KR20060114821A

KR20060114821A - 수정발진기

Info

Publication number: KR20060114821A
Application number: KR1020050036968A
Authority: KR
Inventors: 전종범
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2005-05-03
Publication date: 2006-11-08
Also published as: KR100699586B1; CN1858997A; JP2006314083A; TW200640121A

Abstract

본 발명은 수정발진기에 관한 것으로, 수정발진기의 소형화를 위하여 단순한 구조의 세라믹 패키지를 형성하고, 수정편이 탑재되기 위한 공간부를 최대로 확보하며, 복수의 금속층이 적층된 전극패드의 면적을 크게 형성하여 큰 사이즈의 수정편을 안정적으로 고정 지지하기 위한 수정발진기에 관한 것이다.

여기서, 상기 수정발진기는, 오목한 공간부가 형성되도록 제1 및 제2세라믹층이 적층된 세라믹 패키지; 상기 제1세라믹층의 일측 상부면에 복수의 금속층이 적층된 전극패드; 상기 전극패드 상에 일단이 고정되어 진동을 발생시켜 주는 압전소자; 상기 전극패드의 상부면에 도포되어 상기 압전소자의 일단을 접합하는 도전성 접착제; 및 상기 세라믹 패키지의 상부에 덮어져 밀봉하기 위한 리드를 포함하여 구성된다.

수정발진기, 수정편, 전극패드, 금속층, 도전성 접착제

Description

수정발진기{Crystal unit}

도 1은 종래의 수정발진기의 분해 사시도,

도 2a는 도 1의 정단면도,

도 2b는 도 2a의 A-A선 단면도,

도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 수정발진기의 분해 사시도,

도 4a는 도 3의 정단면도,

도 4b는 도 4a의 B-B선 단면도,

도 5a는 본 발명의 제1실시예에 의한 수정발진기의 전극패드 상에 도전성 접착제가 도포된 상태의 요부 단면도,

도 5b는 본 발명의 제1실시예에 의한 수정발진기의 전극패드의 변형예에 대한 요부 단면도,

도 5c는 본 발명의 제1실시예에 의한 수정발진기의 전극패드 상에 도전성 접착제가 정위치에 도포되지 않은 경우의 요부 단면도,

도 6a는 본 발명의 제2실시예에 의한 수정발진기의 정단면도,

도 6b는 도 6a의 C-C선 단면도,

도 7a는 본 발명의 제3실시예에 의한 수정발진기의 정단면도,

도 7b는 도 7a의 D-D선 단면도,

도 7c는 본 발명의 제3실시예에 의한 수정발진기의 전극패드 상에 도전성 접착제가 도포된 상태의 요부 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 제1세라믹층 2: 제2세라믹층

3: 리드 4,4',4a,4b: 전극패드

5,5a: 수정편 6,6a: 도전성 접착제

20: 공간부 21: 금속시일층

41,41a,41b: 제1금속층 42,42a,42b: 제2금속층

43: 니켈도금 44: 금도금

50: 전극

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 주파수가 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. 반 면에 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 내지 도 2b를 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 공간부(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 공간부(130)가 형성되어 있다.

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

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 공간부(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, 상기 수정편(105)의 일단 만이 도전성 접착제(106)에 의하여 고정되기 때문에 상기 수정편(105)의 고정되지 않은 타단은 아래쪽으로 기울어지게 되며, 상기 수정편(105)의 기울기(처짐)이 큰 경우 상기 수정편의 타단이 상기 제2세라믹층(102)의 타측 상부면에 접촉되어 상기 수정편(105)의 진동 특성이 불량해 진다.

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 거리(D)만큼 이격되도록 내벽이 형성되어 있고, 상기 수정편(105)의 상부면에 형성된 전극(150)과 접촉되지 않고 원활하게 진동될 수 있도록 높게 형성되어 있다.

상술한 종래의 수정발진기는 수정편(105)이 탑재되기 위한 공간부(120,130)를 형성하기 위하여 제1세라믹층(101), 제2세라믹층(102) 및 지지층(103)이 적층된 세라믹 패키지를 형성해야 하며, 복수의 세라믹층이 적층됨으로 인해서 상기 수정발진기의 외형 사이즈가 커지게 되어 소형화 요구를 충족하지 못하게 된다.

따라서, 수정발진기의 소형화를 위하여 보다 단순한 구성과 구조를 갖는 세라믹 패키지를 형성하고, 제한된 공간에 큰 사이즈의 수정편(105)을 탑재할 수 있는 수정발진기의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 수정발진기의 세라믹 패키지를 단순하게 형성하여 외형 사이즈를 소형화하고, 소형화된 세라믹 패키지에 큰 사이즈의 수정편을 탑재할 수 있도록 공간부를 최대로 형성하며, 상기 수정편의 일단이 안정적으로 고정 지지될 수 있는 접속패드가 형성된 수정발진기를 제공하는 데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은, 오목한 공간부가 형성되도록 제1 및 제2세라믹층이 적층된 세라믹 패키지; 상기 제1세라믹층의 일측 상부면에 복수의 금속층이 적층된 전극패드; 상기 전극패드 상에 일단이 고정되어 진동을 발생시켜 주는 압전소자; 상기 전극패드의 상부면에 도포되어 상기 압전소자의 일단을 접합하는 도전 성 접착제; 및 상기 세라믹 패키지의 상부에 덮어져 밀봉하기 위한 리드;를 포함하는 수정발진기에 의하여 달성된다.

바람직하게는, 상기 전극패드의 복수의 금속층 각각은 면적이 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 수정발진기에 의하여 달성된다.

더욱 바람직하게는, 상기 전극패드의 복수의 금속층 각각은 면적이 모두 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 수정발진기에 의하여 달성된다.

또한 상기 전극패드는 최상층의 금속층이 가장 작은 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 수정발진기에 의하여 달성된다.

또한 상기 전극패드는 최상층의 금속층이 가장 큰 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 수정발진기에 의하여 달성된다.

또한 상기 전극패드는 복수의 텅스텐이 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 수정발진기에 의하여 달성된다.

또한 상기 복수의 층으로 적층된 텅스텐의 표면에는 금도금이 이루어진 것을 특징으로 하는 수정발진기에 의하여 달성된다.

또한 상기 복수의 층으로 적층된 텅스텐의 표면에는 금도금과 니켈도금이 이루어진 것을 특징으로 하는 수정발진기에 의하여 달성된다.

아울러, 상기 압전소자는 수정편인 것을 특징으로 하는 수정발진기에 의하여 달성된다.

본 발명에 의한 수정발진기는 제1세라믹층과 제2세라믹층이 일체로 적층되어 세라믹 패키지가 형성되고, 상기 세라믹 패키지의 내부에는 압전소자가 수납되도록 공간부가 형성되어 있으며, 상기 제1세라믹층의 일측 상부면에는 상기 압전소자의 일단이 접속되도록 패드가 형성되어 있고, 상기 제2세라믹층의 상부에는 리드가 덮어져 접합되어 밀봉된다.

이하, 본 발명에 의한 실시예에서는 상기 압전소자를 압전소자의 일종인 수정편으로 적용하여 설명하기로 한다.

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

<제1실시예>

도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 수정발진기의 분해 사시도이고, 도 4a는 도 3의 정단면도이며, 도 4b는 도 4a의 B-B선 단면도이다.

본 발명의 제1실시예에 의한 수정발진기용 세라믹 패키지는 제1세라믹층(1)과 제2세라믹층(2)이 적층되어 세라믹 패키지가 형성되고, 상기 세라믹 패키지의 오목한 공간부(20) 일측에는 전극패드(4)에 수정편(5)의 일단이 고정되어 있으며, 상기 전극패드(4)는 서로 다른 면적을 갖는 금속층이 적층되되 최상부의 금속층 면적이 가장 작게 형성되어 있다.

먼저, 도 3에 의하면, 상기 제1세라믹층(1)은 상기 수정편(5)이 탑재되는 베이스부재로서, 일측 상부면에는 상기 수정편(5)의 일단과 접속되기 위한 전극패드 (4)가 형성되어 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 전극패드(4)는 2개의 금속층이 적층되어 형성되고, 상기 제1세라믹층(1)의 상부면에는 제1금속층(41)이 위치되고 상기 제1금속층(41)의 상부에는 제2금속층(42)이 위치되며, 상기 제2금속층(42)은 상기 제1금속층(41)보다 작은 면적을 갖도록 형성되어 있다.

상기 전극패드(4)를 상기 제1세라믹층(1)의 상부면에 복수의 금속층으로 형성한 이유는, 종래의 제2세라믹층(102)의 공간부(120)에 대응되는 수정편(5)의 진동영역을 확보하기 위한 것이다.

여기서, 상기 전극패드(4)의 높이는 각 금속층의 두께와 상기 금속층의 적층 단수에 의하여 결정된다.

상기 전극패드(4)를 이루고 있는 금속층의 소재는 텅스텐이며, 상기 제1 및 제2금속층(41,42)은 프린팅방식에 의하여 패턴 형태로 소정의 두께를 갖도록 적층 형성된다.

상기 제1금속층(41)과 상기 제2금속층(42)은 거의 동일한 두께로 형성되고, 상기 제1 및 제2금속층(41,42)이 적층되어 형성된 상기 전극패드(4)의 높이는 대략 10 내지 30㎛로 형성하는 것이 바람직하다.

일반적으로 상기 제1 및 제2금속층(41,42)의 두께는 각각 15㎛ 이내로 형성되며, 만일 각 금속층의 두께를 15㎛ 이상으로 형성하면 무너짐이 발생되어 상부면이 평평하게 형성되지 못하는 문제가 발생될 수 있다.

또한 상기 제1금속층(41)의 형성시 무너짐이 발생되면 상기 제1금속층(41)의 하부면적이 넓어지게 되어 상기 제1금속층(41)과 상기 제2세라믹층(2)의 내벽 간의 이격거리(d)가 좁아져 전기적 특성이 불량해지거나 또는 쇼트가 발생될 수도 있기 때문에 상기 금속층의 무너짐이 발생되지 않는 두께로 금속층을 적층 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1실시예에 의한 상기 전극패드(4)는 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 제1금속층(41)의 면적이 상기 제2금속층(42)의 면적보다 크게 형성되어 있다.

도 5a에 의하면, 상기 전극패드(4)의 제2금속층(42) 상부면에는 도전성 접착제(6)가 중앙에 도포되어 있지만, 상기 제2금속층(42)의 면적이 작게 형성되어 있어서 도 5c와 같이 상기 도전성 접착제(6)의 도포시 편차가 발생되어 상기 도전성 접착제(6)가 제1금속층(41)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, 본 발명의 제1실시예에 의한 전극패드(4)의 표면에 니켈도금(43) 및 금도금(44)을 실시하여 전극패드(4')를 형성하는 것도 가능하다.

그러나, 상기 전극패드(4')에 대한 니켈도금(43) 및 금도금(44)은 반드시 필요한 구성이 아니다.

상기 전극패드(4')의 표면에는 도전성 접착제(6)와의 접합성 및 도전성을 향상시켜 주기 위하여 금도금(44) 또는 금의 합금으로 도금이 실시되며, 상기 제1 및 제2금속층(41,42)의 소재인 텅스텐에 상기 금도금(44)을 용이하게 실시할 수 있도록 텅스텐 소재의 상기 전극패드(4')의 표면에 니켈도금(43)을 행한 후 금도금(44) 을 실시하여 2개의 도금층을 형성하는 것도 가능하다.

이와 같이 제1 및 제2금속층(41,42)이 적층 형성된 전극패드(4')의 표면에 동일한 두께의 니켈도금(43) 및 금도금(44)이 이루어진 변형예는 도 5b에 도시되어 있다.

한편, 상기 전극패드(4')에 형성되는 도금은 금도금(44)에 한정되지 않고, 은도금 또는 은의 합금으로 도금을 실시하는 것도 가능하다.

상기 제2세라믹층(2)은 상기 제1세라믹층(1)의 상부에 적층되고, 상기 상기 수정편(5)이 위치되기 위한 공간부(20)가 형성되어 있다.

상기 제1 및 제2세라믹층(1,2)은 모두 세라믹 소재로 형성되어 있으며, 외부 사이즈가 동일한 사각판과 사각틀 형태로 형성되어 있다.

여기서, 상기 제2세라믹층(2)의 상부면에는 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 리드(3)와의 접합시 상기 리드(3)가 상기 제2세라믹층(2)에 용이하게 접합되도록 상기 리드(3)와 동일하게 Fe-Ni합금 또는 Fe-Ni-Co 성분이 포함된 코바(KOVAR)소재의 금속시일(seal)층(21)이 얇게 형성되어 있고, 또한 상기 제2세라믹층(2)과 상기 금속시일층(21) 간의 접합시 강한 접착력을 발생시킬 수 있도록 상기 금속시일층(21)의 하부에는 텅스텐 금속층, 니켈 금속층 및 백금 금속층이 적층 형성된 이종접착수단인 금속접착층(미도시됨)이 부가되어 상기 제2세라믹층(2)의 상부면에 상기 금속시일층(21)이 용이하게 접합되도록 되어 있다.

상기 리드(3)는 상기 제2세라믹층(2)의 상부, 즉 상세하게는 상기 금속시일층(21)의 상부에 덮어진 후 접합되어 상기 세라믹 패키지를 밀봉시켜 주기 위한 밀 봉수단이며, 상기 제2세라믹층(2)과 동일하게 Fe-Ni-Co 성분이 포함된 코바소재로 이루어져 있다.

여기서, 상기 리드(3)는 절연 코팅된 금속판으로 이루어져 있고, 그 자체로서 실드 효과를 얻을 수 있기 때문에 노이즈에 대한 방색(防塞)수단이 되기도 한다.

상기 수정편(5)은 상기 전극패드(4) 상에 일단이 고정되어 진동을 발생시켜 주는 발진수단으로서, 상부면 및 하부면에 각각 전극(50)이 형성되어 있고, 상기 수정편(5)의 일측 상부면 및 하부면으로 연장된 전극(50)은 상기 제1세라믹층(1)에 형성된 전극패드(4)에 도포된 도전성 접착제(6)에 의하여 접합되어 상기 수정편(5)의 일단과 상기 전극패드(4)가 전기적으로 연결되며, 상기 수정편(5)의 일단이 고정 지지된다(도 4a 및 도 4b 참조).

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

또한 상기 도전성 접착제(6)는 상기 전극패드(4)의 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 전극패드(4)의 표면에 도금된 금 성분과 부착하는 부착력이 약한 단점 이 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.

이하, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 본 발명의 제1실시예에 의한 수정발진기를 제조하는 공정을 설명한다.

먼저, 상기 제1세라믹층(1) 및 상기 제2세라믹층(2)을 적층한 후 일체로 접합하여 수정편(5)이 탑재되기 위한 공간부(20)를 갖는 세라믹 패키지를 형성해야 한다.

즉, 세라믹 소재로 구성되는 상기 제1세라믹층(1)과 상기 제2세라믹층(2) 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.

또한 상기 제2세라믹층(2)의 상부면에는 상기 리드(3)가 상기 제2세라믹층(2)에 용이하게 접합되도록 상기 리드(3)와 동일한 코바(KOVAR)소재의 금속시일층(21)이 얇게 형성되며, 상기 금속시일층(21)은 금속접착층(미도시됨)에 의하여 상기 제2세라믹층(2)의 상부면에 접합되어 있다.

상기한 방법으로 세라믹 패키지가 완성되면, 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 세라믹 패키지의 내부에는 상기 세라믹층(1,2)의 적층에 따른 공간부(20)가 형성된 다.

여기서, 상기 제1세라믹층(1)의 일측 상부면에는 상기 수정편(5)의 일단이 접속되기 위한 전극패드(4)가 형성되어 있는데, 상기 전극패드(4)는 상기 제1 및 제2세라믹층(1,2)을 접합하는 공정과 함께 상기 제1세라믹층(1)의 상부면에 전극패드(4)를 형성하는 것도 가능하고, 상기 세라믹 패키지가 완성된 다음 상기 제1세라믹층(1) 상부면에 전극패드(4)를 형성하는 것도 가능하다.

상기 제1세라믹층(1)의 일측 상부면에 전극패드(4)가 형성되면, 상기 전극패드(4)의 제2금속층(42) 상부면에 도전성 접착제(6)를 도포하고, 그 위에 상기 수정편(5)의 일단을 진동 가능하도록 접합하여 수평을 이루도록 고정한다.

여기서, 상기 수정편(5)은 상기 전극패드(4) 상에 설치할 때 상기 제2세라믹층(2)의 내벽에 접촉되어 파손되지 않도록 상기 수정편(5)의 양측 단부와 상기 제2세라믹층(2)의 내벽 간의 이격거리(d)를 100㎛ 이상 확보하는 것이 바람직하며, 상기 제2세라믹층(2)은 상기 수정편(5)의 상부면에 형성된 전극(50)과 상기 리드(3) 간에 간섭 또는 접촉되지 않고 원활하게 진동될 수 있도록 높게 형성하는 것이 바람직하다.

또한 수정발진기의 전기적 특성이 불량해지거나 쇼트가 발생되는 것을 방지하기 위하여 상기 전극패드(4)의 제1금속층(41)은 상기 제2세라믹층(2)의 내벽으로부터 소정의 이격거리(d)를 유지하도록 형성되어 있다.

상기 수정편(5)은 그 일단 만이 도전성 접착제(6)에 의하여 접합 고정되기 때문에 상기 수정편(5)은 접합 직후 타단이 하향으로 약간 기울어진 상태가 되고, 이후 상기 수정편(5)은 상기 도전성 접착제(6)가 경화되는 동안에 상기 수정편(5)의 타단이 점차 상승되어 경화가 완료되면 수평을 이루거나 또는 약간 상향으로 기울어진 상태가 된다.

상기 수정편(5)의 고정이 완료되면, 상기 리드(3)는 상기 제2세라믹층(2)의 상부에 형성된 금속시일층(21)에 덮어진 상태로 질소 또는 산소 분위기에서 심(seam)용접 방식을 통해 접합되어 밀봉된다.

통상적으로 상기 리드(3)의 밀봉시 상기 수정편(5)이 실장되는 공간부(20)에는 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.

본 발명의 제1실시예에 의하면, 상기 세라믹 패키지가 단순한 구조로 형성되어 있어서 구조물의 형성이 용이하고, 제1세라믹층의 일측 상부면에는 복수의 금속층이 적층 형성된 전극패드가 소정의 높이로 형성되어 있어서 종래의 제2세라믹층(102)의 공간부를 대체하면서 상기 수정편의 일단을 고정 지지할 수 있다.

<제2실시예>

도 6a는 본 발명의 제2실시예에 의한 수정발진기의 정단면도이고, 도 6b는 도 6a의 C-C선 단면도이며, 이하, 상술된 실시예와 중첩되는 내용에 대한 기재는 생략하도록 한다.

본 발명의 제2실시예에 의한 수정발진기용 세라믹 패키지는 복수의 세라믹 층, 즉 제1세라믹층(1)과 제2세라믹층(2)이 적층되어 세라믹 패키지가 형성되고, 상기 세라믹 패키지의 오목한 공간부(20) 일측에는 전극패드(4a)에 수정편(5a)의 일단이 고정되어 있으며, 상기 전극패드(4a)는 각각 동일한 면적을 갖는 금속층이 적층되어 있다.

도 6a 및 도 6b에 의하면, 상기 전극패드(4a)를 이루고 있는 제1금속층(41a) 및 제2금속층(42a)의 면적이 동일하기 때문에 상기 제1금속층(41a)은 상기 제2세라믹층(2)의 내벽으로부터 소정의 이격거리(d)를 유지하도록 형성되어 있다.

만일, 상기 제2금속층(42a)이 큰 면적으로 형성되어 있다면, 상기 제2금속층(42a)에 적층된 상기 제1금속층(41a)의 면적도 크게 형성되기 때문에 다량의 도전성 접착제(6a)에 의하여 제1실시예에서의 수정편(5)보다 큰 사이즈의 상기 수정편(5a)을 고정 지지할 수 있다.

<제3실시예>

도 7a는 본 발명의 제3실시예에 의한 수정발진기의 정단면도이고, 도 7b는 도 7a의 D-D선 단면도이며, 도 7c는 본 발명의 제3실시예에 의한 수정발진기의 전극패드(4b) 상에 도전성 접착제(6a)가 도포된 상태의 요부 단면도이며, 이하, 상술된 실시예와 중첩되는 내용에 대한 기재는 생략하도록 한다.

본 발명의 제3실시예에 의한 수정발진기용 세라믹 패키지는 복수의 세라믹층, 즉 제1세라믹층(1)과 제2세라믹층(2)이 적층되어 세라믹 패키지가 형성되고, 상기 세라믹 패키지의 오목한 공간부(20) 일측에는 전극패드(4b)에 수정편(5a)의 일단이 고정되어 있으며, 상기 전극패드(4b)는 서로 다른 면적을 갖는 금속층이 적층되되 최상부의 금속층 면적이 가장 크게 형성되어 있다.

도 7a 내지 도 7c에 의하면, 상기 전극패드(4b)를 이루고 있는 제2금속층(42b)의 면적이 제1금속층(41b)의 면적보다 크게 형성되어 있고, 상기 제1금속층(41b)은 상기 제2세라믹층(2)의 내벽으로부터 소정의 이격거리(d)를 유지하도록 형성되어 있기 때문에, 상기 제2금속층(42b)은 상기 제1금속층(41b)과 상기 제2세라믹층(2)의 내벽 간의 이격거리(d)보다 가까운 이격거리(d1)를 갖도록 접근시켜 형성되어도 전기적 특성이 불량해지거나 또는 쇼트가 발생되지 않는다.

또한 상기 제2금속층(42b)의 면적은 상기 제1금속층(41b)의 면적보다 크게 형성되어 있어서, 상기 제2금속층(42b)의 상부면에는 넓은 면적에 대하여 도전성 접착제(6a)가 도포되어 상기 수정편(5a)의 일단 하부면에 넓게 접합되기 때문에 상기 수정편(5a)을 더욱 안정적으로 지지할 수 있으며, 또한 상기 제2금속층(42b)이 상기 제2세라믹층(2)의 내벽에 가까이 형성됨으로써 제1실시예에 의한 수정편(5)보다 다소 큰 사이즈의 수정편(5a)의 탑재가 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 수정발진기는, 제1 및 제2세라믹층이 적층되어 단순한 구조로 세라믹 패키지가 형성됨으로써 구조물의 형성이 용이하고, 상기 세라믹 패키지의 공간부가 넓게 확보되어 상기 수정편을 안전하게 탑재할 수 있다.

또한 상기 제1세라믹층의 일측 상부면에는 복수의 금속층이 적층 형성된 전 극패드가 소정의 높이로 형성되어 있어서 종래의 제2세라믹층의 공간부를 대체하면서 상기 수정편의 일단을 고정 지지할 수 있다.

상기 전극패드에 있어서, 상기 최상층의 금속층의 면적이 크게 형성된 경우에는 도전성 접착제의 도포 범위가 넓어져 상기 수정편을 더욱 견고하게 고정할 수 있을 뿐만 아니라 보다 큰 사이즈의 수정편을 고정 지지할 수 있으며, 특히 상기 최상층의 금속층과 상기 제2세라믹층의 내벽 간의 이격거리를 좁게 형성할 수 있기 때문에 수정편의 수납공간이 확장되고, 그 결과 보다 큰 사이즈의 수정편을 고정 지지할 수 있다.

아울러, 상기 세라믹 패키지의 구조가 단순하게 되어 있기 때문에 제한된 공간을 효율적으로 활용할 수 있으며, 나아가 수정발진기의 소형화에 유리한 점이 있다.

Claims

오목한 공간부가 형성되도록 제1 및 제2세라믹층이 적층된 세라믹 패키지;

상기 제1세라믹층의 일측 상부면에 복수의 금속층이 적층된 전극패드;

상기 전극패드 상에 일단이 고정되어 진동을 발생시켜 주는 압전소자;

상기 전극패드의 상부면에 도포되어 상기 압전소자의 일단을 접합하는 도전성 접착제; 및

상기 세라믹 패키지의 상부에 덮어져 밀봉하기 위한 리드;

를 포함하는 수정발진기.
제1항에 있어서,

상기 전극패드의 복수의 금속층 각각은 면적이 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제1항에 있어서,

상기 전극패드의 복수의 금속층 각각은 면적이 모두 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제2항에 있어서,

상기 전극패드는 최상층의 금속층이 가장 작은 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제2항에 있어서,

상기 전극패드는 최상층의 금속층이 가장 큰 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제1항에 있어서,

상기 전극패드는 복수의 텅스텐이 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제6항에 있어서,

상기 복수의 층으로 적층된 텅스텐의 표면에는 금도금이 이루어진 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제6항에 있어서,

상기 복수의 층으로 적층된 텅스텐의 표면에는 금도금과 니켈도금이 이루어진 것을 특징으로 하는 수정발진기.
제1항에 있어서,

상기 압전소자는 수정편인 것을 특징으로 하는 수정발진기.