NL1010853C2

NL1010853C2 - Piezo-elektrische resonator ingericht voor het opwekken van een harmonische golf in een in dikte varierende vibratiemode.

Info

Publication number: NL1010853C2
Application number: NL1010853A
Authority: NL
Inventors: Hiroaki Kaida
Original assignee: Murata Manufacturing Co
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2003-07-21
Also published as: DE19859209A1; CN1192482C; JPH11186869A; NL1010853A1; US6040652A; DE19859209C2; CN1229309A

Description

Piezo-elektrische resonator ingericht voor het opwekken van een harmonische golf in een in dikte variërende vibratiemode

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

1. Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een piezo-elektrische resonator ingericht voor het opwekken van 5 een harmonische golf, in een in dikte variabele vibratiemode. Meer in het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de bovenbeschreven piezo-elektrische resonator welke een meertal excitatie-elektroden omvat die boven elkaar in de dikterichting zijn aangebracht met piezo-elektrische lagen 10 die daartussen zijn aangebracht.

2. Beschrijving van de achtergrondtechniek

Een gelamineerde piezo-elektrische resonator welke gebruik maakt van een harmonische golf in een in dikte variabele vibratiemode is bekend. De piezo-elektrische resonator 15 Vein dit type is bijvoorbeeld bekend uit de Japanse octrooiaanvrage nr. 176110/1989, zoals getoond in het geëxplodeerde perspectivisch zicht van fig. 10. Deze piezo-elektrische resonator heeft een excitatie-elektrode 52 aangebracht op een centraal deel van een bovenoppervlak van een piezo-elektri-20 sche laag 51 en een excitatie-elektrode 54 aangebracht op een centraal deel van een bovenoppervlak van een piezo-elektrische laag 53, en een excitatie-elektrode 55 aangebracht op een centraal deel van een lager oppervlak van de piezo-elektrische laag 53. In fig. 10 is de excitatie-elektrode 55 ge-25 toond doordat deze geprojecteerd is op een vlak aan de onderzijde.

Dunne uitvoerelektroden 52a, 54a en 55a zijn continu met de excitatie-elektroden 52, 54 en 55 aangebracht. Ieder van de uitvoerelektroden 52a, 54a en 55a verloopt naar een 30 rand van de piezo-elektrische laag 51 of 53.

Zoals getoond in fig. 11 vormen in deze piezo-elektrische resonator de delen van excitatie-elektroden 52, 54 en 55 die op elkaar zijn aangebracht en de delen van piezo-elektrische laag 51 en 53 die ertussen zijn aangebracht een vi-35 bratiesectie waarin in dikte variabele vibratie wordt opge- f010853· 2 wekt op een harmonische frequentie met een wisselstroom tussen de excitatie-elektroden 54 en de excitatie-elektroden 52 en 55.

Uit het US-octrooi nr. 5 924 860 is een piezo-5 elektrisch filter bekend waarbij aan de elektroden die liggen aan de hoofdoppervlakten, een of meerdere dummy-elektroden zijn toegevoegd. Dit verbetert weliswaar de symmetrie van de elektroden op een wijze die het mogelijk maakt om de aanpassingsimpedantie te verlagen, maar kan niet het probleem 10 verhinderen dat vibratie optreedt in een schuine symmetrische mode (A-mode) wanneer aangestuurd, welke verschijnt als een rimpel in de resonantiekarakteristiek.

Voor het vervaardigen van de hierboven beschreven piezo-elektrische resonator wordt een piezo-elektrisch moe-15 derlichaam 56 dat correspondeert met een vlak array van een meertal gelamineerde stukken gevormd van piezo-elektrische lagen 51 en 53 zoals getoond in fig. 12 verschaft. Laminaat-eenheden die ieder corresponderen met een piezo-elektrische resonator worden verkregen door het snijden van het piezo-20 elektrische moederlichaam 56 langs gebroken lijnen A tot C in fig. 12, evenwijdig aan de dikterichting. In fig. 12 zijn de elektrodefilms gevormd in het piezo-elektrisch deel 56 aangegeven met 58, terwijl excitatie-elektroden 52 en uitvoerelek-troden 52a die gevormd zijn op het bovenoppervlak van het 25 piezo-elektrisch moeder lichaam' 56 niet getoond zijn.

Elektrodefilms 58 zijn voorzien voor het vormen van de interne excitatie-elektroden 54 en uitvoerelektroden 54a, getoond in fig. 10. Randen van uitvoerelektroden 54a kunnen betrouwbaar vrijgemaakt worden op zijoppervlakken van piezo-30 elektrische resonatoren 57 door het snijden langs onderbroken lijnen B.

Dat wil zeggen, na het vervaardigen van het piezo-elektrisch moederlichaam 56, getoond in fig. 12, worden eind-oppervlakken van uitvoerelektroden 54a vrijgemaakt door het 35 snijden van interne elektrodefilms 58 langs gebroken lijnen B. Door dit snijden dienen bepaalde piezo-elektrische lichaamsdelen, getoond tussen gebroken lijnen B en C, verwijderd te worden, hetgeen aanleiding vormt voor onnodig verbruik van het piezo-elektrisch materiaal en het elektrodema- 1010853· 3 teriaal. Dit stelt een limiet aan de vermindering van ver-vaardigingskosten.

Zodoende heeft bovenbeschreven conventionele piezo-elektrische resonator die is ingericht voor het vibreren in 5 de in dikte variabele vibratiemode het nadeel een rimpel te hebben ten gevolge van een schuine symmetrische mode en verhoogde vervaardigingskosten ten gevolge van onnodig gebruik van het piezo-elektrisch en elektrodemateriaal in een massaproduct ieproces .

10

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Doelstelling van de onderhavige uitvinding is om te voorzien in een piezo-elektrische resonator die is ingericht om te vibreren in de in dikte variabele vibratiemode waarin 15 een rimpel ten gevolge van een schuine symmetrische mode effectief kan worden verminderd en welke een geschikte resonan-tiekarakteristiek heeft.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is om te voorzien in een werkwijze voor het vervaardigen van een 20 piezo-elektrische resonator die is ingericht om te vibreren in de in dikte variabele vibratiemode waarin een rimpel ten gevolge van een schuine symmetrische mode niet eenvoudig kan optreden en welke effectief kan worden vervaardigd tegen lage kosten.

25 Een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding verschaft een piezo-elektrische resonator die is ingericht voor het opwekken van een harmonische golf in een in dikte variabele vibratiemode welke omvat een piezo-elektrisch deel in de vorm van een rechthoekige plaat; een meer-30 tal excitatie-elektroden aangebracht op of binnen het piezo-elektrisch deel en op elkaar aangebracht in de dikterichting van het piezo-elektrisch met piezo-elektrische lagen van het piezo-elektrisch deel daartussen aangebracht; uitvoerelektro-den welke respectievelijk verbonden zijn met de excitatie-35 elektroden en verlopen naar zijoppervlakken van het piezo-elektrisch deel op dezelfde hoogteposities als de excitatie-e lekt roden; en een dummy-elektrode, aangebracht op ten minste een van de hoogteposities op welke de excitatie-elektroden zijn aangebracht en op een zodanige positie dat een symmetri- 1010853· 4 sche verhouding aanwezig is rond de corresponderende excitatie -elektrode waarbij de uitvoerelektrode verbonden is met de excitatie-elektrode.

Volgens de hierboven beschreven piezo-elektrische 5 resonator is een dummy-elektrode aangebracht op ten minste een van de hoogteposities bij welke de excitatie-elektroden zijn aangebracht en op een zodanige positie dat er een symmetrische verhouding is rond de corresponderende excitatie-elektrode met de uitvoerelektrode die is verbonden met de 10 excitatie-elektrode. De graad van symmetrie van de elektrode-structuur kan op deze wijze worden verbeterd. Dientengevolge kan een rimpel ten gevolge van een schuine symmetrische mode verminderd worden, hetgeen het mogelijk maakt om een goede resonantiekarakteristiek te verkrijgen met een verminderde 15 rimpel in een in dikte variabele vibratie-piezo-elektrische resonator, gebruik makende van een harmonische golf in een in dikte variabele vibratiemode.

In de hierboven beschreven piezo-elektrische resonator kan het piezo-elektrisch deel zijn voorzien van een eer-20 ste hoofdoppervlak en een tweede hoofdoppervlak waarin de uitvoerelektroden verbonden met de eerste en tweede excitatie-elektroden verlopen naar een zij oppervlak van het piezo-elektrisch deel met dezelfde breedte als die van de eerste en tweede excitatie-elektroden.

25 Volgens de voorgaande structuur bestaan geen piezo- elektrische materiaal lagen buiten de dikterichting van het deel waarin de excitatie-elektroden zijn gelamineerd. Zodoende is het aantal gelamineerde piezo-elektrische lagen beperkt voor het verschaffen van een in dikte variabele vibratie-30 piezo-elektrische resonator tegen lage kosten.

In de hierboven beschreven piezo-elektrische resonator kan het meertal excitatie-elektroden aangebracht zijn binnen het piezo-elektrisch deel, waarbij een piezo-elektrische laag ligt buiten in de dikterichting van de in dikte-35 richting meest buitengelegen excitatie-elektroden van het meertal excitatie-elektroden.

In de hiervoor beschreven structuur is het meertal excitatie-elektroden aangebracht op diverse hoogteposities in het piezo-elektrisch deel en bestaan piezo-elektrische lagen 1010853· 5 buiten in de dikterichting van de in de dikterichting meest buiten gelegen excitatie-elektroden. Op deze wijze kan de vochtbestendige karakteristiek van het vibratiedeel worden verbeterd. Tevens kan de mechanische sterkte van de in dikte 5 variabele piezo-elektrische vibratieresonator verbeterd worden vanwege de aanwezigheid van de buitengelegen piezo-elektrische lagen.

In de hierboven beschreven piezo-elektrische resonator kan het piezo-elektrisch deel een verlengd bandvormig 10 piezo-elektrisch deel zijn met een langere en een kortere zijde in haar vlakke vorm.

Volgens de voorgaande structuur kan een piezo-elektrische resonant iecomponent worden verschaft met een breedte zo klein als die van een conventionele piezo-elektrische re-15 sonator, onder gebruikmaking van een dikteslipvibratiemode, waarmee het mogelijk is een kleinere piezo-elektrische resonator te ontwerpen.

In de hiervoor beschreven piezo-elektrische resonator zijn de ui tvoere lekt roden verbonden aan de eerste en 20 tweede excitatie-elektroden, die kunnen verlopen naar een zijoppervlak van het piezo-elektrisch deel met dezelfde breedte als die van de eerste en tweede excitatie-elektroden.

Volgens de voorgaande structuren kunnen de eerste en tweede excitatie-elektroden en de uitvoerelektroden verbonden 25 aan de eerste en tweede excitatie-elektroden eenvoudig en tegelijkertijd in hetzelfde proces worden aangebracht.

In de hiervoor beschreven piezo-elektrische resonator kan het piezo-elektrisch deel een verlengd rechthoekige vorm hebben met een langere zijde en een kortere zijde; de 30 uitvoerelektroden verbonden aan de eerste en tweede excitatie-elektroden verlopen naar een zij oppervlak van het piezo-elektrisch deel op een uiteinde in de lengterichting van het piezo-elektrisch deel en de eerste en tweede excitatie-elektroden zijn aangebracht om zich uit te strekken naar beide 35 uiteinden van het piezo-elektrisch deel in de breedterichting van het piezo-elektrisch deel.

Volgens de voorgaande structuur kunnen piezo-elektrische resonatoren die geschikt zijn om te vibreren in een in dikte variabele vibratiemode eenvoudig worden verkregen tot 08 531 6 door het snijden van een piezo-elektrisch moederlichaam langs de dikterichting.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding verschaft tevens een werkwijze voor het vervaardigen 5 van de hierboven beschreven piezo-elektrische resonator welke de stappen omvat: het vervaardigen van een piezo-elektrisch moederdeel in welke een meertal eenheidsdelen die ieder een meertal excitatie-elektroden omvat die in de dikterichting op elkaar zijn aangebracht met piezo-elektrische lagen die 10 daartussen zijn aangebracht, en elektrodefilms die verbonden met de excitatie-elektroden gevormd zijn doordat deze gedistribueerd zijn rond een vlak; en het snijden van het piezo-elektrische moederlichaam in de dikterichting voor het verkrijgen van een meertal van de piezo-elektrische resonatoren 15 op een zodanige manier dat de elektrodefilms verdeeld zijn voor het vormen van de excitatie-elektroden in ieder van de piezo-elektrische resonatoren en de dummy-elektrode van een naastliggende van de piezo-elektrische resonatoren.

Volgens de voorgaande werkwijze worden door het 20 snijden ten tijde van het verdelen van de elektrodefilms de uitvoerelektroden betrouwbaar blootgesteld op een zijoppervlak van het piezo-elektrisch deel, terwijl onnodig verbruik van het piezo-elektrisch materiaal en het elektrodemateriaal wordt voorkomen. Daarom kan de hiervoor beschreven piezo-25 elektrische resonator volgens de onderhavige uitvinding efficiënt in massa worden geproduceerd, waardoor de vervaardi-gingskosten van de in dikte variërende vibratie-piezo-elek-trische resonator worden verminderd.

Andere aspecten en voordelen van de onderhavige uit-30 vinding zullen duidelijk worden in de hierna volgende beschrijving van de uitvinding welke verwijst naar de bijgaande tekeningen.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN 35 Fig. 1 is een perspectivisch zicht van een gelami neerde piezo-elektrische resonator, die geschikt is om een harmonische golf op te wekken in een in dikte variërende vi-bratiemode welke een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding representeert.

Τ01Ό853· 7

Fig. 2 is een schematische dwarsdoorsnede volgens de lijnen E-E in fig. 1.

Figuren 3a en 3b zijn diagrammen die respectievelijk de resultaten van analyse met eindige-elementenmethode toont 5 met betrekking tot het geval waarin het de piezo-elektrische resonator vibreert op een harmonische golf in de in dikte variërende vibratiemode, en het geval waarin de resonator vibreert in een schuine symmetrische mode.

Fig. 4 is een schematische dwarsdoorsnede van een 10 gelamineerde piezo-elektrische resonator die is ingericht om te vibreren in een in dikte variërende vibratiemode, zonder dummy-elektroden, welke vervaardigd is voor vergelijkings-doeleinden.

Fig. 5 is een grafiek welke een impedantiefrequen-15 tiekarakteristiek toont van de piezo-elektrische resonator volgens de eerste voorkeursuitvoeringsvorm.

Fig. 6 is een grafiek welke een impedantiefrequen-tiekarakteristiek toont van een gelamineerde piezo-elektrische resonator, geschikt om te vibreren in een in dikte vari-20 êrende vibratiemode, welke is vervaardigd voor vergelijkings-doeleinden.

Fig. 7 is een schematisch perspectivisch zicht van een piezo-elektrisch moederlichaam vervaardigd wanneer de piezo-elektrische resonator volgens de eerste voorkeursuit-25 voeringsvorm is vervaardigd.

Fig. 8 is een schematische dwarsdoorsnede van een gewijzigd voorbeeld van de piezo-elektrische resonator volgens de onderhavige uitvinding.

Fig. 9 is een schematische dwarsdoorsnede van een 30 ander gewijzigd voorbeeld van de piezo-elektrische resonator volgens de onderhavige uitvinding.

Fig. 10 is een geëxplodeerd perspectivisch zicht van een piezo-elektrische resonator volgens de stand van de techniek, welke is ingericht om te vibreren in een in dikte vari-35 erende vibratiemode.

Fig. 11 is een geëxplodeerd perspectivisch zicht van een gelamineerde piezo-elektrische resonator volgens de stand van de techniek, ingericht om te vibreren in een in dikte variërende vibratiemode.

TÖ10853· 8

Fig. 12 is een perspectivisch zicht van een piezo-elektrisch moederlichaam gebruikt in massaproductie van de conventionele gelamineerde piezo-elektrische resonator, ingericht om te vibreren in een in dikte variërende vibratiemode.

5

BESCHRIJVING VAN DE VOORKEÜRSÜITVOERINGSVORMEN

Fig. 1 is een perspectivisch zicht van een gelamineerde piezo-elektrische resonator ingericht om een harmonische golf op te wekken in een in dikte variërende vibratie, 10 welke een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van de huidige uitvinding betreft. Een piezo-elektrische resonator 1 volgens deze uitvoeringsvorm is verschaft door het voorzien in een verlengd piezo-elektrisch deel 2 in de vorm van een rechthoekige plaat. Het piezo-elektrisch deel 2 is gevormd van piezo-15 elektrisch keramiek, dat wil zeggen een piezo-elektrisch mo-nokristal van LiTa03, LiNb03, kwarts of dergelijke, of een piezo-elektrisch keramiek zoals op basis loodzirconaat-titanaat. Het piezo-elektrisch deel 2 is gepolariseerd in de dikterichting indien dit gevormd is van een piezo-elektrisch 20 keramiek.

Een eerste excitatie-elektrode 3 is aangebracht op een eerste hoofdoppervlak 2a van het piezo-elektrisch deel 2. Een tweede excitatie-elektrode 4 is aangebracht op een tweede hoofdoppervlak 2b. Een interne excitatie-elektrode 5 is aan-25 gebracht tussen het piezo-elektrisch deel 2 op een midden-hoogte-positie om te verlopen tussen de excitatie-elektroden 3 en 4 met piezo-elektrische lagen daartussen aangebracht.

De excitatie-elektroden 3 tot 5 waarnaar hierin wordt verwezen zijn elektrodedelen welke boven elkaar zijn 30 aangebracht in de dikterichting met piezo-elektrische lagen daartussen, dat wil zeggen in deze uitvoeringsvorm dat een elektrode continu is blootgesteld aan de excitatie-elektrode 3 om te verlopen naar een eindoppervlak 2c van het piezo-elektrisch deel 2 aan één uiteinde in de lengterichting, en 35 dit elektrodedeel verbonden aan de excitatie-elektrode 3 vormt een uitvoerelektrode 3a. Overeenkomstig is een uitvoe-relektrode 4a aangebracht met de excitatie-elektrode 4. Tevens is een uitvoerelektrode 5a welke verloopt naar het andere uiteindeoppervlak 2d van het piezo-elektrisch deel 2, 1010853· 9 aangebracht met de excitatie-elektrode 5.

Het deel waarin de excitatie-elektroden 3 tot 5 zijn gesuperponeerd in de dikterichting, dat wil zeggen het deel gedefinieerd door gebroken lijnen D in fig. 1 vormt een vi-5 brerend deel en de hierboven beschreven uitvoerelektroden 3a, 4a en 5a zijn gevormd buiten het vibrerend deel D.

Het is niet nodig ieder van de uitvoerelektroden 3a, 4a en 5a aan te brengen, zodanig dat hun breedte gelijk is aan die van de excitatie-elektroden 3 tot 5. Ieder van de 10 uitvoerelektroden 3a, 4a en 5a kan zodanig zijn aangebracht dat deze kleiner in afmeting zijn dan de excitatie-elektroden 3 tot 5. In deze uitvoeringsvorm echter is voor het gemak van aanbrengen van de elektroden ieder van de excitatie-elektroden 3 tot 5 en de elektroden 3a tot 5a zo aangebracht dat 15 deze dezelfde breedte hebben als het piezo-elektrisch deel 2.

In de piezo-elektrische resonator 1 is op het eerste hoofdoppervlak 2a van het piezo-elektrisch deel 2 een dummy-elektrode 3b voorzien op een zodanige plaats dat er een symmetrische verhouding ontstaat met de uitvoerelektrode 3a rond 20 de excitatie-elektrode 3. Dienovereenkomstig is op het tweede hoofdoppervlak 2b van het piezo-elektrisch deel 2 een dummy-elektrode 4b aangebracht op een zodanige positie dat een symmetrische verhouding ontstaat met de uitvoerelektroden 4a van de excitatie-elektrode 4. Verder is op een middenhoogteposi-25 tie in het piezo-elektrisch deel, dat wil zeggen op de hoogte waar de excitatie-elektrode 5 is aangebracht, een dummy-elek-trode 5b aangebracht op een zodanige plaats dat een symmetrische relatie ontstaat met de uitvoerelektrode 5a van de excitatie-elektrode 5b.

30 Een aspect van de piezo-elektrische resonator 1 van deze uitvoeringsvorm is erin gelegen dat de hiervoor beschreven dummy-elektroden 3b, 4b en 5b voorzien zijn om het optreden van een rimpel ten gevolge van een schuine symmetrische mode te voorkomen. Dit aspect zal worden toegelicht onder 35 verwijzing naar figuren 2 tot 6.

Fig. 2 is een schematische dwarsdoorsnede van de piezo-elektrische resonator 1 volgens de gepeilde lijn E-E van fig. 1. In de piezo-elektrische resonator 1 zijn de dummy-elektroden 3b, 4b en 5b op zodanige plaatsen aangebracht 1010853· 10 dat deze respectievelijk symmetrische verhoudingen hebben met de uitvoerelektroden 3a, 4a en 5a van de excitatie-elektroden 3 tot 5, zodat de graad van symmetrie van elektrodeplaatsing verhoogd is en het mogelijk is het optreden van vibratie ten 5 gevolge van een schuine symmetrische mode te voorkomen.

Dat wil zeggen dat in de piezo-elektrische resonator 1 getoond in fig. 1 het vibrerend deel D geëxciteerd wordt door een tweede harmonische in dikte variërende vibratie wanneer een wisselspanning wordt aangelegd tussen de excitatie-10 elektrode 5 en de excitatie-elektroden 3 en 4. Fig. 3A toont het resultaat van de analyse door middel van eindige-elemen-tenmethode van een verplaatsingsverdeling langs de dwarsdoorsnede van de in dikte variërende vibratie-piezo-elektrische resonator 1 volgens de E-E-lijn in fig. 1.

15 Fig. 3B toont het analyseresultaat van een verplaat singsverdeling in een schuine symmetrische mode van de hiervoor beschreven in dikte variërende vibratie-piezo-elektrische resonator 1, welke voor vergelijkingsdoeleinden is gemaakt met de eindige-elementenmethode.

20 Derhalve is in deze uitvoeringsvorm de graad van symmetrie van de elektrodestructuur verbeterd door het aanbrengen van dummy-elektroden 3b tot 5b in een symmetrische verhouding rond het vibrerend deel D met de uitvoerelektroden 3a tot 5a, welke verlopen van het vibrerend deel D, waarmee 25 vibratie in een schuine symmetrische mode wordt beperkt.

Het hiervoor beschreven effect van het verminderen van de rimpel ten gevolge van een schuine symmetrische mode in de piezo-elektrische resonator 1 zal worden beschreven aan de hand van experimentele voorbeelden.

30 Een piezo-elektrisch deel 2 gevormd van loodtitanaat en met een afmeting van 2.5 x 0.4 x 0.3 mm werd vervaardigd als gelamineerd piezo-elektrische resonator 1. In deze piezo-elektrische resonator 1 had het tegenovergelegen gebied van de excitatie-elektroden 3 tot 5 in het vibrerend deel D een 35 afmeting 0.4 x 0.6, de afmeting van de uitvoerelektroden 3a, 4a en 5a langs de lengterichting van het piezo-elektrisch deel 2 was 1.55 mm en elektroden met een afmeting van 0.4 x 0.5 mm waren als dummy-elektroden 3a, 4b en 5b gevormd.

Voor vergelijkingsdoeleinden werd een gelamineerde 10108S3· 11 piezo-elektrische resonator 10 vervaardigd, welke was ingericht om te vibreren in een in dikte variërende vibratiemode, zoals getoond in een schematische dwarsdoorsnede van fig. 4. door vorming op dezelfde wijze als de piezo-elektrische reso-5 nator 1 van de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm, behalve dat de hiervoor beschreven dummy-elektroden 3b, 4b en 5b niet waren aangebracht.

Figuren 5 en 6 tonen respectievelijk impedantiefre-quentiekarakteristieken van de gelamineerde piezo-elektrische 10 resonatoren 1 en 10.

In de piezo-elektrische resonator 10 vervaardigd voor vergelijkingsdoeleinden, zoals duidelijk kan worden gezien in fig. 6, treedt een grote rimpel op, aangegeven door pijl F, welke verscheen tussen een resonantiefrequentie fr en 15 een antiresonantiefrequentie fa. Deze rimpel werd veroorzaakt door een schuine symmetrische mode zoals hiervoor beschreven.

In tegenstelling daarmee was bij de piezo-elektrische resonator 1 van deze uitvoeringsvorm, zoals duidelijk gezien kan worden in fig. 5, een rimpel ten gevolge van een 20 schuine symmetrische mode zeer klein, zoals aangegeven door pijl G.

In de piezo-elektrische resonator 1 van deze uitvoeringsvorm zijn dummy-elektroden 3b tot 5b aangebracht op zodanige plaatsen dat symmetrische verhoudingen worden ver-25 schaft met de uitvoerelektroden 3a tot 5a, rond al de excita-tie-elektroden 3 tot 5. Indien een dummy-elektrode echter is aangebracht op ten minste een van de hoogteposities bij welke de excitatie-elektrode 3, 4 of 5 is aangebracht, en op een zodanige positie dat een symmetrische verhouding wordt ver-30 schaft met de uitvoerelektrode, kan de graad van symmetrie van de elektrodestructuur verbeterd worden in vergelijking met die van de piezo-elektrische resonator 10 die geen dummy-elektrode heeft. In een dergelijk geval is het daarom moge-lijk dat een rimpel ten gevolge van een schuine symmetrische 35 mode tevens verkleind kan worden als in de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm.

In feite kan de symmetriegraad van de elektrodestructuur verder worden verbeterd indien dummy-elektroden 3b tot 5b respectievelijk zijn gevormd op alle hoogteposities op 1010853¾ 12 welke de excitatie-elektroden 3 tot 5 zijn aangebracht, zoals in het geval van de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm. Een rimpel ten gevolge van een schuine symmetrische mode kan effectief worden tegengegaan, zoals getoond in fig. 5. Daarom 5 is het aanbrengen van de elektroden op de manier zoals beschreven met betrekking tot de uitvoeringsvorm wenselijk.

Een werkwijze voor het vervaardigen van de piezo-elektrische resonator 1 zal hierna worden beschreven.

Gewoonlijk wordt de piezo-elektrische resonator 1 10 verkregen door het vervaardigen van een piezo-elektrisch moederlichaam voor het verbeteren van de massavervaardigingsmo-gelijkheden en door het snijden van het piezo-elektrische moederlichaam langs de dikterichting. Dat wil zeggen dat een piezo-elektrisch moederlichaam dat correspondeert met een 15 planaire matrix-array van een meertal eenheden gevormd van de hiervoor beschreven excitatie-elektroden 3 tot 5, uitvoer-elektroden 3a tot 5a en dummy-elektroden 3b tot 5b wordt verschaft. Fig. 7 is een schematisch perspectivisch zicht van het piezo-elektrische moederlichaam. In fig. 7 zijn elektro-20 den gevormd op eerste en tweede hoofdoppervlakken van het piezo-elektrisch moederlichaam 11 niet getoond. Dat wil zeggen, excitatie-elektroden 3 en 4, uitvoerelektroden 3a en 4a, en dummy-elektroden 3a en 4b zijn in deze fig. niet getoond.

In het piezo-elektrisch moederlichaam 11 zijn elek-25 troden 12 gevormd op een middenhoogtepositie. Het piezo-elek-trisch moederlichaam 11 is gesneden langs gebroken lijnen H in fig. 7, evenwijdig aan de dikterichting voor het vormen van de excitatie-elektrode 5 en de uitvoerelektrode 5a in iedere piezo-elektrische resonator 1 en de dummy-elektrode 5b 30 van de naastliggende piezo-elektrische resonator 1. Dat wil zeggen, wanneer het piezo-elektrische moederlichaam 11 wordt vervaardigd, wordt de elektrodefilm 12 gevormd in welke de excitatie-elektrode 5 en de uitvoerelektrode 5a van iedere in dikte variërende vibratie-piezo-elektrische resonator en de 35 dummy-elektrode 6b van de naastliggende piezo-elektrische resonator aan het buitengelegen uiteinde van de uitvoerelektrode 5a integraal met elkaar zijn gevormd. Het piezo-elektrisch moederlichaam 11 is gesneden langs gebroken lijnen H, evenwijdig aan de dikterichting, dat wil zeggen elektrodefilm T010853· 13 12 is verdeeld voor het vormen van de excitatie-elektrode 5 en de uitvoerelektrode 5a van de piezo-elektrische resonator aan een zijde, en de dummy-elektrode 5b van de piezo-elektrische resonator aan de andere zijde.

5 Dienovereenkomstig worden elektrodefilms voor het vormen van excitatie-elektroden 3 en 4, de uit voer elektroden 3a en 4a, en dummy-elektroden 3b en 4b gevormd op de eerste en tweede hoofdoppervlakken van de in dikte variërende vibra-tie-piezo-elektrische resonator 1 en gesneden langs de hier-10 boven genoemde gebroken lijnen H voor het vormen van de excitatie-elektroden 3 en 4 en de uitvoerelektroden 3a en 4a van de piezo-elektrische resonator aan één zijde en de dummy-elektroden 3b en 4b van de naastliggende piezo-elektrische resonator.

15 Terwijl zoals getoond in fig. 12 het piezo-elek- trisch deel van de conventionele piezo-elektrische resonator geschikt is voor het vibreren in een in dikte variërende vi-bratiemode gedefinieerd tussen gebroken lijnen B en C en het elektrodemateriaal in het piezo-elektrisch deel onnodig wor-20 den verbruikt teneinde een uitvoerelektrode eindoppervlak bloot te stellen aan een uiteindeoppervlak van ieder piezo-elektrisch deel wanneer de piezo-elektrische resonator wordt vervaardigd, kunnen dergelijke onnodige hoeveelheden van het piezo-elektrisch materiaal en het elektrodemateriaal niet 25 vervaardigd worden wanneer de piezo-elektrische resonator volgens de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm in massa wordt geproduceerd. Daardoor kunnen de noodzakelijke hoeveelheden van het piezo-elektrisch materiaal en het elektrodemateriaal worden verminderd, waardoor de vervaardigingskosten van de 30 piezo-elektrische resonator 1 worden verminderd.

In het proces van het verschaffen van een piezo-elektrisch moederlichaam 11 kan een goed bekend gelamineerd keramiek worden gebruikt. Dat wil zeggen elektroden corresponderend met de elektrodefilm 12 worden gedrukt door middel 35 van screenprinting op piezo-elektrische keramische groene sheets, waarbij de keramische groene sheets op welke de elektroden zijn gedrukt op elkaar worden gelegd zodat de excitatie-elektroden 3 tot 5, uitvoerelektroden 3a tot 5a en dummy-elektroden 3a tot 5b in positionele verhouding tot elkaar f010853· 14 staan, zoals getoond in fig. 1, waarmee een piezo-elektrisch moederlichaam wordt verschaft. Dit piezo-elektrisch moederlichaam wordt gedrukt in de dikterichting en wordt daarna gesneden langs gebroken lijnen H voor het verkrijgen van gela-5 mineerde chips die corresponderen met in dikte variërende vibratie-piezo-elektrische resonator 1 -eenheden. De gelamineerde chips verkregen op de hiervoor beschreven wijze worden verhit en externe elektroden 6 worden op geschikte manier vervaardigd zoals depositie, plateren of sputteren, waarmee 10 in dikte variërende vibratie-piezo-elektrische resonatoren 1 worden verschaft.

De werkwijze voor het vervaardigen van de piezo-elektrische resonator 1 is niet beperkt tot hetgeen hier is beschreven. Piezo-elektrisch deel 2 kan worden verkregen door 15 het brengen van voorheen verhitte piezo-elektrische platen in onderlinge aanligging.

In de piezo-elektrische resonator 1 van de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm worden excitatie-elektrode 3, uit-voerelektrode 3a en dummy-elektrode 3b gevormd op het eerste 20 hoofdoppervlak van piezo-elektrisch deel 2, terwijl excitatie-elektrode 4, uitvoerelektrode 4a en dummy-elektrode 4b worden gevormd op het tweede hoofdoppervlak 2b. Elk van de excitatie-elektroden, de uitvoerelektroden en de dummy-elek-troden kam echter zijn ingebed in het piezo-elektrisch deel. 25 Figuren 8 en 9 zijn schematische dwarsdoorsneden van voorbeelden van het wijzigen waarin excitatie-elektroden, uitvoerelektroden en dummy-elektroden zijn gevormd op een piezo-elektrisch deel.

In een gelamineerde piezo-elektrische resonator 21, 30 ingericht voor het opwekken van een harmonische golf in een in dikte variërende vibratiemode getoond in fig. 8, zijn excitatie-elektroden 23 en 24 aangebracht in een piezo-elektrisch deel 22 door deze op elkaar aan te brengen in de dikterichting met een piezo-elektrische materiaallaag 22a daar-35 tussen. Buiten het vibrerend deel in welke de excitatie-elektroden 23 en 24 op elkaar zijn aangebracht is een uitvoerelektrode 23a aangebracht voor het verbinden aan de excitatie-elektrode 23, en een uitvoerelektrode 24a is aangebracht voor het verbinden aan de excitatie-elektrode 24.

1010883* 15

De uitvoerelektroden 23a en 24a zijn aangebracht aan eindoppervlakken van het piezo-elektriech deel 22.

Op de hoogteposities op welke de excitatie-elektro-den 23 en 24 zijn aangebracht, zijn dummy-elektroden 23b en 5 24b aangebracht op zodanige plaatsen dat symmetrische verhoudingen worden verschaft met de uitvoerelektroden 23a en 24a met betrekking tot de excitatie-elektroden 23 en 24.

Tevens is in de piezo-elektrische resonator 21 welke is ingericht voor het opwekken van een harmonische golf in 10 een in dikte variërende vibratiemode de graad van symmetrie van de elektrodestructuur verbeterd, aangezien dummy-elektroden 23b en 24b zijn aangebracht. Daardoor is het mogelijk om een rimpel te verminderen ten gevolge van een schuine symmetrische mode en een resonantiekarakteristiek te verbeteren.

15 Fig. 9 is een schematische dwarsdoorsnede van een gelamineerde piezo-elektrische resonator welke is ingericht voor het opwekken van een harmonische golf in een in dikte variërende vibratiemode welke een ander voorbeeld van wijziging betreft in welke excitatie-elektroden zijn gevormd in 20 een piezo-elektrisch deel. Een piezo-elektrische resonator 31 getoond in fig. 9 is van dezelfde constructie als de piezo-elektrische resonator 1 van de eerste uitvoeringsvorm, met uitzondering dat piezo-elektrische lagen 32e en 32f voorzien zijn buiten excitatie-elektroden 3 en 4 in de dikterichting 25 in een piezo-elektrisch deel 32. Tevens is in de piezo-elektrische resonator 31 de graad van symmetrie van de elektrodestructuur verbeterd door het vormen van dummy-elektroden 3b tot 5b. Daardoor is het mogelijk om een rimpel ten gevolge van een schuine symmetrische mode te verminderen en een goede 30 resonantiekarakteristiek te verkrijgen, zoals het geval is in de piezo-elektrische resonator volgens de eerste uitvoeringsvorm.

Terwijl ieder van de excitatie-elektroden 3 tot 5, 23 en 24 is aangebracht in de hiervoor beschreven piezo-elek-35 trische resonatoren 1, 21 en 31, zodanig dat deze zich uitstrekken over de gehele breedte van het verlengde bandvormige piezo-elektrisch deel 2 dat in een vlak gezien rechthoekig is gevormd, is de vorm van de excitatie-elektroden in de piezo-elektrische resonator volgens de onderhavige uitvinding niet 1010863· 16 beperkt tot het toegelichte voorbeeld.

Bijvoorbeeld zijn excitatie-elektroden met een in hoofdzaak cirkelvormige vorm of iedere andere vorm mogelijk om aan te brengen, zodat deze slechts gedeeltelijk gebieden 5 in het midden van een piezo-elektrisch dat rechthoekig is gevormd innemen, zoals die bekend zijn uit de conventionele longitudinaal vibrerende piezo-elektrische resonator getoond in fig. 10.

Terwijl de uitvinding in het bijzonder is getoond en 10 beschreven onder verwijzing naar voorkeursuitvoeringsvormen daarvan, zal het voor de vakman duidelijk zijn dat het voorgaande en andere veranderingen in vorm en details daarop kunnen worden aangebracht zonder verlaten van de geest van de uitvinding.

10108S3·

Claims

1. Piezo-elektrische resonator geschikt voor het opwekken van een harmonische golf in een in dikte variabele vibratiemode, omvattende: een piezo-elektrisch deel in de vorm van een recht-5 hoekige plaat; een meertal excitatie-elektroden aangebracht op of binnen het piezo-elektrisch deel en op elkaar aangebracht in de dikterichting van het piezo-elektrisch deel met piezo-elektrische lagen vein het piezo-elektrisch deel daartussen 10 aangebracht; uitvoerelektroden welke respectievelijk verbonden zijn met de excitatie-elektroden en verlopen naar zijopper-vlakken van het piezo-elektrisch deel op dezelfde hoogteposi-ties als de excitatie-elektroden; en 15 een dummy-elektrode, aangebracht ten minste op een van de hoogteposities op welke de excitatie-elektroden zijn aangebracht, met het kenmerk, dat deze tenminste ene dummy-elektrode is aangebracht op een zodanige positie dat een symmetrische verhouding aanwezig is rond de corresponderende 20 excitatie-elektrode waarbij de uitvoerelektrode verbonden is met de excitatie-elektrode.

2. Piezo-elektrische resonator volgens conclusie 1, waarin het piezo-elektrisch deel een eerste hoofdoppervlak en een tweede hoofdoppervlak heeft en het meertal excitatie- 25 elektroden eerste en tweede excitatie-elektroden omvat aangebracht op de eerste en tweede hoofdoppervlakken van het piezo-elektrisch deel en een interne excitatie-elektrode aangebracht binnen het piezo-elektrisch deel.

3. Piezo-elektrische resonator volgens conclusie 1, 30 waarin het meertal excitatie-elektroden zijn aangebracht binnen het piezo-elektrisch deel en een piezo-elektrische laag die ligt buiten de dikterichting van de in de dikterichting gezien meest buitengelegen excitatie-elektroden vein het meertal excitatie-elektroden.

4. Piezo-elektrische resonator volgens een der con clusies 1-3, waarin het piezo-elektrisch deel een verlengd 10t0858· bandvormig plezo-elektrisch deel is met een langere zijde en een kortere zijde in haar vlakke vorm.

5. Piezo-elektrische resonator volgens conclusie 2, waarin de uitvoerelektroden verbonden met de eerste en tweede 5 excitatie-elektroden verlopen naar een zijoppervlak van het piezo-elektrisch deel met dezelfde breedte als die van de eerste en tweede excitatie-elektroden.

6. Piezo-elektrische resonator volgens conclusie 5, waarin het piezo-elektrisch deel een verlengd rechthoekige 10 vorm heeft met een langere zijde en een kortere zijde; de uitvoerelektroden verbonden met de eerste en tweede excitatie-elektroden verlopen naar een zijoppervlak van het piezo-elektrisch deel op een uiteinde in de lengterichting van het piezo-elektrisch deel; en 15 de eerste en tweede excitatie-elektroden zijn aange bracht om te verlopen nabij de uiteinden van het piezo-elektrisch deel in de breedterichting van het piezo-elektrisch deel.

7. Werkwijze voor het vervaardigen van de piezo-20 elektrische resonator volgens conclusie 1, welke de stappen omvat: het vervaardigen van een piezo-elektrisch moederdeel in welke een meertal eenheidsdelen die ieder een meertal excitatie-elektroden omvat die in de dikterichting op elkaar 25 zijn aangebracht met piezo-elektrische lagen die daartussen zijn aangebracht, en elektrodefilms die verbonden zijn met de excitatie-elektroden gevormd zijn doordat deze gedistribueerd zijn rond een vlak; en het snijden van het piezo-elektrische moederlichaam 30 in de dikterichting voor het verkrijgen van een meertal van de piezo-elektrische resonatoren op een zodanige manier dat de elektrodefilms verdeeld zijn voor het vormen van de excitatie-elektroden in ieder van de piezo-elektrische resonatoren en de dummy-elektrode van een naastliggende van de piezo-35 elektrische resonatoren. f010853·