(57)【要約】【課題】一つの水晶基板上に２組以上のＭＣＦフィルタ素子を設けた多重モード水晶フィルタにおいて、個々のフィルタ素子について周波数調整を可能に維持しつつ作業性や品質の低下を防止し、且つ、温度変化時のパッケージベースと水晶基板との熱膨張係数の差違による応力の影響を更に低減して良好な温度特性を得ることができる多重モード水晶フィルタを提供する。【解決手段】各フィルタ素子の間にスリットを設けて構成する。このときスリットは各フィルタ素子の振動領域を中心とする周囲１／２以上にて前記振動領域を取り囲むよう形成することによりフィルタ素子を型端支持型保持構造とする。【選択図】　　　　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの圧電基板上に２組以上の多重モード圧電フィルタ素子を形成し、
各フィルタ素子の振動領域を取り囲むように前記圧電基板にスリットを形成することにより、
各フィルタ素子を片端支持構造としたことを特徴とする多重モード圧電フィルタ。
【請求項２】
一つの圧電基板上に２組の多重モード圧電フィルタ素子を形成し、
各フィルタ素子の振動領域を取り囲むよう前記圧電基板に略Ｈ型のスリットを形成することにより、
各フィルタ素子を片端支持構造としたことを特徴とする多重モード圧電フィルタ。
【請求項３】
前記請求項１または２に記載の多重モード圧電フィルタにおいて、
前記圧電基板は、少なくとも一方の面に凹部を有する逆メサ型圧電基板であり、
前記凹部内底面の範囲内に前記フィルタ素子および前記スリットを設けたことを特徴とする多重モード圧電フィルタ。
【請求項４】
前記請求項３に記載の多重モード圧電フィルタにおいて、
前記凹部内底面側に分割電極を形成し、反対面にこれと対応する共通電極を形成すると共に、
該凹部内底面側を下向きにしてパッケージベースに載置したことを特徴とする多重モード圧電フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多重モード圧電フィルタに関し、特に、圧電材料からなる基板（例えば、水晶基板）とこれを収容するパッケージとの熱膨張係数の差違による温度特性を改善しつつ小型化に際し有効な多段接続型ユニウェハＭＣＦ構造の多重モード圧電フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周波数発生源やフィルタといった機能を有する電子部品に圧電材料（水晶、セラミック、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四硼酸リチウムなど）を用いたものがある。例えば、人工的に成長させた水晶の結晶から一定の法則に従って正確に切り出した薄板を研磨して得られる水晶基板は、種々の圧電材料の中でも特に共振特性に優れることから水晶振動子や水晶フィルタとして多用されている。
【０００３】
水晶基板の固有振動を利用する水晶フィルタとして、ＭＣＦ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｆｉｌｔｅｒ）がある。これは多重モード水晶フィルタとも呼ばれ、例えば、ＡＴカット水晶基板の片面上に２つ以上の分割電極を設け、もう一方の面に共通電極（アース電極）を設けて、それぞれ分割電極と共通電極間で発生させた振動エネルギーを結合することによりフィルタ特性を得るものである。具体的には、水晶基板の分割電極間は所定の隙間を開けて形成し、その反対側の面には、前記隙間を含みこれらと対向するように共通電極を形成した構造を採る。
【０００４】
一般に、２つの分割電極と一つの共通電極で構成するようなフィルタ素子を２ポールと呼ぶ。また、フィルタ特性を急峻なものとするために、２ポールのフィルタ素子を複数個多段接続（カスケード接続）して構成することも行なわれている。そのため、２ポールフィルタ素子を２個多段接続したものは４ポールとなり、同様に３個とすれば６ポールとなる。このように多段接続して用いる複数のフィルタ素子を一つの収容器（パッケージ）内に納めた多重モード水晶フィルタがある。
【０００５】
近年、電子部品の小型化要求に伴い、単一の水晶基板上に複数のフィルタ素子を形成した、所謂、ユニウェハＭＣＦ構造と呼ばれる多重モード水晶フィルタが登場している。以下にユニウェハＭＣＦ構造の多重モード水晶フィルタの一例を、図を用いて説明する。
【０００６】
図５は、従来のユニウェハＭＣＦ構造による多重モード水晶フィルタ用の水晶基板の構成例を示す図であり、同図（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。
この例に示す水晶基板５０は、片面に凹部５１が形成されており、該凹部５１の内底面５２に振動領域を有する分割電極５３ａ、５３ｂ、５４ａ、５４ｂが設けられ、他方、反対面には前記分割電極５３ａ及び５４ａの振動領域に対応する位置に振動領域を有する共通電極５５ａと、前記分割電極５３ｂ及び５４ｂの振動領域に対応する位置に振動領域を有する共通電極５５ｂとが設けられた構成である。即ち、一枚の水晶基板５０上に、分割電極５３ａ、５４ａ、及び共通電極５５ａと、分割電極５３ｂ、５４ｂ、及び共通電極５５ｂとで夫々構成する２組のフィルタ素子（ＭＣＦ）を備えたものである。
【０００７】
ここで、上述の例に示した水晶基板５０は、その中央部分に凹みが形成された、所謂、逆メサ型水晶基板（凹陥型超薄板とも呼ばれる）であって、これは基本波モードの振動周波数が高周波の場合に対応するために工夫された形状である。
つまり、ＡＴカットのような厚みすべり振動の水晶基板にあっては、周波数が高くなるにつれ厚みが薄くなってくるが、薄くなれば壊れ易くなり取扱が困難になる。そこで、水晶基板の中央部分のみエッチングによって薄くし、その周りの枠は厚さを残しておくことで強度を保ち、取扱を容易にすることができるのである。
【０００８】
図６は、従来のユニウェハＭＣＦ構造による多重モード水晶フィルタ用のパッケージベースの構成例を示す図であり、同図（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。
この例に示すパッケージベース６０は、セラミック材からなる上面が開口した薄型の箱体容器であって、該容器内に上述の水晶基板５０を載置するに対応した接続端子６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂを備えている。
【０００９】
次に、図７は、従来のユニウェハＭＣＦ構造による多重モード水晶フィルタの構成例を示す図であり、同図（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。即ち、この図に示す多重モード水晶フィルタは、図５に示した水晶基板５０を、図６に示したパッケージベース６０に載置し、導電性接着剤７０により各電極と端子とを接着固定したものである。なお、接着固定の後に、銀を蒸着するなどして所望の周波数に調整し、最終的には図示を省略したパッケージキャップを被せて気密封止される。
この例に示した多重モード水晶フィルタの場合、６箇所にて固定し、合計６個の電極を外部へ導出することになる。
【００１０】
ところが、この構造では、セラミックからなるパッケージベース６０と水晶基板５０との熱膨張係数の差異のため、温度変化により水晶基板５０に応力が作用し、それによる歪の影響によって中心周波数が変動してしまい、フィルタとしての温度特性の劣化に繋がっていた。
【００１１】
その点を改善する技術として、例えば、特開２００２−１８５２８７号「４ポール・モノリシック・フィルタ」に開示されるものがある。これを、図８を用いて簡単に説明する。
図８は、上記文献に示される従来の多重モード水晶フィルタの別の構成例を示す平面図である。
【００１２】
この図に示す多重モード水晶フィルタ８０は、セラミックからなる矩形表面実装用の容器（パッケージベース）８１内の収容部８２に、水晶片（水晶基板）８３が収納されている。
この水晶片８３には、２組のモノリシック・フィルタ（ＭＣＦ）８４、８５が形成され、これらが縦続に接続している。また、水晶片８３は、第１の接続電極８６と、この接続電極８６に対向する第２の接続電極８７とを形成し、さらに水晶片８３の一方の長辺中央部に第３の接続電極８８を形成し、この第３の接続電極８８に２組のモノリシック・フィルタ８４、８５の縦続接続点を導出している。そして、水晶片８３の他方の長辺中央部に第４の接続電極８９を形成し、この第４の接続電極８９に、各モノリシック・フィルタ８４、８５のアース電極（共通電極）を導出している。
【００１３】
一方、容器８１の収納部８２の周囲には、上記水晶片８３の第１、第２、第３、第４の各接続電極８６、８７、８８、８９に対応する夫々の保持電極９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ、９０Ｄが設けられている。
そして、第１、第２、第３、第４の各接続電極８６、８７、８８、８９を、それぞれ対応する保持電極８６、８７、８８、８９に導電性接着剤で固着し、電気的な導通を図るようにしている。
【００１４】
つまり、水晶片を４箇所にて固定し、合計４個の電極を外部へ導出することになる。そのため、図７に示した６箇所固定のものに比べ、固定しない２箇所の角端の自由度を得ることができるので温度変化による水晶片８３への応力の影響を小さくすることができるというものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の多重モード水晶フィルタにおいては、以下に示すような問題点があった。つまり、図８に示した構造にしたとしても、２組のフィルタ素子（モノリシック・フィルタ８４、８５）が、共に固定点を結ぶ対角線上に位置するため、温度変化時のパッケージベースと水晶基板との熱膨張係数の差による応力の影響が充分に排除できず、フィルタとしての温度特性改善に限界があった。
【００１６】
また、フィルタ素子の分割電極の一方同士を、互いに水晶基板上にて接続しているため、個々のフィルタ毎に周波数調整することができなくなる。この場合、２組のモノリシック・フィルタ８４、８５を分離することなく相乗的なフィルタ特性について周波数調整を施すことになるが、何れかのフィルタに調整加工負担に偏りが生じ、品質の低下を招いたり、あるいは、調整の回数が増加し、作業性の低下を招いたりして周波数調整が困難なものとなっていた。
【００１７】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、個々のフィルタ素子について周波数調整を可能に維持しつつ作業性や品質の低下を防止し、且つ、温度変化時のパッケージベースと水晶基板との熱膨張係数の差違による応力の影響を更に低減して良好な温度特性を得ることができる多重モード水晶フィルタを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係わる多重モード圧電フィルタの請求項１の発明は、一つの圧電基板上に２組以上の多重モード圧電フィルタ素子を形成し、各フィルタ素子の振動領域を取り囲むように前記圧電基板にスリットを形成することにより、各フィルタ素子を片端支持構造としたことを特徴とする。
これによれば、個々のフィルタ素子について周波数調整を可能とし、且つ、熱膨張係数の差違による圧電基板への応力の影響を低減することができる。
【００１９】
また、本発明に係わる多重モード圧電フィルタの請求項２の発明は、一つの圧電基板上に２組の多重モード圧電フィルタ素子を形成し、各フィルタ素子の振動領域を取り囲むよう前記圧電基板に略Ｈ型のスリットを形成することにより、各フィルタ素子を片端支持構造としたことを特徴とする。
これによれば、最も簡潔な形状のスリットを形成するだけで、２組のフィルタ素子それぞれについて周波数調整を可能とし、且つ、熱膨張係数の差違による圧電基板への応力の影響を低減することができる。
【００２０】
また、本発明に係わる多重モード圧電フィルタの請求項３の発明は、前記請求項１記載または２に記載の多重モード圧電フィルタにおいて、前記圧電基板は、少なくとも一方の面に凹部を有する逆メサ型圧電基板であり、前記凹部内底面の範囲内に前記フィルタ素子および前記スリットを設けたことを特徴とする。
これによれば、高い周波数帯域にも対応することができる。
【００２１】
また、本発明に係わる多重モード圧電フィルタの請求項４の発明は、前記請求項４に記載の多重モード圧電フィルタにおいて、前記凹部内底面側に分割電極を形成し、反対面にこれと対応する共通電極を形成すると共に、該凹部内底面側を下向きにしてパッケージベースに載置したことを特徴とする。
これによれば、高い周波数帯域にも対応することで振動領域の圧電基板が極めて薄くなったとしても、面積の大きな共通電極に対して周波数調整を施すことができ、面積の小さな分割電極側に周波数調整を施すに比べ周波数調整を容易にすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施の形態例に基づいて本発明を詳細に説明する。ここでは、多重モード圧電フィルタとして、多重モード水晶フィルタを例に用いて説明する。
図１は本発明に係わる多重モード水晶フィルタの第１の実施の形態例を示す図であり、同図（ａ）は、多重モード水晶フィルタに収納する水晶基板単体の平面図を示し、（ｂ）は、多重モード水晶フィルタの平面図を示し、（ｃ）は、多重モード水晶フィルタの側面断面図を示す。なお、上述の図７に示した従来のものと同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
この例に示す多重モード水晶フィルタ１は、パッケージベース６０に水晶基板１０を収納し、パッケージベース６０の接続端子６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂと、水晶基板１０の１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂとを、それぞれ導電性接着剤７０により接着固定して構成する。
ここで、前記水晶基板１０は、片面に凹部１１を有する逆メサ型水晶基板であり、この凹部１１の内底面１２の範囲内（薄肉領域）に２組のフィルタ素子とスリット２とが形成されている。具体的には、内底面１２に振動領域を有する分割電極１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂが設けられ、他方、反対面には、前記分割電極１３ａ及び１４ａの振動領域に対応する位置に振動領域を有する共通電極１５ａと、前記分割電極１３ｂ及び１４ｂの振動領域に対応する位置に振動領域を有する共通電極１５ｂとが設けられている。即ち、水晶基板１０は、分割電極１３ａ、１４ａ、及び共通電極１５ａと、分割電極１３ｂ、１４ｂ、及び共通電極１５ｂとからなる２組のフィルタ素子を１枚の水晶基板上に対称的に配置すると共に、これら２組のフィルタ素子間に、略Ｈ型の貫通穴で形成されたスリット２を備えて構成されている。
【００２４】
この図に示す多重モード水晶フィルタは以下のように機能する。即ち、フィルタ素子の振動領域の周囲３辺をスリット２が取り囲むことにより、残る１辺により保持される構造となる。
【００２５】
ところで、従来から、このような水晶振動片の保持構造として、片端支持型あるいは片持型などと呼ばれる保持構造がある。一般的には、水晶振動片の縁部における一端を導電性接着材によってパッケージベース（基台とも呼ばれる）に固定し、他端は自由端とすることで、温度変化により生じるパッケージベースとの膨張係数の差違による熱膨張ストレスが水晶振動片に与える影響を回避する上で有効な構造として知られている。
【００２６】
つまり、本発明に係る多重モード水晶フィルタにあっては、水晶基板上に設けられたフィルタ素子の夫々を片端支持型保持構造とすべくスリットを設けたところが特徴的な点である。
この場合、片端支持型保持構造を得るためには、少なくともフィルタの振動領域を中心とする周囲１／２以上を取り囲むスリット長が必要である。但し、各電極相互間の距離は、できるだけ離すことが望ましいことから、スリット長は片端支持型保持構造を得るに必要な部分までとすることが好ましい。
【００２７】
上述した如く多重モード水晶フィルタを構成すれば、パッケージベース６０と水晶基板１０との接合は６箇所で固定することになるが、各フィルタ素子は一端で支持され他端は自由端となった片端支持型保持となるため、個々のフィルタ素子について周波数調整を可能とし、且つ、熱膨張係数の差違による水晶基板への応力の影響を低減することができる。
また、逆メサ型水晶基板を用いているため高い周波数帯域のフィルタ形成にも対応することができる。
【００２８】
以上説明した本発明の第１の実施の形態例においては、逆メサ型水晶基板を用い、その凹部１１の内底面１２に各分割電極を形成し、凹部内底面側を上向きにしてパッケージベース６０に載置するという例を示したが、本発明の実施にあってはこの例に限らず、例えば、次の図２に示す如く、逆メサ型水晶基板を用い、その凹部２１の内底面２２に各共通電極を形成し、凹部内底面側を下向きにしてパッケージベース６０に載置するとするように構成しても良い。
なお、図２は、本発明に係わる多重モード水晶フィルタの第２の実施の形態例を示す図であり、同図（ａ）は、多重モード水晶フィルタに収納する水晶基板単体の平面図を示し、（ｂ）は、多重モード水晶フィルタの平面図を示し、（ｃ）は、多重モード水晶フィルタの側面断面図を示す。
この図において上述の図１に示したものと異なる点は、水晶基板２０の両面に形成する電極の位置関係であり、内底面１２に振動領域を有する共通電極２５ａと共通電極２５ｂとを設け、他方、反対面には、前記共通電極２５ａ及び２５ｂの振動領域に対応する位置に振動領域を有する分割電極２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂを設けた点と、凹部２１の内底面２２側を下向きにしてパッケージベース６０に載置する点である。
【００２９】
更には、次の図３に示す如く、逆メサ型水晶基板を用い、その凹部３１の内底面３２に各分割電極を形成し、凹部内底面側を下向きにしてパッケージベース６０に載置するとするように構成しても良い。
なお、図３は、本発明に係わる多重モード水晶フィルタの第３の実施の形態例を示す図であり、同図（ａ）は、多重モード水晶フィルタに収納する水晶基板単体の平面図を示し、（ｂ）は、多重モード水晶フィルタの平面図を示し、（ｃ）は、多重モード水晶フィルタの側面断面図を示す。
この図において上述の図１に示したものと異なる点は、凹部３１の内底面３２側を下向きにしてパッケージベース６０に載置する点である。
【００３０】
上述の第３の実施の形態例の如く構成することにより、高い周波数帯域にも対応することで振動領域の水晶基板が極めて薄くなったとしても、面積の大きな共通電極に対して周波数調整を施すことができ、面積の小さな分割電極側に周波数調整を施すに比べ周波数調整を容易にすることができる。
【００３１】
以上説明した本発明の第１乃至３の実施の形態例によれば、最も簡潔な形状である略Ｈ型のスリット２を設けて、それぞれのフィルタ素子を片端支持型保持構造とする例を示したが、本発明の実施にあってはこの例に限らず、例えば、スリットを別の形状としたり、あるいは、スリットを分離して夫々に形成して、フィルタ素子を片端支持型保持構造とするように構成しても良い。
【００３２】
図４は、本発明に係る多重モード水晶フィルタの第４の実施の形態例を示す図であり、同図（ａ）は、多重モード水晶フィルタに収納する水晶基板単体の平面図を示し、（ｂ）は、多重モード水晶フィルタの平面図を示し、（ｃ）は、多重モード水晶フィルタの側面断面図を示す。
【００３３】
なお、この例に示す水晶基板４０は、上述の図２と同様に逆メサ型水晶基板を用い、その凹部４１の内底面４２に各共通電極を形成し、凹部内底面側を下向きにしてパッケージベース６０に載置して構成したものである。即ち、水晶基板４０は、凹部４１の内底面４２に振動領域を有する共通電極４５ａと共通電極４５ｂとを設け、他方、反対面には、前記共通電極４５ａ及び４５ｂの振動領域に対応する位置に振動領域を有する分割電極４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂを設けて構成し、これを凹部４１の内底面４２側を下向きにしてパッケージベース６０に載置している。
【００３４】
この図に示す多重モード水晶フィルタでは、フィルタ素子の振動領域が円形であり、夫々のフィルタ素子の振動領域に対してその周囲を取り囲むようにスリット６ａ、６ｂを形成することで、フィルタ素子を片端支持型保持構造としている。
【００３５】
以上のように、本発明に係わる多重モード水晶フィルタは、ユニウェハＭＣＦ構造の多重モード水晶フィルタにおいて、各フィルタ素子間にスリットを設けることで、フィルタ素子を型端支持型保持構造とすることができる。
なお、スリットにより音響的結合の影響を低減することができるため、２組のＭＣＦの距離を縮めることが可能となるので、小型化に際しても有効なことは言うまでもない。
また、フィルタ素子が片端支持構造となるため、温度特性への影響の低減のみならず、耐衝撃性においても向上する。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明に係わる多重モード水晶フィルタは、一つの水晶基板上に２組以上のＭＣＦフィルタ素子を設けた多重モード水晶フィルタにおいて、各フィルタ素子の間にスリットを設けて構成する。このときスリットは各フィルタ素子の振動領域を中心とする周囲１／２以上にて前記振動領域を取り囲むよう形成することによりフィルタ素子を型端支持型保持構造としたので、個々のフィルタ素子について周波数調整を可能に維持しつつ作業性や品質の低下を防止し、且つ、温度変化時のパッケージベースと水晶基板との熱膨張係数の差違による応力の影響を更に低減して良好な温度特性を得ることができる多重モード水晶フィルタが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多重モード水晶フィルタの第１の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る多重モード水晶フィルタの第２の構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る多重モード水晶フィルタの第３の構成例を示す図である。
【図４】本発明に係る多重モード水晶フィルタの第４の構成例を示す図である。
【図５】従来技術における多重モード水晶フィルタ用水晶基板の構成例を示す平面図および側面図である。
【図６】多重モード水晶フィルタに用いるパッケージベースの構成例を示す平面図および側面図である。
【図７】従来の多重モード水晶フィルタの構成例を示す平面図および側面図である。
【図８】従来の多重モード水晶フィルタの他の構成例を示す平面図である。
【符号の説明】
１・・・多重モード水晶フィルタ
２・・・スリット
３・・・多重モード水晶フィルタ
４・・・多重モード水晶フィルタ
５・・・多重モード水晶フィルタ
６ａ、６ｂ・・・スリット
１０・・・水晶基板
１１・・・凹部
１２・・・内底面
１３ａ、１３ｂ・・・分割電極
１４ａ、１４ｂ・・・分割電極
１５ａ、１５ｂ・・・共通電極
２０・・・水晶基板
２１・・・凹部
２２・・・内底面
２３ａ、２３ｂ・・・分割電極
２４ａ、２４ｂ・・・分割電極
２５ａ、２５ｂ・・・共通電極
３０・・・水晶基板
３１・・・凹部
３２・・・内底面
３３ａ、３３ｂ・・・分割電極
３４ａ、３４ｂ・・・分割電極
３５ａ、３５ｂ・・・共通電極
４０・・・水晶基板
４１・・・凹部
４２・・・内底面
４３ａ、４３ｂ・・・分割電極
４４ａ、４４ｂ・・・分割電極
４５ａ、４５ｂ・・・共通電極
５０・・・水晶基板
５１・・・凹部
５２・・・内底面
５３ａ、５３ｂ・・・分割電極
５４ａ、５４ｂ・・・分割電極
５５ａ、５５ｂ・・・共通電極
６０・・・パッケージベース
６１ａ、６１ｂ・・・接続端子
６２ａ、６２ｂ・・・接続端子
６３ａ、６３ｂ・・・接続端子
７０・・・導電性接着剤
８０・・・多重モード水晶フィルタ
８１・・・容器
８２・・・収納部
８３・・・水晶片
８４・・・モノリシック・フィルタ
８５・・・モノリシック・フィルタ
８６・・・第１の接続電極
８７・・・第２の接続電極
８８・・・第３の接続電極
８９・・・第４の接続電極
９０Ａ・・・保持電極
９０Ｂ・・・保持電極
９０Ｃ・・・保持電極
９０Ｄ・・・保持電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004146965.tif 000005
【図４】
2004146965.tif 000006
【図５】
2004146965.tif 000007
【図６】
2004146965.tif 000008
【図７】
2004146965.tif 000009
【図８】
2004146965.tif 000010