JP2000165181A

JP2000165181A - 圧電共振子、電子部品および通信機器

Info

Publication number: JP2000165181A
Application number: JP33379198A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Unami; 俊彦宇波
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2000-06-16
Also published as: CN1122362C; NO995764L; EP1005152A3; NO995764D0; CN1254985A; EP1005152A2

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、小型化が容易であり、外部電
極が断線しにくく、特性のばらつきが小さい圧電共振子
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、積層される複数の圧電体層１４を含
む。圧電体層１４の主面には、第１および第２の電極１
６，１８が形成される。外部電極２０，２２が、基体１
２の１つの側面に幅方向に間隔を隔てて形成され、第１
および第２の電極１６，１８にそれぞれ接続される。外
部電極２０，２２の主面に直交する方向において、全体
の寸法をＷとし、第１および第２の電極１６，１８の対
向しないギャップの部分の寸法をｇとしたときに、ｇ／
Ｗ≧０．１である。

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、電子
部品および通信機器に関し、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、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および通
信機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２０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２１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
子に比べて小さい。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２０に示す圧電共振子において
は、長さ振動の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。このスプリアスを抑
制するために、圧電共振子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、図２０に示す圧電共振子の場合、
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
型フィルタを形成する場合、通過帯域幅以外での減衰量
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
い場合がある。

【０００６】また、図２１に示す圧電共振子では、拡が
り振動の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
る可能性が高い。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
るためには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型フィルタを形
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、並列に接続される圧電共振子についても、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、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として、
たとえば特願平８−１１０４７５号に示すような積層構
造の圧電共振子を出願人は提案した。図２２はこのよう
な積層構造の圧電共振子の一例を示す図解図である。図
２２に示す圧電共振子４は、長手方向を有する基体５を
構成する複数の圧電体層６と複数の電極７とが交互に積
層され、複数の圧電体層６が基体５の長手方向に分極さ
れた積層構造の圧電共振子で、長さ振動の基本振動を励
振するものである。積層構造の圧電共振子４では、圧電
体層６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および電
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４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長さ振動の基本振動
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４では、基体５
のすべての側面で電極７の端部が露出している。そのた
め、基体５の一方の側面において、１つおきの電極７の
端部が絶縁樹脂膜８ａで被覆された上で、外部電極９ａ
が他の１つおきの電極７に接続されるように形成され
る。また、基体５の一方の側面に対向する他方の側面に
おいて、絶縁樹脂膜８ａが形成された１つおきの電極７
に外部電極９ｂが接続されるように、他の１つおきの電
極７の端部が絶縁樹脂膜８ｂで被覆された上で、外部電
極９ｂが形成される。この積層構造の圧電共振子４で
は、基体５の長手方向と直交する断面の面積ないしは圧
電体層６の主面の面積をＳとし、圧電体層６の厚みない
しは電極７間の距離をＴとし、電極７で挟まれる圧電体
層の数をｎとすると、外部電極９ａ，９ｂ間の静電容量
Ｃは、Ｃ∝ｎＳ／Ｔで表される。そのため、この積層構
造の圧電共振子４では、面積Ｓを小さくして小型化しな
がら同一の静電容量Ｃを得るためには、Ｔを小さくする
かｎを大きくすればよい。ところが、それらの絶縁樹脂
膜８ａ，８ｂは電極７の間隔がたとえば１００μｍ以下
の小型の圧電共振子では、たとえば印刷などの方法によ
って位置精度よく形成することが難しいため、圧電振動
子そのものの小型化が困難である。

【０００９】また、この積層構造の圧電共振子４では、
その後のプロセスなどにおけるヒートショックあるいは
ヒートサイクルなどの温度変化などによって、絶縁樹脂
膜８ａ，８ｂが膨張収縮し、絶縁樹脂膜８ａ，８ｂ上に
形成された外部電極９ａ，９ｂが、図２２に示すように
絶縁樹脂膜８ａ，８ｂ上で断線するおそれがあった。

【００１０】さらに、圧電共振子には、特性のばらつき
が小さいことが要請されている。

【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、小型化が容易であり、外部電極が断線しに
くく、特性のばらつきが小さい圧電共振子、それを用い
た電子部品および通信機器を提供することである。

【００１２】

【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、基体の長手方向に直
交しかつ基体の長手方向に間隔を隔てて配置される第１
および第２の電極と、基体の１つの側面において基体の
幅方向の中央より一端側および他端側に基体の長手方向
に沿って形成され、第１および第２の電極に接続される
一対の外部電極とを含み、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、第１および第２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、一対の外部電極
の一方に接続される第１の電極は、基体の１つの側面に
おいて一対の外部電極の他方が形成される部分には露出
しないように形成され、さらに一対の外部電極の他方に
接続される第２の電極は、基体の１つの側面において一
対の外部電極の一方が形成される部分には露出しないよ
うに形成され、一対の外部電極の主面に直交する方向に
おける全体の寸法をＷとし、一対の外部電極の主面に直
交する方向における第１および第２の電極の対向しない
ギャップの部分の寸法をｇとしたときに、ｇ／Ｗ≧０．
１である、圧電共振子である。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、基体の長手方向に直
交しかつ基体の長手方向に間隔を隔てて配置される第１
および第２の電極と、基体の対向する２つの側面に形成
され、第１および第２の電極に接続される一対の外部電
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、第
１および第２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、一対の外部電極の一方に接
続される第１の電極は、基体の２つの側面において一対
の外部電極の他方が形成される部分には露出しないよう
に形成され、さらに一対の外部電極の他方に接続される
第２の電極は、基体の２つの側面の一対の外部電極の一
方が形成される部分には露出しないように形成され、一
対の外部電極の主面に直交する方向における全体の寸法
をＷとし、一対の外部電極の主面に直交する方向におけ
る第１および第２の電極の対向しない各ギャップの部分
の寸法をそれぞれｇとしたときに、ｇ／Ｗ≧０．０５で
ある、圧電共振子である。この発明にかかる圧電共振子
において、第１および第２の電極は、それぞれ、複数形
成される。さらに、この発明にかかる圧電共振子におい
て、基体の長手方向のほぼ中央部に配置される取付部材
が含まれてもよい。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、表面
に電極の形成された基板上に取付部材を介して基体を取
り付けるとともに、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。さら
に、この発明にかかる電子部品は、この発明にかかる圧
電共振子をラダー型フィルタの並列共振子として用い
た、電子部品である。また、この発明にかかる電子部品
は、たとえばラダー型フィルタである。この発明にかか
る通信機器は、検波器を有する通信機器であって、この
発明にかかる圧電共振子が検波器に用いられた、通信機
器である。また、この発明にかかる通信機器は、検波器
を有する通信機器であって、この発明にかかる電子部品
が検波器に用いられた、通信機器である。さらに、この
発明にかかる通信機器は、バンドパスフィルタを有する
通信機器であって、この発明にかかる電子部品がバンド
パスフィルタに用いられた、通信機器である。

【００１３】この発明にかかる圧電共振子では、圧電体
層の分極方向および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
向および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
などのような長さ振動の基本振動と異なるモードの振動
が発生しにくくなる。また、この発明にかかる圧電共振
子では、一対の外部電極の一方に接続される第１の電極
が、基体の１つの側面の一対の外部電極の他方が形成さ
れる部分には露出しないように形成され、さらに一対の
外部電極の他方に接続される第２の電極が、基体の１つ
の側面の一対の外部電極の一方が形成される部分には露
出しないように形成されるので、基体の側面には、第１
または第２の電極の端部を絶縁するための絶縁樹脂膜を
形成する必要がない。そのため、第１および第２の電極
の間隔を狭くすることができ、小型化が容易となる。さ
らに、この発明にかかる圧電共振子では、絶縁樹脂膜が
形成されないので、ヒートショックあるいはヒートサイ
クルなどの温度変化などによって、外部電極が断線しに
くくなる。また、この発明にかかる圧電共振子では、一
対の外部電極の主面に直交する方向における全体の寸法
をＷとし、一対の外部電極の主面に直交する方向におけ
る第１および第２の電極の対向しないギャップの部分の
寸法をｇとしたときに、ｇ／Ｗ≧０．１であり、また
は、一対の外部電極の主面に直交する方向における全体
の寸法をＷとし、一対の外部電極の主面に直交する方向
における第１および第２の電極の対向しない各ギャップ
の部分の寸法をそれぞれｇとしたときに、ｇ／Ｗ≧０．
０５であるため、ギャップの部分の寸法の変動によっ
て、共振周波数および反共振周波数の差ΔＦと共振周波
数Ｆｒとの比である比帯域幅ΔＦ／Ｆｒの変動が小さ
く、特性のばらつきが小さい。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
などの電子部品および通信機器を作製する場合、基体の
長手方向のほぼ中央部に配置した取付部材を介して、電
極を形成した基板上などに圧電共振子を取り付けること
ができ、ノード部で確実に圧電共振子を保持することが
できる。また、この基板上を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。

【００１４】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。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１はこの発明にかかる圧電共振
子の一例を示す図解図である。図１に示す圧電共振子１
０は直方体状の基体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多数の圧電体層１４
を含む。これらの圧電体層１４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１４のうち中間
の圧電体層１４は、図１の矢印で示すように、隣合う圧
電体層１４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。

【００１６】分極される中間の圧電体層１４において基
体１２の長手方向に直交する主面には、第１の電極１６
および第２の電極１８が交互に形成される。したがっ
て、これらの第１の電極１６および第２の電極１８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。また、第１の電極１６は、図
２（ａ）に示すように、圧電体層１４の主面において上
辺の中間部分から一端側部分を除く部分に形成され、第
２の電極１８は、図２（ｂ）に示すように、圧電体層１
４の主面において上辺の中間部分から他端側部分を除く
部分に形成される。したがって、第１の電極１６は、基
体１２の上側の１つの側面において、幅方向における中
間部分から一端側部分で露出しないが他端側部分で露出
するように形成される。また、第２の電極１８は、基体
１２の上側の１つの側面において、幅方向における一端
側部分で露出するが中間部分から他端側部分で露出しな
いように形成される。

【００１７】基体１２の上側の１つの側面には、基体１
２の幅方向の中央より一端側および他端側に、基体１２
の長手方向に沿って、外部電極２０および２２が２列に
形成される。この場合、一方の外部電極２０は第１の電
極１６に接続され、他方の外部電極２２は第２の電極１
８に接続される。

【００１８】図１に示す圧電共振子１０では、長手方向
における全体の寸法が４．５ｍｍに形成され、外部電極
２０および２２の主面に直交する方向における全体の寸
法Ｗが０．５ｍｍに形成され、外部電極２０および２２
の並び方向における全体の寸法が０．７ｍｍに形成さ
れ、第１および第２の電極１６，１８間の距離すなわち
層間距離ｄが０．１１ｍｍに形成され、外部電極２０お
よび２２の主面に直交する方向における第１の電極１６
および第２の電極１８の対向しない部分すなわちギャッ
プの部分の寸法ｇが０．１ｍｍに形成される。なお、図
１には、圧電体層１４、第１の電極１６および第２の電
極１８は一部が省略して示されている。

【００１９】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、隣合う第１お
よび第２の電極１６，１８間に電界が印加されるため、
基体１２の両端の圧電体層１４を除く中間の圧電体層１
４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１４に、互いに逆向きの電圧
が印加されるため、圧電体層１４は全体として同じ向き
に伸縮しようとする。つまり、外部電極２０，２２に接
続された第１および第２の電極１６，１８によって、個
々の圧電体層１４に、基体１２の長手方向の交流電界を
印加し、個々の圧電体層１４に伸縮の駆動力を発生させ
ることによって、圧電共振子１０全体としては、基体１
２の長手方向の中心部をノードとした長さ振動の基本振
動が励振される。

【００２０】この圧電共振子１０では、圧電体層１４の
分極方向，入力信号による電界方向および圧電体層１４
の振動方向が一致する。つまり、この圧電共振子１０
は、圧電縦効果を利用した共振子となる。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。

【００２１】また、図１に示す圧電共振子１０では、図
２２に示す積層構造の圧電共振子４と比べて、一方の外
部電極２０に接続される第１の電極１６が、他方の外部
電極２２が形成される基体１２の１つの側面の幅方向に
おける一端側部分には露出しないように形成され、さら
に他方の外部電極２２に接続される第２の電極１８が、
一方の外部電極２０が形成される基体１２の１つの側面
の幅方向における他端側部分には露出しないように形成
されるので、基体１２の側面には、第１または第２の電
極１６，１８の端部を絶縁するための絶縁樹脂膜を形成
する必要がない。そのため、第１および第２の電極１
６，１８の間隔を狭くすることができ、小型化が容易と
なる。

【００２２】さらに、この圧電共振子１０では、図２２
に示す積層構造の圧電共振子４と比べて、外部電極２
０，２２と基体１２との間に絶縁樹脂膜が形成されない
ので、ヒートショックあるいはヒートサイクルなどの温
度変化などによって、外部電極２０，２２が断線しにく
くなる。

【００２３】なお、図２２に示す積層構造の圧電共振子
４において、絶縁樹脂膜８ａ，８ｂ上の外部電極９ａ，
９ｂが断線しにくくなるようにするために、図２３に示
すように、外部電極９ａ，９ｂの表面に導電性樹脂層９
ｃ，９ｄを形成することが考えられる。しかしながら、
そのように基体５の側面に絶縁樹脂膜８ａ，８ｂや導電
性樹脂層９ｃ，９ｄを形成すると、基体５の側面に大き
な負荷質量が形成されることになり、機械的品質係数Ｑ
ｍが劣化したり、共振周波数の電圧依存性が大きくなっ
たりしてしまう。それに対して、この圧電共振子１０で
は、基体１２の側面に絶縁樹脂膜や導電性樹脂層などの
負荷質量が形成されないので、機械的品質係数Ｑｍが劣
化せず、共振周波数の電圧依存性も大きくならない。

【００２４】また、この圧電共振子１０では、ｇ／Ｗが
０．２であって０．１以上であるため、ギャップの部分
の寸法ｇの変動によって、共振周波数および反共振周波
数の差ΔＦと共振周波数Ｆｒとの比である比帯域幅ΔＦ
／Ｆｒの変動が小さく、特性のばらつきが小さい。すな
わち、図１に示す圧電共振子１０において、ｇ／Ｗとｄ
／ＷとΔＦ／Ｆｒとの間には、図３のグラフに示すよう
な関係があることがわかった。つまり、それぞれのｄ／
Ｗの値に対して、ｇ／Ｗ≧０．１の領域では、ｇ／Ｗが
大きくなるに従って、ΔＦ／Ｆｒは緩やかに低下してい
る。これは、ギャップの部分が圧電性による駆動力を発
生せず長さ振動を機械的に妨げるように働き、ギャップ
の部分が大きくなると圧電励振の効率が低下するためで
ある。一方、ｇ／Ｗ＜０．１の領域では、曲線の傾きが
急で、ｇ／Ｗが小さくなると急激にΔＦ／Ｆｒが低下し
ている。これは、ギャップの部分の寸法ｇが小さくなる
と第１および第２の電極１６，１８と外部電極２０，２
２との間の容量が急激に増大し、圧電励振に寄与しない
容量が圧電共振子１０に並列に付加されるためである。
この圧電共振子１０を製作する上では、ギャップの部分
の寸法ｇがある程度変動するが、この曲線の傾きが急な
領域では、ギャップの部分の寸法ｇの変動によって、Δ
Ｆ／Ｆｒが大きく変動し、特性のばらつきが大きくなっ
てしまう。それに対して、ｇ／Ｗ＜０．１の領域を避
け、ｇ／Ｗ＝０．２≧０．１にすることで、ギャップの
部分の寸法ｇの変動によって生じるΔＦ／Ｆｒの変動を
比較的小さくすることができ、特性のばらつきも比較的
小さくすることができる。また、図３に示すグラフのｇ
／Ｗ≧０．１の領域では、ｄ／Ｗが小さいほど、ΔＦ／
Ｆｒは大きくなっている。これは、ｄ／Ｗが小さく第１
および第２の電極１６，１８間が小さくなるとその間の
容量が大きくなり、第１および第２の電極１６，１８と
外部電極２０，２２との間の容量の影響が相対的に小さ
くなるためである。

【００２５】さらに、この圧電共振子１０では、第１お
よび第２の電極１６，１８の端部の絶縁性を維持するた
めに圧電体層１４の主面において第１および第２の電極
１６，１８が形成されない部分の幅を一定にしたまま
で、共振子の幅方向の寸法を縮小して形成しても、圧電
体層１４の主面の面積に対する第１および第２の電極１
６，１８の対向する面積の割合が変わらないので、圧電
体層１４に発生する駆動力の効率を落とすことなく幅方
向において縮小することができる。

【００２６】また、この圧電共振子１０では、第１およ
び第２の電極１６，１８が圧電体層１４の主面に部分的
に形成されるので、第１および第２の電極１６，１８の
対向する面積を調整することによって、ΔＦを調整する
ことができ、特性の設計自由度が大きい。

【００２７】さらに、この圧電共振子１０では、たとえ
ば第１および第２の電極１６，１８の対向する面積、圧
電体層１４および第１および第２の電極１６，１８の
数、圧電体層１４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、共振子の静電容量を調整
することができる。つまり、第１および第２の電極１
６，１８の対向する面積を広くしたり圧電体層１４およ
び第１および第２の電極１６，１８の数を増やしたり圧
電体層１４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、共振子の静電容量を大きくすること
ができ、逆に、第１および第２の電極１６，１８の対向
する面積を狭くしたり圧電体層１４および第１および第
２の電極１６，１８の数を減らしたり圧電体層１４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、共振子の静電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の第１および第２の電極１６，
１８の対向する面積、圧電体層１４および第１および第
２の電極１６，１８の数、圧電体層１４において基体１
２の長手方向における寸法を調整することにより、静電
容量を調整することができ、静電容量の設計自由度が大
きい。そのため、圧電共振子１０を回路基板などに実装
するとき、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。

【００２８】図４は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４に示す圧電共振子１０は、
図１に示す圧電共振子１０と比べて、第１および第２の
電極１６，１８と外部電極２０，２２とにおいて異な
る。すなわち、図４に示す圧電共振子１０では、第１の
電極１６は、図５（ａ）に示すように、圧電体層１４の
主面において上端部分を除く部分に形成される。また、
第２の電極１８は、図５（ｂ）に示すように、圧電体層
１４の主面において下端部分を除く部分に形成される。
さらに、外部電極２０は、基体１２の下面に形成され、
第１の電極１６に接続される。また、外部電極２２は、
基体１２の上面に形成され、第２の電極１８に接続され
る。さらに、図４に示す圧電共振子１０は、図１に示す
圧電共振子１０と比べて、外部電極２０および２２の主
面に直交する方向における全体の寸法Ｗが０．７ｍｍに
形成され、外部電極２０および２２の主面に直交する方
向における第１の電極１６および第２の電極１８の対向
しない各部分すなわち各ギャップの部分の寸法ｇがそれ
ぞれ０．１ｍｍに形成される。なお、図４でも、圧電体
層１４、第１の電極１６および第２の電極１８は一部が
省略して示されている。

【００２９】図４に示す圧電共振子１０では、図１に示
す圧電共振子１０と比べて、特に、第１および第２の電
極１６，１８の重ね合わせた形状の中心線あるいは中心
点が基体１２の長手方向に垂直な面における中心線ある
いは中心点と一致するように形成されているので、圧電
体層１４に発生する駆動力が基体１２の中心軸からずれ
なく、基体１２がほとんど撓まないのでスプリアスが発
生しないという別の効果も奏する。

【００３０】また、図４に示す圧電共振子１０では、ｇ
／Ｗが約０．１４であって０．０５以上であるため、ギ
ャップの部分の寸法ｇの変動によって、比帯域幅ΔＦ／
Ｆｒの変動が小さく、特性のばらつきが小さい。すなわ
ち、図４に示す圧電共振子１０では、ｇ／Ｗとｄ／Ｗと
ΔＦ／Ｆｒとの関係を図６のグラフに示すように、ｇ／
Ｗが０．０５以上である場合に、ギャップの部分の寸法
ｇが変動しても、比帯域幅ΔＦ／Ｆｒの変動が小さく、
特性のばらつきが小さい。

【００３１】上述の各圧電共振子１０では、基体１２の
長手方向における中間部分が圧電的に活性となり振動す
るように構成され、基体１２の長手方向における両端部
分が圧電的に活性とならない不活性部で形成されてい
る。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
に不活性となるため、不活性部は、このようなものであ
ればよい。

【００３２】上述の各圧電共振子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
７は図１に示す圧電共振子１０を用いた電子部品６０の
一例を示す図解図である。図７に示す電子部品６０は、
支持部材としての絶縁体基板６２を含む。絶縁体基板６
２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、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
部分を有する。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、Ｌ字状に延びる部分を有
する。これらのパターン電極６６，６８は、絶縁体基板
６２の凹部６４から他方主面に向かって、回り込むよう
に形成される。なお、絶縁体基板６２としては、ガラス
エポキシ基板、アルミナ基板など周知の基板を用いるこ
とができる。また、基板としては、多層基板、誘電体基
板などを用いてもよい。

【００３３】圧電共振子１０の長手方向の中央部となる
基体１２の長手方向中央部には、導電性接着剤などの導
電材料からなる取付部材としての突起７０，７０がそれ
ぞれ形成される。そして、図８に示すように、圧電共振
子１０を、突起７０，７０を介して、絶縁体基板６２の
パターン電極６６，６８上に取り付ける。このとき、圧
電共振子１０の外部電極２０，２２が、突起７０，７０
を介してパターン電極６６，６８にそれぞれ接続され
る。なお、突起７０、７０を接着する接着剤が、絶縁体
基板６２のパターン電極６６，６８上に塗布されていて
もよい。

【００３４】さらに、絶縁体基板６２上には、図７に示
すように、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６
６，６８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
の凹部６４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。

【００３５】この電子部品６０では、圧電共振子１０の
中央部に突起７０が形成されているため、圧電共振子１
０のノード点である中央部を確実に支持することがで
き、励振される長さ振動が阻害されることがない。

【００３６】また、この電子部品６０は、ＩＣなどとと
もに回路基板などに取り付けて用いられ、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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】図９は図４に示す圧電共振子１０を用いた
電子部品６０の一例を示す図解図であり、図１０は図９
に示す電子部品６０において圧電共振子１０の取り付け
構造を示す側面図解図である。図９に示す電子部品６０
は、図７に示す電子部品６０と比べて、図１に示す圧電
共振子１０の代わりに図４に示す圧電共振子１０が用い
られる。

【００４０】図９に示す電子部品６０でも、図７に示す
電子部品６０と同様の効果を奏する。

【００４１】図１１は図１に示す圧電共振子１０を用い
た電子部品６０としてのラダー型フィルタの一例を示す
要部平面図であり、図１２はその要部分解斜視図であ
る。図１１および図１２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
９０，９２，９４，９６が形成される。これらのパター
ン電極９０〜９６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。

【００４２】これらのパターン電極９０〜９６上には、
４つの圧電共振子１０，１０，１１，１１の外部電極２
０，２１，２２，２３が、それぞれ取り付けられる。圧
電共振子１０としては、たとえば図１に示すように基体
１２の１つの側面に外部電極２０，２２が形成された圧
電共振子１０が用いられる。また、圧電共振子１１とし
ては、図１３に示すように基体１３の１つの側面に外部
電極２１，２３が形成された圧電共振子１１が用いられ
る。

【００４３】図１３に示す圧電共振子１１は、長手方向
を有する基体１３を構成する複数の圧電体層１５と複数
の電極１７とが交互に積層され、隣合う圧電体層１５の
分極方向が互いに逆向きになるように複数の圧電体層１
５が基体１３の長手方向に分極された圧電共振子であっ
て、基体１３の上面において、幅方向における一端側で
１つおきの電極１７の端部が絶縁樹脂膜１９で被覆され
た上で他の１つおきの電極１７に外部電極２１が接続さ
れ、幅方向における他端側で１つおきの電極１７に外部
電極２３が接続されるように、他の１つおきの電極１７
の端部が絶縁樹脂膜１９で被覆された上で外部電極２３
が形成される。

【００４４】なお、圧電共振子１０，１０，１１，１１
のパターン電極９０〜９６上への取付けに際しては、圧
電共振子１０，１１の各外部電極２０，２１，２２，２
３が、取付部材としての突起７０を介して、絶縁体基板
６２の各パターン電極９０〜９６上に取り付けられる。
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。

【００４５】図１１および図１２に示す電子部品６０
は、図１４に示すような梯子型の回路を有するラダー型
フィルタとして用いられる。このとき、２つの圧電共振
子１０，１０は並列共振子として用いられ、別の２つの
圧電共振子１１，１１は直列共振子として用いられる。
このようなラダー型フィルタでは、阻止域の減衰量は、
並列共振子の容量と直列共振子の容量との比によって決
定され、並列共振子としての圧電共振子１０の容量が、
直列共振子としての圧電共振子１１の容量よりも大きく
なるように設計されている。この場合、層間距離を小さ
くして圧電体層などの積層数の多くしたものが並列共振
子に用いられ、層間距離を大きくして圧電体層などの積
層数の少なくしたものが直列共振子に用いられる。さら
に、ラダー型フィルタの通過帯域幅は各共振子のΔＦに
よって決まり、並列共振子のΔＦと直列共振子のΔＦと
がほぼ同じ値に設定される。なお、直列共振子として、
図１に示すギャップを有する圧電共振子１０を用いる
と、図３に示すように層間距離が大きくなることによっ
て、ΔＦが小さくなってしまうので、図１３に示すギャ
ップのない圧電共振子１１が用いられている。なお、直
列共振子では、層間距離が大きいため、前述のような絶
縁膜の形成上の問題はない。

【００４６】ラダー型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。図１１および図１
２に示す電子部品６０では、圧電共振子１０，１１の圧
電体層など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１０，１１
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型フィルタを実現す
ることができる。また、圧電共振子１０，１１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。

【００４７】さらに、図１１および図１２に示す電子部
品６０では、隣接する圧電共振子の２つの電極を同じラ
ンド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。

【００４８】図１５は図４に示す圧電共振子１０を用い
た電子部品６０としてのラダー型フィルタの一例を示す
要部平面図であり、図１６はその要部分解斜視図であ
る。図１５および図１６に示す電子部品６０は、図１１
および図１２に示す電子部品６０と比べて、特に、並列
共振子として図４に示す圧電共振子１０が用いられ、直
列共振子として図１７に示す圧電共振子１１が用いられ
る。なお、直列共振子では、層間距離が大きいため、前
述のような絶縁膜の形成上の問題はない。

【００４９】図１７に示す圧電共振子１１は、長手方向
を有する基体１３を構成する複数の圧電体層１５と複数
の電極１７とが交互に積層され、隣合う圧電体層１５の
分極方向が互いに逆向きになるように複数の圧電体層１
５が基体１３の長手方向に分極された圧電共振子であっ
て、基体１３の下面において１つおきの電極１７の端部
が絶縁樹脂膜１９で被覆された上で他の１つおきの電極
１７に外部電極２１が接続され、基体１３の上面におい
て１つおきの電極１７に外部電極２３が接続されるよう
に、他の１つおきの電極１７の端部が絶縁樹脂膜１９で
被覆された上で外部電極２３が形成される。

【００５０】図１５および図１６に示す電子部品６０で
は、図１８に示す梯子型の回路を有するラダー型フィル
タとして用いられ、図１１および図１２に示す電子部品
６０と同様の効果を奏する。

【００５１】上述の各電子部品はチップ状に形成されて
いるが、この発明では電子部品はチップ状以外の形状と
することもできる。

【００５２】なお、上述の各圧電共振子１０では、複数
の圧電体層１４が交互に逆方向に分極されているが、複
数の圧電体層１４の分極方向はこれに限らない。

【００５３】また、上述の各圧電共振子１０では、基体
１２の長手方向における圧電体層１４の各寸法ないしは
隣接する第１および第２の電極１６，１８間の各間隔が
同一に形成されているが、それらは同一に形成されなく
てもよい。

【００５４】さらに、上述の各圧電共振子１０では、隣
接する第１および第２の電極１６，１８間において、１
枚の圧電体層１４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。

【００５５】また、上述の各圧電共振子１０では、外部
電極２０，２２に接続される第１および第２の電極１
６，１８が交互に形成されているが、第１および第２の
電極１６，１８は交互に形成されなくてもよい。また、
第１および第２の電極１６，１８は、必ずしも複数ずつ
形成される必要はなく、１つずつ形成されてもよい。

【００５６】図１９はこの発明にかかるダブルスーパー
ヘテロダイン受信機の一例を示すブロック図である。図
１９に示すダブルスーパーヘテロダイン受信機１００は
アンテナ１０２を含む。アンテナ１０２は入力回路１０
４の入力端に接続される。入力回路１０４は、アンテナ
１０２と後述の高周波増幅器１０６とのインピーダンス
整合を行い、希望波を選択する同調回路あるいはバンド
パスフィルタが用いられる。入力回路１０４の出力端
は、高周波増幅器１０６の入力端に接続される。高周波
増幅器１０６は、微弱な電波を低雑音増幅し感度を向上
させ、また、イメージ周波数選択度を改善するためのも
のである。高周波増幅器１０６の出力端は、第１の周波
数混合器１０８の入力端に接続される。第１の周波数混
合器１０８は、希望波と第１の局部発振波とを混合して
和または差の第１の中間周波をつくるためのものであ
る。第１の周波数混合器１０８の別の入力端には、第１
の局部発振器１１０の出力端が接続される。第１の局部
発振器１１０は、第１の中間周波をつくるための第１の
局部発振波を発振するためのものである。第１の周波数
混合器１０８の出力端は、第１のバンドパスフィルタ１
１２の入力端に接続される。第１のバンドパスフィルタ
１１２は、第１の中間周波を通過するためのものであ
る。第１のバンドパスフィルタ１１２の出力端は、第２
の周波数混合器１１４の入力端に接続される。第２の周
波数混合器１１４は、第１の中間周波と第２の局部発振
波とを混合して和または差の第２の中間周波をつくるた
めのものである。第２の周波数混合器１１４の別の入力
端には、第２の局部発振器１１６の出力端が接続され
る。第２の局部発振器１１６は、第２の中間周波をつく
るための第２の局部発振波を発振するためのものであ
る。第２の周波数混合器１１４の出力端は、第２のバン
ドパスフィルタ１１８の入力端に接続される。第２のバ
ンドパスフィルタ１１８は、第２の中間周波を通過する
ためのものである。第２のバンドパスフィルタ１１８の
出力端は、中間周波増幅器１２０の入力端に接続され
る。中間周波増幅器１２０は、第２の中間周波を増幅す
るためのものである。中間周波増幅器１２０の出力端
は、検波器１２２の入力端に接続される。検波器１２２
は、第２の中間周波から信号波を得るためのものであ
る。検波器１２２の出力端は、低周波増幅器１２４の入
力端に接続される。低周波増幅器１２４は、スピーカを
駆動できるレベルまで信号波を増幅するためのものであ
る。低周波増幅器１２４の出力端は、スピーカ１２６に
接続される。

【００５７】そして、この発明では、そのダブルスーパ
ーヘテロダイン受信機１００において、検波器１２２に
上述の圧電共振子が用いられてもよく、また、第１のバ
ンドパスフィルタ１１２および第２のバンドパスフィル
タ１１８にそれぞれ上述のラダー型フィルタが用いられ
てもよい。このような受信機は、小型で、受信特性に優
れたものとなる。

【００５８】また、この発明では、シングルスーパーヘ
テロダイン受信機において、検波器に上述の圧電共振子
が用いられてもよく、また、バンドパスフィルタに上述
のラダー型フィルタが用いられてもよい。このようなシ
ングルスーパーヘテロダイン受信機も、上述したダブル
スーパーヘテロダイン受信機同様、小型で、受信特性に
優れたものとなる。

【００５９】

【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、小
型化が容易であり、外部電極が断線しにくく、特性のば
らつきが小さい圧電共振子が得られる。また、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。さらに、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、小型化が容易であり、外部電極
が断線しにくく、特性のばらつきの小さい圧電共振子を
用いた電子部品および通信機器が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる圧電共振子の一例を示す図解
図である。

【図２】図１に示す圧電共振子に用いられる第１および
第２の電極を示す平面図である。

【図３】図１に示す圧電共振子においてｇ／Ｗとｄ／Ｗ
とΔＦ／Ｆｒとの関係を示すグラフである。

【図４】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５】図４に示す圧電共振子に用いられる第１および
第２の電極を示す平面図である。

【図６】図４に示す圧電共振子においてｇ／Ｗとｄ／Ｗ
とΔＦ／Ｆｒとの関係を示すグラフである。

【図７】図１に示す圧電共振子を用いた電子部品の一例
を示す図解図である。

【図８】図７に示す電子部品において圧電共振子の取り
付け構造を示す側面図解図である。

【図９】図４に示す圧電共振子を用いた電子部品の一例
を示す図解図である。

【図１０】図９に示す電子部品において圧電共振子の取
り付け構造を示す側面図解図である。

【図１１】図１に示す圧電共振子を用いた電子部品とし
てのラダー型フィルタの一例を示す要部平面図である。

【図１２】図１１に示すラダー型フィルタの要部分解斜
視図である。

【図１３】図１１に示すラダー型フィルタに用いられる
他の圧電共振子を示す図解図である。

【図１４】図１１に示すラダー型フィルタの回路図であ
る。

【図１５】図４に示す圧電共振子を用いた電子部品とし
てのラダー型フィルタの一例を示す要部平面図である。

【図１６】図１５に示すラダー型フィルタの要部分解斜
視図である。

【図１７】図１５に示すラダー型フィルタに用いられる
他の圧電共振子を示す図解図である。

【図１８】図１５に示すラダー型フィルタの回路図であ
る。

【図１９】この発明にかかるダブルスーパーヘテロダイ
ン受信機の一例を示すブロック図である。

【図２０】従来の圧電共振子の一例を示す斜視図であ
る。

【図２１】従来の圧電共振子の他の例を示す斜視図であ
る。

【図２２】この発明の背景となる積層構造の圧電共振子
の一例を示す図解図である。

【図２３】図２２に示す圧電共振子の外部電極の表面に
導電性樹脂層を形成した状態を示す図解図である。

【符号の説明】

１０圧電共振子１２基体１４圧電体層１６第１の電極１８第２の電極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７４金属キャップ９０，９２，９４，９６パターン電極１００ダブルスーパーヘテロダイン受信機１１２第１のバンドパスフィルタ１１８第２のバンドパスフィルタ１２２検波器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向を有する基体、前記基体の長手方向に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第１および第２の電極、および
前記基体の１つの側面において前記基体の幅方向の中央
より一端側および他端側に前記基体の長手方向に沿って
形成され、前記第１および第２の電極に接続される一対
の外部電極を含み、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、前記第１および第２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、前記一対の外部電極の一方に接続される前記第１の電極
は、前記基体の１つの側面において前記一対の外部電極
の他方が形成される部分には露出しないように形成さ
れ、さらに前記一対の外部電極の他方に接続される前記
第２の電極は、前記基体の１つの側面において前記一対
の外部電極の一方が形成される部分には露出しないよう
に形成され、前記一対の外部電極の主面に直交する方向における全体
の寸法をＷとし、前記一対の外部電極の主面に直交する
方向における前記第１および第２の電極の対向しないギ
ャップの部分の寸法をｇとしたときに、ｇ／Ｗ≧０．１
である、圧電共振子。
【請求項２】長手方向を有する基体、前記基体の長手方向に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第１および第２の電極、および
前記基体の対向する２つの側面に形成され、前記第１お
よび第２の電極に接続される一対の外部電極を含み、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、前記第１および第２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、前記一対の外部電極の一方に接続される前記第１の電極
は、前記基体の２つの側面において前記一対の外部電極
の他方が形成される部分には露出しないように形成さ
れ、さらに前記一対の外部電極の他方に接続される前記
第２の電極は、前記基体の２つの側面の前記一対の外部
電極の一方が形成される部分には露出しないように形成
され、前記一対の外部電極の主面に直交する方向における全体
の寸法をＷとし、前記一対の外部電極の主面に直交する
方向における前記第１および第２の電極の対向しない各
ギャップの部分の寸法をそれぞれｇとしたときに、ｇ／
Ｗ≧０．０５である、圧電共振子。
【請求項３】前記第１および第２の電極は、それぞ
れ、複数形成される、請求項１または請求項２に記載の
圧電共振子。
【請求項４】さらに、前記基体の長手方向のほぼ中央
部に配置される取付部材を含む、請求項１ないし請求項
３のいずれかに記載の圧電共振子。
【請求項５】請求項４に記載の圧電共振子を用いた電
子部品であって、表面に電極の形成された基板上に前記取付部材を介して
前記基体を取り付けるとともに、前記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６】請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の圧電共振子をラダー型フィルタの並列共振子として
用いた、電子部品。
【請求項７】ラダー型フィルタである、請求項５に記
載の電子部品。
【請求項８】検波器を有する通信機器であって、請求
項１ないし請求項４のいずれかに記載の圧電共振子が前
記検波器に用いられた、通信機器。
【請求項９】検波器を有する通信機器であって、請求
項５に記載の電子部品が前記検波器に用いられた、通信
機器。
【請求項１０】バンドパスフィルタを有する通信機器
であって、請求項６または請求項７に記載の電子部品が
前記バンドパスフィルタに用いられた、通信機器。