JPH11168347A - 圧電共振子、電子部品および通信機器 - 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ない圧電共振子を提
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１つの側面において幅方向における
一端側部分および他端側部分で交互に露出するように形
成される。基体１２の１つの側面には、外部電極２０お
よび２２が、電極１６および１８にそれぞれ接続される
ように２列に形成される。

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、電子
部品および通信機器に関し、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、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および通
信機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２３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２４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２３に示す圧電共振子において
は、長さ振動の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２３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２４に示す圧電共振子では、拡が
り振動の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、並列に接続される圧電共振子についても、ΔＦ
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が大きい圧電共振子として、
たとえば特願平８−１１０４７５号に示すような積層構
造の圧電共振子を出願人は提案した。図２５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
２５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、長さ振動の基本振動を励振
するものである。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で挟まれる圧電体
層の数を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、
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の温度変化などによって、絶縁樹脂
膜８ａ，８ｂが膨張収縮し、絶縁樹脂膜８ａ，８ｂ上に
形成された外部電極９ａ，９ｂが、図２５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２５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２６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ない圧電共振子、それを用いた電
子部品および通信機器を提供することである。

【００１３】

【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第１
および第２の電極と、第１および第２の電極に接続さ
れ、基体の１つの側面上において、基体の幅方向の中央
より一端側および他端側に、基体の長手方向に沿ってそ
れぞれ形成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、第１および第２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、第１および第２の電極のうち一対の外部電極の一方
に接続される第１の電極は、基体の１つの側面の一対の
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、さらに第１および第２の電極のうち一対の外
部電極の他方に接続される第２の電極は、基体の１つの
側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、長さ振動を励振する圧電共振
子である。この発明にかかる圧電共振子では、たとえ
ば、一対の外部電極が形成された基体の側面の幅方向略
中央部に、基体の長手方向に沿って溝が形成され、一対
の外部電極は、この溝で隔てられた基体の側面の一方側
および他方側にそれぞれ形成される。この発明にかかる
圧電共振子において、第１および第２の電極は、それぞ
れ、複数形成される。さらに、この発明にかかる圧電共
振子において、基体の長手方向のほぼ中央部に配置され
る取付部材が含まれてもよい。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、表面に電極の形成された基板上に取付部材を介して
基体を取り付けるとともに、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、表面に電極の形成さ
れた基板上に、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、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。この発明にかかる通信機器は、検
波器を有する通信機器であって、この発明にかかる圧電
共振子が検波器に用いられた、通信機器である。また、
この発明にかかる通信機器は、バンドパスフィルタを有
する通信機器であって、この発明にかかる電子部品がバ
ンドパスフィルタに用いられた、通信機器である。

【００１４】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
などのような長さ振動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、一対の外部電極の一方に接続される第１の電極
が、基体の１つの側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、さらに一対の
外部電極の他方に接続される第２の電極が、基体の１つ
の側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、基体の側面には、第１
または第２の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、第１および第２の電極
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、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
クルなどの温度変化などによって、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
体の側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。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および通信機器を作製する場
合、基体の長手方向のほぼ中央部に配置した取付部材を
介して、電極を形成した基板上などに圧電共振子を取り
付けることができ、ノード部で確実に圧電共振子を保持
することができる。また、この基板上をキャップで覆う
ことによって、チップ型の電子部品とすることができ
る。

【００１５】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。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１はこの発明にかかる圧電共振
子の一例を示す図解図である。図１に示す圧電共振子１
０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１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。

【００１７】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、第１の電
極１６および第２の電極１８が交互に形成される。した
がって、これらの第１の電極１６および第２の電極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、第１の電極１６
は、図２（ａ）に示すように、圧電体層１４の主面にお
いて上辺の中間部分から一端側部分を除く部分に形成さ
れ、第２の電極１８は、図２（ｂ）に示すように、圧電
体層１４の主面において上辺の中間部分から他端側部分
を除く部分に形成される。したがって、第１の電極１６
は、基体１２の上側の１つの側面において、幅方向にお
ける中間部分から一端側部分で露出しないが他端側部分
で露出するように形成される。また、第２の電極１８
は、基体１２の上側の１つの側面において、幅方向にお
ける一端側部分で露出するが中間部分から他端側部分で
露出しないように形成される。

【００１８】基体１２の上側の１つの側面には、基体１
２の幅方向の中央より一端側および他端側に、基体１２
の長手方向に沿って、外部電極２０および２２が２列に
形成される。この場合、一方の外部電極２０は第１の電
極１６に接続され、他方の外部電極２２は第２の電極１
８に接続される。

【００１９】次に、この圧電共振子１０の製造方法の一
例について説明する。

【００２０】まず、図３に示すように、多数の圧電体層
１４となるべき圧電セラミックのマザー基板１５が、１
２枚準備される。５枚のマザー基板１５の一方主面に
は、多数の第１の電極１６となるマザー電極１７が、そ
れぞれ形成される。また、他の４枚のマザー基板１５の
一方主面には、多数の第２の電極１８となるマザー電極
１９が、それぞれ形成される。残りの３枚のマザー基板
１５には、電極は形成されていない。そして、これらの
マザー基板１５を積層することによって、積層体が形成
される。それから、この積層体は、図３の横方向に伸び
る１点鎖線で示す部分で切断される。

【００２１】そして、そのように切断された積層体の切
断面には、図４に示すように、外部電極２０，２２とな
るべき電極２１が形成される。それから、隣接する電極
２１，２１間に直流高電圧を印加することによって、各
マザー基板１５ないし各圧電体層１４がそれぞれ分極さ
れる。そして、その積層体を図４の１点鎖線で示す部分
で切断することによって、圧電共振子１０が作られる。
なお、図１に示す圧電共振子以外の後述する他の圧電共
振子も同様にして作ることが可能である。

【００２２】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、隣合う第１お
よび第２の電極１６，１８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２
０，２２に接続された第１および第２の電極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
振動の基本振動が励振される。

【００２３】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。

【００２４】圧電縦効果と圧電横効果の違いを測定する
ために、図５，図６および図７に示す圧電共振子を作製
した。図５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６に示す圧電共振子は、図５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７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
５および図７に示す圧電共振子が圧電横効果を利用して
おり、図６に示す圧電共振子が圧電縦効果を利用してい
る。

【００２５】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５に示す圧電共振子
の測定結果であり、表２は図６に示す圧電共振子の測定
結果であり、表３は図７に示す圧電共振子の測定結果で
ある。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】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。

【００３０】また、図１に示す圧電共振子１０では、図
２５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に接続される第１の電極１６が、他方の外部
電極２２が形成される基体１２の１つの側面の幅方向に
おける一端側部分には露出しないように形成され、さら
に他方の外部電極２２に接続される第２の電極１８が、
一方の外部電極２０が形成される基体１２の１つの側面
の幅方向における他端側部分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、第１または第２の電
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、第１および第２の電極１
６，１８の間隔を狭くすることができ、小型化が容易と
なる。

【００３１】さらに、この圧電共振子１０では、図２５
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の温
度変化などによって、外部電極２０，２２が断線しにく
くなる。

【００３２】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。

【００３３】さらに、この圧電共振子１０では、第１お
よび第２の電極１６，１８の端部の絶縁性を維持するた
めに圧電体層１４の主面において第１および第２の電極
１６，１８が形成されない部分の幅を一定にしたまま
で、共振子の幅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第１および第２の電極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幅方
向において縮小することができる。

【００３４】また、この圧電共振子１０では、第１およ
び第２の電極１６，１８が圧電体層１４の主面に部分的
に形成されるので、第１および第２の電極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。

【００３５】さらに、この圧電共振子１０では、たとえ
ば第１および第２の電極１６，１８の対向する面積、圧
電体層１４および第１および第２の電極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、共振子の静電容量を調整
することができる。つまり、第１および第２の電極１
６，１８の対向する面積を広くしたり圧電体層１４およ
び第１および第２の電極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、共振子の静電容量を大きくすること
ができ、逆に、第１および第２の電極１６，１８の対向
する面積を狭くしたり圧電体層１４および第１および第
２の電極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、共振子の静電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の第１および第２の電極１６，
１８の対向する面積、圧電体層１４および第１および第
２の電極１６，１８の数、圧電体層１４において基体１
２の長手方向における寸法を調整することにより、静電
容量を調整することができ、静電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。

【００３６】なお、図１に示す圧電共振子１０におい
て、第１の電極１６は、図８（ａ）に示すように、圧電
体層１４の主面において上辺の中間部分から一端側部分
および下辺部分に形成されなく、さらに、第２の電極１
８は、第１の電極１６と鏡像の形状をなし、図８（ｂ）
に示すように、圧電体層１４の主面において上辺の中間
部分から他端側部分および下辺部分に形成されなくても
よい。図１に示す圧電共振子１０では、図９に示すよう
に、第１および第２の電極１６，１８の静電容量を構成
すべき対向する部分が基体１２の中心軸からずれている
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、振動時に基体１２が撓んでしまう場合があ
る。そのため、基体１２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主振動の共振点と
反共振点との間にある場合には、特性が不良になってし
まう場合がある。それに対して、図８（ａ）および図８
（ｂ）に示す第１および第２の電極１６および１８を有
する圧電共振子１０では、図１０に示すように、第１お
よび第２の電極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という別の効果も奏
する。

【００３７】また、図１に示す圧電共振子１０におい
て、第１の電極１６は、図１１（ａ）に示すように、圧
電体層１４の上辺以外の３辺部分に形成されなく、さら
に、第２の電極１８は、第１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、外部電極２０，２２が形成される上辺以外の
３辺部分に形成されなくてもよい。このように第１およ
び第２の電極１６，１８を形成すれば、第１および第２
の電極１６，１８が圧電共振子１０の表面に全く露出し
なくなり、第１および第２の電極１６，１８の耐湿性が
向上するとともに、第１および第２の電極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。

【００３８】さらに、図１に示す圧電共振子１０におい
て、第１の電極１６は、図１２（ａ）に示すように、圧
電体層１４の主面において上辺の中間部分から一端側部
分とそれに隣接する一方の縦辺部分とを除く部分に形成
され、さらに、第２の電極１８は、第１の電極１６と鏡
像の形状をなし、図１２（ｂ）に示すように、圧電体層
１４の主面において上辺の中間部分から他端側部分とそ
れに隣接する他方の縦辺部分とを除く部分に形成されて
もよい。

【００３９】また、図１に示す圧電共振子１０におい
て、第１の電極１６は、図１３（ａ）に示すように、圧
電体層１４の主面において上辺の中間部分からそれに隣
接する一方の縦辺の中間部分にわたって形成され、さら
に、第２の電極１８は、第１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
において上辺の中間部分からそれに隣接する他方の縦辺
の中間部分にわたって形成されてもよい。

【００４０】さらに、図１に示す圧電共振子１０におい
て、第１の電極１６は、図１４（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、
第２の電極１８は、第１の電極１６と鏡像の形状をな
し、図１４（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てもよい。

【００４１】また、図１に示す圧電共振子１０におい
て、第１の電極１６は、図１５（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上辺および下辺
の各中間部分にわたって形成され、圧電体層１４の両側
の縦辺部分に形成されなく、さらに、第２の電極１８
は、第１の電極１６と鏡像の形状をなし、図１５（ｂ）
に示すように、圧電体層１４の主面において中央部分か
ら上辺および下辺の各中間部分にわたって形成され、圧
電体層１４の両側の縦辺部分に形成されなくてもよい。

【００４２】さらに、図１に示す圧電共振子１０におい
て、第１の電極１６は、図１６（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、第２の電極１８は、第１
の電極１６と鏡像の形状をなし、図１６（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。

【００４３】なお、第１および第２の電極１６，１８を
図８または図１６に示すように形成すれば、第１および
第２の電極１６，１８の端部の絶縁性を維持するために
圧電体層１４の主面において第１および第２の電極１
６，１８が形成されない部分の幅を一定にしたままで、
共振子の幅方向の寸法を縮小して形成しても圧電体層１
４の主面の面積に対する第１および第２の電極１６，１
８の対向する面積の割合が変わらないので、圧電体層１
４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。

【００４４】また、第１および第２の電極１６，１８を
図１１、図１３、図１４、図１５または図１６に示すよ
うに形成すれば、第１および第２の電極１６，１８の重
ね合わせた形状の中心軸あるいは中心点が基体１２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
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という別の効
果も奏する。これらの実施例においては、圧電体層１４
主面に対する第１および第２の電極１６，１８の対向部
分の形状が、上下対称に形成されている。

【００４５】上述の圧電共振子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、不活性部は、このようなものであれ
ば、他の構造のものでもよい。

【００４６】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
７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、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、Ｌ字状に延びる
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から他方主面に向かって、回り
込むように形成される。なお、絶縁体基板６２として
は、ガラスエポキシ基板、アルミナ基板など周知の基板
を用いることができる。また、基板としては、多層基
板、誘電体基板などを用いてもよい。

【００４７】圧電共振子１０の長手方向の中央部となる
基体１２の長手方向中央部には、導電性接着剤などの導
電材料からなる取付部材としての突起７０，７０がそれ
ぞれ形成される。そして、図１８に示すように、圧電共
振子を、突起７０，７０を介して、絶縁体基板６２のパ
ターン電極６６，６８上に取り付ける。このとき、圧電
共振子１０の外部電極２０，２２が、突起７０，７０を
介してパターン電極６６，６８にそれぞれ接続される。
なお、突起７０，７０を接着する接着剤が、絶縁体基板
６２のパターン電極６６，６８上に塗布されていてもよ
い。

【００４８】さらに、絶縁体基板６２上には、図１７に
示すように、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６
６，６８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。

【００４９】この電子部品６０では、圧電共振子１０の
中央部に突起７０が形成されているため、圧電共振子１
０のノード点である中央部を確実に支持することがで
き、励振される長さ振動が阻害されることがない。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】図１９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２０はその要部分解斜視図である。
図１９および図２０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。

【００５４】これらのパターン電極９０〜９６上には、
圧電共振子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの外部電極
２０，２２が、それぞれ取り付けられる。これらの圧電
共振子１０ａ〜１０ｄとしては、たとえば図１に示すよ
うに基体１２の１つの側面に外部電極２０，２２が形成
された圧電共振子１０が用いられる。

【００５５】なお、圧電共振子１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄのパターン電極９０〜９６上への取付けに際
しては、圧電共振子１０ａ〜１０ｄの各外部電極２０，
２２上に配置した取付部材である突起７０を、絶縁体基
板６２の各パターン電極９０〜９６上に塗布した導電性
接着剤（図示せず）と接続することによりおこなう。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。

【００５６】図１９および図２０に示す電子部品６０
は、図２１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の容量よりも大きくなるように設計されて
いる。

【００５７】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１９および図２
０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。

【００５８】さらに、図１９および図２０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。

【００５９】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。

【００６０】なお、上述の圧電共振子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。

【００６１】また、上述の圧電共振子１０では、基体１
２の長手方向における圧電体層１４の各寸法ないしは隣
接する第１および第２の電極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。

【００６２】さらに、上述の圧電共振子１０では、隣接
する第１および第２の電極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。

【００６３】また、上述の各圧電共振子１０では、外部
電極２０，２２に接続される第１および第２の電極１
６，１８が交互に形成されているが、第１および第２の
電極１６，１８は交互に形成されなくてもよい。また、
第１および第２の電極１６，１８は、必ずしも複数ずつ
形成される必要はなく、１つずつ形成されてもよい。

【００６４】図２２はこの発明にかかるダブルスーパー
ヘテロダイン受信機の一例を示すブロック図である。図
２２に示すダブルスーパーヘテロダイン受信機１００は
アンテナ１０２を含む。アンテナ１０２は入力回路１０
４の入力端に接続される。入力回路１０４は、アンテナ
１０２と後述の高周波増幅器１０６とのインピーダンス
整合を行い、希望波を選択する同調回路あるいはバンド
パスフィルタが用いられる。入力回路１０４の出力端
は、高周波増幅器１０６の入力端に接続される。高周波
増幅器１０６は、微弱な電波を低雑音増幅し感度を向上
させ、また、イメージ周波数選択度を改善するためのも
のである。高周波増幅器１０６の出力端は、第１の周波
数混合器１０８の入力端に接続される。第１の周波数混
合器１０８は、希望波と第１の局部発振波とを混合して
和または差の第１の中間周波をつくるためのものであ
る。第１の周波数混合器１０８の別の入力端には、第１
の局部発振器１１０の出力端が接続される。第１の局部
発振器１１０は、第１の中間周波をつくるための第１の
局部発振波を発振するためのものである。第１の周波数
混合器１０８の出力端は、第１のバンドパスフィルタ１
１２の入力端に接続される。第１のバンドパスフィルタ
１１２は、第１の中間周波を通過するためのものであ
る。第１のバンドパスフィルタ１１２の出力端は、第２
の周波数混合器１１４の入力端に接続される。第２の周
波数混合器１１４は、第１の中間周波と第２の局部発振
波とを混合して和または差の第２の中間周波をつくるた
めのものである。第２の周波数混合器１１４の別の入力
端には、第２の局部発振器１１６の出力端が接続され
る。第２の局部発振器１１６は、第２の中間周波をつく
るための第２の局部発振波を発振するためのものであ
る。第２の周波数混合器１１４の出力端は、第２のバン
ドパスフィルタ１１８の入力端に接続される。第２のバ
ンドパスフィルタ１１８は、第２の中間周波を通過する
ためのものである。第２のバンドパスフィルタ１１８の
出力端は、中間周波増幅器１２０の入力端に接続され
る。中間周波増幅器１２０は、第２の中間周波を増幅す
るためのものである。中間周波増幅器１２０の出力端
は、検波器１２２の入力端に接続される。検波器１２２
は、第２の中間周波から信号波を得るためのものであ
る。検波器１２２の出力端は、低周波増幅器１２４の入
力端に接続される。低周波増幅器１２４は、スピーカを
駆動できるレベルまで信号波を増幅するためのものであ
る。低周波増幅器１２４の出力端は、スピーカ１２６に
接続される。

【００６５】そして、この発明では、そのダブルスーパ
ーヘテロダイン受信機１００において、検波器１２２に
上述の圧電共振子が用いられてもよく、また、第１のバ
ンドパスフィルタ１１２および第２のバンドパスフィル
タ１１８にそれぞれ上述のラダーフィルタが用いられて
もよい。このような受信機は、小型で、受信特性に優れ
たものとなる。

【００６６】また、この発明では、シングルスーパーヘ
テロダイン受信機において、検波器に上述の圧電共振子
が用いられてもよく、また、バンドパスフィルタに上述
のラダーフィルタが用いられてもよい。このようなシン
グルスーパーヘテロダイン受信機も、上述したダブルス
ーパーヘテロダイン受信機同様、小型で、受信特性に優
れたものとなる。

【００６７】

【発明の効果】この発明によれば、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
くならな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。さらに、この発明によれ
ば、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ない圧電共振子を用いた電
子部品および通信機器が得られる。

【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図解
図である。

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

【図３】図１に示す圧電共振子を製造するためのマザー
基板などの一例を示す要部図解図である。

【図４】図１に示す圧電共振子を製造するための外部電
極などの一例を示す要部図解図である。

【図５】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６】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７】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８】図１に示す圧電共振子に用いられる第１および
第２の電極の変形例を示す平面図である。

【図９】図１に示す圧電共振子において基体の中心軸と
第１および第２の電極の対向する部分の中心軸とを示す
図解図である。

【図１０】図８に示す第１および第２の電極を用いた圧
電共振子において基体の中心軸および中心点と第１およ
び第２の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１１】図１に示す圧電共振子に用いられる第１およ
び第２の電極の他の変形例を示す平面図である。

【図１２】図１に示す圧電共振子に用いられる第１およ
び第２の電極のさらに他の変形例を示す平面図である。

【図１３】図１に示す圧電共振子に用いられる第１およ
び第２の電極のさらに他の変形例を示す平面図である。

【図１４】図１に示す圧電共振子に用いられる第１およ
び第２の電極のさらに他の変形例を示す平面図である。

【図１５】図１に示す圧電共振子に用いられる第１およ
び第２の電極のさらに他の変形例を示す平面図である。

【図１６】図１に示す圧電共振子に用いられる第１およ
び第２の電極のさらに他の変形例を示す平面図である。

【図１７】この発明にかかる圧電共振子を用いた電子部
品の一例を示す図解図である。

【図１８】図１７に示す電子部品において圧電共振子の
取り付け構造を示す側面図解図である。

【図１９】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２０】図１９に示すラダー型フィルタの要部分解斜
視図である。

【図２１】図１９および図２０に示すラダー型フィルタ
の回路図である。

【図２２】この発明にかかるダブルスーパーヘテロダイ
ン受信機の一例を示すブロック図である。

【図２３】従来の圧電共振子の一例を示す斜視図であ
る。

【図２４】従来の圧電共振子の他の例を示す斜視図であ
る。

【図２５】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２６】図２５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。

【符号の説明】

１０ 圧電共振子 １２ 基体 １４ 圧電体層 １６ 第１の電極 １８ 第２の電極 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 １００ ダブルスーパーヘテロダイン受信機 １１２ 第１のバンドパスフィルタ １１８ 第２のバンドパスフィルタ １２２ 検波器

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 井 上 二 郎 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 (8)

【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第１および第２の電極、および
   前記第１または第２の電極に接続され、前記基体の１つ
   の側面上において、前記基体の幅方向の中央より一端側
   および他端側に、前記基体の長手方向に沿ってそれぞれ
   形成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、 前記第１および第２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、 前記第１および第２の電極のうち前記一対の外部電極の
   一方に接続される第１の電極は、前記基体の１つの側面
   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、さらに前記第１および第２の電
   極のうち前記一対の外部電極の他方に接続される第２の
   電極は、前記基体の１つの側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
   る、長さ振動を励振する圧電共振子。
2. 【請求項２】 前記一対の外部電極が形成された前記基
   体の側面の幅方向略中央部に、前記基体の長手方向に沿
   って溝が形成され、前記一対の外部電極は、この溝で隔
   てられた前記基体の側面の一方側および他方側にそれぞ
   れ形成される、請求項１に記載の圧電共振子。
3. 【請求項３】 前記第１および第２の電極は、それぞ
   れ、複数形成される、請求項１または請求項２に記載の
   圧電共振子。
4. 【請求項４】 さらに、前記基体の長手方向のほぼ中央
   部に配置される取付部材を含む、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、 表面に電極の形成された基板上に前記取付部材を介して
   前記基体を取り付けるとともに、 前記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、 表面に電極の形成された基板上に、ラダー型フィルタを
   構成するように複数の前記基体を前記取付部材を介して
   取り付けるとともに、 前記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。
7. 【請求項７】 検波器を有する通信機器であって、請求
   項１ないし請求項４のいずれかに記載の圧電共振子が前
   記検波器に用いられた、通信機器。
8. 【請求項８】 バンドパスフィルタを有する通信機器で
   あって、請求項６に記載の電子部品が前記バンドパスフ
   ィルタに用いられた、通信機器。