JP4817929B2

JP4817929B2 - 水晶振動片の支持部構造

Info

Publication number: JP4817929B2
Application number: JP2006097480A
Authority: JP
Inventors: 友治恩田; 伸一下木原
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007274351A

Description

本発明は、水晶素板に各種電極を形成した水晶振動片の支持部構造に関する。

電子部品の一つである水晶振動子５０に使用される水晶振動片５１は、水晶素板５２の表裏主面上に、水晶素板５２を励振させる励振電極５３と、水晶振動片５１を収納するベース容器５６に形成される支持部５７との接続をとるための接続用電極５４と、励振電極５３と接続用電極５４とを導通接続する引き出し電極５５とを形成して構成される。水晶振動子５０の小型化に伴い、水晶素板５２形状として小型の短冊形状が主流となってきた。更に小型化に対応するために、従来では水晶振動片５１側の引き出し電極５５とベース容器５６側の支持部５７との導通固着手段として導電性接着部材５８を使用していた。

図３は、従来技術の一例として、各種電極を形成した水晶振動片５１をベース容器５６に収納し導電性接着部材５８により導通固着した状態を示した水晶振動子５０の断面図である。即ち、水晶振動片５１を構成する水晶素板５２の表裏主面上には、対向する励振用電極５３と、励振用電極５３から水晶素板５２の一方の短辺へ延設した接続用電極５４と、接続用電極５４と電気的に接続し且つベース容器５６側の支持部５７との導通を取るための引き出し電極５５とが形成されている。

このように構成された水晶振動片５１を、ベース容器５６の空間内にベース容器５６内部底面にほぼ平行になるように配置する。その際に、水晶振動片５１側の引き出し電極５５とベース容器５６側の支持部５７との間を、金等の金属材料による導電性接着部材５８により導通接続を行っている。又、この導電性接着部材５８は水晶振動片５１をベース容器５６内部で姿勢保持も行っている。水晶振動片５１を内部空間に搭載したベース容器５６の開口部に、金属製の蓋体５９を配置し、ベース容器５６の内部空間を気密封止することで、水晶振動子５０が形成される。前述のような水晶振動片５１については、以下のような文献が開示されている。
特開平１１−２８９２３８号公報特開２０００−４０９３５号公報なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

しかしながら、水晶振動子の小型化が進むにつれ、水晶振動子内部に搭載する水晶振動片自体も小型化が必須となり、それに伴い水晶振動片主面上に接続用電極が形成できる領域が非常に狭くなり、引き出し電極形状が小さくなっている。
そのため、引き出し電極の形成面積内に配置するベース容器上の支持部面積も小さくなり、支持部と引き出し電極間の接着強度が弱くなってしまい、最悪導通不良を起こす可能性がある。更に接触面積が小さいことから、水晶振動片を保持する強度も弱く、水晶振動片に外部より力が加わることによる水晶振動片の脱落が起こる可能性が高くなる。これらの不具合を回避するため、従来では、水晶振動片を支持部へ実装する際に、水晶振動片の側面まで導電性接着部材を被覆することで接着強度の向上を図っていたが、水晶振動片自体に必要以上のストレスが加わってしまい、水晶振動片の振動特性などが不安定となるおそれがあった。

本発明は上記欠点に鑑み考え出されたものであり、従ってその目的は、水晶振動子の小型化により、水晶振動片自体も小型化され、引き出し電極面積が小さくなっても支持部と水晶振動片の接着強度の劣化のない水晶振動片の支持部構造を提供することにある。

本発明の水晶振動片の支持部構造は、矩形状の水晶素板に励振電極と引き出し電極を形成した水晶振動片を、基板と、蓋体と、前記基板の上面に取着される側壁とからなるベース容器における前記基板の上面に設けた支持部に実装する支持部構造において、前記支持部は、実装される前記水晶振動片の主面外周から前記側壁側にはみ出さないように、前記基板の上面の、実装される前記水晶振動片の短辺の位置に対応するところから前記基板上面の中心方向に向かってズラした位置に配置されており、また前記支持部は前記水晶振動片の短辺方向に並行して長さの異なる台座状に２分割してあり、前記支持部の前記水晶振動片に対向する面には、くぼみが形成されており、前記くぼみに導電性接着部材を注入されることにより前記水晶振動片の固着と導通がなされている支持部構造である。

具体的な一例を挙げると、Ｚ軸方向が短辺、Ｘ軸方向が長辺の矩形状の水晶素板に励振電極と引き出し電極を形成した水晶振動片をベース容器の支持部に実装する支持部構造において、前記支持部は前記水晶振動片のＺ軸方向短辺の内側位置に配置し、更にＸ軸方向長辺よりも内側位置に配置し、前記支持部は前記水晶振動片のＺ軸方向短辺に長さの異なる台座状に２分割してあり、前記台座状の支持部にはくぼみが形成されており、前記くぼみに導電性接着部材が注入されることで前記水晶振動片の固着と導通を行うことを特徴とする。

また、本発明の支持部構造は、上記構成において、２分割の台座状の一方の支持部は、前記水晶振動片の略中心位置までの長さであることを特徴とする。

本発明における水晶振動片の支持部構造によれば、水晶振動片の引き出し電極を形成する領域に支持部側にくぼみを形成することで、その領域上に形成された引き出し電極と支持部との接触面積を大きくとることが可能となる。

また、本発明における水晶振動片の支持部構造によれば、２分割の台座状の一方の支持部は、水晶振動片の略中心位置までの長さであることから、水晶振動片が小さくなっても水晶振動片と支持部の接触面積を確保することが可能となる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。

図１は本発明の実施形態にかかる水晶振動片８の支持部構造を水晶発振器に応用した場合の水晶発振器の断面図である。図１（ａ）は水晶発振器の全体図の断面であり、図１（ｂ）は水晶振動片８の支持部に着目した断面図である。図１に図示する水晶発振器は大略的に言って、ベース容器１と、枠部５、水晶振動片８、半導体部品３７、樹脂３８とで構成されている。図１に図示するベース容器１に、枠部５の底面の四隅部に外部接続端子９が設けられている。外部接続端子９は枠部５と電気的および機械的に接続され、かつ固定されており、実装基板（不図示）との接続用端子として機能している。なお、Ｚ軸方向が短辺、Ｘ軸方向が長辺の矩形状の水晶素板に励振電極と引き出し電極を形成する水晶振動片８が実装されている。また、半導体部品３７の外側位置に配置する枠部５と、半導体部品３７と枠部５とは樹脂３８で被われている。また、図２は本発明の水晶振動片８の支持部構造を示す基板２の上面図である。

前記ベース容器１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る基板２、基板２と同様のセラミック材料から成る側壁３、４２アロイやコパール、リン青銅等から成る蓋体４から成り、基板２の上面に側壁３を取着させ、その上面に蓋体４を載置し固定させることによってベース容器１が構成され、側壁３の内側に位置する基板２の上面に導電性接着部材１３を介して水晶振動片８が実装される。ベース容器１はその内部に、具体的には、基板２の上面と側壁３の内面と蓋体４の下面とで囲まれるキャビティ１０内に水晶振動片８を収容して気密封止するためのものである。ここで基板２上には水晶振動片８を搭載するための支持部６が形成され支持部６にはくぼみ７が形成されている。また、支持部６は水晶素板１１に形成された引き出し電極１２と対応する位置に各々形成されており、一方は水晶振動片８の短辺側中央付近まで広げて形成されている。

一方、ベース容器１のキャビティ１０に収容される水晶振動片８は、所定の結晶軸でカットした水晶素板１１の両主面に一対の励振電極１４を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振電極１４を介して水晶振動片８に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。

また一方で図１に図示するように、上述した基板２の下面には、枠部５が形成され、枠部５の四隅部には外部接続端子９が被着・形成されている。これら枠部５間に位置する基板２の下面には、矩形状に形成されたフリップチップ型の半導体部品３７が搭載されており、半導体部品３７は導電性接着部材３６を介して基板２に接続されている。また、半導体部品３７と基板２間は樹脂３８で覆われている。

また、半導体部品３７はその回路形成面に、周囲の温度状態を検知する感温素子、水晶振動片８の温度特性を補償する温度補償データを有し、温度補償データに基づいて水晶振動片８の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられており、発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えばクロック信号等の基準信号として利用されることとなる。ここで水晶振動片８と半導体部品３７は図１に図示する基板２の内層に設けられたメタライズ配線１５により接続されている。

ここで、本発明の特徴部分は図１、図２に図示するように、水晶振動片８を搭載する支持部６にくぼみ７を形成した支持部構造としたことにある。これにより、水晶振動片８と支持部６との接触面積が大きくなり、水晶振動片８の落下時の衝撃等により、水晶振動片８と導電性接着部材１３との接着状態の悪化を招くことがなく、接着状態を安定した状態で水晶振動片８を支持部６上に保持することが可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるのではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

例えば上述の実施形態においては、水晶振動片８の支持部６を図２に示すように内周にくぼみ７を形成した角柱状に形成しているが、円柱状あるいは楕円柱状としても構わない。この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。

なお、図３に示すように本発明における支持部６は水晶振動片８のＺ軸方向短辺の内側位置に配置し、更にＸ軸方向長辺よりも内側位置に配置しているところに特徴があり、水晶振動片８のＺ軸方向短辺への導電接着部材１３の這え上がり防止に大きく作用する。

本発明の実施形態にかかる水晶発振器の概略の断面図である。本発明の水晶発振器のベース容器上に形成された支持部の概略の上面図である。本発明の支持部の位置関係を示す斜視図である。従来の水晶発振器の概略の断面図である。

符号の説明

１・・・ベース容器
２・・・基板
３・・・側壁
４・・・蓋体
５・・・枠部
６・・・支持部
７・・・くぼみ
８・・・水晶振動片
９・・・外部接続端子
１０・・・キャビティ
１１・・・水晶素板
１２・・・引き出し電極
１３・・・導電性接着部材
１４・・・励振電極
１５・・・メタライズ配線
２０・・・キャビティ
３６・・・導電性接着部材
３７・・・半導体部品
３８・・・樹脂

Claims

矩形状の水晶素板に励振電極と引き出し電極を形成した水晶振動片を、基板と、蓋体と、前記基板の上面に取着される側壁とからなるベース容器における前記基板の上面に設けた支持部に実装する支持部構造において、
前記支持部は、実装される前記水晶振動片の主面外周から前記側壁側にはみ出さないように、前記基板の上面の、実装される前記水晶振動片の短辺の位置に対応するところから前記基板上面の中心方向に向かってズラした位置に配置されており、
また前記支持部は前記水晶振動片の短辺方向に並行して長さの異なる台座状に２分割してあり、
前記支持部の前記水晶振動片に対向する面には、くぼみが形成されており、
前記くぼみに導電性接着部材を注入されることにより前記水晶振動片の固着と導通がなされていることを特徴とする支持部構造。
請求項１記載の２分割の台座状の一方の支持部は、前記水晶振動片の略中心位置までの長さであることを特徴とする支持部構造。