DE2455465C2

DE2455465C2 - Piezoelektrischer Resonantor

Info

Publication number: DE2455465C2
Application number: DE2455465A
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Nakayama; Kenji Tokorozawa Saitama Takei
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1973-11-20
Filing date: 1974-11-19
Publication date: 1985-02-28
Also published as: DE2455465A1; JPS5087289A; US4160928A; CH607877GA3; GB1448642A; CH607877B; JPS5081491A

Description

mit der Maßgabe,

daß die Vorwölbungen Li zwei diametral gegenüberliegenden Metallstreifenabschnitten (12, 12') enthalten sind

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und

daß die Elektroden (15) des Resonators (14) durch Verbindungsleiter (17, 17') mit den Anschlußelementen(ll, 1Γ; 111,111') in Form von dünnen leitenden Schichten verbunden sind.

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Die Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen Resonator, insbesondere für kleine Uhren, mit einem hermetisch abgedichteten Gehäuse aus isolierendem Werkstoff. Die Erfindung betrifft im einzelnen eine Oszillator-Gehäuseanordnung, die ein Oszillator-Element aufnimmt, das ein Quarz-Kristall oder ein keramischer Körper sein kann, der piezoelektrisch oder magnetostriktiv in Schwingungen versetzt werden kann, um eine Reihe elektrischer Impulse in einer exakt eingehaltenen Frequenz zu erzeugen.

Durch die US-PS 30 47 749 ist bereits ein piezoelektrischer Resonator beschrieben, der sich in einem hermetisch abgedichteten Gehäuse aus isolierendem Material befindet. Die auf dem Resonator aufgebrachten dünnen Leiterschichten stehen mit an der Außenseite des Gehäuses angeordneten Anschlußleitern in Leitungsverbindung, wobei das Gehäuse aus plattenförmigen Elementen und aus einem Abstandselement aufgebaut ist und leitende Stützglieder für den Resonator enthält. Bei diesem Resonator erstrecken sich dünne leitende, beispielsweise durch Silber gebildete. Beläge über Randkanten des Gehäuses nach außen und stehen mit ihrem inneren Ende in fester Leitungsverbindung mit den auf den Resonator aufgebrachten dünnen Leiterschichten.

Aus der US-PS 30 73 975 ist ebenfalls ein piezoelektrischer Resonator mit einem hermetisch abgedichteten Gehäuse aus isolierendem Material bekannt, bei dem die Elektroden mit Anschlußelementen galvanisch verbunden sind, die sich an der Gehäuseaußenwand befinden.

Aus der DE-PS 8 55 729 ist eine Fassung für piezoelektrische Schwingkristalle bekannt, bei welcher sich nach innen erstreckende Vorwölbungen eines Ringes, die den Kristall halten, vorgesehen sind.

Aus der US-PS 28 50 651 ist eine Halterung für einen piezoelektrischen Kristall bekannt, bei der der Kristall zwischen Ausschnitten von zwei vorgewölbten Metallhalterungen eingespannt ist.

Der Ei findung liegt die Aufgabe zugrunde, einen piezoelektrischen Resonator mit einem hermetisch abgedichteten Gehäuse aus isolierendem Werkstoff anzugeben, der so klein wie möglich in diesem Gehäuse gehalten ist, ura überflüssige Leerräume zu vermeiden. Das Gehäuse soll weiter äußerst widerstandsfähig gegen äußere mechanische Stöße und Schwingungen sein, ohne dadurch die Eigenschaft einer genau konstanten Frequenzerzeugung für den Quarz bzw. das Schwingungselement zu beeinträchtigen, das in dem Gehäuse enthalten ist

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch angegebenen Merkmale gelöst.

In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen ist die Erfindung ausführlich erläutert und dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine auseinandergezogene schaubildliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Oszillator-Gehäuse-Anordnung,

F i g. 2 eine auseinandergezogene schaubildliche Darstellung mehrerer Bestandteile einer gegenüber der Ausführungsform nach F i g. 1 abgewandelten Form.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf F i g. 1 in ihren Einzelheiten beschrieben.

Ein Gehäuseteil 10 ist aus einem festen isolierenden Material, vorzugsweise Glas oder einem keramischen Material hergestellt und als sehr flache Schale mit geschlossenem Boden geformt, deren Rand nur eine sehr geringe Höhe hat. Das Gehäuseelement 10 weist ein Paar dünne Schichtleiterelemente 11, ti' auf, die durch Vakuumaufdampfen oder durch ein Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen hergestellt worden sind. Jedes Element 11,11' erstreckt sich von der Innenfläche über die Randkante 10a zur Außenfläche des Gehäuseelementes 10 und dient als Teil des Eingangs- bzw. Ausgangsleiters zur Erregung der Elektroden 15, die auf den beiden Flächen eines Oszillatorelementes 14 befestigt sind, das also konvexe Linse und dicken Scherungsschwinger ausgebildet ist.

Diametral einander gegenüber sind zwei Glieder 12, 12' in dem Gehäuse 10 angeordnet. Jedes dieser Glieder 12, 12' ist aus einem rechteckigen Metallstreifen, der eine geringe Federkraft aufweist, hergestellt und zu einem gewölbten Haltemittel geformt, das im ganzen eine wellenförmige Ausbildung zeigt. Die Glieder 12,12' sind mit entsprechenden länglichen Öffnungen 13,13' versehen, die jeweils einen Teil des Umfangsbereiches der

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Kristall-Linse 14 aufnehmen, um diese konzentrisch in auf etwa 1 Hz geeignet sind, elektronische Zählwerke dem Gehäuseelement 10 und mit Bezug auf dessen für die verringerten Frequenzen, Decoder oder Über-Form zu halten. Falls erforderlich können die Glieder setzer zur Übersetzung der Ausgangssignale der Zähl-12, 12' einteilig mit dem Gehäuse 10 aufgeführt sein. werke in Signale, die zur entsprechenden Darstellung Jeweils ein Ende dieser Glieder ist unmittelbar am inne- 5 der Zeitanzeige geeignet sind, und einen Treiberkreis ren Teil eines Leiterstreifens 11 bzw. 1Γ durch Lötung für die Flüssigkristallanzeigezelle, oder dergleichen leitend befestigt. Statt dessen können In der in Fig. 1 gezeigten Kristall-Oszillator-Einheit

die Teile 12,11 bzw. 12', 11' auch durch einen zwischen ist das Kristall-Element 14 mit einem Paar Erregerelekbeiden leitend befestigten Drahtabschnitt verbunden troden 15 versehen und in dem Gehäuse 10,18 untergesein. io bracht, in dem es im wesentlichen starr, jedoch geringfü-

Das jeweils andere Ende jedes Halters 12,12' ist mit gig elastisch mittels der stützenden und leitenden Halteeinem Ende eines Verbindungsleiters 17 bzw. 17' verlö- rangen 12,12' gehalten wird. Hierzu dienen die auf güntet Das jeweils andere Ende der Leiter 17, 17' ist mit stigste Weise das Element 14 einstellenden Öffnungen dem äußeren Ende 16 bzw. 16' einer Elektrode 15 durch 13,13', so daß das Element 14 gegen äußere mechani-Lötung verbunden. Die Bestandteile 11-12-17' bzw. 15 sehe Stöße und Schwingungen während der praktischen 11'-12'-17 dienen als Eingangsleiter bzw. Ausgangsleiter Verwendung des Uhrwerkes, das mit der Oszillator-Einfür die Oszillator-Einheit 14,15. Falls erforderlich kann heit als lebensnotwendigen Arbeitsbestandteil versehen bei 16 bzw. 16' anstelle der Lötung ein leitender Kleb- ist, geschützt ist Im Zusammenhang mit der Verwenstoff zur Befestigung verwendet werden. dung der feinen Drahtleiter 17,17' benötigen deren Ver-

Eine Deckscheibe 18 kann aus demselben Material 20 bindungen 16, 16' zu den Elektroden nur eine geringe C- wie das Gehäuseelement 10 hergestellt sein und hat Menge an Lötmaterial oder leitendem Klebstoff. Die denselben Durchmesser, so daß es gut und passend mit verschiedenen Betriebseigenschaften, wie die Kristalldem Gehäuseelement verbunden werden kann, um eine impedanz und die Frequenzalterung usw. können dahermetisch verschlossene Gehäuseanordnung zu schaf- durch im Vergleich zu bisher üblichen Einrichtungen fen. Zum Verschließen wird geschmolzenes Glasmateri· 25 merklich verbessert werden. Da die bislang üblichen al mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet. Der Innen- abgedichteten Anschlußstecker oder -drähte fehlen, raum des derart hergestellten Gehäuses ist evakuiert kann die Gehäuseeinheit in ihren Abmessungen wesent- oder mit einem inerten Schutzgas gefüllt, wie üblich. lieh verkleinert werden. Es kann ein äußerst einfacher

In der in F i g. 2 gezeigten Abwandlungsform ist das Aufbau gewählt werden, wodurch auch die Gesamtab-Gehäuseelement 10 aus zwei Teilen zusammengesetzt, 30 messung des Uhrwerkes, das mit einer derartigen An- und zwar aus einem ebenen Ringglied 19 und einem mit Ordnung ausgerüstet ist, verringert wird und insbeson-Flansch versehenen Bodenglied 21. Diese Teile können dere der darin vorhandene Leerraum vermindert wird.

hermetisch miteinander verbunden werden, um zusam-

men ein Gehäuseglied wie das Gehäuseelement 10 zu Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

bilden. Eine mit Flansch versehene Deckscheibe 20 kann 35

in gleicher Weise wie die oben geschilderte ebene Deckscheibe 18 verwendet werden. In dieser Ausführungsform ist der Ring 19 mit dünnen Schichtleiterstreifen
Ul₁IU' versehen, die diametral einander gegenüberliegend in gleicher Weise wie die Elemente 11,11' ange- 40
ordnet sind. Jeder dieser Streifen erstreckt sich jedoch
über vier Flächen des Ringes 19, einschl. der oberen und
unteren Endflächen 22,22'.

Die anderen Bestandteile dieser Ausführungsform
sind die gleichen wie bei dem ersten Beispiel, F i g. 1, und 45
daher zur Vereinfachung in der Zeichnung weggelassen.

Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung kann in einer
Uhr zur elektronischen Digital-Zeitanzeige verwendet
werden. Dabei wird eine Spannung von 6 Volt von einem Batterieblock und über einen integrierten Schalt- 50
block und den Eingangsleiter, 11-12-17'-16' der nicht
dargestellten unteren Elektrode der Quarz-Schwingungs-Einheit, Fig. I, zugeführt, wenn von der negativen Seite der Batterie aus betrachtet wird. Der mit
4 MHz schwingende Ausgangsstrom wird von der obe- 55
ren. in Fig. 1 sichtbaren Elektrode 15 über den Ausgangsleiter, 16-17-12'-1Γ, abgenommen und dem integrierten Schaltblock zugeführt, um eine nicht dargestellte Flüssigkristallzelle zu treiben, welche die Digitalanzeige in bekannter Weise ausführt. Der Rückstrom wird 60
vom integrierten Schaltblock über eine nicht gezeigte
leitende Grundplatte, die der üblichen Grundplatte eines mechanischen Uhrwerkes ähnlich ist, der positiven
Seite der Batterie zugeführt. Zu diesem Zweck enthält
der integrierte Schaltblock einen elektronischen Oszil- 65
lator als Treiber des Quarz-Oszillators, eine Reihe von
Frequenzteilern, vorzugsweise Flip-Flops, die zur Verringerung der Ausgangsfrequenz des Quarz-Oszillators

Claims

Patentanspruch:

Piezoelektrischer Resonator mit einem hermetisch abgedichteten Gehäuse aus isolierendem Werkstoff, gekennzeichnet durch

a) die Verwendung eines flachen Gehäuses, bei welchem die die Hauptflächen des Gehäuses ergebenden Bauteile (10,18; 20,21) die Hauptflächen des Resonators (14) von kreisscheibenförmigem Grundriß in geringem Abstand umgeben und bei welchem die Elektroden (15) des dämpfungsarm gehalterten Resonators (14) mit Anschlußelementen (11,11'; 111.111') in Form von dünnen leitenden Schichten galvanisch verbunden sind, die sich an der Gehäuseaußenwand zwischen den Hauptflächen des Gehäuses befinden und sich über eine Randkante (10a) eines Gehäuseteils (10; 19) erstrecken,

b) die Verwendung einer in ein flaches Resonatorgehäuse mit kreisförmigem Grundriß einsetzbaren Resonatorhalterung, bei welcher Metallstreifenvorwölbungen in Richtung auf den Resonatormittelpunkt vorgesehen sind, die jeweils einen Teil des Umfangs des Resonators (14) aufnehmen,

c) die Verwendung einer Resonatorhalterung, bei welcher die diametral gegenüberliegend angeordneten Vorwölbungen parallel zu den Metall-Streifenlängskanten verlaufende längliche Öffnungen (13,13') für den Resonator (14) aufweisen,