JP2014011601A - Crystal oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は水晶振動子に関するものであり、水晶振動板の保持構造を改善するものである。 The present invention relates to a crystal resonator and improves the holding structure of the crystal diaphragm.
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おり、水晶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。 Since quartz resonators have excellent resonance characteristics, they are widely used as a reference source for frequency and time. A metal thin film electrode is formed on the surface of the quartz diaphragm, and this metal thin film electrode is protected from the outside air. Is hermetically sealed.
このうちOCXOと称される恒温槽型水晶発振器に用いられる水晶振動子では、金属性のパッケージ体が用いられているのが現状である。具体的には、特許文献1に示すように、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。水晶振動板はコンベックス形状で平面円盤形状に構成しており、その表裏面に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、前記金属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て気密封止する構成となっている。
Among these, the crystal resonator used in the thermostatic chamber type crystal oscillator called OCXO currently uses a metallic package. Specifically, as shown in
なお、OCXOは外部の温度変化に影響することなく、水晶振動子を恒温槽内で温度制御することにより周波数の高安定化を行ったものであり、周波数安定度として1×10-7〜1×10-10程度の水晶振動子で得られる最高水準の周波数安定度を得ることができるため、無線基地局や伝送ラインなどの基準周波数として利用されている。 In addition, OCXO is one in which the frequency is stabilized by controlling the temperature of the crystal unit in a thermostat without affecting the external temperature change, and the frequency stability is 1 × 10 −7 to 1 Since the highest level of frequency stability that can be obtained with a crystal resonator of about × 10 −10 can be obtained, it is used as a reference frequency for radio base stations and transmission lines.
特許文献1では、このようなOCXOに用いられる良好なエージング特性が得られるAuGe(金―ゲルマニウム)などの金属ろう材が用いられた高安定向け水晶振動子の保持構造に対する改善構成を提案している。
AuGe(金―ゲルマニウム)などの金属ろう材を用いて接合する場合、固形状の金属ろう材ペレットや金属ろう材ボールなどを用いて金属サポートと水晶振動板の間に介在させながら、それぞれを位置決め固定した状態で加熱し前記金属ろう材を溶融して接合する。しかしながら、上記特許文献1の構成では、金属サポートの水晶振動板保持部と水晶振動板の接続電極を金属ろう材を介してお互いに溶融接合する際に、加熱の状態により金属ろう材が励振電極に向かって拡散して金属サポートの水晶振動板保持部と前記水晶振動板の接続電極に介在する金属ろう材が過少状態となることがあった。このため金属サポートと水晶振動板の電気的機械的な接合不良が生じることがあった。また励振電極に金属ろう材が拡散することで水晶振動子の電気的特性の低下を招くという問題点もあった。特に高安定向けの水晶振動子では水晶振動板に形成される電極が金を主成分とする電極材料からなり、AuGe(金―ゲルマニウム)などの金系合金ろう材を用いるため、このような金属ろう材が拡散することによる悪影響が大きい。
When joining using a metal brazing material such as AuGe (gold-germanium), each was positioned and fixed while being interposed between a metal support and a quartz crystal vibration plate using a solid metal brazing material pellet or a metal brazing ball. The metal brazing material is melted and joined by heating in the state. However, in the configuration of
これらの問題を解決するための一つの手法としては、耐熱性の高い導電性樹脂接着剤のみを用いることがあるが、特に高安定向けの水晶振動子では一般的なものに比べて熱膨張係数の低い特殊材料を用いる必要がある。この目的を達成するサポート材料と導電性接着剤の組み合せは接着強度が確保できないため、接合後に導電性樹脂接着剤が剥離し、導通性能が低下したり耐衝撃性能が低下したりするといった問題点があった。 One approach to solving these problems is to use only a heat-resistant conductive resin adhesive, but the coefficient of thermal expansion is higher than that of a typical crystal unit for high stability. It is necessary to use a special material with a low value. The combination of the support material and the conductive adhesive that achieves this purpose cannot secure the adhesive strength, so that the conductive resin adhesive peels off after joining, resulting in a decrease in conduction performance or impact resistance. was there.
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、導電性樹脂接着剤が金属サポートから界面剥離することを抑制し、金属サポートと水晶振動板を接合する際の接合性が良好で、エージング特性が良好なより信頼性の高い高安定向け水晶振動子を提供することを目的としている。 The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and suppresses the interface peeling of the conductive resin adhesive from the metal support, and the bonding property when bonding the metal support and the crystal diaphragm is good. An object of the present invention is to provide a highly reliable crystal resonator for high stability with good aging characteristics.
そこで、本発明の水晶振動子は、一対の金属リード端子が設けられたベースと、前記金属リード端子に設けられた一対の板状の金属サポートと、前記一対の金属サポートの接合部に導電性樹脂接着剤を介在して接合される板状の水晶振動板を有し、前記一対の金属リード端子のインナー側に、前記一対の金属サポートの接合部の板面がお互いに対向した状態で配置され、前記一対の金属サポートの接合部の板面に対して前記水晶振動板の板面が直交した状態で、前記一対の金属サポートの接合部の板面の間に前記水晶振動板が配置された水晶振動子であって、前記金属サポートは、ニッケル鉄系の低熱膨張性の合金からなり、前記金属サポートの接合部に貫通孔が形成され、前記導電性樹脂接着剤は、ポリエーテルサルフォン樹脂からなり、前記金属サポートの貫通孔の内部に入り込んだ状態で前記金属サポートの接合部と前記水晶振動板の端部を接合してなることを特徴とする。 Therefore, the crystal resonator according to the present invention is electrically conductive at a base provided with a pair of metal lead terminals, a pair of plate-like metal supports provided on the metal lead terminals, and a joint between the pair of metal supports. It has a plate-shaped crystal diaphragm bonded via a resin adhesive, and is arranged on the inner side of the pair of metal lead terminals with the plate surfaces of the pair of metal support facing each other The crystal diaphragm is disposed between the plate surfaces of the joint portions of the pair of metal supports in a state where the plate surface of the crystal diaphragm is orthogonal to the plate surfaces of the joint portions of the pair of metal supports. The metal support is made of a nickel-iron based low thermal expansion alloy, a through hole is formed in a joint portion of the metal support, and the conductive resin adhesive is made of polyethersulfone. Made of resin, Serial wherein the state which has entered into the through hole of the metal support formed by joining the ends of the quartz plate and the joint portion of the metal support.
上記構成により、金属サポートをニッケル鉄系の低熱膨張性の合金で構成し、かつ導電性樹脂接着剤をポリエーテルサルフォン樹脂で構成したものを組み合わせることで、外部環境温度の変化による金属サポートの熱膨張と導電性樹脂接着剤の熱膨張とが水晶振動板に対する熱膨張差を生じることがほとんどなくなるため、金属サポートと導電性樹脂接着剤から水晶振動板に対して環境温度の変化による応力を与えることが抑制され、経年変化に対する応力もより一層抑制できる。また導電性樹脂接着剤として耐熱性が高く、かつ加熱硬化後のガスの発生が生じにくい材料であるため、水晶振動板に対してガスによる特性変化を与えることも抑制され、経年変化に対する特性変化もより一層抑制できる。さらに金属サポートの接合部に貫通孔が形成され、この貫通孔に導電性樹脂接着剤の一部が内部に入り込んだ状態で金属サポートの接合部と水晶振動板の端部とを接合しているので、アンカー効果が生じて導電性樹脂接着剤が金属サポートから界面剥離することを抑制される。金属サポートと水晶振動板の接着強度が高まり、経年変化に対する導通性能の維持しながら耐衝撃性能を高めることができる。また金属サポートと水晶振動板の接合以外に不要な余剰導電性樹脂接着剤は、前記貫通孔を介して吸収されるため、水晶振動板の振動領域である板面に対する不要な導電性樹脂接着剤の回り込みやはみ出しもなくなり、水晶振動板の特性劣化を招くこともない。上述のようなメリットは、特に金属サポートの接合部の板面に対して水晶振動板の板面が直交した状態で、一対の金属サポートの接合部の板面の間に水晶振動板が配置された保持構成に有効である。このような保持構造であれば、金属サポートの上部の一部の面に水晶振動板の一部の面が搭載されることがないため、水晶振動板に対する引張り収縮応力が両方の側面から対称に加わり、水晶振動板の内部に曲げ応力が加わることが少ないものの、水晶振動板の重みを導電性樹脂接着剤のみにより支えることになる。そこで、前記水晶振動板の板面が直交配置される保持構造に本発明の特徴点を組み合わせることで、高安定向けとしながらもさらに耐衝撃性能をも高めることが望ましい保持構造とすることができる。つまりエージング特性が良好なより信頼性の高い高安定向け水晶振動子の保持構造を提供することができる。 With the above configuration, the metal support is composed of a nickel iron-based low thermal expansion alloy and the conductive resin adhesive is composed of a polyether sulfone resin. The thermal expansion and the thermal expansion of the conductive resin adhesive rarely cause a difference in thermal expansion with respect to the quartz diaphragm. Therefore, the stress due to the change in environmental temperature is applied to the quartz diaphragm from the metal support and the conductive resin adhesive. Giving is suppressed, and stress against secular change can be further suppressed. In addition, it is a material that has high heat resistance as a conductive resin adhesive and is unlikely to generate gas after heat curing. Can be further suppressed. Furthermore, a through hole is formed in the joint portion of the metal support, and the joint portion of the metal support and the end portion of the crystal diaphragm are joined to the through hole with a part of the conductive resin adhesive entering the inside. Therefore, the anchor effect is generated, and the conductive resin adhesive is prevented from peeling off from the metal support. The bond strength between the metal support and the quartz diaphragm is increased, and the impact resistance can be improved while maintaining the conduction performance against aging. In addition, unnecessary excess conductive resin adhesive other than the bonding of the metal support and the crystal diaphragm is absorbed through the through-hole, and therefore, an unnecessary conductive resin adhesive on the plate surface that is the vibration region of the crystal diaphragm. No wraparound or protrusion will occur, and the characteristics of the quartz diaphragm will not be degraded. The above-mentioned merit is that the crystal diaphragm is disposed between the plate surfaces of the pair of metal support joints, particularly in a state where the plate surface of the crystal support plate is orthogonal to the plate surface of the metal support joint portion. This is effective for holding configurations. With such a holding structure, a part of the crystal diaphragm is not mounted on a part of the upper surface of the metal support, so that the tensile shrinkage stress on the crystal diaphragm is symmetrical from both sides. In addition, although the bending stress is hardly applied to the inside of the quartz diaphragm, the weight of the quartz diaphragm is supported only by the conductive resin adhesive. Therefore, by combining the features of the present invention with a holding structure in which the plate surfaces of the quartz crystal plate are orthogonally arranged, it is possible to obtain a holding structure in which it is desirable to further improve impact resistance performance while achieving high stability. . That is, it is possible to provide a highly stable crystal structure holding structure for high stability with good aging characteristics.
また、前記金属サポートの外部表面に銅膜が形成されてもよい。この構成により、上述の作用効果に加え、ポリエーテルサルフォン樹脂との接着強度が高まり、導電性樹脂接着剤が金属サポートから界面剥離することを抑制される。さらに比較的熱伝導率が小さい傾向にあるニッケル鉄系の低熱膨張性の合金を使用しても、より熱伝導率の高い銅膜が金属サポートの外部表面に形成されていることで、外部環境温度の変化による水晶振動子のパッケージ体(蓋とベース)外部の温度に対して銅膜が遅れなく水晶振動板に温度を伝え、温度差が生じることがほとんどなくなる。このような構成を組み合わせることで、水晶振動子のエージング特性と熱追従性を同時かつより効果的に高めることができ、より安定した周波数温度特性を得ることができる。OCXOとして水晶振動子を利用する場合の起動特性も向上することができる。つまり水晶振動子を恒温槽内で所定温度まで加熱して周波数が安定するまでの時間もより短時間で起動させることができる。 A copper film may be formed on the outer surface of the metal support. With this configuration, in addition to the above-described effects, the adhesive strength with the polyether sulfone resin is increased, and the conductive resin adhesive is prevented from interfacial peeling from the metal support. In addition, even when nickel-iron based low thermal expansion alloys that tend to have relatively low thermal conductivity are used, a copper film with higher thermal conductivity is formed on the external surface of the metal support. The copper film transmits the temperature to the crystal diaphragm without delay with respect to the temperature outside the package body (lid and base) of the crystal unit due to the temperature change, and the temperature difference hardly occurs. By combining such configurations, the aging characteristics and thermal followability of the crystal resonator can be improved simultaneously and more effectively, and more stable frequency-temperature characteristics can be obtained. The starting characteristics when a crystal resonator is used as the OCXO can also be improved. That is, it is possible to start up the crystal resonator in a shorter time after the crystal resonator is heated to a predetermined temperature in the thermostat and the frequency is stabilized.
本発明により、導電性樹脂接着剤が金属サポートから界面剥離することを抑制し、金属サポートと水晶振動板を接合する際の接合性が良好で、エージング特性が良好なより信頼性の高い高安定向け水晶振動子を提供することができる。 According to the present invention, the conductive resin adhesive is prevented from interfacial debonding from the metal support, the bonding property when the metal support and the quartz diaphragm are bonded is good, and the aging characteristics are good. A crystal resonator can be provided.
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は本発明の実施形態を示す分解斜視図であり、図2は図1を組み立てた状態の正面図、図3は図2の正面図のA−A線に沿う断面図、図4は図3の一部拡大図である。図5は他の実施形態を示す分解斜視図である。なお、各形態において同様の部分については同番号を付すとともに特に必要がなければ説明の一部を割愛している。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a crystal resonator as an example. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the assembled state of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of the front view of FIG. FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 3. FIG. 5 is an exploded perspective view showing another embodiment. In addition, in each form, about the same part, the same number is attached | subjected, and if there is no need in particular, a part of description is omitted.
−本発明の実施形態−
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一体形成されている。
-Embodiment of the present invention-
The
金属リード端子11,12は細長い円柱形状であり、例えば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、後述する金属サポートの水晶振動板接合部132,142の板面がお互いに対向した状態で配置されている。このため、前記金属サポートを金属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、金属サポートを金属リード端子溶接する際の信頼性が飛躍的に向上する。
The
金属サポート13,14は、例えば断面略L字形の板状のものであり、ニッケル鉄系の低熱膨張性の合金で、水晶のZ’軸と平行の熱膨張係数(0.8*10-5/K)未満の低熱膨張性の金属材料を用いている。具体的に三菱マテリアル株式会社製のものであれば、MA―INV36<Fe-36Ni>(インバー/アンバー、熱膨張係数(0.5〜2*10-6/K))、MA−S−INVER<Fe-32Ni-5Co>(スーパーインバー、熱膨張係数(0〜1.5*10-6/K))、MA902<Fe-42Ni-Cr-Ti>(NI−SPAN−C、熱膨張係数(6.8*10-6/K))等があげられる。このような金属サポート13,14は、金属リード端子のインナー側の先端部11a,12aと接合されるリード接続部131,141と、水晶振動板2を保持する水晶振動板接合部132,142とを有している。この水晶振動板接合部132,142には複数の貫通孔Kが形成されている。本実施形態では例えば直径0.15mm程度の円形状のものを30個程度形成している。
The metal supports 13 and 14 are, for example, plate-shaped members having a substantially L-shaped cross section, and are nickel iron-based low thermal expansion alloys, with a thermal expansion coefficient parallel to the crystal Z ′ axis (0.8 * 10 −5 / K). ) Less than low thermal expansion metal material. Specifically, if manufactured by Mitsubishi Materials Corporation, MA-INV36 <Fe-36Ni> (invar / amber, coefficient of thermal expansion (0.5-2 * 10-6 / K)), MA-S-INVER <Fe --32Ni-5Co> (Super Invar, thermal expansion coefficient (0~1.5 * 10 -6 / K) ), MA902 <Fe-42Ni-Cr-Ti> (NI-SPAN-C, thermal expansion coefficient (6.8 * 10 - 6 / K)) and the like. Such metal supports 13 and 14 include
水晶振動板2は例えばSCカット水晶振動板からなり、プラノコンベックス研磨加工された平面円盤形状に構成されている。この水晶振動板2の表裏主面上には、励振電極25,26と引出電極27,28、引出電極27,28の端部電極である接続電極23,24が形成されている。これら電極は金を主成分とする電極材料により構成されており、例えばCr(クロム)やNi(ニッケル)の下地電極層の上面にAu(金)電極層が形成されている。また水晶振動板の主面の中心点Oを通過するZ’軸と当該水晶振動板の端部が交差し、対向する2点の交差点の端部にはそれぞれ弧状の切り欠き部(オリエンテーションフラット)F1,F2が形成されている。この切り欠き部F1,F2を含む近傍領域には、例えば、ダイヤモンド♯600の砥石により、表面粗さ5μm程度の図示しない粗面領域が形成されている。この粗面領域の上面には接続電極23,24が位置するように形成されており、後述する導電性樹脂接着剤4がこの粗面領域の上部で接合されることで、さらなる接合強度の向上に貢献している。なお粗面領域は砥石に限らず、エッチングなどの他の手法で構成してもよい。また粗面領域はオリエンテーションフラットを含む近傍領域に形成したものに限らず、オリエンテーションフラットの端面領域のみに形成したものであってもよい。
The
導電性樹脂接着剤4は例えば銀などの金属粉が含有されたポリエーテルサルフォン樹脂からなり、熱分解温度の測定方法による耐熱温度が460℃以上のものを用いている。このため耐熱温度の高く水晶振動板2に対して熱膨膨張差が生じにくく、かつ加熱硬化後のガスの発生が少ない最適な導電性樹脂接着剤4が得られる。
The
そして水晶振動板2の切り欠き部F1,F2を含む近接領域に形成された粗面領域の上部でかつ接続電極23,24の上部には、ポリエーテルサルフォン樹脂からなる導電性樹脂接着剤4が塗布され、金属サポート13,14に導電性樹脂接着剤4が接合された水晶振動板2が搭載される。この時、金属サポートの水晶振動板接合部132,142の板面に対して水晶振動板2の板面が直交した状態で、金属サポートの水晶振動板接合部132,142の板面の間に水晶振動板2が配置されている。金属サポートの水晶振動板接合部132,142に対して導電性樹脂接着剤4と水晶振動板2が取り付けられた気密封止前のベース1(封止前水晶振動子)を加熱炉に搬入する。加熱炉は例えば高真空アニール炉が用いられており、真空雰囲気中で前記封止前水晶振動子全体(ベース)を加熱し導電性樹脂接着剤4を硬化させる。以上により、図3、図4の断面図に示すように、導電性樹脂接着剤4を介して金属サポート13,14と水晶振動板の接続電極23,24とが電気的機械的に接合される。また導電性樹脂接着剤4の一部は金属サポートの複数の貫通孔Kの内部に入り込んでいるので、アンカー効果が生じて導電性樹脂接着剤4が金属サポートから界面剥離することを抑制される。
The
以上のように構成された封止前水晶振動子は、ベースに図示しない蓋を被覆し例えば真空雰囲気中で気密封止することで本発明の実施形態の水晶振動子が完了する。 The crystal unit of the embodiment of the present invention is completed by covering the base crystal unit with a lid (not shown) and sealing hermetically in, for example, a vacuum atmosphere.
上記実施形態により、外部環境温度の変化により金属サポート13,14の熱膨張と導電性樹脂接着剤4の熱膨張とが水晶振動板2に対する熱膨張差を生じることがほとんどなくなり、金属サポート13,14から水晶振動板2に対して環境温度の変化による応力を与えることがなくなるため、金属サポート13,14と導電性樹脂接着剤4から水晶振動板2に対して環境温度の変化による応力を与えることが抑制され、経年変化に対する応力もより一層抑制できる。また導電性樹脂接着剤4としてポリエーテルサルフォンを用いているので、耐熱性が高く、かつ加熱硬化後のガスの発生が生じにくい材料であるため、水晶振動板2に対してガスによる特性変化を与えることも抑制され、経年変化に対する特性変化もより一層抑制できる。さらに金属サポートの水晶振動板接合部132,142に貫通孔Kが形成され、この貫通孔Kに導電性樹脂接着剤4の一部が内部に入り込んだ状態で金属サポートの水晶振動板接合部132,142と水晶振動板2の切り欠き部F1,F2を含む近接領域に形成された粗面領域の上部でかつ接続電極23,24の上部とを接合しているので、アンカー効果が生じて導電性樹脂接着剤4が金属サポート13,14から界面剥離することを抑制される。金属サポート13,14と水晶振動板4の接着強度が高まり、経年変化に対する導通性能の維持しながら耐衝撃性能を高めることができる。また金属サポート13,14と水晶振動板4の接合以外に不要な余剰導電性樹脂接着剤4は、前記貫通孔Kを介して吸収されるため、水晶振動板4の振動領域である板面(励振電極25,26等)に対する不要な導電性樹脂接着剤4の回り込みやはみ出しもなくなり、水晶振動板2の特性劣化を招くこともない。上述のようなメリットは、特に、金属サポートの水晶振動板接合部132,142の板面に対して水晶振動板2の板面が直交した状態で、金属サポートの水晶振動板接合部132,142の板面の間に水晶振動板2が配置された保持構成、つまり金属サポートの水晶振動板接合部132,142の面に水晶振動板2の一部が面接触しない保持構成に有効である。つまりエージング特性が良好なより信頼性の高い高安定向け水晶振動子の保持構造を提供することができる。
According to the above embodiment, the thermal expansion of the metal supports 13 and 14 and the thermal expansion of the
−本発明の他の実施形態−
次に、本発明の他の実施形態の水晶振動子の構成について、図5とともに説明する。図5の実施形態では、上記実施形態に対して金属サポート13,14の構成の一部が異なっているだけであり、基本的な構成は同様である。そこで同様の部分については同番号を付して説明の一部を省略するとともに相違点のみを説明する。金属サポート13,14は、例えばニッケル鉄系の低熱膨張性の合金で、水晶の熱膨張係数の半分ぐらいから熱膨張係数がゼロに近いもの、あるいは水晶の熱膨張係数に近似している金属材料を用いている。このような金属サポート13,14の外部表面には当該金属サポートより熱伝導率の高い金属膜Mが形成されている。より具体的には厚みが0.1mmのインバーなどの金属母材の表裏主面に3〜10μmのCuメッキ(銅膜)からなる金属サポート13,14より熱伝導率の高い金属膜Mを形成した。
-Other embodiments of the present invention-
Next, the configuration of a crystal resonator according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment of FIG. 5, only a part of the configuration of the metal supports 13 and 14 is different from the above embodiment, and the basic configuration is the same. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, a part of the description is omitted, and only the differences are described. The metal supports 13 and 14 are, for example, nickel iron-based low thermal expansion alloys having a thermal expansion coefficient close to zero from about half the thermal expansion coefficient of quartz, or a metal material that approximates the thermal expansion coefficient of quartz. Is used. A metal film M having a higher thermal conductivity than the metal support is formed on the outer surfaces of the metal supports 13 and 14. More specifically, the metal film M having higher thermal conductivity than the metal supports 13 and 14 made of Cu plating (copper film) of 3 to 10 μm is formed on the front and back main surfaces of a metal base material such as Invar having a thickness of 0.1 mm. did.
このような構成により、金属サポート13,14が環境温度の変化により熱膨張が生じることがほとんどなくなるか、水晶振動板2と金属サポート13,14の熱膨張差が生じることがほとんどなくなるため、金属サポート13,14から水晶振動板2に対して環境温度の変化による応力を与えることがなくなり、経年変化に対する応力もより一層抑制できる。つまりエージング特性もさらに高めることができる。またCuメッキ(銅膜)の金属膜Mがポリエーテルサルフォン樹脂との接着強度が高まり、導電性樹脂接着剤4が金属サポート13,14から界面剥離することを抑制される。さらに比較的熱伝導率が小さい傾向にあるニッケル鉄系の低熱膨張性の合金を使用しても、Cuメッキ(銅膜)の金属膜Mが金属サポート13,14の外部表面に形成されていることで、環境温度の変化による水晶振動子のパッケージ体(蓋とベース)外部の温度に対してCuメッキ(銅膜)の金属膜Mが遅れなく水晶振動板2に温度を伝え、温度差が生じることがほとんどなくなる。結果として、より安定した周波数温度特性を得ることができる。またOCXOとして水晶振動子を利用する場合、水晶振動子を恒温槽内で所定温度まで加熱し周波数が安定するまでの時間もより短時間で起動させることができる(起動特性の向上)。
With such a configuration, the metal supports 13 and 14 hardly cause thermal expansion due to a change in environmental temperature, or a difference in thermal expansion between the
このような金属膜Mを形成する場合、金属サポート13,14の表裏主面に形成することがより望ましい。これは金属膜Mを金属サポート13,14の表裏主面に形成することで金属サポート全体としての熱変形に偏りが生じることがなくなり、水晶振動板2に対して余分な応力をかけることがない。なお、上述の金属膜Mを形成することによる効果は、真空雰囲気で気密封止された高安定向け水晶振動子に特に有効である。真空雰囲気で気密封止されると、外部環境に対する温度差はパッケージ体外部からの輻射熱による影響はなく、金属リード端子11,12と金属サポート13,14を介した伝熱のみの影響が強まるため、熱伝導性を高める金属膜Mによる恩恵が特に生じやすい。
When forming such a metal film M, it is more preferable to form it on the front and back main surfaces of the metal supports 13 and 14. This is because the metal film M is formed on the front and back main surfaces of the metal supports 13 and 14 so that the thermal deformation of the metal support as a whole is not biased, and no excessive stress is applied to the
また、熱伝導率の高い金属膜MとしてCuメッキが好ましい。Cuメッキを用いることで、上述の作用効果が得られる高安定向けの水晶振動子に望ましい最適材料が選択できる。つまり、Au(金)やAg(銀)などの熱伝導率の高い他の貴金属に比べて安価で安定供給できる熱伝導性能の極めて高い金属材料であり、Cuメッキも汎用されるメッキ浴を用いて比較的安価かつ容易にメッキ形成することができるものである。また、Cuはインバーなどと同じエッチング液により加工することができるため、Cuとインバー、あるいはスーパーインバーとの組み合わせることで、加工性が高いサポート材料が得られる。なお、Cuメッキにより金属膜Mを構成する場合には、その膜厚を3〜10μm程度に形成することがより望ましい。このようにCuメッキの膜厚を設定することで、コストを抑えながら安定した伝熱性を維持し、サポート全体としての低熱膨張性能の維持や不要な熱応力の悪影響をなくすことができる。Cuメッキとして3μmより薄く形成すると伝熱性が低下する。Cuメッキとして10μmより厚く形成すると金属サポートの曲げ加工等によりメッキの割れの危険性が増したり、サポート全体としての熱膨張性能にも悪影響が生じ水晶振動板2に対して不要な熱的な応力を加わりやすくなる危険性が高まる。
Further, Cu plating is preferable as the metal film M having high thermal conductivity. By using Cu plating, it is possible to select an optimum material desirable for a highly stable crystal resonator capable of obtaining the above-described effects. In other words, it is a metal material with extremely high thermal conductivity that can be stably supplied at a lower price than other noble metals with high thermal conductivity such as Au (gold) and Ag (silver), and Cu plating is also used for general purposes. Therefore, it can be formed relatively inexpensively and easily. Further, since Cu can be processed with the same etching solution as Invar and the like, a support material with high processability can be obtained by combining Cu and Invar or Super Invar. When the metal film M is formed by Cu plating, it is more desirable to form the film thickness to about 3 to 10 μm. By setting the Cu plating film thickness in this way, it is possible to maintain stable heat transfer while suppressing costs, and to maintain the low thermal expansion performance of the entire support and to eliminate the adverse effects of unnecessary thermal stress. When the Cu plating is formed thinner than 3 μm, the heat conductivity is lowered. When the Cu plating is formed thicker than 10 μm, the risk of plating cracking increases due to bending of the metal support, etc., and the thermal expansion performance of the entire support is adversely affected and unnecessary thermal stress is applied to the
なお、上述の実施形態の構成に限らず、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。SCカット水晶振動板に限らずATカットなど他の水晶振動板であってもよい。金属膜Mを金属サポートの表裏のうち一主面に形成したり、部分的に形成してもよい。またCu(銅)メッキに限らずAu(金)、Ag(銀)、Al(アルミ)などの金属膜で形成してもよい。 Note that the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, but the tip of the inner lead of the lead terminal is exemplified by a nail head shape, but the present invention can also be applied to a normal inner lead shape. Other crystal diaphragms such as an AT cut are not limited to the SC cut quartz diaphragm. The metal film M may be formed on one main surface of the front and back surfaces of the metal support or may be partially formed. Further, not only Cu (copper) plating but also a metal film such as Au (gold), Ag (silver), Al (aluminum) may be used.
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るので、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。 The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof, and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not limited by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、水晶振動子等の圧電振動デバイスに適用できる。 The present invention can be applied to a piezoelectric vibration device such as a crystal resonator.
1 ベース
10 ベース本体
11,12 リード端子
13,14 金属サポート
2 水晶振動板
4 導電性樹脂接着剤
M 金属膜
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記一対の金属リード端子のインナー側に、前記一対の金属サポートの接合部の板面がお互いに対向した状態で配置され、前記一対の金属サポートの接合部の板面に対して前記水晶振動板の板面が直交した状態で、前記一対の金属サポートの接合部の板面の間に前記水晶振動板が配置された水晶振動子であって、
前記金属サポートは、ニッケル鉄系の低熱膨張性の合金からなり、
前記金属サポートの接合部に貫通孔が形成され、
前記導電性樹脂接着剤は、ポリエーテルサルフォン樹脂からなり、前記金属サポートの貫通孔の内部に入り込んだ状態で前記金属サポートの接合部と前記水晶振動板の端部を接合してなることを特徴とする水晶振動子。 A base provided with a pair of metal lead terminals, a pair of plate-like metal supports provided on the metal lead terminals, and a joint between the pair of metal supports are joined via a conductive resin adhesive. It has a plate-shaped crystal diaphragm,
The crystal vibration plate is disposed on the inner side of the pair of metal lead terminals in such a manner that the plate surfaces of the joint portions of the pair of metal supports face each other, and the plate surfaces of the joint portions of the pair of metal supports. A crystal resonator in which the crystal diaphragm is disposed between the plate surfaces of the joint portion of the pair of metal supports, with the plate surfaces orthogonal to each other,
The metal support is made of a nickel iron-based low thermal expansion alloy,
A through hole is formed in the joint portion of the metal support,
The conductive resin adhesive is made of a polyether sulfone resin, and is formed by joining the joint portion of the metal support and the end portion of the crystal diaphragm in a state of entering the inside of the through hole of the metal support. A featured crystal unit.
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2012
- 2012-06-29 JP JP2012146401A patent/JP2014011601A/en active Pending
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