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Die vorliegende Erfindung betrifft
im Allgemeinen piezoelektrische Baugruppen und insbesondere eine
piezoelektrische Baugruppe, welche wenigstens einen piezoelektrischen
Resonator, wie beispielsweise einen Oszillator, einen Diskriminator oder
einen Filter, umfasst.
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13 ist
eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen piezoelektrischen
Baugruppe 1. Die piezoelektrische Baugruppe 1 schließt einen
Stützträger 2 ein,
auf welchem die Musterelektroden 3a und 3b ausgebildet
sind. Ein piezoelektrischen Resonator 4 wird auf diesem
Stützträger 2 gehalten.
Der piezoelektrische Resonator 4 schließt beispielsweise einen Schwingungskörper 5 mit
ein, welcher aus einem piezoelektrischen Material gebildet ist,
sowie die externen Elektroden 6a und 6b, welche
auf den zwei gegenüberstehenden
Oberflächen
des Schwingungskörpers 5 ausgebildet
sind. Wenn ein Signal zwischen den externen Elektroden 6a und 6b eingegeben
wird, wird eine Schwingung in einem longitudinalen Modus im Schwingungskörper 5 erregt.
Ein Stützglied 7 ist
beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Material auf der Musterelektrode 3a ausgebildet.
Ein zentraler Abschnitt des piezoelektrischen Resonators 4 wird
durch das Stützglied 7 gestützt. Gleichzeitig
sind die externe Elektrode 6a des piezoelektrischen Resonators 4 und
die Musterelektrode 3a durch das Stützglied 7 elektrisch
miteinander verbunden. Die andere externe Elektrode 6b des
piezoelektrischen Resonators 4 ist durch einen Anschlussdraht 8 an
die Musterelektrode 3b angeschlossen.
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Um in der auf diese Weise aufgebauten
piezoelektrischen Baugruppe 1 die gewünschten elektrischen Eigenschaften
zu erzielen, werden die Resonanzfrequenz, der Polarisationsgrad
und die Kapazität
zwischen den Anschlüssen
des piezoelektrischen Resonators 4 usw. gemäß der Größenbemessung des
piezoelektrischen Resonators 4 und den Betriebsbedingungen
ausgelegt.
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Der piezoelektrische Resonator weist
jedoch einen spezifischen mechanischen Qualitätsfaktor Qm entsprechend dem
verwendeten piezoelektrischen Material auf. Zum Einstellen von Qm
auf den gewünschten
Wert war es deshalb nötig,
ein optimales piezoelektrisches Material für die Einstellung des gewünschten Werts
oder ein piezoelektrisches Material zu entwickeln, welches in der
Lage ist, einen Wert einzustellen, welcher nahe am gewünschten
Wert liegt. Gewöhnlich
ist eine lange Zeitdauer für
die Entwicklung eines piezoelektrischen Materials erforderlich.
Falls ein piezoelektrisches Material verwendet wird, welches in
der Lage ist, einen Wert einzustellen, welcher ungleich dem gewünschten
Wert ist, aber nahe daran liegt, ist es nötig, einen Bereich zu tolerieren,
welcher nicht der Zieleigenschaft entspricht.
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US-A-5 406 682 offenbart ein Verfahren
der nachgiebigen Befestigung eines piezoelektrischen Geräts auf einem
Träger.
Bei diesem Verfahren werden die äußeren Abschnitte
eines piezoelektrischen Elements selektiv metallbeschichtet. Als
nächstes wird
eine Aluminiumschicht selektiv auf dem piezoelektrischen Element
verteilt. Hiernach wird ein unausgehärtetes, leitendes, nachgiebiges
Material auf einem Träger
angeordnet und verbunden. Danach wird das piezoelektrische Element
auf dem leitenden, nachgiebigen Material derartig angeordnet und
verbunden, dass sich aufgrund der Aushärtung des leitenden, nachgiebigen
Materials eine nachgiebige Befestigung bildet, welche die äußeren, metallbeschichteten
Abschnitte des piezoelektrischen Elements mit dem Träger verbindet.
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EP-A-0 626 212 offenbart eine Haltestruktur für ein piezoelektrisches
Element. In dieser Patentschrift wird auf die japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift
20422/1993 Bezug genommen, welche eine Haltestruktur des piezoelektrischen
Vibrators vorschlägt,
wobei Vorsprünge
aus elektrisch leitendem, rechteckigem Gummi um einen Schwingungsknotenpunkt
eines piezoelektrischen Vibrators herum ausgebildet sind und der
piezoelektrische Vibrator an den Vorsprüngen gehalten wird.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Mit Hinblick auf das oben beschriebene
Problem ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung eine
piezoelektrische Baugruppe bereitzustellen, welche einen gewünschten
Qm unter Verwendung eines gegenwärtig
verfügbaren
piezoelektrischen Materials aufweist.
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Zur Erfüllung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine piezoelektrische Baugruppe der oben stehenden Art
bereitgestellt, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass ein gummiähnliches,
elastisches Material als ein Füllstoff
zwischen dem piezoelektrischen Resonator und einem Träger, welcher
ihn hält,
bereitgestellt wird.
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Bei der oben beschriebenen piezoelektrischen
Baugruppe kann der piezoelektrische Resonator Schwingungen in einem
longitudinalen Schwingungsmodus erregen.
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Bei der oben beschriebenen piezoelektrischen
Baugruppe kann der piezoelektrische Resonator ferner einen Stützträger zur
Halterung des piezoelektrischen Resonators umfassen, und das gummiähnliche,
elastische Material wird als ein Füllstoff zwischen dem piezoelektrischen
Resonator und dem Stützträger bereitgestellt.
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Bei der oben beschriebenen piezoelektrischen
Baugruppe kann das gummiähnliche,
elastische Material auch auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Resonators
gegenüber
einer anderen Oberfläche
des piezoelektrischen Resonators bereitgestellt werden, welche dem
Stützträger gegenüberliegt.
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Bei der oben beschriebenen piezoelektrischen
Baugruppe kann das gummiähnliche,
elastische Material ein elektrisch leitendes Material umfassen.
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Bei der oben beschriebenen piezoelektrischen
Baugruppe können
die mehreren piezoelektrischen Resonatoren auf dem Stützträger zur
Bildung eines Abzweigfilters kettenförmig verbunden sein.
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Bei der oben beschriebenen piezoelektrischen
Baugruppe kann der piezoelektrische Resonator ein piezoelektrischer
Resonator sein, welcher ein Basisglied umfasst, welches eine Längsrichtung,
einen aktiven Abschnitt, welcher aus einem polarisierten, piezoelektrischen
Glied zusammengesetzt ist und wenigstens einen Teil des Basisglieds
bildet, und ein externes Elektrodenpaar aufweist, welches mit dem
aktiven Abschnitt bereitgestellt wird, wobei wenigstens ein internes
Elektrodenpaar im aktiven Abschnitt derartig angeordnet ist, dass
die internen Elektroden senkrecht zur Längsrichtung des Basisglieds
liegen bzw. mit dem externen Elektrodenpaar verbunden sind, wobei
der aktive Abschnitt in der Längsrichtung
des Basisglieds polarisiert ist und eine Basisschwingung im longitudinalen
Modus erregt wird, wenn ein elekt risches Feld in der Längsrichtung des
Basisglieds über
die internen Elektroden angelegt wird.
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Beim oben beschriebenen piezoelektrischen Resonator
kann ein inaktiver Abschnitt, in welchem keine Schwingung erregt
wird, wenn das elektrische Feld angelegt wird, den anderen Teil
des Basisglieds bilden.
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Die Schwingungslast auf dem piezoelektrischen
Resonator wird durch das Bereitstellen eines gummiähnlichen,
elastischen Materials gesteigert, welches auf dem piezoelektrischen
Resonator beispielsweise zwischen dem piezoelektrischen Resonator
und dem Stützträger oder
auf der Oberfläche des
piezoelektrischen Resonators, welche vom Stützträger entfernt ist, oder sowohl
zwischen dem piezoelektrischen Resonator und dem Stützträger als auch
auf der Oberfläche
des piezoelektrischen Resonators, welche vom Stützträger entfernt ist, bereitgestellt
ist. Falls ein elektrisch leitendes Material als das gummiähnliche,
elastische Material verwendet wird, welches zwischen dem piezoelektrischen
Resonator und dem Stützträger bereitgestellt
wird, kann die Zuverlässigkeit
der elektrischen Verbindung zwischen den Elektroden auf dem Stützträger und
dem piezoelektrischen Resonator verbessert werden.
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Im Abzweigfilter, welcher durch das
Verbinden mehrerer der piezoelektrischen Resonatoren in einer Kettenform
gebildet wird, kann die Schwingungslast auf jedem piezoelektrischen
Resonator, welcher den Abzweigfilter bildet, durch die Bereitstellung
eines gummiähnlichen,
elastischen Materials auf dem piezoelektrischen Resonator angepasst werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann der mechanische Qualitätsfaktor
Qm des piezoelektrischen Resonators im Wesentlichen durch eine Steigerung
der Schwingungslast auf dem piezoelektrischen Resonator durch das
gummiähnliche,
elastische Material wirksam verändert
werden. Dementsprechend kann eine piezoelektrische Baugruppe, welche
den gewünschten
Qm aufweist, durch Anpassen der Menge des gummiähnlichen, elastischen Materials
erzielt werden. Die Zuverlässigkeit
der elektrischen Verbindung zwischen den Elektroden auf dem Stützträger und
dem piezoelektrischen Resonator kann durch die Verwendung eines
elektrisch leitenden Materials als das gummiähnliche, elastische Material
zwischen dem piezoelektrischen Resonator und dem Stützträger verbessert
werden. Folglich können
verbesserte Eigenschaften der piezoelektrischen Baugruppe erzielt
werden. Ein Abzweigfilter, welcher mehrere piezoelektrische Resonatoren und
verbesserte Eigenschaften aufweist, kann auch durch Durchführung einer
derartigen Qm-Anpassung hinsichtlich jedes piezoelektrischen Resonators
erreicht werden.
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Die oben beschriebenen und andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offenkundig.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen
Resonators, welcher eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Resonators,
welcher in der in 1 gezeigten
piezoelektrischen Baugruppe verwendet wird;
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3 ist
ein Diagramm, welches die Struktur des in 2 gezeigten piezoelektrischen Resonators zeigt;
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4 ist
eine Draufsicht einer Beschaffenheit, bei welcher die Isolierfilme
auf einem Basisglied ausgebildet sind, welches im in 2 gezeigten piezoelektrischen
Resonator verwendet wird;
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5 ist
ein Diagramm einer Struktur unter Verwendung eines elektrisch leitenden,
gummiähnlichen,
elastischen Materials zwischen dem piezoelektrischen Resonator und
dem Stützträger;
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6 ist
eine Draufsicht eines wesentlichen Abschnitts einer piezoelektrischen
Baugruppe unter Verwendung mehrerer piezoelektrischen Resonatoren
zur Bildung eines Abzweigfilters gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht des wesentlichen
Abschnitts des in 6 gezeigten
Abzweigfilters;
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8 ist
ein Ersatzschaltbild des in 6 gezeigten
Abzweigfilters;
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9 ist
ein Schaubild, welches die Beziehung zwischen einer Dämpfungseigenschaft
und der Impedanzeigenschaften der seriellen und parallelen Resonatoren
zeigt, welche im Abzweigfilter verwendet werden;
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10 ist
ein Schaubild, welches die Eigenschaften des Abzweigfilters hinsichtlich
der Anpassung von Qm sowohl der seriellen als auch der parallelen
Resonatoren zeigt;
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11 ist
ein Schaubild, welches die Eigenschaften des Abzweigfilters hinsichtlich
der Anpassung von Qm der seriellen Resonatoren zeigt;
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12 ist
ein Schaubild, welches die Eigenschaften des Abzweigfilters hinsichtlich
der Anpassung von Qm der parallelen Resonatoren zeigt; und
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13 ist
eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht einer herkömmlichen
piezoelektrischen Baugruppe.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
eine piezoelektrische Baugruppe 10, welche eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Die piezoelektrische Baugruppe 10 schließt einen
Stützträger 12 mit
ein, welcher aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise
Aluminiumoxid, zusammengesetzt ist. Zwei Aussparungen 14 sind
in jeder der zwei gegenüberliegenden Seitenabschnitte
des Stützträgers 12 ausgebildet: Zwei
Musterelektroden 16 und 18 sind auf einer der zwei
Hauptoberflächen
des Stützträgers 12 ausgebildet.
Die Musterelektrode 16 weist einen ersten Abschnitt auf,
welcher zwischen einem gegenüberliegenden
Aussparungspaar 14 ausgebildet ist, sowie einen zweiten
Abschnitt, welcher derartig in L-Form ausgebildet ist, dass er sich
entlang einem der oben stehenden, gegenüberliegenden Seiten des Stützträgers 12 und
dann einem zentralen Abschnitt des Stützträgers 12 entgegen ausdehnt.
Die Musterelektrode 18 weist einen ersten Abschnitt auf,
welcher zwischen dem anderen, gegenüberliegenden Aussparungspaar 14 ausgebildet
ist, sowie einen zweiten Abschnitt, welcher derartig in L-Form ausgebildet ist,
dass er sich entlang der anderen gegenüberliegenden Seiten des Stützträgers 12 und
dann einem zentralen Abschnitt des Stützträgers 12 entgegen ausdehnt.
Die Enden der beiden Musterelektroden 16 und 18 am Zentrum
des Stützträgers 12 sind
derartig ausgebildet, dass sie einander gegenüberliegen und voneinander getrennt
sind. Die ersten Abschnitte der Musterelektroden 16 und 18 werden
derartig ausgebildet, dass sie sich bis an Positionen auf der anderen
Hauptoberfläche
des Stützträgers 12 über die Aussparungen 14 ausdehnen.
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Ein piezoelektrischer Resonator 20 wird
auf den Enden der Musterelektroden 16 und 18 in
der Mitte des Stützträgers 12 befestigt.
Der piezoelektrische Resonator 20 schließt ein Basisglied 22 mit
ein, welches beispielsweise die Form eines rechteckigen Blocks aufweist,
wie in 2 gezeigt. Das
Basisglied 22 wird beispielsweise aus einem piezoelektrischen Keramikmaterial
ausgebildet. Mehrere interne Elektroden 24 sind im Basisglied 22 ausgebildet,
wie in 3 gezeigt. Jede
interne Elektrode 24 ist so ausgebildet, dass ihre Hauptoberflächen senkrecht
zur Längsrichtung
des Basisglieds 22 stehen. Das Basisglied 22 ist
entlang seiner Längsrichtung
polarisiert, so dass ein Paar seiner Abschnitte auf den sich gegenüberliegen
Seiten jeder internen Elektrode 24 in gegenüberstehenden
Richtungen polarisiert ist, wie durch die Pfeile in 3 angezeigt wird. Das Basisglied 22 ist
jedoch an den gegenüberliegenden
Enden in der Längsrichtung
nicht polarisiert.
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In einer Seitenfläche des Basisglieds 22 ist eine
Rille 25 derart ausgebildet, dass sie sich in Längsrichtung
des Basisglieds 22 erstreckt. Die Rille 25 ist
in der Mitte der Breitenrichtung des Basisglieds 22 ausgebildet,
um die Seitenfläche
des Basisglieds 22 zu halbieren. Wie in 4 gezeigt, sind auf der Seitenfläche, durch
die Rille 25 geteilt, die erste Isolierfolie 26 und
die zweite Isolierfolie 28 ausgebildet. Die Ränder der
internen Elektroden 24, welche in einem der zwei Abschnitte
der Seitenfläche
des Basisglieds 22 bloßliegen
und durch die Rille 25 halbiert sind, sind abwechselnd
durch die erste Isolierfolie 26 abgedeckt und nicht abgedeckt.
Die Ränder
der internen Elektroden 24, welche im anderen der zwei
Abschnitte der Seitenfläche
des Basisglieds 22 bloßliegen,
durch die Rille 25 halbiert sind und gegenüber von
denjenigen liegen, welche durch die erste Isolierfolie 26 nicht
abgedeckt sind, sind durch die zweite Isolierfolie 28 abgedeckt.
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Die externen Elektroden 30 und 32 sind
ferner auf den Abschnitten des Basisglieds 22 ausgebildet,
auf welchen die erste und die zweite Isolierfolie 26 und
28 ausgebildet
sind, d.h. auf den gegenüberliegenden
Seiten der Rille 25, so dass die internen Elektroden 24,
welche nicht durch die erste Isolierfolie 26 abgedeckt
sind, mit der externen Elektrode 30 verbunden sind, während die
internen Elektroden 24, welche nicht durch die zweite Isolierfolie 28 abgedeckt
sind, mit der externen Elektrode 32 verbunden sind. Das
bedeutet, dass bei jedem benachbarten Paar der internen Elektroden 24 eine
mit der externen Elektrode 30 oder 32 verbunden
ist, während
die Andere mit der externen Elektrode 32 oder 30 verbunden
ist.
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Bei diesem piezoelektrischen Resonator 20 werden
die externen Elektroden 30 und 32 als Eingabe/Ausgabe-Elektroden
verwendet. Wenn der piezoelektrische Resonator 20 arbeitet,
wird ein elektrisches Feld an den Abschnitt zwischen jedem benachbarten
Paar der internen Elektroden 24 angelegt, welche einen
Abschnitt des Basisglieds 22 außer den gegenüberliegenden
Endabschnitten definieren. Das Basisglied 22 wird dadurch
in diesem Abschnitt piezoelektrisch aktiv. Das Basisglied 22 wird jedoch
nicht in den gegenüberliegenden
Endabschnitten piezoelektrisch aktiviert, weil das Basisglied 22 in
den gegenüberliegenden
Endabschnitten nicht polarisiert ist und weil kein elektrisches
Feld an den gegenüberliegenden
Endabschnitten angelegt wird, da auf den in den gegenüberliegenden
Endoberflächen
des Basisglieds 22 keine Elektroden ausgebildet sind. Folglich
ist der zentrale Abschnitt des Basisglieds 22 als ein aktiver
Abschnitt 36 ausgebildet, welcher durch ein Eingabesignal
aktiviert wird, während
die gegenüberliegenden
Endabschnitte des Basisglieds 22 als inaktive Abschnitte 38 ausgebildet sind,
welche nicht durch ein Eingabesignal aktiviert werden. Jeder inaktive
Abschnitt 38 ist als ein Abschnitt definiert, bei welchem
keine Antriebskraft durch ein Eingabesignal erzeugt wird. Dementsprechend
kann ein elektrisches Feld an den Abschnitt zwischen jedem benachbarten
Paar der internen Elektroden in den inaktiven Abschnitten 38 angelegt werden,
falls der Abschnitt zwischen den internen Elektroden nicht polarisiert
ist. Es kann auch eine Struktur zur Unterdrückung des Anlegens eines elektrischen
Felds an manchen der polarisierten piezoelektrischen Schichten verwendet
werden. Es ist nicht immer nötig,
derartige inaktive Abschnitte 38 auszubilden; das gesamte
Basisglied 22 kann als ein aktiver Abschnitt ausgebildet
werden.
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Der auf diese Weise aufgebaute piezoelektrische
Resonator 20 ist auf den Musterelektroden 16 und 18 auf
dem Stützträger 12 befestigt.
Diesmal ist der piezoelektrische Resonator 20 mit den Musterelektroden 16 und 18 durch
zwei Halteelemente 40 verbunden, welche aus einem elektrisch
leitenden Material gebildet sind. Abschnitte der externen Elektroden 30 und 32 des
piezoelektrischen Resonators 20, welche in der Mitte der
Längsrichtung
abgegrenzt sind, sind mit den Halteelementen 40 verbunden.
Die Lücken
zwischen dem piezoelektrischen Resonator 20 und dem Stützträger 12 sind
mit einem gummiähnlichen,
elastischen Material 42, wie beispielsweise Silikon-Kautschuk
oder Urethan, aufgefüllt.
Das gummiähnliche,
elastische Material 44 wird ferner auf der oberen Oberfläche des
piezoelektrischen Resonators 20 bereitgestellt. Es wird
für diese
gummiähnlichen,
elastischen Materialien 42 und 44 ein gummiähnliches,
elastisches Material verwendet, welches beispielsweise eine isolierende
Eigenschaft aufweist.
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Es wird eine Metallkappe 46 auf
dem Stützträger 12 platziert.
Zur Vermeidung von Kurzschlüssen
zwischen der Metallkappe 46 und den Musterelektroden 16 und 18,
wird vorher ein isolierender Kunststoff auf den Stützträger 12 und
die Musterelektroden 16 und 18 angebracht. Mit
dem Verschließen durch
die Metallkappe 46 wird die Fertigung der piezoelektrischen
Baugruppe 10 vervollständigt.
Bei dieser piezoelektrischen Baugruppe 10 werden die Musterelektroden 16 und 18,
welche so ausgebildet sind, dass sie sich über die Seitenflächen des
Stützträgers 12 bis
an die rückseitige
Oberfläche
des Stützträgers 12 erstrecken,
als Eingabe/Ausgabe-Klemmen für den
Anschluss an einen externen Schaltkreis verwendet.
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Wenn ein Signal in diese piezoelektrische Baugruppe 10 durch
die Musterelektroden 16 und 18 eingegeben wird,
wird eine Spannung in gegenüberliegenden
Richtungen an die piezoelektrischen Schichten im aktiven Abschnitt 36 angelegt,
welche in gegenüberliegenden
Richtungen polarisiert ist, so dass die piezoelektrischen Schichten
sich als Ganzes in die gleiche Richtung ausdehnen und zusammenziehen.
Dadurch wird eine Schwingung in der longitudinalen Grundschwingung
mit einem Knoten entsprechend dem Zentrum des Basisglieds 22 erregt.
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Bei dieser piezoelektrischen Baugruppe 10 fallen
die Polarisierungsrichtung des aktiven Abschnitts 36, die
Richtung jedes elektrischen Feldes gemäß einem Signal und die Schwingungsrichtung des
aktiven Abschnitts 36 zusammen. Das bedeutet, dass der
piezoelektrische Resonator 20 vom versteiften Typ ist. Der versteifte
piezoelektrische Resonator 20 weist einen größeren elektro mechanischen
Kopplungsfaktor als unversteifte piezoelektrische Resonatoren auf,
bei welchen die Schwingungsrichtung nicht mit der Polarisierungsrichtung
und der Richtung eines elektrischen Feldes zusammenfällt. Darum
weist der versteifte piezoelektrische Resonator 20 eine größere Differenz ΔF zwischen
der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz auf. Dies bedeutet,
dass der piezoelektrische Resonator 20 Breitbandfrequenz-Eigenschaften
erhält.
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Im piezoelektrischen Resonator 20 kann ΔF auf einen
geeigneten Wert eingestellt werden, indem beispielsweise die Verhältnisse
von aktiven Abschnitten 36 und von inaktiven Abschnitten 38 verändert werden
und/oder indem die Position der Bildung des inaktiven Abschnitts 38 ausgewählt wird.
Die Kapazität
des piezoelektrischen Resonators 20 kann durch Veränderung
der Anzahl der Schichten des aktiven Abschnitts 36 eingestellt
werden. Dadurch kann leicht eine übereinstimmende Impedanz zwischen der
piezoelektrischen Baugruppe 10 und einem externen Schaltkreis
erreicht werden.
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Bei jeder Verwendung der piezoelektrischen Baugruppe 10,
z.B. der Verwendung als ein Diskriminator oder als ein Oszillator
unter Verwendung eines piezoelektrischen Resonators 20 mit
der oben beschriebenen Anordnung, wird ein Phasenwechsel bei einer
Frequenz in der Umgebung der Resonanzfrequenz (Fr) und der Antiresonanzfrequenz
(Fa) eingesetzt. Wenn jedoch der mechanische Qualitätsfaktor Qm
des piezoelektrischen Resonators 20 unnötig groß ist, tritt wegen unnötiger Schwingung
eine Welligkeit im Arbeitsbereich auf, welche die Eigenschaften
des piezoelektrischen Resonators 20 ernsthaft beeinträchtigt.
Deshalb ist die Dämpfung
von Qm wichtig. Da der Qm des piezoelektrischen Resonators 20 selbst
durch das piezoelektrische Material des Basisglieds 22 bestimmt
wird, kann er nicht durch die Auswahl der Größe des Elements, der Anzahl
der piezoelektrischen Schichten und so weiter gesteuert werden.
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Bei dieser piezoelektrischen Baugruppe 10 wird
Qm deshalb durch das gummiähnliche,
elastische Material 42 gesteuert, welches die Lücken zwischen
dem piezoelektrischen Resonator 20 und dem Stützträger 12 auffüllt, und
durch das gummiähnliche, elastische
Material 44, welches auf der oberen Oberfläche des
piezoelektrischen Resonators 20 aufgebracht ist. Das bedeutet,
dass die Schwingungslast auf dem piezoelektrischen Resonator 20 durch
diese gummiähnlichen,
elastischen Materialien 42 und 44 gesteigert wird,
wodurch Qm des piezoelektrischen Resonators 20 im Wesentlichen wirksam
gedämpft wird.
Der gewünschte
Wert für
Qm kann durch Abstimmung der Mengen der gummiähnlichen, elastischen Materialien 42 und 44 erzielt
werden, während die
Eigenschaften der piezoelektrischen Baugruppe 10 gemessen
werden.
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Es ist nicht immer nötig, beide
gummiähnlichen,
elastischen Materialen 42 und 44 zu verwenden;
es kann nur eins von ihnen verwendet werden. Die Verwendung nur
des gummiähnlichen,
elastischen Materials 42, welches die Lücken zwischen dem piezoelektrischen
Resonator 20 und dem Stützträger 12 auffüllt, ist
bei der Dämpfung
von Qm wirksamer als die Verwendung nur des gummiähnlichen, elastischen
Materials, welches auf der oberen Oberfläche des piezoelektrischen Resonators 20 aufgebracht
ist. Dies ist deshalb der Fall, da das gummiähnliche, elastische Material 42 sowohl
dem piezoelektrischen Resonator 20 als auch dem Stützträger 12 anhaftet,
um wirksam Schwingungen des piezoelektrischen Resonators 20 zu
dämpfen.
Das gummiähnliche,
elastische Material 42 verstärkt die Abstützung des
piezoelektrischen Resonators 20. Die Einstellung von Qm
durch Aufbringen des gummiähnlichen,
elastischen Materials 44 auf die obere Oberfläche des
piezoelektrischen Resonators 20 ist jedoch einfacher durchzuführen, falls
Qm eingestellt wird, während
die Eigenschaften der piezoelektrischen Baugruppe 10 gemessen
werden.
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Wenn die Mengen der gummiähnlichen, elastischen
Materialien 42 und 44 erhöht werden, wird die Schwingungslast
auf dem piezoelektrischen Resonator 20 gesteigert und der
Qm-Dämpfungseffekt
wird größer. Wenn
der piezoelektrische Resonator 20 schwingt, weist er eine
größere Verrückung an seinen
gegenüberliegenden
Enden auf, da er im longitudinalen Modus mit einem Knoten entsprechend seiner
Mitte schwingt. Dementsprechend trägt ein Abschnitt des gummiähnlichen,
elastischen Materials 42 oder 44, welcher jedem
der gegenüberliegenden Enden
des piezoelektrischen Resonators 20 näher ist, stärker zur Dämpfung von Qm bei.
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Als das gummiähnliche, elastische Material 42 zwischen
dem piezoelektrischen Resonator 20 und dem Stützträger 12 kann
ein elektrisch leitendes, gummiähnliches,
elastisches Material, wie beispielsweise elektrisch leitendes Silikon,
verwendet werden. Wenn ein derartiges elektrisch leitendes Material
als das gummiähnliche,
elastische Material 42 verwendet wird, kann die Zuverlässigkeit
jeder elektrischen Leitung zwischen der externen Elektrode 30 und
der Muster elektrode 16 und die elektrische Leitung zwischen
der externen Elektrode 32 und der Musterelektrode 18 verbessert
werden. Wenn ein derartiges Material verwendet wird, wird ein isolierendes,
gummiähnliches,
elastisches Material 50 als ein Füllstoff an der Aussparung 25 derartig
bereitgestellt, dass eine elektrische Leitung zwischen den zwei
externen Elektroden 30 und 32 vermieden wird,
wie in 5 gezeigt.
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6 ist
eine Draufsicht eines wesentlichen Abschnitts einer piezoelektrischen
Baugruppe 10, welche eine andere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung darstellt und welche durch die Verwendung mehrerer piezoelektrischer
Resonatoren als ein Abzweigfilter angeordnet ist. 7 ist eine perspektivische Ansicht des
wesentlichen Abschnitts dieser piezoelektrischen Baugruppe 10.
Bei dieser piezoelektrischen Baugruppe 10 sind vier Musterelektroden 90, 92, 94 und 96 auf
einem Stützträger 12 ausgebildet.
Die Musterelektroden 90 bis 96 weisen erste bis fünfte Anschlussflächen auf,
welche in einer Zeile in der Richtung von einem Ende zum anderen
Ende des Stützträgers 12 angeordnet
sind, wobei sie von einander räumlich
getrennt sind. Die erste Anschlussfläche ist als ein Abschnitt der
Musterelektrode 90, die zweite und fünfte Anschlussflächen sind
als Abschnitte der Musterelektrode 92, die dritte Anschlussfläche ist
als ein Abschnitt der Musterelektrode 94 und die vierte
Anschlussfläche
ist als ein Abschnitt der Musterelektrode 96 ausgebildet.
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Die externen Elektroden 30 und 32 der
piezoelektrischen Resonatoren 20a, 20b, 20c und 20d sind
mit diesen Anschlussflächen
durch Halteelemente 40 verbunden. Die piezoelektrischen
Resonatoren 20a, 20b, 20c und 20d sind
so befestigt, dass sie einen in 8 gezeigten
Schaltkreis vom Abzweigtyp bilden. Auf dem Stützträger 12 wird eine Metallkappe
(nicht gezeigt) platziert.
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Diese piezoelektrische Baugruppe 10 wird als
ein Abzweigfilter verwendet, welcher einen derartigen Schaltkreis
vom Abzweigtyp, wie in 8 gezeigt,
aufweist. Um einen derartigen Abzweigfilter auszubilden, werden
zwei piezoelektrische Resonatoren 20a und 20c als
serielle Resonatoren verwendet, während die anderen zwei piezoelektrischen
Resonatoren 20b und 20d als parallele Resonatoren verwendet
werden. Ein derartiger Abzweigfilter wird so ausgelegt, dass die
parallelen Resonatoren 20b und 20d viel größere Kapazitäten aufweisen
als die seriellen Resonatoren 20a und 20c. Bei
einem Abzweigfilter wird eine Dämpfungseigenschaft
durch eine Impedanzeigenschaft der seriellen Resonatoren 20a und 20c und
durch eine Impedanzeigenschaft der parallelen Resonatoren 20b und 20d bestimmt, wie
in 9 gezeigt.
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Bei einem derartigen Abzweigfilter
kann eine Gruppenlaufzeiteigenschaft (Gruppenlaufzeit (GDT)) durch
Steuern von Qm der piezoelektrischen Resonatoren 20a bis 20d durch
die gummiähnlichen,
elastischen Glieder 42 und 44 gesteuert werden.
Es wurden die Eigenschaften eines Abzweigfilters, welcher in der
oben beschriebenen Weise ausgebildet war, untersucht. 10 zeigt die Eigenschaften,
wenn der Qm jedes der seriellen und parallelen piezoelektrischen
Resonatoren 20a bis 20d gedämpft wurde. 11 zeigt die Eigenschaften, wenn der
Qm jedes der seriellen piezoelektrischen Resonatoren 20a und 20c gedämpft wurde. 12 zeigt die Eigenschaften,
wenn der Qm jedes der parallelen piezoelektrischen Resonatoren 20b und 20d gedämpft wurde. Die
gestrichelte Linie der 10 bis 12 zeigt die Gruppenlaufzeit
vor der Aufbringung der elastischen Materialien, während die
durchgezogene Linie die Gruppenlaufzeit nach der Aufbringung der
elastischen Materialien zeigt.
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Wie aus den 10, 11 und 12 verstanden werden kann,
können
die GDT-Abweichungen
durch Dämpfung
von Qm der piezoelektrischen Resonatoren 20a bis 20d verbessert
werden, und der Verbesserungseffekt der GDT-Abweichungen ist insbesondere
hoch, wenn die Faktoren Qm aller der piezoelektrischen Resonatoren 20a bis 20d gedämpft werden.
Eine Veränderung
der Amplitudeneigenschaft jedes Resonators wegen einer Veränderung
des Qm wird nicht besprochen, da sie sehr klein ist.
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Falls gummiähnliche, elastische Materialien 42 und 44 verwendet
werden, kann, wie oben beschrieben, der mechanische Qualitätsfaktor
Qm im Wesentlichen ohne Veränderung
des piezoelektrischen Materials wirksam gesteuert werden. Bei den oben
beschriebenen Ausführungsformen
wird ein laminierter piezoelektrischer Resonator vom versteiften
Typ als piezoelektrischer Resonator 20 in den oben beschriebenen
piezoelektrischen Baugruppen 10 verwendet. Es kann jedoch
ersatzweise ein unversteifter piezoelektrischer Resonator verwendet
werden, bei welchem die Schwingungsrichtung nicht mit der Polarisationsrichtung
und der Richtung eines elektrischen Feldes zusammenfällt. Auch
in einem Fall, wo ein derartiger unversteifter piezoelektrischer Resonator,
welcher zu longitudinalen Schwingungen fähig ist, verwendet wird, kann
der Qm des piezoelektrischen Resonators durch das Verfahren der Steigerung
der Schwingungslast unter Verwendung der gummiähnlichen, elastischen Glieder 42 und 44 gesteuert
werden.
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Auch bei einer piezoelektrischen
Baugruppe unter Verwendung eines piezoelektrischen Resonators, welcher
externe Elektroden aufweist, welche auf gegenüberliegenden Oberflächen eines
Basisglieds ausgebildet sind, und auch unter Verwendung eines Anschlussdrahts,
wie in 13 gezeigt, kann
der Qm des piezoelektrischen Resonators durch Ausfüllen der
Lücken
zwischen dem piezoelektrischen Resonator und dem Stützträger durch
ein gummiähnliches,
elastisches Material und/oder durch Aufbringen eines gummiähnlichen,
elastischen Materials auf der oberen Oberfläche des piezoelektrischen Resonators
gesteuert werden.