JP2014021117A - 耐衝撃固定手段を備える電子水晶振動子モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】耐衝撃固定手段を備え、腕時計などの時計に搭載することができる、水晶またはＭＥＭＳ振動子を備える電子モジュールを提供する。
【解決手段】電子モジュールは水晶またはＭＥＭＳ振動子を含み、水晶またはＭＥＭＳ振動子は振動子ケースに収容される。振動子ケースは、振動子の電気接続のために、少なくとも１つの外面に電気接触パッド１５を備える。プリント基板６も、振動子ケースを担持するために設けられ、振動子ケースの電気接続パッド１５に接続するための電気接続端子１８を含む。振動子ケースは、少なくとも１つの機械的衝撃緩衝要素７を介して、電子モジュールのケース構造６、９内部に固持される。緩衝要素７はエラストマ要素であってもよく、振動子ケースをプリント基板６全体に電気接続するための金属線１７を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、耐衝撃固定手段を有し、水晶またはＭＥＭＳ（微小電気機械システム）振動子を備える電子モジュールに関する。水晶またはＭＥＭＳ振動子は振動子ケース内に収容され、ケースは振動子の電気接続のための電気接触パッドを少なくとも１つの外面に備える。プリント基板は振動子ケースを担持し、振動子ケースの電気接続パッドと接続するための電気接続端子を含む。

ＳＭＤ水晶時計振動子は一般に、時計の時計ムーブメントにしっかりと固定するために、プリント基板に直接取り付けられる。時計が機械的な衝撃を受けると、ケース内の水晶振動子は、振動子に直接伝わる機械的な衝撃を受けて損傷することもある。そのため、水晶振動子の効率が低下し、したがって動作の正確さが低下することもある。この危険性は、温度補償を持つ高精度時計にとってさらに大きくなる。時計ムーブメントにしっかりと固定された、この種類の水晶振動子を備える時計は、硬い床に落としただけで正確さを失うことが多く、それが欠点となっている。

特許文献１は、プラグイン型の水晶振動子を備えるモジュールを開示する。水晶振動子を含有するために、モジュールは金属のカバーと、上に水晶振動子を取り付けた基部とを含む。水晶振動子は、モジュールの電気接続のために、２つの導電性フランジによって、ケースから突出したピンに電気的に接続する。これらの導電性フランジはある程度の弾性を有し、水晶振動子をモジュールに対する任意の機械的衝撃から保護する。ただし、このモジュールを小型の時計ケースに内蔵することは難しく、電子モジュールを含有する時計が機械的な衝撃を受けるとき、水晶振動子を適切に保護することを保証しないことが欠点である。

特許文献２は、金属ケースに内包された水晶振動子を開示する。ばね棒の形状の枠はケース内部の振動子を保持して、電気接続するためにケース外部と電気的に接続する。この金属の固定枠によって振動子は機械的な衝撃に対する抵抗を得るが、固定枠はケース内部の水晶振動子と直接に機械的および電気接触をするため、連続する衝撃に対して適切な抵抗を提供しない。そのため、この点が欠点となる。

特許文献３は、圧電発振器を開示する。この発振器は、振動子ケース内に収容される圧電振動子を含む。振動子ケースは、耐衝撃固定手段としてのエラストマ緩衝要素を介して、ケース構造の基部に固定される。振動子ケースを緩衝要素で挟持することによって、発振器ケース構造内部に固定することもできる。ただし、振動子ケースを発振器ケース構造内に十分に保持して、適切な耐衝撃固定手段を保証する構成を設けていないことが欠点である。

中国実用新案出願第２０１６９９６６７号 スイス特許第６０９５２８号 米国特許出願第２００７／００３５２１４号

したがって、本発明の主な目的は、水晶またはＭＥＭＳ振動子を備える電子モジュールを提案することによって、上記の欠点を克服することである。この電子モジュールは、新規の耐衝撃固定手段を備え、腕時計などの時計に搭載することができる。

したがって、本発明は、独立請求項１の特徴を含む水晶またはＭＥＭＳ振動子を備える電子モジュールに関する。

電子モジュールの具体的な実施形態は、従属請求項２から１２に規定する。

本発明の水晶またはＭＥＭＳ振動子を備える電子モジュールの１つの有利点は、好ましくはエラストマ要素である緩衝要素が、水晶またはＭＥＭＳ振動子を含有するケースを電子モジュールケース構造内に固持するという事実にある。電子モジュールを時計内に、時計ムーブメントの近くに取り付けるときに、時計が受ける任意の衝撃は、エラストマ要素によって形成する固定手段によって大幅に低減されて、ケース内の振動子に伝達される。これによって、振動子は任意の機械的衝撃から保護されるため、振動子が正確さを失うか、または破損するという任意の危険性が低減する。

有利には、２つの緩衝要素を振動子ケースの両側に配置し、振動子ケースを電子モジュールケース構造内に保持する。これらの２つの緩衝要素はエラストマ要素であってもよく、電子モジュールケース構造の２つの内壁の間で圧縮してもよい。エラストマ要素のうちの１つは、プリント基板と振動子ケースとの間に配置してもよい。このエラストマ要素は、また、プリント基板の電気接続端子を振動子ケースの電気接触パッドに接続するための導線も備える。

電子水晶またはＭＥＭＳ振動子モジュールの目的、有利点および特徴は、図を参照してなされる以下の非限定的な説明においてより明らかになるであろう。

本発明による電子モジュールのための水晶振動子を含有するケースの横断面図を示す。 本発明による水晶またはＭＥＭＳ振動子を備える電子モジュールの第１の実施形態の部分断面図の部分概略図を示す。 本発明による水晶またはＭＥＭＳ振動子を備える電子モジュールの第２の実施形態の部分断面図の部分概略図を示す。

以下の説明では、本技術分野の当業者にとって周知である、本発明の水晶またはＭＥＭＳ振動子を備える電子モジュールの部品すべてに関しては、簡略化した方法で記載する。以下の説明は主に、水晶またはＭＥＭＳ振動子ケースが、耐衝撃固定手段によって電子モジュールのケース構造内部に固定される方法に基づく。

水晶またはＭＥＭＳ振動子部品２の概略を図１に示す。この部品２は、たとえば、カバー５’によって密封される振動子ケース５に配置された水晶振動子３を含む。この振動子ケースは金属またはセラミック素材から形成してもよい。時計集積回路４は水晶振動子３に接続し、密封された振動子ケース内に既知の方法で配置してもよい。電気接触パッド１５を振動子ケース５の少なくとも１つの外面上に設けて、水晶振動子３または振動子を時計集積回路４に電気接続する。たとえば、２つ、４つまたは８つの金属電気接触パッドを、振動子ケース５の外側の長方形表面の四隅に設置してもよい。

マイクロクリスタル（Ｍｉｃｒｏ Ｃｒｙｓｔａｌ）ＣＭ７またはマイクロクリスタルＷＭ−１３２２−Ｃ７またはＷＭ−１３２３−Ｃ７などの水晶振動子部品を電子モジュールに使用してもよい。ただし、その他の種類の水晶またはＭＥＭＳ振動子部品も上記の電子モジュールに使用してもよい。この種類の水晶振動子部品の寸法は、長さ３から４ｍｍ、幅１．５から２ｍｍ、厚さは１ｍｍ未満であってもよい。

図２は、水晶またはＭＥＭＳ振動子を備える電子モジュール１の第１の実施形態の概略図である。図２の様々な要素の例示は、実際の寸法を反映していない。水晶またはＭＥＭＳ振動子部品２は電子モジュール１のケース構造内に、少なくとも１つの緩衝要素７を介して固持される。この緩衝要素はエラストマから形成してもよく、振動子ケース５内の水晶またはＭＥＭＳ振動子を電子モジュールに対する任意の機械的衝撃から保護する。水晶またはＭＥＭＳ振動子部品２はまた、プリント基板６に取り付けられる。好ましくは、部品２をリジッドプリント基板６にエラストマ要素７を介して取り付ける。

振動子ケース５の電気接触パッド１５に電気接続するために、プリント基板６の電気接続端子１８を設ける。プリント基板６はまた、金属通路の構成（不図示）も含む。第１の緩衝要素７はエラストマ要素であり、振動子ケース５の電気接触パッド１５をプリント基板６の電気接続端子１８に接続するために、エラストマ素材内に導線１７を含む。導線１７を介する接続端子１８と接触パッド１５との間の電気接続は、単にエラストマ要素７を圧縮すること、または導電性接着剤を使用して保持することによる接触によって実現してもよい。

第１のエラストマ要素７は「ゼブラ」コネクタである。好ましくは、この第１のエラストマ要素７は、上記第１のエラストマ要素の厚さを垂直に貫通する、規則的に離間した金属フィラメント１７の列を含む。このエラストマ要素、たとえばシリコンエラストマ要素７は、信越ポリマー株式会社のＧＢ−Ｍａｔｒｉｘタイプであってもよい。シリコンエラストマ要素７は、０．３から２．５ｍｍまでの厚さを有していてもよく、使用される水晶またはＭＥＭＳ振動子ケース５と同じ長さおよび幅であってもよい。

好ましくは、振動子ケース５を、電子モジュール１のケース構造に、２つの緩衝要素７、８の間に挟持して固持してもよい。２つの緩衝要素７、８は、同じ種類のエラストマ要素であってもよく、または異なる種類のエラストマ要素であってもよい。第１のエラストマ要素のみが導線１７を備える。第１のエラストマ要素７は、振動子ケース５の底面全体にわたって接触してもよく、一方、第２のエラストマ要素８は、振動子ケース５の上面全体にわたって接触してもよい。エラストマ要素７および８はまた、振動子ケース５の支持面の両側に延在してもよい。上記緩衝エラストマ要素は、電子モジュール１のケース構造の２つの壁の間、つまり内面の間で圧縮される振動子ケース５を保持する。２つのエラストマ要素はまた、振動子ケース５の上面および底面上に接着してもよい。

この第１の実施形態では、電子モジュール１のケース構造は、プリント基板６が形成する底面を備える。好ましくは、このプリント基板はリジッドである。電子モジュール１のケース構造はさらに剛性カバー９を含む。剛性カバー９は、プリント基板に接着または溶接され、振動子ケース５を少なくとも第１の空洞内に収容する。カバーは不透明なプラスチックまたは金属で形成してもよい。振動子ケース５は、２つのエラストマ要素７、８の間に挟持され、この電子モジュール１のケース構造内に固持される。カバー９がプリント基板に固定されると、２つのエラストマ要素７および８はまた、カバー９の内面とプリント基板６の内面との間の圧縮によって振動子ケース５を固持することができる。

プリント基板６はまた、集積回路１４などの、１または複数の他の電子部品を同じ電気接続面に備えていてもよい。この集積回路１４を使用して、たとえば、時計回路に連結する振動子が提供する信号を制御してもよく、様々なデータを保存してもよい。集積回路１４は、カバー９の第２の空洞内に位置してもよい。図２には図示しないが、プリント基板６はまた、電子モジュール１のケース構造外からアクセス可能な外部接続端子を含んでいてもよい。

図３は、水晶またはＭＥＭＳ振動子を備える電子モジュール１の第２の実施形態の概略図である。水晶またはＭＥＭＳ振動子部品２は、好ましくはフレキシブルであるプリント基板６上に直接取り付けられる。振動子ケース５の電気接触パッド１５は、フレキシブルプリント基板６の電気接続端子１８に直接溶接される。プリント基板６に固定される上記振動子ケース５はまた、電子モジュール１のケース構造内に、少なくとも１つの緩衝要素７を介して固持される。

この第１の緩衝要素７は、第１の実施形態と同様にエラストマ要素であってもよい。ただし、この第２の実施形態では、振動子部品２はプリント基板６に直接固定されるため、第１のエラストマ要素は、接触パッド１５を接続端子１８に接続するための任意の導線を有さない。好ましくは、フレキシブルプリント基板６に固定される振動子ケース５は、２つの緩衝要素７および８が挟持する電子モジュール１のケース構造内に固持される。２つの緩衝要素はエラストマ要素であってよい。

第１のエラストマ要素７はケース構造の剛性基部１０の内面と接触し、第２のエラストマ要素８はケース構造の剛性で不透明なカバー９の内面と接触する。カバー９は基部１０に接着され、または溶接される。カバー９が基部に固定されているときは、２つのエラストマ要素７および８を圧縮して、カバー９の第１の空洞内に収容される振動子ケース５を固持してもよい。

フレキシブルプリント基板６は、カバー９の第２の空洞内に配置された他の電子部品を有していてもよい。プリント基板６の金属通路の構成（不図示）を、集積回路１４などの上記電子部品の電気接続のために設ける。ただし、他の電子部品を別のリジッドプリント基板１６上に取り付けてもよい。リジッドプリント基板１６は、機械的および電気的にフレキシブルプリント基板６に直接接続する。２つのプリント基板６、１６の接続部分を、ケース構造の２つの空洞の間の適切な大きさの通路内に配置してもよい。これによって、電子モジュール１のケース構造内部で、２つのプリント基板の接続部分が動くことを制限する。

２つのプリント基板６および１６は単一の部品を形成してもよいが、フレキシブルな部分のために、厚さははるかに薄くなるべきであることに留意されたい。

前述の説明から、電子水晶またはＭＥＭＳ振動子モジュールの複数の変形を、請求項が規定する発明の範囲から逸脱することなく、当業者は考案することができる。エラストマ要素などの１または複数の緩衝要素は、振動子ケースの横側に配置してもよい。振動子ケースはフレキシブルプリント基板に固定されてもよく、電子モジュールのケース構造上に、振動子ケースの横部分に固定される緩衝要素によって保持されてもよい。上記電子モジュールに対する機械的な衝撃を緩衝可能な金属ばねフランジまたは任意の他の弾性要素もまた、緩衝要素として使用してもよい。振動子ケースはまた、可撓性導電性接着剤樹脂によって、プリント基板に固定されてもよい。

Claims (12)

1. 水晶またはＭＥＭＳ振動子を備える電子モジュール（１）であって、前記モジュールは、
   振動子ケース（５）内に収容される前記水晶またはＭＥＭＳ振動子（３）であって、前記振動子ケース（５）は、前記振動子の電気接続のために、前記振動子ケースの少なくとも１つの外面に電気接触パッド（１５）を備える水晶またはＭＥＭＳ振動子（３）と、
   前記振動子ケース（５）を担持するためのプリント基板（６）であって、前記振動子ケースの前記電気接続パッド（１５）に接続するための電気接続端子（１８）を含むプリント基板（６）と、
   を備え、
   前記振動子ケース（５）は、前記電子モジュール（１）のケース構造（６、９、１０）内に、機械的な衝撃を緩衝するための２つの要素（７、８）の間に挟持されて固持され、前記緩衝要素は前記振動子ケース（５）を保持し、前記電子モジュール（１）の前記ケース構造の２つの内壁の間で圧縮されることを特徴とする、電子モジュール（１）。
2. 前記緩衝要素は、１または複数のエラストマ要素（７、８）から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール（１）。
3. 第１のエラストマ要素（７）は前記振動子ケース（５）の底面全体にわたって接触し、第２のエラストマ要素（８）は前記振動子ケース（５）の上面全体にわたって接触することを特徴とする、請求項２に記載の電子モジュール（１）。
4. 前記電子モジュール（１）の前記ケース構造は、前記プリント基板（６）によって形成される基部と、前記プリント基板に固定されるカバー（９）とを含み、前記振動子ケース（５）は、前記電子モジュール（１）の前記ケース構造内に、前記２つの緩衝要素（７、８）の間に挟持されて固持され、第１の緩衝要素（７）は前記プリント基板（６）の底面と接触し、第２の緩衝要素（８）は前記カバー（９）の内面と接触することを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール（１）。
5. 前記第１の緩衝要素（７）はエラストマ要素であり、前記エラストマ素材内に、前記振動子ケース（５）の前記電気接触パッド（１５）を前記プリント基板（６）の前記電気接続端子（１８）に接続するための導線（１７）を含むことを特徴とする、請求項４に記載の電子モジュール（１）。
6. 前記第１のエラストマ要素（７）は、前記第１のエラストマ要素の厚さを垂直に貫通する、規則的に離間した金属フィラメント（１７）の列を含むことを特徴とする、請求項５に記載の電子モジュール（１）。
7. 前記振動子ケースの前記電気接触パッド（１５）は、前記フレキシブルプリント基板（６）の前記電気接続端子（１８）に直接固定され、前記フレキシブルプリント基板（６）に固定される前記振動子ケース（５）は、前記電子モジュール（１）の前記ケース構造内に、前記２つの緩衝要素（７、８）の間に挟持されて固持され、前記２つの緩衝要素（７、８）のうち前記第１の緩衝要素（７）は、前記ケース構造の基部（１０）の内面と接触し、前記２つの緩衝要素（７、８）のうち前記第２の緩衝要素（８）は、前記ケース構造のカバー（９）の内面と接触し、前記ケース構造は前記基部（１０）に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール（１）。
8. 前記２つの緩衝要素はエラストマ要素であり、前記基部（１０）の前記内面と前記カバー（９）の前記内面との間で圧縮されることを特徴とする、請求項７に記載の電子モジュール（１）。
9. 前記フレキシブルプリント基板（６）は、他の電子部品（１４）を担持する別のリジッドプリント基板（１６）に接続することを特徴とする、請求項７に記載の電子モジュール（１）。
10. 前記フレキシブルプリント基板（６）および前記リジッドプリント基板（１６）は単一部分を形成することを特徴とする、請求項９に記載の電子モジュール（１）。
11. 前記振動子ケース（５）および前記緩衝要素は、前記電子モジュール（１）の前記ケース構造（６、９、１０）の第１の空洞内に配置され、前記プリント基板（６、１６）にわたって接続する１つのまたは複数の電子部品（１４）は、前記電子モジュールの前記ケース構造の第２の空洞内部に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール（１）。
12. 前記振動子ケース（５）は、前記水晶またはＭＥＭＳ振動子（３）と、時計集積回路（４）とを含むことを特徴とする、請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の電子モジュール（１）。

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