JPH0360508A - 圧電共振子 - 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】 皮果≧立剋里公盟 本発明は、フィルタ、発振器等に使用される圧電共振子
に関する。

鎧朱曵扶査上課焉 圧電共振子としては、例えば、ＦＭ用のフィルタに使用
される第１３図に示す厚み縦振動を利用したエネルギー
閉じ込め型の２段結合フィルタ４０が知られている。圧
電セラミックス基板４１は２個の多重モード・フィルタ
部Ｆ１１．Ｆ１２と１個のコンデンサ部ＣＩＯを有して
いる。この基板４１は、下面から上面に向かって厚み方
向に分極Ｐされている。

フィルタ４０は３端子タイプのもので、入出力端子４２
、４３が基板４１上面の左右端に形成され、共通端子４
４が基板４１下面の下辺中央部に形成されている。

フィルタ部Ｆｉｌは基板４１の左側上面に形成されてい
る二つの入出力振動電極４５ａ、　４５ｂとこれらに対
置して基板４１の下面に形成されている一つの共通振動
電極４６から構成されている。同様に、フィルタ部Ｆ１
２は基板４１の右側上面の二つの入出力振動電極４８ａ
、　４８ｂとこれらに対置する一つの共通振動電極４９
から構成されている。

コンデンサ部Ｃ１０はフィルタ部ＦｉｌとＦ１２の間に
位置し、基板４１の上下面に対向して形成されている容
量電極４７ａ、　４７ｂから・構成されている。

これらフィルタ部Ｆ１１．Ｆ１２及びコンデンサ部ＣＩ
Ｏは、導体線路によって電気的に接続されている。この
とき、入出力信号線路側は常に基板４１の上面に形成さ
れ、共通信号線路側は常に基板４１の下面に形成されて
いる。

以上の構成からなるフィルタ４０の電気回路を第１４図
に示す。分極Ｐ方向が同じフィルタ部ＦｉｌとＦＩＺが
コンデンサ部Ｃ１０を間に置いて入出力信号線路と共通
信号線路との間に並列に挿入されている。

ところで、このフィルタ４０は発生した振動エネルギー
の大部分を入出力振動電極４５ａ、　４５ｂ及び４８ａ
、　４８ｂの真下の基板部分に閉じ込めるので、同一平
面上に入出力振動電極４５ａ、　４５ｂ及び４８ａ、　
４８ｂを作成してもほとんどフィルタ部ＦｉｌとＦＩＺ
の相互干渉はなく、良好なフィルタとして従来使用され
てきた。

しかし、高品質なフィルタ特性を要求されたときは、こ
のわずかなエネルギーの漏れであっても見逃すことはで
きない。

また、近年の高密度化のニーズに対応すべく圧電セラミ
ックス基板を小型化した場合、入出力振動電極４５ａ、
　４５ｂ及び４８ａ、　４８ｂを極めて近接する位置に
配置する必要がある。このとき、フィルタ４０で発生し
た振動エネルギーのうち、電極４５ａ、　４５ｂ及び４
８ａ、　４８ｂの周辺に漏れたエネルギーがフィルタ部
ＦｉｌとＦＩＺ間の相互干渉を引き起こすという問題が
あった。

さらに、このフィルタ４０が外界から基板４１の厚み方
向に衝撃あるいは振動を受けた場合、ピエゾ効果によっ
て電圧がフィルタ部Ｆ１１．Ｆ１２に発生するが、この
発生した電圧は同相であるため加え合わされて出力され
る。これが、いわゆる圧電ノイズといわれるものである
が、この圧電ノイズは基板４１が有するフィルタ部の数
が増すと共に増加するので、多段フィルタを構成した場
合は圧電ノイズの影響が顕著に現れるという問題もあっ
た。

そこで、本発明の課題は、各共振部間の相互干渉による
電気特性の劣化が生じにくく、また外界からの衝撃ある
いは振動によって発生する圧電ノイズも低減できる圧電
共振子を提供することにある。

課　を解決するための手段 以上の課題を解決するため、本発明に係る圧電共振子は
、 （１）一方向に分極処理されている圧電体基板の上面に
入出力振動電極、下面に共通振動電極が形成されている
第１共振部と、前記圧電体基板の上面に共通振動電極、
下面に入出力振動電極が形成されている第２共振部と、
が圧電体基板に並置され、 （２〉前記第１共振部と第２共振部の入出力振動電極と
が入出力信号線路を介して接続され、かつ、前記第１共
振部と第２共振部の共通振動電極が共通信号線路を介し
て接続されていること、を特徴とする。

企−Δ 以上の構成において、第１共振部と第２共振部の入出力
振動電極及び共通振動電極が圧電体基板の上下面に上下
関係を逆にして形成されているため、隣接する共振部の
入出力振動電極間は共通振動電極によってほとんど遮蔽
され、直接結合しにくくなる。しかも、隣接する共振部
の入出力振動電極は基板の同一平面上になく、その電極
間距離は同一平面上に形成されたときと比較して広くな
るので相互干渉を引き起こしにくい。

また、圧電体基板が衝撃あるいは振動を受けると、第１
共振部及び第２共振部にほぼ等しい圧電ノイズ電圧が発
生する。このとき、第１共振部と第２共振部の入出力振
動電極及び共通振動電極が圧電体基板の上下面に上下関
係を逆にして形成されているため、第１共振部に発生す
る圧電ノイズ電圧は第２共振部に発生する圧電ノイズ電
圧に対して逆相の電圧となる。従って、この第１共振部
に発生した圧電ノイズ電圧と第２共振部に発生した圧電
ノイズ電圧は、第１共振部と第２共振部を接続する入出
力信号線路と共通信号線路を介して打ち消し合う。

犬寒真 以下、本発明に係る圧電共振子の実施例につき、添付図
面を参照して説明する。

［第１実施例コ 第１図は厚み縦振動を利用したエネルギー閉じ込め型の
２段結合フィルタ１を示す、圧電体基板２は各１個の第
１フィルタ部Ｆ１、第２フィルタ部Ｆ２及びコンデンサ
部Ｃ１を有している。この基板２は下面から上面に向か
って厚み方向に分極Ｐされている。基板２は、ＰｂＣＺ
ｒＸ１）Ｏｎ　ｐ　Ｂａｂｉｅｓのセラミックス基板等
が使用される。フィルタ１は３端子タイプのもので、入
出力端子３ａ、　３ｂが基板２の左右の端の上下面に形
成され、共通端子７，７゛が基板２の下辺中央部の上下
面に形成されている。

第１フィルタ部Ｆ１は基板２の左側上面に形成されてい
る二つの入出力振動電極４ａ、　４ｂとこれらに対置し
て基板２の下面に形成されている一つの共通振動電極５
から構成されている。同様に、第２フィルタ部Ｆ２は基
板２の右側下面の二つの入出力振動電極９ａ、　９ｂと
これらに対置する一つの共通振動電極１０から構成され
ている。

コンデンサ部Ｃ１は第１フィルタ部Ｆ１と第２フィルタ
部Ｆ２の間に位置し、基板２の上下面に対向して形成さ
れている容量電極８ａ、　８ｂから構成されている。

これら第１フィルタ部Ｆ１、第２フィルタ部Ｆ２及びコ
ンデンサ部Ｃ１は導体線路によって電気的に接続されて
いる。即ち、入出力信号線路側は、入出力端子３ａ−人
出力信号線路１１ａ−第１フィルタ部Ｆ１の入出力振動
電極４ａ、　４ｂ−人出力信号線路１１ｂ−中継端子６
．６′−人出力信号線路１１ｃｍコンデンサ部Ｃ１の容
量電極８ａ−人出力信号線路１ｉｄ−第２フィルタ部Ｆ
２の入出力振動電極９ａ、　９ｂ−人出力信号線路１ｉ
ｅ−入出力端子３ｂから成る。一方、共通信号線路側は
、第１フィルタ部Ｆ１の共通振動電極５−共通信号線路
１２ａ−共通端子７．７′−共通信号線路１２ｂ−コン
デンサ部ｃ１の容量電極８ｂ−共通信号線路１２ｃ−第
２フィルタ部Ｆ２の共通振動電極１０から成る。ここで
、中継端子６．６゛及び共通端子７，７゛は後工程で形
成される外部電極等によって電気的に接続される。入出
力信号線路側は基板２の左側上面から右側下面に形成さ
れて、逆に共通信号線路側は基板２の左側下面から右側
上面に形成されている。入出力信号線路は第１フィルタ
部Ｆ１とコンデンサ部Ｃ１との間で基板の上面から下面
へ移り替わる。第２図に第１図のｘ−ｘ’の垂直断面図
を示す。

以上の構成において、第１フィルタ部Ｆ１と第２フィル
タ部Ｆ２が圧電体基板２の上下面に上下関係を逆にして
形成されているため、第１フィルタ部Ｆ１の入出力振動
電極４ａ、　４ｂは第２フィルタ部Ｆ２の共通振動電極
１０によってほとんど遮蔽され、第２フィルタ部Ｆ２の
入出力振動電極９ａ、　９ｂと直接結合しにくくなる。

さらに、第１フィルタ部Ｆ１と第２フィルタ部Ｆ２の間
にコンデンサ部Ｃ１を配置していることによって、フィ
ルタ部Ｆｌ、Ｆ２間の遮蔽作用をアップさせている。し
かも、第１フィルタ部Ｆ１の入出力振動電極４ａ、　４
ｂと第２フィルタ部Ｆ２の入出力振動電極９ａ、　９ｂ
は圧電体基板２の同一平面上になく、その電極間距離は
同一平面上に形成されているときと比較して広くなるの
でフィルタ部Ｆｌ。

Ｆ２間の相互干渉が起きにくい。

また、圧電体基板２がその厚み方向に衝撃等を受けると
、第１フィルタ部Ｆ１及び第２フィルタ部Ｆ２にほぼ等
しい値の圧電ノイズ電圧が発生する。

このとき、第１フィルタ部Ｆ１に発生する圧電ノイズ電
圧は第２フィルタ部Ｆ２に発生する圧電ノイズ電圧に対
して逆相の電圧となる。従って、この第１フィルタ部Ｆ
１及び第２フィルタ部Ｆ２に発生した圧電ノイズ電圧は
導体線路を介して打ち消し合う。

第１図に示したフィルタ１の電気回路を第３図に示す。

第３１３０に示した電気回路の等価電気回路を第４図に
示す。分極Ｐ方向が逆のフィルタ部Ｆ１とＦ２がコンデ
ンサ部Ｃ１を間に置いて、入出力信号線路と共通信号線
路との間に並列に挿入されている。第５図はこのフィル
タ１に上下から封止板１３ａ、１３ｂを接着したチップ
型圧電フィルタ部品１４を示している。

外部入出力電極（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ入出力端子Ｓ
ｇ、　３ｂと接続された状態で形成され、外部共通電極
（Ｄ）は共通端子７．７゛と接続された状態で形成され
、外部中継電極（Ｃ）は中継端子６．６゛と接続された
状態で形成されている。

［第２実施例コ 第６図は厚み縦振動を利用したエネルギー閉じ込め型の
３段結合フィルタ１５を示す。

圧電体基板１６は２個の第１フイルタ部Ｆ１．Ｆ３．１
個の第２フィルタ部Ｆ２及び２個のコンデンサ部Ｃ１，
Ｃ２を有している。第１実施例と同様に、基板１６は下
面から上面に向かって厚み方向に分極Ｐされている。フ
ィルタ１５は３端子タイプのもので、入出力端子３ａ、
　３ｂが基板１６の左右の端の上面に形成され、共通端
子７，７′が基板１６の下辺中央部の上下面に形成され
ている。フィルタ部は第１フイルタ部Ｆｌ、Ｆ３と第２
フィルタ部Ｆ２が交互に形成され、フィルタ部Ｆｌ　−
Ｆ２間及びＦ２−　Ｆ３間にコンデンサ部Ｃ１，Ｃ２が
形成されている。

第７図に第６図のｘ−ｘ’の垂直断面図を示す。

第８図はフィルタ１５の等価電気回路を示す。分極方向
が交互に逆になっているフィルタ部Ｆｌ、Ｆ２゜Ｆ３が
コンデンサ部Ｃ１，Ｃ２を間に置いて、入出力信号線路
と共通信号線路との間に並列に挿入されている。

［第３実施例］ 第９図は厚みすべり振動を利用したエネルギー閉じ込め
型の２段結合フィルタ２０を示す。圧電体基板２１は各
１個の第１フィルタ部Ｆ５、第２フィルタ部Ｆ６を有し
ている。この基板２１はその長手方向に左側から右側に
向かって分極Ｐされている。フィルタ２０は３端子タイ
プのもので、入出力端子２２ａ、　２２ｂが基板２１の
左右の端の上下面に形成され、共通端子２７．２７　’
が基板２１の下辺中央部の上下面に形成されている。

第１フィルタ部Ｆ５は基板２１の左側上面に形成されて
いる二つの入出力振動電極２３ａ、　２３ｂとこれらに
対置して基板２１の下面に形成されている一つの共通振
動電極２４から構成されている。同様に、第２フィルタ
部Ｆ６は基板２１の右側下面の二つの入出力振動電極２
８ａ、　２８ｂとこれらに対置する一つの共通振動電極
２９から構成されている。

これら第１フィルタ部Ｆ５、第２フィルタ部Ｆ６は導体
線路によって電気的に接続されている。即ち、入出力信
号線路側は、入出力端子２２ａ−第１フィルタ部Ｆ６の
入出力振動電極２３ａ、　２３ｂ−中継端子２６゜２６
゛　−第２フィルタ部Ｆ６の入出力振動電極２８ａ。

２８ｂ−入出力端子２２ｂかも成る。一方、共通信号線
路側は、第１フィルタ部Ｆ５の共通振動電極２４−共通
端子２７．２７　’−第２フィルタ部Ｆ６の共通振動電
極２９から成る。ここで、中継端子２６．２６　’及び
共通端子２７．２７　’は後工程で形成される外部電極
等によって電気的に接続される。第１０図に第９図のＸ
−ｘ゛の垂直断面図を示す。

以上の構成において、第１フィルタ部Ｆ５と第２フィル
タ部Ｆ６が圧電体基板２１の上下面に上下関係を逆にし
て形成されているため、第１フイ、ルり部Ｆ５の入出力
振動電極２３ａ、　２３ｂは第２フィルタ部Ｆ６の共通
振動電極２９によってほとんど遮蔽され、第２フィルタ
部Ｆ６の入出力振動電極２８ａ、　２８ｂと直接結合し
にくくなる。しかも、第１フィルタ部Ｆ５の入出力振動
電極２３ａ、　２３ｂと第２フィルタ部Ｆ６の入出力振
動電極２８ａ、　２８ｂは圧電体基板２１の同一平面上
になく、その電極間距離は同一平面上に形成されている
ときと比較して広くなるのでフィルタ部Ｆ５．Ｆ６間の
相互干渉が起きにくい。

また、圧電体基板２１がその長手方向に衝撃等を受ける
と、第１フィルタ部Ｆ５及び第２フィルタ部Ｆ６にほぼ
等しい値の圧電ノイズ電圧が発生する。

このとき、第１フィルタ部Ｆ５に発生する圧電ノイズ電
圧は第２フィルタ部Ｆ６に発生する圧電ノイズ電圧に対
して逆相の電圧となる。従って、この第１フィルタ部Ｆ
５及び第２フィルタ部Ｆ６に発生した圧電ノイズ電圧は
導体線路を介して打ち消し合う。

第９図に示したフィルタ２０の等価電気回路を第１１図
に示す０分極Ｐ方向が同一のフィルタ部Ｆ５とＦ６が、
入出力信号線路ど共通信号線路との間に並列に挿入され
ている。

［他の実施例コ なお、本発明に係る圧電共振子は前記実施例に限定する
ものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形すること
ができる。

フィルタ部Ｆ１．Ｆ２．Ｆ３．Ｆ５．Ｆ６の振動電極の
形状は実施例に限定されるものではなく、任意の形状を
採用することができる。また、第１フィルタ部Ｆｌ。

Ｆ３．Ｆ５及び第２フイルタ部Ｆ２．　Ｆ６は説明の都
合上多重モード・フィルタの例を示しているが、これに
限定されるものではない。

第１図、第６図において、隣接するフィルタ部Ｆ１．Ｆ
２．Ｆ３の間にコンデンサ部Ｃ１，Ｃ２を配置してフィ
ルタ部の入出力振動電極が結合しにくい構造を採用して
いるが、本発明はコンデンサ部Ｃ１，Ｃ２の配置位置に
関係なく、その効果を発揮するものである。従って、コ
ンデンサ部ＣＩ　、　Ｃ２を間に配置することなくフィ
ルタ部Ｆ１．Ｆ２．Ｆ３同志を直接近接配置したもので
あってもよい。

さらに、第６図に示したように、第１フ、イルタ部Ｆ１
．Ｆ３と第２フィルタ部Ｆ２とは圧電体基板１６に交互
に配置され、第１フイルタ部Ｆ１．Ｆ３の入出力振動電
極４ａ、　４ｂと第２フィルタ部Ｆ２の入出力振動電極
９ａ、　９ｂとが入出力信号線路を介して交互に接続さ
れているのが好ましいが、必ずしも全てのフィルタ部を
交互に配置、接続する必要はなく、例えば第１フィルタ
部Ｆ１の次に第１フィルタ部Ｆ３を、その次に第２フィ
ルタ部Ｆ２を配置して、第１フィルタ部Ｆ１、第１フィ
ルタ部Ｆ３、第２フィルタ部Ｆ２の順にその入出力振動
電極を接続した場合であってもフィルタ１５の特性が改
善される。

一方、コンデンサ部Ｃ１，Ｃ２の容量電極８ａ、　８ｂ
の形状は実施例に限定する必要はなく、第１２図（ａ）
あるいは第１２図（ｂ）に示した形状のものであっても
よい。第１２図（ａ）において、入出力信号線路に接続
された容量、電極３５ａ、　３６ｂはそれぞれ共通信号
線路に接続された容量電極３５ｂ、　３６ａとの間にキ
ャパシタンスを形成している。第１２図（ｂ）において
、入出力信号線路に接続された容量電極３７は、共通信
号線路に接続された容量電極３８ａ、　３８ｂとの間に
キャパシタンスを形成している。

魚里丑及ゑ 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、第１共
振部と第２共振部の入出力振動電極及び共通振動電極が
圧電体基板の上下面に上下関係を逆にして形成されてい
るため、隣接する共振部の入出力振動電極間は共通振動
電極によってほとんど遮蔽され、直接結合しにくくなる
。しかも、隣接する共振部を近接させてもその入出力振
動電極は基板の同一平面上になく、その電極間距離は同
一平面上に形成されたときに比べて広くなるので相互干
渉を引き起こしにくく圧電共振子の小型化を図ることが
できる。

また、圧電体基板が外界から衝撃あるいは振動を受ける
と、第１共振部及び第２共振部にほぼ等しい値の圧電ノ
イズ電圧が発生する。このとき、第１共振部に発生する
圧電ノイズ電圧は第２共振部に発生する圧電ノイズ電圧
に対して逆相の電圧となる。従って、この第１共振部に
発生した圧電ノイズ電圧と第２共振部に発生した圧電／
イズ電圧は打ち消し合うので圧電共振部品の圧電ノイズ
が低減されることになり、電気特性が改善された圧電共
振子が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図は本発明に係
る圧電共振子の第１実施例を示し、第１図は圧電共振子
の平面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ′の垂直断面図、第
３図は第１図の電気回路図、第４図は第３（５０の等価
電気回路図、第５図は圧電共振部品の外観を示す斜視図
である。第６図、第７図、第８図は本発明に係る圧電共
振子の第２実施例を示し、第６図は圧電共振子の平面図
、第７図は第６図のｘ−ｘ’の垂直断面図、第８図は第
６図の等価電気回路図である。第９図、第ｉｏＵｇＪ、
第１１図は本発明に係る圧電共振子の第３実施例を示し
、第９図は圧電共振子の平面図、第１０図は第９１５０
のｘ−ｘ’の垂直断面図、第１１図は第９図の等価電気
回路図である。第１２図（ａ）、第１２図（ｂ）はコン
デンサ部の変形例を示す平面図である。第１３図、第１
４図は従来の圧電共振子を示し、第１３図は圧電共振子
の平面図、第１４図は第１３図の電気回路図である。 １・・・圧電共振子（フィルタ）、２・・・圧電体基板
、４ａ、　４ｂ・・・入出力振動電極、５・・・共通振
動電極、９ａ。 ９ｂ・・・入出力振動電極、１０・・・共通振動電極、
１１ａ。 １１ｂ、　ｌｉｅ、　ｌｉｄ、　１１ｅ＝入出力信号線
路、１２ａ、　１２ｂ、　１２ｃ・・・共通信号線路、
１４・・・圧電共振子（フィルタ）、１５・・・圧電体
基板、２０・・・圧電共振子（フィルタ）、２１・・・
圧電体基板、　２３ｇ、　２３ｂ・・・入出力振動電極
、２４・・・共通振動電極、２８ａ、　２８ｂ・・・入
出力振動電極、２９・・・共通振動電極、Ｆｌ、　Ｆ２
．　Ｆ３．　Ｆ５．　Ｆ６・・・圧電共振部（フィルタ
部）、ＣＩ、Ｃ２・・・コンデンサ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．一方向に分極処理されている圧電体基板に２個以上
   の共振部を設けた圧電共振子において、圧電体基板の上
   面に入出力振動電極、下面に共通振動電極が形成されて
   いる第１共振部と、圧電体基板の上面に共通振動電極、
   下面に入出力振動電極が形成されている第２共振部と、
   が圧電体基板に並置され、 前記第１共振部と第２共振部の入出力振動電極とが入出
   力信号線路を介して接続され、かつ、前記第１共振部と
   第２共振部の共通振動電極が共通信号線路を介して接続
   されていること、 を特徴とする圧電共振子。