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CN1886895B - 包含密闭容器中的谐振器单元的电子元件 - Google Patents

包含密闭容器中的谐振器单元的电子元件 Download PDF

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CN1886895B CN2004800346606A CN200480034660A CN1886895B CN 1886895 B CN1886895 B CN 1886895B CN 2004800346606 A CN2004800346606 A CN 2004800346606A CN 200480034660 A CN200480034660 A CN 200480034660A CN 1886895 B CN1886895 B CN 1886895B
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Abstract

一种包括至少一个谐振器单元(5)的电子元件(1)，该谐振器单元(5)被设置在容器的壳体(8)中。所述容器包括：具有基座(20)和至少一个环形侧壁(3)的主部件(2)、及固定在主部件上以密封容器的壳体的盖(4)。盖的一部分对特定光束波长透明，以在密封容器后可以对谐振器单元进行光学调节。盖被固定在优选由陶瓷材料制成的主部件的侧壁(3)的边缘(7)上，以使边缘的一部分优选包围盖(4)的全部侧表面，从而确保电子元件免受侧面的冲击。

Description

包含密闭容器中的谐振器单元的电子元件
技术领域
本发明涉及具有在密封或密闭容器中的谐振器单元的电子元件。所述容器包括具有基座和至少一个环形侧壁的主部件，及固定在主部件上的盖。盖的至少一部分对特定光束波长透明，以允许对谐振器单元进行光学调节。 
本发明还涉及一种制造电子元件的方法。该方法包括通过堆叠和固定例如陶瓷材料的硬质材料片形成主部件，以及，在用盖密封容器前安装谐振器单元等步骤。所述片被加工以限定基座和至少一个侧壁。 
背景技术
谐振器单元可以是例如连到振荡器电路的如石英谐振器的压电谐振器。大多数用于例如电子表或电动机械表的小尺寸石英谐振器为石英音叉谐振器。在产生由振荡器电路提供的低频信号的情况下，这些石英谐振器通常被封装在真空容器、或惰性气体气氛中。 
通常，将这样的谐振器安装在较平坦的例如陶瓷容器中。这些容器通常包括其中装有谐振器的平行六面体形的主部件，以及固定在主部件上的矩形盖。如果将谐振器真空密封在容器中，所述谐振器可以通过透明的盖被光学调节。 
这里可引用日本实用新型54-35870，其公开了一种包含谐振器单元的电子元件，其中将谐振器单元设置在容器的主部件的第一壳体中。该第一壳体由透明盖密封，所述透明盖通过预制件被固定在所述主部件的第一壳体的环形边缘上。将集成振荡器电路设置在容器主部件的第二壳体中，所述第二壳体通过基座与第一壳体分开。第二壳体通过不透明盖闭合，所述不透明的盖被固定在所述主部件的第二壳体的环形边缘上。集成电路通过容器主部件的基座与谐振器单元电连接。
日本实用新型54-35870所公开的电子元件的一个缺点是，在每个盖上受到侧面冲击的情况下，盖或用于将盖固定到主部件上的材料会产生裂纹，从而导致密封性的丧失。这种侧面冲击可发生在多种操作中，特别是在将所述电子元件组装进电子装置或印刷电路板上时。因为谐振器单元通常必须保持被真空密封在容器或惰性气体气氛中，从而可能阻碍对谐振器单元进行调节以从振荡器电路产生特定频率的信号。谐振器甚至可能停止振荡。为了使这些问题最小化，盖的角和侧面必须通过特定方法打磨。显然，这大大增加了这些盖的成本。 
日本实用新型54-35870所公开的电子元件的另一个缺点仅与密封方法有关。实际上，常用的密封容器的技术是在金属板的空间中堆叠各种单元，即在容器的主部件上堆叠预制件，并将盖置于预制件上。从而可对这三个单元准确定位。为此，空间的机械容差必须非常高以适当地定位这三个单元。 
发明内容
从而本发明的主要目的是通过提供一种电子元件以克服现有技术的缺点，该电子元件包含密封在容器中的至少一个谐振器单元，该容器的盖受到保护而免受侧面的冲击。此外，这种带受保护的容器盖的电子元件的生产时间和生产成本可以减少。 
因此，本发明涉及上述电子元件，其特征在于，将盖固定在由例如陶瓷材料的硬质材料制成的主部件的侧壁边缘上，以使边缘的一部分至少部分包围盖的侧表面，从而确保该电子元件免受侧面冲击。 
本发明的电子元件的一个优点是，通过如下的边缘或凸缘可无危险地处理所述电子元件，所述边缘或凸缘的一部分部分包围盖的侧表面从而保护其免受侧面冲击。优选，边缘的一部分完全包围盖的侧表面。这允许通过盖将谐振器单元完全密封地保持在壳体内的惰性气体气氛或优先真空中。同样，盖在容器主部件上的位置不再取决于用于闭合容器的方法中的空腔的机械容差。从而避免盖与边缘未能对齐的危险。 
包围盖的侧表面的边缘部分的高度优选大于或等于固定在边缘凸肩上的盖的厚度，从而使盖的边缘不从侧壁边缘的上面伸出。在边缘的部分与盖的侧表面之间可留出间隔以确保更好的保护。这样施加到边缘的侧面冲击将不会直接传递到盖上。从而可使用简单地通过描画切割常规玻璃片获得的例如玻璃的透明盖。这减少了这种电子元件的制造成本，因为不再需要对玻璃或其他易碎材料制成的盖的边角进行特殊处理。 
为了将盖固定在边缘上，首先在边缘上沉积第一环形镀金层，并在盖内面的周缘沉积第二环形镀金层。在两个环形镀金层间设置金属合金预制件，以通过加热和把盖压向边缘而焊接盖。预制件的金属合金可由锡和金形成。 
如果必须将谐振器单元密封在真空中，可在壳体中蒸发一层例如钛或铬层的吸气剂型材料。当将谐振器单元密封在壳体中后，可优选通过由激光束加热来激活钛或铬层以使其用作真空泵。 
因此本发明还涉及前述元件的制造方法，该方法的特征在于包括第二组步骤：将盖放置在主部件的边缘上，该主部件的边缘的一部分包围盖的侧表面，所述盖通过包围盖的侧表面的边缘的部分被定位在边缘上；以及，通过加热设置在边缘和盖上的金属层将盖固定在边缘上。 
附图说明
在下面结合附图对本发明的至少一个非限制性实施例的描述中，包含谐振器单元的电子元件及其制造方法的目的，优点和特征将更加清楚，其中： 
图1为根据本发明的电子元件的俯视图；以及 
图2为根据本发明的电子元件沿图1中的A-A线的截面图。 
具体实施方式
下面的描述中，凡是本领域技术人员熟知的电子元件的方面将不再进 行详细描述。 
图1和图2为电子元件1的简化示意图。其包括安装于平行六面体形容器的第一壳体8中的谐振器单元5。容器包括具有环形侧壁3和基座20的主部件2，和固定在侧壁3的边缘7的凸肩上以密封主部件中的真空壳体8的盖4。该容器可为例如5mm长，3.2mm宽，1.08mm高。 
需要注意的是，边缘7用凸肩限定了侧壁3的上部，其中凸肩上固定有盖4。 
容器的主部件2的基座20和侧壁3优选根据常规技术由陶瓷材料制成。为此，通常将多个陶瓷片加工、堆叠并在顶部彼此固定，以制成基座20和基座上面和下面的侧壁3。 
边缘7的一部分完全围绕矩形盖，以使其免受任何影响电子元件的侧面冲击。边缘7的围绕盖4的部分的高度大于等于固定在所述边缘上的盖的厚度。从而盖的边缘不会突出到容器外。 
通过主部件2上的边缘7，可没有任何危险地处理电子元件。间隔22将盖4的侧表面与包围其的边缘7的部分隔开。该间隔可比盖的厚度小。间隔22防止任何对所述边缘发生的、能破坏盖的侧面冲击直接传递到盖。 
矩形盖4可有利地为玻璃盖，该玻璃盖可通过简单地描画切割常规玻璃得到。因为盖受到边缘7的部分的保护，所以无需对盖的边角进行特殊处理，从而降低了这种电子元件的制造成本。 
为了将盖4固定在边缘7上，在边缘7的内侧特别是在凸肩上通过蒸发或其他方法沉积第一环形镀金层10，并通过蒸发或其他方法在盖4内面的周缘沉积第二环形镀金层11。第二环形镀金层11在图1中未示出以避免画面重叠。在两个环形镀金层10和11间沉积环形金属合金预制件9，以通过真空加热和把盖向边缘7上挤压而把盖4焊接至边缘7的凸肩上。该预制件由例如低共熔的锡金合金形成，使得合金具有比在随后组装电子元件1时所用的温度高的熔解温度。 
真空封装在主部件2的壳体8中的谐振器单元5优选为包括石英音叉的压电谐振器。这种常规石英音叉由两个平行臂5a和5b形成，其通过桥 5c固定在基座上，在弯曲模式下振动。在每个臂5a和5b及桥5c上沉积镀金层以形成两组电极6a和6b，从而使它们受到能使所述臂5a和5b振动的电场。桥5c固定在壳体8的角上的与基座20和侧壁3一体的两个柱12上，以在壳体8的基座20和盖4间留下臂5a和5b振动的空间。 
可参见EP专利申请1111 770A1和1303 042A1的内容以了解这种谐振器实施和操作上的更详细的内容。 
在完成品上，即盖在真空下密封容器中的壳体8后，通过常规方式进行对石英谐振器的调节或设置。为了进行所述调节，盖4包括对例如激光束的预定光束波长透明的至少一部分。盖优选地由上述玻璃或硅制成，其对于大于1.3μm的波长是透明的。用于该情况下的激光束波长大于等于1.3μm。 
在图1和图2所示的实施例中，电子元件1还包括主部件2中的第二壳体18，其由侧壁3和基座20限定。第二壳体18位于基座的相对于谐振器单元5所在的壳体8的面上。将具有分级振荡器(stage oscillator)的集成电路15固定在基座20的第二壳体18中。 
通过金属线16以已知方法将图中未示出的振荡器电路15的若干个金属片连接到容器的内部金属片上。将图中未示出的容器的内部金属片设置在与侧壁3和基座20一体的环形支撑件17上。这些内部金属片通过图中未示出的连接路径连接到设置在电子元件1两侧上的外部连接片13上。 
第二壳体18中充满树脂19来封装集成电路15，以机械地保护所述电路并使其免受光照。由此，电子元件1的成品可被构成为如同SMD(表面安装器件)型的元件，以使其能被安装在例如印刷电路板上。 
振荡器电路15还通过两个连接路径14被穿过基座20连接在石英谐振器5上，以产生根据谐振器配置的频率上的信号。这些连接路径可由钨-镍-金形成。 
为产生低频信号，必须将石英谐振器5真空封装在壳体8中，以通过前述的激光束在电子元件成品中调节或设置。然而，壳体8中可能残留1毫巴量级的气压。因此，可在例如盖4内面的部分上沉积一层铬或钛21 作为吸收剂型材料。铬层或钛层21尤其是在经通过盖4的激光束激活后可起到真空泵的作用。 
通过由激光束激活层21，蒸发了的铬或钛的颗粒将沉积到谐振器上，从而降低振荡器频率。之后可通过直接在谐振器的电极上作用以调节，而增大谐振器的频率。 
需要注意的是，铬层或钛层21可沉积覆盖盖4的整个内表面以作为镀金层11的底层。此外，如果可以由穿过元件盖4的激光束激活铬层或钛层，则所述层也可置于壳体8的其他位置，如基座20或谐振器5上。 
如上所述，本领域技术人员在不脱离由权利要求书所限定的本发明的范围下，可设计该电子元件的各种变型。电子元件可仅包括谐振器单元。 
还可以考虑将振荡器电路与石英谐振器安装在同一壳体中。振荡器电路还可以包括实时时钟(RTC)功能或其他功能。 
还可以考虑将谐振器单元安装在其主部件可由金属或玻璃制成的容器中，如已经提出的对常规音叉谐振器的处理。在这种情况下，边缘的一部分可仅部分包围盖的侧壁，例如盖的四个角。 
谐振器单元可在将盖固定到容器侧壁边缘上之前进行调节。最后，包括谐振器单元的壳体可不包含吸收剂型材料。 

Claims (11)

1.一种电子元件(1)，其包括至少一个被设置在容器的壳体(8)中的谐振器单元(5)，所述容器包括具有基座(20)和至少一个环形侧壁(3)的主部件(2)、以及被固定在所述主部件上以密封所述容器的壳体的盖(4)，所述盖的至少一部分对特定的光束波长透明，以允许所述谐振器单元被光学地调节，其特征在于，所述盖(4)被固定在由陶瓷材料制成的所述主部件的侧壁(3)的边缘(7)上，以使所述边缘的一部分包围所述盖(4)的全部侧表面，从而确保所述电子元件免受侧面冲击。
2.如权利要求1所述的电子元件(1)，其特征在于，包围所述盖(4)的侧表面的边缘(7)的部分的高度大于等于被固定在所述边缘上的所述盖的厚度。
3.如权利要求1所述的电子元件(1)，其特征在于，所述盖(4)为玻璃盖。
4.如权利要求1所述的电子元件(1)，其特征在于，固定所述盖的所述容器的主部件(2)的边缘(7)包括第一环形镀金层(10)；所述盖的内面周缘包括第二环形镀金层(11)；以及，所述盖(4)通过金属合金预制件(9)被焊接在所述边缘上，所述预制件(9)被设置在两个所述环形镀金层之间，所述金属合金由锡和金形成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电子元件(1)，其特征在于，所述元件在所述盖(4)的侧表面和包围所述盖的边缘(7)的部分之间还包括间隔(22)，所述间隔的尺寸比所述盖的厚度小。
6.如权利要求1所述的电子元件(1)，其中包括所述谐振器单元(5)的所述容器的主部件(2)的壳体(8)被真空密封，其特征在于，所述谐振器单元为由穿过所述盖(4)的透明部分的激光束调节的石英谐振器，所述石英谐振器的形式为具有两个平行臂(5a，5b)的音叉，所述两个臂通过桥(5c)彼此连接、并具有使之振动的电极(6a，6b)；以及，所述容器的主部件包括至少一个被固定在所述基座(20)上的柱(12)，所述音叉被固定在所述柱上，所述电极通过所述容器的主部件被电连接到外部连接端子(13)上。
7.如权利要求1所述的电子元件(1)，其特征在于，所述元件包括与所述谐振器单元(5)电连接的振荡器电路(15)。
8.如权利要求7所述的电子元件(1)，其特征在于，所述振荡器电路(15)被设置在所述主部件(2)的第二壳体(18)中，所述第二壳体(18)由所述侧壁(3)和基座(20)限定，所述第二壳体被设置在基座上的与所述谐振器单元(5)所在的所述壳体(8)相对的面上；所述振荡器电路通过树脂(19)被封装在所述第二壳体中、并与所述电子元件的外部连接端子(13)电连接；以及，所述容器的主部件的基座包括电连接路径(14)，用于电连接所述振荡器电路与所述谐振器单元。
9.如权利要求1所述的电子元件(1)，其特征在于，吸收剂型材料被设置在所述谐振器单元(5)的壳体(8)中，以在其被激活时用作真空泵。
10.如权利要求9所述的电子元件(1)，其特征在于，所述吸收剂材料为在所述谐振器单元的壳体(8)中、在所述盖(4)的内面的部分上的一层蒸发的钛或铬(21)；以及，所述一层蒸发的钛或铬能够被穿过所述盖(4)的透明部分的激光束激活以用作真空泵，并降低所述谐振器单元的振荡频率。
11.一种用于制造如权利要求1所述的电子元件的方法，该方法包括以下第一组步骤：通过堆叠和固定陶瓷材料片制成所述容器的主部件，所述陶瓷材料片被加工以限定所述基座和至少一个侧壁；以及，将谐振器单元安装在所述容器的壳体中，其特征在于，该方法包括以下第二组步骤：将所述盖置于所述主部件的边缘上，所述边缘的一部分包围所述盖的全部侧表面，所述盖通过完全包围所述盖的侧表面的边缘的部分被定位在所述边缘上；以及，通过加热被设置在所述边缘和所述盖上的金属层将所述盖固定在所述边缘上。
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