DE4427993A1 - Piezoelektrische Resonanzkomponente - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine piezoelektrische Resonanzkom­ ponente vom Energiefallentyp, und insbesondere auf eine chipförmige piezoelektrische Resonanzkomponente, die sich auf der Oberfläche einer gedruckten Schaltungskarte, oder dergleichen, anbringen läßt und bei der eine Scherungsschwingungsmode einer Dickenscherungsschwingung bzw. einer Breitenscherungsschwingung ausgenutzt wird.

Die Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines typischen Piezo-Reso­ natorteils einer konventionellen piezoelektrischen Resonanzkomponente vom Energiefallentyp, bei der eine Breitenscherungsschwingungsmode ausgenutzt wird. Ein Piezoresonator 1 enthält ein langgestrecktes, recht­ eckförmiges piezoelektrisches Substrat 2 sowie Anregungselektroden 3 und 4 an beiden Seitenoberflächen des Substrats 2. Das piezoelektrische Substrat 2 ist entlang des Pfeils P polarisiert. Die Anregungselektroden 3 und 4 liegen einander gegenüber und sind durch das piezoelektrische Sub­ strat 2 voneinander getrennt, so daß die sich gegenüberliegenden Teile der Anregungselektroden 3 und 4 in der Lage sind, Schwingungen anzuregen. Die Anregungselektroden 3 und 4 sind ferner so angeordnet, daß sie zu un­ terschiedlichen Enden des piezoelektrischen Substrats 2 reichen, wobei der Piezoresonator 1 über sie elektrisch mit der Außenwelt verbunden ist. Mechanisch wird er an beiden Enden des piezoelektrischen Substrats 2 ge­ halten.

Um eine chipförmige piezoelektrische Resonanzkomponente durch den zuvor erwähnten Piezoresonator 1 zu erhalten, die sich auf einer Oberflä­ che montieren läßt, wird ein Paar von Abstandsplatten an beiden Seiteno­ berflächen des Piezoresonators 1 angeordnet, und zwar über hinreichende Abstände, um im piezoelektrischen Substrat 2 Schwingungen zu ermögli­ chen. Obere und untere Teile des piezoelektrischen Substrats 2 werden durch ein Paar von Gehäusesubstraten über Rahmenelemente, und der­ gleichen, gehalten, welche ebenfalls als Abstandsstücke dienen, die Schwingungen ermöglichen. Insgesamt wird auf diese Weise ein chiparti­ ges bzw. bausteinartiges Laminat gebildet.

Beim oben erwähnten Piezoresonator 1 mit Energiefalle werden angeregte Schwingungen in einem Bereich zwischen den einander gegenüberliegen­ den Teilen der Anregungselektroden 3 und 4 eingefangen, also in einem Schwingungs- bzw. Vibrationsbereich. Dabei werden diese Schwingungen hinreichend gedämpft, und zwar in der Nähe beider Enden des piezoelektri­ schen Substrats 2. Selbst wenn das piezoelektrische Substrat 2 mecha­ nisch an seinen beiden Enden gehalten wird, wird dadurch die Resonanz­ charakteristik nur wenig beeinträchtigt.

Viele derartiger Piezoresonatoren 1 werden üblicherweise als Massenware hergestellt, indem Mutter-Anregungselektroden auf einem piezoelektri­ schen Muttersubstrat gebildet werden, das anschließend zerschnitten wird. Um die Produktivitätsrate bzw. die Anzahl der Piezoresonatoren zu erhöhen, die sich durch ein einzelnes piezoelektrisches Muttersubstrat bilden lassen, wird vorzugsweise die Länge L eines jeden piezoelektrischen Substrats 2 herabgesetzt. Die Verringerung der Länge L des piezoelektri­ schen Substrats 2 ergibt sich aber auch aufgrund von Miniaturisierungs­ anforderungen für Piezoresonatoren, wie dies auch bei anderen elektroni­ schen Komponenten der Fall ist.

Wird die Länge L des piezoelektrischen Substrats 2 reduziert, läßt sich die Schwingung in der Nachbarschaft der beiden Enden des piezoelektrischen Substrats 2 nur noch unzureichend dämpfen. In diesem Fall wird die Reso­ nanzcharakteristik des piezoelektrischen Substrats 2 erheblich beein­ trächtigt, wenn es an seinen beiden Enden gehalten wird. Beim Piezoreso­ nator 1 nach Fig. 2 hängt die Resonanzcharakteristik von der Breite des piezoelektrischen Substrats 2 ab, während es andererseits unmöglich ist, Schwingungen hinreichend zu dämpfen, wenn die Breite des piezoelektri­ schen Substrats 2 vergrößert wird, um ein niedriges Frequenzband zu im­ plementieren, ohne daß dabei auch die Länge L des Substrats 2 vergrößert wird. Es ist daher extrem schwierig, bei Verringerung der Länge L des pie­ zoelektrischen Substrats 2 hinreichend gute Resonanzeigenschaften zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine piezoelektrische Reso­ nanzkomponente vom Energiefallentyp zu schaffen, die sich auf einer Oberfläche montieren läßt, bei der sich eine Scherungsschwingungsmode ausnutzen läßt, und die in der Lage ist, die Energie der Scherungsschwin­ gungsmode wirksam in einem Schwingungsbereich einzufangen. Darüber hinaus soll es möglich sein, diese Eigenschaften auch bei sehr kurzer Sub­ stratlänge sicherzustellen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine piezoelektrische Resonanzkomponente nach der vorliegenden Erfin­ dung enthält einen Piezoresonator, ein Paar von Abstands- bzw. Träger­ platten zum Halten des Piezoresonators, wobei Zwischenräume zwischen den Abstands- bzw. Trägerplatten und dem Vibrationsteil des Piezoreso­ nators vorhanden sind, damit der Vibrationsteil schwingen kann, sowie ein Paar von Gehäusesubstraten oberhalb und unterhalb einer aus dem Piezoresonator und den Abstandsplatten gebildeten Resonanzplatte, die mit der Resonanzplatte verbunden bzw. verklebt sind. Der zuvor erwähnte Piezoresonator, der nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, weist wenigstens einen piezoelektrischen Vibrationsteil auf, in welchem eine Scherungsmode auftritt. Ferner enthält der Piezoresonator einen er­ sten Kopplungsteil, der mit dem piezoelektrischen Vibrationsteil gekop­ pelt ist, einen mit dem ersten Kopplungsteil gekoppelten dynamischen Dämpfer, einen mit dem dynamischen Dämpfer gekoppelten zweiten Kop­ plungsteil, sowie einen mit dem zweiten Kopplungsteil gekoppelten Halte­ teil. Insbesondere enthält die piezoelektrische Resonanzkomponente nach der vorliegenden Erfindung einen Piezoresonator vom Energiefallentyp, bei dem die Wirkung eines dynamischen Dämpfers ausgenützt wird.

Der Piezoresonator, der mit wenigstens einem piezoelektrischen Reso­ nanzteil ausgestattet ist, kann als Vibrator mit einem einzigen piezoelek­ trischen Vibrationsteil oder als Filter ausgebildet sein, der zwei oder mehr piezoelektrische Vibrationsteile enthält.

Der erste Kopplungsteil, der dynamische Dämpfer, der zweite Kopplungs­ teil und der Halteteil, die mit dem zuvor erwähnten wenigsten einen pie­ zoelektrischen Vibrationsteil verbunden sind, können nur mit einer Seite eines Bereichs gekoppelt sein, der den piezoelektrischen Vibrationsteil enthält, oder mit beiden Seiten dieses Bereichs. Vorzugsweise sind der er­ ste Kopplungsteil, der dynamische Dämpfer, der zweite Kopplungsteil und der Halteteil an jeder Seite des Bereichs vorhanden, der den piezoelektri­ schen Vibrationsteil enthält, so daß es möglich ist, eine piezoelektrische Resonanzkomponente zu erhalten, die vollständig symmetrisch ist und ei­ ne stabile Trägerstruktur für den piezoelektrischen Vibrationsteil auf­ weist.

Der Piezoresonator und die beiden Abstands- bzw. Halteplatten bilden ei­ ne Resonanzplatte der fertigen piezoelektrischen Resonanzkomponente, wobei die beiden Abstands- bzw. Halteplatten an beiden Seiten des Piezo­ resonators befestigt sind und den Vibrationsteil des Piezoresonators in der Resonanzplatte einschließen bzw. umgeben. Es ist somit möglich, eine piezoelektrische Resonanzkomponente mit vollständig abgedichtetem Vi­ brationsteil zu bilden.

Vorzugsweise sind der Piezoresonator und die Abstands- bzw. Halteplat­ ten integral bzw. einstückig miteinander verbunden. Wird ein derartiges Einzelelement verwendet, so besteht die Resonanzplatte aus einem rah­ menförmigen Element mit einer Öffnung, in der sich der Vibrationsteil des Piezoresonators befindet. Der Vibrationsteil des Piezoresonators liegt so innerhalb der Öffnung, daß seine Seitenteile vom rahmenförmigen Träger­ teil eingeschlossen bzw. umgeben sind, so daß die piezoelektrische Reso­ nanzkomponente einen ausgezeichneten Schutz gegen Umwelteinflüsse aufweist.

Der piezoelektrische Vibrationsteil des Piezoresonators nach der vorlie­ genden Erfindung kann aus piezoelektrischer Keramik hergestellt sein, beispielsweise aus einer Blei-Zirconat-Titanat-Keramik, oder aus einer piezoelektrischen Substanz, beispielsweise aus einem piezoelektrischen Einkristall aus LiTaO₃ oder LiNbO₃. Der piezoelektrische Vibrationsteil kann aber auch aus einem piezoelektrischen Dünnfilm bestehen, der auf einer Metallplatte oder auf einer Halbleiterplatte ruht.

Es wird davon ausgegangen, daß der piezoelektrische Vibrationsteil eine Shear Mode (Scherungsmode) ausnutzt, zu der im weitesten Sinne ver­ schiedene bekannte Scherungsmoden gehören, so z. B. auch die Breiten­ scherungsmode.

Bezüglich der Elektroden auf dem piezoelektrischen Vibrationsteil zur An­ regung der Scherungsmodenschwingung gibt es hinsichtlich ihrer Struk­ turen keine besonderen Einschränkungen. Geeignete Anregungselektro­ den sind jedoch so ausgebildet, daß sie wirksam Targetschwingungen ei­ ner Scherungsmode anregen können.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ein Piezoresonator erste Kopplungsteile, dynamische Dämpfer, zweite Kop­ plungsteile und Halteteile an beiden Seiten wenigstens eines piezoelektri­ schen Vibrationsteils, der die folgenden Elektrodenstrukturen aufweist: Der Piezoresonator ist mit einer Mehrzahl von Anregungselektroden zur Anregung von Scherungsschwingungsmoden ausgestattet. Weiterhin sind die Halteteile mit Leitungselektroden versehen, die elektrisch mit den Hal­ teteilen verbunden sind. Diese Leitungselektroden sind elektrisch mit den Anregungselektroden über elektrisch leitende Teile verbunden, welche über die ersten Kopplungsteile, die dynamischen Dämpfer und die zweiten Kopplungsteile hinweglaufen. Die piezoelektrische Resonanzkomponente trägt an ihrer äußeren Oberfläche Anschlußelektroden zur Verbindung mit der Außenwelt, wobei die Anschlußelektroden elektrisch mit den Lei­ tungselektroden verbunden sind. Es ist somit möglich, die piezoelektri­ sche Resonanzkomponente auf einer Oberfläche zu montieren, beispiels­ weise auf der Oberfläche einer gedruckten Schaltungskarte, und zwar über die Anschlußelektroden an ihrer äußeren Oberfläche, ähnlich wie dies bei anderen chipartigen Elektronikkomponenten der Fall ist. Außer­ dem kann die piezoelektrische Resonanzkomponente nach der Erfindung als chipartige piezoelektrische Resonanzkomponente ausgebildet werden, da sich die Anschlußelektroden an ihrer äußeren Oberfläche befinden, wie beschrieben.

Ein wesentliches Merkmal der piezoelektrischen Resonanzkomponente nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie Energie einfängt bzw. vom Energiefallentyp ist. Der Energieeinfangwirkungsgrad der piezoelektri­ schen Resonanzkomponente nach der Erfindung wird durch den Einsatz der dynamischen Dämpfer erheblich vergrößert. Das Phänomen der dyna­ mischen Dämpfung wurde bereits in "Vibration Engineering" von Osamu Taniguchi, Corona Publishing Co., Ltd., Seiten 113 bis 116 im Detail be­ schrieben. Wesentlich ist hierbei, daß ein Hauptvibrator, der am Schwin­ gen gehindert werden soll, mit einem Subvibrator gekoppelt wird, wobei die Eigenfrequenz des Subvibrators in geeigneter Weise gewählt wird.

Nach der vorliegenden Erfindung kommt ein dynamischer Dämpfer, bei dem das Phänomen der dynamischen Dämpfung ausgenutzt wird, zwi­ schen dem piezoelektrischen Vibrationsteil und dem Halteteil des Piezore­ sonators zum Einsatz. Dieser dynamische Dämpfer dient zum Unter­ drücken von Schwingungen, die vom ersten Kopplungsteil herauslecken, der zwischen dem piezoelektrischen Vibrationsteil und dem dynamischen Dämpfer vorhanden ist.

Da der dynamische Dämpfer zwischen dem piezoelektrischen Vibrations­ teil und dem Halteteil liegt, wie oben beschrieben, werden vom piezoelek­ trischen Vibrationsteil herausleckende Schwingungen durch den dynami­ schen Dämpfer wirksam unterdrückt, so daß es möglich ist, eine Übertra­ gung von Schwingungen zum Halteteil zu verhindern.

Wie oben erläutert, wird die Übertragung von Schwingungen zum Halteteil durch das Phänomen der dynamischen Dämpfung im Piezoresonator ver­ hindert, welcher eine Scherungsmode ausnutzt, und der Teil der erfin­ dungsgemäßen piezoelektrischen Resonanzkomponente ist. Mit anderen Worten ist der Piezoresonator, der in der piezoelektrischen Resonanzkom­ ponente Verwendung findet, ein solcher vom Energiefallentyp, der Schwingungs- bzw. Vibrationsenergie in einem Bereich einfängt, welcher bis hin zu den dynamischen Dämpfern reicht.

Infolge der Fähigkeit, Schwingungsenergie in einem Bereich bis hin zu den dynamischen Dämpfern wirksam einfangen zu können, läßt sich mit dem Piezoresonator nach der Erfindung eine miniaturisierte piezoelektrische Resonanzkomponente mit Scherungsmode schaffen, bei der trotz der Mini­ aturisierung keine Verschlechterung der Resonanzcharakteristik auftritt.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung liegt der dynamische Dämpfer zwischen dem piezoelektrischen Vibrationsteil und dem Halte­ teil, wobei der Abstand zwischen dem piezoelektrischen Vibrationsteil und dem Halteteil verringert werden kann, und zwar ohne Verschlechterung der Resonanzcharakteristik, eben durch den Schwingungsunter­ drückungseffekt infolge des Einsatzes des dynamischen Dämpfers. Es ist also möglich, den Abstand zwischen dem piezoelektrischen Vibrationsteil und dem Halteteil im Vergleich zu demjenigen zwischen einem Vibrations­ teil und einem Ende eines piezoelektrischen Substrats bei einem konven­ tionellen Piezoresonator mit Scherungsmode erheblich zu verkürzen, und gleichzeitig exzellente Resonanzeigenschaften zu erhalten.

Entsprechend der Erfindung wird eine piezoelektrische Resonanzkompo­ nente durch einen miniaturisierten Piezoresonator mit Scherungsmode erhalten, deren Resonanzcharakteristik praktisch nicht gestört wird. Die piezoelektrische Resonanzkomponente wird dadurch gebildet, daß Ge­ häusesubstrate auf oberen und unteren Bereichen einer Resonanzplatte angebracht werden, die durch den Piezoresonator und zwei Abstands­ bzw. Halteplatten gebildet wird. Der piezoelektrische Vibrationsteil kann innerhalb des Gehäuses frei schwingen, wozu ihm entsprechender Hohl­ raum zur Verfügung steht. Insgesamt wird eine piezoelektrische Resonanzkomponente mit Scherungsmode (Shear Mode) und exzellenten Resonanzeigenschaften erhalten.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen;

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer piezoelektrischen Re­ sonanzkomponente nach einem ersten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines konventionellen Piezo­ resonators vom Energiefallentyp;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Re­ sonators mit Energiefalle, der im ersten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Piezoresonators mit Abstandsplatten und Gehäusesubstraten, die aufeinan­ der gestapelt und miteinander verklebt sind;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Schrittes zur Herstellung einer piezoelektrischen Reso­ nanzkomponente nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Piezoresonators, welcher in einer piezoelektrischen Resonanzkomponente nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Resonanzplatte, die dadurch erhalten wird, daß der in Fig. 6 gezeigte Piezo­ resonator mit Abstandsplatten kombiniert wird;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Piezoresonators für ei­ ne piezoelektrische Resonanzkomponente nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Piezoresonators für ei­ ne piezoelektrische Resonanzkomponente nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Piezoresonators für ei­ ne piezoelektrische Resonanzkomponente nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 eine Draufsicht auf einen Piezoresonator für eine piezoelektrische Resonanzkomponente nach einem sech­ sten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 eine Draufsicht einer Modifikation des Piezoresonators, der in der vorliegenden Erfindung Verwendung findet;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht einer anderen Modifikation des Piezoresonators, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung einer Modifi­ kation eines Substrats zur Verwendung bei der Erfin­ dung;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht einer anderen Modifikation eines Substrats zur Verwendung bei der Erfindung; und

Fig. 16 eine perspektivische Explosionsdarstellung zur Erläute­ rung des Aufbaus einer piezoelektrischen Resonanzkom­ ponente, die eine Modifikation zu der in Fig. 1 gezeigten ist.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im einzelnen beschrieben.

Die Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Piezoresonators 11 vom Energiefallentyp nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Breitenscherungsschwingung (Width Shear Vi­ bration) ausgenutzt wird.

Der Piezoresonator 11 besteht aus einem piezoelektrischen Substrat 12, das eine längliche, rechteckförmige und ebene Form besitzt. Dieses pie­ zoelektrische Substrat 12 ist aus einem piezoelektrischen Material herge­ stellt, z. B. aus piezoelektrischer Keramik, wobei es entlang des Pfeils P po­ larisiert ist, also entlang seiner Längsrichtung.

Eine Anregungselektrode 13 befindet sich an einer ersten Seitenoberflä­ che des piezoelektrischen Substrats 12, also an einer schmalen Längssei­ te. Nachdem die Anregungselektrode 13 auf dieser ersten Seitenoberfläche gebildet worden ist, werden Furchen 15a und 15b ausgehend von dieser er­ sten Seitenoberfläche in Richtung zu einer zweiten Seitenoberfläche in das Substrat 12 eingebracht, wobei diese Furchen quer zur Substratlängs­ richtung verlaufen. Hierdurch wird ein zwischen den Furchen 15a und 15b liegender dynamischer Dämpfer 16 erhalten. Eine andere Anregungselek­ trode 14 befindet sich an der zweiten Seitenoberfläche des piezoelektri­ schen Substrats 12, also an der der Anregungselektrode 13 gegenüberlie­ genden Seitenfläche. Auch in diese andere Seitenoberfläche werden Fur­ chen 17a und 17b eingebracht, die sich in Richtung der ersten Anregungs­ elektrode 14 erstrecken und quer zur Substratlängsrichtung verlaufen. Auf diese Weise wird ein zweiter dynamischer Dämpfer 18 zwischen den Furchen 17a und 17b erhalten.

Die Anregungselektroden 13 und 14 sind letztlich so angeordnet, daß sie sich in einem in Längsrichtung liegenden Zentralbereich des piezoelektri­ schen Substrats 12 gegenüberliegen. An die Anregungselektroden 13 und 14 wird eine Wechselspannung angelegt, wodurch eine Breitenscherungs­ schwingung in einem piezoelektrischen Substratbereich angeregt wird, der an einander gegenüberliegenden Seiten von den Anregungselektroden 13 und 14 begrenzt wird. Dieser von den Anregungselektroden 13 und 14 begrenzte Bereich bildet mit anderen Worten einen piezoelektrischen Vi­ brations- bzw. Schwingungsteil. Die Anregungselektroden 13 und 14 sind elektrisch mit Anschlußelektroden verbunden, wie nachfolgend noch be­ schrieben wird, und zwar über Endbereiche 13a und 14a dieser Elektroden 13 und 14. Derjenige Teil der Anregungselektrode 13 jenseits der Furchen bzw. Gräben 15a und 15b dient dabei nicht mehr als Elektrode, was auch für denjenigen Teil der Anregungselektrode 14 zutrifft, der außen hinter den Furchen bzw. Gräben 17a und 17b zu liegen kommt.

Beim Piezoresonator 11 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die­ nen die Furchen bzw. Gräben oder Einschnitte 15a, 15b, 17a, 17b zur Bil­ dung der jeweils zwischen ihnen liegenden dynamischen Dämpfer 16 und 18. Andererseits bilden piezoelektrische Substratteile an den Seiten der Einschnitte 15a und 17a erste Kopplungsteile, während piezoelektrische Substratsteile an den Seiten der Einschnitte 15b und 17b zweite Kop­ plungsteile definieren. Die piezoelektrischen Substratteile an den Außen­ seiten der Einschnitte 15b und 17b definieren Halteteile, die also zwischen den Einschnitten 15b, 17b und den jeweiligen Substratenden liegen. Die dynamischen Dämpfer 16 und 18 empfangen Leckschwingungen vom Vi­ brationsteil und vibrieren selbst, um die Schwingungen durch das Phäno­ men der dynamischen Dämpfung zu dämpfen. Die dynamischen Dämpfer 16 und 18 weisen daher vorzugsweise solche Formen auf, daß ihre Eigen­ frequenzen der Frequenz derjenigen Schwingung ist, die sich vom Vibra­ tionsteil ausbreitet.

Beim Piezoresonator 11 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Schwingung nicht im piezoelektrischen Vibrationsteil eingefangen; vielmehr leckt diese vom Vibrationsteil in Richtung der beiden Enden des piezoelektrischen Substrats 12 heraus und wird hinreichend durch die dy­ namischen Dämpfer 16 und 18 gedämpft. Erst dadurch wird Vibrationse­ nergie zuverlässig zwischen denjenigen Bereichen gehalten, die mit den dynamischen Dämpfern 16 und 18 versehen sind. Schwingungen können daher nur noch schwer oder praktisch überhaupt nicht mehr zu piezoelek­ trischen Substratbereichen gelangen, die außen und jenseits der dynami­ schen Dämpfer 16 und 18 liegen, auch wenn die Länge des piezoelekti­ schen Substrats 12 sehr kurz ist. Es ist somit möglich, Bereiche des pie­ zoelektrischen Bereichs 12 mechanisch zu halten, die in Längsrichtung des Substrats 12 an den äußeren Substratenden liegen.

Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer vollständigen, chipför­ migen piezoelektrischen Resonanzkomponente, in die der Piezo-Resona­ tor 11 nach Fig. 3 integriert ist. Wie anhand der Fig. 1 zu erkennen ist, sind Abstandsplatten 21 und 22 an beiden Seiten des Piezoresonators 11 vor­ handen. Diese Abstandsplatten 21 und 22 sind jeweils mit Ausnehmungen 21a und 22a versehen, um zu ermöglichen, daß der Schwingungsteil des Piezoresonators 11 schwingen kann. Die Abstandsplatten 21 und 22 sind so miteinander kombiniert, daß ihre Enden in Kontakt mit beiden Seiten­ oberflächen des Piezoresonators 11 stehen, so daß auf diese Weise eine Re­ sonanzplatte 25 erhalten wird. Anschlußelektroden 23 und 24 befinden sich auf beiden Endbereichen einer oberen Fläche der Resonanzplatte 25. Infolge der Einschnitte 15a, 15b, 17a und 17b im Piezoresonator 11 ist die Anschlußelektrode 23 elektrisch nur mit der Anregungselektrode 14 ver­ bunden, während die Anschlußelektrode 24 elektrisch nur mit der Anre­ gungselektrode 13 verbunden ist. Die Seitenwände der Einschnitte 15a, 15b, 17 und 17b sind nicht mit elektrisch leitendem Material beschichtet.

Gehäusesubstrate 28 und 29 liegen über Abstandsrahmenelemente 26 und 27 oben und unten auf der Resonanzplatte 25 auf und sind mit dieser fest verbunden, z. B. verklebt. Die Resonanzplatte 25 kommt also zwischen den beiden Abstandsrahmenelementen 26 und 27 sowie den beiden Ge­ häusesubstraten 28 und 29 zu liegen. Dabei dienen die Abstandsrahmene­ lemente 26 und 27 zur Bildung eines Zwischenraums zwischen dem Piezo­ resonator 11 und den jeweiligen Gehäusesubstraten 28 und 29, so daß die Gehäusesubstrate 28 und 29 nicht in Kontakt mit dem Schwingungsteil des Piezoresonators 11 kommen und diesen an seiner Schwingung hin­ dern könnten. Derartige Abstandsrahmenelemente 26 und 27 können durch Klebeschichten ersetzt werden, die in hinreichender Dicke aufge­ bracht werden, um als Abstandsstücke dienen zu können. Alternativ kön­ nen sich auch Ausnehmungen an den inneren Seitenbereichen der Gehäu­ sesubstrate 28 und 29 befinden, um Hohlräume zu bilden, in die der schwingende Teil des Piezoresonators 11 hineinschwingen kann.

Äußere Anschlußelektroden 30 und 31 befinden sich an gegenüberliegen­ den Endbereichen auf der oberen Fläche des Gehäusesubstrats 28. Sie können in geeigneter Weise jeweils mit den Elektroden 23 und 24 elek­ trisch verbunden sein.

Die Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Laminats, welches da­ durch erhalten wird, daß auf beide Hauptoberflächen der Resonanzplatte 25 zunächst die Abstandsrahmenelemente 26 und 27 aufgebracht werden, und daß dann auf die Abstandsrahmenelemente 26 und 27 die Gehäuse­ substrate 28 und 29 aufgesetzt werden. Durch Verkleben wird dabei der gezeigte Schichtkörper erhalten. In Fig. 4 sind weiterhin Endelektroden 32 und 33 zu erkennen, die sich an beiden stirnseitigen Endoberflächen des Schichtkörpers befinden. Diese Endelektroden 32 und 33 sind elektrisch mit den externen Verbindungselektroden 31 und 30 verbunden, die sich auf der oberen Fläche des Gehäusesubstrats 28 befinden. Die Endelektroden 32 und 33 sind ferner elektrisch mit den Anschlußelektroden 24 und 23 in Fig. 1 verbunden.

Die Fig. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Schrittes zur Massenherstellung der Resonanzplatten 25 gemäß Fig. 1. Dabei sind vorhanden eine Mutter-Substratplatte 41 mit einer Vielzahl von Zügen von Hohlräumen 41a an ihrer oberen Fläche, Mutter-Abstandsplat­ ten 42 mit jeweils einer Vielzahl von Zügen von Hohlräumen 42a an ihren oberen und unteren Flächen, und eine Mutter-Abstandsplatte 43 mit einer Mehrzahl von Zügen von Hohlräumen 43a an ihrer unteren Fläche. Sämtli­ che Hohlräume erstrecken sich jeweils in nur einer Längsrichtung und lie­ gen parallel zueinander. Dabei kommt die Mutter-Abstandsplatte 41 ganz unten zu liegen, auf die dann ein Mutter-Piezoresonator 44 aufgesetzt wird. Dieser Resonator erstreckt sich entlang der Züge der Hohlräume 41a. Genauer gesagt wird jeder der Hohlräume 41a durch einen Mutter- Piezoresonator 44 abgedeckt. Darauf kommt dann anschließend eine erste der Mutter-Abstandsplatten 42 zu liegen, worauf wiederum Mutter-Piezo­ resonatoren 44 aufgesetzt werden, usw., bis schließlich die Mutter-Ab­ standsplatte 43 als letzte Platte auf die oberste der Mutter-Piezoresonato­ ren aufgelegt wird, um auf diese Weise ein Mutter-Laminat zu erhalten Dieses Mutter-Laminat wird entlang der gestrichelten Linien zerschnit­ ten, die in Fig. 5 auf der oberen Fläche der Mutter-Abstandsplatte 43 zur Erläuterung dargestellt sind. Dadurch werden Mutter-Resonanzplatten mit jeweils einer Mehrzahl von Resonanzplatten entlang Längs- und Quer­ richtungen erhalten. Mutter-Abstandsrahmenelemente und Mutter-Ge­ häusesubstrate werden in der zuvor schon beschriebenen Weise auf jede Mutter-Resonanzplatte aufgebracht, um die Anordnung nach Fig. 1 zu re­ alisieren, so daß schließlich ein Mutter-Laminat für piezoelektrische Re­ sonanzkomponenten vorliegt. Es ist möglich, jede piezoelektrische Reso­ nanzkomponente dadurch zu erhalten, daß das Mutter-Laminat gebrannt wird, wonach das Mutter-Laminat zerschnitten wird, um jeweilige Einhei­ ten zu erhalten, die eine piezoelektrische Resonanzkomponente bilden. Anschließend werden die Endelektroden aufgebracht, usw.

Die Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Piezoresonators 51 für eine piezoelektrische Resonanzkomponente nach einem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei dieser Piezoresonator 51 eine Dickenscherungsschwingungsmode ausnutzt. Der Piezoresonator 51 wird durch ein piezoelektrisches Substrat 52 gebildet, das eine längliche, rechteckförmige und ebene Form aufweist. Dieses piezoelektrische Sub­ strat 52 kann aus piezoelektrischem Material hergestellt sein, beispiels­ weise aus einer piezoelektrischen Keramik, und ist entlang des Pfeils P po­ larisiert, also entlang seiner Längsrichtung.

Eine Anregungselektrode 53 befindet sich auf einer oberen Fläche bzw. Hauptfläche des piezoelektrischen Substrats 52 und erstreckt sich in Substratlängsrichtung von einer ersten Endoberfläche 52a ausgehend (Stirnfläche) bis zu einem Zentralbereich des Substrats 52. Ferner befin­ det sich eine andere Anregungselektrode 54 auf der unteren Oberfläche bzw. unteren Hauptfläche des piezoelektrischen Substrats 52 und er­ streckt sich von einer zweiten Endfläche 52b (Stirnfläche) bis in den Zen­ tralbereich des Substats 52 hinein. Die Anregungselektroden 53 und 54 sind durch das piezoelektrische Substrat 52 voneinander getrennt und überlappen sich in einem Bereich, der in Substratlängsrichtung gesehen im Zentrum des Substrats liegt. Wird an die Anregungselektroden 53 und 54 eine Wechselspannung angelegt, so wird eine Dickenscherungsschwin­ gung in demjenigen piezoelektrischen Substratteil angeregt, der zwischen den Anregungselektroden 53 und 54 liegt. Der zwischen den Anregungse­ lektroden 53 und 54 vorhandene piezoelektrische Substratbereich bildet somit einen piezoelektrischen Schwingungs- bzw. Vibrationsteil.

Quer zur Substratlängsrichtung befinden sich in der oberen Fläche des piezoelektrischen Substrats 52 Gräben bzw. Furchen oder Einschnitte 57a und 57b, die zwischen dem Vibrationsteil und der Endoberfläche 52b liegen. Dabei verlaufen die Gräben 57a und 57b im Abstand parallel zuein­ ander und senkrecht zur Substratlängsrichtung. In ähnlicher Weise ver­ laufen quer zur Substratlängsrichtung Gräben bzw. Furchen oder Ein­ schnitte 55a und 55b in der unteren Fläche des piezoelektrischen Sub­ strats 52 zwischen dem Schwingungsteil und der anderen Endfläche 52a. Auch diese Gräben 55a und 55b verlaufen im Abstand und parallel zuein­ ander sowie senkrecht zur Substratlängsrichtung.

Beim Piezoresonator 51 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein dynamischer Dämpfer 58 durch die Einschnitte 57a und 57b definiert, während ein anderer dynamischer Dämpfer 56 durch die Gräben bzw. Ein­ schnitte 55a und 55b definiert wird. Piezoelektrische Substratbereiche oberhalb oder unterhalb der Einschnitte 55a und 57a bilden erste Kop­ plungsteile, während piezoelektrische Substratbereiche oberhalb oder unterhalb der Einschnitte 55b und 57b zweite Kopplungsteile bilden. Fer­ ner werden durch die äußeren und jenseits der Gräben 55b und 57b liegen­ den Substratbereiche sogenannte Halteteile erhalten. Beim Piezoresona­ tor 51 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden also Schwin­ gungen, die vom Schwingungsteil in Richtung der Endflächen 52a und 52b des piezoelektrischen Substrats 52 herauslecken, hinreichend gedämpft, und zwar durch die dynamischen Dämpfer 56 und 58. Es ist somit möglich, das piezoelektrische Substrat 52 in Bereichen mechanisch zu halten, die sich nahe seiner Längsenden befinden, ohne daß dabei die Resonanzcha­ rakteristik des piezoelektrischen Substrats 52 gestört wird.

Die Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Resonanzplatte, bestehend aus dem in Fig. 6 gezeigten Piezoresonator 51 und zwei Abstandsplatten 61 und 62 an beiden gegenüberliegenden Längsseiten des Resonators 51. Die Abstandsplatten 61 und 62 weisen jeweils Aus­ schnitte 61a und 62a zur Bildung von Hohlräumen auf, um Schwingungen des Piezoresonators 51 zu ermöglichen. Sie sind dabei mit den schmalen Längsseiten des Substrats in ihren Endbereichen verbunden. Anschluße­ lektroden 63 befinden sich auf den oberen Flächen der Abstandsplatten 61 und 62 in Bereichen, die nahe der ersten Endoberfläche 52a des Piezoreso­ nators 51 liegen. Diese Anschlußelektroden 63 sind elektrisch mit der An­ regungselektrode 53 des Piezoresonators 51 verbunden. Auch an den un­ teren Flächen (nicht dargestellt) der Abstandsplatten 61 und 62 sind An­ schlußelektroden in Bereichen vorhanden, die sich nahe der zweiten End­ fläche 52b des Piezoresonators 53 befinden. Diese Anschlußelektroden sind ebenfalls elektrisch mit der Anregungselektrode 54 (vergleiche Fig. 6) verbunden, die sich an der unteren Fläche bzw. Hauptfläche des Piezore­ sonators 51 befindet.

Eine chipartige piezoelektrische Resonanzkomponente kann ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch erhalten werden, daß auf die Resonanzplatte gemäß Fig. 7 oben und unten Gehäusesubstrate aufge­ setzt bzw. aufgeklebt werden.

Die Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Piezoresonators für eine piezoelektrische Resonanzkomponte nach einem dritten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung, das sich auf einen piezoelektrischen Fil­ ter 71 mit Doppelmode bezieht, bei dem eine Dickenscherungsschwin­ gungsmode (Thickness Shear Vibration Mode) ausgenutzt wird. Der pie­ zoelektrische Filter 71 mit Doppelmode vom Energiefallentyp wird durch ein langgestrecktes, rechteckförmiges und piezoelektrisches Substrat 72 gebildet. Das piezoelektrische Substrat 72 besteht aus piezoelektrischem Material, beispielsweise aus einer piezoelektrischen Keramik, und ist ent­ lang des Pfeils P polarisiert, also in dessen Längsrichtung. Anregungselek­ troden 73a und 73b befinden sich auf einer oberen Fläche bzw. Hauptflä­ che des piezoelektrischen Substrats 72 und liegen im Abstand parallel zu­ einander, so daß zwischen ihnen ein Schlitz mit vorbestimmter Breite vor­ handen ist. In ähnlicher Weise befinden sich weitere Anregungselektroden 74a und 74b auf der oberen Fläche bzw. Hauptfläche des piezoelektrischen Substrats 72 in Bereichen, die von denjenigen getrennt sind, in denen sich die Anregungselektroden 73a und 73b befinden. Auch die Anregungselek­ troden 74a und 74b liegen im Abstand parallel zueinander, so daß zwi­ schen ihnen ein Schlitz einer vorbestimmten Breite vorhanden ist.

Wie in Fig. 8 durch Projektion zu erkennen ist, sind weitere Anregungse­ lektroden 75 und 76 an der unteren Fläche bzw. Hauptfläche des piezoe­ lektrischen Substrats 72 vorhanden, wobei diese Anregungselektroden 75 und 76 jeweils einem Paar von Anregungselektroden 73a, 73b bzw. 74a, 74b gegenüberliegen.

Auf der oberen Fläche des piezoelektrischen Substrats 72 ist ferner eine Anschlußelektrode 77a in einem Endbereich vorhanden, die elektrisch mit der Anregungselektrode 73a verbunden ist, und zwar über einen elektrisch leitenden Verbindungsteil. Ferner ist die Anregungselektrode 74b über einen anderen elektrisch leitenden Verbindungsteil mit einer weiteren Anschlußelektrode 77b verbunden, die ebenfalls auf der oberen Fläche des Substrats 72 liegt, jedoch in Längsrichtung gesehen am an deren Ende als die Anschlußelektrode 77a. Außerdem sind die Anregungs­ elektroden 73b und 74a elektrisch miteinander verbunden, und zwar über einen entsprechenden elektrisch leitenden Verbindungsteil, während auch die Anregungselektroden 75 und 76 auf der unteren Substratoberflä­ che elektrisch miteinander verbunden sind, und zwar über einen elek­ trisch leitenden Verbindungsteil an der unteren Fläche des piezoelektri­ schen Substrats 72.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt ein erster Resonanzteil in einem Bereich, der mit den Anregungselektroden 73a, 73b und 75 ausge­ stattet ist, während ein zweiter Resonanzteil in einem Bereich liegt, der mit den Anregungselektroden 74a, 74b und 76 ausgestattet ist. Ferner sind ein Eingangsende und ein Ausgangsende über die Anschlußelektroden 77a und 77b vorhanden, während die Anregungselektroden 75 und 76 auf Referenzpotential liegen. Auf diese Weise wird ein piezoelektrischer Dop­ pelmoden-Filter mit drei Anschlüssen erhalten.

Wie weiter zu erkennen ist, sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 sich in Querrichtung erstreckende Furchen bzw. Gräben oder Ausschnitte 78a, 78b, 80a und 80b vorhanden, und zwar in der unteren Oberfläche bzw. Hauptfläche des piezoelektrischen Substrats 72. Diese Gräben verlaufen im Abstand parallel zueinander und sind jeweils paar­ weise vorhanden, wobei sie sich senkrecht zur Substratlängsrichtung er­ strecken. Dabei bilden die Gräben 78a und 78b einen ersten dynamischen Dämpfer 79, während die Gräben 80a und 80b einen zweiten dynamischen Dämpfer 81 bilden. Dabei liegt der erste dynamische Dämpfer 79 zwischen dem ersten Resonanzteil und dem in Fig. 8 linken Ende des piezoelektri­ schen Substrats 72, während der zweite dynamische Dämpfer 81 im Be­ reich zwischen dem zweiten Resonanzteil und dem in Fig. 8 rechten Ende des piezoelektrischen Substrats 72 liegt. Weiterhin bilden piezoelektri­ sche Substratteile oberhalb der Gräben 78b und 80b erste Kopplungsteile, während solche Substratteile, die oberhalb der Gräben 78a und 80a lie­ gen, zweite Kopplungsteile bilden. Substratbereiche außen und jenseits der Gräben 78a und 80a definieren Halteteile.

Die Größen der dynamischen Dämpfer 79 und 81 sind so bestimmt, daß sie Schwingungen hinreichender dämpfen können, die von den Resonanztei­ len ausgehen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es daher möglich, aufgrund der Wirkung der dynamischen Dämpfer 79 und 81 Schwingun­ gen wirksam zu unterdrücken, die in Richtung der Endteile des piezoelek­ trischen Substrats 72 herauslecken. Ebenso wie bei den anderen Ausfüh­ rungsbeispielen kann auch der Piezoresonator nach Fig. 8 zum Aufbau ei­ ner chipartigen, piezoelektrischen Resonanzkomponente verwendet wer­ den, indem er an beiden Seiten mit Abstandsplatten zur Bildung einer Re­ sonanzplatte und oben und unten mit Gehäusesubstraten versehen bzw. verklebt wird.

Die Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Piezoresonators 91 zur Verwendung in einer piezoelektrischen Resonanzkomponente nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Piezoreso­ nator 91 ist vom Energiefallentyp und nutzt eine Breitenscherungs­ schwingungsmode aus. Er enthält ein langgestrecktes rechteckförmig ausgebildetes und piezoelektrisches Substrat 92, das in seiner Längsrich­ tung bzw. in Richtung des Pfeils P polarisiert ist. Anregungselektroden 93 und 94 befinden sich auf einer oberen Fläche bzw. Hauptfläche des piezoe­ lektrischen Substrats 92 und erstrecken sich jeweils ausgehend von einer Endoberfläche 92a bzw. 92b entlang der Seitenkanten des piezoelektri­ schen Substrats 92. Diese Anregungselektroden 93 und 94 liegen sich in einem Zentralbereich auf der oberen Fläche des piezoelektrischen Sub­ strats 92 im Abstand gegenüber. Ferner befinden sich auf der oberen Flä­ che des Substrats 92 Anschlußelektroden 95 und 96, die relativ große Flä­ chen einnehmen, wobei die Anschlußelektroden 95 und 96 an in Substrat­ längsrichtung gegenüberliegenden Enden des Substrats 92 vorhanden sind. Sie gehen von den Endflächen 92a und 92b aus und in die Anre­ gungselektroden 93 und 94 über, sind also mit diesen elektrisch verbun­ den.

Furchen, Gräben bzw. Einschnitte 97a, 97b, 99a und 99b erstrecken sich ausgehend von den schmalen Längsseiten des piezoelektrischen Sub­ strats 92 nach innen, wie die Fig. 9 erkennen läßt, so daß durch diese Einschnitte dynamische Dämpfer 98 und 100 erhalten werden. Die dyna­ mischen Dämpfer 98 und 100 dienen zur Unterdrückung von Schwingun­ gen, die von einem Vibrationsteil in Richtung der Endbereiche des piezoe­ lektrischen Substrats 92 herauslecken. Die so herausleckenden Schwin­ gungen werden durch das Phänomen der dynamischen Dämpfung unter­ drückt, wobei zu diesem Zweck die dynamischen Dämpfer 98 und 100 ent­ sprechende Abmessungen aufweisen.

Auch unter Verwendung des Piezoresonators 91 gemäß Fig. 9 läßt sich eine chipartige piezoelektrische Resonanzkomponente bilden, indem Abstand­ splatten an beiden Seiten des Piezoresonators 91 angebracht werden, um­ eine Resonanzplatte zu erhalten, wie dies auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Fall ist. Diese Abstandsplatte kann oben und unten mit Ge­ häusesubstraten versehen werden, wie bereits beschrieben. Bei einer so aufgebauten piezoelektrischen Resonanzkomponente läßt sich das Her­ auslecken von Schwingungen in Richtung zu Endbereichen des piezoelek­ trischen Substrats 92 wirksam durch Einssatz der dynamischen Dämpfer 98 und 100 unterdrücken, so daß es möglich ist, die Länge des piezoelek­ trischen Substrats 92 weiter zu reduzieren, ohne befürchten zu müssen, daß sich dadurch seine Resonanzeigenschaften ändern. Somit läßt sich auch in diesem Fall eine miniaturisierte, chipartige piezoelektrische Reso­ nanzkomponente schaffen.

Die Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Piezoresonators 101 für eine piezoelektrische Resonanzkomponente nach einem fünften Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieser Piezoresonator 101 vom Energiefallentyp nutzt eine Scherungsschwingung aus. Er weist eine langgestreckte, rechteckförmig ausgebildete piezoelektrische Substrat­ platte 102 auf, die in Richtung des Pfeils P polarisiert ist, also in einer Richtung senkrecht zu ihrer Längsrichtung. Die Polarisationsrichtung P liegt hier in Richtung der Breite des piezoelektrischen Substrats 102 und auch senkrecht zu dessen Dicke. Furchen, Gräben bzw. Einschnitte 103, 104, 105 und 106 erstrecken sich ausgehend von den schmalen Seiteno­ berflächen des piezoelektrischen Substrats 102 nach innen. Dabei liegen auch diese Einschnitte senkrecht zur Substratlängsrichtung. Ein piezoe­ lektrischer Vibrationsteil, der eine Scherungsmode ausnutzt, ist hier durch einen piezoelektrischen Substratbereich definiert, der zwischen den Einschnitten 104 und 105 gehalten ist. Anregungselektroden 107 und 108 befinden sich auf einer oberen Fläche bzw. Hauptfläche des piezoelek­ trischen Substrats 102 sowie innerhalb des piezoelektrischen Substrat­ teils zwischen den Einschnitten 104 und 105. Die Anregungselektroden 107 und 108 erstrecken sich in Fig. 10 in Querrichtung, also ebenfalls senkrecht zur Längsrichtung des Substrats 102. Wird eine Wechselspan­ nung an die Anregungselektroden 107 und 108 angelegt, so schwingt der piezoelektrische Vibrationsteil in einer Scherungsmode (Shear Mode).

Andererseits befinden sich dynamische Dämpfer 109 und 110 in Berei­ chen außerhalb und jenseits der Einschnitte 104 und 105. Halteteile 111 und 112 sind außen und jenseits der Einschnitte 103 bzw. 106 vorhanden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befinden sich die Furchen bzw. Ein­ schnitte 103 bis 106 in einem piezoelektrischen Substrat 52, das eine rechteckförmige, ebene Form aufweist, so daß die dynamischen Dämpfer 109 und 110 sowie die Halteteile 111 und 112 jeweils an beiden Seiten des piezoelektrischen Schwingungsteils vorhanden sind. Erste Kopplungstei­ le nach der vorliegenden Erfindung sind piezoelektrische Substratberei­ che mit geringen Breiten, in denen die Furchen 104 und 105 vorhanden sind, während zweite Kopplungsteile piezoelektrische Substratbereiche mit geringen Breiten sind, in denen die Furchen bzw. Einschnitte 103 und 106 vorhanden sind.

Leitungselektroden 113 und 114 liegen auf den Halteteilen 111 und 112 und sind jeweils elektrisch mit den Anregungselektroden 107 und 108 ver­ bunden.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dienen die dynamischen Dämpfer 109 und 110 zur Unterdrückung von Schwingungen, die vom piezoelektri­ schen Vibrationsteil in Richtung der Endbereiche des piezoelektrischen Substrats 102 herauslecken, wobei die Schwingungen durch das Phäno­ men der dynamischen Dämpfung gedämpft werden.

Eine piezoelektrische Resonanzkomponente in Übereinstimmung mit dem fünften Ausführungsbeispiel wird dadurch erhalten, daß der Piezoresona­ tor 101 des fünften Ausführungsbeispiels an die Stelle des Piezoresona­ tors des ersten Ausführungsbeispiels tritt. Auch bei der piezoelektrischen Resonanzkomponente nach dem fünften Ausführungsbeispiel wird Schwingungsenergie wirksam in Teilen eingefangen, die bis zu den dyna­ mischen Dämpfern 109 und 110 reichen, und zwar infolge der dynami­ schen Dämfungswirkung dieser dynamischen Dämpfer 109 und 110. Wei­ terhin läßt sich die Länge des piezoelektrischen Substrats 102 erheblich reduzieren, ohne eine Verschlechterung hinsichtlich der Resonanzcha­ rakteristik des Substrats 102 befürchten zu müssen. Es ist somit auch in diesem Fall möglich, miniaturisierte chipartige und piezoelektrische Re­ sonanzkomponenten herstellen zu können.

Wie das zweite bis fünfte Ausführungsbeispiel deutlich zeigen, können verschiedene Piezoresonatoren, bei denen Scherungsmoden ausgenutzt werden, und die mit dynamischen Dämpfern versehen sind, an die Stelle des Piezoresonators des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Er­ findung treten. Weitere Beispiele von Piezoresonatoren mit Energiefalle und dynamischen Dämpfern werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 11 bis 13 näher beschrieben.

Ein Piezoresonator 121 gemäß Fig. 1 1 enthält eine langgestreckte, recht­ eckförmige und piezoelektrische Substratplatte 122. Innerhalb des pie­ zoelektrischen Substrats 122 befinden sich Furchen, Gräben oder Ein­ schnitte 123 bis 126 und 127 bis 130, und zwar an beiden Seitenoberflä­ chen des piezoelektrischen Substrats 122, wodurch dynamische Dämpfer 131 und 134 erhalten werden. Die Einschnitte verlaufen dabei senkrecht zur Substratlängsrichtung. Ein piezoelektrischer Substratteil zwischen den Einschnitten 124 und 125 definiert einen piezoelektrischen Schwin­ gungsteil 135 nach der vorliegenden Erfindung. Ferner befinden sich Hal­ teteile 136 und 137 an beiden in Längsrichtung einander gegenüberliegen­ den Endbereichen des Substrats 122 und außen bzw. jenseits der Ein­ schnitte 123 und 126. Erste Kopplungsteile nach der vorliegenden Erfin­ dung sind piezoelektrische Substratbereiche, die zwischen den Einschnit­ ten 124 und 128 einerseits und zwischen den Einschnitten 125 und 129 andererseits gehalten sind, während zweite Kopplungsteile piezoelektri­ sche Substratbereiche sind, die sich zwischen den Einschnitten 123 und 127 einerseits sowie zwischen den Einschnitten 126 und 130 andererseits befinden.

Innerhalb des piezoelektrischen Vibrationsteils 135 ist das piezoelektri­ sche Substrat 122 in Richtung des Pfeils in Fig. 11 polarisiert, also in Sub­ stratlängsrichtung. Andererseits befinden sich Anregungselektroden 138 und 139 auf der oberen Fläche bzw. Hauptfläche des piezoelektrischen Substrats 122, die im Abstand und parallel zur Polarisationsrichtung P verlaufen sowie an den Längskanten des Substrats 122 liegen. Genauer gesagt befinden sich die Anregungselektroden 138 und 139 auf der oberen Fläche bzw. Hauptoberfläche des piezoelektrischen Substrats 122 sowie innerhalb des piezoelektrischen Vibrationsteils 135.

Wird an die Anregungselektroden 138 und 139 eine Wechselspannung an­ gelegt, so wird der piezoelektrische Vibrationsteil 135 zu einer Scherungs­ mode angeregt. Andererseits sind die dynamischen Dämpfer 131 bis 134 so ausgebildet, daß sie durch dynamische Dämpfung Schwingungen un­ terdrücken können, die vom piezoelektrischen Vibrationsteil 135 über die ersten Kopplungsteile herauslecken. Auch beim Piezoresonator 121 läßt sich daher Schwingungsenergie wirksam in Bereichen einfangen, die bis dorthin reichen, wo die dynamischen Dämpfer 131 bis 134 vorhanden sind.

Die Halteteile 136 und 137 weisen auf ihrer oberen Fläche Leitungselek­ troden 140 und 141 auf.

Beim Piezoresonator 121 nach Fig. 11 erstrecken sich die Einschnitte 123 bis 130 ausgehend von den schmalen Seitenoberflächen des piezoelektri­ schen Substrasts 122 ins Substratinnere, wobei diese Einschnitte quer bzw. senkrecht zur Längsrichtung des Substrats 122 verlaufen. Dabei lie­ gen den Einschnitten 123 bis 126 jeweils die Einschnitte 127 bis 130 ge­ genüber. Sie sind praktisch aufeinander zentriert. Entsprechend liegen sich die dynamischen Dämpfer 131 und 133 gegenüber, während sich auch die dynamischen Dämpfer 132 und 134 einander gegenüberllegen. Das bedeutet, daß diejenigen Bereiche, durch die hindurch Schwingungen herauslecken können, mit zwei sich gegenüberliegenden Dämpfern ver­ bunden sind.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Anregungselektroden 138 und 139 über Leitungsbereiche auf der Oberfläche des Substrats 122 mit den Anschlußelektroden 140 bzw. 141 verbunden sind.

Die Fig. 12 zeigt einen Piezoresonator 151, der eine Abwandlung des in Fig. 11 gezeigten Piezoresonators 121 ist. Dieser Piezoresonator 151 unter­ scheidet sich dadurch vom Piezoresonator 121, daß sein piezoelektrischer Vibrationsteil 135 nunmehr in Richtung eines Pfeils P polarisiert ist, der senkrecht zur Längsrichtung des Substrats 122 verläuft. Ferner liegen jetzt die Anregungselektroden 138 und 139 ebenfalls senkrecht zur Längs­ richtung des Substrats 122 bzw. parallel zur Polarisationsrichtung P. An­ sonsten entspricht der weitere Aufbau des Piezoresonators 151 dem des in Fig. 11 gezeigten, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen ver­ sehen sind, so daß auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird.

Die Fig. 13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Piezoresonators 161 nach einer anderen Modifikation des in Fig. 11 gezeigten Piezoresonators 121. Dieser Piezoresonator 161 weist einen piezoelektrischen Vibrations­ teil 135 auf, der in Richtung eines Pfeils P polarisiert ist, welcher parallel zu Längsrichtung des piezoelektrischen Substrats 122 verläuft. Der Piezo­ resonator 161 unterscheidet sich ansonsten vom Piezoresonator 121 da­ durch, daß seine Elektroden an anderen Positionen angeordnet sind.

Beim Piezoresonator 161 befinden sich die Anregungselektroden 138 und 139 an beiden schmalen Längsseiten des piezoelektrischen Substrats 122 sowie innerhalb des piezoelektrischen Vibrationsteils 135. Wird eine Wechselspannung an die Anregungselektroden 138 und 139 angelegt, so wird der piezoelektrische Vibrationsteil 135 zu einer Scherungsmode (shear mode) angeregt.

Beim Piezoresonator 161 befinden sich weiterhin Leitungselektroden 140 und 141 an beiden schmalen Seitenoberflächen des piezoelektrischen Substrats 122 im Bereich der Halteteile 136 und 137. Leitende Verbin­ dungsteile zur elektrischen Verbindung der Leitungselektroden 140 und 141 jeweils mit den Anregungselektroden 138 und 139 sind entlang der schmalen Seitenoberflächen des piezoelektrischen Substrats 122 geführt.

Auch beim Piezoresonator 161 wird der piezoelektrische Vibrationsteil 135 zu einer Scherungsmode angeregt, wenn eine Wechselspannung über die Anregungselektroden 138 und 139 angelegt wird. Der Piezoresonator 161 zeigt, daß Anregungselektroden 138 und 139 zum Anregen einer Sche­ rungsmodenschwingung nicht unbedingt an der oberen oder unteren Oberfläche des piezoelektrischen Substrats vorhanden zu sein brauchen, sondern sich auch an den schmalen Seitenflächen einer piezoelektrischen Platte befinden können, die in diesem Falle das piezoelektrische Schwin­ gungsteil 135 bildet. Die Anregungselektrode 139 kann auch an der unte­ ren Fläche des piezoelektrischen Substrats 122 des Piezoresonators 121 gem. Fig. 11 vorhanden sein, während die Anregungselektrode 138 oder 139 sich auf einer Hauptoberfläche des piezoelektrischen Substrats 122 beim piezoelektrischen Resonator 161 gem. Fig. 13 befinden kann.

Der piezoelektrische Schwingungsteil, die ersten und zweiten Kopplungs­ teile, die dynamischen Dämpfer und die Halteteile, die den Piezoresonator bilden, können bei all den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen durch Bearbeitung nur eines einzelnen piezoelektrischen Substrats her­ gestellt werden. Diese Teile lassen sich alternativ aber auch separat erzeu­ gen. Wie die Fig. 14 zeigt, können z. B. isolierende Platten 172 und 173 mit einer rechteckförmigen, piezoelektrischen Platte 171 derselben Dicke ver­ bunden werden, die zur Bildung des piezoelektrischen Vibrationsteils dient, um auf diese Weise ein piezoelektrisches Substrat 174 zu erhalten. Ein solches Substrat 174 kann zur Bildung eines Piezoresonators 11 ge­ mäß dem ersten Ausführungsbeispiel oder zur Bildung anderer Piezoreso­ natoren verwendet werden. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 sind die isolierenden Platten 172 und 173 integral mit dynamischen Dämpfern 175 und 176 sowie mit Halteteilen 177 und 178 versehen. Diese genannten Teile können aber auch als separate Teile vorgesehen sein.

Beschrieben wurde zuvor, daß die Halteteile in ihrer Breite größer sind als die zweiten Kopplungsteile, um wieder die Originalbreite der rechteckför­ migen piezoelektrischen Substratplatte des Piezoresonators zu erreichen. Dies war bei den bisherigen Ausführungsbeispielen der Fall. Es können aber auch Substratteile 179 und 180 außen neben den dynamischen Dämpfern 175 und 176 vorhanden sein, die dieselbe Breite wie die zweiten Kopplungsteile aufweisen. Dies ist in Fig. 15 gezeigt. Die Substratteile 179 und 180 dienen somit gleichzeitig als zweite Kopplungsteile und als Halte­ teile, wobei die Halteteile also dieselbe Breite wie die zweiten Kopplungs­ teile besitzen.

Wie bereits eingangs beschrieben, wird die Resonanzplatte 25 dadurch er­ halten, daß die Abstandsplatten 21 und 22 mit den Seitenbereichen des Piezoresonators 11 bei der piezoelektrischen Resonanzkomponente nach dem ersten Ausführungsbeispiel verbunden werden. Der Piezoresonator 11 kann alternativ auch mit den Abstandsplatten 21 und 22 integriert sein, um eine Resonanzplatte 25 zu erhalten. Die Fig. 16 zeigt eine per­ spektivische Explosionsdarstellung einer piezoelektrischen Resonanz­ komponente mit einer Resonanzplatte 201, die aus einem integralen Stück besteht.

Bei der piezoelektrischen Resonanzkomponente gemäß Fig. 16 weist die Resonanzplatte 201 einen Trägerteil 202 auf, der die Form eines rechteck­ förmigen Rahmens hat. Dabei sind ein piezoelektrischer Schwingungsteil und ein dynamischer Dämpfer bzw. zwei davon in einer Öffnung 203 vor­ handen, die von dem rechteckrahmenförmigen Trägerteil 202 umgeben ist. Ansonsten ist die Resonanzplatte 201 im wesentlichen in derselben Weise strukturiert wie die Resonanzplatte 25 gem. Fig. 1. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher nicht nochmals beschrieben.

Es ist möglich, die Resonanzplatte 201 aus einer piezoelektrischen Platte herzustellen, die eine rechteckige, ebene Struktur aufweist, wobei eine ge­ eignete Öffnung in die piezoelektrische Platte eingebracht wird, beispiels­ weise durch Ätzen mittels eines Laserstrahls, oder dergleichen. Die strei­ fenförmigen Öffnungsstrukturen 203 in Fig. 16 lassen sich somit auf diese Weise einbringen.

Die aus einer einzelnen piezoelektrischen Platte bestehende Resonanz­ platte 201 weist gegenüber der Umgebung eine hohe Widerstandsfestig­ kelt auf. Wird bei der Resonanzplatte 25 gem. Fig. 1 noch Feuchtigkeit, Staub, und dergleichen, unter Umständen ins Innere gelangen können, wenn der Piezoresonator 11 und die Abstandsplatte 21 und 22 nicht aus­ reichend gut in den Bereichen A in Fig. 1 miteinander verbunden sind, kann dies bei der Resonanzplatte nach Fig. 16 nicht mehr passieren. Hier ist der Vibrationsteil vollständig und sicher abgedichtet, da keine Verbin­ dungsbereiche A, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mehr vorhanden sind. Es läßt sich somit eine piezoelektrische Resonanzkomponente schaf­ fen, die gegenüber Umwelteinflüssen sehr gut geschützt ist.

Vorstehend wurde beschrieben, daß dynamische Dämpfer an beiden Sei­ ten des Vibrationsteils des piezoelektrischen Substrats vorhanden sind, und zwar bezüglich aller Ausführungsbeispiele. Es sei darauf hingewie­ sen, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, an jeder Seite des Vibrations­ teils einen derartigen dynamischen Dämpfer zu haben. Auch in dem zu­ letzt genannten Fall, wo nur ein dynamisch er Dämpfer vorhanden ist, läßt sich Vibrationsenergie im Vergleich zum konventionellen Piezoresonator immer noch wirksamer einfangen.

Die mehreren dynamischen Dämpfer können zwischen dem Vibrationsteil und einer Endoberfläche des piezoelektrischen Substrats vorhanden sein. Dabei ist es möglich, diese mehreren dynamischen Dämpfer nur an einer Oberfläche oder an beiden Oberflächen des piezoelektrischen Substrats vorzusehen.

Claims (13)

1. Piezoelektrische Resonanzkomponente, enthaltend:

• - einen Piezoresonator mit wenigstens einem piezoelektrischen Vi­ brationsteil, welcher eine Scherungsmode ausnutzt; einem mit dem pie­ zoelektrischen Vibrationsteil gekoppelten ersten Kopplungsteil; einem mit dem ersten Kopplungsteil gekoppelten dynamischen Dämpfer; einem mit dem dynamischen Dämpfer gekoppelten zweiten Kopplungsteil; und ei­ nem mit dem zweiten Kopplungsteil gekoppelten Halteteil;
• - ein Paar von Abstandsplatten angeordnet an beiden Seiten des Pie­ zoresonators über Zwischenräume, um eine Schwingung des Vibrations­ teils des Piezoresonators zu ermöglichen, und
• - ein Paar von Gehäusesubstraten auf beiden Hauptoberflächen einer durch den Piezoresonator und die Abstandsplatten gebildeten Resonanz­ platte, wobei die Gehäusesubstrate auf der Resonanzplatte liegen und mit dieser verbunden bzw. verklebt sind, und wobei ferner Zwischenräume zwischen den Gehäusesubstraten und dem Piezoresonator vorhanden sind, in die hinein der Vibrationsteil des Piezoresonators schwingen kann.

2. Piezoelektrische Resonanzkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezoresonator durch ein plattenförmiges Ele­ ment gebildet ist, und daß die beiden Abstandsplatten mit den beiden schmalen Längsseiten des Piezoresonators fest verbunden sind, um die Resonanzplatte zu erhalten.

3. Piezoelektrische Resonanzkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzplatte durch ein einzelnes Element in Form eines rechteckförmigen Rahmens gebildet ist, der eine Öffnung auf­ weist, in welcher sich der piezoelektrische Vibrationsteil und der dynami­ sche Dämpfer befinden.

4. Piezoelektrische Resonanzkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kopplungsteil, der dynamische Dämpfer, der zweite Kopplungsteil und der Halteteil an jeder Seite eines Bereichs vorhanden sind, der den wenigstens einen piezoelektrischen Vibrations­ teil enthält.

5. Piezoelektrische Resonanzkomponente nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezoresonator durch ein plattenförmiges Ele­ ment gebildet ist, und daß die beiden Abstandsplatten fest mit beiden schmalen Längsseiten des Piezoresonators verbunden sind, um die Reso­ nanzplatte zu erhalten.

6. Piezoelektrische Resonanzkomponente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzplatte aus einem einzigen Element in Form eines rechteckförmigen Rahmens besteht, der eine Öffnung auf­ weist, in welcher sich der piezoelektrische Vibrationsteil und der dynami­ sche Dämpfer befinden.

7. Piezoelektrische Resonanzkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Vibrationsteil eine piezoelek­ trische Platte aufweist, und daß erste und das zweite Anregungselektro­ den auf einer äußeren Oberfläche der piezoelektrischen Platte vorhanden sind.

8. Piezoelektrische Resonanzkomponente nach Anspruch 7, gekenn­ zeichnet durch eine Leitungselektrode, die auf der äußeren Oberfläche des Halteteils angeordnet ist und eine äußere Kante der Resonanzplatte erreicht, und daß die Leitungselektrode elektrisch mit der ersten oder zweiten Anregungselektrode verbunden ist.

9. Piezoelektrische Resonanzkomponente nach Anspruch 8, gekenn­ zeichnet durch eine externe Elektrode an einer äußeren Oberfläche der piezoelektrischen Resonanzkomponente, wobei die externe Elektrode elektrisch mit der Leitungselektrode verbunden ist.

10. Piezoelektrische Resonanzkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Vibrationsteil, der eine Sche­ rungsmode ausnutzt, ein solcher piezoelektrischer Vibrationsteil ist, der sich einen piezoelektrischen Longitudinaleffekt zunutze macht.

11. Piezoelektrische Resonanzkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Vibrationsteil, der eine Sche­ rungsmode ausnutzt, ein solcher piezoelektrischer Vibrationsteil ist, der sich einen piezoelektrischen Transversaleffekt zunutze macht.

12. Piezoelektrische Resonanzkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Vibrationsteil durch eine pie­ zoelektrische Substanz gebildet ist.

13. Piezoelektrische Resonanzkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Vibrationsteil aus einem plat­ tenförmigen Element besteht, und daß sich ein piezoelektricher Dünnfilm auf dem plattenförmigen Element befindet.