(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の両面に振動電極が形成された拡がりモードを利用した圧電共振子の製造方法であって、
マザーの圧電基板を用意する工程と、
前記マザーの圧電基板の両主面に電極を形成する工程と、
前記電極が形成されたマザーの圧電基板の共振周波数または反共振周波数を測定する工程と、
前記共振周波数または反共振周波数の目標とする周波数値に対して正または負のずれの大きさに応じて、個々の圧電共振子を得るためのカット寸法を大きくまたは小さくするようにしてマザーの圧電基板を切断することにより個々の圧電共振子を得る工程と、
複数のマザーの圧電基板から製造された各圧電共振子の共振周波数または反共振周波数を測定し、特性を選別する工程とを備える、圧電共振子の製造方法。
【請求項２】
複数枚の第１のマザーの圧電基板と、複数枚の第２のマザーの圧電基板とを用意する工程と、
第１，第２のマザーの圧電基板の両面に電極を形成する工程と、
電極が形成された複数枚の第１のマザーの圧電基板の共振周波数と、電極が形成された複数枚の第２のマザーの圧電基板の反共振周波数を測定する工程と、
前記複数枚の第１，第２のマザーの圧電基板を、それぞれ、測定された共振周波数または反共振周波数と、目標とする共振周波数または反共振周波数との周波数差に応じて、切断寸法を変えて切断することにより、それぞれ第１，第２の圧電共振子を得る工程と、
前記第１の圧電共振子の共振周波数と、第２の圧電共振子の反共振周波数とを測定し、第１，第２の圧電共振子の特性を選別する工程と、
前記選別された第１，第２の圧電共振子をそれぞれ直列共振子及び並列共振子として組み合わせてラダー型フィルタを製造する工程とを備える、ラダー型の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、拡がりモードを利用した圧電共振子及びラダー型フィルタの製造方法に関し、より詳細には、複数枚のマザーの圧電基板から個々の圧電共振子を得るにあたっての周波数選別工程が改良された圧電共振子及びラダー型フィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平１０−１９０３８８号公報には、圧電共振子の製造に際し、周波数ばらつきによる歩留りの低下を抑制する方法が開示されている。図７に示すように、この先行技術に記載の方法では、圧電セラミック板が用意された後、その両面に電極の印刷・焼付が行われ、しかる後圧電セラミック板が分極される。次に、分極処理された圧電セラミック板の周波数を測定し、周波数が目標値から大きくずれているものを除去する第の第１の選別工程が行われる。次に、分極用に用いた電極を研磨した後、個々の圧電共振子用の電極が蒸着により形成される。しかる後、圧電セラミック板が厚み方向に切断され、個々の圧電共振子が得られる。得られた圧電共振子の周波数が測定されて、第２の選別工程が行われる。
【０００３】
第２の選別工程で目標とする周波数範囲に属する良品の圧電共振子を用いて圧電共振部品や圧電フィルタなどが組み立てられる。他方、周波数選別工程で目標周波数範囲からずれた圧電共振子については、不要周波数に対する差に比例した時間だけ電解メッキが施されて、電極厚みが増大されることによって、周波数の微調整が行われる。しかる後、目的周波数範囲に周波数が調整された圧電共振子を用いて圧電共振部品などの組立が行われる。そして、このようにして得られた圧電共振部品の最終的な特性選別が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先行技術に記載のように、従来、圧電共振部品や圧電フィルタなどを得るにあたっては、各圧電共振子は、マザーの圧電基板の切断により得られる。この場合、マザーの圧電基板は、各圧電共振子が同一の寸法を有するように切断されている。切断により得られた圧電共振子では、上記のように周波数ばらつきが大きいため、煩雑な特性工程を実施しなければならず、また電極厚みを増加させるような煩雑な周波数修正工程を実施しなければならなかった。また、周波数ばらつきが大きいため、得られた多数の圧電共振子の周波数分布のすその部分に位置する圧電共振子では、周波数を目標周波数範囲に修正することが困難であった。従って、廃棄される圧電共振子の割合も多くならざるを得なかった。
【０００５】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、拡がりモードを利用した個々の圧電共振子をマザーの圧電基板から得るにあたって、周波数選別工程を簡略化することができ、かつ良品率を高めることができる圧電共振子の製造方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、拡がりモードを利用した圧電共振子により直列共振子及び並列共振子が構成されているラダー型フィルタの製造方法であって、マザーの圧電基板から圧電共振子を得るにあったての周波数選別工程を簡略化することができ、かつ圧電共振子の良品率を高めることができるラダー型フィルタの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明は、圧電基板の両面に振動電極が形成された拡がりモードを利用した圧電共振子の製造方法であって、マザーの圧電基板を用意する工程と、前記マザーの圧電基板の両主面に電極を形成する工程と、前記電極が形成されたマザーの圧電基板の共振周波数または反共振周波数を測定する工程と、前記共振周波数または反共振周波数の目標とする周波数値に対して正または負のずれの大きさに応じて、個々の圧電共振子を得るためのカット寸法を大きくまたは小さくするようにしてマザーの圧電基板を切断することにより個々の圧電共振子を得る工程と、複数のマザーの圧電基板から製造された各圧電共振子の共振周波数または反共振周波数を測定し、特性を選別する工程とを備える。
【０００８】
本願の第２の発明は、圧電基板の両面に振動電極が形成された拡がりモードを利用した圧電共振子により直列共振子及び並列共振子が構成されているラダー型フィルタの製造方法であって、複数枚の第１のマザーの圧電基板と、複数枚の第２のマザーの圧電基板とを用意する工程と、第１，第２のマザーの圧電基板の両面に電極を形成する工程と、電極が形成された複数枚の第１のマザーの圧電基板の共振周波数と、電極が形成された複数枚の第２のマザーの圧電基板の反共振周波数を測定する工程と、前記複数枚の第１，第２のマザーの圧電基板を、それぞれ、測定された共振周波数または反共振周波数と、目標とする共振周波数または反共振周波数との周波数差に応じて、切断寸法を変えて切断することにより、それぞれ第１，第２の圧電共振子を得る工程と、前記第１の圧電共振子の共振周波数と、第２の圧電共振子の反共振周波数とを測定し、第１，第２の圧電共振子の特性を選別する工程と、前記選別された第１，第２の圧電共振子をそれぞれ、直列共振子及び並列共振子として組み合わせてラダー型フィルタを製造する工程とを備える。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１０】
図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態としてのラダー型フィルタの製造方法を説明する。
本実施形態で得られるラダー型フィルタは、図２に示す回路構成を有する。図２に示すように、入力端子１と出力端子２との間の直列腕に、直列共振子Ｓ１，Ｓ２が接続されている。また、直列腕とアース電位との間に、３本の並列腕が構成されており、３本の並列腕に、それぞれ並列共振子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が配置されている。
【００１１】
本実施形態で得られるラダー型フィルタでは、上記直列共振子Ｓ１，Ｓ２及び並列共振子Ｐ１〜Ｐ３は、拡がりモードを利用した圧電共振子により構成される。
【００１２】
製造に際しては、先ず、図１に示すように、マザーの圧電基板が用意される。マザーの圧電基板は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスにより構成されており、厚み方向に分極処理されている。
【００１３】
この場合、ラダー型フィルタを得るために、複数枚の第１のマザーの圧電基板と複数枚の第２のマザーの圧電基板とが用意される。第１のマザーの圧電基板は、直列共振子を構成するための第１の圧電共振子を得るために用意され、第２のマザーの圧電基板は、並列共振子を構成するための第２の圧電共振子を得るために用意される。第１のマザーの圧電基板に比べて、第２の圧電基板の厚みが厚くされている。
【００１４】
次に、第１，第２のマザーの圧電基板の両面に、それぞれ全面に蒸着等により電極を形成した後、図１に示す周波数測定工程が、図５に示す制御装置１１、周波数測定装置１２を用いて行われる。次に全面電極をパターニングすることにより、個々の圧電共振子用の振動電極が形成される。図４に第１のマザーの圧電基板３を代表して示すように、マザーの圧電基板３の上面には、複数の振動電極４が形成されている。圧電基板３の下面にも、同様にして複数の振動電極が振動電極３と対向するように形成されている。第２のマザーの圧電基板においても、同様にして、両主面に個々の圧電共振子用の振動電極がマトリックス状に形成される。
【００１５】
しかる後、マザーの圧電基板の周波数に対応する寸法に切断・共振子作製工程及び共振子組合せ工程が、図５に示す切断装置１３を用いて行われる。
先ず、制御装置１１の指令により、周波数測定装置１２が、全面電極が形成された第１または第２のマザーの圧電基板の周波数を測定する。この場合、第１のマザーの圧電基板には、構成されている圧電共振子の共振周波数が、第２のマザーの圧電基板の場合には反共振周波数が測定される。
【００１６】
上記周波数測定装置１２としては、例えば図６（ａ）に示すように、ネットワークアナライザなどの適宜の周波数測定装置が用いられる。図６（ａ）に示すように、好ましくは、複数のマザーの圧電基板３が矢印Ａ方向に搬送されている間に、個々のマザーの圧電基板３の周波数がネットワークアナライザなどの周波数測定装置１２を用いて測定される。
【００１７】
上記のようにして得られた共振周波数または反共振周波数測定値が制御装置１１に与えられる。制御装置１１は、上記のようにして得られた共振周波数または反共振周波数測定値に基づき、マザーの圧電基板を分類する。すなわち、制御装置１１には、予め複数の共振周波数範囲または複数の反共振周波数が記憶されている。この複数の共振周波数範囲または反共振周波数範囲に、測定値が属するか否かを決定し、分類する。この制御装置１１の分類により、図６（ａ）に示すように、測定されたマザーの圧電基板３が分類カセット２１〜２６に収納される。各分類カセット２１〜２６には、同じ共振周波数測定範囲または反共振周波数範囲に属する複数枚のマザーの圧電基板が積層される。
【００１８】
次に、好ましくは、図６（ｂ）に示すように、分類カセット２１〜２６から分類トレー３１〜３６にマザーの圧電基板３またはマザーの圧電基板４が移しかえられる。分類トレー３１〜３６では、それぞれ、複数枚のマザーの圧電基板が重なり合うことなく並べられる。分類トレー３１には、分類カセット２１に収納されていた複数枚のマザーの圧電基板が移しかえられる。同様に、分類カセット２２〜２６に収納されていた複数枚のマザーの圧電基板が、それぞれ、分類トレー３２〜３６に移しかえられる。
【００１９】
しかる後、図６（ｂ）の右側に略図的に分類トレー上に１枚のマザーの圧電基板が配置されている状態を示すように、分類トレー３１上に、下面に粘着性シート４２を有する切断及び剥離用トレー４１が重ねられ、粘着性シート４２にマザーの圧電基板３が貼り合わされる。
【００２０】
また、制御装置１１には、予め、第１，第２の圧電共振子の目的とする周波数、すなわち共振周波数または反共振周波数が記憶されている。
制御装置１１は、共振周波数または反共振周波数の上記測定値と、目的値との差に応じて、マザーの圧電基板を切断するにあたっての切断寸法を算出する。この場合、共振周波数の測定値が目標とする共振周波数よりも高い場合には、個々の圧電共振子の矩形の平面形状が大きくなるように切断寸法が選ばれる。逆に、共振周波数測定値が、目的とする共振周波数より低い場合には、個々の圧電共振子の平面形状が小さくなるように切断寸法が定められる。この切断寸法は、上記目標とする共振周波数と、共振周波数測定値との大きさに応じて定められる。
【００２１】
第２のマザーの圧電基板を切断するに際しても、同様に、第２のマザーの圧電基板において測定された個々の圧電共振子の反共振周波数測定値と、目標とする反共振周波数値との差に応じて、マザーの圧電基板が切断される。
【００２２】
切断に際しては、上記切断及び剥離用トレー４１に粘着性シート４２を介して第１，第２のマザーの圧電基板が貼り合わされている状態のままダイサーなどの切断装置を用いて切断が行われる。この場合、分類トレー３１〜３６は取り外される。
【００２３】
次に、マザーの圧電基板を切断して個々の圧電共振子を得た後に、粘着性シート４２から個々の圧電共振子を分離し、取り出す。
上記のようにして、図３に示す第１の圧電共振子６が得られる。圧電共振子６は、マザーの圧電基板３を切断することにより得られた圧電基板７と、圧電基板７の上面に形成された振動電極３と、下面に形成された振動電極（図示せず）とを有する。なお、本実施形態では、振動電極３は、圧電基板７の上面において、外周縁に至らないように形成されているが、外周縁に至るように形成されていてもよい。もっとも、振動電極３が、圧電基板７の外周縁に至るように形成されている場合には、第１，第２のマザーの圧電基板に電極を形成するに際し、圧電基板の全面に電極が形成されるため、マザーの圧電基板段階で個々の圧電共振子の共振周波数または反共振周波数を測定することができない。従って、その場合には、マザーの圧電基板の全面に電極が形成された構造の共振周波数または反共振周波数が測定され、制御装置１１には、マザーの圧電基板における共振周波数目標値または反共振周波数目標値が予め記憶されていればよい。
【００２４】
図１に戻り、上記のようにして、マザーの圧電基板段階で、個々の拡がりモードを利用した圧電共振子の周波数が測定され、かつ得られた周波数測定値と目標とする共振周波数または反共振周波数との差に応じて、マザーの圧電基板が切断されて、個々の圧電共振子が得られる。
【００２５】
この場合、第１のマザーの圧電基板から第１の圧電共振子が、第２のマザーの圧電基板から第２の圧電共振子が得られる。
しかる後、上記のようにして得られた第１，第２の圧電共振子を、それぞれ、直列共振子及び並列共振子として組み合わせて、図２に示したラダー型回路を構成するように接続することによりラダー型フィルタが得られる。
【００２６】
本実施形態の製造方法では、第１，第２のマザーの圧電基板から第１，第２の圧電共振子を切断により得るにあたり、圧電共振子の周波数の目標周波数とのずれに応じて切断寸法が定められる。従って、切断により得られた第１，第２の圧電共振子における周波数ばらつきが確実に低減される。よって、図１に示した第１，第２の圧電共振子を組み合わせる工程において、得られた第１，第２の圧電共振子の周波数を測定し、組み合わせるに際しての簡単な周波数選別工程を実施するだけで、特性ばらつきの少ないラダー型フィルタを提供することができる。
【００２７】
また、マザーの圧電基板からの切断に際しての切断寸法を変化させることにより、得られた圧電共振子の周波数ばらつきが少なくなるため、圧電共振子の良品率を効果的に高めることができる。
【００２８】
加えて、複数枚の第１のマザーの圧電基板から第１の圧電共振子を多数得るにあたっても、マザーの圧電基板毎の特性ばらつきについても、切断寸法を変化させることにより吸収することができる。従って、多数のマザーの圧電基板から、周波数ばらつきの少ない圧電共振子を確実に得ることができる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、第１，第２のマザーの圧電基板から直列共振子及び並列共振子を構成するための第１，第２の圧電共振子を取り出し、組み合わせラダー型フィルタを製造する方法につき説明したが、ラダー型フィルタに限らず、他の拡がりモードを利用した圧電フィルタ、あるいは単一の圧電共振子のみを用いた圧電共振部品の製造にも本発明を適用することができる。すなわち、単一の圧電共振子を用いた圧電共振部品の製造に際しては、上記実施形態において、１種類のマザーの圧電基板を用意し、上記実施形態と同様にして、電極形成、周波数測定、切断・共振子作製工程を行えばよい。
【００３０】
【発明の効果】
第１の発明に係る圧電共振子の製造方法によれば、マザーの圧電基板に電極を形成した後に、個々の圧電共振子を得るためのカット寸法を、マザーの圧電基板段階で測定された共振周波数または反共振周波数測定値と、目標周波数値のずれの大きさに応じて、選択されて、マザーの圧電基板が切断される。従って、切断により得られた個々の圧電共振子における周波数ばらつきを著しく低減することができる。
【００３１】
同様に、第２の発明に係るラダー型フィルタの製造方法においても、第１，第２のマザーの圧電基板段階で、共振周波数または反共振周波数が測定され、該共振周波数または反共振周波数の測定値と、目標値とのずれに応じて、切断寸法を変えて切断することにより第１，第２の圧電共振子が得られる。従って、第１，第２の圧電共振子の周波数ばらつきが少なく、よって周波数ばらつきが少ない第１，第２の圧電共振子を直列共振子及び並列共振子として組み合わせてラダー型フィルタを容易に製造することができる。
【００３２】
前述したように、従来の圧電共振子の製造方法では、マザーの圧電基板の切断は、常に同じ寸法の圧電共振子が得られるように行われていたため、煩雑な特性選別工程を実施しなければならず、煩雑な周波数調整工程を実施しなければならず、調整しきれない圧電共振子を廃棄せざるを得なかったのに対し、本願の第１，第２の発明によれば、このような煩雑な特性選別工程を簡略化することができるとともに、得られる圧電共振子の周波数ばらつきが少なくなるため、周波数調整工程簡略化あるいは省略を行うことができ、さらに圧電共振子の良品率を大幅に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るラダー型フィルタの製造方法の工程図。
【図２】本発明の一実施形態で得られるラダー型フィルタの回路図。
【図３】本発明の一実施形態で得られる第１の圧電共振子を示す斜視図。
【図４】第１のマザーの圧電基板の斜視図。
【図５】本発明の一実施形態で周波数測定及びマザーの圧電基板を切断する装置の概略ブロック図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、マザーの圧電基板の周波数を測定する工程、及びマザーの圧電基板を切断する工程を説明するための概略構成図。
【図７】従来の圧電共振子の製造方法の一例を説明するための工程図。
【符号の説明】
３…第１のマザーの圧電基板
４…振動電極
６…圧電共振子
７…圧電基板
１１…制御装置
１２…周波数測定装置
１３…切断装置
Ｐ１〜Ｐ３…並列共振子
Ｓ１〜Ｓ２…直列共振子
【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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