JP3538710B2 - 圧電フィルタ及びその製造方法 - Google Patents
圧電フィルタ及びその製造方法Info
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Description
て用いられるチップ型の圧電フィルタ及びその製造方法
に関し、より詳細には、エネルギー閉じ込め型のフィル
タ部が構成されている複数の圧電基板を接着剤を介して
積層してなる構造を有する圧電フィルタ及びその製造方
法に関する。
の圧電基板を積層してなるチップ型の圧電フィルタが種
々提案されている(例えば、特開平10−335976
号公報、特開平10−135769号公報、特開平11
−68509号公報など)。
開示されているエネルギー閉じ込め型圧電フィルタを示
す分解斜視図である。この先行技術に記載のエネルギー
閉じ込め型の圧電フィルタ101では、第1,第2の圧
電基板102,103が積層されている。圧電基板10
2には、第1の圧電フィルタ部104及び中継容量部1
05が構成されている。また、第2の圧電基板103に
は第2の圧電フィルタ部106及び中継容量部が構成さ
れている。なお、圧電基板102の下面の電極形状は、
圧電基板103の上面の電極形状とほぼ同様とされてお
り、圧電基板103の下面の電極形状は、圧電基板10
2の上面の電極形状とほぼ同様とされている。
絶縁性スペーサー107を介して積層されている。ま
た、圧電基板102,103の外側にも、それぞれ、絶
縁性材料からなるスペーサー108,109が積層され
ており、最外側には、ケース基板110,111が積層
されている。これらの各部材を積層してなる積層体の外
表面に外部電極を形成することによりチップ型の圧電フ
ィルタが構成される。
には、第1,第2の圧電基板102,103に構成され
ている圧電フィルタ部の振動を妨げないための空洞を形
成すべく、貫通孔107a〜109aが形成されてい
る。また、スペーサー107には、外周縁に切欠き10
7b〜107dが形成されており、スペーサー108,
109の外周縁にも、切欠き108b,109bが形成
されている。これらの切欠き107b〜107d,10
8b,109bは、導電性材料をこれらの切欠き内に充
填することにより、外部電極を形成するために設けられ
ている。すなわち、上記各部材を積層してなる積層体の
外側面に導電性材料が付与されて外部電極が形成される
が、導電性材料が上記切欠き内にも充填されることにな
るため、外部電極による電気的接続の信頼性が高められ
るとされている。
来のチップ型圧電フィルタでは、他の電子部品と同様
に、小型化、特に低背化が強く求められている。
されるスペーサー107や、外側に積層されるスペーサ
ー108,109等の厚みを薄くすることが求められて
いる。しかしながら、従来のチップ型圧電フィルタで
は、これらのスペーサー107〜109や、スペーサー
の代わりに用いられる絶縁性接着剤の厚みを薄くするの
に限度があり、低背化を進めることが困難であった。
を解消し、低背化を進めることができ、かつ電極の電気
的接続の信頼性に優れたエネルギー閉じ込め型の圧電フ
ィルタ及びその製造方法を提供することにある。
タは、第1の圧電フィルタ部及び第1の中継容量部が構
成された第1の圧電基板と、第2の圧電フィルタ部及び
第2の中継容量部が構成された第2の圧電基板と、前記
第1,第2の圧電基板を接着して積層体を構成している
接着剤層と、前記積層体の外表面に付与された複数の外
部電極とを備え、前記接着剤層の弾性率が2MPa〜1
200MPaの範囲にあり、かつ、前記接着剤層の厚み
が40μm〜100μmの範囲にあり、該接着剤層の外
周縁に少なくとも1つの凹部が形成されており、該凹部
内に外部電極材料が入り込んでいることを特徴とする。
は、前記接着剤層に、第1,第2のフィルタ部の振動を
妨げないための空洞を形成するために貫通孔が形成され
ている。
局面では、上記接着剤層が、予め成形された熱硬化型の
接着シートにより構成されている。また、本発明に係る
圧電フィルタにおいては、好ましくは、外部電極材料は
上記凹部内に充填される。
第1の圧電フィルタ部及び第1の中継容量部が構成され
た第1の圧電基板と、第2の圧電フィルタ部及び第2の
中継容量部が構成された第2の圧電基板とを用意する工
程と、前記第1,第2の圧電基板を、接着剤を介して積
層して積層体を得る工程と、前記積層体の外表面に複数
の外部電極を形成する工程とを備え、前記接着剤とし
て、硬化後の弾性率が2MPa〜1200MPaの範囲
にあり、かつ、硬化後の厚みが40μm〜100μmの
範囲にある接着剤を用い、該接着剤の外周縁に少なくと
も1つの凹部が形成されるように第1,第2の圧電基板
間に接着剤を介在させ、前記外部電極を構成する材料を
前記凹部内に入り込むように外部電極を形成することを
特徴とする。
前記接着剤として、予め成形されており、かつ加熱によ
り硬化される熱硬化型の接着シートが用いられる。好ま
しくは、前記接着シートが、常温で粘着性を有せず、接
着に際して加熱された際には粘着性を有しかつ自己流動
性を有しない熱硬化型の接着シートにより構成される。
らに他の特定の局面では、第1,第2の圧電フィルタ部
の振動を妨げないための空洞を形成するために、前記接
着シートに貫通孔が設けられている。
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。
ルタの分解斜視図であり、図2はその縦断面図である。
エネルギー閉じ込め型のチップ型圧電フィルタ1では、
第1,第2の圧電基板2,3が積層される。
鉛系セラミックスのような圧電セラミックス、あるいは
水晶などの圧電単結晶からなり、矩形板状の形状を有す
る。圧電基板2には、第1の圧電フィルタ部4及び中継
容量部5が構成されている。第1の圧電フィルタ部4
は、圧電基板2の上面中央に形成された一対の共振電極
4a,4bと、圧電基板2の下面中央において、共振電
極4a,4bの双方に対向するように形成された共振電
極とを有する。
ている。共振電極4bは、圧電基板2の端縁に沿うよう
に形成された中継容量部を構成するための容量電極5a
に電気的に接続されている。
電基板3の上面の電極形状と同様に構成されており、圧
電基板2の上面の電極形状が圧電基板3の下面の電極形
状と等しくされている。従って、次に第2の圧電基板3
の上面の電極構造を説明する。
中継容量部8とが構成されている。第2のフィルタ部7
では、圧電基板3の上面に共振電極7aが形成されてい
る。この共振電極4と対向するように、圧電基板3の下
面には、圧電基板2の上面に形成されていた共振電極4
a,4bと同様の共振電極が形成されている。
形成されている。この容量電極8aは、共振電極7aに
電気的に接続されている。また、圧電基板3の下面に
は、圧電基板2の上面に形成されている容量電極5aと
同様の容量電極が形成されている。従って、圧電基板3
を介して容量電極8aと、下面の容量電極とが対向され
て中継容量部が構成されている。
様に、容量電極5aと圧電基板2を介して対向するよう
に下面に容量電極が形成されている。第1,第2の圧電
基板2,3は、予め成形された熱硬化型の接着剤からな
る接着シート9を介して積層される。接着シート9は、
中央に貫通孔9aを有する。貫通孔9aは、フィルタ部
4,7の振動を妨げないための空洞を形成するために設
けられている。
〜9d,9e〜9gが形成されている。凹部9b〜9
d,9e〜9gは、平面形状が半円形とされている。凹
部9b〜9d,9e〜9gは、マザーの接着シートに円
形の貫通孔を形成し、マザーの接着シートを切断するこ
とにより形成されている。
着シート10,11が積層される。接着シート10,1
1は、接着シート9と同様の材料で構成されており、中
央に貫通孔10a,10bを有する。貫通孔10a,1
0bは、フィルタ部4,7の振動を妨げないための空洞
を形成するために設けられている。
ト9と同一の材料で構成される必要は必ずしもなく、適
宜の絶縁性接着剤を図示のように矩形枠状に塗布するこ
とにより形成してもよい。
ス基板12,13が積層される。ケース基板12,13
は、内側面に凹部13aを有する。凹部13aは、フィ
ルタ部の振動を妨げないための空洞を形成するために設
けられている。
ルミナなどの絶縁性セラミックスにより構成されてい
る。もっとも、ケース基板12,13は、合成樹脂板な
どの適宜の絶縁性材料で形成することができる。
下に延びるように複数の外部電極が、スパッタ、蒸着ま
たはメッキ等の薄膜形成法、あるいは導電ペーストの塗
布により形成される。
化後の弾性率が、0.5MPa〜3000MPaの範囲
にあり、接着シート9の上記凹部9b〜9d,9e〜9
gに、外部電極材料が入り込んでいることにある。
は、圧電基板を接着するのに用いられている接着剤層の
弾性率が比較的高く、従って、接着剤層の厚みを厚くせ
ざるを得なかった。これは、接着剤層の弾性率が低くな
ると、接着剤層の側面と外部電極との間の密着強度が低
下し、実装時のストレスなどにより外部電極が接着剤層
の側面から剥離し、電気的接続の信頼性が低下するから
である。そこで、従来、圧電基板を接着するための接着
剤層、すなわち図5に示したスペーサー107は、弾性
率が非常に大きな、例えば5000MPa程度の接着剤
により構成されていた。しかしながら、このような高弾
性率の接着剤をスペーサーとして用いた場合、接着剤層
の厚みを厚くしないと、不要スプリアスを抑制すること
ができなかった。
振部品1では、接着シート9が上記のように低い弾性率
を有するため、接着シート9の厚みを薄くした場合でも
不要スプリアスを効果的に抑制することができる。ま
た、低弾性率の接着シート9を用いているため、外部電
極の接続信頼性が低下する恐れがあるが、本実施例で
は、凹部9b〜9d,9e〜9gの形成により外部電極
の接続信頼性が高めらている。
に、外部電極を構成する導電性材料が入り込んで、接着
シート9の側面における外部電極と接着シート9の側面
との密着性が効果的に高められている。例えば、図2に
図1のA−A線に沿う部分に相当する断面図である図2
から明らかなように、外部電極14,15は、凹部9
d,9g内に充填されている。従って、外部電極14,
15と、接着シート9の側面との接触面積が大きくされ
ており、外部電極14,15が接着シート9の側面から
剥離し難くされている。
接着シート9を用いて圧電基板2,3が接着されてお
り、それによって接着シート9の厚みを薄くした場合で
あっても不要スプリアスを効果的に抑制することがで
き、かつ上記凹部9b〜9d,9e〜9gが設けられて
いるので、外部電極の電気的接続の信頼性も高められ
る。
基づき説明する。圧電基板2,3として、20×30×
厚み0.2mmの矩形のPZTからなる圧電基板を用意
した。この圧電基板の上面及び下面に、Agからなる導
電膜を形成し、かつフォトリソグラフィーによりパター
ニングすることにより、前述した共振電極4a,4b,
7a及び容量電極5a,8aなどを形成した。しかる
後、種々の硬化後弾性率を示す接着剤からなる接着シー
ト9を用い、かつ接着シート9の厚みを異ならせて、種
々の圧電共振子1を作製した。
において、従来例と同等のスプリアス抑制効果が得られ
る場合の接着シートの弾性率と厚みとの関係を図3に示
す。なお、従来例と同等の不要スプリアス抑制効果と
は、接着シート9として、弾性率3000MPa、厚み
300μmを用いた場合のフィルタ特性上に現れるスプ
リアスの大きさXを測定し、X±1%程度以下のスプリ
アスとなる場合を、従来例並みの不要スプリアス特性と
した。
弾性率を低くすることにより、接着層の厚みを薄くして
も、十分なスプリアス抑制効果が得られる。例えば、従
来200μm必要であった接着シートの厚みは、2MP
aの低弾性率の接着シートを用いた場合には、40μm
まで薄くし得ることがわかる。同様に、600MPaの
接着シートを用いた場合には、75μmの厚みとするこ
とができ、1200MPaの弾性率の接着シートを用い
た場合には接着シートの厚みを100μmとし得ること
がわかる。
ることにより、接着シート9の厚みを低減し得ることが
わかる。なお、弾性率が3000MPaを超えると、接
着シートの厚みは、200μmより厚くなり、従来例と
同等の厚みとせざるを得ない。
9の厚み及び弾性率を異ならせた場合の不要スプリアス
抑制効果を示す。なお、図4の縦軸の不要スプリアス抑
制効果とはフィルタ特性上に現れるスプリアスの大きさ
である。
場合、接着シート9の厚みを厚くすると不要スプリアス
抑制効果が高められ、他方、接着シート9の厚みを一定
とした場合には、弾性率が低下するとスプリアス抑制効
果が高められることがわかる。
接着シート9の厚みを薄くすることができ、その場合で
あっても不要スプリアスを効果的に抑制することができ
る。しかしながら、接着シート9の弾性率が低下する
と、接着シート9自体の強度や接着強度が低くなり、製
品の品位が低下する。従って、接着シート9の弾性率は
0.5MPa以上であることが必要である。
予め成形されており、加熱により硬化する熱硬化型の接
着シートにより構成されていた。しかしながら、本発明
では、接着シート9に代えて、熱硬化型の接着剤を用い
てもよい。すなわち、熱硬化型の接着剤であって、加熱
により硬化された後の弾性率が特定の範囲にある接着剤
を用いた場合、やはり、接着剤の塗布厚みを薄くするこ
とができ、上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。
成形された接着シートを用いることが、取扱性を高める
上で好ましい。より好ましくは、上記接着シートとし
て、使用前には、常温で粘着性を有せず、接着に際して
加熱された際には粘着性を発現しかつ自己流動性を有し
ない、熱硬化型の接着シートが用いられる。
層の弾性率が2MPa〜1200MPaの範囲にあるた
め、第1,第2の圧電基板を接着している接着剤層の厚
みを薄くした場合であっても、不要スプリアスを効果的
に抑制することができる。しかも、接着剤層の外周縁に
少なくとも1つの凹部が形成されており、該凹部内に外
部電極材料が入り込んでいるので、接着剤層の厚みが4
0〜100μmと薄いが、接着剤層の側面と外部電極と
の接触面積が大きくなり、外部電極の信頼性が高められ
る。
ための空洞を形成するために貫通孔が形成されている場
合には、該貫通孔により空洞が形成され、第1,第2の
フィルタ部による安定なフィルタ特性を得ることができ
る。
着シートにより構成されている場合には、第1,第2の
圧電基板間に接着シートを介在させて、加熱により接着
シートを硬化させて第1,第2の圧電基板を容易に接着
することができる。
合には、より一層外部電極の信頼性が高められる。本発
明に係る製造方法では、第1,第2の圧電基板を接着剤
を介して積層して積層体を得るにあたり、接着剤とし
て、硬化後の弾性率が2MPa〜1200MPaの範囲
にある接着剤が用いられるので、接着剤層の厚みは40
〜100μmと薄いが、不要スプリアスを確実に抑制す
ることができる。しかも、接着剤の外周縁に少なくとも
1つの凹部が形成されるように第1,第2の圧電基板間
に接着剤が介在されるので、外部電極構成材料が該凹部
内に入り込むように外部電極を形成することにより、外
部電極の信頼性も高め得る。
加熱により硬化される熱硬化型の接着シートを用いた場
合には、積層に際しての取り扱いが容易であり、生産性
を高め得る。
接着に際して加熱された際には粘着性を有し、かつ自己
流動性を有しない熱硬化型の接着シートである場合に
は、容易に第1,第2の圧電基板間に介在させることが
でき、かつ加熱により確実に所望とする領域に接着剤層
を形成することができる。
ないための空洞を形成するために、接着シートに貫通孔
が設けられている場合には、該貫通孔により空洞が形成
されるので、第1,第2のフィルタ部の振動による良好
なフィルタ特性を得ることができる。
視図。
線に沿う部分に相当する断面図。
着剤層の弾性率と厚みとの関係を示す図。
ス抑制効果との関係を示す図。
図。
Claims (8)
- 【請求項1】 第1の圧電フィルタ部及び第1の中継容
量部が構成された第1の圧電基板と、 第2の圧電フィルタ部及び第2の中継容量部が構成され
た第2の圧電基板と、前記 第1,第2の圧電基板を接着して積層体を構成して
いる接着剤層と、 前記積層体の外表面に付与された複数の外部電極とを備
え、 前記接着剤層の弾性率が2MPa〜1200MPaの範
囲にあり、かつ、前記接着剤層の厚みが40μm〜10
0μmの範囲にあり、該接着剤層の外周縁に少なくとも
1つの凹部が形成されており、該凹部内に外部電極材料
が入り込んでいることを特徴とする、圧電フィルタ。 - 【請求項2】 前記接着剤層に、第1,第2のフィルタ
部の振動を妨げないための空洞を形成するために貫通孔
が形成されている、請求項1に記載の圧電フィルタ。 - 【請求項3】 前記接着剤層が、予め成形された熱硬化
型の接着シートにより構成されている、請求項1または
2に記載の圧電フィルタ。 - 【請求項4】 前記外部電極材料が前記凹部内に充填さ
れている、請求項1〜3のいずれかに記載の圧電フィル
タ。 - 【請求項5】 第1の圧電フィルタ部及び第1の中継容
量部が構成された第1の圧電基板と、第2の圧電フィル
タ部及び第2の中継容量部が構成された第2の圧電基板
とを用意する工程と、 前記第1,第2の圧電基板を、接着剤を介して積層して
積層体を得る工程と、 前記積層体の外表面に複数の外部電極を形成する工程と
を備え、 前記接着剤として、硬化後の弾性率が2MPa〜120
0MPaの範囲にあり、かつ、硬化後の厚みが40μm
〜100μmの範囲にある接着剤を用い、該接着剤の外
周縁に少なくとも1つの凹部が形成されるように第1,
第2の圧電基板間に接着剤を介在させ、前記外部電極を
構成する材料を前記凹部内に入り込むように外部電極を
形成することを特徴とする、圧電フィルタの製造方法。 - 【請求項6】 前記接着剤として、予め成形されてお
り、かつ加熱により硬化される熱硬化型の接着シートを
用いる、請求項5に記載の圧電フィルタの製造方法。 - 【請求項7】 前記接着シートが、常温で粘着性を有せ
ず、接着に際して加熱された際には粘着性を有しかつ自
己流動性を有しない熱硬化型の接着シートである、請求
項6に記載の圧電フィルタの製造方法。 - 【請求項8】 第1,第2の圧電フィルタ部の振動を妨
げないための空洞を形成するために、前記接着シートに
貫通孔が設けられている、請求項6または7に記載の圧
電フィルタの製造方法。
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