DE2946222A1 - Piezoelektrischer resonator - Google Patents
Piezoelektrischer resonatorInfo
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-
- G—PHYSICS
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- G04F5/00—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards
- G04F5/04—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using oscillators with electromechanical resonators producing electric oscillations or timing pulses
- G04F5/06—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using oscillators with electromechanical resonators producing electric oscillations or timing pulses using piezoelectric resonators
- G04F5/063—Constructional details
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- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
Description
Piezoelektrischer Resonator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Resonator in Form einer Stimmgabel von besonders kleinen
Abmessungen.
Bei derartigen Resonatoren ist das schwingende Teil eine Stimmgabel aus piezoelektrischem Material, deren Fuß, an
dem die wenigsten Schwingungen auftreten, an einer Halterung angelötet oder angeklebt ist. Anschließend wird diese Anordnung
in ein Gehäuse gesetzt, das oftmals die Form einer Kapsel oder einer Ampulle aus Glas aufweist, welche von metallischen
Anschlüssen durchsetzt wird, oder auch die Form einer Metallkapsel aufweist, die ebenfalls von metallischen
Anschlüssen durchsetzt wird, wobei diese jedoch von der Kapsel durch Glasperlen oder Keramik isoliert sein müssen.
Zur Erzielung gleichbleibender Eigenschaften werden hochwertige
Resonatoren hermetisch in die Kapsel eingeschlossen und zwar im allgemeinen unter Vakuum um so jegliche Verun-
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reinigung zu vermeiden und Energieverluste durch die Gegenwart von Luft zu verhindern. Dabei ist es dann notwendig,
daß die Durchbrüche für die elektrischen Anschlüsse vakuumdicht ausgeführt sind, wodurch viele Probleme auftreten.
Ist es nun notwendig,einen möglichst kleinen Resonator herzustellen,
so treten Schwierigkeiten bei der Befestigung der Stimmgabel mit ihrem Träger auf und beim vakuumdichten
Ausführen der elektrischen Anschlüsse. Insbesondere bei Resonatoren, die im Vakuum arbeiten,erfordert das kleine Innenvolumen
eine absolute Dichtigkeit um die Eigenschaften auch bei jahrelangem Betrieb aufrecht zu erhalten, wodurch ein
Aufheizen der Bauteile vor dem Verschließen notwendig wird, so daß kein späteres Entgasen der Oberflächen mehr auftreten
kann, die sich im Inneren des vakuuirdichten Gehäuses befindet. Dieses Aufheizen erfolgt im Vakuum bei hoher Temperatur, wobei
der Zeitraum umso kürzer ist, je höher die Temperatur ist. Eine obere Temperaturgrenze ist durch die Löstellen und Klebestellen
sehr schnell erreicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und einen piezoelektrischen Stimmgabelresonator
zu schaffen, der nur noeh ein Minimum an getrennten Bauteilen aufweist, der in sehr kleinen Abmessungen
herstellbar ist und dessen Zusammenbau und Bearbeitung erheblich einfacher ist als bei den bekannten Resonatoren.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenari Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert,
in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt
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ist, es zeigen
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Stimmgabelresonator
Figur 2 diesen Resonator in einem späteren Bearbeitungsschritt
Figur 3 einen Schnitt durch das schwingende, eingekapselte Teil des erfindungsgemäßen Resonators
Figur 4 den fertig hergestellten Resonator
Figur 5 eine auseinandergezogene Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Resonator in Form einer
Stimmgabel. Er wird durch entsprechendes Einschneiden eines Plättchens aus piezoelektrischem Material erhalten. Seine
Form ist im allgemeinen rechteckig, wobei er zwei getrennte Bereiche aufweist, die aus1 einem einzigen ebenen Stück bestehen:
Ein Mittelteil, das die Stimmgabel 1 bildet und das das schwingende Element ist,sowie ein Umfangsteil 2, das einen Rahmen
bildet, der die Stimmgabel 1 vollständig umgibt und von ihr durch den Ausschnitt 3 getrennt ist. Der Ausschnitt 3 ist derartig,daß
die Stimmgabel 1 ohne Unterbrechung mechanisch mit dem Rahmen 2,der als Träger dient, über den Fuß oder das Grundteil
4 verbunden ist, welches eine neutrale Zone ist und durch die Schwingungen der Stimmgabel 1 nicht beeinflußt wird.
Figur 2 zeigt einen späteren Bearbeitungsschritt, wobei eine Anordnung von bipolaren Elektroden 5 als dünne Schicht auf
die Arme der Stimmgabel 1 aufmetallisiert ist, wobei die Anschlüsse
derart ausgebildet sind, daß jede Elektrode oder jeder Pol mit einem Kontaktstreifen 6 in Verbindung steht, wobei
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diese Kontaktstreifen auf gegenüberliegenden Seiten des piezoelektrischen Plättchens in Höhe des Grundteiles 4
der Stimmgabel 1 angeordnet worden sind. Der Rahmen 2 wird anschließend auf beiden gegenüberliegenden Seiten mit einer
metallischen Schicht 7 bedeckt, die gut haftet und elektrisch mit dem Kontaktstreifen 6 des entsprechenden Pols verbunden
ist.
Wie Figur 3 zeigt werden zwei schalenförmige Deckel 8, z.B.
aus metallischen, dünnen Plättchen auf beide metallisierte Seiten 7 des Rahmens 2 über den gesamten Umfang derart aufgelegt,
daß ein Umfangsrarid 9 entsteht, wobei die Plättchen
keinen Kontakt mit der Stimmgabel 1 erhalten. Die Befestigung der Deckel 8 am Rahmen 2 kann bei metallischen Deckeln z.B.
durch Hartlöten oder mittels eines leitenden Klebers oder iines leitendes Zementes erfolgen. Im Falle des Hartlötens
kann die metallische Schicht 7 vorher mit einer geeigneten Verbindung bedeckt sein, entweder galvanisch oder durch einen
Siebdruck-Prozeß . Das Ausheizen der Anordnung erfolgt anschließend im Vakuum bei einer Temperatur, die den Schmelzpunkt
der Verbindung übersteigt, so daß eine Verbindung der Deckel 8 mit dem Rahmen 2 in einer neutralen Atmosphäre im Vakuum durch
Schmelzen der Verbindung erfolgt und eine hermetische Abdichtung erzielt wird.
Die Deckel 8 können, sofern sie Metallisch sind, vorteilhafterweise
zur Ausbildung der elektrischen Anschlüsse des Resonators dienen. Wie Figur 4 zeigt,in der das fertige Bauteil dargestellt
ist, können die Deckel 8 mit Anschlußfahnen 10 jeder beliebigen Form ausgestattet sein, wie es z.B. durch die gestrichelten
Teile 15 angedeutet ist. Der Rest der Kapsel kann durch einen geeigneten Lack oder Farbe geschützt und isoliert werden.
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Figur 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Resonators. In diesem Fall ist die metallische Schicht 7 auf dem Rahmen 2 erheblich dicker als beim vorhergehenden
Ausführungsbeispiel, so daß diese als Deckel 8 verwendet werden kann, der vollständig eben ist und trotzdem
keinen Kontakt mit der Stimmgabel 1 aufweist. Die Deckel 8 können entweder metallisch oder aus einem isolierendem Material,
wie Glas,Keramik oder sogar Quarz bestehen. In diesem Fall
wird dann jeder Deckel 8 auf einer seiner Seiten mit einer metallischen Schicht 11 bedeckt, die den Rahmen bildet. Diese
dicke Schicht 11 erhält dann wie im vorhergehenden Fall Anschlußfahnen
10. Der Zusammenbau erfolgt wie oben beschrieben.
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Claims (6)
1. Piezoelektrischer Resonator in Form einer Stimmgabel, dadurch gekennzeichnet , daß das schwingende
Teil und seine Halterung aus einem einzigen, ebenen, aus einem Plättchen geschnittenen Stück bestehen, wobei
das Mittelteil die Form der Stimmgabel aufweist und das Umfangsteil den Halterrahmen bildet und beide Teile über
den Fuß der Stimmgabel miteinander in Verbindung stehen, und daß die obere und untere Fläche des Halterrahmens
die Befestigungsbereiche für zwei ebene oder gewölbte
Deckel sind.
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ORIGINAL INSPECTED
2. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel metallisch sind und an
einer metallischen Schicht angelötet sind, welche auf der oberen und unteren Fläche des Halterrahmens angeordnet
sind, um so die elektrischen Anschlüsse des Resonators zu bilden.
3. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht sehr dünn
ist und die Deckel gewölbt sind.
4. Piezoekeltrischer Resonator nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die metallische Schicht sehr dick ist und die Deckel eben sind.
5. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel isolierend sind und
daß der Halterrahnien auf seiner oberen und unteren
Fläche eine dicke, metallische Schicht trägt, auf der die Deckel aufliegen, wobei die Schicht mit nach außen
ragenden,als elektrische Anschlüsse dienenden Fahnen versehen ist.
6. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel eben sind und aus isolierendem
Material, wie Glas, Keramik oder Quarz bestehen und auf einer Seite mit einer metallischen einen Rahmen
formenden Schicht versehen sind.
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- 1979-11-16 JP JP14788679A patent/JPS5568717A/ja active Pending
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