NO313354B1 - Piezoelektrisk resonator samt kretskomponent med samme - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder en piezoelektrisk resonator som svinger i lengderetningen (i longitudinal svingemodus), og elektroniske komponenter som bruker en slik.

Piezoelektriske resonatorer som bruker den mekaniske resonans og derved danner et svingeelement kan for eksempel ha ytre elektroder lagt på en plate av piezoelektrisk og polarisert materiale. Polarisasjonen kan være over platens tykkelsesretning. Når man påtrykker en elektrisk vekselspenning på elektrodene settes det opp et innvendig elektrisk vekselfelt i resonatoren, og denne kommer i piezoelektriske svingninger, idet svingningene følger et bestemt mønster som er gitt av resonatorens svingemodus, enten longitudinal eller radial. Denne type resonatorer kan være av ikke stiv type, hvilket betyr at den elektriske feltretning og polarisasjonsretningen ikke er den samme som hovedvibrasjonsretningen, og slike resonatorer har en relativt liten elektromekanisk koplingskoeffisient og følgelig en ganske liten resonansfrekvensavstand AF mellom resonatorens parallell- og seriereso-nansfrekvens. Bruken av en slik resonator i en oscillator eller et piezoelektrisk filter gir visse ulemper, særlig ved at båndbredden blir liten, og frihetsgraden ved konstruksjonen blir også begrenset.

For å komme bort fra disse ulemper foreslås i stedet en laminert oppdelt piezoelektrisk resonator slik det er vist på fig. 15 i tegningene, og denne resonator kan betraktes som et stivt svingelegeme og har større elektromekanisk koplingskoeffisient og tilsvarende større resonansfrekvensavstand AF.

Fig. 15 viser altså en laminert skiveoppdelt stiv piezoelektrisk resonator 1 hvis svingekjerne 2 består av en rekke skiver 3 som det er innskutt indre tverrelektroder 4 mellom. Skivene er polarisert i motsatt retning fra den ene til den neste, slik pilene indikerer. Den ene av langsidene på resonatoren, oversiden på tegningen, har et langsgående spor 5. På begge sider av sporet 5 er lagt en ytre langsgående elektrode 6a, 6b som er koplet sammen med annenhver tverrelektrode 4 på henholdsvis den ene og andre side.

Når det påtrykkes en vekselspenning (et signal) på de ytre elektroder 6a, 6b settes det således opp et elektrisk vekselfelt mellom to og to av tverrelektrodene 4. Ved at skivene 3 er polarisert motsatt fra den ene til den neste vil det vekselfelt som blir liggende over dem forårsake en ekspansjon eller en kontraksjon i kjernens 2 lengderetning, slik at hele kjernen eksiteres til en fundamental langsgående svingemodus som følger resonatorens lengdeakse. Kjernen svinger altså som et komplett stivt legeme, og både elektrisk feltretning og polarisa-sjonsretning vil hele tiden være den samme som vibrasjonsretningen. Man får i en slik resonator større elektromekanisk koplingskoeffisient og større resonansfrekvensavstand AF, sammenliknet med en uavstivet resonator. Ved å bruke en slik avstivet resonator i en oscillator eller et filter kan man få større båndbredde og større frihetsgrad for konstruksjonen.

I denne type resonator dannes imidlertid en elektrisk kapasitet mellom de ueksponerte deler av hver indre tverrelektrode 4 og den ytre elektrode 6a eller 6b som ikke er forbundet med den. Denne kapasitet er dessverre parallellkoplet med kapasiteten mellom de indre tverrelektroder og danner altså en "dødkapasitet" i tillegg til den "aktive kapasitet" som har med svingekjemens vibrasjon å gjøre, hvorved kapasitetsforholdet mellom den aktive og passive del blir mindre, hvilket fører til en reduksjon av resonansfrekvensforskjellen AF. Man får altså en mindre båndbredde enn det optimale når den piezoelektriske resonator brukes i en oscillator eller et filter.

For å unngå de problemer som er antydet ovenfor er det ifølge oppfinnelsen skaffet til veie en resonator som søker å redusere enhver reduksjon i resonansfrekvensforskjellen, slik at man får størst mulig frihetsgrad ved konstruksjonen av kretskomponenten som også skal kunne ha stor båndbredde.

Således er det ifølge oppfinnelsen skaffet til veie en piezoelektrisk resonator med en svingekjeme som er anordnet i resonatorens lengderetning og har flere piezoelektriske skiver i en laminert struktur, idet indre tverrelektroder er anordnet mellom skivene, henholdsvis i en første og en andre gruppe som eksponeres i henholdsvis et første og andre område på en overflate på resonatorens svingekjeme, hvor det er anordnet henholdsvis første og andre ytre elektroder i det første og andre område for tilkopling til henholdsvis den første og andre gruppe av indre tverrelektroder, hvor de piezoelektriske skiver er polariserte i svingekjemens lengderetning slik at kjernen settes i longitudinale svingninger ved påtrykk av et elektrisk vekselfelt i lengderetningen. Denne piezoelektriske resonator er særlig kjennetegnet ved at en isolerende film er anordnet for å dekke en ueksponert del av de indre tverrelektroder i sin respektive gruppe, hvilken film er avsatt i begge områder og har en dielektrisitetskonstant lavere enn den for de piezoelektriske skiver.

De foretrukne utførelser av oppfinnelsen tilveiebringer videre en resonator som er konstruert slik det er angitt ovenfor og som videre er kjennetegnet ved at en første henholdsvis andre elektrisk ledende harpiksfilm er anordnet i sitt respektive område og sammenhengende for forbindelse med de ytre elektroder.

Det første og der andre område i disse resonatorer kan f.eks. være anordnet på samme sideflate på svingekjernen, men henholdsvis på den ene og andre langside av denne flate.

Alternativt kan områdene ligge på forskjellig sideflate på kjernen.

Til oppfinnelsen hører også en elektronisk kretskomponent som bruker én eller flere slike piezoelektriske resonatorer og som er bygget opp med et substrat med mønsterelektroder som harpiksfilmene er galvanisk forbundet med. Substratet og resonatoren på dette beskyttes etter monteringen av et deksel. I en slik komponent kan altså flere resonatorer være anordnet, og et tilsvarende antall mønsterelektroder er da avsatt på substratet. De ledende harpiksfilmer for hver resonator kan være koplet slik til mønsterelek-trodene at det frembringes en kaskadestruktur, egnet for et kaskade- eller stigefilter. Bruker man f.eks. fire resonatorer har man et tilsvarende antall mønsterelektroder, og disse kan være koplet slik at den første resonators svingekjeme er montert på den første og den andre mønsterelektrode, den andre svingekjeme er montert på den andre og tredje mønsterelektrode, den tredje svingekjeme er montert på den andre og fjerde mønster-elektrode, og den fjerde svingekjeme er montert på den tredje og fjerde mønsterelektrode.

Ifølge oppfinnelsen er det også avsatt en elektrisk isolerende film i form av et isolasjonslag av f.eks. en harpiks hvis dielektrisitetskonstant (e) er mindre enn denne parameter for de piezoelektriske skiver som svingekjernen er bygget opp av, anordnet på en ueksponert del av hver indre tverrelektrode. Følgelig far dette isolasjonslag med liten dielektrisitetskonstant plassering mellom de ueksponerte deler av de indre tverrelektroder og den ytre elektrode som ikke er koplet til de ueksponerte deler av samme, slik at den uønskede kapasitet som dannes mellom dem blir holdt lavest mulig.

Videre er det i den ledende harpiksfilm lagt inn metallpartikler som fortrinnsvis er jevnt fordelt, hvorved denne harpiks får en midlere dielektrisitetskonstant som også blir mindre enn den for de piezoelektriske skiver, på tilsvarende måte som for isolasjonslaget. Metallpartiklene i harpiksfilmen på sideflaten av svingekjernen far nesten punktkontakt med denne, og dette reduserer i betydelig grad kontaktarealet i sammenlikning med en piezoelektrisk resonator hvor de ytre elektroder er lagt på svingekjemens sideflate.

Som en følge av dette vil kapasiteten mellom de ledende harpiksfilmer og de ueksponerte deler av de indre elektroder reduseres betydelig selv om de ledende filmer er avsatt på de ueksponerte deler av de indre tverrelektroder på sideflaten av sidekjemen.

Ved at de ytre elektroder er forbundet med de blottlagte indre tverrelektroder på svingekjemens sideflate kan disse indre elektroder koples til den ledende harpiksfilm og med de ytre elektroder anordnet inn i mellom, hvorved den elektriske forbindelse mellom de ledende filmer og de blottlagte indre tverrelektroder bedres.

Det førte og andre område hvor den første henholdsvis andre gruppe av indre tverrelektroder er eksponert kan være anordnet på forskjellig sideflate eller på en og samme sideflate på svingekjernen, i avhengighet av hvilket formål resonatoren skal tjene.

En elektronisk kretskomponent så som en oscillator, en diskriminator eller et kaskadefilter kan fremstilles slik at denne nye piezoelektriske resonator passes inn. Komponenten vil derved få minimal reduksjon i resonansbåndbredden og gi god fleksibilitet ved konstruksjonen.

Andre trekk ved og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den detaljbeskrivelse som følger, av foretrukne utførelser av oppfinnelsen, idet det vises til de tilførende tegninger, hvor fig. 1 i perspektiv viser en foretrukket utførelse av en piezoelektrisk resonator ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser samme resonator i nærmere detalj, fig. 3a og 3b viser hvordan de indre tverrelektroder er lagt på en laminert oppbygging av svingekjernen med tverrstilte skiver, for brak i resonatoren vist på fig. 2, fig. 4 viser hvordan man bygger opp en slik resonator som laminerte stabler ved å gå ut fra en rekke emneplater, fig.

5 viser videreutviklingen hvor isolasjonsmaterialet og sekundære elektroder vekselvis anordnes ut fra emneplatene vist på fig. 4, fig. 6 viser en annen foretrakket utførelse av oppfinnelsens resonator, fig. 7a og b viser hvordan de indre tverrelektroder er avsatt mot den ene og andre side i svingekjernen i resonatoren vist på fig. 6, fig. 8 viser en annen foretrukket utførelse av resonatoren, fig. 9 viser nok en utførelse av samme, fig. 10 viser ytterligere en utførelse, fig. 11 viser en variant av utførelsen, fig. 12 viser en komponent med innebygget resonator ifølge oppfinnelsen, fig. 13 viser en foretrukket utførelse av et kaskade- eller stigefilter med i alt fire resonatorer ifølge oppfinnelsen, fig. 14 viser et ekvivalentskjema for dette stigefilter, og fig. 15 (allerede omtalt) viser en typisk piezoelektrisk resonator av umodifisert type og som ikke hører til den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 1 viser altså i perspektiv en foretrukket utførelse av en piezoelektrisk resonator 10 ifølge oppfinnelsen, og fig. 2 viser nærmere detaljer ved samme. Resonatoren 10 har en svingekjeme 12 som er laminert bygget opp med en rekke skiver 14 og med enn innskutt indre tverrelektrode 16 mellom hvert par på to og to skiver. Som indikert med pilene på fig. 2 er skivene polarisert i annenhver motsatt retning, men alltid i svingekjemens lengderetning. Unntaket er de to emneskiver i svingekjernen, idet disse er polarisert. I andre ut-førelser kan imidlertid også disse være det. Man kan også ha svingekjemer hvor det er skiver som ikke er polarisert, lagt på andre steder enn i enden.

På den ene av svingekjemens 12 sideflate, fortrinnsvis langs midten av denne er det utmaskinert et langsgående spor 18, og på den ene side av sporet er de blottlagte deler, nemlig endekantene av de indre tverrelektroder 16 pålagt første isolasjonslag 20, med en del ubelagt. På motsatt side av sporet 18 er de eksponerte endekanter av tverrelektrodene 16, nemlig de deler som ikke er belagt med de første isolasjonslag 20, pålagt andre isolasjonslag 22. Følgelig blir avvekslende den ene og den andre tverrelektrode 16 belagt med et isolasjonslag 20 eller 22, på den ene og andre side av sporet 18.1 denne resonator 10 er altså de indre tverrelektroder 16 eksponert på henholdsvis den ene og andre side av sporet 18, særlig slik det er vist på fig. 3a og 3b. Det første isolasjonslag 20 er altså anordnet i det førte området, mens det andre isolasjonslag 22 er lagt i det andre området.

I denne foretrukne utførelse er de piezoelektriske skiver 14 fortrinnsvis av en PZT-keramikk hvis relative dielektrisitetskonstant e er omkring 1000. En epoxy-harpiks hvis relative dielektrisitetskonstant e ligger i området mellom 2 og 5 brukes derimot for isolasjonslagene 20 og 22. Annet materiale enn harpiks av epoxy-typen kan også brukes, men det viktige er at dielektrisitetskonstanten bør være betydelig lavere enn for skivene 14. Skivene kan forøvrig være av annen type piezoelektrisk materiale enn PZT-keramikk.

I tillegg er det på den ene side av sporet 18 og på samme side av svingekjernen 12, nemlig på den side hvor isolasjonslagene 20 ligger, anordnet en første ytre langsgående tynnfilmelektrode 24. Således får den første gruppe av tverrelektrodene 16, nemlig de elektroder som ikke er dekket av de første isolasjonslag 20 en elektrisk forbindelse med denne første ytre elektrode 24. På tilsvarende måte er det anordnet en andre ytre langsgående tynnfilmelektrode 26 på motsatt side av sporet 18, for tilkopling til annenhver tverrelektrode, nemlig de som der ikke er dekket av de andre isolasjonslag 22. På denne måte får man en fingerstruktur hvor annenhver tverrelektrode er koplet til den første ytre elektrode 24, mens annenhver tverrelektrode er koplet til den andre langsgående ytre tynnfilmelektrode 26.

Det behøver ikke alltid være slik at det er annenhver elektrode som er koplet til sin respektive ytre elektrode, men to tilstøtende indre tverrelektroder kan også være koplet til en og samme ytre elektrode eller svingekjernen kan ha indre tverrelektroder som ikke er koplet til noen ytre elektrode. Sporet 18 er ikke alltid nødvendig.

For å fremstille oppfinnelsens piezoelektriske resonator 10 starter man gjerne med emneplater 40 av et piezoelektrisk keramisk materiale, slik det er vist på fig. 4. Emneplaten tjener altså som et "mor-" eller "basissubstrat" for et større antall piezoelektriske skiver 14. Basiselektroder 42, 44 legges på hver emneplate 40 og skal senere danne de indre tverrelektroder 16.1 forbindelse med basiselektrodene 42 og 44 er det avsatt friområder 42a, 44a, og emneplatene 40 er lagt alternativt i en laminatpakke slik at disse friområder 42a og 44a blir skilt fra hverandre. Etter sammenmonteringen av emneplatene skjæres pakken slik det er illustrert med de strekpunkterte linjer på fig. 4.

Et isolasjonsmateriale 46 som skal danne isolasjonslagene 20 og 22 legges på slik det er vist på fig. 5 på tverrsnittsflaten på den oppkuttede laminerte resonator. For å lette forståelsen er antallet lag i laminatoppbyggingen vist på fig. 5 ikke det samme som antallet piezoelektriske lag i svingekjernen 12 vist på fig. 2, hvilke lag danner skivene 14. Isolasjonsmaterialet 46 er lagt på de ueksponerte deler av basiselektrodene 42 og 44. Videre er flere sekundære elektroder 48 som senere skal danne de ytre elektroder 24 og 26, anordnet i en retning som står normalt på overflatene på basiselektrodene. Deretter påtrykkes en høy likespenning mellom to og to tilstøtende sekundære elektroder 48, hvorved de enkelte emneplater som danner substratene blir polarisert. Etter dette puttes den laminerte pakke langs de linjer som er angitt med de strekpunkterte indikasjoner øverst på fig. 5, og et spor maskineres ut, fortrinnsvis i midten av hver av de søyler som dannes og som utgjør resonatoren 10. Avsetningen av et spor 18 er ikke vesentlig, og det er tilstrekkelig dersom de ytre elektroder 24 og 26 på begge sider av resonatoren 10 er skilt fra hverandre.

I resonatoren 10 påtrykkes motsatte spenninger over skivene 14 ved at man påtrykker et signal tvers over den første ledende harpiksfilm 28 og den andre tilsvarende film 30, slik at de enkelte skiver i svingekjernen 12 blir innbyrdes motsatt polarisert. Ved spenningspåtrykket utvides eller sammentrekkes de enkelte sjikt som følge av den piezoelektriske virkning, og ved et vekselspenningssignal vil denne utvidelse/sammentrekning følge signalets veksling. Svingekjernen 12 far på denne måte en grunnsvingning i lengderetningen (longitudinal vibrasjonsmodus) og med midtpartiet av kjernen i form av et knutepunkt (knutepunktplan).

I resonatoren 10 er altså polarisasjonsretningene for skivene 14, retningene for de signalpåførte elektriske felt og svingeretningene for svingekjernen 12 de samme. Dette er altså en avstivet resonator, og som nevnt tidligere har den en stor koplingskoeffisient, større enn i en ikke stiv tilsvarende resonator hvor polarisasjons- og feltretningene avviker fra vibrasj onsretningene.

Isolasjonslagene 20 og 22 med liten dielektrisitetskonstant er lagt på steder som tilsvarer de ueksponerte deler av den første henholdsvis den andre gruppe av de indre tverrelektroder 16. Følgelig blir det første isolasjonslag 20 lagt inn mellom den andre gruppe og den første ytre elektrode 24, mens det andre isolasjonslag 22 legges inn mellom den første gruppe indre elektrode 16 og den andre ytre elektrode 26. Dette reduserer kapasiteten mellom de indre elektroder 16 og henholdsvis den første og andre ytre elektrode 24, 26. Følgelig får man mindre reduksjon i resonansfrekvensforskjellen AF sammenliknet med den resonator som ikke har noe slikt isolasjonslag. Man kan endre områdene for isolasjonslagene på egnet måte for å variere kapasiteten mellom de ytre og indre elektroder, og derved har man et virkemiddel for å bestemme ønsket frekvensforskjell, slik at konstruksjonsfriheten blir god.

Alternativt kan man gjøre slik det er illustrert på fig. 6 ved å legge et første henholdsvis et andre område på motsatte sideflate på svingekjernen 12, og gruppene med indre tverrelektroder 16 kan alternativt strekke seg innover fra den ene og andre side som vist. Dette er illustrert nærmere på fig. 7a og 7b som viser en indre tverrelektrode 16 fra henholdsvis den ene og den andre side, på endeflaten på en piezoelektrisk skive 14. Isolasjonslagene 20 og 22 kan ved dette legges ved de steder hvor de ueksponerte deler av gruppene av indre tverrelektroder 16 ligger, og de ytre elektroder 24 og 26 kan være anordnet på motsatte sideflater som vist. I denne resonator 10, så vel som den som er vist på fig. 2 reduserer innskytingen av et isolasjonslag 20 den kapasitet som dannes mellom de tverrelektroder som er ført inn fra motsatt side og den første ytre elektrode 24, og på tilsvarende måte reduserer innskytingen av et andre isolasjonslag 22 på motsatt side av svingekjernen den kapasitet som dannes mellom de øvrige tverrelektroder 16 og den andre ytre elektrode 26.

Alternativt kan man gjøre slik det er vist på fig. 8 hvor den første ytre elektrode 24 bare er lagt inn på hver eksponert del av den første gruppe indre tverrelektrode 16, i det første område på svingekjernen 12, mens den andre ytre elektrode 26 kan være anordnet på tilsvarende måte ved hver eksponert del av den andre gruppe av indre tverrelektrode 16 i det andre område. Den første elektrisk ledende harpiksfilm 28 og en tilsvarende andre film 30 kan være anordnet på henholdsvis den første og andre ytre elektrode 24, 26, for kopling til sin respektive indre tverrelektrode 16 i de to grupper, på sin side koplet til den første henholdsvis andre ytre elektrode 24,26.

Når resonatoren 10 skal arbeide påtrykkes et signal mellom den første film 28 og den andre film 30, hvorved det oppstår et elektrisk felt over skivene 14. Feltet frembringer vibrasjoner i svingekjernen 12.1 filmene 28 og 30 er som nevnt metallpartikler lagt inn i et basismateriale av harpiks og som har en dielektrisitetskonstant som er mindre enn den for skivene. Følgelig vil metallpartiklene i filmene 28 og 30 på svingekjernen 12 nesten ha punktkontakt med denne og derved redusere kontaktområdet betydelig, i sammenlikning med en resonator hvor de ytre elektroder er lagt over hele sideflaten i det første og andre område. Følgelig blir kapasiteten mellom de ueksponerte deler av den andre gruppe indre elektroder 16 og den første film 28, og kapasiteten mellom de ueksponerte deler av den første gruppe indre tverrelektroder 16 og den andre film 30 betydelig mindre enn den som foreligger i en resonator hvis ytre elektroder er lagt over hele sideflaten. I tillegg er de ytre elektroder 24 og 26 anordnet på en slik måte at de henholdsvis er koplet til de eksponerte deler av den første henholdsvis andre gruppe av indre tverrelektroder 16, hvorved kontaktarealet mellom de ytre elektroder 24, 26 og filmene 28, 30 blir øket. Følgelig bedres den elektriske forbindelse mellom den første gruppe av indre elektroder 16 og den første ledende harpiksfilm 28, og den elektriske forbindelse mellom den andre gruppe av indre elektroder 16 og den andre ledende harpiksfilm 30.

Den første og andre film 28, 30 behøver ikke være lagt på de ytre elektroder 24,26, men kan delvis være utformet som på fig. 9. Også i denne type resonator 10 sikres den galvaniske forbindelse med de ytre elektroder av filmene 28, 30, og i tillegg har disse filmer en dempefunksjon for dempning av resonatorens svingninger. Når arealet av disse filmer 28, 30 økes vil godheten Qm av resonatoren 10 reduseres, og derfor har man en måte å regulere denne godhet på.

Som vist på fig. 10 kan også isolasjonslagene 20, 22 legges på motsatte sideflater på resonatoren og dennes svingekjeme 12, og i dette tilfelle vil de indre tverrelektroders 16 blottlagte endekanter på henholdsvis den ene og andre side av svingekjernen dekkes med de første henholdsvis andre isolasjonslag 20, 22. De ytre tynnfilmelektroder 24, 26 ligger naturligvis også på motsatt side av svingekjernen, under sin respektive ledende harpiksfilm 28, 30. I resonatoren vist på fig. 10 så vel som i andre resonatorer tilhørende foretrukne utførelser av oppfinnelsen kan filmene 28 og 30 bare være lagt på en del av overflaten av svingekjernen 12.

Filmene kan slik det er vist på fig. 11 være lagt på hver sin ytre elektrode 24,26, på en basisresonator av en type som er vist på fig. 2.1 dette tilfelle er det slik at selv om de ytre elektroder 24 eller 26 skulle få brekkasje som følge av ekspansjon eller sammentrekning av isolasjonslagene 20, 22, som følge av temperaturendringer som på sin side kan forårsakes ved varmesjokk, vil kontinuiteten av elektrodene 24 eller 26 over den brutte del likevel sikres ved at det er lagt en elektrisk ledende harpiksfilm 28 eller 30 i dette området. Følgelig kan resonatoren 10 arbeide selv om en av de ytre elektroder skulle briste. Videre kan arealet eller konfigurasjonen av filmene 28 og 30 endres bevist for å kunne innstille resonatorens svingevillighet eller godhet Qm. I en resonator hvor de ytre elektroder er lagt på hele overflaten, på hver side av svingekjernen 12, så som den som er vist på fig. 6 kan filmene 28 og 30 være lagt på sin respektive ytre elektrode 24 og 26.1 dette tilfelle får man fordeler som tilsvarer de som er omtalt for de andre resonatorer.

Resonatoren 10 som beskrevet ovenfor brukes særlig for å fremstille elektroniske komponenter, så som oscillatorer og diskriminatorer. Fig. 12 viser i perspektiv en slik komponent 50 med et isolerende substrat 52. I motsatte ender av substratet er det anordnet utsparinger 54, og på den ene overflate av substratet er det lagt to mønsterelektroder 56, 58, idet den ene strekker seg mellom to motstående utsparinger 54 og har en gren som er ført innover mot midten av substratet og deretter i vinkel inn til selve midten, slik at grenen danner en L. Den andre mønsterelektrode 58 strekker seg på tilsvarende måte mellom de to andre motsatte utsparinger 54 og har også en L-formet gren som går innover og i vinkel er ført inn til midten av substratet, på motsatt side av enden av den første gren. Avstanden mellom grenenes ender er avpasset bredden av den resonator 10 som skal monteres. Kjente substrater så som av glass/epoxy, aluminiumoksid eller flerlags foretrekkes, eller substratet kan være av et dielektrikum.

Et festeelement 80 er lagt med ledende lim på midten av substratet, for monteringen av resonatoren 10, slik at festeelementet får kontakt med de ledende harpiksfilmer 28, 30. Festeelement 60 er videre koplet til og festet på mønsterelektrodene 56, 58 med elektrisk ledende lim (ikke vist) eller på annen måte, ved midten av substratet 52. På denne måte forbindes og festes filmene 28, 30 til substratets 52 overflate og dettes mønsterelektroder 56, 58.

Over det hele legges fortrinnsvis til sist et deksel 62 av metall. Før dette påføres isolerende harpiks på hele substratet 52 og over mønsterelektrodene 56, 58 slik at dekselet 68 ikke kommer i kontakt med disse. Påsettingen av dekselet 62 avslutter fremstillingen av komponenten 50.

Ved at man bruker et festeelement 60 for monteringen av resonatoren 10 kommer dennes ender til å holdes et stykke over substratoverflaten, slik at svingekjemens 12 svingninger ikke hindres. Midtpartiet av svingekjernen og resonatoren 10 danner som nevnt et knutepunktområde og forstyrrer derved ikke de longitudinale grunnsvingninger av kjernen 12.

Et kaskade- eller stigefilter kan fremstilles med flere resonatorer 10a - 10d slik det er vist på fig. 13. En komponent 50 som dette stigefilter danner har også et substrat 52 med fire mønsterelektroder 64, 66, 68 og 70, for eksempel lagt ut slik det illustrert nederst på fig. 13, med fem "land" anordnet i innbyrdes avstand fra hverandre. Det første land går fra den ene endekant av substratet 52, det andre og femte land følger mønsterelektroden 86, det tredje land følger mønsterelektroden 68, og det fjerde land følger mønsterelektroden 70.

En piezoelektrisk resonator 10 hvor det er anordnet et festeelement 60 for kontakt med harpiksfilmene 28, 30 monteres slik det er forklart ovenfor, og i alt fire slike resonatorer legges ned på substratet 52 og monteres med ledende lim for å danne stigefilteret. Det elektriske ekvivalente skjema for et slikt stigefilter er vist på fig. 14. Rent fysisk dekkes substratet 52 og resonatorene 10a - 10d også her med et metalldeksel (ikke vist).

Den elektroniske komponent som er vist på fig. 12 eller 13 har således en liten elektrisk kapasitet mellom det ene sett eller den ene gruppe av indre tverrelektrode 16 og den første ytre elektrode 24, og likeledes mellom det andre sett eller den andre gruppe av indre elektrode 16 og den andre ytre elektrode 26, slik at man ikke får særlig reduksjon av forskjellen AF mellom svingekjemens resonansfrekvenser.

Man får derved heller ikke noen båndbreddereduksjon i komponenten 50, og dette kan ha betydning når man skal ha en komponent i form av et kaskadefilter. Som resonatorer for et slikt filter eller generelt en kretskomponent 50 kan man naturligvis bruke resonatoren 10 vist på fig. 2, men også de resonatorer som er vist på fig. 6, 8 - 11, i vilkårlig kombinasjon. Særlig kan resonatoren 10 vist på fig. 8 eller 9 brukes i komponenten 50, ved at filmene 28 og 30 festes til festebrikken eller -elementet 60, og i dette tilfelle kan godheten Qm av komponenten 50 lett og presist reguleres.

I det kaskadefilter som er vist på fig. 13 settes kapasiteten mellom de indre elektroder i hver av parallellresonatorene 10b og 10c fortrinnsvis slik at den blir betydelig større enn kapasiteten av serieresonatorene 10a og 10d. Ved å bruke piezoelektriske resonatorer som er laminert oppbygget slik som beskrevet kan også antallet skiver 14 holdes relativt lite i serieresonatorene, hvorved man får stor avstand mellom de indre tverrelektroder 16, mens antallet skiver i parallellresonatorene 10b og 10c kan holdes stort, hvilket gir en liten avstand mellom tverrelektrodene. I en reduksjon i resonansfrekvensavstanden oppnås på merkbar måte i serieresonatorene, idet disse har en liten kapasitet mellom de indre elektroder, men ikke i så stor grad i parallellresonatorene som har en større kapasitet. Videre er det lett å legge på isolasjonslagene 20 og 22 slik som vist på fig. 2 og delvis danne de ytre elektroder 24 og 26 slik som fig. 8 viser, i serieresonatorene 10a og 10d slik at det blir en stor avstand mellom de indre elektroder 16. Det er imidlertid ganske vanskelig å delvis utføre dette for parallellresonatorene 10b og 10c som har liten avstand mellom de indre elektroder 16. Tar man dette i betraktning vil man helst bruke en resonator 10 av den foretrukne form for serieresonatorene 10a og 1 Od i filteret 50 vist på fig. 12, slik at man lett får et kaskadefilter som har størst mulig båndbredde.

Oppfinnelsen er særlig vist og beskrevet som foretrukne utførelser, men andre typer vil også dekkes av oppfinnelsen, så lenge de holder seg innenfor rammen av patentkravene som er satt opp nedenfor.

Claims (20)

1. Piezoelektrisk resonator som omfatter: en piezoelektrisk resonator med en svingekjeme som er anordnet i resonatorens lengderetning og har flere piezoelektriske skiver i en laminert struktur, idet indre tverrelektroder er anordnet mellom skivene, henholdsvis i en første og en andre gruppe som eksponeres i henholdsvis et første og andre område på en overflate på resonatorens svingekjeme, hvor det er anordnet henholdsvis første og andre ytre elektroder i det første og andre område for tilkopling til henholdsvis den første og andre gruppe av indre tverrelektroder, og hvor de piezoelektriske skiver er polariserte i svingekjemens lengderetning slik at kjernen settes i longitudinale svingninger ved påtrykk av et elektrisk vekselfelt i lengderetningen; karakterisert ved at en isolerende film er anordnet for å dekke en ueksponert del av de indre tverrelektroder i sin respektive gruppe, hvilken film er avsatt i begge områder og har en dielektrisitetskonstant lavere enn den for de piezoelektriske skiver.

2. Resonator ifølge krav 1, karakterisert ved at områdene er anordnet på en og samme sideflate på svingekjernen, langs den ene og andre langside på denne sideflate.

3. Resonator ifølge krav 1, karakterisert ved at områdene er anordnet på to forskjellige sideflater på svingekjernen.

4. Resonator ifølge krav 1, karakterisert ved at det er lagt inn et spor i lengderetningen på svingekjernen, slik at det første og det andre området med sine respektive første henholdsvis andre ytre elektroder blir skilt fra hverandre.

5. Resonator ifølge krav 1, karakterisert ved at bestemte av de piezoelektriske skiver i svingekjernen ikke er polariserte.

6. Resonator ifølge krav 1, karakterisert ved at den isolerende film danner et isolasjonslag av et epoxyharpiksmateriale.

7. Resonator ifølge krav 1, karakterisert ved at den isolerende film danner et isolasjonslag hvor det er lagt inn et større antall metallpartikler.

8. Resonator ifølge krav 1, karakterisert ved at polarisasjonsretningen for de piezoelektriske skiver, påtrykksretningen for et elektrisk felt på disse og svingeretningen er den samme.

9. Piezoelektrisk resonator som omfatter: en piezoelektrisk resonator med en svingekjeme som er anordnet i resonatorens lengderetning og har flere piezoelektriske skiver i en laminert struktur, idet indre tverrelektroder er anordnet mellom skivene, henholdsvis i en første og en andre gruppe som eksponeres i henholdsvis et første og andre område på en overflate på resonatorens svingekjeme, hvor det er anordnet henholdsvis første og andre ytre elektroder i det første og andre område for tilkopling til henholdsvis den første og andre gruppe av indre tverrelektroder, og hvor de piezoelektriske skiver er polariserte i svingekjemens lengderetning slik at kjernen settes i longitudinale svingninger ved påtrykk av et elektrisk vekselfelt i lengderetningen; karakterisert veden første og en andre elektrisk ledende harpiksfilm lagt på henholdsvis det første og det andre område for å koples til de ytre elektroder.

10. Resonator ifølge krav 9, karakterisert ved at den første og den andre ytre elektrode er anordnet mellom henholdsvis en første og andre ledende harpiksfilm og en første henholdsvis andre gruppe av indre elektroder.

11. Resonator ifølge krav 9, karakterisert ved at det første og andre område henholdsvis er anordnet på en første og andre side av en og samme sideflate på svingekjernen.

12. Resonator ifølge krav 9, karakterisert ved at områdene er anordnet på hver sin sideflate på svingekjernen.

13. Resonator ifølge krav 9, karakterisert ved et spor i lengderetningen på svingekjernen, for å skille områdene fra hverandre og derved også å skille de ytre elektroder fra hverandre.

14. Resonator ifølge krav 9, karakterisert ved at bestemte piezoelektriske skiver ikke er polariserte.

15. Resonator ifølge krav 9, karakterisert ved at harpiksfilmene er av et epoxyharpiksmaterialé.

16. Resonator ifølge krav 9, karakterisert ved at harpiksfilmene har innlagt et større antall metallpartikler.

17. Resonator ifølge krav 9, karakterisert ved at polarisasjonsretningen for skivene, påtrykksretningen for det elektriske felt på disse og svingeretningen av svingekjernen er den samme.

18. Elektronisk kretskomponent med minst én piezoelektrisk resonator med en svingekjeme som er anordnet i resonatorens lengderetning og har flere piezoelektriske skiver i en laminert struktur, idet indre tverrelektroder er anordnet mellom skivene, henholdsvis i en første og en andre gruppe som eksponeres i henholdsvis et første og andre område på en overflate på resonatorens svingekjeme, hvor det er anordnet henholdsvis første og andre ytre elektroder i det første og andre område for tilkopling til henholdsvis den første og andre gruppe av indre tverrelektroder, og hvor de piezoelektriske skiver er polariserte i svingekjemens lengderetning slik at kjernen settes i longitudinale svingninger ved påtrykk av et elektrisk vekselfelt i lengderetningen; karakterisert ved: en isolerende film for å dekke en ueksponert del av de indre tverrelektroder i sin respektive gruppe, hvilken film er avsatt i begge områder og har en dielektrisitetskonstant lavere enn den for de piezoelektriske skiver, et substrat for å understøtte resonatoren og omfattende en mønsterelektrode som er elektrisk forbundet med denne, og et deksel som dekker substratet og resonatoren.

19. Komponent ifølge krav 18, karakterisert ved flere piezoelektriske resonatorer, at flere mønsterelektroder er anordnet på substratet, og at de elektrisk ledende harpiksfilmer på resonatorene er elektrisk forbundet med mønsterelektrodene slik at det dannes et kaskadefilter.

20. Komponent ifølge krav 18, karakterisert ved: en første, andre, tredje og fjerde svingekjeme, en første, andre, tredje og fjerde mønsterelektrode som danner elektroder på substratet, at den første svingekjeme er montert på den første og den andre mønsterelektrode, at den andre svingekjeme er montert på den andre og tredje mønsterelektrode, at den tredje svingekjeme er montert på den andre og fjerde mønsterelektrode, og at den fjerde svingekjeme er montert på den tredje og fjerde mønsterelektrode.