JPH04181801A - 超薄板圧電共振子のリード構造 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は超薄板を利用した圧電共振子をパッケージ内の
外部リートと確天に接続するための構造に関する。

（従来の技術） 近年各種電子機器、通４３機器においては、高周波化と
高い周波数安定度の要求が厳しくなっているが、従来よ
り圧電デバイス（振動子、フィルタ）として多用されて
きた一般のΔ丁カット水晶振動了は温度−周波数特性は
極めて優れているもののその共振周波数は板厚に反比例
するため、製造技術及び機械的強度の観点より４０ＭＨ
ｚ程度が限界であった。

この問題を解決する一手法としてΔ′「カット水晶振動
子の高調波成分を抽出して基本波共振周波数の奇数倍の
周波数を得る所謂オーバートーン発振手段も広く用いら
れているが、発振回路にコイルを含むｌ　Ｃ同調回路を
必要とするため発振回路を半導体集積回路化する上で不
都合がある上、容量比が大きく、且つインピーダンスレ
ベルが高くなる為発振困難な場合が生ずるという欠陥が
あった。

一方、インタディジタル・トランスジューサ電極の電極
指ピッチによって発振周波数が１．Ｉ！定される弾性表
面波共振ｒは、フォトリソグラフィ技術の進歩によって
Ｉ　Ｇ　ＨＺ程度の出力まで可能となってはきたが、こ
れに使用し得る圧電基扱の温度−周波数特性がＡ　Ｔカ
ット水晶に比して著しく劣るという問題があった。

１述の如き問題を解決するため、第７図ｆａ）ｔｂ＋　
に示す如きハニ電共振了が提案されている。

即ち、この圧電共振子は同図に示す如＜ＡＴカット水晶
ブロック１の　血中央部を機械加工又はエツチングによ
って凹陥せしめて凹陥部２とするとともに、凹陥部２の
底面に位置する振動部３の厚さを、例えばＩ　００　Ｍ
　ｔ（ｚの基本波共振周波数を得んとするならば約１７
μｍとする。

凹陥部２を形成した結果、ブロック１の周縁には、超薄
板状の振動部１３の周縁部を支持する厚肉の環状囲繞部
（リブ）４が前記振動部３と一体的に形成されるので超
薄肉の振動部を機械的に保持することができる。そこで
凹陥部２底面（振動部３の一十表面）を含むブロック１
の凹陥側表面全体に導電性膜５を、その対向面には電極
６を人々形成すれば前記超薄肉振動部の共振周波数にほ
ぼ等しい周波数を共振周波数とする振動子或はこれを中
心周波数とするフィルタ素子が得られる。

上述した如き圧電共振Ｐはその構造から直ちに想像され
る通り例えば第８図（ａｌ　に示す如きフラット型パッ
ケージにｉ＝を正するに適する。

即ち、パッケージの皿型のベース７の底全面に導体膜８
を付着し、顔面が２つの共振子の全面電極５を付着した
凹陥側と対面する如き配置を採用した十でこれら両者を
環状囲繞部４の一縁に沿って付着した導電性接着剤９で
固定し、共振子の全面電極５に対向する電極１０のリー
ト端はボｊ記皿型ベース７内に露出した導体バット１１
とワイヤ１２で接続する。

尚、前記皿型ベース７の底に付着した導体膜８及び導体
バットＩＩは夫々ヘースの璧を気密貫通してベース外壁
に設けた外部リート１３及び１４と接続することは云う
までもない。

上述した如き構造を有する超薄板圧電共振子を多Φモー
トフィルタ素了に適用する場合、その電極及びこれから
延びる電極リートパターンは第８図（ｂ）に示す如くな
ろう。

即ち、例えば超薄板圧電素板１の平坦面に分割電極ｊ５
及び１６を付しこれらから延びる電極リート１７及び１
８を夫々素板両端縁に指向しそれらの端部にワイヤボン
ディング用パット１９及び２０を設けることになろう。

ところで、」−記超薄板圧電共振子においては、各電極
５．６或は１５．１６の導電性を確保するに足る電極膜
厚と質社付加効果との兼ね合いから電極材料としてはア
ルミニウムを用いるのが適当である。即ち、電極膜厚が
５００人よりも薄いと電流が流れにくくなるため膜厚な
５００人以１に設定する必要性がある一方で、膜厚を大
きくした場合に金のように質量の犬なる金属を用いれば
電極部分の共振周波数の低下量が過大となるから、電極
材料としては軽量なアルミニウムが好ましい。

しかしながら、アルミニウムの表面は酸化して絶縁性の
高いアルマイトになり易いため、パッケージ底部の導体
膜８と全面電極５とを導電性接着剤９によって電気的に
接続した場合に、両者の間の導通がネト分となる結果、
顔部が容Ｍを構成することとなり、これが振動子であれ
ばその容量比の増大により発振周波数の可変範囲を制限
するし、これが多重モート・フィルタ素子であれば前記
全面電極５はアース電極となるから接地が充分になされ
ずフィルタの減衰量の不足を招来するという欠陥があっ
た。

（発明の目的） 本発明は上、述した如き超薄板圧電共振子をパッケージ
内に支持する際に、共振子側電極リート部とパッケージ
側の外部ソートに接続する導体膜の表面に酸化膜が形成
されることに起因して発生する導通不良を解消して圧電
共振ｒの特性の向上を図った超薄板圧電共振子のリード
構造を提供することを目的としている。

（発明の概要） 上述の目的を達成する為、本発明に係る超薄板圧電共振
子に於いては超薄板圧電共振子の一十面に付着した電極
から環状囲繞部に延在する電極リート部とその対向面に
設けた端子バットとをｉｉｉ＋記環状囲繞部適所をその
厚さ方向に貫通ずるスルーホール或は前記環状囲繞部側
端面に設けた凹陥を介して電気的に接続し、前記共振子
側端子バットとパッケージ側の外部リートに接続するバ
ットとをワイヤボンディングにて接続する如きリート構
造をとる。

（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。

第１図ｆａｔ　、　ｆｂ）及びｆｃ）は夫々本発明に係
る超薄板圧電素板を用いた振動子をパッケージ内に収納
固定した状態を示す平面図、Ａ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断
面図であり、この超薄板圧電素板は例えば直方体のＡＴ
カット水晶ブロックｌの一主面はぼ中央に機械研磨或は
エツチングにより凹陥２を形成し該凹陥の底部の超薄部
分を振動部３としこれをその周辺の〜肉な環状囲繞部４
により機械的に支持するものである。

斯る形状を有情ろ水晶ブロックＩに於てはその凹陥側全
面に導体膜を付して全面電極５となし、その対向側平坦
面には部分電極６及び部分電極６から延びる電極リート
２１を形成し、史にリート２１の端部にはバット２２を
設けこれと相対面するパッケージ７内段差−Ｌにはパッ
ケージの外部リートと接続するバット１１を配置しこれ
らの両者をワイヤ１２にて接続する。

又、バット２２の近傍には環状囲繞部４をその厚さ方向
へ貫通ずるスルーホール２３を形成する。このスルーホ
ール２３は前記凹陥２を形成する際同時に形成１−れば
よく、スルーホール２３内面に付着すべき導体層２３　
ａも又全面電極５を蒸７１により形成する際に同時に蒸
着形成すればよい。

更にスルーホール２３の−Ｌ部開口周縁には端Ｔパット
２４を所定面積に亙って形成するとともに、この端子バ
ット２４と対向するパッケージ内壁段差部子にもパッケ
ージの外部リートと接続するバット２５を形成し、これ
ら両者をボンディングワイヤ２６にて接続する。尚、Ｍ
記バット１１及び２５は夫々パッケージ２０内壁を気密
貫通して外部に露出するリート端子１４及び１３と接続
せしめる。

本発明に係る超薄板圧電共振子は以り説明した如きリー
ト構造を有するものであるから、従前の如く共振子の全
面電極５とパッケージ内底面に設けた導体膜８とを導電
性接着剤で接着固定する必要はなく単に機械的接着を行
えばよい。更には前記パッケージ内底面の導体膜８も不
要である。

しかしながら上述した如きパッケージは種々のデバイス
を収納し得るよう汎用的構成をとるものが多く１例えば
後述するフィルタ素子を収納する場合にはケース・アー
ス確保の必要上パッケージ７の内底面には広い面積を有
する導体膜を必要とする。

従って上述したパッケージ内底面導体膜８が存在するの
であればこれと収納する振動子の一方の電極とを導電性
接着剤にて接続し電極とリード端子との間の導通を一層
良好ならしめることが効果的であろう。

斯くの如く構成することによって、パッケージ７内底面
の導体膜８と全面電極５との導通がアルミニウムの酸化
被膜によって聞書されている場合においても、全面電極
５とこれを外部端子と接続する為のバット２４との導通
がスルーホール内の導体層２３ｃによって確保されるた
め、振動−ｒ両面に付した電極への導通を充分に確保す
ることができる。

この結果、前記全面電極とパッケージ内底面との間に大
量の容量が発生することがないので振動子の容量比が増
大することなく、従って周波数の可変範囲を制約するこ
とがないから電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）用振動子
或は広帯域フィルタ用として使用する上で好都合である
。

第２図は上記スルーホールを備えた超薄板圧電共振子を
二重モートフィルタ素子に適用した場合における一実施
例を示す平面図であって圧電ブロックｌ平坦面に形成し
た分割電極１５．１６から夫々延びる電極リート１７．
１８は共振子の　端縁に形成したバット２７及び２８に
て終端せしめこれらをホット端子とし、これら両バット
２７゜２８は夫々バ・・ｌケージ７内壁段差上に設けた
バット２９．：３０とワイヤ３１．３２によって接続す
る。

史に市記両バット２７．２８間にはＯ１ｊ記第１Ｍの実
施例に示したと同様なスルーホール２３を形成するとと
もに、その上部開口周縁にはアース用バヅト２４を形成
し、これと共振子凹陥側の全面電極と電気的に接続する
。がｊ記アース用バット２４もパッケージ側のバット２
９．３０間に形成したアースバット２５とワイヤ２６に
て接続する。

上述した各バット２５．２９及び３０は夫々パッケージ
７の内壁を気密貫通するリートを介してパッケージ外壁
に露出したリート端子に接続することは云うまでもない
。

以上説明した如く構成する二重モートフィルタ素子は、
本質的に極めて小サイズ、例えば甲面寸法でｌ　ｍ　ｍ
　Ｘ　３ｍ　ｍ程度とすることによって、昨今の各種通
信機等の超小型化、薄型化に対しｔ、ぜんとするもので
ある、従うで、共振子凹陥側の全＋ｆｉ＋アルミニウム
電極（アース電極）表面がアルマイト化して接地が充分
に１丁なわれないと、前記分割電極！５、）６はもとよ
り、電極リート１７．１８間、ホット端子たるバット２
７．２８間及び２９．３０間の間隔も夫々ｌ　ｍ　ｍ　
ｉｉ：ｉ後となる為これらの間に犬なる浮遊容量イ１か
発生することになｒ）フィルタ通過域両側の明ｎ域減哀
けが不足する懸念があることｄ１ｊ述の通りである７ そこで本発明は本実施例に示す如くアース電極をスルー
ホール２３、共振子のホット端子バ・ソト２７と２８と
の間に配置したアースバット２４及びパッケージ側ホッ
ト端子バット２９と３０との間に設けたアースバッド２
５を介して充分に接地することにより、ホット端子間の
浮遊容量を減少しフィルタ１ｍ１ｌ−域の減衰量を確保
せんとしたものである。

第３図は前Ｊ２第８図に示した如き従来の二重モートフ
ィルタ素ｆを用いたフィルタのフィルタ特性と本発明に
係る素子を用いたフィルタのそれとを定性的に比較した
図であって、分割電極１５．１６及びこれらに接続する
ホット端子間の結合容量が大なる場合、即ち接地不十分
なる場合フィルタ通過域両側肩部にボールが生じ、顔部
の減衰量は大きくなるもその両側の明庄域減衰星が急速
に減少するのに対し、接地が充分になされポット端ｒ−
間浮遊容量が減少した場合にはボールは発生せず１ｍｄ
−城減衰量の低下は生じないことを示す。

更に、第４図に示す如く分割電極１５．１６間にシール
ド電極として細い導体ストリップ３３を形成し、これを
６１ｊ記アースバツト２４に接続し、該バッドをボンデ
ィングワイヤ２６を介して接地すれば分割電極１５．１
６及びこれらから延びるリード１７．１８ホツト端子２
７．２８及び２９．３０相万の間の浮遊容量を減少する
上で一層有効であろう。

ところで、水晶素板に上述の如きスルーホールを形成す
る場合、第５図（ａｌ　、　（ｂｌ　に示す如（、スル
ーホール２：３内壁面の＋Ｘ方向に向かってエツチング
残としてのオーバーハング部２３ｂが形成される為スル
ーホール内に均一に金属が付着しにくく導通の確保に不
安がつきまとうという問題かあった。尚、前記オーバー
ハング部２３ｂの対向側内壁にもわずかにオーバーハン
グ２３ｃが形成されるが、これは金属の付着には格別な
悪影響を及ぼすことがない程度の突出￥である。

上述の問題を解決する為には第６図（ａｌ　に示す如く
、超薄板圧電共振子の一側端縁、例えばＺ軸に沿った一
側端縁に半円筒状凹陥を形成し、その−Ｘ側に金属膜を
蒸着するようにすればよい。

そもそも超薄板圧電共振子は同図（ｂｌ　に示１−如く
大面積圧電ウェハ上に多数の共振子を一時に形　成した
後切断して個々の共振子を得ることになるので、前述し
た共振子の凹陥２をエツチングにて形成する際前記ウェ
ハの切断線３４にまたがる太径のスルーホール３５を同
時に形成すると共に４ｉＪ記凹陥２側に全面電極５を蒸
着する際同時にスル−ボール３５内壁にも蒸着を行ない
、ウェハな切断した後充分に金属膜が形成されたスルー
ホール：３５の−Ｘ面を全面電極５とアースバッド３６
との接続に利用すればこれら両者の間の充分なる導通を
確保することができる。

（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超薄
板圧電共振子の全面電極と、パッケージ内底面の導体膜
との電気的接続を充分に確保することが可能となるので
、パッケージ内底面導体膜から延びる外部リートと共振
Ｔ−主電極の間の導通不良、接地不良に基づく浮遊容量
の増大を■止し、共振子の容量比の増大による発振周波
数の可変範囲の減少或は、フィルタの減衰特性の劣化を
防ｌにする上で著しい効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ乃至（ｃ）は夫々本発明に係る超薄圧電素
板を用いた圧電振動子の一実施例を示す平面図、Ａ−Ａ
断面図及びＢ−Ｂ断面図、第２図は本発明を多重モート
フィルタ素子に適用した状態な示す゛１′１図、第；３
図は第２図のフィルタの特性を小ず図、第４図はシール
ド電極を備えた多…、［＝ドフィルタ索Ｙの実施例を示
す゛１１而図面第５図（ａ）及び（ｂ）はスルーホール
部分の構成を示す・Ｉ２２図及びＣ−Ｃ断面図、第６図
（ａｌ及び（ｂ）は本発明の他の実施例に係る超薄板圧
電共振子の斜視図及び素板の製造手順を示す図、第７図
（ａ）及び（ｂ）は人々超薄板Ｉ′ｆ電共振子素板の構
成を示ず）ｌ視図及びＤ　−り断面図、第８図（ａｌ及
びｆｂｌ　は夫々超薄板圧電共振Ｔのパッケージへの一
船釣封出方法を説明する側面断面図及び従来の多重モー
ドフィルタ素Ｔ−電極リード構成を説明する為のす）也
面図である。 ■・・・圧電素板　２・・・凹陥部　３・・・振動部　
４・・・環状囲繞部　５・・・凹陥側電極２３・・・ス
ルーホール　２４・・・端子バッド２５・・・環状囲繞
部側端面凹陥 特許出願人　東洋通信機株式会社 代理人　弁　理　上　鈴　木　　均 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 手　続　ネ甫　正　書（方式） ％式％ １　事件の表示 平成２年特許願第１７９５７７号 ２　発明の名称 超薄板圧電共振子のリード構造 住研コーポ３１３号 ６　補正の対象　　明細書の図面の簡単な説明の欄。 ７　補正の内容 （１）明細書第１６頁第７〜８行目の記載［第７図（ａ
）及び（ｂｌ　は夫々」を「第７図は」と訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
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圧電素板の該環状囲繞
   部をその厚さ方向へ貫通するスルーホールを形成し、該
   スルーホールを介して該環状囲繞部の一表面に延在する
   電極のリード部とその対向面上に設けた端子バッドとを
   電気的に接続せしめたことを特徴とする超薄板圧電共振
   子のリード構造。
2. （２）前記スルーホールに代えて前記環状囲繞部の側端
   面に該部の厚さ方向へ貫通する凹陥を設け、該凹陥内壁
   に導体層を形成したことを特徴とする請求項（１）記載
   の超薄板圧電共振子のリード構造。