(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電極、出力電極とこれに対応する共通電極の少なくとも１組がそれぞれ表裏面に形成された圧電振動板と、この圧電振動板の上部に配置され、前記入力電極、出力電極あるいは共通電極に対応する部位に調整用窓が形成された金属マスクとをケースに収納してなる表面実装型圧電フィルタであって、
前記ケースはセラミックスを基体としその外表面に複数の外部導出電極を有するとともに、内部には圧電振動板を搭載する下部搭載部と、この搭載部の上部に前記金属マスクを搭載する上部搭載部を有し、これら下部搭載部、上部搭載部にはそれぞれ前記外部導出電極と電気的に接続される電極パッドが形成され、前記圧電振動板の電極を前記下部搭載部の電極パッドと導電接合することにより、特定の外部導出電極に接続するとともに、前記金属マスクを前記電極パッドに電気的に接続されることにより特定の外部導出電極を介して電気的に接地されていることを特徴とする表面実装型圧電フィルタ。
【請求項２】
外表面に複数の外部導出電極を有するとともに、内部には圧電振動板を搭載する下部搭載部と、この搭載部の上部に前記金属マスクを搭載する上部搭載部を有し、これら下部搭載部、上部搭載部にはそれぞれ前記外部導出電極と電気的に接続される電極パッドが形成された、セラミックスを基体とするケースを用意し、この下部搭載部の電極パッドに少なくとも表面に励振電極が形成された圧電振動板を搭載し、導電接合する手段と、
画像認識技術により、前記搭載された圧電振動板の搭載状態を画像メモリに取り込み、この画像メモリから圧電振動板の搭載状況における平面的な傾きを算出する手段と、
この求められた傾きに対応して、調整用窓が形成された金属マスクを回転、移動させ、前記調整窓を前記励振電極の所定の位置に対応させて位置決めし、前記上部搭載部に設置する手段と、
前記位置決めされた金属マスクを上部搭載部の電極パッドに導電接合する手段と、
上記金属マスクを用いて電気的特性調整のための金属材料をパーシャル蒸着する手段と、
封止蓋をケースの開口部に接合することにより気密封止を行う手段とからなる表面実装型圧電フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子機器のクロック源、あるいは通信機器等に用いられる水晶板等を用いた表面実装型の圧電フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧電振動子、圧電フィルタ、圧電発振器等の圧電振動デバイスは、圧電振動板に形成された励振電極の一部分に金属材料をパーシャル蒸着することにより周波数等の電気的特性を調整することが一般的に行われている。表面実装型のこれら圧電振動デバイスにおいても同様であるが、表面実装用のケースに収納した後、これら作業を行うので、調整用マスクを圧電振動板に近接させることが困難である等の問題を有していた。図８は従来の表面実装型モノリシック水晶フィルタの製造状況を示す斜視図である。セラミックスからなり、上部に開口を有するケース９０に、表面に共通電極（励振電極）９１ａ，９１ｂ、裏面には入力電極、出力電極（各々図示せず）が形成された水晶振動板９１が搭載され、この状態で開口部に保持アーム９３ａ，９３ｂに保持された調整用マスクを可能な限り近接させ、この状態でシャッター９４を介して、蒸着源９５から金属材料を蒸着する。調整状況は表面実装型モノリシック水晶フィルタの電気的特性をモニタリングしながら、シャッター９４の窓の開閉と蒸着源からの蒸着物質の供給を相互にコントロールする。所定の周波数等の電気的特性が得られた段階で調整作業を終了し、その後、図示していないが蓋板で気密封止する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電気的特性調整時において、調整用マスクは水晶振動板にできるだけ近接しているほうが好ましい。ところが上記従来例において、図８からも理解できるように、ケース９０内に収納された水晶振動板９１に対して、保持アーム９３ａ，９３ｂに保持された調整用マスクを近接させるので、どうしても水晶振動板と調整用マスクの間隔が大きくなってしまう。このため電気的特性調整時に形成される電極パターンは、所定形状より拡がった状態となり、調整能力が低下するとともに、励振電極の範囲を超えて電極材料が形成されることによりモノリシック水晶フィルタの電気的特性が大きく変わってしまうことがあったり、他の電極と短絡してしまうことがあった。このような問題は、水晶フィルタのみならず、圧電振動子、圧電発振器等の圧電振動デバイスについても発生する可能性があった。
【０００４】
また、このパーシャル蒸着用の金属マスクは、製造工程中において繰り返し使用されるため、調整用窓の周囲を中心に蒸着物質（金属材料）が堆積する。このような蒸着物質の堆積は金属マスクを歪ませたり、調整用窓の大きさを変化させることになるので、短いサイクルでの洗浄、あるいは取り替えを行うメンテナンスが必要であった。
【０００５】
さらに、モノリシック圧電フィルタにおいては、入力電極に入力された電気信号が電磁波となって近接する出力電極に直接伝搬する直達波の発生することがあり、このような場合、電気フィルタとしての減衰特性が失われることがあった。
【０００６】
また、圧電振動子、圧電発振器おいても、動作時に外部に有害な電磁波ノイズが発生することがあり、電磁遮蔽を確実にする機構が求められていた。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、周波数等の電気的特性調整の手段であるパーシャル蒸着が確実に行え、また、金属マスクのメンテナンスの必要をなくするとともに、直達波の防止、並びに圧電素子（圧電振動板）を含む回路素子から発生する電磁波ノイズを抑制する表面実装型圧電フィルタおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に示した表面実装型圧電フィルタは、入力電極、出力電極とこれに対応する共通電極の少なくとも１組がそれぞれ表裏面に形成された圧電振動板と、この圧電振動板の上部に配置され、前記入力電極、出力電極あるいは共通電極に対応する部位に調整用窓が形成された金属マスクとをケースに収納してなり、
前記ケースはセラミックスを基体としその外表面に複数の外部導出電極を有するとともに、内部には圧電振動板を搭載する下部搭載部と、この搭載部の上部に前記金属マスクを搭載する上部搭載部を有し、これら下部搭載部、上部搭載部にはそれぞれ前記外部導出電極と電気的に接続される電極パッドが形成され、前記圧電振動板の電極を前記下部搭載部の電極パッドと導電接合することにより、特定の外部導出電極に接続するとともに、前記金属マスクを前記電極パッドに電気的に接続されることにより特定の外部導出電極を介して電気的に接地されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に示すように、請求項１の表面実装型圧電フィルタを製造する方法として、外表面に複数の外部導出電極を有するとともに、内部には圧電振動板を搭載する下部搭載部と、この搭載部の上部に前記金属マスクを搭載する上部搭載部を有し、これら下部搭載部、上部搭載部にはそれぞれ前記外部導出電極と電気的に接続される電極パッドが形成された、セラミックスを基体とするケースを用意し、この下部搭載部の電極パッドに少なくとも表面に励振電極が形成された圧電振動板を搭載し、導電接合する手段と、
画像認識技術により、前記搭載された圧電振動板の搭載状態を画像メモリに取り込み、この画像メモリから圧電振動板の搭載状況における平面的な傾きを算出する手段と、
この求められた傾きに対応して、調整用窓が形成された金属マスクを回転、移動させ、前記調整窓を前記励振電極の所定の位置に対応させて位置決めし、前記上部搭載部に設置する手段と、
前記位置決めされた金属マスクを上部搭載部の電極パッドに導電接合する手段と、
上記金属マスクを用いて電気的特性調整のための金属材料をパーシャル蒸着する手段と、
封止蓋をケースの開口部に接合することにより気密封止を行う手段とからなることを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
請求項１によれば、金属マスクをケース内に固定し、この金属マスクを用いてパーシャル蒸着を行うので、圧電振動板と金属マスクを極めて近づけることができる。従って、パーシャル蒸着は所定の限定された範囲にのみ行われ、所望の周波数等の電気的特性の調整を行うことができ、他の電極との短絡事故等の発生も防ぐことができる。また、従来必要であったパーシャル蒸着時の金属マスクの洗浄、取り替え等のメンテナンスが不要になる。
【００１１】
また、この金属マスクが外部導出電極を介して電気的に接地されているために、圧電フィルタの場合では、直達波を電磁的に遮断し、電気フィルタとしての減衰特性を良好にしたり、圧電振動子、圧電発振器の場合では電磁波の発生を抑制することができる。
【００１２】
請求項２によれば、金属マスクを画像認識手段により、搭載された圧電振動板並びに励振電極の平面的な傾きに対応させて搭載するので、圧電振動板と金属マスクを極めて近づけることができるとともに、調整用窓と励振電極の相対的な位置を確実に一致させることができるので、パーシャル蒸着による電気的特性の調整を確実に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を表面実装型のモノリシック水晶フィルタを例にとり、図１，図２，図３，図４を参照して説明する。また図５各図を参照して上記モノリシック水晶フィルタの製造方法について説明する。
図１は本発明による表面実装型のモノリシック水晶フィルタの分解斜視図であり、図２は金属マスクまでをケースに組み込んだ状態の斜視図であり、図３は図２において開蓋時のＬ−Ｌ断面図であり、図４は水晶振動板（圧電振動板）の平面的な傾きに対応して金属マスクを回転設置した状態を示す平面図であり、図５各図は製造過程を示す斜視図である。
【００１４】
開口部を有するケース１はセラミックスを基体とし、積層技術を利用して内部に電極が形成され、底面には複数の外部導出電極が形成された構成である。開口内部には下部搭載部１１とその上部に上部搭載部１２が形成され、複数の段部が形成されている。特に上部搭載部１２は周状に形成されている。各搭載部の上面には電極パッド１１ａ，１２ａが形成されており、これら電極は積層技術により後述の外部導出電極に電気的に接続されている。また、開口部にはコバール等の金属リング１０ｂが取り付けられている。水晶振動板（圧電振動板）２はＡＴカット水晶板であり、表面に入力電極２１、出力電極２２が形成され、裏面には上記入出力電極に対応して共通電極２３，２４が形成されている。各電極から水晶振動板端部まで引出電極２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａが形成されている。金属マスク３はＳＵＳ（ステンレス材）等の金属材料からなり、前記入力電極２１、出力電極２２に対応した調整用窓３１，３２と、入出力電極に対応した調整用窓３３が形成されている。蓋板４はコバール等の金属材料からなる。
【００１５】
ケースの下部搭載部１１に水晶振動板２を搭載し、電極パッドと引出電極とを導電性接合材等にて導電接合するとともに、上部搭載部１２に金属マスク３を搭載し、抵抗溶接あるいは導電性接合材等にて導電接合する。この状態でパーシャル蒸着を行い、周波数等電気的特性を調整する。その後蓋板４を閉蓋し、シーム溶接等の接合手段にて、蓋板４と金属リング１０ｂとを接合する。金属マスクは外部導出電極を介してアース接続される。なお、蓋板による気密封止は半田封止でもよいし、低融点ガラス等により行ってもよい。また金属マスクの存在により、蓋板の材料も絶縁性のものを用いることも可能である。
【００１６】
以上の構成により、水晶振動板に形成された各電極は、電極パッドを介して特定の外部導出電極に接続されるとともに、水晶振動板の上部に設けられた金属マスクもケース内に収納し、この金属マスクは電極パッドにより特定の外部導出電極と導電接合される。従って、入出力電極間に発生していた直達波Ｅを金属マスクが電磁シールドする。
【００１７】
上述の構成により、従来の金属マスクを設けない場合の減衰特性（図９（Ａ）に示す）に較べて、本発明の圧電振動板に近接して金属マスクを設けた場合（図９（Ｂ）に示す）のそれは良好な特性を示すに到っている。
【００１９】
次に上記表面実装型のモノリシック水晶フィルタを製造し、周波数等の電気的特性を調整する方法について説明する。
図５（ａ）に示すように、ケース１の下部搭載部に電極形成された水晶振動板を搭載し、導電性接合材で接合した状態のものについて、上面（開口面）からカメラＣにて撮影し、ここで得られた画像データはＡ／Ｄ変換され画像メモリへ書き込まれる。この画像データを基に水晶振動板の搭載状態（上下左右移動、回転等）を算出する。なお、この画像データについては必要に応じて二値信号化する等の周知の画像処理手段を採用すればよい。
【００２０】
そして、図５（ｂ）に示すように水晶振動板の搭載状態に応じて、金属マスク３を吸引アームＡにて上下左右移動あるいは回転等をさせ、金属マスクの調整用窓部分が前記電極部分に位置するようにし、前記上部搭載部に搭載する。図４は右肩が下がった状態で下部搭載部に搭載された水晶振動板２に対して、金属マスク３を同じく右肩が下がった状態に回転させて、調整用窓と電極部分を一致させて搭載した状態を示している。この金属マスク３はスポット溶接等の抵抗溶接あるいは導電性接合材で導電的に固定される。なお、基本的には調整用窓と電極部分が一致すればよいので、励振電極（入出力電極等）自体の形成が所定の位置に形成されていない場合は、水晶振動板と金属マスクの設置状態は一致しないこともある。
【００２１】
その後図５（ｃ）に示すように、モノリシック水晶フィルタの電気的特性をモニタリングしながら、蒸着源５からシャッター４を介して調整用窓から露出した電極に対してパーシャル蒸着を行う。モノリシック水晶フィルタにおいては、対称モード、斜対称モードと称される２つの振動モードを調整するので、シャッターＳの窓Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の開閉を各々独立して行い、また蒸着源からの蒸着物質の供給とも関連させてコントロールして、パーシャル蒸着を遂行する。所定の周波数等の電気的特性が得られた段階で調整作業を終了し、その後、図示していないが蓋板で気密封止する。
【００２２】
なお、上記実施例では１つの水晶振動板に１組のモノリシック水晶フィルタを形成したが、複数組のモノリシックフィルタを形成した多段接続型としてもよい。この場合は、金属マスクを当該組に対応させた調整用窓を設ける必要がある。
【００２３】
また、ケースの開口最底部、あるいは開口最底部および側面に金属膜を形成して、この金属膜をアース接続することにより、電磁シールドをより確実にすることができる。
【００２４】
本発明の他の実施の形態を表面実装型水晶振動子を例にとり、図６とともに説明する。なお、気密封止に用いられる蓋板の説明は割愛している。
ケース６についての基本構成は前述の実施例と同じ構成であるので詳細説明は割愛するが、水晶振動板２５を片持ち支持する構成であるので下部搭載部６１は１カ所のみ形成されている。この下部搭載部６１に形成された電極パッド６１ａと水晶振動板の励振電極２５１から引き出された引出電極２５１ａを導電性接合材により接合する。その後金属マスク３４を上部搭載部６２の電極パッド６２ａ上に位置決め搭載し、導電接合する。もちろん調整用窓３４１と励振電極２５１との相対位置を調整している。この構成により、周波数等の電気的特性の調整を正確に行うことができ、また、金属マスクの存在により電磁シールド効果を得ることができる。
【００２５】
本発明のもう一つの他の実施の形態を表面実装型水晶発振器を例にとり、図７とともに説明する。なお、気密封止に用いられる蓋板の説明は割愛している。
ケース７は、水晶振動板を収納する室７ａとＩＣ等の回路部品を収納する室７ｂに分けられている。室７ａには、水晶振動板２６を片持ち支持するための下部搭載部７１が形成されており、この下部搭載部７１に形成された電極パッド７１ａと水晶振動板の励振電極２６１から引き出された引出電極２６１ａを導電性接合材により接合されている。また、室７ｂにはＩＣ２５が収納され、図示していないがボンディングワイヤーにて電気的に接合されている。上部搭載部７２に搭載される金属マスク３４は、室７ａに収納されている水晶振動板の励振電極部分に対応して調整用窓が設けられているとともに、室７ｂを被覆する大きさが採用されている。なお、これら各室の最底面には各々金属膜７４，７５が形成され、これら金属膜はアース接続されている。この構成により、周波数等の電気的特性の調整を正確に行うことができ、また、水晶振動板２６，ＩＣ２７から発生する電磁波ノイズをシールドする効果を有している。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１によれば、金属マスクをケース内に固定し、この金属マスクを用いてパーシャル蒸着を行うので、圧電振動板と金属マスクを極めて近づけることができる。従って、パーシャル蒸着は所定の限定された範囲にのみ行われ、所望の周波数等の電気的特性の調整を行うことができ、他の電極との短絡事故等の発生も防ぐことができる。
【００２７】
また、金属マスクをケース内に収納する構成であるので、従来行っていたパーシャル蒸着時の金属マスクの洗浄、取り替え等のメンテナンスが不要になる。
【００２８】
また、この金属マスクが外部導出電極を介して電気的に接地されているために、圧電フィルタの場合では、直達波を電磁的にシールドしたり、圧電振動子、圧電発振器の場合では電磁波の発生を抑制することができる。従って、所望の良好な減衰特性を得ることができる。
【００２９】
請求項２によれば、金属マスクを画像認識手段により、搭載された圧電振動板並びに励振電極の平面的な傾きに対応させて搭載するので、圧電振動板と金属マスクを極めて近づけることができるとともに、調整用窓と励振電極の相対的な位置を確実に一致させることができるので、パーシャル蒸着による電気的特性の調整を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を示す分解斜視図。
【図２】実施の形態を示す開蓋時の斜視図。
【図３】図２のＬ−Ｌ断面図。
【図４】実施の形態を示す平面図。
【図５】製造方法を示す図。
【図６】他の実施の形態を示す分解斜視図
【図７】もう一つの他の実施の形態を示す分解斜視図
【図８】従来例を示す図。
【図９】比較例を示す図。
【符号の説明】
１，６，７，９０  ケース
１１，６１，７１  下部搭載部
１２，６２，７２  上部搭載部
２，２５，２６，９１  水晶振動板（圧電振動板）
３，３４，３５，９２  金属マスク
３１，３２，３３，３４１，３５１  調整用窓
４  蓋板
Ｓ  シャッター
【図１】
0003543310.tif 000002
【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】
0003543310.tif 000008
【図８】
0003543310.tif 000009
【図９】
0003543310.tif 000010