(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の一主面に分割電極を形成し、他主面に分割電極と表裏対向する共通電極を形成し、圧電基板の両主面の端部に上記分割電極および共通電極のいずれかに接続された複数の端子電極を形成したエネルギー閉じ込め型の第１の二重モードフィルタ素子と、
圧電基板の一主面に分割電極を形成し、他主面に分割電極と表裏対向する共通電極を形成し、圧電基板の両主面の端部に上記分割電極および共通電極のいずれかに接続された複数の端子電極を形成したエネルギー閉じ込め型の第２の二重モードフィルタ素子とを備え、
第１のフィルタ素子の一方の分割電極と第２のフィルタ素子の一方の分割電極とが相互に接続された圧電フィルタにおいて、
第１のフィルタ素子の圧電基板および第２のフィルタ素子の圧電基板の端部には、それぞれ分極されていない未分極部が設けられ、
第１および第２のフィルタ素子のエネルギー閉じ込め振動が励振される振動領域の一部は上記未分極部に位置しており、
第１のフィルタ素子における振動領域内の未分極部が占める割合と、第２のフィルタ素子における振動領域内の未分極部が占める割合とが異なることを特徴とする圧電フィルタ。
【請求項２】
上記第１のフィルタ素子における分割電極の対向方向は、圧電基板の端面に対して角度θ1 で傾斜しており、
上記第２のフィルタ素子における分割電極の対向方向は、圧電基板の端面に対して角度θ2 で傾斜しており、
上記角度θ1 と角度θ2 とが異なることを特徴とする請求項１に記載の圧電フィルタ。
【請求項３】
上記第１のフィルタ素子の圧電基板と第２のフィルタ素子の圧電基板は同一の外形形状を有し、
各圧電基板に設けられた未分極部の占める面積が異なることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電フィルタ、特に２つの二重モードフィルタ素子を縦列接続してなる圧電フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話などの移動体通信機器の中間周波段フィルタとして、２つの二重モードフィルタ素子を中継容量を介して縦列接続してなる圧電フィルタが用いられている（例えば特開平１０−２８４９８５号公報）。
【０００３】
この圧電フィルタは、２個の二重モードフィルタ素子を積層接着したものであり、一方のフィルタ素子の圧電基板の上面に分割電極を形成し、下面に分割電極と対向する共通電極を形成するとともに、圧電基板の上面に端子電極を兼ねる容量電極を、下面にこの容量電極と対向する容量電極を形成して容量部を形成したものである。また、他方のフィルタ素子も同様の構造を有し、一方のフィルタ素子の一方の分割電極と他方のフィルタ素子の一方の分割電極とが相互に接続され、かつ双方のフィルタ素子のアース用端子電極が相互に接続された構造となっている。
【０００４】
上記圧電フィルタにおいて、各フィルタ素子の圧電基板の端部には、それぞれ分極されていない未分極部が設けられ、上記端子電極や容量電極がこの未分極部内に配置されている。そのため、望ましくない不要振動が抑制され、優れたフィルタ特性を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような圧電フィルタで使用されるフィルタ素子のエネルギー閉じ込め状態は同等に設定されている。そのため、不要振動が発生する周波数も同じであり、これら不要振動が重なり、大きなレスポンスになっている。
このような不要振動のレスポンスを低減させるには、各フィルタ素子の周波数をずらせばよいが、これでは圧電フィルタとしての減衰特性が劣化してしまうので、望ましくない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、２個のフィルタ素子の中心周波数をずらさずに、不要振動の周波数をずらし、不要振動のレスポンスを効果的に低減できる圧電フィルタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、圧電基板の一主面に分割電極を形成し、他主面に分割電極と表裏対向する共通電極を形成し、圧電基板の両主面の端部に上記分割電極および共通電極のいずれかに接続された複数の端子電極を形成したエネルギー閉じ込め型の第１の二重モードフィルタ素子と、圧電基板の一主面に分割電極を形成し、他主面に分割電極と表裏対向する共通電極を形成し、圧電基板の両主面の端部に上記分割電極および共通電極のいずれかに接続された複数の端子電極を形成したエネルギー閉じ込め型の第２の二重モードフィルタ素子とを備え、第１のフィルタ素子の一方の分割電極と第２のフィルタ素子の一方の分割電極とが相互に接続された圧電フィルタにおいて、第１のフィルタ素子の圧電基板および第２のフィルタ素子の圧電基板の端部には、それぞれ分極されていない未分極部が設けられ、第１および第２のフィルタ素子のエネルギー閉じ込め振動が励振される振動領域の一部は上記未分極部に位置しており、第１のフィルタ素子における振動領域内の未分極部が占める割合と、第２のフィルタ素子における振動領域内の未分極部が占める割合とが異なることを特徴とする圧電フィルタを提供する。
【０００８】
２つのフィルタ素子の圧電基板の端部には、それぞれ分極されていない未分極部が設けられる。各フィルタ素子のエネルギー閉じ込め振動が励振される振動領域の一部は未分極部に位置しており、第１のフィルタ素子における振動領域内の未分極部が占める割合と、第２のフィルタ素子における振動領域内の未分極部が占める割合とが異なるので、２つのフィルタ素子のエネルギー閉じ込め状態が異なる。そのため、不要振動の発生周波数が異なり、２つのフィルタ素子の不要振動が重なることがなく、不要振動のレスポンスを低減できる。
また、２個のフィルタ素子の中心周波数をずらさずに、不要振動の周波数をずらすことができるので、圧電フィルタの減衰特性を劣化させない。
【０００９】
２つのフィルタ素子間で振動領域内の未分極部が占める割合を異ならせる方法としては、例えば次の（１）〜（３）の方法がある。
（１）２素子間で、振動領域（面積，形状）が同一で、未分極領域（面積，形状）が異なるもの。
（２）２素子間で、未分極領域（面積，形状）が同一で、振動領域（面積，形状）が異なるもの。
（３）２素子間で、振動領域（面積，形状）および未分極領域（面積，形状）の双方が異なるもの。
【００１０】
請求項２では、第１のフィルタ素子における分割電極の対向方向は、圧電基板の端面に対して角度θ1 で傾斜しており、上記第２のフィルタ素子における分割電極の対向方向は、圧電基板の端面に対して角度θ2 で傾斜しており、角度θ1 と角度θ2 とが異なることを特徴とする。
すなわち、（２），（３）のように振動領域を異ならせる方法として、分割電極の対向方向の傾き角θ1 ，θ2 を異ならせたものである。傾き角が異なると、２つのフィルタ素子の不要振動の発生周波数が異なり、これらを組み合わせることにより不要振動を低減することができる。
なお、この場合に未分極領域は同一であってもよいし異なっていてもよい。
【００１１】
請求項３のように、第１のフィルタ素子の圧電基板と第２のフィルタ素子の圧電基板は同一の外形形状を有し、各圧電基板に設けられた未分極部の占める面積が異なるようにしてもよい。
この場合は、（１），（３）の方法を利用したものであり、未分極領域が異なることで、２つのフィルタ素子のエネルギー閉じ込め状態が異なり、不要振動を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は本発明にかかる圧電フィルタの第１実施例を示す。この圧電フィルタはチップ型（表面実装型）に構成されたものである。
この圧電フィルタは、第１，第２の二重モードフィルタ素子Ｆ１，Ｆ２と、フィルタ素子Ｆ１，Ｆ２を相互に接着する枠状の接着剤層Ｓと、フィルタ素子Ｆ１，Ｆ２の外側に積層接着された第１，第２のケース基板Ｋ１，Ｋ２とで構成されている。
【００１３】
第１のフィルタ素子Ｆ１は、図３に示すように、圧電セラミックスまたは圧電単結晶よりなる矩形板状の圧電基板１１の表側主面に、所定距離隔てて分割電極１２，１３が形成され、裏側主面に分割電極１２，１３と対向する共通電極１４が形成されたものであり、これら電極１２，１３，１４によって厚み縦振動を利用したエネルギー閉じ込め型の二重モードフィルタが構成される。分割電極１２，１３の対向方向は、圧電基板１１の端面に対して角度θ1 で傾斜している。ここでは、傾斜角θ1 をほぼ４５°としてある。一方の分割電極１２は圧電基板１１の１つの角部に形成された入力用の端子電極１５と細いリード電極１５ａを介して接続され、他方の分割電極１３は圧電基板１１の対角位置にある容量電極を兼ねる中継用の端子電極１６と細いリード電極１６ａを介して接続されている。共通電極１４は、上記端子電極１６と対向する位置に設けられた容量電極１７と細いリード電極１７ａを介して接続されている。上記端子電極１６と容量電極１７との間で中継容量Ｃ１が形成される。なお、圧電基板１１の裏面の３辺には、上記容量電極１７とは別に複数のアース用の端子電極１８が設けられ、これら端子電極１８と共通電極１４とは細いリード電極１８ａを介して接続されている。
【００１４】
図３に示すように、第１のフィルタ素子Ｆ１の圧電基板１１は、その中央部のみが分極され、両端部は分極されていない未分極部となっており、端子電極１５，１６および容量電極１７はこの未分極部内に設けられている。第１のフィルタ素子Ｆ１のエネルギー閉じ込め振動が励振される振動領域Ｒは、図３に破線で示すように振動電極１２〜１４を包含する領域であり、その一部は未分極部内に位置している（斜線で示す）。振動領域Ｒの形状は、破線で示すように長方形に限らないが、一般には分割電極１２，１３の対向方向の長さＡが分割電極１２，１３の距離ａの３〜４倍であり、幅Ｂが分割電極１２，１３の幅ｂの１．５〜２倍である。
上記のように、端子電極１５，１６は未分極部内に設けられているので、不要振動が抑制され、良好なフィルタ特性を持つ圧電フィルタが得られる。
【００１５】
第２のフィルタ素子Ｆ２は、図４に示すように、圧電セラミックスまたは圧電単結晶よりなる矩形板状の圧電基板２１の裏側主面に所定距離隔てて分割電極２２，２３が形成され、表側主面に分割電極２２，２３と対向する共通電極２４が形成されたものであり、第１のフィルタＦ１と同様に、電極２２，２３，２４によって厚み縦振動を利用したエネルギー閉じ込め型の二重モードフィルタが構成される。第１のフィルタ素子Ｆ１と第２のフィルタ素子Ｆ２の中心周波数（ここでは、１０．７ＭＨｚ）は同じに設定されている。分割電極２２，２３の対向方向は、圧電基板２１の端面に対して角度θ2 で傾斜しており、傾斜角θ2 と傾斜角θ1 とは異なる角度とされている。ここでは、傾斜角θ2 は約２５°としてある。一方の分割電極２２は圧電基板２１の１つの角部に形成された出力用の端子電極２５と細いリード電極２５ａを介して接続され、他方の分割電極２３は圧電基板２１の他端部にある容量電極を兼ねる中継用の端子電極２６と細いリード電極２６ａを介して接続されている。フィルタ素子Ｆ２の端子電極２６とフィルタ素子Ｆ１の端子電極１６とは厚み方向に対応した位置にある。共通電極２４は、上記端子電極２６と対向する位置に設けられた容量電極２７と細いリード電極２７ａを介して接続されている。上記端子電極２６と容量電極２７との間で中継容量Ｃ２が形成される。なお、圧電基板２１の表面の３辺には、上記容量電極２７とは別に複数のアース用の端子電極２８が設けられ、これら端子電極２８と共通電極２４とは細いリード電極２８ａを介して接続されている。フィルタ素子Ｆ１のアース用の端子電極１８とフィルタ素子Ｆ２のアース用の端子電極２８とは厚み方向に対応する位置に形成されている。
【００１６】
図４に示すように、第２のフィルタ素子Ｆ２の圧電基板２１は、その中央部のみが分極され、両端部は分極されていない未分極部となっており、端子電極２５，２６および容量電極２７はこの未分極部内に設けられている。第２のフィルタ素子Ｆ２のエネルギー閉じ込め振動が励振される振動領域Ｒは、図４に破線で示すように振動電極２２〜２４を包含する領域であり、その一部は未分極部内に位置している（斜線で示す）。振動領域Ｒの形状は、第１のフィルタ素子Ｆ１と同様に、長さＣが分割電極２２，２３の距離ｃの３〜４倍であり、幅Ｄが分割電極２２，２３の幅ｄの１．５〜２倍である。
この場合も、端子電極２５，２６が未分極部内に設けられているので、不要振動が抑制され、良好なフィルタ特性を持つ圧電フィルタが得られる。
【００１７】
２個のフィルタ素子Ｆ１，Ｆ２は枠形のシート状接着剤層Ｓを介して積層接着され、接着剤層Ｓの開口部Ｓ１により両フィルタ素子Ｆ１，Ｆ２の間には振動空間が形成される。接着剤層Ｓの長辺側の両側縁には、後述するケース基板Ｋ１，Ｋ２の凹部と対応する６個の切欠部Ｓ２〜Ｓ７が設けられている。なお、図２には、切欠部Ｓ６，Ｓ７は図示されていない。
【００１８】
第１のフィルタ素子Ｆ１の外側に接着される第１のケース基板Ｋ１は、セラミックスまたは耐熱性樹脂などの圧電性を有しない絶縁基板よりなり、その内側面には振動空間形成用の凹部３１が形成されている。ケース基板Ｋ１の裏側主面であって長辺側の両側縁部には、各フィルタ素子Ｆ１，Ｆ２の端子電極と対応する位置には、電極材料を回り込ませるための合計６個の凹部３２〜３７が形成されている。なお、図２には、凹部３５〜３７は図示されていない。
【００１９】
第２のケース基板Ｋ２も、第１のケース基板Ｋ１と同様に圧電性を有しない絶縁基板よりなり、このケース基板Ｋ２の内側面にも振動空間形成用の凹部４１が形成されている。ケース基板Ｋ２の表側主面であって長辺側の両側縁部には、各フィルタ素子Ｆ１，Ｆ２の端子電極と対応する位置に、電極材料を回り込ませるための合計６個の凹部４２〜４７が形成されている。なお、図２には、凹部４６，４７は図示されていない。
【００２０】
ケース基板Ｋ２の裏側主面には、図２に投影図として示されているように、入力用外部電極４６、出力用外部電極４７、アース用外部電極４８、中継用外部電極４９が形成されている。これら外部電極は、圧電フィルタの長手方向両側面に厚み方向に連続する帯状電極と接続されている。圧電フィルタの長手方向両側面に形成された外部電極によって、入力用端子電極１５は入力用外部電極４６と、出力用端子電極２５は出力用外部電極４７と、中継用端子電極１６，２６は中継用外部電極４９と、アース用端子電極１８，２８はアース用外部電極４８とそれぞれ接続される。このとき、ケース基板Ｋ１，Ｋ２の凹部３２〜３７、４２〜４７、および接着剤層Ｓの切欠部Ｓ２〜Ｓ７を利用して電極材料が端子電極１５，１６，１７，２５，２６，２８に広い面積で付着するので、各外部電極とフィルタ素子Ｆ１，Ｆ２の端子電極との導通信頼性が高い。なお、ここでは電極材料として、導電ペーストを用いている。
ケース基板Ｋ１，Ｋ２および接着剤層Ｓの凹部または切欠部は、外部電極とフィルタ素子Ｆ１，Ｆ２の端子電極との導通信頼性を高めるためのものであり、両者の導通が確実に得られる場合であれば、これら凹部や切欠部を省略してもよい。その結果、図５に示すように、２個のフィルタ素子Ｆ１，Ｆ２を中継容量Ｃ１，Ｃ２を介して縦列接続した圧電フィルタが得られる。
【００２１】
図３，図４に斜線で示すように、第１のフィルタ素子Ｆ１における振動領域Ｒ内の未分極部が占める割合と、第２のフィルタ素子Ｆ２における振動領域Ｒ内の未分極部が占める割合とが異なる。具体的には、第１のフィルタ素子Ｆ１では約３０％、第２のフィルタ素子Ｆ２では約１０％である。
このように振動領域Ｒ内の未分極部が占める割合が異なることによって、２つのフィルタ素子Ｆ１，Ｆ２のエネルギー閉じ込め状態が異なり、不要振動の発生周波数が異なる。その結果、２つのフィルタ素子Ｆ１，Ｆ２の不要振動が重なることがなく、不要振動のレスポンスを低減できる。また、２つのフィルタ素子Ｆ１，Ｆ２の中心周波数をずらさずに済むので、圧電フィルタの減衰特性を劣化させない。
【００２２】
図６の（ａ）〜（ｃ）は、上記構造の圧電フィルタを用いて、振動領域における未分極領域の占める割合を変えた場合の減衰特性および群遅延特性を示す。
（ａ）は第１，第２のフィルタ素子Ｆ１，Ｆ２の未分極領域の占める割合を共に１０％とした場合、（ｂ）は共に３０％とした場合、（ｃ）は一方のフィルタ素子を１０％、他方のフィルタ素子を３０％とした場合である。図１〜図５に示す実施例は（ｃ）に相当する。
図から明らかなように、（ａ），（ｂ）の場合は、中心周波数より高域側で−３５ｄＢ程度のスプリアスが発生しているのに対し、（ｃ）ではこのスプリアスを抑制できていることがわかる。
【００２３】
上記実施例では、外形形状が同じで未分極領域が等しい圧電基板を用い、振動電極１２〜１４、２２〜２４の傾斜角θ1 ，θ2 を変えることにより、２つのフィルタ素子の振動領域における未分極領域の占める割合を異ならせたが、これに限るものではない。
例えば、特開平１０−２８４９８５号公報に示されるように、いずれのフィルタ素子における分割電極の対向方向も、圧電基板の端面に対して平行または垂直とし、未分極領域の広さを変えることにより、２つのフィルタ素子の振動領域における未分極領域の占める割合を異ならせてもよい。
【００２４】
上記実施例では、フィルタ素子として厚み縦振動モードを利用したフィルタ素子を用いたが、これに限らず、厚みすべり振動モードなど、他の振動を利用したフィルタ素子を用いることも可能である。
また、本発明の圧電フィルタは、フィルタ素子とケース基板とを積層したチップ型の圧電フィルタに限るものではない。例えば、ケース基板上に２つのフィルタ素子を搭載し、ケース基板にキャップを封着することにより、フィルタ素子の周囲を封止した構造の圧電フィルタでもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に係る発明によれば、２つの二重モードフィルタ素子を縦列接続した圧電フィルタにおいて、各フィルタ素子のエネルギー閉じ込め振動が励振される振動領域の一部を未分極部に位置させ、第１のフィルタ素子における振動領域内の未分極部が占める割合と、第２のフィルタ素子における振動領域内の未分極部が占める割合とを異ならせたので、２個のフィルタ素子の中心周波数をずらさずに不要振動の周波数をずらすことができ、不要振動のレスポンスを効果的に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧電フィルタの一例の斜視図である。
【図２】図１に示す圧電フィルタの分解斜視図である。
【図３】図１の圧電フィルタに用いられる第１のフィルタ素子の表裏面図である。
【図４】図１の圧電フィルタに用いられる第２のフィルタ素子の表裏面図である。
【図５】図１に示す圧電フィルタの回路図である。
【図６】振動領域における未分極領域の占める割合を変えた場合における圧電フィルタの減衰特性および群遅延特性である。
【符号の説明】
Ｋ１，Ｋ２      ケース基板
Ｆ１，Ｆ２      フィルタ素子
Ｃ１，Ｃ２      中継容量
１１，２１      圧電基板
１２，１３，２２，２３    分割電極
１４，２４      共通電極
１６，１７，２６，２７    容量電極
【図１】
0003729090.tif 000002
【図２】
0003729090.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003729090.tif 000005
【図５】
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【図６】
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