TWI463793B - 表面安裝水晶振動子及基板片 - Google Patents

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TWI463793B
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    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
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    • H03H9/10—Mounting in enclosures
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Description

表面安裝水晶振動子及基板片
本發明係關於表面安裝水晶振動子，尤其係關於減低水晶振動子的靜電電容來防止頻率可變量降低的表面安裝水晶振動子及基板片。
 〔習知技術〕
表面安裝水晶振動子由於小型、輕量，因此尤其作為頻率或時間的基準源而被內置於攜帶型電子機器。
習知的表面安裝水晶振動子係有在陶瓷基板上裝載水晶片，將凹狀的蓋部顛倒覆蓋而進行密閉封入者。近年來有一種為頻率偏差△f/f不會差太多，例如±150~±250ppm的廉價的民生用者。
習知的表面安裝水晶振動子係在裝載水晶片的表面形成有保持該水晶片的水晶保持端子。
此外，在表面安裝水晶振動子的背面，一般而言係形成有2部位的接地(GND)端子的圖案。
〔相關技術〕
其中，以相關的先前技術而言，係有日本特開平04-217108號公報「晶片型壓電零件」((股)村田製作所)〔專利文獻1〕、日本特開平04-296110號公報「壓電共振元件之製造方法」((股)村田製作所)〔專利文獻2〕。
在專利文獻1中係揭示使輸入用電極與輸出用電極不會隔著中基板而彼此相對向，並且隔著相當的距離來配置二者。
在專利文獻2中係揭示在壓電基板的厚度較大的部分，加大電極彼此不相對向的部分的面積，在壓電基板的厚度較小的部分，減小電極彼此不相對向的部分的面積，調整在電極的非對向部分間所產生的漂浮電容的大小，來抑制共振頻率的不均。
(先前技術文獻)(專利文獻)
(專利文獻1)日本特開平04-217108號公報
(專利文獻1)日本特開平04-296110號公報
但是，在上述習知的表面安裝水晶振動子中，形成在基板表面的水晶保持端子的圖案部分與形成在背面的GND端子的圖案部分係包夾基板(基底基材)而相重疊，若成為相對向時，會形成為水晶振動子的靜電電容C0增大的原因，會有造成頻率可變量降低的問題點。
具體而言，靜電電容係藉由金屬板的面積與金屬板彼此的距離、設在金屬板之間的絕緣體的介電係數來作決定者。
此外，在水晶振動子中，係有依顧客而被要求較大的頻率可變量的情形，頻率可變量△F/F係以△F/F=C1/2(CL+C0)進行供予，因此靜電電容C0的增大係會造成頻率可變量降低。
本發明係鑑於上述實際情形所研創者，目的在提供一種減低水晶振動子的靜電電容而防止頻率可變量降低的表面安裝水晶振動子及基板片。
用以解決上述習知例的問題點的本發明係一種表面安裝水晶振動子，其特徵為：在裝載水晶片的基板的四角隅形成有貫穿孔，形成有使貫穿孔內面導通的貫穿端子，在裝載水晶片的基板上，與基板的短邊並行形成有第1水晶保持端子，與其他短邊並行形成有第2水晶保持端子，第1水晶保持端子的一端連接於與貫穿端子的任一者相連接的角落端子，第1水晶保持端子的另一端與一端相比，由短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，第2水晶保持端子的一端連接於與貫穿端子的任一者相連接的角落端子，第2水晶保持端子的另一端與一端相比，由短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，在與未形成有圖案的區域相對向的基板的背面形成有接地端子的圖案。
本發明係在上述表面安裝水晶振動子中，第1水晶保持端子所連接的角落端子與第2水晶保持端子所連接的角落端子係在基板上位於對角。
本發明係在上述表面安裝水晶振動子中，第1及第2水晶保持端子係將由短邊中央至與角落端子相連接的端部的長度、與至未與角落端子相連接的端部的長度設為3比2。
本發明係一種基板片，其係形成有複數表面安裝水晶振動子的片狀基板片，其特徵為：在基板片形成有：將各個表面安裝水晶振動子的區域劃分為縱向與橫向的裂斷線、及在裂斷線交叉的部位貫穿片的貫穿孔，形成使貫穿孔內面導通的貫穿端子，以包圍貫穿孔的方式形成角落端子，並且與區域內的短邊的各個並行形成有第1水晶保持端子與第2水晶保持端子，第1水晶保持端子的一端與附近的角落端子相連接，第1水晶保持端子的另一端與一端相比，由短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，第2水晶保持端子的一端與附近的角落端子相連接，第2水晶保持端子的另一端與一端相比，由短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，在與未形成有圖案的區域相對向的背面形成有接地端子的圖案。
本發明係在上述基板片中，第1水晶保持端子所連接的角落端子與第2水晶保持端子所連接的角落端子係在區域內位於對角。
本發明係在上述基板片中，第1及第2水晶保持端子係將由短邊中央至與角落端子相連接的端部的長度、與至未與角落端子相連接的端部的長度設為3比2。
藉由本發明，形成為一種表面安裝水晶振動子，其係在裝載水晶片的基板的四角隅形成有貫穿孔，形成有使貫穿孔內面導通的貫穿端子，在裝載水晶片的基板上，與基板的短邊並行形成有第1水晶保持端子，與其他短邊並行形成有第2水晶保持端子，第1水晶保持端子的一端連接於與貫穿端子的任一者相連接的角落端子，第1水晶保持端子的另一端與一端相比，由短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，第2水晶保持端子的一端連接於與貫穿端子的任一者相連接的角落端子，第2水晶保持端子的另一端與一端相比，由短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，在與未形成有圖案的區域相對向的基板的背面形成有接地端子的圖案，因此，水晶保持端子的圖案與接地端子的圖案不會包夾基板而相對向，具有可減低水晶振動子的靜電電容，且可防止頻率可變量降低的效果。
藉由本發明，形成為一種基板片，其係在形成有複數表面安裝水晶振動子的片狀基板片形成有：將各個表面安裝水晶振動子的區域劃分為縱向與橫向的裂斷線、及在裂斷線交叉的部位貫穿片的貫穿孔，形成使貫穿孔內面導通的貫穿端子，以包圍貫穿孔的方式形成角落端子，並且與區域內的短邊的各個並行形成有第1水晶保持端子與第2水晶保持端子，第1水晶保持端子的一端與附近的角落端子相連接，第1水晶保持端子的另一端與一端相比，由短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，第2水晶保持端子的一端與附近的角落端子相連接，第2水晶保持端子的另一端與一端相比，由短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，在與未形成有圖案的區域相對向的背面形成有接地端子的圖案，因此，水晶保持端子的圖案與接地端子的圖案不會包夾而相對向，具有可減低水晶振動子的靜電電容，可防止頻率可變量降低，且可輕易進行使用接地端子的頻率的檢査及調整的效果。
一面參照圖示，一面說明本發明之實施形態。
〔實施形態的概要〕
本發明之實施形態之表面安裝水晶振動子係第1水晶保持端子的一端與角落端子相連接，第1水晶保持端子的另一端與一端相比為由短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，第2水晶保持端子的一端與角落端子相連接，第2水晶保持端子的另一端與一端相比為由短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，在與該未形成有圖案的區域相對向的基板的背面形成有接地端子的圖案，因此水晶保持端子的圖案與接地端子的圖案不會包夾基板而相對向，可減低水晶振動子的靜電電容，而可防止頻率可變量降低。
此外，本發明之實施形態之表面安裝水晶振動子的基板片(陶瓷片)係形成為：在表面中，在以裂斷線劃分的區域內，與形成在貫穿孔周邊的角落端子的水晶保持端子並不會與其他角落端子相連接，在背面中，在以裂斷線劃分的區域內，與形成在貫穿孔周邊的角落端子相連接的安裝端子亦不會與其他角落端子相連接的構成，具有可輕易進行使用上述區域內之安裝端子的頻率的檢査及調整的效果。
〔水晶裝載圖案：第1圖〕
一面參照第1圖，一面說明本發明之實施形態之表面安裝水晶振動子(本振動子)的水晶裝載圖案。第1圖係本發明之實施形態之水晶裝載圖案的平面說明圖。
如第1圖所示，本振動子的水晶裝載圖案係設有與形成在基板1之四角隅的貫穿端子相連接的角落端子2a、2b，與基板短邊並行形成有2個水晶保持端子(水晶裝載圖案)3。
其中，水晶保持端子3係相當於請求項中的第1水晶保持端子、第2水晶保持端子。
第1圖的表面安裝水晶振動子係被稱為「兩持」的類型。
在此，角落端子2a係與水晶保持端子3相連接，但是角落端子2b並未與水晶保持端子3相連接。
因此，角落端子2a係形成有用以與水晶保持端子3相連接的連接圖案。
此外，以本振動子的特徵部分而言，水晶保持端子3並不會由基板1的短邊中央呈左右對稱，將未與角落端子2a相連接的端部形成為較短。
具體而言，若與角落端子2a相連接之側設為由中央(中心)為0.75的比例的長度時，未與角落端子相連接之側即成為由中央為0.5的比例的長度。亦即，為3比2的比例。
藉此，在第1圖中，在第1圖的左上部分生成未形成有水晶裝載圖案的區域，此外，在第1圖的右下部分亦同樣地生成未形成有水晶裝載圖案的區域。
〔GND端子的圖案：第2圖〕
接著，一面參照第2圖，一面說明形成在基板1的背面的安裝端子4的GND端子4a的圖案。第2圖係由基板表面顯示GND端子的圖案的平面說明圖。
如第2圖所示，在基板1的背面，GND端子4a的圖案形成在不會與水晶裝載圖案相重疊的區域。在第2圖中，以虛線包圍的部分為GND端子4a的圖案。
亦即，以GND端子4a的圖案與水晶裝載圖案不會隔著基板(基底基材)1而相對向的方式，來調整GND端子4a的圖案與水晶裝載圖案的尺寸。
藉由形成為如上所示之構成，由於GND端子4a的圖案與水晶裝載圖案不會隔著基板1而相對向，因此具有可減低靜電電容，且可防止頻率可變量降低的效果。
〔本振動子的構成：第3圖〕
接著，一面參照第3圖，一面說明本振動子的構成。第3圖係本振動子的剖面說明圖。
如第3圖所示，本振動子係透過導電性接著劑7而將水晶片5裝載在形成在陶瓷基底(基板)1上的水晶保持端子3，此外，將凹狀的金屬蓋(蓋部)6上下顛倒而接合在陶瓷基底1上來進行密閉封入者。
此外，在基板1的側面形成貫穿端子2c，在基板1的表面，角落端子2a、2b連接在該貫穿端子2c，在基板1的背面，透過角落端子2d，GND端子4a連接在該貫穿端子2c的任一者。
接著，角落端子2a連接在形成於基板1的表面的水晶保持端子3。
貫穿端子2c係形成在以四角隅形成在基板1的貫穿孔(through hole)的側壁。
此外，在基板1與蓋部6的接觸部分之間形成有具絕緣性的密封材8。
其中，角落端子、貫穿端子、GND端子係由Ag(銀)Pd(鈀)合金所形成。
〔本振動子的平面上的特徵：第4圖〕
接著，一面參照第4圖，一面說明本振動子的平面上的特徵。第4圖係顯示本振動子的平面說明圖。
如第4圖所示，本振動子係相對向形成有用以在陶瓷基底(基板)1上保持水晶片5的兩端的水晶保持端子3，形成具備有朝向由水晶保持端子3的端部為最短的基板1的角部所被拉出的拉出圖案的角落端子2a，而與貫穿端子2c相連接。
亦即，2個角落端子2a係形成在基板1上的對角，與貫穿端子2c相連接。此外，2個角落端子2b亦形成在基板1上的對角，與貫穿端子2c相連接。
之所以透過在基板1的角部具備有拉出圖案的角落端子2a而與貫穿端子2c相連接，係基於與朝向基板1的水平方向或垂直方向拉出拉出圖案的情形相比，可取得距離，因此即使金屬蓋6的位置偏移，亦可避免水晶保持端子3與貫穿端子2c透過金屬蓋6而短路之故。
接著，水晶片5與水晶保持端子3係在角落端子2a之拉出圖案所連接的水晶保持端子3的端部藉由導電性接著劑7而相連接。
如第4圖所示，由於為在水晶片5的兩端部，水晶保持端子3保持水晶片5的構造，因此被稱為「兩持」類型。
水晶保持端子3的圖案雖亦在第1、2圖中已作說明，亦如第4圖所示，與基板1的中央相對向形成，角落端子2a所未連接的端部與習知的水晶保持端子相比，形成為短出特定的長度。
習知的水晶保持端子係以由基板1的短邊的中心為左右相同長度而形成，但是在本振動子中，係縮短未與角落端子2a相連接之側的水晶保持端子3的長度。
此係基於基板1的背面的GND端子4a的圖案與基板1的表面的水晶保持端子的圖案(水晶裝載圖案)未相對向之故，但是除此之外，即使金屬蓋6與其中一方水晶保持端子3相接觸，亦防止與另一方(其他)水晶保持端子3相接觸的情形，而避免短路之故。
〔本振動子之陶瓷片的表面：第5圖〕
接著，一面參照第5圖一面說明形成有本振動子的基板片(陶瓷片)的表面。第5圖係本振動子之陶瓷片的表面說明圖。
如第5圖所示，陶瓷片1’的表面係以用以分割基板1的縱橫向形成裂斷線，在裂斷線的交點形成有貫穿孔(through hole)。
接著，以包圍貫穿孔的方式，在貫穿孔的周邊形成有角落端子2(2a、2b)。
沿著裂斷線的短邊形成水晶保持端子3，水晶保持端子3的一端與角落端子2a相連接，水晶保持端子3的另一端並未與角落端子2b相連接。
此外，如在第1圖中亦已作說明，水晶保持端子的另一端(接近角落端子2b的端部)係形成為離中央為較短的長度，形成在與角落端子2b之間未形成有圖案的空白區域。
此外，如第5圖所示，角落端子2係在一個對角與水晶保持端子3相連接，在其他對角並未與水晶保持端子3相連接。亦即，在鄰接的角部不會有與水晶保持端子3相連接的情形。
〔本振動子之陶瓷片的背面：第6圖〕
接著，一面參照第6圖一面說明形成有本振動子的陶瓷片的背面。第6圖係本振動子之陶瓷片的背面說明圖。
陶瓷片1’的背面係如第6圖所示，形成裂斷線，且在裂斷線的交點形成有貫穿孔。
接著，以包圍貫穿孔的方式，在貫穿孔周邊形成有角落端子2d。
以與角落端子2d的角部相連接的方式，形成安裝端子4的GND端子4a與安裝電極端子4b。
此外，如第6圖所示，角落端子2d係在一個對角與GND端子4a相連接，在其他對角則與安裝電極端子4b相連接。亦即，不會有鄰接的角部與GND端子4a相連接的情形，同樣地，不會有鄰接的角部與安裝電極端子4b相連接的情形。
如以上所示，藉由形成為陶瓷片1’的表面與背面的構成，可在被分割成各個基板1前的陶瓷片1’的狀態下，適當進行頻率調整及檢査。
在陶瓷片1’的表背面的構成中，與角落端子2(2a、2d)相連接的水晶保持端子3與安裝端子4係相對於一個角落端子2成為共通的電極，但是由於不會有與其他角落端子相連接的情形，因此各個角落端子2係呈電性獨立，可適當進行頻率檢査及調整。尤其，在以裂斷線所劃分的區域內，若使測定端子接觸安裝端子4，由於不會有由其他區域受到影響的情形，因此適當進行頻率檢査及調整。
頻率的檢査係在陶瓷片1’的背面，使測定端子接觸以裂斷線劃分的區域內的安裝端子4，測定形成在陶瓷片1’的表面的水晶振動子的頻率特性。
此外，頻率的調整係藉由在上述水晶振動子的頻率特性的測定狀態下將水晶片5的激振電極進行加工來進行者。關於頻率的調整容後詳述。
〔陶瓷片的製造方法〕
接著，說明陶瓷片的製造方法。
被分割成各個基板1之前的陶瓷片(基板片)係由陶瓷所形成，在該陶瓷片形成有用以分割成各個基板1的裂斷線與貫穿孔(through hole)。
裂斷線係劃分鄰接的基板1的區域者，為易於分割所製造的表面安裝水晶振動子者。
貫穿孔係形成在裂斷線交叉的部位(基板1的四角隅〔角部〕)。
接著，在該陶瓷片1’的背面，在貫穿孔的周邊，使用遮罩圖案，藉由印刷來形成角落端子2d與GND端子4的圖案。在第6圖中，角落端子2d係以包圍貫穿孔的方式以甜甜圈形狀形成。
角落端子2d與安裝端子4的圖案係以厚度約10μm左右印刷AgPd合金的金屬糊，之後進行燒成。在形成該圖案時，亦由背面側形成貫穿孔內的貫穿端子2c。
角落端子2d與GND端子4a的連接關係係如使用第2圖、第6圖所作之說明所示。
此外，在陶瓷片1’的表面，在貫穿孔的周邊形成有角落端子2a、2b與水晶保持端子3的圖案。表面的圖案亦藉由與背面的圖案相同的方法而形成。接著，在形成該圖案時，亦由表面側形成貫穿孔內的貫穿端子2c。
其中，陶瓷片1’中的圖案係藉由印刷來形成，但是亦可藉由無電解鍍敷來形成。
在陶瓷片1’的表面及背面形成圖案後，形成絕緣膜，裝載水晶片5，進行頻率的檢査及頻率調整，以金屬蓋密封，沿著裂斷線分割成各個表面安裝水晶振動子。
具體而言，頻率的檢査及頻率調整係在陶瓷片1’的背面，在以裂斷線劃分的區域內，使來自測定器的測定端子(探針)接觸與水晶片5作電性連接的各安裝端子4。
頻率的檢査係在使測定端子接觸上述安裝端子4的狀態下，測定形成在陶瓷片1’的表面的水晶振動子的頻率特性。
接著，頻率調整係在上述水晶振動子的頻率特性的測定狀態下，對露出板面的水晶片5的表面側的激振電極照射氣體離子而將表面削薄，減少激振電極的質量，將振動頻率由低調整為高。
但是，亦可例如藉由蒸鍍或濺鍍而在激振電極上附加金屬膜，將振動頻率由高調整為低。
〔實施形態之效果〕
藉由本振動子，水晶保持端子3的一端與角落端子2a相連接，水晶保持端子3的另一端與一端相比為由短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，在與該未形成有圖案的區域相對向的基板1的背面形成GND端子4a的圖案，因此水晶保持端子的圖案(水晶裝載圖案)與GND端子4a的圖案不會包夾基板1而相對向，具有可減低水晶振動子的靜電電容，且可防止頻率可變量降低的效果。
藉由本振動子之陶瓷片1’，在表面，在以裂斷線劃分的區域內，與形成在貫穿孔周邊的角落端子2a相連接的水晶保持端子3並不會與其他角落端子2b相連接，在背面，在以裂斷線劃分的區域內，與形成在貫穿孔周邊的角落端子2d相連接的安裝端子4亦不會與其他角落端子相連接，因此具有可輕易進行使用上述區域內的安裝端子4的頻率的檢査及調整的效果。
本發明係適於可減低水晶振動子的靜電電容來防止頻率可變量降低的表面安裝水晶振動子及基板片。
1．．．基板
1’．．．陶瓷片
2a、2b、2d．．．角落端子
2c．．．貫穿端子
3．．．水晶保持端子
4．．．安裝端子
4a．．．GND端子
4b．．．安裝電極端子
5．．．水晶片
6．．．金屬蓋
7．．．導電性接著劑
8．．．密封材
第1圖係本發明之實施形態之水晶裝載圖案的平面說明圖。
第2圖係由基板表面顯示GND端子之圖案的平面說明圖。
第3圖係顯示本振動子的剖面說明圖。
第4圖係顯示本振動子的平面說明圖。
第5圖係顯示本振動子之陶瓷片的表面的概略圖。
第6圖係顯示本振動子之陶瓷片的背面的概略圖。
1．．．基板
2a．．．角落端子
3．．．水晶保持端子
4a．．．GND端子

Claims (6)

  1. 一種表面安裝水晶振動子，其特徵為：在裝載水晶片的基板的四角隅形成有貫穿孔，形成有使前述貫穿孔內面導通的貫穿端子，在裝載前述水晶片的基板上，與前述基板的短邊並行形成有第1水晶保持端子，與其他短邊並行形成有第2水晶保持端子，前述第1水晶保持端子的一端連接於與前述貫穿端子的任一者相連接的角落端子，前述第1水晶保持端子的另一端與前述一端相比，由前述短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，前述第2水晶保持端子的一端連接於與前述貫穿端子的任一者相連接的角落端子，前述第2水晶保持端子的另一端與前述一端相比，由前述短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，在與未形成有前述圖案的區域相對向的前述基板的背面形成有接地端子的圖案。
  2. 如申請專利範圍第1項之表面安裝水晶振動子，其中，第1水晶保持端子所連接的角落端子與第2水晶保持端子所連接的角落端子係在基板上位於對角。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之表面安裝水晶振動子，其中，第1及第2水晶保持端子係將由短邊中央至與角落端子相連接的端部的長度、與至未與角落端子相連接的端部的長度設為3比2。
  4. 一種基板片，其係形成有複數表面安裝水晶振動子的片狀基板片，其特徵為：在前述基板片形成有：將各個表面安裝水晶振動子的區域劃分為縱向與橫向的裂斷線、及在前述裂斷線交叉的部位貫穿前述片的貫穿孔，形成使前述貫穿孔內面導通的貫穿端子，以包圍前述貫穿孔的方式形成角落端子，並且與前述區域內的短邊的各個並行形成有第1水晶保持端子與第2水晶保持端子，前述第1水晶保持端子的一端與附近的角落端子相連接，前述第1水晶保持端子的另一端與前述一端相比，由前述短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，前述第2水晶保持端子的一端與附近的角落端子相連接，前述第2水晶保持端子的另一端與前述一端相比，由前述短邊的中央形成為較短而形成未形成有圖案的區域，在與未形成有前述圖案的區域相對向的背面形成有接地端子的圖案。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板片，其中，第1水晶保持端子所連接的角落端子與第2水晶保持端子所連接的角落端子係在區域內位於對角。
  6. 如申請專利範圍第4項或第5項之基板片，其中，第1及第2水晶保持端子係將由短邊中央至與角落端子相連接的端部的長度、與至未與角落端子相連接的端部的長度設為3比2。
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