专利名称：压电振子、压电振子的制造方法及压电振子单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及石英振子等压电振子，尤其是压电振子的支承结构及其制造方法。
背景技术：
在石英晶片等压电体表面上形成电极的石英振子单元等压电振子单元，广泛地应用于以规定频率振荡的振荡电路等。并且，近年来，作为通信设备等的基准信号振荡源，对能以高精度获得稳定特性的压电振子单元的需求日益增加。在图11中，从正面(图11(a))和侧面(图11(b))表示出以往主要采用着的压电振子单元的简略结构。压电振子单元8的压电振子10，备有用蒸镀等方法在作为压电体的薄片状石英晶片1的两面形成电极3的振动片5、及支承该振动片5的圆柱状塞座11。塞座11在科瓦合金玻璃等绝缘材料12的外周具有进行过电场电镀等的金属环框13，两根圆棒形金属引线15贯穿该绝缘材料12。该两根引线15的前端16分别用软钎料17焊接在振动片5的连接用电极4上，通过引线15与作为支承基体的塞座11的外部导通。此外，引线15还起着将振动片5固着(固定)在塞座11上的作用。另外，图11所示的压电振子10，用引线15从振动片5的两侧夹持进行固定，从而能形成刚性非常高的支承结构。
利用这种压电振子10组装压电振子单元的主要工序，示于图12。在按如上所述方式将振动片5固定在作为支承基体的塞座11上的步骤21完成后，接着，在步骤22中，通过蒸镀或溅射等调整振动片5的电极3的膜厚，以进行最终的谐振频率调整。然后，在步骤23中，将压电振子10插入壳体9内并密封在真空或惰性气体的气氛中，组装成压电振子单元8，进一步，在步骤24中进行频率、CI值、温度特性等的特性检查后出厂。
如上所述，近年来，压电振子单元或将压电振子单元与半导体组合而成的压电振荡器，除作为CPU等的时钟源的需求外，作为通信设备的基准信号源的需要量也在增加着，而且，作为通信设备的基准信号源，要求具有比以往更高的精度和稳定的特性。特别是，与频率变化对应的常温老化特性，要求从±3～5ppm/年左右提高到±1ppm/年左右，另外，考虑到对携带式设备的应用，则需要有耐冲击性良好、且耐久性高的压电振子单元或压电振荡器。
在图11所示的现有的压电振子单元中，由于采用软钎料17焊接引线与电极，所以其连接工序的作业性良好，而且，所达到的连接强度也高。但是，在放置于80～125℃左右的高温的状态下，存在着软钎料向电极内扩散的可能性，因而老化特性易于恶化，也容易发生频率变化。另外，由于用软钎料进行固定，所以虽然时间很短但必须经过150～250℃左右的预热工序和350℃左右的加热工序。因此，在加热状态下温度特性有时会发生畸变，当振动片为AT切割振荡片时，将会与理想的3次曲线发生偏差，即使进行温度补偿也很难得到高精度的频率。这种现象的原因可以解释是，当进行连接时因对压电体进行局部加热而产生温差，并在压电体的内部产生虽然程度极其微小但不具备压电现象的β石英晶体等特性不同的结晶。
另外，在图11所示的现有的压电振子单元中，将振动片以刚性非常高的状态与塞座11连接，因此对微小振动等的耐受性高。但是，对落下等强冲击的耐受力弱，因而振动片折断或脱落因而不能继续使用的概率很高。
为克服这些缺欠，在特开平6-303077号中公开了用导电性粘结剂代替软钎料连接引线和振动片并进一步将引线只连接在振动片的一侧表面上的技术。虽然在特开平6-303077号中未作明确说明，但可以知道，当采用这种导电性粘结剂时，因在放置于上述高温的状态下不会发生软钎料的扩散，所以能使老化特性提高，另外，由于固定时无需进行高温加热，所以温度畸变也小，因而能提供精度非常高的产品。此外，代替用刚性高的圆棒状态的引线夹持振动片而进行固定的结构，将压成扁片状的引线安装在振动片的一侧表面上，所以可以判明，其耐冲击性高，而且，因落下而不能继续使用的概率(落下特性)也得到改善。但是，即使是采用了这种支承方法的振动片，在如图13所示的采用凸面状压电体2的压电振子单元8中，由于振动片5的重量较大，使应力易于集中在固定部的引线前端部的缩颈部分，所以会发生脱落，因而落下特性也不能得到多么大的改善。
另外，在图13所示的压电振子10中，将圆棒形的引线15的前端16压扁并大致加工成U字形，并用导电性粘结剂19将前端16与连接用电极4连接，进一步，用非导电性粘结剂18将振动片5的靠塞座侧的边缘5a固定在塞座11上。因此，与在固定时使振动片的两侧与圆棒形引线接触的图11所示的现有压电振子10相比，其作业性得到改进。但是，如考虑到在引线前端16与连接用电极4之间形成适当的间隙并注入导电粘结剂所需的劳力和时间、或在注入导电性粘结剂后直到硬化为止用某种装置和夹具将振动片5和塞座11保持在规定位置所花费的劳力和时间，则与只进行软钎焊用的工序相比，涂敷粘结剂并使其硬化的工序的作业性也提高不了多少，用于进行振动片5和塞座11的定位的装置和夹具的使用效率很低。
因此，在本发明中，涉及用树脂制粘结剂将振动片固定在支承基体上的老化特性良好的高精度压电振子，其目的是提供一种耐冲击性进一步提高的压电振子及压电振子单元。本发明的另一目的是，提供一种能以高效率制造用上述树脂固定的压电振子及压电振子单元的压电振子及其制造方法。本发明的进一步的目的是，提供一种生产率高的高精度压电振子及压电振子单元，从而能以低廉的价格提供需要量大的通信设备等的压电振子及压电振子单元。
发明的公开为此，与现有压电振子的用粘结剂将压电振动片直接固定在支承基体上或用必须加热熔化的金属软钎料固定于引线的刚性结构不同，在本发明的压电振子中，用导电性树脂仅通过引线将压电振动片与支承基体连接，从而实现柔性结构，并能使耐冲击性得到改善。即，本发明的压电振子，具有在压电体的表面形成电极的压电振动片、支承该压电振动片的支承基体、及将压电振动片与支承基体机械地连接同时可以实现电气连接的多根引线，该压电振子的特征在于引线备有基本上可以与电极平行连接且朝前端方向开成大致U字形的片状前端部分，在该前端部分与电极之间用导电性树脂形成连接层，另外，压电振动片用引线支承，以便在支承基体与压电振动片之间形成间隙。
在本发明的压电振子中，例如，将压电振动片安装在引线上，使压电振动片的靠支承基体一侧的边缘与前端部分的大致开成U字形的开口的靠支承基体一侧的端部基本一致。因此，由前端加工成片状的引线借助于具有弹性的树脂以使压电振动片从支承基体浮起的状态支承压电振动片，所以能实现一种柔性结构(弹性结构)的支承机构。其结果是，可以由用弹性高的引线形成的柔性结构的支承机构吸收落下等情况时的强烈冲击。因此，即使施加强的冲击，也能防止发生脱落等故障，因而可以提供耐冲击性高的压电振子单元。所以，即使是在采用凸面形状那样的重量较重且应力易于集中在连接部分因而耐冲击性弱的振动片的压电振子单元中，也可以改善落下特性，并能提高耐久性。
另外，由于固定成使压电振动片的边缘与前端部分的开成U字形的开口的端部基本一致，所以安装位置容易确认，并能将位置的偏差减小到最低限度。因此，可以防止耐冲击性的降低，并能防止导电性树脂从前端部分的开成U字形的开口底部流出而造成短路。
另外，通过将圆棒形引线的前端加工成片状(扁片状)，使前端部分的断面成为向前端方向变细的锥形形状。因此，由于只在U字形的引线前端部分涂敷导电性树脂，所以在振动片与引线之间可以确保足够量的银膏等导电性树脂(导电性粘结剂)的厚度。所以，可以用导电性树脂以足够高的强度连接振动片与引线，并且，还能减小接触部分的电阻。另外，由于可以用导电性树脂连接振动片和引线，所以，与以往的采用软钎焊的压电振子相比，无需将压电振动片暴露于高温。因此，可以提供老化特性良好、精度高、温度特性也良好的压电振子单元。如上所述，按照本发明，可以提供耐冲击性(落下特性)进一步改善、耐久性高、且在高精度下性能稳定的压电振子。将这种压电振子密封在壳体等保护器内，从而可以提供质量更为优良的压电振子单元。
在形成连接层之前，可以涂敷硬化时间非常短的UV硬化型树脂而设置临时固定层，以便将引线的前端部分和压电振动片(振动片)临时固定。利用该临时固定层可以在涂敷导电性树脂之前将支承基体与压电振片定位。因此，在这之后，即使不利用装置和夹具将支承基体和压电振动片保持在规定位置，也可以将导电性树脂注入到引线前端部分与电极之间，并等待其后的硬化。因此，能够大幅度地改善将振动片安装在引线上的固定时的作业性，此外，由于在作业中也不存在发生位置错动的可能性，所以也能使引线与电极的连接部分的可靠性提高。进一步，通过将临时固定层设置在邻接的引线的一侧，在其后涂敷导电性树脂时还可以具有防止引线间短路的功能。
另外，也可以将导电性树脂预先涂敷在引线的前端部分或电极的至少任何一个上，然后将其粘合。通过预先涂敷导电性树脂，可以在前端部分与电极之间充填足够量的导电性树脂，所以既能得到良好的接触性，又可以获得高的粘结力。因此，即使不采用临时固定层，也只须保持很短时间即可进行临时固定，而且，在这之后，无需使用夹具等而以原状态放置就能得到足够的粘结力。因此，可以将临时固定用的UV硬化型树脂省去。UV硬化型树脂如与软钎料等相比虽然在高温稳定性上优良，但在高温下仍可观察到轻微的漏气，所以通过将UV硬化型树脂省去，可以使高温特性得到进一步的改善。
另外，通过涂敷导电性树脂或非导电性树脂而形成增强层，使其至少覆盖连接层和引线的前端部分，可以提高引线与压电振动片的连接强度、防止发生脱落等故障，从而提高连接部分的可靠性，同时，由于消除了由引线和压电振动片形成的凹入部分，所以不会发生应力集中，因而能进一步改善落下特性等的耐冲击性。
另外，在本发明的压电振子制造方法中，备有连接工序，当安装将在压电体表面上形成电极的压电振动片与支承基体机械地连接同时也可以实现电气连接的多根引线时，即当将压电振动片固定在塞座等支承基体上时，在基本上可以与电极平行连接且朝前端方向开成大致U字形的片状前端部分与压电振动片的电极之间形成导电性树脂的连接层。并且，在该连接工序中，可以采用包括涂敷UV硬化型树脂而形成临时固定层的第1工序及将导电性树脂至少注入前端部分与电极之间而形成连接层的第2工序的工艺。
通过采用备有上述进行临时固定的工序的制造方法，与软钎料相比，即使采用在硬化上需花费时间的导电性树脂，也能以高的效率进行固定作业，而且不需要长时间地占用定位用的装置和夹具，因而能以低廉的价格提供可靠性高的压电振子。此外，在第1工序中，通过将UV硬化型树脂涂敷在邻接的引线的一侧，可以防止导电性树脂流入邻接的引线侧，所以能进一步改善形成连接层时的作业性。
另外，在连接工序中，也可以在将前端部分与电极连接之前将导电性树脂涂敷在前端部分或电极上，并使其粘合而形成连接层。在这种方法中，由于可以省去UV硬化型树脂，所以能使连接工序进一步简化。此外，由于能在前端部分与电极之间以足够量的导电性树脂形成连接层，所以既能充分地确保粘结强度，又能进一步地减小连接部分的电阻。
再有，通过采用涂敷导电性树脂或非导电性树脂而形成增强层以使其至少覆盖连接层和引线前端部分的增强工序，可以提高固定后的连接部分的强度及可靠性。为了确保引线与电极之间的密合性，在上述第2工序中注入的导电性树脂最好具有一定程度的流动性，与此相反，在增强工序中，为了在确保强度的同时防止扩散，最好采用粘度比在第2工序中涂敷的导电性树脂高的导电性树脂或非导电性树脂。当采用在电极或引线前端部分上预先涂敷导电性树脂后进行粘合的方法时，通过2次涂敷相同类型的导电性树脂，也可以提供保护。
附图的简单说明图1是表示本发明的实施形态的压电振子及压电振子单元的简略结构的图，图1(a)表示从正面看去的状态，图1(b)表示从侧面看去的状态。
图2是表示采用平板状的振动片代替图1所示的凸面状振动片后的压电振子及压电振子单元的简略结构的侧视图。
图3是表示固定图2所示振动片的工序的图，图中示出准备好用于固定的引线和振动片的状态。
图4是表示接续图3的固定工序的图，图中示出在引线和电极上形成临时固定层后的状态。
图5是表示接续图4的固定工序的图，图中示出在引线和振动片上形成连接层后的状态。
图6是表示接续图5的固定工序的图，图中示出在引线和振动片上形成增强层后的状态。
图7是将图5中形成连接层后的振动片的连接用电极与引线的连接部分放大后示出的图。
图8是表示将图1所示压电振子单元的落下试验结果与现有的压电振子单元的试验结果进行比较的曲线图，图8(a)示出图1所示压电振子单元的试验结果，图8(b)示出图11所示现有的采用圆棒形引线固定振动片的压电振子单元的试验结果，图8(c)示出图13所示现有的采用粘结剂固定的压电振子单元的试验结果。
图9是表示与上述不同的制造方法的图，图9(a)示出在振动片侧1次涂敷银膏后的状态，图9(b)示出在引线的前端部分1次涂敷银膏后的状态。
图10(a)表示将引线安装在振动片上的状态，图10(b)表示进一步2次涂敷银膏后的状态。
图11是表示现有的采用圆棒形引线固定振动片的压电振子及压电振子单元的简略结构的图，图11(a)表示从正面看去的状态，图11(b)表示从侧面看去的状态。
图12是表示通过组装压电振子而制造压电振子单元的简略过程的流程图。
图13是表示现有的采用粘结剂固定振动片的压电振子及压电振子单元的简略结构的图，图13(a)表示从正面看去的状态，图13(b)表示从侧面看去的状态。
用于实施发明的最佳形态以下，参照
本发明的实施形态。在图1中，从正面(图1(a))和侧面(图1(b))表示出本发明的压电振子及采用该压电振子的压电振子单元的简略结构。本例的压电振子10，备有在作为压电体的薄透镜或凸面形状的石英晶片2的两面以蒸镀等方法形成电极3的振动片5、及用作该振动片5的支承基体的圆柱状塞座11。与上述现有的压电振子例一样，塞座11备有科瓦合金玻璃等绝缘材料12、及在绝缘材料12的外周用作框架的进行过电场电镀等的金属环13。在本例的压电振子10中，两根圆棒形金属引线15贯穿该塞座11的绝缘材料12，与振动片5的连接电极4相联接的前端部分16被压成扁片状。进一步，将前端部分16加工为朝前端方向开成大致U字形的形状，并在该U字形开口31内注入作为导电性树脂的银膏并形成连接层32。另外，在该连接层32上再涂敷一层热硬化型树脂等而形成增强层33，并用该增强层33覆盖引线的前端部分16直到其外侧。此外，在其中一根引线的前端部分16上，在朝向邻接的另一根引线15的方向上通过涂敷UV硬化型树脂而形成临时固定层34，该临时固定层34具有将振动片5和塞座11固定到使其各自的位置不发生错动的程度的功能。
本例的压电振子10，将振动片5相对于塞座11定位，使振动片5的靠塞座11一侧的边缘5a与引线前端部分16的U字形开口31的靠支承基体12一侧的端部31a基本一致，其结果是，在振动片5与塞座11之间形成间隙35。并且，在将振动片5固定在塞座11上之后，进行如上所述的最终频率调整，并将完成频率设定的压电振子10封入作为保护器的壳体9内，从而形成压电振子单元8。
将石英晶体用作压电体的压电振子单元，可以通过选择切割方向和形状构成频率范围很宽的压电振子单元。一般说来，在振动片为AT切割晶片而振动模式为基波的情况下，当谐振频率约为16MHz以下时，采用如图1所示的加工成凸面的压电体2，在谐振频率高于该频率的压电振子中，采用如图2所示的加工成平板状的压电体1。在图2所示的加工成平板状的压电振子10中，也可以按照与上述同样的方式将振动片5固定在塞座11上，在下文中说明制造方法时，为简单起见以平板状的压电体1为例进行说明。另一方面，趋于低频范围的采用了加工成凸面的压电体2的压电振子10，压电体2的重量较重，此外，由于压电体的中央部分厚而与引线15连接的边缘部分薄，所以形成应力易于集中因而对冲击的耐受力较弱的形状。因此，在本说明书的对落下特性的评定中，以采用了加工成凸面的压电体2的压电振子10为例进行说明。
在图3～图6中，示出用于制造本例的压电振子10的将振动片5固定在作为支承基体的塞座11上的工序。在图3～图6中分别从正面(a)和侧面(b)表示出以引线15的前端部分16和振动片5的靠塞座11一侧的边缘5a为中心的压电振子10的固定部分。如图3所示，安装两根引线15使其贯穿本例的塞座11的绝缘材料12，并将该前端部分16加工成从圆棒形逐渐变成扁平的片状。因此，如图3(b)所示，引线的前端部分16的断面为在从塞座11一侧到振动片5的方向上向前端方向变细的锥形形状。另外，在前端部分16上形成朝前端方向开成U字形的开口31。将该被加工成大致片状或扁片状的前端部分16对准位置，使其与在振动片5的一侧表面上准备好的电极4基本平行，并在下一道工序中进行连接。
在通过引线15将振动片5固定在塞座11上的本例的连接工序中，作为第1工序，首先，如图4所示，进行设定使振动片5的靠塞座11一侧的边缘5a与引线的U字形开口31的靠塞座11一侧的端部31a基本一致。由于用手工作业或机械作业都能将振动片5的边缘5a与引线的U字形开口31的端部31a的一致作为基准，所以能够容易地很精确地进行定位。在完成定位后，在其中一根引线的前端部分16与振动片5的连接用电极4之间涂敷UV硬化型树脂。然后，用照射强度700～1000mW/cm2的紫外线照射UV硬化型树脂仅5秒左右以使其硬化，并形成将振动片5临时固定于引线的前端部分16的临时固定层34。该临时固定层34最好在另一根引线的前端部分一侧、即在两根引线的前端部分16之间形成，以便能防止由在下一道工序中涂敷的导电性树脂造成的两个前端部分16或电极4之间短路。
在该第1工序中形成的临时固定层34的涂敷量，只要能将引线的前端部分16与电极4固定并足以使振动片5与引线15的相对位置在随后的固定作业中不发生错动即可。因此，UV硬化型树脂的量可以少一些，并可以将使其硬化时的振动片5的温升抑制在60℃左右。另外，在5秒左右的紫外线照射下，足以将所涂敷的UV硬化型树脂全部硬化。因此，可以在非常短的时间内形成临时固定层34，而且，在形成临时固定层34时，不存在使压电体1的结晶状态受到影响的可能性。所以，可以将振动片5和塞座11定位，而对压电振子的温度特性等完全不会造成影响。另外，由于可以通过形成临时固定层34设定振动片5和塞座11的位置，所以，在其以后的工序中没有必要一面以机械方式对振动片5和塞座11两者进行保持以确保相互的位置关系，一面进行作业，因而可以实现效率非常高的固定作业。此外，用于以机械方式将振动片5和塞座11两者保持在规定位置的装置和夹具的占用时间，被缩短为从涂敷UV硬化型树脂到使其硬化的时间，因此可以提高这种装置和夹具的使用效率，因而能大幅度地提高生产率。另外，只要完成定位，在下一道工序中就不会发生位置错动，因而连接部分的可靠性也能得到改善。
在形成临时固定层34后，在接着的第2工序中，如图5所示，将作为导电性树脂的银膏注入前端部分16的U字形开口31内而形成连接层32。由于本例的引线的前端部分16形成U字形的开口31，所以可以将银膏对准该开口31注入。因此，注入位置的设定及涂敷量的管理非常简单。另外，在注入开口31时，由于振动片5的边缘5a与引线的开口31的端部31a一致，所以不会形成银膏的流出口，银膏将沿着引线的前端部分16流动，所以银膏不会流出到连接用电极4以外的部位。因此，能防止压电体1的两个电极4的短路或因银膏量不足而达不到规定连接强度的情况于未然。此外，在本例的压电振子10中，在第1工序中在电极4之间形成临时固定层34，并由该临时固定层34将各电极4与各引线的前端部分16隔开，因而即使稍有一些银膏流出也不会发生短路。
另外，如图7的放大图所示，本例的引线前端部分16，被加工成向前端方向变细的锥形形状。因此，可在前端部分16与电极4之间形成适当的间隙36，并使银膏通过毛细现象进入该间隙36内，将前端部分16与电极4连接起来。因此，引线15与电极4之间既能保持良好的电气连接又能保持良好的机械连接，接触电阻非常低，并能确保足够的连接强度而防止发生脱落等故障。为使银膏进入间隙36并避免从另一边流出，其粘度最好在35000～60000CPS左右，而粘度为40000～50000CPS左右的银膏是最为理想的。当粘度在30000CPS以下时，在涂敷时树脂易于从规定的部位流出，同时在银膏硬化过程中银粒子有可能扩散渗出、或因溶剂过多而可能形成漏气的发生源，这是不希望发生的。此外，虽然也可以使用银膏以外的导电性粘结剂，但若从导电性、耐热性及作业性考虑，则在目前最好是使用银膏。
在获得导通性的第2工序完成后，接着，如图6所示，进行在连接层32上涂敷增强用粘结剂以形成增强层33并使其覆盖引线的前端部分16的增强工序。增强用粘结剂，可以采用环氧或聚酰亚胺等系列的热硬化型树脂或UV硬化型树脂等非导电性的树脂，此外，也可以使用银膏等导电性树脂。形成增强层33的树脂，与在第2工序中使用的银膏不同，在可以覆盖规定部位的范围上最好具有低的流动性。因此，最好采用粘度为70000～90000CPS左右的导电性或非导电性树脂。在增强层33形成后，为使该增强层33及连接层32充分硬化，在大气或氮气气氛中，在160～180℃左右的状态下进行大约1小时的加热处理。在这种温度环境下暴露几个小时左右，压电体的特性不会受到影响。另外，由于不需要在进行软钎焊时那样的局部加热，因而在这一点上也不会对压电体的特性造成影响。因此，经过上述各道工序而固定后的压电片5，在温度特性上几乎不存在发生畸变的可能性，所以能提供精度非常高的压电振子单元。此外，即使是将压电振子单元放置在高温的状态下，也不会发生因经软钎焊后的压电振子中的软钎料扩散等原因而引起的频率变化，所以能提供老化特性优良、且在高精度下具有稳定特性的压电振子单元。并且，由于可以通过采用临时固定层改善作业性，所以能以高的效率进行使用粘结剂的固定作业。因此，能以低廉的价格大量生产高质量的本例的压电振子单元。
在该增强工序中形成的增强层33，在形成时最好基本上将引线的前端部分16完全覆盖。所形成的增强层33如不能盖过引线的前端部分16，则由落下等产生的冲击力将易于使应力集中在引线前端部分16与电极4之间的接触部的边缘或角部。因此，使前端部分16很容易从电极4脱落。与此相反，当使增强层33一直覆盖到前端部分16的外侧时，能使冲击时的应力传递到增强层33而被分散，因而应力可以由加工成扁片状的引线前端部分16整体吸收，所以能防止因冲击而造成的脱落。特别是，本例的压电振子10，如上所述，在振动片5与塞座11之间形成间隙35，所以使引线的前端部分16在受到冲击时能够弯曲。另外，引线的前端部分16通过连接层32和增强层33这样的具有弹性的树脂层与振动片5连接。通过采用这种柔性结构使由连接层32连接的引线前端部分16与电极4很难发生脱落，因此，对于采用图2所示的平板状压电体1的压电振子10自不待言，而且还可以提供采用图1所示的重量较重且易于脱落的凸面状振动片5而耐冲击性高的压电振子10。
在图8中，示出将本例的把压电振子10封入壳体9内的压电振子单元8的落下试验结果与图11或图13所示的现有压电振子单元的试验结果进行对比的曲线图。图8所示的试验结果，是使谐振频率为12.8MHz的压电振子单元从125cm的高度落下，并以存留率(％)表示相对于其反复次数而能起正常作用的压电振子单元的数量。谐振频率为12.8MHz的压电振子单元，采用如上所述的被加工成耐冲击性低的凸面状压电体，并设定了极其严格的条件。尽管是这种极其严格的落下试验，但从图8(a)可以看出，在以树脂层使振动片5从塞座11浮起的柔性结构的本例压电振子单元中，在落下试验反复进行100次后的存留率接近于100％，几乎没有发生脱落等故障。与此相反，从图8(b)可以看出，在图11所示的以原来的圆棒性引线支承凸面状振动片的现有压电振子单元中，反复进行100次后的存留率为50％左右，约有半数的压电振子单元中发生了折断等故障。此外，在图13所示的将引线前端部分加工成扁片状并用以支承振动片的压电振子单元中，如图8(c)所示，反复进行100次后的存留率为70％左右，与图8(b)所示的试验结果相比，有所改善。但是，在采用了凸面状振动片的条件下，在20～30％的压电振子单元中发生了脱落。与此不同，通过采用本例的压电振子，则即使在同样的条件下也能将脱落等故障的发生抑制到接近0％，由此可知，按照本发明可以制造出耐久性非常优良的压电振子及压电振子单元。在采用平板状振动片的本发明的压电振子及压电振子单元中，与采用凸面状振动片的情况相比，对冲击的条件可以放宽，所以能够提供耐久性更为优良的压电振子及压电振子单元。
在图9和图10中，示意地示出为制造本发明的压电振子10而将振动片5固定在作为支承基体的塞座11上的与上述不同的制造方法。在该制造方法中，也采用与上述结构相同的塞座11、引线15和振动片5组装压电振子10。在本例中，首先，如图9(a)和图9(b)所示，在振动片5的一侧表面上准备的连接用电极4、或引线15的前端部分16中的任何一个上或在两个上都涂敷作为导电性树脂的银膏51。然后，如图10(a)所示，在与塞座11形成间隙35的状态下，将引线的前端部分16与连接用电极4以涂有银膏51的面粘合在一起，并通过引线15将振动片5安装在塞座11上。因此，银膏51在引线的前端部分16与连接用电极4之间摊开，并由该银膏51形成连接层32。在该状态下于300℃左右的周围气氛中进行大约5秒钟的临时干燥后，银膏51的溶剂浓度降低，因而将振动片5临时固定于塞座11。因此，在临时干燥后，除非施加冲击等，连接用电极4与引线前端部分16之间就不会发生错动，因而很容易进行安装。
在引线前端部分16与连接用电极4之间形成连接层32并将振动片5临时固定于塞座11之后，如图10(b)所示，从引线15的前端部分16的外侧涂敷银膏52，形成可以覆盖引线15的外侧及前端部分16的增强层33。然后，如果是热硬化型的银膏，则在160～180℃下保持30分钟到1小时，进行充分的干燥。而如果是热可塑型的银膏，则可以在300～350℃的周围气氛中保持1～2小时，以进行充分的干燥。
这样，在本例的制造方法中，将银膏51涂敷在引线前端部分16或连接用电极4上之后将其粘合，从而可以形成连接层32。进一步，在连接后，可以通过2次涂敷银膏52形成增强层33。在本例的制造方法中，为形成连接层32并不需要将银膏注入狭小的间隙内，所以对于进行1次涂敷和2次涂敷的银膏51和52，可以使用相同的银膏，例如，可以使用STAYSTIK公司生产的产品号101的热可塑型导电性粘结剂。
如采用上述制造方法，则可以用足够量的银膏51在引线前端部分16与连接用电极4之间形成连接层32，所以能够在确保连接强度的同时进一步减小接触电阻。此外，由于不需要用UV硬化型树脂进行临时定位，所以使将振动片5安装在塞座11上的作业工序得到进一步简化。UV硬化型树脂的高温稳定性虽高于软钎料，但当长时间暴露于高温时，会放出微量的气体。当发生气体泄漏时，壳体9内部的气氛将发生变化，所以将影响到振动片5的工作环境，因而使老化特性恶化。以此不同，在本例中，由于仅以溶剂少的银膏形成连接层32和增强层33，所以，可以提供高温特性更为优良的压电振子10。
另外，当将以银膏形成连接层32和增强层33的压电振子10封入壳体9内而制造压电振子单元8并在与上述相同的条件下进行落下试验时，以与前面说明过的本发明的压电振子单元同样的方式反复进行落下试验100次后的存留率接近100％，并已确认几乎没有发生脱落等故障。
此外，在以上的说明中，以采用适于插入圆筒状保持器9的圆柱形塞座作为支承基体的压电振子为例进行了说明，但并不限定于上述型式的压电振子及压电振子单元。例如，对于将压电振动片固定于以箱形保持器的一侧壁面作为支承基体进行配置的引线上、然后用护盖将箱形保持器密封的这种型式的压电振子单元等，本发明当然也能够适用。
如上所述，在本发明中，可以用导电性树脂相对于塞座等支承基体形成间隙并使振动片浮起而与引线的前端部分连接，从而制造压电振子。在现有的压电振子中，将振动片刚性地固定在支承基体上，与此不同，在本发明中，则可以将振动片以柔性的方式安装在支承基体上，所以，能大幅度地改善落下等时的耐冲击性。因此，是一种频率变化小、精度高、且老化特性优良的树脂固定型压电振子，因而能提供耐冲击性强、耐久性好、且可靠性高的压电振子及压电振子单元。
另外，在进行使引线与振动片之间导通或使连接增强的工序之前，用硬化时间非常短的UV硬化型树脂使引线与振动片进行临时固定，从而能够大幅度地缩短以机械方式保持压电振子以进行定位的时间。此外，一旦进行了临时固定，则在其后就不需要用机械或夹具将振动片和塞座两者同时进行保持，所以能大幅度地改善作业性。
另外，也可以将作为导电性粘结剂的银膏涂敷在引线前端部分或振动片的连接用电极中的任何一个上，并将前端部分与连接用电极粘合。如采用这种制造方法，则可以将用UV硬化型树脂进行的临时固定省去，因而能使组装工序得到进一步的简化。另外，除连接层外，增强层也可以用耐热性高的银膏形成，因而不使用UV硬化型树脂就能进行振动片与支承基体的组装。因此，能进一步消除发生漏气等使高温特性恶化的因素。
如上所述，按照本发明，能以低廉的价格大量生产着重于高精度、高可靠性等作为通信机基准信号等使用时的特性的压电振子单元。
产业上的应用可能性本发明是在作为通信设备等的基准信号振荡源使用的在石英晶片等压电体表面上形成电极的石英晶体振子单元等压电振子单元中使用的技术，尤其是，可以提供在很宽的温度范围上以高精度获得稳定特性的耐冲击性高、老化特性良好的压电振子单元。
权利要求书按照条约第19条的修改1．一种压电振子，具有在压电体的表面形成电极的压电振动片、支承该压电振动片的支承基体、及将上述压电振动片与上述支承基体机械地连接同时可以实现电气连接的多根引线，该压电振子的特征在于上述引线备有基本上可以与和上述压电振动片的一个面相对的上述电极平行连接且朝前端方向开成大致U字形的片状前端部分，在该前端部分与上述电极之间用导电性树脂形成连接层，上述压电振动片由上述引线支承，以使上述支承基体与上述压电振动片之间形成间隙。
2．根据权利要求1所述的压电振子，其特征在于将上述压电振动片安装在上述引线上，使上述压电振动片的靠上述支承基体一侧的边缘与上述前端部分的开成大致U字形的开口的靠上述支承基体一侧的端部基本一致。
3．根据权利要求1所述的压电振子，其特征在于大致呈片状的上述前端部分的断面为向前端变细的锥形形状。
4．根据权利要求1所述的压电振子，其特征在于备有在形成连接层之前涂敷的UV硬化型树脂而将上述引线的前端部分和上述压电振动片临时固定的临时固定层，上述连接层，由至少注入上述前端部分与上述电极之间的导电性树脂形成。
5．根据权利要求4所述的压电振子，其特征在于将上述临时固定层在邻接的上述引线的一侧形成。
6．根据权利要求1所述的压电振子，其特征在于上述连接层，由将上述前端部分和上述电极连接之前预先涂敷在上述前端部分或上述电极上的导电性树脂形成。
7．根据权利要求1所述的压电振子，其特征在于备有涂敷的导电性树脂或非导电性树脂使其至少覆盖上述连接层和上述引线的前端部分的增强层。
8．一种压电振子的制造方法，其特征在于具有连接工序，当将在压电体表面上形成电极的压电振动片安装在与支承基体机械地连接同时也可以实现电气连接的多根引线时，在上述支承基体与上述压电振动片之间设置间隙，同时在基本上可以与上述电极平行连接且朝前端方向开成大致U字形的上述引线的片状前端部分与上述电极之间由导电性树脂形成连接层。
9．根据权利要求8所述的压电振子制造方法，其特征在于在上述连接工序中，具有在上述引线的前端部分的至少一部分及上述压电振动片上涂敷UV硬化型树脂而形成临时固定层的第1工序、及将导电性树脂至少注入上述前端部分与上述电极之间而形成连接层的第2工序。
权利要求
1．一种压电振子，具有在压电体的表面形成电极的压电振动片、支承该压电振动片的支承基体、及将上述压电振动片与上述支承基体机械地连接同时可以实现电气连接的多根引线，该压电振子的特征在于上述引线备有基本上可以与上述电极平行连接且朝前端方向开成大致U字形的片状前端部分，在该前端部分与上述电极之间用导电性树脂形成连接层，上述压电振动片由上述引线支承，以使上述支承基体与上述压电振动片之间形成间隙。
2．根据权利要求1所述的压电振子，其特征在于将上述压电振动片安装在上述引线上，使上述压电振动片的靠支承基体一侧的边缘与上述前端部分的开成大致U字形的开口的靠上述支承基体一侧的端部基本一致。
3．根据权利要求1所述的压电振子，其特征在于大致呈片状的上述前端部分的断面为向前端变细的锥形形状。
4．根据权利要求1所述的压电振子，其特征在于备有在形成连接层之前涂敷UV硬化型树脂而将上述引线的前端部分和上述压电振动片临时固定的临时固定层，上述连接层，由至少注入上述前端部分与上述电极之间的导电性树脂形成。
5．根据权利要求4所述的压电振子，其特征在于上述临时固定层在邻接的上述引线的一侧形成。
6．根据权利要求1所述的压电振子，其特征在于上述连接层，由将上述前端部分和上述电极连接之前预先涂敷在上述前端部分或上述电极上的导电性树脂形成。
7．根据权利要求1所述的压电振子，其特征在于备有涂敷的导电性树脂或非导电性树脂使其至少覆盖上述连接层和上述引线的前端部分的增强层。
8．一种压电振子的制造方法，其特征在于具有连接工序，当安装将在压电体表面上形成电极的压电振动片与支承基体机械地连接同时也可以实现电气连接的多根引线时，在基本上可以与上述电极平行连接且朝前端方向开成大致U字形的上述引线的片状前端部分与上述电极之间由导电性树脂形成连接层。
9．根据权利要求8所述的压电振子制造方法，其特征在于在上述连接工序中，具有在上述引线的前端部分的至少一部分及上述压电振动片上涂敷UV硬化型树脂而形成临时固定层的第1工序、及将导电性树脂至少注入上述前端部分与上述电极之间而形成连接层的第2工序。
10．根据权利要求9所述的压电振子制造方法，其特征在于在上述第1工序中，将上述UV硬化型树脂涂敷在邻接的上述引线的一侧。
11．根据权利要求8所述的压电振子制造方法，其特征在于在上述连接工序中，由将上述前端部分和上述电极连接之前预先涂敷在上述前端部分或上述电极上的导电性树脂形成上述连接层。
12．根据权利要求8所述的压电振子制造方法，其特征在于包括由所涂敷的导电性树脂或非导电性树脂形成增强层以使其至少覆盖上述连接层和上述引线的前端部分的增强工序。
13．根据权利要求12所述的压电振子制造方法，其特征在于在上述增强工序中采用的上述导电性树脂或非导电性树脂的粘度比在上述连接工序中采用的导电性树脂的粘度高。
14．一种压电振子单元，具有在权利要求1中所述的压电振子、及中空的保护器，其特征在于将上述压电振子插入并用上述支承基体及上述保护器密封。
全文摘要
组装压电振子,使其在振动片与塞座之间用导电性树脂的连接层相对于将前端部分加工成U字形开口的扁片状的引线形成间隙。在该压电振子中,可以由引线前端部分的弹性吸收冲击。另外,在形成连接层之前,用UV硬化型树脂在前端部分与振动片之间形成临时固定层,或可以通过预先在前端部分或振动片之一上涂敷银膏来改善作业性,因而能以低廉的价格大量生产耐冲击性高、高温放置时频率变化小的可靠性高的压电振子单元。
文档编号H03H9/05GK1213467SQ97193003
公开日1999年4月7日 申请日期1997年12月16日 优先权日1997年1月13日
发明者池上恭光 申请人:精工爱普生株式会社