JP2002076837A

JP2002076837A - 積層型圧電フィルタ

Info

Publication number: JP2002076837A
Application number: JP2000264101A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Iwata; 竜男岩田; Kazuhiro Hayashi; 計宏林; Masayuki Watanabe; 正幸渡辺
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2002-03-15
Also published as: US6590474B2; EP1187325A2; US20020024408A1; EP1187325A3

Abstract

(57)【要約】【課題】温度変化により形状及び特性が変化しない積
層型圧電フィルタを提供する。【解決手段】中間プリント基板３ａ，３ｂと、頂部プリ
ント基板４とに装着室６ａ，６ｂ．６ｃに連通する微小
連通孔２０，２１ａ，２１ｂを夫々形成したことによ
り、リフロー半田付け時等に生ずる熱の影響によって、
頂部プリント基板４と底部プリント基板５等により構成
される外筺が変形することがなく、しかも、頂部プリン
ト基板４に形成した微小連通孔２０を、中間プリント基
板３ａ，３ｂに形成した微小連通孔２１ａ，２１ｂより
も径小としたり、上下で隣接する微小連通孔相互を、面
方向で対向する二辺縁の一辺側と、他辺側に夫々配設す
ることにより離間するようにしたから、高温雰囲気から
常温雰囲気に移動した場合にも、外気の流入が抑止さ
れ、特性の低下や、導電層の劣化、短絡等のおそれが低
下し、全体として、各装着質６ａ，６ｂ，６ｃの内圧が
最適に調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯用移動無線機、
自動車電話等の移動無線通信機の濾波回路に好適に使用
される積層型圧電フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の圧電フィルタは、入力端子，出
力端子及び接地端子との間に、直列共振子と並列共振子
をＬ形接続してなる単位濾波回路を多段に配列してな
る。そして、直列共振子の共振周波数と、並列共振子の
反共振周波数を一致させ、かつ直列共振子の反共振周波
数と並列共振子の共振周波数の差を一定にしている。

【０００３】上述の圧電フィルタの従来構成にあって
は、ケース内に各共振子と、端子板とを積層状に組込ん
だものが一般的であり、このため、部品点数が増加し、
組付けが面倒となるという問題があった。一方、移動無
線通信機の小型化に対応するために、圧電フィルタの低
背化及び小型化が数ミリの単位で求められ、さらには、
各圧電フイルタと、共振子の実装面上の所要電路との電
気的接続が容易で、しかも、共振子が電気的かつ機械的
に保護される構成が求められている。そこで、枠状スペ
ーサに囲繞された二以上の共振子を、中間プリント基板
を介して積層し、各枠状スペーサ内に共振子が支持され
る装着室を設け、かつ最上位置に頂部プリント基板を、
最下位置に底部プリント基板を配置し、さらに底部プリ
ント基板の下面に、実装プリント基板に接続される電極
パッドを形成して構成し、所要の濾波回路を構成してな
ることを特徴とする積層型圧電フィルタが提案された。

【０００４】かかる構成にあっては、各板材の積層によ
り構成されるから、構造が簡単で、薄型化が可能である
と共に、各共振子は、枠状スペーサと上下の頂部プリン
ト基板及び底部プリント基板で保護され、堅牢であると
共に、電気的かつ機械的に保護されるという利点があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の積層
型圧電フィルタにあって、実装プリント基板上の所要電
路に、下面の電極パッドを電気的かつ機械的に接続する
場合に、リフロー半田付けが行われ、この際に、特に圧
電フィルタの下部は高温化に曝される。また、枠状スペ
ーサ，各プリント基板は接着シートを加熱することによ
り接合され、この場合にも高温状態となる。そして、こ
のような高温雰囲気下に置かれた場合に、各枠状スペー
サ内に共振子が支持される装着室は密閉化されているた
め、内部圧力が高くなり、加えて内部にわずかな水分が
あると、これが気化して更に高圧化し、これに伴って頂
部プリント基板，底部プリント基板が膨らんで湾曲する
等、該プリント基板で構成される外筺が変形するという
問題があった。本発明は、温度変化により形状及び特性
が変化しない積層型圧電フィルタを提供することを目的
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、夫々枠状スペ
ーサに囲繞された二以上の共振子を、中間プリント基板
を介して積層し、かつ最上位置に頂部プリント基板を、
最下位置に底部プリント基板を配置して、各枠状スペー
サ内に共振子が支持される装着室を設け、さらに底部プ
リント基板の下面に、実装プリント基板に接続される電
極パッドを形成すると共に、前記中間プリント基板と、
頂部プリント基板とに装着室に連通する微小連通孔を夫
々形成したことを特徴とするものである。

【０００７】かかる構成にあっては、各中間プリント基
板と、頂部プリント基板とに微小連通孔が形成されてい
るから、各装着室は外気と連通することとなり、従って
高温となっても、内部圧力の上昇が回避され、上下のプ
リント基板が膨らんで湾曲して変形するということがな
くなる。また、かかる構成にあっては、底部プリント基
板には微小連通孔を形成しないようにしている。この
為、リフロー半田付け時に、該微小連通孔から半田ロウ
が流入するようなことがない。

【０００８】一方、高温により、内部空気が放出された
後、常温となると、外部の湿分を含んだ気体が流入する
こととなり、特性の低下や、導電層の劣化、短絡等のお
それを生ずる。従って、高温による気体放散を可能とし
ても、上下のプリント基板が膨らんで湾曲しない程度
で、圧力の変動が抑制されていることが望ましい。

【０００９】そこで、頂部プリント基板に形成した微小
連通孔を、中間プリント基板に形成した微小連通孔より
も径小とした構成が提案される。即ち複数の装着室が形
成されている場合にあって、リフロー半田付けにより熱
の影響によって、高温となり易い装着室の微小連通孔を
比較的大きくし、最上段の装着室は熱による温度上昇が
小さいから、外気と連通する上部のプリント基板に形成
された微小連通孔を、中間プリント基板に形成した微小
連通孔よりも小さくし、流出抵抗を大きくして、空気が
逃げにくいようにする。これにより、高温雰囲気から常
温雰囲気に移動した場合にも、外気の流入が抑止され、
特性の低下や、導電層の劣化、短絡等のおそれが低下す
る。ここでこの頂部プリント基板に形成した微小連通孔
はφ０．１〜０．４ｍｍ，中間プリント基板に形成した
微小連通孔はφ０．４ｍｍ以上が考えられる。また、中
間プリント基板の径も上方へ行くに従って径小となるよ
うにして径を異ならせても良い。

【００１０】さらに、上下で隣接する微小連通孔相互
を、面方向で対向する二辺縁の一辺側と、他辺側に離間
して夫々配設した構成も提案される。

【００１１】かかる構成にあって、最下段の装着室から
微小連通孔を介して第二段目の装着室に流入すると共
に、最も離れた他辺縁側の微小連通孔を介して第三段目
の装着室（又は外部）へ流出する。従って、各装着室内
で、空気は一側縁から他側縁に流れ蛇行流となり、この
過程で各部材に熱がうばわれて、空気の温度低下を生ず
る。また、可及的に長い経路を辿ることにより周辺部材
との摩擦や乱流の発生による流動抵抗が大きくなり、こ
の流動抵抗により空気の流出量が減少する。このため高
温雰囲気から常温雰囲気に移動した場合に、外気の流入
が抑止される。

【００１２】

【実施の形態】添付図面に従って、本発明の積層型圧電
フィルタＦの構成を説明する。図１，２は、Ｓ−Ｐ−Ｓ
構造の積層型圧電フィルタＦを示すものであって、夫々
枠状スペーサ２ａ，２ｂ，２ｃに夫々囲繞された直列共
振子Ｓ，並列共振子Ｐ及び直列共振子Ｓを、中間プリン
ト基板３ａ，３ｂを介して積層し、かつ最上位置に頂部
プリント基板４を、最下位置に底部プリント基板５を配
置し、矩形環状の接着シート（図示せず）により接合し
てなるものである。この接着シートは、熱硬化性樹脂か
らなり、各板材の周縁に沿うように矩形枠状を呈し、加
熱することより、板材相互を接合する。そして各枠状ス
ペーサ２ａ，２ｂ，２ｃ内を、直列共振子Ｓ，並列共振
子Ｐ及び直列共振子Ｓがその表裏面で点支持される装着
室６ａ，６ｂ，６ｃとしている。

【００１３】ここで、共振子Ｓ，Ｓ，Ｐは、チタン酸ジ
ルコン酸鉛等よりなる正方形薄板状をしており、所定の
厚みを有する圧電磁器板の表裏に電極を形成して構成さ
れる。この並列共振子Ｐは、直列共振子Ｓ，Ｓに比し
て、その厚さを薄くし、静電容量を大きくしている。こ
のように、並列共振子の厚みを直列共振子のそれより薄
くすることにより、両者の容量比が大きくなり、減衰量
を増大化させることができる。

【００１４】この各枠状スペーサ２ａ，２ｂ，２ｃは、
図２で示すように、その前後縁に複数の円弧状導通溝が
形成され、中間プリント基板３ａ，３ｂ及び上下の頂部
プリント基板４，底部プリント基板５の端縁に夫々形成
された導通溝と上下で一致し、これにより、図１で示す
用に、上下方向で連通する複数の導通路１２を形成して
いる。

【００１５】次に、各中間プリント基板３ａ，３ｂ及び
上下の頂部プリント基板４，底部プリント基板５の表裏
面に形成された導電路による、共振子Ｓ，Ｐ，Ｓの表裏
の電極８ａ，８ｂの結線態様につき説明する。

【００１６】頂部プリント基板４の裏面は、円形状導電
ランド部１４ａを備えた電極パターンが形成され、該頂
部プリント基板４の端縁に形成された導通溝と接続され
ている。そして、導電ランド部１４ａは直列共振子Ｓの
上面電極の中心部と導通する。

【００１７】中間プリント基板３ａ，３ｂの表面には、
図４Ｂ，Ｃで示すように４つの分割導電面１０ａ，１０
ｂ，１０ｂ，１０ｂ等からなる電極パターン１３ａが形
成されている。この電極パターン１３にあって、一つの
分割導電面１０ａを有効とし、他をダミー分割導電面１
０ｂ，１０ｂ，１０ｂとしている。そして、その中心に
は円形状導電ランド部１４ｂが形成され、有効分割導電
面１０ａとを介して基板３ａ，３ｂの円弧状溝に形成し
た導通端１５と接続するようにしている。また、中間プ
リント基板３ａ，３ｂの裏面側にも、同様に円形状導電
ランド部１４ｃ（図３参照）が形成される。そして、中
間プリント基板３ａの表面側導電ランド部１４ｂは直列
共振子Ｓの下面電極の中心部と接続され、裏面側導電ラ
ンド部１４ｃは並列共振子Ｐの上面電極の中心部と接続
される。同様に、中間プリント基板３ｂの表面側導電ラ
ンド部１４ｂは並列共振子Ｐの下面電極の中心部と接続
され、裏面側導電ランド部１４ｃは直列共振子Ｓの上面
電極の中心部と接続される。

【００１８】底部プリント基板５の表面は、４つの分割
導電面１０ａ，１０ｂ，１０ｂ，１０ｂ及び円形状導電
ランド部１４ｄを備えた電極パターン１３ｂが形成さ
れ、該底部プリント基板５に形成された円弧状溝に形成
した導通端１７に接続される。また、底部プリント基板
５の裏面には、図３で示すように、前縁で左右の入力側
電極パッド１８ａと、出力側電極パッド１８ｂとが形成
され、後縁中央にアース側電極パッド１８ｃが形成さ
れ、導通路１２を介して各電極パターン１３と接続され
ることとなる。上述の構成にあって、中間プリント基板
３ａ，３ｂ，底部プリント基板５の表面に、ダミーを含
む４つの分割導電面１０ａ，１０ｂ，１０ｂ，１０ｂを
形成していることにより、円形状導電ランド部１４ｂ，
１４ｄを中心とする周方向で均一な機械的強度を達成で
き、積層型圧電フィルタＦの強度が向上する利点があ
る。

【００１９】而して、Ｓ−Ｐ−Ｓ構造からなる積層型圧
電フィルタＦが構成されることとなる。そして、実装プ
リント基板に下面の電極パッド１８ａ〜１８ｃを接続す
る場合に、リフロー半田付けにより行われ、高温化に曝
される。また、枠状スペーサ２ａ，２ｂ，２ｃ，中間プ
リント基板３ａ，３ｂ，頂部プリント基板４，底部プリ
ント基板５は接着シートを加熱することにより接合さ
れ、この場合にも高温雰囲気下に置かれる。

【００２０】前記枠状スペーサ２ａ，２ｂ，２ｃ，中間
プリント基板３ａ，３ｂ，頂部プリント基板４，底部プ
リント基板５は、いずれもガラスエポキシにより形成さ
れ、設計例としては、中間プリント基板３ａ，３ｂは厚
さ０．１ｍｍ，頂部プリント基板４及び底部プリント基
板５は厚さ０．２ｍｍとし得る。かかる積層型の積層型
圧電フィルタＦの総厚は、１．８ｍｍの極薄状である。
また外形寸法は、縦６．５ｍｍ×横５．５ｍｍである。
いずれも、設計の一例であり、この数値にこだわるもの
ではない。

【００２１】かかる構成の積層型圧電フィルタＦは、複
数の共振子Ｓ，Ｐを夫々枠状スペーサ２ａ，２ｂ，２ｃ
で囲繞して、中間プリント基板３ａ，３ｂを介して積層
し、かつ最上位置に頂部プリント基板４を、最下位置に
底部プリント基板５を配置して、各板材相互を接合する
ことにより構成したから、単純な積層構造であるため、
構造が簡単で、薄厚化が可能であると共に、各共振子
は、枠状スペーサ２ａ，２ｂ，２ｃと上下の頂部プリン
ト基板４及び底部プリント基板５からなる外筺で保護さ
れ、堅牢であり、電気的かつ機械的に保護される。しか
も、各板材を接着シートを介して接合することにより構
成したから、接着シートを含めた各部材を単に積層し
て、加熱するだけで良いから、製造が簡単で、量産性に
優れる。

【００２２】次に本発明の要部につき説明する。本発明
は、前記中間プリント基板３ａ，３ｂと、頂部プリント
基板４とに装着室６ａ，６ｂ，６ｃに連通する微小連通
孔２０，２１ａ，２１ｂを夫々形成したことを特徴とす
るものである。そしてこの微小連通孔２０，２１ａ，２
１ｂにより、実装プリント基板に下面の電極パッド１８
ａ〜１８ｃを電気的及び機械的に接続する場合に、リフ
ロー半田付けにより行われ、この際に高温に曝された
り、また、枠状スペーサ，各プリント基板は接着シート
を加熱することにより接合する際に高温状態となって
も、装着室６ａ，６ｂ，６ｃ内の高圧化を阻止するよう
にしているものである。

【００２３】ここで頂部プリント基板４に形成した微小
連通孔２０を、中間プリント基板３ａ，３ｂに形成した
微小連通孔２１ａ，２１ｂよりも径小としている。ここ
で、微小連通孔２０の内径は、φ０．３ｍｍとし、微小
連通孔２１ａ，２１ｂの内径は、φ０．５ｍｍとしてい
る。ここでこの頂部プリント基板４に形成した微小連通
孔２０はφ０．１〜０．４ｍｍ，中間プリント基板３
ａ，３ｂに形成した微小連通孔はφ０．４ｍｍ以上が考
えられる。また、上位の中間プリント基板３ａの微小連
通孔２１ａの径を、下位の中間プリント基板３ｂの微小
連通孔２１ｂの径よりも小さくなるようにし、各微小連
通孔２０，２１ａ，２１ｂを上方へ行くに従って径小と
なるようにしても良い。

【００２４】また、微小連通孔２０，２１ａ相互を、面
方向で対向する二辺縁の一辺側と、他辺側に夫々配設し
て可及的に離間するようにし、同様に微小連通孔２１
ａ，２１ｂ相互を、二辺縁の一辺側と、他辺側に夫々配
設して可及的に離間するようにしている。即ち、微小連
通孔２０，２１ａ，２１ｂは、図３にあって左右交互位
置となっている。

【００２５】かかる構成にあっては、各中間プリント基
板３ａ，３ｂと、頂部プリント基板４とに微小連通孔２
０，２１ａ，２１ｂが形成されているから、各装着室６
ａ，６ｂ，６ｃは外気と連通することとなる。従って高
温となっても、内部圧力の上昇が回避され、上下のプリ
ント基板４，５が膨らんで湾曲して、外筺が変形すると
いうことがなくなる。また、かかる構成にあっては、底
部プリント基板５には微小連通孔を形成しないようにし
ている。この為、リフロー半田付け時に、該微小連通孔
から半田ロウが流入するようなことがない。

【００２６】一方、高温により、内部空気が放出された
後、常温となると、外部の湿分を含んだ気体が流入する
こととなり、特性の低下や、導電層の劣化、短絡等のお
それを生ずる。従って、高温による気体放出散を可能と
しても、上下のプリント基板４，５が膨らんで湾曲しな
い程度に於て、圧力の変動が抑制されていることが望ま
しい。

【００２７】そこで、頂部プリント基板４に形成した微
小連通孔２０を、中間プリント基板３ａ，３ｂに形成し
た微小連通孔２１ａ，２１ｂよりも径小としたから、リ
フロー半田により熱の影響によって、下段から順に高温
となり易い装着室６ｃ及び装着室６ｂの内部空気が径大
の微小連通孔２１ａ，２１ｂにより流出し易いように
し、最上段の装着室６ａは熱による温度上昇が小さいか
ら、外気と連通する頂部プリント基板４に形成された径
小の微小連通孔２０により、流出抵抗によって流出しに
くくし、全体として内部空気が逃げにくいようにしてい
る。

【００２８】さらに、微小連通孔２０，２１ａ，２１ｂ
は、図３にあって左右交互位置となり、可及的に面方向
で離間させている。このため各装着室内で、空気は一側
縁から他側縁に流れることとなり、蛇行流となり、この
過程で各部材に熱がうばわれて、空気の温度低下を生ず
る。また、可及的に長い経路を辿ることにより周辺部材
との摩擦や乱流の発生による流動抵抗が大きくなり、こ
の流動抵抗により空気の流出量が減少する。このため高
温雰囲気から常温雰囲気に移動した場合に、外気の流入
が抑止される。

【００２９】而してこの積層型圧電フィルタＦは、高温
雰囲気下に置かれた場合に、頂部プリント基板４，底部
プリント基板５等からなる外筺が変形することがなく、
しかも高温雰囲気から常温雰囲気に移動した場合にも、
外気の流入が抑止され、外気の空気が流入して湿潤化す
ることが可及的に抑止されることとなる。

【００３０】このように、本発明の積層型圧電フィルタ
Ｆは、各装着室６ａ，６ｂ，６ｃの内圧が最適に調整さ
れ、このためリフロー半田付け等での熱の影響及びその
冷却による影響を抑止される。すなわち、この積層型圧
電フィルタＦの特有の構成と相俟って、内部圧力が最適
に調整され得ることとなる。

【００３１】上述の構成はＳ−Ｐ−Ｓ構造の積層型圧電
フィルタＦを示すものであるが、同様に、本発明は、Ｐ
−Ｓ−Ｐ構造の積層型圧電フィルタを構成することもで
き、二段又は四段以上の積層型圧電フィルタに適用する
こともできる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の積層型圧電フィルタは、中間プ
リント基板と、頂部プリント基板とに装着室に連通する
微小連通孔を夫々形成したことにより、リフロー半田付
け時等に生ずる熱の影響によって、頂部プリント基板と
底部プリント基板等により構成される外筺が変形するこ
とがない。さらには、頂部プリント基板に形成した微小
連通孔を、中間プリント基板に形成した微小連通孔より
も径小としたり、上下で隣接する微小連通孔相互を、面
方向で対向する二辺縁の一辺側と、他辺側に夫々配設す
ることにより離間することにより、高温雰囲気から常温
雰囲気に移動した場合にも、外気の流入が抑止され、特
性の低下や、導電層の劣化、短絡等のおそれが低下し、
全体として、各装着室の内圧が最適に調整され、このた
めリフロー半田付け等での熱の影響及びその冷却による
影響を抑止される。すなわち、本発明はこの積層型圧電
フィルタＦ特有の構成と相俟って、内部圧力が最適に調
整され得ることとなる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層型圧電フィルタＦの斜視図で
ある。

【図２】積層型圧電フィルタＦの分解斜視図である。

【図３】積層型圧電フィルタＦの縦断側面図である。

【図４】頂部プリント基板４の平面図，中間プリント基
板３ａ，３ｂの平面図，底部プリント基板５の平面図等
を表示した図表である。

【符号の説明】

Ｓ直列共振子Ｐ並列共振子Ｆ積層型圧電フィルタ２ａ，２ｂ，２ｃ枠状スペーサ３ａ，３ｂ中間プリント基板４頂部プリント基板５底部プリント基板６ａ，６ｂ，６装着室２０，２１ａ，２１ｂ微小連通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺正幸名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内Ｆターム(参考） 5J108 AA07 BB04 CC04 EE03 EE04 EE13 GG03 GG09 GG14 JJ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】夫々枠状スペーサに囲繞された二以上の共
振子を、中間プリント基板を介して積層し、かつ最上位
置に頂部プリント基板を、最下位置に底部プリント基板
を配置して、各枠状スペーサ内に共振子が支持される装
着室を設け、さらに底部プリント基板の下面に、実装プ
リント基板に接続される電極パッドを形成すると共に、
前記中間プリント基板と、頂部プリント基板とに装着室
に連通する微小連通孔を夫々形成したことを特徴とする
積層型圧電フィルタ。
【請求項２】頂部プリント基板に形成した微小連通孔
を、中間プリント基板に形成した微小連通孔よりも径小
としたことを特徴とする請求項１記載の積層型圧電フィ
ルタ。
【請求項３】上下で隣接する微小連通孔相互を、面方向
で対向する二辺縁の一辺側と、他辺側に離間して夫々配
設したことを特徴とする請求項１記載の積層型圧電フィ
ルタ。