JP2001044783A - 表面実装型圧電共振子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型にしたとしても封止信頼性が高い表面実装
型圧電共振子を提供することにある。 【解決手段】貫通孔５１，６１，７１を有する筐体状ケ
ース４と、一端側が貫通孔の内壁面に固着し、他端側が
筺体状ケースの底面から側面へ導出したリード端子５，
６，７と、圧電共振素子１と、筺体状ケースの開口部の
封止部材８とから成り、リード端子の一端側を絞り形状
部５０１，６０１，７０１として筐体状ケースに埋入さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装型圧電共
振子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、通信機器、電子機器にはマイ
クロコンピュータなどが多用されており、このようなマ
イクロコンピュータにはクロック発振回路などが接続さ
れていた。

【０００３】このクロック発振回路は、図６に示す等価
回路のように、圧電共振素子Ｒの両端と接地電位との間
に入出力容量成分Ｃ１，Ｃ２が接続され、さらに、圧電
共振素子Ｒの両端間に帰還抵抗成分ｒ、インバーターＩ
が夫々接続されていた。

【０００４】このようなクロック発振回路を回路基板に
実装する場合には、実装形態としてリードピン型とリー
ドピンを用いない表面実装型の２つに大別できるが、従
来はリードピン型が主流を占めていた。しかしながら、
現在のプリント配線基板への高密度実装技術からする
と、小型化に形成でき、しかも、プリント配線基板に他
の電子部品と一度にリフロー半田接合が可能な表面実装
型が主流となってきている。

【０００５】また、表面実装型圧電共振子においては、
容器に圧電共振素子及びコンデンサ素子を収納させる関
係で、圧電共振素子及びコンデンサ素子を容器の内部に
独立して配置する構造と、コンデンサ素子を容器の一部
の蓋体（例えばコンデンサ基板を蓋体にする）にする構
造とに分けることができる。

【０００６】しかしながら、コンデンサ素子を容器の一
部の蓋体で構成する場合、回路基板への実装強度が弱く
なるという問題があるため、圧電共振素子及びコンデン
サ素子を容器の内部に独立して用いる方法が使用されて
いた。

【０００７】このような技術は、例えば、特開平１０−
３０３６８６に開示されている。即ち、従来の表面実装
型圧電共振子を図７〜図９で説明すると、表面実装型圧
電共振子は筐体状ケース４、リード端子５，６，７、封
止部材８、圧電共振素子１，コンデンサ素子２で構成さ
れている。具体的には、筐体状ケース４は底面に導電性
接着剤充填用の貫通孔５１，６１，７１が形成され、且
つ、一側面が開口している。リード端子５，６，７は、
その一端側が貫通孔５１，６１，７１の内壁面に向けて
成形された接続先端部５０，６０，７０を樹脂インサー
トモールドによって一体的に固着させ、且つ、他端側が
筺体状ケース４の外底面から導出されている。封止部材
８は筺体状ケース４の側面開口に充填されている。ま
た、圧電共振素子１とコンデンサ素子２は筺体状ケース
４内部に配置されている。

【０００８】このような構成の表面実装型圧電共振子に
ついては、各貫通孔５１，６１，７１から導電性接続部
材５２，６２，７２を充填させることによって各振動電
極１１，１２、容量電極２１〜２５とが接続されるとと
もに、各リード端子５，６，７の他端側先端６ａ，６ｂ
（５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂは図示せず）が筐体状ケース
４の底面より側面に沿って屈曲させて半田接合部を形成
している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような表面実装型
圧電共振子においては、近年の電子部品の小型化に伴っ
て、筐体状ケース４の肉厚を限りなく薄くする必要がで
てきた。しかしながら、筐体状ケース４の肉厚を限りな
く薄くすると、樹脂インサートモールドによって筐体状
ケース４と一体的に固着されたリード端子５，６，７の
接続先端部５０，６０，７０の接合強度が樹脂と金属の
熱膨張係数の差などによって低下する問題点があった。

【００１０】このため、リード端子５，６，７の接続先
端部５０，６０，７０が貫通孔５１，６１，７１の内壁
面と樹脂インサートモールドによって一体的に固着さ
れ、且つ、導電性接続部材５２，６２，７２を貫通孔５
１，６１，７１に充填硬化した状態でリード端子５，
６，７の他端側先端６ａ，６ｂを筐体状ケース４の側面
側に沿って折り曲げると、曲げ応力がかかり、貫通孔５
１，６１，７１の内壁面に固着した接続先端部５０，６
０，７０が図９の矢印に示すように内壁面から離脱して
導電性接続部材５２，６２，７２にクラックを生じさせ
るという問題点があった。このクラックにより、筐体状
ケース４の封止性が低下するとともに、接続不良を発生
させ圧電共振素子１の作動に悪影響を及ぼす可能性が高
くなってきた。

【００１１】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、小型にしたとしても封止信頼
性が高い表面実装型圧電共振子を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の表面実装型圧電
共振子は、底面に導電性接着剤充填用の貫通孔が少なく
とも２つ形成され、且つ、一面が開口した筐体状ケース
と、一端側が前記貫通孔の内壁面に固着され、他端側が
筺体状ケースの底面から側面にかけて導出されているリ
ード端子と、圧電基板の両主面に振動電極を形成した圧
電共振素子と、前記筺体状ケースの開口を封止する封止
部材とから成り、前記筺体状ケース内部に、前記圧電共
振素子が配置され、前記各貫通孔内に充填させた導電性
接続部材を介して前記各振動電極と前記各リード端子と
が接続されている表面実装型圧電共振子において、前記
各リード端子の一端側先端を前記筐体状ケース内に埋入
させてなる。

【００１３】本発明の構成によれば、各リード端子の他
端側を筐体状ケースの底面から側面にかけて導出させて
も、各リード端子の一端側先端を筐体状ケース内に埋入
させてなるため、リード端子の一端側先端にはアンカー
効果が働き、貫通孔の内壁面に固着したリード端子の一
部が内壁面から剥離するのを抑えることができ、これに
より、貫通孔に充填硬化した導電性接続部材にクラック
が発生せず筐体状ケースの封止性を向上させることがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の表面実装型圧電共
振子を図面に基づいて詳説する。なお、従来技術の構成
で同じ個所は説明を簡略するために同じ番号を使うもの
とする。

【００１５】図１は本発明の表面実装型圧電共振子の外
観斜視図であり、図２はその横断面図であり、図３はそ
の縦断面図であり、図４は分解斜視図である。

【００１６】図において、１は圧電共振素子、２はコン
デンサ素子であり、３は圧電共振素子１、コンデンサ素
子２などから成る積層体であり、４は筺体状ケースであ
り、５〜７はリード端子であり、８は封止部材である。

【００１７】圧電共振素子１は、ＰＴ（チタン酸鉛）、
ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電セラミック
材料、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、
四棚酸リチウムなどの単結晶材料から成る短冊状の圧電
基板１０と、振動電極１１、１２とから構成されてい
る。振動電極１１及び１２は、圧電基板１０の両主面に
互いに対向するように形成されている。即ち、圧電基板
１０の上面側主面には、その中央部から一方端部にまで
延びる振動電極１１が、他方端部に引出電極１４が形成
されている。また、圧電基板１０の下面側主面には、そ
の中央部から他方端部にまで延びる振動電極１２が、一
方端部に引出電極１３が形成されている。そして、振動
電極１１は、圧電基板１０一方端部側の端面の導体膜１
７を介して引出電極１３に接続されている。振動電極１
２は、圧電基板１０他方端部側の端面の導体膜１８を介
して引出電極１４に接続されている。これら、振動電極
１１、１２、引出電極１３、１４は例えばＡｇ系材料を
主成分とする薄膜導体膜によって形成され、導体膜１
７、１８は例えばＡｇ系材料を主成分とする導電性ペー
ストの印刷、熱硬化によって形成される。

【００１８】コンデンサ素子２は、ＰＴ（チタン酸
鉛）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＢａＴｉＯ₃
（チタン酸バリウム）などの誘電体セラミック材料から
成る短冊状の誘電体基板２０に２つの容量成分を形成す
るための複数の容量電極が形成されている。図におい
て、誘電体基板２０の上面側には２つの電極２１、２２
が、誘電体基板２０の下面側に、容量成分を形成すると
同時に、外部（リード端子５〜７）との接続を達成する
ための接続電極（以下、単に電極）２３、２４、２５が
形成されている。また、上面側の電極２１と下面側の電
極２３とは、誘電体基板２０の一方端面の導体膜２６を
介して接続されており、上面側の電極２２と下面側の電
極２５とは、誘電体基板２０の他方端面の導体膜２７を
介して接続されている。さらに、誘電体基板２０の上面
側の電極２１、２２は、その一部が誘電体基板２０の下
面側の電極２４に対向している。

【００１９】即ち、誘電体基板２０の下面側の電極２４
を中心にみた場合、誘電体基板２０の厚みを介して上面
側の電極２１との間で所定容量成分が形成され、さら
に、誘電体基板２０の下面の平面方向で電極２３との間
で所定容量が形成され、両容量成分が合成されて第１の
容量成分（図６のＣ１に相当）となる。また、誘電体基
板２０の下面側の電極２４を中心にみた場合、誘電体基
板２０の厚みを介して上面側の電極２２との間で所定容
量成分が形成され、さらに、誘電体基板２０の下面方向
で電極２５との間で所定容量が形成され、両容量成分が
合成されて第２の容量成分（図６のＣ２に相当）とな
る。

【００２０】このような電極２１〜２５はＡｇなどを主
成分とする導電性ペーストの選択的な印刷・焼きつけに
よって、導体膜２６、２７は、Ａｇなどの導電性材料が
混合されたエポキシ系樹脂から成る導電性樹脂ペースト
の選択的な印刷によって形成される。

【００２１】上述の圧電共振素子１とコンデンサ素子２
とは、両基板の両端部付近に介在された導電性接合部材
１５、１６によって、両者の間に所定間隔が形成されて
電気的に接続され、且つ機械的に接合され、積層体３が
形成されている。この導電性接合部材１５によって、例
えば、圧電共振素子１の振動電極１１から圧電基板１０
の下面側主面にまで延出した引出電極１３とコンデンサ
素子２の誘電体基板２０における上面側の電極２１とが
電気的に接続され、導電性接合部材１６によって、例え
ば、圧電共振素子１の振動電極１２がコンデンサ素子２
の誘電体基板２０上面側主面の電極２２とが電気的に接
続されている。この導電性接合部材１５、１６は、仮硬
化した状態の導電性接着剤シートであったり、また、導
電性樹脂ペーストの塗布、硬化した部材であっても構わ
ない。

【００２２】尚、上述の導体膜１７、１８、２６、２７
は、実際には、圧電共振素子１とコンデンサ素子２とを
積層した後、積層体３の端面に、一括的に形成されるも
のである。

【００２３】このような、圧電共振素子１とコンデンサ
素子２とを積層した後の積層体３は、例えば、一側面が
開口した筺体状ケース４に収納・配置される。筺体状ケ
ース４は、液晶ポリマーなどの耐熱性に優れた樹脂材料
などから成り、その内部には積層体収納領域（内部空
間）４０が形成されており、例えば、その一側面に開口
４１が形成されている。開口４１の内側周囲は外部に向
かって広がるテーパ面４２となっている。このテーパ状
の開口４１によって、圧電共振素子１とコンデンサ素子
２とから成る積層体３の収納・配置をスムーズに行える
ようになっている。

【００２４】また、ケース４の底面には、筺体状ケース
４の底面の厚みを貫き、且つ、外側が外方に広がる漏斗
状の貫通孔５１、６１、７１が形成されており、そこの
内壁部の一部または全部に３つのリード端子５、６、７
の一端側である接続先端部５０、６０、７０が筐体状ケ
ース内に埋入されて一体的に固着されている。図では、
接続先端部５０、６０、７０は貫通孔５１、６１、７１
の内壁部の一部にまで延びており、貫通孔５１、６１、
７１の外方側内壁の一部を構成している。また、貫通穴
５１、６１、７１の開口からは、筐体状ケース４の内部
に収容配置された積層体３を構成するコンデンサ素子２
の下面側に位置する電極２３、２４、２５と夫々対向す
る。なお、貫通孔５１、６１、７１を漏斗状に形成した
がこれに限定されず、単なる円筒状の貫通孔で形成して
も良い。

【００２５】リード端子５，６，７は、その一端側の接
続先端部５０，６０，７０における先端は図２，３、５
に示すように筐体状ケース４側に向けて折り返した絞り
形状部５０１，６０１，７０１が形成されている。ま
た、リード端子５、６、７の他端側６ａ，６ｂは筐体状
ケース４の底面で２つの方向に分かれて筐体状ケース４
の底面を介して、筐体状ケース４の両側面に導出してい
る。そして、リード端子５，６，７の他端側６ａ，６ｂ
は筐体状ケース４両側面に沿って折り曲げられている。
これにより、半田接合部が形成されることになる。尚、
リード端子５、６、７の材質としては洋白、リン青銅な
どの金属製部材からなる。

【００２６】リード端子５、６、７（接続先端部５０、
６０、７０も含む）及び漏斗状の貫通孔５１、６１、７
１は、ケース４を形成する際の樹脂のインサートモール
ドによって一体的に形成される。即ち、内金型と貫通孔
の形成を決定する突起が形成された外金型との間にリー
ド端子５、６、７となる所定形状の金属フープ材を挟持
した状態で、ケース４の樹脂材料をインサート・硬化し
て、両金型を離脱させることによって形成する。

【００２７】ケース４の内部空間４０は、実質的に積層
体３の外形寸法に比較して若干大きな形状となってお
り、この形状の差異による間隔が、圧電共振素子１の共
振動作を確保するための間隙となる。即ち、圧電共振素
子１の圧電基板１０の上面側には、所定間隔Ｄ１が形成
され、その長手方向の側面側には所定間隔Ｄ２が形成さ
れ、圧電基板１０の下面側には、導電性接合部材１５、
１６の厚みに相当する間隙Ｄ４が形成されることにな
る。

【００２８】また、誘電体基板２０の下面とケース４の
内部の底面（以下、内底面という）との間には所定間隔
Ｄ３を形成している。各間隙Ｄ１、Ｄ２、Ｄ4 は、内部
空間４０に突出した突出部４３、４４、４５によって形
成されている。

【００２９】貫通穴５１、６１、７１内には、Ａｇなど
の導電性金属粉末をエポキシ系接着剤に混合した導電性
樹脂ペーストが供給、硬化して成る導電性接続部材５
２、６２、７２が配置されている。この導電性接続部材
５２、６２、７２により、貫通孔５１、６１、７１が気
密的封止され、ケース４内での積層体３が固定される。
また、導電性接続部材５２、６２、７２は、コンデンサ
素子２の下面の電極２３、２４、２５と貫通孔５１、６
１、７１内のリード端子５、６、７の接続先端部５０、
６０、７０にまで到達するように充填され、これによ
り、電極２３とリード端子５、電極２４とリード端子
６、電極２５とリード端子７との電気的な接続が達成で
きる。

【００３０】即ち、第１のリード端子５は、コンデンサ
素子２の下面側主面に形成された電極（接続電極）２３
に接続し、電極２３、導体膜２６を介して、電極２１と
接続し、さらに、導電性接合部材１５、引出電極１３、
１４、導体膜１７を介して振動電極１１に接続する。ま
た、第２のリード端子６は、コンデンサ素子２の下面側
主面に形成された電極（接続電極）２４に接続する。さ
らに、第３のリード端子７は、コンデンサ素子２の下面
側主面に形成された電極（接続電極）２５に接続し、電
極２５、導体膜２７を介して、電極２２と接続し、さら
に、導電性接合部材１６を介して振動電極１２に接続す
る。

【００３１】従って、図６の等価回路に示すように、第
１のリード端子５は、圧電共振素子１（Ｒ）の振動電極
１１に接続するとともに、２つの容量成分のうち一方の
容量成分Ｃ1 を接続するための端子として動作し、第２
のリード端子６は、２つ容量成分が接地されるようにす
るための端子として動作し、第３のリード端子７は、圧
電共振素子１（Ｒ）の振動電極１２に接続するととも
に、２つの容量成分のうち他方の容量成分Ｃ2 を接続す
るための端子として動作する。

【００３２】ケース４の開口４１は、封止部材８によっ
て気密的に封止されている。封止部材８は、厚み２０〜
１００μｍ程度のステンレス板、樹脂シート板などから
成り、ケース４の開口４１を封止する封止板８２と、該
封止板８２の外部側に充填・硬化された外部側封止樹脂
部材８３から構成されている。尚、外部側封止樹脂部材
８３か封止板８２とケース４の隙間から内部空間４０に
侵入しないように、積層体３とケース４の内面における
周囲の間隙に内部側封止樹脂部材８１を充填しても構わ
ない。

【００３３】以上の構成により、各リード端子５，６，
７の他端側６ａ，６ｂを筐体状ケース４の底面から起立
させて側面に沿って屈曲させても、各リード端子５，
６，７の一端側５０，６０，７０における先端５０１，
６０１，７０１を筐体状ケース４に埋入することで貫通
孔内壁面に固着されるため、樹脂一体成型されたリード
端子５，６，７の一端側先端の絞り形状部５０１，６０
１，７０１にはアンカー効果が働き、貫通孔内壁面に固
着したリード端子５，６，７の一端側５０，６０，７０
が前記内壁面から剥離するのを抑えることができ、これ
により、貫通孔５１，６１，７１に充填硬化する導電性
接続部材５２，６２，７２にクラックが発生せず、筐体
状ケース４の封止性を向上させるとともに接続信頼性を
高めることができる。

【００３４】尚、本発明の構成において、筐体状ケース
４に圧電共振素子１とコンデンサ素子２を収納し、３つ
の貫通孔５１，６１，７１と３つのリード端子で接続す
る構造を説明したが、これに限定されず、圧電共振素子
１のみを配したものでもよい。その場合には２つの貫通
孔と２つのリード端子が必要となる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、底面に導電性接着剤充
填用の貫通孔が少なくとも２つ形成され、且つ、一面が
開口した筐体状ケースと、一端側が前記貫通孔の内壁面
に固着され、他端側が筺体状ケースの底面から側面にか
けて導出されているリード端子と、圧電基板の両主面に
振動電極を形成した圧電共振素子と、前記筺体状ケース
の開口を封止する封止部材とから成り、前記筺体状ケー
ス内部に、前記圧電共振素子が配置され、前記各貫通孔
内に充填させた導電性接続部材を介して前記各振動電極
と前記各リード端子とが接続されている表面実装型圧電
共振子において、前記各リード端子の一端側先端を前記
筐体状ケース内に埋入させた為に、各リード端子の他端
側を筐体状ケースの底面より側面に導出させても、筐体
状ケース４に埋入させた各リード端子の一端側先端には
アンカー効果が働き、リード端子の一端側が前記内壁面
から剥離することを抑えることができ、これにより、貫
通孔に充填する導電性接続部材にクラックが発生せず、
筐体状ケースの封止性を向上させるとともに接続信頼性
を高めることができる。この結果、封止信頼性が飛躍的
に向上した表面実装型圧電共振子を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面実装型圧電共振子の外観斜視図で
ある。

【図２】本発明の表面実装型圧電共振子の縦断面図であ
る。

【図３】本発明の表面実装型圧電共振子の横断面図であ
る。

【図４】本発明の表面実装型圧電共振子の分解斜視図あ
る。

【図５】本発明の表面実装型圧電共振子の貫通孔におけ
る説明図である。

【図６】本発明の表面実装型圧電共振子の等価回路図で
ある。

【図７】従来の表面実装型圧電共振子の外観斜視図であ
る。

【図８】従来の表面実装型圧電共振子の縦断面図であ
る。

【図９】従来の表面実装型圧電共振子の貫通孔における
説明図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・圧電共振素子 １０・・・・・・圧電基板 １１、１２・・・振動電極 ２・・・・・・・・コンデンサ素子 ２０・・・・誘電体基板 ２１〜２６・・・電極 ３・・・・・・積層体 ４・・・・・・ケース ５〜７・・・・リード端子 ５１、６１、７１・・・貫通孔 ５１、６２、５２、６２、７２・・・導電性接続部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底面に導電性接着剤充填用の貫通孔が少
   なくとも２つ形成され、且つ、一面が開口した筐体状ケ
   ースと、一端側が前記貫通孔の内壁面に固着され、他端
   側が筺体状ケースの底面から側面にかけて導出されてい
   るリード端子と、圧電基板の両主面に振動電極を形成し
   た圧電共振素子と、前記筺体状ケースの開口を封止する
   封止部材とから成り、前記筺体状ケース内部に、前記圧
   電共振素子が配置され、前記各貫通孔内に充填させた導
   電性接続部材を介して前記各振動電極と前記各リード端
   子とが接続されている表面実装型圧電共振子において、 前記各リード端子の一端側先端を前記筐体状ケース内に
   埋入させたことを特徴とする表面実装型圧電共振子。