DE10041502A1

DE10041502A1 - Piezoelektrischer Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart und piezoelektrische Resonatorkomponente

Info

Publication number: DE10041502A1
Application number: DE10041502A
Authority: DE
Inventors: Toshio Nishimura
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: DE10041502B4; CN1286528A; KR100397724B1; CN1140053C; JP2001068961A; KR20010021432A; US6621193B1

Abstract

Ein piezoelektrischer Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart enthält einen piezoelektrischen Körper mit piezoelektrischen Schichten und darin angeordneten N Innenelektroden, wobei N eine ganze Zahl von 3 bis 5 ist. Elektrische Felder entgegengesetzter Polarität werden in Dickenrichtung abwechselnd an die zwischen den Innenelektroden angeordneten piezoelektrischen Schichten angelegt. Wenn die Dicke einer piezoelektrischen Schicht zwischen benachbarten Innenelektroden in Dickenrichtung mit D und die Dicken einer ersten und einer zweiten piezoelektrischen Schicht außenhalb der äußeren Innenelektroden in Dickenrichtung mit D¶1¶ und D¶2¶ bezeichnet werden, ergeben sich folgende Relationen: DOLLAR A 0,50 (D¶1¶ + D¶2¶)/2D 1,00 bei N = 3, DOLLAR A 0,50 (D¶1¶ + D¶2¶)/2D 0,90 bei N = 4 und DOLLAR A 0,50 (D¶1¶ + D¶2¶)/2D 0,80 bei N = 5.

Description

Die Erfindung betrifft einen mit Harmonischen arbeitenden piezoelektrischen Dicken-Ausdehnungsresonator der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart und insbesondere einen piezoelek trischen Dicken-Ausdehnungsresonator für den Einsatz als Längszweigresonator und als Parallelzweigresonator in einem Abzweigfilter sowie eine einen derartigen piezoelektrischen Resonator enthaltende piezoelektrische Resonatorkomponente.

Piezoelektrische Resonatoren kommen in verschiedenen piezo elektrischen Resonatorkomponenten, wie piezoelektrischen Oszillatoren, Diskriminatoren und piezoelektrischen Filtern, zum Einsatz. Bekannte piezoelektrische Resonatoren dieser Art nutzen verschiedene piezoelektrische Schwingungsarten, die sich nach der zu verwendenden Frequenz richten.

Ein piezoelektrischer Energiefallen-Resonator, der mit einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart höherer Ordnung arbeitet, ist in der geprüften japanischen Patentanmeldung, Veröffent lichung Nr. 63-40491, beschrieben.

Bekannt ist somit ein piezoelektrischer Dicken-Ausdehnungsre sonator mit einer Vielzahl von Innenelektroden, die überein ander angeordnet und durch piezoelektrische Schichten aus einem piezoelektrischen Keramikmaterial getrennt sind, wobei die piezoelektrischen Schichten zwischen den Innenelektroden in der Dickenrichtung in einander entgegengesetzten Richtun gen abwechselnd polarisiert sind.

Obgleich jedoch bei dem oben genannten, bisherigen bekannten Stand der Technik Harmonische einer Dicken-Ausdehnungsschwin gungsart verwendet werden, indem eine Vielzahl von Innenelek troden in einem piezoelektrischen Körper angeordnet wird, werden nur wenige Beispiele im Hinblick auf die Frage be schrieben, wo die Innenelektroden positioniert und angeordnet werden. Dies bedeutet, daß bei dem oben genannten bisherigen Stand der Technik nur diejenigen Ausführungsformen, bei denen benachbarte Innenelektroden einen Abstand von 73 µm zueinan der aufweisen und die Gesamtdicke des piezoelektrischen Kör pers 259 µm oder 257 µm beträgt, als piezoelektrische Resona toren dargestellt werden, die eine Dicken-Ausdehnungs schwingungsart der dritten Ordnung nutzen.

Die mit Harmonischen einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart gemäß obiger Beschreibung arbeitenden piezoelektrischen Dic ken-Ausdehnungsresonatoren werden mit einem piezoelektrischen Muttersubstrat hergestellt. Da es in dem piezoelektrischen Muttersubstrat zu Verzugserscheinungen oder anderen Verfor mungen kommt, werden diese dann häufig plangeschliffen. Wegen des Schleifvorgangs variiert die Lage der Innenelektroden in der Dickenrichtung des piezoelektrischen Substrats, und die entsprechenden Frequenzen schwanken deshalb. Insbesondere weist der piezoelektrische Resonator um so mehr Frequenz schwankungen auf, je höher die Frequenzen sind, bei denen der piezoelektrische Dicken-Ausdehnungsresonator verwendet wird, und diese Tatsache steht der Anwendung eines piezoelektri schen Dicken-Ausdehnungsresonators für höhere Frequenzen entgegen.

Bisher findet ein Abzweigfilter mit einem Längszweigresonator und einem Parallelzweigresonator weitgehend Anwendung als Bandfilter. Bei dem Abzweigfilter, dessen Längszweigresonator und Parallelzweigresonator aus piezoelektrischen Energiefal len-Dicken-Ausdehnungsresonatoren bestehen, läßt sich die Baugruppenkonstruktion vereinfachen. Wenn jedoch der oben erwähnte, mit Harmonischen einer Dicken-Ausdehnungsschwin gungsart arbeitende piezoelektrische Resonator verwendet wird, ist es, da die Genauigkeit der Resonanzfrequenzen und Antiresonanzfrequenzen, wie oben beschrieben, nicht aus reicht, schwierig, hervorragende Filtercharakteristiken zu erzielen.

Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, liegt be vorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung ein piezoelek trischer Energiefallen-Dicken-Ausdehnungsresonator, der Har monische einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nutzt und eine stark verbesserte Frequenzgenauigkeit aufweist und bei weit höheren Frequenzen arbeitet, wobei ein piezoelektrischer Dicken-Ausdehnungsresonator einen Längszweigresonator und einen Parallelzweigresonator eines Abzweigfilters definiert, sowie eine piezoelektrische Resonatorkomponente zugrunde.

Weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung liegt ein Abzweigfilter zugrunde, der einen piezoelektrischen Dic ken-Ausdehnungsresonator nach anderen bevorzugten Ausfüh rungsformen der Erfindung enthält, welcher einen Längszweig resonator oder einen Parallelzweigresonator in der Weise definiert, daß hervorragende Filtercharakteristiken erreicht und höhere Frequenzen verwendet werden können.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Resonator der Energiefallen-Dicken- Ausdehnungsschwingungsart für den Einsatz als Längszweigreso nator eines Abzweigfilters, der einen in Dickenrichtung ein heitlich polarisierten piezoelektrischen Körper und N Stück Innenelektroden, wobei N eine ganze Zahl von 3 bis 5 ist, enthält, welche in dem piezoelektrischen Körper angeordnet und mit dazwischenliegenden piezoelektrischen Schichten über einander geschichtet sind. Verwendet wird die (N-1)te höhere Ordnung einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart, die durch abwechselndes Anlegen von elektrischen Feldern entgegenge setzter Polarität in Dickenrichtung an piezoelektrische Schichten zwischen Innenelektroden erzeugt wird. Wenn die Dicke einer piezoelektrischen Schicht zwischen benachbarten Innenelektroden in Dickenrichtung mit D und die Dicken einer ersten und einer zweiten piezoelektrischen Schicht außerhalb der äußeren Innenelektroden in Dickenrichtung mit D₁ und D₂ bezeichnet werden, ergeben sich folgende Relationen: 0,50 (D₁ + D₂)/2D ≦ 1,00 bei N = 3, 0,50 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,90 bei N = 4 und 0,50 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,80 bei N = 5.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft einen einen Parallelzweigresonator eines Abzweigfilters defi nierenden piezoelektrischen Resonator der Energiefallen- Dicken-Ausdehnungsschwingungsart, welcher einen in Dicken richtung einheitlich polarisierten piezoelektrischen Körper und N Stück Innenelektroden, wobei N eine ganze Zahl von 3 bis 5 ist, enthält, welche in dem piezoelektrischen Körper angeordnet und mit dazwischenliegenden piezoelektrischen Schichten übereinander geschichtet sind. Verwendet wird die (N-1)te höhere Ordnung einer Dicken-Ausdehnungsschwin gungsart, die durch abwechselndes Anlegen von elektrischen Feldern entgegengesetzter Polarität in Dickenrichtung an piezoelektrische Schichten zwischen Innenelektroden erzeugt wird. Wenn die Dicke einer piezoelektrischen Schicht zwischen benachbarten Innenelektroden in Dickenrichtung mit D und die Dicken einer ersten und einer zweiten piezoelektrischen Schicht außerhalb der äußeren Innenelektroden in Dickenrich tung mit D₁ und D₂ bezeichnet werden, ergeben sich folgende Relationen: 0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,80 bei N = 3, 0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,50 bei N = 4 und 0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,45 bei N = 5.

Eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft einen einen Längszweigresonator eines Abzweigfilters definie renden piezoelektrischen Resonator der Energiefallen-Dicken- Ausdehnungsschwingungsart, welcher einen piezoelektrischen Körper und N Stück Innenelektroden, wobei N eine ganze Zahl von 3 bis 5 ist, enthält, welche in dem piezoelektrischen Körper angeordnet und mit dazwischenliegenden piezoelektri scheri Schichten übereinander geschichtet sind. Die piezoelek trischen Schichten zwischen den Innenelektroden sind in Dic kenrichtung abwechselnd in entgegengesetzter Richtung polari siert und verwendet wird die (N-1)te höhere Ordnung einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart. Wenn die Dicke einer piezo elektrischen Schicht zwischen benachbarten Innenelektroden in Dickenrichtung mit D und die Dicken einer ersten und einer zweiten piezoelektrischen Schicht außerhalb der äußeren In nenelektroden in Dickenrichtung mit D₁ und D₂ bezeichnet werden, ergeben sich folgende Relationen: 0,60 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 1,10 bei N = 3, 0,65 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,90 bei N = 4 und 0,60 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,80 bei N = 5.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft einen einen Parallelzweigresonator eines Abzweigfilters definieren den piezoelektrischen Resonator der Energiefallen-Dicken- Ausdehnungsschwingungsart, welcher einen piezoelektrischen Körper und N Stück Innenelektroden, wobei N eine ganze Zahl von 3 bis 5 ist, enthält, welche in dem piezoelektrischen Körper angeordnet und mit dazwischenliegenden piezoelektri schen Schichten übereinander geschichtet sind. Die piezoelek trischen Schichten zwischen den Innenelektroden sind in Dic kenrichtung abwechselnd in entgegengesetzter Richtung polari siert, und verwendet wird die (N-1)te höhere Ordnung einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart. Wenn die Dicke einer piezo elektrischen Schicht zwischen benachbarten Innenelektroden in Dickenrichtung mit D und die Dicken einer ersten und einer zweiten piezoelektrischen Schicht außerhalb der äußeren In nenelektroden in Dickenrichtung mit D₁ und D₂ bezeichnet werden, ergeben sich folgende Relationen: 0,10 & (D₁ + D₂)/2D ≦ 1,10 bei N = 3, 0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,90 bei N = 4 und 0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,80 bei N = 5.

Ein Abzweigfilter nach einer der bevorzugten Ausführungsfor men dieser Erfindung enthält einen Längszweigresonator und einen Parallelzweigresonator. Der Längszweigresonator enthält einen piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungs schwingungsart nach der ersten oder der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Ein Abzweigfilter nach einer anderen bevorzugten Ausführungs form dieser Erfindung enthält einen Längszweigresonator und einen Parallelzweigresonator. Der Parallelzweigresonator enthält einen piezoelektrischen Resonator der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart nach der zweiten oder der vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Bei einem piezoelektrischen Resonator der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart nach der ersten bis vierten bevor zugten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die Vielzahl von Innenelektroden vorzugsweise lineare Elektroden, die sich durch piezoelektrische Schichten hindurch überschneiden, und der Überschneidungsteil bildet einen piezoelektrischen Ener giefallen-Schwingungsteil.

Eine piezoelektrische Resonatorkomponente nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält wenigstens einen piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungs schwingungsart nach einer der ersten bis vierten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, ein mit dem piezoelektri schen Resonator fest verbundenes Gehäusesubstrat mit Raum für die ungehinderte Schwingung des piezoelektrischen Resonators sowie eine leitende Kappe, die so mit dem Gehäusesubstrat verbunden ist, daß sie den piezoelektrischen Resonator ein schließt.

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

Fig. 1 eine Explosionszeichnung eines Abzweigfilters nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen des in Fig. 1 dargestellten Abzweigfilters zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, welches die Schaltungskonfiguration des in Fig. 2 dargestellten Abzweigfilters zeigt;

Fig. 4A und 4B eine perspektivische Ansicht und eine Schnitt ansicht eines piezoelektrischen Dicken-Ausdehnungs resonators, der mit der dritten Harmonischen einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung arbeitet;

Fig. 5 eine Explosionszeichnung, die die Konfiguration der Innenelektroden veranschaulicht, welche für den Bau des piezoelektrischen Körpers des piezoelektrischen Resonators der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung verwendet wird;

Fig. 6 eine Schnittzeichnung, die die Dicken einer ersten und zweiten piezoelektrischen Schicht veranschau licht, die infolge der Verschiebung der Innenelek troden in dem piezoelektrischen Resonator der Dic ken-Ausdehnungsschwingungsart der zweiten bevorzug ten Ausführungsform der Erfindung vom Idealzustand abweichen;

Fig. 7 eine. Schnittansicht eines piezoelektrischen Resona tors der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart unter Nut zung der zweiten Harmonischen nach einer dritten be vorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 eine Schnittansicht eines piezoelektrischen Resona tors der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Paral lelschaltungsausführung unter Nutzung der vierten Harmonischen nach einer vierten bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine Schnittansicht, die einen piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart einer Serienschaltungsausführung unter Nutzung der zweiten Harmonischen nach einer fünften bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 10 eine Schnittansicht, die einen piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart einer Serienschaltungsausführung unter Nutzung der dritten Harmonischen nach einer sechsten bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 11 eine Schnittansicht, die einen piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart einer Serienschaltungsausführung unter Nutzung der vierten Harmonischen nach einer siebten bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 12 eine Explosionszeichnung, die ein weiteres Beispiel der Konfiguration der Innenelektroden in einem pie zoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungs schwingungsart nach einer bevorzugten Ausführungs form der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 13 Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Ver schiebung der Innenelektroden und der Änderungsge schwindigkeit der Resonanzfrequenzen veranschau licht, wenn die Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten eines piezoelektrischen Resonators der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Parallelschal tungsausführung unter Nutzung der zweiten Harmoni schen verändert werden;

Fig. 14 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Innenelektroden und der Änderungs geschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen veran schaulicht, wenn die Dicken der äußeren piezoelek trischen Schichten eines piezoelektrischen Resona tors der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Paral lelschaltungsausführung unter Nutzung der zweiten Harmonischen verändert werden;

Fig. 15 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Innenelektroden und der Änderungs geschwindigkeit der Resonanzfrequenzen veranschau licht, wenn die Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten eines piezoelektrischen Resonators der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Parallelschal tungsausführung unter Nutzung der dritten Harmoni schen verändert werden;

Fig. 16 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Innenelektroden und der Änderungs geschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen veran schaulicht, wenn die Dicken der äußeren piezoelek trischen Schichten eines piezoelektrischen Resona tors der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Paral lelschaltungsausführung unter Nutzung der dritten Harmonischen verändert werden;

Fig. 17 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Innenelektroden und der Änderungs geschwindigkeit der Resonanzfrequenzen veranschau licht, wenn die Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten eines piezoelektrischen Resonators der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Parallelschal tungsausführung unter Nutzung der vierten Harmoni schen verändert werden;

Fig. 18 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Innenelektroden und der Änderungs geschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen veran schaulicht, wenn die Dicken der äußeren piezoelek trischen Schichten eines piezoelektrischen Resona tors der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Paral lelschaltungsausführung unter Nutzung der vierten Harmonischen verändert werden;

Fig. 19 ein Diagramm des in Fig. 13 dargestellten Ergebnis ses, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten und der Ände rungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenzen veran schaulicht;

Fig. 20 ein Diagramm des in Fig. 14 dargestellten Ergebnis ses, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten und der Ände rungsgeschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen ver anschaulicht;

Fig. 21 ein Diagramm des in Fig. 15 dargestellten Ergebnis ses, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten und der Ände rungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenzen veran schaulicht;

Fig. 22 ein Diagramm des in Fig. 16 dargestellten Ergebnis ses, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten und der Ände rungsgeschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen ver anschaulicht;

Fig. 23 ein Diagramm des in Fig. 17 dargestellten Ergebnis ses, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten und der Ände rungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenzen veran schaulicht;

Fig. 24 ein Diagramm des in Fig. 18 dargestellten Ergebnis ses, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten und der Ände rungsgeschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen ver anschaulicht;

Fig. 25 ein Diagramm, welches die relative Bandbreite der zweiten Harmonischen und die relative Bandbreite ei nes Nebenresonanzmodus bei einem piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Parallelschaltungsausführung unter Nutzung der zwei ten Harmonischen veranschaulicht;

Fig. 26 ein Diagramm, welches die relative Bandbreite der dritten Harmonischen und die relative Bandbreite ei nes Nebenresonanzmodus bei einem piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Parallelschaltungsausführung unter Nutzung der drit ten Harmonischen veranschaulicht;

Fig. 27 ein Diagramm, welches die relative Bandbreite der vierten Harmonischen und die relative Bandbreite ei nes Nebenresonanzmodus bei einem piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Parallelschaltungsausführung unter Nutzung der vier ten Harmonischen veranschaulicht;

Fig. 28 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Innenelektroden und der Änderungs geschwindigkeit der Resonanzfrequenzen veranschau licht, wenn die Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten bei einem piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Serienschal tungsausführung unter Nutzung der zweiten Harmoni schen verändert werden;

Fig. 29 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Innenelektroden und der Änderungs geschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen veran schaulicht, wenn die Dicken der äußeren piezoelek trischen Schichten bei einem piezoelektrischen Reso nator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Seri enschaltungsausführung unter Nutzung der zweiten Harmonischen verändert werden;

Fig. 30 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Innenelektroden und der Änderungs geschwindigkeit der Resonanzfrequenzen veranschau licht, wenn die Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten bei einem piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Serienschal tungsausführung unter Nutzung der dritten Harmoni schen verändert werden;

Fig. 31 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Innenelektroden und der Änderungs geschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen veran schaulicht, wenn die Dicken der äußeren piezoelek trischen Schichten bei einem piezoelektrischen Reso nator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Seri enschaltungsausführung unter Nutzung der dritten Harmonischen verändert werden;

Fig. 32 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Innenelektroden und der Änderungs geschwindigkeit der Resonanzfrequenzen veranschau licht, wenn die Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten bei einem piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Serienschal tungsausführung unter Nutzung der vierten Harmoni schen verändert werden;

Fig. 33 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Innenelektroden und der Änderungs geschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen veran schaulicht, wenn die Dicken der äußeren piezoelek trischen Schichten bei einem piezoelektrischen Reso nator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Seri enschaltungsausführung unter Nutzung der vierten Harmonischen verändert werden;

Fig. 34 ein Diagramm des in Fig. 28 dargestellten Ergebnis ses, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten und der Ände rungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenzen veran schaulicht;

Fig. 35 ein Diagramm des in Fig. 29 dargestellten Ergebnis ses, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten und der Ände rungsgeschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen ver anschaulicht;

Fig. 36 ein Diagramm des in Fig. 30 dargestellten Ergebnis ses, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten und der Ände rungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenzen veran schaulicht;

Fig. 37 ein Diagramm des in Fig. 31 dargestellten Ergebnis ses, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten und der Ände rungsgeschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen ver anschaulicht;

Fig. 38 ein Diagramm des in Fig. 32 dargestellten Ergebnis ses, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten und der Ände rungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenzen veran schaulicht;

Fig. 39 ein Diagramm des in Fig. 33 dargestellten Ergebnis ses, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten und der Ände rungsgeschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen ver anschaulicht;

Fig. 40 ein Diagramm, welches die relative Bandbreite der zweiten Harmonischen und die relative Bandbreite ei nes Nebenresonanzmodus bei einem piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Serienschaltungsausführung unter Nutzung der zweiten Harmonischen veranschaulicht;

Fig. 41 ein Diagramm, welches die relative Bandbreite der dritten Harmonischen und die relative Bandbreite ei nes Nebenresonanzmodus bei einem piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Serienschaltungsausführung unter Nutzung der dritten Harmonischen veranschaulicht;

Fig. 42 ein Diagramm, welches die relative Bandbreite der vierten Harmonischen und die relative Bandbreite ei nes Nebenresonanzmodus bei einem piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Serienschaltungsausführung unter Nutzung der vierten Harmonischen veranschaulicht.

Die Fig. 1 und 2 sind eine Explosionszeichnung zur Veran schaulichung eines Abzweigfilters nach einer ersten bevorzug ten Ausführungsform der Erfindung bzw. eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen des Filters zeigt.

Ein Abzweigfilter 61 ist vorzugsweise als Baugruppe aufgebaut und enthält ein Gehäusesubstrat 62 und eine Metallkappe 65. Das Gehäusesubstrat 62 besteht vorzugsweise aus einem isolie renden Keramikmaterial, wie Aluminiumoxid, oder einem geeig neten Isoliermaterial, wie Kunstharz, oder einem anderen geeigneten Material. An der Oberfläche des Gehäusesubstrats 62 sind Elektroden 63a-63e vorgesehen. Die Elektroden 63a-63e sind mit einem später zu beschreibenden piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart elektrisch verbunden, und einige der Elektroden 63a-63e erstrecken sich bis zu den Seitenflächen des Gehäusesubstrats 62, so daß Endflächenelektroden zur Herstellung einer elektrischen Ver bindung mit externen unabhängigen Komponenten definiert wer den.

An der Oberfläche des Gehäusesubstrats 62 ist ein Isolierfilm 64 von im wesentlichen rechtwinkliger Rahmenform vorgesehen. Der Isolierfilm 64 ist so angeordnet, daß, wenn die Metall kappe 65 mit dem Gehäusesubstrat 62 verbunden ist, die Me tallkappe 65 gegenüber den Elektroden 63a-63e elektrisch isoliert ist usw.

Die mit einer nach unten gerichteten Öffnung versehenen Me tallkappe 65 ist mit dem Gehäusesubstrat 62 vorzugsweise über einen (nicht dargestellten) Isolierkleber oder ein anderes geeignetes Verbindungsmaterial oder -verfahren verbunden. Auf diese Weise kann eine Baugruppenkonstruktion hergestellt werden, deren Innenraum versiegelt ist. Um eine leitende Kappe zu erhalten, kann anstelle der Metallkappe 65 eine Isoliermaterialkappe verwendet werden, deren Oberfläche mit einem leitenden Material beschichtet ist.

In dem oben genannten Innenraum sind außerdem vier piezoelek trische Resonatoren 66-69 der Dicken-Ausdehnungsschwingungs art vorzugsweise mit den Elektroden 63a-63e durch einen lei tenden Kleber oder ein leitendes Haftmittel, wie Lötmetall, oder eine andere geeignete Verbindung verbunden.

Die piezoelektrischen Resonatoren 66-69 sind über die Elek troden 63a-63e elektrisch so miteinander verbunden, daß von den piezoelektrischen Resonatoren 66-69 die piezoelektrischen Resonatoren 68 und 69 Längszweigresonatoren und die piezo elektrischen Resonatoren 66 und 67 Parallelzweigresonatoren bilden. Dies bedeutet, daß das Abzweigfilter 61 nach der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform einen in Fig. 3 dargestellten Abzweigkreis bildet.

Das Abzweigfilter 61 gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Resona toren 68 und 69, d. h. die Längszweigresonatoren, einen piezo elektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach der ersten und der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten und daß die piezoelektrischen Resona toren 66 und 67, d. h. die Parallelzweigresonatoren, einen piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwin gungsart nach der zweiten und vierten bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung, die später beschrieben werden, ent halten. Infolge dieser neuartigen Bauweise und Anordnung werden die Genauigkeitsschwankungen bei den Frequenzen mini miert, und es werden hervorragende Filtereigenschaften er zielt.

Als zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird ein piezoelektrischer Resonator der Dicken-Ausdehnungs schwingungsart nach der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutert.

Die Fig. 4A und 4B sind eine perspektivische Ansicht bzw. eine Schnittansicht zur Erläuterung eines piezoelektrischen Resonators der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Ein piezoelektrischer Resonator 1 der Dicken-Ausdehnungs schwingungsart enthält einen piezoelektrischen Körper 2 von im wesentlichen rechtwinkliger Form, der aus einem Keramikma terial auf Bleizirkonattitanatbasis oder einem einzelnen piezoelektrischen Kristall wie Quarz und Lithiumtantaloxid oder einem anderen geeigneten Material besteht. Im Innern des piezoelektrischen Körpers 2 ist eine Vielzahl von Innenelek troden 3 bis 6 auf piezoelektrischen Schichten angeordnet und mit den dazwischenliegenden piezoelektrischen Schichten über einander geschichtet.

Der piezoelektrische Körper 2 ist in Dickenrichtung einheit lich so polarisiert, wie es durch den Pfeil P angezeigt wird.

Die Innenelektroden 3 und 5 erstrecken sich bis zu einer Endfläche 2a des piezoelektrischen Körpers 2, und die Innen elektroden 4 und 6 erstrecken sich bis zu der Endfläche 2b auf der der Endfläche 2a gegenüberliegenden Seite.

Außenelektroden 7 und 8 sind so angeordnet, daß die Endflä chen 2a und 2b abgedeckt werden. Die Außenelektroden 7 und 8 werden vorzugsweise durch Beschichten mit und Aushärten von leitender Paste oder durch Aufspritzen, Aufdampfen oder Plat tieren von Metallmaterial oder nach einem anderen geeigneten Verfahren ausgebildet.

Die Außenelektrode 7 ist elektrisch mit den Innenelektroden 3 und 5 verbunden. Die Außenelektrode 8 ist elektrisch mit den Innenelektroden 4 und 6 verbünden.

Wenn bei dem piezoelektrischen Resonator 1 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart eine AC-Spannung zwischen den Au ßenelektroden 7 und 8 angelegt wird, wirken elektrische Fel der entgegengesetzter Polarität auf die piezoelektrische Schicht zwischen den Innenelektroden 3 und 4 und die piezo elektrische Schicht zwischen den Innenelektroden 4 und 5 ein. Auf ähnliche Weise werden elektrische Felder entgegengesetz ter Polarität abwechselnd an die piezoelektrische Schicht zwischen den Innenelektroden 4 und 5 und die piezoelektrische Schicht zwischen den Innenelektroden 5 und 6 angelegt. Des halb schwingt ein Teil, an dem sich die Innenelektroden 3-6 in Dickenrichtung überschneiden, mit und wirkt als piezoelek trischer Resonator der Energiefallen-Dicken-Ausdehnungs schwingungsart. In diesem Fall wirkt der piezoelektrische Resonator, da die Zahl der Innenelektroden vier ist, als piezoelektrischer Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwin gungsart unter Nutzung der dritten Harmonischen einer Dicken- Ausdehnungsschwingungsart.

Nachstehend wird ein piezoelektrischer Resonator der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart, dessen piezoelektrischer Körper einheitlich polarisiert ist und bei dem elektrische Felder entgegengesetzter Polarität abwechselnd an die piezoelektri schen Schichten zwischen benachbarten Innenelektroden in Dickenrichtung angelegt werden, als piezoelektrischer Resona tor der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Parallelschal tungsausführung definiert.

Für den piezoelektrischen Resonator 1 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart gemäß dieser bevorzugten Ausfüh rungsform kann der piezoelektrische Körper 2 durch bekannte Integralsintertechniken für Keramikmaterialien oder mittels anderer Verfahren hergestellt werden.

Wie in Fig. 5 dargestellt, wird zum Beispiel eine Vielzahl von grünen Platten 9a-9e mit einem piezoelektrischen Keramik material als Hauptbestandteil hergestellt, und lineare Innen elektroden 3-6 werden mittels Siebdruck aus einer leitenden Paste auf den grünen Keramikplatten 9b-9c ausgebildet. Nach dem dann die grünen Keramikplatten 9a-9e übereinander gelegt wurden und auf die grünen Platten in Dickenrichtung Druck ausgeübt wurde, kann durch Sintern der grünen Platten ein piezoelektrischer Körper 2 hergestellt werden.

Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform haben die Innenelektroden 3-6 vorzugsweise eine im wesentlichen lineare Form unter Ausschluß des Verlängerungsteils, der sich bis zur Kante der grünen Platten erstreckt. Der Teil, in dem sich die Innenelektroden in Dickenrichtung überschneiden, schließt daher den Teil ein, in dem sich die im wesentlichen linearen Elektroden überschneiden. Dementsprechend kann die Fläche des piezoelektrischen Schwingungsteils in Energiefallenausführung ohne weiteres durch Anpassung der Überschneidungsfläche der Innenelektroden 3-6 angepaßt und außerdem genau justiert werden. Um höhere Frequenzen zu bewältigen, läßt sich daher ohne weiteres ein piezoelektrischer Schwingungsteil in Ener giefallenausführung mit sehr kleiner Fläche ausbilden.

Als nächstes werden die Eigenschaften des piezoelektrischen Resonators 1 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform erläutert.

Wenn bei dem piezoelektrischen Resonator 1 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart der vorliegenden bevorzugten Aus führungsform die Dicken einer ersten und einer zweiten piezo elektrischen Schicht 2c und 2d außerhalb des Teils, wo sich die Innenelektroden 3-6 gegenseitig überschneiden, das heißt außerhalb der äußeren Innenelektrode 3 oder 6, mit D₁ und D₂ und wenn die Dicke einer piezoelektrischen Schicht zwischen benachbarten Innenelektroden in Dickenrichtung, zum Beispiel zwischen den Innenelektroden 3 und 4, mit D bezeichnet wer den, werden die Dicken der ersten und der zweiten piezoelek trischen Schicht 2c und 2d entsprechend der nachstehenden Formel (1A) oder (1B) gewählt.

0,50 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,90 (1A)

0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,50 (1B)

Da bei dem piezoelektrischen Resonator der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform die Dicken der ersten und der zweiten piezo elektrischen Schicht 2c und 2d so beschaffen sind, daß sie der Formel (1A) oder (1B) entsprechen, können Schwankungen in den Resonanzfrequenzen und den Antiresonanzfrequenzen wirksam verringert werden. Diese Wirkung wird nachstehend erläutert.

Bei der Herstellung eines piezoelektrischen Resonators 1 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart sind die Dicken der ersten und der zweiten piezoelektrischen Schicht 2c und 2d des pie zoelektrischen Körpers 2 im Idealfalle gleich. Dies bedeutet, daß die Innenelektroden 3-6 vorzugsweise so angeordnet wer den, daß die Bedingung D₁ = D₂ erfüllt ist.

Der piezoelektrische Körper 2 kann jedoch im allgemeinen durch Ausschneiden eines piezoelektrischen Muttersubstrats hergestellt werden. Dann gibt es Fälle, bei denen das piezo elektrische Muttersubstrat leicht verzogen ist, und um die Planheit des Substrats zu verbessern, wird üblicherweise die Oberseite oder Unterseite des piezoelektrischen Muttersub strats plangeschliffen.

Infolge von Schwankungen in den Verzugserscheinungen am oben genannten Muttersubstrat und Schwankungen beim Schleifen der Oberseite oder Unterseite während des Planschleifens des Muttersubstrats weicht der Teil, wo die Innenelektroden 3 bis 6 übereinander geschichtet sind, wahrscheinlich von den oben genannten Idealbedingungen ab.

Wie in Fig. 6 gezeigt, können zum Beispiel die Dicken D ver einheitlicht werden, weil die Dicke D jeder der piezoelektri schen Schichten zwischen den Innenelektroden 3 und 4, zwi schen den Innenelektroden 4 und 5 und zwischen den Innenelek troden 5 und 6 nahezu den Dicken der vorbereiteten grünen Platten entsprechen. Wenn jedoch der piezoelektrische Körper 2 aus einem piezoelektrischen Substrat hergestellt wird, werden die Dicken D₁ und D₂ der ersten und zweiten piezoelek trischen Schicht 2c und 2d wahrscheinlich variieren, weil der Abschliff an der Oberseite und der Unterseite sowie die Ver zugserscheinungen am piezoelektrischen Substrat schwanken. Hier zeigen die gestrichelten Linien A in Fig. 6 die ideale Lage der Innenelektroden 3-6. Die Verschiebung der Innenelek troden 3-6 gegenüber der idealen Lage wird als dD definiert.

Der Erfinder gemäß der vorliegenden Anmeldung entdeckte, daß, wenn die obigen Innenelektroden. 3-6 in Dickenrichtung von ihrer idealen Lage aus verschoben werden, die Resonanzfre quenz, die Antiresonanzfrequenz und andere Eigenschaften variieren und der Umfang dieser Schwankungen von den Dicken der ersten und der zweiten piezoelektrischen Schicht 2c und 2d der äußeren piezoelektrischen Schichten abhängt.

Der Erfinder gemäß der vorliegenden Anmeldung entdeckte also, daß es im Fall eines piezoelektrischen Resonators der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart, bei dem der piezoelektrische Kör per 2 vier Innenelektroden 3-6 gemäß obiger Beschreibung enthält und die dritte Harmonische verwendet wird, ausreicht, die piezoelektrischen Schichten 2c und 2d, die der obigen Formel (1A) oder (1B) entsprechen, auszubilden.

Außerdem veränderte der Erfinder gemäß der Erfindung die Anzahl der übereinander geschichteten Innenelektroden und bestätigte die daraus resultierende Leistung und entdeckte dann, daß bei einem piezoelektrischen Resonator 11 der Dic ken-Ausdehnungsschwingungsart in Parallelschaltungsausführung unter Nutzung der zweiten Harmonischen nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 7 dargestellt ist, wenn die piezoelektrischen Schichten 2c und 2d entsprechend der nachstehenden Formel (2A) oder (2B) ausgebildet sind, Schwankungen der Resonanzfrequenz oder Antiresonanzfrequenz stark reduziert werden.

0,50 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 1,00 (2A)

0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,80 (2B)

Wenn außerdem bei einem piezoelektrischen Resonator 21 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Parallelschaltungsausfüh rung unter Nutzung der vierten Harmonischen nach einer vier ten bevorzugten Ausführungsform, die in einer Schnittansicht nach Fig. 8 dargestellt ist, die Dicken der äußeren piezo elektrischen Schichten 2c und 2d so kontrolliert werden, daß sie der nachstehenden Formel (3A) oder (3B) entsprechen, wurde entdeckt, daß Schwankungen der Resonanzfrequenzen und Antiresonanzfrequenzen minimiert werden.

0,50 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,80 (3A)

0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,45 (3B)

Bei dem piezoelektrischen Resonator 11 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart unter Nutzung der zweiten Harmoni schen, wie in Fig. 7 dargestellt, sind die drei Innenelektro den 12 bis 14 auf den piezoelektrischen Schichten angeordnet und mit den dazwischenliegenden piezoelektrischen Schichten übereinander geschichtet.

Bei dem piezoelektrischen Resonator 21 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart unter Nutzung der vierten Harmoni schen, wie in Fig. 8 dargestellt, sind die fünf Innenelektro den 22 bis 26 auf den piezoelektrischen Schichten angeordnet und mit den dazwischenliegenden piezoelektrischen Schichten übereinander geschichtet.

Bei den piezoelektrischen Resonatoren 11 und 21 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart ist der piezoelektrische Körper 2 in Richtung des Pfeils P einheitlich polarisiert, weil die Resonatoren eine Parallelschaltungsausführung sind.

Die piezoelektrischen Resonatoren 11 und 21 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart sind vorzugsweise genauso aufgebaut wie der piezoelektrische Resonator 1 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart nach der ersten bevorzugten Ausfüh rungsform, außer daß die Anzahl der übereinander geschichte ten Innenelektroden und die verwendete höhere Ordnung anders beschaffen sind.

Als nächstes werden Versuchsbeispiele auf spezifische Weise erläutert.

Bei dem piezoelektrischen Resonator 11 der Dicken-Ausdeh nungsschwingungsart unter Nutzung der zweiten Harmonischen, dem piezoelektrischen Resonator 1 der Dicken-Ausdehnungs schwingungsart unter Nutzung der dritten Harmonischen und dem piezoelektrischen Resonator 21 der Dicken-Ausdehnungsschwin gungsart unter Nutzung der vierten Harmonischen waren die piezoelektrischen Körper aus einem Keramikmaterial auf PT- Basis (Bleititanatbasis) hergestellt, die Flächen des Über schneidungsteils der Innenelektroden, d. h. die Flächen der schwingenden Teile in Energiefallenausführung waren etwa 0,025 mm², die Dicke der piezoelektrischen Schichten zwischen benachbarten Innenelektroden war 40 µm und die Dicken der ersten und der zweiten piezoelektrischen Schicht D₁ und D₂ als Außenschichten waren im wesentlichen gleich (diese D₁ und D₂ wurden jeweils als D' definiert). Als dann D'/D mehrfach verändert wurden, wurden die Änderungsgeschwindigkeit dF_r/F_r der Resonanzfrequenzen F_r und die Änderungsgeschwindigkeit dF_a/F_a der Antiresonanzfrequenzen F_a gemessen. Die Resultate sind in den Fig. 13-18 dargestellt.

Die Fig. 13 und 14 zeigen das Resultat des die zweite Harmo nische nutzenden piezoelektrischen Resonators 11 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart, die Fig. 15 und 16 zeigen das Resultat des die dritte Harmonische nutzenden piezoelektri schen Resonators 1 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart, und die Fig. 17 und 18 zeigen das Resultat des die vierte Harmo nische nutzenden piezoelektrischen Resonators 21 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart.

In Fig. 13 bezeichnet die horizontale Achse das Verhältnis (den Prozentsatz) zwischen der Verschiebung dD in Dickenrich tung der Innenelektroden und der Dicke D einer zwischen In nenelektroden eingeklemmten piezoelektrischen Schicht. dD entspricht der Verschiebung der Innenelektroden, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Die vertikale Achse von Fig. 13 be zeichnet das Verhältnis (den Prozentsatz) zwischen der Ände rung dF_r der Resonanzfrequenz und der Resonanzfrequenz F_r. Wenn die ideale Frequenz durch F_r dargestellt wird, wird die Änderungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenz durch tatsäch liche Messung - F_r = dF_r definiert.

Die horizontale Achse von Fig. 14 ist die gleiche wie in Fig. 13, und die vertikale Achse bezeichnet das Verhältnis (den Prozentsatz) zwischen der Änderung dF_a (dF_a = tatsächliche Messung der Antiresonanzfrequenz - F_a) und der Antiresonanz frequenz zur Antiresonanzfrequenz F_a.

In den Fig. 13 und 14 zeigt die durchgehende Linie A das Resultat im Fall von D'/D = 1,2, die strichpunktierte Ein- Punkt-Linie B zeigt das Resultat im Fall von D'/D = 1,0, die strichpunktierte Zwei-Punkt-Linie C zeigt das Resultat im Fall von D'/D = 0,8, die strichpunktierte Drei-Punkt-Linie D zeigt das Resultat im Fall von D'/D = 0,6, die unterbrochene Linie E zeigt das Resultat im Fall von D'/D = 0,4 und die unterbrochene Linie F zeigt das Resultat im Fall von D'/D = 0,2.

In den Fig. 19 und 20 wurden die Resultate der Fig. 13 und 14 so modifiziert, daß die horizontale Achse das Verhältnis (D'/D) zwischen den Dicken D' der ersten und der zweiten piezoelektrischen Schicht 2c und 2d als äußere Schichten und der Dicke D bezeichnet.

In den Fig. 19 und 20 ist die Änderungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenzen oder Antiresonanzfrequenzen der vertikalen Achsen auf dD/D normalisiert.

Wie in den Fig. 19 und 20 deutlich zu sehen, werden die Ände rungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenzen und die Ände rungsgeschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen durch Wahl der Dicken D' der ersten und der zweiten piezoelektrischen Schicht 2c und 2d äls äußere Schichten erheblich reduziert. Bei den Abzweigfiltern entsprechen die Resonanzfrequenz F_r des Längszweigresonators und die Antiresonanzfrequenz F_a des Parallelzweigresonators einander, und die entsprechende Fre quenz ist eine Mittenfrequenz. Um die Genauigkeit der Fre quenz eines Abzweigfilters zu erhöhen, ist es daher vorzuzie hen, die Resonanzfrequenz F_r des Längszweigresonators und die Antiresonanzfrequenz F_a des Parallelzweigresonators genau einzustellen. Außerdem muß der anfängliche Übergang der Mit tenfrequenz des Abzweigfilters eine Genauigkeit im Bereich von ± 0,3% aufweisen.

Wenn dementsprechend ein piezoelektrischer Resonator 11 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart unter Nutzung der zweiten Harmonischen als Längszweigresonator benutzt wird, wie in Fig. 19 deutlich zu erkennen, reicht es, um die Änderungsge schwindigkeit der Resonanzfrequenz in den Bereich von ± 0,3% zu bringen, aus, D'/D oder (D₁ + D₂)/2D auf ca. 0,50 oder mehr einzustellen. Ebenso reicht es, wenn ein piezoelektri scher Resonator 11 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart als Parallelzweigresonator verwendet wird, aus, D'/D oder (D₁ + D₂)/2D auf 0,10 bis 0,80 einzustellen, um die Änderungsge schwindigkeit der Antiresonanzfrequenz in den Bereich von etwa ± 0,2% zu bringen.

Bei einem piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungs schwingungsart, der einen Längszweigresonator bildet, beträgt jedoch, wie in der Formel (2A) gezeigt, die Obergrenze von D'/D etwa 1,0. Der Grund dafür wird unter Bezugnahme auf Fig. 25 erläutert.

Fig. 25 zeigt die Relation zwischen dem Verhältnis (D'/D) der Dicken D' zu der Dicke D und der relativen Bandbreite dF/F. Die vertikale Achse gemäß Fig. 25 bezeichnet die relative Bandbreite dF/F(%). Die durchgehende Linie zeigt die Eigen schaften der zweiten Harmonischen als eine zu nutzende Schwingungsart, und die unterbrochene Linie zeigt die Eigen schaften der vierten Harmonischen als Nebenresonanzschwin gung. Wie aus Fig. 25 deutlich ersichtlich, wird die relative Bandbreite der vierten Harmonischen, wenn D'/D etwa 1,0 über steigt, größer als die der zweiten Harmonischen und dann funktioniert das Filter nicht. Deshalb muß D'/D oder (D₁ + D₂)/2D etwa 1,0 oder weniger betragen. Wenn dementsprechend, wie in der Formel (2A) dargestellt, ein piezoelektrischer Resonator 1 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart als Längs zweigresonator eingesetzt wird, muß (D₁ + D₂)/2D im Bereich von etwa 0,50 bis etwa 1,00 liegen.

Die Resultate für einen piezoelektrischen Resonator 1 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart unter Nutzung der dritten Harmonischen, wenn die Dicken einer ersten und einer zweiten piezoelektrischen Schicht mehrfach verändert werden, sind in den Fig. 15 und 16 dargestellt. In den Fig. 15 und 16 ent sprechen die durchgehende Linie A, die strichpunktierte Ein- Punkt-Linie B, die strichpunktierte Zwei-Punkt-Linie C, die strichpunktierte Drei-Punkt-Linie D, die unterbrochene Linie E und die unterbrochene Linie F den ungefähren Werten 1,2, 1,0, 0,8, 0,6, 0,4 bzw. 0,2 von D'/D. In den Fig. 21 und 22 sind die Resultate der Fig. 15 und 16 nochmals wiedergegeben, und diese entsprechen den Fig. 19 und 20 eines piezoelektri schen Resonators der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart unter Nutzung der zweiten Harmonischen.

Die Resultate für einen piezoelektrischen Resonator 21 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart unter Nutzung der vierten Harmonischen, wenn die Dicken einer ersten und einer zweiten piezoelektrischen Schicht mehrfach verändert werden, sind in den Fig. 17 und 18 dargestellt. In den Fig. 17 und 18 ent sprechen die durchgehende Linie A, die strichpunktierte Ein- Punkt-Linie B, die strichpunktierte Zwei-Punkt-Linie C, die strichpunktierte Drei-Punkt-Linie D, die unterbrochene Linie E und die unterbrochene Linie F den ungefähren Werten 1,2, 1,0, 0,8, 0,6, 0,4 bzw. 0,2 von D'/D. In den Fig. 23 und 24 sind die Resultate der Fig. 17 und 18 modifiziert und ent sprechen denen der Fig. 19 und 20 eines piezoelektrischen Resonators der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart unter Nutzung der zweiten Harmonischen.

Wie in den Fig. 21 und 23 deutlich zu erkennen, liegt die Resonanzfrequenz, wenn die piezoelektrischen Resonatoren 1 und 21 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart unter Nutzung der dritten und vierten Harmonischen als Längszweigresonatoren verwendet werden und die Dicken einer ersten und einer zwei ten piezoelektrischen Schicht 2c und 2d als äußere Schichten so kontrolliert werden, daß (D₁ + D₂)/2D etwa 0,50 oder mehr betragen, im Bereich von etwa ± 0,3%.

In den Formeln (1A) und (3A) beträgt die Obergrenze von (D₁ + D₂)/2D vorzugsweise etwa 0,90 bzw. etwa 0,80. Der Grund dafür wird unter Bezugnahme auf die Fig. 26 und 27 erläutert.

Wie in Fig. 25 zeigen die Fig. 26 und 27 die Relation zwi schen (D₁ + D₂)/2D oder D'/D und der relativen Bandbreite dF/dF_a. In den Fig. 26 und 27 zeigt die durchgehende Linie die Eigenschaften der dritten und vierten Harmonischen, und die unterbrochene Linie zeigt die fünfte bzw. sechste Harmo nische als Nebenresonanzschwingung. Wie aus den Fig. 26 und 27 deutlich zu erkennen, wird bei den piezoelektrischen Reso natoren 1 und 21 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart, wenn D'/D oder (D₁ + D₂)/2D etwa 0,90 und etwa 0,80 übersteigen, die relative Bandbreite von Nebenresonanzschwingungen größer. Deshalb ist in den Formeln (1A) und (3A) die Obergrenze von (D₁ + D₂)/2D der piezoelektrischen Resonatoren der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart unter Nutzung der dritten und vier ten Harmonischen auf etwa 0,90 bzw. etwa 0,80 festgelegt.

Wie deutlich aus den Fig. 22 und 24 zu ersehen ist, kann die Antiresonanzfrequenz, wenn die piezoelektrischen Resonatoren 1 und 21 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart unter Nutzung der dritten und vierten Harmonischen als Parallelzweigresona toren eingesetzt werden, durch Einstellung von dD/D oder (D₁ + D₂)/2D auf etwa 0,10 bis etwa 0,50 und etwa 0,10 bis etwa 0,45, wie in den Formeln (1B) bzw. (3B) dargestellt, in den Bereich von etwa ± 0,3% gebracht werden.

Bei Hochfrequenzanwendungen geht die Dicke D einer zwischen Innenelektroden eingeklemmten piezoelektrischen Schicht zu rück. Wenn daher die Verarbeitungsbedingungen gleich sind, nimmt das Verhältnis dD/D zu und die Frequenzgenauigkeit verschlechtert sich. Indem man jedoch die Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten 2c und 2d in dem oben genannten besonderen Bereich entsprechend den vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen einstellt, wird die negative Auswirkung der Verschiebung von Innenelektroden auf die Änderung der Reso nanzfrequenzen und Antiresonanzfrequenzen minimiert.

Bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen wurden die piezoelektrischen Resonatoren 1, 11 und 21 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in sogenannter Parallel schaltungsausführung erläutert. Bei der dritten und vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden jedoch die piezoelektrischen Resonatoren der Dicken-Ausdehnungsschwin gungsart in Serienschaltungsausführung verwendet. Diese sind in den Fig. 9 bis 11 dargestellt. In den Fig. 9-11 ist, wenn auch die Außenelektroden nicht dargestellt wurden, ein Paar Außenelektroden so angeordnet, daß die Endflächen 2a und 2b des piezoelektrischen Körpers 2 in gleicher Weise abgedeckt werden wie die Außenelektroden 7 und 8 in Fig. 4B.

Bei einem in Fig. 9 dargestellten piezoelektrischen Resonator 31 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart sind drei Innenelek troden 32-34 im Innern eines piezoelektrischen Körpers 2 so angeordnet, daß sie mit dazwischenliegenden piezoelektrischen Schichten übereinander geschichtet sind. Die mittlere Innen elektrode 33 ist eine Elektrode ohne Anschluß. Die Innenelek trode 32 erstreckt sich bis zu einer Endfläche 2a des piezo elektrischen Körpers 2, und die Innenelektrode 34 erstreckt sich bis zur anderen Endfläche 2b des piezoelektrischen Kör pers 2 auf der der Endfläche 2a gegenüberliegenden Seite. Bei dem piezoelektrischen Körper 2 sind die piezoelektrische Schicht zwischen der Innenelektrode 32 und der Innenelektrode 33 und die piezoelektrische Schicht zwischen der Innenelek trode 33 und der Innenelektrode 34 in Dickenrichtung in ent gegengesetzten Richtungen polarisiert.

Wenn ein Paar Außenelektroden auf den Flächen 2a und 2b so angeordnet wird, daß sie elektrisch mit den Innenelektroden 32 und 34 verbunden sind, und wenn an die Außenelektroden ein elektrisches Feld angelegt wird, funktioniert deshalb der piezoelektrische Resonator 31 als ein die zweite Harmonische nutzender piezoelektrischer Resonator der Dicken-Ausdehnungs schwingungsart.

In ähnlicher Weise sind bei einem piezoelektrischen Resonator 41 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart entsprechend der in Fig. 10 dargestellten sechsten bevorzugten Ausführungsform vier Innenelektroden 42 bis 45 in einem piezoelektrischen Körper 2 vorgesehen. Wenn zwischen den Innenelektroden 42 und 45 eine AC-Spannung angelegt wird, funktioniert der die drit te Harmonische nutzende piezoelektrische Resonator 41 als piezoelektrischer Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwin gungsart in Serienschaltungsausführung.

Bei einem piezoelektrischen Resonator 51 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart gemäß einer in Fig. 11 dargestell ten siebten bevorzugten Ausführungsform sind fünf Innenelek troden 52-56 in einem piezoelektrischen Körper so angeordnet, daß sie mit dazwischenliegenden piezoelektrischen Schichten übereinander geschichtet werden. Durch Anlegen einer AC- Spannung zwischen den Innenelektroden 52 und 56 funktioniert der piezoelektrische Resonator als ein die vierte Harmonische einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nutzender piezoelek trischer Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart.

Bei den oben beschriebenen piezoelektrischen Resonatoren 31-51 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Serienschaltungs ausführung werden, ebenso wie in den Fällen einer Parallel schaltungsausführung, durch Einstellen der Dicken der äußeren piezoelektrischen Schichten 2c bzw. 2d entsprechend den nach stehenden Formeln (4A)-(6A) Schwankungen der Resonanzfrequen zen minimiert, und die (N+1)te Schwingungsart als Nebenre sonanzschwingung wird in gleicher Weise unterdrückt wie bei den piezoelektrischen Resonatoren der Dicken-Ausdehnungs schwingungsart in Parallelschaltungsausführung.

0,60 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 1,10 (4A)

0,65 ≦ (D₁+ D₂)/2D ≦ 0,90 (5A)

0,60 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,80 (6A)

Außerdem werden bei den piezoelektrischen Resonatoren 31-51 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Serienschaltungsaus führung, ebenso wie in den Fällen mit Parallelschaltungsaus führung, durch Einstellen der Dicken der äußeren piezoelek trischen Schichten 2c bzw. 2d entsprechend den Formeln (4B)-(6B) Schwankungen der Antiresonanzfrequenzen wirksam redu ziert, und die (N+1)te Schwingungsart als Nebenresonanz schwingung wird wirksam unterdrückt.

0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 1,10 (4B)

0,10 ≦ (D₁+ D₂)/2D ≦ 0,90 (5B)

0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,80 (6B)

Es wird erläutert, daß durch Aufbau der piezoelektrischen Resonatoren der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart entsprechend den Formeln (4A)-(6B) unter Verweis auf die Fig. 28-42 Schwankungen der Resonanzfrequenzen oder Antiresonanzfrequen zen minimiert werden und daß ein Nebenresonanzmodus des (N+1)ten Modus unterdrückt wird.

Die Fig. 28, 30 und 32 zeigen die Relation zwischen dD/D und der Änderungsgeschwindigkeit dF_r/F_r der Resonanzfrequenzen, wenn D'/D oder (D₁ + D₂)/2D der piezoelektrischen Resonatoren 31-51 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart jeweils verändert, wurde, und diese Zeichnungen entsprechen der Fig. 13, dadurch gekennzeichnet, daß die die zweite Harmonische nutzenden piezoelektrischen Resonatoren der Dicken-Ausdehnungsschwin gungsart in Parallelschaltungsausführung dargestellt sind.

Die Fig. 29, 31 und 33 zeigen die Relation zwischen dD/D und der Änderungsgeschwindigkeit dF_a/F_a der Antiresonanzfrequen zen, wenn D'/D der jeweiligen piezoelektrischen Resonatoren 31-51 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart verändert wurde, und diese Zeichnungen entsprechen Fig. 14, dadurch gekenn zeichnet, daß die die zweite Harmonische nutzenden piezoelek trischen Resonatoren der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart in Parallelschaltungsausführung dargestellt sind.

In Fig. 28-33 haben die durchgehende Linie A, die strichpunk tierte Ein-Punkt-Linie B, die strichpunktierte Zwei-Punkt- Linie C, die strichpunktierte Drei-Punkt-Linie D, die unter brochene Linie E und die unterbrochene Linie F die gleiche Bedeutung wie in Fig. 13.

Die Fig. 34, 36, 38 zeigen die Relation zwischen D'/D oder (D₁ + D₂)/2D und der normalisierten Änderungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenzen jedes der die zweite Harmonische, die dritte Harmonische bzw. die vierte Harmonische nutzenden piezoelektrischen Resonatoren 31-51 der Dicken-Ausdehnungs schwingungsart in Serienschaltungsausführung, und diese Zeichnungen entsprechen Fig. 19 betreffend den die zweite Harmonische nutzenden piezoelektrischen Resonator der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart in Parallelschaltüngsausführung.

Die Fig. 35, 37, 39 zeigen die Relation zwischen D'/D oder (D₁ + D₂)/2D und der normalisierten Änderungsgeschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen jedes der die zweite Harmonische, die dritte Harmonische bzw. die vierte Harmonische nutzenden piezoelektrischen Resonatoren 31-51 der Dicken-Ausdehnungs schwingungsart in Serienschaltungsausführung, und diese Zeichnungen entsprechen Fig. 20 betreffend die die zweite Harmonische nutzenden piezoelektrische Resonatoren der Dic ken-Ausdehnungsschwingungsart in Parallelschaltungsausfüh rung.

Wie aus den Fig. 34, 36 und 38 deutlich zu erkennen ist, liegt bei den piezoelektrischen Resonatoren 31-51 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart, wenn D'/D oder (D₁ + D₂)/2D etwa 0,60, etwa 0,65 bzw. 0,60 beträgt, die Änderungsgeschwindig keit der Resonanzfrequenzen im Bereich von etwa ± 0,3%.

Die Fig. 40-42 zeigen die relative Bandbreite des Hauptmodus und die relative Bandbreite des (N+1)ten Modus als Nebenre sonanzmodus. Dementsprechend reicht es, wie aus den Fig. 40- 42 deutlich zu ersehen ist, zur Reduzierung der relativen Bandbreite des (N+1)ten Modus als Nebenresonanzmodus aus, die Obergrenze von D'/D oder (D₁ + D₂)/2D der piezoelektri schen Resonatoren 31-51 der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart auf etwa 1,10, etwa 0,90 bzw. etwa 0,80 einzustellen.

Wenn die piezoelektrischen Resonatoren 31-51 der Dicken- Ausdehnungsschwingungsart als Längszweigresonator eines Ab zweigfilters eingesetzt werden, wird daher durch Regelung von (D₁ + D₂)/2D entsprechend den Formeln (4A)-(6A), ausgehend von obigen Resultaten, die Änderung der Resonanzfrequenzen wirksam kontrolliert, und die Reaktion des (N+1)ten Modus als Nebenresonanzmodus wird unterdrückt. Damit werden hervor ragende Resonanzeigenschaften erreicht.

Wie in den Fig. 35, 37 und 39 deutlich zu erkennen ist, liegt, wenn die piezoelektrischen Resonatoren 31-35 der Dic ken-Ausdehnungsschwingungsart in Serienschaltungsausführung als Parallelzweigresonator eines Abzweigfilters eingesetzt werden, durch Einstellen von D'/D oder (D₁ + D₂)/2D entspre chend den Formeln (4B)-(6B) die Änderungsgeschwindigkeit der Antiresonanzfrequenzen etwa bei ± 0,3%.

Wie oben beschrieben, werden durch Verwendung eines piezo elektrischen Resonators der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart entsprechend bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung als Längszweigresonator oder Parallelzweigresonator Schwankungen der Resonanzfrequenz oder Antiresonanzfrequenz wirksam kon trolliert. Dementsprechend kommt ein Abzweigfilter mit her vorragenden Filtereigenschaften zustande.

Nach der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden bei einem piezoelektrischen Energiefallen-Resonator in Parallelschaltungsausführung mit N Stück Innenelektroden in einem piezoelektrischen Körper und unter Nutzung des (N-1)ten Modus einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart, wenn die Dicke einer piezoelektrischen Schicht zwischen benachbarten Innenelektroden mit D und die Dicken einer ersten und einer zweiten piezoelektrischen Schicht außerhalb der äußeren In nenelektroden in Dickenrichtung mit D₁ und D₂ bezeichnet werden, Schwankungen der Resonanzfrequenz stark reduziert, da der piezoelektrische Resonator entsprechend der Formel (2A) bei N = 3, Formel (1A) bei N = 4 und Formel (3A) bei N = 5 aufgebaut ist, und die relative Bandbreite eines Nebenreso nanzmodus höherer Ordnung wird signifikant eingeengt, so daß dementsprechend hervorragende Resonanzeigenschaften erreicht werden. Daher ist es durch Verwendung eines piezoelektrischen Resonators der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, womit ein Längszweigresonator eines Abzweigfilters definiert wird, möglich, ein Abzweigfilter mit hoher Genauigkeit der Mitten frequenz und hervorragenden Filtereigenschaften herzustellen.

Nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Schwankungen der Antiresonanzfrequenz bei einem piezoelektrischen Energiefallen-Resonator in Parallelschal tungsausführung mit N Stück Innenelektroden in einem piezo elektrischen Körper und unter Nutzung des (N-1)ten Modus einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart, wenn die Dicke einer piezoelektrischen Schicht zwischen benachbarten Innenelektro den mit D und die Dicken einer ersten und einer zweiten pie zoelektrischen Schicht außerhalb der äußeren Innenelektroden in Dickenrichtung mit D₁ und D₂ bezeichnet werden, minimiert, da der piezoelektrische Resonator entsprechend der Formel (2B) bei N = 3, Formel (1B) bei N = 4 und Formel (3B) bei N = 5 aufgebaut ist. Daher ist es durch Verwendung eines piezo elektrischen Resonators der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, womit ein Parallelzweigresonator eines Abzweigfilters defi niert wird, möglich, ein Abzweigfilter mit hoher Genauigkeit der Mittenfrequenz und hervorragenden Filtereigenschaften herzustellen.

Nach der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Schwankungen der Resonanzfrequenz bei einem piezo elektrischen Energiefallen-Resonator in Serienschaltungsaus führung mit N Stück Innenelektroden in einem piezoelektri schen Körper und unter Nutzung des (N-1)ten Modus einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart, wenn die Dicke einer piezo elektrischen Schicht zwischen benachbarten Innenelektroden mit D und die Dicken einer ersten und einer zweiten piezo elektrischen Schicht außerhalb der äußeren Innenelektroden in Dickenrichtung mit D₁ und D₂ bezeichnet werden, weitgehend reduziert, da der piezoelektrische Resonator entsprechend der Formel (4A) bei N = 3, Formel (5A) bei N = 4 und Formel (6A) bei N = 5 aufgebaut ist, und die relative Bandbreite eines Nebenresonanzmodus höherer Ordnung wird eingeengt, und dem entsprechend werden hervorragende Resonanzeigenschaften er reicht. Daher ist es durch Verwendung eines piezoelektrischen Resonators der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, womit ein Längszweigresonator eines Abzweigfilters definiert wird, möglich, ein Abzweigfilter mit hoher Genauigkeit der Mitten frequenz und hervorragenden Filtereigenschaften herzustellen.

Nach der vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Schwankungen der Antiresonanzfrequenz bei einem piezoelektrischen Energiefallen-Resonator in Serienschal tungsausführung mit N Stück Innenelektroden in einem piezo elektrischen Körper und unter Nutzung des (N-1)ten Modus einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart, wenn die Dicke einer piezoelektrischen Schicht zwischen benachbarten Innenelektro den mit D und die Dicken einer ersten und einer zweiten pie zoelektrischen Schicht außerhalb der äußeren Innenelektroden in Dickenrichtung mit D₁ und D₂ bezeichnet werden, minimiert, da der piezoelektrische Resonator entsprechend der Formel (4B) bei N = 3, Formel (5B) bei N = 4 und Formel (6B) bei N = 5 aufgebaut ist. Daher ist es durch Verwendung eines piezo elektrischen Resonators der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach der vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, womit ein Parallelzweigresonator eines Abzweigfilters defi niert wird, möglich, ein Abzweigfilter mit hoher Genauigkeit der Mittenfrequenz und hervorragenden Filtereigenschaften herzustellen.

Da bei einem Abzweigfilter nach der fünften bevorzugten Aus führungsform der Erfindung ein Längszweigresonator einen piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwin gungsart nach der dritten oder vierten bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung enthält und bei einem Abzweigfilter nach der sechsten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Parallelzweigresonator einen piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach der zweiten oder vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält, erhöht sich die Genauigkeit der Resonanzfrequenz des Längs zweigresonators und die Antiresonanzfrequenz des Parallel zweigresonators erheblich. Damit ist die Herstellung eines Abzweigfilters möglich, bei dem Schwankungen in den Filterei genschaften sehr gering sind.

Wenn eine Vielzahl von aus im wesentlichen linearen Elektro den hergestellten Innenelektroden einander durch piezoelek trische Schichten hindurch überschneidet und der Überschnei dungsteil einen piezoelektrischen Energiefallen-Schwingungs teil bildet, ist es mittels Anpassung der Fläche des Über schneidungsteils der linearen Elektroden einfach, einen für Hochfrequenzanwendungen geeigneten piezoelektrischen Resona tor der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart aufzubauen.

In einer piezoelektrischen Resonatorkomponente nach bevorzug ten Ausführungsformen der Erfindung kann der als Parallel zweigresonator und Längszweigresonator einzusetzende piezo elektrische Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart, da ein Gehäusesubstrat mit einem piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach der ersten bis vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Raum für die Schwingung des piezoelektrischen Resonators verbunden ist und eine leitende Kappe mit dem piezoelektri schen Resonator so zusammengefügt ist, daß diese den piezo elektrischen Resonator umgibt, als piezoelektrische Resona torkomponente in versiegelter Chip-Ausführung ein Abzweigfil ter bilden.

Während die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf be vorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, ist es dem Fachmann klar, daß obige und weitere Änderungen in Form und Details vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Piezoelektrischer Resonator der Energiefallen-Dicken- Ausdehnungsschwingungsart, der enthält:
einen piezoelektrischen Körper mit einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten, die in einer Dickenrich tung desselben einheitlich polarisiert sind, und
N Stück im piezoelektrischen Körper übereinander und mit den dazwischenliegenden piezoelektrischen Schichten angeordneten Innenelektroden, wobei N eine ganze Zahl von 3 bis 5 ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der piezoelektrische Körper in einem (N-1)ten Modus hö herer Ordnung einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart schwingt, die durch Anlegen von elektrischen Feldern entgegengesetzter Polarität abwechselnd in der Dicken richtung zu piezoelektrischen Schichten zwischen In nenelektroden erzeugt wird, und wobei sich, wenn die Dicke einer piezoelektrischen Schicht zwischen benach barten Innenelektroden in Dickenrichtung mit D und die Dicken einer ersten und zweiten piezoelektrischen Schicht außerhalb der äußeren Innenelektroden in Dic kenrichtung mit D₁ und D₂ bezeichnet werden, folgende Relationen ergeben: 0,50 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 1,00 bei N = 3, 0,50 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,90 bei N = 4 und 0,50 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,80 bei N = 5.

2. Piezoelektrischer Resonator der Energiefallen-Dicken- Ausdehnungsschwingungsart nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die N Stück Innenelektroden im we sentlichen lineare Elektroden beinhalten und sich ge genseitig durch piezoelektrische Schichten hindurch überschneiden und dadurch, daß der Überschneidungsteil einen piezoelektrischen Schwingungsteil in Energiefal lenausführung bildet.

3. Piezoelektrischer Resonator der Energiefallen-Dicken- Ausdehnungsschwingungsart, der enthält:
einen piezoelektrischen Körper mit einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten, die in einer Dickenrich tung desselben einheitlich polarisiert sind, und
N Stück im piezoelektrischen Körper übereinander und mit den dazwischenliegenden piezoelektrischen Schichten angeordneten Innenelektroden, wobei N eine ganze Zahl von 3 bis 5 ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der piezoelektrische Körper in einem (N-1)ten Modus hö herer Ordnung einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart schwingt, die durch Anlegen von elektrischen Feldern entgegengesetzter Polarität abwechselnd in der Dicken richtung zu piezoelektrischen Schichten zwischen In nenelektroden erzeugt wird, und wobei sich, wenn die Dicke einer piezoelektrischen Schicht zwischen benach barten Innenelektroden in Dickenrichtung mit D und die Dicken einer ersten und zweiten piezoelektrischen Schicht außerhalb der äußeren Innenelektroden in Dic kenrichtung mit D₁ und D₂ bezeichnet werden, folgende Relationen ergeben: 0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,80 bei N = 3, 0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,50 bei N = 4 und 0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,45 bei N = 5.

4. Piezoelektrischer Resonator der Energiefallen-Dicken- Ausdehnungsschwingungsart nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die N Stück Innenelektroden im we sentlichen lineare Elektroden beinhalten und sich ge genseitig durch piezoelektrische Schichten hindurch überschneiden und dadurch, daß der Überschneidungsteil einen piezoelektrischen Schwingungsteil in Energiefal lenausführung bildet.

5. Piezoelektrischer Resonator der Energiefallen-Dicken- Ausdehnungsschwingungsart, wobei der piezoelektrische Resonator enthält:
einen piezoelektrischen Körper mit einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten und
N Stück im piezoelektrischen Körper angeordnete und mit dem dazwischenliegenden piezoelektrischen Schichten übereinander geschichtete Innenelektroden, wobei N eine ganze Zahl von 3 bis 5 ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der piezoelektrische Körper in einem (N-1)ten Modus hö herer Ordnung einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart schwingt und zwischen den Innenelektroden angeordnete piezoelektrische Schichten in entgegengesetzter Rich tung abwechselnd in Dickenrichtung polarisiert sind, und sich, wenn die Dicke einer piezoelektrischen Schicht zwischen benachbarten Innenelektroden in Dic kenrichtung mit D und die Dicken einer ersten und zwei ten piezoelektrischen Schicht außerhalb der äußeren In nenelektroden in Dickenrichtung mit D₁ und D₂ bezeich net werden, folgende Relationen ergeben: 0,60 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 1,10 bei N = 3, 0,65 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,90 bei N = 4 und 0,60 ≦ (D₁+ D₂)/2D ≦ 0,80 bei N = 5.

6. Piezoelektrischer Resonator der Energiefallen-Dicken- Ausdehnungsschwingungsart nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die N Stück Innenelektroden im we sentlichen lineare Elektroden beinhalten und sich ge genseitig durch piezoelektrische Schichten hindurch überschneiden und dadurch, daß der Überschneidungsteil einen piezoelektrischen Schwingungsteil in Energiefal lenausführung bildet.

7. Piezoelektrischer Resonator der Energiefallen-Dicken- Ausdehnungsschwingungsart, der enthält:
einen piezoelektrischen Körper mit einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten und
N Stück im piezoelektrischen Körper angeordnete und mit dem dazwischenliegenden piezoelektrischen Schichten übereinander geschichtete Innenelektroden, wobei N eine ganze Zahl von 3 bis 5 ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der piezoelektrische Körper in einem (N-1)ten Modus hö herer Ordnung einer Dicken-Ausdehnungsschwingungsart schwingt und zwischen den Innenelektroden angeordnete piezoelektrische Schichten in entgegengesetzter Rich tung abwechselnd in Dickenrichtung polarisiert sind, und sich, wenn die Dicke einer piezoelektrischen Schicht zwischen benachbarten Innenelektroden in Dic kenrichtung mit D und die Dicken einer ersten und zwei ten piezoelektrischen Schicht außerhalb der äußeren In nenelektroden in Dickenrichtung mit D₁ und D₂ bezeich net werden, folgende Relationen ergeben: 0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 1,10 bei N = 3, 0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,90 bei N = 4 und 0,10 ≦ (D₁ + D₂)/2D ≦ 0,80 bei N = 5.

8. Piezoelektrischer Resonator der Energiefallen-Dicken- Ausdehnungsschwingungsart nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die N Stück Innenelektroden im we sentlichen lineare Elektroden beinhalten und sich ge genseitig durch piezoelektrische Schichten hindurch überschneiden und dadurch, daß der Überschneidungsteil einen piezoelektrischen Schwingungsteil in Energiefal lenausführung bildet.

9. Abzweigfilter, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Längszweigresonator mit einem piezoelektrischen Resona tor der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach Anspruch 1 und einen Parallelzweigresonator enthält.

10. Abzweigfilter, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Längszweigresonator mit einem piezoelektrischen Resona tor der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach Anspruch 5 und einen Parallelzweigresonator enthält.

11. Abzweigfilter, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Parallelzweigresonator mit einem piezoelektrischen Re sonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach An spruch 3 und einen Längszweigresonator enthält.

12. Abzweigfilter, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Parallelzweigresonator mit einem piezoelektrischen Re sonator der Dicken-Ausdehnungsschwingungsart nach An spruch 7 und einen Längszweigresonator enthält.

13. Piezoelektrische Resonatorkomponente, dadurch gekenn zeichnet, daß sie enthält:
einen piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdeh nungsschwingungsart nach Anspruch 1,
ein mit dem piezoelektrischen Resonator so verbundenes Gehäusesubstrat, daß dadurch ein Raum für die Schwin gung des piezoelektrischen Resonators begrenzt wird, und
eine mit dem Gehäusesubstrat so verbundene leitende Kappe, daß der piezoelektrische Resonator davon einge schlossen wird.

14. Piezoelektrische Resonatorkomponente, dadurch gekenn zeichnet, daß sie enthält:
einen piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdeh nungsschwingungsart nach Anspruch 3,
ein mit dem piezoelektrischen Resonator so verbundenes Gehäusesubstrat, daß dadurch ein Raum für die Schwin gung des piezoelektrischen Resonators begrenzt wird, und
eine mit dem Gehäusesubstrat so verbundene leitende Kappe, daß der piezoelektrische Resonator davon einge schlossen wird.

15. Piezoelektrische Resonatorkomponente, dadurch gekenn zeichnet, daß sie enthält:
einen piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdeh nungsschwingungsart nach Anspruch 5,
ein mit dem piezoelektrischen Resonator so verbundenes Gehäusesubstrat, daß dadurch ein Raum für die Schwin gung des piezoelektrischen Resonators begrenzt wird, und
eine mit dem Gehäusesubstrat so verbundene leitende Kappe, daß der piezoelektrische Resonator davon einge schlossen wird.

16. Piezoelektrische Resonatorkomponente, dadurch gekenn zeichnet, daß sie enthält:
einen piezoelektrischen Resonator der Dicken-Ausdeh nungsschwingungsart nach Anspruch 7,
ein mit dem piezoelektrischen Resonator so verbundenes Gehäusesubstrat, daß dadurch ein Raum für die Schwin gung des piezoelektrischen Resonators begrenzt wird, und
eine mit dem Gehäusesubstrat so verbundene leitende Kappe, daß der piezoelektrische Resonator davon einge schlossen wird.