JP2004088524A - 水晶振動子の構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】水晶振動子パッケージ内底面の内部電極パッド上に塗布された導電性接着剤の上に水晶振動素子を圧着すると、塗布された接着剤が内部電極パッド上で広がって水晶振動素子の励振電極の振動領域を狭め、水晶振動子の特性CIを劣化させる。
【解決手段】内部電極パッド22の接着剤塗布個所にメッキ処理によって凹部28と、その凹部28より水晶振動素子26の励振電極24から遠ざかる方向へ溝29を形成する。
【選択図】図2
【解決手段】内部電極パッド22の接着剤塗布個所にメッキ処理によって凹部28と、その凹部28より水晶振動素子26の励振電極24から遠ざかる方向へ溝29を形成する。
【選択図】図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯無線機等に使用される小型水晶振動子に関し、特にそのパッケージの構造と振動素子の固着の方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、携帯電話等の移動端末機器は小型高機能化が進められ、これらの機器に使用される小型の水晶振動子にも更なる小型軽量化が要求されている。そのため、その内部に水晶振動素子を装着する水晶振動子のパッケージの構造には、小型化に伴って種々の工夫改善が進められている。
図6(a)は、従来の水晶振動子の一般的な構造の一例を示す外形斜視図で、同図に示されるように、本水晶振動子50(上蓋を開いて図示)は上方が開放されたセラミック等のパッケージ51内底面に水晶振動素子52を装着し、上方から上蓋60をして密封したものである。そして、この水晶振動素子52の振動エネルギーは、次のように接続されてパッケージ51外底面に設けられた外部電極パッド53から取り出される。
【0003】
図6(b)は本水晶振動子の上蓋を開いた内部の一般的な構造を示す平面図である。
同図に示されるように、通常、水晶振動素子52は、水晶基板54の両面に設けられた励振電極55より延出したリード電極端に設けられたパッド電極56が、パッケージ51内底面に設けられた内部電極パッド57上で導電性接着剤58によって固着されて接続されるのが一般的である。そして、前記内部電極パッド57はスルーホール59で前記パッケージ51外底面の外部電極パッド53に接続されており、その結果、水晶振動素子52の振動エネルギーは前記外部電極パッド53から取り出される。
前記内部電極パッド57は、パッケージ51の内部高さ方向の寸法に余裕がある場合は、該パッケージ51の内部に台座を設けてその上に形成されるが、部品の小型化にともなって、前記パッケージ51の内部高さ方向の寸法が低い場合は、該内部電極パッド57はパッケージ51内底面に直接形成される。
また、図6(c)は、基板両主面に励振電極をもつ水晶振動子の動作時の振動エネルギーの分布状態を示す模式図で、同図に示されるように、振動エネルギーは、励振電極によって閉じ込められて、該励振電極の中央部において最大となり、水晶振動子の基板縁端部に向けて減少するという分布を示すことが知られている。
【0004】
図7(a)、(b)は、図6(b)のパッケージ51内底面の内部電極パッド57の部分の拡大図と側面の断面図である。同図(b)の断面図に示されるように水晶振動素子52を、前記内部電極パッド57上に導電性接着剤58で固着する場合、先ず、導電性接着剤58が内部電極パッド57面に垂直上方所定の高さから接着剤塗布装置(図示しない)のニードル(針)より押出されて塗布される。
そして、前記内部電極パッド57上に接着剤塗布装置で塗布された導電性接着剤58は、その上から水晶振動素子52を載置して押圧することによって該水晶振動素子52の水晶基板54の基板端上面まで回り込んで硬化する。その結果、水晶基板54上面縁端のパッド電極56と前記内部電極パッド57とが固着、接続される。そして、必要の場合、例えば、パッド電極56の十分な固着、接続を確保するため、更にもう一度導電性接着剤58が塗布される。
【0005】
図7に示すように、水晶振動素子52は、パッケージ51内底面に設けられた内部電極パッド57上に塗布された導電性接着剤58の上に圧着され、前記内部電極パッド57と前記水晶振動素子52のパッド電極56とが固着、保持され、水晶振動素子52と内部電極パッド57とが接続されている。
しかしながら、上述のように内部電極パッド57上に導電性接着剤58が接着剤塗布装置のニードル(針)より押出されて塗布された場合、及びその導電性接着剤58の上に水晶振動素子52が載置、押圧された場合には、該内部電極パッド57上に塗布された導電性接着剤58は四方に広がって硬化することになる。この時、該導電性接着剤58が励振電極55の方向(図中の矢印の方向)に広がって硬化した接着剤は、水晶振動素子52の振動領域を狭めることになる。そのため、水晶振動素子の固着は水晶振動子の電気的特性のCI(Crystal Impedance)の値を増加させる原因の一つとなっている。
【0006】
電気的特性のCIに影響を与える水晶振動素子の振動領域は、例えば、図6(b)の平面寸法が3.2×2.5(mm)のような超小型の水晶振動子においては、同図中に示される導電性接着剤58の接着部の寸法Lによって大きく影響される。
そのため、振動領域を広くして特性CIを改善するためには接着部の寸法Lをできる限り短くすることが必要となるが、同図の導電性接着剤58の量を減らして寸法Lを短くすると、水晶振動素子の固着、保持のための機械的強度が不足し、接着部が剥離するおそれがあるという問題がある。
また、前記導電性接着剤58の塗布量が極端に多いと、2箇所の導電性接着剤58同士がショートしてしまう、あるいは導電性接着剤58が励振電極55まで展開してしまうという問題が発生する。
【0007】
図7(b)において、パッケージ51内底面に設けられた内部電極パッド57の大きさは、例えば一辺が0.6mmの正方形であり、また、この内部電極パッド57上に導電性接着剤58を塗布するときの接着剤塗布領域は、例えば直径が0.5mmの円形面積である。
しかしながら、前記接着剤塗布装置のニードル(針)先端と接着剤塗布面(内部電極パッド57表面)との間は数μm程度と極めて狭い間隔であって、接着剤塗布装置のニードル(針)より所定量の導電性接着剤58が内部電極パッド57面上に押出される場合、前記の間隔寸法が塗布面積に大きく影響し、間隔が狭いと塗布面積が大きくなる。
一方、前記の間隔寸法に対して前記内部電極パッド57のメッキ厚の仕上がり寸法精度は±数μm程度であるので、塗布面積にバラツキが生じ、間隔が狭くなった場合は、接着剤塗布面積が大きく広がってしまう。さらに、その導電性接着剤58の上に水晶振動素子52を押圧すると該導電性接着剤58が極端に広がってしまう。
その結果、前記導電性接着剤58は励振電極55に接近する場合が生じることになり、電気的特性CIの値が大きくなってしまうという問題が発生する。
【0008】
さらに、図7に示されるように、パッケージ51内底面に設けられた内部電極パッド57面上に水晶振動素子52を固着する場合、前記水晶振動素子52のパッド電極56とパッケージ51内底面の内部電極パッド57との確実な接続を保持するため、前記導電性接着剤58が前記水晶振動素子52の水晶基板54上面のパッド電極56にまで十分に這い上がるように水晶振動素子52を押圧する必要がある。
前記導電性接着剤58の這い上がりが不十分であると、前記水晶振動素子52の上面のパッド電極56と前記内部電極パッド57との接続が不確実となって水晶振動子50が電気的性能を確実に発揮できなくなるという問題が発生する。
この問題に対して、水晶振動素子のパッド電極の上から更にもう一度導電性接着剤58を塗布する方法があるが、作業行程が複雑となるという問題がある。また、水晶振動素子のパッド電極を該水晶振動素子の水晶基板端面にまで広げて形成する方法があるが、ダイシング加工法でによって一度に複数枚分の水晶振動素子の電極を形成した水晶基板を個々の水晶振動素子に切断した後に、基板端面にまでパッド電極を広げて形成する方法は、大量に生産する場合、非常なコスト高になるという問題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水晶振動子のパッケージ内底面に設けられた内部電極パッドと水晶振動素子のパッド電極とを導電性接着剤によって固着、接続する際に生ずる、上述のそれぞれの課題を解決するためになされたものであって、機械的な固着及び電気的接続が確実で、固着した導電性接着剤が水晶振動子の電気的特性に及ぼす悪影響を軽減できる構造を有する水晶振動子を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の発明においては、上面に形成した凹陥部内底面に内部電極パッドを有するパッケージの前記内部電極パッドと、水晶基板両面に励振電極と該励振電極から前記水晶基板縁端まで延出するリード電極端に設けられたパッド電極を有する水晶振動素子の前記パッド電極とを前記内部電極パッド上に塗布した導電性接着剤で固着し、さらに前記パッケージ凹陥部上面に上蓋をして密封する構造の水晶振動子であって、前記水晶振動素子のリード電極端のパッド電極における接着箇所は、前記励振電極から離れるように前記水晶基板の最縁端部沿いの小規模面積多点であることを特徴とする。
【0011】
請求項2の発明においては、上面に形成した凹陥部内底面に内部電極パッドを有するパッケージの前記内部電極パッドと、水晶基板両面に励振電極と該励振電極から前記水晶基板縁端まで延出するリード電極端に設けられたパッド電極を有する水晶振動素子の前記パッド電極とを前記内部電極パッド上に塗布した導電性接着剤で固着し、さらに前記パッケージ凹陥部上面に上蓋をして密封する構造の水晶振動子であって、前記内部電極パッドに前記導電性接着剤が滞留するよう凹部を設け、且つ余分な導電性接着剤が前記凹部から誘導流出するよう前記凹部と連結した溝を前記内部電極パッドに設けたことを特徴とする。
【0012】
さらに、請求項3の発明においては、上面に形成した凹陥部内底面に内部電極パッドを有するパッケージの前記内部電極パッドと、水晶基板両面に励振電極と該励振電極から前記水晶基板縁端まで延出するリード電極端に設けられたパッド電極を有する水晶振動素子の前記パッド電極とを前記内部電極パッド上に塗布した導電性接着剤で固着し、さらに前記パッケージ凹陥部上面に上蓋をして密封する構造の水晶振動子であって、前記内部電極パッドの面積を前記導電性接着剤の塗布面積より小さくして、塗布した導電性接着剤によって前記内部電極パッドが覆われていることを特徴とする。
【0013】
請求項4の発明においては、上面に形成した凹陥部内底面に内部電極パッドを有するパッケージの前記内部電極パッドと、水晶基板両面に励振電極と該励振電極から前記水晶基板縁端まで延出するリード電極端に設けられたパッド電極を有する水晶振動素子の前記パッド電極とを前記内部電極パッド上に塗布した導電性接着剤で固着し、さらに前記パッケージ凹陥部上面に上蓋をして密封する構造の水晶振動子であって、前記パッケージ凹陥部内底面の内部電極パッドを凹陥部側壁にまで延長拡大して設け、前記水晶振動素子のパッド電極側の端面が前記内部電極パッドの凹陥部側壁部分に近接した状態で導電性接着剤にて固着されていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係わる水晶振動子の構造の一形態例を示す平面図である。同図(a)の上蓋を開放した平面図に示されるように、本水晶振動子10は、上方が開放された凹陥部を有するセラミック等のパッケージ11内底面に設けられた内部電極パッド12上に、水晶基板13の両主面に励振電極14を備え、該励振電極14から延出したリード電極の縁端にパッド電極15を有する水晶振動素子16を前記パッド電極15の部分で導電性接着剤17によって接着固定し、上方から上蓋(図示しない)をして密封したものである。
【0015】
図1(b)は、同図(a)の内部電極パッド12と水晶振動素子16のパッド電極13の部分の拡大図である。
同図に示されるように、前記水晶振動素子16のパッド電極15は、該水晶振動素子16の水晶基板13上に形成された励振電極14から前記水晶基板13端に延出したリード電極端であって前記水晶基板13の縁端に、該リード電極に対し、L字型に曲がって設けられる。
そして、本水晶振動素子16を固着するため内部電極パッド12に塗布される導電性接着剤17は、前記水晶振動素子16のL字型パッド電極15部に対応する内部電極パッド12上の位置に2個所塗布され、前記2個所に塗布された導電性接着剤17の塗布面積は所定の広さを有するものである。
上述のように前記内部電極パッド12上の2点で水晶振動素子16を導電性接着剤17で固着することによって、該水晶振動素子16を保持するための所定の強度を持ちながら、且つ該水晶振動素子16の振動領域を制限する接着部の寸法(図中のL0)を短くすることができる。
【0016】
図2は、本発明に係わる水晶振動子の構造の実施の他の一形態例を示す図で、同図(a)は、上蓋を開放した平面図である。同図に示されるように、本水晶振動子20は、上方が開放されたパッケージ21内底面に、後述する内部電極パッド22が設けられ、該内部電極パッド22上に、水晶基板23の両面に励振電極24、パッド電極25等を有する水晶振動素子26を導電性接着剤27によって接着固定した後、上方から上蓋(図示しない)をして密封したものである。
【0017】
図2(b)は、図2(a)の水晶振動子20のパッケージ21内底面に設けられる内部電極パッド22の実施の一形態例を示す部分平面図である。
同図に示されるように、水晶振動子パッケージ21内底面に設けられた内部電極パッド22上の接着剤が塗布される位置には、めっき処理によって円形の凹部28(図中の斜線部)が形成され、更に前記凹部28から図の斜め左下方、即ち内部電極パッド22上に固着される水晶振動素子26の励振電極24から離れる方向に向けて溝29を形成したものである。
前述のように、内部電極パッド22上に、前記凹部28及び溝29を構成することによって、該内部電極パッド22の前記凹部28に導電性接着剤27を塗布したとき、および、その上に水晶振動素子26を載置して押圧したとき、余分な導電性接着剤27は前記凹部28から前記溝29に沿って誘導されて流れでる。その結果、前記余分な導電性接着剤27が水晶振動素子26の励振電極24に接近するおそれがなくなる。
【0018】
図3(a)〜(g)は、図2(b)に示される内部電極パッドの他の形態例を示す部分平面図である。
同図に示されるように、それぞれの内部電極パッド22上の導電性接着剤が塗布される位置には、めっき処理によって円形或いは長方形の凹部28a〜28g(図中の斜線部)が形成され、更にそれぞれの凹部28a〜28gから該内部電極パッド22上に固着される水晶振動素子の励振電極から離れる方向に向けて溝29a〜29gを形成したものである。但し、図2(d)は、変形例として、溝29g端に小径の凹部29dsを形成している。
そして、図2の場合と同様に、前記内部電極パッド22の前記凹部28a〜28gに導電性接着剤27を塗布して、その上から水晶振動素子26を圧着したとき、余分な導電性接着剤は、前記凹部28a〜28gから前記溝29a〜29gに沿って流れでる。その結果、前記余分な導電性接着剤が水晶振動素子26の励振電極24に接近するおそれがなくなる。
【0019】
図4は、本発明に係わる水晶振動子の構造のさらに他の実施の一形態例を示す図で、(a)は上蓋を開放した平面図、(b)は内部電極パッドの部分の側面断面図である。
同図に示されるように、本水晶振動子30のパッケージ31内底面には、該パッケージ31外底面に設けられた外部電極パッド32とスルーホール33で接続された内部電極パッド34が設けられ、該内部電極パッド34に塗布された導電性接着剤35の上に、励振電極36、パッド電極37等を備えた水晶振動素子38の前記パッド電極37部が圧着されて該水晶振動素子38が接着、固定されている。
【0020】
前記パッケージ31内底面に設けられた内部電極パッド34は、同図(b)に示されるように、その面積が接着剤塗布面積より極めて狭く形成されているので、該内部電極パッド34上に導電性接着剤35を塗布すると、該導電性接着剤35は前記内部電極パッド34を覆うように前記パッケージ31内底面に塗布される。
このとき、前記導電性接着剤35は、所定の高さから接着剤塗布装置のニードル(針)より所定量が押出されてパッケージ31内底面に塗布されるので、前記内部電極パッド34のめっき厚の仕上がり寸法誤差は、接着面であるパッケージ31内底面と接着剤塗布装置のニードル(針)先端との間の間隔寸法に影響を与えず、したがって、前記導電性接着剤35を塗布したとき、また、更に、その上に水晶振動素子38を圧着したとき、接着面積が広がり過ぎて、水晶振動素子38の励振電極36に接近し過ぎるという問題の発生を解消することができる。
【0021】
図5は、本発明に係わる水晶振動子の構造の実施のさらに他の一形態例を示す図で、(a)は上蓋を開放した平面図、(b)は内部電極パッドの部分の側面断面図である。
同図に示されるように、本水晶振動子40のパッケージ41内底面には、該パッケージ41外底面に設けられた外部電極パッド42と、スルーホール43で接続され、且つ前記パッケージ41内底面及び側壁壁面に形成されている内部電極パッド44、44aが設けられている。
そして、前記内部電極パッド44に塗布された導電性接着剤45上に、両面に励振電極46、パッド電極47等を備えた水晶振動素子48が、後述のように前記パッド電極47の部分で接着、固定されている。
【0022】
図5(b)に示されるように、パッケージ41内壁面の内部電極パッド44aは、パッケージ41内底面に設けられた内部電極パッド44を、前記パッケージ41内側壁壁面に沿って延長拡大した形で形成される。
このように構成された内部電極パッド44、44a上に導電性接着剤45を塗布し、その上から水晶振動素子48を載置して押圧すると、前記導電性接着剤45は、側壁壁面に形成された内部電極パッド44aに沿って前記水晶振動素子48の水晶基板49縁端を回り込んで、容易に前記水晶振動素子48上面のパッド電極47の端部を覆うことができる。
上記のように接着された導電性接着剤45が硬化することによって、前記水晶振動素子48の上面のパッド電極47と前記内部電極パッド44、44aとの間が確実に接続される。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、水晶振動素子のパッド電極は、所定の接着面積を有して水晶振動素子の励振電極から最も離れた水晶基板端に多点で接着固定するようにし、あるいは、パッケージ内底面の内部電極パッド上に凹部と、その凹部につながる励振電極から離れる方向への溝を設けるようにしたので、前記パッド電極と内部電極パッドを接着する導電性接着剤は、励振電極の方向に広がって水晶振動素子の振動領域を狭めるおそれがなくなる。
また、パッケージ内底面の内部電極パッドの面積をその上に塗布する導電性接着剤の塗布面積より極めて狭くして、導電性接着剤が内部電極パッド全体を覆ってパッケージ内底面に塗布されるようにしたので、内部電極パッドの厚みのバラツキによる導電性接着剤の塗布面積の広がり過ぎで水晶振動素子の振動領域を狭めるおそれがなくなる。
【0024】
その結果、水晶振動子の電気的特性CIを改善するとともに、導電性接着剤が励振電極とショートする可能性もなくなる。
また、推奨振動素子を接着、固定する内部電極パッドを、従来、パッケージ内底面にのみ形成されていたものを、底面からパッケージ際側壁壁面にまで延長拡大して形成するようにしたので、その内部電極パッド上に塗布された導電性接着剤の上に水晶振動素子を載置して押圧すると、導電性接着剤は壁面の内部電極パッドに沿って容易に水晶振動素子端面を這い上がり、上面のパッド電極を覆うことができる。そのため、パッド電極を覆って硬化した導電性接着剤によって、必要な接着強度を有して確実に内部電極パッドとパッド電極を接続することができる。
上記のように本発明は、電気的性能の優れた信頼性の高い超小型の水晶振動子を提供する上で大いに貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる水晶振動子の構造の一形態例を示す図で、(a)は、上蓋を開放した平面図、(b)は、(a)の水晶振動素子のパッド電極の部分の拡大図。
【図2】本発明に係わる水晶振動子の構造の実施の他の一形態例を示す図で、(a)は、上蓋を開放した平面図、(b)は、(a)の水晶振動子の内部電極パッドの部分の平面図。
【図3】図2(b)に示される内部電極パッドの他の形態例を示す部分平面図
【図4】本発明に係わる水晶振動子の構造の実施のさらに他の一形態例を示す図で、(a)は、上蓋を開放した平面図、(b)は、内部電極パッドの部分の側面断面図。
【図5】本発明に係わる水晶振動子の構造の実施のさらに他の一形態例を示す図で、(a)は、上蓋を開放した平面図、(b)は、内部電極パッドの部分の側面断面図
【図6】(a)は、従来の水晶振動子の一般的な構造の一例を示すの外形斜視図、(b)は、水晶振動子の上蓋を開いた内部の一般的な構造を示す平面図、(c)は、基板両面に励振電極をもつ水晶振動子の振動エネルギーの分布を示す模式図。
【図7】(a)は、図6(b)のパッケージ内底面の内部電極パッドの部分の拡大図、(b)は、側面の断面図。
【符号の説明】
10・・水晶振動子、 11・・パッケージ、 12・・内部電極パッド、
13・・水晶基板、 14・・励振電極、 15・・パッド電極、
16・・水晶振動素子、 17・・導電性接着剤、
20・・水晶振動子、 21・・パッケージ、 22・・内部電極パッド、
23・・水晶基板、 24・・励振電極、 25・・パッド電極、
26・・水晶振動素子、 27・・導電性接着剤、 28・・凹部、
29・・溝、
30・・水晶振動子、 31・・パッケージ、 32・・外部電極パッド、
33・・スルーホール、 34・・内部電極パッド、35・・導電性接着剤、
36・・励振電極、 37・・パッド電極、 38・・水晶振動素子、
40・・水晶振動子、 41・・パッケージ、 42・・外部電極パッド、
43・・スルーホール、 44・・内部電極パッド、45・・導電性接着剤、
46・・励振電極、 47・・パッド電極、 48・・水晶振動素子、
49・・水晶基板、
50・・水晶振動子、 51・・パッケージ、 52・・水晶振動素子、
53・・外部電極パッド、54・・水晶基板、 55・・励振電極、
56・・パッド電極、 57・・内部電極パッド、58・・導電性接着剤、
59・・スルーホール、 60・・上蓋
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯無線機等に使用される小型水晶振動子に関し、特にそのパッケージの構造と振動素子の固着の方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、携帯電話等の移動端末機器は小型高機能化が進められ、これらの機器に使用される小型の水晶振動子にも更なる小型軽量化が要求されている。そのため、その内部に水晶振動素子を装着する水晶振動子のパッケージの構造には、小型化に伴って種々の工夫改善が進められている。
図6(a)は、従来の水晶振動子の一般的な構造の一例を示す外形斜視図で、同図に示されるように、本水晶振動子50(上蓋を開いて図示)は上方が開放されたセラミック等のパッケージ51内底面に水晶振動素子52を装着し、上方から上蓋60をして密封したものである。そして、この水晶振動素子52の振動エネルギーは、次のように接続されてパッケージ51外底面に設けられた外部電極パッド53から取り出される。
【0003】
図6(b)は本水晶振動子の上蓋を開いた内部の一般的な構造を示す平面図である。
同図に示されるように、通常、水晶振動素子52は、水晶基板54の両面に設けられた励振電極55より延出したリード電極端に設けられたパッド電極56が、パッケージ51内底面に設けられた内部電極パッド57上で導電性接着剤58によって固着されて接続されるのが一般的である。そして、前記内部電極パッド57はスルーホール59で前記パッケージ51外底面の外部電極パッド53に接続されており、その結果、水晶振動素子52の振動エネルギーは前記外部電極パッド53から取り出される。
前記内部電極パッド57は、パッケージ51の内部高さ方向の寸法に余裕がある場合は、該パッケージ51の内部に台座を設けてその上に形成されるが、部品の小型化にともなって、前記パッケージ51の内部高さ方向の寸法が低い場合は、該内部電極パッド57はパッケージ51内底面に直接形成される。
また、図6(c)は、基板両主面に励振電極をもつ水晶振動子の動作時の振動エネルギーの分布状態を示す模式図で、同図に示されるように、振動エネルギーは、励振電極によって閉じ込められて、該励振電極の中央部において最大となり、水晶振動子の基板縁端部に向けて減少するという分布を示すことが知られている。
【0004】
図7(a)、(b)は、図6(b)のパッケージ51内底面の内部電極パッド57の部分の拡大図と側面の断面図である。同図(b)の断面図に示されるように水晶振動素子52を、前記内部電極パッド57上に導電性接着剤58で固着する場合、先ず、導電性接着剤58が内部電極パッド57面に垂直上方所定の高さから接着剤塗布装置(図示しない)のニードル(針)より押出されて塗布される。
そして、前記内部電極パッド57上に接着剤塗布装置で塗布された導電性接着剤58は、その上から水晶振動素子52を載置して押圧することによって該水晶振動素子52の水晶基板54の基板端上面まで回り込んで硬化する。その結果、水晶基板54上面縁端のパッド電極56と前記内部電極パッド57とが固着、接続される。そして、必要の場合、例えば、パッド電極56の十分な固着、接続を確保するため、更にもう一度導電性接着剤58が塗布される。
【0005】
図7に示すように、水晶振動素子52は、パッケージ51内底面に設けられた内部電極パッド57上に塗布された導電性接着剤58の上に圧着され、前記内部電極パッド57と前記水晶振動素子52のパッド電極56とが固着、保持され、水晶振動素子52と内部電極パッド57とが接続されている。
しかしながら、上述のように内部電極パッド57上に導電性接着剤58が接着剤塗布装置のニードル(針)より押出されて塗布された場合、及びその導電性接着剤58の上に水晶振動素子52が載置、押圧された場合には、該内部電極パッド57上に塗布された導電性接着剤58は四方に広がって硬化することになる。この時、該導電性接着剤58が励振電極55の方向(図中の矢印の方向)に広がって硬化した接着剤は、水晶振動素子52の振動領域を狭めることになる。そのため、水晶振動素子の固着は水晶振動子の電気的特性のCI(Crystal Impedance)の値を増加させる原因の一つとなっている。
【0006】
電気的特性のCIに影響を与える水晶振動素子の振動領域は、例えば、図6(b)の平面寸法が3.2×2.5(mm)のような超小型の水晶振動子においては、同図中に示される導電性接着剤58の接着部の寸法Lによって大きく影響される。
そのため、振動領域を広くして特性CIを改善するためには接着部の寸法Lをできる限り短くすることが必要となるが、同図の導電性接着剤58の量を減らして寸法Lを短くすると、水晶振動素子の固着、保持のための機械的強度が不足し、接着部が剥離するおそれがあるという問題がある。
また、前記導電性接着剤58の塗布量が極端に多いと、2箇所の導電性接着剤58同士がショートしてしまう、あるいは導電性接着剤58が励振電極55まで展開してしまうという問題が発生する。
【0007】
図7(b)において、パッケージ51内底面に設けられた内部電極パッド57の大きさは、例えば一辺が0.6mmの正方形であり、また、この内部電極パッド57上に導電性接着剤58を塗布するときの接着剤塗布領域は、例えば直径が0.5mmの円形面積である。
しかしながら、前記接着剤塗布装置のニードル(針)先端と接着剤塗布面(内部電極パッド57表面)との間は数μm程度と極めて狭い間隔であって、接着剤塗布装置のニードル(針)より所定量の導電性接着剤58が内部電極パッド57面上に押出される場合、前記の間隔寸法が塗布面積に大きく影響し、間隔が狭いと塗布面積が大きくなる。
一方、前記の間隔寸法に対して前記内部電極パッド57のメッキ厚の仕上がり寸法精度は±数μm程度であるので、塗布面積にバラツキが生じ、間隔が狭くなった場合は、接着剤塗布面積が大きく広がってしまう。さらに、その導電性接着剤58の上に水晶振動素子52を押圧すると該導電性接着剤58が極端に広がってしまう。
その結果、前記導電性接着剤58は励振電極55に接近する場合が生じることになり、電気的特性CIの値が大きくなってしまうという問題が発生する。
【0008】
さらに、図7に示されるように、パッケージ51内底面に設けられた内部電極パッド57面上に水晶振動素子52を固着する場合、前記水晶振動素子52のパッド電極56とパッケージ51内底面の内部電極パッド57との確実な接続を保持するため、前記導電性接着剤58が前記水晶振動素子52の水晶基板54上面のパッド電極56にまで十分に這い上がるように水晶振動素子52を押圧する必要がある。
前記導電性接着剤58の這い上がりが不十分であると、前記水晶振動素子52の上面のパッド電極56と前記内部電極パッド57との接続が不確実となって水晶振動子50が電気的性能を確実に発揮できなくなるという問題が発生する。
この問題に対して、水晶振動素子のパッド電極の上から更にもう一度導電性接着剤58を塗布する方法があるが、作業行程が複雑となるという問題がある。また、水晶振動素子のパッド電極を該水晶振動素子の水晶基板端面にまで広げて形成する方法があるが、ダイシング加工法でによって一度に複数枚分の水晶振動素子の電極を形成した水晶基板を個々の水晶振動素子に切断した後に、基板端面にまでパッド電極を広げて形成する方法は、大量に生産する場合、非常なコスト高になるという問題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水晶振動子のパッケージ内底面に設けられた内部電極パッドと水晶振動素子のパッド電極とを導電性接着剤によって固着、接続する際に生ずる、上述のそれぞれの課題を解決するためになされたものであって、機械的な固着及び電気的接続が確実で、固着した導電性接着剤が水晶振動子の電気的特性に及ぼす悪影響を軽減できる構造を有する水晶振動子を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の発明においては、上面に形成した凹陥部内底面に内部電極パッドを有するパッケージの前記内部電極パッドと、水晶基板両面に励振電極と該励振電極から前記水晶基板縁端まで延出するリード電極端に設けられたパッド電極を有する水晶振動素子の前記パッド電極とを前記内部電極パッド上に塗布した導電性接着剤で固着し、さらに前記パッケージ凹陥部上面に上蓋をして密封する構造の水晶振動子であって、前記水晶振動素子のリード電極端のパッド電極における接着箇所は、前記励振電極から離れるように前記水晶基板の最縁端部沿いの小規模面積多点であることを特徴とする。
【0011】
請求項2の発明においては、上面に形成した凹陥部内底面に内部電極パッドを有するパッケージの前記内部電極パッドと、水晶基板両面に励振電極と該励振電極から前記水晶基板縁端まで延出するリード電極端に設けられたパッド電極を有する水晶振動素子の前記パッド電極とを前記内部電極パッド上に塗布した導電性接着剤で固着し、さらに前記パッケージ凹陥部上面に上蓋をして密封する構造の水晶振動子であって、前記内部電極パッドに前記導電性接着剤が滞留するよう凹部を設け、且つ余分な導電性接着剤が前記凹部から誘導流出するよう前記凹部と連結した溝を前記内部電極パッドに設けたことを特徴とする。
【0012】
さらに、請求項3の発明においては、上面に形成した凹陥部内底面に内部電極パッドを有するパッケージの前記内部電極パッドと、水晶基板両面に励振電極と該励振電極から前記水晶基板縁端まで延出するリード電極端に設けられたパッド電極を有する水晶振動素子の前記パッド電極とを前記内部電極パッド上に塗布した導電性接着剤で固着し、さらに前記パッケージ凹陥部上面に上蓋をして密封する構造の水晶振動子であって、前記内部電極パッドの面積を前記導電性接着剤の塗布面積より小さくして、塗布した導電性接着剤によって前記内部電極パッドが覆われていることを特徴とする。
【0013】
請求項4の発明においては、上面に形成した凹陥部内底面に内部電極パッドを有するパッケージの前記内部電極パッドと、水晶基板両面に励振電極と該励振電極から前記水晶基板縁端まで延出するリード電極端に設けられたパッド電極を有する水晶振動素子の前記パッド電極とを前記内部電極パッド上に塗布した導電性接着剤で固着し、さらに前記パッケージ凹陥部上面に上蓋をして密封する構造の水晶振動子であって、前記パッケージ凹陥部内底面の内部電極パッドを凹陥部側壁にまで延長拡大して設け、前記水晶振動素子のパッド電極側の端面が前記内部電極パッドの凹陥部側壁部分に近接した状態で導電性接着剤にて固着されていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係わる水晶振動子の構造の一形態例を示す平面図である。同図(a)の上蓋を開放した平面図に示されるように、本水晶振動子10は、上方が開放された凹陥部を有するセラミック等のパッケージ11内底面に設けられた内部電極パッド12上に、水晶基板13の両主面に励振電極14を備え、該励振電極14から延出したリード電極の縁端にパッド電極15を有する水晶振動素子16を前記パッド電極15の部分で導電性接着剤17によって接着固定し、上方から上蓋(図示しない)をして密封したものである。
【0015】
図1(b)は、同図(a)の内部電極パッド12と水晶振動素子16のパッド電極13の部分の拡大図である。
同図に示されるように、前記水晶振動素子16のパッド電極15は、該水晶振動素子16の水晶基板13上に形成された励振電極14から前記水晶基板13端に延出したリード電極端であって前記水晶基板13の縁端に、該リード電極に対し、L字型に曲がって設けられる。
そして、本水晶振動素子16を固着するため内部電極パッド12に塗布される導電性接着剤17は、前記水晶振動素子16のL字型パッド電極15部に対応する内部電極パッド12上の位置に2個所塗布され、前記2個所に塗布された導電性接着剤17の塗布面積は所定の広さを有するものである。
上述のように前記内部電極パッド12上の2点で水晶振動素子16を導電性接着剤17で固着することによって、該水晶振動素子16を保持するための所定の強度を持ちながら、且つ該水晶振動素子16の振動領域を制限する接着部の寸法(図中のL0)を短くすることができる。
【0016】
図2は、本発明に係わる水晶振動子の構造の実施の他の一形態例を示す図で、同図(a)は、上蓋を開放した平面図である。同図に示されるように、本水晶振動子20は、上方が開放されたパッケージ21内底面に、後述する内部電極パッド22が設けられ、該内部電極パッド22上に、水晶基板23の両面に励振電極24、パッド電極25等を有する水晶振動素子26を導電性接着剤27によって接着固定した後、上方から上蓋(図示しない)をして密封したものである。
【0017】
図2(b)は、図2(a)の水晶振動子20のパッケージ21内底面に設けられる内部電極パッド22の実施の一形態例を示す部分平面図である。
同図に示されるように、水晶振動子パッケージ21内底面に設けられた内部電極パッド22上の接着剤が塗布される位置には、めっき処理によって円形の凹部28(図中の斜線部)が形成され、更に前記凹部28から図の斜め左下方、即ち内部電極パッド22上に固着される水晶振動素子26の励振電極24から離れる方向に向けて溝29を形成したものである。
前述のように、内部電極パッド22上に、前記凹部28及び溝29を構成することによって、該内部電極パッド22の前記凹部28に導電性接着剤27を塗布したとき、および、その上に水晶振動素子26を載置して押圧したとき、余分な導電性接着剤27は前記凹部28から前記溝29に沿って誘導されて流れでる。その結果、前記余分な導電性接着剤27が水晶振動素子26の励振電極24に接近するおそれがなくなる。
【0018】
図3(a)〜(g)は、図2(b)に示される内部電極パッドの他の形態例を示す部分平面図である。
同図に示されるように、それぞれの内部電極パッド22上の導電性接着剤が塗布される位置には、めっき処理によって円形或いは長方形の凹部28a〜28g(図中の斜線部)が形成され、更にそれぞれの凹部28a〜28gから該内部電極パッド22上に固着される水晶振動素子の励振電極から離れる方向に向けて溝29a〜29gを形成したものである。但し、図2(d)は、変形例として、溝29g端に小径の凹部29dsを形成している。
そして、図2の場合と同様に、前記内部電極パッド22の前記凹部28a〜28gに導電性接着剤27を塗布して、その上から水晶振動素子26を圧着したとき、余分な導電性接着剤は、前記凹部28a〜28gから前記溝29a〜29gに沿って流れでる。その結果、前記余分な導電性接着剤が水晶振動素子26の励振電極24に接近するおそれがなくなる。
【0019】
図4は、本発明に係わる水晶振動子の構造のさらに他の実施の一形態例を示す図で、(a)は上蓋を開放した平面図、(b)は内部電極パッドの部分の側面断面図である。
同図に示されるように、本水晶振動子30のパッケージ31内底面には、該パッケージ31外底面に設けられた外部電極パッド32とスルーホール33で接続された内部電極パッド34が設けられ、該内部電極パッド34に塗布された導電性接着剤35の上に、励振電極36、パッド電極37等を備えた水晶振動素子38の前記パッド電極37部が圧着されて該水晶振動素子38が接着、固定されている。
【0020】
前記パッケージ31内底面に設けられた内部電極パッド34は、同図(b)に示されるように、その面積が接着剤塗布面積より極めて狭く形成されているので、該内部電極パッド34上に導電性接着剤35を塗布すると、該導電性接着剤35は前記内部電極パッド34を覆うように前記パッケージ31内底面に塗布される。
このとき、前記導電性接着剤35は、所定の高さから接着剤塗布装置のニードル(針)より所定量が押出されてパッケージ31内底面に塗布されるので、前記内部電極パッド34のめっき厚の仕上がり寸法誤差は、接着面であるパッケージ31内底面と接着剤塗布装置のニードル(針)先端との間の間隔寸法に影響を与えず、したがって、前記導電性接着剤35を塗布したとき、また、更に、その上に水晶振動素子38を圧着したとき、接着面積が広がり過ぎて、水晶振動素子38の励振電極36に接近し過ぎるという問題の発生を解消することができる。
【0021】
図5は、本発明に係わる水晶振動子の構造の実施のさらに他の一形態例を示す図で、(a)は上蓋を開放した平面図、(b)は内部電極パッドの部分の側面断面図である。
同図に示されるように、本水晶振動子40のパッケージ41内底面には、該パッケージ41外底面に設けられた外部電極パッド42と、スルーホール43で接続され、且つ前記パッケージ41内底面及び側壁壁面に形成されている内部電極パッド44、44aが設けられている。
そして、前記内部電極パッド44に塗布された導電性接着剤45上に、両面に励振電極46、パッド電極47等を備えた水晶振動素子48が、後述のように前記パッド電極47の部分で接着、固定されている。
【0022】
図5(b)に示されるように、パッケージ41内壁面の内部電極パッド44aは、パッケージ41内底面に設けられた内部電極パッド44を、前記パッケージ41内側壁壁面に沿って延長拡大した形で形成される。
このように構成された内部電極パッド44、44a上に導電性接着剤45を塗布し、その上から水晶振動素子48を載置して押圧すると、前記導電性接着剤45は、側壁壁面に形成された内部電極パッド44aに沿って前記水晶振動素子48の水晶基板49縁端を回り込んで、容易に前記水晶振動素子48上面のパッド電極47の端部を覆うことができる。
上記のように接着された導電性接着剤45が硬化することによって、前記水晶振動素子48の上面のパッド電極47と前記内部電極パッド44、44aとの間が確実に接続される。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、水晶振動素子のパッド電極は、所定の接着面積を有して水晶振動素子の励振電極から最も離れた水晶基板端に多点で接着固定するようにし、あるいは、パッケージ内底面の内部電極パッド上に凹部と、その凹部につながる励振電極から離れる方向への溝を設けるようにしたので、前記パッド電極と内部電極パッドを接着する導電性接着剤は、励振電極の方向に広がって水晶振動素子の振動領域を狭めるおそれがなくなる。
また、パッケージ内底面の内部電極パッドの面積をその上に塗布する導電性接着剤の塗布面積より極めて狭くして、導電性接着剤が内部電極パッド全体を覆ってパッケージ内底面に塗布されるようにしたので、内部電極パッドの厚みのバラツキによる導電性接着剤の塗布面積の広がり過ぎで水晶振動素子の振動領域を狭めるおそれがなくなる。
【0024】
その結果、水晶振動子の電気的特性CIを改善するとともに、導電性接着剤が励振電極とショートする可能性もなくなる。
また、推奨振動素子を接着、固定する内部電極パッドを、従来、パッケージ内底面にのみ形成されていたものを、底面からパッケージ際側壁壁面にまで延長拡大して形成するようにしたので、その内部電極パッド上に塗布された導電性接着剤の上に水晶振動素子を載置して押圧すると、導電性接着剤は壁面の内部電極パッドに沿って容易に水晶振動素子端面を這い上がり、上面のパッド電極を覆うことができる。そのため、パッド電極を覆って硬化した導電性接着剤によって、必要な接着強度を有して確実に内部電極パッドとパッド電極を接続することができる。
上記のように本発明は、電気的性能の優れた信頼性の高い超小型の水晶振動子を提供する上で大いに貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる水晶振動子の構造の一形態例を示す図で、(a)は、上蓋を開放した平面図、(b)は、(a)の水晶振動素子のパッド電極の部分の拡大図。
【図2】本発明に係わる水晶振動子の構造の実施の他の一形態例を示す図で、(a)は、上蓋を開放した平面図、(b)は、(a)の水晶振動子の内部電極パッドの部分の平面図。
【図3】図2(b)に示される内部電極パッドの他の形態例を示す部分平面図
【図4】本発明に係わる水晶振動子の構造の実施のさらに他の一形態例を示す図で、(a)は、上蓋を開放した平面図、(b)は、内部電極パッドの部分の側面断面図。
【図5】本発明に係わる水晶振動子の構造の実施のさらに他の一形態例を示す図で、(a)は、上蓋を開放した平面図、(b)は、内部電極パッドの部分の側面断面図
【図6】(a)は、従来の水晶振動子の一般的な構造の一例を示すの外形斜視図、(b)は、水晶振動子の上蓋を開いた内部の一般的な構造を示す平面図、(c)は、基板両面に励振電極をもつ水晶振動子の振動エネルギーの分布を示す模式図。
【図7】(a)は、図6(b)のパッケージ内底面の内部電極パッドの部分の拡大図、(b)は、側面の断面図。
【符号の説明】
10・・水晶振動子、 11・・パッケージ、 12・・内部電極パッド、
13・・水晶基板、 14・・励振電極、 15・・パッド電極、
16・・水晶振動素子、 17・・導電性接着剤、
20・・水晶振動子、 21・・パッケージ、 22・・内部電極パッド、
23・・水晶基板、 24・・励振電極、 25・・パッド電極、
26・・水晶振動素子、 27・・導電性接着剤、 28・・凹部、
29・・溝、
30・・水晶振動子、 31・・パッケージ、 32・・外部電極パッド、
33・・スルーホール、 34・・内部電極パッド、35・・導電性接着剤、
36・・励振電極、 37・・パッド電極、 38・・水晶振動素子、
40・・水晶振動子、 41・・パッケージ、 42・・外部電極パッド、
43・・スルーホール、 44・・内部電極パッド、45・・導電性接着剤、
46・・励振電極、 47・・パッド電極、 48・・水晶振動素子、
49・・水晶基板、
50・・水晶振動子、 51・・パッケージ、 52・・水晶振動素子、
53・・外部電極パッド、54・・水晶基板、 55・・励振電極、
56・・パッド電極、 57・・内部電極パッド、58・・導電性接着剤、
59・・スルーホール、 60・・上蓋
Claims (4)
- 上面に形成した凹陥部内底面に内部電極パッドを有するパッケージの前記内部電極パッドと、水晶基板両面に励振電極と該励振電極から前記水晶基板縁端まで延出するリード電極端に設けられたパッド電極を有する水晶振動素子の前記パッド電極とを前記内部電極パッド上に塗布した導電性接着剤で固着し、さらに前記パッケージ凹陥部上面に上蓋をして密封する構造の水晶振動子であって、
前記水晶振動素子のリード電極端のパッド電極における接着箇所は、前記励振電極から離れるように前記水晶基板の最縁端部沿いの小規模面積多点であることを特徴とする水晶振動子の構造。 - 上面に形成した凹陥部内底面に内部電極パッドを有するパッケージの前記内部電極パッドと、水晶基板両面に励振電極と該励振電極から前記水晶基板縁端まで延出するリード電極端に設けられたパッド電極を有する水晶振動素子の前記パッド電極とを前記内部電極パッド上に塗布した導電性接着剤で固着し、さらに前記パッケージ凹陥部上面に上蓋をして密封する構造の水晶振動子であって、
前記内部電極パッドに前記導電性接着剤が滞留するよう凹部を設け、且つ余分な導電性接着剤が前記凹部から誘導流出するよう前記凹部と連結した溝を前記内部電極パッドに設けたことを特徴とする水晶振動子の構造。 - 上面に形成した凹陥部内底面に内部電極パッドを有するパッケージの前記内部電極パッドと、水晶基板両面に励振電極と該励振電極から前記水晶基板縁端まで延出するリード電極端に設けられたパッド電極を有する水晶振動素子の前記パッド電極とを前記内部電極パッド上に塗布した導電性接着剤で固着し、さらに前記パッケージ凹陥部上面に上蓋をして密封する構造の水晶振動子であって、
前記内部電極パッドの面積を前記導電性接着剤の塗布面積より小さくして、塗布した導電性接着剤によって前記内部電極パッドが覆われていることを特徴とする水晶振動子の構造。 - 上面に形成した凹陥部内底面に内部電極パッドを有するパッケージの前記内部電極パッドと、水晶基板両面に励振電極と該励振電極から前記水晶基板縁端まで延出するリード電極端に設けられたパッド電極を有する水晶振動素子の前記パッド電極とを前記内部電極パッド上に塗布した導電性接着剤で固着し、さらに前記パッケージ凹陥部上面に上蓋をして密封する構造の水晶振動子であって、
前記パッケージ凹陥部内底面の内部電極パッドを凹陥部側壁にまで延長拡大して設け、前記水晶振動素子のパッド電極側の端面が前記内部電極パッドの凹陥部側壁部分に近接した状態で導電性接着剤にて固着されていることを特徴とする水晶振動子の構造。
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