TWI342116B - Electronic component having a resonator element arranged in a hermetically closed housing and method for manufacturing such an electronic component - Google Patents

Description

1342116 〜年5捫日修正替換頁 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明主要有關於一種具有於緊密封合或關閉之容器 中之共振器的電子組件，該容器包含一具有基底之主部分 及環型的至少一側壁，以及—蓋件固定在主部分上。蓋件 的至少一部分係使特定波長之光束可穿透，允許光學調整 共振器元件。 本發明亦有關一種製造電子組件的方法。該方法包含 下列步驟：藉由堆疊及固定諸如陶製材料之硬質材料片製 造容器主部分’以及在用蓋件封閉該容器前，將共振器元 件安裝於容器之外殼中。加工該等材料片以定義出基底及 至少一側壁。 【先前技術】 共振器元件可爲例如壓電共振器，例如連接至振盪器 電路之石英共振器。多數用於電子或電機械錶之小尺寸石 英共振器爲石英音叉共振器。在產生振盪器電路提供之低 頻訊號時，這些石英共振器通常係封閉於真空容器中，或 者於具有惰性氣體的容器中^ 通常’這種共振器安裝於例如陶製的容器中，且相當 的扁平。這些容器常包含平行六面體形狀之主部分，而共 振器安裝於其中，以及矩形蓋件固定在主部分上。若共振 器係真空密封於容器中，該透過該可穿透的蓋件光學調整 共振器。 1342116 f•啤3月1曰修正替換頁 . 有關於此，可引用日本專利案第54-35870號，其揭 露一種具有共振器元件的電子組件’該共振器係配置於一 容器主部分的第一外殼中。該第一外殻係由一透光蓋件緊 密密封’使用預先形成部件將蓋件固定在主部分第一外殼 的環型框邊上。積體振盪器電路係配置於容器主部分第二 外殼中’該第二外殼藉由一基底與第—外殻隔離。該第二 外殻係由一不透光蓋件封閉’該蓋件係固定在主部分第二 φ 外殼之環型框邊上。該積體電路透過容器主部分的基底電 性連接至共振器元件。 揭露於日本專利案第54-35870號中電子組件之一個 缺點爲當各蓋件受到側向震動時，可能產生裂痕於蓋件中 或固定蓋件至主部分之材料中，造成無法密封。這些側向 震動可在各種操作期間中發生，特別是在將該電子組件組 裝於電子設備或印刷電路板的操作期間。由於共振器元件 通常需要在容器中維持真空或惰性氣體環境，可能損害爲 • 了從振盪器產生特定低頻訊號而對共振器所作之調整。共 振器甚至可能停止振盪。爲了將這些問題減至最小，必須 使用特別的處理以硏磨蓋件的角隅與側面。當然，這將造 成這些蓋件成本大幅提高。 日本專利案第54-35870號中電子組件之另一項缺點 係完全與密封方法有關。事實上，常用之密封容器的技術 係將各種元件堆疊於金屬板的凹處’亦即容器主部分上的 壓片，而蓋件堆疊於該壓片上。因此，這三個元件必須非 常精準的定位。爲了達成這個要求，凹處的機械公差必須 -6 - 1342116 ，啤Μ 1日修正替換頁 非常高以正確地定位這三個元件。 【發明內容】 因此本發明的主要目的係在於克服先前技術之缺點， 藉由提供具有緊密封閉於容器中之共振器，且保護其蓋件 不受側向震動。再者，可降低具有受保護容器蓋件之電子 組件的製造時間與成本。 本發明因此有關前述之電子組件，其特徵在於蓋件係 固定在主部分的側壁框邊上，由諸如陶製材料之硬質材料 構成，使該框邊的一部分至少部分地圍繞蓋件側面，以確 保電子組件不受側向震動的影響。 根據本發明的電子組件之一項優點爲由於這種框邊或 凸緣，其一部分可部分地圍繞蓋件的側壁，防止蓋件受到 側向震動，使在處理該電子組件時不會有任何風險。較佳 地，該框邊的一部分完全圍繞蓋件的側面。這允許共振器 元件置於藉由蓋件緊密密封於惰性氣體環境或較佳於真空 的外殻中。同樣的，蓋件相對於容器主部分的位置不再需 要仰賴關閉容器之方法中所用的凹處機械公差。因此這可 減少蓋件於框邊上不準確對齊的風險。 圍繞蓋件側面之框邊部份高度較佳等於或大於固定於 框邊肩部上的蓋件厚度，所以使蓋件框邊不會突出框邊上 表面上。框邊此部分與蓋件側面之間亦可留下一空間，以 確保較佳的保護。以此種方式，於框邊所發生側向震動不 會傳達至蓋件。因此，可使用藉由簡單地刻畫並切斷習知 1342116 /43月1日修正替換頁 少此種電子組件 加工玻璃或其他 〇 狀鍍金層沉積於 內表面周圍。金 以藉由熱銲接蓋 金屬合金可由錫 鈦或鉻層之吸氣 緊密封合共振器 鈦或鉻層作爲真 方法，其特徵在 主部分框邊上， 該蓋件側面之框 加熱配置於框邊 熟悉該項技藝者 • 玻璃片獲得的例如玻璃之透光蓋件。這減 的製造成本，因爲不再需要以特別的方式 易碎或裂之材料構成的蓋件之邊緣與角落 爲了固定蓋件於框邊，首先將第一環 框邊上，以及第二環狀鍍金層沉積於蓋件 屬合金壓片係配置於該兩環狀鍍金層之間 件，並使蓋件壓著框邊。所使用之壓片之 φ 與金構成。 若共振器元件需密封於真空中，諸如 劑（getter )型材料可蒸發於外殼中。於 外殼後，可藉由以雷射光束加熱以活化該 空吸氣泵。 本發明因此有關一種製造上述組件的 於該方法包含第二系列步驟：將蓋件置於 該框邊一部分圍繞該蓋件側面，藉由圍繞 # 邊的部分定位該蓋件於框邊上，以及藉由 與蓋件上的金屬層固定蓋件於框邊上。 【實施方式】 在下列說明中，將不對於電子組件中 已知的部分進行詳細解釋。 於第1圖與第2圖中以簡化方式顯示電子組件1。該 電子組件1包含共振器元件5安裝於平行六面體形狀的容 器之第一外殻8中。該容器包含主部分2及環型側壁3與 1342116 卜啤3月1日修正替換頁 . 基底20，以及固定於側壁3框邊7之肩部上蓋件4以緊 密封閉主部分外殼於真空中。此容器可例如爲5公釐長、 · 3·2公釐寬以及1.08公釐高。 應注意到該框邊7定義側壁3上部分，使該上部分具 有可固定蓋件4於其上之肩部。 較佳根據習知技術以陶製材料作成主部分2之側壁3 以及基底20。爲了達成此’以平常方式加工多片陶片， 互相堆疊並固定以製成基底20以及基底上與下的側壁3 φ 〇 框邊7的一部分完全地圍繞矩形蓋件以保護蓋件使側 向震動不影響電子組件。該框邊7圍繞蓋件4的部分之高 度大於或等於固定於蓋件的厚度。藉此，蓋件的邊緣不會 突出容器外。 藉由主部分2之框邊7’可毫無風險的處理電子組件 。空間2 2將蓋件4之側面與圍繞其之框邊部分隔離。此 空間2 2可比蓋件厚度尺寸較小。該空間2 2防止任何可能 Φ 發生在框邊且會破壞蓋件之側向震動傳遞到該蓋件。 矩形蓋件4可較佳爲玻璃蓋件，可藉由簡單地刻畫並 切斷習知玻璃片獲得。由於蓋件受到框邊7部分的保護， 因此不再需要以特別的方式加工蓋件之邊緣與角落，這減 少此種電子組件的製造成本。 爲了固定蓋件4到框邊7，藉由蒸發或其他方式沉積 第一環狀鍍金層1 〇於框邊內側，特別係於肩部，以及藉 由蒸發或其他方式沉積第二環狀鍍金層11於蓋件4之內 -9- 1342116 丨。咩3刖曰修正替換頁 面周圍。此第一環狀鍍金層11未顯示於第丨圖中，以避 免使圖式過度複雜化。環狀金屬合金壓片9係沉積於兩 環狀鍍金層1 0與1 1之間，以藉由真空加熱焊接蓋件4到 框邊7之肩部並將蓋件4壓抵於框邊7。此壓片可以爲例 如金與錫所製成的共融合金’使其具有比後續組裝電子組 件1所使用的溫度更高的熔點溫度。 真空密封於主部分2之外殼8中的共振器元件5係較 φ 佳爲壓電共振器’其包含石英音叉。此習知石英音叉係由 兩條平行臂部5 a與5 b所構成’以彎曲模式震動，並藉由 橋部5c握住兩臂部的底部。金屬層係沉積於各臂部5a與 5b以及橋部5c以形成兩組電極6a與6b以使電極受到由 震動臂部5a與5b所產生的電場。橋部5c係固定於外殼 8角落之兩個壁柱12上，該壁柱與基底20以及側壁3爲 一體’並留下空間給臂部5a與5b以於基底20與蓋件4 之間的外殼8中震動。 # 有關於此種共振器之更詳細運作實施例，可參閱歐洲 專利申請案第1 111 770A1以及1303042A1號。 石英共振器知調整或設定係以習知方式在已完成產品 (亦即當蓋件真空緊密密封容器之外殼8時）進行。對方令 此調整，蓋件4包含至少一部分可讓諸如雷射光束之特定 波長的光束穿透。此蓋件可較佳由上述玻璃所製成，或砂 ，其對於波長大於1.3 μηα爲可穿透。在此例中所使用的 雷射光束具有等於或大於1.3 μπι之波長。 於第1與2圖之實施例中，電子組件進一步包含第二 -10- 1342116 /··年Ml曰修正替換頁 外殻18於主部分2中，由側壁3與基底20所界定。第二 外殼1 8係配置於基底之具有共振器元件5之外殼8的相 . 對面上。具有階級振盪器之積體電路15固定於外殼18之 基底20上。 振盪器電路15之多個金屬墊（未圖示）係以習知方 式藉由金屬線16連接至容器的內金屬墊。容器的這些內 金屬墊（未圖示）配置於與側壁3及基底20 —體之環型 支承部17上。由連接路徑（未圖示）連接這些內金屬墊 · 至配置於電子組件1兩側之外連接墊1 3。 第二外殻18由樹脂19所塡充，以封裝積體電路15 機械性保護該電路以及不受光線影響。以此方式，完成後 的電子組件係組構成類似表面黏著裝置（SMD )型之組件 ，使之能被黏著於印刷電路板上。 振盪器電路15亦經由基底20藉由兩條連接路徑14 連接至石英共振器5，以依照共振器設定產生某頻率的訊 號'這些連接路徑可由鎢·鎳-金所製成。 鲁 爲產生低頻訊號，石英共振器5必須真空密封於外殼 8中，以在已完成電子組件上如上述藉由雷射光束調整或 設定。但仍會有千分之一大氣壓力程度的餘壓殘留於外殼 8中。因此，可沉積鉻或鈦層21於例如蓋件4的內表面 一部分上作爲吸氣劑型材料。此鉻或鈦層21可作爲真空 吸氣泵，尤其當藉由透過蓋件之雷射光束活化時。 藉由雷射光束活化此層2 1，可使鉻或鈦分子沉積於 共振器上因此降低振動頻率。之後，藉由直接作用於共振 -11 - 1342116 /«43月1曰修正替換頁 . 器電極上增加欲調整之共振器頻率。 應注意到此鉻或鈦層21可沉積於蓋件4整 作爲鍍金層11之主層。再者，鉻或鈦層亦可設 8之另一位置，例如基底20上或共振器5上， 由透過組件之蓋件4的雷射光束所活化即可。 從剛剛的說明中，熟悉該項技術者可對該電 出許多修改，這些修改都不超出由申請專利範圍 φ 關本發明之範圍。電子組件可僅包含共振器元件 亦可想像得到將振盪器電路安裝於與石英共 的外殼中。此振盪器電路亦可包含即時時脈功能 或其他功能。 亦可想向得到將共振器元件安裝於由金屬或 之主部分的容器中，如已提及習知音叉共振器相 情況中，框編部分可僅部份地圍繞蓋件之側壁， 個角落。 % 可在固定蓋件於容器側壁框邊上之前，調整 件。最後，包含共振器元件的外殼可不含有吸氣 料。 【圖式簡單說明】 具有共振器之電子組件的目的、優點與特徵 造方法將藉由上述至少一個非限制性之本發明的 配合所附圖式更清楚，其中： 第1圖顯示根據本發明之電子組件之俯瞰圖 個內表面 置於外殻 只要能夠 子組件作 所定義有 Q 振器同樣 (RTC ) 玻璃製成 同。在此 如蓋件四 共振器元 劑型的材 以及其製 實施例及 ，以及 -12- 1342116 /««年3月3曰修正替換頁 第2圖顯示沿著第1圖根據本發明之電子組件之線 A-A的剖面。 【主要元件符號說明】 1 電子組件 2 主部分 3 側壁 4 蓋件 5 共振器元件 5 a，5 b 臂部 5 c 橋部 6 a , 6 b 電極 7 框邊 8 外殼 9 壓片 10,11 鍍金層 12 壁柱 13 外連接墊 14 連接路徑 15 電路 16 金屬線 17 環型支承部 18 第二外殼 19 樹脂

-13- 1342116 20 基底 2 1 層 22 空間 /··年5月ί曰修正替換頁

-14-

Claims (1)

1342116 時3月《ι日修正替換頁 . 十、申請專利範圍 _ 1. 一種包含有至少一共振器元件的電子組件’該至少 ， 一共振器元件安裝於一容器之第一外殼中，該容器包含： 一主部分，其係設有基底及至少一環狀側壁；以及 一玻璃蓋件，其係固定於該主部分上以緊密封合該容 器的該第一外殼，其中該玻璃蓋件的至少一部分可讓具有 特定波長的光束透過以允許光學調整該共振器元件，其中 該玻璃蓋件爲易碎或易裂的， 隹 其中該玻璃蓋件係固定於該主部分之該側壁的環形框 邊上，其中該主部分由例如陶製材料的硬質材料所製成， 使得該框邊之一部分完全圍繞該玻璃蓋件之該等側面並確 保該電子組件之該玻璃蓋件不受到側向震動的影響， 其中一空間係設於該玻璃蓋件的所有該等側面與圍繞 該玻璃蓋件之該框邊的該一部分之間，且該空間實質上具 有小於該蓋件的厚度之尺寸，以協助將該蓋件安裝於該主 部分之該側壁的該框邊上，以避免對該框邊之側向震動傳 β 遞到該玻璃蓋件，和 其中該玻璃蓋件之該等側面包含邊緣及角落，且設於 該玻璃蓋件的所有該等側面與圍繞該玻璃蓋件之該框邊的 該一部分之間的該空間係於該玻璃蓋件的該等角落處變窄 〇 2. 如申請專利範圍第1項之包含有至少一共振器元件 的電子組件，其中圍繞該玻璃蓋件之該側面的該框邊之該 ~部分的高度大於或等於固定於該框邊上之該玻璃蓋件的 -15- 1342116 /*咩3月1日修正替換頁 厚度。 3 .如申請專利範圍第1項之包含有至少一共振 的電子組件，其中容納該玻璃蓋件之該容器的該主 該框邊包含第一環狀鑛金層，其中該玻璃蓋件之內 圍包含第二環狀鍍金層，以及其中使用配置於該第 鍍金層與該第二環狀鍍金層之間的金屬合金壓片焊 璃蓋件至該框邊上，其中該金屬合金係由錫與金形 4. 如申請專利範圍第1項之包含有至少一共振 的電子組件，其中包含該共振器元件之該容器的該 之該第一外殼係真空密封，其中該共振器元件爲石 器，可由雷射光束透過該玻璃蓋件之可透光部分調 石英共振器包含一音叉，其具有由橋部互相連接之 行臂部並含有使該等臂部能震動之複數個電極，以 該容器之該主部分包含至少一壁柱固定於該基底， 叉固定於該基底上，而該等電極經過該容器之該主 性連接到外部連接端子。 5. 如申請專利範圍第1項之包含有至少一共振 的電子組件，進一步包含電性連接至該共振器元件 器電路。 6 .如申請專利範圍第5項之包含有至少一共振 的電子組件，其中該振盪器電路配置於該主部分之 殼中，其中該第二外殼由該側壁及該基底所界定， 二外殼配置於該基底的該共振器元件之該第一外殼 面上，其中該振盪器電路藉由樹脂封裝於該第二外 器元件 部分的 表面周 一環狀 接該玻 成。 器元件 主部分 英共振 整，該 兩條平 及其中 且該音 部分電 器元件 之振盪 器元件 第二外 且該第 的相對 殻中並 -16- 1342116 〇淬？刖日修正替換頁 電性連接至該電子組件之外部連接端子，以及其中該容器 的該主部分的該基底包含用於電性連接該振盪器電路與該 共振器元件的電性連接路徑。 7 ·如申請專利範圍第1項之包含有至少一共振器元件 的電子組件，其中一吸氣劑型材料配置於該共振器元件的 該第一外殼中，以當活化時作爲真空吸氣泵。 8. 如申請專利範圍第7項之包含有至少一共振器元件 的電子組件’其中該吸氣劑型材料係在該共振器元件之該 第一外殻中之一層蒸發的鈦或鉻，較佳是在該玻璃蓋件的 該內表面的一部分上，以及其中此鈦或鉻層可藉由穿透該 玻璃蓋件之該可透光部分的雷射光束而活化，以作爲真空 吸氣泵並降低該共振器元件的振動頻率。 9. —種製造電子組件的方法，該電子組件是如申請專 利範圍第1項之電子組件，該方法包含第一系列的步驟， 該第一系列的步驟包括藉由堆疊及固定例如陶製材料之硬 質材料片而製造該容器的該主部分，加工以定義出基底及 至少一側壁，和將共振器元件安裝於該容器之外殼中；其 中該方法包含第二系列的步驟，該第二系列的步驟包括將 玻璃蓋件置於該主部分的該框邊上，該框邊的一部分圍繞 該玻璃蓋件的側面，藉由圍繞該玻璃蓋件側面之框邊的該 部分而定位該玻璃蓋件於該框邊上，和藉由加熱配置於該 框邊與玻璃蓋件上的金屬層而固定該玻璃蓋件於該框邊上 -17- 1342116 {畤3月1i日修正替換頁 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為··第（2)圖 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 2 3 4 7 8 9 10,11 14

17 18 19 20 2 1 22 八、本案若有化學式時， 式：無 主部分 側壁 蓋件 框邊 外殼 壓片 鍍金層 連接路徑 電路 金屬線 環型支承部 第二外殻 樹脂 基底 層 空間 請揭示最能顯示發明特徵的化學