CN1283002A - 片状压电滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有多个能陷型压电滤波器、并有效地使在通带以外区域中不必要的寄生成分最小化的片状压电滤波器。在片状压电滤波器中,其上分别设置有第一和第二能陷型压电滤波器部分的第一和第二压电基片相互层叠,并且通过垫片相互分开。还有,将第一和第二外壳基片各自层叠在第一和第二压电基片上。在垫片中设置用于防止第一和第二压电基片振动干扰的第一腔体。第一腔体的面积大于分别形成在第一和第二压电基片的外部表面上的第二和第三腔体的面积。

Description

片状压电滤波器

本发明涉及一种片状压电滤波器，它具有多个压电滤波器部分电气连接的电路配置。更具体地说，本发明涉及一种片状压电滤波器，它具有多个压电基片中的每一个上都设置有一个能陷(energy-trap)型压电滤波器部分的配置。

在诸如手携式电话之类的移动通信设备的中频分级滤波器中，使用能陷型压电滤波器。正如其它的电子元件那样，这种类型的压电滤波器也需要配置为片状元件，以使得能够进行表面安装。

在第10-335976号日本未审查专利公告中揭示了这种类型的压电滤波器。图7和8示出这种传统的压电滤波器。

压电滤波器50具有相互层叠，并通过垫片58相互分开的第一压电基片51和第二压电基片52。在第一和第二压电基片51和52中的每一个上都设置有能陷型压电滤波器部分。还有，将一对谐振电极53a和53b设置在第一压电基片的上表面上，并将公共电极(图中未示)相对于其正反表面安排在谐振电极53a和53b的反面。谐振电极53a和53b以及公共电极使能陷型压电滤波器具备以厚度扩展模式进行振动。

在第二压电基片52的上表面上设置公共电极53c。类似于第一压电基片51，将一对谐振电极(图中未示)相对于其正反表面安排在公共电极53c的反面。这对电极和公共电极53c限定了第二能陷型压电滤波器部分。

在垫片58中设置开口58a，以防止能陷型压电滤波器部分的振动干扰。还有，通过垫片57和59，分别将封闭基片60和61叠加在第一和第二压电基片51和52的外部主表面上。

垫片57和59分别具有开口57a和开口59a。设置开口57a和59a以限定防止能陷型第一和第二压电滤波器部分振动干扰的腔体。具体地说，如图8所示，设置有第一腔体X、第二腔体Y和第三腔体Z。第一腔体X设置在第一和第二压电基片1和2之间。第二腔体Y连同垫片57设置于第一压电基片51的上部。第三腔体Z连同垫片59设置于第二压电基片52的下部中。腔体X、Y和Z的尺寸相同。

将上述能陷型压电滤波器用作为带通滤波器，它需要降低衰减一频率特性中不必要的寄生成份。

但是，能陷型压电滤波器常常在接近通带的区域中产生大的寄生成份。

为了解决上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种片状压电滤波器，它具有多个能陷型滤波器部分，并且有效地使不必要的寄生成份最小化，由此达到极好的通带特性。

根据本发明的一个较佳实施例，片状压电滤波器包含：其上设置有第一能陷型压电滤波器部分的第一压电基片，其上设置有第二能陷型压电滤波器部分的第二压电基片，叠加在第一压电基片和第二压电基片之间，并且具有开口以限定为防止第一能陷型压电滤波器部分和第二能陷型压电滤波器部分的振动干扰而安排的第一腔体的垫片，层叠在第一压电基片的与其上层叠有垫片的表面相对的表面上，以限定为防止第一压电滤波器部分的振动干扰而安排的第二腔体的第一封闭基片，和层叠在第二压电基片的与其上层叠有垫片的表面相对的表面上，以限定为防止第二压电滤波器部分的振动干扰而安排的第三腔体的第二封闭基片。在上述较佳实施例中，第一腔体的面积大于第二腔体和第三腔体中每一个的面积。

如上所述，第一和第二压电基片分别具有第一和第二能陷型压电滤波器部分。将这些基片层叠，以在它们之间限定第一腔体。同样地，将封闭基片各自地层叠在第一和第二压电基片的外部主表面上，以限定第二和第三腔体。第一腔体的面积最好大于第二和第三腔体中每一个的面积。根据这种配置，有效地使不必要的寄生成份减小，并最小化。

由此，放大第一腔体的面积使得片状压电滤波器能够产生比由传统的片状压电滤波器产生的好得多的滤波器特性。

根据本发明的另一个较佳实施例的片状压电滤波器还包含第一和第二垫片，它们是通过将上述垫片沿厚度方向分割而产生的，以及设置在第一垫片和第二垫片之间，并且没有开口的隔离基片。在这种情况下，隔离基片减小了第一和第二压电滤波器部分之间的干扰，由此基本上能够使不必要的寄生成份最小化。

根据本发明再一个较佳实施例的片状压电滤波器最好包含第一压电滤波器部分和第二压电滤波器部分通过中间电容性部分加以电气连接的电路配置，以及设置在第一压电基片和第二压电基片中至少一个上的中间电容性部分。在这种情况下，第一和第二压电基片沿厚度方向层叠。因此，其中通过中间电容性部分彼此相连的多个压电滤波器的电路配置乃作为小的独立元件加以配置。

同样，在根据本发明较佳实施例的上述片状压电滤波器中，中间电容性部分可以设置有一对通过第一压电基片和第二压电基片相对于其正反表面彼此相对的电极。

如上所述，中间电容性部分设置在第一和第二压电基片中的至少一个之上。即，将中间电容性部分设置在同样设置有压电滤波器部分的同一基片上。所以，在中间电容性部分和压电滤波器部分的温度特性之间有非常小的差别，由此，提供了整个片状压电滤波器的稳定的温度特性。

此外，在根据本发明较佳实施例的片状压电滤波器中，第一压电滤波器部分和第二压电滤波器部分中的每一个都可以包含：一对设置在每一个第一压电基片和第二压电基片的主表面之一的谐振电极以及通过这对谐振电极和第一压电基片和第二压电基片之一相对于其正反表面彼此相对的诸公共电极。

另外，在根据本发明的较佳实施例的片状压电滤波器中，如此层叠第一压电基片和第二压电基片，从而使第一压电滤波器部分和第二压电滤波器部分中的诸公共电极在内部彼此相互面对。在这种情况下，诸公共电极均连接到地电位，以便于第一和第二压电滤波器之间彼此相对。因此，在第一和第二压电滤波器之间的容性浮动得以显著减小，由此提供极好的滤波器特性。

从下面参照附图，对本发明较佳实施例的描述，将使本发明的其它面貌、特征、要素和优点变得明朗起来。

图1是根据本发明第一较佳实施例的片状压电滤波器的截面图；

图2是根据本发明第一较佳实施例的片状压电滤波器的分解透视图；

图3是说明图1所示第一较佳实施例中第一压电基片上设置的诸电极的透视图；

图4A是设置在第一压电基片上的电路图；

图4B是设置在第二压电基片上的电路图；

图5是示出根据第一较佳实施例和传统片状压电滤波器的片状压电滤波器的衰减-频率特性曲线图；

图6是根据本发明第二较佳实施例的片状压电滤波器的截面图；

图7是传统片状压电滤波器的截面图；和

图8是传统片状压电滤波器的分解透视图。

下面将对较佳实施例进行描述，以进一步说明本发明。

图1是根据本发明第一较佳实施例的片状压电滤波器的截面图。图2是根据本发明第一较佳实施例的片状压电滤波器的分解透视图。

片状压电滤波器最好包含第一基片1和第二基片2，它们每一个都最好基本上是矩形的。较好地，第一和第二压电基片1和2中每一个都由压电陶瓷(诸如锆钛酸盐基(titanate zirconate group)陶瓷材料)、压电单晶(诸如水晶)或者其它适当的材料制成。当第一和第二压电基片1和2由压电陶瓷制成时，它们沿厚度方向极化。

在第一压电基片1上，设置了第一压电滤波器部分。类似地，将第二压电滤波器部分设置在第二压电基片2上。或者第一压电滤波器部分或者第二压电滤波器部分均为以厚度垂直振荡模式进行振动的能陷型的类型。还有，将中间电容性部分设置在第一和第二压电基片1和2中的每一个上。

图3是第一压电基片的透视图。图中的下部是设置在第一压电基片1下表面上的电极的投影图。在第一压电基片1的上表面上，设置有一对谐振电极3a和3b。将谐振电极3a和3b设置在上表面的大致中心区域，以便通过预定的间隔彼此相对。还有，将公共电极3c设置在第一压电基片1的下表面上，以便与谐振电极3a和3b相对。

将谐振电极3a通过导电连接部分4a连接到延伸电极5a。将延伸电极5a延伸到第一压电基片1的外围表面1a。将谐振电极3b通过导电连接部分4b连接到作为延伸电极共用的电容电极5b。电容电极5b延伸到与外围表面1a相对的外围表面1b。

在第一压电基片1的下表面上，通过各个导电连接部分4c和4d将公共电极3c连接到延伸电极5c和5d。沿着第一压电基片1的各个外围表面1a和1b设置延伸电极5c和5d。还通过导电连接部分4e将公共电极3c连接到电容电极5e。电容电极5e的相反的表面通过第一压电基片1与电容电极5b的正表面相对，由此构成电容部分。

图4A示出第一压电基片1的电路配置。

将第一压电滤波器6a和中间电容性部分6b设置在第一压电基片1上。较好地，第一压电滤波器6a包含谐振电极3a和3b以及公共电极3c。较好地，中间电容性部分6b包含电容电极5b和5e。

回头参照图1和2，较好地，第二压电基片2和第一压电基片1一样，只是它是上下颠倒过来的。相应地，如图4B所示，第二压电基片2具有能陷型的第二压电滤波器6c和中间电容性部分6d。

对于第二压电基片2上的电极(它对应于图2所示的第一压电基片1的电极)，使用一样的标号，并且省略了对它们的详细的描述。

现在，参照图2。在本发明的第一较佳实施例的片状压电滤波器中，层叠第一和第二压电基片1和2(沿它们的厚度方向)，并通过垫片8和粘剂彼此加以相连。因此，第一和第二压电滤波器部分的公共电极3c向内面对。

较好地，垫片8在其大致中心部分具有基本上为矩形的开口，后者限定了第一腔体8a。在第一压电基片1的上部，即，在与层叠有垫片8一面的相对的表面上，层叠上第一外壳基片10，并通过垫片7黏性地加以结合。类似地，通过垫片9将第二外壳基片11层叠在第二压电基片2的下表面上。垫片7和9中的每一个都在其大致中心部分具有开口。如图1和2所示，垫片7中的开口提供了第二腔体7a，垫片9中的开口提供了第三腔体9a。

第一外壳基片10和垫片7限定了第一封闭基片。同样地，第二外壳基片11和垫片9限定了第二封闭基片。为了制造垫片7到9中的每一个，可以使用树脂结构材料，或者可以施加粘剂以成为平面形状，或者可以使用其它适当的方法。还有，代替设置垫片7和9，可以在第一和第二外壳基片10和11中的每一个的内部主表面上设置凹部。即，代替第一和第二外壳基片10和11，可以将各自具有凹部的封闭基片用于提供第二和第三腔体7a和9a。

作为第一较佳实施例的片状压电滤波器的特征，第一腔体8a的面积大于第二和第三腔体7a和9a的面积。例如，正如在这个较佳实施例中那样，第一到第三腔体7a到9a中每一个最好基本上都是矩形的，第一腔体8a的一侧的长度C比第二腔体7a的一侧的长度A或第三腔体9a的一侧的长度B更长。但是，第一和第二腔体7a和9a的尺寸可以一样，或者相互不同。还有，第一到第三腔体7a到9a中的每一个都不限于基本上是矩形，而可以是基本上为圆形或具有其它适当的形状。

由此，在第一较佳实施例的片状压电滤波器中，第一腔体8a的面积大于第二和第三腔体7a和9a的面积，从而减小了通带以外区域中不必要的寄生成份。发明人通过进行实验，核实上述情况。

进行实验，以减小在本申请的相关技术部分描述的传统片状压电滤波器51中通带以外面积中的寄生成份。结果发现，当第一腔体大于第二和第三腔体中的每一个时，不必要的寄生成份明显减少。

下面，将对用于核实本发明的较佳实施例能够使不必要的寄生成份减小和最小化的实验中的实际的例子进行描述。

对于第一和第二压电基片1和2的每一个，基片由锆钛酸盐基陶瓷制成，其尺寸大致上为3．45mm×3．1mm×0．2mm(厚度)。在每一个基片的中心部分，设置上每一个尺寸都大致上为0．40mm×1．00mm的谐振电极，以便插入一大约0．20mm的间隔，并在相对的表面上设置尺寸大致上是1．40mm×0．77mm的公共电极。还有，作为对应于垫片8的垫片，提供环氧基粘剂，以使在固化后的厚度大约为0．2mm。为了提供第一腔体8a，在对应于垫片8的垫片中的中心部分设置尺寸大约为2．2mm×2．5mm的矩形开口。

对于第一和第二封闭基片中的每一个，使用由钛酸镁材料制成、并且尺寸为大约3．45mm×3．1mm×0．5mm(厚度)的绝缘基片。在绝缘基片的内表面上，设置尺寸为2．0mm×2．0mm×0．10mm(深度)的、基本上为正方形的凹部。结果，提供了对应于第二和第三腔体7a和9a。

为了比较，制造传统的片状压电滤波器，用于实验目的，以便和第一较佳实施例一样，例外的只是第一、第二和第三腔体的尺寸都是2．0mm×2．0mm。

图5中，由实线示出根据第一较佳实施例的片状压电滤波器的衰减一频率特性，而传统片状压电滤波器的则用虚性表示。

正如图5所示，很显然，由箭头S表示的，在传统的片状压电滤波器中产生的寄生成份是显著的，而在第一较佳实施例的片状压电滤波器中产生的寄生成份则明显减小。

如上所述，根据本发明的较佳实施例，第一腔体的面积大于第二和第三腔体的面积，由此有效地使通带以外区域中不必要的寄生成份减小。不必要的寄生成份是由于下面的原因而如上所述地减小的。

寄生成份是由上下压电基片的寄生振荡干扰引起的。因此，如在第一较佳实施例中，当第一腔体的面积增加时，第一和第二压电滤波器部分之间的干扰就减小。此外，由于上下外壳基片一侧的腔体小于第一腔体，故不必要的寄生成份得以有效抑制。

图6是根据本发明第二较佳实施例的片状压电滤波器21的截面图。在片状压电滤波器21中，垫片28沿厚度方向分成第一垫片28a和第二垫片28b。在第一和第二垫片28a和28b之间层叠隔离基片23。隔离基片23不具有开口。第二较佳实施例的其它部分最好和根据本发明的第一较佳实施例的片状压电滤波器的情况一样。

在第二较佳实施例中，隔离基片23设置在第一和第二压电基片和2之间，以将对应于第一较佳实施例中的第一腔体的腔体沿厚度方向分为腔体28c和28d。在这种配置中，类似于第一较佳实施例，通过设置面积大于每一个第二和第三腔体7a和9a的面积的第一腔体(被分为腔体28c和28d)，使通带以外区域内的寄生成份明显减少。

在第一和第二较佳实施例中，将中间电容性部分各自设置在第一和第二压电基片1和2中。但是，本发明可以适用于不具有中间电容性部分的片状压电滤波器。

还有，在第一和第二较佳实施例中，最好设置以厚度垂直振荡模式振动的能陷型类型的压电滤波器部分。但是，可以设置诸如厚度滑动模式之类的其它振荡模式。

虽然已经揭示了本发明的较佳实施例，但是，各种试图实现这里所揭示原理的模式都在下面权利要求的范围以内。因此，应该知道，本发明的范围是由所附的权利要求限定的。

Claims (25)

1．一种片状压电滤波器，其特征在于包含：

其上设置有第一能陷型压电滤波器部分的第一压电基片；

其上设置有第二能陷型压电滤波器部分的第二压电基片，所述第二压电基片层叠在所述第一压电基片上；

层叠在所述第一压电基片和第二压电基片之间，并具有限定为防止所述第一能陷型压电滤波器部分和所述第二能陷型压电滤波器部分的振动干扰而设置的第一腔体的开口的垫片；

层叠在所述第一压电基片的与其上层叠有所述垫片表面相对的表面上的第一封闭基片，用于限定为防止所述第一压电滤波器部分的振动干扰而设置的第二腔体；和

设置在第二压电基片的其上层叠有所述垫片表面相对的表面上的第二封闭基片，用于限定为防止所述第二压电滤波器部分的振动干扰而设置的第三腔体；

其中，所述第一、第二和第三腔体中的至少一个的面积不同于所述第一、第二和第三腔体中另两个的面积。

2．如权利要求1所述的片状压电滤波器，其特征在于所述第一腔体的面积大于所述第二腔体和所述第三腔体两者的面积。

3．如权利要求1所述的片状压电滤波器，其特征在于将所述垫片沿其厚度方向分割，以限定第一垫片和第二垫片。

4．如权利要求3所述的片状压电滤波器，其特征在于还包含设置在所述第一垫片和所述第二垫片之间，并且没有开口的隔离基片。

5．如权利要求1所述的片状压电滤波器，其特征在于还包含设置在所述第一压电基片和所述第二压电基片中的至少一个上的中间电容性部分。

6．如权利要求5所述的片状压电滤波器，其特征在于所述第一压电滤波器部分和所述第二压电滤波器部分通过所述中间电容性部分相互加以电气连接。

7．如权利要求6所述的片状压电滤波器，其特征在于所述中间电容性部分设置有一对电极，它们相对于其正反表面，通过所述第一压电基片和所述第二压电基片之一而彼此相对。

8．如权利要求1所述的片状压电滤波器，其特征在于所述第一压电滤波器部分和所述第二压电滤波器部分中的每一个都包含：一对设置在每一个所述第一压电基片和所述第二压电基片中的每一个的一个主表面上的谐振电极，以及通过所述这对谐振电极，和所述第一压电基片和所述第二压电基片之一相对于前后表面而彼此相对的公共电极。

9．如权利要求8所述片状压电滤波器，其特征在于如此层叠所述第一压电基片和所述第二压电基片，从而使所述第一压电滤波器部分和所述第二压电滤波器部分中所述的诸公共电极彼此向内面对。

10．如权利要求1所述的片状压电滤波器，其特征在于第一和第二基片基本上是矩形的，并且基本上具有相同的形状。

11．如权利要求1所述的片状压电滤波器，其特征在于沿所述第一和第二压电基片的厚度方向对它们进行极化。

12．如权利要求1所述的片状压电滤波器，其特征在于第一、第二和第三腔体中的每一个都基本上是矩形的。

13．一种片状压电滤波器，其特征在于包含：

其上设置有第一压电滤波器部分的第一压电基片；

其上设置有第二压电滤波器部分的第二压电基片，所述第二压电基片层叠在所述第一压电基片上；

层叠在所述第一压电基片和第二压电基片之间，并具有限定第一腔体开口的垫片；

层叠在所述第一压电基片的与其上层叠有所述垫片的表面相对的表面上的第一封闭基片，用于确定第二腔体；和

层叠在所述第二压电基片的与其上层叠有所述垫片的表面相对的表面上的第二封闭基片，用于确定第三腔体；

其中，所述第一、第二和第三腔体中至少一个的面积不同于所述第一、第二和第三腔体中另外两个的面积。

14．如权利要求13所述的片状压电滤波器，其特征在于所述第一腔体的面积大于所述第二腔体和所述第三腔体的面积。

15．如权利要求13所述的片状压电滤波器，其特征在于第一和第二压电滤波器部分是以厚度垂直振荡模式进行振动的能陷型滤波器部分。

16．如权利要求15所述的片状压电滤波器，其特征在于安排将第一、第二和第三腔体以防止所述第一和第二压电滤波器部分的振动干扰。

17．如权利要求13所述的片状压电滤波器，其特征在于沿所述垫片的厚度方向将其分割，以限定第一垫片和第二垫片。

18．如权利要求17所述的片状压电滤波器，其特征在于还包含设置在所述第一垫片和所述第二垫片之间，并且没有开口的隔离基片。

19．如权利要求13所述的片状压电滤波器，其特征在于还包含设置在所述第一压电基片和所述第二压电基片中的至少一个上的中间电容性部分，并且所述第一压电滤波器部分和所述第二压电滤波器部分通过所述中间电容性部分相互电气连接。

20．如权利要求19所述的片状压电滤波器，其特征在于所述中间电容性部分设置有一对电极，它们通过所述第一压电基片和所述第二压电基片之一，相对于其正反表面而彼此相对。

21．如权利要求13所述的片状压电滤波器，其特征在于所述第一压电滤波器部分和所述第二压电滤波器部分包含：一对设置在每一个所述第一压电基片和所述第二压电基片中的一个主表面上的谐振电极，以及通过所述这对谐振电极和所述第一压电基片和所述第二压电基片中的一个，相对于正反表面而彼此相对的诸公共电极。

22．如权利要求21所述的片状压电滤波器，其特征在于如此层叠所述第一压电基片和所述第二压电基片，从而使所述第一压电滤波器部分和所述第二压电滤波器部分中的所述公共电极彼此向内面对。

23．如权利要求13所述的片状压电滤波器，其特征在于第一和第二基片基本上是矩形的，并且基本上具有相同的形状。

24．如权利要求13所述的片状压电滤波器，其特征在于沿第一和第二压电基片的厚度方向极化。

25．如权利要求13所述的片状压电滤波器，其特征在于第一、第二和第三腔体中的每一个都基本上是矩形的。

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