(57)【要約】【課題】逆メサ構造の圧電フィルタにおいて、不要振動を抑圧しフィルタの中心周波数近傍の保証減衰量特性を改善することを目的とする。【解決手段】薄肉の振動部と該振動部周縁を包囲する厚肉の環状囲繞部とを有する方形状の圧電基板と、前記振動部の一方の主面に形成した複数の電極と、前記複数の電極すべてと対向するように前記振動部の他方の主面に形成された共通電極とを備えたモノリシック圧電フィルタにおいて、前記共通電極は、前記圧電基板の外周を形成する４辺のうち前記複数の電極の配列方向と平行な２辺のいずれか一方に向かって延長拡大した構造を有していることを特徴とするモノリシック圧電フィルタ。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄肉の振動部と該振動部周縁を包囲する厚肉の環状囲繞部とを有する方形状の圧電基板と、前記振動部の一方の主面に形成した複数の電極と、前記複数の電極すべてと対向するように前記振動部の他方の主面に形成された共通電極とを備えたモノリシック圧電フィルタにおいて、前記共通電極は、前記圧電基板の外周を形成する４辺のうち前記複数の電極の配列方向と平行な２辺のいずれか一方に向かって延長拡大した構造を有していることを特徴とするモノリシック圧電フィルタ。
【請求項２】
前記共通電極は、更に前記２辺と直交する２辺のいずれか一方に向かって延長拡大した構造を有していることを特徴とする請求項１記載のモノリシック圧電フィルタ。
【請求項３】
前記圧電基板がＡＴカットの水晶基板であり、該水晶基板の結晶軸のＸ軸方向に前記複数の電極を配列したものであることを特徴する請求項１または請求項２のいずれかに記載のモノリシック圧電フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機器に用いられる圧電デバイスにおいて、不要振動であるスプリアス振動の影響を抑え、保証減衰特性を良好にするモノリシック圧電フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、携帯端末や通信機器には中間周波用のフィルタとしてＭＣＦ（Monolithic  Crystal  Filter：モノリシック水晶フィルタ）が使われている。（以下、水晶フィルタと呼ぶ。）  
図４は従来の３ポール型水晶フィルタの外観を示したものである。図４に示した従来の水晶フィルタは、一枚の水晶基板の一方の面に複数の電極を形成し、他方の面に複数の電極すべてと対向するように共通電極を形成したものである。これをパッケージ（図示せず）に納め、両端の電極をパッケージの入出力端子にそれぞれ接続し、共通電極をパッケージの接地端子に接続し、パッケージを封止すればバンドパスフィルタとして機能する。
【０００３】
ところで、水晶振動子等の圧電デバイスは、主要な振動以外に不要な振動（スプリアス振動）が発生し、これが圧電デバイスの電気的性能に影響することが知られている。例えば、上記水晶フィルタの場合、不要振動によってバンドパスフィルタの中心周波数近傍にサイドローブが発生しフィルタの中心周波数近傍の保証減衰量特性が劣化する。このため、不要振動を抑えることを目的として圧電デバイスには様々な工夫がされてきた。例えば、特許３２３５５１５号では、共通電極の一部を切り欠いたり、或いは共通電極の中に円形状のピットを複数設けるといった技術が開示されている。また、電極の厚みを適宜調整するといった方法も良く使われる。
【０００４】
一方、近年の電子機器の高周波化の要求に伴い、従来よりも高い周波数の圧電デバイスが要求されるようになってきた。この要求に応えるものとして、水晶基板の中央部分を薄くし、その周辺部分を厚くするといった凹状の水晶基板（以下、これを「逆メサ構造」と呼ぶ。）が主流となっている。
図５は、従来の逆メサ構造の３ポール型水晶フィルタの外観を示したものである。
図５に示した従来の逆メサ構造の３ポール型水晶フィルタは、肉薄の振動部１と前記振動部１を方形状に包囲する肉厚の環状囲繞部２とを有する水晶基板３と、前記水晶基板３の一方の主面に形成された複数の電極４ａ、４ｂ、４ｃと、前記水晶基板３の他方の主面に全面形成された共通電極５とを備えている。
【０００５】
この従来の逆メサ構造の水晶フィルタは、中心周波数を高くする必要上、振動部１を薄くしている。ところが、水晶基板全体を薄くすると機械的強度が落ちるので、振動部１のみを薄くしその周囲を肉厚とすることで機械的強度を確保している。
ここで、肉薄の振動部１に形成した共通電極５の部分が電極４ａ、４ｂ、４ｃと共に所望の主要振動（厚み滑り振動）を励振する部分である。これに対して、環状囲繞部２に延長拡大して形成した共通電極５の部分はパッケージ端子への引き出し電極として機能している。なお、環状囲繞部２全体に共通電極５を形成する理由は、環状囲繞部２と振動部１との段差のエッジ部分（環状囲繞部２の内側側面の角）に電極が形成されにくいことを考慮している。つまり、段差のエッジにて電極が部分的に断線しても影響のないよう、振動部１と環状囲繞部２（段差側面を含む）の全体に共通電極５を全面形成しているのである。
【特許文献１】特許３２３５５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、図５に示した従来の逆メサ構造の水晶フィルタには次のような問題点がある。
すなわち、水晶フィルタ（圧電デバイス）には不要な振動が発生するため、これが水晶フィルタの電気的性能に影響し中心周波数近傍の保証減衰量特性が劣化するという問題があった。そこで、これを解決するため特許３２３５５１５号公報に開示されている手法を適用することも考えられるが、共通電極の一部を切り欠いたり、或いは共通電極の中に円形状のピットを複数設けるといったことは、電極面積が非常に小さい逆メサ構造のものに対しては技術的に困難である。更に、切り欠きやピットを設けるために複雑なマスクパターンを必要とし製造コストも増大する。また、電極厚みを調整するといった方法は、水晶基板の厚みに対して電極厚が無視できない逆メサ構造のものを、中心周波数を大きく変化させるので現実的でない。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、不要振動を抑圧し製造コストを抑えた逆メサ構造の水晶フィルタ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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明においては、薄肉の振動部と該振動部周縁を包囲する厚肉の環状囲繞部とを有する方形状の圧電基板と、前記振動部の一方の主面に形成した複数の電極と、前記複数の電極すべてと対向するように前記振動部の他方の主面に形成された共通電極とを備えたモノリシック圧電において、前記共通電極は、前記圧電基板の外周を形成する４辺のうち前記複数の電極の配列方向と平行な２辺のいずれか一方に向かって延長拡大した構造を有したものである。
【０００８】
また、請求項２記載の発明においては、請求項１において、前記共通電極は、更に前記２辺と直交する２辺のいずれか一方に向かって延長拡大した構造を有したものである。
また、請求項３記載の発明においては、請求項１、または請求項２において、前記圧電基板がＡＴカットの水晶基板であり、該水晶基板の結晶軸のＸ軸方向に前記複数の電極を配列したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の水晶フィルタは、薄肉の振動部と該振動部周辺を包囲する厚肉の環状囲繞部とを有する方形状の圧電基板と、前記振動部の一方の主面に形成した複数の電極と、前記複数の電極すべてと対向するように前記振動部の他方の主面に形成された共通電極とを備えたモノリシック圧電フィルタにおいて、前記共通電極は、前記圧電基板の外周を形成する４辺のうち前記複数の電極の配列方向と平行な２辺のいずれか一方に向かって延長拡大したものである。したがって、本発明は不要振動の発生を効果的に抑圧し、水晶フィルタの中心周波数近傍の保証減衰量特性を改善するのに効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を図面に示した実施の形態に基づいて説明する。
図１は本発明に係わる逆メサ構造の水晶フィルタの外観図を示したものである。
図１において、水晶フィルタは、肉薄の振動部１と前記振動部１を方形状に包囲する肉厚の環状囲繞部２とを有するＡＴカットの水晶基板３と、前記水晶基板３の一方の主面に形成され前記水晶基板３の結晶軸のＸ軸方向に配列された複数の電極４ａ、４ｂ、４ｃと、前記水晶基板３の他方の主面の一部に形成された共通電極６とを備えている。本発明の水晶フィルタは共通電極６の形成位置に特徴がある。すなわち、電極４ａ、４ｂ、４ｃの配置方向（水晶基板の結晶軸のＸ軸方向）と平行な環状囲繞部２の二辺のうちいずれか一辺に向かって共通電極６を延長拡大して形成し、電極４ａ、４ｂ、４ｃの配置方向と直交する環状囲繞部２の二辺の方向にはいずれも共通電極６を形成しないようにする。
【００１１】
本発明者は、共通電極の形成位置に着目し、図１に示す共通電極６の配置が不要振動を効果的に抑圧し電気的性能を改善し得ることを見いだした。図２は本発明に係る水晶フィルタの中心周波数近傍の保証減衰量の測定データを示したものである。比較のため図２の右側に本実施例の測定データを示し、左側に従来例の測定データを示す。なお、従来例及び本実施例の電極条件は、電極４ａ、４ｂ、４ｃを厚み１７５０Åのアルミニウム電極とし、共通電極６（５）を厚み１５００Åの銀電極としている。ただし、従来例の共通電極は図５のように振動部１と環状囲繞部２に全面形成したものである。図２に示した測定データにおいて、横軸は周波数を表し、中心周波数が１３０．５ＭＨｚ、周波数スパンが２００ｋＨｚ／ｄｉｖである。縦軸は保証減衰量であり１０ｄＢ／ｄｉｖである。
【００１２】
図２の測定データを比較すると、３０５．５ＭＨｚ近傍の保証減衰量が全体的に改善されていることが分かる。例えば、３０５．５ＭＨｚから±９００ｋＨｚ離れたところで比較すると、本実施例は従来例に比べて約１５ｄＢ改善されていることが分かる。
なお、本実施例において、共通電極６を銀電極から金電極に変更しても改善効果は同じであった。更に、共通電極６の厚みを１０００Å〜３０００Åとしても改善効果が得られることが分かった。
【００１３】
以上、説明した本発明に係る逆メサ構造の水晶フィルタでは共通電極６を図１のように、電極４ａ、４ｂ、４ｃの配列方向（水晶基板の結晶軸のＸ軸方向）と平行な環状囲繞部２の一辺へ共通電極６を延長拡大して形成し、電極４ａ、４ｂ、４ｃの配置方向と直交する環状囲繞部２の二辺の方向にはいずれも共通電極６を延長拡大しない構成としたが、本発明にあってはこれに限らず、例えば、図３に示すように、電極４ａ、４ｂ、４ｃの配列方向（水晶基板の結晶軸のＸ軸方向）と平行な環状囲繞部２の一辺へ向かって共通電極６を延長拡大し、更に電極４ａ、４ｂ、４ｃの配列方向（水晶基板の結晶軸のＸ軸方向）と直交する環状囲繞部２の一辺に向かって共通電極６を延長拡大して形成するようにしても同様な改善効果が得られることを確認した。つまり、電極４ａ、４ｂ、４ｃの配列方向（水晶基板の結晶軸のＸ軸方向）と直交する環状囲繞部２の二辺のうち、少なくともいずれか一方に向かって共通電極６を延長拡大しないようにすれば改善効果が得られる。本発明は、従来共通電極に切り欠きや円型のピットを設けるといった複雑なことをぜずとも、不要振動を抑圧することが可能であり、共通電極に切り欠きやピットを形成するための複雑なマスクパターンを不要とすることができるので、製造コストを抑えるのにも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る逆メサ構造の水晶フィルタの第１実施例の外観図。
【図２】本発明に係る逆メサ構造の水晶フィルタの第１実施例の保証減衰特性。
【図３】本発明に係る逆メサ構造の水晶フィルタの第２実施例の外観図。
【図４】従来の水晶フィルタの外観図。
【図５】従来の逆メサ構造の水晶フィルタの外観図。
【符号の説明】
【００１５】
１・・振動部
２・・環状囲繞部
３・・水晶基板
４ａ、４ｂ、４ｃ・・電極
５、６・・共通電極
【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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