專利名稱：一種小型化多級級聯(lián)單片壓電濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種壓電濾波器結(jié)構(gòu)方式，尤其涉及一種小型化多級級聯(lián)單片式 壓電濾波器結(jié)構(gòu)方式。
背景技術(shù)：
壓電濾波器是電子設(shè)備中一個重要的元件，用于選取通帶內(nèi)的有用信號，濾除通 帶外的無用信號，包括干擾、混頻組合雜散分量等，以提高設(shè)備的選擇性和抗干擾能力。隨 著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，除需要滿足良好的電性能指標(biāo)外，電子設(shè)備對壓電濾波器的體積(即 小型化)和可靠性等要求也越來越高。單片式壓電濾波器結(jié)構(gòu)見圖1和圖2，主要由壓電基片1和鍍在壓電基片上的 兩 諧振器2構(gòu)成，諧振器2由配置在壓電基片1上表面和下表面的實際相對的頂電極3和底 電極4對限定，兩個諧振器2彼此為聲耦合，兩諧振器的四個電極由單獨的電軌道5引出到 壓電基片1的四個頂點，通過導(dǎo)電膠將金屬絲一端粘接在壓電基片的頂點處形成引出端6。 這種單片壓電濾波器結(jié)構(gòu)簡單，因而體積更小，可靠性更高。當(dāng)為了提高電子設(shè)備的靈敏度和選擇性時，通常將兩級或多級單片壓電濾波器7 進(jìn)行級聯(lián)，級聯(lián)后再封裝于一個總的封裝外殼內(nèi)。級聯(lián)的電原理見圖3，相鄰兩級單片壓電 濾波器7的其中一個引出端6與對應(yīng)的級間耦合電容8 一端電連接，第一級單片壓電濾波 器其中一個引出端作為信號輸入端，最末一級單片壓電濾波器其中一個引出端作為信號輸 出端，所有單片壓電濾波器其余引出端和級間耦合電容另一端接地。圖3反映的是兩級級 聯(lián)，更多級的級聯(lián)依次類推。然而，目前構(gòu)成多級級聯(lián)單片壓電濾波器的各級單片壓電濾波器均帶有各自的金 屬外殼，每一級單片壓電濾波器的壓電基片封裝在金屬外殼內(nèi)，壓電基片被彈性金屬絲或 簧片夾持懸空放置，這將使最后形成的多級壓電濾波器的體積增大，不利于小型化，以及高 可靠性要求。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實用新型的目的是提供一種在保證濾波器性能 指標(biāo)和可靠性基礎(chǔ)上體積更小的多級級聯(lián)單片壓電濾波器。本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的小型化多級級聯(lián)單片壓電濾波器，包括通 過級間耦合電容依次連接的若干級單片壓電濾波器；每級單片壓電濾波器主要由壓電基片 和兩諧振器構(gòu)成，兩諧振器彼此為聲耦合，每一諧振器由配置在壓電基片上表面和下表面 且相對的頂電極和底電極對限定，兩諧振器的四個電極由單獨的電軌道引出到壓電基片的 四個頂點，壓電基片的四個頂點處通過導(dǎo)電膠分別粘接有金屬絲形成四個引出端。所有單 片壓電濾波器的壓電基片通過彈性膠固定在電路基板上；每一級單片壓電濾波器與對應(yīng)的 級間耦合電容連接的引出端通過電路基板上的焊盤與該級間耦合電容電連接。進(jìn)一步地，每一級單片壓電濾波器的引出端分別焊接在電路基板上彼此絕緣的焊盤上與焊盤形成電連接。所有單片壓電濾波器與一個諧振器中頂電極對應(yīng)的引出端通過 焊盤和級間耦合電容一端電連接，第一級單片壓電濾波器與另一個諧振器中頂電極對應(yīng)的 引出端作為信號輸入端，最末一級單片壓電濾波器與另一個諧振器中頂電極對應(yīng)的引出端 作為信號輸出端，所有單片壓電濾波器與諧振器底電極對應(yīng)的引出端和耦合電容另一端接 地。當(dāng)單片壓電濾波器的級數(shù)為> 2的偶數(shù)級時，此時單片壓電濾波器分別安裝在電 路基板的上表面和下表面，上表面和下表面上的單片壓電濾波器的數(shù)量相同且位置相互對 應(yīng)；當(dāng)單片壓電濾波器為> 3的奇數(shù)級時，此時單片壓電濾波器分別安裝在電路基板的上 表面和下表面，上表面和下表面上的單片壓電濾波器的數(shù)量相差一個，且數(shù)量較少一面上 的單片壓電濾波器安裝區(qū)域位于數(shù)量較多一面上的單片壓電濾波器安裝區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域 內(nèi)。本實用新型省去了每一級封裝壓電基片的金屬外殼，直接將每一級的壓電基片固 定在電路基板上，只保留最后的封裝外殼，因此能很好地實現(xiàn)單片壓電濾波器的小型化，同 時重量也得以減輕。另外，彈性膠固定壓電基片的方式提高了器件的抗振動性?？傊?，經(jīng)過改進(jìn)后的本實用新型可滿足各種電子設(shè)備對壓電濾波器體積小、重量 輕和抗振動的要求。
圖1-現(xiàn)有單片壓電濾波器正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2_現(xiàn)有單片壓電濾波器背面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3-多級級聯(lián)單片壓電濾波器電原理示意圖；圖4-本實用新型多級級聯(lián)單片壓電濾波器上表面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5-本實用新型多級級聯(lián)單片壓電濾波器下表面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6-本實用新型構(gòu)成的器件結(jié)構(gòu)剖面圖；圖7-圖6剖視圖。
具體實施方式
為了解決背景技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型提出了一種新穎的多級單片壓電濾 波器級聯(lián)方式，在保證濾波器性能指標(biāo)和可靠性上，體積更小。本實用新型的思路是將所 有壓電基片的四周通過涂彈性膠的方式固定在電路基板上，再通過粘接金屬絲形成壓電基 片引出端，將引出端焊接在電路基板的焊盤上，相互連接的各級單片壓電濾波器引出端與 對應(yīng)的級間耦合電容在焊盤上形成電連接。這種結(jié)構(gòu)方式的優(yōu)點在于省去了封裝壓電基片 的金屬外殼，同時彈性膠固定壓電基片的方式提高了器件的抗振動性，從而能夠滿足現(xiàn)代 電子設(shè)備對壓電濾波器體積和重量的限制。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖4和圖5，從圖上可以看出，本實用新型小型化多級(圖上示出為兩極)級 聯(lián)單片壓電濾波器，包括通過級間耦合電容1依次連接的若干級單片壓電濾波器2、3。每級 單片壓電濾波器的電路結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有技術(shù)一樣，主要由壓電基片4、5和兩諧振器6構(gòu)成，兩諧 振器彼此為聲耦合。每一諧振器6由配置在壓電基片上表面和下表面且相對的頂電極7和底電極對限定，兩諧振器的四個電極由單獨的電軌道8引出到壓電基片4、5的四個頂點，壓 電基片的四個頂點處通過導(dǎo)電膠分別粘接有金屬絲形成四個引出端9。圖4和圖5只反映了壓電基片的上表面，其下表面在圖上無法看見，因此反映不出 壓電基片下表面的結(jié)構(gòu)，如底電極、與底電極對應(yīng)的電軌道等。本實用新型的改進(jìn)在于增設(shè)有電 路基板10，所有單片壓電濾波器的壓電基片4、 5通過彈性膠12固定在電路基板10上；每一級單片壓電濾波器的四個引出端9分別焊接 在電路基板上的焊盤11上與焊盤11形成電連接，各焊盤11彼此絕緣。每一級單片壓電濾 波器與對應(yīng)的級間耦合電容1連接的引出端9通過電路基板上的焊盤11與該級間耦合電 容1電連接。如果是首尾兩端單片壓電濾波器，由于只與一個級間耦合電容電連接，因此只 有一個引出端通過電路基板上的焊盤與其后或其前的級間耦合電容電連接。如果是中間級 的單片壓電濾波器，由于其前后均與級間耦合電容電連接，因此有兩個引出端通過電路基 板上的焊盤與對應(yīng)的級間耦合電容電連接。具體來講，第一級單片壓電濾波器與其中一個諧振器中頂電極對應(yīng)的引出端作為 信號輸入端，與另一個諧振器中頂電極對應(yīng)的引出端與級間耦合電容電連接。最末一級單 片壓電濾波器與其中一個諧振器中頂電極對應(yīng)的引出端作為信號輸出端，與另一個諧振器 中頂電極對應(yīng)的引出端與級間耦合電容電連接。其余與級間耦合電容電連接的中間級單片 壓電濾波器兩引出端均為該單片壓電濾波器上與兩諧振器頂電極對應(yīng)的引出端。所有單片 壓電濾波器與諧振器底電極對應(yīng)的引出端和耦合電容另一端接地。為了減小電路基板的面積，單片壓電濾波器盡量均衡地安裝在電路基板的上表面 和下表面。當(dāng)單片壓電濾波器的級數(shù)為> 2的偶數(shù)級時，此時上表面和下表面上的單片壓 電濾波器的數(shù)量相同且位置相互對應(yīng)。當(dāng)單片壓電濾波器為> 3的奇數(shù)級時，此時上表面 和下表面上的單片壓電濾波器的數(shù)量只相差一個，且數(shù)量較少一面上的單片壓電濾波器安 裝區(qū)域位于數(shù)量較多一面上的單片壓電濾波器安裝區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域內(nèi)。下面給出一個示例性實施例某兩級級聯(lián)單片壓電濾波器，其中心頻率為 21. 4MHz，帶寬 15KHz。單片壓電濾波器根據(jù)不同的技術(shù)指標(biāo)要求，壓電基片、電極尺寸以及電極間距 會有所不同。本例中壓電基片材料為石英晶體，電極材料為鋁。壓電基片為矩形，尺寸 為4X3mm，電極為矩形，尺寸為1. 5X0. 7mm,電極間距為0. 4mm,電路基板為矩形，尺寸為 6 X 5mm，級間耦合電容封裝為貼片式0402。圖4和圖5是本示例性實施例兩級級聯(lián)單片壓電濾波器，包括裝配在電路基板 10表面的第一級單片壓電濾波器2和第二級單片壓電濾波器3以及級間耦合電容1。其中電路基板10上斜線陰影部分為焊盤11，第一級單片壓電濾波器壓電基片4平 放至電路基板10上表面中間位置，第二級單片壓電濾波器壓電基片5平放至電路基板10 下表面中間位置，壓電基片4、5的四周通過涂彈性膠12固定在電路基板10上。每一級單片壓電濾波器的引出端9焊接在電路基板的焊盤11上形成電連接。其 中第一級單片壓電濾波器的第一個諧振器中頂電極引出端輸入信號，第二個諧振器中的頂 電極引出端和級間耦合電容1的一端在焊盤11相連，焊盤11和通過帶阻焊膜的導(dǎo)線13與 第二級單片壓電濾波器3的第一個諧振器中頂電極的引出端在另一焊盤11連通，第二級單 片壓電濾波器3的第二個諧振器中的頂電極引出端輸出信號。其余諧振器的電極引出端和級間耦合電容的另一端接地。圖6和圖7是本實用新型示例性實施例的器件結(jié)構(gòu)剖面圖。將所有元件裝配在電 路基板上，封裝在管殼內(nèi)，最終器件的尺寸為8X8X8mm。最后需要說明的是，本實用新型所涉及和需要保護(hù)的多級級聯(lián)單片壓電濾波器并 不局限于以上所陳述的實施例，其他任何基于本設(shè)計思想而設(shè)計和生產(chǎn)的多級級聯(lián)單片壓 電濾波器均屬本實用新型保護(hù)范圍，包括不同級數(shù)、不同壓電材料、不同頻率范圍和應(yīng)用領(lǐng) 域。
權(quán)利要求一種小型化多級級聯(lián)單片壓電濾波器，包括通過級間耦合電容(1)依次連接的若干級單片壓電濾波器；每級單片壓電濾波器主要由壓電基片和兩諧振器(6)構(gòu)成，兩諧振器彼此為聲耦合，每一諧振器由配置在壓電基片上表面和下表面且相對的頂電極(7)和底電極對限定，兩諧振器的四個電極由單獨的電軌道(8)引出到壓電基片的四個頂點，壓電基片的四個頂點處通過導(dǎo)電膠分別粘接有金屬絲形成四個引出端(9)；其特征在于所有單片壓電濾波器的壓電基片通過彈性膠(12)固定在電路基板(10)上；每一級單片壓電濾波器與對應(yīng)的級間耦合電容連接的引出端(9)通過電路基板上的焊盤(11)與該級間耦合電容(1)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化多級級聯(lián)單片壓電濾波器，其特征在于每一級單片 壓電濾波器的引出端(9)分別焊接在電路基板上彼此絕緣的焊盤(11)上與焊盤形成電連 接，所有單片壓電濾波器與一個諧振器中頂電極對應(yīng)的引出端通過焊盤和級間耦合電容一 端電連接，第一級單片壓電濾波器與另一個諧振器中頂電極對應(yīng)的引出端作為信號輸入 端，最末一級單片壓電濾波器與另一個諧振器中頂電極對應(yīng)的引出端作為信號輸出端，所 有單片壓電濾波器與諧振器底電極對應(yīng)的引出端和耦合電容另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化多級級聯(lián)單片壓電濾波器，其特征在于所述單片壓 電濾波器的級數(shù)為> 2的偶數(shù)級，單片壓電濾波器分別安裝在電路基板的上表面和下表 面，上表面和下表面上的單片壓電濾波器的數(shù)量相同且位置相互對應(yīng)。
專利摘要本實用新型涉及一種小型化多級級聯(lián)單片壓電濾波器，包括通過級間耦合電容依次連接的若干級單片壓電濾波器；每級單片壓電濾波器主要由壓電基片和兩諧振器構(gòu)成，壓電基片的四個頂點處通過導(dǎo)電膠分別粘接有金屬絲形成四個引出端。所有單片壓電濾波器的壓電基片通過彈性膠固定在電路基板上；每一級單片壓電濾波器與對應(yīng)的級間耦合電容連接的引出端通過電路基板上的焊盤與該級間耦合電容電連接。本實用新型省去了每一級封裝壓電基片的金屬外殼，直接將每一級的壓電基片固定在電路基板上，只保留最后的封裝外殼，因此能很好地實現(xiàn)單片壓電濾波器的小型化，同時重量也得以減輕。另外，彈性膠固定壓電基片的方式提高了器件的抗振動性。
文檔編號H03H9/54GK201601660SQ20102012467
公開日2010年10月6日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者周哲, 唐平, 彭勝春, 晏明強, 林廷芬, 許衛(wèi)群, 陳仲濤, 陳倩, 陳湘渝 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十六研究所