JPH0141050B2 - - Google Patents

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JPH0141050B2
JPH0141050B2 JP56055891A JP5589181A JPH0141050B2 JP H0141050 B2 JPH0141050 B2 JP H0141050B2 JP 56055891 A JP56055891 A JP 56055891A JP 5589181 A JP5589181 A JP 5589181A JP H0141050 B2 JPH0141050 B2 JP H0141050B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass
stem
metal
case
melting point
Prior art date
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Expired
Application number
JP56055891A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57170612A (en
Inventor
Eiji Togawa
Seiichi Igarashi
Masatoshi Kobayashi
Tatsuo Ikeda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Matsushima Kogyo KK
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Matsushima Kogyo KK
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushima Kogyo KK, Seiko Epson Corp filed Critical Matsushima Kogyo KK
Priority to JP5589181A priority Critical patent/JPS57170612A/en
Publication of JPS57170612A publication Critical patent/JPS57170612A/en
Publication of JPH0141050B2 publication Critical patent/JPH0141050B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はガラス封止水晶振動子の、ガラス封着
温度に耐えるマウント方法に関するものである。 本発明の目的は品質のより水晶振動子の製造方
法を提供することである。 本発明の他の目的は安価な水晶振動子の製造方
法を提供することである。 従来の水晶振動子の製造方法の1例を第1図に
より説明する。1はステムであり、コバール等で
形成された2本のリード線2,6をコバール等か
らなる金属環3の中へ位置出しをしてセツトし、
コバール等の金属と熱膨張率が等しいかあるいは
近いガラス4により封着(ハーメチツクシール)
されたものである。5の水晶発振片は、フオトリ
ソグラフイ法もしくは機械加工により外形々状が
出され、その表面には蒸着もしくはスパツタ等に
よつて形成された電極を有している(図示せず)。
水晶発振片5と内側リード線2′,6′の接合方法
は、ハンダ、金−スズ(Au−Sn)共晶等の比較
的低融点の材料によるろう付け、あるいは、銀ペ
ースト、接着剤等による接着によつて行なわれて
いる。 接合部は発振片の保持と外部導通を兼ねてい
る。接合後、水晶発振片先端部7,7′に周波数
調整用の薄膜を形成し、該薄膜をレーザートリミ
ングによつて質量を除去する方法、あるいは水晶
発振片先端部7,7′に金、銀のような金属を蒸
着して質量を付加する方法のいづれかによつて周
波数調整が行なわれる。 次に、振動特性向上のためにケース8およびス
テム1と水晶発振片5をそれぞれ真空中で加熱
し、表面に付着しているガス成分を十分除去す
る。 このように脱ガスしたケース8を前述したステ
ムの金属環3に真空中で圧入して真空の保持と振
動子の保護がされる。これは封入と呼ばれる。ケ
ース8は洋白にハンダ等の軟質金属をメツキして
形成されるのが一般的であるが、この軟質金属は
真空保持のシール材として用いられている。ま
た、圧入であるから、ケース内径とステム外径と
の関係は、ケース内径が小さくしめしろを有して
いる。 ここで上記の従来方法の欠点を以下に示す。 (1) 部品単価が高い。 ステム及びケースが非常に高く水晶振動子に
占める部品単価の構成割合が大きかつた。これ
はステムは金属外環とリード線にコバールを使
用していることにより材料費が高いこと、ま
た、ステム製造時に金属環は後にケースを圧入
する関係から高精度な成形をする必要があり、
更にガラスの粉末を加圧成形し前記3部品を位
置出ししてガラスを溶融して封着し更に金属環
ならびにリード線の金属表面の耐触性を向上さ
せるためにNi等をメツキする工程を有し加工
費が非常に高かつた。 一方、ケースも洋白等の金属を加圧成形した
後圧入を容易に行なうためのハンダ等の金属を
該ケース表面にメツキするため2工程を有し、
加工費が非常に高かつた。 (2) 品質上、以下の問題点がある。 エージング特性が悪い。 従来法では真空中での加熱による脱ガス工
程において、ケースはハンダ等の軟質金属を
メツキしてあるため融点以上の加熱が行なえ
ないこと、及びハンダメツキが多孔質であり
非常に多くのガスを吸着しているために脱ガ
スが不十分となり、封入後に残留ガスがケー
ス表面から発生し振動子の発振周波数が変化
する、すなわちエージング特性が悪いという
欠点を有する。 封入時の真空漏れがある。 従来の水晶振動子の製造方法では、ケース
にハンダ等の軟質金属をメツキし、ステムの
金属環に圧入するという構成から、軟質金属
のメツキ厚みのムラ、および、ゴミ等が付着
した際に封入時にケースとステムの充分な密
着が行なわれず、水晶振動子内の真空度が保
たれないという欠点を有する。 封入時の周波数分布の拡大。 従来の水晶振動子の製造方法では、金属ケ
ースを使用するために、水晶振動子の周波数
調整は封入前に行なう以外に方法はなかつ
た。 ところが、従来の製造方法によれば、封入
時にステムにケースを圧入することによつ
て、ステムに生じている微小振動が抑えられ
る結果、封入後の周波数は周波数調整直後の
周波数と異なる結果を生じる。また、その変
化量は量産における個々の品物で異なる結
果、完成時の同一ロツトの周波数は大巾に広
がつてしまつた。そのため、ある挟い周波数
範囲を選択して作ることが必要な場合は大き
く歩留を低下させる要因となつていた。 そこで本出願人は、以上の欠点を解消するため
に、ガラスステム及びガラスケースを使用した水
晶振動子とその製造方法を先に発明し出願したの
で、それを先行例として提示する。かかる先行例
の番号は特開昭57−115012号である。しかしこの
製造方法にも後に述べる問題点を有している。本
発明は、その問題点を解消するために成されたも
のである。なお、本発明の利点の理解を容易にす
るために、本願の先行例である水晶振動子とその
製造方法についてここで説明する。 先行例の方法は、かかる従来法の上記の欠点を
克服し、安価で優れた品質の水晶振動子を提供す
るものである。 以下に先行例による水晶振動子の製造方法を第
2図a,bにより説明する。aはガラスにデユメ
ツト線がとりついた状態図を示し、bはそれに水
晶振動片をとりつけた状態図である。 9はガラスステムであり、デユメツト線等の2
本のリード線10,12を、デユメツト線の金属
と熱膨張率の等しいあるいは近いガラス11によ
り封着して形成する。(従来使用しているステム
とは金属環がないことに大きな違いがある。) 5は水晶発振片で従来法すなわちフオトリソグ
ラフイ法あるいは機械加工法によつて製造された
ものを用いて良い。水晶発振片5の基部と内側リ
ード線12,12′とを200℃以上の耐熱性を有す
る接合材料を用いて接合を行なう。 以上に述べた先行例の接合は以下の条件を満た
すように構成されている。すなわち、接合された
ものが以下に説明するガラス封着時の温度に耐え
ねばならない。そのためマウント材料内融点が
200℃以上であることが必要である。通常の封着
方式ではガラス軟化点より約150℃低い融点以上
のマウント材料が必要である。
The present invention relates to a mounting method for a glass-sealed crystal resonator that can withstand glass-sealing temperatures. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a crystal resonator of higher quality. Another object of the present invention is to provide an inexpensive method of manufacturing a crystal resonator. An example of a conventional method for manufacturing a crystal resonator will be explained with reference to FIG. 1 is a stem, and two lead wires 2 and 6 made of Kovar or the like are positioned and set in a metal ring 3 made of Kovar or the like.
Sealed with glass 4 whose coefficient of thermal expansion is equal to or close to metal such as Kovar (hermetic seal)
It is what was done. The crystal oscillation piece 5 has an outer shape formed by photolithography or machining, and has electrodes formed by vapor deposition, sputtering, etc. on its surface (not shown).
The crystal oscillator piece 5 and the inner lead wires 2', 6' can be joined by brazing with a relatively low melting point material such as solder, gold-tin (Au-Sn) eutectic, silver paste, adhesive, etc. This is done by adhesion. The joint serves both to hold the oscillating piece and to provide external continuity. After bonding, a thin film for frequency adjustment is formed on the tips 7, 7' of the crystal oscillator pieces, and the mass of the thin film is removed by laser trimming, or gold or silver is applied to the tips 7, 7' of the crystal oscillator pieces. Frequency adjustment is accomplished by adding mass by depositing metal, such as by adding mass. Next, in order to improve the vibration characteristics, the case 8, the stem 1, and the crystal oscillation piece 5 are each heated in a vacuum to sufficiently remove gas components adhering to the surfaces. The case 8 thus degassed is press-fitted into the metal ring 3 of the stem described above in a vacuum to maintain the vacuum and protect the vibrator. This is called encapsulation. The case 8 is generally formed by plating nickel silver with a soft metal such as solder, and this soft metal is used as a sealing material for vacuum maintenance. Further, since it is press-fitted, the relationship between the case inner diameter and the stem outer diameter is that the case inner diameter is small and has an interference. Here, the drawbacks of the above conventional method are shown below. (1) Parts unit price is high. The stem and case were extremely expensive and accounted for a large proportion of the unit cost of the crystal unit. This is because the stem uses Kovar for the metal outer ring and lead wire, which results in high material costs.Also, when manufacturing the stem, the metal ring must be molded with high precision because it is press-fitted into the case later.
Furthermore, a process of press-molding the glass powder, positioning the three parts, melting the glass and sealing it, and plating the metal surface of the metal ring and lead wire with Ni etc. to improve the contact resistance. However, the processing cost was very high. On the other hand, the case also has a two-step process in which metal such as nickel silver is pressure-formed and then metal such as solder is plated on the surface of the case to facilitate press-fitting.
Processing costs were extremely high. (2) There are the following quality issues. Poor aging characteristics. In the conventional method, in the degassing process by heating in a vacuum, the case is plated with soft metal such as solder, so it cannot be heated above the melting point, and the solder plating is porous and absorbs a large amount of gas. Because of this, degassing is insufficient, and residual gas is generated from the case surface after being sealed, resulting in a change in the oscillation frequency of the vibrator, which has the drawback of poor aging characteristics. There is a vacuum leak during sealing. In the conventional manufacturing method of crystal resonators, the case is plated with soft metal such as solder and then press-fitted into the metal ring of the stem. This has the disadvantage that sometimes the case and stem are not brought into sufficient contact with each other, and the degree of vacuum within the crystal resonator cannot be maintained. Expansion of frequency distribution during encapsulation. In the conventional manufacturing method of a crystal resonator, since a metal case is used, the only way to adjust the frequency of the crystal resonator is to adjust the frequency of the crystal resonator before encapsulating the crystal resonator. However, according to the conventional manufacturing method, by press-fitting the case into the stem at the time of encapsulation, the minute vibrations occurring in the stem are suppressed, resulting in the frequency after encapsulation being different from the frequency immediately after frequency adjustment. . Furthermore, as the amount of change differs depending on the individual product in mass production, the frequencies of the same lot at the time of completion have spread widely. Therefore, when it is necessary to select and manufacture a certain narrow frequency range, this becomes a factor that greatly reduces the yield. Therefore, in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, the present applicant has previously invented and filed a patent application for a crystal resonator using a glass stem and a glass case, and a method for manufacturing the same, so this is presented as a prior example. The number of such a prior example is JP-A-57-115012. However, this manufacturing method also has problems that will be described later. The present invention has been made to solve this problem. In order to facilitate understanding of the advantages of the present invention, a crystal resonator and its manufacturing method, which are a precedent example of the present application, will be described here. The prior art method overcomes the above-mentioned drawbacks of such conventional methods and provides a crystal resonator of excellent quality at low cost. A method of manufacturing a crystal resonator according to a prior art example will be explained below with reference to FIGS. 2a and 2b. A shows a state diagram in which a dumet wire is attached to glass, and b shows a state diagram in which a crystal vibrating piece is attached to it. 9 is a glass stem, and 2 such as a dumet wire
The lead wires 10 and 12 of the book are sealed with a glass 11 having a coefficient of thermal expansion equal to or close to that of the metal of the dumet wire. (The main difference from the conventionally used stem is that there is no metal ring.) Reference numeral 5 denotes a crystal oscillation piece, which may be manufactured by a conventional method, that is, a photolithography method or a machining method. The base of the crystal oscillation piece 5 and the inner lead wires 12, 12' are bonded using a bonding material having heat resistance of 200° C. or more. The joining of the prior art example described above is configured to satisfy the following conditions. That is, the bonded parts must withstand the temperature during glass sealing described below. Therefore, the melting point within the mount material is
The temperature must be 200℃ or higher. Conventional sealing methods require a mounting material with a melting point that is approximately 150°C lower than the glass softening point.

【表】 ※ 日本電気硝子ガラス特性表による。
例えば第1表のLG−16(日本電気ガラスK.K
製)をケースならびにステムを構成するガラスを
用いた場合、同ガラスの軟化点575℃から150℃低
い425℃以上でなければならない。ところが封着
時の加熱方法を局部加熱する方法、あるいは、リ
ード線を下方から冷却しながら封着する方法によ
り、マウント材料の融点を200℃まで下げること
が可能であることがわかつた。 接合方法として次の実施方法を挙げることがで
きる。 (1) ろう付け 金−スズ合金、金−シリコン合金、銀ろう、
アルミニウムろう、マグネシウムろう等融点
200℃以上のろう材によるろう付け。 (2) 圧着 ガラスステム9の内側リード線12,12′
に金メツキ(銀メツキでも可)を施し、水晶発
振片の金属薄膜の上に該リード線を重ね、加熱
しながら拡散接合により圧着する。またリード
線のメツキを施さないものでも、リード線表面
の銅が酸化していないものは圧着が可能であ
る。 (3) 溶接 水晶発振片5にガラスステムのリード線1
2,12′をセツトしリード線12,12′にレ
ーザー照射を行なつて、リード線12,12′
を加熱溶融して接合する。もしくは水晶発振片
5にガラスステムのリード線12,12′をセ
ツトし加圧しながらリード線12,12′と水
晶発振片5の金属薄膜間に瞬間的に大電流を流
し接触部分を加熱溶融して接合する。 (4) かしめ リード線の先端部を、水晶振動子の基部を挾
持できる「コ」あるいは「U」字形に形成し、
かしめる。 以上のいづれかの接合方法により、水晶発振片
をリード線に接合した後、該ガラスステムをその
耐熱温度以下で真空中で脱ガス処理を行なう。一
方ガラスケースも真空中で500℃に加熱すること
により脱ガス処理を行なう。 その後、ガラスステム9にガラスケース13を
装着し、ガラスステム9とガラスケース13の接
触部分を真空中で加熱して封着する。このガラス
ケース13の内径はガラスステム9の外径よりわ
ずかに大きく作られる。以上の封着方法はマウン
ト材料により異なるが、一般的には第3図に示す
ようにグラフアイトの治具14に水晶発振片5を
マウントしたステム9とガラスケース13をセツ
トし真空中でグラフアイト治具に通電して600〜
850℃に加熱することによりガラスを溶融し、ガ
ラスステム9とガラスケース13を封止する。他
の封着方法としては、ガラスを加熱することがで
きる炭酸ガスレーザーをガラスステム9とガラス
ケース13の接触部に照射しガラスステム9とガ
ラスケース13のガラスを溶融し封着することも
できる。封着温度はガラスステム及びガラスケー
スの軟化点のいづれか低い方の温度以上にする。
少なくとも一方が軟化すれば、相互拡散が急速に
進み、容易に封着する。封着温度は高すぎるとガ
ラスステム及びガラスケースの変形や水晶発振片
の変態を生じるため好ましくない。 封着後、ガラスステムとガラスケースに残留す
る熱歪みを除去するために、全体をマウント材料
の融点、ガラスの軟化点、水晶の変態点のうち最
も低い温度以下に保有することが望ましい。これ
によつて水晶振動子完成品の強度が増大する。 周波数調整は封着前の重りつけ方式、封着後の
重り取り方式のいづれでも可能である。 ここで先行例に使用するガラスステムとガラス
ケースのガラスに必要な条件を示す。第1の条件
としては軟化点が850℃以下でなければならない。
これは2つの理由があり、第1の理由は、ガラス
の封着時に水晶発振片の変態点である573℃以上
に温度上昇をさせないためである。 水晶には573℃に変態点があり、これ以上の温
度に加熱されると双晶を発生し、温度を下げても
そのまま残留する。これによつて周波数の温度特
性及びQ値に決定的な劣化要因を与えることにな
る。そのため水晶発振片が573℃以上に加熱され
ることを避けねばならない。第2の理由はマウン
ト部に余分な熱をかけて、ハクリ等の障害を避け
るためである。したがつて軟化点850℃以下とい
う設定は、ガラスの封着時に水晶発振片が573℃
の変態点以上に上昇しないための限界温度である
ことがわかる。ガラス封着の際、水晶音叉体とガ
ラス封着温度とは約150℃以上の温度差を生ずる
ため、許されるガラスの軟化点は850℃以下であ
る。しかし、先行例を実施する際にはできるだけ
軟化点の低いものを使用することが望ましい。 また、該ガラスに要求される第2の条件は、封
着時の熱歪みを緩和するためにリード線の熱膨張
率と等しい同一材質もしくは、熱膨張率の差が±
10×10-7/℃以内望ましくは±5×10-7/℃以下
でなければならない。このような条件を満足する
ガラス材質の例を第1表に示す。 先行例による水晶振動子の製造方法は次のよう
な利点を有しており、従来例と比較しながら説明
する。 (1) 安価になる。 従来の水晶振動子を構成するステム及びケー
スは非常に高く水晶振動子に占める部品単価の
構成割合が大きかつた。これは、ステムは金属
外環とリード線にコバールを使用していること
により材料費が高いこと、またステム製造時に
金属環は後にケースを圧入する関係から高精度
な成形をする必要があり、更にガラスの粉末を
加圧成形し、3部品を位置出しして、ガラスを
封着し、更に金属環ならびにリード線の金属表
面の耐触性を向上させるためにNi等をメツキ
する工程を有ししたがつて加工費が非常に高か
つた。 一方、ケースも洋白等の金属を加圧成形した
後、圧入を容易に行なうためのハンダ等の金属
を該ケース表面にメツキする2工程を有し加工
費が非常に高かつた。 先行例に使用するガラスステム及びガラスケ
ースは、ガラスステムにおいては、2本のデユ
メツト線をガラスで固定するという単純な構成
であるから、デユメツト線自体コバールより安
価であり更に金属環を使用しない、及びメツキ
を必要としないため材料費が非常に安価とな
り、また加工々程においても、工程が少ないこ
とから加工費が大幅に安価となる。 他方ガラスケースにおいてもガラス管を成形
するのみであり材料費が安価であり、半田メツ
キ等が不必要なため加工費も安価となる。 このため従来のステム、ケースの価格に対
し、先願のガラスステムとガラスケースの価格
は、ほぼ4:1となる。 (2) 品質が向上する。 先行例によれば以下の品質向上がある。 エージング特性の向上 従来の製造方法では真空中での加熱による
脱ガス工程において、ケースはハンダ等の軟
質金属をメツキしてあるため融点以上の加熱
が行なえないこと、及びハンダメツキが多孔
質であり非常に多くのガスを吸着しているた
めに脱ガス不十分となり、封入後に残留ガス
がケース表面から発生し、真空ケース内の真
空度が変化し、振動子の発振周波数が変化す
る、すなわちエージング特性が劣化した。 先行例による製造方法では、ケースはガラ
スであることから真空中でより高温のガス出
しが可能となり、更にガラス自体は本質的に
ガスの発生が少ないため、封着後の残留ガス
による真空度変化が少なくなり、エージング
特性が大巾に良くなる。 更に水晶発振片を接合したガラスステムは
従来より高い温度に耐える接合方法を採用し
ているため、脱ガス時の温度を高くすること
ができ、より脱ガス効果が得られる効果、エ
ージング特性は更に向上する。 封入時の真空もれが減少する。 従来の水晶振動子の製造方法では、ケース
にハンダ等の軟質金属をメツキし、ステムの
金属環に圧入するという構成から、軟質金属
のメツキ厚みのムラおよびゴミ等が付着した
際に封入時にケースとステムが充分な密着が
行なわれず、水晶振動子内の真空度が保たれ
ないという欠点を有していた。 しかし、先行例によれば、ステムとガラス
ケースは加熱融着により完全に融着されるた
め真空もれは発生せず、封入時の歩留および
信頼性が大巾に向上する。 完成時、周波数分布の縮少 従来の製造方法では金属ケースを使用する
ために、水晶振動子の周波数調整は封入前に
行なう以外に方法がなかつた。ところが従来
の製造方法によれば封入時に、ステムにケー
スを圧入することによつて、ステムに生じて
いる微小振動が抑えられる結果、封入後の周
波数は周波数調整直後の周波数と異なる結果
を生じる。 またその変化量は量産における個々の品物
で異なる結果、完成時の同一ロツトの周波数
は大巾に広がつてしまつた。そのため、ある
挟い周波数範囲を選択して作ることが必要な
場合は大きく歩留を低下させる要因となつて
いた。 先行例の水晶振動子の製造方法において
は、ケースがガラスのため透明であり、
YAGレーザーのようなガラスを透過するレ
ーザー光によつて封入後に水晶音叉先端部の
電極膜をトリミングし周波数調整をすること
が可能となる。そのため封入による周波数変
化した後に周波数調整することができ、非常
に狭い周波数範囲に歩留良く調整することが
行なえる。 またこれによつて、出荷直前に周波数調整
を行なつて在庫中のエージングシフトを吸収
したり、時計体に組込まれてから周波数調整
を行なつて組込みによる周波数のシフトを吸
収し、トリマーコデンサー等の周波数調整部
品なしに、正確な調整が行なえる。 以上のように先行例による水晶振動子とその製
造方法は、従来法と比較してはるかに優れている
が、更に低価格で高品質のガラス封止振動子を得
るためには以下の問題点を有している。 ガラスステムとガラスケースを融着させるには
いずれか一方のガラスの軟化点以上に加熱しなけ
ればならず、この温度は現在の技術では350℃以
上となる。先行例の特許においては、加熱方法を
局部加熱にしたり、リード線を冷却しながら封着
すればマウント部の温度は200℃まで下げること
が可能であると記述してあるが、ガラスの特性と
して局部加熱したり、一部を冷却したりするとマ
イクロクラツクが生じて気密性が低下し、強度も
下がるという欠点がある。このため、実質的に
は、封着部を350℃に加熱すればガラスケース、
ガラスステム、リード線は約300℃以上に加熱さ
れることになり、従来のハンダ(融点180℃前
後)、金スズ非晶合金(融点280℃)、銀ペースト
等をマウント材料として用いることができない。
この対策として、融点300℃以上のろう材による
マウント、熱圧着によるマウントが可能である
が、前者は安価なメツキ方法によつて形成できる
ろう材がないため、外部からろう材を供給してマ
ウントしなければならず、また後者はマウント面
積が大きくとれないので十分なマウント強度が得
られないという欠点があつた。 本発明は、かかる上記の欠点を改善して、前述
のガラス封止水晶振動子の利点を十分に引き出す
ことができるマウント方法を提供するものであ
る。より具体的には、水晶発振体のマウント部に
形成した金属被膜とリード線に形成した金属被膜
を重ね合わせ、後者の金属を溶融させてマウント
するものである。 水晶は、573℃に非可逆変態点を有するため、
この温度以上に加熱することができない。 一方、マウント部には封着時に少なくとも300
℃の熱が加わる。すなわち、マウントの条件は次
のようである。 (1) マウント温度が573℃以下である。 (2) 封着時のマウント部の耐熱性が300℃以上で
ある。 単金属でこの条件に合致するものは、カドミウ
ムとタリウムしかない。又、安全な融点を有する
共晶合金で上記の条件に合致するものは銀−アン
チモンをはじめ数多くあるが、ほとんどが合金メ
ツキ被膜としては得られ難く水晶発振体とリード
線をマウントする際に外部から上記の共晶合金ろ
う材を供給しなければならない。 本発明は、リード線に低融点金属をメツキ等に
よつて形成し、一方水晶発振体上に高融点(573
℃以上)の金属を溶融して重ねあわせ、前者の低
融点金属を溶融し、後者の金属と拡散させて300
℃より融点の高い合金又は金属間化合物を形成し
てマウントすることを特徴とする。 次に、本発明によるマウント方法を詳細に説明
する。 1 水晶発振体のマウント部に厚み1〜10μ、融
点573℃以上の金属被膜を形成する。この時、
第5図に示すように、レーザーによるF調のた
めの重り15とマウント用金属16を同時に形
成することができる。この金属被膜としては
金、銀、銅、ニツケルなどで、電解メツキある
いは無電解メツキによつて形成する。 2 ガラスステムの内側リード線2に厚み1〜
30μ、融点573℃以下の金属被膜を形成する。
この金属被膜としてはスズ、カドミウム、イン
ジウム、亜鉛、鉛およびこれらの合金などで、
電解メツキあるいは無電解メツキによつて形成
する。なお、内側リード線と同時に外側リード
線に上記金属被膜を形成して、水晶振動子を回
路等に固定する軟ろうとしてもよい。 3 上記1と2で形成した金属被膜を重ね合わ
せ、2の金属被膜の融点以上573℃以下に加熱
する。これによつてリード線の金属被膜が溶融
して水晶発振体の金属被膜の上にぬれて拡散
し、前者の金属被膜の融点より高い融点の合金
又は金属間化合物を形成する。この時の融点が
300℃以上になるように両者の金属を選ぶ。 金属の組合わせの例を第2表に示す。言うま
でもなく、本発明は第2表の例に限定するもの
ではない。
[Table] *Based on Nippon Electric Glass glass characteristics table.
For example, LG-16 (Nippon Electric Glass KK) in Table 1
When using glass for the case and stem, the softening temperature must be 425°C or higher, which is 150°C lower than the glass's softening point of 575°C. However, it has been found that it is possible to lower the melting point of the mount material to 200°C by applying local heating during sealing, or by sealing while cooling the lead wire from below. As the joining method, the following implementation method can be mentioned. (1) Brazing Gold-tin alloy, gold-silicon alloy, silver brazing,
Melting point of aluminum wax, magnesium wax, etc.
Brazing with brazing metal at 200℃ or higher. (2) Crimp inner lead wires 12, 12' of glass stem 9
Gold plating (silver plating is also acceptable) is applied to the lead wire, and the lead wire is placed on top of the metal thin film of the crystal oscillator piece, and pressure bonded by diffusion bonding while heating. Furthermore, even if the lead wires are not plated, crimping is possible if the copper on the surface of the lead wires is not oxidized. (3) Welding lead wire 1 of glass stem to crystal oscillator piece 5
2, 12', and irradiate the lead wires 12, 12' with a laser.
are heated and melted to join. Alternatively, set the lead wires 12, 12' of the glass stem on the crystal oscillator piece 5, and while applying pressure, instantaneously apply a large current between the lead wires 12, 12' and the metal thin film of the crystal oscillator piece 5, heating and melting the contact portion. and join. (4) Caulking Form the tip of the lead wire into a “U” or “U” shape that can hold the base of the crystal resonator.
Caulk. After the crystal oscillation piece is bonded to the lead wire by any of the bonding methods described above, the glass stem is degassed in vacuum at a temperature below its heat resistant temperature. On the other hand, the glass case is also degassed by heating it to 500°C in a vacuum. Thereafter, the glass case 13 is attached to the glass stem 9, and the contact portion between the glass stem 9 and the glass case 13 is heated in a vacuum to seal them. The inner diameter of this glass case 13 is made slightly larger than the outer diameter of the glass stem 9. The above-mentioned sealing method differs depending on the mounting material, but in general, as shown in Fig. 3, the stem 9 with the crystal oscillator piece 5 mounted on the graphite jig 14 and the glass case 13 are set, and the graph is placed in a vacuum. 600~ by energizing the eye jig
The glass is melted by heating to 850° C., and the glass stem 9 and the glass case 13 are sealed. Another method of sealing is to irradiate the contact area between the glass stem 9 and the glass case 13 with a carbon dioxide laser that can heat the glass to melt and seal the glasses of the glass stem 9 and the glass case 13. . The sealing temperature is set to be higher than the lower of the softening points of the glass stem and the glass case.
If at least one of them is softened, mutual diffusion will proceed rapidly and sealing will be easily achieved. If the sealing temperature is too high, the glass stem and glass case may be deformed or the crystal oscillator piece may be transformed, which is not preferable. After sealing, in order to remove thermal distortion remaining in the glass stem and glass case, it is desirable to keep the entire structure at a temperature below the lowest of the melting point of the mounting material, the softening point of the glass, and the transformation point of the crystal. This increases the strength of the finished crystal resonator. Frequency adjustment can be done by either a weighting method before sealing or a weighting method after sealing. Here, we will show the conditions required for the glass stem and glass case used in the previous example. The first condition is that the softening point must be 850°C or lower.
There are two reasons for this. The first reason is to prevent the temperature from rising above 573° C., which is the transformation point of the crystal oscillator piece, when the glass is sealed. Quartz has a transformation point at 573°C, and if it is heated above this temperature it will generate twins, which will remain even if the temperature is lowered. This gives a decisive factor of deterioration to the frequency temperature characteristics and Q value. Therefore, it is necessary to avoid heating the crystal oscillator piece above 573°C. The second reason is to avoid problems such as peeling off by applying excess heat to the mount. Therefore, setting the softening point to 850°C or lower means that the crystal oscillator piece will heat up to 573°C when the glass is sealed.
It can be seen that this is the limit temperature that does not rise above the transformation point of . During glass sealing, there is a temperature difference of approximately 150°C or more between the crystal tuning fork body and the glass sealing temperature, so the permissible softening point of the glass is 850°C or less. However, when implementing the preceding example, it is desirable to use a material with a softening point as low as possible. In addition, the second condition required for the glass is that the lead wires must be made of the same material with the same coefficient of thermal expansion, or the difference in coefficient of thermal expansion must be ±, in order to alleviate thermal distortion during sealing.
It must be within 10×10 -7 /℃, preferably ±5×10 -7 /℃ or less. Table 1 shows examples of glass materials that satisfy these conditions. The method for manufacturing a crystal resonator according to the prior example has the following advantages, which will be explained in comparison with the conventional example. (1) It will be cheaper. The stem and case that make up a conventional crystal resonator are very expensive, and the component unit cost of the crystal resonator is large. This is because the stem uses Kovar for the metal outer ring and lead wire, which results in high material costs, and when manufacturing the stem, the metal ring must be molded with high precision because it is later press-fitted into the case. Furthermore, there is a process of press-molding the glass powder, positioning the three parts, sealing the glass, and plating the metal surface of the metal ring and lead wire with Ni to improve the contact resistance. Therefore, processing costs were extremely high. On the other hand, the case also requires two steps: pressure-forming a metal such as nickel silver, and then plating the surface of the case with a metal such as solder to facilitate press-fitting, resulting in extremely high processing costs. The glass stem and glass case used in the previous example have a simple structure in which two dumet wires are fixed with glass, so the dumet wire itself is cheaper than Kovar, and furthermore, it does not use a metal ring. Since there is no need for plating or plating, the material cost is extremely low, and since there are fewer steps in the processing process, the processing cost is significantly lower. On the other hand, in the case of a glass case, the material cost is low because only a glass tube is formed, and the processing cost is also low because solder plating and the like are not necessary. Therefore, the price of the glass stem and glass case of the prior application is approximately 4:1 compared to the price of the conventional stem and case. (2) Quality improves. According to previous examples, the following quality improvements can be made. Improved aging characteristics In conventional manufacturing methods, during the degassing process by heating in vacuum, the case cannot be heated above its melting point because it is plated with soft metal such as solder, and the solder plating is porous and extremely difficult to heat. Because a large amount of gas is adsorbed in the vacuum case, degassing becomes insufficient, and residual gas is generated from the case surface after filling, the degree of vacuum inside the vacuum case changes, and the oscillation frequency of the resonator changes, that is, aging characteristics. has deteriorated. In the manufacturing method according to the previous example, since the case is made of glass, it is possible to release gas at a higher temperature in a vacuum, and since glass itself inherently generates less gas, the degree of vacuum changes due to residual gas after sealing. is reduced, and the aging characteristics are greatly improved. Furthermore, the glass stem to which the crystal oscillation piece is bonded uses a bonding method that can withstand higher temperatures than conventional ones, so the temperature during degassing can be raised, resulting in a better degassing effect and even better aging characteristics. improves. Vacuum leakage during sealing is reduced. In the conventional manufacturing method of crystal resonators, the case is plated with soft metal such as solder and then press-fitted into the metal ring of the stem. The problem was that the stem and stem were not in sufficient contact with each other, and the degree of vacuum within the crystal resonator could not be maintained. However, according to the prior art, the stem and the glass case are completely fused together by heat fusion, so no vacuum leakage occurs, and the yield and reliability during encapsulation are greatly improved. Reducing the frequency distribution when completed In the conventional manufacturing method, a metal case was used, so the only way to adjust the frequency of the crystal oscillator was to adjust the frequency before encapsulating it. However, according to the conventional manufacturing method, the minute vibrations occurring in the stem are suppressed by press-fitting the case into the stem at the time of enclosing, so that the frequency after enclosing is different from the frequency immediately after frequency adjustment. Furthermore, as the amount of change differs depending on the individual product in mass production, the frequencies of the same lot at the time of completion have spread over a wide range. Therefore, when it is necessary to select and manufacture a certain narrow frequency range, this becomes a factor that greatly reduces the yield. In the previous method of manufacturing a crystal resonator, the case is transparent because it is made of glass.
After encapsulation, the electrode film at the tip of the crystal tuning fork can be trimmed to adjust the frequency using a laser beam such as a YAG laser that passes through glass. Therefore, the frequency can be adjusted after the frequency has changed due to encapsulation, and adjustment can be performed in a very narrow frequency range with good yield. In addition, this allows the frequency adjustment to be performed just before shipping to absorb aging shifts in inventory, or the frequency adjustment to be performed after being assembled into the watch body to absorb frequency shifts due to assembly, and the trimmer codenser Accurate adjustment can be made without the need for frequency adjustment parts such as As described above, the crystal resonator and its manufacturing method according to the previous example are far superior to the conventional method, but in order to obtain a high-quality glass-sealed resonator at an even lower price, the following problems must be addressed. have. In order to fuse the glass stem and the glass case, it is necessary to heat the glass to a temperature above the softening point of either glass, which with current technology is over 350°C. In the prior patent, it is stated that the temperature of the mount part can be lowered to 200℃ by local heating or by sealing the lead wire while cooling it, but due to the characteristics of glass. There is a drawback that when local heating or cooling occurs, microcracks occur, reducing airtightness and strength. Therefore, in effect, heating the sealed part to 350°C will result in a glass case.
Glass stems and lead wires are heated to over 300℃, so conventional solder (melting point around 180℃), gold-tin amorphous alloy (melting point 280℃), silver paste, etc. cannot be used as mounting materials. .
As a countermeasure to this problem, it is possible to mount with a brazing material with a melting point of 300°C or higher, or to mount by thermocompression bonding. However, in the former case, there is no brazing material that can be formed using an inexpensive plating method, so it is possible to mount by supplying a brazing material from outside. Moreover, the latter has the disadvantage that sufficient mounting strength cannot be obtained because the mounting area cannot be large. The present invention provides a mounting method that can improve the above-mentioned drawbacks and fully bring out the advantages of the glass-sealed crystal resonator described above. More specifically, the metal coating formed on the mounting portion of the crystal oscillator and the metal coating formed on the lead wire are overlapped, and the latter metal is melted and mounted. Since quartz has an irreversible transformation point at 573℃,
It cannot be heated above this temperature. On the other hand, the mount part has at least 300
℃ heat is added. That is, the mounting conditions are as follows. (1) Mount temperature is below 573℃. (2) The heat resistance of the mount part during sealing is 300℃ or higher. The only single metals that meet this condition are cadmium and thallium. In addition, there are many eutectic alloys with safe melting points that meet the above conditions, including silver-antimony, but most of them are difficult to obtain as an alloy plating film and are difficult to obtain when mounting the crystal oscillator and lead wires. The above-mentioned eutectic alloy filler metal must be supplied from In the present invention, a low melting point metal is formed on the lead wire by plating or the like, and a high melting point metal (573
300°C or higher) are melted and stacked on top of each other, and the former low melting point metal is melted and diffused with the latter metal.
It is characterized by forming and mounting an alloy or intermetallic compound having a melting point higher than ℃. Next, the mounting method according to the present invention will be explained in detail. 1. A metal coating with a thickness of 1 to 10 μm and a melting point of 573° C. or higher is formed on the mount portion of the crystal oscillator. At this time,
As shown in FIG. 5, the weight 15 for F tuning by laser and the mounting metal 16 can be formed at the same time. This metal coating is made of gold, silver, copper, nickel, etc., and is formed by electroplating or electroless plating. 2 The inner lead wire 2 of the glass stem has a thickness of 1~
Forms a metal film with a diameter of 30μ and a melting point of 573℃ or less.
This metal coating includes tin, cadmium, indium, zinc, lead, and their alloys.
Formed by electroplating or electroless plating. Note that the metal coating may be formed on the outer lead wire at the same time as the inner lead wire to soften the crystal resonator to a circuit or the like. 3. Layer the metal coatings formed in 1 and 2 above and heat to a temperature above the melting point of the metal coating 2 and below 573°C. As a result, the metal coating of the lead wire melts and spreads over the metal coating of the crystal oscillator, forming an alloy or intermetallic compound having a melting point higher than the melting point of the former metal coating. The melting point at this time is
Both metals are selected so that the temperature will exceed 300℃. Examples of metal combinations are shown in Table 2. Needless to say, the invention is not limited to the examples in Table 2.

【表】 特にリード線に形成する金属は例えばハンダの
ような合金でも単金属と同等以上の効果を示すこ
とがある。 次に、それぞれの金属被膜の融点と厚みの限定
理由を以下に述べる。 水晶発振体上に形成される金属被膜は、作業上
融点が水晶の変態温度573℃以上でなければなら
ない。厚みは1μより少なければマウント強度が
得られず、10μより多ければマウント材が多すぎ
て水晶発振体の特性も大巾に低下する。リード線
に形成される金属被膜はマウントするために水晶
の変態温度573℃以下でなければならない。厚み
は1μより少なければ十分なマウント強度が得ら
れず、30μより多ければ、マウント材が多すぎて
水晶発振体の特性も大巾に低下するとともに、メ
ツキ工数がかかりすぎて実用的でない。 マウント部に生成される合金又は金属間化合物
の融点は、ガラス封着時の温度に耐えなければな
らないので、現在の実用低融点ガラスの融点と水
晶振動子の外部ハンダ付性から300℃以上に限定
される。 このようにマウントしたのち、第3図に示すよ
うにガラスケースをかぶせ、ガラスステムとガラ
スケースの接合部を真空中で加熱溶融して第4図
に示すように封止するガラスステムとガラスケー
スの材質は同一であることが望ましいが、異種で
あつても熱膨張率の差が±5×10-7/℃以内でな
ければならない。ガラスは酸化鉛を主成分とした
低融点ガラスを用いる。酸化鉛の他にフツ化鉛、
ホウ酸、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニ
ウム、酸化テルル、酸化タリウム、酸化ナトリウ
ム、酸化カリウム、酸化バナジウム、フツ化亜
鉛、酸化アンチモンなどを配合して、種々の熱膨
張率と軟化点をもつガラスを製造することができ
る。したがつて、熱膨張率はリード線と同一、軟
化点は強度・作業性から350〜650℃のガラスを選
ぶ。 ガラスステムとガラスケースを封着する際にマ
ウント部は封着温度近傍まで加熱されるのでマウ
ント材料の耐熱温度は、封着部とマウント部の温
度差を考慮しても少なくとも300℃以上は必要で
ある。本発明では、例えば水晶発振体に銀を、リ
ード線にスズを形成した場合、スズの融点232℃
より少し高い温度でマウントすれば水晶発振体と
リード線の間に熱拡散によつて銀とスズの高融点
(約480℃)合金を形成して耐熱マウント材で固定
されるため、ガラス封着の温度に十分耐えること
ができる。 すなわち、マウント時はできるだけ低い温度で
作業し、封着時にはこの温度に耐えるマウント方
法が本発明によつて得られた。 マウント・封着後、水晶発振体の先端に形成し
た重りをYAGレーザーなどでトリミングして周
波数を調整する。重りは水晶発振体のマウント部
に金属被膜を形成するときに同時に同一材質の金
属を形成することができる。もちろんマウント部
の金属被膜とレーザートリミング用重りを別々に
形成しても本発明の目的と離れることはない。 次に、本発明の実施例を以下に説明する。 実施例 1 水晶発振体のマウント部と周波数調整部に電解
メツキで3μの金メツキを行なつた。一方、ジユ
メツト線でできたリード線に10μの亜鉛メツキを
行なつた。ガラスケースとガラスステムは鉛ガラ
スL−29F(日本電気ガラス製、他社同等品も可)
で製造した。ケースの外径は2mmφ、内径は1.6
mmφ、高さ6mmであり、ガラスステムのリード線
は0.2mmφ、ステムの外径は1.5mmφであつた。 水晶発振体のマウント部にガラスステムの内側
リード線を重ねてセツトし、430℃の不活性ガス
雰囲気のベルト炉へ通炉してマウントを完了し
た。次に、第1図に示すように加熱治具7にガラ
スステムとガラスケースをセツトし、1×10-5
上の真空に保つてガラスケースとガラスステムの
接合部を630℃に10分間加熱して封着した。この
時、マウント部は約550℃に加熱されたが、マウ
ント部は溶融することなく水晶発振体はリード線
に保持された。 次に、ガラスを透過するYAGレーザーによつ
て水晶発振体先端部の重りをトリミングして周波
数を調整した。 このようにして製造した水晶振動子の品質をチ
エツクしたところ従来の金属封止水晶振動子と同
等以上の特性が得られた。特に、80℃×240時間
の高温放置特性は周波数シフトが従来品の約±
0.7ppmの半分以下の±0.3ppmと極めて優れた結
果が得られた。これは、ガラス封着時に、従来の
ベーキング温度百数十度より高い温度になつて、
ベーキング効果が十分得られたのと、ガスを吸着
しやすい物質が少ないためと考えられる。 実施例 2 実施例1と同様に水晶発振体とガラスステムの
リード線に、それぞれ銀5μ、スズ10μをメツキし
た。ステムとケースのガラス材質は酸化鉛77.5
%、酸化亜鉛10%、ホウ酸10%、二酸化ケイ素
2.5%、軟化点366℃のものを用いた。300℃の不
活性雰囲気炉でマウントしたのち、430℃でガラ
スステムとガラスケースを封着した。水晶振動子
としての特性は実施例1とほぼ同等の結果が得ら
れた。 実施例 3 実施例1と同一のガラスケース、ガラスステム
を用い、水晶発振体には5μの銀メツキ、リード
線には8μのカドミウムメツキをそれぞれ施し、
350℃でマウントし、630℃で封着した。水晶振動
子としての特性は実施例1とほぼ同等であつた。 次に、実施例1を解析することによつて本発明
の作用効果を説明する。 リード線に形成された亜鉛被膜はマウント時の
加熱によつて溶融して水晶発振体に形成された金
被膜の上に流れる。適当時間加熱されると亜鉛と
金は相互に拡散してゆき、水晶発振体とリード線
の間には、亜鉛より高融点の合金が形成されてゆ
く。これを、X線マイクロアナライザとX線回折
によつて解析したところ、AuZn3という金属間化
合物が生成されていることがわかつた。 また、水晶発振体とリード線の間に形成された
合金は、示差熱分析により、融点が約610℃であ
つた。ガラスステムとガラスケースを封着した
後、同様に水晶発振体とリード線の間の合金につ
いて解析したところ、AuZn3の他にAuZnなどの
金属間化合物が生成していることがわかり、マウ
ント部の強度がさらに上がつていることが確認さ
れた。 第1表に代表される金属被膜の組合わせは、金
属学上、上記と同様の効果が期待される。 次に、本発明によつて得られる効果を述べる。 (1) マウント材料の管理が容易である。 従来の水晶振動子は、管理がめんどうなろう
材の合金メツキ等を用いてマウント材料を形成
していたが、本発明によれば水晶発振体および
リード線には、メツキの容易な金属を形成して
リード線側の金属を溶融して接合するため、マ
ウント材料の管理が極めて容易である。 (2) 水晶発振体上の周波数調整用重りつけとマウ
ント部の金属被膜形成を同時にできる。 水晶発振体のマウント部にはメツキ法によつ
て1〜10μの金属被膜を形成する。一方、水晶
発振体の先端に重りの金属を形成してこれをレ
ーザーによつてトリミングして周波数調整を行
なう。周波数調整用の重りの金属は一般に金、
銀を用いるため、マウント部の金属と同一材質
にすることができる。すなわち、フオトエツチ
ング法によつてマウント部と重り部の形状をつ
くり、その上に金あるいは銀などをメツキして
重りの金属被膜とマウント部金属被膜を同時に
形成することができる。 (3) Q値が改善される。 マウント部に形成される合金は融点が高くな
り、強度の大きい相を有しているため、マウン
ト部の機械的強度が大きくなる。これによつて
水晶発振体がより強固に固定されるのでQ値が
向上する。 (4) エージング性が良くなる。 ガラス封止水晶振動子は前述のようにガスの
発生が少ないためエージング特性が良い。本発
明によるマウント方法は、リード線側の金属を
溶融して水晶発振体側の金属と合金化するが、
リード線の水晶発振体の反対側はマウント後も
ほとんどメツキ時の金属組成をもつている。 すなわち、融点は比較的低い。このため、マ
ウント後、ガラスケースとガラスステムを封着
する時の熱によつてマウント部の反対側のリー
ド線上の金属被膜の一部は再び溶融する。この
溶融金属がガラスケース内に残存するガスを吸
着し真空度を向上させるゲツター材として作用
する。これによつて、本発明による水晶振動子
のエージング性はさらに向上する。 以上に述べたように、本発明は顕著な諸効果を
示し、実用上極めて有用な発明である。
[Table] In particular, even if the metal formed on the lead wire is an alloy such as solder, it may exhibit an effect equal to or better than that of a single metal. Next, the reason for limiting the melting point and thickness of each metal coating will be described below. The metal coating formed on the crystal oscillator must have a melting point higher than the crystal transformation temperature of 573°C for operational reasons. If the thickness is less than 1 μm, mounting strength cannot be obtained, and if it is more than 10 μm, there will be too much mounting material and the characteristics of the crystal oscillator will also be significantly degraded. The metal coating formed on the lead wire must be below the crystal transformation temperature of 573°C in order to be mounted. If the thickness is less than 1 μm, sufficient mounting strength cannot be obtained, and if it is more than 30 μm, there will be too much mounting material and the characteristics of the crystal oscillator will be significantly degraded, and the number of man-hours required for plating will be too high, making it impractical. The melting point of the alloy or intermetallic compound formed in the mount must withstand the temperature during glass sealing, so the melting point of the current practical low melting point glass and the external solderability of the crystal resonator requires a temperature of 300°C or higher. Limited. After mounting in this manner, the glass stem and glass case are covered with a glass case as shown in Figure 3, and the joint between the glass stem and glass case is heated and melted in a vacuum to seal the glass stem and glass case as shown in Figure 4. Although it is desirable that the materials used be the same, even if they are different, the difference in thermal expansion coefficient must be within ±5×10 −7 /°C. The glass used is low melting point glass whose main component is lead oxide. In addition to lead oxide, lead fluoride,
Glasses with various thermal expansion coefficients and softening points are made by blending boric acid, zinc oxide, silicon dioxide, aluminum oxide, tellurium oxide, thallium oxide, sodium oxide, potassium oxide, vanadium oxide, zinc fluoride, antimony oxide, etc. can be manufactured. Therefore, a glass with a thermal expansion coefficient equal to that of the lead wire and a softening point of 350 to 650°C is selected from the viewpoint of strength and workability. When sealing the glass stem and glass case, the mount part is heated to near the sealing temperature, so the heat-resistant temperature of the mount material must be at least 300℃, even considering the temperature difference between the sealing part and the mount part. It is. In the present invention, for example, if the crystal oscillator is made of silver and the lead wire is made of tin, the melting point of tin is 232°C.
If mounted at a slightly higher temperature, a high melting point (approximately 480°C) alloy of silver and tin will be formed between the crystal oscillator and the lead wire by thermal diffusion, and the glass will be fixed with the heat-resistant mounting material. can withstand temperatures of That is, the present invention has provided a mounting method that operates at as low a temperature as possible during mounting and withstands this temperature during sealing. After mounting and sealing, the frequency is adjusted by trimming the weight formed at the tip of the crystal oscillator using a YAG laser. The weight can be made of the same metal material at the same time as the metal coating is formed on the mount portion of the crystal oscillator. Of course, the object of the present invention is not departed from the object of the present invention even if the metal coating of the mount portion and the weight for laser trimming are formed separately. Next, examples of the present invention will be described below. Example 1 The mount part and frequency adjustment part of the crystal oscillator were plated with gold to a thickness of 3μ by electrolytic plating. On the other hand, the lead wire made of the aluminum wire was plated with 10 μm of zinc. Glass case and glass stem are lead glass L-29F (manufactured by Nippon Electric Glass, equivalent products from other companies also available)
Manufactured by. The outer diameter of the case is 2mmφ, the inner diameter is 1.6
mmφ and height 6mm, the lead wire of the glass stem was 0.2mmφ, and the outer diameter of the stem was 1.5mmφ. The inner lead wire of the glass stem was set over the mount of the crystal oscillator, and the mount was passed through a belt furnace in an inert gas atmosphere at 430°C to complete the mounting. Next, as shown in Figure 1, set the glass stem and glass case in the heating jig 7, and heat the joint of the glass case and glass stem to 630°C for 10 minutes while maintaining a vacuum of 1 x 10 -5 or more. and sealed it. At this time, the mount was heated to approximately 550°C, but the mount did not melt and the crystal oscillator was held by the lead wire. Next, the frequency was adjusted by trimming the weight at the tip of the crystal oscillator using a YAG laser that passes through the glass. When we checked the quality of the crystal resonator manufactured in this way, we found that it had characteristics equal to or better than those of conventional metal-sealed crystal resonators. In particular, the high-temperature storage characteristics at 80℃ x 240 hours have a frequency shift of approximately ±
An extremely excellent result of ±0.3ppm, less than half of 0.7ppm, was obtained. This is because the temperature during glass sealing is higher than the conventional baking temperature of 100-odd degrees.
This is thought to be because a sufficient baking effect was obtained and there were fewer substances that easily adsorbed gas. Example 2 As in Example 1, the lead wires of the crystal oscillator and glass stem were plated with 5μ of silver and 10μ of tin, respectively. The glass material of the stem and case is lead oxide 77.5
%, zinc oxide 10%, boric acid 10%, silicon dioxide
2.5% and a softening point of 366°C was used. After mounting in an inert atmosphere furnace at 300°C, the glass stem and glass case were sealed at 430°C. As for the characteristics as a crystal resonator, almost the same results as in Example 1 were obtained. Example 3 Using the same glass case and glass stem as in Example 1, the crystal oscillator was plated with 5μ silver and the lead wire was plated with 8μ cadmium.
Mounted at 350°C and sealed at 630°C. The characteristics as a crystal resonator were almost the same as in Example 1. Next, the effects of the present invention will be explained by analyzing Example 1. The zinc coating formed on the lead wire is melted by heating during mounting and flows onto the gold coating formed on the crystal oscillator. When heated for a suitable period of time, zinc and gold will diffuse into each other, forming an alloy with a higher melting point than zinc between the crystal oscillator and the lead wire. When this was analyzed using an X-ray microanalyzer and X-ray diffraction, it was found that an intermetallic compound called AuZn 3 was produced. Further, the alloy formed between the crystal oscillator and the lead wire had a melting point of about 610° C. according to differential thermal analysis. After sealing the glass stem and the glass case, we similarly analyzed the alloy between the crystal oscillator and the lead wire, and found that intermetallic compounds such as AuZn were formed in addition to AuZn 3 , indicating that the mount part It was confirmed that the strength of The combinations of metal coatings represented in Table 1 are expected to have the same effects as above from a metallurgical perspective. Next, the effects obtained by the present invention will be described. (1) Mounting materials are easy to manage. In conventional crystal oscillators, the mount material was formed using alloy plating of brazing material, which was troublesome to manage, but according to the present invention, the crystal oscillator and lead wires are made of metal that is easy to plate. Since the metal on the lead wire side is melted and bonded, it is extremely easy to manage the mounting material. (2) It is possible to attach a weight for frequency adjustment on the crystal oscillator and form a metal coating on the mount at the same time. A metal coating having a thickness of 1 to 10 μm is formed on the mount portion of the crystal oscillator by a plating method. On the other hand, a metal weight is formed on the tip of the crystal oscillator, and this is trimmed with a laser to adjust the frequency. The metal of the weight for frequency adjustment is generally gold,
Since silver is used, it can be made of the same material as the metal of the mount. That is, the shapes of the mount portion and the weight portion are formed by photoetching, and gold or silver is plated thereon to form the metal coating of the weight and the metal coating of the mount portion at the same time. (3) Q value is improved. Since the alloy formed in the mount has a high melting point and a phase with high strength, the mechanical strength of the mount is increased. This allows the crystal oscillator to be more firmly fixed, thereby improving the Q value. (4) Improved aging properties. As mentioned above, glass-sealed crystal resonators have good aging characteristics because they generate less gas. The mounting method according to the present invention melts the metal on the lead wire side and alloys it with the metal on the crystal oscillator side.
The other side of the lead wire opposite the crystal oscillator has almost the same metal composition as when it was plated even after mounting. That is, the melting point is relatively low. Therefore, after mounting, a portion of the metal coating on the lead wire on the opposite side of the mount portion is melted again due to the heat generated when the glass case and the glass stem are sealed together. This molten metal acts as a getter material that adsorbs gas remaining in the glass case and improves the degree of vacuum. This further improves the aging properties of the crystal resonator according to the present invention. As described above, the present invention exhibits remarkable effects and is extremely useful in practice.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の水晶振動子の構造図。第2図
a,b、第3図、第4図、第5図は本発明による
ガラス封止水晶振動子の製造方法を示す状態図。 1……ステム、2,2′……リード線、3……
金属環、4……シール用ガラス、5……水晶発振
片、6,6′……内側リード線、7,7′……周波
数調整用薄膜電極、8……金属ケース、10,1
0′……リード線、11……ガラス、12,1
2′……内側リード線、13……ガラスケース、
14……グラフアイト治具、15……周波数調整
用金属被膜、16……マウント用金属被膜。
Figure 1 is a structural diagram of a conventional crystal resonator. 2a and 2b, FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 5 are state diagrams showing a method of manufacturing a glass-sealed crystal resonator according to the present invention. 1... Stem, 2, 2'... Lead wire, 3...
Metal ring, 4... Glass for sealing, 5... Crystal oscillation piece, 6, 6'... Inner lead wire, 7, 7'... Thin film electrode for frequency adjustment, 8... Metal case, 10, 1
0'...Lead wire, 11...Glass, 12,1
2'...Inner lead wire, 13...Glass case,
14... Graphite jig, 15... Metal coating for frequency adjustment, 16... Metal coating for mounting.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 1端が閉じたガラスケースにガラスにより封
止され2本のリード線からなるステムをガラス封
止してなるガラス封止水晶振動子のマウント方法
において、水晶振動片のマウント部に融点573℃
以上厚み1〜10μの第1金属被膜を形成し、前記
ガラスにより封着され2本のリード線からなるス
テムの少なくとも内側リード線に融点573℃以下
厚み1〜30μの第2金属被膜を形成し、前記第1
金属被膜と第2金属被膜を前記第2金属被膜の融
点と573℃の間の温度で加熱溶着せしめ、マウン
ト部とリード線との溶融凝固部の融点がマウント
後に実施されるガラス封止最低温度300℃より高
い温度となることを特徴とするガラス封止水晶振
動子のマウント方法。
1. In a mounting method for a glass-sealed crystal resonator in which a stem consisting of two lead wires is sealed with glass in a glass case with one end closed, the mounting part of the crystal resonator piece has a melting point of 573°C.
A first metal coating with a thickness of 1 to 10 μm is formed as described above, and a second metal coating with a thickness of 1 to 30 μm with a melting point of 573° C. or less is formed on at least the inner lead wire of the stem, which is sealed with the glass and consists of two lead wires. , said first
The metal coating and the second metal coating are heated and welded at a temperature between the melting point of the second metal coating and 573°C, and the melting point of the melted and solidified portion between the mount part and the lead wire is the lowest glass sealing temperature after mounting. A method for mounting a glass-sealed crystal resonator that is characterized by a temperature higher than 300℃.
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