JP2006173810A

JP2006173810A - 圧電振動デバイス

Info

Publication number: JP2006173810A
Application number: JP2004360646A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kumagai; 一彦熊谷
Original assignee: Daishinku Corp
Current assignee: Daishinku Corp
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】小型の水晶振動子を適用できる構造とするだけでなく、耐衝撃性能を向上させながら、導電性接合材の流れ出し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を提供する。
【解決手段】金属リード端子１１，１２を有する金属ベース１と、前記金属リード端子に溶接される平板状の金属サポート１３，１４と、当該金属サポートの板面と同方向にしてに搭載され、かつ導電性接合材を介して電気的接続がなされる励振電極が形成された圧電振動板２と、金属製のキャップ３とからなる圧電デバイスであって、前記金属サポートは、前記リード端子と接合されるリード接続部と、当該リード接続部から互いに近接する方向に伸長する素子搭載部とを有し、当該素子搭載部にシリコーン系、あるいはウレタン系の導電性接着剤を介して前記圧電振動板を取り付けてなる。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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。

この特許文献１では、セラミック容器を用いた表面実装型水晶振動子向けに普及している小型の水晶振動板を、リード端子付きの金属ベースに金属キャップを被せて気密封止する気密端子型の水晶振動子にも適用できるサポート構成を提案している。

特開２００１−３０８６６９号公報

しかしながら、特許文献１に示すように、リード端子の間隔より小さい水晶振動板を保持する場合、内向きにサポートが取り付けられるので、外向きにサポートを取り付ける場合に比べて緩衝作用が制限され、耐衝撃性の低下することがあった。また、水晶振動板を電気的機械的に接合する導電性接合材が当該サポートから内向きに流れだすと、導電性接合材が不足することによる接合強度の低下や、ベースの金属部分と短絡する危険性もあった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、小型の水晶振動子を適用できる構造とするだけでなく、耐衝撃性能を向上させながら、導電性接合材の流れ出し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を提供することを目的としている。

そこで、本発明の圧電振動デバイスは、少なくとも２本の金属リード端子が絶縁材を介して貫通植設されてなる金属ベースと、前記金属リード端子のインナー側に溶接される平板状の金属サポートと、当該金属サポートの板面と同方向にしてに搭載され、かつ導電性接合材を介して電気的接続がなされる励振電極が形成された圧電振動板と、当該圧電振動板を気密的に被覆してなる金属製のキャップとからなる圧電デバイスであって、前記金属サポートは、前記リード端子と接合されるリード接続部と、当該リード接続部から互いに近接する方向に伸長する素子搭載部とを有し、当該素子搭載部にシリコーン系、あるいはウレタン系の導電性接着剤を介して前記圧電振動板を取り付けてなることを特徴とする。

また、上述の構成において、前記金属サポートは、前記リード端子と接合されるリード接続部と、当該リード接続部から互いに近接する方向に伸長する素子搭載部とを有し、前記素子搭載部の表面には、銀メッキ、金メッキ、またはニッケルメッキのうち１つ以上が施されてなることを特徴とする。

また、上述の構成において、前記金属サポートは、前記リード端子と接合されるリード接続部と、当該リード接続部から互いに近接する方向に伸長する素子搭載部とを有し、前記素子搭載部の表面には、粗面加工が施されてなることを特徴とする。

また、上述の構成において、前記金属サポートは、前記リード端子と接合されるリード接続部と、当該リード接続部から互いに近接する方向に伸長する素子搭載部とを有し、前記素子搭載部には、屈曲部が形成されてなることを特徴とする。

また、上述の構成において、前記金属サポートは、前記リード端子と接合されるリード接続部と、当該リード接続部から互いに近接する方向に伸長する素子搭載部とを有し、前記素子搭載部には、当該素子搭載部から互いに近接しない方向に伸長する幅広部が形成されてなることを特徴とする。

また、上述の構成において、前記金属サポートは、前記リード端子と接合されるリード接続部と、当該リード接続部から互いに近接する方向に伸長する素子搭載部とを有し、前記素子搭載部には、孔、溝、スリットのうち１つ以上が形成されてなることを特徴とする。

特許請求項１により、気密封止の信頼性が高いリード端子付きの金属ベースに金属キャップを被せて気密封止する気密端子型の圧電振動デバイスにおいて、表面実装型圧電振動デバイス向けに普及している小型の圧電振動板を気密端子型の圧電振動デバイスにも適用できるので、コスト低減に大きく寄与できる。また、リード端子の間隔より内向きにサポートを取り付け、サポートによる緩衝作用が制限されたとしても、サポートの素子搭載部に柔軟性の高いシリコーン系、あるいはウレタン系の導電性接着剤を介して圧電振動板を取り付けているので耐衝撃性を向上させることができる。

また、特許請求項２、特許請求項３により、上述の作用効果に加え、柔軟性に富んだシリコーン系、あるいはウレタン系の導電性接着剤を金属製のサポートとの接合に用いることよる接着性の低下の問題を改善する。すなわち、前記金属サポートの素子搭載部の表面に、銀メッキ、金メッキ、またはニッケルメッキのうち１つ以上が施されてなること、あるいは、粗面加工が施されてなることで、金属サポートの素子搭載部とシリコーン系、あるいはウレタン系の導電性接着剤との接合界面が改善され、圧電振動板と金属サポートの導電性接合剤による電気的機械的な接合強度が向上し、圧電振動デバイスの導通安定性と耐衝撃性の向上につながる。

また、特許請求項４、特許請求項５により、上述の作用効果に加え、柔軟性に富んだシリコーン系、あるいはウレタン系の導電性接着剤を金属製のサポートとの接合に用いることよる接着性の低下の問題を改善する。すなわち、前記素子搭載部の屈曲部、あるいは前記素子搭載部の幅広部に前記導電性接着剤が溜まるので、圧電振動板とサポートとの導電性接着剤による電気的機械的な接合強度が向上し、圧電振動デバイスの導通安定性と耐衝撃性の向上につながる。また、当該導電性接着剤が流れ出したとしても、前記素子搭載部の屈曲部、あるいは前記素子搭載部の幅広部に受け止めることができので、ベースの金属部分と短絡することもなくなる。

特許請求項６により、上述の作用効果に加え、柔軟性に富んだシリコーン系、あるいはウレタン系の導電性接着剤を金属製のサポートとの接合に用いることよる接着性の低下の問題を改善する。すなわち、前記素子搭載部の貫通孔、有底の孔、溝、またはスリットに前記導電性接着剤が溜まり、かつ前記素子搭載部の貫通孔、有底の孔、溝、またはスリットによって金属サポートの素子搭載部とシリコーン系、あるいはウレタン系の導電性接着剤との接合界面が改善されるので、圧電振動板とサポートとの導電性接着剤による電気的機械的な接合強度が向上し、圧電振動デバイスの導通安定性と耐衝撃性の向上につながる。また、当該導電性接着剤の流れ出しをなくすことができるので、ベースの金属部分と短絡することもなくなる。

次に、本発明による実施の形態を、水晶振動子を例にとり、図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示す分解斜図であり、図２は、図１を組み立てた状態の内部断面図であり、図３は、第１の実施形態のサポート変形例を示す斜視図である。

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、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いる。

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。

リード端子１１，１２は細長い円柱形状であり、ベース上部のインナー側の先端部１１ａ，１２ａは、幅広で上部が平らな釘頭形状に形成されている。このインナーリードの先端部には、後述する金属サポート１３，１４が溶接の手法（レーザー溶接、スポット溶接等）により対向して取り付けられている。このため、前記サポートをリード端子に搭載する場合に傾く事なく水平に安定し搭載でき、溶接面積も拡大するので、接合強度が向上し、サポートをリード端子溶接する際の信頼性が飛躍的に向上する。また、前記リード端子のインナーリード先端部が、釘頭形状であるので、衝撃によるサポートの振動振幅を小さくし、耐衝撃性の向上につながる。

金属サポート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、前記リード端子と接合される幅広のリード接続部１３１，１４１と、当該リード接続部から互いに近接する方向に伸長する幅狭の素子搭載部１３２，１４２と、前記リード接続部から立ち上がり部１３３，１４３を介して互いに隔離する方向に伸長する幅狭の位置決め部１３４，１４４とを有している。前記素子搭載部１３２，１４２には、立ち下がり部１３２１，１４２１を介して互いに近接する方向に伸長してなる段差部１３２２,１４２２（屈曲部）が形成され、少なくとも当該素子搭載部の表面（図１のＭの部分）には、Ａｇフラッシュメッキが施されている。このＡｇフラッシュメッキの形成により、後述するシリコーン系あるいはウレタン系接着剤との接合強度が向上する。このＡｇフラッシュメッキに変えて、金メッキやニッケルメッキを施してもよい。さらに、図示しないが、これら金属メッキに変えて、前記素子搭載部の表面（図１のＭの部分）に粗面加工（例えば、リンプル加工等）、あるいは溝や穴やスリット等を施すことでも、素子搭載部の表面積が増大し、後述する導電性接合材との接合界面が改善され、接合強度が向上する。この場合、金属メッキより安価に構成することがきる。なお、これら金属メッキと溝や穴やスリット等を組み合わせてもよい。

前記リード接続部１３１，１４１には、前記素子搭載部の中心点と前記位置決め部の中心点を結ぶ直線上に、リード端子と接合される溶接領域１３１１，１４１１と、当該溶接領域の一部を周設して形成された半円状の切り欠き１３１２，１４１２とが形成されており、前記リード接続部１３１，１４１から前記位置決め部１３４，１４４の接続領域は、次第に幅が狭くなるように面取部１３１３，１４１３が形成されている。この面取り部は、曲率状のＲ面に限らず、直線状のＣ面でもよい。

本形態では、前記素子搭載部の中心点と前記位置決め部の中心点を結ぶ直線上にリード端子と接合される溶接領域と切り欠き部を形成し、前記溶接領域に前記切り欠き部を隣接して配置しているので、サポートをリード端子へ溶接する際に、位置決め部の位置、または切り欠き部の位置によって、溶接領域の位置を合わせ込むことが容易になるとともに素子搭載部の方向性も合わせやすくなるのでより精度の高いサポートの取り付けが可能となる。また、前記素子搭載部の中心点と前記位置決め部の中心点を結ぶ直線上の前記溶接領域に近接して切り欠き部１３１２,１４１２が形成されているので、位置決め部から素子搭載部へ、あるいはリード接続部から素子搭載部への外部衝撃の影響をより一層緩和することができる。特に、前記溶接領域に半円状の切り欠き１３１２，１４１２を周設しているので、当該切り欠きの中央にリード端子の溶接領域が存在することが明確になり、耐衝撃性を向上するだけでなく、溶接領域を特定する目印としても機能している。

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。

そして、サポートの素子搭載部１３２，１４２上に圧電振動板２を搭載し、素子搭載部１３２，１４２と引出電極１１ａ，１２ａとをシリコーン系あるいはウレタン系の導電性接着剤Ｓ（導電性接合材）で電気的機械的に接合する。

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。

本形態では、サポートの素子搭載部の段差部１３２２,１４２２に、導電性接着剤Ｓを溜まらせ、当該導電性接着剤Ｓの流れ出しをなくすことができる。また、段差部１３２２,１４２２は立ち下がり部１３２１,１４２１を介して形成されているので、導電性接着剤Ｓが圧電振動板２に沿って中央部分に流出することが抑制され、圧電振動板２の振動を阻害することもない。

なお、前記素子搭載部の段差部の形態として、図１，図２に限らず、図３に示すように、前記素子搭載部１４２（リード１４のみ図示）とリード接続部の一部１４１ａ、位置決め部１４４の高さを同一にし、段差部１４２２とリード接続部の他部１４１ｂの高さを同一にした形状としてもよい。この場合、導電性接着剤Ｓ（導電性接合材）を溜まらせ、導電性接着剤Ｓの流れ出しをなくすだけでなく、サポート全体の低背化が可能となる。また、図３では、上記実施形態に対して、半円状の切り欠き１４１２を素子搭載部側に周設しているので、素子搭載部の緩衝作用を高める構成となっている。

−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４〜図６に示すような構成であってもよい。なお、図面では、金属サポート１４のみを図示しており、同様の構成を示す部分には同番号を付すとともに説明の一部を割愛する。

図４は本発明の第２の実施形態を示すサポートの斜視図である。本図の金属サポート１４では、前記素子搭載部１４２から互いに近接する方向と直交する方向に伸長してなる幅広部１４２３、１４２４が形成されている。本形態では、サポートの素子搭載部の幅広部１４２３,１４２４に、前記導電性接着剤（導電性接合材）を溜まらせ、当該導電性接着剤の流れ出しをなくすことができる。また、この幅広部１４２３,１４２４は素子搭載部から互いに近接しない方向（図４では直交する方向）に伸長して形成されているので、導電性接着剤が圧電振動板に沿って中央部分に流出することが抑制され、圧電振動板の振動を阻害することがない。また、サポート全体の低背化が可能となる

図５は本発明の第３の実施形態を示すサポートの斜視図である。本図の金属サポート１４では、導電性接着剤（導電性接合材）の溜まり部として、前記素子搭載部１４２に複数の孔（貫通孔あるいは有底の孔）１４２５を形成している。図６は本発明の第４の実施形態を示すサポートの斜視図である。本図の金属サポート１４は、前記素子搭載部１４２に複数の溝１４２６（導電性接着剤の溜まり部）を形成している。本形態では、孔１４２５や溝１４２６に、前記導電性接着剤（導電性接合材）を溜まらせ、当該導電性接着剤の流れ出しをなくすことができる。また、圧電振動板とサポートとの導電性接着剤（導電性接合材）による電気的機械的な接合強度が向上し、サポート全体の低背化が可能となる。なお、図示しないが、単体で孔や溝を設けてもよく、これら孔や溝に変えてスリットを形成してもよい。さらに、孔や溝、あるいはスリットを組み合わせて形成してもよい。

なお、本発明の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。また、前記リード端子のインナーリード先端部が、釘頭形状のもののみを例にしているが、通常のインナーリード形状のものにでも適用できる。

本発明は、その精神または収容な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施できので、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求範囲によって示すものであって、明細書本文に拘束されるものではない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明の第１の実施形態を示す分解斜視図。図１を組み立てた状態の内部断面図。本発明の第１の実施形態におけるサポートの別形態を示す斜視図。本発明の第２の実施形態を示すサポートの斜視図。本発明の第３の実施形態を示すサポートの斜視図。本発明の第４の実施形態を示すサポートの斜視図。

符号の説明

１ベース
１０ベース本体
１１，１２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

少なくとも２本の金属リード端子が絶縁材を介して貫通植設されてなる金属ベースと、前記金属リード端子のインナー側に溶接される平板状の金属サポートと、当該金属サポートの板面と同方向にしてに搭載され、かつ導電性接合材を介して電気的接続がなされる励振電極が形成された圧電振動板と、当該圧電振動板を気密的に被覆してなる金属製のキャップとからなる圧電デバイスであって、
前記金属サポートは、前記リード端子と接合されるリード接続部と、当該リード接続部から互いに近接する方向に伸長する素子搭載部とを有し、当該素子搭載部にシリコーン系、あるいはウレタン系の導電性接着剤を介して前記圧電振動板を取り付けてなることを特徴とする圧電振動デバイス。
前記素子搭載部の表面には、銀メッキ、金メッキ、またはニッケルメッキのうち１つ以上が施されてなる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。
前記素子搭載部の表面には、粗面加工が施されてなることを特徴とする特許請求項１、または特許請求項２記載の圧電振動デバイス。
前記素子搭載部には、屈曲部が形成されてなることを特徴とする特許請求項１〜３のうちいずれか１項記載の圧電振動デバイス。
前記素子搭載部には、当該素子搭載部から互いに近接しない方向に伸長する幅広部が形成されてなることを特徴とする特許請求項１〜４のうちいずれか１項記載の圧電振動デバイス。
前記素子搭載部には、孔、溝、スリットのうち１つ以上が形成されてなることを特徴とする特許請求項１〜５のいずれか１項記載の圧電振動デバイス。