JPH1127085A - 表面実装型水晶振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低励振レベル特性やエージング特性等を向上さ
せること。 【解決手段】容器本体部３と接合される容器蓋部２の接
合部以外に形成された高温半田２４が容器本体部３内に
露出しないような内蓋２３を設け、容器本体部３と容器
蓋部２を接合した時に接合部以外に形成された高温半田
２２から高温半田２２の微小球２５が容器本体部３の内
壁や水晶片１４に付着しないようにした。また、内蓋を
接合部より突出した形状とすると共に、容器本体部を凹
型の形状にして、容器本体部と容器蓋を接合した時に接
合部から高温半田の微小球が容器本体部の内壁や水晶片
に付着しないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面実装型水晶振動
子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から各種電子機器の周波数制御素子
として水晶振動子が広く使用されている。また、近年は
電子機器の小型化、高密度化に伴い、例えばプリント基
板の表面に実装することができる表面実装型の水晶振動
子が開発されている。

【０００３】一般に水晶振動子は、例えば３×１０
^-9（Ｐａ・ｍ³ ／ｓｅｃ）程度の気密度で封止された容
器内に水晶片を設ける必要があり、例えば表面実装型水
晶振動子の容器を気密封止する場合はシーム溶接法が用
いられている。

【０００４】図５は、シーム溶接法によって容器内を気
密封止することができる表面実装型水晶振動子の容器構
造を説明するための組立斜視図であり、図６は図５に示
した表面実装型水晶振動子をＢ−Ｂ’の矢示方向から見
た断面図である。これら図５及び図６に示すように、表
面実装型水晶振動子の容器は、容器本体部５１と容器蓋
部５２によって構成されている。容器本体部５１は、箱
形（凹形）の形状とされた例えばセラミックによって形
成されており、その内部には水晶片５４の電極と接続さ
れた電極引出用凸部５１及び水晶片５４を載置するため
の凸部５３が設けられている。

【０００５】容器本体部５１の周縁部には、容器本体部
５１と容器蓋部５２とを接合するための接合部材５５が
設けられている。この接合部材５５としては、図６に示
すように、例えばコバール５６にニッケル（Ｎｉ）メッ
キ５７を施し、さらに金メッキ５８を施したものが用い
られている。また、容器本体部５１の周縁部に接合され
る容器蓋部５２としては、例えばコバール５９にニッケ
ルメッキ６０を施したものが用いられている。

【０００６】このような構造とされる容器本体部５１と
容器蓋部５２をシーム溶接法によって溶接する場合は、
容器本体部５１と容器蓋部５２とを重ね合わせた後、通
電状態とされる溶接器のローラ接点の間を通過させる。
これにより、容器本体部５１と容器蓋部５２とが通電状
態となり、容器本体部５１の接合面に設けられている接
合部材５５が溶着されて容器本体部５１と容器蓋部５２
が接合され、水晶片５４が設けられている容器内部が気
密状態で封止されることになる。

【０００７】しかしながら、シーム溶接法に用いられる
容器は、接合部材５５としてコバール５６にニッケルメ
ッキ５７と金メッキ５８を施したものを用いる必要があ
るため、非常にコストがかかるという問題点があった。

【０００８】また、近年、各種電子機器のさらなる小型
化、高密度化に伴い、各種電子機器に使用される水晶振
動子の形状もさらに小型化されたものが求められてい
る。ところが、表面実装型水晶振動子の形状をより小型
化した場合は、上記したようなシーム溶接法によって容
器本体部５１と容器蓋部５２との接合を行うことが困難
とされていた。

【０００９】そこで、表面実装型水晶振動子の形状をよ
り小型化した場合の気密封止方法としては、半田溶融法
や金錫溶融法が用いられている。

【００１０】図７は、例えば半田溶融法に用いられる表
面実装型水晶振動子の容器構造を説明するための断面図
である。この図７に示す表面実装型水晶振動子の容器
は、容器本体部７０と容器蓋部７２によって構成されて
いる。容器本体部７０は、上記図５及び図６に示した容
器本体部５１と同様に箱形（凹形）の形状とされたセラ
ミックによって形成され、その内部には水晶片５４の電
極と接続された電極引出用凸部５１と、水晶片５４を載
置するための凸部５３が設けられている。

【００１１】容器本体部７０の周縁部には、容器蓋部７
２を接合するために、例えばメタライズされた表面にニ
ッケルメッキを施した接合部７１が形成されている。な
お、メタライズは、容器本体部７０を形成するセラミッ
クの焼成前に、例えばセラミック上に導体パターンをス
クリーン印刷によって作製するために用いられるグリー
ンシート（例えばアルミニウム粉末を溶剤、可塑剤等に
懸濁させてシート状にして乾燥させたもの）にタングス
テンＷを塗布しておくことによって、セラミックを焼成
した時に生成されるものである。容器本体部７０と接合
される容器蓋部７２は、例えばコバール７３と高温半田
７４を圧延により張り付けたクラッド材によって形成さ
れている。

【００１２】このような構造とされる容器本体部７０と
容器蓋部７２とを接合する場合は、容器本体部７０と容
器蓋部７２を重ね合わせた状態でリフロー炉内を通過さ
せることによって、容器蓋部７２の高温半田７４が溶融
し、容器本体部７０の接合部７１と容器蓋部７２が接合
され、水晶片５４が設けられている容器内部が気密状態
で封止されることになる。

【００１３】なお、図示していないが金錫溶融法に用い
られる表面実装型水晶振動子の容器構造は、上記した半
田溶融法に用いられる容器蓋部７２が例えばコバール７
３と金錫合金との圧延により張り付けたクラッド材によ
って構成されたものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような半田溶融法（金錫溶融法）によって表面実装型
水晶振動子の容器を構成した場合は、リフロー炉内で容
器蓋部７２の高温半田７４が溶融した際に、図８に示す
ように容器本体部７０内の上方に位置する高温半田（金
錫合金）７４や接合部７１から高温半田（金錫合金）７
４の微小球７５が発生し、この微小球７５が容器本体部
７０の内壁や水晶片５４に付着することがあった。

【００１５】このような容器本体部７０の内壁や水晶片
５４に付着した高温半田（金錫合金）の微小球７５は、
水晶振動子に印加される電圧が低下した時に水晶片５４
の直列共振抵抗が極めて大きくなる低励振レベル特性不
良や、時間の経過と共にインピーダンスや周波数が変動
するエージング特性不良等を引き起こすという問題点が
あった。

【００１６】このため、従来、容器本体部７０と容器蓋
部７２を接合する時のリフロー炉の温度条件、いわゆる
リフロー炉の温度プロファイルを最適化して容器蓋部７
２の高温半田（金錫合金）７４から発生する高温半田
（金錫合金）の微小球７５を最小限に抑えるようにして
いるが、このような高温半田（金錫合金）の微小球７５
を完全に抑えることは非常に困難であった。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決するためになされたものであり、外蓋部材と接
合部材とを圧延により張り付けた蓋部材によって形成さ
れた容器蓋部を容器本体部に接合することによって、水
晶片が設けられている容器本体部が気密状態で封止され
ている表面実装型水晶振動子において、容器本体部と接
合される容器蓋部の接合面以外に形成された接合部材が
容器本体部内に露出しないように形成された内蓋を設け
るようにした。

【００１８】また、上記接合部材は、高温半田または金
錫合金とした。また、上記内蓋を上記容器本体部と接合
される上記容器蓋部の接合面より突出した形状とすると
共に、上記容器本体部を凹型の形状とした。

【００１９】本発明によれば、容器本体部と接合される
容器蓋部の接合面以外に形成された接合部材が容器本体
部内に露出しないような形状とされた内蓋を設けるよう
にしているため、容器本体部と容器蓋部を接合した時に
接合部以外に形成された接合部材から飛散する接合部材
の溶融物の微小球が容器本体部の内壁や水晶片に付着す
るのを防止することができる。

【００２０】また、内蓋を容器本体部と接合される容器
蓋部の接合面より突出した形状とすると共に、容器本体
部を凹型の形状とすることにより、容器本体部と容器蓋
を接合した時に接合部から飛散する接合部材の溶融物の
微小球が容器本体部の内壁や水晶片に付着するのを防止
することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態として
の表面実装型水晶振動子の容器構造を示した外観斜視図
であり、図２は図１に示した表面実装型水晶振動子の容
器の組立前の斜視図を示したものである。

【００２２】この図１及び図２に示す表面実装型水晶振
動子は、例えば平板上のセラミックによって形成された
容器本体部３と、図示するような形状とされた容器蓋部
２から構成されている。容器本体部３の内部には、水晶
片１４の電極と接続された電極引出用凸部１２ａ，１２
ｂ及び水晶片１４を載置するための凸部１５が形成され
ている。電極引出用凸部１２ａは、例えば導電性の接着
部材１６によって水晶片１４の上面側の上面電極１４ａ
と接続され、電極引出用凸部１２ｂは導電性の接着部材
１６によって水晶片１４の図示しない背面側の背面電極
と接続されている。

【００２３】また、容器蓋部２が接合される容器本体部
３の周縁部には、例えばメタライズされた表面にニッケ
ルメッキを施して形成した接合部１３が形成されてい
る。なお、図示していないが容器本体部３の裏面には、
電極引出用凸部１２ａ、１２ｂと接続された電極端子及
びグランド端子が設けられている。

【００２４】図３（ａ）は、上記図２に示した表面実装
型水晶振動子をＡ−Ａ’の矢示方向から見た断面図、図
３（ｂ）は、上記図１に示した表面実装型水晶振動子を
Ａ−Ａ’の矢示方向から見た断面図である。

【００２５】この図３（ａ）、（ｂ）に示すように、表
面実装型水晶振動子の容器蓋部２は、外蓋２１と例えば
接合部材とされる高温半田２２と、内蓋２３によって構
成されている。この外蓋２１と高温半田２２は、例えば
外蓋部材とされるコバールと接合部材とされる高温半田
を圧延により張り付けたクラッド材によって形成された
ものである。

【００２６】また、高温半田２２の内側に設けられてい
る内蓋２３の材質としては、例えば銅にニッケルメッキ
を施したものとされ、その形状は容器本体部３の接合部
１３と接合される容器蓋部２の接合面以外の部分を覆う
ような形状とされている。

【００２７】このような構造とされる容器本体部３と容
器蓋部２とを接合する場合は、容器本体部３と容器蓋部
２を重ね合わせた状態でリフロー炉内を通過させること
によって、容器蓋部２の高温半田２２が溶融し、容器本
体部３の接合部１３と容器蓋部２が接合され、水晶片１
４が設けられている容器内部が気密状態で封止されるこ
とになる。

【００２８】この場合は、リフロー炉内で容器蓋部２の
高温半田２２が溶融して、容器蓋部２が容器本体部３の
接合部１３と接合される際に、接合部材とされる高温半
田２２から微小球が発生したとしても、容器蓋部２の接
合面以外は内蓋２３によって容器内に露出しないように
覆われているため、高温半田２２の微小球が容器内壁や
水晶片１４に付着するのを防ぐことができる。よって、
高温半田２２の微小球が容器内壁や水晶片１４に付着す
ることによって発生する低励振レベル特性不良やエージ
ング特性不良の発生を防ぐことができるようになる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施の形態とされる
表面実装型水晶振動子の断面図を図４に示す。なお、第
２の実施の形態とされる表面実装型水晶振動子の外観図
は、図１及び図２とほぼ同一とされているため省略する
こととし、図４に示す断面図は第２の実施の形態とされ
る表面実装型水晶振動子を図２のＡ−Ａ’の矢示方向か
ら見た図とされている。

【００３０】この図４（ａ）、（ｂ）に示す表面実装型
水晶振動子の容器本体部３１は、箱形（凹形）の形状と
された例えばセラミックによって形成されており、その
内部には、図２と同様に水晶片１４の電極と接続された
電極引出用凸部１２ａ，１２ｂ及び水晶片１４を載置す
るための凸部１５が形成されている。また、容器本体部
３１の周縁部には、例えばメタライズされた表面にニッ
ケルメッキを施して形成した接合部１３が形成されてい
る。

【００３１】容器本体部の３１の接合部１３と接合され
る容器蓋部４は、上記図３と同様に例えばコバールと高
温半田を圧延により張り付けたクラッド材によって外蓋
２１と高温半田２２が形成されていると共に、容器本体
部３の接合部１３と接合される容器蓋部４の接合面以外
の部分を覆うような形状とされた内蓋２４が設けられて
いる。ただし、この内蓋２４は上記図３に示した内蓋２
３に比べて、容器本体部３１と接合される容器蓋部４の
接合面より突出したような形状とされている。なお、こ
の内蓋２４の材質も例えば銅にニッケルメッキを施した
ものとされている。

【００３２】このような構造とされる容器本体部３１と
容器蓋部４とを接合する場合も、容器本体部３１と容器
蓋部４を重ね合わせた状態でリフロー炉内を通過させる
ことによって容器蓋部４の高温半田２２が溶融し、容器
本体部３１の接合部１３と容器蓋部４とが接合されるこ
とになる。

【００３３】この場合は、内蓋２４が容器本体部３１と
容器蓋部４の接合面より突出するような形状とされてい
るため、リフロー炉内で容器蓋部４の高温半田２２が溶
融して、容器蓋部４の接合面が容器本体部３１の接合部
１３と接合される際は、内蓋２４によって接合部１３も
覆われることになるため、接合部１３から飛散した高温
半田２２の微小球が容器内壁や水晶片１４に付着するの
を防ぐことができるようになる。よって、高温半田２２
の微小球が容器内壁や水晶片１４に付着するのをほぼ完
全に防ぐことができるため、水晶振動子の低励振レベル
特性、エージング特性等を大幅に向上させることができ
る。

【００３４】また、内蓋２４が容器蓋部４の接合面より
突出するような形状とされているため、容器本体部３１
に容器蓋部４を重ね合わせる際に、容器蓋部４の位置決
めを容易に行うことができるという利点もある。

【００３５】なお、本実施の形態においては、接合部材
として通常の半田より融点が高い高温半田を用いる場合
について説明したが、例えば金錫合金等を用いることも
当然可能である。また、高温半田より融点が低い通常の
半田を用いてもよい。また、内蓋２３、２４の材質も銅
にニッケルメッキを施したものとして説明したが、特に
限定されるものでない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面実装
型水晶振動子は、容器本体部と接合される容器蓋部の接
合部以外に形成された接合部材が容器本体内に露出しな
いような内蓋を設けるようにしているため、容器本体部
と容器蓋部を接合した時に接合部以外の接合部材から飛
散する接合部材の微小球が容器本体部の内壁や水晶片に
付着することなく、低励振レベル特性、エージング特性
等を向上させることができる。

【００３７】また、内蓋を容器本体部と接合される容器
蓋部の接合面より突出した形状とすると共に、容器本体
部を凹型の形状とすれば、容器本体部内に飛散する接合
部材の微小球をほぼ完全に防ぐことができるため、低励
振レベル特性やエージング特性等を大幅に向上させるこ
とができる。さらにまた、容器本体部と容器蓋部を重ね
合わせる際に、容器蓋部の位置決めを容易に行うことが
できため、生産性が向上するという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態としての表面実装型
水晶振動子の容器構造を示した斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態としての表面実装型
水晶振動子の容器構造を示した組立前の斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態としての表面実装型
水晶振動子を図２に示すＡ−Ａ’の矢示方向から見た断
面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態としての表面実装型
水晶振動子を図２に示すＡ−Ａ’の矢示方向から見た断
面図である。

【図５】従来のシーム溶接法に用いられる表面実装型水
晶振動子の容器構造を示した組立斜視図である。

【図６】従来のシーム溶接法に用いられる表面実装型水
晶振動子の容器構造を図５に示すＢ−Ｂ’の矢示方向か
ら見た断面図である。

【図７】従来の半田溶融法に用いられる表面実装型水晶
振動子の容器構造を図５に示したＢ−Ｂ’の矢示方向か
ら見た断面図である。

【図８】従来の表面実装型水晶振動子の容器内に飛散し
た半田の微小球の飛散の様子を模式的に示した図であ
る。

【符号の説明】

１ 表面実装型水晶振動子、２ ４ 容器蓋部、３ ３
１ 容器本体部、１２ａ １２ｂ 電極引出用凸部、１
３ 接合部、１４ 水晶片、１５ 凸部、１６接着部材
２１ 外蓋、２２ 高温半田、２３ ２４ 内蓋

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外蓋部材と接合部材とを圧延により張り
   付けた蓋部材によって形成された容器蓋部を容器本体部
   に接合することによって、水晶片が設けられている容器
   本体部が気密状態で封止されている表面実装型水晶振動
   子において、 上記容器本体部と接合される上記容器蓋部の接合面以外
   に形成された上記接合部材が上記容器本体部内に露出し
   ないように形成された内蓋を設けるようにしたことを特
   徴とする表面実装型水晶振動子。
2. 【請求項２】 上記接合部材は、高温半田とされること
   を特徴とする請求項１に記載の表面実装型水晶振動子。
3. 【請求項３】 上記接合部材は、金錫合金とされること
   を特徴とする請求項１に記載の表面実装型水晶振動子。
4. 【請求項４】 上記内蓋を上記容器本体部と接合される
   上記容器蓋部の接合面より突出した形状とすると共に、
   上記容器本体部を凹形の形状としたことを特徴とする請
   求項１に記載の表面実装型水晶振動子。