JP3838158B2

JP3838158B2 - 縦結合型マルチモード圧電フィルタ

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Publication number: JP3838158B2
Application number: JP2002150815A
Authority: JP
Inventors: 俊雄西村; 二郎井上; 弘明開田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: JP2003347891A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯域フィルタなどに用いられる圧電フィルタに関し、より詳細には、圧電縦効果を利用しており、かつ異なる次数のモードの結合を利用した縦結合型のマルチモード圧電フィルタ及び電子部品に関する。
【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１３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２０３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１４（ａ）に示す対称モードと、図１４（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２０１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】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、広帯域化を図ることができ、かつ大きな帯域外減衰量を得ることができ、さらに安価に製造し得る縦結合型のマルチモード圧電フィルタを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る縦結合型マルチモード圧電フィルタは、対向し合う第１，第２の端面及び第１，第２の端面を結ぶ第１〜第４の側面を有する圧電体と、前記圧電体内に配置されており、かつ圧電体層を介して重なり合うように配置された複数の励振電極と、前記圧電体の第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、該第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、第１の側面に対向している第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ている第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ている第２のグループの励振電極と、前記アース電極に接続されている第３のグループの励振電極とを有し、前記第１のグループの励振電極が前記第３のグループの励振電極と第１，第２の端面を結ぶ方向において交互に配置されており、かつ前記第２のグループの励振電極と第３のグループの励振電極とが第１，第２の端面を結ぶ方向において交互に配置されており、前記第１のグループと第２のグループとの最も近接している励振電極間に、少なくとも２層の前記第３のグループの励振電極が位置しており、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、前記圧電体の第１，第２の端面を結ぶ方向に沿った長さを半波長とする振動を基本波とし、異なる電位に接続される励振電極間に挟まれた圧電体層の数をｎ（ｎは整数）とした場合、前記基本波のｎ倍波と、（ｎ−１）倍波と、（ｎ＋１）倍波とからなる複数のモードの振動が励振され、かつ結合され、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、前記第１，第２のグループの励振電極の先端と、第２の側面との間の距離及び第３のグループの励振電極の先端と第１の側面との間の距離を寸法Ｇ、隣り合う励振電極間の圧電体層の厚みをＤとしたときに、Ｇ／Ｄが２以上とされていることを特徴とする。
【００１３】
本発明のある特定の局面では、上記圧電体の第１，第２の側面間の寸法をＷとしたときに、Ｇ／Ｗが０．４以下とされており、それによって十分な比帯域幅が確保される。
【００１４】
本発明において上記異なる次数の振動モードとしては、様々な振動モードを用いることができるが、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る。また、本発明のさらに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。
【００１５】
本発明に係る縦結合型マルチモード圧電フィルタのさらに別の特定の局面では、積層型の圧電体の圧電体層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、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。この場合には、反射層と保持部材との界面において、振動が反射されるため、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支持することができる。
【００１６】
本発明に係る圧電フィルタ装置は、ケース基板と、前記ケース基板上に搭載されており、かつ本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と、前記縦結合型マルチモード圧電フィルタを覆うように前記ケース基板に固定されたキャップ材とを備える。従って、広い帯域幅及び高減衰量の本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パッケージ化された電子部品を提供することができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施例に係る縦結合型の三重モード圧電フィルタを示す斜視図である。
圧電フィルタ１は、横断面が矩形の角棒状の圧電体２を有する。圧電フィルタ１は、圧電体２の長さ方向に伝搬する圧電縦効果による長さモードを利用した三重モード圧電フィルタである。
【００１９】
圧電体２を構成する材料は、特に限定されるわけではないが、本発明では、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスにより構成されている。圧電体２の音響インピーダンス値Ｚ₁は、３．４×１０⁷（ｋｇ／ｍ²・ｓ）である。
【００２０】
圧電体２は、長さ方向に対向している第１，第２の端面２ａ，２ｂを有する。端面２ａ，２ｂの外側には、反射層３１，３２を介して保持部材３３，３４が連結されている。反射層３１，３２及び保持部材３３，３４は、圧電体２と同じ横断面形状を有する。
【００２１】
反射層３１，３２及び保持部材３３，３４の構成及び作用については、後程説明する。
圧電体２においては、端面２ａ，２ｂを覆うように、励振電極３，１８が形成されている。また、圧電体２の長さ方向において分散されて、横断面方向に延びる複数の励振電極４〜１７が形成されている。
【００２２】
励振電極３〜１８は、互いに平行に配置されている。なお、励振電極３〜９間の各圧電体層の厚み及び励振電極１１〜１８間の各圧電体層の厚みは等しくされている。
【００２３】
圧電体２では、励振電極３〜１０間及び励振電極１１〜１８間の各圧電体層は、励振電極３〜１８と直交する方向に分極処理されている。
励振電極３〜１８は、圧電体２を構成する圧電セラミックスと共に一体焼成技術を用いて形成することができる。もっとも、他の方法で、圧電体２及び励振電極３〜１８が形成されていてもよい。また、端面２ａ，２ｂ上の励振電極３，１８は、一体焼成技術により圧電体２を得た後に、端面２ａ，２ｂ上に形成されてもよい。
【００２４】
圧電体２は、端面２ａ，２ｂを結ぶ４つの側面を有する。すなわち、第１の側面としての上面２ｃ、第２の側面としての下面２ｄと、第３，第４の側面として対向し合う側面２ｅ（第３，第４の側面の他方は図示されず）を有する。
【００２５】
上面２ｃ上においては、端面２ａ側に寄せて入力電極１９が形成されており、端面２ｂ側に寄せられて出力電極２０が形成されている。また、下面２ｄ上には、アース電極２１が形成されている。
【００２６】
入力電極１９及び出力電極２０は、それぞれ、端面２ａ，２ｂを越えて、反射層３１，３２及び保持部材３３，３４の外表面に至るように形成されている。
入力電極１９、出力電極２０及びアース電極２１は、励振電極３〜１８と同様に、適宜の金属材料により構成される。このような金属材料としては、銅、ニッケルまたは銀などを例示することができる。
【００２７】
励振電極３，５，７，９は、圧電体２の上面２ｃから下方に向かって延ばされているが、下面２ｄには至っていない。同様に、励振電極１２，１４，１６，１８も、圧電体２の上面２ｃから下面２ｄ側に延びているが、下面２ｄには至っていない。励振電極３，５，７，９が第１のグループの励振電極を構成しており、入力電極１９に電気的に接続されている。また、励振電極１２，１４，１６，１８が第２のグループの励振電極を構成しており、出力電極２０に電気的に接続されている。
【００２８】
励振電極４，６，８，１０，１１，１３，１５，１７は、下面２ｄから上面２ｃ側に延ばされているが、上面２ｃには至っていない。励振電極４，６，８，１０，１１，１３，１５，１７は、アース電極２１に電気的に接続されており、本発明の第３のグループの励振電極を構成しいている。
【００２９】
図１から明らかなように、第１のグループの励振電極３，５，７，９と、第３のグループの励振電極４，６，８，１０が第１，第２の端面２ａ，２ｂを結ぶ方向すなわち圧電体２の長さ方向において交互に配置されている。同様に、圧電体２の端面２ｂ側では、励振電極１２，１４，１６，１８が、励振電極１１，１３，１５，１７と圧電体２の長さ方向において交互に配置されている。
【００３０】
反射層３１，３２は、音響インピーダンス値Ｚ₂＝１．８７×１０⁶（ｋｇ／ｍ²・ｓ）であるエポキシ系樹脂により構成されている。保持部材３３，３４は、音響インピーダンス値Ｚ₃が３．４×１０⁷（ｋｇ／ｍ²・ｓ）であるセラミックスにより構成されている。
【００３１】
音響インピーダンス値Ｚ₂が音響インピーダンス値Ｚ₁，Ｚ₃よりも小さい限り、反射層３１，３２及び保持部材３３，３４を構成する材料は特に限定されない。
【００３２】
次に、本実施例のマルチモード圧電フィルタ１の動作を説明する。
上記圧電フィルタ１において、圧電体の厚み、すなわち圧電体２の第３，第４の側面として対向する２ｅ間の距離を５０μｍ、異なる電位に接続される隣り合う励振電極間の圧電体層の厚みＤを６０μｍ、圧電体の長さを８８０μｍ、励振電極交叉幅を２６０μｍ、圧電体２の上面２ｃと下面２ｄとの間の寸法Ｗを６２０μｍ、励振電極の先端と圧電体２の上面２ｃまたは下面２ｄとの間の距離Ｇを１８０μｍとした。Ｇ／Ｄ＝３．０、Ｇ／Ｗ＝０．２９である。このようにして得られた圧電フィルタ１を駆動した場合に励振される対称モード及び反対称モードの波形を図２に示す。なお、上記対称モードでは１４倍波が強く励振され、反対称モードでは、１３倍波及び１５倍波が強く励振される。
【００３３】
従って、本実施例のマルチモード圧電フィルタ１を実際に動作させた場合には、上記対称モードと反対称モードとが結合され、フィルタ特性が得られる。このマルチモード圧電フィルタ１のフィルタ特性を図７に示す。
【００３４】
図２から明らかなように、１３倍波〜１５倍波による各応答が近接しており、従って、１３倍波の共振周波数と１５倍波の反共振周波数とを減衰極とするフィルタ特性が図７に示すように得られていることがわかる。
【００３５】
図７から明らかように、本実施例によれば、中心周波数が２６．５ＭＨｚであり、帯域幅が約４ＭＨｚのフィルタ特性の得られることがわかる。
従来の二重モード圧電フィルタ２０１（図１４）では、圧電板２０２の一方面に形成されている励振電極２０３，２０４間の間隔に対称モード及び反対称モードの周波数差が依存していたのに対し、本実施例では、上記１３倍波と１４倍波の周波数差及び１４倍波と１５倍波の周波数差は、高次モードの次数の比だけ離れており、励振電極間の間隔に依存しない。従って、所望とする帯域幅に応じて、高次モードを選択すればよく、それによって所望とする帯域幅を容易に実現し得ることがわかる。
【００３６】
例えば、本実施例では、異なる電位に接続される励振電極に挟まれた１４層の圧電体層が構成されており、１３倍波〜１５倍波が効率良く励振されていたが、圧電体層の数を変更することにより、異なる次数の３つの高調波を励振でき、同様に三重モード圧電フィルタを構成することができる。
【００３７】
言い換えれば、ｎ（但し、ｎは３以上の整数）倍波と、（ｎ−１）倍波及び（ｎ＋１）倍波とを利用して、三重モード圧電フィルタを構成することができ、ｎを選択することにより様々な帯域幅の圧電フィルタを容易に提供することができる。
【００３８】
また、従来の二重モード圧電フィルタでは、広い帯域幅を得るには、励振電極２０３，２０４の精度を高めなければならなかったのに対し、本実施例では、励振電極３〜１８の形成精度をさほど高めることなく、所望とする帯域幅や広い帯域幅を容易に実現することができる。
【００３９】
また、圧電フィルタ１では、減衰量は、入力電極１９とアース電極２１との間の静電容量Ｃ_I-Gと、入力電極１９と出力電極２０との間の静電容量Ｃ_I-Oとの比に依存する。すなわち、Ｃ_I-G／Ｃ_I-Oが大きい程、言い換えればＣ_I-Oが小さい程減衰量が大きくなる。本実施例では、入力電極１９に電気的に接続されている励振電極３，５，７，９と出力電極２０に接続されている励振電極１２，１４，１６，１８との間に、アース電位に接続される励振電極１０，１１が存在するため、Ｃ_I-Oが小さくされ、帯域外減衰量の拡大が図られている。従って、従来の圧電フィルタ２０１に比べ、減衰量を大きくすることができる。
【００４０】
なお、異なる電位に接続される励振電極間の各圧電体層の厚みは全て等しくしたが、これらの複数の圧電体層の厚みは均一である必要はない。すなわち、厚みの異なる圧電体層を配置することにより、利用しようとする高調波の励振効率を高め、スプリアスとなる次数の高調波の励振効率を低下させることもできる。
【００４１】
本実施例の圧電フィルタ１では、圧電体２の両端面に反射層３１，３２及び保持部材３３，３４が連結されているので、保持部材３３，３４により機械的に保持することも可能である。
【００４２】
反射層３１，３２は、圧電体２の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り、保持部材３３，３４は、第２の音響インピーダンス値Ｚ₂よりも高い第３の音響インピーダンス値Ｚ₃を有し、反射層３１，３２と保持部材３３，３４との界面にて、圧電体２側から伝搬してきた振動を反射させることができる。すなわち、保持部材３３，３４への振動の漏洩をほとんどなくすことができる。よって、保持部材３３，３４を利用して機械的に保持したとしても、圧電フィルタ１のフィルタ特性にほとんど影響が生じない。
【００４３】
さらに、本実施例のマルチモード圧電フィルタ１では、上記のように、第１，第２のグループの励振電極の先端と、第２の側面である下面２ｄとの間の距離及び第３のグループの励振電極の先端と第１の側面としての上面２ｃとの間の距離を寸法Ｇとしたときに、異なる電位に接続される励振電極間の圧電体層の厚みをＤとしたとき、Ｇ／Ｄが２．０以上とされており、それによって良好なフィルタ特性が得られている。
【００４４】
すなわち、本願発明者は、上記圧電フィルタ１において、寸法Ｇ及び寸法Ｄを種々異ならせてフィルタ特性を測定したところ、Ｇ／Ｄの値によっては、通過帯域に大きなスプリアスが現れることを見出しＧ／Ｄを２．０以上とすれば、このスプリアスを抑制し得ることを見出した。
【００４５】
図３〜図６は、それぞれ、Ｇ／Ｄが１．０、１．５、２．０及び２．５とされていることを除いては、図７に示した特性を得た上記実施例の圧電フィルタ１と同様に構成されている。
【００４６】
図３及び図４に示すフィルタ波形では、矢印Ｘ１，Ｘ２で示す大きなスプリアスが通過帯域に現れていることがわかる。これに対して、Ｇ／Ｄが２．０以上である場合の特性を示す図５〜図７では、通過帯域にこのような大きなスプリアスが現れていない。そこで、この結果をふまえて有塩要素法で解析したところ、Ｇ／Ｄが１．０の場合には、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように屈曲振動の高調波が現れ、それによって大きなスプリアスが通過帯域に現れることを見出した。すなわち、図９（ａ）は、圧電フィルタ１の一部を模式的に示す図であり、Ｇ／Ｄが１．０以下の場合には、図９（ｂ）に示すように、屈曲振動の高調波で圧電体１が振動し、それによって上記スプリアスが現れていると考えられる。
【００４７】
図９は、図３〜７に示した結果を書き直したものであり、図９では、横軸がＧ／Ｄ、縦軸が通過帯域内に現れるスプリアスの大きさｄＦｓ／Ｆａｓ（％）を示す。なお、ｄＦｓはスプリアスの反共振周波数と共振周波数の差を、Ｆａｓはスプリアスの反共振周波数を示す。図９から明らかなように、Ｇ／Ｄを２．０以上とすることにより、通過帯域内スプリアスを効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００４８】
すなわち、マルチモード圧電フィルタ１では、励振電極３〜１８と、励振電極３〜１８の先端と、入力電極１９、出力電極２０またはアース電極２１との間に電界が発生するため、屈曲振動の高調波に起因するスプリアスが発生するが、上記のように、Ｇ／Ｄを２．０以上とすることにより、このスプリアスを効果的に抑圧することができる。
【００４９】
さらに、本願発明者は、上記圧電体２の上面２ｃと下面２ｄとの間の寸法Ｗを種々異ならせ、上記と同様にして圧電フィルタ１を作製した。このようにして得られた複数種の圧電フィルタの比帯域幅ｄＦ／Ｆａ（％）を測定した。なお、ｄＦは、フィルタ１の１４倍波の反共振周波数と共振周波数の差、Ｆａは反共振周波数を示す。図１０に、結果を示す。図１０から明らかなように、Ｇ／Ｗが０．４を越えると、比帯域幅が急激に狭くなることがわかる。従って、本発明においては、好ましくはＧ／Ｗは０．４以下とされる。
【００５０】
圧電フィルタ１では、励振電極３〜１８と、励振電極３〜１８と異なる電位にある入力電極１９、出力電極２０またはアース電極２１との間で浮遊容量が発生し、比帯域幅が減少する。しかしながら、この比帯域幅の現象は、Ｇ／Ｗを０．４以下とすることにより抑制することができる。
【００５１】
よって、好ましくは、Ｇ／Ｄが２．０以上であり、かつＧ／Ｗが０．４以下とされ、それによって通過帯域内におけるスプリアスが抑圧され、かつ十分な比帯域幅を有する圧電フィルタを提供することができる。
【００５２】
なお、本発明に係るマルチモード圧電フィルタは、長さモード以外の他のモード、例えば厚み縦振動モードの高調波を利用したものであってもよい。さらに、本発明では、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してもよい。
【００５３】
図１１は、本発明の第２の実施例に係るエネルギー閉じ込め型のマルチモード圧電フィルタの構造を示す略図的斜視図である。
圧電フィルタ７１では、複数の励振電極７３〜８８が圧電体層を介して積層されて、積層型圧電体７２が構成されている。圧電体層を構成する圧電材料については、第１の実施例と同様に、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような適宜の圧電セラミックスが用いられる。
【００５４】
積層型圧電体７２では、励振電極７３〜８８が積層されている方向、すなわち図１２の水平方向が長さ方向であり、積層型圧電体７２の一方の端面７２ａには励振電極７３が形成されており、他方の端面７２ｂには、励振電極８８が形成されている。他の励振電極７４〜８７は内部電極の形態で形成されている。
【００５５】
なお、本実施例では、端面７２ａ，７２ｂが励振電極７３〜８８と直交する方向において対向しており、本発明における第１，第２の端面を構成している。
従って、積層型圧電体７２の第１の側面としての上面７２ｃにおいては、第１の端面７２ａ側に寄せられて入力電極１９が、第２の端面７２ｂ側に寄せられて出力電極２０が形成されている。また、下面７２ｄ上にアース電極２１が形成されている。
【００５６】
圧電体２において異なる電位に接続されている励振電極間に挟まれた圧電体層は励振電極に直交する方向に分極処理されている。
本実施例において、入力電極１９とアース電極２１との間に入力信号を印加すると、厚み縦振動の１３倍波、１４倍波及び１５倍波が強く励振される。
【００５７】
従って、上記１３倍波〜１５倍波とが結合されて、広い帯域幅の通過帯域を得ることができる。
すなわち、本実施例は、圧電縦効果を利用しており、厚み縦振動の高調波を用いた縦結合型の三重モード圧電フィルタであり、第１，第２の実施例と同様に、利用する振動モードは異なるが、異なる次数の高調波を結合させることにより、広い帯域幅を得ることができる。しかも、本実施例においても、利用しようとする高調波を異ならせることにより、所望とする帯域幅を容易に得ることができる。すなわち、積層される圧電体層の数を調整することにより、目的とする高調波を効率良く励振させることができ、それによって様々な帯域幅の圧電フィルタを容易に提供することができる。
【００５８】
また、本実施例においても、Ｇ／Ｄが２．０以上とされることよりにより、通過帯域内のスプリアスを効果的に抑圧することができると共に、Ｇ／Ｗを０．４以下とすることにより、十分な比帯域幅を確保することができる。
【００５９】
さらに、複数の圧電体層において、異なる厚みの圧電体層を設けたりすることにより、利用しようとする高調波を効率良く励振させたり、スプリアスとなる次数の高調波の励振効率を低め、それによって良好なフィルタ特性を容易に得ることができる。
【００６０】
また、エネルギー閉じ込め型の圧電フィルタ７１では、反射層及び保持部材を用いずとも、フィルタ特性を損なうことなく保持され得る。すなわち、図１２に示すように、導電性接着剤９２を用いてケース基板９１上に実装することができる。
【００６１】
なお、図１２に示すように、図１２に示したマルチモード圧電フィルタ７１，７１，７１をケース基板９１上に実装した構造において、さらにケース基板８６にキャップ材９３を固定してもよい。キャップ材９３は、マルチモード圧電フィルタ７１，７１，７１を覆うように、ケース基板９１に固定されている。
【００６２】
また、前述した第１の実施例のマルチモード圧電フィルタ１についても、同様に、ケース基板及びキャップ材からなるパッケージに収納することができる。この場合には、マルチモード圧電フィルタ１の保持部材３３，３４を利用してケース基板上に固定すればよい。
【００６３】
【発明の効果】
本発明に係る縦結合型マルチモード圧電フィルタでは、入力信号が印加されると、圧電体において異なる次数のモードの振動が励振されかつ結合され、通過帯域を得ることができる。従って、複数の圧電体層の数を調整することにより、様々な異なる次数のモードを利用することができ、それによって広帯域のフィルタ特性を容易に得ることができる。
【００６４】
また、従来の二重モード圧電フィルタでは、圧電板の一方面にギャップを隔てて形成された励振電極間の間隔により各モードの周波数差が決定されるため、広い帯域幅を得るには励振電極の精度を高めねばならなかったのに対し、本発明では、利用しようとするモードを選択するだけで容易に広帯域化を図ることができる。
【００６５】
さらに、従来の二重モード圧電フィルタでは、広帯域化を図るために圧電板の一方面に形成された励振電極間の間隔を狭くした場合、入出力間の容量が増大し、減衰量が低下したのに対し、本発明に係るマルチモード圧電フィルタでは、広帯域化を図るために励振電極間の間隔を狭くする必要がないため、大きな減衰量を容易に得ることができる。
【００６６】
加えて、本発明では、Ｇ／Ｄが２．０以下であるため、スプリアスを効果的に抑圧することができ、良好なフィルタ特性を得ることができる。
よって、本発明によれば、広帯域かつ大きな減衰量を有し、スプリアスを効果的に抑圧し得る、縦結合型の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。
【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を説明するための斜視図。
【図２】第１の実施例のマルチモード圧電フィルタで励振される対称モード及び反対称モードの波形を示す図。
【図３】Ｇ／Ｄ＝１．０の場合のマルチモード圧電フィルタのフィルタ特性を示す図。
【図４】Ｇ／Ｄ＝１．５の場合の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】Ｇ／Ｄ＝２．０の場合のマルチモード圧電フィルタのフィルタ特性を示す図。
【図６】Ｇ／Ｄ＝２．５の場合のマルチモード圧電フィルタのフィルタ特性を示す図。
【図７】Ｇ／Ｄ＝３．０の場合のマルチモード圧電フィルタのフィルタ特性を示す図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施例のマルチモード圧電フィルタで問題となるスプリアスである屈曲振動の高調波の振動姿態を説明するための略図的部分断面図及び有限要素法で解析された屈曲振動の高調波の振動姿態を示す図。
【図９】Ｇ／Ｄを変化させた場合の通過帯域内に現れるスプリアスの大きさの変化を示す図。
【図１０】Ｇ／Ｗを変化させた場合の比帯域幅の変化を示す図。
【図１１】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を説明するための斜視図。
【図１２】第２の実施例のマルチモード圧電フィルタがケース基板上に実装された構造を備える電子部品を説明するための分解斜視図。
【図１３】従来の厚み縦振動モードを利用した二重モード圧電フィルタを示す断面図。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１３に示した二重モード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図。
【符号の説明】
１…マルチモード圧電フィルタ
２…圧電体
２ａ，２ｂ…端面
２ｃ…上面（第１の側面）
２ｄ…下面（第２の側面）
２ｅ…側面
３〜１８…励振電極
１９…入力電極
２０…出力電極
２１…アース電極
３１，３２…反射層
３３，３４…保持部材
７１…圧電フィルタ
７２…圧電体
７２ａ，７２ｂ…端面
７２ｃ…上面
７２ｄ…下面
７３〜８８…励振電極
９１…ケース基板
９３…キャップ材

Claims

対向し合う第１，第２の端面及び第１，第２の端面を結ぶ第１〜第４の側面を有する圧電体と、
前記圧電体内に配置されており、かつ圧電体層を介して重なり合うように配置された複数の励振電極と、
前記圧電体の第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、該第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、第１の側面に対向している第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ている第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ている第２のグループの励振電極と、前記アース電極に接続されている第３のグループの励振電極とを有し、
前記第１のグループの励振電極が前記第３のグループの励振電極と第１，第２の端面を結ぶ方向において交互に配置されており、かつ前記第２のグループの励振電極と第３のグループの励振電極とが第１，第２の端面を結ぶ方向において交互に配置されており、
前記第１のグループと第２のグループとの最も近接している励振電極間に、少なくとも２層の前記第３のグループの励振電極が位置しており、
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、
前記圧電体の第１，第２の端面を結ぶ方向に沿った長さを半波長とする振動を基本波とし、
異なる電位に接続される励振電極間に挟まれた圧電体層の数をｎ（ｎは整数）とした場合、
前記基本波のｎ倍波と、（ｎ−１）倍波と、（ｎ＋１）倍波とからなる複数のモードの振動が励振され、かつ結合され、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、
前記第１，第２のグループの励振電極の先端と、第２の側面との間の距離及び第３のグループの励振電極の先端と第１の側面との間の距離を寸法Ｇ、隣り合う励振電極間の圧電体層の厚みをＤとしたときに、Ｇ／Ｄが２以上とされてい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。
前記第１，第２の側面を結ぶ方向の寸法をＷとしたときに、前記Ｇ／Ｗが０．４以下である、請求項１に記載の縦結合型マルチモード圧電フィルタ。
前記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または２に記載の縦結合型マルチモード圧電フィルタ。
前記第１，第２の端面の外側に、反射層を介して保持部材が連結されており、反射層の音響インピーダンス値Ｚ₂が、圧電体及び保持部材の音響インピーダンス値Ｚ₁，Ｚ₃よりも小さい、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。
前記振動モードが、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１〜３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。
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１〜５に記載の縦結合型マルチモード圧電フィルタと、
前記縦結合型マルチモード圧電フィルタを覆うように前記ケース基板に固定されたキャップ材とを備える、電子部品。