JP2004064701A

JP2004064701A - 表面実装用の水晶振動子

Info

Publication number: JP2004064701A
Application number: JP2002224002A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamakawa; 山川　務; Kazuhiko Osawa; 大沢　和彦
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【目的】接合強度を高めて特に熱衝撃性を向上した表面実装振動子を提供する。
【構成】実装端子を底面に有する矩形状とした容器本体内に内底面の端子電極と電気的・機械的に接続した水晶片を収容してカバーを被せ、前記水晶片を密閉封入してなる表面実装用の水晶振動子において、前記容器本体の底面面積に対する前記実装端子の占有率を５０％以上とした構成とする。また、前記実装端子は前記水晶片と電気的に接続する一対の水晶端子であって例えば幅方向の対向する両端側に設けて近接させた構成とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面実装用の水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）を産業上の技術分野とし、特に接続強度を高めて熱衝撃特性を良好にした車載用の表面実装水晶振動子に関する。
【０００２】
（発明の背景）表面実装振動子は端子としてのリード線を有しないことから、電磁放射が少なくＥＭＩ対策に適する。このことから、近年では、例えば自動車のエンジン制御装置を含む多くの電子制御装置の発振源として適用される。
【０００３】
（従来技術の一例）第７図は一従来例を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバー３を除く平面図である。
表面実装振動子は、凹状とした容器本体１に水晶片２を収容してカバー３を被せ、水晶片２を密閉封入してなる。容器本体１は底壁層４と枠壁層５との積層セラミックからなる。容器本体１の内底面には一対の端子電極６を有し、水晶片２の一端部両側が導電性接着剤８によって固着されて電気的・機械的に接続する。
【０００４】
一対の端子電極６は容器本体１の一端側に設けられて導電路７が延出し、積層面を経てスルーホールによって両端側の裏面に延出する。そして、一対の水晶端子９ａと電気的に接続する。水晶片２は両主面に図示しない励振電極を有し、一端部両側に引出電極を延出する。
【０００５】
そして、一般には、カバー３がセラミック等で図示しないガラスや樹脂封止の場合には「第８図（ａ）」、一対の水晶端子９ａは長さ方向の両端部に形成される。あるいは、例えば一方の対角方向の両端部に水晶端子９ａを形成し、他方の対角方向の両端部に補助端子（ダミー端子）９ｂを設ける。
【０００６】
また、カバー３が金属の場合には「第８図（ｂ）」、一方の対角方向の両端部に水晶端子９ａを設ける。そして、他方の対角方向の両端部には金属カバー３とスルーホール等によって電気的に接続したアース端子９ｃを設ける。これらの場合、容器本体１の上面には金属リングや金属厚膜を設けてシーム溶接や電子ビーム等によって接合される。なお、水晶端子９ａ、補助端子９ｂ及びアース端子９ｃ及びはセット基板に対する実装端子９となる。
【０００７】
そして、表面実装振動子は、図示しないセット基板上の回路端子に塗布されたクリーム半田上に載置され、高熱路を搬送されて実装される。また、実装端子は９は底壁層４の側面及び角部にスルーホールによる端面電極１０を有し、実装時の図示しない所謂半田フィレットの形成により、半田の溶融を確認する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の水晶振動子では、例えば制御装置を構成するセット基板に搭載され、自動車内に日夜を問わずに放置される。特に、エンジン近傍や直射日光にさらされる場所では、寒暖差が激しい。また、移動中には衝撃及び震動をもたらす。
【０００９】
このため、例えばガラスエポキシ材からなるセット基板との膨張係数が異なって、度重なる応力によって例えば半田の根本部にクラック（欠け、ひび等）を生じる。そして、最悪の場合は剥離を引き起こす問題があった。
【００１０】
（発明の目的）本発明は接合強度を高めて特に熱衝撃性を向上した表面実装振動子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水晶片２を収容する容器本体１の底面面積に対する実装端子の占有率を５０％以上とする（請求項１、２及び３）。これにより、半田との接合面積を大きくして接合強度を高める。また、実装端子は前記水晶片２と電気的に接続する一対の水晶端子９ａであって幅方向の両端側に設ける（請求項４）。これにより、水晶端子９ａ間の距離を短くして発生する応力を小さくする。
【００１２】
実装端子は水晶片２と電気的に接続する一対の水晶端子９ａと接続強度を高める補助端子９ｂ又は及びカバー３を金属としてカバー３と電気的に接続したアース端子９ｃとからなり、前記水晶端子９ａは長さ方向の中央領域であって幅方向の両端側に設けられ、補助端子９ｂ又はアース端子９ｃは長さ方向の両端側とする（請求項５）。これにより、水晶端子９ａに生ずる応力を最小として接合強度を高める。
【００１３】
水晶片２を収容する容器本体１は三層構造とした積層セラミックからなり、実装端子は積層セラミックの底面側から二層にわたってスルーホールによる端面電極１０を有する（請求項６）。これにより、端面電極１０を大きくして接合面積を大きくする。
【００１４】
水晶片２を収容する容器本体１の実装端子は、実装端子の幅方向にわたって端面電極１０を有する（請求項７）。これにより、前述同様に端面電極１０を大きくして接合面積を大きくする。以下、本発明の各実施例を説明する。
【００１５】
【第１実施例、請求項１、２及び３】
第１図は本発明の第１実施例を説明する表面実装振動子の特に容器本体の底面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
表面実装振動子は、前述したように容器本体１に水晶片２を収容してカバー３を被せ、水晶片２を密閉封入してなる。そして、水晶片２の一端部両側が固着される端子電極６と電気的に接続する水晶端子９ａを容器本体１の裏面に形成する。
【００１６】
ここで、カバー３が絶縁材で樹脂やガラス封止の場合には、第１図（ａ）に示したように容器本体１の裏面の両側に端面電極１０を有する一対の水晶端子９ａを形成する。そして、一対の水晶端子９ａの面積を容器本体１の裏面に対して５０％以上の占有率とする。
【００１７】
また、カバー３を金属としてシーム溶接等の場合には、第１図（ｂ）に示したように一方の対角方向の両端部に端面電極１０を有する一対の水晶端子９ａを、他方の対角方向の両端部に一対のアース端子９ｃを形成する。そして、各一対ずつの水晶端子９ａとアース端子９ｃとの合計面積を容器本体１の底面に対して５０％以上の占有率とする。
【００１８】
なお、カバー３が絶縁材で樹脂やガラス封止の場合、一方の対角方向の両端部に水晶端子９ａを、他方の対角方向に補助端子９ｂを設けて、合計の端子面積が底面に対して５０％以上の占有率となるようにしてもよい。
【００１９】
このような構成であれば、水晶端子９ａ又はアース端子９ｃ及び補助端子９ｂを加えた合計の端子面積が容器本体１の底面に対して５０％以上となる。したがって、セット基板に対する半田による接合強度を高めるので、例えば容器本体１又はセット基板にひずみ生じさせてクラックの発生を防止する。また、接合面積が大きいので、仮に半田にクラックを生じても剥離を防止する。
【００２０】
なお、従来では容器本体１の底面に対する端子面積の占有率は概ね３０％以下であった。この実施例では、端子面積の合計を５０％以上にすると、容器本体１の底面及びセット基板の露出面が５０％以下になって、両者の膨張係数の差による伸縮の影響を軽減する。要するに、端子の存在する部分では容器本体１及びセット基板の伸縮が半田によって制限され、５０％以上になるほど半田層が支配的になって剛体構造になり、膨張係数差による伸縮差の影響が軽減する。
【００２１】
【第２実施例、請求項４及び５】
第２図は本発明の第２実施例を説明する表面実装振動子の特に容器本体の底面図である。なお、これ以降の実施例では前実施例と同一部分の説明は省略又は簡略する。
第２実施例では、カバー３が絶縁材で樹脂やガラス封止の場合には「第２図（ａ）」、側面に端面電極１０を有する一対の水晶端子９ａを幅方向の対向する両側に設ける。ここでは、長さ方向の中央領域にする。このような構成であれば、端子電極６間の距離を長さ方向の両端部とした場合よりも小さくするので、容器本体１とセット基板との熱膨張係数差による歪みを軽減する。したがって、半田に生ずるクラックの発生を防止する。
【００２２】
また、カバー３を金属としてシーム溶接等の場合には「第２図（ｂ）」、端面電極１０を有する一対の水晶端子９ａを中央領域とした幅方向の対向する両側に設け、アース端子９ｃを含む補助端子９ｂを４角部に設ける。このような構成であれば、水晶端子９ａの間隔が小さいので、半田に生ずる応力を軽減してクラックの発生を防止する。そして、水晶端子９ａとアース端子９ｃ又は補助端子９ｂ間の距離をも短くするので、同様に半田のクラック発生を防止する。
【００２３】
なお、カバー３が絶縁材で樹脂やガラス封止の場合、４角部に補助端子９ｂを設けて６端子としてもよい。そして、いずれの場合でも、容器本体１の底面に対する端子面積の合計を５０％以上として、実装端子９に接続した各半田にクラックの発生することを防止してもよい。
【００２４】
【第３実施例、請求項６及び７】
第３図は本発明の第３実施例を説明する表面実装振動子の断面図である。
前各実施例では端面電極１０は容器本体１の底壁層４のみに設けたが、ここでは枠壁層５にも形成する。そして、カバー３が絶縁製で樹脂やガラス封止の場合には、２層構造とした底壁層４と枠壁層５にスルーホールによる端面電極１０を設けて、水晶端子９ａを形成する。このような構成であれば、容器本体１の底面のみならず側面でも半田と接合して高さ方向での半田量が増すので、半田フィレットの強度を高める。したがって、半田に生ずるクラックの発生を防止する。
【００２５】
カバー３を金属としてシーム溶接等の場合には、枠壁層５を第１と第２の２層５（ａｂ）として底壁層４と合わせて３層構造として、底壁層４とその上側の第１枠壁層５（底面側から２層）に端面電極１０を形成する。このような構成であれば、第２枠壁層５ｂによって、半田溶融時における第１枠壁層５ａと金属リング１１との電気的短絡を防止する。そして、この場合でも、高さ方向での半田量が増して半田フィレットの強度を高め、クラックの発生を防止する。
【００２６】
【第４実施例、請求項８】
第４図及び第５図は本発明の第４実施例を説明する表面実装振動子の図で、第４図（ａ）は幅方向の側面図、同図（ｂ）は底面図、第５図（ａ）は一部断面を含む長さ方向の側面図、同図（ｂ）は底面図である。
前第３実施例では端面電極１０の幅は水晶端子９ａ等の端子幅よりも小さい例を示したが、ここでは端子幅を同じにする。すなわち、カバー３が絶縁材で樹脂やガラス封止の場合には、両端側に設けた水晶端子９ａと同一幅の端子電極６を形成する。このようにすれば、幅方向での半田量が増すのでさらに半田の強度を高めてクラックの発生を防止する。
【００２７】
カバー３を金属としてシーム溶接等の場合には、４角部の両側の端面電極１０の幅を水晶端子９ａ等の端子幅と同一にする。この場合、第３図（ｃ）に示したように、底壁層４を形成するセラミックシート１２の分割ライン１３の交点に直交する楕円状の溝１４を設けてスルーホールを形成する。この場合でも同様に、半田量を増してクラックの発生を防止する。
【００２８】
なお、ここでは、いずれも底面側から２層にわたって端面電極１０を設けたが、強度に応じて底壁層４の一層のみでもよい。
【００２９】
【第５実施例、請求項８】
第６図は本発明の第５実施例を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は容器本体１の内底面図、同図（ｃ）は底面図である。
前各実施例では端面電極１０を設けて水晶端子９ａ等を形成したが、第５実施例は端面電極１０を形成しない例である。
【００３０】
すなわち、この例では水晶片２が固着される一対の端子電極６から導電路７を経て、二層構造４（ａｂ）とした底壁層４の中央領域に設けたクランク状のビアホール１５によって、底面の水晶端子９ａと接続する。ビアホールは貫通孔内に金属粒子を充填させたものである。このようにすれば、一対の水晶端子９ａの中心をさらに接近できるので、両者間で発生する応力を小さくしてクラックの発生を防止する。
【００３１】
なお、カバー３を金属としてシーム溶接等の場合でも適用でき、４角部にアース端子９ｃを含む補強端子を設ければよい。そして、底面積に対する占有率を５０％以上にしてもよい。にまた、底壁層４を２層としてビアホールをクランク状として密閉度を高めたが、密閉度が確実であれば一層でもよく、さらには一層としてビアホールの上下面に絶縁層を印刷等によって形成してもよい。
【００３２】
上記実施例では表面実装振動子として説明したが、例えば水晶振動子とＩＣチップとを一体化してなる表面実装型の水晶発振器にも適用できる。ただし、この場合の実装端子は電源、出力、アース等の４端子であって、実装用の水晶端子は露出しない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では基本的に実装端子の合計面積を容器本体の底面に対して５０％以上とするので、水晶端子を近接するので、半田のクラック発生を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を説明する表面実装振動子の特に容器本体の底面図である。
【図２】第２図は本発明の第２実施例を説明する表面実装振動子の特に容器本体の底面図である。
【図３】本発明の第３実施例を説明する表面実装振動子の断面図である。
【図４】本発明の第４実施例を説明する表面実装振動子の図である。
【図５】本発明の第４実施例を説明する表面実装振動子の図である。
【図６】本発明の第５実施例を説明する表面実装発振器の図である。
【図７】従来例を説明する表面実装発振器の図である。
【図８】従来例を説明する表面実装発振器の図である。
【符号の説明】
１　容器本体、２　水晶片、３　カバー、４　底壁層、５　枠壁層、６　端子電極、７　導電路、８　導電性接着剤、９　実装端子、１０　端面電極、１１　金属リング、１２　シートセラミック、１３　分割ライン、１４　溝．

Claims

実装端子を底面に有する矩形状とした容器本体内に内底面の端子電極と電気的・機械的に接続した水晶片を収容してカバーを被せ、前記水晶片を密閉封入してなる表面実装用の水晶振動子において、前記容器本体の底面面積に対する前記実装端子の占有率を５０％以上としたことを特徴とする水晶振動子。
前記実装端子は前記水晶片と電気的に接続した少なくとも一対の水晶端子からなる請求項１の水晶振動子。
前記実装端子は前記水晶片と電気的に接続した一対の水晶端子と、接続強度を高める補助端子又は及び前記カバーを金属として前記カバーと電気的に接続したアース端子とからなる請求項１の水晶振動子。
実装端子を底面に有する矩形状とした容器本体内に内底面の端子電極と電気的・機械的に接続した水晶片を収容してカバーを被せ、前記水晶片を密閉封入してなる表面実装用の水晶振動子において、前記実装端子は前記水晶片と電気的に接続する一対の水晶端子であって幅方向の対向する両端側に設けたことを特徴とする水晶振動子。
実装端子を底面に有する矩形状とした容器本体内に内底面の端子電極と電気的・機械的に接続した水晶片を収容してカバーを被せ、前記水晶片を密閉封入してなる表面実装用の水晶振動子において、前記実装端子は前記水晶片と電気的に接続する一対の水晶端子と接続強度を高める補助端子又は及び前記カバーを金属として前記カバーと電気的に接続したアース端子とからなり、前記水晶端子は長さ方向の中央領域であって幅方向の対向する両端側に設けられ、前記補助端子又はアース端子は長さ方向の両端側であることを特徴とする水晶振動子。
実装端子を底面に有する矩形状とした容器本体内に内底面の端子電極と電気的・機械的に接続した水晶片を収容して絶縁性のカバーを被せ、前記水晶片を密閉封入してなる表面実装用の水晶振動子において、前記容器本体は底壁層と枠壁層の二層構造とした積層セラミックからなり、前記実装端子は前記底壁層と枠壁層の二層にわたってスルーホールによる端面電極を有することを特徴とする表面実装振動子。
実装端子を底面に有する矩形状とした容器本体内に内底面の端子電極と電気的・機械的に接続した水晶片を収容して金属製のカバーを被せ、前記水晶片を密閉封入してなる表面実装用の水晶振動子において、前記容器本体は底壁層と第１枠壁層と第２枠壁層三層構造とした積層セラミックからなり、前記実装端子は前記底壁層と第１枠壁層底面側から二層にわたって端面電極を有することを特徴とする表面実装振動子。
実装端子を底面に有する矩形状とした容器本体内に内底面の端子電極と電気的・機械的に接続した水晶片を収容してカバーを被せ、前記水晶片を密閉封入してなる表面実装用の水晶振動子において、前記実装端子は、前記実装端子の端子幅と同一幅の端面電極を有することを特徴とする表面実装振動子。
実装端子を底面に有する矩形状とした容器本体内に内底面の端子電極と電気的・機械的に接続した水晶片を収容してカバーを被せ、前記水晶片を密閉封入してなる表面実装用の水晶振動子において、前記実装端子は前記容器本体の底面の中央領域に形成され、前記端子電極とビアホールによって接続したことを特徴とする表面実装振動子。