JPH10341131A

JPH10341131A - 圧電デバイスの構造

Info

Publication number: JPH10341131A
Application number: JP16653997A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Sugano; 英幸菅野
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】超薄板基板を用いた圧電デバイスのリード電
極とパッケージの電極を接続する手段として、前記基板
に開けた貫通孔を介して接続し、薄型化と小型化を図
る。【解決手段】超薄板基板の平坦側に２つの電極を、凹
陥部側に全面電極を付着して構成した超薄板二重モード
フィルタにおいて、平坦部側に設けたリード電極に少な
くとも１つの貫通孔を設け、該貫通孔を介してパッケー
ジの電極を導通と固定をはかることを特徴とする圧電デ
バイスの構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超薄板圧電フィルタ
及び振動子の構造に関し、特に超薄板圧電フィルタ及び
振動子を小型化に適した構造とした圧電デバイスの構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から利用されてきた厚みモード圧電
振動子はその周波数が圧電基板の厚さに逆比例するた
め、数十ＭＨｚ乃至数百ＭＨｚの高周波を得ようとする
と基板の厚さが極端に薄くなり、強度的に極めて脆弱に
なるため、基板の一部をエッチング等を用いて薄肉状に
し、該部を振動部とする所謂超薄板圧電デバイスが開発
された。最近、携帯電話等の無線機器に超薄板圧電フィ
ルタが使われるようになり、小型化、高性能の一役を担
っている。図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ従来の超薄
板二重モードフィルタ（以下、二重モードフィルタと称
す）の斜視図及びそのＪ−Ｊに於ける断面図を示す図で
ある。圧電基板、例えばＡＴカット水晶基板４１の一方
の主表面の一部をエッチング等の手法を用いて凹陥し、
その底面を薄板状の超薄肉部４２とすると共に、超薄肉
部４２の周囲を支持する厚肉の環状囲尭部４３と超薄肉
部４２とを一体的に形成する。該超薄板基板４１の平坦
部側の中央に２つの対向する電極４４、４５を蒸着等を
用いて配設すると共に、凹陥部側には導電膜の全面電極
４６を形成し、平坦部側の電極４４、４５から超薄板基
板４１の端部に向けてリード電極部４７、４８を延ば
す。この様に、超薄板基板４１上に２つの電極４４、４
５を間隙Ｇをおいて配置し、凹陥部側には全面電極４６
を付着することにより、厚み滑り振動が励起され、その
振動エネルギーが電極４４、４５の部分に閉じ込められ
て音響的に結合する結果、２つの厚み滑りモードが強勢
に励振され、該２つのモードを利用した二重モードフィ
ルタが構成される。

【０００３】前記リード電極４７、４８とパッケージ４
９の内部底面に形成したリード電極５０、５１とをそれ
ぞれワイヤーボンディング５３、５４を用いて接続す
る。同時に、超薄板基板４１の凹陥部側の全面電極４６
はパッケージ４９の底面に形成したアース電極５２と導
電性接着剤５５等で接着固定される。パッケージ４９の
リード電極５０、５１及びアース電極５２はそれぞれパ
ッケージ４９の外側底面に設けた入出力端子及び接地端
子と気密接続された構造となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成した二重モードフィルタにおいて、二重モー
ドフィルタ素子（超薄板基板に電極を形成したもので、
パッケージに未収容の状態のもの）のリード電極とパッ
ケージのリード電極とをワイヤーボンディングで接続し
ているので、パッケージの蓋部とボンディング線との接
触をさけるため必然的にパッケージの高さが高くなると
いう欠点があった。更に、二重モードフィルタ素子とパ
ッケージの図面上横方向の間隔を狭めようとしても、前
記パッケージのリード電極と前記フィルタ素子のリード
電極の間にワイヤーボンディングを施すための間隔を設
ける必要があり、狭めるには限界があるという欠点があ
った。また、図７（ｃ）、（ｄ）に示すようにワイヤー
ボンディングを用いることなく、圧電基板上のリード電
極とパッケージのリード電極とを直接接続する手法もあ
り、同（ｃ）は二重モードフィルタの例であって、圧電
基板６０上の電極リード電極６４、６５をそれぞれ圧電
基板６０の端部まで延ばし、該基板６０の側面には斜め
蒸着等でリード電極を付着し、該基板６０の裏面に設け
たリード電極（電極パッド）と接続する。このように、
圧電基板６０上のリード電極６４、６５をその裏面まで
延在させることにより、裏面に設けた電極６３のリード
電極６６と共にパッケージ内部に形成したリード電極と
導電性接着剤を介して一方の面のみで接続することが可
能である。また、振動子の場合は図７（ｄ）に示すよう
な構造とするので、同様に片面のみで接続可能である。
何れの場合も上記のワイヤーボンディング接続法より薄
型化、小型化に適した構造であり、これを超薄板二重モ
ードフィルタあるいは超薄板振動子に適用することも可
能である。

【０００５】しかし、斜め蒸着により基板側面にリード
電極を付着し、基板上面のリード電極と裏面のリード電
極を接続する方法では、蒸着中に基板を回転あるいは傾
けて蒸着するという工程が必要であり、工数が余分に掛
かるという欠点があった。また、超薄板二重モードフィ
ルタの場合は一枚の大きな基板上に数十乃至数百の超薄
板二重モードフィルタ素子を形成する製作法を採用して
いるので、斜め蒸着による基板側面のリード電極の形成
そのものが不可能である。また、前記超薄板基板を個片
に分割した場合に工数が大幅に掛かることは云うまでも
ない。本発明は上記欠点を解決するためになされたもの
であって、小型化した超薄板二重モードフィルタを提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る圧電デバイスの構造の請求項１記載の発
明は、圧電基板の一部に凹陥部を形成して超薄板部と
し、該超薄板部を支持する厚肉の環状囲繞部とを一体的
に形成した基板の平坦側に対向する一対の電極と該電極
から延びるリード電極とを配設すると共に、凹陥部側に
全面電極を付着して構成した超薄板二重モードフィルタ
を前記凹陥部側が下方となるようにパッケージ内に収容
した圧電デバイスにおいて、前記平坦部側のリード電極
の適所に前記基板を貫通する貫通孔を設けると共に該貫
通孔の近傍の全面電極を排除したものであって、前記貫
通孔に導電性接着剤を充填し、前記リード電極とパッケ
ージ内部底面のリード電極とが導通するように接着固定
すると共に基板の凹陥側の全面電極と前記パッケージの
電極とを導電性接着剤で導通固定したことを特徴とする
圧電デバイスの構造である。請求項２記載の発明は、圧
電基板の一部に凹陥部を形成して超薄板部とし、該超薄
板部を支持する厚肉の環状囲繞部とを一体的に形成した
基板の平坦側に対向する一対の電極と該電極から延びる
リード電極とを配設すると共に、凹陥部側に全面電極を
付着して構成した超薄板二重モードフィルタを前記凹陥
部側が上方となるようにパッケージ内に収容した圧電デ
バイスにおいて、前記全面電極の端部中央に前記基板を
貫通する貫通孔を設け、該貫通孔に導通性接着剤を充填
し、前記パッケージ内部底面の電極と導通をとると共に
前記基板裏面の一対の電極から延びるリード電極と前記
パッケージのリード電極とをそれぞれ導電性接着剤で導
通固定したことを特徴とする圧電デバイスの構造であ
る。請求項３記載の発明は、圧電基板の一部に凹陥部を
形成して超薄板部とし、該超薄板部を支持する厚肉の環
状囲繞部とを一体的に形成した基板の上下に一対の対向
する電極と該電極から延びるリード電極とを配設して構
成した超薄板振動子をパッケージ内に収容した圧電デバ
イスにおいて、前記基板上面のリード電極の適所に前記
基板を貫通する貫通孔を設け、該貫通孔に導電性接着剤
を充填してパッケージ内部底面のリード電極と導通をは
かると共に、前記基板裏面のリード電極と前記パッケー
ジのリード電極とを導電性接着剤で導通固定したことを
特徴とする圧電デバイスの構造である。請求項４記載の
発明は、パッケージ内部に設けたリード電極上の所定の
位置に導電性の突起物を配置し、該突起物に前記貫通孔
を嵌合し導電性接着剤で導通を図ることを特徴とする請
求項１あるいは２の圧電デバイスの構造。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）は本発明に係る二重モードフィルタのそれぞれ斜
視図、該斜視図のＡ−Ａ及びＢ−Ｂに於ける断面図であ
る。圧電基板１、例えば厚さ８０μｍのＡＴカット水晶
基板の一方の主面上の一部にエッチング等の手法を用い
て、凹陥部を形成し、その底面を超薄板状の超薄肉部
（振動部）２に形成すると共に超薄肉部２の周囲を支持
する厚肉の環状囲繞部３を一体的に形成する。超薄肉部
（振動部）２の厚さは周波数に逆比例するが数μｍから
３０μｍの範囲のものが多い。超薄肉部２の機械的強度
を保持した超薄板基板１に蒸着等の手段を用いて、一方
の平坦部側の超薄肉部（振動部）２のほぼ中央にほぼ同
一寸法の電極５、６を間隙Ｇをおいて配設し、他方の凹
陥部側に導電膜による全面電極４を形成して二重モード
フィルタ素子Ｅ１を構成する。該電極５、６から超薄板
基板１の端部に向けてそれぞれリード電極７、８を延在
する。そして、該リード電極７、８の先端部にエッチン
グ手法を用いて超薄板基板１の環状厚肉部３に直径約
０．２ｍｍの厚み方向に開いた貫通孔９、１０をそれぞ
れ形成する。

【０００８】図２（ａ）はセラミック等の材質で焼成さ
れた二重モードフィルタ用のパッケージ２１の斜視図で
あり、該パッケージのの内側底面にはパッケージの外側
底面に設けた入出力端子及びアース端子と気密的に接続
したリード電極２２、２３及び２４が焼成等の手段で形
成されている。図２（ｂ）は本発明の構造の一実施例を
示す断面図であり、上記のように形成した二重モードフ
ィルタ素子Ｅ１を図２（ａ）で説明したパッケージ２１
に収容した後の断面図である。組立工程手順は、図２
（ａ）のＰ１〜Ｐ３で示すリード電極上の位置に導電性
接着剤１１〜１３、例えばシリコン系の導電性の接着剤
ＸＡ−５９８−６を少量塗布し、その上に前記二重モー
ドフィルタ素子Ｅ１をのせ、軽く力を加えて接着を確実
にする。そして、シリンジ（注射器状のディスペンサ）
に導電性接着剤（例えば、ＸＡ−５９８−６）を充填
し、該シリンジに圧力を加えて直径０．１ｍｍの穴の開
いた針先より前記接着剤を超薄板基板１に穿いた貫通孔
９、１０に充填することにより、これらを介して、二重
モードフィルタ素子Ｅ１上に形成したリード電極７、８
とパッケージ２１のリード電極２２、２３との導通をは
かることが可能となる。また、凹陥部側の電極４は接着
剤１３を介してアース電極２４と導通をとる。なお、上
記したように超薄板基板１の厚肉部の厚さは高々８０μ
ｍであり、該基板の両面よりエッチング加工すればほぼ
０．２ｍｍの貫通孔を穿つことは容易であり、厚さ８０
μｍの貫通孔に注射器状の針先より導電性接着剤を充填
し導通を図ることはさほど難しいことではない。

【０００９】超薄板基板を数十乃至数百の個片に分割す
ることなく、バッチ処理でそれぞれの二重モードフィル
タ素子Ｅ１上に貫通孔９、１０を穿つことができるた
め、個片の圧電基板をマスクに並べ変える工程、あるい
は斜め蒸着工程等が不要となる。このように、図２
（ｂ）に示すような構造とすることにより、二重モード
フィルタ素子Ｅ１上のリード電極７、８とパッケージ２
１の内部底面のリード電極２２、２２を結ぶボンデング
ワイヤーが不要となり、パッケージの厚さを薄くするこ
とが可能となる。また、二重モードフィルタ素子Ｅ１と
パッケージ２１の接続点が二重モードフィルタ素子Ｅ１
の下部になるため、フィルタ素子Ｅ１とパッケージ２１
との図面上横方向の間隙を狭くすることが可能となり、
二重モードフィルタの形状を薄型且つ小型化することが
可能となる。

【００１０】図３（ａ）は本発明の他の実施例を示す斜
視図である。超薄板基板１の端部でほぼ中央の位置に貫
通孔１４を穿いたあと、超薄板基板１の平坦部側には分
割電極を配設し、凹陥部側に全面電極を付着して二重モ
ードフィルタ素子Ｅ２を構成する。図３（ｂ）は、図３
（ａ）に示した二重モードフィルタ素子Ｅ２を図２
（ａ）に示すようなパッケージ２１に、凹陥部側を上に
して収容した場合の断面図で、図３（ａ）のＣ−Ｃに於
ける断面図を示している。二重モードフィルタ素子Ｅ２
のリード電極６、５とパッケージ２１上のリード電極２
２、２３とは導電性接着剤１５ａ、１５ｃを介して導通
が図られる。そして、二重モードフィルタ素子Ｅ２の全
面電極４は、シリンジに充填した導電性接着剤に圧力を
加え貫通孔１４に導電性接着剤充填することにより、該
接着剤と導電性接着剤１５ｂを介してセラミックパッケ
ージ２１上のアース電極２４と導通が取れる構造となっ
ている。

【００１１】図３（ｂ）に示すような構造とすることに
より、上述したように、二重モードフィルタ素子Ｅ２上
のリード電極とセラミックパッケージ上のリード電極を
結ぶボンデングワイヤーが不要となり、二重モードフィ
ルタの形状を薄型且つ小型化することが可能となる。

【００１２】また、図４は本発明を振動子に適用した場
合の実施例であり、図４（ａ）は振動子素子Ｅ３の斜視
図、同（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ同（ａ）のＤ−Ｄ及び
Ｆ−Ｆに於ける断面図である。図４（ａ）に示すように
超薄板基板１の平坦部側の振動部２の中央に電極１６を
蒸着等の手法を用いて配設し、該電極１６から超薄板基
板１の端部に向けてリード電極１８を延在し、その先端
部に超薄板基板１に垂直に貫通孔１９を穿つ。そして、
凹陥部側には前記貫通孔１９とリード電極１８とを避け
てほぼ全面に導通電極１７を付着する。これは浮遊容量
をできるだけ抑えるためである。

【００１３】図５（ａ）は振動子用パッケージ３１の斜
視図であり、該パッケージ３１の底面にはリード電極３
２、３３が焼成され、パッケージ３１の外部底面の入出
力端子と気密的に接続されている。図５（ｂ）は、例え
ば、図５（ａ）に示すパッケージ３１のリード電極３
２、３３上の点Ｑ１、Ｑ２に導電性接着剤を少量塗布
し、その上に図４に示すように形成した振動子素子Ｅ３
をのせて、軽く加圧した場合の断面図である。振動子素
子Ｅ３とパッケージ３１との導通は次のように行う。即
ち、下面の凹陥部側の全面電極１７は導電性接着剤２０
ｂを介してパッケージ３１のリード電極３３と導通を図
り、上面の平坦側のリード電極１８は超薄板基板１上に
穿たれた貫通孔１９に導電性接着剤を充填することによ
り、該接着剤と導電性接着剤２０ａを介してパッケージ
３１上のリード電極３２と導通をとる構造となている。
このように構成することにより、上述したように、パッ
ケージ３１の厚さを薄くすることが可能であると共に、
振動子素子Ｅ３とパッケージ３１の図面横方向の間隙を
最小限にすることが可能となり、小型化が図られる。

【００１４】二重モードフィルタあるは振動子に対する
小型化要求（例えば、基板の大きさ２．４ｍｍ角）のた
め、パッケージ内部に設けたリード電極間の間隔も必然
的に狭まり、導電性接着剤の充填量が多い場合、リード
電極間を短絡するおそれがある。この改善のためになさ
れたのが図６（ａ）に示すパッケージであり、パッケー
ジ３４の内側底部のリード電極３５ａ、３５ｂ上の所定
の位置に、銀パラジューム等の材質で先端がほぼ０．１
ｍｍ角の凸型の突起物３７ａ、３７ｂとリード電極３６
上平型の突起物３８を配置し、高温中で焼成しそれぞれ
のリード電極と一体化する。該要部を拡大して示したも
のが図６（ｂ）で、同（ａ）のＨ−Ｈに於ける断面図で
ある。これらの凸型突起物３７ａ、３７ｂに前記図１
（ａ）で説明した二重モードフィルタ素子の貫通孔９、
１０を嵌合させる。この場合、ほぼ直径０．２ｍｍの貫
通孔９、１０の内側の間隔と突起物３７ａ、３７ｂの内
側の間隔をほぼ等しくしすることにより、導電性接着剤
の充填量が多くなったとしても図面の両外側に流れるこ
とになり、パッケージ内部のリード電極間で短絡を生ず
ることは無くなる。

【００１５】以上の説明では、圧電基板としてはＡＴカ
ット水晶基板を例として説明したが、圧電基板は水晶基
板に限定することなく、他の圧電材料、例えばランガサ
イト、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、圧電セラミック等
も適用できる。また、超薄板基板の形成法はウエットエ
ッチングのみに限らず、ドライエッチング、電子ビーム
加工法や切削加工でもでもよい。

【００１６】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成するも
のであるから、ボンディングワイヤーによる圧電素子と
パッケージとの電気的接続の代わりに、一枚の大きな圧
電基板上に形成する個々の超薄板基板上にバッチ処理で
貫通孔を穿つことが可能であり、該貫通孔を介して導電
性接着剤等を用いて導通接続を行うことで、従来に比べ
て、パッケージと圧電素子とのボンディング用面積及び
ボンディングワイヤーを不要するため、パッケージの厚
み及び幅方向の寸法を小型化できるという優れた効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る超薄板二重モードフィル
タ素子を示す斜視図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ（ａ）
のＡ−Ａ及びＢ−Ｂに於ける断面図である。

【図２】（ａ）はパッケージ構造を示す斜視図、（ｂ）
はパッケージに収容した超薄板二重モードフィルタの断
面図である。

【図３】（ａ）は本発明に係る超薄板二重モードフィル
タ素子の凹陥部側の斜視図、（ｂ）はパッケージに超薄
板二重モードフィルタ素子を収容した断面図である。

【図４】（ａ）は本発明に係る超薄板基板上に構成した
振動子素子の斜視図、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ
及びＦ−Ｆに於ける断面図である。

【図５】（ａ）は振動子用パッケージの斜視図、（ｂ）
はパッケージに振動子素子を収容した断面図である。

【図６】（ａ）は他の実施例のパッケージの斜視図、
（ｂ）は同（ａ）のＨ−Ｈにおける断面図、（ｃ）は二
重モード素子を実装した場合の断面図である。

【図７】（ａ）は従来の超薄板二重モードフィルタの斜
視図、（ｂ）はそのＪ−Ｊに於ける断面図、（ｃ）は従
来の二重モードフィルタの斜視図、（ｄ）は従来の振動
子の斜視図である。

【符号の説明】

１・・超薄板基板２・・超薄肉部３・・環状囲繞部４・・全面電極５、６・・電極（二重モードフィルタ）７、８・・リード電極９、１０、１４、１９・・貫通孔１１、１２、１３、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、２０ａ、
２０ｂ、３９・・導電性接着剤２１、３１、３４・・パッケージ２２、２３、２４、３２、３３、３５ａ、３５ｂ、３６
・・パッケージ上のリード及びアース電極３７ａ、３７ｂ、３８・・突起物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｈ・・切断面の位置を示す記号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｑ１、Ｑ２・・リード電極上位置を
示す記号Ｅ１、Ｅ２・・二重モードフィルタ素子Ｅ３・・振動子素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板の一部に凹陥部を形成して超薄
板部とし、該超薄板部を支持する厚肉の環状囲繞部とを
一体的に形成した基板の平坦側に対向する一対の電極と
該電極から延びるリード電極とを配設すると共に、凹陥
部側に全面電極を付着して構成した超薄板二重モードフ
ィルタを前記凹陥部側が下方となるようにパッケージ内
に収容した圧電デバイスにおいて、前記平坦部側のリー
ド電極の適所に前記基板を貫通する貫通孔を設けると共
に該貫通孔の近傍の全面電極を排除したものであって、
前記貫通孔に導電性接着剤を充填し、前記リード電極と
パッケージ内部底面のリード電極とが導通するように接
着固定すると共に基板の凹陥側の全面電極と前記パッケ
ージの電極とを導電性接着剤で導通固定したことを特徴
とする圧電デバイスの構造。
【請求項２】圧電基板の一部に凹陥部を形成して超薄
板部とし、該超薄板部を支持する厚肉の環状囲繞部とを
一体的に形成した基板の平坦側に対向する一対の電極と
該電極から延びるリード電極とを配設すると共に、凹陥
部側に全面電極を付着して構成した超薄板二重モードフ
ィルタを前記凹陥部側が上方となるようにパッケージ内
に収容した圧電デバイスにおいて、前記全面電極の端部
中央に前記基板を貫通する貫通孔を設け、該貫通孔に導
通性接着剤を充填し、前記パッケージ内部底面の電極と
導通をとると共に前記基板裏面の一対の電極から延びる
リード電極と前記パッケージのリード電極とをそれぞれ
導電性接着剤で導通固定したことを特徴とする圧電デバ
イスの構造。
【請求項３】圧電基板の一部に凹陥部を形成して超薄
板部とし、該超薄板部を支持する厚肉の環状囲繞部とを
一体的に形成した基板の上下に一対の対向する電極と該
電極から延びるリード電極とを配設して構成した超薄板
振動子をパッケージ内に収容した圧電デバイスにおい
て、前記基板上面のリード電極の適所に前記基板を貫通
する貫通孔を設け、該貫通孔に導電性接着剤を充填して
パッケージ内部底面のリード電極と導通をはかると共
に、前記基板裏面のリード電極と前記パッケージのリー
ド電極とを導電性接着剤で導通固定したことを特徴とす
る圧電デバイスの構造。
【請求項４】パッケージ内部に設けたリード電極上の
所定の位置に導電性の突起物を配置し、該突起物に前記
貫通孔を嵌合し導電性接着剤で導通を図ることを特徴と
する請求項１あるいは２の圧電デバイスの構造。