Кварцевый резонатор

Кварцевый резонатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к области пьезотехники, и может быть использовано при разработке кварцевых резонаторов, применяемых в радиотехнической аппаратуре различного назначения.

Известен кварцевый резонатор, содержащий металлическое основание, в котором смонтированы диэлектрические изоляторы, в которых размещены металлические стержни. На металлических стержнях смонтированы упругие конструкции, в которых с помощью токопроводящих материалов (припоя, токопроводящего клея и т.п.) закреплен кварцевый элемент («Пьезоэлектрические резонаторы», под ред. П.Е.Кандыбы и П.Г.Позднякова, Москва, Радио и связь, 1992, стр.97, рис.5.24). Такой кварцевый резонатор включает сложные конструктивные элементы, которые препятствуют миниатюризации прибора.

Известен кварцевый резонатор, содержащий пьезоэлемент с нанесенными на него возбуждающими электродами, нагревателем и датчиком температуры. Основание выполнено в виде металлического кольца с расположенными на нем местами крепления его в вакуумированном корпусе. Указанные места крепления опорного металлического кольца в корпусе и места крепления металлической пластины на опорном кольце выполнены в виде диэлектрических изоляторов, в которых размещены металлические стержни (патент на изобретение RU 2155442).

Известный из патента RU 2155442 кварцевый резонатор по совокупности существенных признаков и по назначению наиболее близок к предлагаемому техническому решению, поэтому его следует принять за прототип. К недостатку известного технического решения следует отнести реализацию объемной конструкции, которая не всегда приемлема для миниатюрного исполнения радиотехнической аппаратуры.

В отличие от известной из патента RU 2155442 конструкции предложенное изобретение позволит уменьшить габаритно-массовые характеристики и обеспечит долговременную стабильность частоты кварцевого резонатора.

Технический результат, ожидаемый от использования предложенного изобретения, достигается тем, что предложен кварцевый резонатор, содержащий кварцевый пьезоэлемент с электродами. Кварцевый пьезоэлемент размещен в рабочем объеме кварцевого резонатора, образованном диэлектрическим основанием и крышкой. Внешние выводы электрически соединены с электродами кварцевого пьезоэлемента. Кварцевый пьезоэлемент укреплен с помощью токопроводящей пасты на пленочном проводящем покрытии, нанесенном непосредственно на всех плоскостях диэлектрического основания. Пленочное покрытие диэлектрического основания разделено на два электрически изилированных участка. Крепление пьезоэлемента осуществлено в точках выводов электродов. Выводы электродов электрически соединены с соответствующими электрически изолированными частями пленочного покрытия. Между активной областью пьезоэлемента и пленочным покрытием сформирован зазор, величина которого равна толщине токопроводящей пасты, нанесенной под пьезоэлементом в точках крепления. Крышка кварцевого резонатора укреплена на пленочном покрытии с помощью легкоплавкой стеклоэмали. Размеры поверхности диэлектрического основания с пленочным проводящим покрытием соответственно равны размерам крышки, прилегающим к основанию.

Чертежи предложенного кварцевого резонатора представлены на фиг.1 и фиг.2, где показан кварцевый кристаллический элемент 1, на котором нанесены возбуждающие электроды 2 (нижний электрод не показан). Кристаллический элемент 1 укреплен с помощью токопроводящих материалов (например, токопроводящим клеем) 3 непосредственно на пленочном токопроводящем покрытии 4. Для исключения касания активной области пьезоэлемента пленочного покрытия 4, пьезоэлемент приподнят над поверхностью основания за счет токопроводящего покрытия 3, находящегося под пьезоэлементом в точках его крепления.

Токопроводящее покрытие 4 нанесено на диэлектрическом основании 5. Диэлектрическое основание, в частном случае может быть выполнено в виде кварцевой пластины того же угла среза, что и кристаллический элемент 1. Токопроводящее покрытие 4 (в частном случае выполненное в виде химически осажденного никеля) нанесено на диэлектрическое основание 5 по всем шести поверхностям.

Чтобы исключить замыкание между электродами в средней части основания токопроводящее покрытие разделено по четырем сторонам диэлектрического основания электроизолирующей полосой 6 на две электрически разобщенные области. Две области токопроводящего покрытия 4 электрически связаны с соответствующими электродами пьезоэлемента, поэтому они соответственно выполняют функции выводов кварцевого резонатора.

Для защиты кварцевого пьезоэлемента от влияния внешней среды обеспечена герметизация кварцевого резонатора с помощью крышки 7, которая монтируется на диэлектрическом основании 5 с пленочным покрытием 4 с помощью легкоплавкой стеклоэмали 8. Использование стеклоэмали 8 позволяет электрически изолировать металличекую крышку 7 от токопроводящего покрытия 4. Температура плавления стеклоэмали должна быть меньше температуры фазового перехода кварца (˜573°С).

Рецептура легкоплавкой стеклоэмали (в процентах по весу): глет свинцовый - 84,5; окись бора - 11,0; кварц молотый пылевидный - 4,5.

Поскольку пленочное покрытие 4 диэлектрического основания 5 охватывает все плоскости пластины 6, а электроды 2 кварцевого элемента 1 электрически соединены с электрически разобщенными частями электропроводящего пленочного покрытия 4, на нижней стороне основания оказываются соответственно сформированы пленочные выводы кварцевого резонатора. Такая конструкция кварцевого резонатора позволяет использовать устройство для поверхностного монтажа.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При работе кварцевого резонатора в составе кварцевого генератора кварцевый резонатор монтируется в радиоаппаратуре, обеспечивая электрическое соединение выводов кварцевого резонатора с электрической схемой прибора. Электрический сигнал поступает через выводы на возбуждающие электроды 2 кварцевого резонатора. Высокая добротность кварцевого пьезоэлемента и большая величина его динамической индуктивности обеспечивает уменьшение влияния дестабилизирующих факторов на рабочую частоту генератора. Этим достигается стабилизация частоты генерируемого сигнала.

Таким образом, предложенное изобретение за счет исключения громоздких конструкций держателя позволит уменьшение габаритно-массовых характеристик устройства, а при использовании соответствующих технологических приемов (использование высокотемпературных материалов крепления кварцевого пъезоэлемента, проведение высокотемпературных отжигов, проведение герметизации при высокой температуре в вакууме) достигается улучшение параметров кварцевого резонатора, а именно обеспечивается долговременная стабильность частоты.

Кварцевый резонатор, содержащий кварцевый пьезоэлемент с электродами, размещенный в рабочем объеме кварцевого резонатора, образованном диэлектрическим основанием и крышкой, внешние выводы, электрически соединенные с электродами кварцевого пьезоэлемента, отличающийся тем, что кварцевый пьезоэлемент укреплен с помощью токопроводящей пасты на пленочном проводящем покрытии, нанесенном непосредственно на всех плоскостях диэлектрического основания, пленочное покрытие диэлектрического основания разделено на два электрически изолированных участка, причем крепление пьезоэлемента осуществлено в точках выводов электродов, а выводы электродов электрически соединены с соответствующими электрически изолированными частям пленочного покрытия, причем между активной областью пьезоэлемента и пленочным покрытием сформирован зазор, величина которого равна толщине токопроводящей пасты, нанесенной под пьезоэлементом в точках крепления, крышка кварцевого резонатора укреплена на пленочном покрытии с помощью легкоплавкой стеклоэмали, размеры поверхности диэлектрического основания с пленочным проводящем покрытием соответственно равны размерам крышки, прилегающим к основанию.