DE19910368A1

DE19910368A1 - Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Resonators

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Publication number: DE19910368A1
Application number: DE19910368A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Kaida
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 1999-09-23
Also published as: NL1011521C2; CN1130017C; NL1011521A1; JPH11261358A; US6014799A; JP3319378B2; CN1232316A

Abstract

Einen piezoelektrischen Resonator erhält man durch die folgenden Schritte: Bereitstellen eines ersten Grundsubstrats 1, in dem erste Streifenelektroden 2a bis 2h so ausgebildet sind, da0 sie sich in eine zweite Richtung senkrecht zu einer ersten Richtung erstrecken, vorausgesetzt daß eine Richtung einer Verbindungslinie zwischen einer Erregerelektrode und einer Bleielektrode als erste Richtung bezeichnet wird; Herstellen eines zweiten Grundsubstrats 3, indem das erste Grundsubstrat 1 in einer Schneidposition B so einschneidet, daß die Länge der ersten Streifenelektroden 2a bis 2h, gemessen in der ersten Richtung, eine optimale Elektrodenüberlappungslänge für eine Zielresonanzfrequenz schafft; Ausbilden von zweiten Streifenelektroden auf dem resultierenden zweiten Grundsubstrat 3 unter Verwendung einer Maske; und anschließend Einschneiden des zweiten Grundsubstrats 3.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung eines piezoelektrischen Resonators, der beispielsweise für einen Oszillator verwendet wird, und insbesondere einen Energie aufnehmenden piezoelektrischen Resonator, bei dem ei ne Vielzahl von Erregerelektroden vorgesehen sind die einan der über einen piezoelektrischen Körper überlappen.

Es ist bereits ein Energie aufnehmender piezoelektrischer Re sonator bekannt, der so aufgebaut ist, daß eine erste Erre gerelektrode und eine zweite Erregerelektrode jeweils auf den Hauptflächen einer piezoelektrischen Platte vorgesehen ist, und daß eine erste Erregerelektrode und eine zweite Erreger elektrode einander über die piezoelektrische Platte überlap pen, so daß ein Erregerabschnitt entsteht. Außerdem ist ein laminierter, Energie aufnehmender piezoelektrischer Resonator mit wenigstens einer inneren Elektrode bekannt, bei dem Erre gerelektroden so auf der piezoelektrischen Platte angeordnet sind, daß sie einander über die innere Elektrode und eine piezoelektrische Schicht überlappen, wie dies offenbart ist in der Japanischen Patentveröffentlichung (kokoku) Nr. 7-105686.

Mittlerweile hängt bei diesen piezoelektrischen Resonatoren die Resonanzfrequenz von der Dicke eines piezoelektrischen Körpers ab. Um piezoelektrische Resonatoren mit unterschied lichen Resonanzfrequenzen herzustellen, wurden daher piezo elektrische Körper verwendet, die jeweils eine der Resonanz frequenz entsprechende Dicke besaßen.

Die Resonanzcharakteristiken eines piezoelektrischen Resona tors ändern sich je nach dem Überlappungsbereich zwischen Er regerelektroden, die als Erregerabschnitt dienen. Daher muß zunächst die Dicke eines piezoelektrischen Körpers bestimmt werden, und dann wird der Überlappungsbereich der Erreger elektroden auf einen optimalen Bereich eingestellt, um bei einer beliebigen Resonanzfrequenz ausgezeichnete Resonanzcha rakteristiken zu erzielen. Der optimale Überlappungsbereich von Erregerelektroden ändert sich mit der Resonanzfrequenz.

Um ausgezeichnete Resonanzcharakteristiken bei einer beliebi gen Resonanzfrequenz zu erzielen, muß ein piezoelektrischer Körper mit einer Dicke entsprechend der Resonanzfrequenz be reitgestellt werden, und anschließend müssen Erregerelektro den bereitgestellt werden, um den oben genannten optimalen Überlappungsbereich der Erregerelektroden in dem piezoelek trischen Resonator zu erzielen.

Während der Herstellung piezoelektrischer Resonatoren werden jedoch herkömmlicherweise eine Vielzahl von Erregerelektroden gleichzeitig auf einem Grundsubstrat ausgebildet, das aus ei nem piezoelektrischen Material besteht. Dies wird anhand ei nes beispielhaften Verfahrens zur Herstellung eines herkömm lichen piezoelektrischen Resonators 70 beschrieben, der in einem Dickenscherungsschwingungsmodus schwingen kann, wie dies in Fig. 13 dargestellt ist.

Wenn ein piezoelektrischer Resonator 70 hergestellt wird, werden Streifenelektroden mit Lücken dazwischen auf der Ober seite und der Unterseite eines Grundsubstrats ausgebildet, das aus einem piezoelektrischen Material besteht. Die Strei fenelektroden auf der Oberseite werden vorgesehen, um eine Erregerelektrode 72a und eine Bleielektrode 72 auszubilden, wie in Fig. 13 dargestellt, während die Streifenelektroden auf der Unterseite vorgesehen werden, um eine Erregerelektro de 72a und eine Bleielektrode 72d auszubilden.

Kurz gesagt, die Streifenelektroden auf der Oberseite des Grundsubstrats und jene auf der Unterseite dieses Grund substrats überlappen einander über das Grundsubstrat, so daß eine Überlappungslänge L zwischen den Erregerelektroden 72a und 72c entsteht. Das Grundsubstrat wird dann in Richtung ei ner Linie eingeschnitten, die die Erregerelektrode 72a und die Bleielektrode 72b verbindet, und auch in der Richtung senkrecht zu der Linie, so daß man den piezoelektrischen Re sonator erhält.

Bei dem piezoelektrischen Resonator 70 werden die Bleielek troden 72b und 72d in entgegengesetzten Richtungen von den Erregerabschnitten in einen piezoelektrischen Körper 71 ge führt, der in Richtung eines Pfeiles P polarisiert ist. Kurz gesagt, die Bleielektrode 72 ist so angeordnet, daß sie bis zu einer Kantenfläche 71a reicht, und die Bleielektrode 72d ist so angeordnet, daß sie bis zu einer Kantenfläche 71b reicht.

Wie oben beschrieben, wurde der herkömmliche, Energie aufneh mende piezoelektrische Resonator 70 im allgemeinen dadurch hergestellt, daß gleichzeitig eine Vielzahl von Streifenelek troden auf den jeweiligen Oberflächen des Grundsubstrats aus gebildet wurde.

Um ausgezeichnete Charakteristiken bei einer spezifischen Re sonanzfrequenz zu erhalten, muß, wie oben erwähnt, ein über lappungsbereich zwischen den Erregerelektroden in einem pie zoelektrischen Resonator, d. h. eine Überlappungslänge L zwi schen den Erregerelektroden 72a und 72c in dem piezoelektri schen Resonator 70 optimiert werden. Daher muß in dem Fall, wo piezoelektrische Resonatoren mit einer Vielzahl von Fre quenzen nach Ausbildung von Streifenelektroden auf einem Grundsubstrat hergestellt werden sollen, für jede Frequenz eine eigene Maske bereitgestellt werden, die die Realisierung einer optimalen Elektrodenüberlappungslänge L ermöglicht.

Die Kosten für die Bereitstellung einer Vielzahl von Masken entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen sind jedoch recht hoch. In der Praxis werden somit die Frequenzen in meh rere Frequenzbereiche unterteilt, und es wird eine gemeinsame Maske in einem Frequenzbereich verwendet, um auf diese Weise die oben beschriebenen Streifenelektroden auf einem Grund substrat auszubilden.

Dies hat folgenden Nachteil: bei den herkömmlichen, Energie aufnehmenden piezoelektrischen Resonatoren war nämlich die Elektrodenüberlappungslänge L nicht immer optimale in bezug auf die entsprechenden Resonanzfrequenzen. Wenn eine Elektro denüberlappungslänge L so ausgelegt ist, daß sie einer spezi fischen Resonanzfrequenz in einem Frequenzbereich entspricht, ist die Elektrodenüberlappungslänge nicht optimal in bezug auf eine andere Resonanzfrequenz, und es könnte sein, daß keine besonders hervorragenden Resonanzcharakteristiken rea lisiert werden.

Um die oben beschriebenen Nachteile zu überwinden, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Resonators mit ausgezeichneten Resonanzcha rakteristiken bereit, wobei das Verfahren eine optimale Elek trodenüberlappung erreicht durch Verwendung einer Art von Maske zur Ausbildung von Elektroden und einen optimalen Elek trodenüberlappungsbereich realisiert, der einer Vielzahl von Resonanzfrequenzen entspricht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Resonators bereit, der einen piezoelektrischen Körper umfaßt; eine Vielzahl von ersten und zweiten Erregerelektroden, die einander über den piezoelektrischen Körper überlappen, um ei nen Erregerabschnitt zu bilden; eine erste Bleielektrode, die sich von den entsprechenden ersten Erregerelektroden zu einem Kantenabschnitt des piezoelektrischen Körpers erstreckt und mit einem ersten elektrischen Potential verbunden ist; und eine zweite Bleielektrode, die sich in eine Richtung er streckt, die der Richtung entgegengesetzt ist, in die sich die erste Bleielektrode erstreckt, und die mit einem zweiten elektrischen Potential verbunden ist; umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines ersten Grundsubstrats, auf dem eine Viel zahl von ersten Streifenelektroden mit in einer ersten Rich tung verlaufenden Lücken dazwischen angeordnet sind und sich in einer zweiten Richtung erstrecken, vorausgesetzt die erste Richtung verläuft in der Richtung einer Verbindungslinie zwi schen den Erregerelektroden und den Bleielektroden, und die zweite Richtung ist im wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung;
Herstellen eines zweiten Grundsubstrats, indem man das erste Grundsubstrat in der zweiten Richtung so einschneidet, daß die Länge der ersten Streifenelektroden in der ersten Rich tung einer Zielresonanzfrequenz entspricht;
Ausbilden, mit Hilfe einer Maske, einer Vielzahl von zweiten Streifenelektroden auf einer Hauptfläche des zweiten Grund substrats, wobei jede der zweiten Streifenelektroden die zweite Erregerelektrode bildet, und die zweite Bleielektrode in der zweiten Richtung mit dem zweiten elektrischen Potenti al verbunden ist; und
Herstellen einer Vielzahl von piezoelektrischen Resonatoren, indem man das zweite Grundsubstrat in der ersten Richtung einschneidet.

Nach dem oben beschriebenen Verfahren erhält man eine Viel zahl von piezoelektrischen Resonatoren. Und die Länge in der ersten Richtung der mit dem ersten elektrischen Potential verbundenen ersten Streifenelektrode wird bestimmt durch Än dern der Schneidposition während eines Schneidvorgangs bei der Herstellung eines zweiten Grundsubstrats. Da die Länge in der ersten Richtung der mit dem ersten elektrischen Potential verbundenen ersten Erregerelektrode bei einem schließlich hergestellten piezoelektrischen Resonator während des Schneidvorgangs bei der Herstellung eines zweiten Grund substrats reguliert wird, läßt sich die Länge der einander überlappenden Erregerelektroden leicht auf eine geeignete Länge regulieren, um auf diese Weise ausgezeichnete Reso nanzcharakteristiken bei einer Vielzahl von Frequenzen zu er halten.

Während der Herstellung der oben beschriebenen zweiten Strei fenelektroden, wo die mit dem zweiten elektrischen Potential verbundenen zweiten Erregerelektroden und die zweiten Blei elektroden in der zweiten Richtung ausgerichtet werden, kann des weiteren selbst bei Änderung einer Resonanzfrequenz eine einzigartige Maske verwendet werden, um die Anzahl und die Arten der bei diesem Schritt verwendeten Masken zu reduzie ren.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren kann der piezoelektri sche Körper eine langgestreckte Streifenform aufweisen, und seine Längsrichtung entspricht der ersten Richtung.

Gemäß der oben beschriebenen Anordnung kann eine Vielzahl von piezoelektrischen Resonatoren leicht unter Verwendung eines rechteckigen ersten und zweiten Grundsubstrats hergestellt werden.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren kann die Vielzahl von ersten Streifenelektroden auf einer ersten Hauptfläche des ersten Grundsubstrats angeordnet werden; und
die Vielzahl von zweiten Streifenelektroden wird auf einer zweiten Hauptfläche des zweiten Grundsubstrats angeordnet, wenn die Vielzahl von zweiten Streifenelektroden unter Ver wendung einer Maske ausgebildet werden.

Nach dem oben beschriebenen Verfahren kann ein Energie auf nehmender piezoelektrischer Einschicht-Resonator hergestellt werden, der beispielsweise in einem Dickenlängsschwingungsmo dus oder in einem Dickenscherungsschwingungsmodus schwingen kann.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren kann das erste Grund substrat in einer Dickenrichtung desselben polarisiert sein, so daß man einen piezoelektrischen Resonator erhält, der im Dickenlängsschwingungsmodus schwingen kann.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren kann das erste Grund substrat in der ersten Richtung polarisiert sein, so daß man einen piezoelektrischen Resonator erhält, der in einem Sche rungsmodus schwingen kann.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren können die ersten Strei fenelektroden als innere Elektroden dienen, die zweiten Streifenelektroden sind bei der Ausbildung der Vielzahl von zweiten Streifenelektroden unter Verwendung einer Maske auf der ersten und zweiten Hauptfläche des zweiten Grundsubstrats angeordnet, und somit erhält man einen piezoelektrischen Re sonator, der in einer Oberschwingung eines Dickenlängsschwin gungsmodus schwingen kann.

Nach dem oben beschriebenen Verfahren ist es möglich, einen Energie aufnehmenden piezoelektrischen Resonator zu erhalten, der in einer hohen Oberschwingung eines Dickenlängsschwin gungsmodus schwingen kann. Daher wird ein kleiner piezoelek trischer Resonator bereitgestellt, der in einem Hochfrequenz bereich verwendet wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer den aus der folgenden Beschreibung der Erfindung offensicht lich, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht. Dar in zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Grund substrats gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht zum besseren Verständnis des Schrittes der Ausbildung einer Elektrode auf der Unterseite eines zweiten Grundsubstrats, das aus einem ersten Grund substrat geschnitten wurde;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht zum besseren Verständnis des Schrittes der Ausbildung einer Elektrode auf der Unterseite eines zweiten Grundsubstrats, um einen piezoelektrischen Re sonator gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform herzu stellen, der eine höhere Resonanzfrequenz besitzt;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines piezoelektrischen Re sonators gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform, der in einem Dickenlängsschwingungsmodus schwingen kann;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Grund substrats gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht zum besseren Verständnis des Schrittes der Ausbildung einer Elektrode auf der Unterseite eines zweiten Grundsubstrats, das aus einem ersten Grund substrat geschnitten wurde;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht zum besseren Verständnis des Schrittes der Ausbildung einer Elektrode auf der Unterseite eines zweiten Grundsubstrats, um einen piezoelektrischen Re sonator gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform her zustellen, der eine höhere Resonanzfrequenz besitzt;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines piezoelektrischen Re sonators gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, der in einem Dickenlängsschwingungsmodus schwingen kann;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines ersten Grund substrats gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform.

Fig. 10 eine Querschnittsansicht zum besseren Verständnis des Schrittes der Ausbildung einer Elektrode auf der Unterseite eines zweiten Grundsubstrats, das aus einem ersten Grund substrat geschnitten wurde;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht zum besseren Verständnis des Schrittes der Ausbildung einer Elektrode auf der Unterseite eines zweiten Grundsubstrats, um einen piezoelektrischen Re sonator gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform her zustellen, der eine höhere Resonanzfrequenz besitzt;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Resonators gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform, der in einem Dickenlängsschwingungsmodus schwingen kann;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels für einen herkömmlichen, Energie aufnehmenden piezoelektrischen Resonator.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung wird nun anhand von Fig. 1 bis 4 beschrieben.

Zunächst wird ein Grundsubstrat 1 bereitgestellt, das in Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt ist. Das Grund substrat 1 besteht zum Beispiel aus einer-piezoelektrischen Keramik wie beispielsweise einer PZT-Keramik und besitzt rechteckige Ebenen.

Das Grundsubstrat 1 ist in einer Dickenrichtung polarisiert, die mit einem Pfeil P gekennzeichnet ist. Auf einer ersten Hauptfläche des Grundsubstrats 1, d. h. auf einer Oberseite 1a, sind erste Streifenelektroden 2a bis 2h parallel zueinan der mit Lücken dazwischen angeordnet. Eine Richtung, in der jede der ersten Streifenelektroden verläuft, wird als zweite Richtung bezeichnet, und eine Richtung senkrecht zu der zwei ten Richtung wird als erste Richtung bezeichnet, in der die ersten Streifenelektroden nebeneinander angeordnet sind. Um die erste Streifenelektrode 2a herzustellen, kann ein elek trisch leitendes Material nach einem Dünnschichtherstellungs verfahren wie zum Beispiel dem Aufdampfen oder Sputtern her gestellt werden, das unter Verwendung einer Maske durchge führt wird, die auf die Oberseite 1a des Grundsubstrats 1 ge legt wird. Was die Materialien für die erste Streifenelektro de 2a bis 2h angeht, so können geeignete Metalle wie zum Bei spiel Ni oder Cu verwendet werden.

Anschließend wird das erste Grundsubstrat 1 an den durch die gestrichelten Linien A in Fig. 1 dargestellten Stellen einge schnitten. Die Linien A verlaufen parallel zu der zweiten Richtung.

Wie unten beschrieben, wird ein Abstand zwischen den Schneidpositionen A, A festgelegt, um eine Elektrodenüberlap pungslänge L eines schließlich hergestellten piezoelektri schen Resonators zu optimieren, die einer Zielresonanzfre quenz entspricht.

Wie oben beschrieben, erhält man eine Vielzahl von zweiten Grundsubstraten 3, indem man an den Schneidpositionen A, A einschneidet.

Wie in Fig. 2 gezeigt, die einen Querschnitt entlang der er sten Richtung zeigt, werden eine Maske 4 und eine Maske 5 mit der Oberseite bzw. der Unterseite des zweiten Grundsubstrats 3 in Kontakt gebracht, und ein elektrisch leitendes Material wird durch ein Dünnschichtherstellungsverfahren wie zum Bei spiel Aufdampfen oder Sputtern bereitgestellt, um auf diese Weise eine zweite Streifenelektrode 6a auszubilden.

Die Maske 4 ist so ausgelegt, daß sie die gesamte Oberseite 3a des Grundsubstrats 3 vollständig bedeckt, um zu vermeiden, daß sich Elektrodenmaterial auf der Oberseite 3a abscheidet.

Eine zweite Elektrode 6a wird gemäß der Form eines Fensters 5a der Maske 5 ausgebildet. Es können die gleichen elektrisch leitenden Materialien wie bei der Herstellung der ersten Elektroden 2a bis 2h verwendet werden.

Die zweite Streifenelektrode 6a verläuft in einer Richtung, die die Vorderseite und die Rückseite der Zeichnung in Fig. 2 verbindet, d. h. in der zweiten Richtung. Die Breite der zwei ten Elektrode 6a, d. h. die Länge X entlang der ersten Rich tung, wird bestimmt durch die Länge des Fensters 5a der Maske 5 entlang der ersten Richtung.

Anschließend wird das oben erwähnte zweite Grundsubstrat 3 längs eines Abschnitts eingeschnitten, der einer Linie C-C in Fig. 1 entspricht, d. h. entlang der ersten Richtung, um auf diese Weise eine Vielzahl von piezoelektrischen Resonatoren zu erhalten.

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht von einem der so erhalte nen piezoelektrischen Resonatoren. Der piezoelektrische Reso nator 7, der erhalten wurde durch Einschneiden des zweiten Grundsubstrats 3, ist ein schmaler streifenartiger piezoelek trischer Körper 3A mit einer Elektrode 2A und einer Elektrode 6A, die auf der Oberseite bzw. der Unterseite desselben aus gebildet sind. Die Elektrode 2A wird hergestellt durch Ein schneiden der ersten Streifenelektrode 2a entlang der Linie C-C; analog dazu wird die Elektrode 6A hergestellt durch Ein schneiden der zweiten Streifenelektrode 6a entlang der Linie C-C.

Die Elektrode 2A und die Elektrode 6A überlappen einander über den piezoelektrischen Körper 3A in einem mittleren Ab schnitt desselben in Längsrichtung. Die Abschnitte der Elek troden 2A und 6A, die einander über den piezoelektrischen Körper 3A überlappen, bilden einen Erregerabschnitt 8, und die Elektrodenabschnitte, die den Erregerabschnitt 8 bilden, bilden eine erste Erregerelektrode 2A₁ bzw. eine zweite Erre gereleketrode 6A₁. Ein Abschnitt der Elektrode 2A, der sich von der Erregerelektrode 2A₁ zu einer Kantenfläche 3A₁ des piezoelektrischen Körpers 3A erstreckt, bildet eine erste Bleielektrode 2A₂, und ein Abschnitt der Elektrode 6A, der sich von dem Erregerabschnitt 8 zu einer gegenüberliegenden Kantenfläche 3A₂ des piezoelektrischen Körpers 3A erstreckt, bildet eine zweite Bleielektrode 6A₂.

Mittlerweile hängt eine Resonanzfrequenz des piezoelektri schen Resonators 7 von der Dicke des piezoelektrischen Kör pers 3A ab. Um einen piezoelektrischen Resonator herzustel len, dessen Resonanzfrequenz höher ist als die des obigen piezoelektrischen Resonators 7, wird daher ein dünneres pie zoelektrisches Substrat verwendet, das als Grundsubstrat 1 gemäß Fig. 1 dient. In diesem Fall wird die zweite Streifen elektrode 6a auf der Unterseite des zweiten Grundsubstrats 3 unter Verwendung derselben Maske 5 gemäß Fig. 2 angeordnet, um eine zweite Erregerelektrode und eine Bleielektrode be reitzustellen. Dies wird anhand von Fig. 1 und Fig. 3 be schrieben.

Um einen piezoelektrischen Resonator mit einer höheren Reso nanzfrequenz herzustellen, wird die Dicke des in Fig. 1 dar gestellten ersten Grundsubstrats reduziert. Wenn das zweite Grundsubstrat durch Einschneiden des ersten Grundsubstrats hergestellt wird, werden die Schneidpositionen A, A, . . . so gewählt, daß man eine Elektrodenüberlappungslänge L erhält, die für eine Zielresonanzfrequenz optimal ist. Um beispiels weise piezoelektrische Resonatoren mit einer höheren Frequenz zu erhalten, wird die Elektrodenüberlappungslänge L redu ziert; d. h. das Substrat wird an den durch die gestrichelten Linien A', A', . . . gekennzeichneten Positionen eingeschnit ten.

Somit erhält man ein zweites Grundsubstrat 13 gemäß Fig. 3. Da das zweite Grundsubstrat 13 hergestellt wird, indem man es an den durch die gestrichelten Linien A', A', . . . gekenn zeichneten Positionen einschneidet, wird die Länge entlang einer ersten Richtung einer auf einer ersten Hauptfläche 13a ausgebildeten ersten Streifenelektrode 12b kürzer als die entlang einer ersten Richtung der in Fig. 2 dargestellten er sten Streifenelektrode 2b.

Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die zweite Streifenelektrode 6a auf der Unterseite 3b des zweiten Grundsubstrats 13 durch Verwendung einer mit der Maske 5 gemäß Fig. 2 identischen Maske 5 angeordnet. Wie in Fig. 3 deutlich gezeigt ist, ist die Überlappungslänge L entlang der ersten Richtung der obi gen Elektroden 12b und 6a kürzer als die Überlappungslänge L entlang der ersten Richtung der Elektroden 2b und 6a gemäß Fig. 2. Daher wird das zweite Grundsubstrat 13 gemäß Fig. 3 an Abschnitten eingeschnitten, die der in Fig. 1 gezeigten gestrichelten Linie C-C entsprechen, um auf diese Weise pie zoelektrische Resonatoren herzustellen, die selbst bei einer höheren Resonanzfrequenz ausgezeichnete Resonanzcharakteri stiken besitzen.

In der oben beschriebenen Ausführungsform kann ein piezoelek trischer Resonator mit einer gewünschten Elektrodenüberlap pungslänge L hergestellt werden, indem man - wenn das erste Grundsubstrat 1 so eingeschnitten wird, daß man die zweiten Grundsubstrate 3 und 13 erhält - die Schneidpositionen A, A und A', A' gemäß der Elektrodenüberlappungslänge L eines schließlich erhaltenen piezoelektrischen Resonators wählt. Da es darüberhinaus in diesem Fall nicht notwendig ist, die zweite Elektrode 6a dahingehend zu ändern, daß sie für ir gendeine Resonanzfrequenz auf der Unterseite ausgebildet ist, wird die zweite Streifenelektrode 6a einfach auf der Unter seite des zweiten Grundsubstrats durch alleinige Verwendung der Maske 5 ausgebildet.

Daher kann eine optimale Elektrodenüberlappungslänge L ent sprechend einer Vielzahl von Resonanzfrequenzen realisiert werden, und es wird nur eine Art von Maske 5 als Maske benö tigt, um die auf der zweiten Hauptfläche ausgebildete zweite Elektrode 6a zu erhalten.

Bei der oben beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform wird der piezoelektrische Resonator 7, der in einem Dicken längsschwingungsmodus schwingen kann, durch Verwendung des ersten Grundsubstrats 3 hergestellt, das in einer Dickenrich tung polarisiert ist. Das Verfahren der vorliegenden Erfin dung zur Herstellung eines piezoelektrischen Resonators ist jedoch nicht auf einen piezoelektrischen Resonator be schränkt, der in einem Dickenlängsschwingungsmodus schwingen kann, und er kann einen piezoelektrischen Resonator umfassen, der in einem anderen Schwingungsmodus schwingen kann, bei spielsweise in einem Dickenscherungsschwingungsmodus.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Energie aufnehmenden piezoelektrischen Resonators, der in einem Dickenscherungsschwingungsmodus schwingen kann. Zunächst wird ein erstes Grundsubstrat 21 ge mäß Fig. 5 bereitgestellt. Das erste Grundsubstrat 21 besteht beispielsweise aus piezoelektrischer Keramik wie zum Beispiel einer PZT-Keramik. Das erste Grundsubstrat 21 besitzt recht eckige Ebenen und ist in einer Richtung parallel zu den Hauptflächen polarisiert, wie dies durch einen Pfeil P ange zeigt ist. Auf einer ersten Hauptfläche des Grundsubstrats 21, d. h. auf einer Oberseite 21a, werden erste Streifenelek troden 22a bis 22c parallel zueinander mit Lücken dazwischen ausgebildet.

Das obengenannte erste Muttersubstrat 21 wird entlang der Po sitionen B, B, die durch die gestrichelten Linien in Fig. 5 dargestellt sind, eingeschnitten, so daß man das zweite Grundsubstrat 23 erhält. In diesem Fall können die Positionen B, B, ähnlich wie in dem Fall der ersten bevorzugten Ausfüh rungsform, je nach der in Frage kommenden Resonanzfrequenz gewählt werden.

Somit erhält man das zweite Grundsubstrat 23 gemäß Fig. 6. Bei dem zweiten Grundsubstrat 23 ist eine erste Streifenelek trode 22b auf einer Oberseite 23a ausgebildet. Eine Maske 4 und eine Maske 5 werden mit der Oberseite 23a bzw. einer Un terseite 23b in Kontakt gebracht, und ein elektrisch leiten des Material wird durch ein Dünnschichtherstellungsverfahren wie zum Beispiel Aufdampfen oder Sputtern bereitgestellt, um auf diese Weise eine zweite Streifenelektrode 6a zu bilden. Die zweite Elektrode 6a wird auf der Unterseite 23b bereitge stellt, die als zweite Hauptfläche dient, und das zweite Grundsubstrat 23 wird dann entlang von Abschnitten, die den gestrichelten Linien C-C in Fig. 5 entsprechen, eingeschnit ten, so daß man piezoelektrische Resonatoren erhält, die in einem Dickenscherungsschwingungsmodus schwingen können.

Kurz gesagt, man erhält in ähnlicher Weise wie im Zusammen hang mit der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben, einen Energie aufnehmenden piezoelektrischen Resonator 25 ge mäß Fig. 8, der in einem Dickenscherungsschwingungsmodus schwingen kann. Die Vorgehensweise ist die gleiche, nur daß die Polarisationsrichtung des Energie aufnehmenden piezoelek trischen Resonators 25 von der des ersten Grundsubstrats 21 verschieden ist. In Fig. 8 bezeichnen die Bezugszeichen 23A und 22B einen piezoelektrischen Körper bzw. eine Elektrode, und der Resonator besitzt eine Erregerelektrode 22B₁ und eine erste Bleielektrode 22B₂.

Um einen piezoelektrischen Resonator mit einer höheren Fre quenz zu erhalten, wird in diesem Fall außerdem ein dünnerer piezoelektrischer Resonator als erstes Grundsubstrat 21 ver wendet, und die Schneidpositionen werden in die mit B', B' bezeichneten Positionen gemäß Fig. 5 verschoben. Somit erhält man ein zweites Grundsubstrat 33 gemäß Fig. 7. Bei dem zwei ten Grundsubstrat 33 ist infolge der Änderung der obigen Schneidpositionen die Länge entlang einer ersten Richtung auf einer ersten Streifenelektrode 32a, die auf einer Oberseite 33a vorgesehen ist, kürzer als die entlang einer ersten Rich tung der ersten Streifenelektrode 22a gemäß Fig. 6.

Anschließend wird eine Streifenelektrode 6a auf einer Unter seite 33b unter Verwendung einer Maske 5 bereitgestellt, und das Substrat wird an Abschnitten, die den gestrichelten Lini en C-C in Fig. 5 entsprechen, eingeschnitten, so daß man auf diese Weise piezoelektrische Resonatoren erhält.

In diesem Fall wird auch die Streifenelektrode 6a auf der Un terseite 33b des zweiten Grundsubstrats 33 unter Verwendung derselben Maske 5 bereitgestellt, und eine Elektrodenüberlap pungslänge L kann optimiert werden, indem man die obige Schneidposition B in die Position B' ändert.

In der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform können somit ebenfalls zweifellos piezoelektrische Resonato ren mit einer optimalen Elektrodenüberlappungslänge entspre chend einer Vielzahl von Resonanzfrequenzen hergestellt wer den.

Ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Resona tors gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform wird als nächstes anhand von Fig. 9 bis 12 beschrieben.

Zunächst wird ein Grundsubstrat 41 gemäß Fig. 9 hergestellt. Das Grundsubstrat 41 besteht beispielsweise aus einer piezo elektrischen Keramik wie zum Beispiel einer PZT-Keramik und hat die Form einer rechteckigen Platte. Das Grundsubstrat 41 ist in Dickenrichtung homogen polarisiert.

In dem Grundsubstrat 41 sind eine Vielzahl von inneren Elek troden 42a bis 42h in einer mittleren Höhe ausgebildet, die auf diese Weise als erste Streifenelektroden dienen. Jede der inneren Elektroden 42a bis 42h besitzt eine Streifenform, die sich in einer zweiten Richtung senkrecht zu einer ersten Richtung einer Verbindungslinie zwischen einer Erregerelek trode und einer Bleielektrode in einem schließlich erhaltenen piezoelektrischen Resonator erstreckt. Kurz gesagt, die inne ren Elektroden 42a bis 42h werden so ausgebildet, daß sie ei ne ebene Form ähnlich der von Streifenelektroden 2a bis 2h aufweisen, die auf dem ersten Grundsubstrat in der ersten be vorzugten Ausführungsform ausgebildet sind.

Die obigen inneren Elektroden 42a bis 42h erstrecken sich in der zweiten Richtung und sind mit Lücken dazwischen angeord net. Die inneren Elektroden 42a bis 42h können aus einem ge eigneten elektrisch leitenden Material bestehen, und das er ste Grundsubstrat 41 mit den inneren Elektroden 42a bis 42h kann beispielsweise nach einer bekannten Technik zum Brennen eines laminierten Keramikpreßteils hergestellt werden.

Das Grundsubstrat 41 wird entlang von Schneidpositionen ein geschnitten, die durch die gestrichelten Linien D angezeigt sind, so daß man das zweite Grundsubstrate 43 erhält. Wie un ten erwähnt, sind die Schneidpositionen D so gewählt, daß man eine gewünschte Elektrodenüberlappungslänge erhält.

Wie in einer Querschnittsansicht gemäß Fig. 10 gezeigt, wer den eine Maske 44 und eine Maske 45 mit einer Oberseite 43a in Kontakt gebracht, die als erste Hauptfläche dient, und mit einer Unterseite 43b, die als zweite Hauptfläche des zweiten Grundsubstrats 43 dient, und ein elektrisch leitendes Materi al wird nach einem Verfahren wie zum Beispiel dem Aufdampfen oder Sputtern aufgebracht, um auf diese Weise zweite Strei fenelektroden 46a und 46b zu bilden.

Die Masken 44 und 45 haben Fenster 44a bzw. 45a. In diesem Fall haben die Maske 44 und die Maske 45 eine identische Form.

Die zweiten Streifenelektroden 46a und 46b sind somit auf der Oberseite 43a bzw. der Unterseite 43b des zweiten Grund substrats 43 ausgebildet.

Die obengenannten zweiten Streifenelektroden 46a und 46b ver laufen in einer Richtung in die Zeichnung gemäß Fig. 10, d. h. in die zweite Richtung.

Als nächstes wird das zweite Grundsubstrat 43 an Abschnitten, die den gestrichelten Linien C-C in Fig. 9 entsprechen, ein geschnitten, so daß man einen piezoelektrischen Resonator 47 erhält, der im Querschnitt in Fig. 12 dargestellt ist. In dem piezoelektrischen Resonator 47 ist eine innere Elektrode 42B in einem piezoelektrischen Körper 48 angeordnet. Die innere Elektrode 42B wird hergestellt, indem man die obige innere Elektrode 42b einschneidet.

Auf der Oberseite und der Unterseite des piezoelektrischen Körpers 48 werden die Elektroden 46A und 46B ausgebildet, in dem man die oben beschriebenen zweiten Streifenelektroden 46a und 46b einschneidet. Die Elektroden 46A und 46B umfassen Er regerelektrodenabschnitte 46A₁ und 46B₁, die sich jeweils mit der inneren Elektrode 42B in Dickenrichtung überlappen; und Bleielektroden 46A₂ und 46B₂, die jeweils von den Erreger elektrodenabschnitten 46A₁ und 46B₁ ausgehen. Die Bezugszei chen 49 und 50 bezeichnen Verbindungselektroden, die durch ein geeignetes Verfahren zum Ausbilden einer elektrisch lei tenden Schicht nach dem obigen Schritt hergestellt werden.

Der piezoelektrische Resonator 47 wirkt daher als piezoelek trischer Generator, der durch Anlegen einer Wechselspannung zwischen dem Erregerelektrodenabschnitt 42B₁ der inneren Elektrode 42B und den Erregerelektroden 46A₁ und 46A₂ in ei ner dritten Oberschwingung eines Dickenlängsschwingungsmodus schwingen kann. Das Bezugszeichen 42B₂ bezeichnet einen Bleielektrodenabschnitt.

Um die Resonanzfrequenz zu senken, wird in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform auch die Dicke des ersten Grund substrats 41 reduziert; und um ausgezeichnete Resonanzcharak teristiken zu erhalten, werden einfach die Schneidpositionen D verschoben.

Wie insbesondere in Fig. 9 gezeigt ist, wird zur Herstellung des dünnen zweiten Grundsubstrats 43A die Länge in der ersten Richtung der inneren Elektrode 42b gekürzt, indem man an ei ner Schneidposition D' einschneidet, die links von der Schneidposition D gemäß Fig. 9 liegt. Wie in Fig. 11 gezeigt, wird also die zweite Streifenelektrode 46a bzw. 46b durch Verwendung derselben Masken 44 und 45 gemäß Fig. 10 herge stellt, um auf diese Weise einen piezoelektrischen Resonator mit einer verkürzten Elektrodenüberlappungslänge herzustel len.

Wenngleich die oben beschriebene dritte bevorzugte Ausfüh rungsform einen piezoelektrischen Resonator zeigt, bei dem nur eine Schicht einer inneren Elektrode ausgebildet ist, ist die vorliegende Erfindung auch auf einen piezoelektrischen Resonator anwendbar, der in einer Oberschwingung eines Dic kenlängsschwingungsmodus schwingen kann, und in dem mehr als eine Schicht einer inneren Elektrode angeordnet ist.

Während die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen derselben besonders dargestellt und beschrieben wurde, ver steht es sich für den Fachmann, daß die obigen und weitere Änderungen an Form und Einzelheiten vorgenommen werden kön nen, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Re sonators mit
einem piezoelektrischen Körper;
einer Vielzahl von ersten und zweiten Erregerelektroden, die einander über den piezoelektrischen Körper überlappen, so daß ein Erreger abschnitt entsteht;
einer ersten Bleielektrode, die sich von den entsprechenden ersten Erregerelektroden zu einem Kanten abschnitt des piezoelektrischen Körpers erstreckt und mit ei nem ersten elektrischen Potential verbunden ist; und
einer zweiten Bleielektrode, die sich in eine Richtung erstreckt, die der Richtung entgegengesetzt ist, in die sich die erste Bleielektrode erstreckt, und die mit dem zweiten elektrischen Potential verbunden ist; umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines ersten Grundsubstrats, auf dem eine Viel zahl von ersten Streifenelektroden mit in einer ersten Rich tung verlaufenden Lücken dazwischen angeordnet sind und sich in einer zweiten Richtung erstrecken, vorausgesetzt die erste Richtung verläuft in der Richtung einer Verbindungslinie zwi schen den Erregerelektroden und den Bleielektroden, und die zweite Richtung ist im wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung;
Herstellen eines zweiten Grundsubstrats, indem man das erste Grundsubstrat in der zweiten Richtung so einschneidet, daß die Länge der ersten Streifenelektroden in der ersten Rich tung einer Zielresonanzfrequenz entspricht;
Ausbilden, mit Hilfe einer Maske, einer Vielzahl von zweiten Streifenelektroden auf einer Hauptfläche des zweiten Grund substrats, wobei jede der zweiten Streifenelektroden die zweite Erregerelektrode bildet, und die zweite Bleielektrode in der zweiten Richtung mit dem zweiten elektrischen Potenti al verbunden ist; und
Herstellen einer Vielzahl von piezoelektrischen Resonatoren, indem man das zweite Grundsubstrat in der ersten Richtung einschneidet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der piezoelektri sche Körper eine langgestreckte Streifenform besitzt, und dessen Längsrichtung der ersten Richtung entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem
die Viel zahl von ersten Streifenelektroden auf einer ersten Hauptflä che des ersten Grundsubstrats angeordnet werden; und
die Vielzahl von zweiten Streifenelektroden auf einer zweiten Hauptfläche des zweiten Grundsubstrats angeordnet werden, wenn die Vielzahl von zweiten Streifenelektroden unter Ver wendung einer Maske hergestellt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das erste Grundsubstrat in Dickenrichtung desselben polari siert ist, so daß man einen piezoelektrischen Resonator er hält, der in einem Dickenlängsschwingungsmodus schwingen kann.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das erste Grundsubstrat in der ersten Richtung polarisiert ist, so daß man einen piezoelektrischen Resonator erhält, der in einem Scherungsmodus schwingen kann.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die ersten Streifenelektroden als innere Elektroden dienen, wobei die zweiten Streifenelektroden auf der ersten und der zweiten Hauptfläche des zweiten Grundsubstrats angeordnet sind, wenn die Vielzahl von zweiten Streifenelektroden unter Verwendung einer Maske ausgebildet werden, so daß man einen piezoelek trischen Resonator erhält, der in einer Oberschwingung eines Dickenlängsschwingungsmodus schwingen kann.