-
Quer-Verweis auf eine zugehörige Anmeldung
-
Diese Anmeldung nimmt den Anmeldetag und die Offenbarung der provisorischen US Patentanmeldung 67/279,633, eingereicht am 23. Oktober 2009 in Anspruch, die sowie auch alle darin zitierten Bezugnahmen hiermit durch Bezugnahme explizit mit aufgenommen wird.
-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Oszillatoranordnung und in einem Ausführungsbeispiel auf eine geheizte Quarz-Oszillatoranordnung bzw. Kristall-Oszillatoranordnung (engl. Crystal oscillator assembly).
-
Hintergrund der Erfindung
-
Oszillatoren sind bekannte Vorrichtungen zum Bereitstellen einer Referenz-Frequenzquelle. Der Oszillator umfasst typischerweise ein Quarzkristall bzw. einen Schwingquarz (engl.: quartz crystal) oder einen anderen Resonator und umfasst auch eine elektronische Kompensations- bzw. Ausgleichs-Schaltung bzw. Schaltungsanordnung bzw. Schaltkreis (engl.: compensation circuitry), um die Output- bzw. Ausgangsfrequenz zu stabilisieren. Verschiedene Verfahren zur Stabilisierung der Ausgangsfrequenz sind bekannt, da die Temperatur des Oszillators wechselt.
-
In oder mit einem Ofen behandelbare Oszillatoranordnung umfasst allgemein in oder mit einem Ofen bzw. mit einer Heizkammer auf eine bestimmte Temperatur heizbare oder erwärmbare Oszillatoren (engl.: ovenized oscillators) (OCXOs). Solche Oszillatoren heizen bzw. erwärmen die temperatursensiblen Bereiche eines Oszillators in einem Gehäuse oder in einer Heizkammer bzw. in einem Ofen, das bzw. die bzw. der über eine Basis und über einen Deckel definiert bzw. gebildet ist, auf eine gleichmäßige Temperatur. In einem Ofen behandelbare Oszillatoren umfassen ein Heizelement, das in dem Ofen angeordnet ist, einen Temperatursensor, und eine Schaltung auf dem Substrat bzw. Trägermaterial, um das Heizelement zu steuern.
-
Auch wenn sich heutzutage erhältliche Oszillatoren für die meisten Anwendungen als zufriedenstellend erwiesen haben, besteht ein kontinuierlicher Bedarf nach einem Oszillator mit einer höheren Leistung, nach einem effizienteren und kostengünstigeren Oszillator, einschließlich in einem Ofen behandelbare Oszillatoren.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf eine Oszillatoranordnung gerichtet, bei der ein Gehäuse über eine Basis und einen Deckel definiert wird, der auf die Basis gesetzt ist bzw. angeordnet ist, und die erfindungsgemäß vorzugsweise beide aus einem geeigneten thermoplastischen Material hergestellt sind, um die Wärmerückhaltung bzw. -speicherung und die Leistungsreduktions- bzw. Energiereduktions-Eigenschaften und die Leistungsfähigkeit der Oszillatoranordnung zu maximieren.
-
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Oszillatoranordnung als eine in einem Ofen behandelbare Quarz-Oszillatoranordnung ausgestaltet und die Basis und der Deckel definieren zusammen eine inneren Ofen. Weiter handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel bei dem thermoplastischen Material um ein Polyether-Ether-Keton und das eine Stärke von etwa 1 mm aufweist.
-
Weiter umfasst in einem Ausführungsbeispiel die Basis einen Boden und die Oszillatoranordnung umfasst weiter ein erstes Substrat bzw. Trägermaterial, das von dem Boden der Basis beabstandet ist, einen Resonator, der über dem ersten Substrat angeordnet ist, und der Deckel deckt ab bzw. bedeckt den Resonator und das erste Substrat und stützt sich gegen die Basis ab.
-
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Oszillatoranordnung weiter ein zweites Substrat, das beabstandet von und schwebend über dem ersten Substrat gehalten ist, mehrere Konduktor- bzw. Leiter-Stifte bzw. Bolzen, die sich durch die Basis und die ersten und die zweiten Substrate erstrecken, um das zweite Substrat schwebend über dem ersten Substrat zu halten und, um die ersten und zweiten Substrate elektrisch zu verbinden, und der Resonator ist zwischen den ersten und zweiten Substraten angeordnet und mit dem zweiten Substrat gekoppelt, und der Deckel deckt die ersten und zweiten Substrate ab.
-
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Oszillatoranordnung weiter einen Klipp zur Sicherung des Deckels an der Basis. Der Klipp wird in einem Ausführungsbeispiel über wenigstens eine erste Nut bzw. Aussparung oder Ausnehmung in einem von dem Deckel oder der Basis und wenigstens einen ersten Vorsprung in dem anderen von dem Deckel oder der Basis definiert, der sich in die wenigstens eine erste Nut oder Ausnehmung erstreckt, um den Deckel an der Basis zu sichern. In einer Ausführungsform ist der erste Vorsprung als ein Ansatz an der Basis ausgebildet, der sich in die erste Nut erstreckt, die in einer inneren Fläche von einer Seitenwand des Deckels definiert ist. Weiter umfasst in einem Ausführungsbeispiel die Basis wenigstens erste und zweite Wände, die sich davon nach außen erstrecken, und ein Ansatz erstreckt sich von jeder von den ersten und zweiten Wanden nach außen.
-
Andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen leichter aus der folgenden detaillierten Beschreibung von den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, den beigefügten Zeichnungen und den angehängten Ansprüchen hervor.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Diese und andere Merkmale der Erfindung können am besten durch die folgende Beschreibung der beigefügten Zeichnungen wie folgt verstanden werden:
-
1 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht von einem Ausführungsbeispiel von einer Oszillatoranordnung in Form einer in einem Ofen behandelbaren Quarz-Oszillatoranordnung, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung umfasst;
-
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht von der in einem Ofen behandelbaren Quarz-Oszillatoranordnung aus 1, bei der der Deckel entfernt davon bzw. abgenommen dargestellt ist;
-
3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht von der Basis der in einem Ofen behandelbaren Quarz-Oszillatoranordnung aus 1 von oben;
-
4 ist eine vergrößerte, untere perspektivische Ansicht von dem Deckel von der in einem Ofen behandelbaren Quarz-Oszillatoranordnung aus 1 von unten; und
-
5 ist eine vertikale Querschnittsansicht von der geheizten Quarz-Oszillatoranordnung aus 1.
-
Detaillierte Beschreibung
-
1 bis 5 stellen ein repräsentatives oder beispielhaftes Ausführungsbeispiel von einer Oszillatoranordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dar, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Form einer in einem Ofen behandelbaren Quarz-Oszillatoranordnung (OCXO) 10 dargestellt ist, welche die Merkmale der Erfindung umfasst.
-
Die in einem Ofen behandelbare Quarz-Oszillatoranordnung 10, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in einer zwei-reihigen bzw. zwei-linigen Art ausgebildet ist und in der Breite annähernd 13 mm bei 20 mm Länge und 10 mm Höhe misst, umfasst wenigstens die folgenden Komponenten bzw. Bestandteile: eine Basis 16 (1, 2, 3 und 5), ein erstes Substrat bzw. Trägermaterial in Form einer gedruckten Schaltung bzw. Schaltungsanordnung bzw. Schaltkreises (engl. printed circuit) (PCB) 18 (2 und 5), das über der Basis 16 angeordnet ist und in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf eine Plattform 54 von der Basis 16 beabstandet gesetzt bzw. angeordnet ist; ein zweites Substrat in Form von einer gedruckten Schaltung bzw. Schaltungsanordnung (PCB) 20 (2 und 5), das schwebend gehalten über, beabstandet von und parallel zu der ersten gedruckten Schaltung (PCB) 18 angeordnet ist; eine Quarz-Resonator-Behälteranordnung 22 (2 und 5), die in dem Abstand zwischen der ersten und zweiten gedruckten Schaltung 18 und 20 angeordnet ist und an der Unterseite der zweiten gedruckten Schaltung 20 befestigt ist; und ein Deckel bzw. eine Klappe oder eine Abdeckung 24 (1, 2, 4 und 5), die auf die Oberseite von der Basis 16 gesetzt ist und die gedruckten Schaltungen 18 und 20 und die Quarz-Behälteranordnung 22 abdeckt.
-
Obwohl es hierin nicht gezeigt oder im Detail beschrieben ist, sollte verstanden werden, dass die Oszillatoranordnung 10 mehrere geeignete elektrische/elektronische Bestandteile umfasst, die auf die Basis 16 gesetzt oder schwebend darüber gehalten sind und unter dem Deckel 24 und in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an jedem von dem allgemein rechteckig geformten Glas-Epoxit-Laminat bzw. Hartgewebe befestigt sind, mehrschichtige gedruckte Schaltungen 18 und 20, einschließlich z. B. eines Oszillators 26, bei dem es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um eine integrierte Schaltung handelt, einen Verstärker 28, einen weiteren Verstärker 30, und ein Heizelement 32, das an den oberen und unteren Flächen bzw. Oberflächen der gedruckten Schaltung 20 befestigt ist, wie in 2 und 5 gezeigt. Verschiedene andere Bestandteile und Schaltungen bzw. Schaltungsanordnungen, die normalerweise mit in einem Ofen behandelbaren Quarz-Oszillatoranordnungen verbunden sind, einschließlich z. B. des Temperatursensors und der Temperatursteuerungsschaltung sind nicht gezeigt.
-
Mehrere Durchbrüche bzw. Durchgangsöffnungen 34 (3) sind in der Basis 16 definiert bzw. gebildet und erstrecken sich zwischen der oberen und der unteren Fläche von der Basis 16. Mehrere Durchbrüche bzw. Durchgangsöffnungen 36 (2) sind in der gedruckten Schaltung 18 definiert und erstrecken sich zwischen der oberen und unteren Fläche von der gedruckten Schaltung 18. Mehrere Durchbrüche bzw. Durchgangsöffnungen 38 (2) sind in der gedruckten Schaltung 20 definiert und erstrecken sich zwischen der oberen und unteren Fläche der gedruckten Schaltung 20. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Durchgangsöffnungen 34, 36 und 38 in jeder der jeweiligen Basis 16, der gedruckten Schaltung 18 und der gedruckten Schaltung 20 an den jeweiligen Ecken von der Basis 16, der gedruckten Schaltung 18 und der gedruckten Schaltung 20 angeordnet. Die gedruckte Schaltung 20 definiert bzw. bildet ein Paar von zusätzlichen, voneinander beabstandeten, co-linearen Durchgangsöffnungen 39 (2), die sich zwischen der oberen und unteren Fläche davon erstrecken.
-
Die Basis 16, die gedruckte Schaltung 18 und die gedruckte Schaltung 20 sind relativ zueinander parallel und voneinander beabstandet ausgerichtet und positioniert, wobei die jeweiligen Durchgangsöffnungen 34, 36 und 38 darin miteinander in Übereinstimmung gebracht sind und ein länglicher Konduktor-Stift 48 (2 und 5) erstreckt sich durch jedes der vier Sets von in Übereinstimmung gebrachten Durchgangsöffnungen 34, 36 und 38 in einer normalen Beziehung zu der Basis 16, zu der gedruckten Schaltung 18 und zu der gedruckten Schaltung 20. Ein allgemein l-fömiger Konduktor-Stift 49 (2 und 5) erstreckt sich von der Basis der Quarz-Resonator-Behälteranordnung 22 nach oben in und durch die untere Fläche und jede der Durchgangsöffnungen 39, die in der gedruckten Schaltung 20 definiert sind.
-
Wie in 2 und 5 gezeigt, definieren bzw. bilden die Stifte 48 nicht nur Konduktoren, die elektrisch mit den zwei gedruckten Schaltungen 18 und 20 und den jeweiligen Bestandteilen daran miteinander verbunden sind, sondern definieren bzw. bilden auch jeweilige Pfosten bzw. Ständer, die die gedruckte Schaltung 20 beabstandet und schwebend über der gedruckten Schaltung 18 halten. Die Stifte 48 definieren zusätzlich jeweils untere Enden 50 (2 und 5), die ausgelegt sind, um an die jeweiligen Öffnungen (nicht gezeigt) eines Motherboards bzw. einer Basisplatine (nicht gezeigt) eines Kunden gekoppelt zu werden und sich durch die jeweiligen Öffnungen (nicht gezeigt) zu erstrecken.
-
Allgemein umfasst eine rechteckig geformte Basis 16 (im Detail in 2, 3 und 5 gezeigt) eine allgemein rechteckig geformte flache Platte 52 und eine Plattform 54, die in dem Ausführungsbeispiel mit der oberen flachen Fläche von der Platte 52 eine Einheit bildet und sich von der oberen flachen Fläche von der Platte 52 nach außen und nach unten erstreckt.
-
Die Plattform 54 umfasst einen allgemein rechteckig geformten Boden oder eine Stufe bzw. Ansatz 56 (2 und 3), die erhoben und gestuft von der oberen Fläche oder dem Boden von der Platte 52 von der Basis 16 ausgestaltet ist, und wenigstens zwei sich in Längsrichtung erstreckende und länglich voneinander beabstandete Seitenwände oder Sockel oder Pfosten bzw. Ständer oder Vorsprünge 58 und 60 (2, 3 und 5) die sich nach außen und nach unten von den gegenüberliegenden, sich in Längsrichtung erstreckenden Umfangs-Seitenkanten des Bodens 56 erstrecken. Das Paar von Wänden 58 und 60 ist voneinander beabstandet und parall, relativ zueinander ausgerichtet bzw. angeordnet und definiert in Kombination mit dem Boden 56 eine zentrale, allgemein rechteckig geformte innere Kavität oder Ausnehmung bzw. Schale oder Schüssel 62 (2, 3 und 5) in der Basis 16.
-
Ein Paar von voneinander beabstandeten und co-linearen Klippansätzen oder Vorsprüngen 62 (2 und 3) und 64 (2, 3 und 5) ragen von der Außenseite von jedem Paar von Wanden 58 und 60 von der Plattform 54 von der Basis 16 nach außen. Die Klippansätzen 62 und 64 umfassen eine äußere nockenartige oder gekrümmte Oberfläche bzw. Fläche 65 (2, 3 und 5), die sich von dem oberen Rand nach unten und nach außen von jeder Wand 58 und 60 in Richtung der Platte 52 von der Basis 16 neigt.
-
Zusätzlich ragen wenigstens vier Vertiefungen bzw. Ausprägungen oder Vorsprünge 66 (3 und 5) einheitlich bzw. gleichmäßig von der unteren Fläche von der Platte 52 von der Basis 16 nach außen, um es der Oszillatoranordnung 10 zu ermöglichen, auf das Motherboard bzw. auf die Grundplatine eines Kundens ausbalanciert bzw. ausgewuchtet und beabstandet gesetzt zu werden. Alle Durchgangsöffnungen 34, die in der Basis 16 definiert bzw. ausgebildet sind, erstrecken sich durch den Boden 56 und die jeweiligen Wände 58 und 60 voneinander beabstandet und co-linear zueinander.
-
Wie in 2 und 5 gezeigt, ist die gedruckte Schaltung 18 über die Oberseite der Plattform 54 von der Basis 16 gesetzt, in einer Beziehung, in der die einander gegenüberliegenden, sich in Längsrichtung erstreckenden Umfangsseitenkanten von der bedruckten Schaltung 18, gegen den oberen sich in Längsrichtung erstreckenden Umfangsrand oder äußere Fläche von jeder der jeweiligen Wände 58 und 60 der Plattform 54 gesetzt und abgestützt sind, und der Zentralbereich von der gedruckten Schaltung 18 ist direkt über der Kavität/Schale 62 angeordnet ist und überdeckt die Kavität/Schale 62 und ist beabstandet und parallel zu dem Boden 56 von der Basis 16 angeordnet.
-
Der Deckel 24 (gezeigt in 1, 2, 4 und 5) ist auf die Oberseite der Platte 52 von der Basis 16 gesetzt und daran gekoppelt. Der Deckel 24 umfasst ein Paar von einander gegenüberliegenden, sich in Längsrichtung erstreckenden Wänden 68 und 70 (4 und 5), ein Paar von einander gegenüberliegenden Querwänden 72 und 74 (4) und eine obere Wand oder ein Dach 76 (1, 2 und 5). Die Wände 68, 70, 72 und 74 definieren in Kombination einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden, unteren flachen Umfangsrand oder Außenfläche bzw. äußere Fläche 75 (4 und 5). Die innere Fläche von jeder der sich in Längsrichtung erstreckenden Wände 68 und 70 definiert zusätzlich ein Paar von voneinander beabstandeten, co-linearen Ausnehmungen oder Nuten bzw. Aussparungen 77 und 78 (4 und 5). Die Ausnehmungen 77 und 78 in der Wand 68 sind diametral einander gegenüberliegend zu den Ausnehmungen 77 und 78 in der Wand 70 positioniert bzw. angeordnet.
-
Wie in 5 gezeigt, ist der Deckel auf bzw. an und über der Basis in einer Beziehung gesetzt, in der der untere Rand 75 der jeweiligen Wand 68, 70, 72 und 74 davon auf bzw. an die obere Fläche von der Platte 52 von der Basis 16 gesetzt ist und sich dagegen abstützt und die Klippansätze 62 und 64 von jeder der jeweiligen Wände 58 und 60 von der Plattform 54 von der Basis sind im Inneren von der jeweiligen Ausnehmung 77 und 78 in den jeweiligen Wanden 68 und 70 von dem Deckel angeordnet, um den Deckel 24 an der Basis 16 zu sperren.
-
Auch wenn es in keiner Figur gezeigt ist, ist es offensichtlich, dass wenn der Deckel 24 über die Basis 16 gesetzt ist, der untere Rand 75 von den jeweiligen Wänden 68, 70, 72 und 74 von dem Deckel 24 sich zunächst gegen die äußere nockenartige oder gekrümmte Fläche 65 von jedem Klippansatz 62 und 64 abstützt, und wenn der Deckel 24 weiter nach unten an der Anordnung 10 in Richtung der Platte 52 abgesenkt wird, den Rand 75 der Wände 68 und 70 dazu bringt, sich zunächst nach außen zu biegen und sich dann zurück nach innen zu biegen oder zu schnappen bzw. zu rasten, nachdem der Rand 75 der Wände 68 und 70 die jeweiligen Klippansätze 62 und 64 freigibt und der Rand 75 ist in dem Raum oder der Nut bzw. Ausnehmung 80 (2 und 5), die zwischen der unteren Fläche von den jeweiligen Klippansätze 62 und 64 und der oberen Fläche von der Platte 52 definiert ist, festgeklemmt ist, um den Deckel 24 an der Basis 16 zu sperren.
-
So definieren erfindungsgemäß die Ansätze 62 und 64, der Rand 75 der Deckelwände 68 und 70 und die Ausnehmungen 77 und 78, die in jeder Deckelwand 68 und 70 definiert bzw. gebildet sind, zusammen einen Klipp, der den Deckel 24 an die Basis 16 sichert und den Bedarf ausräumt, den Deckel 24 an die Basis 16 zu epoxieren oder zu löten, bei Anwendungen, bei denen eine nicht hermetische Versiegelung zwischen dem Deckel 24 und der Basis 16 ausreichen wird.
-
Die Basis 16 und/oder der Deckel 24 von der Oszillatoranordnung 10 können aus einem geeigneten isolierenden, Nicht-Substrat bzw. Nicht-Trägermaterial (nicht gedruckte Schaltung oder Keramik oder Laminat) mit verbesserten Wärmespeicher bzw. Wärmezurückhalte-Eigenschaften hergestellt sein, wie z. B. ein metallisches Material oder ein geeignetes hochtemperatur-thermoplastisches Material wie z. B. ein PEEK (Polyether-ether-Keton) organisches Polymer thermoplastisches Material, das einen Schmelzpunkt umfasst, der höher als wenigstens etwa 260°C ist bzw. über wenigstens etwa 260°C liegt, d. h. der Schmelzpunkt von Standard Hochtemperatur Rückfluss-Lötmaterial.
-
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind sowohl die Basis 16 als auch der Deckel 24 vorzugsweise aus einem hochtemperaturthermoplastischen Material wie z. B. PEEK, hergestellt und die Dicke bzw. Stärke von jeder der Wände des Deckels 24 und die Stärke der Plattform 54 von der Basis 16 beträgt in etwa 1,00 mm. Die Verwendung von einem Deckel 24, der aus thermoplastischem Material hergestellt ist, erlaubt auch vorteilhaft, ein Biegen und Zurückschnappen der Wände 68 und 70 von dem Deckel 24, wenn der Deckel 24 auf die Basis 16 geklipst wird.
-
Die Verwendung von wenigstens einem Deckel 24 und einer Basis 16, die beide aus thermoplastischem Material hergestellt sind, ist bei Tests gezeigt worden, um eine Oszillatoranordnung 10 zu schaffen, die 22% weniger Energie bzw. Strom benötigt als vergleichbare heutzutage verfügbare Oszillatoranordnungen.
-
Während die Erfindung unter einer bestimmten Bezugnahme auf ein zwei-reihiges bzw. zwei-liniges geheiztes Quarz-Oszillator Ausführungsbeispiel gelehrt wurde, wird ein Fachmann erkennen, dass Änderungen hinsichtlich Form und im Detail vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, die breit auf eine Oszillatoranordnung gerichtet ist, bei der in einem Ausführungsbeispiel sowohl die Basis als auch der Deckel davon aus einem geeigneten isolierenden, hochtemperatur-thermoplastischen Material hergestellt sind und in einem anderen Ausführungsbeispiel, in dem ein Klipp-Mmerkmal es zusätzlich ermöglicht, dass der Deckel an der Basis gesichert wird.
-
Das beschriebene geheizte Quarz-Oszillatoranordnungs-Ausführungsbeispiel muss daher in jeder Hinsicht nur als Veranschaulichung und nicht als beschränkend angesehen werden und es ist offensichtlich, dass die Erfindung auch alle anderen Oszillatoranordnungen betrifft, wie z. B. (SAW) spannungsgesteuerte (akustische) Oberflächenwellenoszillatoranordnungen (engl.: surface acoustic wave oscillator) oder Quarz-Oszillatoranordnungen und temperaturkompensierte spannungsgesteuerte (akustische) Oberflächenwellenoszillator- oder Quarz-Oszillatoranordnungen, die wenigstens ein Gehäuse umfassen, das über eine Basis und einen Deckel, der die Basis abdeckt, definiert ist. Der Schutzbereich der Erfindung ist daher eher über die angehängten Ansprüche als über die vorausgegangene Beschreibung angegeben. Alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Schutzbereich von Äquivalenz der Ansprüche liegen, sind als in den Schutzbereich mit aufgenommen anzusehen.
