JPH1084244A

JPH1084244A - 圧電共振子およびそれを用いた電子部品

Info

Publication number: JPH1084244A
Application number: JP9014584A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Unami; 波俊彦宇; Jiro Inoue; 上二郎井
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 1998-03-31
Also published as: NO971938D0; EP0820144A2; DE69719414T2; EP0820144B1; US5912601A; CN1171657A; NO971938L; EP0820144A3; CN1078405C; DE69719414D1

Abstract

(57)【要約】【課題】スプリアスが小さく、共振周波数と反共振周
波数との差ΔＦが大きく、ΔＦを調整することができる
圧電共振子を提供する。【解決手段】圧電共振子１０は、直方体状の基体１２
を含む。基体１２は、積層される６層の圧電体層１２ａ
を含む。６層の圧電体層１２ａは、隣合う圧電体層１２
ａの分極方向が互いに逆向きになるように基体１２の長
手方向に分極される。６層の圧電体層１２ａの両面に
は、７つの電極１４ａ〜１４ｃがそれぞれ形成される。
７つの電極１４ａ〜１４ｃの対向する面積は、異なった
面積を有する。基体１２の対向側面において、１つおき
の電極１４ａ〜１４ｃが絶縁膜１６，１８で被覆され
る。それぞれの絶縁膜１６，１８は、異なる電極１４ａ
〜１４ｃを被覆するように形成される。外部電極２０，
２２が基体１２の対向側面に形成され、電極１４ａ〜１
４ｃに接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は圧電共振子および
それを用いた電子部品に関し、特にたとえば、圧電体の
機械的共振を利用した圧電共振子、およびそれを用いた
発振子，ディスクリミネータ，フィルタなどの電子部品
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３４は従来の圧電共振子の一例を示す
斜視図である。圧電共振子１は、たとえば平面視長方形
の板状の圧電体基板２を含む。圧電体基板２は、厚み方
向に分極される。圧電体基板２の両面には、電極３が形
成される。この電極３間に信号を入力することにより、
圧電体基板２の厚み方向に電界が印加され、圧電体基板
２は長さ方向に振動する。また、図３５に示すように、
平面視正方形の板状の圧電体基板２の両面に電極３を形
成した圧電共振子１がある。この圧電共振子１において
も、圧電体基板２は厚み方向に分極されている。この圧
電共振子１では、電極３間に信号を入力することによ
り、圧電体基板２の厚み方向に電界が印加され、圧電体
基板２が拡がり振動する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの圧電共振子
は、電界方向および分極方向と振動方向とが異なる圧電
横効果を利用している。この圧電横効果を利用した圧電
共振子の電気機械結合係数は、電界方向および分極方向
と振動方向とが一致した圧電縦効果を利用した圧電共振
子に比べて低い。そのため、圧電横効果を利用した圧電
共振子では、共振周波数と反共振周波数との差ΔＦが比
較的小さい。このことは、圧電共振子を発振子やフィル
タとして使用したときに、帯域幅が小さいという欠点に
つながる。そのため、圧電共振子やそれを用いた電子部
品において、特性の設計自由度が小さい。

【０００４】また、図３４に示す圧電共振子において
は、長さモードの１次共振を利用しているが、構造的
に、３次，５次などの奇数倍の高次モードや、幅モード
のスプリアスも大きく発生してしまう。スプリアスを抑
制するために、研磨加工を施したり、質量を付加した
り、電極形状を変更するなどの対策が考えられるが、こ
れらは製造コストの上昇につながる。

【０００５】さらに、圧電体基板が平面視長方形の板状
であるため、強度的な制約からあまり厚みを薄くするこ
とができない。そのため、電極間距離を小さくできず、
端子間容量を大きくすることができない。これは、外部
回路とのインピーダンス整合をとる場合に、極めて不都
合である。また、複数の圧電共振子を直列および並列に
交互に接続し、ラダーフィルタを形成する場合、減衰量
を大きくするためには直列共振子と並列共振子の容量比
を大きくする必要がある。しかしながら、上述のように
形状的な限界があり、大きい減衰量を得ることができな
い。

【０００６】また、図３５に示す圧電共振子では、拡が
りモードの１次共振を利用しているが、構造的に、拡が
りの３倍波や厚みモードなどのスプリアスが大きく発生
する。さらに、この圧電共振子では、長さ振動を利用す
る圧電共振子に比べて、同じ共振周波数を得るためにサ
イズが大きくなり、小型化が困難である。また、複数の
圧電共振子を用いてラダーフィルタを形成する場合、直
列共振子と並列共振子の容量比を大きくするために、直
列に接続される共振子の厚みを大きくするだけでなく、
圧電体基板の一部にのみ電極を形成して容量を小さくす
る手法が採用されている。この場合、部分電極にするこ
とによって、容量だけでなく共振周波数と反共振周波数
との差ΔＦも低下してしまう。それに合わせて、並列に
接続される共振子についても、ΔＦを小さくしなければ
ならず、結果的に圧電体基板の圧電性を有効に生かせ
ず、フィルタの通過帯域幅を大きくできないという問題
がある。

【０００７】そこで、本願発明者は、スプリアスが小さ
く、共振周波数と反共振周波数との差ΔＦが大きい圧電
共振子を考え出した。この圧電共振子は、長手方向を有
する基体を構成する複数の圧電体層と複数の電極とが交
互に積層され、複数の圧電体層が基体の長手方向に分極
された積層構造の圧電共振子である。積層構造の圧電共
振子では、圧電体層の分極方向と電界方向と振動方向と
が一致し、圧電縦効果を利用するため、振動方向が分極
方向や電界方向と異なる圧電横効果を利用した圧電共振
子に比べて、電気機械結合係数が大きくなり、共振周波
数と反共振周波数との差ΔＦが大きくなる。さらに、積
層構造の圧電共振子では、圧電縦効果を利用することに
より、幅モードや厚みモードなどのような基本振動と異
なるモードの振動が発生しにくくなる。

【０００８】この積層構造の圧電共振子では、基体を構
成する各圧電体層において基体の長手方向における寸法
が均一であるとともに各電極の面積も均一であるので、
各電極間の静電容量も均一となり、各圧電体層によって
圧電的に発生する駆動力も均一となる。

【０００９】ところが、長さ基本振動においては、基体
の長手方向における中央部ほど、そこから基体の長手方
向における端部までの質量が大きくなるので、強い駆動
力が必要とされる。そのため、この積層構造の圧電共振
子では、電気機械結合係数が十分には大きくならず、し
たがって、ΔＦも十分には大きくならない。

【００１０】さらに、この積層構造の圧電共振子では、
高次モードの振動が発生しにくくなるが、各圧電体層に
おいて基体の長手方向における寸法が均一であるととも
に各電極の面積も均一であるので、各電極間の静電容量
が均一であり、たとえば３次，５次などの奇数倍の高次
モードによって各圧電体層に発生する電荷が十分に打ち
消し合わずに残り、高次モードのスプリアスが発生す
る。

【００１１】それゆえに、この発明の主たる目的は、ス
プリアスが小さく、共振周波数と反共振周波数との差Δ
Ｆが大きく、ΔＦを調整することができる圧電共振子お
よびそれを用いた電子部品を提供することである。

【００１２】この発明の他の目的は、スプリアスがさら
に小さく、共振周波数と反共振周波数との差ΔＦがさら
に大きい圧電共振子およびそれを用いた電子部品を提供
することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる圧電共
振子は、長手方向を有する基体と、基体の長手方向と直
交しかつ基体の長手方向に間隔を隔てて配置される複数
の電極とを含み、基体は、積層される複数の圧電体層を
含み、複数の圧電体層は、基体の長手方向に分極され、
複数の電極は、圧電体層において基体の長手方向に直交
する面に形成され、複数の電極のうちの少なくとも１組
の対向する面積は、他の電極の対向する面積とは異なっ
た面積を有する、圧電共振子である。

【００１４】この発明にかかる圧電共振子において、複
数の電極の対向する面積は、基体の長手方向における中
央部に近づくほど広く形成されることが好ましい。

【００１５】さらに、この発明にかかる圧電共振子にお
いて、支持部材と、基体の長手方向のほぼ中央部と支持
部材との間に配置される取付部材とが含まれてもよい。

【００１６】また、この発明にかかる電子部品は、上述
の圧電共振子を用いた電子部品であって、支持部材を、
表面にパターン電極の形成された絶縁体基板で構成し、
絶縁体基板上に取付部材を介して基体を取り付けるとと
もに、絶縁体基板上に基体を覆うようにキャップを配置
したことを特徴とする、電子部品である。

【００１７】さらに、この発明にかかる電子部品は、上
述の圧電共振子を用いた電子部品であって、支持部材
を、表面にパターン電極の形成された絶縁体基板で構成
し、絶縁体基板上に、ラダー型フィルタを構成するよう
に複数の基体を取付部材を介して取り付けるとともに、
絶縁体基板上に基体を覆うようにキャップを配置したこ
とを特徴とする、電子部品である。

【００１８】

【作用】この発明にかかる圧電共振子では、圧電体層の
分極方向と電界方向と振動方向とが一致し、圧電縦効果
を利用している。そのため、振動方向が分極方向や電界
方向と異なる圧電横効果を利用した圧電共振子に比べ
て、電気機械結合係数が大きくなり、共振周波数と反共
振周波数との差ΔＦが大きくなる。また、圧電縦効果を
利用することにより、幅モードや厚みモードなどのよう
な長さモードの基本振動と異なるモードの振動が発生し
にくくなる。

【００１９】さらに、この発明にかかる圧電共振子で
は、複数の電極の対向する面積が異なった面積を有する
ので、それらの面積を調整することによって、ΔＦを調
整することができる。

【００２０】また、この発明にかかる圧電共振子では、
各圧電体層において基体の長手方向における寸法が均一
で各圧電体層において基体の長手方向に直交する面全面
に電極が形成された積層構造の圧電共振子と比べて、基
体の長手方向における中央部に近づくほど、電極の対向
する面積が広く形成される場合、電極間の静電容量が大
きくなり、圧電体層による駆動力も強くなる。このよう
に基体の長手方向の中央部において長さ基本振動で要求
される強い駆動力が得られるので、電気機械結合係数が
さらに大きくなり、したがって、ΔＦもさらに大きくな
る。

【００２１】さらに、この発明にかかる圧電共振子で
は、電極対向面積が均一な積層構造の圧電共振子と比べ
て、基体の長手方向における中央部に近づくほど、電極
の対向する面積が広く形成される場合、電極間の静電容
量が大きくなるので、たとえば３次，５次などの奇数倍
の高次モードによって各圧電体層に発生する電荷が相殺
され、高次モードのスプリアスが抑圧される。

【００２２】この発明にかかる圧電共振子を用いて、発
振子，ディスクリミネータ，フィルタなどの電子部品を
作製する場合、パターン電極を形成した絶縁体基板上に
圧電共振子を取り付け、さらにキャップで覆うことによ
って、チップ型の電子部品とすることができる。

【００２３】

【発明の効果】この発明によれば、スプリアスが小さ
く、共振周波数と反共振周波数との差ΔＦが大きく、Δ
Ｆを調整することができる圧電共振子が得られる。

【００２４】また、この発明によれば、電極対向面積が
均一な圧電共振子に比べて、共振周波数と反共振周波数
との差ΔＦをさらに大きくすることができるため、広帯
域の圧電共振子を得ることができる。また、この発明に
かかる圧電共振子では、基本振動と異なるモードの振動
を発生しにくくすることができ、スプリアスをさらに小
さくすることができる。

【００２５】さらに、この発明にかかる圧電共振子を用
いて電子部品を作製する場合、チップ型の電子部品とす
ることができるので、回路基板などに実装することが簡
単である。

【００２６】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態の一
例を示す斜視図であり、図２はその図解図である。図１
および図２に示す圧電共振子１０は、たとえば３．８ｍ
ｍ×１ｍｍ×１ｍｍの直方体状の基体１２を含む。基体
１２は、たとえば圧電セラミックからなり積層される６
層の圧電体層１２ａを含む。これらの圧電体層１２ａ
は、それぞれ、同じ寸法に形成される。また、これらの
圧電体層１２ａは、図２の矢印で示すように、隣合う圧
電体層の分極方向が互いに逆向きになるように基体１２
の長手方向に分極される。

【００２８】基体１２の６層の圧電体層１２ａにおいて
基体１２の長手方向に直交する両主面には、７つの電極
１４ａ〜１４ｃがそれぞれ形成される。この場合、これ
らの電極１４ａ〜１４ｃは、基体１２の長手方向に直交
しかつ基体１２の長手方向に間隔を隔てて配置される。
そのため、これらの電極１４ａ〜１４ｃ間の間隔は、６
層の圧電体層１２ａにおいて基体１２の長手方向におけ
る各寸法と同じになる。

【００２９】基体１２の長手方向における中央部に位置
する１つの電極１４ａとそれに最も接近する２つの電極
１４ａとは、それぞれ、図３に示すように、圧電体層１
２ａの主面の全面に形成され、圧電体層１２ａの主面の
面積の１００％の面積を有する。また、それらの３つの
電極１４ａの外側の２つの電極１４ｂは、それぞれ、図
４に示すように、圧電体層１２ａの主面の幅方向におけ
る中央寄りに形成され、圧電体層１２ａの主面の面積の
９５％の面積を有する。さらに、一番外側に位置する２
つの電極１４ｃは、それぞれ、圧電体層１２ａの主面の
幅方向における中央部に細長く形成され、圧電体層１２
ａの主面の面積の５％の面積を有する。したがって、基
体１２の長手方向において、中央部に位置する１番目の
電極１４ａと２番目の電極１４ａとの対向する面積、２
番目の電極１４ａと３番目の電極１４ｂとの対向する面
積、３番目の電極１４ｂと一番外側に位置する４番目の
電極１４ｃとの対向する面積は、それぞれ、圧電体層１
２ａの主面の面積の１００％の面積、９５％の面積、５
％の面積となる。すなわち、これらの電極１４ａ〜１４
ｃの対向する面積は、基体１２の長手方向における中央
部に近づくほど広く形成される。

【００３０】なお、図２および図４において、電極１４
ｂは小さめに誇張して記載され、電極１４ｃは大きめに
誇張して記載されている。

【００３１】また、電極の対向する面積を適当な面積に
調整するためには、たとえば、図５（Ａ）に示すよう
に、圧電体層１２ａの主面にストライプ状に電極１４が
形成されたり、図５（Ｂ）に示すように、圧電体層１２
ａの主面に電極１４が形成され、その電極１４に孔１５
が形成されたりしてもよい。

【００３２】基体１２の対向する側面には、それぞれ複
数の絶縁膜１６，１８が形成される。基体１２の一方の
側面においては、電極１４ａ〜１４ｃの端面の露出部
が、１つおきに絶縁膜１６で被覆される。また、基体１
２の他方の側面においては、一方の側面で絶縁膜１６に
被覆されていない電極１４ａ〜１４ｃの端面の露出部
が、１つおきに絶縁膜１８で被覆される。これらの絶縁
膜１６，１８が形成された基体１２の２つの側面が、後
述の外部電極との接続部となる。

【００３３】さらに、これらの接続部、すなわち基体１
２の絶縁膜１６，１８が形成された側面には、外部電極
２０，２２が形成される。したがって、電極２０には絶
縁膜１６で被覆されていない電極１４ａ〜１４ｃが接続
され、電極２２には絶縁膜１８で被覆されていない電極
１４ａ〜１４ｃが接続される。つまり、電極１４ａ〜１
４ｃの隣合うものが、それぞれ電極２０および電極２２
に接続される。

【００３４】この圧電共振子１０では、外部電極２０，
２２が入出力電極として使用される。このとき、外部電
極２０，２２に信号を与えることにより、隣合う電極１
４ａ〜１４ｃ間に電界が印加されるため、基体１２の各
圧電体層１２ａは圧電的に活性となる。この場合、基体
１２の互いに逆向きに分極した圧電体層１２ａに、互い
に逆向きの電圧が印加されるため、圧電体層１２ａは全
体として同じ向きに伸縮しようとする。そのため、圧電
共振子１０全体としては、基体１２の中心部をノードと
した長さ振動の基本モードが励振される。

【００３５】この圧電共振子１０では、圧電体層１２ａ
の分極方向，入力信号による電界方向および圧電体層１
２ａの振動方向が一致する。つまり、この圧電共振子１
０は、圧電縦効果を利用した共振子となる。そのため、
この圧電共振子１０は、分極方向および電界方向と振動
方向とが異なる圧電横効果を利用した圧電共振子に比べ
て、電気機械結合係数が大きい。そのため、この圧電共
振子１０では、従来の圧電横効果を利用した圧電共振子
に比べて、共振周波数と反共振周波数との差ΔＦが大き
い。したがって、この圧電共振子１０では、従来の圧電
横効果を利用した圧電共振子に比べて、帯域幅の大きい
特性を得ることができる。

【００３６】圧電縦効果と圧電横効果の違いを測定する
ために、図６，図７および図８に示す圧電共振子を作製
した。図６に示す圧電共振子は、４．０ｍｍ×１．０ｍ
ｍ×０．３８ｍｍの圧電体基板の厚み方向の両面に電極
を形成したものである。圧電体基板は、厚み方向に分極
されており、電極に信号を与えることによって、長さ振
動が励振される。図７に示す圧電共振子は、図６に示す
圧電共振子と同じ寸法で、圧電体基板の長手方向の両面
に電極を形成したものである。圧電体基板は、長手方向
に分極されており、電極に信号を与えることによって、
長さ振動が励振される。また、図８に示す圧電共振子
は、４．７ｍｍ×４．７ｍｍ×０．３８ｍｍの圧電体基
板の厚み方向の両面に電極を形成したものである。圧電
体基板は厚み方向に分極されており、電極に信号を与え
ることによって、拡がり振動が励振される。つまり、図
６および図８に示す圧電共振子が圧電横効果を利用して
おり、図７に示す圧電共振子が圧電縦効果を利用してい
る。

【００３７】これらの圧電共振子について、共振周波数
Ｆｒと電気機械結合係数Ｋを測定し、その結果を表１，
表２および表３に示した。表１は図６に示す圧電共振子
の測定結果であり、表２は図７に示す圧電共振子の測定
結果であり、表３は図８に示す圧電共振子の測定結果で
ある。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】これらの測定結果からわかるように、圧電
縦効果を利用した圧電共振子のほうが、圧電横効果を利
用した圧電共振子より電気機械結合係数Ｋが大きく、し
たがって共振周波数と反共振周波数の差ΔＦが大きい。
また、圧電縦効果を利用した圧電共振子で最も大きいス
プリアスについては、長さの３倍波で電気機械結合係数
Ｋが１２．２％である。しかも、基本振動と異なる幅モ
ードにおける電気機械結合係数Ｋは４．０％と小さい。
それに対して、圧電横効果を利用した長さ振動の圧電共
振子では、幅モードにおける電気機械結合係数Ｋが２
５．２％と大きく、圧電横効果を利用した拡がり振動の
圧電共振子では、厚みモードにおける電気機械結合係数
Ｋが２３．３％と大きい。したがって、圧電縦効果を利
用した圧電共振子は、圧電横効果を利用した圧電共振子
に比べて、スプリアスが小さいことがわかる。

【００４２】また、この圧電共振子１０では、複数の電
極１４ａ〜１４ｃの対向する面積が異なった面積を有す
るので、それらの面積を調整することによって、ΔＦを
調整することができる。

【００４３】さらに、この圧電共振子１０では、電極対
向面積が均一な積層構造の圧電共振子と比べて、基体１
２の長手方向における中央部に近づくほど、電極１４ａ
〜１４ｃの対向する面積が広く形成されるので、電極１
４ａ〜１４ｃ間の静電容量が大きくなり、圧電体層１２
ａによる駆動力も強くなる。このように、この圧電体共
振子１０では、電極対向面積が均一な積層構造の圧電体
共振子と比べて、基体１２の長手方向の中央部に近づく
ほど長さ基本振動で要求される強い駆動力が得られるの
で、電気機械結合係数がさらに大きくなり、したがっ
て、ΔＦもさらに大きくなる。

【００４４】すなわち、長さ基本振動においては、基体
の長手方向における中央部ほど、そこから基体の長手方
向における端部までの質量が大きくなるので、強い駆動
力が必要とされる。理想的には、図９に示すように、基
体の長さを半波長とし基体の長手方向における中央部を
最大値とする余弦曲線に対応する強さの異なった駆動力
が必要とされる。それに対して、この圧電共振子１０に
おいては、特に、基体１２の長手方向における中央部に
近づくほど、電極１４ａ〜１４ｃの対向する面積が広く
形成されるので、基体１２の長手方向の全体において、
長さ基本振動に好ましい強さの異なった駆動力が得ら
れ、電気機械結合係数およびΔＦが大きくなる。

【００４５】複数の電極間の間隔の違いによるΔＦなど
の違いを測定するために、図１０に示す積層構造の圧電
共振子を作製した。図１０に示す積層構造の圧電共振子
は、図１および図２に示す圧電共振子１０と比べて、特
に、７つの電極１４ａ〜１４ｃが圧電体層１２ａにおい
て基体１２の長手方向に直交する主面の全面に形成され
ている。したがって、図１０に示す積層構造の圧電共振
子では、電極１４ａ〜１４ｃの対向する面積が、それぞ
れ、圧電体層１２ａの主面の面積と同じ面積になる。

【００４６】図１および図２に示す圧電共振子１０と図
１０に示す圧電共振子とについて、共振周波数Ｆｒおよ
び反共振周波数Ｆａを測定し、共振周波数Ｆｒ，反共振
周波数Ｆａ，それらの差ΔＦおよびΔＦ／Ｆａを表４に
示した。

【００４７】

【表４】

【００４８】表４に示した結果からわかるように、図１
および図２に示す圧電共振子１０では、図１０に示す圧
電共振子と比べて、ΔＦおよびΔＦ／Ｆａが大きいこと
がわかる。

【００４９】さらに、図１および図２に示す圧電共振子
１０では、図１０に示す圧電共振子と比べて、基体１２
の長手方向における中央部に近づくほど電極１４ａ〜１
４ｃ間の静電容量が大きくなるので、たとえば３次，５
次などの奇数倍の高次モードによって各圧電体層１２ａ
に発生する電荷が相殺され、高次モードのスプリアスが
抑圧される。

【００５０】たとえば、３次モードのスプリアスについ
ては、図１０に示す圧電共振子では、図１１に示すよう
に、基体の長手方向の一端から他端にわたって均一な振
幅の電荷が発生し、電荷が十分に打ち消し合わずに残る
が、図１および図２に示す圧電共振子１０では、図１２
に示すように、基体の長手方向における中央部に近づく
ほど大きな振幅の電荷が発生し、大部分の電荷が相殺さ
れる。さらに、５次モードのスプリアスについては、図
１０に示す圧電共振子では、図１３に示すように、基体
の長手方向の一端から他端にわたって均一な振幅の電荷
が発生し、電荷が十分に打ち消し合わずに残るが、図１
および図２に示す圧電共振子１０では、図１４に示すよ
うに、基体の長手方向における中央部に近づくほど大き
な振幅の電荷が発生し、大部分の電荷が相殺される。ま
た、７次、９次、１１次などの奇数次モードのスプリア
スについても、３次、５次モードのスプリアスと同様
に、大部分の電荷が相殺される。したがって、図１およ
び図２に示す圧電共振子１０では、図１０に示す圧電共
振子と比べて、高次モードのスプリアスが抑圧される。

【００５１】さらに、図１および図２に示す圧電共振子
１０では、たとえば電極１４ａ〜１４ｃの対向する面
積、圧電体層１２ａおよび電極１４ａ〜１４ｃの数、圧
電体層１２ａにおいて基体１２の長手方向における寸法
を調整することによって、共振子の容量を調整すること
ができる。つまり、電極１４ａ〜１４ｃの対向する面積
を広くしたり圧電体層１２ａおよび電極１４ａ〜１４ｃ
の数を増やしたり圧電体層１２ａにおいて基体１２の長
手方向における寸法を短くしたりすれば、共振子の容量
を大きくすることができ、逆に、電極１４ａ〜１４ｃの
対向する面積を狭くしたり圧電体層１２ａおよび電極１
４ａ〜１４ｃの数を減らしたり圧電体層１２ａにおいて
基体１２の長手方向における寸法を長くしたりすれば、
共振子の容量を小さくすることができる。したがって、
圧電共振子１０の電極１４ａ〜１４ｃの対向する面積、
圧電体層１２ａおよび電極１４ａ〜１４ｃの数、圧電体
層１２ａにおいて基体１２の長手方向における寸法を調
整することにより、容量を調整することができ、容量の
設計自由度が大きい。そのため、圧電共振子１０を回路
基板などに取り付けて用いるとき、外部回路とのインピ
ーダンス整合をとることが容易である。

【００５２】なお、電極１４ａ〜１４ｃと外部電極２
０，２２とを接続するためには、図１５に示すように、
電極１４ａ〜１４ｃが１つおきに露出するように、切欠
部５０を形成した絶縁膜１６，１８を形成してもよい。
そして、絶縁膜１６，１８上に外部電極２０，２２を形
成すれば、電極１４ａ〜１４ｃが交互に２つの外部電極
２０，２２に接続される。また、図１６に示すように、
基体１２の１つの側面に、２つの外部電極２０，２２を
形成してもよい。この場合、基体１２の１つの側面にお
いて、２列に絶縁膜１６，１８が形成されることによ
り、２列の接続部が形成される。これらの２列の絶縁膜
１６，１８は、それぞれ１つおきの電極１４ａ〜１４ｃ
上に形成される。このとき、２列の絶縁膜１６，１８
は、互いに異なる電極１４ａ〜１４ｃ上に形成される。
そして、これらの絶縁膜１６，１８上に、２列の外部電
極２０，２２が形成される。なお、一番外側の２つの電
極１４ｃは、それぞれ、外部電極２２に接続されるよう
に、たとえばＴ字形に形成される。図１５および図１６
に示す圧電共振子についても、図１および図２に示す圧
電共振子と同様の効果を得ることができる。

【００５３】また、図１７に示すように、電極１４ａ〜
１４ｃを交互に基体１２の対向する側面に引き出しても
よい。そして、基体１２の対向する側面に、外部電極２
０，２２を形成すればよい。図１７に示す圧電共振子１
０では、電極１４ａ〜１４ｃの端面が１つおきに露出し
ているため、基体１２の側面に外部電極２０，２２を形
成するだけで、電極１４ａ〜１４ｃが１つおきに外部電
極２０，２２に接続される。したがって、基体１２の側
面に絶縁膜を形成する必要がない。この場合、各電極１
４ａ〜１４ｃは、圧電体層１２ａの一方端縁に至らない
ようにギャップを残して、圧電体層１２ａ上に形成され
ればよい。

【００５４】図１７に示す圧電共振子１０では、基体１
２の断面において、全面に電極１４ａ〜１４ｃが形成さ
れていない。したがって、隣接する電極１４ａ〜１４ｃ
の対向面積は、全面電極に比べて小さい。そのため、こ
の対向面積によって、圧電共振子１０の容量やΔＦを変
えることができる。すなわち、電極１４ａ〜１４ｃの対
向面積が小さくなるにつれて、容量およびΔＦが小さく
なる。

【００５５】なお、上述の各圧電共振子１０では、基体
１２の長手方向の一端から他端にわたって圧電的に活性
となり振動するように構成されているが、基体１２の長
手方向における一部分が、圧電的に活性とならない不活
性部で形成されてもよい。このような不活性部２４とし
ては、図１８に示すように、基体１２の端部側に電極１
４を形成しないことによって、電界が印加されないよう
にしてもよい。このようにすれば、基体１２の両端側に
電極を形成するための別の工程が不要となる。なお、こ
の場合、基体１２の端部側においては、分極されていて
もよいし、分極されていなくてもよい。また、図１９に
示すように、基体１２の端部側のみ分極しないようにし
てもよい。この場合、電極１４間に電界が印加されて
も、分極していない部分は圧電的に不活性となる。ま
た、図２０に示すように、不活性部２４となる圧電体層
が分極されていても、絶縁膜１６，１８により絶縁され
て、電界が印加されない構成でもよい。つまり、圧電体
層が分極され、かつ電界が印加されたときにのみ、圧電
的に活性になるのであり、それ以外は圧電的に不活性と
なる。この構成では、容量が不活性部に形成されること
になり、容量を大きくすることが可能となる。さらに、
図２０に示すように、基体１２の端面に、周波数調整用
や外部回路との接続のための引き出しなどの目的で、小
さい電極５２を形成してもよい。

【００５６】上述の圧電共振子１０を用いて、発振子や
ディスクリミネータなどの電子部品が作製される。図２
１は、電子部品６０の一例を示す斜視図である。電子部
品６０は、支持部材としての絶縁体基板６２を含む。絶
縁体基板６２の対向する端部には、それぞれ２つずつ凹
部６４が形成される。絶縁体基板６２の一方面上には、
図２２に示すように、２つのパターン電極６６，６８が
形成される。一方のパターン電極６６は、対向する凹部
６４間に形成され、その一端側から絶縁体基板６２の中
央部に向かって、Ｌ字状に延びるように形成される。ま
た、他方のパターン電極６８は、別の対向する凹部６４
間に形成され、その他端側から絶縁体基板６２の中央部
に向かって、直線状に延びるように形成される。これら
のパターン電極６６，６８は、絶縁体基板６２の端部か
ら他方面に向かって、回り込むように形成される。

【００５７】絶縁体基板６２の中央部におけるパターン
電極６６の端部には、導電接着剤などによって取付部材
としての突起７０が形成される。そして、図２３に示す
ように、突起７０上に、上述の圧電共振子１０が取り付
けられる。このとき、基体１２の中央部が突起７０上に
配置され、たとえば圧電共振子１０の外部電極２２が突
起７０に接合される。そして、他方の外部電極２０が、
導電ワイヤ７２などによって、パターン電極６８に接続
される。このとき、導電ワイヤ７２は、圧電共振子１０
の外部電極２０の中央部に接続される。

【００５８】さらに、絶縁体基板６２上に、金属キャッ
プ７４がかぶせられる。このとき、金属キャップ７４と
パターン電極６６，６８とが導通しないように、絶縁体
基板６２およびパターン電極６６，６８上に絶縁性樹脂
が塗布される。そして、金属キャップ７４がかぶせられ
ることによって、電子部品６０が作製される。この電子
部品６０では、絶縁体基板６２の端部から裏面に回り込
むように形成されたパターン電極６６，６８が、外部回
路と接続するための入出力端子として用いられる。

【００５９】この電子部品６０では、突起７０が形成さ
れ、この突起７０に圧電共振子１０の中央部が固定され
ているため、圧電共振子１０の端部が絶縁体基板６２か
ら離れた状態で配置され、振動が阻害されない。また、
圧電共振子１０のノード点である中央部が突起７０に固
定されるとともに、導電ワイヤ７２が接続されるため、
励振される長さ振動が弱められない。

【００６０】また、この電子部品６０は、ＩＣなどとと
もに回路基板などに実装され、たとえば、発振子やディ
スクリミネータとして用いられる。このような構造の電
子部品６０では、金属キャップ７４で密封・保護されて
いるため、リフロー半田などによる取り付けが可能なチ
ップ部品として使用することができる。

【００６１】この電子部品６０を発振子として使用する
場合、上述の圧電共振子１０が用いられているので、ス
プリアスが小さく抑えられ、スプリアスによる異常発振
を防止することができる。また、圧電共振子１０の容量
値を自由に設定できるため、外部回路とのインピーダン
ス整合をとることが容易である。特に、電圧制御発振器
用の発振子として使用する場合、共振子のΔＦが大きい
ので、従来にはない広い周波数可変範囲を得ることがで
きる。

【００６２】また、この電子部品６０をディスクリミネ
ータとして用いる場合、共振子のΔＦが大きいという特
徴は、ピークセパレーションが広いという特徴につなが
る。さらに、共振子の容量設計範囲が広いため、外部回
路とのインピーダンス整合をとることが容易である。

【００６３】なお、絶縁体基板６２に圧電共振子１０を
取り付ける構造として、図２４および図２５に示すよう
に、パターン電極６６，６８の両方に導電性接着剤など
の導電材料で形成した突起７０を形成し、圧電共振子１
０の外部電極２０，２２を２つの突起７０に接続しても
よい。また、図２６および図２７に示すように、絶縁体
基板６２上に絶縁性接着剤などの絶縁材料で突起７０を
形成し、導電ワイヤ７２などを用いて、圧電共振子１０
の外部電極２０，２２とパターン電極６６，６８とを接
続してもよい。なお、突起７０は、圧電共振子１０側に
先に形成されてもよい。

【００６４】また、複数の圧電共振子１０を用いて、ラ
ダーフィルタを作製することができる。この電子部品６
０では、図２８および図２９に示すように、支持部材と
しての絶縁体基板６２上に、３つのパターン電極７６，
７８，８０が形成される。それぞれの両側のパターン電
極７６，８０には、導電性接着剤などで取付部材として
の突起８２，８６が形成される。また、中央のパターン
電極７８には、導電性接着剤などで取付部材としての２
つの突起８４，８８が形成される。

【００６５】これらの突起８２，８４，８６，８８に、
それぞれ圧電共振子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの
一方の外部電極２２が取り付けられる。なお、突起８
２，８４，８６，８８は、圧電共振子１０ａ，１０ｂ，
１０ｃ，１０ｄ側に先に形成されてもよい。さらに、圧
電共振子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの外部電極２０が、導
電ワイヤ７２で接続される。また、圧電共振子１０ｄの
外部電極２０が、導電ワイヤ７２でパターン電極８０に
接続される。そして、絶縁体基板６２上に、金属キャッ
プ７４がかぶせられる。

【００６６】この電子部品６０は、図３０に示すよう
な、梯子型の回路を有するラダーフィルタとして用いら
れる。このとき、２つの圧電共振子１０ａ，１０ｃは直
列共振子として用いられ、別の２つの圧電共振子１０
ｂ，１０ｄは並列共振子として用いられる。このような
ラダーフィルタでは、並列の圧電共振子１０ｂ，１０ｄ
の容量が、直列の圧電共振子１０ａ，１０ｃの容量より
も格段に大きくなるように設計されている。

【００６７】ラダーフィルタの減衰量は、直列共振子と
並列共振子の容量比に左右される。この電子部品６０で
は、圧電共振子１０ａ〜１０ｄの積層数を変えることに
よって、容量を調整することができる。したがって、圧
電共振子１０ａ〜１０ｄの容量を調整することにより、
従来の圧電横効果を利用した圧電共振子を用いた場合に
比べて、少ない共振子数でより大きい減衰量をもったラ
ダーフィルタを実現することができる。また、圧電共振
子１０ａ〜１０ｄのΔＦが従来の圧電共振子より大きい
ため、通過帯域幅も従来の圧電共振子を用いたものより
広いものを実現することができる。

【００６８】図３１は梯子型の回路を有するラダーフィ
ルタとして用いられる電子部品の他の例を示す要部平面
図であり、図３２はその要部分解斜視図である。図３１
および図３２に示す電子部品６０では、支持部材として
の絶縁体基板６２上に、４つのパターン電極９０，９
２，９４，９６が形成される。これらのパターン電極９
０〜９６には、間隔を隔てて一列に配置される５つのラ
ンドが形成される。この場合、絶縁体基板６２の一端か
ら１番目のランドはパターン電極９０に形成され、２番
目のランドおよび５番目のランドはパターン電極９２に
形成され、３番目のランドはパターン電極９４に形成さ
れ、４番目のランドはパターン電極９６に形成される。
また、１番目のランドには１つの突起９８が、２番目の
ランドには２つの突起１００，１０２が、３番目のラン
ドには２つの突起１０４，１０６が、４番目のランドに
は２つの突起１０８，１１０が、５番目のランドには１
つの突起１１２が、それぞれ、導電性接着剤などで取付
部材として形成される。この場合、これらの突起９８〜
１１２は、間隔を隔てて一列に配置される。

【００６９】これらの突起９８〜１１２には、圧電共振
子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの外部電極２０，２
２が、それぞれ取り付けられる。この場合、図３０に示
す梯子型の回路が得られるように取り付けられる。な
お、突起９８〜１１２は、圧電共振子１０ａ，１０ｂ，
１０ｃ，１０ｄ側に先に形成されてもよい。そして、絶
縁体基板６２上に、金属キャップ（図示せず）がかぶせ
られる。

【００７０】図３１および図３２に示す電子部品では、
図２８および図２９に示す電子部品と比べて、隣接する
圧電共振子の２つの電極を同じランドに形成する２つの
突起にそれぞれ取り付けるため、隣接する圧電共振子の
２つの電極間で絶縁する必要がなく、隣接する圧電共振
子を接近することができ、小型化が可能である。

【００７１】また、図３３に示すように、圧電共振子１
０を用いて、セラミック発振子やセラミックディスクリ
ミネータなどの２端子型の電子部品６０を作製すること
もできる。このような２端子型の電子部品６０を作製す
るには、導電材料で形成された２つの端子１２０が準備
される。これらの端子１２０は、フープ材１２２から延
びるように形成されている。実際には、それぞれのフー
プ材１２２には、複数の端子１２０が並んで形成されて
いる。端子１２０の中間部には折曲げ部１２４が形成さ
れ、さらに端子１２０の端部にはＨ字状の支持部材１２
６が形成される。支持部材１２６は湾曲するように形成
され、その中央部に突起状の取付部材１２８が形成され
る。そして、２つの取付部材１２８が、互いに対向する
ように配置される。

【００７２】これらの取付部材１２８間に、圧電共振子
１０が保持される。このとき、取付部材１２８は、圧電
共振子１０の長手方向の中央部において、外部電極２
０，２２に当接される。端子１２０に折曲げ部１２４が
形成されていることにより弾性が与えられ、圧電共振子
１０は端子１２０によって弾性保持される。そして、圧
電共振子１０を覆うようにして、一方に開口部を有する
ケース１３０が被せられる。ケース１３０の開口部は紙
などで塞がれ、さらにその上から樹脂封止される。その
のち、端子１２０がフープ材１２２から切り離され、電
子部品６０が形成される。このように、電子部品６０と
しては、チップ状以外の形状とすることができる。

【００７３】なお、上述の各圧電共振子では、隣接する
２つの電極間において、１枚の圧電体層が設けられてい
るが、複数枚の圧電体層が設けられてもよい。

【００７４】また、基体１２内には、外部電極に接続さ
れないダミー電極が設けられてもよい。

【００７５】さらに、上述の各圧電共振子では、複数の
電極の対向する面積が基体の長手方向における中央部に
近づくほど広く形成されているが、複数の電極のうちの
少なくとも１組の対向する面積が、他の電極の対向する
面積とは異なった面積を有すればよい。

【００７６】以上のように、この発明にかかる圧電共振
子１０では、ΔＦを調整することができる。また、この
発明にかかる圧電共振子１０では、電極対向面積が均一
な圧電共振子に比べて、共振周波数と反共振周波数との
差ΔＦをさらに大きくすることができ、広帯域の圧電共
振子を得ることができる。さらに、この発明にかかる圧
電共振子１０では、スプリアスの小さい圧電共振子を得
ることができる。また、この発明にかかる圧電共振子１
０では、電極の対向する面積、圧電体層や電極の数、圧
電体層において基体の長手方向における寸法を変えるこ
とによって、容量値を自由に設計することができ、外部
回路とのインピーダンス整合をとることが容易である。
しかも、上述のような圧電共振子１０の特性をもつ電子
部品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の一例を示す斜視図であ
る。

【図２】図１に示す圧電共振子の図解図である。

【図３】図１に示す圧電共振子に用いられる電極を示す
平面図である。

【図４】図１に示す圧電共振子に用いられる他の電極を
示す平面図である。

【図５】（Ａ）は電極の変形例を示す平面図であり、
（Ｂ）は電極の他の変形例を示す平面図である。

【図６】比較例としての圧電横効果を利用した長さ振動
をする圧電共振子を示す斜視図である。

【図７】圧電縦効果を利用した長さ振動をする圧電共振
子を示す斜視図である。

【図８】比較例としての圧電横効果を利用した拡がり振
動をする圧電共振子を示す斜視図である。

【図９】長さ基本振動において基体に必要とされる理想
的な駆動力を示す図解図である。

【図１０】電極対向面積が均一な積層構造の圧電共振子
の一例を示す図解図である。

【図１１】図１０に示す圧電共振子の基体に３次モード
のスプリアスによって発生する電荷を示す図解図であ
る。

【図１２】図１および図２に示す圧電共振子の基体に３
次モードのスプリアスによって発生する電荷を示す図解
図である。

【図１３】図１０に示す圧電共振子の基体に５次モード
のスプリアスによって発生する電荷を示す図解図であ
る。

【図１４】図１および図２に示す圧電共振子の基体に５
次モードのスプリアスによって発生する電荷を示す図解
図である。

【図１５】図１および図２に示す圧電共振子の変形例を
示す図解図である。

【図１６】図１および図２に示す圧電共振子の他の変形
例を示す図解図である。

【図１７】この発明にかかる圧電共振子の他の例を示す
図解図である。

【図１８】不活性部の一例を示す図解図である。

【図１９】不活性部の他の例を示す要部図解図である。

【図２０】不活性部のさらに他の例を示す要部図解図で
ある。

【図２１】この発明にかかる圧電共振子を用いた電子部
品の一例を示す斜視図である。

【図２２】図２１に示す電子部品に用いられる絶縁体基
板の一例を示す斜視図である。

【図２３】図２１に示す電子部品の分解斜視図である。

【図２４】絶縁体基板に対する圧電共振子の取り付け構
造の他の例を示す図解図である。

【図２５】図２４に示す圧電共振子の取り付け構造を示
す側面図である。

【図２６】絶縁体基板に対する圧電共振子の取り付け構
造のさらに他の例を示す図解図である。

【図２７】図２６に示す圧電共振子の取り付け構造を示
す側面図である。

【図２８】この発明にかかる圧電共振子を用いたラダー
フィルタの一例を示す分解斜視図である。

【図２９】図２８に示すラダーフィルタの絶縁体基板と
圧電共振子とを示す斜視図である。

【図３０】図２８および図２９に示すラダーフィルタの
等価回路図である。

【図３１】この発明にかかる圧電共振子を用いたラダー
フィルタの他の例を示す要部平面図である。

【図３２】図３１に示すラダーフィルタの要部分解斜視
図である。

【図３３】この発明にかかる圧電共振子を用いた２端子
型の電子部品の一例を示す分解斜視図である。

【図３４】従来の圧電共振子の一例を示す斜視図であ
る。

【図３５】従来の圧電共振子の他の例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０圧電共振子１２基体１２ａ圧電体層１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ電極１６，１８絶縁膜２０，２２外部電極６０電子部品６２絶縁体基板６４凹部６６，６８パターン電極７０突起７２導電ワイヤ７４金属キャップ７６，７８，８０パターン電極８２，８４，８６，８８突起９０，９２，９４，９６パターン電極９８，１００，１０２，１０４，１０６，１０８，１１
０，１１２突起１２０端子１２２フープ材１２４折曲げ部１２６支持部材１２８取付部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向を有する基体、および前記基体
の長手方向と直交しかつ前記基体の長手方向に間隔を隔
てて配置される複数の電極を含み、前記基体は、積層される複数の圧電体層を含み、前記複数の圧電体層は、前記基体の長手方向に分極さ
れ、前記複数の電極は、前記圧電体層において前記基体の長
手方向に直交する面に形成され、前記複数の電極のうちの少なくとも１組の対向する面積
は、他の電極の対向する面積とは異なった面積を有す
る、圧電共振子。
【請求項２】前記複数の電極の対向する面積は、前記
基体の長手方向における中央部に近づくほど広く形成さ
れる、請求項１の記載の圧電共振子。
【請求項３】さらに、支持部材と、前記基体の長手方
向のほぼ中央部と前記支持部材との間に配置される取付
部材とを含む、請求項１または請求項２に記載の圧電共
振子。
【請求項４】請求項３に記載の圧電共振子を用いた電
子部品であって、前記支持部材を、表面にパターン電極の形成された絶縁
体基板で構成し、前記絶縁体基板上に取付部材を介して前記基体を取り付
けるとともに、前記絶縁体基板上に前記基体を覆うようにキャップを配
置したことを特徴とする、電子部品。
【請求項５】請求項３に記載の圧電共振子を用いた電
子部品であって、前記支持部材を、表面にパターン電極の形成された絶縁
体基板で構成し、前記絶縁体基板上に、ラダー型フィルタを構成するよう
に複数の前記基体を取付部材を介して取り付けるととも
に、前記絶縁体基板上に前記基体を覆うようにキャップを配
置したことを特徴とする、電子部品。