專利名稱：壓電濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集能型壓電濾波器，具體而言涉及通過改進壓電襯底的極化結(jié)構(gòu)來提高性能的壓電濾波器。
壓電濾波器被廣泛用作移動通信裝置(例如FM接收機和便攜式電話)中的中頻級帶通濾波器。圖7A和7B示出了壓電濾波器51作為這種類型濾波器的實例。
壓電濾波器51利用矩形板狀壓電陶瓷襯底52制成。在壓電陶瓷襯底52上，虛線A包圍以外的區(qū)域沿著厚度方向被極化。
在壓電襯底52上，形成有集能型濾波器部分53和54以及電容55。通過在壓電襯底52的上表面形成共振電極53a和53b而在下表面形成公共電極53c構(gòu)造出濾波器部分53。位于壓電襯底52上表面的共振電極53a與53b間隔預(yù)先確定的間隙相對而放。而且共振電極53a和53b與公共電極53在壓電襯底52相對面上背對背放置。
濾波器部分54的構(gòu)造與濾波器部分53相同，包括共振電極54a和54b以及公共電極54c。
為了形成電容55，在壓電襯底52上虛線A包圍的中央非極化區(qū)域上表面形成電容電極55a而在非極化區(qū)域的下表面形成電容電極55b。電容電極55a與55b在壓電襯底52相對面上背對背放置。
在壓電襯底52上表面沿端面52a形成有引出電極56。引出電極56與共振電極53a電學(xué)連接。共振電極53b與電容電極55a電學(xué)連接。電容電極55a與共振電極54b電學(xué)連接。共振電極54a與沿著另一端面52b形成于壓電襯底52上表面的引出電極57電學(xué)連接。
在壓電襯底52的下表面上，電容電極55b與公共電極53c和54c連接。
因此，當(dāng)利用引出電極56和57作為輸入和輸出電極并且將形成于壓電襯底52下表面上的電容電極55b與公共電極53c和54c連接到接地電勢點時，壓電濾波器51可以像具有圖8所示電路的雙模式壓電濾波器那樣工作。
為了將電容55的tanδ設(shè)定為較小的數(shù)值，壓電襯底52上虛線A包圍區(qū)域為非極化區(qū)域，它包括形成電容電極55a和55b的部分以及周邊部分。
在壓電濾波器51中，為了激發(fā)壓電襯底52和平滑濾波器部分53和54的振動衰減，必須使壓電襯底52構(gòu)成濾波器部分53和54的部分以及周邊部分的區(qū)域極化。另一方面，如上所述，為了將電容55的tanδ設(shè)定為較小的數(shù)值，必須使構(gòu)成電容55的部分處于非極化狀態(tài)。
但是在壓電濾波器51中，壓電襯底52上形成引出電極56和57的部分也極化了，并且電極布局不當(dāng)可能引起的不需要的振動而導(dǎo)致濾波器性能變差。
因此，構(gòu)成引出電極56和57的部分也需要處于非極化狀態(tài)。這里，非極化部分必須形成于濾波器部分53和54振動傳遞不到的區(qū)域。因此非極化部分無法延伸到濾波器部分53和54附近。
針對上述問題，本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供一種壓電濾波器，其中可以限制壓電襯底上由電極圖案引起的不必要振動，并且改善了性能。
具體而言，本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供一種壓電濾波器，它所具有的結(jié)構(gòu)可以使構(gòu)成電容電極和引出電極的電介質(zhì)襯底部分處于非極化狀態(tài)。
為此，按照本發(fā)明提供了一種集能型壓電濾波器，它包括具有第一和第二主表面的壓電襯底；置于第一表面上并且相隔預(yù)先確定間隙相向而放的第一和第二共振電極；位于所述第二主表面并且與所述第一和第二共振電極相向而放的公共電極；包括所述第一和第二共振電極、所述公共電極和被所述第一和第二共振電極以及公共電極夾持的所述壓電襯底部分在內(nèi)的激發(fā)部分；位于所述第一和第二主表面并且分別與所述第一和第二共振電極其中一個以及公共電極連接的多個引出電極；以及位于所述壓電襯底而形成電容并且與所述激發(fā)部分電學(xué)連接的第一和第二電容電極，其中所述激發(fā)部分位于所述襯底的中央部分，所述第一和第二電容電極位于所述壓電襯底邊緣附近，多個引出電極位于所述壓電襯底邊緣附近從而延伸到所述邊緣，包括所述激發(fā)部分的所述壓電襯底部分被極化，其中至少一個引出電極和所述第一和第二電容電極所在的壓電襯底其它部分處于非極化狀態(tài)。
利用上述結(jié)構(gòu)可以有效抑制引出電極和電容引起的不必要振動。
在上述壓電體中，非極化部分比較好的是不在平行于第一和第二共振電極連接方向延伸的區(qū)域。
在集能型壓電濾波器中，振動必須主要沿第一與第二共振電極之間的連接方向傳播并且在相對的端部沿壓電襯底部分裝有共振電極的反向平滑衰減。因此必須在平行第一和第二共振電極之間連接方向延伸的區(qū)域內(nèi)保持一定的壓電性。另一方面，需要使平行第一和第二共振電極之間連接方向延伸的區(qū)域以外的規(guī)定區(qū)域保持非極化。因此按照本發(fā)明，壓電襯底在放置于平行第一和第二共振電極之間連接方向延伸的區(qū)域以外的引出電極處及其附近為非極化。這樣就可以在對第一和第二共振電極所在區(qū)域特性影響不大的情況下抑制由引出電極導(dǎo)致的不必要振動。
在上述壓電濾波器中，第一和第二電容電極比較好的是在壓電襯底上相向放置。
如果壓電襯底相應(yīng)部分極化，則將產(chǎn)生較大的不必要振動。但是按照本發(fā)明，電容形成部分仍然處于非極化狀態(tài)以有效抑制這種不必要的振動。
在上述集能型壓電濾波器中，至少可以將兩塊所述壓電襯底疊加在一起，從而使所述一塊壓電襯底的所述第二主表面面對相鄰壓電襯底的所述第一主表面。
利用這種結(jié)構(gòu)可以獲得包含至少兩塊所述壓電襯底的小型壓電濾波器。
在上述集能型壓電濾波器中，可以用粘合劑至少將兩塊所述壓電襯底粘合在一起，所述粘合劑不能涂覆在所述壓電襯底對應(yīng)所述激發(fā)區(qū)域的部分?？梢圆捎瞄_孔與所述激發(fā)區(qū)域?qū)?yīng)的粘合薄片。
本發(fā)明可以應(yīng)用于引線布局復(fù)雜的壓電濾波器，例如在壓電襯底上包含多個濾波器部分的壓電濾波器和多個包含濾波器部分的壓電襯底疊加構(gòu)成的壓電濾波器。在這種情況下，可以有效抑制由包括引出電極在內(nèi)的引線圖案引起的不必要振動。本發(fā)明可以應(yīng)用于上述結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓電濾波器以有效改善引線布局復(fù)雜的壓電濾波器的性能。


圖1為按照本發(fā)明實施例的片狀壓電濾波器的分解透視圖；圖2為圖1所示壓電濾波器中采用的壓電襯底上電極結(jié)構(gòu)的透視圖；圖3A和3B為分別形成于第一和第二壓電襯底上電路的原理圖；圖4A-4C分別為本發(fā)明另一實施例的片狀壓電濾波器的平面圖、側(cè)視圖和底視圖；圖5為按照本發(fā)明的片式壓電濾波器的性能曲線圖；圖6為一種片狀壓電濾波器的性能示意圖，除了整個襯底都極化以外，該壓電濾波器的構(gòu)造與本發(fā)明實施例的都相同；
圖7A和7B分別是普通壓電濾波器的平面圖和底視圖；以及圖8為圖7所示壓電濾波器的電路圖。
以下借助附圖描述本發(fā)明非限定性實施例的壓電濾波器。
參見圖1，利用第一和第二矩形壓電襯底1和2形成按照本發(fā)明的片狀壓電濾波器。第一和第二壓電襯底1和2的每一塊都由酞酸-鋯酸鉛陶瓷之類的壓電陶瓷構(gòu)成并且如上所述沿著厚度方向極化，從而留下非極化部分。
在第一壓電襯底1上，形成利用厚度方向縱向振動模式的第一集能型濾波器部分。在第二壓電襯底2上，形成利用厚度方向縱向振動模式的第二集能型濾波器部分。在第一和第二壓電襯底1和2上形成作為繼電器電容的電容器。
以下借助圖2描述第一壓電襯底的電極結(jié)構(gòu)和極化結(jié)構(gòu)。在圖2中，下表面上的電極被投影到下面的平面上。
一對共振電極3a和3b以一定的間隙相對放置在壓電襯底1上表面的中央?yún)^(qū)域內(nèi)。公共電極3c相對共振電極3a和3b形成于壓電襯底1的下表面。共振電極3a和3b與公共電極3c構(gòu)成用標(biāo)號3表示的第一濾波器部分。
共振電極3a通過連接導(dǎo)體元件4a與引出電極5a相連。引出電極5a沿著壓電襯底1一個端面1a形成。
共振電極3b通過連接導(dǎo)體元件4b與電容電極5b相連。電容電極5b還起著引出電極的作用。
在壓電襯底1的下表面上，公共電極3c通過連接導(dǎo)體元件4c、4d和4e與引出電極5c、5d和5e相連。引出電極5c和5d分別沿壓電襯底1的端面1a和1b形成。引出電極5e沿壓電襯底1的側(cè)面1c形成。公共電極3c通過連接導(dǎo)體元件4f與電容電極5f相連。電容電極5f在與電容電極5b相對的壓電襯底1側(cè)面上形成。
在壓電襯底1的上表面，電極6a、6b和6c形成于端面1a和1b中央?yún)^(qū)域附近以及側(cè)面1c上。沿著襯底厚度方向觀察，電極6a-6c中的每一個都交疊在壓電襯底1下表面其中一個相應(yīng)的引出電極5c-5e上。電極6a-6c的每一個最終都與相應(yīng)的引出電極5c-5e之一電學(xué)相連。
圖3A示出了上述壓電襯底上的電路結(jié)構(gòu)。由圖3A可見，在形成的電路中，由共振電極3a和3b以及公共電極3c構(gòu)成第一濾波器部分與由電容電極5b和5f構(gòu)成的電容相連。
參見圖1，除了兩塊襯底上的電極位置顛倒以外，電極在壓電襯底2上的形成與壓電襯底1的相同。因此在壓電襯底2上，形成了圖3B所示濾波器部分與繼電器電容部分相連的電路。
第二壓電襯底2上對應(yīng)第一壓電襯底1上的電極用圖1相同的標(biāo)號表示，此處不再贅述。
如圖2所示，壓電襯底1上由虛線B和C包圍的區(qū)域為非極化，其它區(qū)域沿厚度方向極化。即，壓電襯底1上形成引出電極5a和5e、電容電極5b和5f以及電極6c的區(qū)域是非極化的。因此當(dāng)激活壓電襯底1上的濾波器部分和電容時，沿厚度方向的縱向振動模式的振動被激發(fā)并局限在濾波器部分3內(nèi)，與此同時非極化區(qū)域上引出電極5a和5e以及電容電極5b和5f引起的不必要振動得到了有效的抑制，從而改善了濾波器的性能。以下根據(jù)實驗結(jié)果描述上述非極化區(qū)域的效果。
參見圖1，在本實施例的片狀壓電濾波器中，第一和第二壓電襯底沿厚度方向疊加并利用粘合劑8結(jié)合在一起。利用粘合劑7將外部襯底10疊加和粘合在壓電襯底1的上表面。同樣，利用粘合劑9將外部襯底11疊加和粘合在壓電襯底2的下表面。
由于為了避免阻礙第一和第二濾波器部分的振動而形成了一定的間隔，所以粘合劑7-9并未涂覆在第一和第二壓電襯底部分或外部襯底上對應(yīng)形成在第一和第二壓電襯底1上的第一和第二濾波器部分的區(qū)域上。在圖1中，粘合劑層7-9具有與濾波器部分對應(yīng)的開孔7a-9a。
涂覆在一對結(jié)合在一起的部件之一上的粘合劑7-9也可以體涂覆兩個粘合在一起的部件上。而且還可以將具有開孔7a-9a的粘合薄片用作粘合劑7-9。
每個外部襯底10和11可以由合適的絕緣材料構(gòu)成，例如氧化鋁之類的絕緣陶瓷或者合成樹脂。
通過沿著圖1所示方向疊加和粘合部件可以制成片狀壓電濾波器。按照本發(fā)明第二實施例的片狀壓電濾波器21也按照這種辦法制成并且如圖4A-4C所示，在其表面形成外部電極。
即，在片狀壓電濾波器21中，外部電極22a-22f形成于側(cè)面21a和21b。外部電極22a與第二壓電襯底2上用作輸出電極的引出電極5a相連。外部電極22a形成從片狀壓電濾波器21的側(cè)面21a延伸至下表面21c。
外部電極22d與第一壓電襯底1上用作入輸入電極的引出電極5a相連。外部電極22d形成從側(cè)面21b延伸至下表面21c。形成于片狀壓電濾波器21側(cè)面21a中央的外部電極22b與第一壓電襯底上的電極6b和第二壓電襯底上的引出電極5c相連。
外部電極23a形成于片狀壓電濾波器21的下表面21c。外部電極23a與外部電極22b和22e電學(xué)連接并且包含外部電極部分23b。
外部電極22c與第一壓電襯底1上作為引出電極的電容電極5b相連并且還與片狀壓電濾波器21下表面21c上的導(dǎo)電導(dǎo)體元件23c相連。外部電極22e連接第一壓電襯底1上的電極6a和第二壓電襯底2上的引出電極5d，并且連接下表面21c上的外部電極23a。外部電極22f與第二壓電襯底2上的電容電極5b和下表面21c上的導(dǎo)電導(dǎo)體元件23c連接。
延伸電極部分23b在外部電極22a與22d部分之間延伸，而外部電極在片狀壓電濾波器21的下表面21c上延伸。即，由于延伸電極部分23b放置在輸入和輸出外部電極22d與22a之間，所以改進了輸入-輸出的分離度。
本實施例的片狀壓電濾波器21如上所述布局，并且除了在壓電襯底1和2上形成兩個作為繼電器電容器的電容以外，與圖8所示普通雙模式壓電濾波器的電路結(jié)構(gòu)相同。
如上所述，在本實施例的片狀壓電濾波器21結(jié)構(gòu)中，第一濾波器部分和電容形成于第一壓電襯底1上而第二濾波器部分和電容形成于第二壓電襯底上，并且第一和第二壓電襯底沿厚度方向疊加。因此本實施例的片狀壓電濾波器21與普通側(cè)向放置多個濾波器部分的壓電濾波器51(參見圖7)相比，可以節(jié)省安裝空間。
而且，作為繼電器電容元件的電容分開形成于第一和第二壓電襯底上，并且減少了壓電襯底上每個電容電極的面積。由此也節(jié)省了安裝空間。
而且，由于形成引出電極5a和5e以及電容電極5b和5f的每個壓電襯底1和2的區(qū)域及其附近區(qū)域是非極化的，所以抑制了這些電極引起的不必要振動，從而可以改善濾波器的性能。以下借助圖5和6描述這種效果。
圖5為本實施例壓電濾波器特性的示意圖，而圖6為另一壓電濾波器特性的示意圖，除了壓電襯底1和2上沒有形成非極化區(qū)域以外，該壓電濾波器的制作與上述實施例相同。
由圖6可見，整個壓電襯底1和2都沿厚度方向極化的片狀壓電濾波器具有不必要的振動被疊加在通帶內(nèi)的特性。相反，在圖5所示本實施例的片狀壓電濾波器特性中，沒有不必要的振動疊加在通帶內(nèi)。因此可以理解，本實施例的壓電濾波器具有較大的衰減。
在本實施例的片狀壓電濾波器中，由虛線B和C包圍的壓電襯底1的非極化區(qū)域形成于平行于共振電極3a與3b之間連接方向延伸區(qū)域的外部。壓電襯底1對應(yīng)濾波器部分3的部分必須沿厚度方向極化，而位于平行于共振電極3a與3b之間連接方向延伸的區(qū)域之內(nèi)的襯底其它部分也被極化，從而限定了厚度方向上的縱向振動。另一方面，在平行于共振電極3a與3b之間連接方向延伸區(qū)域以外的壓電襯底1沒有必要極化。因此如同在本實施例中那樣，如果非極化區(qū)域形成于平行于共振電極3a與3b之間連接方向延伸的區(qū)域以外，則可以在不影響濾波器部分3內(nèi)振動能量限定的情況下有效地抑制由引出電極和電容電極引起的不必要振動。
但是按照本發(fā)明，非極化區(qū)域可以形成于平行共振電極對之間連接方向延伸區(qū)域內(nèi)其振電極3a和3b以外。即，如果對壓電襯底1在平行于共振電極3a與3b之間連接方向的共振電極3a和3b以外的尺寸沒有嚴(yán)格的限制，則可以增大壓電襯底1沿該方向的尺寸以抑制由引出電極和電容電極引起的不必要振動，與此同時，壓電襯底1上對應(yīng)引出電極的部分及其周圍部分仍然是非極化的。
但是從縮小尺寸的角度考慮，如同在本實施例中那樣，最好只使平行于共振電極3a與3b之間連接方向延伸區(qū)域以外形成的部分處于非極化狀態(tài)。
在本發(fā)明的壓電濾波器中，所有延伸至每塊壓電襯底邊緣的引出電極都可以放置在襯底的非極化區(qū)域內(nèi)。即，壓電襯底上所有對應(yīng)引出電極及其附近區(qū)域的部分位于非極化狀態(tài)。
構(gòu)成電容的電容電極5b和5f并無必要如圖2所示沿著壓電襯底邊緣形成。
在上述第一和第二實施例中，第一和第二濾波器部分通過電容互相連接。但是本發(fā)明的片狀壓電濾波器并不局限于這種多濾波器部分類型；它還可以是只包含一個濾波器部分的壓電濾波器，或者在其中除了第一和第二濾波器部分以外還有一個或多個壓電濾波器部分根據(jù)需要通過電容連接起來。
雖然上面借助實施例對本發(fā)明作了闡述，但是本發(fā)明的精神和范圍由后面所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種集能型壓電濾波器，其特征在于包括具有第一和第二主表面的壓電襯底；位于第一主表面上并且相隔預(yù)先確定間隙相向而放的第一和第二共振電極；位于所述第二主表面并且與所述第一和第二共振電極相向而放的公共電極；包括所述第一和第二共振電極、所述公共電極和被所述第一和第二共振電極以及公共電極夾持的所述壓電襯底部分在內(nèi)的激發(fā)部分；位于所述第一和第二主表面并且分別與所述第一和第二共振電極其中一個以及公共電極連接的多個引出電極；以及在所述壓電襯底上形成電容并且與所述激發(fā)部分電學(xué)連接的第一和第二電容電極，其中所述激發(fā)部分位于所述襯底的中央部分，所述第一和第二電容電極位于所述壓電襯底邊緣附近，多個引出電極位于所述壓電襯底邊緣附近從而延伸到所述邊緣，構(gòu)成所述激發(fā)部分的所述壓電襯底部分被極化，其中至少一個引出電極和所述第一和第二電容電極所在的壓電襯底其它部分處于非極化狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電濾波器，其特征在于位于某區(qū)域以外的非極化部分平行于第一和第二共振電極之間連接方向延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的壓電濾波器，其特征在于所述第一和第二電容電極在壓電襯底上相向放置。
4.如權(quán)利要求1所述的壓電濾波器，其特征在于至少可以將兩塊所述壓電襯底疊加在一起，從而使所述一塊壓電襯底的所述第二主表面面對相鄰一塊壓電襯底的所述第一主表面。
5.如權(quán)利要求4所述的壓電濾波器，其特征在于所述第一和第二電容電極在壓電襯底上相向放置。
6.如權(quán)利要求4所述的壓電濾波器，其特征在于用粘合劑至少將兩塊所述壓電襯底重疊粘合在一起，所述粘合劑不能涂覆在所述壓電襯底對應(yīng)所述激發(fā)部分的部分。
7.如權(quán)利要求4所述的壓電濾波器，其特征在于用粘合薄片至少將兩塊所述壓電襯底重疊粘合在一起，所述粘合薄片具有與所述激發(fā)部分對應(yīng)的開孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓電濾波器,它所具有的結(jié)構(gòu)可以使電容電極和引出電極構(gòu)成的電介質(zhì)襯底處于非極化狀態(tài),從而限制壓電襯底上由電極圖案引起的不必要振動,并且改善了性能。
文檔編號H03H9/00GK1197327SQ98105148
公開日1998年10月28日 申請日期1998年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月1日
發(fā)明者蒲生昌夫 申請人:株式會社村田制作所