压电元件和包含它的电子部件 本发明涉及一种以纵向振动模式振动的用于振荡器和滤波器中的压电元件，和使用这种压电元件的电子部件。
在一种公知的以纵向振动模式振动的压电元件中(如第2-224515号日本未审查的专利公报中所揭示的)，输入电极和输出电极(它们由沿压电元件的纵向延伸的直线状凹槽分开)设置在压电基片的一个主表面上，共用电极设置在压电基片的另一个主表面上。输入和输出电极包括由导电橡胶制成的支承部分，作为用于和外部导体电连接的电连接点。
但是，在上述包括固定的支承部分的压电元件中，纵向振动由于支承部分的特殊尺寸和材料而受阻，它这使压电元件的谐振性能恶化。
作为对这一问题的各种研究，已经发现支承部分的厚度、长度和弹性系数(杨氏模量)与谐振电阻密切相关，并且发现该谐振电阻是谐振性能恶化的一个原因。
为了克服上述的问题，本发明的较佳实施例提供了一种压电元件，可以防止对纵向振动的干扰并消除谐振特性的恶化。
本发明地较佳实施例还提供了一种电子部件，具有极好的电特性，并包含有防止对纵向振动干扰并消除谐振特性恶化的压电元件。
根据本发明的较佳实施例，提供了一种以纵向振动模式振动的压电元件，并包含压电基片；一对分别设置在压电基片的前主表面和后主表面上的外部电极；及设置在一对外部电极上并位于压电基片的节点部分的导电的支承部分；其中压电元件满足下面的条件：T1/T≤0.5，这里T表示压电元件的厚度，而T1表示支承部分的厚度。
根据本发明的较佳实施例，提供了一种以纵向振动模式振动的压电元件，它包含压电基片；一对分别设置在压电基片的前主表面和后主表面上的外部电极；设置在一对外部电极上并位于压电基片的节点部分的导电的支承部分；其中压电元件满足下面条件：
L1/L≤0.2，这里L表示压电元件的长度，L1表示支承部分的长度。
根据本发明的较佳实施例，提供了一种以纵向振动模式振动的压电元件，它包含压电基片；一对分别设置在压电基片的前主表面上和后主表面上的外部电极；及设置在一对外部电极上并位于压电基片的节点部分的导电的支承部分；其中压电元件满足下面条件：T1/T≤0.5和L1/L≤0.2，这里T表示压电元件的厚度，T1表示支承部分的厚度，L表示压电元件的厚度，而L1表示支承部分的长度。
上述特点和在条件中提出的关系使谐振电阻显著减小，防止了对纵向振动的干扰，并提供具有极好谐振性能和电特性的压电元件(它几乎不受对于现有技术的器件所描述的问题和缺点影响)。
当压电元件被固定地连接到外部导体(例如，安装基片的图案电极)时，支承部分作为一间隔物，用于在压电元件和外部导体之间形成振动空间，并作为一个导电件，用于电气连接压电元件的电极和外部导体。在这种情况下，把支承部分的厚度T1和长度L1设置得越大越好，以增加压电元件的稳定性，并防止振动故障和绝缘故障。如上所述由于厚度T1和长度L1受到限制，但最好将它们设置得尽可能大以不干扰振动特性为度。但是最好厚度T1和长度L1尽可能长，只要它们不干扰振动特性。
除了支承部分的尺寸之外，用于形成支承部分的材料，及这种材料的杨氏模量对谐振电阻有具有很大影响。因此，最好使用一种材料做的支承部分具有大约109N/m2或者更大的杨氏模量。由这种较大的杨氏模量的制成的支承部分，根据压电元件的振动而振动，而不抑制压电元件的纵向振动，由此可显著地减小谐振电阻。
通过将根据上述较佳实施例的压电元件安装在设置于绝缘安装基片的上表面的图案电极上，提供了一种电子部件。即，支承部分所固定的压电元件的主表面与其上形成有图案电极的安装基片的表面相向放置，支承部分固定地连接至安装基片的一个图案电极，而压电元件的另一个主表面上的电极通过导电引线而连接到安装基片的另一个图案电极。可以把罩子固定地粘合到安装基片，从而它覆盖了压电元件。
在这样的电子部件中，最好用杨氏模量为1011N/m2或更小的材料制成安装基片。即，当安装基片的杨氏模量最好为大约1011N/m2或更小时，压电元件的振动通过支承部分传递给安装基片，而安装基片的振动吸收效应使得它难以将反射波送回压电元件。结果，可以得到具有性能极好的压电元件。
从下面参照附图对较佳实施例的描述，可以明白本发明的其它目的、特点和优点。
图1是根据本发明的较佳实施例的压电元件的透视图。
图2是示出图1的压电元件的谐振电阻和L1/L之间的关系的曲线图。
图3是示出图1的压电元件的谐振电阻和T1/T之间的关系的曲线图。
图4是示出图1的压电元件的谐振电阻和支承部分的杨氏模量之间的关系的曲线图。
图5是支承部分的杨氏模量为109N/m2或更大的情况下阻抗特性曲线图。
图6是支承部分的杨氏模量小于109N/m2的情况下阻抗特性曲线图。
图7是使用图1中所示的压电元件的表面安装的振荡器的一例的透视图。
图8是表面安装的振荡器的另一例的透视图，它使用图1中所示的压电元件。
图9是支承部分的杨氏模量为1011N/m2或更小的情况下阻抗特性曲线图。
图10是支承部分的杨氏模量大于1011N/m2的情况下阻抗特性曲线图。
图1示出了根据本发明的一个较佳实施例的压电元件1，它以纵向振动模式振动。参照图1，大致上为矩形的压电陶瓷基片2的一个主表面上设置有第一和第二外部电极4和5，它们由沿纵向延伸的直线形的凹槽3分开，而第三外部电极6最好设置得覆盖基片2的所有的其它主表面。导电支承部分7和8分别固定在第一和第二外部电极4和5的节点部分。支承部分7和8最好具有相同的厚度T1和相同的长度L1。
在这个较佳实施例中，凹槽3最好偏离压电元件1的宽度中心延伸，以限制由宽度振动和厚度振动导致的寄生响应。
当假定上述压电元件1的厚度T、长度L和宽度W分别设定为以下的近似值：0.38mm、4.1mm和0.9mm，支承部分7和8的厚度和长度由T1和L1表示，而对谐振电阻进行时，谐振电阻根据L1/L和T1/T而变化，如图2和3所示。
在图2所示的情况下，将支承部分7和8的比值T1/T和杨氏模量设定为大约0.5和大约109N/m2，而在图3的情况下，将L1/L和杨氏模量设定在大约0.2和大约109N/m2。
图2和3显示，当L1/L超过大约0.2，以及当T1/T超过大约0.5时，谐振电阻急剧增加。这干扰了纵向振动，并使压电元件1的性能恶化。因此，最好分别将比值T1/T和比值L1/L设定在下面的值：
T1/T≤0.5
L1/L≤0.2
当进行支承部分7和8的杨氏模量和谐振电阻之间关系的考察时，如图4中所示，谐振电阻在杨氏模量低于大约109N/m2时急剧增加。
图5示出当支承部分7和8的杨氏模量为109N/m2或更大时压电元件1的阻抗特性，图6示出当杨氏模量小于109N/m2时的阻抗特性。
当杨氏模量是109N/m2或者更大时，如图5中所示，支承部分7和8响应于压电元件1的纵向振动而移动，而压电元件1的振动阻止干扰。即，能够获得所要的阻抗特性。另一方面，当杨氏模量小于大约109N/m2时，支承部分7和8不响应于压电元件1的纵向振动而移动，它们吸收纵向振动，如图6中所示，这只产生阻尼效应。因此，谐振点和反谐振点之间阻抗的差(即，响应)被削弱。
相应地，支承部分7和8最好由杨氏模量为大约109N/m2或更大的材料制成。在本较佳实施例中，支承部分7和8最好由杨氏模量为大约109N/m2或更大的环氧导电粘合剂制成。
图7示出使用如图1中所示的压电元件的表面安装振荡器的例子。
这个振荡器包括安装基片10和罩子20以及压电元件1。安装基片10最好是由氧化铝陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃纤维基环氧树脂或其它合适的材料制成大体为矩形绝缘薄板。在安装基片10的上表面上，用合适的步骤(诸如溅射、蒸发或者印刷)，在输入和输出侧上形成两个图案电极11和12。通过形成在安装基片10的侧面边沿的凹坑13，图案电极11和12延伸到安装基片10的背侧。
压电元件1如此安装，从而支承部分7和8面对安装基片10的上表面。即，支承部分7和8最好用导电粘合剂(未示出)粘合到输入侧(或者输出侧)上的图案电极11的连接部分11a，从而外部电极4和5电气连接到图案电极11。这时，由于支承部分7和8的厚度在起振动部分作用的压电元件1纵向两端和安装基片10之间确定预定的空间，故不必担心振动会受到压电元件1的振动的部分和安装基片10之间的接触的干扰。也不会出现及由外部电极4和5与电位不同的图案电极12之间接触引起的绝缘故障。
在粘合压电元件1之后，压电元件1的第三外部电极6和输出侧(或者输入侧)上的连接部分12a通过导电引线14连接。此引线14可以通过一种已知的引线焊接方法容易地连接。
当压电元件1的第三外部电极6和输出侧的图案电极12通过导电引线14连接时，导电基座30可以固定在图案电极12的连接部分12a上，并通过导电引线14连接到第三外部电极6，如图8中所示。在这种情况下，基座30的上表面和压电元件1的上表面可以通过将基座30的厚度设置得大体上等于压电元件1和支承部分7或8的厚度之和而做到高度几乎相等，这有助于引线焊结操作。
在粘合压电元件1和连接线14之后，用绝缘粘合剂(未示出)将罩子20粘合到安装基片10上，从而罩子覆盖和密封压电元件1，由此完成表面安装的振荡器。
在具有上述结构的振荡器中，安装基片10最好由杨氏模量为大约1011N/m2的材料制成。
图9示出当安装基片的杨氏模量为大约1011N/m2或更小时，振荡器的阻抗特性，而图10示出当杨氏模量大于大约1011N/m2时，振荡器的阻抗特性。
在杨氏模量为大约1011N/m2或更小时，虽然压电元件1的振动通过支承部分7和8传递到安装基片10，但安装基片10的吸收效应使得它难以把反射波送回到压电元件1。简言之，防止了所谓的振动泄漏，并可以得到图9中所示的极好的阻抗特性。另一方面，当杨氏模量大于大约1011N/m2时，压电元件1的振动通过支承部分7和8由安装基片10反射，且在弯曲振动被叠加在纵向振动上的状态中受阻。这在阻抗特性中引起波形畸变，如图10中所示。
虽然在上述较佳实施例中通过形成凹槽将压电元件背面的电极分成多个电极，以限制寄生响应，但这种凹槽不是总是必要的，即，单个电极可以设置在压电元件的每一侧上。
本发明较佳实施例的压电元件不但可以用作振荡器，而且可以用作滤波器。当把压电元件用作滤波器时，在一个主表面上的电极由凹槽划分成具有不同电位的多个电极。用于划分电极的凹槽的数量可以是一个或一个以上。
另外，并非总是必需要给每个电极提供支承部分。可以用沿压电元件的纵向隔开的多个支承部分。在这种情况下，支承部分长度L1指隔开的支承部分外侧之间的距离。
再有，并非总是需要完全由导电材料制成支承部分。可以如此由构造支承部分，从而用导电材料制成支承部分的一部分，而支承部分的剩下的部分由绝缘材料制成。
除了如在上述较佳实施例中那样，用导电粘合剂粘合之外，通过用弹簧端子等按压外部导体的办法，可以把支承部分连接到外部电极。但是，为了得到稳定性和接触可靠性，最好是用导电粘合剂等粘合。另外，当支承部分本身由未固化的导电粘合剂制成时，它可以直接结合到外部导体上。
虽然已经参照目前被认为是较佳的实施例描述了本发明，但要知道，本发明不限于已揭示的较佳实施例。相反，本发明打算覆盖在所附的权利要求书的主旨和范围中的各种修改和等效安排。下面的权利要求书和最广泛的解释是一致的，从而包括了所有这样的修改以及等效结构和功能。