DE2256624A1

DE2256624A1 - Quarzkristallschwinger und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2256624A1
Application number: DE2256624A
Authority: DE
Inventors: Toshinobu Fujii; Akira Kohchi; Takao Watanabe
Original assignee: MEIDENSHA TOKIO KK; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: MEIDENSHA TOKIO KK; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1971-11-17
Filing date: 1972-11-17
Publication date: 1973-05-30
Also published as: US3872411A; DE2256624B2; DE2256624C3; JPS5229908B2; JPS4856385A; DK136339B; SE387496B; DK136339C

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdwfstr. 21-22 Tel. 29 84

D 5840

KABUSHIKI KABHA MEIDENSHA No. 2-1-17, Ohsaki, Shinagawa-ku, Tokyo, Japan

Quarzkristallschwinger und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ganz allgemein Quarzkristallfilter, insbesondere einen Quarz kr ista Ilse hwinger, der einen Teil eines Quarzkristallfilters des sog. Hybrid-Typs bildet, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung solch eines Quarzkristallschwingers. Der Quarzkristallfilter des Hybrid-Typs ist im allgemeinen aus einem Quarz se hwinger und anderen üblichen Schaltungselementen, wie z.B. Induktionsspulen und Kondensatoren, hergestellt, die mit dem Schwinger

Z/hu

309822/0844

zusammenwirken und daher verschiedene vorteilhafte Loistungscharakteristiken ergeben, die auf den hochstabilisierten Schwingungsfrequenzen sowie auf den ausreichend großen Q -Faktoren, d. h. Gütefaktoren beruhen, mit denen der Quarzschwinger zur Verfügung steht.

Trotz dieser vorteilhaften Leistungscharakteristiken des bekannten Quarzkristallschwingers ist bisher insoweit ein Problem offengeblieben, als das Frequenzspektruni des Quarzkristallschwingers zusätzlich zu den erwünschten Hauptresonanzfrequenzkomponenten auch Unterresonanzfrequenzkomponenten enthält. Diese Unter resonanzf requenzkom ponenten bringen beim Quarzkristallschwinger eine unerwünschte Nebenresonanz mit sich, was eine bedeutende Verschlechterung der Leistungscharakteristiken des Quarzkristallfilters zur Folge hat. Bisher sind verschiedene Versuche unternommen worden, um diese unerwünschten Nebenresonanzen des Quarzkristallschwingers zu unterdrücken und demgemäß die Leistungscharakteristiken des Quarzkristallfilters wieder zu verbessern, jedoch ist keiner dieser Versuche bisher vollkommen erfolgreich gewesen.

Von den verschiedenen Arten der gegenwärtig gebräuchlichen Quarzkristallschwinger werden diejenigen Quarzkristallschwinger, die Dickenscherungsschwinger sind, in erster Linie bei den Quarzkr istall filtern mit relativ hohen Frequenzbereichen verwendet, und zwar aufgrund ihrer zusammenstimmenden Temperaturcharakteristiken, Q -Faktoren (Gütefaktoren), ausreichenden Stoßwiderstandsfähigkeit und hohen Bearbeitbarkeit. Die Erfindung befaßt sich speziell mit dem Quarzkristallschwinger dieser Art.

3 0 9 f' 7 Ί I 0 8 4 4

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen und einen Quarzkristallfilter des Hybrid-Typs zu schaffen, der einen Ouarzkristallresonator als Dirkenseherungsschwinger aufweist und in einem relativ hohen Frequenzbereich schwingen kann sowie frei von der unerwünschten Nebenresonanz ist. Hierbei soll der Quarzkristallschwinger bei einem vergrößerten Frequenzbereich, der sogar höher als 15 MHz sein kann, betätigbar sein. Bei dem zu schaffenden Quarzkristallscbwinger soll die unerwünschte Nebenresonanz auf ein befriedigendes jAusmaß unterdrückt sein, wobei gleichzeitig die sich hierdurch ansonsten ergebende nachteilige Beeinflussung der Temperatur und der Leistungscharakteristiken des Quarzschwingers praktisch vermieden sein soll. Eine weitere Aufgabe wird darin gesehen, ein Verfahren zur Herstellung des erwünschten Quarzkristallschwingers zu schaffen, das einfach und wirtschaftlich arbeitet und demgemäß leicht auf kommerzieller Basis in die Praxis umgesetzt werden kann.

Die Merkmale des zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Quarzkristallschwingers ergeben sich aus den Ansprüchen. Dieser Quarzkristallschwinger weist eine eine bestimmte Dichte besitzende Quarzkristallplatte auf, die zwei einander gegenüberliegende Hauptflächen besitzt. Diese sind jeweils mit Ausnehmungen von einer bestimmten gemeinsamen Tiefe versehen, die jeweils eine von zwei Elektroden von gleich großer Dichte und Dicke aufnehmen. Zwei

Zuführungsplatten, die jeweils an den Hauptflächen der Kristallplatte angeordnet sind, stehen mit den ihnen zugeordneten Elektroden in Verbindung und erstrecken sich ineinander diametral gegenüberliegende Richtungen, wobei das Verhältnis aus Tiefe der Ausnehmungen zur Dicke der Elektroden kleiner ist als das Verhältnis aus Dichte der Elektroden zur Dichte der Kristallplatte. Die Zuführungsplatten

können vorzugsweise in den Ausnehmungen in den einander gegenüberliegenden Hauptflächen der Quarzkristallplatte enthalten sein. Diese Ausnehmungen können wahlweise identisch ausgebildet sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Quarzkristallschwingers mit der oben beschriebenen Ausbildung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Quarzkristallplatte hergestellt wird, daß zwei einander gegenüberliegende Hauptflächen der Kristallplatte mit einem Photowiderstand, d. h. einem Lichtabdeckmittel überzogen werden, daß die sich ergebende Kristallplatte vorgetrocknet wird, daß auf jede der Hauptflächen der Kristallplatte ein transparenter dünner Film aufgetragen wird, der ein gewünschtes Hchtundurchlässiges Muster trägt, daß der Überzug des Lichtabdeckmittels durch den das Muster tragenden transparenten dünnen Film hindurch mit Licht bestrahlt wird, um den Lichtabdeckmittelüberzug gemäß dem lichtundurchlässigen Muster eine Lichtbehandlung zu erteilen, daß die Kristallplatte mit dem Lichtabdeckmittel.überzug in eine das* Lichtabdeckmittel lösende Lösung getaucht wird, daß die sich ergebende Kristallplatte nachgetrocknet wird, daß die nachgetrocknete Kristallplatte zum Ätzen der Hauptflächen der Platte in ein Ätzmittel getaucht wird, daß das lichtbehandelte Lichtabdeckmittel von den Hauptflächen der Kristallplatte entfernt wird und daß schließlich ein Paar Elektroden sowie ein Paar Zuführungsplatten in den geätzten Teilen der Hauptflächen angebracht werden.

Die Erfindung wird im folgenden in Form mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung erläutert. Diese zeigt in:

Fig. IA ein repräsentatives Ausführungsbeispiel des

bekannten Quarzkristallschwingers schematisch in Draufsicht,

3 C ° ft V /! / 0 8 4 4

Fig. IB in Seitenansicht und

Fig. IC im Schnitt gemäß Linie IC-IG in Fig. IA;

Fig. 2 ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, bei

dem beim Quarzkristallschwinger gemäß Fig. IA bis IC eine unharmonische Schwingungsform herbeigeführt ist;

Fig. 3A ein weiteres typisches Ausführungsbeispiel

des bekannten Quarzkristallschwingers schematisch in Draufsicht,

Fig. 3B in Seitenansicht und

Fig. 3C im Schnitt gemäß Linie 3C-3C in Fig. 3A;

Fig. 4A eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ouarzkristallschwingers schematisch in Draufsicht,

Fig. 4B in Seitenansicht und

Fig. 4C im Schnitt entlang der Linie 4C-4C in Fig. 4A sowie

Fig. 5 perspektivisch eine weitere bevorzugte Aus

fuhrungsform des erfindungsgemäßen Quarzkristallschwingers.

309 8 2 2/0844

In Fig. IA bis IC ist ein typisches Ausführungsbeispiel eines bekannten Quarzkristallschwingers 10 dargestellt. Die Erfindung ist auf einen Quarzkristallschwinger desjenigen Typs gerichtet, der bei relativ hohen Frequenzen in Dickenscherungsform schwingt, weswegen vorausgesetzt wird, daß der hier gezeigte Quarzkristallschwinger von diesem Typ ist. Der Quarzkristallschwinger 10 weist eine Quarzkristallplatte 11 in Scheibenform mit einander gegenüberliegenden Hauptflächen 12 und 12' auf, die eine gemeinsame Fläche besitzen. Wie aus Figur IB ersichtlich, besitzt die Quarzkristallplatte 11 eine Dicke t.. und einen Durchmesser Φ-. Es ist in diesem Fall bekannt, daß eine temperaturabhängige Quarzkristallplatte oder eine solche mit negativem Temperaturgang, d.h. eine AT-Quarzkristallplatte oder eine BT-Quarzkristallplatte, die in Dickenscherungsform in einer Grundschwingung oder in einer ungeradzahligen Oberschwingung schwingt, zur Anwendung bei demjenigen Quarzkristallschwinger besonders geeignet ist, der in einem relativ hohen Frequenzbereich betreibbar ist; dies beruht auf den miteinander zusammenwirkenden Temperaturcharakteristiken, dem Q-Faktor (Gütefaktor), der Stoßwiderstandsfähigkeit und der Bearbeitbarkeit, wie zuvor schon erwähnt. Es wird angenommen, daß die Quarzkristallplatte 11 gemäß Fig. IA bis IC vom AT- oder BT-Typ sei. Die Quarz kr ist allplatte trägt mittig auf ihren Hauptflächen 12, 12' jeweils eine Elektrode 13 bzw. 13' von im allgemeinen kreisförmiger Ausbildung. Diese mittigen kreisförmigen Elektroden 13, 13' weisen, wie aus Fig. IB ersichtlich, einen gemeinsamen Durchmesser JL sowie eine gemeinsame Dicke t„ auf und sind aus gutleitendem Metall gebildet, wie beispielsweise Silber, Aluminium, Kupfer oder Gold, das mittels eines geeigneten chemischen oder elektrochemischen Verfahrens, beispielsweise mittels Vakuumverdampfung oder Elektroplattierung, jeweils auf die Hauptflächen 12, 12' der Quarzkristallplatte 11 aufgetragen ist.

30 9 82 2/0844

An den Hauptllächen 12, 12' sind zwei längliche metallische Zuführungsplatten 14, 14' befestigt, die daher jeweils mit den kreisförmigen Elektroden 13, 13' in Verbindung stehen. Diese Zuführungspläten 14, 14* erstrecken sich von den mittleren kreisförmigen Elektroden 13, 13' aus in diametral einander gegenüberliegende Richtungen und enden jeweils am Außenumfang der Hauptflächen 12, 12' der Quarzkristallplatte 11. Wie insbesondere aus Fig. IB ersichtlich, weisen die länglichen Zuführungsplatten 14, 14' eine gemeinsame Länge d- in radialer Richtung der Hauptflächen 12, 12' auf, was m. a. W. bedeutet, daß die mittigen kreisförmigen Elektroden 13, 13' um den radialen Abstand d- kleiner sind als die Hauptflächen 12 bzw. 12' der Quarzkristallplatte 11. Die länglichen metallenen Zuführungsplatten 14, 14' dienen nicht nur dazu, die elektrische Verbindung der kreisförmigen Elektroden 13, 13' mit außenliegenden, jedoch nichtdargestellten Schaltelementen herzustellen, die einen Teil des Quarz kristallfilters bilden, sondern auch dazu, eine mechanische Verstärkung der Quarzkristallplatte 11 in Verbindung mit üblichen Lagerungen hierfür zu bewirken.

Es ist bekannt, daß die unerwünschten Nebenresonanzen, die bei den Dickenscherungsschwingungen der Quarzkristallschwinger herbeigeführt werden, im allgemeinen in die folgenden drei Hauptkategorien zerlegt werden können:

a) in hochzahlige Kontur-Resonanzschwingungen, die von den spezifischen Konturen oder Außenabmessungen der die Schwingereinheiten bildenden Quarzkristalle diktiert werden;

b) in die unharmonischen Resonanzschwingungen;

0 9 8 2 2/0844

225662A

c) in verschiedene Resonanzschwingungen, die durch mechanische und/oder thermische Kupplungen zwischen den die Quarzkristall schwinger bildenden Elementen hervorgerufen werden. Hierbei werden die unerwünschten Nebenresonanzen dieser besonderen Art vernachlässigt oder als vernachlässigbar klein angesehen, da sie zum Verständnis des hier beschriebenen Quarzkristall schwingers ohne Bedeutung sind.

Es ist andererseits ebenfalls bekannt, daß beim Quarzkristall schwinger 10 der aus Fig. IA bis IC ersichtlichen Konstruktion die Hauptresonanzfrequenz der Quarzkristallplatte 11 in einem Bereich relativ hoher Frequenz liegt, so daß das Verhältnis aus Durchmesser Φ- zu Dicke t- der Quarzkristallplatte größer als 40 sein muß, d.h. also Φ . / t.y 40. Wenn daher der Abstand d- zwischen dem jeweiligen Außenumfang der Quarzkristallplatte 11 und den mittigen kreisförmigen Elektroden 13, 13' derart gewählt wird, daß das Verhältnis aus Abstand dj zu Dicke ί_χ größer als 15 ist, d.h. dj/ ^ ^ 15, und wenn gleichzeitig die Dicke t„ der kreisförmigen Elektroden 13, 13' so gewählt wird, daß die Elektroden eine vorgegebene Masse aufweisen, so ist die mechanische Energie, welche die Resonanzschwingungen der Quarzkristallplatte 11 bewirkt, in demjenigen Bereich der Quarzkristallplatte 11 konzentriert, der, wie durch die in unterbrochenen Linien gezeichnete Kurve in Fig. IC angedeutet, zwischen den beiden kreisförmigen Elektroden 13, 13' liegt. Dies bedeutet, daß die unerwünschte Nebenresonanzschwingung der oben definierten Kategorie a) auf vorteilhafte Weise unterdrückt werden kann, indem die Anordnung und Dicke der mittigen kreisförmigen Elektroden 13, 13' entsprechend ausgewählt wird.

309822/0844

Wenn hiervon abgesehen der radiale Abstand Cl₁ zwischen dem jeweiligen Außenumfang der Quarzkristallplatte 11 und den mittigen kreisförmigen Elektroden 13. 13' sowie die Dicke t. der Kristallplatte 11 derart ausgewählt werden, daß das oben erwähnte Verhältnis d../ t,2* gilt, so hängt die unharmonische Nebenresonanzschwingung oder der störende Frequenzgang gemäß Kategorie b) von dem Verhältnis aus Durchmesser Φ „ der mittigen kreisförmigen Elektroden 13, 13' zu Dicke t.. der Quarzkristallplatte 11 und von einem Verhältnis R aus Masse pro Flächeneinheit der beiden kreisförmigen Elektroden 13, 13' zu Masse pro Flächeneinheit der Quarzkristallplatte ab; hierbei kann das Verhältnis R folgendermaßen ausgedrückt werden:

R= ^{l p} 2 -" h ,

wobei ο .. die Dichte der Quarzkristallplatte Hund ο die Dichte jeder der kreisförmigen Elektroden 13 und 13' ist.

Wie bekannt, hängt eine P-zahlige Eigenfrequenz fo (wobei P eine ungerade ganzzahlige Zahl ist und 1, 3, 5 ... betragen kann) der Dickenscherungsschwingungsform der Quarzkristallplatte von der Dicke t.. der Platte ab und läßt sich folgendermaßen ausdrücken:

(2)

wobei C_ßß, eine Kompensationssteifheit der Quarzkristallplatte 11 ist. Demgegenüber kann die Eigenfrequenz fe der Dickenscherungsschwingungsform , die sich unter oder zwischen den mittigen kreisförmigen Elektroden 13, 13' ergibt, durch folgende Gleichung angenähert werden:

309822/0844

(3)

^{fe =}

2P.tj (1 (- R) V

Wenn in diesem Fall die Frequenz f durch die oben definierte Frequenz fo normiert wird und daher gilt

a = f/fo. <">

so ist ein Frequenzabfall bei der Eigenschwingungsfrequenz der Quarzkristallplatte 11 definiert durch:

Λ = (fo - fe) /fo = 1 - ·? _p. ⁽⁵⁾

Es ergibt sich daher, daß für den Belevitch Parameter ¥ folgende Gleichung gilt:

a = a - P' a e ⁽⁶⁾

ρ (ι - a _e)

Es ist bekannt, daß sich eine oder mehrere unharmonische Schwingungsformen im Bereich der Ouarzplatte 11 unterhalb der kreisförmigen Elektroden 13, 13* bei Frequenzen ergeben, mit denen der Belevitch Parameter ^ aufgrund des bekannten Energieschluck- bzw. -abfangphänomens einen Wert von 0-1 annimmt. Im Diagramm gemäß Fig. 2 sind verschiedene Beziehungen zwischen dem Belevitch Parameter ^ und dem Wert P ( -i> /t..)\/ Λ dargestellt, wobei auf der Ordinate der Belevitch Parameter :' und auf der Abszisse der

3 ü 9 B ? 2 / 0 8 4 4

Wert P ( *₂/^tl^ \/ ^Δ aufgetragen ist. Die verschiedenen in Figur 2 gezeigten charakteristischen Kurven wurden aufgrund von Analysen der Energieschluckschwingungen einer idealen Quarzkristall platte sowie dadurch erhalten, daß in Gleichung 6 die Ergebnisse von Versuchen eingesetzt wurden. Diese Versuche wurden durchgeführt mit einem idealen Quarzkristallschwinger unter Verwendung einer Quarzkristallplatte mit einer unendlich großen Länge längs seiner X-Achse und einer endlich großen Länge längs seiner Z-Achse sowie mit Elektroden von bestimmter Dicke, die an beiden Hauptflächen der Quarzkristallplatte befestigt waren. Diejenigen Ziffern, die den in Klammern aufgeführten Buchstaben 1 und m auf der rechten Seite des Diagramms gemäß Fig. 2 zugeordnet sind, geben die Anzahl der Pole der unharmonischen Schwingungsformen in der X- bzw. Z-Achse an. Es ist in diesem Fall darauf hinzuweisen, daß sich die unharmonischen Schwingungsformen auch in einem Bereich ergeben, der im Diagramm gemäß Fig. 2 durch das Bezugszeichen A angedeutet ist, obwohl er aus Gründen der Einfachheit hier nicht aufgeführt ist. Aufgrund der Kurven gemäß Fig. 2 zeigt sich, daß das Energieniveau der unharmonischen Schwingungen bei abnehmendem Belevitch Parameter ebenfalls abnimmt und daher die Dämpfung erreicht, wenn der Belevitch Parameter f sich dem Wert 1 nähert. Es sei außerdem darauf hingewiesen, daß sich symmetrische unharmonische Schwingungsformen ergeben, wenn beide Zahlen 1 und m ungerade sind, wie bei der Schwingungsform mit (1,3) oder (3, l),und daß sich antisymmetrische unharmonische Schwingungsformen ergeben, wenn beide Zahlen 1 und m gerade sind. Die antisymmetrische Schwingungsform wird beim Quarzkristallschwinger der Konstruktion gemäß Fig. IA bis IC nicht herbeigeführt, bei dem die Elektroden auf beiden Seiten der Quarzkristallplatte untereinander identisch sind, und zwar in bezug auf die Form, die Größe, die Masse und relative Lage zur-Quarz -

309822/0844

kristallplatte. Wenn dagegen die Elektroden auf der Quarzkristall platte bezüglich ihrer Geometrie und/oder Masse voneinander verschieden sind, ergeben sich Schwingungen des antisymmetrischen unharmonischen Schwingungstyps. Wie bekannt, ist diese antisymmetrische unharranische Schwingungsform weniger intensiv als der symmetrische Schwingungstyp.

Aus der oben aufgeführten Analyse wird deutlich, daß das Auftreten der unharmonischen Schwingungen bzw. der zuvor erwähnten unerwünschten Nebenresonanzen der Kategorie b) beim Quarzkr istall schwinger verhindert werden kann, wenn die beiden Elektroden 13, 13' auf den Hauptflächen 12 bzw. 12' der Quarzkristallplatte 11 untereinander vollkommen übereinstimmen, und zwar bezüglich ihrer Masse, Konturen, Abmessungen und Relativlage zur Quarzkristallplatte 11. In Anbetracht der ungeradzahligen unharinonlsüien Schwingungsform, insbesondere des (1, 3) - Schwingungstyps gemäß dem Diagramm nach Figur 2, ist es daher vorteilhaft, den Quarzkristallschwinger derart auszubilden, daß folgende Beziehung erfüllt wird:

P(

Aus dieser Beziehung wird deutlich, daß die unerwünschte Nebenresonanz des Quarzkristallschwingers äußerst wirkungsvoll unterdrückt werden kann, wenn der Außendurchmesser Φ „ der mittigen kreisförmigen Elektroden 13, 13' und der Frequenzabfall A ausreichend klein sind. Dieser FrequenzabfalU läßt sich im Hinblick auf die Gleichungen 1, 2, 3 und 5 in folgender Form formulieren:

A= R/ ( 1 + R), ⁽⁷⁾

309822/0844

so daß es genügt, das Verhältnis R zu verkleinern, um auch den Frequenzabfall Δ zu verringern.

Wenn beispielsweise ein Quarzkristallschwinger unter Verwendung einer AT-Quarzkristallplatte konstruiert wird, die eine Grundschwingungseigenfrequenz von 20 MHz, eine Dicke t.. von 83 Mikron und kreisförmige Elektroden aus Silber mit einer Dicke t„ von 0,1 Mikron aufweist, dann entspricht das Verhältnis R aus Gleichung 1 dem Wert 0, 0095, und demgemäß entspricht der Frequenz abfall ^x. aus Gleichung 7 dem Wert 0, 0095, da die Dichte ρ ₁ von Quarz 2, 65 g/cm und die Dich-

3
te P ₂ von Silber 10, 50 g/cm beträgt, Wenn die Grundfrequenz des

Quarzkristallschwingers als dessen Resonanzfrequenz verwendet wird, so beträgt der Wert ρ eins, so daß der Durchmesser Φ₂ der kreisförmigen Elektroden aufgrund der oben erwähnten Ungleichung kleiner als 0, 57 mm sein sollte.

Aufgrund dieses besonderen Ausführungsbeispiels des bekannten Quarzkristallschwingers wird deutlich, daß der Durchmesser der Elektroden auf der Quarzkristallplatte in dem Verhällnis verringert werden sollte, in dem die Resonanzfrequenz oder der Obersehwingungsgrad des Schwingers abnimmt. Die Verringerung des Durchmessers der Elektroden bewirkt jedoch, daß die Impedanz des Quarzkristallschwingers anwächst, weswegen es erforderlich wird, den Quarzkristallfilter zu konstruieren, um die Impedanz in ihrer Gesamtheit zu vergrößern. Dies ist jedoch in jeder praktischen Hinsicht unangenehm. Ein praktikables Mittel zur Vermeidung dieser Schwierigkeit besteht darin, daß der Durchmesser 4>„ der Elektroden unverändert gehalten wird und der Frequenzabfall j und demgemäß das Verhältnis R auf relativ kleine Werte eingestellt werden, und zwar durch Verwendung solcher Elektroden, die aus einem Material mit einer

3 0 9 8 2 2 / Ü 8 4 4

relativ geringen Dichte gebildet sind, wie beispielsweise aus Aluminium,

dessen Dichte o_ 2, 69 g/cm betragt. Zum Erzielen des gewünschten Zweckes trägt es ebenfalls bei, wenn auch die Dicke t« der aus diesem Material hergestellten Elektroden verkleinert wird. Wenn dagegen vom Puarzkristallschwinger der Betrieb bei erhöhten Resonanzfrequenzen gefordert wird, ist dieses oben beschriebene Hilfsmittel tatsächlich undurchführbar, und zwar im Hinblick auf verschiedene sich aus der Praxis ergebende Beschränkungen, die dann überwunden werden müßten und sich ergeben aus den spezifischen Eigenschaften der zur Verfügung stehenden Materialien, aus den Verfahren zum Anbringen der Elektroden an der Ouarzkristallplatte und aus der Steuerung der Stabilität und Dicke des für die Elektroden verwendeten Metalls. Da darüber hinaus der spezifische Widerstand der Elektroden abrupt ansteigt und sich gleichzeitig ein unerwünschter Dünnfilm-Effekt ergibt, wenn die Dicke der Elektroden über eine bestimmte Grenze hinaus verringert wird, ist die Verringerung der Dicke t„ bei solchen Quarzkristallschwingern undurchführbar, die zum Betrieb in Hochfrequenzbereichen vorgesehen sind.

Zur Lösung dieser Probleme wurde eine verbesserte Version des Quarzkristall schwinger s vorgeschlagen und auch schon praktisch angewendet. Ein Ausfiihrungsbeispiel dieses Schwingers ist aus Figur 3A bis 3C ersichtlich. Dieser Quarzkristallschwinger 20 entspricht in seiner Konstruktion weitgehend derjenigen des Quarzkristall schwingers 10 gemäß Fig. IA bis 1 C. weswegen einander entsprechende Teile der beiden Schwinger gleiche Bezugszeichen aufweisen. Der Quarzkristallschwinger 20 unterscheidet sich jedoch von dem zuvor beschriebenen Schwinger 10 dadurch, daß Überzüge 21, 21' aus einem dielektrischen Material, beispielsweise Siliziumoxid {SiO«). typischerweise mittels eines Vakuumaufdampfverfahrens auf diejenigen Teile

der einander gegenüberliegenden Hauptllüchen 12,12' der Quarzkristallplatte 11 aufgebracht worden sind, die nach außen gerichtet sind. d.h. auf diejenigen Teile, auf denen , sich die mittigen, kreisförmigen Elektroden 13,13' und die länglichen Elektrodenplatten 14,14' nicht befinden. Wenn in diesem Fall die dielektrischen Überzüge 21,21' eine Dichte d_ und eine Dicke t„ aufweisen, dann ist das Verhältnis R' aus der Masse der beiden Überzüge 21, 21' zur Masse . der Quarzkristallplatte 11 durch eine Gleichung R' = (2p - · t„) / (Pj · tj gegeben, so daß die Eigenschwingungsfrequenz fo' des Quarzkristallschwingers 20 unter Berücksichtigung von Gleichung 3 in folgender Form geschrieben werden kann:

foV * ■ ■ 1 Λ [ "66' (8)

1 1 / ^C66'

• I₁(ItR')' ' Vn₁

Es wird daher der Frequenzabfall Δ', der sich aus der Anwesenheit der Elektroden 13,13' auf der Quarzkristallplatte ergibt, folgendermaßen ausgedrückt:

Δ V='(R -R*) /(I +R) " (9)

Es läßt sich demgemäß die Wirkung, die sich aufgrund der dielektrischen Überzüge 21,21' ergibt, folgendermaßen ausdrucken:

' " = Λ/Τ- R' -l/l - ^Ρ3^3

(10) R V Pt

309822/0044

Dieser wünschenswerte Effekt wird jedoch aufgehoben durch ein bedeutendes Absinken des in Zusammenhang mit der Hauptschwingungsfrequenz stehenden Q-Faktors und durch eine nachteilige Beeinflussung der Temperaturcharakteristiken des Quarzkristallschwingers, und zwar aufgrund des gleichzeitigen Vorhandenseins von Material, das mit der Quarzkristallplatte nicht artverwandt ist. Hinsichtlich der Verschlechterung der Temperaturcharakteristiken ist darauf hinzuweisen, daß die Temperatureigenschaftskurve in kubischer Form, die vom Schnittwinkel der Quarzkristallplatte abhängig ist, in einem breiten Bereich schwankt.was auf die Anordnung dielektrischer Schichten auf der Quarzkristallplatte zurückzuführen ist. Zusätzlich zu diesen Problemen ergeben sich Schwierigkeiten bei der Steuerung der Dicke und der Gleichförmigkeit der dielektrischen Überzüge.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Quarzkristallschwinger ist frei von all den obenerwähnten Nachteilen, die den bekannten Quarzkristallschwingern eigen sind, während die unerwünschten Nebenresonanz schwingungser scheinungen, wie beispielsweise die hcchzahligen Konturresonanzschwingungsformen, die auf der spezifischen äußeren Ausbildung der Quarzkristallplatte beruhen, und die unharmonischen Resonanzschwingungen wfrksam unterdrückt werden. Die Störresonanzen werden beim erfindungsgemäßen Quarzkristallschwinger aufgrund von Gesetzen unterdrückt, die durch die Gleichungen 1 und 8 gegeben sind, und zwar ohne Einschränkungen, die sich aus den Begrenzungen der Werte Φ „ und Δ ergeben, Werte, dte dem in einem Bereich relativ hoher Frequenz arbeitenden Schwinger eigen sind. Eine bevorzugte

3 ü 9 H ?. 2 / 0 8 4 4

-- 17 -

225662A

Ausführungsform des Quarzkristallschwingers, mit dem diese Wirkungen erzielt werden, ist in Fig. 4A bis 4C dargestellt.

Dieser Quarzkristallschwinger 30 ist zum Betrieb in einer Dickenscherungsschwingungsform, wie zuvor erwähnt, ausgebildet und weist daher eine kreisförmige Quarzkristallplatte 31 mit einander gegenüberliegenden Hauptflächen 32, 32' auf. Diese Quarzkristaliplatte 31 ist von AT-oder BT-Ausbildung, deren Hauptflächen 32, 32' zur Kristallachse der Platte 31 um solche Winkel geneigt sind, die zum Erzielen der erwünschten Temperaturcharakteristiken geeignet sind. Die Ouarzkristall-.platte 31 weist einen Durchmesser Φ ^₁ eine Dicke tj und eine Dichte ρ . auf. Es ist in diesem Fall von Bedeutung, daß die Dicke t. der Quarzkristallplatte 31 derart gewählt wird, daß sie der Bedingung gemäß Gleichung 2 genügt.

Die Quarzkristallplatte 31 weist auf ihren gegenüberliegenden Hauptflächen 32,32' jeweils eine Ausnehmung 36 bzw. 36' auf, die identisch ausgebildet sind und eine Tiefe 6 t aufweisen, so daß die Quarzkristallplatte 31 an ihrem, den Ausnehmungen 36, 36' entsprechenden Abschnitt eine verringerte Dicke t. besitzt. Diese Ausnehmungen 36, 36' weisen mittige kreisförmige Teile und in radialer Richtung sich längs erstreckende oder schwalbenschwanzförmige Teile auf, die von den kreisförmigen Teilen diametral in einander entgegengesetzten Richtungen verlaufen und an den einander gegenüberliegenden Hauptflächen 32, 32' am Außenumfang der Quarzkristallplatte 31 jeweils enden, wie am besten aus Fig. 4A ersichtlich. Die oben beschriebene Form und Ausbildung der Ausnehmungen 36,36'

3 (XS 8 2 2 I 0 8 k 4

stellt jedoch lediglich ein Ausführungsbeispicl dar, weswegen diese Ausnehmungen 36, 36' derart ausgebildet werden können, daß sie wahlweise jegliches andere Muster, beispielsweise ein dreieckiges, rechteckiges oder quadratisches Muster, aufweisen können. Es ist möglich, den Ausnehmungen 36,36' verschiedene Muster aufgrund des Umstandes zu erteilen, daß die Bedingung d./t. ^15 leicht dadurch erfüllt werden kann, daß der Durchmesser Φ ₁ der Quarzkristallplatte 31 innerhalb eines Gräßenbereiches von 5 - 8 mm ausgewählt wird, da die zuvor definierte Frequenz fo derart eingestellt ist, daß sie höher als 15MHz ist. Zur Ausbildung der Ausnehmungen 36,36' kann vorteilhafterweise ein an sich bekanntes Photoätzverfahren verwendet werden, wie im folgenden im einzelnen beschrieben.

Die derart in der Quarzkristallplatte 31 ausgebildeten Ausnehmungen 36, 36' nehmen in ihren mittigen Teilen jeweils mittige Elektroden 33 bzw. 33' auf. Diese mittigen Elektroden 33, 33' sind in der Zeichnung mit einer kreisförmigen Ausbildung dargestellt, die mit der Ausbildung der mittigen Teile der Ausnehmungen 36, 36' weitgehend identisch ist. Dies stellt jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel dar, weswegen die Außenabmessungen der mittigen Elektroden 33, 33* insoweit auf jede gewünschte Weise abgewandelt werden können, als ihre Ausbildung aus den vorerwähnten Gründen weitgehend mit der besonderen Ausbildung der mittigen Teile der Ausnehmungen 36, 36' auf beiden Seiten der Quarzkristallplatte 31 übereinstimmt. Die mittigen Elektroden 33, 33' weisen eine Dicke t„ und eine Dichte P_ auf, wobei die mittigen Elektroden 33,33* einen Durchmesser φ besitzen, wenn sie die dargestellte kreisförmige Ausbildung aufweisen.

3 ü 9 S 2 2 / Ü 8 4 4

In den radial längsgestreiften odor schwalbonKchwanzförmigen Teilen der Ausnehmungen 36, 36' befinden sich längsgestreckte oder schwalbenschwanzförmige Zuführungselektroden 34 bzw. 34', die jeweils mit den mill igen Elektroden 33, 33' direkt verbunden oder hiermit einstückig sind, um zwischen diesen mittigen Elektroden S3, 33' und den mit dem Quarzkristallschwinger 30 zusammenwirkenden äußeren Schaltkreiselementen eine elektrische Verbindung zu schaffen. Diese länglichen Zufuhrungselektroden 34, 34' besitzen in ähnlicher Weise wie dir mittigen Elektroden 33, 33' eine Dicke t» und eine Dichte δ 2,

Die längliehen Zuführungselektroden 34, 34' sind derart dargestellt, daß sie sich in diametral einander entgegengesetzten Richtungen erstrecken, de vorzugsweise mit der X-Achse der Kristallplatte 31 fluchten; wenn erwünscht^ können die Zuführungselektroden 34,34' jedoch in jeder gewünschten Richtung angeordnet und demgemäß auch die die Zuführungselektroden aufnehmenden Ausnehmungsteile in jeder gewünschten Richtung ausgebildet werden.

Obwohl der Quarzkristallschwinger 30 in der Zeichnung derart dargestellt ist, daß er ein an der Quarzkristallplatte 31 angeordnetes Elektrodenpaar 33,33' verwendet, stellt dies lediglich ein Ausführungsbeispiel dar, weswegen nach Wunsch jede andere geeignete Anzahl Elektroden auf jeder der Hauptflächen der Kristallplatte angeordnet werden kann. Eine diesbezügliche Ausführungsform des Quarzkristallschwingers ist aus Fig. 5 ersichtlich.

30^822/0844

225662A

Bei dieser abgewandelten Ausflihrungsforni gemäß Fig. 5 weist der Quarzkristallsehwinger 40 eine rechteckige Quarzkristallplatte 41 auf, die zwei einander gegenüberliegende Hauptflächen42,42^f mit gemeinsamer bzw. gleich großer Fläche besitzt. In diesen Hauptflächen 42, 42' sind vier voneinander getrennte, nicht im einzelnen bezifferte Ausnehmungen vorgesehen, die, wie dargestellt, in einer Reihe nebeneinanderliegen. Die Ausnehmungen der einen Hauptfläche 42 nehmen einen Elektrodensatz 43 auf, während die Ausnehmungen der anderen Hauptfläche 42' einen weiteren Elektrodensatz 43' aufnehmen. Diese Elektroden 43,43' sind derart dargestellt, daß sie eine rechteckige Ausbildung aufweisen. Die Elektroden 43,43' sind mit äußeren Schaltkreiselementen über Zuführungselektroden verbunden, die ebenfalls von den auf beiden Seiten der Ouarzkristallplatte 41 ausgebildeten Ausnehmungen aufgenommen werden und eine entsprechende Ausbildung aufweisen.

Die Ausnehmungen in der Ouarzkristallplatte des erfindungsgemäßen Quarzkristallschwingers werden vorteilhafterweise mittels eines Photoätzverfahrens gebildet, bei dem ein geeignetes Fluorid, beispielsweise eine übersättigte Lösung von Amoniumfluorid oder Fluoramoniumsäure oder Fluorwasserstoffsäure verwendet wird. Zu diesem Zweck wird zuerst eine entsprechend ausgeschnittene und geformte Ouarzkristallplatte hergestellt, deren einander gegenüberliegende Hauptflächen danach gleichförmig mit einem geeigneten Photowiderstandsmaterial bzw. Lichtabdeckmittel überzogen werden, das gegenüber Fluorid beständig ist Als Lichtabdeckmittel kann beispielsweise das im Handel unter dem Handelsnamen Kodack Metal Etching Resist vertriebene Mittel verwendet werden. Die sich

3 C 9 H 2 2 } 0 8 A 4

aus dem Lichtabdeckmittel ergebendon überzüge, die auf beiden Seiten der Ouarzkristallplatte ausgebildet werden, werden sodann in ausreichender Weise vorgetrocknet. Der Oberfläche jedem der vorgetrockneten Ijchtwiderstandsüberzüge wird sodann ein transparenter dünner Film überlagert, der ein lichtundurchlässiges, opakes Muster trägt, das mit dem gewünschten Muster der in der Ouarzkristallplatte auszubildenden Ausnehmungen übereinstimmt. Die Liehtwiderstandsüberzüge werden sodann durch den jeweiligen transparenten dünnen Film hindurch mit Licht bestrahlt, so daß die unterhalb der transparenten Teile des dünnen Films liegenden Flächen der Überzüge dem Lieht ausgesetzt werden, wobei die verbleibenden Teile durch die lichtundurchlässigen Muster bzw. Schablonenbilder abgedeckt sind. Die Ouarzkristallplatte wird sodann zu- · sammen mit den getrockneten Lichtwiderstandsüberzügen in eine entsprechende organische Lösung eingetaucht, wie beispielsweise in eine gemischte Lösung aus Trichloräthylen, Toluol, Azeton und Essigsäure, um dadurch das unbehandelte Lichtabdeckmaterial von denjenigen Flächen der Hauptflächen der Ouarzkristallplatte zu entfernen, die beim vorhergehenden Verfahrensschritt der Bestrahlung mit Licht nicht ausgesetzt ■wurden. Die Überzüge aus dem lichtbehandelten Photowiderstandsmaterial werden sodann nachgetrocknet und die Quarzkristallplatte, welche die nachgetrockneten lichtwiderstandsfähigen TJberzüge aufweist, wird in ein Ätzbad getaucht, so daß die Ouarzkristallplatte auf ihren Flächen, welche keine lichtwiderstandsfähigen Überzüge aufweisen, geätzt wird. Die Ätzzeit sollte derart gesteuert sein, daß die Ouarzkristallplatte auf eine vorbestimmte Tiefe geätzt wird. Bei der derart

3 0 9 8 2 2/

gebildeten QuarzkristallplaUe, we Irin? auf ihren beiden Seiten die Ausnehmungen aufweist, wird das auf den Hauptflächen verbleibende Lichtabdeckmittel entfernt und in den Ausnehmungen werden die Elektroden befestigt, deren Ausbildung in Übereinstimmung mit derjenigen der Ausnehmungen steht.

Bei der Durchführung des obenbeschriebenen Photoätzverfahrens auc h

kann/ediglich eine der die lichtwiderstandsfähigen Überzüge tragenden Hauptflächen mit dem Licit bestrahlt werden, um die Lic htwider stands must er auf beiden Seiten der Kristallplatte auszubilden. Dies beruht auf dem Umstand, daß die Quarzkr istall platte weitgehend transparent ist, insbesondere dann, wenn die Platte spiegelglatt bearbeitete Hauptflächen aufweist. Wenn die Quarzkristallplatte etwas mattierte oder weißliche Oberflächen besitzt, die beispielsweise auf eine Genauigkeit von etwa 0, 6 Mikron bearbeitet wurden, so kann die Kristallplatte immer noch weitgehend transparent sein, wenn die Wellenlänge der verwendeten Lichtstrahlen entsprechend ausgewählt wird. Es werden daher die lic htwider standsfähigen Muster gleiclizeitig auf beiden Hauptflachen der Quarzkristallplatte und über den gleichen Flächen mit einem einzigen Lichtbestrahlungs-Verfahrensschritt gebildet. Dies trägt beträchtlich zur Vereinfachung des Verfahrens zur Herstellung des Quarz kr ist allschwinge rs sowie zu einer gleichförmigen Qualität des auf kommerzieller Basis gefertigten Schwingers bei. Wenn nun das Verhältnis aus Masse der Elektroden auf der Quarzkristallplatte zur Masse der Kristallplatte mit R" und die Eigenfrequenz der inDickenscherungsschwingungsform zwischen den Elektroden hervorgerufenen Schwingungen mit f e"bezeichnet wird, so gilt:

3 0 9P22/0844

^2p2 " ^l2

-~~r— ^ünd <ⁿ)

1 · 4

Der aufgrund der vorhandenen Elektroden hervorgerufene Frequenzabfall Δ" ist sodann:

R»+(l -tJt_A)

Die Dicke 6t jeder der auf beiden Seiten der Quarzkristallplatte gebildeten Ausnehmungen ist offensichtlich gegeben durch:

6t =(tj -t₄)/2, (14)

°2

wobei gilt δ. t < ■ . t

O₁ i

Aus Gleichung 2 und 12 ergibt sich:

r t; 2p _ · t.

_
te

(15)

Wenn Gleichung 14 in obenerwähnte Ungleichung eingesetzt wird, ergibt sich:

t 2 ο . - t 4 π 2__2_ ν > j

so daß fo > fe'¹.

5840

309822/0 0.A

Es folgt daher, daß die Energieabfang- bzw. -schluckschwingungen in demjenigen besonderen Bereich der Quarzkr istall platte herbeigeführt werden, der unterleib und zwischen den Elektroden auf beiden Seitender Platte angeordnet ist.

Nach Einsetzen von Gleichung 11 und 14 in Gleiching 13 kann der Frequenzabfall Δ" folgender malten geschrieben werden:

*"-C₂-1,--!-St)Z(D₂-t_{2 +} -J-P₁. t₄) (16)

Diese Gleichung sagt aus, daß der FrequenzabfallA" weitgehend beliebig durch entsprechende Auswahl der Werte "^, ο t und δ t verringert werden kann. Demgemäß kann der Wert Φ - im Parameter "P{$„/\.^)~\J Δ" beträchtlich groß gemacht werden, und zwar insoweit, als dieser Parameter einen Wert kleiner als 2 annimmt, so daß die unharmonische Resonanzschwingung des Quarzkristallschwingers wirksam unterdrückt werden kann. Es wurde mit einem Quarz kr ista Ilse hwinger ein Versuch durchgeführt, und zwar unter Verwendung/^Ατ-Schnitt-Quarzkristallplatte mit einer Dicke von 83 Mikron und mit einer Grundresonanzschwingung von 20 MHz. Der Quarzkristallschwinger wurde bei einer Oberschwingungsfrequenz von 60 MHz erregt, wobei P ,auf 3 und 6t /L auf 0,2% eingestellt war. Der Versuch zeigte, daß sich erstens beim Äquivalenzwiderstand/öen Hauptschwingungen der dritten Oberschwingungsform mit dem auf 0, 2% eingestellten Wert des ^t/t* kein bedeutsamer Anstieg ergabt daß jedoch zweitens bei den Temperatureigenschaften des Quarzkristallschwingers die Neigung zu einer merkbaren Änderung bestand, wenn der Wert 6t etwas größer als

3ÜS822/0844

Null war. Wenn die Tiefe 6t der Ausnehmung in der Quarz kristallplatte so groß ist, daß hierdurch die Temperatureigenschaften des Quarzkristallschwingers beeinflußtwerden, sollte der Schnittwinkel der Quarz kristallplatte derart eingeregelt werden, daß dieser Einfluß auf die Temperatureharakteristiken ausgeglichen wird. Es ist in jedem Fall erforderlich, daß der Frequenzabfall Δ vergrößert wird, wenn sich die Werte fo und P vergrößern, so daß die Dicke t₀ und der Durchmesser * der mittigen Elektroden inner halb erlaubter Grenzen auf einen größtmöglichen Wert eingestellt werden sollte, während gleichzeitig die Dichte P _o der Elektroden relativ klein gewählt werden soll.

Es ist weiterhin festzustellen, daß die Zuführungselektroden auf einander gegenüberliegenden Flächen der Quarzkristallplatte nicht in Deckung miteinander sind, so daß die Eigenresonanzfrequenz ie*'*, die sich in den Bereichen der Quarzkristallplatte unterhalb diesen Elektroden ergibt, höher ist als die Eigenfrequenz fo der Kristallplatte, weswegen gilt: fo< fe^w . Dies bedeutet, daß die in diesen besonderen Bereichen sich ergebende Schwingungsfrequenz nicht aufgefangen wird und daher erlöscht, vorzugsweise bei solchen Quarzkristallplatten, die frei von den geätzten Ausnehmungen sind. Wenn für die Dicke t₂ der mittigen Elektroden der größtmögliche Wert gewählt wird, ergeben sich hinsichtlich der elektrischen Verbindung/aer Halterung der Zuführungselektroden Probleme, obwohl die mitt ige η Elektroden selbst frei von solchen Problemen sind. Wenn beispielsweiseElektroden aus einem elektrisch leitenden Kunststofflack verwendet werden, ergibt sich die Gefahr, daß der Metallfilm in solch einem Anstrich absorbiert wird und demgemäß zu Stücken zerbrochen wird.

:. r ■ ..;.; 11 U 8 4 4

225G62A

Dies kann dadurch vermieden werden, daß eine Quarzkristallplatte verwendet wird, die an ihren die Zuführungselektroden berührenden Bereichen verdickt ist oder indem, falls erforderlich, die Endteüe der Zuführungselektroden durch ein Doppe lauf dampfverfahren ausgebildet werden.

Aus vorstehendem ergibt sich daher, wenn die Ausnehmungen in den besonderen Bereichen der Hauptflächen der Quarz kr istallplatte zur Aufnahme der mittigen Elektroden und Zuführungselektroden derart ausgebildet werden, daß die Beziehung t₄ + 2t„ <t. gilt, daß die Energie der Hauptschwingungen bei vergrößerten Frequenzen aufgefangen werden kann und daß sich bei der Quarzkristallplatte ein relativ großer Q-Faktor erzielen läßt, so daß die unerwünschten und störenden Nebenresonanzschwingungen ausreichend unterdrückt werden können. Die verschiedenen Einschränkungen, die sich aus der Begrenzung der Dicke £ der Elektroden und des Frequenzabfalles Δ ergeben und durch das Vorhandensein der Elektroden bewirkt sind, soweit Hochfrequenzschwingungen der Dickenscherungsform betroffen sind, können beim Quarzkristallschwinger gemäß der Erfindung praktisch vollständig beseitigt werden.

Da darüber hinaus zur Herstellung der Ausnehmungen in der Quarzkristallplatte das Photoätzverfahren verwendet wird, lassen sich daher bei den Ausnehmungen klargeschnittene Kon+ türen erreichen, und es kann demgemäß auch eine stabilisierte Leistungscharakteristik des Quarzmetallschwingers erzielt werden, die während der Verwendung des Schwingers beibehalten wird. Das Photoätz verfahre η ermöglicht es außerdem, lichtbehandelte Schichten auf beiden Seiten der Quarz kr istall platte

; ■ .. .■■;,.; 8 4 i

auszubilden, indem während der Herstellung des erfindungsgemäßen Quarzkristallschwingers der lic Itwider standsfähige Überzug lediglich auf einer Seite der Platte bestrahlt wird. Trotz der Anordnung der Ausnehmungen in der Quarzkristallplatte ergibt sich bei den Hauptschwingungen der Kristallplatte keine nachteilige Beeinflußung der Temperatur- und Alterungseigenschaften. Dieser nachteilige Einfluß ergibt sich selbst dann nicht, wenn die Quarzkristallplatte an ihren die Zuführungselektroden aufnehmenden Bereichen örtlich verdickt ist.

309822/0844

Claims

Patentansprüche

Λ
' 1. Quarz kr ista Ilse hwinger, dadurch gekennzeichnet, daß er eine eine Dichte P - und eine Dicke t. besitzende Quarzkristallplatte (31) mit zwei gegenüberliegenden Hauptflächen (32,32') aufweist, die jeweils Ausnehmungen (36,36') mit gleich großer Tiefe 6 t besitzen, wobei die Ausnehmungen mit beidseits der Kristallplatte einander fluchtend gegenüberliegenden Mittelteilen und mit länglichen Teilen versehen sind, die von den mittigen Teilen ausgehen und jeweils am Außenumfang der Hauptflächen enden, daß die Mittelteile der Ausnehmungen jeweils Hauptelektroden (33, 33') aufnehmen, während die länglichen Teile der Ausnehmungen mit den Hauptelektroden verbundene Zuführungselektroden (34,34') aufnehmen, wobei die Hauptelektroden^re Zuführungselektroden eine gemeinsame Dichte P₀ und Dicke t_o aufweisen,

P 2 ^&

beider 6t < —-=—1₀ gilt.
2. Quarzkristallschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichen Teile der Ausnehmungen (36,36') und die hierin enthaltenen Zuführungselektroden (34, 34') auf beiden Hauptflächen (32,32») der Quarzkristallplatte (31) in ihrer Ausbildung übereinstimmen.

309822/0844
3. Verfahren zur Herstellung eines Quarz kr istallschwingers gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quarzkristallplatte mit bestimmtem Schnittwinkel hergestellt wird, daß die einander gegenüberliegenden Hauptflächen der Quarzkristallplatte mit einem lichtwiderstandsfähigen Material überzogen werden, daß die sich ergebenden Überzüge aus lichtwiderstandsfähigem Material auf der Kristallplatte vorgetrocknet werden, daß die vorgetrockneten lichtwiderstandsfähigen Überzüge mit Licht bestrahlt werden, wobei zuvor diejenigen Flächen der Überzüge, die später die mittigen Elektroden und die Zuführungselektroden aufnehmen, für die Lichtbehandlung der bestrahlten Flächen der Überzüge abgedeckt werden, daß die Kristallplatte zusammen mit den lichtwiderstandsfähigen Über-

Ir-

zügen^ine das Photowiderstandsmaterial auflösende Lösung getaucht werden, daß die .sich ergebende Kristallplatte nachgetrocknet wird, daß die nachgetrocknete Kristallplatte zum Ätzen der unter den mit Licht nicht behandelten Überzugsflachen liegenden Kristallplatte in ein Ätzmittel getaucht wird, daß die lichtbehandelten Überzüge von den Hauptflächen der Kristallplatte entfernt werden und in den sich ergebenden Ausnehmungen der Kristallplatte eine geeignete Anzahl von Hauptelektroden und Zuführungselektroden angeordnet wird.

309822/0844
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Lichtbestrahlung der Mchtwiderstandeftthigen Überzüge diesen ein transparenter dünner Film überlagert wird, der ein ltehtundurcMassiges Muster entsprechend der Ausbildung der später beidseite der Kristallplatte anzuordnenden Haupt- und ZufUhrungselektroden trägt, und daß die vorgetrockneten UchtwiderBtandafähigen Überzüge dur ch den transparenten dünnen Film hindurch mit Licht zur Lichtbehandlung der PhotowlderstandsUberzüge bestrahlt werden, wobei die unter dem opaken Muster liegenden Flächen unbehandelt bleiben.

309822/0844

U .

Leerseite