(57)【要約】【課題】  外部環境温度の変化に伴うサポート部材の熱膨張性と熱伝導性の悪影響が生じないより信頼性の高い高安定向け水晶振動子を提供する。【解決手段】  金属リード端子１１，１２が絶縁材を介して貫通植設されてなるベース１と、前記金属リード端子のインナー側に設けられた金属サポート１３，１４と、当該金属サポートに搭載されかつ金属ろう材３を介して接合される板状の水晶振動板２とからなる水晶振動子であって、前記金属サポートが水晶より低熱膨張性の金属材料からなり、金属サポートの外部表面には当該金属サポートより熱伝導率の高い金属膜Ｍが形成されてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２本の金属リード端子が絶縁材を介して貫通植設されてなるベースと、前記金属リード端子のインナー側に設けられた金属サポートと、当該金属サポートに搭載されかつ金属ろう材を介して接合される板状の水晶振動板とからなる水晶振動子であって、
前記金属サポートが水晶より低熱膨張性の金属材料からなり、金属サポートの外部表面には当該金属サポートより熱伝導率の高い金属膜が形成されてなることを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
前記低熱膨張性の金属材料として、ニッケル鉄系の低熱膨張性の合金からなる材料を用いたことを特徴とする特許請求項１記載の水晶振動子。
【請求項３】
前記金属サポートより熱伝導率の高い金属膜としてＣｕメッキを形成したことを特徴とする特許請求項１、または特許請求項２記載の水晶振動子。
【請求項４】
前記水晶振動板が金属ろう材を介して保持される金属サポートの主面領域には、前記金属膜が形成されない中央部と、当該中央部の周囲に前記金属膜が形成された第１の環状部と、当該第１の環状部の周囲に前記金属膜が形成されない第２の環状部とが形成されてなることを特徴とする特許請求項１乃至３記載の水晶振動子。
【請求項５】
前記金属ろう材が金系合金ろう材からなり、かつ前記水晶振動板の表裏主面に形成される励振電極が金を主成分とする電極材料からなることを特徴とする特許請求項１乃至４記載の水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶振動子に関するものであり、水晶振動板を保持する金属サポートの構造を改善するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子は共振特性に優れることから、周波数、時間の基準源として広く用いられており、水晶振動板の表面に金属薄膜電極を形成し、この金属薄膜電極を外気から保護するため、パッケージ体により気密封止されている。
【０００３】
このうちＯＣＸＯと称される恒温槽型水晶発振器に用いられる水晶振動子では、金属性のパッケージ体が用いられているのが現状である。具体的には、金属ベースにはガラスなどの絶縁材を介して一対の金属リード端子が植設されており、当該金属リード端子のインナーリード部分には、一対の金属平板のサポート部材が対向して取り付けられている。水晶振動板は、例えば、厚みすべり振動してなるＡＴカット水晶振動板であり、表裏面には励振電極と、各励振電極からの引出電極が形成されている。そして、前記金属サポートの上に水晶振動板が搭載され、導電接合材により電気的機械的に接続されるとともに、前記金属ベースに金属製の蓋を被せて気密封止する構成となっている。
【０００４】
なお、ＯＣＸＯは外部の温度変化に影響することなく、水晶振動子を恒温槽内で温度制御することにより周波数の高安定化を行ったものであり、周波数安定度として１×１０-7〜１×１０-10程度の水晶振動子で得られる最高水準の周波数安定度を得ることができるため、無線基地局や伝送ラインなどの基準周波数として利用されている。
【０００５】
特許文献１では、このようなＯＣＸＯに用いられる良好なエージング特性が得られるＡｕＧｅ（金―ゲルマニウム）などの金属ろう材が用いられた高安定向け水晶振動子の保持構造に対する改善構成を提案している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１８６８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高安定向け水晶振動子の保持構造では、外部環境温度の変化に伴うサポート部材の熱膨張性と熱伝導性の影響を考慮することが重要となっている。熱膨張の大きい金属を使用した場合、外部からの熱が加わるとサポート部材から水晶振動板に対して不要な熱的機械的な応力を与えることとなり、水晶振動子のエージング特性などが悪化する傾向にある。また、熱伝導の悪い金属を使用した場合、外部環境温度の変化に対する水晶振動子の熱追従性も悪化し、ＯＣＸＯとして水晶振動子を利用する際には、水晶振動子を恒温槽内で所定温度まで加熱して周波数が安定するまでの時間が長くなり、起動特性も悪くなることがあった。これに対して熱伝導の良すぎる金属を使用した場合、水晶振動板に伝わる温度が急激で熱衝撃を与え、水晶振動子の周波数のハンチング（オーバーシュート）が起きてしまうことがあった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、外部環境温度の変化に伴うサポート部材の熱膨張性と熱伝導性の悪影響が生じないより信頼性の高い高安定向け水晶振動子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明の水晶振動子は、少なくとも２本の金属リード端子が絶縁材を介して貫通植設されてなるベースと、前記金属リード端子のインナー側に設けられた金属サポートと、当該金属サポートに搭載されかつ金属ろう材を介して接合される板状の水晶振動板とからなる水晶振動子であって、前記金属サポートが水晶より低熱膨張性の金属材料からなり、金属サポートの外部表面には当該金属サポートより熱伝導率の高い金属膜が形成されてなることを特徴とする。
【００１０】
上述の構成により、前記金属サポートが水晶より低熱膨張性の金属材料からなり、金属サポートの外部表面には当該金属サポートより熱伝導率の高い金属膜が形成されているので、外部環境温度の変化により金属サポートの熱膨張が水晶振動板に比べて生じることがほとんどなくなり、金属サポートから水晶振動板に対して環境温度の変化による応力を与えることがなくなることで、経年変化に対する応力もより一層抑制できる。このような低熱膨張性の金属材料では従来で使用されている金属サポートに比べて熱伝導率が小さい傾向にあるため、より熱伝導率の高い金属膜が金属サポートの外部表面に形成されていることで、外部環境温度の変化による水晶振動子のパッケージ体（蓋とベース）外部の温度に対して金属膜が遅れなく水晶振動板に対して温度を伝え、温度差が生じることがほとんどなくなる。このような構成を組み合わせることで、水晶振動子のエージング特性と熱追従性を同時かつより効果的に高めることができ、より安定した周波数温度特性を得ることができる。ＯＣＸＯとして水晶振動子を利用する場合の起動特性も向上することができる。つまり水晶振動子を恒温槽内で所定温度まで加熱して周波数が安定するまでの時間もより短時間で起動させることができる。
【００１１】
また前記金属膜を形成する場合、金属サポートの表裏主面に形成することがより望ましい。これは金属膜を金属サポートの表裏主面に形成することで金属サポート全体としての熱変形に偏りが生じることがなくなり、水晶振動板に対して余分な応力をかけることがない。なお、上述の金属膜を形成することによる効果は、真空雰囲気で気密封止された高安定向け水晶振動子に特に有効である。真空雰囲気で気密封止されると、外部環境に対する温度差はパッケージ体外部からの輻射熱による影響はなく、金属リード端子と金属サポートを介した伝熱のみの影響が強まるため、熱伝導性を高める金属膜による恩恵が特に生じやすい。
【００１２】
また、上述の金属サポート構成において、低熱膨張性の金属材料として、ニッケル鉄系の低熱膨張性の合金からなり、例えば水晶の熱膨張係数の半分ぐらいから熱膨張係数がゼロに近いインバー、スーパーインバーを用いてもよい。これらの金属サポートを用いることで、上述の作用効果が得られる高安定向けの水晶振動子に望ましい最適材料が選択できる。具体的には、インバーとして、三菱マテリアル株式会社製：ＭＡ―ＩＮＶ３６<Fe-36Ni>（インバー/アンバー）、スーパーインバーとして、ＭＡ−Ｓ−ＩＮＶＥＲ<Fe-32Ni-5Co>（スーパーインバー）等があげられる。インバー、スーパーインバーは低熱膨張性の高い材料であるが、熱伝導率が悪く外部からの熱が加わった時の熱追従性が悪いために水晶振動板へ伝わる熱が遅れて、起動特性が悪化する傾向にある。本発明ではこのインバー、スーパーインバーより熱伝導率の高い金属膜を施すことにより、低熱膨張でありながら、熱伝導率も同時に高めることができ、高安定向けの水晶振動子に望ましい保持構造が得られる。
【００１３】
また、上述の構成において、前記金属サポートより熱伝導率の高い金属膜としてＣｕメッキを形成してもよい。Ｃｕメッキを用いることで、上述の作用効果が得られる高安定向けの水晶振動子に望ましい最適材料が選択できる。つまり、Ｃｕは金属ろう材が溶融する際に濡れ性がよく、金属ろう材による接合力を向上させることができる。金や銀などの熱伝導率の高い他の貴金属に比べて安価で安定供給できる熱伝導性能の極めて高い金属材料であり、Ｃｕメッキも汎用されるメッキ浴を用いて比較的安価かつ容易にメッキ形成することができるものである。また、Ｃｕはインバーなどと同じエッチング液により加工することができるため、Ｃｕとインバー、あるいはスーパーインバーとの組み合わせることで、加工性が高いサポート材料が得られる。なお、Ｃｕメッキにより金属膜を構成する場合には、その膜厚を３〜１０μｍ程度に形成することがより望ましい。このようにＣｕの膜厚を設定することで、コストを抑えながら安定した伝熱性を維持し、サポート全体としての低熱膨張性能の維持や不要な熱応力の悪影響をなくすことができる。銅メッキとして３μｍより薄く形成すると伝熱性が低下する。銅メッキとして１０μｍより厚く形成すると金属サポートの曲げ加工等によりメッキの割れの危険性が増したり、サポート全体としての熱膨張性能にも悪影響が生じ水晶振動板に対して不要な熱的な応力を加わりやすくなる危険性が高まる。
【００１４】
また、上述の構成において、前記水晶振動板が金属ろう材を介して保持される金属サポートの主面領域には、前記金属膜が形成されない中央部と、当該中央部の周囲に前記金属膜が形成された第１の環状部と、当該第１の環状部の周囲に前記金属膜が形成されない第２の環状部とが形成されている。このように構成することで、前記中央部を金属ろう材の位置決め接合用の目印として利用することができ、当該中央部付近で位置決め接合された金属ろう材が第１の環状部と第２の環状部の境界部分にかけてフィレット形成されることでより強固な接合が行える。これは前記第１の環状部では金属膜が形成されていることで、接合前に溶融した金属ろう材が拡散しやすくなり、第２の環状部では金属膜が形成されていないので、接合前に溶融した金属ろう材が拡散しにくくなることに起因している。
【００１５】
また、上述の中央部と第２の環状部について凹部を形成することで、前記金属膜を除去してもよい。中央部に凹部を有することで金属ろう材の位置決め性能がより高まるだけでなく、金属ろう材の溜まり部としても機能する。第２の環状部に凹部を有することで金属ろう材の不要な流れ出しをなくして水晶振動板に対する接合強度を安定させることができる。特にこの金属サポートの凹部はお互いに同形状同体積で形成することがより好ましい。これらにより金属サポートと導電性接合材により接合される保持部分の応力も均一なものとなり、金属サポートなどの外部から水晶振動板に対して受ける応力もより均一に安定した状態で分散し、結果として経年変化に対する応力抑制がより一層実現できる。
【００１６】
また、上述の構成において、前記金属ろう材がＡｕＧｅ、ＡｕＳｎ、Ａｕなどの金系合金ろう材からなり、かつ前記水晶振動板の表裏主面に形成される励振電極が金を主成分とする電極材料を用いてもよい。この構成により、上述の作用効果に加えて、励振電極材料や金属ろう材が酸化等の電気的特性の劣化が生じにくい安定した材料となるので、エージング特性もさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、外部環境温度の変化に伴うサポート部材の熱膨張性と熱伝導性の悪影響が生じないより信頼性の高い高安定向け水晶振動子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明による実施の形態を、水晶振動子を例にとり、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態を示す分解斜視図であり、図２は図１の金属サポートの水晶振動板保持部の主面領域の拡大正面図であり（図１の点線楕円部分）、図３は図１を組み立てた状態の第１形態を示す正面図であり、図４は第１形態における製造工程を示す模式図である。図５は図１を組み立てた状態の第２形態を示す正面図であり、図６は第２形態における製造工程を示す模式図である。図７は本発明の実施形態の水晶振動板を示す正面図であり、図８と図９は本発明の他の実施形態の水晶振動板を示す正面図である。なお、各形態において同様の部分については同番号を付すとともに特に必要がなければ説明の一部を割愛している。
【００１９】
ベース１は全体として低背の長円柱形状であり、金属製のシェルを主とするベース本体１０に金属リード端子１１，１２が貫通して植設された構成であり、絶縁ガラスＧがベース本体の一部に充填されることにより、これら金属リード端子１１，１２は電気的に独立して一体形成されている。
【００２０】
金属リード端子１１，１２は細長い円柱形状であり、例えばベース上部のインナー側の先端部１１ａ，１２ａは幅広で上部が平らな釘頭形状に形成されている。このインナーリードの先端部には、後述する金属サポート１３，１４が溶接の手法（レーザー溶接、スポット溶接等）により対向して取り付けられている。このため、前記金属サポートを金属リード端子に搭載する場合に傾く事なく水平に安定し搭載でき、溶接面積も拡大するので、接合強度が向上し、金属サポートを金属リード端子溶接する際の信頼性が飛躍的に向上する。
【００２１】
金属サポート１３，１４は、例えばニッケル鉄系の低熱膨張性の合金で、水晶の熱膨張係数の半分ぐらいから熱膨張係数がゼロに近い金属材料を用いている、具体的に三菱マテリアル株式会社製のものであれば、ＭＡ―ＩＮＶ３６<Fe-36Ni>（インバー/アンバー）、ＭＡ−Ｓ−ＩＮＶＥＲ<Fe-32Ni-5Co>（スーパーインバー）等があげられる。
【００２２】
このような金属サポート１３，１４は、例えば厚みが０．１ｍｍのインバーなどの金属母材に対してその表裏主面に対して３〜１０μｍの銅メッキからなる当該金属サポートより熱伝導率の高い金属膜Ｍが形成されており、前記金属リード端子と接合されるリード接続部１３１，１４１と、断面略コ字形状で後述する水晶振動板を挟み込んだ状態で保持する水晶振動板保持部１３２，１４２とを有している。また本形態では図２に示すように、金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２の主面領域には、前記金属膜Ｍが形成されない中央部１３２１，１４２１と、当該中央部の周囲に前記金属膜Ｍが形成された第１の環状部１３２２，１４２２と、当該第１の環状部の周囲に前記金属膜が形成されない第２の環状部１３２３，１４２３とが形成されている。なお、図１でも示しているように、リード端子１１，１２との溶接に影響が生じる場合には、金属サポートのリード接続部１３１，１４１に金属膜Ｍを形成しなくてもよい。
【００２３】
前記金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２には後述する固形状の金属ろう材３が溶接などにより予め取り付けられ、かつ溶融後の金属ろう材が溜まる金属サポートの金属ろう材溜まり部１３３，１４３が形成されている。本形態では図２に示すように、金属サポートの金属ろう材溜まり部１３３，１４３の形状を例えば中央に凹部（中央部１３２１，１４２１）、その周囲に凸部（第１の環状部１３２２，１４２２）、さらにその周囲に凹部（第２の環状部１３２３，１４２３）を有した凹凸形状により構成した。なお金属サポートの金属ろう材溜まり部１３３，１４３はこのような凹凸形状に限定されるものではなく、金属ろう材ペレットや金属ろう材ボールなど各固形状の金属ろう材３の形状に応じてお互いに係止でき、かつ溶融後の金属ろう材３が溜まるような形状であればよく、凹部のみや凸部のみ、穴部、あるいはこれらの組み合わせ形状であってもよい。
【００２４】
また金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２の一部には窓部１３４，１４４（水晶振動板保持部の目印）が形成されている。この窓部１３４，１４４は切欠部や穴部などにより構成することができ、後述する水晶振動板の接続電極２３，２４の一部が外部表面に露出されるよう形成されている。
【００２５】
水晶振動板２は例えばＡＴカット水晶振動板からなり、片面プラノ研磨加工された円盤形状に構成されている。前記水晶振動板の主面の中心点Ｏを通過するＺ’軸に対して当該中心点から板面が＋３０°回転させた回転軸と当該水晶振動板の端部が交差し、対向する２点の交差点Ａ，Ｂにはそれぞれ側端部に凹部２１，２２（金属サポート接合部の目印であり、水晶振動板の金属ろう材溜まり部）がハーフエッチングなどの手法により形成されている。この凹部２１，２２は後述する溶融後の金属ろう材３が溜まる金属ろう材溜まり部として構成されており、お互いの凹部２１，２２が同形状同体積で形成することがより好ましい。この凹部２１，２２の上面には後述する金属ろう材３が接続される接続電極２３，２４（金属サポート接合部の目印）も形成されている。この接続電極２３，２４は金を主成分とする電極材料により構成されており、例えばクロムやニッケルの下地電極層の上面に金電極層が形成されている。なお金属ろう材３が溜まる金属ろう材溜まり部は凹部２１，２２に限定されるものではなく、溶融した後の金属ろう材が溜まることができるような形状であればよく、穴部、溝部、凸部、あるいはこれらの組み合わせ形状であってもよい。
【００２６】
金属ろう材３（導電性接合材）は例えばＡｕＧｅ、ＡｕＳｎ、Ａｕなどの金系合金ろう材ペレットからなり、前記金属サポートの金属ろう材溜まり部１３３，１４３に対して予め溶接などで取り付けられている。
【００２７】
−第１形態−
以下、第１形態の水晶振動子の構成とその製造方法について、図３、図４とともに説明する。図４（ａ）に示すように、金属ろう材３が取り付けられた金属サポート１３，１４に対して前記凹部２１，２２と接続電極２３，２４のみが形成された水晶振動板２が搭載される。この際前記金属サポートの金属ろう材溜まり部１３３，１４３に対して前記水晶振動板の凹部２１，２２が近接した状態で配置搭載する。
【００２８】
次に、図４（ｂ）に示すように、上記金属ろう材溜まり部と凹部が近接した状態で金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２に対して金属ろう材３と水晶振動板２が取り付けられた気密封止前のベース１（封止前水晶振動子）を加熱炉に搬入する。加熱炉は例えば高真空アニール炉が用いられており、真空雰囲気中で前記封止前水晶振動子全体（ベース）を加熱する。そして例えば金属ろう材３の融点以上の温度に加熱することで、前記水晶振動板の凹部２１，２２に溶融した金属ろう材３が留まった状態で前記金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２と前記水晶振動板の金属ろう材接続電極２３，２４とが溶融した金属ろう材３により接合される。
【００２９】
次に、図４（ｃ）に示すように、前記金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２と前記水晶振動板の金属ろう材接続電極２３，２４とが接合された気密封止前のベース１（封止前水晶振動子）であって水晶振動板２の表裏主面上に、図示しないマスク部材を配置しながら励振電極２５，２６（裏面の２６については図示せず）と引出電極２７，２８が真空蒸着法やスパッタリング等の手段にて設けられている。これら励振電極２５，２６と引出電極２７，２８は一体で同時に形成され、金を主成分とする電極材料により構成されており、例えばクロムやニッケルの下地電極層の上面に金電極層が形成されている。
【００３０】
なお、図３に示すように、引出電極２７，２８が前記金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２の外部表面と前記水晶振動板の励振電極２５，２６とを接続するように形成しているので、金属サポート１３，１４と励振電極２５，２６との電気的接続性が確実になる。特に本発明の実施形態では、金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２の一部には窓部１３４，１４４が形成され、水晶振動板の接続電極２３，２４との一部が外部表面に露出されるよう形成されているので、金属サポートと水晶振動板との隙間部分で引出電極２７，２８が断線したとしても、金属ろう材３が存在する上面領域に確実に引出電極２７，２８が形成することができ、電気的接続性がより確実なものとなる。
【００３１】
以上のように構成された封止前水晶振動子は、ベースに図示しない蓋を被覆し真空雰囲気中で気密封止することで第１形態の水晶振動子が完了する。
【００３２】
−第２形態−
以下、第２形態の水晶振動子の構成とその製造方法について、図５、図６とともに説明する。図６（ａ）に示すように、金属ろう材３が取り付けられた金属サポート１３，１４に対して前記凹部２１，２２と接続電極２３，２４と励振電極２５，２６（裏面の２６については図示せず）が形成された水晶振動板２が搭載される。この際前記金属サポートの金属ろう材溜まり部１３３，１４３に対して前記水晶振動板の凹部２１，２２が近接した状態配置搭載する。なおこの時の水晶振動板の励振電極２５，２６と接続電極２３，２４とはお互いに断線状態となっている。
【００３３】
次に、図６（ｂ）に示すように、上記金属ろう材溜まり部と凹部が近接した状態で金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２に対して金属ろう材３と水晶振動板２が取り付けられた気密封止前のベース１（封止前水晶振動子）を加熱炉に搬入する。加熱炉は例えば高真空アニール炉が用いられており、真空雰囲気中で前記封止前水晶振動子全体（ベース）を加熱する。そして例えば金属ろう材３の融点以上の温度に加熱することで、前記水晶振動板の凹部２１，２２に溶融した金属ろう材３が留まった状態で前記金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２と前記水晶振動板の金属ろう材接続電極２３，２４とが溶融した金属ろう材３により接合される。
【００３４】
次に、図６（ｃ）に示すように、前記金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２と前記水晶振動板の金属ろう材接続電極２３，２４とが接合された気密封止前のベース１（封止前水晶振動子）であって水晶振動板２の表裏主面上に、図示しないマスク部材を配置しながら引出電極２７，２８が真空蒸着法やスパッタリング等の手段にて設けられている。これら励振電極２５，２６と引出電極２７，２８は別々に形成されるが、金を主成分とする電極材料により構成されており、例えばクロムやニッケルの下地電極層の上面に金電極層が形成されている。
【００３５】
なお、図５に示すように、引出電極２７，２８が前記金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２の外部表面と前記水晶振動板の励振電極２５，２６の一部上面とを接続するように形成しているので、金属サポート１３，１４と励振電極２５，２６との電気的接続性が確実になる。特に本発明の実施形態では、金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２の一部には窓部１３４，１４４が形成され、水晶振動板の接続電極２３，２４との一部が外部表面に露出されるよう形成されているので、金属サポートと水晶振動板との隙間部分で引出電極２７，２８が断線したとしても、金属ろう材３が存在する上面領域に確実に引出電極２７，２８が形成することができ、電気的接続性がより確実なものとなる。
【００３６】
以上のように構成された封止前水晶振動子は、ベースに図示しない蓋を被覆し真空雰囲気中で気密封止することで第２形態の水晶振動子が完了する。
【００３７】
上記実施形態により、金属サポート１３，１４がニッケル鉄系の低熱膨張性の合金からなり、水晶の熱膨張係数の半分ぐらいから熱膨張係数がゼロに近い「インバー」、「スーパーインバー」等を用いて構成しているので、外部環境温度の変化により金属サポート１３，１４の熱膨張が生じることがほとんどなくなり、金属サポート１３，１４から水晶振動板２に対して外部環境温度の変化による応力を与えることがなくなり、経年変化に対する応力もより一層抑制できる。上述のような金属材料では従来で使用されている金属サポート１３，１４に比べて熱伝導率が小さい傾向にあるため、より熱伝導率の高い金属膜Ｍが金属サポート１３，１４の外部表面に形成されていることで、外部環境温度の変化による水晶振動子のパッケージ体（蓋とベース１）外部の温度に対して金属膜が遅れなく水晶振動板２に対して温度を伝え、温度差が生じることがほとんどなくなる。このような構成を組み合わせることで、水晶振動子のエージング特性と熱追従性を同時かつより効果的に高めることができ、より安定した周波数温度特性を得ることができる。ＯＣＸＯとして水晶振動子を利用する場合の起動特性も向上することができる。つまり水晶振動子を恒温槽内で所定温度まで加熱して周波数が安定するまでの時間もより短時間で起動させることができる。
【００３８】
また、金属膜Ｍを金属サポート１３，１４の表裏主面に形成することで金属サポート全体としての熱変形に偏りが生じることがなくなり、水晶振動板２に対して余分な応力をかけることがない上で好ましい。金属膜ＭとしてＣｕメッキを用いることで、金属ろう材が溶融する際に濡れ性がよく、金属ろう材による接合力を向上させることができる。汎用されるメッキ浴を用いて比較的安価かつ容易にメッキ形成することができ、伝熱性に優れた金属膜を形成することができる。特に前記低熱膨張性の金属母材の厚みに対して３〜１０％程度の厚みの金属膜Ｍを形成することで、より具体的にはインバーやスーパーインバーなどニッケル鉄系の低熱膨張性の合金からなる厚さ０．１ｍｍの金属母材に対してＣｕメッキとして３〜１０μｍの厚みで形成することで、コストを抑えながら安定した伝熱性を維持し、サポート全体としての低熱膨張性能の維持や不要な熱応力の悪影響をなくすことができる。Ｃｕメッキとして３μｍより薄く形成すると伝熱性が低下する。Ｃｕメッキとして１０μｍより厚く形成すると金属サポートの曲げ加工等によりメッキの割れの危険性が増したり、サポート全体としての熱膨張性能にも悪影響が生じ水晶振動板に対して不要な熱的な応力を加わりやすくなる危険性が高まる。インバー、スーパーインバーは低熱膨張性の高い材料であるが、熱伝導率が悪く外部からの熱が加わった時の熱追従性が悪いために水晶振動板へ伝わる熱が遅れて、起動特性が悪化する傾向にある。本発明ではこのインバー、スーパーインバーより熱伝導率の高いＣｕメッキを施すことにより、低熱膨張でありながら、熱伝導率も同時に高めることができ、高安定向けの水晶振動子に望ましい保持構造が得られる。特にＣｕメッキの厚みにより適正に熱伝導率を調整することができ、上述のように３〜１０μｍの厚みでＣｕメッキを形成することで、水晶振動子の周波数のハンチング（オーバーシュート）を起すことなく、水晶振動板へ伝わる熱遅延することもない条件で保持部材を作成することができる。
【００３９】
また、金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２には、金属ろう材溜まり部１３３，１４３を構成し、中央に金属膜Ｍが形成されない凹部（中央部１３２１，１４２１）、その周囲に金属膜Ｍが形成された凸部（第１の環状部１３２２，１４２２）、さらにその周囲に金属膜Ｍが形成されない凹部（第２の環状部１３２３，１４２３）を有した凹凸形状により構成している。このように構成することで、中央部１３２１，１４２１に対して金属ろう材３のペレットを嵌めこみ位置決め接合用の目印として利用することができ、溶融した金属ろう材３の溜まり部としても機能する。当該中央部付近で位置決め接合された金属ろう材が第１の環状部１３２２，１４２２と第２の環状部１３２３，１４２３の境界部分にかけてフィレット形成されることでより強固な接合が行える。
【００４０】
また、前記金属ろう材３がＡｕＧｅ、ＡｕＳｎ、Ａｕなどの金系合金ろう材からなり、かつ前記水晶振動板２の表裏主面に形成される励振電極２５，２６および引出電極２７，２８が金を主成分とするクロムやニッケルの下地電極層の上面に金電極層が形成されている。このため、励振電極２５，２６や金属ろう材３が酸化等の電気的特性の劣化が生じにくい安定した材料となるので、エージング特性もさらに高めることができる。
【００４１】
また前記金属サポートの金属ろう材溜まり部１３３，１４３（水晶振動板保持部の目印）、あるいは金属サポートの窓部１３４，１４４（水晶振動板保持部の目印）に対して前記水晶振動板の凹部２１，２２が近接した状態で高真空アニール炉にて加熱し、前記金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２と前記水晶振動板の金属ろう材接続電極２３，２４とが前記溶融した金属ろう材３により接合することで、金属サポート１３，１４のうち固形状の金属ろう材３が取り付けられた部位に対して水晶振動板２の凹部２１，２２と金属ろう材接続電極形成２３，２４された部位をお互いに正確に位置決め固定することができ、水晶振動板の端部のうち応力感度がない少なくとも２つのポイントに対する正確な位置決めがなされた状態でお互いを接合することができる。また金属ろう材３の溶融中に応力感度がないポイントからずれてお互いに接合されることもない。特に前記金属サポートの金属ろう材溜まり部１３３，１４３に予め取り付けられた固形状の金属ろう材３に対して水晶振動板の凹部２１，２２（金属サポート接合部の目印であり、水晶振動板の金属ろう材溜まり部）を係止させて正確な位置合わせが確実に行え、金属ろう材３が完全に溶融するまで位置ずれすることもない。
【００４２】
つまり金属サポート１３，１４などの外部から水晶振動板２に対して受ける応力も安定したものとすることでき、経年変化に対する応力も抑制できる。特に前記水晶振動板の端部に形成される各凹部２１，２２はお互いに同形状同体積で形成することがより好ましく、金属サポート１３，１４と金属ろう材３により接合される保持部分の応力も均一なものとなり、金属サポート１３，１４などの外部から水晶振動板２に対して受ける応力もより均一に安定した状態で分散し、結果として経年変化に対する応力抑制がより一層実現できる。
【００４３】
結果として金属ろう材３を用いて金属サポート１３，１４と水晶振動板２を接合する際の位置決めと接合性が良好で、エージング特性が良好なより信頼性の高い高安定向け水晶振動子を提供することができる。
【００４４】
また、真空アニール炉を用いた雰囲気加熱により前記水晶振動子全体を加熱することで前記金属ろう材３を溶融して前記金属サポート１３，１４と水晶振動板２を電気的機械的に接合しているので、前記金属ろう材３の溶融のための加熱のみならず、金属サポート１３，１４が取り付けられた２本の金属リード端子１１，１２を有するベース１と水晶振動板２を含み同時に加熱することができるので、各部材の歪み除去や脱ガスするためのアニーリングも同時に実施できるので、金属ろう材３を用いて金属サポート１３，１４と水晶振動板２を接合する際の接合性をより一層高めることができ、エージング特性もさらに高めることができる。特に雰囲気加熱として高真空アニール炉で行うと、各部材の酸化や劣化をなくした全体加熱を実施することができる。
【００４５】
また、本発明の第１形態、第２形態では、前記金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２の外部表面と前記水晶振動板２の励振電極２５，２６とを接続する引出電極２７，２８が後工程で形成されている。つまり第１形態では、水晶振動板２には金属ろう材接続電極２３，２４のみが形成されており、前記金属サポート１３，１４と水晶振動板２を金属ろう材３で加熱炉により溶融接合した後に、前記金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２の外部表面を含み前記水晶振動板の励振電極２５，２６と引出電極２７，２８を一体で形成している。また第２形態では、水晶振動板２の励振電極２５，２６と金属ろう材接続電極２３，２４とが予め断線した状態で形成されており、前記金属サポート１３，１４と水晶振動板２を金属ろう材３で加熱炉により溶融接合した後に、前記金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２の外部表面と前記水晶振動板の励振電極２５，２６とを接続する引出電極２７，２８を形成している。
【００４６】
このように引出電極２７，２８等を後工程で形成することで、金属ろう材３が励振電極２５，２６に向かって拡散して金属サポートの水晶振動板保持部１３２，１４２と前記水晶振動板の金属ろう材接続電極２３，２４に介在する金属ろう材３が過少状態となり、金属サポート１３，１４と水晶振動板２の電気的機械的な接合不良が生じることがない。さらに金属サポート１３，１４と励振電極２５，２６との電気的接続性が確実になる。特にＡｕＧｅなどのエージング特性が非常に高安定であるものの融点が高く溶融時間が長くなる金属ろう材３を用い、金を主成分とする励振電極２５，２６を有する水晶振動板２に対して加熱炉を用いて雰囲気加熱により接合する場合には、金が拡散しやすいという問題があるが、金属ろう材３は接続電極２３，２４の範囲内のみでしか拡散しないので、接合性を高めながら励振電極には金属ろう材３が拡散することが一切なくなる。以上のように本発明の実施形態による製造方法では雰囲気加熱による金属ろう材３の接合が容易に行え、アニーリングによる特性向上も同時に行えるものである。
【００４７】
−その他の実施形態−
上記第１および第２の実施形態では、図７に示すように、前記水晶振動板の主面の中心点Ｏを通過するＺ’軸に対して当該中心点から板面が＋３０°回転させた回転軸と当該水晶振動板の端部が交差し、対向する２点の交差点Ａ，Ｂに対して金属サポート接合部の目印であり、水晶振動板の金属ろう材溜まり部である凹部２１，２２と金属ろう材３が接続される接続電極２３，２４を構成したものを説明している。しかしながらこれらの２点の交差点のみに特定されるものではない。
【００４８】
図８に示すように、前記水晶振動板の主面の中心点Ｏを通過するＺ’軸に対して当該中心点から板面がー３０°回転させた回転軸と当該水晶振動板の端部が交差し、対向する２点の交差点Ｃ，Ｄに対して金属サポート接合部の目印であり、水晶振動板の金属ろう材溜まり部である金属ろう材溜まり部穴部２１１，２２１と金属ろう材３が接続される接続電極２３１，２４１を構成したものでもよい。
【００４９】
また図９に示すように、前記水晶振動板の主面の中心点Ｏを通過するＺ’軸に対して当該中心点から板面が＋３０°とー３０°回転させた回転軸と当該水晶振動板の端部が交差し、それぞれ対向する４点の交差点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対して金属サポート接合部の目印であり、水晶振動板の金属ろう材溜まり部である凹部２１３，２２３、および溝部２１２，２２２と金属ろう材３が接続される接続電極２３，２４，２３１，２４１を構成したものでもよい。
【００５０】
なお、上述の実施形態の構成に限らず、前記水晶振動板の金属サポート接合部の目印として、水晶振動板の金属ろう材溜まり部や接続電極以外ものを形成してもよい。前記金属サポートの水晶振動板保持部の目印として、金属サポートの金属ろう材溜まり部以外のものを形成してもよい。前記リード端子のインナーリード先端部が、釘頭形状のもののみを例にしているが、通常のインナーリード形状のものにでも適用できる。ＡＴカット水晶振動板に限らずＳＣカットなど他の水晶振動板であってもよい。金属膜Ｍを金属サポートの表裏のうち一主面に形成したり、部分的に形成してもよい。また銅メッキに限らず金、銀、アルミなどの金属膜で形成してもよい。金系合金ろう材に限らずはんだでもよい。
【００５１】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施できので、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求範囲によって示すものであって、明細書本文に拘束されるものではない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１の金属サポートの水晶振動板保持部の主面領域の拡大正面図。
【図３】図１を組み立てた状態の第１形態を示す正面図。
【図４】第１形態における製造工程を示す模式図。
【図５】図１を組み立てた状態の第２形態を示す正面図。
【図６】第２形態における製造工程を示す模式図。
【図７】本発明の実施形態の水晶振動板を示す正面図。
【図８】本発明の他の実施形態の水晶振動板を示す正面図。
【図９】本発明の他の実施形態の水晶振動板を示す正面図。
【符号の説明】
【００５３】
１  ベース
１０  ベース本体
１１，１２  リード端子
１３，１４  金属サポート
２  水晶振動板
３  金属ろう材
Ｍ  金属膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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