JP2000165180A

JP2000165180A - 表面実装用容器及び水晶振動子

Info

Publication number: JP2000165180A
Application number: JP10353916A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Akane; 克典赤根; Tsutomu Yamakawa; 務山川; Shuichi Mizusawa; 周一水沢
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ガラス封止としてカバー外れに関する耐衝撃性
を格段に向上し、小型化を損なうことなく外形寸法を一
定に維持した実装容器及びこれを用いた面実装振動子を
提供する。【解決手段】（１）凹状ベース１０の側壁上面とカバー
１１とを低融点ガラスによって封止する表面実装容器に
おいて、凹状ベース１０の平面外形よりもカバー１１を
小さくして、その外周に段部１９を設けて中央側に突出
領域を形成し、その外周に低融点ガラスの粉末を塗布し
て前記凹状ベース１０の開口面を封止する。（２）回路基板に装着されるとともに内底面が平坦なセ
ラミックからなる凹状ベース１０の内底面に形成された
一対の取付電極端子６ａ，６ｂに水晶片３が導電性接着
剤により固着される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス封止による表面
実装用の水晶振動子（面実装振動子とする）を利用分野
とし、特にカバー外れを防止して耐衝撃性を良好とし、
しかも外形寸法を一定にした表面実装用容器（実装容器
とする）に関する。

【０００２】

【従来の技術】（発明の背景）水晶振動子は、周波数及
び時間の基準源として通信機器及びデジタル制御機器に
広く用いられている。近年では、軽薄短小の名の元に、
表面実装用の水晶振動子（以下面実装振動子とする）が
普及している。このようなものの一つに、例えば経済性
を優先させた樹脂封止やガラス封止による面実装振動子
がある。そして、例えば車載用等の比較的湿気及び温度
の高い環境の場合には、ガラス封止が採用される（参
照：特願平１０−１９３６７４号、平成１０年６月２４
日付出願）。

【０００３】（従来技術の一例）第７図はこの種の一例
を説明する面実装振動子の断面図である。面実装振動子
は、いずれもセラミックとした平板状のベース１と凹状
カバー２からなる実装容器１８内に水晶片３を封入して
なる。水晶片３はＡＴカットからなり、両主面に励振電
極４（ａｂ）を有して、両端部に引出電極５（ａｂ）を
延出する（第８図）。そして、水晶片３の両端外周部が
ベース１の一対の取付電極端子６（ａｂ）に導電性接着
剤７により固着される。

【０００４】ベース１と水晶片３との間隙は取付電極端
子６（ａｂ）の厚みによって保証される。導電性接着剤
７は柔軟性のシリコーン系の接着剤（例えば藤倉化成社
製の商品名ドータイト）が用いられる。一対の取付電極
端子６（ａｂ）からは、外表面の底面及び側面に実装端
子８（ａｂ）が延出する。そして、低融点ガラス９によ
り、ベース１と凹状カバー２とを接合して封止する。

【０００５】通常では、ベース１の平面外形（板面面
積）は凹状カバー２より大きく形成される。そして、ベ
ース１の表面外周及びカバー２の脚部表面に低融点ガラ
ス９の粉末が塗布され、溶融時にカバー脚部の内外側面
にせり出して接合される。これにより、気密度及び接合
強度を高め、ベース１からのガラス９のはみ出しを防止
する。

【０００６】このようなものでは、部品点数を少なくし
て構造を簡易にし、例えば凹状としたケース内壁に段部
を設けて水晶片３を保持するもの（例えば実開平４−２
５３１５号公報）に比較して、ベース１の平坦面に水晶
片３を直接的に保持したので高さ寸法を小さくして、セ
ラミックの積層数が少なく安価にする。また、シーム溶
接等の封止に比較して設備等が簡単で経済性に優れる。

【０００７】さらに、水晶片３の両端部を柔軟性のシリ
コーン系の導電性接着剤７により固着する。したがっ
て、周波数温度特性等を良好に維持した上で、しかも一
端部を固着するものに比較して水晶片３の破損を防止す
る点での耐衝撃性に優れる。そして、ガラス封止なの
で、樹脂封止に比較して耐熱性に優れ、湿気が浸透しに
くい高耐湿性の効果を奏する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の面実装振動子では、樹脂封止
に比較して、カバー外れに関する耐衝撃性の点で問題が
あった。すなわち、ガラス封止はガラス９が脆性材なの
で衝撃に対して破損（破壊）しやすく、凹状カバー２が
ベース１から外れてしまう問題があった。なお、耐衝撃
性の試験は、例えば面実装振動子を重量が２００ｇとな
るガラスエポキシ基板（回路基板）に搭載し、これを６
方向を１サイクルとして、高さ１．５ｍ上方からコンク
リート上に落下させて行われる。ここでの６方向とは、
表裏面及び前後左右方向である。

【０００９】（原因の究明）実装容器１８のベース１は
平板状で、しかも小型化に起因してその厚みが小さい
（約０．７ｍｍ）。したがって、衝撃時に、面実装振動
子が搭載される回路基板が変形すると、基板変形による
力が直接的に作用してベース１も変形する。特に、板面
に垂直方向の力に対し変形する、要するに折り曲がる
（撓む）。そして、ベース１の変形による力がガラス９
に作用する。また、ガラス９の強度はセラミックよりも
小さく、しかも脆性材である。このことから、ベース１
の変形によって強度を維持できずにガラス９が破壊し、
凹状カバー２がベース１から外れる、と推察された。

【００１０】このようなことから、すなわち面実装振動
子のベース１の厚みが薄くて特に板面に対する垂直方向
の折り曲げ強度か小さいことから、参照とした先の出願
では、例えば特開平３−７８３０７号公報に示されるよ
うな凹状ベース１０に着目し、これに平板状のカバー１
１を封止する点に、すなわち、従来のベースとカバーの
形状を逆にしてガラス封止する点に着目した（第９図参
照）。

【００１１】このようなものであれば、平板状としたベ
ース１に比較し、凹状ベース１０の脚部１０ａによって
垂直方向の折り曲げ強度が高くなる。したがって、回路
基板が衝撃時に変形したとしても、凹状ベース１０は変
形しないのでガラスへの直接的な外力を軽減する。ま
た、凹状ベース１０の脚部１０ａにより、回路基板から
封止部（ガラス）までの距離も遠くなる。したがって、
本願明細書の実施例で示すように回路基板からの衝撃
（波）も緩和して、ガラス９の破損によるカバー外れを
防止する。

【００１２】そして、凹状ベース１０の脚部１０ａの幅
は、大きいほど折り曲げ強度は高まる。しかし、水晶片
３の収容される空間を維持して脚部１０ａの幅を大きく
すると、カバー１１はこれよりもさらに大きくなり、小
型化を阻害する。また、溶融ガラスが接合部からはみ出
して外形寸法を規格外にしたり、チップ部品自動搭載装
置（マニピュレータ）等により面実装振動子を掴んだと
きに突出したガラス部を破損させて密閉度を損なう問題
があった。

【００１３】（発明の目的）本発明は、ガラス封止とし
てカバー外れに関する耐衝撃性を格段に向上し、小型化
を損なうことなく外形寸法を一定に維持した実装容器及
びこれを用いた面実装振動子を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ベースの強度
を高めるため、前述したように従来のベースとカバーの
形状を逆にし、すなわち水晶片が平坦面に直接的に固着
されるベースを凹状とし、カバーを平坦状とする。そし
て、凹状ベースの脚部幅を大きくして、ベースの板面面
積よりカバーを小さくする。さらに、カバーの外周には
段部を形成して突出領域を形成し、突出領域の外周に低
融点ガラスの粉末を塗布したことを基本的な解決手段と
する。

【００１５】

【作用】本発明では、回路基板に固着されるベースを凹
状としたので、前述のとおり、凹状ベースの脚部によっ
て折り曲げ強度が高くなって直接的な外力を軽減して、
回路基板からの距離も遠くなって衝撃（波）も緩和され
る。また、凹状ベースの脚部の幅を大きくしてカバーを
凹状ベースの板面面積より小さくしたので、小型化を維
持して折り曲げ強度を高める。また、カバーの外周には
段部を設けたので、溶融ガラスの余剰分が段部による溝
内に流入してガラスの突出を防止する。

【００１６】

【発明の実施形態】第１図及び第２図は本発明の実施形
態を示す実施例としての面実装振動子の図である。第１
図は分解斜視図、第２図は断面図である。なお、前従来
例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略す
る。面実装振動子は、概ね、凹状ベース１０と平板状の
カバー１１からなる実装容器１８内に、励振電極４（ａ
ｂ）及び引出電極５（ａｂ）を有する水晶片３を封入し
て構成される。凹状ベース１０は矩形状として、２層構
造のセラミックからなり、内底面を平坦とする。外形寸
法（長さ×幅）は８．０×４．５ｍｍで、脚部１０ａの
幅は１．２ｍｍである（凹状ベース１０の面積に対する
空間部の面積比率は約３０％となる）。なお、従来の凹
状カバー２の脚部幅（０．８ｍｍ）に比較して大きくし
てある。

【００１７】凹状ベース１０の内底面には一対の取付電
極端子６（ａｂ）を有する。一対の取付電極端子６（ａ
ｂ）からは、外表面の側面及び底面に実装端子８（ａ
ｂ）がそれぞれ延出する。この例では、一層目と二層目
との間から側面の電極貫通孔により外表面に延出する。
これらは、グリーンシートの焼成により一体的に形成さ
れる。そして、水晶片３の両端外周部が、取付電極端子
６（ａｂ）に前述同様の導電性接着剤７により固着さ
れ、電気的・機械的に接続する。

【００１８】平板状のカバー１１は、凹状ベース１０と
対向面側の４角部を除いて各辺に段部１９を有し、中央
領域２０を突出させる。これらは、セラミックの粉末を
型にして焼成される。外形寸法は凹状ベース１０より小
さく７．２×４．１ｍｍである。そして、第３図に示し
たように、カバー１１の突出領域２０の外周に低融点ガ
ラス９の粉末９ａ（ガラス粉末９ａとする）を塗布する
（第３図の平面図及び第４図の断面図）。そして、ガラ
ス粉末９ａを高熱により溶融して脚部１０ａの上面と接
合し、凹状ベース１０の開口面を封止する。

【００１９】下表は、このような構成によるカバー外れ
に関する耐衝撃性の、従来例と比較した実験データであ
る。なお、落下試験は前述の条件とし、６方向の落下試
験を１サイクルとして、これを１０回繰り返したとき
の、各落下回数目におけるカバー外れの積算数である。
なお、当初の面実装振動子は２０個で、振動周波数は１
２ＭＨｚ帯である。落下回数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 従来例 13 14 15 １6 17 18 19 20 21 22 本発明 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

【００２０】この表から明らかなように、本実施例によ
る面実装振動子のカバー外れは皆無である。これに対
し、従来例では一回目で２０個中１３個（６５％）が、
１０回目では殆どの１９個（９５％）がカバー１１外れ
を生じる。

【００２１】このように、本実施例では、従来例とは逆
にし、ベース１０を凹状として平板状のカバー１１をガ
ラス封止したので、凹状ベース１０の脚部１０ａにより
折り曲げ強度が高くなる。また、脚部１０ａにより、搭
載される回路基板表面からの距離も遠くなる。したがっ
て、衝撃時における回路基板の変形はあっても凹状ベー
ス１０は変形せず、さらに衝撃も緩和されて、ガラス９
の破壊を防止する。このことから、凹状ベース１０から
のカバー１１外れを皆無にする。

【００２２】また、面実装振動子の規格の一つに、基板
折り曲げ試験がある。これは、第４図に示したように面
実装振動子１２を搭載された回路基板１３の両端を保持
台１４（ａｂ）に固定する。そして、垂直方向（矢印Ｐ
方向）に回路基板１３を押圧して例えば約１０ｍｍ押し
込んで歪ませたときの、ガラス封止部の強度等を試験す
るものである。

【００２３】この実験においても、面実装振動子１２の
凹状ベース１０は垂直方向の折り曲げ強度が高いため、
ベース変形を起こすことがない。したがって、ガラス９
の破壊を防止してカバー外れを防止する。これに対し
て、従来例のものでは基板変形がベースの変形をもたら
し、ガラス９を破壊させて前述同様にカバー外れを引き
起こす。

【００２４】また、この実施例では、凹状ベース１０の
脚部幅を大きくして、カバー１１の板面面積を凹状ベー
ス１０より小さくし、しかも外周に段部１９を設けて突
出領域２０の外周にガラス粉末９ａを塗布する。そし
て、これを溶融してガラス封止する。したがって、平面
外形の大きさは凹状ベース１０に依存するので、小型化
を維持して折り曲げ強度をさらに高くする。

【００２５】また、溶融時のガラス９は段部１９によっ
て生ずる溝内に流入するので、脚部１０ａから外部への
ガラス９の突出を防止する。また、段部１９により接合
路（シールパス）も長くなる。したがって、平面外形の
寸法を規格内に維持して搭載時等におけるガラス９の破
損を少なくして封止を確実にする。

【００２６】

【他の事項】上記実施例ではカバー１１の角部を除く外
周に段部１９を設けたが、これは製造上の問題で角部を
含む全外周に段部１９を設けてもよい。また、外周にの
み段部を設けたが、内周側にも段部１９を設けて、突出
領域２０の表面にガラス粉末９ａを塗布してもよい（第
５図）。また、ガラス粉末９ａは凹状ベース１０の枠部
上面に塗布されてあってもよい。

【００２７】また、凹状ベース１０の脚部幅を１．２ｍ
ｍとして空間部の面積比率は約３０％としたが、この面
積比率は小さいほど凹状ベース１０の強度は高くなる。
しかし、脚部１０ａの幅及び面積比率はこれよりも小さ
くても大きくても、その効果は同様に奏するもので、任
意に決定できる。また、振動周波数は１２ＭＨｚ帯とし
たが、他の周波数帯でも同様の効果を得ることができ
る。

【００２８】また、導電性接着剤７は柔軟性のシリコー
ン系として水晶片３の両端部を保持したが、これに限ら
ず、例えば一対の電極の延出した水晶片の一端側を保持
として、面実装振動子の温度特性等を良好に維持して水
晶片３の破損等を防止する耐衝撃性の得る場合であって
も、本発明は適用できる。

【００２９】本発明は、要するに、水晶片３が直接的に
平坦面上に固着されるベースを凹状とし、板面面積が凹
状ベースより小さく外周に段部を有する平板状のカバー
をガラス封止して、基本的にはカバー外れ及び平面外形
の規格外れを防止したもので、このような趣旨に基づく
構成のものは本発明の技術的範囲に属する。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、水晶片が平坦面に直接的に固
着されるベースを凹状としてカバーを平坦状とする。そ
して、凹状ベースの脚部幅を大きくして、ベースの板面
面積よりカバーを小さくする。さらに、カバーの外周に
は段部を形成して突出領域を形成し、突出領域の外周に
ガラス粉末を塗布したので、ガラス封止としてカバー外
れに関する耐衝撃性を格段に向上し、小型化及び外形寸
法を一定に維持した実装容器及びこれを用いた面実装振
動子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明する面実装振動子の分解
斜視図である。

【図２】本発明の実施例を説明する面実装振動子の断面
図である。

【図３】本発明の一実施例を説明するカバーの裏面図で
ある。

【図４】本発明の一実施例を説明するカバーの断面図で
ある。

【図５】本発明の実施例の効果を説明する基板折り曲げ
試験の模式図である。

【図６】本発明の他の実施例を説明する面実装振動子の
断面図である。

【図７】従来例を説明する面実装振動子の断面図であ
る。

【図８】従来例を説明する水晶片の平面図である。

【図９】本発明の着想に至った面実装振動子の断面図で
ある。

【符号の説明】

１平板状のベース、２凹状カバー、３水晶片、４
励振電極、５引出電極、６取付電極端子、７導
電性接着剤、８実装端子、９低融点ガラス、１０
ベース凹状、１１平板状のカバー、１２面実装振動
子、１３回路基板、１４保持台、１５穴、１６
突起、１７溝、実装容器１８、１９段部、２０突
出領域．

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹状ベースの側壁上面とカバーとを低融点
ガラスによって封止する表面実装容器において、前記凹
状ベースの平面外形よりも前記カバーを小さくして、前
記カバーの外周に段部を設けて中央側に突出領域を形成
し、前記突出領域の外周に低融点ガラスの粉末を塗布し
て前記凹状ベースの開口面を封止したことを特徴とする
表面実装用容器。
【請求項２】回路基板に装着されるとともに内底面が平
坦なセラミックからなる凹状ベースと、前記ベースの内
底面に形成された一対の取付電極端子と、前記一対の取
付電極端子に引出電極の延出した外周部が導電性接着剤
により固着された水晶片と、前記凹状ベースの開口面を
低融点ガラスによって封止される平板状のカバーとを具
備した表面実装用の水晶振動子であって、前記凹状ベー
スの平面外形よりも前記カバーを小さくして、前記カバ
ーの外周に段部を設けて突出領域を形成し、前記突出領
域の外周に低融点ガラスの粉末を塗布して前記凹状ベー
スの開口面を封止したことを特徴とする表面実装用水晶
振動子。