NO319238B1 - Piezoelektrisk resonator og kretskomponent med en eller flere slike resonatorer - Google Patents

Piezoelektrisk resonator og kretskomponent med en eller flere slike resonatorer Download PDF

Info

Publication number
NO319238B1
NO319238B1 NO19981870A NO981870A NO319238B1 NO 319238 B1 NO319238 B1 NO 319238B1 NO 19981870 A NO19981870 A NO 19981870A NO 981870 A NO981870 A NO 981870A NO 319238 B1 NO319238 B1 NO 319238B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
core
electrodes
resonator
substrate
longitudinal direction
Prior art date
Application number
NO19981870A
Other languages
English (en)
Other versions
NO981870D0 (no
NO981870L (no
Inventor
Shoichi Kawabata
Toshihiko Unami
Takashi Mizuguchi
Jiro Inoue
Mamoru Ogawa
Toshiyuki Baba
Toshio Nishimura
Original Assignee
Murata Manufacturing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP12327897A external-priority patent/JP3262021B2/ja
Priority claimed from JP12327997A external-priority patent/JPH10303694A/ja
Application filed by Murata Manufacturing Co filed Critical Murata Manufacturing Co
Publication of NO981870D0 publication Critical patent/NO981870D0/no
Publication of NO981870L publication Critical patent/NO981870L/no
Publication of NO319238B1 publication Critical patent/NO319238B1/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/05Holders; Supports
    • H03H9/10Mounting in enclosures
    • H03H9/1007Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
    • H03H9/1014Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/178Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator of a laminated structure of multiple piezoelectric layers with inner electrodes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/54Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/58Multiple crystal filters
    • H03H9/60Electric coupling means therefor
    • H03H9/605Electric coupling means therefor consisting of a ladder configuration

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

Denne oppfinnelse gjelder piezoelektriske resonatorer og elektroniske komponenter som her er kalt kretskomponenter og bruker en eller flere slike resonatorer. Resonatoren baserer sin virkning på mekanisk resonans i et piezoelektrisk svingeelement som danner en kjerne med langstrakt form og derfor ofte benevnes stavkjerne. Kretskomponentene kan særlig brukes som oscillatorer, diskriminatorer og filtere.
Den beskrivelse som nå følger støtter seg til de tilhørende tegninger, og først skal den kjente teknikk belyses, idet fig. 37 i tegningene i perspektiv viser et konvensjonelt piezoelektrisk svingeelement. Elementet, angitt med henvisningstallet 1, omfatter et piezoelektrisk substrat 2 med f.eks. rektangulær plate- eller stavform, sett fra toppen. Substratet 2 er polarisert i den viste retning. På begge sider av substratet ligger en plate-elektrode 3. Når et signal påtrykkes disse elektroder, dannes et elektrisk signalfelt som er angitt ved E-feltretningen mellom dem, og substratets 2 piezoelektriske virkning arter seg som en tilhørende vibrasjon i lengderetningen. Fig. 38 viser et svingeelement 1 av tilsvarende type, men med kvadratisk fasong. Polarisasjonsretningen er den samme som ovenfor, men vibrasjonen foregår her ikke hovedsakelig bare i lengderetningen, men i både lengde- og tverretningen slik det er angitt med flere dobbeltpiler (vibrasjon i kvadratmodus i et vibrasjons- eller svingeplan).
De viste konvensjonelle svingeelementer er av uavstivet type, det vil si at de ikke er så fast oppspent at de ikke tilnærmet kan svinge fritt, og vibrasjonsretningene er da forskjellige fra polarisasjonsretningen og retningen av det elektriske felt. Den elektro-mekaniske koplingskoeffisient for et slikt uavstivet piezoelektrisk svingeelement er mindre enn den tilsvarende koeffisient for et avstivet element hvor vibrasjonsretningen sammenfaller med polarisasjons- og E-feltretningen. Den første type svingeelement har relativt liten frekvensforskjell AF mellom dets parallell- og serieresonans, og dette fører til ulempen av liten båndbredde i bruk som oscillator eller filter. Ved konstruksjon får man således mindre frihet, både når det gjelder svingeelementet selv og kretskomponenter man kan lage av det.
Svingeelementet vist på fig. 37 har såkalt førsteordens resonans i lengde-svingemodus. Konstruksjonen fremviser ganske store parasittresonanser i harmoniske modi av odde orden, så som den tredjeordens og femteordens modus, og i svingning i bredderetningen (breddesvingemodusen). For å undertrykke disse uønskede resonanser utføres forskjellige arbeidsoperasjoner, så som polering, masseøkning og endring av elektrodenes form. Slike tiltak koster imidlertid noe i fremstillingsprosessen.
Svingeelementet med langstrakt form kan ikke gjøres særlig tynnere uten å svekkes for mye, og den elektriske kapasitet mellom elektrodene kan derfor ikke økes nevneverdig. Dette er uheldig når det gjelder impedanstilpasning til kretser utenfor elementet. Bl.a. for å lage stige- eller kaskadefiltere ved å kople flere piezoelektriske svingeelementer i serie og parallell, vekselvis, må kapasitetsforholdet mellom serie- og parallellelementene holdes stort for å gi god dempning og tilpasning. Langstrakte svingeelementer er derfor ikke særlig egnet for slike filtere.
Svingeelementet vist på fig. 38 fremviser vanligvis også mange parasittresonanser, både i svingemodus i elementets tykkelsesretning og trippelbølgemodi i hovedplanet, både i lengde- og bredderetningen. Siden imidlertid denne type svingeelement har relativt stor utstrekning ved sin kvadratiske fasong, sammenliknet med en stavforrnet svinger med samme resonansfrekvens vil det være vanskelig å redusere totalstørrelsen, og skal man bygge sammen et kaskadefilter med flere slike kvadratiske svingeelementer må man for å få det ønskede store kondensatorforhold lage serieelementene tykke og la elektrodene bare utgjøre en del av substratoverflaten for å få liten nok kapasitet. I dette tilfelle vil frekvensforskjellen AF mellom parallell- og serieresonansen også reduseres sammen med reduksjonen av kapasiteten ved at elektrodene ikke dekker hele platearealet, og følgelig får filteret også relativt smal båndbredde og hele det piezoelektriske substrat blir ikke effektivt utnyttet.
En piezoelektrisk resonator som har liten tendens til parasittresonanser og en stor frekvensforskjell AF mellom parallell- og serieresonansfrekvensen er vist og beskrevet i Japansk Patentsøknad (JP) 8-110475. Figur 39 viser en resonator som er laminert og bygget opp med flere lag 6 i lengderetningen. Resonatoren 4 har mellom hvert lag en innskutt tverrelektrode 7, alternativt fra den ene og andre side av resonatoren, slik at det dannes en oppdelt og slank stavkjerne 5. Lagene er for størstedelen polarisert i kjernens lengderetning. En slik resonator 4 er av avstivet type og har sine lag 6 med deres vibrasjonsretning, polarisasjonsretning og retningen for det påtrykte elektriske felt (E-feltet) sammenfallende. Sammenlignet med en uavstivet piezoelektrisk resonator hvor vibrasjonsretningen avviker fra retningen for polarisasjonen og E-feltet har den avstivede resonator større elektromagnetisk koplingskoeffisient (K) og større frekvensforskjell mellom resonansfrekvensene, og i tillegg undertrykkes svingninger i bredde- og tykkelsesmodus, idet slike svingninger er forskjellige fra de longitudinale.
I en resonator 4 som er bygget opp laminert på denne måte er endene av hver tverrelektrode 7 eksponert på siden av kjernen 5 og dekkes alternativt av en harpiksfilm 8a på den ene side og en tilsvarende film 8b på den andre side av kjernen, idet kjernens to sider har sin respektive ytre elektrode 9a, 9b forbundet med annenhver tverrelektrode. Den elektriske kapasitet C mellom de ytre elektroder 9a og 9b kan uttrykkes som C<q>c nS/T i resonatoren 4 med slik laminert oppbygging, hvor S angir tverrsnittsarealet normalt på kjernens 5 lengderetning eller arealet av hovedfiaten på et piezoelektrisk lag 6, T angir tykkelsen av et deelektrisk lag 6 eller avstanden mellom to nærstående tverrelektroder 7, mens n angir antallet lag 6 mellom elektroden 7 i hver ende av kjernen. I resonatoren 4 med slik laminert oppbygging vil man altså kunne oppnå større kapasitet C med et relativt lite tverrsnitt S for å lage resonatoren kompakt, ved å redusere T eller øke n. Siden det er vanskelig å maskinere harpiksfilmene 8a og 8b nøyaktig på plass i en kompakt resonator med f.eks. svært liten avstand mellom elektrodene 7, f.eks. i størrelsesorden 100 jLim eller mindre, i en trykkeprosess er det også vanskelig å lage en slik resonator kompakt. Siden de ytre elektroder 9a og 9b i en slik resonator 4 står i forbindelse med harpiksfilmene 8a og 8b og har forskjellig varmeutvidelseskoeffisient fra disse kan det være risiko for at elektrodene brytes på filmene ved termiske påkjenninger.
Fra den kjente teknikk på området skal særlig vises til vårt eget patentskrift NO 1997 1935 samt US 3 378 704 A.
På denne bakgrunn er det et hovedmål med oppfinnelsen å frembringe en piezoelektrisk resonator som har liten tendens til uønskede resonansmodi og som har en stor frekvensforskjell mellom resonansfrekvensene, som lett kan lages kompakt uten at de ytre elektroder får tendens til brudd, og som er egnet for bruk i en elektronisk kretskomponent.
Således er det ifølge oppfinnelsen skaffet tilveie en piezoelektrisk resonator slik det fremgår av patentkrav 1, nemlig en resonator som omfatter en kjeme med langstrakt stavform og utstrekning i lengderetningen, flere plane indre tverrelektroder som er anordnet normalt på kjernens lengderetning og i bestemte innbyrdes avstander langs denne, en første og en andre ytre elektrode på sin respektive sideflate på kjernen og koplet til tverrelektrodene, hvor kjernen omfatter flere piezoelektriske skiver lagt etter hverandre i lengderetningen i en laminert struktur og med polarisering i lengderetningen, hvor de indre tverrelektroder er anordnet på endeflatene av de piezoelektriske skiver, idet disse endeflater også står normalt på kjernens lengderetning, hvor en første gruppe som dannes av annenhver indre tverrelektrode er koplet til den første ytre elektrode og anordnet slik at tverrelektrodene i gruppen ikke eksponeres mot den del hvor den andre ytre elektrode er utformet på en sideflate på kjernen, og hvor en andre gruppe som dannes av de resterende annenhver indre tverrelektroder er koplet til den andre ytre elektrode og utformet slik at denne gruppes tverrelektroder ikke eksponeres mot den del hvor den første ytre elektrode er utformet på en sideflate på kjernen. Resonatoren kjennetegnes særlig ved at midtaksen eller midtpunktet i en kontur som er dannet ved overlappende deler av en projeksjon av de to motstående indre tverrelektroder på et plan normalt på kjernens lengderetning, er identisk med midtaksen eller midtpunktet av kjernen i et plan normalt på dennes lengderetning.
En slik piezoelektrisk resonator kan være slik at midtaksen eller midtpunktet i en kontur som er dannet ved overlapping av to motstående indre tverrelektroder fortrinnsvis er identisk med midtaksen eller midtpunktet av kjernen i et plan normalt på dennes lengderetning.
I en slik resonator kan de ytre elektroder være lagt på to forskjellige sideflater på kjernen, eller de kan være lagt på en og samme sideflate.
Resonatoren kan være innrettet for longitudinale svingninger og slik at de ytre elektroder henholdsvis er forbundet med sin respektive gruppe med annenhver indre tverrelektrode og med utstrekning i kjernens lengderetning på en sideflate av denne, nær den ene ende og den andre ende sett fra midten i bredderetningen av kjernen.
Resonatoren kan videre ha et langsgående spor i kjernen, midt på regnet i bredderetningen og på den sideflate hvor den første og den andre ytre elektrode er lagt, slik at disse elektroder blir liggende på samme sideflate, atskilt av det langsgående spor.
De to grupper av de indre tverrelektroder kan omfatte en rekke slike elektroder, og videre kan resonatoren omfatte et festeelement anordnet hovedsakelig ved midten av kjernen, regnet i dennes lengderetning.
Resonatoren kan videre ha et støtteelement og et festeelement anordnet mellom støtteelementet og en midtdel av kjernen, regnet i lengderetningen.
Oppfinnelsen gjelder videre en elektronisk kretskomponent som gjør bruk av en slik piezoelektrisk resonator, og særlig er en slik komponent slik det fremgår av kravene 9-14. Når flere svingekjerner monteres på et felles substrat egner komponenten seg som et kaskadekoplet filter, ofte kalt stigefilter.
En slik resonator er som tidligere forklart av avstivet type og har sammenfallende vibrasjons-, polarisasjonsretning og retning for det påtrykte elektriske felt (E-feltet). Sammenlignet med en uavstivet piezoelektrisk resonator hvor vibrasjonsretningen avviker fra retningen for polarisasjonen og E-feltet har den større elektromagnetisk koplingskoeffisient (K) og større frekvensforskjell mellom resonansfrekvensene, og i tillegg undertrykkes svingninger i bredde- og tykkelsesmodus, idet slike svingninger er forskjellige fra de longitudinale.
I en piezoelektrisk resonator ifølge oppfinnelsen, siden elektrodene som er koplet til den første elektrode i et par ytre elektroder blant disse er utformet for ikke å bli blottlagt mot den del hvor den andre elektrode i paret av ytre elektroder er formet på en sideflate på kjernen og elektrodene som er koplet til den andre elektrode i paret av ytre elektroder blant elektrodene er utformet slik at de ikke blottlegges mot delen hvor den første elektrode av paret ytre elektroder er formet på en sideflate på kjernen, er det unødvendig å utforme en elektrisk isolerende harpiksfilm for å isolere endene av elektrodene på sideflatene på kjernen. Derfor kan avstanden mellom elektrodene holdes liten og resonatoren kan lett gjøres kompakt.
I en piezoelektrisk resonator ifølge oppfinnelsen, siden en elektrisk isolerende harpiksfilm ikke er dannet mellom en første ytre elektrode og elektrodene som er elektrisk koplet til den andre ytre elektrode eller mellom den andre ytre elektrode og elektrodene som er elektrisk koplet til den første ytre elektrode, vil de ytre elektroder ikke ha tendens til å brytes under termiske endringer.
Når elektroniske komponenter så som en oscillator, en diskriminator og et filter er fremstilt ved hjelp av en piezoelektrisk resonator ifølge oppfinnelsen monteres denne på et isolerende substrat hvor det er lagt elektroder i bestemte mønstre, og deretter dekkes det hele av et lokk slik at det dannes en elektronisk komponent av brikketypen.
Andre trekk ved og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av den detaljbeskrivelse som er satt opp nedenfor og som støttes av tegningene, hvor figur 1 i perspektiv viser en typisk piezoelektrisk resonator ifølge oppfinnelsen, figur 2 viser den indre oppbygging av denne, med laminert struktur og en rekke piezoelektriske skiver som danner en kjerne, figur 3 viser hvordan de indre tverrelektroder i en slik skiveoppbygget resonator er lagt for forbindelse henholdsvis til den ene og den andre side, idet figur 3c også viser en midtakse og et midtpunkt i kjernen og en midtakse og en midtlinje for motsatte deler av elektrodene, figur 4 viser i perspektiv en uavstivet piezoelektrisk resonator av langstrakt type og beregnet for å svinge i lengderetningen, figur 5 viser en tilsvarende resonator av avstivet type og som også svinger i lengderetningen, figur 6 viser en uavstivet resonator med kvadratisk form og som svinger i kvadratisk svingemodus, figur 7 viser grunnriss av modifikasjoner av tverrelektrodene i resonatoren vist på figur 1 og 2, figur 8 viser samme i en annen variant, figur 9 viser en annen versjon av oppfinnelsens resonator, figur 10 viser tverrelektrodene brukt i denne resonator, figur 11 viser et utsnitt av flere emnekort for fremstilling av resonatoren vist på figur 9, figur 12 viser hoveddelen av ytre elektroder brukt for å fremstille resonatoren vist på figur 9, figur 13 viser modifikasjoner av tverrelektrodene brukt i denne resonator, idet figur 13c viser midtpunktet og midtlinjer tilsvarende figur 3c, men nå for elektrodene vist på figur 10, og hvor figur 13d og e viser andre modifikasjoner for resonatoren vist på figur 9, figur 14 viser modifiserte tverrelektroder for resonatorene vist på figur 1, 2 og 9, figur 15 (a-h) viser andre modifikasjoner av disse elektroder, figur 16 viser en annen variant av en resonator ifølge oppfinnelsen, figur 17 viser tverrelektrodene brukt i denne resonator, figur 18 viser en modifikasjon av elektrodene brukt i resonatoren vist på figur 9, figur 19 viser en annen variant av oppfinnelsens resonator, figur 20 viser elektroder for anvendelse i samme, figur 21 viser en modifisert utgave av samme elektroder, figur 22 (a-n) viser ytterligere modifikasjoner av tverrelektrodene for denne resonator, figur 23 viser en elektronisk kretskomponent som bruker en resonator ifølge oppfinnelsen, figur 24 viser substratet i en slik komponent, figur 25 viser komponenten ferdig montert, men med lokket løftet opp, figur 26 viser en modifisert variant av samme, figur 27 viser substratet i denne komponent fra siden, figur 28 viser en annen måte å montere resonatoren på substratet på, i samme komponent, figur 29 viser substratet fra siden, figur 30 viser en variant av denne komponent, figur 31 viser denne komponents substrat fra siden, med påmontert resonator, figur 32 viser et grunnriss av et substrat for et stigefilter med fire resonatorer, figur 33 viser samme i perspektiv og med resonatorene løftet opp, figur 34 viser stigefilterets ekvivalente skjema, figur 35 viser et grunnriss av et annet substrat beregnet for et stigefilter, figur 36 viser samme med resonatorene løftet opp, og figur 37-40 viser den kjente teknikk for en resonator med longitudinal svingeretning, med kvadratisk svingemodus, med indre lagoppbygget struktur med en kjerne oppdelt i skiver, og samme med et pålagt elektrisk ledende harpikslag utenpå de ytre elektroder.
Figur 1 viser således i perspektiv en piezoelektrisk resonator 10 ifølge oppfinnelsen, med langstrakt stavform og en indre kjerne 12 mellom to ytre elektroder 20, 22, en på hver motstående sideflate. Figur 2 viser hvordan kjernen er bygget opp innvendig i resonatoren
10, med en rekke piezoelektriske skiver 14 lagt etter hverandre i resonatorens lengderetning. Kjernen 12 med de enkelte skiver 14 kan ha dimensjonene 3,8 x 1 x 1 mm, og i dette tilfelle er den oppdelt i tolv skiver 14 av f.eks. piezoelektrisk keramikk. Skivene har samme tverrdimensjon, dvs. lxl mm. Av de i alt tolv skiver er åtte polarisert i kjernens 12 lengderetning, slik at to og to motstående skiver får motsatt rettet polarisasjon, hvilket er indikert med piler øverst på fig. 2.
De åtte sentrale skiver 14 er tilkoplet sin respektive indre tverrelektrode 16 og 18, alternativt på den ene og den andre side, for forbindelse med henholdsvis den første og den andre ytre elektrode 20, 22. De indre tverrelektroder 16 og 18 danner altså to grupper og en såkalt "interdigital" struktur. De strekker seg normalt på kjernens 12 lengderetning og har en viss (oftest samme) innbyrdes avstand. Den første gruppe tverrelektroder med elektrodene 16 er lagt over hoveddelen av skivene 14, med unntak av en vertikal del på den ene side som vist på figur 3a. De øvrige tverrelektroder 18 i den andre gruppe er også lagt over hoveddelen av skivenes tverrsnittsareal, med unntak av en vertikal del som danner en trikant på motsatt side, slik som vist på figur 3b. Den første gruppe indre tverrelektroder med elektrodene 16 er altså lagt slik at de eksponeres over tre sideflater i kjernen 12, omfattende en første sideflate, men ikke mot den sideflate som står rett overfor denne første flate. Den andre gruppe indre tverrelektroder, med elektrodene 18 er lagt på motsatt side og eksponeres på de tre sideflater hvis mellomste flate er den de første tverrelektroder ikke er ført helt ut til.
På den første sideflate og de øvrige sideflater i kjernen 12 er lagt ytre elektroder 20 og 22 som allerede nevnt, slik at den første av disse forbindes med de indre tverrelektroder 16, mens den andre ytre elektrode 22 forbindes med de resterende tverrelektroder, elektrodene 18.
Resonatoren bruker de ytre elektroder 20 og 22 som inngangs- og utgangselektroder, og de åtte sentrale skiver 14, med fire skiver i hver ende av kjernen 12 kan regnes å være piezoelektrisk aktive siden et elektrisk felt som påtrykkes mellom to og to indre tverrelektroder 18 på hver side av en skive 14 vil skyldes et påtrykt signal over elektrodene 20 og 22. I dette tilfellet, siden spenninger påtrykkes i motsatt retning på de piezoelektriske skiver 14 som er polariserte i motsatt retning i kjernen 12 vil disse skiver 14 ekspandere og trekkes sammen i samme retning totalt regnet. Med andre ord, med anvendelse av den første og den andre indre tverrelektrode 16 og 18 i to grupper som henholdsvis er koplet til den første og den andre ytre elektrode 20, 22 vil et elektrisk vekselfelt som påtrykkes hver skive 14 i lengderetningen av kjernen 12 frembringe en drivkraft for ekspansjon henholdsvis kompresjon i hver skive 14. Derfor vil grunnsvingning eksiteres i hele den piezoelektriske resonator 10 og danne en longitudinal vibrasjonsmodus med kjernens 12 midte regnet i lengderetningen som et knutepunktområde.
I svingeelementet 10 er polarisasjonsretningen i den aktive del 24, retningen av det påtrykte elektriske felt (E-feltretningen) som følge av et påtrykt signal, og vibrasjonsretningen i den aktive del 24 alle den samme. M.a.o. er det piezoelektriske svingeelement 10 av avstivet type. Det avstivede piezoelektriske svingeelement 10 har en større elektromagnetisk koplingskoeffisient enn et uavstivet piezoelektrisk svingeelement hvor vibrasjonsretningen fraviker polarisasjonsretningen for det elektriske felt. Derfor vil svingeelementet 10 få større frekvensforskjell AF mellom parallellresonansfrekvensen og serieresonansfrekvensen (antiresonansfrekvensen) erm en konvensjonell piezoelektrisk resonator, og dette betyr at oppfinnelsens svingeelement 10 vil kunne få bredbåndskarakteristikk.
For å måle forskjellene mellom avstivede og uavstivede piezoelektriske svingeelementer har man som forsøk laget de svingeelementer som er vist på fig. 8, 9 og 10. Den første av disse ble laget ved å tilvirke elektroder på begge flater i tykkelsesretningen på et piezoelektrisk substrat med dimensjoner 4 x 1 x 0,38 mm. Dette svingeelement bie polarisert i tykkelsesretningen og vibrerte i lengderetningen når et signal ble påtrykt elektrodene. Svingeelementet vist på fig. 9 hadde samme dimensjoner, men elektroder ble anordnet på begge overflater i lengderetningen på substratet. Svingeelementet ble polarisert i lengderetningen og svingte i samme retning når et signal ble påtrykt elektrodene. Svingeelementet vist på fig. 10 ble utformet ved å legge elektroder på begge overflater i tykkelsesretningen på et substrat med dimensjoner 4,7 x 4,7 x 0,38 mm. Dette svingeelement ble polarisert i tykkelsesretningen og svingte i planretningen når et signal ble påtrykt elektrodene. De svingeelementer som er vist på fig. 8 og 10 var av uavstivet type, mens svingeelementet vist på fig. 9 var av avstivet type.
Resonansfrekvensen Fr og den elektromagnetiske koplingskoeffisient K. for hvert av disse piezoelektriske svingeelementer ble målt, og resultatene er vist i Tabell 1, 2 og 3 nedenfor. Tabell 1 indikerer de målte resultater for svingeelementet vist på fig. 8, Tabell 2 viser de tilsvarende resultater for svingeelementet vist på fig. 9, og Tabell 3 viser de tilsvarende resultater for svingeelementet vist på fig. 10.
Det fremgår av målingene at et avstivet piezoelektrisk svingeelement har større elektromagnetisk koplingskoeffisient K enn et tilsvarende uavstivet svingeelement, og derfor får det første svingeelement større frekvensforskjell AF mellom parallellresonansfTekvensen og serieresonansfrekvensen. Den største parasittvibrasjon i et avstivet svingeelement er av den longitudinale trippelbølgetype, og koplingskoeffisienten K er under vibrasjonen 12,2 %. Under breddemodusvibrasjonen, som er forskjellig fra grunnmodusvibrasjonen er koplingskoeffisienten K lik 4,0 %. I kontrast til dette er koeffisienten K. under breddemodusvibrasjonen 25,2 % i et uavstivet longitudinalvibrerende svingeelement. I et svingeelement av uavstivet og kvadratisk type er koeffisienten K så stor som 23,3 % under tykkelsesmodusvibrasjonen. Derfor er det klart at et avstivet piezoelektrisk svingeelement har mindre parasittvibrasjoner enn et uavstivet tilsvarende element.
I den piezoelektriske resonator 10 som er vist på figur 1 og 2, sammenlignet med resonatoren 4 med den lagdelte oppbygging og ifølge den kjente teknikk, vist på figur 39, og siden de første indre tverrelektroder 16 som er koplet til den første ytre elektrode er utformet slik at de ikke føres helt ut til sideflaten i kjernen 12 hvor den andre ytre elektrode 22 er dannet, mens de andre indre elektroder 18 som er koplet til den andre ytre elektrode 22 er utformet slik at de ikke er ført helt ut til den side i kjernen 12 hvor den første ytre elektrode 20 er dannet, vil det være unødvendig å legge en isolerende harpiksfilm for isolasjon av endene av de indre elektroder 16 og 18 på disse sideflater hvor de indre elektroder ikke er ført helt frem til kjernens 12 ytterside, og derfor kan avstanden mellom de indre elektroder 16 og 18 holdes liten og slik at resonatoren kan fremstilles kompakt.
I resonatoren 10, sammenlignet med resonatoren 4 og vist på figur 39 vil ikke de ytre elektroder 20 og 22 ha så lett for å brekke ved termiske påkjenninger, siden den isolerende harpiksfilm ikke er lagt mellom kjernen 12 og de ytre elektroder.
For å sørge for at de ytre elektroder 9a og 9b på de isolerende harpiksfilmer 8a og 8b ikke så lett skal brekke i en resonator 4 som er lagvis oppbygget og slik det er vist på figur 39 kan man sørge for at elektrisk ledende harpikslag 9c og 9d er lagt på overflatene av de ytre elektroder 9a og 9b, slik det er vist på figur 40. Når de isolerende harpiksfilmer 8a og 8b og de ledende harpiksfilmer 9c og 9d er lagt på sideflatene av kjernen 5 i en resonator ifølge denne kjente teknikk vil man imidlertid fa en stor belastningsmasse på kjernens sideflater, og dette reduserer den mekaniske godhetsfaktor Qm og øker resonansfrekvensens spenningsavhengighet.
I resonatoren 10 ifølge oppfinnelsen får man derimot ikke noen slik belastningsmasse på sideflatene av kjernen 12, og godhetsverdi og spenningsavhengighet vil derfor være bedre.
Siden resonatoren 10 er utført slik at midtaksen LI eller midtpunktet Pl av den kontur som dannes ved overlapping av de indre tverrelektroder 16 og 18, er identisk med midtaksen L2 eller midtpunktet P2 i et plan normalt med kjernens 12 lengderetning, slik det er vist på figur 3c vil en drivkraft som frembringes i skivene 14 ikke bli forskjøvet i forhold til kjernens 12 midtakse, og derfor vil det ikke være noen tendens til at kjernen bøyes. Uønskede resonansvirkninger som følge av bøyevirkninger i kjernen 12 vil derfor ikke så lett oppstå, og man får heller ingen tilsvarende uønskede partier i karakteristikken.
Siden de indre elektroder 16 og 18 delvis er utformet på hovedflatene på skivene 14 i oppfinnelsens resonator 10 kan frekvensforskjellen AF mellom resonansrfekvensene (parallell- og serieresonans) innreguleres ved å regulere det felles motstående areal for disse elektroder. Frihetsgraden for resonatorkonstruksjonen vil derfor være relativt stor.
Resonatorens kapasitet kan innstilles ved å endre størrelsen av det motstående fellesareal for de indre tverrelektroder 16 og 18, antallet skiver 14 og dermed antallet indre elektroder, eller tykkelsen (lengderetningen) av skivene 14 i kjernen 12. Kapasiteten kan altså økes ved å øke arealet, øke antallet skiver eller redusere deres tykkelse. Dette betyr at resonatoren også kapasitetsmessig får en stor frihetsgrad, og det vil derfor være mulig å oppnå god impedanstilpasning overfor ytre kretser når resonatoren 10 er montert på et kretskort.
Selv når resonatorens 10 vertikaldimensjon reduseres ved at bredden av de indre tverrelektroder 16 og 18 ikke legges på hele overflatene av skivene 14, for å isolere disse ender vil forholdet mellom de motstående felles arealer og arealet av hele tverrsnittet av skivene 14 ikke endre seg. Følgelig kan man lage en piezoelektrisk resonator med lav profil uten å redusere virkningsgraden av den drivkraft som frembringes i skivene 14.
Resonatoren 10 vist på figur 1 og 2 kan være utført slik at de indre tverrelektroder 16 er lagt på hovedoverflater på skivene 14 med unntak av to sider, nemlig en øvre side og en vertikal side nærmest denne, slik det er vist på figur 7a, og tilsvarende kan de indre tverrelektroder 18 ordnes slik det er illustrert på figur 7b.
Resonatoren 10 vist på figur 1 og 2 kan også utføres slik at elektrodene 16 er slik det er vist på figur 8a og 8b, ved at de to elektrodekanter som ikke er ført helt ut blir stående parvis overfor hverandre.
Figur 9 viser en annen utførelse av en resonator ifølge oppfinnelsen, og denne er noe forskjellig fra den som er vist på figur 1 og 2 ved at de indre tverrelektroder 16 og 18 og de ytre elektroder 20 og 22 er endret.
Særlig er de første indre tverrelektroder 16 lagt på endeflatene på skivene 14 med unntak av et parti fra midtdelen av den øvre side og til den ene ende, slik det er vist på figur 10a, mens de andre tverrelektroder 18 er lagt slik det er vist på figur 10b, og dette betyr at de første elektroder er trukket tilbake fra midten av og mot den ene kant (i bredderetningen av kjernen 12), mens de andre elektroder 18 er trukket tilbake fra midten og mot den andre sideflate på kjernen.
De ytre elektroder 20 og 22 er her lagt på samme sideflate på kjernen 12, langs denne flates to kanter. Som før er den første ytre elektrode 20 koplet til de første indre tverrelektroder 16, mens den andre ytre elektrode 22 er koplet til de andre indre tverrelektroder 18.
Resonatoren vist på figur 9 har en annen fordel, ved at den til forskjell fra den som er vist på figur 1 og 2 og selv om dimensjonen av resonatoren 10 er redusert i bredderetningen med bredden av de deler hvor den første og den andre indre tverrelektrode 16 og 18 ikke er lagt ut til hovedflatene på skivene 14, for å etablere isolasjon i endene av disse elektroder, siden forholdet mellom det motstående areal for den første og den andre indre tverrelektrode 16 og 18, og arealet av en hovedflate på skivene 14 ikke endrer seg, kan resonatoren reduseres i bredden uten å redusere virkningsgraden av drivkraften som frembringes i skivene 14.
En fremstillingsmåte for resonatoren 10 som vist på figur 9 skal nå beskrives.
Figur 11 viser tolv piezoelektriske keramiske endekort 15 som tjener som ender for skivene 14 har på sin hovedoverflate en endeelektrode 17 som skal danne flere indre tverrelektroder 16, og hovedoverflaten på hver av de øvrige fire endekort 15 har en tilsvarende hovedelektrode 19 som danner de indre tverrelektroder 18. Ingen elektrode er utformet på de øvrige tre endekort 15, og disse er laminert slik at det dannes et laminert element som en sammenstilling, idet dette til slutt skjæres langs de strekpunkterte linjer i tverretningen på figur 11.
På en skjæreoverflate på de avskårne laminerte elementer dannes elektroder 21 som deretter blir delt opp til de ytre elektroder 20 og 22, slik det er vist på figur 12. Hvert endekort 15 eller hver piezoelektrisk skive 14 er polarisert ved påtrykk av eri høy likespenning på motstående elektroder 21. Elementet skjæres langs de strekpunkterte linjer på figur 12 slik at det dannes ferdige resonatorer 10. Resonatorer som er annerledes enn den som er vist på figur 9 kan lages på tilsvarende måte.
Den resonator 10 som er vist på figur 9 kan utføres slik at de indre tverrelektroder 16 er lagt på hovedflater på skivene 14 med unntak av en del fra midtpartiet og til den ene sidekant på oversiden og på undersiden, slik det er vist på figur 13a, og den andre indre tverrelektrode 18 utføres på tilsvarende måte, slik det er illustrert på figur 13b. Siden resonatoren 10 har sine indre tverrelektroder 16 og 18 slik det er vist på figur 10a og 10b og ved at midtaksen LI eller midtpunktet i overlappings- eller fellesarealet for to motstående tverrelektroder 16, 18 er identisk med midtaksen gjennom/i eller midtpunktet P2 i overlappings- eller fellesarealet for to motstående tverrelektroder 16,18 i kjernen 12, slik det er vist på figur 13c vil en drivkraft som frembringes i skivene 14 ikke bli liggende ute av flukting med midtaksen i kjernen 12, hvorved denne ikke får tendens til bøyning. Derfor har resonatoren en annen fordel. En parasittsvingning som skyldes bøyetendenser i kjernen 12 vil derfor ikke så lett oppstå, og uaksepterbare karakteristiske egenskaper vil unngås lettere.
Den piezoelektriske resonator 10 som er vist på figur 1 kan utføres slik at de første indre tverrelektroder 16 ikke er lagt på tre sider på skivene 14, med unntak av oversiden, slik det er vist på figur 13d, og de andre indre tverrelektroder 18 kan være speilvendt i forhold til dette, slik det er vist på figur 13e. Når elektrodene 16 og 18 er utført på denne måte og siden de ikke er ført helt ut til kantene på alle sider får resonatoren en annen fordel. Fuktighetstettheten for elektrodene 16 og 18 økes derved, og isolasjonsmotstanden mellom disse elektroder vil ikke så lett økes.
Den resonator som er vist på figur 1 kan forøvrig utføres slik at de indre tverrelektroder 16 er lagt på hovedflatene på skivene 14 med unntak av en del fra midtpartiet på oversiden og til den ene ende og en vertikal side inntil denne, slik det er vist på figur 14a, mens de andre indre tverrelektroder 18 kan være utført speilvendt, slik det er vist på figur 14b.
Resonatoren 10 vist på figur 1 kan forøvrig også være slik at dens indre tverrelektroder 16 og 18 har den fasong som er illustrert på figur 15a og b på endeflatene på skivene 14. Videre kan resonatoren 10 være utført slik at de indre tverrelektroder av den konfigurasjon som er vist på figur 15c og 15d, hvor den ene sidekant mangler elektrode, i tillegg til at et parti fra omkring midten og ut mot den andre sidekant både på oversiden og undersiden likeledes mangler sidekant. Andre konfigurasjoner av de indre tverrelektroder er vist på figur 15e og 15f, i speilsymmetri, på endeflatene på skivene 14. Endelig kan elektrodene være utført slik som på figur 15g og 15h, i likeledes speilsymmetri på endeflatene på skivene 14.
Når den første og den andre tverrelektrode 16 og 18 er utført slik som på figur 13a, 13b eller figur 15g og 15h, selv om dimensjonen av resonatoren er redusert i bredderetningen med bredden av delene hvor tverrelektrodene 16 og 18 ikke er ført ut til hovedflatene på skivene 14, for å få isolasjon i endene av elektrodene 16 og 18 kan resonatoren få redusert bredde uten at driveffektiviteten reduseres, siden forholdet mellom de motstående fellesarealer og det totale endeareal på skivene blir det samme.
Når den første og den andre indre tverrelektrode 16 og 18 er utført slik som på figur 13e, 13f og figur 15a-15h, siden resonatoren er utført slik at midtaksen eller midtpunktet av overlappings- eller fellesarealet for to motstående tverrelektroder, er identisk med midtaksen eller midtpunktet for et plan normalt på kjernens 12 lengderetning vil en drivkraft som frembringes i skivene 14 ikke rettes skjevt i forhold til kjernens midtakse, og derved vil ikke kjernen risikere bøyning. Uheldige resonansvirkninger og dårlig karakteristikk vil derfor ikke så lett opptre, og i disse utførelser er altså fasongen av de motstående deler av de indre tverrelektroder 16 henholdsvis 18 symmetrisk i forhold til en hovedoverflate på skivene 14.
I hver resonator 10 som er beskrevet ovenfor er midtpartiet sett i lengderetningen av kjernen 12 piezoelektrisk aktiv og settes i svingninger ved signalpåtrykk. Begge endene av kjernen 12 danner imidlertid passive seksjoner som altså ikke er piezoelektrisk aktive. Bare når de piezoelektriske skiver polariseres og et elektrisk felt påtrykkes blir den aktive del egentlig aktiv, ellers holdes den passiv. Hvis de passive seksjoner har slike karakteristika kan resonatoren ha en annen konstruksjon.
Figur 16 viser nok en variant av en resonator 10 ifølge oppfinnelsen. Denne resonator avviker fra den som er vist på figur 1 og 2 i formen av de indre tverrelektroder 16 og 18, nemlig ved at de kan være utført slik som på figur 17a og 17b ved at de ikke er ført ut til noen av tre av kantene på skivene 14. Elektrodene 16 og 18 er imidlertid som før speilvendte i forhold til hverandre. Selv om det ikke er vist på figur 16 er en første ytre elektrode 20 koplet til de indre elektroder 16, og en annen ytre elektrode 22 er koplet til de andre indre elektroder 18.
I resonatoren vist på figur 16, siden de indre elektroder 16 og 18 ikke er ført ut til samtlige sidekanter i resonatoren vil fuktighetsegenskapene bedres sammen med isolasjonsmotstanden mellom elektrodene.
Resonatoren 10 vist på figur 9 kan være utført slik at de indre elektroder i stedet har den konfigurasjon som er vist på figur 18a og b, og fremdeles er de speilvendt i forhold til hverandre. Det er altså bare en kortere del av den ene kant på kjernen 14 som har elektroden ført ut. Selv om elektrodene 16 og 18 er utført på denne måte bedres fuktighetstettheten og isolasjonsmotstanden mellom elektrodene, på tilsvarende måte som for resonatoren 10 vist på figur 16.
Figur 19 viser nok en utførelse av en resonator 10 ifølge oppfinnelsen, og den er også forskjellig når det gjelder utførelsen av elektrodene 16,18, 20 og 22.1 denne resonator er nemlig de indre tverrelektroder 16 og 18 utført slik det er vist på figur 20a og b, men fremdeles speilvendt i forhold til hverandre, på endeflaten på skivene 14. Kjernen 12 har i dette tilfelle to ytre elektroder på to motliggende sideflater, slik det fremgår av figur 19. De første ytre elektroder 20 er koplet til de første indre tverrelektroder 16 både på oversiden av undersiden av kjernen 12, og tilsvarende er de andre ytre elektroder 22 både på undersiden og oversiden av denne koplet til de andre indre tverrelektroder 18. På denne måte får resonatoren 10 nok en fordel, ved at de ytre elektroder 20 og 22 blir liggende på minst to sider, og utførelsen på figur 19 er også slik at en ytre elektrode 20 er lagt på den ene av kjernens sideflater, mens den andre ytre elektrode også er lagt på kjernens motstående sideflate, og derved gis større frihetsgrad ved monteringen av resonatoren på et kretskort, ved at den kan monteres slik som vist på figur 19 på et substrat på undersiden, den kan monteres oppned, eller på en av sidene.
Resonatoren 10 vist på figur 19 kan ha sine indre tverrelektroder 16 og 18 slik det er vist på figur 22c og d i stedet for slik det er vist på figur 20a og b, ved at elektrodene ikke er helt trukket tilbake langs en vertikal kant på skivene 14. Alternativt kan elektrodene 16 og 18 være slik det er vist på figur 21a og b eller hvilken som helst parvis form illustrert på figur 22c-d, e-f, g-h, i-j, k-1 eller m-n. Den parvise form innebærer imidlertid speilsymmetri som tidligere. Forholdet mellom arealet av de indre tverrelektroder og total tverrsnittsarealet av skivene blir imidlertid det samme uansett absolutt dimensjon, og derved kan resonatorens bredde reduseres uten at dette går ut over virkningsgraden.
I resonatoren 10 vist på figur 19 er det nødvendig å tilveiebringe minst én første ytre elektrode 20 koplet bare til den første indre tverrelektrode 16, og minst én andre ytre elektrode 22 som bare er koplet til den andre indre tverrelektrode 18.
I hver piezoelektrisk resonator 10 som er beskrevet ovenfor er midtpartiet sett i lengderetningen av kjernen 12 den aktive del for generering av vibrasjoner, mens de to endeseksjoner er passive. Bare når lagene er polarisert og et elektrisk vekselfelt påtrykkes blir imidlertid den aktive del egentlig aktiv, ellers er den passiv. Hvis en passiv del 24 har slike karakteristika kan den ha en annen struktur.
Ved å bruke en slik piezoelektrisk resonator 10 kan komponenter så som oscillatorer og diskriminatorer fremstilles. Figur 23 viser i perspektiv en typisk kretskomponent 60 med et elektrisk isolerende substrat 62 som tjener som underlag og med to utsparinger 64 i motsatte ender. På den ene side, oversiden av substratet 62 er lagt elektroder 66 og 68 i et mønster som fremgår av figur 24 hvor komponenentens lokk 74 er fjernet. Den ene substratelektrode 66 er lagt mellom de to utsparinger 64 i motsatt ende, på den side av substratet og har en avgrening som strekker seg L-formet inn mot midten og deretter inn til selve midten. Den andre elektrode er utført på tilsvarende måte, med en enkel avgrening innover i substratet 62.1 utsparingene 64 er elektrodene ført rundt kanten av substratet slik at de blir tilgjengelige på undersiden.
I den ene ende av den ene substratelektrode 66, der avgreningen ender ved midten av substratet, er det lagt et bæreelement 70 som danner en forhøyning, og dette element brukes som et monteringselement og er formet med elektrisk ledende adhesiv. Figur 25 viser den komplette komponent 60 med resonatoren 10 montert på bæreelementet 70 og slik at kjernens 12 midte blir liggende rett på dette. En ytre elektrode 22 på resonatoren 10 er f.eks. koplet til bæreelementet 70, og dette element kan være lagt på resonatoren 10 på forhånd. Den andre ytre elektrode 20 ér koplet til en av substratelektrodene, nemlig elektroden 68, ved hjelp av en elektrisk ledende tråd 72. Tråden er koplet til midten av den ytre elektrode 20 på resonatoren 10.
Metallokket 74 er vist oppløftet på figur 25. For å hindre at det kortslutter substratelektrodene 66 og 68 er isolerende harpiks lagt på substratets overflate og elektrodene, på forhånd under fremstillingen. Metallokket 74 monteres til slutt på plass for å beskytte de indre elementer. Substratelektrodene tjener som tilkoplingspunkter på undersiden av substratet siden de er ført rundt kantene.
Siden bæreelementet 70 er utført midt på substratet og siden resonatoren 10 er montert på dette element i komponenten 60 vil endene av resonatoren 10 være fritt bevegbare, slik at resonatorsvingningene ikke hindres. De eksiterte longitudinale svingninger blir ikke svekket, siden midten av resonatoren danner et knutepunktområde for svingningene, og siden det er i dette område resonatoren er festet på bæreelementet og koplet til den ene elektrode via tråden 72.
Komponenten 60 er montert på et kretskort sammen med øvrige kretskomponenter i monterbar form (som brikker) og andre komponenter og elementer for eventuelt å bygge opp en oscillator eller en diskriminator. Siden komponenten 60 er forseglet og beskyttet av lokket 74 kan den også brukes som en brikkekomponent som tillater automatlodding.
Når komponenten 60 brukes i en oscillator undertrykkes uønskede vibrasjoner til et lavt nivå, og uvanlige vibrasjoner som forårsakes av uønskede svingetendenser hindres ved de trekk ved resonatoren 10 som er gjennomgått ovenfor. Det er også lett å oppnå impedanstilpasning overfor ytre kretser siden resonatorens kapasitet kan innstilles ved de dimensjonsendringer som er gjennomgått. Særlig når komponenten brukes som en oscillator for spenningsstyrt frekvensregulering kan et stort frekvensomfang som ikke på konvensjonell måte kan oppnås, dekkes takket være resonatorens store verdi AF.
Når komponenten 60 brukes som en diskriminator for man et bredt spissomfang av samme grunn, og siden resonatoren i tillegg har et stort kapasitetsområde er det lett å få impedanstilpasning mot ytre kretser.
Resonatoren 10 kan monteres på substratet 62 slik at to bæreelementer 70 av elektrisk ledende materiale så som ledende lim er formet på begge substratelektroder 66 og 68, og de ytre elektroder 20 og 22 på resonatoren 10 er koplet til disse to bæreelementer 70, slik det er vist på figur 26 og 27. Resonatoren 10 kan også monteres på substratet 62 på en måte som er vist på figur 28 og 29, hvor to bæreelementer 70 av isolerende materiale, så som isolerende lim er formet på substratet 62, og hvor de ytre elektroder 20 og 22 er koplet til substratelektrodene 66 henholdsvis 68 med tråder 72. Bæreelementene 70 kan være formet på resonatoren 10 på forhånd. Figur 30 viser i perspektiv en annen elektronisk kretskomponent 60 med en piezoelektrisk resonator ifølge oppfinnelsen innlagt. Figur 31 viser samme fra siden, og det fremgår hvordan resonatoren 10 med sin kjerne 12 er montert på to bæreelementer 70. Denne variant av komponenten er forskjellig fra den som er vist på figur 26 og 27, særlig ved at resonatoren 10 har sine ytre elektroder 20 og 22 på en og samme sideflate på kjernen 12, f.eks. tilsvarende det som er vist på figur 9. Figur 32 viser i grunnriss hvordan substratet kan være for å konstruere et stigefilter med i alt fire resonatorer 10a-c ifølge oppfinnelsen. Figur 33 viser denne kretskomponent 60 i form av et stigefilter, med resonatorene 10 oppløftet. For kopling mellom resonatorene 10 er det på substratet 62 lagt i alt fire substratelektroder 90, 92, 94 og 96, og fem elektrisk ledende utvidelser, ofte benevnt "land" er lagt etter hverandre med en viss avstand slik det er vist på figur 32. Figur 33 viser hvordan i alt åtte bæreelementer 98-112 er lagt på disse "land" for å bære resonatorene 10a-c.
De ytre elektroder 20 og 22 på resonatorene er montert på bæreelementene 98-112, en elektrode på hver side av et mellomrom mellom to elektroder på substratet. Resonatorer 10 av den type som er vist på figur 1,2 eller 16 brukes i dette tilfelle, hvor de ytre elektroder dekker de to motstående langsider.
Bæreelementene 98-112 kan være utført på forhånd ved fremstillingen av resonatorene og være fast montert på disse. Ved monteringen på substratet kan forbindelsen skje med elektrisk ledende lim eller på annen måte. Dette gjelder også elektroniske kretskomponenter av annen type enn de som er vist på figur 32 og 33. Et metallokk (ikke vist) monteres til sist på substratet 62.
Komponenten 60 vist på figur 32 og 33 brukes som et stigefilter med det ekvivalensskjema som er vist på figur 34. To resonatorer 10a og 10c tjener som serier?, og derfor kan man lage stigefiltre med stor demping med relativt fa resonatorer, ved å endre kapasiteten gunstig, sammenlignet med konvensjonelle uavstivede resonatorer. Siden resonatorene 10a-10d har større AF enn konvensjonelle resonatorer kan man også få større fasfbånd i et slikt stigefilter.
I komponenten 60 vist på figur 32 og 33, siden to elektroder med tilstøtende piezoelektriske resonatorer er montert på to bæreelementer lagt på ett og samme "land" vil de to elektroder på de tilstøtende resonatorer ikke behøve isoleres fra hverandre, og følgelig kan tilstøtende resonatorer legges tett inntil hverandre, hvorved hele komponenten kan lages kompakt.
Figur 35 viser et grunnriss av et annet stigefilter med et substrat og fire resonatorer, og figur 36 viser samme i perspektiv og med resonatorene løftet opp. Forskjellen fra den komponent som nettopp er gjennomgått er at resonatorene her har de ytre elektroder 20 og 22 på en og samme side, nemlig undersiden. Slike resonatorer er tidligere gjennomgått og vist på figur 9 og 19. Denne komponent 60 har ellers samme fordeler som komponenten vist på figur 32 og 33.
Samtlige kretskomponenter 60 som er beskrevet ovenfor er utført i brikkeform. I og med oppfinnelsen kan en kretskomponent imidlertid ha en annen form enn dette.
I hver resonator 10 som er beskrevet ovenfor er kjernens enkelte skiver 14 polarisert i motsatt retning i forhold til hverandre, men polarisasjonsretningen for samtlige skiver i en laminert struktur er ikke nødvendigvis begrenset til dette. Kjernen 12 i de resonatorer som er illustrert har kvadratisk tverrsnitt, men dette er ikke nødvendigvis den eneste mulighet ifølge oppfinnelsen, i stedet kan tverrsnittet være rektangulært. Tykkelsen av de enkelte skiver behøver heller ikke være den samme.
I hver piezoelektrisk resonator 10 som er beskrevet ovenfor er et kjerneelement i form av en skive 14 lagt inn mellom to indre tverrelektroder 16 og 18, slik at det dannes et separat internt svingeelement. En rekke slike elementer kan, slik det er vist, stables etter hverandre i en laminatstruktur. Elektrodene 16 og 18 er koplet til de ytre elektroder 20 og 22, henholdsvis den ene og den andre. De indre elektroder 16 og 18 behøver imidlertid ikke være lagt annenhver ut til den ene eller andre side, men på annen måte.
Oppfinnelsen omfatter en piezoelektrisk resonator og en kretskomponent som bruker en eller flere slike resonatorer, og oppfinnelsens ramme vil være gitt av de patentkrav som er satt opp nedenfor.

Claims (14)

1. Piezoelektrisk resonator (10) som omfatter en kjerne (12) med langstrakt stavform og utstrekning i lengderetningen, flere plane indre tverrelektroder (16,18) som er anordnet normalt på kjernens lengderetning og i bestemte innbyrdes avstander langs denne, en første og en andre ytre elektrode (20, 22) på sin respektive sideflate på kjernen og koplet til tverrelektrodene, hvor kjernen (12) omfatter flere piezoelektriske skiver (14) lagt etter hverandre i lengderetningen i en laminert struktur og med polarisering i lengderetningen, hvor de indre tverrelektroder (16,18) er anordnet på endeflatene av de piezoelektriske skiver (14), idet disse endeflater også står normalt på kjernens lengderetning, hvor en første gruppe som dannes av annenhver indre tverrelektrode (16) er koplet til den første ytre elektrode (20) og anordnet slik at tverrelektrodene (16) i gruppen ikke eksponeres mot den del hvor den andre ytre elektrode (22) er utformet på en sideflate på kjernen, og hvor en andre gruppe som dannes av de resterende annenhver indre tverrelektroder (18) er koplet til den andre ytre elektrode (22) og utformet slik at denne gruppes tverrelektroder (18) ikke eksponeres mot den del hvor den første ytre elektrode (20) er utformet på en sideflate på kjernen,karakterisert vedat midtaksen (LI) eller midtpunktet (Pl) i en kontur som er dannet ved overlappende deler av en projeksjon av de to motstående indre tverrelektroder (18, 16) på et plan normalt på kjernens (12) lengderetning, er identisk med midtaksen (L2) eller midtpunktet (P2) av kjernen (12) i et plan normalt på dennes lengderetning.
2. Resonator ifølge krav 1,karakterisert vedat den første og den andre ytre elektrode (20, 22) er anordnet på forskjellige sideflater på kjernen (12), hvilke sideflater strekker seg langs kjernens lengderetning.
3. Resonator ifølge krav 1,karakterisert vedat de ytre elektroder (20, 22) er anordnet på samme sideflate på kjernen (12), hvilken sideflate strekker seg langs kjernens lengderetning.
4. Resonator ifølge ett av kravene 1-3,karakterisert vedet støtteelement (62) og et baereelement (70) som brukes som festeelement og er anordnet mellom støtteelementet og en midtdel av kjernen (12), regnet i lengderetningen.
5. Resonator ifølge krav 1,karakterisert vedå være innrettet for longitudinal svingemodus, og at den første henholdsvis andre ytre elektrode (20,22) er forbundet med sin respektive første henholdsvis andre gruppe med annenhver indre tverrelektrode (16, 18) på en sideflate på kjernen (12), i dennes lengderetning, idet den første henholdsvis andre ytre elektrode (20, 22) er formet nær motstående ender av sideflaten, sett fra midten av denne, i bredderetningen av kjernen.
6. Resonator ifølge krav 5,karakterisert vedet langsgående spor på midten, regnet i bredderetningen, på den sideflate på kjernen (12) hvor den første og den andre ytre elektrode (20, 22) er formet, slik at disse elektroder blir liggende på hver side av det langsgående spor.
7. Resonator ifølge krav 5 eller 6,karakterisert vedat den første og den andre gruppe av de indre tverrelektroder (16,18) omfatter flere av disse elektroder.
8. Resonator ifølge ett av kravene 5-7,karakterisert vedet baereelement (70) for montering og feste ved midten av kjernen (12), regnet i dennes lengderetning.
9. Elektronisk kretskomponent (60) som omfatter en piezoelektrisk resonator (10) ifølge krav 4,karakterisert vedat støtteelementet omfatter et elektrisk isolerende substrat (62) med en elektrode (66,68) pålagt i et mønster, hvor kjernen (12) er montert på substratet ved hjelp av bæreelementet (70), og hvor et lokk (74) er lagt over substratet for å dekke kjemen.
10. Elektronisk kretskomponent (60) som omfatter flere piezoelektriske resonatorer (10) ifølge krav 4,karakterisert vedat støtteelementet omfatter et elektrisk isolerende substrat (62) med en elektrode (66, 68) pålagt i et mønster, hvor flere kjerner (12) er montert på substratet ved hjelp av sitt respektive baereelement (70) for å bygge opp et stigefilter, og hvor et lokk er lagt over substratet for å dekke kjernene.
11. Elektronisk kretskomponent som omfatter en piezoelektrisk resonator (10) ifølge krav 5,karakterisert vedat kjernen (12) er anordnet ved hjelp av bæreelementet (70) på et substrat (62) pålagt en substratelektrode, og at et lokk (74) er anordnet på substratet for å dekke kjernen.
12. Elektronisk kretskomponent (60) som omfatter flere piezoelektriske resonatorer (10) ifølge krav 5,karakterisert vedflere kjerner (12) montert på substratet (62) ved hjelp av sitt respektive baereelement (70) for å bygge opp et stigefilter, og hvor et lokk (74) er lagt over substratet for å dekke kjernene.
13. Elektronisk kretskomponent (60) ifølge krav 12,karakterisert ved: en første, andre, tredje og fjerde kjerne (10a, 10b, 10c, 10d) anordnet som svingeelementer på substratet (62), og en første, andre, tredje og fjerde elektrode (90, 92, 94, 96) lagt i sitt respektive mønster på substratet, idet den første kjerne (10a) er montert på den første og den andre elektrode (90,92), den andre kjerne (10b) er montert på den andre og den tredje elektrode (92, 94), den tredje kjerne (10c) er montert på den andre og den fjerde elektrode (92, 96), og den fjerde kjerne (10d) er montert på den tredje og den fjerde elektrode (94, 96).
14. Elektronisk kretskomponent ifølge ett av kravene 9-13,karakterisert vedat bæreelementet for feste er av et elektrisk ledende adhesiv.
NO19981870A 1997-04-25 1998-04-24 Piezoelektrisk resonator og kretskomponent med en eller flere slike resonatorer NO319238B1 (no)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12327897A JP3262021B2 (ja) 1997-04-25 1997-04-25 圧電共振子およびそれを用いた電子部品
JP12327997A JPH10303694A (ja) 1997-04-25 1997-04-25 圧電共振子およびそれを用いた電子部品
JP28617697 1997-10-01

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO981870D0 NO981870D0 (no) 1998-04-24
NO981870L NO981870L (no) 1998-10-26
NO319238B1 true NO319238B1 (no) 2005-07-04

Family

ID=27314680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19981870A NO319238B1 (no) 1997-04-25 1998-04-24 Piezoelektrisk resonator og kretskomponent med en eller flere slike resonatorer

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6097134A (no)
EP (1) EP0874456B1 (no)
CN (1) CN1198037A (no)
DE (1) DE69822916T2 (no)
NO (1) NO319238B1 (no)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3473567B2 (ja) * 2000-10-30 2003-12-08 株式会社村田製作所 圧電共振子およびこの圧電共振子を用いたラダー型フィルタ
JP2002203999A (ja) * 2000-11-06 2002-07-19 Denso Corp 積層型圧電体素子とその製造方法
DE10345730A1 (de) * 2003-10-01 2005-04-21 Bosch Gmbh Robert Piezoaktor
WO2011065235A1 (ja) 2009-11-25 2011-06-03 株式会社村田製作所 電気機械変換素子及びアクチュエータ
EP3410596B1 (en) * 2014-12-19 2020-01-01 attocube systems AG Electromechanical actuator
CN114865308B (zh) * 2022-05-11 2022-11-25 安徽大学 一种串行电极驱动的高效声激励低频天线

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3378704A (en) * 1966-01-05 1968-04-16 Bourns Inc Piezoelectric multilayer device
JPS6086880A (ja) * 1983-10-19 1985-05-16 Nec Corp 電歪効果素子
JP2965602B2 (ja) * 1990-02-26 1999-10-18 日立金属株式会社 積層型変位素子
US5175465A (en) * 1991-10-18 1992-12-29 Aura Systems, Inc. Piezoelectric and electrostrictive actuators
JPH1079639A (ja) * 1996-07-10 1998-03-24 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子およびそれを用いた電子部品
JPH1084244A (ja) * 1996-07-18 1998-03-31 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子およびそれを用いた電子部品
JP3577170B2 (ja) * 1996-08-05 2004-10-13 株式会社村田製作所 圧電共振子とその製造方法およびそれを用いた電子部品
JPH10126203A (ja) * 1996-08-27 1998-05-15 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子およびそれを用いた電子部品
JP3147793B2 (ja) * 1996-11-22 2001-03-19 株式会社村田製作所 ラダー型フィルタ
JP3271538B2 (ja) * 1996-11-28 2002-04-02 株式会社村田製作所 圧電共振子およびそれを用いた電子部品
JPH118526A (ja) * 1997-04-25 1999-01-12 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子およびそれを用いた電子部品

Also Published As

Publication number Publication date
DE69822916T2 (de) 2004-08-19
NO981870D0 (no) 1998-04-24
EP0874456A1 (en) 1998-10-28
DE69822916D1 (de) 2004-05-13
NO981870L (no) 1998-10-26
CN1198037A (zh) 1998-11-04
EP0874456B1 (en) 2004-04-07
US6097134A (en) 2000-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3590287A (en) Piezoelectric thin multilayer composite resonators
KR100303635B1 (ko) 압전공진자및그의주파수조정방법
US5644274A (en) Stacked piezoelectric resonator ladder-type filter with at least one bending mode resonator
EP0823781B1 (en) Piezoelectric resonator, manufacturing method thereof, and electronic component using the piezoelectric resonator
EP0800269B1 (en) Piezoelectric resonator and electronic component using the same
KR100367855B1 (ko) 압전 진동 소자 및 압전 공진 부품
US6091180A (en) Piezoelectric resonator and electronic component using the same
JPH0435108A (ja) 超薄板多重モード水晶フィルタ素子
US6111343A (en) Piezoelectric resonator and electronic component including same
NO319238B1 (no) Piezoelektrisk resonator og kretskomponent med en eller flere slike resonatorer
NO321564B1 (no) Piezoelektrisk resonator og kretskomponent med samme
EP0829957B1 (en) Piezoelectric resonator and electronic component using the same
EP0827273B1 (en) Piezoelectric resonator and electronic component using the same
NO319239B1 (no) Piezoelektrisk resonator og elektronisk kretskomponent med slik resonator
EP0809356A2 (en) Piezoelectric component
NO314478B1 (no) Fremgangsmåte for å fremstille en piezoelektrisk resonator
US6144141A (en) Piezoelectric resonator and electronic component containing same
KR100280072B1 (ko) 압전공진자및이를구비한전자부품
NO313357B1 (no) Elektronisk komponent og stigefilter
EP0800268B1 (en) Piezoelectric resonator
NO313358B1 (no) Elektronisk komponent, stigefilter og kommunikasjonsapparat
RU97120261A (ru) Пьезоэлектрический преобразователь и способ его изготовления
JPH1093380A (ja) 圧電共振子およびそれを用いた電子部品
NO313355B1 (no) Elektrisk komponent og stigefilter
KR20020095044A (ko) 압전필터

Legal Events

Date Code Title Description
MK1K Patent expired