DE3038260A1

DE3038260A1 - Piezoelektrischer resonator mit integrierten kapazitaeten

Info

Publication number: DE3038260A1
Application number: DE19803038260
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ing.(Grad.) 1000 Berlin Briese
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1980-10-10
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1982-04-29
Also published as: JPS57127317A; US4464599A

Description

.ßriese-15

Piezoelektrischer Resonator mit integrierten Kapazitäten

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf piezoelektrische Resonatoren mit auf dem Schwingkristall aufgebrachten Anregungsbelägen und in schwingungsneutralen Zonen angreifenden Halteelementen.

Werden solche Resonatoren in Oszillator- oder in Filterschaltungen eingesetzt, so werden in diesen meistens kleine Last-, Abgleich- oder Koppel kapazitäten benötigt. Als Beispiel zeigt Fig.la als Ausschnitt die Oszillatorschaltung eines Quarzuhrbausteines. Es ist hierbei 1 der eingesetzte piezoelektrische Resonator, 2 ein Verstärker und C_L1 und C^₂ Lastkondensatoren. Die weiteren Teil erstuf en j, die ebenfalls noch auf einem für diese Zwecke eingesetzten integrierten Schaltkreis wie z.B. den IC 1115 in Chipform vorhanden sind, sind dabei nicht dargestellt. Die benötigten Lastkondensatoren C, , und C,- lassen sich im integrierten Schaltkreis infolge dessen sehr niederiger Versorgungsspannung nur sehr schwer und mit schlechten Güten als Sperrkapazitäten realisieren. Sie mußten daher bisher als konkrete Bauelemente in die Schaltung eingefügt werden. Entsprechend werden auch beim Aufbau von Filterschaltungen mit piezoelektrischen Resonatoren Kapazitäten benötigt, die ebenfalls mit konkreten Bauelementen realisiert werden müßten.

Die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb zur Aufgabe diese Kapazitäten mit dem piezoelektrischen Resonator zu integrieren, so daß für sie keine speziellen Bauelemente eingesetzt werden müssen., die zusätzlichen Raum zu ihrer Unterbringung benötigen. Dis Lösung dieser Aufgabe ist dabei den Ansprüchen zu entnehmen. ·

Die Erfindung soll nun an Hand der in den Figuren dargestellten Beispiele beschrieben werden. Es zeigt dabei:

Fig.la das schon erwähnte Oszillatorschaltbild

Fig.Ib dieses mit Ersatzschaltbild für den Resonator

Fig.2a und b einen herkömmlichen kreisförmigen Resonator in Aufsicht und Querschnitt.

ZT/P-Dr.Le/Chr

Stuttgart, 26, August 1980 ■ . ./.

β · 9

W.Briese-15

Fig.3 einen erfindungsgemäßen kreisförmigen Resonator mit zusätzlichen Isolierschichten und Belägen für 2 weitere Kapazitäten.

Fig.4 einen erfindungsgemäßen kreisförmigen Resonator, bei dem für die Anschlußfahnen zusätzliche Gegenbeläge aufgebracht sind.

Fig.5 diesen Resonator in einer Halterung

Fig.6 einen erfindungsgemäßen rechteckförmigen Resonator mit zusätzlichen integrierten Kapazitäten, dessen Ecken auf dem Rande eines kreisförmigen Durchbruches aufliegen.

Fig.7 einen solchen Resonator, dessen Befestigung durch an den vier Ecken angebrachte Klötzchen erfolgt.

In Fig.Ib ist nun in dem bereits in der Einleitung beschriebenen Schaltbild nach Fig.la der piezoselektrische Resonator 1 durch sein Ersatzschaltbild ersetzt worden. C-,, L· und R, sind die Ersatzwerte für die benutzte Serienresonanz und C die durch die Kapazität der Anregungsbeläge gegebene unvermeidbare Parallel kapazität. Bezeichnet man nun die Anregungsbeläge mit 5 und 6, so sieht man, daß der Belag 5 mit einem Belag des Lastenkondensators C,.,, und der Belag 6 mit einem Belag des Lastkondensators C.p verbunden ist. In Fig.2 ist ein herkömmt!icher kreisförmiger Resonator in Aufsicht und im Schnitt dargestellt. Es ist dabei mit 1 der piezoelektrische Kristall, mit 5 und 6 die Anregungsbeläge und mit 9 und 10 die Anschlußfahnen der Anregungsbeläge bezeichnet.

Um nun auf dem piezoelektrischen Plättchen außer der durch die Anregungsbeläge gegebenen Parallel kapazität C weitere Kapazitäten unterzubringen, können einmal ein Anregungsbelag 5 oder 6 selbst als ein Belag für eine solche Kapazität mitverwendet werden, während der notwendige Gegenbelag 7 oder 8 auf eine dielektrische Isolierschicht 13 oder 14 aufgebracht wird, wie es Fig.3 zeigt. 9 und 10 sind dabei die Anschlußfahnen der Anregungsbeläge 5·und 6 und 11 und 12 die Anschlußfahnen der Gegenbeläge 7 und 8. Während dielektrische Isolierschichten 13 und 14 sowie Gegenbeläge 7 und 8 in Wirklichkeit abstandslos auf den piezoelektrischen Kristall 1 mit Anregungselektroden 5 und 6 und deren Anschlußfahnen 9 und 10 angebracht sind, sind in der Figur 3 Zwischenabstände vorhanden, um eine zeichnerische Darstellung überhaupt /_u ermöglichen.

3 O & «

·* Ö O Q JV O ta « O

W.Briese-15

Fig.4 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Realisiserung zweier Kapazitäten, deren einer Belag galvanisch mit jeweils einem der Anregungsbeläge verbunden ist. Hier dienen als einer der Kapazitätsbeläge die Anschlußfahnen der Anregungsbeläge, während der zugehörige Gegenbelag ihnen gegenüber auf der anderen Seite des Kristall plättchens aufgebracht ist. Es ist wieder 1 das Kristal !plättchen, 5 und 6 die Anregungsbeläge_s 9 und 10 deren Anschlußfahnen, 7 und 8 die Gegenbeläge sowie 11 und 12 deren Anschlußfahnen.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen nun Halterungen solcher piezoelektrischer Resonatoren mit integrierten Kapazitäten. Bei der Anordnung nach Fig.5 ist der in Fig.4 dargestellte Resonator mittels dreier Haltefedem_s die auf einem dreipoligen Stecksockel 3 montiert sind, gehaltert. Die Bezugszeichen stimmen mit denen der Fig.5 überein. In Figur 6 ist ein rechteckförmiger Resonator 1 auf einem Substrat 3 dadurch gehaltert, daß das Substrat einen kreisförmigen Durchbruch aufweist und der Resonator mit seinen Ecken an den Punkten 4 auf dem Rande des Durchbruchs aufliegt und seine Beläge 5_s 6 und 7, 8 über Anschlußfahnen 9, oder direkt an diesen Ecken mit auf dem Substrat 3 befindlichen Leiterbahnen durch Löten oder mittels eines Leitklebers verbunden sind. In Fig.17 ist der Resonator bei gleichem Belagaufbau über Klötzchen an den Punkten 4 mit den Leiterbahnen auf dem Substrat 3 durch Löten oder mittels Leitkleber verbunden.

Es braucht wohl nicht ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß auch bei den in den Figuren 4 bis 7 dargestellten Resonatoren gleich dem Resonator nach Fig.3 die Kapazitätsgegenbeläge auch auf einer auf die Anschlußfahnen 9 und 10 aufgebrachten dielektrischen Isolierschicht aufgebracht werden können. Ebenso können so auch Kapazitäten realisisert werden, die keinen der beiden Anregungsbeläge mitverwenden.

10 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen

Leerseite

COPY

Claims

ft« **

STANDARD ELEKTRIK LORENZ
AKTIENGESELLSCHAFT

Stuttgart

W.Briese-15

Patentansprüche

'l.h Piezoelektrischer Resonator mit auf dem Schwingkristall aufgebrachten Anregungsbelägen und in schwingungsneutralen Zonen angreifenden Halteelementen dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schwingkristall außer den Belägen für die Anregungselektroden noch weitere Beläge zur Bildung von Schaltkreiskapazitäten aufgebrachtyund ihr Anschluß über Halteelemente des Schwingkristalls erfolgt.
2.) Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß für diese SchaUkreiskapazitäten nur jeweils ein weiterer Belag aufgebracht ist und als Gegenbelag ein Belag für eine Anregungselektrode und/oder für dessen Anschlußfahne mitverwendet wird.
3.) Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, daß als Dielektrikum für die Schaltkreiskapazitäten der Schwingkristall verwendet wird.
4.) Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beläge der Anregungselektroden und/oder deren Anschlußfahnen mit einer Isolierschicht überzogen sind und daß auf dieser · Isolierschicht der andere Belag für die Schaltkreiskapazitäten aufgebracht ist.
5.) Piezoelektrischer Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abgleich des Kapazitätswertes dieser Schaltkreiskapazitäten nachträglich ihre wirksame Fläche verändert wird.

ZT/P-Dr.Le/Chr

Stuttgart, 26. August 1980 ' ·/·

-..- ·„■·..· 3Ü38260

W.Briese-15
6.) Piezoelektrischer Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreiskapazitäten als Lastkondensatoren eines mittels des Resonators in der Frequenz stabilisierten Oszillators verwendet werden.
7.) Piezoelektrischer Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreiskapazitäten Teile einer Filterschaltung sind.
8.) Piezoelektrischer Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a durch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse der Schaltkreiskapazitäten Über zusätzliche Anschlüsse der die Halteelemertte tragenden Halterungen herausgeführt sind.
9.) Piezoelektrischer Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Resonator ein rechteckförmiger Schwingkristall mit schwingungsneutralen Zonen in den Ecken verwendet wird, daß der Resonator über einem rechteckförmigen oder kreisförmigen Ausschnitt in einem Substrat angeordnet ist und nur mit seinen Ecken auf abgeschrägten Ecken des rechteckförmigen Ausschnittes oder auf dem Rande des kreisförmigen Ausschnittes aufliegt und befestigt ist und daß die Zuleitung zu den Belägen über die Auflagestellen erfolgt.
10.) Piezoelektrischer Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator mittels Klötzchen auf einem Substrat befestigt ist und daß mittels der Klötzchen die Zuleitung zu den Belägen erfolgt.