JP2009117902A - 表面実装用の水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】異なる水晶片に対応して容器本体を共用でき、特に外周部が端面加工された水晶片の固着強度を高めて耐衝撃特性を良好に維持した水晶デバイスを提供する。
【解決手段】励振電極から引出電極の延出した水晶片の一端部両側を、実装基板の内底面における一端部両側に設けられた一対の水晶端子に導電性接着剤によって固着してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記一対の水晶端子は互いに対向する側面の間隔が内底面の中央部に向かって除々に大きくなる傾斜部を有し、前記水晶片の引出電極が延出して傾斜部を有する一端部両側を前記一対の水晶端子に固着した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は表面実装用の水晶デバイスを技術分野とし、特に平面外形の異なる複数の水晶片を収容する容器本体の水晶端子に関する。

（発明の背景）
表面実装用の水晶デバイス例えば水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）は小型・軽量であることから、携帯電話に代表される携帯型の電子機器に周波数や時間の基準源として発振回路とともに内蔵される。近年では、表面実装振動子（容器本体）の平面外形も例えば5×3.2ｍｍや3.2×2.5ｍｍ等として標準化され、これらの容器本体に用途や機能に応じた種々の水晶片が収容される。

（従来技術の一例）
第４図は一従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。

表面実装振動子は積層セラミックからなる凹状とした平面視で矩形状の容器本体１に水晶片２を収容する。容器本体１の内底面には長さ方向の一端部両側に図示しない水晶端子３を有し、積層面を経て例えば一組の対角部に外部端子４として延出する。そして、容器本体１の開口端面には例えばシーム溶接による金属カバー５を接合して水晶片２を密閉封入する。容器本体１の他組の対角部には金属カバー５と電気的に接続したアース端子としての外部端子４を有する。

水晶片２は例えば矩形状のＡＴカットとし、厚みすべり振動姿態として厚みに反比例した振動周波数を有する。一般には、振動周波数が例えば２６ＭＨz以上では水晶片２は平板状として、これ以下の低周波帯では振動エネルギーを中央領域に閉じ込めて例えばクリスタルインピーダンス(ＣＩ）を小さくする端面加工（ベベルやコンベックス）がなされる。なお、図では端面加工された水晶片を対象とする。

これらの場合、振動周波数が高い高周波用ほど厚みが小さくなるので、これに伴い平面外形も小さくなる。これとは逆に低周波用ほど厚みが大きいので、平面外形も大きくなる。端面加工は、量産化の場合、一般には、円筒や球筒の中空容器内に多数の水晶片２を研磨剤とともに投入する。そして、中空容器の回転に伴って、中空容器の内周に倣った曲面に水晶片２の外周を加工する。

これらの場合、水晶片２の長辺方向のみならず短辺方向にも曲面状の傾斜面が形成される。さらに、水晶片の平面視での４角部も円弧状（曲面状）に加工される。要するに、水晶片２は長さ及び幅方向の外周部が平面視で除々に狭くなるとともに厚みが除々に小さくなる曲面状の傾斜部を有する。外周部のうちの角部における傾斜部の厚みは角部を斜交する方向でほぼ同一厚みとする。そして、水晶片２の厚みは、第５図（平面図）に細線で示したように、水晶片の輪郭と相似形とする等高線となる。

水晶片２の両主面に励振電極６ａを有し、一端部両側に引出電極６ｂを延出する。引出電極６ｂは他主面に折り返して形成される。そして、引出電極６ｂの延出した水晶片２の一端部両側を導電性接着剤７によって固着する。導電性接着剤７は例えば加熱硬化型として予め水晶端子３上に塗付される（下塗り）。そして、水晶片２の一端部両側を導電性接着剤７上に載置した後、加熱硬化される。あるいは、水晶片２の一端部両側の上面からも導電性接着剤７を塗付して（上塗り）加熱硬化する。

これらの場合、容器本体１の内底面の水晶端子３は、例えばＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）を、例えば二度塗りとして印刷し、水晶端子３の高さ（厚み）を大きくする。これらは、容器本体１とともに一体的に焼成された後、Ｎｉ（ニッケル）及びＡｕ（金）メッキが施される。なお、図では便宜的に水晶端子は一層として示している。

これによって、水晶片２の一端部両側を水晶端子３に固着した際、端面加工によって厚みが大きい短辺方向での中央部が容器本体１の内底面に接触することを防止する。通常では、容器本体１の他端側に枕部８を設けて水晶片２の他端部を載置し、長辺方向での厚みの大きい中央部が内底面に接触することを防止する。なお、容器本体１の反りによって内底面が湾曲するので、これらは水晶片２が平板状であっても有効となる。

さらに、各水晶端子３は幅方向を長くして、幅方向の寸法が異なる各種の水晶片２に対応する。幅方向の寸法は、前述したように厚みに対応して、平板状とした厚みの小さい高周波ほど小さく、端面加工を要する厚みの大きい低周波ほど大きい。これによって、幅寸法の異なる各種の水晶片２に対し、容器本体１を共通化して生産性を高める。
特開２００３−３２０６８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、幅方向の異なる水晶片２に対応して容器本体１を共通化するものの、特に端面加工（ベベルやコンベックス状）した低周波用とした水晶片２の固着強度が小さく、衝撃に対して剥離する所謂耐衝撃特性に欠ける問題があった。

すなわち、水晶片２を平板状とした高周波用の場合は、一端部両側の角部がほぼ直角となるので、矩形状とした水晶端子３に対する接着面積を確保するので格別に問題は生じない。しかし、端面加工して低周波用とした場合は、一端部両側の角部が円弧状となるので、水晶端子３に対する接着面積が小さくなる。したがって、固着強度が小さくなって耐衝撃特性が悪化する。

このことから、例えば第６図に示したように、一対の水晶端子３の間隔Ｗ1を狭くして接着面積を大きくすることが考えられる。しかし、この場合は、水晶片２の幅方向の傾斜面が水晶端子３の互いに内側の稜線部に当接する。したがって、水晶片２における傾斜面の当接部は中央寄りとなって、幅方向の両端は水晶端子３からの離間距離ｄ1が大きくなる。

一方、導電性接着剤７は水晶片２の幅方向の両端側に塗付して、中央領域での振動特性への影響を少なくする。したがって、水晶片２の幅方向の両端側となる水晶端子３上に導電性接着剤７が塗付された場合は、傾斜面を有する水晶片２の一端部両側を当接して押圧しても、水晶片２の幅方向の両端側では導電性接着剤７は押圧されない。

このことから、水晶片２の一端部両側の特に外周側では導電性接着剤７の厚みが大きくなるとともに、導電性接着剤７は広がらず接着面積（塗付面積）も小さくなる。したがって、水晶端子３に対する導電性接着剤７によっての水晶片２の固着強度が低下する。この場合、導電性接着剤７の量を増やして接着面積を広げても、両端側の厚みは小さくならず、衝撃に対する固着強度は殆ど改善されない。

また、導電性接着剤７の量をさらに増やすと、前述のように水晶片２の中央寄りに導電性接着剤７が付着して振動特性を悪化させるので採用できない。これらにより、各種の水晶片２に対して共通化した容器本体１の水晶端子３に、端面加工によって傾斜面を有する水晶片２を固着した場合は、耐衝撃特性を悪化させる問題があった。

このことから、例えば第７図に示したように、水晶端子３の長さを大きくすることも考えられる。しかし、この場合には、水晶片２の一端部からは長さ方向に傾斜面を有するので、水晶端子３との当接位置までの距離ｍが長くなる。したがって、水晶片２の一端部と水晶端子３との離間距離ｄ2が大きくなって、前述同様に導電性接着剤７の厚みを大きくする。したがって、この場合も、水晶片２の固着強度が低下して耐衝撃特性を悪化させる。

（発明の目的）
本発明は幅の異なる水晶片に対応して容器本体を共用でき、特に外周部が端面加工された水晶片の固着強度を高めて耐衝撃特性を良好に維持した表面実装用の水晶デバイス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、励振電極から引出電極の延出した水晶片の一端部両側を、実装基板の内底面における一端部両側に設けられた一対の水晶端子に導電性接着剤によって固着してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記一対の水晶端子は互いに対向する側面の間隔が内底面の中央部に向かって除々に大きくなる傾斜部を有し、前記水晶片の引出電極が延出して傾斜部を有する一端部両側を前記一対の水晶端子に固着した構成とする。

このような構成であれば、水晶片を平板状としても、端面加工した曲面状としても、従来同様に、容器本体を共用できる。例えば、一対の水晶端子の互いに対向する側面（傾斜部）の間隔が最も狭くなる根元部間の距離を、最も幅の狭い水晶片を対象として設定すればよい。この場合、幅の広い水晶片ほど、根元部とは反対方向の間隔が広い位置で固着することもできる。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記水晶片は長さ及び幅方向の外周部が平面視で除々に狭くなるとともに、前記水晶片の厚みが中央部から外周部に向かって除々に小さくなる傾斜部を有し、前記外周部のうちの角部における前記水晶端子における傾斜部の厚みは前記角部を斜交する方向で同一厚みとする。

この場合、一対の水晶端子の対向する側面の傾斜部は、水晶片における一端部の両角部を斜交する同一厚みとなる領域上に当接する。したがって、容器本体の内底面における水晶端子の長さを大きくしても、水晶片の当接する領域から水晶片の外周端までの距離を短くできる。そして、水晶端子の長さを大きくした傾斜部と水晶片との接触距離も大きくなる。

これらのことから、導電性接着剤を塗付して押圧した際、導電性接着剤が広がって面積が広がるとともに厚みも小さくなる。したがって、水晶片の一端部両側の水晶端子に対する接着面積も大きくなって固着強度も高まり、耐衝撃特性を良好にする。

同請求項３では、請求項２において、前記水晶片の厚みは前記水晶片の輪郭と相似形とする等高線を有し、前記水晶端子の傾斜部は前記等高線の方向とする。これにより、水晶片の形状をさらに明確にして請求項２での構成をさらに具体的にする。

第１図は本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子のカバーを除く平面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図、同図（ｃ）は一部拡大図である。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。また、第１図（ｂ）は前第４図（ｃ）と同じである。

表面実装振動子は、前述したように、外部端子４を有する容器本体１の内底面に設けた水晶端子３に、励振電極６ａから引出電極６ｂの延出した水晶片２の一端部両側を導電性接着剤７によって固着し、金属カバー５を被せて密閉封入する（前第４図参照）。水晶片２は低周波用としてベベルやコンベックス状に端面加工される。あるいは、高周波用として平板状とする。図では端面加工された水晶片を示している。

水晶片２の端面加工はここでも図示しない円筒や球体を用いて形成され、長さ及び幅方向の外周部が平面視で除々に狭くなる。そして、水晶片２の厚みが中央部から外周部に向かって除々に小さくなる傾斜部を有する。この場合、水晶片２の厚みは前述のように水晶片２の輪郭と相似形とする等高線となる。したがって、外周部のうちの角部における傾斜部の厚みは角部を斜交する方向で同一厚みとする。

そして、この実施形態では、容器本体１の内底面に設けた一端部両側の一対の水晶端子３は、内壁側の根元部の間隔を従来と同様に最も幅の狭い水晶片２を対象として設定される。そして、互いに対向する水晶端子３の側面は、例えば根元部は平行とし、内底面の中央部に向かって徐々に間隔が広がるＶ字状の傾斜部とする。傾斜部は水晶片の一端部両側水晶片の等高線と同方向とする。

このようなものでは、先ず、加熱硬化型とした液状の導電性接着剤７を一対の水晶端子３上に、図示しないノズル先端から吐出する。この場合、導電性接着剤７は概ね円状として水晶端子３上にして塗付される。次に、水晶片２の一端部両側を一対の水晶端子３上に当接する「第２図（ａ）」。水晶片３の他端部は内底面の他端側に設けられた枕部８に当接する。

そして、水晶片の一端部両側を図示しない冶工具等を上面から押圧して、導電性接着剤７を押圧力によって押し広げる。この場合、導電性接着剤７は水晶片２の円弧状の外周に沿って広がり、概ね楕円状になる「第２図（ｂ）」。これにより、導電性接着剤７は水晶片２の一端部両側の下面及び水晶片の端面を含む外周周囲にまたがって塗付される。最後に、導電性接着剤７を加熱硬化し、水晶片２の一端部両側を水晶端子３上に固着する。

このような構成であれば、一対の水晶端子３は、最も幅の狭い水晶片２を対象として設定されるので、従来同様に幅の狭い水晶片２及び幅の広い水晶片２のいずれでも固着できて、容器本体１を共用できる。この場合、幅の広い水晶片２の場合は、Ｖ字とした傾斜部のうちの間隔の広い箇所で固着することもできる。

そして、本実施形態での、端面加工されて外周部に曲面状の傾斜部を有する場合は次になる。すなわち、一対の水晶端子３の対向する側面の傾斜部は、水晶片２の一端部両側での等高線の方向とする。したがって、各水晶端子３の傾斜部は水晶片２の各角部を斜交して、水晶片２の同一厚みとなる領域概ね等高線上に当接して線接触となる。

これに対して、従来での傾斜部のない矩形状とした水晶端子３の場合は、容器本体１における内底面の中央部側の対向する各角部が水晶片２の傾斜面に当接して点接触となる。したがって、従来では、点接触となる両角部から水晶片の外周端までの距離を長くして、水晶端子と外周端の離間距離を大きくする。

この点、本実施形態では、前述のように各水晶端子３の傾斜部は水晶片２の各角部を斜交して、同一厚みとなる等高線上の領域に当接して線接触となる。したがって、線接触となる領域から水晶片の外周端までの距離を短くして、水晶片２の外周端と水晶端子３との図示しない離間距離ｄ2が従来例のｄ1よりも小さくする。したがって、水晶端子３上に塗付された導電性接着剤７を押圧して傾斜部方向に沿った楕円状に広げられる。このことから、水晶片２の一端部両側の水晶端子３に対する接触面積を大きくして固着強度を高め、耐衝撃特性を向上できる。

また、従来例では、水晶端子３の角部が水晶片の傾斜面に対して点接触となるので、例えば導電性接着剤７を増量して押圧した場合は、導電性接着剤７は水晶端子３の内周から流出しやすくなって、水晶片２の主面に付着し、振動特性をも悪化させる。これに対し、本実施形態では、水晶端子３における傾斜部が傾斜面に当接して線接触とするので、水晶端子３の内周からの導電性接着剤７の流出を防止して振動特性を良好に維持する。

（他の事項）
上記実施形態では水晶端子３の傾斜部は直線状としたが、等高線にならった曲線状とし
てもよいことは勿論である。また、表面実装用の水晶デバイスは表面実装振動子として説
明したが、これに限らず、例えばＩＣチップと水晶片２とを同一容器内に収容して、図示
しない表面実装発振器を形成する場合でも水晶片２の一端部両側を保持するものであれば
同様に適用できる。

本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子のカバーを除く平面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図、同図（ｃ）は一部拡大図である。 本発明の一実施形態の作用を説明する水晶片の一部拡大の搭載平面図である。 本発明の一実施形態と比較する従来例の水晶片の一部拡大の搭載平面図である。 従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。 従来例を説明する水晶片の平面図である。 従来例を説明する水晶片の一部拡大の搭載断面図である。 従来例を説明する図で、同図（ａ）はカバーを除く表面実装振動子の平面図、同図（ｂ）は一部拡大の搭載断面図である。

符号の説明

１ 容器本体、２ 水晶片、３ 水晶端子、４ 外部端子、５ 金属カバー、６ 励振及び引出電極、７ 導電性接着剤、８ 枕部。

Claims (3)

1. 励振電極から引出電極の延出した水晶片の一端部両側を、実装基板の内底面における一端部両側に設けられた一対の水晶端子に導電性接着剤によって固着してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記一対の水晶端子は互いに対向する側面の間隔が内底面の中央部に向かって除々に大きくなる傾斜部を有し、前記水晶片の引出電極が延出して傾斜部を有する一端部両側を前記一対の水晶端子に固着したことを特徴とする表面実装用の水晶デバイス。
2. 請求項１において、前記水晶片は長さ及び幅方向の外周部が平面視で除々に狭くなるとともに、前記水晶片の厚みが中央部から外周部に向かって除々に小さくなる傾斜部を有し、前記外周部のうちの角部における前記傾斜部の厚みは前記角部を斜交する方向で同一厚みとする表面実装用の水晶デバイス。
3. 請求項２において、前記水晶片の厚みは前記水晶片の輪郭と相似形とする等高線を有し、前記水晶端子の傾斜部は前記等高線の方向とした表面実装用の水晶デバイス。