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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Energie konzentrierendes
piezoelektrisches Filter (energy-trag type piezoelectric filter)
und im besonderen ein piezoelektrisches Filter, das so aufgebaut ist,
daß es
durch eine Verbesserung der polarisierten Struktur eines piezoelektrischen
Substrats verbesserte Charakteristiken aufweist.
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Unter
einem Energie konzentrierenden piezoelektrischen Filter ist ein
solches zu verstehen, bei dem die Elektroden nur einen kleinen Teil
der Hauptflächen
der Keramikscheibe einnehmen und die Schwingungsenergie auf den
Bereich zwischen den Elektroden konzentriert, also praktisch in
diesem Raum eingeschlossen ist (vgl.
DE-PS
19 14 307 ).
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Aus
der
DE-OS 1 914 307 ist
ein Verfahren zur Herstellung eines Energieeinschlußkeramikfilters bekannt,
welches vorsieht, daß die
auf einem piezoelektrischen Keramikplättchen ausgebildeten Elektrodenbereiche
des Energieeinschlußkeramikfilters mit
dünnen
Schichten eines Formkernmaterials überzogen werden, welches bei
normaler Temperatur fest oder halbfest ist, aber durch Erwärmung leicht schmelzbar
ist, so daß danach
auf der Oberfläche des
Keramikplättchens
einschließlich
der Fläche
dieser Schichten eine isolierende Hartschicht aufgebracht wird und
daß die
dünnen
Schichten durch Erwärmung
zur Bildung von Zwischenräumen
zwischen dem Resonator, Elektrodenbereichen und der isolierenden
Hartschicht weggeschmolzen werden, wobei die dünnen Schichten von der isolierenden
Hartschicht absolviert werden.
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Aus
der
JP 5-67943 A ist
ein piezoelektrisches Filter bekannt mit einem ersten und zweiten
piezoelektrischen Substrat, wobei eine erste und zweite Resonanzelektro de
auf dem ersten piezoelektrischen Substrat ausgebildet und weitere
Resonanzelektroden auf dem zweiten piezoelektrischen Substrat ausgebildet
sind. Ebenso sind erste und zweite kapazitive Elektroden zum Bilden
eines Kondensators auf dem zweiten piezoelektrischen Substrat vorgesehen.
Ferner sind das erste piezoelektrische Substrat und das zweite piezoelektrische
Substrat miteinander elektrisch verbunden.
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Aus
der
US 5,446,335 ist
ein weiteres piezoelektrisches Filter bekannt, mit einem eine erste
und zweite Hauptfläche
aufweisenden piezoelektrischen Substrat, wobei die erste Hauptfläche erste
und zweite Resonanzelektroden und die zweite Hauptfläche dritte
Resonanzelektroden aufweist. Ferner weist das piezoelektrische Filter
einen kapazitiven Bereich auf, der erste kapazitive Elektroden auf
der ersten Hauptfläche
und zweite kapazitive Elektroden auf der zweiten Hauptfläche des
Substrats aufweist.
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Die
JP 6-343014 A offenbart
ein weiteres piezoelektrisches Filterelement, welches ein piezoelektrisches
Substrat mit einer ersten und zweiten Hauptfläche aufweist, sowie erste und
zweite Resonanzelektroden, die sich auf der ersten Hauptfläche in einem
vorbestimmten Abstand gegenüberliegen. Auf
der zweiten Hauptfläche
des Substrats sind gemeinsame Elektroden vorgesehen, die den ersten und
zweiten Elektroden gegenüberliegend
angeordnet sind. Ferner sind zur Bildung eines Kondensators auf
dem piezoelektrischen Substrat erste und zweite kapazitive Elektroden
angeordnet.
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Piezoelektrische
Filter werden häufig
als Zwischenfrequenzstufen-Sperrfilter in mobilen Kommunikationsgeräten wie
z. B. FM-Empfängern
und tragbaren Telefonen verwendet. Die 7A und 7B zeigen
ein piezoelektrisches Filter 51 als ein Beispiel für diese
Art von Filter.
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Das
piezoelektrische Filter 51 wird dadurch gebildet, daß ein piezoelektrisches
Keramiksubstrat 52 in der Form einer rechteckigen Platte
verwendet wird. Mit Ausnahme des Bereichs, der mit der gestrichelten
Linie A umgeben ist, sind die ande ren Bereiche des piezoelektrischen
Keramiksubstrats 52 in der Richtung der Dikkenabmessung
polarisiert.
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Auf
dem piezoelektrischen Substrat 52 sind Energie konzentrierende
Filterabschnitte 53 und 54 und ein Kondensator 55 ausgebildet.
Der Filterabschnitt 53 wird dadurch aufgebaut, daß Resonanzelektroden 53a und 53b auf
der oberen Fläche
des piezoelektrischen Substrats 52 gebildet werden und daß eine gemeinsame
Elektrode 53c auf der Unterseite des piezoelektrischen
Substrats 52 ausgebildet wird. Die Resonanzelektroden 53a und 53b auf
der Oberseite des piezoelektrischen Substrats 52 weisen einen
vorbestimmten Abstand voneinander auf. Die Resonanzelektroden 53a und 53b sowie
die gemeinsame Elektrode 53c sind jeweils einander gegenüberliegend
auf den gegenüberliegenden
Seiten des piezoelektrischen Substrats 52 angeordnet.
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Der
Filterabschnitt 54 ist in der gleichen Weise wie der Filterabschnitt 53 aufgebaut
und weist Resonanzelektroden 54a und 54b sowie
eine gemeinsame Elektrode 54c auf.
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Um
einen Kondensator 55 zu bilden, wird eine kapazitive Elektrode 55a auf
der oberen Fläche des
mittleren unpolarisierten Bereichs des piezoelektrischen Substrats 52 ausgebildet,
der von einer gestrichelten Linie A eingefaßt ist, und eine kapazitive Elektrode 55b wird
auf der Unterseite des unpolarisierten Bereichs ausgebildet. Die
kapazitiven Elektroden 55a und 55b sind jeweils
mit ihren Rückseiten zueinander
auf den gegenüberliegenden
Seiten des piezoelektrischen Substrats 52 angeordnet.
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Eine
Endelektrode 56 ist auf der oberen Fläche des piezoelektrischen Substrats 52 entlang
einer Endfläche 52a ausgebildet.
Die Endelektrode 56 ist elektrisch mit der Resonanzelektrode 53a verbunden.
Die Resonanzelektrode 53b ist elektrisch mit der kapazitiven
Elektrode 55a verbunden. Die kapazitive Elektrode 55a ist
mit der Resonanzelektrode 54b verbunden. Die Resonanzelektrode 54a ist
mit einer Endelektrode 57 verbunden, die auf der Oberseite
des piezoelektrischen Substrats 52 entlang einer anderen
Endfläche 52b ausgebildet
ist.
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Auf
der Unterseite des piezoelektrischen Substrats 52 ist die
kapazitive Elektrode 55b mit den gemeinsamen Elektroden 53c und 54c verbunden.
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Deshalb
kann das piezoelektrische Filter 51 als ein piezoelektrisches
Dualmodusfilter (dual mode piezoelectric filter) betrieben werden,
das die Schaltung aufweist, wie sie in 8 gezeigt
ist, indem die Endelektroden 56 und 57 als Eingangselektroden und
Ausgangselektroden verwendet werden, und indem die kapazitive Elektrode 55b und
die gemeinsamen Elektroden 53c und 54c, die auf
der Unterseite des piezoelektrischen Substrats 52 ausgebildet
sind, mit einem Erdpotentialpunkt verbunden werden.
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Der
mit der gestrichelten Linie A umgebene Bereich des piezoelektrischen
Substrats besteht aus dem Abschnitt, auf dem die kapazitiven Elektroden 55a und 55b ausgebildet
sind, sowie dessen Nachbarbereichen, und er ist unpolarisiert gelassen,
damit tanδ (der
dielektrische Verlustfaktor) des Kondensators 55 auf einen
kleinen Wert gesetzt werden kann.
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In
dem piezoelektrischen Filter 51 ist eine Polarisation der
Bereiche des piezoelektrischen Substrats 52, die die Filterabschnitte 53 und 54 bilden, und
anderer benachbarter Bereiche notwendig, damit eine Anregung des
piezoelektrischen Substrats 52 und ein gleichförmiges Abklingen
der Schwingung der Filterabschnitte 53 und 54 erfolgen
kann. Andererseits ist es wünschenswert,
daß der
Abschnitt, der den Kondensator 55 bildet, unpolarisiert
bleibt, damit tanδ des
Kondensators 55 klein bleibt, wie oben erwähnt worden
ist.
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Aber
bei dem piezoelektrischen Filter 51 sind die Bereiche der
piezoelektrischen Substrate, auf denen die Endelektroden 56 und 57 geformt
sind, ebenfalls polarisiert, und es ist in Abhängigkeit von der Elektrodenanordnung
möglich,
daß unerwünschte unnötige Schwingungen
zu einer Verschlechterung der Filtercharakteristik führen.
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Deshalb
ist es auch erwünscht,
daß der
Bereich, der die Endelektroden 56 und 57 bildet,
unpolarisiert bleibt. Hierbei muß der unpolarisierte Bereich in
einem Bereich ausgebildet werden, in dem ihn die Schwingungen der
Filterabschnitte 53 und 54 nicht erreicht. Somit
kann der unpolarisierte Abschnitt nicht bis dicht an die Filterabschnitte 53 und 54 heran ausgedehnt
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein piezoelektrisches Filter zu schaffen,
bei dem aufgrund von Elektrodenmustern auf dem piezoelektrischen Substrat
verursachte unnötige
Schwingungen eingeschränkt
werden und das verbesserte Charakteristiken aufweist.
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Genauer
gesagt liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein
piezoelektrisches Filter vorzusehen, das eine Struktur aufweist,
die es ermöglicht,
daß ein
Bereich eines dielektrischen Substrats, das die kapazitiven Elektroden
und die Endelektroden bildet, unpolarisiert bleibt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einem piezoelektrischen Filter mit einem piezoelektrischen
Substrat mit ersten und zweiten Hauptflächen, ersten und zweiten Resonanzelektroden,
die auf der ersten Hauptfläche
vorgesehen sind und einander gegenüberliegen, wobei zwischen ihnen
ein vorbestimmter Spalt ausgebildet ist, eine gemeinsame Elektrode,
die auf der zweiten Hauptfläche
vorgesehen ist und gegenüber
den ersten und zweiten Resonanzelektroden angeordnet ist, einen
Anregungsabschnitt, der die ersten und zweiten Resonanzelektroden,
die gemeinsame Elektrode und den Bereich des piezoelektrischen Substrats
umfaßt,
der zwischen den ersten und zweiten Resonanzelektroden und der gemeinsamen
Elektrode angeordnet ist, eine Vielzahl von Endelektroden, die auf
den ersten und zweiten Hauptflächen
vorgesehen sind und jeweils mit einer der ersten und zweiten Resonanzelektroden
und der gemeinsamen Elektrode verbunden sind, und erste und zweite
kapazitive Elektroden zum Bilden eines Kondensators, der auf dem
piezoelektrischen Substrat vorgesehen ist und elektrisch mit dem
Anregungsabschnitt verbunden ist, wobei der Anregungsabschnitt an
einem mittleren Abschnitt des Substrats angeordnet ist, die ersten
und zweiten kapazitiven Elektroden nahe bei einer Kante des piezoelektrischen
Substrats angeordnet sind, eine Vielzahl von Endelektroden nahe
bei einer Kante des piezoelektrischen Substrats so angeordnet sind,
daß sie
sich zu dieser Kante erstrecken, wobei der Bereich des piezoelektrischen
Substrats, der den Anregungsabschnitt bildet, polarisiert ist, und
der andere Bereich des piezoelektrischen Substrats, auf dem sich
mindestens eine der Vielzahl von Endelektroden und der ersten und
zweiten kapazitiven Elektroden befindet, unpolarisiert ist, dadurch
gelöst,
daß der
unpolarisierte Bereich außerhalb
eines polarisierten Bereichs angeordnet ist, der sich parallel zu
der Richtung der Schaltungsverbindung zwischen den ersten und zweiten
Resonanzelektroden erstreckt.
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Durch
den erfindungsgemäßen Aufbau
können
unnötige
Schwingungen, die von der Endelektrode und dem Kondensator verursacht
werden, effektiv unterdrückt
werden.
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Bei
einem piezoelektrischen Filter ist es notwendig, daß sich die
Schwingung größtenteils
in der Richtung der Schaltverbindung zwischen den ersten und zweiten
Resonanzelektroden ausbreitet und an den gegenüberliegenden Enden in der Resonanzelektrodengegenrichtung
des Bereichs des piezoelektrischen Substrats, auf dem die Resonanzelektroden angeordnet
sind, ruhig abklingt. Es ist deshalb notwendig, eine gewisse Piezoelektrizität in dem
Bereich aufrechtzuerhalten, der sich parallel zu der Verbindungsrichtung
zwischen den ersten und zweiten Resonanzelektroden erstreckt. Andererseits
ist es wünschenswert,
daß die
Bereiche, die außerhalb
des Bereichs gebildet sind, der sich parallel zu der Verbindungsrichtung
zwischen den ersten und zweiten Resonanzelektroden erstreckt, unpolarisiert
sein sollten. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das piezoelektrische Substrat deshalb an den Endelektroden,
die sich außerhalb
des Bereichs befinden, der sich parallel zu der Richtung der Schaltverbindung zwischen
den ersten und zweiten Resonanzelektroden erstreckt, und in der
Nähe der
Endelektroden unpolarisiert gelassen. Auf diese Weise kann eine
unnötige
Schwingung, die von den Endelektroden verursacht wird, unterdrückt werden,
ohne daß es
zu einer beträchtlichen
Verschlechterung der Charakteristiken des Abschnitts kommt, der
mit den ersten und zweiten Resonanzelektroden versehen ist.
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Bei
dem oben genannten piezoelektrischen Filter sind die ersten und
zweiten kapazitiven Elektroden vorzugsweise derart angeordnet, daß sie auf
einander gegenüberliegenden
Seiten des piezoelektrischen Substrats ausgebildet sind.
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Wenn
der entsprechende Abschnitt des piezoelektrischen Substrats polarisiert
ist, treten darin große
unnötige
Schwingungen auf. Aber gemäß der vorliegenden
Erfindung bleibt der Teil, der den Kondensator bildet, unpolarisiert,
damit derartige unnötige
Schwingungen effektiv unterdrückt
werden.
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Bei
dem oben genannten piezoelektrischen Filter können mindestens zwei der piezoelektrischen Substrate
derart aufeinandergeschichtet werden, daß die zweite Hauptfläche des
einen piezoelektrischen Substrats der ersten Hauptfläche des
angrenzenden Substrats der piezoelektrischen Substrate gegenüberliegt.
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Durch
diesen Aufbau kann das kompakte piezoelektrische Filter erhalten
werden, das mindestens zwei piezoelektrische Substrate aufweist.
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Bei
dem oben genannten piezoelektrischen Filter können mindestens zwei der piezoelektrischen Substrate
durch Klebstoff miteinander verbunden werden, wobei der Klebstoff
nicht auf den Bereichen der piezoelektrischen Substrate, die dem
Anregungsabschnitt entsprechen, aufgetragen wird. Es kann auch eine
Klebefolie aufgebracht werden, die eine Öffnung besitzt, die mit dem
Anregungsabschnitt übereinstimmt.
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Die
vorliegende Erfindung kann bei piezoelektrischen Filtern angewandt
werden, bei denen die Verdrahtungsanordnung dazu tendiert, kompliziert
zu sein, z. B. bei einem piezoelektrischen Filter, das eine Vielzahl
von Filterabschnitten besitzt, die auf einem einzigen piezoelektrischen
Substrat ausgebildet sind, und bei einem piezoelektrischen Filter,
das aufgebaut ist, indem eine Vielzahl von piezoelektrischen Substraten
aufeinandergeschichtet sind, die Filterabschnitte aufweisen. In
diesen Fällen
können
unnötige Schwingungen,
die durch Verdrahtungsmuster, die Endelektroden umfassen, verursacht
werden, effektiv unterdrückt
werden. Die vorliegende Erfindung kann vorteilhafterweise bei piezoelektrischen
Filtern Anwendung finden, die solch komplizierte Strukturen aufweisen,
wie sie z. B. oben erwähnt
worden sind, um die Charakteristiken der piezoelektrischen Filter effektiv
zu verbessern, die eine komplizierte Verdrahtungsanordnung aufweisen.
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Die
oben genannte Aufgabe sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung
der vorliegenden Erfindung deutlich, die in Zusammenhang mit den
beigefügten
Zeichnungen gegeben wird. Es zeigen:
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1 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Chip-artigen piezoelektrischen Filters,
das ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt,
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2 eine
schematische perspektivische Ansicht der Elektrodenstruktur auf
dem piezoelektrischen Substrat, das bei dem in 1 gezeigten
piezoelektrischen Filter verwendet ist,
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3A und 3B Schaltpläne, die
jeweils die Schaltkreise zeigen, die auf den ersten und zweiten piezoelektrischen
Substraten ausgebildet sind,
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4A bis 4C jeweils
eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Bodenansicht eines Chip-artigen
piezoelektrischen Filters, das ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung darstellt,
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5 ein
Diagramm einer Charakteristik des Chip-artigen piezoelektrischen
Filters gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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6 ein
Diagramm einer Charakteristik eines Chip-artigen piezoelektrischen
Filters, das in der gleichen Weise wie das Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist, jedoch mit der Ausnahme, daß das gesamte
piezoelektrische Substrat polarisiert ist,
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7A und 7B jeweils
eine Draufsicht bzw. eine Bodenansicht eines herkömmlichen
piezoelektrischen Filters, und
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8 einen
Schaltplan des in 7 gezeigten piezoelektrischen
Filters.
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Ein
piezoelektrisches Filter, das ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt, wird nun unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie
in 1 zu sehen ist, wird ein Chip-artiges piezoelektrisches
Filter gemäß der vorliegenden Erfindung
durch die Verwendung von ersten und zweiten rechteckigen piezoelektrischen
Substraten 1 und 2 gebildet. Jedes der ersten
und zweiten piezoelektrischen Substrate 1 und 2 ist
aus einer piezoelektrischen Keramik, wie z. B. Blei-Titanat-Zirkonat-Keramik,
gebildet und ist in der Richtung der Dickenabmessung derart polarisiert,
daß es
einen unpolarisierten Bereich aufweist, wie oben beschrieben worden
ist.
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Auf
dem ersten piezoelektrischen Substrat 1 ist ein erster
Filterabschnitt ausgebildet, der im Dickenrichtungs-Longitudinalschwingungsmodus
arbeitet. Auf dem zweiten piezoelektrischen Substrat 2 ist
ein zweiter Filterabschnitt gebildet, der im Dickenrichtungs-Longitudinalschwingungsmodus
arbeitet. Ein Kondensator, der als ein Relais-Kondensator vorgesehen
ist, ist auf jedem der ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate 1 und 2 ausgebildet.
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Die
Elektrodenstruktur und die polarisierte Struktur des ersten piezoelektrischen
Substrats werden nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In 2 sind
die Elektroden auf der Unterseite gezeigt, indem sie auf eine darunter
liegende Ebene projiziert worden sind.
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Zwei
Resonanzelektroden 3a und 3b sind auf einem zentralen
Bereich der oberen Fläche
des piezoelektrischen Substrats 1 derart angeordnet, daß sie einander
gegenüberliegen,
wobei ein bestimmter Abstand zwischen ihnen liegt. Eine gemeinsame Elektrode 3c ist
auf der Unterseite des piezoelektrischen Substrats 1 gegenüberliegend
von den Resonanzelektroden 3a und 3b ausgebildet.
Die Resonanzelektroden 3a und 3b und die gemeinsame
Elektrode 3c bilden den ersten Filterabschnitt, der mit 3 bezeichnet
ist.
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Die
Resonanzelektrode 3a ist mit einer Endelektrode 5a durch
ein Verbindungs-Leiterelement 4a verbunden.
Die Endelektrode 5a ist entlang einer Endfläche 1a des
piezoelektrischen Substrats 1 ausgebildet.
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Die
Resonanzelektrode 3b ist mit einer kapazitiven Elektrode 5b durch
ein Verbindungs-Leiterelement 4b verbunden. Die kapazitive
Elektrode 5b dient auch als eine Endelektrode.
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Auf
der Unterseite des piezoelektrischen Substrats 1 ist die
gemeinsame Elektrode 3c mit Endelektroden 5c, 5d und 5e durch
die Verbindungs-Leiterelemente 4c, 4d und 4e verbunden.
Die Endelektroden 5c und 5d sind jeweils entlang
Endflächen 1a und 1b des
piezoelektrischen Substrats 1 ausgebildet. Die Endelektrode 5e ist
entlang einer Seitenfläche 1c des
piezoelektrischen Substrats 1 ausgebildet. Die gemeinsame
Elektrode 3c ist mit einer kapazitiven Elektrode 5f durch
ein Verbindungs-Leiterelement 4f verbunden. Die kapazitive Elektrode 5f ist
auf der der kapa zitiven Elektrode 5b gegenüberliegenden
Seite des piezoelektrischen Substrats 1 ausgebildet.
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Auf
der Oberseite des piezoelektrischen Substrats 1 sind Elektroden 6a, 6b und 6c nahe
bei den mittleren Abschnitten der Endflächen 1a und 1b und
der Seitenfläche 1c ausgebildet.
Jede der Elektroden 6a bis 6c ist an einer derartigen
Position ausgebildet, daß sie
die entsprechende der Endelektroden 5c bis 5e überlappt,
die auf der Unterseite des piezoelektrischen Substrats 1 ausgebildet
sind, wenn man dies in der Dickenrichtung des Substrats betrachtet.
Jede der Elektroden 6a bis 6c ist schließlich elektrisch
mit der entsprechenden der Endelektroden 5c bis 5e verbunden.
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3A zeigt die Schaltkreiskonfiguration, die
auf dem oben beschriebenen piezoelektrischen Substrat vorliegt.
Wie aus 3A deutlich wird, wird eine
Schaltung gebildet, bei der der erste Filterabschnitt, der aus den
Resonanzelektroden 3a und 3b und der gemeinsamen
Elektrode 3c gebildet wird, und der Kondensator, der aus
den kapazitiven Elektroden 5b und 5f gebildet
wird, miteinander verbunden sind.
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Nun
wird nochmals Bezug auf 1 genommen. Die Elektroden werden
auf dem piezoelektrischen Substrat 2 in der gleichen Weise
gebildet, wie diejenigen auf dem piezoelektrischen Substrat 1,
außer
daß die
Elektroden auf den beiden Substraten in einer umgekehrten Beziehung
zueinander angeordnet sind. Folglich wird auf dem piezoelektrischen Substrat 2 ein
Schaltkreis gebildet, bei dem ein Filterabschnitt und ein Kondensatorabschnitt
so miteinander verbunden sind, wie in 3B gezeigt
ist.
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Die
Elektroden auf dem zweiten piezoelektrischen Substrat 2,
die denen auf dem ersten piezoelektrischen Substrat 1 entsprechen,
sind in 1 mit den gleichen Bezugszeichen
versehen und werden nicht noch einmal beschrieben.
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Auf
dem piezoelektrischen Substrat 1 sind die Bereiche, die
mit den gestrichelten Linien B und C umgeben sind, unpolarisiert,
und der andere Bereich ist in der Richtung der Dickenabmessung polarisiert,
wie in 2 gezeigt ist. Das heißt, die Abschnitte des piezoelektrischen
Substrats 1, auf denen die Endelektroden 5a und 5e,
die kapazitiven Elektroden 5b und 5f und die Elektrode 6c ausgebildet
sind, sind nicht polarisiert. Deshalb wird dann, wenn der Filterabschnitt
und der Kondensator aktiviert werden, die auf dem piezoelektrischen
Substrat 1 ausgebildet sind, eine Schwingung in einem Dickenrichtungs-Longitudinalschwingungsmodus
angeregt und auf den Filterabschnitt 3 begrenzt, während unnötige Schwingungen,
die durch die Endelektroden 5a und 5e und die
kapazitiven Elektroden 5b und 5f verursacht werden,
die auf den unpolarisierten Bereichen vorgesehen sind, effektiv
unterdrückt
werden, wodurch die Filtercharakteristiken verbessert werden. Die
Wirkung des Vorsehens der oben beschriebenen unpolarisierten Bereiche
wird unten auf der Basis eines Testergebnisses beschrieben.
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Es
wird wiederum Bezug auf 1 genommen. In dem Chip-artigen
piezoelektrischen Filter dieses Ausführungsbeispiels sind die ersten
und zweiten piezoelektrischen Substrate in der Dickenrichtung übereinandergeschichtet
und durch einen Klebstoff 8 miteinander verbunden. Ein
externes Substrat 10 wird auf die obere Fläche des
piezoelektrischen Substrats 1 aufgelegt und durch einen
Klebstoff 7 damit verbunden. In ähnlicher Weise wird ein externes
Substrat 11 auf die untere Fläche des piezoelektrischen Substrats 2 aufgelegt
und damit durch einen Klebstoff 9 verbunden.
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Die
Klebstoffe 7 bis 9 werden nicht auf die Bereiche
des ersten und zweiten piezoelektrischen Substrats oder auf die
externen Substrate aufgebracht, die den ersten und zweiten Filterabschnitten entsprechen,
die auf den ersten und zweiten piezoelektrischen Substraten 1 ausgebildet
sind, weil Zwischenräume
zum Verhindern einer Behinderung der Schwingung der ersten und zweiten
Filterabschnitte gebildet werden müssen. In 1 werden
deshalb die Schichten der Klebstoffe 7 bis 9 mit Öffnungen 7a bis 9a veranschaulicht,
die den Filterabschnitten entsprechen.
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Die
Klebstoffe 7 bis 9, die auf eines von jedem Paar
von Elementen aufgebracht werden, die miteinander verbunden werden
sollen, können
auch auf beide Ele mente aufgebracht werden, die miteinander verbunden
werden sollen. Als Klebstoffe 7 bis 9 können auch
Klebefolien mit Öffnungen 7a bis 9a verwendet
werden.
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Jedes
der externen Substrate 10 und 11 kann aus einem
geeigneten Isoliermaterial, z. B. aus einem isolierenden Keramikmaterial
wie Aluminiumoxid, oder aus einem Kunststoff hergestellt sein.
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Ein
Chip-artiges piezoelektrisches Filter kann gebildet werden, indem
die Elemente in der Ausrichtungslage aufeinandergelegt und miteinander verbunden
werden, wie sie in 1 gezeigt ist. Ein Chip-artiges
piezoelektrisches Filter 21, das ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt, wird auf diese Weise erhalten
und besitzt externe Elektroden, die darauf ausgebildet sind, wie in
den 4A bis 4C zu
sehen ist.
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Das
heißt,
bei dem Chip-artigen piezoelektrischen Filter 21 sind externe
Elektroden 22a bis 22f auf Seitenflächen 21a und 21b ausgebildet.
Die externe Elektrode 22a ist mit der Endelektrode 5a auf dem
zweiten piezoelektrischen Substrat 2 verbunden, damit sie
als eine ausgangsseitige Elektrode verwendet werden kann. Die externe
Elektrode 22a ist so ausgebildet, daß sie sich von der Seitenfläche 21a bis
zu einer unteren Fläche 21c des
Chip-artigen piezoelektrischen Filters 21 erstreckt.
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Die
externe Elektrode 22d ist mit der Endelektrode 5a auf
dem ersten piezoelektrischen Substrat 1 verbunden, damit
sie als eine eingangsseitige Elektrode verwendet werden kann. Die
externe Elektrode 22d ist so ausgebildet, daß sie sich
von der Seitenfläche 21b bis
zu der unteren Fläche 21c erstreckt.
Die externe Elektrode 22b, die in der Mitte der Seitenfläche 21a des
Chip-artigen piezoelektrischen Filters 21 ausgebildet ist,
ist mit der Elektrode 6b auf dem ersten piezoelektrischen
Substrat und mit der Endelektrode 5c auf dem zweiten piezoelektrischen
Substrat verbunden.
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Eine
externe Elektrode 23a ist auf der unteren Fläche 21c des
Chip-artigen piezoelektrischen Filters 21 ausgebildet.
Die externe Elektrode 23a verbindet elektrisch die externen
Elektroden 22b und 22e und besitzt einen längenmäßig ausgedehnten Elektrodenabschnitt 23b.
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Die
externe Elektrode 22c ist mit der kapazitiven Elektrode 5b auf
dem ersten piezoelektrischen Substrat 1 verbunden, die
die Funktion einer Endelektrode besitzt, und ist auch mit einem
Verbindungs-Leiterelement 23c auf der unteren Fläche 21c des
Chip-artigen piezoelektrischen Filters 21 verbunden. Die
externe Elektrode 22e verbindet die Elektrode 6a auf
dem ersten piezoelektrischen Substrat 1 und die Endelektrode 5d auf
dem zweiten piezoelektrischen Substrat 2, und verbindet
diese mit der externen Elektrode 23a auf der unteren Fläche 21c.
Die externe Elektrode 22f ist mit der kapazitiven Elektrode 5b auf
dem zweiten piezoelektrischen Substrat 2 und mit dem Verbindungs-Leiterelement 23c auf
der unteren Fläche 21c verbunden.
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Der
verlängerte
Elektrodenabschnitt 23b erstreckt sich zwischen den Abschnitten
der externen Elektroden 22a und 22d, die sich
auf der unteren Fläche 21c des
Chip-artigen piezoelektrischen Filters 21 erstrecken. Das
heißt,
der Grad an Eingangs-/Ausgangstrennung wird verbessert, indem der
verlängerte
Elektrodenabschnitt 23b zwischen den externen Eingangs-
und Ausgangselektroden 22d und 22a angeordnet
wird.
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Das
Chip-artige piezoelektrische Filter 21 dieses Ausführungsbeispiels
ist so angeordnet, wie oben beschrieben worden ist, und besitzt
die gleiche Schaltkreiskonfiguration wie das herkömmliche
piezoelektrische Dualmodusfilter, das in 8 gezeigt ist,
mit der Ausnahme, daß die
beiden Kondensatoren auf dem piezoelektrischen Substrat 1 und 2 als Relaiskondensatoren
ausgebildet sind.
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Wie
oben beschrieben worden ist, sind in dem Aufbau des Chip-artigen
piezoelektrischen Filters 21 dieses Ausführungsbeispiels
der erste Filterabschnitt und ein Kondensator auf dem ersten piezoelektrischen
Substrat 1 ausgebildet, während der zweite Filterabschnitt
und ein Kondensator auf dem zweiten piezoelektrischen Substrat ausgebildet
sind, und die ersten und zweiten piezoelektrischen Substrate sind in
der Richtung der Dickenabmessung aufeinandergelegt. Deshalb kann
das chipartige piezoelektrische Filter 21 dieses Ausführungsbeispiels
im Vergleich zu dem herkömmlichen
piezoelektrischen Filter 51 (siehe 7),
bei dem eine Vielzahl von Filterabschnitten seitlich angeordnet
sind, in einem verkleinerten Montageraum zusammengebaut werden.
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Auch
die Kondensatoren, die als Übertragungskondensatorbauelemente
ausgebildet sind, sind getrennt auf den ersten und zweiten piezoelektrischen
Substraten ausgebildet, und die Fläche jeder der kapazitiven Elektroden,
die auf den piezoelektrischen Substraten ausgebildet sind, kann
reduziert werden. Auch aus diesem Grund kann der Einbauraum verkleinert
werden.
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Da
die Bereiche jedes der piezoelektrischen Substrate 1 und 2,
auf denen die Endelektroden 5a und 5e sowie die
kapazitiven Elektroden 5b und 5f ausgebildet sind,
und andere benachbarte Bereiche nicht polarisiert sind, können darüber hinaus
unnötige
Schwingungen, die durch diese Elektroden verursacht werden, unterdrückt werden,
wodurch es möglich
wird, die Filtercharakteristiken zu verbessern. Dieser Effekt wird
nun unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben
werden.
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5 ist
ein Diagramm, das eine Charakteristik des piezoelektrischen Filters
dieses Ausführungsbeispiels
zeigt, und 6 zeigt eine Charakteristik
eines piezoelektrischen Filters, das in der gleichen Weise wie das
oben beschriebene Ausführungsbeispiel
ausgebildet ist, außer
daß kein
unpolarisierter Bereich in den piezoelektrischen Substraten 1 und 2 ausgebildet
ist.
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Wie
aus 6 deutlich wird, besitzt das chipartige piezoelektrische
Filter, bei dem die gesamten piezoelektrischen Substrate 1 und 2 in
der Dickenrichtung polarisiert sind, eine derartige Charakteristik,
daß unnötige Schwingungen
in dem Durchlaßbereich überlagert
werden. Im Gegensätze
dazu wird bei der Charakteristik des chipartigen piezoelektrischen
Filters des Ausführungsbeispiels,
das in 5 gezeigt ist, keine unnötige Schwingungen in dem Durchlaßbereich überlagert.
Es ist des halb klar, daß das
piezoelektrische Filter gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
einen großen
Betrag an Dämpfung
besitzen kann.
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Bei
dem chipartigen piezoelektrischen Filter gemäß diesem Ausführungsbeispiel
sind die nicht polarisierten Bereiche des piezoelektrischen Substrats 1,
die mit den gestrichelten Linien B und C umgeben sind, außerhalb
des Bereichs ausgebildet, der sich parallel zu der Verbindungsrichtung
zwischen den Resonanzelektroden 3a und 3b erstreckt.
Es ist notwendig, daß der
Bereich des piezoelektrischen Substrats 1, der dem Filterabschnitt 3 entspricht,
in der Richtung der Dickenabmessung polarisiert ist, und daß andere
Substratabschnitte in dem Bereich, der sich parallel zu der Verbindungsrichtung
zwischen den Resonanzelektroden 3a und 3b erstreckt, ebenfalls
polarisiert sind, um die Longitudinalschwingung in der Dickenrichtung
einzugrenzen. Andererseits ist es nicht notwendig, daß das piezoelektrische Substrat 1 außerhalb
des Bereichs polarisiert wird, der sich parallel zu der Verbindungsrichtung
zwischen den Resonanzelektroden 3a und 3b erstreckt. Wenn
deshalb unpolarisierte Bereiche außerhalb des Bereichs gebildet
werden, der sich parallel zu der Verbindungsrichtung zwischen den
Resonanzelektroden 3a und 3b erstreckt, wie bei
diesem Ausführungsbeispiel,
dann können
unnötige
Schwingungen aufgrund der Endelektroden und der kapazitiven Elektroden
effektiv ohne eine Beeinflussung der Schwingungsenergie- eingrenzung
in dem Filterabschnitt 3 unterdrückt werden.
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Aber
gemäß der vorliegenden
Erfindung können
unpolarisierte Bereiche außerhalb
der Resonanzelektroden 3a und 3b in dem Bereich
gebildet werden, der sich parallel zu der Richtung der Schaltverbindung
zwischen dem Paar von Resonanzelektroden erstreckt. Das heißt, wenn
die Begrenzung der Größe des piezoelektrischen
Substrats 1 außerhalb der
Resonanzelektroden 3a und 3b parallel zu der Verbindungsrichtung
zwischen den Resonanzelektroden 3a und 3b unwichtig
ist, dann kann die Größe des piezoelektrischen
Substrats 1 in dieser Richtung vergrößert werden, um unnötige Schwingungen,
die von den Endelektroden und den kapazitiven Elektroden verursacht
werden, zu unterdrücken,
während die
Abschnitte des piezoelektrischen Substrats 1, die den Endelektroden
und anderen benachbarten Abschnitten entsprechen, unpolarisiert
gelassen werden.
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Da
man aber die Größe reduzieren
will, ist es wünschenswert,
daß nur
die Bereiche, die außerhalb des
Bereichs gebildet werden, der sich parallel zu der Richtung der
Schaltverbindung zwischen den Resonanzelektroden 3a und 3b erstreckt,
unpolarisiert gelassen werden, wie dies bei diesem Ausführungsbeispiel
der Fall ist.
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Auch
bei dem piezoelektrischen Filter der vorliegenden Erfindung können alle
Endelektroden, die so ausgebildet sind, daß sie sich zu den Kanten jedes
piezoelektrischen Substrats hin erstrecken, auf unpolarisierten
Bereichen des Substrats angeordnet werden. Das heißt, alle
piezoelektrischen Substratbereiche, die den Endelektroden und deren
benachbarten Bereichen entsprechen, können unpolarisiert gelassen
werden.
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Es
ist nicht immer notwendig, daß die
kapazitiven Elektroden 5b und 5f, die einen Kondensator bilden,
entlang der Kanten des piezoelektrischen Substrats ausgebildet werden,
wie in 2 gezeigt ist.
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Bei
den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispielen sind die ersten
und zweiten Filterabschnitte durch Kondensatoren miteinander verbunden.
Das chipartige piezoelektrische Filter der vorliegenden Erfindung
ist aber nicht auf die Art begrenzt, die eine Vielzahl von Filterabschnitten besitzt;
es kann auch ein piezoelektrischen Filter sein, das nur einen Filterabschnitt
besitzt, oder ein piezoelektrisches Filter sein, bei dem nach Wunsch
außer
den ersten und zweiten Filterabschnitten ein oder mehrere piezoelektrische
Filterabschnitte zusätzlich durch
Kondensatoren angeschlossen werden können.