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Dokumentenidentifikation DE69208189T2 08.08.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0534389
Titel Piezoelektrischer Vibrator, der auf eine zuverlässige Weise einen dielektrischen Durchbruch verhindert und Verfahren zu seiner Herstellung
Anmelder Tokin Corp., Sendai, Miyagi, JP
Erfinder Ohno, Tomeji, Sendai-shi, Miyagi-ken, JP;
Yoshida, Tetsuo, Sendai-shi, Miyagi-ken, JP;
Fuda, Yoshiaki, Sendai-shi, Miyagi-ken, JP
Vertreter Prüfer und Kollegen, 81545 München
DE-Aktenzeichen 69208189
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 23.09.1992
EP-Aktenzeichen 921162533
EP-Offenlegungsdatum 31.03.1993
EP date of grant 07.02.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.08.1996
IPC-Hauptklasse H01L 41/08

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen Vibrator oder ein piezoelektrisches Stellglied, welcher/welches eine Mehrzahl von aufeinander geschichteten oder gestapelten piezoelektrischen Tafeln aufweist. Es ist bekannt, daß der piezoelektrische Vibrator elektrische Energie in mechanische Schwingung oder Energie und die mechanische Schwingung oder Energie in die elektrische Energie umwandeln kann.

Ein herkömmlicher piezoelektrischer Vibrator weist eine Mehrzahl von gestapelten piezoelektrischen Tafeln auf, von denen jede eine obere Oberfläche, eine Mehrzahl von länglichen Erstsatz-Elektroden parallel zueinander auf der oberen Oberfläche und eine Mehrzahl von Zweitsatz-Elektroden parallel zueinander auf der oberen Oberfläche aufweist. Jede der länglichen Zweitsatz-Elektroden ist auf dem halben Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden angeordnet. Ein solches piezoelektrisches Element ist in der JP-A-3094487 offenbart. Wie später detaillierter beschrieben wird, ist der herkömmliche piezoelektrische Vibrator nicht in der Lage, einen dielektrischen Durchbruch der piezoelektrischen Tafeln zu verhindern.

Zusammenfassung der Erfindung:

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine piezoelektrischen Vibrator zur Verfügung zu stellen, der zuverlässig einen unerwünschten dielektrischen Durchbruch verhindern kann.

Andere Aufgaben dieser Erfindung werden mit dem Fortgang der Beschreibung klarer.

Entsprechend eines Aspektes dieser Erfindung wird ein piezoelektrischer Vibrator zur Verfügung gestellt, der eine erste piezoelektrische Tafel, die eine erste obere und eine erste untere Oberfläche aufweist, eine Mehrzahl von länglichen Erstsatz-Elektroden parallel zueinander auf der ersten oberen Oberfläche, eine zweite piezoelektrische Tafel, die eine zweite obere und eine zweite untere Oberfläche aufweist, und eine Mehrzahl von länglichen Zweitsatz-Elektroden parallel zueinander auf der zweiten oberen Oberfläche aufweist, wobei die zweite piezoelektrische Tafel auf der ersten piezoelektrischen Tafel so gestapelt ist, daß die erste obere Oberfläche benachbart zu der zweiten unteren Oberfläche plaziert ist und jede der länglichen Zweitsatz-Elektroden auf halben Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden angeordnet ist, wobei die zweite piezoelektrische Tafel in Richtungen von jeder der länglichen Zweitsatz-Elektroden zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden polarisiert wird.

Entsprechend eines anderen Aspektes dieser Erfindung wird ein piezoelektrischer Vibrator zur Verfügung gestellt, der eine erste piezoelektrische Tafel, die eine erste obere und eine erste untere Oberfläche aufweist, eine Mehrzahl von länglichen Erstsatz-Elektroden parallel zueinander auf der ersten oberen Oberfläche, eine zweite piezoelektrische Tafel, die eine zweite untere und eine zweite obere Oberfläche aufweist, eine Mehrzahl von länglichen Zweitsatz-Elektroden parallel zueinander auf der zweiten unteren Oberfläche und eine Mehrzahl von länglichen Drittsatz-Elektroden parallel zueinander auf der ersten unteren Oberfläche aufweist, wobei jede der länglichen Drittsatz-Elektroden auf halbem Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden angeordnet ist, die zweite piezoelektrische Tafel auf der ersten piezoelektrischen Tafel so gestapelt ist, daß die erste obere Oberfläche benachbart zu der zweiten unteren Oberfläche plaziert ist und jede der länglichen Zweitsatz-Elektroden auf halbem Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden angeordnet ist, wobei die erste piezoelektrische Tafel in Richtungen von jeder der länglichen Drittsatz-Elektroden zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden polarisiert ist und die zweite piezoelektrische Tafel in Richtungen von jeder der länglichen Zweitsatz-Elektroden zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden polarisiert ist.

Nach einem abermals weiteren Aspekt dieser Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, das zum Herstellen eines piezoelektrischen Vibrators dient und die Schritte aufweist: Bereitstellen einer ersten piezoelektrischen Tafel, die eine erste obere Oberfläche und eine erste untere Oberfläche aufweist; Bereitstellen einer zweiten piezoelektrischen Tafel, die eine zweite obere Oberfläche und eine zweite untere Oberfläche aufweist; Ausbilden länglicher Erstsatz-Elektroden parallel zueinander auf der ersten oberen Oberfläche; Ausbilden länglicher Zweitsatz-Elektroden parallel zueinander auf der zweiten oberen Oberfläche; Stapeln der zweiten piezoelektrischen Tafel auf der ersten piezoelektrischen Tafel, wobei die erste obere Oberfläche benachbart zu der zweiten unteren Oberfläche plaziert ist und jede der länglichen Zweitsatz-Elektroden auf halbem Wege zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden angeordnet ist; Sintern der ersten und der zweiten piezoelektrischen Tafel, auf welchen die länglichen Erstsatz- und Zweitsatz-Elektroden ausgebildet sind; und Polarisieren der zweiten piezoelektrischen Tafel in Richtungen von jeder der länglichen Zweitsatz-Elektroden zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden.

Nach einem abermals weiteren Aspekt dieser Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, das zum Herstellen eines piezoelektrischen Vibrators dient und die Schritte aufweist: Bereitstellen einer ersten piezoelektrischen Tafel, die eine erste obere Oberfläche und eine erste untere Oberfläche aufweist; Bereitstellen einer zweiten piezoelektrischen Tafel, die eine zweite obere und eine zweite untere Oberfläche aufweist; Ausbilden länglicher Erstsatz-Elektroden parallel zueinander auf der ersten oberen Oberfläche; Ausbilden länglicher Zweisatz-Elektroden parallel zueinander auf der zweiten oberen Oberfläche; Ausbilden länglicher Drittsatz-Elektroden parallel zueinander auf der ersten unteren Oberfläche, wobei jede der länglichen Drittsatz-Elektroden auf halbem Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden angeordnet ist; Stapeln der zweiten piezoelektrischen Tafel auf der ersten piezoelektrischen Tafel, wobei die erste obere Oberfläche benachbart zu der zweiten unteren Oberfläche plaziert ist und jede der länglichen Zweitsatz-Elektroden auf halbem Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz- Elektroden angeordnet ist; Sintern der ersten und der zweiten piezoelektrischen Tafel, auf welchen die länglichen Erstsatz-, Zweitsatz- und Drittsatz-Elektroden ausgebildet sind; Polarisieren der ersten piezoelektrischen Tafel in Richtungen von jeder der länglichen Drittsatz-Elektroden zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden; und Polarisieren der zweiten piezoelektrischen Tafel in Richtungen von jeder der länglichen Zweitsatz-Elektroden zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines herkömmlichen piezoelektrischen Vibrators;

Fig. 2 ist ein Frontansicht des herkömmlichen piezoelektrischen Vibrators, der in Fig. 1 teilweise dargestellt ist;

Fig. 3 zeigt schematisch einen Teilabschnitt des herkömmlichen piezoelektrischen Vibrators, der in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines anderen herkömmlichen piezoelektrischen Vibrators;

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung eines piezoelektrischen Vibrators entsprechend einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 6 zeigt schematisch einen Teilabschnitt des piezoelektrischen Vibrators, der in Fig. 5 dargestellt ist;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung eines piezoelektrischen Vibrators entsprechend einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 8 ist eine Frontansicht eines Hauptteils eines piezoelektrischen Vibrators, der in Fig. 7 dargestellt ist;

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht des piezoelektrischen Vibrators, der in Fig. 7 und 8 dargestellt ist;

Fig. 10 zeigt schematisch einen Teilabschnitt des piezoelektrischen Vibrators, der in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist;

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung eines piezoelektrischen Vibrators entsprechend einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptteils des piezoelektrischen Vibrators, der in Fig. 11 dargestellt ist;

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung eines piezoelektrischen Vibrators entsprechend einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht des piezoelektrischen Vibrators, der in Fig. 13 daryestellt ist; und

Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Vibrators entsprechend einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen:

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird zuerst ein herkömmlicher piezoelektrischer Vibrator für ein besseres Verständnis dieser Erfindung beschrieben. Der herkömmliche Vibrator weist eine Mehrzahl von piezoelektrischen Tafeln 21 auf. Jede der piezoelektrischen Tafeln 21 weist eine obere Oberfläche 22 und eine untere Oberfläche 23 auf. Eine Mehrzahl von länglichen Erstsatz-Elektroden 24(1), 24(2), 24(3), 24(4) und 24(5) sind parallel zueinander auf der oberen Oberfläche 22 ausgebildet.

Eine Mehrzahl von länglichen Zweitsatz-Elektroden 25(1), 25(2), 25(3) und 25(4) sind parallel zu den länglichen Erstsatz-Elektroden 24 (Suffixe weggelassen) auf der oberen Oberfläche 22 ausgebildet. Jede der länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 (Suffixe weggelassen) ist auf halbem Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden 24 angeordnet. Die piezoelektrischen Tafeln 21 sind gestapelt oder aufeinander geschichtet, wobei die obere Oberfläche 22 einer ersten Tafel der piezoelektrischen Tafeln 21 benachbart zu der unteren Oberfläche 23 einer zweiten Tafel der piezoelektrischen Tafeln 21 plaziert ist.

Unter Bezugnahme insbesondere auf Fig. 2 ist zu erkennen, daß die länglichen Erstsatz- und Zweitsatz-Elektroden 24 und 25 zwischen der unteren Oberfläche 23 der ersten Tafel der piezoelektrischen Tafeln und der oberen Oberfläche 22 der zweiten Tafel der piezoelektrischen Tafeln 21 angeordnet sind. Desweiteren sind die Erstsatz- und Zweitsatz-Elektroden 24 und 25 der aufeinander geschichteten piezoelektrischen Tafeln 21 in Zeilen und Spalten einer Matrix angeordnet.

Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, ist jede der piezoelektrischen Tafeln 21 von jeder der länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 zu zwei benachbarten Elektroden der Erstsatz-Elektroden 24 in Richtungen, die durch strichpunktierte Linien mit Pfeilköpfen a und b angezeigt sind, polarisiert. Wenn die länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 und die länglichen Erstsatz-Elektroden 24 mit einer direkten Stromtreiberspannung beaufschlagt werden, werden die piezoelektrischen Tafeln 21 ausgedehnt und zusammengezogen. Es wird in der Art und Weise, die in der durch die den Elekroden 24 und 25 benachbarten Plus- und Minuszeichen angezeigt ist, angenommen, daß die länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 mit einer positiven Spannung und die länglichen Erstsatz- Elektroden 24 mit einer negativen Spannung beaufschlagt werden. In diesem Fall werden die piezoelektrischen Tafeln 21 in einer Richtung, die mit x gezeigt ist, ausgedehnt. Insoweit die länglichen Erstsatz-Elektroden 24 und die länglichen Zweitsatz- Elektroden 25 auf der oberen Oberfläche 22 ausgebildet sind und mit Spannungen unterschiedlichen Vorzeichens beaufschlagt werden, neigt ein dielektrischer Durchbruch dazu, unerwünschterweise in den piezoelektrischen Tafeln 21 aufzutreten.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, weist ein anderer herkömmlicher piezoelektrischer Vibrator weiter eine erste gemeinsame Elektrode 26 und eine zweite gemeinsame Elektrode 27 auf der oberen Oberfläche 22 auf. Die erste gemeinsame Elektrode 26 dient zum Verbinden der länglichen Erstsatz-Elektroden 24 miteinander. Vergleichbar dient die zweite gemeinsame Elektrode 27 zum Verbinden der länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 miteinander. Wenn die erste gemeinsame Elektrode 26 und die zweite gemeinsame Elektrode 27 mit der direkten Stromtreiberspannung beaufschlagt werden, hindern eine Spannung zwischen den länglichen Erstsatz- Elektroden 24 und der zweiten gemeinsamen Elektrode 27 und eine Spannung zwischen den länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 und der ersten gemeinsamen Elektrode 26 die piezoelektrischen Tafeln 21 am gewünschten Ausdehnen und Zusammenziehen.

Es wird nun auf die Fig. 5 und 6 bezug genommen, wobei die Beschreibung zu einem piezoelektrischen Vibrator entsprechend einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung fortschreitet. Ähnliche Teile sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

In Fig. 5, eine erste piezoelektrische Tafel 28 weist eine erste obere Oberfläche 281, eine erste untere Oberfläche 282, eine erste erstseitige Oberfläche 283 und eine erste zweitseitige Oberfläche 284 auf. Eine zweite piezoelektrische Tafel 29 weist eine zweite obere Oberfläche 291, eine zweite untere Oberfläche 292, eine zweite erstseitige Oberfläche 293 und eine zweite zweitseitige Oberfläche 294 auf.

Die länglichen Erstsatz-Elektroden 24 sind parallel zueinander auf der ersten oberen Oberfläche 281 ausgebildet. Jede der länglichen Erstsatz-Elektroden 24 weist ein erstes Elektrodenende an der ersten erstseitigen Oberfläche 283 auf. Die länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 sind parallel zueinander auf der zweiten oberen Oberfläche 29 ausgebildet. Jede der länglichen Zweitsatz-Elekroden 25 weist ein zweites Elektrodenende an der zweiten zweitseitigen Oberfläche 294 auf.

Die zweite piezoelektrische Tafel 29 ist auf der ersten piezoelektrischen Tafel 28 gestapelt oder geschichtet, wobei die erste obere Oberfläche 281 benachbart zu der zweiten unteren Oberfläche 292 plaziert ist. Die erste und die zweite erstseitige Oberfläche 283 und 293 sind koplanar. Die erste und die zweite zweitseitige Oberfläche 283 und 294 sind vergleichbar koplanar. Die länglichen Erstsatz-Elektroden 24 und zwischen der ersten oberen Oberfläche 281 und der zweiten unteren Oberfläche 292 angeordnet. Jede der länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 ist auf halbem Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden 24 angeordnet.

In Fig. 6, die zweite piezoelektrische Tafel 29 ist von jeder der länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden 24 in Richtungen, die durch strichpunktierte Linien mit Pfeilköpfen c und d angezeigt sind, polarisiert oder gepolt. Die erste piezoelektrische Tafel 29 ist in dem Beispiel, das dargestellt ist, nicht polarisiert.

Wenn die länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 und die länglichen Erstsatz-Elektroden 24 mit der direkten Stromtreiberspannung beaufschlagt werden, wird die zweite piezoelektrische Tafel 29 ausgedehnt oder zusammengezogen. Die erste piezoelektrische Tafel 28 wird nicht ausgedehnt oder zusammengezogen. Wenn die länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 mit der positiven Spannung beaufschlagt werden, wie es durch die Pluszeichen angezeigt ist, wobei die länglichen Erstsatz-Elektroden 24 mit der negativen Spannung beaufschlagt werden, wie es durch die Minuszeichen angezeigt ist, werden die erste und die zweite piezoelektrische Tafel 28 und 29 in der Art und Weise, wie es durch eine Bogenlinie Y mit Pfeilköpfen in zwei Richtungen angezeigt ist, gebogen.

Insoweit die länglichen Erstsatz-Elektroden 24 unter der zweiten unteren Oberfläche 292 plaziert sind und die länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 auf der zweiten oberen Oberfläche 291 ausgebildet sind, tritt der piezoelektrische Vibrator zum zuverlässigen Verhindern eines unerwünschten dielektrischen Durchbruchs der zweiten piezoelektrischen Tafel 29 auf.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 schreitet die Beschreibung zu einem piezoelektrischen Vibrator entsprechend einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung fort. Ähnliche Teile sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

In Fig. 7, längliche Drittsatz-Elektroden 30(1), 30(2), 30(3) und 30(4) sind auf der ersten unteren Oberfläche 282 ausgebildet. Jede der länglichen Drittsatz-Elektroden 30 (Suffixe weggelassen) ist auf halbem Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden 24 angeordnet. Jede der länglichen Drittsatz-Elektroden 30 weist ein drittes Elektrodenende an der ersten zweitseitigen Oberfläche 284 auf.

In Fig. 8, die ersten und die zweiten piezoelektrischen Tafeln 28 und 29 sind aufeinander zu einem Stapel von piezoelektrischen Tafeln gestapelt oder geschichtet. Es ist zu verstehen, daß eine der zweiten piezoelektrischen Tafeln, wie 29, oben auf dem Stapel geschichtet ist, wobei ihre länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 freigelegt sind. Die unterste der gestapelten piezoelektrischen Tafeln 28 und 29 ist die erste piezoelektrische Tafel 28, deren längliche Drittsatz-Elektroden 30 freigelegt sind.

In Fig. 9, eine erste gemeinsame Außenseitenelektrode 31 ist auf den ersten erstseitigen und den zweiten erstseitigen Oberflächen 283 und 293 ausgebildet und mit dem ersten Elektrodenende von jeder der länglichen Erstsatz-Elektroden 24 verbunden. Eine zweite gemeinsame Außenseitenelektrode 32 ist auf den ersten zweitseitigen und den zweiten zweitseitigen Oberflächen 284 und 294 ausgebildet und mit dem zweiten Elektrodenende von jeder der länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 verbunden. Die länglichen Erstsatz-Elektroden 24 und die länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 werden mit der direkten Stromtreiberspannung über die erste und die zweite gemeinsame Außenseitenelektrode 31 und 32 beaufschlagt.

In Fig. 10, die zweite piezoelektrische Tafel 29 ist von jeder der länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden 24 in den Richtungen, die durch strichpunktierte Linien mit Pfeilköpfen c und d angezeigt sind, polarisiert. Die erste piezoelektrische Tafel 28 ist von jeder der länglichen Drittsatz-Elektroden 30 zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden 24 in Richtungen, die durch strichpunktierte Linien mit Pfeilköpfen f und g angezeigt sind, polarisiert.

Wenn die länglichen Erstsatz-, Zweitsatz und Drittsatz-Elektroden 24, 25 und 30 mit der direkten Stromtreiberspannung beaufschlagt werden, werden die ersten und die zweiten piezoelektrischen Tafeln 28 und 29 ausgedehnt oder zusammengezogen. Wenn die länglichen Zweitsatz- und Drittsatz-Elektroden 25 und 30 mit der positiven Spannung, die durch Pluszeichen angezeigt ist, beaufschlagt werden, wobei die länglichen Erstsatz-Elektroden 24 mit der negativen Spannung, wie sie durch Minuszeichen angezeigt ist, beaufschlagt werden, werden die ersten und die zweiten piezoelektrischen Tafeln 28 und 29 in eine Richtung, die durch eine Linie Z mit Pfeilköpfen in beiden Richtungen angezeigt ist, ausgedehnt.

In dem piezoelektrischen Vibrator, wie er unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 oder die Fig. 7 bis 10 dargestellt ist, weist jede der ersten und der zweiten piezoelektrischen Tafeln 28 und 29 eine Dicke zwischen 50 und 200 Mikrometer auf. Jede der länglichen Erstsatz-, Zweitsatz- und Drittsatz-Elektroden 24, 25 und 30 kann 2 bis 10 Mikrometer dick und 50 bis 60 Mikrometer breit sein. Die Elektroden 24, 25 und 30 der länglichen Erstsatz-, Zweitsatz- und Drittsatz-Elektroden 24, 25 und 30 können voneinander von 100 bis 600 Mikrometer auf den piezoelktrischen Tafeln 28 und 29 getrennt sein. Die direkte Stromtreiberspannung kann einen Absolutwert aufweisen, der nicht höher als 300V ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 schreitet die Beschreibung zu einem piezoelektrischen Vibrator entsprechend einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung fort. Ähnliche Teile sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

In Fig. 11, eine erste gemeinsame Elektrode 33 ist auf der ersten oberen Oberfläche 281 angrenzend an die erste erstseitige Oberfläche 283 ausgebildet und mit den länglichen Erstsatz-Elekroden 24 verbunden. Eine zweite gemeinsame Elektrode 34 ist auf der zweiten oberen Oberfläche 291 entlang der zweiten zweitseitigen Oberfläche 294 ausgebildet und mit den länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 verbunden. Wie bei dem piezoelktrischen Vibrator, der unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 10 dargestellt worden ist, sind die länglichen Drittsatz-Elektroden 30 auf der ersten unteren Oberfläche 282 der ersten piezoelektrischen Tafel 28 ausgebildet. Eine dritte gemeinsame Elektrode 35 ist auf der ersten unteren Oberfläche 282 benachbart zu der ersten zweitseitigen Oberfläche 284 ausgebildet und mit den Drittsatz-Elektroden 30 verbunden.

In Fig. 12, die ersten und die zweiten piezoelektrischen Tafeln sind aufeinandergestapelt oder geschichtet. Die erste gemeinsame Elektrode 33 ist mit der ersten gemeinsamen Außenseitenelektrode 31 (Fig. 9) verbunden. Die zweiten und die dritten gemeinsamen Elektroden 34 und 35 sind mit der zweiten gemeinsamen Außenseitenelektrode 32 (Fig. 9) verbunden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 13 und 14 schreitet die Beschreibung zu einem piezoelektrischen Vibrator entsprechend einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung fort. Ähnliche Teile sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

In Fig. 13, die erste piezoelektrische Tafel 28 weist weiter eine erste drittseitige Oberfläche 285 und eine erste viertseitige Oberfläche 286 auf. Die zweite piezoelektrische Tafel 29 weist weiter eine zweite drittseitige Oberfläche 295 und eine zweite viertseitige Oberfläche 296 auf. Die erste gemeinsame Elektrode 28 ist auf der ersten oberen Oberfläche 281 entlang der ersten zweitseitigen Oberfläche 284 so ausgebildet, daß sie die drittseitige Seitenoberfläche 285 erreicht. Die zweite gemeinsame Elektrode 33 ist auf der zweiten oberen Oberfläche 291 angrenzend an die zweite zweitseitige Oberfläche 294 so ausgebildet, daß sie die zweite viertseitige Oberfläche 296 erreicht.

In Fig. 14, solche piezoelektrischen Tafeln, wie 28 und 29, sind aufeinander in der Art und Weise, wie sie zuvor in Verbindung mit den Fig. 8 und 12 beschrieben worden ist, gestapelt oder geschichtet. Die ersten und die zweiten drittseitigen Oberflächen 285 und 295 sind koplanar mit den ersten und den zweiten viertseitigen Oberflächen 286 und 296, die koplanar angeordnet sind, angeordnet.

Die erste gemeinsame Elektrode 31 ist entlang der ersten zweitseitigen Oberfläche 284 so ausgebildet, daß sie ein erstes Elektrodenende auf der ersten drittseitigen Oberfläche 285 aufweist. Die zweite gemeinsame Elektrode 34 ist entlang der zweiten drittseitigen Oberfläche 294 so ausgebildet, daß sie ein zweites Elekrodenende auf der zweiten viertseitigen Oberfläche 296 aufweist. Die dritte gemeinsame Elektrode 35 ist benachbart zu der ersten zweitseitigen Oberfläche 284 so ausgebildet, daß sie ein drittes Elektrodenende auf der ersten viertseitigen Oberfläche 286 aufweist. Die erste gemeinsame Außenseitenelektrode 31 ist auf den ersten und den zweiten drittseitigen Oberflächen 285 und 295 ausgebildet und mit der ersten gemeinsamen Elektrode 33 an dem ersten Elektrodenende verbunden. Die zweite gemeinsame Außenseitenelektrode 32 ist auf den ersten und den zweiten viertseitigen Oberfläche 286 und 296 ausgebildet und mit dem zweiten Elektrodenende der zweiten gemeinsamen Elektrode und dem dritten Elektrodenende der dritten gemeinsamen Außenseitenelektrode 35 verbunden. Als ein Ergebnis hindern eine Spannung zwischen den länglichen Erstsatz-Elektroden 24 und der zweiten gemeinsamen Elektrode 33 und eine Spannung zwischen den länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 und der ersten gemeinsamen Elektrode 33 die ersten und die zweiten piezoelektrischen Tafeln 28 und 29 nicht am gewünschten Ausdehnen und Zusammenziehen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 15 schreitet die Beschreibung zu einem piezoelektrischen Vibrator entsprechend einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung fort. Ähnliche Teile werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Eine erste Detektionselektrode 35 ist auf der ersten oberen Oberfläche 281 der ersten piezoelektrischen Tafel 28 ausgebildet. Eine zweite Detektionselektrode 36 ist auf der zweiten oberen Oberfläche 291 der zweiten piezoelektrischen Tafel 29 ausgebildet. Die erste und die zweite Detektionselektrode 35 und 36 dienen zum Detektieren einer mechanischen Spannung, die in der zweiten piezoelektrischen Tafel 29 auftritt, wenn eine Potentialdifferenz zwischen den länglichen Erstsatz-Elektroden 24 und den länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 angelegt ist.

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 5 schreitet die Beschreibung zu einem Verfahren der Herstellung des piezoelektrischen Vibrators fort. Die erste piezoelektrische Tafel 28 wurde in der bekannten Art und Weise so bereitgestellt, daß sie die erste obere Oberfläche 281 und die erste untere Oberfläche 282 aufweist. Die zweite piezoelektrische Tafel 29 wurde so bereitgestellt, daß sie die zweite obere Oberfläche 291 und die zweite untere Oberfläche 292 aufweist. Die länglichen Erstsatz-Elektroden 24 wurden durch Siebdruck parallel zueinander auf der ersten oberen Oberfläche 281 ausgebildet. Die länglichen Zweitsatz-Elektoden 251 und 254 wurden auf der Zweiten oberen Oberfläche parallel zueinander siebgedruckt.

Die zweite piezoelektrische Tafel 29 wurde auf der ersten piezoelektrischen Tafel 28 gestapelt oder geschichtet, wobei die erste obere Oberfläche 281 benachbart zu der zweiten unteren Oberfläche 292 plaziert war und wobei jede der länglichen Zweitsatz-Elekroden 251 bis 254 auf halbem Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden 241 angeordnet wurde. Die ersten und die zweiten piezoelektrischen Tafeln 28 und 29 wurden mit den länglichen Erstsatzund Zweitsatz-Elektroden 24 und 25 in der in der Technik bekannten Art und Weise zusammen gesintert.

Eine Spannung von 300 bis 500V wurde während 10 bis 60 Minuten zwischen den länglichen Erstsatz- und den länglichen Zweitsatz- Elektroden 24 und 25 angelegt. Die zweite piezoelektrische Tafel 29 wurde in den Richtungen von jeder der länglichen Zweitsatz-Elektroden 25 zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden 24 polarisiert.

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 7 schreitet die Beschreibung zu einem anderen Verfahren der Herstellung des piezoelektrischen Vibrators fort. Das andere Verfahren ist ähnlich zu dem oben in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Verfahren und unterscheidet sich in den folgenden Bezügen.

Die länglichen Drittsatz-Elektroden 30 wurden auf der ersten unteren Oberfläche 282 parallel zueinander ausgebildet, wobei jede der länglichen Drittsatz-Elektroden 30 auf halbem Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz- Elektroden 24 angeordnet wurde.

Eine Spannung von 300 bis 500V wurde zusätzlich während 10 bis 60 Minuten zwischen den länglichen Erstsatz- und den länglichen Drittsatz-Elektroden 24 und 30 angelegt. Die erste piezoelektrische Tafel 28 wurde in den Richtungen von jeder der länglichen Drittsatz-Elektroden 30 zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden 24 polarisiert.


Anspruch[de]

1. Ein piezoelektrischer Vibrator, der eine erste piezoelektrische Tafel (28), die eine erste obere (281) und eine erste untere Oberfläche (282) aufweist, eine Mehrzahl von länglichen Erstsatz-Elektroden (24) parallel zueinander auf der ersten oberen Oberfläche, eine zweite piezoelektrische Tafel (29), die eine zweite obere (291) und eine zweite untere Oberfläche (292) aufweist, und eine Mehrzahl von länglichen Zweitsatz-Elektroden (25) parallel zueinander auf der zweiten oberen Oberfläche aufweist, wobei die zweite piezoelektrische Tafel auf der ersten piezoelektrischen Tafel gestapelt ist, wobei die erste obere Oberfläche benachbart zu der zweiten unteren Oberfläche plaziert ist und jede der länglichen Zweitsatz-Elektroden auf halben Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden angeordnet ist, wobei die zweite piezoelektrische Tafel in Richtungen von jeder der länglichen Zweitsatz- Elektroden zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden polarisiert ist.

2. Ein piezoelektrischer Vibrator wie er in Anspruch 1 beansprucht ist,

der eine Mehrzahl von länglichen Drittsatz-Elektroden (30) parallel zueinander auf der ersten unteren Oberfläche (282) aufweist, wobei jede der länglichen Drittsatz-Elektroden auf halben Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden angeordnet ist,

wobei die erste piezoelektrische Tafel in Richtungen von jeder der länglichen Drittsatz-Elektroden zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden polarisiert ist.

3. Ein piezoelektrischer Vibrator wie er in Anspruch 1 oder 2 beansprucht ist, der weiter aufweist:

eine erste gemeinsame Elektrode (33) auf der ersten oberen Oberfläche (281) zum Verbinden der länglichen Erstsatz-Elektroden (24); und

eine zweite gemeinsame Elektrode (34) auf der zweiten oberen Oberfläche (291) zum Verbinden der länglichen Zweitsatz-Elektroden (25).

4. Ein piezoelektrischer Vibrator wie er in einem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht ist,

wobei die erste piezoelektrische Tafel (28) weiter eine erste erstseitige Oberfläche (283) und eine erste zweitseitige Oberfläche (284) aufweist, wobei die zweite piezoelektrische Tafel (29) weiter eine zweite erstseitige Oberfläche (293), die benachbart zu der ersten erstseitigen Oberfläche ist, und eine zweite zweitseitige Oberfläche (294), die benachbart zu der ersten zweitseitigen Oberfläche ist, wenn die zweite piezoelektrische Tafel auf der ersten piezoelektrischen Tafel gestapelt ist, aufweist.

5. Ein piezoelektrischer Vibrator, wie er in Anspruch 4 beansprucht ist, bei dem die erste gemeinsame Elektrode (33) auf der ersten oberen Oberfläche (281) benachbart zu der ersten erstseitigen Oberfläche (283) ausgebildet ist, wobei die zweite gemeinsame Elektrode (34) auf der zweiten oberen Oberfläche (291) benachbart zu der zweiten zweitseitigen Oberfläche (294) ausgebildet ist.

6. Ein piezoelektrischer Vibrator wie er in Anspruch 4 oder 5 beansprucht ist, bei dem die erste gemeinsame Elektrode auf der ersten oberen Oberfläche zum Erreichen der ersten erstseitigen Oberfläche ausgebildet ist, die zweite gemeinsame Elektrode auf der zweiten oberen Oberfläche zum Erreichen der zweiten zweitseitigen Oberfläche ausgebildet ist, wobei der piezoelektrische Vibrator weiter aufweist:

eine erste gemeinsame Außenseitenelektrode (31), die auf der ersten erstseitigen und der zweiten erstseitigen Oberfläche (283 und 293) ausgebildet und mit der ersten gemeinsamen Elektrode (33) verbunden ist; und

eine zweite gemeinsame Außenseitenelektrode (32), die auf der zweiten zweitseitigen und der ersten zweitseitigen Oberfläche (284 und 294) ausgebildet und mit der zweiten gemeinsamen Elektrode (34) verbunden ist.

7. Ein piezoelektrischer Vibrator wie er in Anspruch 1 oder 2 beansprucht ist, wobei die erste piezoelektrische Tafel (28) weiter eine erste erstseitige Oberfläche (283) und eine erste zweitseitige Oberfläche (284) aufweist, wobei die zweite piezoelektrische Tafel (29) weiter eine zweite erstseitige Oberfläche (293), die benachbart zu der ersten erstseitigen Oberfläche ist, und eine zweite zweitseitige Oberfläche (294), die benachbart zu der ersten zweitseitigen Oberfläche ist, wenn die zweite piezoelektrische Tafel auf der ersten piezoelektrischen Tafel gestapelt ist, aufweist, wobei die länglichen Erstsatz- Elektroden (24) die Erstsatz-Elektrodenenden an der ersten erstseitigen Oberfläche (283) aufweisen, die länglichen Zweitsatz-Elektroden (25) Zweitsatz-Elektrodenenden an der zweiten zweitseitigen Oberfläche (294) aufweisen, wobei der piezoelektrische Vibrator weiter aufweist:

eine erste gemeinsame Außenseitenelektrode (31), die auf den ersten erstseitigen und der zweiten zweitseitigen Oberflächen ausgebildet und mit den Erstsatz-Elektrodenenden verbunden ist; und

eine zweite gemeinsame Außenseitenelektrode (32), die auf den ersten zweitseitigen und der zweiten zweitseitigen Oberflächen ausgebildet und mit den Zweitsatz-Elektrodenenden verbunden ist.

8. Ein piezoelektrischer Vibrator wie er in einem der Ansprüche 1 bis 7 beansprucht ist, der weiter aufweist:

eine erste Detektionselektrode (35) auf der ersten oberen Oberfläche (281) zum Detektieren einer mechanischen Spannung, die in der zweiten piezoelektrischen Tafel (29) auftritt, wenn eine Potentialdifferenz zwischen den länglichen Erstsatz-Elektroden und den länglichen Zweitsatz-Elektroden zugeführt wird; und

eine zweite Detektionselektrode (36) auf der zweiten oberen Oberfläche (291) zum Detektieren der mechanischen Spannung.

9. Ein Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Vibrators, das die Schritte aufweist:

a) Bereitstellen einer ersten piezoelektrischen Tafel (28), die eine erste obere Oberfläche und eine erste untere Oberfläche (281 und 282) aufweist;

b) Bereitstellen einer zweiten piezoelektrischen Tafel (29), die eine zweite obere Oberfläche und eine zweite untere Oberfläche (291 und 292) aufweist;

c) Ausbilden länglicher Erstsatz-Elektroden (24) parallel zueinander auf der ersten oberen Oberfläche (281);

d) Ausbilden länglicher Zweitsatz-Elektroden (25) parallel zueinander auf der zweiten oberen Oberfläche (291);

e) Stapeln der zweiten piezoelektrischen Tafel (29) auf der ersten piezoelektrischen Tafel (28), wobei die erste obere Oberfläche (281) benachbart zu der zweiten unteren Oberfläche (292) plaziert ist und jede der länglichen Zweitsatz-Elektroden (25) auf halben Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden (24) angeordnet ist;

f) Sintern der ersten und der zweiten piezoelektrischen Tafel, auf welchen die länglichen Elektroden ausgebildet sind; und

g) Polarisieren der zweiten piezoelektrischen Tafel (29) in Richtungen von jeder der länglichen Zweitsatz-Elektroden zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz- Elektroden.

10. Ein Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Vibrators wie es in Anspruch 9 beansprucht ist, das weiter die Schritte aufweist:

c1) Ausbilden länglicher Drittsatz-Elektroden (30) parallel zueinander auf der ersten unteren Oberfläche (282), wobei jede der länglichen Drittsatz-Elektroden auf halben Weg zwischen zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden (24) angeordnet ist; und

g1) zusätzliches Polarisieren der ersten piezoelektrischen Tafel (28) in Richtungen von jeder der länglichen Drittsatz-Elektroden zu zwei benachbarten Elektroden der länglichen Erstsatz-Elektroden nach dem Sintern der ersten und zweiten piezoelektrischen Tafel, auf welchen die länglichen Erstsatz-, Zweitsatz- und Drittsatz-Elektroden ausgebildet sind.







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