圧電共振子

【目的】フィルタの群遅延時間特性の乱れを低減し、スプリアス特性の悪化を防止し、さらに、ディスクリミネータの歪率特性に乱れが生じない小型の圧電共振子を提供することにある。
【構成】略四角形状板の圧電基板の両表面に、振動電極を対向して設け、振動部を形成してなるエネルギー閉じ込め形厚み縦振動の圧電共振ユニットからなる圧電共振子において、前記振動部の外部で、圧電基板内の一部に、未分極部を設けたことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エネルギー閉じ込め形厚み縦振動を利用するセラミックフィルタおよびセラミックスディスクリミネータ等の圧電共振子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、焼成した圧電基板は、圧電特性を引き出すために、直流高電圧を印加して、圧電基板内の各分域の分極方向を揃える、という分極処理を施すものである。この分極方向を圧電基板の板厚方向にして、圧電基板の両表面の一部に対向する振動電極部を設けてなるものが、エネルギー閉じ込め形厚み縦振動を利用する圧電共振ユニットである。
【０００３】ここで、従来のエネルギー閉じ込め形厚み縦振動を利用する圧電共振ユニットと、その圧電共振ユニットを用いた圧電共振子について、周知のセラミックフィルタを例に、図５および図６に基づいて説明する。
【０００４】図５に示すように、圧電共振ユニット１は、略四角形状板で全域が分極された圧電基板２の両表面の中央部に、例えば、円形の振動電極３，３を対向して形成し、振動電極３，３の一部から延出して引出電極４，４を圧電基板２の両側端部に形成するものである。
【０００５】上述した圧電共振ユニット１を、表面実装形のセラミックフィルタに適用した例を、図６に示す。図６において、セラミックフィルタ５は、圧電共振ユニット１の両表面の中央部に位置する振動電極３，３の外方を、振動空間６を残して絶縁物、例えば、絶縁樹脂７で被覆し、圧電共振ユニット１上の両側端部の引出電極４，４と導電的に接続した外部電極８，８を、絶縁樹脂７の両側端部に設けるものである。
【０００６】かかる構成のセラミックフィルタ５の外部電極８，８に、交流電圧を印加すると、圧電共振ユニット１の振動電極３に対応する圧電基板２の振動部９が、厚み方向に振動する。振動部９で発生する振動を主振動と呼び、その主振動が振動部９の周囲から外方に圧電基板２内を伝播する振動エリアＡは、振動部９の外周から圧電共振ユニット１の厚さＴの５〜１０倍である。また、その振動エネルギーは振動部９から外方へ指数関数的に減衰しながら分布している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、一般の電子部品の小形化が進み、それにともなって、セラミックフィルタに代表される圧電共振子に関しても小形化が指向されてきた。そこで、圧電基板も小形化され、振動エリアよりも小さい圧電基板を用いざるを得なくなってきた。この結果、振動エリアよりも小さい圧電基板を用いた圧電共振子は、振動エリア内にある圧電共振ユニットの端面を固定端として、振動の反射が起きる。その反射波が主振動の中に混在して、フィルタの群遅延時間特性に乱れが発生し，スプリアス特性が悪化し、ディスクリミネータの歪率特性に乱れが発生するという問題点を有していた。
【０００８】本発明の目的は、上記問題点を解消すべくなされたもので、フィルタの群遅延時間特性の乱れを低減し、スプリアス特性の悪化を防止し、さらに、ディスクリミネータの歪率特性の乱れ防止を兼ね備えた小形の圧電共振子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため本発明の構成は、略四角形状板の圧電基板の両表面に、振動電極を対向して設け、振動部を形成してなるエネルギー閉じ込め形厚み縦振動の圧電共振ユニットからなる圧電共振子において、前記振動部の外部で、圧電基板内の一部に、未分極部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明は、上記のように圧電基板の一部に未分極部を設けることにより、圧電共振ユニットの主振動に起因する振動が未分極部分で収束する。このため、圧電共振ユニットの端面での反射がなくなり、もしくは、隣り合った他の振動部の主振動に不必要な振動が伝わらなくなる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明による第１の実施例を添付の図１R>１にもとづいて説明する。但し、前述の従来例と同一部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本発明は、振動部の外部に当たる圧電基板中に未分極部を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】図１において、圧電共振ユニット１１は、略四角形状板の分極した圧電基板１２の両表面に、振動電極３，３と引出電極４，４を形成し、圧電基板１２の長辺に沿って一定幅の両側端部に、未分極部１３，１３を設けるものである。
【００１３】かかる圧電共振ユニット１１を用いて、図６R>６の従来例と同様に、圧電共振子、例えば、表面実装形のセラミックフィルタ（図示せず）を構成する。セラミックフィルタの外部電極に、交流電圧を印加すると、分極された圧電共振ユニット１１の振動部９に主振動が発生し、その主振動に起因する振動が振動部９の周囲に、圧電基板１２内の振動エリアＡに伝播する。しかし、本来、振動が伝播する振動エリアＡ内にある未分極部１３では、圧電共振ユニット１１の共振周波数定数が急激に増大して、振動の伝播がなくなる。この結果、圧電共振ユニット１１の端面１４，１４に振動が伝わらないため、端面１４，１４による反射波は発生しなくなる。
【００１４】次に、第２ないし第４の実施例を添付の図２R>２ないし図４にもとづいて説明する。図２において、圧電共振ユニット２１は、略四角形状板の分極した圧電基板２２の両表面に、振動電極３，３と引出電極４，４を形成し、圧電基板２２の長辺に沿って一定幅の両側端部の中央部、すなわち、振動部９に近い部分に未分極部２３，２３を設けるものである。
【００１５】次に、図３において、圧電共振ユニット３１は、略四角形状板の分極した圧電基板３２の両表面に、振動電極３，３と引出電極４，４を形成し、圧電基板３２の中央部に位置する振動電極３，３を取り囲むように振動部９の外周部に、例えば、ドーナツ状の未分極部３３を設けるものである。
【００１６】さらに、図４において、圧電共振ユニット４１は、略四角形状板の分極した圧電基板４２の略中央部に複数の振動電極４３，４４（図４の表面に対向する裏面にも振動電極４３，４４がそれぞれ形成されている）および圧電基板４２の両側端部に延出する引出電極４５，４６を形成し、その振動電極４３，４４の間の圧電基板４２に未分極部、例えば、振動部４７，４８の主振動から伝播する振動を互いに防止するように一定幅の直線状の未分極部４９を形成する。尚、振動電極数は２個に限るものでなく、３個以上ある場合も、振動部の主振動から伝播する振動を互いに防止するように未分極部を設けるもので、その数は振動部間で適宜に増すものである。
【００１７】上述した第２ないし第３の実施例の圧電共振ユニット２１，３１を用いたセラミックフィルタ（図示せず）に交流電圧を印加すると、第１の実施例と同様に、分極された圧電基板２２，３２の振動部９に主振動が発生し、その主振動に起因する振動が振動部９の周囲に伝播する。しかし、振動エリアＡ内にある未分極部２３，３３では、圧電基板の共振周波数定数が急激に増大して、振動の伝播がなくなる。この結果、圧電共振ユニット２１，３１の端面２４，３４に振動が伝わらないため、端面２４，３４による反射波は発生しない。
【００１８】また、第４の実施例の圧電共振ユニット４１を用いたセラミックフィルタ（図示せず）に交流電圧を印加すると、分極された圧電基板４２に形成される円形の振動電極４３，４４に対応して２か所の振動部４７，４８に主振動が発生する。その主振動に起因する振動は振動部４７，４８の周囲に伝播する。しかし、振動エリアＡ内にある各振動部４７，４８の間の未分極部４９では、圧電基板４２の共振周波数定数が急激に増大して、振動の伝播がなくなる。この結果、振動部４７，４８で発生する主振動に起因する振動が周囲に伝播しても、互いの振動部４７，４８の主振動に干渉するような悪影響を与えることがない。
【００１９】尚、上述した第１，第２，第４の実施例において、主振動に起因する振動が振動部の周囲に伝播するが、未分極部を形成していない辺側、例えば第１，第２の実施例の短辺側は、主振動が伝播する振動エリアとしての十分な距離があるものとしている。即ち、未分極部を設ける際、その位置は、振動エリアＡ内にあり、且つ、主振動に起因する振動の伝播を防止する必要がある部位にあればよい。
【００２０】また、振動電極３，４３，４４および未分極部３３は、実施例のごとく円形に限定するものでなく、多角形でもよい。
【００２１】
【発明の効果】本発明による圧電共振ユニットでは、振動部の周囲に未分極部を形成するため、主振動に起因する振動が未分極部を通過せず、振動部の周囲に伝播しなくなる。このため、振動エリアより小さい圧電基板を用いても、圧電基板の端面による反射波および一つの圧電基板に形成する複数の振動部にたいする干渉がなくなる。即ち、主振動による振動エリアを考慮する必要がなくなり、圧電基板のサイズを大幅に小さくできる。
【００２２】このように、圧電基板のサイズの小形化に伴って、圧電共振ユニットおよびこの圧電共振ユニットを用いたセラミックフィルタも小形化が可能になる。また、上述したように、主振動に対して、悪影響を及ぼす端面による反射波や互いの振動による干渉を防止しているため、フィルタの群遅延時間特性の乱れの低減とスプリアス特性の悪化の防止、および、ディスクリミネータの歪率特性の乱れを防止することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電共振ユニットに係る第１の実施例の斜視図である。
【図２】本発明の圧電共振ユニットに係る第２の実施例の斜視図である。
【図３】本発明の圧電共振ユニットに係る第３の実施例の斜視図である。
【図４】本発明の圧電共振ユニットに係る第４の実施例の斜視図である。
【図５】従来の圧電共振ユニットの斜視図である。
【図６】従来の圧電共振ユニットを用いた表面実装形のセラミックフィルタの一部透視斜視図である。
【符号の説明】
３，４３，４４振動電極
５圧電共振子
９，４７，４８振動部
１１，２１，３１，４１圧電共振ユニット
１２，２２，３２，４２圧電基板
１３，２３，３３，４９未分極部

【特許請求の範囲】
【請求項１】略四角形状板の圧電基板の両表面に、振動電極を対向して設け、振動部を形成してなるエネルギー閉じ込め形厚み縦振動の圧電共振ユニットからなる圧電共振子において、前記振動部の外部で、圧電基板内の一部に、未分極部を設けたことを特徴とする圧電共振子。

【図１】