JP3678076B2

JP3678076B2 - 圧電振動子の製造装置

Info

Publication number: JP3678076B2
Application number: JP28082099A
Authority: JP
Inventors: 哲章永田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: JP2001102890A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動子、圧電振動子の製造装置及び圧電振動子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電振動子の圧電振動素子と、この圧電振動素子を収容するパッケージ、及びこのパッケージにおいて直接、前記圧電振動素子を保持するベース部とは、例えば図４に示すように構成されていた。
【０００３】
図４（ａ）は、従来の圧電振動子の断面を示す概略断面図である。図４（ａ）に示すように、圧電振動子１は、パッケージ２を有している。このパッケージ２は、ベース部２ａ、側面部２ｂ及び蓋部２ｃとから形成されると共に、その内部が中空となるように形成されている。この内部には、ベース部２ａ上に、電極３が載置され、この電極３と導電性接着材４を介して圧電振動素子である圧電振動片５の一端部が固定されている。
【０００４】
このように、その一端部が固定されている圧電振動片５の他端部は、図４（ａ）に示すように、固定されておらず自由端として構成されている。
【０００５】
このため、電極３を介し一定の電圧が、この圧電振動片５にかかると、この圧電振動片５は所定の振動を開始し、この振動を図示しない集積回路等に入力することで、発振器として用いられるようになっている。
【０００６】
前記圧電振動片５は、このように動作するものであるため、その一端部が自由端となっていることが、その構成上、必要となっている。
【０００７】
しかし、この圧電振動片５を取り扱う者が、誤って落下させた場合、この自由端となっている圧電振動片５が図において上下動して、その自由端部がベース部２ａに接触する危険があった。この圧電振動片５の自由端部の接触は、圧電振動片５の割れや欠けを引き起こす危険があった。
【０００８】
このため、図４（ａ）に示すように、この圧電振動片５の自由端部がベース部２ａと接触しないように、枕部６を設けるようにしていた。この枕部６が設けられているため、前記圧電振動片５の自由端部は、落下等の衝撃が与えられた場合でも、この枕部６に当たり、ベース部２ａに当たらない。したがって、この圧電振動片５の割れや欠けが引き起こされないようになっていた。
【０００９】
また、従来より、図４（ｂ）に示すような圧電振動子１０も知られている。図４（ｂ）に示す圧電振動子１０の構成は、図４（ａ）に示す圧電振動子１と略同様であるが、パッケージ１２のベース部１２ａの構成のみが異なっている。すなわち、図４（ｂ）に示すように、ベース部１２ａには、凹部１２ｄが設けられている。
【００１０】
この凹部１２ｄは、図４（ｂ）の圧電振動片５が、落下等により衝撃が与えられ、図において上下方向に揺れた場合、ベース部１２ａに衝突するのを防ぐため設けられているものである。この凹部１２ｄが設けられていることにより、圧電振動片５は、例え落下等により衝撃が加わり、図において上下に揺れても、その自由端部がベース部１２ａに衝突することがなく、したがって、圧電振動片５に割れや欠けが引き起こされることもない構成となっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような圧電振動子１、１０にあっては、上述のように、圧電振動片５、５の衝撃による割れや欠けを防ぐために、枕部６や凹部１２ｄを設けている。このため、図４（ａ）のように枕部６を設けている場合は、この枕部６の高さだけ圧電振動子１の高さが高くなってしまうという問題があった。
【００１２】
また、図４（ｂ）のように凹部１２ｄを設けた場合は、その分、ベース部１２ａの厚みが必要なため、圧電振動子１０の厚みも厚くなってしまうという問題もあった。
【００１３】
さらに、このような枕部６や凹部１２ｄを設けるには、部品コストがかかってしまうという問題もあった。
【００１４】
本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構成で、且つ低コストで、圧電振動素子の割れや欠け等を防止することができる圧電振動子、圧電振動子の製造装置及び圧電振動子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電振動子の製造装置は、圧電振動素子が収容されるパッケージを固定するための固定用本体部と、
前記固定用本体部に対し前記パッケージを斜めに配置するためのスペーサからなり、前記パッケージの傾き角度を規定する傾き調整部とを有し、
前記傾き調整部は、前記固定用本体部に対して着脱可能に設けられ、異なる傾き角度を有する複数のスペーサにより構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、前記傾き調整部が、異なる傾き角度を有する複数のスペーサにより構成されているので、使用者は、圧電振動素子を、パッケージの底部に対して、所望の傾き角度になるように、傾き調整部を選択することができる。
また、本発明の圧電振動子の製造装置は、前記固定用本体部には、異なる形状のパッケージに対応した複数の押さえ部が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、固定用本体部には、異なる形状のパッケージに対応した複数の押さえ部が設けられているので、このパッケージの形状が異なっていても、この圧電振動子の製造装置を使用することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図３を参照しながら、詳細に説明する。
【００２８】
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。図１は本発明の実施の形態に係る圧電振動子１００を示す概略断面図である。図１に示すように、圧電振動子１００は、その内側に空間を有する箱状のパッケージ１１０を有している。このパッケージ１１０は、その低部にベース部１１１を備えている。このベース部１１１は、例えばアルミナ等のセラミックス等で形成されている。
【００２９】
ベース部１１１の上には、側面部１１２が設けられており、この側面部１１２は、ベース部１１１と同様の材料から形成されている。また、この側面部１１２の上端部には、蓋体１１３が載置され、これらベース部１１１、側面部１１２及び蓋体１１３で、中空の箱体を形成することになる。
【００３０】
なお、この蓋体１１３は、例えばアルミナ等のセラミックの線膨張係数に近いコバールや４２アロイ等の金属、或いはアルミナ等のセラミックス等により形成されている。
【００３１】
さらに、前記側面部１１２と蓋体１１３との接合面には、金属被膜層（図示せず）が設けられている。
【００３２】
このように形成されているパッケージ１１０のベース部１１１上には、パッケージ側電極１１４が設けられている。このパッケージ側電極１１４上には、導電性接着剤１１５を介して圧電振動素子である振動片１１６の端部が固定されている。この振動片１１６は、例えば水晶等から形成されている。
【００３３】
この振動片１１６は、前記パッケージ側電極１１４から一定の駆動電圧が与えられ振動するようになっている。この振動は図示しない集積回路に入力され、その後、所定の周波数信号を取り出し、例えば圧電発振器として機能することとなる。
【００３４】
ところで、前記振動片１１６は、図１に示すようにベース部１１１に対して、斜めに配置されており、一定の傾角θを有している。この傾角θは、以下の式により求められる。
【００３５】
Ｓｉｎθ（傾角）＝Ａ（隙間量）／Ｌ（振動片１１６の長さ）
この式において、振動片１１６の長さ（Ｌ）は、図１の振動片１１６の横方向の長さであり、隙間量（Ａ）は、例えば、振動片１１６の先端部１１６ａとベース部１１１の上面との距離で規定される。
【００３６】
そして、具体的には、例えば、振動片１１６の長さ（Ｌ）が２ｍｍの場合で、隙間量（Ａ）が０．１５ｍｍの場合、傾角θは約４．３度である。
【００３７】
前記式により、求めた傾角θを保持して振動片１１６を配置すれば、この振動片１１６の先端部１１６ａが、ベース部１１１の表面より充分に距離を設けて配置されることになる。したがって、この圧電振動子１００の使用者が誤って、この圧電振動子１００を落下等させ、この落下の衝撃で振動片１１６が、図において上下方向に振れても、この振動片の先端部１１６ａが、ベース部１１１に衝突して、振動片１１６が、割れたり又は欠けたりするおそれがない。
【００３８】
ところで、図２は、図１の圧電振動子１００の蓋体１１３を外したパッケージ１１０内の概略平面図である。図２に示すように、振動片１１６の図において下方の端部は、２つのパッケージ側電極１１４、１１４上の導電性接着剤１１５、１１５を介して固定されている。
【００３９】
この振動片１１６の中心部には、振動片側電極１１６ｂが設けられている。また、図２において両側に配置されている２つの導電性接着材１１５、１１５の間には非導電性接着剤１１７が配置されており、この非導電性接着剤１１７によっても、振動片１１６は、固定されるようになっている。この非導電性接着材１１７は、例えばＵＶ硬化タイプの接着剤を用いており、この非導電性接着材１１７により、後述のように振動片１１６が仮止めされると共に、その両側に配置される導電性接着材１１５、１１５同士の接触による短絡防止の役割を果たしている。なお、非導電性接着剤１１７は、熱風により硬化する熱硬化性接着剤でもよい。
【００４０】
このように本実施の形態に係る圧電振動子１００は構成されるが、以下に、この圧電振動子１００の製造に用いられる圧電振動子の製造装置について、説明する。
【００４１】
本実施の形態に係る圧電振動子１００の製造には、図３に示すような圧電振動子の製造装置である圧電振動子の固定治具２００を用いる。図３は、本発明の実施の形態に係る圧電振動子の固定治具２００の概略断面を示す図である。
【００４２】
この圧電振動子の固定治具２００は、図３に示すように固定治具本体２１０を有している。この固定治具本体２１０は、例えばＳＵＳ等で形成されていて、比較的浅い凹部である第１の凹部２１１と、この第１の凹部２１１から、さらに下方に掘り込まれた第２の凹部２１２を有している。
【００４３】
この第２の凹部２１２には、傾き調整部であるスペーサ２２０が挿入されるようになっている。このスペーサ２２０は、例えば、ＳＵＳやセラミックス等で形成されて、その図において上部は、一定の傾角で傾斜面が形成されている。
【００４４】
この傾斜面には、図３に示すように圧電振動子１００のベース部１１１が載置されるため、この傾斜面の傾角で、このベース部１１１も傾くことになる。
【００４５】
このような傾斜面を有するスペーサ２２０は、その傾角を変えて複数個、用意されている。
【００４６】
ところで、前記第１の凹部２１１は、図に示すように圧電振動子１００のベース部１１１が載置されるとともに、このベース部１１１と、側面部１１２を位置決めするための押さえ部２３０が、例えば２個設けられている。この押さえ部２３０は、例えば、ＳＵＳ等で形成されていて、この第１の凹部２１１に圧電振動子１００のベース部１１１が載置されるとき、その余りの凹部を埋める役割を果たすものである。したがって、前記圧電振動子１００のパッケージ１１０の大きさが異なる場合は、その大きさに対応した押さえ部２３０、２３０を選択して用いることになる。
【００４７】
このため、この押さえ部２３０は、異なった大きさのものが予め用意されている。
【００４８】
なお、押さえ部２３０に押さえ爪を設け、側面部１１２を上から押さえてもよい。また、押さえ部２３０と固定治具本体２１０とをスライド自在に嵌合させてもよい。
【００４９】
このように本実施の形態に係る圧電振動子の固定治具２００は構成されるが、以下に、この圧電振動子の固定治具２００を用いて圧電振動子１００を製造する製造方法について説明する。
【００５０】
先ず、図３に示す圧電振動子の固定治具２００の固定治具本体２１０を配置する。そして、上述の傾角の式、すなわち
Ｓｉｎθ（傾角）＝Ａ（隙間量）／Ｌ（振動片１１６の長さ）
で、傾角θを求める。この求められた傾角θが、例えば４．３度である場合は、この傾角θの傾斜面を有するスペーサ２２０を選択して、固定治具本体２１０の第２の凹部２１２に挿入し、設置する。
【００５１】
その後、製造する圧電振動子１００のパッケージ１１０の大きさに合致した押さえ部２３０、２３０を選択し、固定治具本体２１０の第１の凹部２１１に図３に示すように配置する。
【００５２】
そして、この状態で圧電振動子１００のベース部１１１に側面部１１２を設け、パッケージ側電極１１４を載置したものを用意し、図３に示すようにスペーサ２２０の傾斜面にベース部１１１が沿うように配置する。
【００５３】
その後、図２に示す位置である２カ所に、導電性接着剤１１５、１１５を塗布し、これら２カ所の導電性接着剤１１５、１１５の間に、図２に示すようにＵＶ硬化タイプの非導電性接着材１１７を塗布する。
【００５４】
この状態で、振動片１１６を図３に示すように配置する。すなわち、振動片１１６が押さえ部２３０の表面と平行になるように、且つ、振動片１１６の一端部が、前記２カ所の導電性接着剤１１５、１１５と前記非導電性接着材１１７とに、図２に示すように当接するように配置する。
【００５５】
この状態で、前記非導電性接着材１１７にＵＶ照射すれば、この非導電性接着材１１７は、すぐに硬化し、振動片１１６とベース部１１１との傾角θは、上述のスペーサ２２０の傾斜角と同一と成って、固定されることになる。
【００５６】
したがって、導電性接着剤１１５、１１５が硬化しない状態でも、振動片１１６とベース部１１１との傾角θは、ズレることがない。また、導電性接着材１１５、１１５同士が、誤って接触しそうになった場合であっても、この非導電性接着材１１７が間に配置されているため、短絡等が生じるおそれがない。
【００５７】
その後、この側面部１１２の上に、所定の方法で蓋体１１３を載置することで圧電振動子１００が形成されることになる。さらに、この圧電振動子１００に集積回路等を設けることで圧電発振器としても利用できる。
【００５８】
このようにして製造された圧電振動子１００は、従来の圧電振動子１、１０と異なり、ベース部に枕部や凹部を設ける必要がないため、圧電振動子１００の厚みが厚くなることがない。特に、小型、薄型（厚み１．０ｍｍ以下）のパッケージ１１０を用いた圧電振動子１００においては、薄型であっても、落下等させた場合に、振動片１１６の割れや欠けが生じない圧電振動子１００となる。
【００５９】
また、従来例と異なりベース部に枕部や凹部を設ける必要がないため、部品コストを大幅に低減させることができる。
【００６０】
さらに、本実施の形態では、ＵＶ硬化タイプの非導電性接着材１１７をすぐに硬化させることで、振動片１１６を仮固定することができるため、導電性接着材１１５の選択肢が広がり、圧電振動子１００の設計に余裕度が生じることになる。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、簡単な構成で、且つ低コストで、圧電振動素子の割れや欠け等を防止することができる圧電振動子、圧電振動子の製造装置及び圧電振動子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧電振動子の概略断面図である。
【図２】図１の圧電振動子の蓋体を外した状態の概略平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る圧電振動子の固定治具を示す概略断面図である。
【図４】（ａ）従来の圧電振動子を示す概略断面図である。（ｂ）従来の他の圧電振動子を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１００・・・圧電振動子
１１０・・・パッケージ
１１１・・・ベース部
１１２・・・側面部
１１３・・・蓋体
１１４・・・パッケージ側電極
１１５・・・導電性接着剤
１１６・・・振動片
１１６ａ・・・先端部
１１６ｂ・・・振動片側電極
１１７・・・非導電性接着剤
２００・・・圧電振動子の固定治具
２１０・・・固定治具本体
２１１・・・第１の凹部
２１２・・・第２の凹部
２２０・・・スペーサ
２３０・・・押さえ部

Claims

圧電振動素子が収容されるパッケージを固定するための固定用本体部と、
前記固定用本体部に対し前記パッケージを斜めに配置するためのスペーサからなり、前記パッケージの傾き角度を規定する傾き調整部とを有し、
前記傾き調整部は、前記固定用本体部に対して着脱可能に設けられ、異なる傾き角度を有する複数のスペーサにより構成されていることを特徴とする圧電振動子の製造装置。
前記固定用本体部には、異なる形状のパッケージに対応した複数の押さえ部が設けら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の製造装置。