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    公开号:WO1991019352A1
    申请号:PCT/JP1990/001528
    申请日:1990-11-22
    公开日:1991-12-12
    发明作者:Takao Morita；Osamu Ishii；Takebumi Kurosaki
    申请人:Toyo Communication Equipment Co., Ltd.；
    IPC主号:H03H9-00
    专利说明:
    [0001] 1
    [0002] 日月糸田 β 超薄板多重モード水晶フィル夕素子 .
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は基本波振動にて数 1 0乃至数 1 0 O M H ζ程度の高周波を励振可 能な超薄板 A Tカツ 卜水晶素板を用いた多重モード水晶フィルタ素子に関す る。
    [0005] 従来の技術
    [0006] 従来の一般的な A Tカツ ト水晶共振子は平板状であるため製造技術及び機 械的強度の観点より実用可能な共振子の基本波周波数は 4 O M H z程度が限 界であった。 このため、 A Tカツ 卜水晶共振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卜一ン発振手段が広く用 いられているが、 発振回路に L C同調回路の如きコイルを必要とするため発 振回路を集積化する上で不都合がある上、 容量比が大きく、 且つインピーダ ンスレベルが高いため、 発振が困難な場合を生じるという欠陥があった。 ま た、 インタディジタル ' トランスジュ一サ電極の電極指ピッチによって共振 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 1 G H z程度の共振まで可能となってはきたが、 これに使用し得る圧 電基板の温度一周波数特性が A Tカツ 卜水晶に比して著しく劣るという問題 があり、 これを解決するため、 A Tカツ 卜水晶ブロックの表面を^ツチング 或は機械的研磨によって凹陥せしめ、 該凹陥部を超薄振動部とすると共に、 その周囲に形成される環状囲繞部を前記超薄振動部周縁の支持枠とすること によって振動部の機械的強度を保持しつつ基本波振動にて数 1 0乃至数 1 0 O M H zの周波数を得んとする超薄板圧電共振子が提案され、 研究されてい る。 このような超薄圧電素板を用いて多重モード ·フィルタ素子を製造すれば オーバートーン技術を利用することなく数 1 0乃至数 1 0 O M H zの中心周 波数を有するフィルタを容易に構成することができよう。
    [0007] ところで従来から一般に用いられてきた多重モード圧電フィル夕素子は、 例えばフィル夕の中心周波数が 1 0 M H zのものであれば、 振動エネルギー の閉じ込めの程度を適切な値に設定するとともにォ一ミックなロスを充分低 く押えるため、 圧電素板上に蒸着形成する電極の膜厚は概ね 3 0 0 0 A程度 が好ましいとされていた。
    [0008] 又、 超薄 A Tカッ ト素板を用いてフィルタの中心周波数のみを 1 0 0 M H zとし、 振動エネルギー閉じ込め特性等、 他の基本的特性が上述のフィル夕 素子と同等なフィルタ素子を製造せんとする場合、 " 相似の理" .に準拠すれ ば電極膜厚は 1 Z 1 0の 3 0 O Aとすべきところである力 これでは電極膜 厚が薄過ぎるためォーミックなロスが増大し、 フィルタの減衰を充分に得る ことができないことは明らかである。
    [0009] そこでォーミックなロスを充分低い値に留めるために電極膜厚を 1 0 0 0 A程度に設定すれば、 圧電素板の板厚 （約 1 7 ii m ) に比して電極膜厚が過 大となる為振動エネルギーの閉じ込め量が過剰となり、 分割電極間ギャップ を極度に減少しない限り充分な音響結合を得ることができないからフィル夕 の通過帯域幅は極めて小さなものにならざるを得ず、 これを回避する為所望 の音響結合が生じる程度に電極間ギャップを小さく設定すれば、 電極を蒸着 形成ずるに際して精度の高いマスクを要することになるばかり力 電極間短 絡が生じる可能性が高くなつて製造不能に陥る為実用に供し得る程度に通過 帯域の広いフィルタを構成することが困難であるという問題があつた。 " しかも、 斯かるタイプの共振子は今日まで実験室での研究に止まり量産さ れたことがなかったこともあって、 この共振子を多重モ一ドフィル夕として 使用する場合に電極間ギャッブを短絡しない程度に近接配置しながらも所望 の音響結合を得るには如何なる方法をとるべきかについて実質的に何らの検 討もなされていなかった。
    [0010] 本発明は上述した如きタイプの超薄板 A Tカツ ト水晶素板上に分割電極を 形成し多重モード · フィルタ素子を構成する際、 その配列方向の選定如何に よつて当該フィルタ素子の通過帯域特性にかなりの差異が生ずることに着目 · . してなされたものであって、 電極間ギャッブを短絡しない程度に近接配置し ながらも所望の音響結合を得ることができる、 即ち充分実用に耐える超薄板 多重モード水晶フィル夕素子を提供することを目的とする。 ノ ' '
    [0011] 発明の開示 '
    [0012] 上記目的を達成するため本発明に係る超薄板多重モード水晶フィルタ素子 は、 当該素子を構成する A Tカツ ト水晶ブロックの X軸結晶方向に沿って分 割電極を配置するものである。
    [0013] 図面の簡単な説明
    [0014] 第 1図 （a ) 及び （b ) は夫々本発明に係る超薄板多重モード水晶フィル タ素子の異なった実施例を示す平面図、 第 2図 （a ) 及び （b ) は夫々水晶 素板の結晶軸と分割電極の配列方向との関係を示す図及び前記両者の関係を 変化した場合の音響結合の程度を示す実験結果の図、 第 3図 （ a ) 及び （b ) は夫々従来の超薄圧電共振子の構成を示す平面図及び断面図である。
    [0015] 発明を実施するための最良の形態
    [0016] 以下、 本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明する。
    [0017] 実施例についての説明に先立って、 本発明の理解を助けるため、 従来から 研究されてきた超薄板圧電共振子について少しく解説する。
    [0018] 第 3図（a) 及び （b ) は夫々従来一般に研究されていた超薄板圧電共振子 の構成を示す斜視図及びこれをケースに収納固定した状態を示す断面図であ つて、 水晶のごとき圧電体ブ口ック 1の一主平面のほぼ中央に機械的研磨或 はエッチングによって凹陥部 2を形成しその底面を極めて薄い振動部 3とす るとともにその結果該振動部 3の周縁にこれと一体に形成される厚肉の環状 囲繞部 4によって前記超薄振動部 3を支持するものである。
    [0019] 斯くの如く加工した圧電ブロック 1の凹陥部 2を形成した側の表面には、 前記環状囲繞部 4表面、 凹陥部内壁面、 及び振動部 3表面の全てに導体膜を 蒸着して全面電極 5とする一方、 これに対向する平坦面 6には一対の分割電 極 7 a， 7 b及びこれらからブロック端緣に延びる電極リード部 8 a , 8 b を設け、 超薄板多重モード圧電フィルタ素子 9を完成する。
    [0020] このようなタイプの共振子はその形態の特徴を生かす上で^]図（b: に示す 如く前記凹陥部 2側が絶縁体を皿状に成形した所謂フラッ 卜型ケース 1 0の 底と対面するように収納するのが得策である。 即ち、 前記環状囲繞部 4の電 極を付着した表面の一部と前記ケース 1 0底面に設けた導体膜 1 1 とを導電 性接着剤 1 2にて接着固定すると共に該面と対向する平坦面の前記分割電極 7 a , 7 bから延びる電極リード部 8 a， 8 bはケース 1 0内壁の段差面に 設けた導体膜 1 3とボンディング · ワイヤ 1 4にて接続することによって当 該共振子 9のケース 1 0への拘束を極力少なくし、 これら両者の間の熱膨張 係数の相違に起因してフィルタ素子に加わる歪を極限するようにするのがー 般的である。
    [0021] 尚、 前記ケース底面及びケース内壁段差部の導体膜 1 1及び 1 3は夫々ケ 一ス壁中を気密貫通しケース外壁に露出する外部リ一ド端子 1 5及び 1 6と 電気的に接続する。 又、 ケース 1 0の開口は上述した共振子の収納固定終了 後適当な （一般には金属） の蓋 1 7にて密封し圧電デバイスとして完成する ものである。
    [0022] 上述した如きタイプのフィルタ素子においては前記一対の分割電極 7 a . 7 bの水晶素板結晶軸に対する配列方向の選定如何によつて分割電極間の音 響結合の程度にかなりの差異が生じることは従来一般の水晶共振子と何等異 なることはない。
    [0023] 即ち、 第 2図（a) 及び（b) は A Tカツ 卜水晶素板の X軸に対する分割電極 の配列方位と音響結合の程度、 即ちフィル夕のバンド幅との関係を調べた結 果を示す図である。
    [0024] このように分割電極 7 a， 7 bを z軸方向に沿つて配列した z方向結合 と、 X軸方向に配列した X方向結合との間には水晶フィルタ素子がとり得る バンド幅の比で概ね 1 . 2 6倍の差があることが明らかである。 ·
    [0025] しかしながら、 従来一般の多重モード圧電フィルタ素子としては 3 O M.H z、 高く とも 5 O M H z程度の基本波周波数の水晶素板を用いるに留まって いたため、 X方向で音響結合を生ぜしめる如き構成を採用する必要がなかつ た。
    [0026] 然るに、 第 1図（a) , (b) に示したタイプの多重モード水晶フィル夕素子 は、 1 0 O M H z近傍の基本波周波数の素板を用いる為、 従来通りの Z方向 結合を利用して充分なバンド幅を有するフィルタ素子を得んとするならば分 割電極形成上極めて困難な問題が発生すること前述の通りである。
    [0027] そこで本発明に係る超薄板多重モード水晶フィルタ素子に於いては分割電 極を X軸方向に配列し、 本質的に広いバンド幅を得ることができる X方向結 合を利用するものである。
    [0028] 即ち、 第 1図（a) に示した多重—モード水晶フィルタ素子は、 凹陥部 2側全 面を導体膜にて被覆すると共に超薄振動部 3の他面上に分割電極 7 a , 7 b を x軸方向に沿って配列した構成を有する。
    [0029] また、 第 1図（b) に示した円形の多重モードフィルタ素子は、 凹陥部 2 の底面に分割電極 7 a， 7 bを X軸方向に沿って配列すると共に、 凹陥部 2 側の裏面に全面電極を形成したものである。
    [0030] 斯くすることによって導電性を確保するに足る電極膜厚と製造上格別な困 難を伴なわない電極間隙とを有し、 しかも充分なバンド幅を与えることがで きる中心周波数の極めて高い水晶多重モードフィル夕素子を容易に量産する ことが可能となった。
    [0031] 以上、 直方体の水晶プロックを基板とし前記凹陥側振'動部表面に分割電極 を設けた場合についてのみ説明したが、 本発明はこれのみに限定さるべき必 然性はなく、 例えば、 第 1図（b) に示す如く水晶ブロック 1が円盤状であつ てもよく、 又、 その平坦面 6上の X軸に沿って分割電極 7 a， 7 bを蒸着形 成してもよい。 - 本発明は以上説明した如く構成するものであるから、 分割電 間のギヤッ プを短絡しない程度に広く設定しても所望の音響結合を生ぜしめることが可 能となるので充分に広いパンド幅を有するフィル夕素子を得ることができ、 基本波周波数が 5 O M H zを越えるような水晶基板を用いた多重モード水晶 フィルタの諸特性を満足し、 しかも製造歩留りを向上する上で著しい効果が ある。
    权利要求:
    Claims請求の範 |¾
    ( 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 的に構成した A Tカツ ト水晶素板の前記振動部上に分割電極を形成する際に 、 各分割電極を水晶素板の X軸方向に沿って配列したことを特徴とする超薄 板多重モード水晶フィルタ素子。
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    US5596239A|1997-01-21|Enhanced quality factor resonator
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    DE69022996D1|1995-11-16|
    JPH0435108A|1992-02-05|
    EP0483358A1|1992-05-06|
    EP0483358B1|1995-10-11|
    DE69022996T2|1996-03-14|
    EP0483358A4|1992-09-09|
    US5307034A|1994-04-26|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    JPH05197394A|1991-09-14|1993-08-06|Philips Gloeilampenfab:Nv|音声信号のワードシーケンス認識方法および装置|
    JPH05135297A|1991-11-14|1993-06-01|Meidensha Corp|交通規制情報取得システム|US6298216B1|1999-09-21|2001-10-02|Ten Cate Enbi, Inc.|Image transfer device incorporating a fuser roller having a thick wearable silicone rubber surface|
    CN104079255A|2013-03-29|2014-10-01|精工爱普生株式会社|振动元件、振子、振荡器、电子设备以及移动体|JPS4883752A|1972-02-07|1973-11-08|||
    FR2279261B1|1974-07-19|1976-12-24|Thomson Csf||
    US3951098A|1975-02-12|1976-04-20|Enviro-Gro, Inc.|House plant water content indicator|
    US4218631A|1977-06-08|1980-08-19|Kinsekisha Laboratory, Ltd.|Electrode structure for thickness mode piezoelectric vibrating elements|
    EP0468052B1|1990-02-09|1996-11-06|Toyo Communication Equipment Co. Ltd.|Structure for holding ultrathin plate piezoelectric resonator in package|
    US5075651A|1990-02-15|1991-12-24|Motorola, Inc.|VHF wide-bandwidth low impedance monolithic crystal filter having bridged electrodes|
    JPH03243008A|1990-02-21|1991-10-30|Toyo Commun Equip Co Ltd|Method for fixing superthin plate crystal resonator|US5617065A|1995-06-29|1997-04-01|Motorola, Inc.|Filter using enhanced quality factor resonator and method|
    WO1998031104A1|1997-01-09|1998-07-16|Seiko Epson Corporation|Pll oscillator and method for manufacturing the same|
    US7098574B2|2002-11-08|2006-08-29|Toyo Communication Equipment Co., Ltd.|Piezoelectric resonator and method for manufacturing the same|
    JP5100753B2|2007-09-13|2012-12-19|シチズンホールディングス株式会社|水晶振動子片およびその製造方法|
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    JP5720152B2|2010-09-06|2015-05-20|富士通株式会社|振動子の作製方法、振動子および発振器|
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    JP2014007538A|2012-06-25|2014-01-16|Daishinku Corp|水晶振動デバイス|
    JP6390104B2|2013-03-05|2018-09-19|セイコーエプソン株式会社|振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体|
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    USD760230S1|2014-09-16|2016-06-28|Daishinku Corporation|Piezoelectric vibration device|
    法律状态:
    1991-12-12| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1991-12-12| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP13613590A|JPH0435108A|1990-05-25|1990-05-25|Ultra thin plate multiple mode crystal filter element|
    JP2/136135||1990-05-25||US07/809,511| US5307034A|1990-05-25|1990-11-22|Ultrathin multimode quartz crystal filter element|
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