JPH02107541A - 気密容器のガラス封着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、民生機器の発振回路などに使用される圧電振
動子等の気密容器におけるガラス封着方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

一般に、この種の気密容器は第４図に示すように、圧電
振動素子（ＩＩ）と、リード端子（１２）およびこのリ
ード端子（１２）の先端部を支持する金属ヘッダー（１
３）を備え、前記リード端１’（１２）を金属ヘッダー
（Ｉ３）に穿設した挿通孔（Ｉ４）に先端部が突出する
状態で挿通すると」（に、ガラス（１５）によって７１
−メチツクシールすることでベース部（１Ｂ）を構成す
るー・ツバ　リード端子（Ｉ２）の基端部に前記圧電振
動素Ｊ’（ＩＩ＞を導電性接着剤（１７）によって接着
固定して、圧電振動素Ｊ’　（Ｉ　Ｉ　）のｌ：表面に
真空蒸着された電極（１８）をリード端γ−（＋２）に
電気的に導通接続した１−で、これら圧電振動素子（Ｉ
Ｉ）並びにリード端ｒ（１２）を金属キャン（１９）で
被覆すると共に、金属キャン（１９）内の大気雰囲気を
Ｎ２ガスに置換した後、この金属キャン（１９）の開１
１下端部を前記ベース部（＋５）に抵抗溶接して作製さ
れていた。

また、近年、小形化および表面実装に対応させるために
、前記金属ヘッダー（１３）および金属キャン（＋９）
により構成される金属パッケージに代わり、セラミック
製のケースおよびカバーによって保持器を構成し、これ
らケースとカバーを低融点ガラスによって気密封＋ｔ、
　してなるものも開発されている。この場合も、前述の
ものと同様、保持器内にＮ２ガスを封入して長期間に１
４：るイ、−；頼性を保てるようにしＣいる。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、十、記したそれぞれの従来構成において
問題となるのは、圧電振動素子は機械振動するものであ
るため、１−１−電振動素子の収容空間にＮ２ガスを封
入すると、このＮ２ガスが月−電振動素子のＩ’ｔ　旬
として作用し、等価抵抗が増大する点にある。特に、小
形の振動子はｍ　Ｎ２ガスの封入による影響が大きいた
め、このＮ２ガス置換に代えて、保持器内を真空にする
ことも考えられる。

ところが、通常の低融点ガラスはｒ【空中において封着
作業温度までシｒ温すると、低融点ガラス内から気へか
発生して好ましいガラス封着をなし得ないという問題点
を生じる。

また％　Ｎ２ガス中や大気中のように気体の存在すると
ころでは保温効果を生じるので封着治具のｌ＆！度分布
は比較的良好であるが、逆に真空中では熱輻射により熱
が放散するため、封着治具の温度分布が悪化し、封着温
度の管理が困難になるという問題点もある。

更に、　・膜内な金属パッケージの場合は、封着治具の
温度分布の悪化による問題点は生じないものの、表面実
装に対応することは実際士１、困難である。

本発明は、このような従来の問題点を解決することをｌ
：ｌ的としてなされたものである。

〔課題を解決するためのＦ段〕

―記ｔ＋的を達成するために本発明は、ケースおよびカ
バーに設けられたガラス接着部の少なくとも一方にペー
スト状の低融点ガラスを塗布すると共に０２ガスまたは
大気雰囲気中で仮焼成し、次に、封着可能な作業−度量
りに保って５Ｔｏｒｒを超えない範囲で真空引きするこ
とにより前記ガラス接着部の低融点ガラスを脱泡した後
、この低融点ガラスの軟化点以下の温度まで冷却し、こ
の後、前記ケース内に素子を組込んで、ケースとカバー
のガラス接着部どうしを低融点ガラスを介して接合した
七で、ケースとカバーにより形成される素子収容空間の
雰囲気を不活性ガスに置換し、次いで、５Ｔｏｒｒを超
えない範囲まで１１１度ＩＮ空引きし、この１１空度を
維持しつつ封？ｔ１１丁能な作業温度まで竹温して本焼
成するこきにより前記ケースの開１１部とカバーとを気
密封７ｔすることを特徴とするものである。

また、前記素子収容空間に圧電振動素子を組込むことに
より、優れた特性を有する圧電振動子を得ることができ
るものである。

〔作　　　用〕

１°〔空度が５Ｔｏｒｒよりも増すと、気体の保温効果
が殆どなくなり、ケースとカバーとの封着時に使用する
治具の温度分布が悪化してｉｔＡ度調節が困難であるが
、５Ｔｏｒｒからは気体の保温効果が徐々に政所され、
ｌ０Ｔｏｒｒ付近では殆ど常気圧時の温度分布と変わら
なくなるので、低融点ガラスに含まれる気泡は容易に抜
ける。また、１ＯＴｏｒｒ付近の真空度であっても、振
動子の等価抵抗は高真空時と殆ど変わらないので適切な
ガラス封着が行える。

〔実　施　例〕

以ド、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明方法によって作製される圧電振動子を示
しており、第１図において、（１）は絶縁材からなるケ
ース、（２）は同じく絶縁材からなるカバー、（・３）
はリード端Ｊ’−，（４）は圧電振動素ｆ’−１（５）
は導電外接ｌｔ剤、（６）はバインダーとしての低融点
ガラスである。

これらの構成祠料からなるｊＬ電振動子は、まず、ケー
ス（１）の１５旧１部周縁およびカバー（２）の周縁部
に説けたガラス接着部にペースト状の低融点ガラス（６
）を中４して、大気雰囲気中で仮焼成し、次いで真空過
熱炉により１ＯＴｏｒｒの１″Ｌ空圧を保持しつつ封Ｂ
ｕｒ能な作１／１４度以Ｉ・、（この実施例では４５０
℃）にｙＣ温保持して脱泡した後、気泡が抜けた時点で
低融点ガラス（６）の軟化点以ドの温度まで冷却する。

次に、圧電振動素子（４）を導電性接若剤（５）により
リード端ｒ（３）の先端部に接着した１−で、リード端
ゴｒ（３）を前記ケース（１）およびカバー（２）のガ
ラス接ｊｔ部間に介装して両ガラス接着部どうしを接合
し、１１つ、これらケース（１）とカバー（２）間に形
成される素子収容空間（Ｓ）内に圧電振動素子（４）が
内装される状態で、封着用治具（図／１＜せＣ）中に組
込んだＬ−で、前記素子収容空間（Ｓ）の大気雰囲気を
Ｎ２ガスに置換する。

史に、１ＯＴｏｒｒまで再度真空引きし、この１“を空
度を維ｔ、”ｊ　Ｉ、つつ封７を可能な作業温度（この
実施例では４３０℃）までν１１１１．Ｉｌシ、この温
度を維持しながら本焼成し、これによって、前記ウース
（りの開１１部とカバー（２）とを気密封？ｔして、気
密容ム内にｊド市振動素子（４）を封入してなる小形１
電振動子が形成されるものである。

なお、仮焼成の効率を促進するために、この仮焼成時に
０２ガスを導入してもよい。また、本焼成時において、
昇温前にｐめ治具内を高真空度に真空引きした１−で、
所定の真空度までＮ２ガスをリークさせるようにするこ
とによっても、Ｎ２ガスの置換を行うことができる。史
に、Ｎ２ガスに代えてその他の不活性ガスを使用しても
よい。

第２図は４Ｍ）Ｉｚの小形圧電振動子の等価抵抗値とＪ
’Ｅ空度との関係の実験結果を示している。

一般に、圧電振動子は機械振動しているので、その等価
抵抗値は周囲の大気雰囲（（の影響を受ける。したがっ
て、Ｎ２ガスが圧電振動素／−（４）の機械振動の（１
４：Ｉとして作用することになり、このため、気圧がド
がるにつれて負４ｉｆが小さくなり、圧電振動子の等価
抵ｔｉＬ（＋１’（も小さくなる。第２図に示す実験結
果では、常電１１からｌ００Ｔｏｒ＋・付近までは振動
子の等価抵抗値は真空度に比例しており、５Ｔｏｒｒで
は高１Ｎ空時の値とほぼ同じになっている。

このように５〜ｌ０Ｔｏｒｒ稈度の１ｉ空度においても
＋：’：＋　Ｉ°Ｌ空の場合とほぼ同じ特性のｊｌ−電
振動子が（すられた。

また、この実施例では４ＭＨｚの圧電振動子を対象とし
ているが、その他の周波数の圧電振動子であっても同様
の効果を奏することは容易にｒ想されるものである。

第３図はこの実施例の実験に用いた封着治具の各真空度
における温度分布およびヒーターと封着治具の温度差を
示す特性図である。

この実験に用いた装置は約１００ａ−Ｑのヒーター！・
、に６θ諷■Ｘ８（ｌｓ＋ｗの大きさの封着治具を載置
し、周囲を断熱して真空装置中に組入れたものであって
、ヒーターの温度と封着治具の温１氏を別々にモニター
できるように構成している。

第３図から明らかなように、５Ｔｏｒｒを超えると封着
治具の温度分布は悪化して常電圧の２倍量］となり、ヒ
ーターと封着治具のｉＵ度差も３倍量１゜になった。こ
こで、封着治具の温度分布を５ポイント測定し、最大値
と最小値との差値をプロットした。また、ヒーターの温
度はほぼ中央部で測定し、封着治具の測定温度の中央値
と比較した。

前掲のガラス封７ｔｈ法により作製された圧電振動子は
、従来のような高真空度にする７殼もなく、また、低融
点ガラス（６）中の気泡の発生による封着の不適性も生
じないので小形化が容易であり、また、ケース（１）ま
たはカバー（２）を利用しての表面実装も可能であるの
で、この圧電振動子を用いて構成した発振回路を民生機
器に使用することにより高密度実装が実現でき、自動実
装によるコストダウンを図ることができる。

〔発明の効果〕

以１″説明したように、本発明の気密容器のガラス封着
ノＪ法によるときは、ケースおよびカバーに設けられた
ガラス接着部の少なくとも一方にペースト状の低融点ガ
ラスを塗布すると共に０２ガスまたは大気雰囲気中で仮
焼成し、次に、封着可能な作業４度量１・、に保って５
Ｔｏｒｒを超えない範囲で１″〔空引きすることにより
１ｌｉＩ記ガラス接着８１りの低融点ガラスを親心した
後、この低融点ガラスの軟化点以ドの温度まで冷却し、
この後、１）；１記ケース内に素子を組込んで、ケース
とカバーのガラス接着部どうしを低融点ガラスを介して
接合した１−で、ケースとカバーにより形成される素子
収容空１；１ｊの雰囲気を不活性ガスに置換し、次いで
、５Ｔｏｒｒを超えない範囲までｒｆ［真空引きし、こ
の真空度を維持しつつ封着ｉＩｊ能な作業温度まで昇温
して本焼成することにより前記ケースの開日部とカバー
とを気密封着するようにしたので、実用的な真空度にお
けるガラス封着が可能になるという優れた効果を奏する
ものであり、また、本発明方法を用いて小形化が容易で
表面実装がＩｊ■能な圧電振動子を得ることができるに
至った。

４、図面の１ＩＴｉ’ｌ’、な説明 第１図は本発明の一実施例により構成した１１電振動子
の縦断面図、第２図は４ＭＨｚの小形圧電振動子の等価
抵抗値とＪｉｃ空度との関係を実験的に１′Ｊ４べた特
性図、第３図はこの実施例の実験に用いた封着治具の各
１°（空度における温度分布およびヒーターと封着治具
の温度差を示す特性図、第４図は従来の圧電振動子の゛
ト截断面図である。

（１）・・・ケース、（２）・・・カバー、（３）・・
・リード端ｊ’−１（４）・・・１１・電振動素子・、
（６）・・・低融点ガラス、（Ｓ）・・・素了収容空間
。

第１図 第２図 第４図 　Ｔｏｒｒ 真空Ｉ！ｉ（Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ　） 第３゛図 真空度（丁ｏｒｒ　）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］ケースおよびカバーに設けられたガラス接着部の
   少なくとも一方にペースト状の低融点ガラスを塗布する
   と共にＯ＿２ガスまたは大気雰囲気中で仮焼成し、次に
   、封着可能な作業温度以上に保って５Ｔｏｒｒを超えな
   い範囲で真空引きすることにより前記ガラス接着部の低
   融点ガラスを脱泡した後、この低融点ガラスの軟化点以
   下の温度まで冷却し、この後、前記ケース内に素子を組
   込んで、ケースとカバーのガラス接着部どうしを低融点
   ガラスを介して接合した上で、ケースとカバーにより形
   成される素子収容空間の雰囲気を不活性ガスに置換し、
   次いで、５Ｔｏｒｒを超えない範囲まで再度真空引きし
   、この真空度を維持しつつ封着可能な作業温度まで昇温
   して本焼成することにより前記ケースの開口部とカバー
   とを気密封着することを特徴とする気密容器のガラス封
   着方法。 ［２］前記ケース内に圧電振動素子を組込んで圧電振動
   子を得るようにした気密容器のガラス封着方法。