CN1127207C - 层叠压电谐振器、其特性调节方法和含其的梯形滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种层叠压电谐振器以及它的特性调节方法，由此可以得到所希望的电容，而不需要改变层叠压电谐振器的外部尺寸，并且不需要改变对用于形成谐振器的基底的母片的设计。层叠压电谐振器包含基底，基底上安装了压电层和内部电极。压电层和内部电极的每一个层叠表面安排成相对于基底的长度方向不垂直的角度。由绝缘体交替地覆盖内部电极，并且在其上设置外部电极，并交替地连接到内部电极，所述内部电极与外部电极相邻设置。为了得到基底，以一个不垂直于层叠表面的角度切割其上安装了压电层和内部电极的母片。

Description

层叠压电谐振器、其特性调节方法和含其的梯形滤波器

技术领域

本发明涉及一种层叠压电谐振器，本发明尤其涉及例如包含具有压电层和内部电极，并构成得以纵向振动模式振动的基底的层叠压电谐振器、其特性调节方法，以及包含这种谐振器的梯形滤波器。

背景技术

在例如第10-4330号日本未审查专利公告中揭示了和本发明有关的上述类型的传统层叠压电谐振器。图10是一种传统层叠压电谐振器1的示图，该层叠压电谐振器1包含平行六面体形状的基底2。通过层叠多个压电层3和多个内部电极4，形成基底2。将压电层3和内部电极4的层叠表面设置得垂直于基底2的长度方向。在基底2的两侧之一的外部表面上，内部电极4的暴露部分交替地由绝缘体5a覆盖。在基底2的两侧中的另外一侧的外部表面上，内部电极4的未由绝缘体5a覆盖的暴露部分交替地由绝缘体5b覆盖。另外，将外部电极6a和6b设置在基底2的两侧之一上以及两侧的另外一侧上。由于将绝缘体5a和5b设置在两侧上，故相邻而设的内部电极4交替地连接到外部电极6a和6b。在这种传统的层叠压电谐振器1中，相邻而设的压电层3相对于基底2的长度方向沿相反方向极化，如由图10的箭头所示。

为了制造层叠压电谐振器1，制备如图11所示的母片7。母片7是通过层叠多个压电层3和多个内部的4而形成的。如由图11的虚线所示，垂直于层叠表面切割母片7。如此切割母片7，由此形成基底2。还有，将绝缘体5a和5b设置在基底2的相对的外部表面上，并通过在将用于外部电极的材料覆盖到基底2上后进行的燃烧处理，完成层叠压电谐振器1。

在传统层叠压电谐振器1中，响应输入到确定输入/输出端的外部电极6a和6b的信号，在内部电极4之间产生相反的电场。还有，由于将相邻的压电层3相互反向地极化，整个基底2根据提供到那里的电场，以纵向振动模式振动。由此制造的层叠压电谐振器1可以用作压电谐振器。

通过串联和/或并联多个层叠压电谐振器构成梯形滤波器。在这样的梯形滤波器中，可以根据对串联的层叠压电谐振器和并联的层叠压电谐振器的电容比的调节，调节衰减量。为此，在梯形滤波器中，为了得到所希望特性，要并联的层叠压电谐振器具有的电容大于要串联的层叠压电谐振器的电容。必须调节层叠压电谐振器的电容，以调节梯形滤波器的特性。可以通过例如改变设置在基底中的内部电极的数量、改变内部电极之间的距离或压电层本身的介电系数等方法调节层叠压电谐振器的电容。

但是，有些情况下，实施上述调节需要修改对母片的设计。还有，即使调节了层叠压电谐振器的电容，仍然有因为结构的限制无法改变外部尺寸的情况。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种设置得达到所希望电容的层叠压电谐振器，及其调节方法，其中，该方法不需要为此修改母片的设计和外部尺寸。

根据本发明的第一方面，提供了一种压电谐振器，它包含：

含有多个压电层和多个内部电极的基底，所述压电层和多个内部电极沿所述基底的长度方向相互层叠；和

连接到所述内部电极的第一和第二外部电极，其中所述压电层的层叠表面和内部电极层叠得与所述基底的长度成一斜角。

根据以第一方面为基础的第二方面，提供了一种压电谐振器，它的特点是，将基底设置得作为一个单元沿基底的长度方向以纵向振动模式振动。

根据以第一方面为基础的第三方面，提供了一种压电谐振器，它的特点是，多个压电层中相邻的压电层按相反方向极化。

根据以第三发明为基础的第四方面，提供了一种压电谐振器，它的特点是，多个压电层中相邻的压电层以与基底的长度成一斜角的方向极化。

根据以第一方面为基础的第五方面，提供了一种压电谐振器，它的特点是，第一和第二内部电极设置在基底的一个公共表面上。

根据以第五方面为基础的第六方面，提供了一种压电谐振器，它的特点是，还包含形成在基底的一个公共表面中，并设置在第一和第二外部电极之间的凹槽。

根据以第一方面为基础的第七方面，提供了一种压电谐振器，它的特点是，第一和第二外部电极设置在基底的相对表面上。

根据以第一方面为基础的第八方面，提供了一种压电谐振器，它的特点是，还包含设置在基底上，用于覆盖每一个内部电极的一端的绝缘部件。

根据以第一方面为基础的第九方面，提供了一种压电谐振器，它的特点是，层叠表面相对的面积由基底的长度与每一个层叠表面之间的角度θ确定。

根据本发明的第十方面，提供了一种梯形滤波器，它包含：

安装基片；

多个安装在所述安装基片上，并以梯形布局相连，从而形成串联和并联的压电谐振器；

所述多个压电谐振器中的至少一个包含：

含有多个压电层和多个内部电极的基底，所述压电层和多个内部电极沿所述基底的长度方向相互层叠；和

连接到所述内部电极的第一和第二外部电极，其中所述压电层和内部电极的层叠表面层叠得与所述基底的长度成一斜角。

根据以第十方面为基础的第十一方面，提供了一种梯形滤波器，它的特点是，所述多个压电谐振器中的至少一个安排得确定一个并联连接。

根据本发明的第十二方面，提供了一种压电谐振器的制造方法，它包含以下步骤：

通过将多个压电层和多个内部电极相互层叠以形成所述多个压电层和所述多个内部电极的层叠表面，从而形成母片；

烧制所述母片；

极化多个压电层，从而所述多个压电层中的相邻的压电层沿相反方向极化；

以与每一个层叠表面成一斜角来切割所述母片。

根据以第十二方面为基础的第十三方面，提供了一种方法，它的特点是，切割步骤产生压电谐振器基底，所述方法还包含以下步骤：在所述基底上形成绝缘部件，以及在所述基底上形成外部电极。

根据以第十二方面为基础的第十四方面，提供了一种方法，它还包含步骤：调节角度，从而压电层和内部电极的每一个层叠表面与基底的长度方向成一斜角。

根据本发明的第十五方面，提供了一种调节压电谐振器的特性的方法，它包含以下步骤：

提供含有基底的压电谐振器，所述基底具有沿所述基底的长度方向相互层叠的多个压电层和多个内部电极，以确定压电层和内部电极的层叠表面；

调节角度，从而压电层和内部电极的每一个层叠表面都与基底的长度方向成一斜角。

根据以第十五方面为基础的第十六方面，提供了一种用于层叠压电谐振器的特性调节方法，它的特点是，以与压电层和内部电极的每一个层叠表面成一斜角来切割包含压电层和内部电极的母片。

通过下面参照附图对本发明的详细描述，本发明的上述和其它因素、特征、特点和优点是显而易见的。

附图说明

图1是本发明的层叠压电谐振器的较佳实施例的示图；

图2是示出用于形成图1所示的层叠压电谐振器的基底的母片的示图，它还示出其切割方向；

图3是基底的一部分的示图，该部分是从如图2所示的母片切割下来的；

图4是示出当基底的长度方向与每一个层叠表面之间的角度变化时电容的改变的曲线图；

图5是根据本发明的层叠压电谐振器的另一个较佳实施例的示图；

图6是包含图5所示的层叠压电谐振器的梯形滤波器的分解透视图；

图7是图6所示的梯形滤波器的电路图；

图8是示出图6所示的梯形滤波器的衰减特性的曲线图；

图9是示出当包含在图6所示的梯形滤波器中，用于并联的层叠压电谐振器中基底的长度方向与每一个层叠表面之间的角度改变时，衰减量变化的曲线图；

图10是传统的层叠压电谐振器的示图；

图11是用于形成图10所示的传统层叠压电谐振器的基底的母片，及其切割方向的示图。

具体实施方式

图1是本发明的层叠压电谐振器的较佳实施例的示图。层叠压电谐振器10最好包含大致上为例如平行六面体的基底12。通过层叠多个压电层14和多个内部电极16形成基底12。将压电层14和内部电极16的每一个层叠表面设置为斜角，以便不垂直于基底12的长度方向。极化相邻而设的压电层14，使它们的极化方向基本上沿垂直于内部电极16的方向相对，如图1中的箭头所指。

在基底12的两侧之一的外部表面上，内部电极16的暴露部分交替地由绝缘体18覆盖。在基底12的两侧的另外一侧的外部表面上，内部电极16未由绝缘体18覆盖的暴露部分由绝缘体20覆盖。另外，分别将外部电极22和24设置在有绝缘体18和20的表面上。结果，相邻而设的内部电极16交替地连接到外部电极22和24。

为了制造上述层叠压电谐振器10，制备如图2所示的母片。通过层叠压电层41和内部电极16形成母片30。在制造母片30的过程中，例如，层叠作为压电层材料的陶瓷生片，以及电极材料，并经受燃烧处理，由此，形成陶瓷层和内部电极16。通过极化相邻而设的陶瓷层，以便使极化方向相对，形成压电层14。通过使用多线锯床或其它切割设备，沿图2中的虚线，以不垂直于每一个层叠表面的角度切割如此制造的母片30。还有，如图3所示，切掉切片的端部，由此形成基底12。在基底12的相对的外部表面上形成绝缘体18和20，还在其上形成外部电极22和24。由此，通过这种方法制造层叠压电谐振器10。

在层叠压电谐振器10中，当将信号输入到确定了输入/输出端的外部电极22和24中时，在内部电极16之间产生电场。此时，相邻而设的内部电极16交替地连接到外部电极22和24，由此沿相对的方向，在相邻的压电层14中产生电场。还有，由于相邻的压电层14沿相对的方向极化，故整个基底12响应输入信号，以纵向振动模式振动。

在所述层叠压电谐振器10中，每一个压电层14的相对面积根据基底12的长度方向和每一个层叠表面之间的角度θ而变化。层叠压电谐振器10的电容根据相对面积的变化而变化。图4示出以在90度角度时的电容为基准，角度θ和电容之间的关系。在图4中可以看到，随着角度θ的增加，层叠压电谐振器10的电容也增加。

在如图5所示的层叠压电谐振器10中，可以将两个外部电极22和24安排在基底12的一个外部表面上。在具有这种结构的层叠压电谐振器10中，最好在基底12的一个外部表面的大致中心部分中沿着宽度方向形成凹槽26。在凹槽26的两侧之一上，内部电极16的暴露部分交替地由绝缘体18覆盖。在该两侧的另外一侧上，绝缘体18不覆盖的内部电极16的暴露部分由绝缘体20覆盖。将外部电极22和24安排在凹槽26的两侧上。如此设置的层叠压电谐振器10和图1所示的层叠压电谐振器类似，也响应输入到外部电极22和24的信号，以纵向振动模式振动。

通过使用上述层叠压电谐振器10，提供了如图6所示的梯形滤波器40。梯形滤波器40包含绝缘基片42。在绝缘基片42上设置图案电极44、46、48和50。每一个图案电极44、46和48延伸到绝缘基片42的一个外侧。图案电极50设置得沿绝缘基片42的相对的外侧上的端部延伸。

最好在图案电极44、46和48与图案电极50之间，间隔一定距离地设置五个电极片52、54、56、58和60。将第一电极片52(从图中的左起第一个)连接到图案电极44，并将第四电极片58(图中左起第四个)连接到图案电极48。

最好将四个层叠压电谐振器10a，10b，10c和10d安装在电极片52、54、56、58和60上。如图7所示，以梯形布局连接层叠压电谐振器10a、10b、10c和10d，以便形成串联和/或并联。在这种情况下，将导电件62各自地形成在层叠压电谐振器10a，10b，10c和10d的外部电极22和24的大致中心部分。将各个导电件62连接到层叠压电谐振器10a，10b，10c和10d。由此，层叠压电谐振器10a，10b，10c和10d与绝缘基片42隔开，从而提供了层叠压电谐振器10a，10b，10c和10d的振动所需要的空间。另外，罩子64覆盖绝缘基片42，以便封装层叠压电谐振器10a，10b，10c和10d。在这种配置下，将绝缘薄膜设置在罩子64在绝缘基片42上接触的位置。绝缘薄膜防止了图案电极44、46、48和50可能与罩子64产生的短路。

在梯形滤波器40中，可以根据调节要串联的层叠压电谐振器10a和10d的电容，以及要并联的层叠压电谐振器10b和10c的电容，调节衰减量。为此，为了得到所希望的梯形滤波器40，将要并联的层叠压电谐振器10b和10c设计得具有的电容大于要串联的层叠压电谐振器10a和10d的电容。在梯形滤波器40中，虽然可以通过调节要并联的层叠压电谐振器10b和10c的电容调节电容，对每一个层叠压电谐振器10b和10c的基底12的长度方向和每一个层叠表面之间的角度θ也进行调节。

上述梯形滤波器40具有如图8所示的衰减特性，并且，可以通过调节要并联的层叠压电谐振器10b和10c的电容调节衰减量。在每一个要并联的层叠压电谐振器10b和10c中，改变基底12的长度方向和每一个层叠表面之间的角度θ，测量梯形滤波器40的衰减量，得到如图9所示的结果。从图9可以看到，证实了随着每一个层叠压电谐振器10b和10c的角度的减小，涉及要串联的层叠压电谐振器10a和10d的电容比增加，并且衰减量也增加。

如上所述，在本发明的较佳实施例的层叠压电谐振器10中，对基底12的长度方向与每一个层叠表面之间的角度θ的调节，可以使电容容易地调节电容。这种调节方法可以用于调节梯形滤波器的衰减量。另外，用于形成基底12的母片30不需要设计上的修改，并且可以改变通过切割母片30所用的角度，简单地调节电容。事实上，在将本发明的较佳实施例的层叠压电谐振器10用于梯形滤波器40时，可以使用要并联的层叠压电谐振器10b和10c，另外可以使用要并联的层叠压电谐振器10a和10d。另外，本发明的较佳实施例的层叠压电谐振器10可以用于只包含单个层叠压电谐振器的振荡器和鉴别器。

已经参照目前的较佳实施例描述了本发明。但是，应该知道，本发明不限于上述较佳实施例，相反，本发明覆盖了包含在本发明的主旨和范围内的各种其它修改和等效的安排。

Claims (16)

1.一种压电谐振器，其特征在于包含：

含有多个压电层和多个内部电极的基底，所述压电层和多个内部电极沿所述基底的长度方向相互层叠；和

连接到所述内部电极的第一和第二外部电极，其中所述压电层的层叠表面和内部电极层叠得与所述基底的长度方向成一斜角。

2.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于，将基底设置得作为一个单元沿基底的长度方向以纵向振动模式振动。

3.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于，多个压电层中相邻的压电层按相反方向极化。

4.如权利要求3所述的压电谐振器，其特征在于，多个压电层中相邻的压电层以与基底的长度成一斜角的方向极化。

5.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于，第一和第二内部电极设置在基底的一个公共表面上。

6.如权利要求5所述的压电谐振器，其特征在于，还包含形成在基底的一个公共表面中，并设置在第一和第二外部电极之间的凹槽。

7.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于，第一和第二外部电极设置在基底的相对表面上。

8.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于，还包含设置在基底上，用于覆盖每一个内部电极的一端的绝缘部件。

9.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于，层叠表面相对的面积由基底的长度与每一个层叠表面之间的角度θ确定。

10.一种梯形滤波器，其特征在于包含：

安装基片；

多个安装在所述安装基片上，并以梯形布局相连，从而形成串联和并联的压电谐振器；

所述多个压电谐振器中的至少一个包含：

含有多个压电层和多个内部电极的基底，所述压电层和多个内部电极沿所述基底的长度方向相互层叠；和

连接到所述内部电极的第一和第二外部电极，其中所述压电层和内部电极的层叠表面层叠得与所述基底的长度方向成一斜角。

11.如权利要求10所述的梯形滤波器，其特征在于，所述多个压电谐振器中的至少一个安排得确定一个并联连接。

12.一种压电谐振器的制造方法，其特征在于包含以下步骤：

通过将多个压电层和多个内部电极相互层叠以形成所述多个压电层和所述多个内部电极的层叠表面，从而形成母片；

烧制所述母片；

极化多个压电层，从而所述多个压电层中的相邻的压电层沿相反方向极化；

以与每一个层叠表面成一斜角来切割所述母片。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，切割步骤产生压电谐振器基底，所述方法还包含以下步骤：在所述基底上形成绝缘部件，以及在所述基底上形成外部电极。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于还包含步骤：调节角度，从而压电层和内部电极的每一个层叠表面与基底的长度方向成一斜角。

15.一种调节压电谐振器的特性的方法，其特征在于包含以下步骤：提供含有基底的压电谐振器，所述基底具有沿所述基底的长度方向相互层叠的多个压电层和多个内部电极，以确定压电层和内部电极的层叠表面；

调节角度，从而压电层和内部电极的每一个层叠表面都与基底的长度方向成一斜角。

16.如权利要求15所述的用于层叠压电谐振器的特性调节方法，其特征在于，以与压电层和内部电极的每一个层叠表面成一斜角来切割包含压电层和内部电极的母片。

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