專利名稱：壓電諧振器和使用該壓電諧振器的電子部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電諧振器和利用這種壓電諧振器的電子部件，尤其涉及一種包含壓電諧振元件的壓電諧振器，這種壓電諧振元件利用縱向振動(dòng)模式并具有安裝表面，也涉及一種使用這種諸如振蕩器、鑒相器和濾波器等的電子部件。
圖34為傳統(tǒng)壓電諧振器的一個(gè)例子的透視圖。該壓電諧振器1包括矩形壓電體2，在壓電體2的兩相對(duì)側(cè)面上形成電極3a和3b。壓電體2設(shè)置在兩電極3a和3b之間，并且，如圖34箭頭所示，以垂直于電極3a和3b的主表面的方向極化。在這種壓電諧振器1中，當(dāng)在兩電極3a和3b之間加上激勵(lì)信號(hào)時(shí)，將產(chǎn)生縱向振動(dòng)。
圖35示出了使用這種壓電諧振器1的電子部件的一個(gè)例子。該電子部件4包括一基片5。基片5由絕緣材料制成。在基片5上形成引導(dǎo)電極6a和6b。在一個(gè)引導(dǎo)電極6a上，設(shè)置有例如由導(dǎo)電材料制成的支撐件7。支撐件7例如由環(huán)氧基導(dǎo)電樹脂制成，其硬度為50或更高，單位由JIS-A標(biāo)準(zhǔn)定義，其彈性模數(shù)為10MPa或更大。壓電諧振器1固定到支撐件7的上表面。一個(gè)電極3a連接到支撐件7上，另一個(gè)電極3b通過引線8連接到圖形電極6b上。
以如上方式構(gòu)成的電子部件4可用于例如諧振器，當(dāng)在電極3a和3b之間加上激勵(lì)信號(hào)時(shí)，在壓電諧振器1中產(chǎn)生縱向振動(dòng)。這種響應(yīng)于所加的信號(hào)產(chǎn)生縱向振動(dòng)的特性使它可以把電子部件1用作諧振器或鑒相器。
在上述壓電諧振器由支撐件支持的結(jié)構(gòu)中，支撐件使振動(dòng)從壓電諧振器漏出，振動(dòng)的漏出可以在性能上產(chǎn)生諸如波紋等異常。而且，需要支撐件具有高精度的表面，以把壓電諧振器置于其上而不發(fā)生傾斜，傾斜將使壓電諧振器與基片接觸，影響諧振器的振動(dòng)。為了避免這種影響，要求壓電諧振器堅(jiān)固穩(wěn)定地安裝到基片上，例如，把壓電諧振器的兩端通過諸如樹脂等粘接劑粘接到基片上。然而，如果把壓電諧振器粘接到支撐件上，則粘接劑和支撐件將起到振動(dòng)負(fù)荷的作用。這意味著，當(dāng)把壓電諧振器粘接到支撐件上時(shí)，諸如機(jī)械質(zhì)量系數(shù)Qm或諧振頻率等性能將發(fā)生變化。為了補(bǔ)償這種性能的變化，需要在把壓電諧振器安裝到基片上之后進(jìn)行調(diào)整。在傳統(tǒng)的技術(shù)中，如上所述，壓電諧振器安裝成穩(wěn)固地得到支持，并在安裝過程之后調(diào)整性能。因此，傳統(tǒng)技術(shù)的缺點(diǎn)是這一過程比較復(fù)雜。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種壓電諧振器，它可以安裝到基片等上，而其性能沒有顯著的改變，還提供一種小體積的具有可靠性能的電子部件，它易于生產(chǎn)。
本發(fā)明提供一種上述類型的壓電諧振器，其特征在于，在所述壓電諧振元件的安裝面上設(shè)置樹脂材料，所述樹脂材料的硬度為0～50，其單位由JIS-A標(biāo)準(zhǔn)定義，和/或其彈性模數(shù)為01.至10Mpa。
在這種壓電諧振器中，所述壓電諧振器可以為縱向的，所述樹脂材料最好至少位于所述壓電諧振元件的縱向的中心。
較佳地，壓電諧振元件包含一對(duì)外電極，一對(duì)導(dǎo)電樹脂材料分別連接到所述壓電諧振元件縱向中心的所述一對(duì)外電極上。
在上述壓電諧振器中，所述一對(duì)外電極的每個(gè)電極可以為平面形，所述壓電諧振元件可以包含所述一對(duì)外電極和設(shè)置在所述外電極之間的壓電體，所述壓電體能垂直于所述外電極平面的方向極化。
在上述壓電諧振器中，所述壓電諧振元件可以包含縱向的主體，所述主體至少包含兩個(gè)垂直于所述縱向的平面形內(nèi)電極和設(shè)置在所述內(nèi)電極之間的壓電體，所述壓電體能以沿所述主體的縱向方向極化，所述一對(duì)內(nèi)電極分別連接到所述一對(duì)外電極上。
樹脂材料的熱膨脹系數(shù)較佳地基本上等于導(dǎo)電樹脂材料的熱膨脹系數(shù)。
在上述壓電諧振器中，所述壓電諧振元件可以包含縱向的主體和設(shè)置在所述主體的安裝面上或以暴露在安裝面上的方式安裝的一對(duì)外電極，一對(duì)所述樹脂材料可以是導(dǎo)電的，設(shè)置在所述主體的安裝面上，分別電連接到所述一對(duì)外電極上。
樹脂材料較佳地位于安裝面上所述壓電諧振元件的縱向中心。
所述一對(duì)外電極的每個(gè)電極可以是平面形的，所述壓電諧振元件可以包含所述一對(duì)外電極和設(shè)置在所述外電極之間的壓電體，所述壓電體能以垂直于所述外電極平面的方向極化。
所述壓電諧振元件可以包含縱向的主體，所述主體可以至少包含垂直于所述縱向的兩個(gè)平面形電極和設(shè)置在所述平面形電極之間的壓電體，所述壓電體能以沿所述主體的縱向方向極化，所述一對(duì)平面形電極可以分別連接到所述一對(duì)外電極上。
本發(fā)明還提供一種使用上述壓電諧振器的電子部件，其中所述壓電諧振器通過所述樹脂材料安裝到基片上。
本發(fā)明還提供一種使用上述壓電諧振器的電子部件，其中所述壓電諧振器通過所述樹脂材料安裝到基片上，所述外電極通過所述導(dǎo)電樹脂材料連接到所述基片上的引導(dǎo)電極上。
在這種電子部件中，壓電諧振器的導(dǎo)電樹脂材料較佳地通過導(dǎo)電粘接劑連接到引導(dǎo)電極上。
本發(fā)明還提供一種電子部件，其中所述壓電諧振器通過所述導(dǎo)電樹脂材料安裝到基片上。
在這種電子部件中，外電極可以通過導(dǎo)電樹脂材料電連接到基片上的引導(dǎo)電極。
此外，導(dǎo)電樹脂材料可以通過導(dǎo)電粘接劑分別固定到引導(dǎo)電極上。
在上述電子部件中，可以在基片上設(shè)置多個(gè)壓電諧振器，并以某種形式連接成梯形濾波器。
在利用縱向振動(dòng)模式的壓電諧振元件安裝面上形成樹脂材料結(jié)構(gòu)的壓電諧振器中，樹脂材料起到與壓電諧振元件縱向振動(dòng)相關(guān)的負(fù)荷作用。然而，當(dāng)事先在壓電諧振器上形成作為負(fù)荷的樹脂材料時(shí)，該負(fù)荷基本上已確定，因此，當(dāng)把壓電諧振元件通過樹脂材料安裝到基片上時(shí)，不會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生縱向振動(dòng)的負(fù)荷。
當(dāng)在壓電諧振器內(nèi)產(chǎn)生縱向振動(dòng)時(shí)，壓電諧振元件的中心起到振動(dòng)節(jié)點(diǎn)的作用。因此，較佳地，把壓電諧振器安裝到基片上，在其起振動(dòng)節(jié)點(diǎn)作用的中心部分支持在其上形成樹脂材料的壓電諧振器。
此外，能以使它們連接到壓電諧振元件的外電極的方式在振動(dòng)節(jié)點(diǎn)附近的位置上形成導(dǎo)電樹脂材料。在這種情況下，把壓電諧振元件安裝到基片上，外電極通過導(dǎo)電樹脂材料連接到基片上的引導(dǎo)電極。
壓電諧振元件可以僅通過連接到外電極上的導(dǎo)電樹脂材料安裝到基片上。另外，在這種情況下，導(dǎo)體樹脂材料也起到壓電諧振元件縱向振動(dòng)負(fù)荷的作用。當(dāng)把這種類型的壓電諧振元件安裝到基片上時(shí)，外電極可以通過導(dǎo)電樹脂材料電連接到基片上的引導(dǎo)電極上。
壓電諧振元件可以構(gòu)成這些形式之一，即把電極形成在壓電體兩側(cè)面上，或主體由多個(gè)壓電體和設(shè)置成多層形式的電極組成。
在樹脂材料和導(dǎo)電樹脂材料都形成在壓電諧振元件上的情況下，較佳地，樹脂材料和導(dǎo)電樹脂材料的熱膨脹系數(shù)相似或基本相同，這樣，即使壓電諧振器在環(huán)境溫度變化的場(chǎng)合下使用，也可以使導(dǎo)電樹脂材料不脫離。
在使用安裝在基片上的壓電諧振器的電子部件中，如果樹脂材料的硬度相當(dāng)?shù)秃?或彈性模數(shù)較小，則在壓電諧振器和基片之間可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)小的機(jī)械耦合，從而確保不會(huì)有顯著的振動(dòng)從壓電諧振元件漏出到基片上。而且，由于起到振動(dòng)負(fù)荷作用的樹脂材料是事先形成的，所以在安裝時(shí)，壓電諧振器的性能不會(huì)顯著變化。此外，通過導(dǎo)電粘接劑可以形成壓電諧振器與形成在基片上的引導(dǎo)電極之間的電連接，而不使用傳統(tǒng)電子部件中使用的引線。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)通過下面參照附圖的詳細(xì)描述將變得明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明壓電諧振器的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖2是圖1所示壓電諧振器的剖面圖。
圖3是根據(jù)圖1所示進(jìn)行改動(dòng)的壓電諧振器的一個(gè)例子的透視圖。
圖4是根據(jù)圖1所示進(jìn)行改動(dòng)的壓電諧振器的另一個(gè)例子的透視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明壓電諧振器的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖6是圖5所示壓電諧振器的剖面圖。
圖7是在圖5所示的壓電諧振器上形成導(dǎo)電材料的位置的一個(gè)例子平面圖。
圖8是在圖5所示的壓電諧振器上形成導(dǎo)電材料的位置的另一個(gè)例子平面圖。
圖9是根據(jù)圖5所示改動(dòng)的壓電諧振器的一個(gè)例子的透視圖。
圖10是根據(jù)圖5所示改動(dòng)的壓電諧振器的另一個(gè)例子的透視圖。
圖11是利用圖5所示的壓電諧振器的電子部件的一個(gè)例子的透視圖。
圖12是用于根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的壓電諧振元件的另一個(gè)例子的透視圖。
圖13是圖12所示壓電諧振元件的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖14(a)和(b)是圖12所示壓電諧振器內(nèi)使用的壓電體與內(nèi)電極之間關(guān)系的示意圖。
圖15是使用圖12所示壓電諧振器的電子部件的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖16是用于在圖15所示的電子部件中把壓電諧振器粘接到基片上的粘接劑的位置的示意圖。
圖17(a)和(b)是用于在圖15所示的電子部件中把壓電諧振器粘接到基片上的粘接劑位置另一個(gè)例子的示意圖。
圖18是用于根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的壓電諧振元件的又一個(gè)例子的透視圖。
圖19是圖18所示壓電諧振元件的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖20是圖18所示壓電諧振元件結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖21是在使用圖18所示的壓電諧振元件的壓電諧振器的電子部件中，壓電諧振器與形成在基片上的引導(dǎo)電極之間位置關(guān)系的示意圖。
圖22是利用多個(gè)壓電諧振器構(gòu)成梯形濾波器的電子部件的主要部分的平面圖。
圖23是圖22所示梯形濾波器的主要部分的分解透視圖。
圖24是圖22所示梯形濾波器的等效電路圖。
圖25是壓電諧振元件、其上形成有樹脂材料的壓電諧振器和包含安裝在基片上的壓諧振元件的電子部件的Qm的曲線圖。
圖26是以壓電諧振器的樹脂材料的厚度為函數(shù)的Qm的曲線圖。
圖27是根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖28是形成在圖27所示的壓電諧振器上的支撐件的尺寸的示意圖。
圖29是圖27所示壓電諧振器的示意圖，其中壓電諧振器已安裝到基片上。
圖30是圖27所示壓電諧振器中壓電諧振元件與支持件之間位置關(guān)系的示意圖。
圖31是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖32是使用具有支撐件的壓電諧振器的電子部件的實(shí)施例的分解透視圖。
圖33是使用具有支撐件的壓電諧振器構(gòu)成梯形濾波器的電子部件的一個(gè)實(shí)施例的分解透視圖。
圖34是傳統(tǒng)壓電諧振器的一個(gè)例子的透視圖。
圖35是使用圖34所示壓電諧振器的電子部件的一個(gè)例子的透視圖。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的透視圖，圖2是其剖面圖。如圖所示，壓電諧振器10包括壓電諧振元件12。壓電諧振元件12包含矩形壓電體14和外電極16和18。壓電體14以如圖1箭頭所示的垂直于外電極16和18的主表面方向極化。壓電諧振元件12上不形成外電極16和18的一側(cè)面用樹脂材料20覆蓋。更具體地說，樹脂材料20較佳的材料包括例如硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂以及環(huán)氧樹脂，其JIS-A硬度為0-50。在本實(shí)施例中，較佳地把JIS-A硬度為0和彈性模數(shù)為0.1至10MPa的氨基甲酸乙酯樹脂用作樹脂材料20。樹脂材料20的厚度設(shè)置在50μm至100μm。在這種壓電諧振器10中，如果在外電極16和18之間施加信號(hào)，則在壓電諧振元件12內(nèi)將產(chǎn)生縱向振動(dòng)。
在具有樹脂材料20這種結(jié)構(gòu)的壓電諧振器10中，樹脂材料20起到與壓電諧振元件12的縱向振動(dòng)有關(guān)的負(fù)荷的作用，因此，與在壓電諧振元件12上不設(shè)置樹脂材料20獲得的壓電諧振器相比，樹脂材料20的存在將改變性能，例如機(jī)械質(zhì)量系數(shù)Qm和諧振頻率。然而，當(dāng)壓電諧振器10安裝到基片上，樹脂材料20通過粘接劑或雙面粘接帶與基片接觸時(shí)，粘接劑或粘接帶不成為附加的負(fù)荷，因此，不會(huì)進(jìn)一步使性能變化。壓電諧振元件12的性能主要由其縱向長(zhǎng)度確定。與壓電諧振元件12的縱向振動(dòng)有關(guān)的負(fù)荷基本上由樹脂材料20的硬度或彈性模數(shù)決定。因此，如果適當(dāng)?shù)卮_定壓電諧振元件12的大小和樹脂材料20的硬度和彈性模數(shù)，就可以使壓電諧振器10具有所希望的性能。其上安裝壓電諧振器10的基板的較佳具體例子包括玻璃環(huán)氧基片、鋁基片、多層基片以及介電基片，這些都是在該技術(shù)領(lǐng)域廣泛使用的。
當(dāng)在沒有設(shè)置外電極的壓電諧振元件12的側(cè)面上形成樹脂材料20時(shí)，不必在整個(gè)表面上形成樹脂材料20。如圖3所示，也可在部分區(qū)域上，在壓電諧振元件12的側(cè)面的縱向中心附近，或者如圖4所示，在壓電諧振元件12側(cè)面的中心區(qū)附近之外，還在兩端面上形成樹脂材料20。雖然能以上述各種方式形成樹脂材料20，但更佳的是把它設(shè)置在壓電諧振元件12安裝面中心部分，其原因如下。當(dāng)在壓電諧振器10內(nèi)產(chǎn)生縱向振動(dòng)時(shí)，壓電諧振元件12的中心作為振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)。因此，較佳地，壓電諧振器10安裝在基片上，以在其起振動(dòng)節(jié)點(diǎn)作用的中心部分上支持壓電諧振器10。
如圖5和6所示，壓電諧振器10還具有一對(duì)導(dǎo)電樹脂材料22，設(shè)置在壓電諧振元件12的兩側(cè)面上，處于寬度兩端靠近縱向中心的位置。導(dǎo)電樹脂材料22以這樣一種方式形成，即它們稍稍從外電極16和18的端部延伸到形成樹脂材料20的表面上。在這種情況下，導(dǎo)電樹脂材料22能以這樣一種方式形成，即，如圖7所示，它們都位于壓電諧振元件12的縱向中心處，或如圖8所示，它們都位于偏離縱向中心的位置上。在壓電諧振器10的樹脂材料20僅形成在壓電諧振元件12縱向中心區(qū)的情況下，或者在壓電諧振器10的樹脂材料20除了形成在壓電諧振元件12的縱向中心區(qū)之外，還形成在兩端部的情況下，如圖9或10所示還可以形成導(dǎo)電樹脂材料22。
較佳地，樹脂材料20和導(dǎo)電樹脂材料22的熱膨脹系數(shù)彼此相似，這樣，即使導(dǎo)電樹脂材料22在環(huán)境溫度變化的場(chǎng)合使用也不會(huì)從樹脂材料20上脫落。例如，當(dāng)把硅樹脂用作樹脂材料20時(shí)，可以把含有硅樹脂的材料用作導(dǎo)電樹脂材料22。如果把氨基甲酸乙酯樹脂用作樹脂材料20，則可以把含有氨基甲酸乙酯樹脂的材料用作導(dǎo)電樹脂材料22。
壓電諧振器10可以用于生產(chǎn)諸如諧振器和鑒相器等電子部件。圖11圖示了一種這樣的電子部件。在該具體例子中，電子部件30包括由諸如鋁土等絕緣材料制成的基片32。例如，在基片32的兩相對(duì)端上形成兩個(gè)槽口34。在基片32的上表面上形成兩引導(dǎo)電極36和38。一根引導(dǎo)電極36形成在相對(duì)槽口34之間，其一端向基片32中心位置延伸成L形。另一引導(dǎo)電極38形成在另一對(duì)相對(duì)槽口34之間，其一端向基片32中心位置延伸成L形。
壓電諧振器10安裝在基片32上，其上形成樹脂材料20的表面與基片32接觸。在這種情況下，在基片32的中心位置處，引導(dǎo)電極36的一端與引導(dǎo)電極38的一端通過導(dǎo)電粘接劑等連接到壓電諧振器10的各導(dǎo)電樹脂材料22上。而且，至少一部分壓電諧振器10連接到基片32上，使基片32和壓電諧振器10樹脂材料20通過電絕緣粘接劑彼此粘接，并把導(dǎo)電樹脂材料22粘接到引導(dǎo)電極36和38上，使外電極16和18電連接到引導(dǎo)電極36和38上。然后在基片32上蓋上金屬帽40。為了防止金屬帽40與引導(dǎo)電極36和38電接觸，用電絕緣樹脂(未示出)涂覆基片32和引導(dǎo)電極36和38。當(dāng)金屬帽40蓋住基片32時(shí)，就完成了生產(chǎn)電子部件30的過程。在這種電子部件30中，把通過槽口34延伸到基片32背表面上的引導(dǎo)電極36和38用作與外電路連接的輸入/輸出端。
在這種電子部件30中，當(dāng)通過引導(dǎo)電極36和38進(jìn)而通過導(dǎo)電樹脂材料22把信號(hào)加到壓電諧振元件12上時(shí)，將出現(xiàn)基諧模式的縱向振動(dòng)，且以壓電諧振元件12的中心作為振動(dòng)節(jié)點(diǎn)。在這種電子部件30中，把硬度為0至50(單位由JIS-A標(biāo)準(zhǔn)定義)的軟材料用作樹脂材料20，所以與傳統(tǒng)電子部件不同，它不需要厚度大的高硬度支撐件來防止振動(dòng)泄漏。因此，可以減小壓電諧振元件12與基片32之間的距離。在這種結(jié)構(gòu)中，盡管安裝壓電諧振器10的樹脂材料20的厚度值較小，但樹脂材料20可以防止振動(dòng)從壓電諧振器10漏出到基片32上，從而防止產(chǎn)生紋波。此外，在本發(fā)明中不需要如圖32所示的大厚度的支撐件7，所以可以實(shí)現(xiàn)厚度薄的電子部件。
此外，在電絕緣樹脂以圖5或圖10所示方式之一形成的電子部件30中，與使用要求特別小心地使支撐件的表面具有高精度的傳統(tǒng)支撐件的電子部件不同，可以容易地利用樹脂材料20以所希望的形式安裝壓電諧振器10，而不會(huì)使壓電諧振元件12與基片32接觸。而且，由于在事先形成樹脂材料20時(shí)，已基本上確定了壓電諧振器10的性能，所以在把壓電諧振器10安裝到基片32上時(shí)壓電諧振器10的性能不會(huì)顯著變化。因此，在安裝了壓電諧振器10之后不需要調(diào)整性能。因此，不需要特別的高精度處理和性能調(diào)整，可以容易地生產(chǎn)電子部件30。
如圖12或13所示，壓電諧振器元件12還可以做成多層結(jié)構(gòu)。在該例中，壓電諧振元件12包含矩形主體42。主體42通過交替設(shè)置多個(gè)壓電體44和內(nèi)電極46而形成。在這種結(jié)構(gòu)中，壓電體44和內(nèi)電極46都被設(shè)置成它們的平面垂直于主體42的縱向。對(duì)于相鄰的內(nèi)電極46，在例如壓電體44上形成一種類型的內(nèi)電極，如圖14a所示，內(nèi)電極46覆蓋除了其一端之外的壓電體44的表面，在壓電體44上形成另一種類型的內(nèi)電極，內(nèi)電極46覆蓋除了其另一側(cè)一端之外的壓電體44的表面。內(nèi)電極46設(shè)置成不同類型的內(nèi)電極交替位于多層結(jié)構(gòu)中，相鄰內(nèi)電極46的端部交替露出主體42的相對(duì)側(cè)。
壓電體44以主體42的縱向極化，使設(shè)置在每個(gè)內(nèi)電極46相對(duì)側(cè)上的兩個(gè)壓電體以如圖13箭頭所示相反的方向極化。然而，在這種結(jié)構(gòu)中，主體42的兩個(gè)端部42b不極化。主體42交替暴露出內(nèi)電極46的兩側(cè)面分別由外電極52和54覆蓋，一個(gè)外電極52連接到一組內(nèi)電極46上，另一個(gè)外電極54連接到與前組電極相鄰的另一組內(nèi)電極46上。
在這種壓電諧振器10中，把外電極52和54用作輸入/輸出電極。當(dāng)除了兩端部之外，在各相鄰內(nèi)電極46之間產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，主體42被激勵(lì)成壓電活動(dòng)狀態(tài)。然而，由于在主體42的兩端表面上不設(shè)置電極，所以在主體42的兩端部不產(chǎn)生電場(chǎng)，因此，在這些端部上主體42不極化，這些端部仍保持壓電不活動(dòng)狀態(tài)。換句話說，當(dāng)施加輸入信號(hào)時(shí)，如圖13內(nèi)的對(duì)角陰影區(qū)域所示，主體42中心部分形成一個(gè)活動(dòng)區(qū)42a，而在主體42的兩端部形成不活動(dòng)區(qū)42b。在這些不活動(dòng)區(qū)42b中，施加輸入信號(hào)時(shí)不產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。如果內(nèi)電極之間在產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)不發(fā)生極化，則也可以形成不活動(dòng)區(qū)。否則，可在極化的壓電體層兩端不產(chǎn)生電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)中形成不活動(dòng)區(qū)。在本發(fā)明中，不活動(dòng)區(qū)42b并不是必需的，整個(gè)主體部分都可以是活動(dòng)區(qū)。
與圖5和6所示結(jié)構(gòu)一樣，主體42不形成外電極52和54的一側(cè)面上用樹脂材料20和導(dǎo)電樹脂材料22覆蓋。如圖15所示把上述壓電諧振器10安裝到基片32上。如圖16所示，把導(dǎo)電樹脂材料22通過導(dǎo)電粘接劑56等分別連接到設(shè)置在基片32上的引導(dǎo)電極36和38上。把壓電諧振器10縱向上的兩端通過電絕緣粘接劑58粘接到基片32上。另一方面，如圖17(a)和17(b)所示，可以在基片32上引導(dǎo)電極36和38上的導(dǎo)電粘接劑56之間的區(qū)域涂覆電絕緣粘接劑58，可以通過電絕緣粘接劑58把壓電諧振器10粘接到基片32上。這樣，基片32上的引導(dǎo)電極36和38通過導(dǎo)電樹脂材料22連接到壓電諧振元件12上的外電極52和54。然后用金屬帽40覆蓋基片32，最后得到完成的電子部件30。
在這種電子部件30中，如圖15所示，當(dāng)通過引導(dǎo)電極36和38以及導(dǎo)電樹脂材料22施加信號(hào)時(shí)，有一電壓以相反方向加到以相反方向極化的主體42的各壓電體44上。這樣，壓電體44作為一個(gè)整體以相同方向膨脹和收縮。因而，壓電諧振器10作為一個(gè)整體被激勵(lì)，從而出現(xiàn)以主體42的中心作為振動(dòng)節(jié)點(diǎn)的縱向振動(dòng)。雖然在上述具體例子中，設(shè)置在各內(nèi)電極46相反側(cè)上的壓電體以相反方向極化，但極化并不限于這種方向，只要壓電諧振器10可以被激勵(lì)成縱向振動(dòng)即可。
在這種電子部件30中，壓電諧振器10壓電體44的極化、響應(yīng)于信號(hào)產(chǎn)生的電場(chǎng)以及壓電體44的振動(dòng)都沿同一根軸發(fā)生。即，壓電諧振器10是基于縱向壓電效應(yīng)類型的諧振器?；诳v向壓電效應(yīng)的壓電諧振器10的機(jī)電耦合系數(shù)比基于振動(dòng)方向與極化方向不同的橫向壓電效應(yīng)的壓電諧振器大。因而，基于縱向壓電效應(yīng)的壓電諧振器10的諧振頻率與反諧振頻率之間的差ΔF更大。這使它可以獲得更大的帶寬。
在上述結(jié)構(gòu)的壓電諧振器10中，通過控制活動(dòng)區(qū)42a的位置對(duì)不活動(dòng)區(qū)42b的位置的比率或通過控制形成不活動(dòng)區(qū)42b的位置可以調(diào)整ΔF。而且，也可以適當(dāng)?shù)剡x擇活動(dòng)區(qū)42a的層數(shù)來調(diào)整壓電諧振器10的電容量。這使它可以容易地制造阻抗與外電路匹配的電子部件30。
另外，在把壓電諧振器10構(gòu)成上述多層形式的情況下，當(dāng)事先形成樹脂材料20時(shí)，壓電諧振器10的性能已基本確定，因此，在以后把壓電諧振器10安裝到基片32上的過程中不會(huì)產(chǎn)生顯著的變化。而且，由于把軟材料用作樹脂材料20，所以可以減小壓電諧振器10與基片32之間的距離，從而防止振動(dòng)泄漏和紋波。因此，可以以小體積生產(chǎn)電子部件。此外，可以容易地生產(chǎn)電子部件30而不需要特別小心地保證尺寸精度，或在安裝加工之后進(jìn)行調(diào)整。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖18和19所示，兩個(gè)外電極52和54都形成在主體42的一個(gè)側(cè)面上。在圖18和19中，在以垂直于主體42縱向的方向設(shè)置的各層的所有區(qū)域上形成內(nèi)電極46。而且，如圖20所示，在主體42的上述一側(cè)表面上形成絕緣膜48和50，使各內(nèi)電極46暴露的端部被絕緣膜48和50覆蓋。在沿主體42的縱向延伸的一側(cè)區(qū)域上形成第一組絕緣膜48，每?jī)蓚€(gè)內(nèi)電極46由絕緣膜48覆蓋。在沿主體42縱向延伸的相對(duì)一側(cè)區(qū)域上形成第二組絕緣膜50，用絕緣膜48覆蓋余下沒有被覆蓋的內(nèi)電極46。因此，暴露在主體42一側(cè)面上的內(nèi)電極46的端部交替地被兩個(gè)絕緣膜48和50覆蓋。絕緣膜48并排(彼此平行)設(shè)置，在沿主體42縱向延伸的一側(cè)區(qū)域內(nèi)，絕緣膜50也并排(彼此平行)設(shè)置在沿主體42的縱向延伸的相對(duì)側(cè)區(qū)域內(nèi)。
在主體42上述一側(cè)表面上形成兩個(gè)外電極52和54，它們位于其中一側(cè)，并沿主體42的縱向延伸。外電極52沿直線位于主體42形成絕緣膜48的側(cè)面上。外電極54沿直線位于主體42形成絕緣膜50的相對(duì)側(cè)面上。因此，外電極52連接到其端部沒有被絕緣膜48覆蓋的內(nèi)電極46，而外電極54連接到其端部沒有被絕緣膜50覆蓋的內(nèi)電極46上。即，每對(duì)相鄰內(nèi)電極46中的一個(gè)電極連接到一個(gè)外電極52上，每對(duì)相鄰內(nèi)電極46的另一個(gè)電極連接到另一個(gè)外電極54上。
如圖21所示，其上形成了外電極52和54的主體42的上述一個(gè)側(cè)面用樹脂材料20覆蓋。在外電極52和54之間的區(qū)域內(nèi)形成樹脂材料20。而且，在壓電諧振元件12的寬度方向的兩端上在沿壓電諧振元件12的縱向中心位置上形成導(dǎo)電樹脂材料22。這些導(dǎo)電樹脂材料22分別連接到外電極52和54上。這些壓電諧振器10安裝到基片32上，外電極52和54通過導(dǎo)電樹脂材料22分別電連接到設(shè)置在基片32上的引導(dǎo)電極36和38上。最后，用金屬帽(未示出)覆蓋基片32，得到完成的電子部件30。
圖22是用多個(gè)壓電諧振器構(gòu)成梯形濾波器形式的電子部件30的主要部分的平面圖，圖23是其透視圖。該電子部件30的基片32上形成了四個(gè)引導(dǎo)電極60、62、64和66。在基片32上形成五個(gè)接合區(qū)，它們彼此適當(dāng)?shù)亻g隔，并設(shè)置成一條線。位于基片32一個(gè)端部的第一接合區(qū)連接到引導(dǎo)電極60上。第二和第五接合區(qū)連接到引導(dǎo)電極62上。第三接合區(qū)連接到引導(dǎo)電極64上，第四接合區(qū)連接到引導(dǎo)電極66上。
把結(jié)構(gòu)如圖12和13所示相似的壓電諧振器10a、10b、10c和10d安裝到基片32上，每個(gè)壓電諧振器的外電極52和54連接到相應(yīng)的兩個(gè)接合區(qū)上，從而實(shí)現(xiàn)圖24所示的梯形電路。如圖11所示的實(shí)施例一樣，用金屬帽(未示出)覆蓋基片32。
該電子部件30起到梯形濾波器的作用，其等效電路如圖24所示。在該電路中，例如兩個(gè)壓電諧振器10a和10c作為串聯(lián)諧振器，另兩個(gè)諧振器10b和10d作為并聯(lián)諧振器。在這種梯形濾波器中，把參數(shù)設(shè)計(jì)成并聯(lián)壓電諧振器10b和10d的電容量大大地大于串聯(lián)壓電諧振器10a和10c的電容量。利用其結(jié)構(gòu)與圖18和19所示壓電諧振器10相似的壓電諧振器(外電極52和54形成在主體42一側(cè)面上)也可以構(gòu)成相似的梯形濾波器。
另外，在利用多個(gè)壓電諧振器10構(gòu)成電子部件30的情況下，利用樹脂材料20可以容易地制造小體積的電子部件，并具有可靠和穩(wěn)定的性能。在本發(fā)明中，如上所述，樹脂材料20的硬度被限于0至50的范圍內(nèi)(其單位由JIS-A標(biāo)準(zhǔn)定義)，所以在把樹脂材料20涂覆到壓電諧振元件12上然后把壓電諧振元件安裝到基片32上的過程中不會(huì)發(fā)生性能的顯著變化。這可以從圖25和26所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果明顯地看出。
圖25圖示了壓電諧振元件12、具有樹脂材料10的壓電諧振器10和包含了安裝在基片32上的壓電諧振器10的電子部件30的機(jī)械質(zhì)量系數(shù)Qm。圖26示出了以壓電諧振器10的樹脂材料20的厚度為函數(shù)的Qm。雖然JIS-A標(biāo)準(zhǔn)定義的硬度的最大值為99，但如圖25和26所示的計(jì)算得到的等效值大于該最大值。
如從圖25所看到的，在樹脂材料的硬度為0或50的情況下，在把壓電諧振器10安裝到基片32上的前后基本觀察不到Qm的變化。相反，在樹脂材料的硬度對(duì)應(yīng)于JIS-A標(biāo)準(zhǔn)定義的單位100或150的情況下，在把壓電諧振器安裝到基片上時(shí)，Qm發(fā)生很大變化。從圖26可以看出，當(dāng)改變樹脂材料20的厚度時(shí)，對(duì)于0或50的JIS-A硬度，Qm變化較小，而對(duì)于相當(dāng)于JIS-A硬度100或150，則Qm變化較大。在樹脂材料的JIS-A硬度為0或50的情況下，在厚度大于50μm的范圍內(nèi)可以獲得穩(wěn)定的性能。
如上所述，如果樹脂材料的硬度范圍在JIS-A標(biāo)準(zhǔn)定義的單位0至50內(nèi)，則可以使壓電諧振器10實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的性能，因此，在把壓電諧振器安裝到基片上之后，不需要進(jìn)行調(diào)整。
在上述實(shí)施例中，在壓電諧振器或壓電部件中使用的壓電諧振元件上形成樹脂材料。如圖27所示，作為一種替代，可以使用由彈性模數(shù)為0.1至10MPa的導(dǎo)電樹脂制成的支撐件70。在該具體例子中，使用與圖18相似的壓電諧振元件，把支撐件70分別設(shè)置在壓電諧振元件12的縱向中心處的外電極52和54上。支撐件70形成為其寬度基本上等于外電極52和54的寬度。導(dǎo)電樹脂的較佳例子包括硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、軟環(huán)氧樹脂。支撐件70通過粘接劑分別粘接到基片32的引導(dǎo)電極36和38上。這種用途的粘接劑的例子可以是導(dǎo)電環(huán)氧粘接劑。在以上述方式構(gòu)成的壓電諧振器10中，通過引導(dǎo)電極36和38并進(jìn)而通過支撐件70在外電極52和54之間施加信號(hào)。
另外，在這種壓電諧振器10中，支撐件70用彈性模數(shù)為0.1至10MPa的導(dǎo)電樹脂制成，防止振動(dòng)從壓電諧振器10泄漏到基片32上，因而防止了紋波發(fā)生。而且，在事先形成支撐件70之后，當(dāng)把壓電諧振器10安裝到基片32上時(shí)不會(huì)對(duì)縱向振動(dòng)產(chǎn)生另外的負(fù)荷。因而，當(dāng)把壓電諧振器10安裝到基片32上時(shí)，性能不會(huì)顯著變化。
在這種壓電諧振器10中，如果把支撐件70的彈性模數(shù)控制在0.1至10MPa的范圍內(nèi)，則可以抑制振動(dòng)的泄漏，而與支撐件70的大小無關(guān)。即，如圖28所示，可以抑制壓電諧振器10內(nèi)的振動(dòng)泄漏，而與支撐件70的長(zhǎng)度L和厚度t無關(guān)。如圖29所示，當(dāng)把壓電諧振器10安裝到基片32上時(shí)，可以把粘接劑72部分淀積在支撐件70的側(cè)壁上。尤其是當(dāng)使用具有高粘接強(qiáng)度的硬環(huán)氧粘接劑時(shí)，需要把支撐件70的厚度t設(shè)置到大于淀積在側(cè)壁上的環(huán)氧粘接劑72部分高度的值上。如果粘接劑72與壓電諧振元件12接觸，則通過粘接劑72可能發(fā)生振動(dòng)泄漏。
支持件70并不必須形成在壓電諧振元件12的縱向中心處，如圖30所示，它們也可以形成在偏離中心的位置上，這不會(huì)使振動(dòng)泄漏顯著增加。如上所述，可以與支撐件70的長(zhǎng)度L和厚度t無關(guān)并與壓電諧振元件12中心的偏離X無關(guān)地實(shí)現(xiàn)壓電諧振器10低的振動(dòng)泄漏。然而，壓電諧振器10的機(jī)械質(zhì)量系數(shù)Qm隨L、t和X的增加而減小。因此，支撐件70的大小應(yīng)由要求得到的Qm值來確定。
在該實(shí)施例中，也可以使用構(gòu)成如圖1所示形式的相似的壓電諧振元件12，外電極16和18形成在矩形壓電體14兩相對(duì)側(cè)面，壓電體14以垂直于外電極16和18的方向極化。在這種情況下，在壓電體14的兩外電極16和18的暴露端的一個(gè)側(cè)面上可以形成兩個(gè)支撐件。這些支撐件70形成為它們電連接到外電極16和18上，在壓電諧振元件12的縱向中心和壓電諧振元件12的寬度方向兩端實(shí)現(xiàn)電連接。另外，在使用上述結(jié)構(gòu)的壓電諧振器10的情況下，支撐件70防止了壓電諧振元件12的振動(dòng)泄漏。而且，支撐件70可以用來實(shí)現(xiàn)壓電諧振元件12的外電極16和18與形成在基片上的引導(dǎo)電極的電連接。通過適當(dāng)?shù)剡x擇支持件70的尺寸可以調(diào)整壓電諧振器10的Qm。
如上所述，在支撐件由彈性模數(shù)為0.1至10MPa的樹脂制作的情況下也可以在壓電諧振器10內(nèi)得到可靠的性能。因此，在把壓電諧振器10安裝到基片32得到如圖32所示的電子部件30之后不需要進(jìn)行性能調(diào)整。而且，如圖33所示利用具有上述支撐件70的壓電諧振器10也可以實(shí)現(xiàn)諸如圖24的等效電路圖所示的梯形濾波器。在圖32和33所示的電子部件中，使用的壓電諧振器10并不限于圖27所示的類型，也可以使用圖31所示類型的壓電諧振器。
權(quán)利要求
1.一種壓電諧振器，包含利用縱向振動(dòng)模式且具有安裝面的壓電諧振元件，其特征在于，在所述壓電諧振元件的安裝面上設(shè)置樹脂材料，所述樹脂材料的硬度為0至50，其單位由JIS-A標(biāo)準(zhǔn)定義。
2.一種壓電諧振器，包含利用縱向振動(dòng)模式且具有安裝面的壓電諧振元件，其特征在于，在所述壓電諧振元件的安裝面上設(shè)置樹脂材料，所述樹脂材料的彈性模數(shù)為0.1至10MPa。
3.如權(quán)利要求1所述的壓電諧振器，其特征在于，所述樹脂材料的彈性模數(shù)為0.1至10Mpa。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的壓電諧振器，其特征在于，所述壓電諧振器為縱向，所述樹脂材料至少位于所述壓電諧振元件的縱向中心。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的壓電諧振器，其特征在于，所述壓電諧振元件包含一對(duì)外電極；以及一對(duì)導(dǎo)電樹脂材料在所述壓電諧振元件的縱向中心處分別連接到所述一對(duì)外電極上。
6.如權(quán)利要求5所述的壓電諧振器，其特征在于，所述一對(duì)外電極的每個(gè)電極為平面形，所述壓電諧振元件包含所述一對(duì)外電極和設(shè)置在所述外電極之間的壓電體，所述壓電體以垂直于所述外電極平面的方向極化。
7.如權(quán)利要求5所述的壓電諧振器，其特征在于，所述壓電諧振元件包含縱向的主體，所述主體至少包含垂直于所述縱向的兩個(gè)平面形內(nèi)電極和設(shè)置在所述內(nèi)電極之間的壓電體，所述壓電體以沿所述主體的縱向方向極化，所述一對(duì)內(nèi)電極分別連接到所述一對(duì)外電極上。
8.如權(quán)利要求5至7之一所述的壓電諧振器，其特征在于，所述樹脂材料的熱膨脹系數(shù)基本上等于所述導(dǎo)電樹脂材料的熱膨脹系數(shù)。
9.如權(quán)利要求1至4之一所述的壓電諧振器，其特征在于，所述壓電諧振元件包含縱向的主體和設(shè)置在所述主體安裝面或設(shè)置成使它們暴露在安裝面上的一對(duì)外電極，所述一對(duì)樹脂材料是設(shè)置在所述主體的安裝面上的導(dǎo)電材料，并分別電連接到所述一對(duì)外電極上。
10.如權(quán)利要求9所述的壓電諧振器，其特征在于，所述樹脂材料位于所述壓電諧振元件安裝面縱向中心。
11.如權(quán)利要求9所述的壓電諧振器，其特征在于，所述一對(duì)外電極的每個(gè)電極都為平面形，所述壓電諧振元件包含所述一對(duì)外電極和設(shè)置在所述外電極之間的壓電體，所述壓電體以垂直于所述外電極平面的方向極化。
12.如權(quán)利要求9所述的壓電諧振器，其特征在于，所述壓電諧振元件包含縱向主體，所述主體至少包含垂直于所述縱向的兩個(gè)平面形電極和設(shè)置在所述平面形電極之間的壓電體，所述壓電體以沿所述主體的縱向方向極化，所述一對(duì)平面形電極分別連接到所述一對(duì)外電極上。
13.一種使用權(quán)利要求1至8的壓電諧振器的電子部件，其特征在于，所述壓電諧振器通過所述樹脂材料安裝到一基片上。
14.一種使用權(quán)利要求5至8的壓電諧振器的電子部件，其特征在于，所述壓電諧振器通過所述樹脂材料安裝到一基片上，所述外電極通過所述導(dǎo)電樹脂材料連接到所述基片上的引導(dǎo)電極上。
15.如權(quán)利要求14所述的電子部件，其特征在于，壓電諧振器的所述導(dǎo)電樹脂材料通過導(dǎo)電粘接劑連接到所述引導(dǎo)電極上。
16.一種使用權(quán)利要求9至12的壓電諧振器的電子部件，其特征在于，所述壓電諧振器通過所述導(dǎo)電樹脂材料安裝到基片上。
17.如權(quán)利要求16所述的電子部件，其特征在于，所述外電極通過所述導(dǎo)電樹脂材料電連接到設(shè)置在基片上的引導(dǎo)電極上。
18.如權(quán)利要求17所述的電子部件，其特征在于，所述導(dǎo)電樹脂材料通過導(dǎo)電粘接劑分別固定到所述引導(dǎo)電極上。
19.如權(quán)利要求9至18之一所述的電子部件，其特征在于，在所述基片上設(shè)置多個(gè)所述壓電諧振器，并連接形成梯形濾波器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓電諧振器,包含利用縱向振動(dòng)模式和具有安裝面的壓電諧振元件,在所述壓電諧振元件的安裝面上設(shè)置樹脂材料,所述樹脂材料的硬度為0至50,其單位由JIS－A標(biāo)準(zhǔn)定義,和/或其彈性模數(shù)為0.1至10MPa。
文檔編號(hào)H03H9/05GK1202040SQ98107350
公開日1998年12月16日 申請(qǐng)日期1998年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月25日
發(fā)明者小川守, 西村俊雄, 馬場(chǎng)俊行, 井上二郎, 草開重雅, 竹島哲夫, 山崎武志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所