CN1130825C - 厚度延伸振动压电谐振器和压电谐振装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用厚度延伸振动模式谐波的厚度延伸压电谐振器，包含压电体、第一激励电极、第二激励电极、终端电极和连接电极，它们都设置在压电体的外部表面上，还有压电体内部的内部电极。第一激励电极、第二激励电极和内部电极重叠的部分确定为谐振部分。在谐振部分相对侧沿压电体的长度方向确定振动衰减部分，而在其每一侧上没有沿宽度方向设置振动衰减部分。

Description

厚度延伸振动压电谐振器和压电谐振装置

技术领域

本发明涉及一种用作不同类型的谐振器、振荡器或类似设备的压电谐振器和压电谐振装置，本发明尤其涉及一种可以使用更高次谐波的厚度延伸振动模式的厚度延伸压电谐振器和压电谐振装置。

背景技术

压电谐振器用于诸如压电振荡器、压电滤波器之类的各种压电谐振装置中。

第1-117409号日本未审查专利公告中揭示了一种能陷型压电谐振器，它可以利用厚度延伸振动模式的二次谐波工作。下面将参照图22和23，描述压电谐振器。

上述压电谐振器是通过对由压电材料制成的陶瓷生片61和62，并对它们举行整体烧制而形成的，如图22的分解透视图所示。将圆形激励电极63设置在陶瓷生片61的中心部分。激励电极63通过引导电极引出到陶瓷生片61的一个侧面边缘。此外，将圆表激励电极65设置在陶瓷生片62的上侧的中心部分。激励电极65通过引导电极66引出到陶瓷生片62的一个侧面边缘。将激励电极67设置在陶瓷生片62的下侧，并通过引导电极68引出到陶瓷生片62的侧面边缘，如在向下投影的图中所示。

将上述陶瓷生片61和62叠层、沿厚度方向加压和烘焙。将得到的烧结材料极化，由此产生如图23所示的压电谐振器70。

在压电谐振器70中，沿厚度方向(即由图23的箭头所指的方向)均匀极化压电层71和72。

压电谐振器70可以通过将激励电极63和67连接在一起，并在激励电极63、67和65之间施加AC电压而谐振。在这种情况下，振动能量陷入激励电极63、65和67重叠的区域，这个区域确定了谐振部分A。

如上所述，采用在厚度延伸振动模式中较高次谐波来工作的现有压电谐振器70被提供作为能陷型压电谐振器，相应地，需要在谐振部分A的周围设置振动衰减部分，用于振动的衰减。即，需要设置振动衰减部分，它具有大于谐振部分A的面积。由此，难以使压电谐振器70小型化。

第2-235422号日本未审查专利公告揭示了一种能陷型压电谐振器，它包含带状压电陶瓷，它不需要压电基片部分在其谐振部分周围有大的面积。

在能陷型压电谐振器80中，将激励电极82a设置在延长的压电基片81的上侧上，并将激励电极82b设置在其下侧。将激励电极82a和82b中的每一个都安排得延伸到压电基片81的一对较长侧，即，在整个宽度上延伸。另外，激励电极82a的背侧与激励电极82b的前侧沿压电基片81的纵向在中心处相对，由此由重叠的部分确定谐振部分。另外，这些激励电极82a和82b沿压电基片81的纵向延伸到两端81a和81b。

在压电谐振器80中，在厚度延伸振动模式的激励过程中产生不必要的振动。第2-235422号日本未审查专利公告中揭示了当利用基波时，在16MHz的频率处W/T(宽度/厚度)的比值等于大约5.33是较好的，而当使用三次谐波时，可以通过在谐振频率是大约16MHz时将W/T的比值设置在大约2.87而减小谐振频率和反谐振频率之间不必要的寄生成份。换句话说，当实际上使用厚度延伸振动模式的更高的谐波时，除了在谐振频率和反谐振频率之间的寄生成份以外出现各种不必要的寄生振动。相应地，这产生无法得到有效的谐振特性的问题。

仍然是在第2-235422号日本未审查专利公告中揭示的压电谐振器，电容量相对较小，从而压电谐振器易受到由电路板其它成份产生的浮动电容的影响。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种厚度延伸振动压电谐振器和压电谐振装置，每一个都利用厚度延伸振动模式的更高次谐波工作，它构成得小型化，并且具有大的电容量，不易受由电路板产生的浮动电容的影响，有效地抑制不想要的不必要寄生振动的产生，并且具有极好的谐振特性。

本发明的一个较佳实施例较好地提供了一种厚度延伸振动压电谐振器，它包含谐振部分、设置在谐振部分两侧，并适合以厚度延伸振动模式的N高次谐波振动的振动衰减部分、压电体；第一激励电极和第二激励电极，分别设置在压电体的两侧，并互相相对，其间有压电体，在压电体的内部安排有至少一个内部电极，并且该内部电极至少有一部分通过压电层与第一、第二激励电极相对，设置在压电体的第一方向的两端，并分别电气连接到第一和第二激励电极的第一和第二终端电极，第一方向是通过分别位于谐振部分两侧上的振动衰减部分的方向，第一和第二终端电极构成外部连接的部分，谐振部分由其间有压电体的第一和第二激励电极与内部电极沿厚度方向重叠的部分确定，比值Go/D大致上等于或高于大约2.0，其中Go是第一和第二激励电极与连接得与各个激励电极具有相反电位的终端电极之间沿第一方向的各自距离，而D大致上等于T/N，其中T是压电体的厚度，N是厚度延伸振动的谐波的次数。

根据上述安排，厚度延伸振动压电谐振器最好包含大致上矩形板状的压电体，设置在压电体两侧上的第一和第二激励电极，并且至少一层内部电极安排在压电体内部，并至少一部分与第一和第二激励电极相对。相应地，与现有技术的没有内部电极的厚度延伸振动压电谐振器相比，电容量大大增加到与内部电极相当的程度，由此，大大减小了由厚度延伸振动压电谐振器安装于其上的电路板产生的浮动电容引起的有害的影响。即，可以提供具有高谐振特性的厚度延伸振动压电谐振器。另外，最好只在谐振部分的两个相对侧上设置振动衰减部分。由此，可以减小厚度延伸振动压电谐振器的尺寸。由此可以提供小型厚度延伸振动压电谐振器。另外，Go/D的比值最好是大约2.0或更大。相应地，可以有效地抑制谐振频率和反谐振频率之间不必要的寄生振动。

本发明的另一个较佳实施例提供了一种厚度延伸振动压电谐振器，它包含谐振部分、设置在谐振部分相对两侧上，并适合于以厚度延伸振动模式以更高次谐波振动的振动衰减部分，压电体；多个激励电极，设置在压电体主表面上或内部；谐振部分，由多个激励电极沿厚度方向，通过压电层重叠的部分确定，多个激励电极包含至少一层内部激励电极；第一和第二终端电极，设置在压电体沿第一方向的两端上，并电气连接到第一和第二激励电极，第一方向是通过分别位于谐振部分两侧上的振动衰减部分的方向，第一和第二终端电极构成外部连接的部分，Gi/D的比值大致上等于或大于大约2.0，其中Gi是内部激励电极与连接得具有与内部激励电极相反电位的终端电极之间沿第一方向延伸的各自距离，而D大致上等于T/N，其中T是压电体的厚度，N是厚度延伸振动谐波的次数。

根据上述实施例，厚度延伸振动压电谐振器最好包含大致上矩形的片状压电体，至少一层内部谐振电极，和多个激励电极，所述激励电极安排得通过压电层，沿厚度方向重叠。相应地，与没有内部电极的现有厚度延伸振动压电谐振器相比，电容量大大增加到类似于内部电极的程度。结果，由电路板产生的浮动电容和其它原因引起的有害的影响最小化。另外，振动衰减部分只设置在谐振部分的两个相对侧面上。相应地，厚度延伸振动压电谐振器的厚度的尺寸大大缩减。同时，Gi/D的比值设置为大约2.0或更大。相应地，防止在谐振频率和反谐振频率之间出现不必要的寄生成份。

本发明的另一个较佳实施例提供了压电谐振装置，它包含基片部件，罩子部件，它构成设置在基片上的多个电极，将上述厚度延伸振动压电谐振器结合到基片上，以确保允许谐振器自由振动的空间，并且将罩子部件安装到基片上，以覆盖结合到基片的厚度延伸振动压电谐振器。

根据上述安排，压电谐振装置确定了一个电子装置，它可以表面安装到印刷电路基片或其它的结构上。还有，在上述压电谐振装置中，基片可以是电容器基片，它包含介质基片和设置在介质基片上的多个电极，厚度延伸振动压电谐振器可以电气连接到设置在电容器基片中的电容器。

本发明第一方面的压电谐振器，其特征在于，包括：

压电体，具有多个压电层；

第一激励电极，设置在所述压电体的第一外部表面上，所述第一激励电极的宽度等于所述压电体的宽度；

第二激励电极，设置在所述压电体的第二外部表面上，其中所述第二外部表面与所述第一外部表面相对，并且所述第二激励电极的宽度等于所述第一激励电极的宽度；

设置在压电体内部的内部电极，从而所述内部电极部分地重叠第一激励电极和第二激励电极；

谐振部分，由第一激励电极、第二激励电极和内部电极之间的重叠区域确定；

多个振动衰减部分，设置在所述谐振部分的两个相对的侧面上，其中所述多个振动衰减部分安排得以N次谐波模式振动；

终端电极，设置在所述压电体的第三外部表面上；及

连接电极，设置在所述压电体的第四外部表面上，其中所述第四外部表面与所述第三外部表面相对，

所述终端电极与第一激励电极分开的距离Go满足Go/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

本发明第二方面的压电谐振器，其特征在于，包括：

压电体，具有多个压电层；

第一激励电极，设置在所述压电体的第一外部表面上，所述第一激励电极的宽度等于所述压电体的宽度；

第二激励电极，设置在所述压电体的第二外部表面上，其中所述第二外部表面与所述第一外部表面相对，并且所述第二激励电极的宽度等于所述第一激励电极的宽度；

设置在压电体内部的内部电极，从而所述内部电极部分地重叠第一激励电极和第二激励电极；

谐振部分，由第一激励电极、第二激励电极和内部电极之间的重叠区域确定；

多个振动衰减部分，设置在所述谐振部分的两个相对的侧面上，其中所述多个振动衰减部分安排得以N次谐波模式振动；

终端电极，设置在所述压电体的第三外部表面上；及

连接电极，设置在所述压电体的第四外部表面上，其中所述第四外部表面与所述第三外部表面相对，

所述终端电极与第二激励电极分开的距离Go满足Go/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

本发明第三方面的压电谐振器，其特征在于，包括：

压电体，具有多个压电层；

第一激励电极，设置在所述压电体的第一外部表面上，所述第一激励电极的宽度等于所述压电体的宽度；

第二激励电极，设置在所述压电体的第二外部表面上，其中所述第二外部表面与所述第一外部表面相对，并且所述第二激励电极的宽度等于所述第一激励电极的宽度；

设置在压电体内部的内部电极，从而所述内部电极部分地重叠第一激励电极和第二激励电极；

谐振部分，由第一激励电极、第二激励电极和内部电极之间的重叠区域确定；

多个振动衰减部分，设置在所述谐振部分的两个相对的侧面上，其中所述多个振动衰减部分安排得以N次谐波模式振动；

终端电极，设置在所述压电体的第三外部表面上；及

连接电极，设置在所述压电体的第四外部表面上，其中所述第四外部表面与所述第三外部表面相对，

所述内部电极与所述连接电极分开的距离Gi满足Gi/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

本发明第四方面的压电谐振器，其特征在于，包括：

压电体；

第一电极，设置在所述压电体的第一外部表面上，所述第一电极的宽度等于所述压电体的宽度；

第二电极，设置在所述压电体的第二外部表面上，其中，所述第二外部表面与第一外部表面相对，其中所述第二电极的宽度等于所述第二外部表面的宽度；

多个内部电极，设置在压电体的内部，从而内部电极至少有一部分相互重叠；

谐振部分，由多个内部电极之间重叠的部分确定；及

多个振动衰减部分，设置在所述谐振部分的两个相对侧上，其中所述多个振动衰减部分安排得以N次谐波模式振动，

所述第一凸出部分与所述多个内部电极中的一个分开的距离Gi满足公式Gi/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

本发明第五方面的压电谐振器，其特征在于，包括：

压电体；

第一电极，设置在所述压电体的第一外部表面上，所述第一电极的宽度等于所述压电体的宽度；

第二电极，设置在所述压电体的第二外部表面上，其中，所述第二外部表面与第一外部表面相对，其中所述第二电极的宽度等于所述第二外部表面的宽度；

多个内部电极，设置在压电体的内部，从而内部电极至少有一部分相互重叠；

谐振部分，由多个内部电极之间重叠的部分确定；及

多个振动衰减部分，设置在所述谐振部分的两个相对侧上，其中所述多个振动衰减部分安排得以N次谐波模式振动，

所述第二凸出部分与所述多个内部电极中的一个分开的距离Gi满足等式Gi/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

本发明第六方面的压电谐振元件，其特征在于包含：基片；

压电谐振器，安装在所述基片上，其中所述谐振器包含：

压电体，具有多个压电层；

第一激励电极，设置在所述压电体的第一外部表面上，所述第一激励电极的宽度等于所述压电体的宽度；

第二激励电极，设置在所述压电体的第二外部表面上，所述第二外部表面与所述第一外部表面相对，其中所述第二激励电极的宽度等于所述第一激励电极的宽度；

内部电极，设置在压电体的内部，从而内部电极部分地与第一激励电极和第二激励电极重叠；

谐振部分，由第一激励电极、第二激励电极和内部电极之间重叠的区域确定；

多个振动衰减部分，设置在所述谐振部分的两个相对侧上，其中所述多个振动衰减部分安排得以N次谐波模式振动；

终端电极，设置在所述压电体的第三外部表面上；及

连接电极，设置在所述压电体的第四外部表面上，其中所述第四外部表面与所述第三外部表面相对，

其中，所述基片安排得允许所述谐振器大致上无阻尼振动，其中所述终端电极与第一激励电极分开的距离Go满足公式Go/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

附图说明

从下面参照附图对本发明的描述，本发明的其它特点和优点变得更明显。

图1A是根据本发明的第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的透视图；

图1B是图1A的厚度延伸压电谐振器的纵向截面图。

图2是第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的相位值-频率特性。

图3是示出在Go/D的比值为大约1.5时相位值-频率特性的曲线图。

图4是示出在不同的Go/D比值时寄生振动的最小相位值的变化的曲线图。

图5A是示出第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的修改例子的透视图。

图5B是图5A的厚度延伸压电谐振器的竖直方向截面图。

图6是根据本发明的第二较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的透视图。

图7是示出根据本发明的较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的修改例子的纵截面图。

图8A和8B是根据本发明的厚度延伸振动压电谐振器的另一个较佳实施例的纵截面图。

图9是示出根据本发明的较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的另一个修改例子的竖直截面图。

图10是示出根据本发明的较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的另一个修改例子的竖直截面图。

图11是示出根据本发明的第三较佳实施例的压电谐振装置的分解图。

图12是示出图11所示的压电谐振装置实施例的电路图。

图13A是示出根据本发明的第四较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的透视图。

图13B是图13A的厚度延伸压电谐振器的竖直截面图。

图14是本发明的第四较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的相位-频率特性的曲线图。

图15是在Gi/D的比值为大约1.5时相位-频率特性的曲线图。

图16是曲线图，示出第四较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的Gi/D的比值与谐振和反谐振频率之间出现的寄生振动的最小相位值之间的关系。

图17A是根据本发明的第五较佳实施例地厚度延伸振动压电谐振器的透视图。

图17B是图17A的厚度延伸压电谐振器的竖直截面图。

图18是示出根据本发明的较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的另一个修改例子的透视图。

图19是根据本发明的较佳实施例厚度延伸振动压电谐振器的另一个修改例子的竖直截面图。

图20是根据本发明的厚度延伸振动压电谐振器的另一个较佳实施例的竖直截面图。

图21是示出根据本发明的较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的另一个修改例子的竖直截面图。

图22是传统的厚度延伸压电谐振器的一个例子的分解透视图。

图23是图22所示的传统的厚度延伸压电谐振器的截面图。

图24是另一个传统的厚度延伸压电谐振器的一个例子。

具体实施方式

下面将参照本发明的一些较佳实施例，详细地解释本发明。

图1A和1B是根据本发明的第一较佳实施例的厚度延伸压电谐振器的透视图和纵向截面图。

厚度延伸振动压电谐振器最好包括延长带状的压电体2。压电体2最好由诸如钛酸铅类陶瓷和锆钛酸铅类陶瓷之类的压电陶瓷制成，并且沿厚度方向均匀极化。

将第一激励电极3设置在压电体的上表面上，同时将第二激励电极4设置在其下表面上。激励电极3和4在压电体2的上表面上和下表面上分别从压电体2的一个端面2a朝其另一个端面2b延伸。激励电极3和4最好一起连接到设置在压电体2的端面2a上的连接电极5。

将内部电极6设置在压电体2的内部。内部电极6由压电体2的端面2b开始延伸，并最好电气连接到形成在端面2b上的终端电极7。

在工作中，厚度延伸振动模式的二次谐波通过在第一和第二激励电极3和4与内部电极6之间施加AC电压而激烈地激励。由此，可以操作厚度延伸振动压电谐振器1以使用二次谐波。

在该第一较佳实施例中，如此安排第一和第二激励电极3和4以及内部电极6，从而它们在沿压电体2的纵向的中心通过压电层重叠。相应地，第一和第二激励电极3和4与内部电极6重叠的位置确定了能陷谐振部分。谐振部分振动时的能量在谐振部分相对侧上的压电体部分中衰减。

将第一和第二激励电极3和4，以及内部电极6安排得只在谐振部分处在压电体2的整个宽度延伸，而不必形成得具有和谐振部分外面的介质体2相同的宽度。例如，位于谐振部分的端面2a上的激励电极3部分可以具有较小的宽度，这是由于激励电极3部分仅用于激励电极3到连接电极5的电气连接。

同样是在本较佳实施例中，振动衰减部分仅设置在压电体2的纵向的谐振部分的相对侧上。在压电体2的宽度方向上未设置振动衰减部分。相应地，厚度延伸振动压电谐振器1的尺寸大大减小，并可以达到压电谐振器的最小化。

另外，本较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器具有如此的结构，即，第一和第二激励电极3和4与内部电极6通过压电体层层叠。相应地，本实施例的厚度延伸振动压电谐振器和传统的厚度延伸振动压电谐振器80(它没有内部电极)相比，具有更高的电容量，并且不易受由电路板所产生的浮动电容的影响。

最好通过将终端电极5和7结合到罩子基片等等安装厚度延伸振动压电谐振器，通过一个空间允许其谐振部分自由振动。在一些情况下，发现引起谐振频率和反谐振频率之间频率范围中有较大的寄生成份。

特别地，如图3的相位-频率特性所示，如由箭头B所示，在一些情况下谐振频率和反谐振频率之间的频率范围内发现有较大的寄生成份。另外，厚度延伸振动压电谐振器的尺寸改变。有一些情况，即，几乎不产生上述寄生成份B。即，如图2的相位-频率特性所示，在一些情况下，在谐振频率和反谐振频率之间的频率范围内不存在寄生成份。

相应地，从各种观点研究图2和3中所示的特性之间的差。结果，发现当在第一和第二激励电极3、4与连接得具有与激励电极3和4具有反向电位的终端电极7之间沿第一方向(即压电体的纵向；下同)延伸的距离Go被设置为理想值时，可以有效地抑制寄生成份。根据这一发现，研发得到本发明的较佳实施例。

特别地，当上述距离Go太短时，发生一些其它的振动，这是由于由激励电极3和4与终端电极7之间的电场的电致伸缩效应产生的。这引起在谐振频率和反谐振频率之间的频率范围出现较大的寄生成份。相应地，制备具有不同比值Go/D的各种厚度延伸振动压电谐振器。对谐振频率和反谐振频率之间的上述寄生成份进行研究。图4示出结果。

在图4中，将比值Go/D作为横坐标，将谐振频率和反谐振频率之间所出现的寄生成份B的相位值作为纵坐标。在由图3的箭头B表示的寄生成份中相位值最小。

实验的压电体2的尺寸大约2.0mm×大约0.4mm×大约0.3mm。即，T等于0.3mm，D等于0.15mm。另外，以恒定值D＝0.15mm和不同的Go值制备各种厚度延伸振动压电谐振器。

如图4所示，当比值Go/D小于大约2.0时，出现在谐振频率和反谐振频率之间的寄生振动B的最小相位值迅速减小。即，寄生成份B的强度急剧增大。另一方面，图中示出，当比值Go/D大于大约2.0时，出现在谐振频率和反谐振频率之间的寄生成份的强度不显著增加。相应地，应该知道，可以通过将Go/D设置在大约2.0或更高的值而抑制出现在谐振频率和反谐振频率之间的上述寄生成份。比值Go/D的以上限制不由寄生成份B的抑制观点限制。但是，为了使厚度延伸振动压电谐振器1最小化，理想地，将比值Go/D设置为大约20或更低。

图2中所示的相位-频率特性为Go/D＝2.0。图3的特性相应于在Go/D＝1.5。即，如图2和3所示，可以通过将比值Go/D设置在大约2.0或更高的值，而有效地抑制谐振频率和反谐振频率之间出现的不必要的寄生成份，这导致极好的谐振特性。

参照距离Go(它沿第一方向在第一和第二激励电极3和4与终端电极7之间延伸，其中终端电极7如此连接，以具有与激励电极3和4相反的电位)，在第一较佳实施例中，将终端电极7设置得在压电体2的上表面和下表面上延伸，相应地，距离Go确定为终端电极7的顶端和第一或第二激励电极3或4之间沿第一方向的距离。但是，当将终端电极7A只设置在端面2b上时(如图5A和5B所示的修改的例子)，距离Go是终端电极7A  激励电极3和4之间沿第一方向的各自距离，换句话说，是端面2b和激励电极3和4之间沿第一方向的各自距离。

在第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器1中，压电体2沿厚度方向均匀极化，并且是电场沿以相反方向施加给层的并联型压电谐振器。根据另一个较佳实施例，可以使用包含沿厚度方向交替的反向极化的多个压电层的串联型压电谐振器。图6示出了这种串联型厚度延伸振动压电谐振器的较佳实施例。

图6所示的厚度延伸振动压电谐振器11最好包含延伸的，大致上为矩形的板形的带状的压电体12。将第一激励电极13设置在压电体12的上表面上，而将第二激励电极14设置在其下表面上。激励电极13的背侧和激励电极14的前侧相对，其中压电体12设置在其中。另外，将第一和第二激励电极13和14设置在压电体12的纵向的中心部分。第一和第二激励电极13和14互相相对的谐振部分确定能陷型谐振部分。

在第二较佳实施例中，第一和第二激励电极13和14从分别连接到终端电极15和17的压电体12的端面12a和12b延伸。另外，可以将第一和第二激励电极13和14安排得在除了谐振部分外的压电体12的整个的宽度上延伸。

将内部电极16设置在压电体12内的大致的中心高度上。安排内部电极16是为了极化压电体12。特别地，将相对高的电压施加到内部电极16，而将相对低的电压施加到激励电极13和14，从而如图6中的箭头所指，压电层12c和12d沿厚度方向反向地极化。

在工作中，可以通过施加在第一和第二激励电极13和14之间的AC电压激励厚度延伸振动模式的二次谐波TE2，而不需使用内部电极16。

在第二较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器11中，只将振动衰减部分设置在谐振部分沿压电体12的纵向的两个相对侧上。因此，第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器1中，提供了缩小了的厚度延伸振动压电谐振器。另外，由于厚度延伸振动压电谐振器1包含内部电极16，并且激励电极13和14被安排得延伸到沿压电体12的宽度方向的两侧边缘，故电容量大大增加。相应地，厚度延伸振动压电谐振器11更加不易受到电路底片上产生的浮动电容的影响。

在第二较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器11中，Go/D比值设置为大约2.0或更高，其中Go表示第一和第二激励电极13和14与终端电极17和15之间的各自距离，其中终端电极17和15分别连接到与第一和第二激励电极13和14相对的电极。

在第一和第二较佳实施例中，提供了厚度延伸振动压电谐振器1和11，它们使用厚度延伸振动模式的二次谐波工作。但是，本发明的较佳实施例的压电谐振器还可以使用更高次的谐波。图7到9是截面图，描述了可以利用比二次谐波更高次谐波工作的压电谐振器，以及相应于描述第一较佳实施例的图1B的视图。

图7示出并联型厚度延伸振动谐振器21，可以利用厚度延伸振动模式的三次谐波工作。特别地，将两个片状内部电极22和23设置在压电体2的内部。通过沿厚度方向(如箭头所述)均匀地极化压电体2，可以利用厚度延伸振动模式的三次谐波的压电谐振器21。

图8A的截面图中所示的厚度延伸振动压电谐振器24是并联型压电谐振器24，它可以利用厚度延伸振动模式的四次谐波工作。在厚度延伸振动压电谐振器24中，压电体2沿厚度方向均匀极化。将三个片状的内部电极25到27沿厚度方向，以大致上相等的距离设置在压电体2的内部。将激励电极3A设置在压电体2的下表面上，并连接到终端电极5。相应地，可以有效地激励厚度延伸振动模式的四次谐波。

图8B是串联型厚度延伸振动谐振器28的截面图，它可以利用厚度延伸振动模式的三次谐波工作。在厚度延伸振动谐振器28中，将两个片状内部电极29和30设置在压电体12内部，并将压电体12的内部分为三个压电体层12e到12g。通过使用这些内部电极29和30的极化处理沿厚度方向反向地极化压电体12中的相邻的压电层。相应地，可以通过将AC电压施加到第一和第二激励电极13和14激励厚度延伸振动模式的四次谐波。

类似地，图9是串联型压电谐振器31的截面图，它可以利用厚度延伸振动模式的四次谐波工作。在这种情况下，将三个片状内部电极32到34设置压电体12中。通过使用这些内部电极32到34极化压电体12，从而压电体12中相邻的压电层沿厚度方向相互反向地极化，如图9所示。

在如图7到9所示的各个厚度延伸振动压电谐振器中，将振动衰减部分只设置在谐振部分的相对的两侧上。相应地，提供了缩小的厚度延伸振动压电谐振器。由于厚度延伸振动压电谐振器包含至少一个内部电极，故电容量增加，并且谐振器更不易受到由电路底片产生的浮动电容的影响。

另外，在图7到9中所示的各个厚度延伸振动压电谐振器中，如果将上述Go/D比值设置为大约2.0或更高，则可以使出现在谐振频率和反谐振频率之间的不必要的寄生振动最小化和有效地抑制。

在图10所示的厚度延伸振动压电谐振器35中，分别将压电层2A和2B层叠到第一和第二激励电极3和4的外部。即，厚度延伸振动压电谐振器35是图1A和1B所示的厚度延伸振动压电谐振器1的修改的例子。在这种情况下，以内部电极的形式设置第一和第二激励电极3和4，这归因于压电层2A和2B的形成。

另外，将终端电极5和7安排在压电体2的端面2a和2b上，还安排在通过将压电层2A和2B层叠到压电体2上而形成的层叠体的上表面和下表面上。

另一方面，以与厚度延伸振动压电谐振器1相同的方法配置厚度延伸振动压电谐振器35。注意，当压电层2A和2B的厚度过大时，振动效率减小。另一方面，当压电层2A和2B的厚度相对小，而振动效率未显著减小。

另外，当将第一、第二激励电极3和4安排为内部电极时，通过已知的层叠陶瓷整体化烧制技术提供压电体2、压电层2A和2B、内部电极6和激励电极3和4。相应地，可以通过在烧制之前对导电胶丝网印刷而形成激励电极3和4，这使激励电极3和4形成得具有非常高的精确性，并且生产过程大大简化。

图11是分解透视图，描述了根据本发明的另一个较佳实施例的片型压电谐振装置。在本较佳实施例的片状压电谐振装置中，将如图1所示的厚度延伸振动压电谐振器1通过导电胶37和38结合到电容器基片36。电容器基片36包含矩形的介质基片36a，它由诸如介质陶瓷之类的介质材料制成，还有烧制在介质基片36a外侧上的多个电极36b到36d。在电容器基片36上，将电容器安排在电极36b和36d与电极36c之间。

另外，将厚度延伸振动压电谐振器1结合到电容器基片36上，其中留有额外的空间，允许谐振器自由而无阻尼的振动。这是通过导电胶37和38，分别将终端电极5和7结合到电极36b和36d得到的。

如图12所示，这个压电谐振装置是在电极36b、36c和36d之间包含谐振器和两个电容器的电路。由此，可以以单个装置的形式提供负载容量包含型压电振荡器。

最后，最好用绝缘胶将确定罩子部件的盖子39结合到电容器基片36，以便覆盖厚度延伸振动压电谐振器1。

在根据本发明的较佳实施例的压电谐振装置中，基片和罩子部件不限于上述电容器基片36和罩子30。即，作为基片，可以制备一个其上具有开口的容器。在容器中，放置厚度延伸振动压电谐振器1，然后将作为罩子部件封闭容器的盖子结合到基片上。

图13A和13B是描述根据本发明的第四较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的透视图和纵向截面图。

第四较佳实施例的厚度延伸谐振器1A是以和第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器1的相同的方法构成的，不同的是向内的凸起物5a(它近似地位于和内部电极6相同的高度)电气连接到终端电极5，并且Gi/D而不是Go/D的比值设置为大约2.0或更高。由于对厚度延伸振动压电谐振器1A的其它的结构的描述类似于对第一较佳实施例的描述，故省略了。

如上所述，第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器1中，通过将Go/D(其中Go表示第一和第二激励电极3和4与终端电极7和5之间的各自距离)的比值设置为大约2.0或更高，而抑制谐振频率和反谐振频率之间出现的不必要的寄生振动。

关于确定内部激励电极的内部电极6与连接得与内部电极6具有相反电位的终端电极5之间的距离Gi，本发明的发明人发现，通过调节Gi/D的比值，可以使上述寄生振动最小化。特别地，随着Gi/D的比值的改变，制备厚度延伸振动压电谐振器。进行了对厚度延伸振动压电谐振器的谐振特性的研究。图14到16示出了结果。

在实验中，使用尺寸为大约2.0mm×大约0.4mm×大约0.3mm的压电体2。距离Gi以D＝0.3mm/2＝0.15mm而变化。如图14所示，在Gi/D＝0.2，在谐振频率和反谐振频率之间没有显著的寄生振动。另一方面，如图15所示，如箭头C所指，在Gi/D＝0.15，在谐振频率和反谐振频率之间出现寄生振动。另外，发现当Gi/D的比值小于大约2.0时，出现在谐振频率和反谐振频率之间的寄生振动C增加，如图16所示。在图16中，寄生成份C的最小相位值表示为纵向轴。越小的相位值表示越大的寄生成份。相应地，在厚度延伸振动压电谐振器1A中，通过选择沿第一方向内部电极6和终端电极5的向内凸出部分5a之间的距离Gi，从而将Gi/D比值设置为至少2.0，抑制出现在谐振频率和反谐振频率之间的寄生振动。

Gi/D的比值的上限不特别地由上述寄生振动的抑制观点限制。但是，为了使压电谐振器1A最小化，理想的是Gi/D的比值小于大约20。

在厚度延伸振动压电谐振器1A中，将向内凸出部分5a设置在终端电极5上。相应地，距离Gi是沿第一方向在内部电极6和向内凸出部分5a之间的距离。但是，向内凸出部分可以省略。

特别地，当厚度延伸振动压电谐振器1B如图17A和17B构成时，距离Gi是内部电极6和终端电极5之间的距离。仍然是在这种情况下，当在厚度延伸振动压电谐振器1A中时，可以通过将Gi/D比值设置在大约2.0或更高的值有效地抑制谐振频率和反谐振频率之间出现的寄生振动。

更好地，最好将Go/D比值设置在大约2.0或更高的值，从而可以更为有效地抑制谐振频率和反谐振频率之间出现的寄生振动。

图18是根据本发明的第五较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的透视图。

厚度延伸振动压电谐振器41包含延长的大致上矩形的片形的带状压电体42。将内部激励电极43和44安排得沿压电体42的厚度方向重叠。另外，在内部激励电极43和44之间设置用于极化的内部电极45。内部激励电极43延伸到沿压电体42的纵向的一个端面42b，而内部电极44延伸到压电体42的另一个端面42a。内部激励电极43和44沿厚度方向通过压电体42重叠的谐振器部分构成谐振部分。由此，虽然在较佳实施例中，能陷型压电谐振器包括振动衰减部分，它被安排在沿纵向的谐振部分的两个相对侧面上上。

厚度延伸振动压电谐振器41是如上所述的串联型压电谐振器。提供在内部电极45的上侧和下表面上的经极化的压电体层43c和压电体层43d沿厚度方向反向极化。

此外，安排终端15和17分别覆盖端表面42a和42b。终端电极15最好具有向内凸出部分15a。在与内部电极43相同高度处，在同一平面上提供向内凸出部分15a，使与内部激励电极43的盖子相对。类似地，终端电极17最好有向内凸内部分17a。在与内部电极44相同高度处，在相互的间隔上，于同一平面上提供向内凸部分17a，使与内部激励电极44的盖子相对。

厚度延伸振动压电谐振器41是如上所述的串联型压电谐振器，它可以厚度延伸振动模式的二次谐波工作。如果将Gi/D的比值设置在大约2.0或更高，则可以有效地抑制谐振频率和反谐振频率之间出现的寄生振动。将距离Gi定义为内部激励电极43和向内凸出部分15a之间沿第一方向的距离，或内部激励电极44和向内凸出部分17a之间沿第一方向的距离。

图19到21是示出本发明的厚度延伸振动压电谐振器的其它修改例子的纵向截面图。

如图19中所示的厚度延伸振动压电谐振器51具有如此的结构，从而将图1中的厚度延伸振动压电谐振器1中描述的激励电极3和4装入压电体52，以用作内部激励电极，其中分别将向内凸出部分5a和7a和7a设置给终端电极5和7。

不必将内部电极6用于极化，并设置为图19的激励电极。仍然是在这个较佳实施例中，可以通过将Gi/D比值(其中Gi表示内部激励电极6、53和54与终端电极5、7a和7b之间的各自距离)设置为大约2.0或更高的值来有效地抑制寄生振动。

图20和21的厚度延伸振动压电谐振器分别相应于图7和8B的厚度延伸振动压电谐振器的修改的例子。但是，在每一个压电体中，将第一和第二激励电极装入，作为内部激励电极。另外，将内部激励电极和向内的凸出部分5a和7a(在终端电极5和7上)相连，以对于相应的内部激励电极具有相反的电位。仍然是在图20和21中所示的厚度延伸振动压电谐振器58和59中，可以通过将Gi/D的比值(其中Gi表示内部激励电极和终端电极或连接得具有相反电位的终端电极的向内凸出部分之间的各自距离)设置为大约2.0或更高的值，有效地抑制上述寄生振动。

有了图13、图17到21的厚度延伸振动压电谐振器，图11的压电谐振装置比如是通过使用基片和罩子部件提供的(如在第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器中)。

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，但是熟悉本领域的人应该知道，在不背离本发明的主旨的条件下，可以有上述或其它形式和细节上的变化。

Claims (20)

1.一种压电谐振器，其特征在于，包括：

压电体，具有多个压电层；

第一激励电极，设置在所述压电体的第一外部表面上，所述第一激励电极的宽度等于所述压电体的宽度；

第二激励电极，设置在所述压电体的第二外部表面上，其中所述第二外部表面与所述第一外部表面相对，并且所述第二激励电极的宽度等于所述第一激励电极的宽度；

设置在压电体内部的内部电极，从而所述内部电极部分地重叠第一激励电极和第二激励电极；

谐振部分，由第一激励电极、第二激励电极和内部电极之间的重叠区域确定；

多个振动衰减部分，设置在所述谐振部分的两个相对的侧面上，其中所述多个振动衰减部分安排得以N次谐波模式振动；

终端电极，设置在所述压电体的第三外部表面上；及

连接电极，设置在所述压电体的第四外部表面上，其中所述第四外部表面与所述第三外部表面相对，

所述终端电极与第一激励电极分开的距离Go满足Go/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

2.一种压电谐振器，其特征在于，包括：

压电体，具有多个压电层；

第一激励电极，设置在所述压电体的第一外部表面上，所述第一激励电极的宽度等于所述压电体的宽度；

第二激励电极，设置在所述压电体的第二外部表面上，其中所述第二外部表面与所述第一外部表面相对，并且所述第二激励电极的宽度等于所述第一激励电极的宽度；

设置在压电体内部的内部电极，从而所述内部电极部分地重叠第一激励电极和第二激励电极；

谐振部分，由第一激励电极、第二激励电极和内部电极之间的重叠区域确定；

多个振动衰减部分，设置在所述谐振部分的两个相对的侧面上，其中所述多个振动衰减部分安排得以N次谐波模式振动；

终端电极，设置在所述压电体的第三外部表面上；及

连接电极，设置在所述压电体的第四外部表面上，其中所述第四外部表面与所述第三外部表面相对，

所述终端电极与第二激励电极分开的距离Go满足Go/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

3.一种压电谐振器，其特征在于，包括：

压电体，具有多个压电层；

第一激励电极，设置在所述压电体的第一外部表面上，所述第一激励电极的宽度等于所述压电体的宽度；

第二激励电极，设置在所述压电体的第二外部表面上，其中所述第二外部表面与所述第一外部表面相对，并且所述第二激励电极的宽度等于所述第一激励电极的宽度；

设置在压电体内部的内部电极，从而所述内部电极部分地重叠第一激励电极和第二激励电极；

谐振部分，由第一激励电极、第二激励电极和内部电极之间的重叠区域确定；

多个振动衰减部分，设置在所述谐振部分的两个相对的侧面上，其中所述多个振动衰减部分安排得以N次谐波模式振动；

终端电极，设置在所述压电体的第三外部表面上；及

连接电极，设置在所述压电体的第四外部表面上，其中所述第四外部表面与所述第三外部表面相对，

所述内部电极与所述连接电极分开的距离Gi满足Gi/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

4.一种压电谐振器，其特征在于，包括：

压电体；

第一电极，设置在所述压电体的第一外部表面上，所述第一电极的宽度等于所述压电体的宽度；

第二电极，设置在所述压电体的第二外部表面上，其中，所述第二外部表面与第一外部表面相对，其中所述第二电极的宽度等于所述第二外部表面的宽度；

多个内部电极，设置在压电体的内部，从而内部电极至少有一部分相互重叠；

谐振部分，由多个内部电极之间重叠的部分确定；及

多个振动衰减部分，设置在所述谐振部分的两个相对侧上，其中所述多个振动衰减部分安排得以N次谐波模式振动，

所述第一凸出部分与所述多个内部电极中的一个分开的距离Gi满足公式Gi/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

5.一种压电谐振器，其特征在于，包括：

压电体；

第一电极，设置在所述压电体的第一外部表面上，所述第一电极的宽度等于所述压电体的宽度；

第二电极，设置在所述压电体的第二外部表面上，其中，所述第二外部表面与第一外部表面相对，其中所述第二电极的宽度等于所述第二外部表面的宽度；

多个内部电极，设置在压电体的内部，从而内部电极至少有一部分相互重叠；

谐振部分，由多个内部电极之间重叠的部分确定；及

多个振动衰减部分，设置在所述谐振部分的两个相对侧上，其中所述多个振动衰减部分安排得以N次谐波模式振动，

所述第二凸出部分与所述多个内部电极中的一个分开的距离Gi满足等式Gi/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

6.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，所述终端电极包含设置在所述第一外部表面上的第一边缘以及设置在所述第二外部表面上的第二边缘。

7.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，所述内部电极电气连接到所述终端电极。

8.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，所述连接电极电气连接到所述第一激励电极和所述第二激励电极。

9.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，所述第一终端电极与第一激励电极分开距离Go，并且满足2.0≤Gi/D≤20，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

10.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，还包含设置在压电体内部的第二内部电极，从而第二内部电极部分地重叠第一激励电极，第二激励电极和内部电极，其中第一激励电极、第二激励电极和内部电极由所述多个压电层分开。

11.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，第二内部电极连接到所述连接电极。

12.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，所述第一激励电极、所述第二激励电极、所述内部电极和所述第二内部电极相互分开相等的距离。

13.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，所述多个压电层中相邻的压电层沿厚度方向反向极化。

14.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，还包含设置在压电体的内部的第三内部电极，从而第三内部电极部分地与第一激励电极、第二激励电极、内部电极和第二内部电极重叠。

15.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，所述第三内部电极电气连接到所述终端电极。

16.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，还包含设置在压电体内部的凸出部分，其中所述凸出部分连接到所述连接终端上。

17.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，所述内部电极与所述凸出部分分开的距离Gi满足等式Gi/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

18.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，所述多个内部电极中的至少一个连接到第一电极，其中所述多个内部电极中的至少一个连接到第二电极。

19.如权利要求1-5中任一项所述的压电谐振器，其特征在于，还包含设置在压电体上并且连接到所述第一电极的第一凸出部分，以及设置在压电体的内部并连接到所述第二电极的第二凸出部分。

20.一种压电谐振元件，其特征在于包含：基片；

压电谐振器，安装在所述基片上，其中所述谐振器包含：

压电体，具有多个压电层；

第一激励电极，设置在所述压电体的第一外部表面上，所述第一激励电极的宽度等于所述压电体的宽度；

第二激励电极，设置在所述压电体的第二外部表面上，所述第二外部表面与所述第一外部表面相对，其中所述第二激励电极的宽度等于所述第一激励电极的宽度；

内部电极，设置在压电体的内部，从而内部电极部分地与第一激励电极和第二激励电极重叠；

谐振部分，由第一激励电极、第二激励电极和内部电极之间重叠的区域确定；

多个振动衰减部分，设置在所述谐振部分的两个相对侧上，其中所述多个振动衰减部分安排得以N次谐波模式振动；

终端电极，设置在所述压电体的第三外部表面上；及

连接电极，设置在所述压电体的第四外部表面上，其中所述第四外部表面与所述第三外部表面相对，

其中，所述基片安排得允许所述谐振器无阻尼振动，其中所述终端电极与第一激励电极分开的距离Go满足公式Go/D≥2.0，其中D等于T/N，其中T表示压电体的厚度，N表示谐波振动的谐波次数。

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