NO313350B1 - Piezoelektrisk kretskomponent - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder en piezoelektrisk kretskomponent, særlig en som kan brukes som oscillator, diskriminator eller filter, og komponenten inneholder en eller flere piezoelektriske resonatorer.

Først skal den kjente teknikk gjennomgås kort, og det vises i den forbindelse til de tilhørende tegninger, hvor fig. 20 skjematisk illustrerer en gjennomskåret piezoelektrisk kretskomponent som har forbindelse med oppfinnelsens komponent. Den viste komponent 101 har et substrat 102, og som vist på fig. 21 er på substratet lagt mønsterelektroder 103a og 103b, så vel som en eller flere støttebrikker 104 av elektrisk ledende materiale. Komponentens piezoelektriske resonator 105 har ytre elektroder 106a og 106b som er galvanisk forbundet med mønsterelektrodene 103 a og 103b ved tråd- eller direktekopling. Resonatorens hovedelement er en svingekjerne 105a som er delt opp med en rekke piezoelektriske skiver og innskutte tverrelektroder. De ytre elektroder strekker seg i resonatorens lengderetning på en og samme side av svingekjernen 105a og er koplet til dennes indre tverrelektroder. De enkelte piezoelektriske skiver i svingekjernen 105a er polarisert i kjernens og resonatorens lengderetning, og resonatorens settes i svingninger ved at et signal påtrykkes de ytre elektroder 106a, 106b slik at det settes opp elektriske felter i kjernens lengderetning. Disse felter bevirker som følge av den piezoelektriske egenskap i skivene at de utvides og trykkes sammen periodisk, og feltretningen i de enkelte skiver er slik at denne virkning forsterkes over svingekjernens lengde slik at den kommer til å svinge i lengderetningen.

Et dekklag 107 av silikonharpiks eller liknende er pålagt over- og undersiden på resonatoren 105. Over substratet og elementene på dette er det lagt et deksel 108 for forsegling. Kretskomponenten 101 med den viste ene resonator 105 arbeider i sin longitudinale grunnsvingning når et vekselspenningssignal ved høy frekvens påtrykkes mønsterelektrodene 103a og 103b på substratet. Svingevilligheten av svingekjernen uttrykkes gjerne som en godhetsfaktor Qm, og i dette tilfelle kan denne faktor reguleres ved mengden av dekklaget 107, idet dette virker som en belastning av resonatoren 105.

Kretskomponenten vist på fig. 20 har imidlertid en ulempe ved at det er mulig for vanndamp å trenge inn under dekselet 108 gjennom adhesivet mellom substratet 102 og dekselkanten, og vanndampen kan kondensere på resonatoroverflaten og de øvrige elementer ved temperaturendringer. Når komponenten 101 er montert på et kretskort eller liknende ved maskinlodding vil kondensert vanndamp kunne fordampe og øke trykket under dekselet 108 i så stor grad at dette løftes opp. Trykket kan bli så stort at dekselet helt frigjøres fra substratet 102.

I tillegg er det et problem å tilføre en tilstrekkelig mengde av dekklaget 107 i form av silikonharpiks, siden spredningen og flytingen av slikt harpiksmateriale ved påføringen kan føre til vanskeligheter i å innregulere godhetsfaktoren eller svingevilligheten Qm til ønsket verdi. I det tilfelle man skal bygge opp et kaskadekoplet filter (også benevnt stigefilter) med for eksempel fire piezoelektriske resonatorer som vist på fig. 22, vil det gjerne forekomme variasjoner i mengden av dekklagmaterialet på de enkelte resonatorer, som følge av spredning og flyting, hvorved den ønskede Qm ikke sikkert kan oppnås for samtlige resonatorer.

Siden silikonharpiksen påtrykkes før påleggingen av dekselet 108 kommer harpiksmaterialet mellom substratoverflaten og dekselkanten dersom det sprer seg utover til kantfesteområdet, og i en slik situasjon kan det være vanskelig å få montert dekselet godt nok på plass. For å unngå dette kan det være nødvendig å øke substratstørrelsen så mye at bredde og lengde bli større og slik at harpiksen ikke kan føres ut og gi problemer. Dette innebærer imidlertid at substratdimensj onene ikke kan reduseres så mye som ønskelig.

For å unngå disse problemer og komme frem til betydelig fysisk mindre kretskomponenter, samtidig med at dekselet holdes fast på plass og at svingevilligheten kan innstilles nøyaktig, har man kommet frem til en komponent hvor dekselet har et hull som strekker seg fra et område mellom det og det indre av komponenten og til dekselets ytterside.

De foretrukne utførelser av oppfinnelsens kretskomponent passer særlig for kommunikasjonsapparater, og siden altså dekselet har et luftehull får man ikke dampkondensering på overflaten av de elementer som er inne i komponenten, selv om vanndamp skulle komme inn. Det blir derved heller ikke noe overtrykk under loddingen.

I oppfinnelsens komponent kan et gummiaktig elastisk materiale injiseres gjennom dekselhullet for å dekke overflaten av den piezoelektriske resonator.

Siden slikt materiale altså føres inn i rommet mellom dekselet og det indre av komponenten og slik at omkretsen av resonatoren dekkes vil adhesjonen mellom dette materiale og elementene blir den samme over alt, og som et resultat av dette kan man lett innstille en ønsket Qm ved å velge et gummiaktig materiale med riktig elastisitetsmodul (Youngs elastisitetsmodul).

Basert på forholdet mellom denne elastisitetsmodul og det tap man får for svingningene som følge av dempevirkningen av materialet foretrekkes at modulen ikke velges høyere enn omkring 12 kp/cm . En silikonharpiks som nevnt innledningsvis kan foretrekkes.

Resonatoren kan ha som grunnsvingning til longitudinale vibrasjons- eller svingemodus og som i den innledningsvis beskrevne kjente teknikk ha en svingekjerne som er delt opp i lengderetningen til en rekke skiver, idet det mellom hver skive er innskutt en indre tverrelektrode, i alt vesentlig normalt på svingekjernens og resonatorens lengderetning. Et par ytre elektroder på yttersiden av svingekjernen er som tidligere koplet til de indre elektroder, særlig slik at annenhver indre tverrelektrode er koplet til den ene og annenhver til den andre av de ytre elektroder. Hver skive i svingekjernen er polarisert i kjernens lengderetning, henholdsvis den ene og den motsatte retning.

I en kretskomponent med flere resonatorer er disse gjerne av stiv type slik at reso-nanssvingningene foregår som ved svingning av et stivt legeme. Polarisasjonsretningen og retningen av det påtrykte elektriske vekselfelt sammenfaller i dette tilfelle med svingeretningen. Den elektromagnetiske koplingskoeffisient av resonatoren er i en slik resonator større enn i en "ikke stiv" resonator hvor vibrasjons- eller svingeretningen avviker fra pola-risasjons- og feltretningen. I en stiv resonator får man således betydelig større resonansfrek-vensavstand AF mellom svingekjernens parallell- og serieresonansfrekvens. En annen virkning er at svingningene i andre modi så som breddemodussvingning eller tykkelses-modussvingning ikke så lett oppstår, og dette er ønsket, siden slike sekundære svingninger betraktes å være parasittsvingninger.

Oppfinnelsens kretskomponent kan godt egne seg i oppbyggingen av et kaskadefilter med flere resonatorer, annenhver i en parallellgren og i en seriegren.

Andre trekk ved og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av den detaljbeskrivelse som er satt opp nedenfor, av foretrukne utførelser, og det vises igjen til tegningene, hvor fig. I i perspektiv viser en første foretrukket utførelse av en kretskomponent ifølge oppfinnelsen, særlig beregnet for et kaskadefilter, fig. 2 viser samme med enkeltelementene skilt fra hverandre, fig. 3 viser et grunnriss av substratdelen av denne komponent, fig. 4 viser ekvivalentskjemaet for komponenten, i form av et kaskadefilter med fire resonatorer, fig. 5 viser hvordan komponentens resonator er bygget opp som en laminert pakke med en rekke tverrstilte piezoelektriske skiver, fig. 6 viser i perspektiv prinsippet for hvordan en typisk resonator i kretskomponenten arbeider, fig. 7 viser skjematisk et vertikalsnitt gjennom en første foretrukket utførelse av en kretskomponent ifølge oppfinnelsen, fig. 8 viser samme komponent i et ortogonalt vertikalsnitt, fig. 9 viser kretskomponenten fra fig. 7 i perspektiv og med dekselet løftet opp, fig. 10 viser en typisk resonator for bruk i denne komponent, fig. II viser samme resonator ovenfra, fig. 12 viser i perspektiv undersiden av resonatoren, med to langsgående ytre elektroder og midt på disse en monteringsbrikke, fig. 13 viser i et diagram hvordan dempningen eller tapene i kretskomponenten vist på fig. 7 øker med økende elastisitetsmodul for det gummiaktige elastiske materiale som påføres, fig. 14 viser en annen utførelse av en resonator for bruk i kretskomponenten, fig. 15 viser et oppriss av to endeflater på en piezoelektrisk skive i svingekjernen i resonatoren, med pålagt indre tverrelektrode for forbindelse med den ene eller andre ytre elektrode, fig. 16 viser et vertikalsnitt gjennom en annen utførelse av oppfinnelsens piezoelektriske kretskomponent, i denne utførelse utført som et kaskadefilter med fire resonatorer, fig. 17 viser samme komponent med dekselet fjernet og resonatorene løfte opp fra substratet, fig. 18 viser det elektriske ekvivalentskjema, og fig. 19 viser et blokkskjema over en kommunikasjonsmottaker av dobbeltsupertypen, særlig egnet for bruk av kretskomponenter ifølge oppfinnelsen.

I de allerede omtalte tegninger fig. 20-22 gjelder den første et vertikalsnitt gjennom en kretskomponent som representerer eldre, kjent teknikk, fig. 21 viser samme med dekselet løftet opp, og fig. 22 viser en tilsvarende komponent i vertikalsnitt, med fire resonatorer og beregnet for et kaskadefilter.

Fig. 1 viser altså i perspektiv en første foretrukket utførelse av en kretskomponent ifølge oppfinnelsen, i form av et kaskadefilter, fig. 2 viser med dekselet og de fire resonatorer løftet opp, fig. 3 viser hvordan resonatorene er anordnet på komponentens substrat, fig. 4 viser ekvivalentskjemaet for komponenten eller kaskadefilteret, og fig. 5 viser en typisk måte å bygge opp komponentens resonatorer på.

Kretskomponenten som altså i dette tilfelle er et kaskadefilter 10 har et elektrisk isolerende substrat 12 som kan være en rektangulær eller kvadratisk plate. Materialet kan være harpiksbasert, for eksempel med glass/epoksy eller keramikk, for eksempel med aluminiumoksid. Substratet kan imidlertid også være flerlags eller av et annet dielektrisk materiale.

På den ene hovedflate, særlig overflaten av substratet 12 er det lagt fire mønsterelektroder 14a-14d på den måte som er vist på fig. 3. Utvidelser av elektrodene danner såkalte land 16a-16e i en rekke langs midten av substratet, for tilkopling til de fire resonatorers ytre elektroder 32, 34 (se fig. 2). Landene på substratet har en gitt innbyrdes avstand og er avsatt i enden av hver mønsterelektrode, med unntak av landet 16b som er i enden av en første gren på mønsterelektroden 14b, mens landet 16e er i denne mønsterelekt-rodes ende.

Kretskomponentens eller kaskadefilterets 10 fire resonatorer 20al, 20b 1, 20b2 og 20a2 er montert ved siden av hverandre som vist på fig. 2 og 3, og den første og den siste brukes som serieresonatorer i kaskadefilteret og har fortrinnsvis samme oppbygging. De to øvrige resonatorer 20b 1 og 20b2 brukes som parallellresonatorer og har også fortrinnsvis samme innbyrdes oppbygging. Serieresonatorene har en elektrisk kapasitet som er ganske liten, mens parallellresonatorene 20b 1 og 20b2 har stor kapasitet. Resonatorenes lengde kan derfor være forskjellig for å oppnå stor kapasitetsforskjell, mens oppbyggingen er i prinsippet den samme for alle. Bare en av resonatorene, den første vil derfor gjennomgås i nærmere detalj her: Resonatoren 20a 1 er vist i nærmere detalj på fig. 5 og er bygget opp med en stavformet svingekjeme 22 med i dette tilfelle kvadratiske tverrsnitt, for eksempel med dimensjonene 4,2 mm x 1 mm x 1 mm. Kjernen er delt opp i en rekke tverrstilte skiver slik at det dannes en laminert pakke, i dette tilfelle med 20 skiver 24 av piezoelektrisk keramisk materiale. Skivene har fortrinnsvis samme størrelse, det vil si tykkelse. Polariseirngsret-ningen er i kjernens lengderetning og altså i skivenes tykkelsesretning, slik det er indikert med pilene,og to og to skiver har motsatt rettet polarisasjon.

Indre tverrelektroder 6 er avsatt mellom to og to skiver 24, og de blir således stående tilnærmet normalt på kjernens 22 lengderetning og får en og samme innbyrdes avstand i samme retning. De strekker seg hovedsakelig over hele delen av hver hovedflate mellom to og to skiver 24 og er anordnet slik at de eksponeres på samtlige fire sider av kjernen 22.

På den side av kjernen (oversiden på fig. 5) hvor tverrelektrodene skal bringes i kontakt med de langsgående ytre elektroder 32„ 34 på resonatoren 20al er den ene del (i bredderetningen av svingekjernen 22) eksponert på annenhver tverrelektrode, mens den motsatte del på tverrelektrodene mellom disse er eksponert, mens de ikke eksponerte deler av samtlige tverrelektroder er dekket med en elektrisk isolerende film 28 på den ene side og en tilsvarende film 30 på motsatt side, slik det fremgår av fig. 5.

På denne måte kan den ene ytre elektrode 32 forbindes med annenhver tverrelektrode 26, mens den andre ytre elektrode 34 er forbundet med de øvrige tverrelektroder. De ytre elektroder 32, 34 strekker seg altså over annenhver tverrelektrode, der den isolerende film 28 henholdsvis 30 og er forbundet med annenhver innimellom, og tilsvarende på motsatt side.

De ytre elektroder 32, 34 brukes som inn- og utgangselektroder. Et elektrisk felt påtrykkes via disse elektroder og blir liggende over hvert motstående par indre tverrelektroder 26, idet vekselfeltet dannes ved at en vekselspenning påtrykkes. På denne måte blir samtlige sjikt 24, med unntak av de to i enden av svingekjernen 22 piezoelektrisk aktive. Siden polariseringen av sjiktene er slik den er vist på fig. 5 vil fordelingen av signal-påtrykket og de tilhørende elektriske felter bevirke at svingekjernen 22 trekker seg sammen og utvider seg i takt med det påtrykte signal, som et sammenhengende stivt legeme. Svingningen blir den fundamentale grunnsvingning i lengderetningen, og sving-ningsforløpet får et knutepunktområde på midten, regnet i lengderetningen.

Resonatorens 20a 1 elektriske kapasitet kan for eksempel innstilles ved å endre de motstående arealer av tverrelektrodene 26, antallet piezoelektriske skiver 24 og antallet tverrelektroder 26, eventuelt tykkelsen av skivene 24 (i lengderetningen av kjernen). Som kjent kan kapasiteten økes ved å øke de motstående arealer, ved å øke antallet skiver og det tilhørende antall elektroder 26 eller ved å redusere tykkelsen av hver skive. Tilsvarende kan kapasiteten reduseres på motsatt måte. En resonator av denne type gir ganske god frihetsgrad når det gjelder kapasitet, og man kan på denne måte lettere få god impedanstilpasning mot ytre kretser, ved montering på et kretskort eller liknende.

I kaskadefilteret 10 brukes fortrinnsvis en monteringsbrikke 40 av elektrisk ledende pasta eller liknende og anordnet tilnærmet midt på den første ytre elektrode 32 på resonatoren 20a 1, idet det er denne resonator som er den første serieresonator og er forbundet med landet 16a på mønsterelektroden 14a ved hjelp av et ledende lim eller liknende (ikke vist). På denne måte forbindes elektroden 32 med mønsterelektroden 14a.

På samme måte forbindes den andre ytre elektrode 34 med landet 16b og den tilhørende mønsterelektrode 14b, og til denne mønsterelektrode er også den første ytre elektrode 32 på den andre resonator 20b 1 som brukes som den første parallellresonator i filteret.

Den andre ytre elektrode 34 på resonatoren 20b 1 og den første ytre elektrode på resonatoren 20b2 er forbundet med landet 16c på mønsterelektroden 14c og får på denne måten elektrisk kontakt med denne. Tilsvarende er de ytre elektroder 32, 34 på resonatoren 20b2 henholdsvis 20a2 forbundet med landet 16d som fører til mønsterelektroden 14d og endelig er den andre ytre elektrode 34 på resonatoren 20a2 festet til og forbundet elektrisk med mønsterelektrodens 14b land 16e. På denne måte får kaskadefilteret 10 en kretsoppbygging som vist på fig. 4. Mønsterelektroden 14a brukes som inngangselektrode, mønsterelektroden 14d brukes som utgangselektrode og mønsterelektroden 14c brukes som jordforbindelse.

I kaskadefilteret 10 brukes videre et deksel 50 som fortrinnsvis er av metall for beskyttelse av elementene, og det er fortrinnsvis klebet til substratet 12 med isolerende harpiks eller liknende. Dekselet kommer altså til å dekke samtlige fire resonatorer 20.1 dette tilfelle legges også en isolerende harpiks på mønsterelektrodene 14a-14d for å hindre elektrisk forbindelse mellom disse og dekselet 50. Endelig er det boret et luftehull 52 i den øvre del av dekselet 50 for å hindre problemer med kondensering på overflaten av elementene, selv om vanndamp skulle komme inn til innsiden av dekselet. Noe trykk vil derfor ikke oppstå under dekselet når kaskadefilteret 10 sammenkoples ved maskinlodding, og man far heller ingen oppløftkraft som kan gi årsak til at dekselet løsner.

I kaskadefilteret 10 er de nærmeste to ytre elektroder tilhørende hvert nabopar av resonatorer koplet til en og samme mønsterelektrode, og av denne grunn er det ikke behov for noen isolasjon mellom disse to ytre elektroder. Resonatorene kan altså anordnes tett inntil hverandre, slik at man far mindre totalstørrelse av filteret.

Filteret er videre slik at resonatorene er montert på sine respektive brikker 40 i knutepunktområdet for hver svingekjeme i resonatorene slik at vibrasjonene fritt kan passere på oversiden av det isolerende substrat og dempes minimalt.

Filterets 10 passbånddempning (innskuddsdempningen) vil være avhengig av kapasitetsforholdet mellom serie- og parallellresonatorene, og denne kapasitet kan i dette filter innstilles ved konstruksjonen som tidligere nevnt, blant annet ved å avpasse arealet av de indre tverrelektroder 26, antallet skiver 24 og tilhørende tverrelektroder, eller avstanden mellom disse, bestemt av skivenes tykkelse. Dempningen i filterets sperreområde vil også være avhengig av dette kapasitetsforhold, og stor dempning kan oppnås med relativt fa resonatorer. Siden også frekvensforskjellen AF kan holdes ganske stor kan man lage båndpassfiltere med bredt passbånd.

I dette filter 10 kan luftehullet 52 være på toppen av dekselet 50, men det kan også være på siden. Særlig er det slik at hvis en sentral del av dekselet er klebet fast til en resonator i filteret er det fordelaktig å ha hullet 52 i et hjørne. Virkningen vil være den samme som om det var på toppen av dekselet. Flere luftehull 52 kan også være anordnet i stedet for ett.

I samtlige av resonatorene som brukes i dette kaskadefilter 10 er som vist to ytre elektroder 32 og 34 på en og samme overflate av svingekjernen 22. Elektrodene kan imidlertid være lagt på motliggende sideflater, og i et slikt tilfelle vil en sideflate hvor det ikke er noen ytre elektroder være anordnet motsatt en hovedoverflate på substratet 12, mens to ytre elektroder 32 og 34 er koplet til mønsterelektrodene via et elektrisk ledende adhesiv.

I resonatorene i filteret kan et parti i hver ende av svingekjernen 22 være piezoelektrisk inaktivt, eller andre deler av kjernen kan være inaktive, eventuelt kan kjernen være aktiv over hele sin lengde.

I en foretrukket utførelse av kaskadefilteret ifølge oppfinnelsen kan resonatoren arbeide etter det prinsipp som er illustrert på fig. 6 hvor resonatoren 1 har generell rektangulær skiveform og er angitt med henvisningstallet 1. Det piezoelektriske materiale er et substrat 2 som er lagt mellom to plateformede elektroder . Når et signal påtrykkes elektrodene settes et elektrisk felt opp mellom dem, slik det er vist med dobbelpilen for feltretningen, og feltet bevirker en piezoelektrisk vibrasjon eller svingning normalt på feltretningen, slik det er indikert med dobbeltpilen til høyre på figuren. Resonatoren er imidlertid av ikke stiv type hvor svingeretningen er en annen enn retningen av det elektriske felt og polarisasjonsretningen, og som tidligere omtalt vil man da få mindre frekvensforskjell AF, og et filter laget med slike resonatorer vil ikke lett fa stor båndbredde. Konstruksjonsfriheten blir følgelig begrenset. Bruken av en slik resonator 1 kan for eksempel være slik at en sideflate på substratet 2 vender mot en hovedoverflate på et underliggende isolerende substrat 12 (som på fig. 1 og 2) slik at de to plateelektroder 3 kan koples til substratets mønsterelektroder, for eksempel ved elektrisk ledende harpiks.

Også andre typer piezoelektriske resonatorer som kan overflatemonteres kan brukes i kaskadefilteret ifølge oppfinnelsen, og antallet resonatorer kan være forskjellig. Oppfinnelsen gjelder også andre elektroniske kretskomponenter med piezoelektriske egenskaper lagt til resonatorer, for eksempel oscillatorer og andre filtertyper, på samme måte som anvendelsen for kaskadefilteret 10.

Fig. 7 viser et vertikalsnitt gjennom en andre foretrukket utførelse av en slik piezoelektrisk kretskomponent 110 ifølge oppfinnelsen, mens fig. 8 viser et vertikalsnitt i en annen retning (normalt på den første snittretning). Komponenten har som tidligere et substrat 102 og er på fig. 9 illustrert i perspektiv, med to utsparinger 114 på to motliggende endekanter på substratet. To mønsterelektroder 116 og 118 er fortrinnsvis anordnet på den ene overflate på substratet 112, og den ene av disse elektroder er anordnet mellom to av utsparingene 114 som vist, slik at denne elektrode strekker seg tvers over substratet. På siden av denne rette strekning av mønsterelektroden er det ført ut en L-formet gren som går inn mot midten. Den andre mønsterelektrode 118 er anordnet 180° rotasjonssymmetrisk med den første og har følgelig også en L-formet gren som går inn mot midten, på motsatt side. Ved midten har endene av disse grener en kort avstand fra hverandre.

En piezoelektrisk resonator 120 er montert på substratet 112, og resonatorens svingekjeme 122 har rektangulær fasong slik det fremgår av fig. 9 og 10. Kjernen 122 er som tidligere bygget opp laminert med en rekke skiver 124 og indre tverrelektroder 126. Disse er anordnet på tilsvarende måte som i utførelsen vist på fig. 5, med henholdsvis piezoelektriske skiver 124 og indre tverrelektroder 126. Skivene 124 er polariserte i kjernens 122 lengderetning, henholdsvis den ene og andre vei slik at to naboskiver far motsatt rettet pola-risering. Endepartiene av svingekjernen 122 er fortrinnsvis inaktive ved at de ikke er polariserte.

Et langsgående spor 128 er anordnet på den ene av overflatene på kjernen 122, gjerne midt langsetter slik at denne overflate deles i to like deler. Fig. 11 illustrerer hvordan en første og en andre isolerende film 130 og 132 er lagt på denne overflate, på hver side av sporet 128. Blottlagte deler av tverrelektrodene 126 blir annenhver dekket av den første film 130 og holdt udekket. De tverrelektroder 126 som ikke dekkes av den første film 130 på denne overflate av svingekjernen er til gjengjeld dekket av den andre isolerende film 132 på motsatt side av sporet 128 på samme overflate.

Resonatorens ytre elektroder 134 og 136 er som tidligere lagt langsetter, en på hver side av sporet 128 og brakt til elektrisk kontakt med annenhver tverrelektrode 126, nemlig de som på den ene side ikke er dekket av den første film 130, henholdsvis med de andre mellomstående tverrelektroder 126 som på den første side er dekket, men på den annen side av sporet 128 er blottlagt. Dette betyr at hvert par indre tverrelektroder 126 henholdsvis er ført til den ene og andre av de ytre elektroder 134, 136.

Som vist på fig. 12 er det lagt inn monteringsbrikker 138, 140 på de ytre elektroder 134 og 136, omtrent midt på hver av dem, idet tegningen viser resonatoren 120 med sin kjerne 122 lagt opp ned. Brikkene er av et elektrisk ledende materiale, så som ledende pasta og har rektangulær prismeform. Brikkebredden er tilnærmet den samme som bredden av de ytre elektroder 134 og 136. Den første brikke 138 er ved monteringen av resonatoren forbundet med mønsterelektroden 116 (fig. 9) via elektrisk ledende adhesiv 142 (fig. 8) i brikkens ene ende, regnet i svingekjernens 122 lengderetning, og er festet til samme mønsterelektrode 116 ved hjelp av det andre isolerende adhesiv 144 i motsatt ende. Tilsvarende er den andre monteringsbrikke 140 festet til den andre mønsterelektrode 118 ved hjelp av samme andre isolerende adhesiv 144 i den ene ende av brikken og til samme mønsterelektrode 118 ved hjelp av det første elektrisk ledende adhesiv 142 i motsatt ende. Følgelig ligger adhesivene 142 og 144 ved siden av hverandre langs tilstøtende deler av monteringsbrikkene 138 og 140, slik det best fremgår av fig. 8. På denne måte hindres elektrisk forbindelse mellom brikkene selv om adhesivene skulle spre seg noe ut mellom dem, når resonatoren 120 er montert på substratet 112.

Substratet 112 er dekket av et deksel 146 for å beskytte de innvendige elementer, og dekselet har fortrinnsvis hull 148, for eksempel to stykker slik det er vist på fig. 9. Når kretskomponenten eller filteret er påsatt dekselet 146 injiseres et gummiaktig elastisk materiale 150 gjennom et av hullene, for eksempel kan materialet være silikonharpiks. Hensikten er å fylle rommet rundt elementene i resonatoren. Kretskomponenten 110 kan ikke bare brukes som filter, men også som oscillator, diskriminator eller liknende.

I denne komponent 110 påtrykkes et signal mellom mønsterelektrode 116 og 118 slik at det settes opp elektriske felter i skivene 124 i svingekjernen 122, idet disse skiver er polarisert innbyrdes motsatt retning. På grunn av den piezoelektriske virkning vil skivene ekspandere og presses sammen periodisk, og deres enkelte svinge- eller vibrasjonsbevegelse summeres over hele lengden av svingekjernen 122. Hele kjernen svinger derved i longitudinal svingemodus og med et knutepunktsområde (et knuteplan) omtrent midt på.

Resonatoren 120 arbeider på denne måte som et stivt legeme, slik at retningen for polariseringen, de elektriske felter og svingningsamplituden sammenfaller. Av denne grunn får man en stor frekvensforskjell mellom parallell- og serieresonansfrekvensen, i forhold til en resonator som ikke svinger på denne måte. Som filter eller oscillator kan man altså få større båndbredde. I komponenten 110 kan knutepunktområdet med fordel brukes til monteringen, og det er av denne grunn monteringsbrikkene 138 og 140 er avsatt midt på de ytre elektroder, slik det er vist på fig. 12. På denne måte hindres ikke svingebevegelsene nevneverdig i resonatoren 120.

I denne piezoelektriske kretskomponent 110 kan vibrasjonen av resonatoren 120 fortrinnsvis begrenses noe av det gummiliknende elastiske materiale 150. Den elektromagnetiske svingevillighet eller godhet Qm av resonatoren kan derved innstilles ved å endre noe på dette materiale, blant annet kan man få en ønsket godhetsverdi ved å velge et materiale 150 med en bestemt elastisitetsmodul. I komponenten 110 er materialet 150 i hovedsaken som et fyllmateriale rundt resonatoren 120, og av denne grunn vil klebevirkningen mellom materialet og ytterflatene på disse elementer bli noenlunde ensartet innenfor hele komponenten 110. Spredningen i godhetsverdi Qm mellom de enkelte kom-ponenter 110 i en serie vil derfor reduseres.

Fig. 13 viser en målt sammenheng mellom tapene i kretskomponenten 110 og materialets 150 elastisitetsmodul (angitt som Youngs modul og med benevnelse kilopond pr. kvadratcentimeter). Komponenten har et praktisk tapsområde på under 6 dB, og man kan passesende velge elastisitetsmodulen for materialet 150 til 12 kp/cm eller mindre. Dette betyr at man kan ha ønskede karakteristiske egenskaper ved å velge materialet 150 slik at modulen ikke overstiger denne maksimalverdi.

Siden ytterkonturene av de enkelte elementer i kretskomponenten 110, særlig ytterkonturene av resonatoren 120, er dekket av materialer 150 får man en forbedret fuktsikkerhet dersom materialet er en silikonharpiks med avstøtende egenskaper. Etter injeksjonen gjennom hullet eller hullene 148 i dekselet 146 kan ikke materialet fylle gapet mellom substratet 112 og dekselkanten, og det er derfor ikke nødvendig å lage et unødven-dig stort substrat som i henhold til den kjente teknikk, hvor man har avsatt et relativt stort område langs kanten for å sikre festet av dekselet, slik det allerede er beskrevet. Man kan altså ha et ganske snevert tilskåret substrat 112, og dette betyr at størrelsen av komponenten totalt kan holdes nede.

Som piezoelektrisk resonator 120 for bruk i en slik kretskomponent 110 kan man velge en resonator med den oppbygging som er vist på fig. 14. Fig. 15 viser hvordan de indre tverrelektroder 126 er utformet med generelt L-fasong, slik at en del av deres kant på den ene side av den flate på svingekjernen 122 de er ført ut mot har en utsparing som blottlegger skiven 124 bakenfor. På motsatt side av endekanten er de imidlertid ført frem for forbindelse med henholdsvis den første og den andre ytre elektrode 134, 136. Annenhver indre elektrode 126 er utspart på den ene henholdsvis andre side for å gi kontakt med den første henholdsvis andre ytre elektrode, mens den andre henholdsvis første ytre elektrode passerer uforbundet over utsparingene i de mellomstående tverrelektroder 126. Derved spares isolerende filmer 130 og 132 i denne konstruksjonsutførelse av resonatoren 120.

En piezoelektrisk kretskomponent 110 kan bruke flere resonatorer 120. Fig. 16 viser et vertikalsnitt gjennom en slik komponent brukt som et kaskadefilter og oppkoplet slik det er illustrert på fig. 18, mens fig. 17 viser den fysiske oppbygging. Komponenten eller filteret 110 har helt analogt med fig. 2 fire mønsterelektroder 162, 164, 166 og 168 på et substrat 160 og med tilhørende fem land (uten henvisningstall). For montering av resonatorene 120a-d er det helt analogt med utførelsen vist på fig. 2 brukt monteringsbrikker 138 og 140, for å forbinde de ytre elektroder 134 og 136 med mønsterelektrodene. Etter monteringen, som ikke vil bli gjentatt her, dekkes substratet og elementene med et deksel 172 (fig. 16) med hull 170, og det tidligere omtalte materiale 150 injiseres for å fylle området rundt elementene, særlig resonatorene 120.

På samme måte som tidligere er kaskadefilteret 110 utført med to serieresonatorer 120a, 120d og to parallellresonatorer 120b, 120c. Som før er resonatorenes kapasitet stor i parallellgrenene og liten i serieleddene. Ved ifyIlingen av materialet 150 kan den ønskede godhetsverdi Qm oppnås, og spredning i en serieproduksjon blir redusert. Heller ikke i denne versjon er det nødvendig å ha unødvendig stort substrat, siden en eventuell spredning av materialet 150 ikke har noen uheldig virkning, siden materialet blir injisert gjennom hullet eller hullene 170 i dekselet 172. Antallet hull kan variere, og bare ett er fullt mulig. Har man to blir materialet injisert gjennom ett av dem, mens det andre kan brukes som luftehull. Har man bare ett brukes dette for både injeksjonen og luftehull på slik måte at en tynn stråle føres gjennom hullet ved injeksjonen. Hullet kan deretter lukkes med et harpiksmateriale eller loddetinn etter injeksjonen, men siden resonatoren vil være belagt med det elastiske gummiliknende materiale er likevel vannfortrengningsvirkningen god, og hullet kan derfor stå åpent.

Kaskadefilteret vist på fig. 16-18 bruker laminert oppbyggete piezoelektriske resonatorer 120. Alternativt kan resonatorene være av ikke stiv type og hvor elektrodene på yttersiden er lagt på begge sider av et substrat av piezoelektrisk materiale. Dette betyr at oppfinnelsens virkning også kan oppnås ved dekking av omkretsen av en resonator med gummiliknende elastisk materiale, uansett hvilken type resonatoren er.

Fig. 19 viser et blokkskjema over en annen foretrukket utførelse av et kommunikasjonsapparat, for eksempel en kommunikasjonsmottaker av dobbelsuper-(heterodyn)typen, i samsvar med oppfinnelsen. Apparatet eller mottakeren 200 som er vist blokkskjematisk har en mottaker 202 koplet til en inngangskrets 204 som sørger for impedanstilpasning mellom antennen og en etterfølgende høyfrekvensforsterker 206 som skal beskrives nærmere nedenfor.

En avstemmingskrets som brukes til å velge ønsket frekvens eller båndpassfilter brukes fortrinnsvis som inngangskrets 204. En utgang fra denne krets er koplet til inngangen på den etterfølgende forsterker 206 som har som funksjon å øke følsomheten ved lavstøyforsterkning og samtidig gi øket selektivitet overfor speilfrekvenser. Utgangen på forsterkeren 206 går til inngangen på den første blander 208 som blander de mottatte signaler med signalet fra en første lokaloscillator slik at frekvensdifferansen videreføres. Oscillatoren er vist ved 210. Frekvensforskjellen representerer mottakerens første mellomfrekvens og må passere et første båndpassfilter 212, hvoretter signalet går til en andre blander 214 med tilkoplet andre lokaloscillator, slik at man får en andre mellomfrekvens. Signalene ved denne andre mellomfrekvens passerer et andre båndpassfilter 218 og forsterkes i en mellomfrekvensforsterker 220. Deretter følger en detektor 222 som demodulerer slik at signalbølger tas ut fra mellomfrekvenssignalet ved den andre mellomfrekvens. Utgangen fra detektoren 222 går til en lavfrekvensforsterker 224 som forsterker de demodulerte signalbølger (lavfrekvensinformasjonen) for overføring til en høyttaler 226.

De piezoelektriske resonatorer som er beskrevet ovenfor, i deres forskjellige ut-førelser, kan brukes som detektor 224 i mottakeren 200, og oppbygget som kaskadefiltere kan de også brukes i båndpassfiltrene 208 og 214. En slik dobbeltsupermottaker kan derved ha liten fysisk størrelse, men likevel gode mottakeregenskaper. Ifølge oppfinnelsen kan resonatoren brukes som detektor også i en enkeltsupermottaker, og kaskadefilteret ifølge foretrukne utførelser kan altså brukes som båndpassfilter. Tilsvarende det som er angitt ovenfor kan naturligvis også en enkelsupermottaker på denne måte fa beskjeden størrelse og gode mottakeregenskaper.

Oppfinnelsen er særlig vist og beskrevet i form av utførelseseksempler, men det er klart at varianter kan tenkes, idet oppfinnelsens ramme egentlig er gitt av de patentkrav som er satt opp nedenfor.

Claims (21)

1. Elektronisk kretskomponent (10) som omfatter et substrat, en mønsterelektrode (14) anordnet på substratet, en piezoelektrisk resonator (20) montert på substratet og forbundet med mønsterelektroden, og et deksel (50) over substratet for å dekke resonatoren og avgrense et rom innenfor, karakterisert ved at minst ett hull (52) strekker seg fra innsiden av rommet inne i dekselet (50) og til yttersiden av dette.

2. Kretskomponent ifølge krav 1, karakterisert ved at et elastisk materiale er injisert gjennom hullet (52) i dekselet for å dekke en omkrets av resonatoren (20).

3. Kretskomponent ifølge krav 2, karakterisert ved at det elastiske materiale omfatter gummi.

4. Kretskomponent ifølge krav 2, karakterisert ved at Youngs elastisitetsmodul for det elastiske materiale er mindre eller lik omkring 12 kp/cm .

5. Kretskomponent ifølge krav 2, karakterisert ved at det elastiske materiale omfatter en silikonharpiks.

6. Kretskomponent ifølge krav 1, karakterisert ved at den piezoelektriske resonator er innrettet for å svinge i longitudinal svingemodus.

7. Kretskomponent ifølge krav 1 hvor resonatoren omfatter: en svingekjerne (22) som strekker seg i resonatorens lengderetning og omfatter flere piezoelektriske skiver (24) laminert sammen og flere indre tverrelektroder i alt vesentlig normalt på svingekjernens lengderetning og fordelt over dennes lengde i en bestemt innbyrdes avstand, idet tverrelektrodene (26) er anordnet på skivene (24) i alt vesentlig normalt på svingekjernens (22) lengderetning, og et par ytre elektroder (32, 34) på en overflate av svingekjernen (22) og forbundet med de indre tverrelektroder (26), karakterisert ved at de piezoelektriske skiver (24) er polarisert i svingekjernens (22) lengderetning.

8. Kretskomponent ifølge krav 1, karakterisert ved at flere piezoelektriske resonatorer anordnet på substratet for å danne et kaskadefilter.

9. Kretskomponent ifølge krav 1, karakterisert ved flere hull i dekselet, fra innsiden av dette og til yttersiden.

10. Kretskomponent ifølge krav 1, karakterisert ved at retningen av polari-sasjonen, et påtrykt elektrisk felt og svingekjernens svingninger er den samme.

11. Kretskomponent (10) som omfatter et substrat, en mønsterelektrode (14) anordnet på substratet, en piezoelektrisk resonator (20) montert på substratet og forbundet med mønsterelektroden, og et deksel (50) over substratet for å dekke resonatoren og avgrense et rom innenfor, karakterisert ved at et elastisk materiale er ført inn i rommet inne i dekselet for å dekke en omkrets av den piezoelektriske resonator av dette.

12. Kretskomponent ifølge krav 11, karakterisert ved at minst ett hull er ført gjennom dekselet fra rommet som avgrenses inne i det og til dets utside.

13. Kretskomponent ifølge krav 11, karakterisert ved at det elastiske materiale omfatter gummi.

14. Kretskomponent ifølge krav 11, karakterisert ved at Youngs elastisitetsmodul for det elastiske materiale er mindre eller lik omkring 12 kp/cm<2>.

15. Kretskomponent ifølge krav 11, karakterisert ved at det elastiske materiale omfatter en silikonharpiks.

16. Kommunikasjonsapparat som omfatter minst ett båndpassfilter som på sin side omfatter en piezoelektrisk komponent med: et substrat, en mønsterelektrode anordnet på substratet, flere piezoelektriske resonatorer montert på substratet og koplet til mønster-elektroden, og et deksel anordnet på substratet for å dekke resonatorene og avgrense et rom innenfor, karakterisert ved minst ett hull som er ført ut fra rommet innenfor dekselet og ut til dettes ytterside, gjennom dekselet.

17 . Apparat ifølge krav 16, karakterisert ved at den piezoelektriske kretskomponent er en første komponent, at apparatet videre omfatter en detektor som på sin side omfatter en andre piezoelektrisk kretskomponent som innbefatter et substrat, en mønster-elektrode anordnet på substratet, flere piezoelektriske resonatorer montert på substratet og koplet til mønsterelektroden, og et deksel anordnet på substratet for å dekke de piezoelektriske resonatorer og avgrense et rom innenfor, idet minst ett hull er ført ut fra rommet innenfor dekselet og gjennom dette, til utsiden.

18. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at båndpassfilteret er et første båndpassfilter, at den piezoelektriske kretskomponent er en første komponent, at kommunikasjonsapparatet videre omfatter et andre båndpassfilter, idet dette andre båndpassfilter på sin side omfatter en andre piezoelektrisk kretskomponent som innbefatter et substrat, en mønsterelektrode anordnet på substratet, flere piezoelektriske resonatorer som er montert på substratet og koplet til mønsterelektroden, og et deksel anordnet på substratet for å dekke de piezoelektriske resonatorer og avgrense et rom innenfor, idet minste ett hull strekker seg fra rommet innenfor og gjennom dekselet, til dettes ytterside.

19. Kommunikasjonsapparat i samsvar med krav 1, karakterisert ved å være en dobbeltsupermottaker.

20. Kommunikasjonsapparat som omfatter: minst ett båndpassfilter, idet dette omfatter en piezoelektrisk komponent med: et substrat, en mønsterelektrode anordnet på substratet, flere piezoelektriske resonatorer på substratet og koplet til mønsterelektroden, og et deksel anordnet på substratet for å dekke resonatorene og avgrense et rom innenfor, karakterisert ved et elastisk materiale som er ført inn i rommet innenfor dekselet for å dekke omkretser på resonatorene.

21. Kommunikasjonsapparat som omfatter: minst én detektor med en elektronisk komponent som på sin side omfatter: et substrat, en mønsterelektrpde som er anordnet på substratet, en piezoelektrisk resonator som er montert på substratet og koplet til mønster-elektroden, og et deksel på substratet for å dekke resonatoren og avgrense et rom innenfor, karakterisert ved at minst ett hull er ført fra rommet innenfor dekselet og gjennom dette, til yttersiden.