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Dokumentenidentifikation DE10036216A1 15.02.2001
Titel Piezoelektrischer Chip-Filter
Anmelder Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo, Kyoto, JP
Erfinder Gamo, Masao, Nagaokakyo, JP
Vertreter Rechts- und Patentanwälte Lorenz Seidler Gossel, 80538 München
DE-Anmeldedatum 25.07.2000
DE-Aktenzeichen 10036216
Offenlegungstag 15.02.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2001
IPC-Hauptklasse H03H 9/54
Zusammenfassung Ein piezoelektrisches Chip-Filter weist eine Vielzahl an energiebegrenzenden Filtern auf und minimiert unnötige Störkomponenten in Bereichen, die keine Durchlassbereiche sind, auf wirksame Weise. Bei dem piezoelektrischen Chip-Filter werden erste und zweite piezoelektrische Substrate, auf denen jeweils erste und zweite energiebegrenzende piezoelektrische Filterabschnitte ausgebildet sind, über einander geschichtet und über einen Abstandhalter voneinander getrennt. Ferner sind erste und zweite Gehäusesubstrate einzeln auf oberen und unteren Bereichen der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate geschichtet. In dem Abstandhalter ist ein erster Hohlraum so ausgebildet, dass Interferenz von Schwingungen des ersten und des zweiten piezoelektrischen Substrats verhindert wird. Die Fläche des ersten Hohlraums ist größer als die Fläche des jeweiligen zweiten und dritten Hohlraums, die jeweils auf den äußeren Flächen der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate ausgebildet sind.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Chip-Filter mit einer Schaltungskonfiguration, bei der eine Vielzahl an piezoelektrischen Filterabschnitten elektrisch verbunden sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen piezoelektrischen Chip-Filter mit einer Konfiguration, bei der eine Vielzahl an piezoelektrischen Substraten jeweils darauf gebildete energiebegrenzende piezoelektrische Filterabschnitte aufweist.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Bei einem Zwischenfrequenzetagenfilter einer mobilen Kommunikationsvorrichtung wie z. B. ein mobiles Telefongerät wird ein piezoelektrischer Filter einer energiebegrenzenden Art eingesetzt. Wie bei anderen elektronischen Bauteilen ist es erforderlich, dass der piezoelektrische Filter dieser Art auch als Chipbauteil, das die Oberflächenmontage ermöglicht, ausgebildet wird.

Ein beispielhafter piezoelektrischer Filter der beschriebenen Art wird in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsschrift Nr. 10-335976 offenbart. Fig. 7 und 8 zeigen den herkömmlichen piezoelektrischen Filter.

Ein piezoelektrischer Filter 50 weist ein erstes piezoelektrisches Substrat 51 und ein zweites piezoelektrisches Substrat 52 auf, die übereinander geschichtet und über einen Abstandhalter 58 voneinander getrennt sind. Auf dem ersten wie auch auf dem zweiten piezoelektrischen Substrat 51 bzw. 52 ist jeweils ein energiebegrenzender piezoelektrischer Filterabschnitt ausgebildet. Ferner ist auf der obenliegenden Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats 51 ein Paar Resonanzelektroden 53 bzw. 53b ausgebildet, und an den Resonanzelektroden 53a bzw. 53b ist bezüglich der vorderen und hinteren Stirnseiten derselben gegenüber den Resonanzelektroden 53a und 53b eine (nicht dargestellte) gemeinsame Elektrode vorgesehen. Die Resonanzelektroden 53a bzw. 53b sowie die gemeinsame Elektrode bilden den energiebegrenzenden piezoelektrischen Filterabschnitt, der in einer Dickenausdehnungsart schwingt.

Auf der obenliegenden Oberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats 52 ist eine gemeinsame Elektrode 53c ausgebildet. Ähnlich dem ersten piezoelektrischen Substrat 51 ist an der gemeinsamen Elektrode 53c bezüglich der vorderen und hinteren Stirnseiten gegenüberliegenden Position ein Paar (nicht dargestellter) Resonanzelektroden ausgebildet. Das Paar Elektroden und die gemeinsame Elektrode 53c bilden einen zweiten energiebegrenzenden piezoelektrischen Filterabschnitt.

In dem Abstandhalter 58 ist eine Öffnung 58a ausgebildet, um Interferenz der Schwingungen des energiebegrenzenden piezoelektrischen Filterabschnitts zu verhindern. Ferner sind über Abstandhalter 57 begrenzende Substrate 60 bzw. 61 jeweils auf den äußeren Hauptflächen der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate 51 und 52 geschichtet.

Die Abstandhalter 57 bzw. 59 weisen jeweils eine Öffnung 57a bzw. 59a auf. Die Öffnungen 57a bzw. 59a sind zur Ausbildung von Hohlräumen angeordnet, welche eine Interferenz der Schwingungen des ersten und zweiten piezoelektrischen Filterabschnitts der energiebegrenzenden Art verhindern. Im Einzelnen werden wie in Fig. 8 gezeigt ein erster Hohlraum X, ein zweiter Hohlraum Y sowie ein dritter Hohlraum Z gebildet. Der erste Hohlraum X ist zwischen dem ersten und dem zweiten piezoelektrischen Substrat 1 bzw. 2 ausgebildet. Der zweite Hohlraum Y ist mit dem Abstandhalter 57 auf einem oberen Teil des ersten piezoelektrischen Substrats 51 ausgebildet. Der dritte Hohlraum Z ist mit dem Abstandhalter 59 in einem unteren Teil des zweiten piezoelektrischen Substrats 52 ausgebildet. Die Hohlräume X, Y und Z weisen dieselbe Größe auf.

Der beschriebene energiebegrenzende piezoelektrische Filter wird als Bandfilter benutzt, der zur Verringerung unnötiger Störkomponenten der Dämpfungsfrequenzeigenschaften erforderlich ist.

Der energiebegrenzende piezoelektrische Filter erzeugt jedoch in nahe an Durchlassbereichen liegenden Bereichen häufig große Störkomponenten.

ZUSAMMENFASSUNG DER BESCHREIBUNG

Zur Lösung der obengenannten Problematik liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen piezoelektrischen Chip-Filter zu schaffen, der eine Vielzahl an energiebegrenzenden Filterabschnitten aufweist und unnötige Störkomponenten wirksam verringert, wodurch gute Durchlasseigenschaften realisiert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst ein piezoelektrischer Chip-Filter Folgendes: ein erstes piezoelektrisches Substrat, worauf ein erster energiebegrenzender piezoelektrischer Filterabschnitt gebildet wird, ein zweites piezoelektrisches Substrat, worauf ein zweiter energiebegrenzender piezoelektrischer Filterabschnitt gebildet wird, ein zwischen dem ersten piezoelektrischen Substrat und dem zweiten piezoelektrischen Substrat geschichteter Abstandhalter mit einer Öffnung zur Ausbildung eines ersten Hohlraums, um Interferenz der Schwingungen des ersten energiebegrenzenden piezoelektrischen Filterabschnitts und des zweiten energiebegrenzenden piezoelektrischen Filterabschnitts zu verhindern, ein erstes auf einer Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats geschichtetes energiebegrenzendes Substrat, das der Oberfläche gegenüberliegt, auf der der Abstandhalter geschichtet ist, um einen zweiten Hohlraum auszubilden, um eine Interferenz der Schwingungen des ersten piezoelektrischen Filterabschnitts zu verhindern, und ein zweites auf einer Oberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats geschichtetes piezoelektrisches Substrat, das der Oberfläche gegenüberliegt, auf der der Abstandhalter geschichtet ist, um einen dritten Hohlraum zur Verhinderung der Interferenz von Schwingungen des zweiten piezoelektrischen Filterabschnitts zu verhindern. In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführung ist die Fläche des ersten Hohlraums größer als die Fläche des zweiten und des dritten Hohlraums.

Wie vorstehend beschrieben weisen die ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate jeweils erste und zweite energiebegrenzende piezoelektrische Filterabschnitte auf. Diese Substrate sind geschichtet, um dazwischen den ersten Hohlraum auszubilden. Die begrenzenden Substrate sind zudem einzeln an äußeren Hauptflächen der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate geschichtet, um den zweiten und ritten Hohlraum auszubilden. Die Fläche des ersten Hohlraums ist vorzugsweise größer als die Fläche des jeweils zweiten und dritten Hohlraums. Nach dieser Konfiguration werden unnötige Störkomponenten effektiv verringert und minimiert.

Somit kann bei Vergrößerung der Fläche des ersten Hohlraums der piezoelektrische Chipfilter Filtereigenschaften aufweisen, die viel besser als die des herkömmlichen piezoelektrischen Chipfilters sind.

Ein piezoelektrischer Chipfilter nach einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung umfasst weiterhin erste und zweite Abstandhalter, die durch Trennen des eingangs erwähnten Abstandhalters in Dickenrichtung erzeugt werden, und ein Trennsubstrat, das zwischen dem ersten Abstandhalter und dem zweiten Abstandhalter vorgesehen ist und keine Öffnung aufweist. In diesem Fall verringert das Trennsubstrat die Interferenz zwischen den ersten und zweiten piezoelektrischen Filterabschnitten, wodurch unnötige Störkomponenten im Wesentlichen minimiert werden können.

Ein piezoelektrischer Chip-Filter nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung umfasst vorzugsweise eine Schaltungskonfiguration, wobei der erste piezoelektrische Filterabschnitt und der zweite piezoelektrische Filterabschnitt über einen Zwischenkapazitätsabschnitt miteinander elektrisch verbunden sind, sowie einen auf mindestens einem der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate vorgesehenen Zwischenkapazitätsabschnitt. In diesem Fall verringert das Trennsubstrat die Interferenz zwischen den ersten und zweiten piezoelektrischen Filterabschnitten, wodurch unnötige Störkomponenten im Wesentlichen minimiert werden können.

Ein piezoelektrischer Chip-Filter nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung umfasst vorzugsweise eine Schaltungskonfiguration, wobei der erste piezoelektrische Filterabschnitt und der zweite piezoelektrische Filterabschnitt über einen Zwischenkapazitätsabschnitt miteinander elektrisch verbunden sind, sowie einen auf mindestens einem der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate vorgesehenen Zwischenkapazitätsabschnitt. In diesem Fall sind die ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate in der Dickenrichtung geschichtet. Daher ist die Schaltungskonfiguration, bei der die vielen piezoelektrischen Filter über den Zwischenkapazitätsabschnitt miteinander verbunden sind, als kleines, unabhängiges Bauteil konfiguriert.

Ferner kann bei dem beschriebenen erfindungsgemäßen piezoelektrischen Filter nach den bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungen der Zwischenkapazitätsabschnitt mit einem Paar bezüglich der vorderen und hinteren Stirnseiten gegenüberliegender Elektroden mittels eines der ersten oder zweiten piezoelektrischen Substrate ausgebildet werden.

Wie im Vorstehenden beschrieben wird der Zwischenkapazitätsabschnitt auf mindestens einem der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate ausgebildet. Das heißt, der Zwischenkapazitätsabschnitt wird auf demselben Substrat, auf dem auch der piezoelektrische Filterabschnitt gebildet ist, ausgebildet. Daher entstehen keine großen Unterschiede zwischen dem Temperaturverhalten des Zwischenkapazitätsabschnitts und des piezoelektrischen Filterabschnitts, wodurch auf dem gesamten piezoelektrischen Chip-Filter stabilisierte Temperatureigenschaften erreicht werden können.

Ferner kann bei dem piezoelektrischen Chip-Filter nach den bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungen sowohl der erste als auch der zweite piezoelektrische Filterabschnitt jeweils ein Paar an einer der Hauptflächen jeweils des ersten bzw. zweiten piezoelektrischen Substrats ausgebildeter Resonanzelektroden sowie gemeinsame sich bezüglich der vorderen und hinteren Stirnseiten gegenüberliegende Elektroden mittels des Paars Resonanzelektroden und eines der ersten bzw. zweiten piezoelektrischen Substrate aufweisen.

Weiterhin sind bei dem piezoelektrischen Chip-Filter nach den bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungen das erste piezoelektrische Substrat und das zweite piezoelektrische Substrat so geschichtet, dass die in dem ersten piezoelektrischen Filterabschnitt und dem zweiten piezoelektrischen Filterabschnitt befindlichen gemeinsamen Elektroden innerwärts zugewandt sind. In diesem Fall sind die gemeinsamen Elektroden so mit Erdpotentialen verbunden, dass sie sich zwischen dem ersten und zweiten piezoelektrischen Filter gegenüber liegen. Die Potentialfreiheit zwischen dem ersten und dem zweiten piezoelektrischen Filter wird daher wesentlich verringert, was zu ausgezeichneten Filtereigenschaften führt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittansicht eines piezoelektrischen Chip-Filters nach einer erfindungsgemäßen ersten Ausführung;

Fig. 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Chip-Filters nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführung;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung von an einem ersten piezoelektrischen Substrat bei der ersten Ausführung nach Fig. 1 gebildeten Elektroden,

Fig. 4A ist eine schematische Darstellung einer an dem ersten piezoelektrischen Substrat gebildeten Schaltung,

Fig. 4B ist eine schematische Darstellung einer an einem zweiten piezoelektrischen Substrat gebildeten Schaltung,

Fig. 5 ist eine Grafik, die die Dämpfungsfrequenzeigenschaften des piezoelektrischen Chip-Filters nach der ersten bevorzugten Ausführung sowie eines herkömmlichen piezoelektrischen Chip-Filters zeigt;

Fig. 6 ist eine Querschnittansicht eines piezoelektrischen Chip-Filters nach einer zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung,

Fig. 7 ist eine Querschnittansicht des herkömmlichen piezoelektrischen Chip-Filters und

Fig. 8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des herkömmlichen piezoelektrischen Chip-Filters.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungen zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 1 ist eine Querschnittansicht eines piezoelektrischen Chip-Filters nach einer ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung. Fig. 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des piezoelektrischen Chip-Filters nach der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung.

Der piezoelektrische Chip-Filter weist vorzugsweise ein erstes Substrat 1 und zweites Substrat 2 auf, die jeweils vorzugsweise eine im Wesentlichen rechteckige Form besitzen. Jedes der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate 1 bzw. 2 ist vorzugsweise aus einer piezoelektrischen Keramik, wie z. B. einem keramischen Material der Titanat-Zirkonat-Gruppe, oder einem piezoelektrischen Einkristall wie z. B. Kristall, oder aus einem anderen geeigneten Material hergestellt. Bei Fertigung der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate 1 bzw. 2 aus der piezoelektrischen Keramik werden sie in Dickenrichtung polarisiert.

An dem ersten piezoelektrischen Substrat 1 wird ein erster piezoelektrischer Filterabschnitt gebildet. Analog wird an dem zweiten piezoelektrischen Substrat 2 ein zweiter piezoelektrischer Filterabschnitt gebildet. Entweder der erste oder der zweite piezoelektrische Filterabschnitt ist als energiebegrenzende Art ausgeführt, der in einer dickenvertikalen Schwingungsart schwingt. Ferner ist an jedem der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate 1 bzw. 2 ein Zwischenkapazitätsabschnitt gebildet.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des ersten piezoelektrischen Substrats 1. Der untere Teil der Abbildung stellt eine projizierte Ansicht der an der unteren Fläche des ersten piezoelektrischen Substrats 1 ausgebildeten Elektroden dar.

An der obenliegenden Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats 1 ist ein Paar Resonanzelektroden 3a bzw. 3b gebildet. Die Resonanzelektroden 3a bzw. 3b sind so in einem etwa mittigen Bereich der obenliegenden Oberfläche vorgesehen, dass sie sich über einen vorgegebenen Spalt gegenüberliegen. Ferner ist an der unteren Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats 1 eine gemeinsame Elektrode 3c so vorgesehen, dass sie den Resonanzelektroden 3a bzw. 3b gegenüberliegt.

Die Resonanzelektrode 3a ist über einen leitenden Verbindungsabschnitt 4a mit einer Zusatzelektrode 5a verbunden. Die Zusatzelektrode 5a ist hin zu einer Umfangsfläche 1a des ersten piezoelektrischen Substrats 1 verlängert. Die Resonanzelektrode 3b ist über einen leitenden Verbindungsabschnitt 4b mit einer Kapazitätselektrode 5b verbunden, die als Zusatzelektrode gemeinsam benutzt wird. Die Kapazitätselektrode 5b erstreckt sich zu einer Umfangsfläche 1b, die der Umfangsfläche 1a gegenüberliegt.

An der unteren Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats 1 ist die gemeinsame Elektrode 3c mittels jeweiliger leitender Verbindungsabschnitte 4c bzw. 4d mit Zusatzelektroden 5c bzw. 5d verbunden. Die Zusatzelektroden 5c bzw. 5d sind entlang den jeweiligen Umfangsflächen 1a bzw. 1b des ersten piezoelektrischen Substrats 1 gebildet. Die gemeinsame Elektrode 3c ist auch über einen leitenden Verbindungsabschnitt 4e mit einer Kapazitätselektrode 5e verbunden. Die hintere Fläche der Kapazitätselektrode 5e liegt über das erste piezoelektrische Substrat 1 der vorderen Fläche der Kapazitätselektrode 5b gegenüber, wodurch der Kapazitätsabschnitt gebildet wird.

Fig. 4a zeigt eine Schaltungskonfiguration des ersten piezoelektrischen Substrats 1.

Ein erster piezoelektrischer Filter 6a und ein Zwischenkapazitätsabschnitt 6b sind an dem ersten piezoelektrischen Substrat 1 ausgebildet. Der erste piezoelektrische Filter 6a umfasst vorzugsweise die Resonanzelektroden 3a bzw. 3b und die gemeinsame Elektrode 3c. Der Zwischenkapazitätsabschnitt 6b umfasst vorzugsweise die Kapazitätselektrode 5b bzw. 5e.

Es wird wieder auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Das zweite piezoelektrische Substrat 2 ist mit Ausnahme der Tatsache, dass es kopfüber ausgebildet ist, dem ersten piezoelektrischen Substrat 1 vorzugsweise gleich. Dementsprechend weist wie in Fig. 4B dargestellt das zweite piezoelektrische Substrat 2 einen zweiten piezoelektrischen Filter 6c der energiebegrenzenden Art sowie einen Zwischenkapazitätsabschnitt 6d auf.

Bei Elektroden an dem zweiten piezoelektrischen Substrat 2, die denen des ersten piezoelektrischen Substrats 1 nach Fig. 2 entsprechen, werden dieselben Bezugszeichen benutzt, und auf eine eingehende Beschreibungen wird verzichtet.

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Bei dem piezoelektrischen Chip-Filter gemäß der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung sind die ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate 1 bzw. 2 in ihrer Dickenrichtung geschichtet und über einen Abstandhalter 8 und mittels Kleber miteinander verbunden. Die gemeinsamen Elektroden des ersten und zweiten piezoelektrischen Filterabschnitts zeigen daher nach innen.

Der Abstandhalter 8 weist ungefähr in seiner Mitte vorzugsweise eine im Wesentlichen rechteckige Öffnung auf, die einen ersten Hohlraum 8a bildet. In einem oberen Bereich des ersten piezoelektrischen Substrats 1, nämlich auf der Fläche, die der Seite, an dem der Abstandhalter 8 geschichtet ist, gegenüberliegt, ist ein erstes Gehäusesubstrat 10 über einen Abstandhalter 7 klebenderweise geschichtet. Auf ähnliche Weise ist ein zweites Gehäusesubstrat 11 über einen Abstandhalter 9 auf der unteren Oberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats 2 geschichtet. Jeder der Abstandhalter 7 bzw. 9 ungefähr in etwa seiner Mitte eine Öffnung auf. Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich bildet die Öffnung im Abstandhalter 7 einen zweiten Hohlraum 7a und die Öffnung im Abstandhalter 9 einen dritten Hohlraum 9a.

Das erste Gehäusesubstrat 10 und der Abstandhalter 7 bilden ein erstes begrenzendes Substrat. Ferner bilden das zweite Gehäusesubstrat und der Abstandhalter 9 ein zweites begrenzendes Substrat. Zur Ausbildung eines jeweiligen Abstandhalters 7 bis 9 kann ein Harzrahmenmaterial verwendet werden, oder es kann ein Klebstoff aufgetragen und ausgehärtet werden, um eine plane Form zu erhalten, oder es können andere geeignete Verfahren verwendet werden. Ferner kann anstatt des Bildens der Abstandhalter 7 bzw. 9 ein konkaver Abschnitt an der inneren Hauptfläche des jeweiligen ersten bzw. zweiten Gehäusesubstrats 10 bzw. 11 vorgesehen werden. Das heißt, anstatt der ersten und zweiten Gehäusesubstrate 10 bzw. 11 können jeweils den konkaven Abschnitt aufweisende begrenzende Substrate zum Ausbilden der zweiten und dritten Hohlräume 7a bzw. 9a verwendet werden.

Als Merkmal des piezoelektrischen Chip-Filters nach der ersten bevorzugten Ausführung ist die Fläche des ersten Hohlraums 8a größer als die jeweilige Fläche des zweiten bzw. dritten Hohlraums 7a bzw. 9a. Nach dieser bevorzugten Ausführung weist z. B. jeder der ersten bis dritten Hohlräume 7a bis 9a eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, wobei eine Länge C einer der Seiten des ersten Hohlraums 8a länger als entweder eine Länge A einer der Seiten des zweiten Hohlraums 7a oder eine Länge B einer der Seiten des dritten Hohlraums 9a ist. Ferner ist jeder der ersten bis dritten Hohlräume 7a bis 9a nicht auf die im Wesentlichen rechteckige Form beschränkt, sondern kann im Wesentlichen kreisförmig oder von anderer geeigneter Form sein.

Somit ist bei dem piezoelektrischen Chip-Filter nach der ersten bevorzugten Ausführung die Fläche des ersten Hohlraums 8a größer als die jeweilige Fläche des zweiten bzw. dritten Hohlraums 7a bzw. 9a; wodurch unnötige Störkomponenten in den Bereichen, die keine Durchlassbereiche darstellen, verringert werden. Der Erfinder hat das Vorstehende durch die Durchführung von Experimenten nachgewiesen.

Die Experimente wurden zwecks Verringerung der Störkomponenten in den Bereichen, die keine Durchlassbereiche darstellen, bei dem in dem Abschnitt BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK dieser Anmeldung beschriebenen herkömmlichen piezoelektrischen Chip-Filter 51 durchgeführt. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass unnötige Störkomponenten wesentlich verringert werden, wenn der erste Hohlraum größer als jeder der zweiten und dritten Hohlräume ist.

Nachstehend folgt eine eingehend Beschreibung praktischer Experimente zum Nachweis, dass die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung die unnötigen Störkomponenten verringern und minimieren können.

Bei jedem der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate 1 bzw. 2 ein Substrat, das aus der Keramik der Titanat-Zirkonat-Gruppe besteht und Abmessungen von etwa 3,45 mm × 3,1 mm × 0,2 mm (Dicke) aufweist. In der Mitte jedes Substrats wurden Abmessungen von jeweils 0,40 mm × 1,00 mm aufweisende Resonanzelektroden so ausgebildet, dass ein Spalt von 0,20 mm sandwichförmig umschlossen wurde, und es wurde auf der gegenüberliegenden Fläche eine gemeinsame Elektrode mit einer Größe von etwa 1,40 mm × 0,77 mm vorgesehen. Ferner wurde als Abstandhalter entsprechend dem Abstandhalter 8 ein Klebstoff der Epoxidgruppe so aufgebracht, dass er nach dem Aushärten eine Stärke von etwa 0,2 mm aufwies. Zum Ausbilden des ersten Hohlraums 8a wurde in der Mitte des Abstandhalter entsprechend dem Abstandhalter 8 eine rechteckige Öffnung mit einer Größe von etwa 2,2 mm × 2,5 mm vorgesehen.

Bei jedem der ersten und zweiten begrenzende Substrate wurde ein Isoliersubstrat aus einem Titanatmagnesiummaterial mit einer Abmessung von etwa 3,45 mm × 3,1 mm × 0,5 mm (Dicke) eingesetzt. In einer Innenfläche des Isoliersubstrats wurde ein im Wesentlichen quadratischer Konkavbereich mit einer Abmessung von etwa 2,0 mm × 2,0 mm × 0,10 mm (Tiefe) ausgebildet. Dadurch wurden Hohlräume entsprechend den zweiten und dritten Hohlräumen 7a bzw. 9a gebildet.

Zum Vergleich wurde zu experimentellen Zwecken ein herkömmlicher piezoelektrischer Chip-Filter so hergestellt, dass er mit Ausnahme der Tatsache, dass alle der ersten, zweiten und dritten Hohlräume eine Größe von etwa 2,0 mm × 2,0 mm aufwiesen, der ersten Ausführung gleich war.

In Fig. 5 werden Dämpfungsfrequenzeigenschaften des piezoelektrischen Chip-Filters nach der ersten bevorzugten Ausführung durch eine ununterbrochene Linie dargestellt, während Dämpfungsfrequenzeigenschaften des herkömmlichen piezoelektrischen Chip-Filters durch eine gestrichelte Linie dargestellt werden.

Wie aus FIG S. ersichtlich ist, sind bei dem herkömmlichen piezoelektrischen Chip- Filter erzeugte Störkomponenten wie durch einen Pfeil S angegeben bemerkbar, während in dem piezoelektrischen Chip-Filter gemäß der ersten bevorzugten Ausführung die Störkomponenten wesentlich verringert werden.

Wie vorstehend beschrieben ist gemäß den bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungen die Fläche des ersten Hohlraums größer als die jeweilige Fläche des zweiten bzw. dritten Hohlraums, wodurch unnötige Störkomponenten in Bereichen, die keine Durchlassbereiche darstellen, wirksam verringert werden. Die unnötigen Störkomponenten werden wie oben beschrieben aus den nachstehend beschriebenen Gründen verringert.

Die Störkomponenten werden durch Interferenz der Störschwingungen der oberen und unteren piezoelektrischen Substrate verursacht. Wie bei der ersten bevorzugten Ausführung wird daher bei Zunahme einer Fläche des ersten Hohlraums die Interferenz zwischen den ersten und zweiten piezoelektrischen Filterabschnitten verringert. Ferner werden, da die Hohlräume an den Seiten der oberen und unteren Gehäusesubstrate kleiner als der erste Hohlraum sind, die unnötigen Störkomponenten wirksam entstört.

Fig. 6 zeigt eine Querschnittansicht eines piezoelektrischen Chip-Filters 21 gemäß einer zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung. Bei dem piezoelektrischen Chip-Filter 21 wird ein Abstandhalter 28 in Dickenrichtung in einen ersten Abstandhalter 28a und einen zweiten Abstandhalter 28b unterteilt. Zwischen dem ersten und zweiten Abstandhalter 28a bzw. 28b ist ein Trennsubstrat 23 geschichtet. Das Trennsubstrat 23 weist keine Öffnung auf. Sonstige Abschnitte der zweiten bevorzugten Ausführung sind vorzugsweise die gleichen wie bei dem piezoelektrischen Chip-Filters nach der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung.

In der zweiten bevorzugten Ausführung ist das Trennsubstrat 23 zwischen dem ersten und zweiten piezoelektrischen Substrat 1 und 2 angeordnet, um einen dem ersten Hohlraum der ersten bevorzugten Ausführung entsprechenden Hohlraum in Dickenrichtung in Hohlräume 28c bzw. 28d zu unterteilen. Bei dieser Konfiguration können ähnlich der ersten bevorzugten Ausführung Störkomponenten in Bereichen, die keine Durchlassbereiche darstellen, wesentlich verringert werden, indem der erste Hohlraum (der in die Hohlräume 28c bzw. 28d unterteilt wird) eine Fläche aufweist, die größer als die jeweilige Fläche des zweiten und dritten Hohlraums 7a bzw. 9b ist.

In der ersten und zweiten bevorzugten Ausführung sind die Zwischenkapazitätsabschnitte einzeln in den ersten und zweiten piezoelektrischen Substraten 1 bzw. 2 ausgebildet. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei einem piezoelektrischen Chip-Filter angewandt werden, der keine Zwischenkapazitätsabschnitte aufweist.

Ferner werden in der ersten und zweiten bevorzugten Ausführung bevorzugt die piezoelektrischen Filterabschnitte der energiebegrenzenden Art gebildet, die in einer dickenvertikalen Schwingungsart schwingen, benutzt. Es können jedoch piezoelektrische Filterabschnitte, die in anderen Schwingungsarten schwingen, z. B. in einer dickengleitende Betriebsart, vorgesehen werden.

Zwar wurden bevorzugte Ausführungen der Erfindung offenbart, doch sollen verschiedene Arten der Durchführung der hierin offenbarten Grundsätze innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche fallen. Daher versteht sich, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht beschränkt werden soll, solange in den Ansprüchen nichts Gegenteiliges dargelegt wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Piezoelektrischer Chip-Filter, der Folgendes umfasst:
    1. - ein erstes piezoelektrisches Substrat, auf dem ein erster energiebegrenzender piezoelektrischer Filterabschnitt ausgebildet ist,
    2. - ein zweites piezoelektrisches Substrat, auf dem ein zweiter energiebegrenzender piezoelektrischer Filterabschnitt ausgebildet ist, wobei das zweite piezoelektrische Substrat auf dem ersten piezoelektrischen Substrat geschichtet ist,
    3. - einen Abstandhalter, der zwischen dem ersten piezoelektrischen Substrat und dem zweiten piezoelektrischen Substrat geschichtet ist und der eine Öffnung zum Ausbilden eines ersten Hohlraums zum Verhindern von Interferenz von Schwingungen des ersten energiebegrenzenden piezoelektrischen Filterabschnitts und des zweiten energiebegrenzenden piezoelektrischen Filterabschnitts aufweist,
    4. - ein erstes begrenzendes Substrat, das auf einer Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats gegenüber der Fläche, auf der der Abstandhalter zur Ausbildung eines zweiten Hohlraums zum Verhindern von Interferenz von Schwingung des ersten piezoelektrischen Filterabschnitts geschichtet ist, geschichtet ist; und
    5. - ein zweites begrenzendes Substrat, das auf einer Oberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats gegenüber der Fläche, auf der der Abstandhalter zur Ausbildung eines dritten Hohlraums zum Verhindern von Interferenz von Schwingung des zweiten piezoelektrischen Filterabschnitts geschichtet ist, geschichtet ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Fläche des mindestens einen der ersten, zweiten und dritten Hohlräume sich von den verbleibenden zwei der ersten, zweiten und dritten Hohlräume unterscheidet.
  2. 2. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche des ersten Hohlraums größer als die Flächen sowohl des zweiten Hohlraums als auch des dritten Hohlraums ist.
  3. 3. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter in seiner Dickenrichtung unterteilt ist, um einen ersten Abstandhalter und einen zweiten Abstandhalter auszubilden.
  4. 4. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 3, welcher weiterhin ein Trennsubstrat umfasst, das zwischen dem ersten Abstandhalter und dem zweiten Abstandhalter vorgesehen ist und das keine Öffnung aufweist.
  5. 5. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, welcher weiterhin einen Zwischenkapazitätsabschnitt umfasst, der an mindestens einem des ersten piezoelektrischen Substrats und des zweiten piezoelektrischen Substrats vorgesehen ist.
  6. 6. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste piezoelektrische Filterabschnitt und der zweite piezoelektrische Filterabschnitt über den Zwischenkapazitätsabschnitt miteinander elektrisch verbunden sind.
  7. 7. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkapazitätsabschnitt mit einem Paar Elektroden versehen ist, die einander bezüglich ihrer Vorder- und Rückflächen über das erste piezoelektrische Substrat oder das zweite piezoelektrische Substrat gegenüberliegen.
  8. 8. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste piezoelektrische Filterabschnitt als auch der zweite piezoelektrische Filterabschnitt ein Paar Resonanzelektroden umfassen, die auf einer Hauptfläche eines jeden des ersten piezoelektrischen Substrats und des zweiten piezoelektrischen Substrat vorgesehen sind, sowie gemeinsame Elektroden, die einander bezüglich der vorderen und hinteren Flächen über das Paar Resonanzelektroden und das erste piezoelektrische Substrat oder das zweite piezoelektrische Substrat gegenüberliegen.
  9. 9. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste piezoelektrische Substrat und das zweite piezoelektrische Substrat geschichtet sind, so dass die gemeinsamen Elektroden in dem ersten piezoelektrischen Filterabschnitt und dem zweiten piezoelektrischen Filterabschnitt einander innerwärts zugewandt sind.
  10. 10. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Substrate im Wesentlichen rechteckig sind und im Wesentlichen die gleiche Form haben.
  11. 11. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate in ihrer Dickenrichtung polarisiert sind.
  12. 12. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der ersten, zweiten und dritten Hohlräume im Wesentlichen rechteckig ist.
  13. 13. Piezoelektrischer Filter, der Folgendes umfasst:
    1. - ein erstes piezoelektrisches Substrat, auf dem ein erster piezoelektrischer Filterabschnitt ausgebildet ist,
    2. - ein zweites piezoelektrisches Substrat, auf dem ein zweiter piezoelektrischer Filterabschnitt ausgebildet ist, wobei das zweite piezoelektrische Substrat auf dem ersten piezoelektrischen Substrat geschichtet ist,
    3. - einen Abstandhalter, der zwischen dem ersten piezoelektrischen Substrat und dem zweiten piezoelektrischen Substrat geschichtet ist und der eine einen ersten Hohlraum bildende Öffnung aufweist,
    4. - ein erstes begrenzendes Substrat, das auf einer Oberfläche des ersten piezoelektrischen Substrats gegenüber der Fläche, auf der der Abstandhalter zur Ausbildung eines zweiten Hohlraums geschichtet ist, geschichtet ist; und
    5. - ein zweites begrenzendes Substrat, das auf einer Oberfläche des zweiten piezoelektrischen Substrats gegenüber der Fläche, auf der der Abstandhalter zur Ausbildung eines dritten Hohlraums geschichtet ist, geschichtet ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des mindestens einen der ersten, zweiten und dritten Hohlräume sich von den verbleibenden zwei der ersten, zweiten und dritten Hohlräume unterscheidet.
  14. 14. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche des ersten Hohlraums größer als die Flächen sowohl des zweiten Hohlraums als auch des dritten Hohlraums ist.
  15. 15. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten piezoelektrischen Filterabschnitte energiebegrenzende Filterabschnitte sind, die in einer dickenvertikalen Schwingungsart schwingen.
  16. 16. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten und dritten Hohlräume so angeordnet sind, dass sie eine Interferenz der Schwingungen der ersten und zweiten piezoelektrischen Filterabschnitte verhindern.
  17. 17. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter in seiner Dickenrichtung unterteilt ist, um einen ersten Abstandhalter und einen zweiten Abstandhalter auszubilden.
  18. 18. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 17, welcher weiterhin ein Trennsubstrat umfasst, das zwischen dem ersten Abstandhalter und dem zweiten Abstandhalter vorgesehen ist und keine Öffnung aufweist.
  19. 19. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, welcher weiterhin einen Zwischenkapazitätsabschnitt umfasst, der an mindestens einem des ersten piezoelektrischen Substrats und des zweiten piezoelektrischen Substrats vorgesehen ist, und wobei der erste piezoelektrische Filterabschnitt und der zweite piezoelektrische Filterabschnitt über den Zwischenkapazitätsabschnitt elektrisch miteinander verbunden sind.
  20. 20. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkapazitätsabschnitt mit einem paar Elektroden versehen ist, die einander bezüglich ihrer vorderen und hinteren Flächen über das erste piezoelektrische Substrat oder das zweite piezoelektrische Substrat gegenüberliegen.
  21. 21. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste piezoelektrische Filterabschnitt als auch der zweite piezoelektrische Filterabschnitt ein Paar Resonanzelektroden umfassen, die auf einer Hauptfläche eines jeden des ersten piezoelektrischen Substrats und des zweiten piezoelektrischen Substrat vorgesehen sind, sowie gemeinsame Elektroden, die einander bezüglich der vorderen und hinteren Flächen über das Paar Resonanzelektroden und das erste piezoelektrische Substrat oder das zweite piezoelektrische Substrat gegenüberliegen.
  22. 22. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das erste piezoelektrische Substrat und das zweite piezoelektrische Substrat geschichtet sind, so dass die gemeinsamen Elektroden in dem ersten piezoelektrischen Filterabschnitt und dem zweiten piezoelektrischen Filterabschnitt einander innerwärts zugewandt sind.
  23. 23. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Substrate im Wesentlichen rechteckig sind und im Wesentlichen die gleiche Form haben.
  24. 24. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate in ihrer Dickenrichtung polarisiert sind.
  25. 25. Piezoelektrischer Chip-Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der ersten, zweiten und dritten Hohlräume im Wesentlichen rechteckig ist.






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