JPH04115706A - 超薄板圧電共振子の電極リード構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は基本波振動によって数１０乃至数１゜ＯＭＨｚ
に及ぶ高い共振周波数を得ることのできる超薄板圧電共
振子の′：ｌｆ極リード構造に間する。

（従来の技術） 近年、各種電子機器、通信機器においては、高周波化と
高い周波数安定度への要求が厳しくなっているが、従来
より圧電デバイス（振動子、フィルタ）として多用され
てきた一般のＡＴカット水晶振動子は温度−周波数特性
は極めて優れているもののその共振周波数は板厚に反比
例するため、製造技術及び機械的強度の観点より４０Ｍ
Ｈｚ程度が限界であった。

又、ＡＴカット水晶振動子の高調波成分を抽出して基本
波共振周波数の奇数倍の周波数を得る所謂オーバートー
ン発振手段も広（用いられているが、発振回路にコイル
を含むＬＣ同調回路を必要とするため発振回路を半導体
集積回路化する上で不都合がある上、容量比が太き（、
且つインピーダンスレベルが高い為発振が困難になる場
合があるという欠陥があった。

一方、インタディジタル・トランスジューサ電極の電極
指ピッチによって発振周波数が決定される弾性表面波共
振子は、フォトリソグラフィ技術の進歩によって１ＧＨ
ｚ程度の出力まで可能となってはきたが、これに使用し
得る圧電基板の温度−周波数特性がＡＴカット水晶に比
して著しく劣るという問題があった。

上述の如き問題を解決するため、従来より第４図（ａ）
　（ｂｌ　に示すごとき圧電共振子が研究されている。

即ち、この圧電共振子はＡＴカット水晶ブロック１の片
面の中央部に機械加工又はエツチングによって凹陥部２
を形成するとともに、凹陥部２の底面に位置する振動部
３の厚さを、例えば１００ＭＨｚの基本波共振周波数を
得んとするならば約１７μｍとする。

凹陥部２を形成した結果、凹陥部２側のブロック外周部
は超薄板状の振動部３の周縁部を機械的に保持する厚肉
の環状囲繞部４を構成する。上述した如き構造を有する
圧電素板の凹陥側表面にはその内側壁を含む全面に導体
膜５を付着すると共に、その対向面側の振動部３の表面
に部分電極６及びこれから延びる電極リード７を真空蒸
着等の手法を用いて付着すれば、共振周波数の極めて高
い圧電共振子を得ることができる。

圧電素板の凹陥内壁を含む全面に導体膜５を付着する主
な理由は単に製造の容易性と歩留り向上の為であるが、
圧電基板１の一面を全面電極５としてその対向面に付す
る電極を部分電極６とし、該部分電極から延びる電極リ
ード部７の幅員（断面積）をオーミック・ロス（電極抵
抗）が問題とならない程度に充分大きな値とすると、前
記した真の電極による共振の共振点近傍に前記電極リー
ド部を疑似電極とする共振が発生しこれがレベルの大き
なスプリアスになると云う欠陥があった。

（発明の目的） 本発明は超薄板圧電共振子における上述した如き欠陥を
除去すべくなされたものであって、水晶等の圧電ブロッ
ク表面に形成した凹陥部底面を超薄板状の圧電振動部と
し該凹陥側表面に全面１Ｆ極を付した圧電共振子におい
て前記全面電極と対向する部分電極から延びる電極リー
ド部の幅員がオーミック・ロスを避けるべく充分広いも
のである場合、該部を疑似電極として発生するスプリア
スを阻止し得る超薄板圧電共振子の電極リード構造を提
供せんとするものである。

（発明の概要） 上述の目的を達成するため本発明に係る共振子は、超薄
肉の振動部の一面に形成する電極から伸びる電極リード
パターンのうち薄肉の振動部表面に付着する部分を幅の
狭い複数本の電極リードパターンにて構成する。

（発明の実施例） 以下、添付図面に示した好適な実施例に基づいて本発明
の詳細な説明する。

実施例の説明に先立って、本発明の理解を助ける為本発
明の基礎となる超薄板圧電共振子が何故にその凹陥部に
全面電極を、その対向面側に部分電極を設ける如き電極
構成を採用するかについて少しく解説する。

第１に真空蒸着技術の観点から前述した如き圧電基板凹
陥側振動部に部分Ｗ極を、又該電極から前記凹陥の内側
壁及び段差を越λて幅の狭い電極リードを延長すること
は、圧電基板を水平面に対し傾けて蒸着を行なう等の面
倒な手法を用いればとも角、極めて困難であって電極り
一″ドの導通確保に不安がある為該面を全面電極とし、
いずれかの部分で必ず導通を確保し得るようにしたもの
である。

第２に斯かるタイプの共振子は元来デバイスの超小型化
を目的とし、圧電基板の平面サイズは例えば３ｍｍＸ３
ｍｍ以下としたい。然りとすれば一枚の圧電ウェハー上
にバッチ処理で一挙に多数のチップを形成し、最後にこ
れを個々のチップに切断する製法を採用する。この場合
、上述したタイプの電極構成を採用すれば、ウェハーの
一面には単に導体膜の全面蒸着を行なえば足り、フォト
マスク或はフォトリングラフ用マスクの微妙な位１合わ
せを要しないので、生産効率、歩留りを向上し、コスト
を低減することができる。

以上の如き理由により、本願発明者によって従来から研
究されていた超薄板圧電共振子は凹陥側表面に全面電極
を付着することを基本とするものであることに留意され
たい。

しかしながら、上述した如き全面電極と対向する部分電
極の電極リード部に充分大きな断面積を与え腋部のオー
ミック・ロスの増大を防止せんとすれば、前記部分電極
６自体が極めて小サイズであることから第５図に示す如
く超薄肉の振動部３表■上の電極リード部７ｂの幅員は
部分１ｆ極６のそれと同等程度となり、その結果超薄肉
の振動部３を隔てて対面する全面電極と１ｉ極り−ド部
７ｂとが疑似１ｉｔ極として機能し真の電極６による共
振の共振点近傍に前記電極リード部の共振によるレベル
の大きなスプリアスが生ずるという欠陥のあること前述
の通りである。

この問題を解決するため、本発明に係る超薄板圧電共振
子は以下の如きｔ極構造をとる。

第１図は本発明の基本的構成を示す平面図であって、超
薄板圧電ブロック１の凹陥２側表面に形成した全面電極
と対向する面上の部分電極６より延びる電極リードの前
記超薄肉の振動部３表面に位置する部分を幅員の小さな
複数の電極リードパターン７ｃ、７ｃ、　　・・・にて
構成し、各’４　Ｎリードパターン７ｃ断面の合計がオ
ーミック・ロスの増大を防止するに充分な値となるよう
構成したものである。

斯（することによって全面電極とこれら細分された電極
リードパターンとの間で発生するスプリアスは真の電極
による共振の共振点から少なからず離隔した点に出現す
ると共にそのレベルも小さく、共振子の緒特性に格別の
障害を与えることがない。

尚、本実施例においては、部分電極６から圧電ブロック
１外周縁のバッド７ａに向けて３本の電極リードパター
ン７Ｃを簾状に延長形成した構成をとっているが、これ
は−例に過ぎず、電極リードパターン７ｃは２本以上で
あれば良い。また各電極リードパターン同志は互いに平
行である必要はない。

パッド７ａは、厚肉の環状囲繞部４上に位置し振動部３
の共振に関与しない（共振したとしても共振周波数が振
動部のそれよりも著しく低い）部分であるため、そのｆ
積を任意に設定することができる。

なお、上述した如き圧電共振子は第２図に示す如くその
凹陥２側を例えばセラミクスを焼結した皿型パッケージ
８中にその内底面に設けた導体膜１０に対面する如く収
納し、前記凹陥２側全面電極５を環状囲繞部４−縁表面
において前記導体膜１０と導電性接着剤１１で接着固定
すると共に前記導体ｇ１０を介してパッケージの外部リ
ード端子１２と接続する。一方、部分電極６から延びる
電極リード７の幅広ＮＩ　７　ａは、これをパッケージ
外壁のリード端子１３と接続しているパッケージ８内壁
段差部に設けた導体パッド１４とボンディングワイヤ１
５にて接続するのに好都合である。

以上、本発明を圧電振動子に適用した場合について説明
したが、本発明は超薄板多重モードフィルタにも同様に
適用可能である。多重モードフィルタのうち最も多用さ
れている２重モード圧電フィルタは周知の如く圧電基板
の一主面（この場合は凹陥２側）の全面電極をアース電
極とし、その対向面に分割近接電極を設け、これら画電
極に交番電界を印加して、両電極間に音響結合を生ぜし
め、その結果励起する共振周波数の相異なる２つの振動
モードを利用してバンドパスフィルタを構成するもので
ある。

このようなフィルタ素子に於いても前記両分側電極から
夫々延びる電極リードのオーミック・ロスが大であれば
フィルタの挿入損失の増大を招くことは自明ではあるが
、反対に電極リードの幅員を大ならしめれば腋部の共振
に起因するスプリアスがフィルタ通過域近傍に発生し所
望の阻止域減衰量が得られないという問題を生ずる。従
って、第３図に示す如く分割電極１６．１６から引出す
リードの内前記振動部３表面に付する部分１７．１７を
複数の細い電極リードパターン１７ｃにて構成すればよ
い。

斯くすることによって数１０乃至１００ＭＨｚの共振周
波数を基本波振動によって得る振動子或はこの周波数を
ほぼ中心周波数とするフィルタ素子を超小型に形成し、
しかもスプリアスの低減を図ることができる。

（発明の効果） 本発明は以上説明した如く構成するものであるから、部
分電極を形成する為の蒸着マスク或はフォトマスクの形
状をわずかに変更するのみでスプリアスの極めて少ない
或はスプリアスが存在するとしても振動子の共振点又は
フィルタの通過域から少なからずはずれた位置に出現せ
しめることが可能となるので製造の容易な片面全面電極
を有する超薄板圧電共振子の等価抵抗を増大することな
（そのスプリアス特性を維持する上で著しい効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超薄板圧電共振子の電極リードの
構造の一例を示す平面図、第２図は本発明に係る圧電共
振子のパッケージ手法の一例を示す断面図、第３図は本
発明を適用した超薄板多重モードフィルタ素子の実施例
を示す平面図、第４図（ａ）及び（ｂ）は夫々従来から
研究されていた超薄板圧電共振子の構造を示す斜視図及
びそのＸ−Ｘ断面図、第５図は１ｆ極と同じ幅を有した
電極リードを示す平面図である。 １・・・超薄板圧電ブロック　２・・・凹陥３・・・振
動部　４・・・環状囲繞部　５・・・全面電極　６・・
・部分電極　７・・・電極り−ド　７ａ・・・幅広部　
７ｂ・・・狭幅部７Ｃ・・・細幅の電極リードパターン 特許出願人　東洋通信機株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超薄肉の振動部と、該振動部周縁を支持する厚肉
   の環状囲繞部とを一体成形した圧電共振子素板の一主面
   には全面電極を、その対向面には部分電極及びこれから
   素板端縁に延びる電極リードを設け、該電極リードを２
   本以上の細幅リードパターンにて構成したことを特徴と
   する超薄板圧電共振子の電極リード構造。