DE2640450A1 - Verfahren zum einstellen der frequenz-temperaturcharakteristik eines quarzoszillators - Google Patents
Verfahren zum einstellen der frequenz-temperaturcharakteristik eines quarzoszillatorsInfo
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Description
Anmelder; Kabushiki Kaisha Seikosha, Tokyo, Japan
Verfahren zum Einstellen der Frequenz-Temperaturcharakteristik eines Quarzoszillators
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Freguenz-Temperaturcharakteristik eines Quarzoszillators mit
einem einen GT-Schnitt aufweisenden Schwingquarz.
Die temperaturabhängigen Einflüsse auf die Frequenz eines Schwingquarzes mit einem GT-Schnitt werden durch die Kopplung
zwischen der Schwingung der kürzeren Seite und <äer längeren
Seite verursacht. Die Kopplung wird durch Polieren der kürzeren oder der längeren Seite geändert und die beste Temperaturcharakteristik
wird bei einem bestimmten Verhältnis der kürzeren zu der längeren Seite erzielt. Bei einem Schwingquarz mit
einem GT-Schnitt wird die Schwingung der kürzeren Seite als Hauptschwingung verwandt. Das wichtigste Merkmal ist darin zu
sehen, daß sich die Frequenz selbst dann nicht wesentlich ändert, wenn die Richtung der längeren Seite eingestellt wird,
und daß das Einstellen der Frequenz und das Einstellen des Temperaturkoeffizienten unabhängig durchgeführt werden kann.
Im folgenden soll die Beziehung zwischen dem Seitenverhältnis und dem Temperaturkoeffizienten erläutert werden. Die graphische
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Darsteilung in Fig. 2 zeigt die Temperatircharakteristik eines
Schwingquarzes mit einem GT-Schnitt. Auf de.r Ordinate ist der
Temperaturkoeffizient und auf der Abszisse das Seitenverhältnis
von kürzerer Seite zu längerer Seite w/1 (vergl. Fig. 1) aufgetragen.
Normalerweise wird der Temperaturkoeffizient bei einem Seitenverhältnis von etwa 0,85 gleich Null.,Aus der Figur ist
ersichtlich, daß innerhalb eines gewissen Abmessungsbereichs
alle Schwingquarze mit einem Seitenverhältnis von- a einen Temperaturkoeffizienten
b besitzen. Fig. 3 zeigt Beispiele von Schwingquarzen, deren Temperaturkoeffizienten gleich Null sind
und deren Seitenverhältnisse a betragen. Die Schwingquarze 1-3 besitzen drei ähnliche Umrisse, ein identisches Seitenverhältnis
und denselben Temperaturkoeffizienten. Die geeigneten Frequenzen der betreffenden Schwingquarze unterscheiden sich
jedoch und werden durch die Länge w, w. und w„ der kürzeren
Seite bestimmt. Die Eigenfrequenz des"Schwingquarzes 1 ist
größer als diejenige des Schwingquarzes 2 und die Eigenfrequenz des Schwingquarzes 3 ist größer als diejenige des Schwingquarzes
1.
Im folgenden soll ein bekanntes Verfahren zum Einstellen der Frequenz und des Temperaturkoeffizienten beschrieben werden,
in Fig. 4 ist ein Schwingquarz 1 mit ausgezogenen Linien dargestellt, welcher mit den dargestellten Abmessungen hergestellt
werden soll. Es handelt sich um einen Schwingquarz, der gemäß Fig. 2 den Temperaturkoeffizienten Null (Seitenverhältnis
a = w,/l,) und dessen Sollfrequenz f. ist.
Ein durch gestrichelte Linien in Fig. 4 dargestellter Schwingquarz 4 ist ähnlich wie ein ebenfalls in gestrichelten
Linien dargestellter Schwingquarz'5 ausgebildet. Die Sollfrequenz
des Schwingquarzes 5 ist größer als diejenige des Schwingquarzes
4 (f_>f.) . Ein Schwingquarz 6, der in gestrichelten
Linien dargestellt ist, hat eine Breite w_, die gleich derjenigen des Schwingquarzes 4 ist, aber eine etwas größere Länger
(!'2^I3)* Unter dieser Voraussetzung ist der Temperaturkoeffizient
des Schwingquarzes 6 "negativ" im Vergleich zu derjenigen des Schwingquarzes 4 und die Sollfrequenzen f., fß der beiden
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Schwingquarze sind im wesentlichen gleich.
Anhand der Fig. 4 soll ferner ein bekanntes Verfahren 'zum
Einstellen eines Schwingquarzes mit einem GT-Schnitt beschrieben werden:
(1) Ein Schwingquarz 6, der eine etwas kleinere Sollfrequenz als der Schwingquarz 1 besitzt, sowie einaiim Vergleich
dazu negativen Temperaturkoeffizienten, wird zunächst hergestellt.
Deshalb ist f..>f,.
Ib . .
(2) Im Hinblick auf die Tempe ratur char akter is.t ikwird die
längere Seite 1' zu der.Länge 1„ poliert. Dadurch wird der
Schwingquarz 4 mit einem Temperaturkoeffizienten O hergestellt.
Es gilt dann noch, daß f. > f. ist.
(3) Der Schwingquarz 4 wird auf den Umriß des Schwingquarzes 1 verkleinert, dessen Sollfrequenz f- und dessen Temperaturkoeffizient
O ist."
Bei diesem Verfahren ist es deshalb erforderlich, daß bei der Frequenzeinstellung nach der Einstellung des Temperaturkoeffizienten,
das Seitenverhältnis und der Temperaturkoeffizient
durch Polieren der Breite w_ zu der Breite w, bzw. der Länge I2 zu der Länge 1. geändert werden. Die Feineinstellung
ist deshalb sehr aufwendig und es ist sehr schwierig, eine zufriedenstellende
Einstellung sowohl des Temperaturkoeffizienten als auch der Frequenz durchzuführen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren dieser Art unter möglichst weitgehender Vermeidung der genannten Nachteile
und Schwierigkeiten derart zu verbessern, daß die Soll—
frequenz des Schwingquarzes ohne Änderung des Seitenverhältnisses
des Schwingquarzes selbst eingestellt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs
gelöst.
Bei diesem Verfahren erfolgt die Einstellung des Temperaturkoeffizienten
in der-Form des Schwingquarzes 4 in Fig. 4, wonach zum Einstellen der Sollfrequenz ein beispielsweise aufgedampfter
Elektrodenfilm im Bereich der kürzeren Seitenrichtung des Schwingquarzes 4 beispielsweise durch einen Laser-
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strähl oder einen Luftstrahl entfernt wird. Auf diese Weise
kann die SoLIfrequenz ohne Änderung des Seitenverhältnisses
eingestellt werden, welches den Temperaturkoeffizfenten bestimmt,
so daß eine wesentlich einfachere Frequenzeinstellung erfolgen kann.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise
näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1-4 graphische Darstellungen zur Erläuterung des bekannten Stands der Technik; und
Fig. 5-9 Ansichten eines Schwingquarzes in unterschiedlichen Bearbeitungszuständen, die zur Erläuterung des Verfahrens
gemäß der Erfindung dienen.
Fig. 5 zeigt die Anordnung eines Schwingquarz-Rohlings 7, der mit einem Elektrodenfilm 8 versehen und mit Hilfe einer
Stützfeder 9 auf einer Stützstruktur angeordnet ist, die ein Trägersubstrat 10, eine Basis 11 fü'r eine Kaltverschweißung
und Stifte 12 enthält. Der in Fig. 6 dargestellte Schwingquarz-Rohling
7 besitzt die Abmessungen 1 = 9,350, w = 8,03 und t = 0,65 mm. Fig. 7 zeigt die Ausbildung eines Elektrodenfilms
8a. Die Elektrode bedeckt die gesamte Oberfläche.. Fig. 8 zeigt den Zustand nach Entfernung von Randstreifen· 8b von etwa
1,0 mm Breite -auf der Vorderseite und auf der Rückseite des Schwingquarzes.
Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht der Elektrodenfilm
aus Gold und hat eine Dicke von etwa lOOO 8. Da bei einem Schwingquarz mit einem GT-Schnitt die Schwingung der kürzeren
Seite genutzt wird, wird die Sollfrequenz derart geändert, daß der aufgedampfte Elektrodenfilm 8a mit Hilfe eines Laserstrahls,
Luftstrahls oder dergleichen in Richtung der kürzeren Seite entlang Randstreifen 8b oder Stellen 8c (Fig. 9) entfernt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel betrug die Frequenzänderung etwa
Af/f = +500 P.P.M.
Bei einer derartigen Bearbeitung wurden keine bemerkenswerten Änderungen der Temperaturcharakteristik und der Kristallimpedanz
festgestellt, die von der Bearbeitung des Elektrodenfilms herrühren. Derartige Einflüsse können auf ein ver-
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nachlässigbares Ausmaß verringert werden, wenn eine punktförmige
Durchlöcherung 8c mit Hilfe eines Laserstrahls entsprechend dem Ausführungsbeispiel in Fig. 9 erfolgt.
Im folgenden soll das eigentliche Verfahren zur Einstellung
des Schwingquarzes mit einem GT-Schnitt näher erläutert werden. Der Schwingquarz wird entsprechend der Darstellung
in Fig. 5 montiert, wonach die Temperaturcharakteristik gemessen wird. Eine Seite in der Richtung einer längeren Seite wird
in diesem zusammengebauten Zustand poliert, um den Temperatur- koeffizienten
auf Null einzustellen. Zum Einstellen der Sollfrequenz wird der Elektrodenfilm 8a teilweise entlang äußeren
Randteilen in Richtung der kürzeren Seite durch Verwendung eines Laserstrahls oder dergleichen entfernt, so daß die Elektrode
die in Fig. 8 oder 9 dargestellte Ausbildung aufweist. In Fig.' 8 und 9 sind mit 8b und. 8c diejenigen Bereiche bezeichnet,
in denen der Elektrodenfilm entfernt wurde. Bei der Einstellung einer derartigen Sollfrequenz wird das die Temperaturcharakteristik
bestimmende Seitenverhältnis nicht geändert. Deshalb wird dadurch der Temperaturkoeffizient praktisch nicht
geändert und durch ein derartiges Verfahren wird die Frequenzeinstellung des Schwingquarzes wesentlich vereinfacht.
Bei der Einstellung der Frequenz kann wahlweise auch ein Verfahren durchgeführt werden, bei dem auf den Elektrodenfilm
8a Gettermaterial aufgetragen wird.
Nach der Einstellung des Frequenz-Temperaturkoeffizienten
auf Null wird deshalb beispielsweise mit Hilfe eines Laserstrahls
der Elektrodenfilm modifiziert, so daß dann der Einstell
Vorgang beendet werden kann. Dadurch können die Nachteile bekannter Verfahren vermieden werden, bei denen erhebliche
Schwierigkeiten bei der Einstellung bestehen, die eine Erhöhung des Ausschusses und höhere Herstellungskosten verursachen.
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Claims (1)
- PatentanspruchVerfahren zur Einstellung der Frequenz-Temperaturcharakteristik eines einen GT-Schnitt aufweisenden Schwingquarzes, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenverhältnis zwischen einer längeren Seite und einer kürzeren Seite des Schwingquarzes zur Erzielung des Temperaturkoeffizienten Null eingestellt wird, und daß dann ohne Änderung des Seitenverhältnisses ein Elektrodenfilm zur Einstellung einer gewünschten Frequenz modifiziert wird.7098 11/0819
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