JP2000307381A

JP2000307381A - 圧電部品及びラダーフィルタ

Info

Publication number: JP2000307381A
Application number: JP11117225A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamamoto; 隆山本; Yasushi Funaki; 裕史舟木
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2000-11-02

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の圧電素子からなる圧電部品、または複
数の直列共振子と並列共振子からなるラダーフィルタで
あって、表面実装用に適した薄型のものを提供する。【解決手段】ケース１８の凹部３１内に、２個の直列
共振子１４Ｓ、１５Ｓと２個の並列共振子１６Ｐ、１７
Ｐを平面状に納め、いっしょにケース１８内に納めた端
子金属２０、２１により各共振子１４Ｓ、１５Ｓ、１６
Ｐ、１７Ｐをラダー接続し、２段構成のラダーフィルタ
を構成する。ケース１８の開口は、入力電極部４６や出
力電極部４８、アース用電極部５０等を設けられたベー
ス１９で塞がれ、接着剤によりケース１８とベース１９
を接着させてケース１８とベース１９内に各共振子１４
Ｓ、１５Ｓ、１６Ｐ、１７Ｐを封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電部品及びラダー
フィルタに関する。特に、表面実装用の圧電部品やラダ
ーフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】表面実装用のラダーフィルタ等として用
いられる圧電部品としては、特開平８−１８３８２号公
報や特開平７−１７６９７７号公報に開示されたものが
ある。これらの圧電部品は、複数枚の圧電共振子と金属
端子を上下方向一列で交互に積み重ねたものをケース内
に納め、ケースの外部で金属端子のリード部を折り曲げ
ることによって外部電極を形成したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの圧電
部品では、外形の厚みが大きくなり、基板に実装したと
きに圧電部品が基板の表面に大きく飛び出ることにな
る。このため、薄型の機器に用いる回路基板に用いるこ
とが困難であり、また機器の薄型化の妨げになってい
た。

【０００４】また、このような圧電部品では、必要な金
属端子数が多くなる。例えば、４枚の圧電共振子からな
る場合では、４〜５枚の金属端子が必要になる。そのた
め、材料費が高くつくと共に組立て工数が多くなり、圧
電部品のコストを押し上げていた。

【０００５】本発明は上述の技術的問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、複
数の圧電素子からなる圧電部品または複数の直列共振子
と並列共振子からなるラダーフィルタであって、表面実
装用に適した薄型のものを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段とその作用】請求項１に記
載の圧電部品は、複数枚の板状の圧電素子を平面状に並
べてケース内に納めたことを特徴としている。

【０００７】請求項１に記載した圧電部品（ラダーフィ
ルタを含む）にあっては、複数の板状の圧電素子を平面
状に並べてケースに納めているので、圧電部品を薄型化
することができる。従って、回路基板等に実装したとき
にも実装高さが高くならず、機器の薄型化にも貢献す
る。また、圧電素子を平面状に並べることにより金属端
子の構造も簡単にすることができ、必要な金属端子の数
を減らすことも可能になる。

【０００８】請求項２に記載の圧電部品は、請求項１に
記載した圧電部品において、前記複数枚の圧電素子が、
いずれもほぼ同じ厚みを有していることを特徴としてい
る。

【０００９】請求項２に記載の圧電部品にあっては、複
数枚の圧電素子が、いずれもほぼ同じ厚みを有している
から、圧電素子をケース内に納めたときに無駄な空間が
生じにくく、圧電部品の薄型化に効果的である。また、
各圧電素子の厚みがほぼ等しいので、端子とともに組み
立てる際の組み立て性も良好となる。

【００１０】請求項３に記載のラダーフィルタは、板状
の直列共振子と板状の並列共振子とからなるラダーフィ
ルタにおいて、前記並列共振子は、少なくとも３層の電
極が厚み方向で積層された構造を有し、前記直列共振子
と前記並列共振子とは平面状に並べてケース内に納めら
れていることを特徴としている。

【００１１】請求項３に記載したラダーフィルタにあっ
ては、板状の直列共振子と板状の並列共振子を平面状に
並べてケースに納めているので、ラダーフィルタを薄型
化することができる。従って、回路基板等に実装したと
きにも実装高さが高くならず、機器の薄型化にも貢献す
る。また、ラダーフィルタを平面状に並べることにより
金属端子の構造も簡単にすることができ、必要な金属端
子の数を減らすことも可能になる。

【００１２】さらに、並列共振子は、少なくとも３層の
電極が厚み方向で積層された構造を有しているから、圧
電材料を変えたり、並列共振子を薄くすることなく並列
共振子の端子間容量を大きくすることができ、ラダーフ
ィルタの保証減衰率を大きくできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態による
ラダーフィルタを示す斜視図であって、圧電素子である
直列共振子１４Ｓ、１５Ｓ及び並列共振子１６Ｐ、１７
Ｐを納めたケース１８と、ベース１９とを分離した状態
を示している。また、図２はケース１８内の直列共振子
１４Ｓ、１５Ｓ、並列共振子１６Ｐ、１７Ｐ及び端子金
具２０、２１を分離して示す斜視図である。図１でも、
図２でも、ケース１８は底面を上にした状態で示してい
る。これらの図から分かるように、このラダーフィルタ
にあっては、２つの直列共振子１４Ｓ、１５Ｓと２つの
並列共振子１６Ｐ、１７Ｐをケース１８内に納め、端子
金具２０、２１で各共振子１４Ｓ、１５Ｓ、１６Ｐ、１
７Ｐどうしを電気的に接続したものである。

【００１４】まず、ここに用いられている直列共振子１
４Ｓ、１５Ｓの構造と並列共振子１６Ｐ、１７Ｐの構造
を説明する。直列共振子１４Ｓ、１５Ｓは、図４に示す
ように、圧電セラミックからなる正方形の圧電板２２の
両主面に電極膜２３を形成されたものであり、厚み方向
に分極処理を施されていて拡がり振動モードの圧電振動
を発生するようになっている。

【００１５】また、並列共振子１６Ｐ、１７Ｐは、図５
及び図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような構造を有して
いる。この並列共振子１６Ｐ、１７Ｐにあっては、圧電
セラミックからなる奇数枚の正方形圧電板２４と偶数層
の電極膜２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄとを交互に積
層して積層体が形成されている。各圧電板２４は、いず
れも厚み方向に分極処理を施されており、拡がり振動モ
ードの圧電振動を発生するようになっている。図６
（ｂ）では、矢印で示す各圧電板２４の分極方向は交互
に反対向きとなっているが、すべて同じ方向に分極して
いてもよい。積層された電極膜のうち、外側の２層の電
極膜は表面電極２５ａ、２５ｄとなっており、圧電板２
４間に挟まれた電極膜は内部電極２５ｂ、２５ｃとなっ
ている。表面電極２５ａ、２５ｄ及び内部電極２５ｂ、
２５ｃは、１層毎に反対方向へ偏位させて配置されてい
る。すなわち、表面電極２５ａ及び１層おきの内部電極
２５ｃは、積層体の一方端面に達しているが、他方端面
との間は離間しており、他の表面電極２５ｄ及び１層お
きの内部電極２５ｂは積層体の他方端面に達している
が、一方端面との間は離間している。

【００１６】積層体の両端面の中央に位置する節点（拡
がり振動のノード）には端面電極２６ａ、２６ｂが形成
されており、一方の端面電極２６ａにより一方の表面電
極２５ａと内部電極２５ｃが電気的に接続され、他方の
端面電極２６ｂにより他方の表面電極２５ｄと内部電極
２５ｂが電気的に接続されている。このように積層体の
節点に端面電極２６ａ、２６ｂを設けることにより、並
列共振子１６Ｐ、１７Ｐの励振時に圧電板２４に発生す
る拡がり振動が抑制されにくくなる。なお、並列共振子
１６Ｐ、１７Ｐは圧電板２４が積層されたもののほか、
一体焼結されたものであってもよい。

【００１７】このような積層構造の並列共振子１６Ｐ、
１７Ｐを用いれば、直列共振子１４Ｓ、１５Ｓと異なる
圧電材料を用いたり、直列共振子１４Ｓ、１５Ｓと異な
る大きさにしたりすることなく、並列共振子１６Ｐ、１
７Ｐの端子間容量を大きくすることができるので、並列
共振子１６Ｐ、１７Ｐの端子間容量に対する直列共振子
１４Ｓ、１５Ｓの端子間容量の比を大きくすることがで
き、ラダーフィルタの保証減衰量を大きくできる。ま
た、各圧電板２４の厚みは薄くしても並列共振子１６
Ｐ、１７Ｐ全体の厚みは薄くならないので、並列共振子
１６Ｐ、１７Ｐの強度が弱くなる恐れもない。例えば、
１／ｎの厚みの圧電板２４をｎ枚用いて積層構造の並列
共振子１６Ｐ、１７Ｐを形成した場合には、その端子間
容量はｎ²となり、その結果ラダーフィルタの保証減衰
量もｎ²となる。

【００１８】図２に示すように、ケース１８の底面に
は、２個の直列共振子１４Ｓ、１５Ｓと２個の並列共振
子１６Ｐ、１７Ｐを平らに並べて収容するための凹部３
１が形成されており、凹部３１は枠部３０によって囲ま
れている。凹部３１の内周壁面（枠部３０の内面）に
は、各共振子１４Ｓ、１５Ｓ、１６Ｐ、１７Ｐを位置決
めするための凸部３２が突設されており、さらに凹部３
１の天井面にも各共振子１４Ｓ、１５Ｓ、１６Ｐ、１７
Ｐを位置決めするための凸片３３が突設されている。ま
た、この凸片３３は端子金具２０、２１を位置決めする
働きもしている。

【００１９】一方の端子金具２１は、共振子のほぼ３倍
の面積を有する平板状をしていて略Ｌ字形に形成されて
おり、上面の３ヵ所に突起３６、３７、３８が形成さ
れ、各突起３６、３７、３８間には凸片３３の通る開口
３４、３５があけられている。もう一方の端子金具２０
は、共振子のほぼ２倍の面積を有し、両側の平板部３
９、４１間を傾斜片４０で連結されて段違い状となって
いる。この端子金具２０の一方の平板部３９の下面と他
方の平板部４１の上面にはそれぞれ突起４２、４４が設
けられており、傾斜片４０には凸片３３の通る開口４３
があけられている。

【００２０】しかして、組み立てにあたっては、平板状
をした端子金具２１は、図３に示すように、開口３４、
３５に凸片３３を通すようにしてケース１８の凹部３１
内に納められる。ついで、端子金具２１の上に２個の直
列共振子１４Ｓ、１５Ｓと１個の並列共振子１７Ｐを置
く。この時、直列共振子１４Ｓ、１５Ｓ及び並列共振子
１７Ｐは枠部３０の内周に位置する凸部３２と凸片３３
によって位置決めされる。この後、開口４３に凸片３３
を通し、一方の平板部３９を直列共振子１４Ｓに重ねる
ようにして端子金具２０をケース１８内に納め、図１に
示すように他方の平板部４１の上に残る並列共振子１６
Ｐを重ねる。この並列共振子１６Ｐも枠部３０の内周に
位置する凸部３２と凸片３３によって位置決めされる。

【００２１】なお、直列共振子１４Ｓ、１５Ｓ及び並列
共振子１６Ｐ、１７Ｐを位置決めしている凸部３２及び
凸片３３は、各共振子の振動の節点である外周面の各辺
中央部で各共振子１４Ｓ、１５Ｓ、１６Ｐ、１７Ｐに接
触しており、各共振子１４Ｓ、１５Ｓ、１６Ｐ、１７Ｐ
の拡がり振動を抑制しにくくしている。

【００２２】ベース１９は基板４５の表裏等に電極部を
設けたものであり、基板４５はガラスエポキシ樹脂基板
やアルミナ基板等によって形成され、図１に示すよう
に、基板４５の表面には、銅箔や導電ペーストの焼き付
け等によって入力電極部４６、出力電極部４８及びアー
ス電極部５０が形成され、入力電極部４６及びアース電
極部５０の各共振子の中央部と対向する位置には導電ペ
ーストや導電性接着剤等を印刷やディスペンサ等によっ
て付着させることによって突起４７、４９、５１が作成
されている。また、突起４７、４９、５１は、その高さ
が不揃いであると電気的接触不良の原因となるので、研
削によって等しい高さに揃える。ベース１９の裏面には
表面と同様にして入力電極部、出力電極部及びアース電
極部が形成されており（図示せず）、表裏の入力電極部
どうし、出力電極部どうし、アース電極部どうしはスル
ーホールを利用して形成された側面電極５２を介して互
いに導通させられている。

【００２３】直列共振子１４Ｓ、１５Ｓや並列共振子１
６Ｐ、１７Ｐ、端子金具２０、２１を納められたケース
１８の枠部３０下面に接着剤を塗布した後、表面側を下
にしてベース１９をケース１８に重ね、ベース１９の上
から圧力を掛けて各共振子１４Ｓ、１５Ｓ、１６Ｐ、１
７Ｐをケース１８と端子金具２０、２１とベース１９の
間に弾性的に挟み込み、その状態で加熱して接着剤を硬
化させ、枠部３０の下面とベース１９の間を接着剤で接
合することにより各共振子１４Ｓ、１５Ｓ、１６Ｐ、１
７Ｐをベース１９とケース１８の間に封止する。

【００２４】こうしてベース１９をケース１８に接合す
ると、ベース１９の突起のうち、入力電極部４６に設け
られた突起４７は直列共振子１５Ｓの主面に弾接し、出
力端子部４８は端子金具２０の平板部３９に弾接し、ア
ース電極部５０の突起５１は両並列共振子１６Ｐ、１７
Ｐの主面に接触する。また、入力側の直列共振子１５Ｓ
は、入力電極部４６の突起４７と端子金具２１の突起３
７とによって主面中央部を挟持され、出力側の直列共振
子１４Ｓは、端子金具２０の突起４２と端子金具２１の
突起３６とによって主面中央部を挟持され、並列共振子
１６Ｐ、１７Ｐはアース電極部５０の突起４９、５１と
端子金具２０、２１の突起４４、３８とによって主面中
央部を挟持される。

【００２５】この結果、直列共振子１４Ｓ、１５Ｓ及び
並列共振子１６Ｐ、１７Ｐはラダー接続され、ラダーフ
ィルタ１１が得られる。すなわち、図７に示すように、
２つの直列共振子１４Ｓ、１５Ｓが、入力端子１２（入
力電極部）と出力端子１３（出力電極部）の間に直列に
接続され、２つの並列共振子１６Ｐ、１７Ｐは、それぞ
れ直列共振子１４Ｓ、１５Ｓの出力側とグランドとの間
に挿入されている。このようなラダーフィルタは、たと
えば通信機のセカンドＩＦフィルタとしての用途の場
合、従来は４５０ｋＨｚまでのものしか製作されなかっ
たが、本発明によれば、その倍の９００ｋＨｚを含む高
周波フィルタ（たとえば、６００〜１,０００ｋＨｚ）
を実現することができる。

【００２６】このようにして製作されたラダーフィルタ
は、部品として使用する場合には、ベース１９側を下に
ケース１８側を上にして用いられ、ベース１９の裏面を
回路基板等に実装される。

【００２７】このラダーフィルタは、このように各共振
子１４Ｓ、１５Ｓ、１６Ｐ、１７Ｐを平らに並べた構造
を有しているので、薄型化（たとえば、製品高さが２ｍ
ｍ以下）することができる。さらに、従来のラダーフィ
ルタ等では、ケースの開口部分を封止樹脂で塞ぐ構造と
していたので、封止樹脂を充填するための空間が大きな
容積をしめ、ラダーフィルタが大きくなっていたが、上
記ラダーフィルタではケース１８にベース１９を接合す
る構造としたので、より薄型化が達成される。このよう
にして薄型化を実現したラダーフィルタによれば、回路
基板等に実装した場合にも実装高さを低くでき、機器の
薄型化にも寄与する。

【００２８】また、ケース１８内に直列共振子１４Ｓ、
１５Ｓと並列共振子１６Ｐ、１７Ｐを並べていけば済
み、従来のように積み重ねる必要がないので、自動組み
立てにも適している。

【００２９】さらに、４素子のラダーフィルタの場合、
従来例では端子金具が４〜５個必要であったが、本発明
のラダーフィルタによれば、各共振子１４Ｓ、１５Ｓ、
１６Ｐ、１７Ｐを平面配置することで端子金具は２個で
済む。また、本発明のラダーフィルタでは、端子金具の
形状も簡略化される。この結果、ラダーフィルタのコス
トが安価になると共に組み立ても容易にすることができ
る。

【００３０】さらに、従来のラダーフィルタでは、金属
端子のリード部を折り曲げて外部電極を形成しているの
で、金属端子の曲げ不具合が起こり易く、そのため実装
時の半田付け不良が起こり易かったが、本発明のラダー
フィルタでは、ベースの裏面に電極部を導電膜で形成し
ているので、ラダーフィルタの下面（実装面）の平面性
が良好となり、表面実装時の半田付け不良も起こりにく
い。

【００３１】なお、上記実施形態では、ラダーフィルタ
を例にとって説明したが、本発明はラダーフィルタに限
るものでなく、ラダーフィルタ以外の表面実装用の圧電
部品に応用することができる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に記載した圧電部品によれば、
複数の圧電素子を平面状に並べてケースに納めているの
で、圧電部品を薄型化することができる。従って、回路
基板等に実装したときにも実装高さが高くならず、機器
の薄型化にも貢献する。また、圧電素子を平面状に並べ
ることにより金属端子の構造も簡単にすることができ、
必要な金属端子の数を減らすことも可能になる。

【００３３】請求項２に記載の圧電部品によれば、複数
枚の圧電素子が、いずれもほぼ同じ厚みを有しているか
ら、圧電素子をケース内に納めたときに無駄な空間が生
じにくく、圧電部品の薄型化に効果的である。また、各
圧電素子の厚みがほぼ等しいので、端子とともに組み立
てる際の組み立て性も良好となる。

【００３４】請求項３に記載したラダーフィルタによれ
ば、直列共振子と並列共振子を平面状に並べてケースに
納めているので、ラダーフィルタを薄型化することがで
きる。従って、回路基板等に実装したときにも実装高さ
が高くならず、機器の薄型化にも貢献する。また、ラダ
ーフィルタを平面状に並べることにより金属端子の構造
も簡単にすることができ、必要な金属端子の数を減らす
ことも可能になる。

【００３５】さらに、並列共振子は、少なくとも３層の
電極が厚み方向で積層された構造を有しているから、圧
電材料を変えたり、並列共振子を薄くすることなく並列
共振子の端子間容量を大きくすることができ、ラダーフ
ィルタの保証減衰率を大きくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるラダーフィルタであ
って、ベースをケースから分離して示す斜視図である。

【図２】図１のラダーフィルタのベースを除く分解斜視
図である。

【図３】図２のラダーフィルタにおいて、一方の端子電
極をケース内に納めた状態を示す斜視図である。

【図４】同上のラダーフィルタに用いられている直列共
振子の斜視図である。

【図５】同上のラダーフィルタに用いられている並列共
振子の斜視図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図５の並列共振子の
平面図、側面図及び正面図である。

【図７】同上のラダーフィルタの回路図である。

【符号の説明】

１４Ｓ、１５Ｓ直列共振子１６Ｐ、１７Ｐ並列共振子１８ケース１９ベース２０、２１端子金属２４圧電板２５ａ、２５ｄ表面電極２５ｂ、２５ｃ内部電極２６ａ、２６ｂ端面電極４６入力電極部４８出力電極部５０アース用電極部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚の板状の圧電素子を平面状に並べ
てケース内に納めたことを特徴とする圧電部品。
【請求項２】前記複数枚の圧電素子は、いずれもほぼ
同じ厚みを有していることを特徴とする、請求項１に記
載の圧電部品。
【請求項３】板状の直列共振子と板状の並列共振子と
からなるラダーフィルタにおいて、前記並列共振子は、少なくとも３層の電極が厚み方向で
積層された構造を有し、前記直列共振子と前記並列共振
子とは平面状に並べてケース内に納められていることを
特徴とするラダーフィルタ。