JPH0461507A - 超薄肉圧電振動子 - Google Patents

超薄肉圧電振動子

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JPH0461507A
JPH0461507A JP17211490A JP17211490A JPH0461507A JP H0461507 A JPH0461507 A JP H0461507A JP 17211490 A JP17211490 A JP 17211490A JP 17211490 A JP17211490 A JP 17211490A JP H0461507 A JPH0461507 A JP H0461507A
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thin
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Takao Morita
孝夫 森田
Osamu Ishii
修 石井
Takefumi Kurosaki
黒崎 武文
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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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) 本発明は基本波振動によって数10乃至数100 M 
Hzに及ぶ高い共振周波数を得ることのできる超薄板圧
電共振子の電極リード構造に関する。
(従来の技術) 近年、各種電子機器、通信機器においては、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ATカット水晶振動子は温度−周e、数字9
1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4
0 M II z程度が限界であった。
又、AT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LC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、
且つインビダンスレベルが高い為発振が困難になる場合
があるという欠陥があった。
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IGHz
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った。
上述の如き問題を解決するため、従来より第4図(al
  (bl に示すごとき圧電共振子が研究されている
即ち、この圧電共振子はATカット水晶ブロックlの片
面の中央部に機械加工又はエツチングによって凹陥部2
を形成するとともに、凹陥部2の底面に位置する振動部
3の厚さを、例えば100MHzの基本波共振周波数を
得んとするならば約17μmとする。
凹陥部2を形成した結果、凹陥部2側のブロック面には
、超薄板状の振動部3の周縁部に厚肉の環状囲繞部(リ
ブ)4が前記振動部3と一体的に形成され超薄板状の振
動部を機械的に支持する。
上述した如き構造を有する圧電素板の凹陥内側壁を含む
全面に導体膜5を付着すると共に、その対向面側の振動
部3の表面に部分電極6及びこれから延びる電極リード
7を真空蒸着等の手法を用いて付着すれば、共振周波数
の極めて高い圧電共振子を得ることができる。
圧電素板の凹陥内壁を含む全面に導体[5を付着する主
な理由は、精密なマスクを用いた特殊な蒸着技法により
部分的に導体膜を形成することが煩雑で生産効率を低下
せしめるからであるが、その反面、凹陥部2部全体が導
体lI!25で覆われているために1ij記部分電極6
から延びる電極リード7との間にコンデンサが形成され
て圧電共振子全体の容量比が増大し、周波数の変動し得
る幅が小さくなるという問題を生ずる。
即ち1部分電極6から延びる電極リード7に充分な導電
性を与えるために電極リード部面積を大きくすると、振
動部板厚が超薄であることに起因して大容量Cを構成す
る。太容阻Cが形成されると、第5図に示す圧電共振子
の等価回路における並列容量C8が増大して、圧電共振
子の容量比γ=C,/C,が増大するために、斯かるタ
イプの共振子は電圧制御水晶発振器(VCXO)の如く
所定の範囲内で発振周波数を変動せしめる必要のある発
振回路への適用が制限を受けるであろうし、又多重モー
ドフィルタ素子に適用せんとしても比較的広いバスバン
ドを要求された場合には対応が困難であるという欠陥が
予測される。
斯かる不具合を解決する為、全面電極のリードに対応す
る部分に導体膜を付着しないようにする手法も考えられ
るが、そのためにはマスクを使用した蒸着が必要となり
、蒸着にマスクを要しないという全面電極構成のメリッ
トを完全に損なう結果を招来する。
(発明の目的) 本発明は超薄板圧電共振子において予測される上述した
如き問題点に鑑みてなされたものであって、水晶等の圧
電ブロック表面に形成した凹陥部底面を超薄板状の圧電
振動部とした圧電共振子において、前記超薄肉の振動部
を介して電極と電極リードパターンとが相対面する結果
、コンデンサを形成し共振子の並列容量を増大させるこ
とに起因して発生する種々の不都合を解消することがで
きる超薄圧電共振子の電極リード構造を提供することを
目的とする。
(発明の概要) 上記の目的を達成するため本発明に係る共振fは、超薄
肉の振動部の一面に形成する電極から伸びる’Fihリ
ートパターンのうちL“ノ肉の環状囲繞部に対応する部
分を他の部分より充分に幅広としたことを特徴とする− (発明の実施例) 以ト、添付図面に示した好適な実施例:ご基づいて本発
明の詳細な説明する。
実施例の説明に先立って1本発明の理解を助ける為本発
明の基礎となる超薄板圧電共振子が何故にその凹陥部に
全面電極を、その対向面側に部分電極を設ける如き電極
構成を採用するかについて少しく解説する。
第1に真空蒸着技術の観点から前述した如き圧電基板凹
陥側振動部に部分電極を、又該電極から+i’l 記凹
陥の内側壁及び段差を越えて幅の狭い電極リードを延長
することは、圧電基板を水平面に対し傾けて蒸着を行な
う等の面倒な手法を用いればとも角、極めて困難であっ
て電極リードの導通確保に不安がある為、該面を全面電
極としいずれかの部分で必ず導通を確保し117るよう
にしたものである。
第2に斯かるタイプの共振rは元来デバイスの超小型化
を[1的とし、圧電基板のサイズは例えば3mmX3m
m以十としたい。然りとすれば、−枚の11電ウ工ハー
士にバッチ処理で一挙に多数のチップを形成し、EL後
にこれを個々のチップに切断する製法を採用する。この
場合、1・述したタイプの電極構成を採用すれば、ウェ
ハーの−・面には単に導体膜の全面蒸着を行なえば足り
、フォトマスク或はフォトリソグラフ用マスクの微妙な
位置合わせな要しないので、生産効率、歩留りを向上し
、コストを低減することができる。
以Eの如き理由により、従来から研究されていた超薄板
圧電共振子は凹陥側表面に全面電極を付着することを基
本とするものであることに留意されたい。
しかしながら、上述した如き電極構成を用いれば、前記
振動部の板厚が極めて小さいこともあって該部表裏の全
面電極と、電極リード部との間に大容量のキャパシタが
構成され、その結果共振器の容量比が大きくなり1g!
々の不都合を生ずること前述の通りである。
この聞届を解決するため1本発明に係る超薄板1電共振
T−は以上の如き電極構造をとる。
第1図は本発明の基本的構成を示す平面図であって、超
薄板圧電ブロックlの凹陥2側に形成した全面電極と対
向する面、Eの対向電極6より延びる電極リード7の環
状囲繞部4に対応する部分7aの幅員を幅広にしたもの
である。
斯くの如く振動部3上に位置する電極リード部分7bの
幅員を必要最小限に極限しながらも、環状囲繞部4の裏
面上、に位置する電極リード部分7aの幅員を幅広とす
る理由は、振動部3はその肉厚が極めて小さく、該部表
裏両面に夫々広面積の導体膜が対向して存在すれば大な
る容量のキャパシタを構成するのに対して、環状囲繞部
4はその肉厚が大であって仮にその表裏に導体膜が存在
してもさほど大なる容量を有することがな(、共振子の
容量比には■大な影響を与えないと考えられるからであ
る。また、細い電極リード部分7bの長さを極限するこ
とによってオーミックなロスを低減できるからである。
なお、1−述した如き圧電共振子は第2図に示す如くそ
の凹陥2側を例えばセラミクスを焼結した皿型パッケー
ジ8の内底面に設けて導体膜10に対面する如く収納し
、前記凹陥2側全面電極5を環状囲繞部4−・縁表面に
おいて前記導体膜10と導電性接着剤11で接着固定す
ると共に前記導体膜10を介してパッケージの外部リー
ド端T−12と接続する。一方、部分電極6から延びる
電極リード7の幅広部7aについてはこれをパッケージ
外壁のリード端子13と接続しているバクケージ8内壁
段差部に設けた導体バッド14とボンディングワイヤ1
5にて接続するのに利用するに好都合である。
以上、本発明を圧電振動子に適用した場合について説明
したが1本発明は超薄板多重モードフィルタにも同様に
適用可能である。多重モードフィルタのうち最も多用さ
れている2重モードJE@フィルタは周知の如く圧電基
板の一主面(この場合は凹陥2側)の全面電極5をアー
ス電極とし、その吋白面に分割近接電極16を設け、こ
れら両電極に交番電界を印加して1両電極間に音響結合
を′Lぜしめ、その結果励起する共振周波数の相異なる
2つの振動モートを利用してパンドパスフfルタを構成
するものである。
このようなフィルタ素子も又等価並列容量C0が大きく
なると、即ち容量比γが大きくなると実現可能なバンド
幅が減少することは周知である。
従って、第3図に丞す如く分割電極16.16から引出
すリードの内前記振動部3表面に付する部分17.17
は細く、環状囲綾部4表面五における部分17a、17
aは幅広にすればよい。
斯くすることによって数lO乃至100 M HZの共
振周波数を基本波振動によって得る振動子或はこの周波
数をほぼ中心周波数とするフィルタ素子を超小型に形成
し、しかもこれらの特性、殊に共振周波数の可変幅、フ
ィルタのバンド幅を部分大きな値に確保することができ
る。
(発明の効果) 本発明は以り説明した如く構成するものであるから、超
薄板圧電振動子或はフィルタ素子の容:d比を低い11
′(に押え、振動子にあっては共振周波数の可変幅を充
分に確保し、又フィルタ素r−にあっては、広いバスバ
ンドを5えるLで苫しい効果がある。更に、共振子振動
部表面のリート面積が電極のそれに比して小なることか
ら、不要波の発生も少ないと云う効果を併せ持つもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図本発明に係る超薄板圧電共振子の電極リード構造
の一例を示す平面図、第2図は本発明に係る圧電共振子
のパッケージ手法の一例を示す断面図、第3図は本発明
を適用した超薄板多重モードフィルタ素rの実施例を示
す平面図、第4図(a)及びfb)は夫々従来から研究
されていた超薄板圧電共振子の構造を示す斜視図及びそ
のx−X断面図、第5図は共振子の等価回路図である。 3・・・振動部 4・・・環状囲繞部 5−0゜ 全面電極 ・・部分電極 7・・・°4陽り一

Claims (1)

    【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成形した圧電共振子素板の一主面
    には全面電極を、その対向面には部分電極及びこれから
    素板端縁に延びる電極リードを設け、該電極リードの内
    前記環状囲繞部表面に付着する部分を他の部分より幅広
    としたことを特徴とする超薄圧電共振子の電極リード構
    造。
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