DE10036216A1 - Piezoelektrischer Chip-Filter - Google Patents
Piezoelektrischer Chip-FilterInfo
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Abstract
Ein piezoelektrisches Chip-Filter weist eine Vielzahl an energiebegrenzenden Filtern auf und minimiert unnötige Störkomponenten in Bereichen, die keine Durchlassbereiche sind, auf wirksame Weise. Bei dem piezoelektrischen Chip-Filter werden erste und zweite piezoelektrische Substrate, auf denen jeweils erste und zweite energiebegrenzende piezoelektrische Filterabschnitte ausgebildet sind, über einander geschichtet und über einen Abstandhalter voneinander getrennt. Ferner sind erste und zweite Gehäusesubstrate einzeln auf oberen und unteren Bereichen der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate geschichtet. In dem Abstandhalter ist ein erster Hohlraum so ausgebildet, dass Interferenz von Schwingungen des ersten und des zweiten piezoelektrischen Substrats verhindert wird. Die Fläche des ersten Hohlraums ist größer als die Fläche des jeweiligen zweiten und dritten Hohlraums, die jeweils auf den äußeren Flächen der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate ausgebildet sind.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Chip-Filter mit einer
Schaltungskonfiguration, bei der eine Vielzahl an piezoelektrischen Filterabschnitten
elektrisch verbunden sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen
piezoelektrischen Chip-Filter mit einer Konfiguration, bei der eine Vielzahl an
piezoelektrischen Substraten jeweils darauf gebildete energiebegrenzende
piezoelektrische Filterabschnitte aufweist.
Bei einem Zwischenfrequenzetagenfilter einer mobilen Kommunikationsvorrichtung
wie z. B. ein mobiles Telefongerät wird ein piezoelektrischer Filter einer
energiebegrenzenden Art eingesetzt. Wie bei anderen elektronischen Bauteilen ist es
erforderlich, dass der piezoelektrische Filter dieser Art auch als Chipbauteil, das die
Oberflächenmontage ermöglicht, ausgebildet wird.
Ein beispielhafter piezoelektrischer Filter der beschriebenen Art wird in der
japanischen ungeprüften Patentanmeldungsschrift Nr. 10-335976 offenbart. Fig. 7
und 8 zeigen den herkömmlichen piezoelektrischen Filter.
Ein piezoelektrischer Filter 50 weist ein erstes piezoelektrisches Substrat 51 und ein
zweites piezoelektrisches Substrat 52 auf, die übereinander geschichtet und über einen
Abstandhalter 58 voneinander getrennt sind. Auf dem ersten wie auch auf dem
zweiten piezoelektrischen Substrat 51 bzw. 52 ist jeweils ein energiebegrenzender
piezoelektrischer Filterabschnitt ausgebildet. Ferner ist auf der obenliegenden
Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats 51 ein Paar Resonanzelektroden 53
bzw. 53b ausgebildet, und an den Resonanzelektroden 53a bzw. 53b ist bezüglich der
vorderen und hinteren Stirnseiten derselben gegenüber den Resonanzelektroden 53a
und 53b eine (nicht dargestellte) gemeinsame Elektrode vorgesehen. Die
Resonanzelektroden 53a bzw. 53b sowie die gemeinsame Elektrode bilden den
energiebegrenzenden piezoelektrischen Filterabschnitt, der in einer
Dickenausdehnungsart schwingt.
Auf der obenliegenden Oberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats 52 ist eine
gemeinsame Elektrode 53c ausgebildet. Ähnlich dem ersten piezoelektrischen
Substrat 51 ist an der gemeinsamen Elektrode 53c bezüglich der vorderen und
hinteren Stirnseiten gegenüberliegenden Position ein Paar (nicht dargestellter)
Resonanzelektroden ausgebildet. Das Paar Elektroden und die gemeinsame Elektrode
53c bilden einen zweiten energiebegrenzenden piezoelektrischen Filterabschnitt.
In dem Abstandhalter 58 ist eine Öffnung 58a ausgebildet, um Interferenz der
Schwingungen des energiebegrenzenden piezoelektrischen Filterabschnitts zu
verhindern. Ferner sind über Abstandhalter 57 begrenzende Substrate 60 bzw. 61
jeweils auf den äußeren Hauptflächen der ersten und zweiten piezoelektrischen
Substrate 51 und 52 geschichtet.
Die Abstandhalter 57 bzw. 59 weisen jeweils eine Öffnung 57a bzw. 59a auf. Die
Öffnungen 57a bzw. 59a sind zur Ausbildung von Hohlräumen angeordnet, welche
eine Interferenz der Schwingungen des ersten und zweiten piezoelektrischen
Filterabschnitts der energiebegrenzenden Art verhindern. Im Einzelnen werden wie in
Fig. 8 gezeigt ein erster Hohlraum X, ein zweiter Hohlraum Y sowie ein dritter
Hohlraum Z gebildet. Der erste Hohlraum X ist zwischen dem ersten und dem zweiten
piezoelektrischen Substrat 1 bzw. 2 ausgebildet. Der zweite Hohlraum Y ist mit dem
Abstandhalter 57 auf einem oberen Teil des ersten piezoelektrischen Substrats 51
ausgebildet. Der dritte Hohlraum Z ist mit dem Abstandhalter 59 in einem unteren
Teil des zweiten piezoelektrischen Substrats 52 ausgebildet. Die Hohlräume X, Y und
Z weisen dieselbe Größe auf.
Der beschriebene energiebegrenzende piezoelektrische Filter wird als Bandfilter
benutzt, der zur Verringerung unnötiger Störkomponenten der
Dämpfungsfrequenzeigenschaften erforderlich ist.
Der energiebegrenzende piezoelektrische Filter erzeugt jedoch in nahe an
Durchlassbereichen liegenden Bereichen häufig große Störkomponenten.
Zur Lösung der obengenannten Problematik liegt eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, einen piezoelektrischen Chip-Filter zu schaffen, der eine Vielzahl an
energiebegrenzenden Filterabschnitten aufweist und unnötige Störkomponenten
wirksam verringert, wodurch gute Durchlasseigenschaften realisiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst ein
piezoelektrischer Chip-Filter Folgendes: ein erstes piezoelektrisches Substrat, worauf
ein erster energiebegrenzender piezoelektrischer Filterabschnitt gebildet wird, ein
zweites piezoelektrisches Substrat, worauf ein zweiter energiebegrenzender
piezoelektrischer Filterabschnitt gebildet wird, ein zwischen dem ersten
piezoelektrischen Substrat und dem zweiten piezoelektrischen Substrat geschichteter
Abstandhalter mit einer Öffnung zur Ausbildung eines ersten Hohlraums, um
Interferenz der Schwingungen des ersten energiebegrenzenden piezoelektrischen
Filterabschnitts und des zweiten energiebegrenzenden piezoelektrischen
Filterabschnitts zu verhindern, ein erstes auf einer Oberfläche des ersten
piezoelektrischen Substrats geschichtetes energiebegrenzendes Substrat, das der
Oberfläche gegenüberliegt, auf der der Abstandhalter geschichtet ist, um einen
zweiten Hohlraum auszubilden, um eine Interferenz der Schwingungen des ersten
piezoelektrischen Filterabschnitts zu verhindern, und ein zweites auf einer Oberfläche
des zweiten piezoelektrischen Substrats geschichtetes piezoelektrisches Substrat, das
der Oberfläche gegenüberliegt, auf der der Abstandhalter geschichtet ist, um einen
dritten Hohlraum zur Verhinderung der Interferenz von Schwingungen des zweiten
piezoelektrischen Filterabschnitts zu verhindern. In der oben beschriebenen
bevorzugten Ausführung ist die Fläche des ersten Hohlraums größer als die Fläche des
zweiten und des dritten Hohlraums.
Wie vorstehend beschrieben weisen die ersten und zweiten piezoelektrischen
Substrate jeweils erste und zweite energiebegrenzende piezoelektrische
Filterabschnitte auf. Diese Substrate sind geschichtet, um dazwischen den ersten
Hohlraum auszubilden. Die begrenzenden Substrate sind zudem einzeln an äußeren
Hauptflächen der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate geschichtet, um den
zweiten und ritten Hohlraum auszubilden. Die Fläche des ersten Hohlraums ist
vorzugsweise größer als die Fläche des jeweils zweiten und dritten Hohlraums. Nach
dieser Konfiguration werden unnötige Störkomponenten effektiv verringert und
minimiert.
Somit kann bei Vergrößerung der Fläche des ersten Hohlraums der piezoelektrische
Chipfilter Filtereigenschaften aufweisen, die viel besser als die des herkömmlichen
piezoelektrischen Chipfilters sind.
Ein piezoelektrischer Chipfilter nach einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen
Ausführung umfasst weiterhin erste und zweite Abstandhalter, die durch Trennen des
eingangs erwähnten Abstandhalters in Dickenrichtung erzeugt werden, und ein
Trennsubstrat, das zwischen dem ersten Abstandhalter und dem zweiten Abstandhalter
vorgesehen ist und keine Öffnung aufweist. In diesem Fall verringert das
Trennsubstrat die Interferenz zwischen den ersten und zweiten piezoelektrischen
Filterabschnitten, wodurch unnötige Störkomponenten im Wesentlichen minimiert
werden können.
Ein piezoelektrischer Chip-Filter nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung
umfasst vorzugsweise eine Schaltungskonfiguration, wobei der erste piezoelektrische
Filterabschnitt und der zweite piezoelektrische Filterabschnitt über einen
Zwischenkapazitätsabschnitt miteinander elektrisch verbunden sind, sowie einen auf
mindestens einem der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate vorgesehenen
Zwischenkapazitätsabschnitt. In diesem Fall verringert das Trennsubstrat die
Interferenz zwischen den ersten und zweiten piezoelektrischen Filterabschnitten,
wodurch unnötige Störkomponenten im Wesentlichen minimiert werden können.
Ein piezoelektrischer Chip-Filter nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung
umfasst vorzugsweise eine Schaltungskonfiguration, wobei der erste piezoelektrische
Filterabschnitt und der zweite piezoelektrische Filterabschnitt über einen
Zwischenkapazitätsabschnitt miteinander elektrisch verbunden sind, sowie einen auf
mindestens einem der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate vorgesehenen
Zwischenkapazitätsabschnitt. In diesem Fall sind die ersten und zweiten
piezoelektrischen Substrate in der Dickenrichtung geschichtet. Daher ist die
Schaltungskonfiguration, bei der die vielen piezoelektrischen Filter über den
Zwischenkapazitätsabschnitt miteinander verbunden sind, als kleines, unabhängiges
Bauteil konfiguriert.
Ferner kann bei dem beschriebenen erfindungsgemäßen piezoelektrischen Filter nach
den bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungen der Zwischenkapazitätsabschnitt
mit einem Paar bezüglich der vorderen und hinteren Stirnseiten gegenüberliegender
Elektroden mittels eines der ersten oder zweiten piezoelektrischen Substrate
ausgebildet werden.
Wie im Vorstehenden beschrieben wird der Zwischenkapazitätsabschnitt auf
mindestens einem der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate ausgebildet. Das
heißt, der Zwischenkapazitätsabschnitt wird auf demselben Substrat, auf dem auch der
piezoelektrische Filterabschnitt gebildet ist, ausgebildet. Daher entstehen keine großen
Unterschiede zwischen dem Temperaturverhalten des Zwischenkapazitätsabschnitts
und des piezoelektrischen Filterabschnitts, wodurch auf dem gesamten
piezoelektrischen Chip-Filter stabilisierte Temperatureigenschaften erreicht werden
können.
Ferner kann bei dem piezoelektrischen Chip-Filter nach den bevorzugten
erfindungsgemäßen Ausführungen sowohl der erste als auch der zweite
piezoelektrische Filterabschnitt jeweils ein Paar an einer der Hauptflächen jeweils des
ersten bzw. zweiten piezoelektrischen Substrats ausgebildeter Resonanzelektroden
sowie gemeinsame sich bezüglich der vorderen und hinteren Stirnseiten
gegenüberliegende Elektroden mittels des Paars Resonanzelektroden und eines der
ersten bzw. zweiten piezoelektrischen Substrate aufweisen.
Weiterhin sind bei dem piezoelektrischen Chip-Filter nach den bevorzugten
erfindungsgemäßen Ausführungen das erste piezoelektrische Substrat und das zweite
piezoelektrische Substrat so geschichtet, dass die in dem ersten piezoelektrischen
Filterabschnitt und dem zweiten piezoelektrischen Filterabschnitt befindlichen
gemeinsamen Elektroden innerwärts zugewandt sind. In diesem Fall sind die
gemeinsamen Elektroden so mit Erdpotentialen verbunden, dass sie sich zwischen
dem ersten und zweiten piezoelektrischen Filter gegenüber liegen. Die
Potentialfreiheit zwischen dem ersten und dem zweiten piezoelektrischen Filter wird
daher wesentlich verringert, was zu ausgezeichneten Filtereigenschaften führt.
Fig. 1 ist eine Querschnittansicht eines piezoelektrischen Chip-Filters nach einer
erfindungsgemäßen ersten Ausführung;
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen
Chip-Filters nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung von an einem ersten
piezoelektrischen Substrat bei der ersten Ausführung nach Fig. 1 gebildeten
Elektroden,
Fig. 4A ist eine schematische Darstellung einer an dem ersten piezoelektrischen
Substrat gebildeten Schaltung,
Fig. 4B ist eine schematische Darstellung einer an einem zweiten piezoelektrischen
Substrat gebildeten Schaltung,
Fig. 5 ist eine Grafik, die die Dämpfungsfrequenzeigenschaften des piezoelektrischen
Chip-Filters nach der ersten bevorzugten Ausführung sowie eines herkömmlichen
piezoelektrischen Chip-Filters zeigt;
Fig. 6 ist eine Querschnittansicht eines piezoelektrischen Chip-Filters nach einer
zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung,
Fig. 7 ist eine Querschnittansicht des herkömmlichen piezoelektrischen Chip-Filters
und
Fig. 8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des herkömmlichen
piezoelektrischen Chip-Filters.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungen zur weiteren Erläuterung der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 1 ist eine Querschnittansicht eines piezoelektrischen Chip-Filters nach einer
ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung. Fig. 2 ist eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht des piezoelektrischen Chip-Filters nach
der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung.
Der piezoelektrische Chip-Filter weist vorzugsweise ein erstes Substrat 1 und zweites
Substrat 2 auf, die jeweils vorzugsweise eine im Wesentlichen rechteckige Form
besitzen. Jedes der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate 1 bzw. 2 ist
vorzugsweise aus einer piezoelektrischen Keramik, wie z. B. einem keramischen
Material der Titanat-Zirkonat-Gruppe, oder einem piezoelektrischen Einkristall wie
z. B. Kristall, oder aus einem anderen geeigneten Material hergestellt. Bei Fertigung
der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate 1 bzw. 2 aus der piezoelektrischen
Keramik werden sie in Dickenrichtung polarisiert.
An dem ersten piezoelektrischen Substrat 1 wird ein erster piezoelektrischer
Filterabschnitt gebildet. Analog wird an dem zweiten piezoelektrischen Substrat 2 ein
zweiter piezoelektrischer Filterabschnitt gebildet. Entweder der erste oder der zweite
piezoelektrische Filterabschnitt ist als energiebegrenzende Art ausgeführt, der in einer
dickenvertikalen Schwingungsart schwingt. Ferner ist an jedem der ersten und zweiten
piezoelektrischen Substrate 1 bzw. 2 ein Zwischenkapazitätsabschnitt gebildet.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des ersten piezoelektrischen Substrats 1. Der
untere Teil der Abbildung stellt eine projizierte Ansicht der an der unteren Fläche des
ersten piezoelektrischen Substrats 1 ausgebildeten Elektroden dar.
An der obenliegenden Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats 1 ist ein Paar
Resonanzelektroden 3a bzw. 3b gebildet. Die Resonanzelektroden 3a bzw. 3b sind so
in einem etwa mittigen Bereich der obenliegenden Oberfläche vorgesehen, dass sie
sich über einen vorgegebenen Spalt gegenüberliegen. Ferner ist an der unteren
Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats 1 eine gemeinsame Elektrode 3c so
vorgesehen, dass sie den Resonanzelektroden 3a bzw. 3b gegenüberliegt.
Die Resonanzelektrode 3a ist über einen leitenden Verbindungsabschnitt 4a mit einer
Zusatzelektrode 5a verbunden. Die Zusatzelektrode 5a ist hin zu einer Umfangsfläche
1a des ersten piezoelektrischen Substrats 1 verlängert. Die Resonanzelektrode 3b ist
über einen leitenden Verbindungsabschnitt 4b mit einer Kapazitätselektrode 5b
verbunden, die als Zusatzelektrode gemeinsam benutzt wird. Die Kapazitätselektrode
5b erstreckt sich zu einer Umfangsfläche 1b, die der Umfangsfläche 1a
gegenüberliegt.
An der unteren Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats 1 ist die
gemeinsame Elektrode 3c mittels jeweiliger leitender Verbindungsabschnitte 4c bzw.
4d mit Zusatzelektroden 5c bzw. 5d verbunden. Die Zusatzelektroden 5c bzw. 5d sind
entlang den jeweiligen Umfangsflächen 1a bzw. 1b des ersten piezoelektrischen
Substrats 1 gebildet. Die gemeinsame Elektrode 3c ist auch über einen leitenden
Verbindungsabschnitt 4e mit einer Kapazitätselektrode 5e verbunden. Die hintere
Fläche der Kapazitätselektrode 5e liegt über das erste piezoelektrische Substrat 1 der
vorderen Fläche der Kapazitätselektrode 5b gegenüber, wodurch der
Kapazitätsabschnitt gebildet wird.
Fig. 4a zeigt eine Schaltungskonfiguration des ersten piezoelektrischen Substrats 1.
Ein erster piezoelektrischer Filter 6a und ein Zwischenkapazitätsabschnitt 6b sind an
dem ersten piezoelektrischen Substrat 1 ausgebildet. Der erste piezoelektrische Filter
6a umfasst vorzugsweise die Resonanzelektroden 3a bzw. 3b und die gemeinsame
Elektrode 3c. Der Zwischenkapazitätsabschnitt 6b umfasst vorzugsweise die
Kapazitätselektrode 5b bzw. 5e.
Es wird wieder auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Das zweite piezoelektrische
Substrat 2 ist mit Ausnahme der Tatsache, dass es kopfüber ausgebildet ist, dem ersten
piezoelektrischen Substrat 1 vorzugsweise gleich. Dementsprechend weist wie in Fig.
4B dargestellt das zweite piezoelektrische Substrat 2 einen zweiten piezoelektrischen
Filter 6c der energiebegrenzenden Art sowie einen Zwischenkapazitätsabschnitt 6d
auf.
Bei Elektroden an dem zweiten piezoelektrischen Substrat 2, die denen des ersten
piezoelektrischen Substrats 1 nach Fig. 2 entsprechen, werden dieselben
Bezugszeichen benutzt, und auf eine eingehende Beschreibungen wird verzichtet.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Bei dem piezoelektrischen Chip-Filter
gemäß der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung sind die ersten und
zweiten piezoelektrischen Substrate 1 bzw. 2 in ihrer Dickenrichtung geschichtet und
über einen Abstandhalter 8 und mittels Kleber miteinander verbunden. Die
gemeinsamen Elektroden des ersten und zweiten piezoelektrischen Filterabschnitts
zeigen daher nach innen.
Der Abstandhalter 8 weist ungefähr in seiner Mitte vorzugsweise eine im
Wesentlichen rechteckige Öffnung auf, die einen ersten Hohlraum 8a bildet. In einem
oberen Bereich des ersten piezoelektrischen Substrats 1, nämlich auf der Fläche, die
der Seite, an dem der Abstandhalter 8 geschichtet ist, gegenüberliegt, ist ein erstes
Gehäusesubstrat 10 über einen Abstandhalter 7 klebenderweise geschichtet. Auf
ähnliche Weise ist ein zweites Gehäusesubstrat 11 über einen Abstandhalter 9 auf der
unteren Oberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats 2 geschichtet. Jeder der
Abstandhalter 7 bzw. 9 ungefähr in etwa seiner Mitte eine Öffnung auf. Wie aus den
Fig. 1 und 2 ersichtlich bildet die Öffnung im Abstandhalter 7 einen zweiten
Hohlraum 7a und die Öffnung im Abstandhalter 9 einen dritten Hohlraum 9a.
Das erste Gehäusesubstrat 10 und der Abstandhalter 7 bilden ein erstes begrenzendes
Substrat. Ferner bilden das zweite Gehäusesubstrat und der Abstandhalter 9 ein
zweites begrenzendes Substrat. Zur Ausbildung eines jeweiligen Abstandhalters 7 bis
9 kann ein Harzrahmenmaterial verwendet werden, oder es kann ein Klebstoff
aufgetragen und ausgehärtet werden, um eine plane Form zu erhalten, oder es können
andere geeignete Verfahren verwendet werden. Ferner kann anstatt des Bildens der
Abstandhalter 7 bzw. 9 ein konkaver Abschnitt an der inneren Hauptfläche des
jeweiligen ersten bzw. zweiten Gehäusesubstrats 10 bzw. 11 vorgesehen werden. Das
heißt, anstatt der ersten und zweiten Gehäusesubstrate 10 bzw. 11 können jeweils den
konkaven Abschnitt aufweisende begrenzende Substrate zum Ausbilden der zweiten
und dritten Hohlräume 7a bzw. 9a verwendet werden.
Als Merkmal des piezoelektrischen Chip-Filters nach der ersten bevorzugten
Ausführung ist die Fläche des ersten Hohlraums 8a größer als die jeweilige Fläche des
zweiten bzw. dritten Hohlraums 7a bzw. 9a. Nach dieser bevorzugten Ausführung
weist z. B. jeder der ersten bis dritten Hohlräume 7a bis 9a eine im Wesentlichen
rechteckige Form auf, wobei eine Länge C einer der Seiten des ersten Hohlraums 8a
länger als entweder eine Länge A einer der Seiten des zweiten Hohlraums 7a oder eine
Länge B einer der Seiten des dritten Hohlraums 9a ist. Ferner ist jeder der ersten bis
dritten Hohlräume 7a bis 9a nicht auf die im Wesentlichen rechteckige Form
beschränkt, sondern kann im Wesentlichen kreisförmig oder von anderer geeigneter
Form sein.
Somit ist bei dem piezoelektrischen Chip-Filter nach der ersten bevorzugten
Ausführung die Fläche des ersten Hohlraums 8a größer als die jeweilige Fläche des
zweiten bzw. dritten Hohlraums 7a bzw. 9a; wodurch unnötige Störkomponenten in
den Bereichen, die keine Durchlassbereiche darstellen, verringert werden. Der
Erfinder hat das Vorstehende durch die Durchführung von Experimenten
nachgewiesen.
Die Experimente wurden zwecks Verringerung der Störkomponenten in den
Bereichen, die keine Durchlassbereiche darstellen, bei dem in dem Abschnitt
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK dieser Anmeldung beschriebenen
herkömmlichen piezoelektrischen Chip-Filter 51 durchgeführt. Als Ergebnis wurde
festgestellt, dass unnötige Störkomponenten wesentlich verringert werden, wenn der
erste Hohlraum größer als jeder der zweiten und dritten Hohlräume ist.
Nachstehend folgt eine eingehend Beschreibung praktischer Experimente zum
Nachweis, dass die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung die
unnötigen Störkomponenten verringern und minimieren können.
Bei jedem der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate 1 bzw. 2 ein Substrat,
das aus der Keramik der Titanat-Zirkonat-Gruppe besteht und Abmessungen von etwa
3,45 mm × 3,1 mm × 0,2 mm (Dicke) aufweist. In der Mitte jedes Substrats wurden
Abmessungen von jeweils 0,40 mm × 1,00 mm aufweisende Resonanzelektroden so
ausgebildet, dass ein Spalt von 0,20 mm sandwichförmig umschlossen wurde, und es
wurde auf der gegenüberliegenden Fläche eine gemeinsame Elektrode mit einer Größe
von etwa 1,40 mm × 0,77 mm vorgesehen. Ferner wurde als Abstandhalter
entsprechend dem Abstandhalter 8 ein Klebstoff der Epoxidgruppe so aufgebracht,
dass er nach dem Aushärten eine Stärke von etwa 0,2 mm aufwies. Zum Ausbilden
des ersten Hohlraums 8a wurde in der Mitte des Abstandhalter entsprechend dem
Abstandhalter 8 eine rechteckige Öffnung mit einer Größe von etwa 2,2 mm × 2,5 mm
vorgesehen.
Bei jedem der ersten und zweiten begrenzende Substrate wurde ein Isoliersubstrat aus
einem Titanatmagnesiummaterial mit einer Abmessung von etwa 3,45 mm × 3,1 mm ×
0,5 mm (Dicke) eingesetzt. In einer Innenfläche des Isoliersubstrats wurde ein im
Wesentlichen quadratischer Konkavbereich mit einer Abmessung von etwa 2,0 mm ×
2,0 mm × 0,10 mm (Tiefe) ausgebildet. Dadurch wurden Hohlräume entsprechend den
zweiten und dritten Hohlräumen 7a bzw. 9a gebildet.
Zum Vergleich wurde zu experimentellen Zwecken ein herkömmlicher
piezoelektrischer Chip-Filter so hergestellt, dass er mit Ausnahme der Tatsache, dass
alle der ersten, zweiten und dritten Hohlräume eine Größe von etwa 2,0 mm × 2,0 mm
aufwiesen, der ersten Ausführung gleich war.
In Fig. 5 werden Dämpfungsfrequenzeigenschaften des piezoelektrischen Chip-Filters
nach der ersten bevorzugten Ausführung durch eine ununterbrochene Linie dargestellt,
während Dämpfungsfrequenzeigenschaften des herkömmlichen piezoelektrischen
Chip-Filters durch eine gestrichelte Linie dargestellt werden.
Wie aus FIG S. ersichtlich ist, sind bei dem herkömmlichen piezoelektrischen Chip-
Filter erzeugte Störkomponenten wie durch einen Pfeil S angegeben bemerkbar,
während in dem piezoelektrischen Chip-Filter gemäß der ersten bevorzugten
Ausführung die Störkomponenten wesentlich verringert werden.
Wie vorstehend beschrieben ist gemäß den bevorzugten erfindungsgemäßen
Ausführungen die Fläche des ersten Hohlraums größer als die jeweilige Fläche des
zweiten bzw. dritten Hohlraums, wodurch unnötige Störkomponenten in Bereichen,
die keine Durchlassbereiche darstellen, wirksam verringert werden. Die unnötigen
Störkomponenten werden wie oben beschrieben aus den nachstehend beschriebenen
Gründen verringert.
Die Störkomponenten werden durch Interferenz der Störschwingungen der oberen und
unteren piezoelektrischen Substrate verursacht. Wie bei der ersten bevorzugten
Ausführung wird daher bei Zunahme einer Fläche des ersten Hohlraums die
Interferenz zwischen den ersten und zweiten piezoelektrischen Filterabschnitten
verringert. Ferner werden, da die Hohlräume an den Seiten der oberen und unteren
Gehäusesubstrate kleiner als der erste Hohlraum sind, die unnötigen Störkomponenten
wirksam entstört.
Fig. 6 zeigt eine Querschnittansicht eines piezoelektrischen Chip-Filters 21 gemäß
einer zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung. Bei dem
piezoelektrischen Chip-Filter 21 wird ein Abstandhalter 28 in Dickenrichtung in einen
ersten Abstandhalter 28a und einen zweiten Abstandhalter 28b unterteilt. Zwischen
dem ersten und zweiten Abstandhalter 28a bzw. 28b ist ein Trennsubstrat 23
geschichtet. Das Trennsubstrat 23 weist keine Öffnung auf. Sonstige Abschnitte der
zweiten bevorzugten Ausführung sind vorzugsweise die gleichen wie bei dem
piezoelektrischen Chip-Filters nach der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen
Ausführung.
In der zweiten bevorzugten Ausführung ist das Trennsubstrat 23 zwischen dem ersten
und zweiten piezoelektrischen Substrat 1 und 2 angeordnet, um einen dem ersten
Hohlraum der ersten bevorzugten Ausführung entsprechenden Hohlraum in
Dickenrichtung in Hohlräume 28c bzw. 28d zu unterteilen. Bei dieser Konfiguration
können ähnlich der ersten bevorzugten Ausführung Störkomponenten in Bereichen,
die keine Durchlassbereiche darstellen, wesentlich verringert werden, indem der erste
Hohlraum (der in die Hohlräume 28c bzw. 28d unterteilt wird) eine Fläche aufweist,
die größer als die jeweilige Fläche des zweiten und dritten Hohlraums 7a bzw. 9b ist.
In der ersten und zweiten bevorzugten Ausführung sind die
Zwischenkapazitätsabschnitte einzeln in den ersten und zweiten piezoelektrischen
Substraten 1 bzw. 2 ausgebildet. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei
einem piezoelektrischen Chip-Filter angewandt werden, der keine
Zwischenkapazitätsabschnitte aufweist.
Ferner werden in der ersten und zweiten bevorzugten Ausführung bevorzugt die
piezoelektrischen Filterabschnitte der energiebegrenzenden Art gebildet, die in einer
dickenvertikalen Schwingungsart schwingen, benutzt. Es können jedoch
piezoelektrische Filterabschnitte, die in anderen Schwingungsarten schwingen, z. B. in
einer dickengleitende Betriebsart, vorgesehen werden.
Zwar wurden bevorzugte Ausführungen der Erfindung offenbart, doch sollen
verschiedene Arten der Durchführung der hierin offenbarten Grundsätze innerhalb des
Schutzumfangs der folgenden Ansprüche fallen. Daher versteht sich, dass der
Schutzumfang der Erfindung nicht beschränkt werden soll, solange in den Ansprüchen
nichts Gegenteiliges dargelegt wird.
Claims (25)
1. Piezoelektrischer Chip-Filter, der Folgendes umfasst:
die Fläche des mindestens einen der ersten, zweiten und dritten Hohlräume sich von den verbleibenden zwei der ersten, zweiten und dritten Hohlräume unterscheidet.
- - ein erstes piezoelektrisches Substrat, auf dem ein erster energiebegrenzender piezoelektrischer Filterabschnitt ausgebildet ist,
- - ein zweites piezoelektrisches Substrat, auf dem ein zweiter energiebegrenzender piezoelektrischer Filterabschnitt ausgebildet ist, wobei das zweite piezoelektrische Substrat auf dem ersten piezoelektrischen Substrat geschichtet ist,
- - einen Abstandhalter, der zwischen dem ersten piezoelektrischen Substrat und dem zweiten piezoelektrischen Substrat geschichtet ist und der eine Öffnung zum Ausbilden eines ersten Hohlraums zum Verhindern von Interferenz von Schwingungen des ersten energiebegrenzenden piezoelektrischen Filterabschnitts und des zweiten energiebegrenzenden piezoelektrischen Filterabschnitts aufweist,
- - ein erstes begrenzendes Substrat, das auf einer Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats gegenüber der Fläche, auf der der Abstandhalter zur Ausbildung eines zweiten Hohlraums zum Verhindern von Interferenz von Schwingung des ersten piezoelektrischen Filterabschnitts geschichtet ist, geschichtet ist; und
- - ein zweites begrenzendes Substrat, das auf einer Oberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats gegenüber der Fläche, auf der der Abstandhalter zur Ausbildung eines dritten Hohlraums zum Verhindern von Interferenz von Schwingung des zweiten piezoelektrischen Filterabschnitts geschichtet ist, geschichtet ist;
die Fläche des mindestens einen der ersten, zweiten und dritten Hohlräume sich von den verbleibenden zwei der ersten, zweiten und dritten Hohlräume unterscheidet.
2. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Fläche des ersten Hohlraums größer als die Flächen sowohl des zweiten
Hohlraums als auch des dritten Hohlraums ist.
3. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstandhalter in seiner Dickenrichtung unterteilt ist, um einen ersten
Abstandhalter und einen zweiten Abstandhalter auszubilden.
4. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 3, welcher weiterhin ein
Trennsubstrat umfasst, das zwischen dem ersten Abstandhalter und dem
zweiten Abstandhalter vorgesehen ist und das keine Öffnung aufweist.
5. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, welcher weiterhin einen
Zwischenkapazitätsabschnitt umfasst, der an mindestens einem des ersten
piezoelektrischen Substrats und des zweiten piezoelektrischen Substrats
vorgesehen ist.
6. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste piezoelektrische Filterabschnitt und der zweite piezoelektrische
Filterabschnitt über den Zwischenkapazitätsabschnitt miteinander elektrisch
verbunden sind.
7. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
der Zwischenkapazitätsabschnitt mit einem Paar Elektroden versehen ist, die
einander bezüglich ihrer Vorder- und Rückflächen über das erste
piezoelektrische Substrat oder das zweite piezoelektrische Substrat
gegenüberliegen.
8. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
sowohl der erste piezoelektrische Filterabschnitt als auch der zweite
piezoelektrische Filterabschnitt ein Paar Resonanzelektroden umfassen, die auf
einer Hauptfläche eines jeden des ersten piezoelektrischen Substrats und des
zweiten piezoelektrischen Substrat vorgesehen sind, sowie gemeinsame
Elektroden, die einander bezüglich der vorderen und hinteren Flächen über das
Paar Resonanzelektroden und das erste piezoelektrische Substrat oder das
zweite piezoelektrische Substrat gegenüberliegen.
9. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das erste piezoelektrische Substrat und das zweite piezoelektrische Substrat
geschichtet sind, so dass die gemeinsamen Elektroden in dem ersten
piezoelektrischen Filterabschnitt und dem zweiten piezoelektrischen
Filterabschnitt einander innerwärts zugewandt sind.
10. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten und zweiten Substrate im Wesentlichen rechteckig sind und im
Wesentlichen die gleiche Form haben.
11. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate in ihrer Dickenrichtung
polarisiert sind.
12. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der ersten, zweiten und dritten Hohlräume im Wesentlichen rechteckig
ist.
13. Piezoelektrischer Filter, der Folgendes umfasst:
- - ein erstes piezoelektrisches Substrat, auf dem ein erster piezoelektrischer Filterabschnitt ausgebildet ist,
- - ein zweites piezoelektrisches Substrat, auf dem ein zweiter piezoelektrischer Filterabschnitt ausgebildet ist, wobei das zweite piezoelektrische Substrat auf dem ersten piezoelektrischen Substrat geschichtet ist,
- - einen Abstandhalter, der zwischen dem ersten piezoelektrischen Substrat und dem zweiten piezoelektrischen Substrat geschichtet ist und der eine einen ersten Hohlraum bildende Öffnung aufweist,
- - ein erstes begrenzendes Substrat, das auf einer Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats gegenüber der Fläche, auf der der Abstandhalter zur Ausbildung eines zweiten Hohlraums geschichtet ist, geschichtet ist; und
- - ein zweites begrenzendes Substrat, das auf einer Oberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats gegenüber der Fläche, auf der der Abstandhalter zur Ausbildung eines dritten Hohlraums geschichtet ist, geschichtet ist;
14. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Fläche des ersten Hohlraums größer als die Flächen sowohl des zweiten
Hohlraums als auch des dritten Hohlraums ist.
15. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten und zweiten piezoelektrischen Filterabschnitte energiebegrenzende
Filterabschnitte sind, die in einer dickenvertikalen Schwingungsart schwingen.
16. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten, zweiten und dritten Hohlräume so angeordnet sind, dass sie eine
Interferenz der Schwingungen der ersten und zweiten piezoelektrischen
Filterabschnitte verhindern.
17. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstandhalter in seiner Dickenrichtung unterteilt ist, um einen ersten
Abstandhalter und einen zweiten Abstandhalter auszubilden.
18. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 17, welcher weiterhin ein
Trennsubstrat umfasst, das zwischen dem ersten Abstandhalter und dem
zweiten Abstandhalter vorgesehen ist und keine Öffnung aufweist.
19. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, welcher weiterhin einen
Zwischenkapazitätsabschnitt umfasst, der an mindestens einem des ersten
piezoelektrischen Substrats und des zweiten piezoelektrischen Substrats
vorgesehen ist, und wobei der erste piezoelektrische Filterabschnitt und der
zweite piezoelektrische Filterabschnitt über den Zwischenkapazitätsabschnitt
elektrisch miteinander verbunden sind.
20. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass
der Zwischenkapazitätsabschnitt mit einem paar Elektroden versehen ist, die
einander bezüglich ihrer vorderen und hinteren Flächen über das erste
piezoelektrische Substrat oder das zweite piezoelektrische Substrat
gegenüberliegen.
21. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
sowohl der erste piezoelektrische Filterabschnitt als auch der zweite
piezoelektrische Filterabschnitt ein Paar Resonanzelektroden umfassen, die auf
einer Hauptfläche eines jeden des ersten piezoelektrischen Substrats und des
zweiten piezoelektrischen Substrat vorgesehen sind, sowie gemeinsame
Elektroden, die einander bezüglich der vorderen und hinteren Flächen über das
Paar Resonanzelektroden und das erste piezoelektrische Substrat oder das
zweite piezoelektrische Substrat gegenüberliegen.
22. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass
das erste piezoelektrische Substrat und das zweite piezoelektrische Substrat
geschichtet sind, so dass die gemeinsamen Elektroden in dem ersten
piezoelektrischen Filterabschnitt und dem zweiten piezoelektrischen
Filterabschnitt einander innerwärts zugewandt sind.
23. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten und zweiten Substrate im Wesentlichen rechteckig sind und im
Wesentlichen die gleiche Form haben.
24. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate in ihrer Dickenrichtung
polarisiert sind.
25. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der ersten, zweiten und dritten Hohlräume im Wesentlichen rechteckig
ist.
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