專利名稱：層疊壓電諧振器、其特性調節方法以及包含它的梯形濾波器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種層疊壓電諧振器，本發明尤其涉及例如包含具有壓電層和內部電極，并構成得以縱向振動模式振動的基底的層疊壓電諧振器、其特性調節方法，以及包含這種諧振器的梯形濾波器。
在例如第10-4330號日本未審查專利公告中揭示了和本發明有關的上述類型的傳統層疊壓電諧振器。

圖10是一種傳統層疊壓電諧振器1的示圖，該層疊壓電諧振器1包含平行六面體形狀的基底2。通過層疊多個壓電層3和多個內部電極4，形成基底2。將壓電層3和內部電極4的層疊表面設置得垂直于基底2的長度方向。在基底2的兩側之一的外部表面上，內部電極4的暴露部分交替地由絕緣體5a覆蓋。在基底2的兩側中的另外一側的外部表面上，內部電極4的未由絕緣體5a覆蓋的暴露部分交替地由絕緣體5b覆蓋。另外，將外部電極6a和6b設置在基底2的兩側之一上以及兩側的另外一側上。由于將絕緣體5a和5b設置在兩側上，故相鄰而設的內部電極4交替地連接到外部電極6a和6b。在這種傳統的層疊壓電諧振器1中，相鄰而設的壓電層3相對于基底2的長度方向沿相反方向極化，如由圖10的箭頭所示。
為了制造層疊壓電諧振器1，制備如圖11所示的母片7。母片7是通過層疊多個壓電層3和多個內部電極4而形成的。如由圖11的虛線所示，垂直于層疊表面切割母片7。如此切割母片7，從而形成基底2。還有，將絕緣體5a和5b設置在基底2的相對的外部表面上，并通過在將用于外部電極的材料覆蓋到基底2上后進行的燃燒處理，完成層疊壓電諧振器1。
在傳統層疊壓電諧振器1中，響應輸入到確定輸入/輸出端的外部電極6a和6b的信號，在內部電極4之間產生相反的電場。還有，由于將相鄰的壓電層3相互反向地極化，整個基底2根據提供到那里的電場，以縱向振動模式振動。由此制造的層疊壓電諧振器1可以用作壓電諧振器。
通過串聯和/或并聯多個層疊壓電諧振器構成梯形濾波器。在這樣的梯形濾波器中，可以根據對串聯的層疊壓電諧振器和并聯的層疊壓電諧振器的電容比的調節，調節衰減量。為此，在梯形濾波器中，為了得到所希望特性，要并聯的層疊壓電諧振器具有的電容大于要串聯的層疊壓電諧振器的電容。必須調節層疊壓電諧振器的電容，以調節梯形濾波器的特性。可以通過例如改變設置在基底中的內部電極的數量、改變內部電極之間的距離或壓電層本身的介電系數等方法調節層疊壓電諧振器的電容。
但是，有些情況下，實施上述調節需要修改對母片的設計。還有，即使調節了層疊壓電諧振器的電容，仍然有因為結構的限制無法改變外部尺寸的情況，為了解決上述問題，本發明的較佳實施例提供了一種設置得達到所希望電容的層疊壓電諧振器，及其調節方法，其中，該方法不需要為此修改母片的設計和外部尺寸。
根據本發明的較佳實施例，提供了一種層疊壓電諧振器，它包含基底，在所述基底上沿其長度方向層疊了多個壓電層和多個內部電極，以及連接到內部電極的外部電極。將壓電層和內部電極的層疊表面安排得不垂直于基底的長度方向。
還有，根據本發明的另一個較佳實施例，提供了一種梯形濾波器，其中，多個壓電層以梯形布局連接，以便提供串聯和并聯，并且包含至少一個所述層疊壓電諧振器作為用于并聯的壓電諧振器。
另外，根據本發明的另一個較佳實施例，提供了一種對層疊壓電諧振器的特性調節方法，該層疊壓電諧振器包含基底，所述基底上沿長度方向層疊了多個壓電層和多個內部電極，和兩個連接到壓電層的外部電極，該方法包含以下步驟調節角度，從而壓電層和內部電極的每一個層疊表面都不垂直于基底的長度方向。
在上述情況下，以不垂直于壓電層和內部電極的每一個層疊表面的角度切割上面層疊了壓電層和內部電極的母片。這允許調節基底的長度方向和每一個層疊表面之間的角度。
如上所述，在壓電層和內部電極的層疊表面不垂直于基底的長度方向的布局中，通過改變每一個層疊表面和基底之間的角度，可以改變每一個內部電極的相對的面積。由此，還可以改變層疊壓電諧振器的電容。可以通過改變切割上面層疊了壓電層和內部電極的母片所用的角度，來改變層疊表面和基底的長度方向之間的角度。這不需要例如對母片設計的修改之類的修改，而這在現有技術中是需要的。因此，使用調節電容的層疊壓電諧振器使梯形濾波器的衰減量可調節。
通過下面參照附圖對本發明的詳細描述，本發明的上述和其它因素、特征、特點和優點是顯而易見的。
圖1是本發明的層疊壓電諧振器的較佳實施例的示圖；圖2是示出用于形成圖1所示的層疊壓電諧振器的基底的母片的示圖，它還示出其切割方向；圖3是基底的一部分的示圖，該部分是從如圖2所示的母片切割下來的；圖4是示出當基底的長度方向與每一個層疊表面之間的角度變化時電容的改變的曲線圖；圖5是根據本發明的層疊壓電諧振器的另一個較佳實施例的示圖；圖6是包含圖5所示的層疊壓電諧振器的梯形濾波器的分解透視圖；圖7是圖6所示的梯形濾波器的電路圖；圖8是示出圖6所示的梯形濾波器的衰減特性的曲線圖；圖9是示出當包含在圖6所示的梯形濾波器中，用于并聯的層疊壓電諧振器中基底的長度方向與每一個層疊表面之間的角度改變時，衰減量變化的曲線圖；圖10是傳統的層疊壓電諧振器的示圖；圖11是用于形成圖10所示的傳統層疊壓電諧振器的基底的母片，及其切割方向的示圖。
圖1是本發明的層疊壓電諧振器的較佳實施例的示圖。層疊壓電諧振器10最好包含大致上為例如平行六面體的基底12。通過層疊多個壓電層14和多個內部電極16形成基底12。將壓電層14和內部電極16的每一個層疊表面設置為斜角，以便不垂直于基底12的長度方向。極化相鄰而設的壓電層14，使它們的極化方向基本上沿垂直于內部電極16的方向相對，如圖1中的箭頭所指。
在基底12的兩側之一的外部表面上，內部電極16的暴露部分交替地由絕緣體18覆蓋。在基底12的兩側的另外一側的外部表面上，內部電極16未由絕緣體18覆蓋的暴露部分由絕緣體20覆蓋。另外，分別將外部電極22和24設置在有絕緣體18和20的表面上。結果，相鄰而設的內部電極16交替地連接到外部電極22和24。
為了制造上述層疊壓電諧振器10，制備如圖2所示的母片。通過層疊壓電層41和內部電極16形成母片30。在制造母片30的過程中，例如，層疊作為壓電層材料的陶瓷生片，以及電極材料，并經受燃燒處理，由此，形成陶瓷層和內部電極16。通過極化相鄰而設的陶瓷層，以便使極化方向相對，形成壓電層14。通過使用多線鋸床或其它切割設備，沿圖2中的虛線，以不垂直于每一個層疊表面的角度切割如此制造的母片30。還有，如圖3所示，切掉切片的端部，由此形成基底12。在基底12的相對的外部表面上形成絕緣體18和20，還在其上形成外部電極22和24。由此，通過這種方法制造層疊壓電諧振器10。
在層疊壓電諧振器10中，當將信號輸入到確定了輸入/輸出端的外部電極22和24中時，在內部電極16之間產生電場。此時，相鄰而設的內部電極16交替地連接到外部電極22和24，由此沿相對的方向，在相鄰的壓電層14中產生電場。還有，由于相鄰的壓電層14沿相對的方向極化，故整個基底12響應輸入信號，以縱向振動模式振動。
在所述層疊壓電諧振器10中，每一個壓電層14的相對面積根據基底12的長度方向和每一個層疊表面之間的角度θ而變化。層疊壓電諧振器10的電容根據相對面積的變化而變化。圖4示出以在90度角度時的電容為基準，角度θ和電容之間的關系。在圖4中可以看到，隨著角度θ的增加，層疊壓電諧振器10的電容也增加。
在如圖5所示的層疊壓電諧振器10中，可以將兩個外部電極22和24安排在基底12的一個外部表面上。在具有這種結構的層疊壓電諧振器10中，最好在基底12的一個外部表面的大致中心部分中沿著寬度方向形成凹槽26。在凹槽26的兩側之一上，內部電極16的暴露部分交替地由絕緣體18覆蓋。在該兩側的另外一側上，絕緣體18不覆蓋的內部電極16的暴露部分由絕緣體20覆蓋。將外部電極22和24安排在凹槽26的兩側上。如此設置的層疊壓電諧振器10和圖1所示的層疊壓電諧振器類似，也響應輸入到外部電極22和24的信號，以縱向振動模式振動。
通過使用上述層疊壓電諧振器10，提供了如圖6所示的梯形濾波器40。梯形濾波器40包含絕緣基片42。在絕緣基片42上設置圖案電極44、46、48和50。每一個圖案電極44、46和48延伸到絕緣基片42的一個外側。圖案電極50設置得沿絕緣基片42的相對的外側上的端部延伸。
最好在圖案電極44、46和48與圖案電極50之間，間隔一定距離地設置五個電極片52、54、56、58和60。將第一電極片52(從圖中的左起第一個)連接到圖案電極44，并將第四電極片58(圖中左起第四個)連接到圖案電極48。
最好將四個層疊壓電諧振器10a，10b，10c和10d安裝在電極片52、54、56、58和60上。如圖7所示，以梯形布局連接層疊壓電諧振器10a、10b、10c和10d，以便形成串聯和/或并聯。在這種情況下，將導電件62各自地形成在層疊壓電諧振器10a，10b，10c和10d的外部電極22和24的大致中心部分。將各個導電件62連接到層疊壓電諧振器10a，10b，10c和10d。由此，層疊壓電諧振器10a，10b，10c和10d與絕緣基片42隔開，從而提供了層疊壓電諧振器10a，10b，10c和10d的振動所需要的空間。另外，罩子64覆蓋絕緣基片42，以便封裝層疊壓電諧振器10a，10b，10c和10d。在這種配置下，將絕緣薄膜設置在罩子64在絕緣基片42上接觸的位置。絕緣薄膜防止了圖案電極44、46、48和50可能與罩子64產生的短路。
在梯形濾波器40中，可以根據調節要串聯的層疊壓電諧振器10a和10d的電容，以及要并聯的層疊壓電諧振器10b和10c的電容，調節衰減量。為此，為了得到所希望的梯形濾波器40，將要并聯的層疊壓電諧振器10b和10c設計得具有的電容大于要串聯的層疊壓電諧振器10a和10d的電容。在梯形濾波器40中，雖然可以通過調節要并聯的層疊壓電諧振器10b和10c的電容調節電容，對每一個層疊壓電諧振器10b和010c的基底12的長度方向和每一個層疊表面之間的角度θ也進行調節。
上述梯形濾波器40具有如圖8所示的衰減特性，并且，可以通過調節要并聯的層疊壓電諧振器10b和10c的電容調節衰減量。在每一個要并聯的層疊壓電諧振器10b和10c中，改變基底12的長度方向和每一個層疊表面之間的角度θ，測量梯形濾波器40的衰減量，得到如圖9所示的結果。從圖9可以看到，證實了隨著每一個層疊壓電諧振器10b和10c的角度的減小，涉及要串聯的層疊壓電諧振器10a和10d的電容比增加，并且衰減量也增加。
如上所述，在本發明的較佳實施例的層疊壓電諧振器10中，對基底12的長度方向與每一個層疊表面之間的角度θ的調節，可以使電容容易地調節電容。這種調節方法可以用于調節梯形濾波器的衰減量。另外，用于形成基底12的母片30不需要設計上的修改，并且可以改變通過切割母片30所用的角度，簡單地調節電容。事實上，在將本發明的較佳實施例的層疊壓電諧振器10用于梯形濾波器40時，可以使用要并聯的層疊壓電諧振器10b和10c，另外可以使用要并聯的層疊壓電諧振器10a和10d。另外，本發明的較佳實施例的層疊壓電諧振器10可以用于只包含單個層疊壓電諧振器的振蕩器和鑒別器。
已經參照目前的較佳實施例描述了本發明。但是，應該知道，本發明不限于上述較佳實施例，相反，本發明覆蓋了包含在本發明的主旨和范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，其特征在于包含含有多個壓電層和多個內部電極的基底，所述壓電層和多個內部電極沿所述基底的長度方向相互層疊；連接到所述內部電極的第一和第二外部電極，其中所述壓電層和內部電極的層疊表面層疊得不垂直于所述基底的長度方向。
2.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特征在于層疊表面相對于基底的長度方向成斜角。
3.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特征在于將基底設置得作為一個單元沿基底的長度方向以縱向振動模式振動。
4.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特征在于多個壓電層中相鄰的壓電層按相反方向極化。
5.如權利要求4所述的壓電諧振器，其特征在于多個壓電層中相鄰的壓電層以不平行于基底的長度的方向極化。
6.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特征在于第一和第二內部電極設置在基底的一個公共表面上。
7.如權利要求6所述的壓電諧振器，其特征在于還包含形成在基底的一個公共表面中，并設置在第一和第二外部電極之間的凹槽。
8.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特征在于第一和第二外部電極設置在基底的相對表面上。
9.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特征在于還包含設置在基底上，用于覆蓋每一個內部電極的一端的絕緣部件。
10.如權利要求1所述的壓電諧振器，其特征在于層疊表面相對的面積由基底的長度與每一個層疊表面之間的角度θ確定。
11.一種梯形濾波器，其特征在于包含安裝基片；多個安裝在所述安裝基片上，并以梯形布局相連，從而形成串聯和并聯的壓電諧振器；所述多個壓電諧振器中的至少一個包含含有多個壓電層和多個內部電極的基底，所述壓電層和多個內部電極沿所述基底的長度方向相互層疊；和連接到所述內部電極的第一和第二外部電極，其中所述壓電層和內部電極的層疊表面層疊得不垂直于所述基底的長度方向。
12.如權利要求1所述的梯形濾波器，其特征在于所述多個壓電諧振器中的至少一個安排得確定一個并聯連接。
13.如權利要求11所述的梯形濾波器，其特征在于層疊表面相對于基底的長度方向成斜角。
14.一種壓電諧振器的制造方法，其特征在于包含以下步驟通過將多個壓電層和多個內部電極相互層疊以形成所述多個壓電層和所述多個內部電極的層疊表面，從而形成母片；燒制所述母片；極化多個壓電層，從而所述多個壓電層中的相鄰的壓電層沿相反方向極化；以不垂直于每一個層疊表面的角度切割所述母片。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于切割的角度不垂直于母片的長度方向。
16.如權利要求14所述的方法，其特征在于切割角度相對于母片長度方向不垂直，是傾斜的。
17.如權利要求14所述的方法，其特征在于切割步驟產生壓電諧振器基底，所述方法還包含以下步驟在所述基底上形成絕緣部件，以及在所述基底上形成外部電極。
18.如權利要求14所述的方法，其特征在于還包含以下步驟調節角度，從而壓電層和內部電極的每一個層疊表面不垂直于基底的長度方向。
19.一種調節壓電諧振器的特性的方法，其特征在于包含以下步驟提供含有基底的壓電諧振器，所述基底具有沿所述基底的長度方向相互層疊的多個壓電層和多個內部電極，以確定壓電層和內部電極的層疊表面；調節角度，從而壓電層和內部電極的每一個層疊表面都不垂直于基底的長度方向。
20.如權利要求19所述的用于層疊壓電諧振器的特性調節方法，其特征在于以不垂直于壓電層和內部電極的每一個層疊表面的角度切割包含壓電層和內部電極的母片。
全文摘要
本發明提供了一種層疊壓電諧振器以及它的特性調節方法,由此可以得到所希望的電容,而不需要改變層疊壓電諧振器的外部尺寸,并且不需要改變對用于形成諧振器的基底的母片的設計。層疊壓電諧振器包含基底,基底上安裝了壓電層和內部電極。壓電層和內部電極的每一個層疊表面安排成相對于基底的長度方向不垂直的角度。由絕緣體交替地覆蓋內部電極,并且在其上設置外部電極,并交替地連接到內部電極,所述內部電極與外部電極相鄰設置。為了得到基底,以一個不垂直于層疊表面的角度切割其上安裝了壓電層和內部電極的母片。
文檔編號H03H9/60GK1272721SQ00108259
公開日2000年11月8日 申請日期2000年4月28日 優先權日1999年4月30日
發明者山崎武志 申請人:株式會社村田制作所