JPH11220347A

JPH11220347A - 積層型圧電フィルタの導通溝形成方法

Info

Publication number: JPH11220347A
Application number: JP10036797A
Authority: JP
Inventors: Akira Achinami; 陽阿知波
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 1999-08-10
Anticipated expiration: 2018-02-02
Also published as: JP3502761B2

Abstract

(57)【要約】【課題】積層型圧電フィルタの導通溝を最適に形成し
得る形成方法を提供すること。【解決手段】圧電素子板１ａ，１ｂ等を積層して構成
される積層型圧電フィルタＦに適用されるものであっ
て、焼結された圧電基板６０を分極した後に、サンドブ
ラストにより所定パターンで多数の孔６３を穿設し、該
孔６３を半割するように切断して圧電素子板１ａ，１ｂ
を切り出し、この半割した孔６３を導電層が被覆される
導通溝２２ａ〜２２ｄとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子板などを
積層して構成される積層型圧電フィルタに適用される導
通溝形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の積層型圧電フィルタとしては、
特開平7-263999号等で提案されている圧電素子板上に左
右二対の振動部を備えてなるエネルギー閉じ込め型圧電
フィルタや、これを分割して単一の振動部を圧電素子板
上に備えてなるエネルギー閉じ込め型圧電フィルタが提
案されている。また、この種の積層型圧電フィルタは、
複数の圧電素子板などを積層して構成されるものであ
り、各圧電素子板の所要の導通を図るために、板端縁に
圧電素子板上の回路パターンと接続する導電層を部分的
に形成するようにし、各部分導電層を側面に延出して上
下に連続させることにより、積層体側面に側部電路を生
じるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に圧電素子板の側面に部分導電層を露出形成する手段に
あっては、積層体側面の機械的擦過により部分導電層が
剥離したり、部分導電層に外部の導電部材が接触して接
続不良を生じるなど、機械的、電気的に側部電路が保全
されないという問題点があった。

【０００４】一方、圧電素子板の側縁に分割孔を形成し
て、該分割孔に導電層を形成し、これを導通溝とし、該
導通溝を積層方向に連続させて、積層体の側面に側部電
路を確保する構成も提案され得る。この構成にあって
は、分割孔内に導電層が形成されているため、積層面か
ら陥没した状態で側部電路が確保され、機械的、電気的
に該挿通路が保護され得る利点がある。

【０００５】ところで従来の分割孔の形成手段は、焼結
される前の生シートの段階で圧電素子板にパンチング処
理等により穿孔するようにしている。そして、この生シ
ートを焼結した後に、圧電素子板の振動部に相当する部
位を分極するために、その表裏面に分極用電極をスクリ
ーン印刷等の手段を用いてパターン印刷する。ところ
が、このとき、この分極用パターンを形成するための導
電性塗料が前記孔に漏出し、これにより、孔を介して分
極用電極相互が電気的に短絡して、分極不良を生じる場
合があった。

【０００６】特に、昨今は、単一の振動部を備える圧電
素子板を複数積層して、エネルギー閉じ込め型圧電フィ
ルタの小型化を図った構成が提案されており、このよう
な構成にあっては、小面積の圧電素子板ごとに、電極パ
ターンと接続するための複数の孔を形成する必要がある
から、各振動部に近接した位置で、複数の孔を形成しな
ければならず、孔への導電塗料の漏出が発生し易くなっ
てきている。

【０００７】そこで、本発明者らは、圧電素子板を焼結
し、さらに分極処理した後に、孔を形成することを考え
た。しかるに、焼結後に、ドリルで孔開け作業を行なう
と、該孔にひび割れを生じ易く、しかも、孔形状及び孔
径がドリルの先端形状に対応して特定され、最適な孔形
状でしかも、最適内径寸法の孔を形成することができな
かった。本発明は、上述の各問題点を解決し得る積層型
圧電フィルタの導通溝形成方法の提供を目的とするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧電素子板等
を積層して構成される積層型圧電フィルタに適用される
ものであって、焼結された圧電基板を分極した後に、サ
ンドブラストにより所定パターンで多数の孔を穿設し、
該孔を分割するように切断して圧電素子板を切り出し、
この分割された孔を導電層が被覆される導通溝としたこ
とを特徴とする積層型圧電フィルタの導通溝形成方法で
ある。この導通溝により圧電フィルタの側部電路が構成
されることとなる。かかる構成にあっては、圧電基板を
焼結した後に、サンドブラストにより孔を形成するた
め、孔のヒビ割れを生じることがない。また、該孔の形
状及び内径は、圧電基板上に被着するマスクを選定する
ことにより、随意に調整できる。

【０００９】

【発明の実施の態様】図１，２に従って本発明の一実施
例にかかるエネルギー閉じ込め型圧電フィルタＦの構造
を説明する。

【００１０】この圧電フィルタＦは、同一構造の第１の
圧電素子板１ａ及び第２の圧電素子板１ｂを、スペーサ
２０ａを介して積層し、さらにその上下に同様のスペー
サ２０ｂ，２０ｃを介して絶縁性外装板３０，３２を被
着することにより構成される。

【００１１】ここで図３に従って、圧電素子板１ａ，１
ｂにつき説明する。前記圧電素子板１ａ，１ｂは、PbTi
O₃系，PbZrO₃系，PbTiO₃-PbZrO₃ 系等の圧電セラミック
材料からなり、その表裏面には、電極パターン２，３が
形成されている。この圧電素子板１ａ，１ｂの表裏に形
成された電極パターン２，３は、後述するようにスクリ
ーン印刷や、銀蒸着の手段を用いて形成される。

【００１２】この圧電素子板１ａ，１ｂの片面側に形成
された電極パターン２の形態を説明すると、その片面に
あって、前後位置で対向状に振動電極４と、振動電極５
とが間隔を置いて形成されている。前記振動電極４は、
圧電素子板１ａ，１ｂの角端まで傾斜状に延出され、そ
の角端に入出力接続端６を形成している。すなわち、入
出力接続端６は、その側縁で中央から偏位した側縁偏位
部に形成され、後述するように、一方の圧電素子板を前
後で反転すると、圧電素子板１ａ，１ｂの入出力接続端
６，６は相互に上下方向で不一致となり、干渉し合わな
い。また、この入出力接続端６，６と連続する側縁に
は、１／４円からなる分割状導通溝４０ａが、その対称
位置には、分割状導通溝４０ｂが夫々形成されている。

【００１３】また、他側縁には前後全幅に渡って、細幅
状の片面側コンデンサ電極７が形成され、振動電極５と
接続されている。この片面側コンデンサ電極７はその両
端縁を前後縁まで延出してその前後端に接続端縁９，９
を形成し、かつ接続端縁９，９と連続する両角縁に１／
４円からなる分割状導通溝４０ｃ，４０ｃを形成してい
る。このように二つの接続端縁９，９を形成しているか
ら、後述するように、一方の圧電素子板を前後に反転し
た場合に、圧電素子板１ａ，１ｂの接続端縁９，９は相
互に必ず一致することとなる。

【００１４】次に他面側電極パターン３の形態を説明す
る。圧電素子板１ａ，１ｂの他面側にあって、この電極
パターン３は、前記振動電極対４，５に厚み方向で対向
する共通電極１０と、前記片面側コンデンサ電極７に厚
み方向で対向する前後方向に長い他面側コンデンサ電極
１１とを備え、該共通電極１０とコンデンサ電極１１と
は相互に接続されている。また、コンデンサ電極１１は
側縁に張り出して、これをアース接続端１２としてい
る。そして、アース接続端１２と接続する側縁に半円状
の分割状導通溝４０ｄを形成している。

【００１５】これにより、振動電極対４，５と共通電極
１０とで、振動部Ｖを構成すると共に、コンデンサ電極
７，１１により、結合コンデンサＣ₁ ，Ｃ₂ を構成する
ようにしている。

【００１６】ここで、第１の圧電素子板１ａと第２の圧
電素子板１ｂとはその表裏を前後方向に反転して、前記
コンデンサ電極対７，１１の位置を上下で一致するよう
にして配置している。このため一側縁で接続端１２が上
下で対向状に一致すると共に、前後縁で、前記接続端縁
９，９が一致し、後述する手段による接続が可能とな
る。一方、このような配置態様にあっては、入出力接続
端６，６の存する角縁位置は前後で反対位置となって、
上下で一致することはない。このため、圧電素子板１ａ
の入出力接続端６は、入力端となって後述する入力電極
３３と接続され、他方の圧電素子板１ｂの入出力接続端
６は、出力端となって後述する出力電極３４と接続さ
れ、相互に短絡することは許されない入出力接続端６，
６相互が上下で重ならず、相互の絶縁が確保される。

【００１７】この圧電素子板１ａ，１ｂは、スペーサ２
０ａを介して積層され、さらにその上下に同様のスペー
サ２０ｂ，２０ｃが配設される。このスペーサ２０ａ，
２０ｂ，２０ｃは、いずれも絶縁板の貼着または絶縁樹
脂ペーストの印刷により形成され、その中央部に円形開
口２１が形成され、これにより、前記振動部Ｖの振動を
阻害しないようにしている。

【００１８】また、スペーサ２０ｂの上面には絶縁性外
装板３０が被着され、スペーサ２０ｃの下面には絶縁性
外装板３２が被着され、これにより各部材が一体的に積
層される。この絶縁性外装板３２の下面には、入力電極
３３，出力電極３４及びアース電極３５が形成され、そ
の四角縁には１／４円形の溝が夫々形成される。各溝
は、入力電極３３に接続する分割状導通溝４１ａ，出力
電極３４に接続する分割状導通溝４１ｂ及びアース電極
３５に接続する分割状導通溝４１ｃ，４１ｃである。ま
た、左側縁中央には同じくアース電極３５に接続する半
円溝の分割状導通溝４１ｄ側が夫々形成される。尚、入
力電極３３，出力電極３４は、回路的に対称であるから
互換性がある。絶縁性外装板３０にも、分割状導通溝４
１ａ〜４１ｄと上下で一致する位置で分割状導通溝４２
ａ〜４２ｄが形成されている。

【００１９】前記スペーサ２０ａ〜２０ｃの周縁の所要
位置には前記分割状導通溝４０ａ〜４０ｄと上下で一致
するように、分割状導通溝２２ａ〜２２ｄが夫々形成さ
れている。そして、一体的に積層した後、各分割状導通
溝２２ａ〜２２ｄに導電材料３８を埋入することによ
り、各電極の接続が導電材料３８を介して行なわれるこ
ととなる。すなわち、分割状導通溝２２ａ〜２２ｄ，４
０ａ〜４０ｄに埋入された導電材料３８により、各電極
を接続するための導電路が形成されることとなる。

【００２０】かかる構成にあって、各板材は図１，２で
示す配列に従って積層される。ここで、上述したよう
に、圧電素子板１ａ，１ｂは一方を反転して電極パター
ン２，電極パターン３の表裏位置を相互に異ならせ、か
つ、各コンデンサ電極７，７の接続端縁９，９，コンデ
ンサ電極１１，１１の接続端１２等を上下で一致させて
配置される。

【００２１】この積層状態にあって、図２左前角部で、
上方から導通溝４２ａ，２２ａ，４０ｂ，２２ａ，４０
ａ，２２ａ，４１ａが連続し、夫々に導電層３８を被覆
することにより、圧電素子板１ｂの入出力接続端６，６
が出力電極３４と接続する入力側部電路５０が形成され
る。また同様に左後角部で、上方から導通溝４２ｂ，２
２ｂ，４０ａ，２２ｂ，４０ｂ，２２ｂ，４１ｂが連続
し、夫々に導電層３８を被覆することにより、圧電素子
板１ａの入出力接続端６，６が入力電極３３と接続する
出力側部電路５１が形成される。さらには、右側面中央
部で、上方から導通溝４２ｄ，２２ｄ，４０ｄ，２２
ｄ，４０ｄ，２２ｄ，４１ｄが連続し、夫々に導電層３
８を被覆することにより、コンデンサ電極１１，１１が
アース電極３５と接続するアース側部電路５２が形成さ
れる。

【００２２】一方、前記圧電素子板１ａ，１ｂのコンデ
ンサ電極７の接続端縁９，９相互は、導通溝２２ｃ，４
０ｃ，２２ｃ，４０ｃ，２２ｃが両角縁で連続して、夫
々に導電層３８を被覆することにより、接続電路５３，
５３が形成され、前記圧電素子板１ａ，１ｂのコンデン
サ電極１１，１１相互の接続が確保される。

【００２３】そして入力電極３３は、入力側の外部電路
が接続され、出力電極３４には出力側の外部電路が接続
される。またアース電極３５は外部アース端子と接続さ
れる。

【００２４】かかる構成の圧電フィルタＦにあっては、
平面を従来構成の半分のほぼ正方形状とできて、実装面
積を約半分とすることができる。また、上下の絶縁性外
装板３０，３２が被着され、機械的かつ電気的に、電極
パターン２，３が保護されると共に、その周面と下面の
みに側部電路３８及び入力電極３３，出力電極３４，ア
ース電極３５が露出することとなり、取扱いが容易とな
る。

【００２５】而して、かかる導通手段が付与されること
により、図７の等価回路が構成される。ここで、この構
成にあっては、従来構成とは異なる二つの結合コンデン
サＣ₁ ，Ｃ₂ が並列状に結線され、結合容量はその和と
なる。このため、二つの結合コンデンサＣ₁ ，Ｃ₂ を用
いているから、従来構成に比して結合容量を随意かつ充
分に確保することができ、回路設計が容易となる。

【００２６】次に、本発明の要部につき説明する。上述
した構成にあって、前記圧電素子板１ａ，１ｂの形成手
段を説明すると、図４で示すように、圧電素子板１ａ，
１ｂが他数個切り出される大きさの、圧電体材料からな
る圧電基板６０を成形し、これを焼結する。焼結後にこ
の表裏面には、振動部Ｖの表裏面に、分極用電極をスク
リーン印刷等の手段によりパターン印刷することによっ
て形成し、該電極間に厚み方向で直流電圧を印加するこ
とにより、該振動部Ｖが夫々分極される（図示せず）。
ここで、圧電基板６０は縦横32.5mmの正方形状をしてな
り、一辺3.0mm の圧電素子板１ａ，１ｂが100 個取りさ
れる。

【００２７】然る後に、その表裏面に、電極パターン
２，３を縦横に多数連続させてなる印刷パターン６１を
形成する。さらには、図５で示すように、圧電基板６０
に、分割状導通溝４０ａ〜４０ｄを生ずる孔６３がサン
ドブラストにより、図６の切断線Ｌに沿って穿設され
る。すなわち、該圧電基板６０上にマスク６５を被着し
て、マスク６５に形成された成形孔６６に向けて、ノズ
ル６４から粉体をジエット噴射する。これにより、成形
孔６６と同じ形状の孔６３がサンドブラストにより穿孔
されることとなる。

【００２８】ここで、一辺30mm，厚0.17mmの圧電基板６
０の表面に、0.6mm φの孔６３を縦横に270 個有する厚
さ0.1mm のマスク（レジスト膜）６５を当て、サンドブ
ラスト機を用いて、そのノズル６４の先端をマスク６５
上に４mm位置に近接した状態で、投射Ａ＃240 ，圧力４
Kg/cm²の条件で砥粒と共に噴射したところ、僅か２〜５
秒でマスク６５の孔６３と同等の孔を、圧電基板６０に
亀裂や割れを生ずることなく、形成することができた。

【００２９】一方、前記スペーサ２０ａ〜２０ｃ及び外
装板３０，３１も、絶縁シート（図示せず）から切断し
て形成されるものであり、同様に、導通溝２２ａ〜２２
ｄ４１ａ〜４１ｄ，４２ａ〜４２ｄを生じる孔がサンド
ブラストにより穿孔される。

【００３０】而して後、圧電基板６０，６０の他、絶縁
シートを所定の順序で夫々積層した後、ダイシングソー
により前記孔６３を横断して分割するように切断線Ｌに
沿って各単位毎に切断する。そして、上述した導電層３
８が各側部電路５０〜５３に夫々塗着され、上述した所
要の回路が構成されることとなる。

【００３１】上述の構成にあって、分割状導通溝４０ａ
〜４０ｄを形成する孔６３はサンドブラストにより形成
されるものであるから、マスク６５の成形孔６６の形状
を選定することにより、円形だけではなく、楕円形等任
意の孔にすることができる。このため、各導通溝を楕円
形に形成し、これを長軸に沿って、切断することによ
り、各導通溝を開口幅を広く、しかも内奥に浅く形成で
きて、例えば、前記分割状導通溝４０ｃをコンデンサ電
極７に接触しないで、接続端１２との電気的接続を確保
することが容易に行ない得ることとなる。その他、分割
状導通溝４０ａ〜４０ｄは、角形等種々の形状とし得る
ものである。

【００３２】而して、各シート６０，６０を含むシート
材を積層した後、各単位ごとに切断し、切り出された各
個の分割状導通溝に導電材料３８を塗着充填することに
より、圧電フィルタＦは量産性良く製造される。

【００３３】上述の構成にあっては、単一の振動部Ｖを
備える圧電素子板１ａ，１ｂを複数積層して、エネルギ
ー閉じ込め型圧電フィルタの小型化を図ったものである
が、分極後に前記孔６３を形成するものであるから、従
来のように、分極用電極を形成するための導電塗料が孔
に流入して分極不良を生じするようなことは無い。尚、
二以上の振動部を有する圧電素子板の分割状導通溝を形
成するためにも、本発明は適用可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る積層型圧電フィルタＦは、
上述したように、誘電体材料からなる圧電基板を燒結し
た後、サンドブラストにより所定パターンで多数の孔を
穿設し、該孔を分割するように切断して前記圧電素子板
を形成し、さらにその分割状導通溝表面に導電層を被覆
して、該導電層を電極パターンと接続することにより、
パタ−ン回路を外部電路と接続可能とする分割状導通溝
を形成したものであるから、該孔のヒビ割れを生じるこ
とはなく、該孔の形状及び内径は、圧電基板上に被着す
るマスクにより容易に選定できる。而して、圧電基板を
焼結及び分極した後に、分割状導通溝を形成するための
孔を穿設する手段として最適的となる優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエネルギー閉じ込め型圧電フィル
タＦの一部切欠斜視図である。

【図２】同圧電フィルタＦの分解斜視図である。

【図３】圧電素子板圧電素子板１ａ，１ｂの平面図イ，
裏面図ロ及び外装板の裏面図ハである。

【図４】圧電基板６０の斜視図である。

【図５】圧電基板６０に孔６３を形成する手段を示す概
念図である。

【図６】圧電基板６０に孔６３が形成された状態の一部
を示す平面図である。

【図７】圧電フィルタＦの等価回路図である。

【符号の説明】

Ｆエネルギー閉じ込め型圧電フィルタＶ振動部Ｃ₁ ，Ｃ₂ 結合コンデンサ１ａ，１ｂ圧電素子板２，３電極パターン９，接続端１２接続端縁２０ａ〜２０ｃスペーサ２２ａ〜２２ｄ導通溝３２絶縁性外装板３３入力電極３４出力電極３５アース電極４０ａ〜４０ｄ分割状導通溝４１ａ〜４１ｄ分割状導通溝４２ａ〜４２ｄ分割状導通溝５０〜５２側部電路６０圧電基板６３孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子板等を積層して構成される積層型
圧電フィルタに適用されるものであって、焼結された圧
電基板を分極した後に、サンドブラストにより所定パタ
ーンで多数の孔を穿設し、該孔を分割するように切断し
て圧電素子板を切り出し、この分割された孔を導電層が
被覆される導通溝としたことを特徴とする積層型圧電フ
ィルタの導通溝形成方法。
【請求項２】相互の積層により振動部，入出力接続部及
びアース接続部とを生じる第１，第２の圧電素子板対
と、入出力電極とアース電極を備える外装板とを備えた
積層構造よりなる積層型圧電フィルタにおいて、第１，第２の圧電素子板対に形成される導通溝を形成す
るために用いるようにした請求項１記載の積層型圧電フ
ィルタの導通溝形成方法。
【請求項３】片面に、面方向で対向する一対の振動電極
と、片面側コンデンサ電極とを備え、一方の振動電極を
前記コンデンサ電極と接続し、他方の振動電極を側縁偏
位部に位置する入出力接続端と接続してなる片面側電極
パターンを形成し、他面に、前記振動電極対に厚み方向
で対向する共通電極と、前記片面側コンデンサ電極に厚
み方向で対向する他面側コンデンサ電極とを備え、該コ
ンデンサ電極と共通電極とを接続してなる他面側電極パ
ターンを形成し、これにより、振動電極対と共通電極と
で振動部を、コンデンサ電極対で結合コンデンサを形成
してなる第１の圧電素子板及び第２の圧電素子板を具備
し、第１の圧電素子板と第２の圧電素子板の表裏を反対とし
て、前記コンデンサ電極対の位置が上下で一致し、かつ
夫々の入出力接続端相互が同一辺で離間するようにし
て、各振動部の振動を阻害しないように積層し、かつ第
１の圧電素子板と第２の圧電素子板の片面側コンデンサ
電極相互、及び他面側コンデンサ電極相互を夫々接続す
ると共に、第１の圧電素子板の入出力接続端と上下で対向する位置
に配設されて、該接続端に接続される入力電極と、第２
の圧電素子板の入出力接続端と上下で対向する位置に配
設されて、該接続端に接続される出力電極と、同じく、
各他面側電極パターンと接続するアース電極とを外表面
に露出状に形成してなる絶縁性外装板を前記圧電素子板
対に積層してなる積層型圧電フィルタにおいて、積層型圧電フィルタの入出力接続部及び／またはアース
接続部に接続する側部電路を構成するための導通溝を、
第１，第２の圧電素子板対に形成するために用いるよう
にした請求項１記載の積層型圧電フィルタの導通溝形成
方法。