JP4539300B2 - 水晶振動子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は水晶振動子の製造方法に関するものである。

従来、水晶振動子としては、水晶からなる水晶振動子片に形成されたパターン電極にインナーリード線を接続した状態で、水晶振動子片を缶によって真空状態に密封する構造のものがある。また、水晶振動子片とインナーリード線とを接合する方法としては、特許文献１に示される方法が知られている。
この方法は、インナーリード線の表面に塗布されたはんだを外部から加える赤外線または熱風によって加熱して溶融させ、この溶融したはんだによってインナーリード線と水晶振動子片のパターン電極とを接合するものである。
特開平１０−２７０９６５号公報

しかしながら、特許文献１に示す従来の方法を小型の水晶振動子に適用する場合には、水晶振動子片に設けたパターン電極やリードがきわめて小さいために熱容量が小さくなり、周辺部に熱が逃げてしまい、効率的に接合することができない不都合がある。これを回避するためには、周辺部分も含めて予備加熱をすることが必要となり、接合に要する時間が長くなるという不都合が考えられる。また、広い範囲にわたって加熱するため、本来加熱不要な部分をも加熱することになって、無駄が多く、また、水晶振動子片の熱による破損等の問題が生じる可能性もある。

また、赤外線や熱風によってはんだを溶融させて接合する場合に、接合される水晶振動子片のパターン電極とインナーリード線の端部とを相互に接触状態に配しておくことが必要である。しかしながら、インナーリード線の端部を高い精度で整形することは困難であるため、インナーリード線に外力を加えて水晶振動子片のパターン電極に押し付けた状態ではんだを溶融させる必要がある。

この場合には、外力により水晶振動子片のパターン電極に押し付けられたインナーリード線に内部応力が発生し、外力を解除されたときにその内部に残留する応力を消滅させるようにインナーリード線が変形する可能性がある。インナーリード線が変形すると、水晶振動子片の角度が変化するため、位置精度にバラツキを生じ、場合によって、水晶振動子片を密封する缶の内壁に接触してしまう不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、加熱範囲を必要最小限として、供給するエネルギの無駄をなくし、残留応力による位置精度のバラツキを防止して歩留まりを向上することができる水晶振動子の製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、電極を備える水晶振動子片と、リードを支持するプラグとを相互に位置決め状態に支持し、前記水晶振動子片の電極の上方に前記リードの一端部を配し、該リードの一端部自体を溶融させて水晶振動子片の電極に接合させる水晶振動子の製造方法を提供する。

本発明によれば、リードの一端部を溶融させることにより、溶融した一端部が重力により下降して、下方に配されている水晶振動子片の電極に接触するようになる。リードの一端部は溶融しているので、接触した電極に密着状態となって接合することになる。この場合に、リードの一端部と水晶振動子片の電極とを外力によって押し付けて相互に密着させるのではなく、溶融したリードの一端部を重力によって下降させて電極に密着させるので、接合の際にリードの一端部に内部応力が発生せず、水晶振動子片とプラグとを位置決め状態から解除しても、残留応力によって両者が相対的に変位することが防止される。その結果、位置精度のバラツキが防止され、歩留まりを向上することができる。

上記発明においては、前記リードの一端部の表面にはんだが塗布されていることとしてもよい。
このようにすることで、リードの一端部の表面に塗布されているはんだをも溶融させて電極との間の接合状態をさらに強固にすることができる。

また、上記発明においては、前記リードの他端部を接地し、前記リードの一端部にトーチ電極を近接させてアークを発生させ、アーク熱により前記リードの一端部を溶融することが好ましい。
このようにすることで、溶融させたいリードの一端部のみをアークによって加熱することが可能となる。その結果、加熱不要な周辺部分を加熱する無駄をなくし、また、それによって生ずる水晶振動子片の破損等を防止することができる。また、接合作業に要する時間を低減して、製造時間を短縮することができる。

本発明によれば、リードの一端部に内部応力を発生させることなく、水晶振動子片の電極とリードの一端部とを接合することができる。その結果、水晶振動子とプラグとの位置決め状態を解除したときに残留応力によって両者が相対的に変位することがなく、位置精度のバラツキを低減して歩留まりを向上することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る水晶振動子１の製造方法について、図１〜図３を参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る製造方法により製造される水晶振動子１は、図１に示されるように、水晶振動子片２と、リード３と、該リード３を保持するプラグ４と、プラグ４に嵌合される缶部材５とを備えている。水晶振動子片２の表面には、該水晶振動子片２に電圧を加えるパターン電極６が設けられている。前記リード３の一端部３ａはこの水晶振動子片２のパターン電極６に接合されている。

前記プラグ４は円筒状の金属製の外筒４ａと、該外筒４ａ内に充填されたガラス部４ｂとを備え、ガラス部４ｂによって２本のリード３の長さ方向の途中位置を間隔を空けて固定した状態に支持している。前記缶部材５は、前記プラグ４の外筒４ａの外面に嵌合する円筒状に形成され、前記水晶振動子片２を微小隙間を空けて収容することができるようになっている。缶部材５は、真空雰囲気内においてプラグ４に嵌合された状態でプラグ４と接着され、内部を真空状態に維持することができるようになっている。

このように構成される水晶振動子１は、以下の方法により製造する。
まず、図２に示されるように、まず、水晶振動子片２に設けられたパターン電極６と、プラグ４によって支持されたリード３の一端部３ａとを接合する。
水晶振動子片２のパターン電極６とリード３との接合は、以下の通りに行う。すなわち、図３に示されるように、絶縁材料からなるベース７上に固定した位置決め治具８．９に、水晶振動子片２とプラグ４とをそれぞれ位置決め状態に固定する。

位置決め治具８，９には、水晶振動子片２とプラグ４とをそれぞれ位置決め状態に嵌め込む凹部８ａ，９ａが形成されている。平板状の水晶振動子片２を嵌め込む凹部８ａは、水晶振動子片２の輪郭形状と同等の一定の深さ寸法を有する方形の凹部８ａであり、プラグ４を嵌め込む凹部９ａは、円柱状のプラグ４を上方から嵌め込むように底面が円筒内面の溝状に形成されている。

位置決め治具８，９は、例えば、硬度の高い焼き入れ鋼等の金属により構成され、その表面に絶縁コーティング８ｂ，９ｂが施されているものが好ましい。なお、これに代えて、セラミックス材料により構成してもよい。
また、水晶振動子片２を支持する位置決め治具８の凹部８ａには、リード３を接合するパターン電極６（図１および図２参照）が配置されている部分近傍に切欠８ｃが設けられている。したがって、この部分における水晶振動子片２は位置決め治具８から浮いた状態に支持されている。

本実施形態に係る製造方法においては、このようにして水晶振動子片２とプラグ４とが位置決め状態に固定されたときに、プラグ４に支持されているリード３の一端部３ａが水晶振動子片２のパターン電極６の上方に配されるように設定される。このとき、リード３の一端部３ａとパターン電極６との間には隙間が形成され、リード３が自由状態とされていることが望ましい。また、リード３の一端部３ａの表面にははんだ（図示略）がコーティングされている。

そして、図３に示されるように、リード３の他端部３ｂを接地し、水晶振動子片２およびプラグ４の上面を絶縁プレート１０によって覆った状態で、リード３の一端部３ａにトーチ電極１１を近接させて、アーク溶接電源１２からトーチ電極に電流を供給し、トーチ電極１１とリード３の一端部３ａとの間にアーク１３を発生させる。これにより、アーク熱によってリード３表面のはんだおよびリード３の一端部３ａ自体が溶融し、図３に鎖線で示すように、重力によってリード３の一端部３ａが下降して下方に配されている水晶振動子片２のパターン電極６に接触することになる。

すなわち、本実施形態に係る水晶振動子１の製造方法によれば、リード３表面のはんだおよび一端部３ａ自体を溶融させてパターン電極６に接合するので、外力によってリード３とパターン電極６とを押圧状態に保持して接合する従来の方法とは異なり、接合時にリード３およびパターン電極６のいずれにも内部応力が発生しない。したがって、接合後にプラグ４および水晶振動子片２の位置決め状態を解除したときに、残留応力によってリード３が湾曲することがなく、位置決め状態のまま、高い位置精度でプラグ４と水晶振動子片２とが固定されることになる。特に、リード３の一端部３ａの表面に設けたはんだによって、より確実にリード３とパターン電極６とが接合される。

また、本実施形態においては、トーチ電極１１とリード３の一端部３ａとの間にアーク１３を発生させるので、熱風や赤外線によって加熱する場合とは異なり、リード３を極めて狭い範囲で局所的に加熱することができる。したがって、加熱不要な部分を加熱してしまう不都合を防止して、エネルギと時間の無駄をなくし、また、水晶振動子片等２が加熱により損傷してしまう不都合の発生を防止することができる。

この場合において、各位置決め治具８，９の表面に絶縁コーティング８ｂ，９ｂが施されているので、アーク１３がリード３の一端部３ａ以外の部位との間に発生することを防止できる。さらに、水晶振動子片２を位置決め状態に固定する位置決め治具８の凹部８ａに切欠８ｃが設けられ、アーク１３の発生位置近傍から導電性材料が遠ざけられているので、リード３の一端部３ａ以外との間のアーク１３の発生をより効果的に防止できる。

また、水晶振動子片２およびプラグ４が絶縁プレート１０によって覆われているので、水晶振動子片２およびプラグ４にトーチ電極１１からアーク１３が放電することを防止できる。また、リード３およびはんだの溶融時、パターン電極６との接合時に発生するガスやカーボンが水晶振動子片２に付着することがないように保護される。したがって、アーク溶接時に水晶振動子片２の品質低下を防止することができる。

このようにして、水晶振動子片２とプラグ４とが高い位置精度で接合された後に、この組立体と缶部材５とを真空雰囲気内において組み立てる。図２に示されるように、水晶振動子片２の先端から缶部材５を被せてプラグ４と缶部材５とを嵌合させ両者を接着する。これにより、缶部材５とプラグ４とによって囲まれた空間が真空状態とされた水晶振動子１が製造されることになる。

この場合において、本実施形態に係る製造方法によれば、水晶振動子片２とプラグ４との組立体が、位置精度よく接合されているので、水晶振動子片２と、該水晶振動子片２に被せられる缶部材５の内面とが接触することを防止できる。したがって、水晶振動子片２と缶部材５の内面との隙間を必要最小限の隙間として、缶部材５を小型化することができる。また、小型化された缶部材５によっても、水晶振動子片２と缶部材５の内面とが接触する不良品の発生を防止でき、歩留まりを大幅に向上することができるという効果がある。

なお、本実施形態においては、水晶振動子片２のパターン電極６の上方にリード３の一端部３ａを自由状態に配してアーク熱により溶融させることとしたが、これに代えて、パターン電極６に対してリード３の一端部３ａが押圧状態で接触させられていてもよい。本実施形態においては、リード３の一端部３ａ自体を溶融させてパターン電極６と接合させることとしているので、リード３の一端部３ａが溶融された時点でパターン電極６とリード３との押圧状態が解除され、内部応力が消滅するからである。

したがって、接合後に残留応力が存在せず、水晶振動子片２とプラグ４とが高い位置精度で接合状態に維持されることになる。このことから、本実施形態の製造方法によれば、リード３の一端部３ａを精度よく整形する必要がなく、その点においても製造を容易にすることができるという利点がある。

また、本実施形態においては、リード３の一端部３ａをアーク熱によって溶融させることにより水晶振動子片２のパターン電極６と接合することとしたが、これに代えて、他の加熱方法、例えば、レーザによってリード３の一端部３ａを溶融させることにしてもよい。

本実施形態に係る製造方法により製造される水晶振動子の構造を示す縦断面図である。 図１の水晶振動子の組立前の分解斜視図である。 図１の水晶振動子の製造方法を示す模式的な一部縦断面図である。

符号の説明

１ 水晶振動子
２ 水晶振動子片
３ リード
３ａ 一端部
３ｂ 他端部
４ プラグ
６ パターン電極（電極）
１１ トーチ電極
１３ アーク

Claims (3)

1. 電極を備える水晶振動子片と、リードを支持するプラグとを相互に位置決め状態に支持し、
   前記水晶振動子片の電極の上方に前記リードの一端部を配し、
   該リードの一端部自体を溶融させて前記水晶振動子片の電極に接合させる水晶振動子の製造方法。
2. 前記リードの一端部の表面にはんだが塗布されている請求項１に記載の水晶振動子の製造方法。
3. 前記リードの他端部を接地し、
   前記リードの一端部にトーチ電極を近接させてアークを発生させ、アーク熱により前記リードの一端部を溶融する請求項１または請求項２に記載の水晶振動子の製造方法。

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