JP3267171B2

JP3267171B2 - 圧電共振子およびそれを用いた電子部品

Info

Publication number: JP3267171B2
Application number: JP26552996A
Authority: JP
Inventors: 波俊彦宇
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 2002-03-18
Anticipated expiration: 2016-09-12
Also published as: EP0829957B1; JPH1093379A; US5925971A; NO971943D0; DE69714162T2; EP0829957A2; DE69714162D1; EP0829957A3; CN1077356C; NO971943L; CN1176532A

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
ラダー型フィルタ，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１８は、特願平８−１１０４７５号等
において出願人が先に提案した未だ未公開の圧電共振子
の一例を示す斜視図であり、図１９はその図解図であ
る。圧電共振子１は、たとえば直方体状の基体２を含
む。基体２は、複数の圧電体層が電極３を介在させつつ
一体に積層されて形成される。この圧電体層は、圧電セ
ラミックからなる。電極３は、その面が基体２の長手方
向に直交し、かつ互いに所定の間隔を置きながら配置さ
れる。そして、圧電体層が、図１９に矢印で示すよう
に、１つの電極３の両側において、互いに逆向きとなる
ように基体２の長手方向に分極されることにより、図１
９に斜線で示すように振動部４が形成される。この圧電
共振子１では、基体２の長手方向の両端面には電極が形
成されないため、基体２の両端面の圧電体層は圧電的に
不活性なダミー層ｄとなる。また、基体２の対向する側
面には、それぞれ複数の絶縁膜５，６が形成される。基
体２の一方の側面においては、電極３の露出部が、１つ
おきに絶縁膜５で被覆される。また、基体２の他方の側
面においては、一方の側面で絶縁膜５に被覆されていな
い電極３の露出部が、１つおきに絶縁膜６で被覆され
る。さらに、これらの接続部、すなわち基体２の絶縁膜
５，６が形成された側面には、外部電極７，８が形成さ
れる。したがって、外部電極７には絶縁膜５で被覆され
ていない電極３が接続され、外部電極８には絶縁膜６で
被覆されていない電極３が接続される。つまり、電極３
の隣合うものが、それぞれ外部電極７および外部電極８
に接続される。そして、外部電極７，８が入出力電極と
して使用される。

【０００３】図２０は、図１８および図１９に示す圧電
共振子の振動状況を説明するための図解図である。図２
０に示す圧電共振子１は、上述した圧電共振子と同様の
構造を有するものである。図２０において、圧電共振子
１の基体２に記載した３段の矢印のうち、上段に記載し
た矢印は電界の印加方向を示し、中段に記載した白抜き
矢印は分極方向を示し、下段に記載した矢印は圧電縦効
果による各圧電体層の伸縮方向を示す。圧電共振子１
に、時間の経過とともに電圧の向きが変わる交流信号が
入力されると、基体２は、図２０（Ａ）の状態と図２０
（Ｂ）の状態を交互に繰り返して、長手方向に振動す
る。すなわち、図２０（Ａ）に示すように、各圧電体層
に分極方向と同一方向へ電界が印加されたときには、各
圧電体層は、基体２の長手方向へ伸び、基体２全体とし
ても長手方向に伸びる。一方、図２０（Ｂ）に示すよう
に、各圧電体層に分極方向と逆方向へ電界が印加された
ときには、各圧電体層は、基体２の長手方向に縮み、基
体２全体としても長手方向に縮む。これが交互に繰り返
されて、基体２はその長手方向に振動する。

【０００４】上述の圧電共振子１の構造では、図２０に
示すように、電界が印加された際に各圧電体層に発生す
る伸縮の向きが全て同じである。言い換えれば、各圧電
体層に逆圧電効果により発生する駆動力の向きが全て同
じである。このため、この圧電共振子１では、入力信号
が効率良く機械振動に変換されるので、電気機械結合係
数を大きくすることができ、共振周波数Ｆｒと反共振周
波数Ｆａとの差であるΔＦも比較的大きくすることがで
きる。ΔＦの大きな共振子は、たとえば、広帯域のフィ
ルタに用いるのに適している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、狭帯域のフ
ィルタや発振子などでは、小さなΔＦが要求される場合
がある。しかし、図１８ないし図２０を参照しながら説
明した圧電共振子１では、ΔＦの小さなものを得るため
には、電極面積や圧電体層の大きさや厚みを変更しなけ
ればならず、そのためには煩雑な手間を要するという問
題があった。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、Δ
Ｆが小さく、狭帯域のフィルタや発振子などに用いるの
に適した圧電共振子を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、長手方向を
有する略四角柱状の基体と、基体の同一または異なる側
面に形成され、基体の長手方向に伸びる一対の外部電極
とを備え、基体の少なくとも一部は、基体の長手方向に
沿って分極された複数の圧電体層と基体の長手方向と直
交するように基体内に配置される複数の平面状の電極と
が交互に積層されてなる積層体部からなり、基体内の複
数の電極は一対の外部電極のいずれか一方に接続された
圧電共振子であって、積層体部は、積層体部の大部分に
形成され、電極によって、一対の外部電極を介して基体
の長手方向に交流電界を印加して、電極に挟まれた個々
の圧電体層に圧電縦効果による伸縮の駆動力を発生させ
る第１振動部と、交流電界の印加によって、個々の圧電
体層と異なる個々の圧電体層に第１振動部とは逆位相で
振動させ、第１振動部の振動を阻害させる第２振動部と
を備え、第１振動部の圧電体層に分極方向と同一方向に
電界が印加されるときには、第２振動部の圧電体層に分
極方向と逆方向に電界が印加され、第１振動部の圧電体
層に分極方向と逆方向に電界が印加されるときには、第
２振動部の圧電体層に分極方向と同一方向に電界が印加
され、第２振動部を含む基体の長手方向の全長に対し
て、第１振動部の振動に基づいて基体の中心部をノード
とする長さ振動モードの基本振動を励振させることを特
徴とする、圧電共振子である。

【０００８】また、この発明は、上述の圧電共振子を用
いた電子部品であって、基体を支持するための支持部材
を、表面にパターン電極の形成された絶縁基板で構成
し、絶縁基板上に圧電共振子の基体の長手方向のほぼ中
央部を保持するための取付部材を介して基体を取り付け
るとともに、絶縁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、
この発明は、上述の圧電共振子を用いた電子部品であっ
て、基体を支持するための支持部材を、表面にパターン
電極の形成された絶縁基板で構成し、絶縁基板上に、直
列および並列にラダー型に接続される複数の圧電共振子
を、それぞれの基体の長手方向のほぼ中央部を保持する
ための取付部材を介して取り付けるとともに、絶縁基板
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。

【０００９】この発明にかかる圧電共振子では、基体の
長手方向に電界を加えたときに、基体に長さ振動モード
の基本振動が励振される。この励振は、圧電縦効果を利
用して行われる。そのため、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、スプリアスが小さくなる。また、この発明にかかる
圧電共振子では、長さモードの基本振動の励振された基
体の第２振動部と第１振動部とが互いに逆位相で振動し
ようとするので、ΔＦが小さくなる。

【００１０】さらに、この圧電共振子を用いて、ラダー
型フィルタ，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。

【００１１】

【発明の効果】この発明の圧電共振子では、第２振動部
と第１振動部との比率や互いの位置を調整することによ
り、圧電共振子の外形を変化させることなく、ΔＦの選
択の幅を広げることができ、多様なΔＦを実現すること
ができる。また、この発明によれば、ΔＦの小さな圧電
共振子を得ることが可能であるので、狭帯域のフィルタ
や発振子などとして用いるのに適した圧電共振子を得る
ことができる。

【００１２】さらに、この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。

【００１３】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。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１はこの発明に係る圧電共振子
の一例を示す斜視図であり、図２はその図解図である。
圧電共振子１０は、たとえば直方体状の基体１２を含
む。基体１２は、複数枚の圧電体層を電極１４を介在さ
せながら積層して形成される積層体部を含み、積層体部
は第１振動部２４ａおよび第２振動部２４ｂを含む。各
圧電体層は、圧電セラミックで形成される。複数枚の電
極１４は、それぞれの面を基体１２の長手方向に直交さ
せ、かつ互いに所定の間隔を置きながら形成される。

【００１５】この圧電共振子１０の基体１２の大部分に
は、第１振動部２４ａが形成される。第１振動部２４ａ
は、基体１２に長さモードの基本振動を励振するための
ものである。この第１振動部２４ａでは、図２に黒矢印
で示すように、１つの電極１４を挟んで隣り合った圧電
体層が、基体１２の長手方向に沿って互いに逆向きに分
極される。一方、第１振動部２４ａの両外側には、第２
振動部２４ｂが形成される。第２振動部２４ｂは、第１
振動部２４ａによる振動の効率を若干阻害して、圧電共
振子１０のΔＦを下げるためのものである。この第２振
動部２４ｂの圧電体層は、図２に白抜き矢印で示すよう
に、電極１４を挟んで隣接した第１振動部２４ａの圧電
体層と同一方向に分極されている。さらに、第２振動部
２４ｂの両外側には、ダミー層ｄが形成される。なお、
ダミー層ｄは必要の無い場合には形成しなくてもよい。

【００１６】また、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１４の露出部が、１つおき
に絶縁膜１６で被覆される。また、基体１２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１４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１
２の２つの側面が、後述の外部電極との接続部となる。

【００１７】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、外部電極２０に
は絶縁膜１６で被覆されていない電極１４が接続され、
外部電極２２には絶縁膜１８で被覆されていない電極１
４が接続される。つまり、電極１４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。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、隣り合う電極１４間に電界が
印加されるため、基体１２は圧電的に活性となる。

【００１８】図３は、図１および図２に示す圧電共振子
の振動状況を説明するための図解図である。図３に示す
圧電共振子１０は、上述した図１および図２に示す圧電
共振子と同様の構造を有するものである。図３におい
て、圧電共振子１０の基体１２に記載した３段の矢印の
うち、上段に記載した矢印は電界の印加方向を示し、中
段に記載した白抜き矢印は分極方向を示し、下段に記載
した矢印は圧電縦効果による各圧電体層の伸縮方向を示
す。そして、圧電共振子１０の外部電極２０および２２
に、時間の経過とともに電圧の向きが変わる交流信号が
入力されると、基体１２を構成する各圧電体層に電極１
４の両側で互いに異なる方向へ電界が印加され、基体１
２の中心部をノードとした長さ振動モードの基本振動が
励振される。すると、基体１２は、図３（Ａ）の状態と
図３（Ｂ）の状態を交互に繰り返して、長手方向に振動
する。

【００１９】この場合、図３（Ａ）に示すように、第１
振動部２４ａの各圧電体層に分極方向と同一方向へ電界
が印加されたときには、各圧電体層は、基体１２の長手
方向へ伸び、基体１２全体としても長手方向に伸びる。
しかし、このとき、第２振動部２４ｂの圧電体層には、
分極方向と逆方向へ電界が印加されることになるので、
第２振動部２４ｂは基体１２の長手方向に縮もうとす
る。一方、図３（Ｂ）に示すように、各圧電体層に分極
方向と逆方向へ電界が印加されたときには、各圧電体層
は、基体１２の長手方向に縮み、基体１２全体としても
長手方向に縮む。しかし、このとき、第２振動部２４ｂ
の圧電体層には、分極方向と同一方向へ電界が印加され
ることになるので、第２振動部２４ｂは基体１２の長手
方向に伸びようとする。また、図４は、この発明に係る
圧電共振子１０の振動時における各圧電体層の厚みの変
化の状況を示す図解図である。図４において、基体１２
が縮む前の各圧電体層の厚みをｔで示し、基体１２が縮
んだ後の各圧電体層の厚みをｔ₁〜ｔ₃で示す。これら
の厚みは、ｔ＞ｔ₃＞ｔ₂＞ｔ₁の関係にある。つま
り、圧電体層は、基体１２の中央に配置されるほど縮む
割合が大きい。

【００２０】このように、図１ないし図３に示した圧電
共振子１０では、長さ振動モードの基本振動が励振され
た基体１２の一部分を占める第２振動部２４ｂが、基体
１２の残りの大部分を占める第１振動部２４ａの振動方
向とは逆位相で振動しようとする。そのため、第１振動
部２４ａの振動の効率が若干阻害され、圧電振動子１０
のΔＦが小さくなる。したがって、狭帯域のフィルタや
発振子などとして用いるのに適した圧電共振子を得るこ
とができる。しかも、この圧電共振子１０では、励振に
圧電縦効果を利用して基本振動となる長さ振動を励振し
ているので、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、スプリアスが
小さくなる。また、この圧電共振子１０の構造によれ
ば、第２振動部２４ｂの第１振動部２４ａに対する比率
や位置を調整することにより、圧電共振子１０の外形を
変化させることなく、ΔＦの選択の幅を広げることがで
き、多様なΔＦを実現することができる。たとえば、図
１および図２に示す実施例では、第２振動部２４ｂが第
１振動部２４ａの両外側に形成されたが、これに限ら
ず、第２振動部２４ｂを基体１２の中心部に寄せて配置
してもよい。また、この圧電共振子１０では、第２振動
部２４ｂが、第１振動部２４ａの両外側に１層ずつ形成
されたが、これに限らず、第１振動部２４ａの内側に単
層のみ形成されてもよく、さらに、第２振動部２４ｂ
は、複数層形成されてもよい。

【００２１】図５は、この発明に係る圧電共振子の特性
を調べるための実施例を示す図解図である。一方、図６
は比較例を示す図解図である。図５に示す圧電共振子１
０は、長さｌ＝３．７８ｍｍ、高さｔ＝１．０ｍｍ、幅
ｗ＝１．０ｍｍである。この圧電共振子１０の基体１２
の中央部には、４枚の圧電体層が電極１４を間に挟みつ
つ一体に積層されてなる第１振動部２４ａが形成され
る。第１振動部２４ａの両外側には、それぞれ１枚の圧
電体層が電極１４で挟持された第２振動部２４ｂが第１
振動部２４ａと一体に形成される。そのため、この基体
１２の両端部には、それぞれ電極１４が形成されてい
る。なお、この基体１２を構成する圧電体層は、すべて
同じ厚みである。一方、比較例としての図６に示す圧電
共振子１は、図５に示す圧電共振子１０と同じ外形寸法
を有する。この圧電共振子１の基体２は、６枚の圧電体
層が電極３を間に挟みつつ一体に積層されて形成され
る。この基体２の両端部にも、それぞれ電極が形成され
る。この基体２を構成する圧電体層も、すべて同じ厚み
である。

【００２２】図５および図６において、白抜き矢印は、
圧電体層の分極方向を示す。図５に示す実施例の圧電共
振子１０では、第２振動部２４ｂを構成する圧電体層の
分極方向が、電極１４を挟んで隣り合った第１振動部２
４ａの圧電体層と同一方向に分極されている。そして、
第１振動部２４ａと第２振動部２４ｂとが、逆位相で振
動しようとする。一方、図６に示す比較例の圧電共振子
１では、電極３を挟んで隣り合った圧電体層が、基体２
の長手方向に沿って、互いに逆方向に分極される。この
圧電共振子１は、第２振動部を有しない。

【００２３】両者の特性の相違を調べるため、図５に示
す圧電共振子１０および図６に示す圧電共振子１の共振
周波数Ｆｒ、反共振周波数Ｆａ、およびその差ΔＦをそ
れぞれ有限要素法により計算して表１に示した。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１に示すように、図５に示す圧電共振子
１０では、図６に示す比較例の圧電共振子１よりもΔＦ
が小さいことがわかる。

【００２６】図７は、この発明に係る圧電共振子の他の
例の構造および振動状況を説明するための図解図であ
る。図７において、圧電共振子１０の基体１２に記載し
た３段の矢印のうち、上段に記載した矢印は電界の印加
方向を示し、中段に記載した白抜き矢印は分極方向を示
し、下段に記載した矢印は圧電縦効果による各圧電体層
の伸縮方向を示す。図７に示す圧電共振子１０は、図２
に示した圧電共振子と比べて、第２振動部２４ｂの圧電
体層の分極方向と絶縁膜１６，１８の配置の仕方とが異
なる。すなわち、図７に示す圧電共振子１０では、第２
振動部２４ｂが基体１２の図７図示右端側に形成され
る。この第２振動部２４ｂは、電極１４とダミー電極１
４′とで挟持された一つの圧電体層からなる。この圧電
共振子１０では、第２振動部２４ｂを構成する圧電体層
が、電極１４およびダミー電極１４′を挟んで隣り合っ
た第１振動部２４ａの圧電体層とは逆方向に分極されて
いる。そして、ダミー電極１４′は、基体１２の両側面
において絶縁膜１６および１８で絶縁され、外部電極２
０および２２に接続されない。また、ダミー電極１４′
の図７図示左隣りの電極１４は、絶縁膜１６で絶縁され
て外部電極２０と接続されず、外部電極２２に接続され
る。さらに、ダミー電極１４′の図７図示右隣りの電極
１４は、絶縁膜１８で絶縁されて外部電極２２と接続さ
れず、外部電極２０に接続される。そのため、図７
（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、このダミー電極
１４′の両側の圧電体層には、それぞれ基体１２の長手
方向に沿って同一方向へ、すなわち、一端側から他端側
へまたは他端側から一端側へと電界が印加される。この
構造をとることにより、第１振動部２４ａの圧電体層に
その分極方向と同一方向に電界が印加されるときには、
第２振動部２４ｂの圧電体層にはその分極方向と逆方向
に電界が印加され、第１振動部２４ａの圧電体層にその
分極方向と逆方向に電界が印加されるときには、第２振
動部２４ｂの圧電体層にはその分極方向と同一方向に電
界が印加されることになる。そのため、図７（Ａ）およ
び図７（Ｂ）の下段の矢印に示すように、第１振動部２
４ａと第２振動部２４ｂとが、互いに逆位相で振動しよ
うとする。したがって、図７に示す圧電共振子１０で
も、図１ないし図６を参照しながら説明した上述の圧電
共振子と同様の効果を得ることができる。

【００２７】図８は、この発明に係る圧電共振子のさら
に他の例の構造および振動状況を説明するための図解図
である。図９は、図８に示す圧電共振子の回路図であ
る。図８に示す圧電共振子１０は、基本的には、図１な
いし図６を参照しながら説明した圧電共振子と同様の構
造を有するが、第２振動部２４ｂの両側に容量部２６が
一体的に形成されて基体１２が構成されている点で相違
する。容量部２６は、分極されていないたとえばＰＺＴ
などの圧電体層が電極１４で挟持されて形成される。容
量部２６の一方の電極１４は、外部電極２０に接続さ
れ、他方の電極１４は、外部電極２２に接続される。つ
まり、容量部２６は、図９に示すように、第１振動部２
４ａおよび第２振動部２４ｂに並列に接続される。した
がって、図８に示す圧電共振子１０では、容量部２６を
調整することにより、長さ基本振動のΔＦの調整をする
ことができる。たとえば、誘電体層の容量を増やすほ
ど、制動容量が大きくなり、ΔＦは小さくなる。

【００２８】図８に示す圧電共振子１０では、幅広い範
囲でΔＦを調整することができ、設計の自由度が高い。
そのため、この圧電共振子１０は、ΔＦを小さくするこ
とができ、帯域幅の狭いフィルタや発振子などに用いる
のに適する。また、図８に示す圧電共振子１０では、第
１振動部２４ａおよび第２振動部２４ｂと容量部２６と
の比率を変えたり、第１振動部２４ａおよび第２振動部
２４ｂに対する容量部２６の配置の位置を変えたりする
ことによっても、ΔＦの値を幅広い範囲で調整すること
ができる。たとえば、図８に示す圧電共振子１０では、
容量部２６が基体１２の両端部に形成されたが、これに
限らず、容量部２６を基体１２の中心部に寄せて配置す
るほどΔＦが小さくなる。さらに、図８に示す圧電共振
子１０では、容量部２６の容量を調整することによっ
て、圧電共振子１０全体の容量を上げることができる。
容量部２６の容量は、電極１４の対向面積、誘電体層の
厚み等を変えることにより調整できる。また、容量部２
６は複数の誘電体層を電極１４を間に挟みながら積層す
ることにより形成してもよい。この場合も容量部２６は
振動部２４と並列に接続される。そして、この場合に
は、積層数を上げるほどΔＦは小さくなる一方で、容量
は上がる。なお、容量部２６を形成するための材質とし
ては、ＰＺＴに限らず、誘電率を有する材質であれば様
々なものが適用でき、ＰＺＴより大きな誘電率を有する
材料（たとえばＢａＴｉＯ₃など）を用いてもよい。

【００２９】次に、図１０ないし図１２を参照しなが
ら、上述の構造を有する圧電共振子を用いた発振子やデ
ィスクリミネータなどの電子部品について説明する。こ
の電子部品６０に用いられる圧電共振子１０は、図１な
いし図６を参照しながら説明した圧電共振子でもよく、
図７に示した圧電共振子でもよく、図８に示した圧電共
振子でもよい。図１０は、電子部品６０の一例を示す斜
視図である。電子部品６０は、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１１に示すように、２つのパターン電極６６，６
８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。

【００３０】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
７０が形成される。そして、図１２に示すように、取付
部材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の長手方向の中央部が取付部材
７０上に配置され、たとえば圧電共振子１０の外部電極
２２が取付部材７０に接合され、パターン電極６６に接
続される。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の長手方向の中央部に接続される。

【００３１】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。

【００３２】この電子部品６０では、取付部材７０が形
成され、この取付部材７０に圧電共振子１０の長手方向
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、同様に、圧電共振子１０のノード点で
ある中央部が取付部材７０に固定されるとともに、導電
ワイヤ７２もノード点である中央部に接続されるため、
励振される長さ振動が弱められない。

【００３３】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、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。

【００３４】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。

【００３５】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が小さいという特
徴は、ピークセパレーションが狭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。

【００３６】図１３は、この発明に係る圧電共振子の別
の例を示す斜視図である。図１４は、図１３に示した圧
電共振子の構造を示す図解図である。図１３および図１
４に示す圧電共振子１０は、基本的な構造は図１ないし
図６を参照しながら説明した圧電共振子と同様である
が、基体１２の１つの側面に２つの外部電極２０，２２
が形成される点で相違する。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。図１４に示す
ように、絶縁膜１６は基体１２の幅方向一端側に形成さ
れ、絶縁膜１８は基体１２の幅方向他端側に形成され
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１４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１４上に形成され
る。そして、これらの絶縁膜１６上に、２列の外部電極
２０，２２が形成される。この圧電共振子１０について
も、上述の圧電共振子と同様の効果を得ることができ
る。また、この圧電共振子１０では、基体１２の一つの
側面に２つの外部電極２０，２２を形成しているので、
回路基板上に圧電共振子１０をフェイスボンディングし
て、ラダーフィルタや発振子やディスクリミネータなど
を作製することができる。つまり、図１３および図１４
に示す構造の圧電共振子１０は、フェイスボンディング
により絶縁体基板上に固着でき、ワイヤを使わないです
むので、電子部品の製造が一層容易化される。

【００３７】図１５は、図１３および図１４に示す圧電
共振子を用いた電子部品の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１
６に示す電子部品６０では、図１３および図１４に示し
た構造を有する４つの圧電共振子１０ａ，１０ｂ，１０
ｃおよび１０ｄが用いられる。また、この電子部品６０
では、図１６に示すように、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９０，９２，９４，９
６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Ｒ１はパターン電極９０に形成され、２番目のラ
ンドＲ２および５番目のランドＲ５はパターン電極９２
に形成され、３番目のランドＲ３はパターン電極９４に
形成され、４番目のランドＲ４はパターン電極９６に形
成される。そして、圧電共振子１０ａ〜１０ｄと、１番
目〜５番目のランドＲ１〜Ｒ５とを接続するために、矩
形ブロック状で少なくとも表面が導電体からなる取付部
材９８，１００，１０２，１０４，１０６，１０８，１
１０および１１２が準備される。これらの取付部材９８
〜１１２は、図１３に示すように、あらかじめ圧電共振
子１０のノード部の電極２０および２２に導電性接着剤
などでそれぞれ取り付けられる。それから、圧電共振子
１０は、図１６に示すようにひっくり返され、１番目の
ランドＲ１には取付部材９８が取り付けられ、２番目の
ランドＲ２には取付部材１００および１０２が取り付け
られ、３番目のランドＲ３には取付部材１０４および１
０６が取り付けられ、４番目のランドＲ４には取付部材
１０８および１１０が取り付けられ、５番目のランドＲ
５には取付部材１１２が、それぞれ、導電性接着剤など
で取り付けられる。この場合、これらの取付部材９８〜
１１２は、図１５に示すように、間隔を隔てて一列に配
置されることになる。こうして、取付部材９８〜１１２
によって４つの圧電共振子１０ａ〜１０ｄが絶縁体基板
６２上に支持されるとともに、それらの圧電共振子１０
の電極２０および２２がそれぞれ絶縁体基板６２上のパ
タ−ン電極９０〜９６に接続される。この場合、図１７
に示す梯子型の回路が得られるようにパターン電極９０
〜９６は形成されている。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。

【００３８】この電子部品６０は、図１７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１０ｂ，
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る。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
の容量を調整することにより、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が小さい
ので、通過帯域幅の狭いラダーフィルタを実現すること
ができる。さらに、直列接続される圧電共振子１０ａお
よび１０ｃのΔＦをそれぞれ小さくし、並列接続される
圧電共振子１０ｂおよび１０ｄのΔＦをそれぞれ大きく
して両者のΔＦ差を大きくすることにより、通過帯域幅
の広いラダーフィルタを実現することができる。

【００３９】また、図１５および図１６に示す電子部品
では、隣接する圧電共振子の各一方の電極を同一のラン
ド上に取付部材を介して取り付けるため、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
圧電共振子を接近させることができ、小型化が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る圧電共振子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構造を示す図解図であ
る。

【図３】図１および図２に示す圧電共振子の振動状況を
説明するための図解図である。

【図４】この発明に係る圧電共振子の振動時における各
圧電体層の厚みの変化の状況を示す図解図である。

【図５】この発明に係る圧電共振子の特性を調べるため
の実施例を示す図解図である。

【図６】比較例を示す図解図である。

【図７】この発明に係る圧電共振子の他の例の構造およ
び振動状況を説明するための図解図である。

【図８】この発明に係る圧電共振子のさらに他の例の構
造および振動状況を説明するための図解図である。

【図９】図８に示す圧電共振子の回路図である。

【図１０】この発明に係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１１】図１０に示す電子部品に用いられる絶縁体基
板の例を示す斜視図である。

【図１２】図１０に示す電子部品の分解斜視図である。

【図１３】この発明に係る圧電共振子の別の例を示す斜
視図である。

【図１４】図１３に示した圧電共振子の構造を示す図解
図である。

【図１５】図１３および図１４に示す圧電共振子を用い
た電子部品の例を示す要部平面図である。

【図１６】図１５に示す電子部品の要部を示す分解斜視
図である。

【図１７】図１５および図１６に示す電子部品を示す回
路図である。

【図１８】出願人が先に提案した未だ未公開の圧電共振
子の一例を示す斜視図である。

【図１９】図１８に示す圧電共振子を示す図解図であ
る。

【図２０】図１８および図１９に示す圧電共振子の振動
状況を説明するための図解図である。

【符号の説明】

１０圧電共振子１２基体１４電極１６絶縁膜１８絶縁膜２０外部電極２２外部電極２４ａ第１振動部２４ｂ第２振動部２６容量部６０電子部品６２絶縁体基板６４凹部６６パターン電極６８パターン電極７０取付部材７２導電ワイヤ７４金属キャップ９０，９２，９４，９６パターン電極９８〜１１２取付部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−72211（ＪＰ，Ａ) 特開平８−8677（ＪＰ，Ａ) 特公昭63−24324（ＪＰ，Ｂ１) 特公平５−35607（ＪＰ，Ｂ２) 特公平５−25202（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭62−61170（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭46−12989（ＪＰ，Ｂ１) 実公平３−23705（ＪＰ，Ｙ２) 実公平３−23701（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 9/00 - 9/215 H03H 9/54 - 9/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向を有する略四角柱状の基体と、前記基体の同一または異なる側面に形成され、前記基体
の長手方向に伸びる一対の外部電極とを備え、前記基体の少なくとも一部は、前記基体の長手方向に沿
って分極された複数の圧電体層と前記基体の長手方向と
直交するように前記基体内に配置される複数の平面状の
電極とが交互に積層されてなる積層体部からなり、前記基体内の前記複数の電極は前記一対の外部電極のい
ずれか一方に接続された圧電共振子であって、前記積層体部は、前記積層体部の大部分に形成され、前記電極によって、
前記一対の外部電極を介して前記基体の長手方向に交流
電界を印加して、前記電極に挟まれた個々の圧電体層に
圧電縦効果による伸縮の駆動力を発生させる第１振動
部、および前記交流電界の印加によって、前記個々の圧
電体層と異なる個々の圧電体層に前記第１振動部とは逆
位相で振動させ、前記第１振動部の振動を阻害させる第
２振動部を備え、前記第１振動部の圧電体層に分極方向と同一方向に電界
が印加されるときには、前記第２振動部の圧電体層に分
極方向と逆方向に電界が印加され、前記第１振動部の圧電体層に分極方向と逆方向に電界が
印加されるときには、前記第２振動部の圧電体層に分極方向と同一方向に電界
が印加され、前記第２振動部を含む前記基体の長手方向の全長に対し
て、前記第１振動部の振動に基づいて前記基体の中心部
をノードとする長さ振動モードの基本振動を励振させる
ことを特徴とする、圧電共振子。
【請求項２】請求項１に記載の圧電共振子を用いた電
子部品であって、前記基体を支持するための支持部材を、表面にパターン
電極の形成された絶縁基板で構成し、前記絶縁基板上に前記圧電共振子の基体の長手方向のほ
ぼ中央部を保持するための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３】請求項１に記載の圧電共振子を用いた電
子部品であって、前記基体を支持するための支持部材を、表面にパターン
電極の形成された絶縁基板で構成し、前記絶縁基板上に、直列および並列にラダー型に接続さ
れる複数の前記圧電共振子を、それぞれの基体の長手方
向のほぼ中央部を保持するための取付部材を介して取り
付けるとともに、前記絶縁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。