JP5800591B2 - 表面実装水晶振動子 - Google Patents

Description

本発明は、表面実装水晶振動子に係り、特に、シート状の基板シートにおける周波数調整及び検査を適正におこなうことができる表面実装水晶振動子及び基板シートに関する。

［従来の技術］
表面実装水晶振動子は小型・軽量であることから、特に携帯型の電子機器に周波数や時間の基準源として内蔵される。
従来の表面実装水晶振動子は、セラミック基板上に水晶片を搭載し、凹状のカバーを逆さまにして被せて密閉封入したものがある。近年では、周波数偏差Δｆ／ｆが比較的緩く、例えば±１５０〜±２５０ｐｐｍの安価な民生用がある。

［従来の実装端子：図７］
従来の表面実装水晶振動子では、コーナースルーホール部で基板の表裏を導通させる構造では、裏面の実装端子のパターンとして図７に示すものがあった。図７は、従来の実装端子のパターンを示す平面説明図である。
図７に示すように、従来の表面実装水晶振動子における基板の裏面には、スルーホールに形成されたスルー端子に接続するコーナー端子４ｃと、２つのコーナー端子４ｃに接続する実装端子４´とが形成されている。
実装端子４´は、基板短辺に沿って長方形の形状で形成され、２つの角部がコーナー端子４ｃに接続している。

［従来のシートパターン：図８］
図７に示した基板裏面の実装端子は、一つの表面実装水晶振動子の場合を示しているが、個々に分割される前の基板シートは、図８に示すようになる。図８は、従来のシートパターンを示す平面説明図である。
従来の基板シートのパターン（シートパターン）は、図８に示すように、一つのスルー端子を囲むようにコーナー端子４ｃが形成され、そのコーナー端子４ｃに４つの実装端子４´が接続されている。図８では上下の縦方向に実装端子４´が並列に接続されている。

［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２００９−１４７８４９号公報「圧電振動素子の製造方法、圧電基板ウエハ及び圧電振動子」（エプソントヨコム株式会社）［特許文献１］、特開２００４−２１４９２１号公報「絶縁性パッケージ、圧電デバイス、パッケージの固定構造ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器」（セイコーエプソン株式会社）［特許文献２］がある。

特許文献１には、圧電振動素子の基板裏面に形成される外部接続端子（実装端子）が、水晶振動子ウエハ上では、２つの貫通孔側壁に形成された端子に接続されている。
つまり、実装端子が１つの圧電振動素子において２端子構造であり、図７、図８に示す構造と同様の構造となっている。

また、特許文献２には、圧電デバイスの底面に形成される実装電極部は、２つ形成され（２端子構造）、四隅及び側壁に形成された金属被覆部に接続している。尚、特許文献２には、４端子構造も示されている。

特開２００９−１４７８４９号公報 特開２００４−２１４９２１号公報

しかしながら、上記従来の表面実装水晶振動子のシートパターンでは、基板シートの状態で周波数の調整作業や電気検査（電検）を行う場合に、シート縦方向に並列接続された実装端子によって発振するおそれがあり、正常な組み立て検査を行うことができないという問題点があった。

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、シートパターンにおける周波数調整及び検査を適正に行うことができる表面実装水晶振動子及び基板シートを提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、表面実装水晶振動子において、水晶片が搭載される基板の四隅にスルーホールが形成され、スルーホール内面を導通させるスルー端子が形成され、水晶片が搭載される面とは反対側の面の基板上に、スルー端子に接続するコーナー端子が形成され、基板の短辺に並行に基板の両端に第１の実装端子と第２の実装端子が形成され、第１の実装端子が接続するコーナー端子と第２の実装端子が接続するコーナー端子とは、基板上で対角にあり、第１の実装端子のコーナー端子に近い一方の角部は当該コーナー端子に接続し、第１の実装端子のコーナー端子に近い他方の角部は特定の間隔を有する分断部により当該コーナー端子には接続しないで分断され、第２の実装端子のコーナー端子に近い一方の角部は当該コーナー端子に接続し、第２の実装端子のコーナー端子に近い他方の角部は特定の間隔を有する分断部により当該コーナー端子には接続しないで分断され、水晶片が搭載される面の四隅にコーナー端子が形成され、当該面で特定の短辺に並行に第１の水晶保持端子が、別の短辺に並行に第２の水晶保持端子が形成され、第１の水晶保持端子は、当該面の反対側の面に形成された第１の実装端子に接続するようコーナー端子内で特定のコーナー端子に接続し、第２の水晶保持端子は、当該反対側の面に形成された第２の実装端子に接続するようコーナー端子内で特定のコーナー端子とは別のコーナー端子に接続し、第１の水晶保持端子は、特定の短辺の中心から特定のコーナー端子に接続されている側の端部までの長さに対して、特定のコーナー端子に接続されていない側の端部までの長さを短くし、第２の水晶保持端子は、別の短辺の中心から別のコーナー端子に接続されている側の端部までの長さに対して、別のコーナー端子に接続されていない側の端部までの長さを短くしたことを特徴とする。

本発明は、上記表面実装水晶振動子において、分断部における特定間隔を０．１〜０．２ｍｍとしたことを特徴とする。

本発明によれば、水晶片が搭載される基板の四隅にスルーホールが形成され、スルーホール内面を導通させるスルー端子が形成され、水晶片が搭載される面とは反対側の面の基板上に、スルー端子に接続するコーナー端子が形成され、基板の短辺に並行に基板の両端に第１の実装端子と第２の実装端子が形成され、第１の実装端子が接続するコーナー端子と第２の実装端子が接続するコーナー端子とは、基板上で対角にあり、第１の実装端子のコーナー端子に近い一方の角部は当該コーナー端子に接続し、第１の実装端子のコーナー端子に近い他方の角部は特定の間隔を有する分断部により当該コーナー端子には接続しないで分断され、第２の実装端子のコーナー端子に近い一方の角部は当該コーナー端子に接続し、第２の実装端子のコーナー端子に近い他方の角部は特定の間隔を有する分断部により当該コーナー端子には接続しないで分断され、水晶片が搭載される面の四隅にコーナー端子が形成され、当該面で特定の短辺に並行に第１の水晶保持端子が、別の短辺に並行に第２の水晶保持端子が形成され、第１の水晶保持端子は、当該面の反対側の面に形成された第１の実装端子に接続するようコーナー端子内で特定のコーナー端子に接続し、第２の水晶保持端子は、当該反対側の面に形成された第２の実装端子に接続するようコーナー端子内で特定のコーナー端子とは別のコーナー端子に接続し、第１の水晶保持端子は、特定の短辺の中心から特定のコーナー端子に接続されている側の端部までの長さに対して、特定のコーナー端子に接続されていない側の端部までの長さを短くし、第２の水晶保持端子は、別の短辺の中心から別のコーナー端子に接続されている側の端部までの長さに対して、別のコーナー端子に接続されていない側の端部までの長さを短くした表面実装水晶振動子としているので、個々に分割される前の基板シートにおいて実装端子が電気的に分断されているので、周波数調整、電気検査を正常に行うことができ、水晶片を覆うように搭載される金属カバーが水晶保持端子に接触しても、他方の水晶保持端子に接触するのを防止して、ショートを回避できる効果がある。

本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子の実装端子のパターンを示す平面説明図である。 両持タイプのパターンを示す平面説明図である。 片持タイプのパターンを示す平面説明図である。 本振動子の断面説明図である。 本振動子の平面説明図である。 本実施の形態に係るシートパターンを示す平面説明図である。 従来の実装端子のパターンを示す平面説明図である。 従来のシートパターンを示す平面説明図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子は、基板の裏面で、基板の短辺に並行に基板の両端に第１の実装端子と第２の実装端子が形成され、第１の実装端子のコーナー端子に近い一方の角部は当該コーナー端子に接続し、第１の実装端子のコーナー端子に近い他方の角部は特定の間隔を有する分断部により当該コーナー端子には接続しないで分断され、第２の実装端子のコーナー端子に近い一方の角部は当該コーナー端子に接続し、第２の実装端子のコーナー端子に近い他方の角部は特定の間隔を有する分断部により当該コーナー端子には接続しないで分断されており、個々に分割される前の基板シートにおいて実装端子が電気的に分断されているので、周波数調整、電気検査を正常に行うことができる。

水晶振動子の実装端子は、大きく分けて、４端子と２端子の２種類がある。現在、４端子が主流であるが、実装の確実性、実装強度の向上を顧客が望む場合には、２端子品が要求される。
本実施の形態に係る表面実装水晶振動子は、２端子品で、周波数調整や電検を正常に行うことができ、生産性を向上させることができるものである。

［実施の形態の実装端子：図１］
本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子の実装端子のパターンについて図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子の実装端子のパターンを示す平面説明図である。
本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子（本振動子）の基板裏面に形成されるパターンは、図１に示すように、基板の四隅に形成されたスルー端子２ｃに接続するコーナー端子４ｃが設けられ、基板の短辺に並行に２つの実装端子４ａ，４ｂが形成されている。

実装端子４ａ，４ｂは、一つのコーナー端子４ｃには接続するものの、他方のコーナー端子とは特定の間隔を有する分断部Ｌによって他方のコーナー端子４ｃと接続しないようになっている。

図１では、左上のコーナー端子４ｃと実装端子４ａが接続し、左下のコーナー端子４ｃとは実装端子４ａが接続していない。
また、図１の右下のコーナー端子４ｃと実装端子４ｂが接続し、右上のコーナー端子４ｃとは実装端子４ｂが接続していない。

つまり、一つの本振動子では、一方の実装端子４ａが基板の一つのコーナー端子４ｃに接続する場合、他方の実装端子４ｂが基板における対角線にあるコーナー端子４ｃに接続するものである。
これは、一方の実装端子４ａが一つのコーナー端子４ｃに非接続である場合に、他方の実装端子４ｂが基板における対角線にあるコーナー端子４ｃに非接続となるものである。

実装端子とコーナー端子が非接続である分断部Ｌは、その間隔（距離）がパターン印刷ズレによる短絡の防止と実装面積の確保及びセルフアライメント性による実装時の回転を抑制する観点から、０．１〜０．２ｍｍ程度とするのが望ましい。

つまり、分断部Ｌの間隔を０．１〜０．２ｍｍ程度とすることにより、パターン印刷のズレによって誤って接続してしまうことがなく、更に、水晶振動子の実装時には実装半田で分断部Ｌに施し、実装端子４ａとコーナー端子４ｃを容易に接続できるものである。
これは、個々の基板１に分割される前の基板シートの状態で、分断部Ｌによって周波数調整及び検査を適正に行うことができ、個々の基板１に分割された後に、分断部Ｌに実装半田を施して分断されていた実装端子４ａとコーナー端子４ｃを容易に接続できるものである。

［両持タイプ、片持タイプ］
次に、本振動子の表面（水晶振動子が搭載される面）におけるパターンについて図２，３を参照しながら説明する。図２は、両持タイプのパターンを示す平面説明図であり、図３は、片持タイプのパターンを示す平面説明図である。
［両持タイプ：図２］
両持タイプは、図２に示すように、基板の四隅にスルー端子２ｃに接続するコーナー端子２ａ，２ｂが形成され、基板の短辺に並行に水晶保持端子３が２つ形成され、水晶保持端子３にコーナー端子２ａが接続している。

コーナー端子２ａは、水晶保持端子３に接続するために、パターンが水晶保持端子３の端部に延長されている。
そして、コーナー端子２ａは基板上で対角線に形成され、コーナー端子２ｂは基板上で対角線に形成されている。

尚、基板の表面において水晶保持端子３が接続するコーナー端子２ａは、スルー端子２ｃを介して基板の裏面においてコーナー端子４ｃに接続し、更に実装端子４ａ，４ｂに接続している。
また、基板表面のコーナー端子２ｂは、スルー端子２ｃを介して基板裏面のコーナー端子４ｃに接続するが、実装端子４ａ，４ｂには接続していない。

［片持タイプ：図３］
片持タイプは、図３に示すように、基板の四隅にスルー端子２ｃに接続するコーナー端子２ａ，２ａ´，２ｂが形成され、基板の一方の短辺に並行に水晶保持端子３ａ1、３ａ2が間隔を開けて形成され、基板の他方の短辺にも水晶保持端子３ｂが形成され、水晶保持端子３ａ1にコーナー端子２ａ´が接続し、水晶保持端子３ａ2にコーナー端子２ａが接続し、コーナー端子２ｂは水晶保持端子には接続していないものである。

コーナー端子２ａは、水晶保持端子３ａ2に接続するために、パターンが水晶保持端子３ａ2の端部に延長され、コーナー端子２ａ´は、水晶保持端子３ａ1に接続するために、パターンが水晶保持端子３ａ1の端部まで長く延長されている。
そして、コーナー端子２ａとコーナー端子２ａ´は基板上で対角線に形成され、コーナー端子２ｂは基板上で対角線に形成されている。

尚、基板の表面において水晶保持端子３ａ1、３ａ2が接続するコーナー端子２ａ´、２ａは、スルー端子２ｃを介して基板の裏面においてコーナー端子４ｃに接続し、更に実装端子４ａ，４ｂに接続している。
また、基板表面のコーナー端子２ｂは、スルー端子２ｃを介して基板裏面のコーナー端子４ｃに接続するが、実装端子４ａ，４ｂには接続していない。

［本振動子の構成：図４］
次に、本振動子の構成について図４を参照しながら説明する。図４は、本振動子の断面説明図である。
本振動子は、図４に示すように、セラミックベース（基板）１上に形成した水晶保持端子３に導電性接着剤７を介して水晶片５が搭載され、更に、凹状の金属カバー（カバー）６を逆さまにしてセラミックベース１上に接合して密閉封入したものである。

また、基板１の側面にスルー端子２ｃが形成され、当該スルー端子２ｃに基板１の表面でコーナー端子２ａ，２ｂが接続し、当該スルー端子２ｃに基板１の裏面でコーナー端子４ｃが接続している。
そして、基板１の表面に形成された水晶保持端子３にコーナー端子２ａが接続すると共に、基板１の裏面に形成された実装端子４にコーナー端子４ｃが接続している。
スルー端子２ｃは、基板１に四隅に形成されたスルーホール（貫通孔）の側壁に形成される。
更に、基板１とカバー６の接触部分との間には、絶縁性のある封止材８が形成されている。
尚、コーナー端子、スルー端子、実装端子は、Ａｇ（銀）Ｐｄ（パラジウム）合金で形成されるものである。

［本振動子の平面的特徴：図５］
次に、本振動子の平面的な特徴について図５を参照にしながら説明する。図５は、本振動子の平面説明図である。
本振動子は、図５に示すように、セラミックベース（基板）１上に水晶片５の両端を保持するための水晶保持端子３が対向して形成され、水晶保持端子３の端部から最短の基板１の角部に向けて引き出された引出パターンを備えたコーナー端子２ａが形成され、スルー端子２ｃに接続されている。
つまり、２つのコーナー端子２ａは、基板１上の対角に形成され、スルー端子２ｃに接続している。また、２つのコーナー端子２ｂも、基板１上の対角に形成され、スルー端子２ｃに接続している。

基板１の角部に引出パターンを備えたコーナー端子２ａを介してスルー端子２ｃに接続するのは、基板１の水平方向又は垂直方向に引出パターンを引き出す場合に比べて距離をとることができ、そのため金属カバー６の位置がずれたとしても、水晶保持端子３とスルー端子２ｃとが金属カバー３を介してショートするのを回避するためである。

そして、水晶片５と水晶保持端子３とは、コーナー端子２ａの引出パターンが接続する水晶保持端子３の端部で導電性接着剤７により接続されている。
図５に示すように、水晶片５の両端部で水晶保持端子３が水晶片５を保持する構造であるため「両持」タイプと称される。

水晶保持端子３のパターンは、図５に示すように、基板１の中央に対向して形成され、コーナー端子２ａが接続していない端部が、従来の水晶保持端子に比べて特定の長さだけ短くなっている。
従来の水晶保持端子は、基板１の短辺の中心から左右同じ長さで形成されるが、本振動子では、コーナー端子２ａに接続しない側の水晶保持端子３の長さを短くしている。
これは、金属カバー６が一方の水晶保持端子３に接触しても、他方（別）の水晶保持端子３に接触するのを防止して、ショートを回避するためのものである。

［本シートパターン：図６］
図１に示した基板裏面の実装端子は、一つの表面実装水晶振動子の場合を示しているが、個々に分割される前の基板シートは、図６に示すようになる。図６は、本実施の形態に係るシートパターンを示す平面説明図である。
本実施の形態に係る基板シートのパターン（シートパターン）は、図６に示すように、一つのスルー端子を囲むようにコーナー端子４ｃが形成され、そのコーナー端子４ｃに２つの実装端子４が接続されている。図６では個々の振動子で電気的に分断されている。
従って、基板シートで周波数調整や電検を行っても、発振することはなく、周波数調整や電検を正常に行うことができる効果がある。

［基板シートの製造方法］
次に、基板シートの製造方法について説明する。
個々の基板１に分割される前の基板シートは、セラミックで形成され、当該セラミックシートに個々の基板１に分割するためのブレイクラインとスルーホール（貫通孔）が形成される。
ブレイクラインは、隣接する基板１の領域を区切るもので、製造された表面実装水晶振動子を分割し易くするものである。
スルーホールは、ブレイクラインが交差する箇所（基板１の四隅［角部］）に形成される。

そして、その基板シートの裏面において、スルーホールの周辺にコーナー端子４ｃと実装端子４ａ，４ｂのパターンを、マスクパターンを用いて印刷により形成する。図６では、コーナー端子４ｃは、スルーホールを囲むようにドーナツ形状で形成されている。
コーナー端子４ｃと実装端子４ａ，４ｂのパターンは、ＡｇＰｄ合金の金属ペーストを厚み約１０μｍ程度で印刷し、その後に焼成する。このパターンを形成する際に、裏面側からスルーホール内のスルー端子２ｃも形成される。
コーナー端子４ｃと実装端子４ａ，４ｂの接続関係は、図１を用いて説明した通りである。

また、基板シートの表面においては、スルーホールの周辺にコーナー端子２ａ，２ｂと水晶保持端子３のパターンが形成される。表面におけるパターンも、裏面におけるパターンと同様の方法によって形成する。そして、このパターンを形成する際に、表面側からスルーホール内のスルー端子２ｃも形成される。

尚、基板シートにおけるパターンは、印刷によって形成したが、無電解メッキによって形成してもよい。
基板シートの表面及び裏面でのパターン形成後に、絶縁膜を形成し、水晶片を搭載し、周波数調整を行って、金属カバーで封止して、ブレイクラインに沿って個々の表面実装水晶振動子に分割する。

周波数調整は、具体的には、基板シートの裏面において、各水晶片２と電気的に接続した実装端子４ａ，４ｂに測定器からの測定端子（プローブ）を接触させる。そして、板面が露出した水晶片５の表面側の励振電極にガスイオンを照射して表面を削り取り、励振電極の質量を減じて振動周波数を低い方から高い方に調整する。
但し、例えば、蒸着やスパッタによって励振電極上に金属膜を付加して、振動周波数を高い方から低い方に調整することもできる。

［実施の形態の効果］
本振動子によれば、基板１の裏面で、基板１の短辺に並行に基板１の両端に実装端子４ａと実装端子４ｂが形成され、実装端子４ａのコーナー端子４ｃに近い一方の角部は当該コーナー端子に接続し、実装端子４ａのコーナー端子４ｃに近い他方の角部は特定の間隔Ｌを有する分断部により当該コーナー端子には接続しないで分断され、実装端子４ｂのコーナー端子４ｃに近い一方の角部は当該コーナー端子に接続し、実装端子４ｂのコーナー端子４ｃに近い他方の角部は特定の間隔Ｌを有する分断部により当該コーナー端子には接続しないで分断される表面実装水晶振動子としているので、個々に分割される前の基板シートにおいて実装端子が電気的に分断されているので、周波数調整、電気検査を正常に行うことができる効果がある。

本発明は、シートパターンにおける周波数調整及び検査を適正におこなうことができる表面実装水晶振動子及び基板シートに好適である。

１...基板、 ２ａ，２ｂ...コーナー端子、 ２ｃ...スルー端子、 ３...水晶保持端子、 ４ａ，４ｂ...実装端子、 ４ｃ...コーナー端子、 ５...水晶片、 ６...金属カバー、 ７...導電性接着剤、 ８...封止材

Claims (2)

1. 表面実装水晶振動子において、
   水晶片が搭載される基板の四隅にスルーホールが形成され、
   前記スルーホール内面を導通させるスルー端子が形成され、
   前記水晶片が搭載される面とは反対側の面の基板上に、前記スルー端子に接続するコーナー端子が形成され、
   前記基板の短辺に並行に前記基板の両端に第１の実装端子と第２の実装端子が形成され、
   前記第１の実装端子が接続するコーナー端子と前記第２の実装端子が接続するコーナー端子とは、前記基板上で対角にあり、
   前記第１の実装端子のコーナー端子に近い一方の角部は当該コーナー端子に接続し、前記第１の実装端子のコーナー端子に近い他方の角部は特定の間隔を有する分断部により当該コーナー端子には接続しないで分断され、
   前記第２の実装端子のコーナー端子に近い一方の角部は当該コーナー端子に接続し、前記第２の実装端子のコーナー端子に近い他方の角部は特定の間隔を有する分断部により当該コーナー端子には接続しないで分断され、
   前記水晶片が搭載される面の四隅に前記コーナー端子が形成され、当該面で特定の短辺に並行に第１の水晶保持端子が、別の短辺に並行に第２の水晶保持端子が形成され、前記第１の水晶保持端子は、前記面の反対側の面に形成された前記第１の実装端子に接続するよう前記コーナー端子内で特定のコーナー端子に接続し、前記第２の水晶保持端子は、当該反対側の面に形成された前記第２の実装端子に接続するよう前記コーナー端子内で前記特定のコーナー端子とは別のコーナー端子に接続し、
   前記第１の水晶保持端子は、前記特定の短辺の中心から前記特定のコーナー端子に接続されている側の端部までの長さに対して、前記特定のコーナー端子に接続されていない側の端部までの長さを短くし、前記第２の水晶保持端子は、前記別の短辺の中心から前記別のコーナー端子に接続されている側の端部までの長さに対して、前記別のコーナー端子に接続されていない側の端部までの長さを短くしたことを特徴とする表面実装水晶振動子。
2. 分断部における特定間隔を０．１〜０．２ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載の表面実装水晶振動子。

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