DE60131343T2

DE60131343T2 - Kristallresonator

Info

Publication number: DE60131343T2
Application number: DE60131343T
Authority: DE
Inventors: Minoru c/o DAISHINKU CORPORATION Kakogawa-shi IIZUKA; Hiroyuki c/o DAISHINKU CORPORATION Kakogawa-shi ISHIHARA; Yoshikiyo c/o DAISHINKU CORPORATION OGASAWARA; Akihiro c/o DAISHINKU CORPORATION MORI; Susumu c/o DAISHINKU CORPORATION HIRAO; Tatsuya c/o DAISHINKU CORPORATION Kakogawa-shi MURAKAMI
Original assignee: Daishinku Corp
Current assignee: Daishinku Corp
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2021-03-03
Also published as: EP1187323A1; EP1187323A4; CN1364338A; ATE378732T1; US20020158699A1; EP1187323B1; WO2001067600A1; US6700312B2; JP3925199B2; CN1168209C; DE60131343D1; AU3605601A

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Quarzoszillatorvorrichtung, bei der eine Quarzoszillationsplatte mit einem leitenden Klebstoff auf Silikonbasis befestigt wird.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Im Hinblick auf Quarzoszillatoren, wie z. B. Quarzoszillatoren und Quarzgeneratoren, nimmt der Oberflächenmontageoszillator, der ein Keramikgehäuse aufweist, einen dominanten Platz ein. Darüber hinaus werden, um die zunehmende Mikrominiaturisierung bewältigen zu können, immer mehr Oberflächenoszillatoren so angeordnet, dass sie die Quarzoszillationsplatte ohne elastische Metallunterlage abstützen. Wo eine elastische Unterlage wegfällt, da wird die Quarzoszillationsplatte häufig in dem Keramikgehäuse mit einem leitenden Klebstoff auf Silikonbasis befestigt, um die Stoßfestigkeit zu gewährleisten. Der leitende Klebstoff auf Silikonbasis wird beispielsweise durch Zugeben eines Klebstoffs auf Silikonharzbasis zu einem leitenden Füllstoff gewonnen. Ein leitender Klebstoff auf Silikonbasis, der seine Flexibilität nach dem Härten behält, ist deshalb überlegen, weil er auf die Quarzoszillationsplatte wirkende externe Spannungen abmildert.
Als konventionelles Beispiel wird ein Oberflächenmontageoszillator mit Bezug auf 13 erwähnt. Dieser Oberflächenmontage-Quarzoszillator umfasst ein Keramikgehäuse 7, dessen Außenkonfiguration ein nahezu rechteckiger massiver Körper ist und der eine Aussparungsöffnung auf der Oberseite, eine rechteckige, in dem Keramikgehäuse 7 als piezoelektrische Oszillationskomponente aufgenommene Quarzoszillationsplatte 8 und einen auf die Öffnung des Keramikgehäuses 7 geklebten Metalldeckel 9 aufweist.
Das Keramikgehäuse 7 besteht aus einem Keramikkörper 70 mit einer Aussparung und einer Metallschicht 71 entlang der Oberseite der peripheren Wand 701 des Keramikkörpers 70. Die Metallschicht 71 besteht aus einer metallisierten Wolframschicht usw., auf die nacheinander eine Ni- und eine ultradünne Au-Plattierungsschicht laminiert wurden. Auf der inneren Unterseite des Keramikgehäuses 7 sind zwei Elektrodenkontaktstellenschichten 72 in Richtung der kurzen Seiten vorgesehen (nur eine solche Kontaktstelle ist zu sehen). Die Elektrodenkontaktstellen 72 werden elektrisch jeweils durch Leitungselektroden 74, 75 über Verbindungselektroden 73 von der äußeren Unterseite des Gehäuses hinaus geführt.
Die rechteckige Quarzoszillationsplatte 8 wird von diesen beiden Elektrodenkontaktstellen 72 an einem Längsende freitragend gelagert. Die Quarzoszillationsplatte wird auf der Vorder- und Rückseite von einem Paar Erregungselektroden 81, 82 gebildet. Diese Erregungselektroden 81, 82 werden aus den Elektrodenkontaktstellensektionen 72 hinaus geführt und mit einem leitenden Klebstoff 300 auf Silikonbasis elektrisch damit verbunden. Jede der Erregungselektroden 81, 82 besteht aus einer Cr-Folienschicht und einer Au-Folienschicht, die in dieser Reihenfolge durch Sputtern oder Vakuumaufdampfung laminiert wurden. Zusätzlich wird der Metalldeckel 9 mit einem Silberhartlötmaterial 400 auf die Oberseite der Metallschicht 71 gelötet, so dass eine hermetische Abdichtung entsteht.
Der leitende Klebstoff auf Silikonbasis hat jedoch eine schwache Haftfestigkeit mit Bezug auf die Au-Oberfläche, die den Leitungswiderstand erhöhen und auch einen Bruch der Haftfläche verursachen kann. In Anbetracht der Tatsache, dass das Au an der Oberfläche keine Oxidationsreaktion erfährt und stabil bleibt, ist die Abnahme der Haftfestigkeit vermutlich darauf zurückzuführen, dass sich das Au nur schwer chemisch mit dem leitenden Klebstoff auf Silikonbasis bindet.
Besonders dann, wenn die Quarzoszillationsplatte freitragend gelagert ist, ist das Auflagegewicht oder das Stoßgewicht so stark auf den Haftbereich konzentriert, dass es zu Brüchen kommt. In neueren Anordnungen, die für Flachvorrichtungen ausgelegt sind, wird der Klebstoff nur auf die Haftfläche der Quarzoszillationsplatte und nicht auf deren Oberseite aufgebracht. Diese Anordnung hat ebenfalls zu einer Minderung der Haftfestigkeit geführt.
Um die verringerte Haftfestigkeit zu kompensieren, hat der Stand der Technik (z. B. die offengelegten japanischen Patentveröffentlichungen Nr. H3-190410 und H7-283683 ) die Haftfähigkeit durch Aufbringen eines Klebstoffs auf den Basisteil der Quarzoszillationsplatte oder durch Exponieren des keramischen Basisteils des Keramikgehäuses (als Basis) und Aufbringen eines Klebstoffs auf den exponierten Basisteil entwickelt.
In der jüngeren Situation verlangt eine Miniaturisierung der Quarzoszillatorvorrichtung nicht nur eine kleinere Quarzoszillationsplatte, sondern lässt auch weniger Fläche für Leitungselektroden zu. In dieser Hinsicht variiert, wenn die Größe von Leitungselektroden gegenüber dem obigen Stand der Technik gemindert ist, die CI (Kristallimpedanz) ernsthaft relativ zur Änderung des Ansteuerungspegels.
Patent Abstracts of Japan, Bd. 1996, Nr. 9, 30. September 1996, und JP 08 139426 A (Daishinku Co), 31. Mai 1996, als nächstliegender Stand der Technik, offenbaren eine Quarzoszillationsplatte mit einer Leitungselektrode für eine elektrische Verbindung mit einer externen Schaltung. Die Leitungselektroden sind durch einen leitenden Klebstoff auf Silikonbasis mechanisch mit Elektrodenkontaktstellen verbunden. Auf dem Substrat werden Elemente montiert, die mit einem Deckelelement verschlossen werden. Ein Oxidationsreduktionsmittel wie pd wird dem leitenden Zementiermaterial mit Elastizität beigemischt.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Probleme zu lösen, indem sie eine Quarzoszillatorvorrichtung bereitstellt, in der die Quarzoszillationsplatte an der Basis mit einem leitenden Klebstoff auf Silikonbasis auf die Elektrodenkontaktstellen gebondet wird. Diese Vorrichtung kann einen guten Haftzustand und eine gute Haftfestigkeit bewahren, so dass eine bemerkenswerte Stoßfestigkeit erzielt wird, und kann eine Frequenzeinstellung im späteren Schritt erleichtern.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Zur Lösung der obigen Probleme offenbart die vorliegende Erfindung eine Struktur, in der ein geeignetes, leicht oxidierbares Metall sehr dünn auf der Metallfolie, die die Oberfläche jeder auf der Quarzoszillationsplatte gebildeten Leitungselektrode definiert, und/oder auf der Metallfolie vorgesehen ist, die die Oberfläche jeder auf der Basis gebildeten Elektrodenkontaktstelle definiert, so dass die Quarzoszillationsplatte und die Elektrodenkontaktstellen mit einem leitenden Klebstoff auf Silikonbasis aneinander geklebt werden können. Diese Struktur wird mit den folgenden Anordnungen realisiert.
In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine Quarzoszillatorvorrichtung bereit, die Folgendes umfasst: eine Quarzoszillationsplatte mit zwei Hauptflächen, die jeweils mit einer Erregungselektrode und Leitungselektroden ausgebildet sind, die von der Erregungselektrode ausgehend verlaufen, und auf einer Basis ausgebildete Elektrodenkontaktstellen, wobei die Leitungselektroden und die Elektrodenkontaktstellen über einen leitenden Klebstoff auf Silikonbasis elektrisch verbunden sind. Diese Quarzoszillatorvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jede Elektrodenkontaktstelle eine metallisierte Schicht aus Wolfram oder Molybdän, eine Ni-Folienschicht und eine Au-Folienschicht umfasst, die in dieser Reihenfolge auf die Basis laminiert sind, wobei die Wolfram- oder Molybdänschicht der Basis am nächsten liegt; und dass Ni in der Ni-Folienschicht wenigstens in einen vorbestimmten Bereich der Au-Folienschicht in jeder Elektrodenkontaktstelle diffundiert ist, wo der leitende Klebstoff auf Silikonbasis vorhanden ist.
Diese Anordnung, in der Ni in die oberste Au-Folienschicht in der Elektrodenkontaktstelle diffundiert ist, kann die Haftfestigkeit durch den leitenden Klebstoff auf Silikonbasis verbessern, ohne die Gesamtfoliendicke der Elektrodenkontaktstelle zu erhöhen. Insbesondere erfolgt eine solche Diffusion durch eine recht einfache Wärmebehandlung.
Die Quarzoszillatorvorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass jede Elektrodenkontaktstelle eine metallisierte Schicht aus Wolfram oder Molybdän, eine Ni-Folienschicht, eine Au-Folienschicht und eine Ag-Folienschicht umfasst, die dünner ist als die anderen Folienschichten, oder eine dünne Al-Folienschicht, die in dieser Reihenfolge auf die Basis laminiert wurden, wobei die Wolfram- oder Molybdänschicht der Basis am nächsten liegt.
In dieser Anordnung erhöht die dünne Ag-Folienschicht oder eine dünne Al-Folienschicht, die als die oberste Schicht der Elektrodenkontaktstelle ausgebildet ist, die Dicke der Elektrodenkontaktstelle. Trotzdem kann diese Anordnung die Haftfestigkeit an dem leitenden Klebstoff auf Silikonbasis im Vergleich zu dem Fall verbessern, in dem die oberste Schicht eine Au-Folienschicht ist.
Die Quarzoszillatorvorrichtung kann so angeordnet werden, dass unter der Erregungselektrode und den Leitungselektroden wenigstens jede der Leitungselektroden eine erste Cr-Folienschicht, eine Au-Folienschicht und eine zweite Cr- oder Ag-Folienschicht umfasst, die dünner ist als die anderen Folienschichten, die auf die Quarzoszillationsplatte in dieser Reihenfolge laminiert werden, wobei die erste Cr-Schicht der Quarzoszillationsplatte am nächsten liegt.
Gemäß dieser Anordnung umfassen die obersten Schichten der Leitungselektroden und die der Elektrodenkontaktstellen beide nicht nur Au, sondern auch ein relativ leicht oxidierbares Metall wie Cr, Ag, Al oder Ni. Folglich können sich die Leitungselektroden und die Elektrodenkontaktstellen gut an den leitenden Klebstoff auf Silikonbasis mit einer erhöhten Haftfestigkeit binden.
Die dünne zweite Cr-Folienschicht oder die dünne Ag-Folienschicht der Erregungs- oder Leitungselektroden hat eine Dicke von 5 bis 50 Å.
Was die oberste Schicht jeder Leitungselektrode oder der Erregungselektrode angeht (d. h. die dünne CR-Folienschicht oder die dünne Ag-Folienschicht), so erzielt eine dünne Folienschicht mit einer Foliendicke von 5 Å oder weniger den beabsichtigten Effekt nicht, so dass die Haftfestigkeit gemindert wird. Andererseits hat, wo die Dicke über 50 Å liegt, die Quarzoszillatorvorrichtung eine so hohe CI, dass die Oszillationskennwerte beeinträchtigt werden. Angesichts dieser Fakten sollte die dünne Cr- Folienschicht oder die dünne Ag-Folienschicht, als die oberste Schicht, eine Dicke im oben angegebenen Bereich haben, so dass die Stoßfestigkeit verbessert und die CI und andere elektrische Kennwerte auf einem guten Niveau gehalten werden.
Ferner kann eine Quarzoszillatorvorrichtung so angeordnet werden, dass sich die auf beiden Hauptflächen der Quarzoszillationsplatte ausgebildeten Leitungselektroden im Hinblick auf Form und Größe des Elektrodenmusters voneinander unterscheiden.
Diese Anordnung erleichtert die Unterscheidung zwischen der Vorder- und der Rückseite der Quarzoszillationsplatte, die mit diesen Elektroden bestückt ist. Zum Beispiel, um dem Quarzoszillator günstige elektrische Kennwerte zu verleihen, wird die Rückseite vorzugsweise mit einer dünnen obersten Cr-Folie ausgebildet. In diesem Fall ist es häufig schwierig, die An- oder Abwesenheit der Cr-Folie durch visuelle Prüfung oder mit Bildverarbeitungstechnik unter Verwendung einer digitalen Kamera oder dergleichen zu beurteilen. Indem jedoch für diese Elektroden unterschiedliche Formen und Größen gewählt werden, wird eine solche visuelle Beurteilung möglich. Zudem kann diese Anordnung im Hinblick auf die Produktion unter Verwendung von automatisierten Maschinen effizient funktionieren und die Produktivität verbessern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, die die erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des relevanten Teils von 1.
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den relevanten Teil der zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Draufsicht, die die dritte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der CI und der Foliendicke der obersten Cr-Folienschicht in der Quarzoszillatorvorrichtung zeigt.
6 ist ein Grundriss, der die vierte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt. 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 6. 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den relevanten Teil der vierten Ausgestaltung zeigt.
9(a) ist ein Grundriss, der die fünfte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt. 9(b) illustriert die Quarzoszillationsplatte der fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung von der Basisseite her gesehen. 10 ist eine Schnittansicht des relevanten Teils entlang der Linie B-B in 9(a).
11(a) und 11(b) sind Grundrisse, die jeweils das erste und das zweite modifizierte Beispiel der fünften Ausgestaltung zeigen.
12 ist eine Tabelle, die die Ergebnisse des Falltests für die vorliegenden Beispiele und ein konventionelles Beispiel zeigt, worin die Ergebnisse anhand des Prozentanteils der guten Artikel angegeben sind.
13 ist eine Schnittansicht, die ein konventionelles Beispiel zeigt.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Anhand eines Oberflächenmontage-Quarzoszillators als Beispiel werden nachfolgend Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Zeichnungen beschrieben.
<Erste Ausgestaltung>
1 ist eine Schnittansicht, die die erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des relevanten Teils von 1.
Der vorliegende Oberflächenmontage-Quarzoszillator umfasst ein Keramikgehäuse 1, dessen Außenkonfiguration ein rechteckiger massiver Körper ist und der eine Aussparung als Basis, eine rechteckige Quarzoszillationsplatte 2, die als piezoelektrische Oszillationskomponente montiert und im Keramikgehäuse 1 untergebracht ist, und einen auf die Öffnung des Keramikgehäuses 1 geklebten Metalldeckel 3 aufweist.
Das Keramikgehäuse 1 besteht aus einem Keramikkörper (Basis) 10 mit einer Aussparung und einer Metallschicht 11, die entlang der Oberseite der peripheren Wand 101 des Keramikkörpergehäuses 10 vorgesehen ist. Die Metallschicht 11 setzt sich aus einer metallisierten Wolframschicht, einer auf die metallisierte Schicht laminierten Ni-Plattierungsschicht und einer auf die Ni-Plattierungsschicht laminierten ultradünnen Au-Plattierungsschicht zusammen. Die Dicken der einzelnen Schichten sind so, dass die metallisierte Schicht etwa 10 bis 20 μm, die Ni-Plattierungsschicht etwa 2 bis 6 μm und die Au-Plattierungsschicht etwa 0,5 bis 1,0 μm beträgt, um ein Beispiel zu geben.
Auf der inneren Unterseite (als Basis) des Keramikgehäuses 1 werden Elektrodenkontaktstellen 12, 16 nebeneinander in der Richtung der kurzen Seiten angeordnet. Die Elektrodenkontaktstellen sind elektrisch über Verbindungselektroden 13, 17 zu externen Elektroden 14, 15 hinausgezogen, die auf der externen Unterseite des Gehäuses 1 auf eine longitudinal gegenüberliegende Weise vorgesehen sind. Außerdem ist eine Masseelektrode (nicht gezeigt) auf der äußeren Unterseite des Keramikgehäuses 1 vorgesehen und elektrisch mit der Metallschicht 11 verbunden.
Jede Elektrodenkontaktstelle 12 (16) besteht aus einer metallisierten Schicht 121 aus W (Wolfram) oder Mo (Molybdän), einer Ni-Folienschicht 122 und einer Au-Folienschicht 123, die in dieser Reihenfolge durch Plattieren oder dergleichen ausgebildet sind. In jeder Elektrodenkontaktstelle wird zugelassen, dass wenigstens dort, wo der Klebstoff auf Silikonbasis aufgebracht wird, Ni in der Ni-Folienschicht 122, die unter der Au-Folienschicht 123 liegt, durch Wärmebehandlung in die Au-Folienschicht 123 an der Oberfläche diffundiert. In dieser Ausgestaltung kann, wenn alle unten erwähnten Elektroden vorhanden sind, Ni durch zweistündiges Erhitzen des gesamten Gehäuses in einer Vakuumatmosphäre um 300°C in die Au-Folienschicht 123 diffundieren gelassen werden.
Für diese Wärmebehandlung können Laserstrahlen oder dergleichen benutzt werden, um eine lokale Behandlung ausschließlich an dem benötigten Abschnitt zu bewirken.
Auf der Elektrodenkontaktstellensektion 12 (16) ist eine Quarzoszillationsplatte 2 montiert, auf der ein Längsende freitragend gelagert ist. Auf der Vorder- und Rückseite der Quarzoszillationsplatte 2 ist ein Paar Erregungselektroden 21, 22 vorgesehen und jeweils durch Leitungselektroden 210 (230), 220 (240) bis zur Elektrodenkontaktstellensektion 12 (16) hinausgezogen. Für die Erregungselektroden 21, 22 und die Leitungselektroden 210 (230), 220 (240) werden die jeweiligen Hauptflächen der Quarzoszillationsplatte 2 nacheinander mit ersten Cr Folienschichten 211, 221 mit einer Dicke von etwa 16 Å, Au-Folienschichten 212, 222 mit einer Dicke von etwa 5000 Å und zweiten Cr-Folienschichten 213, 223 mit einer Dicke von etwa 10 Å laminiert. Jede dieser Folienschichten wird durch Sputtern, Vakuumaufdampfen oder dergleichen ausgebildet. Die Elektrodenkontaktstelle 12 (16) wird mit einem leitenden Klebstoff 30 auf Silikonbasis leitend auf die Leitungselektroden 210 (230), 220 (240) geklebt. In dieser Ausgestaltung wird der leitende Klebstoff 30 auf Silikonbasis nur auf eine Oberfläche der Quarzoszillationsplatte 2 aufgebracht.
Übrigens brauchen sich die zweiten Cr-Folienschichten nur an den Leitungselektroden zu befinden. In diesem Fall ist die oberste Schicht der Erregungselektrodensektion die Au-Folie. Im Vergleich zu der relativ harten Cr-Folie trägt die weiche Au-Folie zum Einstellen der Kennwerte bei, die durch Regulieren der Dicke von Metallfolienschichten (z. B. durch Ionenstrahlätzen) erfolgt, um die Einstellrate zu verbessern.
Was den Metalldeckel 3 betrifft, so bildet Kovar das Basismaterial und die Oberfläche wird mit Ni überzogen. Ferner wird ein Silberlötmaterial 40 auf der Metallschicht 11 in einer Vakuum- oder Inertgasatmosphäre ausgebildet, der Metalldeckel 3 wird mit dem Silberlötmaterial 40 auf der Metallschicht 11 montiert und durch Erhitzen mit einem örtlichen Erhitzungsverfahren darauf gelötet (z. B. Strahllöten, Nahtlöten, Hochfrequenz-Induktionserhitzung). Das Keramikgehäuse 1 wird auf diese Weise hermetisch verschlossen.
<Zweite Ausgestaltung>
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den relevanten Teil der zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt. Strukturen, die den in der ersten Ausgestaltung erwähnten ähnlich sind, werden ohne weitere Erläuterungen mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung in der Struktur der Elektrodenkontaktstelle. Speziell, die Elektrodenkontaktstelle 120 hat einen vierlagigen Aufbau aus einer metallisierten Schicht 121 aus W (Wolfram) oder Mo (Molybdän), einer Ni-Folienschicht 122, einer Au-Folienschicht 123 und einer Ag-Folienschicht 124, die in dieser Reihenfolge durch Plattieren oder dergleichen ausgebildet sind.
Eine Quarzoszillationsplatte 2 ist auf den Elektrodenkontaktstellen 120 montiert, wobei ein Längsende davon freitragend gelagert ist. Ein Paar Erregungselektroden 21, 22 ist auf der Vorder- und der Rückseite der Quarzoszillationsplatte 2 vorgesehen und jeweils durch Leitungselektroden 210, 220 zu jeder Elektrodenkontaktstellensektion 120 hinaus gezogen. Für die Erregungselektroden 21, 22 und die Leitungselektroden 210, 220 sind die jeweiligen Hauptflächen der Quarzoszillationsplatte 2 nacheinander mit ersten Cr-Folienschichten 211, 221 mit einer Dicke von etwa 16 Å, Au-Folienschichten 212, 222 mit einer Dicke von etwa 5000 Å und zweiten Cr-Folienschichten 213, 223 mit einer Dicke von etwa 10 Å laminiert. Jede Elektrodenkontaktstelle 120 wird mit dem leitenden Klebstoff 30 auf Silikonbasis leitend auf die Leitungselektroden 210, 220 geklebt.
Gemäß dieser Ausgestaltung dienen die Ag-Folie, die die oberste Schicht jeder Elektrodenkontaktstelle 120 definiert, und die zweiten Cr-Folien, die sich auf den obersten Schichten der Erregungselektroden 21, 22 befinden, zum Erhöhen der Haftfestigkeit an dem leitenden Klebstoff auf Silikonbasis, was zur Verbesserung der Stoßfestigkeit der Quarzoszillatorvorrichtung beiträgt.
<Dritte Ausgestaltung>
4 ist ein Grundriss, der die dritte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Strukturen, die den in der ersten Ausgestaltung erwähnten ähnlich sind, erhielten ohne weitere Erläuterung dieselben Bezugsziffern.
Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung in der Struktur der Leitungselektroden.
Die Elektrodenkontaktstelle 12 (16) besteht aus einer metallisierten Schicht 121 aus W (Wolfram) oder Mo (Molybdän), einer Ni-Folienschicht 122 und einer Au-Folienschicht 123, die in dieser Reihenfolge ausgebildet sind. Mit Bezug auf die Elektrodenkontaktstelle 12 (16), Ni in der Ni-Folienschicht 122 wird wenigstens in einen vorbestimmten Bereich in der Au-Folienschicht 123 diffundiert, auf den der leitende Klebstoff auf Silikonbasis aufgebracht wird.
Andererseits werden, was die Erregungselektrode 21 und die Leitungselektrode 210 betrifft, die auf der Quarzoszillationsplatte 2 ausgebildet sind, die auf der Elektrodenkontaktstelle 12 (16) montiert werden soll, eine erste Cr-Folienschicht mit einer Dicke von etwa 16 Å und eine Au-Folienschicht mit einer Dicke von etwa 5000 Å in dieser Reihenfolge laminiert, wobei die Au-Folienschicht an der Oberfläche exponiert ist. Ferner wird an den Ecken der Leitungselektroden 210, 230 der Basisteil der Quarzoszillationsplatten 2 als freie Abschnitte 23, 24 teilweise exponiert. Diese Struktur erlaubt das Auftragen des leitenden Klebstoffs 30 auf Silikonbasis auf die exponierten Abschnitte 23, 24, um die Haftfestigkeit zu gewährleisten.
<Vierte Ausgestaltung>
6 ist ein Grundriss, der die vierte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt. 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 6. 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den relevanten Teil der vierten Ausgestaltung zeigt.
Die Strukturen, die den in der ersten Ausgestaltung erwähnten ähnlich sind, sind ohne weitere Erläuterungen mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung in der Struktur der Erregungselektroden und der Leitungselektroden.
Die Erregungselektroden 21, 22 sind auf beiden Hauptflächen der Quarzoszillationsplatte 2 vorgesehen. Leitungselektroden 218, 219 sind aus der Erregungselektrode 21 zu den Elektrodenkontaktstellensektionen 16, 12 gezogen. Auf der anderen Oberfläche sind Leitungselektroden 209, 210 gegenüber der Stelle vorgesehen, an der die Leitungselektroden 218, 219 auf die Elektrodenkontaktstellen 16, 12 geklebt sind. Die Leitungselektroden 218, 219 können direkt eine leitende Verbindung jeweils mit den Leitungselektroden 209, 210 durch eine leitende Folie herstellen.
Für die Erregungselektroden 21, 22 und die Leitungselektroden 218, 219, 209, 210 werden die jeweiligen Hauptflächen der Quarzoszillationsplatte 2 nacheinander mit ersten Cr-Folienschichten 216, 225 mit einer Dicke von etwa 16 Å und Au-Folienschichten 215, 226 mit einer Dicke von etwa 5000 Å laminiert. Jede dieser Folienschichten wird durch Sputtern, Vakuumaufdampfen oder dergleichen ausgebildet. Außerdem wird eine zweite Cr-Folienschicht 227 mit einer Dicke von etwa 10 Å auf der Oberseite der Erregungselektrode 22 und der Leitungselektrode 210 ausgebildet, die sich auf der Seite der Kontaktstelle 12 (16) befinden. Die Elektrodenkontaktstelle 12 (16) wird mit dem leitenden Klebstoff 30 auf Silikonbasis leitend auf die Leitungselektrode 210 (209) geklebt. In dieser Ausgestaltung, ähnlich wie in den vorherigen, wird der leitende Klebstoff 30 auf Silikonbasis nur auf die Rückseite der Quarzoszillationsplatte 2 aufgebracht. Wo ein piezoelektrischer Flachoszillator benötigt wird, da kann diese Struktur effektiv die Höhe des Aufnahmeraums verringern.
<Fünfte Ausgestaltung>
9(a) ist ein Grundriss, der die fünfte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt. 9(b) illustriert die Quarzoszillationsplatte der fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung von der Basisseite her gesehen. 10 ist eine Schnittansicht des relativen Teils entlang der Linie B-B in 9(a).
Die Strukturen, die den in der ersten Ausgestaltung erwähnten ähnlich sind, sind ohne weitere Erläuterung mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung in der Struktur der Erregungselektroden und der Leitungselektroden.
Die Erregungselektroden 21, 22 sind auf beiden Hauptflächen der Quarzoszillationsplatte 2 vorgesehen. Die Leitungselektroden 150, 151 sind von der Erregungselektrode 21 zu den Elektrodenkontaktstellensektionen 12, 16 hinausgezogen. Auf der anderen Oberfläche sind Leitungselektroden 250, 251 gegenüber der Stelle vorgesehen, an der die Leitungselektroden 150, 151 auf die Elektrodenkontaktstellen 12, 16 geklebt sind.
Wie in 9(a) dargestellt, unterscheiden sich die Leitungselektroden 150, 151 auf der ersten Hauptfläche in ihrer Größe und Form voneinander. Gemäß 9(b) sind die Leitungselektroden 250, 251 auf der zweiten Hauptfläche im selben Elektrodenmuster ausgelegt. So haben die Leitungselektroden auf diesen Hauptflächen insgesamt unterschiedliche Elektrodenmuster gemäß dieser Struktur. Folglich kann, in Bezug auf die Quarzoszillationsplatte, die diese Elektroden montiert, die Vorderseite von der Rückseite unterschieden werden, indem die Größen- und Formdifferenz mit Bildverarbeitungstechnik unter Verwendung einer digitalen Kamera oder dergleichen erfasst wird.
Für die Erregungselektrode 21 und die Leitungselektroden 150, 151, 250, 251 dieser Ausgestaltung werden die jeweiligen Hauptflächen der Quarzoszillationsplatte 2 nacheinander mit ersten Cr-Folienschichten 216, 225 mit einer Dicke von etwa 16 Å und Au-Folienschichten 215, 226 mit einer Dicke von etwa 5000 Å laminiert. Ferner wird eine zweite Cr-Folienschicht 227 mit einer Dicke von etwa 10 Å nur dort ausgebildet, wo die Leitungselektroden 250, 251 mit dem leitenden Klebstoff 30 auf Silikonbasis auf die Elektrodenkontaktstellen 12, 16 geklebt sind.
Zusätzlich zu der obigen Struktur können einige Beispiele erwähnt werden, bei denen die Leitungselektroden auf den jeweiligen Hauptflächen unterschiedliche Elektrodenmuster haben. 11(a) und 11(b) sind Grundrisse, die jeweils das erste und das zweite modifizierte Beispiel der fünften Ausgestaltung zeigen.
Gemäß dem ersten modifizierten Beispiel sind die Leitungselektroden auf der Seite der ersten Elektrodenkontaktstelle zwischen der vorderen und der hinteren Hauptfläche unterschiedlich. Und zwar unterscheidet sich die auf der vorderen Hauptfläche ausgebildete Leitungselektrode 160 im Hinblick auf Größe und Form von der auf der hinteren Hauptfläche ausgebildeten Leitungselektrode 161. Auf der Seite der zweiten Elektrodenkontaktstelle hat die Leitungselektrode 260 auf der vorderen Hauptfläche ein identisches Muster zu der Leitungselektrode 261 auf der hinteren Hauptfläche.
In dem zweiten modifizierten Beispiel verläuft keine der Leitungselektroden 171, 270 auf die gegenüberliegende Hauptfläche. Zudem sind die Leitungselektroden 171, 270 unterschiedlich voneinander konfiguriert.
Gemäß der oben beschriebenen fünften Ausgestaltung lassen sich die Vorder- und die Rückseite der Leitungselektroden auf der Basis von Form und Größe ihrer Elektrodenmuster unterscheiden. Zudem können aufgrund der transparenten Quarzoszillationsplatte die Elektrodenmuster der Leitungselektroden auf der ersten Hauptfläche anhand der Größe und der Form leicht von der Seite der zweiten Hauptfläche identifiziert werden.
In den oben beschriebenen vorliegenden Ausgestaltungen wird die Quarzoszillatorvorrichtung typischerweise durch einen Quarzoszillator repräsentiert. Diese Ausgestaltungen sind jedoch auch, ohne Begrenzung, auf andere Quarzoszillatorvorrichtungen wie Quarzfilter und Quarzgeneratoren anwendbar.
[Beispiele]
12 ist eine Tabelle, die die Ergebnisse des Falltests angibt, der für Beispiele der vorliegenden Erfindung und ein konventionelles Beispiel durchgeführt wurde, wobei die Ergebnisse als Prozentanteil der guten Teile angezeigt wird. Das Testverfahren und die in den jeweiligen Beispielen und dem konventionellen Beispiel benutzten Probenarten werden nachfolgend erwähnt.
Die Quarzoszillatoren für diesen Test hatten alle den in 1 gezeigten Aufbau. Speziell, mit dem leitenden Klebstoffs 30 auf Silikonbasis wurde die am inneren Boden des Keramikgehäuses 1 vorgesehene Elektrodenkontaktstelle 12 (16) elektrisch und mechanisch auf die Leitungselektroden 210, 220 (230, 240) geklebt, die zusammen mit den Erregungselektroden 21, 22 auf der Quarzoszillationsplatte 2 ausgebildet waren. Nach dem Trocknen wurde Stickstoffgas eingeschlossen, um eine hermetische Atmosphäre zu erzeugen. In dieser Atmosphäre wurde der Metalldeckel 3 mit Lötsilber hermetisch verschlossen, um die vorgegebene Struktur zu erhalten. Als leitender Klebstoff 30 auf Silikonbasis wurde XA-670W (Modellname) benutzt, hergestellt von FUJIKURA KASEI CO. LTD. Auf der Basis dieser Struktur wurde der Quarzoszillator mit den folgenden Anordnungen modifiziert, so dass sich für jede der jeweiligen Anordnungen 100 Proben ergaben. Für diese Proben wurde der Falltest durchgeführt und der Prozentanteil der guten Teile bestimmt.
In dem Falltest wurde der Quarzoszillator für eine Fallbeurteilung auf einen Referenzprüfstand gelegt, der eine rechteckige massive Gestalt hatte und 100 g wog. Ein Testzyklus beinhaltete Fälle in allen sechs Seitenrichtungen. Dieser Zyklus wurde 20 Mal wiederholt. Was den Prozentanteil der guten Teile (%) anging, so wurde ein gutes Teil so definiert, dass es eine Frequenzvariationsrate (Δf/f) von maximal ±2 ppm und eine CI-Variation von maximal 2 Ω zeigte. Die Modi der jeweiligen Proben werden nachfolgend erwähnt.
Als Proben des konventionellen Teils umfasst jede Elektrodenkontaktstelle in dem Keramikgehäuse eine metallisierte Schicht aus W (Wolfram), eine Ni-Plattierungsfolienschicht mit einer Dicke von etwa 5 μm und eine Au-Plattierungsfolienschicht mit einer Dicke von etwa 1 μm, die in dieser Reihenfolge laminiert sind. Für die Leitungselektroden und die Erregungselektrode werden eine 16 Å dicke Cr-gesputterte Folienschicht und eine 5000 Å dicke Au-gesputterte Folienschicht nacheinander auf jede Hauptfläche der Quarzoszillationsplatte laminiert.
Als Proben für Beispiel A hat jede Elektrodenkontaktstelle in dem Keramikgehäuse eine metallisierte Schicht aus W (Wolfram), eine 5 μm dicke Ni-Plattierungsfolienschicht und eine 1 μm dicke Au-Plattierungsfolienschicht, die in dieser Reihenfolge laminiert sind. Für die Leitungselektroden und die Erregungselektrode werden eine 16 Å dicke erste Cr-gesputterte Folienschicht, eine 5000 Å dicke Au-gesputterte Folienschicht und eine 5 Å dicke zweite Cr-gesputterte Folienschicht nacheinander auf jede Hauptfläche der Quarzoszillationsplatte laminiert. In einer Vakuumatmosphäre wird das gesamte Keramikgehäuse 2 Stunden lang auf etwa 300°C erhitzt.
Die Proben für die Beispiele B–G sind ähnlich wie für Beispiel A angeordnet, mit Ausnahme der Dicke der zweiten Cr-gesputterten Folienschicht. In den Proben der Beispiele B, C, D, E, F und G hat die zweite Cr-geputterte Folienschicht jeweils eine Dicke von 10 Å, 20 Å, 30 Å, 40 Å, 50 Å und 60 Å.
Was die Proben für Beispiel H angeht, so umfasst jede Elektrodenkontaktstelle in dem Gehäuse eine metallisierte Schicht aus W (Wolfram), eine 5 μm dicke Ni-Plattierungsfolienschicht, eine 1 μm dicke Au-Plattierungsfolienschicht und eine 30 Å dicke Ag-Folienschicht, die in dieser Reihenfolge laminiert sind. Für die Leitungselektroden und die Erregungselektrode werden eine 16 Å dicke erste Cr-gesputterte Folienschicht, eine 5000 Å dicke Au-gesputterte Folienschicht und eine 10 Å dicke zweite Cr-gesputterte Folienschicht nacheinander auf jede Hauptfläche der Quarzoszillationsplatte laminiert.
Was die Proben für Beispiel I angeht, so umfasst jede Elektrodenkontaktstelle in dem Keramikgehäuse eine metallisierte Schicht aus W (Wolfram), eine 5 μm dicke Ni-Plattierungsfolienschicht und eine 1 μm dicke Au-Plattierungsfolienschicht, die in dieser Reihenfolge laminiert werden. Für die Leitungselektroden und die Erregungselektrode werden eine 16 Å dicke erste Cr-gesputterte Folienschicht und eine 5000 Å dicke Au-gesputterte Folienschicht nacheinander auf jede Hauptfläche der Quarzoszillationsplatte laminiert. Eine 10 Å dicke zweite Cr-gesputterte Folienschicht wird nur auf der Leitungselektrodensektion ausgebildet, die sich auf der Elektrodenkontaktstellenseite befindet. In einer Vakuumatmosphäre wird das gesamte Keramikgehäuse etwa 2 Stunden lang um 300°C erhitzt.
Die Proben für die Beispiele J und K werden auf eine Weise ähnlich wie Beispiel I angeordnet, mit Ausnahme der Dicke der zweiten Cr-gesputterten Folienschicht, die nur auf der Leitungselektrodensektion ausgebildet ist, die sich auf der Elektrodenkontaktstellenseite befindet. In den Proben der Beispiele J und K hat die zweite Cr-gesputterte Folienschicht jeweils eine Dicke von 20 Å und 30 Å.
Wie aus 12 hervorgeht, werden die vorliegenden Beispiele im Hinblick auf die Stoßfestigkeit gegenüber dem konventionellen Teil verbessert. Die Stoßfestigkeit verbessert sich zusammen mit einer Erhöhung der Dicke der obersten Cr-Folienschicht in der Leitungselektrode. So ergibt eine Cr-Folienschicht mit einer Dicke von 5 Å oder mehr eine Verbesserung der Stoßfestigkeit. Eine zu dicke Cr-Folie kann jedoch als Faktor bei der Minderung der Leitfähigkeit wirken oder die Oszillationen hemmen. Daher sollte die Foliendicke im Hinblick auf eine solche Beziehung eingestellt werden. Es ist zu verstehen, dass die Dicke der obersten Cr-Folie eine durchschnittliche Foliendicke ist.
Mit Bezug auf die Proben des konventionellen Artikels und der Beispiele A–G zeigt 5 die Variationen von CI auf der Basis der Dicke der obersten Cr-Folienschicht in jeder Erregungselektrode oder der Leitungselektrode.
Die CI ist gemäß dem Durchschnitt jeder Probe geplottet. Wie aus 5 hervorgeht, wenn die vorbestimmte Dicke der Cr-Folie 50 Å übersteigt, dann nimmt die CI exponentiell zu und verschlechtert sich. Gleichzeitig werden Variationen der CI größer (nicht gezeigt). Auf der Basis von 5 urteilend, eine Cr-Foliendicke von 50 Å oder weniger kann eine relativ gute CI gewährleisten, und eine Cr-Foliendicke von 30 Å oder weniger kann eine stärker bevorzugte CI garantieren.
Im Hinblick auf die obigen Verifikationsdaten beträgt eine gute Dicke für die Cr-Folie etwa 5 bis 50 Å, bevorzugter 5 bis 30 Å, als oberste Schicht in jeder Erregungselektrode oder der Leitungselektrode. Es ist zu verstehen, dass die Foliendicke eine durchschnittliche Foliendicke ist.
Die nächste Beschreibung betrifft den Verifikationstest und das Testergebnis der Strahlätzrate bei der Frequenzjustage. Der Test erfolgte mit Bezug auf die folgenden Fälle: wo die Cr-Folien auf beiden Hauptflächen der Quarzoszillationsplatte vorliegen, als oberste Schichten für die Erregungselektroden und die Leitungselektrode (Beispiel C); und wo sich die Cr-Folie nur an der Leitungselektrodensektion auf der Elektrodenkontaktstellenseite befindet (Beispiel J).
Die Quarzoszillatoren von Beispiel C und Beispiel J wurden einem Ionenstrahlätzvorgang mit Ar-Gas unterzogen, so dass die Foliendicke der Elektroden reduziert wurde, um eine vorbestimmte Frequenzeinstellung zu erzielen. Die für diese Einstellung benötigte Zeit wurde gemessen. Die Verifikation erfolgte mit Bezug auf 5 Probenlose, wobei sich jedes Los aus 144 Probenstücken zusammensetzte. Die Zielfrequenz wurde auf 24,576 MHz festgelegt, während die durch die jeweiligen Proben angegebenen Frequenzen im Durchschnitt 20 bis 30 kHz niedriger lagen als die Zielfrequenz. Dies bedeutete, dass die Elektrode eine zu starke Foliendicke hatte.
Mit Bezug auf das Ergebnis dieses Verifikationstests wurden Beispiel J und Beispiel C verglichen. Der Vergleich zeigte, dass alle Lose des Ersteren um durchschnittlich 210 Sekunden schneller verarbeitet wurden als alle Lose des Letzteren. Im Hinblick auf die Verarbeitungszeit für ein Stück der Probe benötigte Ersteres etwa 1,46 Sekunden weniger als Letzteres. Dieser Vergleich bestätigte die Verbesserung der Frequenzjustagerate, mit anderen Worten, der Strahlätzrate. Dies ist wahrscheinlich auf die harte Cr-Folie zurückzuführen (einschließlich einer oxidierten CrO₂), die härter ist als die Au-Folie, was die Strahlätzrate senkt. Demgemäß stützt das obige Ergebnis den Grund, warum Beispiel C, in dem sich die Cr-Folien auf beiden Hauptflächen der Quarzoszillationsplatte befinden, mehr Zeit für die Strahlätzbehandlung braucht als Beispiel J, wo die Cr-Folie nur auf einer der Hauptflächen ausgebildet ist.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie beschrieben, ist die Quarzoszillatorvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht nur im Hinblick auf die Trag- und Stoßfestigkeit, sondern auch im Hinblick auf die Haltbarkeit überlegen. Dazu kommt, dass die Quarzoszillatorvorrichtung zur Verbesserung der Produktionsrate in der industriellen Produktion beiträgt, indem sie die Ausführung einer effizienten Frequenzjustage in einem späteren Schritt ermöglicht.
QUELLENANGABEN IN DER BESCHREIBUNG
Die von der Anmelderin angeführten Quellen werden lediglich zur Information gegeben. Sie stellen keinen Bestandteil des europäischen Patentdokuments dar. Obschon größte Sorgfalt bei der Zusammenstellung der Quellenangaben angewendet wurde, können Fehler oder Auslassungen nicht ausgeschlossen werden. Das EPA übernimmt diesbezüglich keine Haftung.
In der Beschreibung werden die folgenden Patentdokumente genannt:

– JP 113190410 A [0008]
– JP 117283683 A [0008]
– JP 8139426 A , Daishinku Co [0010]

In der Beschreibung werden die folgenden Nicht-Patentdokumente genannt:

– PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, 30. September 1996, Bd. 1996, 9 [0010]

Claims

Quarzoszillatorvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Quarzoszillationsplatte (2) mit zwei Hauptflächen, die jeweils mit einer Erregungselektrode (21, 22) und Leitungselektroden (210, 220) ausgebildet sind, die von der Erregungselektrode ausgehend verlaufen, und auf einer Basis (10) ausgebildete Elektrodenkontaktstellen (12, 16), wobei die Leitungselektroden (210, 220) und die Elektrodenkontaktstellen (12, 16) über einen leitenden Klebstoff (30) auf Silikonbasis elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Elektrodenkontaktstelle (12, 16) eine metallisierte Schicht aus Wolfram oder Molybdän (121), eine Nickelfolienschicht (122) und eine Goldfolienschicht (123) umfasst, die in dieser Reihenfolge auf die Basis (10) laminiert sind, wobei die Wolfram- oder Molybdänschicht (121) der Basis (10) am nächsten liegt; und dass Nickel in der Nickelfolienschicht (122) wenigstens in einen vorbestimmten Bereich der Goldfolienschicht (12, 16) in jeder Elektrodenkontaktstelle (123) diffundiert ist, wo der leitende Klebstoff (36) auf Silikonbasis vorhanden ist.
Quarzoszillatorvorrichtung nach Anspruch 1, bei der jede Elektrodenkontaktstelle (120) auf der Goldfolienschicht (123) eine Silberfolienschicht (124), die dünner ist als die anderen Folienschichten, oder eine dünne Aluminiumfolienschicht (124) aufweist.
Quarzoszillatorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der von der Erregungselektrode (21, 22) und den Leitungselektroden (210, 220) wenigstens jede der Leitungselektroden (210, 220) eine erste Chromfolienschicht (211, 221), eine Goldfolienschicht (212, 222) und eine zweite Chrom- oder Silberfolienschicht (213, 223) umfasst, die dünner ist als die anderen Folienschichten, die in dieser Reihenfolge auf die Quarzoszillationsplatte (2) laminiert sind, wobei die erste Chromfolienschicht (211, 221) der Quarzoszillationsplatte (2) am nächsten liegt.
Quarzoszillatorvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die zweite Chrom- oder die Silberfolienschicht (213, 223) der Erregungs- oder Leitungselektroden (21, 22; 210, 220) eine Dicke von 5 bis 50 Å hat.
Quarzoszillatorvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich die auf beiden Hauptflächen der Quarzoszillationsplatte (2) gebildeten Leitungselektroden (160, 161) im Hinblick auf die Form oder Größe des Elektrodenmusters voneinander unterscheiden.