(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板表面の一部に凹所を設け、該圧電基板上に励振電極を形成した圧電デバイスをｎ個積層一体化した多段縦続接続型圧電デバイスであって、
その段間に接続する電子部品用の接続外部電極を前記圧電基板の隅部を切り欠いて形成した凹部に配設したことを特徴とする多段縦続接続型圧電デバイス。
【請求項２】
前記ｎ個の圧電デバイスを積層する構成において、対向し合う２つの電極がアース電位を持つ電極であることを特徴とする請求項１記載の多段縦続接続型圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多段縦続接続型圧電デバイスに関し、殊にＭＣＦや圧電振動子を重ね合わせて省スペース化を可能とした圧電デバイスに関する。更に詳しくは、圧電基板表面の一部に凹部を設け、その圧電基板上に励振電極を形成した圧電デバイスを複数個積層状態に重ね合わせたことにより、層数を減らして薄型化、省スぺ−ス化を可能とした圧電デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有線あるいは無線通信装置において、所望の周波数を選択するには、図８に示した如き圧電部品、或はＭＣＦ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｆｉｌｔｅｒ  ）（以下、圧電デバイスＤという）を図９の等価回路図に示すごとく接続した圧電フィルタ回路が用いられている。即ち、圧電デバイスＤは、図８（ａ）  （ｂ）  及び（ｃ）  に示す如く圧電基板１の表裏両面に夫々導体膜２、３を蒸着することにより、一方を分割電極２、２、他方を共通電極３となるよう振動電極を形成すると共に、各分割電極２、２から圧電基板端縁に向かって延びる引き出し電極４を配置し、更に当該圧電基板１の上下面を保護基板（スペーサー）５により挟み込んで、低融点ガラスなどの無機接着剤で封止した構成を有する。しかし、図８（ａ）  （ｂ）  に示した如き一個のモノリシッククリスタルフィルタでは、図１０（ａ）  に示したように阻止領域において大きい減衰量が得られず、所望の周波数以外の不要な周波数も濾波してしまい、その結果雑音が混入し、音質の低下につながってしまう。そこで、阻止領域において、さらに大きな減衰量を確保し、不要な周波数を除去するためには、前記ＭＣＦを二個、あるいは二個以上縦続接続することにより、図１０（ｂ）  のような良好なフィルタ特性を得ることができることはよく知られている。
【０００３】
従来の縦続接続においては、このように構成された圧電デバイスＤを、配線の施された基板面上に横方向にｎ個並べ、段間にコンデンサ６またはコイルを挿入し多段縦続接続して圧電フィルタを形成するのが一般的であった。そのため、圧電デバイス数が多くなると、圧電フィルタは広い面積を占有してしまい、その結果、圧電デバイスを使用する装置が大型化してしまうという欠点があった。
このようなところから、本発明者は図１１（ａ）  （ｂ）  に示した如く複数個のＭＣＦ等の圧電デバイスＤを上下方向に積層することによって薄型化、コンパクト化を図った多段縦続接続型圧電デバイスを提案した（未公開）。
しかしながら、上記従来構造の多段縦続接続型圧電デバイスにあっては、圧電デバイス全体の厚みが増える為、圧電デバイスを使用する通信機器の小型化に限界ができるという欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように圧電デバイスをプリント基板上に搭載した場合の占有面積を小さくする為に、複数の圧電デバイスを立体的に積層した場合には、高さ方向のサイズが増大するため、この圧電デバイスを使用する通信機器の小型化が妨げられるという欠点があった。本発明は上述したような従来の圧電デバイスを多段縦続接続した欠点を除去するためになされたものであって、複数の圧電デバイスを立体的に積層する場合であっても厚みを過大にすることなく、薄型、かつ、極めてコンパクトに構成することができる多段縦続接続型圧電デバイスを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】
上述の目的を達成するため本発明に係わる多段縦続接続型圧電デバイスは、圧電基板表面の一部に凹所を設け、該圧電基板上に励振電極を形成した圧電デバイスをｎ個積層一体化したことを特徴とする。
また、前記ｎ個の圧電デバイスを積層する構成において、対向し合う２つの電極がア−ス電位を持つ電極であることを特徴とする。
このように、圧電基板表面の一部に凹所を設け、該圧電基板上に励振電極を形成した圧電部品を複数個積層に重ね合わせた構成としたので、層数を減少することが可能となり、デバイス全体の厚みを大きくすることなく、薄型、かつ、極めてコンパクトに構成することができる。また、他の実施例では、対向し合う２つの電極をア−ス電位を持つ電極で構成することにより、それぞれのデバイスの電極間浮遊容量を介して不要信号が伝搬することを防止し、スプリアスの発生や減衰特性劣化を防止することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１（ａ）  （ｂ）  及び（ｃ）  は本発明を適用した多段縦続接続型圧電デイバスの一例としてのＭＣＦ多段縦続接続型フィルタの斜視図、Ａ方向から見た図、及びＢ方向から見た図であり、図２（ａ）  及び（ｂ）  は上記フィルタの縦断面図及び分解斜視図である。
ここに示す実施例は上記図１１に示した従来のＭＣＦを改良し、高さ方向サイズを過大に増大させることなく、立体的に多数積層するのに都合の良い構造にしたものである。
すなわち、図２中の符号Ｄは本発明の一例の多段縦続接続型圧電デバイスとしてのＭＣＦ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｆｉｌｔｅｒ  ）であって、多段縦続接続型圧電デバイスＤは、複数の圧電デバイス１１、１２を積層した構成を有する。即ち、多段縦続接続型圧電デバイスＤは、上面中央部に凹所１３を有した圧電基板１４（１４Ａ、１４Ｂ）を必要個数積層した上で、最上部の圧電基板１４の上面を平板である蓋部材１５により封止すると共に、最下部の圧電基板１４の下面に保護基板１６を接合した概略構造を備えている。最下部の圧電基板を除く各圧電基板１４の凹所１３の内底部中央部には共通電極１７が、各圧電基板１４の下面には励振電極としての分割電極１８が夫々蒸着等により形成されている。下側に位置する圧電基板１４の凹所１３を包囲する環状部分１９の上面を直上の圧電基板１４の下面に接合一体化すると共に、最上部の圧電基板１４の環状部分１９の上面には上記蓋部材１５を接合している。
共通電極１７の所要部からは基板面に沿って引出し電極２０を基板端縁（環状部分の上面）にまで導出し、各分割電極１８の所要部からは夫々引出し電極２１を基板端縁にまで導出する。
【０００７】
図３（ａ）  及び（ｂ）  は各圧電基板１４Ａ、１４Ｂの電極間の信号の流れを示す略図、及びこのＭＣＦの等価回路図である。なお、図３（ａ）  では説明を容易化する為、圧電基板の凹所１３と環状部分１９の存在（肉厚差）を無視した構成となっているが、共通電極１７が凹所１３を有する面上に形成されていることは上述した通りである。信号は、まずＩＮで示すように、一方のＭＣＦ１１の一方の分割電極１８の端部▲１▼から入力することにより、他方の分割電極１８を励振させ、該他方の分割電極の端部▲２▼からの出力信号は他方のＭＣＦ１２の一方の分割電極１８の端部▲３▼に入り、他方の分割電極１８の端部▲４▼から出力される。各ＭＣＦ１１、１２の各凹所１３側の共通電極の端部▲５▼▲６▼は、いずれも接地されている。
【０００８】
次に、図１（ａ）  （ｂ）  （ｃ）  に戻って圧電デバイス外面に形成された外部パターンについて説明すると、（ａ）  に示す外部電極３０は上下のＭＣＦの共通電極１７、１７の端部▲５▼▲６▼同士を電気的に接続したものであり、図示しないプリント基板上にこの圧電デバイスを実装した時には該外部電極３０をアースパターンに接続することとなる。（ｂ）  に示す外部電極３１は一方の圧電基板の入力側の分割電極の端部▲１▼を外部に導出するためのものであり、プリント基板上に実装された時に入力用の配線パターンと接続される。（ａ）  に示す外部電極３２は、出力側の分割電極の端部▲２▼と、他方の圧電基板の入力側の端部▲３▼を接続するものである。また、（ｂ）  に示す外部電極３３は、他方の圧電基板の他方の分割電極の出力端部▲４▼を外部に導出しこれをプリント基板上の出力用の配線パターンと接続させる為のものである。
【０００９】
なお、これらの外部電極はいずれも各ＭＣＦ１１、１２の接合完了後に蒸着等により形成されるものである。また、各外部電極を接合されたＭＣＦの側壁の全高に渡って延在させているのは、プリント基板上に実装する際に、上下いずれの面をプリント基板のパターン上に載置した場合にもハンダ接続可能とする為である。
なお、図３（ｂ）  に示したように各ＭＣＦの段間には接続端とアース間にコンデンサまたはコイルを接続する場合があるが、その装着方法としては例えば、図１（ａ）  に例示するようにハウジング側壁の一部に凹部３５を形成し、該凹部３５内にチップコンデンサ３６を埋め込むと共に、上記各外部電極３０、３２から外壁に沿って延びる接続外部電極３７、３８を用いてチップコンデンサ３６と接続する。
【００１０】
信号の流れは次の通りである。即ち、外部電極３１から一方のＭＣＦ１１の圧電基板の入力側分割電極端部▲１▼に入力した信号は、該一方の圧電基板上の分割電極１８、１８を順次振動させ、出力側の分割電極端部▲２▼からの出力信号は外部電極３２、接続外部電極３８、チップコンデンサ３６、接続外部電極３７、外部電極３０により接地される一方で、外部電極３２を経て他方のＭＣＦ１２の圧電基板上の入力側分割電極端部▲３▼から出力側分割電極端部▲４▼へ流れ、最後に外部電極３３から外部へ出力される。この構成によれば、表面実装型の多段縦続接続フィルタの小型化を実現できる。
【００１１】
このように、本発明は、各圧電基板１４Ａ、１４Ｂの表面の一部に機械研磨、あるいはエッチングにより凹部１３を設けるとともに、各圧電基板の両面面に金、銀、アルミ、クロム、ニッケルなどの金属を蒸着することにより一方を共通電極１７、他方を分割電極１８となるよう振動電極を形成し、それぞれの電極から圧電基板１４の端部に向かって延びる共通電極用引き出し電極▲５▼▲６▼、分割電極用引き出し電極▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼を配置したＭＣＦ１１、１２を、低融点ガラスなどの無機接着剤で積層した上で、上面を平板状の保護基板１５により、下面を圧電基板の励振を確保するために凹部１６ａを設けた保護基板１６により夫々挟み込み、更に段間に整合用コンデンサまたはコイルを挿入し縦続接続するよう構成したものである。前述の構成を採用することにより、必要な保護基板は最上部と最下部のみとなり、層数が減少して薄型のＭＣＦを実現できる。
【００１２】
次に、もし図４（ａ）  に示すように各圧電基板１４の凹部１３側に導電パターンを全面蒸着することにより共通電極１７を形成し、このような圧電基板を用いたＭＣＦを多段縦続接続とした場合、一方のＭＣＦ１１のホット部▲１▼とＭＣＦ１２のア−ス部▲６▼が外部電極（図１（ａ）  の３１）を介して短絡してしまい所望の特性を得ることができなくなる。即ち、完成した圧電デバイスの側面に外部電極３１をつけると、各圧電基板上の共通電極同士が導通してフィルタとして機能しなくなる。このような場合は、図４（ｃ）  あるいは（ｅ）  の如く、共通電極形状を非全面電極の形状に変更するとともに、分割電極は図４（ｄ）  或は（ｆ）  の構成とすることにより、容易に短絡を回避できる。即ち、図４（ｃ）  と（ｄ）  、図４（ｅ）  と（ｆ）  の電極構造を夫々採用すれば、図１（ａ）  （ｂ）  に示した外部電極３０、３１、３２構造を採用しても、上記短絡が発生する虞れは皆無となる一方で、共通電極の形状が単純である為、マスク等の形状を単純化して共通電極の形成工程を簡略化することができる。
【００１３】
図５は図４（ｃ）  と（ｄ）  を組み合わせた構造の電極を備えた圧電基板の構成を示す略図であり、電極構造を明確に図示する為に圧電基板上面の凹部を省略し、共通電極を平坦に図示しているが、実際には凹部が存在する為、共通電極は凹部を有した基板面に沿った形状を有している。この実施例は共通電極１７を帯状に構成した点を除けば上記実施例と同様であり、従って圧電デバイスの外観構成は、図１（ａ）  に示したものと同様である。また、信号の経路も上記実施例と同様であり、図示した番号▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼▲５▼▲６▼の順序となる。
【００１４】
次に、図６（ａ）  は図４（ｅ）  と（ｆ）  とを組み合わせた構造の電極を備えた圧電基板の構成を示す略図であり、この実施例の共通電極は図４（ｃ）  の共通電極と直交する方向に延びている為、図４（ｄ）  に示した如き位置に端部を有した分割電極を形成することができない。このため、図６（ａ）  に示すように各圧電基板１４Ａ、１４Ｂの手前側と奥側に夫々端部▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼を有した分割電極１８を用いることとなる。図６（ｂ）  はこの圧電基板を備えた圧電デバイスの外観図であり、（ｃ）  はＡ方向、（ｄ）  はＢ方向から見た図である。外部電極４０は信号入力用であり、外部電極４１は一方の圧電基板１４Ａ上の分割電極と他方の圧電基板１４Ｂ上の分割電極とを接続する外部電極であり、外部電極４２は出力用、４３はアース用外部電極である。
【００１５】
次に、図７（ａ）  （ｂ）  は本発明の他の実施例の要部構成説明図であり、図７（ｃ）  の如く、前述のＭＣＦ１１、１２を積層する際に、分割電極１８と共通電極１７とが対向し合う構成であると、電極同士が上下方向に接近しているため、電極間浮遊容量を介して、不要な信号が伝搬してしまう。そこで、図７（ａ）  の如く、上側のＭＣＦ１１の基板１４Ａ上面に分割電極１８を、下面に共通電極１７を夫々形成し、下側のＭＣＦ１４Ｂの上面に共通電極１７を、下面に分割電極１８を夫々形成する。この結果、アース電極１７同士が対向することとなるので、それぞれの圧電デバイスの電極間浮遊容量を介して不要信号が伝搬することを防止でき、スプリアスの発生や減衰特性劣化を容易に防止できる。
図７（ｃ）  に示すようにこの実施例では一方の圧電基板１４Ａの電極の配置が図１、図２の実施例の場合と表裏逆転しているが、信号の流れは同じであり、外部電極の構成も図１と同様である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、ＭＣＦを多段積層してフィルタを実現する際に、従来必要とされていた多くの保護基板数を減少させ、またデバイス全体の厚みを薄くしながらも、所要の減衰特性を持ったフィルタとする上で著しい効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）  は本発明の一実施例の圧電デバイスの外観斜視図、（ｂ）  はＡ方向から見た図、（ｃ）  はＢ方向から見た図。
【図２】（ａ）  は図１の圧電デバイスの縦断面図、（ｂ）  は分解斜視図。
【図３】（ａ）  は本発明の一実施例の電極における信号の経路を示す略図、（ｂ）  は圧電デバイスの等価回路図。
【図４】本発明の一実施例を示す図であって、ＭＣＦの表と裏の電極形状の図である。（ａ）  、（ｂ）  は、ＭＣＦの共通電極を全面蒸着した場合の共通電極、分割電極の電極形状を示す。（ｃ）  （ｄ）  は、積層の際、短絡を回避するための共通電極、分割電極パタ−ンの一実施例である。（ｅ）  （ｆ）  は、積層の際、短絡を回避するための共通電極、分割電極パタ−ンの一実施例である。
【図５】図４の（ｃ）  と（ｄ）  を組み合わせた場合の信号の経路を示す図。
【図６】（ａ）  は図４の（ｅ）  と（ｆ）  を組み合わせた場合の信号の経路を示す図、（ｂ）  は圧電デバイスの外観斜視図、（ｃ）  はＡ方向から見た図、（ｄ）  はＢ方向から見た図。
【図７】本発明の他の実施例を示す図であって、（ａ）  上部ＭＣＦの上面を分割電極、下面を共通電極とし、下部ＭＣＦの上面を共通電極、下面を分割電極として積層する際の断面図であり、（ｂ）  は（ａ）  の電極構造を備えたデバイスにおける信号の経路を示す図、（ｃ）  は従来のＭＣＦ二個を積層する際の断面図である。
【図８】（ａ）  （ｂ）  及び（ｃ）  は単独のＭＣＦを備えた圧電デバイスの縦断面図、その外観斜視図、及び分解斜視図。
【図９】図８のＭＣＦを用いて作成した従来の多段縦続接続型圧電デバイスの等価回路図。
【図１０】従来の圧電フィルタのフィルタ特性を示す図であって、（ａ）  は、ＭＣＦ１個によるフィルタ特性であり、（ｂ）  はＭＣＦ２個を縦続接続した時のフィルタ特性である。
【図１１】従来の圧電フィルタの一実施例を示す図であって、（ａ）  は縦断面図であり、（ｂ）  は分解図である。
【符号の説明】
１１、１２  圧電デバイス、１３  凹所、１４（１４Ａ、１４Ｂ）  圧電基板、１５  蓋部材、１６  保護基板、１７  共通電極、１８  分割電極、
１９  環状部分、２０  引出し電極、２１  引出し電極、３０、３１、３２  ３３  外部電極、３５  凹部、３６  チップコンデンサ、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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