DE10056542A1

DE10056542A1 - Piezoelektrischer Resonator

Info

Publication number: DE10056542A1
Application number: DE10056542A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Kotani; Masakazu Yoshio
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2001-06-13
Also published as: JP2001144577A; US6388363B1; CN1301084A

Abstract

Ein kleiner und einfach herzustellender piezoelektrischer Resonator, der unerwünschte Schwingung effektiv dämpft und eine gewünschte Schwingung nützt, umfasst auf beiden Hauptflächen eines piezoelektrischen Substrats vorgesehene Erregerelektroden sowie erste und zweite Durchführungselektroden und erste und zweite Endelektroden, die jeweils mit den Erregerelektroden elektrisch verbunden sind. Mindestens eine der Endelektroden umfasst einen Elektrodenverlängerungsteil, der so angeordnet ist, dass er sich in den imaginären Bereich erstreckt, wo sich die ersten und zweiten Erregerelektroden zu mindestens einer der Seitenkanten des piezoelektrischen Substrats erstrecken.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Resonator der Energiefallenart und insbesondere einen piezoelektrischen Resonator, der die auf einer gewünschten Schwingung beruhenden Resonanzeigenschaften effektiv ausnützt und dabei die Erzeugung unerwünschter Schwingung, die unerwünschtes Ansprechen erzeugt, verhindert.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Herkömmlicherweise wird ein piezoelektrischer Resonator der Energiefallenart weit verbreitet in piezoelektrische Oszillatoren und anderen Bauteilen verwendet. Bei dieser Art von piezoelektrischem Resonator ist es wichtig, die Erzeugung unerwünschter Schwingung zu unterdrücken, da eine Schwingung zusätzlich zu dem gewünschten Schwingungsmodus unerwünschtes Ansprechen erzeugt.

Herkömmliche Bauteile versuchen, unerwünschte Schwingung zu dämpfen. Die ungeprüfte japanische Gebrauchsmusterschrift Nr. 4-119123 offenbar beispielsweise einen piezoelektrischen Resonator der Energiefallenart mit in Inselelementen an den Endbereichen eines piezoelektrischen Substrats neben einem Resonanzabschnitt vorgesehenen dämpfenden Werkstoffen.

Die ungeprüfte japanische Gebrauchsmusterschrift Nr. 3-79528 offenbart auch einen Belastungskondensator, der den in Fig. 13 gezeigten piezoelektrischen Oszillator integriert. Ein piezoelektrischer Oszillator 51 umfasst einen piezoelektrischen Resonator 52 und einen Kondensator 53 zur Ausbildung eines Belastungskondensators. Der piezoelektrische Resonator 52 ist aus einem piezoelektrischen Substrat 54 mit einer rechteckigen Plattenform aufgebaut. An den mittleren Bereichen der beiden Hauptflächen des piezoelektrischen Substrats 54 sind Erregerelektroden 55 so angeordnet, dass sie einander über das piezoelektrische Substrat 54 gegenüberliegen. Dieser Abschnitt einschließlich der einander über das Substrat gegenüberliegenden Erregerelektroden 55 an den oberen und unteren Flächen bildet einen Resonanzabschnitt der Energiefallenart. Eine Dämpfungselektrode 56 ist über diesem Resonanzabschnitt in der Nähe einer Seitenfläche 54a des piezoelektrischen Substrats 54 positioniert. Durch Anbringen einer Lötschicht an der Dämpfungselektrode 56 wird eine unerwünschte Schwingung gedämpft.

Bei einem Energiefallenresonator ist das Verhältnis zwischen dem Resonanzabschnitt und dem dämpfenden Werkstoff sehr wichtig. Das heißt, wenn die Position des dämpfenden Werkstoffes nicht richtig ist, wird die gewünschte Hauptschwingung gedämpft bzw. das Dämpfen der unerwünschten Schwingung wird nicht verwirklicht.

Bei dem in der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusterschrift Nr. 4-119123 offenbarten herkömmlichen Stand der Technik ist ein dämpfender Werkstoff nur an dem Endbereich des piezoelektrischen Substrats bei einer spezifischen Entfernung zu dem Resonanzabschnitt des piezoelektrischen Substrats angeordnet, doch es ist sehr schwierig, einen derartigen dämpfenden Werkstoff genau zu positionieren. Dieser herkömmliche piezoelektrische Resonator ist daher sehr schwierig herzustellen, leidet unter Ausfällen aufgrund der falschen Ausrichtung des dämpfenden Werkstoffs. Zudem bewirkt der in Inselelementen angeordnete dämpfende Werkstoff ein weiteres Problem, da oft beim Aufbringen des dämpfenden Werkstoffes oder anschließend am Bearbeitungsband Risse in dem piezoelektrischen Substrat erzeugt werden. Ferner ist es durch die Schwierigkeit der korrekten Anbringung des dämpfenden Werkstoffs schwierig, die Größe des piezoelektrischen Resonators zu verringern.

Bei dem in der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusterschrift Nr. 3-79528 offenbarten piezoelektrischen Oszillator ist die an dem piezoelektrischen Substrat 54 vorgesehene Dämpfungselektrode 56 sehr klein. Daher ist es schwierig, Lot an der Dämpfungselektrode 56 anzubringen. Für den präzisen Auftrag von Lot ist es erforderlich, die Fläche der Elektrode für das Dämpfen 56 zu vergrößern, was auch eine Größenverringerung des piezoelektrischen Resonators 52 erschwert.

ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Zur Überwindung der oben beschriebenen Probleme sehen bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung einen viel kleineren und leicht herstellbaren piezoelektrischen Resonator der Energiefallenart vor, der unerwünschte Schwingung effektiv dämpft und die gewünschte Schwingung ausnützt und der Außenelektrodenverbindungen erleichtert.

Der piezoelektrische Resonator nach den bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung umfasst ein piezoelektrisches Substrat, erste und zweite Erregerelektroden, die teilweise auf den ersten und zweiten Hauptflächen des piezoelektrischen Substrats jeweils vorgesehen sind und einander über die ersten und zweiten Erregerelektroden auf den oberen und unteren Flächen gegenüberliegend erste und zweite Durchführungselektroden, die mit den ersten und zweiten Erregerelektroden jeweils elektrisch verbunden sind und auf den ersten und zweiten Hauptflächen des piezoelektrischen Substrats jeweils vorgesehen sind, und erste und zweite Endelektroden für die Herstellung von Außenverbindungen mit der Außenseite, die an den Endteilen der jeweiligen ersten und zweiten Durchführungselektroden vorgesehen sind, wobei die Endteile den Seiten gegenüberliegen, an denen die jeweiligen ersten und zweiten Erregerelektroden verbunden sind. Mindestens eine der ersten und zweiten Endelektroden weist einen Elektrodenverlängerungsteil auf der so angeordnet, dass er sich in den imaginären Bereich erstreckt, in dem die ersten und zweiten Erregerelektroden sich zu mindestens einer der Seitenkanten des piezoelektrischen Substrats erstrecken.

Vorzugsweise beträgt die mittlere Normalenentfernung vom äußeren Umfangsrand der Erregerelektrode zu dem Innenrand des Elektrodenverlängerungsteils mindestens etwa 1,2d, wobei d der Durchmesser der Erregerelektrode ist.

Noch bevorzugter wird die Lötschicht an dem Elektrodenverlängerungsteil vorgesehen. In diesem Fall wird die Lötschicht über die gesamten oberen Flächen der Endelektroden vorgesehen.

Der piezoelektrische Resonator gemäß bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann weiterhin vorzugsweise an den jeweiligen ersten und zweiten Endelektroden durch Löten angelötete erste und zweite Anschlussklemmen aufweisen, wodurch ein piezoelektrischer Resonator mit Anschlüssen vorgesehen wird.

Andere Merkmale, Elemente, Schritte, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungen unter Bezug auf die Begleitzeichnungen hervor.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A ist eine Draufsicht auf einen piezoelektrischen Resonator gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2A und 2B sind Diagramme, die die Resonanzeigenschaften der piezoelektrischen Resonatoren der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung und eines Vergleichsbeispiels zeigen.

Fig. 3 ist eine Draufsicht, die ein abgewandeltes Beispiel des piezoelektrischen Resonators der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 4 ist eine Draufsicht, die ein weiteres abgewandeltes Beispiel des piezoelektrischen Resonators der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 5 ist eine Draufsicht, die ein noch weiteres abgewandeltes Beispiel des piezoelektrischen Resonators der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 6 ist eine Draufsicht, die ein weiteres abgewandeltes Beispiel des piezoelektrischen Resonators der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 7 ist eine Draufsicht, die ein weiteres abgewandeltes Beispiel des piezoelektrischen Resonators der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Normalenentfernung C von dem äußeren Umfangsrand der Erregerelektrode zu der Innenkante des Elektrodenverlängerungsteil und den Resonanzwiderstand der gewünschten Schwingung zeigt.

Fig. 9 ist eine Draufsicht, die den piezoelektrischen Resonator der zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 10 ist eine Draufsicht, die ein abgewandeltes Beispiel des piezoelektrischen Resonators der zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 11 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein piezoelektrisches Resonanzbauteil mit Anschlüssen, das einen piezoelektrischen Resonator gemäß der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet, zeigt.

Fig. 12 ist eine Längsschnittansicht, die ein in Fig. 11 gezeigtes piezoelektrisches Resonanzbauteil mit Anschlüssen zeigt.

Fig. 13 ist eine schematische perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels eines herkömmlichen piezoelektrischen Resonators.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

In Fig. 1 wird ein piezoelektrischer Resonator der Energiefallenart gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der piezoelektrische Resonator 1 ist ein piezoelektrischer Resonator, der eine dritte Oberwelle einer dickenvertikalen Schwingung nützt, und weist ein piezoelektrisches Substrat 2 mit im Wesentlichen rechteckiger Plattenform auf. Das piezoelektrische Substrat 2 ist vorzugsweise aus einer piezoelektrischen Keramik, beispielsweise Keramik auf der Grundlage von Bleittitatanat-Zirkonat, oder aus einem piezoelektrischen Einkristall, wie Quarz, hergestellt. In der vorliegenden bevorzugten Ausführung ist das piezoelektrische Substrat 2 aus piezoelektrischer Keramik gefertigt und in der Dickenrichtung polarisiert.

In dem in etwa mittleren Bereich der oberen Fläche 2a des piezoelektrischen Substrats ist eine Erregerelektrode 3 mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Form vorgesehen. Eine Durchführungselektrode 4 ist mit der Erregerelektrode 3 verbunden. Eine Endelektrode 5 ist mit dem äußeren Endteil der Durchführungselektrode 4 verbunden. Die Endelektrode 5 ist an der oberen Fläche 2a des piezoelektrischen Substrats 2 vorgesehen und erstreckt sich entlang der von einer Endfläche 2c und der oberen Fläche ausgebildeten Kante und bedeckt die gesamte Breite des piezoelektrischen Substrats 2. Die Richtung quer zu den Seitenflächen 2d und 2e des piezoelektrischen Substrats 2 wird als Breitenrichtung definiert.

Zudem ist die Endelektrode 5 nicht nur so konfiguriert, dass sie die gesamte Breite des piezoelektrischen Substrats 2 bedeckt, sondern sie erstreckt sich auch in Längsrichtung in Richtung auf die Seite der Endfläche 2b, das heißt in die Richtung quer zu den Endflächen 2b und 2c, entlang der durch die Seitenfläche 2d und die obere Fläche 2a gebildeten Kante.

Dieser sich zu der Seite der Endfläche 2b erstreckende Teil wird nachfolgend als "Elektrodenverlängerungsteil 5a" bezeichnet.

Der Elektrodenverlängerungsteil 5a ist so konfiguriert, dass er sich in den imaginären Bereich (den in der Figur durch A gekennzeichneten Bereich) erstreckt, wenn die Erregerelektrode 3 sich in Richtung auf die Seite der Seitenfläche 2d erstreckt.

An der unteren Fläche des piezoelektrischen Substrats 2 ist auch die andere Erregerelektrode so positioniert, dass sie der Erregerelektrode 3 über das piezoelektrische Substrat 2 gegenüberliegt. Eine Durchführungselektrode 6 ist mit der an der unteren Fläche vorgesehenen Erregerelektrode verbunden, und eine Endelektrode 7 ist mit dem äußeren Endteil der Durchführungselektrode 6 verbunden. Die Endelektrode 7 ist vorzugsweise in der gleichen Weise wie die Endelektrode 5 gebaut. Die Endelektrode 7 ist entlang der Länge der durch die untere Fläche und die Endfläche 2b des piezoelektrischen Substrats 2 ausgebildete Kante vorgesehen. Die Endelektrode 7 weist ferner einen Elektrodenverlängerungsteil 7a auf, der sich entlang der durch die untere Fläche und die Seitenfläche 2a des piezoelektrischen Substrats 2 ausgebildeten Kante erstreckt, und ist so gestaltet, dass er sich in den oben erwähnten imaginären Bereich A erstreckt.

Eines der neuartigen Merkmale der bevorzugten Ausführungen des piezoelektrischen Resonators 1 dieser bevorzugten Ausführung ist, dass die Elektrodenverlängerungsteile 5a und 7a so angeordnet sind, dass sie sich in den imaginären Bereich A erstrecken.

Der Elektrodenverlängerungsteil 5a ist mit anderen Worten so konfiguriert, dass der Abstand X zwischen dem Spitzenende des Elektrodenverlängerungsteils 5a der Endelektrode 5 und der Seitenfläche 2b gegenüber der Seite, an der die Endelektrode 5 vorgesehen ist, kleiner als der Abstand Y zwischen dem Endteil der Erregerelektrode 3 und der Endfläche 2b ist, wobei der Endteil zu der Endelektrode 5 benachbart ist.

Da der Elektrodenverlängerungsteil 5a so angeordnet ist, dass er sich in den imaginären Bereich A erstreckt, wird in dieser bevorzugten Ausführung eine unerwünschte Schwingung effektiv gedämpft. Dies wird nun nachstehend gemäß spezifischen Versuchsbeispielen beschrieben.

Als piezoelektrisches Substrat 2 wurde ein piezoelektrisches Substrat, das aus einer Keramik auf PT-Grundlage hergestellt wurde und eine ungefähre Grüße von 2,35 mm (Breite) × 3,6 mm (Länge) × 0,47 mm (Dicke) hatte, erzeugt. An beiden Hauptflächen dieses piezoelektrischen Substrats 2 wurden die Erregerelektroden 3 mit einem Durchmesser d von etwa 1,4 mm und Durchführungselektroden 4 und 6 sowie Endelektroden 5 und 7, die in Fig. 1 gezeigt sind, vorgesehen. In diesem Fall wiesen die Elektrodenverlängerungsteile 5a und 7a der jeweiligen Endelektroden 5 und 7 Abmessungen von etwa 0,15 mm (Breite) × 0,9 mm (Länge) auf und waren so konfiguriert, dass ein Teil jedes der Elektrodenverlängerungsteile 5a und 7a sich in den imaginären Bereich A erstreckte.

Zum Vergleich wurde ein piezoelektrischer Resonator erzeugt, der in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben gebaut war, mit der Ausnahme dass dieser piezoelektrische Resonator nicht mit den oben beschriebenen Elektrodenverlängerungsteilen versehen war.

Die Impedanz-Frequenzeigenschaften der oben erwähnten bevorzugten Ausführung und des Vergleichsbeispiels wurden gemessen. Die Ergebnisse werden in Fig. 2A und 2B gezeigt. In Fig. 2A stellt die durchgehende Linie die Impedanz- Frequenzeigenschaften des piezoelektrischen Resonators der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung dar, und die gestrichelte Linie stellt die Phasen- Frequenzeigenschaften desselben dar, jeweils für diese bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung. Fig. 2B zeigt die Impedanz-Frequenzeigenschaften (durchgehende Linie) und die Phasen-Frequenzeigenschaften (gestrichelte Linie) des piezoelektrischen Resonators des Vergleichsbeispiels. Wie aus Fig. 2A und 2B ersichtlich ist, erzeugt die einzigartige Anordnung des Elektrodenverlängerungsteils 5a und 7a eine höchst effektive Unterdrückung des in der Breite unerwünschten Ansprechens, das bei dem piezoelektrischen Resonator des Vergleichsbeispiels auftritt.

Bei dem piezoelektrischen Resonator der vorliegenden bevorzugten Ausführung wird durch das oben beschriebene Anordnen der Elektrodenverlängerungsteile 5a und 7a für die Endelektroden eine unerwünschte Schwingung gedämpft. In diesem Fall werden die Elektrodenverlängerungsteile 5a und 7a als Teile der Endelektroden 5 bzw. 7 in dem gleichen Prozess der Endelektroden 5 und 7 vorgesehen. Daher sind keine zusätzlichen Prozesse zur Aufbringung von dämpfendem Werkstoff erforderlich. Weiterhin kann Elektrodenmaterial auf dem piezoelektrischen Substrat mittels Siebdruck, Photolithographie oder mittels eines anderen geeigneten Verfahrens mit hoher Präzision ausgebildet werden. Dadurch können die Elektrodenverlängerungsteile 5a und 7a präzis vorgesehen werden, was zu einer zuverlässigen Dämpfung unerwünschter Schwingung führt.

Mittlerweile wird in der vorliegenden bevorzugten Ausführung das unerwünschte Ansprechen in der Breitenrichtung durch Verwenden eines dickenvertikalen Schwingungsmodus der dritten Oberwelle unterdrückt, doch ist der bei dem piezoelektrischen Resonator gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Schwingungsmodus nicht eigens auf diesen Modus beschränkt. Es kann auch ein anderer Schwingungsmodus, wie zum Beispiel ein Dickengleitmodus, verwendet werden. Es können nicht nur eine dritte Oberwelle, sondern auch andere Oberwellen verwendet werden oder es kann sogar eine Grundwelle verwendet werden.

Bei dem piezoelektrischen Resonator 1 der ersten bevorzugten Ausführung kann, auch wenn die Elektrodenverlängerungsteile 5a und 7a vorgesehen sind, der Elektrodenverlängerungsteil an mindestens einer Hauptfläche allein positioniert werden. Auch die Form der Endelektrode 5 und 7 kann wie in Fig. 3 bis 7 gezeigt stark variiert werden.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten piezoelektrischen Resonator 8 ist eine Endelektrode 7 nicht mit einem Elektrodenverlängerungsteil versehen. Andererseits ist bei einer Endelektrode 5 ein Elektrodenverlängerungsteil 5a entlang der Seitenfläche 2d vorgesehen, wie in dem Fall des piezoelektrischen Resonators 1 der ersten bevorzugten Ausführung. Weiterhin ist ein zweiter Elektrodenverlängerungsteil 5b entlang der durch die Seitenfläche 2e und die obere Fläche 2a ausgebildeten Kante vorgesehen. Der zweite Elektrodenverlängerungsteil 5b ist ebenfalls so konfiguriert, dass er die oben erwähnte Größenbedingung Y < X erfüllt.

Bei einem in Fig. 4 gezeigten piezoelektrischen Resonator 9 sind die Elektrodenverlängerungsteile 5a und 5c für die Endelektrode 5 und die Elektrodenverlängerungsteile 7b und 7c für die Endelektrode 7 vorgesehen. Der Elektrodenverlängerungsteil 5c ist vorzugsweise in gleicher Weise wie der Elektrodenverlängerungsteil 5a konfiguriert und ist entlang der durch die Seitenfläche 2e und die obere Fläche 2a ausgebildeten Kante vorgesehen. Der Elektrodenverlängerungsteil 7b ist so konfiguriert, dass sein Spitzenende mit dem des Elektrodenverlängerungsteils 5a über das piezoelektrische Substrat 2 überlappt. Der Elektrodenverlängerungsteil 7c ist vorzugsweise in gleicher Weise wie der Elektrodenverlängerungsteil 5c vorgesehen.

In einem in Fig. 5 gezeigten piezoelektrischen Resonator 10 ist die Endelektrode 7 nicht mit einem Elektrodenverlängerungsteil versehen. Bei einer Endelektrode 5 ist ein Elektrodenverlängerungsteil 5d vorgesehen. Hier ist die Endelektrode 5 so angeordnet, dass sie sich nicht zu der durch die Seitenfläche 2d und die obere Fläche 2a ausgebildeten Kante erstreckt. Das Heißt, es ist ein Seitenspalt 2g zwischen der Endelektrode 5 und der durch die Seitenfläche 2d und die obere Fläche 2a ausgebildeten Kante vorgesehen. Der Elektrodenverlängerungsteil 5d ist so angeordnet, dass er diesen Seitenspalt 2g ausbildet, das heißt, der Elektrodenverlängerungsteil 5d ist von der Seitenfläche 2d beabstandet.

Bei einem in Fig. 6 gezeigten piezoelektrischen Resonator 11 ist ein Elektrodenverlängerungsteil 5e für die Endelektrode 5 vorgesehen.

Der Elektrodenverlängerungsteil 5e erstreckt sich entlang der durch die Seitenfläche 2e und die obere Fläche 2a ausgebildeten Kante, und die Innenkante des Elektrodenverlängerungsteils 5e ist bogenförmig.

Bei einem in Fig. 7 gezeigten piezoelektrischen Resonator 12 sind Elektroden 5f und 5g vorgesehen. Der Elektrodenverlängerungsteil 5f erstreckt sich entlang der durch die Seitenfläche 2d und die obere Fläche 2a ausgebildeten Kante, und die Innenkante des Elektrodenverlängerungsteils 5f bildet einen Bogen, der die Erregerelektrode 3 umgibt. Der Elektrodenverlängerungsteil 5g erstreckt sich entlang der durch die Seitenfläche 2e und die obere Fläche 2a ausgebildeten Kante, und die Innenkante des Elektrodenverlängerungsteils 5g weist eine unregelmäßige Form auf.

Wie in Fig. 3 bis 7 gezeigt, kann die Form des Elektrodenverlängerungsteils entsprechend geändert werden, solange sie die oben beschriebene Größenbedingung Y < X erfüllt.

Als Nächstes wird beschrieben, dass es bei dem piezoelektrischen Resonator gemäß der ersten bevorzugten Ausführung möglich ist, eine gewünschte dritte Oberwelle effektiv zu nützen und unerwünschtes Ansprechen in der Breite effektiv zu unterdrücken, wenn die Normalenentfernung von dem äußeren Umfangsrand der Erregerelektrode 3 zu der Innenkante des Elektrodenverlängerungsteils nicht unter etwa 1,2d liegt, wobei d der Durchmesser der Erregerelektrode ist.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten piezoelektrischen Resonator 11 sind die Erregerelektroden und Durchführungselektroden vorzugsweise in gleicher Weise wie bei dem oben beschriebenen Versuchsbeispiel vorgesehen, wobei das gleiche piezoelektrische Substrat wie bei dem oben beschriebenen Versuchsbeispiel verwendet wird. Die Endelektrode 7 war jedoch mit keinem Elektrodenverlängerungsteil versehen. Die Endelektrode 5 war mit einem Elektrodenverlängerungsteil 5e versehen. In diesem Fall wurden verschiedene piezoelektrische Resonatoren durch Ändern der Normalenentfernung C von dem äußeren Umfangsrand der Erregerelektrode 3 zu der Innenkante 5e₁ des Elektrodenverlängerungsteils 5e erzeugt. Bei diesen piezoelektrischen Resonatoren wurde der Resonanzwiderstand der dritten Oberwelle eines dickenvertikalen Schwingungsmodus gemessen.

In Fig. 8 wird das Verhältnis zwischen der oben beschriebenen Normalenentfernung C und dem Resonanzwiderstand der dritten Oberwelle gezeigt. Der Resonanzwiderstand des in Fig. 8 durch "Kein Elektrodenverlängerungsteil" bezeichneten piezoelektrischen Resonators gibt den Resonanzwiderstand der dritten Oberwelle bei einem piezoelektrischen Resonator ohne ein Elektrodenverlängerungsteil wieder. Hier beträgt der Resonanzwiderstand der dritten Oberwelle bei dem piezoelektrischen Resonator ohne Elektrodenverlängerungsteil etwa 1, und die Resonanzwiderstandswerte der anderen piezoelektrischen Resonatoren werden durch relative Werte angezeigt.

Fig. 8 zeigt, dass bei einer Normalenentfernung C von mindestens etwa 0,3 mm, das heißt entsprechend mindestens etwa 1,2d, die dritte Oberwelle nicht gedämpft wird, wie in dem Fall, da kein Elektrodenverlängerungsteil vorgesehen ist. Somit wird durch Einstellen der Normalenentfernung von dem äußeren Umfangsrand der Erregerelektrode zu der Innenkante des Elektrodenverlängerungsteils auf etwa 1,2d eine unerwünschte Schwingung gedämpft, ohne die erwünschte Schwingung zu dämpfen.

In Fig. 9 wird der piezoelektrische Resonator gemäß der zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei einem piezoelektrischen Resonator 21 wird eine Lötschicht 22 auf einem Elektrodenverlängerungsteil 5h einer Endelektrode 5 vorgesehen. Eine Endelektrode 7 ist mit keinem Elektrodenverlängerungsteil versehen. Der piezoelektrische Resonator 21 ist vorzugsweise in der gleichen Weise wie der piezoelektrische Resonators 1 der ersten bevorzugten Ausführung gebaut, unterscheidet sich jedoch von diesem dadurch, dass der piezoelektrische Resonator 21 mit der Lötschicht 22 versehen ist und seine Endelektrode 7 mit keinem Elektrodenverlängerungsteil versehen ist.

Da die Lötschicht 22 auf dem Elektrodenverlängerungsteil 5h vorgesehen ist, ermöglicht in der zweiten bevorzugten Ausführung die Wirkung der zugegebenen Masse des Lots eine effektivere Dämpfung unerwünschter Schwingung.

In Fig. 10 wird ein abgewandeltes Beispiel des piezoelektrischen Resonators 21 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführung gezeigt. Hier ist eine Lötschicht 23 über dem gesamten Bereich des Elektrodenverlängerungsteils 5h der Endelektrode 5 angeordnet, und die Lötschicht 23 ist nicht nur über dem Elektrodenverlängerungsbereich 5h vorgesehen, sondern ist auch so vorgesehen, dass sie sich in die Endelektrode 5 selbst erstreckt. Somit muss die Lötschicht 23 nicht unbedingt nur an einem Bereich des Elektrodenverlängerungsteils angeordnet werden, sondern kann auch über der gesamten Fläche des Elektrodenverlängerungsteils angeordnet werden, und kann ferner so angeordnet werden, dass sie sich in die Endelektrode erstreckt. Zwar wird dies nicht eigens in der Figur gezeigt, doch kann die Lötschicht über der gesamten Fläche der Endelektrode angeordnet werden.

In Fig. 11 wird ein Beispiel eines piezoelektrischen Resonanzbauteils mit Anschlüssen gezeigt, das gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung gebaut wurde.

Das piezoelektrische Resonanzbauteil 31 umfasst vorzugsweise den piezoelektrischen Resonator 1 der in Fig. 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführung und einen Kondensator 32. Anschlusselektroden 33 und 34 sind mit der Endelektrode 5 des piezoelektrischen Resonators 1 und mit der Anschlusselektrode auf der in der Figur nicht gezeigten Seite verbunden.

Der Kondensator 32 umfasst eine an einer Seite eines dielektrischen Substrats 32a vorgesehene Kondensatorelektrode 32b. An der anderen in der Figur nicht gezeigten Seite ist ein Paar Kondensatorelektroden so angebracht, dass sie mit der Kondensatorelektrode 32b überlappen. Das Paar Kondensatorelektroden ist mit Anschlussklemmen 33 bzw. 34 verbunden. Ferner ist eine Anschlussklemme 35 mit der Kondensatorelektrode 32b verbunden.

Hier ist der Teil mit Ausnahme des herausführenden Teils bestehend aus den Anschlussklemmen 33 bis 35 mit einem Harzgehäuse, wie durch eine Strichlinie D mit je zwei Punkten in der Figur gezeigt, beschichtet.

Das in Fig. 11 gezeigte piezoelektrische Resonanzbauteil 31 mit Anschlüssen kann daher als Belastungskondensator mit piezoelektrischem Resonator verwendet werden.

Ferner kann der piezoelektrische Resonator gemäß verschiedenen bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung durch Kombination mit einem geeigneten Gehäusematerial als piezoelektrisches Chip-Resonanzbauteil ausgeführt werden.

Wie vorstehend beschrieben ist bei dem piezoelektrischen Resonator gemäß bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung mindestens eine der ersten und zweiten Endelektroden mit dem oben beschriebenen Elektrodenverlängerungsteil versehen, und daher wird mit Ausnahme eines gewünschten Schwingungsmodus eine unerwünschte Schwingung effektiv unterdrückt und die auf einer gewünschten Schwingung beruhenden Resonanzeigenschaften werden effektiv genützt. Da der Elektrodenverlängerungsteil bei dem gleichen Vorgang wie die Endelektrode gemäß einem Elektrodenbildungsverfahren ausgebildet wird, wird der Elektrodenverlängerungsteil zudem präzise ausgebildet. Da ferner der Elektrodenverlängerungsteil keinen dämpfenden Werkstoff wie Harz verwendet, ist nicht nur die Genauigkeit seiner Ausbildung stark überlegen, auch die Dicke des piezoelektrischen Resonators wird nicht vergrößert. Dies erlaubt eine weitere Größenverringerung des piezoelektrischen Resonators.

Da für die Elektrode und das Elektrodenverlängerungsteil das gleiche Material verwendet wird, werden ferner keine Risse erzeugt, wenn die Elektrodenverlängerungsteile gebildet werden bzw. auch nicht anschließend am Bearbeitungsband.

Dies ergibt einen einfacher herzustellenden und kostengünstigeren piezoelektrischen Resonator.

Wenn die mittlere Normalenentfernung von dem äußeren Umfangsrand der Erregerelektrode zur Innenkante des Elektrodenverlängerungsteils mindestens etwa 1,2d beträgt, wobei d der Durchmesser der Erregerelektrode ist, wird eine unerwünschte Dämpfung der gewünschten Schwingung zuverlässig unterdrückt und die Resonanzeigenschaften der erwünschten Schwingung effektiv eingesetzt, wie aus den oben beschriebenen Versuchsbeispielen ersichtlich ist.

Wenn an dem Elektrodenverlängerungsteil eine Lötschicht vorgesehen ist, erzeugt die Wirkung der zugegebenen Lotmasse eine noch effektivere Dämpfung der unerwünschten Schwingung. Wenn die Lötschicht insbesondere über der gesamten oberen Fläche der Endelektrode vorgesehen ist, wird insbesondere nicht nur eine unerwünschte Schwingung effektiv gedämpft, sondern es können auch elektrische Außenverbindungen durch Verwenden der Lötschicht mühelos und zuverlässig hergestellt werden.

Wenn weiterhin mit den jeweiligen ersten und zweiten Endelektroden durch Löten verbundene erste und zweite Anschlussklemmen vorgesehen sind, ist es möglich, eine unerwünschte Schwingung erfindungsgemäß zu unterdrücken und ein piezoelektrisches Resonanzbauteil mit Anschlüssen zur Hand zu geben, das die Resonanzeigenschaften der erwünschten Schwingung effektiv nützen kann.

Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung nur der Veranschaulichung der Erfindung dient. Der Fachmann kann verschiedene Alternativen und Abwandlungen entwickeln, ohne von der Erfindung abzuweichen. Demgemäß soll die vorliegende Erfindung alle derartigen Alternativen, Abwandlungen und Abänderungen, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen, umfassen.

Claims

1. Piezoelektrischer Resonator, welcher Folgendes umfasst:

- ein piezoelektrisches Substrat mit ersten und zweiten Hauptflächen;
- teilweise auf den ersten bzw. zweiten Hauptflächen des piezoelektrischen Substrats angeordnete erste und zweite Erregerelektroden, wobei die ersten und zweiten Erregerelektroden einander gegenüberliegen und das piezoelektrische Substrat dazwischen positioniert ist;
- erste und zweite Durchführungselektroden, die mit den ersten und zweiten Erregerelektroden jeweils elektrisch verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Durchführungselektroden auf den ersten und zweiten Hauptflächen des piezoelektrischen Substrats jeweils vorgesehen sind; und
- erste und zweite Endelektroden, die so angeordnet sind, dass sie Außenverbindungen herstellen, wobei die ersten und zweiten Endelektroden an Endteilen der jeweiligen ersten und zweiten Durchführungselektroden vorgesehen sind, die Endteile einem Endteil gegenüberliegen, an dem die jeweiligen ersten und zweiten Erregerelektroden verbunden sind;

dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten und zweiten Endelektroden so angeordnet ist, dass sie einen Elektrodenverlängerungsteil umfasst, der so angeordnet ist, dass er sich in den imaginären Bereich erstreckt, wo sich erste und zweite Erregerelektroden zu mindestens einer der Seitenkanten des piezoelektrischen Substrats erstrecken.

2. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittlere Normalenentfernung von dem äußeren Umfangsrand der Erregerelektrode zu der Innenkante des Elektrodenverlängerungsteils mindestens etwa 1,2d beträgt, wobei d der Durchmesser der Erregerelektrode ist.

3. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lötschicht auf dem Elektrodenverlängerungsteil vorgesehen ist.

4. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötschicht so angeordnet ist, dass sie sich über die gesamten oberen Flächen der ersten und zweiten Endelektroden erstreckt.

5. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, welcher weiterhin mit den jeweiligen ersten und zweiten Endelektroden verbundene erste und zweite Anschlussklemmen umfasst.

6. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötschicht auch über einen Teil der ersten und zweiten Endelektroden angeordnet ist.

7. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenverlängerungsteil von der mindestens einen der Seitenkanten des piezoelektrischen Substrats beabstandet ist.

8. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenverlängerungsteil entlang mindestens einer der Seitenkanten des piezoelektrischen Substrats positioniert ist.

9. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten und zweiten Endelektroden einen weiteren Elektrodenverlängerungsteil umfasst, der so angeordnet ist, dass er sich in den imaginären Bereich erstreckt, wo sich die ersten und zweiten Erregerelektroden zu mindestens einer der Seitenkanten des piezoelektrischen Substrats erstrecken.

10. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenverlängerungsteil eine die Erregerelektrode umgebende bogenförmige Innenkante umfasst.

11. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein anderer Elektrodenverlängerungsteil eine unregelmäßig geformte Innenkante umfasst.

12. Piezoelektrischer Resonator, welcher Folgendes umfasst:

- ein piezoelektrisches Substrat mit ersten und zweiten Hauptflächen;
- teilweise auf den ersten bzw. zweiten Hauptflächen des piezoelektrischen Substrats angeordnete erste und zweite Erregerelektroden, wobei die ersten und zweiten Erregerelektroden einander gegenüberliegen und das piezoelektrische Substrat dazwischen angeordnet ist;
- erste und zweite Durchführungselektroden, die mit den ersten und zweiten Erregerelektroden jeweils elektrisch verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Durchführungselektroden auf den ersten und zweiten Hauptflächen des piezoelektrischen Substrats jeweils vorgesehen sind; und
- erste und zweite Endelektroden, die mit den ersten und zweiten Durchführungselektroden verbunden sind;

dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten und zweiten Endelektroden einen Elektrodenverlängerungsteil umfasst, der sich in Richtung auf die ersten und zweiten Endelektroden erstreckt.

13. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittlere Normalenentfernung von dem äußeren Umfangsrand der Erregerelektrode zu der Innenkante des Elektrodenverlängerungsteils mindestens etwa 1,2d beträgt, wobei d der Durchmesser der Erregerelektrode ist.

14. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lötschicht auf dem Elektrodenverlängerungsteil angeordnet ist.

15. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötschicht auch über den gesamten oberen Flächen der ersten und zweiten Endelektroden angeordnet ist.

16. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 12, welcher weiterhin mit den jeweiligen ersten und zweiten Endelektroden verbundene erste und zweite Anschlussklemmen umfasst.

17. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötschicht auch über einem Teil der ersten und zweiten Endelektroden angeordnet ist.

18. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenverlängerungsteil von einer Seitenkante des piezoelektrischen Substrats beabstandet ist.

19. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenverlängerungsteil entlang einer Seitenkante des piezoelektrischen Substrats positioniert ist.

20. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten und zweiten Endelektroden einen weiteren Elektrodenverlängerungsteil umfasst, der sich in Richtung auf die ersten und zweiten Endelektroden erstreckt.