ
として使用されていた。

【０００５】また、そのようなラダー型フィルタの製造
に際して圧電素子を形成した直列共振子あるいは並列共
振子を作製する場合、圧電体基板を加工して振動子を形
成する方法としては、例えば特開平５−２５９７９７号
に開示されているように、従来はエッチング法が一般的
であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のラダー型フィルタでは、樹脂ケースに多くの部品を
正確に入れる作業が難しく、機械化が非常に困難なため
に手作業に頼らざるを得ないので、製造が難しくて工数
がかかるものになるという問題点があった。

【０００７】また、振動子を適当なバネ圧により金属端
子部の中央の突起部だけで保持しているために、振動子
が自由に拡がり振動を起こすための振動子保持構造の強
度が不足しがちとなり、外部からショックを受けた際に
振動子が動いてしまい、ノイズが発生したり特性が変動
してしまう恐れがあるという問題点もあった。

【０００８】さらに、圧電体基板の加工をエッチング法
により行なう場合、ラダー型フィルタに用いる圧電体基
板は肉厚が 0.3〜1.2 ｍｍと厚いものであるため、エッ
チングに時間がかかってしまい、また、エッチング液の
管理や廃液処理に多大のコストがかかるので、製造に適
用することが難しいという問題点があった。

【０００９】さらにまた、エッチング加工で形成した振
動子が所望の周波数特性に入っていないときは、周波数
特性を調整するために振動子の外形を再加工する必要が
あるが、その再加工をエッチング法で行なうには再度レ
ジストパターンを形成しなければならず、実際には適用
が不可能であるという問題点もあった。

【００１０】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、部品点数が少なくかつ内部配
線の接続が簡単にでき、薄型化が可能で製造が容易な、
低コストの表面実装型ラダー型フィルタを提供すること
にある。

【００１１】また本発明の目的は、直列共振子および並
列共振子における振動子の保持強度を高めて、外部から
のショック等による素子ずれを起こすことがなく、耐衝
撃性に優れた信頼性の高い表面実装型ラダー型フィルタ
を提供することにある。

【００１２】さらにまた本発明の目的は、圧電体基板を
加工して直列共振子または並列共振子の振動子やその振
動子を保持する枠体を形成するのに際して、薬品を使わ
ず、高速処理が可能で、しかも周波数特性の調整のため
の再加工にも簡単に適用できる直列共振子または並列共
振子の製造方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の表面実装型ラダ
ー型フィルタは、少なくとも一方に端子電極を有する２
枚の絶縁プレート間に、直列共振子と並列共振子とを、
該直列共振子の配線パターンと並列共振子の配線パター
ンと絶縁プレートの端子電極とが導通するように積み重
ねて配置した表面実装型ラダー型フィルタであって、前
記直列共振子および並列共振子が、拡がり振動子と該拡
がり振動子を取り囲んで保持する枠体とが一体的に形成
された圧電体基板と、前記圧電体基板の両主面にそれぞ
れが導通するように被着された配線パターンとから成る
ことを特徴とするものである。

【００１４】また本発明の直列共振子または並列共振子
の製造方法は、サンドブラスト法により圧電体基板の一
部を除去し、圧電体基板に拡がり振動子と該拡がり振動
子を取り囲んで保持する枠体とを一体的に形成すること
を特徴とするものである。

【００１５】

【作用】本発明の表面実装型ラダー型フィルタによれ
ば、従来の共振子のような振動子を金属端子で挟む保持
構造を持たず、内部の配線や端子電極との配線も直列共
振子および並列共振子の表面に設けた配線パターンによ
り簡単に接続できるため、製造が難しくて工数がかかる
ようなこともなく低コストとなり、振動子保持構造の強
度不足のために外部からショックを受けた際に振動子が
動いてノイズが発生したり特性が変動してしまうことも
なくなる。また、共振子を形成した圧電体基板と絶縁プ
レートとを積層しただけの構成なので、フィルタ本体を
薄型化することができる。

【００１６】また、各共振子において振動子を取り囲む
ように枠体を一体的に形成してその枠体により振動子を
保持しているので、振動子の保持強度が向上する。従っ
て、各共振子の耐衝撃性を高めることができ、信頼性の
高い表面実装型ラダー型フィルタとなる。

【００１７】また、本発明の直列共振子または並列共振
子の製造方法によれば、所望のパターンを形成したマス
クを圧電体基板に重ねてメディアを吹き付けることで物
理的に基板の一部を除去して加工を行なうサンドブラス
ト法によって、圧電体基板に枠体と拡がり振動子とを一
体的に形成するので、エッチング法のように薬品を使用
する必要がなく、薬品の管理や廃液処理などが不要とな
る。また、メディアおよび吹き付け条件を適宜選択する
ことにより、短時間で圧電体基板を貫通する溝や穴を加
工・形成できるので、高速処理が可能となる。しかも、
マスクを重ねてメディアを吹き付けるだけで容易に加工
を行なえるので、周波数特性の調整のための再加工にも
簡単に適用できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の表面実装型ラダー型フィルタ
ならびにそのラダー型フィルタに用いる直列共振子また
は並列共振子の製造方法を、図面に基づいて詳説する。
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明
の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えてもよい。

【００１９】図１は、本発明の一実施例である、各々２
素子の直列共振子および並列共振子を２個ずつ持った４
素子の表面実装型ラダー型フィルタの分解斜視図であ
る。

【００２０】図１の表面実装型ラダー型フィルタ１は、
絶縁プレートである下プレート２と、２素子入りの並列
共振子３と、２素子入りの直列共振子４と、絶縁プレー
トである上プレート５から主に構成されている。下プレ
ート２の表面には、４カ所の各コーナーにそれぞれ上面
から下面に至る端子電極６が形成されている。また、並
列共振子３の表面には、その上面から下面にわたって導
通している配線パターン８が設けられており、直列共振
子４の表面にも同様に、その上面から下面にわたって導
通している配線パターン９が設けられている。そして、
これらを積み重ねて接着剤などによって一体化すること
により、その積層体内部の各配線パターン８、９ならび
に端子電極６も接続されて、ラダー型フィルタ１が得ら
れる。

【００２１】次に、このラダー型フィルタ１を構成する
各部材について説明する。図２（ａ）はそれぞれ下プレ
ート２および並列共振子３、直列共振子４、上プレート
５の上面を示す平面図であり、同図（ｂ）はそれらの下
面を示す平面図である。

【００２２】下プレート２は略長方形状のアルミナ等の
絶縁性セラミック材料の基板からなる。その厚みは、ラ
ダー型フィルタの高さ寸法ならびに要求される機械的強
度を考慮して決められるが、通常は焼成後で 200μｍ〜
１ｍｍとする。

【００２３】また、下プレート２の上面の中央部には、
上面の外周部を除き、深さが 0.1〜0.5 ｍｍの凹部７が
形成されている。

【００２４】さらに、下プレート２の４カ所の各コーナ
ーにはそれぞれ端子電極６が、Ａｇ−Ｐｄ電極の焼付
け、あるいは銅やニッケルなどのメッキによって形成さ
れている。これら各々の端子電極６は、下プレート２の
上面から各コーナーの端面を通って下面に至るように形
成されている。

【００２５】このような端子電極６を形成する方法を、
図３により説明する。図３は下プレートを作製するため
の母基板の加工状態を示す斜視図である。図３に示した
ように、下プレート２となる母基板10をプレス成形する
際に、下プレート２の各コーナーに対応する十字状のス
ルーホール11を設け、母基板10の主面へのＡｇ−Ｐｄ電
極の印刷・焼付け時に十字状スルーホール11の内面にも
同様に電極膜を形成すればよい。その後、各十字状スル
ーホール11を通るように母基板10に予め設けたスナップ
ライン12に沿ってブレークしてそれぞれを分離すること
により、各コーナーに端子電極６が設けられた下プレー
ト２が得られる。

【００２６】なお、この端子電極６は、ラダー型フィル
タの所望の仕様に応じて、その数や位置、形状を変えて
設ければよい。

【００２７】並列共振子３は、下プレート２と同寸法
の、略長方形状のジルコンチタン酸鉛などの圧電体基板
で形成され、厚み方向に分極処理されている。その厚み
は、所望のフィルタ特性に応じて適宜設定されるが、通
常は 0.2〜0.5 ｍｍのものが用いられる。

【００２８】本実施例の並列共振子３においては、枠体
３ａと、その長辺の中央部に設けられた枠体と同様の役
割をする梁３ｂに囲まれた内側に、それぞれ振動子３ｃ
が１つずつ計２つ形成された２素子のもので、振動子３
ｃは、それぞれ枠体３ａおよび梁３ｂに、枝３ｄによっ
て保持されている。これにより、振動子３ｃは２点保持
される構造となり、外部からのショック等による素子ず
れを起こすことがなくなって、振動や衝撃に対して強い
ものとなる。また、この振動子３ｃはその長辺方向に拡
がり振動をし、長辺方向の中央付近はちょうど振動の節
点に相当するので、その位置を両側から保持しても振動
特性に悪影響を与えることはない。

【００２９】また振動子３ｃは、ラダー型フィルタの所
望の仕様に応じて、後述する並列共振子４の振動子とと
もにその数や位置・形状・寸法を変えて設けられる。

【００３０】振動子３ｃの寸法は、通常は短辺が２〜４
ｍｍ、長辺が約５ｍｍとなるように形成される。

【００３１】この並列共振子３も、下プレート２と同じ
く図３に示したように、圧電体基板からなる母基板10に
各コーナーに対応する十字状のスルーホール11を設け、
スナップライン12に沿ってダイシングでカットして分離
することにより得られる。

【００３２】並列共振子３の表面には、上下の主面にそ
れぞれ異なるパターンで配線パターン８が設けられてお
り、各コーナーの端面を通って上面と下面とが導通され
ている。配線パターン８はＡｇ、Ａｇ−Ｐｄなどからな
り、上下面に所望の配線パターン８を印刷・焼付する際
に十字状のスルーホール11の内面にも電極膜を形成する
ことにより、上下面の導通が得られる。なお、この配線
パターン８の上下面の導通は、枠体３ａの内面や他の場
所に設けたスルーホールで行なってもよく、その数・位
置・形状などは適宜設定すればよい。また、母基板10か
ら分離した後の端面に、上下面の配線パターン８を導通
するように電極膜を形成してもよい。

【００３３】このように配線パターン８が形成された圧
電体基板に、その厚み方向に分極処理を施した後、所望
の振動子形状に対応したパターンを形成したステンレス
製などのマスクを重ねて、サンドブラスト法により並列
共振子３を作製する。このマスクは、ステンレス等の薄
板に、並列共振子３の枠体３ａと梁３ｂ・振動子３ｃ・
枝３ｄで囲まれたコの字型の領域がエッチング処理など
によって実寸大で穴開け加工されている。このマスクを
圧電体基板に重ねて密着させ、マスク側から砂状のメデ
ィアを吹き付けることにより、マスクの穴開き部に相当
する部分の基板をメディアで削りとってその部分を除去
して窓開け加工を施し、並列共振子３を作製する。

【００３４】このサンドブラスト加工は、マスクを基板
の片面のみに重ねてその片面側のみから行なってもよい
し、マスクを基板の両面に重ねて両面から行なってもよ
い。メディアには粒径が30〜100 μｍのＳｉＣの粒子な
どが用いられ、基板の加工速度や加工精度などの要求さ
れる特性に応じて適宜選択されて使用される。また、メ
ディアはノズルから空気圧や水圧によって流量や速度が
調整されて吹き出され、マスクを重ねた基板に吹き付け
られる。そして、基板に完全に窓開け加工がなされる速
度で基板上を掃引され、基板全面にわたって加工が施さ
れる。あるいは、所望の箇所のみに加工を行なう。

【００３５】このようにして加工された並列共振子３の
周波数特性・共振特性は、母基板状態で数個もしくは全
数の特性をチェックされる。ここで所望の特性からはず
れていた場合は、必要に応じて初めと同一のマスクもし
くは別のマスクを用いて、再度サンドブラスト法で加工
を施すことにより、振動子３ｃの先端部を削除するなど
して、簡便に調整することができる。

【００３６】そして、特性の調整が終わった後、スナッ
プライン12に沿ってダイシングでカットして母基板10か
ら分離されることにより、表面に電極としての配線パタ
ーン８が配設された並列共振子３が得られる。

【００３７】直列共振子４も、並列共振子３と同様に、
下プレート２と同寸法の略長方形状の圧電体基板からな
り、厚みは通常 0.3〜1.2 ｍｍのものが用いられる。こ
の直列共振子４も、枠体４ａと、その長辺の中央部に設
けられた枠体と同様の役割をする梁４ｂに囲まれた内側
に、それぞれ振動子４ｃが１つずつ計２つ形成された２
素子のもので、振動子４ｃは、それぞれ枠体４ａおよび
梁４ｂに、枝４ｄによって保持されている。この振動子
４ｃも２点保持される構造であり、耐衝撃性に優れたも
のとなる。また、枝４ｄによる保持が振動特性に悪影響
を与えることもない。この振動子４ｃの数や位置・形状
・寸法も、所望の仕様に応じて適宜設定される。

【００３８】この直列共振子４も、上記の並列共振子３
と同様にして形成され、その表面には、上下の主面にそ
れぞれ異なるパターンで配線パターン９が設けられてお
り、各コーナーの端面を通って上下面のパターンが導通
されている。

【００３９】上プレート５は、下プレート２と同じく略
長方形状のアルミナ等の絶縁性セラミック材料の基板か
らなる。その厚みも、同様に通常は焼成後で 200μｍ〜
１ｍｍとする。そして、その表面に端子電極を形成しな
い他は、下プレート２と同様にして形成される。なお、
この上プレート５の表面にも、必要に応じて端子電極を
設けてもよい。

【００４０】上記のようにして形成された下プレート
２、並列共振子３、直列共振子４、上プレート５は、図
１に示したようにこの順序で積み重ねられ、各共振子の
枠体のみに塗布された接着剤などによって接合されて一
体化され、本発明の表面実装型ラダー型フィルタ１とな
る。この接合においては、下プレート２の並列共振子３
に接合される面に深さ 0.1〜0.5 ｍｍの凹部７が形成さ
れているため、また、端子電極６および配線パターン
８、９のそれぞれの接続部の厚みを30〜50μｍと大きく
して、これらを重ね合わせたときに50〜100 μｍのギャ
ップが形成されるようにするため、各共振子３、４の振
動子３ｃ、４ｃは相互に接触したり上下のプレートに接
触することはない。

【００４１】また、直列共振子４と並列共振子３と下プ
レート２の各表面の配線パターン８、９の間は、各々の
コーナー部での配線パターンの接触によって接続されて
いる。すなわち、図２（ａ）および（ｂ）中に示したよ
うに、各コーナー、、、同士がそれぞれ接続さ
れる。なお、本実施例では、下プレート２の端子電極６
においては入力端子に対応し、は出力端子に、は
接地端子にそれぞれ対応している。また、この接続をよ
り確実にするために、プレートならびに共振子の端面に
ニッケルや半田などのメッキ膜を形成してもよい。

【００４２】このラダー型フィルタ１の内部の接続は、
図４に等価回路図で示したようなフィルタ回路を形成し
ている。なお、同図中、図１および図２と同様の箇所に
は、同じ符号を付してある。

【００４３】以上のようにして得られた本発明のラダー
型フィルタ１によれば、窓開け加工ならびに配線パター
ンの形成を施した圧電体基板ならびに絶縁体基板を４枚
積み重ねて接合するだけで、表面実装に適した薄型のラ
ダー型フィルタが得られる。また、各共振子の枠体や梁
・枝に配線パターンを設けることで、それらを積み重ね
ることにより、容易にその内部の配線パターン同士およ
び端子電極との導通がとれる。そして、部品点数が４点
と少ないことから、原料コストや組立コストを極めて小
さくできる。

【００４４】また、各共振子における振動子がそれを取
り囲む枠体と一体構造になって保持されているので、外
部からのショックなどで素子ずれを起こすことがなく、
信頼性の高いラダー型フィルタとなる。このような優れ
た耐衝撃性は、各共振子の振動子形状を図５に示したよ
うに略正方形状にし、その各辺の中央部で枠体に４点保
持することにより、さらに高めることができる。

【００４５】図５は、本発明の他の実施例としての共振
子13の形状を示す平面図である。この共振子13も、枠体
13ａとその長辺の中央部に設けられた枠体と同様の役割
をする梁13ｂに囲まれた内側に、それぞれ略正方形状の
振動子13ｃが１つずつ計２つ形成された２素子のもの
で、振動子13ｃは各辺の中央部において、それぞれ枠体
13ａおよび梁13ｂに枝13ｄによって保持されている。こ
れにより、振動子13ｃは４点保持される構造となり振動
子の保持が強固なものとなって、外部からのショック等
による素子ずれに対してさらに強いものとなる。この振
動子13ｃはその長辺方向に拡がり振動をし、各辺の中央
付近はちょうど振動の節点に相当するので、その位置を
それぞれ保持しても振動特性に悪影響を与えることはな
い。

【００４６】振動子13ｃの寸法も所望の振動特性に応じ
て適宜設定されるが、通常は一辺が約５ｍｍとなるよう
に形成される。また、枠体13ａおよび梁13ｂ・枝13ｄ、
あるいはカギ型の窓部の寸法は、その幅を基板の厚みの
大きさ以上にするとよい。

【００４７】この共振子13も上記の並列共振子３および
直列共振子４と同様にして形成され、表面に設ける配線
パターンの形状によって並列あるいは直列共振子とな
る。

【００４８】さらに、本発明の直列共振子または並列共
振子の製造方法によれば、サンドブラスト法によって圧
電体基板の一部を除去して、圧電体基板に拡がり振動子
とそれを取り囲んで保持する枠体とを一体的に形成して
いるので、薬品を使わずに高速処理して加工することが
でき、加工の管理や処理が容易となって量産性に優れた
製造方法となる。また、最初の基板加工だけでなく、周
波数特性や振動特性の調整のための再加工にも簡単に適
用できる製造方法である。

【００４９】上述のような本発明のラダー型フィルタに
よれば、従来は素子間に挿入されていた多数の端子板が
不要となり、小型で薄型のフィルタとなる。また、組立
も各部材を積み重ねのことで行なえるので、人手に頼ら
ず機械化して製造することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明の表面実装型ラダー
型フィルタによれば、部品点数が少なくかつ内部配線の
接続が簡単にできるため、薄型化が可能で製造が容易
な、低コストの表面実装型ラダー型フィルタを提供する
ことができた。

【００５１】また本発明のラダー型フィルタによれば、
直列共振子および並列共振子において振動子を金属端子
で挟む保持構造を持たず、各共振子の振動子を取り囲む
ように形成した枠体で各々の振動子を保持している。そ
のため、振動子の保持強度が高められて外部からのショ
ック等による素子ずれを起こすことがなく、耐衝撃性に
優れた信頼性の高い表面実装型ラダー型フィルタを提供
することができた。

【００５２】さらに、本発明の直列共振子または並列共
振子の製造方法によれば、サンドブラスト法によって圧
電体基板を加工して振動子やその振動子を保持する枠体
を一体的に形成するので、エッチング法のように薬品を
使わず、高速処理が可能で、しかも周波数特性や振動特
性の調整のための再加工にも簡単に適用できる直列共振
子または並列共振子の製造方法を提供することができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す表面実装型ラダー型フィ
ルタの分解斜視図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施例の表面
実装型ラダー型フィルタの構成部材を示す平面図であ
る。

【図３】本発明の実施例の絶縁プレートもしくは共振子
の母基板の加工状態を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施例のラダー型フィルタの等価回路
図である。

【図５】本発明の他の実施例のラダー型フィルタの共振
子形状を示す平面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・表面実装型ラダー型フィルタ ２・・・・・・・下プレート（絶縁プレート） ３・・・・・・・並列共振子 ４・・・・・・・直列共振子 ３ａ、４ａ・・枠体 ３ｂ、４ｂ・・梁（枠体） ３ｃ、４ｃ・・振動子 ３ｄ、４ｄ・・枝 ５・・・・上プレート（絶縁プレート） ６・・・・端子電極 ８、９・・配線パターン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方に端子電極を有する２枚
   の絶縁プレート間に、直列共振子と並列共振子とを、該
   直列共振子の配線パターンと並列共振子の配線パターン
   と絶縁プレートの端子電極とが導通するように積み重ね
   て配置した表面実装型ラダー型フィルタであって、前記
   直列共振子および並列共振子が、拡がり振動子と該拡が
   り振動子を取り囲んで保持する枠体とが一体的に形成さ
   れた圧電体基板と、前記圧電体基板の両主面にそれぞれ
   が導通するように被着された配線パターンとから成るこ
   とを特徴とする表面実装型ラダー型フィルタ。
2. 【請求項２】 サンドブラスト法により圧電体基板の一
   部を除去し、圧電体基板に拡がり振動子と該拡がり振動
   子を取り囲んで保持する枠体とを一体的に形成すること
   を特徴とする直列共振子または並列共振子の製造方法。