JPH06350376A - 気密封止された圧電デバイスおよび気密封止パッケージ - Google Patents

気密封止された圧電デバイスおよび気密封止パッケージ

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JPH06350376A
JPH06350376A JP6005232A JP523294A JPH06350376A JP H06350376 A JPH06350376 A JP H06350376A JP 6005232 A JP6005232 A JP 6005232A JP 523294 A JP523294 A JP 523294A JP H06350376 A JPH06350376 A JP H06350376A
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JP
Japan
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piezoelectric
plate
ion
electrode
recess
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JP6005232A
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Hiroki Satou
祐己 佐藤
Toshio Ishizaki
俊雄 石崎
Takeshi Sakagami
剛 阪上
Koji Hashimoto
興二 橋本
Toru Yamada
徹 山田
Tomoki Ueno
伴希 上野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03H9/02—Details
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    • H03H9/10—Mounting in enclosures
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    • H03H9/10—Mounting in enclosures
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 経時変化がなく、気密性に優れた、小型、高
性能、低コストの気密封止された圧電デバイスおよび気
密封止パッケージを提供すること。 【構成】 対向する2つの面の概中央部に電極106お
よび107を構成した所望の振動子特性を有する圧電板
101に、パッケージを構成する、概中央部に凹部を有
する蓋部圧電板102・底部圧電板103が、直接接合
している(直接接合部104、105)。電極106お
よび107は、導電性材料でできたバンプ803および
804を介し、蓋部圧電板102および底部圧電板10
3に構成された導電性材料を充填したスルーホール80
1および802によって外部に引き出されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用の分野】本発明は、水晶振動子や水晶フ
ィルタおよび弾性表面波フィルタなどの圧電共振子およ
びハイブリッドICなどの電気素子の気密封止に用いる
ことができる封止パッケージに関するものである。
【0002】
【従来の技術】携帯電話機などの移動体通信機器の普及
にともなって、それらの機器の基準周波数源やフィルタ
には圧電共振子が用いられている。
【0003】以下に図面を参照しながら、従来の水晶振
動子、水晶フィルタ、水晶弾性表面波フィルタおよびセ
ラミックスパッケージについて説明する。
【0004】図30は、従来の水晶振動子の構造を示す
ものである。
【0005】図30において、3401は水晶片、34
02は電極、3403、3404は導電性接着剤、34
05、3406は支持部材、3407、3408はリー
ド部材、3409は支持台、3410はキャップであ
る。
【0006】水晶片3401には、その両面に電極34
02が形成されている。水晶片3401は、その厚みや
弾性定数で決まる共振周波数を有し、電気的な共振素子
として機能する。さらに、支持台3409に支持された
支持部材3405および3406に導電性接着剤340
3および3404によって水晶片3401が支持される
と同時に電気的に接続されている。外部との電気的な接
続は、リード部材3407および3408を介して行わ
れている。また、キャップ3410により、水晶片34
01は封止されている。通常、封止は、半田溶接法が用
いられる。
【0007】図31、図32は、従来の水晶フィルタの
構造を示すものであり、図31はおもて側の構造図、図
32は図31のうら側の構造図である。
【0008】図31、32において、3501は水晶
片、3502と3503および3504と3505はそ
れぞれ対向する電極、3506から3509までは導電
性接着剤、3510および3511は支持部材、351
2から3515まではリード部材、3516は支持台、
3517はカバー部材である。
【0009】電極3502および3504は、それぞれ
導電性接着剤3506および3508と支持部材351
0および3511を介し、リード部材3512および3
514で外部に引き出されている。また、電極3503
および3505は、それぞれ導電性接着剤3507およ
び3509を介して、リード部材3513および351
5で外部に引き出されている。電極3503および35
05は通常接地し、電極3502に電気信号を入力する
と、水晶片3501はその厚みや弾性定数で決まる周波
数で共振する。この共振は水晶片3501中を機械的に
伝達し、その結果電極3504と3505の間に電界が
発生し、電極3504から電気信号を取り出せる。即
ち、水晶片3501の厚みや弾性定数で決まる共振周波
数の帯域通過フィルタとなる。また、支持台3516お
よびカバー部材3517により、水晶片3401は封止
されている。通常、封止は、半田溶接法が用いられる。
【0010】図33は、従来の弾性表面波フィルタの構
成を示すものである。
【0011】図33において、3601は圧電材料基
板、3602は蓋部材、3603は底部材、3604は
インターデジタルトランスデューサ(以下、IDTと記
す。)型の電極、3605はボンディングパッド、36
06は封止用のガラスである。
【0012】図33に示すように、圧電材料基板360
1にIDT形の電極3604を構成して電気信号を入力
すると、圧電材料基板3601上に弾性表面波が励起さ
れ、許される周波数の波だけが伝搬する。ここで伝搬可
能となる弾性表面波は、IDT電極3604の電極パタ
ーンや圧電材料基板3601の実効圧電定数によって決
定される。この原理を応用して、IDT電極3604の
電極パターンや圧電材料基板3601の材料および切り
出し角度を適当に設定することによって、所望のフィル
タ特性を有する弾性表面波フィルタとしている。封止
は、まず圧電材料基板3601をパッケージを構成する
底部材3603の凹部中に接着剤を用いて固定する。そ
の後、さらに底部材3603にガラス3606を塗布
し、その上に蓋部材3602を重ね、ガラス3606が
熔ける温度まで容器全体を加熱して一体化する。
【0013】図34は、従来のパッケージの一例を示す
ものである。
【0014】図34において、3701はセラミックス
蓋部材、3702はセラミックス本体部材、3702a
は封止用のガラス、3702bはセラミックス本体部材
3702に形成された凹部である。
【0015】図34に示すパッケージにおいて、セラミ
ックス本体部材3702の上面にはガラス3702aが
塗布されており、また、被封止物は凹部3702b中に
置かれる。封止は、被封止物を凹部3702b中に置い
た後、被セラミックス蓋部材3701を重ね、ガラス3
702aが熔ける温度まで容器全体を加熱して行う(た
とえばNikkei Electronics, 1991 1. 7 (No.517) pp.16
7)。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の水
晶振動子および水晶フィルタでは、支持部材、リード部
材、支持台およびカバー部材など部品点数が多く、且つ
構造上小型化には制約を受けていた。また、各部材の接
着には、導電性接着剤を用いていたため、接着剤よりガ
スが発生して気密性が劣化し、経時変化を誘発するとい
う問題点を有していた。さらに、製造プロセスが複雑
で、結果的にコスト高であるなどの複数の問題点を有し
ていた。
【0017】また、従来の水晶弾性表面波フィルタおよ
び封止パッケージでは、ガラスで封止するために封止部
からガスが発生し、デバイスの経時変化への影響が無視
できないこと、また、ガラスを溶融して接着剤として用
いるため、封止部にガラスのはみ出し代が必要であり、
結果的にデバイスの小型化に制限を加えていたことなど
の課題を有していた。
【0018】本発明は、経時変化がなく、気密性の優れ
た、小型、高性能、低コストの気密封止された圧電デバ
イスおよび気密封止パッケージを提供することを目的と
している。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電振動子は上
記問題を解決するため、鏡面研摩された対向する2つの
面の概中央部に電極を構成した所望の振動子特性を有す
る圧電板を、鏡面研摩された面の概中央部に凹部を有す
る圧電板もしくはイオン結合性材料の板状片を用いて、
前記圧電板の電極を構成した領域の周囲を清浄な状態で
挟持し、且つ前記挟持した領域において前記圧電板また
はイオン結合性材料の板状片を直接接合して、前記電極
を構成した領域を封止したことを特徴としたものであ
る。
【0020】また、本発明の圧電フィルタは上記問題を
解決するため、鏡面研摩された対向する2つの面の概中
央部に電極を構成した所望のフィルタ特性を有する圧電
板を、鏡面研摩された面の概中央部に凹部を有する圧電
板もしくはイオン結合性材料の板状片を用いて、前記圧
電板の電極を構成した領域の周囲を清浄な状態で挟持
し、且つ前記挟持した領域において前記圧電板またはイ
オン結合性材料の板状片を直接接合して、前記電極を構
成した領域を封止したことを特徴としたものである。
【0021】また、本発明の弾性表面波フィルタは上記
問題を解決するため、所望のフィルタ特性を有する圧電
材料基板の電極の構成されている領域の概周辺部と、前
記電極を構成している領域を塞ぐに足る大きさの凹部を
具備し且つイオン結合性材料でできた蓋部材の開口部と
を、それぞれ滑らかに研摩しさらに清浄な状態にするこ
とにより得られる接着力を用いて直接接合することによ
り、前記圧電材料基板と前記蓋部材とを一体化して前記
電極を構成した領域を封止するという構成を備えたもの
である。
【0022】また、本発明の封止パッケージは上記問題
を解決するため、イオン結合性材料でできた凹部もしく
は貫通孔部のある本体部材の前記凹部もしくは貫通孔部
の開口部の平坦な第1の面と、イオン結合性材料ででき
た蓋部材の前記凹部もしくは貫通孔部を塞ぐに足る大き
さの平坦な第2の面とを清浄にした後接触させ、前記第
1の面のイオン結合性材料と前記第2の面のイオン結合
性材料との間に働く結合力を用いて直接接合することに
より、前記凹部もしくは貫通孔部を封止することを特徴
とするものである。
【0023】
【作用】本発明は上記した構成によって、直接接合し凹
部もしくは貫通孔部を封止する。その結果、接着剤を用
いなくて済むので接着剤から発生するガスが全くなく、
また接着剤のはみ出し代をとる必要がないという長所を
有する。その結果、経時変化がなく、気密性の優れた、
小型、高性能、低コストの圧電デバイスおよび気密封止
パッケージを得ることができる。
【0024】また、パッケージを構成する蓋部材と底部
材および本体部材を同一の材質で構成することにより、
熱膨張係数が同じになり、温度安定度の優れた圧電デバ
イスおよび気密封止パッケージを実現できる。
【0025】また、イオンミリング法、サンドブラスト
法もしくはフッ酸などによる化学反応を用いた化学的エ
ッチング法などのいずれかを用い、所望の共振子特性も
しくはフィルタ特性を有する圧電板を薄く研摩すること
により、Q値が極めて高い圧電デバイスを実現すること
ができる。
【0026】また、片面の電極を導電性材料を充填した
スルーホールによって反対面に引き出すことにより、圧
電板の片側一面に電極を引き出すことができるので、回
路基板上への実装をより容易にすることができる。
【0027】また、挟持する圧電板に導電性材料を充填
したスルーホールを形成し、さらに、前記スルーホール
から伸びる導電性バンプを形成し、前記導電性バンプを
電極を形成した圧電板の電極部に押し当てることによ
り、電極を外部へ引き出すことができる気密性に優れた
圧電デバイスを実現することができる。
【0028】また、イオン結合性材料を母材にコーティ
ングする場合、母材自体の材料は、加工性やコストなど
を考慮して任意に決定することができるので、結果的に
いかなる形状の封止パッケージでも低価格で且つ容易に
実現することができる。
【0029】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0030】まず、本発明の第1の実施例の圧電振動子
について、図面を参照しながら説明する。
【0031】図1および図2は本発明の第1の実施例に
おける圧電振動子の構成を示すものであり、図1は本発
明の第1の実施例における圧電振動子の斜視図である。
また、図2は本発明の第1の実施例における圧電振動子
の構成を示したものであり、図における(a)および
(b)はそれぞれ図1の平面aa’および平面bb’で
の断面図であり、(c)は図1の圧電振動子101を上
からみた平面図である。
【0032】図1において、101は圧電板、102お
よび103はそれぞれ前記圧電板101に直接接合しパ
ッケージを構成する蓋部圧電板および底部圧電板、10
4および105は直接接合部、801はスルーホールで
ある。ここで、圧電板101、蓋部圧電板102および
底部圧電板103は直接接合部104および105にお
いて互いに接着剤無しに直接接合され、一体化されてい
る。
【0033】ここで、本発明における直接接合について
図3を用いて説明する。十分に清浄なイオン結合性の材
料の表面にある原子には、原子の持つ電荷により水酸基
(−OH)が結合している。さらに、この水酸基の周りに
数分子程度の水分子層が形成されている。即ち、十分に
平坦にしたイオン結合性の表面同士を接触させると、表
面に結合している水酸基および水分子が互いに水素結合
して接着力を及ぼし合い、その結果、表面同士が接着剤
などを用いずに接合して、直接接合状態となる。本発明
において直接接合とは、以上述べたように表面を清浄化
して得られる接着力により、接着剤などの異物を介さず
に接合することをいう。また、直接接合状態はイオン結
合性の材料、たとえば水晶や酸化アルミニウム、ガラス
などであれば得ることができる。なお、室温で直接接合
した材料を昇温する事によって、さらに強固な直接接合
状態とすることが出来る。ここで、水晶を用いた場合
は、その結晶の安定性から、1気圧では573℃以下の
温度で熱処理することが望ましい。
【0034】まず、本発明の第1の実施例における圧電
振動子の構成について、図2を用いて説明する。図2に
おいて、101は圧電板、102および103はそれぞ
れ概中央部に凹部を有し、パッケージを構成する蓋部圧
電板および底部圧電板、104および105は直接接合
部、106および107は対向する電極である。ここ
で、圧電板101の切り出し角度および厚みと電極10
6および107のパターン形状および厚みは、所望の振
動子特性が得られるようになっている。また、801お
よび802は金属などの導電性材料を充填したスルーホ
ールであり、図のようにパッケージを構成する蓋部圧電
板102および底部圧電板103に形成されている。さ
らに、各々の電極106および107は、それぞれバン
プ803および804を介し、さらにスルーホール80
1および802によって外部に引き出されている。ま
た、圧電板101と蓋部圧電板102および底部圧電板
103とはそれぞれ直接接合されて一体となり、直接接
合部104および105を形成している。
【0035】以下、本発明の第2の実施例の圧電振動子
について、図面を参照しながら説明する。図1および図
4は本発明の第2の実施例における圧電振動子の構成を
示すものであり、図1は本発明の第2の実施例における
圧電振動子の斜視図である。また、図4は本発明の第2の
実施例における圧電振動子の構成を示したものであり、
図における(a)および(b)はそれぞれ図1の平面a
a’および平面bb’での断面図であり、(c)は図1
の圧電振動子101を上からみた平面図である。
【0036】つぎに、本発明の第2の実施例における圧
電振動子の構成について、図4を用いて説明する。図4
において、第2の実施例は、第1の実施例と基本的に同
様の構成を持ち、101は片面に凹部を有する圧電板、
103はパッケージを構成する平坦な底部圧電板という
点が異なる。
【0037】以下、本発明の第3の実施例の圧電振動子
について、図面を参照しながら説明する。
【0038】図1および図5は本発明の第3の実施例に
おける圧電振動子の構成を示すものであり、図1は本発
明の第3の実施例における圧電振動子の斜視図である。
また、図5は本発明の第3の実施例における圧電振動子
の構成を示したものであり、図における(a)および
(b)はそれぞれ図1の平面aa’および平面bb’で
の断面図であり、(c)は図1の圧電振動子101を上
からみた平面図である。
【0039】つぎに、本発明の第3の実施例における圧
電振動子の構成について、図5を用いて説明する。図5
において、第3の実施例は、第1の実施例と基本的に同
様の構成を持ち、101は両面に凹部を有する圧電板、
102および103はそれぞれパッケージを構成する平
坦な蓋部圧電板および底部圧電板という点が異なる。
【0040】以上、図1、図2、図4および図5のよう
に構成された本発明の第1、第2および第3の実施例の
圧電振動子の動作について、いずれの実施例においても
それぞれの動作の原理は同様であるので、そのうち本発
明の第1の実施例、すなわち図2を用いて、以下その動
作を説明する。
【0041】電極106もしくは電極107のいずれか
に電気信号を入力すると、圧電板101はその厚みや弾
性定数で決まる周波数で共振する。即ち、圧電板101
の厚みや弾性定数で決まる共振周波数の電気的振動子と
なる。
【0042】以下、本発明の第4の実施例の圧電振動子
について、図面を参照しながら説明する。
【0043】図6および図7は本発明の第4の実施例に
おける圧電振動子の構成を示すものであり、図6は本発
明の第4の実施例における圧電振動子の斜視図である。
また、図7は本発明の第4の実施例における圧電振動子
の構成を示したものであり、図における(a)は図6の
圧電振動子101を上からみた平面図であり、(b)お
よび(c)はそれぞれ図6の平面aa’および平面b
b’での断面図である。
【0044】本発明の第4の実施例における圧電振動子
の構成について、図7を用いて説明する。図7におい
て、第4の実施例は、第1の実施例と基本的に同様の構
成を持ち、圧電板101の概中央部は周辺部より薄く構
成されている点が異なる。
【0045】以上のように構成された本発明の第4の実
施例の圧電振動子の動作の原理は、本発明の第1から第
3の実施例で述べたものと同様である。
【0046】以下、本発明の第5の実施例の圧電振動子
について、図面を参照しながら説明する。
【0047】図8および図9は本発明の第5の実施例に
おける圧電振動子の構成を示すものである。図8は本実
施例の圧電振動子の斜視図であり、101は圧電板、1
02は蓋部圧電板、103は底部圧電板、104および
105は直接接合部である。ここで、圧電板101、蓋
部圧電板102および底部圧電板103は直接接合部1
04および105において互いに接着剤無しに直接接合
され、一体化されている。さらに、801および802
は蓋部圧電板102に形成され且つ導電性材料を充填し
たスルーホールである。また、図9において(a)およ
び(b)は図8の平面aa’および平面bb’での断面
図、(c)は図8の圧電板101を上からみた平面図で
あり、その中で106および107は圧電板101に形
成された電極、さらに803および804はバンプであ
る。第5の実施例は、圧電板101に導電性材料を充填
したスルーホール805が形成された点が第1の実施例
と異なる。ここで、圧電板101の厚みおよび切り出し
角度および電極106および107の厚みおよびパター
ン形状は、所望の振動子特性を有するように決定されて
おり、さらにバンプ803および804は、それぞれ電
極106および107とスルーホール801、802お
よび805を電気的に接続している。
【0048】以上のように構成された本発明の第5の実
施例の圧電振動子の動作の原理は、本発明の第1から第
3の実施例で述べたものと同様である。
【0049】なお、本発明の第1から第5の実施例にお
いて、圧電板、蓋部圧電板および底部圧電板に形成する
凹部の構成方法としては、Ar+などの不活性ガスのイオ
ンを衝突させスパッタするイオンミリング法、空気と共
に砥粒を衝突させスパッタするサンドブラスト法および
フッ酸との化学反応によって材料をエッチングする方法
などがある。
【0050】なお、本発明の第1から第5までの実施例
において、パッケージを構成する蓋部材および底部材の
構成材料としては、イオン結合性の材料であれば本質的
に直接接合が可能であるので、例えばLiF、NaFおよびKF
などのフッ化物、Al2O3、MgO、TiO2およびSiO2などの酸
化物、LiCl、KCl、NaClおよびCdCl2などの塩化物、MgAl
2O4などのイオン結合材料同士の中間化合物や固溶体も
しくはガラスなどの非晶質材料など、他のイオン結合性
の材料でもかまわない。さらに、材料が単結晶でも多結
晶のイオン結合性材料でもかまわない。特に、パッケー
ジを構成する蓋部材と底部材および本体部材をすべて水
晶にすると、熱膨張係数が同じになり、温度安定度に優
れた、Q値が極めて高い水晶振動子を実現することがで
きる。
【0051】なお、本発明の第1から第5までの実施例
において、パッケージを構成する蓋部材と底部材および
本体部材の構成材質として示した材料の形状は、本発明
の実施例で示したものに限定されるのではなく、例えば
凹部およびスルーホールの形状が丸型や三角型など任意
の形状であってもかまわない。
【0052】なお、本発明の第1から第5までの実施例
において、電極の材質、厚みおよびパターン形状は、本
発明の実施例で示したものに限定されるのではなく、所
望の振動子特性が得られる構造であれば、電極の材質、
厚みおよびパターン形状は限定されない。
【0053】以下、本発明の第6の実施例の圧電フィル
タについて、図面を参照しながら説明する。
【0054】図10および図11は本発明の第6の実施
例における圧電フィルタの構成を示すものであり、図1
0は本発明の第6の実施例における圧電フィルタの斜視
図である。また、図11は本発明の第6の実施例におけ
る圧電フィルタの構成を示したものであり、図における
(a)および(b)はそれぞれ図10の平面aa’およ
び平面bb’での断面図であり、(c)は図10の圧電
フィルタ1201を上からみた平面図である。
【0055】図10において、1201は圧電板、12
02および1203はそれぞれ前記圧電板1201に直
接接合しパッケージを構成する蓋部圧電板および底部圧
電板、1204および1205は直接接合部、1801
および1802はスルーホールである。ここで、圧電板
1201、蓋部圧電板1202および底部圧電板120
3は直接接合部1204および1205において互いに
接着剤無しに直接接合され、一体化されている。
【0056】本発明の実施例における直接接合は、本発
明の第1の実施例において図3を用いて説明されてい
る。
【0057】まず、本発明の第6の実施例における圧電
フィルタの構成について、図11を用いて説明する。図
11において、1201は圧電板、1202および12
03はそれぞれ概中央部に凹部を有し、パッケージを構
成する蓋部圧電板および底部圧電板、1204および1
205は直接接合部、1206と1207および120
8と1209はそれぞれ対向する電極である。ここで、
圧電板1201の切り出し角度および厚みと電極120
6から1209のパターン形状および厚みは、所望のフ
ィルタ特性が得られるようになっている。また、圧電板
1201と蓋部圧電板1202および底部圧電板120
3とはそれぞれ直接接合されて一体となり、直接接合部
1204および1205を形成している。また、180
1から1804は金属などの導電性材料を充填したスル
ーホールであり、図のようにパッケージを構成する蓋部
圧電板1202および底部圧電板1203に形成されて
いる。さらに、各々の電極1206から1209は、そ
れぞれバンプ1805から1808を介し、さらにスル
ーホール1801から1804によって外部に引き出さ
れている。
【0058】以下、本発明の第7の実施例の圧電フィル
タについて、図面を参照しながら説明する。
【0059】図10および図12は本発明の第7の実施
例における圧電フィルタの構成を示すものであり、図1
0は本発明の第7の実施例における圧電フィルタの斜視
図である。また、図12は本発明の第7の実施例におけ
る圧電フィルタの構成を示したものであり、図における
(a)および(b)はそれぞれ図10の平面aa’およ
び平面bb’での断面図であり、(c)は図10の圧電
フィルタ1201を上からみた平面図である。
【0060】つぎに、本発明の第7の実施例における圧
電フィルタの構成について、図12を用いて説明する。
図12において、第7の実施例は、第6の実施例と基本
的に同様の構成を持ち、1201は片面に凹部を有する
圧電板、1203はパッケージを構成する平坦な底部圧
電板という点が異なる。
【0061】以下、本発明の第8の実施例の圧電フィル
タについて、図面を参照しながら説明する。
【0062】図10および図13は本発明の第8の実施
例における圧電フィルタの構成を示すものであり、図1
0は本発明の第8の実施例における圧電フィルタの斜視
図である。また、図13は本発明の第8の実施例におけ
る圧電フィルタの構成を示したものであり、図における
(a)および(b)はそれぞれ図10の平面aa’およ
び平面bb’での断面図であり、(c)は図10の圧電
フィルタ1201を上からみた平面図である。
【0063】つぎに、本発明の第8の実施例における圧
電フィルタの構成について、図13を用いて説明する。
図13において、第8の実施例は、第6の実施例と基本
的に同様の構成を持ち、1201は両面に凹部を有する
圧電板、1202および1203はそれぞれパッケージ
を構成する平坦な蓋部圧電板および底部圧電板という点
が異なる。
【0064】以上、図10から図13のように構成され
た本発明の第6、第7および第8の実施例の圧電フィル
タの動作について、いずれの実施例においてもそれぞれ
の動作の原理は同様であるので、そのうち本発明の第6
の実施例、すなわち図11を用いて、以下その動作を説
明する。
【0065】電極1206と1207および1208と
1209のそれぞれどちらか一方の電極は通常接地され
る。例えば、電極1207および1209を接地し、電
極1206を入力端子、電極1208を出力端子とした
とき、電極1206に電気信号を入力すると、圧電板1
201はその厚みや弾性定数で決まる周波数で共振す
る。この共振は圧電板1201中を機械的に伝達し、そ
の結果電極1208と1209の間に電界が発生し、電
極1208から電気信号を取り出せる。即ち、圧電板1
201の厚みや弾性定数で決まる共振周波数の帯域通過
フィルタとなる。
【0066】以下、本発明の第9の実施例の圧電フィル
タについて、図面を参照しながら説明する。
【0067】図14および図15は本発明の第9の実施
例における圧電フィルタの構成を示すものであり、図1
4において、1201は圧電板、1202は蓋部圧電
板、1203は底部圧電板、1204および1205は
直接接合部である。ここで、圧電板1201、蓋部圧電
板1202および底部圧電板1203は直接接合部12
04および1205において互いに接着剤無しに直接接
合され、一体化されている。また、図15において
(a)および(b)はそれぞれ図14の平面aa’およ
び平面bb’での断面図、(c)は図14の圧電板12
01を上からみた平面図であり、その中で1206から
1209は圧電板1201に形成された電極である。圧
電板1201の概中央部は周辺部より薄く構成されてお
り、またその厚みおよび切り出し角度および電極120
6から1209の厚みおよびパターン形状は、所望のフ
ィルタ特性を有するように決定されている。
【0068】以上のように構成された本発明の第9の実
施例の圧電フィルタの動作の原理は、本発明の第6から
第8の実施例で述べたものと同様である。
【0069】以下、本発明の第10の実施例の圧電フィ
ルタについて、図面を参照しながら説明する。
【0070】図16および図17は本発明の第10の実
施例における圧電フィルタの構成を示すものである。図
16は本実施例の圧電フィルタの斜視図であり、120
1は圧電板、1202は蓋部圧電板、1203は底部圧
電板、1204および1205は直接接合部である。こ
こで、圧電板1201、蓋部圧電板1202および底部
圧電板1203は直接接合部1204および1205に
おいて互いに接着剤無しに直接接合され、一体化されて
いる。さらに、1801から1804は蓋部圧電板12
02に形成され且つ導電性材料を充填したスルーホール
である。また、図17において(a)および(b)は図
16の平面aa’および平面bb’での断面図、(c)
は図16の圧電板1201を上からみた平面図であり、
その中で1206から1209は圧電板1201に形成
された電極、さらに1805から1808はバンプであ
る。第10の実施例は、圧電板1201に導電性材料を
充填したスルーホール1809および1810が形成さ
れた点が、第6の実施例と異なる。ここで、圧電板12
01の厚みおよび切り出し角度および電極1206から
1209の厚みおよびパターン形状は、所望のフィルタ
特性を有するように決定されており、さらにバンプ18
05から1808は、それぞれ電極1206から120
9とスルーホール1801から1804、1809およ
び1810を電気的に接続している。
【0071】以上のように構成された本発明の第10の
実施例の圧電フィルタの動作の原理は、本発明の第7か
ら第9の実施例で述べたものと同様である。
【0072】なお、本発明の第6から第10の実施例に
おいて、圧電板、蓋部圧電板および底部圧電板に形成す
る凹部の構成方法としては、Ar+などの不活性ガスのイ
オンを衝突させスパッタするイオンミリング法、空気と
共に砥粒を衝突させスパッタするサンドブラスト法およ
びフッ酸との化学反応によって材料をエッチングする方
法などがある。
【0073】なお、本発明の第6から第10までの実施
例において、パッケージを構成する蓋部材および底部材
の構成材料としては、イオン結合性の材料であれば本質
的に直接接合が可能であるので、例えばLiF、NaFおよび
KFなどのフッ化物、Al2O3、MgO、TiO2およびSiO2などの
酸化物、LiCl、KCl、NaClおよびCdCl2などの塩化物、Mg
Al2O4などのイオン結合材料同士の中間化合物や固溶体
もしくはガラスなどの非晶質材料など、他のイオン結合
性の材料でもかまわない。さらに、材料が単結晶でも多
結晶のイオン結合性材料でもかまわない。特に、パッケ
ージを構成する蓋部材と底部材および本体部材をすべて
水晶にすると、熱膨張係数が同じになり、温度安定度に
優れた、Q値が極めて高いフィルタを実現することがで
きる。
【0074】なお、本発明の第6から第10までの実施
例において、パッケージを構成する蓋部材と底部材およ
び本体部材の構成材質として示した材料の形状は、本発
明の実施例で示したものに限定されるのではなく、例え
ば凹部およびスルーホールの形状が丸型や三角型など任
意の形状であってもかまわない。
【0075】なお、本発明の第6から第10までの実施
例において、電極の材質、厚みおよびパターン形状は、
本発明の実施例で示したものに限定されるのではなく、
所望のフィルタ特性が得られる構造であれば、電極の材
質、厚みおよびパターン形状は限定されない。
【0076】なお、本発明の第6から第10までの実施
例において、電極の数は本発明の実施例で示したものに
限定されるのではなく、例えば、図18に示すように、
圧電板2201を介して、電極2202、2204、2
206をそれぞれ2203、2205、2207と対向
させて、二組以上構成してもかまわない。
【0077】以下、本発明の第11の実施例における弾
性表面波フィルタについて、図面を参照しながら説明す
る。
【0078】図19は、本発明の第11の実施例のおけ
る弾性表面波フィルタの構成を示したものであり、23
01は圧電材料基板、2302は圧電材料でできた蓋部
材、2302′は蓋部材2302に構成された凹部、2
303は電極、2304はスルーホールである。ここ
で、電極2303は圧電材料基板2301上に構成され
ている。さらに、圧電材料基板2301には導電性材料
を充填したスルーホール2304が入力用と出力用に2
つ構成されており、このスルーホール2304によって
電極2303と外部とが電気的に接続されている。ま
た、蓋部材2302の概中央部には、電極2303およ
びスルーホール2304を覆うように凹部2302′が
形成されており、さらに、圧電材料基板2301と蓋部
材2302とが、電極2303が凹部2302′に入り
込むように直接接合して一体化されている。
【0079】本発明の実施例における直接接合は、本発
明の第1の実施例において図3を用いて説明されてい
る。
【0080】つぎに、以上のように構成された本発明の
第11の実施例における弾性表面波フィルタの動作原理
について説明する。図19に示すように、圧電材料基板
2301の表面にIDT型の電極2303を設けて、電
気信号を入力すると、圧電材料基板2301の表面に弾
性表面波が励起され、許される周波数の波だけが伝搬す
る。ここで伝搬可能な弾性表面波は、IDT電極230
3の電極パターンや圧電材料基板2301の実効圧電定
数によって決定される。すなわち、このように構成され
た弾性表面波フィルタは、ある特定の周波数範囲の電気
信号のみを通過させる帯域通過フィルタとして用いるこ
とができる。
【0081】以下、本発明の第12の実施例における弾
性表面波フィルタについて、図面を参照しながら説明す
る。
【0082】図20は、本発明の第12の実施例のおけ
る弾性表面波フィルタの構成を示したものであり、24
01は圧電材料基板、2402は圧電材料でできた蓋部
材、2402′は蓋部材2402に構成された凹部、2
403は圧電材料でできた底部材、2404はIDT型
の電極、2405はボンディングパッドである。ここ
で、電極2404は圧電材料基板2401上に構成され
ている。さらに、圧電材料基板2401には導電性材料
を充填したボンディングパッド2405が入力用と出力
用に2つ構成されており、このボンディングパッド24
05によって電極2404と外部とが電気的に接続され
ている。また、蓋部材2402の概中央部には、圧電材
料基板2401を覆う凹部2402′が形成されてお
り、さらに、圧電材料基板2401と底部材2403お
よび底部材2403と蓋部材2402とは、それぞれが
直接接合して一体化されている。
【0083】以上のように構成された本発明の第12の
実施例における弾性表面波フィルタの動作原理は、本発
明の第11の実施例における弾性表面波フィルタのそれ
と同様である。
【0084】以下、本発明の第13の実施例における弾
性表面波フィルタについて、図面を参照しながら説明す
る。
【0085】図21は、本発明の第13の実施例のおけ
る弾性表面波フィルタの構成を示したものであり、25
01は圧電材料基板、2502は圧電材料でできた蓋部
材、2502′は蓋部材2502に構成された凹部、2
503は圧電材料でできた底部材、2504はIDT型
の電極、2505はスルーホールである。ここで、電極
2504は圧電材料基板2501上に構成されている。
さらに、圧電材料基板2501には導電性材料を充填し
たスルーホール2505が入力用と出力用に2つ構成さ
れており、このスルーホール2505によって電極25
04と外部とが電気的に接続されている。また、蓋部材
2502の概中央部には、圧電材料基板2501を覆う
凹部2502′が形成されており、さらに、圧電材料基
板2501と底部材2503および底部材2503と蓋
部材2502とが、直接接合して一体化されている。
【0086】以上のように構成された本発明の第13の
実施例における弾性表面波フィルタの動作原理は、本発
明の第11の実施例における弾性表面波フィルタのそれ
と同様である。
【0087】以下、本発明の第14の実施例における弾
性表面波フィルタについて、図面を参照しながら説明す
る。
【0088】図22は、本発明の第14の実施例のおけ
る弾性表面波フィルタの構成を示したものであり、26
01は圧電材料基板、2602は蓋部材、2602′は
蓋部材2602に構成された凹部、2603はIDT型
の電極、2604はスルーホールおよび2605はイオ
ン結合性材料被覆部である。ここで、電極2603は圧
電材料基板2601上に構成されている。さらに、圧電
材料基板2601には導電性材料を充填したスルーホー
ル2604が入力用と出力用に2つ構成されており、こ
のスルーホール2604によって電極2603と外部と
が電気的に接続されている。また、蓋部材2602の概
中央部には、圧電材料基板2601を覆う凹部260
2′が形成されており、さらに、圧電材料基板2601
と蓋部材2602とが直接接合される領域はイオン結合
性材料で覆われて、イオン結合性材料被覆部2605と
なっており、本実施例においては、このイオン結合性材
料に起因する接着力を利用して圧電材料基板2601と
蓋部材2602とが直接接合して一体化されている。
【0089】なお、イオン結合性材料で被覆する方法と
しては、たとえば、イオン結合結晶材の原料となる物質
を気相状態で分解してイオン結合性結晶を析出させる化
学気相析出(Chemical Vapor Deposition;CVD)法
や、真空中にてイオン結合結晶材の原料となるターゲッ
トに高速荷電粒子を衝突させて気化させることによりイ
オン結合性材料を形成するスパッタ法、もしくは圧電材
料基板2601および蓋部材2602の材料の酸化物が
イオン結合性の材料であるときには母材の表面を酸化さ
せて酸化膜を形成する方法などを用いることができる。
また、CVD法やスパッタ法では、形成するイオン結合
材料と母材の間に互いの接合性を良好にするバッファ層
を形成することにより安定にイオン結合性の材料を表面
に構成することができる。
【0090】以上のように構成された本発明の第14の
実施例における弾性表面波フィルタの動作原理は、本発
明の第11の実施例における弾性表面波フィルタのそれ
と同様である。
【0091】以下、本発明の第15の実施例における弾
性表面波フィルタについて、図面を参照しながら説明す
る。
【0092】図23は、本発明の第15の実施例のおけ
る弾性表面波フィルタの構成を示したものであり、27
01は圧電材料基板、2702は圧電材料でできた蓋部
材、2703は圧電材料でできた底部材、2703′は
底部材2703に構成された凹部、2704はIDT型
の電極、2705はボンディングパッドである。ここ
で、電極2704は圧電材料基板2701上に構成され
ている。さらに、圧電材料基板2701には導電性材料
を充填したボンディングパッド2705が入力用と出力
用に2つ構成されており、このボンディングパッド27
05によって電極2704と外部とが電気的に接続され
ている。また、底部材2703の概中央部には、圧電材
料基板2701を覆う凹部2703′が形成されてお
り、さらに、圧電材料基板2701と底部材2703お
よび底部材2703と蓋部材2702とは、それぞれが
直接接合して一体化されている。
【0093】以上のように構成された本発明の第15の
実施例における弾性表面波フィルタの動作原理は、本発
明の第11の実施例における弾性表面波フィルタのそれ
と同様である。
【0094】なお、本発明の第11、第12、第13お
よび第15の各実施例において、蓋部材および底部材は
圧電材料でできているものとしたが、直接接合が可能な
イオン結合性の材料であれば封止が可能となるので、た
とえば水晶、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)およびタンタ
ル酸リチウム(LiTaO3)などでもかまわない。
【0095】なお、本発明の第11から第15の各実施
例においては圧電基板として圧電材料としたが、たとえ
ば水晶、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)およびタンタル酸
リチウム(LiTaO3)などを用いることができ、いかなる
圧電材料を用いたときでも本発明の各実施例で示したよ
うに、圧電材料基板と蓋部材および底部材を直接接合す
ることによって同様な効果が得られる。
【0096】なお、本発明の第11から第15の各実施
例において電極の外部への引き出し法としてスルーホー
ルもしくはボンディングパッドを用いる方法を示した
が、本発明において電極の外部引き出し法はこの方法に
限定されることはない。また、必要に応じて接地する電
極を構成する場合においても、外部への接地端子の引き
出し法も同様である。
【0097】なお、本発明の第12、第13および第1
5の各実施例において、蓋部材および底部材の材料を同
一のものにすることにより、互いの熱膨張係数を一致さ
せることができるのでより信頼性の高い弾性表面波フィ
ルタとすることができる。
【0098】なお、本発明の第11、第12、第13お
よび第15の各実施例において、圧電板として水晶を用
いた場合は、Q値の高い弾性表面波フィルタとすること
ができる。さらに蓋部材および底部材も水晶と同一にす
ることによって、それぞれの熱膨張係数を一致させるこ
とができるのでより信頼性の高い弾性表面波フィルタと
することができる。
【0099】なお、本発明の第11、第12、第13お
よび第15の各実施例において、蓋部材および底部材に
本発明の第14の実施例で用いた蓋部材のように、イオ
ン結合性材料が被覆されたものを用いることも可能であ
り、このときには各実施例における蓋部材および底部材
それぞれの材料について、加工性やコスト性を考慮して
さらに低コストで高性能な弾性表面波フィルタとするこ
とができる。
【0100】なお、本発明の第11から第15の各実施
例において、蓋部材および底部材の材料についての限定
はいっさい無く、直接接合が可能な材料であれば同様な
効果が得られ、たとえばLiF,NaF,KFなどのフッ化物や、
LiCl,KCl,NaCl,CdCl2などの塩化物、Al2O3,MgO,SiO2,Ti
O2などの酸化物、MgAl2O4などのイオン結合材料同士の
中間化合物や固溶体もしくはガラスなどの非晶質材料な
ど、他のイオン結合性の材料でもかまわない。さらに、
材料が単結晶でも多結晶のイオン結合性材料でもかまわ
ない。また、ガラスなどの非晶質材料や多結晶材料を用
いた場合には、一般的にその熱膨張係数が異方性を示さ
ず等方的な熱膨張係数となるので、本体部材と蓋部材の
結晶軸方向を合わせて熱的なストレスを回避する必要が
なくなるばかりでなく、用いるイオン結合性材料の組成
を変化させることにより、封止する圧電板と蓋部材およ
び底部材との熱膨張係数を一致させることが可能とな
り、熱的にさらに信頼性の高いパッケージとすることが
できる。
【0101】なお、本発明の第11から第15までの各
実施例においてイオン結合性として、イオン結合と共有
結合結晶との両極端の間には、結合の形態に連続的な領
域が存在する(例えば、キッテル 固体物理学入門 第5版
宇野良清、森田章、津屋昇、山下次郎 共訳 丸善株
式会社)が、若干の共有結合性を含んでいても直接接合
が可能であるイオン結合性を持つ材料であればかまわな
い。
【0102】なお、本発明の第11から第15の各実施
例において、各図中ではIDT電極のみ示したが、接地
電極や反射電極を設ける場合においても、それら全ての
圧電板上の電極パターンにはなんら限定はない。
【0103】以下、本発明の第16の実施例における封
止パッケージについて、図面を参照しながら説明する。
【0104】図24は本発明の第16の実施例における
封止パッケージの構造を示すものである。
【0105】図24において、2801は蓋部材、28
02は本体部材であり、ともにイオン結合性材料ででき
ている。また、本体部材2802のほぼ中央部はくり貫
かれて凹部2802bが形成され、さらに、その周りは
平坦に鏡面研摩されて直接接合面2802aとなってい
る。一方、蓋部材2801は凹部2802bを封止する
に必要な大きさを有し、直接接合面2802aと同様に
平坦に鏡面研摩された直接接合面2801aを有してい
る。また、本体部材2802に形成したような凹部28
02bを設ける方法として、たとえば、Ar+などの不活
性ガスのイオンを衝突させスパッタするイオンミリング
法、高圧のガスを用いて砥粒を吹き付けることにより研
摩を行うサンドブラスト法および化学反応を用いたエッ
チング法などを用いることができる。
【0106】本発明の実施例における直接接合は、本発
明の第1の実施例において図3を用いて説明されてい
る。
【0107】以下、本発明の第17の実施例における封
止パッケージについて、図面を参照しながら説明する。
【0108】図25は本発明の第17の実施例における
封止パッケージの構造を示すものである。
【0109】図25において、2901は蓋部材、29
02は本体部材、2903は底部材であり、それぞれイ
オン結合性の材料でできている。また、本体部材290
2の中央部はくり貫かれて穴2902bが形成され、さ
らに、その周りは平坦に鏡面研摩されて直接接合面29
02aが形成されている。一方、蓋部材2901および
底部材2903は、それぞれ穴2902bを両面から封
止するに必要な大きさを有し、直接接合面2902aと
同様に平坦に鏡面研摩されて直接接合面2901aおよ
び2903aを有している。ここで、本発明の第17の
実施例における封止方法については、本発明の第16の
実施例において説明した封止方法と同様であり、蓋部材
2901、本体部材2902および底部材2903のそ
れぞれの直接接合面2901a、2902aおよび29
03aにおいて互いに直接接合することによって封止を
行う。
【0110】以下、本発明の第18の実施例における封
止パッケージについて、図面を参照しながら説明する。
【0111】図26は本発明の第18の実施例における
封止パッケージの構造を示すものである。図26におい
て、3001は蓋部材、3002は本体部材であり、と
もにイオン結合性材料でできている。また、本体部材3
002のほぼ中央部はくり貫かれて凹部3002bが形
成され、さらに、その周りは平坦に鏡面研摩されて直接
接合面3002aとなっている。一方、蓋部材3001
は凹部3002bを封止するに必要な大きさを有し、直
接接合面3002aと同様に平坦に鏡面研摩された直接
接合面3001aを有している。さらに、蓋部材300
1には、導電性材料を充填したスルーホール3003お
よびスルーホール3003から延びるバンプ3004を
具備しており、被封止物(ICや水晶振動子など)と外
部との電気的なコンタクトがとれるようになっている。
【0112】ここで、本発明の第18の実施例における
封止パッケージは被封止物との電気的なコンタクトをと
る方法として、本発明の第16の実施例における封止パ
ッケージと同様な構成にスルーホール3003とバンプ
3004を具備させたものであるので、本発明の第18
の実施例における封止方法については、本発明の第16
の実施例において説明した封止方法と同様であり、蓋部
材3001および本体部材3002をそれぞれの直接接
合面3001aおよび3002aにおいて互いに直接接
合することによって封止を行う。
【0113】なお、本発明の第16、第17および第1
8の実施例において、蓋部材、本体部材、底部材、凹部
および穴の形状は、本発明の実施例で示したものに限定
されるのではなく、たとえば凹部または穴の形状が丸型
や三角型など任意のものであっても、本発明の第16、
第17および第18の実施例で示したように、本体部材
蓋部材および底部材がイオン結合性の材料で構成され、
イオン結合性の材料間に働く結合力を用いて直接接合す
ることにより前記凹部または貫通孔部を封止する構造で
あれば良い。
【0114】なお、本発明の第16および第17の実施
例において、蓋部材、本体部材および底部材に、本発明
の第18の実施例で示したようにスルーホールとそれか
ら延びるバンプを形成して、被封止物と外部との電気的
なコンタクトがとれるようにすることもできる。
【0115】なお、本発明の第16、第17および第1
8の実施例において、各部材の構成材料はイオン結合性
の材料であれば本質的に直接接合が可能であるので、い
かなる材料でもかまわない。たとえば、Al2O3,MgO,SiO2
などの酸化物や、LiF,NaF,KFなどのフッ化物、LiCl,KC
l,NaCl,CdCl2などの塩化物、TiO2などの金属酸化物、Mg
Al2O4などのイオン結合材料同士の中間化合物や固溶体
もしくはガラスなどの非晶質材料など、他のイオン結合
性の材料でもかまわない。さらに、材料が単結晶でも多
結晶のイオン結合性材料でもかまわない。
【0116】なお、本発明の第16、第17および第1
8の実施例においてイオン結合性として、イオン結合と
共有結合結晶との両極端の間には、結合の形態に連続的
な領域が存在する(例えば、キッテル 固体物理学入門 第
5版 宇野良清、森田章、津屋昇、山下次郎 共訳 丸
善株式会社)が、若干の共有結合性を含んでいても直接
接合が可能であるイオン結合性を持つ材料であればかま
わない。
【0117】以下、本発明の第19の実施例における封
止パッケージについて、図面を参照しながら説明する。
【0118】図27は本発明の第19の実施例における
封止パッケージの構造を示すものである。図27におい
て、蓋部材3101および本体部材3102は、金属や
セラミックスなどでできている。本体部材3102のほ
ぼ中央部はくり貫かれていて凹部3102bが形成さ
れ、さらに、その周りは平坦に鏡面研摩され且つイオン
結合性の材料で覆われて 直接接合面3102aとなっ
ている。一方、蓋部材3101は凹部3102bを封止
するに必要な大きさを有し、直接接合面3102aと同
様に平坦に鏡面研摩され且つイオン結合性の材料で覆わ
れた直接接合面3101aを有している。
【0119】本発明の実施例における直接接合は、本発
明の第1の実施例において図3を用いて説明されてい
る。
【0120】ここで、これらイオン結合性の材料で覆う
方法として、たとえば、イオン結合結晶材の原料となる
物質を気相状態で分解して蓋部材3101および本体部
材3102の表面にイオン結合性結晶を析出させる化学
気相析出(Chemical Vapor Deposition;CVD)法や、
真空中にてイオン結合結晶材の原料となるターゲットに
高速荷電粒子を衝突させて気化させることにより蓋部材
3101および本体部材3102の表面にイオン結合結
晶材料膜を形成するスパッタ法、もしくは蓋部材310
1および本体部材3102に用いた材料の酸化物がイオ
ン結合性の材料であるときには母材の表面を酸化させて
酸化膜を形成する方法などを用いることができる。ま
た、CVD法やスパッタ法では、形成するイオン結合材
料と母材の間に互いの接合性を良好にするバッファ層を
形成することにより安定にイオン結合性の材料を表面に
構成することができる。
【0121】以下、本発明の第20の実施例における封
止パッケージについて、図面を参照しながら説明する。
【0122】図28は本発明の第20の実施例をおける
封止パッケージの構造を示すものである。図28におい
て、蓋部材3201、本体部材3202及び、底部材3
203は、それぞれ金属やセラミックスなどでできてい
る。また、本体部材3202の概中央部はくり貫かれて
穴3202bが形成され、さらに、その周りの上下面
は、平坦に鏡面研摩され且つイオン結合性の材料で覆わ
れて直接接合面3202aが形成されている。一方、蓋
部材3201および底部材3203は穴3202bを両
面から封止するに必要な大きさを有し、直接接合面32
02aと同様に平坦に鏡面研摩され且つイオン結合性の
材料で覆われた直接接合面3201aおよび3203a
を有している。なお、本発明の第20実施例におけるイ
オン結合性の材料の構成方法は、本発明の第19の実施
例で示した構成方法例と同様であり、たとえばCVD
法、スパッタ法および酸化法を用いることができる。ま
た、本発明の第20の実施例における封止方法について
は、本発明の第19の実施例において説明した封止方法
と同様であり、蓋部材3201、本体部材3202およ
び底部材3203をそれぞれの直接接合面3201a、
3202aおよび3203aにおいて互いに直接接合す
ることによって封止を行う。
【0123】以下、本発明の第21の実施例における封
止パッケージについて、図面を参照しながら説明する。
【0124】図29は本発明の第21の実施例における
封止パッケージの構造を示すものである。図29におい
て、蓋部材3301および本体部材3302は、それぞ
れ金属やセラミックスなどでできている。また、本体部
材3302の概中央部はくり貫かれて凹部3302bが
形成され、さらに、その周りの上下面は、平坦に鏡面研
摩され且つイオン結合性の材料で覆われて直接接合面3
302aが形成されている。一方、蓋部材3301は穴
3302bを封止するに必要な大きさを有し、直接接合
面3302aと同様に平坦に鏡面研摩され且つイオン結
合性の材料で覆われた直接接合面3301aを有してい
る。なお、本発明の第21実施例におけるイオン結合性
の材料の構成方法は、本発明の第19の実施例で示した
構成方法例と同様であり、たとえばCVD法、スパッタ
法および酸化法を用いることができる。さらに、蓋部材
3301には、導電性材料を充填したスルーホール33
03およびスルーホール3303から延びるバンプ33
04を具備しており、被封止物(ICや水晶振動子な
ど)と外部との電気的なコンタクトがとれるようになっ
ている。
【0125】ここで、本発明の第21の実施例における
封止パッケージは被封止物との電気的なコンタクトをと
る方法として、本発明の第19の実施例における封止パ
ッケージと同様な構成にスルーホール3303とバンプ
3304を具備させたものであるので、本発明の第21
の実施例における封止方法については、本発明の第19
の実施例において説明した封止方法と同様であり、蓋部
材3301および本体部材3302それぞれの直接接合
面3301aおよび3302aにおいて互いに直接接合
することによって封止を行う。
【0126】なお、本発明の第19、20および21の
実施例において、蓋部材、本体部材、底部材、凹部およ
び穴の形状は、本発明の実施例で示したものに限定され
るのではなく、たとえば凹部または穴の形状が丸型や三
角型など任意のものであっても、本発明の第19、20
および21の実施例で示したように直接接合面がイオン
結合性の材料で覆われ、且つイオン結合性材料間に働く
結合力を用いて直接接合することにより前記凹部または
貫通孔部を封止する構造であれば良い。
【0127】なお、本発明の第19、20および21の
実施例において各部材の直接接合面を覆う材料として示
した材料はイオン結合性の材料であれば本質的に直接接
合が可能であるので、いかなる材料でもかまわない。た
とえば、Al2O3,MgO,SiO2などの酸化物や、LiF,NaF,KFな
どのフッ化物、LiCl,KCl,NaCl,CdCl2などの塩化物、TiO
2などの金属酸化物、MgAl2O4などのイオン結合材料同士
の中間化合物や固溶体など、他のイオン結合性の材料で
もかまわない。
【0128】なお、本発明の第19、20および21の
実施例においてイオン結合性として、イオン結合と共有
結合結晶との両極端の間には、結合の形態に連続的な領
域が存在する(例えば、キッテル 固体物理学入門 第5版
宇野良清、森田章、津屋昇、山下次郎 共訳 丸善株
式会社)が、若干の共有結合性を含んでいても直接接合
が可能である材料であればかまわない。
【0129】なお、本発明の第19、20および21の
実施例において、イオン結合性の材料で覆う領域は各部
材の直接接合面としたが、製作上の理由などから直接接
合に関与しない側面部などをもイオン結合性の材料で覆
ってもかまわない。
【0130】以上述べたところから明らかなように、両
面に電極を構成した所望の振動子特性を有する圧電板
と、パッケージを構成する2枚の圧電板を直接接合する
ことにより、接着剤などを用いないために経時変化がな
く、熱膨張係数が同じ圧電板同士を接合するため温度安
定度の優れ、さらに、小型で且つ構成が簡単な圧電振動
子を実現することができる。
【0131】また、圧電板の挟持される領域の厚みより
電極を形成する領域の厚みを薄くすることにより、圧電
板に発生する弾性的な振動エネルギーを閉じ込めること
ができるので、よりQ値の高い圧電振動子とすることが
できる。
【0132】また、スルーホールおよびバンプを構成す
ることによって、パッケージ内を完全なシールド構造に
したまま、容易に電極をパッケージ外部に引き出すこと
ができる。さらに、振動子特性を有する圧電板にスルー
ホールを設けることによって、最終的に外部の入出力端
子をパッケージの片側一面に集めることができるので回
路基板上への実装がより容易な圧電振動子とすることが
できる。また、ガラスなどの非晶質材料や多結晶材料を
用いた場合には、一般的にその熱膨張係数が異方性を示
さず等方的な熱膨張係数となるので、本体部材とパッケ
ージ部材の結晶軸方向を合わせ熱的ストレスを回避する
必要がなくなる。特に、パッケージを構成する蓋部材と
底部材および本体部材をすべて水晶にすると、熱膨張係
数が同じになり、温度安定度に優れた、Q値が極めて高
い水晶振動子を実現することができる。
【0133】また、以上述べてきたように、両面に電極
を構成した所望のフィルタ特性を有する圧電板とパッケ
ージを構成する2枚の圧電板とを接着剤などなしに直接
接合することにより経時変化がなく、また、熱膨張係数
が同じ圧電板同士を接合するため温度安定度が優れ、さ
らに、小型で且つ構成が簡単な圧電フィルタを実現する
ことができる。また、圧電板の挟持される領域の厚みよ
り電極を形成する領域の厚みを薄くすることにより、圧
電板に発生する弾性的な振動エネルギーを閉じ込めるこ
とができるので、よりQ値の高い圧電フィルタとするこ
とができる。また、スルーホールおよびバンプを構成す
ることによって、パッケージ内を完全なシールド構造に
したまま、容易に電極をパッケージ外部に引き出すこと
ができる。さらに、両面に電極を構成した所望のフィル
タ特性を有する圧電板にスルーホールを設けることによ
って、最終的に外部の入出力端子をパッケージの片側一
面に集めることができるので回路基板上への実装がより
容易な圧電フィルタとすることができる。また、ガラス
などの非晶質材料や多結晶材料を用いた場合には、一般
的にその熱膨張係数が異方性を示さず等方的な熱膨張係
数となるので、本体部材とパッケージ部材の結晶軸方向
を合わせ熱的ストレスを回避する必要がなくなる。特
に、パッケージを構成する蓋部材と底部材および本体部
材をすべて水晶にすると、熱膨張係数が同じになり、温
度安定度に優れた、Q値が極めて高い水晶フィルタを実
現することができる。
【0134】また、以上述べてきたように、圧電材料基
板とイオン結合性パッケージ部材が直接接合しており、
従来必要であった接着剤を全く用いる必要がないので、
接着剤のはみ出し代をとる必要性がなくなり、さらに製
造後において気密封止されたフィルタ内部でのガスの発
生がなくなり、その結果、小型で高性能で且つ経時変化
の無い弾性表面波フィルタを実現することができる。ま
た、圧電材料基板の電極を構成してある裏側に底部材を
装着することによって、実際に回路基板に本発明の弾性
表面波フィルタを実装した場合に、回路基板と圧電材料
基板との熱膨張係数が異なっていても、それに起因する
熱応力を吸収することができるのでフィルタ特性の変化
を抑える効果が得られる。また、圧電材料基板とパッケ
ージ部材の間にイオン結合性材料被覆部を介して直接接
合した場合、圧電材料基板およびパッケージ部材それぞ
れの材料について、フィルタ特性(弾性定数や電気機械
結合係数など)や加工性およびコスト性を考慮してより
最適化を図ることができる。また、圧電板として水晶を
用いた場合は、Q値の高い水晶弾性表面波フィルタとす
ることができる。
【0135】また、以上述べてきたように、パッケージ
部材としてイオン結合性材料を使用し、そのイオン結合
性材料間で直接接合を生じさせることにより、従来の接
着剤や低融点ガラス等を必要としない封止パッケージを
実現することができる。このような構成の封止方法によ
れば、従来必要であった接着剤や低融点ガラスのはみ出
し代が不要となり、小型化に貢献できる。また、ガラス
などの非晶質材料や多結晶材料を用いた場合には、一般
的にその熱膨張係数が異方性を示さず等方的な熱膨張係
数となるので、本体部材と蓋部材の結晶軸方向を合わせ
て熱的なストレスを回避する必要がなくなるばかりでな
く、用いるイオン結合性材料の組成を変化させることに
より、封止するIC基板などと本発明の封止パッケージ
との熱膨張係数を一致させることが可能となり、熱的に
さらに信頼性の高いパッケージとすることができる。
【0136】さらに、以上述べてきたように、パッケー
ジ部材として金属またはセラミックスの表面をイオン結
合性の材料で覆った部材を使用し、その部材表面のイオ
ン結合性材料間で直接接合を生じさせることにより、従
来の接着剤や低融点ガラス等を必要としない封止パッケ
ージを実現することができる。このような構成の封止方
法によれば、従来必要であった接着剤や低融点ガラスの
はみ出し代が不要となり、小型化に貢献できる。また、
一般的にイオン結合性の材料は加工性が悪く、例えば本
体部に形成したような凹部を設けることは困難である
が、本発明では、イオン結合性の材料で直接接合する領
域を覆うという構造であるため、母材としては加工性の
良いものや低価格のものにすることができるので、複雑
な形状で低価格なパッケージでも容易に実現できる。
【0137】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、経時変化がなく、気密性の優れた、小型、高
性能、低コストの気密封止された、圧電デバイスおよび
気密封止パッケージを提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1から第3の実施例における圧電振
動子の斜視図
【図2】(a)第1の実施例における圧電振動子の平面
aa’での断面図 (b)第1の実施例における圧電振動子の平面bb’で
の断面図 (c)第1の実施例における圧電板の平面図
【図3】本発明のすべての実施例における清浄なイオン
結合性材料の表面状態の模式図
【図4】(a)第2の実施例における圧電振動子の平面
aa’での断面図 (b)第2の実施例における圧電振動子の平面bb’で
の断面図 (c)第2の実施例における圧電板の平面図
【図5】(a)第3の実施例における圧電振動子の平面
aa’での断面図 (b)第3の実施例における圧電振動子の平面bb’で
の断面図 (c)第3の実施例における圧電板の平面図
【図6】本発明の第4の実施例における圧電振動子の斜
視図
【図7】(a)第4の実施例における圧電板の平面図 (b)第4の実施例における圧電振動子の平面aa’で
の断面図 (c)第4の実施例における圧電振動子の平面bb’で
の断面図
【図8】本発明の第5の実施例における圧電振動子の斜
視図
【図9】(a)第5の実施例における圧電振動子の平面
aa’での断面図 (b)第5の実施例における圧電振動子の平面bb’で
の断面図 (c)第5の実施例における圧電板の平面図
【図10】本発明の第6から第8の実施例における圧電
フィルタの斜視図
【図11】(a)第6の実施例における圧電フィルタの
平面aa’での断面図 (b)第6の実施例における圧電フィルタの平面bb’
での断面図 (c)第6の実施例における圧電板の平面図
【図12】(a)第7の実施例における圧電フィルタの
平面aa’での断面図 (b)第7の実施例における圧電フィルタの平面bb’
での断面図 (c)第7の実施例における圧電板の平面図
【図13】(a)第8の実施例における圧電フィルタの
平面aa’での断面図 (b)第8の実施例における圧電フィルタの平面bb’
での断面図 (c)第8の実施例における圧電板の平面図
【図14】本発明の第9の実施例における圧電フィルタ
の斜視図
【図15】(a)第9の実施例における圧電板の平面図 (b)第9の実施例における圧電フィルタの平面aa’
での断面図 (c)第9の実施例における圧電フィルタの平面bb’
での断面図
【図16】本発明の第10の実施例における圧電フィル
タの斜視図
【図17】(a)第10の実施例における圧電フィルタ
の平面aa’での断面図 (b)第10の実施例における圧電フィルタの平面b
b’での断面図 (c)第10の実施例における圧電板の平面図
【図18】本発明の第6から第10の実施例に関連し
て、別の電極の構成の一例を示す図
【図19】本発明の第11の実施例における弾性表面波
フィルタの構成図
【図20】本発明の第12の実施例における弾性表面波
フィルタの構成図
【図21】本発明の第13の実施例における弾性表面波
フィルタの構成図
【図22】本発明の第14の実施例における弾性表面波
フィルタの構成図
【図23】本発明の第15の実施例における弾性表面波
フィルタの構成図
【図24】本発明の第16の実施例における封止パッケ
ージの構成図
【図25】本発明の第17の実施例における封止パッケ
ージの構成図
【図26】本発明の第18の実施例における封止パッケ
ージの構成図
【図27】本発明の第19の実施例における封止パッケ
ージの構成図
【図28】本発明の第20の実施例における封止パッケ
ージの構成図
【図29】本発明の第21の実施例における封止パッケ
ージの構成図
【図30】従来の水晶振動子の一例の構造図
【図31】従来の水晶フィルタの一例のおもて側の構造
図
【図32】従来の水晶フィルタの一例の図31のうら側
の構造図
【図33】従来の弾性表面波フィルタの一例の構成図
【図34】従来の封止パッケージの構成の一例を示した
斜視図
【符号の説明】
101,1201,2201....圧電板 102,1202....蓋部圧電板 103,1203....底部圧電板 104,105,1204,1205....直接接合部 801,802,805,1801,1802,1803,1804,1809,1810,2304,250
5,2604,3003,3303....スルーホール 106,107,1206,1207,1208,1209,2202,2203,2204,2205,22
06,2207,2303,2404,2504,2603,2704,3402,3502,3503,35
04,3505,3604....電極 803,804,1805,1806,1807,1808,3004,3304....バンプ 2301,2401,2501,2601,2701,3601....圧電材料基板 2302,2402,2502,2602,2702,2801,2901,3001,3101,3201,
3301,3602...蓋部材 2302',2402',2502',2602',2703',2802b,3002b,3102b,33
02b,3702b...凹部 2403,2503,2703,2903,3203,3603....底部材 2405,2705,3605....ボンディングパッド 2605....イオン結合性材料被覆部 2802,2902,3002,3102,3202,3302....本体部材 2801a,2802a,2901a,2902a,2903a,3001a,3002a,3101a,31
02a,3201a,3202a,3203a,3301a,3302a....直接接合面 2902b,3202b....穴 3401,3501....水晶片 3403,3404,3506,3507,3508,3509....導電性接着剤 3405,3406,3510,3511....支持部材 3407,3408,3512,3513,3514,3515....リード部材 3409,3516....支持台 3410....キャップ 3517....カバー部材 3606,3702a....ガラス 3701....セラミックス蓋部材 3702....セラミックス本体部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03H 9/17 G 7719−5J 9/25 A 7259−5J 9/56 A 7719−5J H05K 5/06 A 7362−4E (31)優先権主張番号 特願平5−89611 (32)優先日 平5(1993)4月16日 (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 橋本 興二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山田 徹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上野 伴希 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】概中央部の両面に電極を形成した圧電板
    を、前記電極全面を覆う凹部を設けたイオン結合性材料
    の板で、上下から挟み込んで直接接合し、前記電極を封
    止したことを特徴とする圧電振動子。
  2. 【請求項2】前記圧電板および前記イオン結合性材料の
    板のいずれか、もしくは、すべてが水晶であることを特
    徴とする請求項1記載の圧電振動子。
  3. 【請求項3】片面に凹部が形成され、前記凹部の薄くな
    っている領域の両面に電極を形成した圧電板を、平坦な
    イオン結合性材料の板と、前記電極全面を覆う凹部を設
    けたイオン結合性材料の板とを用いて、前記圧電板の前
    記凹部と前記平坦なイオン結合性材料の板とが、および
    前記圧電板の前記凹部が形成されている面に対向する面
    と前記凹部を設けたイオン結合性材料の板とがそれぞれ
    向かい合うように、上下から挟み込んで、直接接合し、
    前記電極を封止したことを特徴とする圧電振動子。
  4. 【請求項4】前記圧電板、前記イオン結合性材料の板の
    いずれか、もしくは、すべてが水晶であることを特徴と
    する請求項3記載の圧電振動子。
  5. 【請求項5】両面に凹部が形成され、前記凹部の薄くな
    っている領域の両面に電極を形成した圧電板を、平坦
    な、もしくは凹部を設けたイオン結合性材料の板で、上
    下から挟み込んで直接接合し、前記電極を封止したこと
    を特徴とする圧電振動子。
  6. 【請求項6】前記圧電板および前記イオン結合性材料の
    板のいずれか、もしくは、すべてが水晶板であることを
    特徴とする請求項5記載の圧電振動子。
  7. 【請求項7】加速された荷電粒子を用いるイオンミリン
    グ法もしくは砥粒を衝突させるサンドブラスト法もしく
    はフッ酸を用いた化学研摩法のいずれかの方法で前記凹
    部を形成したことを特徴とする請求項1から請求項6の
    いずれかに記載の圧電振動子。
  8. 【請求項8】電極を形成した前記圧電板の第1の面に形
    成された前記電極を、スルーホールを介して反対側の第
    2の面に引き出したことを特徴とする請求項1から請求
    項7のいずれかに記載の圧電振動子。
  9. 【請求項9】前記イオン結合性材料の板または前記圧電
    板にスルーホールを設け、前記スルーホールの外面端に
    は外面接続端子を設け、内面端には導電性バンプを設け
    るとともに、前記導電性バンプを電極に接続された電極
    部に押し当てて、前記電極を外部へ引き出したことを特
    徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の圧電
    振動子。
  10. 【請求項10】概中央部の両面に電極を形成した圧電板
    を、前記電極全面を覆う凹部を設けたイオン結合性材料
    の板で、上下から挟み込んで直接接合し、前記電極を封
    止したことを特徴とする圧電フィルタ。
  11. 【請求項11】前記圧電板および前記イオン結合性材料
    の板のいずれか、もしくは、すべてが水晶であることを
    特徴とする請求項10記載の圧電フィルタ。
  12. 【請求項12】片面に凹部が形成され、前記凹部の薄く
    なっている領域の両面に電極を形成した圧電板を、平坦
    なイオン結合性材料の板と、前記電極全面を覆う凹部を
    設けたイオン結合性材料の板とを用いて、前記圧電板の
    前記凹部と前記平坦なイオン結合性材料の板とが、およ
    び前記圧電板の前記凹部が形成されている面に対向する
    面と前記凹部を設けたイオン結合性材料の板とがそれぞ
    れ向かい合うように、上下から挟み込んで、直接接合
    し、前記電極を封止したことを特徴とする圧電フィル
    タ。
  13. 【請求項13】前記圧電板および前記イオン結合性材料
    の板のいずれか、もしくは、すべてが水晶であることを
    特徴とする請求項12記載の圧電フィルタ。
  14. 【請求項14】両面に凹部が形成され、前記凹部の薄く
    なっている領域の両面に電極を形成した圧電板を、平坦
    な、もしくは凹部を設けたイオン結合性材料の板で、上
    下から挟み込んで直接接合し、前記電極を封止したこと
    を特徴とする圧電フィルタ。
  15. 【請求項15】前記圧電板および前記イオン結合性材料
    の板のいずれか、もしくは、すべてが水晶であることを
    特徴とする請求項14記載の圧電フィルタ。
  16. 【請求項16】加速された荷電粒子を用いるイオンミリ
    ング法もしくは砥粒を衝突させるサンドブラスト法もし
    くはフッ酸を用いた化学研摩法のいずれかの方法で前記
    凹部を形成したことを特徴とする請求項10から請求項
    15のいずれかに記載の圧電フィルタ。
  17. 【請求項17】電極を形成した前記圧電板の第1の面に
    形成された前記電極を、スルーホールを介して反対側の
    第2の面に引き出したことを特徴とする請求項10から
    請求項16のいずれかに記載の圧電フィルタ。
  18. 【請求項18】前記イオン結合性材料の板または前記圧
    電板にスルーホールを設け、前記スルーホールの外面端
    には外面接続端子を設け、内面端には導電性バンプを設
    けるとともに、前記導電性バンプを電極に接続された電
    極部に押し当てて、前記電極を外部へ引き出したことを
    特徴とする請求項10から請求項17のいずれかに記載
    の圧電フィルタ。
  19. 【請求項19】弾性表面波フィルタの電極を形成した圧
    電基板と、前記電極全面を覆う凹部を設けたイオン結合
    性材料でできた蓋部材とを直接接合して、前記電極を封
    止したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
  20. 【請求項20】弾性表面波フィルタの電極を形成した圧
    電基板と、前記電極全面を覆う凹部を有し且つ前記圧電
    基板との接触面にイオン結合性材料をコーティングした
    蓋部材とを直接接合して前記電極を封止したことを特徴
    とする弾性表面波フィルタ。
  21. 【請求項21】前記圧電基板として、水晶もしくはニオ
    ブ酸リチウム(LiNbO3)もしくはタンタル酸リチウム
    (LiTaO3)のいずれかを用いたことを特徴とする請求項
    19もしくは請求項20に記載の弾性表面波フィルタ。
  22. 【請求項22】前記蓋部材と、前記圧電基板に同じ材料
    を用いたことを特徴とする請求項19に記載の弾性表面
    波フィルタ。
  23. 【請求項23】前記圧電基板上の電極が構成してある面
    の裏側に応力緩衝板を張りつけたことを特徴とする請求
    項19もしくは請求項20に記載の弾性表面波フィル
    タ。
  24. 【請求項24】前記圧電基板に、導電性材料を充填した
    スルーホールを形成し、封止された電極が電気的に外部
    と接続したことを特徴とする請求項19もしくは請求項
    20に記載の弾性表面波フィルタ。
  25. 【請求項25】凹部もしくは貫通孔部をもつイオン結合
    性の材料できた本体部材の開口周辺面と、イオン結合性
    の材料でできた少なくとも一つの蓋部材の平坦封止面
    を、直接接合することにより、前記本体部材の凹部もし
    くは貫通孔部を封止したことを特徴とする封止パッケー
    ジ。
  26. 【請求項26】前記本体部材または前記蓋部材に、導電
    性材料を充填したスルーホールと前記スルーホールから
    延びた金属性バンプとを具備させたことを特徴とする請
    求項25に記載の封止パッケージ。
  27. 【請求項27】凹部もしくは貫通孔部が形成され、その
    凹部もしくは貫通孔部の平坦な周辺面が所定のイオン結
    合性材料で覆われた本体部材と、平坦な封止面が所定の
    イオン結合性材料で覆われた蓋部材とが、直接接合さ
    れ、前記凹部もしくは貫通孔部が封止されることを特徴
    とする封止パッケージ。
  28. 【請求項28】前記本体部材、あるいは前記蓋部材が、
    金属もしくはセラミックス材料で構成されていることを
    特徴とする請求項27記載の封止パッケージ。
  29. 【請求項29】前記本体部材または前記蓋部材に、導電
    性材料を充填したスルーホールと前記スルーホールから
    延びた金属性バンプとを具備させたことを特徴とする請
    求項27または請求項28の封止パッケージ。
  30. 【請求項30】前記本体部材および前記蓋部材に、非晶
    質のイオン結合性材料もしくは多結晶のイオン結合性材
    料のいずれかを用いたことを特徴とする請求項25から
    請求項29のいずれかに記載の封止パッケージ。
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