具体实施方式
以下,涉及本发明的具体实施例基于附图进行详细描述。
[第一实施例]
图1A、1B和图2是示出对应于第一实施例的压电振动器的例子的视图,图1A是垂直截面圆柱形外壳获得的内部结构的视图,图1B是沿着图1A所示的截面线A-A的放大横截面图。图2是详细示出图1A和图1B中所示的振动片的安装的侧视图。
如图1A所示,压电振动器1具有密封终端13、连接到引线12的振动片10以及外壳16,其中密封终端包括两个引线12,外壳密封覆盖振动片10的密封终端13的外圆周。具有振动片10的外壳16的内部被密封在真空中。
两个引线12由例如低碳钢、铁-镍合金或者铁-镍-钴等等的导电材料的盘条制成,并被切割成预定长度。
密封终端13由主体单元、穿过主体单元的两个引线12以及将它们机械固定并电绝缘的密封玻璃构成,其中主体单元被称为金属环形主体。主体单元和引线12的表面被焊接镀。焊接镀的焊料使用锡-铜合金以对应于无铅,但是也可以使用锡-铅。
振动片10通过利用石英晶体作为压电材料形成为音叉形状。在图1A中所示的这个音叉形状的石英晶体振动片10中,平行位于顶部和底部的两个部分是振动臂,形成在振动臂的底部安装部分11中的部分是基部。在这个实施例中,振动片10的厚度大约为50μm,也可以形成为大约200μm。
在振动片10的表面中,用于振动振动臂的激励电极(未示出)分别形成在两个振动臂部分中。而且,为了使电流流到这些激励电极,被分别电连接到两个引线12的安装电极(未示出)形成在安装部分11中。这些激励电极或者安装电极具有铬或者金的薄膜,但是它最好是铝的薄膜。
圆柱形外壳16由金属制成,并且在端部的一侧中具有底部,单向端部打开。开口端具有内径,如果利用密封终端13的焊接镀,其能注入并连接主体的***。外壳16的外径D变为压电振动器1的直径,并且是多种尺寸,大约为本发明所示的1.0mm。如今,进一步需要压电振动器的小型化,但是在音叉形石英晶体振动器中得到1.0mm的直径不是容易的。
这里,振动片10的安装部分11被详细描述。
如图1A和1B所示,位于振动片10的基部中的安装部分11中形成有水平差。由于水平差的形成是为了构造比振动部分10的振动臂更薄的部分14,所以振动片的位置可接近压电振动器的中心位置。图1B中明显示出,在振动片10的轴向部分中的两个位置的角落部分中,从外壳16的内壁表面15开始计算的距离比以前长。
这里,根据图2,在安装部分11中形成有水平差的限定,其中薄部14形成在该水平差中。
如图2所示,安装部分轮廓具有厚度t1和基底宽度b。由于厚度t2的薄部14形成在安装部分11中,所以两个引线12连接到这个薄部14的表面。水平差由尺寸g构成,该尺寸通过厚度t1减去薄部14的厚度t2而获得。
水平差g被设置为振动片10的厚度的20%或更多,而该尺寸被设置为厚度的70%或更少。也就是,作为实施例,假如t1为50μm,那么水平差g被设置为从10μm到35μm的范围。假如水平差g小于或等于振动片10的厚度t1的20%,则水平差g太薄了,以至减少限制引线12相对于振动片10的纵向方向的位置的效果。此外,水平差等于或大于振动片10的厚度t1的70%,那么,该水平差太深了,以至限制引线12位置的效果得以改善,但是机械加工时间增加,安装部分11自身强度会降低。
实际水平差g设置成这样的尺寸,以使得,考虑到连接振动片10到密封终端13的两个引线12的圆柱侧,根据薄部14获得强度,振动片10的音叉臂的最前部不会接触到外壳16的内壁表面15。此外,除了设置水平差g,薄部14的厚度t2也可以设置。当设置薄部14的厚度t2时,t2设置成振动片10的厚度t1的30%至80%。
然后,描述该振动片10的制造方法。
在该振动片10的制造过程中,首先,用开采出的石英晶体原石作为工作台,利用X射线衍射法获得一个预定切割角度。第二步,石英晶体原石通过例如线状锯等等的切割装置切片,切成大约200微米厚的片,从而形成石英晶体薄片。传统上,通常使用具有大粒度的游离抛光粉用于切割,此外,直径大约160微米的例如高碳钢线的切割线也常常被使用。
然后,该石英晶体薄片被整平到预定固定厚度。用于研磨,通常利用具有大粒度的游离抛光粉来进行粗研磨。然后利用具有小粒度的游离抛光粉来进行精细研磨。然后,在表面被蚀刻并且作用层被去除之后,执行抛光处理,在具有预定厚度和平整度的镜面上执行精加工处理。随着振动片10的小型化,石英晶体薄片的厚度变薄,如果振动片的整个长度大约是1600微米,那么,石英晶体薄片的厚度变为大约50微米。
随后,在石英晶体薄片用纯净水或者超级纯净水冲洗并干燥之后,通过溅射等等在膜厚后面沉积用于预定掩模的金属薄膜。Cr和Au的该层状膜通常是该金属薄膜,并沉积在薄片的两侧。
然后,通过光蚀刻技术,将振动片10的轮廓形成为音叉形状。具体而言,在应用电阻之后,用于该轮廓的掩模曝光两侧,执行显影,从而获得轮廓的电阻图案。然后,通过蚀刻液体,不必要的金属图案被去除,并获得金属掩模图案。在电阻去除之后,利用氢氟酸系列的水溶液蚀刻石英晶体,从而在石英晶体薄片上形成多个轮廓。当该轮廓形成时,具有图2所示的水平差g的薄部14同时形成在振动片10的安装部分11中。
通常,随着压电振动器的小型化,一个振动臂的宽度和振动臂的厚度的比值(振动臂宽度/振动臂厚度t)减小。特别是,如果该比值小于1.0,那么,音叉压电振动器的振动臂的电场效率降低,从而压电振动器的谐振电阻增加,例如,超过100千欧,这是不想看到的。为了解决该问题,可以在振动臂中形成槽(未示出),以增加电场效率和降低该阻值。一种形成该轮廓或该槽的方法是利用用于抛光的精细颗粒的微鼓风方法,或者干蚀刻方法等等,以及光蚀刻方法,任何一种方法都是优选的。
如上所述,在振动片10的轮廓以及槽形成之后,用作掩模的金属薄膜一次剥落。在剥落之后,具有预定膜厚的金属薄膜通过溅射等等方法沉积在石英晶体薄片的两侧。该导电金属薄膜的材料和用于形成轮廓的金属薄膜以及Cr和Au的层状薄膜的材料一样。形成薄膜的方法可以是沉积法、或者镀层法或溅射法。如果槽如上所述那样形成,那么薄膜形成在该槽中。
在电极膜沉积之后,和上述轮廓形成过程一样,电极膜的图案通过利用光蚀刻技术形成。当该电极膜图案形成时,分别呈极特性地在振动臂中形成激励电极,在安装部分11的薄部14的表面中形成安装电极。虽然以Cr为基底的Au有效用于安装电极的材料,但是,如果焊接作为下面的工艺,考虑到焊接可湿性的特征,可以在基底的Cr表面上通过溅射形成Ni-Cr的合金膜。
然后,在振动臂的顶部区域上石英晶体薄片形成一个数微米厚的加重膜,其中电极膜的图案形成在该石英晶体薄片中。Cr、Ag或者Au的沉积层状膜通常用作该加重膜的材料。
然后,进行频率微调(粗微调)处理。在大气中的某部分上,利用激光等等辐射加重部分,测量振荡频率,该频率通过蒸发加重膜的该部分而调节到预定范围中,其中该加重膜通过前述过程来沉积。
在频率微调之后,利用对石英晶体进行超声波清洗,膜的残渣或者粘附的杂质通过频率调节等等而被去除。通过上述过程,制造出具有多个振动片10的石英晶体薄片。石英晶体薄片被切割并分离成各个振动片10。
然后,描述压电振动器组装过程,通过利用切割分离好的振动片10,组装出如图1A所示的压电振动器1。
第一过程是安装过程,在该过程中,连接振动片10到密封终端13的引线12。在安装过程中,密封终端13利用多个阵列保持在安置夹具中,也就是,棘爪中。振动片10的切割分离好的薄片14连接到设置的密封终端13的引线12的侧面。该连接方法是热熔法或者是导电粘接法等等,其中热熔法是在连接到振动片10的薄部14的引线12上进行焊接镀。
通过连接上述振动片10的薄部14到引线12的侧面,振动片10可以设置为邻近外壳16的中心位置,能够远离外壳16的内壁表面15。
然后,通过微调(细微调)之前连接到振动片10的振动臂上的金属膜,来调节频率。进而,在真空中,密封终端13连接到外壳16,而内部振动片10被密封。因此,制造出压电振动器。
上述振动片10的薄部14连接到引线12,并且振动片10设置在外壳16的中心位置,从而,由引线12所取的振动片10的纵向位置被限制。因此,在小型化的压电振动器10的外壳中,外壳16的内壁表面15可以接触到振动片10。此外,由于安装位置的精确度得以改善,振动能量泄漏到外部的泄漏率不均匀度得以抑制,并实现了等效电阻或压电振动器1的频率的稳定化。
然后,基于这些观点描述根据第一实施例的第一变型例。
图3A、3B和图4是示出根据第一实施例的压电振动器的变型例的视图,图3A是示出了垂直截面圆柱外壳获得的内部结构的视图,图3B是沿图3A所示的截面线B-B的安装部分的放大截面图。图4是图3A和3B所示的振动片的安装部分的侧视图。在图3A、3B和图4所示的压电振动器中,和上述实施例所述部件名称相同的部件,标注相同的附图标记。
图3A、3B和图4所示的变型例不同于上述实施例,不同点仅在于相关于振动片10的安装部分11的部分。其它部分是相同的,因此省略了对相同部分的描述。
如图3A和3B所示,在压电振动器1的变型例中,提供了两个薄部14,其分别对应于振动片10的安装部分11中的两个引线12。在上述实施例的安装部分11中,仅在一侧形成水平差g,两个引线12连接到一个薄部14。
如图3B所示,在振动片10的安装部分11中,***到两个引线12的中心部分形成为初始板厚。如上述实施例中所示,在安装部分11的几乎整个表面中提供水平差,并且没有一个具有宽度的薄部,仅在对应于两个引线12的部分中的两个位置的薄部14上提供水平差g,基底宽度b方向的位置能够被精确确定,振动片10的纵向方向也一样。因此,由于振动片的安装位置的精确度得以改善,振动能量泄漏到外部的泄漏量的不均匀度得以抑制,并实现了等效电阻或压电振动器1的频率的稳定化。然而,为了获得振动片10的基底宽度b方向的定位精确度,两个位置中的水平差g的深度在振动片10的厚度t1的20%至70%之间,最好是负载12的直径的30%至100%形成在水平差g的内部当中。
如图4所示,根据该变型例的振动片10的水平差g设置为中心部分中的初始厚度t1,并提供厚度t2的两个薄部14,从而两个引线12被分别连接。因此,由于难以弯曲振动片10,该处理相对容易。此外,通过在中心部分中保留初始厚度t1,从而形成具有水平差g高度的侧壁。因此,在一个引线12的侧壁中,由于薄部14的平面和该陡峭侧壁被连接,所以连接区域被放大,连接强度进一步增强。
进而,通过相同方法,形成具有水平差g高度、振动片10的初始厚度t1的侧壁,以及上述实施例所述的安装电极。
进而,基于图5描述根据第一实施例的第二变型例。
图5是示出根据第一实施例的压电振动器的第二变型例的视图,示出了截面位置处的放大横截面,该截面位置是和图1所示的截面线A-A以及图3所示的截面线B-B相同的位置。在该第二变型例中,和上述实施例或第一变型例的所述部件名称相同的部件,标注相同的附图标记。压电振动器1的第二变型例不同于上述实施例,不同之处在于,相关于振动片10的安装部分11的部分。其它部分是相同的,因此省略了对相同部分的描述。
如图5所示,在压电振动器1的第二变型例中,振动片10的基底部分宽度b略大,略大于两个平行引线12的总宽度尺寸。在振动片10的该安装部分11中,两个槽形的薄部14对应于两个引线12设置。这里,在一个引线12中,振动片在三个侧面连接到一个引线12。因此,三侧连接到一个引线的振动片10大于上述变型例中的两侧连接到一个引线12的振动片10,从而,连接强度进一步增强。
进而,参照图6描述相关于该第一实施例的第三变型例。
图6是示出根据第一实施例的压电振动器的第三变型例的视图,并且图6还是示出了截面位置处的放大横截面视图,该截面位置是和图1所示的截面线A-A以及图3所示的截面线B-B相同的位置。在该第三变型例中,和上述实施例或第一变型例的所述部件名称相同的部件,标注相同的附图标记。压电振动器的第三变型例不同于上述实施例,不同之处仅在于相关于振动片10的安装部分11的部分。其它部分是相同的,因此省略了对相同部分的描述。
如图6所示,在压电振动器1的第三变型例中,振动片10的安装部分11的薄部14的特征在于,位置呈旋转对称结构,两个位置的对称距离为水平差g,其中一个位置位于上表面,而另一个位置位于下表面。如上所述,水平差g设置在动片10的两个侧面,并且通过构建薄部14,振动片10被连接以***到两个引线12之间。通过振动片10设置在两个引线12之间,在该压电振动器1中,振动片10设置为该压电振动器1的中心轴。因此,振动片10的前端和外壳16的内壁表面15之间的距离能够最大化。
进而,基于图7描述根据第一实施例的第四变型例。
图7是示出根据第一实施例的压电振动器的第四变型例的视图,并且图6还是示出了截面位置处的放大横截面视图,该截面位置是和图1所示的截面线A-A以及图3所示的截面线B-B相同的位置。在该第四变型例中,和上述实施例或变型例的所述部件名称相同的部件,标注相同的附图标记。
压电振动器1的第四变型例和图3和4所示的压电振动器1的第一变型例都具有彼此相关于振动片10的安装部分的压电振动器1,但是对于振动片10的安装部分11,不同之处在于,通过密封终端13的两个引线12的位置偏心于密封终端13的中心轴。
如图7所示,分别连接两个引线12的中心C1、C2的线偏离密封终端13的中心轴Cv的偏心距为e,其中该中心轴Cv是外壳16的中心。也就是,在到目前为止描述的实施例中,或者在第一至第三变型例的密封终端13中,在该第四变型例中的e具有预定距离,因为对应于该e的距离大约为零。在该例子中,e大约是引线12的直径的一半,如果该尺寸是这种数量级的话,虽然引线接近密封终端13的外周,但是电绝缘不受影响。
在引线12的安装部分11的一侧的两个位置中提供水平差g,其中引线和该密封终端13不同心,在两个位置形成薄部14的振动片10被连接,振动片10能够被设置成居中于压电振动器1的外壳16。
在上述第三变型例中,虽然振动片10能够设置成压电振动器1的中心,在第三变型例中,由于通过在振动片10的两侧提供水平差g形成该薄部14是必须的,但是,该过程的数量可以增加。对应地,在第四变型例中,仅在振动片10的一侧提供水平差g,该水平差同时被形成以便形成薄部14。
如上所述,在第一实施例的压电振动器中,可以进一步小型化,而不会损坏电绝缘,同时,安装到振动片的引线中的安装精确度和安装强度得以改善,并实现了振动特性的稳定化,并能够低成本生产。
【第二实施例】
然后,将描述根据本发明的压电振动器的第二实施例。第二实施例的压电振动器不同于第一实施例的压电振动器,不同之处在于,平面部分形成在两个引线12连接到振动片10的连接部分中,其中两个引线穿通密封终端13。由于其它部件结构和制造方法和第一实施例相同,所以省略了重复描述。
图8A和8B示出根据第二实施例的压电振动器的一个例子,图8A示出垂直截面圆柱外壳后的内部结构的横截面图,而图8B示出沿图8A中的截面线E-E截面之后的安装部分的放大横截面图。虽然图8A和8B中示出的例子类似于图1A、1B和图2示出的第一实施例的例子,但是在两个引线12中有所不同。
如图8A所示,穿通密封终端13的两个引线12增加了尺寸大小并增加了振动片10的安装部分11中的面积。如图8B所示,两个引线12连接到振动片10,其中每一个引线分别具有形成到平面中的两个侧面,从而每一个引线的一个刨平侧连接到振动片10的薄部14。在图8B中,在各个引线12的同心圆中用虚线画出圆形,示出了两个引线12的横截面形状,以及除了安装部分11之外的区域的位置。
虽然两个引线12的任何一个横截面开始示出为圆形,但是,在该实施例中,平面部分12a位于对应于振动片10的安装部分11的整个侧面上方。在该实施例中,引线12夹在两个金属压模之间,该金属压模具有一个平面,当将一个曲面形变为一个平面时,其会被压模。在压模中,模件应当这样形成,以使得引线12之间的距离不会改变,或者可以使用夹具等等。虽然每一个引线12都可能仅有一个平面作为平面部分12a,但是,在该实施例中,当另一个平面设置于180度对称位置时,该平面部分12a的任何一侧都能够连接到振动片10。因此,当振动片10连接到其上时,引线12能够更容易的定位。同时,可以利用切割工艺、研磨工艺等等来形成平面部分12a。然而,必须高精确度的保持从密封终端13的圆柱外周与中心轴的平行。
当平面部分12a构造在对应于连接到振动片10的连接部分11的侧面上时,考虑使用盘条,以使得引线12的整个横截面采取三角形或者方形的形式,还可以考虑使用引线框。然而,在外壳中,在连接部分11中具有平面部分12a,所连接的振动片10的横截方向位置远离密封终端13或外壳16的中心位置。在该实施例中,平面部分12a形成在比引线12的横截面中的最外圆周更靠里的位置上,这是很重要的。该位置上的平面部分12a连接到振动片10,振动片10容纳于外壳16的中心位置中。
在这两个引线的平面部分12a中,如第一实施例那样,实施焊接镀以便连接到振动片10。虽然焊接镀是在平面部分12a形成之前进行,但是,由于焊接镀可以省去,因此,优选的是,焊接镀在形成平面部分12a之后进行。
如图8B所示,该实施例的两个引线12位于外壳16的内壁表面15的中心位置。由于外壳16的内壁表面15对应于密封终端13的外周,所以,两个引线12设置在密封终端13的中心位置中。因此,由于通过引线12可以获得足够的到密封终端13的***的金属环的距离,因此,绝缘失败的问题不再出现。
此后,如果振动片10连接到引线12的平面部分12a,并且如果振动片10连接到传统的精细硬芯圆杆的引线12,参照附图和表格,描述了安装强度和降落震动的降落耐震性能的对比测试结果。此后,称条件A为根据本发明振动片10连接到平面部分12a的情况,而称条件B为振动片10连接到传统的精细硬芯圆杆的引线12的情况。
图9A和9B示出用于安装强度和降落耐震性能的对比测试的压电振动器的安装部分,图9A示出根据本发明的条件A的安装部分的横截面图,图9B是传统的条件B的安装部分的横截面图。如图9A和9B所示,在条件A和条件B中,并没有在振动片10中提供薄部水平差。由于仅通过比较引线12的连接部分的形状差异来比较安装强度和降落耐震性能,所以通过使得振动片10普通化,可以达成这一点。此外,在条件A和条件B中,连接两个引线12的中心的线是这样的结构,即,其穿通外壳16的中心轴,也就是,密封终端Cv的中心。
在图9A所示的条件A的安装部分中,具有两个平面部分12a的引线12的厚度h分别是90微米。对应地,在图9B的条件B的安装部分中,硬芯圆杆的引线的直径D12是220微米。因此,在条件A的连接两个引线12中心的线和振动片10的中心线之间的距离W1,和条件B中的连接两个引线12中心的线和振动片10的中心线之间的距离W2,相差65微米。条件A中的振动片10更靠近外壳16的中心轴65微米。
这里,安装强度就是测量振动片10和引线12被拉伸时的施加负载,并且,当振动片10被连接之后施加压力到振动片10的安装部分附近时获得该安装强度。然而,当振动片10被强力连接时,如果采用振动片10断裂时的负载,则在这种情况下振动片10获得该负载之前,振动片10就断裂了。作为安装强度测试,优选的是,在振动片10以这种方式去除引线12之前,振动片10就断裂。在条件A和B中,用于安装强度测试的测试样本数量是22。
同时,在降落测试之前和之后,降落耐震性能检查时,谐振频率的程度会变化。在密封终端被注入、连接、密封到外壳16中之后,其中在密封终端中,振动片10连接到引线12,首先,测量降落测试之前的谐振频率。然后,进行降落测试。在降落测试中,将被组装的压电振动器从75厘米的高度以任何姿势降落到混凝土上。然后,再次测量谐振频率。这里,用降落测试之前的谐振频率除以降落测试之后的谐振频率,获得谐振频率变化(降落测试之前和之后的谐振频率差异)的数据。此外,在谐振频率的变化±5ppm范围内设置降落耐震性能的标准值。在条件A和条件B中,用于检查降落耐震性能的样本数量是110。
首先,测量安装强度的结果是,条件A的安装强度比条件B的安装强度相对高1.45倍平均值。同时,该标准偏差示出,相对于条件B的情况,条件A的安装强度的不均匀度抑制了48%。如上所述,具有平面部分12a的引线12的振动片10的连接将安装强度的不均匀度抑制得较小,同时实现了高的安装强度。
然后,基于表格描述降落耐震性能的对比结果。表格1示出了上述条件A和条件B的降落耐震性能的比较结果,其中条件B在安装部分的结构上与条件A不同。
【表格1】
降落耐震性能的对比结果(降落测试之前和之后的频率变化的对比结果)
|
条件A(具有平面部分的 引线的情况) |
条件B(硬芯圆杆的引线 的情况) |
平均值(ppm) |
0.34 |
0.78 |
标准偏差(ppm) |
0.76 |
1.25 |
最大值(ppm) |
2.64 |
3.49 |
负最大值(ppm) |
-1.17 |
-2.14 |
Cpk |
2.05 |
1.13 |
如表格1所示,对比项是五项内容,比如平均值、标准偏差、最大值、负最大值、Cpk。这里,最大值是最大变化量,负最大值是负侧的最大变化量,其中在负侧,测试之后的谐振频率在下侧变化。
在表格1中,如果对比条件A和条件B中的降落测试之前和之后的谐振频率变化,那么,条件A的所有五项都是优秀的,也就是,振动片10连接到具有平面部分12a的引线12的样本是优秀的。例如,由于条件A下的平均值是0.34ppm,条件B下是0.78ppm,所以,条件A的变化量小。此外,由于标准偏差显示出条件A下的不均匀度是0.76ppm,条件B下是1.25ppm,所以条件A具有更小的不均匀度。进而,由于条件A下的最大变化量是2.64ppm,条件B下是3.49ppm,所以条件A具有更小的变化量。此外,由于条件A下的负侧最大变化量是-1.17,条件B下是-2.14,所以条件A具有最大的负侧变化量。进而,如果在降落测试中计算Cpk,由于条件A为2.05,条件B为1.13,所以,判断出条件A在降落测试中被足够稳定化。
这里,Cpk被简要描述。Cpk是用于质量管理领域中表示过程稳定性的系数。通过利用标准值、平均值、标准偏差来计算该数值。计算过程的Cpk,如果该数值大于1.33,那么过程的不均匀度足够小,被认为是一个稳定的过程。同时,如果它小于1.33,那么显示出现了大的不均匀度的过程。如果通过上述降落测试来考查降落耐震性能,那么条件A下进行的安装过程的Cpk数值是2.05,因此是稳定的,而传统条件B下,Cpk数值是1.13,因此,通过数值显示出还存在改进的空间。
如上所述,相比于传统的硬芯圆杆的引线12,连接区域较宽,使用了具有平面部分12a的引线12,使得振动片10连接到外壳16的中心,从而安装强度和不均匀度得以改善。在降落测试的冲击负载中,很明显的是,频率变化得以抑制。在这一次,在两种对比测试中,虽然薄部14没有形成于振动片10中,但是一旦薄部14形成,那么由于振动片10进一步靠近外壳16的中心轴,还由于压电振动片10本身的重量减小,所以,认为该降落耐震性能更好。在安装强度中,薄部14被提供,认为它变成了振动片10之前断裂的方向,这就变成了所需的方向。
然而,如果太薄,由于振动片10本身的强度减小,如第一实施例所述,水平差g的深度是振动片10的厚度的70%以下,最好是,薄部14的厚度是振动片10的厚度的30%以上。此外,为了增大安装部分11中的连接区域,或者改善定位的稳定性,在该第二实施例中,优选的是,振动片10构造成和第一实施例的第一变型例所述的、图4所示的振动片10一样。也就是,在两个位置,提供水平差g在一侧形成两个薄部14,并且具有限制振动片10的初始厚度t1到薄部14之间的形状,侧部可以像引线12的平面部分12a那样连接。
这里,基于视图描述第二实施例的压电振动器的变型例。
图10A和10B示出根据第二实施例的压电振动器的变型例,图10A示出垂直截面圆柱外壳之后的内部结构视图,图10B是沿图10A示出的截面线F-F截面的放大横截面图。在图10所示的压电振动器中,和上述实施例所述部件名称相同的部件,标注相同的附图标记。
如图10A和10B所示,第二实施例的该变型例是这样的压电振动器,在该压电振动器中,图6所示的第一实施例的第三变型例的振动片10***在具有平面部分12a的两个引线12之间。振动片10的安装部分11中的薄部14不是形成在振动片10的一侧中的两个位置中,而是形成为在两侧分别具有一个水平差。因此,被连接的两个引线12的平面部分12a不是形成在相同平面,而是每一个形成在不同平面。由于剩余的内容和上述实施例在结构和制造方法上都一样,因此省略其详细描述。
在该变型例中,除了上述实施例的效果之外,该振动片10还能够完全设置在外壳16的中心当中。因此,大大外壳16的内壁表面15和振动片10之间的间隙获得。此外,因此,可以最小化外壳16的尺寸大小。
在第二实施例中,在压电振动器中提供具有平面部分12a的两个引线12,除了上述变型例之外,它还可以连接到图5所示的第一实施例的第二变型例的振动片10。此外,如图7的第一实施例的第四实施例所示,连接两个引线12的中心的线偏心于密封终端13,振动片10可以位于外壳16的中心当中。
如上所述,第二实施例的压电振动器1保留了第一实施例的压电振动器的基本特征,还改善了安装强度,因此,改善了比如降落等等的降落耐震性能。
【第三实施例】
然后,基于视图描述根据本发明的压电振动器的第三实施例。
图11A和11B示出根据第三实施例的压电振动器的例子,图11A示出垂直截面圆柱外壳之后的内部结构视图,图11B是沿图11A示出的截面线G-G截面的放大横截面图。
如图11A和11B所示,第三实施例的压电振动器1不同于第二实施例的压电振动器,不同之处在于,振动部分10的安装部分11的中心部分保持为初始厚度t1,薄部14没有形成,它通过蚀刻已经完全去除,并形成阻塞部分,其***到两个引线12中。进行连接到引线12的连接,以使得引线12的圆形端面邻近连接到对应于振动片10的连接部分11的肩部20的端面。进而,平面部分形成在连接部分中,其中,穿通密封终端13的两个引线12连接到振动片10。其它部件结构或制造方法和第一实施例或第二实施例是一样的,因此,省略了相同的描述。
在第三实施例中,振动片10和引线12的连接需要大的连接区域,该区域应当具有平面,由平面构成。进而,由于用于连接的平面的方向不同于第一实施例或第二实施例的情况,相差90度,特别是,纵向方向的振动片10被准确定位。因此,振动片10的两个振动臂部分的前缘和外壳16的基部内壁表面之间的间隙h需要抑制为最小值。
显然,第三实施例中振动片10到引线12的连接可以在彼此的平面部分中进行,也可以在两个引线12的圆柱侧和其间的振动片10的相对平面之间进行。根据这一点,连接强度被保持为足够大。不用说,振动片10设置在外壳16的中心当中。
这里,参照附图描述第三实施例的压电振动器的变型例。图12A和12B示出根据本发明第三实施例的压电振动器的变型例,图12A示出垂直截面圆柱外壳之后的内部结构视图,图12B是沿图12A示出的截面线H-H截面的安装部分的放大图。
该变型例的不同之处在于,平面部分12a形成在图12B所示的两个引线12的侧面中。由于具有平面部分12a,两个引线12之间的距离在安装部分11中扩展。由于两个引线12之间的距离被扩展,所以,***其中的振动片10的安装部分11的横截面积大于之前实施例的情况。因此,振动片10的震动阻抗强度变强。进而,安装部分中的接触面积被放大,连接强度得以改善。
如上所述,由于振动片10设置在压电振动器的外壳16的中心部分中,所以,本发明的第一、第二和第三实施例的变型例的压电振动器以及所有的压电振动器都能够更加最小化。于是,由于在引线12和振动片10中校准安装精确度或者安装强度得以改善,所以,谐振频率的不均匀度以及CI值减小,特征得以稳定和改善。
【第四实施例】
然后,参照附图描述根据本发明的第四实施例。
图13A-13E是示出根据第四实施例的表面安装型压电振动器的结构的视图,图13A是从上侧示出的平面图,图13B是从前部示出的前视图,图13C是从底部示出的底部视图,图13D是沿着图13A所示的截面线I-I的截面图,图13E是从图13B所示的前视图的右侧示出的侧视图。
如图13B和13D所示,根据本发明上述内容,通过在圆柱封装的压电振动器1的周围的树脂30,该表面安装型压电振动器模制在该方形固体形状上。在树脂30中,使用环氧树脂或液晶聚合物。通过树脂30,圆柱压电振动器1的***形成在该方形固体形状上,能够在印制基底上进行电连接和机械连接,该印制基底可以结合多种电子装置使用,通过回流焊接和其它电子部件等等结合在一起。
该结构在横截面图,图13D中得以详细描述。压电振动器1的每一个引线12都电连接到形成在引线框等等之上的两个外部电极34,该外部电极在通过连接部分33制造时使用。外部电极端34提供曲柄式弯部34a,末端连接到引线12的相反侧末端暴露在树脂30的底部。
在面对外部电极端34并将压电振动器1夹在其中的末端中,由于仿真端35不电连接到压电振动器1,该末端暴露在树脂30的底部中。在仿真端35,形成直立部分35a,其将压电振动器1定位在引线框上。该仿真端35耦合到外部电极端34,并完成表面安装机械连接的作用。也就是,在外部电极端34和仿真端35的表面中,由于图中未示出的金属膜利用电镀等等形成,因此,其在基底等等的焊接中具有可湿性。
在表面安装型压电振动器的内部中,通过使用根据本发明的圆柱封装的压电振动器1,减小表面安装型压电振动器的外部尺寸。从而使用该小巧紧凑的表面安装型压电振动器的电子装置,比如移动设备等等,能够进一步小型化。进而,由于表面安装型压电振动器的内部的压电振动器1的振动片的安装强度得以改善,以及降落耐震性能得以改善,所以,使用的电子装置的可信度进一步改善。
【第五实施例】
然后,将参照图14来描述根据本发明的第五实施例。图14是示出根据第五实施例的振荡器的结构的视图。
如图14所示,振荡器38具有第一至第三实施例的压电振动器1或者表面安装型振动器,将其作为振荡设备。
振荡器38具有基底40,在该基底中,比如电容器等等的电子部件39被安装。由于用于振荡器的集成电路43安装在基底40上,所以,石英晶体振动器1安装在集成电路43的附近。这些电子部件39、集成电路43以及石英晶体振动器1通过图中未示出的布线图相互电连接。此外,每一个构成部件利用图中未示出的树脂模制。
基于这些结构,如果石英晶体振动器1被施加电压,则上述石英晶体振动片振动,通过石英晶体的压电特性该振动变型为电信号,电信号输入到集成电路43中。输入电信号由集成电路43处理,并输出为频率信号。此外,压电振动器1用作振荡设备。
此外,集成电路43的结构可以响应于例如RTC(实时时钟)模块等等的要求而被选择性地设置,并且对应设备或者外部设备的操作日期或时间被控制,或者可以设置提供时间或日历等等的功能,以及用于时钟的单一功能的振荡器。
因此,根据本发明的振荡器38,不仅可以获得根据上述第一至第三实施例的压电振动器1或者根据第四实施例的表面安装型压电振动器的相同功效,还可以长期获得稳定具有高精确度的频率。
【第六实施例】
然后,描述根据本发明的第六实施例。在本实施例中,第一至第三实施例中的压电振动器1用于移动信息设备,作为提供图15的第四实施例中的表面安装型压电振动器的电子装置。
图15是示出根据第六实施例的移动信息设备的功能结构的视图。
如图15所示,移动信息设备46提供供能单元47,其提供电能。供能单元47具有例如二次锂电池。
供能单元47并联连接到进行多种控制的控制单元48,计时的计时单元51等等、和外部进行通信的通信单元52、显示多种信息的显示单元56、以及检测每一个功能单元的电压的电压检测单元53。通过供能单元47,将电源供给每一个功能单元。
【0118】
控制单元48控制整个***的运行,比如语音数据的传输和接收、当前时间的测量和显示,等等。此外,控制单元48具有一个之前写有程序的ROM、读写ROM中程序的CPU、以及用于CPU的工作区域的RAM。
计时单元51包括集成电路,其包括振荡电路、寄存器电路、计数电路以及接口电路等等、石英晶体振动器1。如果石英晶体振动器1被施加电压,则上述石英晶体振动片振动,通过压电特性该振动转换为电信号,然后该电信号输入到振荡电路。振荡电路的输出变成二进制值,其通过寄存器电路和计数电路进行计数。经接口电路,该信号由控制单元48传输和接收,当前时间或当前时期或日历信息显示在显示单元56上。
通信单元52具有和传统便携式电话一样的功能,包括无线通信单元57、语音处理单元58、切换单元61、放大单元62、语音输入/输出单元63、电话输入单元66、响铃产生单元67以及呼叫控制存储单元118。
无线通信单元57经天线传输和接收比如语音数据等等的多种数据到基站并从基站输出。语音处理单元58编码和解码从无线通信单元57或放大单元62输入的语音信号。放大单元62将从语音处理单元58或语音输入单元63输入的信号放大到预定水平。语音输入/输出单元63具有扬声器、麦克风等等,其放大响铃声音或者接收的语音,或者收集说话者的语音。
此外,响铃产生单元67响应于来自基站的命令而产生响铃。切换单元61仅在接收过程中切换连接到语音处理单元58的放大单元62到响铃产生单元67,响铃产生单元67中产生的响铃经放大单元62输出到语音输入/输出单元63。进而,呼叫控制存储单元68存储涉及通信的发送/接收呼叫控制的程序。此外,由于电话输入单元66具有0到9的自动数字键和其它键,所以,通过压紧这三个键输入接收方的电话号码。
如果通过供能单元47将预定值的电压施加到每一个功能部件,比如控制单元48等等,则电压检测单元53检测电压降,并将该电压降告知控制单元48。此时的预定电压值是之前设置为运行通信单元52所需的最小电压,例如,大约3伏特。从电压检测单元53被告知电压降的控制单元48禁止无线通信单元57、语音处理单元58、切换单元61、以及响铃产生单元67的运行。特别是,会消耗电能的无线单元57的停止运行是需要的。进而,在显示单元56上,显示出通信单元52由于电池能量短缺而停止运行的通知。
也就是,通过电压检测单元53和控制单元48来禁止通信单元52的运行,而且该通知可以显示在显示单元56上。该显示是字符信息,这并不坏,最好是,X标记在电话图标中,该图标位于显示单元的显示表面的顶部,作为更为直观的标记。
进而,由于移动信息设备46具有断电单元69,其中该断电单元关于通信单元52的功能而可以选择性地切断电源,通信单元52的功能由该断电单元69而确定的停止。
因此,根据本实施例的移动信息设备46,它能够获得和第一至第三实施例的压电振动器1或者第四实施例的表面安装型压电振动器相同的功效,并能够长期显示稳定具有高精确度的计时信息。
【第七实施例】
然后,描述根据本发明的第七实施例。在本发明中,通过参照附图来描述电波钟,其连接到第一至第三实施例的压电振动器1,或者是第四实施例的表面安装型压电振动器。
图16示出根据第七实施例的结构。电波钟71接收包含时间信息的标准无线电波,该电波钟具有在准确的时间自动校正的显示功能。在日本,有发射台(发射机站),其发射无线频率到Fukushima辖区(40KHz)以及Saga辖区(60KHz),这些发射台分别发射标准无线频率。由于比如40KHz和60KHz的长波具有波及地面的特性,以及在电离层和地面反射传播的特性,所以,上述两个发射台覆盖了日本所有的区域。
通过参照图16来描述电波钟71的功能结构。天线74接收40KHz或60KHz以上的标准无线长波。该标准无线长波对40KHz或60KHz的载波上的时间信息进行AM调制,该时间信息称为时间码。
接收的标准无线长波由放大器75放大,由具有压电振动器1的滤波器80滤波和调谐。本实施例的压电振动器1具有石英晶体振动单元76、79,其具有和上述载波频率一样的40KHz和60KHz的谐振频率。
进而,被滤波的预定频率的信号被检测/整流电路81检测和解调。随后,经波形整形电路84提取时间码,并由CPU85进行计数。在CPU85中,读取信息,比如,当前年份、计数日期、每周工作日、时间等等。读取信息反馈给RTC86,并显示准确的时间信息。
由于载波是40KHz或60KHz,所以,石英晶体振动单元76、79非常适合于具有上述音叉形结构的振动器。例如,在60KHz,它能够构造成整个长度为大约2.8毫米,基站的宽度为大约0.5毫米,这些仅作为音叉形振动片的尺寸示例。
如上所述,根据本实施例的电波钟71,不仅可以获得上述第一至第三实施例的压电振动器1或者是表面安装型压电振动器的功效,还可以运行滤波器的功能,该滤波器可以长期稳定具有高精确度,因此,电波钟的可靠性进一步得以改善。
进而,本发明的技术领域不限于上述实施例,可以进行多种变型,而不脱离本发明的范围。