专利名称：压电谐振器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能陷型压电谐振器，尤其涉及包含基本上矩形的压电板，并使用厚度切向振动模式的基波的能陷型压电谐振器。
利用厚度切向振动的能陷型压电谐振器已经被用作了谐振器和滤波器。图6A和6B中，示出传统压电谐振器的透视图和垂直剖面图。
压电谐振器51包含长的和窄的矩形压电板52。压电板52由诸如锆钛酸铅基的陶瓷之类的压电陶瓷材料制成，并沿纵向极化。
将谐振电极53设置在压电板52的上表面上，并将谐振电极54设置在下表面上。谐振电极53和54相对，其中在压电板52的纵向的中心部分将压电板设置在其间。谐振电极53延伸到压电板52的纵向的一端，并且谐振电极54延伸到压电板52的纵向的另一端。
在传统压电谐振器51中，通过将交变电场设置在谐振电极53和54之间，激励了基谐模式的厚度切向振动，并且在谐振电极53和54相对并相互重叠的情况下将基谐模式限定或捕获在振动部分中。
在传统的压电谐振器51中，振动部分位于压电谐振器52的纵向尺寸的中间。
有一些情况，即压电谐振器51构成为压电部件，其中，引线端子结合到谐振电极53和54，并且有引线端子结合到那里的压电部件由成型树脂覆盖，但是不包括引线端子的尖部。还有一些情况，其中压电谐振器51构成为压电部件，其中压电谐振器51结合到罩子的基片，在基片上设置一空间，从而不阻碍振动部分振动，并且其中压电谐振器51由金属盖子覆盖。
在任何一种情况下，通过焊接将压电谐振器51连接到引线端子或罩子的基片上的电极。相应地，在封装或成型树脂的固化和收缩过程中，可能沿压电板52的纵向施加有外来的应力。结果，压电板52的极化轴弯曲了，并且相应地在谐振频率和反谐振频率之间的频带中产生了不想要的波动。
具体地说，当减小压电板52的厚度，并减小压电板52的宽度，以实现具有小尺寸的压电谐振器51时，更容易产生上述波动。由于这种缺点，无法减小压电谐振器51的尺寸。
为了克服上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种压电谐振器，它构成得使用厚度切向振动模式的基波，从而即使将一应力施加给谐振器的压电板，仍可防止在谐振频率和反谐振频率之间产生不想要的波动，并且可以使压电谐振器比传统的谐振器更小。
根据本发明的较佳实施例，利用厚度切向振动模式的基波的能陷型压电谐振器包含基本上为矩形的，并沿纵向极化的压电板，以及设置在第一和第二主表面上，并设置得确定能陷振动部分，还将压电板设置在其间而相对的第一和第二谐振电极，其中能陷型振动部分设置得对于压电板的纵向上的中心不对称。
在根据本发明的各种较佳实施例的压电谐振器中，最好满足3t≤ΔL≤5t的关系，其中L是压电板的长度，t是压电板的厚度，ΔL是压电板的纵向上的中心和振动部分的纵向上的中心之间的距离。
在根据本发明的各种较佳实施例的压电谐振器中，将第一谐振电极设置得延伸到压电板的纵向的一端，并将第二谐振电极设置得延伸到压电板的纵向的另一端。
在根据本发明的各种较佳实施例的压电谐振器中，分别将第一和第二引线端子电气连接到第一和第二谐振电极的引出部分，并且除了第一和第二引线端子的尖部以外，由成型树脂覆盖压电谐振器的剩余部分，从而在谐振器振动部分周围确定空间，以便不防止或阻碍振动部分振动。
参照附图，从对较佳实施例的详细的描述，本发明的其它特点、元件、特性和优点将是更加显然的。
图1A和1B是根据本发明的较佳实施例的压电谐振器的透视图和垂直截面图；图2是用于说明当沿压电谐振器的纵向施加应力时，极化轴的变形；图3是概图，示出带有引线的压电谐振元件，它使用根据本发明的较佳下面，将参照附图，通过较佳实施例详细描述本发明。
图1A和1B是示出根据本发明的较佳实施例的压电谐振器的透视图和垂直截面图。
压电谐振器1是利用厚度切向振动模式的基波的能陷型压电谐振器。
压电谐振器1最好包含压电板2，该压电板最好具有长而窄的基本上为矩形的形状。压电板2最好是由压电陶瓷材料制成的，诸如锆钛酸铅基之类的陶瓷材料，并且沿基本上平行于压电板2的纵向的方向P极化。
将第一谐振电极3设置在压电板2的上表面2a上。将第二谐振电极4设置在压电板2的下表面2b上。将第一和第二谐振电极3和4设置得与压电板2相对和重叠，并将压电板2设置在其间。板2中的谐振电极3和4相互重叠并将其设置在其间的那部分构成了能陷型振动部分。
将谐振电极3设置得从压电板2的上表面2a上的上述振动部分延伸到压电板2沿纵向的一端。另一方面，将谐振电极4设置得从下表面2b上的振动部分延伸到压电板2的沿纵向的另一端。
谐振电极3和4最好由诸如Ag、Ag-Pd合金、Al、Cu或其它适当材料制成。
本发明的较佳实施例的压电谐振器1唯一地构成，从而能陷振动部分对于压电板2a的纵向的中心是不对称的。即，谐振器的中心部分，即谐振电极3和谐振电极4相互重叠的部分位于比压电板2纵向的中心更加接近于压电板2的纵向的一端。
在本较佳实施例的压电谐振器1中，由于将能陷振动部分从压电板2的纵向的中心处设置成一行，即使当封装压电谐振器1时，或当发生带有安装到那里的引线端子的压电谐振器1的树脂的最后成型时，将外力提供给压电谐振器1，在作为最后产品的压电谐振器元件的谐振频率和反谐振频率之间的频率范围中，可以有效地抑制和防止不想要的波动的产生。参照图2到图5具体描述这一点。
当压电谐振器包含带有安装到那里的引线端子的压电谐振器元件，或当将压电谐振器安装到罩子基片上，并由盖子密封以便确定一压电谐振器装置时，由于在固化和收缩用于确定外部封装的树脂时给予的应力，或者由于在封装过程中由连接部分施加的应力，一般使压电谐振器1弯曲。即，如图2所示，施加应力F1和F2使压电谐振器1弯曲。在这种情况下，如箭头P所示的，使压电谐振器1弯曲，并且沿压电板2的纵向使极化轴弯曲。
在压电谐振元件11中，例如，如图3所示，将引线端子5和6连接到压电谐振器1，并且除了引线端子5和6的尖部部分以外，由成型树脂7覆盖压电谐振器部分11的剩余部分。作为这种成型树脂，一般使用诸如环氧树脂之类的热硬化性树脂或其它适当材料，并且当固化时材料收缩。相应地，将上述应力F1和F2施加到压电谐振器1。
因此，在传统的压电谐振器51中，由于当施加上述应力时，极化轴p也弯曲，故如图5中的箭头A所示，在谐振频率和反谐振频率之间可能产生不想要的波动。
本发明的发明人发现，当考虑到在上述成型树脂的固化和收缩过程中应力的施加，以及封装时应力的施加时，如果在压电谐振器1中，构成振动部分以便使由上述应力引起的极化轴的变形得到抑制或最小化，则防止了不想要的波动的产生，并且这一发现已经导致了本发明的各种较佳实施例的出现。
图4示出根据上述概念，当振动部分中心从压电谐振器1的压电板2的纵向上的中心朝一端偏离时，Qm和波动的产生率的变化。而且，在图4中，示出各种压电谐振器的结果，这些压电谐振器中，谐振电极3和4设置在压电板2的上表面和下表面上，并且尺寸大约是5.4×0.42×大约0.12mm的厚度，并且由锆钛酸铅基陶瓷材料制成；以及将谐振电极3和4设置在各种位置上。将图4中水平轴中的电极位移尺寸确定为压电板2的纵向的中心与振动部分的沿压电板2的纵向之间的距离ΔL。
如图4中清楚地看见的，当振动部分位于压电板2的纵向的中心，即，当电极位移的尺寸为零时，波动的生产率超过百分之6。另一方面，知道通过将振动部分的中心从压电板2的纵向中心朝一端偏离，波动的生产率减小。即，如在本较佳实施例中的，通过使振动部分的中心从压电板2的纵向的中心朝一端侧移动，即，通过构成振动部分，以便不对于压电板2的中心对称，知道有效地抑制和防止了传统上出现在谐振频率和反谐振频率的频率区域中的波动。
而且，关于图4中垂直轴的波动产生率，基于如图5中所示的频率特性的阻抗，例如在谐振频率Fr和反谐振频率Fa之间的频率区域中，当曲线不平滑地连续的部分时，即在不平滑连续的部分，如果顶部和底部之间的差大于0dB时，知道产生波动。
另外，当电极位移的尺寸大于0时，还减小了机械品质因子。
而且，在上述实验实施例中，描述了振动部分朝压电板2的纵向上的一端移动的情况，但是在还有一种情况下，即，振动部分朝压电板2的另一端侧移动时，可以按照相同方法抑制波动的产生，并且可以减小机械品质因子。
如图4中清楚的，较好地，当满足关系3t≤ΔL时，其中L是压电板2的长度，t是压电板2的厚度，AL是压电板2的纵向的中心和振动部分的纵向的中心之间的距离，波动的生产率是大约4％或更少。另外，当ΔL≤5t时，可以抑制和防止机械品质因子Qm的减小。
因此最好满足3t≤ΔL≤5t的关系。
在根据本发明的各种较佳实施例的压电谐振器中，如上所述，利用厚度切向振动模式的能陷振动部分对于沿纵向极化的基本上为矩形压电板的纵向的中心不对称，而且，相应地，有效抑制和防止了谐振频率和反谐振频率之间不想要的波动的产生。因此，当将根据本发明的较佳实施例的谐振器用作例如压电振荡器时，可提供一种压电振荡器，其中的确能够防止诸如振荡跳跃、振荡停止或其它缺点，并提供一种具有极好的可靠性的振荡器。
另外，到目前为止，上述产生波动的压电谐振器被认为是有缺陷的产品。但是，根据本发明的较佳实施例，因为有效防止了上述不想要的波动的产生，大大增加了合格产品率，并且相应地，大大减小了压电谐振器的成本。
在本发明的各种较佳实施例中，当满足关系3t≤ΔL≤5t时，防止了波动的产生，并且防止了机械品质因子Qm的增加。相应地，当将谐振器用作例如压电振荡器时使其特性保持不变，同时有效防止了波动的产生。
在本发明的各种较佳实施例中，当安排第一谐振电极延伸到压电板的纵向的一端外面，并将第二谐振电极安排延伸到压电板纵向的另一端时，按照利用切向振动模式的传统压电谐振器的方法，可以使电气连接和机械支持位子压电谐振器的两端。相应地，能够构成具有安装到那里的引线的压电谐振器元件(其中进行树脂成型)，其上带有盖子(盖子安装在罩子的基片上)，并由盖子密封的压电谐振器元件。
虽然已经参照本发明的较佳实施例具体示出和描述了本发明，熟悉本领域的人将知道，在不背离本发明的主旨和范围的情况下，可以有形势和细节上的上述其它变化。
权利要求
1．一种能陷型压电谐振器模式，其特征在于包含沿纵向极化，并包含第一和第二主表面的压电板；和分别设置在压电板的第一和第二主表面上的第一和第二谐振电极，从而第一和第二电极相互重叠，并将所述压电板设置在其间，以便确定能陷振动部分；其中能陷振动部分对于压电板的纵向不对称。
2．如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于如此设置压电板和第一和第二谐振电极，从而谐振器使用厚度切向振动的基波而振动。
3．如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于压电板基本上是矩形的。
4．如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于满足关系3t≤ΔL≤5t，其中L是压电板的长度，t是压电板的厚度，ΔL是压电板纵向上的中心和振动部分的纵向的中心之间的距离。
5．如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于将第一谐振电极设置得延伸到压电板沿纵向的一端，并将第二谐振电极设置得延伸到沿压电板的纵向的另一端。
6．如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于分别将第一引线端子和第二引线端子电气连接到第一和第二谐振电极的引出部分，其中，压电谐振器的除第一和第二引线端子的尖部的剩余部分由树脂覆盖，从而在振动部分周围确定了空间，从而不阻碍振动部分振动。
7．如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于压电板由压电陶瓷材料制成，并沿基本上平行于压电板的纵向极化。
8．如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于第一和第二谐振电极由Ag，Ag-Pd合金、Al和Cu制成。
9．如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于谐振器中第一和第二谐振电极互相重迭的中心部分比压电板沿纵向的中心更接近于压电板沿纵向的一端。
10．一种振荡器，其特征在于包含至少一个压电谐振器，包含沿纵向极化，并包含第一和第二主表面的压电板；和分别设置在压电板的第一和第二主表面上的第一和第二谐振电极，从而第一和第二电极相互重叠，将压电板设置在它们之间，以便确定能陷振动部分；其中能陷振动部分对于压电板的纵向中心不对称；和包含所述至少一个压电谐振器的罩子。
11．一种能陷型压电谐振器模式，其特征在于包含沿纵向极化，并包含第一和第二主表面的压电板；和分别设置在第一和第二谐振电极主表面上，从而第一和第二电极相互重叠，并将所述压电板设置在其间，以便确定能陷振动部分；其中所述谐振器的中心部分，即所述第一和第二谐振电极相互重叠部分，比压电板的纵向的中心更加接近于压电板的纵向的一端。
12．如权利要求11所述的压电谐振器，其特征在于如此设置压电板和第一和第二谐振电极，从而谐振器使用厚度切向振动的基波而振动。
13．如权利要求11所述的压电谐振器，其特征在于压电板基本上是矩形的。
14．如权利要求11所述的压电谐振器，其特征在于满足3t≤ΔL≤5t，其中L是压电板的长度，t是压电板的厚度，而ΔL是压电板的纵向中心与振动部分的纵向中心之间的距离。
15．如权利要求11所述的压电谐振器，其特征在于将第一谐振电极设置得延伸到压电板的纵向的一端，并将第二谐振电极设置得延伸到压电板的纵向的另一端。
16．如权利要求11所述的压电谐振器，其特征在于分别将第一引线端子和第二引线端子电气连接到第一和第二谐振电极的引出部分，其中，压电谐振器除了第一和第二引线端子以外的剩余部分由树脂覆盖，从而在振动部分周围确定一空间，以便不阻碍振动部分振动。
17．如权利要求起11所述的压电谐振器，其特征在于压电板由压电陶瓷材料制成，并沿基本上平行于压电板的纵向的方向极化。
18．如权利要求11所述的压电谐振器，其特征在于第一和第二谐振电极由Ag,Ag-Pd合金，Al和Cu中的一种制成。
19．如权利要求11所述的压电谐振器，其特征在于能陷振动部分对于压电板的纵向的中心不对称。
20．一种振荡器，包含至少一种压电谐振器，包含沿纵向极化，并包含第一和第二主表面的压电板；和分别设置在压电板的第一和第二主表面上的第一和第二谐振电极，从而所述第一和第二电极相互重叠，并且将压电板设置在其间，以便确定-能陷振动部分；其中，谐振器的中心部分，即第一和第二谐振电极重叠的部分，和压电板纵向的中心相比更加接近于压电板纵向的一端；和包含所述至少一个压电谐振器的罩子。
全文摘要
一种能陷型压电谐振器,它利用厚度切向振动模式的基波,并且包含设置在基本上矩形的压电板的两个主表面上,以便相对,并且压电板设置在其间。能陷振动部分包含压电板中谐振电极互相重叠的部分对于压电板纵向的中心不对称的部分。
文档编号H03H9/02GK1306346SQ01101760
公开日2001年8月1日 申请日期2001年1月20日 优先权日2000年1月20日
发明者泽井和博, 吉田龙平 申请人:株式会社村田制作所