JPH09186552A

JPH09186552A - ラダー形圧電フィルター

Info

Publication number: JPH09186552A
Application number: JP7342299A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Kiyohara; 敏史清原; Katsuhiko Onizuka; 克彦鬼塚
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のラダー形圧電フィルターは、製品寸法が
大きくなりすぎ、移動体通信用端末器等の小形化の障害
となっており、構造が複雑で製造工程が多く、コストが
高いという問題点を有していた。【解決手段】複数の直列圧電共振子と複数の並列圧電共
振子を相互に電気的に接続してなるラダー形圧電フィル
ターにおいて、ｎ段目の圧電共振子とｎ＋１段目の圧電
共振子とを共用電極を介して一体に形成した圧電構造体
を具備することを特徴とし、前記圧電構造体は、ｎ段目
の圧電共振子とｎ＋１段目の圧電共振子における圧電体
の分極方向が正反対であり、ｎ段目の圧電共振子とｎ＋
１段目の圧電共振子の形状とが、共用電極に対して対称
であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電性セラミック
スの共振現象を利用した電子部品、例えば、カーステレ
オ，コードレス電話，ページャ等の移動体通信で用いら
れるセラミックフィルターに関するものであって、直列
共振子、及び、並列共振子を相互に電気的に接続してな
るラダー形（梯子形）圧電フィルターに関する。

【０００２】

【従来技術】圧電共振子を用いたフィルターとしては、
近年、映像信号や音声信号など通信情報量の大容量化
や、自動車電話，移動体通信などの通信端末の多様化に
伴い、高選択，低損失，高信頼性であり、しかも、コン
パクトである製品が望まれている。

【０００３】従来のラダー形圧電フィルターを、４枚の
圧電共振子をケース内に収納した４素子形（２段形）ラ
ダー形圧電フィルターを例にとり、図面に基づき説明す
る。

【０００４】ラダー形圧電フィルターの電気的接続図を
図３に示す。図３に示すように、ラダー形圧電フィルタ
ーは１個の直列共振子Ａ１と１個の並列共振子Ｂ１とを
電気的に接続して１つのフィルター回路Ｃ１を構成し得
るようにし、このフィルター回路を１単位として、図４
に示すように、フィルター回路Ｃ１（１段目）と、同様
に直列共振子Ａ２と並列共振子Ｂ２とからなるフィルタ
ー回路Ｃ２（２段目）とを組み合わせてフィルターが構
成される。つまり、ラダー形圧電フィルターは、一般に
は、２〜ｎ個のフィルター回路の組み合わせで構成され
る。ができる。

【０００５】図４に従来のラダー形圧電フィルターの構
成図を示す。この図４に示すように、従来のラダー形圧
電フィルター３１においては、４枚の圧電共振子Ａ１，
Ａ２，Ｂ１、Ｂ２（１段目の直列共振子Ａ１、１段目の
並列共振子Ｂ１、２段目の直列共振子Ａ２、２段目の並
列共振子Ｂ２）、端子板３２，３３，３４，３５，３
６，３７、３８、絶縁板３９、前記各端子板から延長さ
れた接続用端子４０、およびケース４１で構成されてい
る。各端子板３２，３３，３４，３５，３６，３７、３
８は、各々圧着用突起４を有しており、前記圧着用突起
を介して、各圧電共振子Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が所定
のフィルター回路を構成するよう積層され、電気的に接
続されたうえで、ケース４１内に収納され、ラダー形圧
電フィルターが構成されている。

【０００６】かくして、構成されたラダー形圧電フィル
ターは前記接続用端子４０によって外部の所要の導電回
路と接続されフィルターとして機能する。なお、前記接
続端子４０はケース４１の下面から取り出しても良い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構造においては、図５の４枚の圧電共振子をケース内に
収納した４素子形ラダー形圧電フィルターを例にとれ
ば、上記したように、２個の直列共振子Ａ１，Ａ２と，
２個の並列共振子Ｂ１，Ｂ２とを、各々圧着用突起４２
を有する端子板３２〜３８を介して電気的に接続してラ
ダー形圧電フィルターを構成していたため、空間部が多
く製品の寸法が大きくなりすぎ、移動体通信などの端末
機器をコンパクトにすることが出来なかった。しかも、
構造が複雑なため、製造工程が多く、コストが高くなる
という問題点も有していた。

【０００８】本発明は、高選択，低損失，高信頼性で、
しかも、小形で、製造工程が少なく、より安価なラダー
形圧電フィルターを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、２つの圧電共振子を共
用電極を介して一体に成形した圧電構造体を作製し、こ
れをフィルター内に内蔵させることにより，高選択、低
損失、高信頼性で、しかも、小形で、製造工程が少な
く、より安価なラダー形圧電フィルターを提供すること
ができることを見出した。

【００１０】即ち、本発明のラダー形圧電フィルター
は、複数の直列共振子と複数の並列共振子を相互に電気
的に接続してなるものであり、前記複数の共振子のうち
少なくとも１組の共振子が、ｎ段目の圧電共振子とｎ＋
１段目の圧電共振子とを共用電極を介して一体に形成し
た圧電構造体を具備することを特徴とする。

【００１１】また、この圧電構造体のｎ段目の圧電共振
子とｎ＋１段目の圧電共振子における圧電体の分極方向
が正反対であることを特徴とし、さらには、圧電構造体
のｎ段目の圧電共振子の形状が、ｎ＋１段目の圧電共振
子の形状と、共用電極に対して対称であることを特徴と
するものである。

【００１２】

【作用】従来のラダー形圧電フィルターにおいては、１
つ１つの圧電共振子を圧着用突起を有する端子板を介し
て電気的に接続していたのに対し、本発明のラダー形圧
電フィルターでは、ｎ段目の圧電共振子とｎ＋１段目の
圧電共振子を共用電極を介して一体に成形した圧電構造
体をフィルター内に配置することにより、接続部の構造
を小形で単純化でき、その結果として、高選択、低損
失、高信頼性で、しかも、小形で、製造工程が少なく、
より安価なラダー形圧電フィルターを提供すことができ
る。

【００１３】なお、圧電構造体におけるｎ段目の圧電共
振子とｎ＋１段目の圧電性共振子における圧電体の分極
方向は正反対であり、また、圧電構造体のｎ段目の圧電
共振子とｎ＋１段目の圧電共振子の形状とを、前記共用
電極に対し対称な形状とすることにより、屈曲モードス
プリアスの発生を抑制することができ、さらに高選択、
低損失なフィルターが得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明のラダー形圧電フィルター
の構造においては、２つの圧電体が共用電極を介して一
体に形成された圧電構造体を具備する。図１に示すよう
に、この圧電構造体１は、第１圧電体２と第２圧電体３
とが共用電極４を挟持した構造からなり、第１圧電体２
と第２圧電体３とは、共用電極４、および信号取り出し
線５を介して接合されている。信号取り出し線５は圧電
構造体１の共用電極４に電気的に接続されている。第１
圧電体２と第２圧電体３は、例えば、チタン酸ジルコン
酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ_XＴｉ_1-X）Ｏ₃（以後、単にＰＺＴと
いう。）から構成されており、第１圧電体２と第２圧電
体３とが同一形状，同一厚みの形状からなる。また、共
用電極４は、例えば、Ａｇエポキシから構成されてお
り、信号取り出し線５はＰｔ等の伸線で構成されてい
る。

【００１５】そして、圧電構造体１の厚み方向の両端面
には、第１電極６および第２電極７がそれぞれ被着形成
され、第１圧電体２と第２圧電体３の分極方向が正反対
とされている。図１に、第１圧電体２の分極方向（Ｘ）
および第２圧電体３の分極方向（Ｙ）を図示した。この
ような２つの圧電体が一体成形された圧電構造体１は、
第１電極６と第２電極７が同位相で共用電極４が逆位相
となるような交流電流を印加して使用される。また、第
１電極６と第２電極７の形状は、共用電極４をに対して
対称となる位置に同一形状で形成されている。

【００１６】本発明のラダー形圧電フィルターによれ
ば、上記のように構成される圧電構造体では、図４の電
気接続図における１段目の直列共振子Ａ１と２段目の直
列共振子Ａ２、もしくは１段目の並列共振子Ｂ１と２段
目の並列共振子Ｂ２とを一体化する。

【００１７】次に、上記の２つの圧電体が共用電極を介
して一体に成形された圧電構造体を用いた本発明のラダ
ー形圧電フィルターの構造を図２に示した。図２におい
て、Ａ１は１段目の直列共振子であり、Ａ２は２段目の
直列共振子であって、直列共振子Ａ１、Ａ２により第１
の圧電構造体８が構成されている。また、Ｂ１は１段目
の並列共振子であり、Ｂ２は２段目の並列共振子であっ
て、並列共振子Ｂ１，Ｂ２により第２の圧電構造体９が
構成されている。

【００１８】前記２つの圧電構造体８，９は、所定のフ
ィルター回路を構成するよう各端子板１０、１１、１
２、１３、絶縁体１４および信号取り出し線１５によ
り、電気的に接続されている。なお、端子板１０、１
１、１２、１３の所定の表面には圧力により電気的接続
を確実に行うために圧着用突起１６が形成されている。
さらに、第１および第２の圧電構造体８，９から導出さ
れた信号取り出し線１５、１６は各々端子板１２、１１
の表面に半田等の導電性材料１７により電気的に接続さ
れている。

【００１９】かくして、上記したように構成されたフィ
ルターとしての機能を有する回路は、ケース１８に収納
すると同時に、接続用端子１９、２０、２１を蓋体２２
に設けた貫通穴から導出されている。

【００２０】なお、この構造体においては、帯域および
補償減衰量を制御する必要から、並列共振子の静電容量
は直列共振子の静電容量より大きくなるように、並列共
振子表面の電極寸法を直列共振子表面の電極寸法より大
きくしたり、並列共振子の厚みを直列共振子の厚みより
薄くしたりして調整されている。

【００２１】以上、４素子形（２段形）のラダー形圧電
フィルターを例に挙げ説明したが、本発明は同様の方法
で４素子以上のラダー形圧電フィルターにも適用できる
ため、なんら、４素子形（２段形）のラダー形圧電フィ
ルターに限定するものではない。

【００２２】また、フィルターの構造においても、図１
および図２に限定されるものでなく、圧電構造体を具備
するという基本的な構成を有するものであれば、製造工
程または組み立て工程のさらに簡略化するために種々の
改良を行うことができる。

【００２３】次に、本発明のラダー形圧電フィルターの
製造方法を詳細に説明する。本発明に用いられる圧電構
造体は、例えば、所定の電気特性が得られるように調合
したＰＺＴ系セラミック原料を湿式混合し、この混合物
を脱水、乾燥した後、８００〜１２００℃で１〜３時間
仮焼し、当該仮焼物を再びボールミルで粉砕する。

【００２４】その後、この粉砕物に有機バインダーを混
合し、ドクターブレード法、あるいは押し出し成形法等
で所定厚みの２枚の短冊形シート状圧電成形体を形成す
る。

【００２５】前記、短冊形シート状圧電成形体は、その
短冊形状の短辺方向に圧電共振子が１個、長辺方向に多
数個の圧電共振子得られるよう、いわゆる、多数個取り
ができるようにその寸法が調整されている。

【００２６】次に、前記２枚の短冊形シート状圧電成形
体の各々を、大気中において所定温度で脱バインダーを
行い、この後大気中で１２００〜１３００℃の温度にて
２〜６時間焼成し２枚のＰＺＴ系セラミックからなる短
冊形圧電体基板を得る。その後、前記２枚の短冊形圧電
体基板の各々片面の中央付近に銀とガラスを含んだ導電
性ペーストを所定の形状に印刷し、５００〜６００℃で
焼き付け、図１における第１電極２と第２電極２を形成
する。

【００２７】そして、これら２枚の短冊形圧電体基板の
両面に１５０℃程度で硬化するポリマーを含んだＡｇペ
ースト（導電性ポリマー）を印刷し、硬化後所定温度の
シリコンオイル中で、前記２枚の短冊形圧電体基板に、
それぞれ３ｋＶ／ｍｍの電界を印加して分極処理を行
い、その後、導電性ポリマーを水洗して洗い落として、
分極された２枚の短冊形圧電体基板を得る。

【００２８】その後、一方の短冊形圧電体基板の片面
に、共用電極形成用のＡｇエポキシ等の導電性ペースト
を印刷するとともに、印刷したペースト上にＰｔ等から
なる複数の信号取り出し線を、多数個取りの数に応じて
前記短冊形圧電体基板の短辺と平行に整列配置し、その
上に一方の圧電体基板を積層して、導電性ペーストと信
号取り出し線を挟み込むようにして積層し加圧圧着す
る。この際の２枚の短冊形圧電体基板の分極方向が正反
対（対向する向き）になるように積層する。その後、こ
の積層体を１７０℃で１〜２時間加熱することにより、
多数個の圧電構造体が連結された圧電構造体基板を得
る。

【００２９】この後、この圧電構造体基板は、所定の寸
法にダイヤモンドホイール等で切断し、本発明に用いら
れる個々の圧電構造体を得る。また、必要に応じて切削
加工をしても良い。尚、分極を安定化させるために、圧
電構造体に対する分極処理後１５０〜２５０℃で１時間
の熱エージングを行っても良い。

【００３０】このようにして作製された圧電構造体を用
いて、図２に示したラダー形圧電フィルターは、つぎの
ように製造される。まず、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から
なる各端子板１０、１１、１２、１３にプレス加工にて
圧着用突起１６を形成し、その後折り曲げ加工により各
端子板から導出された接続端子１９、２０、２１を所定
の形状に形成する。所定の形状に形成された各端子板１
０、１１、１２、１３をフィルター回路を正しく形成す
るように、空隙部を有するように組み合わせて積層し、
その空隙部に直列共振用の圧電構造体８と、並列共振用
圧電構造体９を圧力挿入する。その後各圧電構造体８、
９の共用電極から導出されたＰｔ等からなる信号取り出
し線１５を接続端子１２、１１の所定の位置に半田等の
導電性材料１７を用い電気的に結合する。このように製
造された回路はケース１８内に圧力挿入され、蓋体２２
を挿入することにより、ラダー形圧電フィルターが完成
する。なお、接続端子１９、２０、２１の先端部は必要
に応じて折り曲げ加工を行っても良い。

【００３１】以上の製造方法の説明では、４素子形（２
段形）のラダー形圧電フィルターを例に挙げ説明した
が、更に多くの素子を有する多素子形（多段形）のラダ
ー形圧電フィルターにおいても同様な方法で製造が可能
である。さらに、製造工程や組み立て工程を簡略化する
ことを目的に種々の改良を行う事も当然可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、複数の直
列共振子と複数の並列共振子を相互に電気的に接続して
なるラダー形（梯子形）圧電フィルターにおいて、２つ
の圧電共振子とを共用電極を介して一体に形成した圧電
構造体をフィルター内に配置することにより、小形で高
信頼性で、しかも、製造工程が少なく、より安価で高選
択性で低損失な特性を有するラダー形圧電フィルターを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において用いられる圧電構造体の構造を
説明するための図である。

【図２】本発明のラダー形圧電フィルターの構造を説明
するための図である。

【図３】ラダー形圧電フィルターの電気接続図である。

【図４】従来のラダー形圧電フィルターを説明するため
の図である。

【符号の説明】

Ａ１、Ａ２直列圧電共振子Ｂ１，Ｂ２並列圧電共振子１，８，９圧電構造体２第１圧電体３第２圧電体４共用電極５信号取り出し線６第１電極７第２電極１０，１１，１２，１３端子板１４絶縁体１５信号取り出し線１６圧着用突起１７導電性材料１８ケース１９，２０，２１接続用端子２２蓋体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの直列圧電共振子と１つの並列圧電共
振子からなるフィルター回路を複数段電気的に接続して
なるラダー形圧電フィルターにおいて、ｎ段目の圧電共
振子とｎ＋１段目の圧電共振子とを共用電極を介して一
体に形成した圧電構造体を具備することを特徴とするラ
ダー形圧電フィルター。
【請求項２】前記圧電構造体が、ｎ段目の直列圧電共振
子とｎ＋１段目の直列圧電共振子、またはｎ段目の並列
圧電共振子とｎ＋１段目の並列圧電共振子とを共用電極
を介して一体に形成したものであることを特徴とするラ
ダー形圧電フィルター。
【請求項３】前記圧電構造体において、ｎ段目の圧電共
振子とｎ＋１段目の圧電共振子における圧電体の分極方
向が正反対であることを特徴とする請求項２記載のラダ
ー形圧電フィルター。
【請求項４】前記圧電構造体において、ｎ段目の圧電共
振子とｎ＋１段目の圧電共振子の形状が、共用電極に対
して対称であることを特徴とする請求項１記載のラダー
形圧電フィルター。