La présente invention concerne un oscillateur piézo-électrique scellé par pression, dans lequel une unité de quartz oscillateur est scellée dans un encapsulage à fermeture par pression; un oscillateur piézo-électrique enrobé de résine, dans lequel l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression est enrobé de résine; un oscillateur piézo-électrique inséré dans un boîtier, l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression étant inséré dans un boîtier séparé et un appareil à effet piézo-électrique oscillant, dans lequel l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression, ainsi qu'un circuit intégré comprenant un circuit oscillant, sont scellés par de la résine.
Les méthodes de fixation conventionnelles d'un oscillateur piézo-électrique, représenté en fig. 15, sont des méthodes de fixation par agent adhésif 101 ou par brasage, le métal d'apport ayant un rapport Sn Pb de 6:4 ou 9:1. De plus, des méthodes de fixation par scellage sous pression dans lesquelles l'encapsulage est enduit de métal d'apport 102 ou doré par plaquage et les méthodes de soudage et soudage à froid sous pression sont également employées pour le scellage. En outre, un oscillateur piézo-électrique enrobé de résine est construit comme le montre la fig. 16.
Cet oscillateur piézo-électrique est un oscillateur complet dans lequel une unité d'oscillateur piézo-électrique 103 est fixée au conducteur intérieur 105 de l'embase 104 par un agent adhésif tel qu'un agent de la série des polyamides, l'embase 104 et l'encapsulage 106 étant scellés par de l'or formant blindage 107, l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression et le châssis conducteur étant fixés par soudage.
La fig. 17 montre la construction d'un oscillateur piézo-électrique conventionnel dans laquelle un oscillateur piézo-électrique scellé par pression 109, décrit ci-dessus, un semi-conducteur 110 faisant osciller électriquement ledit oscillateur 109 et un châssis conducteur connectant électriquement l'oscillateur 109 au semi-conducteur 110 ont été enrobés par de la résine.
Cependant, lorsque les éléments de la technique antérieure cités ci-dessus sont utilisés en tant que parties selon la méthode SMT (Surface Mount Technology), la température de l'ensemble de ces éléments s'élève à 220-260 DEG C lorsqu'ils sont appliqués sur le substrat, et le métal d'apport de brasage contenant 40% ou moins de plomb de met à fondre. En plus de ce désavantage fondamental, ceci implique une détérioration des propriétés de l'oscillateur: une modification de la fréquence et de la valeur de la résistance équivalente de l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression sont causés par des gaz organiques s'échappant du brasage.
L'objet de l'invention consiste, par conséquent, à résoudre les désavantages susmentionnés et de fournir un oscillateur piézo-électrique scellé amélioré, un oscillateur piézo-électrique enrobé de résine et un appareil à effet piézo-électrique oscillant, chacun ayant une résistance à la chaleur acceptable pour le montage SMT à 260 DEG C et, de plus, possédant d'excellentes propriétés de vieillissement à haute température.
Cet objet de l'invention est obtenu par un oscillateur piézo-électrique scellé par pression répondant aux caractéristiques de la revendication 1, une forme d'exécution particulière dudit oscillateur répondant aux caractéristiques de la revendication 2, alors que leur procédé d'assemblage répond aux caractéristiques de la revendication 3, ainsi que par un dispositif oscillateur piézo-électrique enrobé de résine répondant aux caractéristiques de la revendication 4 et un dispositif oscillateur piézo-électrique inséré dans un boîtier répondant aux caractéristiques de la revendication 5, de même que par un dispositif à effet piézo-électrique répondant aux caractéristiques de la revendication 6, comportant une forme d'exécution particulière répondant aux caractéristiques de la revendication 7.
Le dessin représente différente formes d'exécution de l'invention, avec:
la fig. 1 montrant la structure d'un oscillateur piézo-électrique scellé par pression construit selon l'invention,
la fig. 2 étant un graphique montrant les caractéristiques d'un métal d'apport de brasage,
la fig. 3 montrant la structure d'un oscillateur piézo-électrique scellé par pression construit selon une forme d'exécution alternative de l'invention,
la fig. 4 montrant la structure d'un oscillateur piézo-électrique scellé par pression construit selon une autre forme d'exécution de l'invention,
la fig. 5 montrant la structure d'un oscillateur piézo-électrique enrobé de résine selon une autre forme d'exécution de l'invention,
la fig. 6 montrant une vue en perspective d'un oscillateur piézo-électrique enrobé de résine selon l'invention,
la fig.
7 montrant la structure d'un oscillateur piézo-électrique enrobé de résine selon une forme d'exécution de l'invention,
la fig. 8 montrant la structure d'un oscillateur piézo-électrique enrobé de résine selon une forme d'exécution de l'invention,
la fig. 9 montrant une vue en perspective d'un oscillateur piézo-électrique enrobé de résine selon une autre forme d'exécution de l'invention,
la fig. 10 montrant la structure d'un oscillateur piézo-électrique inséré dans un boîtier selon l'invention,
la fig. 11(a) montrant une vue en coupe d'un oscillateur piézo-électrique inséré dans un boîtier selon l'invention,
la fig. 11 (b) montrant une vue en coupe d'un oscillateur piézo-électrique inséré dans un boîtier construit selon une autre forme d'exécution de l'invention,
la fig.
11 (c) montrant une vue en coupe d'un oscillateur piézo-électrique inséré dans un boîtier construit selon une autre forme d'exécution de l'invention,
la fig. 12 montrant une vue en perspective d'un appareil à effet piézo-électrique utilisant un oscillateur piézo-électrique scellé par pression, objet de l'invention,
la fig. 13 (a) montrant une vue en coupe d'un oscillateur piézo-électrique utilisant un oscillateur piézo-électrique scellé par pression, objet de l'invention,
la fig. 13 (b) montrant un oscillateur piézo-électrique construit en utilisant un oscillateur piézo-électrique scellé par pression, objet de l'invention,
la fig. 14 (a) montrant une vue en plan d'un oscillateur piézo-électrique, objet de l'invention,
la fig. 14 (b) montrant une vue en coupe d'un oscillateur piézo-électrique, objet de l'invention,
la fig.
15 montrant une vue en coupe d'un oscillateur piézo-électrique scellé par pression conventionnel,
la fig. 16 montrant la structure d'un oscillateur piézo-électrique enrobé de résine conventionnel,
la fig. 17 montrant une vue en coupe d'un oscillateur piézo-électrique conventionnel.
La fig. 1 montre la structure d'un oscillateur à quartz comme forme d'exécution d'un oscillateur piézo-électrique scellé par pression, de la présente invention.
Une unité d'oscillateur à quartz en forme de diapason 1, réalisée dans une plaque de quartz par photo-lithographie, est fixée au conducteur 3 de l'embase 2 dans laquelle le conducteur 3 est scellé à la bague métallique 7 par du verre, par le métal d'apport de brasage 4 à haute température de fusion appliqué par plaquage, et ayant un point de fusion de 260 DEG C et plus, et dont le rapport Sn:Pb est d'environ 1:9 comme montré par la fig. 2, graphique décrivant les caractéristiques du métal d'apport de brasage. De plus, un oscillateur à quartz est achevé lorsque l'encapsulage 6, enduit de métal de brasage 5 à haute température de fusion, est hermétiquement scellé par pressage, le diamètre de passage intérieur de l'encapsulage 6 enduit de métal de brasage 5 étant légèrement inférieur au diamètre extérieur sur la couche de métal d'apport 4 déposée sur l'embase 2.
Alors que l'étain se craquelle ou casse parfois à de très basses températures, le métal d'apport de brasage, contenant une grande quantité de Pb, a une bonne résistance à la chaleur et est stable à de très basses températures. Une haute résistance à la chaleur et une efficacité d'opération sont requises pour le métal d'apport de brasage; ainsi, un métal d'apport de brasage à haute température contenant, en plus du Sn et du Pb, un troisième métal tel que l'Ag peut être employé. Généralement, une méthode de plaquage par rotation est utilisée pour le plaquage du métal d'apport de brasage de l'embase scellée par pression, ainsi que pour l'encapsulage, de telle manière que le métal d'apport de brasage adhère entièrement aux parties métalliques de l'embase 2 et de l'encapsulage 6.
Les composants organiques, sous forme gazeuse, s'échappant du plaquage, entraînent une détérioration des propriétés, telle une adhésion du gaz à l'oscillateur ou un abaissement du degré de vide. La détérioration des propriétés est également présente lorsque la partie métallique n'est pas entièrement plaquée, mais que seulement la périphérie intérieure de l'encapsulage 6 est plaquée avec le métal d'apport de brasage, comme le montre la fig. 3. Par conséquent, un plaquage partiel, de telle manière que le métal d'apport de brasage à haute température 4 est appliqué à la partie de liaison de l'unité d'oscillateur à quartz 1 avec le conducteur 3, le métal d'apport de brasage à haute température 5 étant appliqué sur la partie de scellage de l'embase 2 avec l'encapsulage 6, est préférable.
Si l'unité d'oscillateur à quartz 1 est scellée hermétiquement à haute température (température ambiante de 260 DEG C), dans le cas où la partie métallique de l'encapsulage et de l'embase est entièrement plaquée avec le métal d'apport du brasage, la valeur de la résistance équivalente augmente considérablement (100% et plus parfois), la fréquence d'oscillation se modifie beaucoup par le vieillissement allant parfois jusqu'à l'arrêt de l'oscillateur. En conséquence, avant et/ou lorsque l'embase 2 est hermétiquement pressée et scellée dans l'encapsulage 6, le gaz doit être évacué vers l'extérieur par étuvage. La température désirable pour un tel étuvage est indiquée à la fig. 2; il s'agit de la température indiquée entre la portion hachurée entourée par la courbe eutectique ab, la courbe liquidus ac et une ligne indiquant 90% du contenu de plomb.
Les composants organiques peuvent ainsi s'échapper durant l'étuvage, limitant par conséquent l'augmentation de la valeur de la résistance équivalente à quelques pourcents.
De plus, lorsque la méthode de pressage est appliquée, le métal d'apport de brasage à haute température est plaqué sur au moins la partie de scellage de la face de l'encapsulage, afin que l'étanchéité à l'air soit maintenue, la bague métallique de l'embase pouvant également être plaquée avec du Ni ou du Cu.
La structure décrite ci-dessus peut être réalisée à l'aide d'une technique de fabrication similaire à la technique conventionnelle, tout en étant bon marché à fabriquer grâce à l'utilisation de matières peu coûteuses, permettant la production de masse et la miniaturisation des dimensions. L'application de la méthode de fusion du métal d'apport de brasage facilite aussi la production par rapport aux autres méthodes de fixation de l'unité d'oscillation.
Enfin, la production est également facilitée en appliquant le pressage, avec des matières peu coûteuses, en tant que méthode de scellage.
Vu que l'oscillateur à quartz conventionnel a une faible résistance à la chaleur, une méthode de montage similaire à celle appliquée en SMT, qui se répand rapidement, ne peut être appliquée. Cependant, un oscillateur à quartz scellé par pressions de la présente invention peut être monté avec des composants SMT. On peut affirmer que l'oscillateur à quartz ne subira aucune détérioration de ses propriétés à 260 DEG C, température de montage, et à 150 DEG C, température de préservation.
Cette forme d'exécution mentionne l'emploi d'une unité d'oscillateur à quartz conformée en diapason; d'autres types d'oscillateur piézo-électrique ayant d'autres configurations et matières pouvant être utilisées telles qu'une unité rectangulaire d'oscillateur à quartz de coupe AT ou une unité d'oscillateur d'acide tantalique lithium, ne présentant pas de détérioration de leurs propriété de résistance à la chaleur.
L'oscillateur piézo-électrique enrobé de résine est fixé au châssis conducteur 10 par la fonte du métal d'apport de brasage du conducteur extérieur 9 de l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression 8, comme le montre la fig. 5. Le soudage est plus que suffisant pour une adhésion solide. L'oscillateur piézo-électrique scellé par pression, enrobé dans de la résine, est achevé par un moulage intégral de ses constituants dans une résine epoxy ou phénol de la série 11. La fig. 6 est une vue en perspective montrant une structure selon laquelle le châssis conducteur sort de l'extrémité. Selon cette structure, le châssis conducteur est plié vers l'intérieur contre la base, ce qui est appelé un pliage en 5, mais le châssis conducteur peut aussi être plié vers l'extérieur, ce qui est appelé un "gullwing".
Le châssis conducteur peut aussi être ramené sur les faces latérales, comme le montre la fig. 7, la fig. 8 étant une vue en perspective de la même exécution. Il est conseillé de marquer, comme par exemple en arrondissant les angles extérieurs du bloc de résine, afin de différencier le conducteur de l'oscillateur piézo-électrique des autres conducteurs.
La fig. 9 est une vue en perspective d'un oscillateur piézo-électrique enrobé de résine construit selon une autre forme d'exécution de l'invention. Celle-ci correspond à une unité pour montage en surface, le type à insertion de conducteur étant également possible.
En ce qui concerne l'oscillateur piézo-électrique inséré dans un boîtier, selon la fig. 10, le boîtier rectangulaire 36 est fixé à la périphérie de l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression, décrit ci-dessus, le conducteur 34 étant plié. Le boîtier rectangulaire 36, s'il est fait de métal, a une épaisseur de 0,05 mm à 1,5 mm; il peut être, de ce fait, facilement façonné à la presse par exemple. De plus, le boîtier rectangulaire 36 peut être également réalisé en résine. Il est fixé par soudage, agent adhésif ou par ajustage serré. La configuration du boîtier rectangulaire peut être un polygone, comme le montre la fig. 11. Le boîtier rectangulaire, lorsqu'il est réalisé en métal, peut constituer une mise à la terre.
Ensuite, selon la première forme d'exécution d'un appareil à effet piézo-électrique utilisant l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression de l'invention, comme montré sur les fig. 12 et 13, l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression 12 et le semi-conducteur 13 faisant osciller électriquement l'oscillateur 12 sont disposés sur un même plan, étant connectés électriquement, afin de former un circuit oscillatoire, par fonte du boudin du fil métallique fin 15 et du métal d'apport de brasage du conducteur extérieur 16 de l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression 12 par l'intermédiaire du châssis conducteur 14. De plus, la résine 17 enrobe l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression 12, le semi-conducteur 13, le châssis conducteur 14 et le fil métallique fin 15.
Le châssis conducteur 14 n'étant pas assez rigide et le fil pouvant se rompre à l'occasion lorsque l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression 12 y est fixé, il est désirable que le conducteur 41 soit disposé sur la face opposée de l'emplacement du semi-conducteur 13 et proche du châssis extérieur 42 du châssis conducteur.
La seconde forme d'exécution de l'appareil à effet piézo-électrique est décrite en se référant aux fig. 14 (a) et 14 (b). L'oscillateur piézo-électrique scellé par pression 18 et le semi-conducteur 19 qui fait osciller électriquement l'oscillateur 18 sont disposés sur les surfaces supérieure et inférieure, respectivement, du châssis conducteur 20 et de l'éclisse 21 du châssis conducteur 20 auquel le semi-conducteur est fixé et disposé contre le flanc de l'oscillateur piézo-électrique 18, afin d'obtenir un contact avec l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression 18, maintenant un espace isolé entre l'oscillateur piézo-électrique scellé 18 et le châssis conducteur 20. Ceci prévient, d'une part, une conduction électrique entre l'oscillateur piézo-électrique 18 et une pluralité de châssis conducteurs 20 et, d'autre part, un court-circuit entre les châssis conducteurs 20.
Selon cette structure, la surface du circuit vaut la moitié de celle nécessaire lorsque l'oscillateur piézo-électrique et le semi-conducteur se trouvent sur un même plan, l'épaisseur valant la somme des épaisseurs minimales de chaque élément.
Pour terminer, l'ensemble comprenant l'oscillateur piézo-électrique 18, le semi-conducteur 19 et les châssis conducteurs 20 et 21 est moulé dans de la résine 22 résistant à la chaleur.
L'appareil à effet piézo-électrique selon la forme d'exécution décrite ci-dessus est réalisé de telle manière que la partie à laquelle l'unité d'oscillateur est fixée par le métal d'apport de brasage, la partie de boudin entre le boîtier et l'embase et celle entre le conducteur de l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression et le châssis conducteur ont une résistance à la chaleur de 260 DEG C et plus, de même que les autres éléments.
La configuration du corps terminé ainsi que celle des châssis conducteur, appelés "gullwing", ceci permet le montage à plat correspondant à la technique SMT, comme le montre la fig. 12. Il peut aussi être appliqué à une forme de conducteurs insérés et être utilisé comme une pièce insérée telle que celle du type DIP (dusl in-line package).
Il peut également être appliqué à une forme de conducteurs pliés en J pour le montage à plat comme variante.
Dans l'oscillateur piézo-électrique décrit dans la forme d'exécution susmentionnée, l'encapsulage et l'embase sont enrobés avec du métal d'apport de brasage comprenant 90% et plus de plomb, l'unité d'oscillateur piézo-électrique est fixée par la fusion du métal d'apport de brasage enrobant le conducteur intérieur de l'embase, et l'encapsulage et l'embase sont scellés hermétiquement, avec le métal d'apport de brasage formant blindage, par pression.
Par conséquent, l'oscillateur piézo-électrique peut être fixé directement par le métal d'apport de brasage enrobant le conducteur sans utilisation d'agent adhésif, et l'encapsulage et l'embase peuvent être scellés par pression directement par le métal d'apport de brasage enrobé sur ces pièces, ce qui a pour effet de produire un oscillateur piézo-électrique scellé par pression offrant une résistance suffisante à la chaleur, bon marché en ce qui concerne les matières utilisées et la méthode de production.
De plus, puisque l'encapsulage et l'embase, auxquels l'unité d'oscillateur piézo-électrique est fixée par la fusion du métal d'apport de brasage, sont hermétiquement scellés par pression à la température de fusion du métal d'apport de brasage, on obtient un oscillateur piézo-électrique, ayant une valeur basse de résistance équivalente et des propriétés améliorées de vieillissement ainsi que de fiabilité.
De plus, se référant à l'oscillateur piézo-électrique enrobé de résine, objet de l'invention, l'encapsulage et l'embase sont enrobés avec du métal d'apport de brasage contenant 90% et plus de plomb, l'unité d'oscillateur piézo-électrique étant fixée par fusion du métal d'apport de brasage enrobant le conducteur intérieur de l'embase, et l'encapsulage et l'embase sont hermétiquement scellés avec le métal d'apport de brasage formant blindage par pression. De plus, le conducteur extérieur d'un tel oscillateur piézo-électrique scellé par pression est fixé au châssis conducteur, l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression, ainsi que le châssis conducteur étant intégralement moulés dans de la résine. De ce fait, on obtient un oscillateur piézo-électrique bon marché, de grande qualité et de résistance à la chaleur suffisante, qui est, de plus, adapté au montage automatique.
Dans l'appareil à effet piézo-électrique oscillant de la présente invention, l'encapsulage et l'embase sont enrobés avec un métal d'apport de brasage comprenant 90% et plus de plomb, et le métal d'apport de brasage est utilisé comme matière permettant le montage d'une unité d'oscillateur et comme blindage hermétique, le conducteur de l'oscillateur piézo-électrique est soudé à une couche métallique composée dans laquelle le conducteur métallique du châssis conducteur comprend 90% et plus de plomb, permettant à l'appareil à effet piézo-électrique oscillant d'avoir une résistance à la chaleur de 260 DEG C et plus.
De plus, l'oscillateur piézo-électrique scellé par pression et le semi-conducteur étant disposés sur les faces du châssis conducteur, et étant isolés en poussant l'éclisse du châssis conducteur, on obtient un oscillateur piézo-électrique de petites dimensions et ayant une bonne résistance à la chaleur.
The present invention relates to a pressure sealed piezoelectric oscillator, in which a quartz oscillator unit is sealed in a pressure closure encapsulation; a resin coated piezoelectric oscillator in which the pressure sealed piezoelectric oscillator is coated with resin; a piezoelectric oscillator inserted in a housing, the pressure sealed piezoelectric oscillator being inserted in a separate housing and an oscillating piezoelectric effect apparatus, in which the pressure sealed piezoelectric oscillator, as well as an integrated circuit comprising an oscillating circuit, are sealed with resin.
The conventional methods of fixing a piezoelectric oscillator, shown in fig. 15, are methods of fixing by adhesive agent 101 or by brazing, the filler metal having an Sn Pb ratio of 6: 4 or 9: 1. In addition, pressure sealing fixing methods in which the encapsulation is coated with filler metal 102 or gilded by plating and methods of welding and cold pressure welding are also used for sealing. In addition, a resin-coated piezoelectric oscillator is constructed as shown in fig. 16.
This piezoelectric oscillator is a complete oscillator in which a piezoelectric oscillator unit 103 is fixed to the inner conductor 105 of the base 104 by an adhesive agent such as an agent from the polyamide series, the base 104 and the encapsulation 106 being sealed with gold forming a shield 107, the piezoelectric oscillator sealed by pressure and the conductive frame being fixed by welding.
Fig. 17 shows the construction of a conventional piezoelectric oscillator in which a pressure sealed piezoelectric oscillator 109, described above, a semiconductor 110 electrically oscillating said oscillator 109 and a conductive chassis electrically connecting the oscillator 109 with semiconductor 110 have been coated with resin.
However, when the elements of the prior art cited above are used as parts according to the SMT (Surface Mount Technology) method, the temperature of all of these elements rises to 220-260 DEG C when they are applied to the substrate, and the solder filler metal containing 40% or less lead melts. In addition to this fundamental disadvantage, this implies a deterioration of the properties of the oscillator: a change in the frequency and the value of the equivalent resistance of the pressure sealed piezoelectric oscillator are caused by escaping organic gases. soldering.
The object of the invention is therefore to overcome the above-mentioned disadvantages and to provide an improved sealed piezoelectric oscillator, a resin-coated piezoelectric oscillator and an oscillating piezoelectric effect device, each having a resistance at acceptable heat for mounting SMT at 260 DEG C and, moreover, having excellent aging properties at high temperature.
This object of the invention is obtained by a piezoelectric oscillator sealed by pressure meeting the characteristics of claim 1, a particular embodiment of said oscillator meeting the characteristics of claim 2, while their assembly process meets the features of claim 3, as well as by a resin-coated piezoelectric oscillator device having the features of claim 4 and a piezoelectric oscillator device inserted in a housing having the features of claim 5, as well as by a device with piezoelectric effect meeting the characteristics of claim 6, comprising a particular embodiment meeting the characteristics of claim 7.
The drawing represents different embodiments of the invention, with:
fig. 1 showing the structure of a pressure sealed piezoelectric oscillator constructed according to the invention,
fig. 2 being a graph showing the characteristics of a brazing filler metal,
fig. 3 showing the structure of a pressure sealed piezoelectric oscillator constructed according to an alternative embodiment of the invention,
fig. 4 showing the structure of a pressure sealed piezoelectric oscillator constructed according to another embodiment of the invention,
fig. 5 showing the structure of a piezoelectric oscillator coated with resin according to another embodiment of the invention,
fig. 6 showing a perspective view of a piezoelectric oscillator coated with resin according to the invention,
fig.
7 showing the structure of a piezoelectric oscillator coated with resin according to an embodiment of the invention,
fig. 8 showing the structure of a piezoelectric oscillator coated with resin according to an embodiment of the invention,
fig. 9 showing a perspective view of a piezoelectric oscillator coated with resin according to another embodiment of the invention,
fig. 10 showing the structure of a piezoelectric oscillator inserted in a housing according to the invention,
fig. 11 (a) showing a sectional view of a piezoelectric oscillator inserted in a housing according to the invention,
fig. 11 (b) showing a sectional view of a piezoelectric oscillator inserted in a housing constructed according to another embodiment of the invention,
fig.
11 (c) showing a sectional view of a piezoelectric oscillator inserted in a housing constructed according to another embodiment of the invention,
fig. 12 showing a perspective view of a piezoelectric effect device using a pressure sealed piezoelectric oscillator, object of the invention,
fig. 13 (a) showing a sectional view of a piezoelectric oscillator using a pressure sealed piezoelectric oscillator, object of the invention,
fig. 13 (b) showing a piezoelectric oscillator constructed using a pressure sealed piezoelectric oscillator, object of the invention,
fig. 14 (a) showing a plan view of a piezoelectric oscillator, object of the invention,
fig. 14 (b) showing a sectional view of a piezoelectric oscillator, object of the invention,
fig.
15 showing a sectional view of a conventional pressure sealed piezoelectric oscillator,
fig. 16 showing the structure of a piezoelectric oscillator coated with conventional resin,
fig. 17 showing a sectional view of a conventional piezoelectric oscillator.
Fig. 1 shows the structure of a quartz oscillator as an embodiment of a pressure sealed piezoelectric oscillator of the present invention.
A quartz oscillator unit in the form of a tuning fork 1, produced in a quartz plate by photo-lithography, is fixed to the conductor 3 of the base 2 in which the conductor 3 is sealed to the metal ring 7 by glass, by the brazing filler metal 4 at high melting temperature applied by plating, and having a melting point of 260 DEG C and more, and whose Sn: Pb ratio is approximately 1: 9 as shown in FIG. . 2, graph describing the characteristics of the brazing filler metal. In addition, a quartz oscillator is completed when the encapsulation 6, coated with brazing metal 5 at high melting temperature, is hermetically sealed by pressing, the inside passage diameter of the encapsulation 6 coated with brazing metal 5 being slightly smaller than the outside diameter on the filler metal layer 4 deposited on the base 2.
While tin sometimes cracks or breaks at very low temperatures, the brazing filler metal, containing a large amount of Pb, has good heat resistance and is stable at very low temperatures. High heat resistance and operating efficiency are required for the brazing filler metal; thus, a high temperature brazing filler metal containing, in addition to Sn and Pb, a third metal such as Ag can be used. Generally, a rotary plating method is used for the plating of the brazed filler metal of the pressure-sealed base, as well as for the encapsulation, such that the brazing filler metal adheres fully to the parts. of base 2 and encapsulation 6.
The organic components, in gaseous form, escaping from the plating, cause a deterioration of the properties, such as adhesion of the gas to the oscillator or a reduction in the degree of vacuum. The deterioration of the properties is also present when the metal part is not fully plated, but only the inner periphery of the encapsulation 6 is plated with the brazing filler metal, as shown in FIG. 3. Therefore, a partial plating, such that the high temperature brazing filler metal 4 is applied to the connecting part of the crystal oscillator unit 1 with the conductor 3, the metal of high temperature brazing contribution 5 being applied to the sealing part of the base 2 with the encapsulation 6, is preferable.
If the quartz oscillator unit 1 is hermetically sealed at high temperature (ambient temperature of 260 DEG C), in the case where the metal part of the encapsulation and of the base is fully plated with the filler metal of soldering, the value of the equivalent resistance increases considerably (100% and sometimes more), the frequency of oscillation changes a lot through aging, sometimes going as far as stopping the oscillator. Consequently, before and / or when the base 2 is hermetically pressed and sealed in the encapsulation 6, the gas must be evacuated to the outside by steaming. The desirable temperature for such steaming is shown in fig. 2; it is the temperature indicated between the hatched portion surrounded by the eutectic curve ab, the liquidus ac curve and a line indicating 90% of the lead content.
The organic components can thus escape during the steaming process, thus limiting the increase in the value of the resistance equivalent to a few percent.
In addition, when the pressing method is applied, the high temperature brazing filler metal is plated on at least the sealing part of the face of the encapsulation, so that the air tightness is maintained, the metal ring of the base can also be plated with Ni or Cu.
The structure described above can be produced using a manufacturing technique similar to the conventional technique, while being inexpensive to manufacture thanks to the use of inexpensive materials, allowing mass production and miniaturization. dimensions. The application of the method of melting the brazing filler metal also facilitates production compared to the other methods of fixing the oscillation unit.
Finally, production is also facilitated by applying pressing, with inexpensive materials, as a sealing method.
Since the conventional quartz oscillator has a low heat resistance, a mounting method similar to that applied in SMT, which spreads quickly, cannot be applied. However, a pressure sealed quartz oscillator of the present invention can be mounted with SMT components. It can be said that the quartz oscillator will not suffer any deterioration in its properties at 260 DEG C, mounting temperature, and at 150 DEG C, preservation temperature.
This embodiment mentions the use of a quartz oscillator unit shaped in pitch; other types of piezoelectric oscillator having other configurations and materials which can be used such as a rectangular AT oscillator quartz crystal unit or a lithium tantalic acid oscillator unit, not having deterioration of their heat resistance properties.
The resin-coated piezoelectric oscillator is fixed to the conductive frame 10 by melting the brazing filler metal of the external conductor 9 of the pressure-sealed piezoelectric oscillator 8, as shown in FIG. 5. Welding is more than enough for solid adhesion. The pressure sealed piezoelectric oscillator, coated in resin, is completed by an integral molding of its constituents in an epoxy or phenol resin of series 11. FIG. 6 is a perspective view showing a structure according to which the conductive chassis leaves the end. According to this structure, the conductive frame is folded inward against the base, which is called a 5-fold, but the conductive frame can also be folded outward, which is called a "gullwing".
The conductive chassis can also be brought back to the side faces, as shown in fig. 7, fig. 8 being a perspective view of the same execution. It is advisable to mark, such as by rounding the outside corners of the resin block, in order to differentiate the conductor of the piezoelectric oscillator from other conductors.
Fig. 9 is a perspective view of a piezoelectric oscillator coated with resin constructed according to another embodiment of the invention. This corresponds to a unit for surface mounting, the type of conductor insertion is also possible.
Regarding the piezoelectric oscillator inserted in a housing, according to fig. 10, the rectangular housing 36 is fixed to the periphery of the pressure sealed piezoelectric oscillator described above, the conductor 34 being bent. The rectangular housing 36, if made of metal, has a thickness of 0.05 mm to 1.5 mm; it can therefore be easily shaped with the press for example. In addition, the rectangular housing 36 can also be made of resin. It is fixed by welding, adhesive agent or by tight fitting. The configuration of the rectangular housing can be a polygon, as shown in fig. 11. The rectangular box, when made of metal, may constitute an earth connection.
Next, according to the first embodiment of a piezoelectric effect device using the pressure sealed piezoelectric oscillator of the invention, as shown in FIGS. 12 and 13, the piezoelectric oscillator sealed by pressure 12 and the semiconductor 13 causing the oscillator 12 to oscillate electrically are arranged on the same plane, being electrically connected, in order to form an oscillatory circuit, by melting the flange of the thin metal wire 15 and brazing filler metal for the outer conductor 16 of the pressure sealed piezoelectric oscillator 12 via the conductive frame 14. In addition, the resin 17 coats the sealed piezoelectric oscillator by pressure 12, the semiconductor 13, the conductive chassis 14 and the thin metal wire 15.
The conductive frame 14 is not rigid enough and the wire can break on occasion when the piezoelectric oscillator sealed by pressure 12 is fixed there, it is desirable that the conductor 41 is disposed on the opposite side of the location of the semiconductor 13 and close to the outer chassis 42 of the conductive chassis.
The second embodiment of the piezoelectric effect device is described with reference to FIGS. 14 (a) and 14 (b). The pressure sealed piezoelectric oscillator 18 and the semiconductor 19 which electrically oscillates the oscillator 18 are disposed on the upper and lower surfaces, respectively, of the conductive frame 20 and the splice 21 of the conductive frame 20 to which the semiconductor is fixed and disposed against the side of the piezoelectric oscillator 18, in order to obtain contact with the pressure sealed piezoelectric oscillator 18, maintaining an isolated space between the sealed piezoelectric oscillator 18 and the conductive chassis 20. This prevents, on the one hand, electrical conduction between the piezoelectric oscillator 18 and a plurality of conductive chassis 20 and, on the other hand, a short circuit between the conductive chassis 20.
According to this structure, the surface of the circuit is worth half that required when the piezoelectric oscillator and the semiconductor are on the same plane, the thickness being equal to the sum of the minimum thicknesses of each element.
Finally, the assembly comprising the piezoelectric oscillator 18, the semiconductor 19 and the conductive frames 20 and 21 is molded in heat-resistant resin 22.
The piezoelectric effect device according to the embodiment described above is designed in such a way that the part to which the oscillator unit is fixed by the brazing filler metal, the part of the rod between the housing and the base and that between the conductor of the pressure sealed piezoelectric oscillator and the conductive chassis have a heat resistance of 260 DEG C and more, as well as the other elements.
The configuration of the finished body as well as that of the conductive chassis, called "gullwing", this allows the flat mounting corresponding to the SMT technique, as shown in fig. 12. It can also be applied to a form of inserted conductors and be used as an inserted part such as that of the DIP type (dusl in-line package).
It can also be applied to a form of J-folded conductors for flat mounting as a variant.
In the piezoelectric oscillator described in the above-mentioned embodiment, the encapsulation and the base are coated with solder filler metal comprising 90% and more of lead, the piezoelectric oscillator unit is fixed by melting the brazing filler metal coating the inner conductor of the base, and the encapsulation and the base are hermetically sealed, with the brazing filler metal forming a shield, by pressure.
Consequently, the piezoelectric oscillator can be fixed directly by the brazing filler metal coating the conductor without the use of an adhesive agent, and the encapsulation and the base can be pressure sealed directly by the metal. coated soldering contribution on these parts, which has the effect of producing a pressure sealed piezoelectric oscillator offering sufficient heat resistance, inexpensive as regards the materials used and the production method.
In addition, since the encapsulation and the base, to which the piezoelectric oscillator unit is fixed by melting the brazing filler metal, are hermetically sealed by pressure at the melting temperature of the filler metal. soldering, a piezoelectric oscillator is obtained, having a low value of equivalent resistance and improved aging properties as well as reliability.
In addition, referring to the piezoelectric oscillator coated with resin, object of the invention, the encapsulation and the base are coated with brazing filler metal containing 90% and more of lead, the unit piezoelectric oscillator being fixed by melting the brazing filler metal coating the inner conductor of the base, and the encapsulation and the base are hermetically sealed with the brazing filler metal forming a pressure shielding. In addition, the external conductor of such a pressure sealed piezoelectric oscillator is fixed to the conductive frame, the pressure sealed piezoelectric oscillator, as well as the conductive frame being integrally molded in resin. As a result, an inexpensive, high quality piezoelectric oscillator with sufficient heat resistance is obtained which is furthermore suitable for automatic mounting.
In the oscillating piezoelectric effect device of the present invention, the encapsulation and the base are coated with a solder filler metal comprising 90% and more of lead, and the solder filler metal is used. as a material allowing the assembly of an oscillator unit and as hermetic shielding, the conductor of the piezoelectric oscillator is soldered to a compound metallic layer in which the metallic conductor of the conductive chassis comprises 90% and more of lead, allowing the oscillating piezoelectric effect device to have a heat resistance of 260 DEG C and more.
In addition, the pressure sealed piezoelectric oscillator and the semiconductor being arranged on the faces of the conductive chassis, and being isolated by pushing the splice of the conductive chassis, a small piezoelectric oscillator is obtained having good heat resistance.