TW494625B - Piezoelectric resonator - Google Patents

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494625 A7 五、發明說明（/ ) [發明背景] 1. 發明領域 本發明關於壓電共振器，尤指主要用於振盪器等之〜 種壓電共振器。 2. 相關技術敘述 迄今爲止，作爲主要用於振盪器中之壓電共振H，已 提出了能量封閉（enclosing)型共振器並已投入實際健用， 該共振器利用壓電單片的縱向厚度模式基波、壓電簞片的 第三縱向厚度模式諧波、壓電單片的切變(shear)模式振動 、單石(monolithic)壓電體的縱向厚度模式諧波等。 然而，在利用縱向厚度模式基波的習兩共振器中，能 夠封閉能量的材料係受限，從而使用具有高熱阻的材料來 製造能量密封型共振器係相當困難。雖然習用的切變模式 共振器可使用具有高熱阻的材料，但所存在的問題是，在 製造高頻共振器期間因高音速而使控制變得複雜，同時難 於改善元件本身的機械可靠性。此外，此等具有大機鼙係 數的共振器所具有的另一個問題在於，難於把其用作具有 窄容許度的共振器。 利用壓電單片的第三縱向厚度模式的元件沒有此等問 題；然而’能量封閉型共振器的最佳電極直徑較大，此等 元件的缺點是在使元件本身的小型化方面。此外，元件摩 度係爲基波型元件厚度的三倍，從而也難以促進厚度的減 小。=用單石壓電體的縱向厚度模式諧波的共振器可使用 具有局熱阻的材料，同時能量封閉性共振器的最隹電極直 3 --------------裝—— (請先閱讀背面之注意事項寫本頁)

a^T --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度·中國國家標準x 297公爱） 494625 A7 B7 五、發明說明（i ) 徑類似於縱向厚度模式基波共振器，從而對小型化的限制 較少；然而，所存在的問題是，難於把其用作具有窄容許 度的共振器，歸因於其大的機電係數。如上所述，藉由習 用的技術，難於實現具有高熱阻和窄容許度的小型振盪器 Ο 此外，本案發明人所發明的第5-48377號日本尙未審 查專利申請公開案揭示一種壓電共振器，使用由一不具壓 電性的仲電層(paraelectric)及一壓電構成的二層所形成的 沉積材料。在此壓電共振器中，存在的問題是，由於在壓 電層與仲電層串聯的情況下加電場，所以壓電層不能有效 地振動，而且由於在等效電路中插入串聯的電容性部件， 所以共振器的特性大大改變。 [發明槪要] 是以，本發明的一個主要目的是提供一種壓電共振器 ，該共振器能實現具有高性能（具有高熱阻和窄容許度）的 小型振盪器。 依據本發明，提供了一種壓電共振器，包括：至少一 對振動電極；包括至少一個激勵層和至少一個非激勵層的 元件主體，所述至少一個激勵層夾在至少一對振動電極之 間且被電場激勵而振動，所述至少一個非激勵層不被激勵 振動，此壓電共振器激勵η次縱向厚度模式諧波(n係除了 1以外的整數），其中當以t來表示元件主體的厚度，以t/n 來近观表示單元層厚度時，激勵層的厚度將是單元層厚度 的整數倍，且至少一個非激勵層的厚度將是單元層厚度的 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項一^寫本頁) -- -_線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494625 A7 B7 五、發明說明（5 ) 整數倍。 在此種壓電共振器中，激勵層的單元層厚度係較佳爲 在0.7 t/n到1.2 t/n的範圍內，非激勵層的單元層厚度係較 佳爲在0.8 t/n到1.3 t/n的範圍內。 此外，可僅在非激勵層的一個主平面上形成振動電極 ，或者可在非激勵層的兩個主表面上形成處於相同電位的 振動電極。 再者，非激勵層可由非極化壓電陶瓷或介電陶瓷製成 〇 該種壓電共振器還可包括：在元件主體的表面上形成 的第一和第二端面電極；電氣連接到第一端面電極的假 (spurious)信號回應抑制電極，其中假信號回應抑制電極是 形成爲，從而沿著與激勵層和非激勵層的沉積方向垂直的 方向，該假信號回應抑制電極至連到另一端處的第二端面 的振動電極的一端具有一恒定間隙。 較佳而言，介於該間隙與單元層厚度之比，即間隙/單 元層厚度，係在1.0到3.0的範圍內。 藉著在把激勵層相夾形成的振動電極之間加上一電場 ，把激勵層激勵到沿縱向厚度模式振動。此時，由於未把 電場加到非激勵層，或由於非激勵層是由即使在被加上電 場時也不能受激的材料製成，故非激勵層不能受激振動； 然而’藉著激勵層的振動把一駐波傳送到非激勵層，從而 整體戒爲一種利用較高次縱向厚度模式諧波的壓電共振器 。即，當以t來表示元件主體的厚度，以t/ll來近似表示單 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) i裝 -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494625 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（A ) 元層厚度，則藉著將一激勵層和至少一個非激勵層的厚度 與單元層厚度t/n的整數倍相乘，可獲得一整體地利用n 次縱向厚度諧波的壓電共振器。 該種壓電共振器可使用具有高熱阻的材料，而且可減 小機電係數的値，從而將成爲具有窄容許度的共振器。 在該種壓電共振器中，當激勵層的單元層厚度在〇 7 t/n到1.2 t/n的範圍內，且非激勵層的單元層厚度在〇·8 t/n 到1·3 t/n的範圍內時，可獲得具有優良特性的壓電共振器 〇 可如此形成非激勵層，從而藉著使其不被振動電極夾 住而使得不能對其加上電場。 此外，藉著使用非極化壓電陶瓷或介電陶瓷，非激勵 層即使在加上電場時也不受激。當然，在此情況下，可如 此放置電極，從而不能把電場加到非激勵層。 再者，藉著形成假信號回應抑制電極，可抑制除想要 模式以外的任何模式的振動。 當間隙/單元層厚度的比値在1·〇到3.0範圍內時，此 等效果將變得明顯。 從以下對依據本發明的實施例的詳細描述並結合附圖 ，將使本發明的此等和其他目的、特徵和優點變得更加明 顯。 [圖式簡單說明] 斕1係顯示依據本發明之壓電共振器的一個例子之示 意圖； 6 (請先閱讀背面之注意事項3寫本頁) 裝 訂： i線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 494625 A7 B7 五、發明說明（女） 圖2係顯示依據本發明之壓電共振器的另一個例子之 示意圖； 圖3係顯示依據本發明之壓電共振器的又一個例子之 示意圖； 圖4係顯示依據本發明之壓電共振器的再一個例子之 示意圖； 圖5係顯示依據本發明之壓電共振器的另一個例子之 示意圖； 圖6係顯示依據本發明之壓電共振器中之激勵層和非 激勵層的厚度變化狀態之示意圖； 圖7係顯示其中形成假信號回應抑制電極之壓電共振 器的一個例子之示意圖； 圖8係顯示其中形成假信號回應抑制電極之壓電共振 器的另一個例子之示意圖； 圖9係顯示其中形成假信號回應抑制電極之壓電共振 器的又一個例子之示意圖； 圖10係顯示製造圖1所示壓電共振器的部分製程之 示意圖； 圖11係顯示在圖10所示製程中所產生的燒結體之示 意圖； 圖12係顯示作爲對照樣本的習用壓電共振器之示意 圖； •圖13係顯示圖1所示依據本發明之壓電共振器與圖 12所示習用壓電共振器的阻抗頻率特性曲線圖； 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) · •線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494625 A7 B7 五、發明說明（) 圖14係顯示用作圖2所示壓電共振器之對照例子的 習用壓電共振器之示意圖； 圖15係顯示圖2所示依據本發明之壓電共振器與圖 14所示習用壓電共振器的阻抗頻率特性曲線圖； 圖16係顯示介於圖6所示壓電共振器的非激勵層厚 度與値emax之間關係的曲線圖； 圖17係顯示有關圖7所示壓電共振器中所激勵的基 波、二次諧波和三次諧波的値Esd/D與値0max之間關係的曲 線圖， 圖18係顯示出圖7所示壓電共振器的値dF/Fa與値 Esd/D之間關係的曲線圖；以及 圖19係顯示依據本發明之壓電共振器中之振動電極 形狀改變的一個例子之示意圖。 [元件符號說明] 10壓電共振器 12元件主體 14、14a、14b 激勵層 16、16a、16b非激勵層 18、20振動電極 22、24端面電極 30、32、34、36、38、40、42 振動電極 44、44a、44b假信號回應抑制電極 •50片 52印刷電極圖案 8 ---------------- (請先閱讀背面之注意事項Hi寫本頁) · -線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 494625 A7 B7 五、發明說明（Ί ) 54板 56電極 58燒結體 60電極 62、64激勵層 66、68、70 電極 72、74、76激勵層 78、80、82、84 電極 [較佳實施例詳細說明] 圖1是示出依據本發明的壓電共振器的一個例子。壓 電共振器10包括元件主體12，其包括激勵層14和非激勵 層16。非激勵層16表示在把一電場加到壓電共振器10時 不會受激振動的所述層。此時激勵層Η沿厚度方向極化。 如此形成元件主體12，從而激勵層14與非激勵層16具有 相同的厚度。即，當以t來表示元件主體12的厚度時，各 激勵層14和非激勵層16的厚度係t/2。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在激勵層14的兩個表面上形成振動電極18和20。振 動電極18在激勵層14的頂面形成，而振動電極20在激勵 層與非激勵層16之間形成。從激勵層14的一段向其中心 部分形成一振動電極18，而從該激勵層14的另一端向其 中心部分形成另一振動電極20。在激勵層14的中心部分 ，這兩個振動電極18和20相對。在元件主體12的兩個端 面時％還形成端面電極22和24。一端面電極22係連接到 位於激勵層14頂面上的振動電極18，而另一端面電極24 9 本紙ίΛΚ度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱) ' 494625 Α7 五、發明說明（义） 係連接到位於激勵層14與非激勵層16之間的振動電極20 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在壓電共振器10中，藉著把一信號加到端面電極22 和24，沿激勵層14的厚度方向在振動電極18和20之間. 施加了一個電場。從而，激勵層14被激勵而沿縱向厚度模 式振動。此時，對非激勵層16未施加電場，從而非激勵層 16不受激振動。然而，由於激勵層14被激勵而沿縱向厚 度模式振動，所以一駐波被傳送到非激勵層16 ’從而整體 成爲利用較高次縱向厚度模式諧波的壓電共振器。圖1所 示的壓電共振器10是藉著沉積具有相同厚度的激勵層14 和非激勵層I6來形成的，從而其是一個利用二次縱向厚度 模式諧波的壓電共振器。在這種結構的壓電共振器10中’ 振動電極1S與20僅在激勵層14的中心部分處相對’從而 在其中形成一能量封閉區，從而形成一能量封閉型壓電共 振器。 壓電共振器10可把具有高熱阻的材料用作激勵層14 的材料，並可減小機電係數的値，從而其將成爲具有窄容 許度的共振器。此外，藉著在激勵層I4的兩個表面上形$ 振動電極和20，可僅把電場加到激勵層I4，從而聽電 共振器10可被有效地激勵，從而沿縱向厚度模式振動: 外，在一等效電路中，、不插入與激勵層Μ串聯的電容& 件，所以可獲得穩定的共振器特性。 $ 飞口圖2所示，壓電共振器10還可以是利用= 入縱向 厚度模式諧波的壓電共振器10,其使用包括藉著沉 (請先閱讀背面之注意事項^^寫本頁) pt 裝 訂， 丨線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 494625 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（？） 激勵層14a和14b以及一非激勵層16而形成的元件主體 12的壓電共振器。在壓電共振器10中，在激勵層14a和 14b的兩側上形成的振動電極30和32連到端面電極22。 在兩個激勵層14a和14b之間形成的另一振動電極34連到 端面電極24。此外，在非激勵層16的外表面上未形成振 動電極，從而不能把電場加到所形成的非激勵層16上。當 以t來表示元件主體12的厚度時，激勵層14a和14b以及 非激勵層16的厚度分別係t/3。 在此壓電共振器10中，把電場加到激勵層14a和14b ，繼而激勵這兩個激勵層以縱向厚度模式振動。此時，還 把一駐波傳送到非激勵層16，從而整體成爲利用三次縱向 厚度模式諧波的壓電共振器。 再者，如圖3所示，可使用此元件主體π，其是由兩 側上分別形成非激勵層16a和16b的激勵層η形成的。在 此情況下，當以t來表示元件主體的厚度時，所形成的激 勵層14的厚度爲t/3，而這兩個非激勵層16a和16b中每 一層的厚度A爲t/3。在激勵層14中心的兩側上，如此形 成振動電極18和20，從而這兩個電極分別連到端面電極 22和24。此外，在此壓電共振器1〇中，把一電場加到激 勵層14，繼而激勵激勵層14以縱向厚度模式振動，一駐 波被傳送到在激勵層14的兩側上形成的非激勵層16a和 16b ’從而整體成爲利用三次縱向厚度模式諧波的壓電共振 器。· 甚者，如圖4所示，在使用藉著沉積激勵層14和非 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) rl裝 訂- -線' 494625 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（/。） 激勵層16而形成的元件主體12的壓電共振器1〇中，當以 t來表示元件主體12的厚度時，激勵層14的厚度可以是 t/3，而非激勵層16的厚度T2可以是2 t/3。在此情況下， 當把一電場加到激勵層14時，激勵層14被激勵而以縱向 厚度模式振動，一駐波被傳送到兩倍於激勵層14厚度的非 激勵層16，從而整體成爲利用三次縱向厚度模式諧波的壓 電共振器。 此外，如圖5所示，壓電共振器10可使用此元件主 體12，在該元件主體12的中心處形成了兩側上形成有激 勵層14a和14b的非激勵層16。在此壓電共振器10中， 當以t來表示元件主體12的厚度時，所形成的激勵層Ha 和14b各自的厚度爲t/4，所形成的非激勵層16的厚度τ2 爲t/2。在激勵層14a的兩側上形成振動電極36和38，而 在激勵層14b的兩側上形成振動電極40和42。在元件主 體12的外表面上形成的振動電極36和42連到端面電極 22，而在元件主體12的內表面上形成的振動電極38和40 連到端面電極24。 在此壓電共振器10中，把一電場加到位於元件主體 12兩側的激勵層14a和14b，繼而這兩層被激勵而以縱向 厚度模式振動。然而，由於位於中心非激勵層16兩側的振 動電極38和40連到同一端面電極24，所以不把一電場加 到非激勵層16，從而該層不受激振動。把一駐波傳送到厚 度爲每一激勵層14a和14b的厚度的兩倍的中心非激勵層 16，從而整體成爲利用四次縱向厚度模式諧波的壓電共振 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝 . -_線· 尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 2听公釐) 494625 A7 —______ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（|| ) 器。 如上所述，當以t來表示元件主體12的厚度，且以 t/n來表示單元層的厚度時，藉著把一激勵層與一非激勵層 的厚度乘以t/n的整數倍，可獲得一整體地利用n次縱向 厚度模式諧波的壓電共振器。此外，在每個上述的壓電共 振器10中，形成具有不加電場結構的非激勵層；然而，雖 然在加電場的結構中，但非激勵層可藉著由非極化壓電陶 瓷或介電陶瓷形成而獲得。 此外，當以t來表示元件主體12的厚度時，激勵層和 非激勵層的厚度不必精確地等於t/n。例如，如圖6所示， 在利用一次縱向厚度諧波的壓電共振器10中，激勵層14 的厚度可大於非激勵層16的厚度T2。相反，激勵層14的 厚度可小於非激勵層16的厚度Τ2。從實驗結果可以理解 ，如果以t來表示元件主體12的厚度，則在激勵層14的 厚度在0·7 t/η-Ι到I·2 t/n的範圍內且非激勵層16的厚度 在0.8 t/n-l到I·3 t/n的範圍內時，可獲得具有優良特性的 壓電共振器。 再者’如圖7所示’藉著形成假觸回細制電極可 抑制亂真輸itB ◊在JS電;共振器ίο中，在非激勵層16的外 表面上形成假信號回應抑制電極44，從而該電極連到端面 電極22。沿與激勵層14和非激勵層16的沉積方向垂直的 方向开>成假is號回應抑制沉積44，且該電極與連到端面電 極24的內部振動電極20隔開。這樣，藉著形成假信號回 應抑制電極44，可抑制亂真輸出。依據實驗結果可理解， 13 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁)

I I 訂： ,線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 494625 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（a) 當Esd/D的値在1.0到3·0的範圍內時這種效果是顯著的， 其中Esd代表振動電極20與假信號回應抑制電極44之間 的間隙，D係表示元件主體12的厚度t的1/2的單元層厚 度。 由於圖7所示的壓電共振器10係利用二次縱向厚度 模式諧波的壓電共振器，所以D爲元件主體12的厚度t的 1/2。一般，當壓電共振器是利用η次縱向厚度模式諧波的 壓電共振器，當以t來表示元件主體12的厚度時，D係 t/D所表示的單元層厚度。當間隙Esd與單元層厚度D之比 在1.0到3.0的範圍內時，假信號抑制效果變得顯著起來 〇 如圖8所示，在利用二次縱向厚度模式諧波的壓電共 振器1〇中形成了假信號回應抑制電極44,所以壓電共振 器10還可以是振動電極18和20以及假信號回應抑制電極 44不暴露在元件主體12的表面外壓電共振器。此外，如 圖9所示，可在非激勵層16的厚度爲激勵層14厚度的兩 倍之利用三次縱向厚度模式諧波的壓電共振器上形成假信 號回應抑制電極。在圖9所示的壓電共振器10中，在非激 勵層16的厚度方向的中間部分中形成假信號回應抑制電極 44a，在非激勵層16的表面上形成另一假信號回應抑制電 極44b。在假信號回應抑制電極44a與內部振動電極20之 間形成間隙Esd，而在假信號回應抑制電極44b與外部振動 電極M8之間形成間隙Esd。這樣，藉著形成假信號回應抑 制電極44，不僅可抑制利用二次縱向厚度模式諧波的壓電 14 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) — 訂- -丨線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 494625 A7 B7 五、發明說明（B) 共振器也可抑制利用η次縱向厚度模式諧波的壓電共振器 中的亂真輸出。 [例子] (例1) 首先，製備氧化鉛、二氧化鈦、氧化鑭（lanthaii)和碳 酸錳，從而 Pb:La:Ti:Mii之間的摩爾比將係 0·865:0·090:1·000:0·020 ;在球磨機中把其與水和部分穩定 化的氧化锆構成的硏磨介質攪拌混合約1〇小時；在脫水 後，在800到1000°C的溫度下在大氣壓中把混合物煆燒二 小時。藉著以把10克還原的粘合劑固體、30克水以及適 當數量的可塑劑加到1〇〇克的煆燒過材料中的比例把醋酸 乙烯酯粘合劑混合入所獲得的煆燒過材料，而產生用於形 成板材(sheet)的漿料(slurry)。 藉著漿料的刮刀法形成厚度近似於50μιη的板；把所 形成的板切割成20mmx30mm的尺寸；如圖10所示，以平 行線的方式在片50的一部分上絲網印刷電極圖案52 ;所 使用的網孔(screen mesh)係#400 ;電極材料係鉑；印刷所 用的糊係包括50到70wt%|自的銷與淸漆(varnish)的混合物 ;如圖10所示，把其上未形成電極圖案的板54置於其上 形成電極圖案52的板50的兩個表面時，從而在1〇〇到 200MPa的壓力下加壓；在1200°C下把所獲得的加壓產品 燒製約二小時，從而獲得其內部形成電極56的燒結體58 〇 在所獲得的燒結體58的整個兩個表面上，藉著汽相 15 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱^~" --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) · •線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494625 A7 B7 五、發明說明（从） 沉積形成銀電極；然後在100到150°C的溫度下，在油中 藉著加到5到10MV/m的電場使燒結體58極化；然後，在 把樣品在空氣中在1〇〇到250°C的溫度下保持一小時後， 藉著蝕刻對汽相沉積的銀電極進行構圖；如此形成如圖Π 所示的經構圖的銀電極60,從而此等電極相互平行且與燒 結體內形成的電極部分相對；如圖Π的虛線所示，如此切 割燒結體，從而在相對的端面上暴露出在燒結體內形成的 電極56與在燒結體的表面上形成的電極60，從而獲得其 上形成了電極18和20的元件主體12 ;在元件主體12的 側面上，形成的端面電極22和24連到相對端面上所暴露 的電極18和20 ;以此方式，產生了圖1所示的壓電共振 器。 對於獲得的壓電共振器10，測量阻抗的頻率特性。作 爲一個對照例子，測量圖12所示其上形成電極66、68、 70和分別相對的兩個激勵層62和64的習用壓電共振器的 阻抗的頻率特性。獲得的結果如圖13所示。從圖13可以 理解，在依據本發明的壓電共振器10中，與習用的壓電共 振器相比，獲得的共振特性具有較窄的帶寬。此外，依據 本實施例的壓電共振器10激勵二次縱向厚度模式諧波(例 2) 如圖2所示，產生壓電共振器1〇，其包括兩個激勵層 以及一個非激勵層並激勵三次縱向厚度模式諧波。對於獲 得的TS電共振器10，測量阻抗的頻率特性。作爲一個對照 例子，測量圖14所示其上形成電極78、80、82和84以及 16 --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) ·. -丨線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494625 A7 B7 五、發明說明（π ) 分別相對的三個激勵層72、74和76的習用壓電共振器的 阻抗的頻率特性。獲得的結果如圖15所示。從圖15可理 解，在依據本發明的壓電共振器1〇中，與習用的壓電共振 器相比，獲得的共振特性具有較窄的帶寬。 (例3) 如圖6所示，藉著改變激勵層14和非激勵層16的厚 度形成了利用二次縱向厚度模式諧波的壓電共振器10。@ 後，測量非激勵層16的厚度乃與壓電共振器10的相位特 性的最大値emax之間的關係，其結果如圖16所示。從圖 16可理解，如果以t來表示元件主體12的厚度，且D-t/2 ，則當I在0.8D到1.3D的範圍內即激勵層14的厚度在 0.7D到1.2D的範圍內時，0max的値較大，從而指示特性優 良。 (例4) 如圖7所示，形成包括假信號回應抑制電極44並利 用二次縱向厚度模式諧波的壓電共振器10。此外，在圖7 所示的壓電共振器10中，元件主體12的厚度 t=0.245mm，兀件主體12的長度爲L=2.2mm，振動電極18 和20的長度分別爲：Ein=1.35mm，Eout=1.35mm。然後， 測量間隙Esd與單元層厚度D的比値Esd/D與値emax之間的 關係，其結果如圖17所示。在圖17中，示出壓電共振器 10所激勵的二次諧波、基波(其是一個假信號)以及三次諧 波的値emax。從圖17可理解，當値Esd/D等於或小於3.0 時，基波(其是—個假信號)與三次諧波的値θ_較小，二次 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 言

494625 A7 B7 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、發明說明（α) 諧波的値Gmax較大。 再者，在圖7所示的壓電共振器10中，測量相對帶 寬dF/Fa與Esd/D之間的關係，其結果如圖18所示。從圖 18可理解，當Esd/D等於或大於1.〇時，獲得窄的帶寬區 。在這種壓電共振器10中，想要窄的帶寬區，從而Esd/D 最好大於或大於1·〇。相應地，從圖17和18 ，Esd/D最 好在1.0到3.0的範圍內。 如上所述，依據本發明的壓電共振器10可激勵任何 次的縱向厚度模式諧波。作爲用於形成能量封閉區的振動 電極18和20的形狀，其可以是圖19所示的圓形、橢圓形 或把此等形狀中的任一個與矩形相連接的形狀。 作爲激勵層I4的材料，只要其是壓電體，任何材料 都可使用；發明人確認，即使在泊松比等於或大於1/3或 小於1/3，都可實現能量封閉。作爲整體燒結結構的激勵靥 的材料，一般使用陶瓷材料。作爲此等材料，可適用鈦酸 鉛、锆鈦酸鉛、鈦酸鋇、鎢青銅、燒綠石及諸如鉍層化合 物等層化合物。可藉著使用接合或粘接技術等把單晶壓電 材料與任意非激勵層集成來實現類似的效果。 此外，激勵層I4與非激勵層16的材料可以爲相同或 不同。當其相同時，由於不存在熱膨脹率的差別，所以即 使在溫度變化時也不會產生任何內部應力，導致壓電共振 器的高度可靠性。當其不同時，可進行共振頻率的溫度特 性的修正及共振器的Q値的控制。這樣，藉著適當地選擇 激勵層14和非激勵層16的材料，可實現各自特性。此外 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 2清先閱讀背面之注音？事項^^寫本頁〕 裝 •線· 494625 A7 _B7_ 五、發明說明（Π ) ，非激勵層16可具有或者沒有壓電性，只要其不會被加到 壓電共振器10的電場所激勵。 依據本發明，可獲得一種壓電共振器，其能實現具有 高熱阻及窄容許度的高性能小型振盪器。 在此壓電共振器中，藉著形成假信號回應抑制電極， 可獲得具有小的假信號回應的壓電共振器。 ---------------- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 丨線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 494625 ^_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 1. 一種壓電共振器，包括： 至少一對振動電極；及 一個元件主體，包括至少一個激勵層和至少一個非激 勵層，該至少一個激勵層係夾在該至少一對振動電極之間 且被電場所激勵而振動，該至少一個非激勵層不被激勵振 動，該壓電共振器激勵η次縱向厚度模式諧波，η係除了 1 以外的整數， 其中當以t來表示元件主體的厚度並以t/n來近似表 示單元層厚度時，該激勵層的厚度將是單元層厚度的整數 倍，且該至少一個非激勵層的厚度將是單元層厚度的整數 2. 如申請專利範圍第1項所述之壓電共振器，其中該 激勵層的單元層厚度係在0.7 t/n到1.2 t/n的範圍內，而該 非激勵層的單元層厚度係在0.8 t/n到1.3 t/n的範圍內。 3. 如申請專利範圍第1項所述之壓電共振器，其中該 等振動電極係僅形成在非激勵層的一個主平面上，或者處 於相同電位的該等振動電極係形成在非激勵層的兩個主表 面上。 4. 如申請專利範圍第1項所述之壓電共振器，其中該 非激勵層係由非極化之壓電陶瓷或介電陶瓷所製成。 5. 如申請專利範圍第1到4項中任一項所述之壓電共 振器，尙包括： 第一和第二端面電極，形成在元件主體的表面上； 一假信號回應抑制電極，電氣連接到第一端面電極， 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 494625 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 其中該假信號回應抑制電極係形成爲，具有至以另一 端連接到第二端面者之振動電極的一端之一恒定間隙，以 正交於激勵層和非激勵層的沉積方向之方向。 6.如申請專利範圍第5項所述之壓電共振器，其中介 於該間隙與單元層厚度之間的比値，即間隙/單元層厚度， 係在1·〇到3.0的範圍內。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）