(57)【要約】【課題】バランス調整が行えない不適合品の割合を減らし、歩留まりを向上させることのできる圧電振動フィルタのバランス調整方法を提供する。【解決手段】２ポールのフィルタ部を含む圧電振動フィルタ１００のバランス調整方法として、フィルタ部に対し、入力電極１０３と共通電極１０２とが対向する第１共振領域の共振周波数Ｆ１の単独波形と、出力電極１０４と共通電極１０２とが対向する第２共振領域の共振周波数Ｆ２の単独波形とをそれぞれ測定する。そして、測定される２つの共振周波数Ｆ１およびＦ２の単独波形の位相が一致するようにバランス調整を行う。【選択図】図６
2020136873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ポールのフィルタ部を含む圧電振動フィルタのバランス調整方法であって、
前記フィルタ部に対し、
入力電極と共通電極とが対向する第１共振領域の共振周波数Ｆ１の単独波形と、出力電極と共通電極とが対向する第２共振領域の共振周波数Ｆ２の単独波形とをそれぞれ測定し、
測定される２つの共振周波数Ｆ１およびＦ２の単独波形の位相が一致するようにバランス調整することを特徴とする圧電振動フィルタのバランス調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載のバランス調整方法であって、
共振周波数Ｆ１およびＦ２の両方の単独波形をリアルタイムに確認しながら共振周波数Ｆ１およびＦ２の位相を一致させることを特徴とする圧電振動フィルタのバランス調整方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバランス調整方法であって、
前記バランス調整をパーシャル調整にて行うものであり、
共振周波数Ｆ１およびＦ２のうち、値が高い方の共振周波数を値が低い方の共振周波数に合わせることを特徴とする圧電振動フィルタのバランス調整方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のバランス調整方法であって、
前記バランス調整をイオンパーシャル調整にて行うものであり、
共振周波数Ｆ１およびＦ２のうち、値が低い方の共振周波数を値が高い方の共振周波数に合わせることを特徴とする圧電振動フィルタのバランス調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動フィルタのバランス調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＣＦ（Monolithic Crystal Filter：水晶フィルタ）などの圧電振動フィルタは、例えばハンディタイプの小型通信機器などの周波数選択手段として用いられている。図１は、圧電振動フィルタ１００の一般的な構成を示す側面図である。
【０００３】
圧電振動フィルタ１００では、圧電振動板１０１の一主面Ｓ１に共通電極１０２が形成され、他主面Ｓ２に入力電極１０３および出力電極１０４がギャップＧを介して並んで形成されている。共通電極１０２は、入力電極１０３、出力電極１０４およびギャップＧのすべての形成領域と対向するように形成されている。また、共通電極１０２、入力電極１０３および出力電極１０４の各電極膜は、例えば、クロムを下地金属とし、その上部に銀を蒸着した構成が用いられる。
【０００４】
図１に示す圧電振動フィルタ１００の周波数特性は、図２（ａ）に示す対称モード（厚みすべりの対称波）と、図２（ｂ）に示す斜対称モード（厚みねじれの非対称波）との相互作用によって決定される。尚、図２において、縦軸は変位強度を示し、横軸は圧電振動フィルタ１００の表面のある一点からの距離を示す。
【０００５】
圧電振動フィルタ１００における各電極膜のサイズ、膜厚および配置などは、圧電振動フィルタ１００が所望の周波数特性（すなわち製品規格に合った周波数特性）を有するように設計されている。しかしながら、実際には、電極膜を成膜するのみで所望の周波数特性が得られることは少なく、電極膜の成膜後に、圧電振動フィルタ１００の周波数特性を所望の値に合わせ込むための周波数調整が必要となる。このような周波数調整は、所定領域の電極膜に対してパーシャル蒸着などの手法により膜厚を増加（膜付加）させる方法（いわゆるパーシャル調整）、あるいは、所定領域の電極膜に対してイオンビーム照射などの手法により膜厚を減少（膜除去）させる方法（いわゆるイオンパーシャル調整）などで行われる。
【０００６】
圧電振動フィルタ１００の周波数調整としては、
・バランス調整
・帯域調整（Ｆｓ調整、Ｆａ調整）
・全面調整
の３種類の工程がこの順序で実施される（例えば、特許文献１）。尚、これらの各工程は、圧電振動フィルタ１００のその時点の周波数特性に応じて選択的に実施され、調整の必要がない場合には一部の工程が省略されることもある。
【０００７】
バランス調整は、入力電極１０３と共通電極１０２とが対向してなる第１共振領域における共振周波数Ｆ１と、出力電極１０４と共通電極１０２とが対向してなる第２共振領域における共振周波数Ｆ２との合わせ込みを行う工程である。具体的には、バランス調整では、第１共振領域および第２共振領域の何れか一方の共通電極１０２の膜厚を相対的に増加させることで、共振周波数Ｆ１と共振周波数Ｆ２とを一致させる。
【０００８】
帯域調整は、圧電振動フィルタの通過帯域幅の調整を行うものであって、対称モードと斜対称モードとの帯域を広げたり狭めたりする工程である。尚、帯域調整には、主に対称モードの振動周波数Ｆｓを変化させるＦｓ調整と主に斜対称モードの振動周波数Ｆａを変化させるＦａ調整とがあり、一方が通過帯域幅を広げる作用を有し、他方が通過帯域幅を狭める作用を有する。
【０００９】
全面調整は、圧電振動フィルタの中心周波数の合わせ込みを行う工程であって、共通電極１０２の膜厚を全体的に増加または減少させることにより、通過帯域幅を変化させることなく中心周波数の調整のみを行うものである。
【００１０】
上述した３種類の工程のうち、バランス調整においては、圧電振動フィルタ１００のバランス波形を確認しながら、共通電極１０２に対してパーシャル調整もしくはイオンパーシャル調整を行う。例えば、Ｆ１＞Ｆ２の場合、パーシャル調整では第１共振領域の共通電極１０２の膜厚を増加させ、イオンパーシャル調整では第２共振領域の共通電極１０２の膜厚を減少させる。逆に、Ｆ１＜Ｆ２の場合、パーシャル調整では第２共振領域の共通電極１０２の膜厚を増加させ、イオンパーシャル調整では第１共振領域の共通電極１０２の膜厚を減少させる。
【００１１】
従来のバランス調整においては、ショートサーキット法と称する方法にて圧電振動フィルタのバランス波形を確認する方法が知られている（例えば、特許文献２）。図３（ａ），（ｂ）は、ショートサーキット法における電極の接続方法を示す図である。図４（ａ），（ｂ）は、図３（ａ），（ｂ）の場合に測定されるバランス波形（共振スペクトル波形）の一例を示す図である。
【００１２】
図３（ａ）に示す接続では、バランス波形を測定する制御装置１０の第１端子ｔ１に圧電振動フィルタ１００の共通電極１０２および入力電極１０３を接続し、第２端子ｔ２に出力電極１０４を接続する。圧電振動フィルタ１００において共振周波数Ｆ１およびＦ２のバランスが合っていない場合、図３（ａ）の接続状態で得られるバランス波形の一例は、図４（ａ）に示すようなものとなる。このバランス波形においては、振動周波数Ｆｓおよび振動周波数Ｆａに対応する２つのピークが存在しているが、それぞれのピークのレベルＬｓおよびＬａは異なっている。また、この時のレベルＬｓおよびＬａの差の絶対値｜Ｌｓ−Ｌａ｜をレベル差ΔＬとする。
【００１３】
図３（ｂ）に示す接続では、バランス波形を測定する制御装置１０の第１端子ｔ１に圧電振動フィルタ１００の共通電極１０２および出力電極１０４を接続し、第２端子ｔ２に入力電極１０３を接続する。圧電振動フィルタ１００が図３（ａ）の接続時と同じものである場合、図３（ｂ）の接続状態で得られるバランス波形は、図４（ｂ）に示すようなものとなる。図４（ｂ）に示すバランス波形は、図４（ａ）に示すバランス波形とは、振動周波数Ｆｓおよび振動周波数Ｆａに対するレベルＬｓおよびＬａの大きさが逆となるが、レベル差ΔＬの大きさは図４（ａ）に示すバランス波形と同じとなる。
【００１４】
ショートサーキット法を用いるバランス調整では、図３（ａ）または図３（ｂ）の何れかの波形を見ながらパーシャル調整もしくはイオンパーシャル調整を行い、レベル差ΔＬの大きさが所定の範囲内となるように調整する。例えば、パーシャル調整によるバランス調整を行う場合、図３（ｂ）の接続状態のままで図５に示すバランス波形が得られるように、出力電極１０４の膜厚を増加させる。レベル差ΔＬの大きさが所定の範囲内となった時、すなわち振動周波数Ｆｓおよび振動周波数Ｆａに対するレベルＬｓおよびＬａがほぼ同じ大きさとなった時、共振周波数Ｆ１および共振周波数Ｆ２もほぼ同じ大きさとなることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第３９６５６８１号公報
【特許文献２】特開平６−１４０８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図４（ａ），（ｂ）に示すバランス波形は、ショートサーキット法によって得られるバランス波形の典型的なものであるが、実際には、バランス調整前の圧電振動フィルタに対して、常にこのようなバランス波形が得られるわけではない。例えば、レベルＬｓおよびＬａの一方が小さすぎたり、あるいは振動周波数Ｆｓおよび振動周波数Ｆａに対応する２つのピークが離れすぎたりしている場合など、図４（ａ），（ｂ）に示すような典型的なバランス波形が得られないことも多い。
【００１７】
そして、典型的なバランス波形が得られなかった場合は、上述した手順でのバランス調整が行えないこともある。そのような場合、その圧電振動フィルタはバランス調整が行えない不適合品として破棄される。すなわち、ショートサーキット法では、バランス調整が行えない不適合品が一定数発生し、歩留まり低下の要因となるといった問題がある。
【００１８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、バランス調整が行えない不適合品の割合を減らし、歩留まりを向上させることのできる圧電振動フィルタのバランス調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するために、本発明は、２ポールのフィルタ部を含む圧電振動フィルタのバランス調整方法であって、前記フィルタ部に対し、入力電極と共通電極とが対向する第１共振領域の共振周波数Ｆ１の単独波形と、出力電極と共通電極とが対向する第２共振領域の共振周波数Ｆ２の単独波形とをそれぞれ測定し、測定される２つの共振周波数Ｆ１およびＦ２の単独波形の位相が一致するようにバランス調整することを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、共振周波数Ｆ１および共振周波数Ｆ２の単独波形は、ショートサーキット法で使用するバランス波形に比べて周波数ピークの認識が容易であり、波形内の周波数ピークを認識できずにバランス調整が行えないといったことが大幅に低減される。すなわち、バランス調整が行えないことによる歩留まりの低下を抑制することができる。
【００２１】
また、上記圧電振動フィルタのバランス調整方法は、共振周波数Ｆ１およびＦ２の両方の単独波形をリアルタイムに確認しながら共振周波数Ｆ１およびＦ２の位相を一致させる構成とすることができる。
【００２２】
上記の構成によれば、両方の単独波形を確認しながら調整することにより、位相の合わせ込みが容易となる。例えば、パーシャルまたはイオンパーシャルにて共振周波数Ｆ１側の調整を行う場合、実際には共振周波数Ｆ２の値も同時に変化するが、波形をリアルタイムに確認することで調整の終了タイミングが明確となる。
【００２３】
また、上記圧電振動フィルタのバランス調整方法は、前記バランス調整をパーシャル調整にて行うものであり、共振周波数Ｆ１およびＦ２のうち、値が高い方の共振周波数を値が低い方の共振周波数に合わせる構成とすることができる。
【００２４】
また、上記圧電振動フィルタのバランス調整方法は、前記バランス調整をイオンパーシャル調整にて行うものであり、共振周波数Ｆ１およびＦ２のうち、値が低い方の共振周波数を値が高い方の共振周波数に合わせる構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の圧電振動フィルタのバランス調整方法は、バランス調整に用いる共振周波数Ｆ１および共振周波数Ｆ２の単独波形において、周波数ピークの認識が容易であり、波形内の周波数ピークを認識できずにバランス調整が行えないといったことが大幅に低減される。このため、バランス調整が行えないことによる歩留まりの低下を抑制することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】２ポールの圧電振動フィルタの一般的な構成を示す側面図である。
【図２】２ポールの圧電振動フィルタの振動モードを示すグラフであり、（ａ）は対称モード、（ｂ）は斜対称モードを示している。
【図３】（ａ），（ｂ）は、ショートサーキット法における電極の接続方法を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、図３（ａ），（ｂ）の場合に測定されるバランス波形の一例を示す図である。
【図５】バランス調整が行われた後の圧電振動フィルタに対し、ショートサーキット法で測定されるバランス波形の一例を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るバランス波形の測定における電極の接続方法を示す図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、図６（ａ），（ｂ）の場合に測定されるバランス波形の一例を示す図である。
【図８】バランス調整を施す前の圧電振動フィルタに対して、図７（ａ），（ｂ）に示すバランス波形を同じ座標軸上で重ね合わせた図である。
【図９】バランス調整を施された圧電振動フィルタに対して、図７（ａ），（ｂ）に示すバランス波形を同じ座標軸上で重ね合わせた図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、圧電振動フィルタの周波数調整のうち、特にバランス調整に関するものであり、本実施の形態に係る圧電振動フィルタの基本構造は、図１に示したものと同じであってよい。
【００２８】
本実施の形態に係るバランス調整方法は、従来のショートサーキット法とは異なる方法で圧電振動フィルタの共振スペクトル波形を測定し、その共振スペクトル波形に基づいてバランス調整（電極膜の増減）を行うものである。尚、この時のバランス調整は、上述したパーシャル調整およびイオンパーシャル調整の何れで行われるものであってもよい。
【００２９】
図６（ａ），（ｂ）は、本実施の形態に係るバランス調整を行う際の、共振周波数Ｆ１またはＦ２の共振スペクトル波形測定のための電極の接続方法を示す図である。図７（ａ），（ｂ）は、図６（ａ），（ｂ）の場合に測定される共振スペクトル波形の一例を示す図である。
【００３０】
図６（ａ）に示す接続では、共振スペクトル波形を測定する制御装置１０の第１端子ｔ１に圧電振動フィルタ１００の共通電極１０２を接続し、第２端子ｔ２に入力電極１０３を接続する。図６（ａ）の接続状態で得られる共振スペクトル波形の一例は、図７（ａ）に示すようなものとなる。この共振スペクトル波形においては、第１共振領域における共振周波数Ｆ１に対応する１つのピークが存在している。以下の、図６（ａ）の接続状態で得られる共振スペクトル波形を、共振周波数Ｆ１の単独波形と称する。
【００３１】
図６（ｂ）に示す接続では、共振スペクトル波形を測定する制御装置１０の第１端子ｔ１に圧電振動フィルタ１００の共通電極１０２を接続し、第２端子ｔ２に出力電極１０４を接続する。図６（ｂ）の接続状態で得られる共振スペクトル波形の一例は、図７（ｂ）に示すようなものとなる。この共振スペクトル波形においては、第２共振領域における共振周波数Ｆ２に対応する１つのピークが存在している。以下の、図６（ｂ）の接続状態で得られる共振スペクトル波形を、共振周波数Ｆ２の単独波形と称する。
【００３２】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示す接続は、制御装置１０と圧電振動フィルタ１００との間の図示しないリレー装置の切替によって、接続状態が切替えられるようにすることが好ましい。これにより、共振周波数Ｆ１の単独波形と共振周波数Ｆ２の単独波形とが容易に切り替えられるようになる。
【００３３】
図８は、バランス調整を施す前の（共振周波数Ｆ１およびＦ２のバランスが合っていない）圧電振動フィルタ１００に対して、共振周波数Ｆ１の単独波形と共振周波数Ｆ２の単独波形とを同じ座標軸上で重ね合わせたものである。図８に示すように、バランス調整を施す前の圧電振動フィルタ１００では、共振周波数Ｆ１および共振周波数Ｆ２が一致しておらず、波形のピークがずれていることが分かる。
【００３４】
そして、本実施の形態に係るバランス調整では、それぞれ単独に測定された２つの共振周波数Ｆ１およびＦ２を一致させるように、すなわち、共振周波数Ｆ１の単独波形と共振周波数Ｆ２の単独波形との位相を一致させるようにバランス調整を行う。その具体的な手順を以下に説明する。
【００３５】
まず、図８に示す２つの単独波形から、共振周波数Ｆ１およびＦ２の何れに対して調整を行うかを決定する。これについては、バランス調整をイオンパーシャル調整で行う場合には、周波数の低い方（図８の例では共振周波数Ｆ１）を高い方（図８の例では共振周波数Ｆ２）に合わせるようにバランス調整を行う。この時は、第１共振領域の共通電極１０２の膜厚を減少させる。また、バランス調整をパーシャル調整で行う場合には、逆に周波数の高い方（図８の例では共振周波数Ｆ２）を低い方（図８の例では共振周波数Ｆ１）に合わせるようにバランス調整を行う。この時は、第２共振領域の共通電極１０２の膜厚を増加させる。
【００３６】
バランス調整においては、共振周波数Ｆ１の単独波形と共振周波数Ｆ２の単独波形との位相を一致させるように、共通電極１０２の膜厚を制御する。このようなバランス調整の実施により、共振周波数Ｆ１およびＦ２の２つの単独波形は、図９に示すように互いに重なり合った状態となる。すなわち、図９は、バランス調整を施した圧電振動フィルタ１００に対して、共振周波数Ｆ１の単独波形と共振周波数Ｆ２の単独波形とを同じ座標軸上で重ね合わせたものとなる。
【００３７】
また、この時、共振周波数Ｆ１およびＦ２の両方の単独波形をリアルタイムに確認しながら共振周波数Ｆ１およびＦ２の位相を一致させることが好ましい。共振周波数Ｆ１またはＦ２の単独波形測定時には、当然ながら共振周波数Ｆ１またはＦ２の値も測定可能である。そのため、共振周波数Ｆ１を共振周波数Ｆ２に合わせるようにバランス調整を行う場合、調整前の共振周波数Ｆ１を調整前の共振周波数Ｆ２に一致させるように調整を行うことが考えられる。具体的には、バランス調整の設定レートに応じて調整時間を設定することにより、共振周波数Ｆ１を所望の周波数までシフトさせることができる。
【００３８】
しかしながら、この場合、実施する調整が共振周波数Ｆ１に対する調整であっても、その調整によって共振周波数Ｆ１だけでなく共振周波数Ｆ２までもがシフトする。また、この時の共振周波数Ｆ２のシフトは、＋側および−側の何れにも発生する。したがって、調整前の共振周波数Ｆ１を調整前の共振周波数Ｆ２に一致させるように調整を行うだけでは、その調整後に共振周波数Ｆ１と共振周波数Ｆ２とが一致しているとは限らない。このため、共振周波数Ｆ１と共振周波数Ｆ２とが一致するまで、複数回の調整作業が必要になる可能性が高い。
【００３９】
一方、共振周波数Ｆ１およびＦ２の両方の単独波形をリアルタイムに確認しながら調整することにより、位相の合わせ込みが容易となる。すなわち、２つの単独波形をリアルタイムに確認しながら、２つの単独波形の重なった時点で調整を終了すればよく、調整の終了タイミングが明確となる。
【００４０】
本実施の形態に係るバランス調整では、共振周波数Ｆ１の単独波形と共振周波数Ｆ２の単独波形とをそれぞれ測定し、これらの単独波形の位相が一致するようにバランス調整を行う。この場合、測定されるそれぞれの単独波形は、ショートサーキット法で測定されるバランス波形に比べて、波形における周波数ピークの認識が容易である。このため、波形内の周波数ピークを認識できずにバランス調整が行えないといったことが大幅に低減され、このようなバランス調整が行えないことによる歩留まりの低下を抑制することができる。
【００４１】
尚、上記説明のバランス調整においては、最初のバランス波形の認識時に、１つのバランス波形の中に複数のピークがあり、どちらのピークを用いるべきかが分からない場合などに、本来と逆のバランス調整が行われてしまうことがある。逆のバランス調整が行われた場合には、バランスは崩れる方向に動き、周波数で見た場合は共振周波数Ｆ１およびＦ２は互いに離れて行く。
【００４２】
このように、バランス調整によってバランスが崩れる方向に動いた場合は、さらに逆側のバランス調整を強制的に行い調整すればよい。例えば、イオンパーシャル調整によって共振周波数Ｆ１を共振周波数Ｆ２に合わせるようにバランス調整を行う場合は、第１共振領域の共通電極１０２の膜厚を減少させる。しかしながら、このバランス調整によって共振周波数Ｆ１が共振周波数Ｆ２から離れる方向に移動した場合は、逆側のバランス調整として、共振周波数Ｆ２を共振周波数Ｆ１に合わせるようにバランス調整を行えばよい。具体的には、イオンパーシャル調整では、第２共振領域の共通電極１０２の膜厚を減少させればよい。
【００４３】
また、バランス調整で共振周波数Ｆ１およびＦ２が互いに離れて行く場合だけでなく、バランス調整で共振周波数Ｆ１およびＦ２が動かないような場合にも、逆側のバランス調整を強制的に行うようにしてもよい。
【００４４】
また、上記説明では、２ポールの圧電振動フィルタに対してバランス調整を行う場合を例示した。尚、２ポールの圧電振動フィルタは、１枚の圧電振動板に対して、一方の面に１つの共通電極を形成し、他方の面に２つの電極、すなわち入力電極および出力電極を形成した構成となる。但し、上記説明におけるバランス調整は、４ポールの圧電振動フィルタに対しても適用可能である。すなわち、４ポールの圧電振動フィルタは、１枚の圧電振動板に対して２ポールのフィルタ部を２つ並べて形成したものである。したがって、それぞれのフィルタ部に対して上述した２ポールの圧電振動フィルタに対するバランス調整方法をそのまま適用することができる。また、２ポールの圧電振動フィルタは、２ポールのフィルタ部を１つだけ含む圧電振動フィルタであると解釈される。
【００４５】
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１０    制御装置
１００    圧電振動フィルタ
１０１    圧電振動板
１０２    共通電極
１０３    入力電極
１０４    出力電極
【図１】
2020136873.tif 000003
【図２】
2020136873.tif 000004
【図３】
2020136873.tif 000005
【図４】
2020136873.tif 000006
【図５】
2020136873.tif 000007
【図６】
2020136873.tif 000008
【図７】
2020136873.tif 000009
【図８】
2020136873.tif 000010
【図９】
2020136873.tif 000011