JP2018148343A - Piezoelectric resonator - Google Patents
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Abstract
【課題】終端容量を、特別の容器や外付け部品を用いることなく共振子用の電極を形成した後にも調整可能な構造を有した圧電共振器を提供する。【解決手段】圧電共振器10は、圧電基板11、共振部13、容器15、蓋部材21を具える。共振部13は、圧電基板の表裏で対向する少なくとも2つの電極対13a、13bを並置したものである。圧電基板11を、その第2電極13ab、13bbが容器15側を向く状態で導電性部材19によって容器15の凹部15a内に固定してある。容量調整電極17を、凹部15aの底面であって第2電極13ab、13bbに対向する領域に、設けてある。【選択図】図1A piezoelectric resonator having a structure in which a termination capacitance can be adjusted even after an electrode for a resonator is formed without using a special container or external parts. A piezoelectric resonator includes a piezoelectric substrate, a resonator, a container, and a lid member. The resonating unit 13 is formed by juxtaposing at least two electrode pairs 13a and 13b facing each other on the front and back of the piezoelectric substrate. The piezoelectric substrate 11 is fixed in the recess 15a of the container 15 by the conductive member 19 with the second electrodes 13ab and 13bb facing the container 15 side. The capacity adjustment electrode 17 is provided on the bottom surface of the recess 15a and in a region facing the second electrodes 13ab and 13bb. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、終端容量の調整が可能な圧電共振器に関する。 The present invention relates to a piezoelectric resonator capable of adjusting a termination capacitance.
各種の電子機器では、周波数の選択のために、圧電共振器が多用されている。その1種であるモノリシックフィルタは、一枚の圧電基板に複数の共振子を構成して複数ポールを持つフィルタを構成できる等の理由から、小型・軽量等の特徴を持つ。モノリシックフィルタの場合も、終端インピダンス(詳細には終端抵抗及び終端容量)が規格から外れた場合、通過帯域内特性が乱れる等が起き、本来の特性が得られない。これを解決するため、例えば特許文献1には、モノリシックフィルタの容器の底面に複数の凹部を形成し、この凹部内に終端インピダンス調整用のインダクタンス素子や容量素子を外付けすることが開示されている(特許請求の範囲)。また、モノリックフィルタの入出力インピダンスを低下させる一手段として、励振用電極の面積を大きくすることが開示されている(段落4)。
In various electronic devices, a piezoelectric resonator is frequently used for selecting a frequency. One type of monolithic filter has features such as small size and light weight because a plurality of resonators can be formed on one piezoelectric substrate to form a filter having a plurality of poles. Even in the case of a monolithic filter, if the termination impedance (specifically, termination resistance and termination capacitance) deviates from the standard, the characteristics in the passband are disturbed, and the original characteristics cannot be obtained. In order to solve this problem, for example,
しかしながら、容器の底面に凹部を設けてこの凹部にインピダンス調整用の素子を搭載する場合、特別の容器を必要とすること、外付け部品を搭載する手間が必要なこと等の課題がある。また、共振子の電極の面積を変更する場合、共振子の電極を設計した後では終端インピダンスの調整を行えないという課題がある。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従って、この出願の目的は、終端インピダンス特に終端容量の調整を、特別の容器や外付け部品を用いることなく然も共振子の電極を形成した後も行える構造を有した、圧電共振器を提供することにある。
However, when a concave portion is provided on the bottom surface of the container and an impedance adjustment element is mounted on the concave portion, there are problems such as requiring a special container and labor for mounting external parts. Further, when the area of the resonator electrode is changed, there is a problem that the termination impedance cannot be adjusted after the resonator electrode is designed.
This application has been made in view of the above points, and therefore the object of this application is to adjust the termination impedance, particularly the termination capacitance, without using a special container or external component. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric resonator having a structure that can be performed after formation.
この目的の達成を図るため、この発明の圧電共振器によれば、圧電基板と、該圧電基板にその表裏で対向する電極対を少なくとも2組並置した構成の共振部と、前記圧電基板をその一方の面が当該容器側を向く状態で導電性部材によって固定している容器と、を具えた表面実装型の圧電共振器において、
前記容器の、前記共振部の少なくとも入力側又は出力側の電極対と平面的に対向する領域に設けられ、当該電極対の前記容器側とは反対面の電極と接続してある、容量調整電極を具えたことを特徴とする。
この発明を実施するに当たり、容量調整電極を、前記共振部の入力側及び出力側双方の電極対と平面的に対向するように設けるのが良い。また、共振部の電極対が3組以上の場合は、容量調整電極は、少なくとも共振部の入力側及び出力側双方の電極対と平面的に対向するように設けるのが良い。
In order to achieve this object, according to the piezoelectric resonator of the present invention, a piezoelectric substrate, a resonance portion having a configuration in which at least two electrode pairs facing the piezoelectric substrate on the front and back sides are juxtaposed, and the piezoelectric substrate In a surface-mount type piezoelectric resonator comprising a container fixed by a conductive member with one surface facing the container side,
A capacitance adjusting electrode provided in a region of the container facing the electrode pair on at least the input side or the output side of the resonance unit in a plane and connected to an electrode on the opposite side of the electrode pair from the container side. It is characterized by comprising.
In practicing the present invention, it is preferable that the capacitance adjusting electrode is provided so as to be opposed to both the input side and output side electrode pairs of the resonance unit in a planar manner. Further, when there are three or more electrode pairs in the resonance part, it is preferable that the capacitance adjusting electrode is provided so as to face at least the electrode pair on both the input side and the output side of the resonance part in a plane.
この発明によれば、共振部の入力側及び又は出力側の電極対と圧電基板とで構成される第1容量、及び、容量調整電極と電極対の電極とこれら電極間の空隙とで構成される第2容量で、共振部の入力側及び又は出力側の共振子の並列容量がほぼ決まる。ここで、この並列容量は圧電共振器の入力側及び又は出力側の終端容量に影響する容量である。また、第2容量は当該電極対の電極と容量調整電極との間の空隙の大きさを変えることで任意に可変できる。そして、この第2容量の可変具合で、並列容量が代わり、それに応じて入力側及び又は出力側の終端容量を変えることができる。従って、本発明では、特別な容器や外付け部品を用いることなく、しかも、共振子の電極設計後でも、入力側及び又は出力側の終端容量を変えることができる。
なお、電極対の容器側の電極と容量調整電極との間の空隙の大小は、例えば、圧電基板を容器に導電性接着剤で接続する際の圧電基板の押し込み量により導電性接着剤が変形して上記空隙の大小が変化することを利用して、行うことができる。
According to the present invention, the first capacitance constituted by the input side and / or output side electrode pair of the resonance unit and the piezoelectric substrate, and the capacitance adjusting electrode, the electrode pair electrode, and the gap between these electrodes are constituted. The parallel capacitance of the resonator on the input side and / or the output side of the resonance unit is almost determined by the second capacitance. Here, the parallel capacitance is a capacitance that affects the termination capacitance on the input side and / or output side of the piezoelectric resonator. The second capacitance can be arbitrarily changed by changing the size of the gap between the electrode of the electrode pair and the capacitance adjusting electrode. Then, the parallel capacitance is changed by changing the second capacitance, and the termination capacitance on the input side and / or the output side can be changed accordingly. Therefore, in the present invention, the termination capacitance on the input side and / or the output side can be changed without using a special container or external parts and after designing the electrodes of the resonator.
Note that the size of the gap between the electrode on the container side of the electrode pair and the capacity adjustment electrode is determined by, for example, the deformation of the conductive adhesive depending on the amount of pressing of the piezoelectric substrate when the piezoelectric substrate is connected to the container with the conductive adhesive. And it can carry out by utilizing that the magnitude | size of the said space | gap changes.
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこれら発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施形態中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Each figure used for explanation is only shown to such an extent that these inventions can be understood. Moreover, in each figure used for description, about the same component, it attaches | subjects and shows the same number, The description may be abbreviate | omitted. Further, the shapes, dimensions, materials, and the like described in the following embodiments are merely preferred examples within the scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited only to the following embodiments.
1. 構造説明
図1は、実施形態の圧電共振器10を説明する図である。特に、図1(A)は圧電共振器10の平面図、図1(B)は(A)図のP−P線に沿った圧電共振器10の断面図である。なお、図1(A)では、圧電共振器10に具わる蓋部材21を外した状態を示してある。
1. Description of Structure FIG. 1 is a diagram illustrating a
この圧電共振器10は、圧電基板11と、共振部13と、容器15と、容量調整電極17と、導電性部材としての例えば導電性接着剤19と、蓋部材21と、を具える。
圧電基板11は、この例の場合、平面形状が四角形状の水晶基板で構成してある。この圧電基板11の切断角度、厚さ、大きさは、圧電共振器10の仕様に応じて決めることができる。
The
In this example, the
また、共振部13は、この例の場合、圧電基板11の表裏で対向する第1電極対13aと、圧電基板11の表裏で対向する第2電極対13bとを、圧電基板11に所定の間隔をあけて並置した構成としてある。詳細には、第1電極対13aは、第1電極13aaとこれに対向する第2電極13abとで構成してある(図1(B)参照)。第2電極対13bは、第1電極13baとこれに対向する第2電極13bbとで構成してある(図1(B)参照)。そして、第1電極対13aおよび第2電極対13b各々の、第1電極13aa、13ba同士を、共通配線13cによって接続してある。従って、この共振部13は、第1電極対13aの部分で第1共振子が構成され、第2電極対13bの部分で第2共振子が構成され、かつ、これらが結合された、いわゆる2ポールのメカニカルクリスタルフィルタ(MCF)である。
Further, in this example, the
この場合の各電極13aa、13ab、13ba、13bbは、平面形状が四角形でかつ同一の形状としてある。また、各電極13aa、13ab、13ba、13bb各々は、引出配線と、接続パッド13x1、13x2、13x3、13x4とを具えている。そして、接続パッド13x1〜13x4は、圧電基板11の4つの角部のうちの対応する角部に配置してある。なお、上記の各電極や接続パッドは、圧電共振器10の設計に応じた好適な材料、例えばクロム膜と銀膜との積層膜で構成できる。
In this case, each of the electrodes 13aa, 13ab, 13ba, 13bb has a quadrangular planar shape and the same shape. Each of the electrodes 13aa, 13ab, 13ba, and 13bb includes a lead wiring and connection pads 13x1, 13x2, 13x3, and 13x4. The connection pads 13x1 to 13x4 are arranged at corresponding corners of the four corners of the
また、容器15は、凹部15aと、接続パッド15bと、外部端子15cとを具える。凹部15aは圧電基板11を収容するためのものである。接続パッド15bは、凹部15aの底面であって圧電基板11の接続パッド13x1〜13x4に対応する位置に設けてある。外部端子15cは容器15の裏面に、圧電共振器10の設計に応じた必要数設けてある。また、これら接続パッド15bと外部端子15cとは、所定の関係で、図示しないビア配線によって、電気的に接続してある。
The
また、容器15の、第1電極対13a、第2電極対13b各々と対向する領域に、容量調整電極17を設けてある。詳細には、容器15の凹部15aの底面であって、各電極対13a、13b各々の第2電極13ab、13bbと対向する領域に、容量調整電極17を設けてある。ここで、対向するとは、各々の第2電極13ab、13bb全域で対向する場合、これら全域を含むさらに広い場合、これら全域より狭い領域で対向する場合、いずれでも良い。この対向させる面積は、容量調整電極17により可変させたい容量値に応じて決めることができる。また、この容量調整電極17は、第1電極対13a、第2電極対13b各々の、容器15側とは反対面の電極、すなわちこの例であれば第1電極13aa、13baと接続してある、この容量調整電極17の構成材料は、接続パッド15b、外部端子15cと同様な金属膜を用いることができる。
In addition, a
共振部13を有した上記の圧電基板11は、上記の容器15の凹部15a内に、接続パッド13x1〜13x4の位置で、導電性接着剤19によって、電気的・機械的に接続・固定してある。そして、容器15は蓋部材21よって封止してある。
The
次に、この圧電共振器10の並列容量及び終端容量について、比較例と共に説明する。図2(A)は、この圧電共振器10の各電極間の接続図である。また、図2(B)はこの圧電共振器10の等価回路図である。また、図2(C)は、比較例の圧電共振器30の等価回路図であり、文献:「水晶デバイスの解説と応用」日本水晶デバイス工業会2002年3月第4版第1刷の第24頁から引用した図である。比較例の圧電共振器30の場合は、第1電極対33a、第2電極対33bを有するが、実施形態の圧電共振器で有していた容量調整電極は有していない。
Next, the parallel capacitance and termination capacitance of the
図2(B)、(C)を比較することで分かるように、実施形態の圧電共振器10の場合は、容量調整用電極に起因する容量Cb,Cdが生じるが、比較例の圧電共振器ではそれが生じない。すなわち、実施形態の圧電共振器10に関係する図2(A)、(B)において、Caは、第1電極対(すなわち第1共振子)13aの電極対間で生じる静電容量であり、Cbは、第1電極対13aの第2電極13abと、容量調整電極17と、両者の空隙との間で生じる容量であり、Ccは、第2電極対(すなわち第2共振子)13bの電極対間で生じる静電容量であり、Cdは、第2電極対13bの第2電極13bbと、容量調整電極17と、両者の空隙との間で生じる容量である。従って、実施形態の圧電共振器10では、第1電極対13aでの並列容量Coは、容量Caと容量Cbとの合成容量となり、第2電極対13bでの並列容量Coは、容量Ccと容量Cdとの合成容量となる。
As can be seen by comparing FIGS. 2B and 2C, in the case of the
なお、図2(A),(B)において、L1,C1、R1は、第1電極対13a対すなわち第1共振子、及び、第2電極対13b対すなわち第1共振子の等価定数(インダクタンス、直列容量、直列抵抗)である。さらに、Cm、−Cm/2は第1電極対13aの部分と第2電極対13bの部分との間の結合容量である。
2A and 2B, L1, C1, and R1 are equivalent constants (inductances) of the
MCFにおける入力側終端容量すなわち信号源側終端容量や、出力側終端容量すなわち負荷側終端容量は、並列容量Coを変えることにより、調整できることが知られている。
そして、実施形態の圧電共振器10の場合は、図2(B)から分かるように、並列容量Coは容量Caと容量Cbとの合成容量で与えられ、又は、容量Ccと容量Cdbとの合成容量で与えられる。然も、容量Cbと容量Cdとは、それぞれ、容量調整用電極17と第2電極13ab、13bbとの間の距離で可変できる。
It is known that the input-side termination capacitance, that is, the signal source-side termination capacitance and the output-side termination capacitance, that is, the load-side termination capacitance in the MCF can be adjusted by changing the parallel capacitance Co.
In the case of the
また、容量調整用電極17と第2電極13ab、13bbとの間の距離は、例えば、図3(A)、(B)に示すように、圧電基板11を容器21の凹部21a内に導電性接着剤19で固定する際に、圧電基板11の容器への押し付け具合を調整することで広くも狭くできる。
図3(A)の場合は、容量調整用電極17と第2電極13ab、13bbとの間の距離はg1となっている。また、図3(B)の場合は、容量調整用電極17と第2電極13ab、13bbとの間の距離はg2(g1>g2)となっている。従って、図3(A)の例と、図3(B)の例の場合とでは、後者の方が、電極間距離が近い分、容量調整用電極17と第2電極13ab、13bbとの間に生じる容量Cb,容量Cd(図2参照)は、大きくなる。上記距離と容量調整用電極に起因する容量との関係は予め把握しておく。
上記の説明から分かるように、この発明によれば、信号側終端容量、負荷側主短容量を、特別な容器や外付け部品を用いることなく、しかも、第1電極対13a、第2電極対13bを設計した後でも、調整することが出来る。
The distance between the
In the case of FIG. 3A, the distance between the
As can be seen from the above description, according to the present invention, the signal-side termination capacity and the load-side main short capacity can be set without using a special container or external parts, and the
2. その他の実施形態
図4(A)、(B)は他の実施形態の圧電共振器30、40を説明図である。図1(B)と同様の断面図で示してある。
圧電共振器30は、図4(A)に示したように、容量調整電極31を第1の電極対13aの第2電極13abのみと対向するように容器15の凹部15aの底面に設けたものである。それ以外は上述の圧電共振器10と同様の構成としてある。この圧電共振器30の場合は、入力側終端容量の調整が可能である。
2. Other Embodiments FIGS. 4A and 4B are explanatory views of
As shown in FIG. 4A, the
圧電共振器40は、図4(B)に示したように、容量調整電極41を第2の電極対13bの第2電極13bbのみと対向するように容器15の凹部15aの底面に設けたものである。それ以外は上述の圧電共振器10と同様の構成としてある。この圧電共振器40の場合は、出力側終端容量の調整が可能である。
上述においてはこの発明を2ポールのモノリシックフィルタに適用した例を述べたが、この発明は3ポール以上のポールを持つモノリシックフィルタに対しても適用できる。
In the piezoelectric resonator 40, as shown in FIG. 4B, the
Although an example in which the present invention is applied to a two-pole monolithic filter has been described above, the present invention can also be applied to a monolithic filter having three or more poles.
10:実施形態の圧電共振器、 11:圧電基板
13:共振部、 13a:第1電極対(第1共振子)
13b:第2電極対(第2共振子)、 13X1〜13x4:接続パッド、
13y:引出電極、 15:容器、
15a:凹部、 15b:接続パッド、
15c:外部端子、 17:容量調整電極
19:導電性部材(導電性接着剤)、 21:蓋部材、
30:比較例の圧電共振器、 33a、33b:電極対
40:他の実施形態の圧電共振器、 41:容量調整電極
50:他の実施形態の圧電共振器、 51:容量調整電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Piezoelectric resonator of embodiment, 11: Piezoelectric substrate 13: Resonance part, 13a: 1st electrode pair (1st resonator)
13b: second electrode pair (second resonator), 13X1 to 13x4: connection pad,
13y: extraction electrode, 15: container
15a: recess, 15b: connection pad,
15c: external terminal, 17: capacity adjusting electrode, 19: conductive member (conductive adhesive), 21: lid member,
30: Piezoelectric resonator of comparative example 33a, 33b: Electrode pair 40: Piezoelectric resonator of other embodiment 41: Capacitance adjusting electrode 50: Piezoelectric resonator of other embodiment 51: Capacitance adjusting electrode
Claims (3)
前記容器の、前記共振部の入力側及び出力側の少なくとも一方の電極対と対向する領域に設けられ、当該電極対の前記容器側とは反対面の電極と接続してある、容量調整電極を具えたことを特徴とする圧電共振器。 A piezoelectric substrate, a resonance part having a configuration in which at least two pairs of electrodes facing the piezoelectric substrate on both sides are juxtaposed, and the piezoelectric substrate is fixed by a conductive member with one surface facing the container side A surface-mounted piezoelectric resonator comprising:
A capacitance adjusting electrode provided in a region of the container facing at least one electrode pair on the input side and output side of the resonance unit, and connected to an electrode on the opposite side of the electrode pair from the container side; A piezoelectric resonator comprising:
3. The piezoelectric resonator according to claim 1, wherein the piezoelectric resonator is a monolithic crystal filter.
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