DE1902612C

DE1902612C - Piezo quartz rod

Info

Publication number: DE1902612C
Authority: DE
Inventors: Jean Neuchatel Engdahl (Schweiz)
Original assignee: Ebauches SA
Current assignee: Ebauches SA
Publication date: 1972-09-21

Description

gegenüberliegende Elektroden durch Teile der Metalli- bekannt (deutsche Patentschrift 759 041).opposite electrodes by parts of the metal known (German patent 759 041).

sierungen paarweise miteinander i.iid mit je einem 30 Es sind ferner Piezoquarze bekannt, bei welchensings in pairs with each other i.iid with one 30 Piezo quartz crystals are also known in which

Anschlußleiter verbumien sind, um im Stab Biege- sich bestimmte Elektroden nur über einen Teil derConnection conductors are verbumien in order to bend certain electrodes only over part of the rod

schwingungen zu erzeugen. einen Fläche erstrecken (deutsche Patentschriftento generate vibrations. extend an area (German patents

Solche Biegeschwinger weisen verhältnismäßig nied- 862 778 und 763 329, französische PatentschriftSuch flexural oscillators are relatively low in 862 778 and 763 329, French patent specification

rige Frequenzen bei geringen Abmessungen auf und 1 364 996). In allen Fällen sind ^;-iHoch weitere Elek-rige frequencies with small dimensions on and 1 364 996). In all cases are ^; -iHighly more elec-

eignen sich somit ganz besonders für die Anwendung 35 troden vorhanden, so daß eine den ganzen Kristallare therefore particularly suitable for the application 35 troden available, so that a whole crystal

in Uhren. erfassende Feldverteilung angestiebt wird. Maßnahmenin watches. Detecting field distribution is driven. measures

Ein bekannter und bisher in der Praxis allgemein zur Beschränkung der elektrischen Felder auf einen verbreiteter Piezoquarz-Stab dieser Art (britische Teil, insbesondere Mittelteil eines Piezoquarz-Stabes Patentschrift 848 030) ist über die ganze Länge des für Biegeschwingungen waren damit keinesfalls anStabes mit aktiven Elektroden besetzt, die nur durch 40 geregt.A well-known and so far in practice generally used to limit the electric fields to one Common piezo quartz rod of this type (British part, especially the middle part of a piezo quartz rod Patent 848 030) is over the entire length of the rod that was used for bending vibrations occupied with active electrodes that are only excited by 40.

kurze Verbindungsbrücken unterbrochen sind. Es Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun.short connecting bridges are interrupted. An embodiment of the invention will now be made.

werden somit elektrische Felder im ganzen Stabe auf- an Hand der Zeichnung näher erläutert, in dieser zeigtelectrical fields are thus explained in more detail in the whole rod on the basis of the drawing, in this shows

gebaut, die zur Biegebeanspruchung beitragen. Man F i g. 1 in perspektivischer Ansicht einen Quarzbuilt that contribute to the bending stress. Man F i g. 1 shows a quartz in perspective view

betrachtete es als Vorteil dieser Quarze, daß eine gute gemäß der Erfindung,considered it an advantage of these quartz crystals that a good one according to the invention,

Koppelung erzielt wird. Der Serienwiderstaud ist 45 F i g. 2 eine Abwicklung der Elektroden desCoupling is achieved. The series resistance is 45 F i g. 2 a development of the electrodes of the

jedoch gering. Außerdem erschwert die relativ um- Quarzes nach F i g. 3 undhowever small. It also complicates the relatively um- quartz according to FIG. 3 and

ständliche Elektrodenverteilung über die ganze Stab- F i g. 3 die elektrischen Felder in drei Bereichenpermanent electrode distribution over the entire rod F i g. 3 the electric fields in three areas

länge die Herstellung. In manchen Bereichen der des erfindungsgeniäßen Q'iar/es.length of production. In some areas of the Q'iar / es according to the invention.

Mikroelektronik, z. B. in elektronischen Uhren, ist Als Biegeschwinger betriebene Niederfrequen/-Microelectronics, e.g. B. in electronic clocks, as a flexural oscillator operated low frequency / -

es wünschenswert, möglichst hochohmig und mit 50 quarzstäbe schwingen in der .v>·-Ebene und sind üh-it is desirable to have as high a resistance as possible and with 50 quartz rods oscillating in the .v> level and are üh-

geringen Strömen zu arbeiten. Der erwähnte geringe Iicherweise mit Elektroden versehen, wie es in derlow currents to work. The mentioned minor Iicherweise provided with electrodes, as it is in the

Serienwiderstand des bekannten Piezoquarz-Stabes F i g. 3 angedeutet ist. Die Endendes Quarzstabes sindSeries resistance of the known piezo quartz rod F i g. 3 is indicated. The ends of the quartz rod are

widerspricht diesen Anforderungen. mit metallischen Belegungen versehen, wobei die EmI-contradicts these requirements. provided with metallic coverings, whereby the EmI-

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen bcrciche des Stabes vollständig mit einer Metallhülse 5It is the object of the present invention to completely cover an area of the rod with a metal sleeve 5

Biegeschwingungen verhältnismäßig niedriger Fre- 55 bzw. 6 umgeben sind. Diese Metallbelegungen könnenBending vibrations of relatively lower Fre- 55 and 6 are surrounded. These metal linings can

quenz ausführenden Piezoquarz-Stab der eingangs auch die Stirnflächen bedecken. Die Metallbelegung 6quenz-executing piezo quartz rod which initially also cover the end faces. The metal lining 6

umschriebenen Art zu schaffen, der ein einfaches, hat zwei Lappen!) und 10, welche die obere und diecircumscribed kind, which has a simple one, has two lobes!) and 10, which the upper and the

leicht herstellbares Elektrodensystem aufweist und untere Fläche im Zentralbereidh des Quarzstabeshas easy to manufacture electrode system and lower surface in the central area of the quartz rod

sich somit für eine Massenfabrikation besonders eignet bedecken. Entsprechend hat die Metiillbelegung 6cover is thus particularly suitable for mass production. Accordingly, the metal assignment has 6

und der für die Anwendung in Miniaturschaltungen 60 zwei Lappen 11 und 12, welche die beiden anderen,and the two tabs 11 and 12 for use in miniature circuits 60, which the other two,

einen hohen Serienwiderstaud aufweist. einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Quarz-has a high series resistance. opposite side surfaces of the quartz

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, Stabes bedecken. Die Lappen 9 bis 12 bilden zweiAccording to the invention this object is achieved by covering the rod. The lobes 9 to 12 form two

daß die aktiven Elektroden auf einen Zentralbercich Elektrodcnpaare, wobei die beiden L Ick troden jedesthat the active electrodes on a central area electrode pairs, with the two electrodes each trode

des Stabes begrenzt sind, während die Stabenden durch Paares miteinander elektrisch leitend verbunden undof the rod are limited, while the rod ends are electrically conductively connected to one another by a pair

hülsenförmige Metallisierungen bedeckt und abgc- 65 einstückig mit der Metiillbelegung 5 ausgebildet sind,sleeve-shaped metallizations are covered and formed in one piece with the metal covering 5,

schirmt sind, und daß je ein Paar gegenüberliegender Ebenso ist das andere Elektrodenpaar H und 12are shielded, and that each pair of opposite electrodes is also the other pair of electrodes H and 12

aktiver Elektroden mit einer der linsenförmigen Metal- miteinander elektrisch leitend verbunden und mit deractive electrodes with one of the lenticular metal- electrically conductively connected to one another and with the

veibiinden ist. Dadurch, «laß die aktiven metallischen Belegung 6 einstückig ausgebildet. Dieis to bind. As a result, let the active metallic coating 6 be formed in one piece. the

I 902 612I 902 612

metallische Belegung dieses Quarzes ist relativ einfach und kann vorzugsweise m'e folgt hergestellt werden: Der Quarzstab wird zuerst komplett mit einer einzigen Metallhülse überzogen, von der nachher die Elektroden 9 bis 12 und die seitlichen Schirmfiächen 5 und 6 abgetrennt und voneinander elektrisch isoliert werden durch Entfernung der Mete !!belegung entlang einer Mäanderlinie 13. Zwei Anschlußdrähte 1 und 2 oder 3 und 4 sind vorgesehen, jedoch können alle vier Drähte angebracht werden, um besondere mechanische Erfordernisse zu befriedigen.metallic assignment of this crystal is relatively simple and may preferably m'e follows are prepared: The quartz rod is first completely covered with a single metal sleeve 9 to 12 and the lateral Schirmfiächen 5 and 6 separated from the after the electrodes and are electrically insulated from each other by Removal of the meter occupancy along a meander line 13. Two connecting wires 1 and 2 or 3 and 4 are provided, but all four wires can be attached to meet special mechanical requirements.

F i g. 3 zeigt die Verteilung des elektrischen Feldes im Quarzstab zufolge des erfindungsgemäßen Metallbelegungssystems nach F i g. 1 und 2. Die Endbereiche I und IFI sind vollständig abgeschirmt durch die hülsenförmigen Metallbelegungen 5 und 6 und die Metallbelegung der Stirnflächen 7 und 8, so daß praktisch kein elektrisches Feld in diesen Bereichen existiert (F i g. 3). Die Elektrodenpaarr 9, 10 und 11, >2 erzeugen ein elektrisches Feld im Zentralbereich II des Stabes (F i g. 3). Die Beschränkung der Elektroden auf den Zentralbereich des Quarzstabes verursacht eine Erhöhung der äquivalenten Induktivität des Kristalls. Diese ist annähernd gegeben durchF i g. 3 shows the distribution of the electric field in the quartz rod as a result of the metal coating system according to the invention according to FIG. 1 and 2. The end regions I and IFI are completely shielded by the sleeve-shaped metal coatings 5 and 6 and the metal coatings on the end faces 7 and 8, so that practically no electric field exists in these areas (FIG. 3). The electrode pairs 9, 10 and 11, > 2 generate an electric field in the central area II of the rod (FIG. 3). The restriction of the electrodes to the central area of the quartz rod causes an increase in the equivalent inductance of the crystal. This is approximately given by

L=L₀- /,//„ , L = L ₀ - /, // ",

Iq Gesamtlänge des Stabes, Iq total length of the rod,

Im Wirkungslänge der Elektroden. In the effective length of the electrodes.

Neben dem erwünschten Anwachsen des Resonaiu-In addition to the desired increase in the resonance

widerstands des Quarzes und folglich einer Reduktion der Sti omaufnähme ergeben sich die folgenden weiteren Vorteile bei einem solchen £lektrodeiisystcmresistance of the quartz and consequently a reduction of the Sti omaufnähme result in the following further advantages of such an electrodeiisystcm

S eines Quarzes:S of a quartz:

1. praktisch eine symmetrische Feldveiteilung im Stab,1. practically a symmetrical field distribution in the Rod,

2. das elektrische Feld ist beschränkt auf einen Bereich des Resonators,2. the electric field is limited to one area of the resonator,

3. das elektrische Feld ist praktisch gleich null in den anderen Bereichen des Resonators,3. the electric field is practically zero in the other areas of the resonator,

4. das Metailbelegungssystem ermöglicht einen An-Schluß des Quarzes mit zwei oder vier Drähten, wie wünschenswert oder erforderlich,4. The Metail allocation system enables a connection of quartz with two or four wires, as desired or required,

5. die Elektroden können e:> eugt werden ohne die Verwendung von Masken für die Metallisierung; die Trennung der beiden Metallisationssysteme kann durch einfaches Ätzen erfolgen.5. The electrodes can be sucked without the Use of masks for metallization; the separation of the two metallization systems can be done by simple etching.

Wenn die Stirnflächen des Quarzes nicht vollständig metallisiert sind, was zufolge seiner Halterung bei der Metallisation möglich ist, bleibt das ohne EinHuli auf die elektrische Charakteristik des Quar/Ob, da praktisch kein Feld in den Endbereichen I und III entsteht. Aber es ist möglich, die gesamten Flächen 7 und 8 ohne Metallisierung zu belassen.If the end faces of the quartz are not completely metallized, what happens because of its mounting in the Metallization is possible, this remains without affecting the electrical characteristics of the Quar / Ob practically no field arises in the end areas I and III. But it is possible to use the entire 7 and 8 to leave without metallization.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 electrodes each with one end of the rod completely Patent claims: surrounding metallization are connected, the result is a simple, easy-to-manufacture electrode

1. Piezo quartz rod with through metallization system. Since only in a central part an electro-formed active electrodes on all four sides - 5 mechanical coupling between the rod and the surfaces of the rod, with opposing elec- trodes applied there taking place, If parts of the metallization pass through in pairs, the series resistance is considerably increased. About each other and surprisingly, with one connection conductor each, these advantages are not impaired are connected to bending vibrations in the rod connected to quality of the piezo quartz rod.

to produce, characterized in that io In a particularly advantageous embodiment

that the active electrodes (9 to 12) on a tlna the connecting conductor in the area of the sleeve-shaped

Central area of the rod are limited, while metallizations are attached. That brings to the already

the rod ends by sleeve-shaped metallization un- named advantages a great freedom in the

genes (5, 6) are covered and shielded, and that order of the connection points.

each a pair of opposing active electrodes 15 Fiezo quartz crystals are known whose electrode

(9, 10; 11, 12) with one of the sleeve-shaped systems a certain formal resemblance to the one

Metallizations (5, 6) is connected. gen according to the present application by

2. Piezo quartz rod according to claim 1, characterized by metallizations, the opposite surfaces characterized in that the connecting conductors (1 to 4) completely cover a quartz plate, alternately in the area of the sleeve-shaped metallizations 20 active electrodes over the other two surfaces (5. 6) are attached. grab (U.S. Patent 2,185,599). In this case

however, are not all four faces of the crystal

occupied with active electrodes, and moreover be

Generates electric fields practically in the whole crystal, S5 which however do not trigger any bending oscillation. One

The invention relates to a piezo quartz-like execution, but in which the active

Rod with active electrodes formed by metallizations instead of coherent coatings

Electrodes on all four surfaces! .-n of the rod, being connected by narrow bridges, is also