JPS6053315A - 積層型セラミックフィルタ - 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】 ユＪばυ月１ この発明は、厚み縦振動を利用した積層型セラミックフ
ィルタの構造の改良に関する。

入ＪＬＬ翫至！ｊＬ！！！Ｌ− 第１図は、従来の積層型セラミックフィルタの一例を示
す斜視図である。積層型セラミックフィルタ１は、厚み
方向すなわち矢印Ｐ方向に分極処理された圧電セラミク
ス２と、圧電セラミクス２内に設けられた２個の電極群
３．４とを備える。

一方の電極群３が、入力側ｆｆｔｉｉ群を構成し、他方
の電極群４が出力側電極群を構成している。各電極群３
，４は、それぞれ、相互に圧電セラミクス２の厚み方向
に重なり合うように設けられた複数の間挿電極３ａ　、
３ｂ　、３ｃ　、３ｄおＪ：び４ａ。

４ｂ、４ｃ、４ｄからなる。入力側電極群３７１は、電
極３ａと電極３０とが共通に引出されており、他方電極
３ｂどＮ極３ｄとが共通に引出きれている。Ｍ４′Ｉｉ
ｉ群４についても同様である。ここでは、入力側電極群
３に電圧を印加すれば、各電極３ａ。

３ｂ　、３ｃ　、３ｄが厚み方向に重なり合っているた
め、厚み方向すなわちＩｔ力方向振動が伝わる。

この振動は、弾性的に結合された電仲群４に１ムえられ
る。すなわち入力側電極群３により発生した縦方向の振
動は、横方向に変換されで伝えられる。

この伝えられた振動により、出力側電極群４において厚
み方向づなわち縦方向の弾性波の変位が生じ、それによ
って電圧が発生する。発生した電圧は、出力側電極群４
の電極４ａおよび電極４Ｃならびに電極４ｂおよび４ｄ
より引出される。

上述のように、第１図に示した従来の積層型セラミック
フィルタ１では、振動が入力側電極群３から出力側電極
群４へ伝わる場合、変位方向が２度にわたり変換される
ため、効率が極めて１［（いという欠点があった。また
、横方向への変位すなわち横効果に伴い、不要な振動ス
プリアスが出力波形に発生するという欠点もあった。

１乱九圧江 それゆえに、この発明の目的は、上述の欠点を解消し、
高能率であり、かつスプリアスレベルの低い積層型セラ
ミックフィルタを提供することにある。

１貝Ｊ」１（ この発明は、要約づれば、厚み方向に分極された積層型
セラミクスと、該セラミクス内Ｃセラミクスの厚み方向
に重なり合うように設番プられた入力側Ｎ極群および出
力側電極群とを備え、各電極群はセラミクスの厚み方向
に相互に重なり合い、かつ平行な複数の間挿電極より構
成されている、積層型セラミックフィルタである。− この発明のその他の特徴は、図面を参照して行なう以下
の実施例の説明により明らかとなろう。

衷施例の説明 第２図は、この発明の一実施例に用いる積層型圧電セラ
ミクスを示す斜視図である。積層型セラミクス１１は、
多数のセラミックグリーンシー１−に内部電極用ペース
トを塗布し、焼結することにＪ：り得られる。ここで、
圧゛電セラミック材料としては、たとえば、チタン酸ジ
ルコン酸鉛系、チタン酸鉛系、チタン酸バリウム系など
の単成分系や多成分系あるいはこれらの添加物系がある
。また内部電極用ペーストとしては、たとえば、パラジ
ウム、銀−パラジウム合金あるいはその他の高融点金属
や合金が用いられる。この実施例では圧電セラミック材
料として、Ｐ　ｂ　ｏ、ｔｆＬ　ａ　ａ、ｔ　Ｔ　ｌ　
０３＋０．５ｗｔ％Ｍ１）０之系の組成のものを用いた
。セラミックグリーンシートを得るには、上記した組成
物の仮焼粉末にバインダを加えて混合した後、ドクター
ブレード法により作成した。得られたセラミックグリー
ンシートに内部電極用とＬ・てパラジウムペーストを印
刷塗布した後圧着し、１２００℃、２時間で焼結してＩ
Ｉ型セラミクス１１を得た。次に、分極用電極１２．１
３を、積層型セラミクス１１の上面および下面に形成し
、厚み方向すなわち矢印Ｐ方向に分極するように分極処
理が施される。第２図から明らかなように、内部電極は
２個の電極群１４．１５からなる。各電極群１４．１５
は、この実施例では５個の電極１４ａ・・・１４（！、
１５ａ・・・１５０からなり、それぞれの電極間隔は２
００μｒＬｌ′ｒ：ある。また、電極群１４と電極群１
５との間の距離すなわち電極１４０と電極１５ａとの間
は、この実施例ではｌ１１１ｍｇされている。第２図か
ら明らかなように、各電極群１４．１５の各電極１４ａ
・・・１４８および１５ａ・・・１′：１（！は、それ
ぞれ、交互にセラミクス′１１の側面１（３，１７に引
出されている。したがって、各？Ｉ！極１４ａ−１４，
ｅ　、１５ａ−＃　５ｅは、間挿電（ｔの形態を有して
いる。

次に、圧電セラミクス１１の側面１６．１７に、入力側
電極２１．２２および出力側電極２３．２４を形成し、
第３図に斜視図で示すようにこの発明の一実施例を得る
。ここでは、電極群１４が入力側電極群を栴成し、電極
群１５が出力側電極群を構成するが、逆に電極群１４を
出ツノ側、７１極群１５を入力側としてもよいことは言
うまでもない。

この実施例では、入力側外部Ｎ極２１．２２より電圧を
印加すれば、入力側電極群１４が厚み方向に振動し、こ
の振動に基づく弾性波は、積層型セラミクス１１の厚み
方向に伝わり、出力側Ｎ極群１５に伝えられる。この弾
性波に基づき出力側電極群１５の各Ｎ極１５ａ・・・１
５ａが振動し、出力側電極群１５に接続された出力側外
部電極２３゜２４より出力が取出される。したがって第
１図に示した従来の積層型セラミックフィルタのような
変位方向の変換が行なわれないため、高能率の積層型セ
ラミクスフィルタであることが理解される。

同様に、横効果に伴う不要振動が発生しないため、スプ
リアスレベルも低いことがわかる。さらに、振動が積層
型セラミクス１１の電極群１４および電極群１５のそれ
ぞれにおいて、各Ｎ極１４ａ〜１４ｅおよび各電極１５
８〜１５ｅが相互に重なり合っている部分を中心とした
バルク内に閉じ込められるため、積層型セラミクス１１
の側面１６゜１７を固定することができ、したがって容
易にチップ部品とすることが可能である。

ざらに、この実施例では、セラミクス材料を変更するこ
となく、通過周波数帯域を変えることができる。すなわ
ち、積層型セラミクス１１を形成する際のグリーンシー
トの厚みを変えることにより、各電極間距離を変えるこ
とができ、それによって通過し得る音波の周波数を可変
することができる。今、音速をｖ１通過する音波の周波
数をｆ１波長をλ、各層の厚みをｔとすれば、 ｖ−ｆλ−ｆ・２【 の関係がある。したがって、音速が一定とづれば、厚み
ｔを変えることにより、周波数ｆを可変することができ
るのである。なお、この材料系のバルク波の音速は約５
２００ｆｆｌ　／ＳｅＣであった。また、第３図におけ
る各電極群１４．１５間の距離を変化させることによっ
て、ｉツ延時間を今更プる二とも（ζめて容易であり、
ぴ延素子としてシ１用し得ることも１７＋解できる。

次に、この発明の使の実施例につき、具体的なデータに
基づき説明する。

第４図は、この発明の第２の実施例を示す斜視図である
。ここでは、一方の電極群３４および他方の電悦群３５
が、ともに６個の電極３４ａ・・・３４ｆ、３５ａ・・
・３５ｆから構成されており、各電極群３．４．３５間
に３個の電極３６ａ、３６ｈ　。

３６Ｃが形成されている。各電極群３４．３５には、第
３図に示した実施例と同様に、外部電＃〜２”！＋　２
２．２３．２４が形成されているっしたがって、第４図
に示した実施例では、各電極群３４゜３５が、それぞれ
６枚の電極３４ａ・・・３４ｆ、３５ａ・・・３４ｆか
ら構成されているため、各電極群３４．３５における？
！極対数ｎは、 ２ｎ＋１−６ より、ｒ＋＝２．５となる１、この実施例の周波数特性
を、第６図１示す。第６図から明らかなように、スプリ
アスレベルが小さいことが理解される。

第５図は、この発明の第３の実施例を示す斜視図である
。ここでは、各電極群４４．４５が、７枚の電極４４ａ
・・・４４ｇ、４５ａ・・・４５ａで構成されており、
各電極群４４．４５間には１個の電極４６が配置されて
いる。したがって、上述した第４図に示した実施例とは
、各電極群を構成する電極数が異なるだけである。他の
構造は同様である。ここでは各電極群４４．４５が７枚
の電極４４ａ・・・４４！ＩＩ　、４５ａ・・・４５０
より構成されているため、電極対数ｎは、 ２ｎ＋ｉ−７ より、ｎ＝３となる。第５図に示した実施例の周波数特
性を、第７図に示す。第７図の周波数特性と第６図に示
した周波数特性を比較すれば、電極対数を変化させるこ
とにより、中心周波数を簡単に変え得ることが理解され
るであろう。

上述した第２および第３の実施例から明らかなように、
この発明では、各電極群間に外部Ｎ極に接続されていな
い電極３６ａ・・・３６ｃ、４６が形成されていてもよ
く、まＩ；第３図に示した実施例のごとく＆電極！ｌＴ
１４．’５間に電極が形成されていなくとらよい。

また、励振されたバルク波の端面（たとえば第２図では
１２．１３）での反射を抑π＋１１するために、端面を
各電極群から離れた位間に装置したり、波長の長さある
いは各電極ＣＹにおける電極間距暉ノ二同程度あるいは
それ以上の凹凸をこの端面に形成するか、さらには端面
を各電極に対しＣ斜め７）向とすることによって、スプ
リアスの少ないものが得られる。

反ユ五−処１ 以上のように、この発明によれば、；７み方向に分極さ
れた積層型セラミクスと、該し：ラミクス内でセラミク
スのＭｌみ方向に重なり合うように設けられた、入力１
ＩＩ１１電極群および出力（ｌ′Ｉ電棲群とを備え、各
電極群（よ圧電セラミクスの厚み方向に（（１互に盾な
り合い、かつ平行な投数のｒ８１挿電ｆヤにり構成され
ているため、高能率のかつスプリアスレベルの低いＵＡ
層セラミックフーｒルタを骨ることが可能となる。また
、このような構成を有づるため振動が積層型セラミクス
・バルク内に閉じ込められるので、チップ部品としても
容易に応用することが可能である。さらに、各電極群に
おける電極対数あるいは電極間距離を変化させることに
より、セラミック材料゛を変更することなく、通過帯域
の中心周波数や通過帯域幅を簡単に変更覆ることができ
る。バルク波励振の大きさはｋｔ２　・ｎ　（ここでｋ
ｔは厚み振動の電気機械結合係数、ｎは各電極群におけ
電極対数）に比例して大きくなるので、各電極群におけ
る電極対数を変化させることにより、低挿入損失のフィ
ルタが得られる。さらに、各電極群間距離を変えること
によって、遅延時間をもｌ！ｉ１１に変更することが可
能どなる。しかも電極面積を変えることにより、インピ
ーダンスを変化させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の積層型セラミックフィルタの一例を示
す斜視図である。第２図は、この発明の一実施例に用い
る！Ｒ層梨型セラミクス示す斜視図である。第３図は、
第２図に示した積層型セラミクスを用いたこの発明の一
実施例を示す斜視図である。第４図は、この発明の第２
の実施例を示す斜視図である。第５図は、この発明の第
３の実施例を示プ゛斜視図である。第６図は、第４図に
示した実施例の周波数特性を示す図である。第７図は、
第５図に示した実施例の周波数特性を示す図である。 １１・・・積Ｉｌｌ型セラミクス、１４．１５・・・電
極群、１４ａ、１４１＋、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、、
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ　、　１５ｅ−・・間
＊電極、３４．３５−？［極群、３４ａ　、３４ｂ　、
３４ｃ　。 ３４ｄ　、３４ｅ、３４ｆ　、３５ａ　、３５ｂ　、３
５ｃ　、３５ｄ　、３５ｅ　、３５ｆ−・・間ｆｆＩＷ
＆極、４４゜４５−・・電極群、４４ａ　、４４ｂ　、
＋４ｃ　、４４ｄ　。 ４４ｅ　、４４ｆ　、４４ａ　、４５ａ　、４５ｂ　、
４５ｃ　、４５ｄ　、／１５ｅ　、４５ｆ　、４５０−
間挿電極。 暉１図 兜２図　第３図 ｔ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 厚み方向に分極された積層型セラミクスと、該セラミク
   ス内で、セラミクスの厚み方向に重なり合うように設け
   られた、入力側電極群および出力側電極群とを備え、 各電極群は、圧電セラミクスの厚み方向に相互に重なり
   合い、かつ平行なＷｔ数の間挿電極より構成されている
   、積層型セラミックフィルタ。