壓電諧振器群延遲特性的調節方法
2023-09-20 00:16:10
專利名稱：壓電諧振器群延遲特性的調節方法
技術領域：
本發明涉及一種壓電諧振器群延遲特性調節方法。本發明尤其涉及用於梯形濾波器的壓電諧振器的群延遲特性的調節方法。
至今，如圖9所示，諸如未經固化的矽橡膠之類的合成樹脂材料2曾經被粘附到例如壓電諧振器1的上表面或下表面上。然後，將合成樹脂2固化，以便用於壓電諧振器1的群延遲特性的調節。將柔軟的材料粘附到壓電諧振器1上，以阻尼Qm特性，由此允許調節群延遲特性。
但是，在將未結固化的材料粘附到壓電諧振器上的過程中，對粘附材料的量的控制是困難的。這引起粘附材料的量的變化接近於10％。
還有，對未經固化材料的量的控制的困難使得難以相應於各個壓電諧振器原來的群延遲特性選擇性地進行調節。為了解決這些問題，例如，必須對未經固化的材料進行初步檢查和周期性量的檢測。另外，在對未經固化材料的使用中，由於難以對壓電諧振器確定粘附的部分，如圖9所示，未經固化的材料有時會流到壓電諧振器的周圍的表面上。當將合成樹脂材料施加到壓電諧振器的預定部分上時，有一些情況，即，諸如壓電濾波器之類使用壓電諧振器的設備的特性根據未經固化材料的粘附部分而變壞。另外，使用未經固化材料需要在其粘附後進行熱固化，由此使調節變難。在這種情況下，加熱可能引起壓電諧振器的特性的變壞。
考慮到上述問題，本發明的一個主要目的是提供一種調節方法，允許容易地調節壓電諧振器的群延遲特性，而不引起其電特性的變壞。
根據本發明的一個方面，一種壓電諧振器的群延遲特性的調節方法，包含以下步驟準備步驟，用於製備多種尺寸的成形材料，每一個的最大楊氏模量為100MPa；測量步驟，用於測量壓電諧振器的原來的群延遲特性；選擇步驟，用於選擇其尺寸適合於壓電諧振器將所述測量步驟中測量到的原來的群延遲特性調節到所需的群延遲特性的成形材料；和粘附步驟，用於將在所述選擇步驟中選出的成形材料粘附到壓電諧振器上。
根據本發明的另一個方面，一種調節壓電諧振器群延遲特性的調節方法，其特徵在於包含測量步驟，作為壓電諧振器的測量群延遲特性的初步檢查；準備步驟，用於準備具有一個尺寸的成形材料，每一個所述成形材料具有最大楊氏模量為100MPa，並確定適合於進行調節，以便得到將在下面的步驟中製造的壓電諧振器所需的群延遲特性；和粘附步驟，用於將成形材料粘附到壓電諧振器上。
在上述壓電諧振器群延遲特性的一個調節方法中，每一個成形材料可以是其一個表面上具有粘附部分的矽片。
還有，在上述壓電諧振器的群延遲特性的一個調節方法中，每一個成形材料可以是固化的合成樹脂材料。
如上所述，通過將具有最大楊氏模量為100MPa的成形材料粘附到各個壓電諧振器上，阻尼了各個壓電諧振器的Qm特性，並且可以調節群延遲特性。在這種情況下，使用固化的成形材料允許控制粘附到壓電諧振器上的材料的量。還有，根據各個壓電諧振器的原來的群延遲特性，選擇確定要粘附的成形材料並將選擇的成形材料粘附上去。根據這種安排，可以相應於各個壓電諧振器，選擇性地調節群延遲特性。
或者，進行初步檢查，以測量原來的群延遲特性，製備一個尺寸的成形材料，它被確定為適合於粘附到將在下面的步驟中製備的壓電諧振器的群延遲特性。這還允許調節群延遲特性。
在上述方法中，由於已經固化了成形材料，可以規定將成形材料粘附到壓電諧振器上的部分。還有，成形材料將不流到無意的部分，這可以防止特性的變壞。另外，上述材料在它們粘附後不需要加熱處理。
當將矽片(每一個矽片的一個表面上具有粘附部分)用作上述方法的成形材料時，它們可以被剪裁為預定的尺寸。這有利於將矽片粘附到壓電諧振器上。
還有，代替片形式的成形材料，可以使用形成為預定尺寸的合成樹脂材料，以產生等效的優點。
通過這種方法，根據本發明，可以容易地實現壓電諧振器群延遲特性。例如，不需要諸如加熱處理之類的工藝。還有，本發明允許進行精確調節，使粘附到各個壓電諧振器上的成形材料的量的變化最小化。另外，本發明允許成形材料粘附到各個壓電諧振器的需要部分，由此防止其特性變壞，這種變壞可能是由粘附成形材料的部分引起的。另外，本發明不需要加熱處理來固化成形材料，由此防止了可能由加熱引起的特性的變壞。
從下面參照附圖，給出的詳細的描述，本發明的上述和其它目的、特點和優點更加容易顯見。
圖1是壓電濾波器的一個例子的分解透視圖，該壓電濾波器包含其群延遲特性經過本發明的一種舉例調節方法處理的壓電諧振器；圖2是用於圖1中的壓電濾波器的壓電諧振器的結構的一個例子的示圖；圖3是圖1中壓電濾波器的電路圖；圖4是用於壓電諧振器的群延遲特性調節的矽片；圖5是如圖4所示的矽片的示圖，它粘附到壓電諧振器的上表面上；圖6是特性曲線圖，示出在將矽片粘附到每一個壓電諧振器之前壓電濾波器中的衰減，以及壓電諧振器的群延遲特性；圖7是特性曲線圖，示出將矽片粘附到每一個壓電諧振器之後壓電濾波器中衰減的量，以及壓電諧振器的群延遲特性；圖8是用於揭示群延遲特性調節方法的另一個例子的透視圖；和圖9是根據壓電諧振器的群延遲特性的傳統的調節方法，將未經固化的合成樹脂材料粘附到壓電諧振器上的例子的透視圖。
圖1示出使用多個壓電諧振器的壓電濾波器。將本發明的群延遲特性調節方法用於這些壓電諧振器。
壓電濾波器10包含絕緣基片12。在絕緣基片12上，形成有四個圖案電極14、16、18和20。圖案電極14、16和18延伸到絕緣基片12的一個端部。圖案電極20沿絕緣基片12的一個端部形成，該端部與圖案電極14、16和18所延伸到的一端相對。
在圖案電極14、16、18和20之間有間隔地形成五個連接區22、24、26、28和30。第一連接區22(從圖1中的左邊開始數)連接到圖案電極14。將第二和第五連接區24和30連接到圖案電極20。將第三連接區26連接到圖案電極16。將第四連接區28連接到圖案電極18。
將四個壓電諧振器32、34、36和38安裝到連接區22、24、26、28和30上。如圖2所示，壓電諧振器32包含平行六面體基體40。基體40是通過重疊多個壓電層42和多個內部電極44形成的。這時，壓電層42和內部電極44的表面安排得垂直於基體40的長度方向。壓電層42安排得靠近每一個內部電極44的兩側，並沿基體40的長度方向極化，以便相對。
在基體40的一個周邊表面上，沿寬度方向的中心部分中形成有一個凹槽46，該凹槽46沿長度方向延伸。在凹槽46的兩側中的一側上，內部電極44的暴露部分由絕緣體48交替地覆蓋，在基體40的相對側面中的另一個側面上，內部電極44的暴露部分(未由絕緣體48覆蓋)由絕緣體50覆蓋。通過這種方法，在凹槽46的兩側上的不同的內部電極44由絕緣體48或絕緣體50覆蓋。
另外，外部電極52和54形成在基體40的兩側中的一側上和另一側上。由此，相鄰設置的內部電極44交替地連接到外部電極52和54。
類似於壓電諧振器32地構成其它壓電諧振器34、36和38。在上述壓電諧振器中，根據輸入到用作輸入/輸出端的外部電極52和54的信號，在內部電極44之間施加了一個電場。
由於內部電極44交替地連接到外部電極52和54，相對的電場被施加到相鄰安排的壓電層42。還有，由於壓電層42被極化，成為相對，故整個基體42相應於上述輸入的信號，以縱向振動模式振動。
如圖3所示，以上述縱向振動模式振動的壓電諧振器32、34、36和38梯形連接，以便形成串聯和/或並聯。在這種情況下，圖1所示的導電件56分別地形成在壓電諧振器32、34、36和38的外部電極52的中心部分中。各個導電件56連接到五個連接區22、24、26、28和30。由此，壓電諧振器32、34、36和38與絕緣基片12分離，由此確保壓電諧振器32、34、36和38振動所需的空間。
另外，以這種方式提供圖1所示的金屬蓋子58，以覆蓋絕緣基片12，以便容納壓電諧振器32、34、36和38。在這種結構中，絕緣薄膜安排地形成在絕緣基片12上的蓋子58接觸的部分。絕緣薄膜防止圖案電極14、16、18和20可能由於蓋子58而引起的短路。
在上述壓電濾波器10中，衰減量依賴於串聯的壓電諧振器32和38和並聯的壓電諧振器34和36的電容比而變化。為此，為了得到理想的壓電濾波器10的特性，將並聯的壓電諧振器34和36設計得具有高於串聯的壓電諧振器32和38的電容。
為了調節壓電濾波器10的群延遲特性，將成形材料粘附到各個壓電諧振器32、34、36和38上。成形材料用於調節各個壓電諧振器32、34、36和38的群延遲特性。作為成形材料，可以使用其楊氏模量(直接彈性的模量)為100MPa或更小的材料。
例如，如圖4所示，使用矽片62，每一個矽片的一個表面上具有粘附部分。如圖5所示，通過將矽片62粘附到構成壓電濾波器10的每一個壓電諧振器32、34、36和38的上表面上，執行對每一個壓電諧振器32、34、36和38的Qm的阻尼。這就調節了群延遲特性。各個壓電諧振器32、34、36和38的這種群延遲特性的調節允許壓電濾波器10的群延遲特性按需要調節。
在上面，多種尺寸的矽片62被預先壓制處理，並按照尺寸分類。然後，將測量探針之類的裝置連接到各個壓電諧振器32、34、36和38，由此測量壓電諧振器32、34、36和38的電特性。為此，雖然在圖1中未示出，但是，必須考慮圖案電極的安排設計壓電諧振器32、34、36和38的基片。圖案電極允許測各個量壓電諧振器32、34、36和38。
對於各個壓電諧振器32、34、36和38，根據測量的電特性，選出其尺寸允許提供所需電特性的矽片62。將具有選出的尺寸的矽片62粘附到壓電諧振器32、34、36和38的上表面上。由此，根據電特性的調節，可以將壓電濾波器10的群延遲特性控制在預定範圍內。在對矽片62的選擇步驟中，代替製備多種尺寸的矽片62，可以由大的矽片衝壓出需尺寸的矽片62。
通過這種方式，使用上述調節方法允許提供具有高群延遲特性的壓電濾波器10。還有，使用這種調節方法允許例如避免初步檢查和周期性檢測，由此允許改進位造程序。另外，使用這種矽片62不需要在它們粘附到壓電諧振器32、34、36和38上後固化，由此允許避免了另外一個工藝步驟， 並且還允許防止由於加熱而導致的特性的變化。
圖6和7分別地示出了壓電濾波器10在根據上述調節方法進行群延遲特性調節前後的特性。在調節前的壓電濾波器中，如圖6所示，發生群延遲波動。但是，在調節後的壓電濾波器中，如圖7所示，群延遲波動減小了，並且可以得到顯示平滑的群延遲特性。通過這種方式，將柔軟的矽片62粘附到壓電諧振器32、34、36和38上，允許阻尼壓電諧振器32、34、36和38的Qm特性，由此可以得到產生減小了的波動的壓電諧振器32、34、36和38。
在本發明中，需要可以產生效果的成形材料具有最大楊氏模量為100MPa。
但是，較好地是使用楊氏模量面0.1到10MPa範圍內的成形材料。在圖7示出特性曲線的例子中，使用楊氏模量大約1MPa的矽片。但是，楊氏模量範圍在0.1到10MPa範圍內的成形材料產生基本上等效於圖7所示的特性。楊氏模量大於100MPa的成形材料具有幹擾壓電諧振器32、34、36和38的振動的特性。為此，楊氏模量大於100MPa的成形材料不適合用於調節群延遲特性。
還有，可以製備具有預定尺寸的矽片62。在這種情況下，對用於壓電濾波器10中的壓電諧振器進行初步檢查，以得到原來的群延遲特性的數據。根據由檢查得到的數據，製備具有預定尺寸的矽片62，通過該尺寸的矽片62，將要在下面的步驟中製造的壓電諧振器的群延遲特性確定為接近於所需的群延遲特性。然後，將各個製備的矽片62粘附到構成壓電濾波器10的壓電諧振器32、34、36和38，由此允許將壓電濾波器10的群延遲特性控制在預定的範圍內。
根據上述調節方法，和其中根據對各個壓電諧振器32、34、36和38材料的電特性粘附矽片62的調節方法相比，精細的調節是困難的。但是，後面的調節方法用於改進壓電濾波器10的群延遲特性。在這種調節方法中，矽片62在其粘附到壓電諧振器32、34、36和38上後不需要固化。由此，這種調節方法不會由於加熱引起特性的改變。為了使這種方法有效，需要矽片62具有非常合適的尺寸，該尺寸是根據壓電諧振器32、34、36和38原來的特性周期性地測量的。
成形材料不需要是片狀的，可以是另外的固化過的合成樹脂材料中的一種，其中每一個都具有最大楊氏模量為100MPz。合成樹脂材料包括氨基甲酸乙酯材料和矽材料，每一種的楊氏模量是100MPa或更小。使用這些材料中的一種，如圖8所示，例如圓形的成形材料64粘附到壓電諧振器32、34、36和38上。在這種情況下，成形材料64(它將粘附到各個壓電諧振器32、34、36和38上)可以是兩種類型中的一種。即，成形材料64可以是從相應於各個壓電諧振器32、34、36和38原來的特性選出的，或是根據為知到各個壓電諧振器32、34、36和38的原來特性而進行的初步檢查的結果製備的。
在這些情況下，如圖8所示，除了粘附到每一個壓電諧振器32、34、36和38的中心部分上以外，可以對應於壓電諧振器原來的特性的將成形材料64粘附到其多個部分。必然地，可以選擇性地確定成形材料64的形狀。例如，該形狀可以是矩形或多邊形。
如上所述，使用一種其楊氏模量為100MPa或更小的柔軟的材料。還有，由於經過固化的成形材料具有特性使施加在壓電諧振器32、34、36和38上的重量變化最小化，可以進行精確調節。
另外，由於粘附成形材料的部分是可以規格化的，故可以防止粘附到壓電諧振器32、34、36和38的特性變壞的部分上；即，可以防止由成形材料引起特性的變壞。另外，上述材料在它們被粘附後不需要加熱處理，由此防止了由於加熱而使特性變壞。
本發明的上述方法不僅可以應用於上述的疊堆型的壓電諧振器32、34、36和38，還可以應用於其中電極形成在單板狀態的基體的兩個表面上的壓電諧振器。由此，可以將本發明的調節方法應用於各種類型的壓電諧振器。
還有，成形材料所粘附的部分不限於壓電諧振器的上表面，它可以是其相對的下表面。在這種情況下，必然地，在壓電諧振器的外部電極與形成在絕緣基片上的圖案電極之間必須製備電器連接部分。
如上所述，已經參照目前較好的實施例描述了本發明。但是，應該知道，本發明不限於上述實施例和修改。相反，本發明覆蓋了包含在本發明的主旨和範圍內的各種其它修改和等效的安排。
權利要求
1.一種壓電諧振器的群延遲特性的調節方法，其特徵在於，包含以下步驟準備步驟，用於準備多種尺寸的成形材料，每一個所述成形材料的最大楊氏模量為100MPa；測量步驟，用於測量壓電諧振器的原來的群延遲特性；選擇步驟，用於選擇其尺寸適合於壓電諧振器將所述測量步驟中測量到的原來的群延遲特性調節到所需的群延遲特性的成形材料；和粘附步驟，用於將在所述選擇步驟中選出的成形材料粘附到壓電諧振器上。
2.一種調節壓電諧振器群延遲特性的調節方法，其特徵在於包含以下步驟測量步驟，作為對壓電諧振器的測量群延遲特性的初步檢查；準備步驟，用於準備具有某個尺寸的成形材料，每一個所述成形材料具有最大楊氏模量為100MPa，並確定適合於進行調節，以便得到將在下面的步驟中製造的壓電諧振器所需的群延遲特性；和粘附步驟，用於將成形材料粘附到壓電諧振器上。
3.如權利要求1和2中任一條所述的壓電諧振器的群延遲特性的調節方法，其特徵在於每一個成形材料是其一個表面上具有粘附部分的矽片。
4.如權利要求1和2中任一條所述的壓電諧振器的群延遲特性的調節方法，其特徵在於每一個成形材料都是經過固化的合成樹脂材料。
全文摘要
本發明提供了一種群延遲特性調節方法,它允許容易地調節壓電諧振器的群延遲特性,而不減小電特性。壓電諧振器設置在絕緣基片上,並連接成梯形,由此形成壓電濾波器。製備預定尺寸的矽片,其中每一個矽片的楊氏模量是100MPa或更小,以調節壓電諧振器的群延遲特性。然後,測量壓電諧振器的特性;並且選擇其尺寸適合於得到所需群延遲特性的矽片,並粘附到各個壓電諧振器上。
文檔編號H03H3/04GK1271995SQ0010826
公開日2000年11月1日 申請日期2000年4月26日 優先權日1999年4月26日
發明者池田功 申請人:株式會社村田製作所