DE19827848C1 - Halterung für Schwingquarzscheiben und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Halterung für Schwingquarzscheiben und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Abstract
Schwingquarze besitzen eine Schwingquarzscheibe, die in einer auf einer Bodenplatte befindlichen Halterung aufgenommen ist. Man unterscheidet dabei auf die Stromdurchführungsstifte angeschweißte Halterungen, die durch die im Querschnitt kleine Schweißverbindung mit Nachteil höhere Übergangs-Widerstandswerte aufweisen und sogenannte integrierte Aufnehmer, bei denen die beiden Stromdurchführungsstifte nach ihrem Durchtritt durch die Bodenplatte am freien Ende zu federnden Fahnen mit einem Aufnahmesitzt für die Schwingquarzscheibe durch Quetschung und Biegung ausgeformt sind. Die bekannten derartigen integrierten Aufnehmer verfügen jedoch nicht über eine ausreichende mechanische Flexibilität für eine Anwendung der Schwingquarze bei hohen Frequenzen größer als 14 MHz. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist die integrierte Schwingquarz-Halterung so ausgebildet, daß die Fahnen (8a, b) von dem Abbiegebereich bis hin zum Aufnahmesitz (9a, b) unter Bildung von zwei Stegen (10a, b) eine Ausnehmung (12a, b) aufweisen und die Stege in der Abbiegekante zusätzlich eine Einkerbung (11a, b) besitzen. DOLLAR A Dadurch erreicht man eine hohe mechanische Flexibilität in Verbindung mit einem verbesserten Vibrations- und Stoßverhalten.
Description
Die Erfindung betrifft eine Halterung für eine Schwingquarzscheibe mit einer
Bodenplatte, in der zwei Stromdurchführungsstifte befestigt sind, die
halterungsseitig als auswärts gebogene, flache und am freien Ende zu einem
Aufnahmesitz geformte Fahnen zur Aufnahme der Schwingquarzscheibe
ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Für eine große Anzahl von Anwendungen im Bereich der Fernmeldetechnik,
Nachrichtenübertragungstechnik und Computertechnik werden Schwingquarze
eingesetzt. Diese Schwingquarze werden durch eine elektrische Spannung zum
Schwingen angeregt, wobei ihre Eigenschwingung je nach technischer
Anforderung zwischen einigen kHz bis über 100 MHz liegen.
Da es sich bei den Schwingquarzen um äußerst empfindliche Bauteile handelt,
müssen diese sowohl hermetisch gekapselt als auch durch äußerst flexible
Halterungen fixiert werden. Die hermetische Kapselung erfolgt in der Regel
durch ein sogenanntes Allglas- oder Metallgehäuse. Die Halterungen
übernehmen zwei flexible Federn, die auf die in Glas isolierte durch eine
Bodenplatte geführte Stromdurchführungen geschweißt werden.
Für einen weiten Frequenzbereich von ca. 0,8 bis 20 MHz gilt für die Dicke der
Quarzscheiben d als Funktion der Frequenz f folgende Näherungsformel 1600/f
(MHz) = d(µm).
Aus dieser Gleichung geht hervor, daß mit zunehmender Frequenz die Dicke der
Quarzscheiben abnimmt. Das führt dazu, daß die Halterung für den Quarz mit
zunehmender Arbeitsfrequenz in ihrer Flexibilität zunehmen muß, damit die
Frequenzdrift während des Verschlußvorgangs mittels Widerstandschweißung und
die mechanische Belastung beim Schocktest (beispielsweise Bruch der
Quarzscheibe) so gering wie möglich gehalten wird. Deshalb können bei
Frequenzen < 14 MHz heute nur ausschließlich angeschweißte Quarzhalterungen
Verwendung finden. Angeschweißte Quarzhalterungen zeigen zwar eine
ausreichende Flexibilität, weisen aber wegen dieser Eigenschaft (verlängerter
Federweg und eine im Querschnitt kleine Schweißverbindung) höhere
Übergangswiderstandswerte auf.
Es sind auch integrierte Aufnehmer bekannt, das heißt Quarzhalterungen, die mit
den Stromdurchführungen aus einem Teil hergestellt werden und bei denen der
Stromdurchführungsstift am oberen Ende zur Aufnahme des Quarzes gequetscht
und zur Befestigung (Auflager) des Quarzes speziell geformt wird. Diese können
jedoch bei Frequenzen < 14 MHz in der Regel nicht verwendet werden, da sie
nicht über eine ausreichende Flexibilität verfügen, auch dann nicht, wenn sie
gemäß der DE 42 16 035 C1 zweifach gebogene, zu einem Steg verringerte
Halterungsteile aufweisen.
Der Nachteil dieser bekannten integrierten Aufnehmer ist, daß sie
herstellungsbedingt von großer mechanischer Festigkeit sein müssen, da sie
bereits vorgebogen eingeschmolzen werden und deshalb wegen der
Verbiegungsgefahr bei der Weiterverarbeitung (Galvanik, Verpackung) relativ
steif ausgeführt sein müssen. Dadurch kann es auch zu örtlichen
Spannungsbeanspruchungen und mechanischen Beschädigungen der
Schwingquarzscheibe bei Schock bzw. Stoßbelastungen kommen.
Auf der anderen Seite bieten integrierte Quarzaufnehmer den Vorteil, daß die
Verbindungsstelle zur Stromdurchführung definiert und mit enger maßlicher
Toleranz erfolgen kann und sehr geringe Bauhöhen realisiert sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs bezeichnete Halterung für
Schwingquarzscheiben mit ihren integrierten Quarzaufnehmern so zu gestalten,
daß dieser auch bei höheren Frequenzen (< 14 MHz) eingesetzt werden kann,
wobei auch verhindert werden soll, daß die Schwingquarzscheibe bei
zusätzlichen mechanischen Belastungen beschädigt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt ausgehend von der eingangs bezeichneten
Halterung gemäß der Erfindung dadurch, daß die Fahnen von dem
Abbiegebereich bis hin zum Aufnahmesitz unter Bildung von zwei Stegen eine
Ausnehmung aufweisen und die Stege in der Abbiegekante zusätzlich eine
Einkerbung besitzen.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird mit Vorteil eine hohe
mechanische Flexibilität des Quarzaufnehmers erreicht.
Da durch die Ausnehmung in den Fahnen auch die Masse des
Quarzaufnehmers verringert wird, verbessert sich dadurch auch das Vibrations-
und Stoßverhalten.
Die erfindungsgemäße Gestaltung der Halterung ermöglicht daher mit Vorteil
eine dämpfungsarme Anwendung bei hohen Frequenzen und gleichzeitig
werden optimale elektrische Werte erzielt.
Es hat sich herausgestellt, daß zur Erreichung einer optimalen Flexibilität des
Quarzaufnehmers dieser in der Fahnendicke möglichst gering gehalten wird.
Deswegen ist die insbesondere aufgewendete Flachquetschung der
Stromdurchführungsstifte zu den Fahnen dem Stromdurchführungs-
Durchmesser entsprechend sehr dünn ausgeführt.
Gemäß einer Weiterbildung liegt die Dicke der Fahnen im Bereich von
0,08 mm bis 0,18 mm, vorzugsweise bei 0,1 mm bis 0,12 mm.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausnehmung in den
Fahnen durch eine Ausstanzung gebildet, was eine einfache Ausformung der
Aufnehmer erlaubt.
Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung des Schwingquarzhalters gelingt
die Lösung der Aufgabe mit den Schritten:
- - Einschmelzen von zwei Stromdurchführungsstiften in entsprechende Öffnungen einer Bodenplatte, die jeweils bereits im Bereich der Einschmelzung halterungsseitig zu einer flachen Fahne gequetscht sind,
- - auswärts Biegen und Ausformen der Fahnen zu einer federnden Halterung mit einem Aufnahmesitz für eine Schwingquarzscheibe in Verbindung mit einem Ausstanzen einer Ausnehmung in den Fahnen und einem Einkerben in den durch die Ausstanzung verbleibenden Stegen der Fahnen im Biegebereich.
Dadurch, daß die Ausformung der Fahnen bzw. des Aufnahmesitzes als letzter
Fertigungsschritt vorgenommen wird, braucht die Steifigkeit der Fahnen nicht
auf nachfolgende Fertigungsschritte Rücksicht zu nehmen. Es ist daher
möglich, gute Elastizitätseigenschaften der aufnehmenden Fahnen zu erreichen,
um den hohen Qualitätsanforderungen gerecht zu werden, die an eine
Quarzhalterung gestellt werden.
Weitere ausgestaltende Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
anhand eines in den Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispieles.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Frontalansicht der erfindungsgemäßen
Schwingquarzhalterung, die teilweise im Schnitt dargestellt ist,
Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Schwingquarzhalterung in einer
Querschnittsansicht durch einen Stromdurchführungsstift,
Fig. 3 die Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten
Schwingquarzhalterung,
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 unter näherer
Darstellung einer der beiden Halterungsfahnen, und
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Ausschnittes nach Fig. 4,
jedoch ohne aufgenommene Schwingquarzscheibe.
Die Figuren zeigen den erfindungsgemäß ausgebildeten Halterungsteil 1 eines
Schwingquarzes. Die Halterung 1 weist eine Bodenplatte 2 auf, in der zwei
Bohrungen ausgebildet sind, in denen jeweils mittels eines Einschmelzmaterials
4 zwei Stromdurchführungsstifte 6a und 6b eingesetzt sind. Diese
Stromdurchführungsstifte weisen runde Abschnitte 7a und 7b auf, die sich bis
in das Einschmelzmaterial hinein erstrecken (Fig. 4), und dann durch
Quetschung in flache, auswärts gebogene Fahnen 8a und 8b übergehen. Die
Ausbildung der Stromdurchführungsstifte zu Fahnen 8a, b, d. h. das
Zusammenquetschen der Stromdurchführungsstifte, beginnt bereits, wie
insbesondere die Fig. 4 zeigt, in der Einschmelzung. Die Fahnen 8a und 8b
besitzten jeweils Ausnehmungen, vorzugsweise in Form von Ausstanzungen
12a und 12b (Fig. 3 und 5), die bis zu flächig ausgebildeten Aufnahmesitzen
9a und 9b für eine rechteckige Schwingquarzscheibe 3 (Streifenquarz)
reichen. Auf diesen wird die Schwingquarzscheibe mittels Silberleitkleber 5
mechanisch und gleichzeitig elektrisch leitend verbunden.
Zwischen den Aufnahmesitzen 9a und 9b und dem Austritt der Fahnen 8a,
8b wird die Breite der Quetschung und damit auch der Federquerschnitt durch
die Ausstanzungen 12a und 12b, welche bis zum Einschmelzmaterial reichen,
verringert. Durch die Ausnehmungen entstehen Stege 10a und 10b, die
zusätzlich an der Innenseite der ersten Biegung über der Einschmelzung durch
Einkerbungen 11a und 11b, welche die Fahnen nochmals flexibler gestalten,
versehen sind. Diese Einkerbungen reduzieren die Federdicke um ca. 50%.
Durch diese Materialverringerung sowohl im Bereich der Stege 10a und 10b
als auch im Bereich der ersten Biegung durch die Einkerbungen 11a und 11b
wird eine deutliche Verbesserung der Flexibilität erzielt.
1
Schwingquarzhalter
2
Bodenplatte
3
Schwingquarzscheibe
4
Einschmelzmaterial
5
Silberleitkleber
6
Stromdurchführungsstift
7
Stiftabschnitt
8
Fahne
9
Aufnahmesitz
10
Steg
11
Einkerbung
12
Ausstanzung
Claims (4)
1. Halterung für eine Schwingquarzscheibe (3), mit einer Bodenplatte (2),
in der zwei Stromdurchführungsstifte (6a, b) befestigt sind, die
halterungsseitig als auswärts gebogene, flache und am freien Ende zu
einem Aufnahmesitz (9a, b) geformte Fahnen (8a, b) zur Aufnahme
der Schwingquarzscheibe (3) ausgebildet sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fahnen (8a, b) von dem Abbiegebereich bis
hin zum Aufnahmesitz (9a, b) unter Bildung von zwei Stegen (10a, b)
eine Ausnehmung (12a, b) aufweisen und die Stege der Abbiegekante
zusätzlich eine Einkerbung (11a, b) besitzen.
2. Halterung nach Anspruch 1, mit Fahnen, die durch eine
Flachquetschung der Stromdurchführungsstifte geformt sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dicke der Fahnen im Bereich von 0,08 mm
bis 0,18 mm, vorzugsweise bei 0,1 mm bis 0,12 mm liegt.
3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ausnehmung (12a, b) durch eine Ausstanzung gebildet ist.
4. Verfahren zur Herstellung der Halterung für die Schwingquarzscheibe
nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit den Schritten:
- 1. Einschmelzen von zwei Stromdurchführungsstiften in entsprechende Öffnungen einer Bodenplatte, die jeweils bereits im Bereich der Einschmelzung halterungsseitig zu einer flachen Fahne gequetscht sind,
- 2. auswärts Biegen und Ausformen der Fahnen zu einer federnden Halterung mit einem Aufnahmesitz für eine Schwingquarzscheibe in Verbindung mit einem Ausstanzen einer Ausnehmung in den Fahnen und einem Einkerben in den durch Ausnehmung in den Fahnen und einem Einkerben in den durch die Ausstanzung verbleibenden Stegen der Fahnen im Biegebereich.
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DE4216035C1 (en) * | 1992-05-15 | 1993-04-29 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De | Holder for oscillating quartz discs - has lug with mounting section for retaining marginal zone of quartz resonator disk |
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DE4216035C1 (en) * | 1992-05-15 | 1993-04-29 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De | Holder for oscillating quartz discs - has lug with mounting section for retaining marginal zone of quartz resonator disk |
Also Published As
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