专利名称：梯型压电滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种梯形压电滤波器，其中串联谐振器和并联谐振器相互连接，以形成梯形电路。
在传统梯形压电滤波器中，串联谐振器和并联谐振器都由适合于以方形振动模式振动的方形压电谐振器形成，并沿厚度方向相互叠堆。由此，包含罩子和终端的梯形滤波器具有相对较大的垂直尺寸，该尺寸由谐振器的总厚度决定。串联谐振器的厚度大于并联谐振器的厚度，从而串联谐振器的厚度显著增加了滤波器的总的垂直尺寸。
为了解决上述的问题，如第6-164307号公开的日本专利申请中揭示的，已经研制了一种梯形压电滤波器，其中适合于以纵向振动模式振动的矩形压电谐振器用作串联谐振器，适合于以方形振动模式振动的方形压电谐振器用作并联谐振器，并以并列的方式设置串联谐振器，由此减小了滤波器的总厚度或垂直尺寸。
在梯形压电滤波器中，通带以外的每一梯级的衰减(下面称为带外衰减)依赖于梯级中的串联谐振器的电容和并联谐振器的电容之间的比值。可以通过改变串联谐振器或并联谐振器的电容来将衰减调节到预定的值。但是，不论是改变串联谐振器还是并联谐振器的电容，都必需改变谐振器的外部的尺寸(厚度、长度和宽度)。由此，制造的过程变得非常的复杂，并且终端和罩子的形状必需根据谐振器的尺寸变化而变化，这导致成本的增加。
为了克服上述的问题，本发明的较佳实施例提供了一种梯形压电滤波器，其中串联谐振器由适合于以纵向振动模式振动的元件形成，而并联谐振器由适合于以方形振动模式振动的元件形成，并且滤波器构成得允许串联谐振器的电容简单的和不受限制的调节，以达到任何想要的衰减。
本发明的较佳实施例提供了一种梯形压电滤波器，包括适合于以纵向振动模式振动的串联谐振器，其中每一个串联谐振器包括压电谐振器，所述压电谐振器具有一对相对设置的主表面以及分别设置在这对主表面上的电极；以及适合于以方形振动模式振动的并联谐振器，其中每一个并联谐振器包括压电谐振器当前，所述压电谐振器具有一对相对设置的主表面，以及分别设置在这对主表面上的电极；串联谐振器和并联谐振器相互连接，从而限制梯形电路，其中一对凹槽分别设置在每一个串联谐振器的一个主表面上，处于相对大致上垂直于串联谐振器的纵向的中心线的对称位置，从而这对凹槽沿大致上平行于串联谐振器的中心线的方向延伸，并将一个主表面上的电极分开，由此调节了这对分别设置在串联谐振器的主表面上的电极之间的电容。
当这对用于分开电极的凹槽如上所述地被设置在串联谐振器的主表面上时，这对凹槽之间的区域决定了电容。由此，改变凹槽的相对位置能够自由而容易地调节串联谐振器的有效电极面积。换句话说，电容可以自由地被调节。如上所述，通过改变凹槽的位置可以达到想要的电容，同时串联谐振器的外部形状保持不变。结果，在制造过程中，只有增加了以上述的方式形成凹槽的步骤。另外，由于串联谐振器的外部尺寸不变，可以将相同的终端和罩子用作所有要制造的滤波器的共用的元件。
在上述梯形压电滤波器中，由导电材料制成的支持部件最好设置在串联谐振器的设置有凹槽的一主表面上的电极上，或设置在串联谐振器另一个主表面上，位于沿纵向的电极的大致上的中心位置，从而支持部件大致上沿平行于与串联谐振器的纵向大致垂直的中心线的方向延伸。
在梯形滤波器的装配中，串联谐振器的电极设置得接触终端，从而在那里建立电气的接触。但是，当设置在终端上的凸出部分受到和串联谐振器表面的压力接触时，串联谐振器很可能会破裂，或电极的表面很可能会受到破坏。相比之下，如果由导电材料制成的支持部件装到串联谐振器的电极的表面上，则串联谐振器通过支持部件容易地电气连接到终端，从而避免了上述的问题。支持部件可以设置在串联谐振器的一个主表面上，或两个主表面上。
在适合于以纵向振动模式振动的元件的情况下，即使凹槽设置在如上所述的元件上，或者将支持部件装到如上所述的元件上，不会不利地影响元件的各种特性。但是，如果凹槽并安排得相对大致上垂直于元件的纵向的中心线对称，则不利地增加假信号输出。
串联谐振器中的凹槽的形成最好在形成基片的步骤中进行。即，最好在其上已经形成了电极的基片上通过使用切片机或类似的工具形成凹槽，其中所述基片然后被切割为单元元件。在这种情况下，只需稍微增加一些加工步骤，便可以容易地生产串联谐振器。
还有，如果在形成基片的步骤中还形成支持部件，此后切割基片，则生产成本不会有本质上的增加。支持部件可以由一例方法形成，其中通过印刷等方式，将导电胶施加到基片上的直线上然后固化之。
从下面参照附图，对本发明的较佳实施例的描述，本发明的特点和优点是显然的。
图1是根据本发明的一个较佳实施例的梯形压电滤波器的分解透视图；图2是图1所示的梯形压电滤波器在装配状态中的透视图；图3是沿图2中的线Ⅲ-Ⅲ切割的截面图；图4是图1所示的梯形压电滤波器在施涂树脂前的仰视图；图5是图1所示的梯形压电滤波器的电路图；图6A、6B、6C和6D描述装配图1所示的梯形压电滤波器的步骤的解释图；图7是串联谐振器的一个例子的透视图；图8是示出凹槽位置、电容、以及机电耦合系数的特性曲线图；及图9是示例的基片的透视图，它用于制造串联谐振器。
图1到4示出了根据本发明的较佳实施例的梯形压电滤波器。
本发明的较佳实施例是一种梯形压电滤波器，包含四个元件，它们安排得构成如图5中所示的电路。罩子1中装入两个并联谐振器2和3，两个串联谐振器4和5，一个输入终端6、两个输出终端7和8，一个接地终端9以及一个独立的连接终端10。这些元件相互叠堆，按压，并由盖子11支持，并且罩子1由树脂12密封。
罩子1最好由热塑性树脂制成，具有盒型形状。罩子1具有位于一个表面上的(在本较佳实施例中是上表面)开口部分1a。肋条1b设置在罩子1的四个内部表面上，从而肋条1b沿深度方向(垂直方向)延伸。肋条1b决定并联谐振器2和3、输出终端8、接地终端9和独立连接终端10的位置，由此防止罩子1中的元件的旋转和位移。肋条1b的上端从罩子1的开口部分1a凹进去。垂直凹槽1c设置在两个相对的肋条1b的每一根的两侧中的一侧上。终端6-9的导线部分6b-9b装入凹槽1c中，用于决定位置。
并联谐振器2和3的每一个最好由大致上为方形，并适合于以方形振动模式振动的压电谐振器形成。电极2a和2b分别设置在并联谐振器2的整个上下主表面上。同样，电极3a和3b分别形成在并联谐振器3的整个上下主表面上。
串联谐振器4和5最好由大致上为矩形，并适合于以纵向振动模式振动的压电谐振器形成。电极4a和4b(4b未示出)分别设置在串联谐振器4的整个上下主表面上。同样，电极5a和5b(5b未示出)分别形成在串联谐振器5的整个上下主表面上。
如图7所示，为了分开电极4a，将一对凹槽4c分别设置在串联谐振器4的上主表面上，位于相对大致上垂直于串联谐振器4的纵向的中心线对称的位置，并沿串联谐振器4的较短边方向延伸。为了分开电极5a，将一对凹槽5c设置在串联谐振器的上表面上，位于相对大致上垂直于串联谐振器5的纵向的中心线对称的位置，并沿串联谐振器5的较短边的方向延伸。凹槽4c(5c)和串联谐振器4(5)的相应的大致上平行的边缘之间的距离L1最好等于另一个凹槽4c(5c)和串联谐振器4(5)的大致上平行的边缘之间的距离L2。凹槽4c(5c)要具有如此的深度，从而凹槽4c(5c)将电极4a(5a)分为三个区域。虽然在本发明的较佳实施例中，凹槽4c(5c)形成得延伸到压电体中，但凹槽4c(5c)不需形成得延伸到压电体中。
由导电材料制成的支持部件4d(5d)形成在电极4b(5b)的下主表面上，位于电极沿纵向的大致上的中心位置处，从而支持部件4d(5d)大致上平行于串联谐振器4(5)的较短边地延伸。由于串联谐振器4和5并排安排在罩子1的底面，故滤波器的总厚度和传统梯形滤波器的情况相比大大减小，其中传统的梯形滤波器中适合于以方形振动模式振动的谐振器相互叠堆。
输入终端6具有电极板部分6a，以及导线部分6b，该导线部分6b如此弯曲，从而沿大致上垂直于电极板部分6a的方向延伸。电极板部分6a设置在罩子1的底面上。导线部分6b被装入罩子1的相应的的凹槽1c内，并从罩子1的开口部分1a向外凸出。串联谐振器4的支持部件4d接触电极板部分6a的上表面，从而与其建立电气接触。
输出终端7最好具有和输入终端6相同的形状。输出终端7具有电极板部分7a，以及导线部分7b，该导线部分如此弯曲，从而大致上沿垂直于电极板部分7a的方向延伸。电极板部分7a设置在罩子1的底面上。导线部分7b被装入罩子1的对应凹槽1c上，并从罩子1的开口部分1a凸出。串联谐振器5的支持部件5d接触电极板部分7a的上表面，从而与其建立电气接触。
输出终端8最好由导电的弹性板制成。输出终端8具有大致上为方形的电极板部分8a，其面积大致上等于并联谐振器2和3的面积，并且导线部分8b如此弯曲，从而它沿大致上垂直于电极板部分8a的1方向延伸。接触部分8c从电极板部分8a的大致的中心部分向下凸出，以接触一个并联谐振器2的上表面电极2a。还有，电极板部分8a以局部的球面的形式向下弯曲。因此，输出终端8在厚度方向上有弹性。引线部分装入罩子1的对应槽1c，并从罩子1上的开口部分突出。
虽然分别提供了输出终端7和输入终端8，它们各自的导线部分7b和8b在一个外部电路(例如印刷电路板)中相互连接。
接地终端9具有电极板部分9a和导线部分9b。电极板部分9a具有折叠结构，并且其表面积大致上等于并联谐振器2和3。导线部分9b如此弯曲，从而大致上垂直于电极板部分9a地延伸。导线部分9b被装入罩子1的相应的凹槽1c内，并从罩子1的开口部分1a向外凸出。接触部分9c从电极板部分9a的上表面的大致的中心部分向上凸出，从而与并联谐振器2(见图3)的下表面电极2b接触。接触部分9d从电极板部分9a的下表面的大致中心部分向下凸出，从而和并联谐振器3(见图3)的上表面电极3a接触。
独立连接终端10是独立的终端，它没有导线部分，并且是方形板，其表面积大致上等于并联谐振器2和3。接触部分10a从独立连接终端10的下表面的大致的中心部分向上凸出，从而和并联谐振器3的下表面电极3b接触。脊梁形的接触部分10b和10c从独立连接终端10的表面向下凸出，从而接触部分10b、10c沿通过接触部分10a，并大致上平行于独立连接终端10一边的线延伸。接触部分10b(10c)接触串联谐振器4(5)的上表面电极4a(5a)的中心部分。即，接触部分10b(10c)接触电极的中心部分，该部分和侧面部分通过两个凹槽4c(5c)绝缘。
通常的方形盖子11最好由用于形成罩子1的热塑性树脂制成。如图4中所示，盖子11具有如此的尺寸，从而盖子11可以被装入罩子1的开口部分1a，尤其是装入开口部分1a中设置肋条1b的更深的部分。为了这样的深安装，用于啮合相应的肋条1b的凹进部分11a最好设置在盖子11的四个侧面的每一个中。用于焊接的凸出部分11b从每一个凹进部分11a的内部边缘向上凸出。
下面，将参照图6A到6D描述具有上述结构的梯形滤波器的装配方法。
首先，如图6A所示，诸如并联谐振器2和3、串联谐振器其4和5、输入终端6、输出终端7和8、接地终端9、以及独立连接终端10之类的元件在罩子1中叠堆。结果，盖子11被装入到罩子1的开口部分1a中。在这个过程中，输出终端8被稍稍按压，并且盖子11处于稍稍抬起的状态。
接着，如图6B所示，通过使用推杆P向下压盖子11，从而输出终端8弯曲或变形，由此引起元件在压力下聚到一块。在这种情况下，盖子11的凸出部分11b以及罩子1的肋条1b通过使用烙铁或类似工具被焊接在一起。在这种情况下，可以使用超声波焊接替代传统的焊接。
如图6C中所示，当完成焊接时，盖子11的凸出部分11b和罩子1的肋条1b被固定到一起，从而防止了盖子11的分离。
结果，如图6中所示，将液体树脂12充入由盖子11和罩子的开口部分1a形成的凹形空间中，并固化，由此密封罩子11的内部。
通常，在传统的梯形滤波器的情况下，如果元件厚度有变化，则在元件之间无法产生预定的接触压力，这导致了可靠性降低。相比之下，在本发明的较佳实施例中，在将盖子11装入罩子11的开口部分1a的步骤中，盖子11可以沿罩子1的深度方向(即垂直方向)自由地移动，而其凹进部分11a由肋条1b引导，并且焊接位置可以自由的变化。由此，通过使用推杆P将盖子11按压到罩子1中，直到得到预定的接触压力，在该点将盖子11焊接到罩子1。通过这种工作，接触压力总是恒定的，从而得到高度可靠性的梯形滤波器。
在传统的梯形滤波器中，为了改变带外衰减，必需改变串联谐振器和并联谐振器的形状，这导致非常大的困难。相比之下，在上述较佳实施例中，通过串联谐振器4和5的电容的调节，可以容易地改变衰减。下面解释原因。
如图7中所示，每一个串联谐振器4和5的电容根据其相对设置的电极的面积变化。在这种较佳实施例中，由于下表面电极4b(5b)是整个表面电极，故无法改变电极的面积。相比之下，上表面电极4a(5a)由两个侧面延伸的凹槽4c(5c)分为三个区域。由此，电极部分的相对的区域对电特性无帮助，而仅仅电极部分的中心区域确定电容。电极的面积由d×W表示，其中d是电极部分的中心区域的长度，而W是中心区域的宽度。由于W是固定的，故电极的面积，即电容，可以通过改变长度自由地调节，这可以转而通过改变凹槽4c(5c)的位置来调节。即，可以通过简单的改变凹槽4c(5c)的位置，不需改变串联谐振器其4(5)的外部形状，自由地调节电容(带外衰减)。
图8示出凹槽的位置、串联谐振器4(5)的电容C、以及机电耦合系数K之间的关系。
如图8中所示，如果两个凹槽4c(5c)设置在相对两端(L1/L×100=0％)，则电容C达到最大值。当凹槽接近中心部分(50％)时，电容C线性地减小。另一方面，当凹槽设置在相对两端和中心部分之间的中间位置(在从某一纵向端表面量时，整个长度的大约12.5％处)时机电耦合系数K得到最大值。还有，当凹槽达到中心部分(50％)时，机电耦合系数K减小。如上所述，应该知道，通过简单地改变凹槽4c(5c)的位置，可以将C和K的值调节到最佳值。
串联谐振器4和5由例如基片15制成，如图9所示。基片15先接受极化，从而可以激励纵向振动模式。电极16安排得沿基片15的整个的上表面延伸。电极17安排得沿基片15的整个下表面延伸。通过使用划片机或类似的工具，在基片15中形成狭窄的凹槽18，从而它们沿大致某一方向平行地延伸。支持部件19通过导电胶安装在基片15的下表面上，从而支持部件19沿大致上平行于凹槽18的直线延伸。最好通过丝网印刷或其它适合的方法形成支持部件19。在形成了支持部件19后，基片15沿切割线C1和C2切成单元元件，从而容易地产生了串联谐振器4和5。
如上所述，即使形成凹槽和支持部件的步骤必需另外执行，但可以使执行这些步骤所需的时间最小化，因为在形成基片15的过程中形成凹槽和支持部件。由此，在生产时间和成本中只有稍微的增加。
在上述较佳实施例中，支持部件4d(5d)设置在串联谐振器4(5)的下主表面上，并且串联谐振器4(5)的上主表面接触连接终端10的凸出部分10b(10c)。但是，或者，可以将支持部件设置在串联谐振器的上和下的每一个主表面上。在这种情况下，不需要连接终端10的凸出部分10b和10c。
或者，可以使用下面的结构省略串联谐振器4和5的支持部件；在输入终端6和输出终端7的每一个终端的上表面上设置侧面延伸的凸出部分，该凸出部分的形状大致上和连接终端10的凸出部分10b和10c的一样；并使凸出部分安排得接触串联谐振器4和5的每一个谐振器的下表面电极的中心部分。
在本发明的较佳实施例中，输出终端8是有弹力的，以便在提供在罩子1中的元件之间达到可靠的导电接触。但是，弹性板或缓冲材料可以设置得和终端分开。
如从上述描述显见的，本发明提供了一种梯形压电滤波器，包括适合于以纵向振动模式振动的串联谐振器，以及适合于以方形振动模式振动的并联谐振器。在这种梯形压电滤波器中，在串联谐振器的两个主表面中的一个主表面上设置两个电极分开凹槽，位于相对大致上垂直串联谐振器的纵向的中心线对称的位置，从而这对凹槽沿大致上平行于串联谐振器的中心线的方向延伸，以便调节这对主表面的电极之间的电容。结果，可以容易而精确地将梯形滤波器的衰减设置到需要的值。
另外，通过简单地改变凹槽的位置，得到需要的电容，同时串联谐振器其的外部形状维持不变。由此，在生产过程中，只要另加形成凹槽的步骤。另外，由于串联谐振器的外部尺寸保持不变，故可以在各种型号的梯形滤波器中通用相同的终端和罩子。
虽然已经参照本发明的较佳实施例具体示出描述了本发明，但熟悉本领域的人应该知道在不背离本发明的主旨的条件下可以有上述和其它形式上和细节上的变化。
权利要求
1．一种梯形压电滤波器，其特征在于包含适合于以纵向振动模式振动的串联谐振器，每一个所述串联谐振器包含压电谐振器，所述压电谐振器具有一对相对设置的主表面，以及一对分别设置在所述主表面上的电极；及适合于以方形振动模式振动的并联谐振器，每一个所述并联谐振器包含压电谐振器，所述压电谐振器具有一对相对设置的主表面，以及一对分别设置在这对主表面上的电极；所述串联谐振器和所述并联谐振器彼此连接形成梯形电路，其中一对分别设置在每一个串联谐振器的一对凹槽，位于相对大致上垂直于各个串联谐振器的纵向的中心线对称的位置，从而这对凹槽沿大致上平行于各个串联谐振器的中心线的方向延伸，并分割一个主表面上的电极，由此调节分别设置在各个串联谐振器这对主表面上的这对电极之间的电容。
2．如权利要求1所述的梯形压电滤波器，其特征在于每一个所述串联谐振器大致上为矩形，并具有大于宽度的长度。
3．如权利要求1所述的梯形压电滤波器，其特征在于每一个所述并联谐振器大致上为方形，并且具有大致上等于宽度的长度。
4．如权利要求1所述的梯形压电滤波器，其特征在于所述每一个串联谐振器包括压电基片，和设置在压电基片上的电极，其中凹槽延伸通过所述电极。
5．如权利要求4所述的梯形压电滤波器，其特征在于凹槽延伸进入所述压电基片中。
6．如权利要求4所述的梯形压电滤波器，其特征在于所述凹槽大致上平行于所述压电基片的相对的边缘延伸。
7．如权利要求4所述的梯形压电滤波器，其特征在于凹槽沿所述压电基片的整个宽度延伸。
8．如权利要求4所述的梯形压电滤波器，其特征在于凹槽位于所述压电基片的相对端区域，并和所述压电基片的相对的边缘分开大致上相等的距离。
9．如权利要求1所述的梯形压电滤波器，其特征在于第一串联谐振器中的凹槽与第二串联谐振器中的凹槽对准排列。
10．如权利要求1所述的梯形压电滤波器，其特征在于由导电材料制成的支持部件设置在串联谐振器的设置有凹槽的一个主表面上的电极上，或设置在串联谐振器另一个主表面上，位于电极沿纵向的大致上的中心位置，从而支持部件沿大致上平行于与串联谐振器的纵向大致上垂直的中心线的方向延伸。
11．一种制造梯形压电滤波器的方法，其特征在于包含步骤形成基片；在所述基片的第一主表面上形成第一电极；在所述基片的第二主表面上形成第二电极；在第一主表面中形成凹槽，从而凹槽沿大致上相互平行的方向延伸；及沿大致上平行，并垂直于凹槽的线切割所述基片，以形成滤波器单元。
12．如权利要求11所述的方法，其特征在于还包含步骤在切割基片步骤之前，先在基片的第二主表面上形成支持部件。
13．如权利要求12所述的方法，其特征在于所述支持部件沿大致上平行于所述凹槽的方向延伸。
14．如权利要求11所述的方法，其特征在于基片用于产生多个串联谐振器，所述方法还包含步骤设置罩子；形成适合于以方形振动模式振动的并联谐振器，每一个并联谐振器包含压电谐振器，所述压电谐振器具有一对相对设置的主表面，以及一对分别设置在主表面上的电极；在罩子中叠堆串联谐振器其和并联谐振器；使所述串联谐振器和所述并联谐振器相互连接，从而形成梯形电路；其中所述每一个串联谐振器包含一对分别设置在串联谐振器的第一主表面上的凹槽，位于相对大致上垂直于所述各个串联谐振器的纵向的中心线的对称的位置，从而这对凹槽沿大致上平行于各个串联谐振器的中心线的方向延伸，并分开一个主表面上的电极，由此调节分别设置在各个串联谐振器的这对主表面上的电极之间的电容。
15．如权利要求14所述的方法，其特征在每一个所述串联谐振器大致上为矩形，并具有大于宽度的长度。
16．如权利要求14所述的方法，其特征在于所述并联谐振器为方形，并且具有大致上等于宽度的长度。
17．如权利要求14所述的方法，其特征在于所述每一个串联谐振器都具有压电基片，并且电极设置在压电基片上，其中凹槽延伸通过所述电极。
18．如权利要求17所述的方法，其特征在于所述凹槽延伸进入所述压电基片中。
19．如权利要求17所述的方法，其特征在于所述凹槽沿大致上平行于所述压电基片的相对边缘延伸。
20．如权利要求17所述的方法，其特征在于所述凹槽沿所述压电基片的整个的宽度延伸。
21．如权利要求17所述的方法，其特征在于所述凹槽位于所述压电基片的相对端的区域，并和所述基片的相对边缘分开相等的距离。
22．如权利要求14所述的方法，其特征在于第一串联谐振器中的凹槽和第二串联谐振器中的凹槽对准排列。
全文摘要
一种梯形压电滤波器,包含串联谐振器,所述串联谐振器包括大致上为矩形的,并适合于以纵向振动模式振动的压电谐振器,以及并联谐振器,所述并联谐振器包括大致上为方形,并适合于以方形振动模式振动的压电谐振器。串联谐振器和并联谐振器通过相互连接,从而形成梯形电路。一对凹槽分别设置在每一个串联谐振器的一个主表面上,位于相对大致垂直于串联谐振器的纵向的中心线的方向对称的位置,并分开一个主表面上的电极,由此调节分别设置在串联谐振器的这对主表面上的电极之间的电容。
文档编号H03H9/10GK1235411SQ9910673
公开日1999年11月17日 申请日期1999年5月11日 优先权日1998年5月11日
发明者山本隆, 舟木裕史 申请人:株式会社村田制作所