晶體單元的製作方法

2023-05-28 20:30:36 1

專利名稱：晶體單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過電阻焊接或冷焊的非常穩定的晶體單元的技 術領域，並且特別是涉及一種其單元基板由陶瓷材料形成的晶體單元 (crystal unit)。
背景技術：
非常穩定的晶體單元通常用作使用加熱器的恆溫型晶體單元，並 且不受環境溫度的影響。因此，這種晶體單元能夠精確地保持其頻率 穩定性(例如，10ppb或更小)，並且在通信裝置中被應用在用於基站 的振蕩器中。作為這些晶體單元之一，已經提出其晶體元件相對於其 金屬基板被水平地保持的晶體單元(例如，見JP-A-2005-348082)。
圖3A至3C是用於說明相關技術的晶體單元的一個例子的示意 圖。圖3A是除了其蓋之外的相關技術的晶體單元的平面圖，圖3B是 沿著圖3A的O-A線截取的剖視圖，而圖3C是圖3B中的O形虛線所 示部分的放大的剖視圖。
將相關技術的晶體單元200構造成使得形成為例如圓盤形狀的晶 體元件1保持在金屬基板2上，並且用金屬蓋3覆蓋以便氣密地密封 晶體元件l。晶體元件l形成為圓盤形狀而作為AT-切割晶體元件，並 且在其兩個主要表面上具有激勵電極4 (4a和4b)，並且引出電極5 (5a和5b)延伸以便包括在以120度角度的間隔處的外圓周部分的兩個位置處的端面。AT-切割晶體元件具有主表面，該主表面是由軸線
(XY' Z')的X軸線和Z'軸線形成的平表面，該軸線(XY' Z') 通過定心在晶體軸線(XYZ)的X軸線上的旋轉而重新形成。
金屬基板2具有圍繞基板主體2a的外圓周的金屬凸緣2b。該基板 主體2a用主要由Fe組成的柯伐合金(kovar)形成，以便包含和Co， 並且具有總共為三根的引線7 (所謂的氣密端子)，並且以每個角度 120度的間隔均勻地設置，以便通過玻璃6穿過金屬基板2而被絕緣。 引線7具有從基板主體2a的主表面伸出的釘頭部分7a。於是，玻璃6 通過兩個主表面攀附引線7。具有凸肩的L形形狀的支架8的水平部分 通過點焊連接於釘頭部分7a。金屬凸緣2b在剖視圖中形成為曲柄形狀， 並且在其一側處的水平部分被焊接到基板主體2a的外圓周上。
於是，晶體元件1的主表面相對於金屬基板2被水平地保持，並 且延伸的引出電極5(5a和5b)的兩個外圓周部分的三個位置和以120 度角與它們分開的外圓周部分用導電的粘結劑(未示出)保持到支架8 的凸肩。於是，由柯伐合金形成為凹形形狀並具有凸緣的金屬蓋3通 過冷焊或電阻焊接而連接於金屬基板2的金屬凸緣2b的另一個水平部 分。
相關技術的晶體單元200與構成振蕩電路的電路元件和其他元件 一起被安裝在固定基片(set substrate)上。於是，相關技術的晶體單 元200通過加熱結構(未示出)被主要保持在恆定的溫度，以使振蕩 頻率穩定為，例如，lppb (十億分之幾)或以下。於是，固定基片被 安裝在將被設置到用於基站的通信設施中的盒子中。
然而，在具有上述結構的晶體單元中，金屬基板2具有由柯伐合 金形成的基板主體2a，以及其釘頭部分7a從一個主表面伸出的引線7。 該引線7從一個主表面伸出以便由玻璃6確保氣密性，其中支架8與 其連接的釘頭部分7a伸出。從而，使金屬基板2的基板主體2a的高度基本上高出引線7的伸出的豎直長度，這引起使晶體單元變得較高的
問題。順便說，要求基板主體2a的厚度為1.3mm，以便由玻璃6確保 氣密性，並且釘頭部分7a的伸出長度設置為0.2mm，並且因此基板主 體2a和釘頭部分7a的總高度為1.5 mm。

發明內容
本發明的目的是提供一種非常穩定的晶體單元，其金屬基板被制 成在高度上較小，以促進小型化。
根據本發明的第一方面，提供一種晶體單元，包括單元基板， 其中金屬凸緣焊接於基板主體的外圓周；由支架保持在單元基板上的 晶體元件；以及連接於金屬凸緣以覆蓋並氣密密封晶體元件的金屬蓋， 其中基板主體由陶瓷材料形成，其中金屬凸緣與其連接的第一金屬薄 膜形成在基板主體的外圓周的表面上，其中，在主體的至少兩個位置 處，第二金屬薄膜形成在主體的內底面上，並且第三金屬薄膜形成在 主體的外底面上，其中第二金屬薄膜和第三金屬薄膜通過通孔相互電 連接，並且其中所述支架連接於第二金屬薄膜。
根據本發明的第二方面，在晶體單元中，其中金屬蓋形成為具有 凸緣的凹形形狀，並且通過冷焊或電阻悍接而連接於單元基板的金屬 凸緣。
根據本發明的第三方面，在晶體單元中，其中引線連接於第三金 屬薄膜。
根據本發明的第一方面，基板主體由陶瓷材料形成，並且在支架 與其連接的內底面上的金屬薄膜通過通孔連接於外底面上的金屬薄 膜。因此，晶體單元的導電和氣密性依靠通孔而保持。因此，能夠省 去相關技術的晶體單元所需要的從一個主表面伸出的引線。因此，能 夠使基板主體在高度上較小。此外，由於金屬凸緣連接於基板主體(陶瓷材料)的外圓周，例 如，在將包括外圓周的基板主體做成扁平狀的情況下，金屬凸緣增加 了該厚度的長度，這使得金屬基板較高。然而，金屬凸緣的厚度低於 晶體元件被保持的高度，這不會產生使晶體單元變高的因素。
根據本發明的第二方面，例如，使得氣密的水平大於或等於ix l(T1QPam3/S，這在氣密性中是極好的。因此，能夠確保用於使其頻率 穩定性非常穩定的一個因素。
根據本發明的第三方面，能夠獲得引線從外底面被引出的金屬基 板。順便說，在外表面上的金屬薄膜可以作為安裝端子安裝在表面上。


圖1A至1C是用於說明根據本發明一個實施例的晶體單元的示意 圖。圖1A是晶體單元的剖視圖，圖1B是晶體單元的基板主體的平面 圖，圖1C是除其蓋子之外的晶體單元的平面圖2是根據本發明另一個實施例的晶體單元的剖視圖；以及 圖3A至3C是用於說明相關技術的晶體單元的示意圖，其中圖3A 是除了其蓋之外的相關技術的晶體單元的平面圖，圖3B是沿著圖3A 的O-A線截取的剖視圖，並且圖3C是圖3B中的O形虛線所示部分的 放大的剖視圖。
具體實施例方式
現在將參考

本發明的實施例。
圖1A至1C是用於說明根據本發明一個實施例的晶體單元的示意 圖，其中圖1A是晶體單元的剖視圖，圖1B是晶體單元的基板主體的 平面圖，並且圖1C是除其蓋子之外的晶體單元的平面圖。順便說，與 相關技術相同的部分用相同的附圖標記表示，並且其描述將被簡化或省去。
在根據本發明的晶體單元100中，作為AT-切割晶體元件的晶體 元件1形成為圓盤形狀，並且由設置在單元基板2 (基板主體2a)的內 底面上的三個支架8來保持以每個角度120度均勻間隔設置的其外圓 周部分。順便說，引出電極5 (5a和5b)從在晶體元件1的外圓周部 分的兩個位置處的兩個主表面上的激勵電極4 (4a和4b)延伸(參考 圖3)。支架8具有從底部的傾斜部分8a，並具有凸肩8b以在其前端 側處保持晶體元件1的外圓周部分的三個位置。於是，提供給單元基 板2b的外圓周的金屬凸緣2b通過冷焊或電阻焊接連接，以便以高氣 密的水平(lX10^PamVS或更小)氣密地密封晶體元件l。
在晶體單元100中，由於呈圓盤形形狀的晶體元件1由以每個角 度為120度的間隔均勻地設置的三個支架8保持在三個點位處，這樣 做幾何上帶來最穩定的保持，其中幾乎沒有松度。因此，幾乎沒有通 過外部碰撞的機械變形，這保持令人滿意的振動性質。
在這個實施例中，單元基板2的基板主體2a由例如具有兩層結構 (2al和2a2)的陶瓷材料形成。在基板主體的第一層和第二層兩者都 為0.5mm的情況下，這兩層總和為l.Omm。然後，將圍繞外圓周部分 的第一金屬薄膜9設置到基板主體2a的外圓周部分的表面上，並且三 個第二金屬薄膜10 (10a、 10b和10c)以每個角度120度的間隔設置 到其為第一薄膜9的內側的內底面上。而且，第三金屬薄膜ll (lla、 llb和llc)分別面向第二金屬薄膜IO (10a、 10b和10c)設置在外底 面上。
在剖視圖中形成為曲柄形狀的金屬凸緣2b以與上面描述的相同的 方式焊接於圍繞基板主體2a的外圓周部分的表面的第一金屬薄膜9。 各支架8的底部被銅焊到在內底面上的第二金屬薄膜10 (10a、 10b和 10c)上。於是，用作電連接於晶體元件1的引出電極5 (5a和5b)的晶體電極的第二金屬薄膜10 (10a和10b)通過通孔12電連接於對應 於第二金屬薄膜10 (10a和10b)的外底面上的第三金屬薄膜11 (lla 和llb)。此外，依靠通孔12保持氣密性。
例如，將第一至第三金屬薄膜9、 10(10a、 10b和10c)禾口 ll(lla、 llb和llc)形成為使得W (鎢)通過熱壓(printing)以陶瓷材料的狀 態形成在基板主體2a上。而且，將通孔12形成為使得預先設置的通孔 在熱壓時用W填充。然後，在這些與陶瓷材料一起被燒制之後，Ni和 Au薄膜等通過電解電鍍被設置在W上。
此外，屏蔽電極13設置在基板主體2a的第一層2al和第二層2a2 之間，以通過通孔電連接第一金屬薄膜9和在外底面上的金屬薄膜llc， 該第一金屬薄膜9連接於在外圓周部分的表面上的金屬蓋3。由此，確 保晶體單元的屏蔽結構。
於是，三根引線7通過銅焊等而連接於在外底面上的金屬薄膜11 (lla、 llb和llc)，以形成具有以每個角度120度的均勻間隔設置的 三個端子的結構。三根引線7中的兩根用作連接於晶體元件1的引出 電極5 (5a和5b)的晶體端子，而剩餘的一根引線7用作連接於屏蔽 電極13的接地端子。
在這種結構中，由於基板主體2a由陶瓷材料形成，因此能夠通過 通孔12將用作晶體電極的在內底面上的第二金屬薄膜10(10a和10b) 引出到在外底面上的金屬薄膜11 (lla和llb)，同時保持氣密性。因 此，由於未採用像相關技術那樣的其引出端形成為，例如，釘頭部分 從基板主體2a的一個主表面伸出的引出線7，其豎直尺寸能夠做成比 較小。
在上述實施例中，內底面和外底面上的金屬薄膜10 (10a和10b) 和11 (lla和lib)通過直通孔12彼此連接。可選地，如示出根據本發明另一個實施例的晶體單元的剖視圖的圖2所示，通孔12可以形成
為曲柄形狀，以便進一步確保氣密性。此外，在該圖中屏蔽電極13被省去。
而且，基板主體2a形成為兩層。然而，基板主體2a不必是兩層， 並且例如，可以將單層用於基板主體，並且在這種情況下其豎直尺寸 能夠進一步做成比較小。於是，作為AT-切割晶體元件的晶體元件1 形成為圓形盤形狀，以被保持在三個點位處。然而，本發明可以應用 於晶體元件l形成為，例如，被保持在兩個點位處的矩形形狀的情況。 於是，以同樣的方式，本發明不僅能夠應用於晶體元件1形成為AT-切割晶體元件的情況，而且，例如，也能夠應用於晶體元件1形成為 SC-切割晶體元件的情況，其代表，例如，通過利用任意的支架以保持 在四個點位處的雙旋轉Y-切割系統。
權利要求
1.一種晶體單元，包括單元基板，其中金屬凸緣焊接於基板主體的外圓周；晶體元件，其由支架保持在所述單元基板上；以及金屬蓋，其連接於所述金屬凸緣以覆蓋並氣密密封所述晶體元件，其中所述基板主體由陶瓷材料形成，其中所述金屬凸緣與其連接的第一金屬薄膜形成在所述基板主體的所述外圓周的表面上，其中，在所述基板主體的至少兩個位置處，第二金屬薄膜形成在所述主體的內底面上，並且第三金屬薄膜形成在所述主體的外底面上，其中所述第二金屬薄膜和第三金屬薄膜通過通孔相互電連接，並且其中所述支架連接於所述第二金屬薄膜。
2. 根據權利要求1所述的晶體單元，其中所述金屬蓋形成為具有凸緣的凹形形狀，並且通過冷焊或電 阻焊接連接於所述單元基板的所述金屬凸緣。
3. 根據權利要求1所述的晶體單元， 其中所述引線連接於所述第三金屬薄膜。
全文摘要
一種晶體單元，其包括其中金屬凸緣焊接於基板主體的外圓周的單元基板；由支架保持在單元基板上的晶體元件；以及連接於金屬凸緣以覆蓋並氣密密封該晶體元件的金屬蓋。該基板主體由陶瓷材料形成。金屬凸緣與其連接的第一金屬薄膜形成在基板主體的外圓周的表面上。在基板主體的至少兩個位置處，第二金屬薄膜形成在主體的內底面上，並且第三金屬薄膜形成在主體的外底面上。第二金屬薄膜和第三金屬薄膜通過通孔相互電連接。支架連接於第二金屬薄膜。
文檔編號H01L23/12GK101552243SQ20091013235
公開日2009年10月7日 申請日期2009年3月30日 優先權日2008年4月2日
發明者原浩一, 小原茂 申請人:日本電波工業株式會社