DE1254199B - Plattenfoermiger piezoelektrischer Resonanzkoerper - Google Patents

Description

• Plattenförmiger piezoelektrischer Resonanzkörper Die Erfindung bezieht sich auf einen plattenförmigen piezoelektrischen Resonanzkörper zur Verwendung bei Hochfrequenz, besonders auf einen Körper, der aus kristallisiertem Quarz hergestellt ist.
• Man ist seit langem bestrebt, piezoelektrische Kristallschwinger von geringen Ausmaßen für die Verwendung bei hohen Frequenzen herzustellen; hierfür hat man verschiedene Methoden angewandt. Bei der bisher wahrscheinlich besten Ausführungsform eines solchen plattenförmigen Schwingers sind die beiden großen Oberflächen konvex, beispielsweise sphärisch gekrümmt, so daß der Körper in der Mitte eine größere Dicke besitzt als an seinen Kanten. Diese Ausführungsform ergibt auch bei einem kleinen Verhältnis des Durchmessers zur Dicke der Platte bereits eine befriedigende Wirkungsweise.
• Sowohl bei dieser Ausführungsform als auch bei anderen bekannten Formen von räumlich kleinen Kristallschwingern, welche zur Verwendung bei Frequenzen in der Größenordnung von 5 MHz bestimmt sind, ergeben sich in der Praxis Schwierigkeiten, weil der fertiggestellte Kristall zu Nebenresonanzen bei unerwünschten Frequenzen neigt und große Änderungen seines Serienwirkwiderstandes mit Änderungen der Schwingungsamplitude aufweist. Diese Nebenresonanzen und Änderungen des Serienwiderstandes werden gewöhnlich erst entdeckt, wenn der Kristallschwinger zur Durchführung der Schlußprüfung bereits in seiner Fassung montiert ist. Wenn diese Mängel dann auftauchen, muß der Schwinger gewöhnlich als unbrauchbar ausgeschieden werden. Derartige Störungen traten in der Vergangenheit so häufig auf, daß der Ausschußanteil auf eine beträchtliche Höhe anstieg, im allgemeinen auf 30 % der Produktion, welche zur Schlußprüfung gelangte. In einigen Frequenzgebieten waren die Ausfälle sogar noch größer und haben manchmal nahezu 100 0/0 einer Produktionsserie erreicht, da die hergestellten Kristallschwinger ein bemerkenswertes und anscheinend unkontrollierbares Nachlassen ihres Aktivitätsmaßes mit steigender Schwingungsamplitude aufwiesen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. diese Schwierigkeiten zu überwinden.
• Eine sorgfältige Untersuchung der Gründe für die vorerwähnten Störungen hat gezeigt, daß die Ursache zum größten Teil in Reflexionserscheinungen zu suchen ist, welches von der Umgebung der Durchdringungen der X-Achse und der Z-Achse des Kristalles mit dem Plattenrand ausgehen.
• Bei einem plattenförmigen piezoelektrischen Resonanzkörper zur Verwendung bei Hochfrequenz mit zwei einander gegenüberliegenden großen Oberflächen und einer die äußere Begrenzung dieser Flächen bildenden, senkrecht zur Mittelebene (Knotenebene) zwischen den großen Oberflächen orientierten Randfläche mit in Form einzelner Anhäufungen derartig angebrachtem Dämpfungsmaterial, daß unerwünschte Nebenresonanzen gedämpft werden, besteht die Erfindung demgemäß darin, daß Massen des Dämpfungsmaterials nur auf kleinen Teilen der Randfläche im Bereich der Knotenebene und in der Nähe der Durchdringungen der X-Achse und der Z-Achse angebracht sind.
• An sich war es bereits bekannt, die die Mehrwelligkeit solcher Schwinger bedingenden Kopplungserscheinungen durch eine Randbehandlung zu beseitigen. Zur Erzielung einer Dämpfung wurden diese Randgebiete mit einer elastischen Schicht überzogen. Der Nachteil dieser Methode besteht jedoch darin, daß damit gleichzeitig die gewünschte Frequenz in unerwünschtem Maße gedämpft würde.
• Es war auch bereits bekannt, Dämpfungsmaterial in Form von kleinen Anhäufungen auf die Randgebiete der Hauptoberflächen des Schwingers, und zwar in Richtung der X- und der Z-Achse aufzubringen. Damit wird aber noch nicht das Ziel erreicht, ausschließlich Reflexionen der mechanisch-elastischen Wellen, die zu Nebenresonanzen Anlaß geben, zu dämpfen.
• Dazu ist es erforderlich, für die Auswahl der Orte, an denen die Dämpfungsmassen angebracht werden sollen, zwei Kriterien einzuhalten, nämlich die Knotenebene als geometrischen Ort für Massen, welche die Hauptschwingung nicht dämpfen sollen, und die Achsrichtungen als geometrische Orte für Massen, welche die Nebenresonanzen optimal dämpfen sollen.
• Als Dämpfungsmaterial wird vorzugsweise eine durch Erwärmung aushärtende Paste verwendet. Als sehr geeignet hat sich die wärmehärtende Kunststoff-Silber-Paste erwiesen, welche in Großbritannien unter der Handelsbezeichnung L.G.R. 472 bekannt ist. Diese Paste härtet bei Temperaturen unter 100° C aus.
• Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Form der Kristallplatte beschränkt. Die Erfindung kann beispielsweise sowohl bei quadratisch als auch bei kreisförmig begrenzten Platten verwendet werden. Die größten Vorteile ergeben sich aber wahrscheinlich bei ihrer Anwendung auf quadratisch begrenzte Platten, denn bei diesen haben sich die erwähnten Mängel als höchst störend erwiesen.
• Die großen Oberflächen des plattenförmigen Resonanzkörpers sind vorzugsweise konvex gestaltet, wie dies an sich bekannt ist, so daß der Körper in der Mitte dicker ist als an seinem Rande. Die Flächen können beispielsweise sphärisch sein, so daß jede der beiden Flächen einen Oberflächenteil einer Kugel bildet. Die Erfindung kann aber auch mit Vorteil auf plattenförmige Resonanzkörper mit ebenen Oberflächen angewendet werden.
• Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel in Gestalt eines quadratisch begrenzten plattenförmigen Resonanzkörpers dargestellt ist, von welchem F i g. 1 eine Seitenansicht und F i g. 2 eine Aufsicht darstellt.
• Der plattenförmige, quadratisch begrenzte piezoelektrische Resonanzkörper 1 trägt auf den einander gegenüberliegenden großen Oberflächen die als Belegungen dieser Oberflächen ausgebildeten Elektroden 2. In F i g. 1 sind diese Elektroden nicht dargestellt, und nur eine von ihnen erscheint in F i g. 2. Der Körper kann in irgendeiner an sich bekannten Weise durch Halterungselemente gehalten werden, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Der plattenförmige Resonanzkörper 1 weist sphärische, nach außen konvexe Begrenzungsflächen auf, so daß die größte Dicke der Kristallplatte in der Mitte liegt. Entsprechend der Erfindung ist dämpfendes Material in der Umgebung der Durchdringungen der X-Achse und der Z-Achse durch den Plattenrand und in der Nähe der Knotenebene der Platte angebracht, um die erwähnten Reflexionseffekte zu verhindern, von denen angenommen werden kann, daß sie die Ursache der beobachteten schweren Mängel bilden. Diese Dämpfung wird durch kleine Mengen einer durch .Erwärmung aushärtenden Kunststoff-Silber-Paste bewirkt, welche auf der Randfläche der Kristallplatte nahe den Durchdringungspunkten der beiden genannten Achsen angebracht sind. In der Zeichnung ist das dämpfende Kunststoff-Silber-Material durch die schraffierten Flächen 3 angedeutet.

Claims (5)

1. Patentansprüche: I. Plattenförmiger piezoelektrischer Resonanzkörper zur Verwendung bei Hochfrequenz mit zwei einander gegenüberliegenden großen Oberflächen und einer die äußere Begrenzung dieser Flächen bildenden, senkrecht zur Mittelebene (Knotenebene) zwischen den großen Oberflächen orientierten Randfläche mit in Form einzelner Anhäufungen derartig angebrachtem Dämpfungsmaterial, daß unerwünschte Nebenresonanzen gedämpft werden, dadurch gekennzeichn e t, daß Massen des Dämpfungsmaterials (3) nur auf kleinen Teilen der Randfläche im Bereich der Knotenebene und in der Nähe der Durchdringungen der X-Achse und der Z-Achse angebracht sind.
2. 2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial (3) eine durch Erwärmung aushärtende Paste ist.
3. 3. Körper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine Umrißform im wesentlichen quadratisch ist.
4. 4. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine großen Flächen konvex sind, so daß er in der Mitte dicker ist als am Rand.
5. 5. Körper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die großen Flächen sphärisch sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 728 285, 855 727, 880 324, 945 702; deutsche Auslegeschrift Nr. 10 946 VIII a / 21a4, 10 (bekanntgemacht am 16. B. 1956); USA.-Patentschrift Nr. 2 546 321. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1048 611.