DE3105197A1

DE3105197A1 - Quarzoszillator

Info

Publication number: DE3105197A1
Application number: DE19813105197
Authority: DE
Inventors: Sven Ing.grad. 1000 Berlin Isbrand
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1981-02-13
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1982-09-09

Description

Quarzoszillator
Die Erfindung betrifft einen Quarzoszillator zur Erzeugung von Resonanzschwingungen unter Ausnutzung der Piezoelektrizität eines Quarzkristalles, bestehend aus einem Schwingquarz, einer Schwingquarzhalterung und einer integrierten Schaltung, die auf einem eine Grundplatte bildenden hermetisch dichten Substrat angeordnet ist.
Aus der Praxis her ist es bekannt, daß bei integrierten Quarzoszillatoren der Schwingquarz gegen Umwelteinflüsse, z.B. vor dem Wasserdampfgehalt der Atmosphäre geschützt werden muß. In bekannter Weise hat man dies bisher dadurch erreicht, daß man den gesamten Quarzoszillator oder auch-nur den Schwingquarz mit einem hermetisch dichten Gehäuse aus Metall oder Glas umhüllt hat. In dem Fall, daß nur der Schwingquarz allein mit einem derartigen Gehäuse umgeben wurde, wurde dann der Gesamtoszillator durch ein Gehäuse aus Kunststoff geschützt. Eine Kunststoffumhüllung des Schwingquarzes ist nur auf Kosten der Frequenzgenauigkeit des Schwingquarzes möglich, da alle Kunststoffe für Wasserdampf durchlässig sind, der dann mit der Quarzoberfläche reagiert. Bei der Verwendung von Metallgehäusen sind außerdem isolierte Durchführungen für die elektrischen Anschlüsse notwen-Jig, dercn iiersteltung retativ aufwendig ist. Die Verwendung von (,lasgehäuseJI für den Schwingquarz oder den gesamten Quarzoszillator ist ebenfalls relativ aufwendig, da dann wiederum eingeschmolzene Anschlüsse notwendig sind. Werden andererseits bei integrierten Oszillatoren IC-Chips eingebaut, so wird der Fertigungswirkungsgrad durch auftretende Bondfehler stark beeinfluß Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Quarzoszillator zu schaffen, bei dem die vorher genannten Nachteile vermieden werden.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Quarzoszillator auf ein hermetisch dichtes Substrat aufgebracht wird, wobei nur der Schwingquarz mit seiner Halterung mit einer isolierenden hermetisch dichten Kappe umhüllt ist, daß diese Kappe mit dem Substrat verklebt ist, und daß die llalterung des Schwingquarzes aus den entsprechend geformten Anschlußleitungen des IC's gebildet wird.
In der Praxis hat es sich dabei als vorteilhaft herausgestellt, für die umhüllende Kappe und das Substrat ein Keramikmaterial oder besonders vorteilhaft ein Glasmaterial einzusetzen.
Der Quarzoszillator besteht dabei im einzelnen aus einer hermetisch dichten Grundplatte aus einem Isoliermaterial, z.B.
aus Keramik oder Glas, auf der der gekapselte und geprüfte IC befestigt ist. In diesem IC sind dann alle elektrischen Bauelemente (Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, Dioden, Teilerstufen usw.) des Quarzoszillators> außer dem Schwingquarz selbst, integriert. Ein Teil der Anschlußfahnen ist dabei als Halte-und Anschlußelemente des Schwingquarzes ausgeformt. Der Schwingquarz wird an diese Anschlußelemente mit Hilfe bekannter Verfahren wie Kleben mit Leitkleber, Löten usw. elektrisch leitend befestigt. Die restlichen Anschlußfahnen dienen als Steck- und Lötanschlüsse, um den Quarzoszillator mit anderen Schaltgruppen zu verbinden. Einige dieser Anschlußfahnen können auch, wenn dies von der Auslegung des IC vorgesehen ist, zum Frequenzfeinabgleich verwendet werden.
Die Frequenz des Quarzoszillators läßt sich durch Abgleich der Resonanzfrequenz des Schwingquarzes durch ebenfalls bekannte Methoden wie z.B. Vakuumbedampfung, galvanisches Plattieren oder andere Methoden von dem Istwert auf den Sollwert bringen. Hierbei werden auch die Frequenzablagen die auf die Toleranzen der Bauelemente der integrierten Schaltung zurückzuführen sind, aufgehoben, Nach diesem Frequenzabgleich wird dann der Schwingquarz durch eine umhüllende Kappe aus hermetisch dichtem Isoliermaterial wie z.B. Keramik oder Glas, geschützt. Wird dabei eine Kappe aus Glas gewählt, kann ein nachträglicher Feinabgleich durch teilweises Abtragen der Schwingquarzelektrode mit [lilfe eines Laserstrahles erfolgen.
Anhand der nachfolgenden Figur wird der erfindungsgemäße Quarzoszillator noch näher erläutert: In dieser Figur bedeutet 1 das Substrat, z.B. aus Glas, auf dem das IC 2 mit den geformten IC-Anschlüssen 3 und 4 aufgebracht ist. Die geformten IC-Anschlüsse dienen dann als llalterung für den Quarz 5. Die Halterung und der Quarz ist dann durch eine Kappe s aus z.l3. Glas umhüllt.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Quarzoszillators bestehen insbesondere darin, daß die Grundplatte aus einem nicht aufwendigen Material einfacher Form, z.B. aus Glas besteht. Für die Anordnung kann ein gekapselter und geprüfter integrierter Schaltkreis mit integrierten Kondensatoren verwendet werden.
Die vorhandene relativ große Kapazitätstoleranz dieser Kondensatoren wird durch einen Frequenzabgleich des Schwingquarzes mit angeschaltetem IC eleminiert. Die geeignet geformten Anschlußfahnen bilden dabei die Aufhängungen des Schwingquarzes.
Die integrierte Schaltung wird dabei beim Frequenzabgleich des Schwingquarzes durch Bedampfen nicht beschädigt. Durch die sehr enge Klebefuge zwischen der Kappe aus z.B. Keramik oder Glas und dem die Bodenplatte bildenden Substrat aus Glas oder Keramik wird erreicht, daß kein Wasserdampf aus der umgebenden Atmosphäre in den Innenraum, in dem sich der Schwingquarz befindet, eindringen kann.
Wird die umhüllende Kappe aus Glas gewählt, so besteht noch der besondere Vorteil, daß ein nachträglicher Ieinabgleich der lrequenz durch teilweises Abtragen der Schwingquarzelektrode mit Hilfe eines Laserstrahles erfolgen kann.
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Claims

Patentansprüche Quarzoszillator, bestehend aus einem Schwingquarz, einer Schwingquarzhalterung und einer integrierten Schaltung, die auf einem eine Grundplatte bildenden hermetisch dichten Substrat angeordnet sind, a a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nur der Schwingquarz mit seiner Halterung mit einer isolierenden hermetisch dichten Kappe umhüllt ist, daß diese Kappe mit dem Substrat verklebt ist, und daß die Halterung des Schwingquarzes aus den entsprechend geformten Anschlußleitungen des IC's gebildet wird.
2. Quarzoszillator nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die isolierende Kappe undZoder das Substrat aus einem Glasmaterial besteht.
3. Quarzoszillator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die isolierende Kappe und/oderdas Substrat aus einem Keramikmaterial besteht.