專利名稱：壓電元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電元件，本發(fā)明尤其涉及一種包含壓電諧振器的諸如振蕩器、鑒別器或濾波器之類的壓電元件。
圖20是示出涉及本發(fā)明的壓電元件例子的示意圖。壓電元件101包括基片102。如圖21中所示，在基片102上設(shè)置圖案電極103a和103b，壓電元件105的外部電極106a和106b上的由導(dǎo)電材料制成的支持部件104通過粘結(jié)或類似的處理附在圖案電極103a和103b上。例如，壓電諧振器105包括基件105a，其中層疊了多個壓電層以及電極。兩個沿縱向延伸的外部電極106a和106b位于基件105a的一個側(cè)面上，并連接到基件105a的電極。壓電層沿基件105a的縱向極化。在外部電極106a和106b之間施加信號，以沿基件105a的縱向施加電場。該電場引起壓電層擴張和收縮，因此激勵基件105a中沿縱向的基本振動。
硅樹脂107之類被施加到壓電諧振器105的上表面和下表面。基片102由一個罩子108覆蓋，以覆蓋壓電諧振器105。在這個壓電元件101中，將信號輸入圖案電極103a和103b之間，以引起壓電諧振器105中沿縱向的基本振動。以這種方式引起振動的壓電諧振器105其機械質(zhì)量因數(shù)Qm由應(yīng)用于壓電諧振器105的硅樹脂107調(diào)節(jié)，這增加了壓電諧振器105的振動負載。
但是，在圖20所示的壓電元件101中，有可能水蒸氣通過絕緣基片102和罩子108之間的粘結(jié)劑而進入到罩子108的內(nèi)部，并由于溫度的變化而凝結(jié)在壓電諧振器的表面上。在這種情況下，當壓電元件101通過再流焊安裝時，冷凝水蒸發(fā)而突然地增加罩子108內(nèi)部的氣壓，因此產(chǎn)生提升罩子108的力。這樣的力可引起罩子108脫離或從基片102移走。
另外，，因為在應(yīng)用硅樹脂107時硅樹脂107的流失或分散，從而無法提供足夠量的硅樹脂107導(dǎo)致不能將壓電諧振器的Qm精確調(diào)節(jié)到期望的值。在如圖22所示，通過使用例如四個壓電諧振器而形成梯形濾波器的情況下，由于硅樹脂107的流失或分散引起壓電諧振器105之間的硅樹脂107的數(shù)量的變化，而且不能得到每一個諧振器期望的Qm。
另外，由于硅樹脂107是在用罩子108覆蓋之前施加在如上所述而構(gòu)成的壓電元件101中的，故如果硅樹脂107流到基片102的罩子連接部分，則硅樹脂107被置入在基片102和罩子108之間。在這種情況下，產(chǎn)生罩子連接故障。為了避免這種故障，必需把基片102的尺寸放大到大于硅樹脂107能夠流過的面積。由于這個缺陷，難以減小壓電元件101的尺寸。
為了克服上述問題，本發(fā)明的較佳實施例提供了一種顯著小的電子元件，它具有固定地安裝在元件上，并且其結(jié)構(gòu)允許對Qm精確調(diào)節(jié)的罩子。
本發(fā)明的較佳實施例還提供了一種具有固定地安裝在元件基片上的罩子的電子元件，并且罩子具有從罩子和元件內(nèi)部之間的空間延伸到罩子外部的孔。
本發(fā)明的較佳實施例還提供了一種通信設(shè)備，包含具有固定地安裝在元件基片上的罩子的電子元件，該罩子具有從罩子和元件內(nèi)部之間的空間延伸到罩子外部的孔。
由于罩子中提供了氣孔，故即使有水蒸氣進入到罩子內(nèi)部，在壓電諧振器的表面上或者元件內(nèi)部的其它的表面上也不發(fā)生凝結(jié)。因此，當例如電子元件通過再流焊接安裝時，罩子中的壓力不增加，并且對罩子不會施加提升力，結(jié)果，不會導(dǎo)致罩子從元件移走。
在上述電子元件中，橡膠之類的彈性材料通過罩子的孔注入，以覆蓋壓電諧振器的周圍。
由于橡膠之類的彈性材料被注入到元件的面層和內(nèi)部之間的空間中，從而壓電諧振器的周圍被橡膠狀彈性材料覆蓋，壓電元件之間的橡膠之類的彈性材料的粘結(jié)狀態(tài)是均勻的。結(jié)果，可以通過適當?shù)剡x擇橡膠狀的彈性材料的楊氏模量容易而精確地設(shè)定需要的Qm值。
在橡膠狀彈性材料的楊氏模量以及由壓電諧振器振動的約束導(dǎo)致的損失之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上，最好橡膠狀的彈性材料的楊氏模量不大于約12kgf/cm2。例如，最好將硅樹脂用作這種橡膠狀的彈性材料。
在上述電子元件中，壓電諧振器可以以縱向振動模式振動。另外，壓電諧振器可以包含具有縱向的基件，該基件包括多個層疊的壓電層和多個大致垂直于基件的縱向，并且沿基件縱向相互分開的內(nèi)部電極，多個內(nèi)部電極設(shè)置在壓電層的表面上，并且大致上垂直于基件的縱向；一對設(shè)置在基件表面上，并連接到多個內(nèi)部電極的外部電極，和多個沿基件的縱向極化的壓電層。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，每一個壓電諧振器最好都是加強型的諧振器，其中極化方向和電場方向和振動方向一致。因此，壓電諧振器的機電耦合系數(shù)大于其振動方向不同于極化方向和電場方向的未加強型的壓電諧振器，從而諧振頻率和反諧振頻率之間的差ΔF大大地增加。使用加強型的壓電諧振器的另一個好處是，不會輕易地發(fā)生諸如寬度模式或厚度模式等的振動(這種振動不同于縱向振動的基本振動)，因此減小了寄生振動。
上述壓電元件的結(jié)構(gòu)還可以應(yīng)用于使用多個壓電諧振器的梯形濾波器。
從下面參照附圖對本發(fā)明較佳實施例的描述，本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點將是顯而易見的。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的梯形濾波器第一較佳實施例的透視圖。
圖2是圖1所示的梯形濾波器的分解透視圖。
圖3是圖1所示的梯形濾波器的主要部分的平面圖。
圖4是圖1所示的梯形濾波器的電路圖。
圖5是圖1中所示的梯形濾波器中所用的壓電諧振器的示意圖。
圖6是用于圖1中所示的梯形濾波器的壓電諧振器的另一個例子的透視圖。
圖7是本發(fā)明壓電元件的第一較佳實施例的的示意圖。
圖8是圖7中所示的壓電元件從另一個方向看的示意圖。
圖9是圖7中所示壓電元件的分解透視圖。
圖10是用于圖7中所示的壓電元件的壓電諧振器的一個例子的示意圖。
圖11是示出形成在圖10所示的壓電諧振器上的絕緣薄膜的狀態(tài)的平面圖。
圖12是示出支持部件形成在圖10所示的壓電諧振器上的狀態(tài)的透視圖。
圖13是示出圖7所示的壓電元件中的橡膠狀的彈性材料的楊氏彈性模量和損失之間的關(guān)系的示意圖。
圖14是用于本發(fā)明較佳實施例的壓電元件的壓電諧振器的另一個例子的示意圖。
圖15是示出用于圖14所示的壓電元件中的壓電層和電極之間的關(guān)系的平面圖。
圖16是示出使用多個壓電諧振器，根據(jù)本發(fā)明較佳實施例梯形濾波器的一個例子的示意圖。
圖17是示出沒有罩子的圖16所示的壓電元件的透視圖。
圖18是圖10所示的壓電元件的電路圖。
圖19是根據(jù)本發(fā)明的雙超外差接收器的較佳實施例的框圖。
圖20是構(gòu)成本發(fā)明的背景技術(shù)的壓電元件一個例子的示意圖。
圖21是構(gòu)成圖20所示的本發(fā)明的背景技術(shù)的壓電元件一個例子的透視圖。
圖22示出構(gòu)成本發(fā)明的背景技術(shù)的壓電元件的梯形濾波器的例子的示意圖，它使用多個壓電諧振器。
圖1是根據(jù)本發(fā)明梯形濾波器的第一較佳實施例透視圖，圖2是該梯形濾波器的分解透視圖，圖3是該梯形濾波器的主要部分的平面圖，而圖4是梯形濾波器的電路圖。圖5是用于圖1中所示的梯形濾波器的壓電諧振器的示意圖。
圖1中所示的梯形濾波器10包括例如大致為矩形板的形式的絕緣基片12。例如，諸如玻璃纖維環(huán)氧樹脂基片之類的樹脂基片，或者諸如鋁土基片之類的陶瓷基片可以用作絕緣基片12。還有，多層基片或介質(zhì)基片可以用作基片12。
在絕緣基片12的一個主表面上，最好相互分開地設(shè)置四個圖案電極14a、14b、14c和14d。成一列地分開地設(shè)置分別連接到這些圖案電極14a到14d五個結(jié)合區(qū)16a、16b、16c、16d和16e。在這種情況下，結(jié)合區(qū)16a到16d設(shè)置在圖案電極14a到14d的端部，而結(jié)合區(qū)16e設(shè)置在圖案電極14b的另一端。
在這些圖案電極14a到14d的結(jié)合區(qū)16a到16e上，按照20a1、20b1、20b2和20a2的順序設(shè)置四個壓電諧振器。兩個壓電諧振器20a1和20a2用作串聯(lián)諧振器，且最好具有相同結(jié)構(gòu)，而另兩個壓電諧振器20b1和20b2被用作并聯(lián)諧振器，并最好具有相同的結(jié)構(gòu)。20a1、20b1、20b2、20a2設(shè)計成使被用作并聯(lián)諧振器的壓電諧振器20b1和20b2的電容比被用作串聯(lián)諧振器的壓電諧振器20a1和20a2的電容大得多。雖然壓電諧振器20a1和20a2與壓電諧振器20b1和20b2長度因電容的不同而不同，但它們的結(jié)構(gòu)最好相互類似。因此，下面將僅詳細描述應(yīng)該壓電諧振器20a1。
壓電諧振器20a1包括大致為矩形塊形式的基件22，作為一個例子，其尺寸為4.2mm×1mm×1mm，如圖5所示。該基件22包括例如壓電陶瓷材料制成的二十層的壓電層24的疊層。這些壓電層24最好是相同尺寸。壓電層24沿基件22的縱向極化，從而每對相鄰壓電層24的極化方向彼此相反，如由圖5中的箭頭所示。
在基件22的二十層壓電層24之間設(shè)置內(nèi)部電極26。這樣，內(nèi)部電極26在基件22的縱向相互分開地，并大致垂直于電極部件22的縱向設(shè)置。還有，內(nèi)部電極26最好形成在壓電層24的主表面上延伸。這樣，這些內(nèi)部電極26設(shè)置成在基件22的四個側(cè)面處暴露。
在基件22的沿其寬度方向的一個側(cè)面的一端處，在基件22的該側(cè)面中的內(nèi)部電極26的暴露部分交替地由絕緣薄膜28覆蓋，而剩下的未覆蓋。在基件22沿寬度方向的另一端處，與內(nèi)部電極26由絕緣薄膜28覆蓋的部分相對的暴露部分由絕緣薄膜30覆蓋。
還有，在基件22沿其寬度方向的一個側(cè)面的一端，設(shè)置在相互交錯的兩組內(nèi)部電極26的一組內(nèi)部電極上的絕緣薄膜28及其它部分上，沿基件22的縱向設(shè)置外部電極32，以便連接到另一組內(nèi)部電極26。在基件22沿寬度方向的側(cè)面的另一端處，在形成在相互交錯的兩組內(nèi)部電極26的另一組內(nèi)部電極上的絕緣薄膜30及其它部分上，沿基件22的縱向設(shè)置外部電極34，以便連接到前面一組內(nèi)部電極26。
在該壓電諧振器20a1中，外部電極32和34用作輸入和輸出電極。通過向外部電極32和34施加信號，在每一對相鄰的內(nèi)部電極26之間施加電場。因此，除在基件22的相對兩端處之外，壓電層24被壓電激勵。由于以這種安排設(shè)置，給沿相反方向極化的壓電層24施加了方向相反的電場，故壓電層24沿一個公共方向，整體地收縮和擴張。就是說，通過連接到外部電極32和34的內(nèi)部電極26，沿基件22的縱向的交替的電場被施加給每一個壓電層24，以便在壓電層24中產(chǎn)生收縮和擴張的驅(qū)動力，從而在壓電諧振器20a1中激勵縱向振動的基本振動，而節(jié)點位于基件22沿縱向的大致中心位置。
在這個壓電諧振器20a1中，壓電層24的極化方向、由輸入信號產(chǎn)生的電場方向及壓電層24的振動方向最好相互一致。即，該壓電諧振器20a1最好是加強型的諧振器。結(jié)果，該壓電諧振器20a1具有大于極化方向和電場方向不同于振動方向的未加強型的壓電諧振器的機電耦合系數(shù)。因此，和未加強型的的壓電諧振器相比，該壓電諧振器20a1具有大諧振頻率和反諧振頻率之間差ΔF。結(jié)果，和未加強型的壓電諧振器相比，該壓電諧振器20a1可以具有大的頻帶特性。
另外，在壓電諧振器20a1中，例如，通過調(diào)整內(nèi)部電極26的相對面積、壓電層24及內(nèi)部電極26的數(shù)量，或壓電層24沿基件22縱向的尺寸可以調(diào)整諧振器的電容。即，通過增加內(nèi)部電極26的相對面積、增加壓電層24和內(nèi)部電極26的數(shù)量、或減小壓電層24沿基件22的縱向的尺寸，可以增加諧振器的電容。相反地，通過減小內(nèi)部電極26的相對面積、通過減小壓電層24和內(nèi)部電極26的數(shù)量、或通過增加壓電層24沿基件22的縱向的尺寸，可以減小諧振器的電容。因此，可以通過調(diào)整內(nèi)部電極26的相對面積、壓電層24和內(nèi)部電極26的數(shù)量或壓電層24沿基件22的縱向的尺寸來調(diào)整電容量，而且電容設(shè)計的自由度較高。因此，當在電路板之類的部件上安裝了壓電諧振器20a1時，可以容易地獲得和外部電路匹配的阻抗。
在這個梯形濾波器10中，最好由導(dǎo)電膏之類的材料制成的安裝件40通過施加到結(jié)合區(qū)16a上的導(dǎo)電膏之類的材料(圖中未示)連接到圖案電極14a結(jié)合區(qū)16a，其中該安裝件40位于設(shè)置作為第一串聯(lián)諧振器的壓電諧振器20a1的外部電極32上的沿縱向的大致中心處。壓電諧振器20a1的外部電極32由此而連接到圖案電極14a。
按照同樣方法，壓電諧振器20a1的外部電極34和用作第一并聯(lián)諧振器的壓電諧振器20b1的外部電極32結(jié)合到圖案電極14b的結(jié)合區(qū)16b。壓電諧振器20a1的外部電極34和壓電諧振器20b1的外部電極32由此而連接到圖案電極14b。
另外，壓電諧振器20b1的外部電極34和作為第二并聯(lián)諧振器的壓電諧振器20b2的外部電極32連接到圖案電極14c的結(jié)合區(qū)16c。壓電諧振器20b1的外部電極34和壓電諧振器20b2的外部電極32由此結(jié)合到圖案電極14c。
還有，壓電諧振器20b2的外部電極34和用作第二串聯(lián)諧振器的壓電諧振器20a2的外部電極32結(jié)合到圖案電極14d的結(jié)合區(qū)16d。壓電諧振器20b2的外部電極34和壓電諧振器20a2的外部電極32由此而結(jié)合到圖案電極14d。
另外，壓電諧振器20a2的外部電極34結(jié)合到圖案電極14b的結(jié)合區(qū)16e。壓電諧振器20a2的外部電極34結(jié)合到圖案電極14b。
由此，該梯形濾波器10具有如圖4中所示的梯形電路。即，在該梯形濾波器10中，圖案電極14a用作輸入端，圖案電極14d用作輸出端，而圖案電極14c用作接地端。
另外，在該梯形濾波器10中，最好由金屬制成的罩子50放置在絕緣基片12上，最好通過由絕緣樹脂之類的材料制成的粘結(jié)劑結(jié)合到絕緣基片12上，以便覆蓋壓電諧振器20a1、20a2、20b1和20b2。在這種情況下，絕緣樹脂施加到圖案電極14a到14d上，以防止罩子50和圖案電極14a到14d之間導(dǎo)電。還有，在罩子50的上面部分最好形成出氣孔。
在該梯形濾波器10中，由于出氣孔52形成在罩子50中，故即使水蒸氣進入罩子50的內(nèi)部，在壓電諧振器及其中所含的其它元件的表面上也不會發(fā)生結(jié)露。由此，當梯形濾波器10通過再流焊安裝時，罩子50中的壓力不增加，不產(chǎn)生提升罩子50的力，故不會引起罩子從基片脫離。
在該壓電濾波器10中，每對相鄰的壓電諧振器的相鄰兩個外部電極連接到一個圖案電極。由此，兩個外部電極之間不需絕緣，每一對相鄰壓電諧振器可以相互靠近，從而使梯形濾波器能夠減小尺寸。
另外，在該梯形濾波器10中，每個壓電諧振器由位于節(jié)點的安裝件支承，使諧振器的振動部分自由浮置在絕緣基片上，從而不會阻礙壓電諧振器的振動。
梯形濾波器的衰減量取決于串聯(lián)諧振器和并聯(lián)諧振器的電容比。在該梯形濾波器10中，每個壓電諧振器的電容可以通過改變內(nèi)部電極26的相對面積、壓電層24和內(nèi)部電極26的數(shù)量，或壓電層24沿基件22的縱向的尺寸來調(diào)整。因此，當限制諧振器的數(shù)量時，仍可實現(xiàn)具有大衰減量的梯形濾波器。而且，由于可以增加ΔF的選擇范圍，故可以提供具有寬通帶的梯形濾波器。
在上述梯形濾波器10中，氣孔52最好設(shè)置在罩子50的上面部分。但是根據(jù)本發(fā)明的另一個較佳實施例，氣孔52可以形成在罩子50的側(cè)面部分中。尤其地，如果罩子50的中心部分粘附至其中所含的諧振器上，則最好在罩子50的角部形成氣孔52。形成在罩子50的側(cè)部的出氣孔52的效果和形成在罩子50的上部的氣孔52的效果是一樣的?？梢栽谡肿?0中形成多個氣孔52，而不僅是一個氣孔52。
在每一個用于上述梯形濾波器10中的壓電諧振器中，在基件22的一個表面上設(shè)置兩個外部電極32和34。但是根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，壓電諧振器的兩個外部電極32和34可以分別設(shè)置在基件22的兩個相對的側(cè)面上。在這種情況下，未設(shè)置外部電極32和34的一個側(cè)面與絕緣基片12的一個主表面相對，而且兩個外部電極32和34通過導(dǎo)電粘結(jié)劑連接到圖案電極。
在每一個上述壓電諧振器中，沿基件22的縱向的相對端的部分不壓電激勵?；蛘?，這些相對端部分以外的部分可交替地為壓電不激勵部分，基件22沿縱向的全長壓電激勵。
另外，根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，可以使用諸如圖6所示的壓電諧振器。圖6表示壓電諧振器的另一個例子。壓電諧振器1包括壓電材料基片2，它具有例如大致為矩形板的形狀。壓電材料基片2沿厚度方向極化。電極3設(shè)置在壓電材料基片2的兩個表面上。通過在該電極3之間施加信號，沿壓電材料基片2的厚度方向施加了一個電場，以使壓電材料基片2沿縱向振動。因此，這種壓電諧振器是未加強型的，其中電場方向和極化方向不同于振動方向。這種未加強型的壓電諧振器具有小于其電場方向和極化方向與振動方向一致的加強型的壓電諧振器的機電耦合系數(shù)。未加強型的壓電諧振器諧振頻率和反諧振頻率之間具有比較小的差ΔF。這意味著如果將這種壓電諧振器用作濾波器，則通帶較小。因此，未加強型的壓電諧振器不同于圖5所示的層疊結(jié)構(gòu)的壓電諧振器20a1，諸如使用該壓電諧振器的濾波器之類的電子元件的特性設(shè)計的自由度較低。例如，當使用時，這種壓電諧振器設(shè)置成，從而壓電諧振器1的壓電材料基片2的側(cè)面面對絕緣基片12的主表面，因此使壓電諧振器1的兩個電極3能夠通過導(dǎo)電樹脂連接到相應(yīng)的圖案電極。
在根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的梯形濾波器中，可以使用任何其它的可以以表面安裝方式安裝的壓電諧振器。
在根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的梯形濾波器中，可以根據(jù)需要改變壓電諧振器的數(shù)量。
本發(fā)明還可應(yīng)用于其它具有壓電諧振器的電子元件中，例如以應(yīng)用于濾波器的相同的方式應(yīng)用于振蕩器和其它類型的濾波器。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的壓電元件的第二較佳實施例的示意圖，而圖8是該壓電元件從另一個方向看的示意圖。壓電元件110包括基片102。如圖9所示，兩對孔114最好設(shè)置在基片112的相對端部。兩個圖案電極116和118最好設(shè)置在基片112的一個表面上。在相對的孔114之間設(shè)置圖案電極116，從而具有大致L形狀的延伸部分，該延伸部分是由一端向著基片112的大致中心部分。另一個圖案電極118設(shè)置在另一對孔114之間，使具有從相對端部向基片112的大致中央部分的大致L型延伸部分在基片112中心部分周圍，分開地設(shè)置兩個圖案電極116和118，使它們彼此相對。
在基片112上安裝了壓電諧振器120。壓電諧振器120包括大致矩形狀的基件122，如圖10所示?；?22具有其中多個壓電層124和內(nèi)部電極126層疊的結(jié)構(gòu)。壓電層124和內(nèi)部電極126設(shè)置成，從而其表面大致垂直于基件122的縱向。壓電層124沿基件122的縱向極化，從而每對相鄰壓電層124的極化方向相反，如圖10中的箭頭所示的。但是，基件122的相對的端部最好不極化。
沿基件122的縱向延伸的凹槽128形成在基件122的一個側(cè)面上。凹槽128最好設(shè)置在基件122沿寬度方向的大致中心處，以將一個側(cè)面分為二部分。如圖11所示，第一和第二絕緣薄膜130和132設(shè)置在由凹槽128分開的側(cè)面上。在由凹槽128分開的基件122的該側(cè)面中電極126暴露部分交互地由第一絕緣薄膜130覆蓋，而剩下的未覆蓋。未由被凹槽128分開的上述一個側(cè)表面處的第一絕緣薄膜130未覆蓋的電極126由凹槽128分開的另一個側(cè)表面上的第二絕緣薄膜132覆蓋。
另外，將外部電極134和136設(shè)置在其上設(shè)置了第一和第二絕緣薄膜130和132的基件122的部分上，即設(shè)置在凹槽128的相對側(cè)。按照這種方式，未由第一絕緣薄膜130覆蓋的電極126連接到外部電極134，而未由第二絕緣薄膜132覆蓋的電極126連接到外部電極136。即，每對相鄰電極126分別連接到外部電極134和外部電極136。
如圖12所示，支持件138和140設(shè)置在外部電極134和136上沿基件122縱向的大致中心位置。每個支持件138和140由諸如導(dǎo)電膏之類的導(dǎo)電材料制成，以便具有大致矩形塊的形狀并具有和外部電極134和136大致相同的寬度。支持件138通過基件122縱向一端的導(dǎo)電膏142連接到圖案電極16，并通過另一端絕緣粘合144固定至圖案電極116。另一方面，支持件140通過沿基件122縱向一端的絕緣粘合劑144固定在圖案電極118上，并通過另一端的導(dǎo)電粘結(jié)劑142結(jié)合到圖案電極118。結(jié)果，導(dǎo)電粘合劑142和具有粘結(jié)劑144沿支持件138和140的相鄰部分并排設(shè)置，如圖8所示，因此即使當壓電諧振器120安置在基片112上時粘結(jié)劑142和144散布在支持件138和140之間，也能防止相鄰的支持件138和140之間的電氣連接。
基片112由罩子146覆蓋，以便覆蓋住壓電諧振器112。罩子146最好具有例如至少設(shè)置在兩處的孔148。在基片112由罩子146覆蓋住的狀態(tài)下，將橡皮狀彈性材料150經(jīng)一個孔148注入。例如將硅樹脂用作橡皮狀的彈性材料150。注入橡皮狀的彈性材料150，以填充壓電諧振器120的周圍。該壓電元件110被用作振蕩器、鑒別器等等。
在壓電元件110中，信號被輸入到圖案電極116和118之間。通過使用該信號，向基件112沿相反方向極化的壓電層124施加電場，以使壓電層作為整體地以單個共同方向擴張和收縮。因此通過壓電諧振器120激勵了縱向的基本振動，同時節(jié)點相應(yīng)于基件122的大致中心部分。
該壓電元件110中所使用的壓電諧振器120最好是加強型的，其極化方向、電場方向和振動方向相互一致。因此，與極化方向和電場方向不同于振動方向的未加強型的壓電諧振器相比，壓電諧振器120具有較大的機電耦合系數(shù)，并且諧振頻率和反諧振頻率之間具有較大的頻率差ΔF。因此，如果將這種壓電諧振器20用作濾波器或鑒別器，則可以增加帶寬。在這種壓電元件110中，由于支持部件138和140位于基件122的縱向的大致中心，故可以支持壓電諧振器120的節(jié)點部分，由此，避免了對壓電諧振器120的振動的障礙或影響。
在這種壓電元件110中，壓電諧振器120的振動最好由橡皮狀的彈性材料150所制約。由此，壓電諧振器120的機電系數(shù)Qm可通過彈性材料150而加以調(diào)整。通過適當?shù)剡x擇橡皮之類彈性材料的楊氏模量，可以將壓電諧振器120的機電系數(shù)Qm調(diào)整到一個期望值。在該壓電元件110中，最好提供橡皮狀彈性材料150，作為壓電諧振器120周圍的填充物。因此，橡皮狀的彈性材料粘附到壓電諧振器120的狀態(tài)在多個壓電元件10之間可以制作得均勻。結(jié)果，可以顯著減小多個壓電元件110之間Qm的變化。
圖13示出橡皮之類彈性材料150的楊氏模量和壓電元件10的損失之間的關(guān)系。壓電元件10的實際范圍為小于6dB，最好將橡皮之類彈性材料150的楊氏模量設(shè)置為約12kg/cm2或更少。即，通過在不超過約12kgf/cm2的范圍中選擇橡皮狀彈性材料150的楊氏模量，可以得到具有期望特性的壓電元件110。
由于在這樣的壓電元件110中壓電諧振器120的周圍由橡皮狀彈性材料105覆蓋，故可以通過使用具有改善的防潮效果的硅樹脂來改善產(chǎn)品本身的防潮性能。由于橡皮狀彈性材料150通過罩子146的孔148注入，故該材料無法進入基片112和罩子146之間的間隙。因此，不需制造諸如提供給傳統(tǒng)的壓電元件的等于橡皮狀彈性材料150能夠散布的面積的大型基片，而且可以大大減小基片112的尺寸。由此壓電元件110其本身的尺寸可以顯著減小。
當壓電諧振器120用于這樣的壓電元件110時，可以使用具有如圖14所示的結(jié)構(gòu)的壓電諧振器。如圖15所示，該壓電諧振器120的每個內(nèi)部電極126通常為L形狀，從而在基件122的一個側(cè)面上，要連接到外部電極134和136的部分暴露，而在基件122的相同的側(cè)面上內(nèi)部電極126的其它的部分不暴露。以這種方式形成的內(nèi)部電極126相互疊置，外部電極134和136形成在內(nèi)部電極126在基件122的一個側(cè)面的暴露部分。以這種方式構(gòu)成的壓電諧振器120中不需形成絕緣薄膜130和132。
壓電元件110可以使用多個壓電諧振器120。圖16是示出用作具有梯形電路的梯形濾波器的壓電元件例子的示意圖。如圖17所示，在該壓電元件110中，在基片160上設(shè)置四個圖案電極162、164、166和168。在這些圖案電極162、164、166和168中，設(shè)置五個結(jié)合區(qū)，它們相互分開地排列為一列。在這個例子中，從基片160的一端看到的第一結(jié)合區(qū)形成在圖案電極162中，第二和第五結(jié)合區(qū)形成在圖案電極164中，第三結(jié)合區(qū)形成在圖案電極166中，而第四結(jié)合區(qū)形成在圖案電極168中。
設(shè)置在壓電諧振器120a、120b、120c和120d的外部電極134和136上中心結(jié)合區(qū)中的支持部件138和140通過導(dǎo)電粘結(jié)劑142和絕緣粘結(jié)劑144結(jié)合。由于即使在位于相同結(jié)合區(qū)上的每對相鄰壓電諧振器支持件之間產(chǎn)生電氣連接，也沒有問題，故放置導(dǎo)電粘結(jié)劑142和絕緣粘結(jié)劑144，以便避免不同結(jié)合區(qū)之間的導(dǎo)電?；?60由具有孔170的罩子172覆蓋，注入橡皮狀彈性材料150，以填充壓電諧振器120a到120d周圍區(qū)域。
將壓電元件110用作具有如圖18所示的梯形電路的梯形濾波器。例如，在這種情況下，兩個壓電諧振器120a和120d用作串聯(lián)諧振器，而另外兩個壓電諧振器120b和120c被用作并聯(lián)諧振器。這樣的梯形濾波器被如此設(shè)計，從而并聯(lián)壓電諧振器120b和120c的電容量大于串聯(lián)壓電諧振器120a和120d的電容量。
還是在這樣的壓電元件110中，提供橡皮狀彈性材料，以填充壓電諧振器120a到120d的周圍區(qū)域，從而均勻地填充壓電諧振器120a到120d周圍的空間，由此得到期望的Qm。結(jié)果，可以極大地減小壓電元件110的特性變化。由于經(jīng)形成在附在基片160的罩子172中的孔170注入橡皮狀彈性材料150，故不需擴大基片至橡皮狀彈性材料150散布的面積，并且可以減小壓電元件10的尺寸。
罩子的孔的數(shù)量不限于兩個。在罩子中可以只形成一個孔。如果設(shè)置兩個孔，則橡皮狀彈性材料經(jīng)其中的一個孔注入，而另一個孔可用作出氣孔。如果只設(shè)置一個孔，它將以下面的方式既用于注入又用于釋放氣體，即，將一個細管插入孔中，以注入橡皮狀彈性材料?？卓梢栽谧⑷胂鹌顝椥圆牧虾?，由樹脂材料或釬料封閉，但是，由于壓電諧振器由橡皮狀彈性材料覆蓋，故防潮效果好，因而孔可以開著。
在上述壓電元件110中，使用層疊的壓電諧振器?；蛘?，使用具有未加強型結(jié)構(gòu)的，其中壓電材料基片的兩個表面上設(shè)置電極的壓電諧振器。即，通過由橡皮狀彈性材料覆蓋壓電諧振器的周圍，不論壓電諧振器的類型如何，均可以得到本發(fā)明的效果。
圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備，例如雙超外差式接收機的另一個較佳實施例的方框圖。圖19所示的雙超外差接收機200包含天線202。天線202連接到輸入電路204的輸入端。輸入電路204在天線202和高頻放大器206之間進行阻抗匹配，這將在下面描述。
選擇希望的頻率的調(diào)諧電路或帶通濾波器最好被用作輸入電路204。輸入電路204的輸出端連接到高頻放大器206的輸入端。高頻放大器206通過低噪聲放大無線電波用于改善靈敏度及改進對圖像頻率的選擇性。高頻放大器206的輸出端連接到第一混頻器208的輸入端。第一混頻器208用于通過期望的頻率和第一本機振動頻率制得第一積分或差分中頻。第一混頻器208的另一個輸入端連接到第一本機振蕩器210的輸出端。第一本機振蕩器210用于振蕩產(chǎn)生第一本機振蕩頻率，以得到第一中頻。第一混頻器208的輸出端連接到第一帶通濾波器212的輸入端。第一帶通濾波器212用于通過第一中頻。第一帶通濾波器212的輸出端連接到第二混頻器214的輸入端。第二混頻器214用于通過混頻第一中頻和第二本機振蕩頻率，得到第二積分或差分中頻。第二混頻器214的其它的輸入端連接到第二本機振蕩器216的輸出端。第二本機振蕩器216用于振蕩第二本機振動頻率，以得到第二中頻。第二混頻器214的輸出端連接到第二帶通濾波器218的輸入端。第二帶通濾波器218用于通過第二中頻。第二帶通濾波器218的輸出端連接到中頻放大器220的輸入端。中頻放大器220用于放大第二中頻，中頻放大器220的輸出端連接到檢測器222的輸入端。檢測器222連接到檢測器222的輸入端。檢測器222用于從第二中頻得到信號波形。第二檢測器222的輸出端連接到低頻放大器224的輸入端。低頻放大器224用于放大信號波形，從而，信號波形可以驅(qū)動揚聲器。低頻放大器224的輸出端連接到揚聲器226。
在本發(fā)明中，根據(jù)本發(fā)明的各種較佳實施例的上述壓電諧振器可以用作雙超外差式接收機200中的檢測器224。根據(jù)較佳實施例的上述梯形濾波器可以用作雙外超式接收機200中的第一帶通濾波器208或第二帶通濾波器214。這種雙外超式接收機尺寸小，并且具有良好的接收特性。
在本發(fā)明中，根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的上述壓電諧振器可以用作單超外差式接收機中的檢測器。另外，根據(jù)較佳實施例的上述梯形濾波器可以用作帶通濾波器。類似于上述雙超外差式接收機，這樣的單超外差式接收機也是小尺寸，并具有良好的接收特性。
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的較佳實施例，具體示出和描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不背離本發(fā)明的主旨的條件下，可以有形式和細節(jié)上的上述和其它變化。
權(quán)利要求
1．一種電子元件，其特征在于包含基片；設(shè)置在所述基片上的圖案電極；設(shè)置在所述基片上，并連接到所述圖案電極的壓電諧振器；及設(shè)置在所述基片上，以覆蓋所述壓電諧振器的罩子，該罩子在其內(nèi)部確定一空間；其中，在所述罩子中至少設(shè)置一個從所述罩子內(nèi)的所述空間中延伸到所述罩子外部的孔。
2．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于通過所述罩子的所述至少一個孔，注入彈性材料，以覆蓋所述壓電諧振器的周圍。
3．如權(quán)利要求2所述的電子元件，其特征在于，所述彈性材料包含橡膠。
4．如權(quán)利要求2所述的電子元件，其特征在于，所述彈性材料的楊氏模量小于或等于大約12kgf/cm2。
5．如權(quán)利要求2所述的電子元件，其特征在于，所述彈性材料包含硅樹脂。
6．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于所述壓電諧振器構(gòu)成，以縱向振動模式振動。
7．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于，所述壓電諧振器包含具有縱向的基件，所述基件包含多個層疊的壓電層和多個內(nèi)部電極，所述內(nèi)部電極大致上垂直于所述基件的縱向，并且沿所述基件的縱向設(shè)置，同時相互分開，所述多個內(nèi)部電極設(shè)置在大致上垂直于所述基件的縱向的所述壓電層上，；及一對設(shè)置在所述基件的表面上，并連接到所述多個內(nèi)部電極的外部電極，其中所述多個壓電層沿所述基件的縱向極化。
8．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于，多個所述壓電諧振器在所述基片上連接，以確定一梯形濾波器。
9．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于，還包含多個孔，每個所述孔形成在所述罩子中，從所述罩子的內(nèi)部的所述空間延伸到所述罩子的外部。
10．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于所述壓電諧振器的極化方向、電場的施加方向和振動方向相同。
11．一種電子元件，其特征在于包含基片；設(shè)置在所述基片上的圖案電極；設(shè)置在所述基片上，并連接到所述圖案電極的壓電諧振器；及設(shè)置在所述基片上的罩子，以覆蓋所述壓電諧振器和確定所述罩子內(nèi)部的空間；其中，所述罩子的內(nèi)部空間中設(shè)置彈性材料，以覆蓋所述壓電諧振器的周圍。
12．如權(quán)利要求11所述的電子元件，其特征在于，所述罩子中至少設(shè)置了一個孔，所述孔從所述罩子的所述的內(nèi)部空間延伸到所述罩子的外部。
13．如權(quán)利要求11所述的電子元件，其特征在于，述彈性材料包括橡膠。
14．如權(quán)利要求11所述的電子元件，其特征在于，述彈性材料的楊氏模量小于或等于大約12kgf/cm2。
15．如權(quán)利要求11所述的電子元件，其特征在于，述彈性材料包括硅樹脂。
16．一種通信設(shè)備，其特征在于包含至少一個帶通濾波器，所述帶通濾波器包含壓電元件，所述壓電元件包含基片；設(shè)置在所述基片上的圖案電極；多個設(shè)置在所述基片上，并連接到所述圖案電極的壓電諧振器；及設(shè)置在所述基片上的罩子，以覆蓋所述壓電諧振器，并確定所述罩子內(nèi)部的空間；其中，在所述罩子中設(shè)置至少一個孔，所述孔從所述罩子的所述內(nèi)部空間延伸到所述罩子的外部。
17．如權(quán)利要求16所述的通信設(shè)備，其特征在于所述壓電元件是第一壓電元件，所述通信設(shè)備還包含檢測器，其中所述檢測器包含第二壓電元件；該第二壓電元件包含基片，設(shè)置在所述基片上的圖案電極，多個設(shè)置在所述基片上，并連接到所述圖案電極的壓電諧振器，及設(shè)置在所述基片上的罩子，以覆蓋所述壓電諧振器和確定所述罩子的內(nèi)部空間，其中在所述罩子中設(shè)置至少一個孔，所述孔從所述罩子的內(nèi)部的所述空間延伸到所述罩子的外部。
18．如權(quán)利要求16所述的通信設(shè)備，其特征在于所述帶通濾波器是第一帶通濾波器，而且所述壓電元件是第一壓電元件，該通信設(shè)備還包含第二帶通濾波器，其中所述第二帶通濾波器包含第二壓電元件；該第二壓電元件包含基片，設(shè)置在所述基片上的圖案電極，多個設(shè)置在所述基片上，并連接到所述圖案電極的壓電諧振器，及設(shè)置在所述基片上的罩子，以覆蓋所述壓電諧振器并確定所述罩子中的空間，其中，在所述罩子中至少設(shè)置一個孔，所述孔從所述罩子內(nèi)部的所述空間延伸到所述罩子的外部。
19．如權(quán)利要求16所述的通信設(shè)備，其特征在于所述通信設(shè)備是雙超外差式接收機。
20．一種通信設(shè)備，其特征在于包含至少一個帶通濾波器，所述帶通濾波器包含壓電元件，所述壓電元件包含基片；設(shè)置在所述基片上的圖案電極；設(shè)置在所述基片上的罩子，并連接到所述圖案電極的多個壓電諧振器，及設(shè)置在所述基片上的罩子，以覆蓋所述壓電諧振器和確定所述罩子內(nèi)部的空間；其中，在所述罩子的內(nèi)部的所述空間中設(shè)置彈性材料，以覆蓋所述壓電諧振器的周圍。
21．一種通信設(shè)備，其特征在于包含至少一個檢測器，所述檢測器包含電子元件，所述電子元件包含基片；設(shè)置在所述基片上的圖案電極；設(shè)置在所述基片上，并連接到所述圖案電極的壓電諧振器；及設(shè)置在所述基片上的罩子，以覆蓋所述壓電諧振器，并確定所述罩子內(nèi)部的空間罩子；其中，在所述罩子中設(shè)置至少一個孔，所述孔從所述罩子內(nèi)的所述空間中延伸到所述罩子的外部。
全文摘要
一種壓電元件,包含基片,所述基片上用支承部件安裝壓電諧振器,所述支承部件在所述基片和所述壓電諧振器之間?；烧肿痈采w,所述罩子設(shè)置成得用于覆蓋壓電諧振器。橡膠狀的彈性材料,諸如硅樹脂通過罩子的孔注入,以覆蓋所述壓電諧振器的周圍。最好該橡膠狀的彈性材料的楊氏模量不大于約12kgf/cm
文檔編號H03H9/58GK1213891SQ9811944
公開日1999年4月14日 申請日期1998年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月1日
發(fā)明者宇波俊彥, 竹島哲夫, 入江誠 申請人:株式會社村田制作所