(57)【要約】      （修正有）【課題】落下衝撃時における表面実装水晶振動子の破損を防止する。【解決手段】平坦状とした外底面の少なくとも両端部に実装端子５ａ、５ｂを有する水晶又はガラスからなるベース２を有し、少なくとも励振電極の形成された水晶片を密閉封入してなる表面実装水晶振動子において、前記ベース２の外底面の両端部には窪み９ａ，９ｂが設けられ、前記実装端子５ａ、５ｂは前記窪み９ａ，９ｂに形成され、また前記水晶片は外周部としての保持枠に取り囲まれて一部が連結した振動子用水晶板１からなり、前記振動子用水晶板１と前記ベース２及びカバー３とは外周部が直接接合された積層型とする構成。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦状とした外底面の少なくとも両端部に実装端子を有する水晶又はガラスからなるベースを有し、少なくとも励振電極の形成された水晶片を密閉封入してなる表面実装水晶振動子において、前記ベースの外底面の両端部には窪みが設けられ、前記実装端子は前記窪みに形成されたことを特徴とする表面実装水晶振動子。
【請求項２】
請求項１において、前記水晶片は外周部としての保持枠に取り囲まれて一部が連結した振動子用水晶板からなり、前記振動子用水晶板と前記ベース及び前記カバーとは外周部が直接接合された積層型とする表面実装水晶振動子。
【請求項３】
請求項２において、前記ベース及びカバーはいずれも水晶として凹部を有するベース用水晶板及びカバー用水晶板からなる表面実装水晶振動子。
【請求項４】
請求項３において、前記ベース用水晶板及びベース用カバーの前記凹部の底面にはシールド電極の形成された表面実装水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶又はガラスを容器材料とした表面実装用の水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）を技術分野とし、特に水晶を用いた積層型の表面実装振動子（以下、積層型振動子とする）に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
表面実装振動子は小型・軽量であることから、例えば携帯型とした各種の電子機器に周波数や時間の基準源として内蔵される。このようなものの一つに、いずれも水晶とした振動子用水晶板とベース用及びカバー用水晶板を積層して厚みを小さくした積層型振動子がある。
【０００３】
（従来技術の一例）
第４図は一従来例を説明する図で、同図（ａ）は積層型振動子のセット基板に対する実装断面図、同図（ｂ）は振動子用水晶板の平面図である。
【０００４】
積層型振動子は振動子用水晶板１とベース用水晶板２とカバー用水晶板３を積層してなる。振動子用水晶板１は例えば音叉基部１ａと細棒１ｂが連結した保持枠１ｃが音叉状水晶片１ｄを取り囲む。音叉状水晶片１ｄにおける一対の音叉腕１ｅには、それぞれが電気的に共通接続される図示しない一対の励振電極を有する。一対の励振電極は細棒１ｂの一主面を経て、保持枠１ｃの両端部に設けた引出端子４（ａｂ）に接続する。
【０００５】
ベース用及びカバー用水晶板２、３は平板状として例えば一主面側を凹状とし、外周部の厚みを中央領域よりも大きくする。ベース用水晶板２は外底面の両端部に実装端子５（ａｂ）を有し、電極貫通孔６によって振動子用水晶板１（保持枠１ｃ）の引出端子４（ａｂ）に電気的に接続する。なお、実装端子５（ａｂ）は外側面に半田フィレット用の端面電極を有するが、ここでは便宜的に省略されている。そして、これらの振動子用、ベース用及びカバー用水晶板１、２、３はシロキサン結合（Ｓi−Ｏ−Ｓi）等による原子間レベルでの直接接合とする。
【０００６】
これらのものでは、振動子用、ベース用及びカバー用水晶板１、２、３を直接接合とした積層型とするので、特に厚みを小さくした薄型の表面実装振動子が得られる。ちなみに、平面外形を3.2×1.5ｍｍとし、厚みを0.36ｍｍ以下とした表面実装振動子が得られる。これらは、音叉型に限らず、例えばＡＴカットとした振動子用水晶板１の場合でも同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１８２６６５号公報
【特許文献２】特開２００８−０７８７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の積層型振動子では、セット基板７に対して例えば半田リフローによっての搭載後に、外部衝撃（例えば落下衝撃）によって、特にベース用水晶板２の中央領域にて破損する問題があった。本発明者等の実験では、積層型振動子（ベース用水晶板２）の外底面とセット基板７の表面との間隙（間隔）ｄがクリーム半田８等の厚みによって大きいほど、外部衝撃に対する破損頻度が高くなることが判明した。
【０００９】
すなわち、外部衝撃によって、例えばベース用水晶板２に対して垂直方向の分散ベクトルによる外力Ｐが作用したと想定すると、間隔ｄが大きいほど、ベース用水晶板２の中央領域での撓み（湾曲）も大きくなる。そして、振動子用水晶板１は、例えばセラミックに比較し、強度の小さい脆性材からなる。したがって、振動子用水晶板１は自らの強度（弾性限界）よりも大きい撓み力によって破損に至り、間隔ｄが大きいほど破損頻度が高くなることが判明した。
【００１０】
そして、これらの問題は積層型振動子として全体の厚みが小さいほど、特にベース用水晶板２の厚みが小さいほど、ベース用水晶板２が撓みやすくなるので、顕著になる。例えばベース用水晶板２の外周部の厚みは0.12ｍｍ、中央領域の厚みは0.09ｍｍとなることから、撓みが大きくなって破損に至る。
【００１１】
（発明の目的）
本発明は耐衝撃性を向上する積層型振動子を含む表面実装振動子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、平坦状とした外底面の少なくとも両端部に実装端子を有する水晶又はガラスからなるベースを有し、少なくとも励振電極の形成された水晶片を密閉封入してなる表面実装水晶振動子において、前記ベースの外底面の両端部には窪みが設けられ、前記実装端子は前記窪みに形成された構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成であれば、表面実装振動子をセット基板に搭載した際、例えば半田リフロー時のクリーム半田はベース外底面の凹所内に埋設される。したがって、ベースの外底面とセット基板との間隔が小さくなるので、外部衝撃があってもベースの外底面の中央領域がセット基板に衝突して止まる（衝止）。これにより、ベースの撓みを抑制して、撓みによるベースの中央領域での破損を防止できる。
【００１４】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記水晶片は外周部としての保持枠に取り囲まれて一部が連結した振動子用水晶板からなり、前記振動子用水晶板と前記ベース及び前記カバーとは外周部が直接接合された積層型とする。これにより、厚みを小さくした表面実装振動子を得られる。
【００１５】
同請求項３では、請求項２において、前記ベース及びカバーはいずれも水晶として凹部を有するベース用水晶板及びカバー用水晶板からなる。これにより、振動子用水晶板を含めていずれも水晶板とするので膨張係数を同一として、熱衝撃等による応力歪みを小さくして振動特性を良好にする。そして、ベース用及びカバー用水晶板はいずれも凹部を有するので、振動子用水晶板を単純な平板状として振動領域との間隙確保できる。
【００１６】
同請求項４では、請求項３において、前記ベース用水晶板及びベース用カバーの前記凹部の底面にはシールド電極が形成される。これにより、ＥＭＩ（電磁波障害）を軽減して、発振周波数の変化等を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する積層型振動子の図で、同図（ａ）は外観図、同図（ｂ）はセット基板に対する実装断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を説明する積層型振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は外底面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明する表面実装振動子の断面図である。
【図４】従来例を説明する積層型振動子の図で、同図（ａ）はセット基板に対する実装断面図、同図（ｂ）は振動子用水晶板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、第１図（外観図、実装断面）によって本発明の一実施形態としての表面実装振動子を説明する。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００１９】
表面実装振動子はここでも前述した積層型振動子とし、振動子用、ベース用及びカバー用水晶板１、２、３の外周部を直接接合してなる。振動子用水晶板１は音叉基部１ａの一部と連結した音叉状水晶片１ｄを保持枠１ｃによって取り囲む。ベース用及びカバー用水晶板２、３はいずれも凹状として外周部の厚みを大きくする。ベース用水晶板２の外底面の両端部には実装端子５（ａｂ）を有する。ここでの平面外形は、例えば前述したように3.2×1.5ｍｍとし、厚みを0.36ｍｍとし、ベース用水晶板２の厚みを0.12ｍｍとする。
【００２０】
この実施形態では、ベース用水晶板２の外底面の両端部に、外周辺側を開放した窪み９（ａｂ）を設ける。そして、実装端子５（ａｂ）が、窪み９（ａｂ）の底面及び内周側面に形成される。実装端子５（ａｂ）は前述同様に電極貫通孔６によって、振動子用水晶板１の引出端子４（ａｂ）に電気的に接続する。
【００２１】
これらの窪み９（ａｂ）を含む外形加工や、実装端子５（ａｂ）及び電極貫通孔６等の電極パターンは、図示しない水晶ウェハの状態で例えばフォトリソグラフィックやウェットエッチングによって形成される。そして、振動子用水晶板１とベース用及びカバー用水晶板２、３の水晶ウェハと直接接合した後、個々の積層型振動子に分割される。
【００２２】
このようなものでは、セット基板７への半田リフローによる積層型振動子の搭載時には、セット基板７の回路端子に塗布されたクリーム半田８が、実装端子５（ａｂ）の形成された外底面の両端部の窪み９（ａｂ）内に埋設（充填）される。したがって、実装端子５（ａｂ）、回路端子１０（ａｂ）及び半田８を加味した積層型振動子の外底面とセット基板７の表面との間隔ｄは、従来例よりも小さくできる。
【００２３】
これにより、積層型振動子に対する外部衝撃があっても、特にこれらの分散ベクトルによる垂直方向からの外力Ｐがベース用水晶板２に作用しても、ベース用水晶板２の中央領域はセット基板７の表面で衝止する。したがって、ベース用水晶板２の湾曲を抑制して撓みによる中央領域での破損を防止できる。
【００２４】
（第２実施形態）
第２図は本実施例の第２実施形態を説明する積層型振動子の図で、同図（ａ）は同断面図、同図（ｂ）は同外底面図である。なお、前実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。
【００２５】
第２実施形態では、前述同様に振動子用水晶板１とベース用及びカバー用水晶板２、３とを直接接合による積層型振動子とする。ここでは、ベース用及びカバー用水晶板２、３の凹部底面にシールド電極１１（ａｂ）を形成する。そして、ベース用水晶板２の外底面の４角部に実装端子５（ａｂｃｄ）を有する。
【００２６】
４角部の実装端子５（ａｂｃｄ）のうちの斜対向する一組の対角部の実装端子５（ａｂ）は前述同様に音叉状水晶片１ｄの引出端子４（ａｂ）に電極貫通孔６等によって電気的に接続する。また、他組の対角部の実装端子５（ｃｄ）はシールド電極１１（ａｂ）に図示しない電極貫通孔等によって電気的に接続する。そして、この場合でも、各実装端子５（ａｂｃｄ）の設けられる４角部には窪み９（ａｂｃｄ）が設けられ、実装端子５（ａｂｃｄ）は窪み９（ａｂｃｄ）内に形成される。
【００２７】
このような構成であっても、第１実施形態と同様に、セット基板７への搭載時には、クリーム半田８が窪み９（ａｂｃｄ）内に充填されて、積層型振動子の外底面とセット基板７の表面との間隙を小さくするので、ベース用水晶板２の破損を防止できる。
【００２８】
そして、この例では、シールド電極１１（ａｂ）を設けるので、ＥＭＩ（電磁波障害）を軽減する。また、例えば水晶発振器を構成した場合、音叉状水晶片１ｄの励振電極とセット基板７等との間の浮遊容量を軽減して発振周波数の変化を防止する。
【００２９】
なお、第１及び第２実施形態においては、ベース用及びカバー用水晶板２、３は例えばセラミックよりも強度の小さいガラスを使用した場合でも適用できる。この場合、水晶はエッチング速度の異方性があるのに対し、ガラスは等方性なので、エッチングによって製作する場合は、水晶よりも安価なこともあって生産性を高められる。
【００３０】
ガラスとしては、一般に水晶より安価なホウケイ酸ガラスが使用される場合が多い。ここで、ホウケイ酸ガラスのヌープ硬度は５９０ｋｇ／ｍｍ２である。一方、水晶のヌープ硬度は、ホウケイ酸ガラスより高い７１０〜７９０ｋｍ／ｍｍ２である。したがって、水晶からなるベース用及びカバー用水晶板２、３を使用した場合は、ホウケイ酸ガラスを使用した場合と比べて、積層型振動子の強度を確保しつつ、小型化・低背化が可能となる。
【００３１】
（他の事項）
上記実施形態では表面実装振動子は積層型振動子として説明したが、例えば第３図に示した表面実装振動子であっても適用できる。すなわち、外底面に実装端子５（ａｂ）を有する水晶やガラスからなる凹状としたベース１２の内底面に台座１３を設けて音叉状水晶片１ｄの音叉基部１ａを固着し、開口端面をカバー１４によって封止した場合でも同様に適用できる。
【００３２】
この場合、凹状としたベース１２は底壁層１２ａと枠壁層１２ｂが例えば直接接合される。また、カバー１４は金属として例えばシーム溶接としたり、金属や絶縁体として樹脂封止やガラス封止としたりして開口端面に接合される。なお、本願発明では、一般的に設けられるアルミナセラミック（Ａｌ２Ｏ３）よりも強度の小さい脆性材からなる材料をベースとして適用した場合に適用でき、これらの中でも、請求項１では水晶及びガラスと特定している。
【符号の説明】
【００３３】
１  振動子用水晶板、２  ベース用水晶板、３  カバー用水晶板、４  引出端子、５  実装端子、６  電極貫通孔、７  セット基板、８  半田、９  窪み、１０  回路端子、１１  シールド電極、１２  ベース、１３  台座、１４  カバー。
【図２】
2010268439.tif 000003
【図３】
2010268439.tif 000004
【図１】
2010268439.tif 000005
【図４】
2010268439.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月26日(2010.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
ガラスとしては、一般に水晶より安価なホウケイ酸ガラスが使用される場合が多い。ここで、ホウケイ酸ガラスのヌープ硬度は５９０ｋｇ／ｍｍ２である。一方、水晶のヌープ硬度は、ホウケイ酸ガラスより高い７１０〜７９０ｋｇ／ｍｍ２である。したがって、水晶からなるベース用及びカバー用水晶板２、３を使用した場合は、ホウケイ酸ガラスを使用した場合と比べて、積層型振動子の強度を確保しつつ、小型化・低背化が可能となる。