CN1218479C

CN1218479C - 压电滤波器

Info

Publication number: CN1218479C
Application number: CN021200408A
Authority: CN
Inventors: 蒲生昌夫
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: KR20020095044A; JP3729090B2; JP2002368578A; US20020186102A1; US6636130B2; KR100443170B1; CN1389983A

Abstract

一种压电滤波器包括面对面布置连接的第一和第二双模滤波元件。第一和第二滤波元件具有实质上相同的中心频率。每个第一和第二滤波元件具有一个其边缘具有未极化部分的压电基片。产生第一和第二滤波元件中的每一个的能量捕获振动的振动区的一些部分位于未极化部分中。位于第一滤波元件的未极化部分中的振动区的部分的面积与第一滤波元件的整个振动区的面积的比率不同于位于第二滤波元件的未极化部分中的振动区的部分的面积与第二滤波元件的整个振动区的面积的比率。

Description

压电滤波器

技术领域

本发明涉及压电滤波器，更具体地讲，涉及一种两个双模滤波元件面对面布置地彼此连接的压电滤波器。

背景技术

在相关技术中，把其中两个带有插在它们之间的继电器电容的双模滤波元件彼此面对地连接在一起的压电滤波器用作便携式电话之类的移动通信设备中的中频级滤波器。例如，在日本未审查专利申请公开10-284985中公开了这样一种压电滤波器。

压电滤波器具有叠放并且相互粘结的第一和第二双模滤波元件。第一滤波元件具有第一和第二主表面，第一主表面上带有分隔的电极，在第二主表面上带有一个面对分隔电极(split electrode)的公共电极。此外，在第一主表面上设置有一个也用作终端电极的电容电极，并且在第二主表面上设置有一个面对第一主表面的电容电极的电容电极，以提供一个电容部分。第二滤波元件也具有类似的构造，并且第一滤波元件的分隔电极中的一个与第二滤波元件的分隔电极中的一个相互连接。此外，两个滤波元件的接地终端电极相互连接。

在相关技术的压电滤波器中，在每个滤波元件的压电基片的边缘提供有未极化部分，并且将终端电极和电容电极设置在未极化部分内。因此，这种布置能够抑制不希望的有害振动，从而提供了良好的滤波特性。

但是，在这种压电滤波器中，滤波元件的能量捕获状态是相等的。结果，产生有害振动的频率也是相同的，从而有害振荡相互叠加，导致更大的不希望振动响应。为了减小这种有害的振动响应，可以把各滤波元件的频率彼此移开。但是，这种方法造成压电滤波器衰减特性的破坏，因而是不适当的。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供了一种通过移动有害振动的频率而不移动两个滤波元件的中心频率有效地消除了有害振动响应的压电滤波器。

根据本发明的第一优选实施例，提供一种压电滤波器，包括：第一能量捕获双模滤波元件，包括：具有第一和第二主表面的第一压电基片；设置在第一主表面上的两个分隔电极；设置在第二主表面上并且面对分隔电极的公共电极；和设置在或邻接于第一压电基片的第一和第二主表面二者的边缘的终端电极，每个终端电极与两个分隔电极中的一个及公共电极连接；和第二能量捕获双模滤波元件包括：具有第一和第二主表面的第二压电基片；设置在第一主表面上的两个分隔电极；设置在第二主表面上并且面对分隔电极的公共电极；和设置在或邻接于第一和第二主表面二者的边缘的终端电极，每个终端电极与两个分隔电极中的一个及公共电极连接；其中所述第一滤波元件的分隔电极中的一个与所述第二滤波元件的分隔电极中的一个相互电连接，其中在每个第一和第二压电基片的边缘上提供有未极化部分，并且每个所述第一和第二压电基片具有一个产生能量捕获振动的振动区，每个振动区的一些部分位于未极化部分中，和其中位于所述第一滤波元件的未极化部分中的振动区的部分的面积与所述第一滤波元件的整个振动区的面积的比率不同于位于所述第二滤波元件的未极化部分中的振动区的部分的面积与所述第二滤波元件的整个振动区的面积的比率。

通过这种布置，由于位于第一滤波元件的未极化部分中的振动区部分的未极化振动区的面积比率与第二滤波元件的未极化振动区的面积比率不同，因而两个滤波元件的能量捕获状态彼此不同。因此，产生有害振动的频率彼此不同，从而可以减小或消除有害振动的响应，而不使两个滤波元件的有害振动叠加。此外，这种布置可以移动两个滤波元件的中央电极，从而防止了压电滤波器的衰减特性降低。

根据本发明的另一个方面，提供一种压电滤波器，包括：第一滤波元件，包括：具有第一和第二主表面的第一基片；设置在第一主表面上的两个分隔电极；设置在第二主表面上的并且面对分隔电极的公共电极；和设置在或邻接于第一压电基片的第一和第二主表面二者的边缘的终端电极，每个终端电极与两个分隔电极中的一个及公共电极连接；和第二滤波元件，包括：具有第一和第二主表面的第二基片；设置在第一主表面上的两个分隔电极；设置在第二主表面上的并且面对分隔电极的公共电极；和设置在或邻接于第一和第二主表面二者的边缘的终端电极，每个终端电极与两个分隔电极中的一个及公共电极连接；其中所述第一滤波元件的分隔电极中的一个与所述第二滤波元件的分隔电极中的一个相互电连接，其中在每个第一和第二基片的边缘上提供有未极化部分，并且所述每个第一和第二滤波元件具有一个产生能量捕获振动的振动区，每个振动区的一些部分位于未极化部分中，和其中位于所述第一滤波元件的未极化部分中的振动区的部分的面积与所述第一滤波元件的整个振动区的面积的比率不同于位于所述第二滤波元件的未极化部分中的振动区的部分的面积与所述第二滤波元件的整个振动区的面积的比率。

作为改变两个滤波元件之间的未极化振动区的面积比率的方法，例如，有几种方式提供具有以下构造(1)至(3)的滤波元件：

(1)两个具有相同振动区(面积，形状)并且具有不同未极化部分(面积，形状)的滤波元件；

(2)两个具有相同未极化部分(面积，形状)和具有不同振动区(面积，形状)的滤波元件；和

(3)两个具有不同振动区(面积，形状)和具有不同未极化部分(面积，形状)的滤波元件。

优选是将第一滤波元件上的分隔电极彼此对立设置，其对立方向相对于第一压电基片的端面以角度θ₁倾斜。优选将第二滤波元件上的分隔电极彼此对立设置，其对立方向相对于第二压电基片的端面以角度θ₂倾斜。角度θ₁和角度θ₂彼此不同。也就是说，作为取得不同振动区的方法(2)和(3)，将分隔电极的对立方向上的倾斜角度θ₁和θ₂构造为彼此不同。不同的倾斜角度θ₁和θ₂提供了从两个滤波元件产生有害振动的不同频率，并且组合不同频率可以减小有害振动。在这种情况下，未极化部分可以是相同的或可以是不同的。

第一压电基片和第二压电基片最好具有实质相同的外形，而未极化部分在第一压电基片占据的面积和未极化部分在第二压电基片中占据的面积彼此不同。这种布置使用了方法(1)和(3)。由于两个不同的未极化面积，两个滤波元件的能量捕获状态相互不同，这可以抑制有害振动。

以下通过参考附图对优选实施例的详细说明，可以对本发明的其它特征，特性，元件和优点有更清楚的了解。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的压电滤波器的透视图；

图2是图1的压电滤波器的分解透视图；

图3A和3B分别是说明图1的压电滤波器的第一滤波元件的第一和第二主表面的视图；

图4A和4B分别是说明图1的压电滤波器的第二滤波元件的第一和第二主表面的视图；

图5是图1的压电滤波器的电路图；和

图6示出了各自显示带有占据振动区的未极化部分的不同面积比率的压电滤波器的衰减特性和组延迟特性的三个曲线图。

实施优选方式

现在参考图1至5说明根据本发明的一个优选实施例的压电滤波器。如图1中所示，该压电滤波器优选是构造为芯片型(表面安装型)。压电滤波器优选包括第一和第二双模滤波元件F1和F2，一个将滤波元件F1和F2粘结在一起的框形或片形粘结剂层S，和分别叠放并且粘结到滤波元件F1和F2的外表面的第一和第二封装基片K1和K2。

参考图3A和3B，第一滤波元件F1优选具有由压电陶瓷或压电单晶或其它适当材料制造的基本上是矩形板形的压电基片11。在压电基片11的第一主表面上，将分隔电极12和13以预定的距离彼此间隔布置。一个面对分隔电极12和13的公共电极14布置在压电基片11的第二主表面上。这些电极12，13和14构成了一个利用厚度延伸振动的能量捕获双模滤波器。分隔电极12和13彼此对立，其对立方向优选是相对于压电基片11的端面倾斜一个角度θ₁，并且在这种情况下的倾斜角度θ₁优选是约45°。分隔电极12通过一个狭窄的引线电极15a连接到位于压电基片11一角的一个输入终端电极15。另一方面，分隔电极13通过一个狭窄的引线电极16a连接到一个位于与终端电极15间隔开的一侧的继电器终端电极16。继电器电极16也起到电容电极的作用。公共电极14通过一个狭窄的引线电极17a连接到面对终端电极16布置的一个电容电极17。在继电器终端电极16和电容电极17之间定义了一个继电器电容C1。除了电容电极17之外，在压电基片11的第二主表面的三个边缘处还提供了多个接地终端电极18，并且通过狭窄的引线电极18a与公共电极14连接。

如图3A和3B中所示，第一滤波元件F1的压电基片11仅在其中央部分被极化，而位于靠近压电基片11两端的部分未被极化，以提供在其中布置终端电极15和16以及电容电极17的未极化部分。在图3A和3B中用虚线指示的振动区R1中产生第一滤波元件F1的能量捕获振动。如图所示，电极12至14被包围在振动区R1内，并且振动区R1的一些部分位于由阴影线指示的未极化部分中。振动区R1不限于虚线指示的矩形形状。但是，在分隔电极12和13彼此面对的方向的长度A优选是比分隔电极12与13的远端之间的距离a大大约3至4倍，并且宽度B优选比分隔电极12与13的宽度b大大约1.5至2倍。如上所述，由于终端电极15和16布置在未极化部分中，这种布置可以抑制有害振动，因而能够提供具有大大改进的滤波特性的压电滤波器。

参考图4，第二滤波元件F2优选具有由压电陶瓷或压电单晶或其它适合材料制造的基本上是矩形板形的压电基片21。在压电基片21的第二主表面上，以相互隔开的预定距离设置分隔电极22和23。与分隔电极22和23对立的公共电极24设置在压电基片21的第二主表面上。如第一滤波元件F1中一样，电极22，23和24构成了一个利用厚度延伸模式振动的能量捕获双模滤波器。第一滤波元件F1和第二滤波元件F2的中心频率最好是相同值(在本例中，是10.7MHz左右)。分隔电极22和23彼此对立，并且其对立方向相对于压电基片21的端面倾斜一个角度θ₂，其中角度θ₂优选是一个与θ₁不同的值，在本例中是25°左右。分隔电极22通过一个狭窄的引线电极25a连接到位于压电基片21一角的输出终端电极25。另一方面，分隔电极23通过一个狭窄引线电极26a连接到位于压电基片21上与终端电极25间隔开一侧的继电器终端电极26。继电器终端电极26也用作电容电极。滤波元件F2的继电器终端电极26布置在厚度方向上对应于滤波器元件F1的继电器终端电极16的位置上。公共电极24通过一个狭窄引线电极27a连接到面对继电器终端电极26布置的电容电极27。在继电器终端电极26与电容电极27之间定义了一个继电器电容C2。除了电容电极27之外，在压电基片21的三个边缘上还提供了多个接地终端电极28，并且通过狭窄的引线电极28a与公共电极24连接。滤波元件F2的终端电极28布置在一个在厚度方向上对应于滤波元件F1的终端电极18的位置上。

参考图4A和4B，第二滤波元件F2的压电基片21仅在其中央部分被极化，而压电基片21的靠近两端的部分未被极化，以提供其中布置终端电极25和26以及电容电极27的未极化部分。在图4A和4B中的虚线指示的振动区R2中产生第二滤波元件F2的能量捕获振动。如图所示，电极22至24包围在振动区R2内，并且振动区R2的一些部分位于阴影线指示的未极化部分中。在分隔电极22和23彼此对立的方向上的振动区R2的长度C优选比分隔电极22与23的远端之间的距离c大大约3至4倍，并且宽度D优选比分隔电极22与23的宽度d大大约1.5至2倍。由于终端电极25和26是以与滤波元件F1的相同方式布置在未极化部分中的，这种布置也能够抑制有害振动，因而能够提供具有大大改进的滤波特性的压电滤波器。

参考图2，叠放两个滤波元件F1和F2，在它们之间插入一个框形或片形的粘结剂层S，并且将它们粘结在一起，从而粘结剂层S的开口S1在滤波元件F1和F2之间提供了一个振动空间。粘结剂层S在其纵向边缘上优选具有六个槽口S2至S7(S6和S7未示出)，从而使它们能够对应于封装基片K1和K2的凹槽32至37和420，430，440，450，460和470(35至37以及460和470未示出)。

粘结到第一滤波元件F1的第一主表面的第一封装基片K1优选包括一个没有压电性的绝缘构件，例如陶瓷或耐热树脂构件。第一封装基片K1具有一个形成在内表面上，即，它的第二主表面上的凹陷部分3 1，以定义振动空间。如上所述，沿封装基片K1的两个纵向边缘，在第二主表面中形成六个用于提供一种电极材料的凹槽32至37，以便对应于滤波元件F1和F2的各终端电极。

同样地，第二封装基片K2优选包括一个没有压电性质的绝缘构件，和具有形成在其内表面，即，第一主表面中的凹陷部分41，以定义振动空间。沿封装基片K2的两个纵向边缘，在第一主表面中形成六个用于提供一种电极材料的凹槽420至470，以便对应于滤波元件F1和F2的各终端电极。

如图2中投影平面上所示，在封装基片K2的第二主表面上布置了输入外电极46，输出外电极47，接地外电极48，和继电器外电极49。外电极46至49连接到在压电滤波器的厚度方向上连续地布置在两个纵向边缘上的条形电极146，147，148和149(参考图1)。通过条形电极146，147，148和149，第一滤波元件F1的输入电极15连接到输入外电极46，并且第二滤波元件F2的输出终端电极25连接到输出外电极47。此外，第一和第二滤波元件F1和F2的继电器终端电极16和26连接到继电器外电极48，并且接地终端电极18和28连接到接地外电极49。利用封装基片K1和K2的凹槽32至37和420至470，以及粘结剂层S的槽口S2至S7，以便能够将一种电极材料施加到各终端电极15，16，17，25，26和28的更大的面积。这提高了滤波元件F1和F2的外电极46至49与对应终端电极15，16，17，25，26和28之间的导电可靠性。在这种情况下，使用一种导电浆料作为电极材料。因此，这使得封装基片K1和K2的凹槽32至37和420至470，以及粘结剂层S的槽口S2至S7能够大大提高外电极46至49与对应的滤波元件F1和F2的终端电极15，16，17，25，26和28之间的导电可靠性。但是，如果能够保证它们之间的导电性，那么可以取消凹槽32至37和420至470，以及槽口S2至S7。图5是压电滤波器的电路，其中如上所述面对面布置地连接了两个滤波元件F1和F2，并且在它们之间带有继电器电容C1和C2。

如图3A，3B，4A和4B中阴影线指示，位于第一滤波元件的未极化部分中的振动区R1的部分的面积与整个振动区R1的面积的比率不同于位于第二滤波元件的未极化部分中的振动区R2的部分的面积与整个振动区R2的面积的比率。更具体地讲，在第一滤波元件F1中，位于未极化部分中的振动区R1的部分的面积比率是大约30％，而在第二滤波元件F2中，面积比率是大约10％。因此，未极化振动区的面积之间的不同比率造成了两个滤波元件F1和F2的能量捕获状态之间的振动，使得从振动区R1和R2产生的有害振动的频率彼此不同。结果，两个滤波元件F1和F2的有害振动不会叠加，可以减小有害振动的响应。此外，这种布置可以消除移动两个滤波元件F1和F2的中央电极的需要，从而防止了压电滤波器的衰减特性的破坏。

图6示出了显示当未极化振动区的面积比率改变时衰减特性和组延迟特性的三个曲线图(a)，(b)和(c)。即，在图6的曲线图(a)中，第一和第二滤波元件F1和F2的未极化振动区的面积比率都是大约10％，在图6的曲线图(b)中，面积比率都是大约30％。在其中示出了根据本发明的优选实施例的压电滤波器的值的图6的曲线图(c)中，例如，一个滤波元件的面积比率是大约10％，而另一个的面积比率是大约30％。从图6可以看到，在(a)和(b)每种情况下，在高于中心频率的频率下，产生了大约-35dB的假响应，而在(c)的情况下，这种假响应减小。

在本发明的上述优选实施例中，优选使用了具有基本上相同外形和相同未极化面积的压电基片，并且改变了振动电极的倾斜角度θ₁和θ₂，即，电极12，13和14的倾斜角度θ₁，和电极22，23和24的倾斜角度θ₂，以便改变两个滤波元件中的未极化振动区之间的面积比。

但是，本发明不限于上述优选实施例。例如，如日本未审查专利申请公开10-284985中所示，两个滤波元件的分隔电极的对立方向可以基本上平行于或垂直于压电基片的端面，从而改变未极化部分，提供彼此不同的未极化振动区的面积比率。

尽管上述优选实施例使用了以厚度延伸振动模式振动的滤波元件，但本发明不限于此。例如，可以使用以诸如振动的厚度剪切模式之类的其它振动模式振动的滤波元件。此外，本发明不仅可以提供滤波元件和封装基片相互叠放的芯片型压电滤波器，而且也可以应用于具有两个滤波元件安装在封装基片上并且把一个外罩安装到其上，从而密封滤波元件的结构的压电滤波器。

尽管以上说明了本发明的优选实施例，但熟悉本领域的人员应当知道，可以进行各种改变和修改，而不脱离本发明的范围和精神。因此，本发明的范围仅由以下权利要求确定。

Claims

1.一种压电滤波器，包括：

第一能量捕获双模滤波元件，包括：

具有第一和第二主表面的第一压电基片；

设置在第一主表面上的两个分隔电极；

设置在第二主表面上并且面对分隔电极的公共电极；和

设置在或邻接于第一压电基片的第一和第二主表面二者的边缘的终端电极，每个终端电极与两个分隔电极中的一个及公共电极连接；和

第二能量捕获双模滤波元件包括：

具有第一和第二主表面的第二压电基片；

设置在第一主表面上的两个分隔电极；

设置在第二主表面上并且面对分隔电极的公共电极；和

设置在或邻接于第一和第二主表面二者的边缘的终端电极，每个终端电极与两个分隔电极中的一个及公共电极连接；

其中所述第一滤波元件的分隔电极中的一个与所述第二滤波元件的分隔电极中的一个相互电连接，

其中在每个第一和第二压电基片的边缘上提供有未极化部分，并且每个所述第一和第二压电基片具有一个产生能量捕获振动的振动区，每个振动区的一些部分位于未极化部分中，和

其中位于所述第一滤波元件的未极化部分中的振动区的部分的面积与所述第一滤波元件的整个振动区的面积的比率不同于位于所述第二滤波元件的未极化部分中的振动区的部分的面积与所述第二滤波元件的整个振动区的面积的比率。

2.根据权利要求1所述的压电滤波器，其特征在于所述第一滤波元件上的分隔电极彼此对立，并且其对立方向相对于第一压电基片的端面倾斜一个角度θ₁，和所述第二滤波元件上的分隔电极彼此对立，并且其对立方向相对于第二压电基片的端面倾斜一个角度θ₂，角度θ₁和角度θ₂彼此不同。

3.根据权利要求1所述的压电滤波器，其特征在于第一压电基片和第二压电基片具有相同的外形，并且第一压电基片中未极化部分占据的面积与第二压电基片中未极化部分占据的面积彼此不同。

4.一种压电滤波器，包括：

第一滤波元件，包括：

具有第一和第二主表面的第一基片；

设置在第一主表面上的两个分隔电极；

设置在第二主表面上的并且面对分隔电极的公共电极；和

第二滤波元件，包括：

具有第一和第二主表面的第二基片；

设置在第一主表面上的两个分隔电极；

设置在第二主表面上的并且面对分隔电极的公共电极；和

其中在每个第一和第二基片的边缘上提供有未极化部分，并且所述每个第一和第二滤波元件具有一个产生能量捕获振动的振动区，每个振动区的一些部分位于未极化部分中，和

5.根据权利要求4所述的压电滤波器，其特征在于所述第一滤波元件上的分隔电极彼此对立，并且其对立方向相对于第一基片的端面倾斜一个角度θ₁，和所述第二滤波元件上的分隔电极彼此对立，并且其对立方向相对于第二基片的端面倾斜一个角度θ₂，角度θ₁和角度θ₂彼此不同。

6.根据权利要求4所述的压电滤波器，其特征在于第一和第二基片具有相同的外形，并且第一基片中未极化部分占据的面积与第二基片中未极化部分占据的面积彼此不同。