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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