压电谐振器和压电谐振器部件制造技术

一种由有效泊松比小于１／３的压电材料构成的压电基层。所述压电基层具有一对相反的表面，所述相反表面相应地配备有一对振动电极。所述压电基层的相反表面分别是矩形的。所述相反表面１ａ、１ｂ中的一个表面的长度与该相反表面另一侧的长度Ｌｃ之和被限制在２．２２ｍｍ≤α≤２．２４ｍｍ或２．３４ｍｍ≤α≤２．４８ｍｍ的范围内，所述表面是彼此垂直的。所述相反表面的面积Ｓｃ为１．２２ｍｍ↑［２］≤Ｓｃ≤２．２６ｍｍ↑［２］或１．３５ｍｍ↑［２］≤Ｓｃ≤１．５３８ｍｍ↑［２］。因此，尽管使用了有效泊松比小于１／３的压电材料，但可始终利用厚度延长方向基波中的振动。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压电谐振器和一种压电谐振器部件。
技术介绍
使用压电陶瓷的压电谐振器业已广泛地用于过滤器、谐振器或传感器。具体地说，诸如钛酸铅(PT)和钛酸锆酸铅(PZT)之类的压电材料要比由单晶体构成的称为晶体的压电材料廉价。这种材料已广泛地用作这样的谐振器，它用于在诸如CD-ROM(小型光盘——只读存储器)或DVD(数字通用视盘)之类的记录媒体的再现设备中生成基本信号(基本时钟信号)。但是，由于这些压电材料包含有铅(Pb)，故为关爱环境起见，需要开发出一种不含铅的压电材料。作为不含铅的压电材料，例如周知有诸如钽酸化合物或铌酸化合物之类的具有钙钛矿结构的化合物及其固溶体以及具有钛铁矿结构的化合物及其固溶体、由含铋(bi)的分层结构构成的化合物或者具有钨—青铜结构的化合物。在这些物质中，由含铋的分层结构构成的化合物具有这样的优异性能介电常数低、压电性较强、机械质量系数Qm高、居里温度高，从而，这种化合物在高温下很少会性能恶化。但是，这些压电材料的有效泊松比小于1/3。因此，不能吸收掉其中厚度纵向振动中的基波能量，并且，在与使用有效泊松比为1/3或更大的诸如PZT之类的压电材料的压电谐振器结构相类似的结构中，例如在压电基层的一对相反表面上配备有一对面积比压电基层面积小的电极的结构中，难以利用基波的振动。在使用了上述压电材料的压电谐振器中，存在有多种这样的压电谐振器，它们抑制基波的振动并利用厚度上纵向振动中的三元谐波。但是，就表示在特定波长易于出现振动的谐振锐度Q值而言，当三元谐波小于基波时，就会有利用三元谐波方面的问题即具有大Q值的基波的振动会因衰减而受到抑制，从而，必须要获得具有小Q值的三元谐波的振动，因此，不能获得稳定的振动。所以，尽管需要不含铅的压电材料，但难以普遍地付诸实践。此外，普遍周知的是，压电谐振部件将压电振动器用作谐振器，以获得振荡频率。压电振动器是由这样的压电元压构成的，所述元件具有一对相反的电压，它们位于该元件的一侧或相反的两侧。压电振动器按这样的方式层压在电容元件上即位于厚度方向上的一侧面波此相对向，所述电容元件上形成有两个充电电容。此外，配备有连接导体以便按电学和机械的方式连接输入电极、输出电机和接地电极。配备有一罩帽以封住压电谐振部件。例如在JP-A-60-123120、JP-A-1-236715、JP-A-8-237066或JP-A-10-135215以及其它专利中公开了这种压电谐振部件。作为使用厚度纵向振动模式的压电谐振部件，普遍周知的是，一种使用了基本波振动模式，另一种使用了谐波振动模式，具体说是使用了三元谐波振动模式。使用三元谐波振动模式的压电谐振部件的一个典型实例是用于吸收掉能量型的部件。这种类型的压电谐振部件包括压电基层，该基层带有无振动部分的部分。利同按固定方式支承的部分，可以获得这样的压电谐振部件，它的性能不会恶化，并且能广泛地使用。厚度纵向基本振动模式下的压电谐振部件使用了基本波振动。所以，能获得谐振性能的高Qmax。但是，与能量切断型相反，这种部件难以获得非振动的部分。特别是在将压电谐振部件做得小型化的情况下，压电基层本身会振动，这就不可能以固定的方式支承住压电基层。由于压电谐振部件使用了基本波振动模式，故在将压电材料安装到介电基层上时，导电粘合剂在连接时粘性的变化会使得连接区不均匀，并且，粘合剂通常会扩散，从而使得粘合强度不稳定。因此，用压电谐振部件来抑制振动能量会使得谐振性能恶化，并且，完全抑制不必要的振动的失败会进一步使谐振性能恶化。因此，压电谐振部件通常不能产生例如没有跳跃振荡等的稳定振荡。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是通过使用有效泊松比小于1/3的压电材料来提供一种压电谐振部件，从而能很容易地获得稳定的振动。本专利技术的另一个目的是提供这样一种压电谐振部件，它能阻止振动能量衰减至最小，从而并将压电谐振器支承于稳定状态。依照本专利技术的第一个方面，压电谐振器包括一压电基层，它含有有效泊松比小于1/3的压电材料，所述压电基层具有一对相反的表面；以及，一对相应位于上述相反表面上的振动电极装置，用于产生厚度延长方向的基波作为一种振动模式；其中，压电基层的相反表面是矩形的，并且，一个表面的其中一侧的长度与该表面的垂直于该侧的另一侧的长度之和被限制在2.22至2.24mm或2.34至2.48mm的范围内。在本专利技术第一个方面的压电谐振器中，由于压电基层的相反表面中垂直侧的长度与该相反表面的另一侧长度之和被限制在2.22至2.24mm或2.34至2.48mm的范围内，故可以使用基波的振动，并且，可获得稳定的振动。在上述压电谐振器中，最佳的是，例如，压电基层的相反表面的一侧的相应长度在1.06至1.24mm的范围内，另一侧的相应长度在1.16至1.30mm的范围内。更佳的是，所述相反表面的一侧的相应长度在1.16至1.22mm的范围内，另一侧的相应长度在1.18至1.22mm的范围内。此外，最佳的是，压电基层包括含有铋—锶—钛—氧的分层结构。由上述分层结构构成的化合物含有镧。依照本专利技术的第二个方面，压电谐振器包括一压电基层，它含有有效泊松比小于1/3的压电材料，所述压电基层具有一对相反的表面；以及，一对相应位于上述相反表面上的振动电极装置，用于产生厚度延长方向的基波作为一种振动模式；其中，所述压电基层的相反表面的每个面积为从1.22至1.26mm2或从1.35至1.538mm2。在上述第二个方面的压电谐振器中，由于压电基层的相反表面的相应面积相对所说的一侧而言从1.22至1.26mm2或从1.35至1.538mm2，故可以使用基波的振动，并且，可获得稳定的振动。在上述第二个方面的压电谐振器中，最佳的是，压电基层具有由分层结构构成的化合物，上述分层结构含有铋，例如含有铋—锶—钛—氧。本专利技术第三个方面的压电谐振器包括一压电基层，它含有有效泊松比小于1/3的压电材料，所述压电基层具有一对相反的表面；以及，一对相应位于上述相反表面上的振动电极装置，用于产生厚度延长方向的基波作为一种振动模式；其中，压电基层的相反表面是矩形的，并且，相反表面的其中一侧的长度被限制在是压电基层厚度的5倍或更少的范围内，相反表面与所述一侧相垂直的另一侧的长度则被限制在是所说的一侧的长度的0.93倍至1.07倍的范围内。在上述第三个方面的压电谐振器中，相反表面一侧的长度被限制在是压电基层厚度的5倍或更少的范围内，相反表面的与上述一侧相垂直的另一侧的长度则被限制在是所述一侧长度的0.93倍至1.07倍的范围内。所以，即便使用了有效泊松比小了1/3的压电材料，也能使用基波的振动，并且，可获得稳定的振动。在上述第三个方面的压电谐振器中，最佳的是，振动电极的面积是所述相反表面的面积的6％或更多。最佳的是，压电基层具有由分层结构构成的化合物，上述分层结构含有铋，例如含有铋—锶(Sr)—钛(Ti)—氧(O)，并且，压电基层还包括由含有镧(Ta)和锰(Mn)的分层结构构成的化合物。本专利技术第四个方面的压电谐振部件包括一压电谐振器、一基层以及连接导体。所述压电谐振器按厚度延长方向振动模式操作并有两个侧面电极。这两个侧面电极设置在压电谐振器的两个相反侧面上，所说的两个相反侧面不同于位于厚度方向上的侧面并且分别与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电谐振部件，该压电谐振部件包括一压电谐振器、一基层以及连接导体；其中，所述压电谐振器按厚度延长方向振动模式工作并有两个侧面电极，这两个侧面电极设置在压电谐振器的两个相反侧面上，所说的两个相反侧面不同于位于厚度方向上的侧面，所述 侧面电极分别与相应的振动电极相通导，所述基层具有终端电极，它们设置在基层的表面上，所述连接导体包括金属球，这些金属球位于压电谐振器的所述侧面电极与基层的所述终端电极之间并且固定地连接所述侧面电极和终端电极。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：铃木利幸，三木信之，广濑正和，井上正良，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]