JPS5812417A - 水晶振動子の端子接着方法 - 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】 本発明は水晶振動子の接続構造に係るもので、従来Ｋｆ
ｋい優れえ電気的、機械的性能を有する水晶振動子の端
子接着方法に関すゐものである〇一般に通信機器等に用
いられる水晶振動子は、装置の心臓部ともいうべきもの
で、その高安定性と高信頼性が要求される・特に長時間
にわたる一波数安定度は、装置全体の性能を大きく左右
する重畳な問題でＴｏり、一層の向上が望まれている・
この長時間にわ九る鴫液数の安定性を得るために１通常
水晶振動子を容器内に封入し、この容・内部を一定の高
真空に保つ方法がとられる・一定の高真空に保つために
は新人後におけゐ水晶や内部部品からのガスの脱着を防
ぐことが必要となシ、そのためには振動子を真空封入す
る際高温高真９中で長時間ベーキングする方法が最も効
果的である。

従来の水晶振動子の支持方法は、水晶素板の接続部にフ
リットガラス入プの銀導電塗料を焼付けた後、その上と
支持線を半田付けすることによって支持されている０こ
の半田付は支持方法は従来の接続法のうちでは強度が最
も大きく、工法も簡単でかつ信頼性も比験的高いことか
ら広く採用されている。しかし衾からこの方法は半田を
用いるため水晶振動子を真空封入する際に半田付けの融
点以上の高温度で真空ベーキングができないため、長時
間にわたる周波数安定性の確保に限界があり′＃−Ｏ 真空べ一中ング時の加熱温度を上げる試みとして種々の
半田付けを用いない接続法が開発されつつあ参、その代
表例としてベルテレフォン研究所で拡蒸着薄膜に熱圧着
させて振動子を支持する工法が開発され実用化されてい
る（　ＩＢＥＢ　ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎＶｏＬ、　Ｉ
　Ｍ−１７１ｉ１Ｐ７６〜７？　＜　１９６８＞参照）
０この熱圧着法で支持した場合は５００℃の高真空中で
ベーキングが可能となり長時間の同波数安定性が得られ
る・しかしながら、この方法は熱圧着される部分の温度
が高ｉ１１になるため、熱膨張による水墨の破砕が度々
生じ、又、部分加熱による水晶の双晶化、支持強度が小
さい郷の点で欠点かあった。

又、半田を用いない接続法として、超音波溶接法も開発
されている。この方法には種々の本のがあるが一例とし
て、特公昭５０−２５４２８号公報に記載されたものが
ある・これは水晶素板の接続部に水晶と密着力の優れた
ニクロム合金、銅、アルミニ為−ムの真空蒸着層からな
る超音波溶接薄膜を形成し、その上に支持金属としてニ
ッケル板とアルミニューム板からなる合板を軽く密着せ
しめ、骸合板の上から超音波溶接機のフォーンを＾て超
音波振動を加えることＫよって１支持合板を前記溶接薄
膜に溶接している０この超音波溶接法は、強度の点でも
前記熱圧着法より優れているといわ杢 れるが、機械的振動の多い場所で使用す信頼性の高い水
晶振動子を得るためｋは、強度の点でかならずしも満足
できるものではなかっ九〇そこで、本発明は、前記熱圧
着法と超音波溶接法を併用して接着を行うことにより、
熱圧着、超音波溶接のいずれか一方のみでは得ることの
できない接着強度が大きく、信頼性、安定性の高い水晶
振動子を提供することを目的とするり次に１本発ｌｌＩ
４に係る超音波熱圧着法による水晶振動子の実施例を図
面を用いて詳細に説明する。

第１図（ａ）は本発明に係る超音波熱圧着法を用いて支
持線を水晶素板ＩＩｃ接着した水晶振動子を示す斜視図
で、同図（鴫は水晶素板と支持線ヘッドの接着部分を示
す断面図である０図において、１は支持線で、リン實鋼
線からなるｏ２は支持線のヘッド部で、支持線と同様リ
ン青銅からなるが同図（−に示すように、真空蒸着層る
いはスパッタリングで厚さ１μ程度のアルｊ　５＆−ム
層を付着せしめている・４はλＴカット＊による水晶素
板で、３杜その電極でＴｏゐ０電極Ｓは真空蒸着あるい
はスパッタリング等で厚さ１μ程度のアルミニ凰−ム層
を付着せしめたものである０６は保持部材で導電金属か
らなプ、保持部材６は半田あるいはろう材等５で支持線
に接着されている０８は端子でその鴫１１に保持部材６
を巻着している０９は端子８の支持部で、金属性基台１
０から端子を電気的に絶縁支持するためガラス材から寿
る０支持線１と保持部材６の接続部は金メッキ７を施し
支持＃！１と保持ｌＳ６との半田付けあるいはろう付け
の接着な喪（している０ 第２図（ａ）　、　（ｂ）は支持Ｉｗ１を水晶素板４に
接着する方法を示す簡略図で、１は第１図と一様支持線
、２はヘッド部、５は電極、４は水墨素板である。

ｆｉｉ３１１（１）において、電極Ｓは真空蒸着あるい
はス・くツタリング等で水晶素板４に付着せしめた厚さ
１μ程度のアルミニニーム層である。２ｍも支持−ヘッ
ド２に前記と同様の方法で付着せしめられた厚さ１＃椙
度のアルミニ龜−ム層である・１１は超音波溶接ホーン
で、２０〜４０　ＫＨｚの振動数で超音波振動を加える
％０で、１〜５Ｗの出力を有する４のである。１２社電
気と一一で、水晶素板４や支持線１等を２００−ｓ００
℃に加熱するためのものである・同図において、下部か
ら電気ヒーＩで２００℃〜５００′ｃＫ加熱し、上部か
ら超音波溶接ホーンにて支持ヘッド２に圧力を加えなが
ら２秒間程度超音波振動を加えるとヘッド部のアルｉ二
鼻−ム層と電極アル電二瓢−ム層の間！ＩＣ！ｌｌ動エ
ネルギーと加熱エネルギーさらに圧着エネルギーが同時
に加わシ、ヘッド部２のアルミニニーム層２畠と電極ア
ルミニューム層５が溶着するととになる０第２図（−線
支持−ヘッド部２が円錐形状をしている場合の実施例で
、５ｍは電極アルｉ二鼻−ム層と水晶素板の間に水晶と
密着性Ｏすぐれたクローム層である。

第５図において、支持Ｉ１１の直径α０９〜ＣＬ２■φ
、ヘッド！０１ｌｉα５〜α５−φ、アルミニニーム層
３の厚さ１５〜ｔＳμとし、加熱温度２００〜５００℃
、ヘッド２に加える圧力１００−５ｏｏｌ、出力１〜５
Ｗの一波数２０〜６ｏ　ＫＨｚの超音波溶接ホーンを用
いて、約２秒間振動させて本発明に係る超音波熱圧着さ
せた場合、その引張り強度は１（以上となり超音波溶接
のみの場合及び熱圧着のみの場合よｐ大きくなる・また
経年変化も８５℃の温度でΔｆ璽±Ｉ　Ｘ　１０−４／
ｍｏｎｔｈと小さく、クリスタル、インピーダンスの温
度特性の変化ΔＲも従来品の１／２以下に抑えることが
できる・さらに温度係数も従来品の８０４９度となる□ 本発明に係る超音波熱圧着法を各種の水晶振動子の支持
に用いた場合の実施例を第４図以下に示す０園中、２１
は水晶素板、２２社電極、２ｓは厚さα５〜ｔ５μのア
ルミニウム蒸着膜、２４は保持部材、２５は基台、２６
は内部端子、２７は外部端子である・を九図中、Ｘで示
す部分は超音波熱圧着部分を示す・ 第４！Ｅｌは時計用水晶振動子で、同図囚はカバーをは
ずした場合の一部切欠斜視図であり、同図（ハ）は水晶
子板２：メー一部材２４の接着部分を示す断面図である
・保持部材２４のアルミニニーム層２５と電極２２のア
ルは二為−ム層２ｓの接着部ＸＫ本発明の超音波熱圧着
を施すのである。

第５図は、第４図と同様時計用水晶振動子で、同図囚は
水晶振動板を示す斜視図で、同図（ｂ）は支持台を示す
斜視図である０基台２５のアルミニニーム層２３と水晶
素板２１のアルミニニーム層２３の接着部分ＸＫ本発明
の超音波圧着を施し、水晶素板２１を基台２５　Ｋ接着
する０ 第６図は、燦ｌｌ形に切断されたＡＴカット水晶振動子
のカバーをはずした状態を示す斜視図である。保持部材
２４と水晶素板２１の接着面の双方にアルミニニーム層
２Ｓを形成し、この部分ＸＫ本発明の超音波熱圧着を施
して、保持部材２４と水晶素板２１を接着する０ 第７図は、セラｉツクスサボータ振動子で、同図（１）
はカバーをはずした状態を゛示す斜視図であり、同図（
ｂ）はセラミックス支持体２Ｂと水晶素板の接着部分を
同図（Ｍ）の上部から見た図であるＯセラミックス２８
の両端部にアルミニニーム層２５を形成し、該アルミニ
ニーム層とアルミニ纂−ムからなる電極２２との接着部
ＸＫ本発明の超音波熱圧着を施して、水晶素板２１をセ
ラミックス２８に支持させる。

第８図は、高安定水晶振動子で、同図（ａ）はカーバー
を紘イした水晶振動子の斜視図で、同図（ｂｌは水晶素
板２１と保持部材２４の接着部分を示す図である・電極
２２と保持部材２４０両接着面にアル建二算−ム層２３
を形成し、この部分ＸＫ本発明の超音波熱圧着を施し、
水晶素板２１と保持部材２４を接着させる〇 第９５！ｌはコンベックス型振動子で、同図−）はカバ
ーをはずし九水晶振動子の斜視図で、同図（ｂｌはアル
ζ二島−ム板２３と保持部材２４の接着部分を示す図、
同図（ｃ）は水晶素板２１と電極２２とアルｉ二轟−ム
板２３の接着部分を同図囚の上部から見た図である０ア
ルｉニエーム板２３とアルは二ニーム層からなる電極２
２の接着部ＸＫ本発明の超音波熱圧着を施し、水晶素板
２１と保持部材２４を接着させる＠ 第１０図線、はり合わせ九屈自振動子を示す斜視図で水
晶素板１．１のはシ合せＷＪＫアルン二具−ム層２５　
を形威し、該アルｉ二凰−ム層接着部ＸＫ本発明の超音
波熱圧着を施し、両水晶素板１．１を接着したものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明Ｋｌｔ！水晶振動子で、同図（ａ）は
同斜視図、（ｂ）は同断面図、第２図（ｍｌ　、　（ｂ
）は本発明に係る接着法を示す図、第３図は支持線、ヘ
ッド、水晶素板の接着部分を示す断面図、第４図及び第
５図（Ｊｌ）　、　（ｂ）は時計用振動子を示す図、第
６図は頬骨状に切断したＡＴカット水晶振動子を示す図
、第７図（ａ）　、　（ｂ）はセラきツクスサボー！・
振動子を示す図、第８図（ａ）　、　（ｂ）は高安定水
晶振動子を示す図、第９図はコンベックス型振動子を示
す図、第１１（）図ははり合わせた肩−振動子を示す図
である０１・・・支持線、２・・・ヘッド部、３・・・
電極、４・・・水晶素板、５・・・半田スイッチ、６・
・・保持部材、７・・・金メッキ、１１・・・超音波溶
接ホーン、１２・・・ヒータ、２１水晶素板、２２・・
・電極、２ｓ・−＾アルミニ１−ム層　２４　・・・保
持部材、 第１ｇ 第２１２７ 第４面 第８区 準ｌＯ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水晶素板と、該水晶素板Ｋ１１着するヘッド部を有する
   保持部材と、前記水晶素板の前記ヘッド部が接着する面
   と、前記ヘッド部面の各々に付着したアルミニニーム層
   からカる水晶振動子の端子接続部を加熱し表から圧力を
   加えつつ、超音波愉接ホーンを用いて超音波振動を加え
   て前記ヘッド部を水晶素板Ｋ１１着する方法。