JP5026295B2

JP5026295B2 - 圧電振動子

Info

Publication number: JP5026295B2
Application number: JP2008018558A
Authority: JP
Inventors: 敬彦中村; 恵二佐藤; 均竹内; 理志沼田; 保雄川田
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: JP2009182556A

Description

本発明は、水晶振動子などの圧電振動片を円筒状のシリンダ型パッケージ内部に収納する圧電振動子に関するものである。

時計や発振器、電子機器等の工業製品の製造に不可欠な電子素子として、圧電振動子があり、時刻源やタイミング源あるいは信号の基準源として用いられている。圧電振動子のパッケージとして、円筒状のシリンダ型パッケージが慣用されている。近年、電子デバイスの軽薄短小化が進み、圧電振動子の小型化のために様々な開発が行われ、特許文献１に記載の圧電振動子も考えられている。特許文献１に記載されている圧電振動子は図５のような構成になっている。特許文献１によれば、従来の二本のリードを一本のリード２に変更し、圧電振動片６の片側の電極はリード２から引き出し、圧電振動片６のもう片側の電極は金属ワイヤ５を用いて金属環４に接続し、金属環４で封止管１に電気的に接続する構造になっており、且つ、金属環４によって、振動子内の気密封止を保つ構造にすることで、高い気密性を維持し、より小型のシリンダ型パッケージの圧電振動子を提供できるとしている。
特開２００７−１２９５２０号公報

特許文献１では、金属環４の材質や構成の詳細が不明であるが、金属環４の特性として、金属ワイヤ５と電気的接続が可能であり、かつ、振動子内を気密に封止でき、かつ、振動子の実装時の熱、他部品の鉛フリー対応のリフロー実装時の熱で溶融しないという特性が必要になる。この用件を満たすものとして、金属環４の材質としては金無垢があげられるが、コストを考慮すると現実的ではない。特許文献１ではリード２には高融点はんだの膜を形成しているとのことであるが、金属環４にも同様に高融点はんだ膜を形成していると考えると、先にあげた特性を全て同時に満たすことはできない。即ち、リフロー温度で溶融しない耐熱性があり、気密封止可能な延性があり、金属ワイヤ５との電気的接続を行えるという性質を満たすはんだはない。

本発明が解決しようとする課題は、上記課題を解決した一本のリードタイプの小型のシリンダ型パッケージの圧電振動子を提供することを目的とする。

一本のリードに絶縁材である封止ガラスを形成し、封止ガラス表面に、封止用金属部と電気的接続用金属部とを形成する。リードに圧電振動片を実装すると共に、金属ワイヤを用いて、圧電振動片の片側の電極と電気的接続用金属部とを接続する。封止管を真空中で被せ、封止用金属部を介して、振動子内の気密を保たせる。このとき、封止用金属部と電気的接続用金属部は電気的にショートさせるような構造にすることで、圧電振動片の電極をリードと封止管から取ることができるようなり、一本のリードタイプの小型のシリンダ型パッケージの圧電振動子が提供できる。

封止用金属部と電気的接続用金属部とを形成し、封止用金属部と電気的接続用金属部を電気的にショートさせるような構造にすることで、従来提案されている小型のシリンダ型パッケージの圧電振動子より、低コストで、信頼性のある圧電振動子を提供することができる。

本発明の詳細について、図を用いて説明する。

図１〜図４は本実施形態の圧電振動子の断面図である。図１に示すように、リード２が略円柱状の絶縁材である封止ガラス３を貫くようにあり、リード２の先端部には、圧電振動片６が配置されている。封止ガラス３の外周面には、封止用金属部４１と電気的接続用金属部４２とが形成されている。封止ガラス３の外周面において、封止用金属部４１と電気的接続用金属部４２とがリード２の延びる方向で隣接して互いに接しており、電気的接続用金属部４２の方が封止用金属部４１よりもリード２の先端部に近い側に位置している。電気的接続用金属部４２の外径は、封止用金属部４１の外径よりも小さい。封止用金属部４１は、金属製で有底略円筒状の封止管１の開口部に嵌め込まれることにより、圧電振動片６を収納する封止管１の内部の気密を保っている。電気的接続用金属部４２の外径が封止用金属部４１の外径よりも小さいため、電気的接続用金属部４２の外周部と封止管１の内周部との間には所定の空間が形成されている。この空間を利用して、電気的接続用金属部４２は圧電振動片６と金属ワイヤ５で電気的に接続している。

このようにすることで、封止用金属部４１に要求される特性は、振動子内を気密に封止するための延性と、振動子の実装時の熱、他部品の鉛フリー対応のリフロー実装時の熱で溶融しないという耐熱性があることであり、封止用金属４１としては、錫銅合金、銅、銀などの金属を用いることができる。また、電気的接続用金属部４２に要求される特性は金属ワイヤ５と電気的接続が可能で、耐熱性があることであり、銅、ニッケル等の各種金属や、各種金属の上に金を薄く形成することで、金属ワイヤ５と容易に接続でき、実装時の熱に耐えるものとすることができる。

また、封止用金属部４１と電気的接続用金属部４２が接するように形成することで、圧電振動片６と封止管１が電気的に接続することができ、圧電振動子を提供することが可能となる。

封止用金属部４１と電気的接続用金属部４２は図２に示すように直接接していなくてもよい。封止ガラス３の外周面に、封止用金属部４１および電気的接続用金属部４２との密着性を改善するための下地金属４３を形成し、この下地金属４３の表面に封止用金属部４１および電気的接続用金属部４２を形成することにより、封止用金属部４１と電気的接続用金属部とが電気的に接続されていてもよい。下地金属としては、クロム、銅、等の金属をスパッタ等によって形成する。

また、図３に示すように封止ガラス３の形状を複数の異なる外径を有する略多段円柱状にして、封止ガラス３の小径部の外周面に電気的接続用金属部４２を形成することで、金属ワイヤ５による接続の際に利用する電気的接続部４１と封止管１との間の空間を形成してもよい。このようにすることで、封止管１と封止用金属部４１とで気密封止する際の作業性が改善され、結果的に歩留まり等が向上し、Ｆコストが減る。

図３では、封止用金属部４１と電気的接続用金属部４２を接するように形成しているが、図４に示すように、図２と同様に下地金属４３で電気的接続を保持してもよい。

本実施形態の圧電振動子の断面図。本実施形態の圧電振動子の断面図。本実施形態の圧電振動子の断面図。本実施形態の圧電振動子の断面図。従来の圧電振動子の断面図。

符号の説明

１・・・封止管
２・・・リード
３・・・封止ガラス
４・・・金属環
４１・・・封止用金属部
４２・・・電気的接続用金属部
４３・・・下地金属
５・・・金属ワイヤ
６・・・圧電振動片

Claims

封止用金属部および電気的接続用金属部が外周面に形成された略円柱状の絶縁材と、
前記絶縁材を貫通する一本のリードと、
前記リードに支持されている圧電振動片と、
前記圧電振動片を収納し、開口部が前記絶縁材の前記封止用金属部で気密に封止された金属製有底略円筒状の封止管と、を備え、
前記圧電振動片の一方の電極と前記電気的接続用金属部とが金属ワイヤで接続され、かつ、前記封止用金属部と前記電気的接続用金属部とが電気的に接続されていることを特徴とする圧電振動子。
請求項１に記載の圧電振動子において、
前記封止用金属部と前記電気的接続用金属部とが接触するように前記絶縁材に形成されていることを特徴とする圧電振動子。
請求項１に記載の圧電振動子において、
前記封止用金属部と前記電気的接続用金属部とは互いに独立し、かつ、前記封止用金属部或いは前記電気的接続用金属部と前記絶縁材との間に形成される下地金属によって電気的に接続されていることを特徴とする圧電振動子。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧電振動子において、
前記絶縁材が略多段円柱状をしていることを特徴とする圧電振動子。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧電振動子において、
前記電気的接続用金属部が異なる金属を重ねて形成されることを特徴とする圧電振動子。