DE3613524A1

DE3613524A1 - In einem gehaeuse eingebauter oszillator

Info

Publication number: DE3613524A1
Application number: DE19863613524
Authority: DE
Inventors: George Hedley Storm Bishops Stortford Hertfordshire Rokos; David James Bishops Stortford Herts Sharpe; David Ian Gelsted Great Dunmow Essex Wood; Malcolm Harlow Essex Yarcoe
Original assignee: STC PLC; International Standard Electric Corp
Current assignee: STC PLC
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1986-11-06
Also published as: GB2174537A; GB8510930D0

Description

Beschreibung
In einem Gehäuse eingebauter Oszillator

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen in einem Gehäuse eingebauten Oszillator mit einem Kristallresonator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einigen Ausführungen von Quarzkristall-gesteuerten Oszillatoren ist der elektronische Oszillatorschaltkreis außerhalb eines hermetischen Gehäuses, in dem das Quarzkristall-Resonatorelement angeordnet ist, vorgesehen. Bei anderen Ausführungen ist das Quarz-Resonatorelement zusammen mit der zugehörigen Oszillatorschaltung in einem hermetisch verschlossenen Behälter angeordnet. Die Erfindung bezieht sich auf die letztere Konstruktionsart„ üblicherweise, aber nicht notwendigerweise, besitzt das den Resonator und die Schaltung aufnehmende Gehäuse die Form eines DIL-Gehäuses (Gehäuse mit einem dual-in-line angeordneten Anschlüssen).Innerha Ib des Gehäuses ist der Oszillatorschaltkreis in sog. Hybrid-Technik mit auf einem Keramikträger aufgebrachten Dickschichtwiderständen und Einzelbauelementen angeordnet. Der Quarz-Resonator ist räumlich von dem Keramikträger entfernt angeordnet, indem er an zwei Stiften befestigt ist, die ihrerseits auf dem Keramikträger befestigt sind. Diese Stifte müssen nachgiebig sein^ so daß sie keine temperatur- und zeitabhängige Beanspruchungen

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ausüben, die die Frequenzstabilität des KristaLL-Resonatoi— elements gegenüber derjenigen bei freier Schwingfähigkeit als Scherschwinger (im Schei—Modus) vermindern.

A Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Konstruktion, die die Notwe/ndigkeit der Verwendung eines Keramikträgers vermeidet und die Anzahl von Einzelelementen verringert.

Dieses Problem wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Es wurde festgestellt, daß eine flexible gedruckte Schaltungsfolie ausreichend nachgiebig ist, um das Resonatorelement auf dieser befestigen zu können. Eine bevorzugte Gehäuseausführung ist ein DIL-Gehäuse, obwohl wahlweise auch andere Gehäuseausführungen verwendbar sind, einschließlich beispielsweise eine Chip-Trägergehäuses ohne Anschlußfahnen oder Anschlußbeinchen.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Quarz-Kristall-Oszillators beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine flexible Schaltungsfolie des Oszillators und

Fig. 2 eine Ansicht von der Seite im Schnitt gemäß der Linie A-A¹ der Fig. 1.

"_t Das Gehäuse des in der Zeichnung dargestellten Kristall-Oszillators besteht aus zwei Teilen und enthält eine rechteckige DIL-Gehäuse-Grundp latte 1 und einen Deckel 2, der durch Widerstandsschweißen hermetisch dicht mit der Grundplatte 1 verbunden ist. Die Grundplatte 1 ist in Nähe jeder Ecke mit einemdiesen durchragenden Anschlußstift 3

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versehen, die durch eine Glas-Metall-Dichtung (nicht dargestellt) befestigt sind. Innerhalb des Gehäuses 1, 2 ist ein Stück flexible gedruckte Schaltungsplatine 4, bestehend aus einem Blatt 5 aus Polyimid mit einer Dicke von etwa 50 ,um, . vorgesehen, die ein Kupferelektroden-Muster 6 einer angepaßten Dicke von 25.um trägt. Die vier Anschlußstifte 3 ragen durch Bohrungen 7 in den Ecken des Polyimid-Blattes 5 hindurch und sind durch Ringe 8 aus Lötmetall oder aus leitfähigem Harz befestigt, die zugleich die elektrische Verbindung zwischen den Anschlußstifte 3 und den vier im Schaltungsmuster 6 der gedruckten Schaltungsfolie 4 gebildeten Anschlußflächen 9, 10, 11 und 12 bewirken« Die Anschlußfläche 9 ist mit der positiven Zuleitung verbunden, die Anschlußfläche 10 mit dem Ausgang, die Anschlußfliehe 11 liegt an Masse und die Anschlußfläche 12 ist ein Blindanschluß, an den keine Verbindung geführt ist.

Die flexible gedruckte Schaltungsfolie 4 trägt einen Chip 13, der in herkömmlicher Weise als Auflötchip ausgebildet und befestigt ist. Dieser Chip 13 ist mit den Anschlüssen 14 bis 19 des Schaltungsmusters 6 kontaktiert. Der Anschluß 14 führt zur positiven Anschlußfläche 9 über zwei Zwischenanschlußf lache 20, 21. Der Anschluß 15 führt zur AusgangsanschLußflache 10, der Anschluß 16 über eine Zwischenanschlußfläche 22 zur Masse-Anschlußf lache 11. Der Anschluß 17 wird zu einer Verknüpfungsanschlußfläche 23 und die Anschlüsse 18 und 19 zu Anschlußflächen 24 bzw. 25, durch die der elektrische Kontakt zu den Elektroden 26 und 27 auf der oberen und unteren Fläche des scheibenförmigen Quarz-Resonatorelements 28, der im Seher-Modus schwingt, insbesondere mit einer Frequenz im Bereich zwischen 4 und 20 MHz. Für Resonanzfrequenzen oberhalb 10 MHz besitzt das Resonatorelement 28 üblicherweise eine ebene obere und untere Fläche, wogegen bei niedrigeren Frequenzen eine bikonvexe Form bevorzugt wird= Außerdem besitzt der gedruckte Schaltkreis 6 eine weitere Fläche 29, die über den Leiterzug 30 mit der Masse-Anschtußf lache 11 verbunden ist. Die

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Flächen 21 und 29 gehören zusammen und bilden die Anschlußkontakte für einen dazwischen einzuschaltenden Entkopplungskondensator 31 in Form eines Vielschicht-Keramik-Chip-Kondensator.

Der integrierte Schaltkreis-Chip 13 ist ein Oszillatorschaltkreis, in dessen Rückkopplungskreis das Resonatorelement geschaltet ist, um die Frequenz seines elektrischen Ausgangs zu steuern. Die Konstruktion des Chips 13 ist so ausgeführt, daß, wenn der Anschluß 17 offengelassen wird, die Ausgangsfreuquenz gleich der Resonatorfrequenz f des Resonatorelements 28 ist. Wird jedoch der Anschluß 17 über eine nicht dargestellte Leitung von Zwischenansch lußf lache 22 zu der Zwischenansch lußf lache 23 an Erdpotential gelegt, dann ist die Ausgangsfrequenz gleich der halben Resonanzfrequenz f In einem weiteren Fall, wenn der Anschluß 17 über eine nicht dargestellte Leitung zwischen den Zwischenansch lußf lachen 20 und 23 an die positive Zuleitung angeschlossen ist, ist die Ausgangsfrequenz ein viertel der Resonanzfrequenz f. Ein Grund die Ausgangsfrequenz in der genannten Weise unterhalb der Resonanzfrequenz f zu legen, ist der, daß diese niedrigeren Frequenzen erhalten werden, ohne daß von derfl scheibenförmigen Resonator 28 mit ebenen Flächen zu solchen mit bikonvexen Flächen übergewechselt werden muß. Ein anderer Grund ist der, daß Frequenzen bis herunter zu 1 MHz mit Resonatoren mit einer Resonanzfrequenz bis herunter zu 4 MHz erzeugt werden können.

Der Resonator 28 ist mittels der aus si Iberha Itigem elektrisch leitfähigem Epoxidharz bestehenden Schichten 32 und 33 auf den Resonatoranschlußflächen 24, 25 befestigt. Die Harzschicht 33 dient außerdem noch dazu, eine elektrische Verbindung zwischen der Anschlußfläche 25 und der Elektrode 27 auf der unteren Fläche des Resonators 28 herzustellen. In ähnlicher Weise wirkt die Harzschicht 32 mit einer weiteren silbergefüllten, elektrisch leitenden Harzschicht

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auf Epoxidbasis zusammen, um eine elektrische Kontaktierung der AnschLußfLache 24 mit der Elektrode 26 auf der oberen Fläche des Resonators 28 zu bewirken. Falls die Dicke dieser Harzschichten nicht so bemessen werden kann,, daß ein sicherer Raum zwischen dem zentralen Bereich des ResonatoreLements 28 und der gedruckten Schaltungsfolie 4 gewährleistet werden kann, kann ein zusätzlicher Freiraum dadurch geschaffen werden, daß in der SchaLtungsfolie eine Aussparung 35 vorgesehen wird. Das Vorhandensein einer solchen Aussparung 35 ist auch dazu geeignet, die durch die Schaltungsfolie 4 hervorgerufene mechanische Dämpfung zwischen den beiden Elektroden des Resonatorelements zu reduzieren. Es kann auch wünschenswert sein, zusätzliche Schlitze vorzusehen, um an speziellen Präzisionsteilen eine Entlastung von Beanspruchungen zu erreichen.

Bei einem bevorzugten Herste I Lungsverfahren des Oszillators werden der integrierte Schaltkreis 13 und der Chip-Kondensator 31 auf die flexible Scha itungsfoLie 4 aufgelötet und dann die Scha Ltungsfο Lie 4 im DIL-Gehäuse 1, 2 montiert. Anschließend wird nicht ausgehärtetes, siLbergefülLtes Harz auf Epoxidbasis in Pastenform aufgebracht, um die Ringe 8 und die Harzschichten 32, 33 zu erhalten, bevor das Resonatorelement 28 auf der Scha Itungsfο Lie 4 in Position gebracht wird. Weiterhin wird die Paste aufgebracht, um die Harzschicht 34 zu bilden. In diesem Verfahrenszustand ist die Anordnung fertig,um sie in einen Ofen zu bringen und um das Harz auszuhärten. Anschließend wird die Oszillatorfrequenz eingestellt, indem in herkömmlicher Weise der Niederschlag des verdampften Silbers auf den Resonator gesteuert wird, um den notwendigen Betrag an zusätzlicher Ladung zu erhalten. Schließlich wird der Deckel 2 in seiner Lage durch Widerstandsschweißen befestigt.

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Claims

Patentansprüche

1. In einem Gehäuse eingebauter Oszillator, wobei der OsziLlator-Resonator und die Qszi I latorschaLtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Resonator (28) als auch die 0sz.i I latorscha Itung (6) mit den übrigen QszillatorbaueLementen (13, 31) auf einer gemeinsamen fLexiblen gedruckten SchaLtungsfο Lie (4) angeordnet und kontaktiert si nd.

2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von außen anzuschließenden Anschlüsse (9, 10^, 11, 12) auf der flexiblen gedruckten Schaltungsfolie (4) derart angeordnet sind, daß sie mit in DIL-Änordnung im Gehäuse (1, 2) vorgesehenen, bis nach innen ragenden Kontaktelementen (3) elektrisch leitend verbindbar sind und dadurch die gedruckte Scha ltungsfο Lie (4) lagefixiert ist_o

3. Oszillator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 2) als leitungslose Chip-Bauform ausgebiIdet i st.

4. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 3^ dadurch gekennzeichnet, daß die Scha ltungsfο Lie (4) im zentralen Bereich des Resonators (28) eine Aussparung (35) aufweist.

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5. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsfolie (4) aus Polyimid besteht.

6. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorschaltungselemente aus einer integrierten Oszillatorschaltung in Form eines Chips (13) und einem Entkopplungskondensator in Form eines Vielschicht-Kerami k-Chipkondensators (31) bestehen.

7. Oszillator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Chip (13) einen oder mehrere Teiler enthält, mit dem bzw. denen die Resonanzfrequenz (f ) des Resonators (28)_theruntertei Ibar ist.

8. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (28) mit einem leitfähigen, aushärtbaren Harz auf der Schaltungsfolie (4) befestigt und kontaktiert ist.

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