JP2003347892A - 縦結合型マルチモード圧電フィルタ装置、縦結合型マルチモード圧電フィルタ及び電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広帯域であり、減衰量が大きく、安価に製造
し得る縦結合型マルチモード圧電フィルタを提供する。 【解決手段】 入力電極とアース電極との間に入力信号
が印加されると、圧電縦効果を利用した異なる次数のモ
ードが励振され、該異なる次数のモードが結合されて、
フィルタ特性が出力電極とアース電極とから取り出され
るように構成されている第１，第２の縦結合型マルチモ
ード圧電フィルタ６，７がケース基板２の上面に搭載さ
れており、かつ第１，第２の圧電フィルタ６，７のアー
ス電極２８同士が、第１，第２の圧電フィルタ６，７の
入力電極２６同士及び出力電極２７同士よりも近接する
ように配置されている、マルチモード圧電フィルタ装置
１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば帯域フィル
タとして用いられる圧電フィルタに関し、より詳細に
は、圧電縦効果による振動の高調波を用いた縦結合型の
マルチモード圧電フィルタ装置、縦結合型マルチモード
圧電フィルタ及び該圧電フィルタを収納してなる電子部
品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、帯域フィルタとして様々な圧電フ
ィルタが用いられている。数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ帯の周
波数領域においては、小型化が容易であり、コストが安
価な二重モード圧電フィルタが主に用いられている。

【０００３】この種の二重モード圧電フィルタは、例え
ば特開平５−３２７４０１号公報などに開示されてい
る。図１８は、厚み縦振動を利用した従来の二重モード
圧電フィルタを示す断面図である。

【０００４】圧電フィルタ２０１は、厚み方向に分極処
理された圧電板２０２を有する。圧電板２０２の上面に
は、一対の励振電極２０３，２０４が形成されており、
下面には励振電極２０３，２０４と圧電板２０２を介し
て対向するように共通励振電極２０５が形成されてい
る。

【０００５】使用に際しては、上面の一方の励振電極２
０３と共通励振電極２０５との間に入力信号を印加し、
圧電板２０２を励振させる。この場合、圧電板２０２が
励振され、図１９（ａ）に示す対称モードと、図１９
（ｂ）に示す反対称モードが生じ、これら双方のモード
が結合されてフィルタ帯域が構成される。出力は、励振
電極２０４とアース電極２０５との間で取り出される。

【０００６】なお、上記のように厚み縦振動モードを利
用した二重モード圧電フィルタの他、圧電板２０２を上
面に平行な方向に分極処理し、それによって厚み滑りモ
ードを利用した二重モード圧電フィルタも知られてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の圧電フィルタ２
０１では、対称モードと反対称モードの結合の強さは、
励振電極２０３，２０４間の間隔に依存し、この間隔の
大きさにより対称モードと反対称モードの周波数差が決
定され、通過帯域が決められることになる。

【０００８】すなわち、広帯域フィルタを得るには、励
振電極２０３，２０４間の間隔を狭くし、両方のモード
の結合度を高め、かつ双方のモードの周波数差を大きく
する必要があった。

【０００９】他方、励振電極２０３，２０４は、通常、
導電ペーストのスクリーン印刷により形成されている。
スクリーン印刷法では、励振電極２０３，２０４の間隔
を狭くするにも限界があった。他方、フォトリソグラフ
ィーにより励振電極２０３，２０４を形成すれば、励振
電極２０３，２０４間の間隔を小さくすることができる
ものの、コストが高くつくことになる。

【００１０】また、たとえ、励振電極２０３，２０４間
の間隔を狭くすることができたとしても、圧電フィルタ
２０１において入出力間の静電容量が増加し、減衰量が
小さくなるという問題もあった。

【００１１】他方、圧電フィルタにおいては、十分大き
な減衰量を得るために、複数のフィルタ素子を接続した
方法も広く用いられている。図２０に示すように、圧電
フィルタ装置２１１では、基板２１２上に、第１，第２
の圧電フィルタ素子２１３，２１４が実装されている。
圧電フィルタ素子２１３と圧電フィルタ素子２１４とは
同一の構造を有する。

【００１２】しかしながら、フィルタ素子２１３とフィ
ルタ素子２１４との間の距離が近い場合には、図２０の
矢印Ａで略図的に示すように、フィルタ素子２１３，２
１４の入出力間に発生する浮遊容量により、減衰量が劣
化するという問題があった。従って、フィルタ素子２１
３，２１４をあまり近づけて配置することができなかっ
た。よって、フィルタ装置全体の寸法が大きくならざる
を得なかった。

【００１３】他方、大きな減衰量を得る他の方法とし
て、図２１に示すように、中継容量を備えた圧電フィル
タも提案されている。図２１に示す圧電フィルタ２２１
では、圧電基板に第１，第２のエネルギー閉じ込め型の
圧電共振部２２２，２２３が構成されている。圧電共振
部２２２，２２３間に、中継容量を構成するために、容
量電極２２４，２２５が圧電基板を介して対向するよう
に構成されている。図２２は、図２１に示した圧電フィ
ルタ２２１の回路構成を示す図である。

【００１４】ここでは、容量電極２２４，２２５によ
り、図２２に示す中継容量Ｃが構成されている。しかし
ながら、圧電フィルタ２２１を構成する圧電基板が分極
されているため、容量電極２２４，２２５が形成されて
いる圧電基板部分において圧電効果により所望でない振
動が生じ、スプリアスが発生するという問題があった。

【００１５】さらに、容量電極２２４，２２５が対向し
ている部分において、圧電基板が分極されていないよう
に、圧電基板を部分的に分極する方法も知られている。
しかしながら、圧電基板を部分分極した場合には、圧電
基板にクラックが生じる恐れがあった。

【００１６】本発明の目的は、広帯域であり、かつ減衰
量が十分大きく、さらに小型化が容易であり、所望でな
いスプリアスの発生を抑制し得るマルチモード圧電フィ
ルタ装置、マルチモード圧電フィルタ及び該マルチモー
ド圧電フィルタが収納された電子部品を提供することに
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るマルチ
モード圧電フィルタは、互いに平行に配置された４以上
の励振電極及び前記励振電極間に配置されており、かつ
励振電極に直交する方向または励振電極と平行な方向に
分極処理されている複数の圧電体層を有し、前記複数の
励振電極と直交する方向において対向している第１，第
２の端面と、第１，第２の端面を結ぶ第１〜第４の側面
とを有する積層型圧電体と、前記積層型圧電体の第１〜
第４の側面の少なくとも１つの側面において第１の端面
側に寄せられて形成された入力電極と、前記積層型圧電
体の第１〜第４の側面の少なくとも１つの側面において
第２の端面側に寄せられて形成された出力電極とを備
え、前記積層型圧電体の第１〜第４の側面の少なくとも
１つの側面に形成された、アース電極と、前記複数の励
振電極が、前記入力電極に接続される第１のグループの
励振電極と、前記出力電極に電気的に接続される第２の
グループの励振電極と、前記アース電極に接続される第
３のグループの励振電極とを有し、入力電極とアース電
極との間に入力信号が印加されると、異なる次数のモー
ドの振動が励振されかつ結合され、前記出力電極とアー
ス電極とから出力信号が取り出されるように構成されて
いる第１，第２の縦結合型マルチモード圧電フィルタ
と、第１，第２の圧電フィルタが上面に搭載されたケー
ス基板とを備え、第１，第２の圧電フィルタが縦属接続
されており、かつ前記第１，第２の圧電フィルタのアー
ス電極同士が第１，第２の圧電フィルタの入力電極同士
及び出力電極同士よりも近接するように配置されている
ことを特徴とする。

【００１８】第１の発明に係るマルチモード圧電フィル
タ装置において用いられる振動モードは特に限定されな
いが、本発明のある特定の局面では、圧電縦効果を利用
した長さ振動モードの高調波が用いられ、他の特定の局
面では、圧電縦効果を利用した厚み縦振動の高調波が用
いられる。

【００１９】第１の発明に係る圧電フィルタ装置の他の
特定の局面では、前記積層型圧電体を構成している圧電
材料の音響インピーダンス値をＺ₁としたときに、前記
積層型圧電体の第１，第２の端面の外側に連結されてお
り、かつ音響インピーダンス値Ｚ₁よりも低い第２の音
響インピーダンス値Ｚ₂を有する材料からなる反射層
と、前記反射層の第１，第２の端面に連結されている側
とが反対側の面に連結されており、第２の音響インピー
ダンス値Ｚ₂よりも大きな第３の音響インピーダンス値
Ｚ₃を有する材料からなる保持部材とがさらに備えられ
る。この場合には、積層型圧電体から反射層に伝搬した
振動が、反射層と保持部材との界面で反射されるため、
積層型圧電体の振動特性に影響を与えることなく保持部
材により機械的に保持することができる。従って、積層
型圧電体の振動モードの制約が少ない。

【００２０】第２の発明に係る縦結合型マルチモード圧
電フィルタは、互いに平行に配置された４以上の励振電
極及び前記励振電極間に配置されており、かつ励振電極
に直交する方向または励振電極と平行な方向に分極処理
されている複数の圧電体層を有し、前記複数の励振電極
と直交する方向において対向している第１，第２の端面
と、第１，第２の端面を結ぶ第１〜第４の側面とを有す
る積層型圧電体と、前記積層型圧電体の第１の側面にお
いて第１の端面側に寄せられて形成された入力電極と、
前記積層型圧電体の第１の側面において第２の端面側に
寄せられて形成された出力電極と、前記積層型圧電体の
第１の側面とは反対側の第２の側面に形成されたアース
電極とを備え、前記複数の励振電極が、前記入力電極に
接続される第１のグループの励振電極と、前記出力電極
に電気的に接続される第２のグループの励振電極と、前
記アース電極に接続される第３のグループの励振電極と
を有し、入力電極とアース電極との間に入力信号が印加
されると、異なる次数のモードの振動が励振されかつ結
合され、前記出力電極とアース電極とから出力信号が取
り出されるように構成されており、前記積層型圧電体の
第１，第２の端面の外側に設けられており、かつ前記積
層型圧電体の音響インピーダンス値Ｚ₁よりも低い音響
インピーダンス値Ｚ₂を有する第１，第２の反射層と、
前記第１，第２の反射層の外側に設けられており、前記
第２の音響インピーダンス値Ｚ₂よりも大きな第３の音
響インピーダンス値Ｚ₃の材料からなる第１，第２の保
持部材と、前記出力電極または入力電極と前記アース電
極との間に接続されるように前記第１及び／または第２
の保持部材に構成されたコンデンサユニットとをさらに
備えることを特徴とする。

【００２１】上記コンデンサユニットは様々な形態で構
成され得る。第２の発明のある特定の局面では、前記コ
ンデンサユニットが、前記保持部材の対向し合う一対の
外表面に形成された一対の容量電極を有する。

【００２２】また、第２の発明の他の特定の局面では、
前記コンデンサユニットが、前記保持部材内において、
保持部材層を介して重なり合うように配置された複数の
内部電極を有する。

【００２３】また、第２の発明に係る圧電フィルタにお
いても、使用する振動モードは特に限定されないが、あ
る特定の局面では、圧電縦効果を利用した長さ振動モー
ドの高調波が用いられ、別の特定の局面では、圧電縦効
果を利用した厚み縦振動の高調波が用いられる。

【００２４】本発明に係る電子部品は、第２の発明に従
って構成された縦結合型マルチモード圧電フィルタが、
前記ケース基板上に搭載されており、かつ該圧電フィル
タを囲むようにケース基板にキャップ材が固定されてい
る構造を有する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明ら
かにする。

【００２６】図１は、本発明の第１の実施例としての縦
結合型のマルチモード圧電フィルタ装置を示す斜視図で
ある。マルチモード圧電フィルタ装置１は、ケース基板
２を有する。ケース基板２は絶縁性材料からなる。ケー
ス基板２の上面には、入力電極３、出力電極４及びアー
ス電極５が形成されている。入力電極３とアース電極５
とに接続されるように、第１のマルチモード圧電フィル
タ６が導電性接着剤８ａ，８ｃにより入力電極３及びア
ース電極５に電気的に接続かつ機械的に固定される。ま
た、第２のマルチモード圧電フィルタ７が、導電性接着
剤９ａ，９ｃにより、出力電極４とアース電極５とに電
気的に接続されかつ機械的に固定される。なお、圧電フ
ィルタ６，７はケース基板上において縦属接続されてい
る。また、第１のマルチモード圧電フィルタ６と第２の
マルチモード圧電フィルタ７とは、中継部に形成した導
電性接着剤８ｂ，９ｂによって接続されている。

【００２７】圧電フィルタ６，７を囲むように、キャッ
プ材１０がケース基板２の上面に固定される。圧電フィ
ルタ６と圧電フィルタ７とは同じ構造を有する。図２を
参照して、圧電フィルタ６の詳細を説明する。

【００２８】図２（ａ）に示すように、マルチモード圧
電フィルタ６は、積層型圧電体１１を有する。積層型圧
電体１１には、その長さ方向と直交する方向に延びるよ
うに励振電極１２〜２５が形成されている。励振電極１
２，２５は、圧電体１１の端面１１ａ，１１ｂにそれぞ
れ形成されている。また、励振電極１３〜２４は、内部
電極の形態で形成されている。

【００２９】積層型圧電体１１の端面１１ａ，１１ｂの
外側には、反射層３１，３２が形成されており、反射層
３１，３２の外側面に、保持部材３３，３４が形成され
ている。反射層３１，３２及び保持部材３３，３４は、
積層型圧電体１１と同じ横断面形状を有する。

【００３０】積層型圧電体１１は、横断面が矩形の棒状
の形状を有し、かつ端面１１ａ，１１ｂを結ぶ上面１１
ｃ及び下面１１ｄ並びに側面１１ｅ（他方の側面は図示
されず）を有する。上面１１ｃ、下面１１ｄ及び側面１
１ｅが、本発明の第１〜第３の側面を構成しており、図
示されていない側面が第４の側面を構成している。

【００３１】第１の側面としての上面１１ｃ上には、端
面１１ａ側に寄せられて、入力電極２６が形成されてお
り、かつ第２の端面１１ｂ側に寄せられて出力電極２７
が形成されている。また、第１の側面とは反対側の第２
の側面としての下面１１ｄ上にはアース電極２８が形成
されている。

【００３２】上面１１ｃ上には、複数の絶縁性材料２９
が付与されており、下面１１ｄ上においても、複数の絶
縁性材料３０が付与されている。

【００３３】図２（ｂ）に一部が示されているように、
絶縁性材料２９，３０は、励振電極１２〜２５を入出力
電極２６，２７及びアース電極２８に選択的に電気的に
接続するために設けられている。

【００３４】すなわち、励振電極１３，１５，１７は、
入力電極２６に接続されており、第１のグループの励振
電極を構成している。励振電極１３，１５，１７とアー
ス電極２８との電気的接続を防止するために、絶縁性材
料３０がそれぞれ、励振電極１３，１５，１７の下端を
被覆するように設けられている。同様に、出力電極２７
に接続されている第２のグループの励振電極２０，２
２，２４とアース電極２８との電気的接続を遮断するた
めに、励振電極２０，２２，２４の下端が絶縁性材料３
０により覆われている。

【００３５】他方、励振電極１２，１４，１６，１８，
１９，２１，２３，２５は第３のグループの励振電極を
構成しており、アース電極２８に電気的に接続されてい
る。励振電極１２，１４，１６，１８，１９，２１，２
３，２５と入力電極２６及び出力電極２７との電気的接
続を遮断するために、絶縁性材料２９がこれらの励振電
極の上端を被覆するように上面１１ｃ上に設けられてい
る。

【００３６】異なる電位に接続される励振電極間の圧電
体層、例えば励振電極１２と励振電極１３とで挟まれた
圧電体層は、積層型圧電体１１の長さ方向に分極処理さ
れている。

【００３７】本実施例では、積層型圧電体１１を構成す
る圧電材料として、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミック
スが用いられており、その音響インピーダンス値Ｚ
₁は、３．４×１０⁷（ｋｇ／ｍ²・Ｓ）である。

【００３８】他方、反射層３１，３２は、エポキシ樹脂
からなり、その音響インピーダンス値Ｚ₂は１．８７×
１０⁶（ｋｇ／ｍ²・Ｓ）である。また、保持部材３３，
３４は、本実施例では、セラミックスにより構成されて
おり、その音響インピーダンス値Ｚ₃は３．４×１０
⁷（ｋｇ／ｍ²・Ｓ）である。

【００３９】反射層３１，３２を構成する材料は、その
音響インピーダンス値Ｚ₂が、圧電体１１を構成する圧
電材料及び保持部材３３，３４を構成する材料の音響イ
ンピーダンス値Ｚ₁，Ｚ₃よりも小さい限り、特に限定さ
れない。

【００４０】また、保持部材３３，３４を構成する材料
についてもその音響インピーダンスＺ₃が、反射層３
１，３２の音響インピーダンスＺ₂よりも大きい限り、
特に限定されず、セラミックス以外の絶縁性材料で構成
されてもよい。

【００４１】図１に戻り、マルチモード圧電フィルタ装
置１では、上記のようにして構成されている圧電フィル
タ６と、圧電フィルタ６と同じように構成された圧電フ
ィルタ７とがケース基板２上に固定される。この場合、
圧電フィルタ６のアース電極２８と、圧電フィルタ７の
アース電極２８とが対向するように圧電フィルタ６，７
が配置されている。言い換えれば、圧電フィルタ６，７
のアース電極同士が、圧電フィルタ６，７の入出力電極
同士よりも近接するように配置されている。そのため、
以下の具体的な実験例から明らかなように、減衰量の拡
大が図られる。

【００４２】次に、圧電フィルタ装置１の動作につき説
明する。図３は、圧電フィルタ６を動作させた場合に励
振される対称モード（実線）及び反対称モード（破線）
を示す図である。図３から明らかなように、マルチモー
ド圧電フィルタ６では、対称モードとして１２倍波が強
く励振され、かつ反対称モードでは１１倍波及び１３倍
波が強く励振される。すなわち、マルチモード圧電フィ
ルタ６では、圧電縦効果を利用した長さ振動モードの１
１倍波〜１３倍波が効率よく励振される。圧電フィルタ
６では、上記１１倍波〜１３倍波が結合されて、フィル
タとしての特性が得られる。

【００４３】図４は、圧電フィルタ６のフィルタ波形を
示す図である。図４から明らかなように、中心周波数１
１ＭＨｚの広帯域のフィルタ特性が得られていることが
わかる。

【００４４】マルチモード圧電フィルタ６では、利用し
ようとする３つのモードの周波数は、複数の高次モード
の次数の比だけ離れている。前述した従来の横結合マル
チモードフィルタでは、各モードの周波数は一対の励振
電極間の間隔に依存していた。これに対して、マルチモ
ード圧電フィルタ６では、各モードの周波数は励振電極
間の間隔に依存しない。すなわち、所望の帯域幅を得る
には、帯域幅に応じた次数を選択すればよいだけであ
る。従って、広帯域のフィルタ特性を容易に得ることが
できる。また、従来の横結合マルチモードフィルタで
は、広帯域化を図る場合に、分割励振電極の形成が非常
に困難となるのに対し、圧電フィルタ６では、容易に帯
域幅の拡大を図ることができる。

【００４５】さらに、従来の横結合マルチモードフィル
タでは、フィルタの減衰量が十分大きくならないという
問題があった。フィルタの減衰量は、入力−アース電位
間の容量Ｃ_I-Gと、入力電極と出力電極との間の容量Ｃ
_I-Oとの比率に関係する。すなわち、入出力間の容量が
入力電極とアース電位との間の容量に対して小さい程、
減衰量は大きくなる。

【００４６】圧電フィルタ６では、入力電極２６及び出
力電極２７に接続される励振電極間に、グランド電位に
接続される励振電極１８，１９が配置されているため、
入力電極−出力電極間の容量が著しく小さくされ得る。
よって、従来のマルチモードフィルタに比べて、大きな
減衰量を得ることができる。

【００４７】なお、圧電フィルタ６では、積層型圧電体
１１は長さ振動モードの高調波で振動する。従って、積
層型圧電体１１はエネルギー閉じ込め型の圧電振動子で
はないため、積層型圧電体１１を機械的に保持すると、
保持により特性か損なわれる。

【００４８】そこで、本実施例では、反射層３１，３２
が端面１１ａ，１１ｂの外側に形成されており、さらに
保持部材３３，３４が反射層３１，３２の外側に連結さ
れている。圧電体１１、反射層３１，３２及び保持部材
３３，３４の音響インピーダンスＺ₁〜Ｚ₃が上記のよう
に選ばれているため、圧電体１１から伝搬してきた振動
が反射層３１，３２と保持部材３３，３４との界面にお
いて反射される。従って、振動エネルギーは、界面間の
中央の領域に閉じ込められることになる。よって、圧電
フィルタ６では、保持部材３３，３４において機械的に
保持したとしても、その特性に影響が生じ難い。これを
図５及び図６に示す。

【００４９】図５は圧電フィルタ６を固定することなく
測定されたインピーダンス−周波数特性及び位相−周波
数特性を示し、図６は、保持部材３３，３４において圧
電フィルタ６を機械的に保持して特性を測定した場合の
インピーダンス−周波数特性及び位相−周波数特性を示
す。なお、図５及び図６において実線が位相−周波数特
性を、破線がインピーダンス−周波数特性を示す。

【００５０】図６を図５と比較すれば明らかなように、
保持部材３３，３４において圧電フィルタ６を機械的に
保持したとしても、共振特性が損なわれないことがわか
る。従って、図１に示すように、導電性接着剤８ａ，８
ｂ，８ｃ，９ａ，９ｂ，９ｃを用い、保持部材３３，３
４の外表面に至っている部分において、入出力電極２
６，２７またはアース電極２８を入力電極３，出力電極
４及びアース電極５にそれぞれ電気的に接続し、かつ機
械的に接合したとしても、圧電フィルタ６，７の特性は
損なわれ難い。

【００５１】図１に戻り、本実施例のマルチモード圧電
フィルタ装置１では、上記のような広帯域かつ減衰量の
大きなマルチモード圧電フィルタ６，７が用いられてい
る。すなわち、２素子のマルチモード圧電フィルタ６，
７が縦属接続されているため、より一層減衰量の拡大が
図られる。

【００５２】さらに、マルチモード圧電フィルタ６，７
のアース電極２８同士が対向するように圧電フィルタ
６，７が配置されているため、それによって減衰量のよ
り一層の拡大が図られる。これを、図７〜図９を参照し
て説明する。

【００５３】図７は、本実施例のマルチモード圧電フィ
ルタ装置のフィルタ特性を示す図である。図８は、上記
実施例とは異なり、圧電フィルタ６，７の入力電極２６
同士及び出力電極２７同士が向かい合わせに対向するよ
うに配置することを除いては上記実施例と同様にして構
成された圧電フィルタ装置において、２素子のフィルタ
６，７間の距離Ｗを変化させた場合の減衰量の変化を示
す。図８において、２つのフィルタ６，７間の距離Ｗが
０．５ｍｍ以下である場合、上記実施例と同様である
が、減衰量は上記実施例に比べて小さくなることがわか
る。

【００５４】図９は、上記実施例において、フィルタ
６，７間の距離Ｗを変化させた場合の減衰量の変化を示
す。図９を図８と比較すれば明らかなように、本実施例
では、アース電極２８同士が対向されて配置されている
ため、フィルタ６，７間の距離Ｗを小さくした場合であ
っても、減衰量が十分な大きさとされ得ることがわか
る。

【００５５】なお、上記実施例では、厚み縦振動の１１
倍波〜１３倍波を利用したマルチモード圧電フィルタ
６，７を用いた例を示したが、この高調波の次数は所望
とするフィルタの通過帯域によって自由に選択すればよ
い。

【００５６】また、異なる電位に接続される励振電極間
の圧電体層の厚みについても、均一にする必要は必ずし
もない。すなわち、部分的に圧電体層の厚みを異なら
せ、それによってスプリアスとなる次数のモードの励振
効率を低下させることができる。

【００５７】図１０は、本発明の第２の実施例に係るマ
ルチモード圧電フィルタ装置を説明するための分解斜視
図である。第１の実施例では、圧電縦効果を利用した長
さ振動モードの高調波を用いた圧電フィルタが使用され
ていたが、本発明においては、他の振動モードを利用し
た圧電フィルタを用いてもよい。

【００５８】図１０に示す圧電フィルタ装置５１では、
圧電縦効果を利用した厚み縦振動の高調波が用いられて
いる。すなわち、ケース基板５２上に、厚み縦振動の高
調波を利用したエネルギー閉じ込め型のマルチモード圧
電フィルタ５６，５７が搭載される。ケース基板５２上
には、入力電極５３、出力電極５４及びアース電極５５
が形成されている。圧電フィルタ５６，５７は、導電性
接着剤５８ａ，５８ｂにより入力電極５３、出力電極５
４に電気的に接続され、かつ機械的に固定される。な
お、アース電極５５は、圧電フィルタ５６，５７のアー
ス電極（後述）と図示されていない導電性接着剤で接合
されている。さらに、５６は接続電極であり、圧電フィ
ルタ６，７を接続するために設けられている。圧電フィ
ルタ５６と圧電フィルタ５７とは同じように構成されて
いる。

【００５９】図１１（ａ）〜（ｄ）を参照して、圧電フ
ィルタ５６の詳細を説明する。図１１に示すように、マ
ルチモード圧電フィルタ５６は、積層型圧電体６１を有
する。積層型圧電体６１は、対向し合う第１，第２の端
面６１ａ，６１ｂを有する。端面６１ａ，６１ｂを結ぶ
矢印Ｐで示す方向に圧電体６１が分極処理されている。
端面６１ａ，６１ｂ上には、励振電極６２，７５が形成
されている。また、圧電体６１内には、内部電極の形態
で、励振電極６３〜７４が形成されている。励振電極６
２〜７５は、圧電体層を介して重なり合うように配置さ
れている。また、励振電極６３，６５，６７が、第１の
側面６１ｃに引き出されており、第１の側面６１ｃ上に
おいて、端面６１ａ側に寄せられて形成された入力電極
７６に電気的に接続されている。また、第２のグループ
の励振電極７０，７２，７４が側面６１ｃに引き出され
て、出力電極７７に電気的に接続されている。出力電極
７７は、側面６１ｃ上において端面６１ｂ側に寄せられ
て形成されている。第３のグループの励振電極６２，６
４，６６，６８，６９，７１，７３，７５は、側面６１
ｄに形成されたアース電極７８に電気的に接続されてい
る。

【００６０】励振電極６２〜７５が圧電体層を介して重
なり合っている部分は、圧電体６１の中央部分に限定さ
れている。従って、本実施例では、異なる電位に接続さ
れた励振電極間に挟まれた圧電体層、例えば励振電極６
２と励振電極６３とで挟まれた圧電体層は、圧電縦効果
を利用した厚み縦振動で励振され、かつ厚み縦振動モー
ドの高調波が励振電極６２，６３が対向している圧電体
層部分に閉じ込められる。

【００６１】上記圧電フィルタ５６を動作させた場合、
対称モードでは、図１１（ｂ）に示す厚み縦振動の１２
倍波が効率よく励振され、反対称モードでは、図１１
（ｃ）及び（ｄ）にそれぞれ示す厚み縦振動の高調波の
１１倍波及び１３倍波が効率よく励振される。

【００６２】従って、圧電フィルタ５６においては、１
１倍波〜１３倍波が結合されて、フィルタ特性が得られ
る。本実施例では、圧電フィルタ５６，５７は、上記の
ようにエネルギー閉じ込め型のマルチモード圧電フィル
タとして構成されている。従って、エネルギー閉じ込め
型であるため、振動エネルギーは励振電極６２〜７５が
対向している部分に閉じ込められている。よって、側面
６１ｃ，６１ｄを利用して、ケース基板５２に固定した
としても、フィルタ特性が影響を受け難い。

【００６３】本実施例においても、第１の実施例と同様
に、通過帯域に応じて利用しようとする高調波の次数を
選択することにより、帯域幅を容易に調整することかで
きる。また、本実施例においても、図１０に示されてい
るように、圧電フィルタ５６，５７のアース電極７８同
士が対向するように配置されているため、帯域外減衰量
を十分な大きさとすることができる。

【００６４】図１２は、本発明の第３の実施例に係るマ
ルチモード圧電フィルタ装置を説明するための分解斜視
図である。

【００６５】第３の実施例のマルチモード圧電フィルタ
装置８１では、ケース基板８２上に、マルチモード圧電
フィルタ８６，８７が搭載される。ケース基板８２に
は、入力電極８３、出力電極８４及びアース電極８５が
形成されている。また、導電性接着剤８８ａ，８８ｂに
より、圧電フィルタ８６，８７が入力電極８３、出力電
極８４に電気的に接続される。なお、アース電極８５と
圧電フィルタ８６，８７との電気的接続のための導電性
接着剤は図示されていない。また、８９は圧電フィルタ
８６，８７を縦属接続するための接続電極を示す。

【００６６】図１３に示すように、圧電フィルタ８６
は、積層型圧電体９１を有する。積層型圧電体９１内に
は、図１３に右の方に略図的に示す励振電極９２，９３
が圧電体層を介して重なり合うようにかつ交互に形成さ
れている。圧電体９１の上面９１ａ及び下面９１ｂが、
第１，第２の端面を構成している。第１の側面９１ｃ及
び第３の側面９１ｅのコーナー部分には、上面９１ａ側
に寄せられて入力電極９４が、下面９１ｂ側に寄せられ
て出力電極９５が形成されている。

【００６７】他方、第１の側面９１ｃと第４の側面９１
ｆとのコーナー部分には、アース電極９６が高さ方向の
全長に渡って形成されている。なお、９１ｄは第２の側
面を示す。

【００６８】図１４に、圧電フィルタ９１における電極
接続構造を模式的に示す。本実施例では、圧電体９１は
厚み方向に分極処理されている。従って、１０層の圧電
体が異なる電位に接続されている励振電極間に挟まれて
構成されているため、圧電フィルタ８６では、厚み縦振
動の高調波として、対称モードでは、１０倍波が、反対
称モードでは１１倍波及び１３倍波が強く励振される。
本実施例では、励振電極９２，９３が圧電体９１の端面
９１ａ，９１ｂと平行な面において、中央部分において
のみ圧電体層を介して対向されている。従って、振動エ
ネルギーが圧電体９１の中央部分に閉じ込められる。こ
のように、エネルギー閉じ込め型のマルチモード圧電フ
ィルタを構成する場合、その励振電極の形状は適宜変更
され得る。

【００６９】また、第３の実施例では、中心部分におい
てのみ励振電極９２，９３が圧電体層を介して対向して
いる形状を有するため、入力電極９４、出力電極９５及
びアース電極９６への電気的接続のための電極構造の自
由度が高められ、かつ圧電フィルタ９１の機械的強度が
高められる。従って、高周波化に容易に対応することが
できる。

【００７０】第３の実施例においても、図１２に示すよ
うに、圧電フィルタ８６，８７のアース電極９６同士が
近接されて配置されているため、第１の実施例と同様
に、減衰量を十分な大きさとすることができる。

【００７１】図１５は、本発明の第４の実施例に係るマ
ルチモード圧電フィルタを示す斜視図である。マルチモ
ード圧電フィルタ１０１は、第２の発明の実施例であ
る。マルチモード圧電フィルタ１０１は、細長い矩形板
状の積層型の圧電体１０２を有する。圧電体１０２の端
面１０２ａには励振電極１０３が形成されている。第２
の端面１０２ｂには、励振電極１１６が形成されてい
る。また、励振電極１０４〜１１５が内部電極の形態で
形成されている。励振電極１０３〜１１６は、圧電体の
横断面の全領域に至るように形成されている。もっと
も、励振電極１０３〜１１６は、横断面形状の一部の領
域にのみ形成されていてもよい。

【００７２】第１の実施例で用いられた圧電フィルタ６
と同様に、第１の側面としての上面には、端面１０２ａ
側に寄せられて入力電極１１７が形成されており、端面
１０２ｂ側に寄せられて出力電極１１８が形成されてい
る。また、第２の側面としての下面には、アース電極１
１９が形成されている。

【００７３】圧電体１０２の上面及び下面には、それぞ
れ、複数の絶縁性材料１２０，１２１が付与されてい
る。絶縁性材料１２０は、励振電極１０４，１０６，１
０８，１１１，１１３，１１５をアース電極１１９と電
気的に絶縁するために設けられている。同様に、絶縁性
材料１２１は、励振電極１０３，１０５，１０７と、入
力電極１１７と電気的に絶縁するために、並びに励振電
極１０９，１１０，１１２，１１４，１１６を出力電極
１１８と電気的に絶縁するために設けられている。

【００７４】圧電体１０２は、チタン酸ジルコン酸鉛系
セラミックスからなり、長さ方向に分極処理されてい
る。従って、上記入力電極１１７とアース電極１１９と
の間に交流電圧を印加した場合、圧電体１０２が長さ振
動モードで振動される。従って、第１の実施例のマルチ
モード圧電フィルタ６と同様に、圧電縦効果を利用し
て、長さ振動モードの高調波が効率よく励振され、より
具体的には、１１倍波〜１３倍波が効率よく励振され、
かつこれらが結合されてフィルタ帯域が得られる。

【００７５】圧電フィルタ１０１の積層型圧電体１０２
は、上記のように、マルチモード圧電フィルタ６とほぼ
同様に構成されている。本実施例においても、圧電体１
０２の端面１０２ａ，１０２ｂの外側には、反射層３
１，３２及び保持部材３３，３４が設けられている。反
射層３１，３２及び保持部材３３，３４は、マルチモー
ド圧電フィルタと同様に構成されている。

【００７６】従って、マルチモード圧電フィルタ１０１
においても、保持部材３３，３４において機械的に保持
した場合、フィルタ特性が損なわれ難い。本実施例の特
徴は、上記圧電フィルタ１０１において、一方の保持部
材３３において容量電極１１７ａ，１１９ａが形成され
ていることにある。容量電極１１７ａ，１１９ａは、そ
れぞれ、入力電極１１７及びアース電極１１９の一端を
延長するようにして形成されている。容量電極１１７
ａ，１１９ａが保持部材３３の上面及び下面を介してあ
る程度の面積で対向されている。従って、容量電極１１
７ａ，１１９ａ間において、中継容量が構成されてい
る。

【００７７】よって、本実施例では、上記中継容量の存
在により、減衰量の拡大が図られる。また、本実施例で
は、上記中継容量は、保持部材３３を用いて構成されて
おり、保持部材３３は分極処理されていない。従って、
中継容量を構成したとしても、所望でないスプリアスが
生じ難い。

【００７８】よって、第４の実施例によれば、広帯域で
あり、様々な帯域幅を容易に設定でき、かつ減衰量が大
きく、所望でないスプリアスが発生し難い、マルチモー
ド圧電フィルタを提供することが可能となる。

【００７９】マルチモード圧電フィルタ１０１では、保
持部材３３の上面及び下面に容量電極１１７ａ，１１９
ａを構成することにより中継容量が形成されていたが、
図１６に示すように、保持部材３３に、内部電極１２
１，１２２を形成することにより中継容量を構成しても
よい。内部電極１２１は、入力電極１１７に電気的に接
続されており、内部電極１２２はアース電極１１９に電
気的に接続されている。また、絶縁性材料１２３，１２
４により、内部電極１２１，１２２が、アース電極１１
９及び入力電極１１７にそれぞれ電気的に接続されない
ように構成されている。

【００８０】このように、中継容量は、保持部材３４の
一部に内部電極１２１，１２２を形成することにより構
成してもよく、それによって保持部材３３の寸法を、図
１５に示した実施例に比べて小さくすることができる。

【００８１】また、図１７に示すように、保持部材３３
において、複数の内部電極１３１〜１３４を、交互に保
持部材３３の上面３３ａまたは下面３３ｂに引き出され
るように形成し、それによって積層コンデンサ型の中継
容量部を構成してもよい。

【００８２】なお、第１〜第４の実施例及び変形例にお
いて、圧電体の外表面に絶縁性材料を形成せずに、図１
７に示した中継容量部と同様に、励振電極の一端が接続
されてはならない入力電極、出力電極またはアース電極
に接触しないように形成してもよく、その場合には、圧
電性材料１９，２０を省略することができる。

【００８３】

【発明の効果】第１の発明に係るマルチモード圧電フィ
ルタ装置では、第１，第２の縦結合型マルチモード圧電
フィルタにおいて、圧電縦効果を利用して励振された異
なる次数のモードの振動を結合することによりそれぞれ
フィルタ特性が得られる。従って、広帯域であり、減衰
量の大きなフィルタ特性を容易に得ることができる。の
みならず、第１，第２の圧電フィルタのアース電極同士
が、第１，第２の圧電フィルタの入出力電極同士よりも
近接するように配置されているため、それによっても減
衰量の拡大が図られる。

【００８４】よって、第１の発明によれば、広帯域であ
り、かつ大きな帯域外減衰量を得ることができる、マル
チモード圧電フィルタを提供することができる。

【００８５】第２の発明に係るマルチモード圧電フィル
タでは、第１の発明のマルチモード圧電フィルタと同様
に、圧電縦効果を利用して励振された異なる次数のモー
ドの振動が結合され、それによってフィルタ特性が得ら
れるため、広帯域化及び大きな帯域外減衰量を得ること
ができる。しかも、積層型の圧電体の第１，第２の端面
の外側に第１，第２の反射層及び第１，第２の保持部材
が設けられているため、圧電体から伝搬してきた振動が
反射層と保持部材との界面で反射される。よって、保持
部材において、機械的に保持したとしても、フィルタ特
性が損なわれ難い。そして、この保持部材において、中
継容量を構成するコンデンサユニットが構成されている
ため、さらに大きな帯域外減衰量を得ることができる。

【００８６】従来の圧電フィルタでは、中継容量が圧電
基板に構成されていたため、中継容量部が圧電効果によ
り振動し、所望でないスプリアスが発生したが、第２の
発明では、保持部材は圧電体で構成される必要がないた
め、所望でないスプリアスの発生も効果的に抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るマルチモード圧電
フィルタ装置を説明するための分解斜視図。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施例で用いられ
るマルチモード圧電フィルタの外観を示す斜視図及び部
分切欠縦断面図。

【図３】図２に示したマルチモード圧電フィルタを実装
させた場合に励振される対称モード及び反対称モードを
示す図。

【図４】図２に示したマルチモード圧電フィルタのフィ
ルタ特性を示す図。

【図５】図２に示したマルチモード圧電フィルタを機械
的に保持しない場合のインピーダンス−周波数特性及び
位相−周波数特性を示す図。

【図６】図２に示したマルチモード圧電フィルタを保持
部材において機械的に保持した場合のインピーダンス−
周波数特性及び位相−周波数特性を示す図。

【図７】第１の実施例のマルチモード圧電フィルタ装置
のフィルタ特性を示す図。

【図８】入出力電極同士を向かい合わせて第１，第２の
マルチモード圧電フィルタを配置した構成において、第
１，第２のマルチモード圧電フィルタ間の距離Ｗを変化
させた場合の減衰量の変化を示す図。

【図９】第１の実施例において、第１，第２のマルチモ
ード圧電フィルタ間の距離Ｗを変化させた場合の減衰量
の変化を示す図。

【図１０】第２の実施例に係るマルチモード圧電フィル
タ装置を説明するための分解斜視図。

【図１１】（ａ）は第２の実施例で用いられるマルチモ
ード圧電フィルタの外観を示す斜視図、（ｂ）〜（ｄ）
は、励振される１２倍波、１１倍波及び１３倍波を略図
的に示す図。

【図１２】第３の実施例に係るマルチモード圧電フィル
タを説明するための分解斜視図。

【図１３】第３の実施例で用いられるマルチモード圧電
フィルタを説明するための略図的斜視図。

【図１４】図１３に示したマルチモード圧電フィルタの
電極構造を模式的に示す正面断面図。

【図１５】第４の実施例に係るマルチモード圧電フィル
タを示す斜視図。

【図１６】図１５に示したマルチモード圧電フィルタの
変形例を示す斜視図。

【図１７】図１５に示したマルチモード圧電フィルタの
さらに他の変形例を示す斜視図。

【図１８】従来の二重モード圧電フィルタを示す正面断
面図。

【図１９】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１８に示
した圧電フィルタにおいて励振される対称モード及び反
対称モードを説明するための模式的断面図。

【図２０】従来の圧電フィルタ装置の一例を説明するた
めの斜視図。

【図２１】従来の圧電フィルタの他の例を示す斜視図。

【図２２】図２１に示した圧電フィルタの回路構成を示
す図。

【符号の説明】

１…マルチモード圧電フィルタ装置 ２…ケース基板 ３…入力電極 ４…出力電極 ５…アース電極 ６，７…第１，第２のマルチモード圧電フィルタ ８ａ〜８ｄ…導電性接着剤 １１…圧電体 １１ａ，１１ｂ…第１，第２の端面 １１ｃ…上面（第１の側面） １１ｄ…下面（第２の側面） １２ｅ…側面 １２〜２５…励振電極 ２６…入力電極 ２７…出力電極 ２８…アース電極 ３１，３２…反射層 ３３，３４…保持部材 ５１…マルチモード圧電フィルタ装置 ５２…ケース基板 ５６，５７…第１，第２のマルチモード圧電フィルタ ６１ａ…第１の端面 ６１ｂ…第２の端面 ６１ｃ…第１の側面 ６１ｄ…第３の側面 ６１ｅ…第４の側面 ６２，７５…励振電極 ７６…入力電極 ７７…出力電極 ７８…アース電極 ８１…マルチモード圧電フィルタ装置 ８２…ケース基板 ８６，８７…第１，第２のマルチモード圧電フィルタ ９１…圧電体 ９１ａ，９１ｂ…第１，第２の端面 ９２，９３…励振電極 ９４…入力電極 ９５…出力電極 ９６…アース電極 １０１…マルチモード圧電フィルタ １０２…圧電体 １０２ａ，１０２ｂ…端面 １０２ｃ…上面（第３の側面） １０２ｄ…下面（第４の側面） １０２ｅ…側面 １０３〜１１６…励振電極 １１７…入力電極 １１７ａ，１１９ａ…容量電極 １１８…出力電極 １１９…アース電極 １２１，１２２…内部電極 １３１〜１３４…内部電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J108 AA07 BB04 CC04 DD06 DD07 EE03 EE07 FF07 FF11 GG03 JJ01 KK02

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに平行に配置された４以上の励振電
   極及び前記励振電極間に配置されており、かつ励振電極
   に直交する方向または励振電極と平行な方向に分極処理
   されている複数の圧電体層を有し、前記複数の励振電極
   と直交する方向において対向している第１，第２の端面
   と、第１，第２の端面を結ぶ第１〜第４の側面とを有す
   る積層型圧電体と、 前記積層型圧電体の第１〜第４の側面の少なくとも１つ
   の側面において第１の端面側に寄せられて形成された入
   力電極と、 前記積層型圧電体の第１〜第４の側面の少なくとも１つ
   の側面において第２の端面側に寄せられて形成された出
   力電極とを備え、 前記積層型圧電体の第１〜第４の側面の少なくとも１つ
   の側面に形成された、アース電極と、 前記複数の励振電極が、前記入力電極に接続される第１
   のグループの励振電極と、前記出力電極に電気的に接続
   される第２のグループの励振電極と、前記アース電極に
   接続される第３のグループの励振電極とを有し、 入力電極とアース電極との間に入力信号が印加される
   と、異なる次数のモードの振動が励振されかつ結合さ
   れ、前記出力電極とアース電極とから出力信号が取り出
   されるように構成されている第１，第２の縦結合型マル
   チモード圧電フィルタと、 第１，第２の圧電フィルタが上面に搭載されたケース基
   板とを備え、 第１，第２の圧電フィルタが縦属接続されており、かつ
   前記第１，第２の圧電フィルタのアース電極同士が第
   １，第２の圧電フィルタの入力電極同士及び出力電極同
   士よりも近接するように配置されている、マルチモード
   圧電フィルタ装置。
2. 【請求項２】 前記異なる次数の振動モードが、圧電縦
   効果を利用した長さ振動モードの高調波である、請求項
   １に記載の縦結合型マルチモード圧電フィルタ装置。
3. 【請求項３】 前記異なる次数のモードの振動が、圧電
   縦効果を利用した厚み縦振動の高調波である、請求項１
   に記載の縦結合型マルチモード圧電フィルタ装置。
4. 【請求項４】 前記積層型圧電体を構成している圧電材
   料の音響インピーダンス値をＺ₁としたときに、 前記積層型圧電体の第１，第２の端面の外側に連結され
   ており、かつ音響インピーダンス値Ｚ₁よりも低い第２
   の音響インピーダンス値Ｚ₂を有する材料からなる反射
   層と、 前記反射層の第１，第２の端面に連結されている側とが
   反対側の面に連結されており、第２の音響インピーダン
   ス値Ｚ₂よりも大きな第３の音響インピーダンス値Ｚ₃を
   有する材料からなる保持部材とをさらに備える、請求項
   １〜３のいずれかに記載の縦結合型マルチモード圧電フ
   ィルタ装置。
5. 【請求項５】 互いに平行に配置された４以上の励振電
   極及び前記励振電極間に配置されており、かつ励振電極
   に直交する方向または励振電極と平行な方向に分極処理
   されている複数の圧電体層を有し、前記複数の励振電極
   と直交する方向において対向している第１，第２の端面
   と、第１，第２の端面を結ぶ第１〜第４の側面とを有す
   る積層型圧電体と、 前記積層型圧電体の第１の側面において第１の端面側に
   寄せられて形成された入力電極と、 前記積層型圧電体の第１の側面において第２の端面側に
   寄せられて形成された出力電極と、前記積層型圧電体の
   第１の側面とは反対側の第２の側面に形成されたアース
   電極とを備え、 前記複数の励振電極が、前記入力電極に接続される第１
   のグループの励振電極と、前記出力電極に電気的に接続
   される第２のグループの励振電極と、前記アース電極に
   接続される第３のグループの励振電極とを有し、 入力電極とアース電極との間に入力信号が印加される
   と、異なる次数のモードの振動が励振されかつ結合さ
   れ、前記出力電極とアース電極とから出力信号が取り出
   されるように構成されており、 前記積層型圧電体の第１，第２の端面の外側に設けられ
   ており、かつ前記積層型圧電体の音響インピーダンス値
   Ｚ₁よりも低い音響インピーダンス値Ｚ₂を有する第１，
   第２の反射層と、 前記第１，第２の反射層の外側に設けられており、前記
   第２の音響インピーダンス値Ｚ₂よりも大きな第３の音
   響インピーダンス値Ｚ₃の材料からなる第１，第２の保
   持部材と、 前記出力電極または入力電極と前記アース電極との間に
   接続されるように前記第１及び／または第２の保持部材
   に構成されたコンデンサユニットとをさらに備えること
   を特徴とする、縦結合型マルチモード圧電フィルタ。
6. 【請求項６】 前記コンデンサユニットが、前記保持部
   材の対向し合う一対の外表面に形成された一対の容量電
   極を有する、請求項５に記載の縦結合型マルチモード圧
   電フィルタ。
7. 【請求項７】 前記コンデンサユニットが、前記保持部
   材内において、保持部材層を介して重なり合うように配
   置された複数の内部電極を有する、請求項５に記載の縦
   結合型マルチモード圧電フィルタ。
8. 【請求項８】 前記異なる次数の振動モードが、圧電縦
   効果を利用した長さ振動モードの高調波である、請求項
   ５〜７のいずれかに記載の縦結合型マルチモード圧電フ
   ィルタ装置。
9. 【請求項９】 前記異なる次数のモードの振動が、圧電
   縦効果を利用した厚み縦振動の高調波である、請求項５
   〜７のいずれかに記載の縦結合型マルチモード圧電フィ
   ルタ装置。
10. 【請求項１０】 ケース基板と、前記ケース基板上に搭
    載されており、かつ請求項５〜９のいずれかに記載の縦
    結合型マルチモード圧電フィルタと、該圧電フィルタを
    囲むように前記ケース基板に固定されているキャップ材
    とを備える電子部品。