DE10051137A1 - Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil - Google Patents

Abstract

Ein Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil ist so konstruiert, dass Schwankungen der elektrostatischen Kapazität minimiert werden. Das Bauteil umfasst dielektrische Substrate, die auf einer oberen und unteren Fläche eines piezoelektrischen Energiefallen-Resonanzelements so aufgebracht sind, dass ein Schwingungsraum ausgebildet wird. Auf den dielektrischen Substraten sind erste und zweite Kondensator bildende Elektroden angebracht, um einen vorbestimmten Spalt G in einer Richtung auszubilden, die im Wesentlichen parallel zu der Hauptfläche des dielektrischen Substrats ist. Die zweite Kondensator ausbildende Elektrode überlappt mit dem Schwingungsraum mittels entweder der dielektrischen Substrate oder mittels Teilen der dielektrischen Substrate. Wenn G' die Entfernung zwischen einem Endteil der zweiten Kondensator ausbildenden Elektrode und einem Endteil des Schwingungsraums entlang der Richtung, in der sich die ersten und zweiten Kondensator ausbildenden Elektroden gegenüberliegen, wiedergibt, dann wird einer der Ausdrücke G'/G >= 1 und G'/G -0,4 erfüllt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Resonator, der elektrostatische Kondensatoren enthält, und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Bauteil mit einer verbesserten Anordnung der Elektroden, die so angeordnet sind, dass sie Kondensatoren und Freiräume zur Ermöglichung einer freien und ungehinderten Schwingung des Schwingungsteils des piezoelektrischen Resonators ausbilden.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Herkömmlicherweise werden Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteile weit verbreitet als piezoelektrische Schwingungserreger verwendet. Die ungeprüfte japanischen Patentanmeldungsschrift Nr. 7-94997 offenbart zum Beispiel, wie in Fig. 32 gezeigt, ein Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil 201. Bei dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 201 sind die dielektrischen Substrate 203 und 204 jeweils auf oberen und unteren Flächen eines piezoelektrischen Resonanzelements 202 aufgebracht. Das piezoelektrische Resonanzelement 202 verwendet einen zur Dicke vertikalen Schwingungsmodus oder einen sich in Dickenrichtung erstreckenden Gleitmodus, die Schwingungsmoden der Energiefallenart sind. Die Schwingungsräume 205 und 206 sind so angeordnet, dass sie eine freie und ungehinderte Schwingung in dem Schwingungsabschnitt des piezoelektrischen Resonanzelements 202 erlauben. Bei dem herkömmlichen Beispiel ist jeder der Schwingungsräume 205 und 206 durch einen konkaven Abschnitt ausgebildet, der in einer der Hauptflächen jedes der dielektrischen Substrate 203 bzw. 204 gebildet ist.

In dem Resonanzbauteil 201 sind Kondensator bildenden Elektroden 207 bis 209 an äußeren Flächen des durch die übereinander angeordneten dielektrischen Substrate 203 und 204 ausgebildeten Schichtkörpers angeordnet, um Kondensatoren auszubilden. Die Kondensator bildende Elektrode 208 ist mit einem Erdpotential verbunden. Die Kondensatoren sind jeweils zwischen den Kondensator bildenden Elektroden 207 (Seite unter Spannung) und 208 und zwischen den Kondensator bildenden Elektroden 209 (Seite unter Spannung) und 208 positioniert.

Die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsschrift Nr. 3-240311 offenbart ferner, wie in Fig. 33 gezeigt, ein Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil 211. Bei dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 211 sind die dielektrischen Substrate 213 und 214 auf oberen und unteren Flächen eines piezoelektrischen Resonanzelements 212 aufgebracht. Bei diesem herkömmlichen Beispiel sind die dielektrischen Substrate 213 und 214 jeweils mittels isolierender Klebeschichten 215 bzw. 216 mit einem piezoelektrischen Resonanzelement 212 verbunden. Die Schwingungsräume 217 und 218 sind aus Öffnungen in den jeweiligen isolierenden Klebeschichten 215 und 216 gebildet. Analog zu dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 201 sind die Kondensator bildenden Elektroden 219 bis 221 an den äußeren Flächen des Schichtkörpers einschließlich der übereinander angeordneten dielektrischen Substrate 213 und 214 angeordnet, um Kondensatoren auszubilden.

In jedem der Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteile 201 und 211 sind Kondensatoren jeweils über einen vorbestimmten Spalt G zwischen den Kondensator bildenden Zwischenelektroden 208 und 220 (die mit dem Erdpotential verbunden sind) bzw. den gegenüberliegend angeordneten Kondensator bildenden Elektroden 207 und 219 und über den vorbestimmten Spalt G zwischen den Kondensator bildenden Zwischenelektroden 208 und 220 bzw. den gegenüberliegend angeordneten Kondensator bildenden Elektroden 209 und 221 ausgebildet. In diesen Fällen hängt die elektrostatische Kapazität jedes der Kondensatoren von der relativen Permittivität des dielektrischen Substrats, der Größe des Spalts G zwischen den Kondensator bildenden Elektroden und weiteren derartigen Faktoren ab.

Bei den oben beschriebenen Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteilen 201 und 211 kommt es jedoch zu dem Problem, dass die elektrostatische Kapazität der Kondensatoren entsprechend den Positionsänderungen der Kondensator bildenden Elektroden 208 und 220 schwankt.

ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Zur Lösung der oben beschriebenen Probleme sehen bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung ein Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil vor, das eine Schwankung der elektrostatischen Kapazität minimiert und beseitigt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil ein piezoelektrisches Resonanzelement der Energiefallenart mit einer piezoelektrischen Platte sowie einer ersten Schwingungselektrode und einer zweiten Schwingungselektrode, die jeweils an Teilen der zwei Hauptflächen der piezoelektrischen Platte so angeordnet sind, dass eine untere Fläche und eine obere Fläche derselben einander über die piezoelektrische Platte gegenüberliegen. Ein dielektrisches Substrat ist auf mindestens einer Fläche des piezoelektrischen Resonanzelements mit einem ausgebildeten Schwingungsraum für ein freies und ungehindertes Schwingen eines Schwingungsabschnitts aufgebracht. Eine erste Kondensator bildende Elektrode und eine zweite Kondensator bildende Elektrode sind auf dem dielektrischen Substrat so angeordnet, dass sie einander über einen vorbestimmten Spalt G in einer Richtung gegenüberliegen, die im Wesentlichen parallel zu der Hauptfläche des dielektrischen Substrats ist. Wenn G' die Entfernung zwischen einem Endteil der zweiten Kondensator bildenden Elektrode und einem Endteil des Schwingungsraums entlang der Richtung, in der die erste Kondensator bildende Elektrode und die zweite Kondensator bildende Elektrode einander gegenüberliegen, wiedergibt, ist mindestens einer der folgenden Ausdrücke erfüllt: G'/G ≧ 1 und G'/G ≦ 0,4.

Da wie vorstehend beschrieben das Verhältnis G'/G innerhalb des gewünschten Bereichs liegt, ist es selbst in einem Fall, da Positionen der ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden variieren, durch ein derartiges Gestalten des Verhältnisses G'/G, dass es in den spezifischen Bereich fällt, möglich, die Schwankung der elektrostatischen Kapazität signifikant zu verringern. Dies ist besonders effektiv in einem Fall, da die Position der zweiten Kondensator bildenden Elektrode variiert. Daher lassen sich Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteile mit ausgezeichneten Eigenschaften mit dieser einzigartigen Konstruktion mühelos erhalten. Da die Herstellungsgenauigkeit der Bildung der Kondensator bildenden Elektroden nicht verbessert werden muss, wird zudem die Leistungsfähigkeit des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils stark verbessert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil ein piezoelektrisches Energiefallen-Resonanzelement mit einer piezoelektrischen Platte sowie einer ersten Schwingungselektrode und einer zweiten Schwingungselektrode, die jeweils an Teilen der zwei Hauptflächen der piezoelektrischen Platte so angeordnet sind, dass eine untere Fläche und eine obere Fläche derselben einander über die piezoelektrische Platte gegenüberliegen. Ein dielektrisches Substrat ist auf mindestens einer Fläche des piezoelektrischen Resonanzelements mit einem darin sichergestellten Schwingungsraum für ein freies und ungehindertes Schwingen eines Schwingungsabschnitts des Resonanzelements aufgebracht. Eine dielektrische Schicht ist zwischen dem piezoelektrischen Resonanzelement und dem dielektrischen Substrat aufgebracht und umfasst eine Öffnung, die zur Ausbildung mindestens eines Teils des Schwingungsraums vorgesehen ist. Wenn ε₁ die relative Permittivität des dielektrischen Substrats wiedergibt und ε₂ die relative Permittivität der dielektrischen Schicht wiedergibt, wird eine Beziehung ε₂/ε₁ ≦ 0,063 erfüllt.

Da wie vorstehend beschrieben das Verhältnis ε₂/ε₁ innerhalb des gewünschten Bereichs liegt, wird selbst in einem Fall, da Positionen der ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden variieren, durch ein derartiges Gestalten des Verhältnisses ε₂/ε₁, dass es in den gewünschten Bereich fällt, die Schwankung der elektrostatischen Kapazität minimiert, so dass sie signifikant verringert ist. Dies ist besonders effektiv in einem Fall, da die Position der zweiten Kondensator bildenden Elektrode variiert. Daher lassen sich mit dieser einzigartigen Konstruktion Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteile mit ausgezeichneten Eigenschaften mühelos erhalten. Da die Herstellungsgenauigkeit der Bildung der Kondensator bildenden Elektroden nicht verbessert werden muss, wird zudem die Leistungsfähigkeit des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils stark verbessert.

Nach einer noch weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil ein piezoelektrisches Resonanzelement der Energiefallenart mit einer piezoelektrischen Platte sowie einer ersten Schwingungselektrode und einer zweiten Schwingungselektrode, die jeweils an Teilen der zwei Hauptflächen der piezoelektrischen Platte so angeordnet sind, dass eine untere Fläche und eine obere Fläche derselben einander über die piezoelektrische Platte gegenüberliegen. Ein dielektrisches Substrat ist auf mindestens einer Fläche des piezoelektrischen Resonanzelements mit einem darin ausgebildeten Schwingungsraum für ein freies und ungehindertes Schwingen eines Schwingungsabschnitts des Resonanzelements aufgebracht. Eine dielektrische Schicht ist zwischen dem piezoelektrischen Resonanzelement und dem dielektrischen Substrat angeordnet und umfasst eine zur Ausbildung mindestens eines Teils eines Schwingungsraums vorgesehene Öffnung. Eine erste Kondensator bildende Elektrode und eine zweite Kondensator bildende Elektrode sind auf dem dielektrischen Substrat so angeordnet, dass sie einander über einen vorbestimmten Spalt G in einer Richtung gegenüberliegen, die im Wesentlichen parallel zu der Hauptfläche des dielektrischen Substrats ist. Wenn G' die Entfernung zwischen einem Endteil der zweiten Kondensator bildenden Elektrode und einem Endteil des Schwingungsraums entlang der Richtung, in der die erste Kondensator bildende Elektrode und die zweite Kondensator bildende Elektrode einander gegenüberliegen, darstellt, ε₁ die relative Permittivität des dielektrischen Substrats darstellt und ε₂ die relative Permittivität der dielektrischen Schicht darstellt, wird mindestens eine der folgenden Beziehungen erfüllt: ε₂/ε₁ < 0,063 und G'/G < 0,2183log(ε₂/ε₁) + 1,0682 oder ε₂/ε₁ < 0,063 und G'/G ≦ -0,3756log(ε₂/ε₁) - 0,5734.

Da nach der oben beschriebenen einzigartigen Konstruktion das Verhältnis ε₂/ε₁ und das Verhältnis G'/G beide innerhalb der gewünschten Bereiche liegen, wird selbst in einem Fall, da Positionen der ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden variieren, durch ein derartiges Gestalten des Verhältnisses G'/G, dass es in den spezifischen Bereich fällt, die Schwankung der elektrostatischen Kapazität minimiert und beseitigt. Dies ist besonders effektiv in einem Fall, da die Position der zweiten Kondensator bildenden Elektrode variiert. Daher lassen sich Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteile mit ausgezeichneten Eigenschaften mühelos erhalten. Da die Herstellungsgenauigkeit der Bildung der Kondensator bildenden Elektroden nicht verbessert werden muss, wird zudem die Leistungsfähigkeit des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils stark verbessert.

In dem oben beschriebenen Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauelement können ein Paar erster Kondensator bildender Elektroden so angeordnet sein, dass sie die zweite Kondensator bildende Elektrode in der Richtung sandwichartig umschliessen, in der sich das Paar erster Kondensator bildender Elektroden und die zweite Kondensator bildende Elektrode gegenüberliegen, so dass sie mit dem piezoelektrischen Resonanzelement elektrisch verbunden sind, und die zweite Kondensator bildende Elektrode mit einem Erdpotential verbunden ist.

Nach der oben beschriebenen einzigartigen Konstruktion ist das Kondensator bildende piezoelektrische Resonanzbauteil vorzugsweise dreiklemmenartig, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klemme mit dem Masseanschluss verbunden ist. Daher wird das Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteil, das die Schwankung der elektrostatischen Kapazität stark verringert, erzeugt.

Bei einem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil verschiedener bevorzugter Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann das dielektrische Substrat auf jeder der zwei Hauptflächen des piezoelektrischen Resonanzelements aufgebracht sein, wobei der Schwingungsraum zuverlässig erzeugt wird.

Die oben beschriebene einzigartige Konstruktion ermöglicht es dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil der Überlagerungsart die Schwankung der elektrostatischen Kapazität zu minimieren.

Das oben beschriebene Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteil kann ferner ein abdeckungsähnliches Mantelmittel umfassen, bei dem das dielektrische Substrat größer als das piezoelektrische Resonanzelement ist und das abdeckungsähnliche Mantelmittel an dem dielektrischen Substrat so angebracht ist, dass es das piezoelektrische Resonanzelement umschliesst.

Die oben beschriebene Anordnung sieht ein abgedecktes, Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil vor, das die Schwankung der elektrostatischen Kapazität minimiert.

Das oben beschriebene Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteil kann ferner ein Mantelsubstrat, das größer als das dielektrische Substrat und das piezoelektrische Resonanzelement ist, und ein abdeckungsähnliches Mantelmittel zum Umschliessen des piezoelektrischen Resonanzelements und des dielektrischen Substrats umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau, in dem das piezoelektrische Resonanzelement und das dielektrische Substrat überdeckt sind, an dem Mantelsubstrat befestigt ist, und das abdeckungsähnliche Mantelmittel an dem Mantelsubstrat angebracht ist.

Die oben beschriebene Konstruktion ermöglicht auch das Vorsehen des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils, das die Schwankung der elektrostatischen Kapazität eliminiert und minimiert und das stabile, ausgezeichnete Eigenschaften aufweist. In diesem Fall enthält das Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteil die durch das piezoelektrische Resonanzelement ausgebildeten Kondensatoren und das dielektrische Substrat in einem Baugruppenaufbau, der das Mantelsubstrat und das abdeckungsähnliche Mantelmittel umfasst.

Weiterhin können bei dem oben beschriebenen Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil die ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden so angeordnet sein, dass sie einander über den vorbestimmten Spalt G auf einer äußeren Fläche des dielektrischen Substrats gegenüber liegen.

Da in diesem Fall die Kondensator bildenden Elektroden vorzugsweise nur an einer äußeren Fläche des dielektrische Substrats ausgebildet sind, lassen sich die Kondensator bildenden Elektroden unschwer bilden.

Weiter noch bei dem oben beschriebenen Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil kann sich mindestens eine der ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden auf einer Zwischenhöhe in dem dielektrischen Substrat befinden, um eine Innenelektrode auszubilden.

In diesem Fall können durch Regeln der Position, an der sich die Innenelektrode befindet, eine Vielzahl von eingebauten Kondensatoren vorgesehen werden und es wird auch das Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteil mit hohen Antifeuchtigkeitseigenschaften verwirklicht.

Weiter noch kann bei dem beschriebenen Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil mindestens eine der ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden auf einer Fläche des dielektrischen Substrats an der Seite angeordnet sein, an der das dielektrische Substrat über das piezoelektrische Resonanzelement geschichtet ist.

Da in diesem Fall die Kondensator bildenden Elektroden nur an einer äußeren Fläche des dielektrischen Substrats gebildet werden können, können die Kondensator bildenden Elektroden unschwer gebildet werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A und 1B sind jeweils eine vertikale Querschnittansicht eines Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung und eine vergrößerte Teilquerschnittansicht, die wichtige Teile der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 3 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die dielektrische Substrate und ein piezoelektrisches Resonanzelement zeigt, die in der ersten bevorzugten Ausführung enthalten sind.

Fig. 4 ist eine Bodendraufsicht, die eine in die erste bevorzugte Ausführung enthaltene Elektrode auf einer unteren Fläche des piezoelektrischen Resonanzelements zeigt.

Fig. 5A und 5B sind Teilquerschnittansichten herkömmlicher Kondensator enthaltender piezoelektrischer Resonanzbauteile, die jeweils elektrische Kraftlinien in einem Fall, da Positionen der Kondensator bildenden Elektroden variieren, zeigen.

Fig. 6 zeigt die Schwankung der elektrostatischen Kapazität in einem Fall, da ein Verhältnis G'/G in dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung variiert wird.

Fig. 7A bis 7D sind Teilquerschnittansichten, die der Veranschaulichung der Beziehungen zwischen G und G' in Fällen, da eine zweite Kondensator bildende Elektrode an unterschiedlichen Stellen in dem in Fig. 1 gezeigten Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil angeordnet ist, dienen.

Fig. 8 ist eine Querschnittansicht eines abgewandelten Beispiels des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9A bis 9E sind Teilquerschnittansichten, die jeweils abgewandelte Beispiele der Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteile gemäß der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.

Fig. 10A und 10B sind jeweils eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach einer zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung und eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen der zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 11 ist eine vertikale Querschnittansicht des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach der zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 12A und 12B sind jeweils eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach einer dritten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung und eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen der dritten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 13 ist eine vertikale Querschnittansicht des in der dritten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung integrierten, Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils.

Fig. 14 ist eine Teilquerschnittansicht, die die Beziehung zwischen einer Kondensator bildenden Elektrode und einem Schwingungsraum in dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil der in Fig. 12 gezeigten dritten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Fig. 15 ist eine vertikale Querschnittansicht eines abgewandelten Beispiels des in Fig. 13 gezeigten dielektrischen Substrats.

Fig. 16A und 16B sind jeweils eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach einer vierten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung und eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen der vierten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 17 ist eine vertikale Querschnittansicht des in Fig. 16A und 16B gezeigten Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils.

Fig. 18A und 18B sind jeweils eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach einer fünften bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung und eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen der fünften bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 19 ist eine vertikale Querschnittansicht des in Fig. 18A und 18B gezeigten Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils.

Fig. 20 ist eine Darstellung, die die Beziehungen zwischen dem Verhältnis G'/G und der elektrostatischen Kapazität des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach der fünften bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 21 ist eine Darstellung, die die Beziehungen zwischen den Verhältnissen ε₂/ε₁ und G'/G bei dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil nach der fünften bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 22A bis 22C sind Teilquerschnittansichten abgewandelter Beispiele des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach der fünften bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 23 ist eine Darstellung, die die Beziehungen zwischen dem Verhältnis G'/G und der elektrostatischen Kapazität in einem Fall zeigt, da die Kondensator bildenden Elektroden wie in Fig. 22A gezeigt in dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil der fünften bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind.

Fig. 24 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Verhältnis G'/G und der elektrostatischen Kapazität in einem Fall zeigt, da die Kondensator bildenden Elektroden wie in Fig. 22B gezeigt in dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil der fünften bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind.

Fig. 25 ist eine Darstellung, die die Beziehungen zwischen dem Verhältnis G'/G und der elektrostatischen Kapazität in einem Fall zeigt, da die Kondensator bildenden Elektroden wie in Fig. 22C gezeigt in dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil der fünften bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind.

Fig. 26 ist eine auseinander gezogene Ansicht, die ein abgewandeltes Beispiel des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach der fünften bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 27 ist eine Teilquerschnittansicht wichtiger Teile des in Fig. 26 gezeigten Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils.

Fig. 28 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines weiteren abgewandelten Beispiels des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach der fünften bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 29 ist eine Teilquerschnittansicht wichtiger Teile des in Fig. 28 gezeigten, Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils.

Fig. 30 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines abgewandelten Beispiels des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 31 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines weiteren abgewandelten Beispiels des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung

Fig. 32 ist eine Querschnittansicht eines herkömmlichen Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils und

Fig. 33 ist eine Querschnittansicht eines weiteren herkömmlichen Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Unter Bezug auf die Begleitzeichnungen werden nachstehend bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 1A ist eine vertikale Querschnittansicht eines Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung und Fig. 1B ist eine vergrößerte Teilquerschnittansicht wichtiger Teile der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 1 zeigt.

Bei dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Chip-Resonanzbauteil sind die dielektrischen Substrate 3 und 4 jeweils auf oberen und unteren Flächen eines plattenartigen piezoelektrischen Resonanzelements 2 angeordnet.

Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt weist das piezoelektrische Resonanzelement 2 vorzugsweise eine im Wesentlichen rechteckige piezoelektrische Platte 2a und Resonanzelektroden 2b und 2c auf. Die Resonanzelektroden 2b und 2c sind so angeordnet, dass sie einander überlappen, wobei die piezoelektrische Platte 2a dazwischen liegt. Teile, in denen sich die Resonanzelektroden 2b und 2c überlappen, sind so angeordnet, dass sie einen Energiefallen-Schwingungsabschnitt ausbilden.

Die piezoelektrische Platte 2a kann aus einem geeigneten piezoelektrischen Werkstoff gebildet sein, zum Beispiel einer piezoelektrischen Keramik wie Keramik auf Bleititanatzirkonatbasis oder einem piezoelektrischen Einkristallmaterial wie Quarz. In der ersten bevorzugten Ausführung wird eine piezoelektrische Keramik vorzugsweise zur Bildung der Resonanzplatte 2a verwendet. Die piezoelektrische Keramik wird in der Dickenrichtung polarisiert, wodurch das piezoelektrische Energiefallen- Resonanzelement 2 gebildet wird, das in einem dickenvertikalen Schwingungsmodus schwingt.

Jedes der dielektrischen Substrate 3 und 4 weist vorzugsweise einen konkaven Abschnitt an seiner Innenfläche auf. Die konkaven Abschnitte bilden jeweils Räume 5 und 6 aus, die für eine freie und ungehinderte Schwingung des Schwingungsabschnitts des Resonanzbauteils vorgesehen sind. Die dielektrischen Substrate 3 und 4 sind an dem piezoelektrischen Resonanzelement 2 vorzugsweise durch Verwendung (nicht abgebildeter) isolierenden Klebstoffe befestigt. Die dielektrischen Substrate 3 und 4 sind zum Beispiel aus einer dielektrischen Aluminiumoxidkeramik gebildet. In diesem Fall wird beispielsweise entweder eine Keramik auf Titanatbariumbasis oder eine Keramik auf Titanatstrontiumbasis, die eine hohe relative Permittivität aufweist, vorzugsweise verwendet, um eine große elektrostatische Kapazität zwischen den nachstehend beschriebenen Kondensator bildenden Elektroden zu erhalten.

Wie vorstehend beschrieben sind die dielektrischen Substrate 3 und 4 jeweils auf den oberen und unteren Flächen des piezoelektrischen Resonanzelements 2 aufgebracht. Nach verschiedenen bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann ein dielektrisches Substrat jedoch nur auf einer der Hauptflächen eines piezoelektrischen Resonanzelements ausgebildet sein.

Wie in Fig. 1A gezeigt sind bei dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 1 erste Kondensator bildende Elektroden 7 und eine zweite Kondensator bildende Elektrode 8 an einer äußeren Fläche eines die dielektrischen Substrate 3 und 4 einschließenden Schichtkörpers vorgesehen. Wie in Fig. 2 deutlich gezeigt wird, sind an Endteilen des Schichtkörpers die ersten Kondensator bildenden Elektroden 7 so angeordnet, dass sie Teile der oberen Fläche, ein Paar von Seitenflächenteilen und Teile der unteren Fläche bedecken. Etwa in der Mitte des Schichtkörpers ist in Längsrichtung die zweite Kondensator bildende Elektrode 8 so angeordnet, dass sie um einen Teil der oberen Fläche, ein Paar Seitenflächenteile und einen Teil der unteren Fläche gewickelt ist. Auch die zweite Kondensator bildende Elektrode 8 ist so angeordnet, dass sie den Schwingungsraum 5 über das dielektrische Substrat 3 überlappt. Wie in Fig. 1B gezeigt, liegen die ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 7 und 8 einander über einen Spalt G gegenüber.

Das Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteil 1 nach der ersten bevorzugten Ausführung ist wie folgt gekennzeichnet. G' steht in der Konfiguration für den Abstand zwischen einem Endteil 5a des Schwingungsraums 5 und einem Endteil 8a der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 8 entlang der Richtung, in der sich die ersten Kondensator bildenden Elektroden 7 und die zweite Kondensator bildende Elektrode 8 gegenüberliegen. In diesem Fall wird die Beziehung zwischen G' und G in einem der folgenden Ausdrücke ausgedrückt: G'/G ≧ 1 und G'/G ≦ -0,4. Das Endteil 5a und das Endteil 8a sind so ausgebildet, dass in einem Fall, da das Endteil 5a ein Ende des Schwingungsraums 5 in der eingangs erwähnten gegenüberliegenden Richtung ist, das Endteil 8a (an der Seite des Endteils 5a) der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 8 den zuvor erwähnten Abstand G' bildet.

Da das Verhältnis G'/G innerhalb des oben beschriebenen erwünschten Bereichs liegt, werden somit bei dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 1 Schwankungen der elektrostatischen Kapazität der Kondensatoren, die zwischen der ersten Kondensator bildenden Elektrode 7 und der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 8 ausgebildet werden, auf etwa ±1% oder weniger minimiert. Bezüglich der oben beschriebenen bevorzugten Ausführung folgt nachstehend eine eingehende Beschreibung unter Bezug auf Fig. 5A, 5B, 6 und 7A bis 7D.

Fig. 5A und 5B sind Teilquerschnittansichten, die dazu dienen zu erläutern, wie die elektrostatische Kapazität entsprechend einer Änderung der Position, in der sich eine zweite Kondensator bildende Elektrode 208 befindet, schwankt.

In einem Fall, da eine erste Kondensator bildende Elektrode 207 und die zweite Kondensator bildende Elektrode 208 an einer äußeren Fläche eines dielektrischen Substrats 203 angeordnet sind, wie in Fig. 5A und 5B gezeigt, bewirkt ein Potentialunterschied zwischen diesen eine Verteilung der elektrischen Kraftlinien, wie durch die durchgehenden Linien A angezeigt. Dies zeigt, dass die elektrischen Kraftlinien durch einen unteren Schwingungsraum 205 beeinflusst werden. Dies zeigt, dass entsprechend der Positionsänderung zwischen der über dem unteren Schwingungsraum 205 positionierten zweiten Kondensator bildenden Elektrode 208 und dem unteren Schwingungsraum 205 entlang der Richtung, in der sich die ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 207 und 208 gegenüberliegen, es zu einer Schwankung der darin erhaltenen elektrostatischen Kapazität kommt.

Die Erfinder haben entdeckt, dass die elektrostatische Kapazität bei den herkömmlichen Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteilen 201 und 211 (im Stand der Technik beschrieben) aus den oben beschriebenen Gründen schwankt. Dies bewegte die Erfinder zur Entwicklung verschiedener bevorzugter Ausführungen der vorliegenden Erfindung.

Gemäß der oben beschriebenen Entdeckung fanden die Erfinder bei dem in Fig. 1 gezeigten Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 1, dass das Verhältnis G'/G so gesteuert werden kann, dass Schwankungen der darin erhaltenen elektrostatischen Kapazität minimiert werden. Die Ergebnisse entsprachen den in Fig. 6 gezeigten Werten.

In Fig. 6 zeigt die horizontale Achse die G'/G Verhältnisse und die vertikale Achse zeigt die zwischen der ersten Kondensator bildenden Elektrode 7 und der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 8 erhaltene elektrostatische Kapazität (relativer Wert). In der Darstellung wird bei einem Verhältnis G'/G = 1 die elektrostatische Kapazität gleich 1,00 angenommen, und Verhältnisse zum Wert der elektrostatischen Kapazität werden in dem Fall, da G'/G = 1 in anderen Fällen, das heißt in Fällen, da die G'/G Verhältnisse nicht 1 sind, als elektrostatische Kapazität angezeigt (relativer Wert).

Zur Messung des piezoelektrischen Resonanzelements 2 wurde ein äquivalentes piezoelektrisches Resonanzelement mit den ungefähren Maßen 2,5 mm × 2,0 mm × 0,25 mm (Dicke) verwendet. Für jede der im Wesentlichen kreisförmigen Resonanzelektroden 2b und 2c wurde eine äquivalente Resonanzelektrode mit einem Durchmesser von etwa 0,7 mm verwendet. Für jedes der dielektrischen Substrate 3 und 4 wurde ein aus einer Keramik auf Titanatbariumbasis gebildetes äquivalentes dielektrisches Substrat mit den ungefähren Maßen 2,5 mm × 2,0 mm × 0,40 mm verwendet.

Fig. 1B und 7A bis 7D zeigen jeweils die Lagebeziehungen zwischen der Kondensator bildenden Elektrode und dem Schwingungsraum in Fällen repräsentativer G'/G-Verhältnisse. Fig. 1B zeigt die Beziehung für den Fall, da G'/G < 1. Fig. 7A zeigt die Beziehung für den Fall, da G'/G = 1. Fig. 7B zeigt die Beziehung für den Fall, da G/G < 00 und gleichzeitig G'/G < 1. Fig. 7C zeigt die Beziehung für den Fall, da G'/G = 0. Fig. 7D zeigt die Beziehung für den Fall, da G'/G < 0 (negativ).

Wie aus Fig. 6 schnell hervorgeht, ist in Fällen, da G'/G ≧ 1 und G'/G < -0,4, die dabei erhaltene elektrostatische Kapazität sehr stabil. Daher wird durch Anordnen der Konfiguration, die die durch entweder G'/G ≧ 1 oder G'/G ≦ -0,4 wiedergegebene oben beschriebene Beziehung aufweist, das Vorsehen des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 1 möglich, das Schwankungen der elektrostatischen Kapazität eliminiert und minimiert.

In den obigen Fällen wird die Schwankung der elektrostatischen Kapazität aus den nachstehend beschriebenen Gründen minimiert. In dem Fall, da G'/G ≧ 1 ist, wie in Fig. 1B gezeigt, ist der Schwingungsraum 5 so angeordnet, dass er sich bezüglich der beiden Seiten der Bereiche, in denen sich die ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 7 und 8 gegenüberliegen, in die zuvor erwähnte entgegengesetzte Richtung erstreckt. In diesem Fall ist die zwischen den ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 7 und 8 erhaltene elektrostatische Kapazität sehr stabil, das heißt, die Schwankung der elektrostatischen Kapazität ist minimiert. In dem Fall, da G'/G ≦ -0,4, ist dagegen, wie in Fig. 7D gezeigt, da der Schwingungsraum 5 nur unter der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 8 positioniert ist, die Schwankung der zwischen den ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 7 und 8 erhaltenen elektrostatischen Kapazität minimiert.

In dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 1 der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung liegen die oben beschriebenen Verhältnisse G'/G innerhalb des oben beschriebenen spezifischen Bereichs. Demgemäß wird ein Belastungskondensator enthaltender piezoelektrischer Resonator, der Schwankungen der elektrostatischen Kapazität eliminiert und minimiert, mühelos erzeugt. Bei Verwendung des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 1 als piezoelektrischer Schwinger werden zum Beispiel Schwankungen der Schwingfrequenz signifikant verringert.

Fig. 8 ist eine Querschnittansicht eines abgewandelten Beispiels des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 1 nach der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.

In einem abgewandelten, Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Chip- Resonanzbauteil 11 sind erste Kondensator bildende Elektroden 17a und 17b und eine zweiten Kondensator bildende Elektrode 18 so angeordnet, dass sie Innenelektroden ausbilden. Außenelektroden 12, 13 und 14 sind jeweils mit der ersten Kondensator bildenden Elektrode 17a, der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 18 bzw. der ersten Kondensator bildenden Elektrode 17b elektrisch verbunden. Die zweite Kondensator bildende Elektrode 18 ist zu mindestens einem Seitenflächenteil des dielektrischen Substrats 3 geführt und ist dadurch mit der Außenelektrode 13 verbunden.

Jede der Außenelektroden 12 und 14 ist so angeordnet, dass sie sich nicht nur zu einem Endflächenteil des Belastungskondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 11 erstrecken, sondern auch zu einem Oberflächenteil, einem Paar Seitenflächenteilen und einem Unterflächenteil davon. Wie bei diesem abgewandelten Beispiel können die ersten Kondensator bildenden Elektroden 17a und 17b und die zweite Kondensator bildende Elektrode 18 so angeordnet sein, dass sie die Innenelektroden ausbilden. In diesem Fall wird auch durch Sicherstellen, dass das Verhältnis G'/G innerhalb des in der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung beschriebenen spezifischen Bereichs liegt, die Schwankung der elektrostatischen Kapazität minimiert.

Wie in Fig. 9A bis 9E beschrieben können alternativ erste und zweite Kondensator bildende Elektroden 7 und 8 auf verschiedenen Höhen des dielektrischen Substrats 3 positioniert sein. In einem in Fig. 9A gezeigten Beispiel ist eine erste Kondensator bildende Elektrode 7c so angeordnet, dass sie auf einer Zwischenhöhe in dem dielektrischen Substrat 3 eine Innenelektrode ausbildet und ein Endteil der ersten Kondensator bildenden Elektrode 7c in dem Schwingungsraum 5 freigelegt ist. Eine zweite Kondensator bildende Elektrode 8b ist an einer Innenfläche des konkaven Abschnitts des dielektrischen Substrats 3 angeordnet, so dass sie die Fläche des Schwingungsraums 5 ausbildet.

In einem in Fig. 9B gezeigten Beispiel entspricht die Konfiguration der von Fig. 9A, mit der Ausnahme, dass eine zweite Kondensator bildende Elektrode 8c an einem Teil der oberen Fläche des dielektrischen Substrats 3 vorgesehen ist. Wie in Fig. 9C gezeigt, kann alternativ entweder eine erste Kondensator bildende Elektrode 7d oder eine zweite Kondensator bildende Elektrode 8d eine Innenelektrode sein, die in dem dielektrischen Substrat 3 auf verschiedenen Höhen angeordnet ist. Wie in Fig. 9D gezeigt kann eine erste Kondensator bildende Elektrode 7 auch an einer oberen Fläche des dielektrischen Substrats 3 angeordnet sein, und eine zweite Kondensator bildende Elektrode 8b kann in einem konkaven Abschnitt des dielektrischen Substrats 3 so angeordnet sein, dass sie in dem Schwingungsraum 5 freiliegt. Wie in Fig. 9E gezeigt, können die ersten Kondensator bildenden Elektroden 7e und 7f ferner mittels einer dielektrischen Substratlage übereinander geschichtet sein, und analog können zweite Kondensator bildende Elektroden 8e und 8f mittels einer dielektrischen Substratlage übereinander geschichtet sein.

Bezüglich Fig. 10A, 10B und 11 folgt eine Beschreibung eines Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 21 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Das Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteil 21 der zweiten bevorzugten Ausführung weist eine Baugruppe einschließlich eines im Wesentlichen rechteckigen Mantelsubstrats 23 auf, das vorzugsweise aus einem dielektrischen Material gefertigt ist, sowie einer Abdeckung 24, die ebenfalls aus einem dielektrischen Material gefertigt ist und eine nach unten weisende Öffnung besitzt. Die Baugruppe nimmt ein piezoelektrisches Resonanzelement 22 auf.

Das piezoelektrische Resonanzelement 22 ist so aufgebaut, dass eine Resonanzelektrode 22b an einer oberen Fläche einer im Wesentlichen rechteckigen piezoelektrischen Platte 22a angeordnet ist und eine Resonanzelektrode an einer unteren Fläche angeordnet ist, so dass sie der Resonanzelektrode 22b mittels der piezoelektrischen Platte 22a in Längsrichtung etwa in der Mitte gegenüberliegt. Da die piezoelektrische Platte 22a in der Längsrichtung polarisiert ist, ist das piezoelektrische Resonanzelement 22 ein Energiefallenresonator, der in dem sich in der Dicke erstreckenden Gleitmodus schwingt.

Als Material für das Mantelsubstrat 23 und die Abdeckung 24 können geeignete dielektrische Materialien, beispielsweise eine dielektrische Aluminiumoxidkeramik und Harz wahlweise verwendet werden. Auf dem Mantelsubstrat 23 ist jede der Endelektroden 23a bis 23c so angeordnet, dass sie um einen Teil der oberen Fläche, ein Paar Seitenflächenteile und einen Teil der unteren Fläche desselben gewickelt sind. Die Resonanzelektrode 22b des piezoelektrischen Resonanzelements 22 ist mit der Endelektrode 23a mittels eines leitenden Klebstoffs 25a elektrisch verbunden. Die andere Resonanzelektrode des piezoelektrischen Resonanzelements 2 ist mit der Endelektrode 23c mittels eines leitenden Klebstoffs 25b elektrisch verbunden. Zwar ist dies in Fig. 10 nicht hinreichend deutlich, doch wie in Fig. 11 ersichtlich ist, ist die Resonanzelektrode 22b so angeordnet, dass sie sich von einer oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 22a über einen Seitenflächenteil derselben zu einem Teil einer unteren Fläche in Längsrichtung erstreckt. Dadurch ist der untere Abschnitt der Resonanzelektrode 22b mit dem leitenden Klebstoff 25a elektrisch verbunden.

Die Abdeckung 24 weist Außenelektroden 26 bis 28 auf, die so angeordnet sind, dass sie sich über die Teile ihrer oberen Fläche zu einem Paar ihrer Seitenflächenteile erstrecken. Die Abdeckung 24 ist an dem Mantelsubstrat 23 durch Verwendung eines (nicht abgebildeten) isolierenden Klebstoffes angebracht.

In der zweiten bevorzugten Ausführung sind erste Kondensator bildende Elektroden 29a und 29b und eine zweite Kondensator bildende Elektrode 29c durch die Außenelektroden 26 bis 28 und die Endelektroden 23a bis 23c ausgebildet. Wie in Fig. 10B gezeigt ist die erste Kondensator bildende Elektrode 29a insbesondere durch elektrisches Verbinden der Außenelektrode 26 und der Endelektrode 23a mit einander ausgebildet. Die andere erste Kondensator bildende Elektrode 29b ist durch elektrisches Verbinden der Außenelektrode 28 und der Endelektrode 23c mit einander ausgebildet. Die zweite Kondensator bildende Elektrode 29c ist durch Verbinden der Außenelektrode 27 und der Endelektrode 23b mit einander ausgebildet.

Wie in Fig. 11 gezeigt, sind das Mantelsubstrat 23 und die Abdeckung 24 in der zweiten bevorzugten Ausbildung so angeordnet, dass sie einen Schwingungsraum 30 für ein freies und ungehindertes Schwingen des piezoelektrischen Resonanzelements 22 ausbilden. Demgemäß wird analog zu der ersten bevorzugten Ausführung in dem Fall, da der gegenüberliegende Abstand zwischen einer der ersten Kondensator bildenden Elektroden 29a und 29b und der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 29c durch G wiedergegeben ist und die Abmessung (Entfernung) entlang der zuvor erwähnten gegenüberliegenden Richtung zwischen dem Ende der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 29c und einem Endteil 30a des Schwingungsraums 30 durch G' wiedergegeben ist, die folgende Beziehung G'/G ≧ 1 erfüllt. Dadurch wird die Schwankung der elektrostatischen Kapazität minimiert.

Nachstehend folgt eine Beschreibung einer dritten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 12A und 12B sind jeweils eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 31 gemäß der dritten bevorzugten Ausführung und eine perspektivische Ansicht, die deren Aussehen zeigt.

Bei dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 31 ist ein piezoelektrisches Resonanzelement 22 mittels leitender Klebstoffe 33a und 33b auf einem im Wesentlichen rechteckigen dielektrischen Substrat 32 angebracht. Das dielektrische Substrat 32 weist einen konkaven Abschnitt 32a etwa in der Mitte seiner oberen Fläche auf und wird zur Bildung von Kondensatoren eingesetzt.

Wie in der Querschnittansicht von Fig. 13 gezeigt, sind erste Kondensator bildende Elektroden 34 und 35 in gegenüberliegenden Endteilen des dielektrischen Substrats 32 vorgesehen. Eine der ersten Kondensator bildenden Elektroden 34 und 35 ist an einem der Endteile des dielektrischen Substrats 32 so angebracht, dass sie sich durch das Seitenflächenteil von einem Teil der oberen Fläche zu einem Teil der unteren Fläche erstreckt. Analog ist die andere erste Kondensator bildende Elektrode 35 an dem anderen Seitenteil vorgesehen. Eine zweite Kondensator bildende Elektrode 36 ist in der Mitte der unteren Fläche des dielektrischen Substrats 32 angebracht. Somit sind in der dritten bevorzugten Ausführungen Kondensatoren jeweils zwischen den ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 34 und 36 und zwischen den ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 35 und 36 gebildet.

In einem Zustand, da das piezoelektrische Resonanzelement 22 überlappt ist, bildet der konkave Abschnitt 32a des dielektrischen Substrats 32 einen Schwingungsraum für freies und ungehindertes Schwingen des piezoelektrischen Resonanzelements 22 aus.

Die dritte bevorzugte Ausführung weist ein Mantelsubstrat 37 auf, das größer als das piezoelektrische Resonanzelement 22 ist. Ein durch Übereinanderschichten des dielektrischen Substrats 32 und des piezoelektrischen Resonanzelements 22 gebildeter Schichtkörper wird mittels leitender Klebstoffe 38a bis 38c an dem Mantelsubstrat 37 angebracht. Ferner werden Endelektroden 39a bis 39c an dem Mantelsubstrat 37 vorgesehen. Die Endelektroden 39a, 39b und 39c sind jeweils mit den Kondensator bildenden Elektroden 34, 36 und 35 über die leitenden Klebstoffe 38a, 38b und 38c elektrisch verbunden. Eine isolierende Abdeckung 40 ist über einen (nicht abgebildeten) isolierenden Klebstoff an dem Mantelsubstrat 37 befestigt, wodurch das piezoelektrische Resonanzelement 22 und das dielektrische Substrat 32 umschlossen werden.

Wenn die Abmessung zwischen einem Endteil 41a eines Schwingungsraums 41 und einem Endteil 36a der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 36 durch G' wiedergegeben wird und ein Spalt zwischen den Endteilen der ersten Kondensator bildenden Elektroden 34 und der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 36 durch G wiedergegeben wird, dann hat zudem bei der beschriebenen dritten bevorzugten Ausführung, wie in Fig. 14 in Teilquerschnittansicht gezeigt, das Verhältnis G'/G den gleichen Wert wie in der ersten bevorzugten Ausführung. Dadurch werden Schwankungen der elektrostatischen Kapazität minimiert.

Bei dem dielektrischen Substrat 32 sind die ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 34 bis 36 vorzugsweise an der unteren Fläche vorgesehen. Die Konfiguration kann jedoch der in Fig. 15 gezeigten entsprechen. In Fig. 15 sind erste und zweite Kondensator bildende Elektroden 34a und 35a und eine zweite Kondensator bildende Elektrode 36a jeweils auf einer Zwischenhöhe in dem dielektrischen Substrat 32 angeordnet, um Innenelektroden auszubilden. In diesem Beispiel ist die zweite Kondensator bildende Elektrode 36a über eine Durchgangselektrode 41 mit einer Verbindungselektrode 42, die an einem Teil der unteren Fläche des dielektrischen Substrats 32 angeordnet ist, elektrisch verbunden.

Bei diesem Beispiel ist auch jede der ersten Kondensator bildenden Elektroden 34a und 35a zu jedem Ende des dielektrischen Substrats 32 geführt. Dadurch sind die ersten Kondensator bildenden Elektroden 34a und 35a mit jeweiligen Außenelektroden 43 und 44 elektrisch verbunden, die jeweils so angeordnet sind, dass sie Endflächenteile des dielektrischen Substrats 32 bedecken und sich zu dem Teil der unteren Fläche derselben erstrecken.

Nachstehend folgt eine Beschreibung einer vierten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 16A und 16B sind jeweils eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 51 nach der vierten bevorzugten Ausführung und eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen derselben zeigen.

Bei dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 51 sind die dielektrischen Substrate 53 und 54 jeweils auf der oberen Fläche und der unteren Fläche eines piezoelektrischen Resonanzelements 52 über (nicht abgebildete) isolierende Klebstoffe aufgebracht. Das piezoelektrische Resonanzelement 52 gehört zur Energiefallenart, die in dem dickenvertikalen Schwingungsmodus schwingt.

Wie in Fig. 16B gezeigt, sind bei dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 51 erste und zweite Kondensator bildende Elektroden 55 und 56 an beiden Endteilen eines Schichtkörpers positioniert. Jede der ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 55 und 56 ist so angeordnet, dass sie um einen Teil der oberen Fläche, ein Paar Seitenflächenteile und einen Teil der unteren Fläche des Schichtkörpers gewickelt ist. Die zweite Kondensator bildende Elektrode 56 ist mit einer in Fig. 16A gezeigten Resonanzelektrode 52a elektrisch verbunden. Eine an einem Teil der unteren Fläche des piezoelektrischen Resonanzelements 52 angeordnete (nicht abgebildete) Resonanzelektrode ist mit der ersten Kondensator bildenden Elektrode 55 elektrisch verbunden.

Somit sind die piezoelektrischen Resonatoren und Kondensatoren zwischen den ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 55 und 56 in Reihe geschaltet. Zudem fungieren die ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 55 und 56 auch als Endelektroden, die eine elektrische Verbindung mit externen Bauteilen ermöglichen.

In der vierten bevorzugten Erfindung liegen auch, wie in Fig. 17 gezeigt, die ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 55 und 56 einander über einen Spalt G gegenüber. In einem Fall, da G' die Abmessung entlang der Richtung wiedergibt, in der ein Endteil der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 56 und ein Endteil 57a eines Schwingungsraums 57, ist die Konfiguration daher derart, dass sie ein Verhältnis G'/G aufweist, das innerhalb des oben beschriebenen spezifischen Bereichs liegt. Dadurch werden Schwankungen der elektrostatischen Kapazität minimiert.

Nachstehend folgte eine Beschreibung einer fünften bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 18A und 18B sind jeweils eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 61 nach der fünften bevorzugten Ausführung und eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen derselben zeigt.

Bei dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 61 sind die dielektrischen Substrate 65 und 66 jeweils auf der oberen Fläche und der unteren Fläche eines piezoelektrischen Resonanzelements 62 mittels (nicht abgebildeter) dielektrischer Schichten 63 und 64 aufeinander angeordnet. Die dielektrische Schicht 63 weist eine Öffnung 63a auf und die dielektrische Schicht 64 weist eine Öffnung 64a auf. Die dielektrischen Schichten 63 und 64 sind so angeordnet, dass sie einen Schwingungsraum ausbilden, der ein freies und ungehindertes Schwingen des Energiefallen-Schwingungsabschnitts ermöglicht.

Das piezoelektrische Resonanzelement 62 weist eine Konfiguration auf, die der des piezoelektrischen Resonanzelements 2 des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 1 gemäß der ersten bevorzugten Erfindung ähnelt. Die dielektrischen Schichten 63 und 64 sind vorzugsweise aus einem geeigneten dielektrischen Material, beispielsweise Harz oder einer isolierenden Keramik, hergestellt.

Das piezoelektrische Resonanzelement 62, die dielektrische Schicht 63, die dielektrische Schicht 64, das dielektrische Substrat 65 und das dielektrische Substrat 66 werden durch Verwendung von (nicht abgebildeten) Klebestoffen miteinander verklebt und dadurch übereinander geschichtet. Ferner werden erste Kondensator bildende Elektroden 67 und 68 und eine zweite Kondensator bildende Elektrode 69 an einer äußeren Fläche des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 61 vorgesehen. Jede der Kondensator bildenden Elektroden 67 bis 69 ist so angeordnet, dass sie sich um einen Teil der oberen Fläche, ein Paar Seitenflächenteile und einen Teil der unteren Fläche wickelt.

Wie in Fig. 19 gezeigt bildet die Öffnung 63a der dielektrischen Schicht 63 einen Schwingungsraum 70 aus und die Öffnung 64a bildet einen Schwingungsraum 71 aus. Wie in Fig. 19 gezeigt ist auch in dieser bevorzugten Ausführung der Abstand, bei dem sich die erste Kondensator bildende Elektrode 67 und die zweite Kondensator bildende Elektrode 69 gegenüberliegen, durch G wiedergegeben, und der Abstand entlang der Richtung, in der ein Endteil des Schwingungsraums 70 und ein Endteil der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 69 einander gegenüberliegen, ist durch G' wiedergegeben.

In der fünften bevorzugten Ausführung ist die relative Permittivität des dielektrischen Materials, das die Mantelsubstrate 65 und 66 (dielektrische Substrate) bildet, durch ε₁ wiedergegeben, und die relative Permittivität des dielektrischen Materials, das die dielektrischen Schichten 63 und 64 bildet, wird durch ε₂ wiedergegeben. Wenn die Konfiguration so gehalten wird, dass ε₂/ε₁ ≦ 0,063 erfüllt wird, kann die Schwankung der elektrostatischen Kapazität dadurch unabhängig von dem Verhältnis G'/G verringert werden.

Nachstehend folgt eine eingehende Beschreibung bezüglich des Vorstehenden unter Bezug auf Fig. 20, 21, 22A bis 22C, 23 und 24.

Die Erfinder änderten das Verhältnis ε₂/ε₁ und das Verhältnis G'/G in dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 61 und beurteilten die darin erhaltene elektrostatische Kapazität. Die Ergebnisse werden in Fig. 20 gezeigt. In Fig. 20 gibt die horizontale Achse die G'/G-Verhältnisse wieder und die vertikale Achse gibt die elektrostatische Kapazität (relativer Wert) wieder. Die elektrostatische Kapazität (relativer Wert) zeigt das Verhältnis relativ zum elektrostatischen Kapazitätswert von 1,00, der in einem Fall angenommen wird, da G'/G = 1,00 und ε₂/ε₁ = 1,00. Für das piezoelektrische Resonanzelement 62 wurde das gleiche Resonanzelement verwendet, das die in Fig. 6 gezeigten Ergebnisse erbrachte. Für die dielektrischen Substrate 65 und 66 wurde ein im Wesentlichen rechteckiges Substratmittel mit den ungefähren Abmessungen 2,5 mm × 2,0 mm × 0,3 mm (Dicke), das aus einer Keramik auf Titanat-Strontium-Basis gebildet wurde, verwendet. Jede der dielektrischen Schichten 63 und 64 wies ungefähre Abmessungen von 2,5 mm × 2,0 mm × 0,05 mm auf, und es wurde ein Harz auf Epoxidbasis als Material hierfür verwendet.

Wie aus Fig. 20 unschwer ersichtlich ist, ist die elektrostatische Kapazität auch in anderen Bereichen als in dem Fall, da ε₂/ε₁ = 1,00, stabil. Auf dieser Grundlage wurden für verschiedene ε₂/ε₁-Verhältnisse G'/G-Verhältnisse gewählt, die Grenzwerte in den Bereichen erzeugen, in denen die elektrostatische Kapazität stabil ist, und wurden für die Beziehung zu den ε₂/ε₁-Verhältnissen geprüft. Die Ergebnisse werden in Fig. 21 zusammengefasst.

In Fig. 21 stellt die diagonal schraffierte Fläche einen Bereich stabiler elektrostatischer Kapazität dar. Dies zeigt, dass als Logarithmusfunktionen das ε₂/ε₁- Verhältnis (= Y) und das G'/G-Verhältnis in etwa nahe liegen können. In einem Fall, da ε₂/ε₁ = 0,063, überlappen approximative Linienkurven C und D mit einander. Dies zeigt, dass in einem Fall, da ε₂/ε₁ ≦ 0,063, die Schwankung des G'/G-Verhältnisses nahezu keinen Einfluss auf die elektrostatische Kapazität hat.

Bei dem Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 61, das die Konfiguration aufweist, in der die dielektrischen Schichten 63 und 64 jeweils auf den dielektrischen Substraten 65 und 66 aufgebracht sind, ermöglicht somit unabhängig von der Schwankung des G'/G-Verhältnisses eine Gestaltung der Konfiguration, die ε₂/ε₁ = ≦ 0,063 erfüllt, die Bildung sehr präziser elektrostatischer Kondensatoren zwischen jeder der ersten Kondensator bildenden Elektroden 67 und 68 und der zweiten Kondensator bildenden Elektrode 69.

In dieser Konfiguration kann für die dielektrischen Schichten 63 und 64 eine einstückige Einheit durch einen integralen Wärmebehandlungsvorgang hergestellt werden. Alternativ können separate Mittel für die dielektrischen Schichten 63 und 64 an den dielektrischen Substraten 65 bzw. 66 angebracht werden.

In der in Fig. 18 gezeigten fünften bevorzugten Ausführung sind die Kondensator bildenden Elektroden 67, 68 und 69 an der äußeren Fläche des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils 61 vorgesehen. Wie in Fig. 22A bis 22C gezeigt wird, können sie jedoch auf verschiedene Weise gebildet werden. Die ersten Kondensator bildenden Elektroden 67 und 68 können beispielsweise auf Teilen der unteren Fläche des Mantelsubstrats 65 (dielektrisches Substrat) positioniert werden. Alternativ kann mindestens eine der ersten Kondensator bildenden Elektroden 67 und 68 entweder an einem Teil der oberen Fläche oder einem Teil der unteren Fläche des Mantelsubstrats 65 positioniert werden. Alternativ kann mindestens eine der Kondensator bildenden Elektroden 67, 68 und 69 eine entweder in der dielektrischen Schicht 63 und/oder der dielektrischen Schicht 64 ausgebildete Innenelektrode sein. Alternativ kann mindestens eine der Kondensator bildenden Elektroden 67, 68 und 69 eine auf einer Zwischenhöhe in dem dielektrischen Substrat 65 und/oder dem dielektrischen Substrat 66 angeordnete Innenelektrode sein.

Fig. 23 bis 25 zeigen Beziehungen zwischen dem G'/G-Verhältnis in Fällen, da die Kondensator bildenden Elektroden wie in Fig. 22A bis 22C bei dem beschriebenen Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteil 61 angeordnet sind, und der elektrostatischen Kapazität, die dabei erhalten werden kann. Fig. 23 zeigt zum Beispiel die Beziehungen zwischen dem G'/G-Verhältnis in dem Fall, dass die Kondensator bildenden Elektroden wie in Fig. 22A gezeigt angeordnet sind, und dem elektrostatischen Kapazitätswert. In der Figur zeigt eine durchgehende Linie E die Beziehung in dem Fall, da ε₂/ε₁ = 1,00, und eine durchgehende Linie F zeigt die Beziehung in dem Fall, da ε₂/ε₁ = 0,025. In Fig. 24 und 25 zeigen die durchgehenden Linien G und I und die durchgehenden Linien H und J analog die Beziehungen in den Fällen an, da ε₂/ε₁ = 1,00 bzw. ε₂/ε₁ = 0,025.

Wie aus Fig. 23 bis 25 hervorgeht, schwankt die Größenordnung der Schwankung in einem Schwankungsbereich der elektrostatischen Kapazität etwas in Abhängigkeit von der Art der Anordnung für die Kondensator bildenden Elektroden 67 bis 69. Bei G'/G- Verhältnissen, die Schwellen zwischen den stabilen Bereichen der elektrostatischen Kapazität und dem Schwankungsbereich der elektrostatischen Kapazität wiedergeben, tritt jedoch praktisch keine Schwankung auf.

Fig. 21 zeigt, dass in einem Fall, da 1 ≦ ε₂/ε₁ ≦ 0,063, eine derartige Konfiguration vorzuziehen ist, die einen der Ausdrücke G'/G ≧ 0,2183log(ε₂/ε₁) + 1,0682 und G'/G ≦ - 0,3756log(ε₂/ε₁) - 0,5734 erfüllt. Die vorzuziehende Konfiguration erzeugt elektrostatische Kondensatoren mit viel höherer Genauigkeit.

Wie vorstehend beschrieben weist das Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteil 61 der fünften bevorzugten Ausführung den übereinander angeordneten Aufbau auf, bei dem die dielektrischen Substrate 65 und 66 auf dem plattenähnlichen piezoelektrischen Resonanzelement 62 mittels der dielektrischen Schichten 63 und 64 übereinander angeordnet sind. Der Aufbau des Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils gemäß verschiedenen bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die übereinander angeordnete Ausführung beschränkt.

Fig. 26 bis 31 zeigen abgewandelte Beispiele des piezoelektrischen Resonanzbauteils nach der fünften bevorzugten Ausführung.

In einem in Fig. 26 gezeigten piezoelektrischen Chip-Resonanzbauteil 81 ist ein piezoelektrisches Energiefallen-Resonanzelement 82, das den sich in Dickenrichtung erstreckenden Gleitmodus verwendet, in einer Baugruppe untergebracht. Die Baugruppe umfasst vorzugsweise ein Mantelmittel 83, das eine nach oben weisende Öffnung 83a aufweist, eine rahmenähnliche dielektrische Schicht 84 mit einer Öffnung 84a und ein dielektrisches Substrat 85. Das piezoelektrische Resonanzelement 82 ist an dem Mantelmittel 83 mittels leitender Klebstoffe 86 und 87 angebracht und ist ferner mit den Endelektroden elektrisch verbunden. In einem montierten Zustand der Baugruppe sind erste Kondensator bildende Elektroden 88 und 90 und eine zweite Kondensator bildende Elektrode 89 an der äußeren Fläche des piezoelektrischen Resonanzbauteils 81 angeordnet.

In der abgewandelten Konfiguration erlaubt ferner, analog zur fünften bevorzugten Ausführung, die Regelung des Verhältnisses ε₂/ε₁ die Bildung von Hochpräzisionskondensatoren zwischen den ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden 88 und 89 und zwischen den zweiten und ersten Kondensator bildenden Elektroden 89 und 90. Wie in Fig. 27 gezeigt, ist ein Schwingungsraum durch die Öffnung 84a der dielektrischen Schicht 84 ausgebildet. Bei dieser Konfiguration wird, wenn ε₁ die relative Permittivität des dielektrischen Materials wiedergibt, das die dielektrische Schicht 84 ausbildet, und ε₂ die relative Permittivität des dielektrischen Materials wiedergibt, das das dielektrische Substrat 85 ausbildet, das Verhältnis ε₂/ε₁ wie in dem Fall der fünften bevorzugten Ausführung geregelt. Dadurch wird die Schwankung der elektrostatischen Kapazität effektiv minimiert.

Analog ist in einem in Fig. 28 gezeigten piezoelektrischen Chip-Resonanzbauteil 91 ein piezoelektrisches Energiefallen-Resonanzelement 92, das den sich in Dickenrichtung erstreckenden Gleitmodus verwendet, vorgesehen, und ein Kondensatorelement 95 mit einem dielektrischen Substrat 94 ist über der Resonanzelektrode 92 mittels leitender Klebstoffe 93a und 93b angeordnet. 100 steht in der Figur für ein Mantelsubstrat und 101 für eine Abdeckung.

Ein Raum zur Ermöglichung eines freien und ungehinderten Schwingens des piezoelektrischen Resonanzelements 92 ist durch einen Raum zwischen den leitenden Klebstoffen 93a und 93b ausgebildet. Demgemäß wird durch Gestalten der Konfiguration mit den in Fig. 29 gezeigten Abmessungen G und G', die so ausgelegt sind, dass sie G'/G-Verhältnisse innerhalb des gleichen Bereichs wie bei der ersten bevorzugten Ausführung aufweisen, die Schwankung der elektrostatischen Kapazität minimiert. Die Kondensator bildenden Elektroden 97 bis 99 werden vorzugsweise an Teilen der unteren Fläche des dielektrischen Substrats 94 vorgesehen.

In den obigen ersten bis fünften bevorzugten Ausführungen erfolgte die Beschreibung unter Bezug auf dreiklemmenartige Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteile. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch Anwendung auf ein zweiklemmenartiges Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil finden. Fig. 30 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines beispielhaften zweiklemmenartigen Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteils. Das zweiklemmenartige Kondensator enthaltende piezoelektrische Resonanzbauteil weist ein plattenartiges piezoelektrisches Energiefallen- Resonanzelement 102 auf. Auf einem Teil der oberen Fläche bzw. einem Teil der unteren Fläche des piezoelektrischen Resonanzelements 102 sind dielektrische Substrate 105 und 106 über rahmenartige dielektrische Schichten 103 und 104 übereinander aufgebracht. Die dielektrischen Schichten 103 und 104 weisen jeweils Öffnungen 103a bzw. 104a auf. Ein Kondensator ist zwischen den Kondensator bildenden Elektroden 107 und 108 ausgebildet. Mindestens eines, nämlich das G'/G- Verhältnis gemäß der ersten bevorzugten Ausführung oder das Verhältnis ε₂/ε gemäß der fünften Ausführung, wird erfüllt. Daher weist der vorstehend erwähnte elektrostatische Kondensator eine sehr hohe Genauigkeit auf.

Wie in Fig. 31 gezeigt können dielektrische Schichten, die jeweils im Wesentlichen rechteckige Öffnungen 103a und 104a aufweisen, verwendet werden. Alternativ können in den in Fig. 30 und 31 gezeigten Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonanzbauteilen an Stelle von Öffnungen in den dielektrischen Schichten 103 und 104 auf den Innenflächen der Mantelsubstrate 105 und 106 konkave Abschnitte ausgebildet sein.

Zwar wurde die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die in den Figuren gezeigten spezifischen bevorzugten Ausführungen beschrieben, doch ist sie nicht auf diese beschränkt. Die vorliegende Erfindung soll im Gegenteil verschiedene andere Abwandlungen und gleichwertige Anordnungen innerhalb der Wesensart und des Schutzumfangs der Erfindung abdecken.

Claims (24)

1. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil, das Folgendes umfasst:

• - ein piezoelektrisches Energiefallen-Resonanzelement mit einer piezoelektrischen Platte sowie einer ersten Schwingungselektrode und einer zweiten Schwingungselektrode, die auf Teilen der zwei Hauptflächen der piezoelektrischen Platte so angeordnet sind, dass eine untere Fläche und eine obere Fläche derselben einander über die piezoelektrische Platte gegenüberliegen;
• - ein dielektrisches Substrat, das auf mindestens einer Fläche des piezoelektrischen Resonanzelements mit einem darin ausgebildeten und für ein freies und ungehindertes Schwingen eines Schwingungsabschnitts des Resonanzelements ausgelegten Schwingungsraum aufgebracht ist; und
• - eine erste Kondensator bildende Elektrode und eine zweite Kondensator bildende Elektrode, die auf dem dielektrischen Substrat so angeordnet sind, dass sie einander über einen vorbestimmten Spalt G in einer Richtung gegenüberliegen, die im Wesentlichen parallel zu der Hauptfläche des dielektrischen Substrats ist;
• - dadurch gekennzeichnet, dass, wenn G' die Entfernung zwischen einem Endteil der zweiten Kondensator bildenden Elektrode und einem Endteil des Schwingungsraums entlang der Richtung, in der die erste Kondensator bildende Elektrode und die zweite Kondensator bildende Elektrode einander gegenüberliegen, darstellt, mindestens einer der Ausdrücke G'/G ≧ 1 und G'/G ≦ -0,4 erfüllt ist.

2. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar der ersten Kondensator bildenden Elektroden so angeordnet ist, dass es die zweite Kondensator bildende Elektrode in der Richtung sandwichartig umschliesst, in der sich das Paar erster Kondensator bildender Elektroden und die zweite Kondensator bildende Elektrode gegenüberliegen, so dass sie mit dem piezoelektrischen Resonanzelement elektrisch verbunden sind, und die zweite Kondensator bildende Elektrode mit einem Erdpotential verbunden ist.

3. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Substrat auf jeder der zwei Hauptflächen des piezoelektrischen Resonanzelement aufgebracht ist und so dass der Schwingungsraum sichergestellt ist.

4. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 1, welches weiterhin ein Mantelmittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Substrat größer als das piezoelektrische Resonanzelement ist und das Mantelmittel an dem dielektrischen Substrat befestigt ist, um das piezoelektrische Resonanzelement zu umschliessen.

5. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 1, welches weiterhin ein Mantelsubstrat, das größer als das dielektrische Substrat und das piezoelektrische Resonanzelement ist, und ein Mantelabdeckmittel zum Umschliessen des piezoelektrischen Resonanzelements und des dielektrischen Substrats umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau, in dem das piezoelektrische Resonanzelement und das dielektrische Substrat angeordnet sind, an dem Mantelsubstrat befestigt ist, und das Mantelabdeckmittel an dem Mantelsubstrat angebracht ist.

6. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden sich über den vorbestimmten Spalt G an einer äußeren Fläche des dielektrischen Substrats gegenüberliegen.

7. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden sich auf einer Zwischenhöhe in dem dielektrischen Substrat befindet und eine Innenelektrode ausbildet.

8. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, mindestens eine der ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden sich auf einer Fläche des dielektrischen Substrats an der Seite, an der das dielektrische Substrat an dem piezoelektrischen Resonanzelement aufgebracht ist, befindet.

9. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil, das Folgendes umfasst:

• - ein piezoelektrisches Energiefallen-Resonanzelement mit einer piezoelektrischen Platte sowie einer ersten Schwingungselektrode und einer zweiten Schwingungselektrode, die auf Teilen der zwei Hauptflächen der piezoelektrischen Platte so angeordnet sind, dass eine untere Fläche und eine obere Fläche derselben einander über die piezoelektrische Platte gegenüberliegen;
• - ein dielektrisches Substrat, das auf mindestens einer Fläche des piezoelektrischen Resonanzelements mit einem darin ausgebildeten Schwingungsraum, um ein freies und ungehindertes Schwingen eines Schwingungsabschnitts des Resonanzelements zu ermöglichen, aufgebracht ist; und
• - eine dielektrische Schicht, die zwischen dem piezoelektrischen Resonanzelement und dem dielektrischen Substrat angeordnet ist und die eine zur Bildung mindestens eines Teils des Schwingungsraums vorgesehene Öffnung aufweist;
• - dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ε₁ die relative Permittivität des dielektrischen Substrats darstellt und ε₂ die relative Permittivität der dielektrischen Schicht darstellt, eine Beziehung ε₂/ε₁ ≦ 0,063 erfüllt wird.

10. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar der ersten Kondensator bildenden Elektroden so angeordnet ist, dass es die zweite Kondensator bildende Elektrode in der Richtung sandwichartig umschliesst, in der sich das Paar erster Kondensator bildender Elektroden und die zweite Kondensator bildende Elektrode gegenüberliegen, so dass sie mit dem piezoelektrischen Resonanzelement elektrisch verbunden sind, und die zweite Kondensator bildende Elektrode mit einem Erdpotential verbunden ist.

11. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Substrat auf jeder der zwei Hauptflächen des piezoelektrischen Resonanzelement aufgebracht ist und so dass der Schwingungsraum sichergestellt ist.

12. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 9, welches weiterhin ein Mantelmittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Substrat größer als das piezoelektrische Resonanzelement ist und das Mantelmittel an dem dielektrischen Substrat befestigt ist, um das piezoelektrische Resonanzelement zu umschliessen.

13. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 9, welches weiterhin ein Mantelsubstrat, das größer als das dielektrische Substrat und das piezoelektrische Resonanzelement ist, und ein Mantelabdeckmittel zum Umschliessen des piezoelektrischen Resonanzelements und des dielektrischen Substrats umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau, in dem das piezoelektrische Resonanzelement und das dielektrische Substrat angeordnet sind, an dem Mantelsubstrat befestigt ist, und das Mantelabdeckmittel an dem Mantelsubstrat angebracht ist.

14. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden sich über dem vorbestimmten Spalt G an einer äußeren Fläche des dielektrischen Substrats gegenüberliegen.

15. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden sich auf einer Zwischenhöhe in dem dielektrischen Substrat befindet und eine Innenelektrode ausbildet.

16. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, mindestens eine der ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden sich auf einer Fläche des dielektrischen Substrats an der Seite, an der das dielektrische Substrat an dem piezoelektrischen Resonanzelement aufgebracht ist, befindet.

17. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil, das Folgendes umfasst:

• - ein piezoelektrisches Energiefallen-Resonanzelement mit einer piezoelektrischen Platte sowie einer ersten Schwingungselektrode und einer zweiten Schwingungselektrode, die auf Teilen der zwei Hauptflächen der piezoelektrischen Platte so angeordnet sind, dass eine untere Fläche und eine obere Fläche derselben einander über die piezoelektrische Platte gegenüberliegen;
• - ein dielektrisches Substrat, das auf mindestens einer Fläche des piezoelektrischen Resonanzelements mit einem darin ausgebildeten Schwingungsraum, um ein freies und ungehindertes Schwingen eines Schwingungsabschnitts des Resonanzelements zu ermöglichen, aufgebracht ist;
• - eine dielektrische Schicht, die zwischen dem piezoelektrischen Resonanzelement und dem dielektrischen Substrat angeordnet ist und die eine zur Bildung mindestens eines Teils des Schwingungsraums vorgesehene Öffnung aufweist; und
• - eine erste Kondensator bildende Elektrode und eine zweite Kondensator bildende Elektrode, die so auf dem dielektrischen Substrat angeordnet sind, dass sie einander über einen vorbestimmten Spalt G in einer Richtung gegenüberliegen, die im Wesentlichen parallel zu der Hauptfläche des dielektrischen Substrats ist;
• - dadurch gekennzeichnet, dass, wenn G' die Entfernung zwischen einem Endteil der zweiten Kondensator bildenden Elektrode und einem Endteil des Schwingungsraums entlang der Richtung, in der die erste Kondensator bildende Elektrode und die zweite Kondensator bildende Elektrode einander gegenüberliegen, darstellt, ε₁ die relative Permittivität des dielektrischen Substrats darstellt und ε₂ die relative Permittivität der dielektrischen Schicht darstellt, mindestens eine der folgenden Beziehungen ε₂/ε₁ < 0,063 und
  G'/G < 0,2183log(ε₂/ε₁) + 1,0682 oder ε₂/ε₁ < 0,063 und
  G'/G ≦ -0,3756log(ε₂/ε₁) - 0,5734 erfüllt wird.

18. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar der ersten Kondensator bildenden Elektroden so angeordnet ist, dass es die zweite Kondensator bildende Elektrode in der Richtung sandwichartig umschliesst, in der sich das Paar erster Kondensator bildender Elektroden und die zweite Kondensator bildende Elektrode gegenüberliegen, so dass sie mit dem piezoelektrischen Resonanzelement elektrisch verbunden sind, und die zweite Kondensator bildende Elektrode mit einem Erdpotential verbunden ist.

19. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Substrat auf jeder der zwei Hauptflächen des piezoelektrischen Resonanzelement aufgebracht ist und so dass der Schwingungsraum sichergestellt ist.

20. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 17, welches weiterhin ein Mantelmittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Substrat größer als das piezoelektrische Resonanzelement ist und das Mantelmittel an dem dielektrischen Substrat befestigt ist, um das piezoelektrische Resonanzelement zu umschliessen.

21. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 17, welches weiterhin ein Mantelsubstrat, das größer als das dielektrische Substrat und das piezoelektrische Resonanzelement ist, und ein Mantelabdeckmittel zum Umschliessen des piezoelektrischen Resonanzelements und des dielektrischen Substrats umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau, in dem das piezoelektrische Resonanzelement und das dielektrische Substrat angeordnet sind, an dem Mantelsubstrat befestigt ist, und das Mantelabdeckmittel an dem Mantelsubstrat angebracht ist.

22. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden sich über den vorbestimmten Spalt G an einer äußeren Fläche des dielektrischen Substrats gegenüberliegen.

23. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden sich auf einer Zwischenhöhe in dem dielektrischen Substrat befindet und eine Innenelektrode ausbildet.

24. Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, mindestens eine der ersten und zweiten Kondensator bildenden Elektroden sich auf einer Fläche des dielektrischen Substrats an der Seite, an der das dielektrische Substrat an dem piezoelektrischen Resonanzelement aufgebracht ist, befindet.