JPH0936691A

JPH0936691A - 水晶振動子

Info

Publication number: JPH0936691A
Application number: JP18584895A
Authority: JP
Inventors: Wataru Wakao; 亘若尾; Yoshihide Ishii; 芳秀石井
Original assignee: River Eletec Corp
Current assignee: River Eletec Corp
Priority date: 1995-07-21
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】水晶振動子において、ハーメチックベースと
キャップとの気密接合後の水晶振動子片の周波数変動を
防止し、且つ全体の小型化を図る。【解決手段】金属からなる基台２１にリード線２５が
貫通されてなるハーメチックベース２０と、リード線先
端の保持部材２６に保持された水晶振動子片２７と、水
晶振動子片２７を被冠する金属からなるキャップ２９と
を有し、ハーメチックベース２０とキャップ２９が接着
剤３１により気密接合された構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水晶振動子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水晶振動子は、その固有機械振
動と水晶の持った圧電効果を利用して電気回路を組合せ
ることにより電気的な基準周波数発生や周波数選択等に
利用されている。従来の水晶振動子は、図７に示すよう
に、金属製の基台１に２つの透孔２を貫通する２本のリ
ード線３のインナーリード側にそれぞれ階段状の導電性
の保持部材４を介して水晶振動子片５を取付け、さらに
金属製のキャップ６で気密封止して構成される。ここで
基台１とリード線３及びガラス９を含むベースを総称し
てハーメチックベース１５と呼ぶ。この場合、基台１は
全周にわたって突起部８を形成したフランジ部１ａを一
体に有した形状に形成される。この基台１のフランジ部
１ａとキャップ６のフランジ部６ａを対接させ、図８に
示すように、上部電極７Ａ及び下部電極７Ｂを備えた抵
抗溶接装置７により例えば２００ｋｇ程度の加圧８下で
キャップ６のフランジ部６ａと基台１のフランジ部１ａ
の突起８とを抵抗溶接で接合し、水晶振動子片５の気密
封止を行っている。

【０００３】尚、リード線３は、基台１の透孔２内にお
いて、ガラス融着により固定されて基台１との絶縁を図
るようになされている。基台１は、ガラス９との相性の
よい例えばコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）、または
ＦｅＮｉ合金等で形成される。リード線３は、基台１と
同じ材料で形成されるを可とする。水晶振動子片５は導
電性接着剤１０により保持部材４上に載置固着される。

【０００４】このような水晶振動子１１は、プリント配
線基板に実装される。例えば両面に配線パターンを有す
る両面プリント配線基板に水晶振動子１１を実装すると
きには、基台１が金属製であるため、配線パターンに短
絡しないように、基台１の裏面に絶縁シートを設ける
か、あるいはリード線３の中間に折曲部を設けてリード
線３をプリント配線基板のリード挿通孔に挿通したと
き、折曲部の位置で止め、基台１をプリント配線基板よ
り浮かすようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】水晶振動子１１の製造
プロセスとしては、基台１にリード線３をガラス融着し
てハーメチックベース１５を形成し、リード線３と一体
の保持部材４上に水晶振動子片５を載置固着した後、水
晶振動子片５の周波数調整が行われ、その後、ハーメチ
ックベース１５とキャップ６とを抵抗溶接で気密封止し
ている。

【０００６】この抵抗溶接時、ハーメチックベース１５
のフランジ部１ａの全周にわたる突起８と、キャップ６
のフランジ部６ａに例えば２００ｋｇ程度の大きな加圧
１２が掛り、フランジ部１ａの突起８が全周にわたりつ
ぶされるが、その際、既にハーメチックベース１５と一
体化された状態の水晶振動子片５に不要な力が作用し、
周波数が変動してしまう。ハーメチックベース１５にお
いては、製造工程で理想的な平坦とならず、反りが生じ
ている。

【０００７】従って、例えばハーメチックベース１５に
図８の符号１３のように両端が下方に向くような反りが
生じている場合、水晶振動子片５には外方に向かう力ａ
が作用し、逆にハーメチックベース１５に符号１４のよ
うに両端が上方に向くような反りを生じている場合、水
晶振動子片５には内方に向かう力ｂが作用し、これがた
め水晶振動子片５の周波数が変動してしまう。水晶振動
子片５の周波数はｐｐｍのオーダで設定されており、わ
ずかな力ａ，ｂの作用でも予め設定された周波数が変動
し、品質にばらつきが生ずる恐れがあった。

【０００８】また、基台１及びキャップ６の表面には、
酸化防止等の理由から無電解Ｎｉメッキが施されている
が、上述の抵抗溶接時に、無電解Ｎｉメッキが溶けて気
化し（これを溶接とびと呼んでいる）、この気化したＮ
ｉが内部に侵入して水晶振動子片５に付着し、周波数を
変動させてしまうという懼れもあった。

【０００９】本発明は、上述の点に鑑み、周波数変動な
く品質保証が確保される等、上記不都合を解消し、また
更なる小型化を可能にした水晶振動子を提供するもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の本発明に係る水晶
振動子は、金属からなる基台にリード線が貫通されてな
るハーメチックベースと、リード線先端の保持部材に保
持された水晶振動子片と、水晶振動子片を被冠する金属
からなるキャップとを有し、ハーメチックベースとキャ
ップが接着剤により気密接合された構成とする。

【００１１】第２の本発明と係る水晶振動子は、金属か
らなる基台にリード線が貫通されてなるハーメチックベ
ースと、リード線先端の保持部材に保持された水晶振動
子片と、水晶振動子片を被冠する金属からなるキャップ
とを有し、基台には全周にわたってフランジ部が一体に
形成され、キャップには基台のフランジ部に対応したフ
ランジ部が一体に形成され、ハーメチックベースとキャ
ップがフランジ部から基台立上がり側面にわたって接着
剤により気密接合された構成とする。

【００１２】第３の本発明に係る水晶振動子は、第１の
発明又は第２の発明において、さらに接着剤に吸湿剤が
含有された構成とする。

【００１３】第１の本発明によれば、ハーメチックベー
スとキャップを接着剤により気密接合するので、気密接
合の際、ハーメチックベースに対して大きな加圧をせず
に気密接合できる。このため、ハーメチックベースを変
形させることがないので水晶振動子片の周波数を変動さ
せることがない。

【００１４】また、接着剤で接合するので、いわゆる溶
接とび現象がなく、溶接とびに基づく水晶振動子片の周
波数変動は起こらない。従って、周波数のばらつきがな
い品質保証された水晶振動子が得られる。

【００１５】また、気密接合時に大きな加圧を必要とし
ないためハーメチックベースの製造工程で生じた反り等
のひずみを修整することなく接合できるので、ハーメチ
ックベースの厚みはリード線とガラスとの融着時に気密
を確保できる最低の厚さで済み、従って、ハーメチック
ベースを薄くすることができ、水晶振動子の更なる小型
化が可能となる。

【００１６】第２の本発明によれば、ハーメチックベー
スとキャップの接合において、フランジ部から基台立上
がり側面にわたって接着剤により接合するので、気密接
合に要する接合距離が十分得られる。従って、フランジ
部の長さをより短くすることが可能となり、水晶振動子
の更なる小型化が可能になる。

【００１７】第３の本発明によれば、さらに接着剤層に
吸湿剤を含有させることにより、キャップとハーメチッ
クベースからなる容器内に侵入せんとする水分、気体分
子がこの接合部分で吸着され、水晶振動子片の特性劣化
を防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】水晶振動子においては、金属の基
台と金属のキャップとの接合としては、気密の重要性か
ら溶接が一般に考えられてた。しかし、本発明者等が鋭
意検討した結果、接着剤を用いることで、十分な気密性
及び機械的強度をもって接合できることを見出し、本発
明に至ったものである。以下、図面を参照して本発明に
よる水晶振動子の実施例を説明する。

【００１９】図１は、本発明の一例を示す。同図におい
て、２１は金属製、例えば冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）か
らなる基台を示す。基台２１は全周にわたってベース裏
面より之と一体に延長するように所定長さのフランジ部
２２が形成されている。

【００２０】この基台２１に設けた２つの透孔２３にガ
ラス（軟質ガラス）２４を介して例えばコバールにより
なる２本のリード線２５を貫通させガラス融着させてリ
ード線２５と基台２１とを気密的に絶縁封止してハーメ
チックベース２０を形成し、さらにリード線２５のイン
ナーリード部２５ａに一体の階段状の導電性の保持部材
２６に水晶振動子片２７を導電性接着剤２８を介して載
置固着する。そして、前記水晶振動子片２７を被冠する
ように金属製例えば基台２１と同じ冷間圧延鋼板（ＳＰ
ＣＣ）よりなり、基台２１のフランジ部２２と対応した
フランジ部３０を一体に有するキャップ２９を配し、ハ
ーメチックベース２０とキャップ２９とを接着剤３１を
介して気密的に接合してなる目的とする水晶振動子３３
を構成する。基台２１とリード線２５及びガラス２４を
含むベースをハーメチックベース２０と呼ぶ。キャップ
２９と基台２１からなる容器内には不活性ガス例えばＮ
₂ガスが封入される。

【００２１】なお、基台２１及びキャップ２９の表面に
は、酸化防止等の理由から無電解Ｎｉメッキが施され
る。

【００２２】基台２１は、リード線２５のガラス融着時
に、融着温度によって同時に焼鈍処理（アニール処理）
が施される。この基台２１の焼鈍処理に合わせて、キャ
ップ２９も同じような焼鈍処理を施し互いの熱膨張係数
を近づけるようになすを可とする。

【００２３】接着剤３１は、図２に示すように互いに相
対向するフランジ部２２及び３０より基台立上げ側面２
１ａにわたって付着される。

【００２４】接着剤３１としては、水晶振動子としての
気密性が十分に得られなければならない。気密性はＨｅ
ガスを用いて検査され、通常、封止後の製品にＨｅガス
を加圧し、次いで逆に負圧にしてＨｅガスの検出量と速
度とによって気密の合否判定を行う。合否判定の数値は
４×１０^-6Ｐａ・ｌ／ｓｅｃ以下である。本実施例の接
着剤３１は、接合部において、上記の４×１０^-6Ｐａ・
ｌ／ｓｅｃ以下の気密性が得られる接着剤を用いるもの
であり、例えばエポキシ系、ポリイミド系、ポリエステ
ル系のいずれかの樹脂接着剤を用いることができる。こ
の樹脂接着剤の硬化温度は１６０℃±２０℃程度であ
る。接着剤３１としては、その他、例えば３５０℃〜５
００℃程度で封着可能な低融点ガラスを用いることもで
きる。この場合も、上記の気密性が得られるが、水晶振
動子片２７は温度に影響されやすいので、好ましくは低
温で接着できる樹脂接着剤の方がよい。

【００２５】接着剤３１の使用に当たっては、接着すべ
き金属、即ち基台２１及びキャップ２９と熱膨張係数が
なるべく同じである接着剤を選んで使用するのがよい。

【００２６】また、基台２１の金属とキャップ２９の金
属が異なる場合、即ち異種金属を接着する場合には、熱
膨張係数差に影響を受けにくい弾性接着剤例えば樹脂接
着剤の一種を使用することができる。

【００２７】更に、接着剤３１として樹脂接着剤を用い
る場合、吸湿剤を含有した樹脂接着剤を用いることもで
きる。吸湿剤としては、例えば合成ゼオライトを用いる
ことができる。

【００２８】本実施例によれば、ハーメチックベース２
０と金属製のキャップ２９との気密的な接合を、接着剤
３１を用いることにより、接合時に、ハーメチックベー
ス２０には溶接時のような大きな圧力をかけることな
く、ハーメチックベース２０を変形させることがないの
で、水晶振動子片２７の周波数を変動させることがな
い。

【００２９】また、溶接による接合でないため、溶接時
に無電解Ｎｉメッキが気化して水晶振動子片２７に付着
する等のいわゆる溶接とび現象は全く生ぜず、従って、
この溶接とびに基づく水晶振動子片２７の周波数変動が
起こらない。

【００３０】従って、気密接合前に調整した周波数はキ
ャップ気密接合後において変動することがなく、水晶振
動子としての品質保証を確保し、且つ製造の歩留りを向
上することができる。

【００３１】また、気密接合時に大きな加圧を必要とし
ないため、ハーメチックベース２０と一体化された状態
の水晶振動子片２７に不要な力が作用することがなく、
ハーメチックベース２０とキャップ２９とを接合でき、
基台２１、従ってハーメチックベース２０の厚みをより
薄くすることができる。即ち、ハーメチックベース２０
の厚みはリード線２５とのガラス融着に気密を確保でき
る最低の厚さで済み、その結果、水晶振動子の全体の高
さを低くすることができ、より小型化を図ることができ
る。

【００３２】また、接着剤３１をフランジ部２２，３０
から基台２１の立上げ側面２１ａにわたって付着して接
合することにより、気密接合に十分な接合距離（接合さ
れている部分の長さ）が得られる。このため、フランジ
部２２，３０をより短くでき、更に水晶振動子の小型化
が図れる。

【００３３】更に、接着剤３１中に吸湿剤を含有させる
ことにより、キャップ２９と基台２１からなる容器内に
水分、気体分子等が侵入せんとしても、接着剤３１で吸
着され、容器内への侵入が阻止され水晶振動子片２７の
特性劣化を防止することができる。

【００３４】図３Ａ，Ｂ及び図４は、本発明の他の実施
例を示す。なお、図３、図４において、図１、図２と対
応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
本例は、特に基台２１のフランジ部２２に、接着剤３１
を溜めるための溝部３５を設けるようにする。その他の
構成は図１と同様である。この構成によれば、溝３５に
接着剤３１が溜められるので、接合時に、立上げ側面２
１ａ側への接着剤の流れがよくなり、接合を確実にする
ことができる。その他は図１の実施例で説明したと同様
の作用効果を奏する。

【００３５】上例では、接着剤３１としてフランジ部２
２，３０から基台２１の立上げ側面２１ａにわたって付
着させたが、その他、図５に示すようにフランジ部２２
及び３０間のみに付着させて接合することもできる。こ
の場合には、気密性を考慮して上例よりフランジ部２
２，３０の長さは大きくなるも、その他のハーメチック
ベース２０が薄くできることによる小型化、水晶振動子
片２７の周波数を変動させないこと、等の作用効果は同
様に得られる。

【００３６】更に、図６に示すように、基台２１として
フランジ部２２を省略した構造のものを使用することも
できる。この場合においても、上例と同様に、ハーメチ
ックベース２０が薄くなることによる小型化、水晶振動
子片の周波数を変動させないこと、等の作用効果を奏す
るものである。

【００３７】

【発明の効果】本発明の水晶振動子によれば、気密接合
時にハーメチックベースを加圧変形させることがなくな
り、また、溶接とびの現象もなくなり、ハーメチックベ
ースとキャップとの気密接合後において、水晶振動子片
の周波数の変動がなくなる。また、ハーメチックベース
を薄くでき、水晶振動子の全体を小型化することができ
る。

【００３８】また、基台及びキャップのフランジ部から
基台立上げ側面にかけて接着剤で接合することにより、
接合距離が十分確保され、フランジ部の短小化を可能に
し、水晶振動子の更なる小型化を可能にする。

【００３９】さらに、接着剤に吸湿剤を含有させること
により、水分、気体分子の侵入を阻止することができ、
水晶振動子の信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ本発明に係る水晶振動子の一例を示す一部
断面とする平面図である。Ｂ本発明に係る水晶振動子の一例を示す断面図であ
る。

【図２】図１の要部の拡大断面図である。

【図３】Ａ本発明に係る水晶振動子の他の例を示す一
部断面とする平面図である。Ｂ本発明に係る水晶振動子の他の例を示す断面図であ
る。

【図４】図３の要部の拡大断面図である。

【図５】本発明に係る水晶振動子のさらに他の例を示す
要部の拡大断面図である。

【図６】本発明に係る水晶振動子のさらに他の例を示す
要部の拡大断面図である。

【図７】従来の水晶振動子の例を示す断面図である。

【図８】従来例の説明に供する要部の断面図である。

【符号の説明】１，２１基台１ａ，２２フランジ部２，２３透孔３，２５リード線５，２７水晶振動子片６，２９キャップ６ａ，３０フランジ部３１接着剤１５，２０ハーメチックベース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属からなる基台にリード線が貫通され
てなるハーメチックベースと、前記リード線先端の保持部材に保持された水晶振動子片
と、前記水晶振動子片を被冠する金属からなるキャップとを
有し、前記ハーメチックベースと前記キャップが接着剤により
気密接合されて成ることを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】金属からなる基台にリード線が貫通され
てなるハーメチックベースと、前記リード線先端の保持部材に保持された水晶振動子片
と、前記水晶振動子片を被冠する金属からなるキャップとを
有し、前記基台には全周にわたってフランジが一体に形成さ
れ、前記キャップには前記基台のフランジ部に対応した
フランジ部が一体に形成され、前記ハーメチックベースと前記キャップが前記フランジ
部から基台立上がり側面にわたって接着剤により気密接
合されて成ることを特徴とする水晶振動子。
【請求項３】前記接着剤に吸湿剤が含有されてなるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の水晶振動子。