JP2007512739A - 共振器要素を密閉封止ケース内に備える電子構成要素とそのような電子構成要素を製造する方法。 - Google Patents

Abstract

本発明は、ケースのハウジング（８）に配置される少なくとも１つの共振器要素（５）を備える電子構成要素（１）に関する。上述されたケースは、ベース（２０）と少なくとも１つの環状側壁（３）を有する主要部分（２）と、ケースのハウジングを気密封止するために主要部分に固定されるカバー（４）とを備える。さらに、カバーの一部は、ケースが閉鎖された後、共振器要素を光学的に調節することを可能にするために、光ビームの決定波長に対して透過性である。本発明によれば、カバーは、リムの一部が、電子構成要素が側方衝撃に対して保護されることを保証するために、カバー（４）の横面の好ましくはすべてを囲むように、好ましくはセラミックの主要部分の側壁（３）のリム（７）に固定される。

Description

本発明は、気密式に封止または閉鎖されたケースに共振器要素を有する電子構成要素に関する。前記ケースは、ベースと環形状の少なくとも１つの側壁を有する主要部分と、主要部分の上に固定されたカバーとを含む。カバーの少なくとも１つの部分は、共振器要素を光学的に調節できるように、光ビームの決定波長に対して透過性である。

本発明は、電子構成要素を製造する方法にも関する。本方法は、セラミック材料などの硬い材料のシートを層状にして固定することによってケースの主要部分を作成するステップと、ケースをカバーで閉鎖する前に、ケースのハウジング内に共振器要素を取り付けるステップとを含む。シートは、ベースおよび少なくとも１つの側壁を形成するように加工される。

共振器要素は、例えば、発振器回路に接続される水晶共振器などの圧電共振器である。例えば電子時計または電気機械時計で使用されている、小寸法のほとんどの水晶共振器は水晶音叉共振器である。これらの水晶共振器は、通常、真空のケース、すなわち発振器回路によって供給される低周波数信号を生成するケース、または不活性気体大気内に封入される。

一般に、そのような共振器は、比較的平坦な例えばセラミック・ケース内に取り付けられる。これらのケースは、一般に、共振器が内部に取り付けられる平行６面体の形状の主要部分と、主要部分の上に固定された矩形のカバーとを含む。共振器が真空のケースに封入される場合、その共振器は透明カバーを経て光学的に調節することができる。

これに関連して、実用新案第５４−３５８７０号を引用することができる。これは、ケースの主要部分の第１ハウジングに配置される、共振器要素を有する電子構成要素を開示している。この第１ハウジングは、プレフォームを用いて、主要部分の第１ハウジングの環状縁の上に固定された透明カバーによって気密封止される。集積発振器回路は、ベースによって第１ハウジングから分離されている、ケースの主要部分の第２ハウジング内に配置される。第２ハウジングは、主要部分の第２ハウジングの環状縁の上に固定された不透明カバーによって閉鎖される。集積回路は、ケースの主要部分のベースを経て共振器要素に電気的に接続される。

実用新案第５４−３５８７０号において開示されているそのような電子構成要素の１つの欠点は、各カバーに対して側方ショックがある場合、カバーまたは主要部分の上にカバーを固定する材料に亀裂が生じることがあり、したがって、封止の損失を誘起することである。これらの側方ショックは、様々な加工中、具体的には、電子装置において、または印刷回路板の上において、電子構成要素を組み立てる動作中に生じることがある。共振器要素は、真空のケース内に、または不活性気体大気内に封入されたままでなければならないので、決められた周波数の信号を発振器回路から生成するための共振器要素の調節が損なわれる可能性がある。共振器は発振を停止することさえある。これらの問題を最小限に抑えるために、カバーのコーナと側面が、特別なプロセスにより接地されなければならない。当然、これにより、そのようなカバーのコストは大きく増大する。

実用新案第５４−３５８７０号の電子構成要素の他の欠点は封止方法にのみ関連する。実際、ケースを封止するために一般的に使用される技法は、様々な要素を金属プレートの空洞に重ねることになる、すなわち、ケースの主要部分の上にプレフォームがあり、プレフォームの上にカバーがある。したがって、３つの要素は精確に配置される。これを実施するために、空洞の機械的許容度が、３つの要素を適切に配置するために、非常にきつくなる。

したがって、本発明の主な目的は、カバーが側方ショックから保護されるケース内に気密封入された共振器要素を有する電子構成要素を提供することによって、従来の技術の欠点を克服することである。さらに、保護ケース・カバーを有するそのような電子構成要素の製造時間とコストを最小限に抑えることができることである。

したがって、本発明は、セラミック材料などの硬い材料で作成される、主要部分の側壁のリムの上にカバーが固定され、それにより、リムの一部が、側方ショックに対する電子構成要素の保護を保証するために、カバーの横面を少なくとも部分的に囲むことを特徴とする、上記で引用された電子構成要素に関する。

本発明による電子構成要素の１つの利点は、カバーを側方ショックから保護するために一部がカバーの横面を部分的に囲むようなリムまたはフランジにより、あらゆる危険を冒さずに電子構成要素を扱うことができることである。リムの一部分は、カバーの横面を完全に囲むことが好ましい。これにより、不活性気体大気または好ましくは真空内に、共振器要素をカバーによってハウジングに気密封入させて維持することが可能になる。同様に、ケースの主要部分に対するカバーの配置は、ケースを閉鎖する方法において使用される空洞の機械的許容度にもはや依存しない。したがって、これにより、リムの上においてカバーが不良位置合わせされる危険性が低下する。

カバーの横面を囲むリムの部分の高さは、カバーの縁がリムの上面から突出しないように、リムのショルダの上に固定されるカバーの厚さ以上であることが好ましい。より良好な保護を保証するために、リムのこの部分とカバーの横面との間に、空間を残すこともできる。このようにして、リムに対して生じる側方ショックは、カバーの上を直接には伝わらない。したがって、単に従来のガラス・シートをけがいて割ることによって得られる、ガラスなどの透明カバーを使用することができる。これにより、そのような電子構成要素の製造コストは下がる。ガラス、または砕けやすいもしくは壊れやすい他の材料で作成されたカバーの縁と角を特別な方式で加工する必要がもはやないからである。

カバーをリムに固定するために、金メッキの第１環状層が、リムの上にまず付着され、金メッキの第２環状層が、カバーの内面の周囲に付着される。金属合金のプレフォームが、カバーを加熱して、リムに押し付けることによってカバーを溶接するために、金メッキの２つの環状層の間に配置される。使用されるプレフォームの金属合金は、錫と金で構成することができる。

共振器要素が真空において封入されなければならない場合、チタニウムまたはクロミウムの層など、ゲッタ・タイプの材料をハウジング内に蒸着させることができる。共振器要素ハウジングを気密封止した後、クロミウムまたはチタニウムの層は、真空ポンプとして作用するように、具体的にはレーザ・ビームによって加熱することにより活動化させることができる。

本発明は、上述された構成要素を製造する方法にも関し、方法は、一部分がカバーの横面を囲む、主要部分のリムの上にカバーを配置し、前記カバーが、カバーの横面を囲むリムの部分によってリムの上に配置されるステップと、リムの上に配置された金属層とカバーを加熱することによって、カバーをリムの上に固定するステップとの第２シリーズを含むことを特徴とする。

共振器要素を有する電子構成要素、およびその製造方法の目的、利点、および特徴は、図面と関連して本発明の少なくとも１つの非限定的な実施形態の以下の記述においてより明瞭に明らかになるであろう。

以下の記述では、当業者には周知である電子構成要素の部分は詳細には記述しない。

電子構成要素１が、図１と２に簡略的に示されている。これは、平行６面体の形態のケースの第１ハウジング８内に取り付けられた共振器要素５を含む。ケースは、環形状の側壁３とベース２０を有する主要部分２を含み、さらに主要部分の真空ハウジング８内を気密封止するように側壁３のリム７のショルダの上に固定されたカバー４を含む。このケースは、例えば、５ｍｍの長さ、３．２ｍｍの幅、１．０８ｍｍの高さである。

リム７は、カバー４を上において固定するショルダを有する側壁３の上部分であることに留意されたい。

ケースの主要部分２の側壁３とベース２０は、従来の技術によりセラミック材料で作成されることが好ましい。これを実施するために、ベース２０とそのベースの上下に側壁３を作成するように、いくつかのセラミック・シートが、通常通りに加工され、互いに重ねられ、固定される。

リム７の一部は、電子構成要素に影響を与えるあらゆる側方ショックからカバーを保護するために、矩形のカバーを完全に囲む。カバー４を囲むリム７の部分の高さは、リムに固定されたときのカバーの厚さと等しいかそれ以上である。このようにして、カバーの縁がケースの外部に突出することはない。

主要部分２のこのリム７のために、電子構成要素は、あらゆる危険性を冒さずに扱うことができる。空間２２が、カバー４の横面とカバーを囲むリム７の部分とを分離する。空間は、カバーの厚さより小さい寸法とすることができる。この空間２２により、リムに対して生じる可能性があり、かつカバーを損傷するあらゆる側方ショックが、カバーに直接伝達されることが防止される。

矩形のカバー４は、従来のガラス・シートを単にけがいて割ることによって得られるガラスのカバーとすることが有利である。カバーはリム７の一部によって保護されるので、特別な方式でカバーの縁やコーナを加工する必要はもはやなく、これにより、そのような電子構成要素の製造コストが下がる。

カバー４をリム７の上に固定するために、金メッキ１０の第１環状層が、蒸着によって、または他の方法によって、リム７の内側面、具体的にはショルダの上に付着させられ、金メッキ１１の第２環状層が、蒸着または他の方法によって、カバー４の内面の周上に付着させられる。この第２環状層１１は、図面を複雑にすることを回避するために、図１には示されていない。環状の金属合金プレフォーム９が、カバー４を真空加熱して、リム７に押し付けることによって、カバー４をリム７のショルダの上に溶接することができるように、金めっき１０と１１の２つの環状層間に付着される。このプレフォームは、例えば、電子構成要素１を組み立てるその後のプロセスにおいて使用される温度より高い溶融温度を有するように、金と錫の共晶合金で作成される。

主要部分２のハウジング８の真空内に封入された共振器要素５は、水晶音叉を含む圧電共振器であることが好ましい。この従来の水晶音叉は、曲げモードで震動するように、２つの平行アーム５ａ、５ｂで形成され、ブリッジ５ｃによってベースに保持される。金属層が電極６ａ、６ｂの２つのグループを形成するように、各アーム５ａ、５ｂとブリッジ５ｃの上に付着させられ、それにより、アーム５ａ、５ｂを震動させることができる電場に金属層をさらす。アーム５ａ、５ｂがベース２０とカバー４との間のハウジング８内で震動する空間を残すように、ブリッジ５ｃは、ハウジング８のコーナで、ベース２０と側壁３に一体の２つのスタッド１２の上に固定されている。

そのような共振器の実施形態または動作に関するさらなる詳細について、読者は、ＥＰ特許出願第１１１１７７０Ａ１号や第１３０３０４２Ａ１号から得られる教示を参照することが可能である。

水晶共振器の調節と設定は、完成品に対して従来の方式で、すなわち、カバーが真空のもとでケースのハウジング８を気密封止するとき、実施される。この調節のために、カバー４は、レーザ・ビームなどの光ビームの決定波長に対して透過性である少なくとも１つの部分を含む。このカバーは、好ましくは上記で記述されたガラス、または１．３μｍより長い波長に対して透過性のシリコンで作成することができる。この場合に使用されるレーザ・ビームは、１．３μｍ以上の波長を有する。

図１と２に示される実施形態では、電子構成要素１は、側壁３とベース２０によって境界を定められる第２ハウジング１８を主要部分２にさらに含む。この第２ハウジング１８は、ベースの、共振器要素５のハウジング８と反対側の面上に配置される。ステージ発振器を有する集積回路１５が、第２ハウジング１８内でベース２０に固定される。

図示されていない発振器回路１５のいくつかの金属パッドが、既知の方式で金属ワイヤ１６によってケースの内部金属パッドに接続される。図示されていないケースのこれらの内部金属パッドは、側壁３とベース２０に一体の環状サポート１７に配置されている。これらの内部金属パッドは、図示されていない接続経路によって、電子構成要素１の両側面上に配置される外部接続パッド１３に接続される。

第２ハウジング１８は、集積回路１５を機械的に保護し、かつ光から保護するために、集積回路１５を覆うように樹脂１９で充填される。このようにして、完成電子構成要素１は、例えば印刷回路板の上に取り付けることができるように、ＳＭＤ（「表面実装デバイス」）タイプの構成要素のように構成される。

発振器回路１５は、共振器の設定に依存する周波数の信号を生成するように、２つの接続経路１４によってベース２０を経て水晶共振器５にも接続される。これらの接続経路は、タングステン−ニッケル−金で作成することができる。

低周波数信号を生成するために、水晶共振器５は、前述したようにレーザ・ビームによって完成電子構成要素に対して調節または設定されるように、ハウジング８に真空封入されなければならない。しかし、残留圧力は、ハウジング８内で１ｍｂａｒの大きさに留まる可能性がある。そのため、例えば、クロミウムまたはチタニウムの層２１をゲッタ・タイプの材料としてカバー４の内面の一部に付着させることができる。このクロミウムまたはチタニウムの層２１は、カバー４を通るレーザ・ビームによって活動化されるとき、真空ポンプとして作用することができる。

レーザ・ビームによってこの層２１を活動化させることによって、蒸着されたクロミウムまたはチタニウムの粒子が、共振器の上に付着して、したがって、発振周波数を減少させることができる。その後、共振器の電極に直接作用させることによって調節される共振器の周波数を増大させることが可能である。

クロミウムまたはチタニウムのこの層２１は、金メッキ層１１のプライマ層として作用するカバー４の内面全体の上に付着させることができる。さらに、クロミウムまたはチタニウムの層は、構成要素のカバー４を通るレーザ・ビームによって活動化させることが可能であるので、ベース２０または共振器５の上など、ハウジング８の他の位置に配置することもできる。

直前で与えられた記述から、請求項によって確定される本発明の範囲から逸脱せずに、当業者によって、電子構成要素の複数の変形形態を設計することができる。電子構成要素は、共振器要素のみを含むことが可能である。

また、水晶共振器と同じハウジング内に発振器回路を取り付けることを考慮することもできる。この発振器回路は、実時間クロック機能（ＲＴＣ）または他の機能を含むこともできる。

従来の音叉共振器についてすでに提案されているように、主要部分を金属またはガラスで作成することができるケース内に共振器要素を取り付けることを考慮することもできる。そのような場合、リムの部分は、カバーの４つのコーナなど、カバーの側壁を部分的にのみ囲むことが可能である。

共振器要素は、ケースの側壁のリム上にカバーを固定する前に調節することができる。最後に、共振器要素を含むハウジングは、ゲッタ・タイプ材料を含まなくてもよい。

本発明による電子構成要素の上面図である。 本発明による電子構成要素の図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。

Claims (11)

1. ベース（２０）と環形状の少なくとも１つの側壁（３）を有する主要部分（２）と、ケースのハウジングを気密封止するために、前記主要部分の上に固定されたカバー（４）とを含むケースのハウジング（８）に配置される少なくとも１つの共振器要素（５）を含み、前記カバーの少なくとも一部が、共振器要素を光学的に調節するために、光ビームの決定波長に対して透過性である電子構成要素（１）であって、セラミッ材料などの硬い材料で作成される前記主要部分の側壁（３）のリム（７）に前記カバー（４）が固定され、前記リムの一部分が、側方ショックに対する電子構成要素の保護を保証するために、前記カバー（４）の横面の少なくともある部分を囲むことを特徴とする電子構成要素（１）。
2. 前記カバー（４）の前記横面を囲む前記リム（７）の部分の高さが、前記リムに固定された前記カバーの厚さ以上であり、前記リムの部分が、前記カバーの前記横面を完全に囲むことを特徴とする請求項１に記載の電子構成要素（１）。
3. 透明カバー（４）がガラス・カバーであることを特徴とする請求項１に記載の電子構成要素（１）。
4. 前記カバーを受ける前記ケースの前記主要部分（２）の前記リム（７）が金メッキ（１０）の第１環状層を含み、前記カバーの内面の周囲が金メッキ（１１）の第２環状層を含み、前記カバー（４）が、金メッキの２つの環状層の間に配置される、錫と金を含む金属合金プレフォーム（９）を使用して前記リムに溶接されることを特徴とする請求項１に記載の電子構成要素（１）。
5. 前記カバー（４）の前記横面と前記カバーを囲む前記リム（７）の部分との間に空間（２２）を含み、前記空間が前記カバーの厚さよりかなり小さい寸法であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電子構成要素（１）。
6. 前記共振器要素（５）を含む前記ケースの主要部分（２）のハウジング（８）が真空封止され、前記カバー（４）の透明部分を通るレーザ・ビームによって前記共振器要素を調節することができる水晶共振器であり、前記水晶共振器が、２つの平行アーム（５ａ、５ｂ）が、アームを震動させるために、電極（６ａ、６ｂ）を担持するブリッジ（５ｃ）によって互いに接続されている音叉の形態にあり、前記音叉が固定される前記ベース（２０）に固定された少なくとも１つのスタッド（１２）を前記ケースの前記主要部分が含み、前記電極が、前記ケースの前記主要部分を経て外部接続端子（１３）に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電子構成要素（１）。
7. 前記共振器要素（５）に電気的に接続された発振器回路（１５）を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子構成要素（１）。
8. 前記発振器回路（１５）が、前記側壁（３）と前記ベース（２０）によって境界を定められ、前記共振器要素（５）の前記ハウジング（８）に対向する前記ベースの面に設けられた、前記主要部分（２）の第２ハウジング（１８）内に配置され、樹脂（１９）によって前記第２ハウジング内で覆われ、前記発振器回路は電子構成要素の外部接続端子（１３）に電気的に接続され、前記ケースの前記主要部分の前記ベースが、前記発振器回路と前記共振器要素を電気的に接続する電気接続経路（１４）を含むことを特徴とする請求項７に記載の電子構成要素（１）。
9. ゲッタ・タイプ材料が、活動化されるときに真空ポンプとして作用するように、前記共振器要素（５）の前記ハウジング（８）に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電子構成要素（１）。
10. 前記ゲッタ・タイプ材料が、好ましくは前記カバー（４）の内面の一部にある、前記共振器要素の前記ハウジング（８）内に蒸着されたチタニウムまたはクロミウム（２１）の層であり、チタニウムまたはクロミウムのこの層が、真空ポンプとして作用し、かつ前記共振器要素の発振周波数を低減するように、前記カバー（４）の透明部分を経てレーザ・ビームによって活動化させることができることを特徴とする請求項９に記載の電子構成要素（１）。
11. 前記請求項のいずれか１項に記載の電子構成要素を製造する方法であって、ベースと少なくとも１つの側壁を形成するように加工されたセラミック材料などの硬い材料のシートを積み重ねて固定することによって、ケースの主要部分を作成し、共振器要素をケースのハウジング内に取り付ける第１シリーズのステップを含み、かつ一部が前記カバーの横面を囲む前記主要部分の前記リムの上に前記カバーを配置し、前記カバーが、前記カバーの前記横面を囲む前記リムの部分によって前記リムの上に配置され、前記リムと前記カバーの上に配置される金属層を加熱することによって、前記カバーを前記リムの上に固定する第２シリーズのステップを含むことを特徴とする、方法。

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