JPH0220110A - 薄型水晶振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、セラミックケースを用（・を−極薄型ドレス
電極付きの水晶振動子に関する。

逆滞の技術 近年電子部品の小型化、薄手化、高信頼性の要求が一段
と高まっている。その中でも特に電子、腕時計やＩＣカ
ード用の水晶振動ゴに於いて小型化、薄手化・＼の要求
が強い。例えばＩＣカード力厚さはＩｓＯ規格で０．７
６ｍｍと規定さ）′し′Ｃおり、ＩＣカード内部に組み
込まれる水晶振動子の＋ｉ、さけ０．６ｍｍ以下である
ことが必要である。又、近年の電子部品実装分野での表
面実装技術の進歩に伴い電子部品のリードレス化が急速
に行なわれており、表面実装技術を用いた高密度実装に
よる電子機器の小型化薄手化が進められてい５．。

従来、水晶振動子は、湿度等により特性変動を起こすた
め、水晶の単結晶から加工された水晶振動体をケース内
に収納し、水晶振動体をケース外側の電極と電気的に接
続し、ケース内部は例えば真空に保持される構造となっ
ている。通常、樹脂、金属、ガラス又はセラミックをケ
ースの材料として用い、ケースは、その内部に水晶振動
体が振動できる空間を有する。

水晶振動体が円筒状の金属ケースに収納され、外部の電
気回路と水晶振動体を接続するためのリード線を有する
従来の水晶振動子は、その形状のために小型薄手化が困
難であり、リード線を有するため表面実装に適していな
いという欠点がある。

更に、リード線と金属ケースとの間を封止するためンー
ル用のガラスが用いられるが、シール用のカラスとリー
ド線又は金属ケースとの間の気密性の劣化によって、水
晶振動子の発振周波数特性の変化という問題が生ずる場
合がある。

小型薄手化のために、平型ガラス製ケースを用いる水晶
振動子が提案されている。しかしながら、このようなガ
ラス製ケースはハーフエツチングによって凹部を形成さ
れるために、その製造工程においてエツチングマスクの
作製やエツチング工程を含み、製造工程が複雑なばかり
か製造コストも高い。又、エツチング工程でフッ酸を使
用するため作業上の危険性も存在する。又、２つのガラ
ス製ケースによって形成される内部空間に収納された水
晶振動体と外部電気回路とを電気的に接続するために、
リード線を必要とする。

例えば特開昭５６−６９９１７号公報に開示された薄型
水晶振動子は、水晶振動体と一体でかつそれを囲むよう
な保持枠を有する、水晶振動体を容器ではさみ込む構造
のものである。この構造の水晶振動子は、容器の外部に
位置する水晶振動体上に電極が付設されており、この電
極と外部の電気回路と接続するための配線を必要とし、
表面実装には適していない。

凹部を有する２つのセラミック製ケースの接合によって
形成された内部空間に水晶振動体を収納する水晶振動子
も提案されている。この形状の水晶振動子においては水
晶振動体と外部の電気回路をリード線を用いて接続する
か、あるいはケース外部表面に電極を設けこの電極と水
晶振動体とを電気的に接続する。前者の場合、表面実装
に適さないという問題がある。又、後者の場合、セラミ
ック製ケースに貫通穴を設け、この貫通穴に例えば導電
性接着剤を充填して電気的接続を行うが、貫通穴の内壁
面と導電性接着剤との間で気密性の低下が生ずるといっ
た問題点がある。

発明が解決しようとする問題点 水晶振動体を収納するために、ケースの内部空間におい
て、ケース内部に水平に設置された水晶振動体の上面及
び下面とケースとの間には最低各々００５ｍｍ程度の空
隙が必要とされる。空隙がこれより狭いと水晶振動子の
発振周波数特性低下を招く。それ故、一定の内部空間を
有し且つ水晶振動子総厚を薄くをするためには、水晶振
動体の上面及び下面に対向する部分のケース自体の厚さ
を薄くする必要があるが、この場合であっても気密性を
十分に保持しうろことが重要である。

薄型水晶振動子のケース材料として樹脂を用いる場合、
ケースの水晶振動体の上面及び下面に対向する部分のケ
ースの樹脂厚さを薄くすると、水晶振動子の機械的強度
の低下や気密性不良といった問題が生じる。ケース材料
に金属を用いる場合、このような問題が生じないかわり
に、ケース内部の水晶振動体とケース外側の電極を接続
するための電気接続部分を金属ケースから絶縁するため
に絶縁層を設ける必要があり、水晶振動子全体の厚さを
薄くできないという問題がある。

リード線を有する水晶振動子は、表面実装技術を適用す
ることが困難であり、電子部品の小型化、薄手化に対応
できないという問題がある。又、リード線とケースとの
間の気密性の劣化による水晶振動子の信頼性の低下とい
う問題がある。

水晶振動体とケースの外側の電極とを接続するために、
ケースに貫通穴を設けその中に導電性接着剤を充填する
場合、導電性接着剤と貫通穴内壁面との間の気密性劣化
による水晶振動子の信頼性低下という問題もある。

問題を解決するための手段 本発明は、 （ａ）気体非透過性のセラミック上板と、気体非透過性
のセラミック下板と、該上板及び下板の少なくとも一方
の周囲に設けられた気体非透過性のセラミックの隆起部
とからなり、該上板と該下板とを該隆起部を介して重ね
合わせて気密封止することにより形成された内部に空間
をもつセラミックケースと、 （ｂ）該セラミックケースの内部空間に振動可能な状態
で固定さ４″ｌた水晶振動体と、 （ｃ）該セラミックケースの外側表面に設けられたリー
ドレス電極と、 （ｄ）該隆起部又は該［隆起部と上板もしくは下板との
界面を横切るように形成された、該水晶振動体と該リー
ドレス電極を電気的に接続するための導電体層、 とからなる水晶振動子である。

１匹 水晶振動子のケースにセラミック材料を用いることによ
って、厚さが薄くても機械的強度が高く気密性に優れた
ケースをつくることができる。又、リードレス電極を形
成することで表面実装可能な水晶振動子をつくることが
できる。更に、セラミック上板又は下板と隆起部との間
、あるいは隆起部内部に導電体層が埋没した状態で形成
されるため、導電体層の周囲からの気密低下が防止でき
る。

実施例 以下、本発明のセラミックケースを用いｔこ薄型水晶振
動子について、図面を参照して説明する。。

第１図は、本発明の薄型水晶振動子１の分解斜視図であ
り、薄型水晶振動子ｌは、上部セラミックケース１０と
水晶振動体２０と下部セラミックケース３０からなって
いる。第２図は、本発明の薄型水晶振動子の第１図のＡ
、−Ａ、Ｂ−Ｂ、ＣＯに沿°つた分解断面図である。上
部セラミックケース１０はセラミック上板１２と隆起部
１４を有し、非気体透過性のセラミックからなる。下部
セラミックケース３０は、セラミック下板：３２ど隆起
部３４及び突起部３８とを有し、非気体透過性のセラミ
ックからなる。下部セラミックケース３０は、更にケー
ス３０の下板と隆起部の界面を横切るように形成された
導電体層４２をａする。リート′線を有さないリードレ
ス電極４　（）が、下部セラミックケース３０の外側表
面上に設置されている。水晶振動体２０とリードレスｔ
ＲＩ４０とは、導電体層４２及び下部セラミックケース
に設けられた穴３６中に充填された導電性材料／１４に
よって電気的に接続される。

上部セラミックケース１０は、焼成後にセラミック上板
１２となるセラミックのグリーンシー］・上に、スクリ
ーン印刷可能なペース１状のセラミックをスクリーン印
刷まｔこは打ち抜いたグリーンシ−１・を積層して焼成
後に隆起部１４となる部分を形成した後、これらを焼成
するごとによって得られる。

上部セラミックケースの形成に用いられるグリーンシー
トはアルミナ、窒化アルミ、ムライト等からなる。又、
ペースト状のセラミックはアルミナ、窒化アルミ、ムラ
イト等、好まし、くはグリーンノートと同一組成からな
り、その特性は上記グリーンシートと同じ収縮特性を有
することが望ましい。隆起部を形成するために、ペース
ト状の（・ラミックのスクリーン印刷回数を１回あるい
は複数回行うかまたは打ち抜いたグリーＺシー　１・を
積層する。使用されるグリーンシート及びペースト状の
セラミックによって、それらの焼成条件は異なるが、還
元雰囲気または真空中で一般に８００＝　２　（］　Ｏ
ＯｏＣで焼成することが望ましい。

下部セラミックケース３０は、焼成（＆　ｌこセラミッ
ク下板３２となるセラミックのグリ−〕・シート」二に
、導電体層４２を形成するためにスクリーン印刷可能な
導電性ペーストをスクリーン印刷し、その上にスクリー
ン印刷可能なペーＡ１・状のセラきツクをスクリーン印
刷して焼成後に隆起部３４快び突起部３８となる部分及
び穴３６を形成し、次いでリードレス電極４０を形成１
乙部分を導電性ペーストにてスクリーン印刷した後、こ
られを焼成することによって得られる。

下部セラミックケースの形成に１月いられるグリーンシ
ートはアルミナ、窒化アルミ、ムライト等からなる。導
電体層４２を形成する導電性ペーストはＷ、Ｍｏ、Ａｇ
、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ等からなり、その特性は、グリーン
シートとの接着性や焼成後にクラックが発生しないとい
った、グリーンシトとのマツチングが良好であることが
望ましく、この導電性ペーストは導電体層を形成するた
めに１回あるいは複数回スクリーン印刷される。又、ペ
ースト状のセラミックはアルミナ、窒化アルミ、ムライ
ト等からなり、その特性は前記グリーンシートと同じ収
縮特性を有することが望ましい。隆起部を形成するため
に、ペースト状のアルミナのスクリーン印刷回数を１回
あるいは複数回行う。

リードレス電極４０を形成する導電性ペーストはＷ、Ｍ
ｏ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ等からなり、その特性はグ
リーンシートとのマツチングが良好であることが望まし
く、この導電性ペーストをリードレス電極を形成するた
めに１回あるいは複数回スクリーン印刷する。使用され
るグリーンシート、導電性ペースト及びペースト状のセ
ラミックによって、それらの焼成条件は異なるが、還元
雰囲気または真空中で一般に８００〜２０００°Ｃで焼
成されることが望ましい。

上部セラミックケースｌＯと水晶振動子２０と下部セラ
ミックケース３０は、穴３６に導電性接着剤４４を充填
し、水晶振動体２０を下部セラミックケース３０の隆起
部３４及び突起部３８の上に置き水晶振動体２０及び導
電体層４２を導電性材料である導電性接着剤４４と接触
させた状態で導電性接着剤４４を硬化させ水晶振動体２
０を隆起部３４の上に固定させた後、北部セラミックケ
ース１０と下部セラミックケース３０とを各々の隆起部
１４と３４とを介して気密封止することによって組み立
てられる。気密封止は、真空下ハンダの溶融やガラスの
溶融等各種の方法で行うことができる。導電性接着剤は
銀−ポリイミド樹脂、銀−エポキシ樹脂等からなり、硬
化条件は気密封止温度よりも高温であることが望ましい
。

下部セラミックケースには、突起部３８が設けられてい
るため、焼成後のセラミックケースのそりやねじれを防
止するという効果がある。

第３図は、本発明の別の実施例である。第２図に示した
実施例と異なり、第３図においては、上部セラミックケ
ースｌＯは隆起部を有していない。

そのかわりに、下部セラミックケース３０の隆起部は３
４Ａと３４Ｂの２段となっており、隆起部３４Ａ及び突
起部３８の上に水晶振動体２０を固定できる。上部セラ
ミックケースｌＯと下部セラミツフケ−７３０とは、隆
起部３４Ｂを介して気密封止することができる。他の部
分の構成は第２図と同じである。

＠４図は、本発明の更に別の実施例である。第３図に示
した実施例と同様に、第４図においては、上部セラミッ
クケースｌＯは隆起部を有しておらず、下部セラミック
ケース３０の隆起部は３４Ａと３４Ｂの２段となってお
り、隆起部３４Ａの上に水晶振動体２０を固定できる。

第３図と異なる点は、導電体層４２が隆起部３４Ａと隆
起部３４Ｂとの間に隆起部を横切るように形成されてい
る点及び穴３６が隆起部３４Ａにない点である。導電性
接着剤によって、導電体層４２と水晶振動体２０とが電
気的に接続されるとともに、水晶振動体４２は隆起部３
４Ａの上に固定される。これら以外の点においては、第
４図に示した水晶振動子は第３図に示した水晶振動子と
同様である。

組み立てた後の水晶振動子の総厚は、好ましくは０．３
〜０．６ｍｍである。極端に厚さの薄い上部セラミック
ケース及び下部セラミックケースの製造は困難であるた
め、総厚０．３ｍｍ未満の水晶振動子の製造は困難であ
り、総厚０．６ｍｍを越えると水晶振動子をＩＣカード
に組み込むことができなくなる。セラミック上板及び下
板の厚さは各々０６０５〜０．２ｍｍであることが好ま
しい。セラミック上板及び下板の厚さが０．０４ｍｍ以
下では気体の非透過性が良くない。又、０゜２ｍｍ以上
では、水晶振動子の総厚を０．６ｍｍ以下とする場合、
セラミックケースの内部空間における水晶振動体とセラ
ミック上板又は下板との間の空隙が十分とれなくなり、
水晶振動体の発振周波数特性に悪影響が生じる。使用さ
れる水晶振動体の厚さは、０．０５−０．１５ｍｍ、特
に０゜０９〜０．１５ｍｍであることが好ましい。水晶
振動体の振動姿態は音叉型であることが望ましい。

効果 本発明の薄型水晶振動子は、セラミックケースを用いて
いるため、総厚０．３ｍｍであっても十分なる機械的強
度を倚し、気密性に優れている。

又、真空シール下水晶振動子のクリスタル・インピーダ
ンスが通常８０にΩ以下、条件により５０にΩ以下とい
う優れた特性を示し、リードレス電極であるため表面実
装か容易にできる。更に、リドレス電極と水晶振動体を
電気的に接続する導電体層とセラミックケースとの間の
気密性に優れ、高信頼性を有する水晶振動子を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の薄型水晶振動子の分解斜視図。 第２図は、第１図のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線及びＣＣ線に沿
った分解断面図。 第３図および第４図は本発明の薄型水晶振動子の別の実
施態様の分解断面図。 図中、■は水晶振動子、ｌＯは上部セラミックケース、
１２はセラミック上板、１４．３４．３４Ａ及び３４Ｂ
は隆起部、２０は水晶振動体、３０は下部セラミックケ
ース、３２はセラミック下板、３８は突起部、４０はリ
ードレス電極、４２は導電体層である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）気体非透過性のセラミック上板と、気体非透
   過性のセラミック下板と、該上板及び下板の少なくとも
   一方の周囲に設けられた気体非透過性のセラミックの隆
   起部とからなり、該上板と該下板とを該隆起部を介して
   重ね合わせて気密封止することにより形成された内部に
   空間をもつセラミックケースと、 （ｂ）該セラミックケースの内部空間に振動可能な状態
   で固定された水晶振動体と、 （ｃ）該セラミックケースの外側表面に設けられたリー
   ドレス電極と、 （ｄ）該隆起部又は該隆起部と上板もしくは下板との界
   面を横切るように形成された、該水晶振動体と該リード
   レス電極を電気的に接続するための導電体層、 とからなる水晶振動子。
2. ２．隆起部以外のセラミック上板及び下板の厚さが各々
   ０．０５〜０．２ｍｍであり、水晶振動子の総厚が０．
   ３〜０．６ｍｍである特許請求の範囲第１項記載の水晶
   振動子。