내충격성 고정 수단을 구비한 전자 석영 공진기 모듈{ELECTRONIC QUARTZ RESONATOR MODULE PROVIDED WITH SHOCK RESISTANT SECURING MEANS}
본 발명은 내충격성 고정 수단을 구비한, 석영 또는 MEMS 공진기를 갖는 전자 모듈에 관한 것이다. 석영 또는 MEMS 공진기는, 공진기의 전기 접속을 위해 적어도 하나의 외부 표면 위에 전기 접촉 패드를 구비하는 공진기 케이스 내에 한정된다. 인쇄 회로 기판이 공진기 케이스를 재치하고 (carry), 공진기 케이스의 전기 접속 패드에의 접속을 위한 전기 접속 단자를 포함한다.
SMD 석영 시계 공진기는 일반적으로, 시계의 시계 무브먼트 (movement) 에 단단히 고정되도록 인쇄 회로 기판에 일직선으로 (straight) 설치된다. 시계가 기계적 충격을 받는 때, 기계적 충격이 곧바로 공진기에 전달되어, 이 경우의 석영 공진기가 손상될 수 있다. 따라서, 상기 석영 공진기의 효율이 열화되어, 작동 정확성이 불량해질 수 있다. 이러한 위험은 온도 보상이 제공되는 고정밀도 시계의 경우에 훨씬 더 크다. 시계 무브먼트에 단단히 고정된 이러한 타입의 석영 공진기를 구비한 시계는 단지 딱딱한 바닥에 떨어진 후에 정확도를 잃기 쉽고, 이것이 단점이다. 중국 특허출원 제 201699667 U 호는 플러그인 석영 공진기를 구비한 모듈을 개시하고 있다. 석영 공진기를 담기 위해, 모듈은 금속 커버 및 석영 공진기가 설치되는 베이스를 포함한다. 석영 공진기는, 2 개의 전도성 플랜지에 의해, 모듈의 전기 접속을 위해 케이스 밖으로 나오는 핀에 전기 접속된다. 이 전도성 플랜지는 모듈에 대한 임의의 기계적 충격으로부터 석영 공진기를 보호하기 위해 약간의 탄성을 제공한다. 그렇지만, 이 모듈은 작은 치수의 시계 케이스에 용이하게 통합될 수 없고, 전자 모듈을 포함하는 시계가 기계적 충격을 받는 때에 석영 공진기의 적절한 보호를 보장하지 않으며, 이것이 단점이다. 스위스 특허 제 609 528 B 호는 금속 케이스에 캡슐화된 석영 공진기를 개시하고 있다. 스프링 바아 (spring bar) 형태의 프레임이 상기 케이스의 외부에의 전기 접속을 위해 케이스 내부에 공진기를 유지하고 전기 접속시킨다. 이 금속 고정 프레임은 공진기에 기계적 내충격성을 제공하지만, 이 고정 프레임은 케이스 내부의 석영 공진기와 직접적으로 기계적 및 전기적 접촉하고, 이는 반복적인 충격에 대한 적절한 저항성을 제공하지 않는다. 따라서, 이는 단점을 구성한다. 미국 특허출원 제 2007/0035214 호는 압전 진동자를 개시한다. 이 진동자는 공진기 케이스 내에 한정되는 압전 공진기를 포함한다. 공진기 케이스는 내충격성 고정 수단으로서 엘라스토머 버퍼 요소를 통해 케이스 구조체의 베이스에 고정된다. 공진기 케이스는 버퍼 요소에 의해 개재됨으로써 진동기 케이스 구조체 내부에 또한 고정될 수 있다. 그렇지만, 내충격성 고정의 적절한 수단을 보장하도록, 진동기 케이스 구조체 내에 공진기 케이스를 충분히 보유하는 것이 제공되지 않고, 이것이 단점이다.
따라서, 본 발명의 주 목적은, 신규한 내충격성 고정 수단이 제공되고 손목시계와 같은 시계에 설치될 수 있는, 석영 또는 MEMS 공진기를 갖는 전자 모듈을 제안함으로써 상기한 단점들을 극복하는 것이다.
그러므로, 본 발명은 독립 청구항 1 의 특징을 포함하는, 석영 또는 MEMS 공진기를 갖는 전자 모듈에 관한 것이다. 전자 모듈의 특정 실시형태는 종속 청구항 2 ~ 12 에 기재된다. 본 발명의 석영 또는 MEMS 공진기를 갖는 전자 모듈의 일 이점은, 바람직하게는 엘라스토머 요소인 감쇠 (damping) 요소가 전자 모듈 케이스 구조체에서 석영 또는 MEMS 공진기를 담는 케이스를 고정 유지한다는 것이다. 전자 모듈이 시계 무브먼트 가까이에서 시계에 설치되는 때, 시계가 받는 임의의 충격은 엘라스토머 요소에 의해 형성된 고정 수단에 의해 현저히 감쇠되어 케이스 내의 공진기에 전달된다. 이는 임의의 기계적 충격으로부터 상기 공진기를 보호하고, 정확성을 상실시키거나 파괴시키는 상기 공진기의 임의의 위험을 감소시킨다. 유리하게는, 2 개의 감쇠 요소가 전자 모듈 케이스 구조체 내에서 공진기 케이스를 유지하기 위해 공진기 케이스의 각 측에 배치된다. 이 2 개의 감쇠 요소는, 전자 모듈 케이스 구조체의 2 개의 내벽들 사이에서 압착될 수 있는 엘라스토머 요소일 수 있다. 엘라스토머 요소들 중 하나는 인쇄 회로 기판과 공진기 케이스 사이에 배치될 수 있다. 이 엘라스토머 요소는 인쇄 회로 기판의 전기 접속 단자를 공진기 케이스의 전기 접촉 패드에 연결하기 위해 전도성 와이어를 또한 포함할 수 있다. 전자 석영 또는 MEMS 공진기 모듈의 목적, 이점 및 특징이 첨부도면을 참조한 이하의 비제한적인 설명에서 더 명확히 드러날 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 전자 모듈을 위한 석영 공진기를 담고 있는 케이스의 횡단면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 석영 또는 MEMS 공진기를 갖는 전자 모듈의 제 1 실시형태의 부분 단면의 부분 개략도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 석영 또는 MEMS 공진기를 갖는 전자 모듈의 제 2 실시형태의 부분 단면의 부분 개략도이다.
이하의 설명에서, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려져 있는, 본 발명의 석영 또는 MEMS 공진기를 갖는 전자 모듈의 모든 부품은 단지 간략하게 설명된다. 이하의 설명은, 전자 모듈의 케이스 구조체 내에서 내충격성 고정 수단에 의해 석영 또는 MEMS 공진기 케이스가 고정되는 방식에만 기초한다. 석영 또는 MEMS 공진기 부품 (2) 이 도 1 에 약식으로 도시되어 있다. 이 부품 (2) 은 예컨대 커버 (5') 에 의해 밀봉식으로 (hermetically) 실링된 공진기 케이스 (5) 내에 위치된 석영 공진기 (3) 를 포함한다. 이 공진기 케이스는 금속 또는 세라믹 재료로 이루어질 수 있다. 상기 석영 공진기 (3) 에 연결된 집적 시계 회로 (4) 가 밀봉식으로 실링된 공진기 케이스 내에 공지된 방식으로 위치될 수 있다. 집적 시계 회로 (4) 에 대한 석영 공진기 (3) 또는 공진기의 전기 접속을 위해 공진기 케이스 (5) 의 적어도 하나의 외부 표면에 전기 접촉 패드 (15) 가 제공된다. 공진기 케이스 (5) 의 외부 직사각형 표면의 4 개의 코너에 예컨대 2 개, 4 개, 또는 8 개의 금속 전기 접촉 패드가 배치될 수 있다. 전자 모듈을 위해 Micro Crystal CM7 또는 Micro Crystal WM-1322-C7 또는 WM-1323-C7 과 같은 석영 공진기 부품이 사용될 수 있다. 그렇지만, 상기 전자 모듈을 위해 다른 타입의 석영 또는 MEMS 공진기 부품이 또한 사용될 수 있다. 이러한 타입의 석영 공진기 부품의 치수는 3 ~ 4 ㎜ 의 길이, 1.5 ~ 2 ㎜ 의 폭 및 1 ㎜ 미만의 두께일 수 있다. 도 2 는 석영 또는 MEMS 공진기를 갖는 전자 모듈 (1) 의 제 1 실시형태의 개략도이다. 도 2 에서의 다양한 요소의 도시는 요소의 실제 치수를 반영하는 것은 아니다. 석영 또는 MEMS 공진기 부품 (2) 은 적어도 하나의 감쇠 요소 (7) 를 통해 전자 모듈 (1) 의 케이스 구조체 내에 고정 유지된다. 엘라스토머로 이루어질 수 있는 이 감쇠 요소는 전자 모듈에 대한 임의의 기계적 충격으로부터, 공진기 케이스 (5) 내의 석영 또는 MEMS 공진기를 보호한다. 석영 또는 MEMS 공진기 부품 (2) 은 인쇄 회로 기판 (6) 에 또한 설치된다. 부품 (2) 은 상기 엘라스토머 요소 (7) 를 통해 강성 (rigid) 인쇄 회로 기판 (6) 에 설치되는 것이 바람직하다. 공진기 케이스 (5) 의 전기 접촉 패드 (15) 에의 전기 접속을 위해, 상기 인쇄 회로 기판 (6) 의 전기 접속 단자 (18) 가 제공된다. 인쇄 회로 기판 (6) 은 금속 경로 (도시 안 됨) 의 배치를 또한 포함한다. 엘라스토머 요소인 제 1 감쇠 요소 (7) 는 인쇄 회로 기판 (6) 의 전기 접속 단자 (18) 에 대한 공진기 케이스 (5) 의 전기 접촉 패드 (15) 의 접속을 위해 엘라스토머 재료의 전도성 와이어 (17) 를 포함한다. 전도성 와이어 (17) 를 통한 접속 단자 (18) 와 접촉 패드 (15) 사이의 전기 접속은 전도성 접착제를 이용한 보유 (retention) 에 의해 또는 엘라스토머 요소 (7) 를 압착함으로써 간단히 접촉에 의해 달성될 수 있다. 제 1 엘라스토머 요소 (7) 는 "지브라 (zebra)" 커넥터이다. 바람직하게는, 이 제 1 엘라스토머 요소 (7) 는 상기 제 1 엘라스토머 요소의 두께를 줄곧 가로질러 규칙적으로 이격된 금속 필라멘트 (17) 의 열들 (rows) 을 포함한다. 제 1 엘라스토머 요소 (예컨대, 실리콘 엘라스토머 요소 (7)) 는 Shin-Etsu 사의 GB-매트릭스 타입일 수 있다. 제 1 엘라스토머 요소는 0.3 ~ 2.5 ㎜ 의 두께를 가질 수 있고, 사용된 석영 또는 MEMS 공진기 케이스 (5) 에 동등한 길이 및 폭을 가질 수 있다. 바람직하게는, 공진기 케이스 (5) 는, 전자 모듈 (1) 의 케이스 구조체 내에서, 동일한 또는 상이한 타입의 엘라스토머 요소일 수 있는 2 개의 감쇠 요소들 (7, 8) 사이에 개재되어 고정 유지될 수 있다. 단지 제 1 엘라스토머 요소에만 전도성 와이어 (17) 가 제공된다. 제 1 엘라스토머 요소 (7) 는 공진기 케이스 (5) 의 전체 저부 표면에 걸쳐 접촉할 수 있는 반면, 제 2 엘라스토머 요소 (8) 는 공진기 케이스 (5) 의 전체 상부 표면에 걸쳐 접촉할 수 있다. 엘라스토머 요소 (7, 8) 는 공진기 케이스 (5) 의 지지 표면의 각 측에서 연장될 수 있다. 상기 감쇠 엘라스토머 요소는 전자 모듈 (1) 의 케이스 구조체의 2 개의 벽 또는 내측 표면 사이에 공진기 케이스 (5) 를 압착된 채로 유지한다. 또한, 2 개의 엘라스토머 요소는 공진기 케이스 (5) 의 상부 및 저부 표면에 접합 (bond) 될 수도 있다. 이 제 1 실시형태에서, 전자 모듈 (1) 의 케이스 구조체는 인쇄 회로 기판 (6) 에 의해 형성된 베이스를 포함한다. 이 인쇄 회로 기판은 강성인 것이 바람직하다. 전자 모듈 (1) 의 케이스 구조체는 강성 커버 (9) 를 더 포함하고, 이 강성 커버는 적어도 제 1 공동 (cavity) 내에 공진기 케이스 (5) 를 한정하도록 인쇄 회로 기판에 접합 또는 용접된다. 커버는 불투명한 플라스틱 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 공진기 케이스 (5) 는, 전자 모듈 (1) 의 이 케이스 구조체 내에서 2 개의 엘라스토머 요소들 (7, 8) 사이에 개재되어 고정 유지된다. 일단 인쇄 회로 기판에 커버 (9) 가 고정되면, 2 개의 엘라스토머 요소들 (7, 8) 은 커버 (9) 의 내측 표면과 인쇄 회로 기판 (6) 의 내측 표면 사이에서 압착함으로써 공진기 케이스 (5) 를 또한 고정 유지할 수 있다. 인쇄 회로 기판 (6) 은 동일한 전기 접속 표면에 집적 회로 (14) 와 같은 하나 또는 여러 개의 다른 전자 부품을 또한 포함할 수 있다. 이 집적 회로 (14) 는 예컨대 시계 회로에 링크된 공진기에 의해 공급되는 신호를 제어하는데 그리고 다양한 정보를 저장하는데 사용될 수 있다. 집적 회로 (14) 는 커버 (9) 의 제 2 공동 내에 위치될 수 있다. 도 2 에 도시되지는 않았지만, 인쇄 회로 기판 (6) 은 외부 접속 단자를 또한 포함할 수 있고, 이 외부 접속 단자는 전자 모듈 (1) 의 케이스 구조체의 외측에서 접근가능하다. 도 3 은 석영 또는 MEMS 공진기를 갖는 전자 모듈 (1) 의 제 2 실시형태의 개략도이다. 석영 또는 MEMS 공진기 부품 (2) 은 바람직하게는 가요성인 인쇄 회로 기판 (6) 에 일직선으로 설치된다. 공진기 케이스 (5) 의 전기 접촉 패드 (15) 는 가요성 인쇄 회로 기판 (6) 의 전기 접속 단자 (18) 에 일직선으로 용접된다. 인쇄 회로 기판 (6) 에 고정된 상기 공진기 케이스 (5) 는 적어도 하나의 감쇠 요소 (7) 를 통해 전자 모듈 (1) 의 케이스 구조체에서 또한 고정 유지된다. 이 제 1 감쇠 요소 (7) 는 제 1 실시형태에서처럼 엘라스토머 요소일 수 있다. 그렇지만, 이 제 2 실시형태의 경우, 공진기 부품 (2) 이 인쇄 회로 기판 (6) 에 일직선으로 고정되므로, 제 1 엘라스토머 요소는 접촉 패드 (15) 를 접속 단자 (18) 에 접속시키기 위한 어떠한 전도성 와이어도 갖지 않는다. 바람직하게는, 가요성 인쇄 회로 기판 (6) 에 고정된 공진기 케이스 (5) 는 전자 모듈 (1) 의 케이스 구조체 내에서 2 개의 감쇠 요소들 (7, 8) 사이에 개재되어 고정 유지된다. 2 개의 감쇠 요소들은 엘라스토머 요소일 수 있다. 제 1 엘라스토머 요소 (7) 는 케이스 구조체의 강성 베이스 (10) 의 내측 표면과 접촉하고, 제 2 엘라스토머 요소 (8) 는 케이스 구조체의 불투명한 강성 커버 (9) 의 내측 표면과 접촉한다. 커버 (9) 는 베이스 (10) 에 접합 또는 용접된다. 커버 (9) 가 베이스에 고정되는 때, 커버 (9) 의 제 1 공동 내에 수납된 공진기 케이스 (5) 를 단단히 유지하기 위해, 2 개의 엘라스토머 요소들 (7, 8) 은 압착될 수 있다. 가요성 인쇄 회로 기판 (6) 은 커버 (9) 의 제 2 공동 내부에 배치된 다른 전자 부품을 재치할 수 있다. 집적 회로 (14) 와 같은 상기 전자 부품의 전기 접속을 위해, 인쇄 회로 기판 (6) 의 금속 경로 (도시 안 됨) 의 배치가 제공된다. 그렇지만, 다른 전자 부품은 가요성 인쇄 회로 기판 (6) 에 기계적으로 그리고 전기적으로 일직선으로 접속되는 다른 강성 인쇄 회로 기판 (16) 에 설치될 수 있다. 2 개의 인쇄 회로 기판 (6) 의 접속부는 케이스 구조체의 2 개의 공동들 사이의 적절한 크기의 통로에 배치될 수 있다. 이는 전자 모듈 (1) 의 케이스 구조체 내부의 2 개의 인쇄 회로 기판의 접속부의 이동을 제한한다. 2 개의 인쇄 회로 기판 (6, 16) 이 가요성 부분을 위한 매우 작은 두께를 갖는 단일 부품을 형성할 수 있다는 것에 주목해야 한다. 이상에서 주어진 설명으로부터, 본 기술분야의 통상의 기술자는 청구항에 기재된 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 전자 석영 또는 MEMS 공진기의 여러 변형예를 생각할 수 있다. 엘라스토머 요소와 같은 감쇠 요소(들)는 공진기 케이스의 측방향 측면에 배치될 수 있다. 공진기 케이스는, 공진기 케이스의 측방향 부분에 고정된 감쇠 요소에 의해, 가요성 인쇄 회로 기판에 고정될 수 있고 전자 모듈의 케이스 구조체 상에 유지될 수 있다. 감쇠 요소로서, 상기 전자 모듈에 대한 기계적 충격을 감쇠할 수 있는 금속 스프링 플랜지 또는 임의의 다른 탄성 요소가 또한 사용될 수 있다. 공진기 케이스는 가요성의 전도성 접착제 수지 (adhesive resin) 에 의해 인쇄 회로 기판에 또한 고정될 수 있다. |
