JP4080728B2 - 表面実装型水晶振動子の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプリント配線基板の表面に実装可能な表面実装型の水晶振動子に関わり、特に小型化が要請されている表面実装型の水晶振動子の製造方法
を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、例えば移動体通信機器等の各種電子機器では、表面実装タイプの水晶振動子が広く利用されている。
図12は、従来の表面実装タイプの水晶振動子の内部構造を示した図であり、図12(a)には、水晶振動子の上面図が、図12(b)には、その断面図がそれぞれ示されている。なお、同図(b)に示す断面図は、同図(a)に示す一点鎖線で水晶振動子を切断した時の断面を矢示X−X方向から見た図である。
【0003】
この図12(a)(b)に示すように、従来の表面実装型水晶振動子(以下、単に「水晶振動子」という)は、容器本体100と蓋110からなる気密容器の内部に水晶片10を収容して構成される。
容器本体100は、例えばセラミックにより形成され、その内部の底面両側に凸部102,103が設けられている。
【0004】
凸部102は、水晶片10に取り付けられている励振用の電極10a,10bが接続される引出電極が形成される部位であり、その中央部分に設けられているギャップGによって2つの領域に分割され、各々の領域に引出電極104,105が形成されている。この引出電極104,105と水晶片10の電極10a,10bとの接続には導電性接着剤106a,106bが用いられている。
【0005】
凸部103は、水晶片10の電極10a,10bと引出電極104,105に接続する際に、引出電極104,105に接続されることのない水晶片10の他端側を保持する受台面として設けられている。
なお、以下、本明細書では、水晶片10の電極10a,10bと接続される引出電極が形成される凸部102のことを「引出電極用凸部」、水晶片10の他端側を保持する凸部103のことを「載置用凸部」と表記して区別する。
【0006】
容器本体100の外側底面には、例えばその四隅に4つの電極端子111,111・・・が設けられており、これらの4つの電極端子111,111・・・の内、2つの電極端子111,111が、それぞれ導電線路112,112によって、容器本体100内の引出電極104,105に接続されている。
そして、これらの4つの電極端子111,111・・・を、機器側の基板(以下、「取付基板」という)121に設けられている4つのランド122,122・・に、はんだ123,123・・により接続することで、水晶振動子を取付基板121の表面に実装できるようになっている。
【0007】
ところで、上記したような従来の水晶振動子の製造時において、水晶片10の電極10a,10bと引出電極104,105とを接続する時は、それぞれの引出電極104,105の上に導電性接着剤106a,106bを塗布した後、載置用凸部103を利用して引出電極104,105上に水晶片10を載せ置くようにされる。この時、引出電極104,105の上に水晶片10の電極10a,10bが位置するように水晶片10を載置することで、導電性接着剤106a,106bにより、水晶片10の電極10a,10bと引出電極104,105とが電気的に接続され、しかも水晶片10がその内部で機械的に保持されることになる。
【0008】
しかしながら、この場合、導電性接着剤106a,106bの硬化後、つまり引出電極104,105と水晶片10の電極10a,10bとの接続後は、凸部103と水晶片10の一部が当接した状態になる。
このため、外部から水晶振動子に歪み力が加わると、載置用凸部103から水晶片10に加わる歪み応力によって、水晶片10にストレスがかかり、その発振周波数が変化するという不具合があった。
【0009】
図13は、従来の表面実装タイプの水晶振動子における外部圧力と周波数変化の関係を示した図である。
なお、図13に示すグラフ図は、例えば水晶振動子の外側底面四隅に設けられている電極端子111,111・・の内、3つの電極端子111・・を取付基板121のランド122・・に接続した状態で、取付基板121に接続していない電極端子111の上方に加重をかけることで、水晶振動子に擬似的な歪力を与えた時の外部圧力と周波数変化の関係を示した図である。
【0010】
図13には、実験サンプルとして3つの水晶振動子(No1〜No3)の実験結果が示されている。
これらの実験結果から分かるように、何れの水晶振動子(No1〜No3)も、外部からの加重(g)が変化するにしたがって、その発振周波数が大きく変化していることが見てとれる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
近年、上記したような水晶振動子が使用される移動体通信機器では、その小型化、高密度化が進み、移動体通信機器に使用される水晶振動子や、この水晶振動子が取り付けられる取付基板121の薄型化が図られている。
このため、例えばユーザが機器本体に設けられている操作ボタンを操作するといった通常の使用状態において加わる圧力によっても、取付基板121にゆがみが発生する。そして、この取付基板121のゆがみによって水晶振動子に歪力が加わり、その発振周波数が変化することも十分考えられる。
【0012】
特に、データ通信が可能な移動体通信機器では、例えば0.2ppm程度の僅かな周波数変化によっても、正常なデータ通信ができなくなる恐れがあるため、このような移動体通信機器に使用する水晶振動子は、外部圧力による周波数変化を極力抑制することが好ましいものとされる。
【0013】
そこで、本発明はこのような点を鑑みてなされたものであり、表面実装型の水晶振動子において、小型化が要請されているときでも外部から圧力による周波数変化を抑制することができる表面実装型水晶振動子の製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の表面実装型水晶振動子の製造方法は、
励振用の電極部が取り付けられている水晶片と、
前記水晶片が収まる大きさに設定された容器と、
前記容器内に、収納される前記水晶片の一方の端部に延伸した前記電極部と接続するための引出電極部とを備え、
前記引出電極部を、第1の電極面に対して同一の高さで突出している第2,及び第3の電極面で形成して、水晶片の電極部との接続面が凹状となるように形成し、
少なくとも、前記凹状の領域に導電性を有し、かつ熱収縮性の接着剤を塗布した後に、前記第2,及び前記第3の電極面上に跨って前記水晶片の一方の端部に延伸した電極部を載置し、
前記熱収縮性の接着剤を硬化することによって、前記水晶片の他方の端部が前記第2,及び第3の電極面に当接するまで持ち上げて、前記容器の底面に対して前記水晶片がほぼ水平面となるようにした。
【0015】
本発明によれば、表面実装型の水晶振動子が小型化されたときでも、水晶片の一方の端部が持ち上がって片持ち構造で容器内に支持するようにすることが容易であるから、外部からの圧力によって、容器に歪みが発生したとしても、容器内の引出電極に接続されている水晶片は、引出電極以外の部分と接触することがないので、容器から水晶片に加わる歪み力を抑制することが可能になる。
【0016】
特に、本願発明の表面実装型水晶振動子の製造方法では水晶振動片が容器本体内で確実にほぼ水平状態に維持されるので、水晶振動子の小型化に対応することが容易になる。
【0017】
さらに、本願発明の表面実装型水晶振動子の製造方法においては、上記引出電極部が容器の底面に配置した凸部の上方に形成されたものであっても良い。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の製造方法を説明するために表面実装型水晶振動子の構造例について説明する。
図1〜図3は表面実装型水晶振動子(以下、単に「水晶振動子」という)
の内部構造を示した図であり、図1(a)には上面図、図1(b)には断面図がそれぞれ示されている。なお、同図(b)に示す断面図は、同図(a)に示す一点鎖線で水晶振動子を切断した時の断面を矢示A−A方向から見た図である。
【0019】
この図1に示す水晶振動子は、容器本体1と蓋11とからなる気密容器の内部に水晶片10を収容して構成される。
容器本体1は、セラミックなどにより形成され、底板15となるベースセラミック層の両側に中間セラミック層を形成し、この中間セラミック層を積層したベースセラミック層の周縁部に側壁となる上層セラミック層を形成した構造となっている。つまり、容器本体1は、ベースセラミック層、中間セラミック層、上層セラミック層という3つのセラミック層を積層した3層構造となっている。
この場合、容器本体1の内部形状は、水晶片10を収容できる程度のごく浅い箱形形状とされる。
【0020】
容器本体1の上縁部には、蓋11を接合する接合面4として、セラミックをメタライズ化(金属化)したメタライズ面が形成されている。なお、この接合面4は、例えば金属シールリングなどを接合面材としてロウ付けして形成するようにしても良い。
【0021】
容器本体1の内部両側には、上記中間セラミック層を利用して引出電極用凸部2と、載置用凸部3が形成されている。
【0022】
引出電極用凸部2は、水晶片10の励振用電極部(以下、単に電極という)10a,10bが接続される引出電極部5,6を形成する部位である。この場合引出電極用凸部2は、その中央に設けられているギャップGによって2つの領域に分割され、各領域に引出電極部(以下、単に引出電極という)5,6がそれぞれ形成されている。
引出電極5,6と水晶片10の電極10a,10bとは、接続部材である導電性接着剤7a,7bにより接続され、引出電極5,6と水晶片10の電極10a,10bとが電気的に接続されると共に、その内部に水晶片10が機械的に保持される。なお、引出電極5,6の構造については後述する。
接続部材は、例えば熱収縮タイプで、しかも接続対象である水晶片10に与える衝撃を吸収することができる比較的柔らかいシリコン系の接着剤が用いられている。勿論、引出電極5,6と電極10a,10bとを電気的、機械的に接続することができれば、シリコン系以外の接着剤を接続部材として用いることは可能である。
【0023】
載置用凸部3は、水晶片10の電極10a,10bと引出電極5,6に接続する際に引出電極5,6に接続されない水晶片10の他端側を保持するために設けられ、水晶片10の受台面として機能するものとされる。
【0024】
容器本体1の外側底面には、例えばその四隅に4つの電極端子13,13・・・が設けられており、これらの4つの電極端子13,13・・・の内、2つの電極端子13,13が、それぞれ導電線路12,12によって、容器本体1内の引出電極5,6に接続されている。
そして、これらの4つの電極端子13,13・・・を、機器側の取付基板21に設けられている4つのランド22,22・・に、はんだ23,23・・等により接続することで、水晶振動子を取付基板21の表面に実装できるようになっている。
【0025】
そして、この例の水晶振動子においては、引出電極5,6を以下のような構造とすることで、引出電極5,6に水晶片10の電極10a,10bを接続した際に、水晶片10が引出電極5,6以外の部分に接触しないようにしている。
【0026】
ここで、図2を用いて、上記図1に示した水晶振動子の引出電極5,6の構造を説明する。
図2(a)には、上記図1に示した容器本体1の上面図、図2(b)には、その断面図がそれぞれ示されている。なお、図2(b)に示す断面図は、同図(a)に示した一点鎖線で容器本体を切断した時の断面を矢示A’−A’方向から見た図である。
【0027】
この図2(a)(b)に示すように、引出電極5は、第1電極面5aと第2電極面5bとから成る。この場合、第2電極面5bは、第1電極面5a上の載置用凸部3よりの位置に形成され、第1電極面5aと第2電極面5bとの間に段差を設けるようにしている。つまり、引出電極5の表面に段差部を設けるようにしている。
【0028】
同様に、引出電極6は、第1電極面6aと第2電極面6bとからなり。引出電極5と同様、第2電極面6bを、第1電極面6a上の載置用凸部3よりの位置に形成し、第1電極面6aと第2電極面6bとの間に段差部を設けるようにしている。
【0029】
なお、上記したような引出電極5,6を作製するには、例えばセラミックからなる引出電極用凸部2をメタライズ化(金属化)して、引出電極5,6の第1電極面5a,6aを形成する際に、第2電極面5b,6bを形成する位置に、例えばタングステン、モリブデンマンガン等の一般的な導電性部材を所定の膜厚となるように塗布しておくことで簡単に形成することができる。なお、図示していないが、引出電極5,6の表面には、金メッキあるいはニッケルメッキが施されることになる。なお、ここで説明した引出電極5,6の作製方法は、あくまでも一例であり、このような作製方法に限定されるものではなく、例えば第2電極面5b,6bを絶縁部材によって形成することも考えられる。
【0030】
図3は、上記図2に示した容器本体1の引出電極に水晶片10を接続した時の様子を模式的に示した図である。
この場合、図3(a)から分かるように、引出電極5,6と水晶片10の電極10a,10bとの接続に用いる導電性接着剤7a,7bを、引出電極5,6の第1電極面5a,6a上に塗布するようにしている。つまり、この場合は、載置用凸部3を利用して引出電極5,6に水晶片10を載置したときに、各引出電極5,6の第1電極面5a,6aと第2電極面5b,6bとの間にできる段差部が導電性接着剤7a,7bを塗布する塗布部9a,9bとなる。
【0031】
そして、この塗布部9a,9bに導電性接着剤7a,7bを塗布した場合、導電性接着剤7a,7bが硬化する前の時点では、図3(a)に示されているように、水晶片10の他端側は載置用凸部3に当接した状態にある。そして、導電性接着剤7a,7bが硬化するにしたがって収縮し、その収縮力によって水晶片10の他端側が上昇していくことになる。つまり、導電性接着剤7a,7bにより引出電極5,6と接続される水晶片10の一端側の位置が下がることで、第2電極面5b,6bが支点となって、水晶片10の他端側が持ち上がることになる。
この結果、導電性接着剤7aが硬化した時は、図3(b)に示されているように、水晶片10の他端側が持ち上がり、水晶片10と載置用凸部3とが距離t1だけ離れて、水晶片10が引出電極5,6以外と接触しないようになる。
【0032】
従って、この実施の形態としての水晶振動子によれば、水晶片10の持ち上がり量と、外部からの圧力によって水晶振動子に加わる歪み力を考慮して、水晶片10が載置用凸部3と接触しないように水晶片10と載置用凸部3間の距離t1を設定すれば、外部からの歪み力によって水晶片10が載置用凸部3に接触しないものとなる。
【0033】
また同様に、水晶片10と蓋11との間の距離t2も、水晶振動子に加わるの歪み力を考慮して設定しておけば、水晶片10が蓋11に接触しないようにすることができる。
【0034】
これにより、この実施の形態としての水晶振動子では、一応、水晶片10が引出電極5,6以外の部分、例えば載置用凸部3や蓋11などに接触していないので、水晶片10の長手方向にストレスが加わることなく、水晶振動子の発振周波数の変化を抑制することができるようになる。
【0035】
この場合、水晶片10と載置用凸部3との距離t1は、引出電極用凸部2と載置用凸部3の高さが等しく、且つ、第1電極面5a,6aの膜厚を極めて薄いものとすれば、第2電極面5b,6bの高さ(膜厚)と熱収縮性の接着剤の収縮力で変化することになる。
【0036】
図4は、上記図1に示した水晶振動子における外部圧力と周波数変化の関係を示した図である。
なお、図4に示すグラフ図は、上記図1に示した水晶振動子の外側底面四隅に設けられている4つの電極端子13,13・・の内、3つの電極端子13・・を取付基板21のランド22・・に接続した状態で、取付基板21に接続していない電極端子13の上方から加重をかけることで、水晶振動子に擬似的に歪力を与えた時の外部圧力と周波数変化の関係を示した図である。
【0037】
この図4には、実験サンプルとして3つの水晶振動子(No1〜No3)の実験結果が示されている。
この図4に示す実験結果と、上記図13に示した従来の水晶振動子の実験結果を比較すれば明らかなように、図1に示した水晶振動子のほうが、水晶振動子に加える加重(g)を変化させても、その発振周波数の変化が小さいことが確かめられた。
【0038】
従って、図1に示した水晶振動子を小型の移動体通信機器に適用すれば、例えばユーザが機器本体の操作ボタンを操作したときに加わる圧力によって、取付基板21にゆがみ等が発生し、水晶振動子に歪力が加わったとしても、その発振周波数の変化を抑制することができる。
特に、このような水晶振動子を、周波数変化の影響を受けやすいデータ通信を行う移動体通信機器に適用すれば、良好なデータ通信を行うことが可能になる。
しかし、水晶振動子の容器本体がさらに小型化されると、上記した水晶片10の一方の端子を持ち上げる距離t1を、確実に間隙として維持することが難しくなる。
【0039】
そこで、この点が改良された、本発明の実施の形態としての水晶振動子について説明する。
図5(a)(b)は、本発明の形態としての水晶振動子の内部構造を示した上面図、及び断面図である。なお、図5(b)に示す断面図は、図5(a)に示す一点鎖線で水晶振動子を切断した時の断面を矢示B−B方向から見た図である。
また、図6は、図5に示す水晶振動子の引出電極の構造を説明するための上面図、及び断面図である。なお、図6(b)に示す断面図は、図6(a)に示す一点鎖線で容器本体を切断した時の断面を矢示B’−B’方向から見た図である。
なお、図5,図6において、上記図1,図2と同一部位にはなるべく同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【0040】
本発明の実施の形態としての水晶振動子も、図5(a)(b)に示されているように、中間セラミック層を利用して、その内部に引出電極用凸部2と、載置用凸部3とが形成され、引出電極用凸部2の上に引出電極5,6が形成されている。
【0041】
この場合の引出電極5は、上記した第1電極面及び第2電極面5a,5bに加えて、さらに第1電極面5aの上に第3電極面5cを形成するようにしている。
つまり、第1電極面5a上の載置用凸部3よりの位置に第2電極面5bを形成すると共に、第1電極面5a上で、第2電極面5bとは反対よりの位置に第3電極面5cを形成し、第1電極面5aと第2電極面5bとの間、及び第1電極面5aと第3電極面5cとの間に段差部を設けることによって引出電極面に凹部が形成されるようにする。
【0042】
同様に、引出電極6は、上記した第1電極面6a上で、載置用凸部3よりの位置に第2電極面6bを形成すると共に、第1電極面6a上で、第2電極面6bとは反対よりの位置に第3電極面6cを形成し、第1電極面6aと第2電極面6bとの間、及び第1電極面6aと第3電極面6cとの間に段差部を設けるようにして引出電極部の上面に凹部が形成されている。
【0043】
従って、この場合は、引出電極5の第2電極面5bと、第3電極面5cとの間に位置する第1電極面5aの上面の凹部が導電性接着剤7aを塗布する塗布部9aとすることができ、引出電極6の第2電極面6bと、第3電極面6cとの間に位置する第1電極面6aの上面凹部が導電性接着剤7bを塗布する塗布部9bとなる。
なお、引出電極5,6の第2電極面5b,6bと第3電極面5c,6cの高さは、全て同一の高さとなるように形成することが好ましい。
【0044】
また、このような引出電極5,6を作製する場合も、例えば引出電極用凸部2をメタライズ化して第1電極面5a,6aを形成する際に、第2電極面5b,6bと第3電極面5c,6cを形成する部分に、例えばタングステン、モリブデンマンガン等の一般的な導電性部材を所定の膜厚となるように塗布しておくことで簡単に形成することができる。なお、例えば第2電極面5b,6bと第3電極面5c,6cは絶縁部材を用いて形成することも可能である。
【0045】
そして、この図5に示す水晶振動子の製造時において、引出電極5,6と水晶片10の電極10a,10bの延伸部分を導電性接着剤7a,7bによって接続する時は、第1電極面5a上に形成した塗布部9a,9bに、それぞれ導電性接着剤7a,7bを塗布した後、載置用凸部3を利用して、引出電極5,6の上に水晶片10を載せ置くようにされる。この時、図5に示されているように、引出電極5,6の上の第2の電極面5b(第2の電極面6b)、及び第3の電極面5c(第3の電極面6c)に跨って水晶片10の一方に延伸している電極10a,10bが位置するように水晶片10を載せ置くことで、導電性接着剤7a,7bにより、水晶片10の電極10a,10bと引出電極5,6とが電気的に接続され、しかも水晶片10がその内部で機械的に保持されることになる。
【0046】
そして、この場合も凹部となっている塗布部9a(9b)に導電性接着剤7a,(7b)を塗布しておくと、導電性接着剤7a,7bが硬化する前の時点では、水晶片10の他端側は載置用凸部3に当接した状態にあるが、導電性接着剤7a,7bは硬化するにしたがって収縮し、その収縮力によって水晶片10の他端側が上昇し、第2電極面5b,6bが支点となって水晶片10の他端側が載置用凸部3から離れることになる。
そして、水晶片10の他端側が水平となる位置まで持ち上がると、水晶片10が第3電極面5c,6cに当接し、その持ち上がりが規制されることになる。
この結果、導電性接着剤7aが硬化した時は、水晶片10の他端側がほぼ水平となる位置まで持ち上がり、水晶片10と載置用凸部3とが距離t1だけ離れて、水晶片10が引出電極5,6以外と接触しないようになる。
また、図5に示されているように水晶振動片10がほぼ水平状態になることによって、蓋11との距離t2も所定の間隙に設定することができ、容器本体が小型化されたときでも、片持ち構造を維持することが容易になる。
【0047】
従って、この実施の形態で製造される表面実装型水晶振動子は、小型化されたときでも、外部からの圧力によって水晶振動子に加わる歪み力を考慮して、水晶片10が載置用凸部3と接触しないように、水晶片10と載置用凸部3間の距離t1と、蓋体との距離t2を設定することが容易になるので、外部からの歪み力によって水晶片10が載置用凸部3との接触がなくなり、水晶振動子の発振周波数の変化を確実に防止することができるようになる。
【0048】
このように、この場合は、引出電極5,6に第3電極面5c,6cを形成しておくことで、水晶片10をほぼ水平状態に保つことができるため、水晶片10と蓋11との間の距離t2を維持することが確実に行われば、確実に水晶片10が蓋11に接触しないように製造することが容易になる。
【0049】
次に、図7、図8を用いて、本発明の他の実施の形態としての水晶振動子について説明する。
図7(a)(b)も水晶振動子の内部構造を示した上面図及び断面図である。なお、同図(b)に示す断面図は、同図(a)に示す一点鎖線で水晶振動子を切断した時の断面を矢示C−C方向から見た図である。
また、図8(a)は、図7に示す水晶振動子の構造を説明するための上面図、同図(b)はその断面図である。なお、図8(b)に示す断面図は、同図(a)に示す一点鎖線で容器本体を切断した時の断面を矢示C’−C’方向から見た図である。なお、図5,図6と同一部位には同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【0050】
この図7に示す実施の形態としての水晶振動子では、図7(a)(b)に示されているように、中間セラミック層を利用して引出電極用凸部2だけを形成し、この引出電極用凸部2をギャップGにより分割して、それぞれの領域に引出電極5,6を形成するようにしている。
この場合も、各引出電極5,6は、第1電極面5a,6aの上に、それぞれ第2電極面5b,6bと第3電極面5c,6cを形成するようにしている。
なお、この場合も、各引出電極5,6の電極面の高さは、全て同一高さとなるように形成することが好ましい。
【0051】
従って、この図7に示す水晶振動子の製造時において、引出電極5,6と水晶片10の電極を導電性接着剤7a,7bによって接続する際には、第1電極面5a,5b上の各第2電極面5b,6bと第3電極面5c,6cとの間の塗布部9a,9bに導電性接着剤7a,7bを塗布することで、導電性接着剤7a,7bが硬化する前の時点では、水晶片10の他端側は容器本体1の底板15に当接した状態にあるが、導電性接着剤7a,7bが硬化するにしたがって、その収縮力によって水晶片10の他端側が持ち上がることになる。
そして、水晶片10の他端側が水平となる位置まで持ち上がると、水晶片10が第3電極面5c,6cに当接し、その持ち上がりが規制されることから、導電性接着剤7a,7bが硬化した時点では水晶片10がほぼ水平状態になり、水晶片10が引出電極5,6以外と接触しないようになる。
【0052】
従って、この実施の形態としての水晶振動子も、外部から歪み力が加わったとしても、水晶片10が底板15や蓋11に接触することがなく、水晶振動子の発振周波数の変化を確実に抑制することができるようになる。
【0053】
特に、この場合は容器本体内31内に載置用凸部3が設けられていないので、その分、水晶片10と容器本体31間の距離t1を十分確保することができるため、水晶片10の接触に伴う発振周波数の変化を確実に抑制することができるようになる。
【0054】
なお、これまでに示した実施の形態において説明した引出電極5,6の第2電極面5b、5cや、第3電極面6b、6cの形状、及びその位置はあくまでも一例を示したもので、その電極面の形状やその位置は図面によって限定されるものではない。
【0055】
図9は、容器本体を小さくするための他の実施の形態としての水晶振動子の内部構造を説明したものである。なお、同図(b)に示す断面図は、同図(a)に示した一点鎖線で水晶振動子を切断した時の断面を矢示D−D方向から見た図である。また、図1と同一部位には同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【0056】
この図9に示す実施の形態としての水晶振動子は、容器本体31内に、中間セラミック層を利用して引出電極用凸部2と載置用凸部3を形成することなく、容器本体41の底板15上に直接、引出電極5,6を形成するようにしている。
【0057】
この場合も、引出電極5,6の表面に段差部を設けることで、引出電極5,6と水晶片10の電極を接続する導電性接着剤7a,7bが硬化する前の時点では、水晶片10の他端が容器本体41の底板15と当接した状態にあるが、導電性接着剤7a,7bが硬化した後は、水晶片10が容器本体41の底板15から距離t1だけ離れたものとなる。
【0058】
従って、このように構成した場合も、外部から加わる歪み力によって発振周波数変化を抑制することが可能になる。
また、この場合は、容器本体41内に引出電極用凸部2と載置用凸部3を形成しない分だけ、容器本体41の高さを低くすることができるため、水晶振動子の薄型化を図ることができるる、
また、このような構成の水晶振動子を移動体通信機に適応すれば、機器のさらなる小型薄型化が可能になる利点もある。
【0059】
なお、これまでの実施の形態において説明した引出電極5,6の第2電極面5b,6bと第3電極面5c,6cの形状、及びその形成位置はあくまでも一例であり、本発明としての第2及び第3電極面の形状はこれらの形状や位置に限定されるものでない。
【0060】
要は水晶片10を引出電極5,6の接続面(第1電極面)に接続する際に、水晶片10の他端側を持ち上げるための支点となるように面又は点(第2電極面)を形成する、そして、このような第2電極面に加えて水晶片10の持ち上がりを規制する面又は点(第3電極面)を設けるようにすれば、その形状や配置位置は特に限定されるものではない。例えば第2及び第3電極面を複数の面又は点によって形成することも可能である。
【0061】
本実施の形態では引出電極5,6の第2電極面5b,6bと第3電極面5c,6cを第1電極面5a,6a上に形成するようにしているが、このように形成することによって水晶振動子をほぼ水平方向に支持することが可能になり、第1の電極面に対して同一の高さで突出している第2の電極面と第3の電極面を設けることによって、熱収縮性の樹脂が塗布できる凹部も作ることができる。
【0062】
ところで、本出願人らは水晶振動子の外部圧力による周波数変化を抑制するために、鋭意検討を重ねた結果、引出電極5,6と水晶片10とを接続する際に塗布する導電性接着剤7a,7b間の距離を狭くすると、水晶振動子の外部圧力による周波数変化のさらに抑制できることが分かった。
【0063】
これは、これまで説明した実施の形態の水晶振動子が、水晶片10が載置用凸部3に接触しないようにすることで、水晶片10に加わる歪み力の内、主として水晶片10の長手方向に加わる歪み応力による影響を抑制しているのに対して、引出電極5,6と水晶片10とを接続する導電性接着剤7a,7b間の距離を狭くすると、水晶片10の短手方向に加わる歪み応力の影響を抑制できることによるものとされる。
【0064】
そこで、本発明の実施の形態として、水晶片10の短手方向に加わる歪み応力を抑制できる水晶振動子について説明する。
図10は、水晶振動子の内部構造を説明するための上面図及び断面図である。なお、図10(b)に示す断面図は、同図(a)に一点鎖線で水晶振動子を切断した時の断面を矢示E−E方向から見た図である。また、図1と同一部位には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0065】
この図10に示す水晶振動子は、水晶片10と載置用凸部3とが接触しないようにしたうえで、さらに水晶片10と引出電極5,6を接続する導電性接着剤7a,7b間の距離L1をこれまでより狭くするように構成したものである。
例えば上記図1に示した水晶振動子では、導電性接着剤7a,7b間の距離L1が約1.6mm程度であったのに対して、この図10に示す水晶振動子では、その距離L1を約1.0mmまで狭くした例が示されている。
【0066】
図11は、上記図10に示した水晶振動子における外部圧力と周波数変化の関係を示した図である。
なお、この図11に示すグラフも、外側底面四隅に設けられている4つの電極端子13,13・・の内、3つの電極端子13・・を取付基板21のランド22・・に接続した状態で、取付基板21に接続していない電極端子13の上方から加重をかけることで、水晶振動子に擬似的に歪力を与えた時の外部圧力と周波数変化の関係を示した図である。
【0067】
この図11に示されている実験サンプルとして3つの水晶振動子(No1〜No3)の実験結果が示されており、この図11に示す実験結果と、上記図4に示した実験結果を比較すれば明らかなように、図10に示した水晶振動子のように、水晶片10と引出電極5,6を接続する導電性接着剤7a,7b間の距離L1を狭くすると、より発振周波数の変化を抑制できることが確認された。
【0068】
従って、図10に示した水晶振動子を小型薄型の移動体通信機器に適用すれば、機器側の取付基板21にゆがみ等が発生し、水晶振動子に歪力が加わったとしても、その発振周波数の変化を、より小さいものとすることができる。
【0069】
なお、図10に示した水晶振動子では、導電性接着剤7a,7b間の距離L1を約1.0mmまで狭くした場合を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、導電性接着剤7a,7b間の距離L1を狭くすればするほど、水晶片10の短手方向に加わる歪み応力を抑制することが可能になる。
【0070】
なお、導電性接着剤7a,7b間の距離L1は、図10に示した水晶振動子をクロック発生器として利用した際に、移動体通信機器において実用上問題無いとされるまで、周波数ずれが抑制されるように、導電性接着剤7a,7b間の距離を設定すればよい。従って、導電性接着剤7a,7b間の距離は、特に一義的に決定する必要はなく、例えば当該水晶振動子が搭載される機器が要求する周波数制度が得られるように適宜設定すればよいものである。
例えば図10に示したように、水晶片10と載置用凸部3とを接触しないように構成した水晶振動子であれば、ギャップGの近傍に導電性接着剤7a,7bを塗布するように設定すれば良いものである。
【0071】
また、上記図10に示した形態の水晶振動子では、引出電極5,6を上記図1に示した実施の形態のように構成し、水晶片10と載置用凸部3とを接触しないようにしたうえで、水晶片10と引出電極5,6を接続する導電性接着剤7a,7b間の距離を狭くした場合を例に挙げて説明しているが、これはあくまでも一例であり、これまで例示した実施の形態としての水晶振動子にも適用できることは言うまでもない。
【0072】
また、これまで例示した実施の形態としての水晶振動子以外でも、水晶片10の電極10a,10bを容器本体に設けられている引出電極に接続して構成される水晶振動子であれば、単に水晶片10と引出電極5,6を接続する導電性接着剤7a,7b間の距離を狭くしただけでも、水晶片10の短手方向に加わる歪み応力を抑制することができるので、水晶振動子の発振周波数の変化を抑制することが可能である。その場合は、水晶振動子をクロック発生器として利用した際に、移動体通信機器において実用上問題無いとされるまで、周波数ずれが抑制されるように導電性接着剤7a,7b間の距離を設定すればよいものである。
【0073】
また、本実施の形態では、接続部材として、例えば熱収縮タイプで、しかも接続対象物である水晶片10に与える衝撃を吸収することができる比較的柔らかいシリコン系の接着剤を用いた場合を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、収縮タイプであれば他の種類の導電性接着剤などを用いることも当然可能である。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の表面実装型水晶振動子の製造方法は、水晶片の電極と引出電極とを接続部材によって接続した際に、水晶片が引出電極以外の部分と接触しないように構成しているため、外部から歪み力が加わったとしても、その応力が水晶片に加わるのを抑制することが可能になる。
【0075】
すなわち、引出電極を第1電極面と第2電極面により形成し、第1電極面と第2電極面との間に段差部を設け、少なくともこの段差部に接続部材を塗布すれば、第2電極面が支点となって、接続部材が硬化するにしたがって水晶片の他端側が持ち上がるので水晶片が引出電極以外の部分と接触しないようになる。
【0076】
特に、本発明の表面実装型の水晶振動子の製造方法では、引出電極部を、第1電極面と、この第1電極面上に第2電極面と第3電極面を形成して、第1の電極面に対して第2電極面、第3電極面を同一の高さで突出し、少なくとも、第1の電極面上に形成された凹部に導電性の熱収縮接続剤を塗布した後に、
第2,及び第3の電極面に跨って水晶片の電極部を載置することとにより、接着剤の硬化後に、水晶片の他方の端部が持ち上がる際に、前記第2、及び第3の電極面で持ち上がり量が規制されて、ほぼ水平状態に保つことができるので、表面実装型水晶振動子の容器が小型化されたときでも、容易に水晶片の他方の端部が容器内で接触することを防止することができる。
【0077】
なお、本発明の表面実装型水晶振動子は、水晶片の短手方向に加わる応力が所要以下に抑制されるように、水晶片と引出電極とを接続する接続部材間の距離を設定すると、外部から歪み力が加わったとしても、その応力が水晶片に加わるのを抑制することが可能になる。
【0078】
従って、このような本発明の水晶振動子を、小型薄型の移動体通信機器に適用すれば、機器側からの圧力によって水晶振動子に歪力が加わったとしても、その発振周波数の変化を抑制することができるため、品質の良い、安定した通信を行うことができるようになる。
特に、本発明をデータ通信を行う移動体通信機器に適用すれば、確実に良好なデータ通信を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施の形態とされる水晶振動子の内部構造を説明するための上面図及び断面図である。
【図2】 図1に示した容器の内部構造を示した上面図及び断面図である。
【図3】 水晶片の電極と引出電極との接着の様子を模式的に示した図である。
【図4】 図1に示した水晶振動子における外部圧力と周波数変化の関係を示した図である。
【図5】 第2の実施の形態とされる水晶振動子の内部構造を説明するための上面図及び断面図である。
【図6】 図5に示した容器の内部構造を示した上面図及び断面図である。
【図7】 第3の実施の形態とされる水晶振動子の内部構造を説明するための上面図及び断面図である。
【図8】 図7に示す水晶振動子における外部圧力と周波数変化の関係を示した図である。
【図9】 第4の実施の形態とされる水晶振動子の内部構造を説明するための上面図及び断面図である。
【図10】 第5の実施の形態とされる水晶振動子の内部構造を説明するための上面図及び断面図である。
【図11】 図10に示す水晶振動子における外部圧力と周波数変化の関係を示した図である。
【図12】 従来の水晶振動子の内部構造を説明するための上面図及び断面図である。
【図13】 図12に示した従来の水晶振動子における外部圧力と周波数変化の関係を示した図である。
【符号の説明】
1 31 41 容器本体、2 引出電極用凸部、3 載置用凸部、4 接合面、5 6 引出電極、5a 6a 第1電極面、5b 6b 第2電極面、5c 6c 第3電極面、7a 7b 導電性接着剤、9a 9b 塗布部、10 水晶片、10a,10b 電極、11 蓋、12 導電線路、13 電極端子、21 取付基板、22 ランド
Claims (2)
- 励振用の電極部が取り付けられている水晶片と、
前記水晶片が収まる大きさに設定された容器と、
前記容器内に、収納される前記水晶片の一方の端部に延伸した前記電極部と接続するための引出電極部とを備え、
前記引出電極部を、第1の電極面に対して同一の高さで突出している第2,及び第3の電極面で形成して、前記水晶片の電極部との接続面に凹状となる領域を形成し、
少なくとも、前記凹状の領域に導電性の熱収縮性接着剤を塗布した後に、前記第2,及び前記第3の電極面上に跨って前記水晶片の一方の端部に延伸した電極部を載置し、
その後に、前記熱収縮性接着剤を硬化させることによって、前記水晶片の他方の端部を持ち上げ、前記電極部が前記第2,及び第3の電極面の双方に当接して固着することにより、前記水晶片が前記容器の底面に対して水平面となるようにしたことを特徴とする表面実装型水晶振動子の製造方法。 - 上記引出電極部は上記容器内の底面に設けた凸部の上方に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の表面実装型水晶振動子の製造方法。
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