DE976111C - Plate-shaped piezoelectric oscillating crystal - Google Patents

Description

Plattenförmiger piezoelektrischer Schwingkristall Als Schwingungserzeuger für hohe Frequenzen sind plattenförmige piezoelektrische Schwingkristalle bekannt, die Dickenscherschwingungen ausführen. Bei diesen Kristallen verläuft die Schwingrichtung senkrecht zum elektrischen Feld. Diese Schwingrichtung kann jedoch durch dieses Feld nicht angeregt werden, sondern es werden andere Achsen angeregt, welche um 6o° gegen das Feld geneigt sind, so daß eine Scherschwingung auftritt.Plate-shaped piezoelectric vibrating crystal as a vibration generator Plate-shaped piezoelectric oscillating crystals are known for high frequencies, perform the thickness shear vibrations. With these crystals the direction of oscillation runs perpendicular to the electric field. This direction of oscillation can, however, by this Field are not excited, but other axes are excited, which around 6o ° are inclined against the field, so that a shear oscillation occurs.

Dickenscherschwinger werden meist an Stelle von Dickendehnungsschwingern angewendet, da sie eine günstigere Charakteristik bezüglich der Frequenzkonstanz besitzen. Die Erfindung bezieht sich auf die räumliche Lage und Ausbildung der Stromzuführungen und der Halterungen bei einem plattenförmigen piezoelektrischen Kristall dieser Art. Die Anschlüsse sind bekanntlich so anzubringen und die Halterung ist so auszubilden, daß keine nachteilige Beeinflussung der Schwingungseigenschaften des Kristalls hervorgerufen wird. Häufig werden die Anschlußleiter so ausgebildet, daß sie gleichzeitig den Quarz halten. Um eine möglichst geringe Beeinflussung des Kristalls zu erzielen, werden die Verbindungsstellen zwischen Leiter und Elektroden an bzw. in eine Knotenebene des Kristalls gelegt. Es ist auch bekannt, die Anschlußleiter so auszubilden, daß keine Schwingungsenergie vom Kristall auf das Gehäuse übergeht, sondern vom Anschlußleiter aufgefangen wird. ' Es ist bekannt, Schwingquarze, die durch feste Elektroden erregt werden, also keine Metallisierungen tragen, mit einem Fazettenrand zu versehen und die Kristalle in eine Halterung am Facettenrand einzuspannen. Die Halter umschließen den Rand eines beispielsweise linsenförmigen Kristalls von beiden Seiten klauenförmig und liegen auf neutralen nichtschwingenden Punkten auf. Auch bei Dickenscherschwingern, die durch ein elektrisches Feld erregt werden, das senkrecht zur Schwingrichtung des Kristalls verläuft, und bei denen sich eine ruhige Zone entlang des Plattenrandes erstreckt, ist es bereits bekannt, plattenförmige Schwingkristalle durch Einspannen des Plattenrandes zu haltern.Thickness shear transducers are mostly used instead of thickness extensibility transducers used because they have a more favorable characteristic in terms of frequency constancy own. The invention relates to the spatial location and design of the power supply lines and the mounts in the case of a plate-shaped piezoelectric crystal of these Art. As is well known, the connections are to be attached and the bracket is to be designed in such a way that that no adverse effect on the vibration properties of the crystal caused will. Often the connecting conductors are designed so that they simultaneously the Hold quartz. In order to have as little influence as possible on the crystal, the connection points between conductors and electrodes on or in a node level of the crystal. It is also known to design the connecting conductors so that no vibrational energy passes from the crystal to the housing, but from the connecting conductor is caught. 'It is known to have quartz crystals that are excited by fixed electrodes be, so do not wear metallization, to be provided with a faceted edge and clamp the crystals in a holder on the edge of the facet. Enclose the holder the edge of a lenticular crystal, for example, claw-shaped from both sides and rest on neutral, non-vibrating points. Even with thick shear vibrators, which are excited by an electric field that is perpendicular to the direction of oscillation of the crystal, and where there is a quiet zone along the edge of the plate extends, it is already known to clamp plate-shaped oscillating crystals to hold the plate edge.

Nach einer anderen bekannten Art werden die piezoelektrischen Kristallplatten zwischen zwei plattenförmigen Elektroden dadurch befestigt, daß diese Elekroden an ihren Randteilen vorstehende Kanten besitzen, an denen der Rand des Kristallkörpers fest eingespannt ist. Die Elektroden legen hierbei die Kristallplatte nur an der Peripherie, und zwar in Linien parallel zur optischen Achse fest.Another known type is the piezoelectric crystal plates fixed between two plate-shaped electrodes in that these electrodes have protruding edges at their edge parts, on which the edge of the crystal body is firmly clamped. The electrodes only place the crystal plate on the Periphery, in lines parallel to the optical axis.

Bei einem plattenförmigen Kristall ist die Dickenscherbewegung mit einer Biegebewegung gekoppelt. Diese Biegebewegung ist von der Form der Kante abhängig. Wird die bekannte Facettenkante gewählt, dann läuft die Biegebewegung in die Facette aus und wirkt an der Kante. Deshalb macht die Halterung des Kristalls Schwierigkeiten, so daß eine Halterung längs der Kante für Dickenscherschwinger meist nicht geeignet ist.In the case of a plate-shaped crystal, the thickness shear motion is with coupled to a bending movement. This bending movement depends on the shape of the edge. If the known facet edge is selected, the bending movement runs into the facet and works on the edge. Therefore, the holding of the crystal makes it difficult so that a bracket along the edge for thickness shear vibrators is usually not suitable is.

Die Erfindung bezieht sich auf einen plattenförmigen, Dickenscherschwingungen ausführenden piezoelektrischen Schwingkristall für hohe Frequenzen, der mit einem Fäcettenrandschliff versehen ist und bei dem die zur Bildung der Elektroden aufgebrachten Metallisierungen an einigen Stellen, die zur Halterung benutzt werden, in begrenzter Ausdehnung auf die Facettenrandfläche übergreifen und dort als Spannungszuführungen dienen.The invention relates to plate-shaped, thickness shear vibrations exporting piezoelectric oscillating crystal for high frequencies, which is connected to a Fäcettenrandschliff is provided and in which the applied to form the electrodes Metallization in some places that are used for holding, in limited Extension to the facet edge surface and there as voltage feeds to serve.

Die Erfindung besteht darin, daß der Schwingkristall als Dickenscherschwinger wirkt, der durch das senkrecht zu seiner Schwingrichtung verlaufende elektrische Feld erregt wird, und daß die Verbindungs- und Halterungsstellen in der durch die Kristallmitte und parallel zur optischen Achse verlaufenden Symmetrieebene oder nahe derselben und symmetrisch zu ihr angelegt sind.The invention consists in that the oscillating crystal as a thickness shear oscillator acts by the electrical Field is excited, and that the connection and holding points in the by the The center of the crystal and the plane of symmetry running parallel to the optical axis or close to it and symmetrical to it.

Die Spannungszuführungen und Halterungen können also sowohl in der parallel zur optischen Achse verlaufenden Symmetrieebene als auch symmetrisch und unmittelbar benachbart zu ihr angelegt werden. Ferner ist es möglich, an die Facettenrandflächen Anschlußdrähte anzulöten, die sowohl zur Spannungszuführung als auch zur Halterung des Kristalls dienen. Die Abbildungen zeigen Ausführungsbeispiele des gekennzeichneten Schwingkristalls: Abb. i a zeigt eine Aufsicht, Abb. i b eine Seitenansicht des Schwingquarzes i. .The power supplies and brackets can be used both in the plane of symmetry running parallel to the optical axis as well as symmetrical and be created immediately adjacent to it. It is also possible to use the facet edge surfaces Solder connecting wires, both for the voltage supply and for the holder serve the crystal. The illustrations show exemplary embodiments of the marked Oscillating crystal: Fig. I a shows a top view, Fig. I b a side view of the Quartz crystal i. .

Die Facettenrandflächen sind mit 2 und 3 bezeichnet, die Metallisierung wird im Prinzip durch die Facettenrandflächen begrenzt.The facet edge surfaces are denoted by 2 and 3, the metallization is in principle limited by the facet edge surfaces.

Nur an den Verbindungsstellen 6 und 7 greift die Metallisierung in an sich bekannter Weise auf die Facettenrandfläche über. An diesen diametral gegenüberliegenden Stellen sind die Anschlußleiter 8 und 9 durch Lötung mit den zugehörigen Elektrodenflächen verbunden. Die Richtung der optischen Achse des Quarzes ist mit io bezeichnet. Gleichzeitig kennzeichnet io die parallel zur optischen Achse verlaufende strichpunktiert gezeichnete Symmetrieebene. Die Verbindungsstellen liegen also auf dieser Symmetrieebene und damit in der toten Randzone des Schwingkristalls.Only at the connection points 6 and 7 does the metallization overlap the facet edge surface in a manner known per se. At these diametrically opposite points, the connecting conductors 8 and 9 are connected to the associated electrode surfaces by soldering. The direction of the optical axis of the quartz is denoted by io. At the same time, io denotes the plane of symmetry that runs parallel to the optical axis and is drawn in dash-dotted lines. The connection points are therefore on this plane of symmetry and thus in the dead edge zone of the oscillating crystal.

Die Abb. :2a und :2b zeigen ebenfalls einen Schwingkristall i, der im wesentlichen mit dem in Abb. i dargestellten übereinstimmt. Auch hier werden die Metallisierungen 4. und 5 durch die Facettenrandflächen 2 und 3 begrenzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen die Verbindungsstellen 6 und 7 auf derselben Seite. Sie sind in bezug auf die Lage der parallel zur optischen Achse verlaufenden Symmetrieebene io um einen kleinen Betrag am Umfang gegeneinander versetzt.Fig.: 2a and: 2b also show an oscillating crystal i, the is essentially the same as that shown in Fig. i. Will be here too the metallizations 4 and 5 bounded by the facet edge surfaces 2 and 3. at In this embodiment, the connection points 6 and 7 are on the same side. They are related to the position of the plane of symmetry running parallel to the optical axis io offset against each other by a small amount on the circumference.

Wie oben geschildert, könnte der Quarz auch durch zwei oder vier Verbindungsstellen -eingespannt und gehaltert werden, und zwar ohne Benachteiligung seiner Schwingeigenschaften durch farmstarre Anschlußleiter. Die feste Einspannung der toten Quarzrandzonen hat so gut wie keinen Einfluß auf die Schwingeigenschaften. Der besondere Vorteil der nach den erläuterten Vorschlägen ausgebildeten Schwingkristalle ist nicht nur Gewährleistung einer von der Einspannung unabhängigen Schwing- und Dämpfungscharakteristik von Kristallen, sondern vor allem auch die Möglichkeit, Schwingkristalle in denkbar stabiler Weise zu haltern.As described above, the quartz could also be connected by two or four connection points -be clamped and held, without adversely affecting its vibration properties through rigid connection conductors. The fixed clamping of the dead quartz edge zones has almost no influence on the vibration properties. The special advantage the oscillating crystals formed according to the proposals explained is not only Ensuring vibration and damping characteristics that are independent of the restraint of crystals, but above all the possibility of oscillating crystals in conceivable to hold in a stable manner.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Plattenförmiger, Dickenschwingungen ausführender piezoelektrischer Schwingkristall für hohe Frequenzen, der mit einem Facettenrandschliff versehen ist und bei dem die zur Bildung der Elektroden aufgebrachten .Metalllisierungen an einigen Stellen, die zur Halterung benutzt werden, in begrenzter Ausdehnung auf die Facettenrandfläche übergreifen und dort als Spannungszuführungen dienen, dadurch gekennzeichnet, daß er als Dickenscherschwinger wirkt, der durch das senkrecht zu seiner Schwingrichtung verlaufende elektrische. Feld erregt wird, und daß die Verbindungs- und Halterungsstellen in der durch die Kristallmitte und parallel zur optischen Achse verlaufenden Symmetrieebene oder nahe derselben und symmetrisch zu ihr angelegt sind. z. Schwingkristall nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußdrähte, die sowohl zur Spannungszuführung als auch zur Halterung des Kristalls dienen, an den Facettenrandflächen auf die übergreifenden Metallisierungen angelötet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 688369; französische Patentschrift Nr. 667 387; »The Review of Scientific Instruments«, November 1938, S. 341 bis 345; Bergmann, »Der Ultraschall«, 1937, S. 31; Scheibe, »Piezoelektrizität des Quarzes«, 1938 S. 130 bis 145. PATENT CLAIMS: i. Plate-shaped, thick vibrations executing piezoelectric oscillating crystal for high frequencies, which is provided with a facet edge cut and in which the metal coatings applied to form the electrodes at some points, which are used for holding, overlap to a limited extent on the facet edge surface and serve there as voltage supplies, characterized in that it acts as a thickness shear oscillator, the electrical through the perpendicular to its direction of oscillation. Field is excited, and that the connecting and holding points in the plane of symmetry running through the crystal center and parallel to the optical axis or close to it and symmetrically to it are applied. z. Oscillating crystal according to Claim I, characterized in that connecting wires which serve both to supply voltage and to hold the crystal are soldered to the facet edge surfaces on the overlapping metallizations. Documents considered: German Patent No. 688369; French Patent No. 667,387; "The Review of Scientific Instruments," November 1938, pp. 341 to 345; Bergmann, "Der Ultraschall", 1937, p. 31; Disk, "Piezoelectricity of Quartz", 1938 pp. 130 to 145.