JP4714558B2 - 圧電振動子及び表面実装型圧電振動子 - Google Patents

圧電振動子及び表面実装型圧電振動子 Download PDF

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Description

本発明は、水晶振動子などの圧電振動片を円筒状のシリンダ型パッケージ内部に収納する圧電振動子及び表面実装型圧電振動子に関し、特に小型な圧電振動子及び外部基板に表面実装するのに好適な表面実装型圧電振動子に関するものである。
時計や発振器、電子機器等の工業製品の製造に不可欠な電子素子として、圧電振動子があり、時刻源やタイミング源あるいは信号の基準源として用いられている。圧電振動子のパッケージとして、円筒状のシリンダ型パッケージが慣用されている。シリンダ型パッケージの圧電振動子の構成について、図面を参照して説明する。
図11は、シリンダ型パッケージの圧電振動子の構成を示す分解斜視図である。図11に示すように、シリンダ型パッケージの圧電振動子6は、二本のリード端子を備えた気密端子1の内側のインナーリード2に圧電振動片4が接合されている。圧電振動片4は、水晶等の圧電材料からなり、フォトリソグラフィー技術により音叉型に形成されている。音叉型の圧電振動片4の二本の振動腕部の表面には、励振電極4aが形成されている。圧電振動片4の気密端子1側の表面には、励振電極4aに繋がったマウント電極7が形成されている。
圧電振動片4と気密端子1の内側のインナーリード2との接合は、このマウント電極7で行われている。インナーリード2は、気密端子1の中を貫通してアウターリード3となり、このインナーリード2とアウターリード3とを総称してリード端子と呼んでいる。気密端子1の外周には、音叉型の圧電振動片4を覆うように金属製のシリンダ状有底筒体の封止管5が被せられ、真空に気密封止されている。
上記のように構成されたシリンダ型パッケージの圧電振動子は、二本のアウターリード3に所定の電圧を駆動電圧として印加すると、電流がインナーリード2からマウント電極7を介して励振電極4aに流れ、圧電振動片4が所定の周波数で発振する。
上記のようなシリンダ型パッケージの圧電振動子6は、他の電子部品と異なり、自動実装機を使用して表面実装することができないことから、シリンダ型パッケージの圧電振動子6を樹脂で覆うように成形し、自動実装機を用いて表面実装を可能にした表面実装型圧電振動子が知られている。
図12及び13図は、表面実装型圧電振動子を説明する図であり、図12は外観斜視図、図13は樹脂を切断した状態の内部構造を示す概略断面図である。
図12及び図13に示すように、表面実装型圧電振動子10では、その中央部に圧電振動子6が設置されており、アウターリード3の先端側には、外部基板への実装をなすための電極端子11が設けられている。電極端子11は、クランク状に折曲形成がなされており、その片側端部をアウターリード3との接合部とするとともに、他方側を基板実装部とし、前記基板実装部が表面実装型圧電振動子10の外方に向かうよう配置された形状をしている。
近年、電子部品を用いた製品の小型化がより進んでおり、電子素子の高さを低くする薄型化と、基板の小型化、表面実装型圧電振動子10の実装面積の低減化が強く要求されている。円筒状のシリンダ型の圧電振動子6を収納した表面実装型圧電振動子10の薄型化には、圧電振動子6の外径に大きく依存されていた。
従来の前述した円筒状のシリンダ型パッケージの圧電振動子6を搭載した表面実装型圧電振動子10は、図13に示すように、高さが1.4mm、長さが7mmとなっている。その表面実装型圧電振動子10の内部に収納されている圧電振動子6の外径はφ1.2mmである。そのため、高さ0.9mm以下の表面実装型圧電振動子10を得ることは困難であった。圧電振動子6の断面構造について、図面を参照して説明する。
図14(a)は、図13のA−A断面図である。従来の外径φ1.2mmの圧電振動子6の主要な各寸法は次の通りである。封止管5の外径はφ1.04mmであり、内径はφ0.88mmである。その封止管5の中心に、線径φ0.15mmの二本のインナーリード2が、互いに0.3mmの距離を隔てて対称に配置されている。圧電振動片4は、幅がおよそ0.45mmから0.55mm、厚みがおよそ100μmであり、二本のインナーリード2の接線上に接合されている。そのため、圧電振動片4が封止管5の中心から外れ、封止管5の内壁に偏って接近している構造となっている。
そして、従来の高さ1.4mmの表面実装型圧電振動子10から、0.9mm以下の表面実装型圧電振動子を得るには、少なくとも、外径φ0.8mm以下の圧電振動子を要求されることになる。
そこで、二本のインナーリード2の接線上に接続された従来の圧電振動子6の構造で、外径およそφ0.8mmから割付した断面寸法をもとに、封止管5の外径をφ0.75mm、封止管5の内径をφ0.65mmとした場合に、圧電振動子6の外径をφ0.8mm以下とする小型化の課題について説明する。
図14(b)は、封止管5の外径がφ0.75mm、封止管5の内径がφ0.65mmとして小型化したと想定した場合の、封止管5の中心に配置される二本のインナーリード2の接線上に接合された圧電振動子6の断面図である。
圧電振動子6は、図14(b)において明らかなように、
1)従来の二本のインナーリード2を封止管5の中心に配置する構造では、圧電振動片4が封止管5に偏って接近している。そのため、二本のインナーリード2の接線上に接続された圧電振動片4と封止管5の内壁との距離がなく、封止管5の内壁に圧電振動片4が干渉している。すなわち、幅がおよそ0.45mmから0.55mm、厚みがおよそ100μmの圧電振動片4の封止管5への収納が困難となっている。
2)小型化になるほど、封止管5の内径に対するインナーリード2の線径の比率が大きくなって、圧電振動子6の外径がφ0.8mm以下では、従来の二本インナーリード2は気密端子1の金属環7の内径との間隔がほとんどなくなる。従来の二本インナーリード2の径をそのままにして気密端子1の金属環7の内径に二本インナーリード2を収納するのは困難となる。
3)インナーリード2の線径を従来のφ0.15mmより小さくすると、圧電振動片4の支持剛性不足、インナーリード2の変形などの問題が生じ、小型化の限界となっている。
上記圧電振動子6の薄型化の問題を解決するための例として、楕円あるいは略楕円の円筒ケースを用いれば圧電振動子6の薄型化を図ることができる。このような容器としては、例えば特許文献1に開示されたものがある。この特許文献1に開示された構成によれば、金属環が扁平状であり、インナーリードが偏心、屈曲して封着した気密端子の構造になっている。
しかしながら、特許文献1に開示された気密端子のように、金属環が扁平状である気密端子では、圧電振動子の厚みがおよそ1.0mmであるため、高さ0.9mm以下の表面実装型圧電振動子を得ることは困難であった。
また、扁平状気密端子特有の問題として、小型化につれて圧入方向合せの困難や接触面圧差による気密漏れが発生したりするという問題点も有している。
このように、圧電振動子においては、従来のインナーリード二本を封止管の中心に配置する構造や、インナーリード二本を偏心させて圧電振動片をインナーリードの接線上に接続する構造では、外径φ0.8mmの小型化への限界があった。
一方で、扁平状の気密端子によらずに小型化の問題を解決するためにインナーリードを一本とした例として、特許文献2、特許文献3がある。
この特許文献2、特許文献3に開示された構造によれば、圧電振動片の表面に形成された電極(以下、「圧電振動片電極」と呼ぶ。)を気密端子の一本のインナーリードに、他方の一本のインナーリードを金属製シリンダ状有底筒体の封止管の一端に、それぞれ反対方向に引き出し、一対の端子を形成している。
圧電振動子を小型化するにあたって、圧電振動片電極を接続する構成要素は、圧電振動子の気密性、周波数、耐衝撃性、CI値の特性に重要な影響を及ぼす。特許文献2の、他方の圧電振動片電極を封止管の一端に接続する構成部材は、封止管の小孔を通して圧電振動片電極に接続するリード端子を設けている。特許文献3の、他方の圧電振動片電極を封止管の一端に接続する構成部材は、ベースに有した金属シェル内方の突出片を設けている。そして、気密端子のリード端子と封止管の一端とを、外部基板に接続する表面実装用端子に接続している構造となっている。
特開2000−165182号公報 特開平03−171915号公報 特開2002−43886号公報
しかしながら、特許文献2における圧電振動片を封止管の一端に接続する構成として、封止管の小孔を通して圧電振動片電極に接続するリード端子を設ける構成としていることは以下の課題を有している。
特許文献2に開示されている圧電振動子は、
1)圧電振動片の両端に対向して圧電振動片を単独で支持できる強度と大きさをもつ圧電振動片に限られ、上述の幅がおよそ0.45mmから0.55mm、厚みがおよそ100μmの小型な圧電振動片は単独で両端を支持できる強度がなく、小径の円筒型金属ケースに収納する小型化構造とするのは困難である。
2)気密端子部と円筒型金属ケースの圧入部に加え、円筒型金属ケースのリード端子小孔部の3箇所の気密封着部となり、気密封着部が増加して、円筒状のシリンダ型パッケージとしての気密性が高いという特徴を生かせず、気密性の信頼性に欠ける。
という問題点がある。
また、特許文献3における封止管の一端に接続する構成として、ベースに有した金属シェル内方の突出片を設ける構成としていることは以下の課題を有している。
特許文献3に開示されている圧電振動子は、
1)封止管の中心に配置される一本のリード端子の接線上に圧電振動片をマウントする構造であるため、従来のリード端子二本を封止管の中心に配置する構造と同様に、圧電振動片と封止管内壁との距離がなく、封止管内壁に圧電振動片が干渉して、幅がおよそ0.45mmから0.55mm、厚みがおよそ100μmの圧電振動片の封止管への収納が困難となる。
これを避けて、小径のリード端子、または、リード端子を偏心させても同様に、気密端子封着組立においての絶縁材であるタブレットの偏心穴と偏心位置への挿入時や、リード端子のメッキ処理時でのリード端子曲がりが生じやすくなり、リード端子の必要な剛性に欠け、圧電振動片の取付け精度と共に圧電振動子の取り扱いによる振動子品質特性の低下がもたらされる場合があり、小型化構造とするのを阻害しているという問題点があった。
2)安定したマウント電極接続をするために、圧電振動片電極を接続する構成要素としての、金属シェル内方の突出片には、接続をするための金属シェルの回転方向規制を必要とする。金属シェル回転方向規制のばらつきによって、マウント電極接続の箇所と接続面積のばらつきとなり、振動子品質特性の低下がもたらされる場合がある。
3)リード端子と突出片とが所定の間隔をもって対峙しており、この間隔に圧電振動片を配置してマウントする構造から、金属シェル内方の突出片と圧電振動片電極との電気的接合は、突出片とのすきまを埋める導電性接着剤などの手段に限られ、封入時において、導電性接着剤からのガスが真空度を低下させ、CI値の特性低下を招くなどの欠点を有している。
次に、前述した従来の表面実装型圧電振動子10では、電極端子11をクランク状に折り曲げて形成しているため、アウターリード3より外方に下部電極端子11aを突出し、表面実装型圧電振動子10の全長は下部電極端子11aとアウターリード3の先端までの寸法までの長さが必要となり、表面実装型圧電振動子10の小型化を阻害しているという問題点があった。
また、封止管5側の電極端子11は、表面実装型圧電振動子10の長手方向に垂直部11bを直列配置しているため、垂直部11bを加えた長さが必要となり、表面実装型圧電振動子10の小型化と実装面積低減を阻害しているという問題点があった。
本発明は、上記課題を解決して、高い気密性を維持し、より小型のシリンダ型パッケージの圧電振動子を提供するとともに、該圧電振動子を搭載することにより、高さが0.9mm以下で実装面積低減が容易な小型の表面実装型圧電振動子を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は以下の解決手段をとることとした。
第1の発明の圧電振動子は、金属環内に充填された絶縁材を介して貫通する一本のリード端子が封着された気密端子と、前記リード端子のインナーリードに支持され、表面に2つの励磁電極と2つのマウント電極が形成されている圧電振動片と、前記圧電振動片を収納し、開口部が前記気密端子の前記金属環で気密に封止された金属製有底円筒状の封止管と、を有する圧電振動子であって、前記リード端子は、円形の断面形状をして前記金属環の中心位置に配置され、前記インナーリードは、前記金属環の軸方向中心線に平行でかつ該中心線から所定の距離を隔てた平坦段差面を有し、前記圧電振動片は、前記封止管の略中央位置にかつ平行になるように前記平坦段差面で支持されていることを特徴とするものである。
この第1の発明の構成によれば、金属環及び封止管の直径を最も小さく、封止管内に収納する圧電振動片マウント精度を高精度にして、小型化にも関わらず圧電振動片を支持するリード端子の剛性を維持し、従来のリード端子二本接近によるショートを解消した小型の圧電振動子を提供することができる。
すなわち、リード端子は、円形の断面形状をして金属環の中心位置に配置され、圧電振動片は、封止管の略中央位置にかつ平行になるように平坦段差面で支持されていることにより、金属環及び封止管の直径を最も小さく構成する気密性の高い円筒状の小型の圧電振動子とすることができる。
また、リード端子は、一本の円形の断面形状をして金属環の中心位置に配置されていることから、リード端子中心位置を最も容易に高精度配置の気密端子とすることができる。そして高精度なリード端子中心位置基準に、インナーリード平行平坦段差面を高精度に加工形成することが容易にできる。インナーリード平行平坦段差面を高精度に形成できることから、平行平坦段差面に圧電振動片が安定してマウントされ、圧電振動片を収納する封止管の最大径の略中央位置と平行な最適な配置にして、最小の封止管内径に合わせた小型の圧電振動子とすることができる。
また、リード端子一本の中心位置配置によって、リード端子二本に比較してリード端子直径のより太い配置が金属環の中心位置に可能となることから、金属環の小型化にも関わらずリード端子の剛性を維持した圧電振動子とすることができる。
また、圧電振動片のマウント精度の起因となるリード端子二本の配置誤差や、リード端子二本接近によるショートがリード端子一本配置によって解決できる。
第2の発明の圧電振動子は、第1の発明の構成において、前記圧電振動片の2つのマウント電極は、前記インナーリードに支持されるマウント部の表裏面に各々1つ形成されていることを特徴とするものである。
この第2の発明の構成によれば、圧電振動片の2つのマウント電極は、インナーリード部に支持されるマウント部の表裏面に各々1つ形成されていることにより、圧電振動片を収納する封止管の最大径の略中央位置と平行な最適な配置にして、一本のインナーリード端子による支持と、圧電振動片電極の略中央位置での表裏方向接続構成に好適であり、また接続するマウント電極の面が広くとれ、小型にしてマウント電極間のショートを防ぐ気密端子の圧電振動子を提供することができる。
第3の発明の圧電振動子は、第1または第2の発明の構成において、前記金属環は、前記インナーリード側に、前記金属環の中心線に平行な小径部を有し、前記2つのマウント電極のうち第1のマウント電極は、前記インナーリードの前記平坦段差面に接続され、第2のマウント電極は、前記小径部に接続されていることを特徴とするものである。
この第3の発明の構成によれば、第1のマウント電極は、インナーリードの平坦段差面に接続され、第2のマウント電極は、金属環の中心線に平行な小径部に接続されていることより、小型にして安定した接続品質が得られる。
すなわち、小径部は、封止管と金属環との間に円周方向に渡り、円周方向の接続位置決め方向性を不要にした空間を作り、円周方向の自由度のある電極接続手段をとることができることにより、安定した接続品質が得ることができ、圧電振動片の略中央位置におけるマウント電極の表裏方向接続が小型に構成することができる。
第4の発明の圧電振動子は、第1乃至第3の発明のうち何れか1つの発明の構成において、前記第2のマウント電極と、前記小径部との接続は、金属ワイヤで接続することを特徴とするものである。
この第4の発明の構成によれば、金属環の中心線に平行な小径部に対して金属ワイヤで接続するマウント電極との接続は、圧電振動片の略中央位置におけるマウント電極と離れた距離にある金属環との接続に好適である。
金属ワイヤで接続することにより、圧電振動片の微小な相対変位にも追従して接続の信頼性を確保し、また接続に接着剤などを使用した際によるベーキング時のアウトガス発生の品質的悪影響を避ける圧電振動子を提供することができる。
第5の発明の圧電振動子は、第1乃至第4の発明のうち何れか1つの発明の構成において、前記平坦段差面は、前記金属環の中心線の位置を越え、前記金属環の中心線から前記圧電振動片の厚みの距離以下であるのが好ましい。
かかる好ましい構成によれば、平坦段差面は、金属環の中心線の位置を越え、金属環の中心線から圧電振動片の厚みの距離以下であることにより、インナーリードの平坦段差面が封止管の略中央位置にかつ平行に配置されて、封止管スペースを最大限に活用した配置の小型な圧電振動子を提供することができる。
すなわち、封止管の略中央スペースに、圧電振動片のマウントを安定させる平行な平坦段差面をもって、封止管最大径の位置で、圧電振動片を金属環の中心に対して圧電振動片厚み範囲以内の略中央位置かつ平行として、最小径の封止管とした小型圧電振動子とすることができる。
第6の発明の圧電振動子は、第1乃至第5の発明のうち何れか1つの発明の構成において、前記リード端子の直径は、前記金属環の最内径の25%以上であり、かつ40%以下であるのが好ましい。
かかる好ましい構成によれば、リード端子の直径は、金属環の最内径の25%以上であり、かつ40%以下であることにより、金属環の小型化にも関わらずリード端子の剛性をリード端子二本並み、又はそれ以上の剛性を維持して耐衝撃性のある小型の圧電振動子を提供することができる。
リード端子の直径は、金属環の最内径の25%以上であり、かつ40%以下であるとするのは、金属環の内径の25%以下ではリード端子の剛性が小さくなり耐衝撃性に弱く、40%以上では、絶縁材のタブレット形成が困難となるためである。
第7の発明の圧電振動子は、第1乃至第6の発明のうち何れか1つの発明の構成において、前記平坦段差面の厚みは、前記リード端子の直径の60%以上であり、かつ70%以下であるのが好ましい。
かかる好ましい構成によれば、平坦段差面の厚みは、リード端子の直径の60%以上であり、かつ70%以下であることにより、金属環の小型化にも関わらずリード端子の剛性をリード端子二本並み、又はそれ以上の剛性を維持した耐衝撃性と、圧電振動片の支持幅を広くした平行平坦段差面に圧電振動片が略中央位置に安定してマウントすることとの両立した小型気密端子とする圧電振動子を提供することができる。
第8の発明の圧電振動子は、第1乃至第7の発明のうち何れか1つの発明の構成において、前記小径部の長さは、0.05mm以上であり、かつ0.15mm以下であるのが好ましい。
かかる好ましい構成によれば、小径部の長さは、0.05mm以上であり、かつ0.15mm以下であることにより、小径部は、封止管と金属環との間に円周方向に渡り、円周方向の接続位置決め方向性を不要にして電極接続に必要な長さを確保することができる。金属ワイヤで接続するワイヤボンダのキャピラリを接近させる長さを満たすのに好適であり、金属環長さ方向を短くした小型の圧電振動子を提供することができる。
第9の発明の圧電振動子は、第1乃至第8の発明のうち何れか1つの発明の構成において、前記封止管の外径は、0.8mm以下であるのが好ましい。
かかる好ましい構成によれば、金属環及び封止管の径を最も小さく、封止管内に収納する圧電振動片のマウント精度を高精度に、小型化にも関わらず圧電振動片を支持するリード端子の剛性を維持し、従来のリード端子二本接近によるショートを解消して、円筒状のシリンダ型パッケージ圧電振動子のφ0.8mm以下に収める小型化の圧電振動子を提供することができる。
第10の発明の表面実装型圧電振動子は、第1の発明乃至第9の発明のいずれか1つの発明に記載の圧電振動子と、前記圧電振動子と外部との電気的導通を成すための電極端子と、前記圧電振動子を被覆するモールド樹脂と、を有することを特徴とするものである。
この第10の発明の構成によれば、第1の発明乃至第9の発明のいずれか1つの発明に記載の圧電振動子と、圧電振動子と外部との電気的導通を成すための電極端子と、圧電振動子を被覆するモールド樹脂と、を有することによって、φ0.8mm以下の円筒状のシリンダ型パッケージ圧電振動子を収め、高さを低くした薄型の表面実装型圧電振動子を提供することができる。
すなわち、金属環及び封止管の径を最も小さく、封止管内に収納する圧電振動片のマウント精度を高精度にして、小型化にも関わらず圧電振動片を支持するリード端子の剛性を維持し、従来のリード端子二本接近によるショートを解消した小型の圧電振動子を有することにより、φ0.8mm以下の気密性の高い円筒状のシリンダ型パッケージの圧電振動子をモールド樹脂内に収め、高さを低くした薄型の表面実装型圧電振動子を提供することができる。
第11の発明の表面実装型圧電振動子は、第10の発明の構成において、前記電極端子は、前記圧電振動子長手方向の両端に配置され、前記電極端子の外部電極と接続する水平部と、前記電極端子の一部を曲げ起こした垂直部とで形成されていることを特徴とするものである。
この第11の発明の構成によれば、電極端子は、圧電振動子長手方向の両端に配置され外部と電気的に接続する水平部と、電極端子の一部を曲げ起こした垂直部とで形成されていることにより、長さを抑え最小構成として実装面積低減が図れた小型の表面実装型圧電振動子を提供することができる。
すなわち、外部と電気的に接続する水平部と、封止管の幅方向の位置規制、そして圧電振動子を被覆するモールド樹脂のアンカーの役割を成す垂直部により、クランク状に折曲形成した水平部などの長くなるスペースを持たず、長さを抑え最小構成として実装面積低減が図れた小型の表面実装型圧電振動子とすることができる。
第12の発明は、第10又は第11の発明の構成において、前記気密端子側の前記電極端子の垂直部は、前記表面実装型圧電振動子の長手方向と直交し、前記封止管側の前記電極端子の垂直部は、前記表面実装型圧電振動子の長手方向と平行であることを特徴とするものである。
この第12の発明の構成によれば、気密端子側の電極端子の垂直部は、表面実装型圧電振動子の長手方向と直交し、封止管側の電極端子の垂直部は、表面実装型圧電振動子の長手方向と平行であることにより、外形寸法を増やさず長さを抑え最小構成として実装面積低減が図れた小型の表面実装型圧電振動子を提供することができる。
すなわち、気密端子側の電極端子の垂直部は、表面実装型圧電振動子の長手方向と直交していることにより、表面実装型圧電振動子の長手方向には、電極端子の垂直部板厚のみの寸法増加を、そして、封止管側の電極端子の垂直部は、表面実装型圧電振動子の長手方向と平行であることにより、表面実装型圧電振動子の長手方向には寸法増加がなく、表面実装型圧電振動子の全長を短くした小型の表面実装型圧電振動子とすることができる。
第13の発明は、第10乃至第12の発明のうち何れか1つの発明の構成において、前記電極端子は、前記気密端子側の前記垂直部に前記リード端子と接続し、前記封止管側の前記水平部に前記封止管と接続していることを特徴とするものである。
この第13の発明の構成によれば、電極端子は、気密端子側の電極端子の垂直部にリード端子と接続し、封止管側の電極端子の水平部に封止管と接続していることにより、共に上下方向からの接触接続による安定した接続構造とし、他の接続部材を必要とせずに最少構成で接続端子を被覆するモールド樹脂の外部に端子を取り出す表面実装型圧電振動子を提供することができる。
第14の発明は、第10乃至第13の発明のうち何れか1つの発明の構成において、前記気密端子側の前記電極端子は、前記垂直部を前記表面実装型圧電振動子の長手方向外側中央部から曲げ起こし、前記表面実装型圧電振動子の長手方向内側中央部には、前記封止管に対する切り欠きがあることを特徴とするものである。
この第14の発明の構成によれば、気密端子側の電極端子は、垂直部を表面実装型圧電振動子の長手方向外側中央部から曲げ起こすことによって、表面実装型圧電振動子の長さを短く、高さを低くする表面実装型圧電振動子を提供することができる。
すなわち、封止管側の電極端子の垂直部は、表面実装型圧電振動子の長手方向と平行であることにより、表面実装型圧電振動子の長手方向には寸法増加がなく、封止管開口部の膨らみ部の下部位置に切り欠きがあることによって、封止管開口部の高さ位置を低くして表面実装型圧電振動子の高さを抑えることができる。
第15の発明は、第10乃至第14の発明のうち何れか1つの発明の構成において、前記封止管側の前記電極端子は、前記表面実装型圧電振動子の長手方向内側部において、前記表面実装型圧電振動子の長手方向と平行に外側から曲げ起こし、前記封止管の両側面に支持可能な垂直部を形成していることを特徴とするものである。
この第15の発明の構成によれば、封止管側の電極端子は、表面実装型圧電振動子の長手方向内側部において、表面実装型圧電振動子の長手方向と平行に外側から曲げ起こし、封止管の両側面に支持可能な垂直部を形成していることによって、表面実装型圧電振動子の長さを短く、被覆するモールド樹脂内に圧電振動子の位置を品質的に安定して収納する表面実装型圧電振動子を提供することができる。
すなわち、封止管側の電極端子垂直部は、表面実装型圧電振動子の長手方向には配置せず、表面実装型圧電振動子の長手方向と平行に配置することにより、表面実装型圧電振動子の全長を短くすることができる。また、表面実装型圧電振動子の長手方向と平行に外側から曲げ起こし、封止管の両側面に支持可能な垂直部を形成していることにより、封止管の表面実装型圧電振動子幅方向の位置規制をして横方向にずれることなく、モールド後に樹脂モールド部から側面に露出することなく品質的に安定して樹脂モールド部内に収納することができる。
また、封止管の位置を安定的に位置規制しているために、外形部からの位置決めピンを必要とせず、従来は表面実装型圧電振動子の外形部からの位置決めピンによる露出部があり、表面実装型圧電振動子の周囲が樹脂材料により正しくカバーされないで、圧電振動子の封止管が樹脂モールド部から一部露出することを解消することができる。
第16の発明の表面実装型圧電振動子は、第10乃至第15の発明のうち何れか1つのの発明の構成において、前記電極端子の厚みは、0.1mm以下であるのが好ましい。
かかる好ましい構成によれば、電極端子の厚みは、0.1mm以下であることにより、0.9mm以下の高さを可能とする表面実装型圧電振動子を提供することができる。
すなわち、圧電振動子と外部電極と接続する電極端子が重ねる構造として、共に上下方向接続による安定した接続が得やすい構造とした場合には、φ0.8mm以下に収める円筒状のシリンダ型パッケージの圧電振動子と、0.1mm以下である外部電極と接続する電極端子の厚みを加えた0.9mm以下の高さとする表面実装型圧電振動子の薄型化に貢献し、円筒状のシリンダ型パッケージの従来にはない高さの表面実装型圧電振動子を提供することができる。
第17の発明の表面実装型圧電振動子は、第10乃至第16の発明のうち何れか1つの発明の構成において、前記表面実装型圧電振動子の高さは、0.9mm以下であるのが好ましい。
かかる好ましい構成によれば、圧電振動子と外部電極と接続する電極端子が重ねる構造として、共に上下方向接続による安定した接続が得やすい構造とした場合には、φ0.8mm以下に収める円筒状のシリンダ型パッケージの圧電振動子と、0.1mm以下である外部電極と接続する電極端子の厚みを加えた0.9mm以下の高さを可能とする表面実装型圧電振動子の小型化に貢献し、従来実現し得なかった小型の高さを抑えた薄型の円筒状のシリンダ型パッケージの表面実装型圧電振動子を提供することができる。
以上述べたように、本発明によれば、高い気密性を維持し、より小型のシリンダ型パッケージの圧電振動子を提供できるとともに、該圧電振動子を搭載することにより、高さが0.9mm以下で実装面積低減が容易な小型の表面実装型圧電振動子を提供することができる。
以下に、本発明に係る圧電振動子に好適な具体的実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施の形態に係る圧電振動子の全体外観を示す斜視図を示し、図2は、同圧電振動子の内部構造の斜視図を示し、図3(a)は、気密端子の斜視図を示し、同図(b)は、同気密端子の断面斜視図を示し、図4は、圧電振動片の電極構造の斜視図を示す。
図1に示すように、本実施の形態に係る圧電振動子20は、金属製有底円筒状の封止管21を有するシリンダ型パッケージであり、封止管21の開口部26には気密端子22が圧入され、気密端子22の中心からは外側に一本のリード端子23が突出されている。
図2に示すように、圧電振動子20は、金属環24内に貫通する一本のリード端子23が封着された気密端子22と、リード端子23のインナーリード23aに支持されている圧電振動片25と、圧電振動片25を収納し、開口部26が気密端子22の金属環24で気密に封止された金属製有底円筒状の封止管21とから構成されている。
図3(a)に示すように、気密端子22は、コバールや42アロイなどからなる金属環24と、この金属環24の内側に充填された絶縁材としての封止ガラス27と、この封止ガラス27によって金属環24の内側に貫通して固定された一本のリード端子23とから構成されている。一本のリード端子23と金属環24とは、互いに電気的に絶縁されている。金属環24は、インナーリード23a側に、金属環24の中心線に平行にして所定の長さをもつ小径部28を有している。
図3(b)に示すように、一本のリード端子23は、円形の断面形状をして金属環24の中心位置に配置されている。気密端子22から外側に突き出ている一方側がアウターリード23bであり、圧電振動片25を収納する内側に向けて延びている部分がインナーリード23aである。インナーリード23aは、気密端子22の中を貫通してアウターリード23bとなり、このインナーリード23aとアウターリード23bとを総称してリード端子23と呼んでいる。インナーリード23aは、金属環24の軸方向中心線に平行でかつ該中心線から所定の距離を隔てた平坦段差面30を有している。リード端子23は、従来の二本から一本の配置となっているため、金属環24の内径との相対比が従来のリード端子の直径の場合の相対比と比べて大きく、太いリード端子23が配置されている。そのため、平坦段差面30が大きい幅をもって形成されている。
このリード端子23は、コバールや42アロイなどの金属表面に膜厚が約6μm以下の鋼めっき層を下地層として形成し、その表面に膜厚が約22μm以下の高融点のはんだをめっきしたものである。
封止ガラス27は、熱膨張係数が約4×10-6/℃〜約6×10-6/℃とコバールに近いコバールガラスからなり、金属環24とリード端子23の間で封着されて、電気的絶縁性と気密性が保たれている。
図4に示すように、圧電振動片25は、水晶等の圧電材料からなり、フォトリソグラフィー技術により音叉型に形成されている。音叉型の圧電振動片25の表面には2つの励磁電極31と2つのマウント電極32が形成されている。二本の振動腕部の表面には2つの励磁電極31が形成され、圧電振動片25の基部には励磁電極31につながっているマウント電極32が表裏面に各々1つ形成されている。ここでは、表面の電極を第1のマウント電極32a、裏面の電極を第2のマウント電極32bと呼んでいる。本実施例のマウント電極32は圧電振動片25の表裏面に各々1つ形成されているため、同一面上に隣接して形成されていた従来のマウント電極に対し、小型化された圧電振動片25のマウント電極32の電極間ショートを防ぐ接続構成には好適である。
図5は、本実施形態の圧電振動子の正面断面図を示し、図6は、同圧電振動子の側面断面図を示す。
図5に示すように、インナーリード23aの平坦段差面30には、圧電振動片25の第1のマウント電極32aがはんだなどで接続されると共に、圧電振動片25が支持されている。圧電振動片25は、インナーリード23aの平坦段差面30への支持されていることによって、金属環24の軸方向中心線に対して平行でかつ該中心線から所定の距離を隔てて保持されている。圧電振動片25の第2のマウント電極32bは、金属環24の小径部28とアルミや金線などの金属ワイヤ33で接続されている。
封止管21は、主組成が銅、亜鉛、ニッケルである洋白材、あるいは約41%〜約42%のニッケルと残部の鉄からなる42アロイなどから構成され、その表面には膜厚が約10μm以下のニッケルめっきなどが施されている。
金属環24の外周には、圧電振動片25を覆うように封止管21が被せられている。封止管21の内部には圧電振動片25を収納し、真空に気密封止されている。
金属環24に封止管21の開口部26被せられた時には、小径部28と封止管21との間に空間29が形成され、金属ワイヤ33のループ形状が収められる空間となっている。
封止管21の開口部26の内径寸法は、金属環24の外径寸法よりも小さく設定されている。封止管21の開口部26に金属環24を被せると、封止管21の内径寸法と金属環24の外径寸法との差に応じた垂直応力によって、封止管21の開口部26が金属環24によって全周にわたって封止され、気密性が保たれている。
次に、上記のように構成された圧電振動子20の電極接続構造について説明する。一本のアウターリード23bには、インナーリード23aの平坦段差面30と接続されている圧電振動片25の第1のマウント電極32aが引き出される。封止管21には、金属環24と電気的導通を成して、金属ワイヤ33で接続されている第2のマウント電極32bが引き出される。すなわち、第1のマウント電極32aはアウターリード23bへ、第2のマウント電極32bは封止管21へ引き出されている。このように電極接続されたアウターリード23bと封止管21の間に、所定の交流電圧を駆動電圧として印加すると、電流がインナーリード23aからの第1のマウント電極32aと、金属環24及び金属ワイヤ33からの第2のマウント電極32bとを介して励振電極31に流れ、圧電振動片25が圧電作用により所定の周波数で発振する。
本実施形態の圧電振動子20は、図5に示すように、インナーリード23aの側壁からなる平坦段差面30が、金属環24の中心線の位置を越えて金属環24の中心線から圧電振動片4の厚みの距離以下の位置で形成され、封止管21の略中央位置にかつ平行に配置されている。圧電振動片25は、そのため、図14に示すインナーリード2の接線上に接合された圧電振動片4が、封止管5に偏って接近している従来の構造に対し、封止管21の略中央位置にかつ平行になるように平坦段差面30で支持されている。
このことにより、金属環24及び封止管21の直径は最も小さくされた構成となっている。また同時に、リード端子23は金属環24の中心位置に配置され、リード端子23中心位置の高精度配置を最も容易にしている。そしてこれは高精度なリード端子23中心位置基準に、インナーリード23aの平坦段差面30を平行に高精度に形成することが容易なことから、圧電振動片25は、封止管21の略中央位置と平行な最適な位置に、安定してマウントされている。
また、リード端子23一本を中心位置に配置することによって、従来のリード端子二本の配置に比較して、太いリード端子23の配置が金属環24の中心位置に可能なことから、金属環24の小型化にも関わらずリード端子23の剛性を維持した圧電振動子20となっている。また、圧電振動片25のマウント精度の起因となる従来のリード端子二本の配置誤差や、従来のリード端子二本接近によるショートが、リード端子23一本配置と表裏面マウント電極接続とによって解消されている。
第2のマウント電極32bと金属ワイヤ33で接続される小径部28は、封止管21と金属環24との間に円周方向に渡り、円周方向の接続位置決め方向性を不要にした空間29を作っている。この空間29は、円周方向の自由度のある電極接続手段がとることができることから、安定した接続品質が得られる。また、他の部材を必要とせずに、圧電振動片25のマウント電極の表裏方向接続による小型な構成となっている。
第2のマウント電極32bは、金属環24の中心線に平行な小径部28に対して金属ワイヤ33で接続されている。圧電振動片25のマウント電極32と、離れた距離にある金属環24との接続には、金属ワイヤが好適である。金属ワイヤ33での接続は、衝撃時の圧電振動片25の基部における微小な相対変位にも追従して接続の信頼性を確保し、また接続に接着剤などを使用した際によるベーキング時のアウトガス発生の品質的悪影響を避けることに好適である。
次に、同じく図5に示す、金属環24の中心線から平坦段差面30までの距離L1は、圧電振動片25の厚みT1以下となっている。平坦段差面30は、金属環24の中心線から圧電振動片25の厚みT1の範囲内にあって位置している。また、金属環24の軸方向中心線に平行である面に、圧電振動片25が配置されている。圧電振動片25は、封止管21の開口部26へ金属環24が被せられ、封止管21と金属環24の軸方向中心線とは同じく平行になることから、封止管21と平行に配置されることになる。これにより、圧電振動片25は、金属環24の中心に対して圧電振動片25の厚み範囲以内の封止管21の最大径の位置で平行として、封止管21のスペースを最大限に活用した最適な位置に配置され、また最小径の封止管21とすることができる。金属環24の中心線から平坦段差面30までの距離L1は、圧電振動片25が封止管21の中央位置となる圧電振動片25の厚みT1の1/2が好ましい。
リード端子23の直径D1は、金属環24の最内径D2の25%以上であり、かつ40%以下となっている。従来のリード端子二本の構造では入れることのできなかった線径の太いリード端子23が配置されている。そのため、金属環24の小型化につれてリード端子23も小径にして剛性がなく耐衝撃性が弱くなることを防ぎ、リード端子23の剛性を従来のリード端子二本並み、又はそれ以上の剛性が維持されるインナーリード23aの形成に結びついている。リード端子23の直径D1が、金属環24の最内径D2の25%以上であり、かつ40%以下となっているのは、金属環24の最内径D2の25%以下では剛性がなく耐衝撃性が弱くなり、40%以上では、ガラス封着品質の低下を招くことになるからである。
図6に示すように、平坦段差面30の厚みT2は、リード端子23の直径D1の60%以上であり、かつ70%以下となっている。平坦段差面30が形成されることにより段差部34の長さL2は、リード端子23の直径D1の120〜160%と大きくなっている。リード端子23の直径D1の60〜70%の厚みT2は、従来のリード端子二本並み、又はそれ以上の剛性が維持され、段差部34の幅L2は、圧電振動片25のマウントされる支持幅を広くする効果をもって、耐衝撃性と安定したマウント品質を得るのに好適である。
小径部28の直径D3は、金属環24の外径D4より小さく、かつ金属環24の最内径D2より大きい径として、インナーリード23a側の金属環24と封止管21との間に円周方向に渡って空間29を形成している。小径部28の直径D3のインナーリード23a側からの長さL3は、0.05mm以上であり、かつ0.20mm以下となっている。小径部28の直径D3の長さL3は、金属ワイヤ33で接続するワイヤボンダのキャピラリなどの工具を接近させる必要な長さを確保し、円周方向の接続位置決め方向性を不要にして、封止管21との間の空間29と接続する長さとを満たし、電極接続の安定した品質を得るのに好適である。また小径部28の長さL2は、金属環24の長さを最小にして、圧電振動子20の長さを短縮するのに好適である。
封止管21の外径D5は、0.8mm以下であることが好ましい。外径D5が0.8mmより大きい場合には、圧電振動片25のマウント精度の起因となる従来のリード端子二本の配置誤差や、従来のリード端子二本の互いの接近によるショートを防止することに大きな困難性がなく、このような構造を採用する利点がない。
ここで、本実施形態の1例として示す圧電振動子20の各部の寸法は次の通りである。
封止管21の外径D5は、0.75mm。長さL0は、3.15mm、リード端子23の直径D1は、0.2mm。金属環24の最内径D2は、0.4mm。平坦段差面30の厚みT2は、0.13mm。圧電振動片25の厚みT1は、0.1mm。段差部34の長さL2は、0.21mm。小径部の直径D3の長さL3は、0.1mm。前記寸法により、小型な圧電振動子20となっている。
本実施形態の圧電振動子20は以上のように構成されており、金属環24及び封止管21の径を最も小さくしている。そして、そのような小型化にも関わらず、封止管21内に収納する圧電振動片25のマウント精度を高精度に、圧電振動片25を支持するリード端子23の剛性を維持し、従来のリード端子二本接近によるショートを解消して、φ0.8mm以下に収める小型化の円筒状のシリンダ型パッケージ圧電振動子20を提供することができる。
以下に、本発明に係る表面実装型圧電振動子に好適な具体的実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図7は、本実施の形態に係る表面実装型圧電振動子の構造を示し、(a)は、全体斜視図を示し、(b)は、内部構造の透視図を示す。図8は、図7の構成の分解斜視図を示し、(a)は、シリンダ型パッケージ圧電振動子を示し、(b)は、気密端子側の電極端子を示し、(c)は、封止管側の電極端子を示し、(d)は、モールド樹脂を示す。
図7(a)、(b)に示すように、本実施の形態に係る表面実装型圧電振動子40は、中央部に圧電振動子20が配置されている。圧電振動子20の外形はモールド樹脂41で被覆されている。電極端子42は、その一部である電極端子の水平部42aa、42baが表面実装型圧電振動子40の底面に露出されている。
図8に示すように、表面実装型圧電振動子40は、前述した実施例1における図8(a)の圧電振動子20と、同圧電振動子20と外部との電気的導通を成すための図8(b)、(c)の電極端子42a、42bと、同圧電振動子20を被覆する図8(d)のモールド樹脂41とから構成されている。
これらの図に示すように表面実装型圧電振動子40は、その中央部に圧電振動子20が配置されている。圧電振動子20はその外形がシリンダ型の円筒状に形成されており、図5に示し前述したように、その内部には交流電圧を印加することで所定の振動周波数を発生させることが可能な薄板形状の圧電振動片25が収容されている。一本のアウターリード23bには、インナーリード23aの平坦段差面30と接続されている圧電振動片25の第1のマウント電極32aが引き出されている。封止管21には、金属環24と電気的導通を成して、金属ワイヤ33で接続されている第2のマウント電極32bが引き出されている。アウターリード23bと封止管21の間に所定の交流電圧を駆動電圧として印加すると、電流がインナーリード23aからの第1のマウント電極32aと、金属環24及び金属ワイヤ33からの第2のマウント電極32bとを介して励振電極31に流れ、圧電振動片25が圧電作用により所定の周波数で発振する。
図8に示すように、本実施形態の電極端子42は、図8(b)の気密端子側の電極端子42aと、図8(c)の封止管側の電極端子42bとから構成されている。電極端子42a、42bは、圧電振動子20の長手方向の両端に配置されている。電極端子42a、42bは、水平部42aa、42baと垂直部42ab、42bbとで構成されている。電極端子42a、42bは、例えば厚さが0.1mmの板状をした銅系合金等の導電金属からなる平板材でできている。電極端子42a、42bは、該平板材にプレス加工を施し、水平部42aa、42ba、切り欠き43をプレスして形成した後、垂直部42ab、42bbの所定の曲げ加工を施すことによって形成されている。
垂直部42ab、42bbは、モールド樹脂41で被覆された後には、モールド樹脂41のアンカーの役割を成し、小型化された表面実装型圧電振動子40においても、電極端子42a、42bの、モールド樹脂41からの剥がれ強度が維持されている。
水平部42aa、42baは、圧電振動子20を被覆するモールド樹脂41の外部底面に露出して外部電極と接続される。モールド樹脂41の水平端部から外部に露出している気密端子側の電極端子42aaと封止管側の電極端子42baは、それぞれ圧電振動子20のアウターリード23b及び封止管21と、気密端子側の接合部44a、封止管側の44bとにおいて接合されている。気密端子側の接合部44aは、垂直部42abの上面の中央部に位置している。封止管側の44bは、2つある垂直部42bbの間の水平部42ba上面に位置している。そのため、気密端子側の接合部44a、封止管側の44bは、共に上下方向からの接触接続が可能な安定した接続構造となっている。また、他の接続部材を必要とせずに最少に構成されてモールド樹脂41の外部に引き出されている。
水平部42aa、42baの先端部は共に2つに分かれて、モールド樹脂41の水平方向の外部に突出している。水平部42aa、42baの先端部は、外部電極と接続する強度を均等になるように、共に同じ形状にされている。
圧電振動片24を収納した圧電振動子20、気密端子側及び封止管側の電極端子42a、42bとを含む全体は、モールド樹脂41の成形材料,例えば、エポキシ系の成形材料等である樹脂材料により、モールドされることにより、表面実装型圧電振動子40とされている。
図9は、図8の気密端子側の電極端子拡大斜視図を示す。図9に示すように、気密端子側の電極端子42aは、圧電振動子20の長手方向の外側から中央部を曲げ起こして垂直部42abが形成されている。曲げ起こされた垂直部42abは、水平部42aaの外形形状内に、圧電振動子20の長手方向と直交し、圧電振動子20の幅方向となってアウターリード23bの高さまで形成されている。そしてアウターリード23bは垂直部42abの上部である接合部44aと接合されている。そのため、アウターリード23bと接合部44aを含めた長さが、水平部42aaの外形形状内に収められている。これは、前述したアウターリード3より外方に下部電極端子11aを突出して、表面実装型圧電振動子10本体長手方向へ寸法増加を伴っていた従来構造に比べ、長くなるスペースを持たずに表面実装型圧電振動子40の長手方向寸法の短縮化が図れている。
曲げ起こされた垂直部42abの反対側には、水平部42aaの切り欠き43が設けられている。切り欠き43の位置は、封止管21開口部26の拡径部の下部位置にあたり、電極端子42aaと封止管21開口部26とは、接触しない切り欠き43の形状となっている。切り欠き43があることによって、封止管21開口部26の高さ位置を低くして表面実装型圧電振動子40の高さが抑えられている。
図10は、図8の封止管側の電極端子拡大斜視図を示す。図10に示すように、封止管側の電極端子42bは、圧電振動子20の幅方向の両外側から曲げ起こして垂直部42bbが形成されている。垂直部42bbは、圧電振動子20の長手方向と平行となっている。そのため、前述した図13に示す表面実装型圧電振動子10の長手方向に垂直部11bを直列配置して垂直部11bを加えた長さが必要としていた従来構造に比べ、表面実装型圧電振動子40の長手方向寸法の短縮化が図れている。従って、樹脂モールド後の表面実装型圧電振動子40の長手方向寸法の短縮化による小型化と実装面積の低減が図れている。
曲げ起こされた垂直部42bbは、封止管21と平行になって封止管21の両側面から支持可能な形状が形成されている。そのため、封止管21の幅方向位置は、電極端子42bの垂直部42bbによって安定的に位置規制されている。また、封止管21の上下方向と圧電振動子20の長手方向位置は、アウターリード23bとの接合部44aと、封止管21との接合部44bによって安定的に位置規制されている。このことにより、封止管21の幅方向位置、上下方向位置、長手方向位置をそれぞれずれることなく、モールド後にモールド樹脂41から側面に露出することなく、位置規制されて品質的に安定してモールド樹脂41内に収納されている。
また封止管側の電極端子42bは、封止管21の位置を安定的に位置規制しているために、外部からの位置決めピンを必要としない。従来の図12に示す表面実装型圧電振動子10は、外部からの位置決めピンによる窪み部12があり、表面実装型圧電振動子10の周囲が樹脂材料により正しくカバーされないで、圧電振動子6の封止管5が表面実装型圧電振動子10の外形から一部露出してしまっていた。これに対し、本実施例の表面実装型圧電振動子40では周囲が樹脂材料により正しくカバーされ、露出の問題が解消されている。
ここで、表面実装型圧電振動子40の電極接続構造を説明する、第1のマウント電極32aと接続されたアウターリード23bは、図8に示すように、電極端子42aの垂直部42abの上面である接合部44aと接合され、水平部42aaへ引き出されている。第2のマウント電極32bと接続された封止管21は、電極端子42bの水平部42baの接合部44bと接合されて、電極端子42baの水平部下面から、圧電振動片25のマウント電極32が外部電極へ引き出されている。
表面実装型圧電振動子40の薄型化には、電極端子42a、42bの厚みは、0.1mm以下であることが好ましい。電極端子42a、42bの厚みは、0.1mm以下であることにより、0.9mm以下の表面実装型圧電振動子40の高さを可能としている。
圧電振動子20と、外部との電気的導通を成すための電極端子42aa、42baは、重ねる構造とされることが共に上下方向接続による安定した接続品質が得やすい。本実施形態の構造も、圧電振動子20と、外部との電気的導通を成すための電極端子42aa、42baとを重ねる構造とされている。封止管21の外径は、金属環24に被せている開口部26が最も大きい。封止管21の最も大きい外径の開口部26の下部には、前述したように電極端子42aの水平部42aaに切り欠き43が設けられ、封止管21とは、接触しない切り欠き43の形状となっているため、電極端子42aaとを重ねる構造としても表面実装型圧電振動子40の高さの増加を伴うことはない。一方の封止管側の電極端子42bは、封止管21と電極端子42bの水平部42baとを直接重ねる構造とされているため、電極端子42bの厚みがそのまま表面実装型圧電振動子40の高さに影響を及ぼすことになる。圧電振動子20と電極端子42bを重ねる構造とした本実施形態では、電極端子42aaの厚みを0.1mm以下とすることにより、φ0.8mm以下の圧電振動子20と、電極端子42aa、42baの厚みを加えた0.9mm以下の高さとする表面実装型圧電振動子40の薄型化を実現して、円筒状のシリンダ型パッケージの従来にはない高さの表面実装型圧電振動子40とされている。
この圧電振動子20は、圧電振動片25を収容した圧電振動子20をモールド樹脂41によりモールドして表面実装型圧電振動子40として形成されているから、半導体部品等の他の表面実装型部品と同様に自動実装機によって、機械的に部品実装される。そして、実装対象である所定の実装基板上のランド(図示せず)に対して気密端子側の電極端子42aと封止管側の電極端子42bを載置して半田により固定される。これにより、実装機器内で、基板を介して、電極端子42aa、42baを介してアウターリード23b,インナーリード23aと、封止管21、金属環24、金属ワイヤ33から圧電振動片25へ駆動電圧が印加されることによって、所定の振動周波数で振動するようになっている。そして、この振動を電気的に取り出して、組み込まれる機器の所定のクロック信号等に利用することができる。
本実施形態の圧電振動子の全体外観を示す斜視図。 本実施形態の圧電振動子の内部構造を示す斜視図。 (a)本実施形態の気密端子の斜視図、(b)本実施形態の気密端子の断面斜視図。 本実施形態の圧電振動片の電極構造を示す斜視図。 本実施形態の圧電振動子の正面断面図。 本実施形態の圧電振動子の側面断面図。 (a)本実施形態の表面実装型圧電振動子の全体斜視図、(b)本実施形態の表面実装型圧電振動子の内部構造を示す透視図。 図7の構成の分解斜視図。(a)シリンダ型パッケージ圧電振動子。(b)気密端子側の電極端子。(c)封止管側の電極端子。(d)モールド樹脂。 図8の気密端子側の電極端子拡大斜視図。 図8の封止管側の電極端子拡大斜視図。 従来の圧電振動子を説明するための概略斜視図。 従来の表面実装型圧電振動子を説明するための外観斜視図。 従来の表面実装型圧電振動子を説明するための内部構造を示す概略断面図。 (a)図13のA−A断面図、(b)(a)を小型化した場合のA−A断面図。
符号の説明
1 気密端子
2 インナーリード
3 アウターリード
4 圧電振動片
5 封止管
6 圧電振動子
7 金属環
10 表面実装型圧電振動子
11 電極端子
12 窪み部
20 圧電振動子
21 封止管
22 気密端子
23 リード端子
23a インナーリード
23b アウターリード
24 金属環
25 圧電振動片
26 開口部
27 封止ガラス
28 小径部
29 空間
30 平坦段差面
31 励磁電極
32 マウント電極
32a 第1のマウント電極
32b 第2のマウント電極
33 金属ワイヤ
34 段差部
40 表面実装型圧電振動子
41 モールド樹脂
42 電極端子
42a 気密端子側の電極端子
42aa 気密端子側の電極端子の水平部
42ab 気密端子側の電極端子の垂直部
42b 封止管側の電極端子
42ba 封止管側の電極端子の水平部
42bb 封止管側の電極端子の垂直部
43 切り欠き
44a 気密端子側の接合部
44b 封止管側の接合部

Claims (15)

  1. 絶縁材が充填された金属環、及び前記金属環を貫通する一本のリード端子を有する気密端子と、
    電振動片を収納し、開口部が前記気密端子の前記金属環で気密に封止された金属製有底円筒状の封止管と、
    前記金属環が前記開口部を封止している状態において、前記リード端子のうち前記封止管の内側に伸びている部分であるインナーリードに支持され、表面に2つの励磁電極と2つのマウント電極が形成されている圧電振動片と、
    を有する圧電振動子であって、
    前記リード端子は、円形の断面形状をして前記金属環の中心位置に配置され、
    前記インナーリードは、前記金属環の軸方向中心線に平行でかつ該中心線から所定の距離を隔てた平坦段差面を有し、
    前記圧電振動片は、前記封止管の略中央位置にかつ平行になるように前記平坦段差面で支持されていると共に、
    前記金属環が前記インナーリード側に前記金属環の中心線に平行な小径部を有していることにより形成される前記小径部と前記封止管との間の空間において一方の前記マウント電極と前記金属環とが金属ワイヤによって接続されており、他方の前記マウント電極は、前記インナーリードの平坦段差面に接続されていることを特徴とする圧電振動子。
  2. 前記圧電振動片の2つのマウント電極は、前記インナーリードに支持されるマウント部の表裏面に各々1つ形成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。
  3. 前記平坦段差面は、前記金属環の中心線の位置を越え、前記金属環の中心線から前記圧電振動片の厚みの距離以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の圧電振動子。
  4. 前記リード端子の直径は、前記金属環の最内径の25%以上であり、かつ40%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項のうち何れか1項に記載の圧電振動子。
  5. 前記平坦段差面の厚みは、前記リード端子の直径の60%以上であり、かつ70%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項のうち何れか1項に記載の圧電振動子。
  6. 前記小径部の長さは、0.05mm以上であり、かつ0.15mm以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項のうち何れか1項に記載の圧電振動子。
  7. 前記封止管の外径は、0.8mm以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項のうち何れか1項に記載の圧電振動子。
  8. 請求項1乃至請求項のうち何れか1項に記載の圧電振動子と、
    前記圧電振動子と外部との電気的導通を成すための電極端子と、
    前記圧電振動子を被覆するモールド樹脂と、
    を有することを特徴とする表面実装型圧電振動子。
  9. 前記電極端子は、前記圧電振動子長手方向の両端に配置され外部と電気的に接続する水平部と、前記電極端子の一部を曲げ起こした垂直部とで形成されていることを特徴とする請求項に記載の表面実装型圧電振動子。
  10. 前記気密端子側の前記電極端子の垂直部は、前記表面実装型圧電振動子の長手方向と直交し、前記封止管側の前記電極端子の垂直部は、前記表面実装型圧電振動子の長手方向と平行であることを特徴とする請求項又は請求項に記載の表面実装型圧電振動子。
  11. 前記電極端子は、前記気密端子側の前記垂直部に前記リード端子と接続し、前記封止管側の前記水平部に前記封止管と接続していることを特徴とする請求項乃至請求項10のうち何れか1項に記載の表面実装型圧電振動子。
  12. 前記気密端子側の前記電極端子は、前記垂直部を前記表面実装型圧電振動子の長手方向外側中央部から曲げ起こし、前記表面実装型圧電振動子の長手方向内側中央部には、前記封止管に対する切り欠きがあることを特徴とする請求項乃至請求項11のうち何れか1項に記載の表面実装型圧電振動子。
  13. 前記封止管側の前記電極端子は、前記表面実装型圧電振動子の長手方向内側部において、前記表面実装型圧電振動子の長手方向と平行に外側から曲げ起こし、前記封止管の両側面に支持可能な垂直部を形成していることを特徴とする請求項乃至請求項12のうち何れか1項に記載の表面実装型圧電振動子。
  14. 前記電極端子の厚みは、0.1mm以下であることを特徴とする請求項乃至請求項13のうち何れか1項に記載の表面実装型圧電振動子。
  15. 前記表面実装型圧電振動子の高さは、0.9mm以下であることを特徴とする請求項乃至請求項14のうち何れか1項に記載の表面実装型圧電振動子。
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