CN102122933A - 压电振荡器 - Google Patents

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Abstract

一种压电晶体单元包括：封装，其包括凹陷部分；压电元件，其具有突出的电极并被设置在所述封装内部；以及导电粘合剂，其被包含在所述凹陷部分中。所述压电元件被固定至所述封装，并且所述突出电极被嵌入在所述封装的所述凹陷部分中。

Description

压电振荡器
技术领域
本文讨论的实施方式涉及压电振荡器。
背景技术
一般地说，在包含压电元件的封装中提供诸如压电晶体单元的晶体单元。通常，设置在封装的外表面上的外部电极电连接至该封装的内部电极。该内部电极连接至该封装内部容纳的压电元件的电极。
压电元件通常具有两个电极，该两个电极可以利用导电粘合剂连接至该封装的两个内部电极。在一种利用导电粘合剂连接电极的方法中，利用配送器将一定量的导电粘合剂施加到封装的两个内部电极，然后经由导电粘合剂将压电元件的两个电极设置在封装的两个内部电极上。之后导电粘合剂凝固。因此，利用两个压电元件电极和封装的两个内部电极之间设置的导电粘合剂来将压电元件设置在封装内部。
在这种情况下，电极之间的导电粘合剂可能流出并与封装的另一部分接触，导致短路或者改变晶体单元的振荡频率。传统的技术致力于通过在封装中提供凹陷部分以容纳导电粘合剂并且在凹陷部分的底部形成通孔来克服以上问题。该技术使得过多的导电粘合剂经由通孔流出凹陷部分(例如，参照JP-A-8-316771)。
还提出了在由导电粘合剂结合的部分与没有结合的部分之间提供凹陷部分或通孔，使得通过凹陷部分或者经由通孔收集过多的导电粘合剂(例如，参照JP-A-2007-288644)。
另一提出的方法涉及在经由导电粘合剂部分将压电元件的铅电极连接至封装的内部电极时相比粘合剂部分的中部或后部的厚度增加导电粘合剂部分的前部的厚度(例如，参照JP-A-2004-222006)。可以通过从配送器的喷嘴将液体导电粘合剂滴落在内部电极上来利用导电粘合剂覆盖封装的内部电极。在这种情况下，所滴落的导电粘合剂的量和滴落的位置可能在两个内部电极之间变化。图1是具有两个内部电极4-1和4-2的封装2的内部的平面图，已经从配送器向两个内部电极4-1和4-2上滴落了导电粘合剂6。可见，由于导电粘合剂的滴落量和滴落位置的变化，导电粘合剂6的滴的大小和位置在内部电极4-1和4-2之间不同。
如图1所示，当导电粘合剂6的滴落位置或滴落量在内部电极4-1和4-2之间不同时，压电元件的振动频率会不稳定，或者压电元件可能不能振荡。例如，随着导电粘合剂6凝固，压电元件的应力分布可能变得不均匀，导致压电元件的振荡频率特性改变。压电元件的应力分布也会随着导电粘合剂6的老化而变化，导致振荡频率特性变化。
发明内容
由于上述传统问题，本发明致力于提供一种晶体单元和振荡器，该振荡器具有使得压电元件的电极即使在导电粘合剂的滴落量或者滴落位置发生变化时也能在固定位置以固定的面积接触导电粘合剂的结构。
本发明还致力于提供一种制造所述晶体单元的方法。
根据本发明实施方式，一种压电晶体单元包括封装、压电元件和导电粘合剂。该封装包括凹陷部分。该压电元件具有突出的电极并被设置在封装内部。该导电粘合剂包含在所述凹陷部分中。所述压电元件被固定至所述封装，所述突出电极被嵌入在所述封装的所述凹陷部分中。
附图说明
图1是振荡器封装的内部的平面图，示出了封装的被覆盖了从配送器逐滴提供的导电粘合剂的两个内部电极；
图2A和图2B示出了制造根据本发明实施方式的压电晶体单元的工艺的步骤；
图3A和图3B示出了制造压电晶体单元的工艺的另一步骤；
图4A和图4B示出了制造压电晶体单元的工艺的另一步骤；
图5A和图5B示出了制造压电晶体单元的工艺的另一步骤；
图6A和图6B示出制造压电晶体单元的工艺的另一步骤；
图7是根据本实施方式的陶瓷封装的组件的立体图；
图8A是晶体板的立体图，其示出了制造晶体振荡元件的工艺的步骤；
图8B是已经接地的晶体板的立体图，其示出了制造晶体振荡元件的工艺的另一步骤；
图8C是其上形成了电极的晶体板的立体图，其示出了制造晶体振荡元件的工艺的另一步骤；
图9是具有内部线路的陶瓷封装的截面图；
图10示出了利用激光控制凹陷部分中的导电粘合剂的量的方法；
图11A和图11B示出了根据本发明另一实施方式的包括IC的晶体振荡器；
图12A和图12B示出了根据本发明另一实施方式的包括IC的晶体振荡器；
图13A和图13B示出了图11A和图11B的晶体振荡器的变化；以及
图14示出了根据本发明实施方式的晶体振荡器的各种应用。
具体实施方式
下文将参照附图来说明制造根据本发明实施方式的压电晶体单元的工艺。
现在参照附图，其中，在全部附图中用类似的附图标记表示相同的或对应的部件，参照图2A至图6B说明制造根据本发明实施方式的压电晶体单元60的工艺(参照图6A和图6B)。图2A、图3A、图4A、图5A和图6A是平面图，而图2B、图3B、图4B、图5B和图6B是沿着对应的平面图的线A-A’截取的截面图。
首先，如图2A和图2B所示，制备在安装部分12a中形成有凹陷部分14-1和14-2的陶瓷封装12。如图2B所示，安装部分12a从陶瓷封装12的底面12b升起。外部电极18-1和18-2被设置在陶瓷封装12的较低的外表面上。通孔20-1和20-2分别被配备在凹陷部分14-1和14-2的底部与陶瓷封装12的较低外表面之间。
然后，如图3A和图3B所示，导电粘合剂16被注入陶瓷封装12的凹陷部分14-1和14-2中。如本领域所公知的，可以利用配送器将导电粘合剂16逐滴注入凹陷部分14-1和14-2中。
之后，如图4A和图4B所示，晶体振荡元件30被设置在陶瓷封装12内部。如图4A所示，晶体振荡元件30具有在晶体振荡元件30的一侧上的角落处形成的突出电极部分32-1和32-2。通过将突出电极部分32-1和32-2分别嵌入在充入了导电粘合剂16的凹陷部分14-1和14-2中，将晶体振荡元件30设置在陶瓷封装12内部。因此，晶体振荡元件30的突出电极部分32-1和32-2经由导电粘合剂16和通孔20-1和20-2电连接至外部电极18-1和18-2。
因此，晶体振荡元件30被设置在陶瓷封装12中，晶体振荡元件30的一端以“悬臂方式”附接至安装部分12a，使得晶体振荡元件30和底表面12b之间存在空间，如图4B所示。
之后，导电粘合剂16被加热并凝固，从而将晶体振荡元件30固定至陶瓷封装12，如图5A和图5B所示。然后如图6A和图6B所示，盖子22附接至陶瓷封装12，从而完成根据本实施方式的压电晶体单元60。
参照图7来说明制造陶瓷封装12的工艺。在该工艺中，通过层压预定形状的陶瓷片然后烘烤所得到的层压品来形成陶瓷封装12。具体地说，在底部陶瓷片12-1上层压线路层陶瓷片12-2。在线路层陶瓷片12-2上，层压了第三陶瓷片12-3，其中在与安装部分12a相对应的区域中形成与凹陷部分14-1和14-2的形状相对应的开口15-1和15-2。尽管所示的示例中开口15-1和15-2是矩形的，但是，如图2A至图6B所示，当凹陷部分14-1和14-2是圆形时，开口15-1和15-2也可以形成为圆形。
在第三陶瓷片12-3上，层压了第四陶瓷片12-4。第四陶瓷片12-4在将要形成安装部分12a的区域中还具有与凹陷部分14-1和14-2的形状相对应的开口15-1和15-2。此外，第四陶瓷片12-4在与安装部分12a分开的区域中具有另一开口15-3。最后，在陶瓷片12-4上层压限定了陶瓷封装12的外周边的第五陶瓷片12-5。然后烘烤所得到的陶瓷片的薄片，得到具有凹陷部分14-1和14-2的陶瓷封装12。
如稍后所述，陶瓷片12-1至12-5可由透明材料形成，使得可以从陶瓷封装12的外部监控凹陷部分14-1和14-2中的导电粘合剂16的量。
接着，将参照图8A至图8C来说明制造具有突出电极部分32-1和32-2的晶体振荡元件30的工艺。首先，如图8A所示，制备晶体板31。晶体板31的一个表面31a被研磨以形成研磨面31b，剩下分别对应于突出电极部分32-1和32-2的突出33-1和33-2，如图8B所示。之后，通过金属气相沉积在研磨面31b上形成电极34，如图8C所示。虽然没有示出，但是在与晶体板31的研磨面31b相对的背面上也形成类似的电极。
通过金属气相沉积在突出33-1和33-2的上表面上形成另一电极35。此外，通过金属气相沉积形成连接突出33-2上的电极35与研磨面31b上的电极34的导电图案36。虽然在图8C中没有示出，但还通过金属气相沉积形成连接研磨面31b的背面上的电极与突出33-1上的电极35的导电图案。突出33-1及其顶部的电极35形成突出电极32-1，而突出33-2及其顶部的电极35形成突出电极32-2。
因为导电粘合剂16将包含在凹陷部分14-1和14-2中，所以利用凹陷部分14-1和14-2的位置和大小来确定导电粘合剂16的位置和平面面积。因此，导电粘合剂16可在固定位置并位于固定区域内部提供。调整凹陷部分14-1和14-2的大小(包括深度)使得导电粘合剂16不流出凹陷部分14-1和14-2。这样，可以防止短路等问题。
可以通过在陶瓷封装12内部提供线路来调整外部电极18-1和18-2的位置。图9是陶瓷封装12的截面图，在陶瓷封装12中，利用线路38在纵向方向离开外部电极18-2一定距离处形成外部电极18-1，如图9所示，在陶瓷封装12的底部壁中形成线路38。可以在如图7所示的线路层陶瓷片12-2上形成陶瓷封装12内部的线路。
参照图10来说明控制凹陷部分14-1和14-2中的导电粘合剂16的量的方法。通过形成如图7所示的透明材料的陶瓷片12-1至12-5，可以形成透明陶瓷封装12a。透明陶瓷封装12a使得可以从视觉上检查凹陷部分14-1和14-2中的导电粘合剂16的量。另选地，可以将激光器用于检查，从而可以更准确地控制导电粘合剂16的量，如下所述。
在图10的示例中，通过利用来自一侧的激光照射单元40的两个激光光束照射凹陷部分14-1来检测凹陷部分14-1中的导电粘合剂的水平。由激光接收单元42在另一侧上接收并检测通过陶瓷封装12a的激光光束。在如图10所示的两个激光光束中，较低的激光束被设置为与凹陷部分14-1中的导电粘合剂16的最小需求量的水平相对应的高度。另一较高激光束被设置为与凹陷部分14-1中的导电粘合剂16的最大允许量的水平相对应的高度。
如果较低激光光束被导电粘合剂16截断，激光接收单元42仅检测到较高的激光光束，则导电粘合剂16的水平高于下限并低于上限。因此，存在适当量的导电粘合剂16。如果激光接收单元42检测到了较高的激光光束和较低的激光光束这两者，则导电粘合剂16的水平低于下限，这表明导电粘合剂16的量比所需要的少。如果既没有检测到较低的激光光束也没有检测到较高的激光光束，则导电粘合剂16的量高于上限，这表明导电粘合剂16的量过多。因此，通过利用激光光束照射透明的陶瓷封装12，具体地说，照射凹陷部分14-1，则可以准确控制凹陷部分14-1中的导电粘合剂16的量。可以通过其它方法确定导电粘合剂16的量。
接着，说明根据本发明另一实施方式的晶体振荡器60a。图11A是晶体振荡器60a的陶瓷封装12的内部的平面图。图11B是沿图11A的线A-A’截取的截面图。利用类似的附图标记来指出与图6所示类似的部件或组件，并省略对它们的说明。晶体振荡器60a与前述实施方式的晶体单元60的不同之处在于包括振荡电路的IC 50被包含在陶瓷封装12中。IC 50可以被安装在陶瓷封装12的底表面12b上，晶体振荡元件30下面，如图11B所示。
图12A是根据本发明另一实施方式的晶体振荡器60a的陶瓷封装12的平面图。图12B是沿图12A的线A-A’截取的截面图。在陶瓷封装12的底表面12b上，形成有连接至IC 50的电极的线路52。线路52还经由可在陶瓷封装12的底壁内部形成的线路54连接至外部连接端18-2和18-3。IC 50的电极经由线路54电连接至导电粘合剂16。
图13A是根据图11的实施方式的变型例的晶体振荡器60a的陶瓷封装12的平面图。图13B是沿着图13A的线A-A’截取的截面图。根据该变型例，与图11所示的“悬臂”结构相比，如图13A所示，在晶体振荡元件30的相对侧形成突出电极部分32-1和32-2。陶瓷封装12还包括一边一个的两个安装部分12a。因此，从图13B可以更清楚地看到，经由一边一个的安装部分12a将晶体振荡元件30安装在陶瓷封装12上。例如，可以将图13A和图13B的这种“两边”支撑结构应用于图6所示的实施方式的晶体单元。
图14示出了印刷电路板62，在该印刷电路板62上安装了根据前述实施方式的晶体振荡器60a作为可用于个人计算机、硬盘单元、蜂窝电话等的电子电路的一个组件。
这里陈述的所有示例和条件性语言都是为了教学目的，以帮助读者理解本发明以及由发明者贡献的概念，从而促进本领域的发展，并且，需要理解，本发明不限于这样具体陈述的示例和条件，本说明中的这些示例的组织也不涉及本发明的优劣的展示。尽管已经详细说明了本发明的实施方式，但是，应当理解，无需脱离本发明的精神和范围，可以得到各种变化、替换和改变。

Claims (7)

1.一种压电晶体单元，所述压电晶体单元包括：
封装，其包括凹陷部分；
压电元件，其具有突出电极并被设置在所述封装内部；以及
导电粘合剂，其被包含在所述凹陷部分中，
其中，所述压电元件被固定至所述封装，所述突出电极被嵌入在所述封装的所述凹陷部分中。
2.根据权利要求1所述的压电晶体单元，所述压电晶体单元还包括设置在所述封装的外表面上的外部连接端，
其中，所述外部连接端经由设置在所述凹陷部分的内表面和所述封装的外表面之间的通孔电连接至所述封装的所述凹陷部分中的所述导电粘合剂。
3.根据权利要求1或2所述的压电晶体单元，其中，所述压电元件具有两个突出电极，
其中，所述两个突出电极被设置在所述压电元件的一侧，并且
所述压电元件被经由所述压电元件的所述一侧以悬臂方式固定至所述封装。
4.根据权利要求1或2所述的压电晶体单元，其中，所述压电元件具有两个突出电极，
其中，所述两个突出电极中的一个被设置在所述压电元件的一侧，并且所述突出电极中的另一个被设置在所述压电元件的与所述一侧相对的一侧，并且，
所述压电元件被经由所述压电元件的两端以两边支撑方式固定至所述封装。
5.根据权利要求1或2所述的压电晶体单元，其中，所述封装由透明材料制成。
6.根据权利要求1或2所述的压电晶体单元，所述压电晶体单元还包括设置在所述封装中的集成电路。
7.一种制造压电晶体单元的方法，所述方法包括：
利用透明材料制备包括凹陷部分的封装；
将具有突出电极的压电元件设置在所述封装内部；
利用导电粘合剂填注所述凹陷部分；
通过将所述突出电极嵌入在所述封装的所述凹陷部分中来将所述压电元件固定至所述封装；
利用激光光束经由所述封装的一侧来照射所述凹陷部分；
在所述封装的与所述一侧相对的一侧检测通过所述封装的所述激光光束；以及
基于所述激光光束的检测结果来确定所述凹陷部分中的所述导电粘合剂的量。
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