[發明專利]壓電諧振器、壓電元件和梯形濾波器

無效

• 申請號: 00106491.6
• 申請日: 2000-04-10
• 公開（公告）號: CN1270448A
• 公開（公告）日: 2000-10-18
• 發明（設計）人: 山本隆;舟木裕史
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: H03H9/15
• 分類號: H03H9/15;H03H9/54
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 朱黎明

本發明涉及壓電諧振器(具體涉及采用擴張振動的壓電諧振器)，還涉及壓電元件和梯形濾波器(具體涉及用于表面裝配的壓電元件和梯形濾波器)。另外，本發明涉及梯形濾波器，具體涉及使用采用擴張振動的壓電諧振器的梯形濾波器。

采用擴張振動的傳統壓電諧振器1的結構如圖1所示。在壓電諧振器1中，壓電板2被研磨成厚度為T，在壓電板2的主表面上形成有電極薄膜3a和3b，使得壓電板2沿厚度方向通過極化處理而極化。當T是壓電諧振器1的厚度，并且L1和L2是其邊緣長度時，可用下列等式(1)給出兩端問的電容(兩個電極之間的電容)Cf：

?????????Cf＝(ε_o×ε_s×L1×L2)/T???????????(1)其中，ε_o＝真空中的介電常數；ε_s＝壓電板的比介電常數。

在L1≈L2的條件下，壓電諧振器1的擴張諧振頻率fr可由下列等式(2)給出：

?????????fr＝V/L1???????????????????????????(2)其中，V＝在壓電板2中波動(wave?motion)的傳播速度≈2000m/sec。因此，當所需的諧振頻率fr確定后，根據等式(2)可確定壓電諧振器的邊緣長度L1＝L2。

因此，為了在預定的諧振頻率fr下提高壓電諧振器1兩端間的電容Cf，根據上面等式(1)，必須選擇具有較大比介電常數ε_s的壓電材料，或者必須減小壓電板2的厚度T。

但是，當增大用作壓電板2的壓電材料的比介電常數ε_s時，會改變其它壓電常數，如壓電品質常數Qm和機電常數k，因此不改變其它壓電常數就不能改變兩端間的電容Cf。另一方面，當過分減小壓電板2的厚度T時，在受到外部沖擊(如跌落)時壓電諧振器1容易開裂，從而使減少壓電板2的厚度的方法受到限制。當L1≈L2≈4.5mm(fr＝450kHz)時，根據經驗估算出在強度極限時厚度T約為300微米。

用作表面安裝的梯形濾波器的壓電元件公開在日本未審查專利申請8-18382和7-176977中。在這些壓電元件中，多個壓電諧振器和金屬引出端結合在一起，它們沿垂直的方向交替地排成一直線并堆置在一個外殼中，通過金屬引出端彎曲的引導部分而在該外殼的外部組成外電極。

但是，這些壓電元件外部厚度很大，當安置在基片上時，該壓電元件很高地突出基片表面，使之難以作低外形器件的線路基底，并且阻礙將器件改變成低外形的。

在這些壓電元件中，需要較多的金屬引出端的數量。例如，當一個元件包括4個壓電諧振器時，需要有4-5個金屬引出端。從而增加了材料成本，同時增加了裝配工時，從而進一步增加了壓電元件的成本。

普通的四元件型(兩級)梯形濾波器201的線路圖示于圖14。梯形濾波器201包括兩塊串聯在輸入端202和輸出端203之間的諧振器204s和205s，和兩塊并聯的諧振器206p和207p，并聯的兩塊諧振器分別連接在諧振器204s和205s的輸出端與地之間。在實際的梯形濾波器中，將用接線導板垂直地夾在兩塊串聯的諧振器和兩塊并聯的諧振器的組合物中間從外殼的開口端裝入外殼中(例如日本未審查的實用新型公開No?4-76724)。

這種梯形濾波器的保證衰減ATT_o由下列等式(3)給出，此時，串聯的諧振器204s和205s的兩端之間的電容為Cf_so，并聯的諧振器2060和207p的兩端之間的電容為Cf_po：

????????ATT_o＝2×20Log(Cf_so/Cf_po)??????????(3)

如圖15所示，在采用擴張振動的傳統串聯諧振器204s和205s以及并聯諧振器206p和207p中，在制成正方形的壓電板208的兩個表面上均形成電極209。當L_s是串聯諧振器204s和205s的邊緣長度，T_s是其厚度，ε_s是其比介電常數并且ε_o是真空中的介電常數時，串聯諧振器204s和205s的兩端的電容Cf_so由下式(4)給出：

????????Cf_so＝(ε_o×ε_s×L_s²)/T_s???????????(4)