JP2001119264A

JP2001119264A - 水晶振動子

Info

Publication number: JP2001119264A
Application number: JP29443099A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Umeki; 三十四梅木; Kenichi Kikuchi; 賢一菊池; Takahiro Inoue; 孝弘井上; Shigeto Yotsuya; 成人四ツ谷
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【目的】生産性を良好とした積層型の水晶振動子を提供
する。【構成】振動子用水晶の両主面側に保持用水晶を接合し
てなる晶振動子において、前記振動子用水晶の両主面外
周と前記保持用水晶の対向する面の外周に共晶合金を形
成して積層し、前記共晶合金を加熱溶融して接合した構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水晶振動子を産業上
の技術分野とし、特に保持用水晶と振動子用水晶とを共
晶合金によって接合した積層型の水晶振動子に関する。

【０００２】

【従来の技術】（発明の背景）水晶振動子は、周波数及
び時間の基準源として通信機を含む電子機器に広く用い
られている。近年では、水晶同士を直接的に接合して積
層型とし、小型化を計った水晶振動子が開発されている
（参照：特開平８−３３０８７８号公報）。

【０００３】（従来技術の一例）第６図はこの種の一従
来例を説明する水晶振動子の図である。水晶振動子は
振動子用水晶１と一組の保持用水晶２（ａｂ）とを直接
接合して積層型とする。直接接合は鏡面研磨された水晶
の主面を当接させ、界面のＯＨ基を熱処理によって除去
し、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合（原子間的結合）によって接合
される。

【０００４】振動子用水晶１は平板として両主面に励振
電極３（ａｂ）を有し、外周部に引出電極４（ａｂ）を
延出する（第７図）。保持用水晶２（ａｂ）は凹状とし
て、引出電極４（ａｂ）に対応して貫通孔５（ａｂ）を
有する。そして、振動子用水晶１との直接接合後に貫通
孔５（ａｂ）に導電性接着剤や半田等６を塗布して封止
するとともに、引出電極４（ａｂ）を外表面に導出す
る。さらに、実装電極７（ａｂ）を両端部外周の表面に
形成する。

【０００５】このようなものでは、振動子用水晶１と保
持用水晶２（ａｂ）とが同一部材で膨張係数も同じであ
り、温度変化に対して応力が発生せず、振動子用水晶１
の周波数温度特性等を良好にする。そして、構成部材を
最小限にするので、小型化を促進する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】（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、振動子用水
晶１と保持用水晶２（ａｂ）とを直接接合するのでいず
れも鏡面に研磨して親水化する必要がある。したがっ
て、鏡面研磨に時間を要して、特に生産性を低下させる
問題があった。また、親水化のための純水化設備等を完
備する必要もあった。

【０００７】（発明の目的）本発明は、生産性を良好と
した積層型の水晶振動子を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、振動子用水晶
の両主面外周と保持用水晶の対向する面の外周に共晶合
金を形成して加熱溶融し、これらを接合したことを基本
的な解決手段とする。

【０００９】

【作用】本発明では、振動子用水晶と保持用水晶とを共
晶合金によって接合するので、接合面を鏡面にする必要
も親水化処理も要しない。以下、本発明の一実施例を説
明する。

【００１０】

【実施例】第１図及び第２図は本発明の一実施例を説明
する図で、第１図は水晶振動子の断面図、第２図は分解
図である。なお、前従来例図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、前
述のように振動子用水晶１と保持用水晶２（ａｂ）とか
らなる。この例では、振動子用水晶１は両主面に凹部を
有して、中央領域の薄肉部を振動部８、外周領域の厚肉
部を保持部９とする。保持部９の両端側には貫通孔１０
（ａｂ）を形成する。これらは、いずれもエッチングに
よって加工される。そして、振動部８の両主面には励振
電極３（ａｂ）を形成し、反対方向となる保持部９に引
出電極４（ａｂ）を延出し、さらに貫通孔１０（ａｂ）
の内周を経てそれぞれ反対面に延出する。また、両主面
の外周には接合用下地電極１１（ａｂ）を形成する。

【００１１】これらは、クロム（Ｃｒ）を下地として表
面を金（Ａｕ）とし、例えばスパッタ蒸着によって一体
的に形成される。そして、保持部９の両主面の引出電極
４（ａｂ）及び接合用下地電極１１（ａｂ）上には例え
ばシリコン（Ｓｉ）及び金ををスパッタ蒸着する。すな
わち、Ｓｉ−Ａｕの共晶合金を形成する。なお、引出電
極４（ａｂ）部の共晶合金を第１電極接続部１２（ａ
ｂ）とし、接合用下地電極１１（ａｂ）の共晶合金を第
１接合部１３（ａｂ）とする。

【００１２】振動子用水晶１の上下面側となる保持用水
晶２（ａｂ）の対向面の外周には、前述のように接合用
下地電極１１（ｃｄ）及びＳｉ−Ａｕの共晶合金を設け
て第２接合部１３（ｃｄ）とする。さらに、下面側の保
持用水晶２ｂには、振動子用水晶１の下面側の２箇所の
第１電極接続部１２ｂに対応する両端側に貫通孔１４
（ａｂ）を設ける。そして、貫通孔１４（ａｂ）の上
面、内部、底面及び側面にクロム及び金の下地電極１５
を形成し、例えば溶融ガラス１６を埋設して封止する。

【００１３】また、貫通孔１４（ａｂ）の上面側には、
第１電極接続部１２ｂに対応してＳｉ−Ａｕの共晶合金
を設けて、第２電極接続部１２（ｃｄ）とする。そし
て、側面及び底面の下地電極１５には、例えば金メッキ
をかけて実装電極７（ａｂ）とする。これらの振動子用
水晶１及び保持用水晶２（ａｂ）は個々に独立して形成
される。

【００１４】そして、振動子用水晶１と保持用水晶２
（ａｂ）との第１及び第２接合部１３（ａｂｃｄ）並び
に第１及び第２電極接続部１２（ｂｃｄ）を当接させて
加熱する。これにより、第１及び第２接合部１３（ａｂ
ｃｄ）並びに第１及び第２電極接続部１２（ｂｃｄ）の
共晶合金が溶融して接合される。すなわち、第１及び第
２接合部１３（ａｂｃｄ）によって封止されるととも
に、第１及び第２電極接続部１２（ｂｃｄ）の接合によ
って励振電極３（ａｂ）と実装電極７（ａｂ）とが電気
的に接続する。

【００１５】このような構成であれば、第１及び第２接
合部１３（ａｂｃｄ）並びに第１及び第２電極接続部１
２（ｂｃｄ）をＳｉ−Ａｕの共晶合金によって接合する
ので、溶融温度を約３８５℃にできて水晶α−βの転移
点温度（５７３℃）を越えることがなく、水晶の特性を
維持して接合できる。なお、金単独での溶融温度は約１
０６４℃であって、共晶化することによって溶融温度を
転移点温度以下に低下させることができる。

【００１６】したがって、従来の直接接合に比較して鏡
面研磨をする必要がなく、生産性を高めることができ
る。また、振動子用水晶１と保持用水晶２（ａｂ）の接
合面を親水化処理をする必要もなく、純水化装置等の新
たな設備を投資することもない。

【００１７】

【他の事項】上記実施例では、振動子用水晶１の両主面
に第１電極接合部１２（ａｂ）を形成していずれの面で
も接合できるようにしたが、一主面側に形成されていれ
ばよい。また、共晶合金はＳｉ−Ａｕとしたが、例えば
Ａｕ−Ｓｎでもよく、要は水晶の転移点温度以下の共晶
合金であればよい。

【００１８】また、振動子用水晶１は両主面側に凹部を
有して保持用水晶２（ａｂ）は平板状としたが、従来例
のように振動子用水晶１を平板として保持用水晶２（ａ
ｂ）としてもよい。また、振動子用水晶１は一主面側に
凹部を有して保持用水晶２（ａｂ）は平板及び凹状とし
てもよい（第３図）。なお、第３図では電極等は省略し
てある。また、保持用水晶２ｂの貫通孔１４（ａｂ）の
上面に第２電極接続部１２（ｃｄ）を形成したが、第２
電極接続部１２（ｃｄ）と貫通孔１４（ａｂ）は位置が
ずれていてもよい（第４図）。

【００１９】また、保持用水晶２（ａｂ）の貫通孔１４
（ａｂ）には下地電極１５を形成して（所謂スルーホー
ル）ガラスによって封止したが、例えば印刷によって銅
ペーストを埋設し、焼成によって封止してもよく（所謂
ビアホール）その封止手段は任意に採用できる。

【００２０】また、これらの積層型のものでは水晶表面
が直接露出するので、接触等による欠損等の耐衝撃性に
問題がある。したがって、水晶振動子１９の実装電極７
（ａｂ）に端子としての金属平板等１７（ａｂ）を接続
して全体的に樹脂１８によってモールドし、強度を高め
るようにしてもよい（第５図）。

【発明の効果】本発明は、振動子用水晶の両主面外周と
保持用水晶の対向する面の外周に共晶合金を形成して、
加熱溶融によってこれらを接合したので、生産性を良好
とした積層型の水晶振動子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する水晶振動子の断面
図である。

【図２】本発明の一実施例を説明する水晶振動子の分解
図である。

【図３】本発明の他の実施例を説明する水晶振動子の断
面図である。

【図４】本発明の他の実施例を説明する水晶振動子の一
部断面図である。

【図５】本発明の他の実施例を説明する水晶振動子の断
面図である。

【図６】従来例を説明する水晶振動子の断面図である。

【図７】従来例を説明する水晶片の平面図である。

【符号の説明】

１振動子用水晶、２保持用水晶、３励振電極、４
引出電極、５、１０、１４貫通孔、６半田等、７
実装電極、８振動部、９保持部、１１接合用下地
電極、１２電極接続部、１３接合部、１５下地電
極、１６ガラス、１７金属平板、１８樹脂、１９
水晶振動子．

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者四ツ谷成人埼玉県狭山市大字上広瀬1275番地の２日本電波工業株式会社狭山事業所内Ｆターム(参考） 5J108 BB02 CC04 CC11 EE03 EE07 FF11 FF12 FF13 GG03 GG13 GG14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動子用水晶の両主面側に保持用水晶を接
合してなる水晶振動子において、前記振動子用水晶の両
主面外周と前記保持用水晶の対向する面の外周に共晶合
金を形成して積層し、前記共晶合金を加熱溶融して接合
したことを特徴とする水晶振動子。