RU175889U1 - Миниатюрный кварцевый резонатор-термостат - Google Patents
Миниатюрный кварцевый резонатор-термостат Download PDFInfo
- Publication number
- RU175889U1 RU175889U1 RU2017122097U RU2017122097U RU175889U1 RU 175889 U1 RU175889 U1 RU 175889U1 RU 2017122097 U RU2017122097 U RU 2017122097U RU 2017122097 U RU2017122097 U RU 2017122097U RU 175889 U1 RU175889 U1 RU 175889U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- microplate
- quartz
- dielectric
- utility
- Prior art date
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 239000010453 quartz Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- XITQUSLLOSKDTB-UHFFFAOYSA-N nitrofen Chemical compound C1=CC([N+](=O)[O-])=CC=C1OC1=CC=C(Cl)C=C1Cl XITQUSLLOSKDTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
- H05K1/0212—Printed circuits or mounted components having integral heating means
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области пьезоэлектроники и может быть использована в производстве высокочастотных кварцевых резонаторов, а также опорных генераторов с внутренним термостатированием.
Задачей полезной модели является повышение производительности (выхода годных) изделий с высокой стабильностью частоты на уровне 10-9 за год в составе опорного генератора с сохранением механической прочности (400g) конструкции и с упрощением операций сборки ее элементов.
Миниатюрный кварцевый резонатор-термостат включает кварцевый пьезоэлемент с пленочным нагревателем и датчиком температуры, электрическую схему термостатирования с нагревательным транзистором, помещенные на диэлектрической микроплате, которая с помощью стоек-теплоизоляторов установлена на основание вакуумированного корпуса, диэлектрическая плата выполнена многослойной, по меньшей мере двухслойной, по технологии LTCC, а тепловые стоки металлизации и внутренние проводники электрической схемы расположены между слоями керамики с выходом на поверхности микроплаты через металлизированные отверстия, в которые вклеены стойки-теплоизоляторы, держатели пьезоэлемента и внешние проводники электрической схемы.
Description
Полезная модель относится к области пьезоэлектроники и может быть использована в производстве высокочастотных кварцевых резонаторов, а также опорных генераторов с внутренним термостатированием.
Аналогом устройства является миниатюрный кварцевый резонатор-термостат [1]. Кварцевый резонатор-термостат (КСТ) выполнен в вакуумированном корпусе DIL-14 и содержит кварцевый пьезоэлемент (ПЭ) с пленочным нагревателем, датчик температуры и блок термостатирования с электрической схемой, помещенные на теплопроводящей плате, которая с помощью теплоизолятора установлена на основание корпуса.
КРТ имеет высокую виброустойчивость, ударную прочность и малое энергопотребление (50-80 мВт), однако, стабильность частоты остается на уровне 10-7 за год. В устройстве используют паяные соединения при сборке конструктивных элементов. При операциях пайки применяют флюсы, содержащие кислотные остатки и глицерин, которые при нагревании (рабочий режим КРТ) разлагаются и попадают на электроды ПЭ.
Ближайшим аналогом является кварцевый резонатор-термостат [2], содержащий ПЭ с пленочным резистивным нагревателем и датчиком температуры, плату (основание) с ПЭ и транзисторным нагревателем. Плата выполнена из диэлектрического материала, например, на основе окиси алюминия, и закреплена при помощи теплоизолирующего держателя (кварцевое стекло). Автору удается снизить нестабильность частоты на порядок (~10-8), однако ударная прочность изделия не больше 100g при сложных операциях сборки.
Задачей полезной модели является повышение производительности (выхода годных) изделий с высокой стабильностью частоты на уровне 10-9 за год в составе опорного генератора с сохранением механической прочности (400g) конструкции и с упрощением операций сборки ее элементов.
Поставленная задача решается тем, что миниатюрный КРТ, включающий кварцевый пьезоэлемент с пленочным нагревателем и датчиком температуры, электрическую схему термостатирования с нагревательным транзистором, помещенные на диэлектрической микроплате, которая с помощью стоек-теплоизоляторов установлена на основание вакуумированного корпуса, диэлектрическая микроплата выполнена многослойной, по меньшей мере двухслойной, по технологии LTCC, а тепловые стоки металлизации и внутренние проводники электрической схемы термостатирования расположены между слоями керамики с выходом на поверхности микроплаты через металлизированные отверстия, в которые вклеены стойки-теплоизоляторы, держатели пьезоэлемента и внешние проводники электрической схемы термостатирования.
LTCC - низкотемпературная совместнообжигаемая керамика [3].
На фиг. 1 показана схема клеевого монтажа пьезоэлемента и микроплаты в держатели.
На фиг. 2 показан фрагмент микроплаты LTCC в двух проекциях с установочными отверстиями и теплопроводящим стоком металлизации.
На фиг. 3 - электрическая схема КРТ.
На фиг. 4 показана таблица (а) и графики (б) относительного изменения частоты для типичных конструкций КРТ [1] и [2] с микроплатами из поликора (№1 и №2), а также для предлагаемых КРТ в составе генераторов на 10 МГц с микроплатами LTCC (№3 и №4).
Предлагаемая полезная модель имеет вакуумный корпус и содержит основание 1 (фиг. 1) с изолированными выводами 2 (кожух снят), ПЭ 3 с пленочным нагревателем 4 и датчиком температуры 5, установленный через держатели 6 на многослойную LTCC-микроплату 7 и укрепленный клеем в позициях 8.
Микроплата 7 установлена на основание 1 через стойки-теплоизоляторы 9, соединенные в позициях 10 точечной сваркой с основанием 1, а в позициях 11 использован клеевой монтаж.
Электрическая схема термостатирования 12 (фиг. 1 и фиг. 3) выполнена по толстопленочной технологии (трафаретная печать) на поверхностях микроплаты 7 и дополнительно включает термодатчик 5, нагревательный транзистор 13 и внешние проводники 14, соединенные с выводами 2. Микроплата 7 с отверстиями схематично изображена на фиг. 2: отверстия 15 для вклеивания стоек-теплоизоляторов 9 (фиг. 1), отверстия 16 для клеевого монтажа держателей ПЭ 6, отверстия 17 для вклеивания проводников 14, а 18 - тепловой сток металлизации между слоями керамики с выходом на поверхность микроплаты 7 площадкой 19, на которую приклеивается нагревательный транзистор 13 (фиг. 1). На фиг. 2 также показано сечение микроплаты 7 А-А, и граница 20 между слоями после спекания двухслойной керамики.
Электрическая схема КРТ (фиг. 3) с внешним омическим мостом 21 и операционным усилителем 22 составляют схему терморегулирования КРТ.
Устройство работает следующим образом. В момент его включения напряжение одновременно подается на пленочный нагреватель ПЭ 4 и на схему терморегулирования, которая обеспечивает рабочий температурный режим с заданной стабильностью частоты. При этом датчик температуры 5 (фиг. 1 и фиг. 3), размещенный на ПЭ 3 и включенный в омический мост 21, в начальный момент имеет температуру и сопротивление, отличные от режима термостатирования, вследствие чего на выходе операционного усилителя 22 возникает управляющее напряжение рассогласования, которое после усиления открывает нагревательный транзистор 13; таким образом идет разогрев пленочного нагревателя 4 на ПЭ 3 и транзистора 13. По мере установления теплового баланса на элементах КРТ и нагрева ПЭ 3 до рабочей температуры сопротивление термодатчика 5 изменяется до оптимального уровня, соответствующего рабочему режиму функционирования устройства.
Опытные образцы КРТ на частоту 10 МГц и выполнены в металлостеклянном корпусе DIL-14, модификация 1203. Кварцевый пьезоэлемент ТД-среза имеет серебряное электродное покрытие с подслоем нихрома и пленочный нагреватель также из нихрома - все изготовлено по технологии кварцевого производства.
При сборке элементов КРТ использованы клеи ТОК-2 и К-400, а также контактная сварка золотых константановых перемычек в электрической схеме.
Корпус DIL-14 герметизируется лазерной сваркой основания и кожуха. Вакуумирование корпуса производится через пуклевочное отверстие в кожухе, которое запаивается в вакууме при давлении ≤10-5 мм рт.ст.
Сравнительные данные испытаний КРТ на фиг. 4 показывают, что предложенная полезная модель имеет ~4-кратное улучшение по стабильности частоты. Следует отметить среднесуточное изменение частоты заявленной конструкции КРТ на уровне 3⋅10-11. Данная конструкция выдерживает ударные нагрузки до 400g, сравнимые с [1], за счет клеевого монтажа держателей в отверстия микроплаты LTCC. К тому же клеевые соединения обеспечивают равномерное распределение механических напряжений на пятне склейки. КРТ на основе прототипа [2] выдерживает ударные нагрузки только до 100g, так как в них использованы элементы крепления из кварцевого стекла.
На практике выход годных КРТ на основе полезной модели увеличивается в 1, 4 раза по сравнению с прототипом.
Таким образом, положительный эффект достигается изменением конструкции и технологии монтажа элементов при реализации полезной модели. Полностью исключены паяные соединения элементов на микроплате КРТ. Кроме того, микроплата на основе LTCC значительно дешевле, чем поликоровая.
Источники информации:
1. Патент РФ на полезную модель №128042, Н03Н 3/00, 10.05.2013. Миниатюрный кварцевый резонатор (генератор)-термостат.
2. Патент РФ №2236746 С1, н03н 9/08, 20.09.2004. Кварцевый резонатор-термостат.
3. Кондратюк Р. LTCC-низкотемпературная совместнообжигаемая керамика // Наноиндустрия. - 2011. - №2. - С. 26-30.
Claims (1)
- Миниатюрный кварцевый резонатор-термостат, включающий кварцевый пьезоэлемент с пленочным нагревателем и датчиком температуры, электрическую схему термостатирования с нагревательным транзистором, помещенные на диэлектрической микроплате, которая с помощью стоек-теплоизоляторов установлена на основание вакуумированного корпуса, отличающийся тем, что диэлектрическая плата выполнена многослойной, по меньшей мере двухслойной, по технологии LTCC, а тепловые стоки металлизации и внутренние проводники электрической схемы расположены между слоями керамики с выходом на поверхности микроплаты через металлизированные отверстия, в которые вклеены стойки-теплоизоляторы, держатели пьезоэлемента и внешние проводники электрической схемы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017122097U RU175889U1 (ru) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | Миниатюрный кварцевый резонатор-термостат |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017122097U RU175889U1 (ru) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | Миниатюрный кварцевый резонатор-термостат |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU175889U1 true RU175889U1 (ru) | 2017-12-21 |
Family
ID=63853476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017122097U RU175889U1 (ru) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | Миниатюрный кварцевый резонатор-термостат |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU175889U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU207070U1 (ru) * | 2021-07-23 | 2021-10-11 | Акционерное общество "Морион" | Кварцевый резонатор с частичным внутренним размещением элементов термостата генератора |
| RU217047U1 (ru) * | 2022-12-23 | 2023-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий" | Оптический резонатор для регулировки и стабилизации длины волны лазерного излучения |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2349025C1 (ru) * | 2007-05-16 | 2009-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Способ изготовления миниатюрного кварцевого генератора (резонатора) - термостата |
| RU103042U1 (ru) * | 2010-11-15 | 2011-03-20 | Игорь Владимирович Абрамзон | Кварцевый резонатор-термостат |
| JP2012205093A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 発振器 |
| RU123218U1 (ru) * | 2012-07-11 | 2012-12-20 | Игорь Владимирович Абрамзон | Кварцевый резонатор-термостат |
| RU128042U1 (ru) * | 2012-08-22 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") | Миниатюрный кварцевый резонатор (генератор)-термостат |
| US9468105B2 (en) * | 2014-03-25 | 2016-10-11 | Seiko Epson Corporation | Electronic component, electronic apparatus, and moving object |
-
2017
- 2017-06-22 RU RU2017122097U patent/RU175889U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2349025C1 (ru) * | 2007-05-16 | 2009-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Способ изготовления миниатюрного кварцевого генератора (резонатора) - термостата |
| RU103042U1 (ru) * | 2010-11-15 | 2011-03-20 | Игорь Владимирович Абрамзон | Кварцевый резонатор-термостат |
| JP2012205093A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 発振器 |
| RU123218U1 (ru) * | 2012-07-11 | 2012-12-20 | Игорь Владимирович Абрамзон | Кварцевый резонатор-термостат |
| RU128042U1 (ru) * | 2012-08-22 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") | Миниатюрный кварцевый резонатор (генератор)-термостат |
| US9468105B2 (en) * | 2014-03-25 | 2016-10-11 | Seiko Epson Corporation | Electronic component, electronic apparatus, and moving object |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU207070U1 (ru) * | 2021-07-23 | 2021-10-11 | Акционерное общество "Морион" | Кварцевый резонатор с частичным внутренним размещением элементов термостата генератора |
| RU217047U1 (ru) * | 2022-12-23 | 2023-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий" | Оптический резонатор для регулировки и стабилизации длины волны лазерного излучения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8049572B2 (en) | Oven-controlled crystal oscillator | |
| JP5351082B2 (ja) | 熱的に制御された圧電共振子を含む発振子デバイス | |
| JP4744578B2 (ja) | 恒温型の水晶発振器 | |
| JP5020340B2 (ja) | 表面実装用とした恒温型の水晶発振器 | |
| JP2011004382A (ja) | 恒温型の水晶発振器 | |
| US8035454B2 (en) | Oscillator device comprising a thermally-controlled piezoelectric resonator | |
| US6559728B1 (en) | Miniature ovenized crystal oscillator | |
| JP2010062713A (ja) | 恒温型の水晶発振器 | |
| TW201635701A (zh) | 採用內嵌式加熱裝置封裝之恆溫晶體振盪器 | |
| RU175889U1 (ru) | Миниатюрный кварцевый резонатор-термостат | |
| RU128042U1 (ru) | Миниатюрный кварцевый резонатор (генератор)-термостат | |
| JP2000077941A (ja) | 温度補償型水晶発振器及びその製造方法 | |
| JP2018142899A (ja) | 水晶発振器 | |
| US10644672B2 (en) | Crystal unit and method of adjusting crystal unit | |
| JPH05199056A (ja) | 圧電振動子の製造方法 | |
| JP3193837U (ja) | サーミスタを有する水晶振動子基板及びサーミスタを有する水晶振動子パッケージ構造 | |
| RU167515U1 (ru) | Кварцевый резонатор-термостат | |
| CN206790469U (zh) | 一种温补石英晶体谐振器 | |
| JP2001308640A (ja) | 温度補償一体化基板及び温度補償水晶発振器 | |
| CN113872559A (zh) | 一种以石英晶片为反馈媒介的热敏晶体谐振器及其方法 | |
| JP2010056509A (ja) | 配線基板および半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置 | |
| RU2690092C1 (ru) | Корпус свч интегральной схемы | |
| JP2014090391A (ja) | 恒温槽付水晶発振器 | |
| RU2643703C1 (ru) | Кварцевый генератор | |
| US20230163702A1 (en) | Piezoelectric device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20171231 |