DE2258510B2

DE2258510B2 - PROTECTIVE AND HOLDING DEVICE FOR MINIATURE QUARTZ

Info

Publication number: DE2258510B2
Application number: DE19722258510
Authority: DE
Inventors: John Joseph Lynbrook; Spreckels Charles Claus Huntington; N.Y. Carpenter (V.St.A.)
Original assignee: Bulova Watch Co. Inc., New York, N.Y. (V.StA.)
Priority date: 1971-12-02
Filing date: 1972-11-29
Publication date: 1976-09-30
Also published as: JPS5336062Y2; CA968069A; IT971402B; CH1748972A4; FR2170415A5; DE2258510A1; HK56576A; JPS52131972U; GB1415337A; CH552847A; US3754153A

Description

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angegebene Lösung der mechanischen Entkopplung für Flachgehäuse nicht in Frage kommt. Entsprechendes gilt für die Halterungsvorrichtungen mit becherartigen Gehäusen gemäß der DT-OS 19 11964 und dem deutschen Gebrauchsmuster 69:5531, die Lösungen zeigen, die hinsichtlich der mechanischen Entkopplung zwischen dem Schwingquarz und den Anschlußstiften ungünstiger sind als die bereits erwähnte Lösung nach der US-FG 32 21 189.specified solution of the mechanical decoupling for flat packs is out of the question. Corresponding applies to the mounting devices with cup-like Housings according to DT-OS 19 11964 and German utility model 69: 5531, the solutions show the mechanical decoupling between the quartz crystal and the connecting pins are less favorable than the already mentioned solution according to US-FG 32 21 189.

Für Armbanduhrenquarze war es bisher üblich, den Kristall in eine kleine Metallkapsel etwa entsprechend dem erwähnten deutschen Gebrauchsmuster 19 62551 mit nach außen regenden Anschlußstiften einzubauen, deren Enden innerhalb der Kapsel mit Zuleitungen zu den Elektroden der Kristalleinheit verbunden sind, wobei die Zuleitungen gleichzeitig zur Halterung der Kristalle in der Kapsel dienen. Weg^n der beengten RaumverhäJtnisse ergeben sich dabei große Schwierigkeiten bei der Montage, die auch bei sorgfältigster Ausführung leicht zu Druck- oder Zugspannungen am Kristall durch die Verbindungsdrähte zwischen den Anschlußstiften und den Elektroden am Kristall führen können. Weitere Spannungen können durch das heute allgemein übliche Hochdruck-Kaltschweißverfahren zum Verschließen der Trennstelle zwischen dem Sockel und dem Deckel auftreten. Das Kaltschweißen bietet gegenüber dem Verlöten oder thermischen Schweißen den Vorteil, daß keine Dämpfe entstehen, di*· in der Kapsel eingeschlossen und zu Verunreinigungen der Kristalloberflächen führen können. Die bei diesem Verfahren auftretenden Drücke sind jedoch so hoch, daß sie zu einer Verformung der Kapsel führen können, wodurch die Anschlußstifte aus ihrer ursprünglichen Position in der Kapsel verschoben und über die Verbindungsdrähte geringe Druck- oder Zugspannungen auf den Kristall übertragen werden können. Bereits geringfügige Frequenzänderungen auf Grund solcher Spannungen aber machen die gesamte Kristallanordnung zur Verwendung als Frequenznormal für elektronische Zeitmesser unbrauchbar.For wristwatch quartz it was customary to put the crystal in a small metal capsule accordingly the mentioned German utility model 19 62551 to be installed with outwardly moving connection pins, the ends of which are connected within the capsule to leads to the electrodes of the crystal unit, the supply lines simultaneously serving to hold the crystals in the capsule. Way ^ n the cramped The spatial conditions result in great difficulties during assembly, which can easily lead to compressive or tensile stresses on the Guide the crystal through the connecting wires between the connecting pins and the electrodes on the crystal can. Further tensions can be created by the high-pressure cold welding process that is generally used today occur to close the separation point between the base and the cover. Cold welding offers Compared to soldering or thermal welding, the advantage is that no vapors are produced, di * · in the Encapsulated capsule and can contaminate the crystal surfaces. The one with this Process pressures are so high that they can lead to deformation of the capsule, whereby the connector pins are moved from their original position in the capsule and over the Connecting wires low compressive or tensile stresses can be transmitted to the crystal. Already however, slight frequency changes due to such stresses make up the entire crystal arrangement unusable for use as a frequency standard for electronic timepieces.

Schließlich sind auch noch die durch die Änderungen der Umgebungstemperatur bewirkten Einflüsse auf die Metallkapsel zu erwähnen, die ebenfalls zu geringfügigen Verschiebungen der Anschlußstifte führen und auf die Zuleitung zum Kristall übertragen werden können. ₄j Auch dadurch können unerwünschte Frequenzänderungen verursacht werden.Finally, the influences on the metal capsule caused by changes in the ambient temperature should also be mentioned, which also lead to slight displacements of the connecting pins and can be transferred to the lead to the crystal. ₄ j This can also cause undesired frequency changes.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Kristallhalterung und Kapselung für Miniatur-Schwingquarze anzugeben, wie sie insbesondere in Armbanduhren verwendet werden, bei denen neben einem wirksamen Schutz gegenüber allen Umwelteinflüssen zusätzlich eine gute mechanische Entkopplung zwischen den Anschlußstiften und dem Kristall im Inneren der Kapsel gewährleistet werden kann. Die Kristallhalterungsanordnung soll dabei außerdem unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen sein.The invention is therefore based on the object of providing a crystal holder and encapsulation for miniature oscillating crystals indicate how they are used in particular in wristwatches, in which next to a effective protection against all environmental influences in addition a good mechanical decoupling between the connecting pins and the crystal inside the capsule can be guaranteed. The crystal support assembly should also be insensitive to temperature fluctuations.

Die Lösung dieser technischen Aufgabe ergibt sich für eine Schutz- und Haltevorrichtung für Miniatur-Schwingquarze erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen, für die vorteilhafte Weiterbildungen in Unleransprüchen gekennzeichnet sind.The solution to this technical problem arises for a protection and holding device for miniature oscillating crystals according to the invention by the measures specified in patent claim 1, for which advantageous further developments are characterized in unclaimed claims are.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Kristallhalterungsanordnung mit einer Kapsel gelöst, die einen mit Flansch versehenen Sockelteil und einen ebenfalls mit Flansch versehenen Deckelteil aufweist, die durch Kaltverschweißen der Flansche miteinander verbunden und luftdicht gekapselt sind. Auf der Unterseite de& Sockelteils stehen zwei ins Innere der Kapsel luftdicht durchgeführte Anschlußstifte ab. In den Sockelteil ist eine aus Keramik bestehende Isolierplatte eingesetzt, die einen relativen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 0 besitzt und auf deren Oberseite Kontakte aufplattiert sind, die mit den Innenenden der Stifte verbunden sind. Die Verwendung der starren Isolierplatte auf der Innenseite des Sockels gewährleistet eine ausgezeichnete mechanische Entkopplung zwischen den Anschlußstiften und den Halterungsdrähten, die die Verbindung zum Schwingquarz herstellen. Da die Zuleitungen trotz ihrer elektrischen Verbindung mit den Stiften von diesen mechanisch getrennt sind, werden also keine zu einer Stiftverschiebung führenden Kräfte auf die Zuleitungen übertragen.In an advantageous embodiment, the object is achieved according to the invention by a crystal holder arrangement solved with a capsule, which has a flanged base part and one also having a flanged cover part, which are connected to one another by cold welding the flanges and are hermetically sealed. On the bottom de & On the base part, two connecting pins, which are carried out airtight into the interior of the capsule, protrude. In the base part is an insulating plate made of ceramic is used, which has a relative coefficient of thermal expansion of 0 and on the top of which contacts are plated, which are connected to the inner ends of the pins are connected. The use of the rigid insulating plate on the inside of the base ensures a excellent mechanical decoupling between the connector pins and the support wires that support the Establish a connection to the quartz crystal. Since the supply lines, despite their electrical connection with the Pins are mechanically separated from these, so there are no forces leading to pin displacement transferred to the supply lines.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Isolierplatte auf der dem Schwingquarz zugekehrten Fläche mit drei aufplattierten leitfähigen und gegeneinander isolierten Kontaktflächenbereichen versehen. An dem mit dem einen Anschlußstift verbundenen Kontaktflächenbereich sind zwei Anschlußcirähte festgelegt, die den Kontakt zu zwei gegenüberliegenden Seiten des Schwingquarzes herstellen, die ebenfalls flächig plattiert sind. Der zweite Kontaktflächenbereich ist elektrisch mit dem zweiten Anschlußstift verbunden. An diesem Kontaktflächenbereich erfolgt der Anschluß der an die beiden anderen gegenüberliegenden Flächen des Schwingquarzes anzulegenden Spannung. Der dritte Kontaktflächenbereich ist blind, d. h. er hat keine elektrische Verbindung nach außen. Dieser dritte Kontaktflächenbereich dient lediglich als Stützpunkt für einen vierten Halterungsdraht, der auf der Seite des Quarzes an einem Schwingungsknotenpunkt ansetzt.In an advantageous development of the invention, the insulating plate is on the quartz oscillator facing surface with three plated-on conductive and mutually insulated contact surface areas Mistake. There are two connecting wires on the contact surface area connected to the one connecting pin established that make contact with two opposite sides of the quartz crystal, which are also flat-plated. The second pad area is electrical with the second Terminal pin connected. The connection to the other two takes place at this contact surface area voltage to be applied to opposite surfaces of the quartz crystal. The third contact area is blind, d. H. it has no electrical connection to the outside world. This third contact surface area is used only as a support point for a fourth retaining wire, which is on the side of the quartz on a Vibration node attaches.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtA preferred embodiment of the invention is described in greater detail below with reference to the drawings explained. It shows

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Kristall-Halterung mit Merkmalen nach der Erfindung,Fig. 1 is a perspective view of a crystal holder with features according to the invention,

Fig.2 eine perspektivische Darstellung des Deckels der Halterungs-Kapsel,2 shows a perspective view of the cover the holder capsule,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung des Sockels der Kapsel mit eingesetzter Versteifungs-Grundschicht und Kristalleinheit,F i g. 3 shows a perspective illustration of the base of the capsule with an inserted reinforcing base layer and crystal unit,

Fig.4 eine auseinandergezogene Darstellung der Anordnung gemäß F i g. 3,4 shows an exploded view of the arrangement according to FIG. 3,

F i g. 5 eine in stark vergrößertem Maßstab gehaltene perspektivische Darstellung der Kristalleinheit, in welcher deren normalerweise nicht sichtbare rechte Seiten- und Bodenfläche abgewälzt dargestellt sind,F i g. 5 shows a perspective view of the crystal unit, on a greatly enlarged scale, in FIG which whose normally invisible right side and bottom surface are shown rolled off,

F i g. 6 eine Aufsicht auf die Kristalleinheit und die sie halternden Zuleitungen,F i g. 6 a plan view of the crystal unit and the supply lines holding it,

F i g. 7 eine Aufsicht auf die Grundschicht,F i g. 7 a plan view of the base layer,

Fig.8 eine Aufsicht auf die auf der Grundschicht montierte Kristalleinheit undFig. 8 is a plan view of that on the base layer mounted crystal unit and

F i g. 9 eine schematische Darstellung der Elektrodenanschlüsse für den Kristall.F i g. 9 is a schematic representation of the electrode connections for the crystal.

Die in Fig. 1 dargestellte Kristall-Halterungsanordnung weist eine evakuierte Metall-Kapsel auf, die vorzugsweise aus einem Nichteisenmetall, etwa aus Aluminium besteht. Die Kapsel wird durch einen elliptischen Deckel 10 gebildet, der durch Schweißen oder auf andere geeignete Weise mit einem ähnlich geformten Sockel 11 verbunden ist.The crystal holder assembly shown in Fig. 1 has an evacuated metal capsule, the preferably made of a non-ferrous metal, such as aluminum. The capsule is through a elliptical cover 10 formed by welding or in any other suitable manner with a similar molded base 11 is connected.

Wie am besten Fig.2 zeigt, ist der Deckel 10 mit einem Umfangsflansch iOA versehen, der genau aufAs best Fig.2 shows, the cover 10 is provided with a peripheral flange iOA , which exactly on

einen am Sockel 11 ausgebildeten Umfangsflansch 114 (Fig. 3 und 4) angepaßt ist. Die Flansche beider Teile werden miteinander so vereinigt, daß die gebildete Kapsel luftdicht abgeschlossen ist. Die Vereinigung der Flansche geschieht vorzugsweise nach einem Hochdruck-Kaltschweißverfahren, bei welchem Dämpfe und Verunreinigungen vermieden werden.a peripheral flange 114 (FIGS. 3 and 4) formed on the base 11 is adapted. The flanges of both parts are combined with one another so that the capsule formed is hermetically sealed. The unification of the flanges is preferably carried out using a high-pressure cold welding process in which vapors and impurities are avoided.

Vom Boden des Sockels 11 ragen zwei Anschlußstifte 12 und 13 nach unten, die in Glas/Metall-Dic/iiungen 14 bzw. 15 verankert sind, welche ihrerseits die Stifte gegenüber der Metall-Kapsel isolieren. In den Sockel 11 ist eine im wesentlichen rechteckige Versteifungsplatte 16 eingesetzt, deren Enden zur Anpassung an die abgerundeten Enden des Sockeis 11 ebenfalls abgerundet sind. Die Platte 16, die vorzugsweise aus Keramik, etwa Tonerde (AI₂O₃) oder einem anderen steifen, hochfesten Isoliermaterial besteht, dient als Substrat für eine allgemein bei 17 angedeutete piezoelektrische Kristalleinheit.From the bottom of the base 11, two connecting pins 12 and 13 protrude downwards, which are anchored in glass / metal diaphragms 14 and 15, which in turn isolate the pins from the metal capsule. In the base 11 a substantially rectangular stiffening plate 16 is inserted, the ends of which are also rounded to match the rounded ends of the sock 11. The plate 16, which is preferably made of ceramic, such as alumina (Al ₂ O ₃ ) or another rigid, high-strength insulating material, serves as a substrate for a piezoelectric crystal unit indicated generally at 17.

Auf die Oberseite der Platte 16 sind durch Elektroplattieren oder anderweitig drei leitfähigen Schichten 18, 19 und 20 aufgebracht, die als elektrische Kontakte dienen. Die Schicht 18 bedeckt vollständig einen Endabschnitt der Oberseite, während die Schichten 19 und 20, die gemeinsam den anderen Endabschnitt bedecken, durch eine Längsnut voneinander getrennt sind, so daß sie getrennte Kontakte bilden.On the top of the plate 16 , three conductive layers 18, 19 and 20 are applied by electroplating or otherwise, which serve as electrical contacts. The layer 18 completely covers one end portion of the upper side, while the layers 19 and 20, which together cover the other end portion, are separated from one another by a longitudinal groove so that they form separate contacts.

Das Innenende 124 des Anschlußstifts 12 durchsetzt eine Bohrung in der Platte 16 und ist mit dem Kontakt 18 verlötet. Das Innenende 13/4 des Anschlußstifts 13 durchsetzt eine andere Bohrung in der Platte 16 und ist am Kontakt 19 angelötet. Aus noch näher zu erläuternden Gründen ist kein Anschlußstift für die Schicht 20 vorgesehen.The inner end 124 of the connecting pin 12 penetrates a hole in the plate 16 and is soldered to the contact 18. The inner end 13/4 of the connecting pin 13 passes through another hole in the plate 16 and is soldered to the contact 19. For reasons to be explained in more detail, no connection pin is provided for the layer 20.

Die in Fig. 5 getrennt dargestellte Kristalleinheit 17 besteht aus einem stab- oderbalkenförmigen piezoelektrischen Krislallelement, dessen Enden ungalvanisiert sind, während seine vier Flächen in einem bestimmten Muster galvanisiert sind, so daß sie Elektroden bilden.The crystal unit 17 shown separately in FIG. 5 consists of a rod-shaped or bar-shaped piezoelectric Crystal element, the ends of which are ungalvanized, while its four faces are in a particular one Patterns are electroplated to form electrodes.

Die einfachsten Kristallschnitte sind bekanntlich der X- und der V-Schnitt. Ein Kristallkörper mit A'-Schnitt schwingt als Dicken-Längsschwinger, wobei sich die großen Flächen der Kristallscheibe auseinander und gegeneinander bewegen. Eine Scheibe mit V-Schnitt schwingt dagegen al* Dicken-Scherungsschwinger, wobei sich die Oberseite abwechselnd in die eine und dann in die andere Richtung verschiebt, während sich die Unterseite auf ähnliche Weise in entgegengesetzte Richtung bewegt.The simplest crystal cuts are known to be the X and V cuts. A crystal body with an A 'section oscillates as a thickness longitudinal oscillator, with the large surfaces of the crystal disk moving apart and against each other. A V-cut disk, on the other hand, vibrates as a thickness shear vibrator, with the top shifting alternately in one direction and then the other, while the bottom side moves in a similar manner in the opposite direction.

Das stabförmige Kristallelement 21 mit der für die Einfügung in die Anordnung bevorzugten Form und Schnittart ist ein Kristall mit X- V-Schnitt der als Biegeschwinger arbeitet. Das Kristallelement ist über dem Substrat durch mit ihm an Knotenpunkten verbundene Zuleitungen gehaltert, um einen Energieentzug am Kristall zu verhindern. The rod-shaped crystal element 21 with the shape and type of cut preferred for insertion into the arrangement is a crystal with an X- V cut that works as a flexural oscillator. The crystal element is held above the substrate by supply lines connected to it at nodes in order to prevent energy from being drawn from the crystal.

Der Vorteil eines Kristalls mit X- V-Schnitt liegt darin, daß es bei relativ kleinen Kristall-Abmessungen möglich wird, diesen mit vergleichsweise niedriger Frequenz in einem für elektronische Zeitmesser geeigneten Bereich zu betreiben. Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung weist ein Kristall mit .Y-V-Schnitt der auf einer Frequenz von 32 768 Hz schwingt folgende ^messungen auf:The advantage of a crystal with an X- V cut is that with relatively small crystal dimensions it is possible to operate it at a comparatively low frequency in a range suitable for electronic timepieces. In a practical embodiment of the invention, a crystal with a .YV cut that oscillates at a frequency of 32 768 Hz has the following measurements:

Länge etwa 9,6 mm. Breite etwa 1,6 mm und Dicke stwa 0,8 mm. Da die Kapselabmessungen für den Einschluß dieses kleinen Kristallstabs entsprechend gewählt sind, ist die Gesamtgröße der Anordnung ziemlich gering, so daß sie sich ?um Einbau in eine kristallgesteuerte Uhr eignet. Length about 9.6 mm. Width about 1.6 mm and thickness about 0.8 mm. Since the capsule dimensions are appropriately chosen to contain this small crystal rod, the overall size of the assembly is quite small, making it suitable for incorporation into a crystal-controlled watch.

Ein weiterer wichtiger Vorteil eines Kristalls mit X-V-Schnitt besteht darin, daß sein Temperatur-Frequenz-Gang über den normalerweise bei Uhren vorkommenden Temperaturbereich hinweg praktisch flach ist, so daß es nicht erforderlich ist, die Kristallfrequenz auf Temperaturscliwankungen hin zu kompensieren.Another important advantage of a crystal with an X-V cut is that its temperature-frequency response practical over the temperature range normally found in watches is flat, so that it is not necessary to adjust the crystal frequency for temperature fluctuations compensate.

Ein Kristall mit sogenanntem »ΝιιΙΙκ-Temperaturkoeffizient besitzt über einen sehr weiten Bereich von beispielsweise 0⁰C — !00°C hinweg einen sehr kleinen Temperaturkoeffizienten. Dies trifft aber nur auf einen Kristall mit G7'-Schnitt zu. Alle anderen Kristalle weisen eine parabolische Kennlinie auf, so daß das Gefälle der Frecuenz-Temperaturkurve am Umkehrpunkt gleich Null ist. An diesem Punkt treten bei sehr kleinen Temperaluränderungen keinerlei Änderungen auf. Mit anderen Worten: Der Kristall besitzt genau genommen nur bei einer einzigen Temperatur einen Frequenz-Temperaturkoeffizienten >>Null«.A crystal with so-called "ΝιιΙΙκ temperature coefficient has a very wide range, for example 0 ⁰ C - 00 ° C across a very small temperature coefficient. However, this only applies to a crystal with a G7 'cut. All other crystals have a parabolic characteristic curve, so that the gradient of the frequency-temperature curve at the reversal point is equal to zero. At this point, there are no changes whatsoever with very small changes in temperature. In other words: Strictly speaking, the crystal only has a frequency temperature coefficient of >> zero at a single temperature.

Dieser Null-Temperaturkoeffizient der Frequenz tritt bei einem Kristal¹ mit X- V-Schnitt oei etwa 30°C auf, d. h. dieser Wert liegt dicht bei der Körpertemperatur. Wird daher ein solcher Kristall in ehe am Handgelenk getragene Uhr eingebaut, so arbeitet er praktisch bei einem Frequenz-Temperaturkoeffisienten von Null. Der Bereich, bei dem bei einem Kristall mit X- V-Schnitt praktisch keine Frequenzänderung auftritt, liegt bei etwa 30° ± 10°C d.h. erstreckt sich von 20-40^cC. Selbst wenn die kristallgesteuerte Uhr nicht getragen wird, wird also die Frequenz ihres Kristalls mit X- V-Schnitt durch Änderungen der Umgebungstemperatur nicht wesentlich beeinflußt.This zero temperature coefficient of frequency occurs in a crystal ¹ with an X- V cut oei about 30 ° C, ie this value is close to body temperature. Therefore, if such a crystal is built into a watch worn on the wrist, it works practically with a frequency-temperature coefficient of zero. The area practically no change in frequency occurs in the case of a crystal with X V-section is about 30 ° ± 10 ° C that extends from 20-40 ^c C. Even if the crystal-controlled clock is not worn, therefore, the Frequency of their crystal with X- V cut not significantly affected by changes in the ambient temperature.

Zur einwandfreien Erregung eines Kristalls mit X- V-Schnitt in einem Oszillatorkreis müssen auf die schematit-ch in Fig.9 dargestellte Weise Spannungen zwischen die beiden Flächenpaare angelegt werden. Gemäß F i g. 9 ist der Kristall 21 mit auf seine Ober- und Unterseite aufplattierten oberen und unteren Elektroden FEbzw. SE sow je linken und rechten Elektroden LE bzw. RE versehen, die auf seine linke bzw. rechte Seite aufplattiert sind. Die Enden bzw. Stirnflächen des Kristallelements sind frei von Elektroden. Solche Elektrodenplattierungen auf Schwingquarzen sind prinzipiell bekannt (vgl. beispielsweise DT-AS 11 13 477): sie sind nicht Gegenstand der Erfindung.For proper excitation of a crystal with an X- V cut in an oscillator circle, voltages must be applied between the two pairs of surfaces in the manner shown schematically in FIG. According to FIG. 9 is the crystal 21 with upper and lower electrodes FEbzw which are plated on its upper and lower sides. SE is provided with left and right electrodes LE and RE respectively, which are plated on its left and right side. The ends or end faces of the crystal element are free of electrodes. Such electrode platings on quartz oscillators are known in principle (cf. for example DT-AS 11 13 477): they are not the subject of the invention.

Zur elektrischen Belastung des X-V-Schnitt-Kristalls sind die obere und die untere Elekfode TE bzw. BE zusammengeschaltet und zum Anschlußstift 13 geführt, während die linke und die rechte Elektrode Lfbzw. RE zusammengeschaltet und zum Anschiußstift 12 geführt sind. Infolgedessen wird ein elektrisches Feld zwischen dem Paar aus oberer und unterer Elektrode sowie dem Paar aus linker und rechter Elektrode erzeugt For the electrical loading of the XV cut crystal, the upper and lower electrodes TE and BE are connected together and led to the connecting pin 13, while the left and right electrodes Lfbzw. RE are interconnected and led to the connection pin 12. As a result, an electric field is generated between the pair of upper and lower electrodes and the pair of left and right electrodes

Das auf den Kristallflächen vorgesehene Metallisierungsmuster zur Festlegung der Elektroden und der Verbindungen zwischen ihnen ist in Fig.5 dargestellt Ersichtlicherweise bildet die Plattierung an Ober- und Unterseite, welche die Elektroden TE und BE bildet eine rechteckige Schicht deren Umfangsrand gegenüber den Kanten der Ober- und Unterseite des Kristalls einwärts versetzt ist Diese beiden rechteckigen Schichten sind durch einen schmalen Verbindungsstreifen CS miteinander verbunden, welcher neben dem einen Ende des Kristallstabs längs der rechten Kristallfläche verläuftThe provided on the facets of metallization defining the electrodes and the connections between them is shown in Figure 5 can be seen, forming the plating on top and bottom, which forms the electrodes TE and BE is a rectangular sheet whose peripheral edge against the edges of the top and The underside of the crystal is offset inward. These two rectangular layers are connected to one another by a narrow connecting strip CS, which runs next to one end of the crystal rod along the right-hand crystal surface

Die linke Elektrode LE bildet eine rechteckigeThe left electrode LE forms a rectangular one

Schicht, die sich mit Ausnahme der Ränder der linken Seite über deren Gesamtfläche erstreckt, während die ähnlich ausgebildete rechte Elektrode RE etwas kürzer ist, um Platz für den Verbindungsstreifen CSzu schaffen. Infolgedessen sind die rechte und die linke Elektrode am Kristallstab nicht miteinander verbunden und müssen zur Herstellung des Schaltkreises gemäß Fig.9 mit einer äußeren Verbindung versehen werden.Layer which, with the exception of the edges on the left-hand side, extends over the entire surface thereof, while the similarly formed right-hand electrode RE is somewhat shorter in order to create space for the connecting strip CS. As a result, the right and left electrodes on the crystal rod are not connected to each other and must be provided with an external connection to produce the circuit according to FIG.

Die Verbindungen zwischen den Kristallelektroden und den Stiften werden gemäß den Fig.4, 6, 7 und 8 durch vier Zuleitungen L\ bis L·, hergestellt, die symmetrisch angeordnet und an Knotenpunkten des Kristalls mit den Elektroden verbunden sind, wobei jede Zuleitung fragezeichen- bzw. S-förmige Gestalt besitzt.The connections between the crystal electrodes and the pins are made according to FIGS. 4, 6, 7 and 8 by four leads L \ to L · , which are symmetrically arranged and connected to the electrodes at nodes of the crystal, each lead question mark- or S-shaped.

Das eine Ende der Zuleitung L\ ist an einem Knotenpunkt mit dem Verbindungsstreifen CS verbunden und somit elektrisch sowohl an die obere als auch an die untere Elektrode TE bzw. BE angeschlossen. Das andere Ende der Zuleitung L\ ist mit dem Kontakt 19 an der Grundschicht und mithin mit dem Stift 12 verbunden.One end of the lead L \ is connected to the connecting strip CS at a node point and is thus electrically connected to both the upper and the lower electrode TE or BE . The other end of the lead L \ is connected to the contact 19 on the base layer and therefore to the pin 12.

Das eine Ende der Zuleitung L₂ ist an einem Knotenpunkt mit der linken Elektrode LE verbunden, während ihr anderes Ende an den Kontakt 20 auf der Grundschicht angeschlossen ist. Dieser Kontakt ist von den anderen Kontakten elektrisch getrennt und führt zu keinem Anschlußslift. Infolgedessen erfüllt die Zuleitung L₂ nur eine Stützfunktion und wirkt als einer der vier symmetrisch angeordneten Füße, welche die Kristalleinheit in ihrer richtigen Position über der Grundschicht 16 halten.One end of the lead L ₂ is connected at a node to the left electrode LE , while its other end is connected to the contact 20 on the base layer. This contact is electrically separated from the other contacts and does not lead to a connection lift. As a result, the supply line L ₂ only fulfills a support function and acts as one of the four symmetrically arranged feet which hold the crystal unit in its correct position above the base layer 16.

Das eine Ende der Zuleitung Lz ist an einem Knotenpunkt mit der rechten Elektrode RE verbunden, während das andere Ende mit dem Kontakt 18 verbunden ist. Die Zuleitung U ist mit ihrem einen Ende an einem Knotenpunkt mit der linken Elektrode LEund mit ihrem anderen Ende mit dem gleichen Kontakt 18 verbunden. Der Kontakt 18 dient daher zur Verbindung der linken und der rechten Elektrode REbzw. LEund zur Verbindung dieser Elektroden mit dem Anschlußstift 12.One end of the lead Lz is connected at a node to the right electrode RE , while the other end is connected to the contact 18. One end of the lead U is connected to the left electrode LE at a junction and the other end to the same contact 18. The contact 18 is therefore used to connect the left and right electrodes RE and LE and to connect these electrodes to the connecting pin 12.

Die Verbindung der Enden der Zuleitungen mit den Elektroden am Kristall erfolgt vorzugsweise nach einem Wärmepreßverfahren und nicht durch Löten. Der Grund dafür besteht darin, daß beim Wärmepreßverfahren der Kopf bzw. die Spitze der Zuleitung am Knotenpunkt mit der Eilektrodenfläche verschweißt wird, ohne die Spitze effektiv zu verbreitern, wie dies bei einer Lötverbindung der Fall wäre, bei welcher die Spitze von einem Lötmittelwulst umgeben ist, welcher die Anschlußfläche über den Knotenpunkt hinaus verbreitert, so daß dann Energie auf die Zuleitung übertragen wird.The connection of the ends of the leads with the electrodes on the crystal is preferably carried out after a Heat pressing process rather than soldering. The reason for this is that in the heat pressing process the head or the tip of the lead is welded to the electrode surface at the junction without effectively widening the tip, as would be the case with a solder joint in which the Tip is surrounded by a bead of solder, which the pad over the node point widened so that energy is then transferred to the supply line.

Beim Anlöten des anderen Endes jeder Elektroden-Zuleitung am betreffenden Kontakt auf der Grundschicht ist es wesentlich, daß sich die Zuleitung zunächst frei verschieben kann, bevor sie festgelötet wird, um in der Zuleitung alle mechanischen Spannungen zu vermeiden, die auf den Kristall übertragen werden können. Genauer gesagt, muß die Form oder die Ausrichtung der Zuleitung so gewählt sein, daß kein weiteres Verbiegen nötig ist, um sie an ihren Anschlußpunkt zu bringen, da durch ein solches Verbiegen Spannungskräfte hervorgerufen werden wurden.When soldering the other end of each electrode lead to the relevant contact on the base layer it is essential that the lead can move freely before it is soldered to the the supply line to avoid all mechanical stresses that are transferred to the crystal can. More precisely, the shape or the orientation of the lead must be chosen so that none further bending is necessary in order to bring them to their connection point, as this is the case Bending tension forces were caused.

Bei der Kristallanordnung dient das starre Substrat an welchem die Kristalleinheit durch spannungsfreie Zuleitungen montiert ist, die sowohl als Stützfüße als auch als elektrische Anschlüsse dienen, zur Isolierung der Kristalleinheit gegenüber allen mechanischen Kräften, welche die Kapsel verformen und die Stiftpositionen verschieben können. Die montierte Kristalleinheit ist daher in der evakuierten Kapsel spannungsfrei und frei von Verunreinigungen, so daß sie im Vakuum mit hohem (?-Wert auf einer durch ihre Abmessungen genau festgelegten Frequenz schwingt.The rigid substrate is used in the crystal arrangement on which the crystal unit is mounted by tension-free supply lines, both as support feet and also serve as electrical connections, to isolate the crystal unit from all mechanical ones Forces that can deform the capsule and shift the pin positions. The assembled Crystal unit is therefore stress-free and free of impurities in the evacuated capsule, so that it oscillates in a vacuum with a high (? value at a frequency precisely defined by its dimensions.

Hierzu 2 Blatt^eichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

609540/36609540/36

Claims

Claims: To achieve this, not only is a precisely dimensioned crystal unit required, the crystal must also be that way

1. Protection and holding device to be held that it is protected against its frequency miniature quartz crystals, which are used as a time standard for 5 or its (? -Value impairing environmental electronic clocks) with a conditions Flat evacuated metal capsule, consisting of everything necessary for the crystal holder to have an essentially flat base and a low mechanical impedance, yet adequately adapted, airtight, closable cover, so that the crystal has its own properties as a transducer and is insulated through the base not changed when it is exposed to connecting pins for the quartz oscillator, thereby mechanical impact. It is usually characterized that the crystal is fitted into an evacuated, airtight encapsulated rigid insulating plate (16) in the base, the container is built in. Through the evacuated container upper side vnit plated,: nit the inner ends not only eliminate the losses caused by ultrasonic radiation to the connecting pins (13, 14) electrically connected 15 air, but contact areas (18-20) are provided and ceramic is also prevented that the crystal is made by air pressure micromaterial, which has a relative load, contamination, moisture or other thermal expansion coefficients affected by harmful influences. In addition, hemd is zero, and that the quartz crystal (17) has a higher Q value of a crystal in a vacuum than in air, thanks to tension-free supply lines (L ₁ - L ₄ ) over the 20 For the installation of small quartz crystals, the insulating plate (16) is held, which on the one hand already became known to the DT utility model 19 62 551 an oscillating outer ends of the Kontaktbeieiche (18-20) and quartz holding and capsule device, on the other hand at oscillation nodes in which the two required connection pins are attached over the end area of the quartz oscillator. melted glass beads through a base plate

2. Apparatus according to claim 1, characterized marked 25 are guided to the outside and the bottom plate on the inside draws that the quartz crystal (17) X-K cut is provided with a sealing washer to a having. airtight connection between the base plate and

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized by an attached and mn by a cold pressing process characterized in that ensure the contact areas on the cap connected to the base plate. Isolation plate (16) as three conductive, separated from each other 30 Also the DT-OS 19 15 465 as well as the German separate surface areas (18-20) applied utility models 19 11 964 and 69 33 436 employ are who once a first contact to one deal with the problem of protected airtight first connection pin (12,12Λ) on one side of the encapsulation and the implementation of the connection pins Metal capsule (10, 11) and a second and quartz crystal through the bottom plate of one Form third contact on the other side, with 35 component housing.

the second connection pin (13) with the second.

Contact is connected, and that four symmetrically stanchions that provide a direct connection of the quartz lead arranged leads (Li - L ₄ ) are provided with the connecting pins on the capsule, of which the first and second leads (L ₃ , L ₄ ) Difficulty arises from the fact that temperature changes cause certain surface electrode housings between a left and a right one on the 40 voltages between the connection pins and the quartz oscillator (21), as a result of which small pressure force changes (LE, RE) as well as the first surface area (18) The third feed line (Li) is between impermissible, because hardly compensatable changes lead to an upper and a lower one on the natural frequency. This problem occurs especially when the quartz (21) plated surface electrode 45 extends when the connecting strips (CS) connecting the connecting pins, for example (TE, BE) , extend in one and the second surface area (19) when the encapsulated quartz is soldered in. Circuit are mechanically stressed, while the fourth lead (L ₂ ) between the left For larger oscillating crystals for electronic switching

Surface electrode (LE) and the third conductive lines, in which it is switched to the miniaturization of the layer (20). 50 housing is not particularly popular already

Holding devices known that have a first solution

this problem of the mechanically stress-free

Bracket of the quartz crystal result. So describe! about the US-PS 32 21 189 a capsule and holding device

The invention relates to a protection and holding device for quartz elements, in which de; mg for miniature quartz oscillators, which is provided as a time standard for housing a spacer plate, which is a Electronic clocks are used and have a breakthrough through which the quartz oscillator lgeneral generic terms in the preamble of the patent - passed through and through short connecting - unc ispruchs 1 are specified. Holding wires is held. Even if the connection

As quartz oscillators - hereinafter also referred to as 60 between the quartz oscillator and the spacing platu piezoelectric crystal unit «- is still relatively rigid from a grain-mechanical point of view, it results in be ien crystals with a high Q-value in question, which as this solution already have a certain mechanical! Abile frequency standard, d. H. So as a time base in decoupling between the quartz crystal and de Electronic clocks, capsule or the connector pins on the base used for some years earth. The frequency of the crystal is electronic 65 housing. For miniature crystals, as they are for electronic ' subdivided in order to operate low-frequency pulses for wristwatches, this is suitable » to get a time display. known mounting and capsule device jedocl

In order not to have stable Schwin with such quartz oscillators, because their space requirements are much too large and di