JPH10303694A - 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプリアスが小さく、共振周波数と反共振周
波数との差ΔＦが大きく、小型化が容易であり、外部電
極が断線しにくく、機械的品質係数Ｑｍが劣化せず、共
振周波数の電圧依存性が大きくならず、基体が撓みにく
い圧電共振子を提供する。 【解決手段】 圧電共振子１０は、直方体状の基体１２
を含む。基体１２は、積層される１２層の圧電体層１４
を含む。中間の圧電体層１４は、互いに逆向きに分極さ
れる。中間の圧電体層１４の主面には、電極１６および
１８が、基体１２の中心軸を中心にして回転対称に対向
し、かつ、基体１２の両側面から交互に露出するように
形成される。基体１２の両側面には、外部電極２０およ
び２２が、電極１６および１８に交互に接続されるよう
に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は圧電共振子および
それを用いた電子部品に関し、特にたとえば、圧電体の
機械的共振を利用した圧電共振子、およびそれを用いた
発振子，ディスクリミネータ，フィルタなどの電子部品
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３２は従来の圧電共振子の一例を示す
斜視図である。圧電共振子１は、たとえば平面視長方形
の板状の圧電体基板２を含む。圧電体基板２は、厚み方
向に分極される。圧電体基板２の両面には、電極３が形
成される。この電極３間に信号を入力することにより、
圧電体基板２の厚み方向に電界が印加され、圧電体基板
２は長さ方向に振動する。また、図３３に示すように、
平面視正方形の板状の圧電体基板２の両面に電極３を形
成した圧電共振子１がある。この圧電共振子１において
も、圧電体基板２は厚み方向に分極されている。この圧
電共振子１では、電極３間に信号を入力することによ
り、圧電体基板２の厚み方向に電界が印加され、圧電体
基板２が拡がり振動する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの圧電共振子
は、電界方向および分極方向と振動方向とが異なる圧電
横効果を利用している。この圧電横効果を利用した圧電
共振子の電気機械結合係数は、電界方向および分極方向
と振動方向とが一致した圧電縦効果を利用した圧電共振
子に比べて小さい。そのため、圧電横効果を利用した圧
電共振子では、共振周波数と反共振周波数との差ΔＦが
比較的小さい。このことは、圧電共振子を発振子やフィ
ルタとして使用したときに、帯域幅が小さいという欠点
につながる。そのため、圧電共振子やそれを用いた電子
部品において、特性の設計自由度が小さい。

【０００４】また、図３２に示す圧電共振子において
は、長さモードの１次共振を利用しているが、構造的
に、３次，５次などの奇数倍の高次モードや、幅モード
のスプリアスも大きく発生してしまう。このスプリアス
を抑制するために、圧電共振子に研磨加工を施したり、
質量を付加したり、電極形状を変更するなどの対策が考
えられるが、これらは製造コストの上昇につながる。

【０００５】さらに、図３２に示す圧電共振子の場合、
圧電体基板が平面視長方形の板状であるため、強度的な
制約からあまり厚みを薄くすることができない。そのた
め、電極間距離を小さくできず、端子間容量を大きくす
ることができない。これは、外部回路とのインピーダン
ス整合をとる場合に、極めて不都合である。また、複数
の圧電共振子を直列および並列に交互に接続し、ラダー
型フィルタを形成する場合、通過帯域幅以外での減衰量
を大きくするためには直列共振子と並列共振子の容量比
を大きくする必要がある。しかしながら、上述のように
形状的な限界があり、大きい減衰量を得ることができな
い場合がある。

【０００６】また、図３３に示す圧電共振子では、拡が
りモードの１次共振を利用しているが、構造的に、拡が
りの３倍波や厚みモードなどのスプリアスが大きく発生
する可能性が高い。さらに、この圧電共振子では、長さ
振動を利用する圧電共振子に比べて、同じ共振周波数を
得るためにはサイズが大きくなり、小型化が困難であ
る。また、複数の圧電共振子を用いてラダー型フィルタ
を形成する場合、直列共振子と並列共振子の容量比を大
きくするために、直列に接続される共振子の厚みを大き
くするだけでなく、圧電体基板の一部にのみ電極を形成
して容量を小さくする手法が採用されている。この場
合、部分電極にすることによって、容量だけでなく共振
周波数と反共振周波数との差ΔＦも低下してしまう。そ
れに合わせて、並列に接続される共振子についても、Δ
Ｆを小さくしなければならず、結果的に圧電体基板の圧
電性を有効に生かせず、フィルタの通過帯域幅を大きく
できないという問題がある。

【０００７】そこで、スプリアスが小さく、共振周波数
と反共振周波数との差ΔＦが大きい積層構造の圧電共振
子が考え出された。図３４はこのような積層構造の圧電
共振子の一例を示す図解図である。図３４に示す圧電共
振子４は、長手方向を有する基体５を構成する複数の圧
電体層６と複数の電極７とが交互に積層され、複数の圧
電体層６が基体の長手方向に分極された積層構造の圧電
共振子である。積層構造の圧電共振子４では、圧電体層
６の分極方向と電界方向と振動方向とが一致し、圧電縦
効果を利用するため、振動方向が分極方向および電界方
向と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くなり、共振周波数と反共振周
波数との差ΔＦが大きくなる。さらに、積層構造の圧電
共振子４では、圧電縦効果を利用することにより、幅モ
ードや厚みモードなどのような基本振動と異なるモード
の振動が発生しにくくなる。

【０００８】この積層構造の圧電共振子４では、基体５
のすべての側面で電極７の端部が露出している。そのた
め、基体５の一方の側面において、１つおきの電極７の
端部が絶縁樹脂膜８ａで被覆された上で、外部電極９ａ
が他の１つおきの電極７に接続されるように形成され
る。また、基体５の一方の側面に対向する他方の側面に
おいて、絶縁樹脂膜８ａが形成された１つおきの電極７
に外部電極９ｂが接続されるように、他の１つおきの電
極７の端部が絶縁樹脂膜８ｂで被覆された上で、外部電
極９ｂが形成される。この積層構造の圧電共振子４で
は、基体５の長手方向と直交する断面の面積ないしは圧
電体層６の主面の面積をＳとし、圧電体層６の厚みない
しは電極７間の距離をＴとし、電極７間の層数をｎとす
ると、外部電極９ａ，９ｂ間の静電容量Ｃは、Ｃ∝ｎＳ
／Ｔで表される。そのため、この積層構造の圧電共振子
４では、面積Ｓを小さくして小型化しながら同一の静電
容量Ｃを得るためには、Ｔを小さくするかｎを大きくす
ればよい。ところが、それらの絶縁樹脂膜８ａ，８ｂは
電極７の間隔がたとえば１００μｍ以下の小型の圧電共
振子ではたとえば印刷などの方法によって位置精度よく
形成することが難しいため、圧電振動子そのものの小型
化が困難である。

【０００９】また、この積層構造の圧電共振子４では、
絶縁樹脂膜８ａ，８ｂ上に形成された外部電極９ａ，９
ｂが、絶縁樹脂膜８ａ，８ｂとの熱膨張係数の違いか
ら、その後のプロセスなどにおけるヒートショックある
いはヒートサイクルなどによって、図３４に示すように
絶縁樹脂膜８ａ，８ｂ上で断線するおそれがあった。

【００１０】なお、図３４に示す積層構造の圧電共振子
４において、絶縁樹脂膜８ａ，８ｂ上の外部電極９ａ，
９ｂが断線しにくくなるようにするために、図３５に示
すように、外部電極９ａ，９ｂの表面に導電性樹脂層９
ｃ，９ｄを形成することが考えられる。

【００１１】しかしながら、そのように基体５の側面に
絶縁樹脂膜８ａ，８ｂや導電性樹脂層９ｃ，９ｄを形成
すると、基体５の側面に大きな負荷質量が形成されるこ
とになり、機械的品質係数Ｑｍが劣化したり、共振周波
数の電圧依存性が大きくなったりしてしまう。

【００１２】そこで、そのような絶縁樹脂膜や導電性樹
脂層を用いない積層構造の圧電共振子が考え出された。
図３６はこのような積層構造の圧電共振子の一例を示す
図解図である。図３６に示す圧電共振子４では、特に、
１つおきの電極７が、図３７（ａ）に示すように、圧電
体層６の主面において上辺の中間部分から一端側部分で
除去され、他の１つおきの電極７が、図３７（ｂ）に示
すように、圧電体層６の主面において上辺の中間部分か
ら他端側部分で除去される。また、外部電極９ａ，９ｂ
が、電極７に交互に接続されるように、基体５の上側の
側面に２列に形成される。

【００１３】ところが、図３６に示す圧電共振子４で
は、図３８に示すように、電極７，７の電気的容量を構
成すべき対向する部分が基体５の中心軸からずれている
ので、圧電体層６に発生する駆動力が基体５の中心軸か
らずれ、振動時に基体５が撓んでしまう。そのため、基
体５の撓みによって、スプリアスが生じ、そのスプリア
スの共振周波数が共振点と反共振点との間にある場合に
は、特性が不良になってしまう。

【００１４】それゆえに、この発明の主たる目的は、ス
プリアスが小さく、共振周波数と反共振周波数との差Δ
Ｆが大きく、小型化が容易であり、外部電極が断線しに
くく、機械的品質係数Ｑｍが劣化せず、共振周波数の電
圧依存性が大きくならず、基体が撓みにくい圧電共振子
およびそれを用いた電子部品を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる圧電共
振子は、長手方向を有する基体と、基体の長手方向と直
交しかつ基体の長手方向に間隔を隔てて配置される複数
の電極と、基体の表面に形成され、複数の電極に接続さ
れる一対の外部電極とを含み、基体は、積層される複数
の圧電体層を含み、複数の圧電体層は、基体の長手方向
に分極され、複数の電極は、圧電体層において基体の長
手方向に直交する面に形成され、複数の電極のうち一対
の外部電極の一方に接続される電極は、基体の表面の一
対の外部電極の他方が形成される部分には露出しないよ
うに形成され、複数の電極のうち一対の外部電極の他方
に接続される電極は、基体の表面の一対の外部電極の一
方が形成される部分には露出しないように形成され、さ
らに複数の電極は、対向する電極を重ね合わせた形状の
中心軸あるいは中心点が基体の長手方向に垂直な面にお
いて基体の中心軸あるいは中心点と一致していることを
特徴とした、圧電共振子である。この発明にかかる圧電
共振子において、一対の外部電極は、たとえば、基体の
異なった側面にそれぞれ形成されるか、基体の１つの側
面に形成される。さらに、この発明にかかる圧電共振子
において、支持部材と、基体の長手方向のほぼ中央部と
支持部材との間に配置される取付部材とが含まれてもよ
い。また、この発明にかかる電子部品は、上述の圧電共
振子を用いた電子部品であって、支持部材を、表面にパ
ターン電極の形成された絶縁体基板で構成し、絶縁体基
板上に取付部材を介して基体を取り付けるとともに、絶
縁体基板上に基体を覆うようにキャップを配置したこと
を特徴とする、電子部品である。さらに、この発明にか
かる電子部品は、上述の圧電共振子を用いた電子部品で
あって、支持部材を、表面にパターン電極の形成された
絶縁体基板で構成し、絶縁体基板上に、ラダー型フィル
タを構成するように複数の基体を取付部材を介して取り
付けるとともに、絶縁体基板上に基体を覆うようにキャ
ップを配置したことを特徴とする、電子部品である。

【００１６】この発明にかかる圧電共振子では、圧電体
層の分極方向および電界方向と振動方向とが一致し、圧
電縦効果を利用している。そのため、振動方向が分極方
向および電界方向と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くなり、共振周
波数と反共振周波数との差ΔＦが大きくなる。また、圧
電縦効果を利用することにより、幅モードや厚みモード
などのような長さモードの基本振動と異なるモードの振
動が発生しにくくなる。また、この発明にかかる圧電共
振子では、複数の電極のうち一対の外部電極の一方に接
続される電極が、基体の表面の一対の外部電極の他方が
形成される部分には露出しないように形成され、さらに
複数の電極のうち一対の外部電極の他方に接続される電
極が、基体の表面の一対の外部電極の一方が形成される
部分には露出しないように形成されるので、基体の表面
には、電極の端部を絶縁するための絶縁樹脂膜を形成す
る必要がない。そのため、電極の間隔を狭くすることが
でき、小型化が容易となる。さらに、この発明にかかる
圧電共振子では、一方の外部電極と他方の外部電極に電
気的に接続される電極との間および他方の外部電極と一
方の外部電極に電気的に接続される電極との間に絶縁樹
脂膜が形成されないので、ヒートショックあるいはヒー
トサイクルなどによって、外部電極が断線しにくくな
る。また、この発明にかかる圧電共振子では、基体の表
面に絶縁樹脂膜や導電性樹脂層など負荷質量が形成され
ないので、機械的品質係数Ｑｍが劣化せず、共振周波数
の電圧依存性も大きくならない。さらに、この発明にか
かる圧電共振子では、複数の電極は、対向する電極を重
ね合わせた形状の中心軸あるいは中心点が基体の長手方
向に垂直な面において基体の中心軸あるいは中心点と一
致するように形成されているので、圧電体層に発生する
駆動力が基体の中心軸からずれなく、基体が撓みにく
い。そのため、基体の撓みによるスプリアスが生じにく
く、特性も不良になりにくい。さらに、この発明にかか
る圧電共振子を用いて、発振子，ディスクリミネータ，
フィルタなどの電子部品を作製する場合、パターン電極
を形成した絶縁体基板上に圧電共振子を取り付け、さら
にキャップで覆うことによって、チップ型の電子部品と
することができる。

【００１７】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。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１はこの発明にかかる圧電共振
子の一例を示す斜視図であり、図２はその図解図であ
る。図１および図２に示す圧電共振子１０は、たとえば
３．８ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの直方体状の基体１２を含
む。基体１２は、たとえば圧電セラミックからなり積層
される１２層の圧電体層１４を含む。これらの圧電体層
１４は、それぞれ、同じ寸法に形成される。また、これ
らの圧電体層１４のうち中間の８層の圧電体層１４は、
図２の矢印で示すように、隣合う圧電体層１４の分極方
向が互いに逆向きになるように基体１２の長手方向に分
極される。

【００１９】分極される中間の８層の圧電体層１４にお
いて基体１２の長手方向に直交する主面には、一方の電
極１６および他方の電極１８が交互に形成される。した
がって、これらの電極１６および１８は、基体１２の長
手方向に直交しかつ基体１２の長手方向に間隔を隔てて
配置される。また、一方の電極１６は、図３（ａ）に示
すように、圧電体層１４の主面において一方の縦辺部分
を除く部分に形成される。さらに、他方の電極１８は、
図３（ｂ）に示すように、圧電体層１４の主面において
他方の縦辺部分を除く部分に形成される。したがって、
一方の電極１６は、基体１２の一方の側面を含む３側面
から露出するがその一方の側面に対向する他方の側面か
ら露出しないように形成される。また、他方の電極１８
は、基体１２の一方の側面から露出しないがその一方の
側面に対向する他方の側面を含む３側面から露出するよ
うに形成される。

【００２０】基体１２の対向する一方の側面および他方
の側面には、外部電極２０および２２がそれぞれ形成さ
れる。したがって、一方の外部電極２０は一方の電極１
６に接続され、他方の外部電極２２は他方の電極１８に
接続される。

【００２１】この圧電共振子１０では、外部電極２０，
２２が入出力電極として使用される。このとき、外部電
極２０，２２に信号を与えることにより、隣合う電極１
６，１８間に電界が印加されるため、基体１２の両端の
４層の圧電体層１４を除く中間の８層の圧電体層１４は
圧電的に活性となる。この場合、基体１２の互いに逆向
きに分極した圧電体層１４に、互いに逆向きの電圧が印
加されるため、圧電体層１４は全体として同じ向きに伸
縮しようとする。つまり、外部電極２０，２２に接続さ
れた電極１６，１８によって、個々の圧電体層１４に、
基体１２の長手方向の交流電界を印加し、個々の圧電体
層１４に伸縮の駆動力を発生させることによって、圧電
共振子１０全体としては、基体１２の長手方向の中心部
をノードとした長さ振動モードの基本振動が励振され
る。

【００２２】この圧電共振子１０では、圧電体層１４の
分極方向，入力信号による電界方向および圧電体層１４
の振動方向が一致する。つまり、この圧電共振子１０
は、圧電縦効果を利用した共振子となる。この圧電共振
子１０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、この圧電共振子１０で
は、従来の圧電横効果を利用した圧電共振子に比べて、
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１０では、従来の圧電横効果を利
用した圧電共振子に比べて、帯域幅の大きい特性を得る
ことができる。

【００２３】圧電縦効果と圧電横効果の違いを測定する
ために、図４，図５および図６に示す圧電共振子を作製
した。図４に示す圧電共振子は、４．０ｍｍ×１．０ｍ
ｍ×０．３８ｍｍの圧電体基板の厚み方向の両面に電極
を形成したものである。圧電体基板は、厚み方向に分極
されており、電極に信号を与えることによって、長さ振
動が励振される。図５に示す圧電共振子は、図４に示す
圧電共振子と同じ寸法で、圧電体基板の長手方向の両面
に電極を形成したものである。圧電体基板は、長手方向
に分極されており、電極に信号を与えることによって、
長さ振動が励振される。また、図６に示す圧電共振子
は、４．７ｍｍ×４．７ｍｍ×０．３８ｍｍの圧電体基
板の厚み方向の両面に電極を形成したものである。圧電
体基板は厚み方向に分極されており、電極に信号を与え
ることによって、拡がり振動が励振される。つまり、図
４および図６に示す圧電共振子が圧電横効果を利用して
おり、図５に示す圧電共振子が圧電縦効果を利用してい
る。

【００２４】これらの圧電共振子について、共振周波数
Ｆｒと電気機械結合係数Ｋを測定し、その結果を表１，
表２および表３に示した。表１は図４に示す圧電共振子
の測定結果であり、表２は図５に示す圧電共振子の測定
結果であり、表３は図６に示す圧電共振子の測定結果で
ある。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】これらの測定結果からわかるように、圧電
縦効果を利用した圧電共振子のほうが、圧電横効果を利
用した圧電共振子より電気機械結合係数Ｋが大きく、し
たがって共振周波数と反共振周波数の差ΔＦが大きい。
また、圧電縦効果を利用した圧電共振子で最も大きいス
プリアスについては、長さの３倍波で電気機械結合係数
Ｋが１２．２％である。しかも、基本振動と異なる幅モ
ードにおける電気機械結合係数Ｋは４．０％と小さい。
それに対して、圧電横効果を利用した長さ振動の圧電共
振子では、幅モードにおける電気機械結合係数Ｋが２
５．２％と大きく、圧電横効果を利用した拡がり振動の
圧電共振子では、厚みモードにおける電気機械結合係数
Ｋが２３．３％と大きい。したがって、圧電縦効果を利
用した圧電共振子は、圧電横効果を利用した圧電共振子
に比べて、スプリアスが小さいことがわかる。

【００２９】また、図１および図２に示す圧電共振子１
０では、図３４に示す積層構造の圧電共振子４と比べ
て、一方の外部電極２０に接続される一方の電極１６
が、他方の外部電極２２が形成される基体１２の側面に
は露出しないように形成され、さらに他方の外部電極２
２に接続される他方の電極１８が、一方の外部電極２０
が形成される基体１２の側面には露出しないように形成
されるので、基体１２の側面には、電極１６，１８の端
部を絶縁するための絶縁樹脂膜を形成する必要がない。
そのため、電極１６，１８の間隔を狭くすることがで
き、小型化が容易となる。

【００３０】さらに、この圧電共振子１０では、図３４
に示す積層構造の圧電共振子４と比べて、外部電極２
０，２２と基体１２との間に絶縁樹脂膜が形成されない
ので、ヒートショックあるいはヒートサイクルなどによ
って、外部電極２０，２２が断線しにくくなる。

【００３１】また、この圧電共振子１０では、基体１２
の側面に絶縁樹脂膜や導電性樹脂層などの負荷質量が形
成されないので、機械的品質係数Ｑｍが劣化せず、共振
周波数の電圧依存性も大きくならない。

【００３２】さらに、この圧電共振子１０では、図７に
示すように、電極１６，１８の重ね合わせた形状の中心
軸Ｌ１あるいは中心点Ｐ１が基体１２の長手方向に垂直
な面における中心軸Ｌ２あるいは中心点Ｐ２と一致する
ように形成されているので、圧電体層１４に発生する駆
動力が基体１２の中心軸からずれなく、基体１２が撓み
にくい。そのため、基体１２の撓みによるスプリアスが
生じにくく、特性も不良になりにくい。

【００３３】また、この圧電共振子１０では、電極１
６，１８が圧電体層１４の主面に部分的に形成されるの
で、電極１６，１８の対向する面積を調整することによ
って、ΔＦを調整することができ、特性の設計自由度が
大きい。

【００３４】さらに、この圧電共振子１０では、たとえ
ば電極１６，１８の対向する面積、圧電体層１４および
電極１６，１８の数、圧電体層１４において基体１２の
長手方向における寸法を調整することによって、共振子
の電気的容量を調整することができる。つまり、電極１
６，１８の対向する面積を広くしたり圧電体層１４およ
び電極１６，１８の数を増やしたり圧電体層１４におい
て基体１２の長手方向における寸法を短くしたりすれ
ば、共振子の電気的容量を大きくすることができ、逆
に、電極１６，１８の対向する面積を狭くしたり圧電体
層１４および電極１６，１８の数を減らしたり圧電体層
１４において基体１２の長手方向における寸法を長くし
たりすれば、共振子の電気的容量を小さくすることがで
きる。したがって、圧電共振子１０の電極１６，１８の
対向する面積、圧電体層１４および電極１６，１８の
数、圧電体層１４において基体１２の長手方向における
寸法を調整することにより、電気的容量を調整すること
ができ、電気的容量の設計自由度が大きい。そのため、
圧電共振子１０を回路基板などに実装するとき、外部回
路とのインピーダンス整合をとることが容易である。

【００３５】また、この圧電共振子１０では、電極１
６，１８の端部の絶縁性を維持するために圧電体層１４
の主面において電極１６，１８が形成されない部分の幅
を一定にしたままで、共振子の上下方向の寸法を縮小し
て形成しても圧電体層１４の主面の面積に対する電極１
６，１８の対向する面積の割合が変わらないので、圧電
体層１４に発生する駆動力の効率を落とすことなく低背
化が可能である。

【００３６】図８はこの発明にかかる圧電共振子の他の
例を示す図解図である。図８に示す圧電共振子は、図１
および図２に示す圧電共振子と比べて、電極１６，１８
においてその形状が異なる。

【００３７】図８に示す圧電共振子１０では、一方の電
極１６は、図９（ａ）に示すように、圧電体層１４の主
面において中央部分から一方の縦辺の中間部分にわたっ
て形成され、他方の電極１８は、その電極１６と鏡像の
形状をなし、図９（ｂ）に示すように、圧電体層１４の
主面において中央部分から他方の縦辺の中間部分にわた
って形成される。また、図８には図示されていないが、
一方の外部電極２０は一方の電極１６に接続される。さ
らに、他方の外部電極２２は他方の電極１８に接続され
る。

【００３８】図８に示す圧電共振子１０では、特に、電
極１６，１８が共振子の表面に全く露出していないの
で、電極１６，１８の耐湿性が向上するとともに、電極
１６，１８間の絶縁抵抗が劣化しにくくなるという別の
効果も奏する。

【００３９】図１０はこの発明にかかる圧電共振子のさ
らに他の例を示す図解図である。図１０に示す圧電共振
子は、上述の各圧電共振子と比べて、特に、電極１６，
１８および外部電極２０，２２において異なる。

【００４０】すなわち、図１０に示す圧電共振子１０で
は、一方の電極１６は、図１１（ａ）に示すように、圧
電体層１４の主面において中央部分から一方の縦辺、上
辺および下辺の３辺の各中間部分にわたって形成され、
他方の電極１８は、その電極１６と鏡像の形状をなし、
図１１（ｂ）に示すように、圧電体層１４の主面におい
て中央部分から他方の縦辺、上辺および下辺の３辺の各
中間部分にわたって形成される。

【００４１】また、外部電極２０は、一方の電極１６に
接続されるように、基体１２の一方の側面、上側の側面
および下側の側面に、それぞれ形成される。また、外部
電極２２は、他方の電極１８に接続されるように、基体
１２の他方の側面、上側の側面および下側の側面に、そ
れぞれ形成される。この場合、基体１２の上側の側面お
よび下側の側面には、外部電極２０および２２が、それ
ぞれ１列ずつに形成される。

【００４２】図１０に示す圧電共振子１０では、特に、
外部電極２０および２２が基体１２の異なった３側面に
それぞれ形成されているので、そのままの状態、横にし
た状態、あるいは、逆さにした状態でたとえば回路基板
などに実装することができるという別の効果も奏する。

【００４３】なお、図１０に示す圧電共振子１０におい
て、一方の電極１６は、図１２（ａ）に示すように、図
１１（ａ）に示す電極形状と比べて、圧電体層１４の両
側の縦辺部分に形成されなく、さらに、他方の電極１８
は、その電極１６と鏡像の形状をなし、図１２（ｂ）に
示すように、図１１（ｂ）に示す電極形状と比べて、圧
電体層１４の主面において両側の縦辺部分に形成されな
くてもよい。

【００４４】また、図１０に示す圧電共振子１０におい
て、一方の電極１６は、図１３（ａ）に示すように、圧
電体層１４の主面において中央部分から両側の縦辺部分
にわたって形成され、さらに、他方の電極１８は、その
電極１６と鏡像の形状をなし、図１３（ｂ）に示すよう
に、圧電体層１４の主面において中央部分から両側の縦
辺部分にわたって形成されてもよい。この場合、特に、
共振子の形状を幅方向に縮小して形成しても圧電体層１
４の主面に対する電極１６，１８の対向する面積の割合
があまり変わらないので、圧電体層１４に発生する駆動
力の効率を落とすことなく幅方向において縮小すること
ができるという別の効果も奏する。

【００４５】このほか、図１０に示す圧電共振子１０に
おいて、電極１６および１８は、図１４（ａ）および図
１４（ｂ）、図１５（ａ）および図１５（ｂ）、図１６
（ａ）および図１６（ｂ）、あるいは、図１７（ａ）お
よび図１７（ｂ）に示すような形状のものでもよい。

【００４６】なお、図１０に示す圧電共振子１０におい
ては、一方の電極１６のみに接続される外部電極２０
と、他方の電極１８のみに接続される外部電極２２と
が、少なくとも１つずつ形成されていればよい。

【００４７】上述の各圧電共振子１０では、基体１２の
長手方向における中間部分が圧電的に活性となり振動す
るように構成され、基体１２の長手方向における両端部
分が圧電的に活性とならない不活性部で形成されてい
る。圧電体層が分極され、かつ電界が印加されたときに
のみ、圧電的に活性になるのであり、それ以外は圧電的
に不活性となるため、不活性部２４は、このようなもの
であれば、他の構造のものでもよい。

【００４８】上述の圧電共振子１０を用いて、発振子や
ディスクリミネータなどの電子部品が作製される。図１
８は、電子部品６０の一例を示す斜視図である。電子部
品６０は、支持部材としての絶縁体基板６２を含む。絶
縁体基板６２の対向する端部には、それぞれ２つずつ凹
部６４が形成される。絶縁体基板６２の一方面上には、
図１９に示すように、２つのパターン電極６６，６８が
形成される。一方のパターン電極６６は、対向する凹部
６４間に形成され、その一端側から絶縁体基板６２の中
央部に向かって、Ｌ字状に延びる部分を有する。また、
他方のパターン電極６８は、別の対向する凹部６４間に
形成され、その他端側から絶縁体基板６２の中央部に向
かって、直線状に延びる部分を有する。これらのパター
ン電極６６，６８は、絶縁体基板６２の凹部６４から他
方面に向かって、回り込むように形成される。

【００４９】絶縁体基板６２の中央部におけるパターン
電極６６の端部には、導電性接着剤などによって取付部
材としての突起７０が形成される。そして、図２０に示
すように、突起７０上に、上述の圧電共振子１０が取り
付けられる。このとき、基体１２の中央部が突起７０上
に配置され、たとえば圧電共振子１０の外部電極２２が
突起７０に接合される。なお、突起７０は、圧電共振子
１０側に先に形成されてもよい。そして、他方の外部電
極２０が、導電ワイヤ７２などによって、パターン電極
６８に接続される。このとき、導電ワイヤ７２は、圧電
共振子１０の外部電極２０の中央部に接続される。

【００５０】さらに、絶縁体基板６２上に、金属キャッ
プ７４がかぶせられる。このとき、金属キャップ７４と
パターン電極６６，６８とが導通しないように、絶縁体
基板６２およびパターン電極６６，６８上に絶縁性樹脂
が塗布される。そして、金属キャップ７４がかぶせられ
ることによって、電子部品６０が作製される。この電子
部品６０では、絶縁体基板６２の凹部６４から裏面に回
り込むように形成されたパターン電極６６，６８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。

【００５１】この電子部品６０では、突起７０が形成さ
れ、この突起７０に圧電共振子１０の中央部が固定され
ているため、圧電共振子１０の端部が絶縁体基板６２か
ら離れた状態で配置され、振動が阻害されない。また、
圧電共振子１０のノード点である中央部が突起７０に固
定されるとともに、導電ワイヤ７２が接続されるため、
励振される長さ振動が弱められない。

【００５２】また、この電子部品６０は、ＩＣなどとと
もに回路基板などに取り付けて用いられ、たとえば発振
子やディスクリミネータとして用いられる。このような
構造の電子部品６０では、金属キャップ７４で密封・保
護されているため、リフロー半田などによる取り付けが
可能なチップ部品として使用することができる。

【００５３】この電子部品６０を発振子として使用する
場合、上述の圧電共振子１０が用いられているので、ス
プリアスが小さく抑えられ、スプリアスによる異常発振
を防止することができる。また、圧電共振子１０の容量
値を自由に設定できるため、外部回路とのインピーダン
ス整合をとることが容易である。特に、電圧制御発振器
用の発振子として使用する場合、共振子のΔＦが大きい
ので、従来にはない広い周波数可変範囲を得ることがで
きる。

【００５４】また、この電子部品６０をディスクリミネ
ータとして用いる場合、共振子のΔＦが大きいという特
徴は、ピークセパレーションが広いという特徴につなが
る。さらに、共振子の容量設計範囲が広いため、外部回
路とのインピーダンス整合をとることが容易である。

【００５５】なお、絶縁体基板６２に圧電共振子１０を
取り付ける構造として、図２１および図２２に示すよう
に、パターン電極６６，６８の両方に導電性接着剤など
の導電材料で形成した突起７０を形成し、圧電共振子１
０の外部電極２０，２２を２つの突起７０に接続しても
よい。また、図２３および図２４に示すように、絶縁体
基板６２上に絶縁性接着剤などの絶縁材料で突起７０を
形成し、導電ワイヤ７２などを用いて、圧電共振子１０
の外部電極２０，２２とパターン電極６６，６８とを接
続してもよい。なお、突起７０は、圧電共振子１０側に
先に形成されてもよい。

【００５６】図２５はこの発明にかかる圧電共振子を用
いた電子部品の他の例を示す図解図であり、図２６はそ
の圧電共振子の取り付け構造を示す側面図である。図２
５および図２６に示す電子部品では、図２１および図２
２に示す電子部品と比べて、特に、たとえば図１０に示
すように基体１２の１側面に外部電極２０，２２が形成
された圧電共振子１０が用いられている。

【００５７】図２７はこの発明にかかる圧電共振子を用
いた電子部品としてのラダー型フィルタの一例を示す要
部平面図であり、図２８はその要部分解斜視図である。
図２７および図２８に示す電子部品６０では、支持部材
としての絶縁体基板６２上に、４つのパターン電極９
０，９２，９４，９６が形成される。これらのパターン
電極９０〜９６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、絶縁体基板６２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。また、１番目のランドには１つの突起９８が、
２番目のランドには２つの突起１００，１０２が、３番
目のランドには２つの突起１０４，１０６が、４番目の
ランドには２つの突起１０８，１１０が、５番目のラン
ドには１つの突起１１２が、それぞれ、導電性接着剤な
どで取付部材として形成される。この場合、これらの突
起９８〜１１２は、間隔を隔てて一列に配置される。

【００５８】これらの突起９８〜１１２には、圧電共振
子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの外部電極２０，２
２が、それぞれ取り付けられる。これらの圧電共振子１
０ａ〜１０ｄとしては、たとえば図１、図２、図８に示
すように基体１２の両側面に外部電極２０，２２が形成
された圧電共振子１０が用いられる。

【００５９】なお、突起９８〜１１２は、圧電共振子１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ側に先に形成されてもよ
い。また、突起９８〜１１２は、上述のパターン電極９
０〜９６のランドや圧電共振子１０ａ〜１０ｄの外部電
極２０，２２に、突起９８〜１１２を構成する導電性接
着剤と同じ種類あるいは他の種類の導電性接着剤で接着
されてもよい。これは、図２７および図２８に示す電子
部品以外の電子部品においても同様である。そして、絶
縁体基板６２上に、金属キャップ（図示せず）がかぶせ
られる。

【００６０】図２７および図２８に示す電子部品６０
は、図２９に示すような、梯子型の回路を有するラダー
型フィルタとして用いられる。このとき、２つの圧電共
振子１０ａ，１０ｃは直列共振子として用いられ、別の
２つの圧電共振子１０ｂ，１０ｄは並列共振子として用
いられる。このようなラダー型フィルタでは、並列の圧
電共振子１０ｂ，１０ｄの容量が、直列の圧電共振子１
０ａ，１０ｃの容量よりも格段に大きくなるように設計
されている。

【００６１】ラダー型フィルタの減衰量は、直列共振子
と並列共振子の容量比に左右される。図２７および図２
８に示す電子部品６０では、圧電共振子１０ａ〜１０ｄ
の積層数を変えることによって、容量を調整することが
できる。したがって、圧電共振子１０ａ〜１０ｄの容量
を調整することにより、従来の圧電横効果を利用した圧
電共振子を用いた場合に比べて、少ない共振子数でより
大きい減衰量をもったラダー型フィルタを実現すること
ができる。また、圧電共振子１０ａ〜１０ｄのΔＦが従
来の圧電共振子より大きいため、通過帯域幅も従来の圧
電共振子を用いたものより広いものを実現することがで
きる。

【００６２】さらに、図２７および図２８に示す電子部
品６０では、隣接する圧電共振子の２つの電極を同じラ
ンドに形成する２つの突起にそれぞれ取り付けるため、
隣接する圧電共振子の２つの電極間で絶縁する必要がな
く、隣接する圧電共振子を接近することができ、小型化
が可能である。

【００６３】図３０はこの発明にかかる圧電共振子を用
いた電子部品としてのラダー型フィルタの他の例を示す
要部平面図であり、図３１はその要部分解斜視図であ
る。図３０および図３１に示す電子部品は、図２７およ
び図２８に示す電子部品と比べて、特に、圧電共振子１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとして、たとえば図１０
に示すように基体１２の１側面に外部電極２０，２２が
形成された圧電共振子１０が用いられる。図３０および
図３１に示す電子部品でも、図２７および図２８に示す
電子部品と同様の効果を奏する。

【００６４】上述の各電子部品はチップ状に形成されて
いるが、この発明では電子部品はチップ状以外の形状と
することもできる。

【００６５】なお、上述の各圧電共振子１０では、複数
の圧電体層１４が交互に逆方向に分極されているが、複
数の圧電体層１４の分極方向はこれに限らない。

【００６６】また、上述の各圧電共振子１０では、基体
１２の長手方向における圧電体層１４の各寸法ないしは
隣接する電極１６，１８間の各間隔が同一に形成されて
いるが、それらは同一に形成されなくてもよい。

【００６７】さらに、上述の各圧電共振子１０では、隣
接する電極１６，１８間において、１枚の圧電体層１４
が設けられているが、複数枚の圧電体層が設けられても
よい。

【００６８】また、上述の各圧電共振子１０では、外部
電極２０，２２に接続される電極１６，１８が交互に形
成されているが、電極１６，１８は交互に形成されなく
てもよい。

【００６９】

【発明の効果】この発明によれば、対向する電極を重ね
合わせた形状の中心軸あるいは中心点が、共振子の長手
方向に垂直な面における中心軸あるいは中心点と一致し
ているため、スプリアスが出にくく、共振周波数と反共
振周波数との差ΔＦが大きく、小型化が容易であり、外
部電極が断線しにくく、機械的品質係数Ｑｍが劣化せ
ず、共振周波数の電圧依存性が大きくならず、基体が撓
みにくい圧電共振子が得られる。また、この発明にかか
る圧電共振子を用いて電子部品を作製する場合、チップ
型の電子部品とすることができるので、回路基板などに
実装することが簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる圧電共振子の一例を示す斜視
図である。

【図２】図１に示す圧電共振子の図解図である。

【図３】図１および図２に示す圧電共振子に用いられる
電極を示す平面図である。

【図４】比較例としての圧電横効果を利用した長さ振動
をする圧電共振子を示す斜視図である。

【図５】圧電縦効果を利用した長さ振動をする圧電共振
子を示す斜視図である。

【図６】比較例としての圧電横効果を利用した拡がり振
動をする圧電共振子を示す斜視図である。

【図７】図１および図２に示す圧電共振子において基体
の中心軸および中心点と電極の対向する部分の中心軸お
よび中心点とを示す図解図である。

【図８】この発明にかかる圧電共振子の他の例を示す図
解図である。

【図９】図８に示す圧電共振子に用いられる電極を示す
平面図である。

【図１０】この発明にかかる圧電共振子のさらに他の例
を示す図解図である。

【図１１】図１０に示す圧電共振子に用いられる電極を
示す平面図である。

【図１２】図１０に示す圧電共振子に用いられる電極の
変形例を示す平面図である。

【図１３】図１０に示す圧電共振子に用いられる電極の
他の変形例を示す平面図である。

【図１４】図１０に示す圧電共振子に用いられる電極の
さらに他の変形例を示す平面図である。

【図１５】図１０に示す圧電共振子に用いられる電極の
さらに他の変形例を示す平面図である。

【図１６】図１０に示す圧電共振子に用いられる電極の
さらに他の変形例を示す平面図である。

【図１７】図１０に示す圧電共振子に用いられる電極の
さらに他の変形例を示す平面図である。

【図１８】この発明にかかる圧電共振子を用いた電子部
品の一例を示す斜視図である。

【図１９】図１８に示す電子部品に用いられる絶縁体基
板の一例を示す斜視図である。

【図２０】図１８に示す電子部品の分解斜視図である。

【図２１】絶縁体基板に対する圧電共振子の取り付け構
造の他の例を示す図解図である。

【図２２】図２１に示す圧電共振子の取り付け構造を示
す側面図である。

【図２３】絶縁体基板に対する圧電共振子の取り付け構
造のさらに他の例を示す図解図である。

【図２４】図２３に示す圧電共振子の取り付け構造を示
す側面図である。

【図２５】この発明にかかる圧電共振子を用いた電子部
品の他の例を示す図解図である。

【図２６】図２５に示す圧電共振子の取り付け構造を示
す側面図である。

【図２７】この発明にかかる圧電共振子を用いたラダー
型フィルタの一例を示す要部平面図である。

【図２８】図２７に示すラダー型フィルタの要部分解斜
視図である。

【図２９】図２７および図２８に示すラダー型フィルタ
の回路図である。

【図３０】この発明にかかる圧電共振子を用いたラダー
型フィルタの他の例を示す要部平面図である。

【図３１】図３０に示すラダー型フィルタの要部分解斜
視図である。

【図３２】従来の圧電共振子の一例を示す斜視図であ
る。

【図３３】従来の圧電共振子の他の例を示す斜視図であ
る。

【図３４】この発明の背景となる積層構造の圧電共振子
の一例を示す図解図である。

【図３５】図３４に示す圧電共振子の外部電極の表面に
導電性樹脂層を形成した状態を示す図解図である。

【図３６】この発明の背景となる積層構造の圧電共振子
の他の例を示す図解図である。

【図３７】図３６に示す圧電共振子に用いられる電極を
示す平面図である。

【図３８】図３６に示す圧電共振子において基体の中心
軸と電極の対向する部分の中心軸とを示す図解図であ
る。

【符号の説明】

１０ 圧電共振子 １２ 基体 １４ 圧電体層 １６，１８ 電極 ２０，２２ 外部電極 ６０ 電子部品 ６２ 絶縁体基板 ６４ 凹部 ６６，６８ パターン電極 ７０ 突起 ７２ 導電ワイヤ ７４ 金属キャップ ９０，９２，９４，９６ パターン電極 ９８，１００，１０２，１０４，１０６，１０８，１１
０，１１２ 突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小 川 守 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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向を有する基体、 前記基体の長手方向と直交しかつ前記基体の長手方向に
   間隔を隔てて配置される複数の電極、および前記基体の
   表面に形成され、前記複数の電極に接続される一対の外
   部電極を含み、 前記基体は、積層される複数の圧電体層を含み、 前記複数の圧電体層は、前記基体の長手方向に分極さ
   れ、 前記複数の電極は、前記圧電体層において前記基体の長
   手方向に直交する面に形成され、 前記複数の電極のうち前記一対の外部電極の一方に接続
   される電極は、前記基体の表面の前記一対の外部電極の
   他方が形成される部分には露出しないように形成され、 前記複数の電極のうち前記一対の外部電極の他方に接続
   される電極は、前記基体の表面の前記一対の外部電極の
   一方が形成される部分には露出しないように形成され、
   さらに前記複数の電極は、対向する電極を重ね合わせた
   形状の中心軸あるいは中心点が前記基体の長手方向に垂
   直な面において前記基体の中心軸あるいは中心点と一致
   していることを特徴とした、圧電共振子。
2. 【請求項２】 前記一対の外部電極は、前記基体の異な
   った側面にそれぞれ形成される、請求項１に記載の圧電
   共振子。
3. 【請求項３】 前記一対の外部電極は、前記基体の１つ
   の側面に形成される、請求項１に記載の圧電共振子。
4. 【請求項４】 さらに、支持部材と、前記基体の長手方
   向のほぼ中央部と前記支持部材との間に配置される取付
   部材とを含む、請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の圧電共振子。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の圧電共振子を用いた電
   子部品であって、 前記支持部材を、表面にパターン電極の形成された絶縁
   体基板で構成し、 前記絶縁体基板上に取付部材を介して前記基体を取り付
   けるとともに、 前記絶縁体基板上に前記基体を覆うようにキャップを配
   置したことを特徴とする、電子部品。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の圧電共振子を用いた電
   子部品であって、 前記支持部材を、表面にパターン電極の形成された絶縁
   体基板で構成し、 前記絶縁体基板上に、ラダー型フィルタを構成するよう
   に複数の前記基体を取付部材を介して取り付けるととも
   に、 前記絶縁体基板上に前記基体を覆うようにキャップを配
   置したことを特徴とする、電子部品。