KR20030030895A - 압전 공진자 및 압전공진자를 케이스 내에 내장한 장치 - Google Patents

압전 공진자 및 압전공진자를 케이스 내에 내장한 장치 Download PDF

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Abstract

케이스 내에 장착되는 발명에 따른 공진자는 베이스(48)에 의해 서로 연결되는 두 평행 아암(44, 46)을 지닌 튜닝 포크형 부분(42)을 포함하고, 상기 두 평행 아암(44, 46)에는 이 아암들을 진동시키는 전극이 위치하여 케이스 외부에 전기적 연결되도록 연결 패드(60, 62)에 연결된다. 발명에 따라, 공진자(4)는 튜닝 포크형 부분(42)의 아암(44, 46) 사이에 등거리로 놓여 베이스(48)에 부착되는 중앙 아암(50)을 또한 포함하고, 이 중앙 아암(50) 무게가 튜닝 포크형 부분의 아암들 무게보다 크며, 연결 패드(60, 62)가 이 중앙 아암에 위치한다.
이 공진자(40)는 케이스 하부에 고정되는 한개 이상의 지지체에 중앙 아암(50)을 고정시킴으로서 평행육면체형 케이스에 장착된다.

Description

압전 공진자 및 압전공진자를 케이스 내에 내장한 장치{PIEZOELECTRIC RESONATOR AND ASSEMBLY COMPRISING THE SAME ENCLOSED IN A CASE}
본 발명은 압전 공진자(piezoelectric resonator)에 관한 것으로서, 시계, 정보 기술, 통신, 그리고 의학 분야 등 수많은 분야에서 특히 휴대용 전자 장비용으로 주파수 발생기를 만드는 데 가장 자주 사용되는 소형 공진자이다. 현재 시계, 특히 전자 시계에 사용되는 대부분의 소형 쿼츠 공진자는 쿼츠 튜닝 포크 공진자(quartz tuning fork resonator)로서, 소위 "금속"케이스 내에 비활성 기체 분위기로 또는 진공으로 감싸져있다.
이 금속 케이스는 원통형 윤곽의 베이스(base)와 그 위에 역시 원통형인 금속 캡(metal cap)이 놓이는 신장된 형태의 케이스(case)이며, 스탬핑(stamping)에 의해 주로 제작된다. 이 케이스에서, 공진자 전극과 케이스 외부간의 전기적 연결은 두개의 도선이나 두개의 금속 스트립(strip)에 의해 보장되며, 이 도선이나 금속 스트립은 베이스의 절연부를 지나고 그 내부 단부는 공진자의 접촉 패드 위에 전도성 접착제의 도움으로 납땜되거나 접착되어, 도선이나 스트립이 공진자의 지지체로도 이용된다.
쿼츠 튜닝 포크 공진자는 포토리소그래피 기술에 의해 저렴한 비용으로 대량으로 제작될 수 있는 장점을 가진다. 이는 비-시계 분야 장치의 또다른 종류의 케이스로도 자주 사용된다는 것을 의미한다.
"세라믹 케이스(ceramic cases)"라 불리는 또다른 종류의 케이스들은 비교적 평탄한 케이스들로서, 세라믹 재료로 만들어진 평행육면체 형태의 메인파트(그 내부에 공진자가 장착됨)와, 한개의 변이 있거나 없는 장방형 커버(세라믹 재료, 글래스, 또는 금속으로 만들어지고 밀폐 가스켓(sealing gasket)을 이용하여 메인 파트에 납땜됨), 그리고 연결 시스템을 포함한다. 연결 시스템은 공진자의 여기 전극을 케이스 외부에 전기적으로 연결하기 위해 여러 형태를 취할 수 있다.
현재, 이 종류의 케이스 내에 튜닝 포크 공진자를 장착하는 데서 문제점이 제시된다.
이들 문제점 중 하나는 공진자의 치수 및 기능적 특징들이 세라믹 케이스가 아니라 금속 케이스에 장착하는 데 최적화되어 있다는 점이다. 예를 들어, 공진자의 길이 및 폭간 비는 이러한 케이스의 제작에 잘못 맞추어져 있다. 특히, 이 케이스들이 SMD(표면 장착 장치;Surface Mounting Device)형 케이스일 때, 즉, 구멍이 자유로운 인쇄 회로 보드 상에 자동적으로 장착되는 것을 의미하는 케이스일 때 케이스 제작에 잘못 맞추어져 있다.
도 1과 2는 세라믹 케이스에 튜닝 포크를 장착함으로서 제시되는 다른 문제점들의 이해를 돕기 위해 제시된다.
이 도면들은 시계 분야에 현재 사용되고 휨 모드로 진동하도록 설계된, 기존 튜닝 포트 공진자의 상부 평면도 및 하부 평면도이다.
이 공진자(2)는 쿼츠 튜닝 포크(4)를 포함하고, 쿼츠 튜닝 포크(4)의 베이스(6)와 두 개의 아암(arms)(8, 10)은 금속화부를 지니며, 금속화부는 아암에 두 그룹의 전극(12, 14)을 형성하고 베이스(6)에 연결 패드(16, 18)를 형성한다. 두 그룹의 전극(12, 14)은 아암을 전기장에 노출시켜서 아암을 진동하게 하고, 연결 패드(16, 18)는 각각 전극 그룹(12, 14)에 연결된다.
도 3은 SMD형 세라믹 케이스(20)에 도 1, 2의 공진자(2)가 어떻게 장착되는 지를 간략하게 보여주는 중간 종방향 단면도이다.
평행 육면체 형태의 이 케이스(20)는 하부(24), 측부(26), 그리고 커버(28)로 구성된 메인파트(22)를 포함한다. 커버(28)에는 변(30)이 달려 있고 변(30)은 공진자(2)가 메인파트(22)에 장착된 후 금과 주석의 공융합금(eutectic alloy)으로 만들어진 납땜 조인트(32)를 이용하여 열과 압력에 의해 진공 납땜된다. 공진자(2)의 이러한 장착은 후면(도 2 참조)의 전도성 접착제로 연결 패드(16, 18)를 대응하는 전도 패드(34)에 납땜이나 접착시킴으로서 이루어진다. 전도성 패드(34)는 케이스 메인파트(22)의 한 측부에 위치하는 하부(24)의 계단(36) 위에 놓이며, 하부(24)의 후면에 배치되는 외부 접촉 패드(37, 38)에 연결된다.
이 조건에서, 공진자의 대부분이 공진자를 지지하는 케이스 하부의 계단(36) 위로 튀어나오며, 이 계단(36)은 공진자의 무게중심으로부터 비교적 멀리 놓인다.
이 때문에, 공진자와 케이스에 대한 공진자의 연결은 충격에 대해 그다지 좋은 저항을 가지지 않는다.
다른 한편, 공진자는 이 케이스의 계단(36)에 고정될 때 케이스 하부를 향해 기울어지기 쉽다.
또한, 세라믹 재료와 쿼츠의 열팽창 계수가 기계적 응력을 생성할만큼 서로 달라서, 튜닝 포크의 아암에서 느낄 수 있을 뿐 아니라 온도가 변할 때 공진자의 작업을 방해하며, 납땜을 파괴하여 케이스의 패드(34)로부터 공진자의 연결패드(16, 18)를 분리시킬 수도 있고, 케이스의 외부 접촉 패드(37, 38)와 공진자 전극간 전기 연결을 변경하거나 절단할 수도 있다.
같은 이유로, 연결 패드(16, 18)가 놓인 튜닝 포크의 베이스(6) 측부에 초기 파괴 부분이 있을 경우, 상당한 온도 변화로 인해 튜닝 포크가 파괴될 수도 있다.
마지막으로, 공진자가 진공으로 포장되면, 진공은 절대로 완벽하지 않으며 공진자가 진동할 때 튜닝 포크 아암에 의해 기체 분위기가 휘저어짐으로서, 아암이 서로 가깝게 있을 때 공진자의 동작 매개변수들이 바뀔 수 있다. 금속 케이스의 경우보다 더 심하다.
발명의 목적은 압전 공진자와, 이 공진자를 케이스에 내장한 장치를 제공하는 것으로서, 종래의 튜닝 포크 공진자에 의해 제시되는 여러 가지 문제점에 대해 만족스런 해법을 이끌어내는 공진자 및 공진자 장치를 제공하는 것이다.
따라서, 케이스 내에 장착되어 베이스에 의해 서로 연결되는 두개의 평행 아암을 가지는 튜닝 포크 형태 부분을 포함하면서 두 평행 아암을 진동시키게 하는 전극들을 지닌 발명에 따른 압전 공진자에서는 상기 케이스 외부에 전기적으로 연결되도록 의도된 연결 패드에 상기 전극들이 연결되는, 이러한 압전 공진자에서, 상기 베이스에 부착되어 튜닝 포크형 부분의 아암들 사이에 위치하는 중앙 아암이 상기 공진자에 포함되고, 중앙 아암은 포크형 부분의 아암들과 등거리에 위치하며, 이 중앙 아암의 질량이 튜닝 포크형 부분의 아암의 질량보다 크고 중앙 아암이 상기 연결 패드를 지니는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 공진자가 밀폐된 평행육면체형 케이스에 내장될 때, 상부와 하부가 상기 공진자에 장착되고 커버가 메인 파트에 고정되는 이러한 상부, 하부, 커버로 구성되는 메인 파트를 포함하는 이 케이스는, 상기 중앙 공진자 아암이 고정되고 하부에 부착되는 한개 이상의 지지체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1과 2는 앞서 언급한 종래 튜닝 포크 공진자의 상부평면도 및 하부평면도.
도 3은 세라믹 SMD 형 케이스에 도 1과 2의 공진자가 어떻게 장착되는 지를 보여주는 중앙 종방향 단면도.
도 4와 5는 발명에 따른 압전 공진자의 제 1 실시예의 하부평면도 및 상부평면도.
도 6은 발명에 따른 공진자-케이스 장치를 만들기 위해 도 4와 5의 공진자가 케이스에 어떻게 장착되는 지를 보여주는 중앙 및 종방향 단면의 전개 사시도.
도 7은 케이스에 장착된 후 공진자를 도시하는 중앙 및 종방향 단면의 사시도.
도 8과 9는 발명에 따른 압전 공진자의 제 2 실시예의 상부평면도 및 하부평면도.
도 10은 적절한 케이스에 장착된 후 도 8과 9의 공진자를 도시하는 중앙 및 종방향 단면의 사시도.
도 4와 5에 도시되는 제 1 실시예에서, 발명에 따른 공진자(40)는 베이스(48)에 의해 결합되는 두 아암(44, 46)을 가진 튜닝 포크형 부분(42)을 포함하고, 베이스(48)에는 아암(44, 46) 사이에 평행하게 위치하는 중앙 아암(50)이 부착되며, 전체 장치는 쿼츠의 단일 조각으로 만들어진다.
도 4와 5에 도시되는 바와 같이, 중앙 아암(50)의 폭은 튜닝 포크형 부분(42)의 아암(44, 46) 폭의 2배보다 약간 크지만, 더 클 수도 있고 더 작을 수도 있다.
마찬가지로, 중앙 아암(50)의 길이가 도 4와 5에 도시되는 것처럼 아암(44, 460의 길이와 반드시 같을 필요는 없다. 한 예로 더 짧을 수도 있다.
그러나, 한편으로, 중앙 아암(50)이 아암(44, 46)과 등거리에 있다는 점이 중요하고, 이 거리가 도 1과 2의 경우처럼 종래 튜닝포크 공진자의 아암들을 격리시킨 거리와 같을 수 있다. 다른 한편으로, 이 중앙 아암이 진동해야 하는 아암(44, 46)보다 더 큰 질량을 가지는 것이 중요하다. 그 이유는 차후에 별도로 설명된다.
도 4와 5에서, 아암(44, 46)은 도 1, 2의 공진자의 경우와 유사한 두개의 전극 그룹(52, 54)을 지닌다. 이 전극 그룹(52, 54)들은 튜닝포크형 부분(42)의 베이스(48)에 각각 놓이는 전도 경로(56, 58)에 의해 서로 연결된다.
도면에 도시되는 바와 같이, 이 전극들과 전도 경로들은 휨모드로 아암(44, 46)을 진동시키도록 배치되지만, 아암을 휨모드나 그 외 다른 모드(가령, 비틀림 모드 등)로 진동시키도록 앞서와는 다른 배치를 가질 수도 있다.
중앙 아암(50)으로 되돌아가서, 도 5에서는 중앙 패드(50)의 후면에 두개의 전도 연결 패드(60, 62)가 놓이고 공진자 길이방향으로 무게중심 G의 양측에 등거리로 위치한다. 이 패드들(60, 62)은 전도 경로(64, 66)에 의해 각각 전도 경로(56, 58)에 연결되며, 전도 경로(64, 66)는 각 전극 그룹(52, 54)들을 서로 연결시킨다. 방금 설명한 공진자(40)를 도 1, 2의 튜닝 포크 공진자와 비교할 경우, 종방향으로 볼 때 베이스(48)의 폭이 공진자(2) 베이스(6)의 폭보다 훨씬 좁다는 것을 알 수 있다. 이는 공진자를 케이스 내에 장착하고 그 전극들을 케이스 외부에 전기적으로 연결하는 데 사용되는 연결 패드들(60, 62)이 더 이상 베이스(48)에 놓이지 않기 때문이다.
다른 한편으로, 종래 튜닝 포크 공진자의 아암의 크기가 아암(44, 46)과 같을 경우, 제 3 아암(50) 때문에, 공진자(40)의 폭이 종래 튜닝 포크 공진자의 폭보다 넓다. 출원인에 의해 이미 만들어진 표준의 경우 이 증가분은 대략 30%이다. 그러나, 발명에 따른 공진자가 종래 튜닝 포크 공진자에 비해 더 짧고 더 넓다는 사실이 장점이 될 수 있다. 그 이유는 차후에 설명될 것이다.
마지막으로, 공진자(40)같은 공진자가 종래 튜닝 포크 공진자만큼 낮은 가격으로, 그리고 그만큼 대량으로, 또한 동일 기술을 이용하여, 제작될 수 있다는 점을 주목하는 것이 유용하다.
도 6과 7은 발명에 따른 장치를 만들기 위해 세라믹 케이스에 도 4와 5의 공진자가 어떻게 장착되는 지를 도시한다.
도 6에서, 평행육면체형 케이스(68)는 평탄한 하부(72)와 네 개의 측부(74)로 구성되는 메인 파트(70)와, 한개의 변(78)을 가진 커버(76)로 이루어지며, 공진자(40)가 메인 파트(70) 내에 장착된 후 납땜 프레임(80)을 이용하여 상기 변(78)을 통해 가열 및 가압에 의해 메인 파트(70)의 측부(74)에 커버가 진공 납땜된다.
도 7에 도시되는 바와 같이, 전도성 접착제로 연결 패드(60, 62)를 스터드(stud)(82, 84)에 납땜하거나 접착시킴으로서 공진자를 이같이 장착할 수 있다.
도 7을 보면, 이 스터드(82, 84)가 메인 파트(70) 하부에 놓인 전도 패드(86, 88)에 의지하고, 이 패드(86, 88)들이 내부 경로(90, 92)에 의해, 그리고 전도성 접착제에 의해 외부 접촉 패드(94, 96)에 전기적으로 연결된다는 것을 알 수 있다. 이 전도성 접착제는 케이스 하부(72)에 뚫린 구멍(98, 100)을 채워, 내부 경로(90, 92)와 면한다.
도면에 도시되는 바와 같이, 스터드(82, 84)는 전도성 패드(86, 88) 위에 두꺼운 골드층을 갈바닉 증착시킴으로서 형성될 수 있으나, 이와 달리 만들어질 수도 이다. 예를 들어, 이 스터드들은 패드(86, 88) 위에 접착되는 작은 세라믹 부분에 의해 형성될 수 있고, 공진자의 연결 패드(60, 62)는 전도성 접착제로 이 세라믹부분에 접착될 수 있다. 전도성 접착제는 패드(60, 62)와 패드(86, 88)간 전기 연결을 보장하기 위해 이 세라믹 부분들을 완벽하게 둘러싼다.
어느 경우에도, 공진자를 무게 중심 대역의 케이스 하부에 고정시킨다는 사실은 장치의 조립을 용이하게 하고 이러한 조립체가 기울어지는 위험을 최소화시킨다.
같은 이유로, 내장된 공진자의 충격 저항이 훨씬 크다.
다른 한편, 스터드(82, 84)가 존재하기 때문에, 공진자는 도 1~3의 튜닝 포크 공진자처럼 케이스와 직접 접촉하지 않는다. 쿼트와 세라믹 물질간 열팽창계수 차이 때문에 공진자가 느끼는 응력이 이에 따라 크게 감소되고, 만약 응력이 감소하지는 않더라도 공진자의 무게중심을 둘러싼 제 3 솔리드 아암(50)의 영역에만 이 응력들이 가해질 것이고, 이러한 응력에 의해 그 동작 일부가 방해받거나 공진자가 파괴되는 등의 위험이 실제적으로 전혀 없게 된다.
게다가, 공진자(40)의 제 3 브랜치가 종래 튜닝 포크 공진자의 베이스보다 큰 질량을 가질 경우, 공진자와 케이스간 에 분리가 더 양호하게 이루어지고 결과적으로 내장된 공진자의 성능이 개선된다.
제 3 아암의 존재로 인해 그리고 공진자가 휨 모드로 진동할 때, 그 두개의 다른 아암은 튜닝 포크 공진자의 케이스에서처럼 서로 가깝게 놓이지 않으며 제 3 아암에 대해 더 가깝게 놓인다. 이는 공진자가 케이스 내의 잔류 기압에 훨씬 덜 민감하다는 것을 의미한다.
공진자(40)가 휨모드로 진동하는 것을 의도할 때, 그 진동 주파수의 제 1 고조파는 튜닝 포크 공진자의 경우보다 훨씬 더 많이 감쇠된다. 이는 기본 주파수에서만 공진자를 진동시키고 싶을 경우 장점이 된다.
마지막으로, 공진자(40)같은 공진자의 길이와 폭간 비는 SMD형 케이스에 장착될 튜닝 포크 공진자의 경우보다 더 적합하기만 한 것이 아니다. 케이스 제작을 촉진시키기 위해 효율적인 값으로, 공진자가 장방형이 아닌 정사각형 형태의 케이스에 장착될 수 있고, 스터드(82, 84)와 패드(86, 88)에 적절한 형태, 가령 L형태를 부여함으로서, 그리고 가령 L들을 건드리지 않고 정사각형을 형성하도록 이들을 적절히 배치함으로서, 네 위치의 케이스에 공진자를 위치시킬 수 있고 공진자의 자동화 장착을 촉진시킬 수 있도록 상기 비가 계산될 수 있다. 또다른 해법은 스터드와 패드의 수를 2로 곱하는 과정을 포함한다.
도 8과 9는 발명에 따른 공진자의 제 2 실시예의 상부면도와 하부면도를 도시한다.
도 8과 9의 공진자(40')를 도 4와 5의 공진자(40)와 비교하면, 튜닝포크형 부분은 같고 중앙 아암만이 다르다는 것을 알 수 있다. 따라서 이 튜닝 포크형 부분을 다시 설명할 필요는 없고, 그 여러 요소들은 도 4 및 5에서와 같은 번호로 도 8과 9에서 표시된다.
또한, 이 도면들을 비교해보면, 도 4와 5 공진자의 중앙 아암(50)과 도 8과 9 공진자(40')의 중앙 아암(50') 간에는 세가지 차이점이 있다. 무엇보다도, 튜닝 포크형 부분의 아암(44, 46)보다 조금 짧다. 두 번째로, 후면에 두개의 연결 패드가 위치하지 않고 전면에 두 연결 패드(60', 62')가 위치하며, 두 연결 패드(60',62')는 튜닝 포크형 부분(42)의 아암(44, 46)의 전극(52, 54)을 서로 연결시키는 도 8과 9의 공진자(40')의 아암(44, 46)의 전도 경로(56, 58)에 전도 경로(64', 6')에 의해 연결된다. 그리고 세 번째로, 이 연결 패드(60', 62')는 공진자의 무게중심 양측에 위치하지 않으며 중앙 아암(50')의 자유 단부쪽에 위치한다.
도 7에 대응하는 도 10은 발명에 따르는 공진자-케이스 조립체를 형성하기 위해 공진자(40')가 평행육면체형 세라믹 케이스(68')에 어떻게 장착되는 지를 보여준다.
이 케이스(68')는 하부(72')와 네 개의 측부(74')로 형성되는 메인 파트(70')를 포함한다.
공진자(40')를 장착하기 위해, 하부(72')의 내면에는 평행육면체형 돌출부(102)가 놓이고, 케이스 폭 방향으로 돌출부(102) 길이는 공진자 중앙 아암(50')의 폭과 같거나 그보다 약간 짧으며, 공진자가 돌출부에 접착 등에 의해 고정될 때 돌출부 중심이 공진자 무게중심 G'에 수직이도록 돌출부가 위치한다.
발명에 따른 공진자-케이스 장치의 이와 같은 제 2 실시예의 변형에 따라, 하부(72')의 돌출부(102)가 케이스 하부에 접착 등에 의해 고정되는 세라믹 물질이나 그 외 다른 절연 물질로 만들어진 부분으로 바뀔 수 있다. 온도 차이로 인해 이 공진자 중앙 아암(50')이 겪게 되는 응력을 감소시키기 위해 공진자 쿼츠와 케이스의 세라믹 물질의 열팽창계수 사이의 값을 가지는 열팽창 계수를 가지도록 이 대체 물질들이 선택될 수 있다.
이같은 제 2 실시예에서, 돌출부(102)는 공진자를 지지하는 데만 사용되고,케이스의 외부 접촉 패드(94', 96')와 공진자간 전기 연결에 별다른 역할을 하지 못한다.
이 전기 연결 역할은 도 10에 나타나는 그 중 하나가 나타나는 전도 와이어(104)에 의해 보장된다. 전도 와이어의 한 단부는 공진자의 연결 패드(60', 62')에 전도성 접착제로 납땜이나 접착시킴으로서 고정되고, 다른 한 단부는 케이스 하부에 위치한 전도 패드(106)에서와 같은 방식으로 고정된다. 이는 공지된 와이어 본딩 기술을 이용하여 실행된다.
도 10에 나타나는 전도 패드(106)는 도 10에 나타나지 않는 케이스 하부(72)에 뚫린 구멍을 채우는 전도성 접착제에 의해 외부 패드(94')에 직접 전기적 연결될 수 있다. 도 10에 나타나지 않는 나머지 전도 패드(106)는 앞서와 동일한 방식으로, 그러나, 케이스 하부에 위치한 전도 패드를 통해, 외부 패드(96')에 연결될 수 있다.
공진자 제 3 아암(50')의 무게 감소를 방지하고 그 무게중심 G'이 베이스(48)에 가까워지는 것을 방지하기 위해, 제 3 아암이 튜닝 포크형 부분(42)의 아암(44, 46)과 같은 길이를 가질 수 있다. 그러나, 공진자의 연결 패드(60', 62')가 케이스의 패드(106)에 연결되는 방식 때문에, 이는 케이스 길이가 증가해야 한다는 것을 의미할 수 있다. 이는 바람직하지 않다. 더욱이, 발명이 앞서 설명한 실시예들과 앞서 고안한 변형들에 제한되지 않는다는 점은 명백하다.
예를 들어, 공진자의 튜닝 포크형 부분을 중앙 아암으로부터 더 양호하게 기계적으로 분리시키기 위해, 메인 파트에 대한 부착 위치에서의 폭을 감소시키는 노치(notches)를 가질 수 있다.
다른 한편, 정사각형 케이스에 포함되도록 특별히 고안되지 않았더라도, 발명에 따른 공진자는 더 양호하게 공진자를 앉히기 위해 두개보다 많은(가령, 세 개) 스터드 위에 장착될 수 있다.
더욱이, 케이스의 내부 전도 패드는 케이스 하부에 뚫려 전도성 접착제로 채워진 구멍에 의해서보다는 다른 방식으로 외부 접촉 패드에 연결될 수 있다.
마지막으로, 발명에 따른 공진자가 세라믹 케이스에 위치하기 위해 더욱 특별하게 고안되었지만, 종래 튜닝 포크 공진자에 대해 이미 제시된 바와 같이, 그리고 발명에 따른 공진자에 이러한 케이스를 적응시킴으로서, 세라믹 메인파트와 글래스나 금속 커버를 포함하는 하이브리드 케이스 내에, 또는 완전히 금속이나 글래스로 만들어진 케이스 내에 공진자가 포함될 수도 있다.
발명의 목적은 압전 공진자와, 이 공진자를 케이스에 내장한 장치를 제공하는 것으로서, 종래의 튜닝 포크 공진자에 의해 제시되는 여러 가지 문제점에 대해 만족스런 해법을 이끌어내는 공진자 및 공진자 장치를 제공하는 것이다.

Claims (19)

  1. 케이스(68; 68') 내에 장착되는 압전 공진자(piezoelectric resonator)(40; 40")로서, 상기 공진자는 베이스(48)에 의해 서로 연결되는 두 평행 아암(44; 46)을 지닌 튜닝포크형 부분(42)을 포함하고, 두 평행 아암을 진동시키는 전극(52, 54)이 두 평행 아암에 위치하여 케이스 외부에 전기적 연결하기 위해 연결 패드(60, 62; 60', 62')에 연결되는, 이러한 압전 공진자(40; 40')에서,
    튜닝 포크형 부분(42)의 두 아암(44, 46) 사이에 등거리로 위치하여 베이스(48)에 부착되는 중앙 아암(50; 50')이 상기 공진자에 또한 포함되고, 상기 중앙 아암 무게가 튜닝 포크형 부분 무게보다 크며, 상기 연결 패드(60, 62; 60', 62')가 상기 중앙 아암(50; 50')에 위치하는 것을 특징으로 하는 압전 공진자(40; 40').
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 튜닝 포크형 부분(42)과 상기 중앙 아암(50; 50')이 한 덩어리의 쿼츠로 만들어지는 것을 특징으로 하는 공진자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 아암(50; 50')의 폭이 튜닝 포크형 부분(42)의 아암(44, 46) 폭보다 크거나 두배인 것을 특징으로 하는 공진자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 아암(50)의 길이가 튜닝 포크형 부분(42)아암(44, 46)의 길이와 같은 것을 특징으로 하는 공진자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 아암(50')의 길이가 튜닝 포크형 부분(42) 아암(44, 46)의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 공진자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 아암(50')의 한 면에는, 상기 공진자 길이 방향으로 공진자(40) 무게중심 G 양쪽에 놓이는 두 연결 패드(60, 62)가 위치하는 것을 특징으로 하는 공진자.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 연결 패드(60, 62)가 상기 무게중심 G로부터 등거리에 놓이는 것을 특징으로 하는 공진자.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 아암(50')의 한 면에는 상기 중앙 아암의 자유 단부쪽에 놓이는 두 연결 패드(60', 62')가 위치하는 것을 특징으로 하는 공진자.
  9. 압전 공진자(40; 40')와 평행육면체형 밀폐 케이스(68; 68')로 구성되는 장치로서, 상기 케이스는 하부(72; 72')와 측부(74; 74')를 지닌 메인 파트를 포함하고, 이 메인 파트 내에 상기 공진자(40; 40')가 장착되고 메인 파트에 커버(76)가 고정되며, 상기 공진자는 베이스(48)에 의해 서로 연결되는 두 평행 아암(44, 46)을 지닌 튜닝 포크형 부분(42)을 포함하고, 두 평행 아암을 진동시키는 전극(52,54)이 두 평행 아암에 위치하여 케이스 외부에 전기적 연결하기 위해 연결 패드(60, 62; 60', 62')에 연결되는, 이러한 압전 공진자(40; 40')에서,
    튜닝 포크형 부분(42)의 두 아암(44, 46) 사이에 등거리로 위치하여 베이스(48)에 부착되는 중앙 아암(50; 50')이 상기 공진자(40; 40')에 또한 포함되고, 상기 중앙 아암 무게가 튜닝 포크형 부분 아암들의 무게보다 크고 상기 연결 패드(60, 62; 60', 62')가 상기 중앙 아암(50; 50')에 위치하며, 또한, 상기 케이스 하부(72; 72')에 한개 이상의 지지체(82, 84; 102)가 고정되고, 공진자의 상기 중앙 아암이 상기 지지체 위에 고정되는 것을 특징으로 하는, 압전 공진자(40; 40')와 평행육면체형 밀폐 케이스(68; 68')로 구성되는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 공진자(40; 40')의 상기 튜닝 포크형 부분(42)과 상기 중앙 아암(50; 50')이 한 덩어리의 쿼츠로 만들어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 공진자의 상기 중앙 아암(50; 50')의 폭이 튜닝 포크형 부분(42)의 아암(44, 46) 폭보다 크거나 두배인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 공진자(40)의 상기 중앙 아암(50)의 길이가 튜닝 포크형 부분(42) 아암(44, 46)의 길이와 같은 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 공진자(40)의 중앙 아암(50)의 케이스(68) 하부(72)방향 후면에는 공진자 무게중심 G의 양쪽에 놓이는 두 연결 패드(60, 62)가 위치하고, 케이스의 메인파트(70) 하부에 놓인 두 전도 패드(86, 88)에 고정되는 두 스터드(82, 84) 위 이들 연결 패드 위치에 상기 중앙 아암이 고정되어, 상기 연결 패드(60, 62)가 이들 전도 패드(86, 88)에 전기적 연결되고, 다시 케이스 외부에 전기적 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 스터드(82, 84)가 상기 전도 패드(86, 88) 위에 증착되는 두꺼운 금속층에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 스터드(82, 84)가 상기 전도 패드(86, 88) 위에 고정되는 전기절연체로 만들어지는 부분이고, 스터드 위에는 공진자(40)의 상기 연결 패드(60, 62)가 전도성 접착제에 의해 고정되어, 상기 접착제가 상기 전기절연체 부분을 둘러싸서 상기 연결 패드를 상기 전도 패드에 전기적 연결시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 공진자(40')의 중앙 아암(50') 길이가 튜닝 포크형 부분(42) 아암(44, 46)의 길이보다 짧고, 상기 중앙 아암(50')에는 상기 중앙 아암의 자유 단부쪽에 두 연결 패드(60', 62')가 위치하며, 상기 지지체는 케이스(68')의 메인 파트(70') 하부(72')의 내부 돌출부(102)에 의해 형성되고, 공진자(40') 무게중심(G')이 상기 돌출부(102') 중심에 수직으로 위치하도록 돌출부(102) 위에상기 중앙 아암이 고정되며, 두 전도 와이어(104)에 의해 케이스(68')의 메인 파트(70') 하부에 위치하는 두 전도 패드(106)에 공진자의 상기 연결 패드(62, 62')가 각각 연결되며, 각각의 전도 와이어(104)의 한쪽 단부는 공진자의 상기 연결 패드 중 하나에 고정되고 다른 한쪽 단부는 상기 전도 패드 중 하나에 고정되며, 이때 상기 전도 패드가 케이스 외부에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 13 항 또는 16 항에 있어서, 케이스(68; 68')의 메인 파트(70; 70')와 커버(76)가 세라믹 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 전도 패드(82, 84; 106)는, 케이스의 메인 파트(70; 70') 하부(72; 72')에 뚫린 구멍(98, 100)을 채우는 전도성 접착제와 내부 전도 경로(90, 92)에 의해, 상기 하부(72; 72')에 위치하는 외부 접촉 패드(94, 96; 94', 96')에 전기적 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 1 항에 있어서, 후미모드로 진동하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 공진자.
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