專利名稱：能量約束型壓電諧振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及譬如壓電振蕩器用的能量約束型壓電諧振器，具體地說，涉及一種利用厚度縱向振動模式中諧波的能量約束型壓電諧振器。
背景技術(shù)：
迄今，針對電子設(shè)備中的較高頻率，已經(jīng)提出利用厚度縱向振動模式中諧波的各種能量約束型壓電諧振器。
例如，下述專利文獻(xiàn)1公開了一種有如圖10所示的壓電諧振器。
壓電諧振器101包括長方形板狀的壓電基板102。由在厚度方向極化的壓電陶瓷形成所述壓電基板102。在壓電基板102上表面中心形成第一激發(fā)電極103，在壓電基板102下表面中心形成第二激發(fā)電極104，因此，與激發(fā)電極103相對。激發(fā)電極103、104相互對置的部分是壓電振動部分。
激發(fā)電極103、104分別電連接到引出電極105、106。在壓電諧振器101中，使用厚度縱向振動模式的第三諧波。因此，由于在厚度縱向振動模式中，基波是附加寄生的，所以期望抑制基波。因此，在壓電諧振器101中，在壓電基板101的上表面形成部分電極107、108，使電極107、108分別沿壓電基板102的側(cè)邊緣102a、102b延伸。在壓電基板101的下表面上還形成部分電極109、110，使電極109、110分別沿壓電基板102的側(cè)邊緣延伸。
在壓電諧振器101中，在從壓電振蕩部分向周圍區(qū)域發(fā)基波送，并且設(shè)置部分電極107到110的情況下，基波受到壓電短路效應(yīng)和部分電極107-110的機(jī)械負(fù)荷的抑制。換句話說，所述專利文獻(xiàn)認(rèn)為，利用部分電極107-110的質(zhì)量負(fù)荷可以抑制基波。
接下去的專利文獻(xiàn)2公開了如圖11所示的壓電諧振器。在壓電諧振器151中，在呈長方形板狀的壓電基板152的上表面上形成第一激發(fā)電極153，在壓電基板152的下表面上形成第二激發(fā)電極154。激發(fā)電極153、154通過壓電基板152相互對置的部分是能量約束壓電振動部分。該專利文獻(xiàn)稱壓電基板152沿厚度方向極化，并且利用厚度縱向振動模式下的三次諧波。激發(fā)電極153、154是分別利用引出電極155、156相繼形成的。引出電極156通過壓電基板152的一個端面連接到安裝電極158上。
壓電諧振器151中的壓電基板152上表面上形成浮動電極157，使浮動電極157定位的一側(cè)在相對于激發(fā)電極155延長激發(fā)電極153的方向那一側(cè)的對面。這里，能夠有效地利用從壓電振動部分發(fā)射到周圍區(qū)域并按厚度縱向振動模式受到浮動電極157的質(zhì)量負(fù)荷限制的基波，因此可以利用厚度縱向振動模式中的三次諧波的諧振特性。
專利文獻(xiàn)1日本未審專利公開No.4-216208；專利文獻(xiàn)2日本未審專利公開No.11-177375。
有如專利文獻(xiàn)1和2所述，迄今，已經(jīng)提出用于制造電極的金屬材料的質(zhì)量負(fù)荷的各種結(jié)構(gòu)，以抑制厚度縱向振動模式中的基波。換句話說，由于在使用厚度縱向振動模式中的諧波情況下的基波變?yōu)楦郊蛹纳?，因此?qiáng)烈需要抑制基波。為了通過質(zhì)量負(fù)荷抑制基波，已經(jīng)進(jìn)行嘗試，將部分電極107-110或浮動電極157、158設(shè)置在壓電振動部分的周圍。
然而，在試圖通過質(zhì)量負(fù)荷抑制基波的相關(guān)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)以厚度縱向振動模式方式利用諧波時，充分抑制基波的響應(yīng)是很困難的。此外，當(dāng)由較大的質(zhì)量負(fù)荷充分抑制基波時，試圖使用的厚度縱向振動模式中的諧波響應(yīng)也傾向于受到抑制。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述相關(guān)領(lǐng)域的情況，本發(fā)明提供一種利用厚度縱向振動模式諧波的能量約束型壓電諧振器，可以有效地抑制厚度縱向振動模式中的基波，并可根據(jù)所用的諧波正確地利用響應(yīng)。
一種能量約束型壓電諧振器，它利用厚度縱向振動模式的諧波，并且包括具有第一和第二主表面的壓電基板、設(shè)置在壓電基板第一主表面上的第一激發(fā)電極、設(shè)置在壓電基板第二主表面上因而與第一激發(fā)電極相對設(shè)置的第二激發(fā)電極，第一和第二激發(fā)電極彼此相對的部分是壓電振動部分，在壓電振動部分附近設(shè)置振動緩沖部分。在壓電諧振器中，在壓電基板的第一和第二主表面中至少一個的主表面上設(shè)置至少一個浮動電極，從而使所述浮動電極的位置靠近壓電振動部分，并使所述浮動電極相對于用作起始點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)在朝向和離開激發(fā)電極的方向延伸，所述節(jié)點(diǎn)是在厚度縱向振動模式下根據(jù)基波在壓電基板之第一和第二主表面上產(chǎn)生的電荷進(jìn)行電位分布的節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明能量約束型壓電諧振器的一個特定方面是，向壓電基板的的第一和第二主表面各自的周圍邊緣的內(nèi)部設(shè)置用來形成壓電振動部分的第一和第二激發(fā)電極。
本發(fā)明能量約束型壓電諧振器的另一特定方面是，至少一個浮動電極大體上為呈環(huán)形的電極，將該環(huán)形電極設(shè)置成，使它(們)包圍第一和/或第二激發(fā)電極。
最好至少一個環(huán)形電極是圓形的。
本發(fā)明能量約束型壓電諧振器的又一特定方面是，壓電基板是呈細(xì)長之長方形的板形，將第一激發(fā)電極設(shè)置成，使它沿壓電基板寬度方向延伸到所述壓電基板第一主表面兩側(cè)的一對側(cè)邊緣，并將第二激發(fā)電極進(jìn)行設(shè)置成，使它沿壓電基板寬度方向延伸到所述壓電基板第二主表面兩側(cè)的一對側(cè)邊緣，而且，沿壓電基板的縱向方向，在壓電振動部分的兩側(cè)設(shè)置振動緩沖部分。
本發(fā)明能量約束型壓電諧振器的再一特定方面是，沿壓電基板的縱向方向，只在第一激發(fā)電極和/或第二激發(fā)電極的一側(cè)設(shè)置至少一個浮動電極。
在本發(fā)明的壓電諧振器中，分別在壓電基板的第一主表面和第二主表面設(shè)置第一激發(fā)電極和第二激發(fā)電極。此外，在第一和第二主表面中至少一個的主表面上設(shè)置至少一個浮動電極，從而使所述浮動電極的位置靠近壓電振動部分，并因此而相對于用作起始點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)朝向和背離第一和第二激發(fā)電極的方向延伸，所述節(jié)點(diǎn)是在厚度縱向振動模式下基波在壓電基板之第一和第二主表面上產(chǎn)生的電位分布的節(jié)點(diǎn)。相應(yīng)地，當(dāng)激勵壓電諧振器時，從壓電振動部分向周圍區(qū)域發(fā)射基波，并產(chǎn)生電位分布。按照本發(fā)明的壓電諧振器，至少一個浮動電極的從電位分布節(jié)點(diǎn)向激發(fā)電極方向延伸的部分所產(chǎn)生的電荷，以及至少一個浮動電極的從電位分布節(jié)點(diǎn)向背離激發(fā)電極方向延伸的部分所產(chǎn)生的電荷相互抵消。因此，所構(gòu)成的壓電諧振器至少有一個浮動電極能夠阻止產(chǎn)生對于基波的激勵有貢獻(xiàn)的電荷。因此，可以有效地抑制激發(fā)基波。
至少一個浮動電極消除了由基波產(chǎn)生的電荷，而且沒有利用至少一個浮動電極本身的質(zhì)量負(fù)荷。因此，至少一個浮動電極不容易使厚度縱向振動模式中的諧波受到抑制。
因此，可以提供一種能量約束型的厚度縱向諧波壓電諧振器，它能有效地抑制厚度縱向振動模式的基波，并能正確地利用厚度縱向振動模式的諧波。
按照本發(fā)明，由于如上所述那樣至少一個浮動電極的工作可以抵消由基波產(chǎn)生的正電荷和負(fù)電荷，因此，不必形成較大質(zhì)量的金屬膜作為至少一個浮動電極。因此，與利用質(zhì)量負(fù)荷的相關(guān)領(lǐng)域中形成部分電極或偽電極的情況相比，可以減小材料的成本，容易形成至少一個浮動電極。
在向壓電基板第一和第二主表面的周圍邊緣內(nèi)部分別形成壓電振動部分的第一和第二激發(fā)電極時，在第一激發(fā)電極與壓電基板的第一、第二周圍邊緣之間，以及在第二激發(fā)電極與壓電基板的第一、第二周圍邊緣之間，形成環(huán)形區(qū)域，其中不存在激發(fā)電極。
在至少一個浮動電極基本上為環(huán)形電極，并且所述環(huán)形電極包圍第一激發(fā)電極和/或第二激發(fā)電極時，能夠有效地抵消基波在靠近壓電振動部分的任何位置沿周邊方向產(chǎn)生的正電荷和負(fù)電荷。
在至少一個環(huán)形電極為圓形時，所述圓形電極為各向同性的，因此可有效地和均勻地防止產(chǎn)生對于靠近壓電振動部分的基波的激勵有貢獻(xiàn)的正和負(fù)的電荷。
在壓電基板具有呈細(xì)長之長方形板狀形狀時，本發(fā)明可以提供一種細(xì)長的條形壓電諧振器，這時，第一和第二端面定位在縱向方向的對應(yīng)端，形成第一激發(fā)電極，以使第一激發(fā)電極沿壓電基板的寬度方向從壓電振動部分延伸到壓電基板第一主表面兩端的一對側(cè)邊的邊緣；還形成第二激發(fā)電極，以使第二激發(fā)電極沿壓電基板寬度方向延伸到在壓電基板第二主表面兩端的一對側(cè)邊的邊緣；還在壓電振動部分的兩側(cè)沿壓電基板縱向設(shè)置振動緩沖部分。
在這種情況下，只在第一激發(fā)電極或第二激發(fā)電極的一側(cè)或兩側(cè)形成至少一個浮動電極。當(dāng)只在一側(cè)形成至少一個浮動電極的時候，可以簡化電極結(jié)構(gòu)，以及減小材料成本。


圖1a和圖1b分別是本發(fā)明第一實(shí)施例壓電諧振器的外部示意透視圖和外部示意正視剖面圖；圖2a是表示第一實(shí)施例壓電諧振器中根據(jù)基波產(chǎn)生的電荷的電位分布曲線圖；圖2b是壓電諧振器的示意半剖正視圖，用以說明圖2a所示電位分布中沿水平軸的x坐標(biāo)；圖3是表示在第一實(shí)施例壓電諧振器中浮動電極的位置發(fā)生變化時基波抑制情況變化的曲線圖；圖4是表示在浮動電極沿壓電諧振器縱向方向的尺寸是0.2mm和0.4mm時，基波與浮動電極位置之間響應(yīng)的關(guān)系曲線圖；圖5是表示沿壓電基板縱向的位置與厚度縱向振動模式中根據(jù)基波產(chǎn)生之電荷的電位分布之間的關(guān)系曲線圖；圖6是本發(fā)明一種改型壓電諧振器的示意透視圖；圖7是本發(fā)明另一種改型壓電諧振器的示意透視圖；圖8是說明本發(fā)明又一種改型壓電諧振器的仰視圖，；圖9是說明本發(fā)明再一種改型壓電諧振器的示意正視剖面圖；圖10是相關(guān)壓電諧振器一種舉例的透視圖；圖11是相關(guān)的壓電諧振器另一種舉例的透視圖。
標(biāo)號1壓電諧振器2壓電基板2a上表面2b下表面2c，2d端面3，4激發(fā)電極
5，6引出電極7浮動電極8浮動電極21壓電諧振器22壓電基板22a上表面22b下表面23激發(fā)電極24浮動電極25激發(fā)電極31壓電諧振器32壓電基板32a上表面32b下表面33激發(fā)電極34激發(fā)電極35，36引出電極37，38接線電極39a，39b浮動電極41壓電諧振器42壓電基板43，44激發(fā)電極45，46引出電極47，48接線電極49a，49b浮動電極51壓電諧振器52壓電基板52b下表面53激發(fā)電極54浮動電極
55引出電極61壓電諧振器具體實(shí)施方式
下面參照附圖，通過描述本發(fā)明的具體實(shí)施例說明本發(fā)明。
圖1(a)和1(b)分別是本發(fā)明第一實(shí)施例壓電諧振器的透視圖和示意前視剖面圖。壓電諧振器1是在厚度縱向振動模式中使用三次諧波的能量約束型壓電諧振器。
壓電諧振器1具有呈細(xì)長之長方形的板，即長條形壓電基板2。本實(shí)施例中，由壓電陶瓷，如鈦酸鋯酸鉛陶瓷或鈦酸鉛陶瓷形成所述壓電基板，并沿厚度方向極化。
在壓電基板2的上表面2a中心形成第一激發(fā)電極3。第一激發(fā)電極3是長方形的，形成于壓電基板2的整個寬度上。換句話說，所形成的第一激發(fā)電極3可以延伸到壓電基板2的上表面2a的一對側(cè)邊邊緣。
在壓電基板2的下表面2b上形成第二激發(fā)電極4，使第二激發(fā)電極4通過壓電基板2與第一激發(fā)電極3相對。第二激發(fā)電極4也形成于壓電基板2的整個寬度上，因此，可以延伸到壓電基板的下表面的一對側(cè)邊邊緣。
第一激發(fā)電極3與上表面2a上形成的引出電極5電連接，從而使第一激發(fā)電極3能沿一邊緣延伸，所述邊緣即由上表面2a和壓電基板2在縱向一端處的第一端面2c所形成的。在壓電基板2的下表面，第二激發(fā)電極4電連接到引出電極6。在下表面2b上形成引出電極6，因此引出電極6可以沿一個邊緣延伸，該邊緣由端面2d(形成于第一端面2c的對面)和壓電基板2的下表面2b形成。
在壓電基板2的上表面2a處，第一激發(fā)電極3與端面2d之間形成浮動電極7。本實(shí)施例中，是在壓電基板2的整個寬度上形成浮動電極7的。浮動電極7的位置與端面2d分開間隙2e。有如以下所述那樣，本實(shí)施例中提供浮動電極7，使至少一個節(jié)點(diǎn)位于浮動電極7內(nèi)，所述節(jié)點(diǎn)是在厚度縱向振動模式中基于基波在壓電基板2的上表面2a所產(chǎn)生的電荷的電位分布的節(jié)點(diǎn)。
圖1(b)示出激發(fā)電極3、4和浮動電極7，它們是本發(fā)明的主要部分，圖中沒有示出引出電極5、6。
在壓電諧振器1中，當(dāng)在激發(fā)電極3和4之間加給交流電場時，能量約束型壓電振動部分會受到厚度縱向振動的激發(fā)。這里，激發(fā)奇數(shù)階諧波，如在厚度縱向振動模式中基波的三次諧波和五次諧波，本實(shí)施例中使用的是在這些受到激發(fā)的諧波中的厚度縱向振動模式的三次諧波。因此，可望抑制厚度縱向振動模式中的基波。
激發(fā)厚度縱向振動模式的基波。這個基波并無受到約束的趨勢。因此，基波會從壓電振動部分傳播到周圍區(qū)域。在這種情況下，在壓電基板2的上表面2a和下表面2b處產(chǎn)生與基波的振動對應(yīng)的電荷，由此產(chǎn)生電位分布。圖2(a)的曲線表示在壓電基板2的上表面2a上產(chǎn)生的從壓電振動部分到端面2d的電位分布。圖2(a)所示電位分布是提供浮動電極7之前狀態(tài)的電位分布。所用壓電基板的尺寸是2.2mm×0.54mm×0.25mm(厚度)。圖2中的縱軸代表電位，橫軸代表沿壓電基板2縱向方向的位置。如在圖2(b)中壓電諧振器1的示意半剖正視圖中所示的，沿上述縱向位置指的是朝向端面2d逐漸增大的坐標(biāo)系，通過第一激發(fā)電極3中心的z軸位置被定義為0位置。圖2表示從第一激發(fā)電極3中心到端面2d的長度為1.1mm時的電位分布。為了容易理解，圖2(b)中并未像圖1(b)那樣示出引出電極5、6。
如從圖2清晰可見的，分別在0.7mm的縱向位置和0.87mm的縱向位置存在電位分布的節(jié)點(diǎn)。換句話說，當(dāng)位置低于0.7mm時電荷極性為正，當(dāng)位置在0.7mm-0.87mm范圍內(nèi)時電荷極性為負(fù)，當(dāng)位置高于0.87mm時電荷極性為正。
本實(shí)施例中提供上述電極7?，F(xiàn)在參照附圖2(a)描述浮動電極7的工作效果。圖2(a)示意地表示出浮動電極7的位置。其中，浮動電極7在壓電基板2的縱向尺寸是0.4mm，浮動電極7在這個縱向的中心位于0.77mm的位置，這是沿壓電基板2的平行于圖2(a)水平軸的縱向位置。由于在上述縱向方向的浮動電極7的尺寸是0.4mm，這個尺寸是相當(dāng)大的，所以兩個節(jié)點(diǎn)都在浮動電極7內(nèi)。
如上所述，所構(gòu)成的浮動電極7沿上述縱向具有一定的縱向尺寸。當(dāng)注意力集中在電位分布的節(jié)點(diǎn)之一時，這個節(jié)點(diǎn)是一個起始點(diǎn)，這個浮動電極7有一部分朝向第一激發(fā)電極3，還有一部分遠(yuǎn)離第一激發(fā)電極3。由于節(jié)點(diǎn)不需要定位在浮動電極的中心，所以使用術(shù)語“起始點(diǎn)”。
本實(shí)施例中，由于相對節(jié)點(diǎn)而言朝向第一激發(fā)電極3延伸的浮動電極部分所產(chǎn)生的電荷與相對節(jié)點(diǎn)而言遠(yuǎn)離第一激發(fā)電極3延伸的浮動電極部分所產(chǎn)生的電荷極性相反，因此，由于浮動電極7的存在，使正電荷和負(fù)電荷抵消。因此，并不容易產(chǎn)生由正電荷和負(fù)電荷所產(chǎn)生的電位分布，所以能有效地抑制基波。下面參照圖3詳細(xì)描述這種情況。
圖3的曲線表示在壓電基板2上形成沿壓電基板2縱向的尺寸為0.4mm的浮動電極7，并且浮動電極沿壓電基板2的縱向中心位置發(fā)生改變時，厚度縱向振動模式下的三次諧波和基波的響應(yīng)。換句話說，圖3中的橫軸與圖2中的橫軸類似，代表沿壓電基板2縱向的位置，縱軸的θmax代表基波和三次諧波的相位最大值。這個曲線圖表明，相位的最大值越小，響應(yīng)越小。因此，使相位最大值得到抑制。如從圖3清晰可見的，當(dāng)浮動電極7沿壓電基板2的縱向靠近0.76mm的位置時，基波的響應(yīng)極低。對比之下，即使浮動電極7沿壓電基板2的縱向靠近0.76mm的位置時，厚度縱向振動模式下的三次諧波幾乎未受到抑制。
在以上的描述中，參照附圖2(a)、2(b)和圖3，采用所提供的浮動電極7的兩個節(jié)點(diǎn)都定位在浮動電極內(nèi)的例子。因此，在兩個節(jié)點(diǎn)中的每一個節(jié)點(diǎn)處，向節(jié)點(diǎn)內(nèi)部設(shè)置的浮動電極部分產(chǎn)生的電荷與向節(jié)點(diǎn)外部設(shè)置的浮動電極部分產(chǎn)生的電荷相互抵消。
可使浮動電極7形成為，使上述節(jié)點(diǎn)之一形成于浮動電極7之內(nèi)。
為了在浮動電極7內(nèi)定位一個節(jié)點(diǎn)，要使浮動電極7在壓電基板2的縱向尺寸很小。圖4和圖5是說明當(dāng)浮動電極7在壓電基板2的縱向尺寸改變時浮動電極7工作效果的曲線圖。
圖4是表示當(dāng)浮動電極7在壓電基板2的縱向尺寸是0.2mm和0.4mm時，所述基波響應(yīng)和浮動電極位置之間關(guān)系的曲線圖。圖4的橫軸代表浮動電極中心沿壓電基板2的縱向位置。圖中縱軸的ΔF(％)是通過在不提供浮動電極時規(guī)范化ΔF所得的，ΔF是當(dāng)基波的諧振頻率為fr并且它的反諧振頻率是fa時fa-fr的絕對值相對于fr的比例值。ΔF(％)與基波響應(yīng)的幅度成比例。ΔF越小，即ΔF(％)越小，抑制的基波越多。
有如從圖4清晰可見的，當(dāng)浮動電極7沿上述縱向的尺寸是0.2mm時，抑制基波的浮動電極沿上述縱向的位置是0.65-0.70mm和0.86-0.92mm，當(dāng)浮動電極7沿上述縱向的尺寸是0.4mm時，所述位置是0.86-0.80mm。
如圖2(a)所示，這里的電位分布中，存在兩個振動節(jié)點(diǎn)。因此，從圖4清晰可見，當(dāng)浮動電極7沿壓電基板2縱向的尺寸是0.4mm時，圖2(a)和圖3中所示結(jié)果與圖4中所示結(jié)果并不矛盾。換句話說，從圖4應(yīng)能理解，當(dāng)浮動電極沿上述縱向的尺寸是0.4mm時，浮動電極7中心沿上述縱向的位置在0.74-0.80mm之間。由于圖2(a)中的縱向位置是0.77mm，所以有如圖3所示那樣基波受到抑制。
如圖4所示，可以理解，當(dāng)當(dāng)浮動電極7沿上述縱向的尺寸是0.2mm時，如上所述，當(dāng)縱向位置是0.65-0.70mm和0.86-0.92mm時，基波受到抑制。下面參照圖5詳細(xì)描述這種情況。圖5所示的電位分布與圖2(a)所示的電位分布是相同的；圖5所示的電位分布是形成基波之前由所激發(fā)的基波產(chǎn)生的電位分布。圖5是表示兩個浮動電極7A和7B位置的示意圖。
這里，沿上述縱向在0.7mm位置附近設(shè)置內(nèi)部浮動電極7A，而沿上述縱向在0.87mm位置附近設(shè)置外部浮動電極7B。因此，可以理解，即使在這種結(jié)構(gòu)中，由基波在浮動電極7A和7B上產(chǎn)生的正、負(fù)電荷也能相互抵消，因此可以抑制基于這種電荷分布的電位分布。換句話說，可以理解，在圖2中由一個浮動電極7可以抵消兩個節(jié)點(diǎn)處的正、負(fù)電荷，而在圖5中，在各自設(shè)置浮動電極7A、7B的節(jié)點(diǎn)處可以抵消正、負(fù)電荷。
在圖5中，一個節(jié)點(diǎn)定位在浮動電極7A處，另一個節(jié)點(diǎn)定位在浮動電極7B處。然而，即使只使用一個浮動電極，也能抑制基波。例如，當(dāng)只在沿上述縱向的0.70mm位置附近設(shè)置浮動電極7A時，浮動電極7A可以使得由基波產(chǎn)生的正、負(fù)電荷相互抵消，因此可以抑制基于這種電荷分布的電位分布。因此，當(dāng)存在多個節(jié)點(diǎn)時，不必在所有節(jié)點(diǎn)處設(shè)置浮動電極。如以上所述，按照本實(shí)施例，可以抑制厚度縱向振動模式的基波，但是，厚度縱向振動模式下的三次諧波實(shí)際上并未受到抑制。
因此，可以有效地使用厚度縱向振動模式下的三次諧波。具體來說，由于如以所述浮動電極7的作用，使基波不容易產(chǎn)生正和負(fù)電荷，所以浮動電極7的質(zhì)量不需要非常大。換句話說，由導(dǎo)電材料形成浮動電極7，對于它的質(zhì)量沒有特殊的限制。因此，不會增加材料成本。
此外，由于不使用質(zhì)量負(fù)荷，當(dāng)浮動電極具有較小質(zhì)量時，三次諧波受到抑制的幾率很小。因此，雖然厚度縱向振動模式的基波被有效地抑制，但是，可以使三次諧波的響應(yīng)足夠地大。
下面參照具體實(shí)驗(yàn)的實(shí)例描述本實(shí)施例中由于浮動電極的存在對于基波的抑制。
將一鈦酸鉛陶瓷基板用作上述壓電基板，激發(fā)電極3、4是0.3×0.54mm，提供銀薄膜用作浮動電極7，銀薄膜沿壓電基板2縱向的尺寸是0.4mm，銀薄膜沿壓電基板2寬度方向的尺寸是0.54mm，銀薄膜的厚度是0.3微米。浮動電極7的形成位置根據(jù)x坐標(biāo)而有所變化，從而可以估算基波的響應(yīng)。結(jié)果示于圖3中。
因此，可以理解，通過在0.78mm位置附近設(shè)置浮動電極7可以有效地抑制基波的響應(yīng)，在所述0.78mm位置，基于通過如圖2所示基波產(chǎn)生的正、負(fù)電荷來定位電位分布的節(jié)點(diǎn)。
在按發(fā)明的壓電諧振器中，當(dāng)存在通過在壓電基板中傳播基波所產(chǎn)生的電位分布的多個節(jié)點(diǎn)時，可以在多個節(jié)點(diǎn)中的每個節(jié)點(diǎn)處設(shè)置一個浮動電極，或者在多個節(jié)點(diǎn)中的至少一個節(jié)點(diǎn)處設(shè)置一個浮動電極。最好，在多個節(jié)點(diǎn)中的每個節(jié)點(diǎn)處都設(shè)置一個浮動電極，從而可以更加有效地抑制基波。
本發(fā)明的壓電諧振器不限于如圖1所示的條形壓電諧振器1。下面參照附圖6-10描述本發(fā)明的改型壓電諧振器。在圖6所示的一種改型壓電諧振器31中，在長方形板壓電基板32上表面的中心形成大體呈圓形的第一激發(fā)電極33，并在下表面上形成大體呈圓形的第二激發(fā)電極34。其中，激發(fā)電極33和34通過對應(yīng)的接線電極37和38電連接到對應(yīng)的引出電極35和36。形成大體呈C形并有縫隙的浮動電極39a、39b，以便避開用于形成接線電極37、38的那些部分。因此，在具有接線電極37、38的結(jié)構(gòu)中，浮動電極39a、39b可以具有C形形狀，并帶有縫隙。換句話說，它們不需要具有封閉的圓形形狀。
圖7是本發(fā)明另一種改型壓電諧振器的透視圖。其中，在壓電諧振器41中，在長方形板壓電諧振器的上表面上形成長方形的第一激發(fā)電極43，在下表面上形成長方形的第二激發(fā)電極44。在引出各接線電極43、44的部分并在各激發(fā)電極43、44的周圍設(shè)置矩形框架狀的浮動電極49a、49b。因此，激發(fā)電極可以是長方形的，并可以形成矩形框架狀的浮動電極49a、49b。
圖8是本發(fā)明又一種改型壓電諧振器的仰視圖。圖8所示的壓電諧振器51具有細(xì)長的長方形板，即條形壓電基板52。在壓電諧振器52下表面中心形成第二激發(fā)電極53。第二激發(fā)電極53電連接到激發(fā)電極55。這里，沒有示出上表面的第一激發(fā)電極。所設(shè)置的第一激發(fā)電極在厚度方向通過壓電基板52與激發(fā)電極53相對設(shè)置。在壓電基板52的下表面上形成浮動電極54。在上表面上沒有形成浮動電極。因此，在細(xì)長條形的壓電諧振器51中，只為下表面提供浮動電極54。
圖9是本發(fā)明再一種改型壓電諧振器的示意正視剖面圖。這種實(shí)際形式的壓電諧振器61具有與圖1所示壓電諧振器1相同的結(jié)構(gòu)特征，只是浮動電極8設(shè)在壓電基板2的下表面上。如從壓電諧振器61清晰可見，浮動電極不僅可以形成在壓電基板2的上表面2a上，而且浮動電極8也可以設(shè)置在下表面2b上。換句話說，浮動電極可以設(shè)置在壓電基板的第一和第二主表面中的至少一個主表面上。圖9中也沒有像圖1(b)中那樣示出引出電極。
雖然在上述實(shí)施例及其改型的壓電諧振器中利用了厚度縱向振動模式下的三次諧波，但是壓電諧振器也可以利用厚度縱向振動模式下的其它諧波，如五次諧波。
權(quán)利要求
1.一種能量約束型壓電諧振器，利用厚度縱向振動模式的諧波，并且包括具有相對的第一和第二主表面的壓電基板，設(shè)在壓電基板第一主表面上的第一激發(fā)電極，設(shè)在壓電基板第二主表面上并與第一激發(fā)電極相對設(shè)置的第二激發(fā)電極，第一和第二激發(fā)電極彼此相對的部分是壓電振動部分，在壓電振動部分附近設(shè)置振動緩沖部分；其中，在壓電基板的第一和第二主表面中至少一個主表面上設(shè)置至少一個浮動電極，使所述浮動電極的位置靠近壓電振動部分，并使所述浮動電極相對用作起始點(diǎn)的一個節(jié)點(diǎn)在朝向和離開激發(fā)電極的方向延伸，所述節(jié)點(diǎn)是在厚度縱向振動模式下根據(jù)基波在壓電基板之第一和第二主表面上產(chǎn)生的電荷進(jìn)行電位分布的節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量約束型壓電諧振器，其中，向壓電基板的各第一和第二主表面的周圍邊緣內(nèi)部設(shè)置用于形成壓電振動部分的第一和第二激發(fā)電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能量約束型壓電諧振器，其中，至少一個浮動電極實(shí)際為環(huán)形的電極，將所述環(huán)形電極設(shè)置成，使其包圍第一激發(fā)電極和/或第二激發(fā)電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能量約束型壓電諧振器，其中，至少一個環(huán)形電極是圓形的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量約束型壓電諧振器，其中，所述壓電基板具有細(xì)長的長方形板的形狀，將第一激發(fā)電極設(shè)置成，使它沿壓電基板寬度方向延伸到壓電基板第一主表面兩側(cè)的一對側(cè)邊緣上，并將第二激發(fā)電極設(shè)置成，使它沿壓電基板寬度方向延伸到壓電基板第二主表面兩側(cè)的一對側(cè)邊緣上，而且，沿壓電基板的縱向方向，關(guān)于壓電振動部分兩側(cè)設(shè)置振動緩沖部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的能量約束型壓電諧振器，其中，沿壓電基板的縱向方向，只在第一激發(fā)電極和/或第二激發(fā)電極的一側(cè)設(shè)置至少一個浮動電極。
全文摘要
一種壓電諧振器，為利用厚度縱向振動模式的諧波的能量約束型壓電諧振器，能夠有效地抑制在厚度縱向振動模式下附加寄生的基波，但不會明顯抑制所用的三次諧波。所述能量約束型壓電諧振器具有，設(shè)在沿厚度方向極化的壓電基板2的主表面上的第一激發(fā)電極3、設(shè)在下表面上的第二激發(fā)電極4、以及設(shè)在壓電基板2的上表面和/或下表面中至少一個表面上的至少一個浮動電極，使所述浮動電極相對于電位分布的一個節(jié)點(diǎn)在朝向和離開第一激發(fā)電極3的方向延伸，所述電位分布是基于當(dāng)激勵其中所述激發(fā)電極3、4相互對置的能量約束振動部分時傳播的基波所產(chǎn)生的電荷的。
文檔編號H03H9/17GK1839542SQ20058000025
公開日2006年9月27日 申請日期2005年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者坂口仁志, 開田弘明, 長谷貴志 申請人:株式會社村田制作所