CN102484465A - 晶体振荡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种晶体振荡装置，其即使在激励功率发生变动的情况下振荡频率也不易发生变动且具有高振荡精度。本发明所述的晶体振荡装置(1)具备支撑基板(10)、晶体振子(20)和密封构件(15)。晶体振子(20)具有晶体基板(22)和对晶体基板(22)施加电压的一对电极(21，23)。晶体振子(20)搭载于支撑基板(10)上。密封构件(15)设于支撑基板(10)上以与支撑基板(10)一起形成密封晶体振子(20)的密封空间(15a)。密封空间(15a)内的压力不足大气压且15000Pa以上。
Description
技术领域
本发明涉及晶体振荡装置，详细而言，涉及具备设置于密封空间内的晶体振子的晶体振荡装置。
背景技术
以往，作为可实现极高精度的振荡装置，使用了具有晶体基板的晶体振子的晶体振荡装置多用于例如钟表等要求极高振荡精度的用途。但是，晶体振子在暴露于大气的状态下，有时因外界扰乱而无法充分地得到高精度的振荡特性。因此，晶体振子通常被配置于密封空间内。另外，即使将晶体振子配置在密封空间内，在密封空间内存在气体时，有时因该气体的存在而导致晶体振子的频率特性发生变动。因而，如下述的专利文献1所述，晶体振子通常被真空密封。
专利文献
专利文献1：日本特开昭55-223607号公报
发明内容
但是，在将晶体振子真空密封的情况下，若激励功率(drive level)发生变动，则晶体振子的振荡频率会发生大的变动，因此，存在难以实现高振荡精度这样的问题。
本发明是鉴于所述问题点而完成的，其目的在于提供一种即使在激励功率发生变动的情况下振荡频率也不易发生变动的具有高振荡精度的晶体振荡装置。
本发明所述的晶体振荡装置具备支撑基板、晶体振子和密封构件。晶体振子具有晶体基板和对晶体基板施加电压的一对电极。晶体振子搭载于支撑基板上。密封构件设置于支撑基板上，以与支撑基板一起形成密封晶体振子的密封空间。密封空间内的压力不足大气压且15000Pa以上。
在本发明所述的晶体振荡装置的某种特定的情况下，密封空间内的压力为80000Pa以下。利用该构成，可进一步抑制密封空间内达到大气压以上，因此，能够进一步有效地抑制振荡频率的偏差。另外，能够使共振阻抗(CI：Crystal Impedance)值变小。
在本发明所述的晶体振荡装置的其他的特定的情况下，密封空间为空气气氛。利用该构成，可进一步使晶体振荡装置的制造变得容易。
在本发明所述的晶体振荡装置的另外的特定的情况下，形成有覆盖晶体振子的表面的薄膜。利用该构成，能够进一步有效地抑制由激励功率的变动引起的振荡频率的变动。
在本发明所述的晶体振荡装置的进一步的其他的特定的情况下，薄膜为有机薄膜或无机薄膜。
在本发明所述的晶体振荡装置的进一步的另外的特定的情况下，进一步具备粘接密封构件与支撑基板的树脂粘接剂层。利用该构成，能够使晶体振荡装置的制造更容易。另外，能够以低温固定密封构件，因此，能够使密封构件、支撑基板的残余应力变小。
在本发明中，配置有晶体振子的密封空间内的压力不足大气压且被设为15000Pa以上。因此，能够抑制因激励功率的变动引起的振荡频率的变动，并且，在某种情况下能够抑制因密封空间的温度上升而导致的振荡频率的变动。因而，可实现高振荡精度。
附图说明
图1为第1实施方式所述的晶体振荡装置的示意分解立体图。
图2为图1中的线II-II的示意向视图。
图3为第2实施方式所述的晶体振荡装置的示意分解立体图。
图4为第2实施方式所述的晶体振荡装置的示意剖面图。
图5为表示激励功率与频率变动量的关系的曲线图。
图6为表示密封空间内的压力与共振阻抗值(CI：CrystalImpedance)的关系的曲线图。
具体实施方式
以下针对实施本发明的优选的方式，列举图1和图3所示的晶体振荡装置进行说明。其中，图1和图3所示的晶体振荡装置仅为例示，本发明并不限于这些晶体振荡装置。
(第1实施方式)
图1为本实施方式所述的晶体振荡装置的示意分解立体图。图2为本实施方式所述的晶体振荡装置的示意剖面图。
如图1和图2所示，晶体振荡装置1具备支撑基板10。支撑基板10是用于支撑后述的晶体振子20的基板。对于支撑基板10，只要是能够支撑晶体振子20的基板就没有特别的限制。支撑基板10例如可由金属基板、合金基板、陶瓷基板、树脂基板等构成。
在支撑基板10上搭载有晶体振子20。详细而言，将晶体振子20在支撑基板10上以在晶体基板22与支撑基板10之间形成间隙的方式组装。
晶体振子20具备晶体基板22和对晶体基板20施加电压的一对电极21，23。在本实施方式中，在晶体基板22的上侧的主面上设置有电极21，在晶体基板22的下侧的主面上设置有电极23以使得电极23介由晶体基板22而与电极21相对。设置于晶体基板22的上侧的主面上的电极21伸出至下侧的主面，电极21，23介由导电性粘接剂层12，与形成在支撑基板10上的配线电极10a连接。
对于电极21，23的形成材料，只要是具有导电性的材料就没有特别的限定。电极21，23例如可由Cu、Al、Ag、Au、Pt、Ni、Cr等的金属或者含有Cu、Al、Ag、Au、Pt、Ni、Cr等的金属中的至少一种的合金等形成。
另外，在支撑基板10上设置有密封构件15。详细而言，密封构件15的周边部介由粘接剂层13和绝缘层14而与支撑基板10连接。由此，由支撑基板10和密封构件15形成密封晶体振子20的密封空间15a。
对于密封构件15，只要是能够形成密封空间的构件就没有特别的限制，例如可由金属、合金或者树脂制的盖构成。
对于粘接剂层13，只要能够粘接密封构件15与支撑基板10就没有特别的限制，例如可由树脂粘接剂形成。作为树脂粘接剂的具体例，例如可举出环氧树脂系、硅系、聚氨酯系、酰亚胺系的粘接剂等。另外，粘接剂层13可以为将玻璃、金属氧化物(绝缘体)的糊状物经烧结而得的层。
绝缘层14虽然例如在密封构件15具有导电性时特别有效，但不是必须的构成构件，可以不设置。绝缘层14例如可由将环氧树脂系、硅系、聚氨酯系、酰亚胺的树脂、玻璃或者金属氧化物(绝缘体)的糊状物经烧结而得的物质形成。
在本实施方式中，密封空间15a内的压力不足大气压(100000Pa)且被15000Pa以上。例如，密封空间15a内的压力为大气压以上时，密封空间15a的温度即使少许上升，密封空间15a内的压力也变为正压，因此，振荡频率发生大变动。与此相对，在本实施方式中，如上所述，密封空间15a内的压力被设为不足大气压。即，密封空间15a内的压力被设为不足100000Pa。因此，即使在密封空间15a的温度上升的情况下，密封空间15a内的压力也不易变成正压。因而，能够控制与密封空间15a的温度上升相伴的振荡频率的变动。
另外，例如，在密封空间15a内的压力为真空的情况下，若激励功率发生变动，则振荡频率将发生较大变动。与此相对，在本实施方式中，密封空间15a内的压力被设为15000Pa以上。由此，如下述的实验例所证实，能够抑制与激励功率的变动相伴的振荡频率的变动。
由上，如本实施方式所述，通过将密封空间15a内的压力设为不足大气压(100000Pa)且15000Pa以上，能够抑制与激励功率的变动、密封空间15a的温度的变动相伴的振荡频率变动。结果，能够实现高振荡精度。
应予说明，作为在将密封空间15a内的压力设为15000Pa以上时能够抑制因激励功率的变动所导致的振荡频率变动的理由，被认为是因存在于晶体振子20的周围的气体，抑制了晶体振子20的振动(减震)。
从进一步有效地抑制与密封空间15a的温度上升相伴的振荡频率的变动的观点出发，密封空间15a内的压力优选为80000Pa以下。另外，通过将密封空间15a内的压力设为80000Pa以下，能够使共振阻抗值变小。
应予说明，在本实施方式中，对密封空间15a内的气氛没有特别的限定，例如可以为氮气氛、氩气氛、二氧化碳气氛、空气气氛等，其中，优选为空气气氛。此时，可使晶体振荡装置的制造变容易。
下面对实施本发明的优选的方式的其他例子进行说明。应予说明，在以下的说明中，对于实质上具有与上述第1实施方式共同的功能的构件，以相同的符号表示且省略其说明。
(第2实施方式)
图3为第2实施方式所述的晶体振荡装置的示意分解立体图。图4为第2实施方式所述的晶体振荡装置的示意剖面图。
如图3和图4所示，在本实施方式中，设置了覆盖晶体振子20表面的薄膜24a、24b。具体而言，薄膜24a覆盖晶体振子20的电极21侧的表面。另一方面，薄膜24b覆盖晶体振子20的电极23侧的表面。
这样，通过设置薄膜24a、24b，如下述的实验例所证明，能够更有效地抑制与激励功率的变动相伴的振荡频率的变动。
对于薄膜24a、24b的种类没有特别的限定，薄膜24a、24b例如可以为有机薄膜、无机薄膜。无论薄膜24a、24b为有机薄膜时还是无机薄膜时，均能够进一步有效地抑制与激励功率的变动相伴的振荡频率的变动。因为在薄膜24a、24b为有机薄膜时能够更进一步有效地抑制与激励功率的变动相伴的振荡频率的变动，所以更优选薄膜24a、24b为有机薄膜。
应予说明，作为有机薄膜的具体例，可举出硅烷化合物等。
作为无机薄膜的具体例，可举出Ag、Au等。
另外，对薄膜24a、24b的厚度没有特别的限定，例如优选为数nm～数100nm左右，更优选为5nm～100nm左右。
(实验例)
制作图1或图3所示构成的晶体振子，将密封空间内的压力进行各种变动，考察激励功率与振荡频率变动量的关系。结果如图5所示。
由图5所示的结果可知，在密封空间内的压力为50Pa、1000Pa、2000Pa时，在任何情况下均因激励功率的变动导致了振荡频率较大的变动。与此相对，在将密封空间的压力设为15000Pa以上时，因激励功率的变动而导致的振荡频率的变动量变小。由该结果可知，通过将密封空间的压力设为15000Pa以上，能够抑制因激励功率的变动而导致的振荡频率的变动。
另外，在密封空间的压力为80000Pa的情况和密封空间的压力为100000Pa(大气压)的情况下，与激励功率的变动相伴的振荡频率变动量基本相同。由此，还考虑到不使密封空间变为正压，可知更优选将密封空间的压力设为80000Pa以下。
另外，由图5所示的结果可知，通过设置薄膜24a、24b而能够使与激励功率的变动相伴的振荡频率变动量变小。其中，设置有机薄膜的情况，与设置无机薄膜的情况相比能够进一步使与激励功率的变动相伴的振荡频率变动量变小。由该结果可知，优选设置薄膜24a、24b，进一步优选设置由有机薄膜构成的薄膜24a、24b。
接着，将密封空间内的压力发生各种变化，制作多个如图1所示的晶体振子20，考察密封空间内的压力与共振阻抗值的关系。结果如图6所示。
由图6所示的结果可知，通过使密封空间内的压力不足大气压，能够使共振阻抗值变小。另外，通过将密封空间内的压力设为80000Pa以下，能够进一步使共振阻抗值变小。
符号说明
1：晶体振荡装置
10：支撑基板
10a：配线电极
12：导电性粘接剂层
13：粘接剂层
14：绝缘层
15：密封构件
15a：密封空间
20：晶体振子
21，23：电极
22：晶体基板
24a、24b：薄膜
Claims (6)
1.一种晶体振荡装置，具备：
支撑基板，
晶体振子，其具有晶体基板和对所述晶体基板施加电压的一对电极且搭载于所述支撑基板上，和
密封构件，其以与所述支撑基板一起形成密封所述晶体振子的密封空间的方式被设置于所述支撑基板上；
其中，所述密封空间内的压力不足大气压且15000Pa以上。
2.根据权利要求1所述的晶体振荡装置，其中，所述密封空间内的压力为80000Pa以下。
3.根据权利要求1或2所述的晶体振荡装置，其中，所述密封空间为空气气氛。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的晶体振荡装置，其中，形成有覆盖所述晶体振子的表面的薄膜。
5.根据权利要求4所述的晶体振荡装置，其中，所述薄膜为有机薄膜或无机薄膜。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的晶体振荡装置，其中，进一步具备粘接所述密封构件与所述支撑基板的树脂粘接剂层。
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