DE2922451C2

DE2922451C2 - Piezoelektrische Resonatorvorrichtung

Info

Publication number: DE2922451C2
Application number: DE19792922451
Authority: DE
Inventors: Ishikawa Hakui; Ititoshi Kadohashi; Tetsuo Hakui Ishikawa Kanematsu; Koichi Nagano; Eizo Yokohama Kanagawa Otsuka; Tsuneo Toyonaka Osaka Taki
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1979-06-01
Publication date: 1986-09-18
Also published as: GB2026232A; DE2922451A1; GB2026232B

Description

Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Resonatorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist dem Fachmann wohlbekannt, daß selektive Bandfilter mit niedrigem Verlust dadurch hergestellt werden können, daß piezoelektrische Resonatoren als Schaltungselemente verwendet werden. Da andererseits das piezoelektrische Filter, auf den sich die Erfindung bezieht, auch aus wenigstens einem piezoelektrisehen Resonator aufgebaut ist, soll zunächst auf einen piezoelektrischen Resonator Bezug genommen werden, wenn im folgenden der Stand der Technik diskuliert wird.

Wie in F i g. 1 der Zeichnungen gezeigt ist, ist ein piezoelektrischer Resonator X bekannt, der eiL piezoelektrisches Substrat 1 von zum Beispiel Scheibenform aufweist und erste und zweite elektrisch leitende Anschlüsse 2 und 3 besitzt, die an ersten und zweiten Elektrodenschichten 4 und 5 angreifen, die auf der ersten Oberfläche des piezoelektrischen Substrates 1 angehracht sind. Außerdem weist der piezoelektrische Resonator X einen dritten elektrisch leitenden Anschluß 6 auf, der an einer gemeinsamen Elektrodenschicht 7 angreift

Es ist auch ein piezoelektrischer Resonator bekannt, der im Aufbau dem piezoelektrischen Resonator X ähnlich ist jedoch Kontakthöcker 2a und 3a aufweist, die starr an den entsprechenden ersten und zweiten Anschlüssen 2 und 3 befestigt sind oder auf sonstige Weise einstückig mit denselben ausgebildet sind. Dieser Typ des piezoelektrischen Resonators ist in Fig.2 mit Y bezeichnet Bei diesem piezoelektrischen Resonator Y sind die ersten und ,-weiten Anschlüsse 2 und 3 elektrisch mit den entsprechenden ersten und zweiten Elektrodensc-hichten 4 und 5 durch die Kontakthöcker 2a und 3a elektrisch verbunden, die mit denselben an Stellen einen Kontakt herstellen, die Schwingungsknoten des piezoelektrischen Substrates 1 entsprechen. Die ersten und zweiten Anschlüsse 2 und 3 werden in Richtung auf die ersten und zweiten Flächen des piezoelektrischen Substrates 1 gedruckt, wobei die Hocker 2a und 3a einen festen Kontakt mit den ersten bzw. zweiten Elektrodenschichten 4 bzw. 5 durch Druckanwendung machen, so daß sich die Einzelteile des piezoelektrisehen Resonators Knicht voneinandf? trennen können. Damit das piezoelektrische Substrat 1 sicher abgestützt und sicher elektrisch mit den ersten und zweiten Anschlüssen 2 und 3 verbunden ist ist beim vorbekannten piezoelektrischen Resonator X jeder der Anschlüsse 2 und 3 aus einem metallischen Material hergestellt, das eine ausreichende Federkraft aufweist, die zum Ausüben eines solchen Druckes notwendig ist, der für das Zusammenhalten der Komponenten des piezoelektrischen Resonators Y erforderlich ist, wobei noch die Kontakthöcker 2a und 3a einen festen Kontakt mit den ersten und zweiten Elektrodenschichten 4 und 5 herstellen. Unter Berücksichtigung des besonderen Abstützsystems und der begrenzten Arten von zur Verfügung stehenden Materialien kann der vorbekannte piezoelektrische Resonator V jedoch nicht hinsichtlich der Maßnahmen verbessert werden, die gegen Vibrationen und/ oder Stöße vorgesehen sind, die auf denselben von außen einwirken können.
Damit der piezoelektrische Resonator eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen und/oder Stoßen hat, wurde vorgeschlagen, eine elastische Polymerverbindung zum Beispiel einen Kunstkautschuk zu verwenden, wie dies in der im Jahr 1977 offengelegten japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung 52-60 278 beschrieben ist. Gemäß dieser Veröffentlichung hat die elastische Polymerverbindung elektrisch leitendende Eigenschaften und wird als Material für die Hocker verwendet, die in Fig.3 mit 2a und 3a

bezeichnet sind, wobei dann diese Höcker anschließend mit den Anschlüssen verbunden werden. Es ist dort auch beschrieben, wie die elektrisch leitende elastische Polymerverbindung auf den metallischen Anschlüssen angebracht wird.

Während jeder der vorbekannten piezoelektrischen Resonatoren X und Y, die in den F i g. 1 bzw. 2 gezeigt sind, als ein piezoelektrischer Resonator mit zwei Anschlüssen in dem Sinne bezeichnet werden kann, daß der piezoelektrische Resonator zwei Anschlüsse hat, so sind in im Jahre 1977 offengelegten japanischen Schriften, nämlich der offengelegten Patentveröffentliclumg 52-110 547 und den offengelegten Gebrauchsmusterveröffentlichungen 52-122 630, 52-122 631 und 52-122 632 piezoelektrische Resonatoren mit drei Anschlüssen beschrieben, die in vorteilhafter Weise als Bandfilter verwendet werden können. Diese piezoelektrischen Resonatoren mit drei Anschlüssen sind allgemein aufgebaut, wie dies in den F i g. 5 bis 11 gezeigt ist

Gemäß den F i g. 5 bis 11 weist das vorbekannte piezoelektrische Filter mit drei Anschlüssen ein quadratisches piezoelektrisches Substrat 10 auf, auf dessen einer Fläche eine umgebende Elektrodenschicht 11 und eine mittlere Elektrodenschicht 12 angebracht oder aufgebracht sind, wobei die mittlere Elektrodenschicht 12 konzentrisch mit und elektrisch isoliert von der umgebenden Elektrodenschicht 11 ist, wie dies am besten in F i g. 1 gezeigt ist. Auf der entgegengesetzten Seite des piezoelektrischen Substrates 10 ist eine gemeinsame Erdelektrodenschicht 13 angebracht oder aufgebracht, wie dies am besten in F i g. 6 gezeigt ist Die Substratanordnung mit dem piezoelektrischen Substrat 10 und den Elektrodenschichten 11,12 und 13 ist in F i g. 7 im Querschnitt gezeigt.

In Fig.8(a) ist ein erster Anschluß 14 gezeigt, der zwei elektrisch leitende federnde Zungen 14a und 146 aufweist, die sich in derselben Richtung nach außen von und im rechten Winkel zu einem länglichen Anschlußkörper 14c erstrecken und die parallel zueinander sind, wobei die federnden Zungen 14a und 146 voneinander einen vorbestimmten Abstand haben, der dem Zwischenraum zwischen den einander gegenüberstehenden Seitenabschnitten der umgebenden Elektrodenschicht 11 entspricht. Wie dies am besten in F i g. 8(b) gezeigt ist, ist jede der federnden Zungen 14a und 14b gebogen, um eine Kontaktfläche 15a oder 150 zu schaffen, die im zusammengesetzten Zustand, wie .lies in Fig. 11 gezeigt ist und wie dies später beschrieben wird, entsprechende Gebiete P1 und P 2 der einander gegenüberstehenden Seitenabschnitte der umgebenden Elektrodenschicht 2 berührt, wie die in F i g. 5 gezeigt ist.

In Fig.9(a) ist ein zweiter Anschluß 16 gezeigt, der aus einem länglichen Anochlußkörper 16a und einem Kontaktplattenteil 166 besteht, der sich nach außen von und im rechten Winkel zum Anschlußkörper 16a erstreckt, wobei der Berührungsplattenteil 166 einen Kontakthöcker 17 aufweist, der starr daran befestigt oder einstückig damit ausgebildet ist. Der Kontaktplattenabschnitt 166 hat eine solche Größe, daß im in F i g. 11 gezeigten zusammengesetzten Zustand der Kontaktplattenteil 166 elektrisch vom ersten Anschluß 14 isoliert angeordnet werden kann, und zwar innerhalb eines Raumes, der durch die federnden Zungen 14a und 146 und den Anschlußkörper 14c begrenzt wird. Der Kontaktplattenteil 162? kann dabei über bzw. unter der mittleren Elektrodenschicht 12 liegen, wobei der Kontakthöcker 17 elektrischen Kontakt mit der mittleren Elektrodenschicht 12 he otellt.

In Fig. 10(a) ist ein gemeinsamer Anschluß 18 gezeigt, der aus langen und kurzen elektrisch leitenden Stangen ISa und 186 besteht, die sich im rechten Winkel zueinander erstrecken, um im wesentlichen ein kreuzförmiges Gebilde zu bilden, wobei ein Kontakthöcker 18c vorgesehen ist und sich nach außen vom Überschneidungspunkt der Stangen 18a und 186 erstreckt, wie dies am besten in Fig. 10(b) gezeigt ist Dieser gemeinsame Anschluß 18 ist, wie dies am besten in Fig. 10(b) gezeigt ist, im wesentlichen sphärisch gekrümmt, wobei der Kontakthöcker 18c am obersten Teil des kreisförmigen gemeinsamen Anschlusses 18 angeordnet ist, so daß der gemeinsame Anschluß 18 gegen einen Druck federnd nachgeben kann, der auf denselben in einer Richtung wirken kann, der der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich der Kontakthöcker 18c erstreckt

Diese im Zusammenhang mit den Fig.5 bis 10 beschriebenen Komponenten werden miteinander in einer Weise verbunden, die in F i g. 11 gezeigt ist, und in einem Gehäuse 19 untergebracht das zum Beispiel aus ähnlichen Gehäusehälften 19a und Uib besteht, von denen jede im wesentlichen eine behälte.ähnliche Form hat Insbesondere wird die Substratanordnung mit dem piezoelektrischen Substrat 10 und den Elek'rodenschichten 11,12 und 13 innerhalb des Gehäuses 19 durch die An^hlüsse 14,16 und 18 auf solche Weise festgehalten, daß eine Federkraft die durch den Anschluß 18 ausgeübt wird, wenn derselbe im Gehäuse 19 zusammen mit den anderen Komponenten untergebracht ist auf die Substratanordnung durch den Kontakthöcker 18c ausgeübt wird, der die Erdeiektrodenschicht 13 berührt, während der Kontakthöcker 17 im Anschlußelement 16 in fester Berührung mit der mittleren Elektrodenschicht 12 gehalten wird. Aufgrund der Federwirkung, die durch den Anschluß 18 ausgeübt wird, wird so die Substratanordnung fest an ihrer Stelle zwischen den Kontakthökkern 18cund l/ innerhalb des Gehäuses 19 festgehalten werden. Gleichzeitig werden die Kontaktgebiete 15a und 15b der federnden Zungen 14a und 146 aes Anschlusses 14 in Berührung mit den entsprechenden Kontaktgebieten Pi und P 2 der einander gegenüberstehenden Seitenabschnitte der umgebenden Elektrodenschicht 11 durch die Wirkung der Federkraft gehalten, die durch die federnden Zungen 14a und 14b ausgeübt wird. Es sollte bemerkt werden, daß die Federkraft, die durch die federnden Zungen 14a und 146 ausgeübt wird, damit die Kontaktgebiete 15a und 156 die Kontaktgebiete P1 und P 2 auf den einander gegenüberstehenden Seitenteilen der umgebenden Elektrodenschicht U berühren, kleiner als die Federkraft ist, die durch den Anschluß 18 ausgeübt wird, um die Substratanordnung gegen den Kontakthöcker 17 im Anschluß 16 zu drücken. Insbesondere ist beim vorbekannten Filter der Bauart, oie insbesondere in F i g. 11 gezeigt ist, die durch die federnden Zungen 14a und 146 ausgeübte federkraft so ausgewählt, daß sie sich im Bereich von 1/4 bis 2/4 der Federkraft befindet, die durch den Anschluß 18 ausgeübt wird. Dies hat den Grund, da die Kontaktgebiete P1 und P 2 Schleifen Tiechanischer Schwingungen des piezoelektrischen Substrates 10 entsprechen, wenn die Kontaktgebiete P1 und Pl stark durch die Kontaktgebiete 15a bzw. 156 im Anschluß 14 gedrückt werden, daß der im piezoelektrischen Substrat 10 auftretende Vibrationsmode im ungünstigen Sinne in einem solchen Ausmaß beeinflußt wird, daß sich sowohl der Einführungsverlust als auch die Mittenfrequenz auf eine Weise ändern, die in der graphischen Darstellung der Fig. 12

gezeigt ist Es sollte bemerkt werden, daß in der Darstellung der Fig. 12 der Ausdruck »Kontaktdruckverhältnis« ein Verhältnis des Kontaktdruckes der Kontaktgebiete 15a und 156 mit den Kontaktgebieten Pl und P2 relativ zum Kontaktdruck des Kontakthöckers 18 mit der Erdelektrodenschicht 13 bei Ausrichtung mit dem Kontakthöcker 17 bezeichnet.

Es ist auch ein Filter vom Leitertyp bekannt, das aus einer Vielzahl von piezoelektrischen Resonatoren aufgebaut ist, von denen jeder in einem FlächenvibrationsrRode oder einem radialen Vibrationsmode schwingt und den in F Ί g. 2 gezeigten Aufbau hat. Ein Beispiel ist in F i g. 3 gezeigt. Wie dies in F i g. 3 dargestellt ist, weist das vorbekannte Filter vom Leitertyp eine Vielzahl vom zum Beispiel ersten bis fünften piezoelektrischen Resonatoren I, II, III, IV und V auf, von denen jeder den Aufbau hat, der in F i g. 2 gezeigt ist. Von diesen piezoelektrischen Resonatoren sind die piezoelektrischen Resonatoren I, III und V Serienresonanzelemente, während die piezoelektrischen Resonatoren ii und iV Parallelresonanzelemente sind, wobei diese piezoelektrischen Resonatoren I bis V so angeordnet sind, daß jedes Parallelresonanzelement zwischen jeweils zwei benachbarten Serienresonanzelementen angeordnet ist.

Bei diesem in F i g. 3 gezeigten vorbekannten Filter vom Leiiertyp werden die Kontakthöcker 2a und 3a der entsprechenden Anschlüsse 2 und 3 für jeden piezoelektrischen Resonator in Berührung mit den entsprechenden Oberflächen des entsprechenden piezoelektrischen Resonators an Stellen gehalten, die Vibrationsknoten des piezoelektrischen Substrates entsprechen, wobei die verschiedenen Komponenten des Filters durch Anwendung eines Druckes von zum Beispiel 250 bis 300 gr/cm² unter Benutzung irgend eines bekannten Federelementes zusammengedrückt werden. Während die Anschlüsse 2 und 3 des ersten und fünften Resonators I und V als Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüsse dienen, sind die Anschlüsse 3 und 2 άζτ ersten und dritten Resonatoren Ϊ und III miteinander elektrisch mittels eines Brückenelementes 6a verbunden, und die Anschlüsse 3 und 2 des dritten und fünften Resonators III und V sind miteinander mittels eines Brückenelementes 6b elektrisch verbunden. Zwischen den Anschlüssen 3 und 2 des zweiten und dritten Resonators II und HI und zwischen den Anschlüssen 3 und 2 des vierten und fünften Resonators IV und V sind elektrisch isolierende Schichten oder Plättchen 7 und 8 angeordnet. Bei Benutzung sind die Anschlüsse 3 des zweiten und vierten Resonators II und IY elektrisch geerdet

Die selektierenden Filtereigenschaften und die Gruppenverzögerungszeitcharakteristik des vorbekannten, in F i g. 3 gezeigten Filters vom Leitertyp sind in F i g. 4 graphisch dargestellt Es war lange erstrebt, ein Filter vom Leitertyp der oben beschriebenen Art zu verbessern, was die Gruppenverzögerungszeitcharakteristik anbetrifft, um die Phasenverzerrung zu unterdrücken. Ein konventionelles Verfahren zum Verbessern der Gruppenverzögerungszeitcharakteristik besteht darin, den mechanischen Gütefaktor Q auf Werte von einigen zehn von einigen hundert zu verkleinern. Es wurde jedoch herausgefunden, daß beim konventionellen Verfahren zum Verbessern der Gruppenverzögerungszeitcharakteristik verschiedene Schwierigkeiten auftreten. Abhängig vom speziellen Wen für den mechanischen Gütefaktor Q, der gewählt wird, muß insbesondere das Verhältnis der Materialien, die miteinander gemischt werden sollen, eingestellt werden. Als Ergebnis hiervon können Filter mit gewünschter Temperaturcharakteristik TC, elektromechanischen! Kopplungskoeffizienten K und dielektrischer Konstante nicht mehr ohne Schwierigkeiten erhalten werden. Da der mechanische Gütefaktor Q verkleinert wird, wird darüber hinaus die Frequenzkonstante Fo entsprechend verkleinert. Wird zum Beispiel ein Filter mit Resonatoren mit verhältnismäßig niedrigem mechanischem Gütefaktor Q in ein Gehäuse eingebracht, in dem Resonatoren mit einem mechanischen Gütefaktor Q von ungefähr 1000 eingebaut sind, so ist im allgemeinen die Widerstandsfähigkeit gegen Stöße unzureichend; gleichzeitig tritt eine beträchtliche Variation des Dämpfungspegels auf. Dies beruht darauf, daß die verwendeten Resonatoren klein sind.

Ein Nachteil, der allen vorbekannten, oben diskutierten piezoelektrischen Resonatoren gemeinsam ist, besteht darin, daß die Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibration und/oder Stoßen verhältnismäßig niedrig ist. Da die Anschlüsse in direkter Berührung mit den damit zusammenhängenden Elckirouerischicutcri gehalten werden, besteht zum Beispiel eine große Wahrscheinlichkeit, daß die Elektrodenschichten durch die damit zusammenhängenden Anschlüsse beschädigt, zum Beispiel abgerieben werden, wenn auf den Resonator ein äußerer Stoß wirkt.

Um diesem Nachteil entgegenzuwirken, ist aus der US-PS 35 60 772 ein piezoelektrischer Resonator gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches bekannt.
Bei di6.,t;m Resonator wird der elektrische Kontakt zwischen der Elektrodenschicht und dem zugehörigen Anschlußelement mit Hilfe eines im oder in der Nähe des Knotenpunktes aufgeklebten elektrisch leitfähigen Gummipolsters hergestellt.

Diese Bauweise hat zwar den Vorteil, daß die Wider-Standsfähigkeit gegenüber Vibrationen und/oder Stoßen verbessert ist, hat aber den erheblichen Nachteil, daß in dem Falle, wo mehrere Elektrodenschichten auf einer der Oberflächen des Substrats angeordnet sindj diese elektrisch leitfähigen Polster erstens sehr klein sein müssen und zweitens sehr genau positioniert auf den Elektrodenschichten aufgeklebt werden müssen. Dies hat zur Folge, daß aufgrund der Winzigkeit der Polster und der erforderlichen hohen Präzision die Herstellung der Resonatoren sowohl erheblich verlangsamt als auch sehr verteuert wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine derartige Resonatorvorrichtung zu schaffen, bei welcher die Herstellung d. h. die Montage des elastischen Polsters erheblich vereinfacht ist, ohne daß die Vorteile, die ein derartiges elastisches Polster mit sich bringt verlorengehen.

Diese Aufgabe wird bei einer piezoelektrischen Resonatorvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens auf der die zwei oder mehr Elektrodenschichten tragenden Oberfläche des Substrats eine richtungsorientiert-leitfähige Schicht aus elastisch verformbarem Material zwischen den Anschlußelementen und den zugehörigen Elektrodenschichten angeordnet ist

Diese richtungsorientiert-leitfähige Schicht kann entweder aus einem anisotrop leitfähigen Material bestehen, oder aus einem nur unter Druck leitfähigen Material. Das anisotrop leitfähige Material kann man sich beispielsweise so vorstellen, daß es eine sehr große Anzahl von parallel zueinander verlaufenden, voneinander isolierten Leitungsbahnen iit seinem Materia! aufweist, die es verhindern, daß ein Strom quer zu dieser Richtung fließen kann. Die andere Möglichkeit nämlich daß das

Material nur unter Druckeinwirkung leitfähig ist, kann man sich so vorstellen, daß das Material über seiri-gesamtes Volumen eine Vielzahl von im entspannten'Zustand voneinander getrennten leitfähigen Teilen enthält, die bei einer Deformation, d. h. beim Zusammenpressen des Materials in Kontakt zueinander kommen und dadurch an der Druckstelle eine leitende Verbindung zwischen den Oberflächen herstellen.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung der richtungsorientiert-leitfähigen Schicht aus elastisch ,verformbarem Material sind die Nachteile der bekannten Resonatorvorrichtung vermieden. Es muÜ nur noch eine einzige Schicht aus diesem Material hergestellt werden, die dann auf der interessierenden Oberfläche angeordnet wird, wobei keine exakte Positionierung nötig ist, da ein Kurzschluß zwischen den Elektrodenschichten über die richtungsorientiert-leitfähige Schicht nicht möglich ist, da diese Schicht nicht in Querrichtung leitet.

Da keine direkte Berührung zwischen den Anschlüssen oder den Kontakthöckern und ilen damit verknüpften Elektrodenschichten stattfindet, wie dies bei den vorbekannten piezoelektrischen Einrichtungen erforderlich war, besteht darüber hinaus keine Möglichkeit, daß die Elektrodenschichten beschädigt werden. Dies bedeutet, daß die piezoelektrische Einrichtung der Erfindung nicht nur sehr widerstandsfähig gegenüber Vibrationen und/oder Stoß ist, sondern auch sehr dauerhaft ist. Durch die Verwendung der elektrisch leitenden elastischen Schicht wird die Verwendung von Elektrodenschichten verhältnismäßig geringer Dicke ermöglicht, ohne daß dabei die Elektrodenschicht beschädigt wira

Daher kann die erfindungsgemäße piezoelektrische Einrichtung mit in vernünftiger Weise reduzierten Kosten hergestellt werden.

Da die erfindungsgemäß verwendete elektrisch leitende elastische Schicht nur während der Herstellung der Diezce!e!ctr!schen Einrichtung £n *h^rs S'sll** ****- bracht werden muß, kann darüber hinaus nicht nur die Herstellung der erfindungsgemäßen piezoelektrischen Einrichtung leicht durchgeführt werden, ohne daß irgendwelche komplizierten Schritte notwendig sind, sondern kann auch bei verhältnismäßig großer Produktion automatisiert werden.

In erster Linie ist die Erfindung jedoch sehr wirksam, indem durch sie eine piezoelektrische Einrichtung geschaffen wird, die einen verbesserten Formfaktor aufweist, ohne daß ihre Charakteristiken im wesentlichen gedämpft werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenansicht vorbekannter piezoelektrischer Resonatoren;

F i g. 3 eine Seitenansicht des vorbekannten piezoelektrischen Filters, der durch Benutzung einer Vielzahl der in F i g. 2 gezeigten piezoelektrischen Resonatoren aufgebaut ist;

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Amplituden-Verzögerungszeitcharakteristiken (Amp.) des in F i g. 3 gezeigten vorbekannten Filters;

F i g. 5 und 6 Vorder- bzw. Rückansichten eines piezoelektrischen Substrates, das einen Teil des in FLg. 11 gezeigten vorbekannten piezoelektrischen Filters bildet;

Fig.7 eine Seitenansicht im Querschnitt des piezoelektrischen Substrates, das in den F i g. 5 und 6 gezeigt ist;

F i g. 8(a), 9(a) und 10(a) Draufsichten auf erste, zweite und gemeinsame Anschlüsse, die beim Filter der F i g. 11 Verwendung finden;

Fig. 8(b),9(b) und 10(b) Endansichten der Anschlüsse der F i g. 8 (a), 9(a) bzw. 10(a);

Fig. 11 eine Seitenansicht im Querschnitt des vorbekannten piezoelektrischen Filters mit drei Anschlüssen im zusammengesetzten Zustand;

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Kontaktdruckverhältnis und der Änderung sowohl des Einführungsverlustes als auch der Mittelfrequenz;

Fig. 13 eine Seitenansicht einer piezoelektrischen Einrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Impedanz und der Frequenz der piezoelektrischen Einrichtung der F i g. 13;
2ü F i g. «5 und 16 Seitenansichten der piezoelektrischen Einrichtung gemäß zweiten und dritten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 17 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz und der Größe jedes Kontakthöckers, der bei der piezoelektrischen Einrichtung von F i g. 15 Verwendung findet;

Fig. 18 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Antiresonanzfrequenz und der Größe jedes Kontakthöckers, der bei der piezoelektrischen Einrichtung von F i g. 15 Verwendung findet;

Fig. 19 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Resonanzwiderstand und der Größe jedes Kontakthöckers, der bei der piezoelektrischen Einrichtung von F i g. 15 Verwendung findet;
Fig.20 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Antiresonanzwiderstand und der Größe jedes Kontakthöckers, der bei der piezoelektrischen Einrichtung von Fig, 15 Verwendung findet:

Fig.21 und 22 Seitenansichten im Querschnitt der piezoelektrischen Einrichtung gemäß vierten und fünften bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung;

F i g. 23 eine graphische Darstellung der Frequenzausgangscharakteristik der in F i g. 22 gezeigten piezoelektrischen Einrichtung;

Fig.24 eine Seitenansicht der piezoelektrischen Einrichtung gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig.25 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Änderung des an den Filter angelegten Druckes und der Änderung der Bandbreite des Filters von F ig. 24;

Fig.26 eine graphische Darstellung der Änderung des an den Filter angelegten Drucks und dem Einführungsverlust des Filters von F i g. 24;
Fig.27 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Änderung des angelegten Druckes und der Resonanzfrequenz des Filters von F i g. 24;

F i g. 28 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Änderung des angelegten Drucks und der Antiresonanzfrequenz des Filters von F i g. 24;

Fig.29 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Änderung des angelegten Drucks und dem Resonanzwiderstand des Filters von F i g. 24;

Fig.30 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Änderung des angelegten Drucks und dem Antiresonanzwiderstand des Filters von Fig. 24;

F i g. 31 eine graphische Darstellung der Amplitude (Amp.) Verzögerungszeitcharakteristik (Amplitude de-

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lay time characteristic) des Filters von F i g. 24;

Fig.32(a) und (b), 33(a) und (b) und 34(a) und (b) Ansichten ähnlich den F i g. 8(a) und (b), 9(a) und (b) und 10(a) und (b), die erste, zweite und gemeinsame Anschlüsse zeigen, die bei einer piezoelektrischen Einrichtung einer siebten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Verwendung finden;

F i g. 35 eine Draufsicht auf eine elektrisch leitende elastische Schief;?, die bei der piezoelektrischen Einrichtung von F i g. 33 verwendet wird;
; Fig.36 eine Draufsicht auf eine piezoelektrische Substratanordnung, die bei der Einrichtung von F i g. 38 Verwendung findet;

F i g. 37 eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in Fig.36;

F i g. 38 eine Seitenansicht im Querschnitt der piezoelektrischen Einrichtung gemäß der siebten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im zusammengesetzten Zustand;

Fig.39 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Kontaktdruckverhältnis und sowohl dem Einführungsverlust als auch der Mittelfrequenz der Einrichtung von F i g. 38;

Fig.40 eine Draufsicht auf eine modifizierte Form der ersten und zweiten Anschlüsse der Fig. 32 und 33;

F i g. 41 eine Draufsicht einer modifizierten Form des gemeinsamen Anschlusses von F i g. 34;

F i g. 42 eine Draufsicht einer weiteren modifizierten Form des gemeinsamen Anschlusses von F i g. 34; und

Fig.43 eine Ansicht ähnlich wie diejenige von F i g. 38, in der die piezoelektrische Einrichtung gezeigt ist, bei dem der gemeinsame Anschluß von F i g. 42 Verwendung findet.

Es sollte bemerkt werden, daß gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen versehen sind. Es sollte weiter festgestellt werden, daß zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung getrennt unter entsprechenden Überschriften beschrieben werden.

durch die ausgezogene Linie dargestellt ist. Im Vergleich dazu zeigt die gepunktete Linie die Impedanz der vorbekannten piezoelektrischen Einrichtung, die in Fig.2 gezeigt ist, und die srichpunktierte Linie die Impedanz der piezoelektrischen Einrichtung ohne die Kontakthöcker von F i g. 2, wobei die Anschlüsse direkt an den entsprechenden Elektrodenschichten angreifen, die an den entgegengesetzten Oberflächen des piezoelektrischen Substrats angeordnet sind.

Obwohl beschrieben wurde, daß die Anzahl der elektrisch leitenden Schichten, die beim in Fi g. 13 gezeigten Resonator Verwendung finden, zwei ist, sollte bemerkt werden, daß diese Zahl nicht auf den Wert zwei beschränkt ist, sondern daß vielmehr auch entweder die erste oder die zweite elektrisch leitende elastische Schicht 20 bzw. 2i weggelassen werden kann.

Zweite und dritte Ausführungsform — F i g. 15—20

Erste Ausführungsform — Fig. 13 und 14

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Die in Fig. 13 gezeigte piezoelektrische Einrichtung ist ein piezoelektrischer Resonator mit zwei Anschlüssen, der als Filter verwendet werden kann. Der piezoelektrische Resonator mit zwei Anschlüssen, der in F i g. 13 gezeigt ist, ist ähnlich im Aufbau wie derjenige, der in F i g. 1 gezeigt ist, hat jedoch erste und zweite elektrisch leitende elastische Schichten 20 und 21, die zwischen dem ersten Anschluß 2 und der ersten Elektrodenschicht 4 bzw. zwischen dem zweiten Anschluß 3 und der zweiten Elektrodenschicht 5 angeordnet sind. Jede der elektrisch leitenden elastischen Schichten 20 und 21 kann entweder eine völlig leitende elastische Schicht oder die richtungsorientiert elektrisch leitende Kunststoffschicht sein. Wenn die völlig elektrisch leitenden elastischen Schichten als erste bzw. zweite elektrisch leitende elastische Schichten 20 und 21 verwendet werden, wird die in Fig. 13 gezeigte piezoelektrische Einrichtung einen Widerstand bei einer gegebenen Frequenz aufweisen, wie dies durch die strichpunktierte Linie in Fig. 14 gezeigt ist Werden jedoch die richtungsorientiert elektrisch leitenden Kunststoffschichten als erste bzw. zweite elektrisch leitende elastische Schichten 20 und 21 verwendet so wird die in F i g. 13 gezeigte piezoelektrische Einrichtung eine Impedanz bei einer gegebenen Frequenz aufweisen, die in F i g. 14 Die piezoelektrische Einrichtung, die in den Fig. 15 und 16 gezeigt ist, ist auch ein piezoelektrischer Resonator mit zwei Anschlüssen, der als Filter Verwendung finden kann. Der in F i g. 15 gezeigteResonator mit zwei Anschlüssen ist ähnlich im Aufbau zu demjenigen der F i g. 2, hat jedoch erste und zweite elektrisch leitende elastische Schichten 20 und 21, die zwischen dem ersten Anschluß 2 und der ersten Elektrodenschicht 4 bzw. dem zweiten Anschluß 3 und der zweiten Elektrodenschicht 5 angeordnet sind, wie dies bei der Ausführungsform der Fi g. 13 der Fall ist. Der Kontakt zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen 2 und 4 mit den damit zusammenhängenden ersten bzw. zweiten Elektrodenschichten 4 bzw. 5 durch die elektrisch leitenden elastischen Schichten 20 und 21 wird jedoch durch die elektrisch leitenden Berührungshöcker la und 3a bewirkt.

Bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform ist gezeigt, daß die elektrisch leitenden elastischen Schichten 20 und 21 flach gegen die entsprechenden Elektrodenschichten 4 und 5 gehalten werden und in ihrer Stellung zusammen mit dem piezoelektrischen Substrat 1 durch die ersten und zweiten Anschlüssen 2 und 3 gehalten werden, die entsprechende Federkräfte dürrh die Berührungshöcker 2a und 3a ausüben.

Es ist jedoch nicht immer notwendig, daß die elektrisch leitenden elastischen Schichten 20 und 21 oder Plättchen 20 und 21 immer flach gegen die Elektrodenschichten 4 und 5 gehalten werden müssen, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist Sie können vielmehr gewölbt sein, wobei ihr umfänglicher Rand einen Abstand von den entsprechenden Elektrodenschichten 4 und 5 aufweist Dies kann dadurch bewirkt werden, daß stärkere Federkräfte der Anschlüsse 2 und 3 auf das piezoelektrische Substrat 1 durch die entsprechenden Kontakthöcker 2a und 3a übertragen werden, als sie erforderlich sind, um die elastischen Schichten 20 und 21 flach gegen die Elektrodenschichten 4 und 5 zu halten, da die elektrisch leitenden elastischen Schichten 20 und 21 die allgemeine Eigenschaft haben, sich zu wölben, wenn ein verhältnismäßig großer Außendruck auf dieselben ausgeübt wird.

Wie dies bei der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform der Fall ist, muß die Anzahl der elektrisch leitenden elastischen Schichten, die bei den Ausführungsformen der F i g. 15 und 16 verwendet wird, nicht auf zwei begrenzt sein; vielmehr kann auch eine dieser Schichten weggelassen werden.

Vorzugsweise ist das Kontaktgebiet jedes Kontakthöckers la oder 3a mit der entsprechenden Elektrodenschicht 4 oder 5 durch die damit zusammenhängende

elekiriiih leiten Je Schicht 20 oder 21 größer als dasjenige beim vorbekannten Resonator des in Fig.2 gezeigten Aufbaus. Während jeder Kontäkthöcker 2a oder 3a beim vorbekannten Resonator der F i g. 2 eine verhältnismäßig große Berührungsoberfläche mit der efitspre- s chenden Elektrodenschicht hat, besteht dabei d'-e Möglichkeit einer Änderung der Resonanzfrequenz, der Antiresonanzfrequenz, des Resonanzwiderstandes und des Antiresonanzwiderstands, die in beträchtlichem Mäße unerwünscht werden kann.

Bei der vorliegenden Erfindung haben jedoch wegen der Verwendung der elektrisch leitenden elastischen Schichten 20 und 21 die Kontakthöcker 2a und 3a verhältnismäßig große Oberflächengebiete für den Kontakt mit den entsprechenden Elektrodenschichten 4 und J5 5 durch die elektrisch leitenden elastischen Schichten 20 und 21. Die Vorteile der Erfindung, die von der Verwendung der verhältnismäßig großen Kontaktoberflächengebiete jedes Kontakthöckers mit der entsprechenden ElpWtrodijnsrhirht herrühren, können aus den graphisehen Darstellungen der Fig. 17 bis 20 leicht verstanden werden.

Bei jeder der graphischen Darstellungen der Fig. 17—20 bedeutet der Ausdruck »angelegter Druck« einen Druck, der außerhalb vom Resonator angelegt ist, um die verschiedenen Komponenten desselben in einer Richtung zusammenzudrücken, die senkrecht zur Ebene der ersten oder zweiten Oberfläche des piezoelektrischen Substrats 1 ist. Als Wert auf der Ordinatenachse ist der Durchmesser des Kontaktgebietes jpdes Kontakthöckers mit der entsprechenden Elektrodcnschicht gezeigt. Die Daten, die in den graphischen Darstellungen der Fig. 17—20 gezeigt sind, sind zutreffend, wenn das piezoelektrische Substrat ein Oberflächengebiet von 20,25 mm² hat.

Aus den graphischen Darstellungen der Fig. 17—20 ist es ohne weiteres ersichtlich, daß die Änderung der Resonanzfrequenz, der Antiresonanzfrequenz, des Resonanzwiderstands und des Antiresonanzwiderstands, die bei dem erfindungsgemäßen piezoelektrischen Resonator auftritt, einen sehr kleinen Wert hat

Vierte und fünfte Ausführungsform — F i g. 21 —23

Während bei jeder der vorgenannten Ausführungsformen die elektrisch leitende elastische Schicht 20 und 21 oder jede dieser Schichten entweder eine völlig leitende elastische Schicht oder eine richtungsorientiert elektrisch leitende Kunststoffschicht sein kann, muß die elektrisch leitende elastische Schicht oder jede elektrisch leitende elastische Schicht, die bei dem piezoelektrischen Resonator des Aufbaus verwendet wird, der in den Fi g. 21 und 22 gezeigt ist, eine richtungsorientiert elektrisch leitende Kunststoffschicht sein, und zwar aus Gründen, die im Folgenden erklärt werden.

Es soll zunächst auf F i g. 21 Bezug genommen werden. Die dargestellte piezoelektrische Einrichtung ist ein piezoelektrischer Filter mit drei Anschlüssen und im wesentlichen ähnlich im Aufbau zu der in Fig. 15 gezeigten Einrichtung. Die in F i g. 21 gezeigte Einrichtung unterscheidet sich jedoch von derjenigen der F i g. 15 darin, daß die zweite Elektrodenschicht, die in Fig. 15 mit 5 bezeichnet ist, in eine mittlere Elektrode und umgebende Elektrodensegmente 5a bzw. 5b aufgeteilt ist, die voneinander einen Abstand aufweisen. Entsprechend ist der zweite Anschluß, der in Fig. 15 mit der Bezugsziffer 3 bezeichnet ist, in einen mittleren An-

schluß und umgebende Anschlußelemente 3b und 3c aufgeteilt. Insbesondere sind das mittlere Elektrodensegment 5a und das umgebende Elektrödensegment 5b elektrisch voneinander isoliert, und das umgebende Elektrodensegment 5Zj umschließt das mittlere Elektrodensegment 5a in konzentrischer Weise. Diese Elektrodensegmente 5a und 5b sind elektrisch mit uen entsprechenden Anschlußelementen 3b und 3c durch die richtungsorientiert elektrisch leitende Schicht 21 verbunden, deren Größe gleich dem Oberflächengebiet der zweiten Oberfläche des piezoelektrischen Substrates 1 ist, auf dem die mittleren und umgebenden Elektrodensegmente 5a und 5b angeordnet oder aufgebracht sind.

Während der Anschluß 3b einen einzigen Kontakthöcker 3d hat, hat der Anschluß 3c eine ähnliche Form wie das umgebende Elektrodensegment 5b und weist eine Vielzahl von Kontakthöckern 3e auf, die vorzugsweise gleiche Abstände voneinander aufweisen.

Wenn der piezoelektrische Filter mit drei Anschlüssen zusammengesetzt ist, berühren die Kontakthöcker 3d und 3e fest die entsprechenden mittleren und umgebenden Elektrodensegmente 5a und 56 durch die nur richtungsorientiert elektrisch leitende Kunststoffschicht 21. Obwohl die richtungsorientiert elektrisch leitende Kunststoffschicht 21 eine solche Größe hat, daß sie das mittlere Elektrödensegment 5a und auch das umgebende Elektrodensegment 5b einerseits und das Anschlußelement 3b und auch das Anschlußelement 3c andererseits gleichzeitig berührt, wird eine elektrische Verbindung nur zwischen mittlerem Elektrodensegment 5a und dem Anschlußelement 3b und andererseits auch zwischen dem umgebenden Elektrodensegment 5b und dem Anschlußelement 3c hergestellt. Dies beruht auf der Tatsache der besonderen elektrisch leitenden Eigenschaften der richtungsorientiert elektrisch leitenden Kunststoffschicht, die elektrische Leitfähigkeit nur in einer Richtung über die Dicke der Kunststoffschicht zeigt.

Es sollte festgehalten werden, daß die elektrisch leitende elastische Schicht 20, die der richtungsorientiert elektrisch leitenden Kunststoffschicht 21 gegenübersteht, entweder eine völlig leitende elastische Schicht öder eine richtungsorientiert elektrisch leitende Kunststoffschicht sein kann.

Bei der in Fig.22 gezeigten Ausführungsforiii ist die elektrisch leitende elastische Schicht 20 weggelassen. Hierin besteht der einzige Unterschied zwischen der in Fig.21 gezeigten Einrichtung und der in Fig.22 gezeigten Einrichtung. Wie leicht aus der graphischen Darstellung der F i g. 23 entnommen werden kann, zeigt der piezoelektrische Resonator der F i g. 22 einen ausgezeichneten Formfaktor (shape factor), wie dies durch die ausgezogene Linie gezeigt wird. Dies ist im Gegensatz zu sehen zum vorbekannten piezoelektrischen Resonator, dessen entsprechende Werte mit einer unterbrochenen Linie dargestellt sind.

Bei jeder der Ausführungsformen der F i g. 21 und 22 müssen die verschiedenen Kontakthöcker 2a, 3d und 3e nicht immer notwendig sein und können daher weggelassen werden.

Sechste Ausführungsform — F i g. 24 bis 31

In Fig.24 ist ein Filter vom Leitertyp gezeigt, der eine verbesserte Gruppenverzögerungszeitcharakteristik (group delay time characteristic) aufweist. Der in F i g. 24 gezeigte Filter vom Leitertyp ist aus einer Viel-

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zahi von zum Beispiel ersten bis fünften piezoelektrischen Resonatoren I, II, III, IV und V auigebaut, von denen jeder den in F i g. 13 gezeigten Aufbau hat. Diese piezoelektrischen Resonatoren I bis V sind auf ähnliche Weise Fläche an Fläche miteinander angeordnet und verbunden, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist. Bei der soweit in Fig.24 dargestellten Ausführungsform kann, da jedes der Anschlußelemente 2 und 3 nicht erfordert, daß elektrisch leitende Höcker vorgesehen sind, wie dies bei der vorbekannten Einrichtung der F i g. 3 erforderlich ist, entweder der zweite Anschluß 3 des ersten oder dritten Resonators Ϊ und III oder erste Anschluß 2 entweder des zweiten oder vierten Resonators II und IV weggelassen werden, wie dies dargestellt ist

Wie im Falle des in F i g. 3 gezeigten Filters dienen der erste Anschluß 2 des ersten Resonators I und der zweite An.^cchluß 3 des fünften Resonators V als Eingangs- und Ausgangsanschlüsse, während der zweite Anschluß 3 der zweiten und vierten Resonatoren II und IV elektrisch geerdet werden können.

In der Praxis ist die in F i g. 24 gezeigte Anordnung in einem Genäuse untergebracht und erfährt einen verhältnismäßig hohen Druck von zum Beispiel 600 gr. cm², der so wirkt, daß die Resonatoren I bis V zusammengedrückt werden. Dieser Druck kann durch wenigstens ein Federelement ausgeübt werden, das zwischen einer Wand des Gehäuses und entweder dem ersten Anschluß 2 des ersten Resonators I oder dem zweiten Anschluß 3 des fünften Resonators V angeordnet ist, wobei dann der gegenüberliegende außen liegende Anschluß des Fiiters gegen die gegenüberliegende Wand des Gehäuses gedrückt wird.

Wenn der so angelegte Druck auf einen Wert ansteigt, der größer ist als derjenige, der beim vorbekannten Filter der F i g. 3 erforderiich ist, so tritt keine wesentliche Veränderung der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz auf. es wächst jedoch der Resonanzwiderstand und es es sinkt der Antiresonanzwiderstand, wobei der mechanische Gütefaktor Q entsprechend niedrigere Werte annimmt. F i g. 25 zeigt die Beziehung zwischen der Änderung des angelegten Drukkes und der Änderung der Bandbreite. F i g. 26 zeigt die Beziehung zwischen der Änderung des angelegten Druckes und dem Einführungsverlust. F i g. 27 zeigt die Beziehung zwischen der Änderung des angelegten Drucks und der Resonanzfrequenz. Fig. 28 zeigt die Beziehung zwischen der Änderung des angelegten Druckes und der Antiresonanzfreq'ienz. Fig.29 zeigt dis Beziehung zwischen der Änderung des angelegten Druckes und dem Resonanzwiderstand. Fig.30 zeigt

\ die Beziehung zwischen der Änderung des angelegten

Druckes und dem Antiresonanzwiderstand.

Es sollte bemerkt werden, daß bei jeder der graphischen Darstellungen der F i g. 27 bis 30 die ausgezogene Linie diejenige darstellt, die mit dem Filter erhalten wurde, in dem jede der elektrisch leitenden elastischen Schichten 20 und 21 kreisförmig ist, während die unterbrochene Linie die Linie darstellt, die mit einem Filter erhalten wurde, bei dem jede der elektrisch leitenden elastischen Schichten 20 und 21 quadratische Form hat.

Wie aus den graphischen Darstellungen der F i g. 25 bis 30 verständlich ist, kann durch geeignete Auswahl des anzulegenden Druckes die Gruppenverzögerungszeitcharakteristik des Filters der Erfindung verbessert werden. Insbesondere kann auf diese Weise eine gewünschte Gruppenverzögerungszeitcharakteristik leicht erreicht werden. Zum Beispiel wurde, verglichen mit dem vorbekannten Filter mit einem mechanischen

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65 Gütefaktor von 1000, herausgefunden, daß der mechanische Gütefaktor des Filters, der erfindungsgemäß zusammengesetzt ist und bei dem die Resonatoren I bis V durch Anlegung eines Druckes zusammengedrückt werden, auf einen Wert von ungefähr 100 absinkt Fig.31 zeigt die selektive Filtercharakteristik und die Gruppenverzögerungszeitcharakteristik des Filters vom Leitertyp des Aufbaus der F i g. 24.

Es sollte bemerkt werden, daß jedes der elektrisch leitenden elastischen Schichten 20 und 21 irgendeine gewünschte Form haben kann, zum Beispiel quadratisch, kreisförmig, rechteckig, hexagonal, oktagonal oder oval, und/oder jede beliebige Größe haben kann. Darüber hinaus können die elektrisch leitenden elastischen Schichten 20 und 21 des Resonators oder jedes Resonators verschiedene Form und/oder Größe haben. Zusätzlich muß die Anzahl der elastischen Schichten 20 und 21 des Resonators oder jedes Resonators, der bei der Ausführungsform der F i g. 24 verwendet wird, nicht immer auf zwei begrenzt sein, wie dies gezeigt ist; vielmehr kann diese Zahl auch eins sein.

Soweit der Filter vom Leitertyp betroffen ist, wie dieser in F i g. 24 gezeigt ist, kann wenigstens einer der Einzelresonatoren I bis V wenigstens eine elektrisch leitende elastische Schicht aufweisen.

Gemäß der Ausführungsform der Fig.24 werden noch die folgenden Vorteile zusätzlich verstanden werden. Die Gruppenverzögerungszeitcharakteristik kann insbesondere verbessert werden, obwohl ein piezoelektrisches Substrat mit einem hohen mechanischem Gütefaktor Q verwendet wird.

Darüber hinaus kann der vorbekannte Filter vom Leite! typ von F i g. 3 sich leicht in seinen Arbeitscharakteristiken ändern, insbesondere bei einem Dämpfungspegel von —90 bis — 110 dB, wenn der Filter selbst einen Stoß empfängt oder fallen gelassen wird. Der vorbekannte Filter vom Leitertyp hat die Eigenschaften, daß Arbeitscharakteristiken bei Hochfrequenzkomponenten und Komponenten einer Frequenz, die niedriger liegt als die Frequenz, bei der die höchste Dämpfung erreicht wird, beträchtliche Fluktuationen aufweisen. Während der vorbekannte Filter vom Leitertyp eine maximale Dämpfung von —80 bis —90 dB erreicht, wird außerdem beim erfindungsgemäßen Filter vom Leitungstyp eine maximale Dämpfung von ungefähr —120 dB erreicht, wobei die Arbeitskurve keine Fluktuationen zeigt

Was die Widerstandsfähigkeit gegenüber Stoßen betrifft, so ist zu bemerken, daß der vorbekannte Filter der F i g. 3 20 Stoßen widersteht, während der erfindungsgemäße Filter so aufgebaut ist, daß er wenigstens 100 Stöße aushält. Dies bedeutet, daß der Filter gemäß der in F i g. 24 gezeigten Ausführungsform jeder möglichen Schwingung oder jedem Stoß widerstehen kann, deren er während seiner Handhabung und/oder seines Transportes in gewöhnlicher Weise aufnimmt. Sogar wenn der Filter der Fig. 24 rauher behandelt wird als der vorbekannte Filter, wird dadurch kein Stoßgeräusch oder Stoßrauschen (shock noises) erzeugt. Verglichen mit der Pegelvariation innerhalb der Bandbreite, die zwischen 0,5 und 1,OdB beim vorbekannten Filter auftritt, hat darüber hinaus der erfindungsgemäße Filter eine kleinere Variation des Pegels innerhalb der Bandbreite im Bereiche von 0 bis 0,2 dB.

Es sollte weiter festgestellt werden, daß anstelle der Verwendung von Resonatoren, von denen jeder den in Fig. 13 gezeigten Aufbau hat, Resonatoren Verwendung finden können, von denen jeder den Aufbau der F i g. 15 hat, um einen Filter vom Leitertyp zu bilden.

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Siebte Ausführungsform — F i g. 32 bis 39

Die piezoelektrische Einrichtung, die am besten in Fig.38 gezeigt ist, ist ein piezoelektrischer Filter mit drei Anschlüssen, der denjenigen der F i g. 5 bis 11 ähnlich ist

Es soll nun auf die Fig. 32 bis 34 bezug genommen werden. Es ist ersichtlich, daß, während das gemeinsame Anschlußelement 18, das beim Filter der Fig.38 Verwendet wird, im Aufbau identisch mit demjenigen des vorbekannten Filters der Fig. 11 ist, die ersten und zweiten Anschlußelemente 14 und 16, die erfidtingsgemäß verwendet werden, sich von den ersten und zweiten Anschlußelementen, die in den F i g. 8 bzw. 9 gezeigt sind, dadurch unterscheiden, daß der Anschluß 14, der erfindungsgemäß verwendet wird, zwei flache Zungen 14a' und 146' aufweist, während der Anschluß 16, der erfindungsgemäß verwendet wird, nicht mit einem solchen Kontakthöcker vorgesehen ist, wie er beim Anschluß 16 benötigt ist, der beim vorbekannten Filter Verwendung findet. Zusätzlich können die erfindungsgemäß verwendeten Anschlüsse 14, 16 und 18 aus irgendeinem elektrisch leitenden metallischen Material hergestellt werden, das keine federnden Eigenschaften hat.

In Fig.35 ist eine richtungsorientiert elektrisch leitende Kunststoffschicht 22 von zum Beispiel im wesentlichen rechteckiger Form mit einer Breite gezeigt, die der Breite der quadratischen Mittelelektrodenschächt 12 entspricht, wobei die Länge der Breite des quadratiscfien piezoelektrischen Substrates 10 entspricht. Wie dies am besten in den F i g. 36 und 37 gezeigt ist, ist diese richtungsorientiert elektrisch leitende Kunststoffschicht 22 so auf das piezoelektrische Substrat 10 aufgebracht, daß sie über der mittleren Elektrodenschicht 12 liegt und auch über den einander gegenüberliegenden Seilenteilen der umgebenden Elektrodenschicht 11 liegt, wo die Zungen 14a' und 14Z/ des Anschlusses 14 elektrisch mit der umgebenden Elektrodenschicht 11 durch die richtungsempfindlich elektrisch leitende Kunststoffschicht 22 im zusammengesetzten Zustand, der in F i g. 38 gezeigt ist, verbunden werden sollen.

Aufgrund der Tatsache, daß die auf besondere Weise elektrisch leitende Kunststoffschicht 22 verwendet wird, die elektrische Leitfähigkeit nur in der Richtung der Dicke der Kunststoffschicht 22 zeigt, ist die umgebende Elektrodenschicht 11 elektrisch nur mit dem ersten Anschluß 14 durch die Zungen 14a'und 146'über die einander gegenüberliegenden Endabschnitte der richtungsorientiert elektrisch leitenden Kunststoffschicht 22 verbunden, während die mittlere Elektrodenschicht 12 elektrisch nur mit dem zweiten Anschluß 16 durch den Kontaktplattenteil 16Zj über einen im wesentlichen dazwischen liegenden Teil der Kunststoffschicht 22 verbunden ist. Es sollte jedoch bemerkt werden, daß, wenn die richtungsorientiert elektrisch leitende Schicht 22 eine solche Größe hat, daß sie auch zwischen einem seitlichen Seitenteil der umgebenden Elektrodenschicht 11 und dem länglichen Anschlußkörper 16a des zweiten Anschlusses 16 angeordnet ist. unerwünschte elektrische Kurzschlüsse zwischen der umgebenden Elektrodenschicht 11 und der mittleren Elektrodenschicht. 12 auftreten könnem

Es soll nun auf F i g. 38 bezug genommen werden. Die in den Fig.36 und 37 gezeigte Anordnung ist im Gehäuse 19 zusammen mit dem gemeinsamen Anschluß 18 untergebracht. In diesem zusammengesetzten Zustand, der in Fig.38 gezeigt ist, sind die in den Fig.36 lind 37

gezeigten Anordnungen innerhalb des Gehäuses 19 auf solche Weise angeordnet, daß die ersten und zweiten Anschlüsse 14 und 16 in Berührung mit dem Boden der Gehäusehälfte 196 gehalten werden, während der gemeinsame Anschluß 18 in einem Raum angeordnet ist, der zwischen der Erdelektrodenschicht 13 und der Gehäusehälfte 19a sich befindet, wobei der gemeinsame Anschluß 18 eine Federkraft auf die Anordnung der Fig.36 und 37 durch den Kontakthöcker 18c ausübt, der die Erdelektrodenschicht 13 in Ausrichtung mit der Mittelelektrodenschicht 12 elektrisch kontaktiert.

Beim piezoelektrischen Filter gemäß der Ausführungsform der Erfindung, die im Zusammenhang mit den Fig.32 und 38 beschrieben ist, ändern sich weder der Einführungsverlust noch die Mittelfrequenz in wesentlichem Maße, wie leicht aus der graphischen Darstellung der F i g. 39 ersichtlich ist, die ähnlich derjenigen der Fig. 12 ist, und zwar sogar dann, venn der Kontaktdruck der Zungen 14a' und 14fr" auf das piezoelektrische Substrat 10 auf einen Wert erhöht wird, der größer ist. als derjenige bei vorbekannten Filtern ähnlicher Art Sogar wenn sich Einführungsverlust und Mittelfrequenz ändern sollten, so hält sich die Änderung des Einführungsverlustes in einem Bereich von Vs bis ¹Ao der Änderung des Einführungsverlustes, der beim vorbekannten Filter auftritt. Andererseits hält sich die Änderung der Mittelfrequenz in einem Bereich von Vi₀ bis ¹A₅ der Variation der Mittelfrequenz, die bei vorbekannten Filtern auftritt.

In der voranstehenden Beschreibung sind die ersten und zweiten Anschlüsse 14 und 16 als getrennte Elemente beschrieben worden. Beide können jedoch als eine einzige Einheit aufgebaut sein, wie dies nun in Verbindung mit F i g. 40 beschrieben werden soll.

Die in Fig.40 gezeigte Anschlußanordnung weist eine elektrisch isolierende Platte 23 von quadratischer Form auf, deren eine Oberfläche mit einer ersten Elektrodenschicht 23a von in wesentlichem U-Form und einer zweiten Elektrodenschicht 23i> von im wesentlichen L-Form versehen ist, die einen streifenförmigen Elektrodenabschnitt 23c aufweist Die Aufbringung dieser Elektrodenschichten 23a, 236 und 23c auf die Oberfläche der isolierenden Platte 23 kann dabei unter Verwendung irgendeiner bekannten Drucktechnik für elektrisehe Schaltungen ausgeführt werden. Die Anschlußanordnung weist darüber hinaus erste und zweite Anschlußstreifen 24 und 25 auf. Der erste Anschlußstreifen 24 ist mit seinem einen Ende an der ersten Elektrodenschicht 23a angelötet. Der zweite Anschlußstreifen 25 ist an seinem einen Ende an einem freien Ende des Elektrodenstreifenteils 23c angelötet. Die ersten und zweiten Anschlußstreifen 24 und 25 erstrecken sich von der gedruckten Schaltungspiatte 23 parallel zueinander nach außen. Es sollte bemerkt werden, daß eine Kombination der ersten Elektrodenschicht 23a und des ersten Anschlußstreifens 24 und eine Kombination der zweiten Elektrodenschicht 23b und des zweiten Anschlußstreifens 25 in der Funktion den ersten und zweiten Anschlüssen 14 und 16 entsprechen, die am besten in den Fig. 32 und 33 gezeigt sind.

Als gemeinsamer Anschluß, der vorzugsweise in Verbindung mit der Anschlüßanordnung der Fig.40 verwendet werden kann, kann ein solcher verwendet werden, der die Form einer mit einer Elektrode bedruckten Platte 26 von im wesentlichen quadratischer Form hat, auf deren einer Oberfläche eine Elektrodenschicht 26a vorgesehen ist. Außerdem ist bei der Platte 26 noch ein Anschlußstreifen 27 vorgesehen, dessen eines Ende an

17 .

die Elektrodenschicht 26a angelötet ist, wie dies in Fig.41 gezeigt ist Alternativ kann dieser gemeinsame Anschluß aus einer flachen elektrisch leitenden Platte 23 bestehen, der einen im wesentlichen quadratischen Hauptteil 28a und einen Anschlußstreifen 280 aufweist, wie dies in F i g. 42 gezeigt ist

Ein vollständiger piezoelektrischer Filter, bei dem der gemeinsame Anschluß des Aufbaus der Fig.42 Verwendung findet, ist in Fig.43 gezeigt Wenn der gemeinsame Anschluß, der aus einer flachen elektrisch leitenden Platte 28 besteht, verwendet wird, wie dies in F i g. 43 gezeigt ist wird die Benutzung der elektrisch leitenden elastischen Schicht zwischen der Erdelektrodenschicht 13 und dem gemeinsamen Anschluß 28 bevorzugt, wie dies durch das Bezugszeichen 22a in F i g. 43 gezeigt ist In diesem Falle kann die elektrisch leitende elastische Schicht 22a entweder eine völlig leitende elastische Schicht oder eine richtungsorientiert elektrisch leitende Kunststoffschicht sein.

Es sollte bemerkt werden, daß sogar bei dem Aufbau, der am besten ja Fig.38 gezeigt ist, eine elektrisch leiiciiuc ciasuouic ov*iiiv~UL aiiuiiuii nib ιιιυ 111 1 Ig₁Tj gezeigte elastische Schicht 22a verwendet werden kann. In diesem Falle sollte sie zwischen der Erdelektrodenschicht 13 und dem gemeinsamen Anschluß 18 angeordnet sein.

Aus der vorangehenden Beschreibung sollte es klar sein, daß durch die vorliegende Erfindung die verschiedenen, vorher erwähnten Vorteile erreicht werden.

30 Hierzu 12 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Piezoelektrische Resonatorvocrichtung mit einem piezoelektrischen Substrat mit einander gegenüberstehenden Oberflächen,

mit Elektrodenschichten, die auf einem Teil oder der gesamten Fläche der Oberfläche angeordnet sind, wobei mindestens eine der Oberflächen zwei oder mehr Elektrodenschichten trägt, und
mit je einem Anschlußelement für jede der Elektrodenschichten, das jeweils elektrisch mit der zugehörigen Elektrodenschicht verbunden ist, wobei mindestens eine Elektrodenschicht über ein elektrisch leitfähiges elastisches Bauteil mit dem zugehörigen Anschlußelement verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf der die zwei oder mehr Elektrodenschichten (5a, 5b) tragenden Oberfläche des Substrats (1) eine richtungsorientiertleitfähige Schicht (21) aus elastisch verformbarem Materk¹ zwischen den Anschlußelementen und den zugehörigen Elektrodenschichten (5a, 5b) angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die richtungsorientiert-leitfähige Schicht (20,21,22) eine anisotrop elektrisch leitende Kunststoffschicht ist

3. Vorrichtung nach Ansprucn 1, dadurch gekennzeichnet, daß die richtungsorientiert-leitfähige Schicht (20,21,22) eine unter Druck leitende Kunststoffschicht ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem der Anschlüsse (2,3) ein elektrisch leiuähiger Kontakthökker (2a, 3a, 3d, 3c) vorgesehen ist, wobei der Anschluß (2, 3) oder jeder AnschL ö mit der entsprechenden elektrisch leitfähigen elastischen Schicht (20,21, 22) über den entsprechenden Kontakthöcker in elektrischem Kontakt steht

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelanschlüsse (3b) und umgebenden Anschlußelemente (3c) durch eine gedruckte elektrische Schaltung (23) gebildet werden, die Mittelelektroden (23b) und umgebende Anschlußelektroden (23a^ aufweist, die den Mittelanschlüssen (3b) und umgebenden Anschlußelementen (3c) entsprechen, wobei die gedruckte elektrische Schaltung (23) Anschlußstreifen (24, 25) aufweist, die an den Mittelelektroden (23b) und den umgebenden Anschlußelektroden (23a) angelötet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (2), der in Berührung mit der Elektrodenschicht (4) auf der zweiten Oberfläche des piezoelektrischen Substrates (1) gehalten wird, aus einer gedruckten elektrischen Schaltung (26) besteht, deren eine Oberfläche eine Schicht (26a^ einer gemeinsamen Elektrode aufweist.