JP2004260233A - 圧電振動デバイスの保持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】外部衝撃によるサポートに塗布された導電性接合材の亀裂や剥離をなくす。
【解決手段】圧電振動板と、当該圧電振動板を搭載するベースと、当該ベースの上面を気密封止する蓋とを具備し、前記ベースの上面には、前記圧電振動板を導電性接合材を介して支持してなる一対のサポートが対向して形成されてなる圧電振動デバイスの保持構造であって、前記サポートは、ベース接続部と、素子接続部と、これらを連結する連結部とを有し、前記素子接続部は、素子搭載部と素子位置規制片が形成されており、前記素子位置規制片には、前記素子搭載部の外側端部より内側で、前記圧電振動板の外周端部より外側に位置してなる導電性接合材の当接部が形成されており、当該当接部は、サポートに塗布された導電性接合材の外側端部より上面内側の領域で前記導電性接合材に当接してなる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水晶振動子などの圧電振動デバイスの保持構造に関するものであり、圧電振動板を保持するサポートの構造を改善するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧電振動デバイスとして、水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器等があげられるが、例えば水晶振動子は共振特性に優れることから、周波数、時間の基準源として広く用いられている。これらの圧電振動デバイスは、水晶振動板（圧電振動板）の表面に金属薄膜電極を形成し、この金属薄膜電極を外気から保護するため、パッケージ体により気密封止されている。
【０００３】
従来、特許文献１に開示されるように、金属ベースにはガラスなどの絶縁材を介して一対の金属リード端子が植設されており、当該金属リード端子のインナーリード部分には、一対の金属平板のサポート部材が対向して取り付けられている。水晶振動板は、例えば、厚みすべり振動してなるＡＴカット水晶振動板であり、表裏面には励振電極と、各励振電極からの引出電極が形成されている。そして、前記サポートの上に水晶振動板が搭載され、導電接合材により電気的機械的に接続されるとともに、前記金属ベースに金属製の蓋を被せ、これらをお互いに抵抗溶接などの手法により気密封止する構成となっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１６０７３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような水晶振動板をサポートで保持する構成では、前記ベースと接続されるベース接続部と、圧電振動板と接続される素子接続部と、これらを連結する連結部とを具備してなり、前記連結部の撓み変化によりベース接続部からの衝撃を素子接続部へ伝えにくくする事ができる。
【０００６】
しかしながら、外部衝撃によるサポート連結部の撓み変化が極大になると、図４に示すように、圧電振動板を素子接続部に電気機械的に接合している導電性接合材が、前記サポートの素子接続部における塗布境界部分で亀裂が発生し、剥離が起こるといった不具合があった。これらの不具合は、特にサポートの撓み変化の最大となるの外よりの導電性接合材塗布境界部分、つまりベース中心から最も隔離したの導電性接合材塗布境界部分で発生しやすい。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、外部衝撃によってサポートに撓みが生じても、サポートに塗布された導電性接合材の亀裂や剥離をなくすことができるより信頼性の高い圧電振動デバイスの保持構造を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、特許請求項１に示すように、励振電極と当該励振電極を一端部へ導出する引出電極が形成された圧電振動板と、当該圧電振動板を搭載するベースと、当該ベースの上面を気密封止する蓋とを具備し、前記ベースの上面には、前記圧電振動板を支持し、かつ前記圧電振動板の各引出電極の端部と導電性接合材を介して接合されてなる一対のサポートが対向して形成されてなる圧電振動デバイスの保持構造であって、前記サポートは、前記ベースと接続されるベース接続部と、圧電振動板と接続される素子接続部と、これらを連結する連結部とを有し、前記素子接続部は、搭載される前記圧電振動板の板面方向と略平行に延伸する素子搭載部と前記連結部と対向する素子搭載部の外側端部で立ち上がる素子位置規制片が形成されており、前記素子位置規制片には、前記素子搭載部の外側端部より内側で、前記圧電振動板の外周端部より外側に位置してなる導電性接合材の当接部が形成されており、当該当接部は、サポートに塗布された導電性接合材の外側端部より上面内側の領域で前記導電性接合材に当接してなることを特徴とする。
【０００９】
より具体的には、特許請求項２に示すように、前記当接部は、前記素子位置規制片の頂部であり、当該素子位置規制片の頂部が前記素子搭載部の外側端部より内側で、前記圧電振動板の外周端部より外側の位置になるようにお互いに対向する方向に折り曲げたことを特徴とする。
【００１０】
また、特許請求項３に示すように、 前記当接部は、前記素子位置規制片の一部が前記素子搭載部の外側端部より内側で、前記圧電振動板の外周端部より外側の位置になるようにへお互いに対向する方向に張り出す突起を形成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
特許請求項１により、圧電振動板をサポートの素子接続部に搭載する場合、圧電振動板の板面方向と略平行に延伸する素子搭載部により圧電振動板の傾きを抑制し、前記連結部と対向する素子搭載部の外側端部で立ち上がる素子位置規制片によりサポートの対向する方向の圧電振動板のずれ込みをなくすので、搭載安定性の極めて優れたものとなる。
【００１２】
また、前記素子位置規制片には、前記素子搭載部の外側端部より内側で、前記圧電振動板の外周端部より外側に位置してなる導電性接合材の当接部が形成されており、当該当接部は、サポートに塗布された導電性接合材の外側端部より上面内側の領域で前記導電性接合材に当接しているので、前記当接部が圧電振動板の搭載を妨げることなく、素子位置規制片と導電性接合材の接触面積を高めることができる。このため、落下等の衝撃が加わりサポートが撓んでもサポートの素子搭載部に塗布された導電性接合材の亀裂や剥離を抑制することができる。導電性接合材の亀裂や剥離による導通不良がなくなるので、圧電振動デバイスの電気的特性の劣化をなくすだけでなく、圧電振動デバイスの振動停止や不発振等の重大な事故を防止することができる。
【００１３】
つまり、本発明のサポートは、圧電振動板の搭載安定性と耐衝撃性能がより一層向上し、かつ電気的特性のより安定した信頼性の高い圧電振動デバイスの保持構造を提供することができる。
【００１４】
特許請求項２により、上述の作用効果に加え、前記素子位置規制片の頂部が前記素子搭載部の外周端部より内側の位置になるようにお互いに対向する方向に折り曲げているので、素子位置規制片自身により、サポートに塗布された導電性接合材の外側端部より上面内側の領域で前記導電性接合材に当接し、素子位置規制片と導電性接合材の接触面積を高めることができる。また、素子位置規制片と素子搭載部に挟まれた領域に導電性接合材が食い込み、アンカー効果が生じる。従って、落下等の衝撃が加わりサポートが撓んでもサポートの素子搭載部に塗布された導電性接合材の亀裂や剥離を抑制することができる。
【００１５】
特許請求項３により、上述の作用効果に加え、前記素子位置規制片の一部が前記素子搭載部の外側端部より内側へお互いに対向する方向に張り出す突起が形成されているので、前記突起により、サポートに塗布された導電性接合材の外側端部より上面内側の領域で前記導電性接合材に当接し、素子位置規制片と導電性接合材の接触面積を高めることができる。従って、落下等の衝撃が加わりサポートが撓んでもサポートの素子搭載部に塗布された導電性接合材の亀裂や剥離を抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
次に、本発明による第１の実施の形態を、水晶振動子を例にとり、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施例を示す内部断面図である。
【００１７】
圧電振動板２はＡＴカット水晶振動板からなり、矩形状に加工されている。その表裏面には励振電極２１，２２（裏面の２２については図示せず）並びに引出電極２１ａ，２２ａが真空蒸着法等の手段にて設けられている。なお、図示していないが、後述の電気的接続を確実に行うため引出電極を反対主面に回り込ませてもよい。
【００１８】
ベース１は全体として低背の長円柱形状であり、金属製のシェルを主とするベース本体１０に金属リード端子１１，１２が貫通して植設された構成であり、絶縁ガラスＧがベース本体の一部に充填されることにより、これら金属リード端子１１，１２は電気的に独立している。ベース本体の下部周縁部分には一体的に周状のフランジ１０ａが設けられている。なお、フランジ１０ａには、図示していないが周状の突起部（プロジェクション）が一体的に形成されている。
【００１９】
リード端子１１，１２はそれぞれ細長い円柱形状であり、ベース上部のインナー側１１ａ，１２ａの上部には、互いに隔離する方向に延びるサポート１３，１４が溶接の手法により対向して取り付けられている。
【００２０】
サポート１３，１４は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ系合金、ＳＵＳ、洋白、コバール、リン青銅、４２アロイ等の金属平板からなり、前記ベースと接続されるベース接続部１３１，１４１と、圧電振動板と接続される素子接続部１３２，１４２と、これらを連結する連結部１３３，１４３とを有している。
【００２１】
金属製のキャップ３は下面が開口した長円柱形状であり、当該開口部分には前記ベースのフランジ１０ａに対応するフランジ３１を有しており、ベース１と抵抗溶接されることにより気密封止が行われる。
【００２２】
本形態は、前記サポートの素子接続部の形状に特徴がある。以下詳細について説明する。
【００２３】
前記素子接続部１３２，１４２は、素子搭載部１３２１，１４２１と素子位置規制片１３２２，１４２２が形成されている。
【００２４】
前記素子搭載部１３２１，１４２１は、搭載される前記圧電振動板の板面方向と略平行に延伸しており、前記連結部と対向する素子搭載部の外側端部１３２１ａ，１４２１ａを有している。
【００２５】
素子位置規制片１３２２，１４２２は、当該素子位置規制片の頂部１３２２ａ，１４２２ａが前記素子搭載部の外側端部１３２１ａ，１４２１ａより内側の位置になるようにお互いに対向する方向に折り曲げている。このとき、前記素子位置規制片と前記素子搭載部のなす角度が４５°〜７０°であること好ましい。
【００２６】
そして、図１に示すように、サポートの素子搭載部１３２１，１４２１上に水晶振動板２を搭載する。このとき素子位置規制片１３２２，１４２２は水晶振動板を長辺方向に位置決めする機能を有しており、水晶振動板の脱落を防止する。そして素子搭載部１３２１，１４２１と引出電極１１ａ，１２ａとを導電性接合材Ｓで導電接合する。当該導電性接合材Ｓは比較的弾性に富んだシリコン系あるいはウレタン系接着剤を用いることが好ましい。
このとき、前記素子位置規制片の頂部１３２２ａ，１４２２ａが前記水晶振動板の外周端部より外側に位置してなり、前記素子搭載部の外側端部より内側の位置になるようにお互いに対向する方向に折り曲げているので、前記素子位置規制片の頂部１３２２ａ，１４２２ａが、水晶振動板の搭載を妨げることなく、導電性接合材Ｓの外側端部より上面内側の領域で当接し、素子位置規制片１３２２，１４２２と導電性接合材Ｓの接触面積を高めることができる。また、素子位置規制片１３２２，１４２２と素子搭載部１３２１，１４２１に挟まれた領域に導電性接合材Ｓが食い込み、アンカー効果が生じ、サポートと圧電振動板との接合強度が向上する。
【００２７】
そして、アニール等の必要な処理を行った後、ベースにキャップを被覆し、図示しないが、溶接電極体をそれぞれ両フランジに当接させ、両者に圧力を加えつつ通電し抵抗溶接を行うことにより、気密封止が完了する。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、本発明による第２の実施の形態を、表面実装型水晶振動子を例にとり、図面を参照して説明する。図２は本発明の実施例を示す内部断面図である。なお、上記第１の実施形態と同じ構成部分については一部同番号を付し説明の一部を割愛する。
【００２９】
本実施の形態においては、上記第１の実施形態に比べて、リード端子の構成とベース底部に絶縁板を取り付け表面実装化に対応させた点が異なっている。
【００３０】
ベース１は全体として低背の長円柱形状で、金属製のシェルを主とするベース本体１０に金属リード端子１５，１６が貫通して植設された構成であり、絶縁ガラスがベース本体の一部に充填されることによりこれら金属リード端子１５，１６は電気的に独立している。ベース本体の下部周縁部分には一体的に周状のフランジ１０ａが設けられている。
【００３１】
リード端子１５，１６はそれぞれ細長い円柱形状であり、ベース上部のインナー側１５ａ，１６ａの上部には、互いに隔離する方向に延びるサポート１３，１４が溶接の手法により対向して取り付けられている。アウター側１５ｂ、１６ｂはベース本体から突出したやや下方部分で、プレス加工等の手法により平板状に加工された平板部１５１，１６１を形成している。
【００３２】
また、本形態は、前記サポートの素子接続部の形状に特徴があり、上記第１の実施形態と構成が異なっている。以下詳細について説明する。
【００３３】
前記素子接続部１３２，１４２は、素子搭載部１３２１，１４２１と素子位置規制片１３２２，１４２２が形成されている。
【００３４】
前記素子搭載部１３２１，１４２１は、搭載される前記圧電振動板の板面方向と略平行に延伸しており、前記連結部と対向する素子搭載部の外側端部１３２１ａ，１４２１ａを有している。
【００３５】
素子位置規制片１３２２，１４２２は、当該素子位置規制片の頂部１３２２ａ，１４２２ａが前記素子搭載部の外側端部１３２１ａ，１４２１ａより外側の位置になるようにお互いに対向する方向に折り曲げており、その中腹に屈曲部１３２３ａ，１４２３ａが形成され、突起をなしている。
【００３６】
そして、図３に示すように、サポートの素子搭載部１３２１，１４２１上に水晶振動板２を搭載する。このとき素子位置規制片１３２２，１４２２は水晶振動板を長辺方向に位置決めする機能を有しており、水晶振動板の脱落を防止する。そして素子搭載部１３２１，１４２１と引出電極１１ａ，１２ａとを導電性接合材Ｓで導電接合する。当該導電性接合材Ｓは比較的弾性に富んだシリコン系あるいはウレタン系接着剤を用いることが好ましい。
このとき、前記素子位置規制片の屈曲部１３２３ａ，１４２３ａが前記水晶振動板の外周端部より外側に位置してなり、前記素子搭載部の外側端部より内側の位置になるようにお互いに対向する方向に折り曲げているので、前記素子位置規制片の屈曲部１３２３ａ，１４２３ａが、水晶振動板の搭載を妨げることなく、導電性接合材Ｓの外側端部より上面内側の領域で当接し、素子位置規制片１３２２，１４２２と導電性接合材Ｓの接触面積を高めることができる。
【００３７】
そして、アニール等の必要な処理を行った後、ベースにキャップを被覆し、抵抗溶接あるいは冷間圧接により気密封止を行う。
【００３８】
絶縁板５はエポキシ樹脂等の絶縁材料からなり、前記リード端子が貫通する貫通孔５１，５２が形成され、当該貫通孔に続く溝５３，５４が絶縁板外周部分まで引き出されている。
【００３９】
前記気密封止の完了した水晶振動子の底面（ベース底面）に、絶縁板５を取り付ける。このときリード端子１５，１６は前記貫通孔５１，５２を貫通し、前記平板部１５１，１６１は絶縁板の溝５３，５４に沿って折り曲げられる。平板部の先端部分は絶縁板の外周部分に突出した構成となり、これにより表面実装化された水晶振動子を得ている。
【００４０】
−その他の実施形態−
上記実施形態のサポート形状に限らず、図３に示すような素子位置決め部当接片であってもよい。図３（ａ）〜図３（ｄ）は、サポート位置決め片の一部に屈曲部を構成したものを示しており、図３（ｅ）は、サポート位置決め片に別の突起物として金属バンプ（金属片でもよい）を取り付けたものであり、図３（ｆ）は、サポート位置決め片に別の突起物として樹脂材（接着材でもよい）を塗布したものを示している。
【００４１】
なお、本発明の圧電振動デバイス保持構造として、金属ケース（金属ベース）を用いたものを例にしているが、セラミックパッケージにも適用できる。また、本発明の実施形態ではリード端子とサポートを別体により構成したものを例にしているが一体で構成したものにも適用できる。さらに、圧電振動デバイスの例として、水晶振動子を例示したが、水晶フィルタ、水晶発振器等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施の形態を示す内部断面図。
【図２】本発明による第２の実施の形態を示す内部断面図。
【図３】本発明による他の実施の形態を示すサポートの側面図。
【図４】従来の問題点を示すサポートの側面図。
【符号の説明】
１ ベース
１０ ベース本体
１１，１２，１５，１６ リード端子
１３，１４ サポート
２ 圧電振動板（水晶振動板）
３ キャップ

Claims (3)

1. 励振電極と当該励振電極を一端部へ導出する引出電極が形成された圧電振動板と、当該圧電振動板を搭載するベースと、当該ベースの上面を気密封止する蓋とを具備し、前記ベースの上面には、前記圧電振動板を支持し、かつ前記圧電振動板の各引出電極の端部と導電性接合材を介して接合されてなる一対のサポートが対向して形成されてなる圧電振動デバイスの保持構造であって、
   前記サポートは、前記ベースと接続されるベース接続部と、圧電振動板と接続される素子接続部と、これらを連結する連結部とを有し、前記素子接続部は、搭載される前記圧電振動板の板面方向と略平行に延伸する素子搭載部と前記連結部と対向する素子搭載部の外側端部で立ち上がる素子位置規制片が形成されており、
   前記素子位置規制片には、前記素子搭載部の外側端部より内側で、前記圧電振動板の外周端部より外側に位置してなる導電性接合材の当接部が形成されており、当該当接部は、サポートに塗布された導電性接合材の外側端部より上面内側の領域で前記導電性接合材に当接してなることを特徴とする圧電振動デバイスの保持構造。
2. 前記当接部は、前記素子位置規制片の頂部であり、当該素子位置規制片の頂部が前記素子搭載部の外側端部より内側で、前記圧電振動板の外周端部より外側の位置になるようにお互いに対向する方向に折り曲げたことを特徴とする特許請求項１記載の圧電振動デバイスの保持構造。
3. 前記当接部は、前記素子位置規制片の一部が前記素子搭載部の外側端部より内側で、前記圧電振動板の外周端部より外側の位置になるようにへお互いに対向する方向に張り出す突起を形成したことを特徴とする特許請求項１記載の圧電振動デバイスの保持構造。

Images