DE10158110A1

DE10158110A1 - Mehrschichtiges Schwingungsbauelement

Info

Publication number: DE10158110A1
Application number: DE10158110A
Authority: DE
Inventors: Toshio Nishimura; Jiro Inoue; Hiroaki Kaida; Akihiro Mitani
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2021-11-28
Also published as: KR20020041314A; DE10158110B4; CN1322670C; CN1359193A; US20040012306A1; US6717335B2; KR100602907B1

Abstract

Ein mehrschichtiges Schwingungsbauelement umfaßt ein ein Schwingelement bildendes piezoelektrisches Element aus einem Material mit einer ersten akustischen Impedanz, eine erste und zweite Reflexionsschicht, die mit den jeweiligen Stirnflächen des piezoelektrischen Elements verbunden sind, wobei jede der Schichten aus einem Material mit einer zweiten akustischen Impedanz besteht, die niedriger ist als die erste akustische Impedanz, und ein erstes und zweites Tragelement. Das erste und zweite Tragelement besteht jeweils aus einem Material mit einer akustischen Impedanz, die höher ist als die zweite akustische Impedanz, und ist jeweils mit der Außenseite der ersten und zweiten Reflexionsschicht verbunden. Die sich von dem piezoelektrischen Element ausbreitenden Schwingungen werden an den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen reflektiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mehrschichtige Schwingungsbauelemente, die eine Vielzahl von Schwingelementen tragen, wobei die Schwingungscharakteristi ken der Schwingelemente wenig beeinflußt werden. Insbesondere betrifft die vor liegende Erfindung mehrschichtige Schwingungsbauelemente, bei denen piezo elektrische Elemente, elektrostriktive Elemente oder sonstige geeignete Elemente als Schwingelemente verwendet werden.

Herkömmlicherweise sind piezoelektrische Schwingungsbauelemente in Resona toren, Filtern und anderen elektronischen Bauelementen weit verbreitet. Zum Bei spiel nutzen piezoelektrische Resonatoren verschiedene Schwingungsarten, um die gewünschten Resonanzfrequenzen zu erhalten. Als Schwingungsarten sind eine Dickenlängsschwingung, eine Dickenscherungsschwingung, eine Längen schwingung, eine Breitenschwingung, eine Dehnungsschwingung, eine Biege schwingung und sonstige Schwingungsarten bekannt.

Bei solchen piezoelektrischen Resonatoren sind die Tragvorrichtungen derselben je nach Schwingungsart verschieden.

Energiespeichernde piezoelektrische Resonatoren, die mit einer Dickenlängs schwingung und einer Dickenscherungsschwingung arbeiten, können an ihren beiden Enden mechanisch gelagert werden. Fig. 34 zeigt ein Beispiel für einen energiespeichernden piezoelektrischen Resonator, der mit einer Dickensche rungsschwingung arbeitet. Bei einem piezoelektrischen Resonator 201 ist eine Resonanzelektrode 203 auf der Oberseite einer piezoelektrischen Platte 202 mit einer streifenartigen Konfiguration vorgesehen, und eine Resonanzelektrode 204 ist auf der Unterseite der Platte vorgesehen und gegenüber der Resonanzelektro de 203 angeordnet. Die Resonanzelektroden 203 und 204 liegen einander unge fähr in der Mitte in Längsrichtung des piezoelektrischen Streifens 202 gegenüber. Der gegenüberliegende Abschnitt der Resonanzelektroden bildet einen energie speichernden piezoelektrischen Schwingabschnitt. Infolgedessen wird die Schwingung in dem piezoelektrischen Schwingabschnitt gespeichert. Der piezo elektrische Resonator 201 kann also an seinen Enden mechanisch gelagert wer den, ohne daß dadurch die Schwingung des piezoelektrischen Schwingabschnitts beeinflußt wird.

Bei dem energiespeichernden piezoelektrischen Resonator 201 wird zwar die Schwingungsenergie in dem piezoelektrischen Schwingabschnitt gespeichert, doch muß außerhalb des piezoelektrischen Schwingabschnitts ein Schwingungs dämpfungsabschnitt vorgesehen werden, der relativ viel Platz erfordert. Folglich muß zum Beispiel die Länge des mit einer Dickenscherungsschwingung arbeiten den piezoelektrischen Resonatorstreifens 201 vergrößert werden.

Bei piezoelektrischen Resonatoren, die mit einer Längenschwingung, einer Brei tenschwingung, einer Dehnungsschwingung und einer Biegeschwingung arbeiten, ist es dagegen nicht möglich, einen energiespeichernden piezoelektrischen Schwingabschnitt herzustellen. Um jeglichen Einfluß auf die Resonanzcharakte ristiken zu verhindern, wird somit eine metallene Federklemme verwendet, damit die Klemme mit einem Schwingungsknoten des piezoelektrischen Resonators in Kontakt stehen kann. Diese Anordnung erlaubt die Ausbildung einer Tragvorrich tung.

In der ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. 10-270979 ist ein Körper wellenfilter 211 vorgesehen, wie es in Fig. 35 gezeigt ist. Bei dem Körperwellen filter 211 sind mehrere Filme auf einem Substrat 212 gestapelt. Mit anderen Wor ten, in dem mehrlagigen Aufbau ist eine piezoelektrische Schicht 213 vorgesehen. Auf der Ober- und Unterseite der piezoelektrischen Schicht 213 sind aufeinander gestapelte Elektroden 214 und 215 vorgesehen, um einen piezoelektrischen Re sonator zu bilden. Außerdem sind auf der Unterseite des piezoelektrischen Reso nators Filme aus Silicium, Polysilicium oder einem anderen geeigneten Material vorgesehen, um einen Schallreflektor 219 mit einem mehrlagigen Aufbau beste hend aus einer oberen Schicht 216, einer mittleren Schicht 217 und einer unteren Schicht 218 zu bilden. In diesem Fall ist die akustische Impedanz der mittleren Schicht 217 höher als die akustische Impedanz der oberen Schicht 216 und der unteren Schicht 218. Der Schallreflektor 219 verhindert die Ausbreitung der von dem piezoelektrischen Resonator erzeugten Schwingung zu dem Substrat 212.

Außerdem ist ein Schallreflektor 220 mit demselben Aufbau auf dem oberen Ab schnitt des piezoelektrischen Resonators gestapelt. Auf dem Schallreflektor 220 ist ein Passivierungsfilm 221 vorgesehen. Der Passivierungsfilm 221 besteht aus einem Schutzmaterial wie zum Beispiel Epoxidharz, SiO₂ oder einem anderen ge eigneten Material.

Bei einem solchen herkömmlichen energiespeichernden piezoelektrischen Reso nator muß ein Schwingungsdämpfungsabschnitt auf der Außenseite des piezo elektrischen Schwingabschnitts vorgesehen sein. Wenngleich der Resonator mit Hilfe eines Klebers mechanisch gelagert werden kann, erhöht sich damit die Grö ße des piezoelektrischen Resonators 201.

Nichtenergiespeichernde piezoelektrische Resonatoren, die mit einer Längen schwingung und mit einer Dehnungsschwingung arbeiten, brauchen des weiteren keinen Schwingungsdämpfungsabschnitt. Die Resonanzcharakteristiken des pie zoelektrischen Resonators verschlechtern sich jedoch, wenn der Resonator mit einem Kleber, einem Lötmetail oder einem sonstigen Befestigungsmaterial fixiert und befestigt wird. Da der Resonator durch eine Federklemme gehalten werden muß, ist infolgedessen die Tragvorrichtung kompliziert und erfordert viele Bauteile.

Wie oben beschrieben, sind bei dem in der ungeprüften Japanischen Patentan meldung Nr. 10-270979 offenbarten Körperwellenfilter die mehreren Filme auf dem Substrat 212 gestapelt, um den piezoelektrischen Resonator zu bilden, und der Schallreflektor 219 sorgt für eine Schallisolierung des piezoelektrischen Reso nators gegenüber dem Substrat. Der piezoelektrische Resonator ist also schalliso liert und wird von dem Schallreflektor 219 mit dem mehrlagigen Aufbau auf dem Substrat 212 gehalten.

Bei dem Körperwellenfilter 211 auf dem Substrat 212 müssen jedoch viele Schichten gestapelt werden, um den mehrlagigen Aufbau aus dem unteren Schall reflektor 219, dem piezoelektrischen Resonator und dem piezoelektrischen Filter zu bilden, und außerdem müssen viele Schichten gestapelt werden, um den obe ren Schallreflektor 220 zu bilden. Außerdem muß auf dem oberen Abschnitt des Filters der Passivierungsfilm 221 angeordnet sein. Infolgedessen ist der Aufbau des Filters kompliziert, und die Schwingungsart des piezoelektrischen Resonators ist begrenzt, weil der Resonator durch den mehrlagigen Aufbau gebildet wird.

Wenn eine Schwingungsquelle wie zum Beispiel ein piezoelektrischer Resonator gelagert wird, ohne daß sich dadurch die Schwingungscharakteristiken ver schlechtern, gibt es herkömmlicherweise, wie oben erwähnt, Einschränkungen hinsichtlich der Schwingungsart des Resonators, nimmt die Größe des Bauele ments zu und ist der Aufbau kompliziert.

Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, stellen bevorzugte Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung ein mehrschichtiges Schwingungsbau element bereit, das durch einen relativ einfachen Aufbau gelagert wird, bei dem ein Schwingelement verwendet wird, das eine Vielzahl von Schwingungsarten er zeugt, wobei die Schwingungscharakteristiken des Schwingelements wenig oder gar nicht beeinflußt werden.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt ein mehrschichtiges Schwingungsbauelement ein Schwingelement als Schwingungen erzeugende Quelle, wobei das Schwingelement aus einem Materi al mit einer ersten akustischen Impedanz Z₁ besteht, eine mit der jeweiligen Seite des Schwingelements verbundene erste bzw. zweite Reflexionsschicht, wobei je de der Schichten aus einem Material mit einer zweiten akustischen Impedanz Z₂ besteht, die niedriger ist als die erste akustische Impedanz Z₁, und Tragelemente, die jeweils aus einem Material mit einer dritten akustischen Impedanz Z₃ beste hen, die höher ist als die zweite akustische Impedanz Z₂, wobei die Tragelemente mit den Seiten der Reflexionsschichten verbunden sind, die den mit dem Schwingelement verbundenen Seiten derselben gegenüberliegen. Bei diesem mehrschichtigen Schwingungsbauelement werden die sich von dem Schwingele ment zu den Reflexionsschichten ausbreitenden Schwingungen an den Grenzflä chen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen reflektiert.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfaßt ein mehrschichtiges Schwingungsbauelement ein Schwingelement als Schwingungen erzeugende Quelle, wobei das Schwingelement aus einem Material mit einer ers ten akustischen Impedanz Z₁ besteht, eine mit einer Seite des Schwingelements verbundene Reflexionsschicht, wobei die Reflexionsschicht aus einem Material mit einer zweiten akustischen Impedanz Z₂ besteht, die niedriger ist als die erste akustische Impedanz Z₁, und ein Tragelement, wobei das Tragelement aus einem Material mit einer dritten akustischen Impedanz Z₃ besteht, die höher ist als die zweite akustische Impedanz Z₂, wobei das Tragelement mit der Seite der Reflexi onsschicht verbunden ist, die der mit dem Schwingelement verbundenen Seite derselben gegenüberliegt. Bei diesem mehrschichtigen Schwingungsbauelement wird die sich von dem Schwingelement zu der Reflexionsschicht ausbreitende Schwingung an der Grenzfläche zwischen der Reflexionsschicht und dem Trag element reflektiert.

Das Verhältnis Z₂/Z₁ der zweiten akustischen Impedanz Z₂ zu der ersten akusti schen Impedanz Z₁ beträgt vorzugsweise etwa 0,2 oder weniger, und mehr bevor zugt etwa 0,1 oder weniger.

Außerdem beträgt das Verhältnis Z₂/Z₃ der zweiten akustischen Impedanz Z₂ zu der dritten akustischen Impedanz Z₃ vorzugsweise etwa 0,2 oder weniger, und mehr bevorzugt etwa 0,1 oder weniger.

Ferner wird das Schwingelement vorzugsweise durch ein elektromechanisches Kopplungswandlungselement gebildet. Außerdem wird das elektromechanische Kopplungswandlungselement gebildet durch ein piezoelektrisches Element oder ein elektrostriktives Element.

Das mehrschichtige Schwingungsbauelement der vorliegenden bevorzugten Aus führungsform der Erfindung kann außerdem vorzugsweise eine dritte Reflexions schicht, ein zweites Schwingelement, eine vierte Reflexionsschicht und ein drittes Tragelement umfassen, die in dieser Reihenfolge mit einer Seite wenigstens eines von dem ersten und zweiten Tragelement verbunden sind, die der mit wenigstens einer von der ersten und zweiten Reflexionsschicht verbundenen Seite derselben gegenüberliegt.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein mehrschichtiges Schwingungsbauelement ein erstes und zweites Schwingele ment, die Schwingungen erzeugende Quellen bilden, wobei jedes Schwingele ment aus einem Material mit einer ersten akustischen Impedanz Z₁ besteht, eine erste bis dritte Reflexionsschicht, die jeweils aus einem Material mit einer zweiten akustischen Impedanz Z₂ besteht, die niedriger ist als die erste akustische Impe danz Z₁, und ein erstes und zweites Tragelement, das jeweils aus einem Material mit einer dritten akustischen Impedanz Z₃ besteht, die höher ist als die zweite akustische Impedanz Z₂. Bei diesem mehrschichtigen Schwingungsbauelement sind das erste Tragelement, die erste Reflexionsschicht, das erste Schwingele ment, die zweite Reflexionsschicht, das zweite Schwingelement, die dritte Reflexi onsschicht und das zweite Tragelement in dieser Reihenfolge miteinander ver bunden, und durch das erste und zweite Schwingelement erzeugte Schwingungen werden an der Grenzfläche zwischen der ersten Reflexionsschicht und dem ersten Tragelement, an der Grenzfläche zwischen der dritten Reflexionsschicht und dem zweiten Tragelement und an der Grenzfläche zwischen der zweiten Reflexions schicht und dem ersten und zweiten Schwingelement reflektiert.

Außerdem können die Reflexionsschichten gebildet werden, indem man mehrere Schichten aufeinanderstapelt, die aus Materialien mit einer unterschiedlichen akustischen Impedanz bestehen.

Wenn die Wellenlänge von nur durch ein Schwingelement erzeugten Schwingun gen durch λ dargestellt wird, dann liegen außerdem die Abstände von den Grenz flächen zwischen den Reflexionsschichten und dem Schwingelement zu den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen vor zugsweise in einem Bereich von n . λ/4 ± λ/8, wobei das Symbol n eine ungerade Zahl darstellt.

Wenn bei dem mehrschichtigen Schwingungsbauelement gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Symbol A die Richtung der Schwingungsverlagerung des Schwingelements darstellt, dann stellt das Symbol B die Richtung von sich durch das Schwingelement ausbreitenden Schwingungen dar, und das Symbol C stellt die Richtung von sich durch die Reflexionsschichten ausbreitenden Schwingungen dar, wobei die Richtungen A, B und C auf verschie dene Weise kombiniert werden können. Zum Beispiel können die Richtungen A, B und C im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein, oder die Richtung A kann im wesentlichen parallel zur Richtung B sein, während die Richtung B im we sentlichen senkrecht zur Richtung C sein kann. Die Richtung A dagegen kann im wesentlichen senkrecht zur Richtung B sein, während die Richtung B im wesentli chen parallel zur Richtung C sein kann. Alternativ kann die Richtung A im wesent lichen senkrecht zur Richtung B sein, und die Richtung B kann auch im wesentli chen senkrecht zur Richtung C sein.

Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt ein mehrschichtiges Schwingungsbauelement ein Schwingelement, das eine Schwingungen erzeugende Quelle bildet, wobei das Schwingelement aus einem Material mit einer ersten akustischen Impedanz Z₁ besteht, eine mit der je weiligen Seite des Schwingelements verbundene erste bzw. zweite Reflexions schicht, wobei jede der Schichten aus einem Material mit einer zweiten akusti schen Impedanz Z₂ besteht, die niedriger ist als die erste akustische Impedanz Z₁, und Tragelemente, die jeweils aus einem Material mit einer dritten akustischen Impedanz Z₃ bestehen, die höher ist als die zweite akustische Impedanz Z₂, wobei die Tragelemente mit den Seiten der Reflexionsschichten verbunden sind, die den mit dem Schwingelement verbundenen Seiten derselben gegenüberliegen. Wenn bei diesem mehrschichtigen Schwingungsbauelement das Symbol S₁ die Fläche der mit jeder Reflexionsschicht verbundenen Oberfläche des Schwingelements darstellt und das Symbol S₂ die Fläche der mit dem Schwingelement verbundenen Oberfläche jeder Reflexionsschicht darstellt, dann beträgt das Flächenverhältnis S₂/S₁ vorzugsweise etwa 1 oder weniger, und die sich von dem Schwingelement zu jeder Reflexionsschicht ausbreitenden Schwingungen werden an den Grenzflä chen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen reflektiert.

Das Verhältnis Z₂/Z₁ der zweiten akustischen Impedanz Z₂ zu der ersten akusti schen Impedanz Z₁ beträgt vorzugsweise etwa 0,2 oder weniger, und mehr bevor zugt etwa 1,0 oder weniger.

Ferner beträgt das Verhältnis Z₂/Z₃ der zweiten akustischen Impedanz Z₂ zu der dritten akustischen Impedanz Z₃ vorzugsweise etwa 0,2 oder weniger, und mehr bevorzugt etwa 0,1 oder weniger.

Außerdem wird das Schwingelement vorzugsweise durch ein elektromechani sches Kopplungswandlungselement gebildet. Ferner wird das elektromechanische Kopplungswandlungselement vorzugsweise gebildet durch ein piezoelektrisches Element oder ein elektrostriktives Element.

Außerdem kann das mehrschichtige Schwingungsbauelement vorzugsweise auch eine dritte Reflexionsschicht, ein zweites Schwingelement, eine vierte Reflexions schicht und ein drittes Tragelement umfassen, die in dieser Reihenfolge mit einer Seite wenigstens eines von dem ersten und zweiten Tragelement verbunden sind, die der mit wenigstens einer von der ersten und zweiten Reflexionsschicht ver bundenen Seite derselben gegenüberliegt.

Gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt ein mehrschichtiges Schwingungsbauelement ein erstes und zweites Schwingelement, die Schwingungen erzeugende Quellen bilden, wobei jedes Schwingelement aus einem Material mit einer ersten akustischen Impedanz Z₁ besteht, eine erste bis dritte Reflexionsschicht, die jeweils aus einem Material mit einer zweiten akustischen Impedanz Z₂ besteht, die niedriger ist als die erste akustische Impedanz Z₁, und ein erstes und zweites Tragelement, die jeweils aus einem Material mit einer dritten akustischen Impedanz Z₃ bestehen, die höher ist als die zweite akustische Impedanz Z₂. Bei diesem mehrschichtigen Schwin gungsbauelement sind das erste Tragelement, die erste Reflexionsschicht, das erste Schwingelement, die zweite Reflexionsschicht, das zweite Schwingelement, die dritte Reflexionsschicht und das zweite Tragelement in dieser Reihenfolge mit einander verbunden, und wenn das Symbol S₁ die Fläche der mit jeder Reflexi onsschicht verbundenen Oberfläche des Schwingelements darstellt, und das Symbol S₂ die Fläche der mit dem Schwingelement verbundenen Oberfläche jeder Reflexionsschicht darstellt, dann beträgt das Flächenverhältnis S₂/S₁ etwa 1 oder weniger, und durch das erste und zweite Schwingelement erzeugte Schwingungen werden an der Grenzfläche zwischen der ersten Reflexionsschicht und dem ersten Tragelement, an der Grenzfläche zwischen der dritten Reflexionsschicht und dem zweiten Tragelement und an der Grenzfläche zwischen der zweiten Reflexions schicht und dem ersten und zweiten Schwingelement reflektiert.

Wenn die Wellenlänge von nur durch ein Schwingelement erzeugten Schwingun gen durch λ dargestellt wird, dann liegen die Abstände von der Grenzfläche zwi schen den Reflexionsschichten und dem Schwingelement zu der Grenzfläche zwi schen den Reflexionsschichten und den Tragelementen vorzugsweise in einem Bereich von n . λ/4 ± λ/8, wobei das Symbol n eine ungerade Zahl darstellt.

Wenn bei dem mehrschichtigen Schwingungsbauelement gemäß der vierten be vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Symbol A die Rich tung der Schwingungsverlagerung des Schwingelements darstellt, dann stellt das Symbol B die Richtung von sich durch das Schwingelement ausbreitenden Schwingungen dar, und das Symbol C stellt die Richtung von sich durch die Re flexionsschichten ausbreitenden Schwingungen dar, wobei die Richtungen A, B und C auf verschiedene Weise kombiniert werden können. Zum Beispiel können die Richtungen A, B und C im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein, oder die Richtung A kann im wesentlichen parallel zur Richtung B sein, während die Richtung B im wesentlichen senkrecht zur Richtung C sein kann. Die Richtung A dagegen kann im wesentlichen senkrecht zur Richtung B sein, während die Richtung B im wesentlichen parallel zur Richtung C sein kann. Alternativ kann die Richtung A im wesentlichen senkrecht zur Richtung B sein, und die Richtung B kann auch senkrecht zur Richtung C sein.

Weitere Merkmale, Elemente, Schritte, Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen offensichtlich.

Fig. 1A und 1B zeigen eine perspektivische Ansicht und einen Längsschnitt zur Veranschaulichung eines piezoelektrischen Resonators als mehrschichtiges Schwingungsbauelement gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Längsschnitts zur Veranschauli chung der aus einer Analyse nach einer Methode der endlichen Elemente erhalte nen Verteilung der Verlagerung des piezoelektrischen Resonators.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des auf einem Substrat montierten piezo elektrischen Resonators.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der vor dem Montie ren des Resonators auf dem Substrat erhaltenen Resonanzcharakteristiken des piezoelektrischen Resonators.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der nach dem Mon tieren des Resonators auf dem Substrat erhaltenen Resonanzcharakteristiken des piezoelektrischen Resonators.

Fig. 6 zeigt eine allgemeine Darstellung eines mehrschichtigen Schwingungsbau elements gemäß verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegen den Erfindung.

Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Verhältnis der akustischen Impedanz Z₂/Z₁ und der Änderungs geschwindigkeit der Resonanzfrequenz bei dem piezoelektrischen Resonator ge mäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Verhältnis der akustischen Impedanz Z₂/Z₁ und der Änderungs geschwindigkeit der relativen Bandbreite bei dem piezoelektrischen Resonator.

Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Verhältnis der akustischen Impedanz Z₂/Z₃ und der Änderungs geschwindigkeit der Resonanzfrequenz bei dem piezoelektrischen Resonator.

Fig. 10 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Verhältnis der akustischen Impedanz Z₂/Z₃ und der Änderungs geschwindigkeit der relativen Bandbreite bei dem piezoelektrischen Resonator.

Fig. 11 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Länge jeder Reflexionsschicht in Längsrichtung des piezoelektri schen Resonators und der bei Verwendung von Reflexionsschichten mit unter schiedlicher akustischer Impedanz erhaltenen Änderungsgeschwindigkeit der Re sonanzfrequenz.

Fig. 12 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Länge jeder Reflexionsschicht in Längsrichtung des piezoelektri schen Resonators und der bei Verwendung von Reflexionsschichten mit unter schiedlicher akustischer Impedanz erhaltenen Änderungsgeschwindigkeit der re lativen Bandbreite.

Fig. 13 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der beim Ändern der Dicke jeder Reflexionsschicht oder, äquivalent dazu, der Länge der Reflexi onsschicht in Längsrichtung des piezoelektrischen Resonators erhaltenen Ände rungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenz.

Fig. 14 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der beim Ändern der Dicke jeder Reflexionsschicht oder, äquivalent dazu, der Länge der Reflexi onsschicht in Längsrichtung des piezoelektrischen Resonators erhaltenen Ände rungsgeschwindigkeit der relativen Bandbreite.

Fig. 15 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Änderungs geschwindigkeit der Resonanzfrequenz, die man erhält durch Ändern des Flä chenverhältnisses S₂/S₁, wenn die Fläche einer mit jeder Reflexionsschicht ver bundenen Oberfläche eines Schwingelements auf S₁ eingestellt ist, und wenn die Fläche einer mit dem Schwingelement verbundenen Oberfläche jeder Reflexions schicht oder, äquivalent dazu, eine Fläche, auf der die Reflexionsschicht mit dem Schwingelement in Kontakt steht, auf S₂ eingestellt ist.

Fig. 16A und 16B zeigen eine perspektivische Ansicht und einen teilweise ausge schnittenen Längsschnitt eines piezoelektrischen Resonators gemäß einer zwei ten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 17 zeigt eine perspektivische Ansicht des auf einem Substrat montierten pie zoelektrischen Resonators der zweiten bevorzugten Ausführungsform.

Fig. 18 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der vor dem Montieren des piezoelektrischen Resonators der zweiten bevorzugten Ausfüh rungsform auf dem Substrat erhaltenen Resonanzcharakteristiken.

Fig. 19 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der nach dem Montieren des piezoelektrischen Resonators der zweiten bevorzugten Ausfüh rungsform auf dem Substrat erhaltenen Resonanzcharakteristiken.

Fig. 20 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht zur Veranschau lichung eines Filters mit zwei piezoelektrischen Resonatoren als Musteranwen dung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 21 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines mit einer Dickenscherungsschwingung arbeitenden piezoelektrischen Resonators als mehr schichtiges Schwingungsbauelement gemäß einer dritten bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung.

Fig. 22 zeigt eine perspektivische Ansicht des piezoelektrischen Resonators der dritten bevorzugten Ausführungsform, wenn der Resonator auf einem Montage substrat montiert ist.

Fig. 23 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung von Resonanz charakteristiken, die man erhält, wenn der piezoelektrische Resonator der dritten bevorzugten Ausführungsform auf einem Substrat montiert ist.

Fig. 24 zeigt eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung eines mit einer Dickenlängsschwingung arbeitenden piezoelektrischen Resonators als mo difiziertes Beispiel für das Schwingungsbauelement gemäß der vorliegenden Er findung.

Fig. 25 zeigt eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung eines mit einer Dickenlängsschwingung arbeitenden mehrlagigen piezoelektrischen Reso nators als weiteres modifiziertes Beispiel für das Schwingungsbauelement gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Fig. 26A bis 26C sind schematische Darstellungen der Schnittansichten von modi fizierten Beispielen eines mit einer Längenschwingung arbeitenden piezoelektri schen Resonators gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Er findung.

Fig. 27 veranschaulicht die aus einer Analyse nach einer Methode der endlichen Elemente erhaltene Verlagerungsverteilung eines piezoelektrischen Resonators bei einem Aufbau, bei dem Reflexionsschichten im wesentlichen senkrecht zu ei ner Richtung angeordnet sind, in der sich die Schwingung eines mit einer Längen schwingung arbeitenden piezoelektrischen Elements ausbreitet.

Fig. 28A und 28B zeigen schematische Schnittansichten modifizierter Beispiele eines piezoelektrischen Resonators, bei dem Reflexionsschichten und Tragele mente mit jeder Seite eines mit einer Dickenlängsschwingung arbeitenden piezo elektrischen Elements verbunden sind.

Fig. 29 zeigt eine schematische Schnittansicht eines piezoelektrischen Resonators als weiteres modifiziertes Beispiel des Schwingungsbauelements gemäß bevor zugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei der Resonator ein mit einer Dickentorsionsschwingung arbeitendes piezoelektrisches Element als Schwingelement umfaßt.

Fig. 30 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines Oberflächenwellenreso nators als weiteres modifiziertes Beispiel des Schwingungsbauelements gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Fig. 31A bis 31C zeigen schematische Schnittansichten zur Veranschaulichung von mit einer Dickenscherungsschwingung arbeitenden piezoelektrischen Reso natoren als weitere modifizierte Beispiele des Schwingungsbauelements gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Fig. 32A bis 32C zeigen schematische Blockdiagramme zur Veranschaulichung modifizierter Beispiele des Schwingungsbauelements gemäß bevorzugten Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung, die jeweils ein erstes und zweites Schwingelement aufweisen.

Fig. 33 zeigt ein schematisches Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines weiteren modifizierten Beispiels des Schwingungsbauelements gemäß bevorzug ten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, das ein erstes und zweites Schwingelement aufweist.

Fig. 34 ist eine schematische Darstellung einer teilweise ausgeschnittenen Längs schnittansicht zur Veranschaulichung eines auf einem Substrat montierten her kömmlichen energiespeichernden piezoelektrischen Resonators.

Fig. 35 zeigt eine Längsschnittansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels ei nes herkömmlichen Körperwellenfilters.

Fig. 36 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Schwingungs bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 37 ist eine schematische vertikale Schnittansicht zur Darstellung der aus einer Analyse nach einer Methode der endlichen Elemente erhaltenen Verlagerungs verteilung des Schwingungsbauelements von Fig. 36.

Fig. 38 ist eine Ansicht der Impedanz-Frequenz-Charakteristiken und der Phasen- Frequenz-Charakteristiken des piezoelektrischen Resonators von Fig. 36.

Fig. 39 ist eine perspektivische Ansicht eines mit der Dickenlängsschwingung ar beitenden piezoelektrischen Resonators als weiteres modifiziertes Beispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 40A und Fig. 40B sind vertikale Schnittansichten eines weiteren modifizierten Beispiels des Schwingungsbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 41A und Fig. 41B sind vordere Schnittansichten noch eines weiteren modifi zierten Beispiels des Schwingungsbauelements gemäß der vorliegenden Erfin dung.

Fig. 42A und Fig. 42B sind vertikale Schnittansichten noch eines weiteren modifi zierten Beispiels des Schwingungsbauelements gemäß der vorliegenden Erfin dung.

Fig. 43A und Fig. 43B sind vordere Schnittansichten noch eines weiteren modifi zierten Beispiels des Schwingungsbauelements gemäß der vorliegenden Erfin dung.

Fig. 44A und Fig. 44B sind vertikale Schnittansichten noch eines weiteren modifi zierten Beispiels des Schwingungsbauelements gemäß der vorliegenden Erfin dung.

Fig. 45A und Fig. 45B sind vordere Schnittansichten noch eines weiteren modifi zierten Beispiels des Schwingungsbauelements gemäß der vorliegenden Erfin dung.

Anhand der Zeichnungen wird nun eine ausführliche Beschreibung von bevor zugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt.

Fig. 1A und 1B zeigen eine perspektivische Ansicht und eine Längsschnittansicht zur Veranschaulichung eines piezoelektrischen Resonators als mehrschichtiges Schwingungsbauelement gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung.

Ein piezoelektrischer Resonator 1 umfaßt vorzugsweise ein streifenförmiges pie zoelektrisches Element 2, das ein Schwingelement bildet, Reflexionsschichten 3 und 4, die mit jedem längsseitigen Ende des piezoelektrischen Elements 2 ver bunden sind, und Tragelemente 5 und 6, die mit den äußeren Seitenflächen der Reflexionsschichten 3 und 4 verbunden sind.

Wenn bei dieser bevorzugten Ausführungsform das Symbol S₁ die Fläche des Ab schnitts darstellt, wo jede Stirnfläche 2a und 2b des piezoelektrischen Elements 2 mit jeder Reflexionsschicht 3 und 4 verbunden ist, und das Symbol S₂ die Fläche des Abschnitts darstellt, wo jede Reflexionsschicht 3 und 4 mit dem piezoelektri schen Element 2 verbunden ist, d. h. die Fläche des Abschnitts, wo das piezoelekt rische Element 2 mit jeder Reflexionsschicht 3 und 4 in Kontakt steht, dann beträgt das Flächenverhältnis S₂/S₁ vorzugsweise etwa 1. Mit anderen Worten, die Quer schnittsform des piezoelektrischen Elements 2 ist vorzugsweise im wesentlichen dieselbe wie die Formen der Oberflächen der mit dem piezoelektrischen Element 2 verbundenen Reflexionsschichten 3 und 4, die im wesentlichen parallel zur Querschnittsfläche desselben angeordnet sind.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Änderungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenz gemessen durch verschiedentliches Ändern der Fläche der Stirnfläche des mit der Reflexionsschicht verbundenen Schwingelements und der Fläche des Abschnitts, wo jedes reflektierende Element an den Stirnflächen des mit den Reflexionsschichten zu verbindenen Schwingelements mit dem Schwing element verbunden ist, d. h. der Fläche S₂ des Abschnitts, wo das Schwingelement und jedes reflektierende Element miteinander in Kontakt stehen. Bei dem in dem obigen Versuchsbeispiel verwendeten piezoelektrischen Resonator 1 wurde die Fläche des Abschnitts, wo jede Reflexionsschicht 3 und 4 mit den Stirnflächen 2a und 2b des piezoelektrischen Elements 2 verbunden ist, in verschiedene Größen geändert, um verschiedene piezoelektrische Resonatoren zu bilden und die Reso nanzfrequenzen derselben zu messen. Die Ergebnisse dieses Versuchs sind in Fig. 15 dargestellt.

Gemäß Fig. 15 beträgt die Änderungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenz bei einem Flächenverhältnis S₂/S₁ von etwa 1 oder weniger etwa 0,4% oder weniger. Wenn dagegen das Verhältnis S₂/S₁ größer ist als etwa 1, nimmt die Änderungs geschwindigkeit signifikant zu. Somit wird also durch Einstellen des Verhältnisses S₂/S₁ auf etwa 1 oder weniger der Einfluß der mit den Reflexionsschichten 3 und 4 und den Tragelementen 5 und 6 versehenen Vorrichtung auf die Schwingungscha rakteristiken des Schwingelements wirksamer herabgesetzt.

Das piezoelektrische Element 2 besteht vorzugsweise aus Bleititanat, und seine akustische Impedanz Z₁ wird ausgedrückt durch die Formel 3,4 × 10⁷ kg/(m² . s). Das piezoelektrische Element 2 ist in eine durch einen Pfeil P angedeutete Rich tung polarisiert, d. h. in Längsrichtung desselben.

Das piezoelektrische Element 2 hat vorzugsweise eine streifenartige Konfigurati on, bei der die Oberseite, die Unterseite und seine zwei Seitenflächen eine im we sentlichen rechteckige Form haben. Mit anderen Worten, das piezoelektrische Element 2 hat vorzugsweise eine Konfiguration, die einer Vierkantstange ähnelt. An den beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen 2a und 2b des piezoelektri sehen Elements 2 sind Erregerelektroden 7 und 8 vorgesehen. Beim Anlegen ei ner Wechselspannung über die Erregerelektroden 7 und 8 schwingt das piezo elektrische Element 2 in einer Längenschwingung, bei der die Stirnflächen 2a und 2b in Längsrichtung angeordnet sind. Mit anderen Worten, das piezoelektrische Element 2 ist ein mit der Längenschwingung arbeitendes piezoelektrisches Reso nanzelement. Auf der Oberseite des piezoelektrischen Resonators 1 sind End elektroden 9 und 10 vorgesehen und mit den Erregerelektroden 7 und 8 elektrisch verbunden. Die Endelektroden 9 und 10 sind so angeordnet, daß sie sich von der Oberseite des piezoelektrischen Resonators 1 zu äußeren Stirnflächen 5a und 6a der Tragelemente 5 und 6 erstrecken, um die Stirnflächen des piezoelektrischen Resonators 1 zu begrenzen. Infolgedessen ist der piezoelektrische Resonator 1 ohne weiteres oberflächenmontierbar auf einer Leiterplatte oder einem anderen geeigneten elektronischen Bauelement mit den Endelektroden 9 und 10. Bei die ser bevorzugten Ausführungsform besteht jede Reflexionsschicht 3 und 4 vor zugsweise aus Epoxidharz mit einer akustischen Impedanz von etwa 1,87 × 10⁶ kg/(m² .s). Jedes Tragelement 5 und 6 besteht vorzugsweise aus Keramik mit einer akustischen Impedanz von etwa 3,4 × 10⁷ kg/(m² . s).

Bei einem mit einer Längenschwingung arbeitenden piezoelektrischen Resonanz element breiten sich die Schwingungen herkömmlicherweise in Längsrichtung desselben aus, und die Ausbreitungsrichtung ist im wesentlichen parallel zu einer Polarisierungsrichtung P. Ohne die Schwingungen wesentlich zu beeinflussen, ist es daher nicht möglich, das Resonatorelement unter Verwendung der Stirnflächen 2a und 2b zu lagern.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind jedoch die Reflexionsschichten 3 und 4 und die Tragelemente 5 und 6 vorgesehen. Somit werden die Schwin gungscharakteristiken des mit der Längenschwingung arbeitenden piezoelektri schen Elements 2 durch die Lagerung des piezoelektrischen Resonators 1 nicht beeinflußt. Dieses Prinzip wird anhand von Fig. 2 bis 5 beschrieben. Bei der nun folgenden Beschreibung wird jede Länge als Länge des piezoelektrischen Reso nators 1 in Längsrichtung bezeichnet.

Im vorliegenden Fall beträgt die Länge L₁ des piezoelektrischen Elements 2 vor zugsweise etwa 0,98 mm, die Frequenz F₁ des Resonators beträgt etwa 2 MHz, die Länge L₂ jeder Reflexionsschicht 3 und 4 beträgt etwa 0,25 mm und die Länge jedes Tragelements 5 und 6 beträgt etwa 0,4 mm. Fig. 2 zeigt die aus der Analyse nach einer Methode der endlichen Elemente erhaltene Verlagerung des obigen piezoelektrischen Resonators 1.

Gemäß Fig. 2 kommt es bei den Tragelementen 5 und 6 zu sehr wenig Verlage rung. Die Tragelemente 5 und 6 tragen also den piezoelektrischen Resonator 1 mit wenig oder gar keinem Einfluß auf die Resonanzcharakteristiken des piezo elektrischen Elements 2. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die akustische Im pedanz Z₂ der Reflexionsschichten 3 und 4 niedriger ist als die akustische Impe danz Z₁ des piezoelektrischen Elements 2 und die akustische Impedanz Z₃ der Tragelemente 5 und 6, wobei die sich von dem piezoelektrischen Element 2 aus breitenden Schwingungen an den Grenzflächen A und B zwischen den reflektie renden Elementen 3 und 4 und den Tragelementen 5 und 6 so reflektiert werden, daß sich die Schwingungen nicht zu den Tragelementen 5 und 6 ausbreiten.

Angesichts der bei dem piezoelektrischen Resonator 1 erhaltenen Ergebnisse ha ben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Experimente mit unterschiedlichen Materialien für das piezoelektrische Element 2, die Reflexionsschichten 3 und 4 und die Tragelemente 5 und 6 in dem piezoelektrischen Resonator 1 und mit un terschiedlichen Größen derselben wiederholt. Ähnlich wie bei der oben beschrie benen bevorzugten Ausführungsform wurde entdeckt, daß die Ausbreitung von Schwingungen von dem piezoelektrischen Element 2 zu jedem Tragelement 5 und 6 im wesentlichen unterdrückt wurde, wenn die akustische Impedanz Z₂ der ersten und zweiten Reflexionsschicht 3 und 4 niedriger war als die akustische Impedanz Z₁ des piezoelektrischen Elements 2 und die akustische Impedanz Z₃ der Trag elemente 5 und 6. Dies wird anhand eines speziellen Versuchsbeispiels mit Bezug auf Fig. 4 und 5 erläutert.

Fig. 4 zeigt Impedanz-Frequenz-Charakteristiken und Phasen-Frequenz- Charakteristiken, die man erhält, wenn der piezoelektrische Resonator 1 gemäß den folgenden Musterspezifikationen konfiguriert ist. In dieser Figur zeigt die durchgehende Linie die Phasen-Frequenz-Charakteristiken, und die gestrichelte Linie zeigt die Impedanz-Frequenz-Charakteristiken. Das NE + On der vertikalen Achse und der Querachse der in Fig. 4 und 5 gezeigten Kurven entspricht N × 10ⁿ. Zum Beispiel ist 1E + O2 gleich 1 × 10².

Piezoelektrischer Resonator 1

1. Das piezoelektrische Element 2 besteht aus Bleititanat mit einer akustischen Impedanz Z₁ von etwa 3,4 × 10⁷ kg/(m² . s). Die Länge L₁ desselben beträgt etwa 412 mm, und die Resonanzfrequenz beträgt etwa 5,4 MHz.
2. Die Reflexionsschichten 3 und 4 bestehen aus Epoxidharz mit einer akusti schen Impedanz Z₂ von etwa 1,87 × 10⁶ kg/(m² . s). Die Länge L₂ derselben be trägt etwa 0,07 mm.
3. Die Tragelemente 5 und 6 bestehen aus Bleititanat mit einer akustischen Im pedanz Z₃ von etwa 3,4 × 10⁷ kg/(m² . s). Die Länge L₃ derselben beträgt etwa 300 mm.

Außerdem betrug die Breite des piezoelektrischen Resonators 1 etwa 250 mm, und die Dicke desselben betrug etwa 200 mm.

Gemäß Fig. 3 wurde der piezoelektrische Resonator 1 dann mit einem leitenden Kleber 12 mit einem Substrat 11 verklebt und daran befestigt. Wenn das Verkle ben mit dem leitenden Kleber 12 vorgenommen wird, entsteht ein zum Erzeugen von Schwingungen notwendiger Zwischenraum zwischen der Unterseite des pie zoelektrischen Elements 2 und der Oberseite des Substrats 11, indem man den Resonator 1 mit dem leitenden Kleber 12 auf dem Substrat 11 befestigt.

Ferner werden die Endelektroden 9 und 10 mit dem leitenden Kleber 12 mit Elekt roden 13 und 14 auf dem Substrat 11 verklebt. Der leitende Kleber 12 befindet sich jedoch nicht auf dem piezoelektrischen Element 2 und den Reflexionsschich ten 3 und 4.

Fig. 5 zeigt die nach dem Montieren auf dem Substrat 11 erhaltenen Frequenz charakteristiken des piezoelektrischen Resonators 1. In analoger Weise zeigt in Fig. 5 die gestrichelte Linie die Impedanz-Frequenz-Charakteristiken, und die durchgehende Linie zeigt die Phasen-Frequenz-Charakteristiken.

Bei einem Vergleich zwischen den Kurven von Fig. 4 und Fig. 5 sind die Fre quenzcharakteristiken des piezoelektrischen Resonators 1 fast dieselben wie die nach dem Befestigen auf dem Substrat 11 erhaltenen Frequenzcharakteristiken desselben. Mit anderen Worten, selbst wenn der piezoelektrische Resonator 1 durch die Tragelemente 5 und 6 mechanisch gelagert wird, kommt es zu keiner Verschlechterung der Resonanzcharakteristiken des piezoelektrischen Elements 2.

Wie aus Fig. 1 bis 5 hervorgeht, ist bei dem piezoelektrischen Resonator 1 des Schwingungsbauelements gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegen den Erfindung auf jeder Seite des das Schwingelement bildenden piezoelektri schen Elements 2 jede Reflexionsschicht 3 und 4 angeordnet, und die Tragele mente 5 und 6 sind mit den äußeren Seitenflächen der Reflexionsschichten 3 und 4 verbunden. Bei dieser Anordnung ist der piezoelektrische Resonator 1 wirksam gelagert, ohne Schwingungen des piezoelektrischen Elements 2 zu behindern.

Fig. 6 ist eine allgemeine Ansicht zur Veranschaulichung der obigen Anordnung. Bei einem in Fig. 6 gezeigten mehrschichtigen Schwingungsbauelement gemäß der Erfindung sind auf jeder Seite eines eine Schwingungsquelle bildenden Schwingelements 21 Reflexionsschichten 22 und 23 so miteinander verbunden, daß sich Schwingungen von dem Schwingelement 21 ausbreiten. Außerdem sind Tragelemente 24 und 25 mit den äußeren Seitenflächen der Reflexionsschichten 22 und 23 verbunden. Wenn die akustische Impedanz Z₂ der Reflexionsschichten 22 und 23 niedriger ist als die akustische Impedanz Z₁ des Schwingelements 21 und die akustische Impedanz Z₃ der Tragelemente 24 und 25, ist in diesem Fall, wie oben gezeigt, das aus einer Kombination von Elementen aus unterschiedli chen Materialien bestehende Schwingungsbauelement 20 ähnlich wie bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform mechanisch auf den Tragele menten 24 und 25 gelagert, wobei die Schwingungscharakteristiken des Schwin gungsbauelements 21 sehr wenig beeinflußt werden.

Bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird das piezoelektri sche Element 2 als Schwingelement verwendet. Solange jedoch bei dieser Erfin dung die obigen Impedanzbeziehungen zwischen der Impedanz Z₁ des Schwing elements 21, der Impedanz Z₂ der Reflexionsschichten 22 und 23 und der Impe danz Z₃ der Tragelemente 24 und 25 erhalten werden, wie bei der oben beschrie benen bevorzugten Ausführungsform, werden die sich ausbreitenden Schwingun gen an den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten 22 und 23 und den Tragelementen 24 und 25 reflektiert. Das Schwingelement 21 ist also nicht auf das oben beschriebene piezoelektrische Element begrenzt. Mit anderen Worten, als Schwingelement 21 können auch andere Bauelemente als das piezoelektrische Element 2, wie zum Beispiel ein elektrostriktives Element und andere geeignete Arten von Schwingelementen, verwendet werden.

Außerdem sind die Materialien der reflektierenden Elemente 22 und 23 und der Tragelemente 24 und 25 ebenfalls nicht auf die oben beschriebenen Materialien begrenzt. Solange die Beziehungen zwischen den akustischen Impedanzen Z₁ bis Z₃ aufrechterhalten werden, können die Materialien dieser Elemente nach Belie ben gewählt werden.

Ferner haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Änderungsgeschwindig keit der Resonanzfrequenz und der Bandbreite des piezoelektrischen Resonators 1 bei verschiedenen Materialien der reflektierenden Elemente des piezoelektri schen Resonators 1 gemessen. Fig. 7 und 8 zeigen die Ergebnisse der Messun gen. Zur Messung der Änderungsgeschwindigkeit (%) der Resonanzfrequenz und der Änderungsgeschwindigkeit (%) der relativen Bandbreite wurden die Arten der als Material des piezoelektrischen Elements 2 verwendeten Keramik, die Arten des als Material der Reflexionsschichten 3 und 4 verwendeten Epoxidharzes und der Wert der standardisierten akustischen Impedanz Z₂, d. h. das Verhältnis Z₂/Z₁, verändert.

Gemäß Fig. 7 und 8 reduziert sich die Änderungsgeschwindigkeit der Resonanz frequenz signifikant auf etwa 0,2% oder weniger, wenn das Verhältnis der akusti schen Impedanz Z₂/Z₁ etwa 0,2 oder weniger und vorzugsweise etwa 0,1 oder weniger beträgt. Wenn das Verhältnis etwa 0,1 oder weniger beträgt, verringert sich die Änderungsgeschwindigkeit auf etwa 0,01% oder weniger. Hinsichtlich der Änderungsgeschwindigkeit der relativen Bandbreite wurde analog festgestellt, daß bei einem Verhältnis der akustischen Impedanz Z₂/Z₁ von etwa 0,2 oder weniger die Änderungsgeschwindigkeit der relativen Bandbreite etwa -15% beträgt, und bei einem Verhältnis von etwa 0,1 oder weniger beträgt die Änderungsgeschwin digkeit etwa -8% oder weniger.

Daher beträgt das Verhältnis der akustischen Impedanz Z₂/Z₁ vorzugsweise etwa 0,2 oder weniger, und mehr bevorzugt etwa 0,1 oder weniger.

Ferner haben die Erfinder die Arten der Materialien der Reflexionsschichten 3 und 4 und der Tragelemente 5 und 6 verändert, um das Verhältnis der akustischen Impedanz Z₂/Z₃ zu verändern. Dann wurden analog dazu die Änderungsge schwindigkeiten (%) der Resonanzfrequenz und der relativen Bandbreite des pie zoelektrischen Resonators 1 gemessen. Fig. 9 und 10 zeigen die bei den Mes sungen erhaltenen Ergebnisse.

Gemäß Fig. 9 und 10 betrug bei einem Verhältnis der akustischen Impedanz Z₂/Z₃ von etwa 0,2 oder weniger die Änderungsgeschwindigkeit der Frequenz etwa 0,2% oder weniger, und die Änderungsgeschwindigkeit der relativen Bandbreite be trug etwa -7% oder weniger. Außerdem betrug die Änderungsgeschwindigkeit der Frequenz bei einem Verhältnis von etwa 0,1 oder weniger etwa 0,05% oder weni ger, und die Änderungsgeschwindigkeit der relativen Bandbreite betrug dann etwa -6% oder weniger. Infolgedessen beträgt das Verhältnis der akustischen Impe danz Z₂/Z₃ etwa 0,2 oder weniger und vorzugsweise etwa 0,1 oder weniger.

Außerdem haben die Erfinder die Änderungsgeschwindigkeit der Resonanzfre quenz und der relativen Bandbreite des piezoelektrischen Resonators 1 bei ver schiedenen Verhältnissen der akustischen Impedanz Z₂/Z₁ gemessen. Fig. 11 und 12 zeigen Ergebnisse aus diesen Messungen. In Fig. 11 und 12 wurden als Mate rialien der Reflexionsschichten 3 und 4 Epoxidharz, Keramik und eine Pulvermi schung, die bei diesen Materialien eine andere akustische Impedanz hat, verwen det, um die akustische Impedanz Z₂ in einem beliebigen Bereich von etwa 1/128 der akustischen Impedanz Z₁ zu verändern.

Die in Fig. 11 und 12 gezeigten Querlinien geben die Länge jeder Reflexions schicht 3 und 4 in Längsrichtung an, d. h. die Länge des piezoelektrischen Reso nators 1 in Längsrichtung. Mit anderen Worten, die Länge jeder Reflexionsschicht 3 und 4 in Längsrichtung entspricht im wesentlichen der Länge einer Richtung, die die Oberfläche jeder mit dem piezoelektrischen Element 2 als Schwingelement verbundenen Reflexionsschicht und die Oberfläche jeder mit den Tragelementen 5 und 6 verbundenen Reflexionsschicht miteinander verbindet. Das heißt, es ist die Länge der Richtung, in der sich Schwingungen durch jede Reflexionsschicht aus breiten.

Gemäß Fig. 11 und 12 wurde festgestellt, daß bei einem kleineren Verhältnis der akustischen Impedanz Z₂/Z₁, d. h. bei einem Verhältnis von etwa 1/32 oder weni ger, und mehr bevorzugt von etwa 1/64 oder weniger, die Änderungsgeschwindig keit der Resonanzfrequenz und der relativen Bandbreite nicht wesentlich zunimmt, selbst wenn die Länge der Reflexionsschichten 3 und 4 in Längsrichtung oder dementsprechend die Dicke derselben leicht von etwa λ/4 abweicht. Wenn also das Verhältnis Z₂/Z₁ etwa 1/32 oder weniger beträgt, und vorzugsweise etwa 1/64 oder weniger, ist die Länge der Reflexionsschichten 3 und 4 in Längsrichtung we niger begrenzt.

Wenn dagegen, wie in Fig. 11 und 12 gezeigt, die Länge der Reflexionsschichten 3 und 4 unabhängig von dem Verhältnis Z₂/Z₁ etwa λ/4 beträgt, ist die Änderungs geschwindigkeit der Resonanzfrequenz und der relativen Bandbreite des piezo elektrischen Resonators 1 signifikant herabgesetzt.

Außerdem wurden die Beziehungen zwischen der Dicke der Reflexionsschichten 3 und 4 und der Änderungsgeschwindigkeit der Resonanzfrequenz und der relativen Bandbreite gemessen durch Verändern der Dicke der Reflexionsschichten 3 und 4. In Fig. 13 und 14 sind die Ergebnisse aus diesen Messungen gezeigt. Gemäß Fig. 11 bis 14 liegt die Länge der Reflexionsschichten 3 und 4 in einem ungefäh ren Bereich von n . λ/4 ± λ/8, wobei das Symbol n eine ungerade Zahl ist, und mehr bevorzugt beträgt die Länge der Reflexionsschichten jeweils etwa λ/4.

Mit anderen Worten, die Fläche S₁ der mit jeder Reflexionsschicht 65 und 66 ver bundenen Oberfläche des piezoelektrischen Elements 62 ist vorzugsweise im we sentlichen gleich der Fläche S₂ der mit dem piezoelektrischen Element 62 verbun denen Oberfläche jeder Reflexionsschicht 65 und 66. Mit anderen Worten, der Wert S₂/S₁ beträgt vorzugsweise etwa 1.

In Fig. 16A und 16B ist eine perspektivische Ansicht und eine teilweise ausge schnittene Längsschnittansicht eines piezoelektrischen Resonators gezeigt, der ein mehrschichtiges Schwingungsbauelement gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet.

Ein piezoelektrischer Resonator 31 hat ein piezoelektrisches Element 32, das so konfiguriert ist, daß es eine streifenartige Form bzw. die Form einer Vierkantstan ge hat. Das piezoelektrische Element 32 ist ein piezoelektrisches Element, das mit der sechsten Oberschwingung der Längenschwingung arbeitet. Der piezoelektri sche Resonator 31 dieser bevorzugten Ausführungsform ist vorzugsweise dersel be wie der piezoelektrische Resonator 1 der ersten bevorzugten Ausführungsform, außer daß das piezoelektrische Element 32 als Alternative zu dem piezoelektri schen Element 2 verwendet wird und daß ein Elektrodenaufbau zum Anregen des piezoelektrischen Elements 32 anders ist als bei der ersten bevorzugten Ausfüh rungsform.

Das piezoelektrische Element 32 besteht vorzugsweise aus einer piezoelektri schen Keramik wie zum Beispiel Blei-Zirconat-Titanat mit einer akustischen Impe danz von etwa 2,6 × 10⁷ kg/(m².s).

Zur Anregung mit der sechsten Oberschwingung der Längenschwingung sind bei dem piezoelektrischen Element 32 sechs Erregerelemente 32a bis 32f vorgesehen und erstrecken sich in Querschnittsrichtung des piezoelektrischen Elements 32. Mit anderen Worten, die Erregerelektroden 32a bis 32f sind im wesentlichen pa rallel zu dem piezoelektrischen Element 32 und in Querschnittsrichtung desselben angeordnet, so daß fünf piezoelektrische Schichten zwischen den Erregerelektro den 32a bis 32f vorhanden sind. Außerdem sind die fünf piezoelektrischen Schichten gleichmäßig in Längsrichtung des piezoelektrischen Elements 32 pola risiert.

Eine Endelektrode 37 ist auf der Oberseite des piezoelektrischen Resonators 31 vorgesehen, um mit den Erregerelektroden 32a, 32c und 32e elektrisch verbunden zu werden. Auf der Unterseite des piezoelektrischen Resonators 31 ist eine End elektrode 38 vorgesehen, die mit den Erregerelektroden 32b, 32d und 32f elekt risch verbunden ist.

Um die Erregerelektroden 32b, 32d und 32f gegenüber der Endelektrode 37 elekt risch zu isolieren, sind an den oberen Enden der Erregerelektroden 32b, 32d und 32f Isoliermaterialien 39a bis 39c vorgesehen. Analog dazu sind an den unteren Enden der Erregerelektroden 32a, 32c und 32e Isoliermaterialien 39d bis 39f vor gesehen, um die Erregerelektroden 32a, 32c und 32e gegenüber der Endelektro de 38 elektrisch zu isolieren.

Die Reflexionsschichten 33 und 34 sind an jedem Ende in Längsrichtung des pie zoelektrischen Elements 32 angeordnet und bestehen aus Epoxidharz mit einem Verhältnis der akustischen Impedanz (Z₂/Z₁) von etwa 1/16.

Außerdem sind mit den äußeren Seitenflächen der Reflexionsschichten 33 und 34 Tragelemente 35 und 36 verbunden, die aus einer piezoelektrischen Keramik wie zum Beispiel Blei-Zirconat-Titanat mit einem Verhältnis der akustischen Impedanz (Z₂/Z₃) von etwa 1/16 bestehen.

Jede Endelektrode 37 und 38 ist so angeordnet, daß sie sich jeweils zu den ein ander gegenüberliegenden Stirnflächen des piezoelektrischen Resonators 31 er streckt, d. h. jeweils zu den äußeren Stirnflächen 35a und 36a der Tragelemente 35 und 36.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind wie bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform die Querschnittsformen der reflektierenden Ele mente 33 und 34 und der Tragelemente 35 und 36 vorzugsweise die gleichen wie bei dem piezoelektrischen Element 32. Der piezoelektrische Resonator 31 hat also im wesentlichen die Form einer Vierkantstange.

Wie bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform gezeigt, kann das piezoelektri sche Schwingelement 32 ein mit der Oberschwingung einer Längenschwingung arbeitendes piezoelektrisches Element sein.

Fig. 18 zeigt die Impedanz-Frequenz-Charakteristiken und die Phasen-Frequenz- Charakteristiken des piezoelektrischen Resonators 31. Außerdem zeigt Fig. 19 die bereits in Fig. 17 gezeigten Impedanz-Frequenz-Charakteristiken und Phasen- Frequenz-Charakteristiken, die man erhält, nachdem der piezoelektrische Reso nator 31 mit den leitenden Klebern 42 und 43 auf ein Substrat 41 geklebt und dar auf befestigt wurde. In Fig. 18 und 19 gibt die durchgehende Linie jeweils die Pha sen-Frequenz-Charakteristiken an, und die gestrichelte Linie gibt die Impedanz- Frequenz-Charakteristiken an.

Bei einem Vergleich zwischen den in Fig. 18 und Fig. 19 gezeigten Kurven sind bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform analog zu der ersten bevorzugten Ausführungsform die vor dem Montieren des piezoelektrischen Resonators 31 als einzelne Einheit auf dem Substrat 41 erhaltenen Charakteristiken fast dieselben wie die nach dem Montieren auf dem Substrat 41 erhaltenen Charakteristiken desselben.

Analog dazu sind also bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform selbst dann, wenn der piezoelektrische Resonator 31 mechanisch auf den Tragelementen 35 und 36 gelagert ist, die Resonanzeigenschaften des piezoelektrischen Elements 32 nicht signifikant beeinflußt.

Wie in einer auseinandergezogenen perspektivischen Ansicht in Fig. 20 gezeigt, können Alternative mehrere piezoelektrische Resonatoren 31 mit isolierenden Kle bern 51 und 52 miteinander verklebt werden, um auf einem Substrat 53 montiert zu werden. Bei dem in Fig. 20 gezeigten Aufbau sind die zwei piezoelektrischen Resonatoren 31 miteinander verklebt und elektrisch miteinander verbunden, um eine Filterschaltung zu bilden. Die elektrische Verbindung zwischen den zwei pie zoelektrischen Resonatoren 31 wird hergestellt durch leitende Muster 54a bis 54d auf dem Substrat 53. Außerdem ist eine Metallkappe 55 auf dem Substrat 53 be festigt. Die Metallkappe 55 ist mit einem isolierenden Kleber an dem Substrat 53 befestigt, um die piezoelektrischen Resonatoren 31 zu umschließen und abzu dichten. Gemäß Fig. 20 kann das Schwingungsbauelement gemäß der vorliegen den Erfindung nicht nur auf piezoelektrische Resonatoren, sondern auch auf Filter angewandt werden.

Fig. 21 ist eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Resonators ge mäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Ein piezoelektri scher Resonator 61 umfaßt vorzugsweise ein mit einer Dickenscherungsschwin gung arbeitendes piezoelektrisches Element 62. Das piezoelektrische Element 62 der dritten bevorzugten Ausführungsform besteht vorzugsweise aus einer piezo elektrischen Keramik und hat im wesentlichen die Form einer rechteckigen Platte. Eine Erregerelektrode 63 ist auf der Oberseite des piezoelektrischen Elements 62 vorgesehen, und eine Erregerelektrode 64 ist auf der Unterseite desselben vorge sehen. Das piezoelektrische Element 62 ist in seiner Längsrichtung polarisiert. Durch Anlegen einer Wechselspannung von den Erregerelektroden 63 und 64 wird das piezoelektrische Element 62 zu einer Dickenscherungsschwingung angeregt.

Im Gegensatz zu dem herkömmlichen energiespeichernden piezoelektrischen Re sonator 201, der mit der Dickenscherungsschwingung arbeitet (siehe Fig. 34), umfaßt das piezoelektrische Element 62 die Erregerelektroden 63 und 64, die so angeordnet sind, daß sie jeweils die gesamte Ober- und Unterseite desselben be decken. Der piezoelektrische Resonator 61 ist also kein energiespeichernder pie zoelektrischer Resonator.

Auf jeder Seite sind in Längsrichtung des piezoelektrischen Elements 62 wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform Reflexionsschichten 65 und 66 und Tragelemente 67 und 68 vorgesehen. Die Dicke der Reflexionsschichten 65 und 66, d. h. die Länge einer das piezoelektrische Element 62 und jedes Tragelement 67 und 68 miteinander verbindenden Richtung beträgt ungefähr λ/4, wobei λ die Wellenlänge der sich ausbreitenden Schwingungen ist. Außerdem erstrecken sich die Erregerelektroden 63 und 64 jeweils zu den Endelektroden 69 und 70. Die Endelektroden 69 und 70 erstrecken sich zu den Stirnflächen des piezoelektri schen Resonators 62, d. h. zu den äußeren Stirnflächen 67a und 68a der Tragele mente 67 und 68.

Bei dem piezoelektrischen Resonator 61 der dritten bevorzugten Ausführungsform ist das piezoelektrische Element 62 kein energiespeicherndes Element. Analog zu der ersten bevorzugten Ausführungsform sind jedoch die Reflexionsschichten 65 und 66 und die Tragelemente 67 und 68 vorgesehen.

Insbesondere ist die Fläche S₁ einer mit jeder der Reflexionsschichten 65 und 66 verbundenen Oberfläche des piezoelektrischen Elements 62 ungefähr gleich der Fläche S₂ einer mit dem piezoelektrischen Element 62 verbundenen Oberfläche jeder der Reflexionsschichten 65 und 66. Das heißt, der Wert S₂/S₁ beträgt vor zugsweise etwa 1.

Außerdem werden die akustische Impedanz Z₁ des piezoelektrischen Elements 62, die akustische Impedanz Z₂ jeder Reflexionsschicht 65 und 66 und die akusti sche Impedanz Z₃ jedes Tragelements 67 und 68 vorzugsweise genauso einge stellt wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform. Demgemäß werden die sich durch das piezoelektrische Element 62 ausbreitenden Schwingungen an den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten 65 und 66 und den Tragelemen ten 67 und 68 reflektiert. Infolgedessen werden die Resonanzcharakteristiken des piezoelektrischen Elements 62 nicht signifikant beeinflußt, selbst wenn das piezo elektrische Element 62 wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform auf den Tragelementen 67 und 68 mechanisch gelagert ist. Selbst bei Verwendung einer Dickenscherungsschwingung wird also bei der vorliegenden Erfindung kein Schwingungsdämpfungsabschnitt benötigt, und dadurch wird die Größe des mit einer Dickenscherungsschwingung arbeitenden piezoelektrischen Resonators stark herabgesetzt.

Mit anderen Worten, da die Dicke jeder Reflexionsschicht 65 und 66 (die Länge des Resonators 61 in Längsrichtung) nur etwa λ/4 beträgt, ist kein großer Schwin gungsdämpfungsabschnitt erforderlich, wie dies bei dem herkömmlichen energie speichernden piezoelektrischen Resonator 201 der Fall ist. Außerdem ist die Län ge der Tragelemente 67 und 68 in Längsrichtung des piezoelektrischen Resona tors 61 innerhalb eines Bereichs, der die reflektierenden Grenzflächen bereitstel len kann, signifikant herabgesetzt. Die Länge des piezoelektrischen Resonators 61 ist also bedeutend kürzer als die des herkömmlichen piezoelektrischen Reso nators 201.

Die Frequenzcharakteristiken des piezoelektrischen Resonators 61 ändern sich kaum, wenn der piezoelektrische Resonator 61 mit den leitenden Klebern 72 und 73 auf einem Substrat 71 befestigt wird, wie in Fig. 22 gezeigt. In Fig. 23 gibt die gestrichelte Linie die Impedanz-Frequenz-Charakteristiken an, und eine durchge hende Linie gibt die Phasen-Frequenz-Charakteristiken an. Fig. 23 zeigt die nach dem Montieren des piezoelektrischen Resonators 61 auf dem Befestigungssub strat 71 erhaltenen Charakteristiken des piezoelektrischen Resonators 61. Da die vor dem Montieren und nach dem Montieren erhaltenen Charakteristiken fast die selben sind, wurden sie hier nicht veranschaulicht. Ein das Schwingungsbauele ment gemäß der vorliegenden Erfindung bildender piezoelektrischer Resonator ist nicht auf Resonatoren begrenzt, die mit den Schwingungsarten wie bei der ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsform arbeiten. Außerdem ist bei der vorlie genden Erfindung die Schwingungsform eines ein Schwingelement bildenden pie zoelektrischen Elements nicht begrenzt.

Fig. 24 zeigt eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung eines modi fizierten Beispiels des Schwingungsbauelements gemäß der vorliegenden Erfin dung. Ein in Fig. 24 gezeigter piezoelektrischer Resonator 81 umfaßt ein mit einer Dickenlängsschwingung arbeitendes piezoelektrisches Element 82. Das piezo elektrische Element 82 hat vorzugsweise die Form einer im wesentlichen recht eckigen Platte. Auf der Ober- und Unterseite des piezoelektrischen Elements 82 sind Erregerelektroden 83 und 84 vorgesehen, die einander über das piezoelektri sche Element 82 gegenüberliegen. Außerdem sind auf der Ober- und Unterseite des piezoelektrischen Elements 82 über Reflexionsschichten 85 und 86 Tragele mente bildende Keramikplatten 87 und 88 vorgesehen. Ferner sind auf den Au ßenseiten des piezoelektrischen Resonators 81 Endelektroden 89 und 90 vorge sehen und mit den Erregerelektroden 83 und 84 elektrisch verbunden.

Analog zu dem piezoelektrischen Element 82 kann ein mit einer Dickenlängs schwingung arbeitendes piezoelektrisches Element als ein bei der vorliegenden Erfindung verwendetes Schwingelement herangezogen werden. Außerdem kön nen analog zu dem piezoelektrischen Resonator 81 die Reflexionsschichten 83 und 84 und die Tragelemente 87 und 88 auf der Ober- und Unterseite des piezo elektrischen Elements 82 gestapelt werden.

Analog zu dem in Fig. 25 gezeigten piezoelektrischen Resonator 91 kann die vor liegende Erfindung ferner auch auf einen mit einer Dickenlängsschwingung arbei tenden mehrlagigen piezoelektrischen Resonator angewandt werden. Neben Er regerelektroden 93 und 94 umfaßt ein piezoelektrisches Element 92 hier darin vorgesehene innere Elektroden 95 und 96. Bei dieser Anordnung wird ein mit ei ner Oberschwingung einer Dickenlängsschwingung arbeitendes piezoelektrisches Element 92 hergestellt. Auf der Ober- und Unterseite des piezoelektrischen Ele ments 92 sind analog zu dem piezoelektrischen Resonator 81 die Reflexions schichten 83 und 84 und die Tragelemente 87 und 88 gestapelt.

Wenn Symbol A die Richtung der Schwingungsverlagerung des Schwingelements darstellt, Symbol B die Richtung der sich durch das Schwingelement ausbreiten den Schwingungen darstellt und Symbol C die Richtung der sich durch die Refle xionsschichten ausbreitenden Schwingungen darstellt, können außerdem bei dem Schwingungsbauelement gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegen den Erfindung Kombinationen unter den Richtungen A, B und C je nach Bedarf geändert werden.

Wie bei den in Fig. 26A bis 26C gezeigten piezoelektrischen Resonatoren 101 bis 103 kann zum Beispiel die Richtung A im wesentlichen parallel zur Richtung B angeordnet sein, und die Richtung B kann im wesentlichen senkrecht zur Richtung C angeordnet sein. Die in Fig. 26A bis 26C gezeigten piezoelektrischen Resonato ren 101 bis 103 sind vorzugsweise mit einer Längenschwingung arbeitende piezo elektrische Resonatoren, und die piezoelektrischen Elemente 101a, 101b und 101c sind in die durch die Pfeile in den Figuren angedeuteten Richtungen polari siert. Außerdem bezeichnet das Bezugszeichen 104a eine Reflexionsschicht, und das Bezugszeichen 104b bezeichnet ein Tragelement.

Bei den in Fig. 26A bis 26C gezeigten piezoelektrischen Resonatoren 101 bis 103 sind die Unterseiten der piezoelektrischen Elemente 101a bis 101c mit den Refle xionsschichten verbunden. Wenn die Fläche jeder Unterseite S₁ ist, wobei die Re flexionsschichten 104a und 104b mit den piezoelektrischen Elementen 101a bis 101c verbunden sind, dann ist die Fläche S₂ des Abschnitts, wo jede Schicht mit jedem piezoelektrischen Element in Kontakt steht, vorzugsweise kleiner als S₁.

Außerdem können die Reflexionsschichten bei dieser Erfindung im wesentlichen senkrecht zur Richtung der sich durch ein Schwingelement ausbreitenden Schwingungen angeordnet sein. Fig. 27 zeigt die aus einer Analyse nach einer Methode der endlichen Elemente erhaltene Verlagerungsverteilung eines Reso nators. In Fig. 27 wird als Schwingelement ein piezoelektrisches Element 106 be reitgestellt, und es besteht aus einer piezoelektrischen Keramik mit einer akusti schen Impedanz Z₁ von etwa 3,0 × 10⁷ kg/(m².s) und arbeitet mit einer Längen schwingung, bei der die Länge L₁ etwa 0,98 mm beträgt, und die Resonanzfre quenz beträgt etwa 2 MHz. Auf den Seitenflächen des piezoelektrischen Elements 106 sind Reflexionsschichten 107 und 108 in einer Richtung vorgesehen, die im wesentlichen senkrecht ist zu einer Richtung, in der sich Schwingungen durch das piezoelektrische Element 106 ausbreiten. Die Fläche S₁ jeder Seitenfläche des piezoelektrischen Elements 106 beträgt etwa 0,294 mm². Jede Reflexionsschicht 107 und 108 hat eine akustische Impedanz Z₂ von etwa 1,87 × 10⁶ kg/(m² . s) und eine Dicke von etwa 0,15 mm. Die Dicke derselben entspricht der Länge von den Grenzflächen zwischen dem piezoelektrischen Element 106 und den Reflexions schichten 107 und 108 zu den entgegengesetzten Seiten der Reflexionsschichten 107 und 108. Außerdem beträgt die Fläche S₂ des Abschnitts, wo die Reflexions schichten 107 und 108 jeweils mit dem piezoelektrischen Element 106 verbunden sind, etwa 0,084 mm². Die Tragelemente 109 und 110 bestehen jeweils aus einer piezoelektrischen Keramik wie zum Beispiel Blei-Zirconat-Titanat mit einer akusti schen Impedanz Z₃ von etwa 3,0 × 10⁷ kg/(m².s) und sind mit den Reflexions schichten 107 und 108 verbunden.

Gemäß Fig. 27 breiten sich analog dazu bei einem piezoelektrischen Resonator 105 die Schwingungen nicht zu den Tragelementen 109 und 110 aus.

Bei dem Schwingungsbauelement gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können also die Reflexionsschichten in der Richtung mit einander verbunden sein, die im wesentlichen senkrecht ist zu der Richtung, in der sich die Schwingungen durch das Schwingelement ausbreiten. Die in Fig. 26A bis 26C gezeigten piezoelektrischen Resonatoren 101 bis 103 sind ein Beispiel dafür.

Wie bei den in Fig. 28A und 28B schematisch dargestellten piezoelektrischen Re sonatoren 111 und 112 können ferner die Reflexionsschichten 113 und 114 je weils in einer Richtung angeordnet sein, die im wesentlichen senkrecht ist zu der Richtung, in der sich Schwingungen durch die mit einer Dickenlängsschwingung arbeitenden piezoelektrischen Elemente 111a und 112a ausbreiten, d. h. in einer Richtung, die im wesentlichen parallel ist zu einer durch jeden Pfeil in den Figuren angedeuteten Polarisationsrichtung. Das in Fig. 28B gezeigte piezoelektrische Element 112a, das innere Elektroden umfaßt, ist ein mit einer Dickenlängsschwin gung arbeitendes mehrlagiges piezoelektrisches Resonanzelement.

In Fig. 28A und 28B sind auf jeder Seite jedes piezoelektrischen Elements 111a und 112a die Reflexionsschichten 113 und 114 in der Richtung angeordnet, die im wesentlichen senkrecht ist zu der Richtung, in der sich Schwingungen durch die piezoelektrischen Elemente 111a und 112a ausbreiten. Außerdem sind die Trag elemente 115 und 116 mit den Stirnflächen verbunden, die den Stirnflächen der mit den piezoelektrischen Elementen 111a und 112a verbundenen Reflexions schichten 113 und 114 gegenüberliegen.

Außerdem kann bei dem Schwingungsbauelement gemäß bevorzugten Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung, wie bei einem in Fig. 29 gezeigten pie zoelektrischen Resonator 117, die Richtung der Schwingungsverlagerung eines Schwingelements im wesentlichen senkrecht sein zu der Richtung, in der sich die Schwingungen durch das Schwingelement ausbreiten, und die Richtung, in der sich die Schwingungen durch das Schwingelement ausbreiten, kann im wesentli chen parallel sein zu der Richtung, in der sich die Schwingungen durch die Refle xionsschichten ausbreiten. Der piezoelektrische Resonator 117 umfaßt ein piezo elektrisches Element 117a. Bei dem piezoelektrischen Element 117a sind die Er regerelektroden 118 und 119 jeweils auf den aus einer piezoelektrischen Keramik bestehenden Hauptflächen vorgesehen und in einer Richtung polarisiert, die sich in Fig. 29 von der Vorderseite des Papiers zur Rückseite desselben erstreckt. Das piezoelektrische Element 117a arbeitet also mit einer Dickentorsionsschwingung. Die Reflexionsschichten 113 und 114 und die Tragelemente 115 und 116 sind mit der Außenseite des piezoelektrischen Elements 117a verbunden.

Wie in Fig. 26 bis 29 und in den nachfolgend beschriebenen Fig. 31A bis 31C ge zeigt, können bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die relativen Positionen von der Richtung der Schwingungsverlagerung des Schwing elements, der Richtung, in der sich die Schwingungen durch das Schwingelement ausbreiten, und der Richtung, in der sich die Schwingungen durch die Reflexions schichten ausbreiten, auf verschiedene Weise konfiguriert werden. In dem Be reich, in dem die obengenannten akustischen Impedanzen Z₁, Z₂ und Z₃ den obi gen Bedingungen genügen, wird der piezoelektrische Resonator in jedem Fall me chanisch auf den Tragelementen gelagert, ohne die Resonanzcharakteristiken des piezoelektrischen Elements signifikant zu beeinflussen.

Außerdem kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Arten von mit piezo elektrischen Effekten arbeitenden Resonatoren und Filtern angewandt werden, wie zum Beispiel auf Oberflächenwellenbauelemente. Fig. 30 zeigt eine Draufsicht auf einen Oberflächenwellenresonator, der ein Schwingungsbauelement gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet. Bei einem Oberflächenwellenresonator 121 ist ein erster und zweiter Interdigital wandler 123 und 124 auf einem piezoelektrischen Substrat 122 mit der Form einer im wesentlichen rechteckigen Platte in einem gewünschten Abstand voneinander in einer Richtung angeordnet, in der sich eine akustische Oberflächenwelle aus breitet. Eine erste und zweite Reflexionsschicht 125 und 126 ist mit der Außen seite der piezoelektrischen Platte 122 in Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle verbunden, und durch Keramikplatten gebildete Tragelemente 127 und 128 sind mit der Außenseite der Reflexionsschichten 125 und 126 ver bunden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die akustische Impedanz Z₁ der piezoelektrischen Platte 122, die akustische Impedanz Z₂ jeder Reflexions schicht 125 und 126 und die akustische Impedanz Z₃ der Tragelemente 127 und 128 jeweils 33774 00070 552 001000280000000200012000285913366300040 0002010158110 00004 33655genauso eingestellt wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform. Außerdem ist das Flächenverhältnis S₂/S₁ ungefähr gleich 1. Eine akustische Oberflächenwelle wird also an den Grenzflächen zwischen den Tragelementen 127 und 128 und den Reflexionsschichten 125 und 126 reflektiert, die als Oberflä chenwellenresonator wirken. Da somit kein Reflektor notwendig ist, wird die Größe des Oberflächenwellenresonators stark herabgesetzt.

Fig. 31A bis 31C zeigen schematische Schnittansichten zur Veranschaulichung piezoelektrischer Resonatoren 131 bis 133. Bei diesen Resonatoren sind die Richtung A der Schwingungsverlagerung eines Schwingelements, die Richtung B der sich durch das Schwingelement ausbreitenden Schwingungen und die Rich tung C der sich durch die Reflexionsschichten ausbreitenden Schwingungen im wesentlichen senkrecht zueinander.

Der piezoelektrische Resonator 131 umfaßt ein piezoelektrisches Element 134, das mit einer Dickenscherungsschwingung arbeitet. Das piezoelektrische Element 134, das in einer durch einen in der Figur dargestellten Pfeil angedeuteten Rich tung polarisiert ist, umfaßt Erregerelektroden 135 und 136. Die Richtung A der Schwingungsverlagerung umfaßt Komponenten, die im wesentlichen parallel und im wesentlichen senkrecht zu den Erregerelektroden sind. Die Richtung B der sich durch das piezoelektrische Element 134 ausbreitenden Schwingungen ist im we sentlichen parallel zu den Erregerelektroden 135 und 136. Die Reflexionsschich ten 137 und 138 sind dagegen mit der Unterseite des piezoelektrischen Elements 134 verbunden, und die Richtung C der sich jeweils durch die Reflexionsschichten 137 und 138 ausbreitenden Schwingungen ist im wesentlichen senkrecht, zur Richtung B der sich durch das piezoelektrische Element 134 ausbreitenden Schwingungen. Tragelemente 139a und 139b sind mit den Oberflächen der Refle xionsschichten 137 und 138 verbunden, die den Oberflächen der mit dem piezo elektrischen Element 134 verbundenen Reflexionsschichten 137 und 138 gegen überliegen.

In Fig. 31B ist ein Tragelement 140 vorgesehen. Das Tragelement 140 entspricht einer Konfiguration, bei der die Tragelemente 139a und 139b einstückig miteinan der verbunden sind.

Wie in der Figur gezeigt, ist das mit der äußeren Seitenfläche der Reflexions schicht verbundene Tragelement mit der ersten und mit der zweiten Reflexions schicht verbunden.

Bei dem in Fig. 31C gezeigten piezoelektrischen Resonator 133 wird ein mit einer Dickentorsionsschwingung arbeitendes piezoelektrisches Element 141 verwendet. In anderen Abschnitten ist der übrige Aufbau desselben vorzugsweise derselbe wie der Aufbau des in Fig. 31A gezeigten piezoelektrischen Resonators 1.

Wie oben beschrieben, kann das Schwingelement bei dem Schwingungsbauele ment gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch piezoelektrische Elemente gebildet werden, die mit verschiedenen Schwingungs arten arbeiten. Alternativ zu einem solchen piezoelektrischen Element kann ein mit einem Elektrostriktionseffekt arbeitendes Element verwendet werden. Außerdem ist das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Schwingelement nicht begrenzt auf ein elektromechanisches Kopplungswandlungselement wie zum Beispiel ein piezoelektrisches Element und ein elektrostriktives Element. Es können auch Schwingungsquellen verwendet werden, die verschiedene Schwingungen erzeu gen.

Außerdem sind bei verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegen den Erfindung die Verbindungen zwischen dem Schwingelement, den Reflexions schichten und den Tragelementen nicht auf die in den oben beschriebenen bevor zugten Ausführungsformen und den modifizierten Beispielen gezeigten be schränkt. Zum Beispiel kann auch gemäß Fig. 32A bis 32C und Fig. 33 ein Schwingungsbauelement mit mehreren Schwingelementen vorgesehen werden.

Bei dem in Fig. 32A gezeigten Schwingungsbauelement sind ein erstes und zwei tes Schwingelement 151 und 152 über die Reflexionsschicht 153 miteinander ver bunden. Die Reflexionsschichten 154 und 155 und die Tragelemente 156 und 157 sind mit den äußeren Seitenflächen des ersten und zweiten Schwingelements 151 und 152 verbunden. In diesem Fall entsprechen die Reflexionsschichten 155 und 156 der ersten und zweiten Reflexionsschicht der vorliegenden Erfindung, und die Tragelemente 156 und 157 entsprechen dem ersten und zweiten Tragelement der Erfindung. Außerdem können die über die Reflexionsschicht 153 miteinander ver bundenen Schwingelemente 151 und 152 als ein in dem Schwingungsbauelement gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthaltenes Schwingelement angesehen werden. Da das erste und zweite Schwingelement 151 und 152 über die Reflexionsschicht miteinander verbunden sind, werden au ßerdem die sich von dem ersten Schwingelement zu der Reflexionsschicht 153 ausbreitenden Schwingungen an der Grenzfläche zwischen der Reflexionsschicht 153 und dem zweiten Schwingelement 152 reflektiert. Die sich von dem zweiten Schwingelement 152 zu der Reflexionsschicht 153 ausbreitenden Schwingungen werden dagegen an der Grenzfläche zwischen der Reflexionsschicht 153 und dem ersten Schwingelement 151 reflektiert.

Bei dem in Fig. 32B gezeigten Schwingungsbauelement sind erste und zweite Re flexionsschichten 162 und 163 mit jeder Seite eines Schwingelements 161 ver bunden, und Tragelemente 164 und 165 sind mit den äußeren Seitenflächen der ersten und zweiten Reflexionsschicht 162 und 163 verbunden. Mit anderen Wor ten, diese Anordnungen sind dieselben wie jene bei der ersten bevorzugten Aus führungsform. Anders als bei der ersten bevorzugten Ausführungsform sind jedoch bei diesem Schwingungsbauelement eine dritte Reflexionsschicht 166, ein zweites Schwingelement 167, eine vierte Reflexionsschicht 168 und ein drittes Tragele ment 169 in dieser Reihenfolge mit der Außenseite des zweiten Tragelements 165 verbunden. In diesem Fall werden durch das zweite Schwingelement 167 erzeugte Schwingungen an den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten 166 und 168 und den Tragelementen 165 und 169 reflektiert. Mit anderen Worten, es wer den zwei Schwingungsbauelemente gemäß der ersten bevorzugten Ausfüh rungsform bereitgestellt, und es ist ein Tragelement als eines der Tragelemente der beiden Schwingungsbauelement so angeordnet, daß die beiden Schwin gungsbauelemente kombiniert sind.

Nachdem die Reflexionsschichten 182 und 183 und die Tragelemente 184 und 185 mit jeder Seite eines Schwingelements 181 verbunden wurden, können ferner gemäß Fig. 32C die Reflexionsschichten 186 und 187 und die Tragelemente 188 und 189 zusätzlich mit der Außenseite jedes Tragelements 184 und 185 verbun den werden.

Bei einem Schwingungsbauelement 171 gemäß Fig. 33 sind Schwingungsbau elemente 172 und 173 ähnlich wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform über eine Reflexionsschicht 174 miteinander verbunden.

Fig. 36 ist eine perspektivische Ansicht eines mit einer Dickenscherungsschwin gung arbeitenden piezoelektrischen Resonators als mehrschichtiges Schwin gungsbauelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung.

Ein piezoelektrischer Resonator 301 umfaßt ein mit einer Dickenscherungs schwingung arbeitendes piezoelektrisches Element 302 als Schwingelement, eine mit einem Ende des piezoelektrischen Elements 302 verbundene Reflexions schicht 303 und ein mit der Außenseite der Reflexionsschicht 303 verbundenes Tragelement 304.

Das piezoelektrische Element 302 hat einen piezoelektrischen Körper 302a. Der piezoelektrische Körper 302a ist streifenförmig und in Längsrichtung polarisiert. Erregerelektroden 302b und 302c sind auf der Ober- und Unterseite des piezo elektrischen Körpers 302a vorgesehen. Das piezoelektrische Element 302 wird durch Anlegen der Wechselspannung zwischen den Erregerelektroden 302b und 302c in eine Dickenscherungsschwingung versetzt.

Anschlußelektroden 302d und 302e sind so ausgebildet, daß sie sich zur Ober- und Unterseite der Reflexionsschicht 303 und des Tragelements 304 erstrecken.

Wenn bei dieser Ausführungsform die Fläche der Stirnfläche 302f des mit der Re flexionsschicht 303 verbundenen piezoelektrischen Elements 302 dargestellt wird durch S₁ und die Berührungsfläche der mit dem piezoelektrischen Element 302 verbundenen Reflexionsschicht 303 dargestellt wird durch S₂, dann ist der Wert S₂/S₁ vorzugsweise etwa 1. Denn die horizontal geschnittene Form des piezo elektrischen Elements 302 ist im wesentlichen dieselbe wie die der Oberfläche der mit dem piezoelektrischen Element 302 verbundenen Reflexionsschicht 303, wo bei die Reflexionsschicht 303 parallel ist zum Horizontalschnitt des piezoelektri schen Elements. Hier besteht das piezoelektrische Element 302 aus Bleititanatke ramik, und die akustische Impedanz Z₁ desselben beträgt 3,4 × 10⁷ kg/(m².s).

Die Reflexionsschicht 303 besteht dagegen aus Epoxidharz, dessen akustische Impedanz 1,87 × 10⁶kg/(m².s) beträgt. Ferner besteht das Tragelement 304 aus Keramik, deren akustische Impedanz 3,4 × 10⁷ kg/(m² . s) beträgt.

Bei dem piezoelektrischen Resonator 301 der vorliegenden Erfindung ist die Län ge des piezoelektrischen Elements 302, nämlich eine Abmessung längs der Pola risationsrichtung, auf 0,75 mm eingestellt. Die Resonanzfrequenz ist auf 4,0 MHz eingestellt. Die Dicke der Reflexionsschicht 303, nämlich eine Abmessung längs der Längsrichtung des piezoelektrischen Elements 302, ist auf 0,08 mm einge stellt. Die Länge des Tragelements 304 ist auf 0,04 mm eingestellt. Das Ergebnis der nach einer Methode der endlichen Elemente analysierten Verlagerungsvertei lung ist in Fig. 37 dargestellt. Wie aus Fig. 37 eindeutig hervorgeht, wird in dem Tragelement 304 keine Verlagerung erzeugt. Der piezoelektrische Resonator 301 kann also auf dem Tragelement 304 gelagert werden, ohne die Resonanzcharak teristiken des piezoelektrischen Elements 302 zu beeinflussen. Da die von dem piezoelektrischen Element 302 übertragene Schwingung an der Reflexionsschicht 303 reflektiert wird, wird nämlich wie bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform die Schwingung nicht auf das Tragelement übertragen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Reflexionsschicht und das Trag element nur auf einer Seite des Schwingelements vorgesehen sein.

Fig. 38 zeigt die Impedanz-Frequenz-Charakteristik und die Phasen-Frequenz- Charakteristik des gemäß obiger Beschreibung konstruierten piezoelektrischen Resonators. Es sei angemerkt, daß die durchgehende Linie die Impedanz- Frequenz-Charakteristik zeigt, und die gestrichelte Linie zeigt die Phasen- Frequenz-Charakteristik. Es sei angemerkt, daß 1.E+0n auf der vertikalen Achse in Fig. 38 1 × 10ⁿ bedeutet. Zum Beispiel bedeutet 1.E+02 1 × 10².

Bei dem piezoelektrischen Resonator 301 ist das mit einer Dickenscherungs schwingung arbeitende piezoelektrische Element 302 vorgesehen. Gemäß Fig. 39 kann jedoch das mit der Dickendehnungsschwingung arbeitende piezoelektrische Element 312 vorgesehen werden. Bei dem in Fig. 39 dargestellten piezoelektri schen Resonator 311 ist die Reflexionsschicht 313 auf der Unterseite des mit der Dickendehnungsschwingung arbeitenden piezoelektrischen Elements 312 vorge sehen. Ein Tragelement 314 ist auf der Unterseite der Reflexionsschicht 313 vor gesehen.

Wie hier gezeigt, kann bei einem Aufbau, bei dem die Reflexionsschicht und das Tragelement nur auf einer Seite des Schwingelements vorgesehen sind, die Dicke des Bauelements weiter verringert werden gegenüber dem Bauelement, bei dem sie auf beiden Seiten vorgesehen sind.

Fig. 40 bis 45 zeigen modifizierte Beispiele, bei denen die Reflexionsschicht und das Tragelement nur auf einer Seite des Schwingelements vorgesehen sind, wie im Falle von Fig. 36.

Gemäß Fig. 37A sind die Reflexionsschicht 323 und das Tragelement 324 auf ei ner Stirnseite der Längsrichtung des mit der Längenschwingung arbeitenden pie zoelektrischen Elements 322 vorgesehen. Auf diese Weise kann das Bauelement auch bereitgestellt werden, indem man das mit der Längenschwingung arbeitende piezoelektrische Element 322 verwendet.

Fig. 40B zeigt ein mit der Längenschwingung arbeitendes mehrschichtiges piezo elektrisches Element 332. Denn die Reflexionsschicht 333 und das Tragelement 334 sind an einem Ende in Längsrichtung des piezoelektrischen Elements 332 vorgesehen. Mit anderen Worten, der in Fig. 40B gezeigte piezoelektrische Reso nator 331 entspricht einem Aufbau, bei dem eine Seite der Reflexionsschicht und des Tragelements bei dem in Fig. 16 gezeigten piezoelektrischen Resonator 31 weggelassen wurden.

Fig. 41B zeigt ein Beispiel, bei dem die in Fig. 39 und Fig. 41A gezeigten piezo elektrischen Resonatoren zu einem mit der Dickendehnungsschwingung arbeiten den mehrschichtigen piezoelektrischen Resonator modifiziert sind. Außerdem sind mehrere Erregerelektroden 343a bis 343d so angeordnet, daß sie mit einer dazwi schen vorgesehenen Keramikschicht versehen sind, wodurch ein mit der Dicken dehnungsschwingung arbeitendes mehrschichtiges piezoelektrisches Element 332 gebildet wird.

Gemäß Fig. 40A bis 41B sind die Schwingungsverlagerungsrichtung des piezo elektrischen Elements als Schwingabschnitt, die Schwingungsübertragungsrich tung in dem piezoelektrischen Element und die Schwingungsübertragungsrichtung in der Reflexionsschicht parallel zueinander.

Als nächstes zeigen Fig. 42 und Fig. 43 modifizierte Beispiele, bei denen die Schwingungsverlagerungsrichtung des Schwingabschnitts und die Schwingungs übertragungsrichtung in dem Schwingabschnitt parallel sind, doch sind diese Richtungen senkrecht zur Schwingungsübertragungsrichtung in der Reflexions schicht.

Bei einem in Fig. 42A gezeigten piezoelektrischen Resonator 351 ist ein mit der Längenschwingung arbeitendes piezoelektrisches Element 352 vorgesehen. Auf einer Seite des piezoelektrischen Elements 352 ist eine Reflexionsschicht 353 mit einer Unterseite des piezoelektrischen Elements 352 verbunden, und ein Trag element 354 ist mit der Unterseite der Reflexionsschicht 353 verbunden. Selbst wenn bei diesem Beispiel die Schwingungsverlagerungsrichtung und die Schwin gungsübertragungsrichtung in dem piezoelektrischen Element 352 senkrecht sind zur Schwingungsübertragungsrichtung in der Reflexionsschicht, kann die sich zu dem Tragelement 354 ausbreitende Schwingung durch Reflektieren der Schwin gung an der Reflexionsschicht 353 unterdrückt werden.

Fig. 42B zeigt einen piezoelektrischen Resonator, bei dem ein mit der Längen schwingung arbeitendes mehrschichtiges piezoelektrisches Element 362 vorgese hen ist. Die sonstige Konfiguration ist dieselbe wie bei dem piezoelektrischen Re sonator 351.

Bei einem in Fig. 43A gezeigten piezoelektrischen Resonator 371 sind eine Refle xionsschicht 373 und ein Tragelement 374 auf einer Seite des mit der Dickendeh nungsschwingung arbeitenden piezoelektrischen Elements 372 verbunden. Auch in diesem Fall kann die sich zu dem Tragelement 374 ausbreitende Schwingung unterdrückt werden, indem die von dem piezoelektrischen Element 372 übertrage ne Schwingung durch die Reflexionsschicht 373 reflektiert wird. Ferner kann ge mäß Fig. 43B ein mit der Dickendehnungsschwingung arbeitendes piezoelektri sches Element ein mehrschichtiges piezoelektrisches Element 392 mit mehreren Erregerelektroden 392a bis 392d sein.

Als nächstes zeigt Fig. 44 eine modifizierte Ausführungsform, bei der die Schwin gungsübertragungsrichtung in dem Schwingabschnitt senkrecht ist zur Schwin gungsverlagerungsrichtung des Schwingelements, und die Schwingungsübertra gungsrichtung in dem Schwingelement ist parallel zu der Schwingungsübertra gungsrichtung in dem Reflektor.

Bei einem in Fig. 44A gezeigten piezoelektrischen Resonator 401 sind eine Refle xionsschicht 403 und ein Tragelement 404 mit einem Ende in Längsrichtung eines mit der Dickenscherungsschwingung arbeitenden piezoelektrischen Elements 402 verbunden. Und bei einem in Fig. 44B gezeigten piezoelektrischen Resonator 411 sind eine Reflexionsschicht 413 und ein Tragelement 414 mit einem Ende in Längsrichtung eines mit der Dickentorsionsschwingung arbeitenden piezoelektri schen Elements 412 verbunden.

Ferner ist es möglich, daß die Schwingungsverlagerungsrichtung des Schwing elements senkrecht ist zur Schwingungsübertragungsrichtung des Schwingele ments, und daß die Schwingungsübertragungsrichtung in dem Schwingelement senkrecht ist zur Schwingungsübertragungsrichtung in dem Reflektor. Als Beispiel für einen solchen Fall sind in Fig. 45A bzw. Fig. 45B die piezoelektrischen Reso natoren 421 und 431 dargestellt.

Bei dem piezoelektrischen Resonator 421 ist auf einer Unterseite des mit der Di ckenscherungsschwingung arbeitenden piezoelektrischen Resonators 422 eine Reflexionsschicht 423 mit einer Stirnseite in Längsrichtung des Resonators 422 verbunden, und ein Tragelement 424 ist mit einer Unterseite der Reflexionsschicht 423 verbunden. Bei dem piezoelektrischen Resonator 431 von Fig. 45B sind auf einer Unterseite eines piezoelektrischen Elements 432 eine Reflexionsschicht 433 und ein Tragelement 434 in der Nähe einer Stirnseite des mit der Dickentorsions schwingung arbeitenden Resonators 431 aufgebracht.

Selbst wenn die Schwingungsverlagerungsrichtung des Schwingelements senk recht ist zur Schwingungsübertragungsrichtung in dem Schwingelement, und wenn die Schwingungsübertragungsrichtung in dem Schwingelement senkrecht ist zur Schwingungsübertragungsrichtung in der Reflexionsschicht, kann gemäß Fig. 45A und 45B der piezoelektrische Resonator wie in dem in Fig. 36 gezeigten Fall aufgrund des Vorhandenseins der Reflexionsschicht mechanisch auf dem Trag element gelagert werden, ohne daß dadurch die Resonanzcharakteristiken des piezoelektrischen Resonators beeinflußt werden.

Wie oben beschrieben, sind bei dem mehrschichtigen Schwingungsbauelement gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf jeder Seite der Schwingungen erzeugenden Quelle die erste und zweite Reflexions schicht miteinander verbunden. Das erste und zweite Tragelement sind mit den Seiten verbunden, die den Seiten gegenüberliegen, wo die erste und zweite Re flexionsschicht mit dem Schwingelement verbunden sind. Außerdem ist die akusti sche Impedanz Z₂ jeder Reflexionsschicht vorzugsweise niedriger als die akusti sche Impedanz Z₁ des Schwingelements und die akustische Impedanz Z₃ der Tragelemente. Die sich von dem Schwingelement zu den Reflexionsschichten ausbreitenden Schwingungen werden also an den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen reflektiert. Infolgedessen wird das Schwingungsbauelement auf dem ersten und zweiten Tragelement mechanisch gelagert, ohne daß dadurch die Schwingungscharakteristik des Schwingelements signifikant beeinflußt wird.

Bei verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Reflexionsschichten und die Tragelemente in der oben beschriebenen Weise mit dem Schwingelement verbunden. Bei dieser Anordnung werden die sich zu den Reflexionsschichten ausbreitenden Schwingungen an den Grenzflä chen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen reflektiert. Bei der vorliegenden Erfindung gibt es also keine Einschränkungen hinsichtlich der Schwingungsart des Schwingelements und hinsichtlich der baulichen Einzelheiten des Bauelements. Bei Verwendung eines piezoelektrischen Schwingelements als Schwingelement kann zum Beispiel eine Vielzahl von Schwingungsarten verwen det werden, wie zum Beispiel eine Längenschwingung, eine Biegeschwingung und eine Dehnungsschwingung. Bei dem Schwingungsbauelement gemäß bevorzug ten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann daher das Schwingele ment mit Schwingungsarten arbeiten, die bei herkömmlichen energiespeichernden piezoelektrischen Schwingelementen nicht herangezogen werden können. Das Schwingungsbauelement verschiedener bevorzugter Ausführungsformen der vor liegenden Erfindung wird also mit Hilfe eines einfachen Aufbaus gelagert, ohne daß dazu eine Federklemme verwendet wird.

Wenngleich die herkömmlichen energiespeichernden, mit einer Dickenscherungs schwingung arbeitenden piezoelektrischen Resonatoren einen Schwingungs dämpfungsabschnitt aufweisen müssen, der relativ viel Platz erfordert, benötigt das Schwingungsbauelement gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorlie genden Erfindung keinen solchen Schwingungsdämpfungsabschnitt. Bei Verwen dung einer Schwingungsart, stellt die vorliegende Erfindung also einen piezoelekt rischen Resonator, ein piezoelektrisches Filter und ein sonstiges Schwingungs bauelement bereit, der/das viel kleiner ist als herkömmliche energiespeichernde piezoelektrische Schwingelemente.

Bei einem Verhältnis der akustischen Impedanz Z₂/Z₁ von etwa 0,2 oder weniger, wird ferner bei der vorliegenden Erfindung das Schwingungsbauelement auf den Tragelementen gelagert, ohne daß die Schwingungscharakteristik des Schwing elements wesentlich beeinflußt wird. Analog dazu wird bei einem Verhältnis der akustischen Impedanz Z₂/Z₃ von etwa 0,2 oder weniger das Schwingungsbauele ment mechanisch auf den Tragelementen gelagert, ohne daß dadurch die Schwingungscharakteristik des Schwingelements wesentlich beeinflußt wird.

Auf den Seiten des ersten und zweiten Tragelements, die den mit der ersten und zweiten Reflexionsschicht verbundenen Seiten desselben gegenüberliegen, sind die dritte Reflexionsschicht, das zweite Schwingelement, die vierte Reflexions schicht und das dritte Tragelement in dieser Reihenfolge miteinander verbunden. Bei dieser Anordnung stellt die vorliegende Erfindung ein mit den zwei Schwing elementen arbeitendes Filter bereit. Wenn das erste Tragelement, die erste Refle xionsschicht, das erste Schwingelement, die zweite Reflexionsschicht, das zweite Schwingelement, die dritte Reflexionsschicht und das zweite Tragelement in die ser Reihenfolge miteinander verbunden sind, um ein mehrschichtiges Schwin gungsbauelement zu bilden, kann ferner gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Schwingungsbauelement mechanisch auf dem ersten und zweiten Tragelement gelagert werden, ohne daß dadurch die Schwin gungscharakteristik des ersten und zweiten Schwingelements signifikant beeinflußt wird. Die vorliegende Erfindung stellt also ein kompaktes piezoelektri sches Filter und ein kompaktes mehrschichtiges piezoelektrisches Schwingungs bauelement bereit, das mit einer Vielzahl von Schwingungsarten arbeitet.

Wenn bei verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfin dung die Abstände von den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und dem Schwingelement zu den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen ungefähr in einem Bereich von n . λ/4 ± λ/8 liegen, wobei λ die Wellenlänge der sich ausbreitenden Schwingung darstellt, dann wird die Schwin gungscharakteristik des Schwingelements nicht signifikant beeinflußt, wenn das Schwingungsbauelement mechanisch auf den Tragelementen gelagert wird.

Bei dem Schwingungsbauelement gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die erste und zweite Reflexionsschicht auf jeder Seite der Schwingungen erzeugenden Quelle vorgesehen. Außerdem ist das erste und zweite Tragelement mit den Seiten der ersten und zweiten Reflexionsschicht ver bunden, die den mit den Schwingelementen verbundenen Seiten derselben gegen überliegen. Die akustische Impedanz Z₂ jeder Reflexionsschicht ist niedriger als die akustische Impedanz Z₁ jedes Schwingelements und die akustische Impedanz Z₃ jedes Tragelements. Das Flächenverhältnis S₂/S₁ beträgt vorzugsweise etwa 1 oder weniger. Infolgedessen werden die sich von den Schwingelementen zu den Reflexionsschichten ausbreitenden Schwingungen an den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen fast perfekt reflektiert. Das Schwingungsbauelement wird also auf dem ersten und zweiten Tragelement me chanisch gelagert, ohne daß dadurch die Schwingungscharakteristik des Schwingelements signifikant beeinflußt wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die akusti sche Impedanz Z₂ der Reflexionsschicht niedriger als die akustische Impedanz Z₁ des Schwingelements und die akustische Impedanz Z₃ des Tragelements. Das Flächenverhältnis S₂/S₁ beträgt vorzugsweise etwa 1 oder weniger. Infolgedessen werden die sich von dem Schwingelement zu der Reflexionsschicht ausbreitenden Schwingungen an der Grenzfläche zwischen der Reflexionsschicht und dem Trag element fast perfekt reflektiert. Das Schwingungsbauelement wird als auf dem Tragelement mechanisch gelagert, ohne daß dadurch die Schwingungscharakte ristik des Schwingelements signifikant beeinflußt wird. In diesem Fall sind die Re flexionsschicht und das Tragelement nur auf einer Seite der Schwingelemente vorgesehen, wodurch die Größe des Schwingungsbauelements verringert wird.

Außerdem sind bei verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegen den Erfindung die Reflexionsschichten und die Tragelemente in der oben be schriebenen Weise mit dem Schwingelement verbunden, um die sich zu den Re flexionsschichten ausbreitenden Schwingungen an den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen zu reflektieren. Die Schwin gungsart des Schwingelements und die baulichen Einzelheiten des Bauelements unterliegen also keiner Einschränkung. Bei Verwendung eines piezoelektrischen Schwingelements zur Bildung eines Schwingelements können also zum Beispiel viele verschiedene Schwingungsarten verwendet werden, so zum Beispiel eine Längenschwingung, eine Biegeschwingung und eine Dehnungsschwingung sowie andere geeignete Schwingungsarten. Demgemäß können bevorzugte Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung mit Schwingungsarten arbeiten, die nicht geeignet sind für herkömmliche energiespeichernde piezoelektrische Schwing elemente, um ein mehrschichtiges Schwingungsbauelement herzustellen, das durch den einfachen Aufbau gelagert werden kann, bei dem keine Federklemme erforderlich ist.

Außerdem muß bei einem herkömmlichen energiespeichernden piezoelektrischen Resonator, der mit einer Dickenscherungsschwingung arbeitet, ein Schwingungs dämpfungsabschnitt vorgesehen werden, der relativ viel Platz erfordert. Das Schwingungsbauelement der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfordert dagegen keinen solchen Schwingungsdämpfungsabschnitt. Bei Verwendung einer Schwingungsart stellt die vorliegende Erfindung also einen piezoelektrischen Resonator und ein piezoelektrisches Filter bereit, der/das we sentlich kleiner ist als herkömmliche energiespeichernde piezoelektrische Schwin gungsbauelemente.

Wenn das Verhältnis der akustischen Impedanz Z₂/Z₁ etwa 0,2 oder weniger be trägt, wird das Schwingungsbauelement auf den Tragelementen gelagert, ohne daß dadurch die Schwingungscharakteristik des Schwingelements signifikant beeinflußt wird. Analog dazu wird das Bauelement bei einem Verhältnis der akus tischen Impedanz Z₂/Z₃ von etwa 0,2 oder weniger mechanisch auf den Tragele menten gelagert, ohne daß dadurch die Schwingungscharakteristik des Schwing elements wesentlich beeinflußt wird.

Auf den Seiten des ersten und zweiten Tragelements, die den mit der ersten und zweiten Reflexionsschicht verbundenen Seiten desselben gegenüberliegen, sind die dritte Reflexionsschicht, das zweite Schwingelement, die vierte Reflexions schicht und das dritte Tragelement in dieser Reihenfolge miteinander verbunden. Bei dieser Anordnung stellt die vorliegende Erfindung ein Filter mit zwei Schwing elementen bereit. Wenn das erste Tragelement, die erste Reflexionsschicht, das erste Schwingelement, die zweite Reflexionsschicht, das zweite Schwingelement, die dritte Reflexionsschicht und das zweite Tragelement in dieser Reihenfolge zu einem mehrschichtigen Schwingungsbauelement verbunden sind, wird das Bau element ferner gemäß der vorliegenden Erfindung mechanisch auf dem ersten und zweiten Tragelement gelagert, ohne daß dadurch die Schwingungscharakte ristik des ersten und zweiten Schwingelements signifikant beeinflußt wird. Ver schiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen also ein kompaktes piezoelektrisches Filter und ein kompaktes mehrschichtiges piezo elektrisches Schwingungsbauelement bereit, die mit einer Vielzahl von Schwin gungsarten arbeiten.

Wenn die Abstände von den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und dem Schwingelement zu den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen ungefähr in einem Bereich von n . λ/4 ± λ/8 liegen, wobei λ die Wellenlänge der sich ausbreitenden Schwingungen darstellt, ist bei verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Einfluß auf die Schwingungscharakteristik des Schwingelements stark herabgesetzt, wenn das Schwingungsbauelement mechanisch auf den Tragelementen gelagert wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wurden zwar oben beschrieben, doch versteht es sich, daß für den Fachmann Variationen und Modifikationen of fensichtlich sind, ohne vom Geist und vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird daher allein durch die nun folgenden Ansprüche bestimmt.

Claims

1. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement, das folgendes umfaßt:
ein Schwingelement, das eine Schwingungen erzeugende Quelle bildet, wobei das Schwingelement aus einem Material mit einer ersten akustischen Impedanz Z₁ besteht;
eine mit den jeweiligen Seiten des Schwingelements verbundene erste und zweite Reflexionsschicht, wobei die erste und zweite Reflexionsschicht jeweils aus einem Material mit einer zweiten akustischen Impedanz Z₂ besteht, die niedriger ist als die erste akustische Impedanz Z₁; und
ein erstes und zweites Tragelement, das jeweils aus einem Material mit einer dritten akustischen Impedanz Z₃ besteht, die höher ist als die zweite akustische Impedanz Z₂, wobei das erste und zweite Tragelement mit den Seiten der ersten und zweiten Reflexionsschicht verbunden sind, die den mit dem Schwingelement verbundenen Seiten der Reflexionsschichten gegenüberliegen;
wobei die sich von dem Schwingelement zu den Reflexionsschichten ausbreitenden Schwingungen an den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen reflektiert werden.

2. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 1, bei dem das Verhältnis Z₂/Z₁ der zweiten akustischen Impedanz Z₂ zur ersten akustischen Impedanz Z₁ etwa 0,2 oder weniger beträgt.

3. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 1, bei dem das Verhältnis Z₂/Z₃ der zweiten akustischen Impedanz Z₂ zur dritten akustischen Impedanz Z₃ etwa 0,2 oder weniger beträgt.

4. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 1, bei dem das Schwingelement ein elektromechanisches Kopplungswandlungselement ist.

5. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 4, bei dem das elektromechanische Kopplungswandlungselement ein piezoelektrisches Element ist.

6. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 4, bei dem das elektromechanische Kopplungswandlungselement ein elektrostriktives Element ist.

7. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 1, das ferner eine dritte Reflexionsschicht, ein zweites Schwingelement, eine vierte Reflexionsschicht und ein drittes Tragelement umfaßt, die in dieser Reihenfolge mit einer Seite wenigstens eines von dem ersten und zweiten Tragelement verbunden sind, die der mit wenigstens einer von der ersten und zweiten Reflexionsschicht verbundenen Seite desselben gegenüberliegt.

8. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Reflexionsschichten durch einen Stapel von mehreren Schichten gebildet werden, die aus Materialien mit einer unterschiedlichen akustischen Impedanz bestehen.

9. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 1, bei dem dann, wenn die Wellenlänge der von nur einem Schwingelement erzeugten Schwingungen dargestellt wird durch das Symbol λ, die Abstände von den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und dem Schwingelement zu den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen im Bereich von n . λ/4 ± λ/8 liegen, wobei das Symbol n eine ungerade Zahl darstellt.

10. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 1, bei dem dann, wenn ein Symbol A eine Richtung der Schwingungsverlagerung des Schwingelements darstellt, ein Symbol B eine Richtung der sich durch das Schwingelement ausbreitenden Schwingungen darstellt und ein Symbol C eine Richtung der sich durch jede Reflexionsschicht ausbreitenden Schwingungen darstellt, die Richtungen A, B und C im wesentlichen parallel zueinander sind.

11. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 1, bei dem dann, wenn ein Symbol A eine Richtung der Schwingungsverlagerung des Schwingelements darstellt, ein Symbol B eine Richtung der sich durch das Schwingelement ausbreitenden Schwingungen darstellt und ein Symbol C eine Richtung der sich durch jede Reflexionsschicht ausbreitenden Schwingungen darstellt, die Richtungen A und B im wesentlichen parallel zueinander sind und die Richtungen B und C im wesentlichen senkrecht zueinander sind.

12. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 1, bei dem dann, wenn ein Symbol A eine Richtung der Schwingungsverlagerung des Schwingelements darstellt, ein Symbol B eine Richtung der sich durch das Schwingelement ausbreitenden Schwingungen darstellt und ein Symbol C eine Richtung der sich durch jede Reflexionsschicht ausbreitenden Schwingungen darstellt, die Richtungen A und B im wesentlichen senkrecht zueinander sind und die Richtungen B und C im wesentlichen parallel zueinander sind.

13. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 1, bei dem dann, wenn ein Symbol A eine Richtung der Schwingungsverlagerung des Schwingelements darstellt, ein Symbol B eine Richtung der sich durch das Schwingelement ausbreitenden Schwingungen darstellt und ein Symbol C eine Richtung der sich durch jede Reflexionsschicht ausbreitenden Schwingungen darstellt, die Richtungen A und B im wesentlichen parallel zueinander sind und die Richtungen B und C ebenfalls im wesentlichen parallel zueinander sind.

14. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement, das folgendes umfaßt:
ein erstes und zweites Schwingelement, die Schwingungen erzeugende Quellen bilden, wobei jedes Schwingelement aus einem Material mit einer ersten akustischen Impedanz Z₁ besteht;
eine erste, zweite und dritte Reflexionsschicht, die jeweils aus einem Material mit einer zweiten akustischen Impedanz Z₂ besteht, die niedriger ist als die erste akustische Impedanz Z₁; und
ein erstes und zweites Tragelement, das jeweils aus einem Material mit einer dritten akustischen Impedanz Z₃ besteht, die höher ist als die zweite akustische Impedanz Z₂;
wobei das erste Tragelement, die erste Reflexionsschicht, das erste Schwingelement, die zweite Reflexionsschicht, das zweite Schwingelement, die dritte Reflexionsschicht und das zweite Tragelement in dieser Reihenfolge miteinander verbunden sind, und wobei die von dem ersten und zweiten Schwingelement erzeugten Schwingungen an der Grenzfläche zwischen der ersten Reflexionsschicht und dem ersten Tragelement bzw. an der Grenzfläche zwischen der dritten Reflexionsschicht und dem zweiten Tragelement und an der Grenzfläche zwischen der zweiten Reflexionsschicht und dem ersten oder zweiten Schwingelement reflektiert werden.

15. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 14, bei dem die Reflexionsschichten gebildet werden durch einen Stapel von mehreren Schichten aus Materialien mit einer unterschiedlichen akustischen Impedanz.

16. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 14, bei dem dann, wenn die Wellenlänge der nur durch ein Schwingelement erzeugten Schwingungen dargestellt wird durch das Symbol λ die Abstände von den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und dem Schwingelement zu den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen im Bereich von n . λ/4 ± λ/8 liegen, wobei das Symbol n eine ungerade Zahl darstellt.

17. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement, das folgendes umfaßt:
ein Schwingelement, das eine Schwingungen erzeugende Quelle bildet, wobei das Schwingelement aus einem Material mit einer ersten akustischen Impedanz Z₁ besteht;
eine erste und zweite Reflexionsschicht, die mit den jeweiligen Seiten des Schwingelements verbunden sind, wobei jede Schicht aus einem Material mit einer zweiten akustischen Impedanz Z₂ besteht, die niedriger ist als die erste akustische Impedanz Z₁; und
ein erstes und zweites Tragelement, das jeweils aus einem Material mit einer dritten akustischen Impedanz Z₃ besteht, die höher ist als die zweite akustische Impedanz Z₂, wobei die Tragelemente mit den Seiten der Reflexionsschichten verbunden sind, die den mit dem Schwingelement verbundenen Seiten derselben gegenüberliegen;
wobei dann, wenn das Symbol S₁ die Fläche einer jeweils mit der ersten und zweiten Reflexionsschicht verbundenen Oberfläche des Schwingelements darstellt und das Symbol S₂ die Fläche einer jeweils mit dem Schwingelement verbundenen Oberfläche der ersten und zweiten Reflexionsschicht darstellt, das Flächenverhältnis S₂/S₁ etwa 1 oder weniger beträgt, und wobei die sich von dem Schwingelement zu jeder Reflexionsschicht ausbreitenden Schwingungen an den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen reflektiert werden.

18. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 17, bei dem das Verhältnis Z₂/Z₁ der zweiten akustischen Impedanz Z₂ zur ersten akustischen Impedanz Z₁ etwa 0,2 oder weniger beträgt.

19. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 17, bei dem das Verhältnis Z₂/Z₃ der zweiten akustischen Impedanz Z₂ zur dritten akustischen Impedanz Z₃ etwa 0,2 oder weniger beträgt.

20. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 17, bei dem das Schwingelement ein elektromechanisches Kopplungswandlungselement ist.

21. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 20, bei dem das elektromechanische Kopplungswandlungselement ein piezoelektrisches Element ist.

22. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 20, bei dem das elektromechanische Kopplungswandlungselement ein elektrostriktives Element ist.

23. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 17, das ferner eine dritte Reflexionsschicht, ein zweites Schwingelement, eine vierte Reflexionsschicht und ein drittes Tragelement umfaßt, die in dieser Reihenfolge mit einer Seite wenigstens eines von dem ersten und zweiten Tragelement verbunden sind, die der mit wenigstens einer von der ersten und zweiten Reflexionsschicht verbundenen Seite desselben gegenüberliegt.

24. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 17, bei dem die Reflexionsschichten durch einen Stapel von mehreren Schichten gebildet werden, die aus Materialien mit einer unterschiedlichen akustischen Impedanz bestehen.

25. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 17, bei dem dann, wenn die Wellenlänge der von nur einem Schwingelement erzeugten Schwingungen dargestellt wird durch λ, die Abstände von den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und dem Schwingelement zu den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen im Bereich von n . λ/4 ± λ/8 liegen, wobei das Symbol n eine ungerade Zahl darstellt.

26. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 17, bei dem dann, wenn ein Symbol A eine Richtung der Schwingungsverlagerung des Schwingelements darstellt, ein Symbol B eine Richtung der sich durch das Schwingelement ausbreitenden Schwingungen darstellt und ein Symbol C eine Richtung der sich durch jede Reflexionsschicht ausbreitenden Schwingungen darstellt, die Richtungen A, B und C im wesentlichen parallel sind.

27. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 17, bei dem dann, wenn ein Symbol A eine Richtung der Schwingungsverlagerung des Schwingelements darstellt, ein Symbol B eine Richtung der sich durch das Schwingelement ausbreitenden Schwingungen darstellt und ein Symbol C eine Richtung der sich durch jede Reflexionsschicht ausbreitenden Schwingungen darstellt, die Richtungen A und B im wesentlichen parallel sind und die Richtungen B und C im wesentlichen parallel sind.

28. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 17, bei dem dann, wenn ein Symbol A eine Richtung der Schwingungsverlagerung des Schwingelements darstellt, ein Symbol B eine Richtung der sich durch das Schwingelement ausbreitenden Schwingungen darstellt und ein Symbol C eine Richtung der sich durch jede Reflexionsschicht ausbreitenden Schwingungen darstellt, die Richtungen A und B im wesentlichen parallel sind und die Richtungen B und C im wesentlichen parallel sind.

29. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 17, bei dem dann, wenn das Symbol A die Richtung der Schwingungsverlagerung des Schwingelements darstellt, das Symbol B die Richtung der sich durch das Schwingelement ausbreitenden Schwingungen darstellt und das Symbol C die Richtung der sich durch jede Reflexionsschicht ausbreitenden Schwingungen darstellt, die Richtungen A und B im wesentlichen senkrecht sind und die Richtungen B und C ebenfalls im wesentlichen senkrecht sind.

30. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement, das folgendes umfaßt:
ein erstes und zweites Schwingelement, die Schwingungen erzeugende Quellen bilden, wobei jedes der Schwingelemente aus einem Material mit einer ersten akustischen Impedanz Z₁ besteht;
eine erste, zweite und dritte Reflexionsschicht, die jeweils aus einem Material mit einer zweiten akustischen Impedanz Z₂ besteht, die niedriger ist als die erste akustische Impedanz Z₁; und
ein erstes und zweites Tragelement, das jeweils aus einem Material mit einer dritten akustischen Impedanz Z₃ besteht, die höher ist als die zweite akustische Impedanz Z₂;
wobei das erste Tragelement, die erste Reflexionsschicht, das erste Schwingelement, die zweite Reflexionsschicht, das zweite Schwingelement, die dritte Reflexionsschicht und das zweite Tragelement in dieser Reihenfolge miteinander verbunden sind, und wobei dann, wenn das Symbol S₁ die Fläche einer mit jeder reflektierenden Fläche verbundenen Oberfläche des Schwingelements darstellt und das Symbol S₂ die Fläche einer mit dem Schwingelement verbundenen Oberfläche jeder Reflexionsschicht darstellt, das Flächenverhältnis S₂/S₁ etwa 1 oder weniger beträgt; und
die von dem ersten und zweiten Schwingelement erzeugten Schwingungen an der Grenzfläche zwischen der ersten Reflexionsschicht und dem ersten Tragelement bzw. an der Grenzfläche zwischen der dritten Reflexionsschicht und dem zweiten Tragelement und an der Grenzfläche zwischen der zweiten Reflexionsschicht und dem ersten bzw. zweiten Schwingelement reflektiert werden.

31. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 30, bei dem die Reflexionsschichten durch einen Stapel von mehreren Schichten gebildet werden, die aus Materialien mit einer unterschiedlichen akustischen Impedanz bestehen.

32. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 30, bei dem dann, wenn die Wellenlänge der von nur einem Schwingelement erzeugten Schwingungen dargestellt wird durch λ, die Abstände von den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und dem Schwingelement zu den Grenzflächen zwischen den Reflexionsschichten und den Tragelementen im Bereich von n . λ/4 ± λ/8 liegen, wobei das Symbol n eine ungerade Zahl darstellt.

33. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement, das folgendes umfaßt:
ein Schwingelement, das eine Schwingungen erzeugende Quelle bildet, wobei das Schwingelement aus einem Material mit einer ersten akustischen Impedanz Z₁ besteht;
eine Reflexionsschicht, die mit einer Seite des Schwingelements verbunden ist, wobei die Reflexionsschicht aus einem Material mit einer zweiten akustischen Impedanz Z₂ besteht, die niedriger ist als die erste akustische Impedanz Z₁; und
ein Tragelement, das aus einem Material mit einer dritten akustischen Impedanz Z₃ besteht, die höher ist als die zweite akustische Impedanz Z₂, wobei das Tragelement mit der Seite der Reflexionsschicht verbunden ist, die der mit dem Schwingelement verbundenen Seite der Reflexionsschicht gegenüberliegt;
wobei die sich von dem Schwingelement zu der Reflexionsschicht ausbreitenden Schwingungen an der Grenzfläche zwischen der Reflexionsschicht und dem Tragelement reflektiert werden.

34. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 33, bei dem das Verhältnis Z₂/Z₁ der zweiten akustischen Impedanz Z₂ zur ersten akustischen Impedanz Z₁ etwa 0,2 oder weniger beträgt.

35. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 33, bei dem das Verhältnis Z₂/Z₃ der zweiten akustischen Impedanz Z₂ zur dritten akustischen Impedanz Z₃ etwa 0,2 oder weniger beträgt.

36. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 33, bei dem das Schwingelement ein elektromechanisches Kopplungswandlungselement ist.

37. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 33, bei dem die Reflexionsschicht durch einen Stapel von mehreren Schichten gebildet wird, die aus Materialien mit einer unterschiedlichen akustischen Impedanz bestehen.

38. Mehrschichtiges Schwingungsbauelement nach Anspruch 33, bei dem dann, wenn das Symbol S₁ die Fläche einer mit der Reflexionsschicht verbundenen Oberfläche des Schwingelements darstellt und S₂ die Fläche einer mit dem Schwingelement verbundenen Oberfläche der Reflexionsschicht darstellt, das Flächenverhältnis S₂/S₁ etwa 1 oder weniger beträgt.