DE3003312A1 - CRYSTAL RESONATOR, IN PARTICULAR FOR WATCHES - Google Patents
CRYSTAL RESONATOR, IN PARTICULAR FOR WATCHESInfo
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Description
SOCIETE FRANCAISE DES COMPOSANTS ELECTRONIQUES SOFRELEC
3 bis, rue Gay Lussac
25OO0BESANCON, FrankreichSOCIETE FRANCAISE DES COMPOSANTS ELECTRONIQUES SOFRELEC 3 bis, rue Gay Lussac
25OO0BESANCON, France
"Kristallresonator, insbesondere für Uhren,"Crystal resonator, especially for clocks,
Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuenThe present invention relates to a new one
Krxstallresonator, insbesondere einen Quarzresonator, dessen Ei= genschaften eine industrielle Fertigung in grossem Massstab und mit verringertem Herstellungspreis zulassen, Bedingungen, die für die Verwendung für Uhren unabdinglich sindoKrxstallresonator, in particular a quartz resonator, whose properties an industrial production on a large scale and with a reduced production price allow conditions that are indispensable for the use of watches o
Bisher haben die Mehrzahl der Quarzresonatoren, die im Frequenzbereich von 1 bis 10 Megahertz arbeiten, die Form einer Linse oder einer Scheibe verhältnismässig geringer Dicke, deren eine Fläche einen bestimmten Krümmungsradius aufweist„ Bei einem Kristallblock mit einer derartigen Form bleiben die Schwingungen auf den dem Zentrum benachbarten Bereich begrenzte Dies erlaubt die Befestigung des Resonators an seinem Umfang, ohne dass die Schwingungen im wesentlichen gedämpft werden«, Jedoch ist der Zu=So far, the majority of quartz resonators, which operate in the frequency range from 1 to 10 megahertz, have the shape of a Lens or a disc of relatively small thickness, whose a surface has a certain radius of curvature "With a A crystal block with such a shape allows vibrations to be limited to the area adjacent to the center the attachment of the resonator to its circumference without the vibrations being substantially damped «. However, the Zu =
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schnitt des Kristallblocks sehr kompliziert und schliesst eine Massenfertigung mit geringem Herstellungspreis aus.cut the crystal block very complicated and excludes mass production with a low manufacturing price.
Bekannt sind auch Resonatoren, deren Kristallblock quaderförmig und daher leichter fertigbar ist. Jedoch besitzen diese bekannten Resonatoren einen mittelmässigen Uberspannungskoeffizienten. Ausserdem werden die zwei Flächen des Kristallblocks zum Zwecke des Anbringens durch Schweissen von elektrischen Leitungen metallisiert. Diese Leitungen sind notwendig für die Aufbringung des elektrischen Erregerfeldes. Diese Metallisierung ist ein komplizierter und teurer Arbeitsschritt.Also known are resonators whose crystal block is cuboid and therefore easier to manufacture. However, these have known Resonators have a moderate overvoltage coefficient. In addition, the two faces of the crystal block become the Metallized for the purpose of attachment by welding electrical lines. These lines are necessary for the application of the electrical excitation field. This metallization is a complicated and expensive work step.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mangel auszuräumen. Die Erfindung besteht insbesondere in der Verwendung eines quaderförmig geschnittenen (und folglich leicht herstellbaren) Kristallblockes in einem Gehäuse, ohne dass die Metallisierung der Flächen des Kristallblocks unbedingt notwendig ist.The present invention is based on the object of overcoming this deficiency. The invention consists particularly in the Use of a cuboid cut (and therefore easy to manufacture) crystal block in a housing without the metallization the faces of the crystal block is absolutely necessary.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kristallresonator einen Block aus Kristall, zum Beispiel und vorzugsweise aus Quarz, besitzt, der zwei parallele ebene Flächen aufweist, und in den dielektrische Raum eines Kondensators so eingesetzt ist, dass die ebenen Flächen zwei ebenen und parallelen leitenden Platten dieses Kondensators gegenüberliegen.According to the invention, this object is achieved in that the crystal resonator comprises a block of crystal, for example and preferably of quartz, having two parallel flat surfaces and is inserted into the dielectric space of a capacitor in such a way that the flat surfaces are two flat and parallel opposite conductive plates of this capacitor.
Das elektrische Erregersignal wird selbstverständlich zwischen den Platten des Kondensators angelegt.The electrical excitation signal is of course applied between the plates of the capacitor.
Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht in der Anwendung eines (an sich bekannten) AT-Schnittes des Kristallblocks, um eine Dickenscherschwingung des Kristallblocks zu erhalten, und insbesondere eines AT-Schnitts, der so gerichtet ist, dass eine Schwingung vom Dickenschertyp in Richtung der grössten Abmessung des Kristallblocks entsteht, um einen hohen Überspannungskoeffizienten zu erhalten.Another feature of the invention consists in the use of an AT cut (known per se) of the crystal block in order to to obtain a thickness shear vibration of the crystal block, and in particular an AT cut directed so that a Thickness shear type vibration in the direction of the largest dimension of the crystal block is created in order to obtain a high overvoltage coefficient.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, insbesondere wenn es sich um deren Anwendung auf dem Gebiet der Uhrenindustrie handelt, besteht darin, dass es mit dem im Vorangehenden beschriebenenA major advantage of the invention, especially when it comes to its application in the watchmaking industry, is that it corresponds to that described above
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BAD ORJGfNAlBAD ORJGfNAl
Aufbau möglich ist, einen Hochfrequenzresonator zu erhalten, der in dem Frequenzbereich von 1 bis 10 MHz arbeitet und dessen Raum= bedarf, das Gehäuse inbegriffen, kleiner als ein Zehntel Kubik-Zentimeter ist.Structure is possible to obtain a high frequency resonator that operates in the frequency range from 1 to 10 MHz and whose space = required, including the housing, is less than a tenth of a cubic centimeter.
Gemäss einem anderen vorteilhaften Merkmal der Erfindung wird der Kristallblock von einem Metallgehäuse mit einem Deckel aus isolierendem Stoff umschlossen, der auf seiner Innenfläche in dem der oberen ebenen Fläche des Kristallblocks gegenüberliegenden Bereich eine Metallschicht aufweist, die elektrisch mit einem äusseren elektrischen Kontaktorgan zusammenwirkt, und dass der Kristallblock im Inneren des Gehäuses in einer zur Innenfläche der Bodenwand des Gehäuses und zur Innenfläche des Deckels paral= lenen Lage von wenigstens einem Haltefederorgan gehalten wird, das so ausgebildetunä zntt Jbst&teung auf einer Gehäusefläche angeordnet ist, dass es einen im wesentlichen punktförmigen Haltedruck auf den Kristallblock im Bereich der vier Ecken einer ebenen Hauptfläche ausübt.According to another advantageous feature of the invention the crystal block is enclosed by a metal housing with a cover made of insulating material, which is on its inner surface in the area opposite the upper flat surface of the crystal block has a metal layer which is electrically connected to an external electrical contact element cooperates, and that the crystal block inside the housing in one to the inner surface the bottom wall of the housing and to the inner surface of the lid paral = Lenen position is held by at least one retaining spring member, which is designed in such a way that it is arranged on a housing surface in such a way that it exerts an essentially punctiform holding pressure exerts on the crystal block in the area of the four corners of a flat main surface.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der beigefügten Abbildungen näher beschrieben;The invention is described in more detail below with reference to the accompanying figures;
- Die Figur 1 stellt ein elektrisches Schaltbild dar, das den Aufbau des erfindungsgemässen Resonators veranschaulicht;- Figure 1 represents an electrical circuit diagram that illustrates the structure of the resonator according to the invention;
- die Figur 2 ist eine explodierte perspektivische Ansicht des Gehäuses des erfindungsgemässen Resonators; ~ die Figur 3 ist eine Schnittansicht dieses Resonators;FIG. 2 is an exploded perspective view of the housing of the resonator according to the invention; FIG. 3 is a sectional view of this resonator;
- die Figur 4 veranschaulicht die Richtungen des Schnittes des im Rahmen der Erfindung verwendeten Kristallblocks;FIG. 4 illustrates the directions of the section of the crystal block used in the invention;
- die Figur 5 zeigt einen Axialschnitt einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Kristallresonators;- Figure 5 shows an axial section of an advantageous Embodiment of the inventive crystal resonator;
= die Figur 6 ist eine Draufsicht auf den Resonator der Figur 5, wobei der Deckel und die Haltefeder weggelassen worden sind?= Figure 6 is a plan view of the resonator of the Figure 5, wherein the cover and the retaining spring have been omitted?
= die Figuren 7 und 8 zeigen in Axialschnitten zwei weitere Ausführungsformen des erfindungsgemässen Kristallresonators,= Figures 7 and 8 show two more in axial sections Embodiments of the crystal resonator according to the invention,
■= die Figur 9 zeight in einer perspektivischen Ansicht die Haltefeder zur Halterung des Kristallblocks in den in den Figuren 5 bis 8 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung„■ = Figure 9 shows in a perspective view the retaining spring for holding the crystal block in the embodiments of the invention shown in FIGS. 5 to 8 "
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Gemäss den Figuren 1 und 4 besteht der erfindungsgemässe Kristallresonator 11 aus einem Kristallblock 12 aus Quarz. Dieser Block ist so geschnitten, dass er wenigstens zwei ebene parallele Flächen 13 und 14 besitzt. Der Block 12 hat die Form eines Quaders und wird definiert durch seine Dicke, seine Breite und seine Länge, wobei die Abmasse in dieser Reihenfolge zunehmen. Die ebenen Flächen 13 und 14 sind um die genannte Dicke e voneinander getrennt. Gemäss der Erfindung ist dieser Kristallblock in den dielektrischen Raum eines Kondensators 15 so eingesetzt, dass die genannten ebenen, parallelen Flächen 13, 14 den zwei leitenden, ebenen und parallelen Platten 16, 17 des Kondensators 15 gegenüberliegen. Die Figuren 2 und 3 zeigen, dass die Platten 16 und 17 einen Teil eines Gehäuses 19 bilden, das zur Aufnahme des Kristallblocks 12 bestimmt ist. Dieses Gehäuse 19 umfasst einen Distanzrahmen 20 aus dielektrischem Stoff, vorzugsweise aus Glas, mit einer Dicke e1, wobei e! grosser als e ist. Die zwei einander gegenüberliegenden Offnungen 21 und 22 des Rahmens 20 werden durch die Platten 16 und 17 des Kondensators 15 verschlossen. Wie die Figur 3 zeigt, wird der Kristallblock 12 in dem Gehäuse 19 durch wenigstens einen kleinen Elastomerblock 25, oder auf jede andere geeignete Weise, festgehalten. Der Block 25 ist zwischen einer der Flächen vdes Kristallblocks 12 und der Innenfläche des Gehäuses 19 befestigt. Zum Beispiel kann der Elastomerblock zwischen dem mittleren Bereich einer der genannten ebenen Flächen, z. B. der FLäche 13 und der gegenüberliegenden leitenden Platte 16 eingeklebt sein. Auf diese einfache Weise kann der Kristallblock im Inneren des Gehäuses gehalten werden, ohne dass dadurch der Schwingungstyp des Kristallblocks schädlich beeinflusst wird. Vorteilhafterweise wird in dem Gehäuse nach dem Einbau des Kristallblocks ein Vakuum geschaffen, um den Bewegungswiderstand des Resonators zu verringern. Dieses Luftvakuum kann in der Grössenordnung von 10 Torr liegen. Es wird in einer Vakuumglocke im letzten Augenblick hergestellt, wenn die zweite Platte auf den Glasrahmen aufgesiegelt wird. Bei den im Uhrenbau verwendeten Frequenzen besitzt der quaderförmige Kristallblock 12 eine Dicke von ungefähr 0,41 mm, eine Länge von ungefähr 5 mm und eine Breite zwischen 1,4 und 2 mm.According to FIGS. 1 and 4, the crystal resonator 11 according to the invention consists of a crystal block 12 made of quartz. This block is cut so that it has at least two flat parallel surfaces 13 and 14. The block 12 has the shape of a parallelepiped and is defined by its thickness, its width and its length, the dimensions increasing in that order. The flat surfaces 13 and 14 are separated from one another by the thickness e mentioned. According to the invention, this crystal block is inserted into the dielectric space of a capacitor 15 in such a way that the aforementioned flat, parallel surfaces 13, 14 lie opposite the two conductive, flat and parallel plates 16, 17 of the capacitor 15. FIGS. 2 and 3 show that the plates 16 and 17 form part of a housing 19 which is intended to receive the crystal block 12. This housing 19 comprises a spacer frame 20 made of dielectric material, preferably made of glass, with a thickness e 1 , where e ! is larger than e. The two opposing openings 21 and 22 of the frame 20 are closed by the plates 16 and 17 of the capacitor 15. As FIG. 3 shows, the crystal block 12 is retained in the housing 19 by at least one small elastomer block 25, or in any other suitable manner. The block 25 is secured between one of the surfaces v of the crystal block 12 and the inner surface of the housing 19. For example, the elastomer block can be positioned between the central region of one of said flat surfaces, e.g. B. the surface 13 and the opposite conductive plate 16 be glued. In this simple way, the crystal block can be held inside the housing without the vibration type of the crystal block being adversely affected. A vacuum is advantageously created in the housing after the installation of the crystal block in order to reduce the resistance to movement of the resonator. This air vacuum can be on the order of 10 Torr. It is made in a vacuum bell jar at the last minute when the second plate is sealed onto the glass frame. At the frequencies used in watchmaking, the cuboid crystal block 12 has a thickness of approximately 0.41 mm, a length of approximately 5 mm and a width between 1.4 and 2 mm.
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Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figur 4 Einzelheiten zu der Weise gegeben, in der der Kristallblock 12 geschnitten und gefertigt wird, um gleichzeitig Schwingungen vom Dickenschertyp und einen hohen Überspannungskoeffizienten zu er= halten.In the following, with reference to FIG. 4, details are given of the manner in which the crystal block 12 is cut and manufactured to simultaneously achieve thickness shear type vibrations and a high overvoltage coefficient keep.
Es ist bekannt, dass jedes Quarzstück, (sowohl Naturquarz als auch industriell gefertigter Kunstquarz), eine kristalline Struktur hat., bei der eine elektrische Achse X, eine mechanische Achse Y und eine optische Achse Z definiert werden können» Diese drei Achsen verlaufen senkrecht zueinander„ Im Falle von Kunst= quarz erhält man ein Quarzstück dadurch, dass man um eine als Keim dienende Platte, die bereits in Y-Richtung (d„ho mit ihrer Länge parallel zur mechanischen Achse) geschnitten ist, einen Zu= wachs hervorrufte Wird diese rechteckige Platte in ein Silizium= bad bei 450° C und unter hohem Druck einen Monat lang getaucht, erhält man ein Wachstum, doho eine Vergrösserung sowohl der Brei« te (in Richtung der elektrischen Achse X) und der Höhe (in Richtung der optischen Achse Z) der rechteckigen Ursprungsplatte„ Die Kunstquarzhersteller bieten daher Quarzstäbe an, die ein verhältnismässig grosses Volumen besitzen und deren Länge (im allgemeinen 150 mm, entsprechend der Länge der Ursprungsplatte) parallel zur genannten mechanischen Achse gerichtet ist, während die Breite (in der Grössenordnung von 60 mm) parallel zur elektrischen Achse X verläuft, und die Höhe (im allgemeinen in der Grössenordnung von 40 mm) parallel zur optischen Achse Z ist» Wird dieser Kunstquarzstab in dünne Scheiben der Dicke e durch AT~Schnitte, d„h„ parallel zur Ebene XOZ, geschnitten und das elektrische Erregerfeld gemäss der Achse OY angelegt, dann entstehen Schwingungen vom Dickenscher= typ« In diesem Falle ist der Resonator Änderungen unterworfen, die sehr empfindlich auf Teiiperaturänderungen ansprechen. Um diese Frequenzänderungen zu verhindern und den Resonator beständiger gegenüber der Verwendungstemperatur zu machen, wird dieser Stab in Scheiben der Dicke e in der Ebene XOZ1 geschnitten, die durch Drehung um die Achse OX um einen Drehwinkel θ aus der Ebene XOZ hervorgegangen ist, wie durch die Figur 4 veranschaulicht wird. Dieser Drehwinkel Q liegt in der Grössenordnung von 34 = 36°.It is known that every piece of quartz (both natural quartz and industrially manufactured synthetic quartz) has a crystalline structure in which an electrical axis X, a mechanical axis Y and an optical axis Z can be defined »These three axes are perpendicular to each other In the case of artificial quartz, a piece of quartz is obtained by producing an increase around a plate that serves as a seed and which is already cut in the Y-direction (that is, with its length parallel to the mechanical axis) rectangular plate in a silicon = bad at 450 ° C and immersed for one month under high pressure, one (the electrical axis X direction) and the height (obtained growth, d o h o an enlargement of both the slurry "te in the direction the optical axis Z) of the rectangular original plate “The artificial quartz manufacturers therefore offer quartz rods that have a relatively large volume and their length (generally 150 mm, corresponding to the length of the Original plate) is directed parallel to the mechanical axis mentioned, while the width (of the order of 60 mm) is parallel to the electrical axis X, and the height (generally of the order of 40 mm) is parallel to the optical axis Z »Will this Artificial quartz rod is cut into thin slices of thickness e by AT cuts, i.e. "parallel to the plane XOZ, and the electrical excitation field is applied along the axis OY, then vibrations of the thickness shear type arise." In this case, the resonator is subject to changes respond very sensitively to changes in partial temperature. In order to prevent these frequency changes and to make the resonator more resistant to the temperature of use, this rod is cut into slices of thickness e in the plane XOZ 1 , which is obtained from the plane XOZ by rotating about the axis OX by an angle of rotation θ, as shown by Figure 4 is illustrated. This angle of rotation Q is in the order of magnitude of 34 = 36 °.
Nachdem die Scheiben der Dicke e von dem Quarzstab abgeschnitten worden sind, wird eine gewisse Anzahl von kleinen Quadern mit den gewünschten Abmassen ausgewählteAfter the slices of thickness e have been cut from the quartz rod, a certain number of small Blocks selected with the desired dimensions
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Jeder dieser kleinen Quader stellt einen der im Vorangehenden beschriebenen Kristallblöcke 12 dar. Bei jedem auf diese Weise gebildeten Kristallblock liegen die ebenen Flächen 13 und 14 um die Dicke e des Kristallblocks voneinander getrennt und befinden sich in Ebenen, die bezogen auf die mechanische Achse OY geneigt sind, während die eine der zwei anderen Abmasse des Quaders in Richtung der elektrischen Achse OX weist. Wenn diese zwei Bedingungen erfüllt sind, kann der Kristallblock Sitz von Dickenscherschwingungen sein, wenn ein elektrisches Erregerfeld zwischen den zwei ebenen Flächen, d.h. zwischen den Platten des Kondensators, angelegt wird. Vorzugsweise weist bei dem den Kristallblock 12 bildenden Quader die Länge L in Richtung der elektrischen Achse OX, so dass der Kristallblock gemäss seiner grössten Abmessung im Dickenscherschwingtyp schwingt. Unter dieser Bedingung erhält man den bestmöglichen ÜberSpannungskoeffizienten.Each of these small cuboids represents one of the ones described above Crystal blocks 12 represent. In each crystal block formed in this way, the flat surfaces 13 and 14 are around the Thicknesses e of the crystal block are separated from each other and are in planes that are inclined with respect to the mechanical axis OY, while one of the two other dimensions of the cuboid points in the direction of the electrical axis OX. When these two conditions are met The crystal block can be the seat of thickness shear vibrations when an electrical excitation field is between the two flat surfaces, i.e. between the plates of the capacitor. Preferably, the one forming the crystal block 12 has Cuboid the length L in the direction of the electrical axis OX, so that the crystal block according to its largest dimension in the thickness shear swing type swings. The best possible overstress coefficient is obtained under this condition.
Ein Problem, das bei Quarzen dieser Art auftritt, besteht darin, dass die Dickenscherungsschwingung nicht der einzige Schwingtyp ist, der erregt wird. Es hat sich herausgestellt, dass bei einer Platte endlicher Abmessungen zwangsläufig eine Biegung höherer Ordnung in Richtung der Achse X auftritt. Ausserdem erzeugt das elektrische, in Richtung der Achse Y weisende Feld eine Oberflächenscherung in der Ebene XZ' . Hinzukommt, dass geringe Unsymmetrien Längenschwingungen in Richtung der Achse X bewirken, obwohl das Feld in Richtung dieser Achse im Prinzip Null ist. Alle diese Schwingtypen besitzen eine Frequenz, die kleiner ist als die der Dickenscherung, jedoch kann eine Zwischentypenkupplung auftreten, d.h. eine Anregung einer Schwingung durch die andere, wenn ein höherer Teiltyp einer dieser Schwingungstypen mit dem Haupttyp übereinstimmt. Dies kann Frequenzunstabxlitaten hervorrufen und das thermische Verhalten störend beeinflussen.A problem with crystals of this type is that the thickness shear vibration is not the only one Vibration type is that is excited. It has been found that a plate of finite dimensions inevitably bends higher order occurs in the direction of the X axis. In addition, the electrical field pointing in the direction of the Y axis generates a Surface shear in the plane XZ '. In addition, slight asymmetries cause length oscillations in the direction of the X axis, although the field in the direction of this axis is in principle zero. All of these vibration types have a frequency that is smaller than that the thickness shear, however an intermediate type coupling may occur i.e. an excitation of one oscillation by the other, if a higher subtype of one of these oscillation types with the main type matches. This can cause frequency abnormalities and have a disruptive effect on the thermal behavior.
Es hat sich herausgestellt, dass diese unerwünschten Kopplungen durch eine geeignete Wahl der Abmessungen des Kristallblocks ausgeschaltet werden können. Da die Dicke durch die gewünschte Frequenz bestimmt ist, stehen nur die anderen Abmasse zur Wahl zur Verfügung. Infolgedessen kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Kristallblock ein Verhältnis 12,5 zwischen der Länge L und der Dicke e und ein Verhältnis von ungefähr 3,5 bis 5It has been found that these undesirable couplings can be eliminated by a suitable choice of the dimensions of the crystal block can be switched off. Since the thickness is determined by the desired frequency, only the other dimensions are available available for choice. As a result, in an advantageous embodiment, the crystal block can have a ratio of 12.5 between the Length L and thickness e and a ratio of about 3.5 to 5
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zwischen der Breite 1 und der Dicke e besitzen»have between the width 1 and the thickness e »
Unter diesen Bedingungen schwingt der Kristallblock in Form eines Plättchens in seiner Gesamtheit und lediglich der geometrische Mittelpunkt dieses quaderförmigen Plättchens stellt einen Schwingungsknotenpunkt daro Dieser Mittelpunkt ist jedoch für die Befestigung nicht zugänglich„ Die in den Figuren 5 bis 9 dar= gestellten Ausführungsformen des erfindungsgemässen Kristallreso= nators tragen dieser Tatsache Rechnung,Under these conditions, the crystal block vibrates in its entirety in the form of a plate and only the geometric center of this rectangular plate represents a vibration node. However , this center is not accessible for attachment = nators take this fact into account,
Bei der Ausführungsform gemäss den Figuren 5 und 6 ruht der Kristallblock 100 , der auf seinen ebenen Hauptflächen 101, 102 Elektroden aufweisen kann, mit seinen vier Ecken 103 auf einer Schulter 104, die in den Boden 106 eines metallischen Gehäuses 105 eingearbeitet ist«. Letzteres besitzt in seiner Umfangszone einen Bereich 108, der die Befestigung, zum Beispiel durch Schweissen, eines Deckels 107 auf dem Gehäuse 105 erlaubt« Die Innenfläche des Deckels 107 wird in dem Bereichs, der der oberen Fläche 101 des plattchenförmigen Kristallblocks 100 gegenüberliegt, von einer Me= tallschicht 109 überdeckte Die Aussenflache des Deckels trägt eine Metallschicht 110, die der Schicht 109 entspricht» Die Schichten 109, 110 bilden mit dem isolierenden Stoff des Deckels 107, der vorzugsweise aus Glas oder aus Keramik besteht, einen Kondensator, der elektrisch mit dem Plättchen 100 in Reihe liegt und dessen An= regung zur Schwingung erlaubte Das Plättchen 100 wird auf der Schul= ter 104 durch ein eine Feder 111 bildendes Organ gehalten, das so ausgebildet und zwischen dem Deckel 107 und der oberen Fläche 101 der Platte 100 angeordnet ist,dass es sich punktweise auf dieser oberen Fläche im Bereich von deren vier Ecken abstützte Die Ausfüh= rungsform gemäss den Figuren 5 und 6, wie übrigens auch die der auf den Figuren 4 und 5 abgebildeten Ausführungsformen, be= sitzt den wesentlichen Vorteil, dass dichte Durchführungen vermie-= den werdens, die einen verhaltnismässig hohen Herstellungspreis und eine geringe Zuverlässigkeit nach sich ziehen v/ürden»In the embodiment according to FIGS. 5 and 6, it is at rest the crystal block 100, which can have electrodes on its flat main surfaces 101, 102, with its four corners 103 on one Shoulder 104, which is worked into the bottom 106 of a metallic housing 105 «. The latter has one in its peripheral zone Area 108, which the fastening, for example by welding, a cover 107 on the housing 105 allows «the inner surface of the Lid 107 is in the area which is opposite to the upper surface 101 of the plate-shaped crystal block 100, from a Me = tallschicht 109 covered the outer surface of the lid carries a Metal layer 110, which corresponds to layer 109 »The layers 109, 110 form a capacitor with the insulating material of the cover 107, which is preferably made of glass or ceramic, which is electrically in series with the plate 100 and allows its excitation to vibrate. The plate 100 is on the school = ter 104 held by a member forming a spring 111, which is so formed and between the lid 107 and the upper surface 101 the plate 100 is arranged that it is pointwise on this upper Area supported in the area of its four corners. The embodiment according to FIGS. 5 and 6, as, incidentally, also The embodiments shown in FIGS. 4 and 5 have the essential advantage that tight passages are avoided which will have a relatively high manufacturing price and result in low reliability »
Die Ausführungsform gemäss der Figur 7 unterscheidet sich von der soeben beschriebenen Ausführungsform im wesentlichen dadurch» dass das Kristallplättehen 100 zwischen zwei Federorganen 111 angeordnet isto Eine Feder ist zwischen dem Boden des Gehäuses 105 und der unteren Fläche 102 des Kristallplattchens 100 und die"The embodiment according to Figure 7 differs from the embodiment just described essentially in that the Kristallplättehen 100 is disposed between two spring members 111 o A spring between the bottom of the housing 105 and the lower surface 102 of the Kristallplattchens 100 and the
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andere wie vorher zwischen dem Deckel und der oberen Fläche 101 dieses Plättchens angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht mehr notwendig, eine Schulter oder einen Absatz in den Boden des Gehäuses einzuarbeiten, wie bei dem Fall der Figur 5.others placed as before between the lid and the upper surface 101 of this plate. In this embodiment it is it is no longer necessary to work a shoulder or a shoulder into the bottom of the housing, as in the case of FIG. 5.
Die auf der Figur 8 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der der Figur 7 lediglich wesentlich dadurch, dass die zwei Metallschichten 109, 110 auf der Innetfläche bzw. der Aussenflache des Deckels 107 im Zentrum des Deckels elektrisch durch eine leitende Zone 112 örtlich miteinander verbunden sind. Ein Deckel mit einer leitenden Zone kann vorteilhafterweise dadurch gebildet werden, dass man als Deckelmaterial zum Beispiel ein Metalloxyd wählt, das örtlich durch Erhitzung in Anwesenheit von Wasserstoff reduziert wird. Die auf der Figur 8 dargestellte Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn man verhindern möchte, dass die metallischen Schichten 109, 110 sich wie eine Kapazität betragen, die in Reihe mit der eigentlichen Struktur des Kristallresonators geschaltet ist, die den Kristallblock 100 und die zwei metallischen Platten besitzt, die von der unteren Wand des Gehäuses 105 und der metallischen Schicht 109 gegenüber dem plättchen förmigen Block 100 gebildet werden.The embodiment shown in FIG. 8 differs differs from that of FIG. 7 only essentially in that the two metal layers 109, 110 on the inner surface or the outer surface of the cover 107 in the center of the cover electrically are locally connected to one another by a conductive zone 112. A cover with a conductive zone can advantageously thereby be formed that one chooses a metal oxide as the cover material, for example, which is locally produced by heating in the presence is reduced by hydrogen. The embodiment shown in Figure 8 is advantageous if you want to prevent the metallic layers 109, 110 are like a capacitance, which is connected in series with the actual structure of the crystal resonator, the crystal block 100 and the two has metallic plates from the lower wall of the housing 105 and the metallic layer 109 opposite the plate shaped block 100 are formed.
Die Figur 9 zeigt die Form des Federorgans 111, das vorteilhafterweise bei den drei im Vorangehenden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird. Die Haltefeder 111 hat die Form eines im wesentlichen rechteckigen Plättchens. Die vier Ecken 113 dieses Plättchens sind aus der Ebene dieses Plättchens in ein und derselben Richtung herausgebogen, um scharfwinklige Füsse zu erhalten, durch die diese Feder auf der oberen Fläche 101 des Kristallplättchens 100 sich abstützt. Dank dieser Ausführungsform der Feder können hohe Druckkräfte, zum Beispiel in der Grossenordnung von 100 bis 200 Gramm, auf den Kristallblock mit den im Vorangehenden angegebenen Abmassen aufgebracht werden, d.h. auf einen Block mit einer Länge L von ungefähr 5 mm, einer Dicke e von ungefähr 0,4 mm und einer Breite in der Grössenordnung von 1,4 bis 2 mm. Der spezifische Druck erricht folglich sehr hohe Werte. Wenn zum Beispiel die Kraft der Feder sich auf die vier Winkel 113 verteilt und vorausgesetzt wird, dass die Abstützflä-Figure 9 shows the shape of the spring member 111, which is advantageous is used in the three embodiments of the invention described above. The retaining spring 111 has the shape of a substantially rectangular plate. The four corners 113 of this plate are out of the plane of this plate bent out in one and the same direction in order to obtain sharp-angled feet by which this spring on the upper one Surface 101 of the crystal plate 100 is supported. Thanks to this embodiment of the spring, high compressive forces, for example in the order of 100 to 200 grams on the crystal block are applied with the dimensions specified above, i.e. a block with a length L of about 5 mm, a thickness e of about 0.4 mm and a width of the order of magnitude from 1.4 to 2 mm. The specific pressure therefore builds very high levels Values. If, for example, the force of the spring is distributed over the four angles 113 and it is assumed that the support surface
—4 2
ehe ungefähr 10 mm beträgt, erreicht der spezifische Druck—4 2
before is about 10 mm, the specific pressure reaches
hohe Werte bis zu 250 kg/mm , die zur Stauchung der Feder im Be-high values of up to 250 kg / mm, which result in the compression of the spring
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reich von deren scharfen Winkeln führen und eine Verbindung durch Kaltschweissen zwischen der Feder und dem Plättchen 100 herbeiführen können ο rich of their sharp angles lead and connect through Can bring about cold welding between the spring and the plate 100 ο
All dies führt zu wesentlichen Vorteilen: Der Aufbau ist besonders stosswiderstandsfähig wegen der Festigkeit der Verbindung und diese stellt ein vollkommen elastisches System ohne Reibungs-Verluste dar, das nur sehr schwach die Schwingung des Kristalls dämpft οAll of this leads to significant advantages: The structure is particularly shock-resistant because of the strength of the connection and this represents a completely elastic system with no frictional losses that only weakly dampens the oscillation of the crystal ο
Man kann tatsächlich zeigen, dass ein schwingendes Element, wenn es nicht in einer einen Schwingungsknotenpunkt bildenden Zone gehalten wird, nur auf zwei Arten befestigt werden kann, entweder in vollkommen geschmeidiger Weise, um jegliche übertragung von Energie nach aussen zu verhindern, oder in vollständig starrer Weise«, ohne Reibung, um eine Umwandlung von Schwingungsenergie in Reibung zu vermeiden., was zu einem beträchtlichen Absinken des Gütefaktors führen würde„ Insbesondere wirkt bei der Verwendung von Klebstoffen und Kunststoffen störend, dass diese erhebliche innere Verluste habeno Indeed, it can be shown that if a vibrating element is not held in a vibration nodal zone, it can only be attached in two ways, either in a perfectly pliable manner, to prevent any transmission of energy to the outside, or in a completely rigid manner without friction to a conversion of vibrational energy to avoid as "in friction., which would lead to a considerable decrease in the quality factor" Especially interferes with the use of adhesives and plastics that these significant internal losses have o
Die Vorteile des Kristallresonators gemäss der Erfindung beruht insbesondere darauf, dass sie nur eine kleine Anzahl von Bauteilen besitzen, die überdies leicht zu fertigen sind« Insbesondere braucht das schwingende Element nicht den gleichen Anforderungen hinsichtlich Parallelität und Ebenheit zu genügen, wie die gewöhnlichen Quarze, da eine Konzentration von Energie nicht auftritt β Bei dem Zusammenbau kann der Deckel direkt unter Vakuum aufgeschweisst werden„ Es ist aber auch möglich, den Deckel in Luft aufzuschweissen und ein Loch vorzusehen, das nach dem Herstellen des Vakuums verschlossen wirdoThe advantages of the crystal resonator according to the invention is based in particular on the fact that they only have a small number of components that are also easy to manufacture the ordinary quartz, since a concentration of energy does not occur β During assembly, the lid can be placed directly under vacuum be welded on “It is also possible to insert the lid in To weld air and to provide a hole that after manufacturing the vacuum is closed o
Anzumerken ist noch, dass das Vorhandensein von Elektroden auf den Hauptflächen 101, 102 nicht unbedingt notwendig ist, wie bereits weiter oben ausgeführt wurde0 Die zwei Elektroden, oder wenigstens eine von ihnen, können weggelassen werden» Bei der Ausführungsform gemäss den Figuren 5 und 6, kann die Schulter oder der Absatz 106 des Gehäuses 105 so sein, dass das Kristallplätt= chen aus Quarz sich sehr nahe am Boden befindet und mit diesem eine zur Erregung ausreichende Kapazität bildet, was das WeglassenShould also be noted that the presence of electrodes on the major faces 101, 102 is not strictly necessary, as already stated above 0 The two electrodes or at least one of them may be omitted "In the embodiment according to Figures 5 and 6 , the shoulder or the shoulder 106 of the housing 105 can be such that the crystal plate made of quartz is very close to the bottom and with this forms a capacity sufficient for excitation, which is omitted
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der Elektrode auf der unteren Fläche 102 des Plättchens rechtfertigen würde. Die Elektrode auf der oberen Fläche 101 kann ebenfalls weggelassen werden, wenn die Feder 111 so geformt ist, dass sie über einen grossen Bereich ihrer Fläche dem Quarz sehr nahe ist. In der Praxis ist es jedoch zweckmässig, wenigstens eine der Elektroden beizubehalten, da diese ein einfaches Mittel zur Feineinstellung der Frequenz durch Entnahme oder Hinzufügen von Materie bildet.of the electrode on the lower surface 102 of the wafer would. The electrode on the upper surface 101 can also be omitted if the spring 111 is shaped so that that it is very close to quartz over a large area of its area. In practice, however, it is useful at least Retain one of the electrodes as this is an easy means of fine-tuning the frequency by adding or removing it of matter forms.
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e e r s ee e r s e
iteite
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7902503A FR2448226A1 (en) | 1979-01-31 | 1979-01-31 | Quartz crystal resonator for watch - has rectangular crystal block mounted in space between capacitor electrodes |
| FR8001316A FR2474254A2 (en) | 1979-01-31 | 1980-01-22 | Quartz crystal resonator for watch - has rectangular crystal block mounted in space between capacitor electrodes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3003312A1 true DE3003312A1 (en) | 1980-09-18 |
Family
ID=26220992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19803003312 Withdrawn DE3003312A1 (en) | 1979-01-31 | 1980-01-30 | CRYSTAL RESONATOR, IN PARTICULAR FOR WATCHES |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3003312A1 (en) |
| FR (1) | FR2474254A2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01172713A (en) * | 1987-12-24 | 1989-07-07 | W C Heraeus Gmbh | Electronic thermometer |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| CA1271556A (en) * | 1984-12-19 | 1990-07-10 | Geoffrey C. Herrick | Constraining mount system for surface acoustic wave devices |
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1980
- 1980-01-22 FR FR8001316A patent/FR2474254A2/en active Pending
- 1980-01-30 DE DE19803003312 patent/DE3003312A1/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01172713A (en) * | 1987-12-24 | 1989-07-07 | W C Heraeus Gmbh | Electronic thermometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2474254A2 (en) | 1981-07-24 |
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