JPH07131279A

JPH07131279A - 表面実装型の水晶振動子

Info

Publication number: JPH07131279A
Application number: JP29455293A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Koyama; 山光明小
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】［目的］箱型の絶縁容器に収納し、良好な共振特性を
得ることができ、特に電圧制御発振器に適する表面実装
型の水晶振動子を提供する。［構成］上面に開口を有する箱型の容器１１内に所定
の共振周波数を有し表裏板面に励振電極１６ａ、１６ｂ
を形成した水晶片１５を配設し、裏板面の電極１６ｂを
容器１１の底面に対面させるとともに表板面の励振電極
１６ａを外部へ導出し、さらに上記容器１１の底面に上
記水晶片１５の裏板面の励振電極１６ｂに対面して所定
の静電容量を形成する容量電極１８を設け、この容量電
極１８を外部へ導出する。また表板面の励振電極１６ａ
および容量電極１８は容器１１の底面に設けた表面実装
を行う実装電極に接続する。さらにまた水晶片はＡＴカ
ットの厚み滑り振動子である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、箱型の容器に収納した
表面実装型の水晶振動子に係わり、特に共振特性の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水晶等の圧電結晶を用いた圧電共
振子は、種々の電子機器において時間、周波数等の基準
として多用されている。特に圧電体として人工水晶の結
晶を用いた水晶振動子は、電気的な性能も良好で、周波
数精度も極めて高く、長期間にわたり共振周波数を一定
周波数に維持することができ、しかも価格も安価なため
に多くの電子機器に使用されている。このような水晶振
動子で、たとえば厚み滑り水晶振動子の製造工程では、
人工水晶の結晶を結晶軸に対して所定の角度に切断して
板状に成形する。そして外形形状を所定の大きさの円
形、短冊形等に成形し、さらに所望の共振周波数に対応
した厚みに研磨した水晶片を得る。そして、水晶片の両
側板面に銀、アルミ等の導電性の金属を蒸着して励振電
極を形成する。そして、たとえば小判形のベースに一対
の端子を植設し、この端子の先端部に保持部材を設け
る。そして保持部材で水晶片の両側端部を保持し、さら
にベースに金属薄板をプレス成形した断面小判形の筒状
のカバーをかぶせて気密に封止するようにしている。

【０００３】一方近時、種々の電子機器では形状を小型
化し、軽量化し、かつ組立工程を自動化することを望ま
れている。このために、このような電子機器に用いる電
子部品ではリード端子の無い、表面実装型の部品が多用
される傾向にある。このような表面実装型の電子部品
は、形状も小型であり、電子機器のプリント基板に対し
てパーツフィーダ等を用いて自動的に実装することによ
って、組立工程を容易に自動化することができる利点が
ある。したがって水晶振動子においてもリード端子の無
い表面実装型のものが望まれている。

【０００４】従来の表面実装型の水晶振動子の一例を、
図３に示す側断面図、図４に示す平面図を参照して説明
する。図中１は外形が概略直方体の箱型の容器である。
この容器１は、たとえばセラミック、ガラス、モールド
樹脂等の絶縁材を成形したもので、内部は中空で上面に
開口を形成し、この開口の周縁に沿って矩形の金属枠２
を埋め込んでいる。そして容器１の外側底面には少なく
とも一対の実装電極３を設けている。さらに容器１内の
底部には適宜な高さの台座４を設け、この台座４に上記
実装電極３に電気的に導通した保持電極５を設けてい
る。実装電極３と保持電極５とを導通させる導体６は、
メタライズによって形成してもよいし、あるいは金属薄
板等を埋め込んで電気的に接続するようにしてもよい。

【０００５】そして７は、たとえば厚み滑り振動を励振
する、いわゆるＡＴカットの水晶片である。この水晶片
７は、たとえば人工水晶の結晶を結晶軸に対して所定の
角度に切断して短冊状に成形し、かつ所望の共振周波数
に応じた厚みに研磨し、表裏板面にアルミ、銀等からな
る励振電極８を蒸着している。そして水晶片７の長手方
向の端部を上記台座４に載置して導電性接着剤で固着
し、水晶片７の励振電極８を保持電極５に電気的に導通
させるようにしている。そして、水晶片７の板面を容器
１の底面に平行に保持し、かつその励振電極８を実装電
極３へ導通させるようにしている。そして水晶片７の容
器１の開口側の表板面の電極に対して、微量の金属を蒸
着して最終的な周波数の調整を行なった後に容器１の開
口を蓋体９で気密に封止するようにしている。

【０００６】しかしながらこのようなものでは、上記励
振電極８と実装電極３とを結ぶ導体６を容器の底面に配
設するために、この導体６はリアクタンスとして動作
し、水晶振動子に直列にリアクタンスを接続したものと
等価になり、水晶振動子のＱ値が低下することがあっ
た。また導体６の存在によって等価並列容量、いわゆる
Ｃ0が増大し、それによって水晶振動子の容量比が大き
くなり、たとえば電圧制御発振器（ＶＣＸＯ）として用
いる場合、発振周波数を可変した際に発振が不安定にな
ったり、周波数可変幅が狭くなる等の問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、箱型の絶縁容器に収納し、良好
な共振特性を得ることができ、特に電圧制御発振器に適
する表面実装型の水晶振動子を提供することを目的とす
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上面に開口を
有する箱型の容器内に所定の共振周波数を有し表裏板面
に励振電極を形成した水晶片を配設し、裏板面の電極を
容器の底面に対面させるとともに表板面の励振電極を外
部へ導出し、さらに上記容器の底面に上記水晶片の裏板
面の励振電極に対面して所定の静電容量を形成する容量
電極を設け、この容量電極を外部へ導出することを特徴
とするものである。さらに本発明は、表板面の励振電極
および容量電極は容器の底面に設けた表面実装を行う実
装電極に接続したことを特徴とするものである。さらに
また本発明は水晶片はＡＴカットの厚み滑り振動子であ
ることを特徴とするものである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に示す側断面
図、図２に示す平面図を参照して詳細に説明する。図中
１１は外形が概略直方体の、たとえば幅３．５mm、長さ
６．０mm、厚み１．２mmの箱型の容器である。この容器
１１は、たとえばセラミック、ガラス、モールド樹脂等
の絶縁材を所定の形状に成形したもので、内部を中空と
して上面に開口を形成し、この開口の縁に沿って金属枠
１２を埋め込んでいる。また容器１１の外側底面には長
手方向に沿って、少なくとも一対の実装電極１３を設け
ている。さらに容器１１内の底部の長手方向の一側部に
は適宜な高さの台座１４を設けている。

【００１０】そして１５は、たとえば厚み滑り振動を励
振する、いわゆるＡＴカットの水晶片で、人工水晶の結
晶を結晶軸に対して所定の角度に切断して、たとえば
２．０mm×４．５mmの短冊状に成形し、かつ所望の共振
周波数に応じた厚みに研磨し、表裏板面に約２．０mm角
の大きさにアルミ、銀等を蒸着して励振電極１６ａ、１
６ｂを形成している。そして水晶片１５は裏板面の励振
電極１６ｂを容器の底面に対面させて、長手方向の端部
を上記台座１４に載置して導電性接着剤を塗布して担持
し表板面の励振電極１６ａを容器１１の長手方向の一側
に設けた実装電極１３へ導出するようにしている。なお
台座１４と実装電極１３との間はメタライズ、金属薄板
等の適宜な導体１７で電気的に導通させるようにしてい
る。

【００１１】そして、容器１１の底面には上記水晶片１
５の励振電極１６ｂに対面して容量電極１８を形成し、
この容量電極１８を容器１１の長手方向の他側の実装電
極１３に電気的に接続するようにしている。なお、上記
台座１４の高さに応じて励振電極１６ｂと容量電極１８
との間隙を設定することができ、台座１４の高さは０．
０５mm程度の精度で形成できる。なお励振電極１６ｂと
容量電極１８との間隙を、たとえば０．５mmとした場
合、数ＰＦ（ピコファラッド）程度の静電容量を得るこ
とができる。そして、水晶片１５の表板面の励振電極１
６ａに対して、微量の金属を蒸着して共振周波数の最終
調整を行なう。そして、容器１１の上面の開口の金属枠
１２に金属板からなる蓋体１９を載置して、両者をシー
ム溶接して気密に封止するようにしている。

【００１２】このような構成であれば、水晶片１５の表
板面の励振電極１６ａを実装電極１３に直接接続し、ま
た裏板面の励振電極１６ｂは容量電極１８に静電的に結
合し、この容量電極１８を実装電極１３に接続するよう
にしている。したがって上記実施例の水晶振動子は、通
常の水晶振動子にコンデンサを直列に接続したものと等
価になる。そして水晶片１５の裏板面の励振電極１６ｂ
に対面して、容器１１の底面の略中央部に容量電極１８
を配置している。したがって、容量電極１８を容器１１
の外側底面に配置した実装電極１３に対して接続する際
に、実装電極１３の位置に係わらず最短距離で接続する
ことができ、それによって等価並列容量Ｃ0の増加も極
めて少なくできる。したがって、このような水晶振動子
をたとえば電圧制御発振器（ＶＣＸＯ）に用いれば周波
数の変化に対して安定な発振を維持することができ、発
振周波数を広い可変幅で変化させることができる。

【００１３】図３ないし図５は上記実施例の水晶振動子
と従来の水晶振動子との等価直列抵抗および容量比を比
較して示すグラフである。この水晶振動子は３次オーバ
トーンの共振周波数８９．５４５ＭＨｚのもので、それ
ぞれ２０個のサンプルを試作してその等価直列抵抗およ
び容量比の分布を調べた。なお図３は従来の水晶振動子
の等価直列容量、図４は従来の水晶振動子の容量比、図
５は上記実施例の水晶振動子の等価直列容量、図６は上
記実施例の水晶振動子の容量比である。このグラフから
明らかなように、従来の水晶振動子の等価直列抵抗は３
０〜５５Ωでその平均値は３９．５Ωである。これに対
して上記実施例の水晶振動子の等価直列抵抗は２０〜４
０Ωでバラツキも少なく、平均値は２９．５Ωである。
また容量比については、従来の振動子では平均値は３０
４０であるが、上記実施例の振動子では平均値は２７６
０と小さくなり好ましい。

【００１４】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、上記実施例では台座に水晶片を載置して導電
性接着剤を塗布して担持するようにしたが、たとえばガ
ラスの微少なビーズ等を混練した接着剤を用いて水晶片
を容器の底面に直接、接着するようにしてもよい。この
ようにすれば容器の底面に格別に台座等を形成する必要
もなく、かつ接着剤が固化した際に水晶片の板面と容器
の底面との間に確実に間隙を設けることができる。

【００１５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、共
振特性が良好で、特に電圧制御発振器（ＶＣＸＯ）に適
する箱型の絶縁容器に収納した表面実装型の圧電振動子
を提供することができる。

【００１６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す側断面図である。

【図２】図１に示す水晶振動子の内部構造を示す平面図
である。

【図３】従来の水晶振動子の等価直列抵抗を示すグラフ
である。

【図４】従来の水晶振動子の容量比を示すグラフであ
る。

【図５】本発明の一実施例の水晶振動子の等価直列抵抗
を示すグラフである。

【図６】本発明の一実施例の水晶振動子の容量比を示す
グラフである。

【図７】従来の表面実装形の水晶振動子の一例を示す側
断面図である。

【図８】図３に示す水晶振動子の内部構造を示す平面図
である。

【符号の説明】

１１容器１５水晶片１６ａ、１６ｂ励振電極１８容量電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に開口を有する箱型の容器と、所定の共振周波数を有し表裏板面に励振電極を形成して
上記容器内に配設され裏板面の電極を容器の底面に対面
させるとともに表板面の励振電極を外部へ導出した水晶
片と、上記容器の底面に設けられ上記水晶片の励振電極に対面
して所定の静電容量を形成して外部へ導出した容量電極
と、を具備することを特徴とする表面実装型の水晶振動子。
【請求項２】請求項１に記載のものにおいて、表板面の
励振電極および容量電極は容器の底面に設けた表面実装
を行う実装電極に接続したことを特徴とする表面実装型
の水晶振動子。
【請求項３】請求項１に記載のものにおいて、水晶片は
ＡＴカットの厚み滑り振動子であることを特徴とする表
面実装型の水晶振動子。