CN1160949A - 压电谐振器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包括装在密封外壳中的振动件的压电谐振器，特别是小尺寸的石英谐振器。根据本电明的压电谐振器包括含振动件的细长的密封外壳，并且它包括固定有金属帽的座，耦合导体穿过座并将振动件联到壳外。根据本发明，金属帽是由在其纵轴上的圆柱轴向盲孔的矩形平行六面体的部分构成。这种形状使该帽比传统的圆柱形帽有较好的机械强度并便于安装在座上。本发明的谐振器可用于制造便携式电子设备中的频率发生器。
Description
本发明涉及包括装在密封外壳中的振动件的压电谐振器，具体讲，涉及制造广泛用于诸如钟表、计算机、电信和医药领域的便携式电子设备中的频率发生器的小尺寸的石英谐振器。
当前市场上的小尺寸的石英谐振器可分为两类：即所谓“陶瓷外壳”谐振器和所谓“金属外壳”谐振器。
第一类的谐振器的外壳是较平的外壳，它大致包括：其中装有振动石英件、矩形玻璃、陶瓷或金属盖陶瓷材料的并经密封材料焊到主件上平行六面体形的主件，以及可以为不同形状的连接系统，用于将振动件的激励电极电连接到壳外。
但是他们的设计和制造很精巧，这些谐振器很昂贵。
第二类的谐振器的外壳是细长形的，它包括：其上有也为圆柱形金属盖的大致为圆柱形的座，它可由冲压制成。在此情况下，振动件的电极与壳的外部的电连接是由两条通过座的绝缘部分的导线或金属带保证的，该导线或金属带的内端借导电粘合材料附到或粘到振动件的焊盘上，因此这些导线或金属带也用于支撑该件。
可以完全用自动方法制造的金属外壳谐振器比陶瓷谐振器价格低。其成本可以低两、三倍，但却有些缺点。
第一，由于其盖薄，外壳就容易损坏，例如，当他们在成批或在机器上自动处理时就容易损坏。
第二，经常发生为了防止谐振器受到振动，而将金属谐振器固定到诸如印刷电路板的支座上会限制其连接突耳端即其导线或金属带的外部焊接到支座并将其外壳粘合到该支座的问题。由于外壳是圆柱形，在支座上的接触或支撑面非常小，这意味着，甚至粘合上以后，仍难于固定在支撑区上。因此，如果支座本身不硬并且如果被变形，则将使外壳松开和/或谐振器的连接突耳或与支座导电部分的连接断开。
第三，当他们自动表面安装在印刷电路板上而不用孔时，金属外壳谐振器也可以引起问题。
作为事实，为了进行这种类型的安装，其连接突耳已经弯折并且准备附到印刷电路板上的谐振器是带形塑料封装的，它可以或不可以缠绕，这种封装具有单独的开口用来接纳谐振器，并且不仅方便运输而且可以从其开口自动撤出以以精确的位置替换已经在印刷电路板上的谐振器。当他们放在带上与当他们从中撤出的时间之间，谐振器可以在开口中转动，并且其连接突耳可以变形，这使得这种谐振器的自动安装比应该的更复杂。
现在有一种方法使所讨论的金属谐振器的缺点得以克服。
这种已知的并且应用多年的方法是：用塑料材料将除座以外的外壳完全注射包围起来，并且使其整体成为矩形平行六面体。另外，在座的一面，塑料材料块大约仅盖住座表面的一半，而这一半正好是在连接突耳下。此外，这一块用作一个模子，使其在这个块下被折回的端的连接突耳被弯折。
这种类型的特别为表面安装而设计的谐振器也具有缺点。
第一，其制造需要附加的工作和材料，以及注射模的安装，这使成本增加；第二，其体积明显大于传统金属外壳谐振器，这使其用于小尺寸的装置中时很不方便。
本发明的目的在于提供一种金属外壳的压电谐振器，它具有已知的这种类型的谐振器的全部优点，但却没有他们的缺点。
换言之，本发明的目的在于提供一种体积小成本低的密封金属外壳的压电谐振器，它可以整体地以自动方式制造并且其外壳具有良好的机械特性。
此外，当支座本身不硬时并且受到变形时，这种谐振器必须能局部加强其上的支撑。
本发明的另一目的在于，不用其他的安装方法使谐振器能够适于自动的表面安装。
本发明的这些目的是通过使压电谐振器包括：带有电极的振动件和包含所述振动件的细长的密封外壳，并且包括金属帽、固定有金属帽的座和穿过所述座并且其内端电连接到振动件的所述电极的耦合导体，所述金属帽是由矩形平行六面体形的部分构成，在其纵轴方向有一个圆柱形的轴向盲孔来达到的。
图1为本发明的优选实施例的透视图；
图2为沿图1的面II-II截取的同一谐振器的纵向截面图，以及
图3为图2的区域A的放大的视图。
如图所示，本发明的谐振器包括其中封有在真空或惰性气体中的振动件2的密封外壳1，振动件2包括石英谐振叉3，其座4和臂5敷金属6。所敷金属6在臂5上形成电极7，它经历电场并且按预定模式使其振动，并且在座4上连接振动件的焊盘8。
在谐振叉3上的所敷金属6的形状和排列在此不描述，因为他们取决于后面的特性和臂5振动的方法(屈曲、扭转或其他)。
外壳1包括与前面讨论的金属外壳谐振器相同的部件，即，细长金属帽9、其上拧有金属帽9和两个通过座10并且既用于将振动件2与外壳的外部相连的彼此电绝缘的导体11又将该件支撑在所述外壳中的大致圆柱形的座10。为从目的，导体11其内端11a经小团的导电的黏性材料12固定在振动件的连接焊盘8上。
根据本发明，金属帽9是由矩形平行六面体形的部分形成，它在其纵向有圆柱轴盲孔14。
如图1所示，这部分具有平的部分，这意味着谐振器1事实上并不比同型的谐振器庞大。
另外，平行六面体的形状使本发明的谐振器的帽9更成整体、更坚硬并且比圆柱形帽机械强度更大。
帽9可方便地以低价由诸如铜-镍-锌的金属材料的方形棒制成，通过在其一端形成棒状并且外沿旋转形成确定深度和直径的圆柱形长孔，然后通过切割将形成帽的部分从棒的其余部分上分开，使该帽在盖到座上时方便机器的操作并且能够弹性形变。当然，也可以与此相反，即，通过切割棒来获得所需长度的完全为平行六面体的部件，再通过外沿旋转圆柱形的细长盲孔来得到。
此外，至于在带上的运输和他们在支座特别是印刷电路板上的自动安装方面，已经知道平行六面体的帽最终会使如谐振器1的谐振器没有传统的圆柱形外壳谐振器的缺点，并且，如果支撑表面仍然不足够，可以通过提供矩形而非方形外壳的谐振器来解决此问题，换言之，如果希望尽可能小地增加这种外壳的体积，则用宽于图1所示的但不高于也不长于它的外壳。
用平行六面体外壳而不是圆柱体的外壳的另一原因是：
当制造谐振器的外壳时，一种方式是确保这种外壳的质量和硬度适合于振动元件的特性，这样，在其他因素中，所完成的谐振器具有非常良好的电特性，因而可以使寿命尽可能长。
对于给定长度且座仍然相同的圆柱形外壳，此种适配仅通过修改帽的厚度来完成。
相反，对于平行六面体外壳，如果这个部分是方的，可以改变帽的该部分的每端的长度，或者，如果该部分为矩形的，可以改变帽的该部分的宽度和/或厚度，这可以比带圆柱形帽的外壳更轻松和更精确地适配。
这就是说，在传统金属外壳的谐振器的情况下，在座周围的部件中帽所受到的内部应力被均匀分布到后部周围，使帽具有完全相同的厚度。
相反，在平行六面体的情况下，在角上的应力与较薄的部分的应力是不同的。
由于此原因，可以认为制造平行六面体外壳，其密封与圆柱形外壳的密封一样良好和可靠，需要设计一种新的座或至少具有这种座的直径和比制造圆柱形外壳的谐振器的帽容差更大的帽的孔的座。
经验表明这不是那种情况，并且可以使用相同的座并具有在两种情况下相同的容差，这是本发明的谐振器的另一优点。
如图2所示，该座包括一个由绝缘材料，准确说是玻璃制成的中央圆柱形部件15，导体11穿过它，且由能与玻璃良好粘合并且具有相同的热膨胀系数的金属材料制成的环16包围，该金属材料可以为“KOVAR”牌的镍、钴和铁合金以及所谓“合金42”的铁镍合金。
如同一图所见，在振动件2位置对面的环16的外表面具有一个露出约为其宽度十分之七的主圆柱部分16a，和约为圆形的部分16b，它便于将座10引入帽9并且在拧到座上时便于对中。
应当注意，为了便于将座10拧到帽9上，需要将该帽的内沿倒角。
此外，如图3所示，环16的外表面覆盖有两个金属层17和18。
例如为10微米的较厚的以流电所产的第一层17是可弹性变形的层，当帽拧到座上时该层会受压，其结果可以保持外壳1的密封。该层17最好由几层构成，例如铜层、铅锡合金层以及银层。
约比层17薄10到15倍的第二层18为金层，它也是以流电所产的和可变形的层，它可使座的金属表面免受氧化和其他损坏，并且在制造和与帽装配时之间的时间内保持该表面清洁。
关于导体11，他们是由小直径的与构成环16的材料相同的诸如“KOVAR”或合金42的导线制成。
由于这些导线与座16受到相同的流电作用，支撑振动件2的内部部件11b和形成谐振器的连接突耳的外部部件11c被覆盖有与座相同的层17和18。这些层不能没有，因为已经证实，黏性的金层18特别适于增加将导线11的端粘到振动件2的连接焊盘8上的可靠性，并且该层在某种情况下，使谐振器的连接突耳更可靠地焊到支座上。
如图所示，这些连接突耳更为特别地提用于谐振器的表面安装。这就是为什么他们两次以近90度弯折，这样他们的端基本平行于谐振器的纵轴，并且将与装谐振器的支座接触的帽9的面所处的平面正切。
应当明白，本发明并不局限于上述实施例。
特别是，连接突耳可以为不同的形状，并且可以为简单的直形。
导体的内端可被附到而不是粘到振动件的连接焊盘上，并且这些导体可以不是导线而是薄的窄金属带。
此外，座可以为不同的形状，例如为大致圆柱形和大致金属块形，仅带有两个使连接导体通过的小绝缘材料的套管。
再有，帽可以为镍或铬的，并且不是拧到座上而是焊到座上的。
最后，振动件可以不是音叉形，而是例如棒状，并且不管它为什么形状，该件可以不用耦合导体本身而是用例如附到座上的悬挂棒将其支撑在外壳中。在某种情况下，振动件甚至可以经其一端直接粘到该座上。
Claims (10)
1.一种压电谐振器，包括带有电极(7)的振动件(2)和包含所述振动件的细长的密封外壳(1)，并且包括金属帽(9)、固定有金属帽(9)的座(10)和穿过所述座并且其内端(11a)电连接到振动件的所述电极的耦合导体(11)，其特征在于，所述金属帽(9)是由矩形平行六面体形的部分构成，在其纵轴方向有一个圆柱形的轴向盲孔(14)。
2.如权利要求1的谐振器，其特征在于，所述矩形平行六面体形的所述部分具有一个大致方形的部分。
3.如权利要求1或2的谐振器，其特征在于，所述帽(9)是由铜-镍-芯合金制成。
4.如前述任一权利要求的谐振器，其特征在于，所述帽(9)拧到所述座(10)上。
5.如权利要求4的谐振器，其特征在于，所述座(10)包括电绝缘材料的其中穿过所述导体(11)的中央圆柱形的部分(15)，金属环(16)围绕着所述中央圆柱形部分，并且至少一个金属层(17)覆盖在所述环的外表面上且能够弹性变形，当所述帽(9)拧到所述座(10)上时，所述金属层受压以保证所述外壳(1)的密封。
6.如权利要求5的谐振器，其特征在于，所述金属层(17)本身覆盖有薄的金层(18)。
7.如权利要求5或6的谐振器，其特征在于，所述中央圆柱形部分(15)是由玻璃制成。
8.如前述任一权利要求的谐振器，其特征在于，耦合导体(11)的内端(11a)固定到振动件(2)上并且将后者支撑在所述外壳(1)中。
9.如权利要求8的谐振器，其特征在于，通过导电粘合材料将连接导体(11)的内端(11a)固定到振动件(2)上。
10.如前述任一权利要求的谐振器，其特征在于，所述振动件(2)包括石英谐振叉(3)，其叉条(5)支撑所述电极(7)。
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