JP4546511B2

JP4546511B2 - 表面実装用の水晶デバイス

Info

Publication number: JP4546511B2
Application number: JP2007277074A
Authority: JP
Inventors: 克典赤根; 雅和原田
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2027-10-25
Also published as: JP2009105779A

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３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、振動周波数が概ね30ＭＨz以上では水晶片２は平板状
として、そ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。

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。

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。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、第４図に示したように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。水晶端子３は印刷によって形成されるので
、メッキ枠の幅分、上層になるほど面積が小さくなる。また、一層目３ａ（最下位層）は
例えば外部端子４に接続する回路パターンとなるので、一層目３ａの厚みは最も小さく二
層目３ｂを厚くする。

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。幅方向の寸法は振動周波数帯によって異なり、幅方向の寸法に起因したスプリア
ス振動を回避する。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、端面加工した幅方向の大きい水晶片２の固着時（搭載時）には、前第４図に
示したように、端面加工された水晶片２の幅方向の傾斜面が水晶端子３の互いに内側の角
部（稜線部）に当接する。この場合、水晶端子３は幅の小さい水晶片２をも固着の対象と
するので、水晶端子３間の距離Ｗ1は短い。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たり、導電性接着剤７の広がりにバラツキを生
じて振動特性を不均一にしてで採用できない。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。

（発明の目的）
本発明は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、前記水晶端子は前記容器本体の内底面に形成された一層目及び二層目からなり、前記一層目は配線路となる回路パターンとし、前記二層目は前記一層目上から前記実装基板の一端部両側から対向する方向の内底面にまたがって形成され、前記内底面上に形成された二層目を前記厚みの小さい領域とし、前記一層目及び前記一層目上の前記二層目を前記厚みの大きい領域とした構成とする。

このような構成であれば、水晶片の幅が小さい場合は、中央寄りの厚みの小さい水晶端
子に、水晶片の幅が大きい場合は外側寄りの厚みの大きい水晶端子に、引出電極の延出し
た一端部両側を固着できる。したがって、従来同様に、幅の異なる各種の水晶片を搭載で
きて生産性を高める。

そして、幅の寸法が大きくて端面加工による傾斜面があった場合は、厚みの大きい水晶
片の中央領域は厚みを小さくした凹所内に埋没して、厚みの大きい内側の稜線部に傾斜面
が当接する。したがって、従来例に比較して水晶片の幅方向の両端側の水晶端子からの離
間距離を短くする。これにより、水晶片の両端側に位置した水晶端子上の導電性接着剤は
押圧されて厚みを小さくするとともに塗付面積を大きくするので、固着強度を高めて耐衝
撃特性を良好に維持できる。

削除

これにより、厚みの小さい領域と厚みの大きい領域を形成できるとともに、この場合は、二層構造として形成できるので、例えば印刷によって各層を形成する場合、製造工程を少なくできる。

第１図は本発明の一実施形態を説明する表面実装振動子の一部拡大断面図である。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、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３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、長さ及び幅方向に傾斜面を
有する。あるいは、高周波用として平板状とする。

そして、この実施形態では、容器本体１の内底面の一端部両側に設けた水晶端子３は厚
みの小さい領域と厚みの大きい領域とからなる。ここでは、例えば容器本体１の内底面か
ら順に一層目３ａ、二層目３ｂ及び三層目３ｃとし、各層が平坦状の３層構造として形成
される。これらは、前述同様にいずれもＷやＭｏの印刷によって形成され、一層目３ａは
外部端子４に接続する回路パターンとし、二層目３ｂは従来のように一層目３ａ上に印刷
される。

ここでの三層目３ｃは、二層目３ｂの中央から外周側にわたる概ね半分の領域に段差を
もって形成される。これにより、三層目３ｃ（最上位層）の各内周端側の間隔Ｗ2は、従
来の間隔Ｗ1よりも大きくなる。そして、水晶端子３における二層目３ｂ及び三層目３ｃ
の表面上を、幅の小さい水晶片２及び幅の大きい水晶片２の搭載領域とする。水晶端子３
の各層の厚みは例えばいずれも１０μｍとする。

このような構成であれば、例えば幅の小さい平板状の水晶片２の一端部両側を二層目３
ｂに導電性接着剤７によって固着する。また、幅の大きい端面加工によって傾斜面を有す
る水晶片２の一端部両側を三層目３ｃに固着する。したがって、従来同様に幅の異なる水
晶片２に対応して容器本体１を共用できる。

さらに、ここでは、二層目３ｂと三層目３ｃとの間には段差を設けて、三層目３ｃの内
周端の間隔Ｗ2を大きくする。逆に言えば、三層目３ｃの内周端と外周端との間隔を短く
する。したがって、端面加工によって傾斜面を有する水晶片２を搭載した場合、厚みの大
きい中央領域は二層目３ｂと三層目３ｃとの段差内の凹所に埋没する。そして、水晶片２
の外周寄りの傾斜面が三層目３ｃの内周端の稜線部に当接する。

したがって、水晶片２の稜線部に対する当接点から外周端までの距離は短くなって、外
周端の三層目３ｃに対する離間距離ｄ2は従来よりも小さくなる。これら場合でも、従来
同様に、水晶片２の幅方向の引出電極６ｂの形成された両端側となる三層目３ｃ上の規定
位置に、規定量の導電性接着剤７を塗付して水晶片２の一端部量側を当接して押圧する。

この場合、水晶片２の三層目３ｃに対する離間距離ｄ2は短いので、導電性接着剤７は
押圧されて厚みが小さくなって広がりをもつ。したがって、導電性接着剤７の接着面積も
大きくなって、水晶端子３に対する水晶片２の一端部両側の固着強度を高められる。

（他の事項）
上記実施形態では水晶端子３は一層目３ａ、二層目３ｂ及び三層目３ｃの三層構造とし
て厚みの小さい領域と厚みの大きい領域とを形成したが、例えば第２図に示したように二
層構造としてもよい。すなわち、回路パターンとしての一層目３ａを印刷によって形成し
た後、二層目３ｂを一層目３ａの上から容器本体１の内底面にまたがって形成する。

これにより、内底面上の二層目３ｂを厚みの小さい領域とし、一層目３ａ及び一層目３
ａ上の二層目３ｂを厚みの大きい領域とする。この場合でも厚みの大きい最上位層の内周
端の間は従来よりも広いＷ2とする。これにより、実施形態と同様の効果を得る。そして
、水晶端子３を二層とするので製造工程を有利にできる。

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表面実装振動子の一部拡大断面図である。本発明の他の例を説明する表面実装振動子の一部拡大断面図である。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５を除く平面図、同図（ｃ）は水晶片２の平面図である。一従来例の問題点を説明する表面実装振動子の一部拡大断面図である。

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

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、前記水晶端子は前記容器本体の内底面に形成された一層目及び二層目からなり、前記一層目は配線路となる回路パターンとし、前記二層目は前記一層目上から前記実装基板の一端部両側から対向する方向の内底面にまたがって形成され、前記内底面上に形成された二層目を前記厚みの小さい領域とし、前記一層目及び前記一層目上の前記二層目を前記厚みの大きい領域とした表面実装用の水晶デバイス。