表面実装型水晶振動デバイス
【課題】製造コストを抑制し、安定した外部端子の形成が可能な表面実装型水晶振動デバイスを提供する。
【解決手段】音叉型水晶振動子１は円柱状の本体１ａと本体の底面から平行に伸長した２本のリード端子からなる構成で、台座２は全体として凸形状のブロック体である。台座は凸条の突出部２１とその両側に突出部より低い平坦部２０を有している。台座２の中央領域からデバイス端面２４にかけて金属膜からなる電極が形成されている。これら電極は接続電極２ａ，２ｂと端子電極とからなる。リード端子１１，１２は、それぞれの間に台座２の突出部２１が介在する状態で各々接続電極に接続される。
【解決手段】音叉型水晶振動子１は円柱状の本体１ａと本体の底面から平行に伸長した２本のリード端子からなる構成で、台座２は全体として凸形状のブロック体である。台座は凸条の突出部２１とその両側に突出部より低い平坦部２０を有している。台座２の中央領域からデバイス端面２４にかけて金属膜からなる電極が形成されている。これら電極は接続電極２ａ，２ｂと端子電極とからなる。リード端子１１，１２は、それぞれの間に台座２の突出部２１が介在する状態で各々接続電極に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モバイル機器等の電子機器に用いられる表面実装型水晶振動デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリンダー型（円柱形状）の容器に収納されリード端子を有する水晶振動子は電子機器に汎用されており、また当該水晶振動子を用いて表面実装化に対応させる工夫が行われている。例えば実開平05-053321号（特許文献）においては、シリンダー型の容器に収納されリード端子を有する水晶振動子を絶縁性のケースに収納する構成が開示されている。ケースに収納された水晶振動子のリード端子はケースの底面に導かれ外部端子して構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
実開平05-053321号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献は、例えばケースの底面の角部に切り欠きが設けられ、当該切り欠き部分にリード端子の先端部分が折り曲げられ収納された構成となっている。この場合、外部端子の湾曲加工が安定的に行えないことがあり、安定した外部端子の形成ができないことがあった。また水晶振動子を収納するケースが別途必要であるので、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、製造コストを抑制し、安定した外部端子の形成が可能な表面実装型水晶振動デバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、円柱形状の本体と当該本体の底面から伸長形成されたリード端子とを有する水晶振動子と、前記リード端子に導電接合される台座とを有する表面実装型水晶振動デバイスであって、前記台座は平坦部と突出部と底面とを有し、また前記本体の底面と接触または近接する当接面と当該当接面の対向面となるデバイス端面とを有する構成である。また、前記平坦部に接続電極、前記底面に端子電極がそれぞれ形成され、これら接続電極と端子電極が導通しているともに、前記リード端子間に前記突出部が配置され、当該リード端子は前記接続電極と導電接合されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、前記台座は平坦部と突出部と底面と前記本体底面と接触または近接する当接面と当該当接面の対向面となるデバイス端面とを有し、前記平坦部に接続電極、前記底面に端子電極がそれぞれ形成され、これら接続電極と端子電極が導通しているともに、前記リード端子間に前記突出部が配置され、当該リード端子は前記接続電極と導電接合されている構成であるので、当該リード端子が前記接続電極と導電接合されることにより、外部と接続される端子電極とリード端子が容易に導通させることができ、また接続の信頼性も高くなる。また簡便な構成の台座を用いることにより、製造コストを抑制することができる。
【０００８】
また上記構成において、前記台座が突出部側面と平坦部上面に接続電極が形成され、各リード端子は前記各接続電極と導電接合されている構成としてもよい。
【０００９】
上記構成によれば、前記台座が突出部側面と平坦部上面に接続電極が形成され、各リード端子は突出部側面および平坦部上面と導電接合されている構成であるので、リード端子と台座の接合が複数面で接合でき、接合強度を向上させることができる。
【００１０】
また上記各構成において、リード端子はコア材の表面に第１の金属層が形成され、当該第１の金属層の表面に第１の金属と錫との錫合金層が形成され、前記リード端子と前記接続電極とは前記錫合金層によりろう接合されている構成であってもよい。第１の金属層として、例えば金や銅をあげることができる。
【００１１】
上記構成によれば、前記リード端子と前記接続電極とは前記錫合金層によりろう接合されている構成とすることができるので、新たな接合材を供給することなくリード端子と台座を強固に接合することができる。
【００１２】
さらに上記構成において、前記台座に形成された接続電極および端子電極は、前記デバイス端面側に偏って形成されている構成であってもよい。具体的には台座の当接面から離れた台座の中央部分から前記デバイス端面側に偏って形成されている構成をあげることができる。
【００１３】
上記構成によれば、前記台座に形成された接続電極および端子電極は、前記デバイス端面側に偏って形成されている構成であるので、前記当接面から離れて接続電極および端子電極が形成された構成となり、導電接合に用いる溶融した金属ろう材やペースト状の導電接合材が拡がったとしても、水晶振動子を介して短絡事故が生じることがなくなる。
【００１４】
また上記構成において、前記台座に形成された接続電極は、突出部側面と平坦部上面との境界領域において、前記当接面から前記デバイス端面まで伸長している構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、製造コストを抑制し、安定した外部端子の形成が可能な表面実装型水晶振動デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による第１の実施形態を示す表面実装型水晶振動デバイスの分解斜視図。
【図２】図１において水晶振動子と台座を接合した状態を示す斜視図
【図３】図２の側面図。
【図４】図２の正面図（デバイス端面側）
【図５】リード端子と接続電極の電極層構成を示す図。
【図６】台座の変形例を示す斜視図
【図７】台座の変形例を示す斜視図
【図８】台座の変形例を示す斜視図
【図９】図８の台座を取り付けた表面実装型水晶振動デバイスの側面図
【図１０】台座の変形例を示す斜視図
【図１１】台座の変形例を示す斜視図
【図１２】台座の変形例を示す斜視図
【図１３】他の実施の形態を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明による好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。
本発明による第１の実施の形態について、表面実装型水晶振動子を例にとり図１および図５とともに説明する。
【００１８】
表面実装型水晶振動子は音叉型水晶振動子１と台座２を導電接合した構成である。音叉型水晶振動子１の外観構成は円柱状の本体１ａと本体の底面から平行に伸長した２本のリード端子からなる構成である。具体的には、一対のリード端子１１，１２が相互に絶縁を保った状態で配置固定されたベース１０と、ベース１０のインナーリード側に導電接合された音叉型水晶振動片（図示せず）と、当該音叉型水晶振動片を被覆し気密封止するキャップとを有する構成である。以下、各構成について詳述する。
【００１９】
ベース１０は円筒リング状の金属製シェル内に絶縁性ガラス１０ａが充填され、また絶縁ガラス内に一対のリード端子１１，１２が相互に絶縁を保った状態で上下に貫通して形成されている。上部に突出したリード端子部分をインナーリード、下部に突出したリード端子部分をアウターリードと称している。インナーリードにはハンダ等の低融点金属ろう材により音叉型水晶振動片が導電接合（電気的機械的接合）されている。なお、音叉型水晶振動片には屈曲振動を行わしめるように励振電極が形成されている。
【００２０】
キャップ１３は金属製で一端が開口した中空円筒形状を有している。当該キャップの開口部分をベース１０に圧入する。このとき真空雰囲気中でインナーリードや音叉型水晶振動片を被覆する状態で圧入を行うことにより、ベース１０とキャップ１３が密着して音叉型水晶振動片は真空封止される。以上により、リード端子の一部であるアウターリードがベース底面から伸長した構成の音叉型水晶振動子を得る。
【００２１】
なお、本実施の形態においては、リード端子に金属メッキを形成している。具体的には、コア材となるコバールの表面に銅層をメッキし、その上面に錫銅層（錫合金層）をメッキ形成している。
【００２２】
台座２はホウケイ酸ガラス等のガラス材からなり、全体として凸形状のブロック体である。台座は凸条の突出部２１とその両側に突出部より低い平坦部２０を有している。本実施の形態においては突出部２１の側面と平坦部２０の連結部分は略直角の角度を有しているが、この角度は鈍角や鋭角であってもよい。
【００２３】
また台座の裏面には底面２２を有するとともに、音叉型水晶振動子のベース１０と接触または近接する側には当接面２３を有し、さらには当接面２３の対向面にはデバイス端面２４を有している。なお、台座２はガラス材に代えて水晶材やセラミック材や樹脂材からなる絶縁材を用いてもよい。
【００２４】
台座２の中央領域からデバイス端面２４にかけて金属膜からなる電極が形成されている。これら電極は接続電極２ａ，２ｂと端子電極２ｃ、２ｄとからなる。接続電極２ａは突出部２１の側面と平坦面２０の上面および側面に形成され、また接続電極２ｂは接続電極２ａの形成領域と反対側であって、突出部２１の側面と平坦面２０の上面および側面に形成されている。また台座の底面２２には端子電極２ｃ、２ｄが形成されている。これら接続電極２ａと端子電極２ｃは一体形成され導通しており、接続電極２ｂと端子電極２ｄは一体形成され導通している。
【００２５】
図５に接続電極の具体的な電極層構成を例示している。ガラス材に接してチタン層２ｂ１が形成され、当該チタン層上に金層２ｂ２を形成することにより、シード層を構成する。これらチタン層と金層とは真空蒸着法またはスパッタリング法にて所定の形状にパターン形成される。そしてシード層である金層２ｂ２の上面にニッケル層２ｂ３を電解メッキにより形成し、ニッケル層２ｂ３の上面に金層２ｂ４を電解メッキにより形成し、さらには金層２ｂ４の上面に銅層２ｂ５を電解メッキにより形成する。これら電極材料および電極形成方法は一例であり、他の電極材料や他の成膜手段を用いてもよい。
【００２６】
台座２を製造する一例を以下に示す。台座の当接面２３とデバイス端面２４が複数一体化した状態の台座基体を用意し、当該台座基体に接続電極と端子電極用のシード層を各台座の間隔で形成する。また突出部の頂面全面には連結電極用のシード層を形成し、これにより前記接続電極と前記端子電極を電気的に接続された状態のシード層を形成する。当該シード層を用いてメッキを行い、接続電極と端子電極を形成する。その後、突出部頂面の連結電極を研削等により除去し、各接続電極の電気的に遮断する。そして、各台座に切断をする。
【００２７】
音叉型水晶振動子１と台座２の導電接合は、リード端子１１，１２に形成された錫合金を加熱溶融させ、台座の接続電極に接合させることにより行う。図２乃至図４は導電接合材Ｓによりリード端子１１，１２と接続電極２ａ，２ｂを導電接合している状態を示しているが、本実施の形態においては、錫銅合金から得られる金属ろう材が溶融して導電接合材Ｓの役割を果たしている。
【００２８】
図２乃至図４に示すように、リード端子（アウターリード）１１，１２は、それぞれの間に台座２の突出部２１が介在する状態で各々接続電極に接続される。本実施の形態においては、リード端子１１，１２が突出部の側面にある接続電極と平坦部の上面にある接続電極各々と導電接合材Ｓにより導電接合されている。具体的には台座２にリード端子１１，１２を接触させた状態で加熱を行うことにより、リード端子の錫銅合金を溶融させ、当該錫銅合金からなる金属ろう材（導電性接合材Ｓ）によりリード端子と各接続電極とをろう接する。当該加熱には光ビーム、電子ビーム等のエネルギービームのような局所加熱法により接合領域を中心に加熱する手法を用いると好ましい。
【００２９】
なお、発明者は錫銅合金を加熱溶融させた際、被接合体間に近接領域を設けることにより当該近接領域に錫銅からなる金属間化合物（例えばＣｕ6Ｓｎ5やＣｕ3Ｓｎ等の非共晶合金）が生成されやすくなり、このような場合、錫銅合金からなるろう材の耐熱性を向上させる作用の生じることを知見している。本実施の形態においては断面が円形のリード端子を、突出部の側面および平坦部の上面の両方に近接させた構成で、各々にろう材が介在した構成である。従って当該近接部分において前述の金属間化合物の生成が行われやすくなり、ろう接における耐熱性を向上させている。
【００３０】
なお、接続電極２ａ，２ｂの表面には銅層２ｂ５が形成されており、当該銅層２ｂ５からの銅材の供給が行われ、前記金属間化合物の生成を促進させる作用を有している。またリード端子１１，１２は平坦部上面のみで導電性接合材Ｓによる導電接合を行ってもよい。この場合、台座にリード端子を接合する際の作業性が向上する。
【００３１】
なお、導電性接合材Ｓは錫銅合金に代えて金錫合金を用いてもよいし、金属粉や金属小片等の導電フィラを含有した樹脂接着剤を用いて台座とリード端子の導電接合を行ってもよい。
【００３２】
図２および図４に示すように、台座２の幅（横方向）寸法は音叉型水晶振動子１の円柱状の本体１ａの直径と同程度に設定している。このような構成においては表面実装型水晶振動デバイスの全体寸法が音叉型水晶振動子の外形寸法に近い構成となり、電子部品としての取扱が簡便になる。また当該台座の幅寸法を前記直径より大きくした場合、当該直径よりはみ出た部分がスタビライザとなり搭載時の安定性が向上する。
【００３３】
またリード端子は台座の長手寸法と同じか短い構成が好ましい。これによりリード端子が台座からはみ出すことがなく取扱が簡便となる。
【００３４】
本実施の形態による台座の他の構成について図面とともに説明する。図６に示す台座３は、基本構成については上記第１の実施の形態と同様であるが、キャスタレーション３０ａ，３０ｂが形成されているとともに、平坦面３０の突出部３１近傍において、接続電極３ｃ、３ｄが当接面３３の境界にまで形成されている点が相違している。具体的には平坦部３０の側面に平坦部の上面から下面（底面）に渡って溝状のキャスタレーション３０ａ，３０ｂが形成されている。当該キャスタレーションを含んで接続電極３ａ，３ｂが形成されるとともに、平坦面３０の突出部３１近傍において接続電極の延長部分３ａ１，３ｂ１（３ａ１は図示せず）が当接面３３との境界まで形成された構成である。当該接続電極の延長部分は突出部側面と平坦部上面との境界領域のみに帯状に形成されている。なお、当接面３３は音叉型水晶振動子のベースと接触または近接する面である。キャスタレーションを形成することにより、実装基板にろう材を用いて接合する際に接合性を高めることができる。
【００３５】
図７に示す台座は、基本構成については上記第１の実施の形態と同様であるが、接続電極３ｃ、３ｄが台座の長手方向の中央部分に形成され、当該長手方向の両端部には突出部と平坦部の境界部分にのみ接続電極の延長部分３ｃ１，３ｃ２，３ｄ１，３ｄ２が形成されている点で相違している。当該接続電極の延長部分は突出部側面と平坦部上面との境界領域のみに帯状に形成されている。本実施例においては突出部側面と平坦部上面の近接領域のみに形成されている。なお、底面に形成される端子電極は接続電極からデバイス端面３４側にずらせて形成してもよい。
【００３６】
図８に示す台座は、基本構成については上記第１の実施の形態と同様であるが、平坦部の上面において当接面３３との境界とデバイス端面３４との境界それぞれにテーパ面３０ｃが形成されている。そしてデバイス端面側のテーパ面には接続電極３ｅ，３ｆが形成されている。なお、デバイス端面３４は当接面３３の対向面である。
【００３７】
このようなテーパ面の形成は次のような利点を有する。デバイス端面側にテーパ面を形成した場合は、リード端子の端部下方にテーパ面形成による空隙が形成され、当該空隙に導電性接合材を滞留させることができる。これにより台座とリード端子の接合強度を向上させることができる。
【００３８】
また当接面側にテーパ面を形成した場合はリード端子の高さと台座の高さが異なった場合の微調整機構として機能する。具体的には図９に示すように、例えば製造ばらつき等により台座の平坦部の上面がリード端子より少し高くなった場合、テーパ面によってリード端子を屈曲させることができ、この高さの違いによる接合性悪化を抑制することができる。なお、テーパ面に代えて切り欠き構成であってもよい。これらテーパ面または切り欠きの奥行および深さは適宜設定することができる。例えば、奥行が大きくかつ深さが小さいテーパ面は傾斜を小さくすることができ、例えば奥行が深さの２〜５倍程度にすると、リード端子の屈曲に対する抗力を小さくすることができ、導電接合への悪影響を抑制できる。
【００３９】
図１０に示す台座は、基本構成については上記第１の実施の形態と同様であるが、突出部の側面がテーパ状になっており、また接続電極３ｇ、３ｈはデバイス端面３４に形成され台座底面の端子電極に接続されている。また接続電極には中央領域に無電極部３ｇ２，３ｈ２を形成している。
【００４０】
上記構成により、次の利点を有している。突出部の側面をテーパ状とすることにより、リード端子の台座への搭載が容易となる。また無電極部３ｇ２，３ｈ２の形成により、導電性接合材の過度な濡れ拡がりを抑止し接合強度を確保することができる。
【００４１】
図１１に示す台座は、基本構成については上記第１の実施の形態と同様であるが、接続電極３ｉ，３ｊはデバイス端面３４に形成された連結電極３ｉ１，３ｊ１（接続電極の一部）を介して台座底面の端子電極に接続されている。また、連結電極３ｉ１，３ｊ１間には長手方向に突出した突出部３２が形成されている。突出部３２の形成により、連結電極３ｉ１，３ｊ１の短絡事故をなくすことができる。
【００４２】
図１２に示す台座は、基本構成については上記第１の実施の形態と同様であるが、分離構成となっている。具体的には音叉型水晶振動子に接触または近接する当接面を有する第１の台座４Ａと、リード端子と導電接合されデバイス端面４４を有する台座４Ｂを接合することにより台座４を構成している。なお台座４Ｂには各々独立した接続電極４ａと４ｂが形成されている。いずれの台座４Ａ，４Ｂも平坦部と突出部を有し、接合した際、全体として凸条の突出部４１を有する台座４を構成する。上記構成により、電極形成しない台座Ａと電極形成する台座Ｂとに分けて製造することができるので低コストの台座を得ることができる。
【００４３】
ところで本発明による表面実装型水晶振動デバイスの本体１ａの先端部分またはその近傍に導電接合用の電極膜を形成してもよい。図１３は音叉型水晶振動子１の先端部分に電極膜１４を形成した例を示している。当該電極膜１４を実装基板に導電接合することにより、台座２に形成された２つの端子電極の接続と合わせて３点で接合することができ、実装時の機械的強度が向上する。また電極膜をアース端子接続することにより、電気的な機能端子として用いることもできる。
【００４４】
なお、上記各実施の形態において、水晶振動子として音叉型水晶振動子を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばＡＴカット水晶振動子等の他の圧電振動子を用いてもよい。また水晶振動子の本体１ａは円柱状を例示したが、楕円柱状等の他の形状であってもよい。
【００４５】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
表面実装型の水晶振動デバイスの量産に適用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 音叉型水晶振動子
１ａ 本体
１１、１２ リード端子
２、３ 台座
２ａ，２ｂ、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ 接続電極
２ｃ、２ｄ 端子電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モバイル機器等の電子機器に用いられる表面実装型水晶振動デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリンダー型（円柱形状）の容器に収納されリード端子を有する水晶振動子は電子機器に汎用されており、また当該水晶振動子を用いて表面実装化に対応させる工夫が行われている。例えば実開平05-053321号（特許文献）においては、シリンダー型の容器に収納されリード端子を有する水晶振動子を絶縁性のケースに収納する構成が開示されている。ケースに収納された水晶振動子のリード端子はケースの底面に導かれ外部端子して構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
実開平05-053321号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献は、例えばケースの底面の角部に切り欠きが設けられ、当該切り欠き部分にリード端子の先端部分が折り曲げられ収納された構成となっている。この場合、外部端子の湾曲加工が安定的に行えないことがあり、安定した外部端子の形成ができないことがあった。また水晶振動子を収納するケースが別途必要であるので、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、製造コストを抑制し、安定した外部端子の形成が可能な表面実装型水晶振動デバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、円柱形状の本体と当該本体の底面から伸長形成されたリード端子とを有する水晶振動子と、前記リード端子に導電接合される台座とを有する表面実装型水晶振動デバイスであって、前記台座は平坦部と突出部と底面とを有し、また前記本体の底面と接触または近接する当接面と当該当接面の対向面となるデバイス端面とを有する構成である。また、前記平坦部に接続電極、前記底面に端子電極がそれぞれ形成され、これら接続電極と端子電極が導通しているともに、前記リード端子間に前記突出部が配置され、当該リード端子は前記接続電極と導電接合されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、前記台座は平坦部と突出部と底面と前記本体底面と接触または近接する当接面と当該当接面の対向面となるデバイス端面とを有し、前記平坦部に接続電極、前記底面に端子電極がそれぞれ形成され、これら接続電極と端子電極が導通しているともに、前記リード端子間に前記突出部が配置され、当該リード端子は前記接続電極と導電接合されている構成であるので、当該リード端子が前記接続電極と導電接合されることにより、外部と接続される端子電極とリード端子が容易に導通させることができ、また接続の信頼性も高くなる。また簡便な構成の台座を用いることにより、製造コストを抑制することができる。
【０００８】
また上記構成において、前記台座が突出部側面と平坦部上面に接続電極が形成され、各リード端子は前記各接続電極と導電接合されている構成としてもよい。
【０００９】
上記構成によれば、前記台座が突出部側面と平坦部上面に接続電極が形成され、各リード端子は突出部側面および平坦部上面と導電接合されている構成であるので、リード端子と台座の接合が複数面で接合でき、接合強度を向上させることができる。
【００１０】
また上記各構成において、リード端子はコア材の表面に第１の金属層が形成され、当該第１の金属層の表面に第１の金属と錫との錫合金層が形成され、前記リード端子と前記接続電極とは前記錫合金層によりろう接合されている構成であってもよい。第１の金属層として、例えば金や銅をあげることができる。
【００１１】
上記構成によれば、前記リード端子と前記接続電極とは前記錫合金層によりろう接合されている構成とすることができるので、新たな接合材を供給することなくリード端子と台座を強固に接合することができる。
【００１２】
さらに上記構成において、前記台座に形成された接続電極および端子電極は、前記デバイス端面側に偏って形成されている構成であってもよい。具体的には台座の当接面から離れた台座の中央部分から前記デバイス端面側に偏って形成されている構成をあげることができる。
【００１３】
上記構成によれば、前記台座に形成された接続電極および端子電極は、前記デバイス端面側に偏って形成されている構成であるので、前記当接面から離れて接続電極および端子電極が形成された構成となり、導電接合に用いる溶融した金属ろう材やペースト状の導電接合材が拡がったとしても、水晶振動子を介して短絡事故が生じることがなくなる。
【００１４】
また上記構成において、前記台座に形成された接続電極は、突出部側面と平坦部上面との境界領域において、前記当接面から前記デバイス端面まで伸長している構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、製造コストを抑制し、安定した外部端子の形成が可能な表面実装型水晶振動デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による第１の実施形態を示す表面実装型水晶振動デバイスの分解斜視図。
【図２】図１において水晶振動子と台座を接合した状態を示す斜視図
【図３】図２の側面図。
【図４】図２の正面図（デバイス端面側）
【図５】リード端子と接続電極の電極層構成を示す図。
【図６】台座の変形例を示す斜視図
【図７】台座の変形例を示す斜視図
【図８】台座の変形例を示す斜視図
【図９】図８の台座を取り付けた表面実装型水晶振動デバイスの側面図
【図１０】台座の変形例を示す斜視図
【図１１】台座の変形例を示す斜視図
【図１２】台座の変形例を示す斜視図
【図１３】他の実施の形態を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明による好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。
本発明による第１の実施の形態について、表面実装型水晶振動子を例にとり図１および図５とともに説明する。
【００１８】
表面実装型水晶振動子は音叉型水晶振動子１と台座２を導電接合した構成である。音叉型水晶振動子１の外観構成は円柱状の本体１ａと本体の底面から平行に伸長した２本のリード端子からなる構成である。具体的には、一対のリード端子１１，１２が相互に絶縁を保った状態で配置固定されたベース１０と、ベース１０のインナーリード側に導電接合された音叉型水晶振動片（図示せず）と、当該音叉型水晶振動片を被覆し気密封止するキャップとを有する構成である。以下、各構成について詳述する。
【００１９】
ベース１０は円筒リング状の金属製シェル内に絶縁性ガラス１０ａが充填され、また絶縁ガラス内に一対のリード端子１１，１２が相互に絶縁を保った状態で上下に貫通して形成されている。上部に突出したリード端子部分をインナーリード、下部に突出したリード端子部分をアウターリードと称している。インナーリードにはハンダ等の低融点金属ろう材により音叉型水晶振動片が導電接合（電気的機械的接合）されている。なお、音叉型水晶振動片には屈曲振動を行わしめるように励振電極が形成されている。
【００２０】
キャップ１３は金属製で一端が開口した中空円筒形状を有している。当該キャップの開口部分をベース１０に圧入する。このとき真空雰囲気中でインナーリードや音叉型水晶振動片を被覆する状態で圧入を行うことにより、ベース１０とキャップ１３が密着して音叉型水晶振動片は真空封止される。以上により、リード端子の一部であるアウターリードがベース底面から伸長した構成の音叉型水晶振動子を得る。
【００２１】
なお、本実施の形態においては、リード端子に金属メッキを形成している。具体的には、コア材となるコバールの表面に銅層をメッキし、その上面に錫銅層（錫合金層）をメッキ形成している。
【００２２】
台座２はホウケイ酸ガラス等のガラス材からなり、全体として凸形状のブロック体である。台座は凸条の突出部２１とその両側に突出部より低い平坦部２０を有している。本実施の形態においては突出部２１の側面と平坦部２０の連結部分は略直角の角度を有しているが、この角度は鈍角や鋭角であってもよい。
【００２３】
また台座の裏面には底面２２を有するとともに、音叉型水晶振動子のベース１０と接触または近接する側には当接面２３を有し、さらには当接面２３の対向面にはデバイス端面２４を有している。なお、台座２はガラス材に代えて水晶材やセラミック材や樹脂材からなる絶縁材を用いてもよい。
【００２４】
台座２の中央領域からデバイス端面２４にかけて金属膜からなる電極が形成されている。これら電極は接続電極２ａ，２ｂと端子電極２ｃ、２ｄとからなる。接続電極２ａは突出部２１の側面と平坦面２０の上面および側面に形成され、また接続電極２ｂは接続電極２ａの形成領域と反対側であって、突出部２１の側面と平坦面２０の上面および側面に形成されている。また台座の底面２２には端子電極２ｃ、２ｄが形成されている。これら接続電極２ａと端子電極２ｃは一体形成され導通しており、接続電極２ｂと端子電極２ｄは一体形成され導通している。
【００２５】
図５に接続電極の具体的な電極層構成を例示している。ガラス材に接してチタン層２ｂ１が形成され、当該チタン層上に金層２ｂ２を形成することにより、シード層を構成する。これらチタン層と金層とは真空蒸着法またはスパッタリング法にて所定の形状にパターン形成される。そしてシード層である金層２ｂ２の上面にニッケル層２ｂ３を電解メッキにより形成し、ニッケル層２ｂ３の上面に金層２ｂ４を電解メッキにより形成し、さらには金層２ｂ４の上面に銅層２ｂ５を電解メッキにより形成する。これら電極材料および電極形成方法は一例であり、他の電極材料や他の成膜手段を用いてもよい。
【００２６】
台座２を製造する一例を以下に示す。台座の当接面２３とデバイス端面２４が複数一体化した状態の台座基体を用意し、当該台座基体に接続電極と端子電極用のシード層を各台座の間隔で形成する。また突出部の頂面全面には連結電極用のシード層を形成し、これにより前記接続電極と前記端子電極を電気的に接続された状態のシード層を形成する。当該シード層を用いてメッキを行い、接続電極と端子電極を形成する。その後、突出部頂面の連結電極を研削等により除去し、各接続電極の電気的に遮断する。そして、各台座に切断をする。
【００２７】
音叉型水晶振動子１と台座２の導電接合は、リード端子１１，１２に形成された錫合金を加熱溶融させ、台座の接続電極に接合させることにより行う。図２乃至図４は導電接合材Ｓによりリード端子１１，１２と接続電極２ａ，２ｂを導電接合している状態を示しているが、本実施の形態においては、錫銅合金から得られる金属ろう材が溶融して導電接合材Ｓの役割を果たしている。
【００２８】
図２乃至図４に示すように、リード端子（アウターリード）１１，１２は、それぞれの間に台座２の突出部２１が介在する状態で各々接続電極に接続される。本実施の形態においては、リード端子１１，１２が突出部の側面にある接続電極と平坦部の上面にある接続電極各々と導電接合材Ｓにより導電接合されている。具体的には台座２にリード端子１１，１２を接触させた状態で加熱を行うことにより、リード端子の錫銅合金を溶融させ、当該錫銅合金からなる金属ろう材（導電性接合材Ｓ）によりリード端子と各接続電極とをろう接する。当該加熱には光ビーム、電子ビーム等のエネルギービームのような局所加熱法により接合領域を中心に加熱する手法を用いると好ましい。
【００２９】
なお、発明者は錫銅合金を加熱溶融させた際、被接合体間に近接領域を設けることにより当該近接領域に錫銅からなる金属間化合物（例えばＣｕ6Ｓｎ5やＣｕ3Ｓｎ等の非共晶合金）が生成されやすくなり、このような場合、錫銅合金からなるろう材の耐熱性を向上させる作用の生じることを知見している。本実施の形態においては断面が円形のリード端子を、突出部の側面および平坦部の上面の両方に近接させた構成で、各々にろう材が介在した構成である。従って当該近接部分において前述の金属間化合物の生成が行われやすくなり、ろう接における耐熱性を向上させている。
【００３０】
なお、接続電極２ａ，２ｂの表面には銅層２ｂ５が形成されており、当該銅層２ｂ５からの銅材の供給が行われ、前記金属間化合物の生成を促進させる作用を有している。またリード端子１１，１２は平坦部上面のみで導電性接合材Ｓによる導電接合を行ってもよい。この場合、台座にリード端子を接合する際の作業性が向上する。
【００３１】
なお、導電性接合材Ｓは錫銅合金に代えて金錫合金を用いてもよいし、金属粉や金属小片等の導電フィラを含有した樹脂接着剤を用いて台座とリード端子の導電接合を行ってもよい。
【００３２】
図２および図４に示すように、台座２の幅（横方向）寸法は音叉型水晶振動子１の円柱状の本体１ａの直径と同程度に設定している。このような構成においては表面実装型水晶振動デバイスの全体寸法が音叉型水晶振動子の外形寸法に近い構成となり、電子部品としての取扱が簡便になる。また当該台座の幅寸法を前記直径より大きくした場合、当該直径よりはみ出た部分がスタビライザとなり搭載時の安定性が向上する。
【００３３】
またリード端子は台座の長手寸法と同じか短い構成が好ましい。これによりリード端子が台座からはみ出すことがなく取扱が簡便となる。
【００３４】
本実施の形態による台座の他の構成について図面とともに説明する。図６に示す台座３は、基本構成については上記第１の実施の形態と同様であるが、キャスタレーション３０ａ，３０ｂが形成されているとともに、平坦面３０の突出部３１近傍において、接続電極３ｃ、３ｄが当接面３３の境界にまで形成されている点が相違している。具体的には平坦部３０の側面に平坦部の上面から下面（底面）に渡って溝状のキャスタレーション３０ａ，３０ｂが形成されている。当該キャスタレーションを含んで接続電極３ａ，３ｂが形成されるとともに、平坦面３０の突出部３１近傍において接続電極の延長部分３ａ１，３ｂ１（３ａ１は図示せず）が当接面３３との境界まで形成された構成である。当該接続電極の延長部分は突出部側面と平坦部上面との境界領域のみに帯状に形成されている。なお、当接面３３は音叉型水晶振動子のベースと接触または近接する面である。キャスタレーションを形成することにより、実装基板にろう材を用いて接合する際に接合性を高めることができる。
【００３５】
図７に示す台座は、基本構成については上記第１の実施の形態と同様であるが、接続電極３ｃ、３ｄが台座の長手方向の中央部分に形成され、当該長手方向の両端部には突出部と平坦部の境界部分にのみ接続電極の延長部分３ｃ１，３ｃ２，３ｄ１，３ｄ２が形成されている点で相違している。当該接続電極の延長部分は突出部側面と平坦部上面との境界領域のみに帯状に形成されている。本実施例においては突出部側面と平坦部上面の近接領域のみに形成されている。なお、底面に形成される端子電極は接続電極からデバイス端面３４側にずらせて形成してもよい。
【００３６】
図８に示す台座は、基本構成については上記第１の実施の形態と同様であるが、平坦部の上面において当接面３３との境界とデバイス端面３４との境界それぞれにテーパ面３０ｃが形成されている。そしてデバイス端面側のテーパ面には接続電極３ｅ，３ｆが形成されている。なお、デバイス端面３４は当接面３３の対向面である。
【００３７】
このようなテーパ面の形成は次のような利点を有する。デバイス端面側にテーパ面を形成した場合は、リード端子の端部下方にテーパ面形成による空隙が形成され、当該空隙に導電性接合材を滞留させることができる。これにより台座とリード端子の接合強度を向上させることができる。
【００３８】
また当接面側にテーパ面を形成した場合はリード端子の高さと台座の高さが異なった場合の微調整機構として機能する。具体的には図９に示すように、例えば製造ばらつき等により台座の平坦部の上面がリード端子より少し高くなった場合、テーパ面によってリード端子を屈曲させることができ、この高さの違いによる接合性悪化を抑制することができる。なお、テーパ面に代えて切り欠き構成であってもよい。これらテーパ面または切り欠きの奥行および深さは適宜設定することができる。例えば、奥行が大きくかつ深さが小さいテーパ面は傾斜を小さくすることができ、例えば奥行が深さの２〜５倍程度にすると、リード端子の屈曲に対する抗力を小さくすることができ、導電接合への悪影響を抑制できる。
【００３９】
図１０に示す台座は、基本構成については上記第１の実施の形態と同様であるが、突出部の側面がテーパ状になっており、また接続電極３ｇ、３ｈはデバイス端面３４に形成され台座底面の端子電極に接続されている。また接続電極には中央領域に無電極部３ｇ２，３ｈ２を形成している。
【００４０】
上記構成により、次の利点を有している。突出部の側面をテーパ状とすることにより、リード端子の台座への搭載が容易となる。また無電極部３ｇ２，３ｈ２の形成により、導電性接合材の過度な濡れ拡がりを抑止し接合強度を確保することができる。
【００４１】
図１１に示す台座は、基本構成については上記第１の実施の形態と同様であるが、接続電極３ｉ，３ｊはデバイス端面３４に形成された連結電極３ｉ１，３ｊ１（接続電極の一部）を介して台座底面の端子電極に接続されている。また、連結電極３ｉ１，３ｊ１間には長手方向に突出した突出部３２が形成されている。突出部３２の形成により、連結電極３ｉ１，３ｊ１の短絡事故をなくすことができる。
【００４２】
図１２に示す台座は、基本構成については上記第１の実施の形態と同様であるが、分離構成となっている。具体的には音叉型水晶振動子に接触または近接する当接面を有する第１の台座４Ａと、リード端子と導電接合されデバイス端面４４を有する台座４Ｂを接合することにより台座４を構成している。なお台座４Ｂには各々独立した接続電極４ａと４ｂが形成されている。いずれの台座４Ａ，４Ｂも平坦部と突出部を有し、接合した際、全体として凸条の突出部４１を有する台座４を構成する。上記構成により、電極形成しない台座Ａと電極形成する台座Ｂとに分けて製造することができるので低コストの台座を得ることができる。
【００４３】
ところで本発明による表面実装型水晶振動デバイスの本体１ａの先端部分またはその近傍に導電接合用の電極膜を形成してもよい。図１３は音叉型水晶振動子１の先端部分に電極膜１４を形成した例を示している。当該電極膜１４を実装基板に導電接合することにより、台座２に形成された２つの端子電極の接続と合わせて３点で接合することができ、実装時の機械的強度が向上する。また電極膜をアース端子接続することにより、電気的な機能端子として用いることもできる。
【００４４】
なお、上記各実施の形態において、水晶振動子として音叉型水晶振動子を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばＡＴカット水晶振動子等の他の圧電振動子を用いてもよい。また水晶振動子の本体１ａは円柱状を例示したが、楕円柱状等の他の形状であってもよい。
【００４５】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
表面実装型の水晶振動デバイスの量産に適用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 音叉型水晶振動子
１ａ 本体
１１、１２ リード端子
２、３ 台座
２ａ，２ｂ、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ 接続電極
２ｃ、２ｄ 端子電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱形状の本体と当該本体の底面から伸長形成されたリード端子とを有する水晶振動子と、前記リード端子に導電接合される台座とを有する表面実装型水晶振動デバイスであって、
前記台座は平坦部と突出部と底面と前記本体の底面と接触または近接する当接面と当該当接面の対向面となるデバイス端面とを有し、前記平坦部に接続電極、前記底面に端子電極がそれぞれ形成され、これら接続電極と端子電極が導通しているとともに、前記リード端子間に前記突出部が配置され、当該リード端子は前記接続電極と導電接合されていることを特徴とする表面実装型水晶振動デバイス。
【請求項２】
前記台座は突出部側面と平坦部上面に接続電極が形成され、各リード端子は前記各接続電極と導電接合されていることを特徴とする請求項１記載の表面実装型水晶振動デバイス。
【請求項３】
リード端子はコア材の表面に第１の金属層が形成され、当該第１の金属層の表面に第１の金属と錫との錫合金層が形成され、前記リード端子と前記接続電極とは前記錫合金層によりろう接合されていることを特徴とする請求項１または２記載の表面実装型水晶振動デバイス。
【請求項４】
前記台座に形成された接続電極および端子電極は、前記デバイス端面側に偏って形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表面実装型水晶振動デバイス。
【請求項５】
前記台座に形成された接続電極は、突出部側面と平坦部上面との境界領域において、前記当接面から前記デバイス端面まで伸長していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表面実装型水晶振動デバイス。
【請求項１】
円柱形状の本体と当該本体の底面から伸長形成されたリード端子とを有する水晶振動子と、前記リード端子に導電接合される台座とを有する表面実装型水晶振動デバイスであって、
前記台座は平坦部と突出部と底面と前記本体の底面と接触または近接する当接面と当該当接面の対向面となるデバイス端面とを有し、前記平坦部に接続電極、前記底面に端子電極がそれぞれ形成され、これら接続電極と端子電極が導通しているとともに、前記リード端子間に前記突出部が配置され、当該リード端子は前記接続電極と導電接合されていることを特徴とする表面実装型水晶振動デバイス。
【請求項２】
前記台座は突出部側面と平坦部上面に接続電極が形成され、各リード端子は前記各接続電極と導電接合されていることを特徴とする請求項１記載の表面実装型水晶振動デバイス。
【請求項３】
リード端子はコア材の表面に第１の金属層が形成され、当該第１の金属層の表面に第１の金属と錫との錫合金層が形成され、前記リード端子と前記接続電極とは前記錫合金層によりろう接合されていることを特徴とする請求項１または２記載の表面実装型水晶振動デバイス。
【請求項４】
前記台座に形成された接続電極および端子電極は、前記デバイス端面側に偏って形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表面実装型水晶振動デバイス。
【請求項５】
前記台座に形成された接続電極は、突出部側面と平坦部上面との境界領域において、前記当接面から前記デバイス端面まで伸長していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表面実装型水晶振動デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−３９４８６（Ｐ２０１２−３９４８６Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７９１７０（Ｐ２０１０−１７９１７０）
【出願日】平成２２年８月１０日（２０１０．８．１０）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１０日（２０１０．８．１０）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
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