压电谐振器、滤波器和双工器制造技术

本发明专利技术的压电谐振器构建成在其中形成谐振腔的基片上，以自底向上的顺序形成下部电极、压电体、寄生成分控制层和上部电极。该寄生成分控制层是控制寄生频率的层，由例如金属材料、绝缘材料或压电体材料构成。通过附加设置寄生成分控制层，可使由于不需要的变化产生的寄生频率的变化，变得比该压电谐振器的主谐振的谐振频率变化更大。因此，可实现具有在谐振频率ｆｒ和反谐振频率ｆａ之间没有寄生成分产生的导纳频率响应的压电谐振器。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及压电谐振器，尤其是涉及能够抑制寄生成分发生的压电谐振器，使用相同压电谐振器的滤波器和使用相同压电谐振器的双工器。
技术介绍
人们要求包括在诸如便携式设备的电子设备中的元件减小尺寸和重量。例如，要求便携式设备中使用的滤波器可准确地调节频率响应并减小尺寸。使用压电谐振器的滤波器被作为满足上述要求的示范滤波器而为人们所知(例如，见日本公开专利说明书No.60-68711)。在下文中，参考附图说明图10A-10D，将描述传统压电谐振器。图10A是表示传统压电谐振器500基础结构的剖视图。压电谐振器500通过在上部和下部电极502和503之间夹入压电体501来构建。压电谐振器500安装在具有其中形成谐振腔504的基片505上。谐振腔504可通过使用微切削加工方法从基片505的背面局部地蚀刻它来形成。当上部和下部电极502和503在厚度方向上施加电场时，导致压电谐振器500在厚度方向的振动。接下来，结合在无限板极的厚度方向的纵向振动，描述压电谐振器500的运行。图10B是用于解释传统压电谐振器500的运行的示意透视图。在压电谐振器500中，假如在上部和下部电极502和503之间施加电场，则在压电体501中电能被转换成机械能。在厚度方向引起机械振动，且所引起的振动像电场一样在相同的方向扩张和收缩。压电谐振器500通常利用在压电体501的厚度方向的谐振振动，并在其1/2波长等于压电谐振器500的厚度的频率上谐振。配置图10A中所示的谐振腔504，以确保在压电体501的厚度方向发生纵向振动。如图10D中所示，压电谐振器500的等价电路具有串联谐振部分和并联谐振部分。在等价电路中，串联谐振部分由电容C1、电感L1和电阻R1组成，且电容C0并联联接串联谐振部分。在这个电路的线路接法中，如图10C所示，等价电路的导纳频率特性曲线是在谐振频率fr导纳取最大值，在反谐振频率fa取最小值。在此，谐振频率fr和反谐振频率fa是下面的关系。fr=1/{2ΠL1×C1}]]>fa=fr(1+C1/C0)]]>人们知道在应用如上所述的压电谐振器500到滤波器的情况下，从阻抗匹配的观点(例如，见日本公开专利说明书No.60-142607)，有必要尽可能多地增加电极的尺寸。然而，假如电极尺寸增加了，则为了确保强度，电极和基片间的接触面积不可避免的被增加，所以容易激发寄生成分。实际上，压电谐振器部分地被固定在基片上，因此不是在厚度方向完全地产生自由纵向振动。如图11所示，振动部分分类成一端固定振动的部分A和二端自由地振动的部分B。在部分A中，振动发生在谐振频率f2，而在部分B中，振动发生在谐振频率f1(图11表示在上述部分A和B的边界条件下，理想振动位移分布)。因此，假如电极尺寸增加，则压电谐振器在厚度方向易受如部分A振动和所期望振动的基本模式(1/2波长模式，频率f1)的影响，因此不需要的振动容易在主谐振频率(f1)的附近发生。这意味由于振动泄漏，理想地用于压电体中振动激励的能量被部分地损耗。因为在部分A(谐振频率f2)和部分B(谐振频率f1)之间谐振频率存在非常小的不同，所以发生了这种不需要振动，且基片的部分A中的振动泄漏导致寄生振动的激励。例如，假如在部分B发生谐振振动，则部分A的固定端(接触点501a)限制部分B的振动，由于部分B的振动所导致的部分A的振动导致在B的谐振频率附近发生寄生成分。假如所导致的不需要振动，即寄生频率在谐振频率fr和反谐振频率fa间存在，则如图12A所示出现寄生成分130。假如通过如图12B所示并联联接产生寄生成分130的压电谐振器形成滤波器，则如图12C所示，在通带的部分140产生不合乎要求的通过特性。这样的通过特性导致通信质量的降级。专利技术概述因此，本专利技术的一个目标是设置能够防止由于振动泄漏产生不需要振动，从而抑制寄生成分产生的压电谐振器，使用相同压电谐振器的滤波器和使用相同压电谐振器的双工器。本专利技术指的是以预定频率振动的压电谐振器。为了实现上述目标，本专利技术压电谐振器包括压电体、上部电极、下部电极、寄生成分控制层和基片。上部电极在压电体的顶部表面方向形成。下部电极在压电体的底部表面方向形成。为了防止寄生成分在谐振频率和反谐振频率间发生，形成寄生成分控制层。基片上层叠压电体、上部电极、下部电极和寄生成分控制层。注意可以在上部电极的顶部表面上形成第二压电体，可进一步在第二压电体的顶部表面上形成第二上部电极。可在上部电极和压电体之间的位置，压电体和下部电极之间的位置，上部电极顶端表面上的位置，或下部电极和基片之间的位置，设置寄生成分控制层。可选地，可以在一个或多个上面列出的位置设置寄生成分控制层。在多个位置设置寄生成分控制层的情况下，寄生成分控制层最好在材料上彼此不同。同样，寄生成分控制层的厚度最好小于或等于压电体的厚度的五分之一。典型地，每个寄生成分控制层都由金属材料、绝缘材料或不同于压电体材料的压电材料组成。通常，基片在被下部电极覆盖的部分具有谐振腔。不穿透基片形成谐振腔，或穿透基片形成谐振腔。注意替代形成谐振腔，可以在下部电极和基片之间设置声反射器(acoustic mirror)。声反射器通过交替地层叠高声阻抗层和低声阻抗层来构建。尽管上述本专利技术的压电谐振器自身充当滤波器，但是假如二个或多个压电谐振器以梯形联接，则可能实现具有多种频率响应的滤波器。同样，双工器可通过使用这种类型的滤波器分别作为发送和接收滤波器，和移相电路一起来构建。如上所述，本专利技术允许寄生频率的变化变得比谐振频率的变化和反谐振频率的变化更大，使得有可能从谐振频率和反谐振频率之间去除寄生成分，而不导致谐振频率和反谐振频率相当大的变化。因此，可获得在谐振频率和反谐振频率之间没有寄生成分存在的导纳曲线。结合附图，本专利技术这些和其他目标、特性、方面和优点通过接下来本专利技术的详细描述，将变得更加明显。附图简述图1A是根据本专利技术第一实施例的压电谐振器透视图。图1B是表示图1A所示压电谐振器的构造型式的视图。图2A～2C用于解释图1A所示压电谐振器的运行。图3A和图3B是用于解释使用具有小机械品质因素的寄生成分控制层的优点的曲线图。图4A～4K是根据本专利技术第二实施例显示压电谐振器多种结构型式的剖视图。图5A～5E是根据本专利技术第三实施例显示压电谐振器多种结构型式的剖视图。图6A～6D是根据本专利技术第四实施例显示压电谐振器多种结构模型的剖视图。图7A和7B是根据本专利技术第五实施例显示压电谐振器多种结构模型的剖视图。图8A和8B是每个表示包括本专利技术压电谐振器的示范滤波器的电路图。图9是表示包括本专利技术压电谐振器的示范双工器的电路图。图10A～10D用于解释传统压电谐振器；和图11和图12A～12C用于解释给传统压电谐振器带来的问题。较佳实施例描述在本专利技术中，为了实现抗寄生成分的压电谐振器，不防止寄生成分本身的发生，但控制导纳频率响应，使得寄生成分在从压电谐振器的谐振频率fr到反谐振频率fa的范围内频率之外的频率上发生。为了实现这样的控制，本专利技术的压电谐振器除了包括由下部电极、压电体和上部电极组成的基础结构之外，还包括控制寄生成分发生频率的寄生成分控制层。下面描述的是根据本专利技术附加包括寄本文档来自技高网...

【技术保护点】
以预定频率振动的压电谐振器，其特征在于，所述谐振器包括：压电体；在压电体顶部表面的方向形成的上部电极；在压电体底部表面的方向形成的下部电极；为了防止在谐振频率和反谐振频率之间产生寄生成分，形成的寄生成分控制层；和在它上面层叠的压电体、上部电极、下部电极和寄生成分控制层的基片。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中冢宏，大西庆治，中村弘幸，山川岳彦，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]