JPS58188917A - 圧電フイルタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は水晶又は圧電セラミックなどを用いた、いわ
ゆる圧電フィルタに関する。

（背景技術） 現在、ＡＭラジオや１・゛Ｍラジオなどの中間周波フィ
ルタとして圧電セラミックスを用いたセラミックフィル
タか、また通信機などの狭帯域・高品質のフィルタとし
て水晶フィルタが多く用（イ）れている。ＡＭラジオ用
の中間周波（中間周波数４５５　Ｋｌ−（ｚ　）セラミ
ンクフィルタとしては、第１図及び第２図に示すような
形状及び電極構造のフィルタ素子が用いられている。第
１図において、１は入力用電極で、入力用端子か接続さ
れる（図示しない）。２は圧電セラミックス、３は接地
用電極で、接地用端子（図示しない）が接続される。４
は出力用電極で、出力用端子（図示しなし・）か接続さ
れる。また、第２図において、５は入力用電極、６は圧
電セラミックス、７は接地用電極、らは出力用電極であ
る。通常これらのフィルタ素子は単一で用いられるか、
蕪に大きな減衰量か安求される場合には、第１図又は第
２図にボすフィルタ素子を複数個、結合用コンデンサを
介して縦続に接続して用いられろことか多い。このよう
なフィルタ素子のよく使用される振動モードとしては、
伸び振動、幅振動及び面内拡がり振動である。また、Ｆ
Ｍテラジオ中間周波（中間周波数１０．７　ＭＩＩｚ　
）セラミックフィルタとしては、第３図に示すようなエ
ネルギーとじ込めモードによるユニウェファ型が用いら
れる。同図において、９は圧電セラミックス、１１Ｕａ
は電極パターン、１０　’ｂは入力用端子、１０ｃは出
力用端子である。特に大きな減衰量が要求される場合に
は、ＡＭラジオ用のフィルタ素子と同様に、結合用コン
デンサを介してこれらを縦続接続したものが多く用いら
れる。

しかしながら、第１図又は第２図に示す」４ラジオ用の
フィルタ素子は、次のような欠点を有する。すなわち、
振動子である圧電セラミックス２及び６の駆動インピー
ダンスが、入力用電極１及び５からの値と出力用′電極
４及び８がらの値とは一般に異なる。従つで、入力及び
出力のインピーダンスを等しくすることは比較的困難と
なる。更に、現在のＡＭ−’ＦＭ両用ラジオでは、ＡＭ
中間周　　　゛波帯における中心周波数４５５ＫＨｚと
、ＦＭ中中間波波帯おける中心周波数ＩＱ、７　ＭＪＩ
ｚにそれぞれ対応する２種類の中間周波フィルタを用量
しなければならない。

（発明の目的） この発明の目的は、以上説、明した問題点を解決するこ
とにあり、その特徴は、少なくとも１つの共通電極を介
して接合されたほぼ大きさの舌（−℃・２つの圧電体の
前記共通電極に対向する而にそれぞれ電極を設け、前記
共通電極と対向する電極の一方を入力電極、他方を出力
電極とすることにより入出力のインピーダンスを等しく
することを特徴とする圧電フィルタを提供することにあ
る、２（発明の構成及び作用） 以下この発明を図面に基づいて説明する。

第４図は、この発明の一実施例を示す図である１、同図
において、まず概要を説明すると、］１は入力用電極、
１２及び１５は圧電セラミックス、］３と１９は共通電
極、１４は接着層、１６は出力用電極、１７は前記２つ
の共通電極１３と１９を電気的に接続するだめの接点、
１８は共通電極と外部とを接続するたぬのリード線であ
る。次に各部を詳細に説明１−ろ。人力用電極１１、出
力用電極１６及び共通′電極は、予め２つの板状の圧電
セラミックス１２及び１５（以下″圧電板パと略称する
）に付着される。電極設置方法としては、銀焼付、真空
蒸着、スパンタリ／グその他一般的に行なわれている種
々のものが考えられる。このようにして、電極が付着さ
れた２枚の圧電板を接着剤等を用い“て貼り合わせる。

接着層１・１の貼り合わせ面は、電極１３と１９とが向
い合う形となるので、一方の電極を省略することが可能
である。すなわち、１つの電極で共通電極を形成する。

ただし、この場合には接着層１４の厚さを極力薄くしな
ければならない。これは、接着層１４の厚さか厚いと接
合面において電極との接触（接着）の仕方が２枚の圧電
板で異なり、電気的に好ましくない結果を生ずる恐れが
あるからである。

なお、入力用電極１１及び出力用電極１Ｇには、それぞ
れ入力用端子（リード線）及び出力用端子（リード線）
が設けられる（いずれも図示しなし・）。

また電極１３及び１９からなる共通電極（は、この共通
電極と外部とを接続するための手段が設けられる。これ
については後述する。

次に圧電板１２及び１５について説１．！Ｉ］する。圧
電板は、圧電セラミックスや水晶等で形成される。この
圧電板】２及び１５の分極方向は厚さＺ方向である。

この分極処理は、これらの圧電板を・貼り合わせる前に
行なってもよいし、貼り合わせた後に行なってもよい。

当然のことながら、貼り合わせた後であれば、この２枚
の圧′電板の分極方向は同方向となる。ここで圧電板の
振動モードについて説、明する。一般に、ＡＭ用中間周
波数（４５５Ｋｌｒｚ　）の、Ｌうな比較的低い周波数
で゛は、圧電板の横方向（伸び、又は拡がり）モードの
振動が用いられ、数ＭＨｚといった比較的高い周波数に
対しては、１−＝みたて又は厚みす°べり振動モードが
用いられる。横方向モードの共振は圧電板の長さと幅の
各寸法によって決まり、厚さ方向モードの共振は；９さ
の寸法によって決まる。この発明は、この原理を利用（
〜だものである。

まず、横方向モードの共振について説明する。

第４図の前記貼り合わせた振動子において、２枚の振動
板１２及び１５の長さＸと幅ｙの各寸法を等しくし、所
要の周波数において共振するように設定する。例えば方
形板を用い、中心周波数を４５５１ＧＩｚとすれば、１
辺の寸法は約４８５〜５ｍｍ（通常の１）７．Ｔ系圧電
材料を用いた場合）となり、又円板を用いる場合であれ
ば、直径は約４．５〜５ｍｍ程度となる３、このように
して、第１の通過帯域が決まる。従って、第４図におい
て振動板１２及び１５の各寸法が一ト述のような場合、
入力用電＋ｌ１ｌｌと共通電極との間に入力信号を印加
し、出力用電極１６と共通電極との間に負荷を接続すれ
ば、この振動子は１つのフィルタを構成し、圧電板の共
振周波数付近の周波数帯域の信号のみを比較的低損失で
負荷側へ伝送し、それ以外の周波数の信号に対しては減
衰を与える。

第４図は、振動子として角板を用いた場合を示したが、
方形板、矩形板、円板等であってもよい。

一般の振動子と同じく矩形板を用いた場合、矩形板の長
さ方向の寸法と幅方向の寸法との比が１よりはずれれば
、それぞれの寸法に対応した２つの共振点に対応して２
つの通過域が現われる。−方の通過域に着目ずれば、従
来のフィルタと同様のフィルタ効果がイ）ｔられる。−
１そして本発明のフィルタは、はぼ等しい形状寸法の２
つの圧電体を共通電極を介して対シフ１；的に接続する
構成であるため、入出力インピーダンスの非対称となる
問題を除去できる１、更に上記の場合に本。いて、通過
帯域を拡げようとする場合には、２枚の圧電板の（」−
法を僅かに違わせるか、又は端部な斜めにカットするな
どして、２枚の圧電板の共振周波数を僅かに変化させる
ことによって実現できる。

以上の説明は、第４図に示すこの発明の一実施例のフィ
ルタが、伸び又は拡がりモードの共振による第１の通過
帯域を有することに関するものであった。次に、第４図
のフィルタか厚み共振モードによる第２の通過帯域を有
することについて説明する。前述したように、分極方向
か厚さ方向Ｚである比較的薄い圧電板を用いた場合、振
動板は沖び又は拡がりモードによる共振のほかに、厚み
共振モードによる通過帯域を有する。この共振は。

振動板の厚さ方向の寸法によって決まる。従って前述の
ように入力信号を加えれば、出力端子には厚さ方向の寸
法によって決まる共振周波数付近の周波数帯域の信号の
みを負荷側へ伝送することができる。

従って、第４図に示すフィルタをＡＭ及びＦＭ兼用の中
間周波数用フィルタとして用いることもできる。この場
合には、振動板１２及び１５の長さ方向Ｘ及び幅方向ｙ
の各寸法によって決まる共振を４５５　ＫＨｚ近傍に、
厚さ方向の寸法２によって決まる共振を１０．７Ｍｌ−
１ｚ近傍に設定すると良好である。

このように構成することにより、単一の圧電フィルタで
ＡＭ及びＦＭの中間周波用フィルタを得ることができる
。なお、厳密に言えば、＝４５５　ＫＨｚ付近と１０．
７Ｍ）ｆｚ付近では振動子の共振インピーダンスが異な
るため、フィルタとして最良の特性を得るためには、信
号源インピーダンス及び負荷インピーダンスを画周波数
帯域で異なった値とすることが望ましい。しかしながら
、この点については実際にはスイッチなどで切換える等
の手段を用し・れば、問題とならない。更に、両周波数
月近に牙、ｊいて共振イノビーダンスがほとんど変わら
ないような圧電材料を用いれば、この問題は解決する。

次に、共通ＴＬ極と外ＨＵＢとを接続するための手段に
ついて説明する１、このための手段としては、第４図に
示すように、電極１３と＋（＋とからなる共通電極から
のリード線の取出しがある。同図に示すように、リード
線１８は導電性塗料又は銀焼付により、２つの共通電極
１３と１９とを共通に接続されるように引出される。ま
た、第５図に他の実施例を示す３、同図において、極め
て簿い金属箔２０を２枚の圧電板１３と１９とではさみ
込んだ形で貼り合わせ、この金属箔２０を共通リード線
とする。なお、接着方法如何によっては、電極１３と１
９のどちらか一方又は両方を省略することか可能である
３、更に第６図に示す実施例では、２つの圧電板のうち
の一方の圧電板］２に切り欠き乙を設け、露出した他方
の圧電板の電極部分２４にリード線２２を接続して共通
リードとする。

なお、第４．５．６図において、入力用電極及び出力用
電極は全面電極であるが、スプリアス応答を抑制するた
めには、部分電極とした方が好ましい場合もある。

次に、この発明による複合型フィルタの製造方法につい
て説明する。前述したように、予め電極が設けられた２
つの圧電板を接着剤により貼り合わせる方法のほかに、
最近積ノーセラミックチップコンデンサの製造方法とし
て用いられる方法の応用が考えられる。この方法は、セ
ラミック誘電体材料と電極材料とを交互に、何層か重ね
合わせ、一度に焼成するものである。このような手段を
応用して、共通電極となる未焼成電極材料を介して圧電
体となる２つの未焼成圧電磁器材料を接合し、この接合
体を一体に狼結し、その後焼結された接合体の厚さ及び
外形寸法を調整し、更に前記圧電体の共通電極と対向す
る面にそれぞれ電極を形成し、分極処理をする製造方法
を提供する。更に、共通電極となる未焼成電極材料を介
して圧電体と　　　゛なる２つの未焼成圧電磁器材料を
接合し、更に前記共通電極となる未焼成電極材料に対向
するごとく前記未焼成圧電磁器材料上にそれぞれ未焼成
電極材料を設け、全体を一体に焼結し、分極処理をする
製造方法を提供する。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、２枚の圧電板
の形状・寸法をほぼ等しくしたことにより、圧電フィル
タの入力インピーダンスと出刃インピーダンスをほぼ等
しく′１−ることかでき、又単−の圧電フィルタで２つ
以上の通過帯域を持たせることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来のＡＭラジオ用の中間周波セラ
ミックフィルタの構造図、第３図は従来のＦＭラジオ用
の中間周波セラミックフィルタの構造図、第４図はこの
発明による第１の実施例のの 構造図、第５図はこの発明による第斥施例の構造図、第
６図はこの発明による第３の実施例の構造図である。 １、５，１０ｂ、１１，２］・・・・・入カ用′改極４
．８．ＩＯＣ，１６・・・・・・・・・出力用′電極２
　、６　、９　、１２　、　！５・・・・・・圧電板１
８　、２２　　・・・・・・・・・・・・・・・リード
線２０　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・金属箔特許出願人 東京電気化学工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　　　　山　　本　　恵　　− 幕１図 ２ 尾３　図 尾４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少なくとも１つの共通電極を介して接合されたほ
   ぼ大きさの等しい２つの圧電体の前記共通電極に対向す
   る而にそれぞれ電極を設け、前記共通電極と対向する電
   極の一方を入力を極、他方を出力電極となしたことを特
   徴とする圧電フィルタ。 （２）前記圧電体の少なくとも一方に共通電極に達する
   切り欠き部を設け、前記切り欠き部を通して共通電極よ
   り引出しリード線を取出してなる特許請求の範囲第１項
   記載の圧電フィルタ、１（３）前記共通電極の少なくと
   も１つか金属箔であって、前記金属箔が接合部より延長
   して一体（・−形成され引出し電極となした特許請求の
   範囲第１項記載の圧電フィルタ、１ （４）前記圧′酸体の長さ、幅、面積、厚みの各振動の
   共振による通過帯域の少なくとも２つをフィルタの通過
   帯域に設定してなる特許請求の範囲第１項記載の圧電フ
   ィルタ。 （５）共通電極となる未焼成電極材料を介して圧電体と
   なる２つの未焼成圧電磁器材料を接合し、この接合体を
   一体に焼結し、その後焼結された接合体の厚さ及び外形
   寸法を調整し、更に前記圧電体の共通電極と対向す１面
   にそれぞれ電極を形成し、分極処理をすることを特、徴
   とする圧電フィルタの製造方法。 （６）共通電極となる未焼成電極材料を介して圧電体と
   なる２つの未焼成圧電磁器材料を接合し、更に前記共通
   電極となる未焼成電極材料に対向するごとく前記未焼成
   圧電磁器材料上にそれぞれ未焼成電極材料を設け、全体
   を一体に焼結し、分極処理をすることを特徴とする圧電
   フィルタの製造方法。