DE2946222A1

DE2946222A1 - Piezoelektrischer resonator

Info

Publication number: DE2946222A1
Application number: DE19792946222
Authority: DE
Inventors: Raymond Huguenin; Silvano Stolz
Original assignee: SSIH Management Services SA
Current assignee: SSIH Management Services SA
Priority date: 1978-11-16
Filing date: 1979-11-15
Publication date: 1980-05-29
Also published as: GB2040560A; GB2040560B; FR2441959A1; CH633921A5; JPS5568717A; FR2441959B1

Description

Piezoelektrischer Resonator

Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Resonator in Form einer Stimmgabel von besonders kleinen Abmessungen.

Bei derartigen Resonatoren ist das schwingende Teil eine Stimmgabel aus piezoelektrischem Material, deren Fuß, an dem die wenigsten Schwingungen auftreten, an einer Halterung angelötet oder angeklebt ist. Anschließend wird diese Anordnung in ein Gehäuse gesetzt, das oftmals die Form einer Kapsel oder einer Ampulle aus Glas aufweist, welche von metallischen Anschlüssen durchsetzt wird, oder auch die Form einer Metallkapsel aufweist, die ebenfalls von metallischen Anschlüssen durchsetzt wird, wobei diese jedoch von der Kapsel durch Glasperlen oder Keramik isoliert sein müssen.

Zur Erzielung gleichbleibender Eigenschaften werden hochwertige Resonatoren hermetisch in die Kapsel eingeschlossen und zwar im allgemeinen unter Vakuum um so jegliche Verun-

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reinigung zu vermeiden und Energieverluste durch die Gegenwart von Luft zu verhindern. Dabei ist es dann notwendig, daß die Durchbrüche für die elektrischen Anschlüsse vakuumdicht ausgeführt sind, wodurch viele Probleme auftreten.

Ist es nun notwendig,einen möglichst kleinen Resonator herzustellen, so treten Schwierigkeiten bei der Befestigung der Stimmgabel mit ihrem Träger auf und beim vakuumdichten Ausführen der elektrischen Anschlüsse. Insbesondere bei Resonatoren, die im Vakuum arbeiten,erfordert das kleine Innenvolumen eine absolute Dichtigkeit um die Eigenschaften auch bei jahrelangem Betrieb aufrecht zu erhalten, wodurch ein Aufheizen der Bauteile vor dem Verschließen notwendig wird, so daß kein späteres Entgasen der Oberflächen mehr auftreten kann, die sich im Inneren des vakuuirdichten Gehäuses befindet. Dieses Aufheizen erfolgt im Vakuum bei hoher Temperatur, wobei der Zeitraum umso kürzer ist, je höher die Temperatur ist. Eine obere Temperaturgrenze ist durch die Löstellen und Klebestellen sehr schnell erreicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und einen piezoelektrischen Stimmgabelresonator zu schaffen, der nur noeh ein Minimum an getrennten Bauteilen aufweist, der in sehr kleinen Abmessungen herstellbar ist und dessen Zusammenbau und Bearbeitung erheblich einfacher ist als bei den bekannten Resonatoren.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenari Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt

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ist, es zeigen

Figur 1 einen erfindungsgemäßen Stimmgabelresonator

Figur 2 diesen Resonator in einem späteren Bearbeitungsschritt

Figur 3 einen Schnitt durch das schwingende, eingekapselte Teil des erfindungsgemäßen Resonators

Figur 4 den fertig hergestellten Resonator

Figur 5 eine auseinandergezogene Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels.

Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Resonator in Form einer Stimmgabel. Er wird durch entsprechendes Einschneiden eines Plättchens aus piezoelektrischem Material erhalten. Seine Form ist im allgemeinen rechteckig, wobei er zwei getrennte Bereiche aufweist, die aus¹ einem einzigen ebenen Stück bestehen: Ein Mittelteil, das die Stimmgabel 1 bildet und das das schwingende Element ist,sowie ein Umfangsteil 2, das einen Rahmen bildet, der die Stimmgabel 1 vollständig umgibt und von ihr durch den Ausschnitt 3 getrennt ist. Der Ausschnitt 3 ist derartig,daß die Stimmgabel 1 ohne Unterbrechung mechanisch mit dem Rahmen 2,der als Träger dient, über den Fuß oder das Grundteil 4 verbunden ist, welches eine neutrale Zone ist und durch die Schwingungen der Stimmgabel 1 nicht beeinflußt wird.

Figur 2 zeigt einen späteren Bearbeitungsschritt, wobei eine Anordnung von bipolaren Elektroden 5 als dünne Schicht auf die Arme der Stimmgabel 1 aufmetallisiert ist, wobei die Anschlüsse derart ausgebildet sind, daß jede Elektrode oder jeder Pol mit einem Kontaktstreifen 6 in Verbindung steht, wobei

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diese Kontaktstreifen auf gegenüberliegenden Seiten des piezoelektrischen Plättchens in Höhe des Grundteiles 4 der Stimmgabel 1 angeordnet worden sind. Der Rahmen 2 wird anschließend auf beiden gegenüberliegenden Seiten mit einer metallischen Schicht 7 bedeckt, die gut haftet und elektrisch mit dem Kontaktstreifen 6 des entsprechenden Pols verbunden ist.

Wie Figur 3 zeigt werden zwei schalenförmige Deckel 8, z.B. aus metallischen, dünnen Plättchen auf beide metallisierte Seiten 7 des Rahmens 2 über den gesamten Umfang derart aufgelegt, daß ein Umfangsrarid 9 entsteht, wobei die Plättchen keinen Kontakt mit der Stimmgabel 1 erhalten. Die Befestigung der Deckel 8 am Rahmen 2 kann bei metallischen Deckeln z.B. durch Hartlöten oder mittels eines leitenden Klebers oder iines leitendes Zementes erfolgen. Im Falle des Hartlötens kann die metallische Schicht 7 vorher mit einer geeigneten Verbindung bedeckt sein, entweder galvanisch oder durch einen Siebdruck-Prozeß . Das Ausheizen der Anordnung erfolgt anschließend im Vakuum bei einer Temperatur, die den Schmelzpunkt der Verbindung übersteigt, so daß eine Verbindung der Deckel 8 mit dem Rahmen 2 in einer neutralen Atmosphäre im Vakuum durch Schmelzen der Verbindung erfolgt und eine hermetische Abdichtung erzielt wird.

Die Deckel 8 können, sofern sie Metallisch sind, vorteilhafterweise zur Ausbildung der elektrischen Anschlüsse des Resonators dienen. Wie Figur 4 zeigt,in der das fertige Bauteil dargestellt ist, können die Deckel 8 mit Anschlußfahnen 10 jeder beliebigen Form ausgestattet sein, wie es z.B. durch die gestrichelten Teile 15 angedeutet ist. Der Rest der Kapsel kann durch einen geeigneten Lack oder Farbe geschützt und isoliert werden.

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Figur 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Resonators. In diesem Fall ist die metallische Schicht 7 auf dem Rahmen 2 erheblich dicker als beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so daß diese als Deckel 8 verwendet werden kann, der vollständig eben ist und trotzdem keinen Kontakt mit der Stimmgabel 1 aufweist. Die Deckel 8 können entweder metallisch oder aus einem isolierendem Material, wie Glas,Keramik oder sogar Quarz bestehen. In diesem Fall wird dann jeder Deckel 8 auf einer seiner Seiten mit einer metallischen Schicht 11 bedeckt, die den Rahmen bildet. Diese dicke Schicht 11 erhält dann wie im vorhergehenden Fall Anschlußfahnen 10. Der Zusammenbau erfolgt wie oben beschrieben.

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Claims

Patentansprüche

1. Piezoelektrischer Resonator in Form einer Stimmgabel, dadurch gekennzeichnet , daß das schwingende Teil und seine Halterung aus einem einzigen, ebenen, aus einem Plättchen geschnittenen Stück bestehen, wobei das Mittelteil die Form der Stimmgabel aufweist und das Umfangsteil den Halterrahmen bildet und beide Teile über den Fuß der Stimmgabel miteinander in Verbindung stehen, und daß die obere und untere Fläche des Halterrahmens die Befestigungsbereiche für zwei ebene oder gewölbte Deckel sind.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel metallisch sind und an einer metallischen Schicht angelötet sind, welche auf der oberen und unteren Fläche des Halterrahmens angeordnet sind, um so die elektrischen Anschlüsse des Resonators zu bilden.

3. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht sehr dünn ist und die Deckel gewölbt sind.

4. Piezoekeltrischer Resonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht sehr dick ist und die Deckel eben sind.

5. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel isolierend sind und daß der Halterrahnien auf seiner oberen und unteren Fläche eine dicke, metallische Schicht trägt, auf der die Deckel aufliegen, wobei die Schicht mit nach außen ragenden,als elektrische Anschlüsse dienenden Fahnen versehen ist.

6. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel eben sind und aus isolierendem Material, wie Glas, Keramik oder Quarz bestehen und auf einer Seite mit einer metallischen einen Rahmen formenden Schicht versehen sind.

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