DE863521C - Piezoelektrisches Element - Google Patents

Description

• Piezoelektrisches Element Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Herstellungsmethode für piezoelektrische Elemente und insbesondere auf Mittel für den elektrischen Anschluß und die Halterung derselben.
• Piezoelektrische Elemente bestehen aus einer Platte aus piezoelektrischem Material, z. B. Quarz, oder synthetischem piezoelektrischem Material. Auf dieser Platte befinden sich an gegenüberliegenden Flächen Elektroden in Form von dünnen Metallschichten.Diese können auf mannigfacheWeise aufgebracht werden, z. B. durchAufdampfen, Kathodenzerstäubung oderAufspritzen von Metall. An diesen Elektroden sind die Anschlüsse befestigt. Das Element wird dann auf irgendeine Weise in einer Halterung befestigt. Die Halterung von piezoelektrischen Elementen wurde früher vornehmlich mit Spitzen vorgenommen. In neuerer Zeit sind Anordnungen bekanntgeworden, bei denen die Zuleitungen zu den Elektroden gleichzeitig als Halterung für das Element benutzt werden. So ist z. B. durch das -britische Patent 538 541 eine Befestigungsart der Zuleitungsdrähte oder -stifte bekanntgeworden, bei der die Zuleitungsstifte direkt auf der piezoelektrischen Kristallplatte befestigt und danach die Elektroden in Form dünner Metallschichten auf die genannte Weise aufgebracht werden. Hierbei erzielt man auch gleichzeitig einen guten elektrischen Kontakt zwischen: den Elektroden und den AnschluBstiften. Diese Anordnung weist sehr viele Vorteile auf, es ist jedoch schwierig, ein geeignetes Klebmittel zur Befestigung der Stifte oder Drähte auf der Kristallplatte zu finden. Die Stifte werden vornehmlich senkrecht zur Kristalloberfläche angeordnet. Bei der beschriebenen Anordnung ist wesentlich, daß ein geeigneter Klebstoff für* die Befestigung der Anschlußstifte gefunden. wird, da hiervon: die Güte und Lebensdauer des Schwingkristalls in hohem Maße abhängt. Es würden als Klebmittel verschiedene Stoffe vorgeschlagen, die jedoch stets gewisse Nachteile aufweisen. Der zu verwendende Klebstoff muß eine sehr feste Verbindung der Anschlußstifte auf der Kristallplatte gewährleisten., und außerdem muß die Verbindung elastisch sein. Es wird zwar immer angestrebt, die Anschlüsse an die Knotenpunkte zu verlegen, aber im Betrieb sind sie doch großen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, besonders wenn die Anschlußstifte noch als Halterung für den Kristall verwendet werden: Man hat daher Kunststoffe als Klebstoffe verwendet. Diese müssen jedoch entweder in. einem-Lösungsmittel gelöst sein oder durch Erwärmen zum Erhärten, gebracht werden. Bei der Verwendung von Quarzplattem als piezoelektrisches Material ist dieses von untergeordneter Bedeutung, da Quarz gegen Lösungsmittel wie gegen Erwärmung weitgehend beständig ist. Außerdem kann durch die Erwärmung, .die dazu dient, den Kunststoff zu polymerisieren, Wasser abgeschieden werden, wie dies in dem britischen Patent 538 541 erwähnt wird. Dort wurde versucht, die Wasserabscheidung dadurch zu vermeiden, daß dem Kunststoff ungefähr 30 0/0 Gips beigemischt wurde. Durch diesen Zusatz wird jedoch die Elastizität der Klebverbindung vermindert. Anders ist dies bei synthetischen piezoelektrischen Kristallen, die gegen Lösungsmittel und Wasser viel empfindlicher sind. Auch ist bei diesen Kristallen eine Erwärmung möglichst zu vermeiden. Um einen für diesen Zwoeck brauchbaren Kunststoff zum Er-härten zu bringen, sind aber Temperaturen von über ioo° C nötig: Gemäß der Erfindung wird nun vorgeschlagen., zum Befestigen der Anschlu8stifte oder -drohte eine Klebmasse zu verwenden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einer organischen Substanz besteht, die nach Zugabe eines Härters im kalten Zustande polymerisiert. Solche Klebmassen sind z. B. unter der Bezeichnung Hostacoll C bekanntgeworden. Durch Verwendung einer solchen Klebmasse werden die Nachteile aller bisher bekannten Methoden zur Befestigung der. An. schlösse und zur Halterung vonPiezokristallplatten vermieden. Die Anschlußstifte, haften sehr fest an den verschiedensten Kristallmaterialien, und die Verbindung ist sehr elastisch. Eine Abscheidung vonWasseroder anderen flüssigen oder gasförmigen Stoffen bei Verfestigung findet nicht statt. Gleichzeitig wird eine Erhitzung der Kristallplatte beim Ankleben des Anschlußstiftes vermieden.
• Die Herstellung eines piezoelektrischen Kristallelementes gemäß der Erfindung geht wie folgt vor sich: Die organische Klebsubstanz wird, mit dem Härter angerührt und damit die Anschlußstifte, die an der Kittstelle zweckmäßig mit einem kleinen scheibenförmigen Ansatz versehen. sind; auf die Kristallplatte an den dafür zweckmäßigen Stellen aufgekittet. Nach kurzer Zeit ist die Klebsubstanz durch Polymerisation erhärtet. Nun werden die Elektroden., z. B. durch Aufdampfen, Kathodenzerstäubung oder Aufspritzen einer dünnen Metallschicht aufgebracht. Man erhält dadurch zugleich den metallischen Kontakt mit den Anschlußstiften. Diese können infolge der sehr festen und elastischen Verbindung mit der Kristallplatte gleichzeitig zur Halterung der Platte verwendet werden. Dabei eignet sich die erfindungsgemäße Befestigung für natürliche und auch synthetische Kristallplatten.
• Es können natürlich auch mehr als ein Elektrodenpaar an einer Kristallplatte befestigt werden. Dies wird dann. vorzusehen sein, wenn die Kristallplatte mit einer Oberwelle schwingen soll. Der Metallüberzug auf jeder Seite der Kristallplatte wird in diesem Falle nach dem Aufbringen in einzelne Felder unterteilt.
• Zum Schutz des Kristallelementes kann dieses noch mit einem Überzug versehen werden oder in ein geschlossenes Gefäß mit Gasfüllung oder Vakuum eingebaut werden, um es gegen äußere, besonders atmosphärische Einflüsse zu schützen. Dies wird besonders zweckmäßig sein bei synthetischen piezoelektrischen Kristallen.
• In der Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Dickenverhältnisse sind zur besseren Sichtbarmachung der Teile und Schichten verändert. Mit i ist die piezoelektrische Kristallplatte bezeichnet.
• Der Anschlußstift 2, der gleichzeitig als Halterung für den Kristall dient, hat einen scheiben, förmigen Ansatz 3, der auf die beschriebene Weise mit einer Klebmasse aus organischer Substanz in der Kälte auf der Kristallplatte befestigt ist. Mit 4 ist die Klebmasseschicht bezeichnet. 5 bezeichnet die danach als Elektrode aufgebrachte Metallschicht. Die Anschlußstifte oder Drähte werden so stark gehalten, daß das Element durch diese frei schwebend getragen werden kann, wie z. B. in Abb. 2 gezeigt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen Elementen, bei denen die Kontaktstifte, gegebenenfalls mit Scheiben- oder plättchenförmigem Ansatz, auf eine Kristallplatte aufgeklebt werden und danach die Kristallplatte mit Metallüberzügen als Elektroden durch Aufdampfen, kathodisches Aufstäuben oder Aufspritzen. versehen wird und die Kontaktstifte gleichzeitig zur Halterung des Kristalls dienen, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff für das Ankleben der Kontaktstifte eine organische Klebmasse verwendet wird, die durch Zusatz eines Härters in der Kälte polymerisiert.
2. 2. Piezoelement, dadurch gekennzeichnet, daß es nach Anspruch i hergestellt ist.
3. 3. Piezoelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kristallplatte mehr als ein Paar AnschluBstifte befestigt werden und die Elektroden nach dem Aufbringen entsprechend unterteilt sind. q..
4. Piezoelement nach Anspruch :2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daB es mit einem elastischen Überzug versehen ist, der es vor atmosphärischen Einwirkungen schützt.
5. 5. Piezoelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa in einen Kolben eingebaut ist und sich in einem inerten Gas oder im Vakuum befindet.