JPH1075150A - 表面実装型圧電フィルタ - Google Patents

表面実装型圧電フィルタ

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JPH1075150A
JPH1075150A JP8230581A JP23058196A JPH1075150A JP H1075150 A JPH1075150 A JP H1075150A JP 8230581 A JP8230581 A JP 8230581A JP 23058196 A JP23058196 A JP 23058196A JP H1075150 A JPH1075150 A JP H1075150A
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穂積 中田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来に比して保証減衰量をより大きくするこ
とのできる構造を持つ表面実装型圧電フィルタを提供す
る。 【解決手段】 圧電フィルタ素子1をその入出力振動電
極対11,12が表面実装型のパッケージ本体21側を
向くように、このパッケージ本体21にその周縁部で支
持し、そのパッケージ本体21には、入出力振動電極対
11,12間のギャップGに沿って伸びるアース電位の
シールド電極30を、圧電性基板10に対して所定の間
隙Tを開けた状態で形成する。シールド電極30はギャ
ップGに沿って形成され、入出力振動電極対11,12
に対しては広い面積で対向していないため、入出力振動
電極対11,12との間で浮遊容量を発生せず、圧電性
基板10に対して極めて接近させても入出力振動電極対
11,12間の電磁的結合の阻止能を劣化させることが
ない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は表面実装型の圧電フ
ィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】圧電性基板の厚みすべり振動等を利用し
た圧電フィルタにおいては、一般に、水晶等の圧電性基
板の一面に所定のギャップを開けて入出力振動電極対
(分割電極)を形成するとともに、その反対側の面には
これらと対向するように共通電極を形成した素子を、容
器内に収容した構造を採る。
【0003】このような圧電フィルタは、近年、特に携
帯型の通信機器等の用途向けには、その実装工程の簡易
化や小型化のために、素子を小型化するとともに、その
素子を表面実装型のパッケージ内に収容したものが要求
されている。このような微小な表面実装型のパッケージ
内に素子を収容した構造では、入出力振動電極間の電磁
的結合に起因する漏れ電流が発生しやすく、保証減衰量
を低下させるという問題が顕著となる。
【0004】このような問題を解消するために、従来、
表面実装型の絶縁体からなるパッケージ本体の内面の平
坦部に、アース電位の一様な膜状のシールド電極を形成
するとともに、入出力振動電極対をそのシールド電極に
向けた状態で圧電フィルタ素子をパッケージ本体に支持
し、入出力振動電極対を全面的に微小な間隙を開けて平
坦な膜状のシールド電極に対向させる対策が提案されて
いる(例えば特開平6−29776号,特開平6−85
599号)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な対策によると、上記各提案公報にも見られるように、
パッケージ本体に設けたシールド電極と入出力振動電極
対間の間隙を小さくすることによって保証減衰量が増大
するものの、その間隙をある一定量にまで接近させると
保証減衰量がピークに達し、それよりも接近させた場合
には、図9に模式的に示すように、入出力振動電極対7
1,72とシールド電極73間に浮遊容量Cが生じ、こ
れによって入出力振動電極対71,72間に漏れ電流i
L が生じ、保証減衰量は次第に減少する傾向を示す。
【0006】すなわち、入出力振動電極対に対して所定
の間隙を開けて平坦なシールド電極を対向させる対策に
よっては、保証減衰量は、シールド電極と入出力振動電
極対間の間隙の大きさに基づいて定まるピーク値よりも
増大させることはできず、限界がある。
【0007】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、従来の対策に比して保証減衰量をより大きくす
ることのできる構造を持つ表面実装型圧電フィルタの提
供を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施の形態を表す図1を参照しつつ説明す
ると、本発明の表面実装型圧電フィルタは、圧電性基板
10の一面に互いに所定のギャップGを開けて入出力振
動電極対11,12が形成され、その反対側の面にはこ
れらと対向するように共通電極13が形成されてなる多
重モード圧電フィルタ素子1が、絶縁材料からなる表面
実装型のパッケージ本体21に圧電性基板10の周縁部
所定部位で支持された圧電フィルタにおいて、フィルタ
素子1はその入出力振動電極対11,12をパッケージ
本体21側に向けて当該パッケージ本体21に支持され
ているとともに、そのパッケージ本体21の入出力振動
電極対に対向する面には、入出力振動電極対11,12
間のギャップGに沿って伸びるアース電位のシールド電
極30が圧電性基板10に対して所定の間隙Tを開けた
状態で形成されていることによって特徴づけられる。
【0009】ここで、本発明においては、シールド電極
30の幅寸法Wを、ギャップGの幅寸法Wgの4倍以内
とすることが好ましい(図3参照)。また、本発明にお
いては、パッケージ本体21の入出力振動電極対11,
12に対向する面に、上記のギャップGに沿って伸びる
シールド電極30とは別に、その両側に、入力振動電極
11および出力振動電極12にそれぞれ対向する2つの
シールド電極31,32を形成してもよく、この場合、
その2つのシールド電極31,32については、ギャッ
プGに沿って伸びるシールド電極30よりも圧電性基板
10との間の間隙を大きくする必要がある。
【0010】このようなシールド電極30、31および
32を有する構成の具体的な態様として、本発明では、
パッケージ本体21に2つのピット41,42を形成
し、その各ピット41,42に入出力振動電極対の各電
極11,12をそれぞれ対向させた状態で、圧電フィル
タ素子1の周縁部所定部位をこれらピット41,42の
周縁部においてパッケージ本体21に支持するととも
に、その各ピット41,42間の隔壁43の上面にシー
ルド電極30を、各ピット41,42の底面にそれぞれ
シールド電極31,32を形成した構成を採用すること
ができる。
【0011】本発明の構成において、入出力振動電極対
11,12間のギャップGに沿って設けられたアース電
位のシールド電極30により、これらの電極対11,1
2間に形成される電気力線が遮断され、これらの電極対
11,12間の電磁的結合が阻止される結果、保証減衰
量の阻害要因である漏れ電流の発生が抑制される。そし
て、このシールド電極30は、入出力振動電極対11,
12に対して全面的に対向せず、これらの電極対11,
12間のギャップGに沿って形成されているため、圧電
性基板10に対して可能な限り接近させても入出力振動
電極11,12との間に浮遊容量を生じることがなく、
上記した電磁的結合の阻止能を劣化させることがない。
【0012】以上のようなギャップGに沿って形成され
るシールド電極30の幅Wは、ギャップGの幅寸法Wg
の4倍以内とすることにより、入出力振動電極11,1
2との間の浮遊容量の発生が抑制され、良好な保証減衰
量特性が得られることが確認されている。
【0013】また、ギャップGに沿って形成されるシー
ルド電極30は、入出力振動電極対11,12に対する
外部との電磁遮蔽に有効ではないため、外部に対する電
磁遮蔽のためには、入力および出力振動電極11および
12のそれぞれに対向して、シールド電極30とは別の
シールド電極31,32を設けることが望ましい。この
場合、これらのシールド電極31,32は入出力振動電
極対11,12間の電磁遮蔽を行うためのものではない
が故に、入出力振動電極対11,12との間隙T′は、
浮遊容量を生じさせないためにある程度以上に大きくす
ることがむしろ望ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態の分解
斜視図で、図2はその組み立て状態において蓋22を除
外して示すA−A断面図である。
【0015】圧電フィルタ素子1は、圧電性基板10の
一面に、互いに所定のギャップGを開けて入出力振動電
極対11,12を形成し、その反対側の面にはこれらと
対向するように共通電極13を形成したもので、この圧
電フィルタ素子1が表面実装型のパッケージ2内に密閉
収容されている。
【0016】パッケージ2は、例えばセラミック等の絶
縁材料からなるパッケージ本体21と、そのパッケージ
本体21の上面開口部にコバーリング(図示せず)を介
して被せられる金属製の蓋22によって構成されてい
る。パッケージ本体21には2つのピット41,42が
形成されており、これらのピット41と42は、組み立
て状態において圧電フィルタ素子1の入力振動電極11
と出力振動電極12にそれぞれ対向し、また、各ピット
41,42間の隔壁43は、入出力振動電極対11,1
2間のギャップGに沿った状態となる。
【0017】圧電フィルタ素子1は、その入力振動電極
11および出力振動電極12をそれぞれピット41およ
び42の底面側に向けた状態で、圧電性基板10の3つ
のコーナー部分でピット41,42の周縁部近傍におい
てパッケージ本体21に支持される。圧電性基板10の
入出力振動電極11,12および共通電極13は、それ
ぞれに対応する引き出し電極によって圧電性基板10の
3箇所のコーナー部分に引き出されているとともに、パ
ッケージ本体21には、ピット41,42の周縁部近傍
に上記のコーナー部と対応する位置に3つの接続パッド
Pが形成されている。そして、圧電性基板10は、その
3箇所のコーナー部分において導電性接着剤Bによって
振動を妨げられない状態で各接続パッドP上に機械的に
固定されると同時に、入出力振動電極対11,12およ
び共通電極13が、それぞれの接続パッドPに個別に電
気的に接続される。なお、各接続パッドPは、パッケー
ジ本体21を貫通してその裏面に形成された表面実装用
の外部接続パッド(図示せず)に接続される。
【0018】さて、ピット41,42間の隔壁43の上
面にはシールド電極30が形成されており、従ってこの
シールド電極30は、圧電フィルタ素子1の入出力振動
電極対11,12間のギャップGに沿って伸びることに
なる。また、各ピット41および42の底面にもそれぞ
れシールド電極31および32が形成されている。
【0019】各シールド電極30,31,32は、それ
ぞれ、例えばパッケージ本体21を形成するセラミック
の該当箇所にスクリーン印刷によるW(タングステン)
メタライズを施し、そこにAuを電解メッキすることに
よって形成される。そして、これらの各シールド電極3
0,31,32は、パッケージ本体21を貫通するスル
ーホールを介してパッケージ本体21の裏面側に形成さ
れたアース接続パッド30a,31a,32aに接続さ
れ、それぞれアース電位とされる。
【0020】この実施の形態において、図3に要部拡大
図を模式的に示すように、各シールド電極30,31,
32の圧電性基板10との間隙TないしはT′は、隔壁
43上のシールド電極30についてはT≒10μmで、
ピット41,42の底面のシールド電極31,32につ
いてはその約20倍のT′≒0.2mmとしている。ま
た、ピット41,42間の隔壁43の幅は0.1mm
で、シールド電極30はその隔壁43の全幅にわたって
形成されており、従ってこのシールド電極30の幅Wは
0.1mmであって、圧電フィルタ素子1の入出力振動
電極対11,12間のギャップGの幅Wgは0.11m
mである。
【0021】以上の実施の形態によると、入出力振動電
極対11,12間のギャップGに沿って伸び、かつ、圧
電性基板10に対して10μm程度と極めて接近して配
置されたシールド電極30の存在によって、素子の駆動
時においてこれらの電極対11,12の間の電磁的結合
が阻止される結果、これらの電極対11,12間での漏
れ電流が生じず、従って圧電フィルタの保証減衰量が大
幅に改善される。
【0022】すなわち、以上の実施の形態からシールド
電極30のみを除去した状態では図4(A)に示すよう
なフィルタ特性を示していたものが、シールド電極30
を設けることによって、図4(B)に示すような極めて
良好なフィルタ特性を得ることができ、中心周波数F0
を90MHzとし、F0 −1MHzでの減衰量を保証減
衰量としたとき、シールド電極30を設けない状態で約
55dBであったものが、上記した間隙Tおよび幅Wの
シールド電極を設けることによって、約90dBにまで
増大した。
【0023】また、シールド電極30と圧電性基板10
との間隙Tを約10μmに固定し、かつ、入出力振動電
極11,12間のギャップGの幅Wgを0.11mmと
一定とした状態で、シールド電極30の幅Wのみを種々
に変更したときの保証減衰量の変化を図5にグラフで示
す。なお、このグラフにおいても、フィルタの中心周波
数F0 が90MHz、保証減衰量はF0 −1MHzの周
波数における減衰量としている。
【0024】このグラフから明らかなように、シールド
電極30の幅Wを広くすればするほど保証減衰量が低下
する傾向にあり、これは、シールド電極30の幅Wを広
くすることによって、このシールド電極30と入出力振
動電極対11,12との間に好ましくない浮遊容量が生
じて、この浮遊容量が大きくなるほど入出力振動電極対
11,12間に漏れ電流が発生するからに他ならない。
実験によれば、シールド電極30の幅Wが、入出力振動
電極対11,12間のギャップGの幅Wgの4倍までは
上記のような浮遊容量による劣化が少なく、良好な保証
減衰量特性を得ることが確かめられた。
【0025】また、実験によれば、シールド電極30と
圧電性基板10との間の間隙Tは、狭くすればするほど
入出力振動電極対11,12間の電磁的結合の阻止能が
高く、良好な保証減衰量特性が得られることが確認され
ているが、製作の容易さや歩留りの点から、10μm程
度にすることが好ましい。ただし、この間隙Tは、シー
ルド電極30の幅Wにもよるが、40μm程度以下とす
ることによって、入出力振動電極対11,12間の電磁
的結合を阻止して良好な保証減衰量特性が得られること
が判っている。
【0026】ここで、以上の実施の形態におけるピット
41,42の底面に設けられたシールド電極31,32
は、主として圧電フィルタ素子1と外部との電磁的結合
を阻止するものであり、入出力振動電極対11,12間
の電磁的結合の阻止には余り寄与しない。従ってこれら
のシールド電極31,32については、入出力振動電極
対11,12との間の好ましくない浮遊容量の発生を防
止するために、圧電性基板10との間の間隙T′を、シ
ールド電極30と圧電性基板10との間の間隙Tに比し
て十分に大きくすることが望ましく、間隙TとT′との
差を0.1mm以上とすることが好ましい。また、この
外部との間の電磁的結合を阻止するためのシールド電極
31,32については、特にパッケージ本体21の内面
側に設ける必要はなく、例えばパッケージ本体21の底
部を形成する壁体内に積層してもよい。
【0027】なお、以上の本発明の実施の形態における
パッケージ本体21の構造並びに製造方法について言及
すると、パッケージ本体21は、ピット41,42の底
面より下の部分、ピット41,42の周囲部分、および
ピット41,42より上の部分の3層構造とし、セラミ
ックグリーンシートの段階でそれぞれの層について必要
とされる形状にカッティングし、積層の後に焼結する製
法を採用することができる。また、各シールド電極3
0,31,32の形成については、同じくグリーンシー
トの段階で該当部位をメタライズした後に電解メッキす
るといった方法を採用することができる。
【0028】このようなパッケージ構造並びに製造方法
を採用することによって、ピット41,42の底面に形
成されるシールド電極31,32については、圧電性基
板10との間隙を十分に大きくとることができると同時
に、隔壁43上のシールド電極については、圧電性基板
10に対して容易に10μm程度にまで接近させること
が可能となる。
【0029】なお、以上の実施の形態では、入出力振動
電極対11,12間のギャップGに沿って伸びるシール
ド電極30として、ピット41,42間の隔壁43の上
面に導電性材料を膜状に形成したものを用いたが、本発
明においては、このシールド電極30の形態については
種々の変形が可能であり、以下にその変形例について幾
つか述べる。
【0030】まず、図6に要部断面図を示す例では、パ
ッケージ本体21に、入出力振動電極対11,12のギ
ャップGに沿った断面三角形状の突条44を形成すると
ともに、その突条44を含む、入出力振動電極対11,
12に対向する面に一様にアース電位の導電性材料膜3
4を形成している。このような構造において、導電性材
料膜34は突条44の先端部分、つまりギャップGに沿
った部分のみ圧電性基板10に極めて接近し、入力振動
電極11および出力振動電極12にそれぞれ対向する部
分は圧電性基板10に対して十分な距離が開くことにな
る。従ってこの図6の構造では、導電性材料膜34のう
ち、突条44の先端部分が実質的に前記した実施の形態
におけるシールド電極30を構成するとともに、その導
電性材料膜34の残余部分が同じく前記した実施の形態
におけるシールド電極31,32を構成することにな
り、同様な効果を奏することができる。
【0031】図7にパッケージ本体21の斜視図を示す
例は、シールド電極30をワイヤボンディングによって
形成した例である。すわなち、パッケージ本体21の構
造並びにシールド電極31,32にについては前記した
実施の形態と全く同様とし、2つのピット41,42間
の隔壁43の上面に沿ってワイヤ35を配し、そのワイ
ヤ35の両端をハンダ等の導電性材料36によってパッ
ケージ本体21にボンディングして、そのワイヤ35を
例えばボンディング部分に形成したスルーホールを介し
てパッケージ本体21の裏面側に形成したアース接続パ
ッド(図示せず)に接続している。この例においても、
ワイヤ35が入出力振動電極対間のギャップに沿い、か
つ、そのワイヤ35を圧電性基板に対して極めて接近配
置することが可能となり、前記した実施の形態と全く同
等の効果を奏することができる。
【0032】また、入出力振動電極対間のギャップGに
沿うシールド電極としてワイヤを用いる場合、図7のよ
うに2つのピット41,42間の隔壁43に沿わせるほ
か、アーチ状のワイヤを用いることも可能である。すな
わち、図8にパッケージ本体21を上記ギャップGに沿
って切断した断面図を示すように、パッケージ本体21
に1つのピット45を形成してその周縁部において圧電
フィルタ素子(図示せず)を支持するとともに、そのピ
ット45の底面には入出力振動電極対に対向して全面的
にシールド電極37を形成し、このピット45底面か
ら、入出力振動電極対間のギャップGに沿う位置にアー
チ状にワイヤ38突出させている。そして、そのワイヤ
38のアーチ頂部を圧電性基板10に接近させるととも
に、その両端を導電性材料39を介してシールド電極3
7に接続して、このシールド電極37をスルーホールを
介してパッケージ本体21の裏面側のアース接続パッド
(図示せず)に接続している。このような構造において
も、前記した各例と同様の作用効果を奏することができ
る。
【0033】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、絶縁材
料からなる表面実装型のパッケージ本体に、圧電フィル
タ素子の入出力振動電極対間のギャップに沿って伸びる
アース電位のシールド電極を形成し、このシールド電極
によって入出力振動電極対間の電磁的結合を阻止するよ
うに構成しているから、このシールド電極を圧電性基板
に対して極めて接近させても、そのシールド電極と入出
力振動電極対間に浮遊容量が生じにくく、入出力振動電
極対に対向する面全体に一様なシールド電極を設けてこ
れを圧電性基板に一定の距離まで接近させることによっ
て入出力振動電極対間の電磁的結合を阻止してその保証
減衰量のピーク値まで増大させる従来の対策に比して、
保証減衰量をより大きくすることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の分解斜視図
【図2】その組み立て状態において蓋22を除外して示
すA−A断面図
【図3】図2の模式的要部拡大図
【図4】本発明の実施の形態の効果の説明図で、(A)
はシールド電極30を除去した状態でのフィルタ特性を
示すグラフで、(B)はシールド電極30を設けた状態
でのフィルタ特性を示すグラフ
【図5】本発明の実施の形態において、シールド電極3
0の幅Wのみを変更したときの保証減衰量の変化を示す
グラフ
【図6】本発明の他の実施の形態の要部断面図
【図7】本発明の更に他の実施の形態のパッケージ本体
の斜視図
【図8】本発明の更にまた他の実施の形態の説明図で、
入出力振動電極対間のギャップに沿って切断したパッケ
ージ本体の断面図
【図9】従来の圧電フィルタにおいて、入出力振動電極
対に対向する面に全面的にシールド電極を形成して、こ
れらの間の間隙を接近させたときに生じる浮遊容量Cの
説明図
【符号の説明】
1 圧電フィルタ素子 10 圧電性基板 11 入力振動電極 12 出力振動電極 13 共通電極 2 パッケージ 21 パッケージ本体 22 蓋 30,31,32 シールド電極 30a,31a,32a アース接続パッド 41,42 ピット 43 隔壁 B 導電性接着剤 G 入出力振動電極対間のギャップ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電性基板の一面に互いに所定のギャッ
    プを開けて入出力振動電極対が形成され、その反対側の
    面にはこれらと対向するように共通電極が形成されてな
    る多重モード圧電フィルタ素子が、絶縁材料からなる表
    面実装型のパッケージ本体に上記圧電性基板の周縁部所
    定位置で支持された圧電フィルタにおいて、上記フィル
    タ素子はその入出力振動電極対をパッケージ本体側に向
    けて当該パッケージ本体に支持されているとともに、そ
    のパッケージ本体の入出力振動電極に対向する面には、
    上記入出力振動電極対間のギャップに沿って伸びるアー
    ス電位のシールド電極が上記圧電性基板に対して所定の
    間隙を開けた状態で形成されていることを特徴とする表
    面実装型圧電フィルタ。
  2. 【請求項2】 上記シールド電極の幅寸法が、上記ギャ
    ップの幅寸法の4倍以内であることを特徴とする、請求
    項1に記載の表面実装型圧電フィルタ。
  3. 【請求項3】 上記パッケージ本体の入出力振動電極対
    に対向する面に、上記ギャップに沿って伸びるシールド
    電極とは別に、その両側に、入力振動電極および出力振
    動電極にそれぞれ対向する2つのシールド電極が形成さ
    れ、その2つのシールド電極は、上記ギャップに沿って
    伸びるシールド電極よりも圧電性基板との間の間隙が大
    きいことを特徴とする、請求項1または2に記載の表面
    実装型圧電フィルタ。
  4. 【請求項4】 上記パッケージ本体に2つのピットが形
    成され、上記圧電フィルタ素子はその各ピットに上記入
    出力振動電極対の各電極をそれぞれ対向させた状態で、
    その周縁部所定部位がこれらピットの周縁部においてパ
    ッケージ本体に支持されているとともに、その各ピット
    間の隔壁の上面に上記ギャップに沿って伸びるシールド
    電極が形成され、かつ、その各ピットの底面に上記入力
    振動電極および出力振動電極にそれぞれ対向するシール
    ド電極が形成されていることを特徴とする、請求項3に
    記載の表面実装型圧電フィルタ。
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