專利名稱：小型壓電諧振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電諧振器，具體地涉及最常用于制造頻率發(fā)生器的小型諧振器，該頻率發(fā)生器尤其用于諸如鐘表、信息技術(shù)、電信和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等多種領(lǐng)域中的便攜式電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
在以受讓人名義提交的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)US6700313中已經(jīng)公開(kāi)了這種小型諧振器，該文獻(xiàn)在此作為參考。圖13中所示的用于安裝在殼體中的諧振器10包括具有兩個(gè)平行的臂12、14的音叉形部件，這兩個(gè)臂通過(guò)連接部分16互相連接并承載電極20、22以使電極振動(dòng)，這些電極連接到用于電連接到殼體外部的連接片28、30上。諧振器10還包括附裝在連接部分16上并且位于音叉形部件的臂12、14之間的的中心臂18，該中心臂與這兩個(gè)臂基本上距離相等，該中心臂18的質(zhì)量比音叉形部件的臂的質(zhì)量大，連接片28、30由該中心臂承載。該諧振器通過(guò)將中心臂18固定到至少一個(gè)固定于殼體底部的支承件上而安裝在平行六面體形狀的殼體內(nèi)。
上述類型的諧振器——下文稱作三臂諧振器——能夠避免傳統(tǒng)的音叉諧振器所遇到的許多問(wèn)題。
其中一個(gè)問(wèn)題是，傳統(tǒng)音叉諧振器的尺寸和功能特征被優(yōu)化以便將其安裝在金屬殼體而不是陶瓷殼體內(nèi)。例如，傳統(tǒng)諧振器的長(zhǎng)寬比不適于這種(金屬)殼體的制造，尤其當(dāng)這些殼體是SMD(表面安裝設(shè)備)類型，即用于被自動(dòng)地安裝在無(wú)孔的印刷電路板上時(shí)。由于這個(gè)原因，傳統(tǒng)的音叉諧振器及其與殼體的連接不具有良好的抗震性。
此外，傳統(tǒng)的音叉諧振器在被固定到殼體的臺(tái)階上時(shí)容易朝殼體底部?jī)A翻。
此外，陶瓷材料和石英的熱膨脹系數(shù)的差異足以在諧振器內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，該機(jī)械應(yīng)力不僅會(huì)在溫度改變時(shí)存在于音叉的臂中并干擾諧振器的工作，而且還會(huì)使焊接破裂或使諧振器的連接片從殼體的連接元件脫離，并改變或甚至切斷諧振器電極和殼體的外部接觸片之間的電連接。
出于同樣的原因，如果在連接片所在的音叉的基部一側(cè)有初始裂紋，則顯著的溫度變化甚至?xí)挂舨鏀嗔选?br> 最后，當(dāng)真空封裝諧振器時(shí)，不可能達(dá)到完全真空，從而當(dāng)諧振器振動(dòng)時(shí)，由音叉的臂對(duì)大氣的擾動(dòng)可能會(huì)在該臂彼此靠近時(shí)改變諧振器的工作參數(shù)，這(在陶瓷殼體的情況下)比在金屬殼體的情況下更突出。
因此，三臂諧振器能夠?yàn)閭鹘y(tǒng)音叉諧振器所遇到的各種問(wèn)題提供令人滿意的解決方案。然而，盡管已經(jīng)證明這些三臂諧振器是有利的，但是對(duì)于移動(dòng)電話或手表的應(yīng)用領(lǐng)域，小型化需求以及維持音叉振動(dòng)所需的能量消耗一直是重要的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供這樣一種三臂諧振器，該諧振器能夠通過(guò)生成更均勻且局部更密集的激勵(lì)電場(chǎng)來(lái)減少能量消耗，并且即使當(dāng)振動(dòng)件的尺寸被小型化時(shí)臂的振動(dòng)損失也較低，并且CI值(晶體阻抗或相等的串聯(lián)電阻)也可被抑制在較低水平。
為此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明涉及一種包括具有兩個(gè)平行的振動(dòng)臂的音叉形部件的壓電諧振器，這兩個(gè)振動(dòng)臂通過(guò)連接部分互相連接，從該連接部分伸出位于音叉形部件的兩個(gè)振動(dòng)臂之間的中心臂，其中，在每個(gè)振動(dòng)臂的前側(cè)和后側(cè)中的至少一側(cè)上形成有至少一個(gè)槽。在振動(dòng)臂上使用槽能夠在即使裝置被小型化時(shí)也提供精確的性能。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了提高振動(dòng)臂的振動(dòng)耦合效果，所述槽在連接部分中延伸。所述槽在連接部分中的機(jī)械應(yīng)力最大的部位延伸使得可以對(duì)此高應(yīng)力區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了進(jìn)一步優(yōu)化激勵(lì)電場(chǎng)的均勻性，在每個(gè)振動(dòng)臂的前側(cè)和后側(cè)設(shè)置兩個(gè)槽。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了確保在高應(yīng)力區(qū)域具有足夠的機(jī)械抗力，相對(duì)于中心臂位于內(nèi)側(cè)的內(nèi)部槽比相對(duì)于中心臂位于外側(cè)的外部槽在連接部分內(nèi)延伸的長(zhǎng)度短。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了在保持上面列出的優(yōu)點(diǎn)的情況下進(jìn)一步減小這種三臂諧振器的尺寸，尤其是長(zhǎng)度，使所述中心臂的寬度大于或等于振動(dòng)臂的寬度的1.5倍，并且中心臂的自由端不會(huì)延伸到振動(dòng)臂之外。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了確保將諧振器準(zhǔn)確和牢固地定位在封裝殼內(nèi)，在中心臂中設(shè)置有固定孔或凹槽。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了減小這種三臂諧振器的尺寸，尤其是寬度，使中心臂的寬度大致與振動(dòng)臂的寬度相同，并且在中心臂的與連接部分相對(duì)的一端設(shè)置有一基部。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了確保將諧振器精確和牢固地定位在封裝殼內(nèi)，在基部中設(shè)置有固定孔或凹槽。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了進(jìn)一步減小這種三臂諧振器的尺寸，尤其是長(zhǎng)度，使中心臂的長(zhǎng)度小于振動(dòng)臂的長(zhǎng)度，并且振動(dòng)臂的端部形成為延伸到所述中心臂之外的突片，該突片的寬度大于振動(dòng)臂的寬度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了在振動(dòng)時(shí)進(jìn)一步穩(wěn)定諧振器，附裝在中心臂上的一平衡簧片在兩個(gè)突片之間延伸，該平衡簧片的寬度小于中心臂的寬度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了避免由于臂的振動(dòng)而在諧振器的固定部分上引起機(jī)械應(yīng)力，在中心臂上設(shè)置去耦(decoupling)孔或去耦凹槽或者同時(shí)設(shè)置二者。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了進(jìn)一步減小諧振器的長(zhǎng)度并且使中心臂從振動(dòng)臂去耦，在連接部分的與中心臂所在的一側(cè)相對(duì)的一側(cè)上設(shè)置有凹槽。


通過(guò)閱讀下面參照附圖的說(shuō)明可以看到本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中-圖1a，1b和1c分別是根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的第一實(shí)施例的仰視圖、俯視圖和截面圖；-圖2a，2b和2c是根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的第二實(shí)施例的三種變型的仰視圖；-圖3a，3b和3c是根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的第三實(shí)施例的三種變型的仰視圖；-圖4是根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的第四實(shí)施例的仰視圖；-圖5a和5b是根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的第五實(shí)施例的兩種變型的仰視圖；-圖6a和6b是根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的第六實(shí)施例的兩種變型的仰視圖；-圖7a和7b是根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的第七實(shí)施例的兩種變型的仰視圖；-圖8a和8b是根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的第八實(shí)施例的兩種變型的仰視圖；-圖9a，9b，9c和9d是根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的第九實(shí)施例的四種變型的仰視圖；-圖10a，10b和10c是根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的第十實(shí)施例的三種變型的仰視圖；-圖11是用于接納根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的適當(dāng)封裝殼的俯視圖；-圖12a，12b和12c是分別根據(jù)第四和第五實(shí)施例的裝入適當(dāng)?shù)姆庋b殼的壓電諧振器的俯視圖；-圖13已經(jīng)說(shuō)明過(guò)，它是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的壓電諧振器的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1a，1b和1c所示的第一實(shí)施例中，用參考標(biāo)號(hào)10表示的根據(jù)本發(fā)明的諧振器包括具有兩個(gè)振動(dòng)臂12和14的音叉形部件，該振動(dòng)臂通過(guò)連接部分16連接，在該連接部分16上附裝有中心臂18，該中心臂位于臂12和14之間并與其平行，整個(gè)組件由石英制成一體部件。
如圖1a和1b所示，振動(dòng)臂12和14承載兩組分別通過(guò)導(dǎo)電路徑24和26互相連接的電極20和22，該導(dǎo)電路徑24和26由音叉形部件的連接部分16承載。如圖中所示，這些電極和導(dǎo)電路徑設(shè)置成使得臂12和14以撓曲模式振動(dòng)，但是它們可以具有不同的構(gòu)造以使該臂以相同模式或另一種模式(扭轉(zhuǎn)、剪切等)振動(dòng)。對(duì)于中心臂18，圖1a示出中心臂18在其背面承載有兩個(gè)導(dǎo)電連接片28和30，該連接片28和30位于諧振器長(zhǎng)度方向的重心G的兩側(cè)且優(yōu)選與該重心距離相等，這些連接片28和30分別通過(guò)導(dǎo)電路徑32和34連接到將各組電極20和22相互連接在一起的導(dǎo)電路徑26和24。這些連接片28和30還可用于將諧振器固定在諧振器封裝殼(未示出)內(nèi)。
由圖1a和1b可看出，中心臂18的寬度應(yīng)當(dāng)至少略大于音叉形部件的臂12或14的寬度的1.5倍。此外，中心臂18的長(zhǎng)度不一定如圖1a和1b所示等于臂12和14的長(zhǎng)度。它的長(zhǎng)度例如可以較短。但是重要的是，一方面，中心臂18與臂12和14的距離基本相等，該距離可以等于傳統(tǒng)音叉諧振器的臂隔開(kāi)的距離，另一方面，該中心臂18的質(zhì)量比必須振動(dòng)的臂12和14的質(zhì)量大得多。
為了通過(guò)生成更均勻且局部更密集的激勵(lì)電場(chǎng)來(lái)減少能量消耗并且使得即使當(dāng)振動(dòng)件的尺寸被小型化時(shí)臂的振動(dòng)損失仍較低，在每個(gè)振動(dòng)臂12、14的前側(cè)和后側(cè)中的至少一側(cè)上形成有至少一個(gè)槽36、38。
如圖1c所示，每個(gè)振動(dòng)臂12、14優(yōu)選為H形，這意味著優(yōu)選地在每個(gè)振動(dòng)臂12和14的前側(cè)和后側(cè)中的每一側(cè)上分別設(shè)置一個(gè)槽36a、36b和38a、38b。應(yīng)當(dāng)理解，這些槽的深度優(yōu)選為對(duì)應(yīng)振動(dòng)臂在深度方向(沿軸線D)的厚度的30％-50％之間，有利地在40％-50％之間。應(yīng)指出，該比率可適用于下文所有帶槽的實(shí)施例。在振動(dòng)臂上使用這種槽能夠在即使裝置被小型化時(shí)也提供精確的性能。然而，作為一種替代方案，可僅在每個(gè)振動(dòng)臂的前側(cè)或后側(cè)上設(shè)置一個(gè)槽。
有利地，為了進(jìn)一步提高振動(dòng)臂的振動(dòng)耦合效果，槽36、38在連接部分16中延伸。槽36、38的在連接部分16中延伸的并且實(shí)際上由虛線40所限定的部分42、44——此處機(jī)械應(yīng)力最大——使得可以對(duì)此高應(yīng)力區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。
在圖2a，2b和2c分別示出的第二實(shí)施例的三種變型中，諧振器與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，在連接部分16內(nèi)的槽部分42、44被設(shè)計(jì)成具有相對(duì)于振動(dòng)臂12、14的縱向軸線(X1，X2)不對(duì)稱的形狀。
為了確保與帶有第一實(shí)施例中所示的槽獲得的機(jī)械抗力相比，諧振器在高應(yīng)力區(qū)域有更好的機(jī)械抗力，將槽36、38設(shè)計(jì)成在連接部分16內(nèi)具有寬度變窄的部分422、442。槽36、38的寬度變窄的被挖空部分422、442相對(duì)于中心臂18位于外側(cè)。因此，高機(jī)械應(yīng)力區(qū)域中的材料數(shù)量更為重要，并由此使得這些區(qū)域更堅(jiān)固以抵抗機(jī)械約束(constraint)，所述高機(jī)械應(yīng)力區(qū)域由陰影區(qū)46、48示出并且主要位于與振動(dòng)臂12、14鄰接的連接部分的區(qū)域內(nèi)。
如圖2b和2c所示，可在中心臂18上靠近連接部分16處分別設(shè)置去耦裝置50和52，以便機(jī)械地消除用于將諧振器10固定到封裝殼(未示出)內(nèi)的中心臂18與振動(dòng)臂12、14之間的耦合。這些去耦裝置50，52必須設(shè)置在中心臂18的固定元件——優(yōu)選為導(dǎo)電片28和30——和振動(dòng)臂12、14附裝于其上的連接部分16之間。在圖2b所示的變型中，去耦裝置以設(shè)置在中心臂18兩側(cè)的凹口50的形式實(shí)現(xiàn)。這些凹口50可以是矩形、半圓形或V形。在圖2c所示的變型中，去耦裝置以穿過(guò)中心臂18的孔52的形式實(shí)現(xiàn)。該孔可以具有不同的形狀，如矩形、圓形或六邊形。與凹口一樣，該孔必須在固定元件28、30和連接部分16之間加工出。應(yīng)當(dāng)理解，也可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩種去耦裝置。
在圖3a，3b和3c分別示出的第三實(shí)施例的變型中，諧振器與上述第二實(shí)施例的三種變型的區(qū)別在于，在每個(gè)振動(dòng)臂12、14的前側(cè)和后側(cè)中的每一側(cè)設(shè)置有兩個(gè)槽362、364和382、384。根據(jù)該第三實(shí)施例，槽362、364、382和384有利地在連接部分16內(nèi)延伸以使電場(chǎng)在最大程度上均勻化。
與第二實(shí)施例一樣，其中兩種變型具有位于固定元件28、30和振動(dòng)臂12、14附裝于其上的連接部分16之間的去耦裝置。這些去耦裝置分別為圖3b中的凹口50和圖3c中的孔52。同樣應(yīng)該理解，圖3b和3c的兩種變型可以相結(jié)合。
在圖4所示的第四實(shí)施例中，諧振器與圖3a所示的諧振器的區(qū)別在于，為了確保諧振器在高應(yīng)力區(qū)域具有更好的機(jī)械抗力，相對(duì)于中心臂18位于內(nèi)側(cè)的內(nèi)部槽364、382在連接部分16內(nèi)延伸的長(zhǎng)度分別比相對(duì)于中心臂18位于外側(cè)的外部槽362、384短。因此，在由陰影區(qū)46、48示出的并且主要位于與振動(dòng)臂12、14鄰接的連接部分區(qū)域內(nèi)的高機(jī)械應(yīng)力區(qū)域中的材料數(shù)量更為重要，并由此使得這些區(qū)域更堅(jiān)固以抵抗機(jī)械約束。
在圖5a和5b分別示出的第五實(shí)施例的兩種變型中，諧振器與圖4所示的諧振器的區(qū)別在于，在中心臂18上設(shè)置有固定與定位裝置。根據(jù)該第五實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)雙重目的確保將諧振器10精確定位和牢固地固定在封裝殼內(nèi)。為此，根據(jù)圖5a示出的第一種變型，穿過(guò)中心臂18加工出固定與定位孔54和56，這些孔優(yōu)選地還用于將諧振器10的電極組20、22連接到封裝殼(未示出)內(nèi)的導(dǎo)電元件上。由于這些孔54和56穿過(guò)中心臂18，因此可通過(guò)觀察設(shè)計(jì)在封裝殼(未示出)底部上的標(biāo)記而將諧振器10精確地定位在所述封裝殼內(nèi)。此外，在將諧振器裝配到封裝殼內(nèi)期間，在孔54、56內(nèi)填充導(dǎo)電粘合劑，這一方面可以將電極20、22電連接到封裝殼(未示出)內(nèi)的導(dǎo)電元件上，另一方面可以將諧振器10牢固地固定在封裝殼內(nèi)。作為圖5a的第一種變型的替代方案，也可以在中心臂的背面，即支承導(dǎo)電元件28和30的那一面上設(shè)置盲孔。然后可通過(guò)沿殼體內(nèi)對(duì)應(yīng)的突起部引導(dǎo)這些盲孔來(lái)定位諧振器。
根據(jù)圖5b示出的第二種變型，在中心臂18的面向諧振器的振動(dòng)臂12、14的兩側(cè)上加工出固定與定位凹槽58和60。與圖5a的孔一樣，這些凹槽58、60是穿過(guò)中心臂18的整個(gè)深度加工出的，由此可以在封裝殼內(nèi)相對(duì)于在封裝殼底部形成的標(biāo)記精確定位，并通過(guò)添加導(dǎo)電粘合劑填充所述凹槽來(lái)牢固地固定。應(yīng)當(dāng)理解，孔54、56以及凹槽58、60可具有多種形狀，如方形、圓形或多邊形。
在圖6a和6b分別示出的第六實(shí)施例的兩種變型中，諧振器分別與圖2a和圖4所示的第二和第四實(shí)施例的區(qū)別在于，中心臂18的寬度變窄，該寬度大致與一個(gè)振動(dòng)臂的寬度相同。盡管這種窄的中心臂18減小了整個(gè)諧振器結(jié)構(gòu)的寬度并且可以被封裝在較窄的封裝殼(未示出)中，但是它可能不會(huì)再被用作諧振器10的固定部件。因此，在中心臂的與連接部分16相對(duì)的一端設(shè)置有基部62，并且該基部62延伸到振動(dòng)臂12和14之外。該基部62既用于將諧振器10固定在封裝殼內(nèi)，還用于將諧振器的電極20和22電連接到封裝殼(未示出)內(nèi)的導(dǎo)電元件上。圖6a示出第一種變型，其中在每個(gè)振動(dòng)臂12和14的前側(cè)和后側(cè)中的每一側(cè)上分別挖空形成單個(gè)槽36、38(前側(cè)分別對(duì)應(yīng)于36a、38a，后側(cè)分別對(duì)應(yīng)于36b、38b)。每個(gè)槽36、38在連接部分16中延伸并且具有在所述連接部分內(nèi)不對(duì)稱的形狀，以便提高諧振器結(jié)構(gòu)在高機(jī)械應(yīng)力區(qū)域內(nèi)的機(jī)械抗力。圖6b示出第二種變型，其中在每個(gè)振動(dòng)臂12和14的前側(cè)和后側(cè)中的每一側(cè)上分別挖空形成兩個(gè)槽362、364和382、384(前側(cè)分別對(duì)應(yīng)于362a、364a和382a、384a，后側(cè)分別對(duì)應(yīng)于362b、364b和382b、384b)。槽362、364、382和384在連接部分16內(nèi)延伸。相對(duì)于中心臂18的外側(cè)槽362和384比內(nèi)側(cè)槽364和382要長(zhǎng)，以便加強(qiáng)高應(yīng)力區(qū)域內(nèi)的機(jī)械抗力。
在圖7a和7b所示的第七實(shí)施例中，諧振器與第六實(shí)施例的區(qū)別在于，在基部中設(shè)置有固定與定位孔或凹槽，以確保將諧振器精確定位和可靠固定在封裝殼內(nèi)。圖7a示出第一種變型，其中穿過(guò)基部62加工出孔64和66。因此，當(dāng)裝配時(shí)可以通過(guò)所述孔64和66觀察設(shè)置在封裝殼(未示出)底部的標(biāo)記，以便將諧振器10精確地定位在封裝殼內(nèi)。此外，在孔64和66中填充粘合劑可確保將諧振器牢固地固定在封裝殼內(nèi)。圖7b示出第二種變型，其中在基部62的與中心臂18相對(duì)的一側(cè)上切割出凹槽68和70，該基部附裝于中心臂18上。凹槽68和70具有與孔64、66相似的優(yōu)點(diǎn)。利用導(dǎo)電粘合劑將基部62固定到封裝殼使得可以將電極20和22連接到封裝殼(未示出)內(nèi)的導(dǎo)電元件上。
在圖8a和8b所示的第八實(shí)施例中，諧振器與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，一方面，中心臂18的長(zhǎng)度小于振動(dòng)臂12和14的長(zhǎng)度，另一方面，每個(gè)振動(dòng)臂12和14的端部形成延伸到中心臂18之外的突片72和74。優(yōu)選地，這些突片72和74具有相對(duì)于對(duì)應(yīng)的振動(dòng)臂12、14的縱向軸線(X1，X2)對(duì)稱的矩形形狀，突片寬度約為振動(dòng)臂寬度的兩倍。但是另一方面，應(yīng)當(dāng)理解，在不改變諧振器性能的情況下，可以從振動(dòng)臂的總體長(zhǎng)度推導(dǎo)出突片的長(zhǎng)度，由此可相應(yīng)地減小諧振器的長(zhǎng)度。根據(jù)圖8b所示的第二種變型，在與連接部分16相對(duì)的中心臂的一端附裝有平衡簧片76。該平衡簧片76位于振動(dòng)臂12、14的兩個(gè)突片72、74之間，并且其寬度比中心臂18的寬度窄，以便在不會(huì)與兩個(gè)振動(dòng)臂12、14發(fā)生碰撞的情況下使兩個(gè)振動(dòng)臂振動(dòng)。此外，簧片76不會(huì)沿諧振器結(jié)構(gòu)的縱向軸線延伸到突片72、74之外，以便保持整個(gè)諧振器的長(zhǎng)度盡可能短。利用這種簧片76，可以使諧振器結(jié)構(gòu)在振動(dòng)時(shí)獲得更好的穩(wěn)定性，并從而使更少的機(jī)械應(yīng)力施加在固定部分28、30上。
在圖9a、9b、9c和9d所示的第九實(shí)施例中，諧振器與第八實(shí)施例的區(qū)別在于，在每個(gè)振動(dòng)臂12、14的前側(cè)和后側(cè)上都設(shè)置有兩個(gè)槽362、364和382、384。圖9a示出第一種變型，其中中心臂的長(zhǎng)度比振動(dòng)臂的長(zhǎng)度短，并且在振動(dòng)臂12、14的端部設(shè)置有延伸到中心臂18之外的突片72、74，以便在不改變諧振器性能的情況下減小諧振器10的總體長(zhǎng)度。圖9b示出第二種變型，其中諧振器10還包括從中心臂18伸出并在兩個(gè)振動(dòng)臂12、14之間延伸的平衡簧片76。該簧片76可以在振動(dòng)時(shí)穩(wěn)定諧振器。圖9c示出第三種變型，其中在中心臂18上在固定元件28、30和連接部分16之間設(shè)置有凹口50，以便將所述中心臂從振動(dòng)臂12、14機(jī)械地去耦，諧振器10通過(guò)該中心臂固定到封裝殼上。圖9d示出第四種變型，它是第三種變型的一個(gè)替代方案，其中不是在中心臂18上設(shè)置凹口，而是在固定元件28、30和連接部分16之間穿過(guò)中心臂18切割出一孔52。
應(yīng)當(dāng)理解，還可以實(shí)現(xiàn)沒(méi)有示出的許多其它變型。其中包括這樣的變型穿過(guò)中心臂設(shè)有固定與定位孔或可選地固定與定位凹槽，如上述第五在圖10a示出的第十實(shí)施例的第一種變型中，諧振器與第四實(shí)施例的區(qū)別在于，在連接部分16的與中心臂18伸出的一側(cè)相對(duì)的一側(cè)上設(shè)置有一個(gè)凹口78。該凹口78的優(yōu)點(diǎn)是在不削弱諧振器結(jié)構(gòu)的情況下使中心臂18從兩個(gè)振動(dòng)臂12、14機(jī)械地去耦。
在圖10b示出的第十實(shí)施例的第二種變型中，諧振器與圖1a的第一實(shí)施例的區(qū)別在于，在連接部分16的與中心臂18伸出的一側(cè)相對(duì)的一側(cè)上設(shè)置有狹槽80，該狹槽80優(yōu)選地沿諧振器的縱向軸線X。該狹槽80的效果是實(shí)際上將振動(dòng)臂12、14延長(zhǎng)到連接部分16的對(duì)應(yīng)的半個(gè)部分內(nèi)。為了通過(guò)對(duì)被切割的連接部分的所有高應(yīng)力區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化振動(dòng)臂的振動(dòng)耦合效果，沿狹槽80設(shè)置有附加電極82、84。有利地，在電極82、84下方挖空形成槽，以便生成更均勻且局部更密集的激勵(lì)電場(chǎng)。因此，對(duì)于確定的頻率，使用優(yōu)選帶槽的這些電極82、84可以減小諧振器的總體長(zhǎng)度。
在圖10c所示的第三種變型中，諧振器與上述第二種變型的區(qū)別在于，設(shè)置有如參照?qǐng)D8a所述的突片72、74，以便進(jìn)一步減小諧振器的總體長(zhǎng)度。
圖11是用于接納根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器的適當(dāng)封裝殼在沒(méi)有蓋的情況下的俯視圖。應(yīng)當(dāng)理解，封裝殼的尺寸可根據(jù)諧振器結(jié)構(gòu)的總體形狀而調(diào)節(jié)，諧振器結(jié)構(gòu)的總體形狀可能根據(jù)所考慮的實(shí)施例而變化。平行六面體形狀的殼體100包括由平的底部102和四個(gè)側(cè)面104形成的主體部分以及帶有邊緣(未示出)的蓋，當(dāng)諧振器被安裝進(jìn)殼體100后，利用焊接臺(tái)(也未示出)通過(guò)加熱和加壓經(jīng)由所述邊緣將蓋真空焊接到主體部分的側(cè)面104上。此外，在殼體100的底部102上設(shè)置有中心肋部106，該肋部106沿縱向軸線X延伸以便支承諧振器的固定部件。肋部的寬度選擇成使得諧振器的振動(dòng)臂能夠在殼體100內(nèi)自由地振動(dòng)。在肋部106上設(shè)置有兩個(gè)導(dǎo)電元件，例如薄導(dǎo)電層、短柱或突出部108和110，以便接觸諧振器的對(duì)應(yīng)導(dǎo)電片。應(yīng)當(dāng)理解，肋部106不應(yīng)從一個(gè)側(cè)面104延伸到相對(duì)的側(cè)面。
圖12a，12b和12c是安裝在適當(dāng)?shù)姆庋b殼100內(nèi)的分別根據(jù)第四和第五實(shí)施例的壓電諧振器10的打開(kāi)的俯視圖。圖12a示出具有根據(jù)第四實(shí)施例的諧振器的俯視圖，其中中心臂18支承導(dǎo)電片28和30，該導(dǎo)電片將要連接到設(shè)置于肋部106上的對(duì)應(yīng)導(dǎo)電元件。通過(guò)將連接片28、30焊接或利用導(dǎo)電粘合劑粘結(jié)到各個(gè)薄導(dǎo)電層、短柱或突出部上來(lái)實(shí)現(xiàn)諧振器的安裝。
總之，在諧振器的重心區(qū)域內(nèi)將諧振器固定到殼體底部的事實(shí)使得裝配更加容易，并且使裝配期間諧振器傾翻的危險(xiǎn)減到最小。出于相同的原因，被封裝的諧振器的抗震性也高得多。
圖12b和12c示出具有根據(jù)第五實(shí)施例的兩種變型的諧振器的俯視圖。有利地，在這兩種變型中，為了在將諧振器安裝到封裝殼100內(nèi)時(shí)確保諧振器的精確定位，可以通過(guò)穿透中心臂18的孔54、56或凹槽58、60觀察導(dǎo)電元件108和110。
應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選地，為了進(jìn)一步改善根據(jù)任何上述實(shí)施例的諧振器的抗震性，有利地選擇在振動(dòng)臂連接到連接部分位置處的切除部分，使得諧振器的可見(jiàn)晶體平面最小。在一個(gè)石英諧振器的示例中，該切除部分形成大約60°或120°的角度。
已經(jīng)借助于某些具體實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例并不意味著對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)際上，在不脫離所附權(quán)利要求范圍的情況下，各種變型、修改和/或?qū)嵤├g的組合對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種壓電諧振器(10)，包括具有兩個(gè)平行的振動(dòng)臂(12、14)的音叉形部件，這兩個(gè)振動(dòng)臂通過(guò)連接部分(16)互相連接，從該連接部分伸出位于所述音叉形部件的兩個(gè)振動(dòng)臂之間的中心臂(18)，在每個(gè)振動(dòng)臂的前側(cè)和后側(cè)中的每一側(cè)上形成至少一個(gè)槽(36a，36b，38a，38b)，其中，所述振動(dòng)臂的每個(gè)槽的一部分(42、44)在所述連接部分中延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振器，其特征在于，在所述連接部分中的所述部分具有寬度比槽的寬度窄的一部分(422，442)，并且所述寬度較窄的一部分相對(duì)于所述中心臂位于外側(cè)。
3.一種壓電諧振器(10)，包括具有兩個(gè)平行的振動(dòng)臂(12、14)的音叉形部件，這兩個(gè)振動(dòng)臂通過(guò)連接部分(16)互相連接，從該連接部分伸出位于所述音叉形部件的兩個(gè)振動(dòng)臂之間的中心臂(18)，其中，在每個(gè)振動(dòng)臂的前側(cè)和后側(cè)中的每一側(cè)上形成兩個(gè)槽(362，364，382，384)，并且每個(gè)振動(dòng)臂的所述槽在所述連接部分中延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的諧振器，其特征在于，相對(duì)于所述中心臂位于外側(cè)的外部槽比相對(duì)于所述中心臂位于內(nèi)側(cè)的內(nèi)部槽在連接部分中延伸得更長(zhǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的諧振器，其特征在于，所述中心臂的寬度大于或等于所述振動(dòng)臂的寬度的1.5倍，并且所述中心臂不會(huì)延伸到所述振動(dòng)臂之外。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的諧振器，其特征在于，所述中心臂的寬度大致與所述振動(dòng)臂的寬度相同，并且從所述中心臂上與所述連接部分相對(duì)而伸出一基部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的諧振器，其特征在于，穿過(guò)所述基部加工有固定孔(64，66)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的諧振器，其特征在于，在所述基部?jī)?nèi)設(shè)置有固定凹槽(68，70)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的諧振器，其特征在于，在所述基部?jī)?nèi)加工有固定盲孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的諧振器，其特征在于，穿過(guò)所述中心臂加工有固定孔(54，56)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的諧振器，其特征在于，所述固定孔用于將所述諧振器定位在封裝殼內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的諧振器，其特征在于，在所述中心臂中加工有固定盲孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的諧振器，其特征在于，在所述中心臂的面對(duì)所述振動(dòng)臂的兩側(cè)上設(shè)置有固定凹槽(58，60)。
14.一種壓電諧振器(10)，包括具有兩個(gè)平行的振動(dòng)臂(12、14)的音叉形部件，這兩個(gè)振動(dòng)臂通過(guò)連接部分(16)互相連接，從該連接部分伸出位于所述音叉形部件的兩個(gè)振動(dòng)臂之間的中心臂(18)，在每個(gè)振動(dòng)臂的前側(cè)和后側(cè)中的至少一側(cè)上形成至少一個(gè)槽(36，38)，其中，所述中心臂的長(zhǎng)度小于振動(dòng)臂的長(zhǎng)度；所述振動(dòng)臂的端部形成延伸到所述中心臂之外的突片(72，74)，所述突片的寬度大于所述振動(dòng)臂的寬度；并且，附裝在所述中心臂上的一平衡簧片(76)在兩個(gè)突片之間延伸，所述平衡簧片的寬度小于所述中心臂的寬度。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的諧振器，其特征在于，穿過(guò)所述中心臂加工有去耦孔(52)。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的諧振器，其特征在于，在所述中心臂的面對(duì)所述振動(dòng)臂的兩側(cè)上設(shè)置有去耦凹口(50)。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的諧振器，其特征在于，在所述連接部分中與所述中心臂相對(duì)而設(shè)置有凹口(78)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到14中任一項(xiàng)所述的諧振器，其特征在于，在所述連接部分中與所述中心臂相對(duì)而設(shè)置有狹槽(80)；并且，沿所述狹槽設(shè)置有附加電極(82，84)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的諧振器，其特征在于，在所述附加電極下方挖空以形成槽。
20.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的諧振器，其特征在于，所述槽的深度為所述振動(dòng)臂在深度方向的厚度的40％-50％。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的壓電諧振器(10)包括具有兩個(gè)平行的振動(dòng)臂(12、14)的音叉形部件，這兩個(gè)振動(dòng)臂通過(guò)連接部分(16)互相連接，從該連接部分伸出位于所述音叉形部件的兩個(gè)振動(dòng)臂之間的中心臂(18)，其中，在每個(gè)振動(dòng)臂的前側(cè)和后側(cè)中的至少一側(cè)上形成至少一個(gè)槽(36，38)。
文檔編號(hào)H03H9/00GK1881792SQ200610087989
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2006年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日
發(fā)明者S·達(dá)拉·皮亞扎, B·施圖德, T·盧賽 申請(qǐng)人:Eta瑞士鐘表制造股份有限公司