CN100521525C - 晶体振荡器 - Google Patents

Abstract

一种晶体振荡器，包括晶体元件；主表面电极，由在晶体元件的两主表面的每个上形成的第一底层和叠加在第一底层上的由Au制成的第一表面层构成；端面电极，具有在晶体元件上形成以在主表面电极上延伸的第二底层和由Au制成的覆盖第二底层的第二表面层；在水平方向保持晶体元件的支持件，通过至少包括Au的共晶合金被粘结到端面电极；支持件位于其上的基板。在端面电极的第二底层和第二表面层间提供中间层；中间层在主表面电极上方比第二表面层更向中央突出；中间层由金属形成，该金属具有增加底层和第二表面层间的粘结强度的特性，共晶合金也是如此。本发明的晶体振荡器用具有高粘结强度的共晶合金粘结防止了电极的剥落。

Description

晶体振荡器

技术领域

本发明涉及一种晶体振荡器，具体的说是通过采用共晶合金(eutectic alloy)保持晶体元件的晶体振荡器。

背景技术

举例来说，晶体振荡器以其作为频率控制元件而知名，并且在例如通讯装置的振荡器中用作振荡发生器。这种晶体振荡器的一种类型是用于高稳定性用途的晶体振荡器，其中共晶合金被用作保持晶体元件，其中晶体元件被封装在金属容器内。

图3表示一个现有技术中的晶体振荡器的例子，图3A是通过纵向的剖面图，图3B是其必要元件的平面图，图3C是通过纵向剖面的局部放大图。

如图3所示，晶体振荡器配有一个金属基板1，支持件2，晶体元件3以及金属罩4。金属基座1具有围绕外圆周的凸缘1b和至少一对封闭电桩(sealed terminal)5穿过金属基座1的主体。在这里，两对(共四个)封闭电桩5穿过金属基座1。每个封闭电桩5的引线在晶体元件3的主表面侧伸出，引出到其另一个主表面。封闭电桩5安置于在同心圆上相互交叉的直线上。

每个支持件2由例如镍(Ni)的金属形成并且是基本上为L形截面的平板。一个封闭电桩5的向基板1的一个主表面伸出的前端(引线)被通过激光焊接到其L形的水平部分。在这种情况下，L形水平部分向中央部延伸并且其垂直部分的扁平表面面向晶体元件3。

晶体元件3是图3B所示的环形的SC切割或AT切割的晶体。这种类型的晶体振荡器具有一个提供在晶体元件3两个主表面的每一个上的主表面电极6和在两个主表面之间延伸形成的端面电极7。主表面电极6具有在两个主表面上相互对立的方向上彼此面对的激励电极(基极)6a和从每个激励电极6a在相互相反的方向上延伸的引出电极6b。激励电极6a和引出电极6b是通过在晶体元件3的两个主表面上沉积形成的。如图3C所示，由例如铬(Cr)的材料形成的第一底层8a被沉积在晶体元件3的一个主表面上，并且将由金(Au)制的第一表面层9a叠加在第一底层8a的上面。

如图3B所示，端面电极7在晶体元件3上形成一对从引出电极6b伸出的端部A和A’，另一对端部B和B’与A和A’垂直。这些端表面电极7中的每个都由镍铬合金(NiCr)形成，并且使之成形为在晶体元件3的两个主表面之间延伸。要注意的是，形成的两个主表面之间延伸的端表面电极7要使得端部A和A’叠加在引出电极6b上，而另外两个端部B和B’直接形成在晶体元件3上。

如图3C所示，由金锗(AuGe)合金形成的共晶合金10***在晶体元件3的两个端部A和A’和另两个端部B和B’中的每个端部的侧表面与相应的支持件2的垂直表面之间。共晶合金10可以通过例如熔化而被固定到支持件2的垂直表面。晶体元件3的侧表面借助于夹具或者类似物紧靠着四个支持件2，并且该组件被加热到大约400。C。这导致共晶合金10被熔化，使得端表面，包括晶体元件3的主表面粘合到支持件2上从而在金属基板1的上方水平地保持晶体元件3。

接着通过诸如冷焊的方法将金属罩4粘合在金属基板1上，从而将晶体元件3密封并装在金属罩4之内。

在如此配置的晶体振荡器中，晶体元件3可以通过共晶合金10被粘合到支持件2，而不是必须要利用诸如导电性胶粘剂，从而获得有利的振荡特性而不产生有机气体。因此可以将其用于高稳定性用途的晶体振荡器。

由NiCr构成的端表面电极7叠加在由Au制成的主表面电极6的引出电极6b之上。因此当共晶合金10被熔化时，主表面电极6的金(由Au制成的)被共晶合金10和NiCr的扩散吸收，从而防止通常所说的金腐蚀的现象的发生。如果将仅仅由NiCr制成的端表面电极7的端表面叠加在主表面电极6的引出电极6b上，那么共晶合金10就会流过主表面电极6(由Au制成的)上并且导致金腐蚀现象。结果，主表面电极6(由Au制成的)将会从晶体元件3上剥落，这将导致导电故障(参考日本专利公开文本No.2003-332876)。

另外，由于上述结构的现有技术的晶体振荡器的端表面电极7仅由NiCr形成，因此其与共晶合金10的粘合强度微弱，导致有关低粘合强度的问题。冲击等会致使晶体元件3从支持件2上分离，这就导致了抗冲击性的恶化。

由于那个缘故，现有技术的振荡器中的由NiCr制成的端表面电极7具有一结构使得由Au制成的第二表面层9b叠加在由NiCr形成的第二底层8b上，如图4所示。应该注意的是，第二底层8b(由NiCr制成)比第二表面层9b(由Au制成)更向晶体元件3的主表面的中央突出。然而，如果这样，第二表面层9b(由Au制成)的金腐蚀会由于共晶合金10(由AuGe制成)而发生，因此与第二底层8b(由NiCr制成)的粘结强度变得更弱，这导致有关从晶体元件3意外的剥落的问题。

本发明的目的是提供一种晶体振荡器，其中防止这种剥落，并且通过以共晶合金粘结增加粘结强度。

发明内容

本发明涉及一种具有晶体元件的晶体振荡器；在晶体元件的两个主表面中的每个上形成由Cr形成的第一底层；主表面电极，其在这些第一底层的每一个上由Au制成的第一表面层形成；端面电极，其具有在晶体元件侧面形成以在主表面电极之间延伸的且由NiCr合金形成的第二底层和由Au制成的第二表面层；通过允许包括Au的共晶合金粘结到每个端面电极以在水平方向上保持晶体元件的扁平板状的支持件；其上立有支持件的基板。在端面电极的第二底层和第二表面层之间提供中间层；中间层在主表面电极上方比第二表面层更向中央突出；中间层也由增加底层和第二表面层之间的粘结强度的金属，共晶合金是由具有增加所述第二表面层和所述支持件之间的粘结强度的特性的金属形成。

这种结构保证了端面电极的第二表面层由Au形成，由于与包括Au的共晶合金的亲和力，使粘结强度能够增加。由于增加了第二表面层和共晶合金之间的粘结强度的中间层被***在端面电极的第二底层和第二表面层之间，所以即使在第二表面层(由Au制成)发生金腐蚀，中间层增加了粘结强度，因此能够防止剥落。

由于中间层在晶体元件的主表面上方比第二表面层更向中央突出，所以防止共晶合金一直流到第一表面层(由Au制成)，因此防止了金腐蚀。整体粘合强度通过使用共晶合金能够因此增加，防止了主表面的金腐蚀，并使支持件和晶体元件之间能够可靠粘结。

按照本发明，中间层由铂(Pt)或钛(Ti)

构成。这与底层的Cr或NiCr产生有利的亲和力，增加了相对于晶体元件的粘结强度。由于中间层的Pt或Ti对底层(由Cr或NiCr制成)和第二表面层(由Au制成)以及包括Au的共晶合金具有良好的亲和力，所以二者的粘结强度可以被进一步增加。

附图说明

图1是纵向剖面的局部放大图，描述了本发明的晶体振荡器的具体实施方式；

图2是纵向剖面的局部放大图，描述了在制造本发明的晶体振荡器的过程中怎样防止熔融的共晶合金流动；

图3描述了晶体振荡器的现有技术的例子，其中图3A是通过它的纵向剖面图，图3B是其必要部件的平面图，图3C是其纵向剖面的局部放大图；和

图4是纵向剖面局部放大图，描述了现有技术的晶体振荡器的另一个例子。

具体实施方式

图1和图2示出了本发明的晶体振荡器的一个具体实施方式，其中图1是通过本发明的晶体振荡器的纵向剖面的局部放大图，图2是描述了怎样防止熔融的共晶合金流动的纵向剖面的局部放大图。

如图1所示，在本发明的晶体振荡器中基本上为C形的端面电极7通过共晶合金10(由AuGe合金制成)被粘结到L形的支持件2上(例如四个支持件)，以在金属基板1上方水平地保持晶体元件3(参见图3A)，其中端面电极7设在晶体元件3的两个端部A和A‘和另外两个端部B和B‘，晶体元件3具有主表面电极6。主表面电极6由用Cr制成的第一底层8a和叠加在其上用Au制成的第一表面层9a构成。每个端面电极7由用NiCr制成的第二底层8b和用Au制成的第二表面层9b构成。

在这情况下，由Pt形成的中间层11设置在每个端面电极7的第二底层8b(由NiCr合金制成)和第二表面层9b(由Au制成)之间。中间层11(由Pt制成)在两个端部A和A‘的每一个处比第二表面层9b(由Au制成)更多的向中央突出，并且在另外两个端部B和B‘处形成与第二表面层9b相同的长度。共晶合金10(由AuGe合金制成)熔融并填充每个端面电极7和相应的支持件2之间的空间，并在凝固时将晶体元件3的两个端部A和A‘另外两个端部B和B‘粘结到支持件2。

这种结构通过端面电极7的第二表面层9b的Au与由AuGe形成的共晶合金10之间的金属的亲和力保证了相互的粘结强度的增加。每个端面电极7的中间层11(由Pt制成)在第二底层8b(由NiCr制成)和第二表面层9b(由Au制成)之间具有大的粘合强度，共晶合金10也具有大的粘结强度。因此，由于共晶合金10(由AuGe合金制成)的以及第二表面层9b(由Au制成)和中间层11(由Pt制成)之间的粘合强度增加了，所以剥落在它发生之前被防止，即使在第二表面层9b(由Au制成)和共晶合金10(由AuGe合金制成)之间发生金腐蚀。

如图1所示，由于中间层11(由Pt制成)在晶体元件3的主表面上比第二表面层9b(由Au制成)更向中央突出，因此可以防止共晶合金10被熔化时(由AuGe合金制成)一直流到主表面电极6的第一表面层9a(由Au制成)，即使共晶合金10(由AuGe合金制成)流到第二表面层9b上(由Au制成)，如图2所示。

因此能够防止由共晶合金10(由AuGe合金制成)和第二底层8b(由NiCr制成)导致的第一表面层9a(由Au制成)的金腐蚀。这使整个共晶合金10(由AuGe合金制成)能够增加，并且使每个支持件2和晶体元件3之间能够可靠粘结，而不会由于主表面电极6的金腐蚀导致从晶体元件3上剥落。

在上述本发明的晶体振荡器中，端表面电极7的中间层11由Pt构成，但在其它实施方式中可以是另一种金属，例如Ti。基本思想是利用一种可以增加第二底层8b和第二表面层9b之间的粘结强度的金属，共晶合金10也是如此。由于主表面电极6的第一底层8a由Cr制成，端面电极7的第二底层由NiCr形成，但是Cr和NiCr的用法可以互换。

在本发明的晶体振荡器中，端面电极7被描述为提供在两个端部和另外两个端部，但是该结构还可以是使得端面电极7提供在从主表面电极6的引出电极6b延伸出的两个端部，并且只支持这两个端部。晶体元件3在上文描述为圆形，但是它同样可以是方形的。另外，共晶合金10被描述为AuGe合金，但是它也可以允许例如金锡合金(AuSn)。基本上，共晶合金10是一种使其包括Au的组分的熔化温度低于晶体的转换点温度为摄氏573度的共晶合金。

Claims (6)

1.一种晶体振荡器，其包括：

晶体元件；

主表面电极，其由在所述晶体元件的两个主表面中的每个上形成的且由Cr形成的第一底层和叠加在所述第一底层上的由Au制成的第一表面层构成；

端面电极，其具有在晶体元件上形成以在所述主表面电极上延伸的且由NiCr合金形成的第二底层和由Au制成的覆盖所述第二底层的第二表面层；

用于在水平方向上保持所述晶体元件的支持件，所述支持件通过至少包括Au的共晶合金被粘结到所述端面电极；

其上立有所述支持件的基板；

其中在晶体振荡器中，在所述端面电极的第二底层和第二表面层之间提供中间层；所述中间层在所述主表面电极上方比所述第二表面层更向中央突出；所述中间层由具有增加所述第二底层和所述第二表面层之间的粘结强度的特性的金属形成，共晶合金是由具有增加所述第二表面层和所述支持件之间的粘结强度的特性的金属形成。

2.如权利要求1所述的晶体振荡器，其中所述中间层由Pt或Ti形成。

3.如权利要求1所述的晶体振荡器，其中所述共晶合金是AuGe合金或AuSn合金。

4.如权利要求1所述的晶体振荡器，其中所述共晶合金是一种熔化温度低于晶体的转换点温度的共晶合金，其中该晶体的转换点温度为摄氏573度。

5.如权利要求1所述的晶体振荡器，其中所述端面电极提供在所述晶体元件上主表面电极两个端部中的每个端部以及垂直于该两个端部的另外两个端部的每个端部。

6、如权利要求1所述的晶体振荡器，其中所述端面电极提供在所述晶体元件上主表面电极的唯一两个端部中的每个端部。

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