DE10018682A1 - Piezoelektrisches Bauelement und piezoelektrischer Oszillator, bei dem es Verwendung findet - Google Patents

Abstract

Ein piezoelektrischer Oszillator weist ein Substrat, auf dem eine Lastkapazität montiert ist, einen auf dem Substrat angeordnete Lastkapazität umschließenden Rahmen und einen metallischen Federkontakt, welcher in dem Rahmen angeordnet ist, in dem die Lastkapazität in einem zwischen dem Substrat und dem metallischen Federkontakt gebildeten Raum aufgenommen wird, auf. Der piezoelektrische Oszillator weist des weiteren einen auf dem metallischen Federkontakt angeordneten piezoelektrischen Resonator auf. Eine zur Abdeckung des Rahmens auf dem Substrat angeordnete Metallklappe weist an ihrer Innenseite eine Ausbuchtung auf. Der piezoelektrische Resonator wird durch den metallischen Federkontakt und die Ausbuchtung der Kappe gehalten. Der metallische Federkontakt wird mit einem auf dem Substrat ausgebildeten Leiterbahnmuster elektrisch verbunden, und die Kappe wird mit dem anderen Leiterbahnmuster, das auf dem Substrat ausgebildet wird, durch einen leitenden Klebstoff verklebt, wodurch die beiden auf dem piezoelektrischen Resonator angeordneten Elektroden mit an der Unterseite des Substrats angeordneten externen Elektroden verbunden werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf piezoelektrische Bauelemente, insbesondere auf ein piezoelektrisches Bauelement, das einen piezoelektrischen Resonator auf­ nimmt, welcher im Flächenschwingungsmodus (spread vibration mode) arbeitet. Die Erfindung bezieht sich des weiteren auf piezoelektrische Oszillatoren, insbe­ sondere auf einen piezoelektrischen Oszillator, welcher Flächenschwingungen ausführt.

Fig. 19 ist eine Schnittansicht eines bekannten piezoelektrischen Bauelements 131. Das piezoelektrische Bauelement 131 weist einen quadratischen piezoelek­ trischen Resonator 132 mit Flächenschwingungseigenschaften auf, der mit in metallischen Federkontakten eingeschlossenen Elektrodenplättchen 134 ge­ klemmt wird, wobei der piezoelektrische Resonator 132 anschließend in einer schachtelähnlichen Harzeinhüllung 135 aufgenommen wird. Der piezoelektrische Resonator 132 ist in der Harzeinhüllung 135 in einer solchen Weise versiegelt, daß die Harzeinhüllung 135 an der Öffnung derselben eine Unterteilung 136 auf­ weist, welche aus dünnem Papier besteht, und ein Dichtungsharz 137 wird auf die Unterteilung 136 aufgebracht und ausgehärtet, womit die Harzeinhüllung 135 ver­ siegelt wird.

Bei dem piezoelektrischen Bauelement 131, das die Unterteilung 136 aus dünnem Papier aufweist, ist in der Praxis das automatische Einsetzen der Unterteilung 136 schwer durchzuführen, weshalb der Zusammenbau des piezoelektrischen Bau­ elements 131 nicht effizient ausgeführt wird. Ein in Fig. 20 gezeigtes piezoelektri­ sches Bauelement 138 weist einen piezoelektrischen Resonator 132 auf, welcher Flächenschwingungseigenschaften aufweist und durch Elektrodenplättchen 134 geklemmt wird, welche in metallischen Federkontakten 133 eingeschlossen sind. Der piezoelektrische Resonator 132 wird in eine innere Einhüllung 139 eingesetzt, während er von den Elektrodenplättchen 134 eingeklemmt wird. Die innere Ein­ hüllung 139, welche den piezoelektrischen Resonator 132 aufnimmt, wird in eine Harzeinhüllung 135 eingesetzt, wobei die Öffnung der inneren Einhüllung 139 nach unten gerichtet angeordnet ist und die Öffnung der Harzeinhüllung 135 durch ein Dichtungsharz 137 versiegelt wird.

Bei dem in Fig. 19 gezeigten piezoelektrischen Bauelement 131, bei welchem der piezoelektrische Resonator 132 in die Harzeinhüllung 135 eingesetzt wird, wäh­ rend er von dem Paar Elektrodenplättchen 134 geklemmt wird, ist ein automati­ scher Zusammenbau schwer auszuführen. Analog ist bei dem in Fig. 20 gezeigten piezoelektrischen Bauelement 138, bei dem der piezoelektrische Resonator 132 in die innere Einhüllung 139 eingesetzt wird, während er von einem Paar Elektro­ denplättchen 134 geklemmt wird, ein automatischer Zusammenbau schwer aus­ zuführen. Sowohl bei dem piezoelektrischen Bauelement 131 als auch bei dem piezoelektrischen Bauelement 138 ist der Zusammenbau dann leichter, wenn die Druckkraft der Elektrodenplättchen 134, die auf den piezoelektrischen Resonator 132 ausgeübt wird, reduziert wird. Der piezoelektrische Resonator 132 kann je­ doch von den Elektrodenplättchen 134 nicht festgehalten werden, wenn die Druckkraft derselben reduziert wird, womit die Zuverlässigkeit der Produkte her­ abgesetzt wird. Wenn die Druckkraft der Elektrodenplättchen 134 gesteigert wird, wird der Einsatz des piezoelektrischen Resonators 132 in die Harzeinhüllung 135 und die innere Einhüllung 139 schwierig, weshalb der Zusammenbau der piezo­ elektrischen Bauelemente 131 und 138 erschwert wird.

Eine Resonanzfrequenz fr des piezoelektrischen Resonators 132, der Flächen­ schwingungen ausführt, wird so bestimmt, daß dem Ausdruck fr = V/(2L) genügt wird, bei dem V für die Geschwindigkeit von in einer piezoelektrischen Substanz übertragenem Schall steht und L für die Länge eines Bauteils des quadratischen piezoelektrischen Resonators 132. Bei einem an sich bekannten piezoelektrischen Bauelement, wie z. B. das piezoelektrische Bauelement 131 oder 138, muß, wenn die Betriebsfrequenz des piezoelektrischen Bauelements unterschiedlich ist, die Größe des piezoelektrischen Resonators entsprechend der Betriebsfrequenz ge­ ändert werden, weshalb die Harzeinhüllung 135 oder die innere Einhüllung 139 entsprechend der Größe des piezoelektrischen Resonators 132 in verschiedenen Größen hergestellt werden müssen. Die Harzeinhüllung 135 und die innere Ein­ hüllung 139 müssen in einer für die Größe des piezoelektrischen Resonators 132 am besten geeigneten Größe hergestellt werden. Wenn die Harzeinhüllung 135 oder die innere Einhüllung 139 relativ groß ist, bewegt sich der piezoelektrische Resonator 132 und kann in der Harzeinhüllung 135 oder in der innere Einhüllung 139 nicht ordnungsgemäß befestigt werden. Der piezoelektrische Resonator 132 mit Flächenschwingungseigenschaften muß an einem Knotenpunkt im mittleren Bereich durch die Elektrodenplättchen 134 gehalten werden. Demzufolge werden bei den an sich bekannten piezoelektrischen Bauelementen 131 und 138, welche die oben beschriebenen Konfigurationen haben, die Formkosten erhöht, weil die Harzeinhüllung 135 und die innere Einhüllung 139 entsprechend der Größe des piezoelektrischen Resonators 132 in verschiedenen Größen hergestellt werden müssen.

Darüber hinaus werden die oben beschriebenen piezoelektrischen Bauelemente 131 und 138 auf Leiterplatten montiert, wofür metallische Federkontakte 133 ver­ wendet werden, die aus der Harzeinhüllung 135 hervorstehen und in durchgängi­ ge Bohrungen oder ähnliches eingesetzt werden, die auf den Leiterplatten ange­ bracht werden, was in einem automatisierten Prozeß schwer auszuführen ist. Un­ ter diesen Umständen sind piezoelektrische Bauelemente, welche oberflächen­ montiert werden können, erforderlich. Ein in den Fig. 21A und 21B gezeigtes piezoelektrisches Bauelement 141 wird ebenfalls vorgeschlagen, bei dem An­ schlüsse 140 der metallischen Federkontakte 133, welche die Elektrodenplättchen 134 aufweisen, welche in den in den Fig. 19 und 20 gezeigten piezoelektri­ schen Bauelementen 131 und 138 vorgesehen sind, im Bereich der sich jeweils gegenüberliegenden Enden eines Bauteils jedes der piezoelektrischen Bauele­ mente 131 und 138 angeordnet sind. Die Anschlüsse 140 werden in Form des Buchstaben U gefaltet, wie dies in den Fig. 21A und 21B gezeigt wird, womit es ermöglicht wird, daß das piezoelektrische Bauelement 141 oberflächenmontiert wird.

Jedoch wurde insofern bei dem oberflächenmontierten piezoelektrischen Bauele­ ment 141 ein Problem festgestellt, als das piezoelektrische Bauelement 141 nicht in stabiler Form oberflächenmontiert und beim Verlöten auf der Leiterplatte in ei­ ner falschen Lage montiert wird.

Fig. 14 ist ein Diagramm mit der Darstellung der allgemeinen Konfiguration einer Keramik-Oszillator-Schaltung, bei der ein invertierender Operationsverstärker (OP) (auch ein Mikrocomputer kann verwendet werden), ein Dämpfungswider­ stand R und ein piezoelektrischer Resonator 62 parallel geschaltet werden, wobei der Eingangsanschluß des invertierenden Operationsverstärkers OP mit einer Lastkapazität C1 gegen Masse geschaltet wird und der Ausgang des invertieren­ den Verstärkers OP mit einer Lastkapazität C2 gegen Masse geschaltet wird.

Es wird ein piezoelektrischer Oszillator vorgeschlagen, welcher einen keramischen oszillierenden Schaltkreis aufweist, welcher oszillierende Frequenzen im Bereich von 1 bis 90 MHz erzeugt und bei dem der piezoelektrische Resonator 62 für ei­ nen Dicken- oder Längenschwingungsmodus oder einen Scherschwingungsmo­ dus geeignet ist, vorgesehen ist und die Lastkapazität C1 und die Lastkapazität C2 an beiden Enden des piezoelektrischen Resonators 62 angeordnet sind. Der piezoelektrische Resonator 62 und die Lastkapazitäten C1 und C2 werden, wie in gestrichelten Linien in Fig. 14 dargestellt, als eine Einheit zusammengebaut.

Wenn die Oszillatorfrequenz von 100 bis 2.000 kHz reicht, wird ein piezoelektri­ scher Flächenschwingungen ausführender Oszillator genutzt. Fig. 15 zeigt die Konfiguration eines an sich bekannten piezoelektrischen Oszillators 61, der Flä­ chenschwingungseigenschaften aufweist. In Fig. 15 wird ein quadratisch ausge­ bildeter, Flächenschwingungen ausführender piezoelektrischer Resonator 62 mit mit Metallfederkontakten 62 verbundenen Elektrodenplättchen 64 geklemmt, und der so gehaltene piezoelektrische Resonator 62 wird in einer Harzeinhüllung 65 aufgenommen. Die Öffnung der Harzeinhüllung 65 wird durch eine aus dünnem Papier bestehende Unterteilung 66 abgedeckt, und auf die Unterteilung 66 wird ein Dichtungsharz 67 aufgebracht und ausgehärtet, womit der piezoelektrische Resonator 62 in der Harzeinhüllung 65 versiegelt wird.

Bei dem piezoelektrischen Oszillator, der diese Konfiguration aufweist, ist es schwer, die Lastkapazitäten zu integrieren, ohne das Volumen zu vergrößern. Ein miniaturisierter piezoelektrischer Oszillator, der einen mit Lastkapazitäten inte­ grierten piezoelektrischen Resonator, welcher Flächenschwingungen ausführt, aufweist, wurde nicht in der Praxis eingesetzt. Der piezoelektrische Oszillator die­ ses Typs wird mit getrennten Lastkapazitäten geliefert.

Demzufolge ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, ein piezoelektrisches Bau­ elemente mit Flächenschwingungsmodus zu liefern, das leicht zusammengebaut werden kann. Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist die Lieferung eines piezo­ elektrischen Bauelements mit Flächenschwingungsmodus, das für Oberflächen­ montage geeignet ist. Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist die Lieferung eines piezoelektrischen Bauelements, das piezoelektrische Resonatoren mit Flächen­ schwingungsmodus verschiedener Größen aufzunehmen vermag, bei dem die Formkosten nicht erhöht werden.

Eine vierte Aufgabe der Erfindung ist die Lieferung eines miniaturisierten piezo­ elektrischen Oszillators, welcher einen mit Lastkapazitäten integrierten im Flä­ chenschwingungsmodus arbeitenden piezoelektrischen Resonator aufweist.

Demzufolge weist entsprechend einem ersten Merkmal der Erfindung ein piezo­ elektrisches Bauelement ein Substrat, einen auf dem Substrat angeordneten me­ tallischen Federkontakt, eine zur Abdeckung des mit dem metallischen Feder­ kontakt versehenen Substrats vorgesehene Kappe und einen Flächenschwingun­ gen ausführenden piezoelektrischen Resonator auf. Der piezoelektrische Reso­ nator wird durch die Kappe und den metallischen Federkontakt federnd geklemmt.

Das erfindungsgemäße piezoelektrische Bauelement wird ausgebildet durch Zu­ sammenbau der Komponenten in einer solchen Weise, daß der metallische Fe­ derkontakt auf das Substrat, der piezoelektrische Resonator auf den metallischen Federkontakt und die Kappe auf den piezoelektrischen Resonator aufgesetzt wer­ den. Bei dieser Anordnung können die Komponenten mühelos zusammengebaut werden, und es kann ein für automatisierten Zusammenbau geeignetes piezo­ elektrisches Bauelement geliefert werden.

Bei dem piezoelektrischen Bauelement nach der Erfindung können externe Elek­ troden mindestens auf der Bodenfläche und der Peripherie des Substrats ange­ ordnet werden, wobei die externen Elektroden mit Elektroden verbunden werden, die auf der oberen Fläche und der Bodenfläche des piezoelektrischen Resonators angeordnet sind.

Bei der oben beschriebenen Anordnung, bei der die externen Elektroden minde­ stens auf der Bodenfläche und der Peripherie des Substrats angeordnet werden, kann ein piezoelektrisches für die Oberflächenmontage bestimmtes Bauelement, das Flächenschwingungen ausführt und keine Anschlüsse aufweist, geliefert wer­ den, welche auf einer Leiterplatte und ähnlichem in stabiler Weise montiert wer­ den kann.

In dem piezoelektrischen Bauelement kann der piezoelektrische Resonator durch eine erste an der Kappe angeordnete Ausbuchtung und durch eine zweite, auf dem metallischen Federkontakt angeordnete Ausbuchtung gehalten werden, wo­ bei die Kappe aus metallischem Material besteht.

Bei dieser Anordnung, bei der der piezoelektrische Resonator durch die erste auf der Metallkappe angeordnete und die zweite, auf dem Federkontakt angeordnete Ausbuchtung geklemmt wird, dient die Metallkappe als ein Kontakt, der dem Fe­ derkontakt gegenüberliegt, wobei der piezoelektrische Resonator dazwischenliegt, wodurch die Anzahl von Komponenten reduziert wird.

Das piezoelektrische Bauelement nach der Erfindung kann einen Rahmen aufwei­ sen, der den auf dem Substrat angeordneten piezoelektrischen Resonator um­ schließt, sowie dritte Ausbuchtungen an den inneren Wänden des Rahmens in Richtung auf den piezoelektrischen Resonator, wobei die Größe der dritten Aus­ buchtungen variabel ist. Die Größe der dritten Ausbuchtungen kann entweder durch Beschneiden der dritten Ausbuchtungen oder durch Ersetzen der dritten Ausbuchtungen durch andere mit dem Rahmen zu verbindende, eine andere Größe aufweisende Ausbuchtungen geändert werden.

Bei dem piezoelektrischen Bauelement, das die dritten Ausbuchtungen aufweist, deren Größe variabel ist und die an Innenwänden des den piezoelektrischen Re­ sonator umschließenden Rahmens in Richtung auf den piezoelektrischen Reso­ nator angeordnet sind, können piezoelektrische Resonatoren mit verschiedenen Größen auf dem Substrat aufgenommen werden, ohne die Größe des Substrats zu ändern, was dadurch ermöglicht wird, daß die Größe der an den inneren Wän­ den des Rahmens angeordneten dritten Ausbuchtungen entsprechend der Größe des aufzunehmenden piezoelektrischen Resonators geändert wird.

Nach einem zweiten Merkmal der Erfindung weist ein piezoelektrischer Oszillator ein Substrat, einen metallischen auf dem Substrat vorgesehenen Federkontakt, eine in einem zwischen dem Substrat und dem metallischen Federkontakt ausge­ bildeten Raum untergebrachte Lastkapazität, eine zur Abdeckung des mit dem metallischen Federkontakt und der Lastkapazitätsvorrichtung versehenen Substrats vorgesehene Kappe und einen Flächenschwingungen ausführenden piezoelektrischen Resonator auf. Der piezoelektrische Resonator wird durch die Kappe und den metallischen Federkontakt federnd geklemmt.

Der piezoelektrische Oszillator wird in einer Einheit ausgebildet, indem die Kom­ ponenten in einer solchen Weise zusammengebaut werden, daß die Lastkapazität auf das Substrat, der metallische Federkontakt auf die Lastkapazität, der piezo­ elektrische Resonator auf den metallischen Federkontakt und die Kappe auf den piezoelektrischen Resonator aufgesetzt werden, wodurch der Prozeß des Zu­ sammenbaus vereinfacht wird. Die Lastkapazität kann aufgenommen werden, ohne daß die äußeren Abmessungen des auf dem Substrat in einem zwischen dem Substrat und dem metallischen Federkontakt ausgebildeten Raum montier­ ten piezoelektrischen Resonators vergrößert werden müssen.

Bei dem piezoelektrischen Oszillator kann das Substrat mit durchgängigen Boh­ rungen versehen sein, welche mit externen Elektroden in Verbindung stehen, die an der Bodenfläche des Substrats angebracht sind, und die externen Elektroden und die Lastkapazität werden über ein die durchgängigen Bohrungen auffüllendes leitendes Material elektrisch miteinander verbunden.

Bei dem piezoelektrischen Oszillator nach der Erfindung ist es nicht notwendig, daß Leiterbahnmuster auf dem Substrat ausgebildet werden, und die Elektroden der Lastkapazität können mühelos nach außen geführt werden, da das Substrat mit externen Elektroden in Verbindung stehende durchgängige Bohrungen auf­ weist und die externen Elektroden und Lastkapazitäten über die mit einem leiten­ den Material aufgefüllten durchgängigen Bohrungen miteinander verbunden sind. Der piezoelektrische Oszillator kann mühelos durch das die durchgängigen Boh­ rungen auffüllende leitende Material vollständig versiegelt werden.

Nach einem dritten Merkmal der Erfindung weist ein piezoelektrischer Oszillator ein Substrat, eine zur Abdeckung des Substrats vorgesehene Kappe, einen Flä­ chenschwingungen ausführenden, zwischen dem Substrat und der Kappe ange­ ordneten piezoelektrischen Resonator und eine auf einer der Oberseite und der Unterseite des Substrats montierte Lastkapazität auf.

Der Prozeß des Zusammenbaus des erfindungsgemäßen piezoelektrischen Os­ zillators kann einfach gestaltet werden, denn der piezoelektrische Oszillator wird dadurch ausgebildet, daß ein Substrat mit einer Lastkapazität auf der Oberseite oder der Unterseite desselben und ein zwischen dem Substrat und einer Kappe aufgenommener, Flächenschwingungen ausführender, piezoelektrischer Reso­ nator zusammengebaut werden. Die Lastkapazität kann an der Unterseite des ein piezoelektrisches Bauelement aufweisenden Substrats angebracht werden, wo­ durch die Lastkapazität ohne Vergrößerung der Außenabmessungen des piezo­ elektrischen Oszillators montiert werden kann.

Der piezoelektrische Oszillator nach der Erfindung kann des weiteren Anschluß­ beinchen aufweisen, die an der Unterseite des Substrats angeordnet sind. Ein äußeres Umhüllungsharz kann das Substrat und die den piezoelektrischen Reso­ nator, die Lastkapazitäts- und Montageenden der Anschlußbeinchen enthaltende Kappe abdecken.

Das Substrat mit den Anschlußbeinchen an der Unterseite derselben kann durch das äußere Umhüllungsharz abgedeckt werden. Bei dieser Anordnung kann ein piezoelektrischer Oszillator mit Anschlüssen, bei dem der Flächenschwingungen ausführende piezoelektrische Resonator und die Lastkapazität als eine Einheit zusammengebaut werden, leicht hergestellt werden.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines piezoelektrischen Oszillators nach ei­ nem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Explosionszeichnung des in Fig. 1 gezeigten piezoelektrischen Oszillators;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Substrats von unten, wie es in dem in Fig. 1 gezeigten piezoelektrischen Oszillator verwendet wird;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Lastkapazität;

Fig. 5A eine perspektivische Ansicht eines mit einem leitenden Klebstoff verse­ henen Substrats;

Fig. 5B eine perspektivische Ansicht einer auf dem in Fig. 5A gezeigten Substrat montierten Lastkapazität;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines piezoelektrischen Oszillators nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht von Lastkapazitäten, die auf ein Substrat des in Fig. 6 gezeigten piezoelektrischen Oszillators montiert sind;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines piezoelektrischen Oszillators nach ei­ nem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 9 eine Explosionszeichnung des in Fig. 8 gezeigten piezoelektrischen Oszillators;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Substrats von unten, wie es in dem in Fig. 9 gezeigten piezoelektrischen Oszillator Verwendung findet;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Oszillators nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 12 eine Seitenansicht eines piezoelektrischen Oszillators nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 13A eine perspektivische Ansicht eines Substrats von oben, wie es in dem in Fig. 12 gezeigten piezoelektrischen Oszillator Verwendung findet;

Fig. 13B eine perspektivische Ansicht des im in Fig. 12 gezeigten piezoelektri­ schen Oszillator verwendeten Substrats von unten;

Fig. 14 ein Blockdiagramm einer Keramikoszillatorschaltung;

Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines an sich bekannten piezoelektrischen Oszillators;

Fig. 16 eine Querschnittsansicht eines piezoelektrischen Bauelements nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 17 eine Explosionszeichnung des in Fig. 16 gezeigten piezoelektrischen Bauelements;

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht eines in Fig. 17 gezeigten Substrats von unten;

Fig. 19 eine Querschnittsansicht eines an sich bekannten piezoelektrischen Bauelements;

Fig. 20 eine Querschnittsansicht eines anderen an sich bekannten piezoelek­ trischen Bauelements;

Fig. 21A eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen oberflächenmon­ tierten Bauelements; und

Fig. 21B eine Seitenansicht des in Fig. 21A gezeigten piezoelektrischen Bau­ elements.

Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht eines piezoelektrischen Bauelements 100 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 17 ist eine Explosions­ zeichnung des in Fig. 16 gezeigten piezoelektrischen Bauelements 100. Das in Fig. 16 gezeigte piezoelektrische Bauelement 100 weist ein Substrat 102, einen Rahmen 103, einen Federkontakt 104, einen piezoelektrischen Resonator 105 und eine Kappe 106 auf. Das Substrat 102 weist eine (in Fig. 17 gezeigte) Substratbasis 107 aus einem Material, wie z. B. Epoxyglas oder Keramik, auf, wo­ bei die Substratbasis 107 Elektroden aufweist. Die Substratbasis 107 weist Leiter­ bahnmuster 108 und 109 auf, die, wie in Fig. 17 gezeigt, in zwei Abschnitten an der Oberseite der Substratbasis 107 ausgebildet sind. Die Substratbasis 107 weist, wie in Fig. 18 gezeigt, externe Elektroden 110 und 111 in zwei Abschnitten an der Unterseite der Substratbasis 107 auf. Die an der Oberseite der Substrat­ basis 107 angeordneten Leiterbahnmuster 108 und 109 sind über im wesentliche U-förmige durchgängige Bohrungen 112 und 113 mit den externen Elektroden 110 und 111 verbunden.

Der Rahmen 103 besteht aus einem gegossenen Harz (beispielsweise Spritzguß) und ist tief genug, um den Federkontakt 104 und den piezoelektrischen Resonator 105 aufzunehmen. Die Innenabmessungen des Rahmens 103 sind die gleichen wie die Abmessungen des größten piezoelektrischen Resonators 105 oder größer. Der Rahmen 103 weist eine Ausbuchtung 114 an jeder der vier Innenwände des Rahmens 103 auf. Die Größe jeder Ausbuchtung 114 wird so gewählt, daß die Ausbuchtungen 114 einen kleinsten in dem Rahmen 103 aufgenommenen piezo­ elektrischen Resonator 105 in einem mittleren Bereich (Knotenpunkt) jeder der Seiten des piezoelektrischen Resonators 105 halten und den piezoelektrischen Resonator 105 so positionieren, daß er sich weder bewegt noch rotiert.

Wenn der Rahmen 103 einen piezoelektrischen Resonator 105 aufnimmt, der größer ist als der, für den die Größe der Ausbuchtungen 114 eingestellt ist, wer­ den die Ausbuchtungen 114 im Rahmen 103 entsprechend der Größe des piezo­ elektrischen Resonators 105 in der Weise beschnitten, daß der piezoelektrische Resonator 105 ordnungsgemäß in dem Rahmen 103 aufgenommen werden kann. Bei dieser Anordnung kann der Rahmen 103 jeweils genutzt werden, um piezo­ elektrische Resonatoren 105 verschiedener Größe aufzunehmen, d. h. also sol­ che, die verschiedene Betriebsfrequenzen aufweisen, wodurch die Anzahl von Komponenten und damit die Kosten der Produkte reduziert werden können. Ins­ besondere können die Kosten für Formen dadurch minimiert werden, daß die Zahl von Formen für Plastikkomponenten geringer wird. Der Rahmen 103, welcher Ausbuchtungen 114 aufweist, deren Größe durch Beschneiden entsprechend ein­ gestellt wird, ist mit dem Substrat 102 an dessen Oberseite an der Peripherie des Substrats 102 durch einen Klebstoff 115 verbunden, der an der Unterseite des Rahmens 103, wie in Fig. 16 gezeigt, aufgebracht wird.

Nach diesem Ausführungsbeispiel können, während die einzelnen Substrate 102 und der Rahmen 103 zur Bildung einer Substrateinheit miteinander verbunden werden, die Substrate 102 und der Rahmen 103 als eine Einheit miteinander zur Bildung der Substrateinheit ausgeformt werden. Die Anzahl von Komponenten kann reduziert werden, indem die Substrateinheit entsprechend als eine Einheit ausgebildet wird. Die Leiterbahnen 108 und 109 und die externen Elektroden 110 und 111 können durch Verwendung eines Epoxyglassubstrats, eines Kera­ miksubstrats oder ähnliches mühelos ausgeformt werden, wenn die Substratein­ heit mit dem Einzelsubstrat 102 und dem Rahmen 103 ausgebildet wird, wie dies oben entsprechend dem obigen Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.

Der Federkontakt 104 weist eine Ausbuchtung 116 oben auf dem Federkontakt 104 an dessen Mittelpunkt und vier sich radial erstreckende Beinchen 117 auf, wie in Fig. 17 gezeigt. Die Beinchen 117 des Federkontaktes 104 erstrecken sich nach unten im wesentlichen in Form des Buchstaben C, weshalb sie Elastizität aufweisen. Jedes der vier Beinchen 117 erstreckt sich in Richtung auf eine Ecke des Rahmens 103. Der Abstand zwischen den Spitzen der Beinchen 117, die je­ weils an Ecken des Rahmens 103 gegenüberliegen, ist so eingestellt, daß er im wesentlichen der gleiche Abstand ist, wie derjenige zwischen sich gegenüberlie­ genden Ecken des Rahmens 103. Aufgrund dieser Konfiguration wird der Feder­ kontakt 104 im Rahmen 103 ohne Behinderung durch die Ausbuchtungen 114 eingesetzt, und jedes der Beinchen 117 des Federkontaktes 104 ist an jeweils einer Ecke des Rahmens 103 positioniert. Da das Leiterbahnmuster 109 an den vier Ecken des Rahmens 103 zugänglich ist, wird ein Kontakt zwischen dem Fe­ derkontakt 104 und dem Leiterbahnmuster 109 des Substrats 102 hergestellt.

Der in Fig. 17 gezeigte piezoelektrische Resonator 105 weist ein quadratisches piezoelektrisches Substrat auf, das in Richtung der Dicke polarisiert ist, wobei das piezoelektrische Substrat Elektroden aufweist, die an dessen Ober- und Unter­ seite ausgebildet werden. Ein Knotenpunkt ist am Mittelpunkt der größeren Flä­ chen des piezoelektrischen Substrats angeordnet. Wenn der piezoelektrische Re­ sonator 105 in dem Rahmen 103 aufgenommen wird, kommt die Ausbuchtung 116 des Federkontaktes 104 mit der Nähe des Mittelpunkts (dem Knotenpunkt) des piezoelektrischen Resonators 105 in Berührung und stützt den piezoelektri­ schen Resonator 105. Die Ausbuchtungen 114 des Rahmens 103 kommen dem piezoelektrischen Resonator 105 in einem Zwischenbereich (einem Knotenpunkt) jedes Seitenteils des piezoelektrischen Resonators 105 nahe bzw. berühren ihn und positionieren so den piezoelektrischen Resonator 105.

Die Kappe 106 besteht aus metallischem Material, wie z. B. Aluminium oder Kup­ fer, und ist in einer Form und einer Größe ausgeformt, daß sie auf dem Substrat 102 angeordnet werden und den Rahmen 103 abdecken kann. Die Kappe 106 weist am Mittelpunkt ihrer Innenfläche eine Ausbuchtung 118 auf. Der in dem Rahmen 103 zusammen mit dem Federkontakt 104 aufgenommene piezoelektri­ sche Resonator 105 wird zwischen dem Substrat 102 und der Kappe 106 in einer solchen Weise versiegelt, daß der piezoelektrische Resonator 105 und der Feder­ kontakt 104 im Rahmen 103 aufgenommen werden, die Kappe 106 wird zur Ab­ deckung des Rahmens 103 auf das Substrat 102 aufgesetzt, und die Kappe 106, welche an ihrem Flansch mit einem isolierenden Klebstoff 119 versehen ist, wird dadurch mit dem Substrat 102 verbunden, daß der isolierende Klebstoff 119 aus­ härtet, während die Kappe 106 gegen das Substrat 102 gedrückt wird. Da das Leiterbahnmuster 108 in einem Teil der Position angeordnet ist, an der die Kappe 106 verklebt wird, wird in diesem Teil anstelle des isolierenden Klebstoffs 119 ein leitender Klebstoff 120 verwendet, wodurch die Kappe 106 nur mit dem Leiter­ bahnmuster 108 elektrisch verbunden ist. Ein Abstand von ca. 0,2 mm wird durch die Ausbuchtung 118 zwischen der Innenfläche der Kappe 106 und der Oberseite des piezoelektrischen Resonators 105 geschaffen.

Wenn die Kappe 106 mit dem Substrat 102 verklebt wird, während die Kappe 106 gegen das Substrat 102 gedrückt wird, werden die Ausbuchtung 116 des Feder­ kontaktes 104 und die Ausbuchtung 118 der Kappe 106 gegen die Ober- bzw. Unterseite des piezoelektrischen Resonators 105 in der Weise gedrückt, daß der piezoelektrische Resonator 105 an dem am Mittelpunkt angeordneten Knoten­ punkt verklemmt wird und so, daß der piezoelektrische Resonator 105 mit dem Federkontakt 104 und der Kappe 106 elektrisch verbunden wird. Der Federkontakt 104 ist mit der externen Elektrode 111 durch das Leiterbahnmuster 109 und die durchgängige Bohrung 113 elektrisch verbunden, und die Kappe 106 ist mit der externen Elektrode 110 durch den leitenden Klebstoff 120, das Leiterbahnmuster 108 und die durchgängige Bohrung 112 elektrisch verbunden, wodurch die an der Ober- und Unterseite des piezoelektrischen Resonators 105 angeordneten Elek­ troden zu den externen Elektroden 110 bzw. 111 geführt werden. Die externen Elektroden 110 und 111 werden an der Unterseite des Substrats in einem planen Muster von Metallfolie als eine leitende dünne Schicht, wie z. B. eine durch Dampf aufgebrachte Schicht, eine leitende dicke Schicht, wie z. B. eine gebackene Schicht aus leitender Paste, oder ähnlichem ausgeformt. Dank dieser Anordnung kann das piezoelektrische Bauelement 100 in einer stabilen Weise auf einer Lei­ terplatte montiert werden, wodurch das piezoelektrische Bauelement 100 als ein oberflächenmontiertes Elemente verwendet werden kann. Das piezoelektrische Bauelement nach diesem Ausführungsbeispiel kann leicht hergestellt werden, weil es nicht notwendig ist, Anschlüsse in einem gefalteten Zustand auszuformen, wie dies bei dem in den Fig. 21A und 21B gezeigten piezoelektrischen Bauele­ ment der Fall ist.

Der Zusammenbau des piezoelektrischen Bauelements 100 wird so durchgeführt, daß eine Komponente in der Aufwärtsrichtung, wie in Fig. 17 gezeigt, jeweils auf die andere gesetzt wird, d. h. also beginnend mit dem Substrat 102 unten wird der Rahmen 103 oder der Federkontakt 104 auf das Substrat 102 aufgesetzt, der pie­ zoelektrische Resonator 105 auf den Rahmen 103 oder auf den Federkontakt 104 und schließlich die Kappe 106 auf den piezoelektrischen Resonator 105, wodurch der Herstellprozeß vereinfacht wird. Dieses Verfahren ist insbesondere für auto­ matisiertes Zusammenbauen geeignet. Piezoelektrische Resonatoren 105 ver­ schiedener Größe mit verschiedenen Flächenschwingungseigenschaften können aufgenommen werden, indem die Größe der Ausbuchtung 114 geändert wird, wo­ durch ein piezoelektrisches Bauelement 100 mit nur einer Größe für verschiedene Betriebsfrequenzen eingesetzt werden kann.

Die Kappe 106 kann aus einem Harz, einem Keramikmaterial oder ähnlichem Material bestehen und weist auf der Innenfläche und einer Unterseite eine leiten­ de Schicht auf, die durch ein Verfahren wie Plattieren aufgebracht wird. Ein An­ schlußplättchen aus Harz, Keramik oder ähnlichem Material mit einer Ausbuch­ tung kann zwischen dem piezoelektrischen Resonator 105 und der Kappe 106 angeordnet werden, und ein Anschluß des Anschlußplättchens wird zu dem Lei­ terbahnmuster 108 des Substrats 102 geführt.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines piezoelektrischen Oszillators 1 nach ei­ nem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 ist eine Explosionszeich­ nung des in Fig. 2 gezeigten piezoelektrischen Oszillators 1. Wie in Fig. 2 gezeigt, weist der piezoelektrische Oszillator 1 ein Substrat 2, einen Rahmen 3, eine Last­ kapazität 4, einen Federkontakt 5, einen piezoelektrischen Resonator 6 und eine Kappe 7 auf. Das Substrat 2 weist eine aus Epoxyglasharz, Keramik oder ähnli­ chem Material hergestellte Substratbasis 8 auf, welche Elektroden aufweist. Die Substratbasis 8 ist auf der Oberseite mit drei Leiterbahnmustern 9, 10 und 11 ver­ sehen und weist, wie in Fig. 3 gezeigt, an der Unterseite drei externe Elektroden 12, 13 und 14 auf. Das Leiterbahnmuster 9, das an einer der Seiten der Substrat­ basis 8 angeordnet ist, ist über eine U-förmige durchgängige Bohrung 15 mit der externen Elektrode 12 verbunden. Das längs der anderen Seiten der Substratba­ sis 8 angeordnete Leiterbahnmuster 11 ist über eine U-förmige durchgängige Bohrung 17 mit der externen Elektrode 14 verbunden. Das im zentralen Bereich der Substratbasis 8 angeordnete Leiterbahnmuster 10 ist über eine durchgängige Bohrung 16 mit der externen Elektrode 13 verbunden.

Die in dem piezoelektrischen Oszillator 1 nach der Erfindung genutzte Lastkapa­ zität 4 ist eine Lastkapazität, wie sie häufig in einem MHz-Bandoszillator genutzt wird, welche zwei Lastkapazitätselemente C1 und C2 aufweist, die, wie in Fig. 4 gezeigt, als eine Einheit ausgeformt werden. Die Lastkapazität 4 weist ein dielek­ trisches Substrat 18 auf, das eine gemeinsame Elektrode (eine Massenelektrode) 19 am Mittelpunkt der Unterseite und Lastkapazitätselektroden 20 und 21 an bei­ den Enden des dielektrischen Substrats 18 aufweist, die sich von der Unterseite zur Oberseite desselben erstrecken. Das Lastkapazitätselement C1 wird zwischen der Kapazitätselektrode 20 und der gemeinsamen Elektrode 19 ausgeformt, und das Lastkapazitätselement C2 wird zwischen der Kapazitätselektrode 21 und der gemeinsamen Elektrode 19 ausgeformt. Die Lastkapazitätselemente C1 und C2 werden über die gemeinsame Elektrode 19 in Serie geschaltet.

Die Lastkapazität 4 wird in dem in Fig. 5B gezeigten Zustand auf das Substrat 2 montiert, bevor der Rahmen 3 und der Federkontakt 5 montiert werden. Die Last­ kapazität 4 wird auf dem Substrat 2 in einer solchen Weise montiert, daß ein lei­ tender Klebstoff auf den Leiterbahnmustern 9, 10 und 11 und in der am Mittel­ punkt des Substrats 2 (siehe Fig. 5A) angebrachten durchgängigen Bohrung 16 angeordnet ist, und die Lastkapazität 4 wird auf das Substrat 2 aufgebracht, der leitende Klebstoff 22 härtet aus, während die Lastkapazität 4 gegen das Substrat 2 gedrückt wird. Bei diesem Prozeß wird die Lastkapazität 4 an der Oberseite des Substrats 2 durch den leitenden Klebstoff 22 befestigt, die Kapazitätselektroden 20 und 21 werden mit den Leiterbahnmustern 9 und 11 elektrisch verbunden, und die gemeinsame Elektrode 19 wird mit dem Leiterbahnmuster 10 elektrisch ver­ bunden. Die gemeinsame Elektrode 19 der Lastkapazität 4 wird über die durch­ gängige Bohrung 16 mit der externen Elektrode 13 elektrisch verbunden, die am Mittelpunkt der Unterseite des Substrats 2 angeordnet ist.

Der Rahmen 3 besteht aus Gußharz, beispielsweise Spritzgußharz, und ist tief genug, um den Federkontakt 5 und den piezoelektrischen Resonator 6 aufzu­ nehmen. Die Innenabmessungen des Rahmens sind die gleichen wie die Abmes­ sungen des größten piezoelektrischen Resonators 6 oder größer. Der Rahmen 3 weist Ausbuchtungen 23 an vier Stellen an den Innenwänden des Rahmens 3 auf, wie dies in Fig. 2 gezeigt wird. Die Größe der Ausbuchtungen wird so gewählt, daß die Ausbuchtungen 23 den piezoelektrischen Resonator 6 halten, wenn der kleinste piezoelektrische Resonator 6 in dem Rahmen 3 in einem mittleren Be­ reich (einem Knotenpunkt) jeder äußeren Seite des piezoelektrischen Resonators 6 aufgenommen wird, und den piezoelektrischen Resonator 6 in der Weise posi­ tionieren, daß er sich nicht bewegen und rotieren kann.

Wenn ein piezoelektrischer Resonator 6 in dem Rahmen 3 aufgenommen wird, der größer ist als der, für den die Größe der Ausbuchtungen 23 eingestellt ist, werden die Ausbuchtungen 23 auf eine Größe beschnitten, die dem aufzuneh­ menden piezoelektrischen Resonator 6 entspricht. Demzufolge kann der Rahmen 3 in der Weise standardisiert werden, daß er für piezoelektrische Resonatoren 6 mit verschiedenen Größen verwendet werden kann, d. h. für piezoelektrische Re­ sonatoren 6, bei denen unterschiedliche Frequenzen genutzt werden, wodurch die Anzahl von Komponenten und damit die Herstellkosten gesenkt werden können. Wenn der Rahmen 3 aus Gußharz besteht, sind die Kosten für Formen deshalb minimal, weil nur eine Form verwendet wird. Der Rahmen 3, der die Ausbuchtun­ gen 23 aufweist, deren Größe durch Beschneiden eingestellt wird, wird durch ei­ nen Klebstoff 24, der an der Unterseite des Rahmens 3 aufgebracht wird, mit der Peripherie der Oberseite des Substrats 2 verbunden, um eine Einheit mit dem Substrat 2 zu bilden.

Das Substrat 2 und der Rahmen 3 können, statt die Anordnung nach dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zu wählen, als eine Einheit ausgeformt wer­ den, worin das Einzelsubstrat 2 und der Rahmen 3 zur Bildung einer Substratein­ heit zusammengebaut werden. Durch Ausformen der Substrateinheit als eine Ein­ heit kann die Anzahl von Komponenten reduziert werden, während durch Ausfor­ men der Substrateinheit mit dem Einzelsubstrat 2 und dem Rahmen, welche nach dem Ausführungsbeispiel zusammengebaut werden, die Leiterbahnmuster 9, 10 und 11 und die externen Elektroden 12, 13 und 14 durch Verwendung eines Epoxyglas-Harzsubstrats, eines Keramiksubstrats oder ähnlichem leicht ausge­ formt werden können.

Der metallische Federkontakt 5 weist eine Ausbuchtung 25 auf, die in der Mitte seiner Spitze angeordnet ist, und Beinchen 26, die sich radial in vier Richtungen erstrecken. Die Beinchen 26 des Federkontaktes 5 erhalten Elastizität, weil sie sich nach unten im wesentlichen der Form des Buchstaben C erstrecken. Der Ab­ stand zwischen den Spitzen der Beinchen 26, die sich jeweils gegenüberliegen, ist der gleiche wie der Abstand zwischen gegenüberliegenden, durch die Innenwände des Rahmens 3 gebildeten Ecken. Bei dieser Konfiguration des Federkontaktes 5 wird der Federkontakt 5 im Rahmen 3 aufgenommen, ohne an die Ausbuchtungen 23 zu stoßen, und die Spitzen der Beinchen 26 des Federkontaktes werden an den Ecken der Innenwände des Rahmens 3 angeordnet. Da das Leiterbahnmu­ ster 11 an diesen Ecken angeordnet ist, wird der Federkontakt 5 mit dem Leiter­ bahnmuster 11 des Substrats 2 elektrisch verbunden.

Der Federkontakt 5 ist nicht mit dem Substrat 2 in Verbindung, außer an den Spit­ zen der Beinchen 26, wodurch ein Raum zwischen dem Substrat 2 und dem Fe­ derkontakt 5 gebildet wird. Die Lastkapazität 4 wird unter Verwendung dieses Raums auf dem Substrat 2 montiert. Eine Lücke wird zwischen der Lastkapazität 4 und dem Federkontakt 5 ausgeformt, so daß Isolierung zwischen der Lastkapa­ zität 4 und dem Federkontakt 5 hergestellt wird.

Der piezoelektrische Resonator 6 weist ein quadratisches piezoelektrisches Substrat auf, welches in Richtung der Dicke polarisiert ist und auf der Ober- und Unterseite Elektroden aufweist. Ein Knotenpunkt ist am Mittelpunkt der großen Flächen des piezoelektrischen Substrats angeordnet. Die Ausbuchtung 25 des Federkontaktes 5 trägt den piezoelektrischen Resonator 6 im Rahmen 3, wobei die Ausbuchtung 25 mit der Nähe des Mittelpunkts (des Knotenpunkts) des piezo­ elektrischen Resonators 6 in Berührung ist. Die Ausbuchtungen 23 des Rahmens 3 positionieren den piezoelektrischen Resonator 6, wobei die Ausbuchtungen 23 mit einem mittleren Teil (einem Knotenpunkt) jeweils der Außenseite des piezo­ elektrischen Resonators 6 in Verbindung bzw. in der Nähe desselben befindlich sind.

Die Kappe 7 besteht aus einem metallischen Material, wie z. B. Aluminium oder Kupfer, und wird in einer Form und Größe so ausgebildet, daß der Rahmen 3 ab­ gedeckt und eine Montage auf dem Substrat 2 erfolgen kann. Die Kappe 7 weist eine Ausbuchtung 27 am Mittelpunkt ihrer Innenfläche auf. Der piezoelektrische Resonator 6 wird zwischen dem Substrat 2 und der Kappe 7 in einer solchen Weise versiegelt, daß die Kappe 7, welche auf ihrem Flansch einen isolierenden Klebstoff 28 aufweist, in der Weise auf das Substrat 2 aufgesetzt wird, daß der Rahmen 3 abgedeckt wird, welcher den Federkontakt 5 und den piezoelektrischen Resonator 6 aufnimmt, und die Kappe 7 wird mit dem Substrat 2 durch den isolie­ renden Klebstoff 28 verbunden, welcher ausgehärtet wird, während die Kappe 7 gegen das Substrat 2 gedrückt wird. Das Leiterbahnmuster 9 ist in einem Teil der Position des Substrats 2 angeordnet, an der die Kappe 7 angeklebt wird, demzu­ folge wird der isolierende Klebstoff 28 in einem Teil der Kappe 7, der dem ge­ nannten Teil des Substrats 2 entspricht, durch einen leitenden Klebstoff 29 er­ setzt, wodurch die Kappe 7 mit dem Leiterbahnmuster 9 elektrisch verbunden wird. Der piezoelektrische Resonator 6 wird hermetisch zwischen der Kappe 7 und dem Substrat 2 versiegelt, wobei die Kappe 7 mit dem Substrat 2 durch den isolie­ renden Klebstoff 28 und den leitenden Klebstoff 29 verklebt wird, und die durch­ gängige Bohrung 19 wird mit dem leitenden Klebstoff 22 aufgefüllt.

Wenn die Kappe 7 mit dem Substrat 2 durch Pressen der Kappe 7 gegen das Substrat 2 verbunden wird, werden die Ausbuchtung 25 des Federkontaktes 5 und die Ausbuchtung 27 der Kappe 7 durch den Federkontakt 5 mit dem piezoelektri­ schen Resonator 6 in Verbindung gebracht und verklemmen den piezoelektri­ schen Resonator 6 am Knotenpunkt im Mittelteil desselben, wodurch der Feder­ kontakt 5 und die Kappe 7 elektrisch miteinander verbunden werden. Da der Fe­ derkontakt 5 mit dem Leiterbahnmuster 11 in Kontakt ist, werden die Elektrode an der Unterseite des piezoelektrischen Resonators 6 und die Kapazitätselektrode 21 der Lastkapazität 4 mit der externen Elektrode 14 über die U-förmige durchgängi­ ge Bohrung 17 elektrisch verbunden. Da die Kappe 7 über den leitenden Klebstoff 29 mit dem Leiterbahnmuster 9 elektrisch verbunden ist, werden die Elektrode auf der Oberseite des piezoelektrischen Resonators 6 und die Kapazitätselektrode 20 der Lastkapazität 4 über die U-förmige durchgängige Bohrung 15 mit der externen Elektrode 12 verbunden. Mit dieser Anordnung wird ein piezoelektrischer Oszilla­ tor geliefert, der die Konfiguration aufweist, welche durch eine gestrichelte Linie in Fig. 14 dargestellt wird.

Die externen Elektroden 12, 13 und 14 können an der Unterseite des Substrats 2 in einem Muster aus Metallfolie, einer leitenden dünnen Schicht, wie z. B. einer durch Dampf aufgebrachten Schicht, einer leitenden dicken Schicht, wie z. B. einer aus leitender Paste gebackenen Schicht, oder ähnlichem ausgeformt werden, wo­ durch der so angeordnete piezoelektrische Oszillator 1 auf einer Leiterplatte in einem stabilen Zustand montiert und als oberflächenmontierte Vorrichtung ver­ wendet werden kann.

Wie oben beschreiben, wird der piezoelektrische Oszillator 1 dadurch ausgeformt, daß die Komponenten in der aufwärts gerichteten, in Fig. 2 gezeigten Reihenfolge zusammengebaut werden, d. h. der Prozeß beginnt mit dem Substrat 2, der Rah­ men 3 oder die Lastkapazität 4 wird auf das Substrat 2 aufgesetzt, der Federkon­ takt 5 auf den Rahmen 3 oder die Lastkapazität 4, der piezoelektrische Resonator 6 auf den Federkontakt 5 und die Kappe 7 auf den piezoelektrischen Resonator 6. Mit dieser Anordnung kann der Herstellprozeß einfach gestaltet und leicht auto­ matisiert werden. Das Profil des piezoelektrischen Oszillators 1 mit verschiedenen Betriebsfrequenzen kann standardisiert werden, da die piezoelektrischen Reso­ natoren 6 mit verschiedenen Größen und verschiedenen Flächenschwingungsei­ genschaften dadurch aufgenommen werden können, daß die Größe der Aus­ buchtungen 23 entsprechend der Größe des zu verwendenden piezoelektrischen Resonators 6 eingestellt werden kann.

Die Kappe 7 kann aus einem Harz, einen Keramikmaterial oder ähnlichem herge­ stellt werden, und sie wird durch Plattieren oder ähnliches mit einer leitenden Schicht auf der Innenseite und auf dem Flansch versehen. Ein Anschlußplättchen kann zwischen dem piezoelektrischen Resonator 6 und der Kappe 7 aus einem Harz, einem Keramikmaterial oder ähnlichem angeordnet werden, wobei An­ schlußeinheiten des Anschlußplättchens zu dem Leiterbahnmuster 11 des Substrats 2 geführt werden.

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht eines piezoelektrischen Oszillators nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht von auf einem Substrat des in Fig. 6 gezeigten piezoelektrischen Oszillators mon­ tierten Lastkapazitäten. Der piezoelektrische Oszillator nach dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel weist ein Substrat 2 auf, das zwei als Schichtkondensator ausge­ führte Lastkapazitäten 4a und 4b trägt. Die Konfiguration des piezoelektrischen Oszillators ist, abgesehen von dem Vorstehenden, die gleiche wie bei dem piezo­ elektrischen Oszillator 1 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Während der piezoelektrische Oszillator 1 entsprechend dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel eine Lastkapazität 4 aufweist, welche zwei Lastkapazitätselemente C1 und C2 umfaßt, weist der piezoelektrische Oszillator nach dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel, wie in Fig. 7 gezeigt, eine Lastkapazität 4a, welche dem zwischen den Leitbahnmustern 9 und 10 montierten Lastkapazitätselement C1 entspricht, und eine Lastkapazität 4b, welche dem zwischen den Leiterbahnmustern 10 und 11 montierten Lastkapazitätselement C2 entspricht, auf.

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht eines piezoelektrischen Oszillators 31 nach ei­ nem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 9 ist eine Explosionszeich­ nung des in Fig. 8 gezeigten piezoelektrischen Oszillators 31. Der piezoelektrische Oszillator 31 weist, wie in Fig. 9 gezeigt, ein Substrat 2, einen Rahmen 3, einen Federkontakt 5, einen piezoelektrischen Resonator 6 mit einer Flächenschwin­ gungseigenschaft, eine Kappe 7 und Lastkapazitäten 4a und 4b auf. Das Substrat 2 umfaßt eine aus Epoxyglas, einem Keramikmaterial oder ähnlichem Material gefertigte Substratbasis 8, die mit Elektroden versehen ist. Die Substratbasis 8 weist Leiterbahnmuster 9 und 11, die an der Oberseite ausgeformt sind, sowie externe Elektroden 12, 13 und 14, die an der Unterseite der Substratbasis 8 aus­ gebildet sind, wie in Fig. 10 gezeigt, auf Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht des Substrats 2 von unten, wie es in dem piezoelektrischen Oszillator 31 Verwen­ dung findet. Das an einer Seite des Substrats angeordnete Leiterbahnmuster 9 ist über eine durchgängige Bohrung 32 mit der externen Elektrode 12 verbunden, und das längs der anderen Seiten angeordnete Leiterbahnmuster 11 ist über eine durchgängige Bohrung 33 mit der externen Elektrode 14 verbunden. Der Rahmen 3, der Federkontakt 5, der piezoelektrische Resonator 6 mit einer Flächenschwin­ gungseigenschaft und die Kappe 7 haben im wesentlichen die gleiche Konfigura­ tion wie die beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendete.

Der Rahmen 3 wird mit dem Substrat 2 durch einen Klebstoff 24 verbunden, der an der Unterseite des Rahmens 3 an der Peripherie der Oberseite des Substrats 2 angeordnet ist. Der Federkontakt 5 wird in dem Rahmen eingesetzt, ohne an die Ausbuchtungen 23 anzustoßen. Die Spitze der Beinchen 26 des Federkontaktes 5 wird an den Ecken der Innenwände des Rahmens 3 angeordnet. Da das Leiter­ bahnmuster 11 des Substrats 2 an diesen Ecken angeordnet ist, ist der Feder­ kontakt 5 elektrisch mit dem Leiterbahnmuster 11 verbunden. Eine Ausbuchtung 25 des Federkontaktes 5 kommt mit dem im Rahmen 3 in der Nähe seines Mittel­ punkts (eines Knotenpunkts) aufgenommenen piezoelektrischen Resonator 6 in Berührung und stützt ihn. Die Ausbuchtungen 23 des Rahmens 3, die mit dem piezoelektrischen Resonator 6 in einem mittleren Bereich (einem Knotenpunkt) jeder Seite desselben in Kontakt sind oder nahe bei ihm liegen, positionieren den piezoelektrischen Resonator 6.

Die an ihrem Flansch mit einem isolierenden Klebstoff 28 versehene Kappe 7 wird auf das Substrat 2 aufgesetzt, um den den Federkontakt 5 aufnehmenden Rah­ men 3 und den piezoelektrischen Resonator 6 abzudecken, und die Kappe wird durch Aushärten des isolierenden Klebstoffs 28 mit dem Substrat 2 verbunden, während die Kappe 7 gegen das Substrat 2 gedrückt wird, wodurch der piezo­ elektrische Resonator 6 zwischen dem Substrat 2 und der Kappe 7 versiegelt wird. Da das Leiterbahnmuster 9 in einem Teil der Position angeordnet ist, mit den die Kappe 7 verklebt wird, wird der isolierende Klebstoff 28 durch einen leitenden Klebstoff 29 in einem Teil des Flansches der Kappe 7 ersetzt, welcher mit dem Teil verbunden ist, in dem das Leiterbahnmuster 9 angeordnet ist, wodurch die Kappe 7 mit dem Leiterbahnmuster 9 elektrisch verbunden wird.

Wenn die Kappe 7 verklebt wird, um mit dem Substrat 2 eine Einheit zu bilden, während die Kappe 7 gegen das Substrat 2 gedrückt wird, werden die Ausbuch­ tung 25 des Federkontaktes 5 und eine Ausbuchtung 27 der Kappe mit dem pie­ zoelektrischen Resonator 6 in Verbindung gebracht und klemmen diesen am Mit­ telpunkt der Ober- und Unterseite desselben. Der piezoelektrische Resonator 6 wird dadurch mit dem Federkontakt 5 und der Kappe 7 elektrisch verbunden. Da der Federkontakt 5 mit dem Leiterbahnmuster 11 in Kontakt ist, werden eine an der Unterseite des piezoelektrischen Resonators 6 angeordnete Elektrode und eine Elektrode der Lastkapazität 4b über die durchgängige Bohrung 33 mit der externen Elektrode 14 verbunden. Da die Kappe 7 über den leitenden Klebstoff 29 mit dem Leiterbahnmuster 9 verbunden ist, werden eine an der Oberseite des pie­ zoelektrischen Resonators 6 angeordnete Elektrode und eine Elektrode der Last­ kapazität 4a über die durchgängige Bohrung 32 mit der externen Elektrode 12 verbunden.

Die Lastkapazitäten 4a und 4b werden, wie in Fig. 8 gezeigt, an der Unterseite des Substrats 2 montiert. Ein leitender Klebstoff 34 wird auf die externen Elektro­ den 12, 13 und 14 aufgebracht, die Lastkapazitäten 4a und 4b werden auf die Elektroden 12, 13 und 14 aufgesetzt und dagegen gepreßt, und der leitende Kleb­ stoff 34 wird ausgehärtet. Dadurch werden die Lastkapazitäten 4a und 4b an der Unterseite des Substrats 2 mittels des leitenden Klebstoffes 34 befestigt. An bei­ den Enden der Lastkapazitäten 4a angebrachte Elektroden werden mit den exter­ nen Elektroden 12 bzw. 13 elektrisch verbunden, und an beiden Enden der Last­ kapazität 4b angeordnete Elektroden werden mit den externen Elektroden 13 bzw. 14 elektrisch verbunden. Dank dieser Anordnung wird der piezoelektrische Oszil­ lator 31 mit der durch die gestrichelte Linie in Fig. 14 dargestellten Konfiguration geliefert.

Der piezoelektrische Oszillator 31 nach dem vierten Ausführungsbeispiel kann als ein miniaturisiertes oberflächenmontiertes Bauelement verwendet werden, bei dem der piezoelektrische Resonator 6 und die Lastkapazitäten 4a und 4b als eine Einheit zusammengebaut werden. Der Prozeß des Zusammenbaus findet in der Richtung nach oben wie in Fig. 9 statt, d. h. also ausgehend vom Substrat 2 wird der Rahmen auf das Substrat 2 gesetzt, der Federkontakt 5 auf den Rahmen 3, der piezoelektrische Resonator 6 auf den Federkontakt 5 und die Kappe 7 auf den piezoelektrischen Resonator 6, anschließend werden die Lastkapazitäten 4a und 4b an der Unterseite des Substrats 2 montiert, wodurch der Herstellprozeß ein­ fach gestaltet wird.

Des weiteren kann nach diesem Ausführungsbeispiel die Lastkapazität 4 des zweiten in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels auf der Unterseite des Substrats 2 montiert werden.

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Oszillators 41 nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der piezoelektrische Os­ zillator 41 ist ein im Durchsteckverfahren montierter piezoelektrischer Oszillator, bei dem der in Fig. 8 gezeigte oberflächenmontierte piezoelektrische Oszillator 31 eine wesentliche Komponente ist. Anschlußbeinchen 42, 43 und 44 werden mit externen Elektroden 12, 13 bzw. 14 verbunden, welche an der Unterseite eines Substrats 2 ausgebildet sind, indem an einem Montageende jedes der Anschluß­ beinchen 42, 43 und 44 eine Verlötung erfolgt oder aber ein leitender Klebstoff verwendet wird. Das Substrat 2 und eine Kappe 7, welche einen piezoelektrischen Resonator 6, Lastkapazitäten 4a und 4b und die Montageenden der Anschluß­ beinchen 42, 43 und 44 enthält, werden in einer Harzaußenumhüllung 45 durch Vergießen in einem Harz, wie z. B. einem Epoxyharz, versiegelt, wodurch die Last­ kapazitäten 4a und 4b in den piezoelektrischen Oszillator 41 eingebaut werden. Die unteren Teile der in Fig. 11 gezeigten Anschlußbeinchen 42, 43 und 44 wer­ den gebogen, und ihre unteren Enden werden parallel in der Weise angeordnet, daß jedes der unteren Enden der Anschlußbeinchen 42, 43 und 44 sich jeweils auf einer Ebene befindet, welche sich von der Hauptfläche des piezoelektrischen Oszillators 41 aus erstreckt.

Fig. 12 ist eine Seitenansicht eines piezoelektrischen Oszillators 51 nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der piezoelektrische Oszillator 51, der ein im Durchsteckverfahren hergestellter piezoelektrischer Oszillator ist, weist ein Substrat 2 mit Lastkapazitäten 4a und 4b auf, die auf der Oberseite des Substrats 2 montiert sind.

Die Fig. 13A und 13B sind jeweils Ansichten des in dem sechsten Ausfüh­ rungsbeispiel verwendeten Substrats 2 von der Oberseite bzw. von der Unterseite aus. Das Substrat 2 hat eine größere Fläche als die der Kappe 7, so daß die Last­ kapazitäten 4a und 4b in dem Bereich montiert werden, der nicht durch die Kappe 7 abgedeckt ist. Das Substrat 2 weist an seiner Oberseite zwei Leiterbahnmuster 9 und 11 in einer Lage, die durch die Kappe 7 abgedeckt ist, und drei Leiterbahn­ muster 52, 53 und 54 in einer Lage, welche nicht durch die Kappe 7 abgedeckt ist, auf. Die an zwei Seiten jeweils beidseits des Substrats 2 gegenüberliegend ange­ ordneten Leiterbahnmuster 52 und 54 werden mit den Leiterbahnmustern 9 bzw. 11 verbunden. Die Leiterbahnmuster 9 und 11 werden über durchgängige Boh­ rungen 32 bzw. 33 mit externen Elektroden 12 und 14 verbunden. Das Leiter­ bahnmuster 53 wird über eine durchgängige Bohrung 55 mit einer an der Unter­ seite des Substrats 2 angeordneten externen Elektrode 13 verbunden.

Ein Rahmen 3, ein Federkontakt 5 und ein piezoelektrischer Resonator 6, die die gleichen sind, wie die bei den anderen Ausführungsbeispielen verwendeten, wer­ den zwischen dem Substrat 2 und der Kappe 7 aufgenommen. Die Lastkapazität 4a wird in einer nicht durch die Kappe 7 abgedeckten Lage auf den Leiterbahn­ mustern 52 und 53 auf der Oberseite des Substrats 2 montiert. Die Lastkapazität 4b wird in einer Lage, welche nicht durch die Kappe 7 abgedeckt ist, auf den Lei­ terbahnmustern 54 und 53 auf der Oberseite des Substrats 2 montiert. Anschluß­ beinchen 42, 43 und 44 werden mit den externen Elektroden 12, 13 bzw. 14 durch die Montageenden der Anschlußbeinchen 42, 43 bzw. 44 verbunden. Die Kappe 7 wird mit einem an Stellen, an denen das Leiterbahnmuster 52 mit dem Leiter­ bahnmuster 9 verbunden ist, angebrachten (nicht gezeigten) isolierenden Kleb­ stoff mit dem Substrat 2 verbunden, und das Leiterbahnmuster 54 wird mit dem Leiterbahnmuster 11 verbunden. Der so zusammengebaute piezoelektrische Os­ zillator 51 wird mit Ausnahme der den Montageenden der Anschlußbeinchen 42, 43, 44 gegenüberliegenden Enden in einem äußeren Umhüllungsharz 45 versie­ gelt.

Das piezoelektrische Bauelement nach der Erfindung kann durch einen einfachen Prozeß des Zusammenbaus ausgebildet werden, wobei der Prozeß ausgeht von einer Substrateinheit, einen Federkontakt auf der Substrateinheit, einem piezo­ elektrischen Resonator auf dem Federkontakt und einer Kappe auf dem piezo­ elektrischen Resonator. Demzufolge kann der Zusammenbau eines Flächen­ schwingungen ausführenden piezoelektrischen Bauelements mühelos automati­ siert werden.

Das piezoelektrische Bauelement kann an mindestens einer der Unterseite und der Peripherie der Substrateinheit mit externen Elektroden versehen sein, wo­ durch ein oberflächenmontiertes piezoelektrisches, Flächenschwingungen ausfüh­ rendes Bauelement geliefert wird, welches keine Anschlüsse aufweist und in sta­ biler Weise auf einer Leiterplatte für integrierte Schaltkreise montiert werden kann.

Bei dem piezoelektrischen Bauelement nach der Erfindung kann der piezoelektri­ sche Resonator mit einer Ausbuchtung geklemmt werden, welche an einer Metall­ kappe angeordnet ist, und einer Ausbuchtung, welche auf dem Federkontakt an­ geordnet ist, und die Metallkappe dient als ein dem Federkontakt gegenüberlie­ gender Kontakt, wobei der piezoelektrische Resonator dazwischenliegt, womit die Zahl von Komponenten reduziert wird. Dank dieser Anordnung kann der Prozeß des Zusammenbaus vereinfacht und die Kosten der Komponenten können ge­ senkt werden.

Das piezoelektrische Bauelement nach der Erfindung kann einen Rahmen aufwei­ sen, welcher an den Innenseiten der den piezoelektrischen Resonator umschlie­ ßenden Wände Ausbuchtungen in Richtung auf einen piezoelektrischen Resona­ tor aufweist, wobei die Größe der Ausbuchtungen variabel ist. Das Substrat kann piezoelektrische Resonatoren mit verschiedenen Größen aufnehmen, ohne daß die Größe des Substrats geändert wird. Dies wird dadurch möglich, daß die Größe der Ausbuchtungen nach der Größe des piezoelektrischen Resonators festgelegt wird. Demzufolge können die Kosten des piezoelektrischen Bauelements durch Standardisierung der Komponenten, wie z. B. des Substrats und der Kappe, ge­ senkt werden. Insbesondere können die Kosten von gegossenen Harzkompo­ nenten sehr stark gesenkt werden, weil die Kosten für Formen aufgrund der Stan­ dardisierung der Komponenten gesenkt werden können. Darüber hinaus können durch Standardisierung von Komponenten die Außenabmessungen des verschie­ dene Frequenzen nutzenden piezoelektrischen Bauelements, in dem der piezo­ elektrische Resonator mit verschiedenen Größen eingeschlossen ist, standardi­ siert werden.

Der piezoelektrische Oszillator nach der Erfindung wird durch Zusammenbau von Komponenten übereinander als eine Einheit ausgeformt, wodurch der Prozeß des Zusammenbaus vereinfacht wird. Eine Lastkapazität kann aufgenommen werden, ohne die Außenabmessungen des piezoelektrischen Oszillators zu vergrößern, da die Lastkapazität in einem zwischen einem Substrat und einem Federkontakt aus­ gebildeten Raum montiert wird.

Bei dem piezoelektrischen Oszillator nach der Erfindung kann das Substrat mit mit externen Elektroden in Verbindung stehenden durchgängigen Bohrungen verse­ hen werden, und die externen Elektroden und die Lastkapazität werden über die mit einem leitenden Material aufgefüllten durchgängigen Bohrungen elektrisch verbunden. Dank dieser Anordnung ist es nicht notwendig, Leiterbahnmuster auf dem Substrat auszubilden, und Elektroden der Lastkapazität können wegen die­ ser einfachen Konfiguration leicht nach außen geführt werden. Der piezoelektri­ sche Oszillator kann durch das die durchgängigen Bohrungen auffüllende leitende Material vollständig versiegelt werden.

Der piezoelektrische Oszillator nach der Erfindung wird durch Zusammenbau ei­ nes Substrats, welches an der Oberseite oder an der Unterseite mit einer Lastka­ pazität versehen ist, und eines Flächenschwingungen ausführenden piezoelektri­ schen Resonators, der zwischen der Substrateinheit und einer Kappe aufgenom­ men wird, ausgebildet werden, wodurch der Prozeß des Zusammenbaus verein­ facht wird. Die Lastkapazität kann an der Unterseite des ein piezoelektrisches Bauelement aufnehmenden Substrats montiert werden, wodurch die Lastkapazität montiert werden kann, ohne die Außenabmessungen des piezoelektrischen Os­ zillators zu vergrößern.

Bei dem piezoelektrischen Oszillator nach der Erfindung kann das an der Unter­ seite mit Anschlußbeinchen versehene Substrat durch ein äußeres Umhüllungs­ harz abgedeckt werden. Dank dieser Anordnung kann ein im Durchsteckverfahren montierter piezoelektrischer Oszillator, bei dem ein Flächenschwingungen ausfüh­ render piezoelektrischer Resonator und eine Lastkapazität als eine Einheit mon­ tiert werden, leicht hergestellt werden.

Claims (8)

1. Piezoelektrisches Bauelement, welches umfaßt:
ein Substrat,
einen metallischen, auf dem Substrat angebrachten Federkontakt;
eine Kappe, welche angebracht wird, um das mit dem genannten metalli­ schen Federkontakt versehene Substrat abzudecken, und
einen Flächenschwingungen ausführenden piezoelektrischen Resonator,
dadurch gekennzeichnet, daß der genannte piezoelektrische Resonator durch die genannte Kappe und den genannten metallischen Federkontakt federnd geklemmt wird.

2. Piezoelektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß externe Elektroden mindestens an jeweils der Unterseite und der Peri­ pherie des genannten Substrats angeordnet sind, wobei die externen Elek­ troden mit Elektroden verbunden sind, die an der Oberseite und der Unter­ seite des genannten piezoelektrischen Resonators angeordnet sind.

3. Piezoelektrisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der genannte piezoelektrische Resonator durch eine erste an der genannten Kappe angeordnete Ausbuchtung und eine zweite an dem genannten metallischen Federkontakt angeordnete Ausbuchtung geklemmt wird, wobei die genannte Kappe aus einem metallischen Material besteht.

4. Piezoelektrisches Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein den genannten piezoelektrischen Resonator ein­ schließender Rahmen auf dem genannten Substrat angeordnet ist und dritte Ausbuchtungen von den Innenwänden des genannten Rahmens in Richtung auf den genannten piezoelektrischen Resonator angeordnet sind, wobei die Größe der dritten Ausbuchtungen variabel ist.

5. Piezoelektrischer Oszillator, welcher umfaßt:
ein Substrat,
einen metallischen, auf dem genannten Substrat angeordneten Federkon­ takt;
eine in einem zwischen dem genannten Substrat und dem genannten me­ tallischen Federkontakt ausgebildeten Raum angeordnete Lastkapazität;
eine Kappe, welche angeordnet ist, um das Substrat abzudecken, welches den genannten metallischen Federkontakt und die genannte Lastkapazität aufweist, und
einen Flächenschwingungen ausführenden piezoelektrischen Resonator,
dadurch gekennzeichnet, daß der genannte piezoelektrische Resonator durch die genannte Kappe und den genannten metallischen Federkontakt federnd geklemmt wird.

6. Piezoelektrischer Oszillator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Substrat mit durchgängigen Bohrungen versehen ist, welche mit an der Unterseite des genannten Substrats angeordneten externen Elektroden in Verbindung stehen und die genannten externen Elektroden und die genannte Lastkapazität miteinander durch ein die genannten durchgängigen Bohrungen auffüllendes leitendes Material elektrisch ver­ bunden werden.

7. Piezoelektrischer Oszillator, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß er umfaßt:
ein Substrat,
eine zur Abdeckung des Substrats angeordnete Kappe;
einen zwischen dem genannten Substrat und der genannten Kappe ange­ ordneten, Flächenschwingungen ausführenden piezoelektrischen Resona­ tor,
eine auf entweder der Oberseite oder der Unterseite des genannten Sub­ strats montierte Lastkapazität.

8. Piezoelektrischer Oszillator nach Anspruch 7, welcher des weiteren an der Unterseite des genannten Substrats angeordnete Anschlußbeinchen um­ faßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußeres Umhüllungsharz das ge­ nannte Substrat und die genannte den genannten piezoelektrischen Reso­ nator, die genannte Lastkapazität und Montageenden der genannten An­ schlußbeinchen enthaltende Kappe abdeckt.