JP3735917B2 - 振動子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は各種通信機器などに用いられる水晶等の振動子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種振動子は、振動板とこの振動板の表、裏面を覆うとともにその外周部で前記振動板の外周部を挟持した第1、第2のカバーとを備え、前記振動板は前記第1、第2のカバーによる挟持部内方に舌片状の振動部を有し、この振動部の表、裏面には励振用電極を形成していた。
【0003】
従来の振動部の表、裏の励振用電極のリード電極と第1または第2のカバー外の第1、第2の外部電極との接続は、第1あるいは第2のカバーの貫通孔内に設けた導電体を介して行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
信頼性項目の1つとして、プリント基板に実装した場合の振動子のたわみ強度が要求されている。具体的には、少なくとも3mmまでのたわみ量において振動子の割れや特性変化があってはならない。しかしながら上記従来例ではプリント基板がたわんだ時の応力が直接振動子に伝わり割れてしまうという問題がある。
【0005】
そこで本発明は振動子のたわみ強度を向上させることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そしてこの目的を達成するために本発明は、振動板と、この振動板の表、裏面を覆うとともにその外周部で前記振動板の外周部を挟持した第1、第2のカバーと、これらの第1または第2のカバーの少なくとも一方の振動板とは反対側面に設けた第1、第2の外部電極とを備え、前記振動板は前記第1、第2のカバーによる挟持部内方に舌片状の振動部を有し、この振動部の表、裏面には励振用電極を形成し、これらの表、裏面の励振用電極からはそれぞれ振動部の根元部分を介してリード電極を引出し、これら表、裏のリード電極の一方は第1の接続部を形成し、他方のリード電極は前記一方のリード電極側に貫通後第2の接続部を形成し、これらの第1、第2の接続部は第1あるいは第2のカバーの貫通孔内面に設けた導電体を介してそれぞれ前記第1、第2の外部電極と導通させ、前記第1、第2の外部電極は、前記貫通孔内において、前記導電体を覆った共晶組成半田よりも高融点の高温半田膜と、この高温半田膜上に、導電性金属粉末に硬化型樹脂を混練した導電性 樹脂ペーストを塗布して形成された下地電極と、この下地電極上に形成した半田層とで構成したものである。
【0007】
以上の構成とすれば、振動子のたわみ強度と気密性が向上する。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、振動板と、この振動板の表、裏面を覆うとともにその外周部で前記振動板の外周部を挟持した第1、第2のカバーと、これらの第1または第2のカバーの少なくとも一方の振動板とは反対側面に設けた第1、第2の外部電極とを備え、前記振動板は前記第1、第2のカバーによる挟持部内方に舌片状の振動部を有し、この振動部の表、裏面には励振用電極を形成し、これらの表、裏面の励振用電極からはそれぞれ振動部の根元部分を介してリード電極を引出し、これら表、裏のリード電極の一方は第1の接続部を形成し、他方のリード電極は前記一方のリード電極側に貫通後第2の接続部を形成し、これらの第1、第2の接続部は第1あるいは第2のカバーの貫通孔内面に設けた導電体を介してそれぞれ前記第1、第2の外部電極と導通させ、前記第1、第2の外部電極は、前記貫通孔内において、前記導電体を覆った共晶組成半田よりも高融点の高温半田膜と、この高温半田膜上に、導電性金属粉末に硬化型樹脂を混練した導電性樹脂ペーストを塗布して形成された下地電極と、この下地電極上に形成した半田層とで構成したものであり、振動子を実装したプリント基板がたわんでも第1、第2の外部電極の一部の導電性樹脂ペーストの下地電極が緩衝材となって応力が抑圧され、振動子のたわみ強度が向上するという作用を有する。
【0009】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0010】
(実施の形態1)
図1において1は振動板で、板厚100μmの水晶板で構成されている。振動板1の表、裏面には、板厚400μmの水晶板よりなるカバー2,3が直接接合されている。尚、この図1における4,5は、外部電極でカバー3の裏面の対角線部分に配置されている。前記振動板1は、図2及び図3に示すように、その内方にU字状の切溝6が形成され、これにより舌片状の振動部7が形成されている。
【0011】
この振動部7の表、裏面には、励振用電極8,9が形成され、各々振動部7の根元部10を介してそのリード電極11,12が引き出されている。この内リード電極11の端部は、図2から図5に示すように、振動板1をスルーホール13により貫通し、その後図3に示すように振動部7の側方を通って根元部10の反対側に延長されて接続部14を形成している。またリード電極12は、根元部10側において接続部15を形成している。そしてこれらの接続部14,15に対応するカバー3に形成された貫通孔16,17内の導電体18を介して各々外部電極4,5に接続されている。
【0012】
尚カバー2,3は、その外周部で振動板1の表、裏面の外周部を挟持し、また直接接合されているものであるが、それは振動板1の切溝6の外周部において接合されているのであって、リード電極11が振動部7の側方を通過している部分については、その外方においてカバー3と接合されている。そして、このように振動板1の裏面側において、振動部7の側方に、リード電極11を形成するために、図5、図6から明らかなように、振動板1は、カバー2,3との挟持部分だけを板厚を厚くし、振動部7及びリード電極11,12を形成する部分などはエッチングによりその板厚を薄くしている。
【0013】
図4は、このエッチング工程後の振動板1を明確に表しており、枠線19に対応する裏面部分がエッチングによりその板厚が薄くなっているのである。また、この枠線19の外周部分がカバー2,3によって挟持接合される部分であり、この図4からも明らかなように、振動板1の長手方向側の挟持幅20は、短方向の挟持幅21よりも広くしている。
【0014】
また図3のようにリード電極11を振動部7の側方に設けたので、当然のこととして、振動部7は、振動板1の中心部より一方側へずれている。
【0015】
尚、根元部10における切溝6の切込みは図4のごとく、半円形状となっており、これにより過大な衝撃が加わった際にも、クラックが生じにくくなるのである。
【0016】
また、図5、図6に示すようにカバー3に設けた貫通孔16,17は振動板1側が径小となった円錐形状をしており、この内面にクロムを下地にして銅または銅と金を蒸着あるいはスパッタリングにより付着させ、導電体18を形成している。このときクロムは水晶と銅の接着力を高めるために数百オングストローム付着させ、銅は数千オングストローム〜数μm付着させる。また製造工程内での銅の酸化を防ぐため金を数百〜数千オングストローム付着する場合もある。
【0017】
この導電体18の上方は貫通孔16,17の上方径小部分を封口するとともに上記接続部14,15に電気的に接続され、またこの導電体18の下方は、カバー3の振動板1とは反対側面において貫通孔16,17の開口縁に広がっている。
【0018】
更に、貫通孔16,17の気密性を向上させる目的で図7に示すように前記貫通孔16,17の上方径小部を覆った導電体18部分を覆うように貫通孔16,17内に流動状態とした共晶組成半田よりも高融点の高温半田が流入され(この時カバー3は図5、図6とは反転されて上方に位置している。)、高温半田膜22となる。このとき高温半田膜22は印刷や注入などの工法により形成される。
【0019】
それでは本発明の実施の形態における特徴部分について説明する。すなわち、図5、図6に示すようにカバー3の裏面および貫通孔16,17の高温半田膜22上に、銅を導電性金属粉末として硬化型樹脂と混練した導電性樹脂ペーストをスクリーン印刷等により塗布して硬化させた下地電極23,24上に半田膜25,26を形成した構造の外部電極4,5になっている。
【0020】
(実施の形態2)
次に端面にも外部電極を形成した振動子について説明する。基本的には、図8、図9、図10、図11に示すように実施の形態1の構造において端面に導電性金属粉末に硬化型樹脂を混練した導電性樹脂ペーストを印刷またはディッピングによって端面下地電極27,28を塗布形成し、その上に半田膜25,26を形成して外部電極としたものである。形状的には2端子電極と4端子電極の場合があるが、構造的にはいずれも同じである。
【0021】
ここで重要なのは、端面下地電極27,28を塗布形成する時に、下地電極23,24と導通をとるためにオーバーラップさせる必要がある。そのために印刷条件やディッピング条件または導電性樹脂ペースト粘度などを調整して行う。しかし、振動子のたわみ強度は、5面電極より3面電極、3面電極より2面電極と面数が少ない程有利になる。そこで、端面下地電極27,28の形成時のカバー2,3の表面へのまわり込みは極力抑える必要があり、その量としてはカバー3上の下地電極23,24と十分接触する0.3mm以下とする。
【0022】
また、振動子の稜線をバレル研磨により丸みを形成することにより端面下地電極形成時、稜線部分で切れることを抑え、更には振動子が落下など衝撃に対してチッピング発生防止にもなる。
【0023】
(実施の形態3)
次に、実施の形態1,2において下地電極23,24および端面下地電極27,28とカバー3、および振動子端面29,30との密着力向上の方法を述べる。半田膜25,26は半田ディップやクリーム半田を塗布し溶融することにより形成できる。しかし、半田膜形成の時溶融した半田がポーラス状の下地電極23,24および端面下地電極27,28にしみ込んできてカバー3の表面および振動子端面29,30との界面にまで達し、下地電極23,24および端面下地電極27,28の密着力を低下させる。
【0024】
この現象を抑えるには下地電極23,24および端面下地電極27,28の膜厚を40μm以上とすれば良い。更に、導電性金属粉にニッケルを用いた導電性樹脂ペースト形成膜をバリヤ層として下地電極を2重構造とすることにより効果は上がる。
【0025】
また、カバー3の表面はポリッシュした後エッチングした平滑な面であるため、下地電極とカバー3の表面との密着についてはアンカー効果がほとんど作用しないと考えられる。そこで少なくともカバー3の表面をサンドブラストにより粗面化することによりアンカー効果を発生させ密着力の向上につながる。
【0026】
更には、通信用の振動子は長時間の耐湿性が要求される。しかし、下地電極23,24とカバー3の表面とはアンカー効果および水酸基による共有結合で密着していると考えられ、水分が下地電極23,24とカバー3の界面に入り込むと共有結合が切れて下地電極23,24がはく離して導通がとれなくなる恐れがある。
【0027】
そこで少なくともカバー3の表面に疎水性の表面処理を施せば、密着力の耐湿性が向上し信頼性の高い振動子となる。端面下地電極27,28についても同様のことは言え、振動子端面29,30にも疎水性の表面処理を行えば更に信頼性の高いものとなる。
【0028】
【発明の効果】
以上のように本発明は、振動板と、この振動板の表、裏面を覆うとともにその外周部で前記振動板の外周部を挟持した第1、第2のカバーと、これらの第1、または第2のカバーの少なくとも一方の振動板とは反対側面に設けた第1、第2の外部電極とを備え、前記振動板は、前記第1、第2のカバーによる挟持部内方に舌片状の振動部を有し、この振動部の表、裏面には励振用電極を形成し、これらの表、裏面の励振用電極からはそれぞれ振動部の根元部分を介してリード電極を引出し、これら表、裏のリード電極の一方は第1の接続部を形成し、他方のリード電極は、前記一方のリード電極側に貫通後、第2の接続部を形成し、これらの第1、第2の接続部は第1、あるいは第2のカバーの貫通孔内面に設けた導電体を介してそれぞれ前記第1、第2の外部電極と導通させ、前記第1、第2の外部電極は、前記貫通孔内において、前記導電体を覆った共晶組成半田よりも高融点の高温半田膜と、この高温半田膜上に、導電性金属粉末に硬化型樹脂を混練した導電性樹脂ペーストを塗布して形成された下地電極と、この下地電極上に形成した半田層とで構成されたものである。
【0029】
そして以上の構成とすれば、プリント基板がたわんだ時にも第1、第2の外部電極の一部である導電性樹脂ペーストで形成された下地電極が緩衝材となって応力が振動子に伝わるのを抑圧するので、振動子のたわみ強度が向上する。さらに、貫通孔内において導電体を覆う高温半田膜により気密性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態の振動子の斜視図
【図2】 図1の振動板の表面状態を説明するための分解斜視図
【図3】 図1の振動板の裏面状態を説明するための分解斜視図
【図4】 振動板の上面図
【図5】 図4の振動板にカバー2,3を接合した振動子のA−A断面図
【図6】 図4の振動板にカバー2,3を接合した振動子のB−B断面図
【図7】 他の実施の形態の要部拡大断面図
【図8】 他の実施の形態の振動子の斜視図
【図9】 他の実施の形態の振動子の斜視図
【図10】 他の実施の形態の振動子のA−A断面図
【図11】 他の実施の形態の振動子のB−B断面図
【符号の説明】
1 振動板
2 カバー
3 カバー
4 外部電極
5 外部電極
7 振動部
9 励振用電極
10 根元部
11 リード電極
12 リード電極
14 接続部
15 接続部
16 貫通孔
17 貫通孔
18 導電体
22 高温半田膜
23 下地電極
24 下地電極
25 半田膜
26 半田膜
27 端面下地電極
28 端面下地電極
29 振動子端面
30 振動子端面
Claims (1)
- 振動板と、この振動板の表、裏面を覆うとともにその外周部で前記振動板の外周部を挟持した第1、第2のカバーと、これらの第1または第2のカバーの少なくとも一方の振動板とは反対側面に設けた第1、第2の外部電極とを備え、前記振動板は前記第1、第2のカバーによる挟持部内方に舌片状の振動部を有し、この振動部の表、裏面には励振用電極を形成し、これらの表、裏面の励振用電極からはそれぞれ振動部の根元部分を介してリード電極を引出し、これら表、裏のリード電極の一方は第1の接続部を形成し、他方のリード電極は前記一方のリード電極側に貫通後第2の接続部を形成し、これらの第1、第2の接続部は第1あるいは第2のカバーの貫通孔内面に設けた導電体を介してそれぞれ前記第1、第2の外部電極と導通させ、前記第1、第2の外部電極は、前記貫通孔内において、前記導電体を覆った共晶組成半田よりも高融点の高温半田膜と、この高温半田膜上に、導電性金属粉末に硬化型樹脂を混練した導電性樹脂ペーストを塗布して形成された下地電極と、この下地電極上に形成した半田層とで構成した振動子。
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