JPH02150109A - 複合縦振動メカニカル・フィルタ - 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］ 本発明は複合縦振動メカニカル・フィルタに関し、−層
詳細には、縦振動体（以下、縦振動音片という）および
圧電部材等の構成体を支持するために設けられた支持部
材に絶縁部材を圧電部材の近傍まで形成し、さらに絶縁
部材に導体部材を設けると共に、当該導体部材の圧電部
材の近傍側端部より、比較的微細な良導体線を圧電部材
の電極板に縦振動方向と略直交する方向において接続す
るように構成することにより、縦振動音片に生起する振
動が導体線から他の部材に伝達されることを低減せしめ
て縦振動音片の電圧拡大率（Ｑ）の値の低下を阻止する
ようにした複合縦振動メカニカル・フィルタに関する。

［発明の背景］ 近時、ＬＣフィルタ、水晶フィルタの中間的な存在とし
てメカニカル・フィルタが通信機器等に広範囲に採用さ
れている。メカニカル・フィルタはその良好なＱの値の
特性のもとに選択特性に優れ、さらに、温度変化に対す
る安定性にも優れ且つ小型化が可能であるという理由に
基づく。

この種の複合縦振動メカニカル・フィルタの一例を第１
図に示す。当該複合縦振動メカニカル・フィルタは、図
から諒解されるように、同一面上に配置され、且つ金属
材料等からなる入力側縦振動音片２と出力側縦振動音片
４とを有している。当該入力側縦振動音片２および出力
側縦振動音片４は恒弾性の結合部材６および８によって
一体的に接続されている。この場合、入力側縦振動音片
２と出力側縦振動音片４の外側中央部には支持部材１０
および１２が突出して設けられている。入力側縦振動音
片２には一対の入力側圧電セラミック１４ａおよび１４
ｂが半田付等を使用して重合固着され、出力側縦振動音
片４にも一対の出力側圧電セラミック１６ａおよび１６
ｂが重合固着されている。前記支持部材１０および１２
の端部がＵ字状の保持部材２４の直立片２４ａおよび２
４ｂの上部中央にレーザ溶接等により固着されている。

そして、このように構成される複合縦振動メカニカル・
フィルタの入力側圧電セラミック１４ａ、１４ｂおよび
直立片２４ａ間には人力信号を供給するための供給線１
８と接地線１８ｅとが接続され、一方、出力側圧電セラ
ミック１６ａ、１６ｂおよび直立片２４ｂには出力信号
を導出する導出線２０と接地線２０ｅとが接続されてい
る。

以上のような構成からすれば、結合部材６および８によ
って連設された入力側縦振動音片２と出力側縦振動音片
４とが略空中に配置されて、その縦振動等の動作に支障
のないよう形成されていることが諒解されよう。当該複
合縦振動メカニカル・フィルタは図示しない框体等に収
納された後、通信機器等の中間周波増幅部等に装着され
てその所望の目的を達成する。

上記のように構成される複合縦振動メカニカル・フィル
タにおいて、供給線１８および接地線１８ｅ間に信号源
ＯＳＣから抵抗Ｒを経た高周波信号Ｓ、が入力側圧電セ
ラミック１４ａおよび１４ｂ上に取着された図示しない
電極に加えられ、電気的にアースされた入力側縦振動音
片２との間に入力側圧電セラミック１４ａおよび１４ｂ
を通して高周波信号に相応した電界を生起する。この電
界により入力側圧電セラミック１４ａおよび１４ｂは厚
さ方向と、図中の矢印Ｖ、およびＶ。

に示す方向に電歪を生じ、入力側縦振動音片２の長さＬ
ｌを縦波の半波長とする周波数Ｆ１で共振する。入力側
縦振動音片２における縦波の平均伝播速度をＶとすると
、前記周波数Ｆ、は次式にて与えられる。

Ｆｌ　　＝２ＬＩ　　／Ｖ ・・・（１） この周波数Ｆ、における縦振動は結合部材６＄よび８に
おいて出力側縦振動音片４に機械的に結合して、出力側
縦振動音片４は長さＬ２による周波数Ｆ２の縦振動で共
振する。この周波数Ｆ２は（１）式と同様に出力縦振動
音片４の縦波の平均伝播速度をＶとするならば、 Ｆ２＝２Ｌ２／Ｖ ・・・（２） となる。この出力側縦振動音片４の縦振動による出力側
圧電セラミック１６ａおよび１６ｂに生じた電界におい
て、出力側圧電セラミック１６ａおよび１６ｂの図示し
ない電極に生じた電圧が導出線２０と接地線２Ｏｅ間に
所定の、例えば、急峻な周波数特性に形成された高周波
信号Ｓ２として導出される。

ところで、この種の複合縦振動メカニカル・フィルタに
おける、その周波数特性は縦振動音片の持つＱの値（以
下、Ｑ値という）に依存する。Ｑ値が大なることは共振
が鋭い、すなわち、急峻な周波数特性を示し、次式によ
り表される。

・・・（３） 前記の（３）式からも諒解されるように、非線形な振動
を用いない、すなわち、−船釣な振動において作動する
縦振動音片では、共振の振動エネルギを増せば、それに
相応して共振周波数の１周期当たりの損失も増大する。

従って、振動エネルギを増大せしめてもＱ値が上昇する
要因とならない。当該共振周波数の１周期当たりの損失
の誘因は一般的に次のようである。

第１の誘因としては、縦振動音片を構成する部材の材質
により縦振動音片の振動エネルギが然エネルギに変換さ
れることに起因して生起する損失である。さらに、第２
の誘因として、振動エネルギが縦振動音片を支持するた
めに設けられた支持部材を伝播して、当該支持部材に取
着された保持部材等に伝達されることにより生起する損
失であり、また、第３の誘因として、縦振動音片に取着
される圧電セラミックに電気的に接続された導線を伝播
することにより生起する損失である。

従って、複合縦振動メカニカル・フィルタの特性向上の
ため、これらのＱ値を減下させることになる誘因を除去
する必要がある。周知技術あるいは実験等から知見され
るに、第１および第２の誘因に対して、第３の誘因は無
視し得ないものである。特に、導線は半田付等により圧
電セラミックの電極板に取着され、その半田付等の接続
状態によりＱ値は変化する。また、製造工程等で導線に
工具等が触れ、その空間的配置状態等が変形することに
より、振動エネルギの伝播状態が変動して周波数特性が
変化し、周波数特性等が不安定になる。さらに、導線を
縦振動音片の振動方向と同一、例えば、前記入力側およ
び出力側縦振動音片の長平方向に平行状態に接続する場
合には、導線を伝わる振動エネルギが多大となりＱ値が
低下するという夫々の不都合を露呈する。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、入力側および出力側縦振動音片と当該入力側お
よび出力側縦振動音片に重合せしめられた圧電部材等か
らなる構成体を保持する夫々の支持部材に、絶縁部材を
圧電部材の近傍まで形成し、さらに絶縁部材に導体部材
を形成すると共に、当該導体部材の圧電部材方向の端部
より、比較的微細な良導体線を入力側および出力側の夫
々の圧電部材の電極板に縦振動方向と略直交する方向に
おいて接続するようにし、縦振動音片に生起する振動エ
ネルギが導体を伝播して、例えば、保持部材等に伝達す
ることを低減せしめ、縦振動音片のＱ値の低下を阻止す
るように構成した複合縦振動メカニカル・フィルタを提
供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は供給された高周
波信号を所定の周波数帯域に形成して導出する複合縦振
動メカニカル・フィルタであって、高周波信号の入力側
および出力側を含む複数の振動体と、当該入力側振動体
および出力側振動体に夫々重合せしめられ導体接続のた
めの電極板を備えた圧電部材と、前記複数の振動体の間
を接続する複数の結合部材と、前記入力側振動体および
出力側振動体に突設して形成される支持部材と、当該支
持部材が取着されて前記入力側および出力側を含む複数
の振動体を保持するための保持部材と、前記支持部材に
夫々形成された絶縁部材と、当該絶縁部材に形成された
導体部材と、当該導体部材に一端が接続され且つ他端が
前記圧電部材の電極板に略直交する方向において接続さ
れた導線とを備えて構成されたことを特徴とする。

［実施態様コ 次に、本発明に係る複合縦振動メカニカル・フィルタに
ついて好適な一実施態様を掲げ、添付図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。

第２図にふいて、参照符号３０は本実施態様に係る複合
縦振動メカニカル・フィルタを示し、当該複合縦振動メ
カニカル・フィルタ３０は入力側縦振動音片３２と、当
該入力側縦振動音片３２と同一形状の出力側縦振動音片
３４とを有している。

前記入力側および出力側縦振動音片３２および３４は同
一面に配置され、互いに細い恒弾性材からなる結合部材
３６および３８がレーザ溶接等を利用して接続されてい
る。さらに、入力側縦振動音片３２と出力側縦振動音片
３４には、その中央部から突出して支持部材４０および
４２が設けられている。前記入力側縦振動音片３２には
一対の入力側圧電セラミック４４ａおよび４４ｂが半田
付等により重合固着されている。同様に、出力側縦振動
音片３４にも出力側圧電セラミック４６ａおよび４６ｂ
が重合固着されている。入力側圧電セラミック４４ａ、
４４ｂおよび出力側圧電セラミック４６ａ、４６ｂの表
面には予めメタライズ等の図示しない電極が夫々形成さ
れている。

前記支持部材４０および４２の夫々の端部が長方形の金
属製の外枠部材５０の内端面にレーザ溶接等により取着
されている。この場合、前記外枠部材５０と入力側縦振
動音片３２と出力側縦振動音片３４とは同一面上にある
。

さらに、支持部材４０および４２と外枠部材５０の表裏
の外周面には入力側および出力側圧電セラミック４４ａ
、４４ｂおよび４６　ａ　、　４６　ｂに接続される導
線の取着部が設けられる。当該導線の取着部を第３図お
よび第４図に示す。第４図は第２図の■−■線間断面に
おける要部である。

導線の取着部は、図からも諒解されるように、支持部材
４０および４２と外枠部材５０には、先ず、絶縁層５４
および５６が、例えば、スクリーン印刷等を用いてポリ
イミド材等の薄膜が形成される。

そして、絶縁層５４の表面部にはスクリーン印刷等を用
いて導電性の溶剤等を用いて、形成される導体薄膜のボ
ンディングバット５８および６０が形成されている。さ
らに、同様にしてボンディングバット５８および６０の
間を接続する結線パターン６２が設けられている。

そして、ボンディングバット５８および６０には極めて
微細、且つ、低抵抗値の導線、例えば、金材料あるいは
アルミニュウム材料等のボンディングワイヤ６６および
６８の一端６６ｔおよび６８ｔが夫々接続されている。

また他端６６ｐおよび６８ｐが夫々入力側圧電セラミッ
ク４４ａおよび４４ｂの表面の電極板に略直交するよう
にして接続されている。

一方、絶縁層５６の表面部にもボンディングバット７２
および７４と、結線パターン７６が形成されている。前
記ボンディングバット７２および７４には、ボンディン
グワイヤ７８および８０の一端７８ｔおよび８０ｔが接
続されている。また、その他端７８ｐおよび８０ｐが夫
々出力側圧電セラミック４６ａおよび４６ｂの表面の電
極板に略直交する方向において接続されている。

さらに、結線パターン６２と外枠部材５０には夫々供給
線８４および接地線８４ｅが接続され、また、結線パタ
ーン７６と外枠部材５０には夫々導出線８６および接地
線８６ｅが接続されている。このように構成されること
により支持部材４０および４２と結合部材３６および３
８を介して、入力側縦振動音片３２と出力側縦振動音片
３４等が、その縦振動の作動に影響を与えることなく、
外枠部材５０内に中空状態として配置されることが諒解
されよう。

本発明に係る複合縦振動メカニカル・フィルタ３０は以
上のように構成されるものであり、次にその作用並びに
この実施態様における効果について説明する。

先ず、一対の入力側圧電セラミック４４ａおよび４４ｂ
と入力側縦振動音片３２との間に供給線８４および接地
線８４ｅを経て信号源ＯＳＣより抵抗Ｒを介した高周波
信号Ｓ２、例えば、スーパーヘテロダイン式受信機等の
周波数変換部より生成される４５５ＫＨｚの中間周波数
信号が供給される。

それにより、電気的にアースされた入力側縦振動音片３
２との間に入力側圧電セラミック４４ａおよび４４ｂを
通して高周波信号Ｓ、に相応した電界を生起する。この
電界により入力側圧電セラミック４４ａおよび４４ｂは
厚さ方向および図中の矢印ｍ１およびｍｏに示す方向に
電歪を生じ、入力側縦振動音片３２が長さＬ４を縦波の
半波長とする周波数Ｆ４において共振する。入力側縦振
動音片３２における縦波の平均伝播速度をＶとすると、
周波数Ｆ４は次式にて与えられる。

Ｆ４＝２Ｌ４／Ｖ ・・・（４） この縦振動は結合部材３６および３８を介して出力側縦
振動音片３４に機械的に係合して伝播し、出力側縦振動
音片３４が長さＬ５により周波数Ｆ５の振動において応
動し、すなわち、縦振動で共振する。この周波数Ｆ５は
（４）式と同様に出力側縦振動音片３４の縦波の平均伝
播速度をＶとするならば、 Ｆ５　＝２ＬＳ　／ｖ　　　　　　　　　　　・・・（
５）となる。この出力側縦振動音片３４の縦振動の電歪
により出力側圧電セラミック４６ａおよび４６ｂに生起
する電界で出力側圧電セラミック４６ａおよび４６ｂの
図示しない電極に電圧を生じ、縦振動の伝達等に起因し
て形成される所定の急峻な周波数特性、すなわち、狭帯
域の周波数特性に形成された、例えば、４５５ＫＨｚの
中間周波信号が導出線８６および接地線８６ｅから出力
信号Ｓ５として導出される。

このように形成される当該複合縦振動メカニカル・フィ
ルタ３０においては、微細なボンディングワイヤ６６．
６８および７８．８０が夫々入力側および出力側縦振動
音片３２および３４の縦振動方向ｍ、、ｍｏと略垂直方
向をもって接続される。

それ故、前記縦振動がボンディングワイヤ６６．６８お
よび７８．８０を伝播することが低減されて入力側およ
び出力側縦振動音片３２および３４等のＱ値の低下が有
効に阻止されることになる。また生産工程等においてボ
ンディングワイヤ６６．６８および７８．８０に、例え
ば、生産用工具等が接触し、それにより空間的配置状態
の変形を生起しても、微細な導線であるが故に、入力側
および出力側縦振動音片３２および３４等のＱ値の低下
が比較的に軽減されることになる。

なお、前記の実施態様においては、２つの縦振動音片を
用いて説明しているが、これに限定されることなく、例
えば、第５図に示されるように、より急峻な周波数特性
を得るべく縦振動音片を３以上の複数個をもって構成す
ることも可能である。すなわち、この複合縦振動メカニ
カル・フィルタ１００においては、入力側縦振動音片１
０２に一対の入力側圧電セラミック１０４ａおよび１０
４ｂが重合固着され、また、出力側縦振動音片１０６に
出力側圧電セラミック１０８ａおよび１０８ｂが重合固
着されている。さらに、縦振動音片１１２．１１４　、
および１１６が夫々結合部材１２０乃至１３４をもって
同一面に形成されている。さらに、この全体を囲繞する
外枠部材１３６を含み、当該外枠部材１３６の内端面と
入力側縦振動音片１０２とが支持部材１３８で接続され
ている。また同様に、出力側縦振動音片１０６は支持部
材１４２とで接続される。

当該支持部材１３８および１４２と外枠部材１３６には
導線の取着部が形成される。当該導線の取着部は支持部
材１３８および１４２の表裏面に絶縁層１４８および１
５０が設けられ、さらに積層してボンディングパラ）　
１５４ａと図示しない１５４ｂ、および１５８ａと図示
しない１５８ｂが形成されている。

また、ボンディングパラ）　１５４ａおよび１５４ｂは
結線パターン１６０で連接されると共に、入力側圧電セ
ラミック１０４ａおよび１０４ｂの表面に略直交するよ
うにしてボンディングワイヤ１６４および１６６が結線
されている。

さらに、ボンディングパラ）　１５８ａおよび１５８ｂ
は結線パターン１６８で連接されると共に出力側圧電セ
ラミック１０８ａおよび１０８ｂの表面に略直交するよ
うにしてボンディングワイヤ１７２および１７４が結線
されている。

当該構成は前記第２図に示される実施態様と同様につき
、特に詳細な説明は要しないであろう。

このように形成された導線の取着部は、結線パターン１
６０に信号源０．。に接続された供給線１７６が接続さ
れる。また、接地線１７６ｅが外枠部材１３６に接続さ
れている。結線パターン１６８には出力用の導出線１７
８が接続され、また、接地線１７８ｅが外枠部材１３６
に接続されている。

このように構成される複合縦振動メカニカル・フィルタ
１００の作用並びに効果については前記メカニカル・フ
ィルタ３０の構成と基本的に同様であるため、その重複
する説明は省略する。

第２図および第５図に示す複合縦振動メカニカル・フィ
ルタ３０および１００は第６図に示されるように、框体
に収納され、例えば、耐衝撃型縦振動メカニカル・フィ
ルタ２００として用いられる。この耐衝撃型縦振動メカ
ニカル・フィルタ２００では、絶縁基板２０２に信号入
力用端子２０４ａ、２０４ｂおよび信号導出用端子２０
６ａ、　２０６ｂが設けられ、その上部にプラスチック
等の絶縁スペーサとなる枠材２０８が載置される。当該
枠材２０８には、導体層２０１１１ａ、　２（Ｊ８ｂお
よび２０８ｆ、２０８ｇが形成されている。さらに、こ
の枠材２０８の上部に前記複合縦振動メカニカル・フィ
ルタ１００が嵌合載置されている。また、この複合縦振
動メカニカル・フィルタ１００の上に枠材２１２が載置
されている。これにより複合縦振動メカニカル・フィル
タ１００の外枠部材１３６内に形成される縦振動音片等
が中空状態に配置され、その縦振動の作動に影響を生じ
ないことが諒解されよう。また、信号人力用端子２０４
ａ、２０４ｂは枠材２０８　に設けられた導体層２０８
ａ、　２０８ｂとさらに複合縦振動メカニカル・フィル
タ１００の結線パターン１６８および外枠部材１３６と
の間が夫々図示しない別体の導線部材等を用いて結線さ
れている。

一方、信号出力用端子２０６ａ、　２０６ｂは枠材２０
８に設けられた導体層２０８ｆ、　２０８ｇと、さらに
複合縦振動メカニカル・フィルタ１００の結線パターン
１６０および外枠部材１３６との間が別体の導線部材等
を用いて接続されている。このように接続されることに
より比較的簡単な構成をもって高周波信号Ｓ、および出
力信号Ｓ５の入力および出力が可能となる。さらに、当
該枠材２１２の上部に蓋板２１６が枠材２１２の開口部
を閉塞するように載置されると共に、前記の各部材は螺
子あるいは接着剤等で接合されて密閉状態に構成される
。このように構成することにより図示しないプリント基
板表面上の結線略等上に信号人力用端子２０４ａ、２０
４ｂおよび信号出力用端子２０６ａ。

２０６ｂを半田付を利用して固定する、所謂、表面実装
用の耐衝撃型複合縦振動メカニカル・フィルタ２００が
比較的簡素な部材構成をもって形成されることになる。

この種の構成は、近時、多用される多層基板あるいは基
板の立体化構造に十分に適合寄与するものであり、使用
の利便性、自由度が向上する利点がある。

次に、前記導線の取着部の変形例の要部を第７図に示す
。

この例は図から諒解されるように、支持部材４２に軸通
された別体の管状絶縁体２２２と、当該管状絶縁体２２
２の外周面に積層された給電部材２２４とを有している
。給電部材２２４の一端は外枠部材５０の絶縁層５６に
形成された結線パターン６２に接続されている。

一方、給電部材２２４の他端部にはボンディングワイヤ
７８および８０の一端７８ｔおよび８０ｔが接続されて
いる。またボンディングワイヤ７８および８０の他端７
８ｐおよび８０ｐが夫々出力側圧電セラミック４６ａお
よび４６ｂの図示しない電極面に略直交するようにして
接続されている。

当該導線の取着部は第２図に示される実施態様における
出力側圧電セラミック４６ａおよび４６ｂに接続される
導線の取着部として説明したが、他の部分の接続等に同
様に構成されることは勿論である。当該導線の取着部は
、例えば、給電部材２２４が管状絶縁体２２２の外周面
全域に形成されることからボンディングワイヤ７８およ
び８０の取着の自由度が得られる利点がある。

なお、本実施態様において、導線の取着部はスクリーン
印刷の手法を用いた絶縁層あるいは管状絶縁体が形成さ
れ、さらにスクリーン印刷の手法を用いて導体薄膜のポ
ンデイグパッドバットおよび結線パターン等が積層され
ているが、これに限定されるものでなく、例えば、フレ
キシブル基板に前記絶縁層、ポンデイグパッドパットお
よび結線パターン等を形成するフレキシブル基板の作成
の手法をもって別体に作製して、所要の位置に挿通せし
め、導線の取着部を形成することを妨げない。

［発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、入力側および出力側縦
振動音片と当該入力側および出力側縦振動音片に重合せ
しめられた圧電部材等からなる構成体を保持するために
設けられた支持部材に、絶縁部材を圧電部材の近傍まで
形成し、さらに絶縁部材に導体部材を形成して、当該導
体部材の圧電部材方向の端部より、比較的微細な良導体
線を圧電部材に縦振動方向と略直交する方向において接
続するように構成することにより、縦振動音片に生起す
る振動が接続される導体を伝播して、例えば、保持部材
等に伝達することが低減されて、縦振動音片のＱ値の低
減が有効に阻止され、それにより利用される回路網にお
ける挿入損失が軽減される効果を奏する。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものでなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに
設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係る複合縦振動メカニカル・フィル
タの構成を示す斜視図、 第２図は本発明に係る複合縦振動メカニカル・フィルタ
の構成を示す斜視図、 第３図は第２図に示される複合縦振動メカニカル・フィ
ルタにおける■−■線断面図、第４図は第２図の複合縦
振動メカニカル・フィルタにおける導線の取着部の要部
拡大図、第５図は本発明に係る複合縦振動メカニカル・
フィルタにおいて、縦振動音片を複数個で構成した他の
実施態様を示す斜視図、 第６図は第３図に示す複合縦振動メカニカル・フィルタ
が表面実装型に構成された一例を示す斜視図、 第７図は導線の取着部の変形例を示す斜視図である。 ３２・・・入力側縦振動音片　３４・・・出力側縦振動
音片３６．３８・・・結合部材　　　４０．４２・・・
支持部材４４ａ、４４ｂ・・・入力側圧電セラミック４
６ａ、４６ｂ・・・出力側圧電セラミック５０・・・外
枠部材　　　　　５４．５６・・・絶縁層６０．７２、
？４・・・ボンディングパット７６・・・結線パターン ６８．７８．８０・・・ボンディングワイヤ・・・複合
縦振動メカニカル・フィルタ・・・耐衝撃型複合メカニ
カル・フィルタＦＩＧ、３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）供給された高周波信号を所定の周波数帯域に形成
   して導出する複合縦振動メカニカル・フィルタであって
   、高周波信号の入力側および出力側を含む複数の振動体
   と、当該入力側振動体および出力側振動体に夫々重合せ
   しめられ導体接続のための電極板を備えた圧電部材と、
   前記複数の振動体の間を接続する複数の結合部材と、前
   記入力側振動体および出力側振動体に突設して形成され
   る支持部材と、当該支持部材が取着されて前記入力側お
   よび出力側を含む複数の振動体を保持するための保持部
   材と、前記支持部材に夫々形成された絶縁部材と、当該
   絶縁部材に形成された導体部材と、当該導体部材に一端
   が接続され且つ他端が前記圧電部材の電極板に略直交す
   る方向において接続された導線とを備えて構成されたこ
   とを特徴とする複合縦振動メカニカル・フィルタ。