DE10035416A1 - Piezoelektrischer Resonator - Google Patents
Piezoelektrischer ResonatorInfo
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Abstract
Ein piezoelektrischer Resonator enthält eine interne Elektrode, die zwischen zwei Schichten von keramischen piezoelektrischen Substraten, die jeweils eine im wesentlichen quadratische Form haben, eingeklemmt ist. Oberflächenelektroden sind auf der vorderen Fläche und der hinteren Fläche des piezoelektrischen Substrats angeordnet. Bei piezoelektrischen Substrate werden in der im Verhältnis zu den Hauptflächen im wesentlichen rechtwinkeligen und der zur eingeklemmten internen Elektrode entgegengesetzten Richtung polarisationsbehandelt. Wenn eine Signalspannung an den Oberflächenelektroden angelegt wird, wird der piezoelektrische Resonator durch Biegung in der Weise deformiert, daß er auf einer Seite der Hauptflächen konvex und auf der anderen Seite derselben konkav wird.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen eine Biegungsschwingung
nutzenden piezoelektrischen Resonator und eine piezoelektri
sche Komponente.
Üblicherweise verwendeten Bandresonatoren mit einer Frequenz
von 300 kHz bis 800 kHz die radiale Schwingung eines kerami
schen piezoelektrischen Elements. Ein piezoelektrischer Reso
nator 1 (im folgenden als ein Radialresonator bezeichnet),
welcher die radiale Schwingung nutzt, wird dadurch herge
stellt, daß Oberflächenelektroden 3 an der Vorder-, und Rück
fläche eines quadratischen piezoelektrischen Substrats 2 aus
gebildet werden und das piezoelektrische Substrat 2 in einer
zu den Hauptflächen des piezoelektrischen Substrats 2 recht
winkeligen Richtung, wie in Fig. 1 gezeigt, polarisierungsbe
handelt wird (die Polarisierungsrichtung des piezoelektri
schen Substrats 2 wird in Fig. 1 durch Pfeile angegeben). Bei
dem oben erwähnten Radialresonator 1 wird das piezoelektri
sche Substrat 2 expandiert und in einer Richtung zur Periphe
rie des Substrats 2 in einer Ebene verformt, die zu den bei
den Hauptflächen parallel verläuft, wenn ein Signal über die
Oberflächenelektroden 3 angelegt wird.
Bei dem Radialresonator 1 ist das Produkt der Länge einer
Seite und der Resonanzfrequenz fr im wesentlichen konstant
und wird ausgedrückt durch: Ls × fr = Cs, wobei Cs eine Kon
stante darstellt, d. h. Cs ≅ 2100 mm.kHz. Wenn z. B. ein Re
sonator mit der Resonanzfrequenz fr = 350 kHz gewünscht wird,
beträgt die Länge Ls einer Seite des Resonators 6 mm.
Die Größe einer solchen Komponente ist jedoch in elektroni
schen Komponenten, die leichtere, dünnere und kürzere Kompo
nenten erfordern, nicht annehmbar oder verwendbar. Demzufolge
werden viel kleinere piezoelektrische Resonatoren verlangt.
Um die oben beschriebenen technischen Probleme zu lösen, lie
fern vorzuziehende Ausführungsformen der vorliegenden Erfin
dung einen piezoelektrischen Resonator, der Biegeschwingungen
nutzt, eine sehr geringe und stark reduzierte Größe aufweist,
und eine piezoelektrische Komponente, die einen solchen pie
zoelektrischen Resonator einschließt.
Entsprechend der ersten vorzuziehenden Ausführungsform der
Erfindung weist ein piezoelektrischer Resonator piezoelektri
sche Schichten auf, die auf beiden Oberflächen einer Innen
elektrode und Oberflächenelektroden, die auf den äußeren
Hauptflächen der piezoelektrischen Schicht angeordnet sind,
wobei beide piezoelektrischen Schichten in der Weise polari
siert werden, daß die polarisierten Richtungen beider piezo
elektrischen Schichten im wesentlichen zur Innenelektrode
rechtwinkelig und bezüglich der Innenelektrode jeweils gegen
überliegend angeordnet sind.
Bei dem oben beschriebenen piezoelektrischen Resonator wird
der Resonator, wenn zwischen beiden Oberflächenelektroden ein
Signal angelegt ist, in der Weise abgelenkt, daß er konvex
oder konkav wird, d. h. er wird durch Biegung durch die Seiten
der Hauptflächen deformiert. Bei diesem Schwingungsmodus wird
die Konstante, welche das Produkt der Länge einer Seite des
piezoelektrischen Resonators und der Resonanzfrequenz dar
stellt, kleiner. Damit kann die Länge einer Seite des piezo
elektrischen Resonators verkürzt werden, wenn das gleiche
Frequenzband verwendet wird. Somit kann die Größe des piezo
elektrischen Resonators erheblich reduziert werden.
Vorzugsweise wird der piezoelektrische Resonator in ein Ge
häuse eingebracht und an den Knotenpunkten oder in der Nähe
der Knotenpunkte des piezoelektrischen Resonators gestützt,
und an der Außenseite werden mit den Oberflächenelektroden
des piezoelektrischen Resonators elektrisch verbundene exter
ne Anschlüsse des Gehäuses vorgesehen.
Da der piezoelektrische Resonator nach dieser vorzuziehenden
Ausführungsform in das Gehäuse eingesetzt wird und die exter
nen Anschlüsse an der Außenseite des Gehäuses vorgesehen
sind, kann die piezoelektrische Komponente verkleinert werden
und das gleiche Frequenzband wird verwendet. Da des weiteren
der piezoelektrische Resonator im Gehäuse an den Knotenpunk
ten oder in der Nähe der Knotenpunkte gestützt wird, wird ein
Dämpfen der Schwingung verhindert, selbst wenn der piezoelek
trische Resonator in das Gehäuse eingesetzt ist.
Weiter enthält bei der piezoelektrischen Komponente nach die
ser vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung das Gehäuse
einen Gehäusekörper und eine Gehäusekappe, die den Gehäuse
körper abdeckt, an einer der oberen Flächen des Gehäusekör
pers ausgebildete Ausbuchtungen, wobei die untere Fläche der
Kappe mit den Knotenpunkten oder mit deren Nahbereich des
piezoelektrischen Resonators kontaktiert werden und die Kno
tenpunkte des piezoelektrischen Resonators oder der Nahbe
reich derselben durch Federkraft einer zwischen der anderen
oberen Fläche des Gehäusekörpers und der unteren Fläche der
Kappe eingesetzten Metallfederelektrode und dem piezoelektri
schen Resonator elastisch angepreßt werden. Der Ausdruck
"elektrisch leitende Gehäusekappe" schließt eine aus einem
Isoliermaterial hergestellte Kappe ein, die einen elektrisch
leitenden, auf deren oberer Fläche angeordneten Film auf
weist, sie ist also nicht auf eine Kappe beschränkt, die aus
einem Material mit elektrisch leitenden Eigenschaften herge
stellt ist.
Da dementsprechend die untere Fläche oder die obere Fläche
des piezoelektrischen Resonators mit Hilfe der Ausbuchtungen
angepreßt wird und die jeweils andere Seite durch die Metall
federelektrode angepreßt wird, ist nur eine Metallfederelek
trode notwendig. Damit können die Kosten erheblich reduziert
werden und die Montage der piezoelektrischen Komponente wird
mühelos ausgeführt.
Des weiteren enthält das Gehäuse vorzugsweise einen Gehäuse
körper und eine elektrisch leitende, den Gehäusekörper abdec
kende Kappe, wobei ein Paar externe Elektroden an der unteren
Fläche des Gehäusekörpers vorgesehen ist, und ein Paar inter
ne Verbindungselektroden, die jeweils mit den externen Elek
troden verbunden sind, an der oberen Fläche des Gehäusekör
pers vorgesehen wird, an der oberen Fläche des Gehäusekörpers
vorgesehene Ausbuchtungen, die mit den Knotenpunkten des pie
zoelektrischen Resonators und den Nahbereichen der Knoten
punkte kontaktiert werden, mindestens eine der Ausbuchtungen
elektrisch leitendes Material aufweist und an einer der in
ternen Verbindungselektroden angeordnet ist, die Knoten und
die Nahbereiche der Knoten des piezoelektrischen Resonators
durch eine Metallfederelektrode, welche zwischen der unteren
Fläche der Kappe und dem piezoelektrischen Resonator einge
setzt ist, elastisch angepreßt werden, und die Metallfedere
lektrode über die Kappe mit der anderen internen Verbindungs
elektrode verbunden ist.
Da dementsprechend die untere Fläche des piezoelektrischen
Resonators mit Hilfe der Ausbuchtungen gehalten wird und le
diglich die obere Fläche desselben durch die Metallfederelek
trode angepreßt wird, ist nur eine Metallfederelektrode not
wendig. Damit reduzieren sich die Kosten erheblich und die
Montage der piezoelektrischen Komponente wird mühelos ausge
führt. Da zumindest eine der Ausbuchtungen vorzugsweise aus
einem elektrisch leitenden Material besteht und auf einer der
internen Verbindungselektroden angeordnet ist, werden die
Knoten oder die Nahbereiche der Knoten des piezoelektrischen
Resonators durch die Metallfederelektrode elastisch ange
preßt, die zwischen der unteren Fläche der Kappe und dem pie
zoelektrischen Resonator eingesetzt ist, und die Metallfe
derelektrode ist elektrisch mit der anderen internen Verbin
dungselektrode über die Kappe verbunden, eine der Oberflä
chenelektroden des piezoelektrischen Resonators kann mit ei
nem der externen Anschlüsse über die elektrisch leitende Aus
buchtung elektrisch verbunden werden, und die andere Oberflä
chenelektrode des piezoelektrischen Resonators kann mit dem
anderen externen Anschluß über eine Metallfederelektrode und
der elektrisch leitenden Kappe elektrisch verbunden werden.
Damit können Verdrahtungsschritte für den Anschluß von Zulei
tungsdrähten entfallen.
Vorzugsweise enthält das Gehäuse einen Gehäusekörper und eine
den Gehäusekörper abdeckende Kappe, eine erste Metallfedere
lektrode, der piezoelektrische Resonator und eine zweite Me
tallfederelektrode werden zwischen dem Gehäusekörper und der
Kappe eingesetzt, und die Knotenpunkte bzw. die Nahbereiche
der Knotenpunkte des piezoelektrischen Resonators werden
durch beide Metallfederelektroden elastisch angepreßt.
Da der piezoelektrische Resonator zwischen den Metallfedere
lektroden von beiden Seiten eingeklemmt und gehalten wird,
wird der piezoelektrische Resonator dank der Elastizität bei
der Metallfederelektroden sicher gestützt.
Weiter enthält das Gehäuse vorzugsweise einen Gehäusekörper
und eine elektrisch leitende, den Gehäusekörper abdeckende
Kappe. Ein Paar externe Anschlüsse ist an der unteren Fläche
des Gehäusekörpers vorgesehen. Ein Paar interner Verbindungs
elektroden, die mit den jeweiligen externen Anschlüssen elek
trisch verbunden sind, wird an der oberen Fläche des Gehäuse
körpers angeordnet. Eine erste Metallfederelektrode, der pie
zoelektrische Resonator und eine zweite Metallfederelektrode
werden zwischen dem Gehäusekörper und der Kappe eingesetzt.
Die Knotenpunkte und die Nahbereiche der Knotenpunkte des
piezoelektrischen Resonators werden zwischen beiden Metallfe
derelektroden elastisch eingeklemmt und gehalten. Die erste
Metallfederelektrode, die an der unteren Fläche des piezo
elektrischen Resonators angeordnet ist, ist mit einer der in
ternen Verbindungselektroden in Kontakt. Die zweite, an der
oberen Fläche des piezoelektrischen Resonators angebrachte
Metallfederelektrode ist über die Kappe mit der anderen in
ternen Verbindungselektrode elektrisch verbunden.
Da der piezoelektrische Resonator von den Metallfederelektro
den von beiden Seiten eingeklemmt und gehalten wird, wird der
piezoelektrische Resonator aufgrund der Elastizität beider
Metallfederelektroden sicher gehalten. Da darüber hinaus die
erste, an der unteren Fläche des piezoelektrischen Resonators
angebrachte Metallfederelektrode mit einer der internen Ver
bindungselektroden in Kontakt ist und die zweite an der obe
ren Fläche des piezoelektrischen Resonators angeordnete Me
tallfederelektrode elektrisch mit der anderen internen Ver
bindungselektrode verbunden ist, kann eine der Oberflächene
lektroden des piezoelektrischen Resonators über die erste Me
tallfederelektrode mit einem der externen Anschlüsse elek
trisch verbunden werden, und die andere Oberflächenelektrode
des piezoelektrischen Resonators kann über die zweite Metall
federelektrode und die elektrisch leitende Kappe mit dem an
deren externen Anschluß elektrisch verbunden werden. Damit
können Verdrahtungsschritte für den Anschluß von Zuleitungs
drähten entfallen.
Weiter wird der piezoelektrische Resonator vorzugsweise mit
tels Positionierteilen eingebaut und genau ausgerichtet, die
an der inneren peripherischen Fläche des Gehäusekörpers je
weils an Stellen überstehend angeordnet werden, die den ent
sprechenden Knotenpunkten und den Nahbereichen der Knoten
punkte des piezoelektrischen Resonators gegenüberliegen, und
die Metallfederelektrode wird dadurch positioniert, daß die
Endstücke der Metallfederelektrode in Auskehlungen eingesetzt
werden, die zumindest in einem Teil der Positionierteile aus
gebildet sind.
Da die Metallfederelektroden wie oben beschrieben dadurch po
sitioniert werden, daß die Positionierteile für das Positio
nieren des piezoelektrischen Resonators verwendet werden,
wird der Aufbau des Gehäusekörpers vereinfacht. Da darüber
hinaus die Metallfederelektrode dadurch positioniert wird,
daß die Endteile der Metallfederelektrode in die Auskehlungen
der Positionierteile eingesetzt werden, wird die Metallfe
derelektrode sicher positioniert.
Weiter wird der piezoelektrische Resonator vorzugsweise durch
die an der inneren peripherischen Fläche des Gehäusekörpers
überstehenden Positionierteile an Stellen positioniert, die
den entsprechenden Knotenpunkten und den Nahbereichen der
Knotenpunkte des piezoelektrischen Resonators gegenüberlie
gen, und die Endflächen der Metallfederelektrode werden mit
den Positionierteilen mindestens an zwei Stellen kontaktiert,
wodurch die Metallelektrode daran gehindert wird, zu rotie
ren.
Da die Metallfederelektrode positioniert wird, indem die Po
sitionierteile für das Positionieren des piezoelektrischen
Resonators verwendet werden, wird der Aufbau des Gehäusekör
pers selbst erheblich vereinfacht. Da darüber hinaus die Po
sitionierteile mit den Endflächen der Metallfederelektrode
kontaktiert werden, wodurch die Metallfederelektrode am Ro
tieren gehindert wird, ist der Aufbau der Positionierteile
nicht kompliziert, und der Einbau der Metallfederelektrode
wird leicht durchgeführt.
Ein Lastkapazitätselement kann an dem Gehäusekörper in dem
Raum zwischen der Metallfederelektrode, welche an der unteren
Fläche des piezoelektrischen Resonators angeordnet ist, und
dem Gehäusekörper montiert werden.
Da das Lastkapazitätselement in dem Raum zwischen der Metall
federelektrode und dem Gehäusekörper montiert wird, kann das
Lastkapazitätselement montiert werden, ohne daß damit das Au
ßenmaß der piezoelektrischen Komponente vergrößert wird.
Weiter vorzugsweise enthält das Gehäuse ein inneres Gehäuse
und ein äußeres Gehäuse, das eine Kastenform aufweist, um das
innere Gehäuse aufzunehmen, der piezoelektrische Resonator,
welcher um ungefähr 45° zum inneren Gehäuse geneigt ist, wird
in das innere Gehäuse eingesetzt, eine der beiden Metallfe
derelektroden weist jeweils einen äußeren Drahtanschluß auf,
der im wesentlichen mit einem Winkel von 45° zu den beiden
Schenkeln erweitert wird und an der vorderen Fläche des pie
zoelektrischen Resonators angeordnet ist, um auf die Knoten
an zwei gegenüberliegenden Stellen zu drücken, und die andere
Metallfederelektrode ist an der hinteren Fläche des piezo
elektrischen Resonators angeordnet, um auf die Knoten an den
verbleibenden beiden Stellen zu drücken.
Es kann eine anschlußartige piezoelektrische Komponente durch
Verwendung des piezoelektrischen Resonators nach der oben be
schriebenen vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung her
gestellt werden. Demzufolge weist die anschlußartige piezo
elektrische Komponente eine stark reduzierte und sehr geringe
Größe auf, während weiterhin das gleiche Betriebsfrequenzband
verwendet wird.
Da darüber hinaus der piezoelektrische Resonator nur an zwei
Stellen der vorderen Fläche und an zwei Stellen der hinteren
Fläche jeweils an anderen Stellen als an der vorderen Fläche
angepreßt wird, wird eine Dämpfung der Schwingung des piezo
elektrischen Resonators verhindert. Darüber hinaus können,
obwohl eine der beiden Metallfederelektroden die Knoten an
den zwei Stellen anpreßt und die andere die Knoten an zwei
Stellen anpreßt, die sich von den oben erwähnten Stellen un
terscheiden, die beiden Metallfederelektroden der gleichen
Form und Größe verwendet werden, und ihre Anschlüsse können
im wesentlichen parallel nach außen geführt werden, da die
beiden Metallfederelektroden, die jeweils in einem Winkel von
45° im Verhältnis zum inneren Gehäuse geneigt sind, in das
innere Gehäuse eingebracht werden, und die externen Drahtan
schlüsse werden jeweils in einem Winkel von ungefähr 45° im
Verhältnis zu den beiden Beinchen geführt. Demzufolge können
die Kosten der Metallfederelektroden erheblich reduziert wer
den.
Weitere Merkmale, Eigenschaften, Elemente und Vorteile der
Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der vorzu
ziehenden Ausführungsformen hervor, wobei auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen wird.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines konventionel
len radiale Schwingungen nutzenden piezoelektrischen
Resonators.
Fig. 2A und 2B sind eine perspektivische Ansicht und eine
Querschnittsansicht, die jeweils einen piezoelektri
sche Resonator nach einer vorzuziehenden Ausführungs
form der Erfindung zeigen.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer piezo
elektrischen Komponente nach einer anderen vorzuzie
henden Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4A und 4B sind perspektivische Ansichten einer Gehäuse
grundplatte in der anderen vorzuziehenden Ausfüh
rungsform jeweils von der vorderen Fläche bzw. der
hinteren Fläche gesehen.
Fig. 5 ist eine Draufsicht mit der Darstellung des Zustan
des, bei dem ein Biegeresonator und eine Metallfe
derelektrode in einer der vorzuziehenden Ausführungs
formen in ein inneres Gehäuse eingesetzt werden.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht mit der Darstellung des
Aufbaus einer piezoelektrischen Komponente nach einer
anderen vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 7 ist eine Draufsicht, die zeigt, wie ein Biegeresona
tor und eine Metallfederelektrode bei der weiteren
vorzuziehenden Ausführungsform in ein inneres Gehäuse
eingesetzt werden.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus der piezo
elektrischen Komponente nach einer anderen vorzuzie
henden Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus der piezo
elektrischen Komponente nach einer weiteren vorzuzie
henden Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 10 ist eine Draufsicht, die zeigt, wie ein Biegeresona
tor und eine Metallfederelektrode bei der weiteren
vorzuziehenden Ausführungsform nach Fig. 9 in ein in
neres Gehäuse eingesetzt werden.
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung
von Stützelementen, die auf einer Grundplatte in der
weiteren vorzuziehenden Ausführungsform angeordnet
sind.
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer piezo
elektrischen Komponente nach einer weiteren vorzuzie
henden Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 13 ist eine Draufsicht, die zeigt, wie ein Biegeresona
tor und eine Metallfederelektrode bei der weiteren
vorzuziehenden Ausführungsform in ein inneres Gehäuse
eingesetzt werden.
Fig. 14 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer piezo
elektrischen Komponente nach einer anderen vorzuzie
henden Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 15 ist eine Draufsicht, die zeigt, wie ein Biegeresona
tor und eine Metallfederelektrode bei der zusätzli
chen vorzuziehenden Ausführungsform in ein inneres
Gehäuse eingesetzt werden.
Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer piezo
elektrischen Komponente nach einer anderen vorzuzie
henden Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 17 ist eine Explosionszeichnung der piezoelektrischen
Komponente nach der anderen vorzuziehenden Ausfüh
rungsform.
Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht der unteren Seite
einer Gehäusegrundplatte in der anderen vorzuziehen
den Ausführungsform.
Fig. 19 ist eine Vorderansicht des Lastkapazitätselements in
der anderen vorzuziehenden Ausführungsform.
Fig. 20A und 20B sind perspektivische Ansichten, die jeweils
den Prozeß darstellen, bei dem das Lastkapazitätsele
ment bei der genannten weiteren vorzuziehenden Aus
führungsform auf eine Gehäusegrundplatte montiert
wird.
Fig. 21A ist eine Vorderansicht mit der Darstellung des Auf
baus einer Metallfederelektrode unter einem Biegere
sonator.
Fig. 218 ist eine Draufsicht, die zeigt, wie die Metallfe
derelektrode in das innere Gehäuse eingesetzt wird.
Fig. 22 veranschaulicht einen Schaltplan des Oszillators.
Fig. 23 ist eine Querschnittsansicht mit der Darstellung des
Aufbaus einer piezoelektrischen Komponente nach einer
anderen vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 24 ist eine perspektivische Darstellung des Zustandes,
bei dem zwei Lastkapazitätselemente bei der genannten
anderen vorzuziehenden Ausführungsform auf einer Ge
häusegrundplatte montiert werden.
Fig. 25 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer piezo
elektrischen Komponente nach einer weiteren vorzuzie
henden Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 26A und 26B sind eine Draufsicht bzw. eine Quer
schnittsansicht, die jeweils den Zustand zeigen, bei
dem bei der genannten anderen vorzuziehenden Ausfüh
rungsform ein Biegeresonator und eine Metallfedere
lektrode in ein inneres Gehäuse eingesetzt werden.
Die Fig. 2A und 2B sind eine perspektivische Ansicht bzw.
eine Querschnittsansicht, die jeweils einen piezoelektrischen
Resonators 11 nach einer vorzuziehenden Ausführungsform der
Erfindung zeigen. Der piezoelektrische Resonator 11 wird zum
Beispiel vorzugsweise als ein Keramikoszillator in einem Band
von ca. 300 kHz-800 kHz eingesetzt. Der piezoelektrische
Resonator 11 wird durch Einklemmen einer internen Elektrode
zwischen zwei keramischen piezoelektrischen Substratschichten
12 piezoelektrische Schichten hergestellt, die jeweils vor
zugsweise eine im wesentlichen quadratische Form haben, wobei
des weiteren Oberflächenelektroden 14 vollständig an der vor
deren Fläche und der hinteren Fläche der piezoelektrischen
Substrate 12 ausgebildet werden. Beide piezoelektrischen Sub
strate 12 werden in einer zu den Hauptflächen im wesentlichen
rechtwinkeligen Richtung und des weiteren in der in bezug auf
die eingeklemmte Innenelektrode 13 entgegengesetzten Richtun
gen polarisationsbehandelt. Bezüglich der Polarisierungsrich
tung können die Substrate 12 in einer Richtung, die sich von
der eingeklemmten Innenelektrode 13 nach außen erstreckt, wie
dies durch durchgezogene Pfeillinien in Fig. 2B gezeigt wird,
oder können in einer in bezug auf die eingeklemmte interne
Elektrode 13 nach innen gerichteten Richtung polarisiert wer
den, wie dies in gestrichelten Pfeillinien in Fig. 2B gezeigt
wird.
Wenn ein Signal (ein hochfrequentes elektrisches Feld) an die
Oberflächenelektroden 14 des piezoelektrischen Resonators 11
angelegt wird, werden beide piezoelektrischen Substrate 12 in
radiale Schwingungen versetzt und in die Richtung zur äußeren
Kante hin gestreckt. Die Phasen des Streckens und Schrumpfens
sind jedoch umgekehrt. Demzufolge werden insgesamt, wie durch
die gestrichelten Linien in Fig. 2B angegeben, die piezoelek
trischen Substrate 12 in der Weise gebogen, daß die beiden
Hauptflächen so verformt werden, daß sie alternierend und
wiederholt konkav und konvex werden (dies wird im weiteren
Verlauf als biegende Schwingung bezeichnet, und der piezo
elektrische Resonator 11 nach vorzuziehenden Ausführungsfor
men der Erfindung wird als Biegeresonator bezeichnet).
Die Schwingungsknoten 15 dieser Biegeschwingung sind vier
Punkte, die jeweils in Nähe der Mittelpunkte der Seitenflä
chen der piezoelektrischen Substrate 12 liegen. In diesem
Fall ist das Produkt der Länge LB einer Seite des Biegereso
nators 11 und der Resonanzfrequenz fr im wesentlichen kon
stant und wird ausgedrückt durch: LB × fr = CB; hierin ist CB
≅ 430 mm.kHz. Die Konstante CB des Biegeresonators 11 be
trägt ungefähr ein Fünftel der Konstante CS des Radialresona
tors 1 (d. h. CB/CS ≅ 430/2100 = 1/4.88). Demzufolge beträgt
die Länge LB einer Seite des Biegeresonators 11 ungefähr ein
Fünftel der Länge LS einer Seite des Radialresonators 1, wenn
die gleiche Resonanzfrequenz fr verwendet wird. Insbesondere
haben der Biegeresonator 11 und der Radialresonator 1 mit ei
ner Resonanzfrequenz von ungefähr 400 kHz jeweils die in der
folgenden TABELLE 1 aufgelisteten Abmessungen:
Der Biegeresonator 11 und der Radialresonator 1 werden nach
stehend verglichen. Bei dem Biegeresonator 11 beträgt die
Länge einer Seite ungefähr ein Fünftel derjenigen des Radial
resonators 1, und die Fläche beträgt ungefähr ein Vierund
zwanzigstel. Demzufolge kann durch Verwendung des Biegereso
nators 11 die Resonatorgröße im Vergleich zum Einsatz eines
Radialresonators unter der Bedingung, daß die gleiche Reso
nanzfrequenz fr verwendet wird, beträchtlich reduziert wer
den.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht einer piezoelektrischen
Komponente 21 nach einer weiteren Ausführungsform der Erfin
dung. Eine oberflächenmontierte Komponente wird durch Ein
bringen des oben beschriebenen Biegeresonators 11 und einer
Metallfederelektrode 23 in ein Gehäuse 22 hergestellt. Das
Gehäuse 22 enthält vorzugsweise eine Gehäusegrundplatte 24,
ein inneres Gehäuse 25 und eine elektrisch leitende Kappe 26.
Die Gehäusegrundplatte 24 wird vorzugsweise dadurch herge
stellt, daß Elektroden auf einem Grundplattenkörper 27, wie
z. B. einer Harzplatte, einer Epoxyglasharzgrundplatte, einer
Keramikgrundplatte oder einer anderen derartigen Platte, wie
in den Fig. 4A und 4B gezeigt, ausgebildet werden. Interne
Verbindungselektroden 28a und 28b, die groß und klein ausge
bildet sind, werden an entgegengesetzten Endteilen der oberen
Fläche des Grundplattenkörpers 27 ausgebildet. Externe Elek
troden, die die externen Klemmen 29a und 29b definieren; sind
an gegenüberliegenden Endteilen der unteren Fläche derselben
angeordnet. Die internen Verbindungselektroden 28a und 28b
werden jeweils mit den externen Elektroden 29a, 29b durch
(durch Aufsplitten einer durchgängigen Bohrung in zwei Teile
gebildete) Durchkontaktierungselektroden 30a, 30b verbunden,
welche in konkaven Teilen vorgesehen sind, die an den gegen
überliegenden Endteilen des Grundplattenkörpers 27 angeordnet
sind. Die Metallfederelektrode 23 hat vier Beinchen 31 und
hat im wesentlichen, wie in Fig. 5 gezeigt, eine Kreuzform.
Die Beinchen 31 werden jeweils unter Ausschluß des obersten
Teils derselben bogenförmig gebogen. Das innere Gehäuse 25
ist ein Harzgußprodukt (beispielsweise Druckgußprodukt) mit
einer winkeligen Rahmenform und ist etwas dünner als die Ge
samtstärke des Biegeresonators 11 und der Metallfederelektro
de 23. Positionierteile 32 sind etwa an den Mittelpunkten der
Innenwände der jeweiligen Seiten des inneren Gehäuses 25 vor
gesehen. Sich vertikal erstreckende Aussparungen 32a sind in
der Weise in den Positionierteilen 32 vorgesehen, daß die Po
sitionierteile 32 jeweils eine Gabelform haben. Der Abstand
zwischen den gegenüberliegenden Positionierteilen 32 ist na
hezu gleich der Länge LB einer Seite des Biegeresonators 11.
Die elektrisch leitende Kappe 26 besteht aus einem leitenden
Metallmaterial, wie Aluminium, Kupfer oder ähnlichem, und die
Höhe des Innenraums derselben entspricht nahezu der Stärke
des Innengehäuses 25.
Wenn die piezoelektrische Komponente 21 montiert wird, werden
zunächst mehrere Stützelemente, vorzugsweise in Form von Aus
buchtungen, 33 in der Weise auf der Gehäusegrundplatte 24 an
geordnet, daß sie, wie in Fig. 4A gezeigt, die gleiche Höhe
haben. Die Stützelemente 33 werden in einer solchen Weise an
geordnet, daß sie den Biegeresonator 11 und die Knoten 15
desselben tragen können. Mindestens eines der Stützelemente
33 ist auf der großen internen Verbindungselektrode 28a vor
gesehen. Eines der Stützelemente 33, welches auf der internen
Verbindungselektrode 28a angeordnet ist, besteht aus einem
elektrisch leitenden Material, wie z. B. einer elektrisch lei
tenden Paste, und die anderen Stützelemente 33 sind nicht auf
ein bestimmtes Material eingeschränkt. Zur Vereinfachung des
Prozesses werden sämtliche Stützelemente 33 vorzugsweise aus
dem gleichen Material (elektrisch leitendem Material) herge
stellt. In diesem Fall ist es vorzuziehen, daß die Stützele
mente 33 von der kleinen internen Verbindungselektrode 28b
isoliert werden.
Daran anschließend wird das innere Gehäuse 25 auf die Gehäu
segrundplatte 24 aufgesetzt, und die untere Fläche des inne
ren Gehäuses 25 wird mit der oberen Seite der Gehäusegrund
platte 24 durch einen Isolierkleber 34 verbunden. Auf diese
Weise wird der Gehäusekörper durch Verbinden des inneren Ge
häuses 25 mit der Gehäusegrundplatte 24 hergestellt. Die
Stützelemente 33 sind auf der inneren Peripherie des inneren
Gehäuses 25 angeordnet. Wenn der Biegeresonator 11 in das in
nere Gehäuse 25 eingesetzt wird, wird der Biegeresonator 11
in der Nähe der Knoten auf deren unterer Fläche mittels der
Stützelemente 33 abgestützt, wodurch Räume für Schwingungen
zwischen dem Biegeresonator 11 und der Gehäusegrundplatte 24
definiert werden. Des weiteren wird der Biegeresonator 11 an
vier Stellen an der Peripherie in der Nähe der Knoten 15
durch die Positionierteile 32, wie in Fig. 5 gezeigt, gehal
ten. Damit wird ein Verrutschen und Rotieren des Biegeresona
tors 11 verhindert. Zusätzlich wird eine Schwingungsdämpfung
verhindert, welche dadurch verursacht werden kann, daß jede
beliebige Lage, außer der Knoten und deren Nahbereiche, in
den Positionierteilen 32 mit dem inneren Gehäuse 25 in Ver
bindung gebracht wird.
Die Metallfederelektrode 23 wird in das innere Gehäuse 25 von
der Oberseite des Biegeresonators 11 her eingesetzt, und die
Beinchen 31 der Metallfederelektrode 23 werden, wie jeweils
in Fig. 5 gezeigt, in die Aussparungen 32a der Positionier
teile 32 eingesetzt. Dadurch wird die Metallfederelektrode 23
auch durch die Positionierteile 32 positioniert. Die Basi
steile der Beinchen 31 der Metallfederelektrode 23 werden mit
den Nahbereichen der Knoten 15 an der Oberseite des Biegere
sonators 11 in Kontakt gebracht. Der ungefähre Mittelteil der
Metallfederelektrode 23 wird von der oberen Fläche des Biege
resonators 11 in der Weise getrennt, daß die Biegeschwingung
des Biegeresonators 11 nicht behindert wird.
Daran anschließend wird die elektrisch leitende Kappe 26 zur
Abdeckung der Gehäusegrundplatte 24 in der Weise angeordnet,
daß die äußere Peripherie des inneren Gehäuses 25 abgedeckt
wird, und die gesamte untere Fläche der elektrisch leitenden
Kappe 26 wird so angeordnet, daß sie an der Gehäusegrundplat
te 24 anhaftet. Als Klebstoff zur Verbindung mit der unteren
Fläche der elektrisch leitenden Kappe 26 wird zumindest an
der großen internen Verbindungselektrode 28a ein Klebstoff 35
mit Isoliereigenschaften angebracht, während ein Klebstoff 36
mit leitenden Eigenschaften zumindest über die kleine Verbin
dungselektrode 28b angebracht wird. Damit wird die elektrisch
leitende Kappe 26 von der internen Verbindungselektrode 28a
isoliert, ist jedoch mit der internen Verbindungselektrode
28b elektrisch verbunden.
Wenn die elektrisch leitende Kappe 26 angeordnet wird, um ei
ne Abdeckung wie oben beschrieben zu erzielen, wird die Me
tallfederelektrode 23 von der elektrisch leitenden Kappe 26
angepreßt, und die Knoten 15 an den vier Positionen des Bie
geresonators 11 werden elastisch eingeklemmt und aufgrund der
Elastizität der Metallfederelektrode 23 zwischen den Beinchen
31 der Metallfederelektrode 23 und den Stützelementen 33 ge
halten.
Bei der wie oben beschrieben montierten piezoelektrischen
Komponente 21 wird die Oberflächenelektrode 14 auf der unte
ren Fläche des Biegeresonators 11 über die leitenden Stütze
lemente 33, die interne Verbindungselektrode 28a und die
Durchkontaktierungselektroden 30a mit der externen Elektrode
29a an der unteren Fläche elektrisch verbunden. Die Oberflä
chenelektrode 14 auf der oberen Fläche des Biegeresonators 11
wird über die Metallfederelektrode 23, die elektrisch leiten
de Kappe 26, die interne Verbindungselektrode 28b und die
Durchkontaktierungselektroden 30b mit der externen Elektrode
29b an der unteren Fläche elektrisch verbunden.
Demzufolge kann die piezoelektrische Komponente 21 als eine
zur Oberflächenmontage geeignete Vorrichtung verwendet wer
den, da die externen Elektroden 29a und 29b auf der unteren
Fläche der Gehäusegrundplatte 24 angeordnet sind. Des weite
ren kann der in der Komponente 21 vorgesehene Biegeresonator
11 im Vergleich zum konventionellen Radialresonator 1 weiter
verkleinert werden, während die gleichen Resonanzfrequenzen
verwendet werden. Darüber hinaus kann die piezoelektrische
Komponente 21 viel dünner ausgeführt werden, was durch die
oben beschriebene Gehäusestruktur erreicht wird. Demzufolge
kann durch Verwendung der piezoelektrischen Komponente 21 ei
ne kleine dünne Vorrichtung hergestellt werden.
Insbesondere werden eine den 400 kHz Radialresonator 1 ver
wendende piezoelektrische Komponente (beispielsweise eine mit
der Gehäusestruktur, die in dem nicht geprüften japanischen
Gebrauchsmuster mit der Veröffentlichungsnummer 60-119130 of
fengelegt wurde) und eine den Biegeresonator 11 verwendende
piezoelektrische Komponente verglichen und die Ergebnisse in
der nachstehenden TABELLE 2 angegeben. Die den Biegevibrator
verwendende piezoelektrische Komponente kann verkleinert und
dünner gehalten werden, d. h. die Breite und die Länge können
um ca. 1/2,3-1/2,6 mal reduziert werden, die Dicke um 1/1,8
mal und das Volumen um 1/11 mal.
Bei dieser vorzuziehenden Ausführungsform enthält der Gehäu
sekörper vorzugsweise die Gehäusegrundplatte 24 und das inne
re Gehäuse 25, die jeweils voneinander getrennt sind. Die Ge
häusegrundplatte 24 und das innere Gehäuse 25 können eine in
tegrierte Struktur haben. Wenn der Gehäusekörper eine inte
grierte Struktur hat, kann die Anzahl von Einzelteilen redu
ziert werden. Bei dem Fall, bei dem wie bei dieser vorzuzie
henden Ausführungsform die Gehäusegrundplatte 24 und das in
nere Gehäuse 25 getrennt sind, können die internen Verbin
dungselektroden 28a und 28b, die externen Elektroden 29a und
29b und andere Elemente mühelos durch Verwendung des Grund
plattenkörpers 27, wie z. B. einer Harzplatte, einer Epoxy
glasgrundplatte, einer Keramikgrundplatte oder einer anderen
geeigneten Platte ausgeformt werden.
Darüber hinaus können die externen Elektroden 29a und 29b in
der Weise hergestellt werden, daß sie flach gestaltet werden
und auf der unteren Fläche der Gehäusegrundplatte 24 ein Me
tallfolienmuster, einen dünnen leitenden Film (einen aufge
dampften Film oder ähnliches) oder einen dicken leitenden
Film (einen gebackenen Film aus einer leitenden Paste) lie
fern. Demzufolge kann die piezoelektrische Komponente auf ei
ner Leiterplatte oder einem anderen Substrat stabil montiert
und als eine für Oberflächenmontage geeignete Komponente ver
wendet werden.
Des weiteren werden die piezoelektrische Komponente 21, die
Gehäusegrundplatte 24, das innere Gehäuse 25, der Biegereso
nator 11, die Metallfederelektrode 23 und die elektrisch lei
tende Kappe 26 wie oben beschrieben bei der Montage sequenti
ell, ausgehend von der untersten Stelle montiert. Dadurch
kann die piezoelektrische Komponente 21 einfach hergestellt
werden. Der Herstellungsprozeß wird erheblich vereinfacht und
ist insbesondere für die automatische Montage geeignet.
Die leitende Kappe 26 kann durch Ausformen eines Harzes, ei
nes Keramikmaterials oder eines anderen geeigneten Materials
und durch das Ausbilden eines elektrisch leitenden Films,
beispielsweise durch Plattieren oder einen anderen geeigneten
Prozeß, lediglich auf der Innenwand und der unteren Fläche
produziert werden.
Des weiteren können Stützelemente auf der unteren Fläche der
elektrisch leitenden Kappe 26 vorgesehen werden und die Kno
ten 15 des Biegeresonators 11 bzw. deren Nahbereiche anpres
sen, und die Metallfederelektrode 23 kann zwischen der Gehäu
segrundplatte 24 und dem Biegeresonator 11 eingeklemmt und
gehalten werden, wie dies gezeigt wurde.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht mit der Darstellung des
Aufbaus einer piezoelektrischen Komponente 41 nach einer wei
teren vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung. Fig. 7
ist eine Draufsicht mit der Darstellung der piezoelektrischen
Komponente 41 vor Anbringung der elektrisch leitenden Kappe
26. Bei dieser vorzuziehenden Ausführungsform ist der Aufbau
der Positionierteile 32 vereinfacht. Bei der vorzuziehenden
Ausführungsform nach Fig. 3 werden die Beinchen 31 der Me
tallfederelektrode 23 in die Aussparungen 32a der gegabelten
Positionierteile 32 in der Weise eingesetzt, daß die Beinchen
31 jeweils in den Positionierteilen 32 eingeklemmt werden.
Auf der anderen Seite sind bei dieser vorzuziehenden Ausfüh
rungsform die Positionierteile 32 lediglich mit einer seitli
chen Oberfläche der Metallfederelektrode 23 in Kontakt. Um zu
verhindern, daß die Metallfederelektrode 23 in einer beliebi
gen Richtung dreht, werden zwei der vier Positionierteile 32
so angeordnet, daß sie die rechts gelegenen Seitenflächen der
Beinchen 31 kontaktieren, während die verbleibenden beiden so
angeordnet sind, daß sie mit den links gelegenen Seitenflä
chen der Beinchen 31 kontaktiert werden.
Bei dieser vorzuziehenden Ausführungsform wird der Aufbau der
Positionierteile 32 erheblich vereinfacht. Demzufolge können
der Aufbau einer Form zur Ausformung eines inneren Gehäuses
25 vereinfacht und die Kosten können erheblich reduziert wer
den. Darüber hinaus kann die Arbeit, die zum automatischen
Einsetzen der Metallfederelektrode 23 in das innere Gehäuse
25 erforderlich ist, ebenfalls vereinfacht und die erforder
liche Einsatzpräzision reduziert werden.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht mit der Darstellung des
Aufbaus einer piezoelektrischen Komponente 42 nach einer wei
teren vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung. Bei die
ser vorzuziehenden Ausführungsform wird anstelle der Stütze
lemente 33 der piezoelektrischen Komponente 21 der vorzuzie
henden Ausführungsform nach Fig. 3 eine Metallfederelektrode
43 verwendet. Das heißt, die Metallfederelektrode 43 weist
auf der oberen Fläche die gleiche Struktur auf wie die Me
tallfederelektrode 23 und wird an der unteren Fläche des Bie
geresonators 11 in der Weise angebracht, daß sie in bezug auf
die Metallfederelektrode 23 auf der oberen Fläche umgekehrt
liegt. Von der vorderen und hinteren Fläche werden die Knoten
15 und deren Nahbereiche zwischen der Metallfederelektrode 23
und der Metallfederelektrode 43 auf der oberen und unteren
Fläche eingeklemmt. Darüber hinaus werden die Beinchen 44 der
Metallfederelektrode 43 auf der unteren Fläche in die Ausspa
rungen 32a der Positionierteile 32 ebenso wie die Beinchen 31
der Metallfederelektrode 23 auf der oberen Fläche eingesetzt.
Eine interne Verbindungselektrode 28a wird jedoch etwa in den
Mittelteil einer Gehäusegrundplatte 24 in der Weise verlän
gert, daß sie mit der Metallfederelektrode 43 elektrisch ver
bunden ist.
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht mit der Darstellung des
Aufbaus einer piezoelektrischen Komponente 45 nach noch einer
weiteren vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung. Fig.
10 ist eine Draufsicht mit der Darstellung des Zustandes der
piezoelektrischen Komponente 45, bevor sie mit einer elek
trisch leitenden Kappe 26 abgedeckt wird. Bei der piezoelek
trischen Komponente 45 beträgt die Anzahl der Beinchen 31 ei
ner Metallfederelektrode 46 vorzugsweise zwei. Dementspre
chend ist die innere peripherische Fläche eines inneren Ge
häuses 25 mit einem Paar gabelförmiger Positionierteile 32,
die Aussparungen 32a für das Halten der Beinchen 31 der Me
tallfederelektrode 46 aufweisen, sowie einem Paar Positio
nierteile 47, die sich in Richtung der Knoten 15 eines Biege
resonators 11 erstrecken, versehen. Wie in Fig. 11 gezeigt,
werden die Stützelemente 33 nur an zwei Stellen an der oberen
Fläche einer Gehäusegrundplatte 24 entsprechend den Beinchen
31 der Metallfederelektrode 46 angeordnet.
Der Biegeresonator 11 wird in das innere Gehäuse 25 einge
setzt und auf den Stützelementen 33 montiert. Die Metallfe
derelektrode 46 wird auf den Biegeresonator 11 in dem inneren
Gehäuse 25 aufgesetzt, und die Beinchen 31 werden in die Aus
sparungen 32a der Positionierteile 32 eingesetzt. Dementspre
chend wird der Biegeresonator 11 positioniert, wobei die Po
sitionierteile 32 und 47 so angeordnet werden, daß sie mit
den Knoten 45 und deren Nahbereichen kontaktiert werden. Die
Metallfederelektrode 46 wird durch die Aussparungen 32a der
Positionierteile 32 positioniert. Die Knoten 15 werden an
zwei Stellen des Biegeresonators 11 jeweils durch die Basi
steile der Beinchen 31 gehalten. Darüber hinaus werden die
Knoten 15 an den verbleibenden beiden Stellen durch die Spit
zen der erweiterten Teile 48 der in einer zu den Beinchen 31
derselben im wesentlichen rechtwinkeligen Richtung erweiter
ten Metallfederelektrode 46 gepreßt.
Damit sind vorzugsweise die Flächen der Teile des Biegereso
nators 11, die die Knoten 15 anpressen, so klein wie möglich.
Der Grund liegt darin, daß die genauen, mathematisch ermit
telten Knoten 15 Punkte sind und, selbst wenn die Anpreßteile
der Metallfederelektrode 46 aufgrund eines Verrutschens bei
der Montage von den Knoten 15 entfernt werden, der Biegereso
nator 11 an Stellen außerhalb der Knoten 15 angepreßt wird,
so daß ein Dämpfen der Schwingung verhindert wird.
Bei dieser vorzuziehenden Ausführungsform werden die Beinchen
31 an den beiden Stellen der Metallfederelektrode 46 durch
die Positionierteile 32 positioniert. Die vier Knoten 15 des
Biegeresonators 11 werden durch die Metallfederelektrode 46
angepreßt. Die erweiterten Teile 48 der Metallfederelektrode
46 können jedoch weggelassen werden, und lediglich die Knoten
15 an den beiden Stellen des Biegeresonators 11 werden durch
die beiden Beinchen 31 der Metallfederelektrode 46 angepreßt
werden.
In Abänderung der in Fig. 9 gezeigten vorzuziehenden Ausfüh
rungsform können die obere Fläche und die untere Fläche eines
Biegeresonators 11 durch die Metallfederelektroden 46, 49 an
gepreßt werden, die jeweils, wie in den Fig. 12 und 13 ge
zeigt, zwei Beinchen 31, 44 aufweisen. Die Metallfederelek
trode 49 an der unteren Fläche weist ebenso wie die Metallfe
derelektrode 46 an der oberen Fläche zwei Beinchen 44 und er
weiterte Teile 50 auf. Jedes Positionierteil 32 eines inneren
Gehäuses 25 hat vorzugsweise eine Gabelform mit einer Ausspa
rung 32a. Die Beinchen 31 der Metallfederelektrode 46 auf der
oberen Fläche und die Beinchen 44 der Metallfederelektrode 49
auf der unteren Fläche sind jeweils auf der oberen Fläche und
der unteren Fläche eines Biegeresonators 11 in einem Winkel
von 90° im Verhältnis zueinander angeordnet.
Nach diesen vorzuziehenden Ausführungsformen haben die Me
tallfederelektroden 46, 49 lediglich jeweils zwei Beinchen
31, 44, und die Strukturen der Metallfederelektroden 46, 49
können vereinfacht und mühelos in das innere Gehäuse 25 ein
gebaut werden.
Bei den vorzuziehenden Ausführungsformen werden die Beinchen
31, 44 an den beiden Stellen der Metallfederelektroden 46, 49
durch die Positionierteile 32 positioniert, und die vier Kno
ten 15 des Biegeresonators 11 werden jeweils durch die Me
tallfederelektroden 46, 49 angepreßt. Die erweiterten Teile
48, 50 der Metallfederelektroden 46, 49 können jedoch wegge
lassen werden. Das heißt, es können, wie in den Fig. 14
und 15 gezeigt, die Knoten 15 an den beiden Stellen der Me
tallfederelektrode 46 und die Knoten 15 an den anderen beiden
Positionen derselben lediglich durch die beiden Beinchen 31
der Metallfederelektrode 46 an der vorderen Fläche des Biege
resonators 11 und die beiden Beinchen 44 des Metallanschlus
ses 49 an der hinteren Fläche gepreßt und jeweils mit den
beiden Beinchen 31 über Kreuz angeordnet werden. Nach dieser
vorzuziehenden Ausführungsform wird die Schwingungsdämpfung
des Biegeresonators 11 sogar weiter reduziert.
Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht mit der Darstellung des
Aufbaus einer piezoelektrischen Komponente 51 nach einer wei
teren vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung. Fig. 17
ist eine Explosionszeichnung der piezoelektrischen Komponente
51. Die piezoelektrische Komponente 51 enthält ein Lastkapa
zitätselement (Lastkapazität) 52, das in einem Gehäuse 22 mit
dem Biegeresonator 11 verbunden ist.
Bei einer in der piezoelektrischen Komponente 51 verwendeten
Gehäusegrundplatte 24 werden auf der oberen Fläche eines
Grundplattenkörpers 27 interne Dreibereichs-
Verbindungselektroden 28a, 28b und 28c angeordnet, und drei
externe Elektroden 29a, 29b und 29c werden auf der hinteren
Fläche angeordnet, wie dies in Fig. 18 gezeigt wird. Die in
terne Verbindungselektrode 28b in dem einen Endteil und die
externe Elektrode 29b werden miteinander durch eine Durchkon
taktierungselektrode 30b verbunden. Die interne Verbindungse
lektrode 28a in dem äußeren peripherischen Teil und die ex
terne Elektrode 29a werden miteinander durch eine Durchkon
taktierungselektrode 30a verbunden. Des weiteren werden die
interne Verbindungselektrode 28c etwa im Mittelpunkt und die
externe Elektrode 29c über die durchgängige Bohrung 30c ver
bunden.
Das in dieser vorzuziehenden Ausführungsform verwendete Last
kapazitätselement 52 ist vom gleichen Typ, wie er häufig bei
MHz-Bandoszillatoren eingesetzt wird, und schließt vorzugs
weise zwei Lastkapazitäten C1 und C2 ein, die, wie in Fig. 19
gezeigt, miteinander integriert sind. Das heißt, bei dem
Lastkapazitätselement 52 wird eine gemeinsame Elektrode (Er
dungselektrode) 54 am ungefähren Mittelpunkt der unteren Flä
che eines piezoelektrischen Substrats 53 angebracht, und Ka
pazitätselektroden 55 und 56 werden an den gegenüberliegenden
Endstücken des piezoelektrischen Substrats 53 in der Weise
angebracht, daß sie sich von der unteren Fläche zur oberen
Fläche erstrecken. Eine Lastkapazität C1 wird zwischen der
Kapazitätselektrode 55 und der gemeinsamen Elektrode 54 her
gestellt, und die andere Lastkapazität C2 wird zwischen der
Kapazitätselektrode 56 und der gemeinsamen Elektrode 54 her
gestellt. Beide Lastkapazitäten C1 und C2 werden über die ge
meinsame Elektrode 54 in Serie geschaltet.
Das Lastkapazitätselement 52 wird in dem in Fig. 20B gezeig
ten Stadium auf die Gehäusegrundplatte 24 montiert, bevor das
innere Gehäuse 25 usw. mit der Gehäusegrundplatte 24 verbun
den werden. Das bedeutet, daß, wie in Fig. 20A gezeigt, ein
elektrisch leitender Klebstoff 57 auf die jeweiligen internen
Verbindungselektroden 28a, 28b und 28c aufgetragen und
gleichzeitig in die durchgängige Bohrung 30c eingefüllt wird.
Das Lastkapazitätselement 52 wird darauf aufgesetzt und ange
preßt, und der elektrisch leitende Klebstoff 57 wird ausge
härtet. Als Ergebnis wird das Lastkapazitätselement 52 durch
den elektrisch leitenden Klebstoff 57 auf der oberen Fläche
der Gehäusegrundplatte 24 fixiert, und gleichzeitig werden
die an den gegenüberliegenden Endstücken positionierten Kapa
zitätselektroden 55 und 56 jeweils mit den internen Verbin
dungselektroden 28a und 28b elektrisch verbunden, während die
gemeinsame Elektrode 54 mit der internen Verbindungselektrode
28c elektrisch verbunden wird. Demzufolge wird die gemeinsame
Elektrode 54 des Lastkapazitätselements 52 mit der externen
Elektrode 29c am ungefähren Mittelpunkt der unteren Fläche
der Gehäusegrundplatte 24 über die durchgängige Bohrung 30c
elektrisch verbunden.
Als nächstes wird ein Isolierklebstoff 34 auf die untere Flä
che des inneren Gehäuses 25 aufgebracht, und das innere Ge
häuse 25 wird so angeordnet, daß es am peripherischen Teil
der oberen Fläche der Gehäusegrundplatte 24 haftet. Nachdem
der Isolierklebstoff 34 ausgehärtet ist, wird die Metallfe
derelektrode 59 in das innere Gehäuse 25 eingesetzt.
Die Metallfederelektrode 59 weist vorzugsweise vier nach un
ten gerichtete, radial gestreckte Beinchen 60 und vier nach
oben gerichtete Beinchen 61 auf, die sich von dem Mittelteil
zwischen den nach unten gerichteten Beinchen 60 leicht in
Richtung zur oberen Fläche, wie in Fig. 21A gezeigt, erstrec
ken. Jedes der nach unten gerichteten Beinchen 60 der Metall
federelektrode 59 wird nach unten gebogen, so daß sie eine
elastische Kraft bieten. Der Abstand zwischen den Spitzen der
in der diagonalen Richtung positionierten nach unten gerich
teten Beinchen 60 entspricht im wesentlichen dem diagonalen
Abstand des Raums in dem inneren Gehäuse 25. Demzufolge wird,
wie in Fig. 21B gezeigt, die Metallfederelektrode 59, wie in
Fig. 1B gezeigt, in das innere Gehäuse 25 eingesetzt. Die Me
tallfederelektrode 59 kann in das innere Gehäuse 25 so einge
setzt werden, daß die Positionierteile 32 nicht gestört wer
den, und die Spitzen der jeweiligen nach unten gerichteten
Beinchen 60 der Metallfederelektrode 59 werden an den Ecken
der inneren Peripherie des inneren Gehäuses 25 angeordnet.
Die interne Verbindungselektrode 28a wird in der Ecke in der
Weise angeordnet, daß die Metallfederelektrode 59 mit der in
ternen Verbindungselektrode 28a der Gehäusegrundplatte 24
elektrisch verbunden ist.
Wie oben beschrieben, wird die Metallfederelektrode 59 mit
Ausnahme der Spitzen der nach unten gerichteten Beinchen 60
von der oberen Fläche der Gehäusegrundplatte 24 getrennt, so
daß zwischen der Gehäusegrundplatte 24 und der Metallfedere
lektrode 59 ein Raum definiert wird. Damit wird das Lastkapa
zitätselement 52 unter Verwendung dieses Raums auf die Gehäu
segrundplatte 24 montiert. Des weiteren ist zwischen dem
Lastkapazitätselement 52 und der Metallfederelektrode 59 eine
solche Lücke vorgesehen, daß die Isolierung zwischen dem
Lastkapazitätselement 52 und der Metallfederelektrode 59 auf
rechterhalten wird.
Wenn der Biegeresonator 11 in das innere Gehäuse 25 einge
setzt wird, werden die nach oben gerichteten Beinchen 61 der
Metallfederelektrode 59 mit den ungefähren Mittelteilen oder
Knoten 15 der Seiten der unteren Fläche des Biegeresonators
11 kontaktiert, um den Biegeresonator 11 zu tragen. Des wei
teren werden die Positionierteile 32 des inneren Gehäuses 25
mit den Knoten 15 in Kontakt oder in deren Nähe gebracht, um
den Biegeresonator 11 auszurichten. Nachdem der Biegeresona
tor 11 in das innere Gehäuse 25 eingebracht wurde, wird die
Metallfederelektrode 23 in dem inneren Gehäuse 25 angeordnet,
die Beinchen 31 der Metallfederelektrode 23 werden in die Po
sitionierteile 32 eingesetzt, und gleichzeitig werden die
Knoten 15 auf der oberen Fläche des Biegeresonators 11 durch
die Beinchen 31 angepreßt.
Nachdem die Metallfederelektrode 59, der Biegeresonator 11
und die Metallfederelektrode 23 im Innengehäuse angebracht
wurden, wird ein Isolierklebstoff 35 auf die untere Fläche
einer elektrisch leitenden Kappe 26 aufgebracht, und die
elektrisch leitende Kappe 26 wird so angeordnet, daß sie die
Gehäusegrundplatte 24 so weit abdeckt, daß die äußere Peri
pherie des inneren Gehäuses 25 abgedeckt wird. Der Isolier
klebstoff 35 wird ausgehärtet, wobei die elektrisch leitende
Kappe 26 gegen die Gehäusegrundplatte 24 gepreßt wird, so daß
die elektrisch leitende Kappe 26 durch den Isolierklebstoff
35 mit der Gehäusegrundplatte 24 verbunden wird. Damit werden
der Biegeresonator 11 und die Metallfederelektroden 23 und 59
zwischen der Gehäusegrundplatte 24 und der elektrisch leiten
den Kappe 26 versiegelt. Da die interne Verbindungselektrode
28b in einer Lage vorgesehen ist, in der die elektrisch lei
tende Kappe 26 verklebt ist, wird die elektrisch leitende
Kappe 26 mit der internen Verbindungselektrode 28b durch ei
nen statt des Isolierklebstoffs 35 verwendeten elektrisch
leitenden Klebstoff 36 elektrisch verbunden. Die Lücke zwi
schen der elektrisch leitenden Kappe 26 und der Gehäusegrund
platte 24 wird mit dem Isolierklebstoff 35 und dem elektrisch
leitenden Klebstoff 36 versiegelt, und die durchgängige Boh
rung 30c wird mit dem elektrisch leitenden Klebstoff 57 auf
gefüllt. Damit ist der Biegeresonator 11 zwischen der elek
trisch leitenden Kappe 26 und der Gehäusegrundplatte 24 luft
dicht versiegelt.
Wenn die elektrisch leitende Kappe 26 gegen die Gehäusegrund
platte 24 angepreßt wird, die, wie oben beschrieben, integral
zu verbinden ist, werden die Beinchen 31 der Metallfederelek
trode 23 und die aufwärts gerichteten Beinchen 61 der Metall
federelektrode 59 aufgrund der Elastizität der Metallfedere
lektrode 23 gegen beide Seiten des Biegeresonators 11 ge
drückt. Demzufolge wird der Biegeresonator 11 an den Knoten
15 von beiden Seiten derselben eingeklemmt und gehalten und
wird mit den Metallfederelektroden 23 und 59 und der elek
trisch leitenden Kappe 26 elektrisch verbunden. Da die Me
tallfederelektrode 59 mit der internen Verbindungselektrode
28a in Kontakt steht, werden die Oberflächenelektrode 14 an
der unteren Fläche des Biegeresonators 11 und eine Kapazität
selektrode 55 des Lastkapazitätselements 52 über die Durch
kontaktierungselektroden 30a mit der externen Elektrode 29a
elektrisch verbunden. Da des weiteren die elektrisch leitende
Kappe 26 mit der internen Verbindungselektrode 28b über den
elektrisch leitenden Klebstoff 36 elektrisch verbunden ist,
werden die Oberflächenelektroden 14 an der oberen Fläche des
Biegeresonators 11 und die andere Kapazitätselektrode 56 des
Lastkapazitätselements 52 über die Durchkontaktierungselek
troden 30b mit der externen Elektrode 29b elektrisch verbun
den.
Fig. 22 zeigt einen Oszillatorschaltkreis 66, bei dem ein in
vertierender Operationsverstärker OP, ein Dämpfungswiderstand
R und ein piezoelektrischer Resonator RS parallel geschaltet
werden. Der Eingangsanschluß des invertierenden Operations
verstärkers OP mit einer Lastkapazität C1 wird gegen Masse
geschaltet und darüber hinaus wird der Ausgang des invertie
renden Verstärkers OP mit einer Lastkapazität C2 gegen Masse
geschaltet. Bei einem Oszillationsschaltkreis 66 nach diesem
Typ ist ein piezoelektrischer Oszillator 67 (der in Fig. 22
durch eine gestrichelte Linie umschlossene Abschnitt) in der
Weise angeordnet, daß die Lastkapazitäten C1 und C2 mit bei
den Enden des piezoelektrischen Resonators RS in der Weise
verbunden sind, daß der piezoelektrische Resonator RS und die
Lastkapazitäten C1 und C2 miteinander integriert sind. Bei
der wie vorstehend beschrieben ausgebildeten piezoelektri
schen Komponente 51 kann der piezoelektrische Resonator 67,
der dem in Fig. 22 gezeigten, durch eine gestrichelte Linie
umschlossene Abschnitt des Oszillationsschaltkreises 66 ent
spricht, integral herstellt werden.
Fig. 23 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer piezo
elektrischen Komponente 71 nach einer weiteren vorzuziehenden
Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser vorzuziehenden Aus
führungsform werden zwei Lastkapazitätselemente (monolithi
sche Kapazitäten) 72 und 73 auf einer Gehäusegrundplatte 24
montiert. Die neunte vorzuziehende Ausführungsform ist vor
zugsweise die gleiche Ausführungsform wie die achte vorzuzie
hende Ausführungsform, mit Ausnahme der Lastkapazitätselemen
te 72 und 73.
Bei der achten vorzuziehenden Ausführungsform wird das mit
den beiden Lastkapazitäten C1 und C2 versehene Lastkapazität
selement 52 verwendet. Auf der anderen Seite wird bei der
neunten vorzuziehenden Ausführungsform, wie in Fig. 24 ge
zeigt, ein Lastkapazitätselement 72 (Lastkapazität C1) zwi
schen den internen Verbindungselektroden 28a und 28c mon
tiert, und das andere Lastkapazitätselement 73 (Lastkapazität
C2) wird zwischen den internen Verbindungselektroden 28b und
28c montiert.
Bei den jeweiligen, oben beschriebenen vorzuziehenden Ausfüh
rungsformen werden jeweils die elektronischen Komponenten,
die für die Oberflächenmontage geeignet sind, beschrieben.
Bezüglich des Aufbaus dieser elektronischen Komponenten kön
nen durch Veränderung des Aufbaus eines Gehäuses und einer
Metallfederelektrode die elektronischen Komponenten zu an
schlußbeinartigen Komponenten geändert werden, wobei An
schlüsse durch die durchgängigen Bohrungen der Leiterplatten
substrate für die Oberflächenmontage eingesetzt werden. Die
Fig. 25 und 26 zeigen Beispiele der Anschlußkomponenten.
Fig. 25 ist eine Querschnittsansicht einer piezoelektrischen
Komponente 81 nach einer weiteren vorzuziehenden Ausführungs
form der Erfindung. Die Fig. 26A und 26B sind Vorderan
sichten und Querschnittsansichten, die jeweils einen Biegere
sonator 11 und eine in einem inneren Gehäuse 82 angebrachte
Metallfederelektrode 85 zeigen. Das innere Gehäuse 82 hat ei
ne winkelige flache Form und weist eine Öffnung in Form einer
Höhlung 83 auf, in die der um 45° geneigte Biegeresonator 11
eingesetzt werden kann. Die innere peripherische Fläche der
Höhlung 83 weist Positionierteile 84 an vier Stellen auf, um
die Knoten 15 des Biegeresonators 11 in eine gewünschte Lage
zu pressen.
Bei jeder Metallfederelektrode 85 wird ein in Bogenform gebo
genes Anschlußgrundteil 87 rechtwinkelig ausgehend vom unge
fähren Mittelpunkt zu den Beinchen 86 erweitert. Ein Anschluß
88 wird in der Weise erweitert, daß er im Verhältnis zu dem
Anschlußgrundteil 87 in einem Winkel von 45° gebogen wird.
Die beiden Beinchen 86 jeder Metallfederelektrode 85 drücken
die Knoten 15 des Biegeresonators 11. Die Beinchen 86 der Me
tallfederelektrode 85 an der vorderen Fläche und die Beinchen
89 der Metallfederelektrode 86 an der hinteren Fläche sind in
einem Winkel von etwa 90° im Verhältnis zueinander angeordnet
und pressen die verschiedenen Knoten 16 von der vorderen und
der hinteren Fläche des Biegeresonators 11.
Das innere Gehäuse 82, in dem wie oben beschrieben und in den
Fig. 26A und 26B gezeigt der Biegeresonator 11 und die
beiden Metallfederelektroden 85 eingebracht werden, wird in
ein äußeres Gehäuse 89 eingesetzt, das am Boden eine Öffnung
aufweist. Die Öffnung des äußeren Gehäuses 89 wird mit einem
Abdichtungsharz 90 versiegelt.
Bei dieser piezoelektrischen Komponente 81 wird der Biegere
sonator 11 verwendet. Entsprechend kann die piezoelektrische
Komponente 81 in der Größe erheblich reduziert werden. Des
weiteren wird der um etwa 45° geneigte Biegeresonator 11 in
das innere Gehäuse 82 eingesetzt, und der Anschluß 88 ist um
einen Winkel von 45° bezüglich der für jede Metallfederelek
trode 85 vorgesehenen beiden Beinchen 86 geneigt. Demzufolge
kann die Form der beiden Metallfederelektroden 85 die gleiche
sein. Entsprechend reduzieren sich die Kosten erheblich.
Wie oben beschrieben, wird bei dem piezoelektrischen Resona
tor nach mehreren vorzuziehenden Ausführungsformen der Erfin
dung die das Produkt der Länge einer Seite des piezoelektri
schen Resonators und seiner Resonanzfrequenz charakterisie
rende Konstante reduziert. Dementsprechend kann die Länge ei
ner Seite des piezoelektrischen Resonators verkürzt werden,
wenn das gleiche Betriebsfrequenzband verwendet wird, und der
piezoelektrische Resonator kann in der Größe erheblich redu
ziert werden.
Vorzugsweise wird der Biegeschwingung nutzende piezoelektri
sche Resonator in das Gehäuse eingesetzt, und die externen
Anschlüsse werden außerhalb des Gehäuses angeordnet. Demzu
folge kann die Größe der piezoelektrischen Komponente erheb
lich reduziert werden, wenn das gleiche Betriebsfrequenzband
verwendet wird, und demzufolge verringert sich die Größe des
piezoelektrischen Resonators erheblich. Des weiteren wird der
piezoelektrische Resonator vorzugsweise im Gehäuse an den
Knoten oder in der Nähe der Knoten gestützt. Damit wird eine
Dämpfung der Schwingung verhindert, obwohl der piezoelektri
sche Resonator in das Gehäuse eingesetzt wird.
Weiter wird vorzugsweise jeweils entweder die obere Fläche
oder die untere Fläche des piezoelektrischen Resonators durch
die Ausbuchtungen gepreßt, und die andere durch die Metallfe
derelektrode. Demzufolge ist nur eine Metallelektrode erfor
derlich, und die Kosten der Komponente werden erheblich redu
ziert. Des weiteren kann die Montage der piezoelektrischen
Komponente mühelos durchgeführt werden.
Weiter wird vorzugsweise die untere Fläche des piezoelektri
schen Resonators durch die Ausbuchtungen gestützt, und ledig
lich die obere Fläche des piezoelektrischen Resonators wird
durch die Metallfederelektrode angepreßt. Dementsprechend ist
nur eine Metallfederelektrode erforderlich. Die Kosten der
Komponente können erheblich reduziert werden, und die Montage
der piezoelektrischen Komponente wird erheblich vereinfacht.
Des weiteren wird vorzugsweise mindestens eine der Ausbuch
tungen aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt
und auf einer der internen Verbindungselektroden angeordnet,
die Knoten oder die Nahbereiche der Knoten des piezoelektri
schen Resonators werden durch die zwischen der unteren Fläche
der Kappe und dem piezoelektrischen Resonator eingesetzten
Metallfederelektrode elastisch gepreßt, und die Metallfedere
lektrode ist über die Kappe mit der anderen internen Verbin
dungselektrode elektrisch verbunden. Dementsprechend kann ei
ne der Oberflächenelektroden des piezoelektrischen Resonators
mit einem der externen Anschlüsse über die elektrisch leiten
de Ausbuchtung elektrisch verbunden werden, und die andere
Oberflächenelektrode des piezoelektrischen Resonators kann
über die Federelektrode und die elektrisch leitende Kappe mit
dem anderen externen Anschluß elektrisch verbunden werden.
Damit können Verdrahtungsschritte unter Verwendung von Zulei
tungsdrähten oder anderen Anschlußelementen entfallen.
Vorzugsweise wird der piezoelektrische Resonator von beiden
Seiten zwischen den Metallfederelektroden eingeklemmt und ge
halten. Demzufolge kann der piezoelektrische Resonator auf
grund der Elastizität beider Metallfederelektroden sicher ge
halten werden.
Des weiteren wird bei einer anderen spezifischen Ausführungs
form der piezoelektrische Resonator von beiden Seiten zwi
schen den Metallfederelektroden eingeklemmt und gehalten.
Demzufolge kann der piezoelektrische Resonator aufgrund der
Elastizität beider Metallfederelektroden sicher gehalten wer
den. Weiter wird vorzugsweise die erste an der unteren Fläche
des piezoelektrischen Resonators angeordnete Metallfederelek
trode mit einer der internen Verbindungselektroden elektrisch
verbunden, und die zweite an der oberen Fläche des piezoelek
trischen Resonators angeordnete Metallfederelektrode wird
über die Kappe mit der anderen internen Verbindungselektrode
elektrisch verbunden. Demzufolge kann eine der Oberflächene
lektroden des piezoelektrischen Resonators mit einem der ex
ternen Anschlüsse elektrisch verbunden werden, und die andere
Oberflächenelektrode kann über die zweite Federelektrode und
die elektrisch leitende Kappe mit dem anderen externen An
schluß elektrisch verbunden werden. Damit können Verdrah
tungsschritte unter Verwendung von Zuleitungsdrähten oder an
deren Anschlußelementen entfallen.
Der piezoelektrische Resonator kann durch Verwendung der Po
sitionierteile für den piezoelektrischen Resonator positio
niert werden. In diesem Fall wird der Aufbau des Gehäusekör
pers erheblich vereinfacht. Da darüber hinaus die Metallfe
derelektroden (Anschlüsse) dadurch positioniert werden, daß
deren Endstücke in konkave Teile der Positionierteile einge
setzt werden, kann die Metallfederelektrode sicher positio
niert werden.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform wird die Metall
federelektrode dadurch positioniert, daß die Positionierteile
für die Positionierung des piezoelektrischen Resonators ver
wendet werden. Entsprechend wird der Aufbau des Gehäusekör
pers erheblich vereinfacht. Des weiteren werden die Positio
nierteile so angeordnet, daß sie mit den Endflächen der Me
tallfederelektrode in Kontakt sind, um das Rotieren der Me
tallfederelektrode zu verhindern. Demzufolge ist der Aufbau
der Positionierteile unkompliziert, und der Einbau der Me
tallfederelektrode ist leicht durchzuführen.
Das Lastkapazitätselement kann durch Verwendung des Raums
zwischen der Metallfederelektrode und dem Gehäusekörper mon
tiert werden. In diesem Fall kann das Lastkapazitätselement
aufgenommen werden, ohne daß die Außenabmessungen der piezo
elektrischen Komponente zunehmen.
Eine anschlußartige piezoelektrische Komponente kann dadurch
gebildet werden, daß der piezoelektrische Resonator nach dem
ersten Merkmal der Erfindung verwendet wird. Die anschlußar
tige piezoelektrische Komponente kann erheblich verkleinert
werden, wenn das gleiche Betriebsfrequenzband verwendet wird.
Darüber hinaus wird der piezoelektrische Resonator an den
Knoten nur an zwei Stellen an der vorderen Fläche bzw. nur an
zwei Stellen der Knoten auf der hinteren Fläche gepreßt, die
sich von den beiden Stellen an der vorderen Fläche unter
scheiden. Dementsprechend wird die Dämpfung der Schwingung
des piezoelektrischen Resonators verhindert. Darüber hinaus
können trotz der Tatsache, daß eine der beiden Metallfedere
lektroden die Knoten an den zwei Stellen preßt und die andere
die Knoten an zwei Stellen preßt, die sich von den oben er
wähnten Positionen unterscheiden, zwei Metallfederelektroden
gleicher Form und Größe verwendet werden, und ihre Anschlüsse
können im wesentlichen parallel herausgeführt werden, da die
beiden Metallfederelektroden, die im Verhältnis zu dem inne
ren Gehäuse jeweils um einen Winkel von etwa 45° geneigt
sind, in das innere Gehäuse eingesetzt werden, und die bein
chenartigen externen Anschlüsse werden jeweils in einem Win
kel von etwa 45° zu den beiden Beinchen herausgeführt. Ent
sprechend können die Kosten der Metallfederelektroden redu
ziert werden.
Natürlich dient die obige Beschreibung nur der Veranschauli
chung dieser Erfindung. Fachleute können verschiedene Alter
nativen und Modifikationen entwickeln, ohne vom erfindungsge
mäßen Inhalt abzuweichen. Demzufolge ist davon auszugehen,
daß diese Erfindung alle derartigen Alternativen, Modifika
tionen und Varianten, die in den Rahmen der beigefügten An
sprüche fallen, einschließen.
Claims (16)
1. Piezoelektrischer Resonator, dadurch gekennzeichnet, daß
er aufweist wenigstens zwei piezoelektrische Schichten,
eine zwischen wenigstens zwei piezoelektrischen Schich
ten angeordnete interne Elektrode, wenigstens zwei auf
den äußeren Hauptflächen von wenigstens zwei piezoelek
trischen Schichten angeordnete Oberflächenelektroden,
wobei die wenigstens zwei piezoelektrischen Schichten in
der Weise polarisierungsbehandelt sind, daß die Polari
sierungsrichtungen der wenigstens zwei piezoelektrischen
Schichten im wesentlichen zur internen Elektrode recht
winkelig und im Verhältnis zur internen Elektrode einan
der entgegengesetzt sind.
2. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die wenigstens zwei piezoelektrischen
Schichten aus keramischem Material bestehen und eine im
wesentlichen quadratische Form aufweisen.
3. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die wenigstens zwei Oberflächenelek
troden in der Weise angeordnet sind, daß sie sich längs
der gesamten oberen Hauptfläche und der unteren
Hauptfläche der wenigstens zwei piezoelektrischen
Schichten erstrecken.
4. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Produkt der Länge einer Seite des
piezoelektrischen Resonators und der Resonanzfrequenz fr
im wesentlichen konstant ist und ausgedrückt wird durch:
LB × fr = CB, worin CB ≅ 430 mm.kHz.
5. Piezoelektrische Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß
sie aufweist einen piezoelektrischen Resonator, enthal
tend wenigstens zwei piezoelektrische Schichten, eine
zwischen den wenigstens zwei piezoelektrischen Schichten
angeordnete interne Elektrode, wenigstens zwei auf den
äußeren Hauptflächen der piezoelektrischen Schichten an
geordnete Oberflächenelektroden, wobei die wenigstens
zwei piezoelektrischen Schichten in der Weise polarisa
tionsbehandelt sind, daß die Polarisationsrichtungen der
wenigstens zwei piezoelektrischen Schichten im wesentli
chen zur internen Elektrode rechtwinkelig und im Ver
hältnis zur internen Elektrode einander entgegengesetzt
sind, ein Gehäuse, worin der piezoelektrische Resonator
an Knoten oder in den Nahbereichen von Knoten des piezo
elektrischen Resonators gestützt wird, und an der Außen
seite des Gehäuses angeordnete und mit den wenigstens
zwei Oberflächenelektroden des piezoelektrischen Resona
tors verbundene externe Klemmen.
6. Piezoelektrische Komponente nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die wenigstens zwei piezoelektrischen
Schichten aus keramischem Material bestehen und eine im
wesentlichen quadratische Form aufweisen.
7. Piezoelektrische Komponente nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die wenigstens zwei Oberflächenelek
troden in der Weise angeordnet sind, daß sie sich längs
der gesamten oberen Hauptfläche und der unteren
Hauptfläche der wenigstens zwei piezoelektrischen
Schichten erstrecken.
8. Piezoelektrische Komponente nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Produkt der Länge einer Seite des
piezoelektrischen Resonators und der Resonanzfrequenz fr
im wesentlichen konstant ist und ausgedrückt wird durch:
LB × fr = CB, worin CB ≅ 430 mm.kHz.
9. Piezoelektrische Komponente nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem Gehäusekörper
und einer den Gehäusekörper abdeckenden Gehäusekappe be
steht, wobei auf einer oberen Fläche des Gehäusekörpers
und der unteren Fläche der Kappe ausgebildete Ausbuch
tungen in der Weise angeordnet sind, daß sie die Knoten
oder die Nahbereiche der Knoten des piezoelektrischen
Resonators kontaktieren, und die Knoten oder die Nahbe
reiche der Knoten des piezoelektrischen Resonators durch
eine Metallfederelektrode gepreßt werden, die zwischen
der anderen oberen Fläche des Gehäusekörpers und der un
teren Fläche der Kappe und dem piezoelektrischen Resona
tor eingeschoben wird.
10. Piezoelektrische Komponente nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Gehäuse einen Gehäusekörper und
eine den Gehäusekörper abdeckende elektrisch leitende
Kappe enthält, wobei ein Paar externe Anschlüsse an der
unteren Fläche des Gehäusekörpers vorgesehen ist, ein
Paar mit den externen Elektroden verbundene interne Ver
bindungselektroden an der oberen Fläche des Gehäusekör
pers vorgesehen ist, mehrere Ausbuchtungen an der oberen
Fläche des Gehäusekörpers in der Weise angeordnet sind,
daß sie die Knoten des piezoelektrischen Resonators und
die Nahbereiche der Knoten kontaktieren, wenigstens eine
der Ausbuchtungen ein elektrisch leitendes Material ent
hält und an einer der internen Verbindungselektroden an
geordnet ist, die Knoten und die Nahbereiche der Knoten
des piezoelektrischen Resonators durch eine zwischen der
unteren Fläche der Kappe und dem piezoelektrischen Reso
nator eingesetzte Metallfederelektrode elastisch einge
klemmt werden und die Metallfederelektrode mit der ande
ren internen Verbindungselektrode über die Kappe elek
trisch verbunden ist.
11. Piezoelektrische Komponente nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Gehäuse einen Gehäusekörper und
eine den Gehäusekörper abdeckende Gehäusekappe enthält,
eine erste Metallfederelektrode, der piezoelektrische
Resonator und eine zweite Metallfederelektrode zwischen
dem Gehäusekörper und der Kappe eingesetzt sind und die
Knoten oder die Nahbereiche der Knoten des piezoelektri
schen Resonators zwischen beiden Metallfederelektroden
elastisch eingeklemmt werden.
12. Piezoelektrische Komponente nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Gehäuse einen Gehäusekörper und
eine den Gehäusekörper abdeckende elektrisch leitende
Kappe enthält, wobei ein Paar externer Klemmen an der
unteren Fläche des Gehäusekörpers vorgesehen ist, ein
Paar der elektrisch mit den jeweiligen externen Klemmen
verbundenen internen Verbindungselektroden an der oberen
Fläche des Gehäusekörpers vorgesehen ist, eine erste Me
tallfederelektrode, der piezoelektrische Resonator und
eine zweite Metallfederelektrode zwischen dem Gehäuse
körper und der Kappe eingesetzt sind, die Knoten und die
Nahbereiche der Knoten des piezoelektrischen Resonators
zwischen beiden Metallfederelektroden elastisch einge
klemmt und gehalten werden, die erste Metallfederelek
trode auf der unteren Fläche des piezoelektrischen Reso
nators in der Weise angeordnet ist, daß sie eine der in
ternen Verbindungselektroden kontaktiert, und die zweite
Metallfederelektrode auf der oberen Fläche des piezo
elektrischen Resonators mit der anderen internen Verbin
dungselektrode über die Kappe elektrisch verbunden ist.
13. Piezoelektrische Komponente nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der piezoelektrische Resonator durch
überstehend auf der inneren peripherischen Fläche des
Gehäusekörpers ausgebildete Positionierteile an Stellen,
die den jeweiligen Knoten oder den Nahbereichen der Kno
ten gegenüberliegen, positioniert wird, und die Metall
federelektrode dadurch positioniert wird, daß die End
stücke der Metallfederelektrode in zumindest einem Teil
der genannten Positionierteile ausgebildete Höhlungen
eingesetzt werden.
14. Piezoelektrische Komponente nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der piezoelektrische Resonator durch
überstehend auf der inneren peripherischen Fläche des
Gehäusekörpers ausgebildete Positionierteile an Stellen,
die den jeweiligen Knoten oder den Nahbereichen der Kno
ten des piezoelektrischen Resonators gegenüberliegen,
positioniert wird, und die Endflächen der Metallfedere
lektrode mit den Positionierteilen zumindest an zwei Po
sitionen kontaktiert sind, wodurch die Metallfederelek
trode an der Rotation gehindert wird.
15. Piezoelektrische Komponente nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Lastkapazitätselement auf dem Ge
häusekörper in dem Raum zwischen der Metallfederelektro
de an der unteren Fläche des piezoelektrischen Resona
tors und dem Gehäusekörper angeordnet wird.
16. Piezoelektrische Komponente nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Gehäuse ein inneres Gehäuse und
ein äußeres Gehäuse in Kastenform enthält, um das innere
Gehäuse aufzunehmen, der im Verhältnis zu dem inneren
Gehäuse um etwa 45° geneigte piezoelektrische Resonator
in das innere Gehäuse eingesetzt wird, eine der beiden
Metallfederelektroden, welche jeweils einen beinchenar
tigen, externen, in einem Winkel von etwa 45° im Ver
hältnis zu den beiden Beinchen verlängerten Anschluß
aufweisen, an der vorderen Fläche des piezoelektrischen
Resonators angeordnet ist, um die Knoten an zwei gegen
überliegenden Stellen zu pressen, und die andere Metall
federelektrode an der hinteren Fläche des piezoelektri
schen Resonators angeordnet ist, um die Knoten an den
verbleibenden beiden Stellen zu pressen.
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1999
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