JP2003332876A

JP2003332876A - 水晶振動子及びその保持構造

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Publication number: JP2003332876A
Application number: JP2002138441A
Authority: JP
Inventors: Seiji Oda; 精司小田; Hiroshi Uehara; 博上原
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2003-11-21
Anticipated expiration: 2022-05-14
Also published as: JP3977682B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は経年変化特性を良好にして、高周波化
及び高信頼性を促進する水晶振動子及びその保持構造を
提供する。【構成】水晶片の両主面に形成された励振電極から引出
電極を延出して接続端子としての電極導出部を設け、前
記電極導出部を保持してなる水晶振動子において、前記
電極導出部の電極構造は前記水晶片の主面から一層目を
下地電極、二層目を導通電極、三層目を遮蔽電極、四層
目を共晶合金からなる接合電極とし、前記遮蔽電極は前
記接合電極の溶融時に前記導通電極の喰われを抑止する
金属である構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水晶振動子を産業上
の技術分野とし、特に表面実装用として共晶合金を用い
た水晶振動子（表面実装振動子とする）の保持構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】（発明の背景）表面実装振動子は小型・
軽量であることから、特に携帯機器例えば携帯電話の周
波数や時間の基準源として使用される。近年では、高信
頼及び高周波化が一層求められ、これに起因して保持構
造等の見直が求められている。

【０００３】（従来技術の一例）第３図及び第４図は一
従来例を説明する図で、第３図は表面実装振動子の分解
組立図、第４図は水晶片の断面図である。表面実装振動
子は、容器本体１に水晶片２を収容してカバー３を被
せ、水晶片２を密閉封入してなる。容器本体１は例えば
凹状とした積層セラミックからなり、内底面に水晶片２
との接続端子としての一対のメタライズ層（水晶端子と
する）４を有する。外表面（底面及び側面）には、水晶
端子４と電気的に接続した表面実装用の図示しない実装
電極を有する。

【０００４】水晶片２は両主面に励振電極５を有し、引
出電極を経て一端部両側に外部接続用の導出電極６を形
成する。導出電極６はそれぞれ角部の側面を経て反対面
に折り返して形成される。そして、これらの各電極は、
水晶片２の主面から、一層目を下地電極８、二層目を導
通電極９として、蒸着等によって形成される。ここで
は、一層目（下地電極８）をＣｒ、二層目（導通電極
９）をＡｕとする。なお、水晶片２と導通電極９として
のＡｕとは付着強度が低いため、両者間に馴染みのよい
下地電極８としてＣｒを介在させる。

【０００５】そして、一端部両側の導出電極６が、これ
と対応して形成された内底面の水晶端子４に面対向し
て、導電性接着剤７によって固着される。そして、例え
ば容器本体１の開口端面に設けられた図示しない金属リ
ングやメタライズ層に、金属としたカバー３をシームや
ビーム溶接によって接合してなる。

【０００６】

【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、上記構成の表面実装振動子では、導電性
接着剤７によって水晶片２を固着する保持構造に起因し
て次の問題があった。すなわち、導電性接着剤７は、有
機物としての高分子からなる例えばシリコン系の樹脂を
母体とする。

【０００７】このため、例えば導電性接着剤７の硬化時
に有機物から放出ガスが発生し、これが水晶片２に付着
して経年変化特性を悪化させる問題があった。特に高周
波化（例えば100ＭＨｚ以上）が進み、水晶片２が薄く
なるほど影響は大きく、問題は顕著になる。また、仕様
等が厳しく高信頼を求められた場合も同様である。

【０００８】（発明の目的）本発明は経年変化特性を良
好にして、高周波化及び高信頼性を促進する水晶振動子
及びその保持構造を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（着目点及び適用）本発
明は、金属サポータと水晶片とを共晶合金によって接合
した既存の保持構造に着目して、表面実装振動子に適用
したことを基本的な解決手段とする（請求項７）。本発
明では、これにより、有機物からのガスの発生がなく経
年変化特性を良好に維持した表面実装振動子を得られ
る。

【００１０】また、本発明は、水晶振動子（水晶片）に
おける電極導出部の電極構造を、一層目を下地電極、二
層目を導通電極、三層目を遮蔽電極、四層目を共晶合金
からなる接合電極とし、三層目の遮蔽電極は接合電極の
溶融時に導通電極の喰われを抑止する金属とする（請求
項１）。すなわち、二層目の導通電極と四層目の接合電
極との間に三層目として遮蔽電極を設けたので、接合電
極の溶融時における導通電極の喰われを防止する。

【００１１】

【実施例】第１図は本発明の一実施例を説明する表面実
装振動子の図で、第１図は組立断面図、第２図は水晶片
の断面図である。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又は省略する。表面実装振動
子は、前述したように容器本体１に水晶片２を収容して
カバー３を被せ、密閉封入してなる。ここでは、容器本
体１は凹部の内壁に段部を設け、一端側の段部両側に水
晶端子４を設ける。そして、開口端面（枠壁上面）にＡ
ｕからなるメタライズ層１０を有する。

【００１２】水晶片２は前述同様に両主面に励振電極５
を、これと接続した導出電極６を一端部両側に有する。
ここでも、一層目の下地電極８をＣｒ、二層目の導通電
極９をＡｕとする。そして、二層目の導通電極９上に、
三層目として遮蔽電極１１を、さらにその上に四層目と
して接合電極１２を蒸着等によって形成する。なお、遮
蔽電極１１は接合電極１２よりも突出して形成される。

【００１３】この例では、三層目の遮蔽電極１１はＣｒ
とし、四層目の接合電極１２はＡｕＧｅからなる共晶合
金とする。なお、図では各層の厚みは同程度にしたが、
下地電極８のＣｒが約300オングストローム、導通電極
９のＡｕが600オングストローム、遮蔽電極１１のＣｒ
が1000オングストローム以上、接合電極１２が１〜２μ
ｍ程度とする。カバー３は金属からなり、周回する外周
にＡｕＳｎの共晶合金からなる接合材１３が圧接によっ
て形成される。

【００１４】このようなものでは、水晶片２の一端部両
側に形成された導出電極６と容器本体１の段部に形成さ
れた水晶端子４とを対面させて、水晶片２の両端部を両
側の段部上に載置する。そして、図示しない治工具を用
いて、水晶片２の一端部両側を加熱するとともに押圧す
る。要するに、熱圧着によって、四層目１２の接合電極
１２（共晶合金ＡｕＧｅ）を溶融し、一端部両側を水晶
端子４に電気的・機械的に接続する。

【００１５】次に、水晶片２の一端部両側を保持した
後、例えば励振電極５にイオンビームを照射して振動周
波数を調整する。そして、調整後、接合材１３（共晶合
金ＡｕＳｎ）の設けられたカバー３の外周を、容器本体
１の開口端面に当接して、前述同様の熱圧着によって接
合する。これにより、水晶片２を密閉封入する。

【００１６】このような構成であれば、従来例の導電性
接着剤を使用することなく、共晶合金を用いた水晶片２
の接合となり、容器本体１内には有機物の存在が殆どな
い。したがって、放出ガスが水晶片２に付着することも
ないので、経年変化特性を良好に維持して、表面実装振
動子の高信頼性及び高周波化を促進する。

【００１７】また、この実施例例では、二層目の導通電
極９（Ａｕ）と四層目の接合電極１２（共晶合金ＡｕＧ
ｅ）との間に遮蔽電極１１（Ｃｒ）を介在させる。した
がって、熱圧着時に、溶融した接合電極１２が遮蔽電極
１１によって遮断されて、流出を抑止して導通電極９の
喰われを防止する。

【００１８】なお、遮蔽電極１１が無い場合には、接合
電極１２（ＡｕＧｅ）と導通電極９（Ａｕ）が融合し
て、導通電極９が接合電極１２に吸引されて所謂喰われ
を生じて剥離する。これにより、導通不良を引き起こ
す。したがって、この実施例では、遮蔽電極１１によっ
て導通電極９の喰われを防止して、導通を確実に維持で
きる。

【００１９】さらに、この実施例では、容器本体１とカ
バー３をＡｕＳｎの共晶合金からなる接合材１３を用い
た熱圧着によって接合する。この場合、水晶片２を固着
する接合電極１２の共晶合金ＡｕＧｅよりも、接合材１
３の溶融温度の方が低い。ちなみに、ＡｕＧｅの溶融温
度は約356℃であり、接合材１３のそれは280℃である。
したがって、カバー３の接合時に接合電極１２（ＡｕＧ
ｅ）が溶融することなく、保持状態を維持する。

【００２０】したがって、水晶片２の保持及びカバー３
の接合をいずれも熱圧着による作業工程となるので、設
備の管理を容易にする。また、例えばシーム溶接やビー
ム溶接による接合に比較して設備投資を抑制でき、安価
にして経済性を高められる。

【００２１】

【他の事項】上記実施例では、一層目の下地電極８はＣ
ｒとしたが、要は水晶片２と二層目の導通電極９との馴
染みがよいものであればよい。また、導通電極９はＡｕ
としたが、基本的には例えばＡｇやＡｌの導通度が良好
なものであればよい。

【００２２】また、四層目の接合電極１２はＡｕＧｅと
したが、例えばＡｕＳｉ（溶融温度363℃）の適用も可
能であり、基本的には無機物で溶融温度が回路基板に搭
載時のクリーム半田の溶融温度220℃以上で、水晶の転
移温度５７３℃以下とした共晶合金であればよい。ま
た、三層目の遮蔽金属１１はＣｒとしたが、例えばＣｒ
Ｎｉでもよく、これらは二層目の導通電極９及び四層目
の接合電極１２との兼ね合いから選択される。

【００２３】また、カバー３はＡｕＳｎの共晶合金を用
いた熱圧着によって接合したが、これに限らず、シーム
やビーム溶接あるいはガラスや樹脂封止でもよい。そし
て、本発明の電極構造を有する水晶片２は必ずしも表面
実装振動子のみならず、金属ホルダーに保持した場合で
も適用可能である。

【００２４】また、水晶振動子として説明したが、他の
回路素子とともに収容して発振器等を構成した場合での
適用も可能である。そして、容器本体１は凹部内に段部
を設けたが段部が無くとも内底面に直接に熱圧着しても
よい。また、容器本体１は平板状として凹状のカバー３
を接合してもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上に説明した通りであり、基
本的に共晶合金を用いた熱圧着によって水晶片を接合し
た表面実装振動子を得たので、有機物からの放出ガスに
よる特性劣化が殆どなく、高品質及び高信頼性の表面実
装振動子を提供できる。また、導通電極と接合電極との
間に遮蔽電極を介在させたので、接合電極の溶融時に導
通電極が喰われることも無く、導通を良好にした例えば
熱圧着による接合を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する表面実装振動子の
組立断面図である。

【図２】本発明の一実施例を説明する水晶片の断面図で
ある。

【図３】従来例を説明する表面実装振動子の組立図であ
る。

【図４】従来例を説明する水晶片の断面図である。

【符号の説明】

１容器本体、２水晶片、３カバー、４水晶端
子、５励振電極、６導出電極、７導電性接着剤、８
下地電極、９導通電極、１０メタライズ層、１１
遮蔽電極、１２接合電極、１３接合材．

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水晶片の両主面に形成された励振電極から
引出電極を延出して接続端子としての電極導出部を設
け、前記電極導出部を保持してなる水晶振動子におい
て、前記電極導出部の電極構造は前記水晶片の主面から
一層目を下地電極、二層目を導通電極、三層目を遮蔽電
極、四層目を共晶合金からなる接合電極とし、前記遮蔽
電極は前記接合電極の溶融時に前記導通電極の喰われを
抑止する金属であることを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】請求項１において、前記下地電極はＣｒで
ある水晶振動子。
【請求項３】請求項１において、前記導通電極はＡｕで
ある水晶振動子。
【請求項４】請求項１において、前記遮蔽電極１１はＣ
ｒ又はＣｒＮｉである水晶振動子。
【請求項５】請求項１において、前記接合電極はＡｕＧ
ｅである水晶振動子。
【請求項６】請求項１において、前記下地電極はＣｒ、
前記導通電極はＡｕ、前記遮蔽電極はＣｒ又はＣｒＮ
ｉ、前記接合電極はＡｕＧｅである水晶振動子。
【請求項７】両主面の励振電極から引出電極を延出して
なる電極導出部を有する水晶片と、前記電極導出部に対
応してメタライズ層を有する容器本体とを備え、前記電
極導出部と前記メタライズ層とを接合してなる水晶振動
子の保持構造において、前記電極導出部と前記メタライ
ズ層とを共晶合金を用いた熱圧着によって接合したこと
を特徴とする水晶振動子の保持構造。
【請求項８】請求項７において、前記電極導出部の電極
構造は前記水晶片の主面から一層目を下地電極、二層目
を導通電極、三層目を遮蔽電極、四層目を共晶合金から
なる接合電極とし、前記遮蔽電極は前記接合電極の溶融
時に前記導通電極への流出を抑止する金属である水晶振
動子の保持構造。
【請求項９】請求項８において、前記下地電極はＣｒ又
はＣｒＮｉ、前記導通電極はＡｕ、前記遮蔽電極はＣｒ
又はＣｒＮｉ、前記接合電極はＡｕＧｅである水晶振動
子の保持構造。
【請求項１０】請求項７において、前記容器本体と、前
記容器本体の外周に接合して前記水晶片を密閉封入する
カバーとは、ＡｕＳｎの共晶合金を用いた熱圧着によっ
て接合される水晶振動子の保持構造。