JP2000013164A - 圧電振動子製造用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャップが有するバリのような加工変形凸部
の程度、さらには加工変形凸部の有無に依らず、キャッ
プの周縁部に有する封止材を均一に加熱でき、治具に設
置したキャップとベースとを全て均一に気密封止し、特
性が均一で、安定した圧電振動子を一度に多数作製する
ことが可能な圧電振動子作製治具を提供すること。 【解決手段】 圧電振動子製造治具１は、圧電振動子を
構成するキャップ４およびベース３とを設置するキャビ
ティ部２を有し、前記キャビティ部２の底面の周縁部に
溝部６を有する構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電振動子を製造す
る際に用いられる圧電振動子製造用治具に関し、特に、
表面実装型の圧電振動子を構成するキャップとベースと
を気密に封止する際に用いられる圧電振動子製造用治具
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、表面実装型の圧電振動子の封止方
法の一つとして、ハンダや低融点ガラスなど加熱により
溶融する封止材を介して、圧電振動子を構成するキャッ
プとベースとを真空中あるいは不活性ガス中で気密に封
止する方法がある。この方法で表面実装型の圧電振動子
を製造する場合、図４に示す治具４１が用いられてい
る。この治具４１は、周縁部に予めハンダなどの封止材
４５を形成したキャップ４４と、導電性接着剤により固
着された圧電体（図示省略）を搭載したベース４３とを
設置するキャビティ部４２を有する。

【０００３】この治具４１を用いたキャップ４４とベー
ス４３との気密封止は次のようにして行う。

【０００４】治具４１のキャビティ部４２に、封止材４
５を形成したキャップ４４と、ベース４３とをキャップ
４４がキャビティ部４２の底面側になるように設置した
後、ヒーターを内蔵し所定の温度に保たれている加熱板
４７の上に治具４１をのせて加熱を行う。この際、キャ
ップ４４の周縁部に形成した封止材４５とベース４３と
の接触度を高めるために治具４１の上方から荷重機構に
より矢印のような荷重を加える。

【０００５】加熱板４７からの熱が治具４１およびキャ
ップ４４を通して封止材４５まで伝わり、封止材４５の
融点以上になったところで封止材４５が溶融する。この
後、冷却して封止材４５が凝固すると、キャップ４４と
ベース４３の両者が接合され、キャップ４４とベース４
３とは気密に封止される。なお、キャップ４４とベース
４３とは気密封止は、真空、窒素ガスあるいは不活性ガ
スの雰囲気に保たれた容器の中で行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、治具４
１には、次のような問題点がある。

【０００７】キャップ４４の材質が金属の場合には、キ
ャップ４４をプレス加工等で作製すると、図４に示すよ
うに、プレス加工の加工方向に従って、バリのような加
工変形凸部４８がキャップ４４の周縁部に生じてしま
う。

【０００８】治具４１のキャビティ部４２に封止材４５
の形成されたキャップ４４と、ベース４３とを、キャッ
プ４４がキャビティ部４２の底面側になるように設置す
る場合、封止材４５と、加工変形凸部４８とがキャップ
４４の互いに反対側の面に存在すると、キャビティ部４
２の底面と、キャップ４４の加工変形凸部４８がある面
との間に、加工変形凸部４８の出っぱりの程度に応じた
数十μｍの隙間ができてしまう。なお、封止材４５は、
キャップ４４に対する形成位置精度を確保するため、キ
ャップ４４をプレス加工等で作製した後に形成する。こ
のため、封止材４５の形成時にキャップ４４の加工変形
凸部４８の方向をそろえることは困難である。

【０００９】キャップ４４と治具４１との間に隙間があ
る場合には、図示していない荷重機構により、上方より
荷重を加えても、治具４１からキャップ４４への熱の伝
わりが悪くなる。その結果、キャップ４４と治具４１と
の間の隙間の大きさに応じて、封止材４５の溶融状態に
ばらつきを生じ、特に封止材４５が十分に溶融しない場
合、キャップ４４とベース４３との気密な封止が達成で
きず、封止不良が多くなる。この傾向はキャップ４４と
ベース４３との間の隙間での伝熱媒体がない真空中の場
合に、より顕著となる。なお、加熱時間を長くすれば、
封止材４５の溶融状態のばらつきが低減する可能性はあ
るが、この場合には封止材４５が溶融する際に生じるガ
スが、気密に封止されたキャップ４４とベース４３の内
部に多量に閉じ込められてしまい、圧電振動子の特性が
劣化して問題となる。

【００１０】さらに、封止材４５の溶融状態にばらつき
を生じると、作製した圧電振動子の振動周波数の経時変
化や等価直列抵抗値（ＣＩ値）などが不安定になるとい
う問題をも引き起こしてしまう。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
して、キャップが加工変形凸部を有する構造でも、キャ
ップおよびベース、特にキャップに形成した封止材の加
熱が均一に行え、特性のばらつきや劣化の少ない圧電振
動子を作製できる圧電振動子製造治具を提供することで
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の圧電振動子作製治具は下記記載の構造とす
る。

【００１３】本発明の圧電振動子製造治具は、圧電振動
子を構成するキャップとベースとを加熱により溶融する
封止材を介して気密封止するために、前記キャップおよ
び前記ベースとを設置するキャビティ部を有し、前記キ
ャビティ部の底面の周縁部に溝部を有する構造とする。

【００１４】本発明の圧電振動子製造治具は、圧電振動
子を構成するキャップとベースとを加熱により溶融する
封止材を介して気密封止するために、前記キャップを設
置する第２のキャビティと、前記ベースを設置する第１
のキャビティからなるキャビティ部を有し、前記第１の
キャビティの底面の周縁部に溝部を有する構造とする。

【００１５】

【作用】圧電振動子製造用治具のキャビティ部の底部の
周縁部に溝部を有することで、圧電振動子を構成するキ
ャップのキャビティ部底面と接触する面側に、キャップ
の加工時に形成されるバリのような加工変形凸部が存在
しても、キャビティ部の底面とキャップの加工変形凸部
の存在する面との間に隙間を生じることがなく、キャッ
プの加工変形凸部の有無に依らず、封止材を均一に加熱
できるので、封止不良の発生が抑制され歩留まりが向上
し、特性の安定した圧電振動子を作製することが可能と
なる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面により本発明の一実施の
形態を説明する。図１は本発明の実施の形態における圧
電振動作製治具の斜視図である。

【００１７】図１に示すように、本発明の治具１は、キ
ャビティ部２と、このキャビティ部２の底部の周縁部に
溝部６とを有する。キャビティ部２の内径寸法は、キャ
ップ４およびベース３の外形寸法より僅かに大きくす
る。

【００１８】次に、図２により圧電振動子製造用治具１
を用いた圧電振動子の製造方法を説明する。図２は本発
明の実施の形態における治具１の使用例を説明するため
の断面図である。なお、図１ではキャビティ部が複数示
してあるが、いずれのキャビティ部についても同様な構
造であるため、図２では、これらの内の一つのキャビテ
ィ部について示す。

【００１９】図２に示すように、治具１のキャビティ部
２に、封止材５を形成したキャップ４と、図には示して
いないが例えば水晶片などの圧電体を固定保持している
ベース３とを、キャップ４がキャビティ部２の底面側に
なるように設置した後、治具１をヒーターを内蔵した熱
板あるいはカーボンヒーターなどの所定の温度に保たれ
ている加熱板７の上に治具１をのせて加熱を行う。この
際、キャップ４の周縁部に形成した封止材５とベース３
との接触度、およびキャップ４とキャビティ部２の底面
との接触度を高めるため、荷重機構により、上方より矢
印のように荷重を加える。加熱板７からの熱が治具１、
キャップ４を伝わって封止材５まで達し、封止材５の融
点温度以上に加熱されると封止材５が溶融する。

【００２０】この後、冷却して封止材４５が凝固すると
キャップ４とベース３の両者のそれぞれ向かい合う周縁
部が接合される。すなわち、キャップ４とベース３とが
気密に封止されて圧電振動子が完成する。この際、図２
のように圧電振動子を構成するキャップ４とベース３と
の外形寸法がほぼ同一の場合には、キャップ４とベース
３とはキャビティ部２の内壁により、互いの中心が合う
構造になっている。なお、キャップ４とベース３との気
密封止は、真空、窒素ガスあるいは不活性ガスなどの雰
囲気に保たれた容器の中で行う。また、封止材５として
は、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）系、銀（Ａｇ）−錫（Ｓ
ｎ）系、鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）系あるい
は鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）−インジュウム
（Ｉｎ）系などのハンダ材料を用いる。

【００２１】治具１のキャビティ部２の底部には、溝部
６を有するため、キャップ４が封止材５と反対の面に、
図２に示すバリのような加工変形凸部８を有していて
も、加工変形凸部８が溝部６に入り込み、キャップ４と
キャビティ部２の底面との間に隙間ができることはな
く、キャップ４とキャビティ部２の底面との接触面積が
大きくなる。このため、キャップ４の加工変形凸部８の
程度、さらにはキャップ４の加工変形凸部８の有無に依
らず、キャップ４の周縁部に形成する封止材５を均一に
加熱することが可能となる。すなわち、治具１が有する
複数のキャビティ部２の全てにおいても同様な効果が得
られるため、治具１の複数のキャビティ部２に設置した
キャップ４に形成されている封止材５の全てを均一に加
熱することが可能となる。

【００２２】このため、加熱の不十分により、キャップ
４に形成した封止材５の未溶融等は発生せず、治具１に
設置したキャップ４とベース３とは全て均一に気密封止
することが可能となり、特性が均一で、安定した圧電振
動子を一度に多数作製することが可能となる。

【００２３】図１および図２に示す実施の形態では、図
２に示すように圧電振動子を構成するキャップ４とベー
ス３との外形寸法がほぼ同一の場合について説明した
が、キャップ４の外形寸法がベース３の外形寸法より小
さい場合には、図３に示す構造の治具１を用いてもよ
い。

【００２４】図３（ａ）は本発明の他の実施の形態にお
ける圧電振動子作製治具を示す断面図であり、図３
（ｂ）は本発明の他の実施の形態における圧電振動子作
製治具を示す上面図である。

【００２５】図３（ａ）に示すように、治具１は、キャ
ップ４を設置するための第２のキャビティ２２と、ベー
ス３を設置するための第１のキャビティ２１からなるキ
ャビティ部２を有し、第２のキャビティ２２の底面の周
縁部には溝部６を有する。また、図３（ｂ）に示すよう
に、キャビティ部２を構成する第１のキャビティ２１と
第２のキャビティ２２とは、それぞれの中心軸がキャビ
ティ部２の中心軸Ｘ１１と中心軸Ｙ１２に一致する構造
である。すなわち、キャップ４は第２のキャビティ２２
の内壁で位置が固定され、ベース３は第１のキャビティ
２１の内壁で位置が固定される構造となっているため、
キャップ４の外形寸法がベース３の外形寸法より小さい
場合でも、キャップ４とベース３との中心をほぼ一致さ
せることが可能である。

【００２６】なお、キャップに形成されている封止材５
を均一性良く加熱するには、治具１自身も均一に加熱さ
れる必要がある。このため、治具１は、カーボン、アル
ミニウムあるいは銅のような熱伝導性の良い材料を用い
て形成すると良い。

【００２７】また、図２は、加熱を行う前に、封止材５
がキャップ４に形成されている場合で示したが、封止材
はベース３のキャップ４を気密封止する面の周縁部に形
成しても良い。さらに、封止材５は、キャップ４の周縁
部、およびベース３のキャップ４を気密封止する面の周
縁部のいずれにもあらかじめ形成せず、キャップ４の外
形形状に合わせたリング状の封止材を、キャップ４とベ
ース３との間に挿入する構成でも良い。

【００２８】

【発明の効果】上記のように本発明によれば、圧電振動
子製造治具のキャビティ部の底部に溝部を有するため、
キャップが封止材と反対の面にバリのような加工変形凸
部を有していても、キャップの加工変形凸部が溝部に入
り込み、キャップとキャビティ部の底面との間に隙間が
できることがない。このため、キャップの加工変形凸部
の程度、さらにはにキャップの加工変形凸部の有無に依
らず、キャップの周縁部にある封止材を均一に加熱する
ことが可能となる。さらに、圧電振動子製造治具の複数
のキャビティ部の全てにおいても同様な効果が得られる
ため、圧電振動子作製治具の複数のキャビティ部に設置
した全てのキャップの周縁部にある封止材を均一に加熱
することが可能である。このため、加熱不十分による封
止材の未溶融等は発生せず、圧電振動子製造治具に設置
したキャップとベースとを全て均一に気密封止すること
が可能となり、特性が均一で、安定した圧電振動子を一
度に多数作製することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による圧電振動子製造治具
を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態による圧電振動子製造治具
をを説明するための断面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態による圧電振動子製造
治具を示す断面図である。

【図４】従来例を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１ 治具 ２ キャビティ部 ６ 溝部 ２１ 第１のキャビティ ２２ 第２のキャビティ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電振動子を構成するキャップとベース
   とを加熱により溶融する封止材を介して気密封止する際
   に用いられる圧電振動子製造用治具であって、前記キャ
   ップおよび前記ベースとを設置するためのキャビティ部
   を有し、前記キャビティ部の底面の周縁部に溝部を有す
   ることを特徴とする圧電振動子製造用治具。
2. 【請求項２】 圧電振動子を構成するキャップとベース
   とを加熱により溶融する封止材を介して気密封止する際
   に用いられる圧電振動子製造用治具であって、前記キャ
   ップを設置するための第１のキャビティと、前記ベース
   を設置するための第２のキャビティからなるキャビティ
   部を有し、前記第１のキャビティの底面の周縁部に溝部
   を有していることを特徴とする圧電振動子製造用治具。
3. 【請求項３】 治具の材質がカーボン、アルミニウムあ
   るいは銅からなることを特徴とする請求項１および２記
   載の圧電振動子製造用治具。
4. 【請求項４】 キャビティ部を少なくとも一つ有するこ
   とを特徴とする請求項１および２記載の圧電振動子製造
   用治具。