JP2005348082A

JP2005348082A - 水晶振動子

Info

Publication number: JP2005348082A
Application number: JP2004165232A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Iwasaki; 貴彦岩崎; Shigeru Obara; 茂小原; Motokazu Kouki; 源和幸喜; Masaaki Nakahara; 正陽中原
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2024-06-03
Also published as: US7061164B2; EP1603232B1; EP1603232A3; US20050269912A1; EP1603232A2; JP4451219B2; CN100521525C; DE602005012754D1; CN1705223A

Abstract

【目的】電極剥離を防止して接合強度を高めた共晶合金による接合の水晶振動子を提供する。
【構成】水晶片と、前記水晶片の両主面に形成される第１下地層を有して第１表面層をＡuとした主面電極と、前記主面電極上にまたがって前記水晶片の側面に形成される第２下地層及びＡuからなる第２表面層を有する端面電極と、前記端面電極と少なくともＡuを含む共晶合金によって接合して前記水晶片を水平方向に保持する平板状の金属サポータと、前記金属サポータの立設した金属ベースとを備えてなる水晶振動子であって、前記端面電極における前記第２下地層と前記第２表面層との間に中間層１１を設け、前記中間層１１は前記第２表面層よりも前記主面電極上で突出するとともに、前記中間層１１は前記下地層と第２表面層及び前記共晶合金との付着力を高める金属でとした構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は水晶振動子を技術分野とし、特に共晶合金１０を用いて保持した水晶振動子の電極構造に関する。

（発明の背景）水晶振動子は周波数制御素子として知られ、例えば通信機器の発振器に発振子として適用される。このようなものの一つに、共晶合金１０を用いて水晶片３を保持し、金属容器内に密閉封入した高安定用の水晶振動子がある。

（従来技術の一例）第３図は一従来例を説明する水晶振動子の図で、同図（a）は断面図、同図（ｂ）は要部平面図、同図（ｃ）は一部拡大断面図である。

水晶振動子は金属ベース１、サポータ２、水晶片３及び金属カバー４を備えてなる。金属ベース１は外周にフランジ１ｂを有し、少なくとも一対の気密端子５がベース本体を貫通する。ここでは２対（計４本）の気密端子５がベース本体を貫通する。そして、各気密端子５のリード線が一主面側に突出し、他主面側に導出される。各気密端子５は同心円上の互いに直交する直線上の外周に位置する。

サポータ２は例えばＮiとして、Ｌ字状とした平板材からなる。そして、Ｌ字状の水平部を一主面に突出した気密端子（リード線）５の先端にレーザによって溶接する。この場合、Ｌ字状の水平部は中心方向として、垂直部の板面を各直線上間で対向させる。

水晶片３はＳＣカットやＡＴカットからなり、円板状とする。そして、両主面に設けた主面電極６と、両主面にまたがって形成された端面電極７とを有する。主面電極６は両主面間で互いに対向する励振電極６ａを有し、反対方向の両端側に引出電極６ｂを延出する。そして、これらは、蒸着によって形成され、第１下地層８ａを例えばＣrとして第１表面層９ａをＡuとする。

端面電極７は、引出電極６ｂの延出した水晶片３の一組の両端部及びこれと直交する他組の両端部に形成される。これらは、いずれも、ＮiＣrとして両主面にまたがって形成される。なお、主面上にまたがる端面電極７は、一組の両端部では引出電極６ｂ（主面電極６）上に重畳して、他組の両端部では水晶片３上に直接に形成される。

そして、水晶片３の一組及び他組の両端部の各側面（端面）と、各サポータ２の垂直部との間にＡuＧeとした共晶合金１０を介在させる。例えばサポータ２の垂直部に溶融させて固着する。そして、４つのサポータ２に水晶片３の各側面を冶具等によって当接し、約４００℃で加熱する。これにより、共晶合金１０を溶融して水晶片３の主面を含む各端面をサポータ２に接合し、金属ベース１上に水晶片３を水平にして保持する。

その後、金属カバー４を例えば冷間圧接（コールドウェルド）によって金属ベース１に接合し、水晶片３を密閉封入する。このようなものでは、例えば導電性接着剤を使用することなく水晶片３を共晶合金１０によって接合するので、有機ガスが発生することなく振動特性を良好にする。このことから、高安定用の水晶振動子に適用される。

また、端面電極７をＮiＣrとして主面電極６（引出電極６ｂ）のＡuに重畳する。したがって、共晶合金１０の溶融時にＮiＣrに遮蔽されて主面電極６（Ａu）の金喰われを防止する。仮に、ＮiＣrが端面のみで主面電極６上にない場合には、主面電極６（Ａu）に共晶合金１０が流入して所謂金喰われを生じる。そして、主面電極６（Ａu）の剥離を生じ、導通不良を引き起こす。
特開平２００３−３３２８７６号公報

（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の水晶振動子では、端面電極７をＮiＣrとするのみなので、共晶合金１０との付着力が弱くて接合強度が小さい問題があった。例えば衝撃時にサポータ２から水晶片３が離脱して耐衝撃性を悪くする。

このことから、例えば第４図に示したように、端面電極７のＮiＣrを第２下地層８ｂとしてＡuからなる第２表面層９ｂを設けることが考えられた。但し、第２表面層９ｂ（Ａu）よりも第２下地層８ｂ（ＮiＣr）を主面上で突出させる。しかし、この場合には、第２表面層９ｂ（Ａu）が共晶合金１０（ＡuＧe）によって同様の金喰われを生じ、第２下地層８ｂ（ＮiＣr）との接合強度が小さくて剥離を引き起こす問題があった。

（発明の目的）本発明は剥離を防止して接合強度を高めた共晶合金による接合の水晶振動子を提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、水晶片と、前記水晶片の両主面に形成される第１下地層を有して第１表面層をＡuとした主面電極と、前記主面電極上にまたがって前記水晶片の側面に形成される第２下地層及びＡuからなる第２表面層を有する端面電極と、前記端面電極と少なくともＡuを含む共晶合金によって接合して前記水晶片を水平方向に保持する平板状の金属サポータと、前記金属サポータの立設した金属ベースとを備えてなる水晶振動子であって、前記端面電極における前記第２下地層と前記第２表面層との間に中間層を設け、前記中間層は前記第２表面層よりも前記主面電極上で突出するとともに、前記中間層は前記下地層と第２表面層及び前記共晶合金との付着力を高める金属でとした構成とする。

このような構成であれば、端面電極の第２表面層はＡuなので、Ａuを含む共晶合金との馴染みが良好で接合強度を高める。そして、端面電極の第２下地層と第２表面層との間に第２表面層及び共晶合金との付着力の高める中間層１１を設けるので、第２表面層（Ａu）が金喰われを生じても中間層１１との接合強度を高くして剥離を防止する。

また、中間層１１は水晶片の主面上で第２表面層よりも突出するので、溶融時の共晶合金は主面電極である第１表面層（Ａu）への流入を防止して金喰われを防止する。したがって、共晶合金による全体としての接合強度も高く、主面電極の金喰われによる剥離もなくて、サポータと水晶片との接合を確実にする。

本発明の請求項２に示したように、前記下地層はＣr又はＮiＣrとし、前記中間層１１はＰt又はＴiとする。これにより、下地層のＣr又はＮiＣrは馴染みを良好にして水晶片に対する付着強度を高める。そして、中間層１１のＰt又はＴiは下地層（Ｃr又はＮiＣr）と第２表面層（Ａu）及びＡuを含む共晶合金との馴染みがよくて両者間の付着強度を高める。

第１図及び第２図は本発明の一実施例を説明する図で、第１図は水晶振動子の一部拡大断面図、第２図は作用を説明する一部拡大断面図である。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。

水晶振動子は前述したように、主面電極６を有する水晶片３の一組及び他組の両端部に設けた端面電極７とＬ字状とした各サポータ２とを共晶合金１０（ＡuＧe）によって接合し、金属ベース１上に水平に保持する。主面電極６は前述同様に第１下地層８ａをＣｒとし、第１表面層９ａをＡuとする。また、各端面電極７は同様に第２下地層８ｂをＮiＣr及び第２表面層９ｂをＡuとする。

そして、ここでは、端面電極７における第２下地層８ｂ（ＮiＣr）と第２表面層９ｂ（Ａu）との間にＰtからなる中間層１１を設ける。中間層１１（Ｐt）は、一組の両端部では第２表面層９ｂ（Ａu）よりも突出して、他組の両端部では第２表面層９ｂと同一長として形成する。そして、前述同様にして共晶合金１０（ＡuＧe）によって、水晶片３の一組及び他組の両端部である端面とサポータ２とを接合する。

このような構成であれば、発明の効果の欄で述べたように、端面電極７の第２表面層９ｂはＡuと共晶合金１０（ＡuＧe）とは馴染みが良好で接合強度が高い。そして、端面電極７の中間層１１（Ｐt）は、第２下地層８ｂ（ＮiＣr）と第２表面層９ｂ（Ａu）及び共晶合金１０（ＡuＧe）との付着力が大きい。したがって、第２表面層９ｂ（Ａu）が共晶合金１０（ＡuＧe）によって金喰われを生じても、共晶合金１０（ＡuＧe）及び第２表面層９ｂ（Ａu）と中間層１１（Ｐt）との接合強度が高いことから、剥離を防止する。

また、中間層１１（Ｐt）は水晶片３の主面上で第２表面層９ｂ（Ａu）よりも突出するので、溶融時の共晶合金１０（ＡuＧe）は主面電極６の第１表面層９ａ（Ａu）への流入を防止する（第２図）。したがって、第１表面層９ａ（Ａu）の共晶合金１０（ＡuＧe）による金喰われを防止する。これらにより、共晶合金１０（ＡuＧe）による全体としての接合強度も高く、主面電極６の金喰われによる剥離もなくて、サポータ２と水晶片３との接合を確実にする。

（他の事項）上記実施例では端面電極７の中間層１１はＰtとしたが、これ以外の例えばＴiであってもよく、要は第２下地層８ｂと第２表面層９ｂ及び共晶合金１０との付着力を高める金属であればよい。また、主面電極６の第１下地電極８ａはＣrとして端面電極７の下地電極はＮiＣrとしたが、いずれもＣr又はＮiＣrとしてもよい。

また、端面電極７は一組及び他組の両端部に設けたが、少なくとも主面電極６（引出電極６ｂ）の延出した一組の両端部に設けて、この両端部のみを保持してもよい。そして、水晶片３は円状としたが、矩形状であったとしてもよいことは勿論である。さらに、共晶合金１０はＡuＧeとしたが、例えばＡuＳn等であってもよく、基本的にはＡuを含み融点温度が水晶の転移点温度573℃以下の共晶合金であればよい。

本発明の一実施例を説明する水晶振動子の一部拡大断面図である。本発明の一実施例の作用を説明する水晶振動子の一部拡大断面図である。従来例を説明する水晶振動子の図で、同図（a）は断面図、同図（ｂ）は要部平面図、同図（ｃ）は一部拡大断面図である。従来例の他の例を説明する水晶振動子の一部拡大断面図である。

符号の説明

１金属ベース、２サポータ、３水晶片、４金属カバー、５気密端子、６主面電極、７端面電極、８下地層、９表面層、１０共晶合金、１１中間層。

Claims

水晶片と、前記水晶片の両主面に形成される第１下地層を有して第１表面層をＡuとした主面電極と、前記主面電極上にまたがって前記水晶片の側面に形成される第２下地層及びＡuからなる第２表面層を有する端面電極と、前記端面電極と少なくともＡuを含む共晶合金によって接合して前記水晶片を水平方向に保持する平板状の金属サポータと、前記金属サポータの立設した金属ベースとを備えてなる水晶振動子であって、前記端面電極における前記第２下地層と前記第２表面層との間に中間層を設け、前記中間層は前記第２表面層よりも前記主面電極上で突出するとともに、前記中間層は前記下地層と第２表面層及び前記共晶合金との付着力を高める金属であることを特徴とする水晶振動子。
前記下地層はＣr又はＮiＣrとし、前記中間層はＰt又はＴiである請求項１の水晶振動子。