CN1078405C - 压电谐振器以及使用它的电子元件 - Google Patents

Abstract

压电谐振器具有长方体形基体部件。基体部件包括层叠的6个压电层。压电层沿基体部件的纵向极化，从而极化的方向在相连的压电层处是不同的。在6个压电层的两个表面上形成7个内部电极。内部电极具有不同的相向面积尺寸。内部电极在基体部件的相向侧面上交替地由绝缘膜16和18覆盖。绝缘膜16和18覆盖不同的内部电极。外部电极形成在基体部件的相向侧面上，并且外部电极连接至内部电极。

Description

压电谐振器以及使用它的电子元件

本发明涉及采用压电组件形成机械谐振的压电谐振器，特别涉及这样一种压电谐振器，这种压电谐振器包含具有纵向的基体部件、由极化压电构件组成并至少构成基体部件一部分的激励部分和一对提供激励部分的外部电极。本发明还涉及与压电谐振器一起使用的电子元件(例如振荡器、鉴别器和滤波器)。

图34是普通压电谐振器的透视图。压电谐振器1包括具有如从顶部看呈矩形平板状的压电基片2。压电基片2在厚度方向上被极化。在压电基片2的两个表面上形成电极3。当信号在电极3之间输入时，电场沿厚度方向施加到压电基片2上并且压电基片2沿纵向振动。图35中，示出了在从顶部看呈正方形的压电基片2的两个表面上形成有电极3的压电谐振器1。压电谐振器1的压电基片2沿厚度方向极化。当信号在压电谐振器1的电极3之间输入时，电场沿厚度方向施加到压电基片2上，并且压电基片2以正方形振动模式(沿平面方向)振动。

这些压电谐振器是非刚性的，其振动方向与极化方向和电场方向不一致。这种非刚性压电谐振器的电-机耦合系数小于振动方向、极化方向和电场施加方向一致的刚性压电谐振器。非刚性压电谐振器的谐振频率与反谐振频率之间的频差ΔF相当小。这带来的缺点是当非刚性频率谐振器用作振荡器或滤波器时使用的频率带宽较窄。因此这样的压电谐振器和使用它的电子元件在性能设计上自由度较小。

图34所示的压电谐振器采用的是处于纵向模式的第一次谐振。由于其结构原因，它产生大量的奇数次谐振模式(例如三次、五次模式)和宽度模式下的寄生谐振。可以考虑采取一些措施，例如抛光、增加质量和改变电极的形状来抑制这些寄生谐振。这些措施增加了制造成本。

此外，由于从顶部看压电基片呈矩形平板状，所以受强度的限制衬底无法做得很薄。因此无法减小电极之间的距离，而端子之间的电容无法做大。这对于实现与外部电路的阻抗匹配来说是极其不方便的。为了能通过将多个压电谐振器交替串联和并联连接起来而构成梯形滤波器，串联谐振器与并联谐振器的电容比需要做得较大以加大衰减。但是由于压电谐振器受到如上所述形状的限制，所以无法得到大的衰减。

在图35所示压电谐振器采用正方形的一阶谐振(沿平面方向)。由于这种结构，仍然会产生例如沿平面方向的厚度模式和三次波模式下的大的寄生谐振。由于与用于纵向振动的压电谐振器相比，为了获得同样的谐振频率，这样的压电谐振器在尺寸上需要做得较大，所以难以减小压电谐振器的尺寸。当用多个压电谐振器构成梯状滤波器时，为了提高串联谐振器与并联谐振器之间的电容比，串联连接的谐振器要做得厚并且只在一部分压电基片上形成电极以使电容也较小。在这种情况下，由于只制备了电极的一部分，所以谐振频率与反谐振频率之间的频差ΔF以及电容都减小。因此，并联连接的谐振器需要较小的ΔF。结果，就不能充分利用压电基片的压电特性，而滤波器的传输带宽无法增大。

本发明人构思出一种压电谐振器，这种谐振器具有较小的寄生谐振，以及较大的谐振频率和反谐振频率之差ΔF。在压电谐振器中，数个压电层和数个电极层叠起来，形成一个窄基本部件，压电层沿底座的纵向极化。该层叠的压电谐振器呈刚性，并且具有振动方向、极化方向和电场施加方向相同的压电层。所以，与振动方向不同于极化方向和电场方向的非刚性压电谐振器相比，刚性的压电谐振器具有大的电-机耦合系数和谐振频率以及反谐振频率之间大的频差ΔF。另外，在与基本振动不同的如宽度和厚度模式下的振动不会在刚性压电谐振器中出现。

因为在具有这种层叠结构的压电谐振器中，构成基体部件的每一压电层在纵向具有相同的长度，并且每一电极具有相同的面积，所以每一对相邻电极之间的电容相同，由每一压电层压电产生的驱动力也相同。

在纵向基本振动中，沿纵向在靠近基体部件中心部分处需要更强的驱动力，这是因为从这一部分沿纵向到基体部件的质量较大的缘故。所以，压电谐振器具有电-机耦合系数不是足够大，并且因此ΔF也不是足够大。

在压电谐振器中，不会出现高次模振动。但是，在每一压电层中奇数高次模振动(例如三次和五次振动)产生的变化没有充分消除，并且引起高次模寄生振动，这是因为每一对相邻电极之间的电容为常数的缘故。

因此，本发明的主要目标是提供一种压电谐振器，它具有更小的寄生谐振，谐振频率与反谐振频率之间的频差ΔF较大，ΔF可调，并且提供一种采用压电谐振器的电子元件。

上述目的是这样来实现的：提供具有上述结构的压电谐振器，其特征是：与所述外部电极对连接的多个内部电极沿所述基体部件纵向相间配置在所述激励部分中上，所述激励部分沿所述基体部件的纵向极化，并且至少一对所述内部电极之间的电容不同于其他所述内部电极对之间的电容。

当所述成对相向内部电极沿纵向位于更靠近所述基体部件的中心时，最好公共区域的尺寸更大。

按照本发明的压电谐振器还可以包含一个通过安装构件固定基体部件的支承件，安装构件沿纵向配置在基体部件的中央部分。

通过提供一种使用上述压电谐振器的电子元件，在本发明的另一个方面实现了前述的目的，其特征是，支承件是一个绝缘衬底，定形电极形成在绝缘衬底上并通过所述安装构件与压电谐振器的所述外部电极相连。当采用按照本发明的压电谐振器制作诸如振荡器、鉴别器和滤波器之类的电子元件时，压电谐振器安装在上面形成有定形电极的绝缘衬底上。

电子元件可以是梯形滤波器，其中多个定形电极配置在绝缘衬底上并与多个压电谐振器的外部电极相连，从而使压电谐振器互联为梯形。

上述电子元件中，绝缘衬底上配置了一个罩盖，从而覆盖在基体部件上形成芯片型(表面安装)电子元件。

压电谐振器在一种情况下可以固定在支承件上。

按照本发明的压电谐振器是刚性的，并且具有一个振动方向、极化方向与电场施加方向一致的压电层。因此，同振动方向与极化方向和电场施加方向不一致的非刚性压电谐振器相比，刚性压电谐振器具有较大的电-机耦合系数，并且谐振频率与反谐振频率之间频差ΔF较大。此外，在刚性压电谐振器中不会发生与纵向振动不同的如宽度和厚度模式下的振动。

而且，因为一对所述内部电极之间的至少一个电容值不同于另一对所述内部电极之间另一电容值，所以，频差ΔF可调。

特别是，当至少一对相向内部电极具有与另一对所述内部电极的尺寸不同的公共区域时，可以通过改变公共区域的大小来调节ΔF。

在按照本发明的压电谐振器中，当形成电极使得电极位于沿纵向更靠近基体部件的中央而相向电极的公共区域在尺寸上变得更大时，比起具有相向电极公共区域恒定的层叠结构压电谐振器，该压电谐振器电极之间的电容更大。因为沿纵向在基体部件的中央获得了纵向基本振动所需的强驱动力，所以，电-机耦合系数变得更大，因而ΔF也变得更大。每一压电层中由奇数次模振动(例如三次和五次振动)产生的电荷被抵消了，而高次模寄生振动被抑制了。

当电子元件(例如振荡器、鉴别器和滤波器)是用按照本发明的压电谐振器制成时，压电谐振器安装在在上面形成有定形电极的绝缘衬底上，并且被一罩盖所覆盖，形成芯片型(表面封装)电子元件。

按照本发明，可以得到一个具有小寄生谐振、谐振频率和反谐振频率之间的频差ΔF较大而且ΔF可调的压电谐振器。

按照本发明，与具有相向电极的公共区域恒定的压电谐振器相比，谐振频率与反谐振频率之间的频差ΔF可以作得更大，因此得到一个宽频带谐振器。此外，在按照本发明的压电谐振器中不会出现除基本振动模式以外的振动模式，并且实现了极佳的性能。

由于芯片型电子元件可以采用压电谐振器来制作，所以可以容易地将元件安装到电路板上。

通过以下结合附图对本发明的描述可以进一步理解本发明的目的、特点和优点。

图1为按照本发明的压电谐振器的透视图。

图2为表示图1所示压电谐振器的结构图。

图3为图1所示压电谐振器所使用的电极平面图。

图4为图1所示压电谐振器中所使用的另一电极平面图。

图5A修改的电极平面图。

图5B另一修改的电极平面图。

图6是用以比较的沿纵向振动的非刚性压电谐振器的透视图。

图7是沿纵向振动的刚性压电谐振器的透视图。

图8是用以比较的沿平面振动的非刚性压电谐振器的透视图。

图9描述的是沿纵向基本振动期间基体部件所需理想驱动力的图。

图10是具有相向电极的尺寸为恒定的公共区域的层叠结构压电谐振器图。

图11描述的是在图10所示压电谐振器的基体部件中三次寄生振动产生的电荷图。

图12描述的是在图1和图2所示压电谐振器的基体部件中三次寄生振动产生的电荷图。

图13描述的是在图10所示压电谐振器的基体部件中五次寄生振动产生的电荷图。

图14描述的是在图1和图2所示压电谐振器的基体部件中五次寄生振动产生的电荷图。

图15是图1和2所示压电谐振器修改例子的图。

图16是图1和2所示压电谐振器修改例子的图。

图17描述的按照本发明又一个压电谐振器的示意图。

图18描述的是无源部分的图。

图19是包括另一无源部分的主要部分的图。

图20是包括又一无源部分的主要部分的图。

图21是采用按照本发明的压电谐振器的电子元件的透视图。

图22为如图21所示的电子元件中采用的绝缘衬底的透视图。

图23是图21所示电子元件的分解透视图。

图24描述的是将压电谐振器安装到绝缘衬底上的又一方法的图。

图25描述的是用来安装如图24所示的压电谐振器的方法的侧视图。

图26描述的是用来将压电谐振器安装到绝缘衬底上的又一个方法的图。

图27是安装如图26所示压电基片的方法的侧视图。

图28是采用安装本发明的压电谐振器的阶梯滤波器的分解透视图。

图29为图28所示阶梯滤波器中绝缘衬底和压电谐振器的的透视图。

图30为图28和图29所示阶梯滤波器的等效电路图。

图31为采用安装本发明的压电谐振器的另一阶梯滤波器的主要部分的图。

图32为图31所示阶梯滤波器主要部分的分解透视图。

图33为采用按照本发明的压电谐振器二端子电子元件的分解透视图。

图34为普通的压电谐振器的透视图。

图35为另一普通的压电谐振器的透视图。

图1为按照本发明一个实施例的压电谐振器的透视图。图2描述的是该压电谐振器的内部结构。图1和图2中所示的压电谐振器10包括一个长方体形的基体部件12，其尺寸是3.8mm×1mm×1mm。基体部件12包括6个例如由压电陶瓷制成的层叠压电层12a。这些压电层12a中的每一层具有相同的尺寸。使压电层12a极化，从而相邻的压电层具有如图2所示相反的极化方向。

在基体部件12中6个压电层12a的两个垂直于基体部件12纵向的主表面上，形成有7个电极14a、14b和14c。这就是说，这些电极14a、14b和14c沿基体部件12的纵向以一定的间隔配置在垂直于基体部件12的纵向方向上。电极14a、14b和14c之间的间隔分别与沿基体部件12的纵向的6个压电层12a中的相应层的尺寸相等。

沿纵向位于基体部件12中央的一个电极14a和与之最靠近的两个电极形成在如图3所示压电层12a的主表面的整个区域上。换言之，电极14a具有与压电层12a的主表面相同的面积(100％)。位于三个电极14a外部的两个电极14b形成在如图4所示压电层12a主表面宽度方向的中央。两个电极14b覆盖压电层12a的主表面的区域的95％。位于最外面的两个电极14c形成在压电层12a主表面的宽度方向中央，使得电极较窄。电极占据压电层12a主表面面积的5％。所以，沿基体部件12的纵向，与位于中央处的电极14隔开的相向电极、第一和第二电极14a的公共(重叠)区，覆盖压电层12a主表面100％的面积。另外，第二电极14a和第三电极14b的公共区域覆盖压电层12a的95％的主表面，位于最外面的第三电极14b和第四电极14c的公共区域覆盖该区域的5％。形成电极14a、14b和14c使得当电极沿纵向靠近基体部件12的中央时，相邻(相向)电极的公共区域变宽。

图2和图4中，夸张地将电极14b画得较小，而夸张地将电极14c画得较大。

为了调节相向电极的公共区域，可以如图5A所示，将电极14呈带状形成在压电层12a的主表面上。也可以如图5B那样，将电极14形成在压电层12a的主表面上，电极14上带有孔15。

在基体部件12的相对侧面上，分别形成多个绝缘膜16和18。在基体部件12的一个侧面上，绝缘薄膜16覆盖其它电极14a、14b和14c的暴露端部分。在基体部件12的另一侧面上，绝缘膜18覆盖在未被绝缘薄膜16覆盖的上述侧面的其它电极14a、14b和14c上的暴露端部分上。基体部件12上形成有绝缘膜16和18的两个侧面用作与下面将要描述的外部电极的连接部分。

在这些连接部分中，即，在形成绝缘膜16和18的基体部件12的侧面上，形成有外部电极20和22。电极20与没有被绝缘膜16覆盖的电极14a、14b和14c相连，电极22与没有被绝缘膜18覆盖的电极14a、14b和14c相连。换句话说，电极14a、14b和14c中的两个相邻电极分别连接至电极20和22。

压电谐振器10采用外部电极20和22作为输入和输出电极。由于电场是通过在外部电极20和22上施加信号而施加到电极14a、14b和14c中的相邻电极之间的，所以，基体部件12的压电层为压电有源层。由于电压是以相反的方向施加到在基体部件12中以相反方向极化的压电层12a上的，所以，压电层12a整个以相同的方向膨胀和收缩。所以，整个压电谐振器10沿纵向以基模振动，基体部件12的中心用作一个节点。

在压电谐振器10中，压电层12a的极化方向、由于输入信号而产生的施加电场方向以及压电层12a的振动方向是一致的。换句话说，压电谐振器10是刚性的。压电谐振器10具有比振动方向与极化和电场方向不同的非刚性压电谐振器更大的电-机耦合系数。因此，压电谐振器10具有比普通非刚性压电谐振器更大的谐振频率与反谐振频率之间的频差ΔF。这意味着与普通的非刚性压电谐振器相比，压电谐振器10具有宽频带特性。

为了衡量刚性压电谐振器与非刚性压电谐振器之间的差别，制备了如图6、7和8所示的压电谐振器。图6所示的压电谐振器是通过在4.0×1.0×0.38mm的压电基片上沿厚度方向的两个表面上形成电极而制成的。当信号施加到电极上时，这种压电谐振器沿厚度方向极化并沿纵向振动。图7所示的压电谐振器具有与图6所示的压电谐振器相同的尺寸。电极形成于压电基片纵向上的两个表面上。当信号施加到电极上时，压电谐振器沿纵向极化和振动。图8所示的压电谐振器通过在4.7×4.7×0.38mm的压电基片上沿厚度方向的两个表面上形成电极而制成的。当信号施加在电极上时，这种压电谐振器沿厚度方向极化并沿平面方向振动。图6和8所示的压电谐振器是非刚性的，而图7所示的压电谐振器是刚性的。

发明人测量了每个压电谐振器的谐振频率Fr和电-机耦合系数K，其结果示于表1、2和3中。表1表示的是图6所示压电谐振器的测量结果。表2表示图7所示压电谐振器的测量结果。表3表示图8所示压电谐振器的测量结果。

表1

	纵向基波振动	纵向三次波振动	宽度模式振动
				谐振频率(MHz)	0.460	1.32	1.95
电-机耦合系数(％)	18.9	3.9	25.2

表2

	纵向基波振动	纵向三次波振动	宽度模式振动
				谐振频率(MHz)	0.455	1.44	1.96
电-机耦合系数(％)	42.9	12.2	4.0

表3

	纵向基波振动	正方形三次波振动	厚度模式振动
				谐振频率(MHz)	0.458	1.25	5.65
机-电耦合系数(％)	35.0	11.5	23.3

从测量结果可见，刚性压电谐振器具有比非刚性压电谐振器更大的电-机耦合系数K，因此具有更大的谐振频率与反谐振频率之间的频差ΔF。刚性压电谐振器中最大的寄生谐振呈纵向三次波型，并且在振动期间电-机耦合系数K为12.2％。在不同于基本振动的宽度振动模式期间，电-机耦合系数为4.0％。相反，在非刚性纵向振动的压电谐振器中，宽度模式振动期间的电-机耦合系数为25.2％。在非刚性正方形振动的压电谐振器中，厚度模式振动期间的电-机耦合系数为23.3％。由此可见，刚性压电谐振器具有比非刚性压电谐振器更小的寄生振动。

由于压电谐振器10在多个电极14a、14b和14c中的相向电极具有不同大小的公共区域，换言之，当相向电极沿纵向位于靠近基体部件12中央时，由于电极14a、14b和14c间的相向电极的公共区域变得更大，所以可以恰当调节每一压电层12a的电容。所以，可以恰当调节ΔF。由于沿纵向在基体部件12的中心处获得了用于纵向基本振动所需的强驱动力，所以与具有相向电极尺寸恒定的公共区域的层叠结构压电谐振器相比，电-机耦合系数变得更大，并且因此ΔF变得更大。

在纵向基本振动中，沿纵向在位于靠近基体部件中心部分需要更强的驱动力，这是由于沿纵向从这一部分到基体部件一端具有的质量较大的缘故。在理想情况下，如图9所示，需要强度不同的驱动力，该强度对应于一余弦曲线，该余弦曲线的半个波长为基体部件的长度，其最大幅度位于基体部件纵向的中心处。相反，在压电谐振器10中，当相向电极沿纵向位于靠近基体部件12的中心处时，由于相向电极的公共区域在电极14a、14b和14c中在尺寸上变大，沿基体部件12的纵向，在整个区域内获得适合于纵向基本振动而强度不同的驱动力。所以，电-机耦合系数和ΔF变得更大。

为了测量由多个电极之间公共区域差异引起的ΔF的差异和其他因素，制作如图10所示的层叠结构压电谐振器。图10所示压电谐振器与图1和图2所示压电谐振器的不同点在于，在压电层12a中垂直于基体部件12纵向的整个主表面上形成了7个电极14a、14b和14c。所以，图10所示的层叠结构压电谐振器在电极14a、14b和14c中具有相向电极的公共区域，该公共区域在尺寸上与压电层12a的主表面面积相同。

发明人测量了如图1和2所示的压电谐振器和如图10所示压电谐振器的谐振频率Fr和反谐振频率Fa。表4给出的是每一谐振频率Fr、每一反谐振频率Fa、频差ΔF和ΔF/Fa。

表4

	压电谐振器(图1和图2)	压电谐振器(图10)
			谐振频率Fr(MHz)	471.65	470.26
反谐振频率Fa(kHz)	535.48	531.14
			ΔF(kHz)	63.83	60.88
ΔF/Fa(％)	11.92	11.46

表4的结果表明，图1和图2所示的压电谐振器比起图10所示的压电谐振器具有更大的ΔF和更大的ΔF/Fa。

由于图1和图2所示的压电谐振器分别具有电极14a、14b和14c中不同的电容，换言之，当电极位于沿纵向靠近基体部件12的中心时，电极中的电容变大，所以，每一压电层12a中由奇数高次模振动(例如三次和五次振动)产生的电荷被抵消，高次模寄生振动被抑制。

例如，考虑如图11所示的三次模寄生振动，沿图10所示压电谐振器基体部件纵向，从一端到另一端产生具有周期幅度和相同最大幅度的电荷，并且电荷没有充分抵消除，因而还保留在图1和图2所示的压电谐振器10中，相反，如图12所示使得沿纵向靠近基体部件中心部分产生的电荷时具有较大的幅度，则大部分电荷被抵消了。其次，检查五次模寄生振动。采用与三次模寄生振动相同的方式，沿图10所示压电谐振器基体部件纵向，从一端到另一端产生如图13所示具有周期幅度和相同最大幅度的电荷，并且电荷没有充分抵消，因而相反还保留在图1和图2所示的压电谐振器10中，而当如图14所示使得沿纵向靠近基体部件中心部分产生的电荷时具有较大幅度，则部分电荷被抵消了。奇数次模寄生振动(例如七次、九次和十一次模寄生振动)中大多数电荷与三次和五次模寄生振动那样被抵消。所以，比起图10所示的压电谐振器，图1和图2所示的压电谐振器抑制了更多的高次模寄生谐振。

在图1和图2所示的压电谐振器10中，通过改变相向电极14a、14b和14c公共区域的尺寸、压电层12a或电极14a、14b和14c的数量或者基体部件12沿纵向的压电层12a的尺寸，可以调节谐振器的电容。换言之，通过增加相向电极14a、14b和14c公共区域的尺寸、压电层12a或电极14a、14b和14c的数量或者减小基体部件12沿纵向的压电层12a的尺寸，可以增大电容。相反，通过减小相向电极14a、14b和14c公共区域的尺寸、压电层12a或电极14a、14b和14c的数量或者增大基体部件12沿纵向的压电层12a的尺寸，可以减小电容。这意味着电容的设计具有较高的自由度。所以，当将压电谐振器10安装在电路板上和使用时，可以方便地获得与外电路的阻抗匹配。

为了将电极14a、14b和14c连接到外部电极20和22，可以提供具有开孔50的绝缘膜16和18，从而如图15所示暴露各电极14a、14b和14c。外部电极20和22形成于绝缘膜16和18上，并且电极14a、14b和14c交替连接至两个外部电极20和22上。如图16所示，两个外部电极20和22可以形成在基体部件12的侧面上。这样，绝缘膜16和18以两行的方式形成在基体部件12的一个侧面上，并形成两行连接部分。这两行绝缘膜16和18分别形成于各电极14a、14b和14c上。在这两行绝缘膜16和18上分别形成两行外部电极20和22。最外面的两个电极14c是以如T形形成的，从而它们连接到外部电极22上。图15和16所示的压电谐振器同样也实现了图1和图2所示压电谐振器的优点。

如图18所示，内部电极14a、14b和14c可以延伸到基体部件12的相对侧面。在基体部件12的相对侧面上，必须形成外部电极20和22。在图17所示的压电谐振器10中，由于电极14a、14b和14c交替暴露，所以通过在基体部件12的侧面上形成外部电极20和22，使内部电极14a、14b和14c与外部电极20和22交替连接起来。因此没有必要在基体部件12的侧面上形成绝缘膜。这样，在压电层12a上形成电极14a、14b和14c必须留有缝隙，从而电极不会碰到压电层12a的一端。

电极14a、14b和14c是不形成在如图17所示压电谐振器10中基体部件12的整个横截面上的。因此，电极14a、14b和14c中相邻电极的公共区域小于在整个横截面上形成的电极的区域。利用公共区域，可以调整压电谐振器10的电容和ΔF。随着相向电极14a、14b和14c公共区域变小，电容和ΔF变小。

在上述压电谐振器10中，基体部件12沿纵向从一端到另一端压电有源并振动。沿纵向的一部分基体部件12可以用作无源区，这部分是压电无源的。可以形成这样的无源部分24，使得由于在图18所示的基体部件12的端部没有形成电极14而不会有电场施加。如果无源部分是这样形成的，用来在基体部件12两端形成电极的过程就没有必要了。基体部件12的端部可以极化也可以不极化。如19所示，只有基体部件12端部可以不极化。这样，即使在电极14之间施加电场，不极化的部分也是压电无源的。可以形成这样的结构，从而电场不会施加到用作无源部分24的压电层上，这是因为即使如图20所示这一部分是极化的，该部分也是由绝缘膜16和18绝缘的。换言之，只有当压电层被极化并且施加电场时，压电层才是压电有源，否则就是无源。这种结构中，在无源部分中形成一电容器，并且电容值可以增大。可以在如图20所示基体部件12的一个端面上形成小电极52，以便调节频率或连接至外部电路。

采用这样的压电谐振器10，发明人制作了诸如振荡器和鉴别器之类的电子元件。图21为电子元件60的透视图。电子元件60包括用作支承件的绝缘衬底62。在绝缘衬底62的相对端部，分别形成两个缺口64。在绝缘衬底62的一个表面上，形成如图22所示两个定形电极66和68。一个定形电极66形成在相对缺口64之间，并从靠近一端的点向绝缘衬底62的中心呈L形延伸。另一个定形电极68形成在相对的缺口64之间，并且从靠近另一端的点向绝缘衬底62的中心笔直延伸。形成定形电极66和68，从而以迂回的方式从绝缘衬底62的端部迂回到相对面。

在位于绝缘衬底62中心处的定形电极66的一端，用导电黏合剂形成了用作安装构件的凸起70。如图23所示，上述压电谐振器10安装在凸起70上，从而基体部件12的中心位于凸起70上。例如，压电谐振器10的外部电极22连接到凸起70上。另一个的外部电极20用导线72与定形电极68相连。导线72与压电谐振器10的外部电极20的中心相连。

金属罩盖74放置在绝缘衬底62上，以构成完整的电子元件60。为了避免金属罩盖74与定形电极66和68短路，预先将绝缘树脂涂覆在绝缘衬底62和定形电极66和68上。电子元件60采用了定形电极66和68，而它们的形成方式是从绝缘衬底62的端部绕至后表面，用作连接到外电路的输入和输出端。

由于在这种电子元件60中，压电谐振器10的中心固定在凸起70上，所以压电谐振器10的端部与绝缘衬底62分开，因而不妨碍振动。由于作为节点的压电谐振器的中心固定在凸起70上并且与导线72相连，所以不会削弱受激纵向振动。

电子元件60安装在带有IC芯片和其它元件的电路板上，形成振荡器和鉴别器。由于电子元件60用金属帽密封和保护，所以它可以用作用表面软熔焊接安装的的芯片型(表面安装)元件。

当电子元件60用作振荡器时，由于电子元件60中使用的压电谐振器10的特点，寄生振动被抑制在低水平上，并且防止了寄生振动引起的不寻常振动。由于压电谐振器10的电容可以设定为任何所需的数值，所以也较容易实现与外部电路的阻抗匹配。特别是当电子元件用于电压控制振荡的振荡器时，由于谐振器有大的ΔF，所以获得了通常无法获得的宽频率范围。

当电子元件60用于鉴别器时，由于谐振器较大的ΔF，所以提供了较宽的峰值间隔范围。此外，由于谐振器提供了宽的电容范围，所以较容易实现与外部电路的阻抗匹配。

压电谐振器10可以安装在绝缘衬底62上，从而使得由导电材料(例如导电胶)制成的两个凸起70形成在两个定形电极66和68上，并且压电谐振器10的外部电极20和22如图24和25所示与两个凸起70相连。压电谐振器10也可以如图26和27所示的方式安装在绝缘衬底62上，其中由诸如导电黏合剂之类的导电材料制成的两个凸起70形成在绝缘衬底62上，而外部电极20和22用导线72与定形电极66和68相连。

可以利用多个压电谐振器10制得梯状滤波器。如图28和29所示，三种定形电极76、78和80形成于用作电子元件60中支承件的绝缘衬底62上。用作安装构件的凸起82和86用导电黏合剂形成于两端的定形电极76和80上。在中心定形电极78上，用导电黏合剂形成两个用作安装构件的凸起84和88。

用于压电谐振器10a、10b、10c和10d中每一个的一个外部电极22分别安装在凸起82、84、86和88上。凸起82、84、86和88可以预先形成在压电谐振器10a、10b、10c和10d上。压电振荡器10a、10b和10c的另一个外电极20用导线72互相连接，压电振荡器10d的另一个外电极20用导线72连接到定形电极80。金属罩74盖放在绝缘衬底62上。

电子元件60用作具有如图30所示梯形电路的梯形滤波器。两个压电谐振器10a和10c用作串联压电谐振器而两个压电谐振器10b和10d用作并联压电谐振器。在这样的梯形滤波器中，将并联压电谐振器10b和10d设计成比串联压电谐振器10a和10c具有大体更大的电容。

梯形滤波器的衰减由串联谐振器与并联谐振器之间的电容比来决定。在该电子元件60中，通过改变压电谐振器10a到10d中所用的叠层的数量，可以调整电容值。因此，与采用普通非刚性压电谐振器的情况相比，通过改变压电谐振器的电容值，实现了采用较少压电谐振器来实现具有较大衰减的梯状滤波器。由于压电谐振器10a到10d具有比普通压电谐振器更大的ΔF，所以与普通的压电谐振器相比，实现了更宽的发射频率带。

图31是具有梯形电路的梯形滤波器的主要部分的图。图32是该主要部分的分解透视图。在如图31和32所示的电子元件60中，在用作支承件的绝缘衬底62上形成了4个定形电极90、92、94和96。在定形电极90、92、94和96上形成了具有一定间隔而排列成行的5个区域(land)。最靠近绝缘衬底62一端的第一个区域形成在定形电极90上，第二个和第五个区域形成在定形电极92上，第三区域形成在定形电极94上，而第四个区域形成在定形电极96上。安装构件用导电黏合剂以一定的间隔成行形成在5个区域上：第一区域上一个凸起98；第二区域上两个凸起100和102；第三区域上两个凸起104和106；第四区域上两个凸起108和110，而第五区域上一个凸起112。

压电谐振器10a、l0b、10c和10d的外部电极20和22安装在这些凸起98、100、102、104、106、108、110和112上，形成如图30所示的梯形电路。凸起可以预先形成在压电谐振器10a、10b、10c和10d上，随后，将金属罩盖(未示出)放置在绝缘衬底62上。

图3l和32所示的电子元件与图28和29所示的电子元件的不同点在于，相邻压电谐振器的两个电极安装在同一区域上形成的两个凸起上。所以，相邻压电谐振器的两个电极无需被绝缘，因而相邻电极可以靠得很近，而使元件紧凑。

可以利用如图33所示的压电谐振器制成诸如陶瓷选择器和陶瓷鉴频器之类的二端子电子元件60。制备由导电材料制成的二端子120以制成这样的二端子元件60。形成这些端子120使它们从钢片(hoop)122延伸出来。实践中，每个钢片122上形成多个排列成行的端子120。端子120带有位于中间位置的曲折部分124和位于端部的H形支撑件126。支撑件126弯曲，并且在中心处带有凸起的安装构件128。放置的两个端子120使得安装构件128互相面对。

压电谐振器10支撑在安装构件128之间。安装构件128沿纵向靠近压电谐振器的中心处的外部电极20和22。由于端子120具有用作弹簧部件的曲折部分124，所以压电谐振器10由端子120弹性支撑。一端具有开口的罩体130放置在压电谐振器10上。罩体130的开口用纸封住并随后用树脂密封。端子120从钢片122上切割下来，以形成完整的电子元件60。由此可以制成具有非芯片形状的电子元件60。

在上述每一种压电谐振器中，在两个相邻电极之间有一个压电层。可以提供多个压电层。

可以提供不与外部电极相连的、用于基体部件12的虚电极(dummyelectrode)。

在上述每一种压电谐振器中，当相向电极沿纵向位于靠近基体部件的中心处时，可以使多个电极中相向电极的公共区域更大。必须使至少一对相向电极具有与多个电极中其他相向电极对在尺寸上不同的公共区域。

如上所述，ΔF在按照本发明的压电谐振器10中可调。同时，在按照本发明的压电谐振器中，与具有相向电极公共区域恒定的压电谐振器相比，谐振频率和反谐振频率之间的频差ΔF还可以增大，因而获得宽频带的压电谐振器。另外，按照本发明，可以得到具有小寄生振动的压电谐振器。通过改变相向电极的公共区域、压电层或电极的数量或沿基体部件纵向的压电层的尺寸，可以根据需要设计按照本发明的压电谐振器10的电容值，因而方便地实现与外电路的阻抗匹配。可以获得具有上述压电谐振器特性的电子元件。

Claims (7)

1.一种压电谐振器(10)，它包括：

纵向基体部件(12)；

由极化压电构件组成并构成至少一部分所述基体部件的激励部分；以及

具有所述激励部分的一对外部电极(20，22)；

其特征在于，

所述极化压电构件包括多个层叠的压电层，

与所述外部电极(20，22)相连的多个内部电极沿所述基体部件(12)的纵向间隔配置在所述层叠的压电层之间，

所述激励部分沿所述基体部件(12)的纵向极化，一对所述内部电极与间隔配置在其间的压电层形成一电容，并且

一对所述内部电极(14a，14b，14c)之间的至少一个电容不同于另一对所述内部电极(14a，14b，14c)之间的电容。

2.如权利要求1所述的压电谐振器(10)，其特征在于，一对相向的内部电极具有相互重叠的公共区域，至少一对所述相向内部电极(14a，14b，14c)具有在尺寸上与其他所述内部电极对(14a，14b，14c)不同的公共区域。

3.如权利要求2所述的压电谐振器(10)，其特征在于，当所述相向内部电极对(14a，14b，14c)沿纵向靠近是基体部件(12)的中心时，所述公共区域变大。

4.如权利要求1到3中任一项所述的压电谐振器(10)，其特征在于，它还包含

通过一安装构件(70)来固定所述基体部件(12)的支承件(62)，

所述安装构件(70)沿纵向位于所述基体部件(12)的中心部分处。

5.一种使用如权利要求4所述压电谐振器(10)的电子元件(60)，其特征在于，

所述支撑构件是一绝缘衬底(62)，并且

定形电极(66，68)提供在所述绝缘衬底(62)上并与所述压电谐振器(10)的所述外部电极(20，22)相连。

6.如权利要求5所述的电子元件，其特征在于，

所述电子元件(60)为梯形滤波器，其中多个所述梯形电极(76，78，80)提供在所述绝缘衬底上并与多个所述压电谐振器(10a，10b，10c，10d)的所述外部电极相连，从而使所述压电谐振器(10a，10b，10c，10d)互联为梯形。

7.一种使用权利要求4所述压电谐振器(10)的电子元件(60)，其特征在于，

所述压电谐振器(10)用所述支承件(126)固定在一罩体(130)内。

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