JPS5818805B2 - チヨウコガタアツデンシンドウシユニツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は振動子を収納するケースの一部が少くともセラ
ミックまたはガラスから成る腕時計用振動子ユニットの
小型化に関するものである。

圧電振動子、特に水晶振動子の固有振動数は非常に安定
で、それを時間標準に備えた水晶時計の精度は極めて優
れている。

しかしながら水晶時計は従来の機械式時計に比べ形状的
に厚く、かつ小型化が難しいという欠点がある。

水晶時計の薄型化、小型化を実現させるには時計を構成
する部品を薄型、小型にすることが要求されるが、構成
部品のなかでスペース的に大きな比率を占める振動子ユ
ニットを如何に薄型化、小型化するかが重要となる。

かかる趣旨にもとづき、最近、振動子を収納するケース
がセラミックまたはガラスで構成された振動子ユニット
が開発されるに至った。

この振動子ユニットは、水晶振動子、振動子を収納する
セラミック製またはガラス製のステムおよびガラス製の
蓋（ステム、ガラス蓋いづれも半田付を可能とするため
、接合面にＡｕメッキが施されている）から構成され、
ステムと蓋の間にハンダワッシャー（一般に６０％５ｎ
−４０％Ｐｂ合金）を介し、真空中において高周波誘導
加熱あるいは赤外線加熱等によってハンダワッシャーを
溶融させ気密封止をおこなう。

気密封止にあたっては空気の粘性抵抗によるエネルギー
ロスを少くするため、ケース内を所要の真空度とするこ
とが肝要である。

（一般には１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以下） この様にして作られた振動子ユニットは、従来の金属ケ
ースを用いたユニットに比べ形状的に薄く、しかも製造
方法が多量生産に好適であり、水晶時計の低廉化および
小型化に大きく寄与することが期待できる。

ところがこの様にハンダワッシャーを用いて気密封止す
る場合、封入時の加熱による影響で各構成材料からガス
が発生し、ケース内の真空度低下を招き、その結果水晶
の等価インピーダンスを著しく上昇させるという問題が
ある。

等価インピーダンスの上昇は封止条件とケースの内容積
に依存し、特に内容積が小となるとその上昇が著しく、
従来ケースの小型は極めて困難であった。

本発明は上記欠点を除去するためになされたものであり
、ハンダワッシャー材質に９０％５ｎ−１０％Ａｕ合金
を用いることで気密封止による等価インピーダンスの上
昇を減じ、振動子ユニットの小型化を可能としたもので
ある。

以下図面により本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明のユニットを構成するパーツを示すもの
で、図において１はセラミック製の蓋、２はハンダワッ
シャー、３はフォトエツチング技術によって作製される
水晶等の圧電振動子、４は振動子を収納するセラミック
製のステムである。

また各パーツにおいてイと口は蓋１とステム４を半田封
止するために設けられたＡｕメッキを施こしたシール面
であり、ハはリード端子である。

次に本発明の振動子ユニットの製造方法について簡単に
説明する。

まずステム４の二の部分に水晶等の振動子を接着剤で固
定し、固定後電極の接続をおこなう。

しかる後に、ユニットを構成する各パーツを１５０℃に
加熱した恒温槽に装入して脱ガスをおこなう。

脱ガス終了後、ハンダワッシャー２を蓋１とステム４の
間に挾み込み、真空槽の中で適当な荷重を加えながら、
赤外線ヒーターでハンダワッシャーを溶融させて気密封
止を完了する。

以下に実施例１について説明する。

前記した様に気密封止後の振動子の等価インピーダンス
はケース内容積の他に封止条件によっても大きく異り、
封止条件のなかで最も影響を及ぼすのはハンダを溶融さ
せる時の加熱温度である。

第２図は内容積が９． Ｏｍｖｔ２のステム（＝内容積
）を用い、加熱温度を変え気密封止をおこなったときの
、加熱温度と振動子の等価インピーダンスの関係をグラ
フ化したもので、図において５はハンダワッシャー材質
に６０％Ｓｎ−，４０％ｐｂ合金を用いた従来品、６は
ハンダワッシャー材質に９０％Ｓ ｎ−１０％Ａｕ合金
を用いた本発明を示すものである。

また図においてホは従来品においてハンダワッシャーが
溶融せず封止が不可能な範囲、へは本発明においてハン
ダワッシャーが溶融せず封止が不可能な範囲を示す。

図によれば本発明は従来品に比べ明らかに加熱温度の増
加に伴う等価インピーダンスの上昇は少いことがわかる
。

（加熱温度の増加に伴い等価インピーダンスが上昇する
理由は、加熱によりハンダワッシャーが溶融し、ケース
内が真空に引かれなくなった後も、加熱が続けられアウ
トガスが発生するためである。

）本発明が従来品に比べ等価インピーダンスが低くなっ
た理由は、ハンダワッシャーの材質が異るためアウトガ
ス発生が従来品に比べ少なくなったものと推定できる。

また、封止が完全におこなわれているかを調査するため
封止した試料を８０℃にセットされた恒温槽に装入し強
制劣化テストを試みた結果、本発明はハンダワッシャー
が溶融し封止が可能となる２３０℃から封止歩留が良好
であるのに対し、従来品は破線で示した範囲では非常に
高い率で不良（リーク）を発生する。

すなわち信頼性を考慮すれば従来品は２１０℃以上の加
熱温度で封止をおこなわなければならず、得られる振動
子の等価インピーダンスは最低でも３００（ＫΩ）であ
り、本発明の２００（ＫΩ）に比べ著しく高い。

以上説明した如く、本発明は従来品に比べ加熱温度によ
る等価インピーダンスの上昇は少く、効果が顕著である
。

次に図３により実験例２について説明する。

図３は振動子を収納するケースの内容積（２ｍｍ３〜１
２ｍｍ３）と振動子の等価インピーダンスの関係をグラ
フ化したものであり、図において７は従来品、８は本発
明を示し、気密封止をおこなうための加熱温度は最も低
い等価インピーダンスを得る・温度（実験例１から）と
し、従来品は２１０℃。

そして本発明は２３０℃である。

図によれば従来品は、ケース内容積が小となるに伴う等
価インピーダンスの上昇は極めて大きく９ｍ７ＩＬ３で
は３５０（ＫΩ）となり、実用性を考慮するとこれ以下
の内容積では実用不可能である。

ところが本発明によれば、ケース内容積が小となっても
等価インピーダンスの上昇は非常に僅かで、例えば内容
積２．５ ｍｍ３でも等価インピーダンスはおよそ３５
０（ＫΩ）で実用可能範囲であり、；実用可能なケース
の容積は従来品の９ｍ７ｒＬ３に比べ著しく小である。

従来、セラミックケースを用いた振動子ユニットの小型
には限度があり、より小型化することは極めて困難とさ
れていたが、以上詳述した様にハンダワッシャーに５ｎ
−Ａｕ合金；を用いた本発明は、振動子ユニットを著し
く小型化することが可能で、水晶時計の薄型化及び小型
化に大きく寄与する。

なお本実症例では、収納する振動子に水晶振動子を用い
た場合について述べたが、水晶以外の圧；型振動子を用
いても同様の効果が期待できる。

おわりに、特許請求範囲においてケース内容積を２．５
ｍｒｒｔ３から８．５ ｍｍ３に限定した理由を述べ
る。

上限を８．５ ｍｍ３としたのは、従来技術で実用可能
な最小の容積９．０ ｍｍ３以下としたもので、これを
越えた場合は本発明の効果がなくなる。

また下限を２．５ ｍｍ３とした理由は、これ以下の容
積では振動子の等価インピーダンスが３５０にΩを越え
実用上問題となること、更に振動子をケースに収納する
場合、スペースが狭く作業性を著しく阻害するためであ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を構成する各パーツを示す図、第２図は
加熱温度と振動子の等価インピーダンスの関係を示すグ
ラス、第３図はケース内容積と等価インピーダンスの関
係を示すグラフ。 第１図、１・・・・・・セラミック製の蓋、２・・・・
・・ハンダワッシャー、３・・・・・・圧電振動子、４
・・・・・・セラミック製のステム、４２口・・・・・
・Ａｕメッキ面（シール面）、ハ・・・・・・リード端
子、二・・・・・・振動子を固定する位置、第２図、５
・・・・・・従来品、６・・・・・・本発明、ホ・・・
・・・従来品において、ハンダワッシャーが溶融せず気
密封止不可能な範囲、へ・・・・・・本発明においてハ
ンダワッシャーが溶融せず気密封止不可能な範囲、第３
図、７・・・・・・従来品、８・・・・・・本発明。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくともケースの一部がセラミックまたはガラス
   から構成された振動子ユニットにおいて、ケースの内容
   積が２．５ ｍｒｎ３〜８．５ ｍｍ３であることを特
   徴とする圧電振動子ユニット。