JPS6058708A

JPS6058708A - 圧電素子

Info

Publication number: JPS6058708A
Application number: JP16720183A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ogawa; 敏夫小川
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1983-09-09
Filing date: 1983-09-09
Publication date: 1985-04-04
Also published as: JPH0568129B2

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】１Ｌ１１この発明は、分極処理されたセラミックスと、このセラ
ミックス内で複数のＩＩ挿電極より構成されている電極
群とを備える圧電素子に関する。

１１１１東１１第１図は、この種の圧電素子の一例である積層型セラミ
ックフィルタの従来例を示す斜視図である。積−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ックス２と、圧電セラミックス
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、入力側電極群を構成し、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、相互に圧電セラミックス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および４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄからな
る。入力側電極群３では、電極３ａと電極３Ｃとが共通
に引き出されており、他方電極３ｂと電極３ｄとが共通
に引き出されている。電極！Ｉｆ４についても同様であ
る。

これは、入力側電極群３に電圧を印加すれば、各電極３
ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが厚み方向に重なり合っているた
め、厚み方向すなわち縦方向に振動が伝わる。この振動
は、弾性的に結合された電極群４に伝えられる。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
向に変換されて伝えられる。この伝えられた振動により
、出力側電極群４において厚み方向すなわち縦方向の弾
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および電極４ｄより引き出される
。

ところで、従来、圧電セラミックス２の分極処理は、そ
の上面５および下面６間で全面にわたってなされている
。したがって、電極群３，４以外の部分も分極されてい
ることになり、そのため厚み振動を閉じ込める効率が十
分でなく、たとえば不要な振動スプリアスが発生すると
いう欠点を生じさせていた。

１１日とｌｆｌこの発明は上述された欠点を解消するためになされたも
のであり、その主たる目的は、厚み振動の閉じ込め効率
を向上させ得る圧電素子を提供することである。

１里！」１先この発明は、分極処理された部分を一部に備えるセラミ
ックスと、該セラミックス内でセラミックスの厚み方向
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
されている電極群とを備える圧電素子である。そして、
上述の複数の電極が互いに重なり合っている部分は、分
極処理された部分内に位置するようにされている。

この発明のその他の特徴は、図面を参照して行なう以下
の実施例の説明から一層明らかとなろう。

１塵１１コＩＬ第２図は、この発明の一実施例である共振子を示す斜視
図である。共振子１１は、セラミックス１２と、このセ
ラミックス１２内に設けられた電極群１３とを備える。

セラミックス１２は、多数のセラミックグリーンシート
に内部電極用ペーストを塗布し、これを積層配置し焼結
することにより得られる。ここで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、、、　
Ｌ　ａｏ、ＩＴ　’　Ｏｓ　＋０．５　ｗｔ％Ｍ　ｎ　
Ｏ２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、上記の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して
パラジウムペーストを印刷塗布した後圧着し、１２００
℃、２時間で焼結して積層型セラミックス１２を得た。

電極群１３は、この実施例では１１１１の電極１３ａ、
１３ｂｌ　１３Ｃ，・＝１３ｋからなる。そして図示さ
れるように、各電極１３ａ、１３ｂ、・・・１３には、
それぞれ交互にセラミックス１２の側面１４．１５に引
き出されている。したがって、各電極１３ａ、ｉ３ｂ、
・・・１３には間挿電極の形態を有している。

この発明の特徴は、セラミックス１２がその必要な部分
（だけ分極処理されているところにある。

これを実現するために、分極処理は以下のようになされ
る。第２図に示されるように、各電極１３ａ、１３ｂ、
・・・１３ｋが互いに重なり合っている５一部分と対応した位置となるように分極用電極１６゜１７
をセラミックス１２の下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。こうして、セラミックス１２は、各電極１３ａ・
・・１３ｋが互（＼に重なり合っている部分だけが分極
されることになる。したがって、図示されていないがセ
ラミックス１２の側面１４．１５に形成される外ｗ５電
極を介して電圧が印加されると、分極処Ｉ！！されてい
る部分のみ、すなワチ各内ａｌｌｌｆｔａｉ　１３ａ　
＝　１３ｋ　カＭイニｌｉＱり合っている部分のみがダ
み振動を起こすことになるので、厚み振動の閉じ込め効
率をより十分に高めることができる。このことは、１ｌ
Ｉ３図を参照すれば明らかとなる。

１３図は、第２図に示す実施例の周波数レスポンスを示
す図である。そし−【比較のために、セラミックスの上
面および１面間で全面にわたって分極処理され１．：共
振子の周波数レスポンスを点線で示している。両者を比
較すれば明らかであるように、実施例のごとく部分分ｔ
ｔｉすることにより、琴６− み振動の閉じ込め効果が一層発揮され、分割振動のない
シャープなレスポンスが得られる。

第４図は、この発明の第２の実施例であるフィルタを示
す斜視図である。このフィルタ２１と、５８１図に示さ
れた従来のフィルタ１との相違点は、分極にある。すな
わち、この実施例では、分極用電極２２．２３および２
４．２５によって２個の電極群２６．２７の位置する部
分だけが分極処理されている。なお、この場合振動閉じ
込め効果を十分に発揮させるために、それぞれの電極群
を構成する各内部電極２６ａ　、２６ｂ　、２６ｃ　、
２６ｄおよび２７ａ　、２７ｂ　、２７ｃ　、２７ｄ　
が互いに重なり合っている部分のみが分極処理されるの
が望ましいが、実際上多少の広がりをもつのはやむを得
ない。こうして、この実施例においても第１図のフィル
タ１と同様、入力側電極群２６により発生した縦方向の
振動が出力側電極群２７に伝えられ、それによって電圧
が発生する。この際、部分分極によって振動閉じ込み効
率が高くなっているので、不要な振動スプリアスを極力
少なくし得ることが理解されよう。

第５図は、この発明の第３の実施例であるフィルタ３１
を示す斜視図である。この実施例では。

入力ｍｗｉ群３２および出力側電極群３３がセラミック
ス３４の厚み方向に重なり合うように設けられている。

各電極群３２．３３は、セラミックス３４の厚み方向に
相互に重なり合いかつ平行な度数の間挿電極３２ａ　、
３２ｂ　、３２ｃ　、３２ｄ　。

３２ｅおよび３３ａ　、３３１１．３３０．３３６　。

３３６より構成されている。そして、セラミックス３４
の上面および下面に形成された分極用電極３５．３６に
よって、各内部電極が互いに重なり合う部分のみまたは
それよりもわずかに広がった部分が分極処理され、矢印
Ｐ方向に分極する。こうして、この実施例では、入力側
電極群３２に電圧を印加すれば入力側電極群３２の分極
されている部分のみが屋み方向に振動し、この振動に基
づく弾性波は、セラミックス３４の厚み方向に伝わり、
出力側電極！！￥３３の分極されている部分に伝えられ
る。この弾性波に基づき出力側電極群３３の各１１１Ｍ
が振動し、出力が取出される。したがって、第１図また
は第４図に示したフィルタと比較して、この第５図に示
すフィルタ３１は、有利なものであることが理解される
。すなわち、第１図または第４図に示すフィルタでは、
振動が入力側電極群から出力側電極群へ伝わる場合、変
位方向が２度にわたり変換されるため効率が極めて低い
という欠点が見られるが、このフィルタ３１ではこのよ
うな変位方向の変換が行なわれないため＾能率なものと
なる。また、横効果に伴う不要な振動が発生しないので
、部分分極によって得られる効果と相まってスプリアス
レベルも低くなることがわかる。

なお、第４図または第５図に示された実施例において、
各電極群２６．２７または３２．３３間の距離を蛮化さ
せることによって、遅延時間を変更することも極めて容
易であり、遅延素子として利用し得ることも理解されよ
う。

第６図は、この発明の第４の実施例である共振子４１を
示す斜視図である。この実施例は第２図−〇− に示した一実施例と同様に、セラミックス４２の厚み方
向に重なり合いかつ平行な複数の間挿電極４３ａ　、　
４３ｂ　、　４３ｃ　、　−−−−４３ｊからなる電極
群４３を備えている。そして、第２図に示した一実施例
との大きな相違点は、電極群４３の最上層の間挿電極４
３ａと最下層の間挿電極４３Ｊとを用いて分極処理した
ことにある。この分極処理によりセラミックス４２は矢
印Ｐ方向にかっ間挿電極４３ａと間挿電８ｉｉ４３Ｊと
が重なり合った部分が分極されることになる。したがっ
て、一方の電極４３ａ　、４３０．４３１１１．４３Ｑ
　、４３１と他方の電極４３ｈ　、４３ｄ　、４３ｆ　
、４３ｈ　、４３ｊとにそれぞれ電圧を印加すると、分
極されている部分のみが厚み振動を起こすことになる。

この実施例によれば、図示した状態から明らかなように
、セラミックス４２の内部に振動部分が形成されること
になるので、厚み振動の閉じ込め効率を一層高めること
ができる。また、この楢成例において、間挿電極４３ａ
と間挿電ｔａｉ４３Ｊを用いて分極処理する場合、イの
他の間挿電極４３ｂ＝１０− ４３１の一部を部分分極するように、間挿電極４３ａと
４３Ｊの電極パターンを設定すれば、部分分極されない
間挿電極４３ｂ〜４３ｉのｗ４域において、各間挿電極
間で容量成分を取り出すことができる。こうすることに
より、共指点、反共振点を一部シャープにすることがで
き、また容量を適宜変えることができるのでインピーダ
ンス特性も変えることかできる。

第６図に示した構成は第４図、第５図に示したフィルタ
の例にも適用することができる。

なお、上述した各実施例において、各セラミックスの端
面、つまり間挿電極に平行に対向する端面での振動の反
射を抑制するために、波長（λ）の１／２以上の凹凸を
端面に形成するか（および）、ダンピング材を端面に形
成するか（および）、あるいは端面を間挿電極に対して
斜め方向に形成するなどの手段を講ずればよい。

上述した各実施例では、分極方向がセラミックスの厚み
方向となるように分極処理されていたが、分極方向がセ
ラミックスの上面および下面と平行な方向となるように
分極処理されたものであってもよい。なぜなら、いずれ
の方向に分極処理されたものであっても、それが全体に
行なわれているのではなくセラミックス内の必要な部分
にだけなされているならば、振動閉じ込め効率を向上さ
せ得るからである。

及ｍ以上のＪ：うに、この発明によれば、セラミックス全体
が分極処理されているのではなく、セラミックスが分極
処理された部分を一部に備え、さらにセラミックス内に
配置される複数の電極が互いに重なり合っている部分が
上記分極処理された部分内に位置するという構成である
ので、全面的に分極処理された圧１１束子に比べ振動の
閉じ込め効率を十分に高めることができる。それゆえに
、チップ部品として容易に応用することが可能であり、
またそのような応用がｊ％適であるともいえる。なお、
チップ型にした場合基板との接着面の１度は上昇するか
もしれないが、必要な部分すなわち通常は接着面から鮒
ねた位置にある部分だけが分極処理されている構成であ
るので、この温度上昇（よっても圧電特性は変化せず極
めて安定なものが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、圧電素子の一例である積層型セラミックフィ
ルタの従来例を示す斜視図である。第２図は、この発明
の一実施例である共振子を示す斜視図である。＃Ｉ３図
は、第２図に示す実施例の周波数レスポンスを示す図で
ある。第４図は、この発明の第２の実施例であるフィル
タを示す斜視図である。第５図は、この発明の第３の実
施例であるフィルタを示す斜視図である。第６図は、こ
の発明の第４の実施例である共振子を示す斜視図である
。図において、１１は共振子、１２はセラミックス、１３
は電極群、１６．１７は分極用電極、２１はフィルタ、
２２．２３．２４．２５は分極用電極、２６．２７は電
極群、３１はフィルタ、３２．３３は電ｔｌＩ８￥、３
４はセラミックス、３５゜３６は分極用ｌｉ＆、４１は
共振子、４２はセラミ１３− ックス、４３は電極群を示す。１４− 同ン皮扛（にＨｚ）箔４図心５図

Claims

【特許請求の範囲】

分極処理された部分を一部に備えるセラミックスと、前
記セラミックス内でセラミッ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
電極群とを備え、前記複数の電極が互いに重なり合って
いる部分は、前記分極処理された部分内に位置するもの
である、圧電素子。