JP3378163B2 - Piezo components - Google Patents
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- H03H9/178—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator of a laminated structure of multiple piezoelectric layers with inner electrodes
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は圧電部品に関し、
特にたとえば、長さ振動を励振する圧電共振子を用いた
発振子,ディスクリミネータ,フィルタなどの圧電部品
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric component,
In particular, for example, the present invention relates to a piezoelectric component such as an oscillator, a discriminator, and a filter using a piezoelectric resonator that excites length vibration.
【0002】[0002]
【従来の技術】図13は従来の圧電部品の一例を示す斜
視図である。圧電部品1は、支持基板2を含む。支持基
板2上には、パターン電極3a,3bが形成される。こ
の支持基板2上には、圧電共振子4が支持される。圧電
共振子4は、たとえば圧電体で形成された振動体5と、
振動体5の両面に形成される外部電極6a,6bとを含
む。これらの外部電極6a,6bに入力信号を与えるこ
とによって、振動体5には長さモードの振動が励振され
る。一方のパターン電極3a上には、たとえば導電材料
で支持部材7が形成される。そして、支持部材7によっ
て、圧電共振子4の中央部が支持される。同時に、支持
部材7によって、圧電共振子4の一方の外部電極6aと
パターン電極3aとが、電気的に接続される。また、圧
電共振子4の他方の外部電極6bは、リード線8によっ
てパターン電極3bに接続される。2. Description of the Related Art FIG. 13 is a perspective view showing an example of a conventional piezoelectric component. The piezoelectric component 1 includes a support substrate 2. The pattern electrodes 3a and 3b are formed on the support substrate 2. The piezoelectric resonator 4 is supported on the support substrate 2. The piezoelectric resonator 4 includes a vibrating body 5 formed of, for example, a piezoelectric body,
The external electrodes 6a and 6b formed on both surfaces of the vibrating body 5 are included. By applying an input signal to these external electrodes 6a and 6b, length mode vibration is excited in the vibrating body 5. On one of the pattern electrodes 3a, the support member 7 is formed of, for example, a conductive material. Then, the support member 7 supports the central portion of the piezoelectric resonator 4. At the same time, the support member 7 electrically connects the one external electrode 6 a of the piezoelectric resonator 4 and the pattern electrode 3 a. The other external electrode 6b of the piezoelectric resonator 4 is connected to the pattern electrode 3b by the lead wire 8.
【0003】このような圧電部品1では、所望の特性を
得るために、圧電共振子4の寸法設計や加工条件などに
よって、圧電共振子4の共振周波数、分極度、端子間容
量などの電気特性が設計される。In such a piezoelectric component 1, in order to obtain desired characteristics, the electrical characteristics such as the resonance frequency, polarization degree, inter-terminal capacitance, etc. of the piezoelectric resonator 4 are changed depending on the dimensional design and processing conditions of the piezoelectric resonator 4. Is designed.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電共
振子の機械的品質係数Qmについては、使用される圧電
材料によって固有の値を示す。そのため、Qmを所望の
値にするためには、最適の値となる圧電材料を開発する
か、または所望の値に近い圧電材料を選定するしかなか
った。圧電材料を開発するには期間が長くかかり、所望
の値に近い圧電材料を使用する場合には、目的とする特
性から外れた領域で我慢するしかなかった。However, the mechanical quality factor Qm of the piezoelectric resonator shows a unique value depending on the piezoelectric material used. Therefore, in order to set Qm to a desired value, it was necessary to develop a piezoelectric material having an optimum value or select a piezoelectric material close to the desired value. It takes a long period of time to develop a piezoelectric material, and when using a piezoelectric material having a value close to a desired value, it is necessary to endure it in a region outside the target characteristics.
【0005】それゆえに、この発明の主たる目的は、現
在ある圧電材料を用いて、所望のQmを有する圧電部品
を提供することである。Therefore, a main object of the present invention is to provide a piezoelectric component having a desired Qm by using an existing piezoelectric material.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、長さ振動モ
ードを励振する圧電共振子と、圧電共振子を支持するた
めの支持基板と、圧電共振子の長手方向の中央部を支持
基板に支持する導電性の支持部材と、圧電共振子に振動
負荷を与える位置において、圧電共振子と支持基板との
間に充填される絶縁性のゴム状弾性材とを備え、支持基
板には所定のパターン電極が形成され、圧電共振子はパ
ターン電極上に支持部材を介して接続される、圧電部品
である。また、この発明は、長さ振動モードを励振する
圧電共振子と、圧電共振子を支持するための支持基板
と、圧電共振子の長手方向の中央部を支持基板に支持す
る導電性の支持部材と、支持基板によって支持された圧
電共振子の支持基板側とは反対面の前記圧電共振子に振
動負荷を与える位置に付与される絶縁性のゴム状弾性材
とを備え、支持基板には所定のパターン電極が形成さ
れ、圧電共振子はパターン電極上に支持部材を介して接
続される、圧電部品である。さらに、この発明は、長さ
振動モードを励振する圧電共振子と、圧電共振子を支持
するための支持基板と、圧電共振子の長手方向の中央部
を支持基板に支持する導電性の支持部材と、圧電共振子
に振動負荷を与える位置において、圧電共振子と支持基
板との間に充填される絶縁性のゴム状弾性材と、支持基
板によって支持された圧電共振子の支持基板側とは反対
面の前記圧電共振子に振動負荷を与える位置に付与され
る絶縁性のゴム状弾性材とを備え、支持基板には所定の
パターン電極が形成され、圧電共振子はパターン電極上
に支持部材を介して接続される、圧電部品である。これ
らの圧電部品において、圧電共振子は、複数の圧電体層
と電極とを交互に長手方向に積層した基体を有し、圧電
体層は基体の長手方向に分極され、基体の長手方向に交
流電界を印加して、基体に圧電縦効果を利用した長さ振
動モードの基本振動を励振させるものとすることができ
る。また、このような圧電部品において、複数の圧電共
振子を支持基板上で接続することによってラダーフィル
タとすることができる。According to the present invention, a piezoelectric resonator for exciting a length vibration mode, a supporting substrate for supporting the piezoelectric resonator, and a central portion in the longitudinal direction of the piezoelectric resonator are used as supporting substrates. The support substrate is provided with a conductive support member and an insulating rubber-like elastic material filled between the piezoelectric resonator and the support substrate at a position where a vibration load is applied to the piezoelectric resonator. A pattern electrode is formed, and the piezoelectric resonator is a piezoelectric component that is connected to the pattern electrode via a support member. Further, the present invention provides a piezoelectric resonator that excites a length vibration mode, a support substrate for supporting the piezoelectric resonator, and a conductive support member that supports the central portion of the piezoelectric resonator in the longitudinal direction on the support substrate. Of the piezoelectric resonator supported by the supporting substrate on the surface opposite to the supporting substrate side of the piezoelectric resonator.
And an insulating rubber-like elastic which is applied in a position to provide a dynamic load member, the supporting substrate is formed a predetermined pattern electrodes, the piezoelectric resonator is connected via a support member on the pattern electrode, a piezoelectric It is a part. Furthermore, the present invention provides a piezoelectric resonator that excites a length vibration mode, a support substrate that supports the piezoelectric resonator, and a conductive substrate that supports the central portion of the piezoelectric resonator in the longitudinal direction on the support substrate. Support member and piezoelectric resonator
To the position for vibrating load, and an insulating rubber-like elastic material is filled between the the support substrate piezoelectric resonator, the piezoelectric opposite side to the supporting substrate side of the supported piezoelectric resonator by the support substrate An insulating rubber-like elastic material applied to a position where a vibration load is applied to the resonator , a predetermined pattern electrode is formed on the supporting substrate, and the piezoelectric resonator is connected to the pattern electrode via a supporting member. It is a piezoelectric component. In these piezoelectric components, the piezoelectric resonator has a base body in which a plurality of piezoelectric layers and electrodes are alternately laminated in the longitudinal direction, and the piezoelectric body layers are polarized in the longitudinal direction of the base body and have an alternating current in the longitudinal direction of the base body. It is possible to apply an electric field to excite the basic vibration of the length vibration mode utilizing the piezoelectric longitudinal effect on the substrate. Moreover, in such a piezoelectric component, a plurality of piezoelectric resonators can be connected on a supporting substrate to form a ladder filter.
【0007】圧電共振子と支持基板との間、圧電共振子
の上面、またはその両方にゴム状弾性材を付与すること
によって、圧電共振子の振動負荷が大きくなる。このと
き、圧電共振子と支持基板との間に充填されるゴム状弾
性材を導電材料にしておけば、支持基板上の電極と圧電
共振子との電気的な接続を確保することができる。By providing a rubber-like elastic material between the piezoelectric resonator and the support substrate, the upper surface of the piezoelectric resonator, or both of them, the vibration load of the piezoelectric resonator is increased. At this time, if the rubber-like elastic material filled between the piezoelectric resonator and the support substrate is made of a conductive material, electrical connection between the electrodes on the support substrate and the piezoelectric resonator can be secured.
【0008】また、複数の圧電共振子をラダー型フィル
タを構成するように接続し、これらの圧電共振子と支持
基板との間、圧電共振子の上面、またはその両方にゴム
状弾性材を付与することによって、ラダーフィルタを構
成する圧電共振子の振動負荷を調整することができる。Further, a plurality of piezoelectric resonators are connected so as to form a ladder type filter, and a rubber-like elastic material is provided between the piezoelectric resonators and the support substrate, the upper surface of the piezoelectric resonators, or both of them. By doing so, the vibration load of the piezoelectric resonator forming the ladder filter can be adjusted.
【0009】[0009]
【発明の効果】この発明によれば、ゴム状弾性材によっ
て圧電共振子の振動負荷を増大させることにより、実質
的なQmを低下させることができる。したがって、ゴム
状弾性材の量を調整することによって、所望のQmを有
する圧電部品を得ることができる。さらに、複数の圧電
共振子を用いたラダーフィルタにおいて、このようなQ
mの調整を行うことにより、良好な特性を有するラダー
フィルタを得ることができる。According to the present invention, it is possible to substantially reduce Qm by increasing the vibration load of the piezoelectric resonator by the rubber-like elastic material. Therefore, a piezoelectric component having a desired Qm can be obtained by adjusting the amount of the rubber-like elastic material. Furthermore, in a ladder filter using a plurality of piezoelectric resonators, such a Q
By adjusting m, a ladder filter having good characteristics can be obtained.
【0010】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。The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the embodiments of the invention with reference to the drawings.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】図1はこの発明の一例を示す斜視
図である。圧電部品10は、アルミナなどの絶縁材料で
形成された支持基板12を含む。支持基板12の対向す
る端部には、それぞれ2つずつ凹部14が形成される。
支持基板12の一方面上には、2つのパターン電極1
6,18が形成される。一方のパターン電極16は、対
向する凹部14間に形成され、その一端側から支持基板
12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18は、別の対向する
凹部14間に形成され、その他端側から支持基板12の
中央部に向かって、L字状に延びるように形成される。
そして、支持基板12の中央部付近において、2つのパ
ターン電極16,18が、間隔を隔てて対向するように
形成される。これらのパターン電極16,18は、支持
基板12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。1 is a perspective view showing an example of the present invention. The piezoelectric component 10 includes a support substrate 12 formed of an insulating material such as alumina. Two recesses 14 are formed at each of opposite ends of the support substrate 12.
Two pattern electrodes 1 are provided on one surface of the support substrate 12.
6, 18 are formed. One of the pattern electrodes 16 is formed between the recesses 14 facing each other, and is formed so as to extend in an L shape from one end side thereof toward the central portion of the support substrate 12. Further, the other pattern electrode 18 is formed between the other opposed concave portions 14 and is formed so as to extend in an L shape from the other end side toward the central portion of the support substrate 12.
Then, in the vicinity of the central portion of the support substrate 12, the two pattern electrodes 16 and 18 are formed so as to face each other with a space. These pattern electrodes 16 and 18 are formed so as to wrap around from the end portion of the support substrate 12 toward the other surface.
【0012】支持基板12の中央部におけるパターン電
極16およびパターン電極18の端部には、圧電共振子
20が取り付けられる。圧電共振子20は、図2に示す
ように、たとえば直方体状の基体22を含む。基体22
は、たとえば圧電セラミック材料で形成される。基体2
2内には、図3に示すように、複数の内部電極24が形
成される。内部電極24は、その面が基体22の長手方
向に直交するように形成される。基体22は、図3の矢
印で示すように、1つの内部電極24の両側において、
互いに逆向きとなるように基体22の長手方向に分極さ
れる。ただし、基体22の両端部は分極されていない。A piezoelectric resonator 20 is attached to the end portions of the pattern electrode 16 and the pattern electrode 18 in the central portion of the support substrate 12. The piezoelectric resonator 20 includes, for example, a rectangular parallelepiped base 22 as shown in FIG. Base 22
Are formed of, for example, a piezoelectric ceramic material. Base 2
Inside 2, a plurality of internal electrodes 24 are formed, as shown in FIG. The internal electrode 24 is formed so that its surface is orthogonal to the longitudinal direction of the base 22. The substrate 22 is provided on both sides of one internal electrode 24 as shown by the arrow in FIG.
It is polarized in the longitudinal direction of the base 22 so as to be opposite to each other. However, both ends of the base 22 are not polarized.
【0013】基体22の一側面には、基体22の長手方
向に延びる溝25が形成される。溝25は、基体22の
幅方向の中央部に形成され、基体22の一側面を2分割
している。さらに、図4に示すように、溝25によって
分割された側面には、第1の絶縁膜26および第2の絶
縁膜28が形成される。基体22の側面の溝25で分割
された一方側では、内部電極24の露出部が、1つおき
に第1の絶縁膜26で被覆される。また、基体22の側
面の溝25で分割された他方側では、溝25の一方側で
第1の絶縁膜26によって被覆されていない内部電極2
4が、1つおきに第2の絶縁膜28で被覆される。A groove 25 extending in the longitudinal direction of the base 22 is formed on one side surface of the base 22. The groove 25 is formed in the central portion of the base 22 in the width direction, and divides one side surface of the base 22 into two. Further, as shown in FIG. 4, a first insulating film 26 and a second insulating film 28 are formed on the side surfaces divided by the groove 25. On one side divided by the groove 25 on the side surface of the substrate 22, every other exposed portion of the internal electrode 24 is covered with the first insulating film 26. On the other side divided by the groove 25 on the side surface of the base 22, the internal electrode 2 not covered with the first insulating film 26 on one side of the groove 25.
Every other layer 4 is covered with the second insulating film 28.
【0014】さらに、基体22の第1および第2の絶縁
膜26,28が形成された部分、すなわち溝25の両側
には、外部電極30,32が形成される。したがって、
外部電極30には第1の絶縁膜26で被覆されていない
内部電極24が接続され、外部電極32には第2の絶縁
膜28で被覆されていない内部電極24が接続される。
つまり、内部電極24の隣合うものが、それぞれ外部電
極30および外部電極32に接続される。Further, external electrodes 30 and 32 are formed on the portions of the base 22 where the first and second insulating films 26 and 28 are formed, that is, on both sides of the groove 25. Therefore,
The internal electrode 24 not covered with the first insulating film 26 is connected to the external electrode 30, and the internal electrode 24 not covered with the second insulating film 28 is connected to the external electrode 32.
That is, adjacent ones of the internal electrodes 24 are connected to the external electrodes 30 and 32, respectively.
【0015】この圧電共振子20では、外部電極30,
32が入出力電極として使用される。このとき、基体2
2の両端部を除く部分では、隣合う内部電極24間に電
界が印加されるため、圧電的に活性となる。しかしなが
ら、基体22の両端部においては、基体22が分極され
ず、しかも基体22の両端面に電極が形成されていない
ために電界が印加されず、圧電的に不活性となる。した
がって、基体22の中央部に入力信号に対する活性部3
6が形成される。また、基体22の両端部に入力信号に
対する不活性部38が形成される。なお、不活性部38
は、入力信号によって駆動力を発生しない部分を示して
いる。したがって、内部電極間に電界がかかっても、そ
れらの内部電極間が分極されていなければよい。また、
分極された圧電体層に電界がかからない構造であっても
よい。このような不活性部38は必須のものではなく、
基体22全体が活性部であってもよい。In this piezoelectric resonator 20, the external electrodes 30,
32 is used as an input / output electrode. At this time, the base 2
An electric field is applied between the internal electrodes 24 adjacent to each other in the portions other than both end portions of 2 and thus becomes piezoelectrically active. However, at both ends of the base 22, the base 22 is not polarized, and since no electrodes are formed on both end surfaces of the base 22, an electric field is not applied and the base 22 becomes piezoelectrically inactive. Therefore, the active portion 3 for the input signal is provided at the center of the base 22.
6 is formed. In addition, inactive portions 38 for input signals are formed at both ends of the base 22. In addition, the inactive portion 38
Indicates a portion where the driving force is not generated by the input signal. Therefore, even if an electric field is applied between the internal electrodes, it is sufficient that the internal electrodes are not polarized. Also,
The structure may be such that no electric field is applied to the polarized piezoelectric layer. Such an inactive portion 38 is not essential,
The entire base 22 may be the active part.
【0016】このような圧電共振子20が、支持基板1
2上のパターン電極16,18上に取り付けられる。こ
のとき、圧電共振子20は、導電材料で形成された2つ
の支持部材40を介して、パターン電極16,18に取
り付けられる。これらの支持部材40には、それぞれ圧
電共振子20の外部電極30,32の長手方向の中央部
が接続される。また、圧電共振子20と支持基板12と
の間には、シリコーンゴムやウレタンなどのゴム状弾性
材42が充填される。さらに、圧電共振子20の上面に
も、ゴム状弾性材44が付与される。このようなゴム状
弾性材42,44としては、たとえば絶縁性のゴム状弾
性材が用いられる。Such a piezoelectric resonator 20 is used as the supporting substrate 1.
2 is attached on the pattern electrodes 16 and 18. At this time, the piezoelectric resonator 20 is attached to the pattern electrodes 16 and 18 via the two support members 40 formed of a conductive material. The longitudinal center portions of the external electrodes 30 and 32 of the piezoelectric resonator 20 are connected to these support members 40, respectively. A rubber-like elastic material 42 such as silicone rubber or urethane is filled between the piezoelectric resonator 20 and the support substrate 12. Further, the rubber-like elastic material 44 is also applied to the upper surface of the piezoelectric resonator 20. As such rubber-like elastic materials 42 and 44, for example, insulating rubber-like elastic materials are used.
【0017】支持基板12上には、金属キャップ46が
かぶせられる。このとき、金属キャップ46とパターン
電極16,18とが導通しないように、支持基板12お
よびパターン電極16,18上に絶縁性樹脂が塗布され
る。そして、金属キャップ46がかぶせられることによ
って、圧電部品10が作製される。この圧電部品10で
は、支持基板12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16,18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。A metal cap 46 is placed on the support substrate 12. At this time, an insulating resin is applied on the support substrate 12 and the pattern electrodes 16 and 18 so that the metal cap 46 and the pattern electrodes 16 and 18 are not electrically connected. Then, by covering the metal cap 46, the piezoelectric component 10 is manufactured. In this piezoelectric component 10, the pattern electrodes 16 and 18 formed so as to wrap around from the end portion of the support substrate 12 to the back surface are used as input / output terminals for connecting to an external circuit.
【0018】この圧電部品10では、パターン電極1
6,18から支持部材40を介して信号が入力されるこ
とによって、活性部36の互いに逆向きに分極した圧電
体層に、互いに逆向きの電圧が印加されるため、圧電体
層は全体として同じ向きに伸縮しようとする。そのた
め、圧電共振子20全体としては、基体22の中心部を
ノード点とした長さ振動の基本モードが励振される。In this piezoelectric component 10, the pattern electrode 1
By inputting a signal from 6, 18 through the support member 40, mutually opposite voltages are applied to the piezoelectric layers of the active portion 36 that are polarized in opposite directions, so that the piezoelectric layers are formed as a whole. Try to expand and contract in the same direction. Therefore, the piezoelectric resonator 20 as a whole excites the fundamental mode of length vibration with the central portion of the base 22 as a node point.
【0019】この圧電部品10では、圧電共振子20の
活性部36の分極方向,信号による電界方向および活性
部36の振動方向が一致する。つまり、この圧電共振子
20は、圧電縦効果を利用した共振子となる。このよう
な圧電縦効果を利用した圧電共振子20は、分極方向お
よび電界方向と振動方向とが異なる圧電横効果を利用し
た圧電共振子に比べて、電気機械結合係数が大きい。そ
のため、共振周波数と反共振周波数との差ΔFが大き
い。したがって、この圧電共振子20を用いれば、帯域
幅の大きい特性を得ることができる。In this piezoelectric component 10, the polarization direction of the active portion 36 of the piezoelectric resonator 20, the electric field direction due to a signal, and the vibration direction of the active portion 36 are the same. That is, the piezoelectric resonator 20 is a resonator that utilizes the piezoelectric vertical effect. The piezoelectric resonator 20 utilizing the piezoelectric longitudinal effect has a larger electromechanical coupling coefficient than a piezoelectric resonator utilizing the piezoelectric lateral effect in which the polarization direction and the electric field direction are different from the vibration direction. Therefore, the difference ΔF between the resonance frequency and the anti-resonance frequency is large. Therefore, by using this piezoelectric resonator 20, it is possible to obtain a characteristic having a large bandwidth.
【0020】また、この圧電共振子20では、活性部3
6と不活性部38との割合や、不活性部38の形成位置
などを調整することにより、ΔFを調整することができ
る。さらに、活性部36の層数を調整することにより、
圧電共振子20の容量を調整することができる。そのた
め、圧電部品10と外部回路とのインピーダンスマッチ
ングをとることが容易である。Further, in this piezoelectric resonator 20, the active portion 3
ΔF can be adjusted by adjusting the ratio of 6 to the inactive portion 38, the formation position of the inactive portion 38, and the like. Furthermore, by adjusting the number of layers of the active portion 36,
The capacitance of the piezoelectric resonator 20 can be adjusted. Therefore, it is easy to obtain impedance matching between the piezoelectric component 10 and the external circuit.
【0021】このような1つの圧電共振子20を利用し
たディスクリミネータや発振子などの圧電部品10は、
いずれの用途においても、共振周波数(Fr)と反共振
周波数(Fa)近傍における位相変化を利用している。
しかしながら、圧電共振子20の機械的品質係数Qmが
必要以上に大きいと、使用領域内において不要振動によ
るリップルが発生し、特性に重大な影響を及ぼすので、
Qmの抑圧は重要な問題となる。圧電共振子20自体の
Qmは、基体22の圧電材料によって決まってしまうた
め、素子の大きさや圧電体層の層数などによってQmを
調整することができない。The piezoelectric component 10 such as a discriminator and an oscillator using one such piezoelectric resonator 20 is
In both applications, phase changes near the resonance frequency (Fr) and the anti-resonance frequency (Fa) are used.
However, if the mechanical quality factor Qm of the piezoelectric resonator 20 is unnecessarily large, ripples due to unnecessary vibration occur in the usage area, and the characteristics are seriously affected.
Suppression of Qm becomes an important issue. Since the Qm of the piezoelectric resonator 20 itself is determined by the piezoelectric material of the base 22, the Qm cannot be adjusted depending on the size of the element, the number of piezoelectric layers, and the like.
【0022】そこで、この圧電部品10では、圧電共振
子20と支持基板12との間に充填されたゴム状弾性材
42および圧電共振子20の上面に付与されたゴム状弾
性材44によってQmを調整している。つまり、これら
のゴム状弾性材42,44によって、圧電共振子20の
振動負荷を大きくしている。それにより、実質的に圧電
共振子20のQmを抑圧することができる。この場合、
圧電部品10の特性を測定しながら、ゴム状弾性材4
2,44の量を調整することにより、所望のQmを得る
ことができる。Therefore, in this piezoelectric component 10, Qm is increased by the rubber-like elastic material 42 filled between the piezoelectric resonator 20 and the support substrate 12 and the rubber-like elastic material 44 provided on the upper surface of the piezoelectric resonator 20. I am adjusting. That is, the rubber-like elastic materials 42 and 44 increase the vibration load of the piezoelectric resonator 20. Thereby, the Qm of the piezoelectric resonator 20 can be substantially suppressed. in this case,
While measuring the characteristics of the piezoelectric component 10, the rubber-like elastic material 4
A desired Qm can be obtained by adjusting the amount of 2,44.
【0023】なお、ゴム状弾性材42,44は、必ずし
も両方を用いる必要はなく、どちらか一方のみを用いて
もよい。この場合、圧電共振子20と支持基板12との
間にゴム状弾性材42を充填するほうが、圧電共振子2
0の上面にゴム状弾性材44を付与するよりも、Qmを
抑圧する効果が大きい。これは、ゴム状弾性材42が圧
電共振子20と支持基板12の両方に接着し、圧電共振
子20の振動を抑える効果が大きいからである。この場
合、ゴム状弾性材42によって、圧電共振子20の支持
が補強される。しかしながら、圧電部品10の特性を測
定しながらQmの調整を行う場合、圧電共振子20の上
面にゴム状弾性材44を付与するほうが、容易に調整を
行うことができる。It is not always necessary to use both of the rubber-like elastic materials 42 and 44, and only one of them may be used. In this case, it is better to fill the rubber-like elastic material 42 between the piezoelectric resonator 20 and the support substrate 12
The effect of suppressing Qm is greater than that of providing the rubber-like elastic material 44 on the upper surface of 0. This is because the rubber-like elastic material 42 adheres to both the piezoelectric resonator 20 and the support substrate 12, and has a great effect of suppressing the vibration of the piezoelectric resonator 20. In this case, the rubber-like elastic material 42 reinforces the support of the piezoelectric resonator 20. However, when the Qm is adjusted while measuring the characteristics of the piezoelectric component 10, it is easier to make the adjustment by providing the rubber-like elastic material 44 on the upper surface of the piezoelectric resonator 20.
【0024】また、ゴム状弾性材42,44の量が多い
ほど、圧電共振子20の振動負荷は大きくなり、Qmの
抑圧効果は大きくなる。さらに、圧電共振子20は、中
央部をノードとした長さモードの振動をするため、両端
部の変位が大きくなる。したがって、ゴム状弾性材4
2,44は、圧電共振子20の端部側に付与するほど、
Qmの抑圧効果は大きくなる。Further, as the amount of the rubber-like elastic members 42 and 44 increases, the vibration load of the piezoelectric resonator 20 increases and the effect of suppressing Qm increases. Further, since the piezoelectric resonator 20 vibrates in the length mode with the central portion as a node, the displacement at both ends becomes large. Therefore, the rubber-like elastic material 4
2, 44 are applied to the end side of the piezoelectric resonator 20,
The suppression effect of Qm becomes large.
【0025】さらに、圧電共振子20と支持基板12と
の間のゴム状弾性材42としては、たとえば導電シリコ
ーンなどの導電性のゴム状弾性材を用いることができ
る。この場合、図5に示すように、2つの外部電極3
0,32間が導通しないように、溝25部分には絶縁性
のゴム状弾性材50が充填される。このように、ゴム状
弾性材42として導電性のものを用いれば、圧電共振子
20の外部電極30,32とパターン電極16,18と
の間の電気的導通を確実なものにすることができる。Further, as the rubber-like elastic material 42 between the piezoelectric resonator 20 and the supporting substrate 12, for example, a conductive rubber-like elastic material such as conductive silicone can be used. In this case, as shown in FIG.
Insulating rubber-like elastic material 50 is filled in the groove 25 so as to prevent electrical connection between 0 and 32. As described above, when the conductive material is used as the rubber-like elastic material 42, the electrical conduction between the external electrodes 30 and 32 of the piezoelectric resonator 20 and the pattern electrodes 16 and 18 can be ensured. .
【0026】図6は複数の圧電共振子を用いてラダーフ
ィルタとした圧電部品10の一例を示す要部平面図であ
り、図7はその要部斜視図である。この圧電部品10で
は、支持基板12上に、4つのパターン電極90,9
2,94,96が形成される。これらのパターン電極9
0〜96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、支持基板12の一端から
1番目のランドはパターン電極90に形成され、2番目
のランドおよび5番目のランドはパターン電極92に形
成され、3番目のランドはパターン電極94に形成さ
れ、4番目のランドはパターン電極96に形成される。FIG. 6 is a plan view of a main part showing an example of the piezoelectric component 10 which is a ladder filter using a plurality of piezoelectric resonators, and FIG. 7 is a perspective view of the main part. In this piezoelectric component 10, four pattern electrodes 90, 9 are formed on the support substrate 12.
2,94,96 are formed. These pattern electrodes 9
Five lands arranged in a line at intervals are formed in 0 to 96. In this case, the first land from one end of the support substrate 12 is formed on the pattern electrode 90, the second land and the fifth land are formed on the pattern electrode 92, and the third land is formed on the pattern electrode 94. The fourth land is formed on the pattern electrode 96.
【0027】これらのランドに、それぞれ支持部材40
を介して、圧電共振子20a,20b,20c,20d
の外部電極30,32が取り付けられる。この場合、図
8に示す梯子型の回路が得られるように、圧電共振子2
0a〜20dが取り付けられる。そして、支持基板12
上に、金属キャップ(図示せず)がかぶせられる。A support member 40 is provided on each of these lands.
Through the piezoelectric resonators 20a, 20b, 20c, 20d
External electrodes 30 and 32 are attached. In this case, in order to obtain the ladder type circuit shown in FIG.
0a to 20d are attached. Then, the support substrate 12
A metal cap (not shown) is overlaid on top.
【0028】この圧電部品10は、図8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、たとえば2つの圧電共振子20a,20cは
直列共振子として用いられ、別の2つの圧電共振子20
b,20d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、並列の圧電共振子20b,20dの
容量が、直列の圧電共振子20a,20cの容量よりも
格段に大きくなるように設計されている。ラダーフィル
タの場合、図9に示すように、直列の圧電共振子20
a,20cのインピーダンス特性と並列の圧電共振子2
0b,20dのインピーダンス特性とから、フィルタの
減衰特性が決定される。The piezoelectric component 10 is used as a ladder filter having a ladder type circuit as shown in FIG.
At this time, for example, the two piezoelectric resonators 20a and 20c are used as series resonators and another two piezoelectric resonators 20a and 20c are used.
b and 20d are used as parallel resonators. With such a ladder filter, the capacitance of the piezoelectric resonators 20b and 20d in parallel is designed to be significantly larger than the capacitance of the piezoelectric resonators 20a and 20c in series. In the case of a ladder filter, as shown in FIG.
Piezoelectric resonator 2 in parallel with impedance characteristics of a and 20c
The attenuation characteristic of the filter is determined from the impedance characteristics of 0b and 20d.
【0029】このようなラダーフィルタの場合、ゴム状
弾性材42,44によって圧電共振子20a〜20dの
Qmを調整することにより、群遅延特性(GDT)を調
整することができる。実験例として、直列および並列の
圧電共振子20a〜20dのQmを抑圧したときの特性
を図10に示した。また、直列の圧電共振子20a,2
0cのQmを抑圧したときの特性を図11に示した。さ
らに、並列の圧電共振子20b,20dのQmを抑圧し
たときの特性を図12に示した。これらの特性におい
て、点線は弾性材を付与する前の群遅延時間を示し、実
線は弾性材を付与した後の群遅延時間を示す。In the case of such a ladder filter, the group delay characteristic (GDT) can be adjusted by adjusting the Qm of the piezoelectric resonators 20a to 20d by the rubber-like elastic materials 42 and 44. As an experimental example, the characteristics when the Qm of the series and parallel piezoelectric resonators 20a to 20d are suppressed are shown in FIG. In addition, the piezoelectric resonators 20a, 2 in series
The characteristics when Qm of 0c is suppressed are shown in FIG. Further, FIG. 12 shows the characteristics when Qm of the piezoelectric resonators 20b and 20d in parallel is suppressed. In these characteristics, the dotted line shows the group delay time before applying the elastic material, and the solid line shows the group delay time after applying the elastic material.
【0030】図10,図11および図12からわかるよ
うに、圧電共振子20a〜20dのQmを抑圧すること
により、GDT偏差を改善することができるが、特に全
ての圧電共振子20a〜20dのQmを抑圧することに
より、大きい効果を得ることができる。なお、圧電共振
子のQmを調整しても、振幅特性の変化は微小であるた
め、ここでは振幅特性の変化については省略する。As can be seen from FIGS. 10, 11 and 12, the GDT deviation can be improved by suppressing the Qm of the piezoelectric resonators 20a to 20d. In particular, all the piezoelectric resonators 20a to 20d can be improved. A large effect can be obtained by suppressing Qm. It should be noted that even if the Qm of the piezoelectric resonator is adjusted, the change in the amplitude characteristic is minute, so the change in the amplitude characteristic is omitted here.
【0031】このように、ゴム状弾性材42,44を使
用することにより、圧電材料を変えることなく、実質的
にQmを調整することができる。なお、上述の各圧電部
品10では、圧電共振子20として圧電縦効果を利用し
た積層型の圧電共振子を用いたが、分極方向および電界
方向と振動方向とが異なる圧電横効果を利用した圧電共
振子を用いてもよい。このような圧電横効果を利用した
長さ振動を行う圧電共振子を用いた場合でも、ゴム状弾
性材42,44を用いることにより、振動負荷を大きく
して、圧電共振子のQmを調整することができる。As described above, by using the rubber-like elastic materials 42 and 44, Qm can be substantially adjusted without changing the piezoelectric material. In each of the piezoelectric components 10 described above, a laminated piezoelectric resonator that uses the piezoelectric vertical effect is used as the piezoelectric resonator 20, but a piezoelectric that uses the piezoelectric lateral effect in which the polarization direction and the electric field direction are different from the vibration direction. A resonator may be used. Even when a piezoelectric resonator that vibrates in length utilizing the piezoelectric lateral effect is used, the rubber-like elastic members 42 and 44 are used to increase the vibration load and adjust the Qm of the piezoelectric resonator. be able to.
【0032】また、外部電極が基体の対向面に形成され
た圧電共振子を用いて、リード線を用いた図13に示す
圧電部品においても、圧電共振子と支持基板との間にゴ
ム状弾性材を充填したり、圧電共振子の上面にゴム状弾
性材を付与することによって、Qmを調整することがで
きる。Further, in the piezoelectric component shown in FIG. 13 in which the external electrode is formed on the opposing surface of the substrate and the lead wire is used, rubber-like elasticity is provided between the piezoelectric resonator and the supporting substrate. Qm can be adjusted by filling the material with a material or by providing a rubber-like elastic material on the upper surface of the piezoelectric resonator.
【図1】この発明の圧電部品の一例を示す分解斜視図で
ある。FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of a piezoelectric component of the present invention.
【図2】図1に示す圧電部品に用いられる圧電共振子を
示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a piezoelectric resonator used in the piezoelectric component shown in FIG.
【図3】図2に示す圧電共振子の構造を示す図解図であ
る。FIG. 3 is an illustrative view showing a structure of the piezoelectric resonator shown in FIG.
【図4】図2に示す圧電共振子に用いられる基体に絶縁
膜を形成した状態を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a state in which an insulating film is formed on a substrate used in the piezoelectric resonator shown in FIG.
【図5】圧電共振子と支持基板との間に導電性のゴム状
弾性材を用いたときの構造を示す図解図である。FIG. 5 is an illustrative view showing a structure when a conductive rubber-like elastic material is used between a piezoelectric resonator and a support substrate.
【図6】複数の圧電共振子を用いてラダーフィルタとし
た圧電部品の一例を示す要部平面図である。FIG. 6 is a main part plan view showing an example of a piezoelectric component that is a ladder filter using a plurality of piezoelectric resonators.
【図7】図6に示すラダーフィルタの要部分解斜視図で
ある。FIG. 7 is an exploded perspective view of essential parts of the ladder filter shown in FIG.
【図8】図6に示すラダーフィルタの等価回路図であ
る。8 is an equivalent circuit diagram of the ladder filter shown in FIG.
【図9】ラダーフィルタに用いられる直列共振子と並列
共振子のインピーダンス特性と減衰特性との関係を示す
グラフである。FIG. 9 is a graph showing a relationship between impedance characteristics and attenuation characteristics of a series resonator and a parallel resonator used in a ladder filter.
【図10】ラダーフィルタの直列共振子および並列共振
子の両方のQmを調整したときの特性を示すグラフであ
る。FIG. 10 is a graph showing characteristics when Qm of both the series resonator and the parallel resonator of the ladder filter is adjusted.
【図11】ラダーフィルタの直列共振子のQmを調整し
たときの特性を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing characteristics when Qm of a series resonator of a ladder filter is adjusted.
【図12】ラダーフィルタの並列共振子のQmを調整し
たときの特性を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing characteristics when Qm of a parallel resonator of a ladder filter is adjusted.
【図13】従来の圧電部品の一例を示す分解斜視図であ
る。FIG. 13 is an exploded perspective view showing an example of a conventional piezoelectric component.
10 圧電部品 12 支持基板 16 パターン電極 18 パターン電極 20 圧電共振子 40 支持部材 42 ゴム状弾性材 44 ゴム状弾性材 50 ゴム状弾性材 10 Piezoelectric parts 12 Support substrate 16 pattern electrodes 18 pattern electrodes 20 Piezoelectric resonator 40 Support member 42 Rubber-like elastic material 44 Rubber-like elastic material 50 Rubber-like elastic material
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹 島 哲 夫 京都府長岡京市天神2丁目26番10号 株 式会社 村田製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−53315(JP,A) 特開 昭60−30208(JP,A) 特開 昭56−69999(JP,A) 特開 平8−8677(JP,A) 特開 平8−172227(JP,A) 特開 平8−8683(JP,A) 特開 平4−222109(JP,A) 特開 平2−224515(JP,A) 特開 平5−25202(JP,A) 特公 平5−35607(JP,B2) 特公 昭48−31368(JP,B2) 特公 昭63−24324(JP,B2) 実公 平3−23705(JP,Y2) 実公 平3−23701(JP,Y2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Tetsuo Takeshima 2 26-10 Tenjin, Tenjin, Nagaokakyo, Kyoto Prefecture Murata Manufacturing Co., Ltd. (56) References JP-A-60-53315 (JP, A) JP 60-30208 (JP, A) JP-A-56-69999 (JP, A) JP-A-8-8677 (JP, A) JP-A-8-172227 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 8-8683 (JP, A) JP-A-4-222109 (JP, A) JP-A-2-224515 (JP, A) JP-A-5-25202 (JP, A) Japanese Patent Publication 5-35607 (JP, B2) Japanese Patent Publication Sho 48-31368 (JP, B2) Japanese Examined Sho 63-24324 (JP, B2) Actual Kohei 3-23705 (JP, Y2) Actual Kohei 3-23701 (JP, Y2)
Claims (5)
持する導電性の支持部材、および前記圧電共振子に振動
負荷を与える位置において、前記圧電共振子と前記支持
基板との間に充填される絶縁性のゴム状弾性材を備え、 前記支持基板には所定のパターン電極が形成され、前記
圧電共振子は前記パターン電極上に前記支持部材を介し
て接続される、圧電部品。1. A piezoelectric resonator for exciting a length vibration mode, a support substrate for supporting the piezoelectric resonator, and a conductive support member for supporting a central portion of the piezoelectric resonator in a longitudinal direction on the support substrate. , And an insulating rubber-like elastic material filled between the piezoelectric resonator and the support substrate at a position where a vibration load is applied to the piezoelectric resonator, and a predetermined pattern electrode is formed on the support substrate. And the piezoelectric resonator is connected to the pattern electrode via the support member.
持する導電性の支持部材、および前記支持基板によって
支持された前記圧電共振子の前記支持基板側とは反対面
の前記圧電共振子に振動負荷を与える位置に付与される
絶縁性のゴム状弾性材を備え、 前記支持基板には所定のパターン電極が形成され、前記
圧電共振子は前記パターン電極上に前記支持部材を介し
て接続される、圧電部品。2. A piezoelectric resonator that excites a length vibration mode, a support substrate for supporting the piezoelectric resonator, and a conductive support member that supports the central portion of the piezoelectric resonator in the longitudinal direction on the support substrate. , And a surface of the piezoelectric resonator supported by the support substrate, the surface being opposite to the support substrate side.
Is applied to the position where a vibration load is applied to the piezoelectric resonator of
A piezoelectric component, comprising an insulating rubber-like elastic material, wherein a predetermined pattern electrode is formed on the support substrate, and the piezoelectric resonator is connected to the pattern electrode via the support member.
持する導電性の支持部材、前記圧電共振子に振動負荷を与える位置において、 前記
圧電共振子と前記支持基板との間に充填される絶縁性の
ゴム状弾性材、および前記支持基板によって支持された
前記圧電共振子の前記支持基板側とは反対面の前記圧電
共振子に振動負荷を与える位置に付与される絶縁性のゴ
ム状弾性材を備え、 前記支持基板には所定のパターン電極が形成され、前記
圧電共振子は前記パターン電極上に前記支持部材を介し
て接続される、圧電部品。3. A piezoelectric resonator for exciting a length vibration mode, a support substrate for supporting the piezoelectric resonator, and a conductive support member for supporting a central portion of the piezoelectric resonator in a longitudinal direction on the support substrate. An insulating rubber-like elastic material filled between the piezoelectric resonator and the supporting substrate at a position where a vibration load is applied to the piezoelectric resonator, and the piezoelectric resonator supported by the supporting substrate. The piezoelectric on the side opposite to the supporting substrate side
An insulating rubber elastic material is provided at a position where a vibration load is applied to the resonator , a predetermined pattern electrode is formed on the support substrate, and the piezoelectric resonator is formed on the pattern electrode. A piezoelectric component connected through the support member.
極とを交互に長手方向に積層した基体を有し、前記圧電
体層は前記基体の長手方向に分極され、前記基体の長手
方向に交流電界を印加して、前記基体に圧電縦効果を利
用した長さ振動モードの基本振動を励振させる、請求項
1ないし請求項3のいずれかに記載の圧電部品。4. The piezoelectric resonator has a base body in which a plurality of piezoelectric layers and electrodes are alternately laminated in the longitudinal direction. The piezoelectric layer is polarized in the longitudinal direction of the base, The piezoelectric component according to any one of claims 1 to 3, wherein an alternating electric field is applied in a direction to excite a fundamental vibration in a length vibration mode utilizing a piezoelectric longitudinal effect on the substrate.
で接続することによってラダーフィルタとした、請求項
1ないし請求項4のいずれかに記載の圧電部品。5. The piezoelectric component according to claim 1, wherein a ladder filter is formed by connecting a plurality of the piezoelectric resonators on the support substrate.
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