JP3922097B2 - 縦結合型マルチモード圧電フィルタ及び電子部品 - Google Patents

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１５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１６（ａ）に示す対称モードと、図１６（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】
本発明は、圧電縦効果を用いて励振された振動の高調波を利用したものである。本発明に係る圧電フィルタは、より具体的には、互いに平行に配置された４以上の励振電極及び前記励振電極間に配置されており、かつ励振電極に直交する方向または励振電極と平行な方向において同一方向に分極処理されている複数の圧電体層を有し、積層方向に直交する横断面が矩形の積層型圧電体と、入力電極、出力電極及び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と第３のグループの励振電極とが、並びに第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積層方向において交互に配置されており、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、異なる次数のモードであって、隣り合う３つの次数の高次のモードの振動が励振されかつ結合され、前記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、前記積層型圧電体の矩形の横断面の一辺の方向である厚み寸法をＴとし、隣り合う励振電極間の距離をＤとしたときに、Ｔ／Ｄが０．９以下であり、前記積層型圧電体に連なるように設けられており、前記厚み寸法Ｔよりも大きな厚みを有する圧電体部分をさらに備え、前記積層型圧電体及び圧電体部分を構成するための圧電基板において、該圧電基板の一方面に複数の溝が形成されており、該複数の溝間に挟まれた圧電基板部分が前記積層圧電体を構成しており、残りの圧電基板部分が前記圧電体部分を構成し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が提供される。
また、本発明によれば、互いに平行に配置された４以上の励振電極及び前記励振電極間に配置されており、かつ励振電極に直交する方向または励振電極と平行な方向において同一方向に分極処理されている複数の圧電体層を有し、積層方向に直交する横断面が矩形の積層型圧電体と、入力電極、出力電極及び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と第３のグループの励振電極とが、並びに第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積層方向において交互に配置されており、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、異なる次数のモードであって、隣り合う３つの次数の高次のモードの振動が励振されかつ結合され、前記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、前記積層型圧電体の矩形の横断面の一辺の方向である厚み寸法をＴとし、隣り合う励振電極間の距離をＤとしたときに、Ｔ／Ｄが０．９以下であり、前記積層型圧電体に連なるように設けられており、前記厚み寸法Ｔよりも大きな厚みを有する圧電体部分をさらに備え、前記積層型圧電体及び前記圧電体部分を構成するための圧電基板の一方面に溝が形成されており、該溝の底部と圧電基板の他方主面との間の部分が前記積層圧電体を構成しており、前記溝の両側の圧電基板部分が前記圧電体部分を構成していることを特徴とする、圧電縦効果を利用した縦結合型マルチモード圧電フィルタが提供される。
【００１３】
本発明のある特定の局面では、入力電極、出力電極及びアース電極は、上記圧電体部分に形成されており、それによって積層型圧電体が小さい場合であっても、積層型圧電体に連なる該圧電体部分に入力電極、出力電極及びアース電極を容易に形成することができると共に、外部との電気的接続が容易となる。
【００１６】
本発明に係る縦結合型マルチモード圧電フィルタでは、上記積層型圧電体は単一である必要はなく、複数構成されていてもよく、本発明のある特定の局面では、上記圧電基板において複数の積層型圧電体が構成されている。
【００１７】
本発明に係る縦結合型マルチモード圧電フィルタで用いられる振動モードは特に限定されないが、本発明のある特定の局面では、異なる次数の振動モードは圧電縦効果を利用した長さ振動モードの高調波であり、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である。
【００１８】
本発明に係る第１の電子部品は、ケース基板と、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、該縦結合型マルチモード圧電フィルタを覆うようにケース基板に固定されたキャップ材とを備える。すなわち、ケース基板とキャップ材とからなるパッケージを用いた電子部品として、本発明に係る縦結合型マルチモード圧電フィルタを提供することができる。
【００１９】
本発明に係る第２の電子部品は、ケース基板と、ケース基板上に形成された反射層と、反射層を介してケース基板に固定された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を備える。ここで、反射層の音響インピーダンス値Ｚ₂は、縦結合型マルチモード圧電フィルタの積層型圧電体を構成している材料の音響インピーダンス値Ｚ₁及びケース基板の音響インピーダンス値Ｚ₃よりも小さくされている。従って、マルチモード圧電フィルタから反射層に伝搬してきた振動が、反射層とケース基板との界面で反射されるため、反射層を介してマルチモード圧電フィルタがケース基板が固定されているが、固定構造によるフィルタ特性の劣化が生じ難い。
【００２０】
【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。
【００２１】
図２（ａ）は、未だ公知ではない、縦結合型マルチモード圧電フィルタの概略構成を示す図である。縦結合型マルチモード圧電フィルタ１は、横断面が矩形の角棒状の圧電体２を有する。圧電体２の長さ方向に沿って、複数の励振電極３〜１８が配置されている。励振電極３，１８は、圧電体２の端面２ａ上に形成されており、励振電極１８は他方の端面２ｂ上に形成されている。残りの励振電極４〜１７は内部電極の形態で構成されている。
【００２２】
また、励振電極３，５，７，９，１２，１４，１６，１８は、圧電体２の上面２ｃから下面２ｄ側に延びており、但し下面２ｄには至らないように形成されている。これに対して、励振電極４，６，８，１０，１１，１３，１５，１７は、圧電体２の下面２ｄから上面２ｃ側に延びており、但し上面２ｃには至らないように形成されている。
【００２３】
第１のグループの励振電極３，５，７，９に電気的に接続されるように、圧電体２の上面２ｃ上に、入力電極１９が形成されている。また、第２のグループの励振電極１２，１４，１６，１８に電気的に接続されるように出力電極２０が上面２ｃ上に形成されている。圧電体２の下面２ｄには、アース電極２１が形成されており、アース電極２１は、第３のグループの励振電極４，６，８，１０，１１，１３，１５，１７に電気的に接続されている。
【００２４】
圧電体２においては、励振電極１０よりも端面２ｄ側において励振電極３，５，７，９と励振電極４，６，８，１０とが圧電体２の長さ方向、すなわち励振電極の積層方向において交互に配置されている。同様に、圧電体２の励振電極１１よりも端面２ｂ側においては、励振電極１１，１３，１５，１７と、励振電極１２，１４，１６，１８とが圧電体２の長さ方向において交互に配置されている。
【００２５】
圧電体２は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスからなり、長さ方向に分極処理されている。
圧電フィルタ１において、入力電極１９とアース電極２１との間に交流電圧を印加した場合、圧電縦効果により、長さモードの振動が励振される。特に、図２（ｂ）に示すように、対称モードでは、長さ振動の１４倍波が強く励振され、反対称モードでは、図２（ｃ）及び（ｄ）に示す１３倍波及び１５倍波が強く励振される。従って、これらの１３倍波〜１５倍波が結合されて、フィルタ特性か得られる。
【００２６】
このようなマルチモード圧電フィルタ１では、使用する振動モードは特に限定されず、圧電体２の形状により、種々の振動モードが用いられる。また、励振電極の数についても、利用しようとする高調波の次数に応じて適宜変更され得る。
【００２７】
図３は、上記マルチモード圧電フィルタ１の具体例を示す斜視図である。図３に示すマルチモード圧電フィルタ１Ａでは、矩形板状の圧電体３１が用いられている。圧電体３１は、図示の矢印Ｐで示す方向に、すなわち圧電体３１の端面３１ａ，３１ｂを結ぶ方向に分極処理されている。
【００２８】
圧電体３１には、圧電フィルタ１と同様に励振電極３〜１８が形成されている。励振電極３〜１８は、圧電体３１の上面３１ｃと下面３１ｄとを結ぶ方向において中央領域において、圧電体層を介して重なり合うように配置されている。
【００２９】
また、圧電フィルタ１Ａでは、入力電極１９及び出力電極２０は、圧電体３１の上面３１ｃから側面３１ｆに至るように形成されている。同様に、アース電極２１についても、圧電体３１の下面３１ｄから側面３１ｆに至るように形成されている。
【００３０】
圧電フィルタ１Ａでは、入力電極１９と出力電極２０との間に交流電圧を印加した場合、圧電縦効果を利用した厚み縦振動モードが強く励振される。
いま、隣り合う異なる電位に接続される励振電極間の圧電体層の厚みＤを４０μｍ、圧電体３１の厚み、すなわち側面３１ｆと反対側の側面３１ｇとの間の距離である厚み寸法Ｔを３２μｍ、圧電体３１の長さＬ、すなわち端面３１ａ，３１ｂを結ぶ方向の長さＬを６２０μｍ、幅すなわち上面３１ｃと下面３１ｄとを結ぶ方向の寸法の寸法Ｗを８９０μｍとし、圧電体３１をチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスで構成した。このようにして構成された圧電フィルタ１Ａを駆動した場合に励振される振動モードを図４に示す。図４の破線が対称モードを示し、対称モードでは厚み縦振動の１４倍波が効率よく励振されている。また、図１４の実線は反対称モードを示し、反対称モードでは厚み縦振動の高調波の１３倍波及び１５倍波が効率よく励振される。図５は、マルチモード圧電フィルタ１Ａのフィルタ特性を示す図である。
【００３１】
図５から明らかなように、上記１３倍波〜１５倍波が係合されて、広帯域のフィルタ特性の得られていることがわかる。
従来の二重モード圧電フィルタ２０１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。これに対して、マルチモード圧電フィルタ１Ａでは、上記１３倍波〜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。
【００３２】
例えば、マルチモード圧電フィルタ１Ａでは、励振電極３〜１８間に１５層の圧電体層が構成されており、１３倍波〜１５倍波が強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つの高調波を強く励振でき、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。
【００３３】
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の精度を高めねばならなかったのに対し、マルチモード圧電フィルタ１Ａでは、励振電極３〜１８の形成精度をさほど高めることなく、所望とすく帯域幅や広い帯域幅を容易に実現することができる。
【００３４】
さらに、圧電フィルタ１Ａ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が小さい程減衰量は大きくなる。圧電フィルタ１Ａでは、入力電極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が設けられている。従って、Ｃ_I-Oが小さくなり、帯域外減衰量の拡大が図られている。よって、従来の圧電フィルタ２０１に比べて、圧電フィルタ１Ａでは、帯域外減衰量を大きくすることができる。
【００３５】
なお、異なる電位に接続される励振電極間の圧電体層の厚みは必ずしも全て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てもよい。
【００３６】
また、図６は、上記マルチモード圧電フィルタ１Ａを２素子縦属接続して得られたフィルタ装置のフィルタ特性を示す図である。図６を図５と比較すれば明らかなように、２つのマルチモード圧電フィルタ１Ａを縦属接続することにより、選択度を効果的に高め得ることがわかる。
【００３７】
もっとも、図３に示したマルチモード圧電フィルタ１Ａでは、厚み縦振動の高調波である１３倍波〜１５倍波を利用するために、圧電体３１の厚み寸法Ｔが３２μｍと非常に薄くされている。従って、圧電フィルタ１Ａは機械的強度が十分でなく、取り扱いに注意を払う必要がある。
【００３８】
本願発明者は、マルチモード圧電フィルタ１Ａにおいて、圧電体３１の厚みＴが、隣接する異なる電位に接続される励振電極間の圧電体層の厚みＤと特定の関係にあれば、異なる次数の高調波を効率よく励振し得ることを見出した。すなわち、比Ｔ／Ｄを０．９以下とすれば、利用しようとする異なる次数の高調波を効率よく励振し得ることを見出した。これを図７を参照して説明する。
【００３９】
図７は、圧電フィルタ１Ａにおいて、比Ｔ／Ｄを種々異ならせた場合の電気機械結合係数の変化を示す図である。図７から明らかなように、Ｔ／Ｄが０．９以下であれば、電気機械結合係数が大きく、従って、十分な帯域幅を得ることができ、すなわち、１３倍波〜１５倍波を効率よく励振し得ることがわかる。
【００４０】
もっとも、比Ｔ／Ｄを０．９以下とした場合、圧電体３１の厚みＴが圧電フィルタ１Ａのように非常に薄くなる。従って、前述したように、圧電フィルタの機械的強度が低下しがちとなる。
【００４１】
本発明は、このような状況に鑑み考え出されたものであり、比Ｔ／Ｄが０．９以下であり、十分な帯域幅を有する縦結合型のマルチモード圧電フィルタであって、さらに十分な機械的強度を有するものである。
【００４２】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施例に係る縦結合型マルチモード圧電フィルタの外観を示す斜視図及び圧電体内の励振電極の配置を示す模式的斜視図である。
【００４３】
縦結合型マルチモード圧電フィルタ５１は、圧電基板５２を用いて構成されている。圧電基板５２は、全体が略矩形板状の形状を有し、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスにより構成されている。圧電基板５２の上面中央において、側面５２ｂ，５２ｃと平行に延びるように２本の溝５２ｄ，５２ｅが形成されている。溝５２ｄ，５２ｅの形成により、圧電基板５２の中央には、突部が形成されており、該突部により、本発明における積層型圧電体５２ｆが構成されている。
【００４４】
また、積層型圧電体５２ｆに連なる残りの圧電基板部分が本発明における圧電体部分５２ｇ，５２ｈを構成している。
積層型圧電体５２ｆは、前述した縦結合型マルチモード圧電フィルタ１Ａと同様に構成されている。これをより具体的に説明する。
【００４５】
圧電フィルタ５１を得るにあたっては、図１（ｂ）に示すように、矩形板状の圧電基板５２を用意するが、この圧電基板５２には、セラミックス一体焼成技術により、内部に複数の励振電極が形成されている。すなわち、図１（ｂ）に一部のみを略図的に示すように、励振電極５〜８が配置されている。なお、圧電フィルタ１Ａと同様に、積層型圧電体５２ｆでは、励振電極３〜１８が配置されているが、図１（ｂ）では、一部の励振電極５〜８のみを模式的に示すこととする。励振電極５〜８は、圧電基板５２において、側面５２ｂまたは５２ｃから相手方の側面５２ｃまたは側面５２ｂ側に向かって中央領域に延ばされており、中央領域において圧電体層を介して重なり合っている。
【００４６】
すなわち、図１（ｂ）のＡで示す領域において、複数の励振電極が圧電体層を介して重なり合っている。
圧電フィルタ５１の製造に際しては、上記圧電基板５２の上面に溝５２ｄ，５２ｅが形成される。この場合、溝５２ｄ，５２ｅは、積層型圧電体５２ｆが上記励振電極の重なり合っている幅Ａ内に位置するように形成される。
【００４７】
他方、圧電基板５２は、図示の矢印Ｐ方向に分極処理されている。従って、積層型圧電体５２ｆでは、その長さ方向Ｌに沿って分極処理されている。
他方、励振電極３，５，７，９は、入力電極１９に、励振電極，１２，１４，１６，１８は、出力電極２０に電気的に接続されている。他方、残りの励振電極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いる。
【００４８】
もっとも、本実施例では、入力電極１９及び出力電極２０は、圧電体部分５２ｈの上面に形成されており、アース電極２１は、圧電体部分５２ｇの上面に形成されている。
【００４９】
圧電体部分５２ｇ，５２ｈは、上記のようにして圧電基板に溝５２ｄ，５２ｅを形成することにより構成されているため、積層型圧電体５２ｆの厚みＴよりも大きな厚みＴ１を有する。ここで、積層型圧電体５２ｆの厚みＴとは、図１に示すように、積層型圧電体５２ｆの溝５２ｄ，５２ｅに臨む一対の面間の距離をいうものとする。前述したように、Ｔ／Ｄが０．９以下であれば、積層型圧電体５２ｆにおいて、厚み縦振動の高調波が効率よく励振される。従って、積層型圧電体５２ｆの厚みＴは、例えば３２μｍのように薄くされる必要がある。
【００５０】
他方、圧電基板５２の厚みＴ１はさほど薄くする必要がない。言い換えれば、圧電基板５２の厚みＴ１は、積層型圧電体５２ｆの厚みＴよりも大きくされている。
【００５１】
しかも、圧電体部分５２ｇ，５２ｈが積層型圧電体５２ｆに連ねられているため、圧電フィルタ５１全体の機械的強度が十分に高められる。
言い換えれば、本実施例のマルチモード圧電フィルタ５１は、マルチモード圧電フィルタ１，１Ａと同様に動作されるマルチモード圧電フィルタ部分としての積層型圧電体５２ｆに連なるように、該積層型圧電体５２ｆの厚みＴよりも大きな厚みＴ１を有する圧電体部分５２ｇ，５２ｈが連ねられて一体化された構造を有する。従って、圧電フィルタ５１の機械的強度が高められるので、より一層高周波化に適した圧電フィルタを提供することができる。
【００５２】
なお、圧電フィルタ５１では、フィルタとして動作する積層型圧電体５２ｆに、圧電体部分５２ｇ，５２ｈが連ねられているが、フィルタ特性はさほど劣化しない。これを、図８及び図９を参照して説明する。
【００５３】
積層型圧電体５２ｆにおいて、隣り合う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４０μｍ、積層型圧電体５２ｆの長さＬを６２０μｍ、圧電体５２の幅Ｗを８９０μｍ、積層型圧電体５２ｆの厚みＴを３２μｍとし、圧電基板５２の厚みＴ１を２００μｍとした。すなわち、圧電フィルタ１Ａと同様の寸法を有するように積層型圧電体５２ｆ部分を構成し、フィルタ特性を測定した。結果を図８に示す。図８から明らかなように、本実施例の圧電フィルタ５１においても、１３倍波〜１５倍波が有効に励振され、かつ結合されて、広帯域のフィルタ特性の得られていることがわかる。また、図９は、２つの圧電フィルタ５１を縦属接続した場合のフィルタ特性を示す。図９から明らかなように、２素子の圧電フィルタ５１を縦属接続することにより、選択度を効果的に高め得ることがわかる。
【００５４】
上記のように、第１の実施例では、矩形板状の圧電基板５２に、溝５２ｄ，５２ｅを形成することにより、圧電フィルタとして動作する積層型圧電体５２ｆが構成されていたが、他の方法で、圧電基板の一部に厚みの薄い積層型圧電体部分を構成してもよい。
【００５５】
図１０は、本発明の第２の実施例の縦結合型マルチモード圧電フィルタを説明するための斜視図である。圧電フィルタ７１では、圧電基板５２の上面５２ａの中央に溝５２ｊが形成されている。ここでは、溝５２ｊの底面と、圧電基板５２の下面５２ｋとの間の圧電基板部分が上記積層型圧電体部分を構成している。そして、積層型圧電体部分５２ｌの両側に、圧電体部分５２ｍ，５２ｎが形成されている。
【００５６】
その他の構成は、第１の実施例のマルチモード圧電フィルタ５１と同様である。
従って、本実施例のマルチモード圧電フィルタ６１においても、積層型圧電体５２ｌの厚みＴを薄くした場合であっても、残りの圧電体部分５２ｍ，５２ｎの厚みＴ１を厚くすることができるので、圧電フィルタ６１の全体としての機械的強度が高められる。
【００５７】
図１１及び図１２は、縦結合型マルチモード圧電フィルタ５１の変形例を示す各斜視図である。
図１１に示すマルチモード圧電フィルタ７２では、圧電基板５２に、３本の溝５２ｏ，５２ｐ，５２ｑが形成されており、それによって、２つの積層型圧電体５２ｆ，５２ｆが構成されている。
【００５８】
このように、本発明においては、圧電基板に、３本以上の溝を形成し、２以上の積層型圧電体５２ｆを構成してもよい。
ここでは、積層型圧電体５２ｆ，５２ｆは並列に電気的に接続されることになる。従って、第１の実施例のマルチモード圧電フィルタ５１に比べて、入出力端子間の静電容量は２倍となり、マッチングインピーダンスは１／２となる。このように、溝の数及び積層型圧電体の数を調整することにより、外部回路のインピーダンスに容易にインピーダンスを整合させることができる。
【００５９】
さらに、図１２に示すマルチモード圧電フィルタ８１のように、中継容量を構成するために、容量電極８２を形成してもよい。なお、容量電極８２と、対向するように、圧電基板５２の下面には、グラウンド電位に接続される容量電極が形成されている（図示されず）。図１２に示すマルチモード圧電フィルタ８１では、圧電基板５２に４本の溝５２ｒ，５２ｓ，５２ｔ，５２ｕが形成されており、２個の積層型圧電体５２ｆ，５２ｆが形成されている。溝５２ｓ，５２ｔ間の圧電体部分５２ｖにおいて、上面に容量電極８２が形成されている。
【００６０】
他方、圧電基板５２の上面においては、圧電体部分５２ｇの上面に入力電極８４及びアース電極８５が形成されている。また、圧電体部分５２ｈの上面において、出力電極８６及びアース電極８７が形成されている。すなわち、２つの積層型圧電体５２ｆ，５２ｆで構成されている２素子の縦結合型マルチモード圧電フィルタが縦属接続されるように入出力電極８４，８６及びアース電極８５，８７が形成されており、かつ容量電極８２により中継容量が構成されている。
【００６１】
従って、圧電フィルタ８１では、１個の圧電フィルタ８１を用いることにより、２素子の圧電フィルタを接続した場合の減衰量を得ることができる。
図１３は、本発明に係る電子部品の一例を示す分解斜視図である。
【００６２】
電子部品９１では、ケース基板９２上に、上述した実施例の圧電フィルタ５１が実装され、かつ圧電フィルタ５１を覆うようにキャップ材９３がケース基板９２上に固定される。なお、入力電極１９、出力電極２０及びアース電極２１は圧電基板の側面を経て下面に至るように形成されている。このようにして、ケース基板とキャップ材とからなるパッケージに収納された電子部品として、本発明のマルチモード圧電フィルタを提供することができる。
【００６３】
なお、圧電フィルタ５１では、積層型圧電体５２ｆ部分において、振動エネルギーが閉じ込められるため、圧電基板５２の下面を利用してケース基板９２上に固定したとしても、フィルタ特性に影響はほとんど生じない。
【００６４】
図１４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の電子部品のさらに他の例を示すための分解斜視図及び正面断面図である。電子部品１０１においては、マルチモード圧電フィルタ５１の上面及び下面に反射層１０２，１０３が積層され、反射層１０３，１０４の外側面に、ケース基板１０４，１０５が積層される。このようにして、積層型の機械的強度に優れた電子部品として本発明の縦結合型マルチモード圧電フィルタを提供することができる。
【００６５】
なお、反射層１０２，１０３の音響インピーダンス値Ｚ₂は、圧電フィルタ５１の音響インピーダンス値Ｚ₁及びケース基板１０４，１０５の音響インピーダンス値Ｚ₃よりも小さくされている。従って、圧電フィルタ５１から反射層１０２，１０３に伝搬してきた振動が、反射層１０２，１０３と、ケース基板１０４，１０５との界面で反射される。よって、このような積層構造を採用したとしても、圧電フィルタ５１のフィルタ特性に影響はほとんど生じない。
【００６６】
または、反射層１０２の下面に、積層型圧電体５２ｆの端部と接触を避けるための凹部１０２ａが形成されている。このように反射層１０２の下面に凹部１０２ａを形成すれば、積層型圧電体５２ｆによるフィルタ特性により一層影響を与えることなく、積層型の電子部品１０１を構成することができる。
【００６７】
【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、圧電縦効果を利用して励振電極された異なる次数のモードの振動を結合することによりフィルタ特性が得られる。従って、広帯域であり、減衰量の大きなフィルタ特性を容易に得ることができる。加えて、Ｔ／Ｄが０．９以下であるため、異なる次数のモードが効率よく励振されるので、より一層広い帯域幅を容易に得ることができる。
【００６８】
さらに、Ｔ／Ｄが０．９以下とした場合であっても、積層型圧電体に連なるように、積層型圧電体の厚みＴよりも大きな厚みを有する圧電体部分がさらに備えられているため、高周波化を進めて厚みＴが小さくなった場合であっても、マルチモード圧電フィルタ全体としての機械的強度の低下も生じ難い。
【００６９】
よって、高周波化に適しており、広い帯域幅及び大きな減衰量を有し、かつ機械的強度に優れた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】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施例に係る縦結合型マルチモード圧電フィルタの外観を示す斜視図及び圧電基板内に形成される励振電極の形状を説明するための模式的斜視図。
【図２】（ａ）は、本発明をなす前提となった未だ公知ではない縦結合型マルチモード圧電フィルタを示す概略構成図、（ｂ）〜（ｄ）は、該圧電フィルタで励振される１４倍波、１３倍波及び１５倍波を模式的に示す図。
【図３】本発明をなす前提となった未だ公知ではない縦結合型マルチモード圧電フィルタの他の例を示す斜視図。
【図４】図３に示した縦結合型マルチモード圧電フィルタで励振される１３倍波〜１５倍波を説明するための図。
【図５】図３に示した縦結合型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】図３に示した縦結合型マルチモード圧電フィルタを２素子縦属接続した場合のフィルタ特性を示す図。
【図７】図３に示した縦結合型マルチモード圧電フィルタにおいて、比Ｔ／Ｄを変化させた場合の帯域幅の変化を示す図。
【図８】第１の実施例の縦結合型マルチモード圧電フィルタのフィルタ特性を示す図。
【図９】第１の実施例の縦結合型マルチモード圧電フィルタを２素子縦属接続した場合のフィルタ特性を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施例に係る縦結合型マルチモード圧電フィルタを示す斜視図。
【図１１】本発明の第１の実施例の縦結合型マルチモード圧電フィルタの変形例を示す斜視図。
【図１２】第１の実施例の縦結合型マルチモード圧電フィルタのさらに他の変形例を示す斜視図。
【図１３】本発明に係る電子部品の一例を説明するための分解斜視図。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る電子部品の他の例を説明するための分解斜視図及び正面断面図。
【図１５】従来の二重モード圧電フィルタを示す正面断面図。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）は、従来の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的正面図。
【符号の説明】
１…縦結合型マルチモード圧電フィルタ
１Ａ…縦結合型マルチモード圧電フィルタ
２…圧電体
３〜１８…励振電極
１９…入力電極
２０…出力電極
２１…アース電極
５１…縦結合型マルチモード圧電フィルタ
５２…圧電基板
５２ｄ，５２ｅ，５２ｊ，５２ｏ，５２ｐ，５２ｑ，５２ｒ，５２ｓ，５２ｔ，５２ｕ…溝
５２ｆ…積層型圧電体
５２ｇ，５２ｈ，５２ｍ，５２ｎ…圧電体部分
５２ｌ…積層型圧電体
７１…圧電フィルタ
７２…圧電フィルタ
８１…圧電フィルタ
８２…容量電極
８４…入力電極
８５…アース電極
８６…出力電極
８７…アース電極
９１…電子部品
９２…ケース基板
９３…キャップ材
１０１…電子部品
１０２，１０３…反射層
１０２ａ…凹部
１０４，１０５…ケース基板

Claims (8)

1. 互いに平行に配置された４以上の励振電極及び
   前記励振電極間に配置されており、かつ励振電極に直交する方向または励振電極と平行な方向において同一方向に分極処理されている複数の圧電体層を有し、積層方向に直交する横断面が矩形の積層型圧電体と、
   入力電極、出力電極及び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と第３のグループの励振電極とが、並びに第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積層方向において交互に配置されており、
   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、異なる次数のモードであって、隣り合う３つの次数の高次のモードの振動が励振されかつ結合され、前記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、
   前記積層型圧電体の矩形の横断面の一辺の方向である厚み寸法をＴとし、隣り合う励振電極間の距離をＤとしたときに、Ｔ／Ｄが０．９以下であり、
   前記積層型圧電体に連なるように設けられており、前記厚み寸法Ｔよりも大きな厚みを有する圧電体部分をさらに備え、
   前記積層型圧電体及び圧電体部分を構成するための圧電基板において、該圧電基板の一方面に複数の溝が形成されており、該複数の溝間に挟まれた圧電基板部分が前記積層圧電体を構成しており、残りの圧電基板部分が前記圧電体部分を構成していることを特徴とする、圧電縦効果を利用した縦結合型マルチモード圧電フィルタ。
2. 互いに平行に配置された４以上の励振電極及び
   前記励振電極間に配置されており、かつ励振電極に直交する方向または励振電極と平行な方向において同一方向に分極処理されている複数の圧電体層を有し、積層方向に直交する横断面が矩形の積層型圧電体と、
   入力電極、出力電極及び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と第３のグループの励振電極とが、並びに第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積層方向において交互に配置されており、
   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、異なる次数のモードであって、隣り合う３つの次数の高次のモードの振動が励振されかつ結合され、前記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、
   前記積層型圧電体の矩形の横断面の一辺の方向である厚み寸法をＴとし、隣り合う励振電極間の距離をＤとしたときに、Ｔ／Ｄが０．９以下であり、
   前記積層型圧電体に連なるように設けられており、前記厚み寸法Ｔよりも大きな厚みを有する圧電体部分をさらに備え、
   前記積層型圧電体及び前記圧電体部分を構成するための圧電基板の一方面に溝が形成されており、該溝の底部と圧電基板の他方主面との間の部分が前記積層圧電体を構成しており、前記溝の両側の圧電基板部分が前記圧電体部分を構成していることを特徴とする、圧電縦効果を利用した縦結合型マルチモード圧電フィルタ。
3. 前記入力電極、出力電極及びアース電極が、前記圧電体部分に形成されている、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。
4. 複数の積層型圧電体が前記圧電基板に構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の縦結合型マルチモード圧電フィルタ。
5. 前記異なる次数の振動モードが、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１〜４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。
6. 前記異なる次数のモードの振動が、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１〜４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。
7. 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１〜６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。
8. ケース基板と、
   前記ケース基板上に形成された反射層と、
   前記反射層を介してケース基板に固定された請求項１〜６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とを備え、
   前記反射層の音響インピーダンス値Ｚ₂が、前記縦結合型マルチモード圧電フィルタの積層型圧電体部分を構成している材料の音響インピーダンス値Ｚ₁及び前記ケース基板の音響インピーダンス値Ｚ₃よりも小さい、電子部品。

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