JPH0148696B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、圧電フイルタなどの圧電共振部品
に関する。

たとえばAM受信機用圧電フイルタの中心周波
数は、数100kH台、一例としては450kHzであり、
量産性等、種々の観点からいつて以下の三種類の
フイルタ構造がある。その第一は、ヤーマン形の
フイルタである。このフイルタは、IFTが必須
で、IFTと圧電共振子とのマツチングが難し
い、コイルの信頼性が低い、大形になる、
高価である、などの欠点がある。その第二は、角
板の拡がり振動モードや円板の径方向振動モード
を用いた三端子形のフイルタである。このフイル
タは、比較的大形である、特に円板の第三次高
調波利用の場合、大きさが問題になる、角板の
場合、輪かく振動モードによるスプリアス振動が
強く励振される、などの欠点がある。その第三
は、長方形板の長さ方向振動の二重モード利用の
フイルタである。このフイルタは、二つの共振
子の調整が難かしい、構造が複雑、高価であ
る、などの欠点がある。

この発明の目的は、従来の圧電共振部品とは全
く異なる構造を有し、スプリアス特性及びインピ
ーダンスに優れ、かつ小型で特性のばらつきの少
ない圧電共振部品を提供することにある。

すなわち、この発明の要旨は、圧電共振素子の
長さ振動モードを用いた圧電共振部品であつて、
一方面に長さ方向に延びる第１の溝及び第１の溝
に直交し長さ方向中央からそれぞれ全長の1/3の
位置に配された第２の溝が形成された圧電板と、
該圧電板の一方面上において第１の溝の両側で第
２の溝間に形成された第１、第２の電極と、第２
の溝の外側に形成された第３、第４の電極と、前
記圧電板の他方面に形成された全面電極とを有す
る圧電共振素子と、前記圧電共振素子を収納する
ケースと、圧電共振素子の第１、第２の電極及び
全面電極にそれぞれ電気的に接続されておりかつ
上記ケース外に引出された複数の端子板とを備え
ることを特徴とする圧電共振部品である。

以下にこの発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

この発明は、使用する圧電共振素子の構造に特
徴を有するものであるため、以下の実施例の説明
においては、まず第１図〜第４図を参照して使用
する圧電共振素子の構造及び製造方法を説明す
る。第１図において、２は圧電セラミツク基板
で、その一方主表面に長さｌ方向に沿つた溝３が
設けてあり、この第１の溝３によつて一方主表面
が長さｌ方向に二等分されている。また、長さｌ
方向と交差する方向に第２の溝４，５がそれぞれ
長さｌ方向の中心から1/3ｌの位置に設けてある。
したがつて基板２の一方主表面には、第１の電極
としての入力電極６、第２の電極としての出力電
極７並びに第３の電極としての独立電極８，１０
及び第４の電極としての独立電極９，１１が、溝
３〜５で区切られて設けられている。また、基板
２の他方主表面には、全面電極１２が設けられて
いる。そして長さｌ方向に伸縮する長さ振動モー
ドを用いることとし、基板２における各部寸法
は、たとえば中心周波数が450kHzのとき、長さ
ｌが約4.05mm、幅が0.6mm、厚みが0.3mm、溝３の
深さが0.15mm、溝３の幅が0.15mm、溝４，５の深
さと幅は、電極６，７を電極８もしくは９，１０
もしくは１１から電気的に分離させるだけのもの
であるから適当でよい。第２図は第１図に示す圧
電共振素子１の電気的シンボルを示す。このよう
に第１図に示す圧電共振素子１は、長さ方向の単
一モードの振動を用いたフイルタ素子として使え
る。

この圧電共振素子１の製造方法を以下に説明す
る。一辺が数cmオーダーの矩形板状のセラミツク
焼結体１０１をラツピングして表面を整える。対
向主表面に電極を設ける。この電極は分極処理用
の電極であるとともに、電極６〜１２になるもの
である。分極処理によつて圧電性を付与されたセ
ラミツク焼結体１０１は、第３図に示すように、
製造能率を上げるために、多数集結させて、ダイ
シングソー１３を用いて所定寸法の圧電共振素子
１を切り出すと同時に、溝３〜５を形成する。す
なわち、ダイシングソー１３によれば、カツト精
度が±2μｍと高いため、正確な長さｌを有する
圧電共振素子１を切り出すことができ、従来の製
造方法に比べ、周波数選別、周波数調整といつた
工程が省略できる。たとえば中心周波数455kHz
のものを得たいとき、中心周波数のバラツキは最
大1.2kHz内におさめられた。また、溝３〜５を形
成することによつて必要な外形寸法を有する入力
電極６、出力電極７が分極電極を流用して得られ
る。この点、従来の製造方法では、分極後、分極
電極に振動電極のパターンをレジストインキで印
刷し、エツチングするといつた工程があり、あき
らかに、本発明の方が簡単であるといえる。溝
４，５は、入力電極６、出力電極７の長さｌ方向
の長さを2/3・ｌにするもので、第３高調波を抑
圧する作用効果を有する。したがつて、電極８〜
１１は遊んでいることになる。ダイシングソー１
３は、刃が高速回転しながら第４図の矢印Ａ方向
に移動するもので、深くは切れないが、本発明が
対象にする圧電板の厚み位なら充分役に立つ。

また、第４図の矢印のＢ方向にダイシングソー
１３を動かして適当な値に設定することによつ
て、切断ができたり、任意深さの溝が形成され
る。したがつて、切断したり、溝を形成する一方
法としては、第３図に示すように、複数の圧電焼
結体１０１を集結仮固定してまとめて図の左右方
向に設けるべき溝形成や、切断を行なつたのち、
図の上下方向に設けるべき溝形成や、切断を行な
うと能率的である。

次に、上述の共振素子が収納されるケース及び
他の部材の構造を、第５図〜第１６図を参照して
説明する。第５図〜第７図は、ベース１４を示
し、ベース１４へは後述する入・出力端子板１
５、導電性ゴムシート１６、圧電共振素子１、ア
ース端子板１７が相互の位置関係が規制されて装
着される。アース端子板１７は、後述するが、ケ
ース１８にこれら内部素子を挿入するときケース
１８の内壁面に対するアース端子板１７の形状寸
法を工夫して圧電共振素子１との間に適当な接触
圧が得られるようにしている。ベース１４は、以
下の構造を有している。長方形板状部分１９の両
長辺からは壁２０，２０が部分１９と一体に設け
てあり、両短辺からも低壁２１，２１が一体に設
けてある。また、これら壁２０，２０，２１，２
１で囲まれた内部には、一対の柱状体２２，２
２、四つ一組の柱状体２３，２３，２３，２３が
部分１９と一体にそれぞれ設けてある。そして、
入・出力端子板１５を図中一点鎖線で象徴的に示
したように装着する。

入・出力端子板１５は第８図により明確に示す
ように、入力端子部分２４、出力端子部分２５を
有する。入力端子部分２４は、入力端子部分２４
は、第５図において、下側の壁２０の右端と右側
の低壁２１の下端との間、右側の柱状体２２と右
側の低壁２１との間、上側の壁２０と右上の柱状
体２３との間、そして左上の柱状体２３と右上の
柱状体２３との間の各すき間にはめこまれる。出
力端子部分２５は、第５図において、左側の低壁
２１の下端と下側の壁２０の左端との間、左下の
柱状体２３と下側の壁２０との間、そして左下の
柱状体２３と右下の柱状体２３との間の各すき間
にはめこまれる。図からあきらかなようにはめこ
みを容易にするためのテーパをずい所に設けてい
る。

つぎに、第５図において、四つの柱状体２３，
２３，２３，２３で囲まれた区域に、第９図に示
すような導電性ゴムシート１６を載置する。さら
にゴムシート１６の上に、溝３〜５側を下にして
圧電共振素子１を載置する。圧電共振素子１はベ
ース１４の一対の柱状体２２および四つの柱状体
２３で位置規制される。すると、入・出力端子板
１５の入力端子部分２４、出力端子部分２５の各
先端２６，２７は、圧電共振素子１の入力電極
６、出力電極７に、導電性ゴムシート１６を介し
て接触するのである。このゴムシート１６は、異
方導電性ゴムシートと呼ばれるもので、たとえ
ば、シリコンゴムシートの厚み方向にグラフアイ
トの繊維や金属の細い線を埋めこんだ構成からな
り、シートの厚み方向には導電性を示し、横方向
では絶縁性を示す。したがつて圧電共振素子１の
入力電極６、出力電極７それぞれが、相互短絡な
しに、異方導電性ゴムシート１６を介して入力端
子部分２４の先端２６、出力端子部分２５の先端
２７に接触することになる。

第１０図〜第１２図に、アース端子板１７をよ
り明確に示す。アース端子板１７はリード部分２
８に略Ｈ字の先端部２９が一体に形成されたもの
で中心には接触突起２９１を有している。先端部
２９は、第１０図、第１２図に示すように弓状に
形成されて必要な弾性力が付与されている。さら
に、リード部分２８のケース１８に収容される部
分に略クランク状に折曲げた部分３０を有する。
この折曲げ具合によつて、先端部２９とリード部
分２８とが平行ではなく、それぞれの延長線が交
差するよう（一例として交差角θ＝10゜）にして
おく。

第１３図〜第１５図に、ケース１８の形状をよ
り明確に示す。図に示すように、方向性をもたす
ためにテーパ３１を有する略箱状の成型体の底
面、つまり、入・出力端子板１５やアース端子板
１７が導出される面に開口部３２を有する。内空
間３３はベース１４の外形に相似させるべく奥に
向かつて断面凸字状の拡がりをもつている。開口
部３２の縁は内部素子の挿入を容易にするためテ
ーパ３４を有する。

第１６図は、この発明に関連して示すもので、
ベース１４に、入・出力端子板１５、ゴムシート
１６、圧電共振素子１が積み重ねられ、入・出力
端子板１５のリードフレーム連結部分にアース端
子板１７のリードフレームが重ねられて、アース
端子板１７の接触突起２９１が圧電共振子１の全
面電極１２の中央位置に圧接されたものを、ケー
ス１８に挿入する前の状態を示すものである。図
からもあきらかなように、ケース１８へ挿入する
内部素子が集結されたものを側面からみると、ア
ース端子板１７の成形形状によつてクサビのよう
になつている。この状態でケース１８へ内部素子
を挿入すると、アース端子板１７の先端部２９、
折り曲げ部分３０がケース１８内壁面に圧接され
ることによる反作用で挿入開始から完了する間
も、アース端子板１７とベース１４との間にある
圧電共振素子１、導電性ゴムシート１６、入・出
力端子板１５に適当な圧力が加わつており、挿入
完了後は、アース端子板１７が前述するようにア
ーチ状になつていることによる弾性力と、ゴムシ
ート１６の弾性力とによつて圧電共振素子１保持
に必要な接触圧力が得られるので、各部品相互の
位置ずれもなくケース１８内に収容される。

なお、第１７図〜第１９図は、完成品の状態を
示すものである。アース端子板１７のリード部分
２８が、ベース１４の第５図における下側の壁２
０の真中にある凹部２０１にはまりこんでいる。

ケース１８の開口部３２は、一般的なシール用
樹脂３５によつて封止される。このとき、ベース
１４の第５図における下側の壁２０が開口部３２
のほとんどをふさいでいるので、封止が確実にな
されるとともに余分な樹脂が内部にまわりこむこ
とがなくなる。一般にいつて開口部を封止するの
は開口部の大きさが小さい程確実になされること
は当然である。ところが、ケースの開口部から内
部部品を挿入するには開口部が小さい程困難にな
る。本発明では前述したように、内部部品全体形
状をクサビ形に集結した上で挿入するので、開口
部が小さくても挿入が容易になつて、機械による
組立てが可能になり、このため自動組立が可能な
上に封止も確実になされるといつた相乗的効果を
もつのである。

第２０図は本発明に関する圧電共振素子を一個
用いたフイルタの選択特性曲線を示す。第２１図
はこれにさらにIFTを一個縦続接続したものの選
択特性曲線を示す。第２２図は、本発明に関する
圧電共振素子を二個結合コンデンサを介さずに直
接縦続接続したものの選択特性曲線を示す。第２
３図はこれにさらにIFTを一個縦続接続したもの
の選択特性曲線を示す。第２４図は本発明に関す
る圧電共振素子を二個とIFT一個を縦続接続した
フイルタのスプリアス特性を示す。

以上の説明からもあきらかなように、この発明
は、長さ振動モードを用いた圧電共振部品であつ
て、圧電板の一方面において第１の溝の両側にお
いて第２の溝間に第１、第２の電極が形成されて
おり、第２の溝の外側に第３、第４の電極が形成
されており、他方面に全面電極が形成された長さ
振動モードを利用した圧電共振素子を用いたの
で、以下のような効果を有する。

第１に、長さ振動モードを利用するものである
ため、共振素子の小型化、ひいては圧電共振部品
の小型化が図れる。従来の角板の拡がり振動モー
ドを用いた三端子型フイルタと比べた場合、本発
明に用いる共振素子は１素子で体積比にして1/4
になる。また、２素子であれば、1/4＋1/4＝1/8
といつたように、使用する共振素子数が多いほど
大きさを効果的に低減することができる。

第２に、長さ振動モードを用いるものであるた
め、他の振動モードが励振されにくく、従つて、
長波帯、中波帯（〜2.5MHz）におけるスプリア
ス特性が優れている。特に、本発明では、第２の
溝が圧電板の長さ方向中央から全長の1/3の位置
に形成されているので、第１及び第２の電極の長
さ方向の長さが３分の２にされ、従つて第３高調
波が効果的に抑圧される。よつて、AMラジオの
中間周波回路のフイルタに好適に用いることがで
きる。

第３に、長さ振動モードを利用した共振素子を
用いるので、素子が変わつても、中心周波数が
少々変わつても、インピーダンスがほぼ一定で変
化しないため、IFTと組合わせた場合、IFTの仕
様をその都度変更する必要がない。

第４に、圧電板の一方面に溝が形成されている
ので、第１、第２の電極を入出力電極とした場合
入出力間のストレー容量が少なく、従来の角板の
拡がり振動モードを用いた三端子型フイルタに比
べ中心周波数を境にして高域側、低域側の選択特
性曲線の対称性が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、圧電共振素子の斜視図、第２図は、
第１図示のものの電気シンボル図、第３図は、セ
ラミツク焼結体複数の正面図、第４図は、本発明
を説明するための側面説明図、第５図は、ベース
の正面図、第６図は、同、底面からみた破断図、
第７図は、同、側面からみた破断図、第８図は、
入・出力端子板の正面図、第９図は、ゴムシート
の正面図、第１０図は、アース端子板の上面図、
第１１図は、同、正面図、第１２図は、同、側面
図、第１３図は、ケースの側面図、第１４図は、
同、正面図、第１５図は、同、底面図、第１６図
は、本発明に関する圧電共振部品の分解断面図、
第１７図は、同、正面図、第１８図は、同、断面
図、第１９図は、底面からみた破断図、第２０図
〜第２３図は、選択特性曲線図、第２４図は、ス
プリアス特性曲線図である。 １……圧電共振素子、２……圧電セラミツク基
板、３〜５……溝、６……入力電極、７……出力
電極、８〜１１……独立電極、１２……全面電
極、１３……ダンシングソー、１４……ベース、
１５……入・出力端子板、１６……導電性ゴムシ
ート、１７……アース端子板、１８……ケース、
１９……長方形板状部分、２０……壁、２１……
低壁、２２……柱状体、２３……柱状体、２４…
…入力端子部分、２５……出力端子部分、２６…
…先端、２７……先端、２８……リード部分、２
９……先端部、３０……折り曲げ部分、３１……
テーパ、３２……開口部、３３……内空間、３４
……テーパ、３５……シール用樹脂、１０１……
セラミツク焼結体、２９１……接触突起。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧電共振素子の長さ振動モードを用いた圧電
   共振部品であつて、 一方面に長さ方向に延びる第１の溝及び第１の
   溝に直交し、長さ方向中央からそれぞれ全長の1/
   ３の位置に配された第２の溝が形成された圧電板
   と、該圧電板の一方面上において第１の溝の両側
   において第２の溝間に形成された第１、第２の電
   極と、第２の溝の外側に形成された第３、第４の
   電極と、圧電板の他方面に形成された全面電極と
   を有する圧電共振素子と、 前記圧電共振素子を収納するケースと、 前記圧電共振素子の第１、第２の電極及び全面
   電極に、それぞれ、電気的に接続されておりかつ
   前記ケース外に引出された複数の端子板とを備え
   ることを特徴とする、圧電共振部品。