JPH06343014A - 圧電フィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周波数特性のばらつきが少なく、所望どおり
の中心周波数を有する圧電フィルタを得ることを可能と
する方法を提供する。 【構成】 圧電板１２内にエネルギー閉じ込め型の共振
部１３，１４及びコンデンサ部が構成された圧電フィル
タ素子１１であって、共振部１３，１４が構成されてい
る部分が厚み方向に分極処理されており、残りの部分が
未分極とされているものを用意し、端子電極１６ａ，１
６ｂ間でフィルタとしての周波数特性を測定し、得られ
たフィルタ波形と、圧電フィルタ素子１１を用いて構成
される完成品としての圧電フィルタのフィルタ波形との
相関に基づき、圧電フィルタ素子１１の周波数調整を行
う、各工程を備える圧電フィルタの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電フィルタの製造方
法に関し、特に、周波数調整工程が改良された圧電フィ
ルタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明を成す
契機となった従来の圧電フィルタに用いられている圧電
フィルタ素子を示す平面図及び圧電板を透かして裏面側
の電極形状を示した模式的平面図である。

【０００３】圧電フィルタ素子１は、矩形の圧電板２を
用いて構成されている。圧電板２には複数のエネルギー
閉じ込め型共振部３，４が構成されている。共振部３
は、圧電板２の上面２ａにおいて、所定距離を隔てて対
向配置された共振電極３ａ，３ｂと、共振電極３ａ，３
ｂと圧電板２を介して表裏対向するように裏面側に形成
さた共通共振電極３ｃとを有する。同様に、共振部４
は、圧電板２の上面２ａに形成された共振電極４ａ，４
ｂと、共振電極４ａ，４ｂと圧電板２を介して表裏対向
するように裏面側に形成された共通共振電極４ｃとを有
する。

【０００４】圧電板２の上面２ａにおいては、共振電極
３ｂが、接続導電部５ａにより端子電極６ａに電気的に
接続されている。また、共振電極３ａと、共振電極４ａ
とは、接続導電部５ｂにより共通接続されており、かつ
コンデンサを構成するための容量取り出し電極７に電気
的に接続されている。また、共振電極４ｂは、接続導電
部５ｃにより圧電板２のコーナー部分に形成された端子
電極６ｂに電気的に接続されている。他方、圧電板２の
裏面側においては、上述した共通共振電極３ｃ，４ｃが
端子電極８に電気的に接続されている。端子電極８は、
図示のように比較的大きな形状を有し、かつその一部が
上面側の容量取り出し電極７と圧電板２を介して重なり
合うように構成されている。

【０００５】従って、端子電極６ａ，６ｂ，８間には、
図７に示す３端子型の圧電フィルタ回路が構成される。
ところで、圧電フィルタ素子１では、厚み縦振動モード
を利用したエネルギー閉じ込め型の共振部３，４が構成
されているが、共振部３，４が構成されている部分で
は、圧電板２が厚み方向に分極処理されていなければな
らない。しかしながら、他の部分、例えばコンデンサと
して機能させる容量取り出し電極７が形成されている部
分や、端子電極６ａ，６ｂ，８が形成されている部分、
さらに各接続導電部５ａ〜５ｃが形成されている部分に
おいては、圧電板２が分極処理されていないことが好ま
しい。従って、従来より圧電板２を部分的に分極処理す
る方法、すなわち共振部３，４が構成される部分におい
てのみ、圧電板２を部分的に分極処理する方法が採用さ
れていた。

【０００６】ところで、圧電フィルタ素子１を、具体的
な圧電フィルタ部品として構成する場合、さらに、各端
子電極６ａ，６ｂ，８にリード端子を接合し、樹脂外装
を施したり、あるいは圧電板１にケース材を積層したり
していた。

【０００７】圧電フィルタでは、中心周波数Ｆ₀ や３ｄ
Ｂ減衰量の周波数帯域幅のフィルタとしての周波数特性
にばらつきがないことが求められている。そこで、従
来、圧電フィルタ素子１を得た段階において周波数調整
が行われていた。すなわち、図６（ａ）に示すように端
子電極６ａ及び端子電極６ｂに測定用導体９ａ，９ｂを
接続し、基準電位との間に電圧を印加し、図８に示す入
出力端子間の振動モードのインピーダンス−周波数特性
を測定していた。すなわち、図８に示すインピーダンス
−周波数特性を得た後に、該インピーダンス−周波数特
性が、図９に示す最終的に圧電フィルタで得られるフィ
ルタ波形と相関があることに鑑み、図８のインピーダン
ス−周波数特性曲線上における共振点、例えば共振点ｆ
_r2を測定していた。そして、この共振周波数ｆ_r2が高す
ぎる場合には、例えば、ソルダーレジストインクを共振
電極上に付加することにより、共振周波数ｆ_f2を低下さ
せ、周波数調整を行っていた。

【０００８】しかる後、上記周波数調整を終えた後に、
例えば、圧電フィルタ素子の端子電極６ａ，６ｂ，８に
リード端子を接合し、外装樹脂を施し、完成品としての
圧電フィルタを製造していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
圧電フィルタの製造方法では、圧電フィルタ素子１の振
動モードの共振点ｆ_f2を手掛かりに、周波数調整を行
い、最終的に得られる圧電フィルタの周波数特性を制御
していた。しかしながら、圧電フィルタ素子１では、個
々の素子において、その圧電特性が異なるため、たと
え、共振周波数ｆ_r2が同一であっても、最終的に得られ
た圧電フィルタにおいて中心周波数Ｆ₀ が異なることが
あった。すなわち、半製品としての圧電フィルタ素子１
において共振周波数を高精度に制御したとしても、最終
的に得られる圧電フィルタでは、フィルタとしての周波
数特性にばらつきが生じがちであり、目的とする周波数
特性を有する圧電フィルタを得ることができないことが
あった。

【００１０】本発明の目的は、中心周波数のばらつきを
低減することができ、所望どおりの周波数特性を得るこ
とができる圧電フィルタの製造方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧電板と、前
記圧電板に設けられた複数のエネルギー閉じ込め型共振
部とを有する圧電フィルタ素子を用いた圧電フィルタの
製造方法であって、下記の工程を備えることを特徴とす
る。

【００１２】すなわち、本発明の圧電フィルタの製造方
法では、共振部が構成されている圧電板部分が部分的に
分極処理されており、かつ該部分的に分極処理された部
分に共振電極を形成することにより共振部が構成された
圧電フィルタ素子を用意する工程と、前記圧電フィルタ
素子のフィルタ波形を測定し、該フィルタ波形に基づい
て周波数特性を調整する工程とを備えることを特徴とす
る。

【００１３】前記圧電フィルタ素子を用意する工程は、
圧電板を部分的に分極処理し、共振部が構成される部分
のみを分極処理、残りの部分を未分極とし、しかる後共
振電極を含む所定の必要な電極を形成することにより用
意される。

【００１４】また、圧電フィルタ素子のフィルタとして
の周波数調整は、完成品の圧電フィルタの周波数特性の
測定と全く同様にして、半製品である上記圧電フィルタ
素子のフィルタ波形を測定し、得られたフィルタ波形に
基づいて、周波数特性の調整を行う。この周波数特性の
調整は、ソルダーレジストインクの共振電極上への付加
などの従来より公知の周波数調整方法に従って行い得
る。

【００１５】また、周波数調整を行った後には、従来の
圧電フィルタの製造方法と同様に、リード端子の接合及
び樹脂による外装の形成あるいはケース材の接合等によ
り完成品としての圧電フィルタとされる。この圧電フィ
ルタ素子から完成品としての圧電フィルタを得る工程に
ついても、従来より公知の圧電フィルタの製造方法に従
って行い得る。

【００１６】

【作用】本発明では、上記のように部分的に分極処理さ
れた圧電板を用いて構成された圧電フィルタ素子におい
て、直接フィルタとしての周波数特性が測定され、該測
定結果に基づいて周波数特性が調整される。従って、圧
電フィルタ素子段階における周波数特性と、最終的に得
られる完成品における周波数特性の相関が非常に高いた
め、最終的に得られる圧電フィルタの周波数特性のばら
つきを効果的に低減し得る。

【００１７】前述したように、従来の圧電フィルタの製
造方法において、圧電フィルタ素子１のフィルタとして
の周波数特性ではなく、入出力端子電極間の振動モード
のインピーダンス−周波数特性曲線から得られる共振点
に基づいて周波数特性を調整していたのは、以下の理由
による。すなわち、上述した部分分極処理された圧電板
２を用いた圧電フィルタ素子１の開発される以前におい
ては、圧電板２として一様に分極処理されたものを用意
し、共振電極等を含む所定の電極を形成した後に、後工
程においてコンデンサを構成している部分や主電極部分
の分極を除去する方法が採用されていた。従って、全体
が一様に分極処理されている圧電板の両主面に、図６に
示したような各電極が形成された圧電フィルタ素子段階
では、フィルタとしての波形を得ることができなかっ
た。そこで、前述したように、入出力端子電極間の各共
振部の振動モードに基づくインピーダンズ−周波数特性
曲線を測定し、その共振周波数ｆ_r1又はｆ_r2を手掛かり
に、周波数調整が行われていた。

【００１８】ところが、予め部分分極された圧電板２を
用いて構成された圧電フィルタ素子１では、本発明のよ
うに、半製品すなわち圧電フィルタ素子１の段階でフィ
ルタとしての波形を得ることができる。

【００１９】すなわち、本発明は、予め部分分極処理さ
れた圧電板を用いて構成された圧電フィルタ素子では、
半製品すなわち圧電フィルタ素子段階でフィルタ波形を
得ることができることに鑑み、半製品段階でフィルタと
しての周波数特性を調整することにより、最終的に得ら
れる圧電フィルタの周波数特性のばらつきを低減したこ
とに特徴を有する。

【００２０】

【実施例の説明】以下、本発明の実施例を説明すること
により、本発明を明らかにする。図１は、本発明の一実
施例に用いられる圧電フィルタ素子を示す平面図であ
り、図２は該圧電フィルタ素子の裏面側の電極を圧電板
を透かして示した模式的平面図である。

【００２１】圧電フィルタ素子１１は、圧電セラミック
ス等の圧電材料よりなる矩形の圧電板１２を有する。圧
電板１２の上面１２ａ上には、一対のエネルギー閉じ込
め型共振部１３，１４が形成されている。共振部１３
は、所定距離を隔てて配置された共振電極１３ａ，１３
ｂと、共振電極１３ａ，１３ｂと圧電板１２を介して表
裏対向するように裏面側に形成された共通共振電極１３
ｃとを有する。共振部１４も同様に構成されており、圧
電板１２の上面１２ａ上に共振電極１４ａ，１４ｂを、
裏面側に共通共振電極１４ｃを有する。

【００２２】共振電極１３ｂは、接続導電部１５ａによ
り圧電板１２のコーナー部分に形成された端子電極１６
ａに電気的に接続されている。また、共振電極１３ａ，
１４１ａは接続導電部１５ｂにより共通接続されてお
り、かつ接続導電部１５ｂには容量取り出し電極１７が
接続されている。

【００２３】共振電極１４ｂは、接続導電部１５ｃによ
り圧電板１２のコーナー部分に形成さた端子電極１６ｂ
に電気的に接続されている。圧電板１２の裏面側におい
ては、共通共振電極１３ｃ，１４ｃが、接続導電部によ
り端子電極１８に電気的に接続されており、端子電極１
８は、上面側の容量取り出し電極１７と圧電板１２を介
して表裏対向するように形成されており、それによって
コンデンサ部が形成されている。

【００２４】従って、端子電極１６ａ，１６ｂ，１８間
には、図７に示したのと同様のフィルタ回路が構成され
る。ところで、上記圧電フィルタ素子１１を得るにあっ
ては、先ず、圧電板１２として共振部１３，１４間が構
成される部分のみが厚み方向に分極軸が向くように分極
処理されており、他の部分は分極されていないものを用
意する。そして、上記分極処理されている部分に、上述
した共振電極１３ａ〜１４ｂ及び共通共振電極１３ｃ，
１４ｃを形成し、他の部分に残りの接続導電部１５ａ〜
１５ｃや端子電極１６ａ，１６ｂ，１８を形成する。

【００２５】上記各電極は、例えば、圧電板１２の両主
面の全面に蒸着等の薄膜形成法により電極を形成し、し
かる後不要部分をエッチングにより除去することにより
形成され得る。

【００２６】本実施例では、上記のようにして用意され
た圧電フィルタ素子１１において、入力端Ａから抵抗Ｒ
₁ を介して端子電極１６ａに入力し、端子電極１６ｂか
ら出力を取り出す（Ｂは出力端を示す。）。なお、出力
端Ｂと基準電位との間にも抵抗Ｒ₂ が接続されている。
上記抵抗Ｒ₁ 及びＲ₂ は、それぞれ、インピーダンス整
合を取るためのマッチング抵抗である。

【００２７】上記のように接続し、入力端Ａと基準電位
との間に所定の電圧を印加することにより出力端Ｂから
フィルタとしての周波数特性が出力される。すなわち、
図３に示すように、圧電フィルタ素子１１のフィルタ波
形が取り出される。

【００２８】本実施例では、このようにして得られた半
製品としての圧電フィルタ素子１１のフィルタ波形にお
いて、中心周波数Ｆ₀ ’及び３ｄｂ減衰している部分の
周波数幅Ｗを測定し、このＦ₀ ’及び３ｄ減衰帯域幅Ｗ
に基づいて所望とするフィルタ波形からの周波数のずれ
を評価し、周波数調整を行う。周波数調整は、中心周波
数を低める場合には、例えば、共振電極１３ａ〜１４ｃ
上にソルダーレジストインクを付加するなどの公知の方
法に従って行い得る。

【００２９】そして、上記のように周波数調整を行った
後、端子電極１６ａ，１６ｂ及び１８にリード端子を接
合し、樹脂外装を施し、完成品としての圧電フィルタを
得る。このようにして得られた圧電フィルタを、図５に
示す。図５において、１９ａ〜１９ｃは、リード端子を
示し、一点斜線Ｃは、最終的に施された樹脂外装の外形
を略図的に示す。

【００３０】上記のように、本実施例の圧電フィルタの
製造方法では、圧電フィルタ素子１１を得た段階で、フ
ィルタとしての周波数特性を測定し、図３に示すフィル
タ波形を得る。そして、このフィルタ波形に基づいて周
波数調整が行われる。ところで、上記圧電フィルタ素子
１１のフィルタとしての周波数特性（図３に示すフィル
タ波形）は、図４に示す最終的に得られる圧電フィルタ
のフィルタ波形Ｄと極めて高い相関を示す。すなわち、
従来の圧電フィルタの製造方法で周波数調整の手掛かり
として用いられていた図８に示したインピーダンス周波
数特性に比べて、最終的な圧電フィルタの周波数特性と
より高い相関を示す。従って、図３に示した圧電フィル
タ素子１１のフィルタ波形に基づき、周波数調整するこ
とにより、所望通りの中心周波数Ｆ₀ を有する圧電フィ
ルタを製造することができ、かつ圧電フィルタの中心周
波数のばらつきを低減することができる。

【００３１】なお、上記のように、圧電フィルタ素子１
１においてフィルタとしての周波数特性を測定して、図
３に示すフィルタ波形を得ることができるのは、圧電板
１２が部分的に分極処理されていたからである。すなわ
ち、前述したように、圧電板１２において、圧電板１２
が厚み方向に一様に分極処理されたものに、上述した共
振部１３，１４やコンデンサ部などが構成されている場
合には、図１に示したように結線しフィルタとしての波
形を得ようとしても、図４に破線Ｅで示す特性しか得ら
れず、このような周波数調整を行うことはできない。従
って、従来は、図８に示したように、各共振部の振動モ
ードのインピーダンス−周波数特性に基づいて周波数調
整が行われていた。

【００３２】上述した実施例では、圧電板１２に２個の
共振部１３，１４が構成されていたエネルギー閉じ込め
型の圧電フィルタにつき説明したが、本発明は、３以上
の共振部が構成された多段の圧電フィルタの製造方法に
も適用することができる。要するに、圧電板において、
エネルギー閉じ込め型の複数の共振部が形成されてお
り、該共振部が構成されている部分において分極処理さ
れており、残りの部分に分極してはならない部分が構成
されている圧電フィルタ全般において、本発明の製造方
法を好適に利用することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、半製品としての圧電フ
ィルタ素子段階においてフィルタとしての周波数特性が
調整され、該半製品におけるフィルタとしての周波数特
性が完成品の圧電フィルタの周波数特性と極めて高い相
関を示すため、最終的に得られる圧電フィルタにおける
周波数特性のばらつきを効果的に低減することができ、
所望の中心周波数を有する圧電フィルタを効率よく提供
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例において圧電フィルタ素子に測定回路を
接続した状態を示す平面図。

【図２】実施例で用いた圧電フィルタ素子において、圧
電板を透かして裏面側の電極を図示した模式的平面図。

【図３】圧電フィルタ素子のフィルタ波形を示す図。

【図４】最終的に得られた圧電フィルタのフィルタ波形
Ｄ及び部分分極されていない圧電フィルタ素子の周波数
特性Ｅを示す図。

【図５】圧電フィルタの一例を示す斜視図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は、従来の圧電フィルタ素子
の平面図及び圧電板を透かして裏面側の電極を図示した
模式的平面図。

【図７】図６に示した圧電フィルタ素子の回路を示す
図。

【図８】従来の圧電フィルタ素子において測定されてい
た振動モードのインピーダンス−周波数特性を示す図。

【図９】従来の圧電フィルタのフィルタ波形を示す図。

【符号の説明】

１１…圧電フィルタ素子 １２…圧電板 １３，１４…共振部 １３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ…共振電極 １３ｃ，１４ｃ…共通共振電極 １６ａ，１６ｂ，１８…端子電極 １７…容量取り出し電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電板と、前記圧電板に設けられた複数
   のエネルギー閉じ込め型共振部とを有する圧電フィルタ
   素子を用いた圧電フィルタの製造方法であって、 前記共振部が構成される圧電板部分が部分的に分極処理
   されており、かつ該部分的に分極処理された部分に複数
   の共振電極を形成することにより共振部が構成されてい
   る圧電フィルタ素子を用意する工程と、 前記圧電フィルタ素子のフィルタ波形を測定し、該フィ
   ルタ波形に基づいて周波数特性を調整する工程とを備え
   ることを特徴とする、圧電フィルタの製造方法。