DE2165143C3

DE2165143C3 - Elektrodenanordnung für einen stabförmigen, piezoelektrischen Biegungsschwinger

Info

Publication number: DE2165143C3
Application number: DE2165143A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8034 Germering Hoffmann; Manfred Mackuth; Werner Mattuschka; Franz Dipl.-Ing. 8031 Eichenau Schoefer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-12-28
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1975-10-09
Also published as: FR2167092A5; DE2165143A1; NL7217702A; US3831043A; JPS531039B2; CH548697A; GB1340835A; DE2165143B2; IT971897B; JPS4874984A

Description

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D«·. Erfindung bezieht sich auf eine Elektrodenanordnung entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine solche Elektrodenanordnung ist z. B. aus der DT-AS 11 13 477 und der DT-OS 19 02 612 bekannt. Bei diesem bekannten piezoelektrischen Bieger bzw. Piezoquarzstab müssen jedoch die mit den Elektroden derselben Seitenfläche des Biegungsschwingers kontaktierten Anschlußdrähte verschieden gepolt z. B. an eine Halterung für den Biegungsschwinger angeschlossen werden, wodurch bei einer solchen Halterung auf einer Seite des Biegungsschwingers gegeneinander Spannung führende Zuleitungen bzw. Haltestangen od. del vorgesehen werden müssen, dk einen gedräng- f*f? ten Aufbau bei einer solchen Halterung erschweren. -»

Der Erfindung liegt daher GSe Aufgabe zugrunde, ν eine Elektrodenanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ohne wesentliche Beeinträchtigung der Schwingeigenschaften des Biegungsschwingers, die . _ sich auf einer Seite des Schwingers befindenden Anschlußdrähte an dieselbe Zuleitung angeschlossen werdenkönnen. .

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst

Durch diese Maßnahmen erhält man einen Biegungsschwinger dessen Anschlußdrähte auf einer Seite ohne weiteres mit ein und derselben Haltestrebe eines Halterungsrahmens verbunden werden könnea Da außerdem alle vier Anschiußdrähte paarweise an gegenüberliegenden Seitenflächen des Biegungs5chwingers angebracht sind und damit in einer Ebene liegen, ergibt sich der Vorteil, dafl ein besonders einfacher und raumsparender Haiterungsrahmen für den Biegungsschwinger verwendet werden kann. Der Halterungsrahmen 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 Haltestriben dienen somii sowohl als mechanische Befestigungen als auch als elektrische Zuleitungen für den Biegungsschwinger, sie sind in geringem Abstand vom Biegungsschwinger parallel zu den Seiten, an denen die Anschlußdrähte am Biegungsschwinger angebracht sind, angeordnet.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zur Trennung von auf benachbarten Seitenflächen des 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 Kahtenabschliff.

Als Biegungsschwinger findet beispielsweise ein als X Y-Schwinger ausgebildeter Quarzstab Verwendung. Bei diesem Quarzstab sind die Anschlußdrähte an seinen beiden ΛΎ-Flächen angebracht. Als Elektroden dienen auf den Quarzstab aufmetallisierte Schichten. Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Elektroden durch Vakuumbeschichtung 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 rillenartige Vertiefungen über die in diesen Vertiefungen vorhandenen Metallisierungen miteinander verbunden bleiben.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in den Figuren dargestellten Ausiührungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 einen mit einer Elektrodenanordnung nach der Erfindung versehenen Quarzstab in perspektivischer Darstellung und

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

Der in F i g. 1 gezeigte Quarzstab 5 ist ein YX-Biegungsschwinger. Auf jeder der beiden VX-Flächen 1, 3 des Quarzstabes sind in Schwingungsknot*;n 8, 11 jeweils zwei Anschlußdrähte 9, 12 angebracht Die Schwingungsknoten 11, in denen die Anschlußdrähte 12 befestigt sind, sind nur in F i g. 2 zu senen. Der Quarzstab 5 weist ferner an seinen VZ-Flächen 2,4 Elektroden auf, die von den auf den YX-Flächen 1, 3 befindlichen Elektroi'icn durch Facetten 6, die an den Längskanten des Quarzstabes 5 angeschliffen sind, getrennt sind. Einige der Elektroden bleiben jedoch auch nach dem Abschleifen der Längskanten des Quarzstabes 5 miteinander verbunden, und zwar diejenigen, die durch vorher eingeschliffene rillenartige Vertiefungen 7 und die in diesen Vertiefungen verbliebene Metallisierengen miteinander verbunden bleiben. Die sich ergebende Elektrodenanordnung wird im folgenden an Hand der F i g. 2 näher erläutert

Die mit 1 bezeichnete VX-Fläche und die VZ-Fläche 4 des Quarzstabes 5 (vgl. auch Fig. 1) sind einander benachbart und weisen diese Flächen vollständig abdeckende Elektroden 10,40 auf. Die mit 2 bezeichnete VZ-Fläche und die Yx-Fläche 3 des Quarzstabes 5 (vgl. F i g. 1) sind einander ebenfalls benachbart und *εί5εη auf diesen Flächen durch Unterbrechungen 13,14 voneinander getrennte Elektrodenabschnitte 21, 22 und 31, 32, 33 auf. Im einzelnen ist die VZ-Fläche 2 durch eine im Bereich zwischen den Anschlußdrähten 9, 12 bzw. den Knotenpunkten 8, 11, sich befindende Untei brechung 13 in zwei Elektrodenabschnitte 21, 22 geteilt Die VX-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 VX-Fläche 1 befindliche Elektrode 10 ist mit dem kleineren Elektrodenabschnitt 22 der YZ- Fläche 2 verbunden. Dieser Elektrodenabschnitt 22 ist ferner mit dem mittleren Elektrodenabschnitt 32 der VX-Fläche 3 verbunden. Der andere, größere Elektrodenabschnitt 21 der VZ-Fläche 2 ist mit dem benachbarten äußeren Elektrodenabschnitt Ϊ1 der VX-Fläche 3 und dieser mit der die VZ-Fläche 4 bedekkenden Elektrode 40 verbunden.

Zur Trennung der einzelnen Elektroden voneinander werden die Längskanten des zunächst mit einer zusammenhängenden, leitenden Schicht umgebenen Quarz-Stabes 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 Aufragen der leitenden Schicht, die beispielsweise aus Chrom-Plaün-Gold besteht, rillenartige Vertiefungen 7 (vgl F i g. 1) in die Kanten des Quarzstabes eingearbeitet Die Rillentiefe ist dabei größer gewählt als der maximale Kantenabschiiff, 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 VX-Flächen 1,3 des Quarzstabes 5 in den beiden Schwingungsknoten 8, 11, derartige Kontaktierungs- bzw. Halterungspunkte zur Verfügung stehen, daß die Anschlußdrähte 9 bzw. 12 jeweils mit ein und derselben Haltestrebe eines nicht dargestellten Halterungsrahmens verbunden werden können. Aus diesem Grunde sind für den Halterungsrahmen lediglich zwei voneinander elektrisch isolierte, metallische Haltestreben, die mit den Anschlußdrähten 9 bzw. 12 verlötet werden und dicht neben dem Quarzstab 5 parallel zu den VX-Flächen 1,3 verlaufen, erforderlich. Da die Anschlußdrähte 9, 12 in einer Ebene liegen und in derselben Ebene mit den Haltestreben des Halterungsrahmens verlötet werden, ergibt sich der Vorteil, den so gehaltenen Quarzstab in ein sehr flaches Gehäuse einbauen zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrodenanordnung für einen stabförroigea. 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 die einander benachbarten ersten und vierten Seitenflächen des Biegungsschwingers mit diese Flächen vollständig bedeckenden zusammenhängenden Elektroden versehen sind, daß die erste und die dritte Seitenflache mit den Ansch'ußdrähten (9,12) versehen sind, daß die Elektrodenfläche der zweiten Seitenfläche (2) durch eine im Bereich zwischen den Anschlußdrähten sich befindende Unterbrechung in zwei Elektrodenabschnitte geteilt ist, daß die Elektrodenfläche der dritten Seitenfläche durch zwei sich zwischen den Arachlußdrähten 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.

2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung von auf benachbarten Seitenflächen des 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 vcr 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 Vakuumbeschichtung der Oberfläche des Biegungsschwingers hergestellt sind, und daß so diese Schicht aus Chrom-Platin-Gold besteht.