JP2595840B2 - 圧電振動子の製造方法 - Google Patents

圧電振動子の製造方法

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JP2595840B2
JP2595840B2 JP3169271A JP16927191A JP2595840B2 JP 2595840 B2 JP2595840 B2 JP 2595840B2 JP 3169271 A JP3169271 A JP 3169271A JP 16927191 A JP16927191 A JP 16927191A JP 2595840 B2 JP2595840 B2 JP 2595840B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は圧電振動子の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の圧電振動子の支持構造を表面実装
型の水晶振動子を例にとり、図5の模式的側面図ととも
に説明する。アルミナ等からなるセラミック基板61の
表面にはメタライズ処理等により金属配線62.63が
形成されている。この金属配線は2ヶ所の支持体接合部
とそれぞれの接合部を電気的に外部に引き出す配線引出
し部とからなっている。これら支持体接合部に導電性接
合材66を塗布し、この上に1対の支持体64,65を
搭載し、加熱乾燥を行い導電性接合材を硬化させ、両者
の電気的機械的接続を行う。そして、これら支持体に励
振電極形成された水晶振動板67を搭載し、水晶振動板
等をキャップ68で被覆し気密封止する。また支持体と
支持体接合部の接合を抵抗溶接で行う方法も考案されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような支持体の接合方法では以下のような問題点を有し
ていた。.導電性接合材が乾燥硬化するまでの間に、
セラミック基板や支持体に振動衝撃が加わると、支持体
がセラミック基板上の所定の位置からずれたり傾いたり
する。.導電性接合材が硬化した後でないと、支持体
に水晶振動板(圧電振動板)を搭載することができな
い。一般的に接合材の硬化には比較的長い時間を要す
る。.硬化前の導電性接合材が毛細管現象で支持体と
金属配線あるいはセラミック基板の間を広がり、場合に
よってはこれが支持体のバネ性を損なわせ、本来の支持
体の役割である衝撃に対する緩衝作用の劣化が生じる。
.導電性接合材の塗布量及び塗布位置のばらつきによ
り、接着強度にばらつきが発生する。.1対の支持体
を個別に搭載するため対称性が失われやすい。特に、支
持体の位置が正しく固定されないと、支持体に搭載する
圧電振動板に応力歪を与えかねず、圧電振動子としての
信頼性に大きく影響するものであった。.抵抗溶接に
よる接合方法であると、溶接時に加圧を行うので、セラ
ミック基板の支持体接合部分に過大な圧力がかかり、当
該部分においてクラックが発生する等の破損が生じるこ
とがある。特に低背化の求められる圧電振動子の場合、
セラミック基板を薄くすることが求められるため、機械
的強度が低下し、このような問題の発生する可能性が高
くなる。.圧電振動子が超小型化してきた場合、特に
抵抗溶接においては支持体の接合部の面積に対して、溶
接用電極棒の絶対的な面積が大きいため、溶接が良好に
行われないことがある。
【0004】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、支持体をセラミック基板の所定の位置に正
確に接続でき、接合材で支持体のバネ性を損なわせるこ
とがなく、またセラミック基板を破損することがなく、
しかも製造時の作業性のよい圧電振動子の製造方法を提
供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明による圧電振動子の製造方法は、セラミッ
ク基板との接合部と板状の圧電振動子の搭載部を有し、
一端が自由端となる支持体の少なくとも一対をフレーム
枠で一体化し、当該一対の支持体が連続的に連なったリ
ードフレームを用意し、また金属配線が施こされたセラ
ミック基板を前記一対の支持体の間隔と等間隔に複数個
配置し、支持体の前記接合部を前記金属配線の接合パッ
ドに当接させ、レーザービーム溶接にて支持体と金属配
線の両接合部分を接合しするとともに、支持体とフレー
ム枠との連結部を同じくレーザービームにて切断し、そ
の後前記圧電振動子を前記搭載部間に平置き搭載したこ
とを特徴とするものである。もちろん電極導出形態(金
属配線の形態)によって支持体の必要本数も異なり、3
個以上の支持体を用いる場合もある。なお、支持体にお
いて自由端となる部分は、接合部であってもよいし、搭
載部であってもよい。
【0006】レーザービーム溶接は支持体の接合部に1
点で行ってもよいし、複数点で行ってもよい。なお、支
持体の接合部に1つあるいは複数の小穴を設け、この小
穴周辺を中心にレーザービームを照射すれば、より効率
的に金属配線と支持体との接合が行われる。また、レー
ザービーム溶接後支持体と金属配線を少量の接合材で補
助的に接合するとより接合の信頼性が向上する。この場
合、その接合部分に1つあるいは複数の小穴を設け、接
合材による接合強度を向上させてもよい。
【0007】
【作用】セラミック基板上の金属配線と支持体との接合
をレーザービーム溶接で行うので、両者は異物質が介在
することのない金属間接合が行われ、接合が確実とな
る。また、レーザービーム溶接はその溶接部分を極めて
小さくすることができるので、圧電振動子が小型化さ
れ、支持体との接合部分が極めて小さくなった場合にお
いても確実に接合が行え、抵抗溶接のように接合状態が
溶接用電極棒の面積に影響されることはない。さらに、
接合材を用いていた場合の諸欠点(例えば硬化時間が長
い、支持体のバネ性を損なわせる場合がある等)がなく
なり、また抵抗溶接において問題となっていたセラミッ
ク基板の破損もなくなる。
【0008】また、リードフレームの配置により、セラ
ミック基板群との位置決めを行うので、一端が自由端と
なる支持体においても、支持体間の距離、位置が正しく
定められ、またセラミック基板の金属配線の接合パッド
に対する支持体の位置決めがきわめて容易で、接続にお
ける信頼性も高い。したがって、圧電振動子を平置き搭
載しても支持体の平行度等が設計どおりであるので、圧
電振動子に無用な歪みを与えることがない。
【0009】請求項2に示すように、支持体の接合部に
予め1つあるいは複数の小穴を設け、この小穴付近にレ
ーザービーム溶接を行うことにより、より効率的に接合
を行うことができる。
【0010】
【実施例】次に、本発明について表面実装型の水晶振動
子を例にとり、図面を参照して説明する。図1は本発明
の実施例を示す分解斜視図であり、図2は図1において
水晶振動板を取り付け、キャップを被覆した状態での側
断面図、図3はリードフレームに一体化された支持体を
金属配線にレーザービーム溶接する状態を示す図、図4
は支持体をリードフレームから切り離す状態を示す図で
ある。セラミック基板1はその材料がアルミナからな
り、薄板状に加工され、かつその側面に4つの切り欠き
1a,1b,1c,1dが設けられている。このセラミ
ック基板1上にはメタライズ処理された金属配線21,
22が設けられている。金属配線21,22は、それぞ
れ支持体との接合パッド21a,22aと、これら接合
パッドからセラミック基板端面の切り欠きに延びた引出
し部21b,22bとを有している。支持体31,32
は洋白等の金属からなり、それぞれ金属配線との接合部
31a,32aと連結部31b,32bと水晶振動板4
の搭載部31c,32cを有している。支持体31,3
2を前記接合パッド21a,22aに搭載し、それぞれ
両者をレーザービーム溶接により接合する。水晶振動板
4はATカット水晶板からなり、矩形形状に加工され
て、その表面には励振電極41(裏面については図示せ
ず)が蒸着等の手段で形成されている。この水晶振動板
4を前記支持体間に懸架し、図示していないが導電性接
合材で導通固着する。そして、セラミック材、あるいは
樹脂材からなるキャップ5でこれら水晶振動板等を被覆
し、気密封止する。
【0011】次に、上記した圧電振動子を信頼性を確保
して量産するための製造方法について図3,図4を中心
に説明する。リードフレームLは、一対の支持体31,
32が対向配置され、これら支持体がフレーム枠L1と
連結部分R1,R2,R3,R4でつながった一体物を
一組として、複数組連続して設けられた構成であり、全
体として金属の帯形状をしている。この支持体の接合部
31a,32aはそれぞれ自由端となっている。なお、
一対の支持体の接合部間はちょうどセラミック基板の接
合パッド21a,22a間の距離に設定されている。金
属配線21,22が設けられたセラミック基板1は、上
記支持体が設置された間隔と等間隔に複数個連続(セラ
ミック基板群という)して設けられている。これらセラ
ミック基板群上に前記リードフレームLを移動させ、接
合パッド21a,22aと接合部31a,32aをそれ
ぞれ接触させる。そして、レンズCで集光したレーザー
ビームを前記各々の接続部分に2ヶ所当て、レーザービ
ーム溶接を行う。なお、この接合部に予め1つあるいは
複数の小穴を設けておけば、この小穴付近にレーザービ
ーム溶接を行うことにより、より効率的に接合を行うこ
とができる。つづいて、図4に示すようにリードフレー
ムから支持体を切り放すため、連結部分R1,R2,R
3,R4にレーザービームを照射して溶断する。このよ
うに自由端となっている支持体の接合部分をまずセラミ
ック基板に位置決めして溶接固定されるので、一対の支
持体がセラミック基板上に位置ずれすることなく、正対
向して取り付けることができる。これら一連の作業を次
々に行うことにより、信頼性、量産性に優れた圧電振動
子の支持構造を提供できる。
【0012】レーザービームの出力は、支持体並びに金
属配線の材質、厚み等を勘案して、これらが必要以上に
損傷を受けない程度に調整する必要がある。例えば、セ
ラミック基板としてAl23(アルミナ)を用い、この
表面にタングステン層、ニッケル層、金層の順番でメタ
ライズされた合計厚さ20μmのメタライズ配線を設
け、このメタライズ配線に板厚が50μmの洋白からな
る支持体をレーザービーム溶接する場合、0.12Jの
出力で強固に電気的機械的接合が行えた。なお、支持体
をリードフレームから切り離す場合、0.13Jの出力
で切断できた。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、セラミック基板上の金
属配線と支持体との接合をレーザービーム溶接で行うの
で、両者は異物質が介在することのない金属間接合が行
われ、接合が確実となる。また、接合材を用いると一般
的にその硬化時間が長いので、硬化中に振動、衝撃が加
わって所定の接合位置から支持体がずれたり傾いたりす
ることがあったり、接合材の塗布量が多すぎることがあ
り、これが支持体のバネ性を損なわせること等があった
が、このような諸欠点がなくなり、信頼性の高い圧電振
動子を得ることができる。また、圧電振動子が超小型化
された場合においても、確実な接合を行うことができと
ともに、セラミック基板が支持体接合時に破損すること
もなくなる。
【0014】さらに、複数個の支持体をリードフレーム
に一体化し、この支持体の配置間隔と等間隔にセラミッ
ク基板を配置し、レーザービーム溶接あるいは切断を行
っているので、量産性に極めて優れている。特に、一端
が自由端となる支持体において、向かい合う支持体の対
称性が確保され、支持体の位置決めがきわめて容易で接
続における信頼性も高く、圧電振動板を搭載した場合で
も、支持体の接続位置、平行度等が不適切なことによる
応力歪等の発生がなく、圧電振動子としての電気的諸特
性が良好で、かつ経時変化を極少に抑制することがで
き、信頼性を向上させることができる。
【0015】また、支持体の接合部に予め1つあるいは
複数の小穴を設け、この小穴付近にレーザービーム溶接
を行うことにより、より効率的に接合を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施例を示す分解斜視図。
【図2】図1の断面図。
【図3】圧電振動子の製造方法を説明する図。
【図4】圧電振動子の製造方法を説明する図。
【図5】従来例を示す図。
【符号の説明】 1 セラミック基板 21,22 金属配線 31,32 支持体 4 水晶振動板(圧電振動板) 5 キャップ L リードフレーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−50813(JP,A) 特開 昭60−224254(JP,A) 特開 昭63−81962(JP,A) 特開 平2−155259(JP,A) 特開 昭62−50096(JP,A) 実開 昭59−36618(JP,U) 実開 昭62−105624(JP,U) 特公 平2−49835(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック基板との接合部と板状の圧電
    振動子の搭載部を有し、一端が自由端となる支持体の少
    なくとも一対をフレーム枠で一体化し、当該一対の支持
    体が連続的に連なったリードフレームを用意し、また金
    属配線が施こされたセラミック基板を前記一対の支持体
    の間隔と等間隔に複数個配置し、支持体の前記接合部を
    前記金属配線の接合パッドに当接させ、レーザービーム
    溶接にて支持体と金属配線の両接合部分を接合するとと
    もに、支持体とフレーム枠との連結部を同じくレーザー
    ビームにて切断しその後前記圧電振動子を前記搭載部
    間に平置き搭載したことを特徴とする圧電振動子の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 セラミック基板との接合部と板状の圧電
    振動子の搭載部を有し、一端が自由端となる支持体の少
    なくとも一対をフレーム枠で一体化するとともに、前記
    接合部に1つあるいは複数の小穴を設け、当該一対の支
    持体が連続的に連なったリードフレームを用意し、また
    金属配線が施こされたセラミック基板を前記一対の支持
    体の間隔と等間隔に複数個配置し、支持体の前記接合部
    を前記金属配線の接合パッドに当接させ、前記小穴周辺
    を中心にレーザービーム溶接を行い、支持体と金属配線
    の両接合部分を接合するとともに、支持体とフレーム枠
    との連結部を同じくレーザービームにて切断し、その後
    前記圧電振動子を前記搭載部間に平置き搭載したことを
    特徴とする圧電振動子の製造方法。
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