JP3282473B2 - 圧電部品およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は圧電部品およびそ
の製造方法に関し、特にたとえば、セラミックフィルタ
として用いられる圧電部品およびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は、この発明の背景となる従来の圧
電部品の一例を示す図解図である。この圧電部品１は、
セラミックフィルタとして用いられる。圧電部品１は、
たとえばＰＺＴなどの圧電材料からなる短冊状の圧電体
基板２を含む。この圧電体基板２の一方主面には、その
一端側に一組の分割電極３ａ１および３ａ２が間隔を隔
てて形成され、その他端側に一組の分割電極３ｂ１およ
び３ｂ２が間隔を隔てて形成される。また、分割電極３
ａ１から圧電体基板２の長手方向一端部へ延びて略Ｔ字
形状の引出し電極４ａが形成され、分割電極３ｂ２から
圧電体基板２の長手方向他端部へ延びて略Ｔ字形状の引
出し電極４ｂが形成される。さらに、圧電体基板２の中
央部の上には、コンデンサ電極５ａが形成される。コン
デンサ電極５ａは、分割電極３ａ２および３ｂ１に延ば
されて電気的に接続される。

【０００３】また、圧電体基板２の他方主面には、共通
電極３ａ３が一組の分割電極３ａ１および３ａ２と厚み
方向に対向するようにして形成される。同様に、共通電
極３ｂ３が一組の分割電極３ｂ１および３ｂ２と厚み方
向に対向するようにして形成される。さらに、圧電体基
板２の他方主面の中央の上には、コンデンサ電極５ａと
厚み方向に対向するようにして、コンデンサ電極５ｂが
形成される。コンデンサ電極５ｂは、共通電極３ａ３，
３ｂ３に延ばされて電気的に接続される。コンデンサ電
極５ａと圧電体基板２を挟んで対向したコンデンサ電極
５ｂとの間には、コンデンサが形成される。したがっ
て、このコンデンサは、分割電極３ａ１，３ａ２および
共通電極３ａ３で形成される圧電共振素子と、分割電極
３ｂ１，３ｂ２および共通電極３ｂ３で形成される別の
圧電共振素子との間に電気的に接続されることとなる。
この明細書において、このようなコンデンサの静電容量
を中継容量という。中継容量値は、セラミックフィルタ
の特性波形の対称性、帯域、および選択度に応じて調整
されるべきものである。

【０００４】また、図６は、従来の圧電部品の他の例を
示す図解図である。図６に示す圧電部品１は、図５に示
すものに比べて、圧電体基板２の長手方向の長さが短く
形成される。また、コンデンサ電極５ａ、および引出し
電極４ａおよび４ｂが、不規則な形状に形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧電部品の中継容量は、ＰＺＴなどの圧電体基板の誘電
性を利用して形成していたため、圧電体基板のε、厚
み、面積によって中継容量値が決定される。この場合、
厚みは、フィルタの狙いの周波数で決まり、面積は、電
極部、リード部、半田取付部の制約を受け、また、ε
は、選択された圧電体材料によって決定される。そのた
めに、従来の圧電部品では、中継容量値を選ぶ自由度が
低く、具体的には０〜６０ｐＦ程度の範囲でしか選択で
きず、特性波形の調整、狭帯域化および高選択度化が十
分にできない。さらに、圧電体基板は、ｔａｎδが大き
く容量としての性能が劣るので、圧電体基板を用いて中
継容量を形成した場合、フィルタの挿入損失および位相
特性の劣化要因となる。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、中
継容量値の選択範囲が広く、設計の自由度が高い、圧電
部品およびその製造方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 請求項１に記載の圧電部
品は、第１の圧電体基板と、第１の圧電体基板に形成さ
れ、２つ一組の分割電極とそれらの分割電極に対向する
一つの共通電極とを有する第１の圧電共振素子と、第１
の圧電体基板と互いの端面間に間隔を隔てながら対向し
て配置される第２の圧電体基板と、第２の圧電体基板に
形成され、２つ一組の分割電極とそれらの分割電極に対
向する一つの共通電極とを有する第２の圧電共振素子
と、第１および第２の圧電体基板の端面間に一体的に形
成される中継容量部とを含む圧電部品であって、中継容
量部は、第１および第２の圧電体基板の間に導電性薄膜
層を挟んで一体的に形成される複数の誘電体層と、複数
の誘電体層をそれぞれ挟んで対向するよう形成される複
数の導電性薄膜層と、誘電体層の一方の導電性薄膜層
を、第１および第２の圧電共振素子のそれぞれの分割電
極の一方に接続するため、全ての導電性薄膜層と交差す
るよう形成される第１の接続電極と、誘電体層の他方の
導電性薄膜層を、第１および第２の圧電共振素子のそれ
ぞれの共通電極に接続するため、全ての導電性薄膜層と
交差するよう形成される第２の接続電極とを含み、第１
の接続電極は、誘電体層の一方の導電性薄膜層と導通さ
れ、他方の導電性薄膜層と絶縁され、第２の接続電極
は、誘電体層の他方の導電性薄膜層と導通され、一方の
導電性薄膜層と絶縁される、圧電部品である。

【０００８】 請求項２に記載の圧電部品は、少なくとも
２枚の圧電体基板の間に、複数の導電性薄膜層を介しな
がら、複数の誘電体層を一体的に積層して積層体を形成
する工程と、圧電体基板を挟んで導電性薄膜層と対向す
るように、圧電体基板に別の導電性薄膜層を形成する工
程と、導電性薄膜層と別の導電性薄膜層との間に直流電
圧を印加して、圧電体基板を分極する工程と、積層体を
圧電部品となるべき複数枚の基板に切り分ける工程とを
含む、請求項１に記載の圧電部品の製造方法である。

【０００９】

【作用】この発明の圧電部品では、圧電体基板と一体的
に形成された誘電体層において中継容量部が形成され
る。そのため、この圧電部品では、圧電体基板の厚みや
εに制約されずに中継容量値を決定でき中継容量値の選
択範囲が広がる。さらに、中継容量を形成するための誘
電体層は、圧電体基板と比べてｔａｎδが小さく、容量
としての性能に優れているので、従来のものに比べて挿
入損失および位相特性に優れた圧電部品を得ることがで
きる。また、この発明の圧電部品では、誘電体層が圧電
体基板と一体的に形成されるので、同一基板上に圧電共
振素子と中継容量部とを形成することができ、圧電部品
の小型化を図ることができる。

【００１０】 さらに、誘電体層の一方の導電性薄膜層
が、第１および第２の圧電共振素子のそれぞれの分割電
極の一方に接続され、他方の導電性薄膜層が、第１およ
び第２の圧電共振素子のそれぞれの共通電極に接続され
るので、導電性薄膜層間に形成されるコンデンサが、第
１および第２の圧電共振素子の間に電気的に接続され
る。

【００１１】 第 １および第２の接続電極は、それらの誘
電体層を挟んで設けられる複数の導電性薄膜層と交差す
るようにして形成される。そして、第１の接続電極は、
誘電体層の一方の導電性薄膜層と導通され、他方の導電
性薄膜層と絶縁される。また、第２の接続電極は、誘電
体層の他方の導電性薄膜層と導通され、一方の導電性薄
膜層と絶縁される。このように接続することにより、第
１および第２の接続電極によって、複数の導電性薄膜層
間に形成されたコンデンサが直列または並列に接続され
ることとなり、その結果得られる合成静電容量が中継容
量として利用される。この場合、第１および第２の接続
電極によって、複数の導電性薄膜層間の接続が行われる
ため、配線が複雑化せず、構造が簡略化でき製造も容易
となる。

【００１２】 こ の発明の圧電部品の製造方法は、圧電体
基板の分極処理をする前に圧電体基板、誘電体層、およ
び導電性薄膜層を積層して一体化する。そして、一体化
された積層体を分極処理し、圧電部品となるべき複数枚
の基板に切り分けるので、この製造方法は、量産性、経
済性に優れている。

【００１３】

【発明の効果】この発明によれば、中継容量値の選択範
囲が拡がり、設計の自由度が高い圧電部品およびその製
造方法を得ることができる。そのため、この発明の圧電
部品をセラミックフィルタに用いた場合には、フィルタ
波形の調整、すなわち狭帯域化および高選択度化が十分
にできる。

【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（Ａ）は、この発明の実施形
態の一方主面を示す斜視図であり、（Ｂ）はその他方主
面を示す斜視図である。この実施形態の圧電部品１０
は、セラミックフィルタとして用いられるものである。
圧電部品１０は、短冊状の基板１２を含む。基板１２の
長手方向一端側は、矩形板状の圧電体基板１４ａから形
成される。圧電体基板１４ａの一端面には、導電性薄膜
層１６ａが形成される。導電性薄膜層１６ａの他方面に
は、直方体状の誘電体層１８ａが形成される。誘電体層
１８ａの他方端面には、導電性薄膜層１６ｂが形成され
る。導電性薄膜層１６ｂの他方面には、直方体状の誘電
体層１８ｂが形成される。誘電体層１８ｂの他方端面に
は、導電性薄膜層１６ｃが形成される。導電性薄膜層１
６ｃの他方面には、矩形板状の圧電体基板１４ｂが形成
される。すなわち、この圧電部品１０の基板１２は、圧
電体基板１４ａの一端面と圧電体基板１４ｂの一端面と
の中間に、誘電体層１８ａおよび１８ｂが、それらの間
に導電性薄膜層１６ａ，１６ｂおよび１６ｃを介しなが
ら接合されて一体的に形成される。そして、圧電体基板
１４ａおよび１４ｂは、主として厚み滑り振動を生じさ
せるために、それぞれ長手方向に分極処理が施される。

【００１６】 なお、圧電体基板１４ａおよび１４ｂは、
たとえばＰＺＴなどの圧電体から形成される。また、導
電性薄膜層１６ａ，１６ｂおよび１６ｃは、たとえばＡ
ｇなどの導電材料から形成される。さらに、誘電体層１
８ａおよび１８ｂは、たとえばチタン酸バリウムなどの
圧電体から形成される。

【００１７】 基板１２の一方主面には、その一端側に一
組の分割電極２０ａ１および２０ａ２が間隔を隔てて形
成され、その他端側に一組の分割電極２０ｂ１および２
０ｂ２が間隔を隔てて形成される。分割電極２０ａ１，
２０ａ２，２０ｂ１および２０ｂ２は、それぞれ基板１
２の幅方向一端から他端へ延びるＩ字形状に形成され
る。また、分割電極２０ａ１から基板１２の長手方向一
端部へ延びて略Ｔ字形状の引出し電極２２ａが形成さ
れ、分割電極２０ｂ２から基板１２の長手方向他端部へ
延びて略Ｔ字形状の引出し電極２２ｂが形成される。さ
らに、分割電極２０ａ２と２０ｂ１とを電気的に接続す
るための第１の接続電極としての接続電極２４が、導電
性薄膜１６ａ，１６ｂおよび１６ｃとそれぞれ交差しな
がら基板１２の長手方向へ直線状に延びるようにして形
成される。

【００１８】 図２は、図１に示す圧電部品１０の要部を
示す断面図解図である。接続電極２４は、導電材２８ｂ
を介して、導電性薄膜層１６ｂと電気的に接続される。
また、接続電極２４は、絶縁材３０ａおよび３０ｃによ
って、導電性薄膜層１６ａおよび１６ｃから絶縁され
る。

【００１９】 また、図１（Ｂ）に示すように、基板１２
の他方主面には、平面矩形の共通電極２０ａ３が一組の
分割電極２０ａ１および２０ａ２と圧電体基板１４ａの
厚み方向に対向するように形成される。同様に、平面矩
形の共通電極２０ｂ３が一組の分割電極２０ｂ１および
２０ｂ２と圧電体基板１４ｂの厚み方向に対向するよう
に形成される。これらの共通電極２０ａ３および２０ｂ
３は、それぞれ、基板１２の幅方向一端から他端にわた
って延びるよう形成される。この圧電部品１０では、分
割電極２０ａ１および２０ａ２と共通電極２０ａ３とに
よって、第１の圧電共振素子が形成され、分割電極２０
ｂ１および２０ｂ２と共通電極２０ｂ３とによって、第
２の圧電共振素子が形成される。また、共通電極２０ａ
３と共通電極２０ｂ３とを電気的に接続するための第２
の接続電極としての接続電極３８が、導電性薄膜１６
ａ，１６ｂおよび１６ｃとそれぞれ交差しながら、基板
１２の長手方向に直線状に延びるようにして形成され
る。さらに、基板１２の他方主面の中央、すなわち誘電
体層１８ａおよび１８ｂの上には、引出し電極２６が、
接続電極３８から基板１２の幅方向両端へ延びるように
して形成される。

【００２０】 図２に示すように、接続電極３８は、導電
材２８ａおよび２８ｃを介して、導電性薄膜層１６ａお
よび１６ｃと電気的に接続される。また、接続電極３８
は、絶縁材３０ｂによって導電性薄膜層１６ｂから絶縁
される。この圧電部品１０では、導電性薄膜１６ａと１
６ｂとの間、および導電性薄膜１６ｂと１６ｃとの間に
それぞれコンデンサが形成される。そして、これらのコ
ンデンサが、接続電極２４，３８と、導電材２８ａ，２
８ｂ，２８ｃとによってたとえば並列に接続される。こ
うして得られる合成静電容量が、中継容量として用いら
れる。このように、この圧電部品１０では、第１および
第２の接続電極２４および３８と導電性薄膜１６ａ〜１
６ｃとを、導電材２８ａ〜２８ｃで導通させ、または絶
縁材３０ａ〜３０ｃで絶縁させることによって、複数の
導電性薄膜層１６ａ，１６ｂおよび１６ｃ間が直列また
は並列に接続されるため、配線が複雑化せず、構造が簡
略化でき製造も容易となる。

【００２１】 この圧電部品１０は、図４に示す回路構成
を有する。この圧電部品１０は、セラミックフィルタと
して用いられる。この圧電部品１０では、導電性薄膜１
６ａ，１６ｂおよび１６ｃに挟まれた誘電体層１８ａお
よび１８ｂによって中継容量部が形成される。この圧電
部品１０は、上述の構造をとることにより、圧電体基板
１４ａおよび１４ｂの厚みやεに制約されずに中継容量
値を決定できる。そのため、中継容量値の選択範囲が拡
がり、設計の自由度が向上する。また、誘電体層１８ａ
および１８ｂは、ｔａｎδが小さく容量としての性能が
高い。そのため、この圧電部品１０では、誘電体層１８
ａおよび１８ｂを形成するために適宜の誘電体材料を選
択することにより、フィルタ波形の調整、狭帯域化およ
び高選択度化が十分にできる。したがって、この圧電部
品１０は、３ｄＢ帯域幅が狭く選択度の高いセラミック
フィルタとして用いることができる。また、この圧電部
品１０は、中継容量部に誘電体層１８ａおよび１８ｂを
用いているので、従来の圧電部品に比べて挿入損失が低
く、位相特性が優れている。

【００２２】 次に、図３を参照しながら、この実施形態
の圧電部品１０の製造方法について説明する。まず、図
３（Ａ）に示すように、板状の圧電体基板１４ａ′およ
び１４ｂ′、および薄い板状の誘電体層１８ａ′および
１８ｂ′が準備される。そして、圧電体基板１４ａ′お
よび１４ｂ′の間に、導電性薄膜１６ａ′，１６ｂ′お
よび１６ｃ′を介しながら、誘電体層１８ａ′および１
８ｂ′が一体的に接合され、ブロック状の積層体３２が
形成される。次に、図３（Ｂ）に示すように、積層体３
２の両主面には、たとえばＡｇペーストなどで導電性薄
膜３４ａおよび３４ｂが形成され、積層体３２の端面に
は、導電性薄膜３６が形成される。導電性薄膜３６は、
導電性薄膜１６ａ′および１６ｃ′と電気的に接続され
るが、導電性薄膜１６ｂ′とは絶縁される。

【００２３】 次に、図３（Ｃ）に示すように、導電性薄
膜３６と導電性薄膜３４ａとの間、および導電性薄膜３
６と導電性薄膜３４ｂとの間に直流電圧が印加され、圧
電体基板１４ａ′および１４ｂ′がたとえば互いに逆方
向へ分極される。この場合、導電性薄膜１６ａ′と１６
ｃ′との間には電圧がかからないため、誘電体層１８
ａ′および１８ｂ′は、分極されない。その後、積層体
３２は、複数の基板１２にスライスカットされる。そし
て、切り分けられた基板１２の両主面には、上述の通
り、分割電極２０ａ１，２０ａ２，２０ｂ１，２０ｂ
２、共通電極２０ａ３，２０ｂ３、引出し電極２２ａ，
２２ｂ、第１の接続電極２４、第２の接続電極３８、引
出し電極２６が形成され、第１および第２の接続電極２
４および３８が導電性薄膜１６ａ〜１６ｃに電気的に接
続されまたは絶縁されて、図１に示す圧電部品１０が形
成される。

【００２４】 この実施形態の製造方法によれば、圧電体
基板１４ａおよび１４ｂの間に誘電体層１８ａおよび１
８ｂをそれらの間に導電性薄膜１６ａ，１６ｂおよび１
６ｃを介しながら一体的に積層した後、圧電体基板１４
ａおよび１４ｂを分極処理する。そして、分極処理した
後、積層体を圧電部品１０となるべき複数枚の基板１２
に切り分けるので、量産性、経済性に優れている。

【００２５】 なお、上述の構成において、誘電体層を３
層以上接合して圧電部品を形成してもよい。この場合に
も、それらの誘電体層の間に導電性薄膜層を介在させな
がら積層される。そして、それらの導電性薄膜層間に形
成されるコンデンサが、導電材料、絶縁材料および第１
および第２の接続電極で直列または並列に接続されて得
られる合成静電容量が中継容量として利用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、この発明の実施形態の一方主面を示
す斜視図であり、（Ｂ）はその他方主面を示す斜視図で
ある。

【図２】図１に示す圧電部品の要部を示す断面図解図で
ある。

【図３】（Ａ）は、圧電体基板と誘電体層と導電性薄膜
との積層状態を示す分解斜視図である。（Ｂ）は、積層
体の両主面に導電性薄膜が形成された状態を示す斜視図
である。（Ｃ）は、分極処理の状況を示す斜視図解図で
ある。

【図４】図１に示す圧電部品の等価回路図である。

【図５】この発明の背景となる従来の圧電部品の一例を
示す図解図である。

【図６】従来の圧電部品の他の例を示す図解図である。

【符号の説明】

１０ 圧電部品 １２ 基板 １４ａ，１４ｂ 圧電体基板 １６ａ，１６ｂ，１６ｃ 導電性薄膜 １８ａ，１８ｂ 誘電体層 ２０ａ１，２０ａ２，２０ｂ１，２０ｂ２ 分割電極 ２０ａ３，２０ｂ３ 共通電極 ２２ａ，２２ｂ 引出し電極 ２４ 接続電極 ２６ 引出し電極 ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 導電材 ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 絶縁材 ３２ 積層体 ３４ａ，３４ｂ 導電性薄膜 ３６ 導電性薄膜 ３８ 接続電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−218784（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−97310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−158894（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−106723（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−112021（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 9/17 H03H 3/02 H03H 9/54

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の圧電体基板、 前記第１の圧電体基板に形成され、２つ一組の分割電極
   とそれらの分割電極に対向する一つの共通電極とを有す
   る第１の圧電共振素子、 前記第１の圧電体基板と互いの端面間に間隔を隔てなが
   ら対向して配置される第２の圧電体基板、 前記第２の圧電体基板に形成され、２つ一組の分割電極
   とそれらの分割電極に対向する一つの共通電極とを有す
   る第２の圧電共振素子、 前記第１および第２の圧電体基板の端面間に一体的に形
   成される中継容量部を含む圧電部品であって、 前記中継容量部は、前記第１および第２の圧電体基板の
   間に導電性薄膜層を挟んで一体的に形成される複数の誘
   電体層と、 前記複数の誘電体層をそれぞれ挟んで対向するよう形成
   される複数の導電性薄膜層と、 前記誘電体層の一方の導電性薄膜層を、前記第１および
   第２の圧電共振素子のそれぞれの分割電極の一方に接続
   するため、前記導電性薄膜層と交差するよう形成される
   第１の接続電極と、 前記誘電体層の他方の導電性薄膜層を、前記第１および
   第２の圧電共振素子のそれぞれの共通電極に接続するた
   め、前記導電性薄膜層と交差するよう形成される第２の
   接続電極とを含み、 前記第１の接続電極は、前記誘電体層の一方の導電性薄
   膜層と導通され、他方の導電性薄膜層と絶縁され、 前記第２の接続電極は、前記誘電体層の他方の導電性薄
   膜層と導通され、一方の導電性薄膜層と絶縁される、圧
   電部品。
2. 【請求項２】 少なくとも２枚の圧電体基板の間に、複
   数の導電性薄膜層を介しながら、複数の誘電体層を一体
   的に積層して積層体を形成する工程、 前記圧電体基板を挟んで前記導電性薄膜層と対向するよ
   うに、前記圧電体基板に別の導電性薄膜層を形成する工
   程、 前記導電性薄膜層と前記別の導電性薄膜層との間に直流
   電圧を印加して、前記圧電体基板を分極する工程、およ
   び 前記積層体を圧電部品となるべき複数枚の基板に切り分
   ける工程を含む、請求項１に記載の圧電部品の製造方
   法。