DE19607499A1 - Piezoelektrischer Vibrator, piezoelektrische Vibratorvorrichtung mit demselben und Schaltungsvorrichtung mit der piezoelektrischen Vibratorvorrichtung - Google Patents
Piezoelektrischer Vibrator, piezoelektrische Vibratorvorrichtung mit demselben und Schaltungsvorrichtung mit der piezoelektrischen VibratorvorrichtungInfo
- Publication number
- DE19607499A1 DE19607499A1 DE19607499A DE19607499A DE19607499A1 DE 19607499 A1 DE19607499 A1 DE 19607499A1 DE 19607499 A DE19607499 A DE 19607499A DE 19607499 A DE19607499 A DE 19607499A DE 19607499 A1 DE19607499 A1 DE 19607499A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- piezoelectric vibrator
- electrodes
- piezoelectric
- piezoelectric element
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 52
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 25
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 20
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 14
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910010059 TiBaO3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 125000002066 L-histidyl group Chemical group [H]N1C([H])=NC(C([H])([H])[C@](C(=O)[*])([H])N([H])[H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229910012463 LiTaO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100400378 Mus musculus Marveld2 gene Proteins 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003113 dilution method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/177—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator of the energy-trap type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
- B06B1/0662—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02015—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
- H03H9/02031—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles consisting of ceramic
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02062—Details relating to the vibration mode
- H03H9/0207—Details relating to the vibration mode the vibration mode being harmonic
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/0504—Holders; Supports for bulk acoustic wave devices
- H03H9/0509—Holders; Supports for bulk acoustic wave devices consisting of adhesive elements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/10—Mounting in enclosures
- H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
- H03H9/1014—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vibratoren
oder Schwingungseinrichtungen zur Verwendung in einer Takt
signal-Erzeugungsschaltung und einem Filter von Elektronik
vorrichtungen, und genauer einen piezoelektrischen Vibrator,
der eine piezoelektrische Substanz verwendet.
Viele Elektronikvorrichtungen, wie Mikrocomputer, sind
mit Vibratoren ausgestattet. Die Vibratoren werden verwen
det, um ein Taktsignal zu erzeugen, das die Operation der
Elektronikvorrichtungen und Filtersignale bestimmt. Allge
mein werden piezoelektrische Vibratoren, die Piezoelektrizi
tät nutzen, als Vibratoren in vielen Fällen verwendet.
Jüngste Verbesserungen bei der Verarbeitungsgeschwin
digkeit von Elektronikvorrichtungen erfordern es, ein Takt
signal einer höheren Frequenz zu erzeugen. Folglich gab es
beachtliche Aktivitäten bei der Entwicklung von Techniken,
die insbesondere auf ein Anheben der Frequenz gerichtet
sind, wie genaue Produktionstechniken.
Ein piezoelektrischer Vibrator ist ein Element, das ei
nen piezoelektrischen Körper enthält, der mit Elektroden
ausgerüstet ist. Wenn eine Spannung über die Elektroden an
gelegt wird, wird der piezoelektrische Körper vibriert (zum
Mitschwingen gebracht). Der piezoelektrische Vibrator hat
einen hohen Q-Wert und wird durch Temperaturschwankungen we
nig beeinflußt. Außerdem wird der piezoelektrische Vibrator
im Laufe der Zeit wenig verschlechtert. Folglich hat der
piezoelektrische Vibrator viele Vorteile gegenüber einer LC-
Schaltung, die aus einer Spule und einem Kondensator gebil
det ist, und wird weithin zum Erzeugen von Taktsignalen und
Filtersignalen verwendet.
Gewöhnlich nutzt ein piezoelektrischer Vibrator einen
Quarz, und dessen primäre Resonanz wird normalerweise ver
wendet. Die Vibrationsfrequenz (Oszillationsfrequenz) hängt
von der Dicke des Vibrators ab. Um die Frequenz des Vibra
tors anzuheben, wird der Vibrator dünner gemacht. In der
Praxis gibt es eine Beschränkung für den Verdünnungsprozeß
für dünne Plattenelemente. Dies bedeutet, daß das Verdünnen
des Vibrators eine Grenze für die primäre Resonanz hat und
die Frequenz des Resonators nicht wirksam anhebt. Ferner
ist, je dünner, eine um so weiter entwickelte Technik erfor
derlich. Dies erhöht die Herstellungskosten.
Um die obigen Probleme zu überwinden, kann in Betracht
gezogen werden, daß eine harmonische Welle oder Oberschwin
gung, die gleichzeitig mit der primären Resonanz auftritt,
verwendet werden kann. Wenn zum Beispiel die dritte harmoni
sche Welle oder Harmonische verwendet wird, ist es möglich,
von derselben Dicke der Vibratorplatte, die Frequenz zu er
halten, die gleich dem dreifachen jener der primären Reso
nanzfrequenz ist.
Die Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm einer Oszillati
onsschaltung, die die dritten Harmonischen oder Oberschwin
gungen des Quarzvibrators verwendet. Die in der Fig. 1 ge
zeigte Oszillationsschaltung ist aus einem Quarzvibrator 1,
einem Inverter 2, Kondensatoren C1, C2 und C3, einem Induk
tor L, Eingangsanschlüssen 3 und Ausgangsanschlüssen 4 auf
gebaut. Eine Wechselspannung wird über die Eingangsanschlüs
se 3 angelegt, und ein Oszillations- oder Schwingungssignal
wird über den Ausgangsanschlüssen 4 erhalten. Die Indukti
onsspule L und der Kondensator C3 bilden eine Abstimmschal
tung, die bei den dritten Harmonischen des Quarzvibrators 1
oszilliert. Der Induktor L und der Kondensator C3 werden
nicht benötigt, um die primäre Oszillationsfrequenz auszuge
ben. Der Induktor L und der Kondensator C3 wirken in erster
Linie, um die Oszillationsfrequenz zu erhöhen.
Jedoch hat die in der Fig. 1 gezeigte Schaltung, die
den Quarzvibrator verwendet, einen Nachteil darin, daß zu
mindest ein Induktor L zum Ausbilden der Abstimmschaltung
erforderlich ist, um die dritten Harmonischen oder Ober
schwingungen zu extrahieren, so daß die Schaltung eine aus
gedehnte Größe hat und die hohen Herstellungskosten erfor
dert.
Es ist ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung,
einen piezoelektrischen Vibrator, eine piezoelektrische Vi
bratorvorrichtung, die den Vibrator verwendet, und eine
Schaltungsvorrichtung, die die piezoelektrische Vibratorvor
richtung verwendet, zu schaffen, bei denen der obige Nach
teil beseitigt ist.
Ein genaueres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es,
einen piezoelektrischen Vibrator, eine piezoelektrische Vi
bratorvorrichtung, die den Vibrator verwendet, und eine
Schaltungsvorrichtung, die die piezoelektrische Vibratorvor
richtung verwendet, zu schaffen, bei denen der Vibrator
leicht hergestellt und eine Harmonische leicht extrahiert
werden kann.
Die obigen Ziele der vorliegenden Erfindung werden
durch einen piezoelektrischen Vibrator erreicht, enthaltend:
ein piezoelektrisches Element, das einen elektromechanischen
Kopplungskoeffizienten eines Dickenausdehnungs-Vibrations-
oder Schwingungsmodus hat, der größer als jener eines Dic
kenscherungs-Vibrationsmodus ist, und ein Paar von Elektro
den, die an Oberflächen des piezoelektrischen Elements ange
ordnet sind, so daß Harmonischen- oder Oberwellenenergie der
Dickenausdehnungsschwingung des piezoelektrischen Elements
eingefangen oder gesperrt wird.
Bei dem obigen piezoelektrischen Vibrator kann das pie
zoelektrische Element einen 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall
enthalten, und jede des Paars von Elektroden kann eine Länge
und Breite gleich oder größer als 2H haben, wobei H eine
Dicke des piezoelektrischen Elements bezeichnet.
Bei dem obigen piezoelektrischen Vibrator kann das pie
zoelektrische Element einen 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall
enthalten, und das piezoelektrische Element kann eine freie
Schwingungs- oder Vibrationslänge gleich oder größer als
3,5H haben, wobei H eine Dicke des piezoelektrischen Ele
ments bezeichnet.
Bei dem obigen piezoelektrischen Vibrator kann das pie
zoelektrische Element einen 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall
enthalten, und jede des Paars von Elektroden kann einen Ab
stand zwischen einem Ende des piezoelektrischen Elements und
einem Ende einer der Elektroden haben, welcher Abstand
gleich oder größer als 0,4H ist, wobei H eine Dicke des pie
zoelektrischen Elements bezeichnet.
Bei dem obigen piezoelektrischen Vibrator kann das Paar
von Elektroden an entgegengesetzten zentralen Oberflächenab
schnitten des piezoelektrischen Elements angeordnet sein.
Bei dem obigen piezoelektrischen Vibrator kann die Har
monischen-Energie die Energie der dritten Harmonischen oder
Oberschwingung sein.
Die oben angegebenen Ziele der vorliegenden Erfindung
werden auch durch eine piezoelektrische Vibratorvorrichtung
erreicht, enthaltend: ein Substrat, an dem Elektroden für
externe Anschlüsse vorgesehen sind, und einen piezoelektri
schen Vibrator, der an dem Substrat angebracht ist. Der pie
zoelektrische Vibrator ist aufgebaut, wie oben beschrieben
wurde. Das Paar von Elektroden ist jeweils mit den Elektro
den verbunden, die an dem Substrat ausgebildet sind.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
kann das Substrat ein Verdrahtungs- oder Schaltungsmuster,
das mit den Elektroden verbunden ist, für externe Verbindun
gen oder Anschlüsse haben, und das Paar von Elektroden des
piezoelektrischen Elements kann über den Verdrahtungsmustern
durch ein elektrisch leitendes Haftmittel gehalten oder ab
gestützt werden.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
kann die Vorrichtung ferner Kondensatoren enthalten, die auf
dem Substrat ausgebildet sind, und das Paar von Elektroden
kann mit den Elektroden für externe Anschlüsse durch die
Kondensatoren gekoppelt sein.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
können die Kondensatoren einen dielektrischen Film enthal
ten, der an dem Substrat ausgebildet ist.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
kann das Substrat ein dielektrisches Substrat enthalten, wo
bei das Paar von Elektroden mit den Elektroden für externe
Anschlüsse durch das dielektrische Substrat gekoppelt ist.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
können die Elektroden für externe Anschlüsse oder Verbindun
gen an einer Oberfläche des Substrats entgegengesetzt zu ei
ner weiteren Oberfläche davon vorgesehen sein, an der der
piezoelektrische Vibrator vorgesehen ist.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
können die Elektroden für externe Anschlüsse an Seitenflä
chen des Substrats vorgesehen sein.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
kann das Substrat einen Ausnehmungsabschnitt oder ausgenom
menen Teil enthalten, in dem der piezoelektrische Vibrator
vorgesehen ist.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
kann die Vorrichtung ferner eine Kappe enthalten, die den
piezoelektrischen Vibrator abschließt oder abdichtet.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
kann die Vorrichtung ferner eine Kappe enthalten, die den
piezoelektrischen Vibrator abschließt und aus einer dielek
trischen Substanz besteht, wobei das Paar von Elektroden mit
einem Teil der Elektroden für externe Anschlüsse durch die
Kappe gekoppelt ist.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
kann das Verdrahtungs- oder Schaltungsmuster Kammtyp-Inter
digitalelektroden enthalten.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
können die Elektroden für externe Anschlüsse eine Mehrzahl
von Leitungen enthalten.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
können die Leitungen in einer Reihe angeordnet sein.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
kann die Vorrichtung ferner ein geformtes Bauteil haben, das
das Substrat hält.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
kann das piezoelektrische Element einen 36° Y-Schnitt
LiNbO₃-Kristall enthalten.
Bei der obigen piezoelektrischen Vibratorvorrichtung
kann die Harmonischen-Energie die Energie der dritten Harmo
nischen sein.
Die vorher angegebenen Ziele der vorliegenden Erfindung
werden ferner erreicht durch eine Schaltungsvorrichtung,
enthaltend: eine Leiterplatte mit einem Verdrahtungsmuster,
eine Schaltungskomponente, die auf der Leiterplatte montiert
und mit dem Verdrahtungsmuster verbunden ist, eine piezo
elektrische Vibratorvorrichtung, die auf der Leiterplatte
montiert und mit dem Verdrahtungsmuster verbunden ist, und
externe Anschlüsse, die mit dem Verdrahtungsmuster verbunden
sind. Die obige piezoelektrische Vibratorvorrichtung ist
aufgebaut, wie oben beschrieben wurde.
Bei der obigen Schaltungsvorrichtung kann die Vorrich
tung ferner ein Gehäuse enthalten, das die Schaltungsvor
richtung abdeckt.
Bei der obigen Schaltungsvorrichtung kann das piezo
elektrische Element einen 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall ent
halten.
Bei der obigen Schaltungsvorrichtung kann die Harmoni
schen-Energie die Energie der dritten Harmonischen sein.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden anhand der folgenden genauen Beschreibung
deutlicher, wenn sie in Zusammenhang mit den begleitenden
Zeichnungen gelesen wird, in denen:
Fig. 1 ein Schaltplan einer herkömmlichen Oszillations
schaltung ist, die die dritten Harmonischen eines Quarzos
zillators nutzt,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht ist, die das Prin
zip der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 3 ein Graph einer Relation zwischen einem Drehwin
kel um die X-Achsenrichtung eines 36° Y-Schnitt LiNbO₃-
Kristalls und einem Kopplungskoeffizienten ist,
Fig. 4A und 4B jeweils Diagramme sind, die eine fre
quenzerhöhende Energieeinfangstruktur und eine Dispersions
kurve davon zeigen,
Fig. 5A, 5B und 5C jeweils Diagramme sind, die eine
frequenzverringernde Energieeinfangstruktur und Dispersions
kurven davon zeigen,
Fig. 6 ein Diagramm von Resonanzcharakteristika der
primären Resonanz und harmonischer Wellen oder Schwingungen
davon ist,
Fig. 7 ein Diagramm ist, das Variationen des Reso
nanzwiderstandes, Q-Wertes und Kapazitätsverhältnisses be
züglich der Größe einer Steuerelektrode zeigt,
Fig. 8 ein Diagramm ist, das eine Art zum Befestigen
eines piezoelektrischen Vibrators und einen frei schwingenden
Abschnitt davon zeigt,
Fig. 9 ein Diagramm ist, das eine Relation zwischen ei
ner freien Schwingungslänge und einem Resonanzwiderstand ei
nes piezoelektrischen Vibrators zeigt,
Fig. 10A und 10B Diagramme sind, die zeigen, wie die
Frequenz- und Phasencharakteristika eines piezoelektrischen
Elements durch den Abstand zwischen einem Ende des piezo
elektrischen Elements und einem Ende in Breitenrichtung ei
ner Steuerelektrode beeinflußt werden,
Fig. 11A und 11B Diagramme sind, die zeigen, wie die
Frequenz- und Phasencharakteristika eines piezoelektrischen
Elements durch den Abstand zwischen einem Ende des piezo
elektrischen Elements und einem Ende in Breitenrichtung ei
ner Steuerelektrode beeinflußt werden,
Fig. 12A und 12B Diagramme sind, die zeigen, wie die
Frequenz- und Phasencharakteristika eines piezoelektrischen
Elements durch den Abstand zwischen einem Ende des piezo
elektrischen Elements und einem Ende in Breitenrichtung ei
ner Steuerelektrode beeinflußt werden,
Fig. 13 ein Graph einer Relation zwischen einem Brei
tenverhältnis und Resonanzwiderstand eines piezoelektrischen
Vibrators ist,
Fig. 14 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische
Ansicht einer ersten Struktur einer piezoelektrischen Vibra
torvorrichtung ist, die einen piezoelektrischen Vibrator ge
mäß der vorliegenden Erfindung hat,
Fig. 15A, 15B und 15C jeweils Drauf-, Seiten- und Un
tersichten der ersten Struktur sind, wobei eine Kappe davon
weggelassen wurde,
Fig. 16 ein äquivalenter Schaltplan der piezoelektri
schen Vibratorvorrichtung ist, die in den Fig. 14, 15A, 15B
und 15C gezeigt ist,
Fig. 17A, 17B und 17C jeweils Drauf-, Seiten- und Un
tersichten einer zweiten Struktur der piezoelektrischen Vi
bratorvorrichtung sind, die den piezoelektrischen Vibrator
gemäß der vorliegenden Erfindung hat, wobei eine Kappe davon
weggelassen wurde,
Fig. 18 ein äquivalenter Schaltplan der piezoelektri
schen Vibratorvorrichtung ist, die in den Fig. 17A, 17B und
17C gezeigt ist,
Fig. 19A, 19B und 19C jeweils Drauf-, Seiten- und Un
tersichten einer dritten Struktur der piezoelektrischen Vi
bratorvorrichtung sind, die den piezoelektrischen Vibrator
gemäß der vorliegenden Erfindung hat, wobei eine Kappe davon
weggelassen wurde,
Fig. 20 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische
Ansicht einer vierten Struktur der piezoelektrischen Vibra
torvorrichtung, die den piezoelektrischen Vibrator gemäß der
vorliegenden Erfindung hat,
Fig. 21 eine Querschnittsansicht der piezoelektrischen
Vibratorvorrichtung ist, die in der Fig. 20 gezeigt ist,
Fig. 22 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische
Ansicht einer fünften Struktur der piezoelektrischen Vibra
torvorrichtung, die den piezoelektrischen Vibrator gemäß der
vorliegenden Erfindung hat,
Fig. 23 eine Querschnittsansicht der piezoelektrischen
Vibratorvorrichtung ist, die in der Fig. 22 gezeigt ist,
Fig. 24 eine auseinandergezogene perspektivische An
sicht einer sechsten Struktur der piezoelektrischen Vibra
torvorrichtung ist, die den piezoelektrischen Vibrator gemäß
der vorliegenden Erfindung hat, und
Fig. 25 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische
Ansicht einer IC-Karte ist, die die piezoelektrische Vibra
torvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
Eine Beschreibung wird nun von dem Prinzip der vorlie
genden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 angegeben.
Die Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines pie
zoelektrischen Vibrators gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der in der Fig. 2 gezeigte piezoelektrische Vibrator enthält
ein plattenförmiges piezoelektrisches Element 10 und ein
Paar von Elektroden 11 und 12. Das piezoelektrische Element
10 ist zum Beispiel ein 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall. Die
Elektroden 11 und 12 sind jeweils an entgegengesetzten Ober
flächen des plattenförmigen piezoelektrischen Elements 10
vorgesehen. Leitungs- oder Anschlußelektroden 13 und 14 für
externe Anschlüsse sind jeweils integral mit den Elektroden
11 und 12 ausgebildet. Nachfolgend werden die Elektroden 11
und 12 als Steuerelektroden bezeichnet. Bei der obigen
Struktur ist es möglich, einen zweidimensionalen frequenz
verringernden Energieeinfang zu realisieren, der später be
schrieben wird.
Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, ist der elektromechani
sche Kopplungskoeffizient K des 36° Y-Schnitt LiNbO₃-
Kristalls im Dickenscherungs-Vibrationsmodus gleich 0, und
daher vibriert oder schwingt der obige Kristall im reinen
Dickenausdehnungs-Vibrationsmodus. Die Horizontalachse des
Graphen der Fig. 3 bezeichnet den Drehwinkel um die X-Achse,
und die Vertikalachse davon bezeichnet den Kopplungskoeffi
zienten K. Die durchgezogene Linie gibt den Dickenausdeh
nungs-Vibrationsmodus an, und eine einfach punktierte Linie
gibt den Dickenscherungs-Vibrationsmodus an. Im Dickensche
rungs-Vibrationsmodus wird eine Welle, die eine primäre Ver
schiebung in der Ausbreitungsrichtung längs der Platte hat,
erzeugt. Im Dickenausdehnungs-Vibrationsmodus wird eine Wel
le, die eine primäre Verschiebung in der Dickenrichtung der
Platte hat, erzeugt. Die vorliegende Erfindung hat ein er
stes wesentliches Merkmal, das einen Vibrator oder eine
Schwingungseinrichtung nutzt, in welchem/welcher sein/ihr
elektromechanischer Kopplungskoeffizient K im Dickensche
rungs-Vibrationsmodus gleich 0 ist.
Gemäß dem Graphen der Fig. 3 ist der elektromechanische
Kopplungskoeffizient K im Dickenscherungs-Vibrationsmodus
gleich Null, wenn der Winkel Θ der Drehung gleich 90° oder
122° ist. Jedoch ist der Wert des elektromechanischen Kopp
lungskoeffizienten K im Dickenausdehnungs-Vibrationsmodus,
der dabei erhalten wird, geringer als jener, der erhalten
wird, wenn Θ = 36°. Folglich ist es bevorzugt, den 36° Y-
Schnitt Kristall zu verwenden, wenn LiNbO₃ verwendet wird.
Ferner haben andere Materialien als der 36° Y-Schnitt
LiNbO₃-Kristall Charakteristiken ähnlich der Charakteristik,
die in der Fig. 3 gezeigt ist. Beispiele jener Materialien
sind ein trigonales System, wie LiTaO₃ und piezoelektrische
Keramiken. Damit der Vibrator oder die Schwingungseinrich
tung als der Dritte-Harmonischen-Vibrator betrieben wird,
ist es bevorzugt, daß das Poisson-Verhältnis oder die Quer
dehnzahl der piezoelektrischen Substanz gleich oder kleiner
als 1/3 ist. Kurz gesagt, ist es notwendig, ein piezoelek
trisches Element zu verwenden, das einen Wert des elektrome
chanischen Kopplungskoeffizienten im Dickenausdehnungs-
Vibrationsmodus hat, der ausreichend größer ist als jener
des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten im Dicken
scherungs-Vibrationsmodus.
Als nächstes wird eine Beschreibung des Energieeinfangs
angegeben.
Die Fig. 4A zeigt eine frequenzerhöhende Energieein
fangstruktur, und die Fig. 4B zeigt eine Dispersionskurve
davon. Die Fig. 5A zeigt eine frequenzverringernde Energie
einfangstruktur, und die Fig. 5B zeigt eine Dispersionskurve
davon. Die Fig. 4A, 4B, 5a und 5B sind beschrieben in
"ACOUSTIC WAVE ELEMENT TECHNICAL HANDBOOK", herausgegeben
von 15oth committee of the Nippon Academy Promotion Associa
tion Acoustic Wave Element Technique, Ohm-sha, S. 82-89.
In den Fig. 4A, 4B, 5A und 5B bezeichnet ω₀ die Winkelfre
quenz der Dickenvibrations- oder Schwingungswelle in einem
Elektrodenabschnitt (der eine Dickenscherungs-Vibrationswel
le, eine Dickenausdehnungs-Vibrationswelle und eine Dicken
torsions-Vibrationswelle enthält), ω′₀ bezeichnet die Win
kelfrequenz der Dickenvibrationswelle in Nichtelektrodenab
schnitten, K bezeichnet die Anzahl von Wellen längs der
Platte in dem Elektrodenabschnitt und K′ bezeichnet die An
zahl von Wellen längs der Platte in den Nichtelektrodenab
schnitten.
Wie in der Fig. 4B gezeigt ist, hat die primäre Vibra
tion oder Schwingung der Dickenausdehnungs-Vibrationswelle
unter einer Bedingung, unter der das Poisson-Verhältnis
gleich oder kleiner als 1/3 ist, wie beim 36° Y-Schnitt
LiNbO₃-Kristall, eine Charakteristik, bei der die Anzahlen
von Wellen K und K′ imaginäre Zahlen sind, bei Frequenzen
höher als Grenzfrequenzen (ω und ω′₀ Wie in der Fig. 5B
gezeigt ist, hat die Harmonische eine Charakteristik, bei
der die Anzahlen von Wellen K und K′ imaginäre Zahlen sind,
bei Frequenzen niedriger als den Grenzfrequenzen - und ω′₀
Das heißt, daß in der Struktur, die in der Fig. 5A gezeigt
ist, eine Grenzbedingung bei den Harmonischen besteht, indem
die Anzahl von Wellen K eine reale Zahl und K′ eine imaginä
re Zahl im Bereich zwischen ω₀ und ω′₀ ist, so daß Energie
in dem Elektrodenabschnitt eingefangen werden kann. Jedoch
besteht in der primären Vibration, wie in der Fig. 5C ge
zeigt ist, die Grenzbedingung, wo K und K′ entsprechend
reale und imaginäre Zahlen sind, nicht, und es ist daher
schwierig, Vibrationsenergie aus den Elektrodenabschnitten
zu extrahieren. Um Energie der Primärvibration einzufangen,
ist es erforderlich, durch Verringern von ω′₀ eine Grenzbe
dingung, wo K und K′ entsprechend reale und imaginäre Zahlen
sind, zu erzeugen. Als ein Mittel zum Realisieren einer der
artigen Grenzbedingung wird eine Struktur, wie sie in der
Fig. 4A gezeigt ist, eingesetzt.
Anhand der Überlegung ist unter Bezugnahme auf die Fig.
4A, 4B, 5A, 5B und 5C zu sehen, daß die primäre Resonanz und
ihre Harmonischen verschiedene Energieeinfangarten haben,
und daß, wenn eine der verschiedenen Energieeinfangarten
ausgeführt wird, die Vibrationswelle, die für die andere
Energieeinfangart erforderlich ist, nach außerhalb der Elek
troden entweicht und ihre Vibration oder Schwingung unter
drückt werden kann. Folglich wird es durch Betreiben des
piezoelektrischen Elements 10 im Dickenausdehnungs-Vibra
tionsmodus und Einsetzen der Elektrodenanordnung, die in der
Fig. 5A gezeigt ist, möglich, die Harmonischen in dem Elek
trodenabschnitt einzufangen und die Vibration der primären
Resonanz zu unterdrücken, die zu den Nichtelektrodenab
schnitten hin entweicht. Das heißt, daß die Elektrodenanord
nung, die in der Fig. 2 gezeigt ist, auf der Elektrodenan
ordnung basiert, die in der Fig. 5A gezeigt ist.
Die Fig. 6 sind Graphen der Resonanzcharakteristika der
primären Resonanz, dritten harmonischen Welle und fünften
harmonischen Welle des piezoelektrischen Vibrators, der aus
einem 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall gebildet ist. Wie vorher
beschrieben wurde, ist das piezoelektrische Element 10 aus
einem 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall ausgebildet. In der Fig.
6 bezeichnen die horizontalen Achsen die Frequenz, und die
vertikalen Achsen bezeichnen die Größe der Dämpfung. Der un
tere Abschnitt der vertikalen Achsen gibt eine höhere Größe
der Dämpfung an. Die charakteristischen Kurven, die nach
oben gerichtete Spitzen haben, bezeichnen Frequenzcharakte
ristika, und die charakteristischen Kurven, die nach unten
gerichtete Spitzen haben, bezeichnen Phasencharakteristika.
Die Spitze P1 der Frequenzcharakteristik der primären Reso
nanz ist viel kleiner als die jeweiligen Spitzen P3 und P5
der dritten harmonischen und fünften harmonischen Wellen
oder Schwingungen (gedämpft). Dies liegt daran, daß die har
monischen Wellen in den Elektrodenteilen eingefangen sind,
während die Vibration der primären Resonanz zu den Nicht
elektrodenabschnitten entweicht, und somit unterdrückt sind.
Die Spitze PS der fünften Harmonischen oder Oberwelle hat
eine große Anregung, wie die dritte Harmonische. Jedoch kann
die Oszillation der dritten Harmonischen ohne jegliche spe
zielle Schaltung erreicht werden, wie eine Abstimmschaltung,
unter der Bedingung, unter der die Verstärkung einer Oszil
lationsschaltung, die bei einer relativ hohen Frequenz er
halten wird, niedriger ist als jene, die bei einer relativ
niedrigen Frequenz erhalten wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf die Fig. 7 eine Beschrei
bung des Resonanzwiderstandes und des Q-Wertes hinsichtlich
des Verhältnisses der Größe der Steuerelektroden 11 und 12,
die in der Fig. 2 gezeigt sind, zur Dicke des piezoelektri
schen Elements 10 (36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall) angegeben.
Die Fig. 7 zeigt die obigen Beziehungen. Genauer bezeichnet
die Horizontalachse des Graphen der Fig. 7 das Verhältnis
l/H, wobei l die Länge der Steuerelektroden 11 und 12 und H
die Dicke des piezoelektrischen Elements 10 sind. Die in Be
tracht gezogenen Elektroden 11 und 12 haben dieselbe Breite
lw wie die Länge lL jeder der Elektroden 11 und 12 (das
heißt, l = lw = lL). Die vertikale Achse auf der linken Sei
te der Fig. 7 bezeichnet den Resonanzwiderstand Rs, und zwei
vertikale Achsen, die auf der rechten Seite davon gezeigt
sind, bezeichnen den Q-Wert bzw. das Kapazitätsverhältnis r.
Das Kapazitätsverhältnis r gibt das Verhältnis der Kapazitä
ten an, die in der Äquivalentschaltung oder dem Ersatz
schaltbild des piezoelektrischen Vibrators parallelgeschal
tet sind. Der Wert des Verhältnisses i/H ist so ausgewählt,
daß die gewünschten Werte des Q-Wertes und des Kapazitäts
verhältnisses r erhalten werden können. Es ist anhand der
Fig. 7 zu erkennen, daß, wenn das Verhältnis r/H gleich oder
größer als 2 ist, der Resonanzwiderstand Rs der dritten Har
monischen oder Oberwelle viel kleiner als jener der primären
Welle ist, und der Q-Wert und das Kapazitätsverhältnis r
Werte angeben, die die in der Praxis erforderlichen Bedin
gungen erfüllen.
Es wird nun eine Beschreibung der Relation zwischen der
freien Schwingungslänge und dem Resonanzwiderstand des pie
zoelektrischen Elements 10 angegeben.
Die Fig. 8 ist eine Vorderansicht des piezoelektrischen
Elements 10 in Richtung eines Pfeils A betrachtet, der in
der Fig. 2 gezeigt ist. Um die Figur zu vereinfachen, sind
die Elektroden 11 und 12 in der Fig. 8 weggelassen. Das pie
zoelektrische Element 10 ist montiert auf und angebracht an
einer Platte, einem Substrat oder ähnlichem mittels elek
trisch leitender adhäsiver Schichten 15 und 16, die zum Bei
spiel aus Ag-Paste bestehen. Die elektrisch leitenden adhä
siven Schichten 15 und 16 sind in Kontakt mit den Elektroden
11 bzw. 12, die in der Fig. 2 gezeigt sind. Die adhäsiven
Schichten 15 und 16 haben Befestigungsabschnitte 15a bzw.
16a. Die Befestigungs- oder Halteabschnitte 15a und 16a sind
in Kontakt mit dem Substrat, so daß das piezoelektrische
Element 10 über dem Substrat gehalten wird. Die derart aus
gebildeten Befestigungsabschnitte 15a und 16a erzeugen eine
Relation zwischen dem Resonanzwiderstand Rs und einer Länge
LF (freie Schwingungs- oder Vibrationslänge) des piezoelek
trischen Elements 10, innerhalb der es frei schwingen kann,
wie in der Fig. 9 gezeigt ist.
In der Fig. 9 bezeichnet die horizontale Achse das Ver
hältnis LF/H, und die vertikale Achse bezeichnet den Reso
nanzwiderstand. Das piezoelektrische Element 10 ist aus ei
nem 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall gebildet. Wenn das Ver
hältnis LF/H gleich oder größer als wenigstens 3,5 ist, ist
der Resonanzwiderstand Rs der dritten Harmonischen ausrei
chend klein. Der Resonanzwiderstand Rs der dabei erhaltenen
primären Resonanz ist außerordentlich groß. Es ist zu beach
ten, daß aufgrund einer Praxisbedingung der Messung, die
Fig. 9 den Resonanzwiderstand Rs, der erhalten wird, wenn
das Verhältnis LF/H kleiner als 3,5 ist, nicht zeigt. Jedoch
kann anhand der Fig. 9 erkannt werden, daß der Resonanzwi
derstand Rs der dritten Harmonischen oder Oberschwingung ei
nen kleinen Wert haben wird, der kein praktisches Problem
verursacht, selbst wenn das Verhältnis LF/H kleiner als 3,5
ist, wie zum Beispiel LF/H = 2.
Der Fig. 9 ist ferner zu entnehmen, daß der Resonanzwi
derstand Rs der Primärresonanz sehr groß ist innerhalb des
Bereichs der freien Vibrationslänge LF/H von 3,5 bis 4.
Folglich ist es innerhalb des obigen Bereichs möglich, die
primäre Resonanz, die eine unerwünschte Schwingung ist,
stark zu unterdrücken.
Nun wird eine Beschreibung der Relation zwischen Stö
rungen und dem Abstand zwischen einem Ende des piezoelektri
schen Elements und einem Ende der Elektrode, das in dessen
Breitenrichtung angeordnet ist, angegeben.
Die Fig. 10A, 11A und 12A sind Draufsichten von piezo
elektrischen Elementen, die bei der Messung verwendet wur
den. Genauer weist das piezoelektrische Element, das in der
Fig. 10A gezeigt ist, Steuerelektroden auf, die auf einer
diagonalen Linie eines quadratischen piezoelektrischen Ele
ments (36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall) angeordnet sind. Das
piezoelektrische Element, das in der Fig. 11A gezeigt ist,
hat eine Form, wie wenn zwei entgegengesetzte Ecken des qua
dratischen piezoelektrischen Elements, das in der Fig. 10A
gezeigt ist, abgeschliffen sind. Das piezoelektrische Ele
ment, das in der Fig. 12A gezeigt ist, hat eine Form, wie
wenn zwei entgegengesetzte Ecken des piezoelektrischen Ele
ments, das in der Fig. 11A gezeigt ist, abgeschliffen sind.
Die Fig. 10B, 11B und 12B sind Graphen der Frequenz-
und Phasencharakteristika der piezoelektrischen Elemente,
die in den Fig. 10A, 11A bzw. 12A gezeigt sind. In den Fig.
10B, 11B und 12B bezeichnen die horizontalen Achsen die Fre
quenz, und die vertikalen Achsen bezeichnen die Größe der
Dämpfung. Wie in der Fig. 10B gezeigt ist, gibt es, wenn die
Abstände zwischen den entgegengesetzten Enden des piezoelek
trischen Elements und den Enden der Elektrode in Breiten
richtung gleich 1,5H (wobei H die Dicke des piezoelektri
schen Elements ist) sind, keine Störung, und ausgezeichnete
Frequenz- und Phasencharakteristika können erhalten werden.
Das piezoelektrische Element, das in der Fig. 11A ge
zeigt ist, hat Abstände 0,7H und 0,9H. Die Frequenz- und
Phasencharakteristika, die in der Fig. 11B gezeigt sind, ha
ben kleine Störungsabschnitte Sp, die durch Kreise eingefaßt
sind. Das piezoelektrische Element, das in der Fig. 12A ge
zeigt ist, hat Abstände 0,4H und 0,9H. Wie in der Fig. 12B
gezeigt ist, können relativ große Störungsabschnitte beob
achtet werden. Folglich ist es möglich, eine wenig gestörte
Resonanz des 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristalls zu erhalten,
wenn die Abstände zwischen den Enden davon und den Enden der
Steuerelektroden in der Breitenrichtung gleich oder größer
als 0,4H sind.
In dem Experiment bezüglich der Fig. 10A, 10B, 11A,
11B, 12A und 12B sind die Steuerelektroden jeweils auf der
diagonalen Linie auf jeder der entgegengesetzten Oberflächen
des piezoelektrischen Elements angeordnet. Jedoch trifft die
obige Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die Fig. 10A,
10B, 11A, 11B, 12A und 12B angegeben wurde, auch für die
Struktur zu, die in der Fig. 2 gezeigt ist.
Die Fig. 13 zeigt die Relation zwischen dem Verhältnis
W/H und dem Resonanzwiderstand Rs eines piezoelektrischen
Elements, bei dem die Breite l der Steuerelektroden das Dop
pelte der Dicke des piezoelektrischen Elements (das heißt,
l = 2H) ist. Wenn die Breite W des piezoelektrischen Ele
ments gleich oder größer als 3,5H ist, ist der Resonanzwi
derstand Rs kleiner als ungefähr 80 Ohm, so daß eine Abnahme
im Q-Wert aufgrund des Resonanzwiderstandes verhindert wer
den kann.
Die verschiedenen Meßergebnisse, die durch Verwendung
des 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristalls erhalten wurden, wurden
beschrieben. Jedoch haben andere piezoelektrische Materiali
en Charakteristiken ähnlich jenen des 36° Y-Schnitt LiNbO₃-
Kristalls. Es ist leicht, optimale Parameterwerte eines an
deren piezoelektrischen Materials in derselben Weise, wie
oben beschrieben wurde, auszuwählen.
Anhand des obigen ist zu erkennen, daß der einfach her
stellbare, wenig kostende piezoelektrische Vibrator des
Oberwellentyps ohne jegliche Abstimm- oder Anpassungsschal
tung erhalten werden kann.
Nun wird eine Beschreibung einer piezoelektrischen Vi
bratorvorrichtung angegeben, die den piezoelektrischen Vi
brator verwendet, der in der Fig. 2 gezeigt ist (anschlie
ßend als ein piezoelektrischer Vibrator 20 bezeichnet).
Die Fig. 14 ist eine teilweise aufgeschnittene perspek
tivische Ansicht einer ersten Struktur der piezoelektrischen
Vibratorvorrichtung, die den piezoelektrischen Vibrator 20
hat. Die piezoelektrische Schwingungsvorrichtung, die in der
Fig. 14 gezeigt ist, ist eine Chip-Vorrichtung. Der piezo
elektrische Vibrator 20, der die Struktur hat, die in der
Fig. 2 gezeigt ist, ist auf einer Keramiksubstanz 21 mon
tiert, die zum Beispiel aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) besteht,
und ist durch die elektrisch leitenden adhäsiven Schichten
15 und 16 mit einem Schaltungs- oder Verdrahtungsmuster ver
bunden, das auf der Substanz 21 ausgebildet ist. Eine Kappe
23 ist vorgesehen, um den piezoelektrischen Vibrator 20 her
metisch abzudichten. Die Kappe 23 ist an der Substanz 21
mittels einer isolierenden adhäsiven Schicht 22 fixiert, die
zum Beispiel ein Epoxydkleber ist. Ein feuerfestes Glas kann
verwendet werden, um die adhäsive Schicht 22 zu bilden. Die
Kappe 23 ist zum Beispiel aus Aluminiumoxid oder hitzebe
ständigem Kunststoff gebildet.
Die Fig. 15A, 15B und 15C zeigen Einzelheiten der
Struktur, die in der Fig. 14 gezeigt ist. Genauer sind die
Fig. 15a, 15B und 15C jeweils Drauf-, Seiten- und Unteran
sichten der piezoelektrischen Vibratorvorrichtung, wobei die
Kappe 23 weggelassen ist. Die Fig. 16 ist eine Äquivalent
schaltung oder eine Ersatzschaltbild der piezoelektrischen
Vibratorvorrichtung, die in den Fig. 14, 15A und 15C gezeigt
ist.
Wie in den Fig. 15A und 15B gezeigt ist, ist ein Muster
aus Verdrahtungs- oder Schaltmusterabschnitten 24 und 25
(elektrisch leitfähige Oberseitenschichten) auf der oberen
Oberfläche des Substrats 21 ausgebildet. Die Schaltungsmu
sterabschnitte 24 und 25 sind dicke Filme, die aus elek
trisch leitfähigem Material bestehen, wie Ag-Pd oder Ag-Pt.
Der piezoelektrische Vibrator 20 ist auf den Verdrahtungsab
schnitten 24 und 25 angeordnet und daran mittels der elek
trisch leitenden adhäsiven Schichten 15 und 16 angebracht,
so daß der Vibrator 20 von dem Substrat 21 mit einem Spalt
gehalten wird, und ist mit den Steuerelektroden 11 und 12
(die Elektrode 12 erscheint nicht) durch die Leitungs- oder
Anschlußelektroden 13 und 14 (die Leitung 14 erscheint
nicht) elektrisch verbunden. Die Leitungselektrode 14, die
mit der Steuerelektrode 12 verbunden ist, die auf der unte
ren Oberfläche des piezoelektrischen Elements 10 ausgebildet
ist, verläuft auf der oberen Oberfläche davon und ist mit
einer oberen Leitungselektrode 14a und der elektrisch lei
tenden adhäsiven Schicht 15 verbunden.
Halbe Durchgangslöcher 26 und 27, die mit elektrisch
leitenden Schichten beschichtet sind, sind an zwei entgegen
gesetzten Seitenabschnitten des Substrats 21 ausgebildet.
Ein Muster aus Verdrahtungs- oder Schaltungsmusterabschnit
ten 30 und 31 (elektrisch leitende Unterseitenschichten) ist
an der unteren Oberfläche des Substrats 21 ausgebildet. Die
Schaltungsmusterabschnitte 30 und 31 sind zum Beispiel elek
trisch leitende dicke Filme und sind mit den Schaltungsmu
sterabschnitten 24 und 25 durch die Durchgangslöcher 26 und
27 elektrisch verbunden. Weitere Durchgangslöcher 28 und 29
sind an anderen zwei entgegengesetzten Seitenabschnitten des
Substrats 21 ausgebildet. Diese Durchgangslöcher 28 und 29
haben keine besondere Funktion in der in Betracht gezogenen
Ausführung und können weggelassen werden. Jedoch ist zu be
achten, daß es die Verwendung der Durchgangslöcher 28 und 29
ermöglicht, das Substrat gleichermaßen für verschiedene Ar
ten von Vorrichtungen zu verwenden.
Die Fig. 16 ist ein Äquivalentschaltplan oder ein Er
satzschaltbild der piezoelektrischen Vibratorvorrichtung,
die in den Fig. 14 und 15A-15C gezeigt ist. Die Schal
tungsmusterabschnitte 30 und 31, die auf der unteren Ober
seite des Substrats 21 ausgebildet sind, fungieren als An
schlüsse oder Elektroden für externe Verbindungen.
Die Fig. 17A, 17B und 17C zeigen eine zweite Struktur
der piezoelektrischen Vibratorvorrichtung, die mit dem pie
zoelektrischen Vibrator 20 ausgestattet ist. Genauer sind
die Fig. 17A, 17B und 17C Drauf-, Seiten- und Untersichten
der piezoelektrischen Vibratorvorrichtung, wobei eine Kappe
weggelassen wurde. In diesen Figuren haben Teile, die die
selben wie jene sind, die in den vorher beschriebenen
Figuren gezeigt sind, dieselben Bezugszeichen erhalten. Die pie
zoelektrische Vibratorvorrichtung, die in den Fig. 17A, 17B
und 17C gezeigt ist, ist dadurch gekennzeichnet, wie in der
Fig. 18 gezeigt ist, die ein Ersatzschaltbild davon ist, daß
Kapazitäten (Lastkapazitäten) C1 und C2, die mit dem piezo
elektrischen Vibrator 20 verbunden sind, in die Vorrichtung
eingebaut sind.
Ein Verdrahtungs- oder Schaltungsmuster 43, das aus ei
nem elektrisch leitenden dicken Film gebildet ist, ist auf
dem zentralen Abschnitt der oberen Oberfläche des Substrats
21 vorgesehen. Das Schaltungsmuster 43 ist mit einem Schal
tungsmuster 45 (Unterseitenleiter) elektrisch verbunden, das
an dem zentralen Unterseitenabschnitt des Substrats 21 aus
gebildet ist, mittels Durchgangslöchern, die jeweils mit
Leitern 48 und 49 beschichtet sind. Das Schaltungsmuster 45
fungiert als ein Externverbindungsanschluß, der ein Refe
renzpotential, wie ein Erdpotential, erhält. Ein dielektri
scher dicker Film 40 ist auf dem Schaltungsmuster 43 und dem
Oberseitenabschnitt des Substrats 21 ausgebildet. Der die
lektrische dicke Film 40 ist zum Beispiel aus einer ferro
elektrischen Substanz, wie TiBaO₃, PZT oder BTO, gebildet.
Verdrahtungsleitungen oder -linien 46 und 47, die aus elek
trisch leitenden dicken Filmen gebildet sind, sind auf dem
Oberseitenabschnitt des dielektrischen dicken Films 40 aus
gebildet. Die Schaltungsmusterabschnitte 46 und 47 sind je
weils mit den Schaltungsmusterabschnitten 24 und 25 verbun
den, die auf dem Substrat 21 ausgebildet sind. Folglich sind
die Schaltungsmusterabschnitte 46 und 47, die auf dem die
lektrischen dicken Film 40 ausgebildet sind, jeweils mit den
Schaltungsmusterabschnitten 30 und 31 verbunden, die an der
unteren Oberfläche des Substrats 21 ausgebildet sind.
Die Leitungselektroden 13 und 14a des piezoelektrischen
Elements 20 sind jeweils mit den Leitungsmusterabschnitten
46 und 47 mittels elektrisch leitender adhäsiver Schichten
41 und 42 verbunden und werden über dem dielektrischen dic
ken Film 40 mit einem Spalt gehalten oder abgestützt. Der
Kondensator C1, der in der Fig. 18 gezeigt ist, ist durch
den dielektrischen dicken Film 40 und die Schaltungsmuster
abschnitte 43 und 46 gebildet, und der Kondensator C2 ist
durch den dielektrischen dicken Film 40 und die Schaltungs
musterabschnitte 43 und 47 gebildet. Eine Kappe ähnlich oder
identisch der Kappe 23, die in der Fig. 14 gezeigt ist, ist
an der oberen Oberfläche des Substrats 21 mittels eines iso
lierenden Klebers angebracht.
Die zweite Struktur der piezoelektrischen Vibratorvor
richtung ist eine kompakte Hochoszillationsfrequenz-Chip-
Vorrichtung, die eingebaute Lastkondensatoren C1 und C2 hat.
Nun wird eine Beschreibung unter Bezugnahme auf die
Fig. 19A, 19B und 19C einer dritten Struktur der piezoelek
trischen Vibratorvorrichtung angegeben, die mit dem piezo
elektrischen Vibrator 20 ausgestattet ist. Genauer sind die
Fig. 19A, 19B und 19C jeweils Drauf-, Seiten- und Untersich
ten der piezoelektrischen Vibratorvorrichtung, wobei eine
Kappe weggelassen wurde. In diesen Figuren haben Teile, die
dieselben wie jene sind, die in den vorher beschriebenen
Figuren gezeigt sind, dieselben Bezugszeichen erhalten. Die
piezoelektrische Vibratorvorrichtung, die in den Fig. 19A,
19B und 19C gezeigt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Ersatzschaltungskonfiguration, die in der Fig. 18 gezeigt
ist, durch eine unterschiedliche Struktur gegenüber der Vor
richtung, die in den Fig. 17A bis 17C gezeigt ist, reali
siert ist.
Ein Substrat 51 besteht aus einer ferromagnetischen
Substanz wie TiBaO₃, PZT oder BTO. Die Schaltungsmusterab
schnitte 24 und 25 sind auf der oberen Oberfläche des
Substrats 51 ausgebildet, und die Schaltungsmusterabschnitte
52 und 53, die jeweils damit verbunden sind, sind darauf
ausgebildet. Die Schaltungs- oder Verdrahtungsmusterab
schnitte 52 und 53 sind zum Beispiel elektrisch leitende
dicke Filme, die aus Ag-Pd oder Ag-Pt bestehen. Das Vibra
torelement 20 ist mit den Schaltungsmusterabschnitten 52 und
53 durch die elektrisch leitenden adhäsiven Schichten 15 und
16 verbunden, und ist über die ferroelektrische Substanz an
dem Substrat 51 mit einem Spalt abgestützt. Der Kondensator
C1, der in der Fig. 18 gezeigt ist, ist durch das Substrat
51 und die Schaltungsmusterabschnitte 45 und 52 realisiert,
und der Kondensator C2 ist durch das Substrat 51 und die
Schaltungsmusterabschnitte 45 und 53 gebildet.
Die in den Fig. 19A, 19B und 19C gezeigte Struktur ist
dünner als jene, die in den Fig. 17A, 17b und 17C gezeigt
ist.
Nun wird eine Beschreibung unter Bezugnahme auf die
Fig. 20 und 21 von einer vierten Struktur der piezoelektri
schen Vibratorvorrichtung angegeben, die mit dem piezoelek
trischen Vibrator 20 ausgestattet ist. Die vierte Struktur
hat eine sogenannte Chip-Trägerstruktur ohne Anschlußstifte
und weist die Ersatzschaltung auf, die in der Fig. 16 ge
zeigt ist. Ein Chip-Träger 61, der aus Harz oder Keramiken
besteht, hat einen gestuften Ausnehmungsabschnitt, in dem
der piezoelektrische Vibrator 20 vorgesehen ist. Die
schrittweise Ausnehmung hat einen schrittweisen Abschnitt,
in dem eine Lücke 61a zwischen der Bodenfläche des Trägers
61 und der Bodenfläche des piezoelektrischen Vibrators 20
ausgebildet ist, wenn er in Position angeordnet ist. Ver
drahtungsleitungen 64 und 65, die durch Plattieren oder ei
nen Dickfilmprozeß ausgebildet wurden, verlaufen von einem
Innenabschnitt des Chip-Trägers 61 zur unteren Oberfläche
davon längs der Seitenoberfläche davon. Ein Abschnitt des
Schaltungsmusterabschnittes 64, der innerhalb des Chip-
Trägers 61 angeordnet ist, ist durch eine elektrisch leiten
de adhäsive Schicht 66 mit einer der Anschluß- oder Lei
tungselektroden an dem piezoelektrischen Vibrator 20 verbun
den. Ein Abschnitt des Schaltungsmusterabschnittes 65, der
innerhalb des Chip-Trägers 61 angeordnet ist, ist durch eine
elektrisch leitende adhäsive Schicht 67 mit der anderen An
schlußelektrode an dem piezoelektrischen Vibrator 20 verbun
den. Die Abschnitte der Schaltungsmusterabschnitte 64 und
65, die an der unteren Oberfläche des Chip-Trägers 61 ange
ordnet sind, fungieren als Anschlüsse für externe Verbindun
gen. Eine plattenförmige Kappe 62 ist an der Oberseite des
Chip-Trägers 61 durch eine adhäsive Isolationsschicht 63 be
festigt.
Nun wird unter Bezugnahme auf die Fig. 22 und 23 eine
Beschreibung einer fünften Struktur der piezoelektrischen
Vibratorvorrichtung angegeben, die mit dem piezoelektrischen
Vibrator 20 ausgerüstet ist. Die fünfte Struktur basiert auf
der oben angegeben vierten Struktur und realisiert die Äqui
valent- oder Ersatzschaltung, die in der Fig. 18 gezeigt
ist. In den Fig. 22 und 23 haben Teile, die dieselben wie
jene sind, die in den vorher beschriebenen Figuren gezeigt
sind, dieselben Bezugszeichen erhalten.
Eine Kappe 71, die aus einer ferroelektrischen Sub
stanz, wie TiBaO₃, PZT oder BTO, gebildet ist, ist auf dem
Chip-Träger 61 vorgesehen ist, der aus einer dielektrischen
Substanz besteht. Ein Schaltungsmuster (Elektrode) 72, das
aus einem elektrisch leitenden dicken Film gebildet ist, ist
an der oberen Oberfläche der Kappe 71 vorgesehen, und Schal
tungsmusterabschnitte 76 und 77, die aus elektrisch leiten
den dicken Filmen gebildet sind, sind an der unteren Ober
fläche der Kappe 71 vorgesehen. Ein Schaltungsmusterab
schnitt 74, der aus einem elektrisch leitenden dicken Film
gebildet ist, ist an der unteren Oberfläche des Chip-Trägers
61 vorgesehen und mit dem Schaltungsmusterabschnitt 72 mit
tels eines zur Verbindung verwendeten leitenden Musters 75
verbunden, das an einer Außenseitenoberfläche des Chip-
Trägers 61 ausgebildet ist. Der Verdrahtungs- oder Schal
tungsmusterabschnitt 76 ist mit dem Schaltungsmusterab
schnitt 64 verbunden, und der Schaltungsmusterabschnitt 77
ist mit dem Schaltungsmusterabschnitt 65 verbunden.
Der Kondensator C1, der in der Fig. 18 gezeigt ist, ist
durch die Kappe 71 aus ferroelektrischer Substanz und die
Schaltungsmusterabschnitte 72 und 76 gebildet, und der Kon
densator C2 ist durch die Kappe 71 und die Schaltungsmuster
abschnitte 72 und 77 gebildet. Der Chip-Träger 61 besteht
aus einer dielektrischen Substanz, so daß ein Kondensator,
der aus dem Chip-Träger 61 und den Schaltungsmusterabschnit
ten 64 und 74 aufgebaut ist, und ein weiterer Kondensator,
der aus dem Chip-Träger 61 und den Musterabschnitten 65 und
74 aufgebaut ist, gebildet werden.
Nun wird eine Beschreibung unter Bezugnahme auf die
Fig. 24 von einer sechsten Struktur der piezoelektrischen
Vibratorvorrichtung angegeben, die mit dem piezoelektrischen
Vibrator 20 ausgestattet ist. Die ersten bis fünften Struk
turen oder Bauformen der piezoelektrischen Vibratorvorrich
tungen sind von der Oberflächenmontageart, bei der externe
Anschlüsse an dem Bodenseitenabschnitt der Vorrichtungen
vorgesehen sind. Die in der Fig. 24 gezeigte sechste Struk
tur verwendet den piezoelektrischen Vibrator 20 als eine
Einsatzkomponente. Genauer hat die Vorrichtung, die in der
Fig. 24 gezeigt ist, eine einzelne Reihenpackungs- oder
-baueinheitenstruktur.
Wie in der Fig. 24 gezeigt ist, enthält eine Kappe 81
mit einer Lastkapazität ein Substrat 82, das aus Aluminium
oxid oder ähnlichem besteht, kammartige Interdigitalelektro
den 83 und zwei Lagen von ferroelektrischen Filmen 84, die
aus TiBaO₃, PZT oder BTO gebildet sein können. Die Interdi
gitalelektroden 83 sind an der unteren Oberflächenseite des
Substrats 82 angeordnet, und die ferroelektrischen Filme 84
sind an den unteren Seiten der Interdigitalelektroden 83 an
geordnet. Der piezoelektrische Vibrator 20 wird an den unte
ren Oberflächen des Films 84 davon beabstandet mittels elek
trisch leitender adhäsiver Schichten 86, wie Ag-Paste, ge
halten.
Drei Leitungen oder Anschlüsse 87 gehen durch Löcher
hindurch, die in einem geformten Gehäuse 89 ausgebildet sind
und verlaufen nach außerhalb davon. Die freiliegenden äuße
ren Abschnitte der Leitungen 87 sind plattiert mit Zinn, so
daß zinnplattierte Abschnitte 88 gebildet sind. Die inneren
Abschnitte der Leitungen 87 sind breiter als die äußeren Ab
schnitte und fungieren zum Halten des piezoelektrischen Vi
brators 20.
Die Fig. 25 zeigt eine IC-Karte 90, die eine Schal
tungsvorrichtung ist, die mit der oben angegebenen piezo
elektrischen Vibratorvorrichtung ausgestattet ist. Die IC-
Karte ist durch den PCMCIA- (Personal Computer Memory Card
International Association) Standard oder ähnliches bestimmt.
Im allgemeinen hat die IC-Karte ein Gehäuse, das aus Harz
oder ähnlichem besteht, in dem eine Schaltungsplatte, mon
tierte Komponenten und eine integrierte Schaltung zusammen
gefügt sind, und hat Abmessungen von zum Beispiel 55 mm
(Breite) × 88 mm (Länge) × 5 mm (Dicke). Die IC-Karte wird
in eine Elektronikvorrichtung eingesetzt und in diesem Zu
stand verwendet. Eine Speicherkarte ist ebenfalls als eine
Karte ähnlich der IC-Karte bekannt.
Die IC-Karte 90, die in der Fig. 25 gezeigt ist, ent
hält ein Gehäuse 92, das zum Beispiel aus Harz besteht, in
dem eine Schaltungsplatte 91, eine piezoelektrische Vibra
torvorrichtung 100 nach der vorliegenden Erfindung und elek
tronische Komponenten, wie ein Mikrocomputer und ein Spei
cher, vorgesehen sind. Ferner ist die IC-Karte 90 mit einer
Buchse oder Fassung 94 ausgestattet, die viele Anschlüsse
hat und eine Verbindung zu einem Computerhauptkörper her
stellt. Die Dicke H der IC-Karte 90 ist gleich oder kleiner
als 5 mm. Zum Zwecke der Einfachheit ist ein Schaltungsmu
ster, das auf der Schaltungsplatte 91 ausgebildet ist, weg
gelassen. Die piezoelektrische Vibratorvorrichtung 100 wird
verwendet, um ein Taktsignal zu erzeugen, das die Operation
des Mikrocomputers 93 bestimmt.
Die Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
ist nicht auf die IC-Karte beschränkt, sondern enthält wei
tere Arten einer Schaltungsvorrichtung, wie eine normale
Schaltungsplatte.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die speziell
beschriebenen Ausführungen beschränkt, und Variationen und
Modifikationen können durchgeführt werden, ohne den Umfang
der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Claims (26)
1. Piezoelektrischer Vibrator, enthaltend:
ein piezoelektrisches Element mit einem elektromechani schen Kopplungskoeffizienten eines Dickenausdehnungs-Vibra tionsmodus größer jenem eines Dickenscherungs-Vibrationsmo dus, und
ein Paar von Elektroden, die auf Oberflächen des piezo elektrischen Elements angeordnet sind, so daß Harmonischen- Energie der Dickenausdehnungsschwingung des piezoelektri schen Elements eingefangen wird.
ein piezoelektrisches Element mit einem elektromechani schen Kopplungskoeffizienten eines Dickenausdehnungs-Vibra tionsmodus größer jenem eines Dickenscherungs-Vibrationsmo dus, und
ein Paar von Elektroden, die auf Oberflächen des piezo elektrischen Elements angeordnet sind, so daß Harmonischen- Energie der Dickenausdehnungsschwingung des piezoelektri schen Elements eingefangen wird.
2. Piezoelektrischer Vibrator nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß:
das piezoelektrische Element einen 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall enthält, und
jede des Paars von Elektroden eine Länge und Breite gleich oder größer als 2H hat, wobei H eine Dicke des piezo elektrischen Elements bezeichnet.
das piezoelektrische Element einen 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall enthält, und
jede des Paars von Elektroden eine Länge und Breite gleich oder größer als 2H hat, wobei H eine Dicke des piezo elektrischen Elements bezeichnet.
3. Piezoelektrischer Vibrator nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß:
das piezoelektrische Element einen 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall enthält, und
das piezoelektrische Element eine freie Vibrationslänge gleich oder größer als 3,5H hat, wobei H eine Dicke des pie zoelektrischen Elements bezeichnet.
das piezoelektrische Element einen 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall enthält, und
das piezoelektrische Element eine freie Vibrationslänge gleich oder größer als 3,5H hat, wobei H eine Dicke des pie zoelektrischen Elements bezeichnet.
4. piezoelektrischer Vibrator nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß:
das piezoelektrische Element einen 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall enthält, und
jede des Paars von Elektroden einen Abstand zwischen einem Ende des piezoelektrischen Elements und einem Ende ei ner der Elektroden hat, welcher Abstand gleich oder größer als 0,4H ist, wobei H eine Dicke des piezoelektrischen Ele ments bezeichnet.
das piezoelektrische Element einen 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall enthält, und
jede des Paars von Elektroden einen Abstand zwischen einem Ende des piezoelektrischen Elements und einem Ende ei ner der Elektroden hat, welcher Abstand gleich oder größer als 0,4H ist, wobei H eine Dicke des piezoelektrischen Ele ments bezeichnet.
5. Piezoelektrischer Vibrator nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von
Elektroden auf entgegengesetzten zentralen Oberflächenab
schnitten des piezoelektrischen Elements angeordnet sind.
6. Piezoelektrischer Vibrator nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Harmoni
schen-Energie die Energie der dritten Harmonischen ist.
7. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung, enthaltend:
ein Substrat, auf dem Elektroden für externe Anschlüsse vorgesehen sind, und
einen piezoelektrischen Vibrator, der auf dem Substrat angeordnet ist,
welcher piezoelektrische Vibrator enthält:
ein piezoelektrisches Element mit einem elektromechani schen Kopplungskoeffizienten eines Dickenausdehnungs-Vibra tionsmodus größer jenem eines Dickenscherungs-Vibrationsmo dus, und
ein Paar von Elektroden, die auf Oberflächen des piezo elektrischen Elements angeordnet sind, so daß Harmonischen- Energie der Dickenausdehnungsschwingung des piezoelektri schen Elements eingefangen wird,
welches Paar von Elektroden entsprechend mit den Elek troden verbunden ist, die auf dem Substrat ausgebildet sind.
ein Substrat, auf dem Elektroden für externe Anschlüsse vorgesehen sind, und
einen piezoelektrischen Vibrator, der auf dem Substrat angeordnet ist,
welcher piezoelektrische Vibrator enthält:
ein piezoelektrisches Element mit einem elektromechani schen Kopplungskoeffizienten eines Dickenausdehnungs-Vibra tionsmodus größer jenem eines Dickenscherungs-Vibrationsmo dus, und
ein Paar von Elektroden, die auf Oberflächen des piezo elektrischen Elements angeordnet sind, so daß Harmonischen- Energie der Dickenausdehnungsschwingung des piezoelektri schen Elements eingefangen wird,
welches Paar von Elektroden entsprechend mit den Elek troden verbunden ist, die auf dem Substrat ausgebildet sind.
8. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach Anspruch
7, dadurch gekennzeichnet, daß:
das Substrat ein Verdrahtungsmuster aufweist, das mit den Elektroden für externe Anschlüsse verbunden ist, und das Paar von Elektroden des piezoelektrischen Elements über den Verdrahtungsmustern durch ein elektrisch leitendes Adhäsionsmittel gehalten wird.
das Substrat ein Verdrahtungsmuster aufweist, das mit den Elektroden für externe Anschlüsse verbunden ist, und das Paar von Elektroden des piezoelektrischen Elements über den Verdrahtungsmustern durch ein elektrisch leitendes Adhäsionsmittel gehalten wird.
9. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach Anspruch
7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß:
die piezoelektrische Vibratorvorrichtung ferner Konden satoren enthält, die auf dem Substrat ausgebildet sind, und das Paar von Elektroden mit den Elektroden für externe Anschlüsse durch die Kondensatoren gekoppelt sind.
die piezoelektrische Vibratorvorrichtung ferner Konden satoren enthält, die auf dem Substrat ausgebildet sind, und das Paar von Elektroden mit den Elektroden für externe Anschlüsse durch die Kondensatoren gekoppelt sind.
10. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach Anspruch
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren einen di
elektrischen Film enthalten, der auf dem Substrat ausgebil
det ist.
11. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach einem
der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das
Substrat ein dielektrisches Substrat enthält, wobei das Paar
von Elektroden elektrisch mit den Elektroden für externe An
schlüsse durch das dielektrische Substrat gekoppelt sind.
12. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach einem
der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektroden für externe Anschlüsse auf einer Oberfläche des
Substrats entgegengesetzt zu einer anderen Oberfläche davon
vorgesehen sind, auf der der piezoelektrische Vibrator vor
gesehen ist.
13. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach einem
der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektroden für externe Anschlüsse an Seitenflächen des
Substrats vorgesehen sind.
14. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach einem
der Ansprüche 7 bis 13′ dadurch gekennzeichnet, daß das
Substrat einen Ausnehmungsabschnitt enthält, in welchem der
piezoelektrische Vibrator vorgesehen ist.
15. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach einem
der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ferner
eine Kappe enthalten ist, die den piezoelektrischen Vibrator
abdeckt.
16. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach einem
der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ferner
eine Kappe enthalten ist, die den piezoelektrischen Vibrator
abdeckt und aus einer dielektrischen Substanz besteht,
wobei das Paar von Elektroden mit einem Teil der Elek
troden für externe Anschlüsse über die Kappe gekoppelt ist.
17. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach Anspruch
8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdrahtungsmuster kam
martige Interdigitalelektroden enthält.
18. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach Anspruch
17, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden für externe
Anschlüsse eine Mehrzahl von Leitungen enthalten.
19. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach Anspruch
18, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen in einer Linie
angeordnet sind.
20. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach einem
der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ferner
eine geformte Baueinheit enthalten ist, die das Substrat
hält.
21. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach einem
der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das pie
zoelektrischen Element einen 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall
enthält.
22. Piezoelektrische Vibratorvorrichtung nach einem
der Ansprüche 7 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Har
monischen-Energie die Energie der dritten Harmonischen ist.
23. Schaltungsvorrichtung, enthaltend:
eine Schaltungsplatte mit einem Verdrahtungsmuster,
eine Schaltungskomponente, die auf der Schaltungsplatte angeordnet und mit dem Verdrahtungsmuster verbunden ist,
eine piezoelektrische Vibratorvorrichtung, die auf der Schaltungsplatte angeordnet und mit dem Verdrahtungsmuster verbunden ist, und
externe Anschlüsse, die mit dem Verdrahtungsmuster ver bunden sind,
welche piezoelektrische Vibratorvorrichtung enthält:
ein Substrat, auf dem Elektroden für externe Anschlüsse vorgesehen sind, und
einen piezoelektrischen Vibrator, der auf dem Substrat angeordnet ist,
welcher piezoelektrische Vibrator enthält:
ein piezoelektrisches Element mit einem elektromechani schen Kopplungskoeffizienten eines Dickenausdehnungs-Vibra tionsmodus größer jenem eines Dickenscherungs-Vibrationsmo dus, und
ein Paar von Elektroden, die auf Oberflächen des piezo elektrischen Elements angeordnet sind, so daß Harmonischen- Energie der Dickenausdehnungsschwingung des piezoelektri schen Elements eingefangen wird,
welches Paar von Elektroden entsprechend mit den Elek troden verbunden ist, die auf dem Substrat ausgebildet sind.
eine Schaltungsplatte mit einem Verdrahtungsmuster,
eine Schaltungskomponente, die auf der Schaltungsplatte angeordnet und mit dem Verdrahtungsmuster verbunden ist,
eine piezoelektrische Vibratorvorrichtung, die auf der Schaltungsplatte angeordnet und mit dem Verdrahtungsmuster verbunden ist, und
externe Anschlüsse, die mit dem Verdrahtungsmuster ver bunden sind,
welche piezoelektrische Vibratorvorrichtung enthält:
ein Substrat, auf dem Elektroden für externe Anschlüsse vorgesehen sind, und
einen piezoelektrischen Vibrator, der auf dem Substrat angeordnet ist,
welcher piezoelektrische Vibrator enthält:
ein piezoelektrisches Element mit einem elektromechani schen Kopplungskoeffizienten eines Dickenausdehnungs-Vibra tionsmodus größer jenem eines Dickenscherungs-Vibrationsmo dus, und
ein Paar von Elektroden, die auf Oberflächen des piezo elektrischen Elements angeordnet sind, so daß Harmonischen- Energie der Dickenausdehnungsschwingung des piezoelektri schen Elements eingefangen wird,
welches Paar von Elektroden entsprechend mit den Elek troden verbunden ist, die auf dem Substrat ausgebildet sind.
24. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch
gekennzeichnet, daß ferner ein Gehäuse enthalten ist, das
die Schaltungsvorrichtung abdeckt.
25. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 23 oder 24,
dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrischen Element
einen 36° Y-Schnitt LiNbO₃-Kristall enthält.
26. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 23, 24 oder
25, dadurch gekennzeichnet, daß die Harmonischen-Energie die
Energie der dritten Harmonischen ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7044570A JPH08242026A (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 圧電振動子及びこれを具備する圧電振動子デバイス並びに該デバイスを具備する回路装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19607499A1 true DE19607499A1 (de) | 1996-09-05 |
DE19607499C2 DE19607499C2 (de) | 1999-07-29 |
Family
ID=12695170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19607499A Expired - Fee Related DE19607499C2 (de) | 1995-03-03 | 1996-02-29 | Piezoelektrischer Vibrator, Vibratorvorrichtung mit demselben und Schaltungsvorrichtung mit der Vibratorvorrichtung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5925968A (de) |
JP (1) | JPH08242026A (de) |
DE (1) | DE19607499C2 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1087525A2 (de) * | 1999-09-22 | 2001-03-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelektrische Vorrichtung |
DE19952263B4 (de) * | 1998-11-02 | 2004-08-19 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer Resonator vom energieeinfangenden Typ |
DE19958957B4 (de) * | 1998-12-16 | 2004-12-02 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer Dickendehnungsresonator und piezoelektrische Resonanzvorrichtung |
DE19922146B4 (de) * | 1998-06-02 | 2005-06-30 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer Resonator |
DE19854699B4 (de) * | 1997-12-04 | 2005-07-14 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer Resonator |
DE19961084B4 (de) * | 1998-12-18 | 2006-05-11 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer Dickendehnungsresonator |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19649332C1 (de) * | 1996-11-28 | 1998-01-22 | Tele Quarz Gmbh | Resonator mit Kristall |
US6054797A (en) * | 1997-04-14 | 2000-04-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Energy-trapping piezoelectric resonator |
JP3322169B2 (ja) * | 1997-06-12 | 2002-09-09 | 株式会社村田製作所 | エネルギー閉じ込め型厚み縦圧電共振子 |
JP3695615B2 (ja) * | 1997-06-12 | 2005-09-14 | 株式会社村田製作所 | エネルギー閉じ込め型厚み縦圧電共振子 |
JPH114133A (ja) * | 1997-06-12 | 1999-01-06 | Murata Mfg Co Ltd | 厚み縦圧電共振子 |
JPH11177375A (ja) * | 1997-12-16 | 1999-07-02 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電共振子 |
JP2000134060A (ja) * | 1998-10-26 | 2000-05-12 | Murata Mfg Co Ltd | エネルギー閉じ込め型圧電共振子及びエネルギー閉じ込め型圧電共振部品 |
KR20010021135A (ko) * | 1999-08-05 | 2001-03-15 | 사토 히로시 | 압전공진자 및 압전공진부 |
AU2000228235A1 (en) * | 2000-02-24 | 2001-09-03 | Nanomotion Ltd. | Resonance shifting |
JP2002299998A (ja) | 2001-04-02 | 2002-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電振動素子および圧電フィルタ |
JP2002368571A (ja) | 2001-06-11 | 2002-12-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電振動素子及びそれを用いたフィルタ |
KR100570586B1 (ko) * | 2002-12-17 | 2006-04-13 | (주)아이블포토닉스 | 강유전성 단결정 막 구조물 제조 방법 |
JP4877966B2 (ja) | 2006-03-08 | 2012-02-15 | 日本碍子株式会社 | 圧電薄膜デバイス |
DE102006053422A1 (de) * | 2006-11-13 | 2008-05-15 | Epcos Ag | Vibrationssystem |
CN102270975B (zh) * | 2010-06-04 | 2013-10-09 | 上海丽恒光微电子科技有限公司 | 晶振及其制作方法 |
EP2529846A1 (de) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | Pepperl & Fuchs GmbH | Ultraschallbaugruppe |
US8816567B2 (en) | 2011-07-19 | 2014-08-26 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Piezoelectric laterally vibrating resonator structure geometries for spurious frequency suppression |
US9099986B2 (en) | 2011-09-30 | 2015-08-04 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Cross-sectional dilation mode resonators |
WO2016084417A1 (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 京セラ株式会社 | 圧電部品 |
US20220239277A1 (en) * | 2019-05-30 | 2022-07-28 | Kyocera Corporation | Crystal element and crystal device |
JP7540245B2 (ja) * | 2020-08-26 | 2024-08-27 | セイコーエプソン株式会社 | レーザー干渉計 |
JP7459724B2 (ja) * | 2020-08-26 | 2024-04-02 | セイコーエプソン株式会社 | レーザー干渉計 |
JP7491142B2 (ja) * | 2020-08-27 | 2024-05-28 | セイコーエプソン株式会社 | レーザー干渉計およびレーザー干渉計の制御方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2540012C3 (de) * | 1974-09-09 | 1977-12-01 | Tokyo Shibaura Electric Co | Vorrichtung fuer elastische oberflaechenwellen |
DE3100831A1 (de) * | 1980-01-17 | 1981-12-17 | Philips Nv | Piezoelektrischer schwinger |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3222622A (en) * | 1962-08-14 | 1965-12-07 | Clevite Corp | Wave filter comprising piezoelectric wafer electroded to define a plurality of resonant regions independently operable without significant electro-mechanical interaction |
US3735161A (en) * | 1971-12-23 | 1973-05-22 | Bell & Howell Co | Piezoelectric transducer |
US4117074A (en) * | 1976-08-30 | 1978-09-26 | Tiersten Harry F | Monolithic mosaic piezoelectric transducer utilizing trapped energy modes |
US4583019A (en) * | 1983-05-30 | 1986-04-15 | Fujitsu Limited | Piezoelectric resonator using 165° Y-cut LiNbO3 |
JP2790178B2 (ja) * | 1987-06-26 | 1998-08-27 | 株式会社村田製作所 | 電歪共振装置 |
JP2790177B2 (ja) * | 1987-07-06 | 1998-08-27 | 株式会社村田製作所 | 電歪共振素子 |
JP2790180B2 (ja) * | 1987-12-29 | 1998-08-27 | 株式会社村田製作所 | 電歪共振装置 |
JPH07109971B2 (ja) * | 1989-02-20 | 1995-11-22 | 株式会社村田製作所 | フイルタ装置 |
JP2673993B2 (ja) * | 1990-07-02 | 1997-11-05 | 日本無線株式会社 | 表面弾性波装置 |
JPH0559951U (ja) * | 1992-01-09 | 1993-08-06 | 株式会社村田製作所 | 圧電部品 |
US5382929A (en) * | 1992-07-31 | 1995-01-17 | Ndk, Nihon Dempa Kogyo Company, Ltd. | Monolithic crystal filter |
-
1995
- 1995-03-03 JP JP7044570A patent/JPH08242026A/ja active Pending
-
1996
- 1996-02-29 DE DE19607499A patent/DE19607499C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-01 US US08/609,442 patent/US5925968A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2540012C3 (de) * | 1974-09-09 | 1977-12-01 | Tokyo Shibaura Electric Co | Vorrichtung fuer elastische oberflaechenwellen |
DE3100831A1 (de) * | 1980-01-17 | 1981-12-17 | Philips Nv | Piezoelektrischer schwinger |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Zinke, O. u.a.: Lehrbuch der Hochfrequenztechnik, Springer-Verlag Berlin (1974), S.238,239,365-378 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19854699B4 (de) * | 1997-12-04 | 2005-07-14 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer Resonator |
DE19922146B4 (de) * | 1998-06-02 | 2005-06-30 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer Resonator |
DE19952263B4 (de) * | 1998-11-02 | 2004-08-19 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer Resonator vom energieeinfangenden Typ |
DE19958957B4 (de) * | 1998-12-16 | 2004-12-02 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer Dickendehnungsresonator und piezoelektrische Resonanzvorrichtung |
DE19961084B4 (de) * | 1998-12-18 | 2006-05-11 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer Dickendehnungsresonator |
EP1087525A2 (de) * | 1999-09-22 | 2001-03-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelektrische Vorrichtung |
EP1087525A3 (de) * | 1999-09-22 | 2008-01-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelektrische Vorrichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5925968A (en) | 1999-07-20 |
DE19607499C2 (de) | 1999-07-29 |
JPH08242026A (ja) | 1996-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19607499C2 (de) | Piezoelektrischer Vibrator, Vibratorvorrichtung mit demselben und Schaltungsvorrichtung mit der Vibratorvorrichtung | |
DE3650562T2 (de) | Piezoelektrischer resonator zur erzeugung von oberschwingungen | |
DE19520217C2 (de) | Piezoelektrische Resonanzkomponente des Chip-Typs | |
DE4100060C2 (de) | Oszillator/Resonator für insbesondere superhohe Frequenzen | |
DE2941826C2 (de) | Mikrowellen-Oszillator | |
DE60217754T2 (de) | Piezoelektrische Vorrichtung | |
DE69124339T2 (de) | Elektroden- und elektrodenleitungsstruktur eines piezoelektrischen resonators aus einer ultradünnen schicht | |
DE19923476C2 (de) | Chipförmiger piezoelektrischer Resonator und Verfahren zum Einstellen seiner Resonanzfrequenz | |
DE3026655A1 (de) | Piezoelektrischer schwinger | |
DE69029086T2 (de) | Struktur zur Festhaltung in einem Modül eines flachen ultradünnen piezoelektrischen Resonators | |
DE102006002038A1 (de) | Piezoelektrische Dünnfilmresonatoren | |
DE4412964C2 (de) | Resonator | |
DE4419085C2 (de) | Chipförmiger Baustein mit piezoelektrischer Resonanz | |
DE2314061A1 (de) | Elektronischer generator zum erzeugen von periodischen signalen | |
DE10137121A1 (de) | Piezoelektrischer Oszillator | |
DE19958892B4 (de) | Piezoelektrischer Resonator mit Dickendehnungsvibration und Verwendung desselben | |
DE19961084B4 (de) | Piezoelektrischer Dickendehnungsresonator | |
DE19758033C2 (de) | Piezoelektrischer Dickenscherungsresonator | |
DE19854699A1 (de) | Piezoelektrischer Resonator | |
DE69323660T2 (de) | Koaxialer Resonator und dielektrisches Filter mit einem derartigen Resonator | |
DE19854912A1 (de) | Piezoelektrischer Resonator | |
DE19814688A1 (de) | Chip-artiges piezoelektrisches Filter | |
DE10051137A1 (de) | Kondensator enthaltendes piezoelektrisches Resonanzbauteil | |
DE4434691A1 (de) | Piezoresonator | |
DE10003501C2 (de) | Elektronische Bauteilvorrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: H03H 9/15 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |