DE4005184C2

DE4005184C2 -

Info

Publication number: DE4005184C2
Application number: DE4005184A
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Kittaka; Akira Ando; Hiroshi Nagaokakyo Kyoto Jp Tamura
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1992-12-03
Also published as: JPH02219313A; US5057801A; JPH07109971B2; DE4005184A1

Description

Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Filter vom Energieeinfangtyp, insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem monolithischen Filterbau stein, der mit einer Oberschwingung der Dickenausdehnungs-Schwingungs mode arbeitet.

Zur Erläuterung des Standes der Technik soll bereits hier auf Fig. 1 und 2 der Zeichnung Bezug genommen werden.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Beispiels eines her kömmlichen piezoelektrischen Filterbausteins, der als Energiefalle arbeitet (Energieeinfangtyp). Bei dem Filterbaustein 1, im folgenden kurz Filter bezeichnet, sind Elektroden 3 und 4 in vorgegebenem Abstand zueinander auf der Oberfläche eines Substrats 2 aus piezoelektrischer Keramik ausgebil det, das in Richtung seiner Dicke polarisiert wurde, und eine gemeinsame Elektrode 5 ist so auf der Unterseite des Substrats 2 angeordnet, daß sie im Grundriß mit den Elektroden 3 und 4 überlappt. Der Filterbaustein 1 wird als Filter betrieben, indem eine der Elektroden 3 und 4 als Eingangselektrode und die andere als Ausgangselektrode verwendet wird, während die gemein same Elektrode 5 mit Masse verbunden ist.

Bei dem Filterbaustein 1 wird ein frequenzselektives Filter durch ein einziges Element gebildet, das in zwei Schwingungsmoden, nämlich den in Fig. 1 durch gestrichelte Linien dargestellten Moden A und S, der Grundmode der Dickenausdehnungs-Schwingung (im folgenden als Dehnungsschwingung be zeichnet) arbeitet.

Damit die Energie der Grundmode der Dehnungsschwingung in dem platten förmigen Substrat 2 eingefangen werden kann, darf die effektive Poissonzahl σ des das Substrat 2 bildenden Materials nicht kleiner sein als 1/3. Wenn ein Material des Pb(Zr,Ti)O₃-Systems als Material mit einer solchen Poissonzahl verwendet wird, so muß eine Zusammensetzung in der Nähe der morphotro pen Phasengrenze (M.P.B. für "morphotropic phase boundary") gewählt wer den, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Wie jedoch andererseits aus Fig. 2 hervorgeht, erhält man bei einer Mate rialzusammensetzung des Pb(Zr, Ti)O₃-Systems in der Nähe der morphotro pen Phasengrenze ein Filter, das durch einen verhältnismäßig großen elektro mechanischen Kopplungsfaktor kt, eine relativ große Dielektrizitätskonstante εr und einen verhältnismäßig kleinen mechanischen Gütefaktor Qm gekenn zeichnet ist.

Aus diesen Materialeigenschaften ergeben sich jedoch Beschränkungen bei der Wahl der elektrischen Eigenschaften wie etwa der Bandbreite, der Selek tivität oder der Anpaßimpedanz. Es ist deshalb sehr schwierig, ein Filter zu schaffen, bei dem die Bandbreite, die Selektivität, die Anpaßimpedanz und dergleichen entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck variiert wer den können.

Die Frequenz des in Fig. 1 gezeigten Filters 1 wird eingestellt, indem man das keramische Substrat 2 vor der Anbringung der Elektroden 3 bis 5 ab schleift, um die Dicke auf die Dicke eines Standardproduktes zu reduzieren. Wenn das Filter im Hochfrequenzbereich bei Frequenzen von 10 MHz oder mehr eingesetzt werden soll, muß die Dicke des Substrats auf 200 µm oder weniger reduziert werden. In diesem Fall besteht die Gefahr, daß das Substrat beim Abschleifen Risse bekommt und zerbricht. Darüber hinaus ist es äußerst schwierig, das Substrat 2 bei der Bearbeitung, beispielsweise beim Aufbringen der Elektroden, physisch zu halten. Aufgrund dieser Probleme ist bei dem Filter 1 mit dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau die Mitten-Frequenz nach oben auf etwa 10 MHz begrenzt.

In den japanischen Patentveröffentlichungen Japanese Patent Laid-Open Ga zette 85 613/1983 und 85 614/1983 wird ein monolithisches Filter aus piezoelektrischer Keramik beschrieben, bei dem mehrere Gruppen von Elek troden mit mehreren Elektroden so in mehreren Lagen in dem piezoelektri schen Substrat angeordnet sind, daß sie einander in der Richtung der Dicke des Substrats überlappen. Bei diesem piezoelektrischen Filter wird nur eine Oberschwingung der Dehnungsmode angeregt. Es ergibt sich so ein piezo elektrisches Filter vom Energieeinfangtyp, das bei hohen Frequenzen einge setzt werden kann und dessen Material eine effektive Poissonzahl von weni ger als ¹/₃ hat. Bei diesem monolithischen Filter ist jedoch der Störpegel re lativ hoch, und es ergibt sich eine Verzerrung der Wellenform.

Aus der DE 34 32 133 A1 ist ein piezoelektrisches Filter bekannt, das eine Vielzahl übereinanderliegender und durch Schichten des piezoelektrischen Materials voneinander getrenner Elektroden aufweist. Bei diesem Filter handelt es sich jedoch nicht um ein Filter vom Energieeinfangtyp, und es wird auch keine Oberschwingung der Dickenausdehnungsmode angeregt. Vielmehr wird das piezoelektrische Material mit Hilfe einer Eingangselektrodengruppe zu Volumenschwingungen angeregt, die sich durch das piezoelektrische Material ausbreiten und von einer Ausgangselektrodengruppe empfangen und wieder in ein elektrisches Signal umgesetzt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Filter der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das bei hohen Frequenzen eingesetzt werden kann und dessen Eigenschaften auf einfache Weise an den jeweiligen Anwendungszweck angepaßt werden können und das sich außerdem durch einen niedrigen Störpegel auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein piezoelektrisches Fil ter mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß sind wenigstens drei Elektrodenlagen so angeordnet, daß sie einander in Richtung der Dicke des plattenförmigen Substrats aus piezo elektrischem Material überlappen. Es werden somit wenigstens zwei zwi schen den Elektrodenlagen eingefügte Schichten des piezoelektrischen Ma terials zu Schwingungen angeregt. Folglich wird in dem plattenförmigen Substrat eine Oberschwingung der Dehnungsmode eingefangen. Aufgrund der Verwendung einer Oberschwingung der Dehnungsmode erhält man ein Filter, das in einem größeren Frequenzbereich als herkömmliche Filter eingesetzt werden kann.

Wenn bei einem mit der Grundschwingung der Dehnungsmode arbeitenden piezoelektrischen Filter ein Material des Blei-Titanat-Systems und ein Mate rial der tetragonalen Form des Blei-Titanat-Zirkonat-Systems verwendet wird, kann die Energie nicht eingefangen werden. Das erfindungsgemäße Fil ter hat dagegen einen Aufbau, wie er in der US-49 18 350 beschrieben wird. Aufgrund dieses Aufbaus läßt sich ein piezoelek trisches Filter vom Energieeinfangtyp auch dann erhalten, wenn ein Material mit einer Zusammensetzung verwendet wird, bei dem bisher kein Energie einfang durch Frequenzherabsetzung erreicht werden konnte. Erfindungsge mäß wird somit ein für Hochfrequenzanwendungen geeignetes Filter geschaf fen, dessen Material eine niedrigere Dielektrizitätskonstante aufweist.

Bei Verwendung eines Materials mit einer effektiven Poissonzahl von weniger als 1/3 ergibt sich ein mittlerer elektromechanischer Kopplungsfaktor kt, eine niedrige Dielektrizitätskonstante εr und ein hoher mechanischer Güte faktor Qm. Folglich ist es möglich, das Durchlaßband zu verengen, so daß man auf einfache Weise ein schmalbandiges Filter für Hochfrequenzanwendungen erhält.

Weiterhin wird bei dem erfindungsgemäßen Filter nicht nur das eigentliche Schwingungsgebiet des Substrats, sondern auch das Gebiet in der Umgebung des Schwingungsgebietes der Polarisationsbehandlung unterzogen. Hierdurch wird eine wesentliche Verringerung der Störeffekte erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Schnitt durch ein Beispiel eines herkömmlichen Filters;

Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Materialzusammensetzung des Pb(Zr, Ti)O₃-Systems und den Materialeigenschaften;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Filter gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 eine Explosionsdarstellung ungebrannter Keramikschichten, und der Elektrodenanordnungen hierauf für das Filter gemäß Fig. 3;

Fig. 5A den Frequenzgang des Filters gemäß Fig. 3;

Fig. 5B den Frequenzgang eines Filters mit dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau, bei dem ein Gebiet in der Umgebung des Schwingungs gebietes nicht polarisiert ist;

Fig. 6 einen Schnitt durch ein Filter gemäß einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 einen Schnitt durch ein Filter gemäß einem dritten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 8 einen Schnitt durch ein Filter gemäß einem vierten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 9 einen Schnitt durch ein Filter gemäß einem fünften Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 einen Schnitt zur Erläuterung eines Filters gemäß einem sech sten Ausführungsbeispiel, bei dem mehrere Filterelemente auf einem gemeinsamen Substrat gebildet sind;

Fig. 11 einen Schnitt durch ein mit einer dritten Oberschwingung ar beitendes Filter gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 12 eine Explosionsdarstellung eines Filters gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 13A den Frequenzgang eines Filters mit dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau, bei dem PbTiO₃ als piezoelektrisches Material verwen det wird; und

Fig. 13B den Frequenzgang eines Filters mit dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau, bei dem ein Gebiet in der Umgebung des Schwingungs gebietes nicht polarisiert ist.

Gemäß Fig. 3 weist ein Filter 11 zwei getrennte Elektroden 13a und 13b auf der oberen Oberfläche eines plattenförmigen Substrat 12 aus einem piezo elektrischen Material des Pb(Zr, Ti)O₃-Systems auf. Eine Erdungselektrode 14 ist so auf der unteren Oberfläche des Substrats 12 angeordnet, daß sie den getrennten Elektroden 13a und 13b jenseits des Substrats gegenüber liegt. Zusätzlich ist eine Elektrode 15 so im Inneren des Substrats mit den Elektroden 13a, 13b und der Elektrode 14 überlappt. Es werden somit insgesamt drei Elektrodenlagen 13, 14 und 15 gebildet, wobei die Elektrodenlage 13 in zwei getrennte Elektroden 13a und 13b aufgeteilt ist.

Das plattenförmige Substrat 12 ist in Richtung der in Fig. 3 gezeigten Pfeile polarisiert. Im einzelnen sind piezoelektrische Keramikschichten 12a und 12b oberhalb und unterhalb der Elektrode 15 im Inneren des Substrats 12 gegensinnig in Richtung ihrer Dicke polarisiert. Die Gebiete außerhalb des Grundrisses der Elektrodenlagen 13 bis 15 sind dagegen einheitlich in Rich tung der Dicke polarisiert.

Folglich wird in den zwischen den Elektrodenlagen 13 bis 15 eingefügten Keramikschichten 12a und 12b eine zweite Oberschwingung der Dehnungs mode eingeschlossen, indem die Elektrode 13a als Eingangsklemme und die Elektrode 13b als Ausgangsklemme geschaltet und die Elektrode 14 auf der Unterseite des Substrats geerdet wird. Es wird somit ein Filter vom Energie einfangtyp geschaffen, das in zwei Moden, nämlich in der A-Mode und der S- mode (Fig. 1) arbeitet.

Bei dem Filter 11 gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird in dem plattenförmigen Substrat 12 die zweite Oberschwingung der Deh nungsmode eingefangen. Somit erhält man auf einfache Weise ein Filter, das in einem höheren Frequenzbereich eingesetzt werden kann als ein her kömmliches Filter mit einer einzigen Substrat-Platte gleicher Dicke. Wie wei terhin aus der nachfolgenden Beschreibung von Versuchsbeispielen sowie aus der US-49 18 350 hervorgeht, kann die zweite Oberschwingung der Dehnungsmode auch dann eingefangen werden, wenn ein Material mit einer effektiven Poissonzahl von weniger als ¹/₃ verwendet wird. Infolgedessen können unterschiedliche Eigenschaften des Filters 11 erreicht werden, ohne daß die Wahl dieser Eigenschaften durch die Anforde rungen an das Material des Substrats 12 eingeschränkt wird.

Nachfolgend soll ein spezielles Beispiel eines Versuchs mit einem Filter ge mäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden. Gemäß Fig. 4 werden erste und zweite ungebrannte Keramikschichten (Grün schichten) 21 und 22 vorbereitet, die nach dem Sintern jeweils eine Dicke von 200 µm haben und jeweils Pb{(Zr_0,38Ti_0,52(Mn_1/3Nb_2/3)_0,01}O₃ als eine Komponente enthalten. Eine Elektrodenpaste wird auf die obere Ober fläche der ersten Grünschicht 21 aufgetragen, um Elektrodenbereiche 13a und 13b und Leiterbahnen 16a und 16b zu bilden. (In der nachfolgenden Be schreibung sollen der Einfachheit halber die mit Elektrodenpaste bedeckten Flächenbereiche und die später hieraus gebildeten Elektroden mit den glei chen Bezugszeichen bezeichnet werden.) Weiterhin wird Elektrodenpaste auf die obere Oberfläche der zweiten Grünschicht 22 aufgetragen, um eine Elek trode 15 und eine Leiterbahn 17 zu bilden. Auf der unteren Oberfläche der zweiten Grünschicht 22 wird Elektrodenpaste zur Bildung einer Elektrode 14 und einer Leiterbahn 18 aufgetragen. Anschließend werden die ersten und zweiten Grünschichten 21 und 22 übereinandergelegt und nach Druck ausübung in Richtung ihrer Dicke gesintert, so daß sich die in Fig. 3 gezeig te Struktur ergibt. Danach wird eine positive Spannung an die Elektrode 14 und eine negative Spannung an die getrennten Elektroden 13a und 13b ange legt, und das gesamte plattenförmige Substrat 12 wird einheitlich in der durch den Pfeil P in Fig. 3 angegebenen Weise polarisiert. Weiterhin wird eine negative Spannung an die Elektroden 13a und 13b und an die Elektrode 14 auf der unteren Oberfläche angelegt, und eine positive Spannung wird an die innere Elektrode 15 angelegt, so daß die piezoelektrischen Keramik schichten 12a und 12b zwischen den Elektrodenlagen 13 bis 15 durch eine Polarisationsbehandlung in den durch die Pfeile in Fig. 3 angegebenen Rich tungen polarisiert werden. Es ergibt sich ein Filterbaustein 11 mit einer Kan tenlänge von 3,5 mm × 3,5 mm und einer Dicke von 400 mm. Das Ergebnis ei ner Messung des Frequenzgangs dieses Filterbausteins ist in Fig. 5A gezeigt. Die Elektroden 14 und 15 haben Abmessungen von 1,5 mm × 1,5 mm, und die getrennten Elektroden 13a und 13b haben Abmessungen von 0,7 mm × 1,5 mm.

Wie aus Fig. 5A hervorgeht, hat das Filter eine Mitten-Frequenz von 10 MHz, obgleich die Dicke des Bauelements 400 µm beträgt. Die effektive Pois sonzahl σ des oben beschriebenen piezoelektrischen Materials Pb{Zr_0,38Ti_0,52(Mn_1/3Nb_2/3)_0,10}O₃ ist kleiner als ¹/₃. Zum Vergleich zeigt Fig. 5B den Frequenzgang eines Filterbausteins, der exakt den glei chen Aufbau wie der Filterbaustein gemäß Fig. 3 aufweist, mit der Ausnah me, daß ein Gebiet in der Umgebung des eigentlichen Schwingungsgebietes nicht polarisiert wurde.

Ein Vergleich der Fig. 5A und 5B zeigt, daß durch die Polarisationsbe handlung des Gebietes in der Umgebung des Schwingungsgebietes die Stör effekte oder Streuresonanzen wesentlich verringert werden.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch ein Filter 21 gemäß einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung. Bei dem Filter 21 ist die im Inneren des Substrats 12 gebildete Elektrodenlage 15 in zwei getrennte Elektroden 15a und 15b aufgeteilt. Die Elektroden 15a und 15b liegen in einer gemeinsamen Ebene und liegen den Elektroden 13a und 13b gegenüber. Die piezoelektri schen Keramikschichten 12a und 12b beiderseits der getrennten Elektroden 15a und 15b sind gegensinnig polarisiert, wobei die Polarisationseinrichtungen jeweils denen in Fig. 3 entgegengesetzt sind. Generell können die Keramik schichten 12a und 12b wahlweise in der in Fig. 3 gezeigten Art oder in der in Fig. 6 gezeigten Art polarisiert werden.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch ein Filter 31 gemäß einem dritten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung. Bei dem Filter 31 ist die untere Elektrodenlage 14 auf der unteren Oberfläche des plattenförmigen Substrats 12 in zwei ge trennte Elektroden 14a und 14b aufgeteilt. Die Elektrodenlagen 13 und 15 auf der Oberseite und der Unterseite des Substrats 12 werden somit jeweils durch getrennte Elektroden 14a und 14b aufgeteilt. Die Elektrodenlagen 13 und 15 auf der Oberseite und der Unterseite des Substrats 12 werden somit jeweils durch getrennte Elektroden 13a und 13b bzw. 14a und 14b gebildet, wäh rend die innere Elektrodenlage 15 als einheitliche Elektrode ausgebildet ist. Bei dem Filter 31 sind die getrennten Elektroden 14a und 14b auf der unte ren Oberfläche des Substrats über eine elektrische Leitung miteinander ver bunden und auf Masse geschaltet. Die Wirkungsweise des Filters 31 ähnelt somit derjenigen des Filters 11 nach dem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch ein Filter 41 gemäß einem vierten Ausfüh rungsbeispiel. Bei dem Filter 41 sind jeweils getrennte Elektroden 13a, 13b und 14a und 14b auf der Oberseite und der Unterseite des Substrats 12 ausgebil det. Die Keramikschichten 12a und 12b sind gleichsinnig polarisiert. Bei die sem Ausführungsbeispiel ist somit das gesamte Substrat einheitlich polari siert, so daß bei der Herstellung nur eine einzige Polarisationsbehandlung er forderlich ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die einander auf den entgegengesetz ten Oberflächen des Substrats gegenüberliegenden Elektroden 13a und 14a gemeinsam als Eingangselektroden geschaltet, und die Elektroden 13b und 14b werden gemeinsam als Ausgangselektroden geschaltet. Die innere Elek trode 15 ist über die in Fig. 8 als gestrichelte Linie dargestellte Leiterbahn 17 (Fig. 4) mit Masse verbunden.

Die elektrische Verbindung der zusammengehörenden Elektroden13a und 14a bzw. 13b und 14b kann durch außerhalb des Substrats 12 verlaufende Leitungsdrähte oder über leitende Strukturen auf der Oberfläche des Substrats erfolgen. Dies gilt sinngemäß auch für die nachfolgend beschriebe nen Ausführungsbeispiele.

Fig. 9 zeigt ein Filter 51 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Das Substrat 12 des Filters 51 ist einheitlich in Richtung seiner Dicke polarisiert, und die beiden Elektrodenlagen auf der oberen und der unteren Oberfläche des Substrats werden jeweils durch eine einzige Elektrode 13 bzw. 14 gebil det. Die innere Elektrodenlage 15 ist in zwei Elektroden 15a und 15b aufge teilt. Im Betrieb dient die Elektrode 15a als Eingangselektrode und die Elek trode 15b als Ausgangselektrode. Die Elektroden 13 und 14 sind miteinander verbunden und geerdet.

Während bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen auf einem ein zelnen Substrat-Körper 12 jeweils nur ein einziges Filterelement ausgebildet ist, besteht auch die Möglichkeit, zwei oder mehrere Filterelemente 60a und 60b auf einem gemeinsamen plattenförmigen Substrat 12 anzuordnen und kaskadenförmig miteinander zu verbinden, wie in Fig. 10 am Beispiel eines Filters 61 gezeigt ist. Jedes der Filterelemente 60a und 60b in Fig. 10 hat den bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Aufbau.

Fig. 11 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel ein Filter 71, bei dem mit der dritten Oberschwingung gearbeitet wird. Bei diesem Filter sind zwei jeweils durch eine einzige Elektrode 72 bzw. 73 gebildete Elektrodenlagen im Inne ren des plattenförmigen Substrats 12 angeordnet, so daß drei abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen polarisierte Keramikschichten zwischen den Elektrodenlagen gebildet werden. In ähnlicher Weise kann auch ein Filter geschaffen werden, das mit der vierten oder einer höheren Oberschwingung arbeitet, indem eine entsprechend größere Anzahl von Elektroden im Inne ren des Substrats angeordnet wird.

Fig. 12 zeigt eine Explosionsdarstellung, die der Darstellung in Fig. 4 ent spricht und ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung illustriert.

Gemäß Fig. 12 wird in gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbei spiel eine erste Grünschicht 21 präpariert und mit Elektrodenpaste auf ihrer oberen Oberfläche versehen, so daß getrennte Elektroden 13a und 13b und Leiterbahnen 16a und 16b für den Anschluß der Elektroden gebildet werden. Auf der unteren Oberfläche der zweiten Grünschicht 22 wird Elektrodenpa ste zur Bildung der Elektrode 14 und der Leiterbahn 18 aufgetragen. Inso weit stimmen die Schritte zur Herstellung des Filters mit dem anhand der Fig. 4 erläuterten Verfahren überein.

Auch die weiteren Herstellungsschritte entsprechen dem anhand der Fig. 4 erläuterten Verfahren, mit Ausnahme der Elektrodenkonfiguration auf der oberen Oberfläche der zweiten Grünschicht 22. Bei dem achten Ausführungs beispiel wird die Elektrodenpaste so auf die obere Oberfläche der zweiten Grünschicht 22 aufgetragen, daß mehrere streifenförmige Elektrodenberei che 91 gebildet werden, die sich von einer Kante 22a der Grünschicht aus zur gegenüberliegenden Kante 22b erstrecken, ohne die letztere Kante zu er reichen. Der Grund für diese Anordnung besteht darin, daß die streifenförmi gen Elektrodenbereiche 91 mit den Anschluß-Leiterbahnen 16a, 16b und 18 überlappen würden, wenn sie über die Elektroden 13 und 14 hinaus zu der Kante 22b verlängert würden, so daß unnötige oder unerwünschte Schwin gungen erzeugt würden. Die Länge der Elektrodenbereiche 91 ist deshalb so gewählt, daß sie nicht mit den Leiterbahnen 16a, 16b und 18 überlappen. Die streifenförmigen Elektrodenbereiche 91 entsprechen der Elektrode 15 in Fig. 4. Bei dem achten Ausführungsbeispiel bilden die streifenförmigen Elektrodenbereiche 91 zusammen eine einzige Elektrode. Die getrennten Elektroden 13a und 13b sowie die Elektrode 14 können bei diesem Ausfüh rungsbeispiel auf einfache Weise so positioniert werden, daß die mit der in neren Elektrode überlappen. Selbst wenn ein gewisser Versatz der Elektro den auftritt, bleibt die Fläche konstant, auf der sich die Elektroden 13a und 13b und die Elektrode 14 im Grundriß mit den streifenförmigen inneren Elektrodenbereichen 91 überlappen. Folglich wird die Ausrichtung der Elek troden 13a, 13b und 14 in bezug auf die innere Elektrode 91 vereinfacht.

Während bei dem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel die streifenför migen Elektrodenbereiche 91 geradlinig verlaufen, können diese Elektro denbereiche auch einen gekrümmten Verlauf haben. Auch die Richtung, in der sich die Elektrodenbereiche 91 erstrecken, ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise können die streifenförmigen Elektrodenbereiche 91 auch in einer anderen Richtung von der Kante 22a ausgehen oder in einer geeigneten Richtung von einer der anderen Kanten 22c oder 22d ausgehen.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Pb(Zr, Ti)O₃-Sy stem als piezoelektrisches Material verwendet. Das plattenförmige Substrat des Filters kann jedoch auch durch ein Material des Blei-Titanat-Systems ge bildet werden. Fig. 13A zeigt den Frequenzgang eines Filters mit dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau, bei dem das Substrat aus dem Material des Blei-Tita nat-Systems gebildet wird. Zum Vergleich ist in Fig. 13B der Frequenzgang eines Filters gezeigt, das ebenfalls den in Fig. 3 gezeigten Aufbau aufweist und bei dem ebenfalls das Blei-Titanat-System als piezoelektrisches Material verwendet wird, bei dem jedoch das Gebiet in der Umgebung des Schwin gungsgebietes keiner Polarisationsbehandlung unterzogen wurde.

Ein Vergleich der Fig. 13A und 13B läßt erkennen, daß auch bei Verwen dung dieses piezoelektrischen Materials eine wirksame Unterdrückung von Störeffekten erreicht wird, wenn das Gebiet außerhalb des Schwingungsge bietes in der in Fig. 3 gezeigten Weise polarisiert wird.

Claims

1. Piezoelektrisches Filter vom Energieeinfangtyp, mit

- einem plattenförmigen Substrat (12) aus piezoelektrischem Material und
- Elektrodenlagen (13, 14, 15; 72, 73; 91), die so angeordnet sind, daß sie einander unter Zwischenfügung von Schichten (12a, 12b) des piezoelektrischen Materials in Richtung der Dicke des Substrats überlappen,
- wobei wenigstens eine der Elektrodenlagen mehrere getrennte, in einer gemeinsamen Ebene liegende Elektroden (13a, 13b; 14a, 14b; 15a, 15b) bildet, von denen wenigstens eine (13a; 14a; 15a) eine Eingangsklemme und wenigstens eine andere Elektrode (13b; 14b; 15b) derselben Elektrodenlage eine Ausgangsklemme bildet,

dadurch gekennzeichnet, daß

- wenigstens drei Elektrodenlagen vorhanden sind, so daß eine Oberschwingung der Dickenausdehnungs-Mode des piezoelektrischen Materials anregbar ist, und
- ein außerhalb des Schwingungsgebietes, in dem sich die Elektroden überlappen, liegendes und dieses Schwingungsgebiet umgebendes Gebiet des Substrats (12) einheitlich in Richtung der Dicke des Substrats polarisiert ist.

2. Filter nach Anspruch 1, bei dem die zwischen den Elektrodenlagen lie genden Schichten (12a, 12b) des piezoelektrischen Materials abwechselnd in entgegengesetzter Richtung in Richtung ihrer Dicke polarisiert sind.

3. Filter nach Anspruch 1, bei dem die zwischen den Elektrodenlagen lie genden Schichten (12a, 12b) des piezoelektrischen Materials in derselben Richtung polarisiert sind.

4. Filter nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das piezoelek trische Material eine solche effektive Poissonzahl aufweist, daß es nicht zum Einfang der Energie der Grundschwingung der Dickenausdehnungs-Mode durch Herabsetzung der Resonanzfrequenz geeignet ist.

5. Filter nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine der nicht in getrennte Elektroden zur Bildung der Eingangs- und Ausgangsklemmen geteilten Elektrodenlagen durch eine Vielzahl in vorgegebenem Abstand zu einander angeordneter streifenförmiger Elektrodenbereiche (91) gebildet wird.

6. Filter nach Anspruch 5, bei dem die streifenförmigen Elektrodenberei che (91) geradlinige Streifen sind.