CN1151601C - 压电谐振器和压电谐振元件 - Google Patents
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Abstract
第一谐振电极设置在压电板的一个主表面上，第二谐振电极设置在压电板的另一个主表面上，从而第一和第二谐振电极相对。能陷型压电振动部分由此通过第一和第二谐振电极设置，并且将电容器部分设置在与振动部分分离的位置。电容器部分具有设置在压电板的上表面上的第一电容器电极，并具有设置在压电板的下表面上的第二电容器电极。另外，第一电容器电极的外部边缘与压电板的外侧边缘分离，由此除了引导到压电板的外侧边缘外面的部分，提供边缘区域。
Description
技术领域
本发明涉及一种能陷型压电谐振器。本发明尤其涉及一种具有能陷型压电振动部分和电容器(它包含一对相对而置的电容器电极)。另外，本发明还涉及一种片型压电谐振元件，它是通过使用这种压电谐振器而形成的。
背景技术
传统地，在诸如FM接收机和便携式电话之类的移动通信装置的中频频带中，压电滤波器一般用作频带滤波器。
第10-284985号日本未审查专利公告中揭示了上述压电滤波器的一个例子。在下面，将参照图7和图8，详细地描述这种传统的压电滤波器。
如图7所示，传统的压电滤波器是通过使用第一压电基片71和第二压电基片72构成的。在第一压电基片71的上表面上，设置谐振电极73a和73b。另外，在第一压电基片71的下表面上在和上述电极73a和73b的相对位置设置作为公共电极的另一个谐振电极。利用设置在基片的这些主表面上的谐振电极，提供了一种能陷型压电振动部分，它以厚度延伸振动模式工作。
另外，使电容器电极75a与谐振电极73b连接。具体地说，将电容器电极75a沿压电基片71的边缘71a设置。
另外，在第二压电基片72的上表面上设置作为公共电极的谐振电极73c。另外，将谐振电极73c与电容器电极75b连接。类似地，将电容器电极75b沿压电基片72的边缘72a设置。这里，压电基片71和压电基片72具有相同结构。即，在压电基片71的下表面上设置一电极结构，它和设置在压电基片72的上表面上的电极结构相同。相反，在压电基片72的下表面上设置有电极结构，它与设置在压电基片71的上表面上的电极结构相同。由此，对于相同的电极，将相同的标号用于表示两个压电基片71和72上的类似的元件。
通过这种压电滤波器，使第一压电基片71和第二压电基片72相互层叠，从而用作公共电极的谐振电极73c相对。这里，分别设置具有圆形孔77a到79a(从而不抑制压电振动部分的振动)的垫片77到79。另外，设置密封基片80和81。
另外，在上述压电滤波器中使用如图8中所示的电路配置。即，由中继电容器(relay capacitor)电气连接压电滤波器部分的第一和第二压电基片71和72。这种中继电容器通过电容器电极75a和75b之间存在的静电电容设置在压电基片71和72上。
另外，在上述压电滤波器中，如图8所示的电路配置已经使用，但是，在第一压电基片71和第二压电基片72中，压电滤波器部分已经分别分为第一和第二压电滤波器部分。由于第一压电基片71和第二压电基片72相互层叠，故减小了实际的安装面积。
但是，为了得到上述第一压电基片71和第二压电基片72，必须以传统的技术制备如图9所示的与压电基片82。通过分开压电基片82，得到第一压电基片71和第二压电基片72。
但是，在实际制造过程中，为了确保改进的生产率，已经使用一种母压电基片，它包含几片压电基片82，与每一个基片的主表面平行设置。
通过沿图9中的点划线分压电基片82，得到第一和第二压电基片71和72。同时，由此通过这种切割处理形成压电基片71和72的电容器电极75a和75b。
另一方面，当上述切割位置从其正确的位置偏离时，设置在压电基片71上的电容器电极75a的沿切割线正交方向的尺寸将不同于设置在另一个压电基片72上的电容器电极75b。
由此，为了将压电基片82分为两个部分，必须非常精确地分割。
但是，实际中，难以高精度地将压电基片82分为两个部分，常常不可能消除设置在压电基片71和72上的两个电容器电极75a和75b之间的尺寸差异。
为了上述原因，如果生产具有上述结构的压电滤波器，则一个压电滤波器的滤波器特性将不同于另一个。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的较佳实施例独立提供了一种改进的压电谐振器，它包含能陷型压电振动部分和通过两个设置得相对，并且将压电板夹在其中的两个电容器电极而构成的电容器部分。特别地，本发明的较佳实施例独立提供了一种改进的压电谐振器，它确保了电容器部分的电容对于压电谐振器并无不同，以便高精度生产所需的谐振特性和所需的滤波器特性。另外本发明的较佳实施例独立提供了一种压电滤波器。
根据本发明的较佳实施例，提供了一种能陷型压电谐振器，它包含具有第一主表面和第二主表面的压电基片，分别设置在压电基片的第一和第二主表面上的第一和第二谐振电极，以形成能陷压电振动部分，以及分别设置在压电基片的第一和第二主表面上的第一和第二电容器电极，其中第一和第二电容器电极相互叠置，使压电基片插在其中。具体地说，第一和第二电容器电极沿着第一和第二主表面延伸到其边缘。另外，第一电容器电极除了引导到所述相邻外侧边缘的引导部分，从压电基片的相邻的外侧边缘开所需边缘区域。
较好地，将第一电容器电极与压电基片的相邻的外侧边缘隔开，从而沿着第一电容器电极隔开的方向，第一电容器电极本身的外部边缘与第二电容器电极的外部边缘之间的距离至少等于压电基片的厚度。
较好地，压电谐振器是能陷型压电滤波器，第一谐振电极包含一对设置在压电基片的第一主表面上的谐振电极元件，在这对电极元件之间设置有所需的间隔，第二谐振电极是公共电极，它设置在压电基片的第二主表面上，从而所述第二谐振电极与设置在基片的第一主表面上的第一谐振电极相对而置，并且分别将第一和第二电容器电极电气连接到第一或第二谐振电极。
较好地，将形成上述压电滤波器的两个压电谐振器相互层叠于，从而两个谐振器的两个压电振动部分的振动不受到抑制，并且公共电极相对。
较好地，在第一和第二电容器电极相对处的所述压电基片区域是不极化的。
根据本发明的另一个较佳实施例独立，提供了一种片型压电谐振元件，它包含上述的压电谐振器，以及各设置有凹进部分从而压电谐振器的振动不受到抑制的第一和第二罩子基片，所述第一和第二罩子基片相互层叠设置，它们之间插有压电谐振器。
附图说明
图1是透视图，说明根据本发明的第一较佳实施例的压电谐振器。
图2是透视图，说明用于生产如图1所示的压电谐振器的母压电基片。
图3是部分放大的平面图，说明关于根据本发明的较佳实施例制造的压电谐振器，第一电容器电极的外部边缘和压电板的外部边缘之间的距离。
图4是分解透视图，说明通过使用根据本发明的较佳实施例制造的压电谐振器形成的片型压电滤波器。
图5A和5B是说明性视图，说明设置在如图4所示的片型压电滤波器中的两个压电谐振器中的电路结构。
图6A到6C分别是说明如图4所示的片型压电滤波器的外貌的平面图、正视图、底视图。
图7是分解透视图，说明传统的压电滤波器的例子。
图8是说明性视图，说明由图7所示的压电滤波器形成的电路。
图9是透视图，说明用于形成如图7所示的压电滤波器的压电基片中的母压电基片。
具体实施方式
下面，将参照附图，描述本发明的较佳实施例独立。
图1是透视图，说明根据本发明的较佳实施例的压电谐振器。
如图所示，压电谐振器1是一种能陷型压电谐振器，它利用厚度延伸振动模式工作。压电谐振器1具有矩形的压电板2。压电板2由诸如锆钛酸铅之类的压电陶瓷，或其它适当的压电陶瓷，或诸如石英晶体和LiTaO3之类的压电单晶，或其它适当的压电单晶制成。当能陷型压电谐振器1由压电陶瓷制成时，沿厚度方向进行极化处理，在整个谐振器体中相同。
在压电板2的上表面2a的中心上，设置一对第一谐振电极3a和3b，它们之间设置有预定的缝隙，从而它们相互面对。在压电板2的下表面上，设置用作公共电极的第二谐振电极3c，从而它与谐振电极3a和3b相对，其间插有压电板2。
在压电板2的上表面2a上，谐振电极3a与设置在板2的角上的引导电极5a电气连接。将谐振电极3b与第一电容器电极5b电气连接。将第一电容器电极5b设置在压电板2的上表面2a上，并包含一对与外侧边缘2b连接的引导部分5b1和5b2，通过边缘区域2c使第一电容器电极5b与外侧边缘2b分离。此后，第一电容器电极5b空开的量，即电容器电极5b的外部边缘5b3(除引导部分5b1和5b2)与外侧边缘2b之间的距离称为间隔距离R。
在压电板2的下表面上，设置与引导电极5c、5d和5e连接的第二谐振电极3c。另外，第二谐振电极3c还与第二电容器电极5f连接。将第二电容器电极5f沿位于压电板2的外侧边缘2b下方的外侧边缘2d设置。对应于设置第一和第二电容器电极5b和5f的区域，将压电板2部分处理为不极化部分。另外，将电容器设置在第一和第二电容器电极5b和5f之间。在根据本发明的较佳实施例的压电谐振器1中，第一和第二电容器电极5b和5f之间存在的电容的静电电容量，对于各个谐振器将大体上没有差别。通过参照图2描述生产方法，将更加可以理解这一事实。
当要制造压电谐振器1时，制备如图2所示的母压电基片12。这种母压电基片12基本上等于这种结构，它通过将两个谐振器1与它们的相对并相连的边缘区域2c连接在一起而形成。但是，还可以将两个压电谐振器1连接在一起，但是所述连接方向与两个2c相连的图示方式的方向相互正交。
另外，在母压电基片12的上表面和下表面上延伸地设置有电极结构，每一个都包含两个位于压电谐振器1的上表面和下表面上的两个电极。在图2中，那些和如图1所示的相同的电极将由同样的标号表示，并且由此，通过使用用于揭示如图1所示中的元件的描述，可以省略对每一个电极结构的详细描述。
通过沿点划线B-B切割母压电基片12，产生两个压电谐振器，如图1所示。这时，这两个相邻的压电谐振器连接到一起，它们的边缘区域2c相对，并相连。为此，即使如果由点划线B-B表示的切割线朝其中一个压电谐振器偏离，每一个谐振器除了它们的第一电容器电极的引线部分5b1和5b2以外的表面积不变。由此，在通过将每一个母压电基片12切割为两个部分而得到的多个压电谐振器1中，谐振器的电容器部分的电容量相互并无不同。
在母压电基片12的下表面上，两个第二电容器电极5f相互连接，并与另一个背对背接触。结果，切割线位置的偏离将引起第二电容器电极5f的面积在两个压电谐振器1和1中不同。但是，因为每一个压电谐振器1的电容器的静电电容依赖于第一和第二电容器电极5b和5f两个相对面积，即使如果切割线从其正确的位置偏离，通过上述方法得到的静电电容对于各个谐振器将并无不同。
根据本发明的较佳实施例制造的压电谐振器的特点可以摘要如下。在相对而置，并且其间插入压电板2的第一和第二电容器电极5b和5f中，为第一电容器电极5b设置边缘区域2c(除引导部分5b1和5b2以外)，由此基本上减小了静电电容的变化，这个变化由于用于切割母压电基片12的切割位置的偏离而导致。
如图3(它是表示凹部的放大的平面图)所示，较好地，压电板2的外侧边缘2b与第一电容器电极5b的外部边缘5b3(除引导部分5b1、5b2外)之间的距离至少等于压电板2的厚度，而压电板2的外侧边缘2b与第二电容器电极5f(在本较佳实施例独立中，压电板2的外部边缘2d)之间的距离也至少等于压电板2的厚度。这样，当将上述厚度距离设置为至少等于压电板2的厚度时，即使在制造处理中有一些变化，但是静电电容中的变化限制为10％或更少的值。
在下面，将参照图4到6C，描述由根据本发明的较佳实施例制造的压电谐振器的片状压电滤波器。
本较佳实施例独立的压电滤波器配置为片状压电谐振元件。另外，在本较佳实施例独立中，如图1所示的两层压电谐振器1层叠在一起。即，第一和第二压电谐振器1和1相互层叠，从而用作公共电极的两个谐振电极3c相对。另外，在第一和第二压电谐振器1和1之间，设置垫片8，其大致中心设置有圆形孔8a，从而压电振动部分的振动不受到抑制。另外，在第一和第二压电谐振器1和1外侧，设置有一对垫片7和9，以及一对罩子基片10和11。类似地，垫片7和8设置有圆形孔7a和9a，从而压电振动部分的振动不受到抑制。
这里，垫片7到9可以由黏性薄膜制成。或者，垫片7到9可以由树脂薄膜制成，并且将电器绝缘粘剂用于将压电谐振器1和1与罩子基片10和11结合到预定位置。
另一方面，如果将凹下部分设置在每一个罩子基片10的内表面上，从而所需的振动不受到抑制，则可以省略垫片7和9。
另外，在根据本发明的较佳实施例制造的压电滤波器中，使第一和第二压电谐振器1和1形成为如图5A和5B所示的电路。相应地，如图6A到6C所示，其中将多个外部电极22a到22f设置在谐振器的外部表面上，将第一和第二压电谐振器1和1电气连接到一起，以便形成如图8所示的电路。
在上述较佳实施例中已经描述了两层压电谐振器1和1相互层叠，并且通过如图8所示的方式由中继电容器形成包含两个压电滤波器部分的压电滤波器。但是，本发明不限于这种具体的实施例。事实上，本发明也可以适当地用于形成电容自含式压电振荡器。
在根据本发明的较佳实施例制造的压电谐振器中，设置电容器部分，它具有能陷型压电振动部分，以及第一和第二电容器电极。第一电容器电极如此配置，从而它与压电板的外侧边缘分离，由此设置边缘区域(除引出到压电板的外侧边缘的引导部分以外)。这样当在母压电基片上设置其它电极，以及当沿连接有第一电容器电极的部分切割母片时，即使切割位置有偏离，但是，在第一和第二电容器电极之间得到的静电电容将基本上不变化。由此，可以制造出改进的压电谐振器，其电容基本上并无不同。
具体地说，当第一电容器电极与压电基片的外侧边缘空开的部分的外部边缘与第二电容器电极的外侧边缘之间的距离设置为至少等于压电基片的厚度，则静电电容的变化保持在所要求范围内。
另外，在根据本发明的较佳实施例制造的压电谐振器中，第一谐振电极包含一对设置在压电基片的第一主表面上，并且其间设置有理想的缝隙的谐振电极元件。第二谐振电极是公共电极，设置在压电基片的第二主表面上，从而所述第二谐振电极与设置在基片的第一主表面上的第一谐振电极相对而置。当将第一和第二电容器电极电气连接到第一和第二谐振电极时，设置具有一个压电滤波器部分和一个电容器部分的压电滤波器结构。这样，通过制备两个这样的压电滤波器，并使两个电容器部分电气连接到一起，制造了一种压电滤波器装置，其中，两个压电滤波器部分通过中继电容器相互连接到另一个上。
另外，在本发明中，当压电基片的第一和第二电容器电极相对的区域中不进行极化，则在包含上述第一和第二电容器电极的电容器部分中产生的不需要的压电振动被防止，从而提供具有良好谐振特性的压电谐振器。
另外，当两个压电谐振器相互层叠，从而两个振动部分的振动不受到抑制，并且两个公共电极相对时，将公共电极连接到地电位使得能够生产具有良好的滤波器特性的压电谐振器。
最后，根据本发明的片状压电谐振元件包含本发明的压电谐振器，各自具有设置得使压电谐振器的振动不受到抑制的凹下部分的第一和第二罩子基片，所述第一和第二罩子基片一个层叠设置，它们之间插入压电谐振器。由此，生产了一种多个的片状压电元件，其电容量基本上没有不同。
Claims (21)
1.一种能陷型压电谐振器，其特征在于包含：
具有第一和第二主表面的压电基片；
分别设置在所述压电基片的所述第一和第二主表面上，以形成能陷型压电振动部分的第一和第二谐振电极；和
分别设置在所述压电基片的第一和第二主表面上的第一和第二电容器电极，所述第一和第二电容器电极层叠设置，其间插入有所述压电基片；其中
所述第一和第二电容器电极配置得在所述第一和第二主表面上延伸至其边缘；并且
除了所述第一电容器电极引导到相邻外侧边缘外面的引导部分以外，所述第一电容器电极设置得由所述压电基片的相邻外侧边缘隔开所需的边缘区域。
2.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于第一电容器电极与压电基片的相邻的外侧边缘分离，从而第一电容器电极的外部边缘和第二电容器电极的外部边缘之间沿所述第一电容器电极隔开的方向的距离至少等于压电基片的厚度。
3.如权利要求2所述的压电谐振器，其特征在于，所述压电谐振器是能陷型压电滤波器，第一谐振电极包含一对设置在压电基片的第一主表面上的谐振电极元件，所述这对电极元件之间有一缝隙间隔；
第二谐振电极是设置在压电基片的第二主表面上的公共电极，从而所述第二谐振电极与所知在基片的第一主表面上的第一谐振电极相对而置，并且第一和第二电容器电极分别电气连接到第一和第二谐振电极。
4.如权利要求3所述的压电谐振器，其特征在于所述压电基片的第一和第二电容器电极相对的区域不极化。
5.如权利要求2所述的压电谐振器，其特征在于所述压电基片的第一和第二电容器电极相对的区域不极化。
6.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于所述压电谐振器是能陷型压电滤波器，第一谐振电极包含一对压电基片的第一主表面上的谐振电极元件，在所述这对电极元件之间有一缝隙间隔；
第二谐振电极是设置在压电基片的第二主表面上的公共电极，从而所述第二谐振电极与设置在基片的第一主表面上的第一谐振电极相对而置，并且将第一和第二电容器电极分别电气连接到第一和第二谐振电极。
7.如权利要求6所述的压电谐振器，其特征在于所述压电基片的第一和第二电容器电极相对的区域不极化。
8.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于所述压电基片的第一和第二电容器电极相对的区域不极化。
9.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于所述压电基片由压电陶瓷构成。
10.如权利要求9所述的压电谐振器，其特征在于所述压电陶瓷是锆钛酸铅陶瓷。
11.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于所述压电基片由压电单晶构成。
12.如权利要求11所述的压电谐振器，其特征在于所述压电单晶是石英和LiTaO3。
13.一种压电谐振器，其特征在于包含两个如权利要求6所述的压电谐振器，所述压电谐振器一个层叠在另一个上面，使得两个谐振器的压电振动部分的振动不受到抑制，并且使得它们的公共电极相对。
14.一种片状压电谐振元件，其特征在于包含：
如权利要求1所述的压电谐振器；和
第一和第二罩子基片，每一个所述罩子基片具有使所述压电谐振器的振动不受到抑制的凹下部分，所述第一和第二罩子基片层叠设置，其间设置有所述压电谐振器。
15.一种片状压电谐振元件，其特征在于包含：
如权利要求2所述的压电谐振器；和
第一和第二罩子基片，每一个都设置有凹下部分，从而所述压电谐振器的振动不受到抑制，所述第一和第二罩子基片层叠设置，其间设置有所述压电谐振器。
16.一种片状压电谐振元件，其特征在于包含：
如权利要求6所述的压电谐振器；和
第一和第二罩子基片，每一个都设置有凹下部分，从而所述压电谐振器的振动不受到抑制，所述第一和第二罩子基片层叠设置，其间设置有所述压电谐振器。
17.一种片状压电谐振元件，其特征在于包含：
如权利要求3所述的压电谐振器；和
第一和第二罩子基片，每一个都设置有凹下部分，从而所述压电谐振器的振动不受到抑制，所述第一和第二罩子基片层叠设置，其间设置有所述压电谐振器。
18.一种片状压电谐振元件，其特征在于包含：
如权利要求8所述的压电谐振器；和
第一和第二罩子基片，每一个都设置有凹下部分，从而所述压电谐振器的振动不受到抑制，所述第一和第二罩子基片层叠设置，其间设置有所述压电谐振器。
19.一种片状压电谐振器，其特征在于包含：
如权利要求5所述的压电谐振器；和
第一和第二罩子基片，每一个都设置有凹下部分，从而所述压电谐振器的振动不受到抑制，所述第一和第二罩子基片层叠设置，其间设置有所述压电谐振器。
20.一种片状压电谐振元件，其特征在于包含：
如权利要求7所述的压电谐振器；和
第一和第二罩子基片，每一个都设置有凹下部分，从而所述压电谐振器的振动不受到抑制，所述第一和第二罩子基片层叠设置，其间设置有所述压电谐振器。
21.一种压电谐振器，其特征在于包含两个如权利要求4所述的压电谐振器，所述两个压电谐振器层叠设置，使得该两个谐振器的压电振动部分的振动不受到抑制，并且它们的公共电极相对。
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