CN1257344A - 厚度延伸振动压电谐振器和压电谐振设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种厚度延伸振动压电谐振器,它包含带状的,大致上矩形板的压电体,设置在压电体两侧上的第一和第二激励电极,其背侧和前侧相对,其间设置有压电体,还有设置在压电体内的内部电极。第一和第二激励电极与内部电相对的谐振器部分确定了谐振部分。沿压电体的纵向(第一方向)将振动衰减部分设置在谐振部分的两侧上。比值L/D在大约9.0到大约14.0的范围内,其中L是压电体沿纵向的长度,T是厚度,D=T/N。

Description

厚度延伸振动压电谐振器和压电谐振设备

本发明涉及一种压电谐振器以及压电谐振设备，用于谐振器、振荡器或其它电子装置，本发明尤其涉及一种厚度延伸振动压电谐振器和压电谐振设备，每一种都可以厚度延伸振动模式利用更高的谐波工作。

压电谐振器用于各种压电谐振设备中，诸如压电振荡器、压电滤波器等等。这种传统的压电谐振器可以根据所使用的频率，利用不同的压电振动模式工作。

第1-117409号日本未审查专利公告揭示了一种能陷型压电谐振器，可以利用厚度延伸振动模式的二次谐波工作。下面将参照附图19和20，描述压电谐振器。

上述压电谐振器是通过层叠陶瓷生片61和62形成的(陶瓷生片61和62由压电材料制成)，并整体烧结生片61、62，如在图19的分解透视图中所示。将圆形激励电极63设置在陶瓷生片61的中心部分上。激励电极63通过外部电极64延伸到陶瓷生片61的侧面边缘。另外，将圆形激励电极65设置在陶瓷生片62的上侧的中心部分。激励电极65通过输出电极66延伸到陶瓷生片62的一个侧面。另外，在陶瓷生片62的下侧上，将激励电极67设置并通过输出电极68延伸到陶瓷生片62的一个侧面边缘，如向下的投影所示。

层叠上述陶瓷生片61和62，沿着厚度方向加压，然后烧制。极化得到的烧结材料，从而产生如图20所示的压电谐振器70。

在压电谐振器70中，由烧结的材料确定的压电层71和72沿由图23中的箭头所指的厚度方向均匀地极化。

在工作中，通过将激励电极63和67连接到一起，以在激励电极63和67与激励电极65之间提供AC电压，使压电谐振器70谐振。在这种情况下，振动能量陷入激励电极63、65与67重叠的区域，即，谐振部分A。

传统的压电谐振器70可以利用厚度延伸振动模式更高的谐波工作，并构成得确定如上所述的能陷型压电谐振器。相应地，必须在谐振部分A的周围提供振动衰减部分，用于振动的衰减。即，需要提供振动衰减部分，该面积大于谐振部分A的面积。由此，难以使压电谐振器70小型化。

另一方面，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，其中它不必在其谐振部分周围提供大面积的压电基片部分。

在能陷型压电谐振器中，将激励电极82a设置在延长的压电基片81的上侧，而将激励电极82b设置在其下侧上，如图21所示。每一个激励电极82a或82b都延伸到压电基片81的一对较长侧，并在其整个宽度上延伸。另外，激励电极82a背侧和激励电极82b的前侧在压电基片81的纵向的中心部分互相相对，以便确定谐振部分。另外，激励电极82a和82b延伸到压电基片81的纵向的端部81a和81b。

在压电谐振器80中，当激励厚度延伸振动模式时，根据压电基片81的宽度W和厚度T之间的尺寸关系，产生不必要的振动。在第2-235422号日本未审查专利公告中揭示了，当利用基波时，在16MHz的谐振频率，W/T的比值为大约5.33是较为适当的，当利用三次谐波时，可以通过在谐振频率为大约16MHz时将比值W/T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。

如上所述，在利用厚度延伸振动模式的二次谐波的能陷型压电谐振器的情况下，在第1-117409号日本未审查专利公告中揭示了，必须在其谐振部分周围设置大的振动衰减部分。相应地，难以使能陷型压电谐振器小型化。

另外，参照第2-235422号日本未审查专利公告中揭示的能陷型压电谐振器，不必在谐振部分的侧面上设置振动衰减部分，由此，可以达到小型化。但是，当实际上利用厚度延伸振动模式更高次谐波时，在谐振频率和反谐振频率之间出现寄生成份。相应地，在某些情况下，不能得到有效的谐振特性。

参照第2-235422号日本未审查专利公告，电容量相对较小，从而压电谐振器容易受由电路板或其它元件所产生的浮动电容的影响。

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设备，它们都利用厚度延伸振动模式的更高的谐波工作，具有大大地减小的尺寸，具有大的电容量，不受由电路板或其它元件产生的浮动电容的影响，使不理想的不必要的寄生成份的产生有效地达到最小，并具有极好的谐振特性。

另外，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设备，它们都利用厚度延伸振动模式的三次谐波工作，具有大大地减小的尺寸，具有大的电容量，不受由电路板或其它元件产生的浮动电容，使不理想的不必要的寄生成份的产生有效地达到最小化。

本发明的一个较佳实施例提供了一种厚度延伸振动压电谐振器，谐振部分的两侧上具有振动衰减部分，安排得以厚度延伸振动模式的N高次谐波振动。厚度延伸振动压电谐振器包含压电体，第一和第二激励电极，它们被设置在压电体的一对主表面上，并安排得互相相对，其间设置有压电体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的内部，并且至少部分地与第一和第二激励电极相对，其间设置有压电层，谐振部分由第一和第二激励电极与内部电极沿谐振器的厚度方向重叠的谐振器部分确定，第一和第二激励电极沿大致上垂直于第一方向的方向延伸到压电体的侧面边缘及其附近，在确定为通过位于谐振部分的两侧上的振动衰减部分的方向的第一方向上，压电体的比值L/D在大约9.0到大约14.0的范围内，其中L表示压电体沿第一方向的长度，T表示其厚度，其中D＝T/N，N表示要利用的厚度延伸振动模式的高次谐波的次数。

上述厚度延伸振动压电谐振器最好包含压电体，设置在压电体的一对主表面上的第一和第二激励电极，以及一层确定的内部电极。相应地，与没有内部电极的传统的厚度延伸振动压电谐振器相比，电容量大大增加到对应于内部电极的程度，由此，大大减小了由厚度延伸振动压电谐振器所安装的电路板产生的浮动电容引起的有害影响。

另外，比值L/D最好在大约9.0到大约14.0的范围内。相应地，实现了谐振器或谐振设备的小型化，并通过在沿压电体第一方向的两端上支持压电体的侧面(它沿大致上垂直于产生厚度延伸振动的更高次谐波的振动方向延伸)，有效地抑制和减小了谐振频率和反谐振频率之间的寄生成份。

相应地，实现了一种能陷型厚度延伸振动压电谐振器，它利用厚度延伸振动模式的高次谐波工作，并具有极好的谐振特性。

另外，最好只沿第一方向，将振动衰减部分设置在谐振部分的两侧上。即，沿大致上垂直于第一方向的方向上不设置振动衰减部分。另外，比值L/D较好地是大约14或更高。由此，厚度延伸振动压电谐振器被显著小型化。

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，它是能陷型厚度延伸振动压电谐振器，谐振部分的两侧上具有振动衰减部分，并安排得以厚度延伸振动模式的三次谐波振动。谐振器最好包含压电体、设置在压电体的一对主表面上的第一和第二激励电极，并且它们互相相对，其间设置有压电体，第一和第二激励电极沿大致上垂直于第一方向的方向延伸到压电体的侧面边缘或其附近，在确定为通过位于谐振部分两侧上的振动衰减部分的方向的第一方向上，压电体具有的比值L/D在从大约9.0到大约14.0范围内，其中L表示沿着压电体的第一方向的长度，而T表示其厚度，其中D＝T/3。

上述厚度延伸振动压电谐振器最好包含压电体、设置在压电体的两侧上的第一和第二激励电极。比值L/D最好在大约9.0到大约14.0的范围内。相应地，由于比值L/D等于或小于大约14，故将振动衰减部分设置在谐振部分的两侧上，而不位于谐振部分沿大致上垂直于第一方向的两侧上，达到厚度延伸振动压电谐振器的小型化。

另外，由于比值L/D最好在大约9.0到大约14.0的范围内，故可以通过支持沿大致上垂直于通过位于压电体的第一方向的两个端面的第一方向的方向的两侧，有效的减小谐振频率和反谐振频率之间出现的寄生成份。结果，得到极好的谐振特性。

另外，可靠地提供了一种压电谐振器，它具有非常小的尺寸，具有极好的谐振特性，并利用厚度延伸振动模式的三次谐波工作。

在每一个上述厚度延伸振动压电谐振器中，压电体层可以位于压电体的两侧上，即，在压电体的厚度方向的两个外侧。在这种情况下，最好将第一和第二电极安排得确定内部激励电极。

根据上述安排，第一和第二激励电极确定了内部电极。另外，通过使用层叠陶瓷整体烧制技术，第一和第二激励电极可以形成得具有高精度，其中这种技术大大改进了谐振特性的精度，并增加了生产效率。

在上述每一个厚度延伸振动压电谐振器中，较好地，延长的带状压电体被用作压电体。

当将延长的带状的压电体用作压电体时，可以减小每一个压电谐振器沿宽度的尺寸。结果，进一步促进了厚度延伸振动压电谐振器的最小化。

本发明的另一个较佳实施例提供了一种压电谐振设备，它包含第一和第二罩子部件，安排得确定一个罩子，并且上述厚度延伸振动压电谐振器结合到第一罩子部件，以便提供允许谐振器自由而无阻尼振动的空间，第二罩子部件固定到第一罩子部件，以便覆盖被结合到第一罩子部件的厚度延伸振动压电谐振器。

根据上述安排，压电谐振装置包含上述的一个厚度延伸振动压电谐振器，它被放置在由第一和第二罩子部件确定的罩子中。另外，将厚度延伸振动压电谐振器结合到第一罩子部件，从而设置允许振动的空间，以允许谐振器自由而无阻尼的振动。由此，提供了一种压电谐振设备，它包含压电谐振器，该压电谐振器使不必要的寄生成份最小化，并达到极好的谐振特性。

较好地，第一罩子部件包含由介质基片和多个设置在介质基片上的电极确定的电容器基片，而压电谐振器电气连接到设置在电容器基片内的电容器。

根据上述安排，可以提供包含电容器型的压电振荡器，它包含压电谐振器和电容器的组合。

本发明的其它特点和优点将从下面参照附图对本发明的描述显而易见。

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纵向截面图；

图2描述了当在厚度延伸振动压电谐振中以厚度延伸振动模式激励二次谐波时振动的位移分布；

图3描述了引起寄生成份出现在厚度延伸振动压电谐振器中的谐振频率和反谐振频率之间的振动的位移分布；

图4是示出比值L/D与厚度延伸振动压电谐振器中的谐振频率和反谐振频率之间出现的寄生成份的强度之间的关系；

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是示出第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器修改例子的纵向透视图；

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向截面图；

图8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纵向截面图；

图9A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纵向截面图；

图9B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纵向截面图；

图10是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纵向截面图；

图11是示出根据本发明的较佳实施例的压电谐振装置的例子的分解透视图；

图12是示出由图11所示的压电谐振装置构成的电路的电路图；

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纵向透视图；

图14描述了当在第四较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器中激励厚度延伸振动模式的三次谐波时的位移分布；

图15描述了当在第四较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器中引起谐振频率和反谐振频率之间的寄生振动时位移分布；

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比值L/D与出现在谐振频率和反谐振频率之间的寄生成份(由相位值表示)之间的关系；

图17是示出第四较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的修改例子的截面图；

图18是示出包含第四较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的压电谐振装置的分解透视图；

图19是描述现有技术中厚度延伸振动压电谐振器的一个例子的分解透视图；

图20是图19所示的厚度延伸振动压电谐振器的截面图；及

图21是传统的厚度延伸振动压电谐振器的另一个例子的透视图。

图1A和1B分别是根据本发明的第一较佳实施例的能陷型厚度延伸振动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1较好地包含延长的带状压电体2。压电体2由诸如钛酸铅或其它适当材料的压电陶瓷制成，并沿厚度方向均匀极化。

将第一激励电极3设置在压电体的上侧上，而将第二激励电极4设置在其下侧上。激励电极3和4分别沿压电体2的上侧和下侧，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共同连接到设置在压电体2的端面2a上的终端电极5。

另外，终端电极5具有向内的凸出物5a，它向内地朝端面2b侧延伸，较好地，位于压电体2的中间高度处。

在压电体2的中间高度处，将内部电极6安排得与向内的凸出物5a相对，并和向内的凸出物5a在同一平面上。将内部电极6安排得延伸到压电体2的端面2b，并电气连接到设置在端面2b的终端电极7。

将终端电极7延伸到压电体2的上侧和下侧。

在本较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器中，第一和第二激励电极3和4与内部电极6沿厚度方向重叠的谐振器部分确定了谐振部分。另外，在压电体2中，在沿谐振部分的纵向的两侧上确定振动衰减部分。换句话说，在谐振部分的外侧上，只沿纵向，即第一方向设置振动衰减部分。第一和第二激励电极3、4沿大致上垂直于纵向的第一方向的方向，即压电体2的宽度方向延伸到侧面边缘。

但是，可以将第一和第二激励电极3和4安排得沿宽度方向不延伸到侧面边缘，而是延伸到压电体的侧面边缘的附近。即，可以将激励电极3和4安排得不达到压电体的宽度方向的侧面边缘，只要在压电体2宽度方向的谐振部分的外侧上不设置振动衰减部分就可。

在这个较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器中，比值L/D最好在大约9.0到大约14.0的范围内，其中L表示压电体2的第一方向的长度，T表示压电体2的厚度，其中D＝T/N，N表示要使用的厚度延伸振动模式的高次谐波的次数。

对于操作，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，强激励厚度延伸振动模式的二次谐波。由此，厚度延伸振动压电谐振器1用作可以利用厚度延伸振动模式的二次谐波工作的压电谐振器。

第一和第二激励电极3和4与内部电极6如此安排，从而它们通过压电体层，沿压电体2的纵向的大致中心部分重叠。相应地，产生能陷型压电谐振器，其中第一和第二激励电极3和4与内部电极6重叠的部分确定谐振部分，并且位于谐振部分沿纵向的两侧上的压电体确定了振动衰减部分。

第一和第二激励电极3和4与内部电极6只在谐振部分中的压电体2的整个宽度上延伸，并且除了谐振部分外，不需要形成得具有与压电体2相同的宽度。例如，激励电极3较好地沿谐振部分中压电体2的整个宽度延伸。即，位于谐振部分的端面2a侧上的激励电极3部分安排得具有类似的宽度，这是由于激励电极3部分单单用于将激励电极3电气连接到终端电极5。

在本较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器中，只将振动衰减部分设置在谐振部分沿压电体2的纵向的两侧上。在压电体2的宽度方向上不设置振动衰减部分。相应地，大大减小厚度延伸振动压电谐振器1的宽度。即，可靠地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安排，其中第一和第二激励电极3和4与内部电极6重叠，其间设置有压电体。相应地，本较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器与传统的没有内部电极的厚度延伸振动压电谐振器80相比，具有更高的电容量，并且消除了由电路板产生的浮动电容引起的影响。

另外，第一和第二激励电极3和4延伸到压电体2的宽度方向的两侧边缘，由此，增加电容量，并且由产生于电路基片侧上的浮动电容引起的影响得到大大抑制，并最小化。

另外，在本实施例的厚度延伸振动压电谐振器1中，如上所述，比值L/D最好在大约9.0到大约14.0的范围内。相应地，有效地抑制了不必要的寄生成份。这将参照图2到4描述。

本申请的申请人准备了具有不同尺寸的厚度延伸振动压电谐振器。发现在直到14的L/D的比值中，在谐振频率和反谐振频率之间产生寄生成份。相应地，确定了比值L/D最好在至少14，以抑制谐振频率和反谐振频率之间的寄生成份。

然后，研究当比值L/D具有直到14的值时，寄生成份是否可以得到抑制，以达到进一步的小型化。

相应地，厚度延伸振动压电谐振器的位移分布通过有限元法进行分析。图2示出二次谐波的厚度延伸振动的位移分布。图3示出引起上述寄生成份的振动的位移分布。如图3所示，在压电体2的两端的位移最大。

本申请的申请人发现，通过使用导电胶或其它适合的材料或结合方法，支持和固定沿大致上垂直于压电体2的纵向的每一个端面的厚度延伸振动方向的两侧中的至少一侧，可以得到极好的谐振特性而不受到侧电场的显著影响。申请人确认，寄生成份的抑制效应依赖于比值L/D。

制备具有不同L/D的厚度延伸振动压电谐振器1的例子。如上所述，每一个端面沿纵向(即，大致上垂直于厚度延伸振动方向的方向)的上侧和下侧，用导电胶固定下侧。测量谐振特性。然后，测量谐振特性的寄生成份的强度与比值L/D之间的关系。图4示出了结果。

在图4中表示为纵坐标的寄生成份相位值是出现在谐振频率和反谐振频率之间的寄生成份的最小相位值。图4中的实线表示当如上所述固定两个端面沿压电谐振器1的第一方向的下侧时得到的特性。实线C表示当在端面的内部位置支持压电谐振器1时得到的特性。

如图4所示，当通过两个端面沿压电谐振器1的纵向的下侧支持压电谐振器1时，比值L/D小于大约9.0，寄生成份在从L/D＝9.0开始的范围内迅速变大。相应地，即使比值L/D具有直到大约14.0的值，可以通过如上所述两个端面沿压电体2的纵向的上侧支持压电谐振器1，并将比值L/D设置为大约9.0或更高而达到极好的谐振特性。

由此，在厚度延伸振动压电谐振器1中，如果比值L/D是大约9.0到大约14.0，则可以通过使用上述支持方法得到极好的谐振特性。相应地，可以实现对能陷型厚度延伸振动压电谐振器1的小型化。

在厚度延伸振动压电谐振器1中，最好将朝内部电极6延伸的向内的凸出物5a设置在终端电极5上。但是，如图5A和5B所示，可以消除终端电极内部凸出物5a。

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11的透视图。在第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器11中，沿厚度方向均匀极化压电体2，并沿相反方向将电压施加到各层上。即，将两个压电体层并联。但是，根据本发明的较佳实施例，多个压电体层可以是串联型压电谐振器，它沿厚度方向交替反向极化。

第二较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器11是上述类型中的串联压电谐振器。

如图6所示的厚度延伸振动压电谐振器11包含延长的大致上矩形板带状压电体12。将第一激励电极13设置在压电体12的上侧上，而将第二激励电极14设置在其下侧上。第一激励电极13的背侧与第二激励电极14的前侧相对，其间设置有压电体12。另外，激励电极13和14在沿压电体12的纵向的大致中心部分相对。第一和第二激励电极13和14相对的谐振器的部分构成了谐振部分。

在这个较佳实施例中，分别将第一和第二激励电极13和14安排得延伸到压电体12的端面12a和12b。第一和第二激励电极13和14在除了谐振部分外的区域，可以不沿压电体12的整个宽度延伸。

由此，激励电极13和14延伸到其方向大致上垂直于压电体12的第一方向，即纵向方向的两侧边缘。换句话说，激励电极13和14沿压电体12的整个宽度延伸。

将内部电极16设置在压电体12内部中间高度处。设置内部电极16以极化压电体12。特别地，为了极化，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给激励电极13和14，从而压电层12c和12d沿厚度方向反向极化，如图6中的箭头所示。

为了工作，厚度延伸振动模式中的二次谐波TE₂可以通过在第一和第二激励电极13和14中间施加AC电压而激励，即不使用内部电极16。

仍然是在第二较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器11中，不将振动衰减部分沿压电体12的宽度方向设置在谐振部分的两侧上，而是沿压电体12的纵向设置在谐振部分的两侧上。由此，得到小型厚度延伸振动压电谐振器。另外，比值L/D最好设置在大约9.0到大约14.0的范围内，由此达到压电谐振器11的进一步小型化，并且谐振频率和反谐振频率之间不需要的寄生成份达到最小。

厚度延伸振动压电谐振器11包括内部电极16，并且激励电极13和14延伸到压电体12的宽度方向的两侧边缘，如第一较佳实施例所示。相应地，电容量大大增加。厚度延伸振动压电谐振器11构成得消除电路基片侧上的浮动电容的影响。

在第一和第二较佳实施例中，压电谐振器1和11可以利用厚度延伸振动模式的二次谐波工作。根据本发明的较佳实施例的压电谐振器可以利用除了厚度延伸振动模式的二次谐波外更高次的谐波工作。图7到9是描述压电谐振器的截面图，该图可以利用其它更高的谐波工作，以及相应于图2的示出第一较佳实施例的图。

图7示出了可以利用厚度延伸振动模式的三次谐波工作的并联型厚度延伸振动压电谐振器21。特别地，将两个内部电极22和23设置在压电体2的内部。可以通过将两个内部电极22和23设置在压电体2的内部，并沿箭头所指的方向均匀极化压电体2，提供可以利用厚度延伸振动模式的三次谐波工作的压电谐振器21。

图8所示的厚度延伸振动压电谐振器24是并联型压电谐振器，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。将三个内部电极25到27沿压电体2的厚度方向以大致上相同的距离设置，由此可以有效地激励厚度延伸振动模式的四次谐波。

图9A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，将两个内部电极29和30设置在压电体12的内部，从而将压电体12的内部分为三个压电体层12e到12g。通过内部电极29和30，执行极化，从而压电体12中相邻的压电体层沿厚度方向反向极化。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来激励厚度延伸振动模式的三次谐波。

类似地，图9B是串联型厚度延伸振动压电谐振器31，它可以利用厚度延伸振动模式的四次谐波工作。在压电体12中设置三个内部电极32到34。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反向极化。如图9B所示。

相应地，可以将串联型厚度延伸振动压电谐振器31用作一种压电谐振器，它可以通过由第一、第二激励电极13和14施加AC电压，利用厚度延伸振动模式的四次谐波工作。

在如图7到10所示的各个厚度延伸振动压电谐振器中，只在一个方向上，将振动衰减部分设置在谐振部分的两侧上，而在大致上垂直于第一方向的方向，第一和第二激励电极延伸到压电体的侧面边缘或附近。相应地，得到小型化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最好包含内部电极，故电容量大大增加，并防止谐振器受到由电路板产生的浮动电容引起的影响。

另外，在如图7到10所示的各个厚度延伸振动压电谐振器中，由于比值L/D最好在大约9.0到大约14.0的范围内，故可以有效地抑制出现在谐振频率和反谐振频率之间的寄生成份，如第一较佳实施例中所示。由此，可以达到极好的谐振特性。

另外，在本发明的较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器中，可以将压电体层提供到第一和第二激励电极的外侧上。在这种情况下，安排第一和第二激励电极分别确定内部激励电极。图10是截面图，示出如图1B所示的第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器1的修改例子。

在图10所示的厚度延伸振动压电谐振器1A中，将压电体层2A和2B分别设置在第一和第二激励电极3和4上。换句话说，最好将第一和第二激励电极3和4安排得确定安装在压电陶瓷中的内部电极以及内部电极6。另一方面，厚度延伸振动压电谐振器1A与第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器1相同。相应地，厚度延伸振动压电谐振器1A具有与第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器1相同的操作/工作效应。在这种情况下，压电体的厚度T由激励电极3和4之间的压电体层的厚度确定。

当压电体层2A和2B过大时，它们破坏谐振部分的振动。相应地，较好地，压电体层2A和2B是薄的。在某些情况下，当压电体层2A和2B薄时，大大改进了振动效率，而谐振部分的振动不受到破坏。

在这个修改例子的厚度延伸振动压电谐振器1A中，激励电极3和4安排得确定内部电极。相应地，可以通过已知的层叠陶瓷整体烧制技术容易地生产其中包含第一和第二激励电极3和4以及嵌入其中的内部电极6的压电体。另外，当使用层叠陶瓷整体烧制技术时，可以通过用导电胶印刷形成激励电极3和4。由此，可以高精度形成激励电极3和4，由此大大改进谐振特性。

第三较佳实施例与包含根据本发明的其它较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器的压电谐振设备有关。

如图11所示，在这个较佳实施例的压电谐振设备中，用导电胶42和43将第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器1固定到确定了第一罩子部件的电容器基片41。

电容器基片41由介质基片41a构成，介质基片41a由诸如介质陶瓷之类的材料或其它适当的材料制成。在介质基片41a的外侧上安排第一、第二和第三电极41b、41c和41d，以构成电容器。电极41b和41d在介质基片41a的上侧上延伸，并在其侧表面上延伸。通过导电胶42和43，将电极41b和41d电气连接到压电谐振器1。在这种情况下，用导电胶42和43固定压电谐振器1，以如此确定厚度延伸振动压电谐振器1和介质基片41a的上侧之间的空间，以避免振动的干扰。

另外，用导电胶42和43将压电体的端面2a和2b的下侧在下侧的长度方向上全部结合到电极41b和41d。相应地，当压电谐振器1工作时，有效地抑制了谐振频率和反谐振频率之间出现的寄生成份。

将电极41c连接得具有地电位。相应地，在本较佳实施例的压电谐振设备中，在电极41b、41c和41d之间确定如图12所示的电路。相应地，提供了包含一个压电谐振器和两个电容器的组合的压电振荡器。

将确定第二罩子部件的盖子44固定到电容器基片41的上侧。将盖子44固定到确定第一罩子部件的电容器基片41，以便通过使用绝缘胶封闭压电谐振器1。

第一和第二罩子部件不限于电容器基片41和盖子44。可以使用诸如具有适合于覆盖压电谐振器1的结构的外壳、顶盖或罩子之类的元件。

例如，可以如下地构成压电谐振设备。可以提供其上侧具有开口的大致上矩形的平行六面体的容器作为第一罩子部件。将压电谐振器1放置在第一罩子部件的开口中，用平的盖子封闭容器的开口，其中该盖子确定了第二罩子部件。

图13A和13B是透视图和纵向截面图，它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。

厚度延伸振动压电谐振器51包含延长的带状压电体52。压电体52最好由诸如钛酸铅类型陶瓷之类的压电陶瓷制成。

压电体52沿厚度方向均匀地极化。将第一激励电极53设置在压电体52的上侧上，而将第二激励电极54设置在其下侧上。

激励电极53在压电体52的上侧上从压电体52的一个端面52a朝另一个端面52b延伸，最好不达到端面52b。激励电极54在压电体52的下侧上从一个端面52b朝另一个端面52a延伸，最好不达到端面52a。

由此，激励电极53的背侧与激励电极54的前侧通过压电体52，在沿着压电体52的纵向的中心部分相对。

将激励电极53连接到在压电体52的端面52a上延伸并延伸到其下侧的终端电极55。

在工作中，通过将AC电压施加在第一和第二激励电极53和54之间，强烈地激励厚度延伸振动模式的三次谐波。由此，可以将厚度延伸振动压电谐振器51用作压电谐振器，这种压电谐振器可以利用三次谐波工作。

在这个较佳实施例中，第一和第二电极53和54沿压电体52的纵向的中心重叠，其间设置有压电层。相应地，第一和第二激励电极53和54相互重叠的谐振器部分确定能陷型谐振部分。用于谐振部分的振动的能量在位于谐振部分和端面52a和52b之间的压电体部分衰减。

换句话说，在谐振部分的两侧上，只将振动衰减部分沿压电体52的纵向(第一方向)设置。第一和第二激励电极沿大致上垂直于纵向的方向延伸到压电板的侧面边缘，由此，第一和第二激励电极延伸到侧面边缘，并沿纵向延长。

在这种情况下，需要第一和第二激励电极53和54只在谐振部分中的压电体52的整个宽度上延伸。不一定如此安排第一和第二激励电极53和54，从而除了谐振部分外具有相同宽度区域。例如，只需要激励电极53在谐振部分中的压电体52的整个宽度上延伸。在谐振部分的端面52a侧上的激励电极53的部分可以构成得具有更小的宽度，这是由于它只用于将激励电极连接到终端电极5。

在这个较佳实施例的2厚度延伸振动压电谐振器51中，比值L/D最好在大约9.0到大约14.0的范围内，其中D＝T/3，其中T是压电体的厚度，L是压电体52沿纵向(第一方向)的长度。即，由于如在第一较佳实施例中，比值L/D最好具有理想的范围，故可以使谐振频率和反谐振频率之间出现的不必要的寄生成份最小化。这将参照图14到16描述。

由此，当用厚度延伸振动模式的三次谐波激励厚度延伸振动压电谐振器51时，使用有限元法分析谐振频率和反谐振频率之间出现的寄生振动的位移分布。图14和15示出了分析的结果。如图15所示，当发生寄生振动时，在沿压电体52的纵向的两端位移变大。

申请人发现，可以通过支持在沿压电体52的纵向上的两端，使寄生成份最小化。特别地，申请人发现，可以通过支持沿大致上垂直于压电体52的端面52a和52b的侧面的厚度延伸振动方向的方向的两侧，即通过支持端面52a和52b的上侧或下侧，抑制寄生成份。

以上述方法保持厚度延伸振动压电谐振器51(改变其比值L/D)，并研究寄生成分的产生。图16示出结果。在图16中，出现在谐振频率和反谐振频率之间的寄生成份的强度由纵坐标表示。表示的值是所产生的寄生成份中最小的相位值。

图16中的实线E表示当如上所述地支持本较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器时得到的结果。实线F表示当不通过端面52a和52b的下侧，而通过在下侧的内侧上支持厚度延伸振动压电谐振器51时得到的结果。

通过对实线E和F的比较可见，当本较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器51由端面52a和52b的下侧支持时，在比值L/D至少是9.0时寄生成份为最小。

即，知道可以实现设备的小型化，并且可以通过将比值L/D设置在大约9.0到大约14.0的范围内得到极好的谐振特性，并且通过两侧，即端面52a和52b的上侧或下侧支持厚度延伸振动压电谐振器51，它们大致上垂直于厚度延伸振动方向。

在厚度延伸振动压电谐振器51中，比值L/D最好在从大约9.0到大约14.0的范围内。

此外，在厚度延伸振动压电谐振器51中，激励电极53和54可通过在压电体52的上侧和下侧上分别提供压电体的方式，采取内部激励电极的形式。图17示出这一改正例子。

在图17所示的改正例中，压电体层52A和52B安排在压电体52的厚度方向上的两侧，从而激励电极53和54起到内部激励电极的作用。这时，压电体的厚度T被确定为激励电极53和54之间压电体层的厚度。

另外，可以将厚度延伸振动压电谐振器51放置在由第一和第二罩子部件确定的罩子中，以提供压电谐振设备，如在第一较佳实施例的厚度延伸振动压电谐振器1中。即，如图18所示，可以通过使用厚度延伸振动压电谐振器51，替代如图11所示的压电谐振设备中的厚度延伸振动压电谐振器1，形成压电谐振设备。

虽然已经参照本发明的较佳实施例，具体地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的条件下可以有形式和细节上的上述和其它变化。

Claims (20)

1.一种压电谐振器，其特征在于包含：

压电体，包含多个压电层和多个侧面边缘；

第一和第二激励电极，设置在压电体的两个侧面，并且相对，其间设置有压电体；

限定压电体内部的内部电极的至少一层，安排得至少部分地与第一和第二激励电极相对，其间设置有压电层；

谐振部分；

一对设置在谐振部分的相对侧上的振动衰减部分；其中

所述谐振部分由压电体中第一和第二激励电极与内部电极沿其厚度方向重叠的部分确定，所述第一和第二激励电极安排得沿垂直于通过位于谐振部分的两侧上的一对振动衰减部分的方向的第一方向，延伸到压电体的边缘或其附近；并且

所述压电体具有在大约9.0到大约14.0的范围内的比值L/D，其中L表示压电体沿第一方向的长度，T表示压电体的厚度，并且D＝T/N，其中N表示厚度延伸振动模式高次谐波的次数。

2.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于压电谐振器构成得使用厚度延伸振动模式的N次高次谐波振动。

3.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于压电体具有大致上为矩形板的形状。

4.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于多个压电层的至少两层设置在压电体的外表面上，以便覆盖第一和第二激励电极，第一和第二激励电极安排得确定内部激励电极。

5.如权利要求1所述的压电谐振器，其特征在于压电体包含延长的带状压电体。

6.如权利要求1所述压电谐振器，其特征在于压电谐振器是能陷型谐振器。

7.一种压电谐振器，其特征在于包含：压电体，包含多个压电层与多个侧面边缘；

第一和第二激励电极，设置在压电体的两侧上，并相对，其间设置有压电体；

限定压电体内部的内部电极的至少一层，并安排得至少一部分与第一和第二激励电极相对，其间设置有压电层；

谐振部分；

一对振动衰减部分，设置在谐振部分的相对侧上；其中

所述谐振部分由压电体中第一和第二激励电极和内部电极沿其厚度方向重叠的部分确定，所述第一和第二激励激励电极安排得沿大致上垂直于通过位于谐振部分的两侧上的一对振动衰减部分的方向延伸到压电体的侧面边缘或其附近；并且

所述压电体安排得具有在大约9.0到大约14.0范围内的L/D比值，其中L表示沿压电体第一方向的长度，T表示其厚度，D＝T/3。

8.如权利要求7所述的压电谐振器，其特征在于压电谐振器构成得以厚度延伸振动模式的三次谐波振动。

9.如权利要求7所述的压电谐振器，其特征在于压电体具有大致上矩形板形状。

10.如权利要求7所述的压电谐振器，其特征在于将多个压电层中的至少两层设置在压电体的外表面上，以便覆盖第一和第二激励电极，并且第一和第二电极安排得确定内部激励电极。

11.如权利要求7所述的压电谐振器，其特征在于压电体包含延长的带状压电体。

12.如权利要求7所述的压电谐振器，其特征在于压电谐振器是能陷型谐振器。

13.一种压电谐振设备，其特征在于包含：

第一和第二罩子部件，安排得确以定罩子；

压电谐振器，结合到第一罩子部件，以便确定允许压电谐振器的自由振动的空间，压电谐振器包含：

压电体，包含多个压电层和多个侧面边缘；

第一和第二激励电极，设置在压电体的两侧上，并且相对，其间设置有压电体；

限定压电体内部的内部电极的至少一层，并安排得至少部分地与第一和第二激励电极相对，其间设置有压电层；

谐振部分；

一对振动衰减部分，设置在谐振部分的相对侧面上；其中

所述谐振部分由压电体中第一和第二激励电极与内部电极沿其厚度方向重叠的部分确定，所述第一和第二激励电极安排得沿大致上垂直于通过位于谐振部分的两侧上的一对振动衰减部分的方向延伸到压电体的侧面边缘或其附近；并且

所述压电体具有在大约9.0到大约14.0的范围内的L/D，其中L表示压电体的第一方向的长度，T表示压电体的厚度，并且D＝T/N，其中N表示厚度延伸振动模式的高次谐波的次级，其中

将第二罩子部件固定到第一罩子部件，以便覆盖结合到第一罩子部件的压电谐振器。

14.如权利要求13所述的压电谐振设备，其特征在于第一罩子部件包含其中设置有电容器的电容器基片，介质基片和设置在介质基片上的多个电极，压电谐振器电气连接到电容器基片中所设置的电容器。

15.如权利要求13所述的压电谐振设备，其特征在于压电谐振器构成得使用厚度延伸振动模式的N次高次谐波振动。

16.如权利要求13所示的压电谐振设备，其特征在于压电体具有大致上矩形板形状。

17.至少两层设置在压电体的外表面上，以便覆盖第一和第二激励电极，第一和第二电极安排得确定内部激励电极。

18.如权利要求13所述的压电谐振设备，其特征在于压电体包含延长的带状压电体。

19.如权利要求13所述的压电谐振设备，其特征在于压电谐振器是能陷型压电谐振器。

20.一种压电谐振设备，其特征在于包含：

第一和第二罩子部件，安排得以确定罩子；

压电谐振器，结合到第一罩子部件，以便确定允许压电谐振器自由振动的空间，压电谐振器包含：

包含多个压电层和多个侧面边缘的压电体；

第一和第二激励电极，设置在压电体的两侧上，并相对，其间设置有压电体；

限定压电体内部的内部电极的至少一层，并安排得至少一部分与第一和第二激励电极相对，其间设置有压电层；

谐振部分；

设置在谐振部分的相对侧面上的一对振动衰减部分；其中

所述谐振部分由压电体中第一和第二激励电极与内部电极沿其厚度方向重叠的部分确定，所述第一和第二激励电极安排得沿大致上垂直于通过位于谐振部分的两侧上的一对振动衰减部分的第一方向的方向延伸到压电体的侧面边缘或其附近；及

所述压电体安排得具有大约9.0到大约14.0的范围内的比值L/D，其中L表示压电体沿第一方向的长度，T表示其厚度，而D＝T/3；其中

将第二罩子部件固定到第一罩子部件，以便覆盖结合到第一罩子部件的压电谐振器。

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