JP2002111428A - 圧電振動子収納用容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属製蓋体を溶接するとき、蓋体と絶縁基体
との熱膨張率の違いにより絶縁基体の底板に応力が集中
するため、底板にクラックが発生する。 【解決手段】 底板１ａの上面に枠体１ｂが接合され
て、上面に圧電振動子３を収容するための略直方体状の
凹部４が設けられた絶縁基体１と、凹部４の内側端部の
底面上に形成された、上面に圧電振動子３の端部が取着
される段差部５と、枠体１ｂの上面に被着された枠状メ
タライズ金属層９と、枠状メタライズ金属層９に接合さ
れた金属枠体10と、金属枠体10に溶接される、凹部４を
塞ぐ金属製蓋体２とから成る圧電振動子収納用容器にお
いて、凹部４の底面には、段差部５の下辺の少なくとも
中央近傍に、底板１ａと段差部５との間に延在させた底
面メタライズ金属層６が形成されている。これにより金
属製蓋体２を溶接するときに熱応力が発生しても、絶縁
基体１の底板１ａにクラックが発生しない。

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やセラミ
ック振動子等の圧電振動子を収容するための圧電振動子
収納用容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水晶振動子やセラミック振動子等
の圧電振動子を収容する圧電振動子収納用容器は、例え
ば図７に断面図で、図8に斜視図で示すように、底板21
ａの上面外周部に枠体21ｂが接合されて、底板21ａの上
面に圧電振動子22を収容するための略直方体状の凹部23
が設けられたセラミック製の絶縁基体21と、凹部23の内
側端部の底面上に形成され上面に圧電振動子22の端部が
取着される段差部26と、枠体21ｂの上面に被着された枠
状のメタライズ金属層24と、このメタライズ金属層24に
接合された金属枠体25と、金属枠体25に溶接され凹部23
を塞ぐ金属製蓋体27とから構成されている。なお、図8
においては圧電振動子22および金属製蓋体27を除いた状
態を示している。

【０００３】そして段差部26の上面に圧電振動子22の端
部ををろう材や導電性の樹脂等から成る接着剤を介して
取着固定するとともに金属枠体25に鉄−ニッケル−コバ
ルト合金や鉄−ニッケル合金等から成る金属製蓋体27を
溶接し、絶縁基体21と金属製蓋体27とから成る容器内部
に圧電振動子22を気密に収容することによって最終製品
としての圧電装置となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の圧電振動子収納用容器においては、絶縁基体21の凹
部23内側に水晶振動子やセラミック振動子等の圧電振動
子22を収容した後、金属枠体25に金属製蓋体27をシーム
ウエルド溶接法等により取着し圧電装置を製作すると
き、溶接時の熱により金属製蓋体27のみが大きく熱膨張
しさらに冷却するときには大きく収縮する。しかしセラ
ミック製の絶縁基体21は金属製蓋体27に比べて熱膨張率
が小さいためほとんど変化しない。このため冷却時に金
属製蓋体27が大きく収縮すると、金属製蓋体27が溶接接
合された絶縁基体21に応力が発生する。

【０００５】この応力は凹部23の底面、具体的には段差
部26の下辺の中央近傍と接する底板21ａの上面部分に集
中して底板21ａにクラックを発生させることがある。そ
のため容器の気密封止が破れ容器の内部に収容する圧電
振動子22を長期間にわたり正常かつ安定に作動させるこ
とができなくなることがあるという問題点を有してい
た。

【０００６】本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出
されたものであり、その目的は、絶縁基体の凹部底面を
構成する底板21ａにクラックを発生させることを防止し
て容器の気密封止の信頼性を高いものとし、容器内部に
収容する圧電振動子を長期間にわたり正常かつ安定に作
動させることのできる圧電振動子収納用容器を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電振動子収納
用容器は、底板の上面に枠体が接合されて、上面に圧電
振動子を収容するための略直方体状の凹部が設けられた
絶縁基体と、前記凹部の内側端部の底面上に形成され
た、上面に前記圧電振動子の端部が取着される段差部
と、前記枠体の上面に被着された枠状メタライズ金属層
と、この枠状メタライズ金属層に接合された金属枠体
と、この金属枠体に溶接される凹部を塞ぐ金属製蓋体と
から成る圧電振動子収納用容器において、前記凹部の底
面には、前記段差部の下辺の少なくとも中央近傍に、前
記底板と前記段差部との間に延在させた底面メタライズ
金属層が形成されていることを特徴とするものである。

【０００８】本発明の圧電振動子収納用容器によれば、
凹部の底面には、段差部の下辺の少なくとも中央近傍
に、底板と段差部との間に延在させた底面メタライズ金
属層が形成されていることから、絶縁基体の凹部内側に
圧電振動子を収容した後、金属枠体に金属製蓋体を溶接
により取着するとき、絶縁基体の凹部の底面に対して段
差部の下辺の中央近傍と接する底板の上面部分に溶接に
よる熱応力が発生しても、底面メタライズ金属層が底板
の強度を補強する補強材として作用するため、底板にク
ラックが発生することがない。その結果、容器の気密封
止の信頼性を高め、容器の内部に収容する圧電振動子を
長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能と
なる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の圧電振動子収納用容器に
ついて以下に説明する。図１は本発明の圧電振動子収納
用容器の実施の形態の一例を示す断面図、図２は図１に
示す圧電振動子収納用容器の圧電振動子および金属製蓋
体を除いた状態の斜視図であり、図３は図１に示す圧電
振動子収納用容器の圧電振動子および金属製蓋体を除い
た状態の平面図である。これらの図において１はセラミ
ック材料より成る絶縁基体であり、２は金属製蓋体であ
る。この絶縁基体１と金属製蓋体２とで水晶振動子やセ
ラミック振動子等の圧電振動子３を収容するための容器
が構成される。

【００１０】絶縁基体１は底板１ａの上面に枠体１ｂが
設けられることにより、上面に圧電振動子３を収容する
ための略直方体状の凹部４が形成される。そして凹部４
の内側端部の底面上に圧電振動子３の端部が取着される
一対の段差部５がそれぞれ凹部４の角部に接して形成さ
れている。また凹部４の底面には、段差部５の下辺の少
なくとも中央近傍に、底板１ａと段差部５との間に延在
させた底面メタライズ金属層６が形成されている。

【００１１】絶縁基体１の底板１ａ・枠体１ｂおよび段
差部５は、酸化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結
体・窒化アルミニウム質焼結体・ガラスセラミックス焼
結体等の電気絶縁材料から成り、例えば酸化アルミニウ
ム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウム・酸化
珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末
に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合して泥しょう
物を作り、ドクターブレード法を採用してシート状に成
形してセラミックグリーンシートと成し、しかる後、そ
のセラミックグリーンシートに所定の打ち抜き加工を施
すとともに、後述する底面メタライズ金属層6・配線層8
・枠状メタライズ金属層9となる金属ペーストを印刷塗
布してこれを複数枚積層し、高温で焼成することによっ
て製作される。

【００１２】また、段差部５の上面から絶縁基体１の下
面にかけて配線層８が形成されている。配線層８の段差
部５の上面に位置する領域には圧電振動子３の各電極が
接着剤７を介して電気的に接続され、また絶縁基体１の
下面に導出された部位は外部電気回路基板の配線導体に
半田やろう材等を介して接合される。

【００１３】配線層８はタングステンやモリブデン等の
高融点金属粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合
して得た金属ペーストを絶縁基体１用のセラミックグリ
ーンシートの所定の位置にスクリーン印刷法により所定
のパターンに印刷塗布することにより形成される。

【００１４】なお、配線層８はその露出する外表面にニ
ッケルや金等の耐蝕性に優れかつ良導電性である金属を
メッキ法により１〜20μｍの厚さに被着させておくとよ
い。これにより配線層８の酸化腐蝕を有効に防止するこ
とができるとともに、配線層８を外部電気回路基板の配
線導体に半田やろう材等を介して接合するとき接合強度
を向上させることができる。

【００１５】段差部５への圧電振動子３の接着剤７を介
しての固定は、まず段差部５の上面に圧電振動子３を、
例えば銀−エポキシやポリイミド系導電性樹脂からなる
接着剤７を間に挟んで載置させ、しかる後、接着剤７に
熱硬化処理を施して取着固定させる。

【００１６】また、絶縁基体１はその枠体１ｂの上面に
枠状メタライズ金属層９が形成されており、その枠状メ
タライズ金属層９には金属枠体10がろう付けされてい
る。枠状メタライズ金属層９はタングステンやモリブデ
ン等の高融点金属から成り、金属枠体10を絶縁基体１の
枠体１ｂに接合するときの下地金属層として作用する。

【００１７】枠状メタライズ金属層９はタングステンや
モリブデン等の高融点金属粉末に適当な有機バインダや
溶剤を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体１用の
セラミックグリーンシートの所定の位置にスクリーン印
刷法により所定のパターンに印刷塗布することにより形
成される。

【００１８】さらに、金属枠体10は鉄−ニッケル−コバ
ルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る金属
製蓋体２を絶縁基体１に溶接により取着する際の下地金
属部材として作用し、金属製蓋体２が金属枠体10にシー
ムウエルド法やエレクトロンビーム法等により溶接され
ることによって、金属製蓋体２は絶縁基体１上に取着さ
れることになる。

【００１９】金属枠体10は鉄−ニッケル−コバルト合金
や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、例えば鉄−
ニッケル−コバルト合金等のインゴットに圧延加工や打
ち抜き加工を施すことによって所定の枠状に形成され
る。

【００２０】また、凹部４の底面には、段差部５の下辺
の少なくとも中央近傍に、底板１ａと段差部５との間に
延在させた底面メタライズ金属層６が形成されている。
この底面メタライズ金属層６は金属枠体10に金属製蓋体
２を溶接する際に、底板１ａに発生するクラックを防止
するための強度を補強する補強部材として機能する。

【００２１】このような底面メタライズ金属層６が形成
されることにより、絶縁基体１の凹部４内側に圧電振動
子３を収容した後、金属枠体10に金属製蓋体２を溶接に
より取着するとき、絶縁基体１の凹部４の底面において
段差部５の下辺の中央近傍に接する底板１ａの部分に溶
接による熱応力が発生しても、この部分に底面メタライ
ズ金属層６が形成され底板１ａの強度が補強されている
ので底板１ａにクラックが発生することがない。その結
果、容器の気密封止の信頼性が高く容器の内部に収容す
る圧電振動子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動さ
せることが可能となる。

【００２２】この底面メタライズ金属層６の最小形成範
囲は、まず形成長さとして、段差部５が図２に示したよ
うな一対の四角形状のものの場合には、凹部４の内側へ
張り出した角を中心としてそれぞれ各辺が枠体１ａに接
するまでの長さの約50％とすればよい。また形成幅は、
段差部５の下辺より段差部５の外側へ約0.1ｍｍとし、
また底板１ａと段差部５との間に延在させる幅を約0.1
ｍｍとすればよい。

【００２３】底面メタライズ金属層６がこのような最小
形成範囲より小さくなると、クラックを防止するための
強度補強部材としての機能を充分に確保できなくなる傾
向にある。

【００２４】他方、底面メタライズ金属層６の最大形成
範囲は、枠体１ｂと接触しない範囲で可能な限り広いほ
うがよい。底面メタライズ金属層６が枠体１ｂと接触す
ると、底面メタライズ金属層６と絶縁基体１との熱膨張
率や材質特性が違うため、金属製蓋体２を溶接したとき
の熱応力により底面メタライズ金属層６が剥離する等の
不具合を引き起こすことがある。さらにまた、底面メタ
ライズ金属層６は圧電振動子３の機能に不都合な影響を
及ぼさない範囲で可能な限り広いほうがよい。底面メタ
ライズ金属層６の面積が広くなると圧電振動子３の機能
に影響を与え、正常に作動しなくなる傾向がある。

【００２５】なお、実用的には、形成長さとして、段差
部５が図２に示したような一対の四角形状のものの場合
には、凹部４の内側へ張り出した角を中心としてそれぞ
れ各辺が枠体１ａに接するまでの長さの約90％とすれば
よい。また、形成幅は、段差部５の下辺より段差部の外
側へ約0.5ｍｍとし、また底板１ａと段差部５との間に
延在させる幅を約0.5ｍｍとすればよい。

【００２６】ただし、段差部５を図２に示したように一
対のものとして形成した場合には、その段差部５間にお
いては、図３に底面メタライズ金属層６間を結んで点線
で示したように、一対の段差部５の下辺に形成されたそ
れぞれの底面メタライズ金属層６同士をつないで一体の
ものとして形成してもよい。

【００２７】さらに、底面メタライズ金属層６の厚みは
５〜50μｍ程度がよく、好ましくは10〜15μｍ程度がよ
い。５μｍ程度未満ではクラックを防止するための補強
部材としての充分な強度を確保することが得られなくな
る傾向がある。他方、底面メタライズ金属層６の厚みが
50μｍ程度を超えると、底面メタライズ金属層６の上に
積層する段差部５が正常に積層されず変形することがあ
り、良好な気密封止が得られなくなるとともに圧電振動
子３を段差部５に正しく取着させることができなくなる
傾向がある。底面メタライズ金属層６の厚みを10〜15μ
ｍとしたときには、少ない量で均一な厚みに塗布するこ
とができる。

【００２８】このようにして凹部４の底面上に形成され
る底面メタライズ金属層６は、どんな形状の段差部にも
適用することができ、例えば、図４に斜視図で示すよう
に一対の三角形状の段差部５に対しては、その斜辺の中
央近傍にそれぞれ底面メタライズ金属層６を形成すれば
よく、図５に斜視図で示すように一対の円弧状の段差部
５に対しては、その円弧状の下辺の中央近傍にそれぞれ
底面メタライズ金属層６を形成すればよく、図６に斜視
図で示すような一つの長方形状の段差部５に対しては、
その下辺の中央近傍に一つの底面メタライズ金属層６を
形成すればよい。

【００２９】以上のような底面メタライズ金属層６は、
タングステンやモリブデン等の高融点金属粉末に適当な
有機バインダや溶剤を添加混合して得た金属ペースト
を、底板１ａとなるセラミックグリーンシートの所定の
位置に、スクリーン印刷法等を用いて所定のパターンに
印刷塗布した後、高温で焼成されることにより形成され
る。さらに凹部４の表面に露出している部分の表面に
は、ニッケルや金等の耐蝕性に優れた金属をメッキ法に
より１〜20μｍの厚さに被着しておくとよい、これによ
り酸化腐蝕が有効に防止される。

【００３０】かくして本発明の圧電振動子収納用容器に
よれば、絶縁基体１の略直方体状の凹部４の内側端部の
底面上に形成された段差部５に圧電振動子３を接着剤７
を介して取着するとともに、圧電振動子３の電極を配線
層８に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面の
凹部４の周囲に形成された枠状メタライズ金属層９にろ
う付けされている金属枠体10に金属製蓋体２を溶接し、
絶縁基体１と金属製蓋体２とからなる容器内部に圧電振
動子３を気密に封止することによって最終製品としての
圧電装置となる。

【００３１】このとき、圧電振動子収納用容器の凹部４
の底面に底面メタライズ金属層６が形成されているた
め、金属製蓋体２を金属枠体10に溶接したとき段差部５
の下辺の中央近傍に熱応力が発生しても、底面メタライ
ズ金属層６が形成され補強されているので絶縁基体１の
底板１ａにクラックが発生することがない。その結果、
容器の気密封止の信頼性を高め容器の内部に収容する圧
電振動子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動させる
ことが可能となる。

【００３２】なお、本発明は上記の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。例え
ば、圧電振動子収納用容器の凹部４の一方の短辺のみに
段差部５を設けた例で説明したが、段差部５は両方の短
辺に設けても良い。

【００３３】

【発明の効果】本発明の圧電振動子収納用容器によれ
ば、絶縁基体の凹部の底面に、段差部の下辺の少なくと
も中央近傍に、底板と段差部との間に延在させた底面メ
タライズ金属層が形成されていることから、絶縁基体の
凹部内に圧電振動子を収容するとともに金属製蓋体を金
属枠体に溶接して圧電装置を製作するとき、底板の段差
部の下辺の中央近傍に溶接による熱応力が発生しても、
底面メタライズ金属層が底板の強度を補強する補強材と
して作用するため絶縁基体にクラックが発生することな
く、容器の気密封止の信頼性を高め容器の内部に収容す
る圧電振動子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させ
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電振動子収納用容器の実施の形態の
一例を示す断面図である。

【図２】図１に示す圧電振動子収納用容器の蓋体および
圧電振動子を除いた斜視図である。

【図３】図１に示す圧電振動子収納用容器の蓋体および
圧電振動子を除いた平面図である。

【図４】本発明の圧電振動子収納用容器の実施の形態の
他の例を示す斜視図である。

【図５】本発明の圧電振動子収納用容器の実施の形態の
他の例を示す斜視図である。

【図６】本発明の圧電振動子収納用容器の実施の形態の
他の例を示す斜視図である。

【図７】従来の圧電振動子収納用容器の例を示す断面図
である。

【図８】図７に示す圧電振動子収納用容器の蓋体および
圧電振動子を除いた要部斜視図である。

【符号の説明】

１・・・絶縁基体 １ａ・・・底板 １ｂ・・・枠体 ２・・・金属製蓋体 ３・・・圧電振動子 ４・・・凹部 ５・・・段差部 ６・・・底面メタライズ金属層 ９・・・枠状メタライズ金属層 10・・・金属枠体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０３Ｈ 9/17 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底板の上面に枠体が接合されて、上面に
   圧電振動子を収容するための略直方体状の凹部が設けら
   れた絶縁基体と、前記凹部の内側端部の底面上に形成さ
   れた、上面に前記圧電振動子の端部が取着される段差部
   と、前記枠体の上面に被着された枠状メタライズ金属層
   と、該枠状メタライズ金属層に接合された金属枠体と、
   該金属枠体に溶接される、前記凹部を塞ぐ金属製蓋体と
   から成る圧電振動子収納用容器において、前記凹部の底
   面には、前記段差部の下辺の少なくとも中央近傍に、前
   記底板と前記段差部との間に延在させた底面メタライズ
   金属層が形成されていることを特徴とする圧電振動子収
   納用容器。