JPH11122070A - 圧電フィルタ用セラミック・パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二重モードフィルタを収容するセラミック・
パッケージの入出力間の浮遊容量を減少させる。 【解決手段】 圧電基板上に構成した多重モード圧電フ
ィルタ素子を収容するセラミック・パッケージに於い
て、パッケージ内部の入出力電極及びパッケージ外部の
入出力端子間にアース電極パターンを配置した圧電フィ
ルタ用セラミック・パッケージである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電フィルタのパッ
ケージに関し、特に小型化する場合に生じやすい減衰量
の低下をパッケージの電極構造を改善して防止した圧電
フィルタ用セラミック・パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話等の無線機器に超薄板の
二重モード圧電フィルタが使われるようになり、小型化
であり、高減衰量が得られることおよび堅牢性のため、
携帯電話機をはじめとする移動体通信機器の性能向上の
一役を担っている。圧電基板の上下面に対向する電極を
配置し、該電極の一方あるいは双方を所定の間隙をあけ
て分割すると、該電極上に励起される振動モード間の音
響結合の結果、共振周波数ｆｓの対称モードと共振周波
数ｆａの反対称モードが強勢に励振され、これら２つの
周波数を用いて所謂二重モードフィルタが構成できる。
そして、二重モードフィルタの中心周波数はほぼｆａと
なり、通過帯域幅がほぼ２（ｆａ−ｆｓ）と成ることは
よく知られている。特に、最近の携帯電話等では急速な
小型化、軽量化が進められ、これに伴い構成する電子部
品等も低コスト化に加え小型化、軽量化の要求が強く要
求されてきた。

【０００３】図５は従来のセラミック・パッケージの構
成の一例を示す図であって、図５（ａ）は蓋をしない状
態での内部底部の平面図、同図（ｂ）は底面図、同図
（ｃ）は図５（ａ）のＢ−Ｂにおける断面図、同図
（ｄ）は当該パッケージに二重モードフィルタ素子を実
装した斜視図である。圧電フィルタ用セラミックパッケ
ージは周知のように、多層のセラミックシートの間に銀
パラジュウム等の薄い金属電極を形成して焼成したもの
で、パッケージの内部と外部との気密を保つと共に両者
間の電気的導通を図る構造となっている。図５（ａ）に
示す図は、セラミック・パッケージ内部構成平面図にお
いて、図中左右に入力電極１２ａと出力電極１３ａとを
配置し、該２つの電極１２ａ、１３ｂ間にグランド電極
Ｇ（アース電極）を設けている。これらの電極１２ａ、
１３ａ、グランド電極Ｇは、図５（ｂ）に示す底面図と
同図（ｃ）の断面図に示すように、それぞれセラミック
・パッケージの外周に露出させた入力端子１２ｂ、出力
端子１３ｂおよびグランド端子Ｇと気密を保ちつつ電気
的に導通が図られている。なお、上記のようなセラミッ
ク・パッケージの形状寸法の比較的大容積の一例として
７×５×１．５ がある。周知のように、二重モードフ
ィルタは圧電基板の上下面に対向する電極を配置し、一
方の面の電極、あるいは両面の電極を分割して構成する
圧電フィルタである。該フィルタを上記のパッケージに
実装したものが図５（ｄ）に示す斜視図であって、１４
は圧電基板、１５ａ、１５ｂは前記圧電基板の上面の分
割電極、１６ａ、１６ｂは前記分割電極からそれぞれ延
在するリード電極である。なお、裏面の電極は省略し
た。該二重モードフィルタ素子を上記パッケージの底部
に導電性接着剤等を用いて固定すると共に裏面の電極
（図示しない）と前記パッケージのグランド電極Ｇとの
導通をはかり、パッケージの入出力電極１２ａ、１３ａ
と前記二重モード素子のリード電極１７ａ、１７ｂとを
それぞれボンディングワイヤー等で接続して、二重モー
ドフィルタを構成する。

【０００４】図６は上記セラミック・パッケージを用
い、中心周波数１３０ＭＨｚ、帯域幅２０Ｋｈｚの二重
モードフィルタ素子を実装した場合のフィルタ特性一例
である。このフィルタ特性は図に示すように保証減衰量
（この場合、中心周波数の低域側）は、ほぼ８０ｄＢと
なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような二重モード圧電フィルタを更に小型化、軽量化
する場合、同一形状の二重圧電モードフィルタ素子を用
いているにもかかわらず、セラミック・パッケージの長
さ方向の寸法を４ 以下と小さくしていくと、入出力端
子間の距離が小さくなることから通過帯域外における保
証減衰量が劣化し、例えば、中心周波数（ｆ₀）−８０
０ｋＨｚからｆ₀−２．５ＭＨｚにおける保証減衰量７
０ｄＢを満たすことができないという問題が生ずる。一
例を示すと、小型セラミック・パッケージの外形寸法を
３．８×３．８×１．２ と小型化し、セラミック・パ
ッケージの平面図、即ち内部の電極パターン等は図５
（ａ）とほぼ類似させ、底面図は図７に示すように作製
した。この小型セラミック・パッケージは、入力端子１
２ｂと出力端子１３ｂとを図中両端に対向して配置し、
グランド端子Ｇを入出力端子１２ｂ、１３ｂを挟んで４
個配置してある。この小型セラミック・パッケージに、
上述した図６と同一の二重モード圧電フィルタ素子を実
装した場合のフィルタ特性は図８に示すとおりとなり、
保証減衰量（中心周波数の低域側）は７０ｄＢ以下とな
る。例えば、複数個の二重モード圧電フィルタ素子を多
段縦続接続すれば、保証減衰量を大きくすることは可能
であるが、この方法では複数個のフィルタ素子を使用す
るため価格の点や小型化の点で問題があった。本発明は
上記問題を解決するためになされたものであって、高い
保証減衰量を有する二重モード圧電フィルタ用小型セラ
ミック・パッケージ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フィルタ用セラミック・パッケージ
の請求項１記載の発明は、圧電基板上に複数個の電極を
配置して構成する多重モード圧電フィルタ素子を収容す
るセラミック・パッケージに於いて、パッケージ外周部
の入出力端子間に浮遊容量が生じないようにグランド電
極パターンを配置したことを特徴とする。

【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。先ず、本発明の理解を
容易にするため、二重モード圧電フィルタの入出力電極
間に並列に小さな静電容量（橋絡容量と称す）を接続す
ると、二重モード圧電フィルタのフィルタ特性が有極特
性となることについて簡単に説明する。一般的に、二重
モード圧電フィルタの入出力電極間に並列に橋絡容量
（Ｃｐ）を接続すると、等価回路的には前記容量が反対
称モード（共振周波数ｆａ）の静電容量（並列容量）に
付加されることになり、反対称モードのリアクタンス曲
線が変化し、対称モードのリアクタンス曲線と交差し、
減衰極を形成することは周知の通りである。図９は、二
重モード圧電フィルタの中心周波数を130MHz、3dB通過
帯域幅を20kHzとし、入出力電極間に並列に接続した橋
絡容量（Ｃｐ）を０．００１ｐＦから０．００５ｐＦま
で変化させた場合の二重モードフィルタの減衰特性を示
す図である。図９より橋絡容量（Ｃｐ）の値が大きくな
るにつれ減衰極の周波数が中心周波数に近づき、保証減
衰量が低下することがわかる。

【０００８】図９のシュミレーション結果から判断し
て、図８のフィルタ特性は、二重モード圧電フィルタ素
子の入出力電極間に約０．００１５ｐＦの静電容量が並
列に付加されたことに相当する。この主要因はセラミッ
ク・パッケージを小型化したために、入出力端子電極パ
ターン間の距離が小さくなり、これにより前記パッケー
ジの入出力端子間の容量が増大し約０．００１５ｐＦ
の浮遊容量が並列に入ると考えられる。そこで、本発明
者はセラミック・パッケージの入出力電極間の容量を減
少させる手段として、入出力電極および入出力端子間に
グランド電極（アース電極）を配置することを考え、種
々の形状のセラミック・パッケージを試作して種々実験
を重ね、その効果を確認した。

【０００９】図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に係
る圧電フィルタ用セラミック・パッケージの電極構造の
一例を示す図で、図１（ａ）は平面図、同（ｂ）は底面
図、同（ｃ）は同（ａ）のＡ−Ａにおける断面図であ
る。図１（ａ）はセラミック・パッケージの内部の電極
配置を示す平面図で、セラミックシート１を多層に積層
し、その積層間に銀パラジュウム等の金属を用い、スク
リーン印刷等の手段で所望の電極を形成する。パッケー
ジの図中左右に入力電極２ａと出力電極３ａを配置し、
該電極２ａ、３ａの間にグランド電極４ａを設けると共
に電極２ａ、３ａを囲むように形成して、高温にて焼成
する。図１（ｂ）はパッケージの底面図の一例を示す図
で、図中両端の中央に入力端子２ｂと出力端子３ｂを配
置すると共に、それを挟んで図中上下にグランド端子
Ｇ、グランド電極４ｂを設ける。更に、グランド電極４
ｂは、入出力端子２ｂ、３ｂの間を対角線状に接続して
いる。また、図１（ｃ）の断面図から明らかなように、
パッケージ内部の入力電極２ａ、出力電極３ａは、パッ
ケージ外側の入力端子２ｂ、出力端子３ｂと電気的に導
通を図ると共に、気密が保たれる構造となっている。

【００１０】図２は本発明に係るセラミック・パッケー
ジに図８に示した二重モード圧電フィルタ素子を実装し
た場合のフィルタ特性の一例を示す図であり、ＮＴＴ携
帯電話端末の２ｎｄＩＦの規格である７０ｄＢを十分に
満たしている。図２の測定結果から明らかなように、セ
ラミック・パッケージを例えば、７×５×１．５ から
３．８×３．８×１．２ に小型化する場合、セラミッ
ク・パッケージの入出力電極２ａ、３ａおよび入出力端
子２ｂ、３ｂ間にグランド電極４ａ、４ｂを配置すれば
二重モード圧電フィルタの入出力電極間に並列に接続さ
れる橋絡容量（Ｃｐ）を十分に減少させ、中心周波数の
低域側の保証減衰量を７０ｄＢ以上にできることが可能
となった。さらに、詳しく実験を進めるとセラミック・
パッケージ底面の入力端子２ｂの先端とこれと対向する
出力端子３ｂの先端との距離が、ほぼ３ 以下になると
保証減衰量が７０ｄＢ下回ることが明らかとなった。従
って、入出力端子２ｂ、３ｂの間隔が３ 以下となるよ
うなセラミック・パッケージを製作する場合に、入出力
端子間にグランド電極を配置しその両端を接地すること
により、入出力電極間に並列に接続される橋絡容量（Ｃ
ｐ）を減少させることが可能となった。

【００１１】図３は本発明に係る他の実施例のセラミッ
ク・パッケージの底面図であり、入出力端子２、３を囲
むようにグランド電極４ｂを配置してある。また、図４
（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施例のセラミック・パ
ッケージの図で、図４（ａ）はパッケージの内部電極パ
ターンを示す平面図、同（ｂ）は外部端子、グランド電
極及び端子を示す底面図である。図４は所謂、平衡型二
重モード圧電フィルタを構成するに適したセラミック・
パッケージで、パッケージ内部のグランド電極４ａ、４
ａと外部のグランド電極４ｂ、４ｂを分割したものであ
る。

【００１２】以上のように、セラミック・パッケージの
入出力電極及び端子間に生ずる浮遊容量が橋絡容量とな
らないように、前記入出力電極及び端子間にグランド電
極（アース電極）を設けることにより、セラミック・パ
ッケージの橋絡容量を大幅に低減することが可能となっ
た。その結果、セラミック・パッケージを小型化しても
中心周波数の低域側の保証減衰量を十分に確保できる二
重モード圧電フィルタを構成することができるようにな
った。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、セラミック・パッケージの入出力電極、端子間に
グランド電極を配置して、橋絡容量を大幅に低減したた
め、二重モード圧電フィルタ素子の設計を何ら変更する
ことなく大きい保証減衰量が確保でき、フィルタを二段
従属接続する必要もなくなり、フィルタの小型化および
コスト低減に優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は本発明に係わる圧
電フィルタ用セラミック・パッケージの一実施例を示す
平面図、底面図及び断面図である。

【図２】本発明に係わるセラミック・パッケージに実装
した二重モード圧電フィルタの減衰特性図である。

【図３】本発明の他の実施例のセラミック・パッケージ
を示す底面図である。

【図４】本発明の他の実施例のセラミック・パッケージ
を示す図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図であ
る。

【図５】従来のセラミック・パッケージを示す図面で、
（ａ）は平面図、（ｂ）底面図、（ｃ）は断面図、
（ｄ）は二重モードフィルタ素子を実装したときの斜視
図である。

【図６】従来のセラミック・パッケージに実装した多重
モード圧電フィルタの減衰特性を示す図である。

【図７】従来の小型セラミック・パッケージの底面図で
ある。

【図８】従来の小型セラミック・パッケージに二重モー
ド圧電フィルタを実装した場合の減衰特性を示す図であ
る。

【図９】二重モード圧電フィルタに橋絡容量Ｃｐを並列
に接続した場合の減衰特性を示す図である。

【符号の説明】

Ｐ・・セラミック・パッケージ １・・セラミック ２ａ、３ａ・・入出力電極 ２ｂ、３ｂ・・入出力電極端子 ４ａ、４ｂ・・グランド電極 Ｇ・・グランド端子 ５・・シームリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板上に複数個の電極を配置して構
   成する多重モード圧電フィルタ素子を収容するセラミッ
   ク・パッケージに於いて、パッケージ外周部に設けたの
   入出力端子間にグランド電極パターンを配置したことを
   特徴とする圧電フィルタ用セラミック・パッケージ。