JP2017108379A - 圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】 表裏でアンバランスな形状の圧電振動板を金属サポートに安定して接合し、耐衝撃性能に優れた圧電振動子を提供することを目的とする。【解決手段】 水晶振動子１において、水晶振動板２は、ベース３を貫通する一対のリード端子３１，３１の各々に接続された一対の金属サポート３２，３２に導電性接着剤Ｓを介して導電接合されている。水晶振動板２は、その一主面２００のみがコンベックス加工されているとともにその他主面２０１側は平坦面となっている。水晶振動板の他主面２０１の周縁部は面取り加工された面取り部Ｃ１が形成されている。そして水晶振動板２は、導電性接着剤Ｓの一部が面取り部Ｃ１に及んだ状態で金属サポート３２と接合されている。【選択図】 図３

Description

本発明は恒温槽型圧電発振器に用いられる圧電振動子に関する。

ＯＣＸＯ（Ｏｖｅｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）と称される恒温槽型水晶発振器は、外部の温度変化に影響されることなく、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図った発振器である。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。

前記ＯＣＸＯに用いられる高い周波数安定度を有する水晶振動子（以下、高安定水晶振動子と記載）は次のような構成となっている。すなわち前記高安定水晶振動子は、水晶振動板と、水晶振動板を保持するための金属サポートが取付けられたベースと、前記ベースと接合されることで水晶振動板をその内部に気密に封止する金属製の蓋とが主な構成部材となっている。このような構成の水晶振動子は例えば特許文献１に開示されている。

高安定水晶振動子における前記金属サポートは、一般用途向けのサポートと比べて熱膨張係数が小さな特殊材料（例えばニッケル鉄系金属材料）が用いられている。そして水晶振動板と金属サポートとの接合手段として導電性接着剤を用いた水晶振動子が特許文献２に開示されている。

特許文献２における水晶振動子における水晶振動板は、その一主面側のみがコンベックス加工（凸レンズ状）されているとともに，その他主面側は平坦面となっている。このような形状は、所謂“プラノコンベックス”と呼ばれている。このように水晶振動板の片面のみをコンベックス加工することによって、水晶振動板の両面をコンベックス加工する場合よりも作業工数を減らすことができる。しかし、このようなプラノコンベックス形状からなる水晶振動板の場合、水晶振動板の表裏のバランスが崩れることになる。すなわち水晶振動板の厚み方向における重心位置は、コンベックス加工された面側にずれることになる。このように重心位置がずれると、水晶振動板を導電性接着剤を介して金属サポートと接合した際に、接着部に掛かる負荷が水晶振動板の表裏において不均一になり易くなる。

水晶振動板の金属サポートに対する接合強度を向上させる手段としては、金属サポートに長溝状の貫通孔（スリット）を形成し、当該スリットに前記水晶振動板の端部を差し込むように挿入するとともに、スリットから外側にはみ出した水晶振動板の端部を導電性接着剤で覆う方法がある。しかし、このような支持形態の場合、金属サポートに差し込まれた水晶振動板に機械的な応力が働くため、高安定水晶振動子の特性向上の阻害要因となる。したがって、水晶振動板を金属サポートに差し込むことなく導電性接着剤を介して接合する形態が好ましいが、前述したようにプラノコンベックス形状の水晶振動板の場合、前記接着部に掛かる負荷が不均一になり易いという問題がある。これにより、水晶振動子が外部衝撃等を受けた際に接着部に働く応力の影響により、導電性接着剤が剥離する等の不具合が生じる虞があった。

特開２００６−１８６８３９号 特開２０１４−０１１６０１号

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、表裏でアンバランスな形状の圧電振動板を金属サポートに安定して接合し、耐衝撃性能に優れた圧電振動子を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明によると、圧電振動板が、ベースを貫通する一対のリード端子の各々に接続された板状の金属サポートに、導電性接着剤を介して導電接合された圧電振動子であって、一対からなる前記金属サポートは、その圧電振動板との接合面同士が対向するように前記一対のリード端子の各々の先端部に接続されてなり、前記圧電振動板は、その側面が前記一対の金属サポートの各々の圧電振動板との接合面に対面した状態で、導電性接着剤を介して一対の金属サポートの間に挟持され、前記圧電振動板は、その一主面側のみがコンベックス加工またはベベル加工されているとともにその他主面側は平坦面であり、圧電振動板の前記他主面の周縁部のうち、少なくとも前記金属サポートの圧電振動板との接合面に対応する領域において圧電振動板が薄肉化または面取り加工されてなり、前記圧電振動板は、導電性接着剤の一部が前記薄肉化または面取り加工された領域に及んだ状態で金属サポートと接合されている。

上記発明によれば、圧電振動板の平坦面の周縁部のうち、少なくとも金属サポートの圧電振動板との接合面に対応する領域において薄肉化または面取り加工がされている。そして、前記薄肉化または面取り加工された領域に導電性接着剤の一部が及んだ状態で圧電振動板が金属サポートと接合される。このような構成により、圧電振動板のコンベックス加工またはベベル加工された面と反対側の面における接合強度を補うことができる。その結果、表裏でアンバランスな形状の圧電振動板であっても、圧電振動板と金属サポートとの接着部に掛かる負荷を均一な状態に近づけることができる。これにより、圧電振動子の耐衝撃性能を向上させることができる。また、圧電振動板の平坦面の周縁部が薄肉化または面取り加工されていることによって、等価直列抵抗値を良化させることができる。さらに、圧電振動板の平坦面の周縁部が薄肉化または面取り加工されていることによって、圧電振動板の平坦面の周縁部における欠けやチッピングの発生も防止することができる。

さらに上記目的を達成するために、請求項２にかかる発明によると、前記圧電振動板の他主面の周縁部の全周が面取り加工され、圧電振動板は、導電性接着剤の一部が前記面取り加工がされた領域に及んだ状態で金属サポートと接合されていてもよい。

上記発明によれば、圧電振動板の他主面の周縁部の全周が面取り加工されているので、圧電振動板の他主面の周縁部の一部のみを薄肉化または面取り加工する場合に比べて簡便に圧電振動板を成形することができる。また圧電振動板の他主面の周縁部の全周が面取り加工されているため、圧電振動板の前記他主面側における形状バランスが向上し、良好な特性の圧電振動子を得ることができる。

以上のように、本発明によれば表裏でアンバランスな形状の圧電振動板を金属サポートに安定して接合し、耐衝撃性能に優れた圧電振動子を提供することができる。

本発明の実施形態に係る水晶振動子の内部構造を表す正面模式図 本発明の実施形態に係る金属サポートの部分断面図 図１のＡ−Ａ線における断面模式図 本発明の第１の実施形態に係る水晶振動板の他主面側の正面模式図 本発明の第２の実施形態に係る水晶振動板の他主面側の正面模式図 本発明の第２の実施形態に係る水晶振動板の他主面側の正面模式図 本発明の第３の実施形態に係る水晶振動板の他主面側の正面模式図 本発明の第４の実施形態に係る水晶振動板の他主面側の正面模式図 本発明の第５の実施形態に係る水晶振動板の他主面側の正面模式図 本発明の第６の実施形態に係る水晶振動板の他主面側の正面模式図

−本発明の第１の実施形態−
以下、本発明による第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態における高安定水晶振動子１（以下、水晶振動子１と略記）は、図１に示すように一対のリード端子を有するベース３と、前記一対のリード端子の一端側に取り付けられた金属サポートに導電性接着剤Ｓを介して電気機械的に接続される水晶振動板２と、水晶振動板２を気密に封止してなる金属製の蓋４とで構成されている。本実施形態では、水晶振動子１の正面から見た外形寸法は幅１０ｍｍ×高さ１１ｍｍとなっている。なお水晶振動子１の発振周波数は３倍波振動モードで１０〜２０ＭＨｚとなっている。以下、前記各構成部材について説明する。

図１に示すベース３は、シェルと呼ばれるコバール（Ｋｏｖａｒ）からなる基台３０に並行して設けられた２つの貫通孔の内部に、金属からなる一対のリード端子３１，３１が、絶縁材であるホウケイ酸ガラスG（以下、絶縁ガラスＧと記載）を介して貫通植設された部材である。絶縁ガラスＧがシェルの貫通孔に充填されることにより、一対のリード端子３１，３１とシェルとが絶縁された状態となっている。なお図１に示すリード端子３１のうち、シェルから上方に突出した部分をインナーリードと呼び、シェルから下方（外部）に突出した部分をアウターリードと呼んでいる。

一対のリード端子３１，３１は円柱状であり、各リード端子のインナーリードの先端部には、後述する板状の一対の金属サポート３２，３２が、スポット溶接、レーザー溶接等によって互いに対向するように取り付けられている。具体的には、一対の金属サポート３２，３２の水晶振動板との接合面（内側主面３２２０）同士が、互いに対向するようにインナーリードの先端部３１ａ，３１ａに取り付けられている。

金属サポート３２は折り曲げ加工によって成形されており、その展開状態においては平面視でアルファベットの「Ｔ」を上下反転させたような形状（逆Ｔ字状）となっている。この逆Ｔ字状の左右に突出した部位は、その先端同士が近接するように折り曲げ加工されている。この折り曲げ加工された前記突出部位は、インナーリードの先端部３１ａと接合される接続部３２１となっている。逆Ｔ字状の上方向に突出する部位の先端部分は、水晶振動板２を保持するための支持部３２２となっている。すなわち、図１に示すように金属サポート３２はインナーリードの先端部３１ａに溶接された状態において、水晶振動板の表裏主面に正対する方向から見たときアルファベットの「Ｌ」字状となっている。

金属サポート３２はニッケル−鉄系の低膨張合金であり、熱膨張係数が０．８×１０^−５／Ｋ未満の低熱膨張性の金属材料を用いられる。具体的には、三菱マテリアル株式会社製のものであれば、ＭＡ―ＩＮＶ３６＜Ｆｅ−３６Ｎｉ＞（通称：インバー／アンバー（登録商標）、熱膨張係数（０．５〜２×１０^−６/Ｋ））、ＭＡ−Ｓ−ＩＮＶＥＲ＜Ｆｅ−３２Ｎｉ−５Ｃｏ＞（通称：スーパーインバー、熱膨張係数（０〜１．５×１０^−６／Ｋ））、ＭＡ９０２＜Ｆｅ−４２Ｎｉ−Ｃｒ−Ｔｉ＞（通称：ＮＩ−ＳＰＡＮ−Ｃ、熱膨張係数（６．８×１０^−６／Ｋ））等が挙げられる。本実施形態ではインバー（ＭＡ―ＩＮＶ３６）が使用されており、水晶の熱膨張係数に近い金属材料となっている。

図１および図２に示すように、金属サポート３２の支持部３２２の対向する２つの主面（内側主面３２２０、外側主面３２２１）のうち，水晶振動板との接合面である内側主面３２２０には複数の貫通孔３３，・・・，３３が形成されている。なお、図２は金属サポート３２の支持部３２２の伸長方向における断面模式図であり、図２の右側が支持部３２２の先端側となっており、図２の左側が支持部３２２の根本側（インナーリード側）となっている。本実施形態では直径０．１ｍｍ程度の円形の貫通孔が千鳥格子状に整列して計２３個形成されている（図２では複数の貫通孔が千鳥格子状に整列していることを示すために一部の貫通孔を破線で表示している）。なお、貫通孔の大きさや形成数は前記数値に限定されるものではなく、使用される導電性接着剤の粘度や、導電性接着剤の硬化時の収縮の程度や、金属サポートの水晶振動板との接合領域の面積等を考慮して設定することができる。

複数の貫通孔３３，・・・，３３が平面視で千鳥格子状に配置されていることによって、貫通孔が平面視で格子状に配列されている金属サポートに比べて、隣接する貫通孔同士の間の隙間をより小さくすることができる。これにより、接着に寄与する表面積を拡大させることができる。その結果、水晶振動板２と金属サポート３２との接合強度を向上させることができる。

本実施形態では貫通孔３３は略円柱状となっている。前記貫通孔の形状は円柱状に限定されるものではなく、角柱や円錐台などの他の形状であってもよい。なお、金属サポート３２の内側主面３２２０に貫通孔ではなく、有底孔を形成してもよい。有底孔を形成する場合、全ての有底孔の形成深さは、例えば金属サポート３２の母材の厚みの約半分（０．０５ｍｍ）に設定される。前記有底孔の深さは金属サポートの母材の厚みの半分に限定されるものではなく、複数の有底孔の深さが一定でなくてもよい。例えば水晶振動板と金属サポートとの接合領域のうち、より確実に接合させる必要がある領域における有底孔の形成深さを、他の領域における有底孔の形成深さよりも深くすることによって、接合信頼性の高い水晶振動子を得ることができる。

図２に示すように、本実施形態における金属サポート３２は、母材厚さが０．１ｍｍのインバーの表面に、０．００３〜０．０１０ｍｍの銅めっき（Ｃｕ膜Ｍ）処理が施された構成となっている。具体的には、Ｃｕ膜Ｍは金属サポートの内側主面３２２０および外側主面３２２１と、複数の貫通孔３３，３３，・・・，３３の内壁面を覆うように成膜されている。

このＣｕ膜Ｍは金属サポート３２の母材よりも、その熱伝導率が高くなっている。このような構成により、水晶振動板２と金属サポート３２との熱膨張差が生じることが殆ど無くなるため、金属サポート３２から水晶振動板２に対して環境温度の変化に起因する応力を与えることがなくなり、経年変化に影響を及ぼす応力を抑制することができる。つまり、エージング特性を向上させることができる。また熱伝導率が優れたＣｕ膜Ｍが形成されていることにより、恒温槽型水晶発振器の恒温槽の熱を水晶振動板に効率良く伝導させることができる。

本実施形態で使用される水晶振動板２は、周知のＳＣカットと呼ばれる所定の角度で切断された水晶ウエハを加工した半球状の圧電振動板である。図１に示すように水晶振動板２は平面視円形であり、その表裏主面（２００，２０１）のうち一主面２００は、断面視凸レンズ状に加工されている。一方、他主面２０１は平坦面となっており、その周縁部分の全周が面取り加工されている。図３乃至４ではこの面取り加工された部位を「面取り部」として符号Ｃ１で表している。以上のように水晶振動板２は、一方の主面側のみがコンベックス加工された，いわゆるプラノコンベックス形状となっている（図３参照）。

本実施形態では一主面側が断面視凸レンズ状にコンベックス加工されているが、一主面側の端部を面取り状に薄肉化するベベル加工を施してもよい。あるいは、フォトリソグラフィ技術を用いて水晶振動板の中央から周縁に向かって、その厚みが多段状に断続的に薄肉化するようにしてもよい（例えば階段状）。また、水晶振動板の種類はＳＣカットに限定されるものではなく、例えば周知のＡＴカットの水晶振動板を用いてもよい。

水晶振動板２は１枚の水晶ウエハから一体成形されている。具体的には、水晶振動板の外形は、水晶ウエハを所定厚みまで平面研磨機を用いて薄肉化した後、球面研磨機を用いて一方の主面側のみを断面視凸レンズ状にコンベックス加工することによって成形されている。水晶振動板の表裏主面２００，２０１は、ポリッシュ加工によって鏡面仕上げされている。なお水晶振動板の外形の成形過程において、前述した面取り部Ｃ１の加工が行われる。

水晶振動板２の外形の成形過程において、水晶振動板の＋Ｚ´軸と−Ｚ´軸の双方に対応する位置には、Ｘ´軸と略平行となる切り込み部ＯＦ（オリエンテーションフラット）が形成されている（図１，図４参照）。この切り込み部ＯＦは、半球状の水晶振動板の軸方向を明確に識別できるようにするための目印となっている。この切り込み部ＯＦを含む近傍の領域には、例えば、ダイヤモンド砥石によって図示しない粗面領域が形成されている。この粗面領域に引出電極２２，２３が位置するように形成されており、導電性接着剤Ｓが前記粗面領域に及ぶようにして接合されることにより、アンカー効果によって接合強度を向上させることができる。なお粗面領域の形成は砥石に限らず、エッチングなどの他の手段を用いて行ってもよい。また粗面領域は切り込み部の端面領域のみに形成してもよい。さらに、切り込み部ＯＦの形成数は２つに限定されるものではなく、１つだけであってもよい。また、切り込み部ＯＦが形成されていない水晶振動板であっても本発明は適用可能である。

本実施形態では水晶振動板の外形加工は機械的手段を用いて行われているが、機械的手段以外の加工方法を用いてもよい。例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて水晶振動板に所定形状の金属膜をパターニングし、ドライエッチング（乾式エッチング）やウエットエッチング（湿式エッチング）によって、金属膜に覆われていない水晶素地を薄肉化することによって外形を成形してもよい。

図１および図３に示すように、水晶振動板２の表裏主面の各々の中央部分には、水晶振動板を挟んで互いに対向する一対の励振電極２０，２１が形成されている。励振電極２０，２１は平面視円形となっている。

一対の励振電極２０，２１からは、一対の引出電極２２，２３が水晶振動板の端部に向かって導出されている。具体的に引出電極２２，２３は、励振電極２０，２１の中心Ｏを通り，水晶振動板のＺ´軸と平行となる方向であって、互いに反対方向に引き出されている。引出電極２２は図１に示すように一主面２００から、水晶振動板の側面と面取り部Ｃ１とを経由して他主面２０１まで及ぶように形成されている。一方、引出電極２３は図４に示すように他主面２０１から、面取り部Ｃ１と水晶振動板の側面とを経由して、一主面２００まで及ぶように形成されている。引出電極２２，２３の端部は、金属サポート３２の内側主面３２２０，３２２０と、導電性接着剤Ｓを介して導電接合されるようになっている。本実施形態では、励振電極２０，２１および引出電極２２，２３は、クロム（Ｃｒ）を下地層として、その上に金（Ａｕ）が積層された膜構成となっている。

導電性接着剤Ｓは、例えば銀（Ａｇ）などの金属粉等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。このため耐熱温度が高く、水晶振動板２に対して熱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，優れた導電性接着剤となっている。このポリエーテルサルフォン樹脂を含有した導電性接着剤は、ペースト状態から加熱雰囲気下で硬化させる際の収縮量が大きいものとなっている。なお本実施形態で用いたポリエーテルサルフォン系の樹脂接着剤は一例であり、同程度の特性を有する他の導電性接着剤を使用してもよい。

図１に示す蓋４は、洋白からなる金属製のカバーである。蓋４は一方端が開口した筒状であり、蓋４の開口端と、ベース３のシェルの外周に設けらているフランジ部分とが抵抗溶接によって接合されることによって、水晶振動板２がキャップ内部に気密封止されるようになっている。

水晶振動子の組み立ては、まずベースが横置き状態で収容される治具にベース３をセットし、導電性接着剤Ｓを一対の金属サポート３２，３２の内側主面３２２０，３２２０の複数の貫通孔を含む領域に対して塗布する。次に導電性接着剤Ｓが塗布された一対の金属サポート３２，３２の間に、前記治具の上方から水晶振動板２をその他主面２０１が正対するように載置する。このとき、水晶振動板の２つの切り込み部ＯＦ，ＯＦを含む近傍の領域に形成された粗面領域が、導電性接着剤Ｓに接触するように水晶振動板が載置される。

金属サポート３２の支持部３２２に、導電性接着剤Ｓを介して水晶振動板２が取り付けられた気密封止前のベース（封止前水晶振動子）が加熱炉に搬入される。本実施形態では加熱炉として、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を加熱して導電性接着剤Ｓを硬化させる。この硬化処理によって、導電性接着剤Ｓを介して一対の金属サポート３２，３２と、水晶振動板２の引出電極２２，２３とが電気的機械的に接合される。すなわち、水晶振動板２は一対の金属サポート３２，３２の水晶振動板との接合面３２２０，３２２０の間に、導電性接着剤Ｓを介して挟持される。

前記硬化処理が行われた封止前水晶振動子のベース３には蓋４が被せられ、例えば真空雰囲気中で抵抗溶接によってベースと蓋とが接合される。これにより、水晶振動板が気密に封止され、本発明の水晶振動子の完成となる。

本発明の実施形態に係る水晶振動子１によれば、水晶振動板２の平坦面である他主面２０１の周縁部の全周にわたって面取り加工が施されている。この面取り加工がなされた領域のうち２つの切り込み部ＯＦ，ＯＦに対応する領域は、金属サポート３２の水晶振動板との接合面３２２０に対応する領域となっている。そして、面取り部Ｃ１の切り込み部ＯＦに対応した領域に、導電性接着剤Ｓの一部が及んだ状態で水晶振動板２が金属サポート３２と接合される。

このように面取り部Ｃ１がプラノコンベックス形状の水晶振動板２の平坦面側である他主面２０１に形成されていることによって、図３に示すように水晶振動板２の側面と金属サポート３２の水晶振動板との接合面との隙間が拡大し、当該隙間に存在する導電性接着剤Ｓの量を増大させることができる。つまり、水晶振動板２の平坦面側に保持される導電性接着剤Ｓの量を増大させることができるため、水晶振動板２の平坦面側における接合強度を補うことができる。これにより、接着部に掛かる負荷を軽減し、安定した状態でプラノコンベックス形状の水晶振動板を支持することができる。

以上の構成により、プラノコンベックスのように表裏でアンバランスな形状の水晶振動板であっても、水晶振動板２と金属サポート３２との接着部に掛かる負荷を均一な状態に近づけることができる。これにより、水晶振動子１の耐衝撃性能を向上させることができる。また、水晶振動板２の他主面２０１の周縁部が薄肉化または面取り加工されていることによって、水晶振動子の等価直列抵抗値を良化させることができる。さらに、水晶振動板２の他主面２０１の周縁部が薄肉化または面取り加工されていることによって、水晶振動板の平坦面の周縁部における欠けやチッピングの発生を防止することができる。

−本発明の第２の実施形態−
図５乃至６に本発明の第２の実施形態を示す。なお前述した本発明の第１の実施形態と同一の構成については同一の番号を付して、その説明は割愛する。なお、後述する本発明の第３乃至５の実施形態において水晶振動板は、本発明の第１の実施形態と同様に全て平面視略円形のＳＣカットであり、水晶振動板のＺ´軸方向の両端側には本発明の第１の実施形態と同じ形態からなる切り込み部ＯＦ，ＯＦが形成されている。また前記水晶振動子の一主面側は断面視凸レンズ状であり、その他主面側は平坦面となっている。つまり、本発明の第３乃至５の実施形態の全てにおいて水晶振動板はプラノコンベックス形状となっている。

前述した本発明の実施形態では面取り部が平面視略円形の水晶振動板の他主面の全周にわたって形成されていたが、図５に示す本発明の第２の実施形態では、２つの薄肉部Ｃ２，Ｃ２が、平面視略円形の水晶振動板５の一主面５００と対向する他主面５０１において、水晶振動板５のＺ´軸方向に対向する２つの切り込み部ＯＦ，ＯＦに沿って形成されている。つまり、薄肉部Ｃ２は金属サポート（３２）の水晶振動板との接合面（３２２０）に対応する領域に形成されている。

薄肉部Ｃ２は所定の深さまで掘り込まれた凹部であり、平面視では略長方形となっている。この薄肉部Ｃ２の内周側は微視的には曲線状となっており、その曲率は平面視略円形の水晶振動板５の円弧部分における曲率と略同一となっている。この薄肉部Ｃ２に導電性接着剤（Ｓ）の一部が及んだ状態で、水晶振動板５が金属サポート（３２）と接合される。このように薄肉部Ｃ２の内周側が水晶振動板５の円弧部分と略同一の曲率で形成されることにより、水晶振動板の輪郭系等の不要振動モードを抑制することができる。

薄肉部Ｃ２が水晶振動板の切り込み部ＯＦに形成されていることによって、水晶振動板５の側面と金属サポート（３２）の水晶振動板との接合面との隙間が拡大し、当該隙間に存在する導電性接着剤（Ｓ）の量を増大させることができる。つまり、水晶振動板５の平坦面側である他主面５０１に保持される導電性接着剤（Ｓ）の量を増大させることができるため、水晶振動板２の他主面５０１における接合強度を補うことができる。これにより、接着部に掛かる負荷を軽減し、安定した状態でプラノコンベックス形状の水晶振動板を支持することができる。なお、前記薄肉部の長手方向における寸法は、図５のように切り込み部ＯＦの伸長方向（Ｘ´軸方向）における長さ以内に限定されるものではない。例えば図６に示す薄肉部Ｃ３のように、水晶振動板６の他主面６０１において、切り込み部ＯＦの伸長方向に切り込み部ＯＦの両端部を超えて円周部（円弧部分）まで及んだ構成であってもよい。

−本発明の第３の実施形態−
本発明の第３の実施形態を図７に示す。本実施形態ではプラノコンベックス形状の水晶振動板７の平坦面側である他主面７０１に、複数のスリットＳＬ，ＳＬ，・・・，ＳＬが形成されている。複数のスリットＳＬ，ＳＬ，・・・，ＳＬは、切り込み部ＯＦの縁部から平面視略円形の水晶振動板７の中心（図示省略）に向かう方向に、互いに平行な状態で伸長形成されている。これらのスリットは同一の幅および同一の深さで形成されている。このようなスリットＳＬは例えばフォトリソグラフィ技術およびウエットエッチング法を用いることによって成形することができる。

図７に示すようにスリットＳＬが複数、水晶振動板に形成された構成によると、薄肉化される領域をできるだけ小さくしつつ、その表面積を拡大することができる。これにより水晶振動板と導電性接着剤とが接触する面積が拡大するとともに、スリット内部に導電性接着剤が入り込んで、いわゆる“アンカー効果”によって、水晶振動板と導電性接着剤との接合強度をより高めることができる。なおスリットの形態は図７に示す形態に限定されるものではなく、他の形態のスリットであってもよい。

−本発明の第４の実施形態−
本発明の第４の実施形態を図８に示す。本実施形態では２つの薄肉部Ｃ４，Ｃ４が、水晶振動板８の他主面８０１であって２つの切り込み部ＯＦ，ＯＦにその開口部分が面するように形成されている。そして本実施形態では薄肉部Ｃ４は平面視台形状となっている。すなわち、薄肉部Ｃ４は平面視略円形の水晶振動板の中心に近づくほど、その開口幅が拡大する平面視形状となっている。

前記構成の薄肉部の内部に導電性接着剤が流入した場合、薄肉部Ｃ４の水晶振動板の中心から遠い側にある辺における開口幅の方が、薄肉部Ｃ４の前記中心に近い側にある辺における開口幅よりも狭くなっているため、薄肉部Ｃ４に流入した導電性接着剤は、その硬化時には水晶振動板の中心に向かう方向に収縮しようとする力が大きくなる。したがって、図８に示す構成の薄肉部の場合は、導電性接着剤の硬化収縮に対して当該接着剤を金属サポート側にできるだけ留まらせる観点から、金属サポートの水晶振動板との接合面には有底孔を形成するのが好ましい。これは導電性接着剤が有底孔の内底面と接触するように有底孔の深さや形状等を設定することによって、硬化時の収縮に対して導電性接着剤が有底孔の内部に留まろうする力が大きくなるため、水晶振動板側へ引き寄せられ難くなるからである。これにより、水晶振動板と接着剤との接触面積の減少を抑制することができる。

−本発明の第５の実施形態−
一方、図９に示す本発明の第５の実施形態のように、第４の実施形態における平面視台形状の薄肉部を１８０度反転させたような平面視形状の薄肉部Ｃ５を、水晶振動板９の他主面９０１に形成してもよい。すなわち、薄肉部Ｃ５は平面視略円形の水晶振動板の中心に近づくほど、その開口幅が縮小する平面視形状となっている。

前記構成の薄肉部の内部に導電性接着剤が流入した場合、薄肉部Ｃ５の水晶振動板の中心から近い側にある辺における開口幅の方が、薄肉部Ｃ５の前記中心から遠い側にある辺における開口幅よりも狭くなっているため、薄肉部Ｃ５に流入した導電性接着剤は、その硬化時には水晶振動板の外部に向かう方向に収縮しようとする力が大きくなる。したがって、図９に示す構成の薄肉部の場合は、導電性接着剤の硬化収縮に対して当該接着剤がさらに金属サポート側に引き寄せられないようにする観点から、金属サポートの水晶振動板との接合面には貫通孔を形成するのが好ましい。これは貫通孔の場合は有底孔のように内底面が存在しないため、貫通孔内に流入した導電性接着剤が硬化時の収縮の際に水晶振動板側へ引き寄せられ易くなるからである。

前述のとおり、本発明の第４と第５の実施形態では、平面視台形状の薄肉部の開口部分の向きに応じて、有底孔または貫通孔が形成された金属サポートを選定して使用することによって、水晶振動板側または金属サポート側のいずれか一方に導電性接着剤が引き寄せられ過ぎない様にコントロールすることができる。これにより、安定した状態でプラノコンベックス形状の水晶振動板を支持することができる。

上述した本発明の第２乃至５の実施形態では、深さが略一定の断面視凹状の薄肉部が形成されていたが、上凸状の曲面または下凸状の曲面（内部が曲面状の窪み）からなる薄肉部であってもよい。また、本発明の第４と第５の実施形態において、平面視台形状の薄肉部の内周側の辺を曲線状とし、当該内周側の辺の曲率を、平面視略円形の水晶振動板の円弧部分における曲率と略同一にしてもよい。これにより、水晶振動板の輪郭系等の不要振動モードを抑制することができる。

−本発明の第６の実施形態−
本発明の第６の実施形態を図１０に示す。本実施形態では複数の薄肉部Ｃ６が、水晶振動板１０の他主面１００１の周縁部（水晶振動板の外周端縁から当該振動板の中心方向に僅かに離間した領域）においてドット状に形成されている。具体的には、図１０に示すように複数の薄肉部Ｃ６，Ｃ６，・・・，Ｃ６は２つの切り込み部ＯＦ，ＯＦに沿って、切り込み部ＯＦの近傍の領域に整列して形成されている。

薄肉部Ｃ６は平面視で略円形の有底孔であり、複数の薄肉部Ｃ６，Ｃ６，・・・，Ｃ６は略同一の外形寸法となっている。そして複数の薄肉部Ｃ６は、図１０に示すＸ´軸方向に沿って整列した状態で２列に形成されている。ここで切り込み部ＯＦに対して最近となる側の列の薄肉部の形成数（３個）は、切り込み部ＯＦに対して最遠となる側の列の薄肉部の形成数（２個）よりも多くなっている。そして１つの切り込み部ＯＦに対して形成されている２列分の各薄肉部は互い違いとなるように配置されている。なお、薄肉部を２列以上形成する場合、複数の薄肉部を千鳥格子状に配置することが好ましい。

図１０に示す複数の薄肉部の配置は、水晶振動板に塗布される導電性接着剤Ｓの平面視形状に近づけるようにしたものである。すなわち、図１０において破線で示す複数の薄肉部の外延に囲まれた平面視の領域は、塗布される導電性接着剤の平面視の領域よりも小さく（狭く）なるように設定されている。このように薄肉部の形成領域を設定することにより、複数の薄肉部の内部に導電性接着剤が侵入してアンカー効果によって水晶振動板の平坦面側（他主面１００１側）における接合強度を向上させることができる。なお、複数の前記薄肉部の列数や各列における形成数は図１０に示す形態に限定されるものではなく、使用される水晶振動板の大きさや塗布される導電性接着剤の面積等に応じて適宜変更してもよい。

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することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。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。

恒温槽型圧電発振器に用いられる圧電振動子の量産に適用できる。

１ 水晶振動子
２、５、６、７、８、９、１０ 水晶振動板
３ ベース
４ 蓋
３１ リード端子
３２ 金属サポート
Ｃ１ 面取り部
Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６ 薄肉部
Ｓ 導電性接着剤

Claims (2)

1. 圧電振動板が、ベースを貫通する一対のリード端子の各々に接続された板状の金属サポートに、導電性接着剤を介して導電接合された圧電振動子であって、
   一対からなる前記金属サポートは、その圧電振動板との接合面同士が対向するように前記一対のリード端子の各々の先端部に接続されてなり、
   前記圧電振動板は、その側面が前記一対の金属サポートの各々の圧電振動板との接合面に対面した状態で、導電性接着剤を介して一対の金属サポートの間に挟持され、
   前記圧電振動板は、その一主面側のみがコンベックス加工またはベベル加工されているとともにその他主面側は平坦面であり、
   圧電振動板の前記他主面の周縁部のうち、少なくとも前記金属サポートの圧電振動板との接合面に対応する領域において圧電振動板が薄肉化または面取り加工されてなり、
   前記圧電振動板は、導電性接着剤の一部が前記薄肉化または面取り加工された領域に及んだ状態で金属サポートと接合されていることを特徴とする圧電振動子。
2. 前記圧電振動板の他主面の周縁部の全周が面取り加工され、圧電振動板は、導電性接着剤の一部が前記面取り加工がされた領域に及んだ状態で金属サポートと接合されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。

Images