KR100738388B1

KR100738388B1 - 수정발진기

Info

Publication number: KR100738388B1
Application number: KR1020050114522A
Authority: KR
Inventors: 이종필
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2007-07-12
Also published as: KR20070056199A

Abstract

본 발명은 수정발진기의 소형화 및 신뢰성 확보를 위하여 외부로부터의 기계적인 충격에서도 안정적으로 작동할 수 있는 수정발진기에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 수정발진기는, 캐비티가 형성되도록 복수의 세라믹층이 적층된 세라믹 패키지; 상기 복수의 세라믹층 중 어느 하나의 일측 상부면에 형성된 전극패드; 상기 전극패드 상에 일단이 고정된 주파수 발진용 압전소자; 상기 압전소자의 일단을 접합하도록 상기 전극패드의 상부면에 도포된 도전성 접착제; 상기 세라믹 패키지 내부에 형성된 범프; 및 상기 세라믹 패키지의 상부에 덮어져 밀봉하기 위한 리드를 포함하고, 상기 범프는, 텅스텐 또는 니켈로 이루어지며, 상기 압전소자의 타단이 상기 범프의 상부면 내에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

수정발진기, 수정편, 전극패드, 금속층, 도전성 접착제, 범프

Description

수정발진기{Crystal unit}

도 1은 종래의 수정발진기의 분해 사시도,

도 2a는 도 1의 정단면도,

도 2b는 도 2a의 A-A선 단면도,

도 3a 및 도 3b는 종래의 수정발진기에 있어서의 문제점을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 수정발진기의 분해 사시도,

도 5a는 도 4의 정단면도,

도 5b는 도 5a의 B-B선 단면도,

도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 수정발진기의 정단면도,

도 7a는 본 발명의 제3실시예에 의한 수정발진기의 정단면도,

도 7b는 도 7a의 C-C선 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 제1세라믹층 2 : 제2세라믹층

3 : 지지층 4 : 리드

5 : 수정편(압전소자) 6 : 도전성 접착제

7 : 범프(bump) 21 : 전극패드

20, 30 : 캐비티 50: 전극

본 발명은 수정발진기에 관한 것으로, 수정발진기의 소형화 및 신뢰성 확보를 위하여 외부로부터의 기계적인 충격에서도 안정적으로 작동할 수 있는 수정발진기에 관한 것이다.

일반적으로, 수정발진기는 수정 결정의 압전현상(壓電現象)을 이용한 수정진동자를 발진주파수의 제어소자를 사용하여 안정도가 높은 발진주파수를 얻는 장치이다.

상기 수정발진기의 구동원리는, 수정의 결정체에서 적절하게 끊어낸 수정편의 양면에 전극을 설치하고 전극간에 교류를 통할 때 그 주파수가 수정편의 기계적 고유진동과 일치하면 공진(共振)을 일으킨다. 이 때 전극간의 전기임피던스는 일종의 전기적인 직렬공진회로와 같은 특성을 나타내고, 그 공진주파수는 수정편의 종류, 모양, 크기 등으로 결정되는 기계적 고유진동주파수로 결정되며, 그 값은 매우 커서 수만 내지 수십만에 이른다.

상기 수정발진기는 뛰어난 압전 특성 및 고정밀 특성으로 인하여 고정밀 주 파수가 요구되는 휴대폰 등의 통신 시스템에 사용되는데, 이러한 수정발진기는 사용 주파수대에 따라 휴대폰 등의 수파수 발진기(수 MHz용, 허용 오차는 대략 ±50~100ppm) 및/또는 주파수 변환기(10~50MHz용, 허용오차는 대략 ±10ppm) 등의 고주파용 수정발진기와, 클럭발생기(32.768KHz용, 허용오차는 대략 20ppm) 등의 저주파용 수정발진기로 구분된다.

상기 수정발진기의 수정은 고압의 오토클레이브(autoclave)에서 인공적으로 결정 성장되고, 상기 수정의 결정축을 중심으로 절단하여 원하는 특성을 갖도록 크기와 모양을 가공하여 웨이퍼(wafer)형태로 제작하게 되며, 이때 수정은 낮은 위상 노이즈(phase noise), 높은 Q값(Quality factor) 및 시간과 환경변화에 대한 낮은 주파수 변화율을 갖도록 형성되어야 한다.

여기서, 상기 Q값은 공진기, 여파기, 발진기 등에서의 밴드 선택 특성을 나타내는 값이며, 품질계수라고도 한다.

상기 Q값은 3dB 대역폭에 대한 중심주파수의 비로 계산되며, 상기 Q값이 클 수록 주파수 선택 특성이 좋은 발진기가 된다.

상기 수정 웨이퍼가 수정발진기로 사용되기 위해서는 수정 웨이퍼가 절단 가공된 수정편이 패키지에 내부에 고정되어야 하고, 상기 수정편과 전기적인 연결을 위해 상기 수정편의 표면에 전극을 형성한 후 패키지 내부 또는 외부의 전기적 소자들과 연결되어야 한다.

한편, 수정발진기는 외부의 환경적 변화와 오염등에 의해 동작효율과 품질에 큰 영향을 받게 되므로, 패키지 외부의 환경과 오염물질로부터 수정편을 보호하기 위하여 패키지 누설률(leak rate)이 매우 낮게 되도록 밀봉되어야 한다. 상기 패키지를 밀봉하는 방법은, 상기 세라믹 패키지 위에 금속제의 지지층을 접착시켜 놓은 후, 상기 지지층과 동일한 재질의 리드(lid)를 덮어 전기적인 용접을 통해 밀봉시킨다. 이때, 세라믹과 금속, 금속과 금속 간의 접착부위에서 기밀성이 매우 중요하게 되며, 외부로부터의 오염물질이 유입되는 경우에는 신뢰성 등의 여러 특성이 악화되는 문제가 발생하게 된다.

아울러, 수정발진기는 소형이면서도 외부 환경 변화에 대해서도 안정된 주파수를 얻을 수 있어 컴퓨터, 통신기기등에서의 문자구성, 색상구성 회로 등에 사용되어지며, 한단계 더 응용된 전압조정형 수정발진기(VCXO), 온도보상형 수정발진기(TCXO), 항온조정형 수정발진기(OCXO)등의 제품은 우주공간의 인공위성, 계측기 등에서 모든 신호의 기준이 되는 핵심 부품으로 사용되기도 한다.

최근 개인 휴대 통신 및 무선 통신 기술의 발달과 개인 휴대 단말기와 무선 기기의 소형화 추세로 인해, 주변 소자들의 소형화가 급격히 이루어지고 있다. 반면에 수정발진기는 주변 소자들에 비하여 부피가 비교적 크게 되는데, 이는 수정발진기와 외부와의 전기적, 기계적 연결의 한계성과 수정편의 소형화의 한계에 의해 수정발진기의 공간적 제약이 증가하기 때문이다. 또한 상기 수정발전기를 소형화하기 어려운 이유는 수정발진기에서 발생되는 주파수의 성질은 수정편의 두께 및 크기에 의하여 결정되기 때문에 상기 수정편을 소정 크기 이하로 축소하면 주파수 특성이 달라지므로 수정발전기의 소형화에 어려움으로 작용하고 있다.

도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 수정발진기의 구조를 설명하기로 한다.

도 1에 의하면, 종래의 수정발진기는 제1세라믹층(101), 제2세라믹층(102) 및 지지층(103)이 일체로 적층 형성되어 있고, 복수의 층으로 적층된 세라믹 패키지의 내부에는 수정편(105)이 수납되도록 캐비티(120,130)가 형성되어 있으며, 상기 제2세라믹층(102)에는 수정편(105)이 접속되도록 전극패드(121)가 형성되어 있고, 상기 지지층(103)의 상부에는 리드(104)가 덮어져 접합되어 밀봉된다.

상기 제1세라믹층(101)은 세라믹 패키지의 베이스부재이다.

상기 제2세라믹층(102)은 상기 제1세라믹층(101)에 적층되고, 일단부 양측에는 수정편(105)이 고정 접속되기 위한 전극패드(121)가 형성되어 있으며, 상기 전극패드(121)에 고정된 수정편(105)의 하부면과 상기 제1세라믹층(101)의 상부면에 대하여 이격 거리를 제공하기 위하여 중앙에 캐비티(130)가 형성되어 있다.

상기 지지층(103)은 상기 제2세라믹층(102)에 적층되고, 상기 수정편(105)이 위치되기 위한 캐비티(130)가 형성되어 있으며, 상부에 리드(104)가 덮어져 접합된다.

상기 수정편(105)은 상부면 및 하부면에 각각 전극(150)이 형성되어 있고, 상기 수정편(105)의 전극(150)은 상기 제2세라믹층(102)에 형성된 전극패드(121)에 도포된 도전성 접착제(106)에 의하여 접합되어 상기 수정편(105)의 일단이 고정 지지된다.

도 2a 및 도 2b에 의하면, 상기 제1세라믹층(101), 상기 제2세라믹층(102) 및 상기 지지층(103)이 적층되어 캐비티(120,130)가 형성되어 있다.

상기 제2세라믹층(102)의 상부면에 형성된 전극패드(121)의 타측 내벽의 상부면에는 상기 전극패드(121) 상에 고정되는 상기 수정편(105)의 타단을 지지하도록 가상의 지지영역이 형성되어 있다.

여기서, 상기 지지영역은 상기 수정편(105)의 하부면에 형성된 전극(150)이 상기 제1세라믹층(101)의 상부면에 접촉되지 않도록 상기 수정편(105)의 타단을 지지하는 구성으로서, 이는 현실적으로 상기 수정편(105)의 일단 만이 도전성 접착제(106)에 의하여 고정되기 때문에 상기 수정편(105)의 고정되지 않은 타단은 아래쪽으로 기울어지게 되어, 수정편(105)과 세라믹 패키지 사이의 갭(gap)이 줄어든다.

상기 지지층(103)은 상기 제2세라믹층(102)의 전극패드(121)에 상기 수정편(105)을 고정하기 위하여 위치시킬 때 상기 수정편(105)의 파손을 방지하기 위하여 상기 수정편(105)의 타단과 소정의 거리만큼 이격되도록 내벽이 형성되어 있고, 상기 수정편(105)의 상부면에 형성된 전극(150)과 접촉되지 않고 원활하게 진동될 수 있도록 높게 형성되어 있다.

이러한 종래기술에 의한 수정발진기는 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 수정편(105)의 일단 만이 도전성 접착제(106)에 의하여 고정되기 때문에 상기 수정편(105)의 자중에 의하여 그 고정되지 않은 타단은 아래쪽으로 기울어지게 되어, 수정편(105)과 세라믹 패키지 사이의 갭(gap)이 줄어들게 되며, 이러한 수정편(105)의 기울기(처짐)이 큰 경우 상기 수정편의 타단이 상기 제2세라믹층(102)의 타측 상부면에 접촉되거나 갭이 줄어들게 되어 상기 수정편(105)의 진동 특성이 불량해 질 뿐만 아니라 외부적인 충격시 비교적 강성의 세라믹 패키지 재질과 충돌하게 되어 수정편(105)의 작동특성에 이상을 초래하게 된다.

또한, 종래기술에 의한 수정발진기는, 수정발진기의 슬림화(slim)를 위하여 세라믹 패키지를 구성하는 각각의 세라믹층을 박형화할 경우, 수정발진기의 리드를 실링하여 제조한 완제품에 있어서 도 3b에 도시된 바와 같이, 휨현상이 발생하게 되며, 이러한 현상에 의하여 상기 수정편의 타단이 상기 제2세라믹층(102)의 타측 상부면에 접촉되거나 갭이 줄어들게 되어 상기 수정편(105)의 진동 특성이 불량해 질 뿐만 아니라 외부적인 충격시 비교적 강성의 세라믹 패키지 재질과 충돌하게 되어 수정편(105)의 작동특성에 이상을 초래하게 될 가능성이 더욱 증가하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 소형화된 수정발진기에 있어서도 외부 충격 등에도 불구하고 보다 안정적으로 수정편이 작동할 수 있는 수정발진기를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 수정발진기는, 캐비티가 형성되도록 복수의 세라믹층이 적층된 세라믹 패키지; 상기 복수의 세라믹층 중 어느 하나의 일측 상부면에 형성된 전극패드; 상기 전극패드 상에 일단이 고정된 주파수 발진용 압전소자; 상기 압전소자의 일단을 접합하도록 상기 전극패드의 상부 면에 도포된 도전성 접착제; 상기 세라믹 패키지 내부에 형성된 범프; 및 상기 세라믹 패키지의 상부에 덮어져 밀봉하기 위한 리드를 포함하고, 상기 범프는, 텅스텐 또는 니켈로 이루어지며, 상기 압전소자의 타단이 상기 범프의 상부면 내에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 범프는, 상기 복수의 세라믹층 중 전극패드가 형성된 세라믹층의 높이보다 낮은 높이를 갖는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 범프는, 상기 압전소자의 타단측 일면을 따라 연속적(continuous)으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 범프는, 상기 압전소자의 타단측 일면을 따라 이산적(discrete)으로 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 범프는, 하나 이상의 범프로 이루어진 범프군인 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 복수의 세라믹층은 제1세라믹층, 제2세라믹층을 포함하여 순차적으로 적층되며, 상기 전극패드 및 도전성 접착제는 상기 제2세라믹층 상에 형성 및 도포되며, 상기 범프는 상기 제1세라믹층 상에 형성된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 압전소자는 수정편인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

실시예 1

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 수정발진기의 구조를 나타낸다.

도 4에 의하면, 본 실시예에 의한 수정발진기는 제1세라믹층(1), 제2세라믹층(2) 및 지지층(3)이 일체로 적층 형성되어 있고, 복수의 층으로 적층된 세라믹 패키지의 내부에는 수정편(5)이 수납되도록 캐비티(20, 30)가 형성되어 있으며, 상기 제2세라믹층(2)에는 수정편(5)이 접속되도록 전극패드(21)가 형성되어 있고, 상기 지지층(3)의 상부에는 리드(4)가 덮어져 접합되어 밀봉된다.

제1세라믹층(1)은 세라믹 패키지의 베이스부재로서, 상기 제1세라믹층(1)의 일측에는 상기 전극패드(21) 상에 고정되는 상기 수정편(5)의 타단을 지지하도록 범프(7)가 형성되어 있다.

여기서, 상기 범프(7)는 상기 수정편(5)의 하부면에 형성된 전극(50)이 경성재질의 상기 제1 및 제2세라믹층(1, 2)의 상부면에 접촉되지 않도록 상기 수정편(5)의 타단을 지지하는 구성으로서, 이는 현실적으로 상기 수정편(5)의 일단 만이 도전성 접착제(6)에 의하여 고정되기 때문에 상기 수정편(5)의 고정되지 않은 타단은 아래쪽으로 기울어지게 되어, 수정편(5)과 세라믹 패키지 사이의 갭(gap)이 줄어들기 때문이다.

이러한 범프(7)는, 텅스텐 또는 니켈과 같은 세라믹 패키지보다 연성의 재질로 이루어지며, 상기 수정편(5)의 타단이 상기 범프의 상부면 내에 위치하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이로 인하여, 수정편(5)의 기울기(처짐)가 커서 상기 수정편의 타단이 범프(7)의 타측 상부면에 접촉되거나 외부적인 충격시 비교적 연성 재질의 범프(7)와 충돌하게 되더라도 수정편(5)의 작동특성에는 이상이 없게 된다. 또한, 범프(7)가 텅스텐 또는 니켈과 같은 세라믹 패키지보다 연성의 재질로 이루어짐에 의하여, 수정발진기의 슬림화(slim)를 위하여 세라믹 패키지를 구성하는 각각의 세라믹층을 박형화하여 수정발진기에 휨현상이 발생하더라도, 이러한 현상에 의하여 상기 수정편의 타단이 상기 범프(7) 상부면에 접촉되거나 갭이 줄어들게 됨에 의하여 발생되는 상기 수정편(5)의 진동 특성 불량을 방지할 수 있는 완충역할을 하게 된다.

그리고, 상기 범프(7)의 배열에 있어서, 상기 수정편(5)의 타단측 일면을 따라 연속적(continuous)으로 형성되어 완충효과를 극대화할 수도 있으며, 또한, 상기 수정편(5)의 타단측 일면을 따라 이산적(discrete)으로 형성될 수도 있다. 여기서, 이산적인 배열의 경우에 상기 범프(7)는, 적어도 둘 이상의 범프로 이루어진 범프군인 것이 바람직하며, 이는 수정편의 균일한 진동을 담보하기 위함이다.

제2세라믹층(2)은 상기 제1세라믹층(1)에 적층되고, 일단부 양측에는 수정편(5)이 고정 접속되기 위한 전극패드(21)가 형성되어 있으며, 상기 전극패드(21)에 고정된 수정편(5)의 하부면과 상기 제1세라믹층(1)의 상부면에 대하여 이격 거리를 제공하기 위하여 중앙에 캐비티(20)가 형성되어 있다.

여기서, 중앙에 형성된 캐비티(20)는 종래기술과는 달리 상기 범프(7)와의 위치를 고려하여 수정편(5)의 타단이 접촉되지 않을 만큼의 공간확보가 요구된다.

지지층(3)은 상기 제2세라믹층(2)에 적층되고, 상기 수정편(5)이 위치되기 위한 캐비티(30)가 형성되어 있으며, 상부에 리드(4)가 덮어져 접합된다.

상술한 세라믹 소재로 구성되는 상기 제1세라믹층(1), 제2세라믹층(2) 및 지지층(3) 각각을 서로 그린시트(green sheet)상태로 상하접합하고, 약 1350℃에서 소성되는 과정을 거치면서 일체의 세라믹 패키지를 형성한다. 여기서, 상기 그린시트는 유리와 세라믹을 혼합한 재료를 종이보다 얇게 형성한 일종의 세라믹 테이프이다.

상기 리드(4)는 상기 지지층(3)의 상부, 즉 상세하게는 상기 금속시일층의 상부에 덮어진 후 접합되어 상기 세라믹 패키지를 밀봉시켜 주기 위한 밀봉수단이며, 상기 지지층(3)과 동일하게 Fe-Ni-Co 성분이 포함된 코바소재로 이루어져 있다.

여기서, 상기 리드(4)는 절연 코팅된 금속판으로 이루어져 있고, 그 자체로서 실드 효과를 얻을 수 있기 때문에 노이즈에 대한 방색(防塞)수단이 되기도 한다.

통상적으로 상기 리드(4)의 밀봉시 상기 수정편(5)이 실장되는 캐비티에는 산화방지 가스로서 불활성 가스가 봉입되는데, 상기 불활성 가스는 상기 수정편(5)에 대하여 온도에 의한 영향을 줄일 수 있고, 부식을 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.

상기 수정편(5)은 상기 전극패드 상에 일단이 고정되어 진동을 발생시켜 주는 발진수단으로서, 상부면 및 하부면에 각각 전극(50)이 형성되어 있고, 상기 수정편(5)의 전극(50)은 상기 제2세라믹층(2)에 형성된 전극패드(21)에 도포된 도전성 접착제(6)에 의하여 접합되어 상기 수정편(5)의 일단이 고정 지지된다.

여기서, 상기 전극(50)은 금(Au) 또는 은(Ag)의 증착에 의해 형성될 수 있다.

또한 상기 도전성 접착제(6)는 상기 전극패드의 상부면에 도포되어 상기 수정편(5)의 일단을 접합하는 물질이며, 상기 도전성 접착제(6)로는 실리콘계 도전성 접착제와 에폭시계 도전성 접착제가 사용되고 있다.

여기서, 상기 실리콘계 도전성 접착제는 실리콘 물질에 도전 재료로서 은 필러가 포함되어 있어서 도통이 가능하며, 비교적 부드러운 성질(연질) 때문에 외부에서의 진동을 수정편(5)에 직접 전달되지 않도록 완충작용을 하는 장점이 있는 반면에, 상기 전극패드의 표면에 도금된 금 성분과 부착하는 부착력이 약한 단점이 있다. 한편, 상기 에폭시계 도전성 접착제는 에폭시계 또는 폴리아미드계의 수지에 도전 재료로서 은 필러가 포함되어 있어서 도통이 가능하며, 비교적 단단한 성질(경질) 때문에 경화 후 수정편(5)의 일단이 견고하게 고정된다.

실시예 2

본 실시예는 도 6에 도시된 바와 같이 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성을 포함하며, 다만 범프(7)의 구성에 있어서, 상기 복수의 세라믹층 중 전극패드가 형성된 세라믹층의 높이보다 낮은 높이를 갖도록 형성된 점에서 차이가 있다. 여기서 도 6은 본 실시예에 의한 수정발진기의 정단면도를 나타낸다.

즉, 상기 범프(7)가 텅스텐 또는 니켈과 같은 세라믹 패키지보다 연성의 재질로 이루어짐과 동시에 전극패드가 형성된 세라믹층인 제2세라믹층의 높이보다 낮 게 형성되어 있으므로, 수정발진기의 슬림화(slim)를 위하여 세라믹 패키지를 구성하는 각각의 세라믹층을 박형화하여 수정발진기에 휨현상이 발생하더라도, 이러한 현상에 의하여 상기 수정편의 타단이 상기 범프(7) 상부면에 접촉되거나 갭이 줄어들게 됨에 의하여 상기 수정편(5)의 진동 특성 불량을 방지할 수 있는 충분한 여유공간을 확보할 수 있게 된다.

실시예 3

도 7a는 본 실시예에 의한 수정발진기의 정단면도이며, 도 7b는 도 7a의 C-C선 단면도이다.

상기 도면에서 확인되는 바와 같이, 수정편(5)이 탑재되기 위한 캐비티(20,30)를 형성하기 위하여 제1세라믹층(1), 제2세라믹층(2) 및 지지층(3)이 적층된 세라믹 패키지를 형성해야 하는 상술한 실시예와는 달리, 본 실시예에 의한 수정발진기용 세라믹 패키지는 제1세라믹층(1)과 지지층(3)이 적층되어 세라믹 패키지가 형성되고, 상기 세라믹 패키지의 오목한 캐비티(20) 일측에는 전극패드(4)에 수정편(5)의 일단이 고정되어 있으며, 상기 전극패드(4)는 다수의 금속층이 적층된 모양으로 형성되어 있다. 이로 인하여 앞서 설명한 실시예에 비하여 상기 수정발진기의 외형 사이즈를 줄여 소형화 요구에 부응하도록 하였다. 또한, 수정발진기의 소형화를 위하여 보다 단순한 구성과 구조를 갖는 세라믹 패키지를 형성할 수 있으며, 제한된 공간에 큰 사이즈의 수정편(105)을 탑재할 수 있는 수정발진기가 가능하게 된다.

먼저, 도 7에 의하면, 상기 제1세라믹층(1)은 상기 수정편(5)이 탑재되는 베이스부재로서, 일측 상부면에는 상기 수정편(5)의 일단과 접속되기 위한 전극패드가 형성되어 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 전극패드는 2개의 금속층이 적층되어 형성되고, 상기 제1세라믹층(1)의 상부면에는 제1금속층(21)이 위치되고 상기 제1금속층(21)의 상부에는 제2금속층(22)이 위치되며, 상기 제2금속층(22)은 상기 제1금속층(21)보다 작은 면적을 갖도록 형성되어 있다.

상기 전극패드를 상기 제1세라믹층(1)의 상부면에 복수의 금속층으로 형성한 이유는, 앞서 상술한 제2세라믹층(2)의 캐비티(20)에 대응되는 수정편(5)의 진동영역을 확보하기 위한 것이다.

여기서, 상기 전극패드의 높이는 각 금속층의 두께와 상기 금속층의 적층 단수에 의하여 결정된다.

상기 전극패드를 이루고 있는 금속층의 소재는 텅스텐이며, 상기 제1 및 제2금속층(21,22)은 프린팅방식에 의하여 패턴 형태로 소정의 두께를 갖도록 적층 형성된다.

상기 제1금속층(21)과 상기 제2금속층(22)은 거의 동일한 두께로 형성되고, 상기 제1 및 제2금속층(21,22)이 적층되어 형성된 상기 전극패드의 높이는 대략 10 내지 30㎛로 형성하는 것이 바람직하다.

일반적으로 상기 제1 및 제2금속층(21,22)의 두께는 각각 15㎛ 이내로 형성되며, 만일 각 금속층의 두께를 15㎛ 이상으로 형성하면 무너짐이 발생되어 상부면 이 평평하게 형성되지 못하는 문제가 발생될 수 있다.

또한 상기 제1금속층(21)의 형성시 무너짐이 발생되면 상기 제1금속층(21)의 하부면적이 넓어지게 되어 상기 제1금속층(21)과 상기 지지층(3)의 내벽 간의 이격거리가 좁아져 전기적 특성이 불량해지거나 또는 쇼트가 발생될 수도 있기 때문에 상기 금속층의 무너짐이 발생되지 않는 두께로 금속층을 적층 형성하는 것이 바람직하다.

상기 전극패드의 제2금속층(22) 상부면에는 도전성 접착제(6)가 중앙에 도포되어 있지만, 상기 제2금속층(22)의 면적이 작게 형성되어 있어서 상기 도전성 접착제(6)의 도포시 편차가 발생되어 상기 도전성 접착제(6)가 제1금속층(21)으로 흘러내려도 도전성 접착제(6)의 칙소성(Thixotropic)에 의하여 도포된 형태가 유지되기 때문에 이는 상기 수정편(5)의 접합 고정에 문제가 되지 않는다.

한편, 전극패드의 표면에 니켈도금 및 금도금을 실시하여 전극패드를 형성하는 것도 가능하다.

상기 전극패드의 표면에는 도전성 접착제(6)와의 접합성 및 도전성을 향상시켜 주기 위하여 금도금 또는 금의 합금으로 도금이 실시되며, 상기 제1 및 제2금속층(21,22)의 소재인 텅스텐에 상기 금도금을 용이하게 실시할 수 있도록 텅스텐 소재의 상기 전극패드의 표면에 니켈도금을 행한 후 금도금을 실시하여 2개의 도금층을 형성하는 것도 가능하다.

한편, 상기 전극패드에 형성되는 도금은 금도금에 한정되지 않고, 은도금 또는 은의 합금으로 도금을 실시하는 것도 가능하다.

상기 지지층(3)은 상기 제1세라믹층(1)의 상부에 적층되고, 상기 상기 수정편(5)이 위치되기 위한 캐비티(30)가 형성되어 있다.

상기 제1 및 지지층(1,3)은 모두 세라믹 소재로 형성되어 있으며, 외부 사이즈가 동일한 사각판과 사각틀 형태로 형성되어 있다.

여기서, 상기 지지층(3)의 상부면에는 도 7a에 도시된 바와 같이 상기 리드(4)와의 접합시 상기 리드(4)가 상기 지지층(3)에 용이하게 접합되도록 상기 리드(4)와 동일하게 Fe-Ni합금 또는 Fe-Ni-Co 성분이 포함된 코바(KOVAR)소재의 금속시일(seal)층이 얇게 형성되어 있고, 또한 상기 지지층(3)과 상기 금속시일층 간의 접합시 강한 접착력을 발생시킬 수 있도록 상기 금속시일층의 하부에는 텅스텐 금속층, 니켈 금속층 및 백금 금속층이 적층 형성된 이종접착수단인 금속접착층(미도시됨)이 부가되어 상기 지지층(3)의 상부면에 상기 금속시일층이 용이하게 접합되도록 되어 있다.

한편, 본 실시예에 있어서도 앞서 상술한 실시예와 동일하게 제1세라믹층(1) 상에 범프(7)가 형성되어 있으며, 이러한 범프(7)의 높이는 수정편(5)의 자유로운 진동을 확보하기 위하여 적층된 전극패드(21,22)의 높이와 동일하거나 낮은 것이 바람직하다.

따라서, 본 실시예에 의하면 앞서 상술한 범프에 의한 효과 뿐만 아니라, 상기 세라믹 패키지를 단순한 구조로 소형화가 가능하게 형성할 수 있는 이점이 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 수정발진기는, 외부 충격 등에도 불구하고 보다 안정적으로 수정편이 작동할 수 있는 효과를 창출한다.

또한, 단순한 구조로 세라믹 패키지가 형성됨으로써 구조물의 형성이 용이하고, 상기 세라믹 패키지의 캐비티가 넓게 확보되어 상기 수정편을 안전하게 탑재할 수 있다. 아울러, 상기 세라믹 패키지의 구조가 단순하게 되어 있기 때문에 제한된 공간을 효율적으로 활용할 수 있으며, 나아가 수정발진기의 소형화에 유리한 점이 있다.

Claims

캐비티가 형성되도록 복수의 세라믹층이 적층된 세라믹 패키지;

상기 복수의 세라믹층 중 어느 하나의 일측 상부면에 형성된 전극패드;

상기 전극패드 상에 일단이 고정된 주파수 발진용 압전소자;

상기 압전소자의 일단을 접합하도록 상기 전극패드의 상부면에 도포된 도전성 접착제;

상기 세라믹 패키지 내부에 형성된 범프; 및

상기 세라믹 패키지의 상부에 덮어져 밀봉하기 위한 리드를 포함하고,

상기 범프는, 텅스텐 또는 니켈의 재질로 이루어지고, 상기 압전소자의 타단이 상기 범프의 상부면 내에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제1항에 있어서,

상기 범프는, 상기 복수의 세라믹층 중 전극패드가 형성된 세라믹층의 높이보다 낮은 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제1항에 있어서,

상기 범프는, 상기 압전소자의 타단측 일면을 따라 연속적(continuous)으로 형성된 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제1항에 있어서,

상기 범프는, 상기 압전소자의 타단측 일면을 따라 이산적(discrete)으로 형성된 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제1항에 있어서,

상기 범프는, 하나 이상의 범프로 이루어진 범프군인 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수의 세라믹층은 제1세라믹층, 제2세라믹층을 포함하여 순차적으로 적층되며, 상기 전극패드 및 도전성 접착제는 상기 제2세라믹층 상에 형성 및 도포되며, 상기 범프는 상기 제1세라믹층 상에 형성된 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제1항에 있어서,

상기 압전소자는 수정편인 것을 특징으로 하는 수정발진기.