[发明专利]压电谐振器、压电元件和梯形滤波器

说明书

本发明涉及压电谐振器(具体涉及采用扩张振动的压电谐振器)，还涉及压电元件和梯形滤波器(具体涉及用于表面装配的压电元件和梯形滤波器)。另外，本发明涉及梯形滤波器，具体涉及使用采用扩张振动的压电谐振器的梯形滤波器。

采用扩张振动的传统压电谐振器1的结构如图1所示。在压电谐振器1中，压电板2被研磨成厚度为T，在压电板2的主表面上形成有电极薄膜3a和3b，使得压电板2沿厚度方向通过极化处理而极化。当T是压电谐振器1的厚度，并且L1和L2是其边缘长度时，可用下列等式(1)给出两端问的电容(两个电极之间的电容)Cf：

         Cf＝(ε_o×ε_s×L1×L2)/T           (1)其中，ε_o＝真空中的介电常数；ε_s＝压电板的比介电常数。

在L1≈L2的条件下，压电谐振器1的扩张谐振频率fr可由下列等式(2)给出：

         fr＝V/L1                           (2)其中，V＝在压电板2中波动(wave motion)的传播速度≈2000m/sec。因此，当所需的谐振频率fr确定后，根据等式(2)可确定压电谐振器的边缘长度L1＝L2。

因此，为了在预定的谐振频率fr下提高压电谐振器1两端间的电容Cf，根据上面等式(1)，必须选择具有较大比介电常数ε_s的压电材料，或者必须减小压电板2的厚度T。

但是，当增大用作压电板2的压电材料的比介电常数ε_s时，会改变其它压电常数，如压电品质常数Qm和机电常数k，因此不改变其它压电常数就不能改变两端间的电容Cf。另一方面，当过分减小压电板2的厚度T时，在受到外部冲击(如跌落)时压电谐振器1容易开裂，从而使减少压电板2的厚度的方法受到限制。当L1≈L2≈4.5mm(fr＝450kHz)时，根据经验估算出在强度极限时厚度T约为300微米。

用作表面安装的梯形滤波器的压电元件公开在日本未审查专利申请8-18382和7-176977中。在这些压电元件中，多个压电谐振器和金属引出端结合在一起，它们沿垂直的方向交替地排成一直线并堆置在一个外壳中，通过金属引出端弯曲的引导部分而在该外壳的外部组成外电极。

但是，这些压电元件外部厚度很大，当安置在基片上时，该压电元件很高地突出基片表面，使之难以作低外形器件的线路基底，并且阻碍将器件改变成低外形的。

在这些压电元件中，需要较多的金属引出端的数量。例如，当一个元件包括4个压电谐振器时，需要有4-5个金属引出端。从而增加了材料成本，同时增加了装配工时，从而进一步增加了压电元件的成本。

普通的四元件型(两级)梯形滤波器201的线路图示于图14。梯形滤波器201包括两块串联在输入端202和输出端203之间的谐振器204s和205s，和两块并联的谐振器206p和207p，并联的两块谐振器分别连接在谐振器204s和205s的输出端与地之间。在实际的梯形滤波器中，将用接线导板垂直地夹在两块串联的谐振器和两块并联的谐振器的组合物中间从外壳的开口端装入外壳中(例如日本未审查的实用新型公开No 4-76724)。

这种梯形滤波器的保证衰减ATT_o由下列等式(3)给出，此时，串联的谐振器204s和205s的两端之间的电容为Cf_so，并联的谐振器2060和207p的两端之间的电容为Cf_po：

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

如图15所示，在采用扩张振动的传统串联谐振器204s和205s以及并联谐振器206p和207p中，在制成正方形的压电板208的两个表面上均形成电极209。当L_s是串联谐振器204s和205s的边缘长度，T_s是其厚度，ε_s是其比介电常数并且ε_o是真空中的介电常数时，串联谐振器204s和205s的两端的电容Cf_so由下式(4)给出：

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