CN1211107A - 压电滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种压电滤波器,这种压电滤波器的尺寸减小,并具备足够的耦合容量而不需形成整体上形状不均的外部结构,压电滤波器1包括在压电基片2上构成的第一和第二谐振单元3和4及耦合电容单元5,耦合电容单元5具备形成在压电基片2的上表面2a上的耦合电容电极5a和形成在压电基片2的下表面2b上的耦合电容电极5b,并且耦合电容电极5b形成成延伸到压电基片2的侧面2c和2d。

Description

压电滤波器

本发明涉及一种压电滤波器，这种压电滤波器包括压电基片，该压电基片具有彼此相向的第一和第二主表面及所述第一和第二主表面间的至少一个侧面；多个谐振单元，每一个谐振单元包括一对设置在第一主表面上的，且它们之间有间隙的谐振电极和设置在第二主表面上且通过压电基片与该对谐振电极相对的公共电极，以及耦合电容单元，它包括一对分别设置在第一和第二主表面上的耦合电容电极，这对耦合电容电极通过压电基片相对。

压电滤波器可用作电视接收机或无线电接收机中的带通滤波器。

随着诸如电视接收机、无线电接收机之类的电子设备的小型化，在用于这些设备中的带通滤波器方面的小型化也有了进展。下面将参照图8，说明这些类型使用的压电滤波器的结构。如图8中所示，压电滤波器51通过使用沿厚度方向极化的矩形压电陶瓷板构成。第一和第二谐振单元53和54及耦合电容单元55设置在压电陶瓷板52中。

第一谐振单元53备有一对谐振电极53a和53b及公共电极53c，其中谐振电极形成在压电陶瓷板52的上表面上，互相面对，且它们之间有间隙，而公共电极通过压电陶瓷板52与谐振电极53a和53b相对。第二谐振单元备有类似地形成的一对谐振电极54a和54b，及公共电极54c。

同时，耦合电容单元55备有形成在陶瓷板52的上表面上的耦合电容电极55a和形成在下表面上的耦合电容电极55b。

在压电滤波器51中，输入电极56a形成在压电陶瓷板52的上表面的隅角部分，输出电极56b形成在另一个隅角部分附近。输入电极56a连接到谐振电极53a。另外，输出电极56b连接第二谐振单元54的谐振电极54b。

连接到地电势的导出电极56c形成在压电陶瓷板52的下表面上。引导出电极56c连接到公共电极53c和54c及耦合电容电极55b。另外，谐振电极53b和谐振电极54a由导电连接部分57电气连接，而且耦合电容电极55a连接到导电连接部分57。

在压电滤波器51中，耦合电容单元通过形成上述耦合电容电极55a和55b而构成。除非耦合电容单元具备某种程度的容量，否则不能提供期望的滤波器特性。相应地，耦合电容电极55a和55b必需形成在一个较大区域，这在小型化的压电滤波器51中构成很大困难。

同时，第JU-A-7-43006号日本未审查的实用新型揭示了一种压电滤波器，如图9所示。根据这种压电滤波器61，通过使用外装的多层电容器构成耦合电容，达到小型化。即，压电滤波器61是通过将多层电容器65结合到其上形成有第一和第二谐振单元62和63的压电陶瓷板64上而构成的。

第一和第二谐振单元62和63类似于上述压电滤波器51的第一和第二谐振单元53和54地构成。第一谐振单元62一侧上的谐振电极62b连接到耦合电容电极66，而第二谐振单元63一侧上的谐振电极63a也连接到耦合电容电极66。多层电容器65的外电极65a连接到耦合电容电极66。多层电容器65的另一个外电极65b电气连接到形成在压电陶瓷板64的一端面上(未图示)的耦合电容电极。

即，压电滤波器61具备这样的结构，其中多层电容器65跨接一对平行地形成在压电陶瓷板64上的耦合电容电极。根据这种结构，增加了多层电容器65的静电电容，因此不需增加耦合电容电极的面积就可构成更大的耦合容量。

但是，上述压电滤波器61，多层电容器65需要附于压电陶瓷板64上，由此装配步骤复杂。除此之外，多层电容器65必需作为包括第一和第二谐振单元和耦合电容单元的压电陶瓷板64之外的独立的部件。由此，压电滤波器的装配成本增加。

另外，由于多层电容器65结合到压电陶瓷板64，故外形复杂，并且相应地，当压电滤波器61作为例如用树脂外装的电子部件时，则总的形状是不均整的，并且易于引起破裂之类损坏。

另外，即使当压电滤波器61构成树脂外装部件或片型电部件时，因整体形状是不均整的，因此，当要构成适合于自动插入的带状电子部件时，压电滤波器不能牢固地包容在带的容纳凹陷部分。即，有可能引起故障。

本发明的目的是克服上述已有技术的缺点，提供一种可减小整体形状同时又达到增加耦合容量，而不必以不均整的形状形成外部配置的压电滤波器。

本发明提供了一种压电滤波器，其特点是至少一个耦合电容电极延伸到压电基片的侧面。

根据上述构成，由延伸到侧面的耦合电容电极部分构成的容量和其它耦合电容电极构成的容量相加。相应地，不需增加通过压电基片而相对的耦合电容电极的面积，就能增加耦合电容。因此，可以提供一种即使尺寸较小，仍具有足够耦合电容量的压电滤波器。

除此之外，由于不需要外装的多层电容器，故压电滤波器的外部形状不再是不均整的，并且装配步骤不再复杂。即，通过使用类似于传统的内装耦合电容型的压电滤波器的装配步骤，可以兼价地提供具有小尺寸和大耦合电容的压电滤波器。

在上述压电滤波器中，谐振单元能以厚度扩张振动模式振动。

在上述压电滤波器中，延伸到压电基片侧面的耦合电容电极最好连接到地电势。

根据上述结构，当密封基片被层压到压电滤波器上，以构成例如片型压电滤波器元件时，由于连接到和地电势连接的耦合电容电极的外电极可以形成在层压体的侧面上，故容易形成片型部分。

本发明还提供了一种片型压电滤波器，包括：上述压电滤波器；一对分别设置在压电滤波器的第一和第二主表面上的密封基片；设置在一对谐振电极上的空间，用于防止谐振单元的振动受到干扰。

本发明还提供了一种压电滤波器部件，包括：上述压电滤波器；覆盖压电滤波器的树脂；多个分别电气连接到一对谐振电极和一对耦合电容电极，并从树脂向外延伸的引线终端；设置在一对谐振电极上的空间，用于防止谐振单元的振动受到干扰。

图1(a)是根据本发明一个实施例的压电滤波器从其第一主表面(上表面)看的透视图；

图1(b)是根据本发明一个实施例的压电滤波器从其第二主表面(下表面)看的透视图；

图2是图1所示的实施例的压电滤波器的电路构成图；

图3是示出静电电容和距离之间的关系的图，其中所述静电电容是由延伸到压电基片侧面的耦合电容电极部分和其它耦合电容电极得到的，而所述距离是延伸到压电基片的侧面的耦合电容电极一部分的上端和压电基片的上表面之间的距离；

图4是部分剖视图，用于说明耦合电容电极的上端和压电基片的上表面之间的距离A；

图5是一透视图，示出通过使用图1所示的压电滤波器而构成的片型压电滤波器部件；

图6是一透视图，用于说明图5所示的片型压电滤波器部件所用的密封基片；

图7是透视图，示出通过使用根据图1所示的实施例的压电滤波器而构成的带引线的端压电滤波器部件；

图8是示出传统压电滤波器例子的透视图；及

图9是示出另一个传统的压电滤波器例子的透视图。

从下面参照附图对本发明的描述，本发明的特点和优点是显而易见的。

参照图1(a)和1(b)，用矩形压电基片2构造一个压电滤波器1。压电基片2可以用诸如锆钛酸铅类压电陶瓷或石英的压电单晶等构成。当压电基片2是由压电陶瓷制成时，压电基片2沿厚度方向极化。

第一和第二谐振单元3和4以及耦合电容单元5构成在压电基片2中。单元谐振单元3备有一对(第一和第二)谐振电极3a和3b，它们设置在压电基片2的第一主表面(上表面)2a上。谐振电极3a和3b彼此相对，它们之间有间隙。公共电极3c形成在压电基片2的第二主表面(下表面)26上，通过压电基片2和谐振电极3a和3b相对。同时，对于第二谐振单元4，谐振电极4a和4b形成在压电基片2的上表面2a上，而公共电极4c形成在压电基片2的下表面2b上。

耦合电容单元5备有形成在压电基片2的上表面2a上的耦合电容电极5a和形成在下表面2b上的耦合电容电极5b。此外，根据实施例，耦合电容电极5b延伸到压电基片2另一对侧面2c和2d。

另外，耦合电容电极5a延伸到压电基片2的上表面2a的两个边缘。此外，耦合电容电极5b延伸到压电基片2的侧面2c和2d的部分这样地形成，即它们不到达压电基片2的上表面2a和侧面2c与2d之间的边缘。即耦合电容电极5b延伸到侧面2c和2d的部分形成成使它们不到达压电基片2的上表面2a和侧面2c与2d之间的边缘，从而防止短路。

谐振电极3a电气连接到输入电极6a，其中输入电极6a形成在压电基片2的上表面2a的隅角部分。谐振电极3b电气连接到耦合电容电极5a。第二谐振单元4的谐振电极4a也电气连接到耦合电容电极5a。谐振电极4b电气连接到输出电极6b，其中输出电极6b形成在压电基片2的上表面2a上的隅角部分附近。

同时，在压电基片2的下表面2b上，公共电极3c和4c经导电图案而电气连接到耦合电容电极5b。

因此，在输入电极6a、输出电极6b和耦合电容电极5b之间构成如图2所示的以厚度扩张振动模式振动的压电滤波器电路。

根据本发明的压电滤波器的特点在于，耦合电容电极5a和5b或耦合电容电极5b延伸到压电基片2的侧面2c和2d，相对于传统的压电滤波器51，耦合电容增加。更详细地说，耦合电容电极5b延伸到侧面2c和2d，并且相应地，在设置在该侧面上的耦合电容电极部分和耦合电容电极5a之间获得静电电容，如此，增加了耦合电容。因此，不需增加基片2的上表面2a和下表面2b的面积，便能增加耦合电容，相应地，能减小压电滤波器的尺寸。

下面将根据具体实验例子，说明由于提供了延伸到侧面2c和2d的耦合电容电极5b的部分引起电容的变化。

使用由介电常数为1200的锆钛酸铅类压电陶瓷制成的压电基片2，它的厚度为0.6mm，形成宽度1.2mm×长度3.5mm的电极作为耦合电容电极5a，压电基片2的下表面上的耦合电容电极5b的形状制作得和耦合电容电极5a的形状相同，测出当侧面2c和2d上耦合电容电极5b部分的尺寸变化时的耦合电容增加量的变化，其结果示于图3。耦合电容的增量是当耦合电容电极5b延伸到侧面2c和2d时的耦合电容量减去当耦合电容电极5b不延伸到侧面2c和2d时的耦合电容量的值。另外，图3的横坐标指延伸到侧面2c的耦合电容电极5b的部分5b1的上端和压电基片2的上表面2a之间的距离A，如图4所示。如从图3显见的，延伸到侧面2c或2d的耦合电容电极5b的部分5b1的上端和压电基片2的上表面之间的距离A越小，则耦合电容增加越大，而距离A越大，即，在侧面2c或2d处的耦合电容电极5b部分的长度越小，则由侧面上的耦合电容电极部分增加的电容越小。

这种压电滤波器，耦合电容的静电电容量通常大约50到200pF。如从图3中显见的，可以通过形成延伸到侧面2c和2d的耦合电容电极5b来增加足够的静电电容量。相应地，和传统的压电滤波器51相比，即使在减小通过压电基片2彼此对的耦合电容电极5a和5b的部分面积的情况下，通过形成延伸到侧面2c2d耦合电容电极5b，由此增加静电电容，仍旧可以容易地提供期望的耦合电容量。

此外，虽然根据压电滤波器1，连接地电势的耦合电容电极5b形成延伸到侧面2c和2b，但反之，也可以形成成高电位侧的耦合电容电极5a延伸到侧面2c和2d。

另外，虽然耦合电容电极5b形成延伸到侧面2c和2d，也可以耦合电容电极只延伸到侧面2c或2d。

另外，也可以耦合电容电极5a和5b都形成延伸到压电基片2的侧面2c和2d。

虽然压电滤波器1的特点在于耦合电容电极形成延伸到压电基片的，的侧面，但也可由其制造产品，可以构成如图5所示的片型压电滤波器部件或如图7所示具有用树脂外装的引线端的压电滤波器部件。

即，图5所示的片型压电滤波器部件11是通过在上述压电滤波器1的上表面和下表面上层压密封基片12和13并形成外电极14到16而构成的。密封基片12和13可以通过使用诸如氧化铝之类的绝缘陶瓷或诸如合成树脂之类的绝缘材料构成。

如图6的透视图所示，密封基片13的上表面13a上具备凹陷部分13b和13c。凹陷部分13b和13c设置是为确保避免第一和第二谐振单元受到干扰的空间。虽然没有特别地图示，在密封基片12的下表面上也类似地形成凹陷部分。

密封基片12和13通过没有图示的粘着剂粘附到压电滤波器1的上表面和下表面。另外，也可以不形成上述凹陷部分13b和13c通过在要设置凹陷部分的相应的区域之外的地方覆盖粘着剂，并使硬化，由粘着剂的厚度形成避免谐振单元的振动受到干扰的空间。或者，可以将平面板形的部件用作密封基片12和13，并将具有开口，用于避免谐振单元的振动受到干扰的垫片插入压电滤波器1和密封基片之间。

外电极14到16可以通过对导电膏，分别进行适当的处理(涂敷、固化、气相淀积、镀敷、溅射等等)而形成。外电极14到16分别形成，以围绕在压电滤波器1的上表面和下表面上层压密封基片12和13的层叠体17的外周。外电极14电气连接到压电滤波器1的输入电极6a(参照图1)，外电极15电气连接到耦合电容电极5b，而且外部电极16电气连接到输出电极6b(参照图1)。

相应地，片型压电滤波器部件11可以通过使用外部电极14到16，容易地表面安装到印刷电路等上面。

另外，在具有图7所示可用树脂外部安装的引线端的压电滤波器元件21中，用导电的结合材料，诸如焊锡，将引线端22到24分别结合到压电滤波器1的输入电极6a、输出电极6b和耦合电容电极5b。另外，除了引线端22到24的引出部分之外，整个的压电滤波器，如点划线B所示，用外装的树脂覆盖。在这种情况下，用于避免谐振单元的振动受到干扰的空间形成在外装的树脂和谐振单元之间。在形成该空隙的过程中，当覆盖并吹风外部的安装树脂时，可在谐振单元的周围预先提供能够热化分散并能固定外装树脂的蜡之类的材料。

虽然在压电滤波器1中，形成第一和第二谐振单元3和4，并且在第一和第二谐振单元之间构成单个的耦合电容单元5，但根据本发明的压电滤波器不限于图1所示的结构。即，可以构成三个或更多谐振单元，另外，可以根据谐振单元的数量，形成多个耦合电容单元。

虽然已经参照最佳实施例具体示出和描述了本发明，熟悉本领域的人们理解，在不背离本发明精神的情况下，可以有上述和其它形式上和细节上的变化。

Claims (5)

1．一种压电滤波器，包括：

具有相互相对的第一和第二主表面，并有在所述第一和第二主表面之间至少一个侧面的压电基片；

多个谐振单元，其中每个所述谐振单元包括一对设置在所述第一主表面上的谐振电极和设置在所述第二主表面上的公共电极，所述谐振电极之间有一个间隙，所述公共电极通过所述压电基片和所述谐振电极相对；及

耦合电容单元，包括一对分别设置在第一和第二主表面上、并通过所述压电基片互相相对的耦合电容电极；

其特征在于：

所述耦合电容电极中的至少一个延伸到所述压电基片的侧面。

2．如权利要求1所述的压电滤波器，其特征在于，所述谐振单元以厚度扩张振动模式振动。

3．如权利要求1或2所述的压电滤波器，其特征在于，延伸到所述压电基片侧面的所述耦合电容电极连接地电势。

4．一种片型压电滤波器，其特征在于包括：

权利要求1到3中任一所述的压电滤波器；

一对分别设置在所述压电滤波器的第一和第二主表面上的密封基片；

设置在所述一对谐振电极上的空间，用于避免谐振单元的振动受到干扰。

5．一种压电滤波器部件，其特征在于包括：

如权利要求1到3中任一所述的压电滤波器；

覆盖所述压电滤波器的树脂；

分别电气连接到所述一对谐振电极和一对耦合电容电极的多个引线端，所述引线端从树脂延伸到外面；及

设置在一对所述谐振电极上的空间，用于避免所述谐振单元的振动受到干扰。

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