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Dokumentenidentifikation DE10016861A1 19.04.2001
Titel Piezoelektrischer Resonator, Piezoelektrische Komponente und Leiterfilter
Anmelder Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo, Kyoto, JP
Erfinder Yamamoto, Takashi, Nagaokakyo, Kyoto, JP;
Funaki, Hirofumi, Nagaokakyo, Kyoto, JP
Vertreter Rechts- und Patentanwälte Lorenz Seidler Gossel, 80538 München
DE-Anmeldedatum 05.04.2000
DE-Aktenzeichen 10016861
Offenlegungstag 19.04.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.04.2001
IPC-Hauptklasse H03H 9/54
IPC-Nebenklasse H03H 9/13   
Zusammenfassung Es wird ein piezoelektrischer Resonator geschaffen, bei dem die Kapazität an den Anschlüssen erhöht werden kann, ohne die Dicke und die piezoelektrischen, als piezoelektrische Plättchen verwendeten Materialien zu verändern. Mehrere piezoelektrische Plättchen, die in der Richtung der Hochachse polarisiert sind, und mehrere Elektrodenschichten werden alternierend aufgebracht, um einen monolithischen Körper zu bilden. Die Elektrodenschichten sind so angeordnet, daß sie in jeder Schicht in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt werden. Externe Elektroden werden an Knotenpunkten ausgebildet, die in den zentralen Teilen beider Endflächen des monolithischen Körpers liegen, wobei ein erstes Paar Elektrodenschichten über eine erste externe Elektrode elektrisch verbunden wird, während das andere Paar der Elektrodenschichten durch die andere externe Elektrode elektrisch verbunden wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf piezoelektrische Resonatoren und insbesondere auf einen eine Schwingung längs einer Resonatorachse ("extensional vibration") nutzenden piezoelektrischen Resonator; sie bezieht sich des weiteren auf piezoelektrische Komponenten und Leiterfilter und insbesondere auf eine piezoelektrische Komponente und einen Leiterfilter zur Oberflächenmontage. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf Leiterfilter, und insbesondere bezieht sie sich auf einen Leiterfilter, bei dem ein piezoelektrischer, eine Schwingung längs einer Resonatorachse nutzender Resonator zum Einsatz kommt.

Der Aufbau eines konventionellen piezoelektrischen Resonators 1, der Schwingungen längs einer Resonatorachse ausführt, wird in Fig. 1 gezeigt. In dem piezoelektrischen Resonator 1 wird ein piezoelektrisches Plättchen 2 poliert, so daß es eine Dicke "T" aufweist, und Elektrodenschichten 3a und 3b werden auf den Hauptflächen des piezoelektrischen Plättchens 2 in der Weise aufgebracht, daß das piezoelektrische Plättchen 2 in der Richtung seiner Dicke durch Polarisierungsbehandlung polarisiert wird. Wenn "T" die Dicke des piezoelektrischen Resonators 1 und "L1" und "L2" jeweils die Kantenlängen desselben sind, ergibt sich die Kapazität an den Anschlüssen (Kapazität zwischen Elektroden) "Cf' durch die folgende Gleichung (1),



CF = (εo . εs . L1 . L2)/T (1),



worin: εo die Dielektrizitätskonstante unter Vakuum und εs die spezifische Dielektrizitätskonstante des piezoelektrischen Plättchens sind.

Die Resonanzfrequenz "fr" der Schwingung längs einer Resonatorachse des piezoelektrischen Resonators 1 ergibt sich durch die folgende Gleichung (2) unter der Voraussetzung, daß L1 ∼ L2,



fr = V/L1 (2),



hierin ist: V = die Verbreitungsgeschwindigkeit der Wellenbewegung im piezoelektrischen Plättchen 2 ∼ 2000 m/sek. Demzufolge werden, wenn die geforderte Resonanzfrequenz "fr" ermittelt wird, die Längen der Kanten "L1" = "L2" des piezoelektrischen Resonators 1 entsprechend der Gleichung (2) bestimmt.

Um demzufolge die Kapazität an den Anschlüssen "Cf" des piezoelektrischen Resonators 1 bei einer bestimmten Resonanzfrequenz "fr" zu steigern, muß ein piezoelektrisches Material mit einer großen spezifischen Dielektrizitätskonstante "εs' ausgewählt werden, oder die Dicke "T" des piezoelektrischen Plättchens 2 entsprechend der obigen Gleichung (1) muß gemindert werden.

Wenn jedoch die spezifische Dielektrizitätskonstante "εs" des für das piezoelektrische Plättchen 2 verwendeten piezoelektrischen Materials erhöht wird, werden andere piezoelektrische Konstanten, wie z. B. die piezoelektrische Güte "Qm" und eine elektromechanische Konstante "k" ebenso verändert, so daß lediglich die Kapazität an den Anschlüssen "Cf" nicht ohne Änderung anderer piezoelektrischer Konstanten gesteigert werden kann. Wenn andererseits die Dicke "T" des piezoelektrischen Plättchens 2 übermäßig reduziert wird, besteht die Gefahr, daß der piezoelektrische Resonator 1 bei einem externen Stoß, wie z. B. einem Fall, bricht, so daß das Verfahren über die Reduzierung der Dicke des piezoelektrischen Plättchens 2Begrenzungen unterliegt. Wenn L1 ∼ L2 ∼ 4,5 mm (fr = 450 kHz) ist, liegt die Dicke "T" an der Festigkeitsgrenze empirisch bei ca. 300 µm.

Piezoelektrische Komponenten, die für oberflächenmontierte Leiterfilter verwendet werden, werden in der nicht geprüften japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8- 18382 und in der nicht geprüften japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 7- 176977 offengelegt. Bei diesen piezoelektrischen Komponenten wird eine Kombination mehrerer piezoelektrischer Resonatoren und metallischer Anschlüsse, die fluchtend in einer Linie alternierend in der vertikalen Richtung angeordnet sind, in einem Gehäuse untergebracht, und externe Anschlüsse werden ausgebildet, indem Anschlußteile der Metallanschlüsse in einer aus dem Gehäuse herausführenden Richtung gebogen werden.

Jedoch haben diese piezoelektrischen Komponenten eine große Gehäusehöhe, so daß die piezoelektrische Komponente weit über die Oberfläche eines Substrats hervorsteht, wenn sie auf dem Substrat montiert wird, woraus sich Schwierigkeiten beim Einsatz als Schaltkreissubstrat für ein Bauteil mit niedriger Höhe ergeben, und es wird verhindert, daß ein Bauteil so geändert wird, daß es eine geringe Höhe aufweist.

Bei diesen piezoelektrischen Komponenten nimmt die erforderliche Zahl von Metallanschlüssen zu. Wenn beispielsweise eine Komponente vier piezoelektrische Resonatoren aufweist, sind vier bis fünf Metallanschlüsse erforderlich. Damit steigen die Materialkosten, während die Lohnkosten ebenfalls zunehmen, dies führt dann in der Addition zu erhöhten Kosten der piezoelektrischen Komponente.

Das Schaltschema eines üblichen Vier-Element(zwei-Stufen)-Leiterfilters 201 wird in Fig. 14 gezeigt. Der Leiterfilter 201 weist zwei in Reihe geschaltete Resonatoren 204S und 205S auf, die zwischen einem Eingangsanschluß 202 und einem Ausgangsanschluß 203 in Reihe geschaltet sind, und zwei parallel geschalteten Resonatoren 206P und 207P, die jeweils zwischen jeder Ausgangsseite der entsprechenden Resonatoren 204S und 205S und der Masse geschaltet sind. Bei dem Leiterfilter als aktive Komponente wird die Kombination von zwei in Reihe geschalteten Resonatoren und zwei parallel geschalteten Resonatoren, die vertikal über ein Anschlußplättchen in Sandwichform zusammengefügt werden, in einem Gehäuse von einer Endflächenöffnung des Gehäuses aus untergebracht (z. B. die japanische nicht geprüfte Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 4-76724).

Die garantierte Dämpfung "ATTo" eines solchen Leiterfilters ergibt sich, wenn die Kapazität an den Anschlüssen der in Reihe geschalteten Resonatoren 204S und 205S "Cfso" beträgt und die Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren 206P und 207P "Cfpo" beträgt, aus der folgenden Gleichung (3):



"ATTo" = 2 × 20Log (Cfso/Cfpo) (3).

Bei sämtlichen konventionellen in Reihe geschalteten Resonatoren 204S und 205S und bei den parallel geschalteten Resonatoren 206P und 207P, die Schwingungen längs einer Resonatorachse ausführen, werden, wie in Fig. 15 gezeigt, auf beiden Oberflächen eines piezoelektrischen Plättchens 208, das so bearbeitet ist, daß es eine quadratische Form hat, Elektroden 209 ausgebildet. Wenn "Ls" die Kantenlänge der in Reihe geschalteten Resonatoren 204S und 205S, "Ts" die Dicke derselben, "εs" die spezifische Dielektrizitätskonstante derselben und "εs" die Dielektrizitätskonstante unter Vakuum ist, dann ergibt sich die Kapazität "Cfso" an den Anschlüssen der in Reihe geschalteten Resonatoren 204S und 205S durch die folgende Gleichung (4):



Cfso = (εo . εs . Ls2)/T5 (4).

Analog gilt, daß, wenn "Lp" die Kantenlänge der parallel geschalteten Resonatoren 206p und 207p, "Tp" die Dicke derselben, "εp" die spezifische Dielektrizitätskonstante derselben und "εo" die Dielektrizitätskonstante unter Vakuum ist, sich die Kapazität "Cfpo" an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren 206p und 207p durch die folgende Gleichung (5) ergibt:



Cfpo = (εo . εp . Lp2)/Tp (5).

Wenn demzufolge die Werte der Gleichungen (4) und (5) in die obige Gleichung (3) eingesetzt werden, ergibt sich die folgende Gleichung (6) zum Erhalt der garantierten Dämpfung "ATTo:



"ATTo" = 2 × 20Log [(ε8 . Ls2 . Tp)/(εp . Lp2 . Ts)] (6).

Darüber hinaus werden die Resonanzfrequenz der in Reihe geschalteten Resonatoren 204S und 205S und die Resonanzfrequenz der parallel geschalteten Resonatoren 206p und 207p jeweils beide durch ihre jeweiligen Größen (Kantenlängen Ls und Lp) bestimmt. Wenn ein Leiterfilter mit der erforderlichen Frequenz ausgebildet wird, dann sind die Größen der in Reihe geschalteten Resonatoren 204S und 205S und der parallel geschalteten Resonatoren 206p und 207p die gleichen (Ls = Lp), so daß sich die garantierte Dämpfung ""ATTo" (< 0) aus der folgenden Gleichung (7) ergibt:



"ATTo" = 2 × 20Log [(εs . Tp)/(εp . Ts)] (7).

Um demzufolge die garantierte Dämpfung "ATTo" (den absoluten Wert) zu erhöhen, ist es notwendig, daß die spezifische Dielektrizitätskonstante "εo" der in Reihe geschalteten Resonatoren 204S und 205S reduziert wird, während die spezifische Dielektrizitätskonstante "εp" der parallel geschalteten Resonatoren 206p und 207p erhöht wird. Es ist des weiteren notwendig, daß die Dicke "Ts" der in Reihe geschalteten Resonatoren 204S und 205S erhöht wird, während die Dicke "Tp" der parallel geschalteten Resonatoren 206p und 207p reduziert wird.

Wenn jedoch sonstige piezoelektrische Merkmale, wie z. B. eine piezoelektrische Güte "Qm", eine elektromechanische Konstante "k" und Temperaturmerkmale in Betracht gezogen werden, ist es vorzuziehen, daß für die in Reihe geschalteten Resonatoren 204S und 205S und die parallel geschalteten Resonatoren 206p und 207p das gleiche piezoelektrische Material verwendet wird. Es ist schwierig, piezoelektrische Materialien für die in Reihe geschalteten Resonatoren 204S und 205S und die parallel geschalteten Resonatoren 206p und 207p einzeln lediglich bezüglich der spezifischen Dielektrizitätskonstanten "εs" und "εp" auszuwählen.

Ferner wird mit abnehmender Dicke "Tp" der parallel geschalteten Resonatoren 206p und 207p deren Dicke so reduziert, daß das Element selbst dazu neigt, Brüche (Risse) zu entwickeln, während zunehmende Dicke "Ts" der in Reihe geschalteten Resonatoren 204S und 205S dazu führt, daß der Leiterfilter selbst an Gewicht und Größe zunimmt.

Aufgrund der oben erwähnten Einschränkungen bei der Konstruktion bringt der konventionelle Leiterfilter ein Problem insofern mit sich, als die garantierte Dämpfung "ATTo" nicht frei festgesetzt werden kann.

Um die oben erwähnten technischen Probleme zu lösen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen piezoelektrischen Resonator zu liefern, der an den Anschlüssen eine große Kapazität aufweist, ohne die Dicke zu reduzieren und ohne die piezoelektrischen Materialien der piezoelektrischen Plättchen zu ändern.

Um die oben erwähnten technischen Probleme zu lösen, liegt der Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, eine piezoelektrische Komponente mit mehreren piezoelektrischen Elementen oder einem Leiterfilter zu schaffen, die mehrere in Reihe geschaltete Resonatoren und parallel geschaltete Resonatoren aufweist, wobei es sich jeweils um Vorrichtungen mit niedriger Höhe handelt, die für die Montage an der Oberfläche geeignet sind.

Um die oben erwähnten technischen Probleme zu lösen, liegt der Erfindung noch die weitere Aufgabe zugrunde, einen Leiterfilter zu schaffen, der einen hohen Wert an garantierter Dämpfung aufweist, und insbesondere einen Leiterfilter, der es ermöglicht, die garantierte Dämpfung zu erhöhen, während in Reihe geschaltete Resonatoren und parallel geschaltete Resonatoren so ausgebildet werden, daß sie die gleiche Dicke haben, wobei sie aus dem gleichen piezoelektrischen Material gefertigt werden.

Entsprechend einem ersten Merkmal der Erfindung weist ein piezoelektrischer Resonator, der Schwingungen längs einer Resonatorachse ausführt, auf: eine Mehrzahl von piezoelektrischen Plättchen und eine Mehrzahl von Elektrodenschichten, wobei die Mehrzahl von piezoelektrischen Plättchen und die Mehrzahl von Elektrodenschichten alternierend aufgebracht werden, um integriert zu werden, und wobei einige der Elektrodenschichten elektrisch miteinander verbunden sind, während der Rest der Elektrodenschichten ebenfalls elektrisch miteinander verbunden ist.

Bei diesen Merkmalen des piezoelektrischen Resonators weist ein längs seiner Achse schwingendes Resonataorelement ein piezoelektrisches Plättchen und Elektrodenschichten auf, die auf beiden Oberflächen des piezoelektrischen Plättchens gebildet werden, und der piezoelektrische Resonator wird dadurch gebildet, daß eine Mehrzahl dieser Elemente aufgebracht wird, womit es ermöglicht wird, daß die Kapazität an den Anschlüssen gesteigert wird, ohne die Größe des piezoelektrischen Plättchens und die piezoelektrischen Materialien zu verändern.

Aufgrund dieser Merkmale sind die piezoelektrischen Plättchen auch dann bruchfest, wenn die Kapazität an den Anschlüssen durch Reduzieren der Dicke des piezoelektrischen Plättchens erhöht wird, weil der piezoelektrische Resonator eine Struktur aufweist, bei der mehrere piezoelektrische Plättchen einzeln aufgesetzt werden. Demzufolge kann die Kapazität an den Anschlüssen des piezoelektrischen Resonators stärker erhöht werden, ohne die Festigkeit des piezoelektrischen Resonators durch Reduzieren der Dicke jedes einzelnen piezoelektrischen Plättchens zu mindern.

Vorzugsweise weist ein piezoelektrischer Resonator des weiteren eine Mehrzahl von Endflächenelektroden auf, die an Knotenpunkten auf externen peripheren Oberflächen des monolithischen Körpers der Mehrzahl von piezoelektrischen Plättchen und der Mehrzahl von Elektrodenschichten angeordnet sind, wobei einige der Mehrzahl von Elektrodenschichten miteinander über einige der Mehrzahl von Endflächenelektroden elektrisch verbunden sind, während der Rest der Mehrzahl von Elektrodenschichten untereinander durch einige andere der Mehrzahl von Endflächenelektroden elektrisch verbunden werden kann.

Aufgrund dieser Merkmale des piezoelektrischen Resonators kann die Schwingung längs einer Resonatorachse des piezoelektrischen Resonators aufgrund der Endflächenelektrode kaum eingeschränkt werden, da eine Endflächenelektrode an einem Knotenpunkt auf der externen Oberflächen des monolithischen Körpers ausgebildet wird.

Nach einem zweiten Merkmal der Erfindung weist eine piezoelektrische Komponente eine Mehrzahl von piezoelektrischen Plättchen und ein Gehäuse auf, wobei die Mehrzahl von piezoelektrischen Plättchen auf einer Ebene im Gehäuse angeordnet sind.

Dank dieser Merkmale der piezoelektrischen Komponente (einschließlich eines Leiterfilters) werden mehrere plättchenförmige piezoelektrische Elemente in einer Ebene im Gehäuse angeordnet, womit also eine piezoelektrische Komponente mit niedriger Höhe erreicht wird. Bei der Montage auf einer Leiterplatte usw. ist demzufolge die Montagehöhe nicht vergrößert, was auch dazu beiträgt, Geräte mit niedriger Höhe zu schaffen. Die Struktur eines Metallanschlusses kann auch dadurch vereinfacht werden, daß die piezoelektrischen Elemente auf einer Ebene in der Weise angeordnet werden, daß die Anzahl der erforderlichen Metallanschlüsse ebenfalls reduziert werden kann.

Bei der piezoelektrischen Komponente kann die Mehrzahl von piezoelektrischen Plättchen im wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen.

Dank dieser Merkmale der piezoelektrischen Komponente und aufgrund der Tatsache, daß jedes beliebige der mehreren piezoelektrischen Elemente im wesentlichen die gleiche Dicke aufweist, können in dem Gehäuse, in dem die piezoelektrischen Elemente angeordnet sind, nur schwerlich überflüssige Leerräume entstehen, womit ein wirksamer Beitrag zu einer piezoelektrischen Komponente mit niedriger Höhe geleistet wird. Da die Dicke jedes piezoelektrischen Elements im wesentlichen die gleiche ist, wird auch die Bearbeitbarkeit während ihrer Montage an Anschlüsse verbessert.

Nach einem dritten Merkmal der Erfindung weist ein Leiterfilter auf in Reihe geschaltete plättchenförmige Resonatoren, parallel geschaltete plättchenförmige Resonatoren mit einer Struktur, bei der Elektroden in Richtung der Hochachse aufgebracht werden, und ein Gehäuse, in dem die in Reihe geschalteten plättchenförmigen Resonatoren und die parallel geschalteten plättchenförmigen Resonatoren im Gehäuse auf einer Ebene angeordnet sind.

Dank dieser Merkmale des Leiterfilters und weil die in Reihe geschalteten plättchenförmigen Resonatoren und die parallel geschalteten plättchenförmigen Resonatoren im Gehäuse auf einer Ebene angeordnet sind, kann ein Leiterfilter mit niedriger Höhe erhalten werden. Bei einer Montage auf einer Leiterplatte usw. wird also die Montagehöhe nicht vergrößert, was auch dazu beiträgt, Geräte mit niedriger Höhe zu schaffen. Die Struktur eines Metallanschlusses kann auch dadurch vereinfacht werden, daß die Leiterfilter auf einer Ebene angeordnet werden, so daß die Zahl der erforderlichen Metallanschlüsse ebenfalls reduziert werden kann.

Da außerdem die parallel geschalteten Resonatoren eine in der Richtung der Hochachse aufgebrachte Struktur von Elektroden aufweisen, kann die Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren erhöht werden, ohne die piezoelektrischen Materialien zu ändern oder die Dicke der parallel geschalteten Resonatoren zu mindern, was zu einer Erhöhung der garantierten Dämpfung des Leiterfilters führt.

Nach einem vierten Merkmal der Erfindung weist ein Leiterfilter in Reihe geschaltete Resonatoren und parallel geschaltete Resonatoren mit einer Struktur auf, bei der Elektroden in der Richtung der Hochachse aufgebracht werden, indem piezoelektrischen Plättchen zwischen den Elektroden eingesetzt werden.

Aufgrund dieser Merkmale des Leiterfilters und da die parallel geschalteten Resonatoren eine Struktur aufweisen, bei der Elektroden in der Richtung der Hochachse aufgebracht werden, indem piezoelektrische Plättchen zwischen den Elektroden eingesetzt werden, kann die Distanz zwischen Elektroden reduziert werden, ohne die Dicke des parallel geschalteten Resonators zu verringern, was zu einer Erhöhung der Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren führt. Entsprechend kann die garantierte Dämpfung des Leiterfilters erhöht werden. Insbesondere wird durch Herstellen der in Reihe geschalteten Resonatoren und der parallel geschalteten Resonatoren aus dem gleichen Material die Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren stärker erhöht werden als die der in Reihe geschalteten Resonatoren, und die garantierte Dämpfung des Leiterfilters kann erhöht werden.

Vorzugsweise weist der Leiterfilter des weiteren eine externe Elektrode auf, die an einem Knotenpunkt der Schwingung der parallel geschalteten Resonatoren angeordnet ist, wobei die Elektroden miteinander durch die externe Elektrode verbunden werden.

Dank dieser Merkmale des Leiterfilters werden die Elektroden miteinander über die externe Elektrode verbunden, die an einem Knotenpunkt der Schwingung der parallel geschalteten Resonatoren ausgebildet wird, so daß die Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren durch Parallelschaltung jeder elektrostatischen Kapazität über Elektroden über die externen Elektroden stärker gesteigert werden kann. Darüber hinaus ist es schwierig, die piezoelektrische Schwingung der parallel geschalteten Resonatoren einzuschränken, da die externe Elektrode an einem Knotenpunkt der Schwingung ausgebildet wird.

Im Leiterfilter kann die Dicke der in Reihe geschalteten Resonatoren im wesentlichen die gleiche sein, wie die Dicke der parallel geschalteten Resonatoren.

Dank dieser Merkmale des Leiterfilters ist die Dicke der in Reihe geschalteten Resonatoren und der parallel geschalteten Resonatoren die gleiche und demzufolge wird die Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren stärker erhöht als die der in Reihe geschalteten Resonatoren, so daß die garantierte Dämpfung des Leiterfilters erhöht werden kann. Wenn die Dicke der in Reihe geschalteten Resonatoren und der parallel geschalteten Resonatoren im wesentlichen die gleiche ist, ist es nicht notwendig, daß wie beim herkömmlichen Leiterfilter die Dicke der parallel geschalteten Resonatoren reduziert wird, um die garantierte Dämpfung zu erhöhen, was möglicherweise zu einem Bruch führt, oder aber die Dicke der in Reihe geschalteten Resonatoren erhöht wird, was zu einem schweren oder größerbauenden Leiterfilter führt. Die im wesentlichen gleiche Dicke der in Reihe geschalteten Resonatoren und der parallel geschalteten Resonatoren erleichtert auch die Montage des Leiterfilters.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1A und 1B eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines konventionellen, Schwingungen längs einer Resonatorachse ausführenden piezoelektrischen Resonators;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Resonators entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3A, 3B und 3C eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderansicht des in Fig. 2 gezeigten piezoelektrischen Resonators;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Resonators mit einer anderen Struktur;

Fig. 5A und 5B perspektivische Ansichten mit der Darstellung eines piezoelektrischen Resonators nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Resonators mit einer anderen Struktur;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Leiterfilters nach einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Vorrichtung durch Abtrennen einer Basis von einem Gehäuse gezeigt wird;

Fig. 8 eine Gesamtansicht des in Fig. 7 gezeigten Filters ohne die Basis;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 8 gezeigten Leiterfilters und eines Zustandes, in dem eine der Anschlußelektroden im Gehäuse untergebracht ist;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der in Reihe geschalteten Resonatoren, die im obigen Leiterfilter verwendet werden;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht der im obigen Leiterfilter verwendeten parallel geschalteten Resonatoren;

Fig. 12A, 12B und 12C eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderansicht der in Fig. 11 gezeigten parallel geschalteten Resonatoren;

Fig. 13 ein Schaltkreisdiagramm des obigen Leiterfilters;

Fig. 14 ein Schaltkreisdiagramm mit einem Zweistufenleiterfilter;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht der in einem konventionellen Leiterfilter verwendeten in Reihe geschalteten Resonatoren und parallel geschalteten Resonatoren;

Fig. 16 eine Frontansicht eines Leiterfilters entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung mit der Darstellung der inneren Struktur desselben;

Fig. 17 eine Gesamtansicht des in Fig. 16 gezeigten Leiterfilters mit der Darstellung der Struktur desselben ohne ein Gehäuse;

Fig. 18 Ansichten des Gehäuses und eines Deckels, wie sie in dem in Fig. 16 gezeigten Leiterfilter verwendet werden;

Fig. 19 eine perspektivische Ansicht der in dem in Fig. 16 gezeigten Leiterfilter verwendeten in Reihe geschalteten Resonatoren;

Fig. 20 eine perspektivische Ansicht der in dem in Fig. 16 gezeigten Leiterfilter verwendeten parallel geschalteten Resonatoren; und

Fig. 21A, 21B und 21C eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderansicht der in Fig. 20 gezeigten parallel geschalteten Resonatoren.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Schwingungen längs einer Resonatorachse ausführenden piezoelektrischen Resonators 11 nach einer Ausführungsform der Erfindung, während die Fig. 3A, 3B und 3C eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Frontansicht desselben sind. Bei dem piezoelektrischen Resonator 11 wird ein monolithischer Körper durch alternierendes Aufbringen einer ungeraden Anzahl von piezoelektrischen Plättchen 12 aus piezoelektrischer Keramik und einer geraden Zahl von Elektrodenschichten 13a, 13b, 13c und 13d gebildet. Jedes piezoelektrische Plättchen 12 hat die gleiche Kantenlänge "L1" und "L2" und die gleiche Dicke "t", und darauf wird eine Polarisierungsverarbeitung in Richtung der Hochachse in der Weise durchgeführt, daß eine piezoelektrische Schwingung längs einer Resonatorachse erregt wird. Obwohl die Polarisierungsrichtung jedes piezoelektrischen Plättchens 12, wie durch die Pfeile in Fig. 3B gezeigt wird, alternierend entgegengesetzt verläuft, kann sie jeweils auch in der gleichen Richtung verlaufen.

Zwischen aufgebrachten Elektrodenschichten bilden zwei externe Elektrodenschichten Oberflächenelektroden 13a und 13d, während Elektrodenschichten, die sandwichartig zwischen piezoelektrischen Plättchen 12 angebracht werden, Innenelektroden 13b und 13c bilden. Die Oberflächenelektroden 13a und 13d und die Innenelektroden 13b und 13c sind so angeordnet, daß sie in jeder Schicht in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt werden. Das bedeutet, daß die Oberflächenelektrode 13a und die Innenelektrode 13c, die in einer Schicht Abstand voneinander angeordnet werden, eine erste Endfläche des monolithischen Körpers erreichen, während sie von der anderen Endfläche desselben getrennt sind. Die andere Oberflächenelektrode 13c und die Innenelektrode 13b, die eine Schicht voneinander getrennt angeordnet sind, erreichen die andere Endfläche des monolithischen Körpers, während sie von der ersten Endfläche desselben getrennt sind.

An Knotenpunkten (Schwingungknotenpunkten), die an den zentralen Teilen beider Endflächen des monolithischen Körpers positioniert sind, werden Endflächenelektroden 14a und 14b geformt. Eine Oberflächenelektrode 13a und die Innenelektrode 13c werden miteinander durch eine Endflächenelektrode 14a elektrisch verbunden, während die andere Oberflächenelektrode 13d und die Innenelektrode 13b miteinander über die jeweils andere Endflächenelektrode 14b elektrisch verbunden werden. Die in den piezoelektrischen Plättchen 12 generierte Schwingung längs einer Resonatorachse kann während der Erregung des piezoelektrischen Resonators 11 durch Anordnung von Endflächenelektroden 14a und 14b an den Knotenpunkten des monolithischen Körpers in der dargestellten Form kaum eingeschränkt werden.

Wenn die Anzahl von aufgebrachten Plättchen der piezoelektrischen Plättchen 12 "n" ist, da der wie oben beschrieben aufgebrachte piezoelektrische Resonator der Kombination von "n" parallel zusammengeschalteten Plättchen des in Fig. 1 gezeigten piezoelektrischen Resonators mit einem Plättchen entspricht, ergibt sich die Kapazität an den Anschlüssen "Cf" des piezoelektrischen Resonators 11 durch die folgende Gleichung (8):



Cf = n(εo . εs . W1 . W2)/t (8),



hierin ist "t" die Dicke der piezoelektrischen Plättchen 12; W1 (≤ L1), W2 (≤ L2) die Längen der Kantenbereiche, wo sich die Elektrodenschichten gegenseitig überlappen; εo die Dielektrizitätskonstante unter Vakuum und εs die spezifische Dielektrizitätskonstante der piezoelektrischen Plättchen 12.

Wenn nun der in Fig. 1 gezeigte piezoelektrische Resonator mit einem Plättchen 1 und der in Fig. 2 gezeigte aufgebrachte piezoelektrische Resonator 2 betrachtet werden, wird angenommen, daß die externen Größen (L1 und L2) und die piezoelektrischen Materialien (d. h. also die spezifischen Dielektrizitätskonstanten "εs") beider piezoelektrischen Resonatoren 1 und 11 die gleichen sind. Weiter wird angenommen, daß Elektrodenschichten in der Weise im wesentlichen auf der gesamten Fläche der piezoelektrischen Plättchen 12 aufgebracht werden, daß L2 ∼ W2 und L1 = W1. Da die Dicke sowohl der piezoelektrischen Resonatoren 1 als auch 11 die gleiche ist, ergibt sich die Beziehung "T = nt" zwischen der Dicke "T" des piezoelektrischen Resonators 1 und der Dicke "t" des piezoelektrischen Plättchens 12. Wenn demzufolge die Gleichung (1) mit der Gleichung (8) verglichen wird, ist es klar, daß bei dem piezoelektrischen Resonator 11, der "n" aufgebrachte piezoelektrische Plättchen 12 aufweist, im Vergleich zu der des piezoelektrischen Resonators mit einem Plättchen 1 die n2-fache Kapazität "Cf" an den Anschlüssen erhalten werden kann. Beispielsweise kann bei dem piezoelektrischen Resonator 11, der drei aufgebrachte piezoelektrische Plättchen 12 aufweist, im Vergleich zu der des piezoelektrischen Resonators mit einem Plättchen 1 mit der gleichen Größe die neunfache Kapazität "Cf" an den Anschlüssen erhalten werden. Entsprechend kann in dem piezoelektrischen Resonator 11 nach der Erfindung eine hohe Kapazität "Cf" an den Anschlüssen erhalten werden, ohne die Resonanzfrequenz und andere piezoelektrische Merkmale des piezoelektrischen Resonators 11 zu ändern. Darüber hinaus können, selbst wenn die Dicke des piezoelektrischen Plättchens 12 1/n-mal größer sein soll, die piezoelektrischen Plättchen 12 kaum brechen, da eine gleichmäßige Aufbringung erfolgt.

Zusätzlich können die Oberflächenelektroden 13a und 13b auf der gesamten Fläche der Hauptebenen der piezoelektrischen Plättchen 12 wie bei einem in Fig. 4 gezeigten piezoelektrischen Resonator 15 ausgeformt werden. In diesem Fall ist es, wie in Fig. 4 gezeigt, erforderlich, daß die auf der Endfläche des monolithischen Körpers ausgeformte Endflächenelektrode 14a von einer Oberfläche des monolithischen Körpers entfernt wird, so daß sie nicht die Oberflächenelektrode 13d in der Endfläche berührt, während die Endflächenelektrode 14b von der anderen Oberfläche des monolithischen Körpers zurückgezogen wird, so daß sie die Oberflächenelektrode in der Endfläche nicht berührt.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der monolithische Körper aus der ungeraden Zahl von piezoelektrischen Plättchen und der geraden Zahl von Elektrodenschichten gebildet; jedoch kann der monolithische Körper auch durch die gerade Zahl von piezoelektrischen Plättchen und die ungerade Zahl von Elektrodenschichten gebildet werden. Ein in Fig. 5 gezeigter piezoelektrischer Resonator 16 ist eine Ausführungsform des letzteren Falles, bei dem Oberflächenelektroden 17a und 17c miteinander über eine erste auf einer ersten Endfläche eines monolithischen Körpers ausgeformten Endflächenelektrode 18a verbunden werden. Bei dieser Ausführungsform wird die erste Endflächenelektrode 18a auf der gesamten Fläche der ersten Endfläche ausgebildet, während die andere Endflächenelektrode 18b lediglich in dem Abschnitt des Knotenpunktes ausgebildet wird; jedoch können beide Endflächenelektroden 18a bzw. 18b auf der gesamten Fläche der Endflächen ausgebildet werden, oder sie können lediglich an den Knotenpunktabschnitten ausgebildet werden.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten piezoelektrischen Resonator 19 kann die Breite "W1" der Oberflächenelektroden 17a und 17c so reduziert werden, daß sie kleiner ist als die Breite "L1" der piezoelektrischen Plättchen 12, so daß sie Teilelektroden sind. Dies kann bei der ungeraden Zahl von piezoelektrischen Plättchen 12 oder bei der geraden Zahl derselben gleichermaßen der Fall sein. In jedem Fall ergibt sich die Kapazität "Cf" an den Anschlüssen des piezoelektrischen Resonators 19 durch die Gleichung (8). Wenn die Breite "W1" der Oberflächenelektroden 17a und 17c so gemindert wird, daß sie kleiner ist als die Breite "L1" der piezoelektrischen Plättchen 12, wie diese oben beschrieben wurde, kann der Wert der Kapazität "Cf" an den Anschlüssen durch die Breite "W1" der Oberflächenelektroden 17a und 17c beliebig eingestellt werden.

Fig. 7 zeigt perspektivische Ansichten eines Leiterfilters nach einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Vorrichtung unter Abtrennung der Basis 119 von einem Gehäuse 118 zur Unterbringung der in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S und der parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P als piezoelektrische Elemente getrennt gezeigt wird. Fig. 8 zeigt perspektivische Ansichten mit der Darstellung der in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S und der parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P im Gehäuse 118 und Anschlußverbindungsplatten 120 und 121 in getrennten Zuständen. Sowohl in Fig. 7 wie auch in Fig. 8 ist das Gehäuse 118 mit der Bodenfläche nach oben gezeigt. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, werden bei diesem Leiterfilter die beiden in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S und die beiden parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P im Gehäuse 118 untergebracht, und die Resonatoren 114S, 115S, 116P und 117P werden dazwischen mit den Anschlußverbindungsplatten 120 und 121 elektrisch verbunden.

Zunächst werden die Struktur der darin verwendeten in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S und die der parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P beschrieben. Wie in Fig. 10 gezeigt, weisen die in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S ein rechteckiges piezoelektrisches aus piezoelektrischem Keramikmaterial ausgebildetes Plättchen 122 und Elektrodenschichten, die auf beiden Hauptebenen des piezoelektrischen Plättchens 122 ausgebildet werden, auf, wobei eine Polarisierungsbehandlung in Richtung der Hochachse in der Weise ausgeführt wird, daß eine piezoelektrische Schwingung längs einer Resonatorachse erregt wird.

Die parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P weisen die in Fig. 11 und den Fig. 12A, 12B und 12C gezeigte Struktur auf. Bei den parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P wird dadurch ein monolithischer Körper geformt, daß alternierend eine ungerade Zahl von aus piezoelektrischem Keramikmaterial gefertigten, rechteckigen piezoelektrischen Plättchen und eine gerade Zahl von Elektrodenschichten 125a, 125b, 125c und 125d aufgebracht wird. In jedem der piezoelektrischen Plättchen 124 wird eine Polarisierungsbearbeitung in Richtung der Hochachse in der Weise vorgenommen, daß eine piezoelektrische Schwingung längs einer Resonatorachse erregt wird. Obwohl die Polarisierungsrichtung jedes piezoelektrischen Plättchens 124, wie dies durch Pfeile in Fig. 12 dargestellt wird, alternierend entgegengesetzt verläuft, kann sie jeweils auch in der gleichen Richtung verlaufen. Bei den aufgebrachten Elektrodenschichten bilden zwei externe Elektrodenschichten Oberflächenelektroden 125a und 125d, während Elektrodenschichten, die zwischen den piezoelektrischen Plättchen 124 in Sandwichform angeordnet sind, die internen Elektroden 125b und 125c bilden. Die Oberflächenelektroden 125a und 125d und die Innenelektroden 125b und 125c sind so angeordnet, daß sie bei jeder Schicht in entgegengesetzten Richtungen umgelenkt werden. Das heißt, die Oberflächenelektrode 125a und die Innenelektrode 125c, die in einem Schichtabstand voneinander angeordnet sind, erreichen eine erste Endfläche des monolithischen Körpers, während sie von der anderen Fläche desselben getrennt sind. Die andere Oberflächenelektrode 125d und die Innenelektrode 125b, die im Abstand einer Schicht voneinander angeordnet sind, erreichen die andere Endfläche des monolithischen Körpers, während sie von der ersten Endfläche desselben getrennt sind.

An Knotenpunkten (Schwingungsknotenpunkte), die an den zentralen Teilen beider Endflächen des monolithischen Körpers positioniert sind, werden Endflächenelektroden 126a und 126b geformt. Eine erste Oberflächenelektrode 125a und die Innenelektrode 125c werden miteinander durch eine erste Endflächenelektrode 126a elektrisch verbunden, während die andere Oberflächenelektrode 125d und die Innenelektrode 125b miteinander über die jeweils andere Endflächenelektrode 126b elektrisch verbunden werden. Die in den piezoelektrischen Plättchen 124 generierte Schwingung längs einer Resonatorachse kann während der Erregung der parallel geschalteten Resonatoren 116P durch Anordnung von Endflächenelektroden 126a und 126b an den Knotenpunkten des monolithischen Körpers in der dargestellten Form kaum eingeschränkt werden. Zusätzlich können die parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P sowohl einheitlich gesinterte Körper als auch aufgebrachte piezoelektrische Plättchen 124 sein.

Wenn die parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P einer solchen monolithischen Struktur verwendet werden, kann die Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P ohne Verwendung anderer Materialien als derjenigen der in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S bzw. ohne unterschiedliche Größen im Vergleich zu den in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S gesteigert werden. Demzufolge kann das Verhältnis der Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P zur Kapazität an den Anschlüssen der in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S gesteigert werden, so daß die garantierte Dämpfung des Leiterfilters erhöht werden kann. Selbst wenn die Dicke jedes piezoelektrischen Plättchens 124 reduziert wird, ändert sich die Gesamtdicke der parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P nicht, so daß die Dicke der parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P nicht Gefahr läuft, reduziert zu werden. Wenn beispielsweise die parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P der monolithischen Struktur unter Verwendung von "n" Plättchen des piezoelektrischen Plättchens 124 mit einer Dicke "1/n" ausgeformt werden, wird die Kapazität an den Anschlüssen derselben n2-fach gesteigert, und die garantierte Dämpfung des Leiterfilters wird ebenso um den Faktor n2 gesteigert.

Wie in Fig. 8 gezeigt, wird an der Unterseite des Gehäuses 118 ein ausgesparter Teil 131 zur Aufnahme der beiden in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S und der beiden parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P so ausgebildet, daß sie auf einer Ebene angeordnet werden. Der ausgesparte Teil 131 wird von einem Rahmenteil 130 umschlossen. An der Innenwandfläche des ausgesparten Teils 131 (Innenfläche des Rahmenteils 130) werden hervorstehende Teile 132 zur Positionierung jedes einzelnen Resonators 114S, 115S, 116P und 117P überstehend ausgeformt, während an der Deckenfläche des ausgesparten Teils 131hervorstehende Teile 133 zur Positionierung jedes einzelnen der Resonatoren 114S, 115S, 116P und 117P überstehend ausgeformt werden. Die hervorstehenden Teile 133 haben auch die Funktion der Positionierung der Anschlußverbindungsplatten 120 und 121.

Eine erste plane Anschlußverbindungsplatte 121, die eine Form ähnliche eines L und ungefähr die dreifache Fläche eines Resonators hat, weist drei konvexe Teile 136, 137 und 138 auf, die auf der oberen Fläche ausgebildet sind, sowie Öffnungen 134 und 135 für das Durchführen der zwischen den konvexen Teilen 136, 137 und 138 geformten hervorstehenden Teile 133. Die andere Anschlußverbindungsplatte 120, die ungefähr die zweifache Fläche des Resonators hat, weist plane Teile 139 und 141 auf, die jeweils eine unterschiedliche Höhe aufweisen und auf beiden Seiten angeordnet sind, sowie ein geneigtes Teil 140 zur Verbindung der planen Teile 139 und 141 miteinander. An der Bodenfläche des ersten planen Teils 139 der Anschlußverbindungsplatte 120 und auf der oberen Fläche des anderen planen Teils werden jeweils konvexe Teile 142 und 144 ausgeformt, während eine Öffnung 143 für das Durchführen des hervorstehenden Teils 133 im geneigten Teil 140 ausgeformt wird.

Demzufolge wird, wie in Fig. 9 gezeigt, bei der Montage die plane Anschlußverbindungsplatte 121 in der Weise in dem ausgesparten Teil 131 des Gehäuses 118 untergebracht, daß die hervorstehenden Teile 133 durch die Öffnungen 134 und 135 geführt werden. Im Anschluß daran werden die beiden in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S und der parallel geschaltete Resonator 117P auf die Anschlußverbindungsplatte 121 aufgebracht. Zu diesem Zeitpunkt werden die beiden in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S sowie der parallel geschaltete Resonator 117P durch die an der inneren Peripherie des Rahmenteil 130 angeordneten konvexen Teile 132 und die hervorstehenden Teile 133 positioniert. Dann wird der hervorstehende Teil 133 durch die Öffnung 134 geführt, und der plane Teil 139 wird an den in Reihe geschalteten Resonator 114S in der Weise angeschlossen, daß die Anschlußverbindungsplatte 120 im Gehäuse 118 untergebracht wird. Dann wird, wie in Fig. 7 gezeigt, der Rest des parallel geschalteten Resonators 116P an den anderen planen Teil 141 angeschlossen. Dieser parallel geschaltete Resonator 116P wird auch durch die an der inneren Peripherie des Rahmenteils 130 angeordneten konvexen Teile 132 und die hervorstehenden Teile 133 positioniert.

Zusätzlich berühren die konvexen Teile 132 und die hervorstehenden Teile 133 zur Positionierung der in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S sowie der parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P jeden der Resonatoren 114S, 115S, 116P und 117P an jedem zentralen Kantenteil der äußeren peripheren Fläche, die ein Knotenpunkt von Resonatorschwingungen ist, so daß die Schwingung längs einer Resonatorachse jedes der Resonatoren 114S, 115S, 116P und 117P kaum eingeschränkt werden kann.

Die Basis 119 weist ein aus einem Glasepoxyharzsubstrat oder einem Aluminiumoxyd ausgeformtes Substrat 145 und an deren oberen und unteren Flächen usw. des Substrats 145 ausgeformte Elektrodenteile auf. Wie in Fig. 7 gezeigt, werden auf der oberen Fläche des Substrats 145 ein Eingangselektrodenteil 146, ein Ausgangselektrodenteil 148 und ein Erdungselektrodenteil 150 durch Verbrennen von Kupferfolie oder leitender Paste oder ähnlichem ausgeformt. Am Eingangselektrodenteil 146 und am Erdungselektrodenteil 150 werden konvexe Teile 147, 149 und 151 an entsprechenden Stellen zu denen, die jedem Resonatormittelpunkt gegenüberliegen, dadurch hergestellt, daß leitende Paste oder leitender Klebstoff durch Drucken oder Dispenser usw. hinzugefügt wird. Da eine Höhenunregelmäßigkeit der konvexen Teile 147, 149 und 151 zu elektrischen Kontaktfehlern führen kann, werden sie poliert, um sie auf die gleiche Höhe zu bringen. An der Bodenfläche der Basis 119 werden analog zur oberen Fläche ein Eingangselektrodenteil, ein Ausgangselektrodenteil und ein (nicht gezeigter) Erdungselektrodenteil ausgeformt. Die Eingangselektrodenteile, die Ausgangselektrodenteile und die Erdungselektrodenteile an den oberen und unteren Flächen werden jeweils elektrisch über Seitenflächenelektroden 152 verbunden, die durch Verwendung von durchgängigen Bohrungen hergestellt werden.

Nachdem Adhäsivmaterial auf die untere Fläche des Rahmenteils 130 des die in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S, die parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P sowie die Anschlußverbindungsplatten 120 und 121 aufnehmenden Gehäuses 118 aufgebracht wurde, wird die Basis 119 auf das Gehäuse 118 in einem Zustand der oberen Fläche der Basis 119 in einer nach unten gerichteten Richtung angeschlossen. Jeder der Resonatoren 114S, 115S, 116P und 117P wird zwischen das Gehäuse 118, die Anschlußverbindungsplatten 120 und 121 und die Basis 119 durch Druck von der oberen Seite der Basis 119 elastisch in Sandwichform angeordnet; dann wird in diesem Zustand Hitze angelegt, um das Adhäsivmaterial auszuhärten. Jeder Resonator 114S, 115S, 116P und 117P wird zwischen der Basis 119 und dem Gehäuse 118 dadurch abgeschirmt, daß die untere Fläche des Rahmenteils 130 mittels des Adhäsivmaterials mit der Basis 119 verbunden wird.

Wenn die Basis 119 mit dem Gehäuse 118 in der beschriebenen Weise zwischen konvexen Teilen der Basis 119 verbunden wird, drückt der konvexe, am Eingangselektrodenteil 146 ausgeformte Teil elastisch gegen die Hauptfläche des in Reihe geschalteten Resonators 115S; der Ausgangselektrodenteil 148 drückt elastisch gegen den planen Teil 139 der Anschlußverbindungsplatte 120; und die konvexen Teile 149 und 151 des Erdungselektrodenteils 150 berühren die Hauptflächen beider parallel geschalteter Resonatoren 116P und 117P. Der eingangsseitige in Reihe geschaltete Resonator 115S wird von dem konvexen Teil 147 des Eingangselektrodenteils 146 und dem konvexen Teil 137 der Anschlußverbindungsplatte 121 an den zentralen Teilen der Hauptebenen der Resonatoren eingeklemmt; der ausgangsseitige in Reihe geschaltete Resonator 114S wird von dem konvexen Teil 142 der Anschlußverbindungsplatte 120 und dem konvexen Teil 136 der Anschlußverbindungsplatte 121 an den zentralen Teilen der Hauptebenen der Resonatoren eingeklemmt; und die parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P werden jeweils durch die konvexen Teile 149 und 151 des Erdungselektrodenteils 150 und die konvexen Teile 144 und 138 der entsprechenden Anschlußverbindungsplatten 120 und 121 an den zentralen Teil geklemmt.

Demzufolge werden die in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S und die parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P in einer leiterartigen Verbindung zusammengeschlossen, um einen Leiterfilter 111 zu erhalten. Das bedeutet, daß, wie in Fig. 13 gezeigt, zwei in Reihe geschaltete Resonatoren 114S und 115S miteinander in Reihe zwischen einem Eingangsanschluß 112 (Eingangselektrodenteil) und einem Ausgangsanschluß 113 (Ausgangselektrodenteil) verbunden werden, während zwei parallel geschaltete Resonatoren 116P und 117P jeweils zwischen jeder der Eingangsseiten der entsprechenden in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S und der Erde eingefügt werden. Insoweit wurde der Leiterfilter zur Verwendung als ein zweiter IF-Filter eines Kommunikationsgeräts, beispielsweise lediglich der bis zu 450 kHz verwendete, konventionell hergestellt; nach der Erfindung jedoch kann ein Hochfrequenzfilter zur Verwendung bis zu 900 kHz, also zweimal dem üblichen Wert (beispielsweise 600 bis 1.000 kHz), erhalten werden.

Wenn der in dieser Weise hergestellte Leiterfilter für eine Komponente verwendet wird, wird er in einer Lage an der Basis 119 in der Abwärtsrichtung und dem Gehäuse 118 in Aufwärtsrichtung verwendet, und die Bodenfläche der Basis 119 wird auf einer Leiterplatte montiert usw.

Da dieser Leiterfilter eine Struktur aufweist, bei der die Resonatoren 114S, 115S, 116P und 117P auf einer Ebene angeordnet sind, kann ein Umbau in ein niedrigbauendes Teil (beispielsweise nicht mehr als 2 mm Höhe des Produkts) durchgeführt werden. Darüber hinaus haben die konventionellen Leiterfilter usw. eine Struktur dahingehend, daß der sich öffnende Teil des Gehäuses durch ein Schutzharz abgeschirmt wird, so daß der vom Schutzharz gefüllte Raum ein großes Volumen einnimmt, was zu einem Leiterfilter mit großen Abmessungen führt. Der oben erwähnte Leiterfilter hat jedoch eine Struktur dahingehend, daß die Basis 119 mit dem Gehäuse 118 verbunden ist, so daß darüber hinaus eine Änderung in ein niedrigbauendes Bauteil erreicht wird. Wenn der in dieser Weise in einen niedrigbauenden Bauteil umgebaute Leiterfilter auf einer Leiterplatte usw. montiert wird, kann die Montagehöhe reduziert werden, was auch zur Veränderung in nicht hochbauende Geräte beiträgt.

Der Filter kann montiert werden, indem lediglich die in Reihe geschalteten Resonatoren 114S und 115S und die parallel geschalteten Resonatoren 116P und 117P in das Gehäuse 118 eingesetzt werden, ohne daß sie wie bei den üblichen gestapelt werden, so daß sich auch eine Eignung für automatische Montage ergibt.

Bei einem Leiterfilter mit vier Elementen ist es bei einem konventionellen Filter erforderlich, vier bis fünf Anschlußverbindungsplatten zu haben, während der Leiterfilter nach der Erfindung mit zur zwei Anschlußverbindungsplatten auskommt, indem jeder der Resonatoren 114S, 115S, 116P und 117P auf ein und derselben Ebene angeordnet wird. Bei dem Leiterfilter nach der Erfindung wird auch die Form der Anschlußverbindungsplatten vereinfacht, womit die Kosten des Leiterfilters reduziert werden, und er kann damit auch müheloser montiert werden.

Darüber hinaus werden bei einem konventionellen Leiterfilter externe Elektroden gebildet, indem Anschlußteile von Metallanschlüssen gebogen werden, so daß leicht Ausfälle durch Biegen des Metallanschlusses entstehen können bzw. die Gefahr besteht, daß während der Montage Lötfehler auftreten. Bei dem Leiterfilter nach der Erfindung werden jedoch die Elektrodenteile an der Bodenfläche der Basis mit leitenden Schichten gebildet, und die Ebenmäßigkeit der Bodenfläche (Montagefläche) des Leiterfilters wird entsprechend verbessert, so daß bei der Montage an der Oberfläche kaum Lötfehler entstehen können.

Darüber hinaus wurde die Ausführungsform im Zusammenhang mit dem Leiterfilter beschrieben; jedoch ist die Erfindung nicht auf den Leiterfilter begrenzt und kann auf verschiedene piezoelektrische Komponenten zur Oberflächenmontage außer dem Leiterfilter verwendet werden.

Fig. 16 ist eine Frontansicht mit der internen Struktur eines Leiterfilters 211 nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einem Zustand, bei dem ein Deckel 213 von einem Gehäuse 212 abgenommen wurde. Fig. 17 zeigt perspektivische Ansichten mit der Darstellung von Strukturen von in Reihe geschalteten Resonatoren 214S und 215S, parallel geschalteten Resonatoren 216P und 217P und vier Anschlüssen 218, 219, 220 und 221, die im Inneren untergebracht sind. Fig. 18 zeigt perspektivische Ansichten mit der Darstellung des Gehäuses 212 und des Deckels 213 desselben. Wie sich aus diesen Zeichnungen ergibt, werden bei dem Leiterfilter 211 die beiden in Reihe geschalteten Resonatoren 214S und 215S und die beiden parallel geschalteten Resonatoren 216P und 217P in dem Gehäuse 212 untergebracht, und die Resonatoren 214S, 215S, 216P und 217P werden mit den Anschlüsse 218 bis 221 elektrisch verbunden, so daß eine zweistufige Leiter in einem Schaltkreis ähnlich zu dem in Fig. 14 gezeigten gebildet wird.

Zunächst werden die Strukturen der in Reihe geschalteten Resonatoren 214S und 215S und der parallel geschalteten Resonatoren 216P und 217P, die darin eingesetzt werden, beschrieben. Wie in Fig. 19 gezeigt, sind die in Reihe geschalteten Resonatoren 214S und 215S Resonatoren vom Anreicherungstyp mit einem rechteckigen piezoelektrischen Plättchen 222, das aus piezoelektrischem Keramikmaterial besteht, und Elektrodenschichten 223, die an zentralen Teilen beider Hauptebenen des piezoelektrischen Plättchens 222 ausgebildet werden, wobei daran eine Polarisationsbehandlung in der Richtung der Hochachse vorgenommen wird, so daß eine piezoelektrische Schwingung längs einer Resonatorachse erregt wird.

Dementsprechend ergibt sich bei den in Reihe geschalteten Resonatoren die Kapazität "Cfs" über deren Anschlüsse durch die folgende Gleichung (9):



Cfs = (εo . εs . Ws2)/T (9),



hierin ist "T" die Dicke des piezoelektrischen Plättchens 222, "Ws" die Kantenlänge der Elektrodenschichten 223 (wobei die Kantenlänge des in Reihe geschalteten Resonators "Ls" ist, "Ws ≤ Ls), "εo" ist die Dielektrizitätskonstante unter Vakuum, und "εs" ist die spezifische Dielektrizitätskonstante des piezoelektrischen Plättchens 222.

Die parallel geschalteten Resonatoren 216P und 217P haben eine Struktur wie in Fig. 20 und den Fig. 21A, 21B und 21C gezeigt. Bei den parallel geschalteten Resonatoren 216P und 217P wird ein monolithischer Körper dadurch geformt, daß alternierend eine ungerade Zahl von rechteckigen piezoelektrischen Plättchen 224, die aus piezoelektrischem Keramikmaterial bestehen, und eine gerade Zahl von Elektrodenschichten 225a, 225b, 225c und 225d aufgebracht wird. In jedem der piezoelektrischen Plättchen 224 wird eine Polarisierungsbearbeitung in Richtung der Hochachse in der Weise vorgenommen, daß eine piezoelektrische Schwingung längs einer Resonatorachse erregt wird. Obwohl die Polarisierungsrichtung jedes piezoelektrischen Plättchens 224, wie dies durch Pfeile in Fig. 21B dargestellt wird, alternierend entgegengesetzt verläuft, kann sie auch jeweils in der gleichen Richtung verlaufen. Bei den aufgebrachten Elektrodenschichten bilden zwei externe Elektrodenschichten Oberflächenelektroden 225a und 225d, während Elektrodenschichten, die zwischen den piezoelektrischen Plättchen 224 in Sandwichform angeordnet sind, interne Elektroden 225b und 225c bilden. Die Oberflächenelektroden 225a und 225d und die Innenelektroden 225b und 225c sind so angeordnet, daß sie bei jeder Schicht in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt werden. Das heißt, die Oberflächenelektrode 225a und die Innenelektrode 225c, die in einem Schichtabstand voneinander angeordnet sind, erreichen eine erste Endfläche des monolithischen Körpers, während sie von der anderen Fläche desselben getrennt sind. Die andere Oberflächenelektrode 225d und die Innenelektrode 225b, die im Abstand einer Schicht voneinander angeordnet sind, erreichen die andere Endfläche des monolithischen Körpers, während sie von der ersten Endfläche desselben getrennt sind. Darüber hinaus können die parallel geschalteten Resonatoren 216P und 217P einheitlich gesinterte Körper sein.

An Knotenpunkten (Schwingungsknotenpunkten), die an den zentralen Teilen beider Endflächen des monolithischen Körpers positioniert sind, werden Endflächenelektroden 226a und 226b ausgeformt. Eine Oberflächenelektrode 225a und die Innenelektrode 225c werden miteinander durch eine erste Endflächenelektrode 226a elektrisch verbunden, während die andere Oberflächenelektrode 225d und die Innenelektrode 225b miteinander durch die jeweils andere Endflächenelektrode 226b elektrisch verbunden werden. Die in dem piezoelektrischen Plättchen 224 erzeugte Schwingung längs einer Resonatorachse kann während der Erregung der parallel geschalteten Resonatoren 216P und 217P durch Anordnung von Endflächenelektroden 226a und 226b an den Knotenpunkten des monolithischen Körpers in der dargestellten Form kaum eingeschränkt werden.

Die Kapazität "Cfp" an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p der beschriebenen monolithischen Struktur ergibt sich, wenn die Anzahl der abgesetzten Plättchen des piezoelektrischen Plättchens 224 "n" ist, aus der folgenden Gleichung (10):



Cfp = n(εo . εp . Wp1 . Wp2)/t (10),



hierin ist "t" die Dicke des piezoelektrischen Plättchens 224, Wp1 und Wp2 sind die Längen der Kantenbereiche, wo Elektrodenschichten 225a und 225b sich gegenseitig überlappen (wenn die Kantenlänge des parallel geschalteten Resonators "Lp" ist, dann Wp1 ≤ Lp, Wp2 ≤ Lp), εo ist die Dielektrizitätskonstante unter Vakuum und sp die spezifische Dielektrizitätskonstante des piezoelektrischen Plättchens 224.

Wenn nun die in Reihe geschalteten Resonatoren 202s und 205s, die wie in Fig. 15 gezeigt ausgebildet werden, und die in Reihe geschalteten Resonatoren 214S und 215s, wie in Fig. 19 gezeigt, betrachtet werden, wird angenommen, daß die externen Größen (beispielsweise Ls ∼ 2,2 mm) und die piezoelektrischen Materialien (d. h. also die spezifischen Dielektrizitätskonstanten "εs") der in Reihe geschalteten Resonatoren 204s, 205s, 214s und 214s die gleichen sind. Es wird auch angenommen, daß die Dicke "T" der in Reihe geschalteten Resonatoren 204s, 205s, 214s und 215s die gleiche ist. Demzufolge ergibt sich das Verhältnis der Kapazität an den Anschlüssen "Cfs" der in Reihe geschalteten Resonatoren 214s und 215s nach der Erfindung zur Kapazität an den Anschlüssen "Cfso" der konventionellen in Reihe geschalteten Resonatoren 204S und 205S durch die folgende Gleichung (11):



CFs/Cfso = (Ws/Ls)2 (11).

Dementsprechend kann bei den in Reihe geschalteten Resonatoren 214s und 215s, die wie oben ausgebildet werden, die kleine Kapazität "Cfs" an den Anschlüssen erhalten werden, ohne die Größe "Ls", die Dicke "T" und das piezoelektrische Material des piezoelektrischen Plättchens 224 zu ändern.

Wenn also die parallel geschalteten Resonatoren 206p und 207p, die wie in Fig. 5 gezeigt ausgebildet werden, und die parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p, wie in Fig. 20 gezeigt, betrachtet werden, wird angenommen, daß die externen Größen (beispielsweise Lp ∼ 2,3 mm) und die piezoelektrischen Materialien (d. h. also die spezifischen Dielektrizitätskonstanten "εp") der in Reihe geschalteten Resonatoren 206p, 207p, 216p und 217p die gleichen sind. Weiter wird angenommen, daß die Elektrodenschichten 225a bis 225d im wesentlichen auf der gesamten Fläche der piezoelektrischen Plättchen 224 ausgebildet werden, so daß Wp2 ∼ Lp und Wp1 = Lp. Wenn die Dicke "T" (beispielsweise 0,5 mm) der parallel geschalteten Resonatoren 206p, 207p, 216p und 217p die gleiche ist, ergibt sich die Beziehung "T = nt" zwischen der Dicke "T" der parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p und der Dicke "t" des piezoelektrischen Plättchens 224 (beispielsweise wenn n = 3, t ∼ 0,17 mm). Demzufolge ergibt sich bei einem Vergleich der Gleichung (5) mit der Gleichung (10), daß das Verhältnis der Kapazität "Cfp" an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren 116p und 117p mit "n" aufgesetzten piezoelektrischen Plättchen 224 zur Kapazität "Cfpo" an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren 206p und 207p der Einzelplättchenstruktur aus der folgenden Gleichung (12):



Cfp/Cfpo = n2 (12).

Beispielsweise kann bei den parallel geschalteten Resonatoren 116p und 117p mit drei aufgesetzten Plättchen des piezoelektrischen Plättchens 224 im Vergleich zu den parallel geschalteten Einzelplättchenresonatoren 106p und 107p gleicher Größe die neunfache Kapazität "Cf" an den Anschlüssen erreicht werden. Demzufolge kann entsprechend bei den parallel geschalteten Resonatoren 116p und 117p eine große Kapazität "Cfp" an den Anschlüssen erhalten werden, ohne die Größe (Lp), die Dicke "T" und das piezoelektrische Material der parallel geschalteten Resonatoren 116p und 117p zu ändern. Darüber hinaus ist das piezoelektrische Plättchen 224 auch dann bruchfest, wenn die Dicke des piezoelektrischen Plättchens 224 nur 1/n ist, denn es wird gleichmäßig aufgebracht.

Demzufolge kann bei dem Zweistufenleiterfilter 211, der aus den in Reihe geschalteten Resonatoren 114s und 115s und den parallel geschalteten Resonatoren 116p und 117p besteht, die garantierte Dämpfung "ATT" im Vergleich zu einem Leiterfilter, der aus konventionellen in Reihe geschalteten Resonatoren 204s und 205s und parallel geschalteten Resonatoren 206p und 207p besteht, erhöht werden. Das Verhältnis der garantierten Dämpfung "ATT" des Leiterfilters 211 zur garantierten Dämpfung ""ATTo" des konventionellen Leiterfilters ergibt sich aus der folgenden Gleichung (13):



ATT/ATTo = [Ws/(n . Ls)]2 (13).

Demzufolge kann die garantierte Dämpfung "ATT", welche größer ist als die garantierte Dämpfung "ATTo" des konventionellen Leiterfilters dadurch erreicht werden, daß die Elektrodenfläche "Ws × Ws" der in Reihe geschalteten Resonatoren 214s und 215s im Vergleich zur piezoelektrischen Substratfläche "Ls × Ls" gemindert und die Zahl von Schichten "n" der parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p erhöht wird.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die Fig. 16 bis 18 die Struktur des Leiterfilters beschrieben, der wie oben beschrieben ausgebildet wird und zwei in Reihe geschaltete Resonatoren 214s und 215s und zwei parallel geschaltete Resonatoren 216p und 217p aufweist, wobei sämtliche Resonatoren ungefähr die gleiche Größe (Ls ∼ Lp), die Dicke (T) aufweisen und kompakt im Gehäuse 212 untergebracht werden. Bei dem Leiterfilter 211 werden zwei in Reihe geschaltete Resonatoren 214s und 215s und zwei parallel geschaltete Resonatoren 216p und 217p durch vier Anschlüsse miteinander verbunden, d. h. einem Eingangsanschluß 218, einem Ausgangsanschluß 219, einem inneren Elektrodenanschluß 220 und einem Erdungsanschluß 221. Der Ausgangsanschluß 219 weist ein Elektrodenplättchen 231 auf, das der Summe der Breiten des in Reihe geschalteten Resonators 215s und des parallel geschalteten Resonators 217p und eines Endstückes 232, das sich ausgehend von dem Elektrodenplättchen 231 erstreckt, entspricht. An der oberen Fläche des Elektrodenplättchens 231 wird auf beiden Seiten ein Paar konvexer Teile 233 und 234 ausgebildet. Der Erdungsanschluß 221 umfaßt ein Elektrodenplättchen 235, das der Elastizität halber in Hälften gefaltet wird, und ein Endstück 236, das sich ausgehend von dem Elektrodenplättchen 235 erstreckt. Sowohl an der oberen wie auch an der unteren Fläche des Elektrodenplättchens 235 werden jeweils konvexe Teile 237 und 238 ausgeformt. Der Eingangsanschluß 218 weist ein Elektrodenplättchen 240 auf, das einen an der Bodenfläche derselben ausgeformten konvexen Teil 239 und ein Endstück 241 aufweist, das sich davon ausgehend erstreckt. Der interne Elektrodenanschluß 220 entspricht ebenfalls der Summe der Breiten der in Reihe geschalteten Resonatoren 214s und 215s und der parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p und weist auf der linken Seite einen elastischen planen Teil 242 und auf der rechten Seite einen einzelnen planen Teil 243 auf, wobei die beiden Teile verschiedene Höhen haben, welche ungefähr der Elementdicke entsprechen, sowie ein geneigtes Teil 244, das den elastischen planen Teil 242 mit dem einzelnen planen Teil 243 verbindet. An der Bodenfläche des einzelnen planen Teils 243 wird rechts ein konvexer Teil 245 ausgeformt. Der elastische plane Teil 242 auf der linken Seite wird in Hälften mit konvexen Teilen 246 und 247 gefaltet, welche jeweils an den oberen und unteren Flächen desselben gebildet werden.

Damit werden, wie in den Fig. 16 und 17 gezeigt, der in Reihe geschaltete Resonator 215s und der parallel geschaltete Resonator 217p auf beiden Seiten der oberen Fläche des Ausgangsanschlusses 219 untergebracht; der Erdungsanschluß 221 wird zu dem parallel geschalteten Resonator 217p auf der rechten Seite geführt, und darüber hinaus wird der parallel geschaltete Resonator 216p an den Erdungsanschluß 221 angeschlossen. Bei dem in Reihe geschalteten Resonator 215s auf der linken Seite und dem parallel geschalteten Resonator 216p im rechten oberen Bereich werden jeweils der elastische plane Teil 242 des inneren Elektrodenanschlusses 220 und der einzelne plane Teil 243 angeschlossen. An den elastischen planen Teil 242 des inneren Elektrodenanschlusses 220 wird der in Reihe geschaltete Resonator 214s angeschlossen, während der Eingangsanschluß an den in Reihe geschalteten Resonator 214s angeschlossen wird.

Die in Reihe geschalteten Resonatoren 214s und 215s sowie die parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p, die in dieser Weise mit den Anschlüssen 218 bis 221 verbunden sind, werden in dem Gehäuse 212 untergebracht, das an einem Ende desselben eine Öffnung aufweist, indem sie von der Öffnung 251 desselben aus eingeschoben werden. Das heißt, der in Reihe geschaltete Resonator 215s wird elastisch an zentralen Teilen beider Hauptebenen desselben durch den konvexen Teil 239 des Eingangsanschlusses 218 und den konvexen Teil 246 des elastischen planen Teils 242 geklemmt; der in Reihe geschaltete Resonator 215s wird elastisch durch den konvexen Teil 247 des elastischen planen Teils 242 und den konvexen Teil 233 des Ausgangsanschlusses 219 geklemmt; des weiteren wird der parallel geschaltete Resonator 216P elastisch an den zentralen Teilen beider Hauptebenen desselben durch die konvexen Teile 246 des einzelnen planen Teils 243 und den konvexen Teil 237 des Erdungsanschlusses 221 geklemmt und der parallel geschaltete Resonator 217p wird elastisch durch den konvexen Teil 238 des Erdungsanschlusses 221 und den konvexen Teil 234 des Ausgangsanschlusses 219 geklemmt. Demzufolge kann ein ähnlicher Schaltkreis wie der der Kombination der beiden in Reihe geschalteten Resonatoren 214s und 215s und der beiden parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p erhalten werden, um einen Zweistufenleiterfilter 11 zu schaffen.

Auf der Innenfläche des Deckels 213 zum Verschließen der Öffnung des Gehäuses 212 ist eine Trennwand 252 zur Unterteilung des Gehäuses 212 in die Seite der in Reihe geschalteten Resonatoren 214s und 215s und die Seite der parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p angeordnet, wobei die Trennwand 252einen Schlitz 253 aufweist, um den geneigten Teil 244 des inneren Elektrodenanschlusses 220 durchzuführen. Der Deckel 213 weist Öffnungen 254, 255 und 256 für die jeweilige Durchführung des Endstücks 241 des Eingangsanschlusses 218, des Endstücks 232 des Ausgangsanschlusses 219 und des Endstücks 236 des Erdungsanschlusses 221 auf. Nachdem die in Reihe geschalteten Resonatoren 214s und 215s, die parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p und die Anschlüsse 218 bis 221 im Gehäuse 212 untergebracht wurden, wird der Deckel 213 in die Öffnung 251 des Gehäuses 212 eingepaßt und entsprechend beispielsweise durch adhäsives Dichtungsmaterial versiegelt. In dieser Weise kann ein Leiterfilter 211 mit einer kompakten Struktur ohne überflüssige Leerräume erhalten werden.

Bei dem Leiterfilter 211 mit der oben erwähnten Struktur ist die Dicke der in Reihe geschalteten Resonatoren 214s und 215s und der parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p innerhalb der Grenzen des Verformungsbereiches der Anschlüsse 218 bis 221 in der Richtung der Hochachse im wesentlichen die gleiche, und demzufolge werden Einschränkungen für die Anordnung der in Reihe geschalteten Resonatoren 214s und 215s und der parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p gemindert, so daß es ausreicht, lediglich die elektrischen Schaltkreisverbindungen in Betracht zu ziehen. Da des weiteren die Kapazität "Cfp" an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p groß konstruiert werden kann, ist es möglich, die Dicke der in Reihe geschalteten Resonatoren 214s und 215s zu reduzieren, um somit die Gesamtgröße des Leiterfilters 211 zu verringern, was zu einer Miniaturisierung desselben führt. Die Kapazität "Cfp" an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren 216p und 217p wird erhöht, so daß die Impedanz des Leiterfilters 211 erhöht werden kann.

Wenn spezifisch ein Leiterfilter konstruiert wird, der eine Frequenz von 450 kHz hat, dann ist es bei einem konventionellen Leiterfilter so, daß die Dicke der Elemente als Parameter herangezogen wird, um die gewünschte garantierte Dämpfung "ATT" zu erhalten, wobei die Dicke der parallel geschalteten Resonatoren so festgelegt wird, daß sie ca. 280 µm beträgt, was die Belastungsgrenze bezüglich der Rißbildung ist; die Dicke der in Reihe geschalteten Resonatoren muß ungefähr 1.200 µm betragen, um das gewünschte Kapazitätsverhältnis zu erzielen; und das Dickenverhältnis zwischen den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren muß so konstruiert werden, daß es 1.200/280 ∼ 4,3 beträgt. Im Gegensatz dazu ist es bei dem Leiterfilter 211 nach der Erfindung so, daß beliebige in Reihe geschaltete Resonatoren 214s und 215s und beliebige parallel geschaltete Resonatoren 216p und 217p ungefähr die gleiche Dicke von ca. 500 µm aufweisen. Demzufolge beträgt bei einem Leiterfilter mit vier Elementen und zwei Stufen in der konventionellen Ausführung die Gesamtdicke 2.960 µm; bei der Ausführung nach der Erfindung kann er jedoch so konstruiert werden, daß die Gesamtdicke ca. 2.000 µm ausmacht, was ungefähr 2/3 gegenüber dem erstgenannten entspricht.

Darüber hinaus ist, obwohl die Dicke beliebiger in Reihe geschalteter Resonatoren 214s und 215s und beliebiger parallel geschalteter Resonatoren 216p und 217p so festgelegt wird, daß sie bei der oben erwähnten Konstruktion ca. 500 µm ausmacht, gleichwohl klar, daß eine geringere Dicke als die genannte kein Problem darstellt. Es ist ausreichend, lediglich zu berücksichtigen, daß die Dicke nicht geringer sein darf als die Festigkeitsgrenze gegen Rißbildung durch Aufprall (ca. 280 µm).

Entsprechend dem ersten Merkmal der Erfindung kann die Kapazität an den Anschlüssen ohne Veränderung der Größe der piezoelektrischen Plättchen und der piezoelektrischen Materialien erhöht werden, weil der piezoelektrische Resonator eine Struktur aufweist, in der mehrere Elemente, welche längs einer Resonatorachse schwingen, angeordnet sind. Er weist des weiteren einen Aufbau auf, bei dem mehrere piezoelektrische Plättchen einzeln abgesetzt werden, so daß die Kapazität an den Anschlüssen dadurch erhöht werden kann, daß die Dicke des piezoelektrischen Plättchens gemindert wird, ohne damit die Festigkeit des piezoelektrischen Resonators zu mindern. Demzufolge kann bei dem piezoelektrischen Resonator nach der Erfindung eine hohe Kapazität an den Anschlüssen erhalten werden, ohne die Größe des piezoelektrischen Resonators zu erhöhen oder die piezoelektrischen Merkmale zu verändern.

Da bei dem piezoelektrischen Resonator eine Endflächenelektrode an einem Knotenpunkt auf der Außenfläche des monolithischen Körpers ausgebildet werden kann, kann die Schwingung längs einer Resonatorachse der piezoelektrischen Plättchen kaum aufgrund der Endflächenelektrode zur Verbindung der Elektrodenschichten miteinander eingeschränkt werden.

Nach dem zweiten Merkmal der Erfindung werden in einer piezoelektrischen Komponente mehrere piezoelektrische Elemente in einem Gehäuse auf einer Ebene angeordnet, wodurch eine niedrigbauende piezoelektrische Komponente erhalten wird. Wenn sie demzufolge auf einer Leiterplatte usw. montiert wird, wird die Montagehöhe nicht erhöht, was auch zu niedrigbauenden Geräten beiträgt. Die Struktur eines Metallanschlusses kann auch dadurch vereinfacht werden, daß die piezoelektrischen Elemente auf einer Ebene angeordnet werden, so daß die Anzahl der erforderlichen Metallanschlüsse ebenfalls reduziert werden kann.

Da bei der piezoelektrischen Komponente mehrere beliebige piezoelektrische Elemente im wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen, können in einem Gehäuse, in dem die piezoelektrischen Elemente angeordnet sind, nur schwer Leerräume entstehen, was in effizienter Weise zu niedrigbauenden piezoelektrischen Komponenten beiträgt. Da die Dicke jedes piezoelektrischen Elementes im wesentlichen die gleiche sein kann, wird auch die Bearbeitbarkeit bei der Montage mit Anschlüsse verbessert.

Nach dem dritten Merkmal der Erfindung kann bei einem Leiterfilter aufgrund der Tatsache, daß in Reihen geschaltete Resonatoren und parallel geschaltete Resonatoren auf einer Ebene in einem Gehäuse angeordnet sind, ein niedrigbauender Leiterfilter erhalten werden. Wenn demzufolge eine Montage auf einer Leiterplatte usw. erfolgt, wird dadurch die Montagehöhe nicht erhöht, was auch zu niedrigbauenden Geräten beiträgt. Die Struktur eines Metallanschlusses kann auch dadurch vereinfacht werden, daß die Leiterfilter auf einer Ebene angeordnet werden, so daß die Anzahl der erforderlichen Metallanschlüsse ebenfalls reduziert werden kann.

Da des weiteren die parallel geschalteten Resonatoren eine aufgebrachte Struktur von Elektroden in der Richtung der Hochachse aufweisen, kann die Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren gesteigert werden, ohne piezoelektrische Materialien zu ändern oder die Dicke der parallel geschalteten Resonatoren zu mindern, was zu einer Steigerung der garantierten Dämpfung des Leiterfilters führt.

Nach dem vierten Merkmal der Erfindung kann die Distanz zwischen Elektroden reduziert werden, ohne die Dicke der parallel geschalteten Resonatoren zu mindern, was zu einer erhöhten Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren führt, da bei einem Leiterfilter parallel geschaltete Resonatoren eine Struktur aufweisen, bei der die Elektroden in der Richtung der Hochachse durch Einlegen von piezoelektrischen Plättchen zwischen den Elektroden aufgebracht werden.

Demzufolge kann entsprechend dem vierten Merkmal der Erfindung die garantierte Dämpfung des Leiterfilters gesteigert werden. Bei der Ausformung der in Reihe geschalteten Resonatoren und der parallel geschalteten Resonatoren aus dem gleichen Material ist es insbesondere möglich, die Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren größer zu wählen als die der in Reihe geschalteten Resonatoren, und die garantierte Dämpfung des Leiterfilters kann erhöht werden.

Bei dem Leiterfilter können die Elektroden durch eine externe Elektrode verbunden werden, die an einem Schwingungsknotenpunkt der parallel geschalteten Resonatoren ausgeformt wird, so daß die Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren dadurch stärker erhöht werden kann, daß jede elektrostatische Kapazität mittels der externen Elektroden über Elektroden verbunden wird. Da darüber hinaus die externe Elektrode an einem Schwingungsknotenpunkt ausgebildet werden kann, besteht kaum die Möglichkeit, daß die piezoelektrische Schwingung der parallel geschalteten Resonatoren eingeschränkt werden kann.

Vorzugsweise wird bei dem Leiterfilter die Kapazität an den Anschlüssen der parallel geschalteten Resonatoren stärker erhöht als die der in Reihe geschalteten Resonatoren, während die Dicke der in Reihe geschalteten Resonatoren und der parallel geschalteten Resonatoren die gleiche bleibt, so daß die garantierte Dämpfung des Leiterfilters erhöht werden kann. Wenn die Dicke der in Reihe geschalteten Resonatoren und der parallel geschalteten Resonatoren im wesentlichen die gleiche ist, ist es nicht wie beim konventionellen Leiterfilter erforderlich, die Dicke der parallel geschalteten Resonatoren zu reduzieren, um die garantierte Dämpfung zu steigern, was möglicherweise zu einem Riß führt, oder aber die Dicke der in Reihe geschalteten Resonatoren wird erhöht, was zu einem schweren oder größerbauenden Leiterfilter führt. Im wesentlichen vereinfacht die gleiche Dicke der in Reihe geschalteten Resonatoren und der parallel geschalteten Resonatoren des weiteren auch die Montage des Leiterfilters.


Anspruch[de]
  1. 1. Piezoelektrischer Resonator, der Schwingungen längs einer Resonatorachse ausführt, welcher aufweist eine Mehrzahl von piezoelektrischen Plättchen und eine Mehrzahl von Elektrodenschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Mehrzahl von piezoelektrischen Plättchen und die genannte Mehrzahl von Elektrodenschichten alternierend aufgebracht werden, um integriert zu werden, und dadurch, daß einige der genannten mehreren Elektrodenschichten elektrisch miteinander verbunden sind, während der Rest der genannten Mehrzahl von Elektrodenschichten ebenfalls elektrisch miteinander verbunden ist.
  2. 2. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, welcher des weiteren eine Mehrzahl von Endflächenelektroden aufweist, die an Knotenpunkten auf externen peripheren Flächen des monolithischen Körpers der genannten Mehrzahl von piezoelektrischen Plättchen und der genannten Mehrzahl von Elektrodenschichten aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß einige der genannten mehreren Elektrodenschichten durch einige der genannten mehreren Endflächenelektroden elektrisch miteinander verbunden sind, während der Rest der genannten Mehrzahl von Elektrodenschichten durch einige andere der genannten mehreren Endflächenelektroden miteinander elektrisch verbunden ist.
  3. 3. Piezoelektrische Komponente, die aufweist: eine Mehrzahl von piezoelektrischen Plättchen und ein Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Mehrzahl von piezoelektrischen Plättchen in dem genannten Gehäuse auf einer Ebene angeordnet ist.
  4. 4. Piezoelektrische Komponente nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Mehrzahl von piezoelektrischen Plättchen im wesentlichen die gleiche Dicke hat.
  5. 5. Leiterfilter, der aufweist: in Reihe geschaltete plättchenförmige Resonatoren, parallel geschaltete plättchenförmige Resonatoren mit einer Struktur, bei der Elektroden in Richtung der Hochachse aufgebracht werden, und ein Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten in Reihe geschalteten plättchenförmigen Resonatoren und die genannten parallel geschalteten plättchenförmigen Resonatoren in dem genannten Gehäuse auf einer Ebene angeordnet sind.
  6. 6. Leiterfilter, dadurch gekennzeichnet, daß er aufweist: in Reihe geschaltete plättchenförmige Resonatoren und parallel geschaltete plättchenförmige Resonatoren mit einer Struktur, bei der Elektroden in Richtung der Hochachse dadurch aufgebracht werden, daß zwischen den Elektroden piezoelektrische Plättchen eingelegt werden.
  7. 7. Leiterfilter nach Anspruch 5 und 6, der des weiteren eine externe Elektrode aufweist, welche an einem Schwingungsknotenpunkt der genannten parallel geschalteten Resonatoren angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden durch die genannte externe Elektrode miteinander verbunden werden.
  8. 8. Leiterfilter nach Anspruch 6 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der genannten in Reihe geschalteten Resonatoren im wesentlichen die gleiche ist wie die Dicke der genannten parallel geschalteten Resonatoren.
  9. 9. Leiterfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der genannten in Reihe geschalteten Resonatoren im wesentlichen die gleiche ist wie die Dicke der genannten parallel geschalteten Resonatoren.






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