(57)【要約】【目的】固着時の影響を防止して特に振動特性を良好に維持し、さらには経年変化特性を良好とした水晶振動子を提供する。【構成】ＡＴカットからなる緩衝用水晶板の第１直線上の２箇所をセラミック基板に固着し、前記緩衝用水晶板上に前記第１直線と直交する第２直線上にＡＴカットからなる振動用水晶片の外周部２箇所を固着した水晶振動子において、前記振動用水晶片は厚みの小さい振動領域と厚みの大きい外周領域からなる凹状とし、前記緩衝用水晶板の第１直線上の２箇所及び前記振動用水晶片の第２直線上の外周部２箇所を、水晶の転移点温度573℃未満の金属で固着した構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＴカットからなる緩衝用水晶板の第１直線上の２箇所をセラミック基板に固着し、前記緩衝用水晶板上に前記第１直線と直交する第２直線上にＡＴカットからなる振動用水晶片の外周部２箇所を固着した水晶振動子において、前記振動用水晶片は厚みの小さい振動領域と厚みの大きい外周領域からなる凹状とし、前記緩衝用水晶板の第１直線上の２箇所及び前記振動用水晶片の第２直線上の外周部２箇所を、水晶の転移点温度573℃未満の金属で固着したことを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
前記第１直線は前記緩衝用水晶板のＺ′軸方向である請求項１の水晶振動子。
【請求項３】
前記金属は共晶合金である請求項１の水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶振動子を産業上の技術分野とし、特に水晶片の固着による影響を少なくした高周波用（基本波で約300MHｚ以上）の水晶振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）高周波用の水晶振動子は光通信等の台頭から、これらの関連機器に周波数の基準源として広く採用されている。このようなものの一つに、厚みの小さい振動領域と厚みの大きい外周領域からなる凹状とした水晶片を用いたものがある。
【０００３】
（従来技術の一例）第３図は一従来例を説明する水晶振動子の図で、同図（a）は同図（ｂ）のＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）はカバー６を除く平面図である。なお、断面図と平面図との間の寸法は便宜上一致していない。
【０００４】
水晶振動子はＡＴカットとした水晶片１を用いてなる。水晶片１は例えばエッチングによって厚みの小さい振動領域と厚みの大きい外周領域からなる凹状に形成される。振動領域の両主面には励振電極２が形成され、外周領域の一端部両側に引出電極３を延出する。
【０００５】
そして、セラミックからなる容器本体４の底面に、引出電極３の延出した水晶片１の一端部両側となる外周領域を導電性接着剤５によって固着する。容器本体４の底面には水晶片１の引出電極３と接続する一対の水晶端子（図示せず）を有し、外表面の実装端子（図示せず）と接続する。そして、容器本体４の開口面にはカバー６を被せて、水晶片１を密閉封入する。
【特許文献１】特許第３０１７７５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の水晶振動子では導電性接着剤５によって水晶片１を固着するので、エージング特性（経年変化特性）が悪い問題があった。すなわち、導電性接着剤５はＡｇフィラーとともに有機物である樹脂等を含むため、経年にしたがい熱等によって発生する有機ガスが振動特性を悪化させる問題があった。
【０００７】
このことから、導電性接着剤５に代えて、第４図（ａ）に示したようにＡuＳn、ＡuＳi、ＡuＧe等の無機物である共晶合金７を用いた固着（接合）が採用され始めている。しかし、この場合には、導電性接着剤５に比較し、共晶合金７による固着強度は極めて高い。したがって、固着時（溶融時）の共晶温度点から常温に戻したとき、水晶の収縮が約3〜4μｍ、容器本体４（セラミック基板）の収縮が約1〜2μｍとなり、両者間に収縮差を生じる。
【０００８】
そして、ここでは、水晶片１を凹状とするので、収縮差による応力は厚みの小さい振動領域に集中する。その結果、第４図（ｂ）に示したように水晶片１の振動面が波状に歪み振動を不能にする問題があった。特に、水晶片１の振動領域の厚みは例えば600MHz帯以上では約3μｍ以下と極端に小さく、振動周波数が高くなるほど少しの膨張係数の違いでも影響が大きくなる。なお、第４図（ｂ）では励振電極２及び引出電極３は省略されている。
【０００９】
（発明の目的）本発明は固着時の影響を防止して特に振動特性を良好に維持し、さらには経年変化特性を良好とした水晶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】
【００１０】
（着目点）本発明は特許文献１に開示されるように、セラミック基板上に緩衝用水晶板と振動子用水晶片１を積層し、それぞれの両端部を結ぶ直線を直交して各両端部を固着する点に着目した。
【００１１】
（解決手段）本発明は、請求項１に示したように、ＡＴカットからなる緩衝用水晶板の第１直線上の２箇所をセラミック基板に固着し、前記緩衝用水晶板上に前記第１直線と直交する第２直線上にＡＴカットからなる振動用水晶片１の外周部２箇所を固着した水晶振動子において、前記振動用水晶片１は厚みの小さい振動領域と厚みの大きい外周領域からなる凹状とし、前記緩衝用水晶板の第１直線上の２箇所及び前記振動用水晶片１の第２直線上の外周部２箇所を、水晶の転移点温度573℃未満の金属で固着した構成とする。
【００１２】
また、請求項２では前記第１直線は前記緩衝用水晶板のＺ′軸方向とし、請求項３では前記金属は共晶合金７とした構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は着目点及び解決手段に示すように、緩衝用水晶板と振動子用水晶片１との各両端部を結ぶ第１と第２の直線を直交して各両端部を固着するので、振動子用水晶片１を金属で固着しても応力は生じない。したがって、金属は無機物であることから有機ガスの発生がなく振動特性を良好に維持し、経年変化特性をも向上する。なお、転移点温度以上の金属では圧電性が損なわれるため、金属は573℃未満とする。
【００１４】
また、請求項２では、前記第１直線は前記緩衝用水晶板のＺ′軸方向とするので、セラミックとの膨張差を接近する。ＡＴカットのＺ′軸方向での線膨張率は7〜9ppm／℃、セラミックは9.0〜9.8ppm／℃である。ちなみに、緩衝用水晶板のＸ軸方向の線膨張率は13ppm/℃である。これにより、膨張差自体を小さくでき、さらに振動特性及び経年変化特性を良好にする。
【実施例】
【００１５】
第１図は本発明の一実施例を説明する水晶振動子の図で、同図（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図である。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。
水晶振動子は振動子用水晶片１、緩衝用水晶板８及び容器本体４からなる。振動子用水晶片１は、前述したように厚みの小さい振動領域と厚みの大きい外周領域を有するＡＴカットとした凹状の水晶片１からなる。振動領域には励振電極２を有し、Ｚ′軸方向となる外周領域の一端部両側に引出電極３を延出する。
【００１６】
緩衝用水晶板８は振動子用水晶片１と同一の切断角度としたＡＴカットとし、長手方向をＺ′軸とする。そして、一端部両側に一対の水晶端子９を有し、裏面中央領域の接合端子１０と電気的に接続する。容器本体４は凹状として積層セラミックからなり、実装端子（図示せず）を外表面に有する。実装端子は接合端子１０と電気的に接続する。
【００１７】
そして、緩衝用水晶板のＺ′軸方向とした中央領域（接合端子１０）の２個所が、容器本体４の底面に固着する。また、振動子用水晶片１の引出電極３の延出した外周領域の一端部両側が、緩衝用水晶板の水晶端子９に固着する。これらの固着はいずれも無機物である共晶合金７の溶融によって処理される。
【００１８】
このようなものでは、共晶合金７の溶融温度点から常温に戻ったとき、前述同様に容器本体４（セラミック基板）と緩衝用水晶板との収縮差によって、例えば緩衝用水晶板に歪みが生じる。ここでは、共晶合金７をＺ′軸方向に配置しているので、特に同方向で歪みを生ずる。
【００１９】
しかし、振動子用水晶片１はＺ′軸方向の一端部両側が固着される。すなわち、緩衝用水晶板８の固着点を結ぶ第１直線と振動子用水晶片１の固着点を結ぶ第２直線とが直交する。そして、振動子用水晶片１の他端部を自由端とする。したがって、緩衝用水晶板８のＺ′軸方向に生じた歪みは振動子用水晶片１には伝達されない。
【００２０】
そして、ここでは、緩衝用水晶板８は中央領域の接近した２箇所で固着する。また、長さ方向をＺ′軸とするので、セラミックの膨張率に接近する。Ｚ′方向での線膨張率は7〜9ppm／℃、セラミックは9〜9.8ppm／℃である。したがって、緩衝用水晶板８のＺ′軸方向に生ずる歪みの大きさ自体を小さくする。
【００２１】
このようなことから、共晶合金７を用いて固着強度を高めても、温度変化に対して歪みのない振動子が得られる。したがって、振動特性を維持して、有機ガスの発生もなく経年変化特性を向上できる。また、固着強度を高めて耐衝撃性をも良好にする。
【００２２】
（他の事項）上記実施例では振動子用水晶片１の一端部両側を保持したが、引出電極３を両端部に延出して両端部を共晶合金７によって固着しても同様に適用できる。この場合、例えば第２図に示したように、緩衝用水晶板８はＺ′軸方向の中央領域２箇所で固着され、振動子用水晶片１はＸ軸の両端部が固着される。
【００２３】
また、緩衝用水晶板はＺ′軸方向の２箇所を固着したが、基本的にはいずれの方向であっても本発明の効果を奏する。また、共晶合金７での固着としたが、例えば金バンプを用いた熱圧着等による固着でもよく、要は有機ガスを生じない無機物を用いた固着であればよい。また、振動子用水晶片１は凹状とした容器本体に収容したが、要は水晶端子９の設けられたセラミック基板に固着する場合に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例を説明する水晶振動子の図で、同図（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図である。
【図２】本発明の他の例を説明するカバーを除く平面図である。
【図３】従来例を説明する水晶振動子の図で、同図（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図である。
【図４】他の従来例を説明する水晶端子の断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  水晶片（振動子用水晶片）、２  励振電極、３  引出電極、４  容器本体、５  導電性接着剤、６  カバー、７  共晶合金、８  緩衝用水晶板、９  水晶端子、１０  接合端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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