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Hintergrund
der Erfindung
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1. Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Resonators.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung eines piezoelektrischen Resonators, der für elektronische
Teile verwendet wird, wie einen Oszillator, einen Diskriminator und
ein Filter, und der die mechanische Resonanz eines piezoelektrischen
Körpers
benutzt.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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26 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen
piezoelektrischen Resonators zeigt.
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Ein piezoelektrischer Resonator 1 enthält ein piezoelektrisches
Substrat 2 zum Beispiel in Form einer rechteckigen Platte
in der Draufsicht. Das piezoelektrische Substrat 2 ist
entlang der Dickenrichtung polarisiert. Elektroden 3 sind
an beiden Oberflächen des
piezoelektrischen Substrates 2 gebildet. Infolge einer
Eingabe eines Signals zwischen diesen Elektroden 3 wird
ein elektrisches Feld entlang der Dickenrichtung des piezoelektrischen
Substrates 2 angelegt, wodurch das piezoelektrische Substrat 2 entlang
der Längsrichtung
in Vibration versetzt wird.
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Der in 26 dargestellte
piezoelektrische Resonator ist von nicht versteifter Art, bei welcher sich
die Vibrationsrichtung von der elektrischen Feldrichtung und der
Polarisierungsrichtung unterscheidet. Ein elektromechanischer Kopplungskoeffizient eines
piezoelektrischen Resonators dieser nicht versteiften Art ist geringer
als jener eines versteiften piezoelektrischen Resonators, bei dem
die elektrische Feldrichtung, die Polarisierungsrichtung und die
Vibrationsrichtung miteinander übereinstimmen.
Daher ist bei dem piezoelektrischen Resonator der nicht versteiften
Art die Differenz ΔF
zwischen der Resonanzfrequenz und der Anti-Resonanzfrequenz verhältnismäßig gering.
Diese Tatsache führt
zu dem Nachteil, dass, wenn ein piezoelektrischer Resonator für ein Filter
verwendet wird, die Bandbreite gering ist. Daher ist das Ausmaß der charakteristischen Konstruktionsfreiheit
in einem piezoelektrischen Resonator und in elektronischen Teilen,
die diesen verwenden, gering.
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Ferner wird in dem piezoelektrischen
Resonator, der in 26 dargestellt
ist, eine primäre
Resonanz eines Längenmodus
verwendet, und vom Konstruktionsstandpunkt aus wird ein ungerader
Modus höherer
Ordnung, wie einer dritten Ordnung oder einer fünften Ordnung, und eine große Störstrahlung eines
breiten Modus erzeugt.
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Aus
US 4 564 782 A ist ein piezoelektrischer Resonator
mit einer mehrlagigen Struktur bekannt.
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Daher wurde in der Japanischen Patentanmeldung
Nr. 8-110475, die vom Antragsteller der vorliegenden Erfindung eingereicht
wurde, ein piezoelektrischer Resonator mit einer mehrlagigen Struktur vorgeschlagen,
so dass eine Basis mit einer Längsrichtung
infolge von mehreren piezoelektrischen Lagen und mehreren Elektroden,
die abwechselnd in mehreren Lagen angeordnet werden, gebildet wird, wobei
die mehreren piezoelektrischen Lagen entlang der Längsrichtung
der Basis polarisiert sind, und eine Grundvibration einer Längsvibration
erzeugt wird. Der piezoelektrische Resonator einer solchen mehrlagigen
Struktur ist von versteifter Art, in welcher die Polarisierungsrichtung,
die elektrische Feldrichtung und die Vibrationsrichtung miteinander übereinstimmen,
und es gibt die Vorteile, dass Störstrahlungen geringer sind
als jene einer nicht versteiften Art, und die Differenz ΔF zwischen
der Resonanzfrequenz und der Anti-Resonanzfrequenz groß ist.
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In der Folge wird ein Beispiel eines
piezoelektrischen Resonators mit einer solchen mehrlagigen Struktur
ausführlich
beschrieben. 1 ist eine perspektivische
Ansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen piezoelektrischen
Resonators mit einer mehrlagigen Struktur zeigt, der als Hintergrund
für die
vorliegende Erfindung dient. 2 ist
eine schematische Ansicht des piezoelektrischen Resonators von 1. 3 ist eine Draufsicht auf den wesentlichen
Abschnitt des piezoelektrischen Resonators. Ein piezoelektrischer
Resonator 10 mit dieser mehrlagigen Struktur enthält eine
Basis 12, zum Beispiel in Form eines rechteckig parallelflachen
Körpers.
Die Basis 12 enthält
mehrere piezoelektrischen Lagen 12a, die zum Beispiel aus
einer piezoelektrischen Keramik gebildet und in mehreren Lagen angeordnet sind.
In den mehreren piezoelektrischen Lagen 12a sind in dem
Zwischenabschnitt entlang der Längsrichtung
der Basis 12 mehrere innere Elektroden 14 auf
jeder der beiden Hauptflächen
ausgebildet, die einander in rechten Winkeln zu der Längsrichtung
der Basis 12 schneiden. Daher sind mehrere innere Elektroden 14 mit
Abstand in eine Richtung, welche die Längsrichtung der Basis 12 im
rechten Winkel schneidet, und entlang der Längsrichtung der Basis 12 angeordnet.
Ebenso sind die mehreren piezoelektrischen Lagen 12a in
dem Zwischenabschnitt entlang der Längsrichtung der Basis 12,
wie durch die Pfeile in 2 dargestellt,
entlang der Längsrichtung der
Basis 12 polarisiert, so dass sie einander an beiden Seiten
der jeweiligen inneren Elektroden 14 gegenüberliegen.
Die piezoelektrischen Lagen 12a beider Endabschnitte entlang
der Längsrichtung
der Basis 12 sind jedoch nicht polarisiert. In dieser Basis 12 liegen
die inneren Elektroden 14 an den vier Seitenflächen parallel
zu der Längsrichtung
der Basis 12 frei.
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Eine Rille 15, die sich
entlang der Längsrichtung
der Basis 12 erstreckt, ist an einer Seitenfläche der
Basis 12 ausgebildet. Die Rille 15 ist in der
Mitte in die Breitenrichtung der Basis 12 ausgebildet und teilt
eine Seitenfläche
der Basis 12 in zwei Abschnitte. Ferner, wie in 2 dargestellt, sind ein
erster Isolierfilm 16 und ein zweiter Isolierfilm 18 an
den Seitenflächen
ausgebildet, die von der Rille 15 geteilt werden. An einer
Seite, die von der Rille 15 an der Seitenfläche der
Basis 12 geteilt wird, ist jeder zweite freiliegende Abschnitt
der inneren Elektroden 14 von dem ersten Isolierfilm 16 bedeckt.
Ebenso sind an der anderen Seite, die durch die Rille 15 an
der Seitenfläche
der Basis 12 geteilt wird, die freiliegenden Abschnitte
der inneren Elektroden 14, die nicht von dem ersten Isolierfilm 16 an
einer Seite der Rille 15 bedeckt sind, mit dem zweiten
Isolierfilm 18 bedeckt.
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Ferner sind an den Abschnitten, wo
der erste und zweite Isolierfilm 16 und 18 der
Basis 12 gebildet ist, das heißt, an beiden Seiten der Rille 15 zwei äußere Elektroden 20 und 22 gebildet.
Daher sind die inneren Elektroden 14, die nicht von dem
ersten Isolierfilm 16 bedeckt sind, an die äußere Elektrode 20 angeschlossen
und die inneren Elektroden 14, die nicht von dem zweiten
Isolierfilm bedeckt sind, sind an die äußere Elektrode 22 angeschlossen.
Das heißt,
benachbarte innere Elektroden 14 sind mit der äußeren Elektrode 20 beziehungsweise
der äußeren Elektrode 22 verbunden.
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In diesem piezoelektrischen Resonator 10 werden
die äußeren Elektroden 20 und 22 als
Eingangs- und Ausgangselektroden verwendet. Da der Abschnitt zwischen
benachbarten inneren Elektroden 14 polarisiert ist und
ein elektrisches Feld zwischen den benachbarten inneren Elektroden 14 angelegt
wird, wird sie zu diesem Zeitpunkt in dem Zwischenabschnitt entlang
der Längsrichtung
der Basis 12 von einem piezoelektrischen Standpunkt aus
aktiv. In diesem Fall, da wechselseitig entgegengesetzte Spannungen
an die Abschnitte der Basis 12 angelegt werden, die wechselseitig
entgegengesetzt polarisiert sind, versucht die Basis 12 als
Ganzes sich in dieselbe Richtung auszudehnen oder zu schrumpfen.
Daher wird in dem gesamten piezoelektrischen Resonator 10 eine
Grundvibration einer Längsvibration,
in welcher der Mittelabschnitt entlang der Längsrichtung der Basis 12 ein
Schwingungsknoten ist, hervorgerufen. Beide Endabschnitte entlang
der Längsrichtung
der Basis 12 sind nicht polarisiert und an diese wird kein
elektrisches Feld angelegt, da keine Elektrode gebildet ist. Daher
werden beide Endabschnitte piezoelektrisch inaktiv.
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In diesem piezoelektrischen Resonator 10 stimmen
die Polarisierungsrichtung der Basis 12, die elektrische
Feldrichtung durch das Eingangssignal und die Vibrationsrichtung
der Basis 12 miteinander überein. Das heißt, dieser
piezoelektrische Resonator 10 ist ein piezoelektrischer
Resonator einer versteiften Art. Dieser piezoelektrische Resonator 10 hat einen
elektromechanischen Kopplungskoeffizienten, der größer ist
als jener einer nicht versteiften Art, bei welcher sich die Polarisierungsrichtung,
die elektrische Feldrichtung und die Vibrationsrichtung voneinander
unterscheiden. Daher ist es in diesem piezoelektrischen Resonator 10 möglich, die
wählbare
Breite der Differenz ΔF
zwischen der Resonanzfrequenz und der Anti-Resonanzfrequenz im Vergleich
zu einem piezoelektrischen Resonator einer nicht versteiften Art
zu vergrößern. Daher
ist es in diesem piezoelektrischen Resonator 10 möglich, eine
Eigenschaft mit einer größeren Bandbreite
als jene einer nicht versteiften Art zu erhalten. Ferner hat dieser
piezoelektrische Resonator 10 Störstrahlungen, die geringer
sind als jene einer nicht versteiften Art. Da ferner in diesem piezoelektrischen
Resonator die äußeren Elektroden 20 und 22 an
einer seiner Seitenflächen gebildet
sind, kann er zum Beispiel auf ein Isolatorsubstrat oberflächenmontiert
werden.
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Ein Verfahren zur Herstellung dieses
piezoelektrischen Resonators 10 wird in der Folge unter
Bezugnahme auf die 4 bis 13 beschrieben. In diesen Figuren
stimmen der einfachen Beschreibung wegen die Anzahl der Lagen aus
Grünschichten,
welche die piezoelektrischen Lagen 12a bilden, nicht mir der
Anzahl der Lagen der piezoelektrischen Lagen 12a überein,
die den piezoelektrischen Resonator 10 bilden, der in 2 und 3 dargestellt ist. Das folgende Herstellungsverfahren
ist jedoch dasselbe, unabhängig
von der Anzahl der piezoelektrischen Lagen.
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Bei der Herstellung dieses piezoelektrischen Resonators 10,
wie in 4 dargestellt,
wird zunächst
eine Grünschicht 30 hergestellt.
Leitende Paste, die zum Beispiel Silber, Palladium, ein organisches
Bindemittel und dergleichen enthält,
wird auf eine Oberfläche
der Grünschicht 30 aufgetragen,
wodurch eine leitende Pastenschicht 32 gebildet wird. Die
leitende Pastenschicht 32 wird auf der gesamten Oberfläche mit
Ausnahme einer Endseite der Grünschicht 30 gebildet.
Mehrere dieser Grünschichten 30 werden
in mehreren Lagen angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt sind die Grünschichten 30 derart mehrlagig
angeordnet, dass abwechselnde Endabschnitte, die nicht mit der leitenden
Pastenlage 32 gebildet sind, in wechselseitig entgegengesetzten Richtungen
angeordnet sind. Da ferner eine leitende Paste auf die gegenüberliegenden
Seitenflächen
des mehrlagigen Körpers
aufgetragen ist und gesintert wird, wird eine mehrlagige Basis 34 wie
jene, die in 5 dargestellt
ist, gebildet.
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Im Inneren der mehrlagigen Basis 34 werden durch
Sintern der leitenden Pastenlage 32 mehrere innere Elektroden 36 gebildet.
Diese inneren Elektroden 36 liegen abwechselnd zu den gegenüberliegenden
Abschnitten der mehrlagigen Basis 34 frei. Dann werden
in den gegenüberliegenden
Abschnitten der mehrlagigen Basis 34 Elektroden 38 und 40 zur
Polarisierung ausgebildet, an welche jede zweite innere Elektrode 36 angeschlossen
ist. Durch Anlegen einer Gleichstromspannung an diese Polarisierungselektroden 38 und 40 wird
ein Polarisierungsverfahren an der mehrlagigen Basis 34 ausgeführt. Zu
diesem Zeitpunkt wird im Inneren der mehrlagigen Basis 34 ein
hohes elektrisches Gleichstromfeld zwischen benachbarten inneren
Elektroden 36 angelegt, und die Richtungen sind einander
entgegengesetzt. Daher wird die mehrlagige Basis 34 in
wechselseitig entgegengesetzte Richtungen an beiden Seiten der inneren
Elektroden 36 polarisiert, wie durch die Pfeile in 5 dargestellt ist.
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In der Folge wird, wie durch die
gestrichelte Linie in 6 dargestellt
ist, die mehrlagige Basis von einem Substratzerteiler oder dergleichen
derart geschnitten, dass ein Schnitt in rechten Winkeln zu den mehreren
inneren Elektroden 36 und den Polarisierungselektroden 38 und 40 erhalten
wird. Dadurch wird ein mehrlagiger Körper 42 wie jener,
der in 7 dargestellt
ist, gebildet.
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Dann wird, wie in 8 dargestellt, ein Isolierfilm 44 derart
gebildet, dass ein kariertes Muster an einer Hauptfläche des
mehrlagigen Körpers 42 entsteht.
In diesem Fall ist in einer Reihe in die vertikale Richtung in Bezug
auf die inneren Elektroden 36 eines karierten Musters der
Isolierfilm 44 auf jeder zweiten inneren Elektrode 36 in
die vertikale Richtung in Bezug auf die inneren Elektroden 36 des mehrlagigen
Körpers 42 gebildet.
Auch in einer Reihe vertikal in Bezug auf die benachbarten inneren
Elektroden 36 des mehrlagigen Körpers 42 ist der Isolierfilm 44 auf
den inneren Elektroden 36 gebildet, die in der benachbarten
Reihe nicht mit dem Isolierfilm 44 gebildet sind.
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Danach wird in diesem mehrlagigen
Körper 42 auf
der gesamten Oberfläche,
wo der Isolierfilm 44 gebildet ist, wie in 9 dargestellt, eine äußere Elektrode 48 durch
Sputtern oder dergleichen gebildet.
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Danach wird in dem mehrlagigen Körper 42 die
Rille 15 durch eine Zerteilermaschine, die in rechten Winkeln
zu der Oberfläche
der inneren Elektroden 36 schneidet, in dem Abschnitt gebildet,
der durch die strichpunktierte Linie in 10 angezeigt ist, insbesondere in dem
Abschnitt zwischen den strichpunktierten Linien von 11, das heißt, auf der Hauptfläche des
mehrlagigen Körpers 42 in
dem Grenzabschnitt benachbarter Reihen des Isolierfilms 44,
der in einem karierten Muster gebildet ist, und ferner wird durch
Schneiden des mehrlagigen Körpers 42,
wie in 12 dargestellt,
der piezoelektrische Resonator 10, der in 1 und 2 dargestellt
ist, in dem Abschnitt gebildet, der durch die punktierte Linie in 10 dargestellt ist, insbesondere
in dem Abschnitt zwischen den strichpunktierten Linien von 11, das heißt, in dem
Zwischenabschnitt dieser Rillen 15.
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Wenn jedoch in dem zuvor beschriebenen Verfahren
die Position, an welcher die Rille 15 in dem mehrlagigen
Körper 42 gebildet
wird, um ½ oder mehr
der Kantendicke (entsprechend der Breite der Rille 15)
einer Zerteilermaschine abweicht, wie zum Beispiel in 13 dargestellt, weicht sie
von der Grenze der benachbarten Reihen des Isolierfilms 44 ab.
In diesem Fall sind in dem piezoelektrischen Resonator 10,
der gebildet wird, wie in 14 dargestellt,
die inneren Elektroden 36 (14), die zu isolieren sind,
nicht vollständig
durch den Isolierfilm 44 (16) isoliert, und der Abschnitt
zwischen äußeren Elektroden 48
(29) und 48 (22) wird kurzgeschlossen. Auf diese Weise
muss in dem zuvor beschriebenen Verfahren die Rille 15 derart
gebildet werden, dass sie die Kante des Isolierfilms 44 enthält, und
die Position, an welcher die Rille 15 gebildet wird, erfordert
hohe Genauigkeit, wodurch es schwierig wird, den piezoelektrischen
Resonator 10 mit hoher Ausbeute herzustellen.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Daher ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung
die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines piezoelektrischen
Resonators, so dass ein oberflächenmontierbarer
piezoelektrischer Resonator mit einer mehrlagigen Struktur einfach
mit hoher Ausbeute hergestellt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung stellt
ein Verfahren zur Herstellung mehrerer Resonanzelemente bereit,
umfassend die Schritte: des Herstellens eines mehrlagigen Körpers, umfassend
mehrere piezoelektrische Lagen und mehrere innere Elektroden, die aneinander
laminiert sind; des Bildens eines Isolierfilms auf einer Oberfläche des
mehrlagigen Körpers an
freiliegenden Abschnitten der inneren Elektroden, wobei der Isolierfilm
mehrere Öffnungen
aufweist, die parallele Reihen bilden, die sich in die Laminierungsrichtung
des mehrlagigen Körpers
erstrecken; des Bildens einer äußeren Elektrode
auf im Wesentlichen der gesamten Oberfläche des mehrlagigen Körpers, auf
welcher der Isolierfilm gebildet ist; des Bildens mehrerer Rillen
auf der Oberfläche,
auf welcher die äußere Elektrode
gebildet wurde, und des Schneidens des mehrlagigen Körpers parallel
zu den Rillen; wobei eine Gruppe der Öffnungen in einer der Reihen an
jedem zweiten freiliegenden Abschnitt der inneren Elektroden angeordnet
ist, und die andere Gruppe der Öffnungen
in der anderen Reihe neben der einen der Reihen auf jedem zweiten
anderen freiliegenden Abschnitt der inneren Elektroden angeordnet
ist, wobei die eine der Reihen und die andere Reihe neben der einen
der Reihen mit einem vorbestimmten Abstand voneinander getrennt
sind; und die Rille zwischen der einen der Reihen und der anderen
Reihe neben der einen der Reihen gebildet ist.
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In dem zuvor beschriebenen Verfahren
gilt vorzugsweise 0 < x < (W – a)/2,
wobei W die Breite des piezoelektrischen Resonators ist, a die Breite
der Rille ist, und x die Dimension des vorbestimmten Abstandes zwischen
der einen der Reihen und der anderen Reihe neben der einen der Reihen
ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird ein oberflächemontierbarer
piezoelektrischer Resonator mit mehrlagiger Struktur hergestellt.
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Ebenso wird in einem Verfahren zur
Herstellung eines piezoelektrischen Resonators gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Isolierfilm derart gebildet, dass die eine der Reihen
und die andere Reihe neben der einen der Reihen durch einen vorbestimmten Abstand
voneinander getrennt sind. Selbst wenn daher die Position, an welcher
die Rille in dem mehrlagigen Körper
gebildet wird, leicht von einer vorbestimmten Position abweicht,
kommt es zu keinem Kurzschluss zwischen Elektroden, und es ist einfach, einen
piezoelektrischen Resonator mit hoher Ausbeute herzustellen.
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Andere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der
Erfindung hervor, die auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nimmt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines piezoelektrischen
Resonators als Hintergrund der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine schematische Ansicht des piezoelektrischen Resonators, der
in 1 dargestellt ist.
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3 ist
eine Draufsicht auf den wesentlichen Abschnitt des piezoelektrischen
Resonators, der in 1 dargestellt
ist.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem keramische
Grünschichten und
dergleichen mehrlagig angeordnet sind, um einen piezoelektrischen
Resonator herzustellen.
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5 ist
eine schematische Ansicht, die eine mehrlagige Körperbasis zeigt, die aus keramischen Grünschichten
gebildet ist, die in 4 dargestellt sind.
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6 ist
eine schematische Ansicht, die einen Abschnitt zeigt, wo die mehrlagige
Körperbasis, die
in 4 dargestellt ist,
geschnitten wird.
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7 ist
eine schematische Ansicht, die einen mehrlagigen Körper zeigt,
bei dem die mehrlagige Körperbasis,
die in 6 dargestellt
ist, geschnitten ist.
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8 ist
eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Isolierfilm
in dem mehrlagigen Körper,
der in 7 dargestellt
ist, ausgebildet ist.
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9 ist
eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine äußere Elektrode
in dem mehrlagigen Körper,
der in 8 dargestellt
ist, ausgebildet ist.
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10 ist
eine schematische Ansicht, die einen Schritt zur Herstellung eines
piezoelektrischen Resonators durch Bilden einer Rille in dem mehrlagigen
Körper,
der in 9 dargestellt
ist, und Schneiden des mehrlagigen Körpers zeigt.
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11 ist
eine schematische Ansicht, die den wesentlichen Abschnitt des Schrittes
zeigt, der in 10 dargestellt
ist.
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12 ist
eine schematische Ansicht, die den piezoelektrischen Resonator zeigt,
der in dem Schritt, der in 11 dargestellt
ist, hergestellt wurde.
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13 ist
eine schematische Ansicht des wesentlichen Abschnittes, die einen
Schritt zeigt, in dem die Position, an welcher eine Rille in dem
mehrlagigen Körper
gebildet ist, und die Position, an welcher der mehrlagige Körper geschnitten
wird, in dem Schritt, der in 11 dargestellt
ist, abweichen.
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14 ist
eine schematische Ansicht, die den piezoelektrischen Resonator zeigt,
der in dem Schritt, der in 13 dargestellt
ist, hergestellt wurde.
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15 ist
eine schematische Ansicht des wesentlichen Abschnittes, die einen
Schritt zur Herstellung eines piezoelektrischen Resonators durch Bilden
einer Rille in dem mehrlagigen Körper
und Schneiden des mehrlagigen Körpers
in dem Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Resonators
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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16 ist
eine schematische Ansicht, die den piezoelektrischen Resonator zeigt,
der in dem Schritt, der in 15 dargestellt
ist, hergestellt wurde.
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17 ist
eine schematische Ansicht des wesentlichen Abschnittes, die einen
Schritt in einem Fall zeigt, in dem die Position einer Rille und
die Schneideposition in dem Schritt, der in 15 dargestellt ist, abweichen.
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18 ist
eine schematische Ansicht, die den piezoelektrischen Resonator zeigt,
der in dem Schritt, der in 17 dargestellt
ist, hergestellt wurde.
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19 ist
eine schematische Ansicht des wesentlichen Abschnittes, die einen
Schritt in einem Fall zeigt, in dem die Position einer Rille und
die Schneideposition in dem Schritt, der in 15 dargestellt ist, abweichen.
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20 ist
eine schematische Ansicht, die den piezoelektrischen Resonator zeigt,
der in dem Schritt, der in 19 dargestellt
ist, hergestellt wurde.
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21 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die ein Beispiel
eines elektronischen Teils zeigt, das den in 1 dargestellten piezoelektrischen Resonator
verwendet.
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22 ist
eine Seitenansicht, welche die Befestigungskonstruktion des piezoelektrischen
Resonators in dem elektronischen Teil zeigt, das in 21 dargestellt ist.
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23 ist
eine Draufsicht auf den wesentlichen Abschnitt, die ein Beispiel
einer Filterkette zeigt, die den in 1 dargestellten
piezoelektrischen Resonator verwendet.
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24 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die den wesentlichen
Abschnitt der in 23 dargestellten
Filterkette zeigt.
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25 ist
ein Schaltungsdiagramm der in 23 dargestellten
Filterkette.
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26 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen
piezoelektrischen Resonators zeigt, der als Hintergrund der vorliegenden
Erfindung dient.
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Bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung
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Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform
eines Verfahrens zur Herstellung eines piezoelektrischen Resonators ähnlich dem
piezoelektrischen Resonator 10, der in 1 und 12 dargestellt ist,
beschrieben.
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Zunächst wird ein mehrlagiger Körper 42,
der in 7 dargestellt
ist, durch denselben Schritt hergestellt, wie jenem eines Verfahrens
zur Herstellung des piezoelektrischen Resonators 10, der
in 1 und 12 dargestellt ist.
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Dann wird, wie in 15 dargestellt ist, ein Isolierfilm 44 auf
einer Oberfläche
dieses mehrlagigen Körpers 42 derart
gebildet, dass überlappende Abschnitte 46,
die in vertikaler Richtung in Bezug auf die inneren Elektroden 36 kontinuierlich
sind, im Vergleich mit dem karierten Muster, das in 8 dargestellt ist, und dergleichen erscheinen.
Das heißt,
eine der Reihen von Öffnungen 48 und
die andere Reihe neben der einen der Reihen von Öffnungen 48, von welchen
jede parallel zu der Laminierungsrichtung des mehrlagigen Körpers ist,
sind voneinander mit einem vorbestimmten Abstand getrennt.
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Danach werden in diesem mehrlagigen
Körper 42,
wie in 15 dargestellt
ist, äußere Elektroden 48 durch
Sputtern und dergleichen auf der gesamten Oberfläche der Oberfläche gebildet,
wo der Isolierfilm 44, einschließlich des überlappenden Abschnittes 46,
gebildet ist.
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Danach wird in dem mehrlagigen Körper 42 eine
Rille 15 durch eine Zerteilermaschine derart gebildet,
dass sie in rechten Winkeln zu der Oberfläche der inneren Elektroden 36 in
dem Abschnitt schneidet, der durch die strichpunktierte Linie in 15 dargestellt ist, das
heißt,
in einem annähernd
mittleren Abschnitt in einer Richtung parallel zu den inneren Elektroden 36 der überlappenden
Abschnitte 46 des Isolierfilms 44, und in dem
Abschnitt zwi schen den punktieren Linien in 15, das heißt, in dem Zwischenabschnitt
dieser Rillen 15, wird durch Schneiden des mehrlagigen
Körpers 42 ein
piezoelektrischer Resonator 10', der in 16 dargestellt ist, gebildet.
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Im Vergleich zu dem piezoelektrischen
Resonator 10, der in 1 dargestellt
ist, verbleiben in dem piezoelektrischen Resonator 10', der in 16 dargestellt ist, die überlappenden
Abschnitte 46 des Isolierfilms 44 an beiden Seiten
der Rille 15. Da jedoch die inneren Elektroden 36 (14) nicht
vollständig in
dem überlappenden
Abschnitt 46 isoliert sind, verursachen die inneren Elektroden 36
(14) keinen Verbindungsfehler. Daher wird der piezoelektrische
Resonator 10' im
Wesentlichen derselbe wie der piezoelektrische Resonator 10,
der in 1 dargestellt
ist, und hat gleiche Funktionen.
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Wenn in dem zuvor beschriebenen Verfahren,
das eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, die Breite des piezoelektrischen
Resonators mit W bezeichnet wird, die Breite der Rille mit a bezeichnet
ist und die Breite des überlappenden
Abschnittes 46 des Isolierfilms 44 mit x bezeichnet
wird, gilt 0 < x < (W – a)/2.
Selbst wenn daher die Position, an welcher die Rille 15 in
dem mehrlagigen Körper 42 gebildet
ist, um ½ oder
mehr der Kantendicke der Zerteilermaschine abweicht, weicht sie
nicht vollständig
von dem überlappenden Abschnitt 46 des
Isolierfilms 44 ab, wie zum Beispiel in 17 dargestellt ist. In diesem Fall verbleiben
in einem zu bildenden piezoelektrischen Resonator 10'', wie in 18 dargestellt ist, die überlappenden Abschnitte 46 des
Isolierfilms 44 an einer Seite der Rille 15. Die
inneren Elektroden 36 (14) sind jedoch in dem überlappenden
Abschnitt 46 nicht vollständig isoliert, die inneren
Elektroden 36 (14) liegen an der anderen Seite der Basis 12 frei
und die inneren Elektroden 36 (14) verursachen keinen Verbindungsfehler.
Daher wird der piezoelektrische Resonator 10'' im Wesentlichen
derselbe wie der piezoelektrische Resonator 10, der in 1 dargestellt ist, und hat
gleiche Funktionen.
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Selbst wenn daher in dem zuvor beschriebenen
Verfahren, das eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, die Position, an welcher die Rille 15 gebildet
ist, leicht von einer vorbestimmten Position abweicht (der mittleren
Position in einer Richtung parallel zu den inneren Elektroden der überlappenden
Abschnitte des Isolierfilms), kommt es zu keinem Kurzschluss zwischen
den Elektroden und es ist einfach, einen oberflächenmontierbaren piezoelektrischen
Resonator mit einer mehrlagigen Struktur mit hoher Ausbeute herzustellen.
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Wenn, wie in 19 dargestellt ist, die Rille 15 entlang
dem überlappenden
Abschnitt 46 des Isolierfilms 44 gebildet wird,
und wenn die Dimension x des überlappenden
Abschnittes 46 (W – a)/2
oder mehr ist, sind die inneren Elektroden 36 (14) vollständig in
den überlappenden
Abschnitten 46 isoliert, wie in 20 dargestellt ist.
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Wenn selbst in einem solchen Fall
die Dimension x des überlappenden
Abschnittes 46 des Isolierfilms 44 so eingestellt
ist, dass 0 < x < (W – a)/2,
sind die inneren Elektroden 36 (14) nicht vollständig isoliert.
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Wenn die Dicke a der Kante zur Bildung
der Rille 15 größer als
die Breite x des überlappenden Abschnittes 46 des
Isolierfilms 44 gebildet ist, ist es in der vorliegenden
Erfindung auch in dem Fall, wenn die Rille 15 an einer
vorbestimmten Position gebildet wird, möglich, einen piezoelektrischen
Resonator 10 zu erhalten, der keinen überlappenden Abschnitt 46 des
Isolierfilms 44 aufweist. Selbst wenn in einem solchen
Fall die Rille 15 an einer Position gebildet wird, die
leicht von einer vorbestimmten Position abweicht, ist es möglich, einen
piezoelektrischen Resonator 10 ohne überlappenden Abschnitt 46 des
Isolierfilms 44 zu erhalten.
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Durch Verwendung des zuvor beschriebenen
piezoelektrischen Resonators 10 wird ein elektronisches
Teil, wie ein Oszillator und ein Diskriminator, hergestellt. 21 ist eine perspektivische
Ansicht, die ein Beispiel eines elektronischen Teils 60 zeigt.
Das elektronische Teil 60 enthält ein Isoliersubstrat 62.
Zwei Ausnehmungen 64 sind in jedem der gegenüberliegenden
Endabschnitte des Isoliersubstrates 62 ausgebildet. Zwei
Leitungsmusterelektroden 66 und 68 werden auf
einer Hauptfläche
des Isoliersubstrates 62 gebildet. Eine der Leitungsmusterelektroden 66 ist
zwischen den gegenüberliegenden
Ausnehmungen 64 derart gebildet, dass sie sich in der Form
des Buchstabens L von einem Ende der Ausnehmung zu dem mittleren
Abschnitt des Isoliersubstrates 62 erstreckt. Ebenso ist
die andere Leitungsmusterelektrode 68 zwischen den anderen
gegenüberliegende
Ausnehmungen 64 derart gebildet, dass sie sich in der Form
des Buchstabens L von dem anderen Ende der Ausnehmung zu dem mittleren
Abschnitt des Isoliersubstrates 62 erstreckt. Dann werden
nahe dem mittleren Abschnitt des Isoliersubstrates 62 die
zwei Leitungsmusterelektroden 66 und 68 so gebildet,
dass sie einander mit Abstand gegenüberliegen. Diese Leitungsmusterelektroden 66 und 68 sind
derart gebildet, dass sie sich um den Endabschnitt des Isoliersubstrates 62 zu
der anderen Oberfläche
erstrecken.
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Wie in 22 dargestellt
ist, ist ein Trägerelement 24,
das aus einem leitenden Material gebildet ist, das in jedem der
mittleren Abschnitte der äußeren Elektrode 20 und 22 des
piezoelektrischen Resonators 10 gebildet ist, zum Beispiel
durch ein leitendes Bindemittel mit dem Endabschnitt der Leitungsmusterelektrode 66 und
der Leitungsmusterelektrode 68 in dem mittleren Abschnitt
des Isoliersubstrates 62 verbunden. Daher sind die äußeren Elektroden 20 und 22 des
piezoelektrischen Resonators 10 an dem Isoliersubstrat 62 befestigt
und auch elektrisch mit den Leitungsmusterelektroden 66 und 68 verbunden.
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Ferner wird eine Metallkappe 74 auf
das Isoliersubstrat 62 aufgebracht. Zu diesem Zeitpunkt
wird ein Isolierharz auf das Isoliersubstrat 62 und die
Leitungsmusterelektroden 66 und 68 aufgetragen,
so dass die Metallkappe 74 mit den Leitungsmusterelektroden 66 und 68 nicht
leitet. Dann wird infolge des Aufbringens der Metallkappe 74 das
elektronische Teil 60 hergestellt. In diesem elektronischen
Teil 60 werden die Leitungsmusterelektroden 66 und 68,
die derart gebildet sind, dass sie sich um den Endabschnitt des
Isoliersubstrates 62 zu der Rückfläche erstrecken, als Eingangs-
und Ausgangsanschlüsse
zu einer äußeren Schaltung
verwendet.
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Da in diesem elektronischen Teil 60 der
piezoelektrische Resonator 10 von dem Trägerelement 24 gehalten
wird, das in dem mittleren Abschnitt entlang der Längsrichtung
der Basis 12 gebildet ist, ist der Endabschnitt des piezoelektrischen
Resonators 10 mit Abstand zu dem Isoliersubstrat 62 angeordnet, wodurch
eine Vibration möglich
ist. Ebenso ist der mittlere Abschnitt, der einen Schwingungsknoten
des piezoelektrischen Resonators 10 darstellt, durch das Trägerelement 24 fixiert,
und die äußeren Elektroden 20 und 22 und
die Leitungsmusterelektroden 66 und 68 sind elektrisch
miteinander verbunden. Da das Trägerelement 24 in
dem piezoelektrischen Resonator 10 im Voraus gebildet wird,
kann zu diesem Zeitpunkt eine exakte Positionierung am Schwingungsknoten
des piezoelektrischen Resonators 10 durchgeführt werden.
Daher ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Trägerelement
in Form eines Fortsatzes auf der Seite der Leitungsmusterelektroden 66 und 68 gebildet
und der piezoelektrische Resonator darauf gesetzt wird, möglich, den
Schwingungsknoten exakt zu stützen.
Somit kann ein Ableiten der Vibration des piezoelektrischen Resonators 10 verhindert
werden und es können
zufriedenstellende Eigenschaften erreicht werden. Ebenso besteht
keine Notwendigkeit, einen Zuleitungsdraht für den Anschluss der äußeren Elektroden 20 und 22 des
piezoelektrischen Resonators 10 an die Leitungsmusterelektroden 66 und 68 zu
verwenden und das elektronische Teil 60 kann bei geringen
Kosten hergestellt werden.
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Ferner wird dieses elektronische
Teil 60, gemeinsam mit ICs und dergleichen, in einem Schaltungssubstrat
montiert und als Oszillator und Diskriminator verwendet. Da das
elektronische Teil 60 mit einer derartigen Konstruktion
durch die Metallkappe 74 hermetisch abgedichtet und geschützt ist,
kann es als Chip-Teil
verwendet werden, das durch Aufschmelzlöten oder dergleichen montiert
werden kann.
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In dem Fall, wenn dieses elektronische
Teil 60 als Oszillator verwendet wird, kann eine Störstrahlung
minimiert und eine anomale Vibration aufgrund der Störstrahlung
verhindert werden, da der zuvor beschriebene piezoelektrische Resonator 10 verwendet
wird. Da der Kapazitätswert
des piezoelektrischen Resonators 10 frei eingestellt werden
kann, ist es auch leicht, eine Impedanzabstimmung mit einer äußeren Schaltung
zu erhalten. Insbesondere, wenn sie als Oszillationselement für einen
spannungsgesteuerten Oszillator verwendet wird, ist es möglich, einen
breiteren variablen Frequenzbereich zu erhalten als zuvor möglich war,
da ΔF des
Resonators groß ist.
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Wenn dieses elektronische Teil 60 als
Diskriminator verwendet wird, führt
das Merkmal, dass ΔF groß ist, zu
dem Merkmal, dass die Spitzentrennung breit ist. Da ferner der Kapazitätsentwurfsbereich
des Resonators weit ist, ist es leicht, eine Impedanzabstimmung
mit einer äußeren Schaltung
zu erhalten.
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Ferner ermöglicht die Verwendung von mehreren
piezoelektrischen Resonatoren 10 die Herstellung einer
Filterkette. 23 ist
eine Draufsicht auf den wesentlichen Abschnitt, die ein Beispiel
eines elektronischen Teils zeigt, das als Filterkette mit einer kettenartigen
Schaltung verwendet wird. 24 ist eine
auseinander gezogene perspektivische Ansicht des wesentlichen Abschnittes
davon. In dem elektronischen Teil 60, das in 23 und 24 dargestellt ist, sind vier Leitungsmusterelektroden 90, 92, 94 und 96 auf
dem Isoliersubstrat 62 gebildet. Fünf Kontaktstege, die in einer
Reihe mit Abstand angeordnet sind, sind auf diesen Leitungsmusterelektroden 90 bis 96 gebildet.
In diesem Fall ist ein erster Kontaktsteg von einem Ende des Isoliersubstrates 62 in
der Leitungsmusterelektrode 90 ausgebildet, ein zweiter
Kontaktsteg und ein fünfter
Kontaktsteg sind in der Leitungsmusterelektrode 92 ausgebildet,
ein dritter Kontaktsteg ist in der Leitungsmusterelektrode 94 ausgebildet
und ein vierter ist in der Leitungsmusterelektrode 96 ausgebildet.
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Das Trägerelement 24, das
in den äußeren Elektroden 20 und 22 der
entsprechenden piezoelektrischen Resonatoren 10a, 10b, 10c und 10d gebildet ist,
ist an diesen Kontaktstegen montiert. In diesem Fall werden zum
Erhalten der kettenartigen Schaltung, die in 25 dargestellt ist, die piezoelektrischen
Resonatoren 10a bis 10d montiert. Dann wird eine
Metallkappe (nicht dargestellt) auf das Isoliersubstrat 62 aufgebracht.
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Dieses elektronische Teil 60 wird
als Filterkette mit kettenartiger Schaltung verwendet, wie jene,
die in 25 dargestellt
ist. Zu diesem Zeitpunkt werden zum Beispiel zwei piezoelektrische
Resonatoren 10a und 10d als serielle Resonatoren
verwendet und die anderen zwei piezoelektrischen Resonatoren 10b und 10c werden
als parallele Resonatoren verwendet. Eine solche Filterkette ist
so konstruiert, dass die Kapazität
der parallelen Resonatoren 10b und 10c die Kapazität der seriellen
Resonatoren 10a und 10d übersteigt.
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Die Dämpfung der Filterkette hängt von
dem Kapazitätsverhältnis der
seriellen Resonatoren zu den parallelen Resonatoren ab. In diesem
elektronischen Teil 60 kann die Kapazität durch Ändern der Anzahl der mehrfachen
Lagen der piezoelektrischen Resonatoren 10a bis 10d eingestellt
werden. Daher ist es durch Einstellung der Kapazität der piezoelektrischen
Resonatoren 10a bis 10d möglich, eine Filterkette mit
einer größeren Dämpfung mit
einer geringeren Anzahl von Resonatoren zu erhalten als in einem Fall,
in dem ein herkömmlicher
piezoelektrischer Resonator verwendet wird, der einen Querpolarisierungseffekt
verwendet. Da ΔF
der piezoelektrischen Resonatoren 10a bis 10d größer als
jene des herkömmlichen
piezoelektrischen Resonators ist, ist es ferner möglich, eine
Filterkette mit einer breiteren Durchgangsbandbreite als jener unter
Verwendung eines herkömmlichen
piezoelektrischen Resonators zu erhalten.
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Obwohl die Erfindung insbesondere
unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und
beschrieben wurde, ist für
den Fachmann offensichtlich, dass die oben genannten und andere Änderungen
in der Form und in Details durchgeführt werden können, ohne
vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den Ansprüchen definiert
ist.