[发明专利]压电谐振器和使用它的电子元件

说明书

本发明涉及压电谐振器和使用它的电子元件，本发明尤其涉及一种利用压电件的机械谐振的压电谐振器和使用压电谐振器的电子元件，诸如振荡器、鉴频器以及滤波器。

图37是一种传统的压电谐振器的透视图。压电谐振器1包括例如从顶部看具有矩形板的形式的压电基片2。压电基片2沿厚度的方向极化。电极3形成在压电基片2的两个表面上。当把信号输入到电极3之间时，把电场沿厚度方向施加于压电基片2，压电基片2沿纵向振动。在图38中，示出一个在其从顶部看为正方形板形式的压电基片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。当把信号输入到压电谐振器1中的电极3之间时，把电场沿厚度方向施加于压电基片2，而压电基片2以方型振动模式振动。

这些压电谐振器是非加强(unsfiffened)类型的，其中振动方向不同于自极化方向和电场方向。这种非加强型压电谐振器的机电耦合系数低于加强型的压电谐振器的机电耦合系数，加强型的压电谐振器的振动方向，极化方向和施加的电场的方向相同。非加强型的压电谐振器的谐振频率和反谐振频率之间的频率差值ΔF相对较小。这导致一个缺点，当将非加强型的压电谐振器用作振荡器或滤波器时，使用的频带宽度较窄。因此，在这种压电谐振器和使用它的电子元件特性设计中的自由度较低。

图37中所示的压电谐振器利用纵向模式的一阶谐振。还会由于其结构而产生奇数阶谐波模式诸如三介和五介的模式和宽度模式的较大的寄生谐振。为了抑制这些寄生谐振，考虑对压电谐振器采取一些措施，诸如磨光、增加质量以及改变电极形状。这些措施增加了生产成本。

另外，在图37所示的压电谐振器中，由于从顶部看时压电基片为矩形板的形式，因为强度的限制基片不能做得更薄。因此，电极之间的距离不可能减小，而且端子之间的电容不能作得较大。这对获得和外部电路的阻抗匹配是非常不便的。为了通过串联交替地和并联连接多个压电谐振器而制得一个梯形滤波器，串联谐振器与并联谐振器的电容比值需做得较大，以增加除通带之外的区域的衰减。但是，由于压电谐振器有上述形状的限制，不能得到较大的衰减。

图38中所示的压电谐振器利用方型模式的一阶谐振。由于它的结构，很有可能产生诸如厚度模式的以及沿平面方向的三次-谐波模式等较大的寄生谐振。由于同利用纵向振动的压电谐振器相比，压电谐振器需要较大的尺寸以得到相同的谐振频率，因此减小压电谐振器的尺寸是困难的。当由多个的压电谐振器形成梯形滤波器时，为了增加串联谐振器与并联谐振器之间的电容比值，把串联谐振器做得较厚，并且把电极只形成在压电基片的一部分上，以使电容也较小。在这种情况下，由于只是部分地形成电极，谐振频率和反谐振频率之间的差值ΔF和电容较小。相应地并联谐振器要有较小的ΔF。结果，压电基片的压电现象未被有效地利用，而且滤波器的传输带宽不能增加。

具有较小寄生谐振和较大的谐振频率和反谐振频率之间的差值ΔF的压电谐振器已经在第8-110475号日本专利申请中考虑到。图39是具有这种叠层结构的压电谐振器的图。在图39所示的压电谐振器4中，交替地层叠多个压电晶体层6和多个的电极7被交替地叠合，以形成较窄的基件5，而多个的压电晶体层6沿基件的纵向极化。这种叠层的压电谐振器4是加强型的，而且具有压电层6，其中振动方向、极化方向以及施加电场的方向相同。因此，同振动方向不同于极化方向和电场方向的非加强型的压电谐振器相比，加强型的压电谐振器具有更大的机电耦合系数以及更大的谐振频率和反谐振频率之间的频率差值ΔF。另外，不同于基本振动模式的诸如宽度和厚度模式的振动不容易在有叠层结构的压电谐振器4中发生。