JP2005094243A - 多重モード圧電フィルタ素子、表面実装用フィルタ、圧電振動素子、及び表面実装用圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】 ポリイミド系導電性接着剤を用いて圧電素子をパッケージ内に収容したタイプの圧電デバイスにおいて、パッケージに金属蓋を固定した場合に発生する歪みによる悪影響を最小限に低減することができる多重モード圧電フィルタ素子、表面実装用フィルタ、圧電振動素子、及び表面実装用圧電振動子を提供する。
【解決手段】 矩形の圧電基板２の対向する両面夫々に対向電極３、４、及び５を付着形成した多重モード圧電フィルタ素子であって、各分割電極３、４から延びるリード端子３ａ、４ａを夫々圧電基板の対角線上の角隅部２Ａ、２Ｂにて終端させると共に、接地電極５から延びるリード端子５ａを圧電基板の他の一つの角隅部２Ｃにて終端させたものにおいて、各分割電極から延びるリード端子は、夫々圧電基板の対応する一端縁に達してから屈曲して該端縁に沿って各角隅部に延長形成されており、該端縁に沿って角隅部へ延びるリード端子部分と隣接する圧電基板部分には該リード端子部分と平行にスリット６が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面実装用のパッケージ内に収容した圧電素子のリード端子部分をパッケージ内の電極にポリイミド系の導電性接着剤を用いて固定する際に従来発生していた不具合を解決することができる多重モード圧電フィルタ素子、圧電振動素子、これらの圧電素子を使用した表面実装用圧電デバイスに関する。

圧電基板上に励振電極、アース電極等を付着形成した圧電素子として、例えば多重モード圧電フィルタ素子、圧電振動素子を例示することができる。
近年の電子機器、携帯通信機器等の小型化に伴い、これらに使用される圧電フィルタ素子、圧電振動素子等の圧電素子にも小型化が求められている。
図３は、３００ＭＨｚ以上の高周波多重モードフィルタ（ＭＣＦ）の構成を示す要部平面図であり、この多重モードフィルタ１００は、表面実装用のセラミックパッケージ１０１の凹所１０２内に多重モードフィルタ素子１０５を収容した構成を備えている。セラミックパッケージ１０１は、縦横寸法が２．０ｍｍ×２．５ｍｍであり、多重モードフィルタ素子１０５は縦横寸法が０．８ｍｍ×１．２ｍｍであり、厚さが５μｍである。
フィルタ素子１０５は、水晶等の圧電材料から成る矩形の圧電基板１０６の両面に、接地電極１０７と入出力用の分割電極１０８、１０９を夫々付着形成した構成を備えている。接地電極１０７からのリード端子１０７ａは、圧電基板１０６の一つの角隅部に延び、各分割電極１０８、１０９からのリード電極１０８ａ、１０９ａは夫々一つの対角線上の２つの角隅部に延びている。
各リード端子１０７ａ、１０８ａ、１０９ａの終端部は、パッケージ１０１の内底面に設けた３つの内部電極１０３上に導電性接着剤１０４を用いて電気的機械的に接続固定される。

ところで、導電性接着剤１０４としては、硬化後においても柔軟性を保持するシリコン系が使用されることが多いが、シリコン系導電性接着剤にはエージングが悪いという欠点がある。即ち、シリコン系接着剤は時間の経過によってガスを放出し易く、ガスの粒子がパッケージの気密空間内においてフィルタ素子の基板や電極に付着すると、質量付加作用によって周波数が低下するといった経年劣化（エージング）を引き起こす。
このため、エージングの良好なポリイミド系の導電性接着剤を使用することが考えられるが、ポリイミド系は硬化した際の硬度が高いため、パッケージの封止時に周波数が２００〜５００ｐｐｍ程度変動するという問題を惹起する。即ち、パッケージ１０１の外枠上面に設けた金属部に対して金属蓋をシーム溶接によって固定して気密封止する際にパッケージに歪みが発生するが、パッケージに発生したこの歪みは硬質のポリイミド系導電性接着剤を介してフィルタ素子１０５に歪みとして伝達される。この外力による歪みによって周波数が変動を起こす。
このように従来構造のフィルタ素子をパッケージ内に接着する手段としてポリイミド系導電性接着剤を用いた場合には、パッケージに金属蓋を固定した際に発生する歪みがフィルタ素子に歪みを伝搬し、周波数変動をもたらすと言う不具合がある。
一方、エージングという点において不具合を有するシリコン系導電性接着剤は、硬化時の硬度が低いため、パッケージに金属蓋を固定した際に発生する歪みによる影響を低減できる利点を有している。
従って、経年劣化という不具合の解決よりも、歪みによる周波数変動の防止を優先させたい場合には、シリコン系導電性接着剤を使用せざるを得なかった。
このような問題は、フィルタのみならず、圧電振動子等の他の圧電デバイスにおいても同様に発生する。
特開平６−８５５９９号公報

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、ポリイミド系導電性接着剤を用いて圧電素子をパッケージ内に収容したタイプの圧電デバイスにおいて、パッケージに金属蓋を固定した場合に発生する歪みによる悪影響を最小限に低減することができる多重モード圧電フィルタ素子、表面実装用フィルタ、圧電振動素子、及び表面実装用圧電振動子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、矩形の圧電基板の対向する両面夫々に対向電極を付着形成し、片面側の対向電極を所定の間隔を隔てて配置した入出力用の分割電極とすると共に、他面側の対向電極を接地電極とし、各電極のリード端子を圧電基板の異なった角隅部に延長形成した多重モード圧電フィルタ素子であって、前記各分割電極から延びるリード端子を夫々前記圧電基板の対角線上の角隅部にて終端させると共に、前記接地電極から延びるリード端子を該圧電基板の他の一つの角隅部にて終端させたものにおいて、前記各分割電極から延びるリード端子は、夫々圧電基板の対応する一端縁に達してから屈曲して該端縁に沿って各角隅部に延長形成されており、該端縁に沿って角隅部へ延びるリード端子部分と隣接する圧電基板部分には該リード端子部分と平行にスリットが形成されていることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の多重モード圧電フィルタ素子を表面実装用のパッケージ内に気密封止すると共に、前記接地電極及び分割電極から夫々延びるリード端子をポリイミド系導電性接着剤により該パッケージ内の内部電極に接着したことを特徴とする。
請求項３の発明は、矩形の圧電基板の対向する両面夫々に対向電極を付着形成し、各対向電極のリード端子を圧電基板の異なった角隅部に延長形成した圧電振動素子において、
前記各対向電極から延びるリード端子は、夫々圧電基板の対応する一端縁に達してから屈曲して該端縁に沿って各角隅部に延長形成されており、該端縁に沿って角隅部へ延びるリード端子部分と隣接する圧電基板部分には該リード端子部分と平行にスリットが形成されていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載の圧電振動素子を表面実装用のパッケージ内に気密封止するとともに、各対向電極から延びるリード端子をポリイミド系導電性接着剤により該パッケージ内の内部電極に接着したことを特徴とする。

請求項１及び２の発明では、矩形の圧電基板の一つの角隅部に接地電極から延びるリード端子を配置すると共に、該接地用リード端子を設けた角隅部の両側に位置する他の角隅部には２つの分割電極からのリード端子を引き出し、更に分割電極のリード端子は各角隅部に形成した細幅帯状の圧電基板部分に形成した。更に、各リード端子が延びる各角隅部を表面実装用パッケージ内の内部電極に対してポリイミド系導電性接着剤にて接着した。この際、接地用リード端子が延びる角隅部と対応する内部電極を十分な量の導電性接着剤にて固定し、各分割電極から延びるリード端子が延びる角隅部については比較的少量の導電性接着剤にて固定することにより、このフィルタ素子をほぼ片持ち支持状態で支持したと同様の特性を得ることができる。従って、パッケージから伝達される歪みの影響を低減できる。
請求項３及び４の発明では、上記構造を圧電振動素子、及びこれを用いた圧電振動子に適用することができ、同様の効果を得ることができる。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る多重モード圧電フィルタ素子を用いた表面実装用フィルタの構造を示す縦断面図、及び要部平面図である。
この多重モード圧電フィルタ素子１は、表面実装用のパッケージ２０の凹所内に搭載されると共に、凹所の開口を金属蓋２５にて気密封止することにより、表面実装用の多重モード圧電フィルタ３０が完成する。
多重モード圧電フィルタ素子１は、水晶等から成る矩形の圧電基板２の対向する両面夫々に対向電極を付着形成し、片面側の対向電極を所定の間隔を隔てて配置した励振用の分割電極３、４とすると共に、他面側の対向電極を接地電極５とし、各電極３、４、５のリード端子３ａ、４ａ、５ａを圧電基板２の異なった角隅部に延長形成した構成を備えている。
分割電極３、４から延びるリード端子３ａ、４ａは、夫々圧電基板２の一つの対角線上の角隅部２Ａ、２Ｂにて終端させると共に、接地電極５から延びるリード端子５ａについては圧電基板５の他の一つの角隅部２Ｃにて終端させる。更に具体的には、各分割電極３、４から延びるリード端子３ａ、４ａは、夫々圧電基板の対応する一端縁２ａ、２ｂに達してから屈曲して端縁２ａ、２ｂに沿って各角隅部２Ａ、２Ｂに延長形成される。即ち、各リード端子３ａ、４ａは、各端縁２ａ、２ｂに向かって延びる第１のリード端子部分３ａ−１、４ａ−１と、各第１のリード端子部分３ａ−１、４ａ−１の端部から各端縁２ａ、２ｂに沿って各角隅部２Ａ、２Ｂに向けて延びる第２のリード端子部分３ａ−２、４ａ−２と、から構成されている。
一方、端縁２ａ、２ｂに沿って各角隅部２Ａ、２Ｂへ延びる第２のリード端子部分３ａ−２、４ａ−２と隣接する圧電基板部分には各第２のリード端子部分３ａ−２、４ａ−２と平行にスリット６が形成されている。従って、各第２のリード端子部分３ａ−２、４ａ−２が形成された圧電基板部分は細幅帯状の形状をなしている。

このフィルタ素子１をパッケージ２０内に収容する場合には、パッケージ２０の内底部に設けた３つの内部電極２１上に、各リード端子３ａ、４ａ、５ａの終端部（パッド部）を位置決めした状態でポリイミド系導電性接着剤７にて接着を行う。この際、接地電極５のリード端子５ａの先端部と内部電極２１とは十分な量の導電性接着剤７にて固定する一方で、他のリード端子３ａ、４ａについては比較的少量の導電性接着剤７を用いて電気的接続を確保できる程度に接着する。この結果、このフィルタ素子１の支持構造は、リード端子５ａの先端部に相当する角隅部２Ｃにて一点支持した場合と同等の構成となる。
このため、パッケージ２０に金属蓋２５をシーム溶接した場合にパッケージに歪みが発生したとしても、ポリイミド系導電性接着剤による固定位置が一カ所であるため、前記歪みの影響がフィルタ素子１に及ぼされる虞がなくなり、周波数変動量を１００ｐｐｍ以下に抑えることができる。

次に、図２（ａ）及び（ｂ）は本発明を圧電振動子に適用した場合の構成例を示す縦断面図、及び要部平面図である。
この圧電振動素子４１は、表面実装用のパッケージ６０の凹所内に搭載されると共に、凹所の開口を金属蓋６５にて気密封止することにより、表面実装用の圧電振動子７０が完成する。
圧電振動素子４１は、水晶等から成る矩形の圧電基板４２の対向する両面に夫々励振電極４３、４４を形成し、各励振電極４３、４４のリード端子４３ａ、４４ａを圧電基板２の異なった角隅部に延長形成した構成を備えている。
励振電極４３、４４から延びるリード端子４３ａ、４４ａは、夫々圧電基板４２の一つの対角線上の角隅部４２Ａ、４２Ｂにて終端させる。更に具体的には、各励振電極４３、４４から延びるリード端子４３ａ、４４ａは、夫々圧電基板の対応する一端縁４２ａ、４２ｂに達してから屈曲して端縁４２ａ、４２ｂに沿って各角隅部４２Ａ、４２Ｂに延長形成される。即ち、各リード端子４３ａ、４４ａは、各端縁４２ａ、４２ｂに向かって延びる第１のリード端子部分４３ａ−１、４４ａ−１と、各第１のリード端子部分４３ａ−１、４４ａ−１の端部から各端縁４２ａ、４２ｂに沿って各角隅部４２Ａ、４２Ｂに向けて延びる第２のリード端子部分４３ａ−２、４４ａ−２と、から構成されている。
一方、端縁４２ｂに沿って角隅部４２Ｂへ延びる第２のリード端子部分４４ａ−２と隣接する圧電基板部分には各第２のリード端子部分４４ａ−２と平行にスリット４６が形成されている。従って、第２のリード端子部分４４ａ−２が形成された圧電基板部分は細幅帯状の形状をなしている。

この圧電振動子４１をパッケージ６０内に収容する場合には、パッケージ６０の内底部に設けた２つの内部電極６１上に、各リード端子４３ａ、４４ａの終端部（パッド部）を位置決めした状態でポリイミド系導電性接着剤６７にて接着を行う。この際、スリット形成側のリード端子４２ｂについては、内部電極６１との間を十分な量の導電性接着剤６７にて固定する一方で、他のリード端子４４ａについては比較的少量の導電性接着剤６７を用いて内部電極６１との間の電気的接続を確保できる程度に接着する。この結果、このフィルタ素子４１の支持構造は、リード端子４２ｂの先端部に相当する角隅部４２Ｂにて一点支持した場合と同等の構成となる。
このため、パッケージ６０に金属蓋６５をシーム溶接した場合にパッケージに歪みが発生したとしても、ポリイミド系導電性接着剤６７による固定位置が一カ所であるため、前記歪みの影響がフィルタ素子４１に及ぼされる虞がなくなり、周波数変動量を１００ｐｐｍ以下に抑えることができる。

（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る多重モード圧電フィルタ素子を用いた表面実装用フィルタの構造を示す縦断面図、及び要部平面図。 （ａ）及び（ｂ）は本発明を圧電振動子に適用した場合の構成例を示す縦断面図、及び要部平面図。 従来例の説明図。

符号の説明

１ 多重モード圧電フィルタ素子、２ 圧電基板、２ａ、２ｂ 基板端縁、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 角隅部、３、４ 分割電極、３ａ、４ａ リード端子、３ａ−１、４ａ−１ 第１のリード端子部分、３ａ−２、４ａ−２、５ 接地電極、５ａ リード端子、７ ポリイミド系導電性接着剤、２０ パッケージ、２１ 内部電極、２５ 金属蓋、４１ 圧電振動素子、４２ 圧電基板、４３、４４ 励振電極、４３ａ、４４ａ リード端子、４２Ａ、４２Ｂ 角隅部、６０ パッケージ、６１ 内部電極、６５ 金属蓋。

Claims (4)

1. 矩形の圧電基板の対向する両面夫々に対向電極を付着形成し、片面側の対向電極を所定の間隔を隔てて配置した入出力用の分割電極とすると共に、他面側の対向電極を接地電極とし、各電極のリード端子を圧電基板の異なった角隅部に延長形成した多重モード圧電フィルタ素子であって、
   前記各分割電極から延びるリード端子を夫々前記圧電基板の対角線上の角隅部にて終端させると共に、前記接地電極から延びるリード端子を該圧電基板の他の一つの角隅部にて終端させたものにおいて、
   前記各分割電極から延びるリード端子は、夫々圧電基板の対応する一端縁に達してから屈曲して該端縁に沿って各角隅部に延長形成されており、該端縁に沿って角隅部へ延びるリード端子部分と隣接する圧電基板部分には該リード端子部分と平行にスリットが形成されていることを特徴とする多重モード圧電フィルタ素子。
2. 請求項１に記載の多重モード圧電フィルタ素子を表面実装用のパッケージ内に気密封止すると共に、前記接地電極及び分割電極から夫々延びるリード端子をポリイミド系導電性接着剤により該パッケージ内の内部電極に接着したことを特徴とする表面実装用フィルタ。
3. 矩形の圧電基板の対向する両面夫々に対向電極を付着形成し、各対向電極のリード端子を圧電基板の異なった角隅部に延長形成した圧電振動素子において、
   前記各対向電極から延びるリード端子は、夫々圧電基板の対応する一端縁に達してから屈曲して該端縁に沿って各角隅部に延長形成されており、該端縁に沿って角隅部へ延びるリード端子部分と隣接する圧電基板部分には該リード端子部分と平行にスリットが形成されていることを特徴とする圧電振動素子。
4. 請求項３に記載の圧電振動素子を表面実装用のパッケージ内に気密封止するとともに、各対向電極から延びるリード端子をポリイミド系導電性接着剤により該パッケージ内の内部電極に接着したことを特徴とする表面実装用圧電振動子。

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