CN101552243A - 晶体单元 - Google Patents

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Abstract

一种晶体单元，其包括：其中金属凸缘焊接于基板主体的外圆周的单元基板；由支架保持在单元基板上的晶体元件；以及连接于金属凸缘以覆盖并气密密封该晶体元件的金属盖。该基板主体由陶瓷材料形成。金属凸缘与其连接的第一金属薄膜形成在基板主体的外圆周的表面上。在基板主体的至少两个位置处，第二金属薄膜形成在主体的内底面上，并且第三金属薄膜形成在主体的外底面上。第二金属薄膜和第三金属薄膜通过通孔相互电连接。支架连接于第二金属薄膜。

Description

晶体单元
相关申请的交叉参考
本申请要求2008年4月2日提交的日本专利申请No.2008-095800的优先权，其整个主题结合于此供参考。
技术领域
本发明涉及一种通过电阻焊接或冷焊的非常稳定的晶体单元的技术领域，并且特别是涉及一种其单元基板由陶瓷材料形成的晶体单元(crystal unit)。
背景技术
非常稳定的晶体单元通常用作使用加热器的恒温型晶体单元，并且不受环境温度的影响。因此，这种晶体单元能够精确地保持其频率稳定性(例如，10ppb或更小)，并且在通信装置中被应用在用于基站的振荡器中。作为这些晶体单元之一，已经提出其晶体元件相对于其金属基板被水平地保持的晶体单元(例如，见JP-A-2005-348082)。
图3A至3C是用于说明相关技术的晶体单元的一个例子的示意图。图3A是除了其盖之外的相关技术的晶体单元的平面图，图3B是沿着图3A的O-A线截取的剖视图，而图3C是图3B中的O形虚线所示部分的放大的剖视图。
将相关技术的晶体单元200构造成使得形成为例如圆盘形状的晶体元件1保持在金属基板2上，并且用金属盖3覆盖以便气密地密封晶体元件1。晶体元件1形成为圆盘形状而作为AT-切割晶体元件，并且在其两个主要表面上具有激励电极4(4a和4b)，并且引出电极5(5a和5b)延伸以便包括在以120度角度的间隔处的外圆周部分的两个位置处的端面。AT-切割晶体元件具有主表面，该主表面是由轴线(XY′Z′)的X轴线和Z′轴线形成的平表面，该轴线(XY′Z′)通过定心在晶体轴线(XYZ)的X轴线上的旋转而重新形成。
金属基板2具有围绕基板主体2a的外圆周的金属凸缘2b。该基板主体2a用主要由Fe组成的柯伐合金(kovar)形成，以便包含和Co，并且具有总共为三根的引线7(所谓的气密端子)，并且以每个角度120度的间隔均匀地设置，以便通过玻璃6穿过金属基板2而被绝缘。引线7具有从基板主体2a的主表面伸出的钉头部分7a。于是，玻璃6通过两个主表面攀附引线7。具有凸肩的L形形状的支架8的水平部分通过点焊连接于钉头部分7a。金属凸缘2b在剖视图中形成为曲柄形状，并且在其一侧处的水平部分被焊接到基板主体2a的外圆周上。
于是，晶体元件1的主表面相对于金属基板2被水平地保持，并且延伸的引出电极5(5a和5b)的两个外圆周部分的三个位置和以120度角与它们分开的外圆周部分用导电的粘结剂(未示出)保持到支架8的凸肩。于是，由柯伐合金形成为凹形形状并具有凸缘的金属盖3通过冷焊或电阻焊接而连接于金属基板2的金属凸缘2b的另一个水平部分。
相关技术的晶体单元200与构成振荡电路的电路元件和其他元件一起被安装在固定基片(set substrate)上。于是，相关技术的晶体单元200通过加热结构(未示出)被主要保持在恒定的温度，以使振荡频率稳定为，例如，1ppb(十亿分之几)或以下。于是，固定基片被安装在将被设置到用于基站的通信设施中的盒子中。
然而，在具有上述结构的晶体单元中，金属基板2具有由柯伐合金形成的基板主体2a，以及其钉头部分7a从一个主表面伸出的引线7。该引线7从一个主表面伸出以便由玻璃6确保气密性，其中支架8与其连接的钉头部分7a伸出。从而，使金属基板2的基板主体2a的高度基本上高出引线7的伸出的竖直长度，这引起使晶体单元变得较高的问题。顺便说，要求基板主体2a的厚度为1.3mm，以便由玻璃6确保气密性，并且钉头部分7a的伸出长度设置为0.2mm，并且因此基板主体2a和钉头部分7a的总高度为1.5mm。
发明内容
本发明的目的是提供一种非常稳定的晶体单元，其金属基板被制成在高度上较小，以促进小型化。
根据本发明的第一方面，提供一种晶体单元，包括：单元基板，其中金属凸缘焊接于基板主体的外圆周；由支架保持在单元基板上的晶体元件；以及连接于金属凸缘以覆盖并气密密封晶体元件的金属盖，其中基板主体由陶瓷材料形成，其中金属凸缘与其连接的第一金属薄膜形成在基板主体的外圆周的表面上，其中，在主体的至少两个位置处，第二金属薄膜形成在主体的内底面上，并且第三金属薄膜形成在主体的外底面上，其中第二金属薄膜和第三金属薄膜通过通孔相互电连接，并且其中所述支架连接于第二金属薄膜。
根据本发明的第二方面，在晶体单元中，其中金属盖形成为具有凸缘的凹形形状，并且通过冷焊或电阻焊接而连接于单元基板的金属凸缘。
根据本发明的第三方面，在晶体单元中，其中引线连接于第三金属薄膜。
根据本发明的第一方面，基板主体由陶瓷材料形成，并且在支架与其连接的内底面上的金属薄膜通过通孔连接于外底面上的金属薄膜。因此，晶体单元的导电和气密性依靠通孔而保持。因此，能够省去相关技术的晶体单元所需要的从一个主表面伸出的引线。因此，能够使基板主体在高度上较小。
此外，由于金属凸缘连接于基板主体(陶瓷材料)的外圆周，例如，在将包括外圆周的基板主体做成扁平状的情况下，金属凸缘增加了该厚度的长度，这使得金属基板较高。然而，金属凸缘的厚度低于晶体元件被保持的高度，这不会产生使晶体单元变高的因素。
根据本发明的第二方面，例如，使得气密的水平大于或等于1×10-10Pam3/S，这在气密性中是极好的。因此，能够确保用于使其频率稳定性非常稳定的一个因素。
根据本发明的第三方面，能够获得引线从外底面被引出的金属基板。顺便说，在外表面上的金属薄膜可以作为安装端子安装在表面上。
附图说明
图1A至1C是用于说明根据本发明一个实施例的晶体单元的示意图。图1A是晶体单元的剖视图，图1B是晶体单元的基板主体的平面图，图1C是除其盖子之外的晶体单元的平面图；
图2是根据本发明另一个实施例的晶体单元的剖视图；以及
图3A至3C是用于说明相关技术的晶体单元的示意图，其中图3A是除了其盖之外的相关技术的晶体单元的平面图，图3B是沿着图3A的O-A线截取的剖视图，并且图3C是图3B中的O形虚线所示部分的放大的剖视图。
具体实施方式
现在将参考附图说明本发明的实施例。
图1A至1C是用于说明根据本发明一个实施例的晶体单元的示意图，其中图1A是晶体单元的剖视图，图1B是晶体单元的基板主体的平面图，并且图1C是除其盖子之外的晶体单元的平面图。顺便说，与相关技术相同的部分用相同的附图标记表示，并且其描述将被简化或省去。
在根据本发明的晶体单元100中，作为AT-切割晶体元件的晶体元件1形成为圆盘形状，并且由设置在单元基板2(基板主体2a)的内底面上的三个支架8来保持以每个角度120度均匀间隔设置的其外圆周部分。顺便说，引出电极5(5a和5b)从在晶体元件1的外圆周部分的两个位置处的两个主表面上的激励电极4(4a和4b)延伸(参考图3)。支架8具有从底部的倾斜部分8a，并具有凸肩8b以在其前端侧处保持晶体元件1的外圆周部分的三个位置。于是，提供给单元基板2b的外圆周的金属凸缘2b通过冷焊或电阻焊接连接，以便以高气密的水平(1×10-10Pam3/S或更小)气密地密封晶体元件1。
在晶体单元100中，由于呈圆盘形形状的晶体元件1由以每个角度为120度的间隔均匀地设置的三个支架8保持在三个点位处，这样做几何上带来最稳定的保持，其中几乎没有松度。因此，几乎没有通过外部碰撞的机械变形，这保持令人满意的振动性质。
在这个实施例中，单元基板2的基板主体2a由例如具有两层结构(2a1和2a2)的陶瓷材料形成。在基板主体的第一层和第二层两者都为0.5mm的情况下，这两层总和为1.0mm。然后，将围绕外圆周部分的第一金属薄膜9设置到基板主体2a的外圆周部分的表面上，并且三个第二金属薄膜10(10a、10b和10c)以每个角度120度的间隔设置到其为第一薄膜9的内侧的内底面上。而且，第三金属薄膜11(11a、11b和11c)分别面向第二金属薄膜10(10a、10b和10c)设置在外底面上。
在剖视图中形成为曲柄形状的金属凸缘2b以与上面描述的相同的方式焊接于围绕基板主体2a的外圆周部分的表面的第一金属薄膜9。各支架8的底部被铜焊到在内底面上的第二金属薄膜10(10a、10b和10c)上。于是，用作电连接于晶体元件1的引出电极5(5a和5b)的晶体电极的第二金属薄膜10(10a和10b)通过通孔12电连接于对应于第二金属薄膜10(10a和10b)的外底面上的第三金属薄膜11(11a和11b)。此外，依靠通孔12保持气密性。
例如，将第一至第三金属薄膜9、10(10a、10b和10c)和11(11a、11b和11c)形成为使得W(钨)通过热压(printing)以陶瓷材料的状态形成在基板主体2a上。而且，将通孔12形成为使得预先设置的通孔在热压时用W填充。然后，在这些与陶瓷材料一起被烧制之后，Ni和Au薄膜等通过电解电镀被设置在W上。
此外，屏蔽电极13设置在基板主体2a的第一层2a1和第二层2a2之间，以通过通孔电连接第一金属薄膜9和在外底面上的金属薄膜11c，该第一金属薄膜9连接于在外圆周部分的表面上的金属盖3。由此，确保晶体单元的屏蔽结构。
于是，三根引线7通过铜焊等而连接于在外底面上的金属薄膜11(11a、11b和11c)，以形成具有以每个角度120度的均匀间隔设置的三个端子的结构。三根引线7中的两根用作连接于晶体元件1的引出电极5(5a和5b)的晶体端子，而剩余的一根引线7用作连接于屏蔽电极13的接地端子。
在这种结构中，由于基板主体2a由陶瓷材料形成，因此能够通过通孔12将用作晶体电极的在内底面上的第二金属薄膜10(10a和10b)引出到在外底面上的金属薄膜11(11a和11b)，同时保持气密性。因此，由于未采用像相关技术那样的其引出端形成为，例如，钉头部分从基板主体2a的一个主表面伸出的引出线7，其竖直尺寸能够做成比较小。
在上述实施例中，内底面和外底面上的金属薄膜10(10a和10b)和11(11a和11b)通过直通孔12彼此连接。可选地，如示出根据本发明另一个实施例的晶体单元的剖视图的图2所示，通孔12可以形成为曲柄形状，以便进一步确保气密性。此外，在该图中屏蔽电极13被省去。
而且，基板主体2a形成为两层。然而，基板主体2a不必是两层，并且例如，可以将单层用于基板主体，并且在这种情况下其竖直尺寸能够进一步做成比较小。于是，作为AT-切割晶体元件的晶体元件1形成为圆形盘形状，以被保持在三个点位处。然而，本发明可以应用于晶体元件1形成为，例如，被保持在两个点位处的矩形形状的情况。于是，以同样的方式，本发明不仅能够应用于晶体元件1形成为AT-切割晶体元件的情况，而且，例如，也能够应用于晶体元件1形成为SC-切割晶体元件的情况，其代表，例如，通过利用任意的支架以保持在四个点位处的双旋转Y-切割系统。

Claims (3)

1.一种晶体单元，包括：
单元基板，其中金属凸缘焊接于基板主体的外圆周；
晶体元件，其由支架保持在所述单元基板上；以及
金属盖，其连接于所述金属凸缘以覆盖并气密密封所述晶体元件，
其中所述基板主体由陶瓷材料形成，
其中所述金属凸缘与其连接的第一金属薄膜形成在所述基板主体的所述外圆周的表面上，
其中，在所述基板主体的至少两个位置处，第二金属薄膜形成在所述主体的内底面上，并且第三金属薄膜形成在所述主体的外底面上，
其中所述第二金属薄膜和第三金属薄膜通过通孔相互电连接，并且
其中所述支架连接于所述第二金属薄膜。
2.根据权利要求1所述的晶体单元，
其中所述金属盖形成为具有凸缘的凹形形状，并且通过冷焊或电阻焊接连接于所述单元基板的所述金属凸缘。
3.根据权利要求1所述的晶体单元，
其中所述引线连接于所述第三金属薄膜。
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