OSCILADOR PIEZOÉLÉCTRICO Y SU MÉTODO DE FABRICACIÓN.

Oscilador piezoeléctrico que comprende una placa de circuito plana (32) con al menos un componente de circuito (33) montado en la parte superior y un vibrador piezoeléctrico (41) fijado sobre la placa de circuito mediante soportes tipo columna (50) montados en la parte superior de la placa de circuito (32),

caracterizado porque el vibrador piezoeléctrico (41) tiene un elemento vibrador piezoeléctrico (45) alojado en una caja de cerámica (42) que consiste en el cuerpo principal (42a) con una concavidad, en donde se monta un elemento vibrador de cristal (45), y una cubierta de metal (42b) sellando herméticamente la concavidad, y terminales inferiores en la parte externa de la parte inferior de la caja; y los soportes tipo columna (50) que están montados en la parte superior de la placa de circuito (32) y conecta mecánica y eléctricamente los terminales inferiores del vibrador piezoeléctrico (41) y las impresiones conductoras en la placa de circuito (32)

Campo de la invención

La presente invención hace referencia a la construcción y el método de fabricación de un oscilador piezoeléctrico, más específicamente un oscilador piezoeléctrico empaquetado de una construcción en la cual un vibrador piezoeléctrico se fija sobre una placa de circuito con componentes de circuito montados en el mismo. Antecedentes de la invención

En un progreso rápido de reducción de precios y miniaturización con la popularización de los dispositivos de comunicaciones móviles, tales como teléfonos móviles, la demanda de menor precio, menor tamaño y menor perfil se incrementa para los osciladores piezoeléctricos tales como los osciladores de cristal. En respuesta a tales demandas, no sólo el empaquetado de vibradores de cristal sino también la integración de un circuito oscilante, incluyendo un circuito de ajuste de frecuencia y un circuito de compensación de temperatura, se realizan para reducir la cantidad de piezas y el tamaño de los dispositivos.

La figura 11(a) es una vista de despiece en perspectiva de un oscilador de cristal convencional como ejemplo de osciladores piezoeléctricos convencionales. La figura 11(b) es una vista transversal longitudinal de un oscilador de cristal.

El oscilador de cristal 1 tiene una construcción en la cual un vibrador de cristal 11 se monta sobre la parte superior de una caja inferior 2 formada por laminaciones cerámicas para integrarlas en un solo dispositivo.

La caja inferior 2 tiene un marco externo 3 elevado a lo largo del borde para rodear la parte interna. Un circuito integrado 6 se fija al lado interno de la parte inferior en la concavidad 4 mediante un medio aglutinante 5 tal como una soldadura, y los terminales 6a formados sobre la parte superior del CI 6 y las zonas de soldadura 7 formadas en la parte interna de la parte inferior de la concavidad se conectan mediante hilos de soldadura 8. En caso de formar los terminales sobre la parte inferior del CI, el CI puede montarse mediante montaje de chip invertido conectando los terminales del CI con las zonas de soldadura 7 mediante soldadura por bola. Los terminales externos 9 para el montaje de superficie se forman en el lado externo de la parte inferior de la caja inferior 2, y los terminales externos 9 se conectan con las zonas de soldadura 7 mediante conductores que no se muestran en la figura. Los terminales superiores 10 se forman sobre la parte superior del marco externo 3, los cuales están conectados con las zonas de soldadura 7. La concavidad 4 puede llenarse con una resina aislante para incrustar el CI 6 en una resina si es necesario.

El vibrador de cristal 11 tiene una construcción en la cual un elemento vibrador de cristal 14 se monta en la concavidad 13 de una caja 12 formada por laminaciones cerámicas, y la concavidad 13 está herméticamente sellada por una cubierta de metal 15. Los terminales inferiores 16 se forman sobre la parte externa de la parte inferior de la caja 12. Los terminales inferiores 16 se unen a los terminales superiores 10 de la caja inferior 2 mediante un elemento aglutinante, tal como un adhesivo conductor, y la concavidad 4 de la caja inferior 2 se cierra mediante el vibrador de cristal 11.

El vibrador de cristal 11 puede realizarse mediante la integración de todos los componentes del circuito que constituyen un circuito oscilante y un circuito de compensación de temperatura, excepto el vibrador de cristal 11 en un CI 6 de un solo chip.

Sin embargo, para producir el oscilador piezoeléctrico utilizando el costoso CI 6 descrito con anterioridad, con todos los componentes integrados en él, es un prerrequisito que haya una expectativa de una cierta cantidad de producción en gran cantidad del propio oscilador piezoeléctrico 1. Sin expectativa de producción en serie, la reducción de costes es difícil. Por ello es imposible en términos de costes utilizar este tipo de CI 6 costoso para osciladores piezoeléctricos fabricados en producción a gran escala de artículos en volúmenes pequeños, por ejemplo. De ahí que los componentes de circuito para realizar los circuitos descritos anteriormente, tales como transistores, resistencias y condensadores, en lugar del CI 6, deban montarse en la concavidad 4 de la caja inferior 2 en forma de piezas separadas en forma de chip.

Al intentar montar tales componentes de circuito en forma de chip en la concavidad 4 de la caja inferior 2 que se muestra en la figura 11, deben montarse sobre las áreas planas (formadas para montar componentes de circuito en forma de chip en lugar de zonas de soldadura 7 mediante soldadura por reflujo utilizando pasta de soldadura. La aplicación de pasta de soldadura a las áreas planas usualmente se realiza mediante serigrafía utilizando máscara antisoldante. Sin embargo, en el caso de la caja inferior 2 donde hay una parte elevada, marco externo 3, alrededor de la superficie en la cual se forman las áreas planas, la técnica de serigrafía no puede utilizarse. Por lo tanto, es difícil aumentar la productividad mediante un proceso por lotes utilizando la serigrafía, y la aplicación de pasta de soldadura a las áreas planas en la concavidad 4 debe realizarse de una en una con un dosificador. Esto produce un incremento en costes si se utilizan piezas en forma de chip.

Por esta razón, en el caso de construir un oscilador piezoeléctrico utilizando piezas discretas en forma de chip, la única opción es utilizar una construcción en la cual se forman áreas planas en la parte superior de una placa de circuito de gran área, y piezas en forma de chip 21 y un vibrador de cristal 22 se montan sobre las áreas planas mediante soldadura por reflujo como se muestra en la figura 12. Dado que la placa de circuito 20 de esta construcción es plana sin diferencias de nivel, y por lo tanto es posible utilizar serigrafía para aplicar pasta de soldadura a las áreas planas formadas sobre dicha placa, puede utilizarse un proceso por lotes que utiliza un gran bloque de placa de circuito, que consiste en un gran número de placas de circuito para los osciladores piezoeléctricos dispuestas una al lado de la otra en dirección vertical y horizontal.

Sin embargo, dado que todos los componentes 21 y 22 se montan sobre una placa de circuito plana, esta construcción por lo tanto necesita una mayor área para la placa, lo que da un resultado contrario a la demanda de piezas adecuadas para un montaje de alta densidad.

El documento JP 2001-16036 revela un oscilador de cristal con un cuerpo principal de caja, donde una parte acanalada que tiene una pluralidad de escalones en el interior está formada sobre una cara superior, un oscilador piezoeléctrico conectado a un primer escalón en la parte acanalada, una cubierta montada sobre el segundo escalón situado por encima del primer escalón y un espacio herméticamente sellado que contiene el primer escalón, un tercer escalón que constituye una cara plana en un estado similar a la cara superior de la cubierta, una cubierta de metal que

cierra la abertura de la parte acanalada en el cuerpo principal de caja.

Por lo tanto, la presente invención tiene como objeto proporcionar un oscilador piezoeléctrico que puede utilizar una placa de circuito plana para montar componentes de circuito, posibilitando la aplicación de pasta de soldadura a las áreas planas formadas sobre la placa de circuito en un proceso por lotes para la producción en masa, y cuya área ocupada por la placa puede reducirse mediante la disposición en tres dimensiones de un vibrador piezoeléctrico empaquetado encima de la placa de circuito.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método de fabricación de un oscilador piezoeléctrico que hace posible la producción eficiente utilizando un proceso por lotes.

Un tipo de oscilador piezoeléctrico se revela en el documento EP-A1263127, que se incorpora a la presente patente como referencia. Resumen de la invención

Se proporciona un oscilador piezoeléctrico que comprende un vibrador piezoeléctrico con un elemento vibrador piezoeléctrico alojado en una caja, y terminales inferiores formados en la parte externa de la parte inferior de la caja, una placa de circuito con al menos un componente de circuito electrónico montado e impresiones conductoras formadas en la parte superior, y soportes tipo columna que conectan de manera mecánica y eléctrica los terminales inferiores del vibrador piezoeléctrico y las impresiones conductoras en la placa de circuito.

Además, puede proporcionarse un oscilador piezoeléctrico que comprende una placa de circuito...

1. Oscilador piezoeléctrico que comprende una placa de circuito plana (32) con al menos un componente de circuito (33) montado en la parte superior y un vibrador piezoeléctrico (41) fijado sobre la placa de circuito mediante soportes tipo columna (50) montados en la parte superior de la placa de circuito (32), caracterizado porque el vibrador piezoeléctrico (41) tiene un elemento vibrador piezoeléctrico (45) alojado en una caja de cerámica (42) que consiste en el cuerpo principal (42a) con una concavidad, en donde se monta un elemento vibrador de cristal (45), y una cubierta de metal (42b) sellando herméticamente la concavidad, y terminales inferiores en la parte externa de la parte inferior de la caja; y los soportes tipo columna (50) que están montados en la parte superior de la placa de circuito (32) y conecta mecánica y eléctricamente los terminales inferiores del vibrador piezoeléctrico (41) y las impresiones conductoras en la placa de circuito (32).

2. Oscilador piezoeléctrico según la reivindicación 1, en donde la placa de circuito (32) tiene terminales externos formados en la parte inferior, dicho componente de circuito constituye un circuito oscilante, dichos terminales inferiores están conectados a los electrodos de excitación de dicho elemento vibrador piezoeléctrico, y los soportes tipo columna (50) son partes separadas del vibrador piezoeléctrico (41) y la placa de circuito (32), la parte inferior de los soportes tipo columna (50) está mecánica y eléctricamente conectada a las áreas planas (35) formadas en la parte superior de la placa de circuito (32), y la parte superior de los soportes tipo columna (50) está mecánica y eléctricamente conectada a los terminales inferiores del vibrador piezoeléctrico (41).

3. Oscilador piezoeléctrico según la reivindicación 1, en donde dicho componente de circuito (33) constituye un circuito oscilante, donde dichos terminales inferiores están conectados a los electrodos de excitación de dicho elemento vibrador piezoeléctrico, y dichos soportes tipo columna (50) son material aislante con un conductor formado en la parte superior e inferior, y conectado respectivamente mediante un conductor de conexión; la placa de circuito tiene áreas planas de fijación de soportes (36), para la unión de los conductores en la parte inferior de los soportes tipo columnas (50) a la misma, formadas en la parte superior; y dichos terminales inferiores del vibrador piezoeléctrico (41) se fijan a los conductores en la parte

superior de los soportes tipo columna (50).

4. Oscilador piezoeléctrico según la reivindicación 3, en donde dichos soportes tipo columna (50) son bloques cerámicos.

5. Oscilador piezoeléctrico según la reivindicación 1, en donde dichos soportes tipo columna (50) son bloques metálicos o bolas metálicas.

6. Oscilador piezoeléctrico según la reivindicación 1, en donde dicho componente de circuito (33) soporta dicho vibrador piezoeléctrico (41).

7. Oscilador piezoeléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dichos soportes tipo columna (50) son circulares, elípticos u ovales en sección transversal.

8. Método de fabricación de un oscilador piezoeléctrico (41) que comprende una placa de circuito plana (32) con al menos un componente de circuito para constituir un circuito oscilante montado en la parte superior y terminales externos formados en la parte inferior, y un vibrador piezoeléctrico (41) con un elemento vibrador piezoeléctrico (45) alojado en una caja de cerámica (42), que consiste en un cuerpo principal (42a) con una concavidad, en donde se monta un elemento vibrador de cristal (45), y una cubierta de metal (42b) que sella herméticamente la concavidad, y terminales inferiores formados en la parte externa de la parte inferior de la caja, fijos juntos y conectados eléctricamente mediante soportes tipo columna (50) con conductores formados en la parte superior e inferior y conectados mediante un conductor de conexión, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

formar las impresiones del circuito, áreas planas de fijación de soportes (36) y terminales para el oscilador piezoeléctrico (41) en cada partición en una placa madre grande y montar el componente de circuito para el oscilador piezoeléctrico (41) en cada partición en la placa madre para formar un bloque de placas de circuito de los osciladores piezoeléctricos; hacer un bloque de los soportes tipo columna (50) que se disponen para ajustarse sobre las áreas planas de fijación de soportes (36) de las correspondientes placas de circuito (32) del bloque de placas de circuito (32) y fijar los soportes tipo columna (50) del bloque de soportes tipo columna

(50) a las áreas planas de fijación de soportes (36) sobre las correspondientes placas de circuito del bloque de placas de circuito, conectando de manera

- 29eléctrica el conductor en la parte inferior de cada soporte tipo columna (50) y el área plana de fijación de soportes (36), mediante la colocación del bloque de soportes tipo columna (50) sobre el bloque de placas de circuito; cortar el bloque de placas de circuito junto con el bloque de soportes tipo columna (50) para separar las placas de circuito individuales; y montar el vibrador de cristal (41) en los soportes tipo columna (50) de cada placa de circuito uniendo los terminales inferiores del vibrador piezoeléctrico

(41) a los conductores en las partes superiores de los soportes tipo columna (50).

9. Método de fabricación de un oscilador piezoeléctrico según la reivindicación 8, en donde el bloque de los soportes tipo columna (50) comprende una pieza enrejada con orificios correspondientes a las placas de circuito del bloque de placas de circuito (32) y los soportes tipo columna (50) que sobresalen de la pieza enrejada en cada orificio para ajustarse a las áreas planas de fijación de soportes (36) de la placa de circuito correspondiente.

“Siguen 9 páginas de dibujos”