壓電諧振器及其製造方法
2023-10-21 05:04:37 4
專利名稱：壓電諧振器及其製造方法
技術領域：
本發明一般地涉及適用於例如電視接收機的音頻濾波電路的壓電諧振器及其製造方法。本發明尤其涉及能夠通過控制連接到激勵電極的激勵引線的位置來抑制不需要的振動的壓電諧振器和製造這種壓電諧振器的方法。
在電視接收機或者類似裝置的音頻濾波電路中，將各種壓電諧振器用作頻帶濾波器。
圖14是示出這種壓電諧振器的一例的平面略圖。
壓電諧振器51包括大致上為矩形狹長的壓電基片52。壓電基片52由鋯鈦酸鉛陶瓷或者其它適合的材料製成，並沿圖14中的箭頭「P」指出的方向極化。
壓電基片52有一上表面或者頂面，在其上面設置第一和第二激勵電極53a，53b，從而以它們之間確定的縫隙相互隔開並且在其上還設置第三和第四激勵電極54a、54b，它們位於離開第一和第二激勵電極53a、53b一預定的距離處，在它們之間確定一縫隙。
第一激勵電極53a藉激勵引線55a電氣連接到端電極56。第二激勵電極53b和第三激勵電極54a通過激勵引線55b連接在一起。第四激勵電極54b藉激勵引線55c連接到端電極57。
在壓電基片52的下表面或底面上安排公共電極58，按照所謂「頂面/底面重疊」方式，相對著第一和第二激勵電極53a、53b。下面要描述的公共電極58和某些相關電極和引線具有由圖14中的虛線示出的輪廓。雖然為了看清由虛線指出的輪廓形狀或者「幻影」公共電極58是這樣描述的，使所述公共電極顯得比從第一和第二激勵電極53a，53b在底表面上的投影得到的面積大，但公共電極58實際上設計得使其沿著由激勵電極53a、53b向下投影所得到的區域的輪廓尺寸或者形態。注意，在在本申請的附圖中，為了看清用虛線描繪的外部形狀這樣描繪要被設置在底面上的任何引線和公共電極，從而使每個尺寸事實上大於其真實尺寸。
公共電極58通過接地引線59a電氣連接到接地端電極60。接地引線59b按照這樣的方式連接到接地端電極60的相對側，從而接地引線59b連接到第二公共電極61，該電極以頂面/底面重疊方式，設置得相對著第三和第四激勵電極54a、54b。
在壓電諧振器51中，第一和第二激勵電極53a、53b和相關的公共電極58確定第一濾波器部分，而激勵電極54a、54b和第二公共電極61確定第二濾波器部分。當施加輸入信號至端電極56時，第一和第二濾波器部分開始振動，從而從端電極57得到輸出信號。
由於使用壓電效應，第一和第二濾波器部分必須設計得以上述方式振動。對於諧振器51的其它部分，希望幾乎不發生任何不想要的振動。
相反，對於壓電諧振器51，激勵引線55b和接地終端電極60如此設計，從而這些部分相互重疊，而壓電基片52位於其中。另外，由於激勵引線55b和接地端電極60之間可以存在電勢差，諧振器51的一部分(設置激勵引線55b和接地端電極60的那部分)呈現諧振，導致產生不需要的振動分量。類似地，不需要的振動還可以產生在激勵引線55b和底面接地引線59a、59b相互重疊的那些部分。
在壓電諧振器中，已經熟知，希望除了那些構成公共部分的電極之外還安排引線，從而使這些引線不和壓電基片的頂面或者底面重疊。
但是，在壓電諧振器51中，僅僅安排激勵引線55b和接地引線59a、59b，從而使它們不相互重疊將導致增加不需要的振動；還有，在那些中心頻率範圍從5到8MHz用作帶通濾波器的壓電諧振器中，足夠地抑制波動或寄生振動分量的發生是困難的。
為了克服上述問題，本發明的較佳實施例提供了一種壓電諧振器，這種諧振器能夠有效地抑制不需要的波動寄生分量的產生，(否則它們依賴於激勵引線的位置而產生)，由此得到極好的濾波器特性。
根據本發明的較佳實施例，如此提供壓電諧振器和製造壓電諧振器的方法，從而諧振器包括激勵引線和接地引線，以及連接到具有第一和第二激勵電極和公共電極的公共部分的接地端電極。
更具體地說，根據本發明的較佳實施例的壓電諧振器包括壓電基片；設置在壓電基片的第一主表面上的第一和第二激勵電極，在它們之間有縫隙；連接到第二激勵電極，並分別沿壓電基片的兩個縱向邊緣設置的第一和第二激勵引線；設置在壓電基片的第二主表面上的第一公共電極，它和第一和第二激勵電極相對，而壓電基片位於它們之間；連接到第一公共電極的第一接地引線；以及設置在壓電基片的第二主表面上的接地端電極，將它連接到第一接地引線，並將它設置得和激勵引線相對，而壓電基片位於它們之間。
根據本發明的較佳實施例的上述壓電諧振器，因為第一和第二引線被安排得沿壓電基片的縱向邊緣的一部分延伸，故可有效地抑制不需要的波動，否則它在由激勵引線的振動引起的衰減特性中出現。
另外，由於激勵引線包括第一和第二激勵引線，故和接地端電極重疊的區域至少雙倍地增加，導致耦合電容增加，這產生濾波器波形的形狀因子的改善。這使得可以提供具有極好濾波器特性的壓電諧振器。
在上述壓電諧振器中，可以在所述壓電基片的第一主表面上設置第三和第四激勵電極，在它們之間有縫隙，並且離開第一和第二激勵電極一預定的距離；在壓電基片的第二主表面上可以設置第二公共電極，將它安排得面對第三和第四激勵電極而壓電基片位於它們之間；第二和第三激勵電極可經在壓電基片的第一主表面上的第一和第二激勵引線相互連接；而且第二公共電極可以經第二接地引線連接到接地端電極。
上述壓電諧振器還包括第二公共電極，將它安排得離開第一和第二激勵電極並且按照所謂的頂面/底面重疊方式設置得面對第三和第四激勵電極。因此，在其中設置有多個諧振部分的壓電濾波器中，可以有效地抑制由激勵引線的振動導致任何不需要的波動，同時改善由增加耦合電容得到的濾波波形的形狀因子，這是由於激勵引線之一(它與接地端電極按照上述的方式部分重疊)安排得具有沿壓電基片的縱向邊緣設置的第一和第二激勵引線。
本發明的較佳實施例還提供了一種製造上述壓電諧振器的方法，該方法包括下面的步驟製備一個包含多個所述壓電基片的母板；將第一和第二激勵電極、第一和第二激勵引線、第一公共電極、第一接地引線和接地端電極設置在每個壓電基片上；和沿在母板上的激勵引線，沿激勵引線的長度方向，以大體上和所述激勵引線的間距相同的間距切割所述母板。
根據上述方法，由於在備制了母板之後的步驟是簡單地將母板以和激勵引線間距大致相同的間距，還沿激勵引線的寬度方向割成多個部分，故可以容易而且可靠地提供上述壓電諧振器。
本發明的較佳實施例還提供了一種壓電諧振器，這種諧振器包括大體上呈矩形的壓電基片；設置在壓電基片的第一主表面上的第一和第二激勵電極，在它們之間形成有縫隙；連接到第二激勵電極，並且沿大致上平行於壓電基片長度方向延伸的激勵引線；設置在壓電基片的第二主表面上的第一公共電極，將它安排得經壓電基片面對第一和第二激勵電極；連接到第一公共電極的第一接地引線；連接到第一接地引線的接地端電極，將它安排得經壓電基片面對激勵引線；並且滿足表達式「0≤a≤W/4」和「b≥(3/2)t」，其中「W」是壓電基片的寬度，「t」是壓電基片的厚度，「a」是從壓電基片的一條縱向邊緣到激勵引線的距離，而「b」是當從相對於與所述基片表面相關的平面成直角的方向看時，所述激勵引線和所述接地引線之間的距離。
根據上述壓電諧振器，由於特別設定壓電基片尺寸和激勵引線位置和接地引線位置，使之滿足上述表達式(1)和(2)，故可迫使在濾波器特性中出現的不需要的寄生分量位於遠離通帶處，而與此同時有效地減少寄生分量，這又提供了具有極好濾波器特性的壓電諧振器。
在上述壓電諧振器中，可將第三和第四激勵電極設置在壓電基片的第一主表面上，在它們之間有縫隙，並且它們離開第一和第二激勵電極一預定的距離；在壓電基片的第二主表面上設置第二公共電極，將它安排得經所述壓電基片面對第三和第四激勵電極；第二和第三激勵電極可以經在壓電基片的第一主表面上的第一和第二激勵引線相互連接；而且第二公共電極可以經第二接地引線連接到接地端電極。
上述壓電諧振器還包括第二公共電極，將它設置得離開第一和第二激勵電極，並且按照所謂的頂面/底面重疊方式面對第三和第四激勵電極。因此，在設置有多個諧振部分的壓電濾波器中，將激勵引線設計得滿足上述表達式(1)和(2)。結果，如在上述壓電諧振器中那樣，出現在濾波器特性中的不需要的寄生分是被移離通帶，從而有效地減少寄生分量的強度。
從下面參照附圖對本發明的描述，本發明較佳實施例的其它特點和優點是顯而易見的。
圖1是示出根據本發明的第一實施例的壓電諧振器的平面略圖。
圖2是示出現有技術的壓電諧振器的衰減對頻率特性的略圖，用於與本發明的較佳實施例作比較。
圖3是示出根據第一較佳實施例的壓電諧振器的衰減-頻率特性的略圖。
圖4是用於解釋根據第一較佳實施例的壓電諧振器的平面略圖。
圖5是示出用於解釋製造圖4中所示的壓電諧振器的方法的模型的平面略圖。
圖6是示出根據第二較佳實施例的壓電諧振器的平面略圖。
圖7是示出現有技術的壓電諧振器的衰減一頻率特性的略圖，用於與本發明的較佳實施例進行比較。
圖8是示出第二較佳實施例的壓電諧振器的衰減-頻率特性的略圖。
圖9是用於解釋第二較佳實施例的壓電諧振器修改的平面略圖。
圖10是示出現有技術的壓電諧振器衰減-頻率特性的略圖。
圖11是示出根據圖9中所示修改的壓電諧振器的衰減-頻率特性的略圖。
圖12是示出現有技術的壓電諧振器衰減-頻率特性的略圖。
圖13是示出在形成根據本發明的第一較佳實施例的壓電諧振器以滿足表達式(1)和(2)的情況下，衰減-頻率特性的略圖。
圖14是示出現有技術壓電諧振器一例的略圖。
圖1是示出根據本發明的第一較佳實施例的壓電諧振器的略圖。
壓電諧振器1最好包括大致上為矩形的狹長的壓電基片2。壓電基片2最好由諸如鋯鈦酸鉛壓電陶瓷之類的壓電陶瓷製成，它沿圖1中箭頭P所指出的長度方向極化。這裡注意，除了壓電陶瓷之外，壓電基片2也可以由壓電單晶(諸如石英、LiTaO3或適當的材料)製成。
在壓電基片2的頂面(第一主表面)上，第一和第二激勵電極3a、3b如此設置，從而在電極3a、3b之間隔開一個縫隙。在壓電基片2相對的表面即底表面上如此設置第一公共電極4，即按所謂「頂面/底面重疊」方式 使第一公共電極4面對激勵電極3a、3b，並且壓電基片2位於它們之間。激勵電極3a、3b和第一公共電極4構成第一諧振部分，該部分利用滑動(slide)或者「剪切(shear)」振動模式。
將激勵引線5a連接到第一激勵電極3a。將激勵引線5a電氣連接到端電極6，該電極沿壓電基片2的長度方向設置在所述基片的一端。將激勵引線5b、5c連接到第二激勵電極3b。安排激勵引線5b、5c，以沿壓電基片2的兩個縱向邊緣的部分延伸。
將第三和第四激勵電極7a、7b如此安排，從而電極7a、7b藉一個縫隙相互分開，而且它們也和第一和第二激勵電極3a、3b隔開一規定的距離。按照所謂「頂面/底面重疊」方式，將第二公共電極8設置得和第三及第四激勵電極7a、7b相對，而壓電基片2位於它們之間。第三和第四激勵電極7a、7b和第二公共電極8組成第二諧振部分。
將激勵引線5b、5c連接到第三諧振部分7a。將激勵引線5d連接到第四諧振電極7b。激勵引線5d的另一端電氣連接到端電極9，該端電極9沿壓電基片2的長度方向設置在其另一端邊緣處。
在壓電基片2的底面(第二主表面)上，將接地端電極10設置在第一公共電極4和第二公共電極8之間的中心區域中。如此設置接地端電極10，使其沿壓電基片2的寬度方向延伸至壓電基片12的兩端，從而電極10部分地和激勵引線5b、5c重疊。
接地端電極10分別通過接地引線11a、11b電氣連接到公共電極4、8。
在將輸入信號施加至端電極6時，第一和第二諧振部分受到激勵而振動，從而允許輸出信號至端電極9處輸出。在這種情況下，對於此較佳實施例的壓電諧振器1，由於和接地端電極10重疊的激勵引線5b、5c分別沿壓電基片2的縱向邊緣的部分設置的事實，有效地抑制了所有不需要的波動。這一點將在下面結合較佳實施例的實例詳細地解釋。
現在，通過在鋯鈦酸鉛壓電陶瓷的壓電基片2上形成由Ag製成的各種類型的電極和引線來備制一個中心頻率約為6.5MHz的濾波器，作為根據本發明的較佳實施例的壓電諧振器1的一例。本例中的壓電基片2的尺寸為長約8mm，寬約1.2mm，厚約0.18mm。第一和第二激勵電極3a、3b以及第三和第四激勵電極7a、7b的每個電極的面積設定為大約5mm2。
為了比較的目的，根據圖14結構所示，根據現有技術的結構備制了另一個中心頻率約為6.5MHz的濾波器，除了安排激勵引線55b在沿壓電基片2的寬度方向靠近其中心的位置之外類似於上述壓電諧振1。
現有技術和按照上述方法備制的較佳實施例之例子的衰減量對頻率的特性分別示於圖2和圖3中。
從圖2顯見，在現有技術壓電諧振器中，可觀察到由箭頭「A」指出的波動，相反，在如圖3所示的較佳實施例的衰減對頻率特性中不產生波動。
相應地，比較圖2和圖3的容易理解，較佳實施例防止產生通帶波動，同時能在通帶附近的範圍中增加衰減量，該較佳實施例安排激勵引線5b、5c，從而部分地和沿壓電基片2的縱向邊緣的部分提供的接端電極10重疊。
圖2中還可以看出，在通帶附近範圍中的衰減量較少，而在由箭頭A指出的波動以外的某些部分，波形不規則，與此對照，對於本較佳實施例，在通帶附近的衰減量保持較大，同時使通帶附近的波形平滑，因此提供了所謂「形狀因子」的改善，如圖3所示。
根據現有技術和圖1中所示的較佳實施例製造了一萬片壓電基片，用於在假設諧振器具有由箭頭A指出的波動量等於或者大於1.0dB衰減量而被當作不合格產品時，來評估廢品率。評估的結果是現有技術的設計有10％的廢品率，而根據本發明的較佳實施例構造的壓電諧振器具有非常出眾的廢品率0％。
因為激勵引線5b、5c的振動所引起的影響並不特別對通帶及其附近的波形產生負面影響，故通過安排激勵引線5b、5c沿壓電基片2的縱向邊緣的部分延伸，可獲得抑制中心頻率附近波動的能力。還有，因為較佳實施例具有兩條激勵引線5b、5c的引線，使得激勵引線和接地終端電極10的重疊面積至少是現有技術的重疊面積的兩倍，故耦合電容顯著地增加，由此相應地改進濾波器特性中的形狀因子。
圖4是一幅略圖，示出根據本發明的第一較佳實施例的壓電諧振器一種可能的修改的平面圖。圖1中所示的壓電諧振器是這樣的，將激勵引線5b、5c分別沿壓電基片2的縱向邊緣的部分設置，而將剩餘的激勵引線5a、5d(它們不和接地端電極10重疊)沿壓電基片2的寬度方向設置在中心部分。但是，如圖4所示的修改中，這種連接到第一和第四激勵引線3a、7b的各自的激勵引線還可以如此地安排，從而電極3a、7b沿壓電基片2的各自的縱向邊緣的部分延伸。更具體地說，在如圖4所示的壓電諧振器12中，第一激勵電極3a和端電極6由設置在沿壓電基片2的縱向邊緣部分延伸的激勵引線5a1、5a2連接，同時，第四激勵電極7b和端電極9由安排得沿壓電基片2的縱向邊緣部分延伸的激勵引線5d1、5d2連接。
還是在壓電諧振器12中，安排激勵引線5b、5c以和第一較佳實施例的壓電諧振器中的相同的方式沿壓電基片2的縱向邊緣的部分延伸。因此，可以用和第一較佳實施例中相同的方法抑制通帶中的波動，這又使濾波特性的形狀因子得到相應地改善。此外，還沿壓電基片2的縱向邊緣的部分安排激勵引線5a1、5a2、5d1、5d2，由此當在壓電基片2的頂面上製造一個或者多個電極時，可以容易地執行形成圖案的步驟。
現在將參照圖5，解釋根據本發明的較佳實施例的用於製造壓電諧振器(例如圖4中所示的壓電諧振器12)的方法。當製造壓電諧振器12時，備制一塊母板，在該母板上設置用於多個壓電諧振器12的電極結構，如圖5所示。這裡注意，在圖5的左邊部分處，只顯示了母板13上的電極結構。還有，在母板13的底面上設置多個電極結構，每個電極結構類似於壓電諧振器12的電極結構。
在母板13中，延伸激勵引線5b、5c延伸以在相鄰的壓電諧振器12之間的「橋接」(bridge)，由此允許形成引線14(每條引線具有寬度「E」，它是激勵引線5b、5c寬度兩倍加上一預定的切割餘量)。對於激勵引線5a1的採用同樣的結構，從而，延伸它們連續地耦合到相鄰壓電諧振器12的激勵引線5a2，因此允許形成引線15(每條引線具有的寬度都是激勵引線5b1、5a2寬度的兩倍加上一規定的切割差餘量)。激勵引線5d1連續地的耦合到相鄰壓電諧振器12的激勵引線5d2，允許形成導線16(每條引線的寬度都是激勵引線5d1、5d2的兩倍加一上某一切割餘量)。安排激勵引線14-16，從而沿在每個壓電諧振器12的寬度方向以間距B重複。
接著，沿圖5的點劃線D把母板13切割成一些部分。每根點劃線D穿過上述激勵引線14-16寬度方向的中心，由此使切割間距F和間距B的大小一致。結果，由於導線14-16沿其寬度的中心線切割，可以得到壓電諧振器12(圖4)，它具有沿壓電基片2的兩個縱向邊緣的部分安排的激勵引線5a1、5a2、5b；5c、5d1、5d2，如圖5的右邊部分所示。
更具體地說，在根據本發明的較佳實施例的壓電諧振器12的製造方法中，通過執行切割步驟(間距F大體上等於引線14-16的重複間距B)可以生產可靠性顯著提高的壓電諧振器12。在這種情況下，雖然希望用於切割間距F準確地和引線14-16的重複間距B相同，就導線14-16的寬度方向內切割而言，但重複間距B和切割間距F不會總是相互嚴格相同。由此，切割間距F可以近於間距B。
通過用類似於上面討論的方法切割母板可以得到如圖1中所示的第一較佳實施例的壓電諧振器1。具體而言，在母板13中，激勵引線15，16由圖1中所示的激勵引線5a、5d所代替，將它們安排在各自的壓電諧振器部分，使圖1中所示的壓電諧振器1可以通過沿引線14寬度方向切割成一些部分而可靠地得到。
相應地，即使當引線14的位置準確度稍有偏離，只要在切割步驟中沿引線14的寬度方向進行切割操作，仍然可成功地生產壓電諧振器1、12，激勵電極5b、5c沿壓電基片2的縱向邊緣的部分延伸。
圖6是用於解釋根據本發明的第二較佳實施例的壓電諧振器的平面略圖。該說明性的壓電諧振器21最好包括矩形的狹長的壓電基片22。壓電基片22最好用例如鋯鈦酸鉛壓電陶瓷之類的壓電陶瓷製成，並且最好沿長度方向或者縱向(如圖6中由箭頭P指出)極化。注意，除了壓電陶瓷之外，壓電基片2還可以用壓電單晶(如石英、LiTO3或適當材料)製成。
在壓電基片22上，安排第一和第二激勵電極23a、23b，以大體上類似於第一較佳實施例中的壓電諧振器1的方法在第一和第二激勵電極之間留有一縫隙。將第一公共電極24如此地設置在壓電基片22的相對表面(即底面)上，使電極24按照所謂的「頂面/底面重疊」方式，與激勵電極23a、23b相對，而壓電基片22位於它們之間。激勵電極23a、23b和第一公共電極24構成第一諧振部分。
將激勵引線25a連接到第一激勵電極23a。將激勵引線25a電氣連接到終端電極26，該電極位於沿壓電基片22的一縱向端。將激勵引線25b連接到第二激勵電極23b。
安排激勵引線25b，使之大致上平行於縱向邊緣22a，位於離開縱向邊緣22a一規定距離之處。
將第三和第四激勵電極27a，27b設置在壓電基片22的頂面(第一主表面)上，位於離第一諧振部分一規定距離之處。將激勵引線25b連接到第三激勵電極27a。
安排第二公共電極28，使之相對於激勵電極27a，27b，而壓電基片22位於它們之間。激勵電極27a、27b和第二公共電極28形成第二諧振部分。
將激勵引線25c連接到第四激勵電極27b。將激勵引線25c連接到端電極29，該端電極設置在壓電基片22相對的一側上。
在壓電基片22的底面(第二主表面)上，接地端電極30位於其中心部分。安排接地終端電極30，使之沿壓電基片的寬度方向延伸至壓電基片22兩個邊緣，從而終端電極部分地和激勵引線25b重疊。另外，接地端電極30通過接地引線31a、31b電氣連接到第一和第二公共電極24、28。
本較佳實施例的壓電諧振器21的一個特徵是，若壓電基片22的寬度是W，壓電基片22的厚度是t，激勵引線25b和邊緣22a之間的距離是a，及當相對於基片表面成直角地看時激勵引線25b和接地引線31a、31b之間的距離是b，則要仔細地確定幾個主要尺寸，以滿足下面的表達式；「0≤a≤W/4」......(1)「b≥(3/2)t」......(2)。
在本較佳實施例的壓電諧振器21中，由於對其各個主要尺寸加以選擇以滿足表達式(1)和(2)，因此可以有效地抑制在衰減一頻率特性中不需要的波動及寄生分量。下面將參照圖7和8解釋這一點。
根據第二較佳實施例的壓電諧振器的設計和特徵，生產了中心頻率約為5.5MHz的壓電諧振器21的一例。這個例子包括由鋯鈦酸鉛壓電陶瓷製成壓電基片22，其長度約為8mm，寬度約為1.0mm，厚度t約為0.2mm，a＝0.2mm和b＝0.3mm。
為了作比較，按照現有技術的壓電諧振器的設計，製造了另一個中心頻率約為5.5MHz的壓電諧振器，除了a＝0.4mm和b＝0.2mm之外，這種諧振器類似於第二較佳實施例的壓電諧振器21。
這樣製備的現有技術的壓電諧振器的衰減-頻率特性示於圖7中。第二較佳實施例的壓電諧振器的衰減-頻率特性示於圖8中。
從圖7中顯見，如箭頭「Y」所指出的現有技術諧振器在通帶附近有多於一個的寄生分量，但是在圖8所示的第二較佳實施例的壓電諧振器的特性中沒有這樣的寄生分量。
已經發現和確認，通過如此地安排和構造諧振器，從而滿足上述表達式(1)和(2)，諧振器有效地抑制了顯著的寄生分量(否則這些分量要出現在通帶附近)，如圖8作所示。這個結果的獲得是基於如下的兩個發現，第一，由箭頭Y指出的寄生分量的發生頻率依賴於激勵引線25b離邊緣22a的距離而變化，以及第二，設定a≤(1/4)W使由導線25b的振動產生的寄生分量從通帶的附近區域中去除，而同時，將b的大小設定在一仔細確定的值(該值大於或等於厚度t的二分之三)，由此抑制或減弱引線25b的振動的任何影響，於是使由Y指出的寄生分量的大小可以減小。
如果距離a大於值(1/4)W，則由Y指出的寄生分量位於鄰近通帶的範圍更近的地方。當距離b小於厚度t的二分之三時，由Y指出的寄生分量顯著地增加。
因此可以理解，控制壓電基片22的尺寸和激勵引線25b及接地引線31a，31b的位置，從而滿足上述表達公式(1)和(2)，可以有效地抑制不需要的振動成分，(否則它們發生在接地引線和接地端電極30之間及在這些接地引線和接地引線31a、31b之間，由此提供了具有極好的濾波器特性的壓電諧振器21。
圖9是示出根據對第二較佳實施例的壓電諧振器21的修改的壓電諧振器41平面略圖。如此安排壓電諧振器41，從而把激勵引線45a、45c沿壓電基片22寬度居中設置。換句話說，只將激勵引線25b設置在位於離開邊緣22a的距離為a的地方。諧振器41剩下的部分最好設計得大致上和壓電諧振器21一樣。按照這種方法，對於根據本發明較佳實施例的壓電諧振器，只要把部分地和接地端電極30重疊的激勵引線25b和壓電基片22的縱向邊緣之間的距離設定得滿足上述表達公式(1)和(2)，則剩餘的激勵引線45a、45c的形成位置可以在逐個情況的基礎上自由地確定。
接著，將根據下面的實例，給出壓電諧振器41抑制通帶附近不需要的寄生分量的能力的解釋。
製備一個包括中心頻率約為6MHz濾波器的壓電諧振器41的一例。壓電基片22由鋯鈦酸鉛壓電陶瓷製成，尺寸為長度約為8mm，寬度W約為1.2mm，及厚度t約為0.19mm，距離a＝0.2mm和距離b＝0.4mm。在這種情況下，a＝(1/6)W＜(1/4)W，及b＝2.1×t＞(3/2)t，從而得出的尺寸滿足表達式(1)和(2)。
為了作比較，根據現有技術的設計製備一個中心頻率約為6MHz的濾波器，其諧振器使用相同的壓電基片，並且除了設定a＝0.5mm和b＝0.2mm之外，它類似於上述壓電諧振器41。
現有技術的產品和壓電諧振器41的衰減一頻率特性分別示於圖10和圖11。
在圖10所示的衰減一頻率特性中，用箭頭Y指出的寄生分量顯著地產生在通帶的附近；相反，在圖11中所示的壓電諧振器41的衰減頻率特性中未發現或產生這樣的寄生分量。
在根據第一較佳實施例的壓電諧振器1中，安排了兩條激勵引線5b、5c，它們沿壓電基片2的縱向邊緣的部分延伸，在圖6所示的第二較佳實施例的壓電諧振器21中，將單條激勵引線25b設置在離開邊緣22a為距離a的位置處，而將距離b設定在特定的範圍中。
本發明中，最好在圖1中所示的壓電諧振器1中，其中一條激勵引線5c(當相對於基片表面成直角看時，引線5c靠近接地引線11a、11b)和接地引線11a，11b之間的距離用b表示，設定b≥(3/2)t，允許壓電諧振器1滿足表達式(1)和(2)，因為a＝0。
在上述方法中，可以得到極好的濾波器波形，其中抑制或者除去不需要的波動和寄生分量，其做法是設定距離b，從而使其在第一個壓電諧振器1中滿足表達式(1)和(2)。這一點將參照圖12和圖13來解釋。在圖1所示的壓電諧振器1中，作為本發明較佳實施例的一例製備了一個中心頻率約為4.5MHz的濾波器。壓電基片2是由鋯鈦酸鉛陶瓷製成的，長度約為8mm，寬度W約為1.1mm，厚度t約為0.25mm，而將距離b設定為約0.4mm。
為了作比較，根據現有技術的設計，備制一個中心頻率約為4.5MHz的濾波器，它包括激勵引線55a、55b、55c，在圖14中所示的壓電諧振器51中，它們沿壓電基片的寬度居中設置剩下的結構與其類似。
這樣備制的現有技術的產品的衰減-頻率特性示於圖12中，而本發明的例子的壓電諧振器的衰減-頻率特性示於圖13中。
當比較圖12和13時，可以看出，在圖12中產生由箭頭Y所指出的一個顯著的寄生分量，使衰減量在通帶附近較小，並引起額外的用箭頭Z指出的寄生分量產生在低頻側。與此相反，在圖13所示的衰減-頻率特性中，幾乎沒有發現或產生寄生分量，這產生了形狀因子的改進。
在說明性的實施例中，雖然每個諧振器都具有第一和第二諧振部分，但根據本發明的壓電諧振器可以是這樣的，其原理還適用於任何只有一個諧振部分的壓電諧振器，這種壓電諧振器包括一個公共電極，按照所謂的頂面/底面重疊方式，將它安排得面對第一和第二諧振電極。
雖然已經，參照較佳實施例特別地顯示和描述了本發明，但熟悉本領域的人應理解，不背離本發明的主旨和範圍可以進行上述和其它的形式上和細節上的變化。
權利要求
1.一種壓電諧振器，其特徵在於包含具有一對沿其長度延伸的縱向邊緣和一對沿其寬度延伸的橫向面邊緣的壓電基片；第一和第二激勵電極，所述第一和第二激勵電極設置在所述壓電基片的第一主表面上，有一個縫隙位於所述第一和第二激勵電極之間；第一和第二激勵引線，所述第一和第二激勵引線連接到所述第二激勵電極，每條所述第一和第二激勵引線安排得沿所述壓電基片的一對所述縱向邊緣的至少一個邊緣的至少一部分延伸；第一公共電極，所述第一公共電極設置在所述壓電基片的第二主表面上，並和所述第一和第二激勵電極相對，所述壓電基片位於它們之間；連接到所述第一公共電極的第一接地引線；及接地端電極，所述接地端電極設置在所述壓電基片的所述第二主表面上，連接到所述第一接地引線，並和所述第一和第二激勵引線相對，所述壓電基片位於它們之間。
2.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特徵在於所述第一激勵引線沿一對所述縱向邊緣的至少一個邊緣的一部分延伸；所述第二激勵引線沿所述壓電基片的一對所述縱向邊緣的另一個邊緣的至少一部分延伸。
3.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特徵在於所述壓電基片沿極化方向極化，並且每條所述第一和第二激勵引線安排得沿大致上平行於所述極化方向的方向延伸。
4.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特徵在於每條所述第一和第二激勵引線安排在沿所述壓電基片的長度的大致中心部分。
5.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特徵在於還包括設置在所述壓電基片的所述第一主表面上的第三和第四激勵電極，有一縫隙形成在它們之間，並且所述第三和第四激勵電極離所述第一和第二接地電極一段距離；在所述壓電基片的所述第二主表面上設置第二公共電極，並與所述第三和第四激勵電極相對，所述壓電基片位於它們之間；及所述第二和第三激勵電極通過在所述壓電基片的所述第一主表面上的所述第一和第二激勵引線相互連接；及如此安排第二接地引線，從而所述第二公共電極通過所述第二接地引線連接到所述接地端電極。
6.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特徵在於還包括分別設置在所述壓電基片的第一和第二端的第一和第二端電極。
7.如權利要求6所述的壓電諧振器，其特徵在於還包含設置在所述壓電基片的所述第一主表面上的第三和第四激勵引線。
8.如權利要求7所述的壓電諧振器，其特徵在於把所述第三激勵引線連接到所述第一終端電極及所述第一激勵引線，並且所述第四激勵引線連接到所述第二端電極和所述第四激勵引線。
9.如權利要求8所述的壓電諧振器，其特徵在於所述第三和第四激勵引線的至少一條激勵引線安排得沿一對所述縱向邊緣的至少一個邊緣的部分延伸。
10.如權利要求8所述的壓電諧振器，其特徵在於每條所述第三和第四激勵引線安排得沿一對所述縱向邊緣的各自的邊緣的部分延伸。
11.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特徵在於滿足表達式「0≤a≤W/4」和「b≥(3/2)t」，其中「W」是所述壓電基片的寬度，「t」是所述所述壓電基片的厚度，「a」是所述從所述壓電基片的一對所述縱向邊緣的一條邊緣到所述第一和第二激勵引線中的一條激勵引線的距離，而「b」是當相對於與所述基片表面相應的平面成直角地觀看時所述第一和第二激勵引線的一條和所述第一接地引線之間的距離。
12.一種壓電諧振器，其特徵在於包括壓電基片；設置在所述壓電基片的第一主表面上的第一和第二激勵電極，在它們之間形成有縫隙；連接到所述第二激勵電極的激勵引線，所述激勵引線沿大致平行於所述壓電基片長度方向的方向延伸；設置在所述壓電基片的第二主表面上的第一公共電極，所述第一公共電極與所述第一和第二激勵電極相對，並且所述壓電基片位於它們之間；第一接地引線，所述第一接地引線連接到所述第一公共電極；接地端電極，所述接地終端電極連接到所述第一接地引線，與所述激勵引線相對，並且所述壓電基片位於它們之間；及滿足表達式「0≤a≤W/4」和「b≥(3/2)t」，其中「W」是所述壓電基片的寬度，「t」是所述所述壓電基片的厚度，「a」是從所述壓電基片沿長度方向延伸的一個邊緣到所述激勵引線的距離，而「b」是當相對於與所述基片的表面相應的平面成直角地觀看時所述激勵引線和所述接地引線之間的距離。
13.如權利要求12所述的壓電諧振器，其特徵在於還包括設置在所述壓電基片的所述第一主表面上的第三和第四激勵電極，有一縫隙形成在它們之間，並且所述第三和第四激勵電極離所述第一和第二激勵電極一預定的距離；在所述壓電基片的所述第二主表面上設置第二公共電極，與所述第三和第四激勵電極相對，所述壓電基片位於它們之間；所述第二和第三激勵電極通過所述壓電基片的所述第一主表面上所述第一和第二激勵引線相互連接；及如此地安排第二接地引線，從而所述第二公共電極通過所述第二接地引線連接到所述接地端電極。
14.一種製造壓電諧振器的方法，其特徵在於包括下述步驟製備母板，所述母板包括多個壓電基片，每個所述壓電基片具有一對沿其長度延伸的縱向邊緣和沿其寬度延伸的橫向邊緣；在每個所述壓電基片上形成第一和第二激勵電極、第一和第二激勵引線、第一公共電極、第一接地引線、及接地端電極，從而，對於每個所述壓電基片，所述第一和第二激勵電極在所述壓電基片的所述第一主表面上相互隔開，所述第一和第二激勵引線連接到所述第二激勵電極，並且每條所述第一和第二激勵引線安排得沿所述壓電基片的一對所述縱向邊緣中的至少一條縱向邊緣的至少一部分延伸，所述第一公共電極設置在所述壓電基片的所述第二主表面上，與所述第一和第二激勵電極相對，而所述壓電基片位於它們之間，所述第一接地引線連接到所述第一公共電極；以及所述接地端電極設置在所述壓電基片的所述第二主表面上，並連接到所述第一接地引線，與所述第一和第二接地引線相對，所述壓電基片位於它們之間；及沿所述母板上的所述激勵引線及沿所述激勵引線的長度方向切割所述母板，其間距大致上大於所述激勵引線的間距。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於形成所述第一接地引線，以沿每個所述壓電基片的一對所述縱向邊緣對的第一個邊緣的至少一部分延伸，並且形成第二激勵電極，以沿每個所述壓電基片的一對所述縱向邊緣的第二個邊緣的至少一部分延伸。
16.如權利要求14所述的方法，其特徵在於所述壓電基片沿一極化方向極化，並且每個所述第一和第二激勵引線被安排在沿大體上平行所述極化方向的方向延伸。
17.如權利要求14所述的方法，其特徵在於所述每條第一和第二激勵引線安排得在沿每個所述壓電基片的長度的大致中心部分。
18.如權利要求14所述的方法，其特徵在於還包含下述步驟在每個所述壓電基片的所述第一主表面上形成第三和第四激勵電極，在它們之間形成有縫隙，所述第三和第四激勵電極離所述第一和第二接地電極一距離；在每個所述壓電基片的所述第二主表面上形成第二公共電極，與所述第三和第四激勵電極相對，各自的所述壓電基片位於它們之間；安排所述第二和第三激勵電極，從而它們通過每個所述壓電基片的所述第一主表面上的所述第一和第二激勵引線相互連接；及形成第二接地引線，從而所述第二公共電極通過所述第二接地引線連接到所述接地端電極。
19.如權利要求14所述的方法，其特徵在於還包括下述步驟在每個所述壓電基片的第一和第二端及設置在每個所述壓電基片的所述第一主表面上的第三和第四激勵引線處形成第一和第二端電極，並形成至少一條所述第三和第四激勵引線，以沿一對所述縱向邊緣中的至少一個邊緣的部分延伸。
20.如權利要求14所述的方法，其特徵在於還包括下述步驟在每個所述壓電基片的第一和第二端及設置在每個所述壓電基片的所述第一主表面上的第三和第四激勵引線處形成第一和第二端電極，並形成每條所述第三和第四激勵引線，以沿一對所述縱向邊緣的各自的一條邊緣的部分延伸。
全文摘要
一種具有極好的濾波器特性和有效地抑制不需要的波動和/或寄生分量的壓電諧振器,包括設置在壓電基片的第一主表面上的第一和第二激勵電極、第二主表面上的第一公共電極,及兩條沿壓電基片的縱向邊緣的部分延伸的引線,第一公共電極與第一和第二激勵電極相對,而基片位於它們之間。激勵引線連接到第一和第二激勵電極,它們部分地和設置在底面上的接地端電極重疊,而壓電基片位於它們之間。
文檔編號H03H3/02GK1199958SQ9810926
公開日1998年11月25日 申請日期1998年5月19日 優先權日1997年5月19日
發明者池田吉宏 申請人:株式會社村田製作所