專利名稱：壓電元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電元件，本發(fā)明尤其涉及包括以縱向振動模式振動的壓電諧振器的壓電元件，諸如振蕩器、鑒頻器和濾波器。


圖16是涉及本發(fā)明的較佳實施例的壓電元件的側(cè)視圖。壓電元件1包括基片2。在基片2的一個表面上設(shè)置圖案電極(圖中未示出)。將壓電諧振器3安裝在基片2上。壓電諧振器3包括如圖17中所示的基件4。在基件4的一個側(cè)面上設(shè)置外部電極5a和5b?；?具有例如這樣的結(jié)構(gòu)，其中壓電層和電極沿基件4的縱向?qū)盈B。壓電層沿基件4的縱向極化。層疊的電極連接到外部電極5a和5b。當信號施加于外部電極5a、5b之間時，沿基件4的縱向施加了一個電場。當施加電場時，壓電層擴張和延伸，以在基件4中產(chǎn)生基?？v向振動。
在沿基件4縱向的基件4的中心處，由導(dǎo)電材料制成的支承件6a和6b安裝在兩個外部電極5a和5b上。為了安裝壓電諧振器3，安裝在外部電極5a和5b上的支承件6a和6b用導(dǎo)電粘合劑7與設(shè)置在基片2上的圖案電極接合。因此，當信號輸入到圖案電極時，在基件4中激勵縱向振動。由于支承件6a和6b安裝在基件4的中心處(該中心在產(chǎn)生縱向振動的過程中用作節(jié)點)故防止了基件4的振動受到抑制或阻礙。
由于將壓電元件1的頂小型化，因此壓電諧振器3必需小型化。因此，為了將具有上述結(jié)構(gòu)的壓電諧振器3小型化，支承件6a和6b必須作得較小。當支承件6a和6b作得較小時，則施加粘合劑7，以將支承件6a、6b接合到圖案電極的面積變小，因此得不到足夠的接合強度。當增加粘合劑7的量以得到高的接合強度時，粘合劑7從支承件6a、6b的底部流出，如圖16所示，而粘合劑7可能在兩個支承件6a和6b之間接觸，因此引起支撐部件6a、6b之間的短路。
為了克服上述問題，本發(fā)明的較佳實施例提供了一種壓電元件，它在基件和壓電諧振器之間具有足夠的接合強度，并且防止了在設(shè)置在壓電諧振器中的支承件之間發(fā)生短路。
本發(fā)明的較佳實施例提供了一種電子元件，它包括基片，在其上設(shè)置有圖案電極；以縱向振動模式振動的壓電諧振器，所述壓電諧振器設(shè)置在基片上，并包括基件和設(shè)置在基件的一個側(cè)面上的兩個外部電極，以及在圖案電極和兩個外部電極電極之間的，并且將壓電諧振器支承在基片上的兩個導(dǎo)電接合件，其中絕緣接合件設(shè)置在兩個導(dǎo)電接合件之間。
在上述電子元件中，絕緣接合件可以是絕緣突出物，它設(shè)置在基片上，在兩個導(dǎo)電接合件之間。
上述電子元件還可以包括設(shè)置在壓電諧振器的兩個外部電極上的導(dǎo)電支承件，其中，基片的圖案電極通過支承件，用導(dǎo)電接合件連接到兩個外部電極。
本發(fā)明的較佳實施例還提供了一種電子元件，它包括基片，在其上設(shè)置圖案電極，以及設(shè)置在基片上，以縱向振動模式振動的壓電諧振器，并且包括基件和設(shè)置在基件的一個側(cè)面上的兩個外部電極，其中，兩個導(dǎo)電支承件設(shè)置在兩個外部電極上，從而連接圖案電極和外部電極，并將壓電諧振器支承在基片上，支承件和圖案電極通過導(dǎo)電接合件連接，并且每一個支承件如此形狀，從而在圖案電極側(cè)的支承件的表面積小于它在外部電極側(cè)的表面積，并且在圖案電極側(cè)兩個支承件之間的距離大于在外部電極側(cè)的距離。
每一個上述壓電元件可以如此構(gòu)造，從而基件具有層疊結(jié)構(gòu)，其中，壓電層連接到外部電極的內(nèi)部電極沿縱向?qū)盈B。壓電層最好沿基件的縱向極化，并且當施加電場時，壓電諧振器以基模沿縱向振動。
由于在兩個導(dǎo)電接合件之間設(shè)置絕緣接合件，故導(dǎo)電接合件在支承件之間不能相互接觸，因此防止了支承件的短路。
由于設(shè)置在壓電諧振器中的兩個外部電極上的支承件的底面的面積做得較小，而在圖案電極側(cè)支承件之間的距離做得較大，故朝內(nèi)部流動的導(dǎo)電粘合材料沿相對的支承件的內(nèi)表面移動，防止了粘合在材料支承件之間流動。
由于絕緣的突出物設(shè)置在基片上的支承件之間，故導(dǎo)電接合件不相互接觸，由此而防止了支撐件相互短路。
因此，壓電諧振器的尺寸顯著地減小，而大大地小型化了。結(jié)果，使用這種壓電諧振器的壓電元件可以大大小型化。另外，由于壓電諧振器和基片之間接合強度增加到很大的值，很難將壓電諧振器同基片分離，這允許提供一種可靠性高的壓電元件。
使用具有層疊結(jié)構(gòu)的基件的壓電諧振器，極化方向、施加的電場方向和振動方向最好都相同，從而構(gòu)成加強型諧振器。和振動方向不同于極化方向和施加電場方向的非加強型壓電諧振器相比，加強型壓電諧振器可以具有更大的機電耦合系數(shù)。
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)點是顯然的。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例的壓電元件的部件分解透視圖。
圖2是用于圖1中所示的壓電諧振器的圖。
圖3是設(shè)置在圖2所示的壓電諧振器中的絕緣薄膜的平面圖。
圖4是示出將支承件設(shè)置在如圖2所示的壓電諧振器上的情況的透視圖。
圖5是安裝圖4所示的壓電諧振器的的基片的側(cè)視圖。
圖6是將圖4中所示的壓電諧振器安裝在圖5所示的基片上的情況的側(cè)視圖。
圖7是用于根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的壓電元件的另一種壓電諧振器的透視圖。
圖8是將圖7中所示的壓電諧振器安裝在基片上的情況的側(cè)視圖。
圖9是圖8中所示的壓電元件的一種改變的側(cè)視圖。
圖10是圖6中所示的壓電元件的一種改變的側(cè)視圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的另一種壓電元件的側(cè)視圖。
圖12是用于根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例的壓電元件的又一種壓電諧振器的圖。
圖13是示出用于圖12中所示的壓電諧振器的電極和壓電層之間的關(guān)系的平面圖。
圖14是用作本發(fā)明較佳實施例的電子元件的，使用多個壓電諧振器的梯形濾波器的部件分解透視圖。
圖15是圖14所示的梯形濾波器的等效電路圖。
圖16是用作本發(fā)明的背景技術(shù)的壓電元件的側(cè)視圖。
圖17是用于圖16所示的壓電元件的壓電諧振器的透視圖。
圖1是根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的壓電元件的透視圖。壓電元件10包括基片12。最好在基片12相對的端部分別形成兩個凹入部分。在基片12的一個表面上，設(shè)置兩個圖案電極16和18。在相對的凹入部分14之間設(shè)置一個圖案電極16，并以大體上為L的形狀從靠近一端的一點朝基片12的中心延伸。在另外的相對的凹入部分14之間設(shè)置另一個圖案電極18，并大體上為L的形狀從靠近另一端的一點朝基片12的中心延伸。圖案電極16和18如此地布置，從而電極16、18相互面對，而在基片12的中心附近由空隙隔開。對于基片12，可以使用一種已知基片，諸如樹脂基片(包括玻璃纖維環(huán)氧樹脂基片)、陶瓷基片(包括氧化鋁基片)和具有圖案電路的層疊基片。
將壓電諧振器20安裝在基片12上。如圖2中所示，壓電諧振器20包括基件22?；?2具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，層疊了多個壓電層24和電極26。如此安排壓電層24和內(nèi)部電極26，從而它們的主表面大體上垂直于基件22的縱向。如圖2中所示，壓電層24在內(nèi)部電極26的兩側(cè)沿基件22的縱向以相反的方向極化?；?2的兩端最好不極化。
在基件22的一個側(cè)面上設(shè)置沿基件22的縱向延伸的凹槽28。凹槽28最好設(shè)置在沿基件22的寬度方向的接近于中心之處，并將側(cè)面分為兩個部分。如圖3中所示，在由凹槽28分開的側(cè)面上設(shè)置第一絕緣薄膜30和第二絕緣薄膜32。在由凹槽28分開的基件22側(cè)面的一側(cè)，第一絕緣薄膜30覆蓋交替的電極26的露出部分。在由凹槽28分開的基件22的側(cè)面的另一側(cè)，第二絕緣薄膜32覆蓋其他的交替的電極26未被凹槽28一側(cè)的第一絕緣薄膜30覆蓋的露出部分。
在基件22上設(shè)置了第一和第二絕緣薄膜30和32的部分中，即，在凹槽28的兩側(cè)上，設(shè)置外部電極34和36。因此，外部電極34連接到內(nèi)部電極26，它們未被第一絕緣薄膜30覆蓋，而外部電極36連接到未被第二絕緣薄膜32覆蓋的內(nèi)部電極26。換句話說，相鄰的內(nèi)部電極26分別連接到外部電極34和36。
凹槽28不是必需的?？梢匀绱诵纬蓧弘娭C振器，從而外部電極34和36分別形成在基件22的一個側(cè)面上。
在基件22沿縱向的中心附近處，如圖4中所示，在外部電極34和36上設(shè)置支承件38和40。支承件38和40最好由導(dǎo)電材料(諸如導(dǎo)電膏)制成，并且最好具有大體上為矩形形狀，寬度大致上和外部電極34和36的寬度相同。因此，支承件38和40之間的距離大致上和外部電極34和36之間的距離相同。
為了在基片12上放置壓電諧振器20，如圖5中所示，作為導(dǎo)電接合件的導(dǎo)電粘合劑42施加至在基件12上設(shè)置圖案電極16和18的部分。然后，在導(dǎo)電粘合劑42之間施加用作絕緣接合件的絕緣粘合劑44。支承件38和40通過導(dǎo)電粘合劑42接合到圖案電極16和18，如圖6所示。在支承件38和40之間設(shè)置絕緣粘合劑44。安裝罩子46從而覆蓋壓電諧振器20。這個壓電元件10用作振蕩器或鑒頻器。
在這個壓電元件10中，信號在圖案電極16和18之間輸入。當輸入信號時，電場以相反的方向施加至基件22中沿相反方向極化的壓電層24。因此，壓電層24作為單一整體單元沿單一方向擴張和收縮。因此，整個壓電諧振器20以基模沿縱向振動，以基件22沿縱向的大致中心作為節(jié)點。
在用于壓電元件10的壓電諧振器20中，極化方向、電場方向和振動方向都相同。換句話說，壓電諧振器20是加強型諧振器。因此，和振動方向不同于極化方向和電場方向的非加強壓電諧振器相比，壓電諧振器20具有更大的機電耦合系數(shù)和諧振頻率和反諧振頻率之間更大的差值ΔF。因此，當壓電諧振器20用于濾波器或振蕩器時，可以增加頻帶寬。由于支承件38和40設(shè)置在基件22沿縱向的大致中心處，故可以支承壓電諧振器20的節(jié)點。因此，不會阻礙或妨礙壓電諧振器20的振動。
用于本發(fā)明中的壓電諧振器不限于層疊結(jié)構(gòu)的壓電諧振器。可以使用非加強型壓電諧振器，它在壓電基片前后表面上有電極，并且沿厚度方向極化。代替支承件38和40，導(dǎo)電粘合劑42和絕緣粘合劑44可以用于在基片12上直接連接并支承壓電諧振器。
在壓電元件10中，支承件38和40通過導(dǎo)電粘合劑42接合到圖案電極16和18。施加至相應(yīng)于支承件38和40表面的導(dǎo)電粘合劑42可以流出支承件38和40的兩側(cè)。然而，由于絕緣粘合劑44設(shè)置在兩個支承件38和40之間，在支承件38和40之間流出的導(dǎo)電粘合劑42被絕緣粘合劑44擋住。因此，防止了由導(dǎo)電粘合劑42引起的兩個支承件38和40之間的短路。因為支承件38和40用這種新穎的安排和結(jié)構(gòu)防止短路，故可以增加導(dǎo)電粘合劑42的量以提高外部電極34、36和圖案電極16、18之間的接合強度。
在這個壓電元件10中，由于絕緣粘合劑44將支承件38和40接合到基片12，故得到高的接合強度。尤其當使用諸如硅樹脂或尿烷樹脂之類的軟性絕緣粘合劑44時，即使基件22接觸到絕緣粘合劑44，振動也不會受到阻礙或妨礙，并且可得到高的的接合強度。當使用由諸如環(huán)氧樹脂之類的硬性材料制成的絕緣粘合劑44時，如果絕緣粘合劑44接觸基件22，可能妨礙振動。為了避免此情況，當使用由這樣的硬性材料制成的絕緣粘合劑44時，絕緣粘合劑44最好不要接觸基件22。由于相同的原因，支承件38和40最好由諸如用銀粉混合的諸如硅樹脂尿烷樹脂等軟性材料制成。
圖7是另一個用于根據(jù)本發(fā)明的壓電元件的壓電諧振器的側(cè)視圖。在這個壓電諧振器20中，最好支承件38和40的相對的表面上靠近圖案電極16和18之處形成斜坡48。因此，如圖8中所示，支承件38和40與基片12的圖案電極16和18之間的接合面積比壓電諧振器20的支承件38和40與外部電極34和36之間的接合面積要小。另外，支承件38和40之間的距離在圖案電極16和18附近比在外部電極34和36附近大。
在這樣的壓電元件10中，當導(dǎo)電粘合劑42在支承件38和40之間流動時，它沿支承件38和40的內(nèi)表面流動，以填充斜坡48。在支承件38和40之間流動的導(dǎo)電粘合劑42的量變少，因而防止了支承件38和40之間的短路。另外，由于支承件38和40的斜坡48由導(dǎo)電粘合劑42填充，故支承件38和40與導(dǎo)電粘合劑42之間的接觸區(qū)域變大，增加了支承件38和40與圖案電極16和18之間的接合強度。
為了得到這樣一個優(yōu)點，替代將斜坡48做在支承件38和40處，可將傾斜部分50做在支承件38和40處，如圖9中所示。即使是在導(dǎo)電粘合劑42沿傾斜部分50流動，這種情況下，在支承件38和40之間流動的量減小。另外，由于支承件38和40的傾斜部分50接合到圖案電極16和18，故得到高的接合強度。當使用在支承件38和40處設(shè)置有斜坡48或傾斜部分50的壓電諧振器20時，可以將絕緣粘合劑44放置在支承件38和40之間，如圖10所示。
圖11是根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的又一個壓電元件的側(cè)視圖。在這個壓電元件10中，在基片12上的圖案電極16和18之間形成由絕緣材料制成的突出物52。即使當安裝壓電諧振器20時，導(dǎo)電粘合劑(圖中未示出)在支承件38和40之間流動，粘合劑也被突出物52擋住。因此，可以防止由導(dǎo)電粘合劑42引起的支承件38和40之間的短路。因此，可以使用更大量的導(dǎo)電粘合劑42，因而大大提高支承件38和40與圖案電極16和18之間接合強度。
突出物52可用于這樣的情況，其中，使用不設(shè)置斜坡48或傾斜部分50的支承件38和40，它還可用于不使用支承件38和40的情況。
具有圖12中所示的結(jié)構(gòu)的壓電諧振器20可以用于這樣的壓電元件10。形成壓電諧振器20的內(nèi)部電極26以具有大體為L形狀的結(jié)構(gòu)(如圖13所示)，從而只有連接到外部電極34和36的部分在基件22的一個側(cè)面處露出，而其余部分不露出。這個壓電諧振器20不同于圖1中所示的壓電諧振器之處在于，它不需要絕緣薄膜30和32。
在一個壓電元件10中可以使用多個壓電諧振器20。圖14是用作具有梯形電路的梯形濾波器的壓電元件的部件分解透視圖。四個圖案電極62、64、66和68設(shè)置在壓電元件10中的基片60上。在這些圖案電極62到68上的一段范圍處，將五個接合區(qū)沿一直線設(shè)置。從基片60的一端起的第一接合區(qū)設(shè)置在圖案電極62上，第二接合區(qū)和第五接合區(qū)設(shè)置在圖案電極64上，第三接合片設(shè)置在圖案電極66上，而第四接合區(qū)設(shè)置在圖案電極68上。
設(shè)置在壓電諧振器20a、20b、20c和20d的外部電極34和36上的支承件38和40由導(dǎo)電粘合劑42接合到這些接合區(qū)。在這種情況下，安裝并安排壓電諧振器20a到20d，以得到如圖15中所示的梯形電路。然后，將罩子(圖中未示出)放置在基片60上。
這個壓電元件10用作具有圖15所述的梯形電路的梯形濾波器。兩個壓電諧振器20a和20d用作串聯(lián)諧振器，而另外兩個壓電諧振器20b和20c用作聯(lián)諧振器。在這樣的梯形濾波器中，并聯(lián)壓電諧振器20b和20c設(shè)計得比串聯(lián)壓電諧振器20a和20d具有更大的電容。
還有，在使用多個壓電諧振器20a到20d的壓電元件10中，當支承件38和40具有如圖6、圖8、圖9、圖10或圖11所示的結(jié)構(gòu)時，可以防止由導(dǎo)電粘合劑42引起的支承件38和40之間的短路。另外，由于獲得了高的接合強度，壓電元件具有高的可靠性。
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的實施例特別示出和描述了本發(fā)明，但熟悉本領(lǐng)域的人知道，在不背離本發(fā)明的主旨的情況下可以有上述和其它的形式上和細節(jié)上的變化。
權(quán)利要求
1．一種電子元件，其特征在于包括其上設(shè)置有圖案電極的基片；設(shè)置在所述基片上的壓電諧振器，所述壓電諧振器包括基件和至少兩個設(shè)置在所述基件的至少一個側(cè)面上的外部電極；圖案電極和所述至少兩個外部電極之間的至少兩個導(dǎo)電接合件，安排來將所述壓電諧振器支撐在所述基片上；及設(shè)置在所述至少兩個導(dǎo)電接合件之間的絕緣接合件。
2．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于所述絕緣接合件是絕緣突出物，它設(shè)置在所述基片上，在所述至少兩個導(dǎo)電接合件之間。
3．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適合于以縱向振動模式振動。
4．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于還包含導(dǎo)電支承件，所述導(dǎo)電支承件設(shè)置在所述壓電諧振器的所述至少兩個外部電極上，其中，所述基片的所述圖案電極通過所述支承件連接到所述兩個外部電極。
5．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于所述基件包含層疊部分，所述層疊部分包括壓電層和連接到外部電極的內(nèi)部電極，壓電層沿所述基件的縱向極化，并且當向所述壓電層施加電場時，所述壓電諧振器以基?？v向振動而振動。
6．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于所述基件包括形成在其表面中的凹槽，所述凹槽安排得將所述至少兩個外部電極以及所述至少兩個導(dǎo)電接合件的每一個隔開。
7．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于所述至少兩個導(dǎo)電接合件的每一個的寬度大致上等于所述至少兩個外部電極的各個外部電極的寬度。
8．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于極化方向、施加電場的方向和壓電諧振器的振動方向相同。
9．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于所述至少兩個導(dǎo)電接合件位于所述壓電諧振器的大致中心部分處，并將所述壓電諧振器支承在其振動節(jié)點的位置處。
10．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于所述絕緣接合件設(shè)置得和所述至少兩個導(dǎo)電接合件的側(cè)面接觸。
11．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于每一個所述支承件做成這樣的形狀，從而它位于圖案電極側(cè)的表面積小于它在所述外部電極側(cè)的表面積，并且所述至少兩個支承件之間在圖案電極的側(cè)面的距離大于所述至少兩個支承件之間在外部電極側(cè)的距離。
12．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于所述至少兩個支承件的每一個都包含彎曲的斜坡部分。
13．如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于所述至少兩個支承件中每一個都包含傾斜部分。
14．一種電子元件，其特征在于包括其上設(shè)置有圖案電極的基片；設(shè)置在所述基片上，并包括基件和設(shè)置在所述基件的至少一個側(cè)面上的至少兩個外部電極的壓電諧振器；及至少兩個導(dǎo)電的支承件，它們設(shè)置在所述兩個外部電極上，從而連接到所述圖案電極和兩個外部電極，并安排得將所述壓電諧振器支承在所述基片上；其中所述支承件的每一個做成這樣的形狀，從而它在圖形電極側(cè)的表面積小于它在外部電極側(cè)的表面積，并且所述至少兩個支承件之間在圖案電極側(cè)的距離大于在所述外部電極側(cè)的距離。
15．如權(quán)利要求14所述的電子元件，其特征在于所述至少兩個支承件和圖案電極通過所述導(dǎo)電支承件連接。
16．如權(quán)利要求14所述的電子元件，其特征在于還包括設(shè)置在所述至少兩個導(dǎo)電接合件之間的絕緣接合件。
17．如權(quán)利要求16所述的電子元件，其特征在于所述絕緣接合件是設(shè)置在所述基片上在所述至少兩個導(dǎo)電接合件之間的絕緣突出物。
18．如權(quán)利要求16所述的電子元件，其特征在于所述絕緣接合件設(shè)置得和所述至少兩個導(dǎo)電接合件的側(cè)面接觸。
19．如權(quán)利要求14所述的電子元件，其特征在于所述至少兩個支承件的每一個支承件都包含彎曲的斜坡部分。
20．如權(quán)利要求14所述的電子元件，其特征在于所述至少兩個支承件的每一個支承件都包含傾斜部分。
全文摘要
一種壓電元件,包含其上設(shè)置有圖案電極的基片。壓電諧振器放置在基片上。壓電諧振器產(chǎn)生縱向振動,并包含基件。外部電極設(shè)置在形成在基件的一個側(cè)面上的凹槽的兩側(cè)。在基件沿縱向的中心處,由導(dǎo)電材料制成的支承件設(shè)置在外部電極上。支承件通過導(dǎo)電粘合件接合到基片的圖案電極。絕緣粘合劑設(shè)置在支承件之間。作為這種結(jié)構(gòu)的結(jié)果,壓電元件在基件和壓電諧振器之間具有足夠的接合強度,并防止了在壓電諧振器中的形成支承件之間發(fā)生短路。
文檔編號H03H9/17GK1217583SQ9811941
公開日1999年5月26日 申請日期1998年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月3日
發(fā)明者吉野博秀, 藤田祐治 申請人:株式會社村田制作所