(57)【要約】      （修正有）【課題】導電性接着剤による固着強度を高め、振動周波数の変化を抑制して耐衝撃特性及び経時変化特性に優れた高安定用の水晶振動子を提供する。【解決手段】スリットの上端が閉塞したサポータ７を適用し、応力感度軸となる少なくとも外周部２ヶ所を保持することを前提として、スリットに露出した水晶片１の端面のみならず、水晶片１の下面と舌片９、及び水晶片１の上面とサポータ７（スリット）の閉塞した上端内周面との間にも導電性接着剤１０を塗布し、導電性接着剤１０による固着強度を高める構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２本のリード線が絶縁して貫通した金属ベースと、前記リード線に接続して前記金属ベースの主面に対して垂直方向とした板面を有するサポータと、前記サポータに設けられて上下端及び両側を閉塞したスリットの前記下端から舌片が突出した平板状のサポータと、前記金属ベースに対して主面を水平方向として配置される水晶片とを有し、
前記水晶片の両主面の励振電極から引出電極の延出した少なくとも外周部２ヶ所が前記サポータの舌片上に載置して導電性接着剤によって固着した水晶振動子において、
前記引出電極の延出した水晶片の少なくとも外周部２ヶ所は、応力に対する周波数変化が最小となる応力感度零軸であって、
前記導電性接着剤は、前記サポータの舌片と前記水晶片の下面との間に塗布された第１の導電性接着剤と、前記サポータの外周面から前記スリットにまたがって前記水晶片の端面に塗布された第２の導電性接着剤と、前記サポータの閉塞した上端側内周面と前記水晶片の上面との間に塗布された第３の導電性接着剤とからなることを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
請求項１において、前記水晶片は結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸及びＹ軸を回転して新たにできた軸を（Ｘ′Ｙ′′Ｚ′）としたとき、前記水晶片の主面を前記Ｘ′軸と前記Ｚ′軸とのなす平面とし、前記応力に対する周波数変化が最小となる応力感度零軸は互いに交叉する軸であって、前記交叉する軸の両端側となる外周部４ヶ所が固着された２回回転Ｙカットの水晶振動子。
【請求項３】
請求項２において、前記水晶片はＳＣカット又はＩＴカットであって、前記交叉する軸は直交した軸である水晶振動子。
【請求項４】
請求項１において、前記引出電極は前記励振電極の形成された前記水晶片の主面のみに形成され、前記引出電極の延出した外周部２ヶ所の端面を露出するともに、前記第１と第２の導電性接着剤は接続した水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＳＣカットやＡＴカット等を用いた高安定用の水晶振動子を技術分野とし、特に、サポータを用いた水晶片の保持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の水晶振動子は一般にヒータを用いた恒温型として使用され、環境温度に影響を受けないことから、周波数安定度を高精度に維持し、通信機器の中でも基地局用の発振器に取り込まれる。このようなものの一つに、金属ベースに対して水晶片を水平方向に保持した水晶振動子がある。
【０００３】
（従来技術の一例）
第６は一従来例を説明する図で、同図（ａ）はカバーを除く水晶振動子の平面図、同図（ｂ）は一部断面図、同図（ｃ）はサポータの図である。
【０００４】
水晶振動子は例えば円板状とした水晶片１を金属ベース２上に保持し、図示しない金属カバーを被せて密閉封入される。水晶片１はＡＴカットとして、両主面に励振電極３（ａｂ）を有し、１２０度間隔となる外周部２ヶ所に引出電極４（ａｂ）を延出する。引出電極４（ａｂ）はそれぞれ外周部２ヶ所の端面にも延出して形成される。ＡＴカットは結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸を中心として回転して新たにできた軸（ＸＹ′Ｚ′）のＸ軸及びＺ′軸のなす平面を主面とする。
【０００５】
金属ベース２はガラス５によって絶縁して貫通し、１２０度間隔で均等に配置されたリード線６（所謂気密端子）を有する。リード線６には平板状のサポータ７が接続し、金属ベース２に対して板面を垂直方向として延出する。サポータ７は上端を開放したスリット８を有し、スリット８の下端から直角に折曲した舌片９を有する。
【０００６】
そして、金属ベース２に対して水晶片１の主面を水平方向として、引出電極４（ａｂ）の延出した外周部２ヶ所及びこれから１２０度離れた外周部の計３ヶ所が、サポータ７の舌片９上に載置される。そして、外周部３ヶ所となる水晶片１の端面はサポータ７のスリット８に密接し、スリット８の下端面及び両側端面の形成する凹所内に導電性接着剤１０を注入する。
【０００７】
これらによる高安定用の水晶振動子は、発振回路を構成する回路素子及び他の素子とともにセット基板に搭載される。そして、水晶振動子を主として図示しないヒータ構造によって恒温に維持されて、振動周波数を高安定に例えば１ｐｐｂ（１／１０億）以内にする。そして、セット基板をカセットに収容して基地局用の通信設備に嵌め込められる。
【０００８】
このようなものでは、１２０度間隔で均等に配置した３個のサポータ７によって円板状の水晶片１を３点保持とするので、ガタツキも少なく幾何学的に最も安定した保持となる。したがって、外部衝撃に対する機械的変形も少なくて良好な振動特性を維持する。そして、特許文献１によれば、スリット８の凹所内に注入した導電性接着剤１０によって、水晶片１における外周部の端面のみを基本的に接続するので、接触面積を小さくして振動エネルギーの漏れを減少し、必要な励振振幅を得られる等の効果があるとしている。
【特許文献１】特許第４００３２９０号公報
【特許文献２】実開昭５３−５７７７７号公報
【特許文献３】特開２００２−２６１５６６号公報
【特許文献４】特開２００４−９６５６８号公報
【発明の開示】
【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、上記構成の水晶振動子では、幾何学的に最も安定した等間隔の３点保持とするものの、各サポータ７の上端を開放したスリット８の凹所内に注入した少量の導電性接着剤１０のみで水晶片１を固着する。したがって、例えば水晶振動子を収容したカセットを通信設備へ嵌め込む際の外部衝撃による影響が大きく、導電性接着剤１０による保持状態も変化して衝撃に対する周波数変化特性（耐衝撃特性）が悪化する問題があった。
【００１０】
また、導電性接着剤１０は凹所（スリット８）内で水晶片１の外周端面とのみ接続するので、例えば地震等の災害時には衝撃によって剥離することも危惧され、高安定用とした基地局用の水晶振動子としては不十分な問題もあった。特に、高安定用の水晶振動子では１ｐｐｂ（１／１０億）以内の周波数変化が問題視されることから、静的状態での振動特性は勿論として、剥離等も含めた耐衝撃特性が重視される。
【００１１】
（発明の目的）
本発明は導電性接着剤による固着強度を高め、振動周波数の変化を抑制して耐衝撃特性及び経時変化特性に優れた高安定用の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】
【００１２】
（発明の要点）
本発明は、例えば特許文献２に示されるようにスリットの上端が閉塞したサポータに着目し、応力感度軸となる少なくとも外周部２ヶ所を保持することを前提として、スリットに露出した水晶片の端面のみならず、水晶片の下面と舌片、及び水晶片の上面とサポータ（スリット）の閉塞した上端内周面との間にも導電性接着剤を塗布し、導電性接着剤による固着強度を高める構成とした。
【００１３】
（解決手段）
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、少なくとも２本のリード線が絶縁して貫通した金属ベースと、前記リード線に接続して前記金属ベースの主面に対して垂直方向とした板面を有するサポータと、前記サポータに設けられて上下端及び両側を閉塞したスリットの前記下端から舌片が突出した平板状のサポータと、前記金属ベースに対して主面を水平方向として配置される水晶片とを有し、前記水晶片の両主面の励振電極から引出電極の延出した少なくとも外周部２ヶ所が前記サポータの舌片上に載置して導電性接着剤によって固着した水晶振動子において、前記引出電極の延出した水晶片の少なくとも外周部２ヶ所は、応力に対する周波数変化が最小となる応力感度零軸であって、前記導電性接着剤は、前記サポータの舌片と前記水晶片の下面との間に塗布された第１の導電性接着剤と、前記サポータの外周面から前記スリットにまたがって前記水晶片の端面に塗布された第２の導電性接着剤と、前記サポータの閉塞した上端側内周面と前記水晶片の上面との間に塗布された第３の導電性接着剤とからなる構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
このような構成であれば、上下端及び両側を閉塞したスリットの下端から舌片が突出したサポータを用い、第１〜第３の導電性接着剤によって水晶片の上下面及び端面を固着する。したがって、サポータに対する固着強度を高められ、衝撃前後における導電性接着剤によるサポータと水晶片との保持状態を維持する。これにより、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）を含めた振動特性を良好に維持する。
【００１５】
そして、導電性接着剤の固着される外周部２ヶ所は応力感度軸なので、例えば加熱硬化時における導電性接着剤の収縮によって応力が生じても振動周波数の変化を最小にする。そして、導電性接着剤の経時変化や衝撃によって応力が変化しても、加熱硬化時の収縮による応力の影響がそもそも少ないので、振動周波数の変化を抑止して耐衝撃特性及び経時変化特性に優れた水晶振動子を提供できる。
【００１６】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記水晶片は結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸及びＹ軸を回転して新たにできた軸を（Ｘ′Ｙ′′Ｚ′）としたとき、前記水晶片１の主面を前記Ｘ′軸と前記Ｚ′軸とのなす平面とし、前記応力に対する周波数変化が最小となる応力感度零軸は互いに交叉する軸であって、前記交叉する軸の両端側となる外周部４ヶ所が固着された２回回転Ｙカットとする。
【００１７】
これにより、水晶片は外周部４ヶ所で固着されるのでさらに固着強度を高める。そして、請求項１と同様に、外周部４ヶ所をいずれも応力感度零軸の両端とするので、経時変化や衝撃によって応力が変化しても、耐衝撃特性及び経時変化特性を良好にする。
【００１８】
同請求項３では、請求項２において、前記水晶片はＳＣカット又はＩＴカットであって、前記交叉する軸は直交した軸からなる。これにより、水晶片を特定して外周部４ヶ所を固着する請求項３での構成をさらに明確にする。なお、ＩＴカットはＳＣカットよりも直交度は劣るが、概ね直交する。
【００１９】
同請求項４では、請求項１において、前記引出電極は前記励振電極の形成された前記水晶片の主面のみに形成され、前記引出電極の延出した外周部２ヶ所の端面を露出するともに、前記第１と第２の導電性接着剤は接続する。
【００２０】
これにより、水晶片の端面は露出して導電性接着剤との馴染みがよいので、固着強度を高められる。そして、第１と第３の導電性接着剤は接続するので、水晶片の下面の引出電極はサポータに確実に電気的に接続する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
第１図及び第２図は本発明の一実施形態を説明する図で、第１図（ａ）はカバーを除く水晶振動子の平面図、同図（ｂ）は一部断面図、第２図（ａ）はサポータの図、同図（ｂ）金属平板（サポータ）の一部平面図である。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。
【００２２】
水晶振動子は、前述したように、金属ベース２を絶縁して貫通したリード線６（気密端子）にサポータ７を接続し、金属ベース２に対して水晶片１の主面を水平方向とし、導電性接着剤１０によって水晶片１の外周部をサポータ７に固着（保持）してなる。ここでは、導電性接着剤１０を加熱硬化型とし、アウトガスが少なくて振動特性への影響が小さい例えばポリイミド系とする。
【００２３】
この実施形態では、金属ベース２のリード線６は４本として互いに直交する方向の両端となる４ヶ所にリード線６を有する。ここでのリード線６は先端側を釘頭とする。サポータ７はＬ字状として水平部７ａがリード線６の釘頭とした先端にスポート溶接される。サポータ７の垂直部７ｂには板面を貫通して上下端及び両側端が閉塞したスリット８を有する。そして、スリット８の下端から直角に折曲して突出した舌片９を有する。なお、サポータ７の水平部７ａによって、水晶片１の大きさに対応した垂直部７ｂの間隔を自在に可変できる。
【００２４】
これらは平板状の金属板７Ａにエッチングによってスリット８となる下端を残して溝８Ａを設けた後、下端から舌辺９が直角に折曲される。ここでは、舌片９の突出長はスリット８の長さよりも短く、舌片９の突出幅はスリット８の幅よりも小さい。これらは、エッチング時の削除幅によって任意に設定される。
【００２５】
具体的には、サポータ７の垂直部７ｂの長さ及び幅は1.6ｍｍ、スリット８の長さは0.9ｍｍ、幅は0.8ｍｍとし、舌片９の突出長及び幅は0.6ｍｍとする。なお、垂直部７ｂのスリット８下端からの高さは、例えば振動周波数が５〜７ＭＨｚの水晶片１を対象として共通に使用するので、振動周波数が最も低い水晶片１の厚みに基づき設定される。
【００２６】
水晶片１はここでは熱衝撃特性や応力感度特性に優れ、結晶軸（ＸＹＺ）のＸ及びＹ軸を中心に対して回転した所謂２回回転ＹカットのＳＣカットとする。この場合、回転して新たに生じた軸（Ｘ′Ｙ′′Ｚ′）のＸ′軸及びＺ′軸のなす平面をＳＣカットの主面とする。ＳＣカットでは結晶軸Ｚ′から８度回転した軸、及びこれに直交した軸が応力感度零軸となる。通常では、例えばＺ軸の一端側に図示しない切欠部を設けて軸方向を明示する。
【００２７】
水晶片１の両主面には励振電極３（ａｂ）を有し、Ｚ′軸から８度回転した一方の応力感度軸Ｚ′（α）上となる両側の外周部２ヶ所に引出電極４（ａｂ）を延出する。引出電極４（ａｂ）は、励振電極３（ａｂ）の形成された主面と同一面のみに形成され、水晶片１の端面には延出しない。これにより、水晶片１の端面は露出する。
【００２８】
このようなものでは、第３図に示したように、先ず、第１工程として、加熱硬化前の液状とした第１の導電性接着剤１０ａを各サポータ７の舌片９に塗布（滴下）する「第３図（ａ）」。そして、水晶片１の互いに直交する応力感度零軸の両端となる外周部４ヶ所の下面を導電性接着剤１０上に載置する「第３図（ｂ）」。これにより、各応力感度軸の両端となる水晶片１の外周部４ヶ所を最初に位置決する。この場合、水晶片１の端面はサポータ７の内周面及びスリット８の両側の稜線部には当接しない。
【００２９】
次に、第２工程として、サポータ７の両端側となる外周面からスリット８にまたがって第２の導電性接着剤１０ｂを塗布する「第３図（ｃ）」。これにより、サポータ７の外周面、スリット８内端面及び水晶片１の端面に第２の導電性接着剤１０ｂが塗布される。そして第２の導電性接着剤１０ｂは、予め舌片９に塗布されて水晶片１の下面となる第１工程での第１の導電性接着剤１０ａと接続（合着）する。
【００３０】
次に、第３工程として、各サポータ７（スリット８）の閉塞された上端面と水晶片１の上面との間に第３の導電性接着剤１０ｃを塗布する。これにより、第３の導電性接着剤１０ｃは、予めスリット８内に塗布された第２工程での導電性接着剤１０と合着する。これにより、第１〜第３の導電性接着剤１０（ａｂｃ）が液状のまま一体化する。最後に、一体化した導電性接着剤１０を加熱硬化し、水晶片１の外周部４ヶ所をサポータ７に固着する。
【００３１】
このような構成であれば、水晶片１の外周部４ヶ所では、第１〜及び第３工程での導電性接着剤１０（ａｂｃ）によって、特に、水晶片１の下面と舌片９とが、水晶片１の上面とサポータ７の上端側内周面とが、水晶片１の端面とサポータ７の外周面及びスリット８内の端面とが、それぞれ固着される。したがって、従来例の水晶片１の端面のみを固着する場合に比較して、各サポータ７との固着強度が高まる。
【００３２】
そして、ここでは、水晶片１をＳＣカットとして、直交する応力感度軸Ｚ′（α）の両端側となる外周部４ヶ所を固着するので、固着強度はさらに高まる。この場合、導電性接着剤１０の加熱硬化時における収縮による応力が生じても、各応力感度軸Ｚ′（α）の両側が固着されるので、振動周波数への影響を最小限にする。そして、導電性接着剤１０の経時変化によって強度が低下して応力が変化しても振動周波数への影響を小さくする。
【００３３】
また、この例では、スリット８の長さ（0.9ｍｍ）及び幅（0.8ｍｍ）に対して、舌片９の長さ及び幅（0.6ｍｍ）を小さくする。したがって、例えば舌片９の長さを短くすることによって、水晶片１の振動領域から離間して振動特性への影響を小さくできる。この場合、スリット８の長さ（高さ）は振動周波数の最も低い厚みに設定されるので、振動周波数が高い即ち厚みの小さい水晶片１では舌片９の長さが大きくなるので、スリット８の長さよりも短くする。そして、舌片９の幅を小さくすることによって、導電性接着剤１０と水晶片１との接着面積（接着量）を少なくし、経時変化特性を良好にする。
【００３４】
なお、サポータ７の垂直部７ｂの高さと水晶片１の厚みが同程度の場合は、例えば第４図に示したように、水晶片１の上面から垂直部７ｂの外周面にまたがって導電性接着剤１０が塗布される。
【００３５】
（他の事項）
上記実施形態では、サポータ７の垂直部７ｂは垂直方向のみに延出したが、例えば第４図に示したようにサポータ７の先端側を外側や内側に折り曲げて折曲部７ｃを設けてもよい。この場合、折曲部７ｃによってサポータ７の剛性が高まり、衝撃によるサポータ７の例えば矢印方向で示す内側方向へ湾曲する機械的変形を防止する。したがって、機械的変形による応力の発生もないので耐衝撃特性を向上できる。
【００３６】
なお、サポータ７はＬ字状としたが、従来例で示した垂直方向のみのであっても基本的に適用できる。そして、４本のリード線６はいずれも気密端子としたが、引出電極４（ａｂ）と接続する２本のリード線６のみが気密端子であればよい。また、水晶片１の外周部４ヶ所を保持したが、例えば水晶片１を細長い矩形状とした場合等は、引出電極４（ａｂ）の延出した外周部両端側の２ヶ所を保持すればよく、必ずしも外周部４ヶ所を保持するものに限定はされない。
【００３７】
そして、水晶片１はＳＣカットとして説明したが、これ以外の例えばＩＴカットを２回回転Ｙカットであれば互いに交叉する２軸方向に応力感度零軸を有するので、外周部４ヶ所を保持した４点保持とすることができる。但し、２回回転Ｙカットに限らす、応力感度軸を有するＡＴカットとして２点保持とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態を説明する図で、第１図（ａ）はカバーを除く水晶振動子の平面図、同図（ｂ）は一部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を説明するサポータの図、同図図（ｂ）金属平板（サポータ）の一部平面図である。
【図３】本発明の一実施形態を説明する製造工程図で、同図（ａｂｃｄ）は水晶振動子の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の他例を説明する水晶振動子の断面図である。
【図５】本発明のさらに他例を説明するサポータの図である。
【図６】一従来例を説明する図で、同図（ａ）はカバーを除く水晶振動子の平面図、同図（ｂ）は一部断面図、同図（ｃ）はサポータの図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  水晶片、２  金属ベース、３  励振電極、４  引出電極、５  ガラス、６  リード線、７  サポータ、８  スリット、９  舌片、１０  導電性接着剤
【図２】
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【図５】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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