JP2003283292A - 圧電共振子およびそれを用いたフィルタ・デュプレクサ・通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スプリアス振動の影響をきわめて小さくできる
とともに、Ｑを低下させることもない圧電共振子を提供
する。 【解決手段】基板２と、基板２に形成されている、少な
くとも１層以上の圧電薄膜を有する薄膜部４の上下面を
少なくとも一対の上部電極６及び下部電極５を対向させ
て挟む構造の振動部７とを有する圧電共振子１におい
て、上部電極６及び下部電極５が厚み方向で互いに重な
る部分の形状は厚み方向視で長方形を成すとともに、こ
の長方形の長辺の長さは主振動の共振波長の２０倍以上
であり、かつ、長方形の短辺の長さは前記共振波長の５
倍以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板と、前記基板
に形成されている、少なくとも１層以上の圧電薄膜を有
する薄膜部の上下面を少なくとも一対の上部電極及び下
部電極を対向させて挟む構造の振動部とを有する圧電共
振子に関し、例えば、携帯電話、無線ＬＡＮ等の通信装
置やフィルタ等の素子として用いられる圧電共振子およ
びそれを用いたフィルタ・デュプレクサ・通信装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】圧電共振子において、厚み縦振動モード
で使用するものにおいては、上下電極の厚み方向で重な
る部分、つまり振動部となる電極交差部分の厚み方向視
形状が矩形の場合、その交差部分の矩形の対向する２辺
間の長さで、Ｓｎ（ｎ＝０，１，２，３……自然数）モ
ード振動の共振周波数が決まるものである。特に、振動
部の厚み方向視形状が正方形の場合、その対向する２辺
間の長さが同じだから、一方の対向する２辺間の長さで
きまるＳｎ（ｎ＝０，１，２，３……自然数）モード振
動の共振周波数と、他方の対向する２辺間の長さできま
るＳｎ（ｎ＝０，１，２，３……自然数）モード振動の
共振周波数とは同じになる。

【０００３】一方、圧電共振子として、上下電極の交差
部分の厚み方向視形状が円形のものの場合、振動波長と
の関係はその直径の大きさに対応づけられるものであっ
て、Ｓｎ（ｎ＝０，１，２，３……自然数）モード振動
の共振周波数は、別々のｎの値に対し、各１個きまる。

【０００４】ところが、圧電共振子として、上下電極の
交差部分の厚み方向視形状が長方形の場合、一方の対向
する２辺間の長さと他方の対向する２辺間の長さが異な
るため、一方の対向する２辺間の長さできまるＳｎモー
ド振動の共振周波数と、他方の対向する２辺間の長さで
きまるＳｎモード振動の共振周波数とが異なり、全体で
は数多くの共振周波数のスプリアス振動が発生すること
になる。

【０００５】このことから、振動部の厚み方向視形状が
長方形の場合、正方形や円形のものと比較してスプリア
ス振動の影響が大きく作用することが予測されることも
あって、従来、一般的に採用されてこなかった。

【０００６】したがって、従来においては、振動部の形
状が正方形か、円形となるものが主に採用されていた
（例えば、特許文献１参照）。

【０００７】

【特許文献１】特開昭６０−１４２６０７号（全頁、第
１図）

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ように振動部の形状が正方形や円形のものの場合、主振
動のレスポンスを大きくするためにその振動部の対向す
る２辺間の長さや径を大きくするほど図１６に示すよう
にスプリアス振動の共振周波数が主共振周波数に近づい
てくる。このため、例えば特開昭６０−１４２６０７号
公報に示すように、電極径の寸法を小さく制限してい
た。このとき、共振子の等価並列容量Ｃ₀が小さくな
り、パッケージ、外部回路基板等の寄生インピーダンス
の影響を受けやすいという問題があった。

【０００９】そこで、本発明者は、寄生インピーダンス
の影響を受けにくくするため、電極径を大きくすること
を試みた。そのときのインピーダンス特性を図１７〜図
１９に示す。なお、これらの図１７〜図１９は、電極の
交差する形状が円形となる振動部の場合の周波数と、イ
ンピーダンス特性、位相特性との関係を示すグラフであ
って、図１７は、入力信号の波長（振動波長：λ）に対
して振動部の半径が１．７λである場合を示し、図１８
は、入力信号の波長λに対して振動部の半径が１０λで
ある場合を示し、図１９は、入力信号の波長λに対して
振動部の半径が５０λである場合を示している。

【００１０】すなわち、一般に、共振点と、反共振点と
の間隔が広がるにつれて、その圧電共振子のＱが低下す
る傾向がある。つまり、対向電極の重なり部分の厚み方
向視形状が円形や正方形である場合には、その寸法が大
きくなるほど、Ｑが小さくなり、損失が増える。一方、
スプリアスについては、入力信号の波長λの１０λでは
レベルが大きいが、５０λではレベルが小さくなってい
る。

【００１１】このように対向電極の重なり部分の寸法が
大きくなると、この圧電共振子を用いて作製したフィル
タの場合、挿入損失が劣化するという問題がある。

【００１２】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
であって、スプリアス振動の影響をきわめて小さくでき
るとともに、Ｑを低下させることもない圧電共振子およ
びそれを用いたフィルタ・デュプレクサ・通信装置を提
供することを解決課題としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
圧電共振子は、基板と、前記基板に形成されている、少
なくとも１層以上の圧電薄膜を有する薄膜部の上下面を
少なくとも一対の上部電極及び下部電極を対向させて挟
む構造の振動部とを有する圧電共振子において、前記上
部電極及び下部電極が厚み方向で互いに重なる部分の形
状は前記厚み方向視で長方形を成すとともに、この長方
形の長辺の長さは主振動の共振波長の２０倍以上であ
り、かつ、前記長方形の短辺の長さは前記共振波長の５
倍以下であることを特徴とする。

【００１４】請求項１に係る圧電共振子によれば、上部
電極と下部電極とが厚み方向で互いに重なる部分、すな
わち振動部を成す部分の形状が厚み方向視で長方形に形
成され、さらに、その長方形の長辺長さが振動波長の２
０倍以上であり、その短辺長さが振動波長の５倍以下と
なるように寸法設定されていることによって、長辺なら
びに短辺と振動波長との関係において、前者がＱを下げ
るように働くのに対して後者がＱを上げるように働くこ
とから、長辺長さが大きくなっているにもかかわらずＱ
を低下させないようにできる。

【００１５】また、振動部の短辺長さが振動波長の５倍
以下であると、スプリアスのレベルがきわめて低くなる
とともに、その共振周波数も主振動の共振周波数とはか
なり離れたものとなるから、ほとんどスプリアスが発生
しないことになり、振動部の長辺が振動波長の２０倍以
上であって、主振動のレスポンスを十分なものとできる
ものでありながら、Ｑを下げることなく、スプリアスの
レベルを抑制できるものとなっている。よって、従来の
ように、振動部の形状が正方形や円形のものと比較し
て、主振動のレスポンスを十分とれるものでありなが
ら、Ｑを低下させることなく、不要なスプリアスの発生
も十分抑制できて共振特性に優れた圧電共振子を得るこ
とができるに至った。

【００１６】ここで、上部電極と下部電極が厚み方向で
互いに重なる部分の形状は厚み方向視で長方形を成すと
ともに、この長方形の長辺の長さは主振動の共振波長の
２０倍以上であり、かつ、前記長方形の短辺の長さは前
記共振波長の５倍以下であることを本発明者が知見する
に至った過程について簡単に説明する。

【００１７】本発明者は、共振性能としては振動部の形
状が正方形の場合と一致する円形のものについて、主振
動の共振波長と、その振動部の直径との関係を、その共
振波長に対する振動部の直径の比率をさまざまに変更し
て、それぞれにおけるインピーダンス特性や位相特性を
測定して、図１１ないし図１５に示すような結果を得
た。図１１は、振動部の直径を共振波長λの１０倍に設
定した圧電共振子の場合の各特性を示している。図１２
は、振動部の直径を共振波長λの２０倍に設定した圧電
共振子の場合の各特性を示している。図１３は、振動部
の直径を共振波長λの３０倍に設定した圧電共振子の場
合の各特性を示している。図１４は、振動部の直径を共
振波長λの４０倍に設定した圧電共振子の場合の各特性
を示している。図１５は、振動部の直径を共振波長λの
５０倍に設定した圧電共振子の場合の各特性を示してい
る。

【００１８】その結果によると、振動部の直径が共振波
長λの２０倍以上では、スプリアス振動のレスポンスが
小さくなることから、インピーダンス特性および位相特
性が良好なものとなることが見出された。

【００１９】また、本発明者は、辺の長さが共振波長と
の比において１．２λ，１．７λ，２．３λ，３．５
λ，４．６λ，５．８λに設定された各々正方形の振動
部のものにおいて、Ｓ₀モード（主振動）、Ｓ₁モード
（スプリアス振動）の電極サイズ（共振波長に対する辺
の比）と共振周波数および電気機械結合係数との関係を
実験によって求めた。その結果が、図１６に示されるも
のである。この図のグラフにおいて、縦軸は電気機械結
合係数と周波数差とを示している。なお、この周波数差
は、Ｓ₀モードの共振周波数とＳ₁モードの共振周波数の
差である。横軸は電極の辺長さを波長に対する倍数で規
格化した電極サイズである。また、Ｓ₀モードの反共振
周波数は、８００〜９００ＭＨｚ帯である。これによる
と、電極の辺長さが波長の４．６λ以下では、Ｓ₀モー
ドの電気機械結合係数が大きく減少することがわかる。
スプリアス振動であるＳｎ（ｎ＝０，１，２，３……）
モード振動もこれに従い減少する。したがって、電気機
械結合係数の大小がスプリアス振動の大きさを左右する
ので、それを小さくするには、電極寸法は波長の５倍以
下であることが良いことが判明した。また、主振動の共
振波長の５倍より大きく２０倍より小さい場合は、スプ
リアス振動がレスポンスが余り小さくならずにＳ ₀モー
ドの共振周波数に近づくので、主振動の極近傍にスプリ
アス振動が発生すること（前出図１１参照）になり、実
用的でなくなり、このことからも電極の交差する形状を
長方形とした場合その長方形となる振動部の短辺を主振
動の共振波長の５倍以下にする必要性が見出された。

【００２０】したがって、振動部を矩形状に構成した場
合に、長辺については共振波長λの２０倍以上となる長
さに設定し、短辺については共振波長λの５倍以下とな
る長さに設定すると、素子としての小型化も図れるとと
もに、共振特性が良いものとなることを見出したもので
ある。

【００２１】本発明の請求項２に係る圧電共振子は、請
求項１に記載の圧電共振子において、前記長方形の長辺
の長さは主振動の共振波長の８０倍以上であることを特
徴とする。

【００２２】請求項２に係る圧電共振子によれば、電極
の厚み方向での重なり部分である長方形の長辺長さが主
振動の共振波長の８０倍以上であることで、より一層共
振特性に優れた共振子が得られる。

【００２３】本発明の請求項３に係る圧電共振子は、請
求項１または２に記載の圧電共振子において、前記長方
形の短辺の長さは主振動の共振波長の３倍以下であるこ
とを特徴とする。

【００２４】請求項３に係る圧電共振子によれば、電極
の厚み方向での重なり部分である長方形の短辺長さが主
振動の共振波長の３倍以下であることで、より一層共振
特性に優れた共振子が得られる。

【００２５】本発明の請求項４に係る圧電共振子は、請
求項１から３のいずれかに記載の圧電共振子において、
前記上部電極及び下部電極の前記厚み方向での重なり部
分が前記薄膜部に対して複数個設けられていることを特
徴とする。

【００２６】請求項４に係る圧電共振子によれば、ひと
つの薄膜部に対して複数の圧電共振子が設けられること
になるから、振動特性が一層良好になる。

【００２７】本発明の請求項５に係る圧電共振子は、請
求項１から４のいずれかに記載の圧電共振子において、
前記圧電薄膜がＺｎＯ若しくはＡｌＮを主成分とするこ
とを特徴とする。

【００２８】請求項５に係る圧電共振子によれば、特性
の高い振動部が得られる。

【００２９】本発明の請求項６に係る圧電共振子は、請
求項１から５のいずれかに記載の圧電共振子において、
前記基板は開口部若しくは凹部を有し、前記開口部若し
くは凹部上に前記振動部が形成されていることを特徴と
する。

【００３０】請求項６に係る圧電共振子によれば、振動
部は基板の開口部若しくは凹部において振動することに
なるから、特性良く振動できる。

【００３１】本発明の請求項７に係るフィルタは、請求
項１から６のいずれかに記載の圧電共振子を用いたこと
を特徴とする。

【００３２】請求項７に係るフィルタによれば、Ｑなど
の特性が極めて高くなって、濾波精度がきわめて高いフ
ィルタを得ることができる。

【００３３】本発明の請求項８に係るフィルタは、請求
項１から６のいずれかに記載の圧電共振子を用いて、ラ
ダー構成にしたことを特徴とする。

【００３４】請求項８に係るフィルタによれば、Ｑなど
の特性が極めて高くなって、濾波精度がきわめて高いラ
ダー型のフィルタを得ることができる。

【００３５】本発明の請求項９に係るデュプレクサは、
請求項１から８のいずれかに記載の圧電共振子又は圧電
フィルタを用いたことを特徴とする。

【００３６】請求項９に係るデュプレクサによれば、Ｑ
などの特性がきわめて高いデュプレクサを得ることがで
きる。

【００３７】本発明の請求項１０に係る通信装置は、請
求項１から８のいずれかに記載の圧電共振子又はフィル
タを用いたことを特徴とする。

【００３８】請求項１０に係る通信装置によれば、Ｑな
どの特性がきわめて高い通信装置を得ることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に示す
実施形態に基づいて説明する。

【００４０】図１および図２は、本発明係る圧電共振子
の実施形態の一例を示しており、図１は、圧電共振子の
概略を示す平面図、図２は、圧電共振子の概略を示す縦
断側面図である。

【００４１】この圧電共振子１は、例えば共振周波数が
１００ＭＨｚに近い厚み縦振動の基本波（ｎ＝１）を利
用したものである。そして、圧電共振子１は、基板２上
に、支持膜３、薄膜部としての圧電薄膜４、電極５，６
薄膜が積層状態に形成されたものである。

【００４２】すなわち、圧電共振子１は、図１に示すよ
うに、振動空間としての開口部３０を有する基板２と、
該基板２の表面に形成された支持膜３と、該支持膜３上
に形成された下部電極としての第１電極５と、該第１電
極５上に形成された圧電薄膜４と、該圧電薄膜４上に形
成された上部電極としての第２電極６とから構成されて
いる。

【００４３】基板２は、例えばシリコン、パイレックス
（登録商標）ガラス、石英などの板状体で形成されてい
る。その中央部には、後述する振動部７が振動できるよ
うにするために、上下に貫通する振動空間部としての開
口部３０を、例えばエッチング、レーザ加工、サンドブ
ラストなどの方法によって基板２を構成する部材が所定
形状に除去されて形成されている。

【００４４】そして、支持膜３は、後述する振動部７を
支持してこの振動部７の振動に伴い開口部３０において
振動可能なダイヤフラムを構成する、例えば酸化シリコ
ン（ＳｉＯ₂）の薄膜層であって、基板２の表面に、開
口部３０を被覆する状態で形成している。この支持膜３
の材質としては、酸化シリコン以外に例えば窒化シリコ
ン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）などを用
いても良い。

【００４５】この支持膜３上には、まず第１電極５が薄
膜として形成されている。この第１電極５は、アルミニ
ウムで形成されている。

【００４６】この第１電極５および支持膜３上には、酸
化亜鉛（ＺｎＯ）からなる圧電薄膜４を形成している。
なお、圧電薄膜４としては、その主成分として窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）、ＰＺＴなどを用いても良い。この
実施形態では酸化亜鉛を一層形成するものを示している
が、複数層形成しても良い。例えば、酸化亜鉛層と窒化
アルミニウム層とを複数層重ねて形成しても良い。

【００４７】その圧電薄膜４の上面には、第１電極５と
は一部が厚み方向で重なり合うよう対向させている第２
電極６を薄膜として形成している。この第２電極６も、
第１電極５と同様にアルミニウムで形成されている。な
お、第１電極５、第２電極６を形成する素材としては、
アルミニウムに代えて、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅
（Ｃｕ）などを用いても良い。

【００４８】そして、第１電極５および第２電極６がそ
れぞれ外部電極に接続された状態で圧電共振子１は封止
されている。

【００４９】第１電極５と第２電極６との厚み方向での
重なり部分の形状は、図１に示すように、長方形となっ
ている（図１においてクロスハッチングで示す）。

【００５０】この重なり部分において、圧電薄膜４で
は、第１電極５および第２電極６を通して供給される高
周波信号により圧電振動することになる。第１，第２電
極５，６および圧電薄膜４におけるこの圧電振動する部
分を以下、振動部７という。

【００５１】この厚み方向視で長方形を成す振動部７
は、図１および図２に示すように、その長辺の長さａが
主振動（Ｓ₀モード）の共振波長λに対して２０λ以上
の長さに設定され、その短辺の長さｂが主振動の共振波
長λに対して５λ以下の長さに設定されている。

【００５２】そして、振動部７の長辺の長さａは、主振
動の共振波長λに対して８０λ以上の長さに設定される
ことが一層好ましい。

【００５３】そして、振動部７の短辺の長さｂは、主振
動の共振波長λに対して３λ以下の長さに設定されるこ
とが一層好ましい。

【００５４】なお、その振動部７の長辺の長さａの上限
は、主振動の共振波長と圧電共振子１のそのチップサイ
ズに合わせて設定されるものであり、振動部７の短辺の
長さｂの下限は、主振動の共振波長λと同程度である。

【００５５】次に、本発明に係る圧電共振子１を備える
フィルタの一例について説明する。圧電共振子１を入力
―出力端子間に１個直列接続し、１個並列接続したＬ型
ラダーフィルタ４０を図３及び図４に示している。

【００５６】具体的には、図３に示すように、このラダ
ーフィルタ４０は、１チップ化された構成となってい
る。すなわち、上記実施形態と同様例えばシリコンなど
の板状体からなる基板２に振動空間としての開口（図示
せず）を形成し、この開口を被覆するように基板２表面
に酸化シリコンからなる支持膜３を形成している。そし
て、この支持膜３上に、第１電極８を形成し、この第１
電極８及び支持膜３上に圧電振動体としての酸化亜鉛
（ＺｎＯ）からなる圧電薄膜４を積層状態で形成してい
る。さらに、圧電薄膜４の上面には、第２電極９と第３
電極１０とが、第１電極８と一部厚み方向で重なるよう
に形成している。第１電極８と第２電極９との厚み方向
で重なる部分の厚み方向視形状、および、第１電極８と
第３電極１０との厚み方向で重なる部分の厚み方向視形
状は、それぞれ、長方形を成すものである。

【００５７】圧電薄膜４を含む第１電極８と第２電極９
との厚み方向で重なる部分は、第１電極８および第２電
極９を通して供給される高周波信号により圧電振動する
振動部１１（図３においてクロスハッチングを施してい
る）を成すものであって、以下振動部１１という。ま
た、圧電薄膜４を含む第１電極８と第３電極１０との厚
み方向で重なる部分は、第１電極８および第３電極１０
を通して供給される高周波信号により圧電振動する振動
部１２（図３においてクロスハッチングを施している）
を成すものであって、以下振動部１２という。

【００５８】振動部１１、振動部１２の厚み方向視形状
長方形の長辺の長さは、主共振周波数の波長λの２０倍
以上に設定され、該長方形の短辺の長さは、主共振周波
数の波長λの５倍以下に設定されている。

【００５９】そして、図４に示すように、上記のような
振動部１１は、基板２や支持膜３と共に直列圧電共振子
１３を形成し、振動部１２は、基板２や支持膜３と共に
並列圧電共振子１４を形成している。

【００６０】このラダーフィルタ４０は、上記のように
構成されていることにより、各圧電共振子で発生するス
プリアスが低減するため、フィルタ特性のリップルが低
減することになり、特性が向上する。

【００６１】本発明に係る圧電共振子この圧電共振子を
用いたフィルタは、図示しないが、例えば携帯電話機
や、ＬＡＮ装置などの各種の通信装置に回路素子として
適用でき、それによって、その通信装置の性能を高める
ことができる。

【００６２】本発明は、上述の実施形態に限定されるも
のではなく、種々な応用や変形が考えられる。

【００６３】（１）上記実施の形態では、圧電共振子の
共振周波数が１００ＭＨｚに近いものを示したが、１０
０ＭＨｚより高い共振周波数の圧電共振子や１００ＭＨ
ｚより低い共振周波数の圧電共振子に対しても本願発明
はもちろん適用できる。

【００６４】（２）図５に示すように、共通の一対の電
極１５，１６が互いに対向して厚み方向で電極同士が重
なる部分が複数個形成されるようにしても良い。詳述す
ると、図５に示すように、櫛状に形成した薄膜の電極１
５，１６を、その櫛の歯１５ａ，１６ａの部分同士が互
いに厚み方向で重なるように設定して圧電振動体４の表
裏両面にそれぞれ設ける。一方の電極１５の歯１５ａは
幅広くなっており、他方の電極１６の歯１６ａは幅狭く
なっているので、その互いの厚み方向での重なり部分の
厚み方向視形状は長方形となるとともに、その各重なり
部分の長方形の長辺長さは、主振動の共振波長λの２０
倍以上に設定され、その長方形の短辺長さは、主振動の
共振波長λの５倍以下に設定されている。

【００６５】（３）上記実施の形態では、基板に上下に
貫通する開口部を形成して振動部をその開口部に設ける
ものを示したが、例えば、図２０に示すように、基板１
の上面側に有底の凹部５０を形成して、その凹部５０を
覆うように下部電極５を設け、圧電薄膜４を下部電極５
上に重ねて形成し、その圧電薄膜４上に上部電極６を形
成しても良い。

【００６６】（４）上記実施の形態では圧電フィルタと
して、Ｌ型ラダーフィルタを示したが、例えば図２１
（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ示すように、本発明
に係る圧電共振子を、π型、Ｌ型（入力側に直列に圧電
共振子を接続する形態）、Ｔ型に接続して構成したラダ
ーフィルタとしても良い。

【００６７】（５）また、本発明に係る圧電共振子なら
びに上述したような圧電フィルタは、図２２に示される
デュプレクサ１００に用いても良く、これにより、この
デュプレクサ１００の送信や受信での特性や性能が高め
られる。

【００６８】

【実施例】以下に、本発明者が実験して得られたデータ
を以下に示す。

【００６９】圧電共振子において、圧電振動体の表裏両
面に形成された電極同士の厚み方向での重なり部分、す
なわち振動部の厚み方向視形状が長方形となるものを形
成し、その長方形の短辺と長辺の寸法を、主振動の共振
波長λに対して、４．２倍×６７．５倍の圧電共振子、
５．６倍×５０．６倍の圧電共振子、８．４倍×３３．
７倍の圧電共振子についてのインピーダンス特性及び位
相特性を測定した結果を、それぞれ順に、図６，図７，
図８に示すグラフとして得た。

【００７０】これにより、振動部の長辺は上記測定結果
のすべてにおいて主振動の共振波長λの２０倍以上のも
のとなっているが、短辺については図６に示すグラフの
ものだけが主振動の共振波長λの５倍以下であって、こ
の図６に示すものが本願発明に係る圧電共振子に相当す
るのであって、この場合、図７及び図８に示す他の２つ
の測定データと比較して、スプリアスの発生が極めて低
いとともに、共振周波数と反共振周波数の幅もきわわて
狭いものであり、Ｑを大きくできることが判明した。

【００７１】また、本発明者は、圧電共振子の振動部の
厚み方向視での面積がほぼ等しい２種類の形状、つまり
本発明に係る圧電共振子に対応する長方形（主振動の共
振波長λに対して短辺×長辺が３．３×８５）の場合
と、従来の圧電共振子に対応する正方形（主振動の共振
波長λに対して各辺が５３×５３）の場合とでその特性
を比較するため、それぞれについて、インピーダンス特
性及び位相特性を測定し、その結果を図９，図１０に示
すように得た。

【００７２】図９に示す振動部が長方形のものでは、共
振点と反共振点との間がきわめて狭くなっているので、
Ｑが高いものとなるとともに、スプリアス振動がほとん
ど主振動に影響しないものとなっている。一方、図１０
に示す振動部が正方形のものでは、共振点と反共振点と
の間が比較的広くなっているので、Ｑも長方形のものと
比較して低くなるものである。また、スプリアス振動が
主振動に近いところで発生しているので、各特性が長方
形のものよりも悪くなっている。

【００７３】したがって、振動部の形状が正方形のまま
その寸法を単に大きくした場合、特性が低下してしまう
が、振動部の形状を長方形に替えて、その短辺と長辺と
のをそれぞれ主振動の共振波長の５倍以下、２０倍以上
に設定することによって、振動部が正方形のものよりも
特性が向上するとともに、部品としてコンパクト化を図
ることも可能となっている。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、両電極が厚み方向で互
いに重なる部分、すなわち振動部を成す部分の形状が厚
み方向視で長方形に形成され、さらに、その長方形の長
辺長さが振動波長の２０倍以上であり、その短辺長さが
振動波長の５倍以下となるように寸法設定されているこ
とによって、長辺ならびに短辺と振動波長との関係にお
いて、前者がＱを下げるように働くのに対して後者がＱ
を上げるように働くことから、長辺長さが大きくなって
いるにもかかわらずＱを低下させないようにできるとい
う効果を奏する。

【００７５】また、振動部の短辺長さが振動波長の５倍
以下であると、短辺長さできまるスプリアスのレベルが
きわめて低いものであるとともに、その共振周波数も主
振動の共振周波数とはかなり離れたものとなるから、ほ
とんどスプリアスが発生しないことになり、振動部の長
辺が振動波長の２０倍以上であって、主振動のレスポン
スを十分なものとできるものでありながら、Ｑを下げる
ことなく、スプリアスの発生も抑制できるものとなって
いる。よって、従来のように、振動部の形状が正方形や
円形のものと比較して、主振動のレスポンスを十分とれ
るものでありながら、Ｑを低下させることなく、不要な
スプリアスの発生も十分抑制できて共振特性に優れた圧
電共振子を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る圧電共振子の要部を
示す平面図

【図２】 本発明の実施形態に係る圧電共振子の要部を
示す縦断側面図

【図３】 本発明の実施形態に係るフィルタの要部を示
す平面図

【図４】 本発明の実施形態に係るフィルタの回路図

【図５】 本発明の別の実施形態に係る圧電共振子の要
部を示す平面図

【図６】 本発明に係る圧電共振子の各特性を示すグラ
フ

【図７】 比較例の圧電共振子の各特性を示すグラフ

【図８】 比較例の圧電共振子の各特性を示すグラフ

【図９】 本発明に係る圧電共振子の各特性を示すグラ
フ

【図１０】 比較例として正方形の振動部の圧電共振子
の各特性を示すグラフ

【図１１】 円形の振動部の直径が主振動の共振波長の
１０倍の圧電共振子の各特性を示すグラフ

【図１２】 円形の振動部の直径が主振動の共振波長の
２０倍の圧電共振子の各特性を示すグラフ

【図１３】 円形の振動部の直径が主振動の共振波長の
３０倍の圧電共振子の各特性を示すグラフ

【図１４】 円形の振動部の直径が主振動の共振波長の
４０倍の圧電共振子の各特性を示すグラフ

【図１５】 円形の振動部の直径が主振動の共振波長の
５０倍の圧電共振子の各特性を示すグラフ

【図１６】 円形の振動部の半径と共振周波数および電
気的結合係数との関係を示すグラフ

【図１７】 円形の振動部の半径が振動波長λの１．７
倍の場合の各特性を示すグラフ

【図１８】 円形の振動部の半径が振動波長λの１０倍
の場合の各特性を示すグラフ

【図１９】 円形の振動部の半径が振動波長λの５０倍
の場合の各特性を示すグラフ

【図２０】 本発明の別の実施の形態の圧電共振子の縦
断正面図

【図２１】 本発明に係る圧電共振子を用いたπ型、Ｌ
型、Ｔ型の各圧電フィルタの回路図

【図２２】 本発明に係る圧電共振子を用いたデュプレ
クサを示す概略説明図

【符号の説明】

１ 圧電共振子 ２ 基板 ４ 圧電薄膜（薄膜部） ５ 第１電極（下部電極） ６ 第２電極（上部電極） ７ 振動部 ３０ 開口部 ４０ ラダーフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 忠志 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 5J108 AA07 BB07 BB08 CC11 CC12

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、前記基板に形成されている、少
   なくとも１層以上の圧電薄膜を有する薄膜部の上下面を
   少なくとも一対の上部電極及び下部電極を対向させて挟
   む構造の振動部とを有する圧電共振子において、 前記上部電極及び下部電極が厚み方向で互いに重なる部
   分の形状は前記厚み方向視で長方形を成すとともに、 この長方形の長辺の長さは主振動の共振波長の２０倍以
   上であり、 かつ、前記長方形の短辺の長さは前記共振波長の５倍以
   下である、ことを特徴とする圧電共振子。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の圧電共振子において、 前記長方形の長辺の長さは主振動の共振波長の８０倍以
   上であることを特徴とする圧電共振子。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の圧電共振子に
   おいて、 前記長方形の短辺の長さは主振動の共振波長の３倍以下
   であることを特徴とする圧電共振子。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の圧電
   共振子において、 前記上部電極及び下部電極の前記厚み方向での重なり部
   分が前記薄膜部に対して複数個設けられていることを特
   徴とする圧電共振子。
5. 【請求項５】 前記圧電薄膜がＺｎＯ若しくはＡｌＮを
   主成分とすることを特徴とする請求項１から４のいずれ
   かに記載の圧電共振子。
6. 【請求項６】 前記基板は開口部若しくは凹部を有し、
   前記開口部若しくは凹部上に前記振動部が形成されてい
   ることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の
   圧電共振子。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれかに記載の圧電
   共振子を用いたことを特徴とするフィルタ。
8. 【請求項８】 請求項１から６のいずれかに記載の圧電
   共振子を用いて、ラダー構成にしたことを特徴とするフ
   ィルタ。
9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれかに記載の圧電
   共振子又は圧電フィルタを用いたことを特徴とするデュ
   プレクサ。
10. 【請求項１０】 請求項１から８のいずれかに記載の圧
    電共振子又は圧電フィルタを用いたことを特徴とする通
    信装置。