JP2008177767A - 表面実装用の水晶振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】容器本体の強度を維持した表面実装振動子を提供する。
【解決手段】底壁層１ａと枠壁層１ｂからなる容器本体１に水晶片２を収容して共晶合金１１によって金属カバー３を接合し、前記底壁層１ａの一端部両側の一対の水晶端子４は前記底壁層１ａの二箇所の角部に設けた水晶用の外部端子に接続し、前記枠壁層１ｂの端面全周の封止用金属膜７ａは内壁側面の端面金属膜７ｃを経て前記底壁層１ａとの積層面の第１導通用金属膜７ｂに接続し、前記第１導通用金属膜７ｂは前記底壁層１ａの第２導通用金属膜６ｂを経て前記底壁層１ａの角部のアース用の外部端子と接続した表面実装振動子において、前記第１と前記第２導通用金属膜７ｂ、６ｂとは前記容器本体１の他端部となるいずれか一箇所の角部に設けられて前記角部の端面金属を経て電気的に接続し、前記第２導出用金属膜６ｂは前記一箇所の角部に設けた前記アース用の外部端子と接続した構成とする。
【選択図】図４

Description

本発明は金属カバーをアース接地とした表面実装用の水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）を技術分野とし、特に耐衝撃性を良好とした表面実装振動子に関する。

（発明の背景）
表面実装振動子は小型・軽量であることから、例えば携帯型とした各種電子機器の発振回路に周波数制御素子としての発振素子として組み込まれる。近年では、ＥＭＩの観点から金属カバー３をアース接地とするものが望まれるとともに、小型化がさらに進んで例えば2.0×1.6ｍｍ以下となる現状がある。

（従来技術の一例）
第４図乃至第６図は一従来例を説明する表面実装振動子の図である。但し、第４図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は外底面図、第５図（ａ）は枠壁層の開口端面（上面）側の図、同図（ｂ）は積層面（下面）側の図、第６図は底壁層の積層面側の図である。

表面実装振動子は容器本体１に水晶片２を収容して金属カバー３を被せ、水晶片２を密閉封入する。容器本体１は底壁層１ａと枠壁層１ｂからなる凹状とした積層セラミックからなり、平面視矩形状とする。容器本体１の内底面となる底壁層１ａの一端部両側には一対の水晶端子４を有する。容器本体１の外底面となる底壁層１ａの一組の対角部（二箇所の角隅部）には水晶用の外部端子５（ａｂ）を有し、側面及び底壁層１ａと枠壁層１ｂとの積層面に設けた導電路６ａ及び外側面の端面金属膜６ｃを経て水晶端子４と電気的に接続する。

容器本体１の開口端面となる枠壁層１ｂの端面全周には全面にわたる封止用金属膜７ａを有する。枠壁層１ｂの積層面となる両短辺の中央部には第１導通用金属膜７ｂを有し、枠壁層１ｂの内壁側面の端面金属膜７ｃを経て封止用金属膜７ａと接続する。底壁層１ａにおける積層面の両短辺の中央部から他組の対角部には第２導通用金属膜６ｂが設けられ、枠壁層１ｂの第１導通用金属膜７ｂと中央部にて電気的に接続する。

底壁層１ａの外底面となる他組の対角部にはアース用の外部端子５（ｃｄ）を有し、外側面の端面金属膜６ｃを経て第２導通用金属膜６ｂと電気的に接続する。第１及び第２導通用金属膜７ｂ、６ｂは例えばタングステン(Ｗ)を印刷した後、シート状とした積層セラミックからなる容器本体１の焼成時に一体的に形成される。

水晶片２は例えばＡＴカットとして、両主面に励振電極８を有し、折り返し部を有する引出電極９を一端部両側に延出する。引出電極９の延出した水晶片２の一端部両側は、導電性接着剤１０によって内底面の一対の水晶端子４に固着されて、電気的・機械的に接続する。

金属カバー３は一主面の少なくとも外周の全周に環状の共晶合金１１、例えば金錫合金（ＡuＳn）が加熱溶融によって塗布される。金属カバー３の一主面の外周は、容器本体１の開口端面（枠壁上面）に当接し、共晶合金１１が再び加熱溶融されて開口端面を封止する。

このようなものでは、金属カバー３の封止時に加熱溶融によって、共晶合金１１が面積の広い４角部に凝集する。このため、第１及び第２導通用金属膜７ｂ、６ｂを例えば図示しない他組の対角部に設けて、他組の対角部の枠壁層１ｂの内壁側面に設けた端面金属膜によって封止用金属膜７ａと接続した場合は、次の問題を生ずる。

すなわち、溶融した共晶合金１１が他組の対角部の内壁側面に設けた端面金属膜からそれぞれ流入する。そして、容器本体１の一端部両側に設けた一方の水晶端子４と電気的に短絡する。また、容器本体１の他端部の他方の角部から流入した共晶合金１１は、水晶片２の角部に接触して振動特性を悪化させる問題があった。

これに対し、上述のように、両短辺の中央部に第１導通用金属膜７ｂを設けて同部の端面金属膜７ｃによって封止用金属膜７ａと接続した場合は、各中央部の端面金属膜７ｃから共晶合金１１が流入する。そして、他組の対角部の内壁端面には端面金属膜がないので、他組の対角部からは共晶合金１１の流入を阻止する。したがって、一端部の一方の角隅部では一方の水晶端子４との電気的短絡とともに、他端部の他方の角隅部でも水晶片２の角部との接触を防止できる。
特開２００４−１４６９５６号公報

（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、底壁層１ａと枠壁層１ｂとの両短辺でのセラミックの積層面には中央部から他組の対角部にわたって、底壁層１ａの第２導通用金属膜６ｂ（例えばＷ）が介在する。このため、第２導通用金属膜６ｂと底壁層１ａ及び枠壁層１ｂとの間には境界領域を生じ、いずれもセラミックとした底壁層１ａと枠壁層１ｂとの界面領域よりも接合強度が低下する問題があった。

ちなみに、本発明者等の実験では、特に容器本体１に対する上下方向からの衝撃よりも水平方向からの衝撃に対して強度が低下し、例えば底壁層１ａと枠壁層１ｂとの境界面において剥離を生ずることが判明した。

（発明の目的）
本発明は、衝撃に対する容器本体の強度を維持した表面実装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、底壁層と枠壁層とからなる凹状とした平面視矩形状の容器本体と、前記容器本体の開口端面に共晶合金によって接合される金属カバーと、前記容器本体に収容される水晶片とを備え、前記容器本体の内底面となる前記底壁層の一端部両側に一対の水晶端子を有し、前記一対の水晶端子は前記容器本体の外底面となる前記底壁層の二箇所の角隅部に設けられた水晶用の一対の外部端子に接続し、前記容器本体の開口端面となる前記枠壁層の端面全周には前記金属カバーが接合される封止用金属膜を有して、前記封止用金属膜は前記枠壁層の内壁側面の端面金属膜を経て前記底壁層との積層面に設けられた第１導通用金属膜を有し、前記第１導通用金属膜は前記枠壁層との積層面に設けられた前記底壁層の第２導通用金属膜を経て前記外底面となる前記底壁層の角隅部に設けられたアース用の外部端子と接続し、前記水晶片は引出電極の延出した一端部両側が前記水晶端子に導電性接着剤によって固着された表面実装用の水晶振動子において、前記第１導通用金属膜と前記第２導通用金属膜とは、前記容器本体の前記水晶端子の設けられる一端部とは反対側の他端部となる少なくともいずれか一箇所の角隅部に設けられて前記角隅部の端面金属を経て電気的に接続し、前記第２導出用金属膜は前記一箇所の角隅部に設けられた前記アース用の外部端子と接続した構成とする。

このような構成であれば、底壁層と枠壁層とは一箇所の角隅部の積層面に第１及び第２導通用金属膜が介在して積層され、これにより封止用金属膜（金属カバー）がアース用の外部端子と接続する。したがって、従来例での両短辺の中央部から他組の対角部にわたる第１導通用金属膜を排除して、一箇所の角隅部以外はセラミック同士が接合するので、底壁層と枠壁層との接合強度を高められる。

また、第１及び第２導通用金属膜は水晶端子の形成される一端部とは反対側の他端部に設けられるので、第１と第２導通用金属膜を接続する端面金属を共晶合金が流入しても水晶端子には接触しない。したがって、共晶合金と水晶端子との電気的短絡を防止する。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記二箇所の水晶用の外部端子は一組の対角部に設けられ、前記アース用の外部端子は他組の対角部の一方に設けられ、前記他組の対角部の他方にはダミー用の外部端子が設けられる。これにより、外部端子の外観上の配置は従来例と同じなので、互換性を得られる。

第１図乃至第３図は本発明の一実施形態を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）はカバーを除く平面図、同図（ｂ）は一部拡大断面図、第２図（ａ）は枠壁層の開口端面側の図、同図（ｂ）は積層面側の図、第３図は底壁層の積層面側の図である。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、底壁層１ａと枠壁層１ｂとを有する凹状とした積層セラミックからなる容器本体１に水晶片２を収容して金属カバー３を被せて密閉封入する「前第４図（ａ）参照」。ここでも、容器本体１の外底面の一組の対角部には、内底面の一端部両側に設けられた水晶端子４と電気的に接続する一対の外部端子５を有する。また、容器本体１の開口端面となる枠壁層１ｂの端面全周の全面には、金属カバー３が共晶合金１１によって接合する封止用金属膜７ａを有する。

この実施形態では、枠壁層１ｂにおける底壁層１ａとの積層面に設けられ、封止用金属膜７ａと電気的に接続する第１導通用金属膜７ｂは、他組の対角部の一方のみに形成される。他組の対角部の一方は、水晶端子４の形成される一端部とは反対側の他端部の一方となる。この場合、第１導通用金属膜７ｂは、他組の対角部の一方の内壁側面の端面金属膜７ｃを経て開口端面の封止用金属膜７ａと電気的に接続する。

そして、第１導通用金属膜７ｂは他組の対角部の一方に設けられてこれと対向する底壁層１ａの第２導通用金属膜６ｂと接続する。第２導通用金属膜６ｂは積層面を経て他組の対角部の一方のアース用の外部端子５と電気的に接続する。他組の対角部の他方となる容器本体１（底壁層１ａ）の外底面の外部端子５はダミー用とする。

ここでは、容器本体１の平面外形寸法は、従来例と同様に2.0×1.6ｍｍとし、枠壁層１ｂの枠幅Ｗは0.2ｍｍとする。金属カバー３の平面外形寸法は従来例の約1.95×1.55ｍｍに対して1.9×1.5ｍｍとして小さくする。これにより、金属カバー３と枠壁１ｂとの外周との間隔ｄを0.05ｍｍとし、ｄ／Ｗを約0.25とする。

このような構成であれば、底壁層１ａと枠壁層１ｂとの積層面には、容器本体１の焼成時に一体的に形成される他組の対角部の一方のみに第１及び第２導通用金属膜６ｂが介在する。したがって、他組の対角部の一方を除く全領域にて、底壁層１ａと枠壁層１ｂとはセラミック同士が接合する。これにより、従来例に比較して底壁層１ａと枠壁層１ｂとの接合強度を高められる。

また、第１及び第２導通用金属膜６ｂは水晶端子４の形成される一端部とは反対側の他端部に形成されるので、これを接続する端面金属膜７ｃも他端部となる。したがって、金属カバー３の接合時に共晶合金１１が端面金属膜７ｃを経て流入しても水晶端子４との電気的短絡を防止できる。

そして、ここでは、従来よりも、金属カバー３の平面外形を小さくし、枠幅Ｗと金属カバー３との間隔ｄとの比ｄ／Ｗを0.25とする。したがって、枠壁層１ｂの開口端面と金属カバー３との対向面積が減少して開口端面の露出面積を大きくする。この場合、封止時における溶融した共晶合金１１が枠壁層１ｂの端面外周に逃げやすくなって、端面金属膜７ｃを経ての容器本体１内への流入を抑制する。これにより、水晶片２の他端部への接触防止を確実にできる。

なお、金属カバー３の外形を小さくすることによって枠壁層１ｂとの対向面積も小さくなって所謂シールパスが短くなるが、溶融時における共晶合金の金属カバー３への這い上がりによってシールパスが確保され、気密を維持できる。

本発明の一実施形態を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）はカバーを除く平面図、同図（ｂ）は一部拡大断面図である。 本発明の一実施形態を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は枠壁層の開口端面側の図、同図（ｂ）は積層面側の図である。 本発明の一実施形態を説明する表面実装振動子の図で、底壁層の積層面側の図である。 従来例を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は外底面図である。 従来例を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は枠壁層の開口端面（上面）側の図、同図（ｂ）は積層面（下面）側の図である。 従来例を説明する表面実装振動子の図で、底壁層の積層面側の図である。

符号の説明

１ 容器本体、１ａ 底壁層、１ｂ 枠壁層、２ 水晶片、３ 金属カバー、４ 水晶端子、５ 外部端子、６ａ 導電路、６ｂ 第２導通用金属膜、６ｃ 端面金属膜、７ａ 封止用金属膜、７ｂ 第１導通用金属膜、７ｃ 端面金属膜、８ 励振電極、９ 引出電極、１０ 導電性接着剤、１１ 共晶合金。

Claims (2)

1. 底壁層と枠壁層とからなる凹状とした平面視矩形状の容器本体と、前記容器本体の開口端面に共晶合金によって接合される金属カバーと、前記容器本体に収容される水晶片とを備え、
   前記容器本体の内底面となる前記底壁層の一端部両側に一対の水晶端子を有し、前記一対の水晶端子は前記容器本体の外底面となる前記底壁層の二箇所の角隅部に設けられた水晶用の一対の外部端子に接続し、
   前記容器本体の開口端面となる前記枠壁層の端面全周には前記金属カバーが接合される封止用金属膜を有して、前記封止用金属膜は前記枠壁層の内壁側面の端面金属膜を経て前記底壁層との積層面に設けられた第１導通用金属膜を有し、
   前記第１導通用金属膜は前記枠壁層との積層面に設けられた前記底壁層の第２導通用金属膜を経て前記外底面となる前記底壁層の角隅部に設けられたアース用の外部端子と接続し、
   前記水晶片は引出電極の延出した一端部両側が前記水晶端子に導電性接着剤によって固着された表面実装用の水晶振動子において、
   前記第１導通用金属膜と前記第２導通用金属膜とは、前記容器本体の前記水晶端子の設けられる一端部とは反対側の他端部となる少なくともいずれか一箇所の角隅部に設けられて前記角隅部の端面金属を経て電気的に接続し、
   前記第２導出用金属膜は前記一箇所の角隅部に設けられた前記アース用の外部端子と接続したことを特徴とする表面実装用の水晶振動子。
2. 請求項１において、前記二箇所の水晶用の外部端子は一組の対角部に設けられ、前記アース用の外部端子は他組の対角部の一方に設けられ、前記他組の対角部の他方にはダミー用の外部端子が設けられた表面実装用の水晶振動子。