DE2165143A1

DE2165143A1 - Elektrodenanordnung fuer einen stabfoermigen, piezoelektrischen biegungsschwinger

Info

Publication number: DE2165143A1
Application number: DE2165143A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Hoffmann; Manfred Mackuth; Werner Mattuschka; Franz Dipl Ing Schoefer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-12-28
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1973-07-05
Also published as: NL7217702A; JPS531039B2; IT971897B; DE2165143B2; DE2165143C3; US3831043A; GB1340835A; FR2167092A5; CH548697A; JPS4874984A

Description

SIEMEiTS AKTTEITGESELIoCHAFr München, 2 8. DE11971 Berlin und München Wittelsbach.erpla.ts 2

VPA 71/6737

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Elektrodenanordnung für eisen stabförmigen, piezoelektrischen Biegungssclrwinger

Die Erfindung "betrifft eine Elektrodenanordnung für einen stabförraigen, piezoelektrischen Biegungsschwinger, der an seinen vier Seitenflächen mit Elektroden versehen ißt und "bei welchem an zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen jeweils kv;ei der mechanischen Fixierung und der elektrischen Kontaktierung dienende Anschlußdrähte in Schv.'ingungsknoten angebracht sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenanordnung der genannten Art zu schaffen, die den aa den Biegungsschwinger gestellten Anforderungen hinsichtlich dessen Befestigung an einen Halteraiignrcihoen besonders gut gerecht wird und dabei unkompliziert herstellbar ist.

Erfindungcgeaä-S wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß einerseits die einander benachbarte erste und vierte Seitenfläche des Biegungsschwingers a it dieoe Flächen vollständig abdeckenden Elektroden und andererseits die einander benachbarte 2weite und dritte Seitenfläche des Biegungsschv;ingers nut durch wenigstens eine quer zur Längserstreekung des Biegungcschwingers verlaufende Unterbrechuiig getrennte Elektroden^lachen versehen sied, daß die erste und die dritte Seitenfläche mit Anschlußdrähtan versehen sind, daß die Elektroden!lache der zweiten Seitenfläche durch eine im Bereich zwischen den Anschlußdrähten sich be-

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"befindende Unterbrechung in zwei Elektrodenabschnitte geteilt ist, daß die Elektrodenfläche der dritten Seitenfläche durch zwei sich zwischen den Anschlußdrähten befindende Unterbrechungen in drei Elektrodenabschnitte geteilt ist und daß die Elektrode der ersten Seitenfläche mit einem Elektrodenabschnitt der zweiten Seitenfläche und dieser Elektrodenabschnitt mit dem mittleren Elektrodenabschnitt der dritten Seitenfläche sowie der andere Elektrodenabschnitt der zweiten Seitenfläche mit dem benachbarten äußeren Elektrodenabschnitt der dritten Seitenfläche und dieser mit der Elektrodenfläche der vierten Seitenfläche verbunden ist.

Durch"diese Maßnahmen erhält man einen Biegungsschwinger, der an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen jeweils zwei Kontaktierungsstellen für die Anschlußdrähte aufweist, so daß diese ohne weiteres mit ein und derselben Haltestrebe eines Halterungsrahmens verbunden werden können. Da alle vier AnSchlußdrähte paarweise an gegenüberliegenden Seitenflächen des Biegungsschwinger3 angebracht sind und damit in einer Ebene liegen, ergibt sich der Vorteil, daß ein besonders einfacher und raumsparender Halterungsrahmen für den Biegungsschwinger verwendet werden kann. Der Halterungsrahaen besteht beispielsweise aus lediglich zwei voneinander isolierten, metallischen Haltestreben, von denen je eine mit einem an einer Seite des Biegungsschwingers angebrachten Paar von Anschlußdrähten verlötet wird. Die Haltestreben dienen somit sowohl als mechanische Befestigungen als auch als elektrische Zuleitungen für den Biegungsschwinger, sie sind in ■geringem Abstand vom Biegungsschwingor parallel zu den Seiten, an denen die Anschlußdrähte am Biegungsschwiijger angebracht sind, angeordnet.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung bestellt darin, daß zur Trennung von auf benachbarten Seitenflächen des

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Biegungsschwingers angeordneten Elektroden die Längskanten des zunächst mit einer zusammenhängenden leitenden Schicht versehenen Biegungsschwingers abgeschliffen sind, daß zur Verbindung von auf einander benachbarten Seitenflächen angeordneten Elektroden bzw. Elektrodenabschnitten vor dem Abschleifen der Längskanten und vor dem Auftragen der leitenden Schicht quer zum Kantenverlauf rillenartige Vertiefungen in die Kanten des Biegungsschwingers eingearbeitet sind und daß die Rillentiefe größer gewählt ist als der maximale Kantenabschliff.

Als Biegungsschwinger findet beispielsweise ein als XY-Schwinger ausgebildeter Quarzstab Verwendung. Bei diesem Quarzstab sind die AnSchlußdrahte an seinen beiden YX-Flächen angebracht. Als Elektroden dienen auf den Quarzstab aufmetallisierte Schichten. Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Elektroden durch Vakuum-Beschichtung der Oberfläche des Biegungsschwingers hergestellt, wobei diese Schicht aus Chrom-Platin-Gold besteht. Die einzelnen auf den verschiedenen Seitenflächen des Biegungsschwingers angeordneten Elektroden werden durch einfaches Anschleifen schmaler Facetten an 'die Längskanten des Quarzstabes voneinander getrennt, bis auf diejenigen, die durch vorher eingeschliffene rillenaitige Vertiefungen über die in diesen Vertiefxingen vorhandenen Metallisierungen miteinander verbunden bleiben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen mit einer Elektrodenanordnung nach der Erfindung versehenen Quarzstab in perspektivischer Darstellung und ' ; ,

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Pig. 2 eine Abwicklung der in Fig. 1 gezeigten Elektrodenanordnung.

Der in Fig. 1 gezeigte Quarzstab 5 ist ein YX-Biegungssehwinger. Auf jeder der beiden YX-Flächen 1, 3 des Quarzstabes sind in Schwingungsknoten 8, 11 jeweils zwei AnSchlußdrähte 9, 12 angebracht. Die Schwingungsknoten 11, in denen die Anschlußdrähte 12 befestigt sind, sind nur in Fig. 2 zu sehen. Der Quarzstab 5 weist ferner an seinen YZ-Flächen 2, 4 Elektroden auf, die von den auf den YX-Flächen 1, 3 befindlichen Elektroden durch Facetten 6, die an den Längskanten des Quarzstabes5angeschliffen sind, getrennt sind. Einige der Elektroden bleiben jedoch auch nach dem Abschleifen der Längskanten des Quarsstabes 5 miteinander verbunden und zwar diejenigen, die durch vorhex· eingeschliffene rillenartige Vertiefungen 7 und die in diesen "Vertiefungen verbliebene Metallisierungen miteinander verbunden bleiben. Die sich ergebende Elektrodenanordnung wird im folgenden anhand der Fig. 2 näher erläutert.

Die mit 1 bezeichnete YX-Fläche und die YS-Fläche 4 des Quarzstabes 5 (vgl. auch Fig. i)sind einander benachbart und weisen diese Flächen vollständig abdeckende Elektroden 10, 40 auf. Die mit 2 bezeichnete YZ-Fläche und die Yx-Fläche 3 des Quarzstabes 5 (vgl. Fig. 1) sind einander ebenfäls benachbart und weisen auf diesen Flächen durch Unterbrechungen 13, 14 voneinander getrennte Elektrodenabschnitte 21, 22 und 31, 32, 33 auf. Im einzelnen ist die YZ-Fläche 2 durch eine iw Bereich zwischen der· Anschlußdrähten 9» 12 bzw. den Knotenpunkten 8, 11, sich befindende Unterbrechung

13 in zwei Elektrodenabschnitte 21, 22 geteilt. Die YX-Fläche 3 ist durch zwei sich zwischen den Anschlußdrähten 12, bzw. den Knotenpunkten 11, befindende Unterbrechungen

14 in drei Elektrodenabschnitte 31, 32, 33 geteilt. Die auf der YX-Fläche 1 befindliche Elektrode 10 ist mit dem

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kleineren Elektrodenabschnitt 22 der YZ-Fläche 2 verbunden. Dieser Elektrodenabschnitt 22 ist ferner mit dem mittleren Elektrodenabschnitt 32 der YX-Fläche 3 verbunden. Der andere, größere Elektrodenabschnitt 21 der YZ-Fläche 2 ist mit dem benachbarten äußeren Elektrodenabschnitt 31 der YX-Fläche 3 und dieser mit der die Yz-Fläche 4 bedeckenden Elektrode 40 verbunden.

Zur Trennung der einzelnen Elektroden voneinander werden die Längskanten des zunächst mit einer zusammenhängenden, leitenden Schicht umgebenen Quarzstabes 5 abgeschliffen, so daß Facetten 6 entstehen. Zur Verbindung von auf einander benachbarten Seitenflächen angeordneten Elektroden sind vor dem Abschleifen der Längskanten und vor dem Auftragen der leitenden Schicht, die beispielsweise aus Chrora-Platin-GoId besteht, rillenartige Vertiefungen 7 (vgl. Fig. 1) in die Kanten des Quarzstabes eingearbeitet. Die Rillentiefe ist dabei größer gewählt als der maximale Kantenabschliff, wodurch gewährleistet wird, daß die in den Vertiefungen abgelagerten Metallisierungen auch beim Abschliff der Kanten erhalten bleiben und damit elektrisch leitende Verbindungen zwischen den Elektroden bzw. den Elektrodenabschnitten 10, 22 und 32 einerseits und den Elektroden bzw. den Elektrodenabschnitten 21, 31 und 40 andererseits bestehen.

Die somit erhaltende Elektrodenanordnung ist problemlos herstellbar und weist den wesentlichen Vorteil auf, daß durch sie ein raumsparender Einbau des Biegungsschwingers in einen einfach aufgebauten Halterungsrahmen gewährleistet ist. Durch die Elektrodenanordnung nach der Erfindung wird erreicht, daß an jeder der beiden YX-Flächen 1, 3 des Quarzstabes 5 in den beiden Schwingungsknoten 8, 11, derartige Kontaktierungs-, bzw. Halterungspunkte zur Verfügung stehen, daß die Anschlußdrähte 9 buw. 12 jeweis mit ein und derselben Haltestrebe eines nicht dargestellten Halterungsrahmens

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verbunden werden können. Aus diesem Grunde sind für den Halterungsrahraen lediglich zwei Toneinander elektrisch isoliert^ metallische Haltestreben, die mit den Anschlußdrähten 9, "bzw. 12 verlötet werden und dicht neben dem Quarzstab 5 parallel zu den YX-Flächen 1, 3 verlaufen, erforderlich. Da die Anschlußdrähte 9, 12, in einer Ebene liegen und in derselben Ebene mit den Haltestreb^n des Halterungsrahtnenε verlötet werden, ergibt sich der Vorteil, den so gehaltenen Quarzstab in ein sehr flaches Gehäuse einbauen zu können.

3 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

/ 1 .j Elektrodenanordnung für einen stabfb'rmigen, piezoelektrischen Biegungsschwinger, der an seinen vier Seitenflächen mit Elektroden versehen ist und bei welchem an zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen jeweils zwei der mechanischen Fixierung und der elektrischen Kontaktierung dienende Anschlußdrähte in Schwingungsknoten angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die einander benachbarte erste und vierte Seitenfläche des Biegungsschwingers mit diese Flächen vollständig abdeckenden Elektroden und andererseits die einander benachbarte zweite und dritte Seitenfläche des Biegungsschwingers mit durch wenigstens eine quer zur Längserstreckung des Biegungsschwingers verlaufende Unterbrechung getrennte Elektrodenfläche versehen sind, daß die erste und die dritte Seitenfläche mit- AnSchlußdrahten versehen sind, daß die Elektrodenfläche der zweiten Seitenfläche durch eine im Bereich zwischen den AnSchlußdrahten sich befindende Unterbrechung in zwei Elektrodenabschnitte geteilt ist, daß die Elektrodenfläche der dritten Seitenfläche durch zwei sich zwischen den Anschlußdrahten befindende Unterbrechungen in drei Elektrodenabschnitte geteilt ist und daß die Elektrode der ersten Seitenfläche mit einen Elektrodenabschnitt der zweiten Seitenfläche und dieser Elektrodenabschnitt mit dem mittleren Elektrodenabschnitt der dritten Seitenfläche sowie der andere Elektrodenabschnitt dex* sweiten Seitenfläche mit dem benachbarten äußeren Elektrodenabschnitt der dritten Seitenfläche und dieser mit der Elektrodenfläche der vierten Seitenfläche verbunden ist.

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2. Elektrodenanordnung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet , daß zur Trennung von auf benachbarten Seitenflächen des Biegungsschwingers angeordneten Elektroden die Längskanten des zunächst mit eira? zusammenhängenden leitenden Schicht versehenen Biegungsschviingers abgeschliffen sind, daß zur Verbindung von auf einander benachbarten Seitenflächen angeordneten Elektroden bzw. Elektrodenabschnitten vor dem AbschMfen der Längskanten und vor dem Auftragen der leitenden Schicht quer zum Kantenverlauf rillenartige Vertiefungen in die Kanten des Biegungsschwingers eingearbeitet sind und daß die Rillentiefe größer gewählt ist als der maximale Kantenabschliff.
3. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden durch Yakuum-Bes'ehiehtung der Oberfläche des Biegungsschwingers hergestellt sind, und daß diese Schicht aus Chrom-Platin-Gold besteht.

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