DE19623799A1

DE19623799A1 - Beheizte Kristallvorrichtung und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE19623799A1
Application number: DE19623799A
Authority: DE
Inventors: Moshe Avidan; Yehuda Eder; Yair Shapira
Original assignee: Motorola Israel Ltd
Current assignee: Motorola Solutions Israel Ltd
Priority date: 1995-06-17
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1996-12-19
Also published as: GB9512387D0; GB2302446A; CN1150718A; GB2302446B; IL118522A0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine beheizte Kristallvor richtung für einen Oszillator. Sie ist insbesondere aber nicht ausschließlich anwendbar in einem Oszillator für ein Einseitenbandradio (SSB) Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kristallvorrichtung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein beheizter kompensierter Kristalloszillator (OCXO) umfaßt einen Kristall, der in einem Gehäuse mit einer internen Hei zung eingeschlossen ist, die den Kristall und andere Oszilla torbauteile auf einer einheitlichen und konstant hohen Tempe ratur stabilisiert. Durch Halten des Kristalls auf einer künstlich erhöhten Temperatur wird die Frequenz der Schwin gung des Kristalls stabilisiert und ist nicht externen Tempe raturschwankungen unterworfen. Solche Oszillatoren sind nütz lich in SSB-Empfängern, in welchen eine hohe Stabilität der Schwingung des Referenzoszillators gefordert wird.

Es ist ein OCXO für ein SSB-Radio bekannt, der einen Kristall umfaßt, der an eine Metallklammer angeklammert ist, auf wel che ein Leistungstransistor geschraubt ist. Der Kristall und der Leistungstransistor sind auf einer gedruckten Leiter platte (PCB) montiert, wobei ihre Anschlüsse durch Durch gangslöcher in der PCB geführt sind. Die Metallklammer ragt nach oben und nach außen weg von der PCB. Die Metallklammer mit ihrem Kristall und dem Leistungstransistor ist in einem geschlossenen Gehäuse eingeschlossen. Die gesamte Konstruk tion ist massig und eignet sich nicht für moderne Oberflä chenmontagetechniken.

Es besteht ein Bedürfnis nach einer kleineren, billigeren Os zillatorvorrichtung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine beheizte Kristall vorrichtung für einen Oszillator bereitgestellt, die folgen des umfaßt: einen Kristall, der ein metallisches Gehäuse hat, ein wärmeleitendes Substrat, das eine erste Oberfläche hat, auf der das Gehäuse des Kristalls in thermischem Kontakt mit dem Substrat montiert ist und ein Widerstandsherzelement, das auf einer zweiten Oberfläche des Substrats gegenüber der er sten Oberfläche angebracht ist.

Indem das Heizelement und der Kristall auf entgegengesetzten Oberflächen des Substrats angeordnet werden, ist die gesamte Vorrichtung sehr kompakt. Der Kristall kann auf dem Substrat mit einer Oberflächenmontagetechnik montiert werden.

Durch das bevorzugte Merkmal der Anbringung des Heizelements über dem größten Gebiet der zweiten Oberfläche des Substrats wird eine wirksame und gleichmäßige Wärmeübertragung auf den Kristall erzielt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine räumliche Darstellung einer Oszillatorvor richtung gemäß der Erfindung, ohne das sie umgebende Gehäuse. Fig. 2 ist eine räumliche Ansicht der Vorrichtung der Fig. 1 von unten.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Bezieht man sich auf Fig. 1 so ist dort eine PCB 10 gezeigt, auf welcher ein Kristall, der in einem metallischen Gehäuse eingeschlossen ist (nachfolgend als "Kristall 11" bezeichnet) montiert ist, mit Anschlüssen 12 und 13, die mit Leiterbahnen auf der oberen Oberfläche des PCB 10 verlötet sind. Andere Oszillatorbauteile 14 sind auf der PCB 10 mittels Oberflä chenmontage (SMD) Herstellungstechniken montiert. Der Kri stall 11 ist mittels ähnlicher Techniken montiert, das heißt, indem zuerst der Kristall 11 auf der PCB 10 festgeklebt wird, wobei die Anschlüsse 12 und 13 in Kontakt mit den jeweiligen Leiterbahnen gebracht werden und dann die gesamte Vorrichtung schwallgelötet wird, so daß die Anschlüsse 12 und 13 und die Bauteile 13 an ihrem Ort verlötet werden. Die PCB ist aus Aluminium hergestellt und dient als wärmeleitendes Substrat.

Die Vorrichtung umfaßt Anschlußdrähte 15, die mit den Kanten der PCB 10 verbunden sind, um die gesamte Vorrichtung auf ei ner anderen PCB zu montieren.

Ein Temperaturmeßelement 16 (beispielsweise ein Thermistor) ist auf der PCB 10 zwischen den Anschlüssen 12 und 13 mon tiert.

Bezieht man sich auf Fig. 2, so ist dort ein Widerstandsheiz element 20 über der unteren Oberfläche der PCB 10 durch eine Kohlenstoffablagerungstechnik, das ist eine Drucktechnik, die bei PCB und Mehrfachchipmodulherstellung als ein gedruckter Widerstand bekannt ist, ausgebildet. Das Widerstandsheizele ment 20 bedeckt ein wesentliches Gebiet der Unterseite der PCB 10, das heißt eine Heizung, die mindestens oder ungefähr so groß ist wie das Gebiet, das durch den Kristall 11 auf der oberen Oberfläche eingenommen wird. Das Widerstandsheizele ment 20 ist zwischen Verbindungsschienen 21 und 22 einge schlossen, die Anschlüsse aufweisen, die sie mit der oberen Oberfläche der PCB 10 verbinden.

Im Betrieb wird ein Strom an die Anschlüsse 21 und 22 ange legt, der bewirkt, daß sich das Widerstandselement aufheizt. Die Wärme wird leicht durch die Dicke der PCB 10 geführt und heizt den Kristall 11 als auch die anderen zugehörigen Ele mente 14 und 16 auf. Die gesamte Vorrichtung ist in einem (nicht gezeigten) Gehäuse eingeschlossen, das passende Wär meisolationseigenschaften aufweist, so daß die Temperatur stabil ist und nicht durch äußere Einflüsse beeinflußt wird.

Die gesamte Vorrichtung ist billig herzustellen und sie ist kompakt. Das Wärmemeßelement 16 steuert durch andere Bauteile 14 der den Schienen 21 und 22 zugeführten Strom und hält die Temperatur konstant.

Die Frequenz des Kristalls 11 reagiert am empfindlichsten auf Temperaturschwankungen in der Umgebung der Anschlüsse 12 und 13. Indem das Wärmemeßelement 16 zwischen diesen Anschlüssen montiert wird, befindet sich das Wärmemeßelement 16 an einer Position, an der es die größte Steuermöglichkeit über fre quenzbeeinflussende Temperaturschwankungen der Oszillatorvor richtung hat.

Die PCB 10 ist vorzugsweise aus Aluminium mit einer Reinheit von 96% und einer Dicke von 0,6 mm oder weniger und einem Wärmeleitwert von mindestens 0,07 cal/sec·cm°C, das heißt 29,3 j/s·m·°C.

Claims

1. Beheizte Kristallvorrichtung für einen Oszillator mit:
einem Kristall, der ein metallisches Gehäuse aufweist,
einem wärmeleitenden Substrat, das eine erste Oberfläche aufweist, auf dem das Gehäuse des Kristalls in thermischem Kontakt mit dem Substrat montiert ist, und
einem Widerstandsheizelement, das auf einer zweiten Oberfläche des Substrats gegenüber der ersten Oberfläche an geordnet ist.

2. Kristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Wider standsheizelement auf der zweiten Oberfläche durch eine Drucktechnik ausgebildet ist.

3. Kristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kristall Anschlüsse hat, die vom Gehäuse ausgehen und die mit dem Substrat verbunden sind, wobei ein Temperaturmeßelement auf dem Substrat zwischen den Anschlüssen angeordnet ist.

4. Kristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Wider standselement auf der zweiten Oberfläche durch eine Druck technik aufgebracht ist.

5. Kristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat aus Aluminiumoxyd besteht.

6. Verfahren zur Herstellung einer Kristallvorrichtung, wobei das Verfahren die Schritte des Druckens eines Widerstandsheizelements auf eine erste Oberfläche eines Substrats und die Oberflächenmontage eines metallischen Ge häuses, das einen Kristall enthält, auf eine zweite Oberflä che des Substrats, entgegengesetzt zur ersten Oberfläche, um faßt.