专利名称：一种小型化多级级联单片压电滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压电滤波器结构方式，尤其涉及一种小型化多级级联单片式 压电滤波器结构方式。
背景技术：
压电滤波器是电子设备中一个重要的元件，用于选取通带内的有用信号，滤除通 带外的无用信号，包括干扰、混频组合杂散分量等，以提高设备的选择性和抗干扰能力。随 着科学技术的发展，除需要满足良好的电性能指标外，电子设备对压电滤波器的体积(即 小型化)和可靠性等要求也越来越高。单片式压电滤波器结构见图1和图2，主要由压电基片1和镀在压电基片上的 两 谐振器2构成，谐振器2由配置在压电基片1上表面和下表面的实际相对的顶电极3和底 电极4对限定，两个谐振器2彼此为声耦合，两谐振器的四个电极由单独的电轨道5引出到 压电基片1的四个顶点，通过导电胶将金属丝一端粘接在压电基片的顶点处形成引出端6。 这种单片压电滤波器结构简单，因而体积更小，可靠性更高。当为了提高电子设备的灵敏度和选择性时，通常将两级或多级单片压电滤波器7 进行级联，级联后再封装于一个总的封装外壳内。级联的电原理见图3，相邻两级单片压电 滤波器7的其中一个引出端6与对应的级间耦合电容8 一端电连接，第一级单片压电滤波 器其中一个引出端作为信号输入端，最末一级单片压电滤波器其中一个引出端作为信号输 出端，所有单片压电滤波器其余引出端和级间耦合电容另一端接地。图3反映的是两级级 联，更多级的级联依次类推。然而，目前构成多级级联单片压电滤波器的各级单片压电滤波器均带有各自的金 属外壳，每一级单片压电滤波器的压电基片封装在金属外壳内，压电基片被弹性金属丝或 簧片夹持悬空放置，这将使最后形成的多级压电滤波器的体积增大，不利于小型化，以及高 可靠性要求。
实用新型内容针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是提供一种在保证滤波器性能 指标和可靠性基础上体积更小的多级级联单片压电滤波器。本实用新型的技术方案是这样实现的小型化多级级联单片压电滤波器，包括通 过级间耦合电容依次连接的若干级单片压电滤波器；每级单片压电滤波器主要由压电基片 和两谐振器构成，两谐振器彼此为声耦合，每一谐振器由配置在压电基片上表面和下表面 且相对的顶电极和底电极对限定，两谐振器的四个电极由单独的电轨道引出到压电基片的 四个顶点，压电基片的四个顶点处通过导电胶分别粘接有金属丝形成四个引出端。所有单 片压电滤波器的压电基片通过弹性胶固定在电路基板上；每一级单片压电滤波器与对应的 级间耦合电容连接的引出端通过电路基板上的焊盘与该级间耦合电容电连接。进一步地，每一级单片压电滤波器的引出端分别焊接在电路基板上彼此绝缘的焊盘上与焊盘形成电连接。所有单片压电滤波器与一个谐振器中顶电极对应的引出端通过 焊盘和级间耦合电容一端电连接，第一级单片压电滤波器与另一个谐振器中顶电极对应的 引出端作为信号输入端，最末一级单片压电滤波器与另一个谐振器中顶电极对应的引出端 作为信号输出端，所有单片压电滤波器与谐振器底电极对应的引出端和耦合电容另一端接 地。当单片压电滤波器的级数为> 2的偶数级时，此时单片压电滤波器分别安装在电 路基板的上表面和下表面，上表面和下表面上的单片压电滤波器的数量相同且位置相互对 应；当单片压电滤波器为> 3的奇数级时，此时单片压电滤波器分别安装在电路基板的上 表面和下表面，上表面和下表面上的单片压电滤波器的数量相差一个，且数量较少一面上 的单片压电滤波器安装区域位于数量较多一面上的单片压电滤波器安装区域对应的区域 内。本实用新型省去了每一级封装压电基片的金属外壳，直接将每一级的压电基片固 定在电路基板上，只保留最后的封装外壳，因此能很好地实现单片压电滤波器的小型化，同 时重量也得以减轻。另外，弹性胶固定压电基片的方式提高了器件的抗振动性。总之，经过改进后的本实用新型可满足各种电子设备对压电滤波器体积小、重量 轻和抗振动的要求。
图1-现有单片压电滤波器正面结构示意图；图2_现有单片压电滤波器背面结构示意图；图3-多级级联单片压电滤波器电原理示意图；图4-本实用新型多级级联单片压电滤波器上表面结构示意图；图5-本实用新型多级级联单片压电滤波器下表面结构示意图；图6-本实用新型构成的器件结构剖面图；图7-图6剖视图。
具体实施方式
为了解决背景技术中存在的缺陷，本实用新型提出了一种新颖的多级单片压电滤 波器级联方式，在保证滤波器性能指标和可靠性上，体积更小。本实用新型的思路是将所 有压电基片的四周通过涂弹性胶的方式固定在电路基板上，再通过粘接金属丝形成压电基 片引出端，将引出端焊接在电路基板的焊盘上，相互连接的各级单片压电滤波器引出端与 对应的级间耦合电容在焊盘上形成电连接。这种结构方式的优点在于省去了封装压电基片 的金属外壳，同时弹性胶固定压电基片的方式提高了器件的抗振动性，从而能够满足现代 电子设备对压电滤波器体积和重量的限制。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。参见图4和图5，从图上可以看出，本实用新型小型化多级(图上示出为两极)级 联单片压电滤波器，包括通过级间耦合电容1依次连接的若干级单片压电滤波器2、3。每级 单片压电滤波器的电路结构和现有技术一样，主要由压电基片4、5和两谐振器6构成，两谐 振器彼此为声耦合。每一谐振器6由配置在压电基片上表面和下表面且相对的顶电极7和底电极对限定，两谐振器的四个电极由单独的电轨道8引出到压电基片4、5的四个顶点，压 电基片的四个顶点处通过导电胶分别粘接有金属丝形成四个引出端9。图4和图5只反映了压电基片的上表面，其下表面在图上无法看见，因此反映不出 压电基片下表面的结构，如底电极、与底电极对应的电轨道等。本实用新型的改进在于增设有电 路基板10，所有单片压电滤波器的压电基片4、 5通过弹性胶12固定在电路基板10上；每一级单片压电滤波器的四个引出端9分别焊接 在电路基板上的焊盘11上与焊盘11形成电连接，各焊盘11彼此绝缘。每一级单片压电滤 波器与对应的级间耦合电容1连接的引出端9通过电路基板上的焊盘11与该级间耦合电 容1电连接。如果是首尾两端单片压电滤波器，由于只与一个级间耦合电容电连接，因此只 有一个引出端通过电路基板上的焊盘与其后或其前的级间耦合电容电连接。如果是中间级 的单片压电滤波器，由于其前后均与级间耦合电容电连接，因此有两个引出端通过电路基 板上的焊盘与对应的级间耦合电容电连接。具体来讲，第一级单片压电滤波器与其中一个谐振器中顶电极对应的引出端作为 信号输入端，与另一个谐振器中顶电极对应的引出端与级间耦合电容电连接。最末一级单 片压电滤波器与其中一个谐振器中顶电极对应的引出端作为信号输出端，与另一个谐振器 中顶电极对应的引出端与级间耦合电容电连接。其余与级间耦合电容电连接的中间级单片 压电滤波器两引出端均为该单片压电滤波器上与两谐振器顶电极对应的引出端。所有单片 压电滤波器与谐振器底电极对应的引出端和耦合电容另一端接地。为了减小电路基板的面积，单片压电滤波器尽量均衡地安装在电路基板的上表面 和下表面。当单片压电滤波器的级数为> 2的偶数级时，此时上表面和下表面上的单片压 电滤波器的数量相同且位置相互对应。当单片压电滤波器为> 3的奇数级时，此时上表面 和下表面上的单片压电滤波器的数量只相差一个，且数量较少一面上的单片压电滤波器安 装区域位于数量较多一面上的单片压电滤波器安装区域对应的区域内。下面给出一个示例性实施例某两级级联单片压电滤波器，其中心频率为 21. 4MHz，带宽 15KHz。单片压电滤波器根据不同的技术指标要求，压电基片、电极尺寸以及电极间距 会有所不同。本例中压电基片材料为石英晶体，电极材料为铝。压电基片为矩形，尺寸 为4X3mm，电极为矩形，尺寸为1. 5X0. 7mm,电极间距为0. 4mm,电路基板为矩形，尺寸为 6 X 5mm，级间耦合电容封装为贴片式0402。图4和图5是本示例性实施例两级级联单片压电滤波器，包括装配在电路基板 10表面的第一级单片压电滤波器2和第二级单片压电滤波器3以及级间耦合电容1。其中电路基板10上斜线阴影部分为焊盘11，第一级单片压电滤波器压电基片4平 放至电路基板10上表面中间位置，第二级单片压电滤波器压电基片5平放至电路基板10 下表面中间位置，压电基片4、5的四周通过涂弹性胶12固定在电路基板10上。每一级单片压电滤波器的引出端9焊接在电路基板的焊盘11上形成电连接。其 中第一级单片压电滤波器的第一个谐振器中顶电极引出端输入信号，第二个谐振器中的顶 电极引出端和级间耦合电容1的一端在焊盘11相连，焊盘11和通过带阻焊膜的导线13与 第二级单片压电滤波器3的第一个谐振器中顶电极的引出端在另一焊盘11连通，第二级单 片压电滤波器3的第二个谐振器中的顶电极引出端输出信号。其余谐振器的电极引出端和级间耦合电容的另一端接地。图6和图7是本实用新型示例性实施例的器件结构剖面图。将所有元件装配在电 路基板上，封装在管壳内，最终器件的尺寸为8X8X8mm。最后需要说明的是，本实用新型所涉及和需要保护的多级级联单片压电滤波器并 不局限于以上所陈述的实施例，其他任何基于本设计思想而设计和生产的多级级联单片压 电滤波器均属本实用新型保护范围，包括不同级数、不同压电材料、不同频率范围和应用领 域。
权利要求一种小型化多级级联单片压电滤波器，包括通过级间耦合电容(1)依次连接的若干级单片压电滤波器；每级单片压电滤波器主要由压电基片和两谐振器(6)构成，两谐振器彼此为声耦合，每一谐振器由配置在压电基片上表面和下表面且相对的顶电极(7)和底电极对限定，两谐振器的四个电极由单独的电轨道(8)引出到压电基片的四个顶点，压电基片的四个顶点处通过导电胶分别粘接有金属丝形成四个引出端(9)；其特征在于所有单片压电滤波器的压电基片通过弹性胶(12)固定在电路基板(10)上；每一级单片压电滤波器与对应的级间耦合电容连接的引出端(9)通过电路基板上的焊盘(11)与该级间耦合电容(1)电连接。
2.根据权利要求1所述的小型化多级级联单片压电滤波器，其特征在于每一级单片 压电滤波器的引出端(9)分别焊接在电路基板上彼此绝缘的焊盘(11)上与焊盘形成电连 接，所有单片压电滤波器与一个谐振器中顶电极对应的引出端通过焊盘和级间耦合电容一 端电连接，第一级单片压电滤波器与另一个谐振器中顶电极对应的引出端作为信号输入 端，最末一级单片压电滤波器与另一个谐振器中顶电极对应的引出端作为信号输出端，所 有单片压电滤波器与谐振器底电极对应的引出端和耦合电容另一端接地。
3.根据权利要求1所述的小型化多级级联单片压电滤波器，其特征在于所述单片压 电滤波器的级数为> 2的偶数级，单片压电滤波器分别安装在电路基板的上表面和下表 面，上表面和下表面上的单片压电滤波器的数量相同且位置相互对应。
专利摘要本实用新型涉及一种小型化多级级联单片压电滤波器，包括通过级间耦合电容依次连接的若干级单片压电滤波器；每级单片压电滤波器主要由压电基片和两谐振器构成，压电基片的四个顶点处通过导电胶分别粘接有金属丝形成四个引出端。所有单片压电滤波器的压电基片通过弹性胶固定在电路基板上；每一级单片压电滤波器与对应的级间耦合电容连接的引出端通过电路基板上的焊盘与该级间耦合电容电连接。本实用新型省去了每一级封装压电基片的金属外壳，直接将每一级的压电基片固定在电路基板上，只保留最后的封装外壳，因此能很好地实现单片压电滤波器的小型化，同时重量也得以减轻。另外，弹性胶固定压电基片的方式提高了器件的抗振动性。
文档编号H03H9/54GK201601660SQ20102012467
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者周哲, 唐平, 彭胜春, 晏明强, 林廷芬, 许卫群, 陈仲涛, 陈倩, 陈湘渝 申请人:中国电子科技集团公司第二十六研究所