专利名称：压电谐振部件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种，例如片型陶瓷滤波器的压电谐振部件的结构，及其制造方法。
参考图8，一种现有技术的压电滤波器(它是压电谐振部件的一种)包括一个在其相对主表面上形成有预定电极图案(未示)的压电基板1。电极图案与中间压电基板相配合形成相互间隔开的第一和第二振动部件。一对保护基板2，3通过粘结剂层4，5分别和压电基板1的相对的主表面相粘接。外电极6，7，8在压电基板和保护基板2，3的外围形成。
在第一种公知的压电滤波器中(称为第一现有技术例)，粘结剂层4，5由硬粘结剂制成，例如由硬化后，其肖氏硬度约为D70-D80的环氧树脂制成以及保护基板2，3由环氧材料制成。在这个例子中，粘结剂层4，5由一或二层结构制成。
在第二种公知的压电滤波器中(称为第二现有技术例)，粘结剂层4，5的每个具有包括软环氧树脂，其肖氏硬度约D30的一层结构，保护基板2，3由钛酸镁材料制成。
尽管没有在图5中示出，在具有第一现有技术例的压电滤波器中，一般在粘结剂层4，5对应振动部件的位置形成开口空间来向电极图案的振动部件提供振动空间。然而在具有第二现有技术例结构的压电滤波器中，在保护基板2，3中形成凹入部分作为振动空间，因为仅在软粘结剂层4，5中形成开口，保证足够的振动空间有困难。
这种类型的压电滤波器通常采用软熔(reflow)焊接工艺安装到电路板上。当具有第一现有技术例结构的压电滤波器采用此工艺安装时，有时滤波器会显示明显的频率变化。特别是当压电滤波器置于潮湿的环境中尤其如此。这个问题是由于潮气侵入，导致玻璃/环氧树脂构成的保护基板的膨胀或收缩，对压电基板产生应力所造成的。
另一方面，具有第二现有技术例的结构的压电滤波器具有下列缺点需要时间备制保护基板2，3和花费费用以在钛酸镁保护基板2，3中形成凹入部分作为振动空间。另外，粘结剂层4，5的厚度必须保持很薄，为了不与电极6，7，8断开，因为粘结剂层4，5是由软粘结剂形成的。然而，薄粘结剂层不能起到理想的阻尼效果，因此，造成滤波器明显的杂散特性。
本发明的一个目的就是通过提供压电谐振部件及其制造方法来解决上述问题，它不需要在保护基板上形成凹入部分来为振动部件提供必要的振动空间同时它防止外电极断开。
本发明的另一目的是提供一种压电滤波器，它显示更小的杂散特性并且抑制由于潮气侵入引起的频率变化。
本发明的压电谐振部件，包括具有第一和第二相对主表面的压电基板；在所述主表面上形成的电极图案；通过粘结剂层粘结到所述主表面上的保护基板以形成一个叠层，所述粘结剂层包括其肖氏硬度小于D60的软粘结剂形成的第一层和其肖氏硬度大于D60的硬粘结剂形成的第二层。
在最佳实施例中，压电谐振部件包括在叠层的暴露表面上形成的外电极。叠层的暴露表面包括压电基板和保护基板的暴露侧及外电极在暴露侧形成。
为了防止外电极断开，只有第二粘结剂层暴露于外电极所处的区域，从而，外电极不与第一粘结剂层接触。
第一粘结剂层最好设置在其相关保护基板那侧并且第二粘结剂层最好设置在压电基板那一侧。
电极图案最好和压电基板配合以限定一个振动部件。在第二粘结剂层中形成切除部分，如果必要在第一粘结剂层中也可以形成切掉部分，来限定振动部件的振动空间。在保护基板中不形成切除部件。
一种制造压电谐振部件的方法，该压电谐振部件包括具有在其相对主表面上形成电极图案的压电基板，该压电基板被夹在一对保护基板中间。该方法包括如下步骤在每个所述保护基板的主表面上用第一粘结剂材料形成第一粘结剂层；在每个所述第一层上用比第一粘结剂材料更硬的第二粘结剂材料形成第二粘结剂层；叠加所述保护基板到所述压电基板的主表面，将所述第二层贴合所述压电基板的各主表面。
因为第一粘结剂层由相对软的粘结剂构成，第二粘结剂层由相对硬的粘结剂构成，有可能在硬的第二粘结剂层中提供振动空间，从而获得希望的阻尼效果。另外，因为第一粘结剂层是由软粘结剂构成，保护基板的膨胀或收缩引起的应力可以由第一粘结剂层吸收并且不施加到(或至少是在施加之前被缓解)压电基板。这将减少在软熔工艺完成后或在潮湿环境下产生的频率变化。
本发明的上述和其他优点在下列描述和附图中将变得显而易见。
为了说明本发明，对目前的最佳的实施例用附图形式表示出来，但是应该理解，本发明并不限于这种实际装置和表示方式。
图1是一个根据本发明的一个最佳实施例的压电滤波器的立体结构；图2是图1的压电滤波器立体解析图；图3是在软熔后本发明和现有技术的装置的频率特性随时间变化的曲线；图4是软熔后本发明和现有技术的装置在保持在湿的环境中频率特性随时间变化的曲线；图5是本发明的压电滤波器滤波特性曲线；图6是第一现有技术例的压电滤波器的滤波特性曲线；图7是第二现有技术例的压电滤波器的滤波特性曲线；图8是现有技术的压电滤波器的立体图。
现在参照附图，其中相同标号表示相同部件。图1和图2表示一个根据本发明原理构成的压电滤波器(它是压电谐振部件的一个例子)并以标号10表示。
压电滤波器10包括一个矩形压电基板12(最好由PZT制成)，该压电基板具有在其相对主表面上形成的电极图案14，16。电极图案14包括表面电极18，20和延伸到压电基板12(图2)外围与外电极26，28(图1)相连的输入/输出电极22，24。表面电极18，20分别与在压电基板底面形成的、作为电极图案一部分的接地电极30，32相对。接地电极30，32与中央接地电极34相连，该中央接地电极的外缘延伸到压电基板12的外缘(图2)以与中央外电极36相连(图1)。接地电极30与相对表面电极18和压电基板12相配合以形成第一振动部件36。以同样方式，接地电极32与相对表面电极20和中间压电基板12相配合以形成第二振动部件38。
一对保护基板40，42分别通过粘结剂层44，46和压电基板12的主表面相粘接。每个保护基板40和42最好由板形玻璃/环氧材料或钛酸镁材料制成。
粘结剂层44，46由第一粘结剂层48和第二粘结剂层50叠加形成，第一粘结剂层由例如环氧树脂，其硬化后肖氏硬度小于D60，如D30的软粘结剂组成，第二粘结剂层由例如环氧树脂，其肖氏硬度大于D60的硬粘结剂组成，如D70-D80。每个第一粘结层48与和其相关联的保护基板40，42相邻设置，每个第二粘结层50和压电基板12的主表面相邻设置。圆形切除部分52，54在第二粘结剂层上形成并面对和包围振动部件36，38设置以给该部件提供振动空间。
当必要时，可以在第一粘结剂层中与切除部分52，54相对应的位置形成类似切除部分56，58以增加振动空间的大小。如果只在第二粘结剂层50中形成的切除部分52，54可以获得足够的振动空间，那么，粘结剂层48中额外的切除部分56，58就不必设置。
在第一粘结剂层48中和外电极36相对应的位置设置半圆形切除部分60，62(图1)。在和外电极28相对应的位置设置1/4圆形切除部分64，66及在和外电极26相对应的位置设置1/4圆形切除部分68，70。形成切除部分60-70是为了保证第一粘结剂层48不会延伸到压电滤波器10暴露的外表面及外电极26，28和30所在的区域。其结果，在外电极26，28和30所在的区域软粘结剂材料不会膨胀和收缩，从而不会引起这些电极的断开。
本发明的压电滤波器最好由下列方式构成用网板印刷或其他适当工艺将软粘结剂施加到保护基板40，42以形成第一粘结剂层48。第一粘结剂层48上形成有所要求的切除部分。在软粘结剂完全硬化以后，用网板印刷或其他合适的工艺，将硬粘结剂施加到第一粘结剂层48上。第二粘结剂层50上也形成有要求切除部分。在将压电基板12夹到保护基板40，42之中以后，硬粘结剂硬化以形成第二粘结剂层50。通过沿滤波器10的外围(包括压电基板12的暴露侧和保护基板40，42的暴露侧)形成外电极26，28，36，最好是由溅射或干涂镀蒸发的工艺，具有图1所示结构的压电滤波器就完成了。
图3是在软熔完成后本发明和现有技术的滤波器的频率随时间变化的曲线。图4是在软熔工艺后本发明和现有技术的滤波器保持在潮湿环境中的频率特性随时间变化的曲线；在图3和图4中，由10个本发明的滤波器所示的特性由实线表示，第一现有技术例的压电滤波器的特性由虚线表示。应该注意，图3和图4的纵轴表示基本频率的变化(KMz)，横轴表示经过的时间(小时)。潮湿环境为在60℃下湿度为95％。从这些曲线中很明显可以看出，与现有技术比较，本发明在经过一段时间的频率变化和保持在湿环境下的特性有了显著改善。
图5是根据本发明的最佳实施例的压电滤波器的滤波特性曲线，图6是第一现有技术例的压电滤波器的滤波特性曲线，及图7是第二现有技术例的滤波器的滤波特性曲线。在这些图中，纵轴表示衰减(dB)，横轴表示频率(MHz)。
用于这些试验的本发明实施例的压电滤波器10具有用钛酸镁制成的保护基板40，42，和用50μm厚，肖氏硬度为D30的粘结剂材料制成的第一粘结剂层48，和用50μm厚，肖氏硬度为D80的粘结剂材料制成的第二粘结剂层50。用于这些试验的第一现有技术的压电滤波器包括由钛酸镁制成的保护基板2，3和由100μm厚，其肖氏硬度D80的粘结剂层4，5。用于这些试验的第二现有技术例的压电滤波器包括由钛酸镁制成的保护基板2，3和10μm厚，其肖氏硬度为D30的粘结剂层4，5。
比较它们的滤波特性曲线，可以看出本发明压电滤波器的衰减为46dB，第一现有技术例的压电滤波器的衰减为35dB和第二现有技术例的压电滤波器的衰减为39dB。因此，本发明的压电滤波器的滤波特性比现有技术有了明显改善。
如上所述，根据本发明的压电谐振部件，置于压电基板和保护基板中间的第一粘结剂层由软粘结剂形成，第二粘结剂层由硬粘结剂形成，从而有可能在第二粘结剂(硬)层中设置需要的振动空间并且获得期望的阻尼效果。其结果，不再需要在保护基板上形成凹入部分来保证振动空间和提供有效的方式来防止外电极断开。另外，在压电基板上设置第二层可以获得生产工艺上的实际优点。
另外，根据本发明的压电滤波器，通过用软粘结剂形成第一层可以减少由保护基板的膨胀和收缩引起的应力，从而没有应力施加到压电基板上，并且在软熔工艺完成之后经过一段时间压电谐振部件的频率特性不发生变化，因此减少了滤波器的杂散特性。
虽然本发明描述了压电滤波器，但本发明的范围并不仅限于这种滤波器，本发明可以应用到其它压电谐振部件，例如陶瓷振荡器等。
在描述了最佳实施例后，本技术领域的普通技术人员在后面权利要求书所确定的本发明的范围内可以作出各种变化。
权利要求
1.一种压电谐振部件，包括具有第一和第二的相对主表面的压电基板；在所述主表面上形成电极图案；和通过粘结剂层将保护基板分别粘接到压电基板的所述主表面上以形成叠层，每个所述粘结剂层包括由软粘结剂构成的，其肖氏硬度小于D60的第一层和由硬粘结剂构成的，其肖氏硬度大于D60的第二层。
2.根据权利要求1所述的压电谐振部件，其特征在于进一步包括在所述叠层的暴露表面上形成的外电极。
3.根据权利要求2所述的压电谐振部件，其特征在于所述的叠层的暴露表面包括压电基板和保护基板的暴露侧和所述外电极在所述暴露侧形成。
4.根据权利要求3所述的压电谐振部件，其特征在于只有所述第二粘结层暴露在所述外电极形成的区域，从而所述外电极不与所述第一粘结剂层接触。
5.根据权利要求4所述的压电谐振部件，其特征在于所述的第一和第二粘结剂层是相互叠加的。
6.根据权利要求1所述的压电谐振部件，其特征在于所述第一和第二粘结剂层是相互叠加的。
7.根据权利要求1所述的压电谐振部件，其特征在于所述每个第一粘结剂层是设置在和其相关的保护基板的侧面并且第二粘结剂层是设置在所述的压电基板的侧面。
8.根据权利要求7所述的压电谐振部件，其特征在于所述电极图案和所述压电基板相配合以限定振动部件并且在所述第二粘结剂层中形成切除部分以为所述振动部件限定振动空间。
9.根据权利要求8所述的压电谐振部件，其特征在于切除部分也在所述第一粘结剂层中形成以进一步确定振动空间。
10.根据权利要求1所述的压电谐振部件，其特征在于所述电极图案和所述压电基板相配合以确定振动部件并在第二粘结剂层中形成切除部分以为振动部件确定振动空间。
11.根据权利要求10述的压电谐振部件，其特征在于切除部分也在第一粘结剂层中形成以进一步确定振动空间。
12.一种制造压电谐振部件的方法，该压电谐振部件包括在所述压电基板的相对主表面上形成的电极图案，所述基板夹在一对保护基板之间，该方法包括在所述保护基板的一个主表面上用第一粘结剂材料形成第一粘结剂层；在每个第一层上用比第一粘结剂硬的第二粘结剂形成第二粘结剂层；并且将所述保护基板叠加到所述压电基板的各主表面，其中所述各第二层和所述的压电基板的主表面相邻接。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于第一和第二粘结剂层是用网板工艺形成。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于所述第二粘结剂层是在第一粘结剂层硬化后在第一粘结剂层上形成。
15.根据权利要求12的所述方法，其特征在于所述的第一粘结剂层是由肖氏硬度小于D60的粘结剂形成，所述第二粘结剂层是由肖氏硬度大于D60的第二粘结剂形成。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于进一步包括在所述压电部件的暴露表面上形成外电极的步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于只有第二粘结剂层暴露于外电极所在的区域，从而所述外电极不会和第一粘结剂层相接触。
18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于所述电极图案和所述压电基板配合以确定振动部件并且所述形成第二粘结剂层的步骤包括在所述第二粘结剂层中形成切除部分以为振动部件提供振动空间。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于所述带有切除部分的第二粘结剂层用网板工艺形成。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于形成第一粘结剂层的步骤包括在第一粘结剂层中形成切除部分的步骤，以进一步确定振动空间。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于带有切除部分的第一粘结剂层用网板印刷工艺来形成。
22.根据权利要求1所述的压电谐振部件，其特征在于所述第一和第二粘结剂层是由热固粘结材料制成。
全文摘要
一种压电谐振部件包括具有第一和第二主表面的压电基板，在主表面上形成电极图案，和通过粘结剂层与压电基板相粘接的保护基板。每个粘结剂层是由肖氏硬度小于D60的软粘结剂构成的第一层和肖氏硬度大于D60的硬粘结剂构成的第二层形成。只有第二层暴露于外电极所在区域，从而使外电极不与第一层接触。该压电谐振部件是由在保护基板上形成第一层，在第一层上形成第二层，再将保护基板叠加到压电基板上并将第二层靠近压电基板的主表面制成的。
文档编号H03H9/56GK1143280SQ9610682
公开日1997年2月19日 申请日期1996年6月10日 优先权日1995年6月9日
发明者蒲生昌夫 申请人:株式会社村田制作所