JPH08162901A - 圧電共振部品 - Google Patents

圧電共振部品

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JPH08162901A
JPH08162901A JP29722794A JP29722794A JPH08162901A JP H08162901 A JPH08162901 A JP H08162901A JP 29722794 A JP29722794 A JP 29722794A JP 29722794 A JP29722794 A JP 29722794A JP H08162901 A JPH08162901 A JP H08162901A
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JP
Japan
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piezoelectric
plate
terminal
resonance component
terminal plate
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JP29722794A
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Kazuki Shimizu
一希 清水
Tsunetomo Sugihara
常友 杉原
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 表面に電極が形成された複数の圧電素子3〜
6と、それら圧電素子3〜6間に介装され、電極と接触
するようにほぼ中央部に突起9b・11bが形成された端
子板9・11とからなる圧電共振部品2であって、前記端
子板9・11は2つ折り状で、かつ突起9b・11bがそれ
ぞれ背中合わせに形成されるとともに、それら突起9b
・11b周辺には圧電素子3〜6間に介装前の状態にて0
〜50μm(0は含まず)の反りが突起9b・11b側に
凸状に形成されている。 【効果】 端子板の厚みやサイズの大きな部品点数を増
やすことなく、また組立工数を増加させることもなく、
端子共振を抑制して圧電素子の振動特性の変動をなく
し、安定した特性の安価な圧電共振部品を提供すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は拡がり振動モードの圧電
素子を利用した圧電共振部品に関し、特に、ラダー型圧
電フィルタや圧電発振子として用いられる圧電共振部品
に関する。
【0002】
【従来の技術】拡がり振動モードの圧電素子を利用した
ラダー型圧電フィルタや圧電発振子として用いられる圧
電共振部品は、例えばカーステレオのチューナーパッ
ク、あるいはトランシーバーやコードレス電話・セルラ
ー電話などの通信機器や無線電話などにおいて、RFモ
ジュールに用いられる第2中間周波フィルタなどに広く
使用されている。
【0003】このような圧電共振部品は、例えばラダー
型圧電フィルタであれば、いくつかの圧電素子(直列共
振子および並列共振子)と、その素子間に配置されて外
部回路との入出力電極を兼ねる端子板とを組み合わせ
て、それらをケースに組み込んだものが多用されてい
る。その端子板は通常、圧電素子間に挿入される板状部
が圧電素子とほぼ同じ寸法で、その板状部の一方面のほ
ぼ中央に圧電素子を保持しつつ電気的に導通する突起が
形成されており、さらに板状部の一端には、外部回路と
接続するためにケースから引き出される引出部を有して
いる。また、そのような端子板のいくつかは、隣り合わ
せた圧電素子にそれぞれ突起が向き合うように板状部が
折り返されて形成されることが多く、折り返された板状
部は、突起の形成された一方面をそれぞれ外側に向けて
突起が背中合わせになるように重ね合わされ、それぞれ
の突起が隣り合わせた圧電素子に接触してそれらを保持
するように組み立てられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような構成の圧電
共振部品においては、折り返されて形成された端子板の
板状部の密着状態について特に注意されることがなく、
そのために共振特性の変動を生じることがあった。
【0005】例えばラダー型圧電フィルタであれば、折
り返されて形成された端子板によって保持される圧電素
子、すなわち直列共振子または並列共振子が振動特性の
変動を起こし、そのためにフィルタ振幅特性や群遅延特
性を変動させてしまうという問題点があった。
【0006】この原因を詳細に調べた結果、上記の特性
変動には、折り返して重ね合わせた端子板の板状部の密
着状態、特に突起周辺の板状部の反りによる密着状態の
違いが大きく影響していることが判明した。このような
突起周辺の板状部の反りの状態を図3により説明する。
【0007】図3(a)〜(c)は端子板の突起周辺の
板状部の反りの状態を示す要部断面図である。同図
(a)に示す端子板1は、板状部1aがその一方端部で
折り返されて、それぞれの外側に向いた面に形成された
突起1bが背中合わせになるように、板状部1aが重ね
合わせて密着されている。この突起1b周辺の板状部1
aの反りの状態には、同図(b)に示したような突起1
bが形成された側に凸状に反った状態(内反り)と、同
図(c)に示したような突起1bが形成された側に凹状
に反った状態(外反り)とがある。
【0008】この内、突起1b近辺の板状部1aの反り
が図3(c)に示したような外反りの状態になっている
場合、板状部1aを重ね合わせたときに、突起1bの根
元同士が突き当たってしまうために突起1bの根元部分
を中心にして板状部1a同士の間に隙間を生じてしま
い、板状部1aの密着状態が不十分となってしまう。そ
の結果、この場合の突起1bで保持されている圧電素子
の振動によって板状部1aが共振を起こして振動してし
まい、この共振が突起1bを介して圧電素子に反射する
ために圧電素子の振動特性が変動して、ラダー型圧電フ
ィルタであればそのフィルタ振幅特性や群遅延特性が変
動することが判明した。
【0009】しかしながら、突起1b近辺の板状部1a
の反りが図3(b)に示したような内反りの状態になっ
ている場合でも、その反りの程度によっては板状部1a
の密着状態が不十分となって、同様に特性変動を生じる
ことがあるという問題点があった。
【0010】本発明は上記の問題点ならびに知見に鑑み
て本発明者が鋭意研究を進めた結果完成されたもので、
その目的は、部品点数や組立工数を増やすことなく、端
子共振を抑制して圧電素子の振動特性の変動を抑え、そ
れにより特性変動を起こさない安定した圧電共振部品を
提供することにある。
【0011】また本発明の目的は、折り返して形成され
た端子板の状態を規定することにより、製造コストを増
加させずに圧電素子の振動特性ならびに部品特性の変動
を起こさないようにした、安定した特性の安価な圧電共
振部品を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電共振部品
は、表面に電極が形成された複数の圧電素子と、それら
圧電素子間に介装され、電極と接触するようにほぼ中央
部に突起が形成された端子板とからなる圧電共振部品で
あって、前記端子板は2つ折り状で、かつ突起がそれぞ
れ背中合わせに形成されるとともに、それら突起周辺に
は圧電素子間に介装前の状態にて0〜50μm(0は含
まず)の反りが突起側に凸状に形成されていることを特
徴とするものである。
【0013】
【作用】本発明の圧電共振部品によれば、2つ折り状に
折り返して2つの突起がそれぞれ背中合わせになるよう
に重ね合わされた端子板における、突起周辺の反りの状
態を上記のように規定することにより、この端子板が圧
電素子間に介装されて組み立てられたときに、端子板の
板状部の反りと弾性との関係から、板状部同士が完全に
密着し合う状態となる。従って、圧電素子の振動が突起
を介して板状部に伝わっても板状部が共振を起こすこと
がなくなるため、また、密着し合った板状部の間の摩擦
によって振動が減衰させられるため、端子板から圧電素
子への振動の反射がなくなって、圧電素子の振動特性が
変動したり、ラダー型圧電フィルタのフィルタ振幅特性
や群遅延特性が変動することがなくなる。
【0014】また本発明の圧電共振部品によれば、折り
返した端子板の反りの状態を上記のように管理するだけ
で端子共振を抑制して圧電素子の振動特性や圧電共振部
品の特性の変動を抑えることができるので、従来の圧電
共振部品と比べて、端子板の全体としての厚みや圧電共
振部品のサイズが大きくなったりすることがなく、ある
いは部品点数や部品の組立工数が増加して製造コストの
増加を招いたり組立ミスが発生しやすくなったりするこ
ともない。
【0015】従って、本発明の圧電共振部品によれば、
端子共振によって特性が変化することがない、安定した
特性の安価な圧電共振部品を提供することができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の圧電共振部品について、ラダ
ー型圧電フィルタを例にとって詳述する。なお、本発明
は以下の例に限定されるものではなく、本発明の主旨を
逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支
えない。
【0017】図1は、本発明の圧電共振部品の実施例の
構成を示す断面図である。図1の圧電共振部品2におい
て、3および4は圧電素子としての直列共振子、5およ
び6は同じく圧電素子としての並列共振子であり、それ
ぞれの両主面には拡がり振動を発生させるための電極
(図示せず)が形成されている。7〜10は端子板、11は
U字状端子板である。端子板7〜10およびU字状端子板
11は、それぞれ板状部7a〜11aのほぼ中央部に突起7
b〜11bが形成されており、それによって図示したよう
に直列共振子3・4および並列共振子5・6を保持する
とともに電気的に導通している。また、端子板7〜10は
外部回路との接続のための引出部7c〜10cを有してお
り、この圧電共振部品2においては、7cは入力端子、
9cは出力端子、8cおよび10cは接地端子である。
【0018】本例では、端子板9とU字状端子板11と
を、板状部9a・11aを2つ折り状に折り返して重ね合
わせた端子板としており、それぞれ同図に示したよう
に、板状部9a・11aの一方端部を折り返し部9d・11
dで折り返して、各突起9b・11bが背中合わせとなる
ように重ね合わされている。
【0019】また、12は絶縁スペーサ、13は圧電素子3
〜6を保持する各端子板7〜11に保持圧力を加えるため
のバネである。そして、これらがケース14に組み込ま
れ、蓋15によって密封されて圧電共振部品2を構成して
いる。
【0020】次に、本例の端子板9およびU字状端子板
11のように、板状部9a・11aの一方端部を折り返し部
9d・11dで折り返して、それぞれの突起9b・11bが
背中合わせとなるように重ね合わせた端子板について、
その詳細を図2により説明する。
【0021】図2は本発明の端子板の要部断面図であ
る。同図の端子板16は圧電素子を保持しない状態を示し
ており、一方面に突起16bが形成された板状部16aが、
それぞれの突起16bが外側に向き合って背中合わせとな
るように、一方端部の折り返し部16dで折り返されて重
ね合わされている。そして、このように折り返された板
状部16aのそれぞれが、突起16bが形成された側に凸状
に反っており、かつ同図中にDで示した圧電素子間に介
装される前の状態での板状部16a間の2つの突起16b周
辺の反り量が、0〜50μm(0は含まず)の範囲内にあ
ることを特徴としている。
【0022】このような端子板16において、板状部16a
のそれぞれを突起16bが形成された側に凸状に反った状
態とするのは、端子板16を圧電素子間に介装して突起16
bが押された際に、それぞれの板状部16aを突起16b以
外の全面で密着させるためである。また、板状部16a間
の2つの突起16b周辺の反り量を0〜50μm(0は含ま
ず)の範囲内とするのは、この値が0μm以下すなわち
0または負の値になると、折り返された両板状部16aが
つなぎの無い側の端で開く傾向があり、また板状部16a
が外反りとなって圧電素子間に介装した際に板状部16a
の密着状態が不十分となるためである。他方50μmを越
えると、圧電素子間に介装してケース内に組み込んでバ
ネによる圧力が加わっても、板状部16aの全面が密着し
きれない傾向があるためである。
【0023】このように端子板の反り形状および反り量
を規定することにより、この端子板16を圧電素子間に介
装したとき、端子板16の板状部16a同士が突起16b以外
の全面にわたって一様に密着するので、圧電素子の振動
により板状部が共振を起こすことがなくなり、また、密
着し合った板状部間で振動が減衰させられるため、端子
板から圧電素子への振動の反射による圧電素子の振動特
性の変動や、ラダー型圧電フィルタのフィルタ振幅特性
や群遅延特性の変動がなくなり、その結果、安定した特
性の圧電共振部品を提供することができる。
【0024】従って、本例の圧電共振部品2によれば、
圧電素子3・5、4・6間に介装される端子板9および
U字状端子板11を上記のように折り返したことにより、
圧電素子3・5からのU字状端子板11への振動および圧
電素子4・6からの端子板9への振動による、端子共振
ならびに振動の反射が抑制される。従って、直列共振子
3・4および並列共振子5・6にスプリアス振動が生じ
ることがなくなり、振動特性の変動がなくなって、圧電
共振部品2の特性も安定する。
【0025】端子板7〜10およびU字状端子板11は、銅
合金、ニッケル合金、鉄などの材料からなる厚み 0.1〜
0.2 mm程度の板材から、プレスフォーミングなどの方
法によって製作される。各々の板状部の寸法は通常一辺
5mm程度とされ、その中央部に直径 0.6〜1.0 mmφ
程度、高さ 0.1〜0.5 mm程度の大きさの突起がプレス
フォーミングなどの方法によって、あるいは半田などの
導電性材料や端子板と同様の金属材料などを付加するこ
とによって形成されている。また板状部の端部には幅1
mm程度、長さ5mm程度の寸法の引出部が同じくプレ
スフォーミングなどの方法によって形成される。
【0026】また、端子板9およびU字状端子板11のよ
うに板状部に折り返しを設けて2つ折り状に重ね合わせ
るには、プレスフォーミングなどによって形成し、それ
ぞれの板状部の反りの状態および反り量は、金型形状や
プレス条件によって内反りとなるように管理する。
【0027】直列共振子3・4および並列共振子5・6
は拡がり振動モードを利用する圧電素子であり、PZT
などからなる圧電基板に、銀(Ag)・銀−パラジウム
(Ag−Pd)などの電極を焼付あるいは蒸着・スパッ
タリングといった方法によって形成したものが用いられ
る。その寸法は所望の特性に応じて適宜選択されるが、
例えば 455kHzの共振周波数に対しては、通常一辺が
5mm程度の大きさのものが用いられる。
【0028】絶縁スペーサ12は、圧電素子5の電極間シ
ョートを避けるために用いられるもので、その材料とし
てはテフロン樹脂やシリコーンゴムなどの弾性率の低い
樹脂などが用いられる。また、その寸法は通常、一辺5
mm程度、厚み 0.1mm程度とされる。
【0029】バネ13は、各端子板7〜11に適度の圧力を
加えて各圧電素子3〜6を保持するために用いられ、通
常はリン青銅などのバネ材料からなるお碗形状のもので
あり、その寸法は一辺5mm程度、厚み 0.1mm程度に
設定される。このバネ13のバネ圧により、直列共振子3
・4や並列共振子5・6ならびに各端子板7〜11がケー
ス14の内壁に押し付けられて内部空間に収納・固定され
る。
【0030】ケース14ならびに蓋15は、各圧電素子3〜
6ならびに各端子板7〜11を固定し密封するためのもの
であり、その材料としては、PBT、PPS、液晶ポリ
マーなどが用いられる。これらの材料も絶縁スペーサ12
の材料と同様に弾性率が低い(約 800kg/mm2 )の
で、ケース14と接する端子板7・10の振動を吸収させる
ことができる。すなわち、端子板7はケース14に、端子
板8とU字状端子板11は絶縁スペーサ12に、端子板10は
バネ13を介してケース14に、それぞれ振動が吸収され
る。
【0031】そして、直列共振子3・4や並列共振子5
・6、端子板7〜11、絶縁スペーサ12、バネ13をケース
14の内部に収納して、ケース14と蓋15とをエポキシ樹脂
などによって封止接合して内部空間を密封することによ
り、圧電共振部品2が完成する。
【0032】以上のような構成の本発明の圧電共振部品
2によれば、圧電素子間に介装される少なくとも1つの
端子板が、隣り合わせた圧電素子にそれぞれ突起が向き
合うように2つ折り状に折り返して重ね合わされてお
り、折り返された板状部のそれぞれが突起が形成された
側に凸状に反っており、かつ圧電素子間に介装前の状態
での2つの突起周辺の反り量を0μm〜50μmとしたこ
とにより、これら端子板における圧電素子からの振動に
よる端子共振を抑制することができ、特性が変動しない
安定した圧電共振部品2となるものである。
【0033】そして、本発明の圧電共振部品であれば、
特に 420kHz帯用や 450kHz・455kHz帯用など
の中間周波フィルタに好適なものとなる。また同様の端
子板を用いる発振子などの各種圧電共振部品において
も、端子共振による特性の変動が生じない安定したもの
となる。
【0034】次に、本発明の圧電共振部品の具体例につ
いて述べる。以下のようにして、図1に示した構成の本
発明の圧電共振部品Aを作製した。まず、PZTからな
る長さ5mm×幅5mm×厚み 1.2mmおよび0.35mm
の圧電基板の両主面に、銀からなる厚み8μmの電極を
焼付により形成して、直列共振子3・4ならびに並列共
振子5・6を作製した。
【0035】次に、リン青銅からなる厚み0.15mmおよ
び 0.1mmの板材から、プレスフォーミングにより端子
板7〜10およびU字状端子板11を作製した。ここで、各
端子板の板状部の寸法は5mm×5mmとし、そのほぼ
中央部にはプレスフォーミングにより 0.8mmφの大き
さの突起を形成した。また、引出部を設ける端子板に
は、プレスフォーミングにより幅 0.8mm×長さ 3.5m
mの寸法の引出部を形成した。これらの端子板のうち端
子板9およびU字状端子板11には、プレスフォーミング
によって、板状部が突起側に凸状に反っており、かつ板
状部間の2つの突起周辺の反り量を+20μmとした、2
つ折り状に折り返して重ね合わされた板状部を形成した
ものを用意した。
【0036】また、絶縁スペーサ12としてはテフロン樹
脂からなる長さ5mm×幅5mm×厚み 0.1mmのもの
を用意し、バネ13としてはリン青銅からなる長さ5mm
×幅5mm×厚み 0.1mmの寸法のお碗形状のものを用
意した。さらに、ケース14としてPBTからなる長さ
6.5mm×幅 6.4mm×高さ 6.3mm(外寸)、長さ 5.
5mm×幅 5.1mm×高さ 5.2mm(内寸)のものを、
蓋15として紙からなる長さ 5.5mm×幅 5.1mm×厚み
0.2mmのものを用意した。
【0037】そして、上記の直列共振子3・4、並列共
振子5・6、端子板7〜10、U字状端子板11、絶縁スペ
ーサ12、バネ13を、図1に示した組合せでケース14内に
組み込み、蓋15をエポキシ樹脂によって接合封止して、
本発明の圧電共振部品Aを得た。なお、この圧電共振部
品Aの特性の設計値は、共振周波数 450kHz、GDT
(群遅延時間)偏差10μsec以下( 450±2 kHz以
内にて)である。
【0038】一方、折り返された板状部の2つの突起周
辺の反り量を−20μm(外反り)とした端子板を用いた
他は上記と同様にして、特性の設計値が同じ比較例の圧
電共振部品Bも作製した。
【0039】これら本発明の圧電共振部品Aおよび比較
例の圧電共振部品Bにつき、ネットワークアナライザ
(ゲイン・フェーズアナライザ)によって、減衰量〔A
TT〕および群遅延時間〔GDT〕の初期特性を測定し
た。また耐衝撃性の評価として、それぞれの圧電共振部
品AおよびBに、ケース上部3cmの高さから重さ15g
のアルミ製の重りを自然落下で3回落として衝撃を加
え、その後の減衰量〔ATT〕および群遅延時間〔GD
T〕も測定した。それらの結果を図4および図5に示
す。
【0040】図4および図5は、それぞれ本発明の圧電
共振部品Aおよび比較例の圧電共振部品Bについての測
定結果を示す線図である。これらの図において、横軸は
周波数(単位:kHz)を表わし、縦軸は左側が減衰量
〔ATT〕(単位:dB)を、右側が群遅延時間〔GD
T〕(単位:μsec)を表わす。また、特性線のうち
実線は初期特性を、破線は耐衝撃試験後の特性を示して
おり、特性線に付された符号のうちAは減衰量の特性、
Gは群遅延時間の特性であることを表わしている。
【0041】図4の結果によれば、本発明の圧電共振部
品Aにおいては、減衰量の初期特性A1および群遅延時
間の初期特性G1に対して、耐衝撃性試験後の減衰量特
性A2および群遅延時間特性G2にはほとんど変化が見
られず、非常に安定した特性であることが分かる。これ
に対して図5の結果より分かるように、比較例の圧電共
振部品Bにおいては、減衰量の初期特性A3および群遅
延時間の初期特性G3に対して、耐衝撃性試験後の減衰
量特性A4および群遅延時間特性G4には端子共振によ
る変化が見られ、減衰量にはリップルが発生し、群遅延
時間にはディップが発生して偏差が劣化している。これ
により、本発明の圧電共振部品Aであれば、耐衝撃性に
優れた安定した特性を有していることが確認できた。
【0042】以上の結果より、本発明の構成の圧電共振
部品によれば、端子板の全体としての厚みを増すことな
く、サイズの大きな部品点数を増やすこともなく、また
組立工数を増加させることもなく、折り返して形成した
端子板における端子共振を抑制して圧電素子の振動特性
の変動をなくすことができ、安定した特性の圧電共振部
品が得られることが確認できた。
【0043】また、組立にかかる部品点数が増加しない
ことから、組立工数の増加による製造コストや組立ミス
の増加を抑えることもできた。
【0044】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、圧
電素子間に介装されて突起により圧電素子の電極に接触
して、圧電素子を保持し、かつ電極と導通する端子板の
少なくとも1つが、隣り合わせた圧電素子にそれぞれ突
起が向き合うように板状部が2つ折り状に折り返して重
ね合わされた圧電共振部品において、折り返された板状
部のそれぞれが突起が形成された側に凸状に反ってお
り、かつ圧電素子間に介装する前の状態における板状部
間の2つの突起周辺の反り量を0〜50μm(0を含ま
ず)としたことにより、これら端子板における圧電素子
からの振動による端子共振を抑制することができ、特性
が変動しない高品位の圧電共振部品を提供することがで
きた。
【0045】そして、本発明の圧電共振部品であれば、
特に 420kHz帯用や 450kHz・455kHz帯用など
の中間周波フィルタに好適なものとなり、同様の端子板
を用いる発振子などの各種圧電共振部品においても、端
子共振による特性の変動が生じない安定したものとな
る。
【0046】また本発明によれば、組立にかかる部品点
数が増加しないことから、組立工数の増加による製造コ
ストや組立ミスの増加を抑えることができ、それにより
特性の変動を抑制した安価な圧電共振部品を提供するこ
とができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧電共振部品の実施例の構成を示す断
面図である。
【図2】本発明の圧電共振部品の端子板の要部断面図で
ある。
【図3】(a)〜(c)は圧電共振部品の端子板におけ
る2つの突起周辺の反りの状態を示す要部断面図であ
る。
【図4】本発明の実施例における圧電共振部品の共振特
性を示す線図である。
【図5】本発明の比較例における圧電共振部品の共振特
性を示す線図である。
【符号の説明】
1、7〜10、16・・・端子板 2・・・・・・・・・圧電共振部品 3、4・・・・・直列共振子(圧電素子) 5、6・・・・・並列共振子(圧電素子) 11・・・・・・・U字状端子板 1a、7a〜11a、16a・・・板状部 1b、7b〜11b、16b・・・突起 7c〜10c・・・・・・・・・引出部 9d、11d・・・・・・・・・折り返し部 D・・・・・・・2つの突起周辺の反り量

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に電極が形成された複数の圧電素子
    と、該圧電素子間に介装され、電極と接触するようにほ
    ぼ中央部に突起が形成された端子板とからなる圧電共振
    部品であって、前記端子板は2つ折り状で、かつ突起が
    それぞれ背中合わせに形成されるとともに、該突起周辺
    には圧電素子間に介装前の状態にて0〜50μm(0は
    含まず)の反りが突起側に凸状に形成されていることを
    特徴とする圧電共振部品。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010124015A (ja) * 2008-11-17 2010-06-03 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 圧電デバイスとその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010124015A (ja) * 2008-11-17 2010-06-03 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 圧電デバイスとその製造方法
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