DE1915411A1

DE1915411A1 - Process for the production of a housing for quartz oscillators

Info

Publication number: DE1915411A1
Application number: DE19691915411
Authority: DE
Inventors: Manfred Mackuth; Peter Schubotz; Eberhardt Dipl-Phys Waldemar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-03-29
Filing date: 1969-03-26
Publication date: 1969-10-16
Also published as: CH489149A; DE1915411B2

Description

Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für Schwingquarze Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Gehäuses für Bauelemente der Elektrotechnik, insbesondere Schwingquarze, mit einem zur Befestigung des Schwingquarzes eingerichteten flachen Bodenstück und einer vakuumdicht mittels eines schmalen, vorzugsweise linienförmigen Schweißrandes auf das Bodenstück aufgeschweißten Gehäusekappe.Method of manufacturing a case for quartz oscillators The invention relates to a method for producing a metallic housing for components in electrical engineering, in particular quartz oscillators, with one for attaching the quartz oscillator set up flat bottom piece and a vacuum-tight by means of a narrow, housing cap welded onto the base piece, preferably linear welding edge.

Empfindliche Bauelemente der Elekrotechnik, wie z.B.Sensitive components in electrical engineering, such as

Schwingquarze, müssen zum Schutz vor atmosphärischeen Einflüssen in vakuumdicht geschlossenen Gehäusen untergebracht werden.Quartz crystals must be used to protect against atmospheric influences housed vacuum-tight closed housings.

Solche Gehäuse können z.B. Glasbehälter sein, wie sie aus der Röhrentechnik bekannt sind, oder aus Blech bestehende Gehäuse, wie sie z.B. zur Aufnahme von Transistoren verwendet werden.Such housings can, for example, be glass containers, such as those used in tube technology are known, or housings made of sheet metal, such as those used to accommodate transistors be used.

Bei Glasbehältern ist von Nachteil, daß ihr Verschluß nur relativ schwierig durchzuführen ist und der dabei auftretende Ausschuß die Wirtschaftlichkeit der herstollung und die Dauerstandfestigkeit der Beh er beeinträch tigt. Aus Blech bestehende, durch Weichlötung verschlossene Quarzgehäuse haben den Nachteil, daß die Lötnaht gegen temperatur- und Druckwechselbeanspruchungen wenig widerstandsfähig ist. Es können dabei in der Lötnaht Risse und ander Undichtigkeiten auftreten, wodurch die Langzeitkonstanz eines derartigen verschlusses stark herabgesetzt wird. Risse in der Lötnaht können u.a. auch durch die beim Abkühlen des Gehäuses auftretende stärkere Schrumpfung der gegenüber dem aus einem relativ massiven Stahlteil bestehenden Bodenstück aus einem anderen Werkstoff hergestellten Gehäusekappe wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Teile verursacht werden, sowie die Folge von in der Lötnaht; verbliebenen Gas- bzw. Flußmitteleinschlüssen sein. Es kommt noch hinzu, daß beim Weichlöten ins Gehäuseinnere eingedrungene Flußmittelkondensate sich dort niederschlagen und von dort auch durch nachträgliches Spülen mit z.B.The disadvantage of glass containers is that their closure is only relative is difficult to carry out and the resulting committee the economy the dumping and the long-term stability of the container is impaired. Made of sheet metal Existing quartz housings closed by soft soldering have the disadvantage that the soldered seam is not very resistant to temperature and pressure fluctuations is. Cracks and other leaks can occur in the soldered seam, as a result of which the long-term constancy of such a closure is greatly reduced. Cracks in the soldered seam can, among other things, also occur due to the greater shrinkage compared to the one consisting of a relatively massive steel part Housing cap made of a different material because of the different Expansion coefficient of the two parts are caused, as well as the consequence of in the soldered seam; remaining Be gas or flux inclusions. There is also the fact that with soft soldering Flux condensates that have penetrated the inside of the housing are deposited there and from there also by subsequent rinsing with e.g.

Stickstoff nicht immer vollständig entfernt werden können, Ein dichter Verschluß eines Gehäuses für ein empfindliches Bauelemente, wie z.B. einen Schwingquarz, kann nun auch durch Verschweißen der Kappe mit dem Bodenstück erzielt werden. Bcim Schweißen tritt j jedoch das Problem auf, die beiden mitcinander zu verbindenden Teile während des Schweißvorganges genau in ihrer Lagc zueinander justiert zu halten und zugleich zu verhindern, daß beim Schweißen auftretende Spritzer flüssigen Metalls in das Gehäuseinnere gelangen und einen z.B. im Gehäuseinneren befindlichen Schwingquarz beeinträchtigen.Nitrogen cannot always be completely removed, a dense one Closure of a housing for a sensitive component, such as an oscillating crystal, can now also be achieved by welding the cap to the base piece. Bcim Welding, however, the problem arises of joining the two together To keep parts exactly adjusted to one another in their Lagc during the welding process and at the same time to prevent splashes of liquid metal occurring during welding get into the inside of the case and an oscillating crystal located inside the case, for example affect.

Es ist daher eine Aufgabc der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Gehäuses für Bauelemente der Elektrotechnik, insbesondere Schwingquarze zu schaffen, das es ermöglicht, ein derartiges Gehäuse durch Schweißen zu verschließen, ohne daß dabei das in dem Gehäuse untergebrachte Bauelement (Schwingquarz) beschädigt oder in seiner Funktionstüchtigkeit beeinträchtigt wird und ohne daß die bereits vor dem Schweißen festliegenden äußeren Abmessungen cincs derartigen Gehäuses durch den Schweißvorgang verändert werden können.It is therefore an object of the invention to provide a method of manufacture a metallic housing for electrical engineering components, in particular quartz oscillators to create that makes it possible to close such a housing by welding, without damaging the component (quartz crystal) accommodated in the housing or impaired in its functionality will and without that the external dimensions already fixed before welding cincs such Housing can be changed by the welding process.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, die Gehäusekappe mit einer zu der dem Kappeninneren zugewandten Oberflache des BodenstUcks senkrecht verlaufenden inneren Mantelfläche zu versehen und das Bodenstück derart stufenartig abgesetzt auszubilden, daß bei vor dem Schtleißvorgang erfolgendem Zusammenfügen von Bodenstück und Kappe die stufenartige Absetzung nach Art der Bohrung eines Kolbens in einem Zylinder von dieser Nantelfläche umschlossen wird und daß die Kappe mit einem trichterförmig aufgeweiteten Rand versehen ist und das Bodenstück neben der stufenartigen Absetzung eine weitere Abwinkelung aufweist, derart, daß das Bodenstück bei vor dem Schlreißvorgang erfolgender Zusammenfügung von Bodenstück .und Kappe mit einer von der Abwinkelung gebildeten Kante dem trichterförmig aufgeweiteten Rand der Kappe anliegt und dabei ein vom Kappenrand und der Bodenstückabwinkelung abgeschlossener, vom Gehäuseinneren abgetrennter Hohlraum (Fangraum) gebildet wird.To solve this problem, the method mentioned at the beginning is used in a method Kind provided according to the invention, the housing cap with one to the inside of the cap facing surface of the bottom piece running perpendicular inner jacket surface to provide and to train the bottom piece so stepped that at the step-like joining of the base piece and cap before the welding process Deposition in the manner of the bore of a piston in a cylinder from this circumferential surface is enclosed and that the cap is provided with a funnel-shaped widened edge is and the bottom piece in addition to the step-like deposition is another bend has, in such a way that the bottom piece when joining before the closing process from the bottom piece .und cap with an edge formed by the bend to the funnel-shaped widened edge of the cap rests and thereby a from the cap edge and the base piece angled closed cavity (trap chamber) separated from the interior of the housing is formed.

In vorteilhafter Weise wird durch dieses Eintauchen der stufenartigen Absetzung in das Kappeninnere der Raum, in dem sich der Schwingquarz befindset, gegen die Zone in der sich der Schweißvorgang abspielt, abgeschirmt, Zugleich mit der Abschirmung ewirkt die stufenartige Absetzung eine einfache Zentrierung des Bodenstücks gegenüber der Gehäusekappe, so daß diejenigen Teile, die beim Schweißen sich schmelzend miteinander verbinden sollen, nur die dafür vorgesehene Lagr einnehmen können.Advantageously, this immersion of the step-like Deposition in the interior of the cap is the space in which the quartz oscillator is located, shielded from the zone in which the welding process takes place, at the same time as The step-like deposition of the shielding effects a simple centering of the Bottom piece opposite the housing cap, so that those parts that are welded should fuse with each other, only occupy the designated Lagr can.

Die von der weiteren Abwinkelung des Bodenstückes gebildete Kante stellt die sogenannte Schweißkante dar. Beim Zusammenfügen von Kappe und Bodenstück vor dem Schweißvorgang wird die Schweißkante gegen den trichterförmig aufweiteten Rand der Kappe gepreßt. Wird nun über geeignet ausgebildete Elektroden an Kappe und Bodenstück die Schweißspannung angelegt, so erfolgt der die Verschweißung bewirkende Stromübergang nur über die Schweißkante, weil die Übergangswiderstände der weiteren aneinanderliegenden Fläche von Bodenstück und Kappe gegenüber dem an der Schweißkante auftretenden Übergangswiderstand sehr hoch sind.The edge formed by the further angling of the bottom piece represents the so-called welding edge. When joining the cap and base piece Before the welding process, the welding edge is widened towards the funnel-shaped The edge of the cap is pressed. Is now attached to the cap using appropriately designed electrodes and the welding voltage is applied to the base piece, the welding effect takes place Current transfer only over the welding edge, because the transfer resistances of the other adjacent surface of the base piece and cap opposite that on the welding edge occurring transition resistance are very high.

der von Kappenrand und Bodenstück gebildete, gegen das Gehäuseinnere abgetrennte Hohlraum fängt die beim Schweißen auftretenden Metallspritzer auf, zugleich stellt er für die beim Schweißen an der Kappenrandinnenseite und der Bodenstückkante entstehenden Formänderungen einen Toleranzraum zu Verfügung, mit dessen Hilfe es möglich ist, nach der Fertigstellung des Gehäuses an seinen Außenflächen die bereits vor dem Schweißvorgang festgelegte maßhaltige Form beizubehalten, so daß das gehäuse ungeachtet der an der Verschweißungsstelle selbst auftretenden Formändrungen in andere, in ihren Abmessungen vorgegebene Bauformen eingesetzt werden kann.that formed by the edge of the cap and the base piece against the inside of the housing The separated cavity catches the metal splashes that occur during welding, at the same time he provides for those when welding on the inside of the cap rim and the edge of the base piece has a tolerance space available for changes in shape, with the help of which it is possible after the completion of the housing to his Maintain the dimensionally correct shape of the outer surfaces, which was determined before the welding process, so that the housing regardless of what occurs at the weld point itself Deformations can be used in other designs that are predetermined in terms of their dimensions can.

Weitere Vorteile und Ausbildungen des Verfahrens nach der Erfindung ergeben sich aus einem an hand einer Figur näher erläuterten Aufbau eines zur Aufnahme eines Schwingquarzes vorgesehen Gehäuses Im einzelnen zeigt die Figur einen Querschnitt durch das Gehäuse. Dabei ist mit 1 die Gehäusekappe, mit 2 das Bodenstück und mit 3 ein an dem Bodenstück befestigter Schwingquarz bezeichnet. Über Zuleitungen 4, 5, die das Bodenstück durchdringens wird dem Quarz die Schwingspannung zugeführt, gleichzeitig denen diese Zuleitungen zur eigentlichen Halterung des Quarzes über z.B. Klipse 6,7.Further advantages and developments of the method according to the invention result from a structure, explained in more detail with reference to a figure, for a recording a quartz oscillator provided housing. In detail, the figure shows a cross section through the housing. With 1 is the housing cap, with 2 the bottom piece and with 3 denotes an oscillating crystal attached to the base piece. Via supply lines 4, 5, which penetrate the bottom piece, the oscillating voltage is fed to the quartz, at the same time which these leads to the actual holder of the quartz over e.g. clips 6.7.

Die Kappe kann z.B. im Tiefziehverfahren aus Neusilberblech - dieser Werkstoff empfiehlt sich insbesondere, wenn das Gehäuseinnere mit inerten Gas gefüllt wird - oder aus Reinnickel bzw. einer Nickel-Kupfer-Legierung hergestellt scin. Die letzteren Werkstoffe eignen sich dann besonders als Material der Gehäusekappe, wenn vorgesehen ist, das Gehäuseinnere vor dem Verschließen zu evakuieren0 Das Bodenstück, in dem die Zuführungsleitungen 4, 5 mittels Glaseinschmelzung befestigt sind, besteht aus Stahl oder einem anderen geeigneten Werkstoff. Durch Mattvernickeln erhält das Bodenstück eine schweißgerechte und korrosionsbeständige Oberfläche.The cap can, for example, be made from nickel silver sheet using a deep-drawing process - this Material is particularly recommended if that Housing interior with inert gas is filled - or made of pure nickel or a nickel-copper alloy manufactured scin. The latter materials are then particularly suitable as a material the housing cap, if provided, to close the inside of the housing before closing evacuate 0 The bottom piece in which the supply lines 4, 5 are sealed by means of glass are attached, consists of steel or another suitable material. By Matt nickel plating gives the base piece a weldable and corrosion-resistant finish Surface.

Kappe und Bodenstück sind nun derart ausebildet, daß bei vor dem Schweißvorgang erfolgendem Zusammenfügen von Bodenstück und Kappe ein stufenartig abgesetzter Teil des Bodenstückes 8 von der seS--echt zu der dem Kappeninnercn zugewandten Oberfläche 13 des Bodenstücks verlaufenden inneren Mantclfläche 9 der Kappe umschlossen wird. Eine weitere Abwinkelung des Bodenstückes bildet eine Kante 10, die sich beim Zusammenfügen von Bodenstück und Kappe gegen den trichterförmig aufgeweiteten Rand ii der Kappe legt. Diese weitere Kante stellt die sogenannte Schweißkante dar. Wcrden an Bodenstück und Kappe entsprechend ausgebildete Elektroden angelegt und die Schweißspannung eingeschaltet, so erfolgt das Verschweißen von Bodenstück und Kappe an der Stelle, an der die Schweißkante den trichterförmig aufgeweiteten Rand der Kappe berührt.The cap and base are now designed in such a way that before the welding process subsequent joining of the base piece and cap, a step-like stepped part of the bottom piece 8 from the seS - true to the surface facing the interior of the cap 13 of the bottom piece extending inner jacket surface 9 of the cap is enclosed. Another bend of the bottom piece forms an edge 10, which is when joined together of the base piece and cap against the funnel-shaped widened edge ii of the cap lays. This further edge represents the so-called welding edge. Wcrden on the bottom piece and cap correspondingly formed electrodes are applied and the welding voltage switched on, the bottom piece is welded together and cap at the point where the welding edge meets the funnel-shaped widened edge of the Touches the cap.

Durch den Schweißvorgang verursachte Spritzer flüssigell Metalls werden durch die besondere Ausbildung von Bodenstück und Kappe in einem Fangraum 12 festgehalten, der von dem trichterförmig aufgeweiteten Rand 11 der Kappe und der Abwinkelung des Bodenstückes begrenzt ist. In das Gehäuseinnere, in dem der Schwingquarz untergebracht ist, können daher Metallspritzer auf keinen Fall gelangen.Splashes of metal caused by the welding process become liquid held by the special design of the bottom piece and cap in a trap area 12, of the funnel-shaped widened edge 11 of the cap and the bend of the Floor piece is limited. Inside the case, in which the quartz oscillator is housed is, therefore, metal splashes cannot get inside under any circumstances.

Das stufenartig abgesetzte cil des Bodenstückes 8, das nach Art der Führung eines Kolbens in einem Zylinder in das Kappeninnere eintaucht und das Gehäuseinnere dadurch gegen die Zone, in der sich der Schweißvorgang abspiclt, abschirmt, verhindert dies sicher.The stepped stepped cil of the bottom piece 8, which in the manner of Guide a piston in a cylinder into the interior of the cap and the interior of the housing thereby shielding against the zone in which the welding process takes place this for sure.

Die erfindungsgemäßc Verschlußtechnik erlaubt es, Quarze und Halterteile je nach Materialbeschaffenheit bis 300 bzw. 4000C auszuheizen. Das Fehlen von Feuchtigkeitsresten und die bei diescr Verschlußtechnik erreichbare hohe Reinheit im Inneren des den Schwingquarz umgebenden und vakuumdicht verschlossenen Gehäuses hat eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit der auf diese Weise gefertigten Gehäuse zur Folge. Außerdem wird durch das erSindungsgemäßc Verfahren die Verschlußzeit gegenüber der beim Weichlöten notwendigen Arbeitsgänge und der damit benötigten relativ langen verschlußzeit wesentlich vcrkürzt.The closure technology according to the invention allows crystals and holder parts Baked out to 300 or 4000C depending on the material properties. The lack of moisture residue and the high level of purity in the interior of the lock that can be achieved with this closure technology The case that surrounds the quartz crystal and is sealed in a vacuum-tight manner is of high quality and reliability of the housings manufactured in this way. aside from that the shutter speed compared to the at the Soft soldering necessary operations and the relatively long closure time required significantly shortened.

Die erfindungsgemäße Verschlußtochnilc ermöglicht es, die Gehäuseteile (abgestufte Bodenplatte und trichterförmig am Rand aufgeweitete Kappc) mit Außenabmessungen herzustellen, die innerhalb der DIN-Normen derartiger Gchäuse liegen. Ein auf die vorgeschlagene Weisc verschlossenes Quarzgehäuse ist daher ohnc weiteres geeignet, die mittels Weichlöten verschlossenen Schwingquarzgehäuse, wie sic bisher in Thermostaten, Steckfassungen, Halterungen für gedruckte Schaltungen und dergl. eingesetzt sind, zu ersetzen.The locking mechanism according to the invention enables the housing parts (stepped base plate and funnel-shaped cap widened at the edge) with external dimensions to produce that are within the DIN standards of such housings. One on the The proposed white closed quartz case is therefore also suitable the quartz housing, which is sealed by means of soft soldering, as was previously the case in thermostats, Jacks, mounts for printed circuits and the like are used, to replace.

5 Patentansprüche 1 Figur5 claims 1 figure

Claims

Claims 1. A method for producing a metallic housing For electrical engineering components, in particular quartz oscillators, with one for fastening of the oscillating quartz it is furnished flat bottom piece and a vacuum-tight mittcls a narrow, preferably linear welding edge welded onto the base piece Housing cap, characterized in that the housing cap (1) with one to the the cap: inner facing surface (13) of the floor gap (2) running vertically inner lateral surface (9) verse and the bottom piece so stepped off it is designed that when the bottom piece is joined together before the welding process and cap the step-like deposition in the manner of guiding a piston in one Cylinder is enclosed by this lateral surface and that the cap with a funnel-shaped widened edge (11) is provided and the bottom piece next to the step-like Deposition has a further bend, such that the bottom piece at before the joining of the bottom piece and cap with a the edge (10) formed by the bend, the funnel-shaped widened edge rests against the cap and at the same time a from the housing interior separated cavity is formed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the from Steel existing base piece before welding with a matt nickel-plated surface is provided.

3. The method according to claim 1, characterized in that the material the nickel silver cap is selected.

4. Vcrfahren according to claim 1, characterized in that the cap material Reinickel is chosen.

5. Vcrfahrcn according to claim 1, characterized in that the cap material a nickel - @@ pfer alloy is selected.

L e r s e i t e