JPH0578030U - 水晶振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水晶振動子に関し、気密性を維持しながらリ
フローはんだ付け法に起因する周波数ドリフトが起こり
にくくすること。 【構成】 水晶振動子２は、開口部４ａを有しかつ内面
に軟質金属メッキ層を有するキャップ４と、キャップ４
内に配置された水晶振動片５と、外周面に軟質金属メッ
キ層を有しかつ開口部４ａに圧入されて開口部４ａを気
密に封止するための封止部材６と、封止部材６を貫通し
かつ一端が水晶振動片５に固定された１対のリード端子
７とを備えている。キャップ４の軟質金属メッキ層は厚
みが０．３〜５μｍに設定されており、この結果、水晶
振動子２をリフロー炉内に配置しても軟質金属メッキ層
からのガス発生量は従来例に比べて少ない。よって、キ
ャップ４内のガス圧は上昇しにくく、水晶振動片５は周
波数ドリフトを起こしにくい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、水晶振動子、特に、水晶振動子のキャップと封止部材との封止に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

水晶振動子は、開口部を有するキャップと、キャップ内に配置された水晶振動 片と、キャップの開口部に圧入されて開口部を気密に封止するための封止部材と 、封止部材を貫通しかつ一端が水晶振動片に固定された１対のリード端子とを主 に備えている。この水晶振動子では、キャップの内面及び封止部材の外周面にそ れぞれ厚さ１０μｍ程度の軟質金属メッキ層が形成されており、封止部材をキャ ップの開口部に圧入したときに、キャップ側のメッキ層と封止部材側のメッキ層 とが密着して開口部の気密封止が達成されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来の水晶振動子は、例えば、表面実装可能な外装容器に収納してリフロ ーはんだ付け法により所定の回路基板に表面実装される。ところが、リフローは んだ付け法によれば、許容範囲である±５ｐｐｍを超える周波数ドリフトが発生 し、水晶振動子の信頼性が低下する。これは、リフローはんだ付け法では水晶振 動子を高温下に置く必要があるため、キャップ内面のメッキ層を形成する軟質金 属が気化して水晶振動子内部に飛散してしまい、キャップ内のガス圧等の内部環 境が変化するためと考えられている。したがって、前記従来の水晶振動子は、リ フローはんだ付け法により他の電子部品等が既に表面実装された回路基板に対し て例えばコテはんだ付け法により別工程で実装されている。

【０００４】 なお、キャップ側のメッキ層を軟質金属に変えて他の材料（例えばニッケル） により形成すると、周波数ドリフトは発生しにくくなるが、開口部の気密性を良 好に維持するのが困難になる。 本考案の目的は、水晶振動子において、気密性を維持しつつ、リフローはんだ 付け法を実施しても周波数ドリフトが起こりにくくすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案の水晶振動子は、開口部を有しかつ内面に軟質金属メッキ層を有するキ ャップと、キャップ内に配置された水晶振動片と、外周面に軟質金属メッキ層を 有しかつキャップの開口部に圧入される封止部材と、封止部材を貫通し、一端が 水晶振動片に接続された１対のリード端子とを備えたものである。この水晶振動 子において、キャップの軟質金属メッキ層は、厚みが０．３〜５μｍに設定され ている。

【０００６】

【作用】

本考案の水晶振動子は、はんだリフロー炉中のような高温環境下に置かれた場 合に、キャップ側の軟質金属メッキ層の軟質金属が気化して飛散するが、当該軟 質金属メッキ層の厚みが５μｍ以下に規制されているため、軟質金属によるガス の発生量が小さく、キャップ内の環境が変化しにくい。したがって、水晶振動子 は、リフローはんだ付け法を実施した場合に周波数ドリフトを起こしにくい。ま た、キャップ側の軟質金属メッキ層の厚みが０．３μｍ以上に設定されているの で、キャップ側及び封止部材側の両軟質金属メッキ層の密着性は損なわれず、開 口部の気密性は良好に維持される。

【０００７】

【実施例】

図１に本考案の一実施例が採用された水晶振動装置１を示す。図において、水 晶振動装置１は、本考案の一実施例に係る水晶振動子２と、水晶振動子２を支持 して表面実装に供するための外装容器３とから主に構成されている。 図２及び図３を参照して、水晶振動子２の詳細を説明する。なお、図２は水晶 振動子２の縦断面図であり、図３は図２の気密封止部であるＡ部の拡大図である 。図において、水晶振動子２は、キャップ４と、水晶振動片５と、封止部材６と 、１対のリード端子７とから主に構成されている。

【０００８】 キャップ４は、一端が閉鎖されかつ他端に開口部４ａを有する円筒状の部材で あり、例えば洋白製である。このキャップ４の内面全体には、メッキ層８が形成 されている（図３）。メッキ層８は、三層構造であり、キャップ４側から銅メッ キ層９、ニッケルメッキ層１０及びはんだメッキ層（軟質金属メッキ層の一例） １１がこの順に積層されている。メッキ層８の厚みは、通常１０μｍ程度に設定 されており、このうち銅メッキ層９及びはんだメッキ層１１の厚みがそれぞれ１ μｍ及び０．３〜５μｍに設定されている。そして、ニッケルメッキ層１０の厚 みは、はんだメッキ層１１の厚みに応じて適宜設定されている。

【０００９】 水晶振動片５は、図示しない振動電極を主面に有する音叉型の水晶板であり、 キャップ４内に配置されている。 封止部材６は、外周面が金属製の枠状ステム１３と、その内部に配置されたガ ラス等の絶縁体１２から構成されている。ステム１３は、例えばコバール製であ り、表面全体にメッキ層１４を有している（図３）。メッキ層１４は、二層構造 であり、ステム１３側から順に銅メッキ層１５とはんだメッキ層（軟質金属メッ キ層の一例）１６とがこの順に積層されている。メッキ層１４の厚みは、通常１ ０μｍ程度であり、このうち銅メッキ層１５の厚みが１μｍに設定されている。

【００１０】 この封止部材６は、キャップ４の開口部４ａに圧入されており、開口部４ａを 気密に封止している。ここでは、キャップ４側のはんだメッキ層１１と封止部材 ６側のはんだメッキ層１６とが密着し、開口部４ａの気密性が確保されている。 １対のリード端子７，７は、封止部材６の絶縁体１２を気密に貫通しており、 一端が水晶振動片５を挟むように水晶振動片５の主面に形成された振動電極には んだ付けされている。これにより、水晶振動片５はキャップ４内で安定に支持さ れている。

【００１１】 このような水晶振動子２の製造方法は、例えば次の通りである。まず、１対の リード端子７，７が貫通した封止部材６を用意し、リード端子７，７の先端に水 晶振動片５を固定する。次に、水晶振動片５を開口部４ａからキャップ４内に挿 入し、開口部４ａに封止部材６を圧入する。これにより、封止部材６のはんだメ ッキ層１６とキャップ４のはんだメッキ層１１とが擦り合わさって密着し、開口 部４ａが気密に封止される。

【００１２】 外装容器３は、概ね直方体状の部材であり、例えば耐熱樹脂製である。外装容 器３の長手方向には、水晶振動子２全体を挿入するための挿入孔２０が設けられ ている。外装容器３は、挿入孔２０の一端側に凹部２１を有している。この凹部 ２１は、挿入孔２０の一端が半月状に開口する開口部２２と、水平に設けられた １対のパット部２３，２３を有している。

【００１３】 外装容器３の図底面の四隅には、それぞれ固定用端子２４，２４、２５，２５ が設けられている。挿入孔２０の開口部２２側に設けられた固定用端子２４，２ ４は、それぞれ外装容器３内に形成されたリード部２６，２６によりパット部２ ３，２３に接続している。固定用端子２５，２５は、外装容器３を基板上に安定 に固定するためのものである。

【００１４】 このような外装容器３には、挿入孔２０内に水晶振動子２が挿入され、水晶振 動子２のリード端子７，７がそれぞれ対応するパット部２３，２３にスポット溶 接されている。これにより、水晶振動子２の水晶振動片５は、固定用端子２４， ２４に電気的に接続されたことになる。 上述の水晶振動装置１は、外装容器３の固定用端子２４，２４、２５，２５に より回路基板の所定部位に表面実装される。外装容器３の表面実装時には、リフ ローはんだ付け法が採用され得る。このはんだ付け法によれば、外装容器３を配 置した回路基板をリフロー炉中に導入することになるので、水晶振動子２が高温 に曝されることになる。しかし、水晶振動子２では、キャップ４のはんだメッキ 層１１の厚みが上述の範囲に設定されているため、従来例に比べてはんだメッキ 層１１からのガスの発生量が少ない。したがって、キャップ４内のガス圧の変化 による内部環境の変化が発生しにくく、キャップ４内の水晶振動片５は周波数ド リフトを起こしにくい。

【００１５】 〔実験例〕 前記水晶振動子２のはんだメッキ層１１の厚みを種々に設定し、水晶振動片５ の周波数ドリフト及び開口部４ａの気密性を調査した。結果は表１の通りである 。

【００１６】

【表１】

【００１７】 表１から、はんだメッキ層１１の厚みが０．３〜５μｍの範囲、特に０．５〜 ２μｍの範囲であれば水晶振動片５の周波数ドリフトが起こりにくく、また開口 部４ａの気密性も良好に維持されることが分かる。 〔他の実施例〕 （ａ） 前記実施例では、水晶振動片５として音叉型のものを用いたが、水晶振 動片が矩形状や円板状の場合も本考案を同様に実施できる。 （ｂ） 外装容器３の構造や形成方法は、前記実施例に限定されず、種々の変更 が可能である。例えば、リード端子７と固定用端子２４，２４とを電気的又は機 械的に接続した後に、一面が開口した箱状の容器の外部に固定用端子２４，２４ が延出するよう水晶振動子２を容器内に収容し、さらに容器内部に樹脂等を充填 してもよい。

【００１８】

【考案の効果】

本考案の水晶振動子では、上述のようにキャップ内面の軟質金属メッキ層の厚 みを０．３〜５μｍに設定してので、リフローはんだ付け法を実施した場合に、 周波数ドリフトが起こりにくく、しかも気密性が良好に維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例が採用された水晶振動装置の
分解斜視図。

【図２】前記実施例の縦断面図。

【図３】図２のＡ部の拡大図。

【符号の説明】

２ 水晶振動子 ４ キャップ ４ａ 開口部 ５ 水晶振動片 ６ 封止部材 ７ リード端子 １１，１６ はんだメッキ層

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】開口部を有しかつ内面に軟質金属メッキ層
   を有するキャップと、前記キャップ内に配置された水晶
   振動片と、外周面に軟質金属メッキ層を有しかつ前記キ
   ャップの開口部に圧入される封止部材と、前記封止部材
   を貫通し、一端が前記水晶振動片に接続された１対のリ
   ード端子とを備えた水晶振動子において、 前記キャップの軟質金属メッキ層は、厚みが０．３〜５
   μｍに設定されていることを特徴とする水晶振動器。