JPS59115609A - 圧電フイルタ - 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】 発明の分野 この発明は圧電フィルタに間し、特に基板の厚みすべり
振！！’ｌ（丁゛Ｓ搦均）モードを利用した圧電フーＣ
ルタに関する。

従来技術の説明 主と【ノて１ないし５０ＭＨ２周波数帯における圧電フ
ィルタとして、（１）基板の厚み縦振動（ＴＥ振動）モ
ードを利用したもの、（２）基板の厚みすべり振！！ｔ
ｌ（ＴＳ振吻）モードを利用したもの、が開発され、た
と西ばテレビの音声信号検出用バンドパスフィルタ等に
幅広く使用されている。これら２つのフィルタは、いず
れもエネルギ閉込め型の三爪モードフィルタとしてｔｒ
ｔｔｃされている。

第１Δ図Ｊ３　Ｊ：び第１Ｂ図は、”Ｔ　Ｅ振動モード
を利用した従来の圧電セラミックフ、ｆルタ基板（２段
ｊ持成）の代表例ひあり、第１Ａ図は表面、第１Ｂ図は
裏面を示す。図において、ハツチング部分はフィルタ基
板表面に形成された電ｔｆ！ｎである。

このＪ：つな電極溝造のフィルタでは、第２図に示す電
界分布が現われる。第２図において、垂直電界［２は本
来このモードで必要とされる電界であり、平行電界ＥＹ
は入出力電極間に発生する、軍曹な電界Ｃある。この平
行電界Ｅ１は、局部的に−ＶＳ振動を生じ、での結果“
ＹＳ振動モードに起因するスプリアスが現われる。ＴＳ
振動はＴＥ振動に比べて基板内を伝播Ｊる速度が約２分
の１と遅いｌこめ、スプリアスは、目的とする周波数の
約２分の１付近に出現する。

第３図は、第１Ａ図、第１Ｂ図の一フィルタの周波数特
性を示す図である。第３図で、横軸はＭｌ−１２で表わ
す周波数、縦軸はデシベル（ｄＢ）で表わす減衰量Ｃあ
る。図で、４．５０Ｍ１−１ｚが、このフィルタの通過
さ迂る周波数てあり、その約半分の１．８ｔｖｌＨ２付
近にスプリアスが現わ４１ていることがわかる。

次に、第４図（Ｊ５、映像検波された後のテレビジョン
信号周波数スペクトラム図（−ある。横Ｎは周波数、縦
軸はスペクトラムを示す。図において、周波数０ないし
［／には、映像信＠Ｙが分布し、周波数［５には音声信
号Ｓが、さらに周波数ｆｃを中心として色信号Ｃが重畳
され℃いる。

今、上述の第３図の特性を有Ｊる従来の１−　Ｅ　１ｒ
Ｘ勅利用のフィルタ（第１八図、ＭＩＢ図）を、周波数
ｆ、だけを通過させるＳＩＦフィルタと１ノで使用する
としよう。すると、周波数が１．／２＋。

ｆり近の映像信号が、フィルタのスプリアス振動によっ
て通過されてしまい、ｊレビジョンの音声バズとして現
われてしまう。

したがっ【、従来、このフィルタをＳＩＦフィルタとし
て使用する場合は、第５図に示すように、フィルタ５１
と直列に、別のバイパスフィルタ５２を補助的に使用し
て、ようやく本来のＳ　Ｉ　Ｆフィルタとしての動きを
奏していた。

第６Ａ図、第６Ｂ図は丁Ｓ振動モードを利用した圧電セ
ラミックフィルタ基板（２段搭成）の代表例であり、第
６Ａ図は表面、第６Ｂ図は裏面を示す。図で、ハツチン
グ部分はフーｒルタ表面に形成された電極膜である。

このＴＳ撮乃モードのフィルタの周波数特性は、第７図
に示されている。第７図におい−４、横軸はＭｌ７で表
わされる周波数、横軸はデシベル（ｄＢ）表示の減衰量
である。第７図から、１Ｓ撮動を利用した従来のフィル
タは、０ないし４．０Ｍ［」７周波数帯域にお【ブるス
プリアス減衰量は、１−Ｅ振動を利用したフィルタに比
べ、はるかに優れていることがわかる。しかしながら、
プレビジョン信号のＳＩＦフィルタとして実用的に必要
な５０ないし５５ｄＢＩ７）Ｍ哀ｍは到底得られない。

よって、従来の丁Ｓ撮勤モードを利用したＳｉ［：フィ
ルりも、丁Ｅ　ｔｗ動モードのＳｉＦフィルタと同様に
、第５図に示すような回路でしか実用的には使用できな
かった。

さらに、ＴＳ振動モードを利用した］８合、イのモード
の性質上フィルタ基板の厚みをＴＥ振動モードのフィル
タに比べて、約２分の１と薄くせざるを得ず、またその
構造も２段のフィルタでは、第６Ａ図、　第６Ｂ図に示
すように、（１字形となるため、特に機械強度面での良
品の歩留りや信頼性に乏１−かった。

まｊ−１Ｔ［振ＦＪ＋モードを利用したフィルタ、］−
８振動モードを利用した一フィルタともに、基板の寸法
が比較的太き・い（第１Ａ図、第ＯΔ図参照）ため、こ
れらフィルタの小型化には限界があり、超小型のチップ
状の部品とすることは不可能である。

発明の目的 それゆえに、この発明の目的は、Ｔ　Ｓ振動を利用した
、小型にしてかつ周波数特性の非常に優れたエネルギ閉
込め型の二重モードの圧電フィルタを提供することであ
る。

発明の概要 この発明は、簡単に言えば、ＴＳ振動モードを用いるフ
ィルタであって、２つの共振ユニットをその主面に関し
て対向して組合わせ、その少なくとも一部をｎ械的に結
合して、２つのユニツ１−の電極基板に挾まれる対向す
る各一方電極を共通的に引出し、各ユニツ１〜の使方電
極を個別的に引出した圧電フィルタである。

この発明の上述の目的と特徴は、以下の図面をアク照し
て行なう好ましい実施例の説明から一層明ｊ、′ｌかと
なろう。

好ましい実施例の説明 第８Δ図は、この発明の好ましい一実施例の１段のフィ
ルタ正面図であり、第８Ｂ図はその側面図である。これ
らの図を参照し、この実施例について説明する。このフ
ィルタは、第１の共振ユニット８１と第２の共振ユニッ
ト８２とからなる。

各共振ユニツ１〜８１．８２は、同一の形状と構造であ
る。つまり、共振ユニット８１は、中心となる圧電セラ
ミック基板８１１を有し、その圧電セラミック基板８１
１の一方主面上には、長さ方向に、一方端部から一例と
して約５分の３まで電極膜８１２が形成されている。ま
た、池り主面も同様に、長さ方向に、他方端部から一例
として約５分の３まで電極膜８゛１３が形成されでいる
。そして、電極膜８１２と８１３とは、圧電セラミック
基板８１１を介して、圧電セラミック基板８１１の中心
部分で対向している。

＃−’％ユニツ１−８２も同様の構成である。

そして、２゛つつ共振ユニツ１−８１．８２は、電極膜
８１３，８２３が対向するように組合わされ。

一部導電部８３を残して、接着力の強い絶縁性接着剤８
４で結合されている。さらに、対向して貼り合わされた
Ｎ極８１３．８２３は、導電部８３で電気的に接続され
ている。そのＳ置部８３には、はんだ８５で共通リード
８６が接続されている。

また、電極８゛１２おＪ：び８２２には、その端部側に
、はんだ８５で、ぞれぞれ入力リード８７および出力リ
ード８８が接続されている。

なお、第８Ｂ図は、はんだ８５およびリード８６．８７
は省略しである。

次に、この実施例の製造方法について、第９図。

第１０図を参照して、説明する。第９図に示すような、
共振ユニット・親基板９１．９２を準備する。

この共振ユニット親基板９１．９２の分極軸は圧電基板
９１１．９２１の主表面に沿った矢印Ｐ方向Ｃある。圧
電基板９１１，９２１のそれぞれ各主面には、その主面
の約５分の３を覆う電極膜９１２．９１３，９２２．９
２３が形成されている。

（−れら電極膜は、それぞれ圧電基板９１１，９２１の
長さ方向中心角近でそれぞれ対向しでいる。

これら電極膜は、たとえば、導電ペインｌ−の塗布や蒸
４１法によって形成される。

２枚の共振ユニツ］−親基板９１．９２はその一方主面
に形成され１ζ電極股９１３と９２２とが対向づるよう
に組合わされる。そして、一方の共振１ニット親慧板９
２の前記側１ｎ９２２が形成された主面９２ａに絶縁性
接着剤８３０を極薄に塗布する。そして、これら２枚の
共振ユニツ１−親基板９１．９２を貼り合わせる。

次に、貼り合わされた共振ユニット親基板９１゜９２０
両端面で形成され・）面であって、電極り９１３と５）
？２が真ん中【・７対向し、て配即される端面に、導？
【ベインＩ−８４０を塗布でるーこの２ｉ′！雷ペイン
ト８　／１．　Ｏは９１向し、て貼り合わ六ねた電極１
情９１３とと電極１１ｃＪ９２２との間に若干滲み込ｚ
Ｊ１、電極膜９１３と９２２とを電気的に接続４る１、
（符′１０図） ご−５１ノ’−Ｃ貼【）合わされた共振コニット親基板
を矢印９５（第９図）方向に治って切断する。それにｃ
ｔ、って、ｐ　′＋　ｔ−＞口のようイ１フィルタエ１
．！メン１−１０が完成りる。この竿１０図のフィルタ
エＬ／メンド１０は、実質的に第８Ａ図、第８Ｂ図のエ
レメント８と同じでど５る。

なお、貼り合わせる伯の方法とし＋ｒ：、共振ユニット
親基板９２の電極膜９２２の面９２２ａ上にのみ導電接
着剤を薄く塗布し、２枚の共振ユニツ１〜親基板９１．
９２を貼り合わ１ｉでもよい。

なお、この第１０図に示すフィルタエレメント１０＠構
成する各共振ユニツ＋−１１、１２１；ｌ、圧重塁ｔｆ
ｉｌｌ’１．１２１の中心付近の対向電極間でＴ’　Ｓ
　Ｊ騒動が励振されるが、その長さ方向にはエネルＡ！
閉込めがなされるため、圧電基板’１ｉｉ、ｉ２１の長
さを成る程度〈たとえば圧電基板の厚みの２０倍以上）
にしＣおくことにより、圧ｉへ基板１−１　’Ｉ　、　
’１２１の両端面は撮０に関与１ｉｄ“、したがってこ
の部分の電極面１１２ａ、１２２ａにははんだ付は等が
可能となる（第８Ａ図参照）。

上記実施例１こＪ）いては、組合わせて貼り合わせる共
振ユニット親基板９１．９２は、電極膜の位芦が対称的
な同一の形状と構造の共１にユニット親基板を用いたが
、たとえば組合わせて貼り合わける共振ユニット親基板
の形状や構造（圧電基板の厚み、雷（へ膜の幅等）を多
少変えることにより、作ら【Ｌるフィルタエレメントの
特性を変えることができる。

次に、第８Δ図、ｆｆ１８Ｂ図の実力！！！例の特性を
第１１図および第１２図を参照し−（説明する。

第１１図は、横軸はＭ　ＨＺ単位の周波数が、１１軸は
アドミタンスが示される。第８Ａ図のフィルタ８におい
て、入カリードア７と出力リード８８とを接続し、この
接続されたリード８７．８８と共通り一ド８６との間の
アドミタンスと周波数のＰＡ係を示したのが、第゛１１
図のＳＬ−ドである。

また、入力リード８７と出力リード８８との間のアドミ
タンスと周波数との関係は第１１図のＡモードに表わさ
れている。このように、このフィルタ８は、３端子の接
続を変えてみると、２つの振動応答が得られる。そして
、この２つの共振周波数はわずかにでれており、このフ
ィルタが二重モードフィルタを形成していることがわか
る。

次に、第１２図は上記フィルタ８のハ１，１波【ζＷｊ
性を示す図である。第１２図より明らかなように、この
フィルタの０ないし１０ＭＨｚ周波数帯におけるスプリ
アス応答は、約３７ないし３８　（ｌ　Ｅ３である。こ
れは、前述した従来の２段４１８成１Ｓ振動フイルタの
周ｍ数特性に相当するのである。

すなわち、この実施例のＴ　Ｓ　ｆＨ勅モードの１段の
フィルタ８は、従歩の−ｒｓ据ｍモードの２段府成のフ
ィルタ（第６Ａ図、第６Ｂ図）嘉こ相当り−る性能を有
している。

よって、この実施例のフィルタ８の挿入損失は。

従来のフ、イルタの挿入損失と比較して、杓１．／２と
大幅に改善されているー 次いで、第１へ図、第６Ａ図、第８Ａ図、および第８Ｂ
図を参照して、従来のＴＥ貝乃モードのフィルタ、従来
のＴ　Ｓ　４ｆｉ動モードのフィルタおよびこの実施例
のフィルタの大きさを比較する。

従来のＴＥ振動モードのフィルタのエレメントの寸法１
よ、幅９．□ＩＩ＋ｍｘ高さ６．０＋＋＋ｍｘｌ！Ｊみ
０゜５ｍｌ＋１テ、ソ（７）表ｍ積ハ５４　、０Ｉ２Ｔ
：ａル（ｌ　１Ａ図）。

丁ｓｉｎモードの従来のフィルタでは、幅３゜０ｍ１Ｉ
ｌ×高さ５．５ｍｍｘ厚み０．２：３＋ａでその表面積
は１９　、５　ｎ＋１である（第６Ａ図）、これらに対
し、この実施例のフィルタでは、幅０．８＋ｎｍｘ高さ
５．Ｃ１１ｍｘ厚み０．５ｎｕｌで、その表面積は４．
Ｑ１１１１＋１２である（第７Ａ図、第７Ｂ図）このよ
うに、この実施例のフィルタでは、その大きさを非常に
小さくすることができる。

さらにまた、従来のＴＳｗｅ動七−トのフィルタに比べ
、この発明のフィルタでは、共振基板を２枚貼り合わせ
てフィルタエレメントを粥成Ｊるため、その厚みが成る
程度厚くなり、（４械的強反が上がり、その癲械的な信
頼性も改善され゛（−いる。

次に、この実施例のもう１つの特徴を、第９図および第
１０図を参照して説明する。第１０図に示すようなフィ
ルタニレメンｈ　１０の電気的特性は、電極線の対向幅
しと基板のカッｔ−幅ＷとにＪ：つて大幅に変えること
ができる。ぞし−（、この電極線対向幅りは、電極膜を
形成する餘の印すバメーンの変更によって容易に可能で
あり、また、カット幅Ｗは貼り合わせ？ζ共振ユニット
叙基板をカッ１〜するときの設備の初期セツティングの
み（簡単に変えることができる。

それゆえ、このフィルタは従来のフィルタに比較して、
容易に所定の特性が得られるＪ：う、設ｕ１変更が可能
である。特に、通過Ｗ？域幅を変えるのが容易である。

ｆｆ１１３図は、この発明の他の実施例を示ず。第１３
図の特徴は、上述した一実施例のフィルタを、２段ＩＭ
成のフィルタにしたことである。この２段（ｎ成の）、
ｒルタ；Ｊ、第′１のフィルタエレメント１σ）１と第
２のフィルタエレメント１３２とが独立１ノて卸」作ζ
・きるように、空隙１３３が形成されている。この空Ｆ
ｌｌ　’１３３は、第１のフィルタエレメント１３１と
第２のフィルタエレメント１３２を接着するのに、所定
の幅を有する、紙面に垂直に延びる帯状の々電ベインｌ
−１：３４を用いることに。１：って、簡世に１′Ｖり
出すことがＣきる。

なり　、第１３１に示Ｊフィルタコニレメン１−１３１
υ駆１１３＆方法は、Ａ）　９図、第１０図を参照して
説明し、た製造方法とＩｌ、Ｉｌ様に、共振ユニット親
基板を貼り台わぜ、・ミーの後カッ１〜することによっ
て、数多・、の製品を簡Ｗに作ることができる。

この第１３図の実施例では、フィルタニレメン１〜１３
が２段輯成′ｔ−ある１、め、その仲人損失は従来のＴ
　Ｓ振動モードの２段構成のフィルタや従来のＴＥ振動
モードの２段ｔｒｇ成のフィルタと変わりはないが、Ｏ
ないし１０ＭＨ２周派数帯のスプリアス特性は、約７０
ｄＢと大幅に向トすることができた。これによって、前
述したテレヒジョン信号のＳ　Ｉ　Ｆフィルタとして単
独で使用することができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明によれば、小
型で高性能でかつ機械的信頼性の高い、所望の特性を有
する圧電フィルタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第’Ｉ　Ａ図は１−　Ｅ振動モードの従来のフィルタ基
板の表面図である。 第１Ｂ図は第１Ａ図のフィルタ基板の裏面図である。 第２図はＴＥ振動モードのフィルタの電界の方向を示す
図である。 第３図は第１Ａし１．第１Ｂ図のフィルタの周波数特性
を示で図である。 第４図は映録検波後のテレビジョン信号スペク１−ラム
を示す図である。 第５図は従来のＴＥ振動モード、丁Ｓ振動モードのフィ
ルタの実際の使用回路例である。 第６Ａ図はＴＳ振動モードの従来のフィルタ基板の表面
図て・ある。 第６Ｂ図は第６Ａ図のフィルタ基板の裏面図である。 第７図は第６Ａ図、第６Ｂ図のフィルタの周波数特性を
示す図である。 第８Ａ図はこの発明の一実施例のフィルタの正面図であ
る。 釦８Ｂ図は第８Ａ図の一実施例のフィルタの側面図でｉ
３＞る。 第９図はこの発明の一実施例の製造方法を示す図である
。 第′１０図は第９図の方法によってＩ！Ｊ造それたフィ
ルタの斜視図である。 第１１図はこの発明の一実施例のフィルタの３端子接続
の喚化による振動応答を示す図である。 第１２図はこの発明の一実施例の周波数特性を示す図で
ある。 第１３図はこの発明の他の実施例であり、２段構成のフ
ィルタの正面図である。 図において、８１．８２は共振ユニツ］−１８１２，８
１３，８２２，８２３，９１２，９１３゜９２２．９２
３はｒｒｉ極膜、８３，８３０は導電ペイント、８１１
，８２２，９１１．９２１は圧電セラミック基板、８４
．８４０は絶縁性接着剤を示す。 （ほか２名） 第２図　　　　　　石４図 第５図 特開昭５９−１１５６Ｏ９（６） 第６ＡＩｌｉａ　　　　　系６Ｂ図 −一−ｊ□８□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　第１および第２の共振ユニットを備え、各ユニ
   ットは、圧電基板とその主面に対向して形成された撮動
   電極とを有する、厚みすべり振動モードを用いるフィル
   タにおいて、 前記２つの共振ユニットをその主面に関し対向して組合
   わせ、共振ユニットの少なくとも一部を我械的に結合し
   て、前記２つの圧電基板に挾まれる両ユニットの対向づ
   る各一方電極を共通的に引出し、各ユニツ］−の漬方電
   極を個別的に引出したフィルタエレメントを含むことを
   特徴とする、圧電フィルタ。 （２〉　前記２つの共振ユニットの機械的結合は、１８
   縁性接着剤によってなされ、 前記共通的に引出される２つの電極は、それらの少なく
   とも一部表面が電気的接続手段によって相互接続されて
   いる、特許請求の範囲第１項記載（３）　前記２つの共
   振ユニットの機械的結合は、前記２つの圧電基板に挾ま
   れる２つの対向電極な尋篇性扱省剤で結合することによ
   ってなされる、特許請求の範囲第１項記載の斤電フィル
   タ。 喰フィルタ。