(57)【要約】      （修正有）【課題】外底面に設けた実装端子の形状によって耐衝撃性を向上する表面実装用の水晶振動子を提供する。【解決手段】密閉封入された水晶片と電気的に接続した実装端子４ａ、４ｂを一方向に長い矩形状とした外底面の両端部に有し、前記実装端子４ａ、４ｂは同一外形寸法として前記外底面の長さ方向での合計寸法を７０％以上とした表面実装用の水晶振動子において、前記実装端子４ａ、４ｂは前記外底面の中央領域にて対向する各辺を曲率が除々に小さくなる凸状に湾曲した構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉封入された水晶片と電気的に接続した実装端子を一方向に長い矩形状とした外底面の両端部に有し、前記実装端子は同一外形寸法として前記外底面の長さ方向での合計寸法を７０％以上とした表面実装用の水晶振動子において、前記実装端子は前記外底面の中央領域にて対向する各辺を曲率が除々に小さくなる凸状に湾曲したことを特徴とする表面実装用の水晶振動子。
【請求項２】
請求項１において、前記外底面の両端縁側となる前記実装端子の各辺の両角部は斜めカットの切欠部を有する表面実装用の水晶振動子。
【請求項３】
請求項１において、前記実装端子は前記外底面の幅方向を長軸とした楕円状とする表面実装用の水晶振動子。
【請求項４】
請求項１において、前記外底面となる底壁層は水晶又はガラスとする表面実装用の水晶振動子。
【請求項５】
請求項１において、前記水晶片は連結棒によって外周枠に結合した振動板からなり、前記振動板の両主面にはいずれも水晶として凹状とした第１及び第２保持板の凹面が対向して直接接合によって積層され、前記第１保持板２の外底面には前記実装端子を有する表面実装用の水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は実装端子を外底面に有する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、特に耐衝撃性を向上した積層タイプの水晶振動子（積層型振動子）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、特に厚み寸法を小さくする積層型振動子があり、例えば振動板及び保持板をいずれも水晶として直接接合したものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
（従来技術の一例、特許文献１参照）
第５図は一従来例を説明する積層型振動子を説明する図で、同図（ａ）は長辺方向のＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）は振動板１の平面図、同図（ｃ）は外底面の図である。
【０００４】
積層型振動子は平面視矩形状として例えば2.0×1.2ｍｍとし、同一外形の振動板１及び第１、第２保持板２、３からなる。これらは、いずれも同一切断角度とした水晶からなり、例えばシロキサン結合（Ｓi−Ｏ−Ｓi）とした直接接合によって積層される。但し、振動板１及び第１、第２保持板２、３は予め図示しない水晶ウェハの状態で直接接合された後、個々の積層型振動子に分割される。
【０００５】
振動板１は例えば音叉状とした水晶片１ａの音叉基部の底面が連結棒によって外周枠１ｂに結合する。一対の音叉腕の各面（両主面及び両側面）には対をなす図示しない励振電極を有し、音叉基部の一主面から連結棒を経て例えば長さ方向の両端部に図示しない引出端子を延出する。
【０００６】
第１及び第２保持板２、３は例えばエッチングによっていずれも凹状とする。第１保持板２は平坦とした外底面（一主面）の両端部に幅方向に沿った矩形状の実装端子４（ａｂ）を有する。そして、第１保持板２に設けた図示しない貫通電極等によって、振動板１の両端部に延出した引出端子と電気的に接続する。
【０００７】
実装端子４（ａｂ）は第１保持板２の長さ方向の寸法Ｌ1をそれぞれ0.6ｍｍとし、両者間となる中央領域（母材の露出面）の同寸法（露出長）Ｌ2を0.8ｍｍとする。そして、これらの積層型振動子はセット基板５の回路端子６に鉛フリーを含む半田７によって接合されて表面実装される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１８２６６５号公報
【特許文献２】特開２００４−６４７０１号公報
【特許文献３】特開２００６−５０２７号公報
【特許文献４】特開２００７−２９４６４９号公報
【特許文献５】特願２００７−２７１４２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
（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５への装着後での例えば上方からの落下衝撃によって、第１保持板２に欠けやひび等のクラックを生じる問題があった。この場合、クラックは両端部の実装端子４（ａｂ）の間となる第１保持板２の母材（水晶）が露出した中央領域に生じる。
【００１０】
すなわち、第１保持板２の両端部は実装端子４（ａｂ）が半田７によって固着されて強度が高まるとともに固定部となって、母材の露出した中央領域特に中心線（Ｐ−Ｐ）上での上下動（撓み）が激しくなる。いわば、第１保持板２の両端部（固定部）を支点として中心線（Ｐ−Ｐ）上が外部衝撃に対する作用点として機能する。
【００１１】
この場合、外底面の長さ方向に対する中央領域での母材（水晶）の露出長Ｌ2が大きいほど、固定端「実装端子４（ａｂ）と露出面の境界部」から中心線（Ｐ−Ｐ）に対する距離も長くなる。したがって、固定端（境界部）から中心線上でのモーメントも大きくなってクラックを生じやすくなる。
【００１２】
そこで、例えば特許文献２で示されるように、実装端子４（ａｂ）の面積を大きくし、例えば実装端子４（ａｂ）は外底面の幅とほぼ同じとし、外底面の長さ方向の約７０％、母材の露出長を２０％にする「第６図（ａ）」。但し、実装端子４（ａｂ）はいずれも同一長さとする。これにより、実装端子４（ａｂ）間が短くなって中心線上での上下動（撓み）も小さくなり、中央領域でのクラックの発生を抑止する。
【００１３】
しかし、この場合でも、実装端子４（ａｂ）の設けられた両端部を固定部とし、外部衝撃に対する応力分布を有限要素法によって解析すると、各実装端子４（ａｂ）の点線○印を付す４角部に応力が集中する。そして、実験結果では、特に実装端子４（ａｂ）の対向する各辺の間となる母材の露出した中央領域で、前述同様にクラックを生じた。すなわち、実装端子４（ａｂ）間の露出長Ｌ2を短くして中心線上での上下動を小さくしても、実装端子４（ａｂ）の対向辺の両角部に応力が集中することによって少しの上下動でクラックを生ずる。
【００１４】
このことから、例えば特許文献３、４、５に示されるように、角部に斜めカットとした例えば円弧状の切欠部８を設けることが考えられた「第６図（ｂ）」。しかし、この場合でも切欠部８による効果はあっても、直線部と円弧との交点部に局所的に応力が集中して特に最も接近した点線○印で示す交点部の応力によってクラックを生ずる。
【００１５】
（発明の目的）
本発明は、外底面に設けた実装端子の形状によって耐衝撃性を向上する表面実装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】
【００１６】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、密閉封入された水晶片と電気的に接続した実装端子を一方向に長い矩形状とした外底面の両端部に有し、前記実装端子は同一外形寸法として前記外底面の長さ方向での合計寸法を７０％以上とした表面実装用の水晶振動子において、前記実装端子は前記外底面の中央領域にて対向する各辺を曲率が除々に小さくなる凸状に湾曲した構成とする。
【発明の効果】
【００１７】
このような構成であれば、実装端子の長さ方向の寸法を同一として合計寸法を大きくするので、外底面の長さ方向を二等分する中心線上での上下動（撓み）が小さくなる。そして、実装端子の対向する各辺（対向辺）を凸状に湾曲したので、特に衝撃時における各対向辺の両角部での応力集中は緩和する。そして、局率が除々に小さくなる湾曲とするので、両角部から中央に向かって応力も分散されて連続的に小さくなり、対向辺のいずれにも局所的な応力集中を避けられる。したがって、実装端子間となる外底面での応力集中によるクラックの発生を抑止できる。
【００１８】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記外底面の両端縁側となる前記実装端子の各辺の両角部は斜めカットの切欠部を有する。これにより、外底面の外周４角部に発生する例えば熱衝撃時の応力を軽減し、例えばセット基板に装着する半田のクラックを防止する（特許文献３、４参照）。
【００１９】
同請求項３では、請求項１において、前記実装端子は前記外底面の幅方向を長軸とした楕円状とする。これにより、実装端子はすべての外周から直線と交差する角部を排除するので、外部衝撃及び熱衝撃時の応力集中を排除する。したがって、外底面でのクラックの発生及び熱衝撃時の半田クラックを防止できる。
【００２０】
同請求項４では、請求項１において、前記外底面となる底壁層は水晶又はガラスとする。これにより、水晶又はガラスは容器として一般的なセラミックよりも強度が小さいので、請求項１での効果は特に顕著となる。但し、セラミックの場合であっても外底面となる底壁層の厚みを極端に小さくした場合には同様の効果を奏する。
【００２１】
同請求項５では、請求項１において、前記水晶片は連結棒によって外周枠に結合した振動板からなり、前記振動板の両主面にはいずれも水晶として凹状とした第１及び第２保持板の凹面が対向して直接接合によって積層され、前記第１保持板２の外底面には前記実装端子を有する。これにより、水晶振動子の構成を明確にして積層型とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態を説明する積層型振動子の外底面図である。
【図２】本発明の他の例を説明する積層型振動子の外底面図である。
【図３】本発明のさらに他の例を説明する積層型振動子の外底面図である。
【図４】本発明の他の適用例を説明する表面実装振動子の断面図である。
【図５】従来例を説明する積層型振動子を説明する図で、同図（ａ）は長辺方向のＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）は振動板１の平面図、同図（ｃ）は外底面の図である。
【図６】従来例の他例を説明する図で、同図（ａｂ）ともに積層型振動子の外底面の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、積層型振動子を例として本発明の一実施形態を第１図（外底面図）によって、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。
【００２４】
積層型振動子は前述したように例えば平面外形を2.0×1.2ｍｍとし、音叉状水晶片１ａが外周枠１ｂに結合した振動板１の両主面にいずれも凹状とした第１及び第２保持板２、３を積層してなる。第１及び第２保持板２、３は凹面側が振動板１の両主面に対向し、凹状の肉厚部が外周枠１ｂにシロキサン結合によって直接接合する。そして、第１保持板２の平坦面側となる外底面の両端部に音叉状水晶片１ａと電気的に接続した実装端子４（ａｂ）を有する。
【００２５】
実装端子４（ａｂ）は同一形状の同寸法とし、ここでは外底面の幅方向を長軸として長さ方向を短軸とした楕円状とする。そして、実装端子４（ａｂ）の長軸を1.1ｍｍ、短軸を0.7ｍｍとする。これにより、実装端子４（ａｂ）の短軸による合計長を外底面の約７０％とし、合計面積を外底面の約５０％とする。そして、セット基板５に半田７によって実装端子４（ａｂ）が接合される（前第５図参照）。
【００２６】
このようなものでは、楕円状とした実装端子４（ａｂ）の外底面の長さ方向となる短軸の合計寸法を大きくして母材（水晶）の露出長Ｌ2を短くする。したがって、実装端子４（ａｂ）の形成された両端部をセット基板５に固着すると、両端部を固定端とした両者間の母材の上下動（撓み）も小さくなる。特に、外底面の長さ方向を二等分する中心線（Ｐ−Ｐ）上での上下動が小さくなる。
【００２７】
そして、実装端子４（ａｂ）は楕円状とするので４隅部の角部が取れるとともに、前述した円弧状とした場合の直線部との交点がないので、４隅部のいずれにも局所的に応力が集中することなく分散する。この場合、曲率が最も大きい楕円状の長軸の両端部に応力が集中して最大となり、曲率の最も小さい短軸の両端部での応力が最小になる。但し、長軸の両端部は矩形状とした場合の４角部よりも鈍角となるので応力は小さくなる。要するに、長軸の両端部の曲率を最大として短軸の両端部に向かって連続的に曲率が小さくなるので、これに伴い、長軸の両端部の応力を最大とし、短軸の対向する両端部に向かって応力も除々に小さくなる応力分布になる。
【００２８】
したがって、外底面の長さ方向を二等分する中心線（Ｐ−Ｐ）上での上下動が小さくなるとともに、実装端子４（ａｂ）の各長軸の両端部での応力が小さくなるので、母材の露出した中心線上を含む中央領域でのクラックを防止できる。この場合、長軸の両端部から短軸の対向する両端部の間隔は除々に短くなって上下動に対する応力の影響は大きくなるものの、長軸の両端部から短軸の対向する両端部に向かって応力も小さくなるので上下動に対する影響は相殺される。
【００２９】
そして、この例では、実装端子４（ａｂ）を楕円状として外底面の４隅部での角部も取りさられる。したがって、セット基板５に対して半田７によって実装した後、例えばセット基板との熱膨張係数差による４隅部での応力集中を回避して半田７に生ずるクラックをも防止できる。この場合でも、矩形状の角部を単に斜めカットするよりも、前述同様に応力が分散するので効果を大きくする。
【００３０】
また、第１及び第２保持板２、３には水晶やガラスを使用できる。例えばホウケイ酸ガラスを使用すると、ホウケイ酸ガラスは水晶と比べて安価であるため、積層型振動子の原価を低減できる。
【００３１】
第１及び第２保持板２、３に水晶を使用した場合は、ホウケイ酸ガラスを使用した場合と比べて、積層型振動子を小型化・低背化とした上でクラック発生の抑止を維持できる。これは、ホウケイ酸ガラスのヌープ硬度は５９０ｋｇ／ｍｍ２である一方で、水晶のヌープ硬度は、ホウケイ酸ガラスより高い７１０〜７９０ｋｍ／ｍｍ２であることによる。
【００３２】
（他の事項）
上記実施形態では外底面の実装端子４（ａｂ）は楕円状としたが、例えば第２図に示したように、実装端子４（ａｂ）の対向辺は凸状の湾曲として外周辺の両角部には斜めカットの円弧状としてもよい「同図（ａ）」。この場合でも実施形態と同様に第１保持板２の中央領域でのクラック及び半田７のクラックを防止する。そして、半田７のクラックを無視できる場合は、外周辺の両端部は角部としてもよい「同図（ｂ）」。また、積層型振動子の方向性を要求される場合は、例えば一方の実装端子４（ａｂ）の外周辺を直線状として中心線Ｐ−Ｐに対して非対称としてもよい（第３図）。
【００３３】
また、積層型振動子として説明したが、例えば外底面に実装端子４（ａｂ）を有する凹状とした容器本体９に音叉状水晶片１ａを収容してカバー１０によって密閉封入した場合でも同様に適用できる。この場合、容器本体９は水晶やガラスさらにはセラミックであってもよい。但し、水晶やガラスはセラミックよりも脆性材として強度が小さいので、この場合の方が効果は顕著になる。また、水晶片１ａは音叉状としたが、ＡＴカットとした平板の場合でも同様に適用できることは勿論である。
【符号の説明】
【００３４】
１  振動板、２、３  保持板、４  実装端子、５  セット基板、６  回路端子、７  半田、８  切欠部、９  容器本体、１０  カバー。  
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【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】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
第１及び第２保持板２、３に水晶を使用した場合は、ホウケイ酸ガラスを使用した場合と比べて、積層型振動子を小型化・低背化とした上でクラック発生の抑止を維持できる。これは、ホウケイ酸ガラスのヌープ硬度は５９０ｋｇ／ｍｍ２である一方で、水晶のヌープ硬度は、ホウケイ酸ガラスより高い７１０〜７９０ｋｇ／ｍｍ２であることによる。