DE19623799A1 - Heated crystal device and manufacturing method - Google Patents

Heated crystal device and manufacturing method

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Abstract

The crystal assembly is for an oscillator and has a crystal 11 with a metallic casing, a heat conducting substrate 10, with a first surface on which the casing of the crystal is mounted in thermal contact with the substrate and a resistive heating element 20 disposed on a second surface of the substrate, opposite to the first surface. In a method of manufacture, the resistive heating element is printed onto the second surface of the substrate.

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.This invention relates to a heated crystal direction for an oscillator. But it is special not exclusively applicable in an oscillator for one Single sideband radio (SSB) The invention also relates to a method of manufacturing a crystal device.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

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.A heated compensated crystal oscillator (OCXO) includes a crystal in a case with an internal hei tongue is included, which is the crystal and other oszilla door components at a uniform and constantly high temperature stabilized. By holding the crystal on one The frequency of the swine becomes artificially elevated stabilization of the crystal and is not external temp subject to fluctuations in temperature. Such oscillators are useful Lich in SSB receivers, in which a high stability of the Vibration of the reference oscillator is required.

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.An OCXO is known for an SSB radio that has a crystal includes, which is clamped to a metal clip, on wel che a power transistor is screwed. The crystal and the power transistor are on a printed conductor plate (PCB) with its connections through passages in the PCB. The metal clip protrudes upwards and outwards away from the PCB. The metal clip with its crystal and the power transistor is in one enclosed housing included. The entire construct tion is bulky and is not suitable for modern surfaces kitchen assembly techniques.

Es besteht ein Bedürfnis nach einer kleineren, billigeren Os­ zillatorvorrichtung.There is a need for a smaller, cheaper Os zillator device.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

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.According to the present invention, a heated crystal device provided for an oscillator, which follow which includes: a crystal having a metallic shell, a thermally conductive substrate that has a first surface, on which the case of the crystal is in thermal contact with the substrate is mounted and a resistance heart element that on a second surface of the substrate opposite to it most surface is attached.

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.By placing the heating element and the crystal on opposite Surfaces of the substrate are arranged is the entire Device very compact. The crystal can be on the substrate with a surface mounting technique.

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.Due to the preferred feature of attaching the heating element over the largest area of the second surface of the substrate effective and even heat transfer to the Crystal achieved.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

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. Fig. 1 is a spatial representation of a Oszillatorvor direction according to the invention, without the surrounding housing. Fig. 2 is a perspective view of the device of Fig. 1 from below.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

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.Referring to Fig. 1 there is shown a PCB 10, on which a crystal is enclosed in a metallic casing (referred to as "crystal 11") is mounted, with terminals 12 and 13 connected to circuit traces on the top surface of the PCB 10 are soldered. Other oscillator components 14 are mounted on the PCB 10 by surface mounting (SMD) manufacturing techniques. The Kri stall 11 is mounted by means of similar techniques, that is, by first gluing the crystal 11 onto the PCB 10 , the terminals 12 and 13 are brought into contact with the respective conductor tracks and then the entire device is wave soldered so that the Connections 12 and 13 and the components 13 are soldered in place. The PCB is made of aluminum and serves as a heat-conducting substrate.

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.The device includes lead wires 15 connected to the edges of the PCB 10 to mount the entire device on another PCB.

Ein Temperaturmeßelement 16 (beispielsweise ein Thermistor) ist auf der PCB 10 zwischen den Anschlüssen 12 und 13 mon­ tiert.A temperature measuring element 16 (for example a thermistor) is installed on the PCB 10 between the terminals 12 and 13 .

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.Referring to FIG. 2, a resistance heating element 20 is formed over the bottom surface of the PCB 10 by a carbon deposition technique, which is a printing technique known in PCB and multi-chip module manufacturing as a printed resistor. The resistance heater 20 covers a substantial area of the underside of the PCB 10 , that is, a heater that is at least or approximately as large as the area occupied by the crystal 11 on the top surface. The resistance heating element 20 is connected between connecting rails 21 and 22 , which have connections which connect them to the upper surface of the PCB 10 .

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.In operation, a current is applied to the terminals 21 and 22 , which causes the resistance element to heat up. The heat is easily passed through the thickness of the PCB 10 and heats the crystal 11 as well as the other associated elements 14 and 16 . The entire device is enclosed in a housing (not shown) which has suitable thermal insulation properties, so that the temperature is stable and is not influenced by external influences.

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.The entire device is inexpensive to manufacture and is compact. The heat measuring element 16 controls the current supplied to the rails 21 and 22 by other components 14 and keeps the temperature constant.

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.The frequency of the crystal 11 is most sensitive to temperature fluctuations in the vicinity of the connections 12 and 13 . By mounting the heat measuring element 16 between these connections, the heat measuring element 16 is in a position at which it has the greatest control possibility over frequency-influencing temperature fluctuations of the oscillator device.

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.The PCB 10 is preferably made of aluminum with a purity of 96% and a thickness of 0.6 mm or less and a thermal conductivity of at least 0.07 cal / sec · cm ° C., that is 29.3 j / s · m · ° C.

Claims (6)

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.1. Heated crystal device for an oscillator with:
a crystal, which has a metallic housing,
a thermally conductive substrate having a first surface on which the housing of the crystal is mounted in thermal contact with the substrate, and
a resistance heating element which is arranged on a second surface of the substrate opposite the first surface. 2. Kristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Wider­ standsheizelement auf der zweiten Oberfläche durch eine Drucktechnik ausgebildet ist.2. Crystal device according to claim 1, wherein the contra parking heater on the second surface by a Printing technology is trained. 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.3. A crystal device according to claim 1, wherein the crystal Has connections that start from the housing and with the Are connected to the substrate, wherein a temperature measuring element the substrate is arranged between the connections. 4. Kristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Wider­ standselement auf der zweiten Oberfläche durch eine Druck­ technik aufgebracht ist.4. A crystal device according to claim 1, wherein the contra stand element on the second surface by a print technology is applied. 5. Kristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat aus Aluminiumoxyd besteht.5. A crystal device according to claim 1, wherein the substrate consists of aluminum oxide. 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.6. A method of manufacturing a crystal device, wherein the procedure the steps of printing a Resistance heating element on a first surface of a Substrate and the surface mounting of a metallic Ge housing containing a crystal on a second surface surface of the substrate opposite to the first surface sums up.
DE19623799A 1995-06-17 1996-06-14 Heated crystal device and manufacturing method Withdrawn DE19623799A1 (en)

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