[发明专利]压电谐振器以及使用它的电子元件

说明书

本发明涉及利用压电部件机械共振的压电谐振器，特别是涉及这样一种压电谐振器，它包含纵向基体部件、由极化压电部件构成并组成至少的基体部件一部分的激活区域以及提供于激活区域上的一对外部电极。本发明还涉及使用该压电谐振器的电子元件，例如振荡器、鉴频器和滤波器。

图40是普通压电谐振器的透视图。压电谐振器1包括例如从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的两个表面上形成有电极3。当信号在电极3之间输入时，电场沿厚度方向施加在压电基片2上并且压电基片2沿纵向振动。在图41中，示出了在从顶部看呈正方形的两个表面上形成有电极3的压电基片2的压电谐振器1。压电谐振器1的压电基片沿厚度方向极化。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在压电基片2上并且压电基片2以正方形振动模式(沿平面方向)振动。

由于从顶部看图40所示的压电谐振器压电基片呈矩形平板状，所以受强度的限制基片无法做得更薄。因此电极之间的距离无法做小，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。为了能通过将大量压电谐振器交替串联和并联在一起而构成梯状滤波器，串联共振器与并联共振器的电容比需要做得较大以加大衰减程度。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。

这种压电谐振器采用的是纵向模式中的第一阶共振。由于其结构上的特点，它在奇数阶谐振模式(例如第三、第五阶模式)和宽度模式中还产生较大的伪共振。为了抑制这些伪共振，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。这些措施都提升了制造成本。

在图41所示压电谐振器中，产生了诸如在平面方向上厚度模式和三重波模式中出现的较大伪共振。与采用纵向振动的压电谐振器相比，为了获得同样的共振频率，这样的压电谐振器需要较大尺寸，所以难以减小它的尺寸。当利用多个压电谐振器构成梯状滤波器时，为了提高串联共振器与并联共振器的电容比，串联的共振器要做得薄并且只在压电基片的一部分区域形成电极以使电容也同样地小。在这种情况下，由于只制备了电极的一部分，所以共振频率与反共振频率之间的频差ΔF以及电容都有所减小。并联共振器的ΔF也相应的需要做得较小。这样，压电基片的压电特性就不能充分利用，而滤波器的通过带宽就无法增加。

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机电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共振频率与反共振频率之间的频差ΔF较小。这带来的缺点是当非刚性频率共振器用作振荡器或滤波器时使用的频带宽较窄。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限制较多。

因此，本发明的主要目标是提供一种压电谐振器以及提供使用它的电子元件，这种压电谐振器具有较小的伪共振，共振频率与反共振频率之间的频差ΔF较大，电容和ΔF可调节，并且在性能设计上受到的限制较少。

通过提供上述类型的压电谐振器，本发明实现了前述目标的一个方面，所述压电谐振器特征在于：包含纵向基体部件，该基体部件包含：由压电层组成并且构成所述基体部件至少一部分的激活区域；一对设置在所述基体部件侧面的外部电极；多个设置在所述激活区域之间和/或外部的内部电极，其中所述内部电极垂直于所述基体部件的纵向并且与所述外部电极相连；所述基体部件包含这样一种结构，它由多层压电层与所述多个内部电极相叠而成，并且当交流电场沿所述基体部件纵向经所述多个内部电极施加于所述激活区域时激发纵向基本振动。

在上述压电谐振器中，所述的压电层可以沿着所述基体部件的纵向，在所述多个内部电极的两侧以相反方向被极化，并且所述多个内部电极中相邻的内部电极可以分别连接至所述的一对外部电极上。

在上述压电谐振器中，所述多个内部电极的每一个可以完全覆盖住垂直于所述基体部件纵向的截面，一对连接区域，其中交替出现的所述内部电极的露出部分可以分别被绝缘薄膜覆盖，并且可以在这对所述连接区域上提供一对外部电极从而使所述多个内部电极中相邻的内部电极分别与所述的这对外部电极相连。

在上述压电谐振器中，所述多个内部电极可以部分暴露在所述基体部件的侧面，并且所述多个内部电极中相邻的内部电极分别与所述的那对外部电极相连。

在上述压电谐振器中，可以在所述基体部件的其它部分包含不施加电场或不极化的非激活区域。

比较好的是所述非激活区域形成于所述激活区域的两端，并且所述激活区域占据所述基体部件50％以上的长度。