DE1121134B

DE1121134B - Als Dickenschwinger wirkender piezoelektrischer Schwingquarz

Info

Publication number: DE1121134B
Application number: DEE19569A
Authority: DE
Inventors: Wladimir Lanouchevsky
Original assignee: Ebauches SA
Current assignee: Ebauches SA
Priority date: 1959-07-09
Filing date: 1960-07-06
Publication date: 1962-01-04
Also published as: CH725260A4; CH370713A; GB906658A; FR1238898A

Description

Es ist bekannt, daß die als Dickenschwinger wirkenden piezoelektrischen Kristalle des gebräuchlichsten Schnittes AT (mit zur A'-Achse des Kristalls parallel gerichteter Ebene, die zur Z-Achse um einen Winkel von etwa 35 geneigt ist) durch Elektroden erregt werden, die beiderseits des Kristalls gegenüber den größten Oberflächen angeordnet sind. Diese Kristalle bieten sich in Form von runden Scheiben, Plättchen oder Linsen dar, deren Dicke im Verhältnis zum Durchmesser bzw. zu Länge und Breite gering ist.

Die Elektroden sind entweder in einem gewissen Abstand zu den großen Oberflächen beiderseits des Quarzes angeordnet oder durch Aufdampfen im Vakuum, Kathodenzerstäubung oder chemische Verfahren unmittelbar auf diese Oberflächen des Kristalls aufgebracht.

Die bekannten, als Dickenschwinger wirkenden Quarze werden also durch ein zu ihrer größten Oberfläche senkrecht gerichtetes elektrisches Feld erregt.

Bei Überprüfung der Werte der Ersatzschaltung des durch ein zu seiner größten Oberfläche senkrechtes Feld erregten, als Dickenschwinger wirkenden Quarzes stellt man fest, daß die Werte der Induktivität niedrig sind.

Wenn man den Gütefaktor Q des Quarzes zu erhöhen wünscht, muß man durch Verringerung der Dämpfung den Widerstand senken. Als Beispiel kann man sagen, daß die Quarze mit AT-Schnitt hohe Gütefaktoren besitzen und Widerstände in der Größenordnung von 1 bis 10 Ω haben. Dies stellt beim Einschalten des Kristalls in den Erregerkreis eines Oszillators einen schwerwiegenden Mangel für die Anpassung der Impedanzen dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe der Beseitigung dieses Mangels zugrunde. Zu diesem Zweck wird der Quarz durch ein zur größten Oberfläche paralleles Feld erregt, wobei diese größte Oberfläche mit der Ebene XZ' zusammenfällt und die Richtung des Feldes senkrecht zur Achse XX verläuft. Mit Z' bezeichnet man die von der Richtung Z durch Schwenkung um die Achse A X um einen charakteristischen Winkel des in Betracht stehenden Schnittes AT abgeleitete Richtung.

Es sei bemerkt, daß die Anwendung eines zu den Hauptflächen parallelen Feldes zum Erregen eines Dickenschwingers die Erhöhung des Gütefaktors Q bewirkt, da die Zunahme von L größer als die Zunahme von R ist.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung an Hand der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Als Dickenschwinger wirkender
piezoelektrischer Schwingquarz

Anmelder:
Ebauches S.A., Neuchätel (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Müller-Börner.

Berlin-Dahlem, Podbielskiallee 68,

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, München 22.

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 9. Juli 1959 (Nr. 799 799)

Wladimir Ianouchevsky, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 und 2 einen Quarz gemäß der Erfindung mit aufgebrachten Elektroden in Draufsicht bzw. im Schnitt,

Fig. 3 die Halterung des Quarzes nach Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 und 5 einen Quarz gemäß der Erfindung mit in kleinem Abstand angeordneten Elektroden.

In Fig. 1 und 2 ist ein Quarzplättchen in Form einer Linse mit 1 bezeichnet. Dieser Quarz ist nach dem Schnitt AT geschnitten und zum großen Teil metallisiert. Die metallisierten Abschnitte sind durch Schraffur dargestellt. Sie bilden die Elektroden 2 und 3, die hier eine Halbkreisform haben. Die Metallisierung wird durch eines der bekannten Verfahren erzielt. Zwischen den beiden metallisierten Oberflächenteilen ist ein geradliniger nichtmetallisierter Zwischenraum 4 vorgesehen. Die Breite dieses Zwischenraums zwischen den beiden metallisierten Oberflächen bestimmt die Größe von L und R des äquivalenten elektrischen Kreises. Der Zwischenraum verläuft in Richtung der Achse XX des Kristalls.

Fig. 3 zeigt die den Kristall tragende Halterung. Sie besteht aus einem Ring 5 aus isolierendem Material, wie beispielsweise Speckstein oder geschmolzenem Quarz, auf dem mit Hilfe der Schrauben 14 drei um 120° gegeneinander versetzte Blattfedern 6,1, 8

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befestigt sind, die Klauen 9, 10, 11 tragen. Die Schmalseite der Quarzscheibe 1 ist in diese Klauen eingesetzt. Die Klauen 10 und 11 legen sich gegen die Elektrode 3, und die Klaue 9 legt sich gegen die Elektrode 2. Die Blattfeder 6 ist mit einem Anschlußdraht 12 verbunden, und die Blattfedern 7 und 8 sind parallel mit dem anderen Anschlußdraht 13 verbunden.

Bei den Anordnungen nach Fig. 4 und 5 ist die Quarzscheibe 15 nicht metallisiert. Sie ist zwischen drei Klauen 19, 20, 21 eingesetzt, die von der innenfläche eines Ringes 25 aus isolierendem Material getragen werden. Auf den ebenen Seitenflächen des Ringes 26 sind halbkreisförmige Elektroden 16 und 16' bzw. 17 und 17' befestigt, die zwischen sich Zwischenräume 18 und 18' frei lassen. Diese Zwischenräume haben die gleiche Richtung wie die der Anordnung nach Fig. 1 und 2, d. h., sie verlaufen parallel zur Achse XX des Kristalls. Die Elektroden 16 und 17 sind durch eine Lasche 22 und die Elektroden 16' und 17' durch eine Lasche 22' miteinander verbunden. Die Laschen sind mit Hilfe von Schrauben 23 und 23' an dem Ring 25 befestigt, und an diese Schrauben sind Anschlußdrähte 24 und 24' angeschweißt.

Als Beispiel sind an einem linsenförmigen Schwingquarz in AT-Schnitt, der einmal durch ein zu den großen Flächen senkrechtes elektrisches Feld und bei einem weiteren Versuch durch ein zu den großen Flächen paralleles elektrisches Feld erregt wurde, bei 1 MHz folgende Messungen vorgenommen worden: Man hat für den Widerstand R_v im Vakuum, für die Induktivität L und für den Gütefaktor Q die nachstehenden Werte ermittelt:

Senkrechtes Feld

Paralleles Feld

R_v = 72 Ω
L = 2,9 Henry
Q = 0,25 · 10⁶

R_v = 177 Ω

L = 69 Henry Q= 2,4-10«

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Als Dickenschwinger wirkender piezoelektrischer Schwingquarz, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 3) so angeordnet sind, daß der Quarz (1) durch ein zur größten Oberfläche paralleles Feld erregt wird, wobei diese größte Oberfläche mit der Ebene XZ' zusammenfällt und die Richtung des Feldes senkrecht zur Achse XX verläuft.

2. Schwingquarz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungselektroden die gesamte Quarzoberfläche bedecken, mit Ausnahme eines schmalen Trennbereiches, der um den Quarz herum verläuft und dessen Richtung auf den Hauptflächen gleich der Richtung der Achse XX ist.

3. Schwingquarz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2,3) in an sich bekannter Weise unmittelbar auf die Oberfläche des Kristalls (1) aufgebracht sind.

4. Schwingquarz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (16, 17, 16', 17') in an sich bekannter Weise in einem gewissen Abstand von den Oberflächen des Kristalls (15) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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