DE1252389B

DE1252389B -

Info

Publication number: DE1252389B
Application number: DEM68104A
Authority: DE
Priority date: 1966-01-22
Publication date: 1968-07-11
Also published as: NL6616335A; NL151678B; BE714587A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAM'PATENTAM '

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

1 272 3891,272,389 Int. Cl.:Int. Cl .:

H03h
H03j H03h
H03j

Deutsche Kl.: 21 a4 -10 German class: 21 a4 - 10

Nummer: 1272 389Number: 1272 389

Aktenzeichen: P 12 72 389.6-35 (P 36674)File number: P 12 72 389.6-35 (P 36674)

Anmeldetag: 30. April 1965 Filing date: April 30, 1965

Auslegetag: 11. Juli 1968Opening day: July 11, 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Frequenzabgleich von piezoelektrischen Schwingkristallen, insbesondere aus Quarz, die in einem bereits gedichteten und evakuierten Gehäuse, vorzugsweise aus Glas, eingebaut sind und dort von mit den Schwingkristallelektroden elektrisch verbundenen Haltegliedern getragen werden, durch elektrische Kathodenzerstäubung zwischen wenigstens einer Schwingkristallelektrode und einer ihr gegenüber im Gehäuse angeordneten Hilfselektrode.The invention relates to an arrangement for frequency adjustment of piezoelectric oscillating crystals, in particular made of quartz, which is in an already sealed and evacuated housing, preferably made of glass, and there electrically connected to the oscillating crystal electrodes Retaining members are carried by electrical sputtering between at least one Oscillating crystal electrode and an auxiliary electrode arranged opposite it in the housing.

Piezoelektrische Schwingkristalle besitzen üblicherweise zwei Elektroden, können aber auch drei oder vier Elektroden aufweisen. Die Dicke der Elektroden bestimmt unter anderem bei bestimmten Schnitten des Schwingkristalles die Resonanzfrequenz des Schwingkristalls; je dicker die Elektroden, um so langsamer wird der Kristall, d. h., um so kleiner ist seine Resonanzfrequenz.Piezoelectric oscillating crystals usually have two electrodes, but they can also have three or have four electrodes. The thickness of the electrodes determines, among other things, certain cuts of the vibrating crystal, the resonance frequency of the vibrating crystal; the thicker the electrodes, the more so the crystal becomes slower, i. i.e., the lower its resonance frequency.

Der Endabgleich von Schwingkristallen kann im bereits geschlossenen Gehäuse durch elektrische Kathodenzerstäubung vorgenommen werden. Die Entladung wird hierbei durch äußere Magnetfelder so gesteuert, daß als Kathode entweder eine Elektrode oder ein Teil der Halterung dient. Während der Abgleich in positiver Richtung durch Abtragen von Elektrodenmetall in ausreichendem Maße möglich ist, bereitet der Abgleich in negativer Richtung (Vergrößerung der Elektrodenmasse) Schwierigkeiten. Die Halterungen des Kristalls bzw. die Elektrodenzuführungen auf dem Kristall eignen sich nämlich nur bedingt als Kathode. Der Abgleichbereich in negativer Richtung ist daher nur etwa ein Fünftel des Bereiches in positiver Richtung. Außerdem ist der negative Abgleich sehr zeitraubend.The final adjustment of oscillating crystals can be carried out in the already closed housing by electrical Cathodic sputtering can be carried out. The discharge is caused by external magnetic fields controlled that either an electrode or part of the holder is used as the cathode. During the adjustment in the positive direction possible to a sufficient extent by removing electrode metal is, the adjustment in the negative direction (increasing the electrode mass) causes difficulties. the Holders of the crystal or the electrode leads on the crystal are only suitable conditionally as a cathode. The adjustment range in the negative direction is therefore only about a fifth of the range in a positive direction. In addition, the negative comparison is very time consuming.

Aus diesem Grund hat man bereits im Schwingkristallgehäuse eine Hilfselektrode angebracht, die aus zwei gegenüber den beiden Schwingkristallelektroden angeordneten dünnen, vorn angespitzten Drähten besteht, die in einen gemeinsamen Zuführungsdraht übergehen, der aus dem Gehäuse herausgeführt ist. Durch Anlegen einer Gleichspannung von einigen hundert Volt, z. B. 400 bis 1000 Volt, an die Hilfselektrode und an eine oder beide Schwingkristallelektroden kann je nach Polung Material von der Hilfselektrode auf die Schwingkristallelektroden aufgetragen oder von den Schwingkristallelektroden abgetragen und auf die Hilfselektrode aufgebracht werden. Der Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß der Zuführungsdraht der Hilfselektrode zusätzlich gas- bzw. vakuumdicht durch den Boden des Gehäuses hindurchgeführt werden muß.For this reason, an auxiliary electrode has already been installed in the oscillating crystal housing made of two thin, pointed at the front opposite the two oscillating crystal electrodes There are wires that merge into a common lead wire that is led out of the housing is. By applying a DC voltage of a few hundred volts, e.g. B. 400 to 1000 volts to the Auxiliary electrode and one or both oscillating crystal electrodes can be made of material depending on the polarity the auxiliary electrode is applied to the oscillating crystal electrodes or from the oscillating crystal electrodes removed and applied to the auxiliary electrode. The disadvantage of this known arrangement consists in that the supply wire of the auxiliary electrode is additionally gas-tight or vacuum-tight must be passed through the bottom of the housing.

Anordnung zum Frequenzabgleich von
piezoelektrischen SchwingkristallenArrangement for frequency adjustment of
piezoelectric vibrating crystals

Anmelder:Applicant:

Philips Patentverwaltung G. m. b. H.,
2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Philips Patentverwaltung G. mb H.,
2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Franz Fick, 2100 Hamburg-Harburg ■Dipl.-Ing. Franz Fick, 2100 Hamburg-Harburg ■

Es ist ferner bekannt, zum FrequenzabgIeich von piezoelektrischen Schwingkristallen an der Gehäuseinnenwand eine metallische Substanz anzubringen, die durch Einwirkung einer äußeren Wärmequelle zum Verdampfen gebracht wird. Dies Verfahren eignet sich aber nur bei Gehäusen aus Metall und ist darüber hinaus sehr ungenau, da sich die Wärmezufuhr nur schwer regeln läßt. Außerdem kann hierdurch nur Material auf die Elektroden aufgebracht, aber nicht von den Elektroden abgenommen werden.It is also known to adjust the frequency of piezoelectric oscillating crystals on the inner wall of the housing to attach a metallic substance by the action of an external heat source is made to evaporate. However, this method is only suitable for housings made of metal and is in addition, very imprecise, since the heat supply can only be regulated with difficulty. In addition, this can material can only be applied to the electrodes, but not removed from the electrodes.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile bei einer Anordnung eingangs erwähnter Art dadurch, daß die Hilfselektrode an einem Halteglied befestigt ist, das mit einer nicht mit der Hilfselektrode zusammenwirkenden Schwingkristallelektrode verbunden ist. Die Hilfselektrode wird hierbei also nicht aus dem Gehäuse herausgeführt. Als Stromzuführung für die Hilfselektrode dient ein sowieso aus dem Gehäuse herausragendes Halteglied des Schwingkristalls. The invention eliminates these disadvantages in an arrangement of the type mentioned in that the auxiliary electrode is attached to a holding member which does not cooperate with one with the auxiliary electrode Vibrating crystal electrode is connected. The auxiliary electrode is not turned off here led out of the housing. In any case, a power supply from the housing is used as the power supply for the auxiliary electrode outstanding retaining element of the oscillating crystal.

Zweckmäßig ist die Hilfselektrode als sich vorzugsweise im flachen Winkel zum Schwingkristall erstreckender, am vorderen Ende spitz zulaufender runder Draht ausgebildet, dessen hinteres Ende am Halteglied angelötet, angeschweißt oder angenietet ist.The auxiliary electrode is useful as a preferably extending at a flat angle to the oscillating crystal, formed at the front end tapering round wire, the rear end at the Holding member is soldered, welded or riveted.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will now be described in greater detail using an exemplary embodiment shown in the drawing explained.

Fig. 1 zeigt eine Schwingkristallanordnung nach der Erfindung in perspektivischer Darstellung;1 shows an oscillating crystal arrangement according to the invention in a perspective illustration;

F i g. 2 ist eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig.l.F i g. 2 is a plan view of the arrangement according to Fig.l.

Die Anordnung enthält einen Quarzkristall 1 für eine Frequenz von z. B. 10 MHz, der in einem bereits gedichteten, evakuierten (Restdruck <lTorr) Gehäuse 2 untergebracht ist, das aus einem gläsernen oder keramischen Boden 3 mit einer daran festgeschmolzenen Glaskappe 4 besteht. In dem Boden 3 The arrangement contains a quartz crystal 1 for a frequency of z. B. 10 MHz, which is housed in an already sealed, evacuated (residual pressure <lTorr) housing 2 , which consists of a glass or ceramic base 3 with a glass cap 4 fused to it. In the bottom 3

809 569/195809 569/195

Claims

1 2721 272

389389

sind zwei Stifte 5 und 15, z. B. aus Chromeisen, luft- förmigen Hilfselektrode 14 eine elektrische Entdicht eingeschmolzen, deren aus dem Gehäuse 2 ladung, die eine Zerstäubung des Drahtmaterials auf herausragende Teile als Anschluß- oder Kontakt- die Elektrode 11 und damit eine Verstärkung dieser stifte dienen, während an den im Gehäuse liegenden Elektrode bewirkt, was zu einer Herabsetzung der Stiftenden streifenförmige, metallene Halteglieder 6 5 Resonanzfrequenz des Schwingquarzes 1 führt. bzw. 7 aus Nickel- oder Stahlblech festgeschweißt Nach Umpolung der Gleichspanntingsquelle tritt sind. Die freien Enden jedes Halteghedes 6 bzw. 7 eine Kathodenzerstäubung in entgegengesetzter Richsind zu U-förmigen Haltefedern 8 bzw. 9 geformt, tung auf, was zu einem Dünnerwerden der Elektrode welche den scheibenförmigen Quarzkristall 1 ein- 11 und damit zu einer Erhöhung der Schwingfreklemmen. Der Quarzkristall 1 wird auf diese Weise io quenz führt, an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen vonare two pins 5 and 15, e.g. B. made of chrome iron, air-shaped auxiliary electrode 14 melted an electrical Ent seal, whose charge from the housing 2, which causes an atomization of the wire material protruding parts as connection or contact the electrode 11 and thus a reinforcement of this Pins are used, while the electrode located in the housing causes a reduction in the Pin ends strip-shaped, metal holding members 6 5 resonance frequency of the quartz crystal 1 leads. or 7 welded on from nickel or steel sheet are. The free ends of each holding device 6 or 7, a cathode sputtering in the opposite direction, are formed into U-shaped holding springs 8 and 9, respectively, resulting in a thinning of the electrode which the disk-shaped quartz crystal 1 and thus to an increase in the vibration jamming. The quartz crystal 1 is in this way io quenz leads, at two diametrically opposite points of

den Haltefedern 8 und 9 getragen. Patentansprüche:the retaining springs 8 and 9 carried. Patent claims:

Die z. B. auf den Quarzkristall 1 aufgedampften Elektroden 10 und 11, z. B. aus Silber, Aluminium 1. Anordnung zum Frequenzabgleich von oder Gold mit einer Schichtdicke < 1 μ, haben je eine 15 piezoelektrischen Schwingkristallen, insbesonradiale Verlängerung 12 bzw. 13, die sich bis unter- dere aus Quarz, die in einem bereits gedichteten halb je einer Haltefeder 8 bzw. 9 erstrecken und mit und evakuierten Gehäuse, vorzugsweise aus Glas, diesen, gegebenenfalls über eine elektrisch leitende eingebaut sind und dort von mit den SchwingKittmasse, in elektrischem Kontakt stehen. kristallelektroden elektrisch verbundenen HaIte-The z. B. evaporated onto the quartz crystal 1 Electrodes 10 and 11, e.g. B. made of silver, aluminum 1. Arrangement for frequency adjustment of or gold with a layer thickness of <1 μ each have 15 piezoelectric oscillating crystals, in particular radial extensions 12 or 13, which are made up of quartz, which are already sealed in a half each of a retaining spring 8 and 9 extend and with and evacuated housing, preferably made of glass, these are installed, if necessary via an electrically conductive one, and there are in electrical contact with the vibrating putty mass. crystal electrodes electrically connected

An der mit der Elektrode 12 in Verbindung ste- ao gliedern getragen werden, durch elektrische henden Haltefeder 8 des Haltegliedes 6 ist ein Draht Kathodenzerstäubung zwischen wenigstens einer 14 aus demselben Material wie die Elektroden 10 Schwingkristallelektrode und einer ihr gegen- und 11 angelötet, angeschweißt oder angenietet. über im Gehäuse angeordneten Hilfselektrode, Dieser Draht 14 ist zweifach abgebogen, neigt sich dadurchgekennzeichnet, daß die Hilfsim flachen Winkel zur Oberfläche des Schwing- as elektrode (14) an einem Halteglied (6, 8) bekristalls 1 und ragt mit seinem spitz zulaufenden festigt ist, das mit einer nicht mit der Hilfselek-Ende bis etwa in die Mitte der Elektrode 11, welche trode zusammenwirkenden Schwingkristallelekmit der Haltefeder 9 und mit dem Halteglied 7 in trode (12) verbunden ist.On the stero members in connection with the electrode 12 are carried by electrical existing retaining spring 8 of the retaining member 6 is a wire sputtering between at least one 14 made of the same material as the electrodes 10 oscillating crystal electrode and an opposite and 11 soldered, welded or riveted. via auxiliary electrode arranged in the housing, This wire 14 is bent twice, is characterized by the fact that the auxiliary electrode (14) at a holding member (6, 8) is crystal-clear at a shallow angle to the surface of the oscillating electrode and projects with its tapered tip, which is not fixed with one the auxiliary electrode end to approximately the middle of the electrode 11, which trode interacting oscillating crystal electrode is connected to the retaining spring 9 and to the retaining member 7 in the electrode (12).

Verbindung steht. Der Draht 14 dient als Hilfselek- Connection. The wire 14 serves as an auxiliary elec- 2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch getrode zum genauen FrequenzabgIeich des Schwing- 30 kennzeichnet, daß die Hilfselektrode als sich quarzes 1. vorzugsweise im flachen Winkel zum SchwingLegt man den Minuspol einer Gleichspannungs- kristall (1) erstreckender, am vorderen Ende spitz quelle von etwa 400 bis 1000 Volt an den Stift 5 des zulaufender runder Draht (14) ausgebildet ist, Haltegliedes 6 und den Pluspol an den Stift 15 des dessen hinteres Ende am Halteglied (8) angelötet, Haltegliedes 7, dann entsteht an der Spitze der draht- 35 angeschweißt oder angenietet ist.Arrangement according to Claim 1, characterized in that the auxiliary electrode for precise frequency adjustment of the oscillating 30 is identified as itself quartz 1. preferably at a flat angle to the oscillation Place the negative pole of a DC voltage crystal (1) extending, pointed at the front end source of about 400 to 1000 volts is formed on pin 5 of the tapering round wire (14), Holding member 6 and the positive pole soldered to the pin 15 of its rear end on the holding member (8), Holding member 7, then arises at the tip of the wire 35 is welded or riveted.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings