DE19923476A1 - Chipförmiger piezoelektrischer Resonator und Verfahren zum Einstellen seiner Resonanzfrequenz - Google Patents
Chipförmiger piezoelektrischer Resonator und Verfahren zum Einstellen seiner ResonanzfrequenzInfo
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Abstract
Ein einen Kondensator enthaltender chipförmiger Resonator (1), der ein sehr feines und äußerst genaues Einstellen der elektrostatischen Kapazität und der Resonanzfrequenz nach der Fertigung des piezoelektrischen Resonators dadurch ermöglicht, daß ein piezoelektrisches Bauteil (2) und ein erstes und zweites dielektrisches Substrat (3, 4) laminiert werden. Der Resonator ist mit auf diesem Laminat angeordneten Außenelektroden (6, 7, 8) versehen. Mehrere Außenelektroden (6, 7, 8) sind so gebildet, daß sie sich von der äußeren Hauptfläche des ersten dielektrischen Substrats (3) zur äußeren Hauptfläche (4b) des zweiten dielektrischen Substrats (4) entlang der ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Seitenfläche (5a, 5b) erstrecken. Auf der äußeren Hauptfläche (4b) des zweiten dielektrischen Substrats (4) ist wenigstens eine Außenelektrode (6, 7, 8) in einen ersten und zweiten Elektrodenbereich (6a, 6b; 7a, 7b; 8a, 8b) geteilt (Fig. 1).
Description
Die Erfindung befasst sich mit einem einen Kondensator enthaltenden chipförmigen
piezoelektrischen Resonator und einem Verfahren zum Einstellen seiner Reso
nanzfrequenz. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einem einen Konden
sator enthaltenden chipförmigen piezoelektrischen Resonator, bei dem ein piezo
elektrisches Bauteil zwischen dielektrischen Substraten liegt, sowie mit einem Ver
fahren zum Einstellen seiner Resonanzfrequenz.
In den Fig. 7A und 7B ist ein herkömmlicher, einen Kondensator enthaltender,
chipförmiger Resonator dargestellt.
Wie in Fig. 7A gezeigt ist, ist bei einem chipförmigen piezoelektrischen Resonator
51 ein erstes auf einer isolierenden Keramik gebildetes Dichtungssubstrat 53 auf
die untere Oberfläche des plattenförmigen piezoelektrischen Bauteils 52 laminiert,
während ein zweites auf einer isolierenden Keramik gebildetes Dichtungssubstrat
54 auf die obere Oberfläche des piezoelektrischen Bauteils 52 laminiert ist.
Das piezoelektrische Bauteil 52 ist aus einem plattenförmigen piezoelektrischen
Substrat 52a gebildet, das in Dickenrichtung polarisiert ist. Wie in Fig. 7B gezeigt
ist, ist eine erste Anregungselektrode 52b so auf der oberen Oberfläche des piezo
elektrischen Substrats 52a und eine zweite Anregungselektrode 52c so auf der un
teren Oberfläche des piezoelektrischen Substrats 52a angeordnet, dass sich die
Elektroden 52b und 52c gegenüberliegen, wobei das piezoelektrische Substrat 52a
dazwischen liegt.
Die Anregungselektroden 52b und 52c sind jeweils mit Leitungselektroden 52d und
52e verbunden. Die Leitungselektrode 52d ist auf der oberen Oberfläche des pie
zoelektrischen Substrats 52a so angebracht, dass sie sich zu einer seiner periphe
ren Kanten erstreckt, während die Leitungselektrode 52e so auf der unteren Ober
fläche des piezoelektrischen Substrats 52a angeordnet ist, dass sie sich zur seiner
anderen peripheren Kante erstreckt, die der peripheren Kante gegenüberliegt, zu
der sich die Leitungselektrode 52d erstreckt.
Eine Vertiefung 53a ist in der inneren Oberfläche des Dichtungssubstrats 53 und
eine Vertiefung 54a in der inneren Oberfläche des Dichtungssubstrats 54 gebildet.
Das piezoelektrische Bauteil 52 ist durch eine nicht gezeigte Klebeschicht mit dem
ersten und zweiten Dichtungssubstrat 53 und 54 laminiert, und bildet so eine mono
lithische Struktur. Außenelektroden 57 bis 59 sind auf der äußeren Oberfläche des
so hergestellten Laminats angeordnet. Die Außenelektrode 57 ist in elektrischer
Verbindung mit der Anregungselektrode 52b und mit der Leitungselektrode 52d
verbunden, während die Außenelektrode 59 in elektrischer Verbindung mit der An
regungselektrode 52c und mit der Leitungselektrode 52e steht.
Die Außenelektrode 58 ist geerdet. Somit steht der Resonator in Verbindung zwi
schen den Außenelektroden 57 und 59, und zwischen Erde und den Außenelektro
den 57 und 59 liegt eine elektrostatische Kapazität. Da das Dichtungssubstrat 54
aus dielektrischer Keramik besteht, wird die oben beschriebene elektrostatische
Kapazität hauptsächlich durch das Dichtungssubstrat 54 zwischen der Außenelek
trode 58 und den Außenelektroden 57 und 59 gebildet.
Bei dem in den Fig. 7A und 7B dargestellten chipförmigen Resonator 51 wer
den, sobald die Dichtungssubstrate 53 und 54 mit dem piezoelektrischen Bauteil 52
verbunden sind, die obere und die untere Oberfläche im Gegensatz zu den Seiten
flächen des piezoelektrischen Bauteils 52 durch die Dichtungssubstrate 53 und 54
abgedichtet. Daher muß die Resonanzfrequenz vor der Verbindung des piezoelek
trischen Bauteils 52 mit den Dichtungssubstraten 53 und 54 eingestellt oder abge
glichen werden.
Aber auch nach dem Bearbeitungsschritt, durch den das piezoelektrische Bauteil
52 mit den Dichtungssubstraten 53 und 54 verbunden wird, neigt die eingestellte
Frequenz aufgrund von Faktoren, die sich in den darauffolgenden Bearbeitungs
schritten ergeben, dazu, sich zu verändern. Somit ist, auch wenn die Resonanzfre
quenz während der Herstellung des piezoelektrischen Bauteils 52 sehr genau kon
trolliert wird, die Herstellung eines chipförmigen piezoelektrischen Resonators 51
mit sehr genauer Resonanzfrequenz sehr schwierig. Daher ist der prozentuale An
teil an fehlerlos funktionierenden chipförmigen Resonatoren 51 ungünstig niedrig.
Wenn ein Außenelektrodenbereich des aus dielektrischer Keramik bestehenden
Dichtungssubstrats 54 nach der Herstellung des chipförmigen piezoelektrischen
Resonators 51 wieder teilweise entfernt wird, verändert sich die elektrostatische
Kapazität deutlich, so dass eine Feineinstellung der Resonanzfrequenz sehr
schwierig wird.
Außerdem war ein automatisiertes Erkennen der Ober- und Unterseite des Reso
nators bislang schwierig, da die Form der Außenelektroden, wie man sie von der
oberen Oberfläche aus sieht, mit der, wie man sie von der unteren Oberfläche aus
sieht, identisch ist.
Ein weiterer herkömmlicher, einen Kondensator enthaltender, chipförmiger piezo
elektrischer Resonator ist in den Fig. 8A und 8B dargestellt.
Ein chipförmiger piezoelektrischer Resonator 61 weist eine Gehäusestruktur auf,
die aus einem dielektrischen Substrat 62 und einer nach unten offenen Kappe 63
gebildet ist.
Wie in den Fig. 8A und 8B dargestellt ist, sind Außenelektroden 64 bis 66 so
auf dem dielektrischen Substrat 62 angeordnet, dass sich die Elektroden von der
oberen Oberfläche des Substrats über zwei Seitenflächen zu seiner unteren Ober
fläche erstrecken. Ein piezoelektrisches Bauteil 69 ist durch leitende Klebeschich
ten 67 und 68 mit den Außenelektroden 64 und 66 verbunden. Das piezoelektrische
Bauteil 69 ist aus einem plattenförmigen piezoelektrischen Substrat 69a gebildet.
Eine erste Anregungselektrode 69b ist auf der oberen Oberfläche des piezoelektri
schen Substrats 69a und eine zweite Anregungselektrode 69c auf seiner unteren
Oberfläche angeordnet.
Die erste Anregungselektrode 69b ist mit einer Leitungselektrode 69d verbunden.
Die Leitungselektrode 69d ist so auf dem piezoelektrischen Substrat 69a angeord
net, dass sie dessen periphere Kante erreicht und sich weiter über die Seitenfläche
zu seiner unteren Oberfläche erstreckt. Die Leitungselektrode 69d ist mit der leiten
den Klebeschicht 68 an einem Bereich verbunden, an dem die Leitungselektrode
69d die untere Oberfläche des piezoelektrischen Substrats 69a erreicht.
Die zweite Anregungselektrode 69c ist mit einer Leitungselektrode 69e verbunden,
die an der leitenden Klebeschicht 67 befestigt ist.
Die Kappe 63, die eine das oben beschriebene piezoelektrische Bauteil 69 abdek
kende Öffnung 63a hat, ist auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats
62 mit einem in den Fig. 8A und 8B nicht gezeigten isolierenden Kleber befe
stigt.
Bei diesem chipförmigen piezoelektrischen Resonator 61 stehen die Resonanzbe
reiche, die jeweils erste und zweite Anregungselektroden 69b und 69c aufweisen,
in elektrischer Verbindung zwischen Außenelektroden 64 und 66. Die Außenelek
trode 65 ist geerdet. Somit ist die dem dielektrischen Substrat 62 zugeordnete
elektrostatische Kapazität zwischen den Außenelektroden 65 und jeder der Außen
elektroden 64 und 66 vorgesehen.
Bei dem in den Fig. 8A und 8B dargestellten chipförmigen piezoelektrischen
Resonator 61 kann die Resonanzfrequenz eingestellt werden, bevor man die Kap
pe 63 am dielektrischen Substrat 62 befestigt, und zwar dann, wenn das piezoelek
trische Bauteil 69 am dielektrischen Substrat 62 befestigt worden ist. Wenn jedoch
nur die Anregungselektroden auf einer Oberfläche des piezoelektrisch Bauteils 69
so bearbeitet werden, dass die Resonanzfrequenz eingestellt werden kann, geht
die Symmetrie zwischen den Anregungselektroden 69b und 69c verloren. Somit
verstärken sich die von der Asymmetrie der Anregungselektroden 69b und 69c ver
ursachten Störvibrationen und verschlechtern in nachteiliger Weise die Kennwerte
des Resonators.
Alternativ kann die Resonanzfrequenz dadurch eingestellt werden, dass man die
Form der Außenelektroden 64 bis 66 auf der unteren Oberfläche des dielektrischen
Substrats 62 verändert. Jedoch ist die untere Oberfläche des dielektrischen Sub
strats 62 eine Oberfläche, die für die Montage dient, und so führt eine Veränderung
der Elektroden 64 bis 66 zu unterschiedlichen Montagebedingungen bei den ein
zelnen chipförmigen Resonatoren 61.
Unter Berücksichtigung des oben Beschriebenen, ist es Aufgabe der Erfindung,
einen einen Kondensator enthaltenden chipförmigen piezoelektrischen Resonator
bereitzustellen, der ein einfaches und äußerst präzises Einstellen der Resonanzfre
quenz ermöglicht, ohne dass nach dem Zusammenbau eines piezoelektrischen
Bauteils mit einem Gehäusematerial ungünstige, auf die Asymmetrie zwischen den
Anregungselektroden zurückzuführende Störvibrationen verstärkt werden.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Einstellen der
Resonanzfrequenz des Resonators anzugeben.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung stellt einen einen Kondensator
enthaltenden chipförmigen Resonator bereit, der ein piezoelektrisches Bauteil, das
ein piezoelektrisches Substrat mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche; erste
und zweite Anregungselektroden, die jeweils auf der ersten und zweiten Hauptflä
che des piezoelektrischen Substrats einander gegenüberliegend angeordnet sind
und das piezoelektrische Substrat zwischen sich haben; und eine erste und zweite
Leitungselektrode umfasst, die jeweils mit der ersten und zweiten Anregungselek
trode verbunden sind und sich zu jeweiligen peripheren Kanten des piezoelektri
schen Substrats hin erstrecken; erste und zweite dielektrische Substrate, die das
piezoelektrische Bauteil zwischen sich einschließen und ein Laminat bilden; und
mehrere Außenelektroden aufweist, die so vorgesehen sind, dass sie sich von der
äußeren Hauptfläche des ersten dielektrischen Substrats zur äußeren Hauptfläche
des zweiten dielektrischen Substrats längs der einander gegenüberliegenden er
sten und zweiten Seitenflächen des Laminats erstrecken; wobei die erste und
zweite Leitungselektrode des piezoelektrischen Bauteils jeweils mit irgendeiner der
Außenelektroden verbunden ist; und wobei wenigstens eine der mehreren Au
ßenelektroden auf der äußeren Hauptfläche des zweiten dielektrischen Substrats in
einen ersten Elektrodenbereich, der mit einem auf der ersten Seitenfläche gebilde
ten Außenelektrodenbereich verbunden ist, und in einen zweiten Elektrodenbereich
geteilt ist, der mit einem auf der zweiten Seitenfläche gebildeten Außenelektroden
bereich verbunden ist.
Bei dem oben beschriebenen chipförmigen piezoelektrischen Resonator ist wenig
stens eine Außenelektrode auf der äußeren Hauptfläche des zweiten dielektrischen
Substrats in einen ersten mit einem auf der ersten Seitenfläche gebildeten Au
ßenelektrodenbereich verbundenen Elektrodenbereich und einen zweiten mit einem
auf der zweiten Seitenfläche gebildeten Außenelektrodenbereich verbundenen
Elektrodenbereich geteilt. Daher kann die elektrostatische Kapazität dadurch ein
gestellt werden, dass man wenigstens den ersten oder den zweiten Elektrodenbe
reich teilweise entfernt.
In diesem Fall kann, da der erste und zweite Elektrodenbereich auf der äußeren
Hauptfläche des zweiten dielektrischen Substrats gebildet sind, der Vorgang der
teilweisen Entfernung der Elektroden zum Einstellen der elektrostatischen Kapazität
nach der Fertigung des chipförmigen piezoelektrischen Resonators durchgeführt
werden. Ferner ist es zum Einstellen der Frequenz nicht notwendig, die Außene
lektrode auf der äußeren Hauptfläche des ersten dielektrischen Substrats zu bear
beiten. Somit können, wenn die äußere Hauptfläche des ersten dielektrischen Sub
strats als Montage-Oberfläche dient, die Kapazität und somit die Resonanzfrequenz
eingestellt werden, ohne dass die für die Montage dienende Struktur der Außene
lektroden auf der Oberfläche verändert werden muss.
Da der erste und zweite Elektrodenbereich teilweise auf der äußeren Hauptfläche
des zweiten dielektrischen Substrats liegen, ist es außerdem möglich, die Feinein
stellung der elektrostatischen Kapazität und damit der Resonanzfrequenz dadurch
erreichen, dass ein Teil des ersten und/oder zweiten Elektrodenbereichs wieder
entfernt wird.
Mit dem oben beschriebenen einen Kondensator enthaltenden chipförmigen piezo
elektrischen Resonator ist es möglich, die Resonanzfrequenz einfach und genau
einzustellen, ohne die Symmetrie der Anregungselektroden eines piezoelektrischen
Bauteils zu stören, d. h., ohne die unerwünschten Störvibrationen zu verstärken, die
sonst durch die Asymmetrie zwischen den Anregungselektroden nach der Montage
des piezoelektrischen Bauteils und den dielektrischen Substraten verursacht wür
den. Auf diese Weise kann man den Anteil der fehlerfreien chipförmigen Resonato
ren erhöhen und die Herstellungskosten senken.
In einer bevorzugten Ausführungsform des oben beschriebenen chipförmigen pie
zoelektrischen Resonator ist die relative Dielektrizitätskonstante des das erste die
lektrische Substrat bildenden dielektrischen Materials größer als die relative Die
lektrizitätskonstante des das zweite dielektrische Substrat bildenden dielektrischen
Materials. Daher ist die elektrostatische Kapazität, die dem zweiten dielektrischen
Substrat zugeordnet ist, auf dem der erste und zweite Elektrodenbereich vorgese
hen sind, relativ klein. Dieses Merkmal ermöglicht ein genauere Einstellung der
elektrostatischen Kapazität, indem wenigstens der erste und/oder der zweite Elek
trodenbereich teilweise entfernt wird. Somit kann die Resonanzfrequenz mit höhe
rer Präzision eingestellt werden.
Bevorzugt weisen beim oben beschriebenen piezoelektrischen Resonator die er
sten und zweiten Elektrodenbereiche jeweils einen verengten Bereich auf, dessen
Breite schmaler ist als die Breite des restlichen Teils der Außenelektrode.
Durch die Bearbeitung der verengten Bereiche, kann die elektrostatische Kapazität
und damit die Resonanzfrequenz genauer eingestellt werden.
Bevorzugt weisen beim oben beschriebenen piezoelektrischen Resonator die meh
reren Außenelektroden eine erste und zweite Außenelektrode, die jeweils mit der
ersten und zweiten Leitungselektrode verbunden sind, und eine dritte Außenelek
trode auf, die geerdet ist.
Dieses Merkmal ermöglicht die Herstellung eines einen Kondensator enthaltenden
piezoelektrischen Resonators mit drei Anschlüssen, dessen Resonanzfrequenz mit
hoher Präzision fein eingestellt werden kann.
Bevorzugt sind beim oben beschriebenen piezoelektrischen Resonator die erste
und zweite Außenelektrode in erste und zweite Elektrodenbereiche geteilt.
In diesem Fall kann die Resonanzfrequenz mit hoher Präzision fein eingestellt wer
den, indem man wenigstens einen der ersten und/oder zweiten Elektrodenbereiche
der ersten und zweiten Außenelektrode teilweise entfernt.
Bevorzugt ist in dem einen Kondensator enthaltenden piezoelektrischen Resonator
mit drei Anschlüssen die dritte Außenelektrode in einen ersten und zweiten Elektro
denbereich geteilt, während die erste und zweite Außenelektrode nicht in erste und
zweite Elektrodenbereiche geteilt aber auf der äußeren Hauptfläche des zweiten
dielektrischen Substrats so angeordnet sind, dass sie die erste Seitenfläche mit der
zweiten Seitenfläche verbinden.
In diesem Fall können die elektrostatische Kapazität und die Resonanzfrequenz mit
hoher Präzision fein eingestellt werden, indem man wenigstens einen der ersten
und/oder zweiten Elektrodenbereiche der dritten Außenelektrode teilweise entfernt.
Außerdem sind die elektrostatischen Kapazitäten, die auf den der dritten Außene
lektrode gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sind, so eingestellt, dass sie
gleich sind.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung stellt ein Verfahren zur
Einstellung der Resonanzfrequenz des oben beschriebenen chipförmigen piezo
elektrischen Resonators vor, bei dem die Resonanzfrequenz dadurch eingestellt
wird, dass teilweise wenigstens einer der ersten und/oder zweiten Elektrodenberei
che entfernt wird, die dadurch gebildet sind, dass die Außenelektroden auf der äu
ßeren Hauptfläche des zweiten dielektrischen Substrats geteilt sind.
Somit kann die elektrostatische Kapazität des Resonators fein und einfach und da
mit in gleicher Weise auch die Resonanzfrequenz eingestellt werden. Weiterhin
können, da die Resonanzfrequenz nach der Fertigung eines chipförmigen piezo
elektrischen Resonators eingestellt werden kann, die Ausbeute erhöht und die Pro
duktionskosten verringert werden.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschrei
bung der Erfindung deutlich, die sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines chipförmigen piezoelektrischen
Resonators gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des in Fig. 1 gezeigten
chipförmigen piezoelektrischen Resonators;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Modifikation des in Fig. 1
gezeigten chipförmigen piezoelektrischen Resonators;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Modifikation des in Fig. 1
gezeigten chipförmigen piezoelektrischen Resonators;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer dritten Modifikation des in Fig. 1
gezeigten chipförmigen piezoelektrischen Resonators;
Fig. 6 ist eine perspektivische Außenansicht des in Fig. 1 gezeigten chipför
migen piezoelektrischen Resonators, bei dem die Resonanzfrequenz dadurch ein
gestellt wurde, dass die ersten und zweiten Elektrodenbereiche auf der oberen
Oberfläche vollständig entfernt wurden;
Fig. 7A ist eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen chipförmigen
piezoelektrischen Resonators und Fig. 7B eine vertikale Querschnittsansicht des in
Fig. 7A gezeigten Resonators; und
Fig. 8A ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren herkömmlichen
chipförmigen piezoelektrischen Resonators und Fig. 8B eine perspektivische Ex
plosionsansicht des in Fig. 8A gezeigten Resonators.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines einen Kondensator enthaltenden
chipförmigen piezoelektrischen Resonators gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform der Erfindung, und Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des
selben.
In einem chipförmigen piezoelektrischen Resonator 1 ist ein erstes dielektrisches
Substrat 3 auf die untere Oberfläche des plattenförmigen piezoelektrischen Bauteils
2 laminiert, während ein zweites dielektrisches Substrat 4 auf die obere Oberfläche
des piezoelektrischen Bauteils 2 laminiert ist. Auf diese Weise wird aus dem piezo
elektrischen Bauteil 2 und den dielektrischen Substraten 3 und 4 ein Laminat 5 ge
bildet.
Das piezoelektrische Bauteil 2 wird aus einem rechteckigen piezoelektrischen Sub
strat 2a gebildet. Das piezoelektrische Substrat 2a besteht aus einer piezoelektri
schen Keramik, wie einer Bleititanat-Zirconat-Keramik, und ist in Dickenrichtung
polarisiert. Eine kreisrunde erste Anregungselektrode 2b liegt auf der oberen Ober
fläche in der Mitte des piezoelektrischen Substrats 2a und eine zweite Anregungs
elektrode 2c auf der unteren Oberfläche in der Mitte des piezoelektrischen Sub
strats 2a, so dass die Elektroden 2b und 2c einander gegenüberliegen.
Die erste Anregungselektrode 2b ist mit einer ersten auf der oberen Oberfläche des
piezoelektrischen Substrats 2a angeordneten Leitungselektrode 2d verbunden, die
so gestaltet ist, dass sie sich zu einer der peripheren Kanten des piezoelektrischen
Substrats 2a erstreckt, und eine zweite Anregungselektrode 2c ist mit einer auf der
unteren Oberfläche des piezoelektrischen Substrats 2a gebildeten zweiten Lei
tungselektrode 2e verbunden, die so auf der unteren Oberfläche des piezoelektri
schen Substrats 2a liegt, dass sie sich zu einer seiner peripheren Kanten erstreckt.
Die Anregungselektroden 2b und 2c können die Form eines Kreises, eines Recht
ecks usw. aufweisen.
Das erste dielektrische Substrat 3, das plattenförmig ist, besteht aus dielektrischer
Keramik, deren relative Dielektrizitätskonstante größer ist als die der dielektrischen
Keramik, die das zweite dielektrische Substrat 4 bildet.
Eine Vertiefung 3a ist in der oberen Oberfläche des ersten dielektrischen Substrats
3 gebildet, um einen Raum zu schaffen, in dem ein zwischen der ersten und zwei
ten Anregungselektrode 2b und 2c gebildeter Resonanzbereich schwingen kann.
Das zweite dielektrische Substrat 4 ist plattenförmig und besteht aus einer dielektri
schen Keramik, die eine relative Dielektrizitätskonstante von 20 oder mehr hat. Eine
Vertiefung 4a ist in der unteren Oberfläche des zweiten dielektrischen Substrats 4
gebildet, um einen Raum zu schaffen, in dem der zwischen der ersten und zweiten
Anregungselektrode 2b und 2c gebildete Resonanzbereich schwingen kann.
Das erste und zweite dielektrische Substrat 3 und 4 sind mit einem nicht darge
stellten isolierenden Kleber mit dem piezoelektrischen Bauteil 2 verbunden und bil
den so das oben beschriebene Laminat 5.
Erste bis dritte Außenelektroden 6 bis 8 sind auf der äußeren Oberfläche des Lami
nats 5 angeordnet. Wie aus den Fig. 1 und 2 deutlich wird, sind die erste bis
dritte Außenelektrode 6 bis 8 so gebildet, dass sie sich von der unteren zur oberen
Oberfläche des Laminats 5, d. h. zur äußeren Hauptfläche 4b des zweiten dielektri
schen Substrats 4 über die erste und zweite Seitenfläche 5a und 5b, die einander
gegenüberliegen, erstrecken.
Auf der äußeren Hauptfläche 4b des zweiten dielektrischen Substrats 4 sind die
erste bis dritte Außenelektrode 6 bis 8 so gebildet, dass jede Elektrode in erste und
zweite Elektrodenbereiche, d. h. in Bereiche 6a, 6b, 7a, 7b, 8a und 8b geteilt ist.
Beispielsweise weist die erste Außenelektrode 6 den auf der äußeren Hauptfläche
4b des zweiten dielektrischen Substrats 4 liegenden ersten und zweiten Elektro
denbereich 6a und 6b auf, wobei der erste Elektrodenbereich 6a so vorgesehen ist,
dass er mit einem auf der ersten Seitenfläche 5a angeordneten Außen
elektrodenbereich verbunden ist und der zweite Elektrodenbereich 6b in einem
festgelegten Abstand zum ersten Elektrodenbereich 6a so liegt, dass der zweite
Elektrodenbereich 6b mit einem auf der zweiten Seitenfläche 5b angeordneten Au
ßenelektrodenbereich verbunden ist.
Ebenso weisen die zweite und dritte Außenelektrode 7 und 8 erste und zweite
Elektrodenbereiche 7a, 7b, 8a und 8b auf.
Die erste Außenelektrode 6 ist elektrisch mit der Leitungselektrode 2d und die
zweite Außenelektrode 7 mit der Leitungselektrode 2e verbunden. Auf diese Weise
ist der Resonator, der die Anregungselektroden 2b und 2c aufweist, mit den Au
ßenelektroden 6 und 7 verbunden. Die Außenelektrode 8 ist geerdet.
Die obige Anordnung stellt einen einen Kondensator enthaltenden chipförmigen
piezoelektrischen Resonator dar, der drei Verbindungsanschlüsse, d. h. die Au
ßenelektroden 6, 7 und 8 aufweist. In diesem Fall wird die elektrostatische Kapazi
tät zwischen der Außenelektrode 8 und der Außenelektrode 6 oder 7 erzeugt.
Genauer gesagt stehen eine elektrostatische Kapazität, die von den Bereichen der
dielektrischen Substrate 3 und 4 gebildet wird, die zwischen den Außenelektroden
6 und 8 liegen, und eine weitere elektrostatische Kapazität zur Verfügung, die von
den Bereichen des dielektrischen Substrate 3 und 4 gebildet wird, die zwischen den
Außenelektroden 7 und 8 liegen.
Beim chipförmigen piezoelektrischen Resonator 1 dieser Ausführungsform sind die
ersten und zweiten Elektrodenbereiche 6a bis 8b auf der oberen Oberfläche des
Laminats 5, d. h. der äußeren Hauptfläche 4b des zweiten dielektrischen Substrats
4, angeordnet und gestatten so durch eine Modifikation der Form der Elektrodenbe
reiche 6a bis 8b einen einfachen Abgleich der erwähnten elektrostatischen Kapa
zität. Kurz gesagt, wird die Resonanzfrequenz des chipförmigen piezoelektrischen
Resonators 1 einfach dadurch abgeglichen, dass man den in Fig. 1 dargestellten
chipförmigen piezoelektrischen Resonator 1 herstellt und dann, beispielsweise
durch Lasertrimmung, einen Teil der oben beschriebenen geteilten Elektrodenbe
reiche 6a bis 8b entfernt. Da der Frequenzabgleich vorgenommen werden kann,
nachdem das piezoelektrische Bauteil 2 zusammen mit den dielektrischen Sub
straten 3 und 4 laminiert wurde, und nachdem die Außenelektroden 6 bis 8 auf dem
erzeugten Laminat angeordnet wurden, erhält man auf einfache Weise und mit ho
her Präzision einen chipförmigen piezoelektrischen Resonator 1, dessen Reso
nanzfrequenz im gewünschten Abgleichsbereich liegt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die relative Dielektrizitätskonstante einer
das dielektrische Substrat 3 bildenden dielektrischen Keramik größer als die der
das dielektrische Substrat 4 bildenden dielektrischen Keramik. Ferner erstrecken
sich die Außenelektrode 8, die der Außenelektrode 6 oder 7 gegenüber liegt, und
die Außenelektrode 6 und 7 weiter über das dielektrische Substrat 3 als über das
dielektrische Substrat 4. Daher hängt die elektrostatische Kapazität des Laminats 5
in hohem Maße von der elektrostatischen Kapazität ab, die die Bereiche zwischen
den Außenelektroden 8 und 6 und zwischen den Außenelektroden 8 und 7 des
dielektrischen Substrats 3 erzeugen.
Mit anderen Worten ist die elektrostatische Kapazität, die von den Bereichen zwi
schen den Außenelektroden 8 und 6 und zwischen den Außenelektroden 8 und 7
des dielektrischen Substrats 4 erzeugt wird, kleiner als die entsprechende elek
trostatische Kapazität des dielektrischen Substrats 3. Daher kann die Resonanzfre
quenz genau eingestellt werden, indem wenigstens ein Teil von wenigstens einem
der Bereiche, ausgewählt aus den oben beschriebenen ersten und zweiten Elektro
denbereichen 6a bis 8b, entfernt wird. So kann bei dem chipförmigen piezoelektri
schen Resonator 1 dieser Ausführungsform zusätzlich dazu, dass die Resonanz
frequenz nach der Herstellung des Resonators auf einfache Weise abgeglichen
werden kann, der Abgleich der Resonanzfrequenz auch mit hoher Präzision aus
geführt werden, da man die elektrostatische Kapazität des Resonators fein einstel
len kann.
Das dielektrische Substrat 4 besteht aus einer dielektrischen Keramik mit einer re
lativen Dielektrizitätskonstanten von mindestens 20. Wenn man eine dielektrische
Keramik mit einer relativen Dielektrizitätskonstanten von weniger als 20 verwendet,
ist die erhaltene elektrostatische Kapazität zu klein, um eine praktische Einstellung
der Resonanzfrequenz durchführen zu können.
Obwohl sich die relative Dielektrizitätskonstante einer für das erste dielektrische
Substrat 3 verwendeten dielektrischen Keramik von der relativen Dielektrizitätskon
stanten der für das zweite dielektrische Substrat 4 verwendeten dielektrischen Ke
ramik, wie oben beschrieben, unterscheidet, können bei dieser Erfindung die bei
den dielektrischen Substrate 3 und 4 auch dieselbe relative Dielektrizitätskonstante
aufweisen. Mit der Struktur dieser Ausführungsform läßt sich, wie gewünscht, die
Feineinstellung der Resonanzfrequenz durch die Bearbeitung jeder der ersten und
zweiten Elektrodenbereiche 6a bis 8b erreichen.
Wenn die obige Einstellung der Resonanzfrequenz vorgenommen wird, müssen
nicht notwendigerweise alle erste und zweite Elektrodenbereiche 6a bis 8b bear
beitet werden, aber wenigstens ein Elektrodenbereich wird bearbeitet, um die Ein
stellung durchzuführen. Bevorzugt sind die elektrostatischen Kapazitäten auf den
gegenüberliegenden Seiten der Außenelektrode 8 gleich eingestellt. Somit wird ein
Verfahren, bei dem zum Frequenzabgleich wenigstens ein Bereich aus den ersten
und zweiten Elektrodenbereichen 8a und 8b bearbeitet wird, bevorzugt. Alternativ
wird ein Verfahren bevorzugt, bei dem zum Frequenzabgleich wenigstens ein Be
reich der ersten und zweiten Elektrodenbereiche 6a und 6b bearbeitet und gleich
mäßig der (die) entsprechende(n) Bereich(e) der ersten und zweiten Elektrodenbe
reiche 7a und 7b entsprechend bearbeitet wird (werden).
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform die ersten und zweiten Elek
trodenbereiche 6a bis 8b alle dieselbe rechteckige Form aufweisen, können die
Formen der ersten und zweiten Elektrodenbereiche geeignet geändert werden.
Beispiele für solche veränderten Formen der Elektrodenbereiche sind in den
Fig. 3 bis 5 dargestellt.
Bei einem in Fig. 3 dargestellten chipförmigen piezoelektrischen Resonator 11 wei
sen erste und zweite Elektrodenbereiche 16a und 16b einer ersten Außenelektrode
16 und erste und zweite Elektrodenbereiche 17a und 17b einer zweiten Außene
lektrode 17 Aussparungen 12 auf, die auf den Seiten der Elektrodenbereiche gebil
det sind, die den Elektrodenbereichen 18a und 18b gegenüberliegen. Wenn man
solche Aussparungen 12 vorsieht, wird ein mit einer solchen Aussparung versehe
ner Bereich relativ schmaler als der Rest des Elektrodenbereichs. Zum Beispiel
werden im ersten Elektrodenbereich 16a der Außenelektrode 16 durch die Bildung
einer Aussparung 12 schmalere Bereiche 16a1 und 16a2 auf den der Aussparung
12 gegenüberliegenden Seiten gebildet. Somit wird der Bereich 16a1 und/oder der
Bereich 16a2 entfernt, um so die elektrostatische Kapazität auf einfache Weise und
genauer einzustellen.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten chipförmigen piezoelektrischen Resonator 21 sind die
ersten und zweiten Elektrodenbereiche 26a, 26b, 27a, 27b L-förmig gestaltet. Da
durch kann eine teilweise Entfernung der L-förmigen ersten und zweiten Elektro
denbereiche 26a bis 27b problemlos durchgeführt werden, um so die elektrostati
sche Kapazität leicht und genauer einzustellen.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten chipförmigen piezoelektrischen Resonator 31 sind die
an einer dritten Außenelektrode 38 gebildeten ersten und zweiten Elektrodenberei
che 38a und 38b T-förmig gestaltet. Dadurch kann eine teilweise Entfernung der
ersten und zweiten Elektrodenbereiche 38a bis 38b problemlos durchgeführt wer
den, um so die elektrostatische Kapazität genauer einzustellen.
Obwohl die ersten und zweiten Elektrodenbereiche, wie oben beschrieben, ent
sprechend der gewünschten Resonanzfrequenz wenigstens teilweise entfernt wer
den, können, wie in Fig. 6 gezeigt ist, im äußersten Fall die Elektrodenbereiche zur
Gänze entfernt werden, um so die Resonanzfrequenz einzustellen.
Bei den obigen chipförmigen Resonatoren 1, 11, 21 und 31 sind die ersten und
zweiten Außenelektroden alle in entsprechenden erste und zweite Elektrodenberei
che geteilt. Jedoch kann man in der Erfindung die Feineinstellung der Frequenz
durch teilweises Entfernen eines ersten Elektrodenbereichs und/oder eines zweiten
Elektrodenbereichs bewirken, solange wenigstens eine Außenelektrode auf der
Hauptfläche des dielektrischen Substrats 4 in einen ersten und zweiten Elektroden
bereich unterteilt ist.
Alternativ ist bei dem chipförmigen piezoelektrischen Resonator 1, der eine erste
bis dritte Außenelektrode 6 bis 8 aufweist, die dritte Außenelektrode 8 in den ersten
und zweiten Elektrodenbereich 8a und 8b geteilt, und die erste und zweite Au
ßenelektrode 6 und 7 sind ungeteilt auf der äußeren Hauptfläche 4a des dielektri
schen Substrats 4 angeordnet, d. h., die beiden Außenelektroden haben keine ge
teilten Elektrodenbereiche 6a, 6b, 7a und 7b, um so eine identische elektrostatische
Kapazität in den von der dritten Außenelektrode 8 geteilten Bereichen zu schaffen.
Wenn wenigstens der erste und/oder der zweite Elektrodenbereich 8a oder 8b der
dritten Außenelektrode 8 zum Einstellen der Resonanzfrequenz teilweise entfernt
wird (werden), sind die elektrostatischen Kapazitäten der durch die dritte Außene
lektrode 8 geteilten Bereiche sicher so eingestellt, dass sie gleich sind.
In weiterer Abänderung kann man die dritte Außenelektrode 8 auf der äußeren
Hauptfläche 4b so anbringen, dass sie nicht in erste und zweite Elektrodenbereiche
8a und 8b geteilt ist, und die erste und zweite Außenelektrode 6 und 7 kann, wie in
Fig. 1 in geteiltem Zustand ausgebildet sein. In diesem Fall kann bevorzugt, wenn
einer der ersten und zweiten Elektrodenbereiche 6a bis 7b der ersten oder zweiten
Außenelektrode 6 und 7 teilweise entfernt wird, ein gleichartiger Elektrodenbereich
der ersten Außenelektrode 6 und der zweiten Außenelektrode 7 in entsprechender
Weise entfernt werden.
Während die Erfindung nunmehr im einzelnen dargestellt und bezugnehmend auf
ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann
unzweifelhaft, dass die vorstehenden und andere Änderungen in Form und Einzel
heiten durchgeführt werden können, ohne dass der durch die beiliegenden Ansprü
che definierte Umfang der Erfindung verlassen wird.
Claims (7)
1. Einen Kondensator enthaltender chipförmiger Resonator, der aufweist:
ein piezoelektrisches Bauteil (2), das aufweist:
ein piezoelektrisches Substrat (2a) mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche; erste und zweite Anregungselektroden (2b, 2c), die jeweils auf der ersten und zweiten Hauptfläche des piezoelektrischen Substrats (2a) ein ander gegenüberliegend angeordnet sind und das piezoelektrische Substrat (2a) zwischen sich haben; und eine erste und zweite Leitungselektrode (2d, 2e), die jeweils mit der ersten und zweiten Anregungselektrode (2b, 2c) ver bunden sind und sich zu jeweiligen peripheren Kanten des piezoelektrischen Substrats (2a) hin erstrecken;
erste und zweite dielektrische Substrate (3, 4), die das piezoelektrische Bau teil (2) zwischen sich einschließen und ein Laminat bilden;
mehrere Außenelektroden (6, 7, 8; 16, 17, 18; 26, 27, 38), die so vorgesehen sind, dass sie sich von der äußeren Hauptfläche des ersten dielektrischen Substrats (3) zur äußeren Hauptfläche (4b) des zweiten dielektrischen Sub strats (4) längs der einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten flächen (5a, 5b) des Laminats (5) erstrecken;
wobei die erste und zweite Leitungselektrode (2d, 2e) des piezoelektrischen Bauteils (2) jeweils mit irgendeiner der Außenelektroden (6, 8) verbunden ist; und
wobei wenigstens eine der mehreren Außenelektroden (6, 7, 8; 16, 17, 18; 26, 27, 38) auf der äußeren Hauptfläche (4b) des zweiten dielektrischen Substrats (4) in einen ersten Elektrodenbereich (6a, 7a, 8a; 16a, 17a, 18a; 26a, 27a, 38a), der mit einem auf der ersten Seitenfläche (5a) gebildeten Außenelektro denbereich verbunden ist, und in einen zweiten Elektrodenbereich (6b, 7b, 8b; 16b, 17b, 18b; 26b, 27b, 38b) geteilt ist, der mit einem auf der zweiten Seiten fläche (5b) gebildeten Außenelektrodenbereich verbunden ist.
ein piezoelektrisches Bauteil (2), das aufweist:
ein piezoelektrisches Substrat (2a) mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche; erste und zweite Anregungselektroden (2b, 2c), die jeweils auf der ersten und zweiten Hauptfläche des piezoelektrischen Substrats (2a) ein ander gegenüberliegend angeordnet sind und das piezoelektrische Substrat (2a) zwischen sich haben; und eine erste und zweite Leitungselektrode (2d, 2e), die jeweils mit der ersten und zweiten Anregungselektrode (2b, 2c) ver bunden sind und sich zu jeweiligen peripheren Kanten des piezoelektrischen Substrats (2a) hin erstrecken;
erste und zweite dielektrische Substrate (3, 4), die das piezoelektrische Bau teil (2) zwischen sich einschließen und ein Laminat bilden;
mehrere Außenelektroden (6, 7, 8; 16, 17, 18; 26, 27, 38), die so vorgesehen sind, dass sie sich von der äußeren Hauptfläche des ersten dielektrischen Substrats (3) zur äußeren Hauptfläche (4b) des zweiten dielektrischen Sub strats (4) längs der einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten flächen (5a, 5b) des Laminats (5) erstrecken;
wobei die erste und zweite Leitungselektrode (2d, 2e) des piezoelektrischen Bauteils (2) jeweils mit irgendeiner der Außenelektroden (6, 8) verbunden ist; und
wobei wenigstens eine der mehreren Außenelektroden (6, 7, 8; 16, 17, 18; 26, 27, 38) auf der äußeren Hauptfläche (4b) des zweiten dielektrischen Substrats (4) in einen ersten Elektrodenbereich (6a, 7a, 8a; 16a, 17a, 18a; 26a, 27a, 38a), der mit einem auf der ersten Seitenfläche (5a) gebildeten Außenelektro denbereich verbunden ist, und in einen zweiten Elektrodenbereich (6b, 7b, 8b; 16b, 17b, 18b; 26b, 27b, 38b) geteilt ist, der mit einem auf der zweiten Seiten fläche (5b) gebildeten Außenelektrodenbereich verbunden ist.
2. Chipförmiger piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass die relative Dielektrizitätskonstante des das erste dielektrische
Substrat (3) bildenden dielektrischem Materials größer ist, als die des das
zweite dielektrische Substrat (49) bildenden dielektrischen Materials.
3. Chipförmiger piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Elektrodenbereiche (16a, 17a,
16b, 17b, 26a, 26b, 27a, 27b, 38a, 38b) jeweils einen schmaleren Bereich auf
weisen, dessen Breite schmaler ist als die Breite des restlichen Teils der Au
ßenelektrode.
4. Chipförmiger piezoelektrischer Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Außenelektroden (6, 7, 8) eine
erste und zweite Außenelektrode (6, 7; 16, 17; 26, 27) aufweisen, die jeweils
mit der ersten und zweiten Leitungselektrode (2d, 2e) verbunden sind, und ei
ne dritte Außenelektrode(8, 18, 38), die geerdet ist.
5. Chipförmiger piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass die erste und zweite Außenelektrode (16, 17) erste und zweite
Elektrodenbereiche (16a1, 16a2) aufweisen.
6. Chipförmiger piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass die dritte Außenelektrode (38) in einen ersten und zweiten
Elektrodenbereich (38a, 38b) geteilt ist, wobei die erste und zweite Außene
lektrode nicht in erste und zweite Elektrodenbereich geteilt aber auf der äuße
ren Hauptfläche des zweiten dielektrischen Substrats so angeordnet sind,
dass sie die erste Seitenfläche mit der zweiten Seitenfläche verbinden.
7. Verfahren zur Einstellung der Resonanzfrequenz eines chipförmigen piezo
elektrischen Resonators nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennnzeichnet, daß die Resonanzfrequenz dadurch eingestellt wird, daß
teilweise wenigstens einer der ersten und zweiten Elektrodenbereiche (6a, 6b,
7a, 7b, 8a, 8b; 16a, 16b, 17a, 17b, 18a, 18b; 26a, 26b, 27a, 27b, 38a, 38b)
entfernt wird, die dadurch gebildet sind, dass die Außenelektroden auf der
äußeren Hauptfläche des zweiten dielektrischen Substrats geteilt sind.
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