JP2007324957A - 圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、低背化に対応し、耐衝撃性能の向上したコスト安の圧電振動子を提供する。
【解決手段】 ２本の金属リード端子が絶縁材を介して貫通植設されたベース１と、前記金属リード端子のインナー側に搭載され電気的接続がなされる励振電極が形成された圧電振動素子２と、当該圧電振動素子を気密的に被覆する金属製のキャップ３があり、前記各インナー側金属リード端子の搭載部に前記圧電振動素子が搭載されてなる圧電振動子であって、前記各インナー側金属リード端子は、互いに近接する方向に伸長するとともに漸次厚さが薄く形成された接続部１３，１４と、当該接続部の先端に形成されるリード端子よりも幅広で平板状の搭載部１５，１６を具備しており、前記搭載部に導電性樹脂接着剤Ｓを介して圧電振動素子を取り付けている。
【選択図】 図１

Description

本発明は水晶振動子等の圧電振動子に関するものであり、特に低背化と耐衝撃性の向上に対応した圧電振動子の構造に関するものである。

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が、使用される電子機器の小型化に対応して、小型化が要求され、また周波数変動が小さく、電気的特性の安定した製品が求められている。

従来、水晶振動子は、２本のリード端子がガラス等の絶縁材を介して植設され、周縁にフランジを有するベースと、このベース上に突出したリード端子に溶接される平板状の金属の支持体と、この支持体に平置き搭載され、導電接合される水晶振動板とからなっている。水晶振動板の表裏面には、励振電極が設けられ、励振電極に続く引出電極により前記支持体と導電性接合材（導電性樹脂接着剤）により導電接合される。ベースのフランジには金属の周状の突起部が形成され、この突起部にキャップのフランジを当接させ、抵抗溶接を行い気密封止していた。このように構成された水晶振動子では、抵抗溶接による気密性に優れた封止を行うことができる。

このような支持体を用いた構成の水晶振動子に対して、低コスト化を実現するために、特許文献１に示すような水晶振動子が提案されている。つまり、従来から用いられている支持体を割愛するとともに、前記リード端子の一部に、平板状搭載部を構成している。
特開２００１−１６０７３０号公報

ところが、上記構成においては、支持体による緩衝機能がなくなるので、水晶振動子の耐衝撃性が低下する。特に、リード端子の間に内向きに配置されたリード端子の搭載部であり、リード端子の間隔より小さい水晶振動板を保持する構成であるので、抵抗溶接等により気密封止する際、あるいは表面実装化するためにリード端子の外部側を折り曲げたりプレス加工する際に、水晶振動板へ応力が加わりやすいものであった。この結果緩衝作用が制限され、耐衝撃性の低下することがあった。例えば、ベースのフランジ（上記突起部）にキャップのフランジを当接させ、抵抗溶接等により気密封止を行う場合に、図５に示すように、ベースに外周端部から上部に反り上がるような応力が加わる。リード端子に直接電気的機械的に接合される水晶振動板は、保持される２本のリード端子に挟み込まれるように、水晶振動板の中心部に向かい合うような応力が加わる。結果として、リード端子と水晶振動板を接合している導電性接合材（導電性樹脂接着剤）の一部に剥がれが生じ、水晶振動子の周波数変動が生じたり、直列共振抵抗値が増大するという問題があった。また、応力の加わりがひどくなると、水晶振動板に割れや欠けが生じることもあった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、低背化に対応し、耐衝撃性能の向上したコスト安の圧電振動子を提供することを目的とする。

そこで本発明の特許請求項１の圧電振動子では、金属製のシェルに少なくとも２本の金属リード端子が絶縁材を介して貫通植設されるとともに、周縁に金属製のフランジを設けてなるベースと、前記金属リード端子のインナー側に搭載され、かつ当該インナー側金属リード端子と電気的接続がなされる励振電極が形成された圧電振動素子と、当該圧電振動素子を気密的に被覆し、前記ベースのフランジと抵抗溶接あるいは冷間圧接されるフランジを有する金属製のキャップがあり、前記各インナー側金属リード端子の搭載部に前記圧電振動素子が搭載されてなる圧電振動子であって、前記各インナー側金属リード端子は、互いに近接する方向に伸長するとともに漸次厚さが薄く形成された接続部と、当該接続部の先端に形成されるリード端子よりも幅広で平板状の搭載部を具備しており、前記搭載部に導電性樹脂接着剤を介して圧電振動素子を取り付けてなることを特徴とする。

上記構成によれば、前記各インナー側金属リード端子は、互いに近接する方向に伸長するとともに漸次厚さが薄く形成された接続部と、当該接続部の先端に形成されるリード端子よりも幅広で平板状の搭載部を具備しており、前記搭載部に導電性樹脂接着剤を介して圧電振動素子を取り付けているので、圧電振動素子を支持するための広いスペースを必要とせず、全体として圧電振動子の小型化、低背化に寄与する。特に、これらの接続部と搭載部はインナー側金属リード端子に一体的に形成されているので、支持体などの部品個数を減らし、支持体の取り付け作業もなくすことができるので、極めて安価な構成とできる。また、当該リード端子の間隔より狭い圧電振動素子を搭載することができるので、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素子を気密端子型の圧電振動子にも適用できるので、コスト低減に大きく寄与できる。加えて、接続部により応力の伝わり低減させ、緩衝機能を高めることができる。

また、本発明の特許請求項２の圧電振動子では、上記構成に加えて、前記導電性樹脂接着剤として、シリコーン系、あるいはウレタン系の導電性樹脂接着剤を用いている。このため、インナー側リード端子の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樹脂接着剤を介して圧電振動素子を取り付けているので、耐衝撃性をさらに向上させることができる。

また、本発明の特許請求項３の圧電振動子では、上記構成に加えて、前記搭載部の表面には、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、本発明の特許請求項４の圧電振動子では、上記構成に加えて、前記搭載部には、粗面部、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。

上記構成によれば、上述の作用効果に加え、導電性樹脂接着剤を金属リード端子の搭載部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で、金属リード端子の搭載部と導電性樹脂接着剤との接合界面が改善される。また、前記搭載部には、粗面部、孔（貫通孔・有底孔）、溝、スリットのうち１つ以上が形成されてなることでも、金属リード端子の搭載部と導電性樹脂接着剤との接合界面が改善される。結果として、圧電振動素子と金属リード端子の搭載部の導電性樹脂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。特に、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樹脂接合剤では搭載部の表面状態により接着性が低下することがあるが、このような場合に極めて効果的である。

また、本発明の特許請求項５の圧電振動子では、上記構成に加えて、前記インナー側リード端子の接続部と搭載部の間には、搭載部の一部が折り曲げられた緩衝部が形成されてなることを特徴とする。

上記構成によれば、上述の作用効果に加え、前記インナー側リード端子の接続部と搭載部の間には、搭載部の一部が折り曲げられた緩衝部が形成されているので、より一層、応力の伝わりを低減させ、緩衝機能を飛躍的に高めることができる。特に、インナー側金属リード端子からうける外部衝撃を抑制することができるので、気密封止により、ベースに外周端部から上部に反り上がるような応力が加わったとしても、前記各インナー側金属リード端子の搭載部の一部が折り曲げられた緩衝部によって圧電振動素子に対する応力が軽減され、リード端子と圧電振動素子を接合している導電性樹脂接着剤の一部に剥がれが生じたり、圧電振動素子に割れや欠けを発生させることがなくなる。結果として、圧電振動素子の接合強度が安定し、圧電振動素子の周波数変動をなくし、直列共振抵抗値が増大するということもなくなる。

本発明により、低背化に対応し、耐衝撃性能の向上したコスト安の圧電振動子を提供することができる。

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は本発明の実施例を示す内部断面図、図２は図１においてキャップ被覆前の平面図である。なお、図２において水晶振動板２は点線で示しており、また励振電極、導電性樹脂接着剤の表示は割愛している。

水晶振動板２（圧電振動素子）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。

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には互いに近接する方向に伸長するとともに漸次厚さが薄くかつ漸次幅広に形成された接続部１３，１４と、当該接続部の先端に形成されるリード端子よりも幅広で平板状の搭載部１５，１６とが形成されている。これらの各接続部と搭載部は金属の延性を利用したプレスによる絞り加工等により形成している。リード端子部分の具体的な寸法を例示すると、リード端子１１，１２の線径が０．３２ｍｍであり、これに対し各接続部の幅寸法が０．３２ｍｍから０．５ｍｍ程度に漸次幅広に、その厚み寸法が０．３２ｍｍから０．１ｍｍ程度に漸次厚さが薄く形成されている。また、各搭載部の長辺の幅寸法が０．８ｍｍ、短辺の幅寸法が０．５ｍｍ、その厚み寸法が０．１ｍｍ程度に形成している。

また、少なくとも前記搭載部の表面には、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の導電性樹脂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。また、このような金属メッキを施すことで、導電性樹脂接着剤を熱硬化させる際など、高温加熱の影響によってリード端子と導電性樹脂接着剤との導通抵抗値の低下するのを抑制することができる。さらに、図示しないが、これら金属メッキに変えて、前記搭載部の表面に粗面加工（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、搭載部の表面積が増大し、後述する導電性樹脂接着剤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。

図１に示すように、前記搭載部１５，１６は、各インナー側金属リード端子１１ａ，１２ａが植設される内側部分に配置されている。このため、表面実装化された圧電振動子向けにつくられたより小型の水晶振動板にも適用することができる。この搭載部１５，１６上に水晶振動板２を搭載する。そして搭載部１５，１６と引出電極２１ａ，２２ａとをシリコーン系あるいはウレタン系の導電性樹脂接着剤Ｓで導電接合する。なお、前記搭載部と水晶振動板の間の導電性樹脂接着剤Ｓを２度塗布することで、耐衝撃性をさらに高めることもできる。

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と抵抗溶接あるいは冷間圧接されることにより気密封止が行われる。

次に、本発明による他の実施の形態を、水晶振動子を例にとり、図面を参照して説明する。図３、図４は本発明の他の実施例を示す内部断面図である。なお、上記実施の形態と同じ構成部分については、同番号を付すとともに説明の一部を割愛して説明する。

図３、図４の実施形態においては、上記実施形態に比べて、搭載部の構成が若干異なっており、平板状の搭載部の一部が折り曲げられた緩衝部が形成されている。図３の形態では、接続部１３，１４から互いに近接する方向に延びる搭載部の第１の連結片１５１，１６１と、当該第１の連結片に接続され上部に折り返される搭載部の曲部１５２，１６２と、当該各曲部から前記第１の連結片に密接した状態で互いに離隔する方向に伸長する搭載部の第２の連結片１５３，１６３とが形成されている。この前記第２の連結片の先端部に前記水晶振動板２が搭載される。図４の形態では、接続部１３，１４から折り返される搭載部の第１の曲部１５０，１６０と、当該第１の曲部から前記インナー側金属リード端子に沿って下側に伸長する搭載部の第１の連結片１５１，１６１と、当該第１の連結片に接続される搭載部の第２の曲部１５２，１６２と、当該各第２の曲部から各インナー側金属リード端子が互いに近接する方向に伸長する搭載部の第２の連結片１５３，１６３とが形成されている。これら第２の連結片の先端部に前記水晶振動板２が搭載される。

上述の実施形態においては、各接続部と搭載部の各曲部や各連結片は金属の延性を利用したプレスによる絞り加工と曲げ加工等により形成している。このように、前記インナー側リード端子の接続部と搭載部の間には、搭載部の一部が折り曲げられた緩衝部（各曲部と各連結片等）が形成されているので、より一層、応力の伝わりを低減させ、緩衝機能を飛躍的に高めることができる。特に、外部から伝わる応力によって、各インナー側金属リード端子１１ａ，１２ａと水晶振動板２を接合している導電性樹脂接着剤Ｓの一部に剥がれが生じたり、水晶振動板２に割れや欠けを発生させることがなくなるので、水晶振動板２の接合強度が安定し、水晶振動板２の周波数変動をなくし、直列共振抵抗値が増大するということも一切なくなる。

また、前記搭載部のうち第２の連結片の表面には、少なくとも、銀メッキ、金メッキ、またはニッケルメッキ等の金属メッキを形成するか、あるいは粗面部、孔、溝、スリット等を施しており、導電性樹脂接着剤との接合強度が向上する構成となっている。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。これらの構成を組み合わせることで、金属リード端子の搭載部と導電性樹脂接着剤との接合界面が改善される。結果として、圧電振動素子と金属リード端子の搭載部の導電性樹脂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。

なお、本発明の圧電振動子の例として、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、導電性樹脂接着剤としてシリコーン系あるいはウレタン系のものを例にしているが、エポキシ系等他の材質のものであってもよい。

本発明は、その精神または主要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。

本発明による実施の形態を示す内部断面図。 図１におけるキャップ被覆前の平面図 本発明による他の実施の形態を示す内部断面図。 本発明による他の実施の形態を示す内部断面図。 従来の問題点を示す内部断面図。

符号の説明

４，６ ベース
１０、４０ ベース本体
１１，１２，４１，４２ リード端子
１１１，１２１ 搭載片
４１１，４２１ つば部
２、８ 圧電振動素子（水晶振動板）
３、７ キャップ

Claims (5)

1. 金属製のシェルに少なくとも２本の金属リード端子が絶縁材を介して貫通植設されるとともに、周縁に金属製のフランジを設けてなるベースと、前記金属リード端子のインナー側に搭載され、かつ当該インナー側金属リード端子と電気的接続がなされる励振電極が形成された圧電振動素子と、当該圧電振動素子を気密的に被覆し、前記ベースのフランジと抵抗溶接あるいは冷間圧接されるフランジを有する金属製のキャップが有り、前記各インナー側金属リード端子の搭載部に前記圧電振動素子が搭載されてなる圧電振動子であって、
   前記各インナー側金属リード端子は、互いに近接する方向に伸長するとともに漸次厚さが薄く形成された接続部と、当該接続部の先端に形成されるリード端子よりも幅広で平板状の搭載部を具備しており、前記搭載部に導電性樹脂接着剤を介して圧電振動素子を取り付けてなることを特徴とする圧電振動デバイス。
2. 前記導電性樹脂接着剤として、シリコーン系、あるいはウレタン系の導電性樹脂接着剤を用い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。
3. 前記搭載部の表面には、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、または特許請求項２記載の圧電振動デバイス。
4. 前記搭載部には、粗面部、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１〜３のいずれか１項記載の圧電振動デバイス。
5. 前記インナー側リード端子の接続部と搭載部の間には、搭載部の一部が折り曲げられた緩衝部が形成されてなることを特徴とする特許請求項１〜３のいずれか１記載の圧電振動デバイス。
   

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