JP2563654Y2

JP2563654Y2 - 圧電フィルタ

Info

Publication number: JP2563654Y2
Application number: JP1989092703U
Authority: JP
Inventors: 弘明開田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1989-08-07
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2004-08-07
Also published as: JPH0332832U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は圧電フィルタの改良に係り、詳しくは小型
化，コストダウンを実現し且つ特性を向上し、更に電極
を差動接続すると共に電極パターンの構成を単純化した
圧電フィルタに関する。

〔従来技術〕

第13図（ｃ）は角板広がりのモードの振動を利用した
従来の圧電フィルタの一例を示す。

この圧電フィルタ51では、方形の圧電基板52の片面側
に中央部に第13図（ａ）に示すように第１電極53が形成
され、更に同片面側の圧電基板52の周縁部に第２電極54
が形成されている。

そして、この圧電基板52の他面側にこれらの第１電極
53,第２電極54に対向して第３電極55が形成されている
（第13図（ｂ））。

また、上記第1,第2,第３電極にそれぞれ対応して第１
引出し端子T₁，第２引出端子T₂，第３引出端子T₃が引き
出される。

この圧電フィルタ51の圧電振動は第14図（ａ），
（ｂ）の矢印X,Yに示すように広がり振動モードであ
り、第14図（ｃ）はこの圧電基板52の断面の振動を破線
で示している。

第15図は、この圧電フィルタ51の等価回路を示してい
る。上述した圧電振動に従って各電極が振動する。この
機械的振動部に相当するこの圧電フィルタ51の等価回路
はこの図の破線Z₁で囲まれた部分である。

この圧電フィルタ51は、上述した圧電振動を妨げない
ようにバネ等により保持されて外装される。

この圧電フィルタ51の広域周波数特性（スプリアス特
性）の一例を第12図（ｂ）に示す。

第16図（ａ），（ｂ）は音叉型の圧電フィルタ61の片
面側および他面側を示す平面図である。

この圧電フィルタ61では、圧電基板62に少なくとも１
つのスリット63が切り込まれ、このスリット63の両側が
腕部64,64として構成され、音叉部65が形成される。

更に、この音叉部65の圧電振動を阻害しないようにス
リット66_a，66_bが設けられる。

そして、この圧電基板62の片面側のスリット63の周縁
近傍に第１電極67が形成される。

更に、この圧電基板62の同片面側には、スリット63を
中心とする腕部64,64の各外側縁に沿って、上記第１電
極67と別個に第２電極68a,68bが形成される。

そして、この圧電基板62の他面側に上記第１電極67,
上記第２電極68a,68bと対向して第３電極69が形成され
る。

上記第１電極、第２電極，第３電極の各電極は、音叉
部65を除く圧電基板上に形成された延長部にてそれぞれ
第１引出端子T₁，第２引出端子T₂，第３引出端子T₃に接
続される。

この圧電フィルタ61は音叉部65の圧電振動を阻害しな
いように、同音叉部65近傍を空洞とする樹脂ディップ外
装等により外装される。

第17図はこの圧電フィルタ61の等価回路を示してい
る。

この図の破線Z₂で囲まれた部分が、音叉部65近傍に形
成された上記各電極の機械的振動に相当する等価回路で
ある。また第１電極と第２電極との間の静電容量はC_sで
示される。

なお、第18図はの圧電フィルタ61の各電極の位置関係
を示す模式図である。

〔考案が解決しようとする課題〕

第13図（ｃ）に示した従来の角板広がりモード振動型
の圧電フィルタは前述したようにバネ等により保持され
る必要がある。このような保持が不安定であり、且つ容
易でなかった。

また、前記バネにより機械的振動が抑制されるためス
プリアス特性が満足できるものでないとの欠点を有して
いた。

更に、前述した保持機構を必要とする構成のため、小
型化，コストダウンが容易でなかった。

また、第16図に示した従来の音叉型の圧電フィルタ61
は、圧電フィルタ51の上述した欠点を除去したものであ
るが第１電極67,第２電極68_a，68_b、第３電極69の電極
パターンの構成がこの図に示すように複雑であった。特
に第２電極68_a，68_bが分割されて形成されているため第
16図（ａ）に示すように外部で短絡する必要がありその
引出し端子の取り出しも複雑となっていた。

また第１電極67と第２電極68_a，68_bとの間の距離が近
いために上記静電容量C_sが大きな値となっていた。また
本考案に係る音叉型圧電フィルタでは、音叉部が振動す
ることによってスリットの周縁部に歪みが集中するの
で，この部分にのみ電極を形成して、通過帯域幅の広い
フィルタ特性を得ることが望ましい。

従って，本考案は，通過帯域幅の広いフィルタ特性を
得ると共に，バネ等を用いずに圧電フィルタを保持し、
且つ小型化，コストダウンを図ると共に特性を向上し、
更に電極を差動接続することにより上記静電容量C_sを小
さくし、且つ電極パターンの構成を単純化した圧電フィ
ルタを提供することを目的としてなされたものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、第１の考案は圧電基板に
複数の電極を形成してなる圧電フィルタにおいて、上記
圧電基板に少なくとも１つのスリットを切り込み、該ス
リットの両側を腕部として構成してなる音叉部と、上記
圧電基板の片面側で且つ上記スリットの周縁近傍部分の
みに上記スリットをはさんでその一方側に設けられた第
１電極及び他方側に設けられ上記第１電極とは電気的に
独立した第２電極と、上記圧電基板の他面側に設けられ
上記第１電極に対向し、且つ上記第２電極に差動接続さ
れる第３電極と、上記圧電基板の他面側に設けられ上記
第２電極に対向して上記第３電極と別個に形成される第
４電極とを具備してなることを特徴とする圧電フィルタ
として構成されている。

〔作用〕

この圧電フィルタでは、上記腕部の振動に伴ってスリ
ットの周縁部分が伸縮される。

従って、上記第１電極，第２電極，第３電極，第４電
極は上記圧電振動に従って振動し、この機械的振動によ
って圧電フィルタとしての機能が達成される。

上記腕部を除いた部分を固定しても腕部の振動に影響
を与えないので、この圧電フィルタの外装はバネ等を用
いることなく腕部以外の部分を支持することにより簡単
に行える。

従って、例えば樹脂外装等を行えるので、従来の角板
広がりモード振動型の圧電フィルタに比較してコストダ
ウンができると共に全体外形寸法を小型化できる。

また、バネ等を用いることによる圧電振動の阻害要因
が除去され特性も向上される。

更に、従来の音叉型の圧電フィルタと比較して上記第
１電極，第２電極，第３電極，第４電極の電極パターン
の構成が単純化されており、その引出端子の取り出しも
容易である。

また上記第２電極と第３電極とが差動接続され、上記
第１電極と第４電極との間の静電容量が小さな値とな
る。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、本考案を具体化した実施
例につき説明し、本考案の理解に供する。尚、以下の実
施例は、本考案を具体化した一例であって、本考案の技
術的範囲を限定する性格のものではない。

第１図（ａ）および（ｂ）は本考案の一実施例に係る
圧電フィルタの片面側および他面側を同じ方向から見た
平面図、第２図（ａ）および（ｂ）は同圧電フィルタの
圧電基板形状の変形例の片面側および他面側を同じ方向
から見た平面図、第３図（ａ）および（ｂ）は参考例に
係る圧電フィルタの片面側および他面側を同じ方向から
見た平面図、第４図（ａ）および（ｂ）は同圧電フィル
タの圧電基板形状の変形例の片面側および他面側を同じ
方向から見た平面図、第５図は音叉型の圧電フィルタの
振動モードを示す説明模式図、第６図（ａ），（ｂ）は
それぞれ第１図，第２図に示す圧電フィルタの外装の一
例を示す斜視図、第７図は第１図に示す圧電フィルタの
外装の他の例を示す分解斜視図、第８図は本考案に係る
圧電フィルタの各電極の位置関係を示す模式図、第９図
は同圧電フィルタの等価回路図、第10図（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ第１電極および第２
電極の電極形成領域条件を示す模式図、第11図（ａ）は
電極の電荷分布を測定するための接続図、第11図（ｂ）
は同電極の電荷分布曲線図、第12図（ａ）は第１図に示
す圧電フィルタの一例の特性グラフである。

第１図に示すこの圧電フィルタ１では、圧電基板２に
少なくとも１つのスリット３が切り込まれ、このスリッ
ト３の両側が腕部4,4として構成され、音叉部５が形成
される。

この音叉部５がこの圧電フィルタ１の圧電振動部分と
なる。

更に、この音叉部５の振動領域を規制するためにスリ
ット6_a，6_bが設けられる。

そして、この圧電基板２の片面側のスリット３の周縁
近傍部分のみに、スリット３をはさんでその両側に分割
して第１電極７及び第２電極８が形成される。即ち、ス
リット３をはさんでその一方側に第１電極７が設けら
れ、他方側に上記第１電極とは電気的に独立した第２電
極８が設けられる（以下同様）。

第10図（ａ）の斜線部は上記第１電極７および第２電
極８の形成可能領域を示すものであり、これら第1,第２
電極7,8はこの領域内のいずれかの部分に形成されれば
よい。

上記第１電極７は、音叉部５を除く圧電基板上に形成
された延長部7_aにて第１引出端子T₁に接続される。

そして、この圧電基板２の他面側に上記第１電極７と
対向し且つ上記第２電極８に短絡されて第３電極９が形
成される（第１図（ｂ））。

上記短絡は、音叉部５を除く圧電基板上にそれぞれ形
成された上記第２電極８の延長部8_aと第３電極９の延長
部9aとを接続して引き出される引出端子T₂によりなされ
る。

上記第２電極８の延長部8aと第３電極９の延長部9aと
の短絡は、圧電基板２の端部をスパッタ等により接続し
て行なってもよい。

上記第２電極８と第３電極９との短絡が差動接続であ
る。

上記第３電極９は上記第１電極７に対向して形成され
ればよく、その形状は任意に決定される。

更に、圧電基板２の同他面側に上記第３電極９と別個
に上記第２電極８と対向して第４電極10が形成される。

上記第４電極10は上記第２電極８と対向して形成され
ればよくその形状は任意に決定される。

上記第４電極10は音叉部５を除く圧電基板上に形成さ
れた延長部10_aにて第３引出端子T₃に接続される。

第２図（ａ），（ｂ）は前記スリット6_a，6_bが設けら
れていない場合の圧電フィルタ1_aを示しており、第１図
に示した要素と同一構成要素には同一番号を付して説明
を省略する。

この圧電フィルタ1_aの第１電極７及び第２電極８はそ
れぞれ第10図（ｂ）の斜線部で示される領域に形成され
る。

第１図，第２図に示す圧電フィルタではスリット３の
周縁近傍部分に第１電極７及び第２電極８を形成した場
合を述べた。本考案の技術的範囲には含まれないが、こ
れら第1,第２電極7,8をスリット３を中心として腕部４
の外側縁に沿った部分に設けた参考例を第３図（ａ），
（ｂ）に示す。

第３図（ａ），（ｂ）は、このような圧電フィルタ1_b
を示しており、第１図に示した要素と同一構成要素には
同一番号を付して簡単に説明する。

第３図（ａ）は上記圧電フィルタ1_bの片面側を示して
いる。この図のようにスリット３に対して腕部４の外面
縁を沿った部分に同スリット３をはさんでその両側に分
割して第１電極７及び第２電極８が形成されている。即
ち、スリット３をはさんでその一方側に第１電極７が設
けられ、他方側に上記第１電極とは電気的に独立した第
２電極８が設けられる（以下同様）。

上記第１電極7,第２電極８は、第10図（ｃ）に斜線部
で示される領域に形成される。この領域は腕部の幅Ｗに
対して2W/3の幅の領域であり、この領域内のいずれかの
部分に上記第１電極7,第２電極８が形成されればよい。

この場合も第３図（ｂ）に示すように第３電極９は前
述したと全く同様に圧電基板２の他面側に第１電極７と
対向し且つ第２電極８に短絡されて形成されればよく、
その短絡方法も同く同様の方法である。

また、第４電極10も前述したと全く同様に第２電極８
と対向して形成されればよい。

第４図（ａ），（ｂ）は第３図（ａ），（ｂ）の前記
スリット6_a，6_bが設けられていない場合の圧電フィルタ
1_cを示しており、第１図に示した要素と同一構成要素に
は同一番号を付して説明を省略する。

この圧電フィルタ1_cの第１電極７および第２電極８
は、それぞれ第10図（ｄ）の斜線部で示される領域に形
成される。

上述のように、上記引出端子T₁，T₂，T₃は音叉部５を
除く圧電基板上に形成された各延長部から引き出される
ので、音叉部５の圧電振動が上記引出端子T₁，T₂，T₃に
より阻害されることはない。

上記音叉部５の圧電振動の方向は例えば第５図の矢印
x,yで示される。

この振動に伴って、スリット３の周縁部分αと、腕部
4,4の各外側縁β，βが激しく伸縮される。

ただし、上記周縁部分αが伸びたときは外側縁β，β
はその反応に縮まる。本考案にかかる第１電極乃至第４
電極は，歪みが集中するαの部分のみに形成され，それ
ぞれの電極は逆相の歪み部分には形成されないので，音
叉振動が効率良く励振され，フィルタ機能を発揮するに
当たって，通過帯域の広いフィルタ特性を得られる。

第９図は、この圧電フィルタ1,1_a，1_b，1_cの等価回路
を示している。上述した音叉部５の圧電振動に従って、
第１電極，第２電極，第３電極，第４電極が振動する。
この機械的振動部に相当するこの圧電フィルタ1,1_a，
1_b，1_cの等価回路はこの図の破線ｌで囲まれた部分であ
る。

この圧電フィルタ1,1_a，1_b，1_cは、圧電振動する音叉
部５を除いた部分を固定できるので従来の角板広がりモ
ード振動型の圧電フィルタに比較すると後述するように
簡単に外装される。

また、従来の音叉型の圧電フィルタに比較すると、前
述したように各電極構成が単純化されており、それゆえ
にその電極形状およびその延長部の形状の変化も容易で
ある。

従って、引出端子T₁，T₂，T₃の接続およびその取り出
しが容易となり、特に第２電極は第３電極と引出端子T₂
により差動接続されるにもかかわらずその取り出しが単
純化される。

上記差動接続が前述したようにスパッタ等によりなさ
れた場合、上記引出端子T₂の取り出しは更に単純化され
る。

また、上記したように第２電極８と第３電極９とが差
動接続されており、第８図に示す各電極の位置関係から
も解るように第１電極７と第４電極10とが圧電基板２を
はさんで斜め方向に対向しており、その間の静電容量C_s
（第９図）は従来よりも小さくできる。

第６図（ａ），（ｂ）は前記圧電フィルタ1,1_aの樹脂
外装の一例を示しており、引出端子T₁，T₂，T₃がそれぞ
れ第１電極7,第２電極8,第４電極10に接続され、音叉部
５にワックス等が塗布され、樹脂ディップされた後焼成
されたものである。

この焼成により上記ワックスは樹脂外装11（破線）に
吸収されて音叉部５の周辺部分には空洞部11_a（破線）
が形成される。

従って、従来の角板広がりモード振動型の圧電フィル
タのようにバネ等を用いることなく簡単に音叉部５の振
動を阻害しないように外装できるので、コストダウンが
図れると共に小型化できる。

第12図（ａ）は、この圧電フィルタ１のスプリアス特
性の一例を示しており、所望周波数に対するスプリアス
が従来の角板広がりモード振動型の圧電フィルタの特性
（第12図（ｂ））に比較して小さくなっている。（第12
図（ａ）のA₁＞第12図（ｂ）のA₂）。

これは、バネ等を用いていないため圧電振動を阻害す
る要因が除去されたためと考えられる。

第７図は、前記圧電フィルタ１を他の方法を用いて外
装した一例を示している。

この例の場合は、圧電基板２の音叉部５の圧電振動を
妨げないようにスペーサ12が同音叉部５に突き合わされ
るように配設され、接着剤13が塗布されたシート14,15
により同圧電基板２及びスペーサ12がサンドイッチ状に
挟着されて外装される。

この場合、引出端子T₁，T₂，T₃は必要に応じて設けら
れたシート14,15の切欠部14_a，15_aより取り出される。

なお、第11図（ａ）は圧電基板２の片面側および裏面
側共、それぞれ全面に電極16,17を形成して電力を与え
たところを示している。また第11図（ｂ）はこのときの
電極16の表面の振動エネルギーに相当する電荷分布を測
定した一例を示している。

この電荷分布曲線により、スリット３の周縁近傍部分
α′の方が腕部４の外側縁部β′よりも電極表面の振動
エネルギーが大きいことが解る。

従って、上記周縁近傍部分α′に電極を形成する第１
図，第２図に示す実施例の方が、第３図，第４図に示す
実施例よりもフィルタ効果を高めることができる。

〔考案の効果〕

本考案は上記の如く構成されているので、通過帯域の
広いフィルタ特性を得ることができ、また上記音叉部を
除いた部分を固定できる。従って、外装はバネ等を用い
ることなく簡単になされる。

ゆえに、例えば樹脂外装等を用いることができ、従来
の角板広がりモード振動型の圧電フィルタに比較してコ
ストダウンできると共に全体外形寸法を小さくできる。

また、バネ等を用いることによる圧電振動阻害要因が
除去され特性も向上される。

更に、従来の音叉型の圧電フィルタと比較して上記第
２電極と第３電極とが差動接続されており、上記第１電
極と第４電極との間の静電容量を小さくできる。

また、各電極の構成が単純化されており、その引出端
子の取り出しも容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本考案の一実施例に係る圧
電フィルタの片面側および他面側を同じ方向から見た平
面図、第２図（ａ）および（ｂ）は同圧電フィルタの圧
電基板形状の変形例の片面側および他面側を同じ方向か
ら見た平面図、第３図（ａ）および（ｂ）は参考例に係
る圧電フィルタの片面側および他面側を同じ方向から見
た平面図、第４図（ａ）および（ｂ）は同圧電フィルタ
の圧電基板形状の変形例の片面側および他面側を同じ方
向から見た平面図、第５図は音叉型の圧電フィルタの振
動モードを示す説明模式図、第６図（ａ），（ｂ）はそ
れぞれ第１図，第２図に示す圧電フィルタの外装の一例
を示す斜視図、第７図は第１図に示す圧電フィルタの外
装の他の例を示す分解斜視図、第８図は本考案に係る圧
電フィルタの各電極の位置関係を示す模式図、第９図は
同圧電フィルタの等価回路図、第10図（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）はそれぞれ第１電極および第２電極の電
極形成領域条件を示す模式図、第11図（ａ）は電極の電
荷部分を測定するための接続図、第11図（ｂ）は同電極
の電荷分布曲線図、第12図（ａ）は第１図に示す圧電フ
ィルタの一例の特性グラフ、第12図（ｂ）は従来の角板
広がりモード振動型の圧電フィルタの一例の特性グラ
フ、第13図（ａ）および（ｂ）は同圧電フィルタの片面
側および他面側を示す平面図、第13図（ｃ）は同圧電フ
ィルタの斜視図、第14図（ａ），（ｂ），（ｃ）は同圧
電フィルタの振動の状態を示す説明模式図、第15図は同
圧電フィルタの等価回路図、第16図（ａ）および（ｂ）
は従来の音叉型の圧電フィルタの片面側および他面側を
示す平面図、第17図は同圧電フィルタの等価回路図、第
18図は同圧電フィルタの各電極の位置関係を示す模式図
である。〔符号の説明〕 1,1_a，1_b，1_c…圧電フィルタ２…圧電基板、３…スリット４…腕部、５…音叉部７…第１電極、８…第２電極９…第３電極、10…第４電極

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】圧電基板に複数の電極を形成してなる圧電
フィルタにおいて、上記圧電基板に少なくとも１つのスリットを切り込み、
該スリットの両側を腕部として構成してなる音叉部と、上記圧電基板の片面側で且つ上記スリットの周縁近傍部
分のみに、上記スリットをはさんでその一方側に設けら
れた第１電極及び他方側に設けられ上記第１電極とは電
気的に独立した第２電極と、上記圧電基板の他面側に設けられ、上記第１電極に対向
し、且つ上記第２電極に差動接続される第３電極と、上記圧電基板の他面側に設けられ上記第２電極に対向し
て上記第３電極と別個に形成される第４電極とを具備し
てなることを特徴とする圧電フィルタ。