(57)【要約】【課題】水晶振動子の部品点数を削減して小型化を実現し，振動子のケースに蓋体を簡便に接合できる水晶振動子を提供する。【解決手段】セラミック絶縁体１１の間に電極回路１２が複層に配列されたケース１０内部に水晶振動片３０を収納して電極に連結し，ケース１０には金属合金クラッド蓋体２０を接合してケース１０内部を密閉する水晶振動子１であって，蓋体２０の外部面にはＮｉメッキ膜２０ａとＡｕメッキ膜２０ｂを連続的に形成し，蓋体２０の内部面には所定厚さの接合層２１を形成する。接合層２１は，Ｂｉ７７〜９８重量％，Ａｇ１〜１２重量％，Ｇｅ０．０１〜２重量％，Ｉｎ０．０１〜５重量％を主成分とし，低温（２００〜４００℃）の熱で溶融する合金から構成され，接合層２１を溶融しながら蓋体２０をケース１０の上部に熱圧着する。【選択図】  図１
2004242261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック絶縁体の間に電極回路が複層配列されたケース内部に水晶振動片を収納してこれを電極に連結し，前記ケースに蓋体を接合して前記ケース内部を密閉した水晶振動子であって，
前記蓋体の外部面にはＮｉメッキ膜とＡｕメッキ膜が連続的に形成され，前記蓋体の内部面には所定厚さの接合層が形成され，
前記接合層は，Ｂｉ７７〜９８重量％，Ａｇ１〜１２重量％，Ｇｅ０．０１〜２重量％，Ｉｎ０．０１〜５重量％を主成分とする低温（２００〜４００℃）の熱で溶融する合金から構成され，
前記蓋体が前記接合層で前記ケースに熱圧着されたことを特徴とする，水晶振動子。
【請求項２】
支持版に縦横に一定間隔で配列された略方形の案内溝に蓋体を配置する段階と；
前記支持板をシルクスクリーン製版の下面に置き，金属合金粉末とフラックス溶剤との混合物であるペーストを前記シルクスクリーン製版の上面に載置してこれをスキーズし，前記各蓋体の片面の周縁に略四角リング状に接合層を印刷して形成する段階と；
前記接合層を印刷した蓋体が配列された前記支持板を，コンベアを使用してヒータ付き加熱炉内を通過させ，前記接合層を乾燥，凝固させ，前記接合層を若干溶融して前記蓋体の片面に接着する段階と；
前記加熱炉を通過した前記蓋体を冷却し，前記支持板から取り外し，洗浄し，乾燥する段階と；
を含んで構成されることを特徴とする，水晶振動子用蓋体の製造方法。
【請求項３】
コバール合金からなる金属板材の外部面にＮｉメッキ膜とＡｕメッキ膜とが形成された板状の蓋体を一のリールに巻き，接合層の合金を板材に成形させた薄板を他のリールに巻き，前記蓋体と前記薄板とを，アイドルローラを用いて一対の接合ローラの間を通過させながら加熱し，前記蓋体の片面に前記薄板を接合し，一対の加圧ローラの間を通過させて一定厚さとし，プレスでパンチして片面に接合層を有する一定サイズの蓋体を得ることを特徴とする，水晶振動子用蓋体の製造方法。
【請求項４】
支持版に縦横に一定間隔で配列された略方形の案内溝に蓋体を配置する段階と；
接合層の合金を板材に成形させた後，略四角リング状にパンチング加工した薄板を前記蓋体の上部に載置する段階と；
前記略四角リング状の薄板の上部に重量板を載置する段階と；
前記蓋体の上部に略リング状の薄板と重量板とが載置された支持板を，コンベアを使用してヒータ付きの加熱炉内を通過させながら接合層を加熱して，前記接合層を若干溶融することにより，前記接合層を前記蓋体の片面に接着する段階と；
前記加熱炉を通過した前記蓋体を冷却し，前記支持板から前記蓋体を取り外し，洗浄し，乾燥させる段階と；
を含んで構成されることを特徴とする，水晶振動子用蓋体の製造方法。
【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及び水晶振動子用蓋体（Ｌｉｄ）の製造方法に係り，更に詳しくは，水晶振動子の全体の部品点数を削減して超小型化を実現できるようにし，振動子のケースにクラッド蓋体を熱接着する際に極めて簡便に接合できるようにした水晶振動子及び水晶振動子用蓋体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に水晶振動子は，薄片の水晶振動片に導体電極が連結され，電気的信号による圧電効果により振動しながら安定した周波数を供給するものである。現在は，電子機器の部品である発振器やフィルタなどに多様に用いられ，ますます小型化及びスリム化が求められている。
【０００３】
従来は，図１９に示すように，セラミック絶縁体１１の間に電極回路１２が複層に配列されたケース１０の内部に，水晶振動片３０を収納して電極に連結し，ケース１０の上部に，ＣｏとＮｉの合金であるコバール合金からなる蓋体２０を接合してケース１０の内部を密閉する水晶振動子が提案されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，上述した従来の形態の水晶振動子は，セラミックケース１０と，合金製の蓋体２０の互いに異質な材料を接合するので，様々な問題が発生した。
【０００５】
蓋体２０の材質としては，Ｆｅ５％，Ｎｉ２９％，Ｃｏ１７％を含有したフェルニコ係の合金であるコバール合金を主に使用する。コバール合金は，引張，収縮，熱膨張係数がセラミックと類似しているので，セラミックとの接合時に多く用いられる。しかし，蓋体２０のセラミックケース１０への接合には，１０００℃以上の熱が必要である。そして，接合の際に発生する高熱により，ケース１０に収納された振動片３０が変形してしまうため，蓋体２０をケース１０に直接接合することはできない。
【０００６】
従って，従来は図１７に示すように，セラミックケース１０の上部に銀メッキされたリング４０を載置し，２００〜４００℃の熱を加えてリング４０のメッキ膜４０ａを溶融してセラミックに接合した後，図１８に示すように，ケース１０内部に水晶振動子３０を固定し，電線３１で電極回路１２に連結する。そして，図１９に示すように，リング４０の上部に蓋体２０を載置し，再び２００〜４００℃の熱を加えて蓋体２０をリング４０に熱圧着する。
【０００７】
このように銀メッキされたリング４０を使用する場合は，水晶振動子の組立に使われる部品点数と作業工程数が増えることになり，全体的な水晶振動子の製造原価が上昇するなどの弊害が発生する。更に，リング４０の結合時には水晶振動子１が全体的に厚くなるので，水晶振動子の小型化及びスリム化に決定的な阻害要因となった。したがって，別途のリングを使用することなく，蓋体をケースに接合することができる革新的な提案が求められていた。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題点を鑑みてなされたもので，その目的は，水晶振動子の全体の部品点数を削減して小型化を実現できるようにし，また，振動子のケースに蓋体を極めて簡便に接合できるようにした水晶振動子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の水晶振動子は，セラミック絶縁体の間に電極回路が複層配列されたケース内部に水晶振動片を収納してこれを電極に連結し，ケースに蓋体を接合してケース内部を密閉した水晶振動子である。そして，蓋体の外部面にはＮｉメッキ膜とＡｕメッキ膜が連続的に形成され，蓋体の内部面には所定厚さの接合層が形成され，接合層は，Ｂｉ７７〜９８重量％，Ａｇ１〜１２重量％，Ｇｅ０．０１〜２重量％，Ｉｎ０．０１〜５重量％を主成分とする低温（２００〜４００℃）の熱で溶融する合金から構成され，蓋体が接合層でケースに熱圧着されたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に，本発明のいくつかの実施の形態を，図面を用いて説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。図１〜図３に示すように，ケース１０は，セラミック絶縁体１１の間に電極回路１２を複層に配列し，その内部には収納空間を形成して構成される。
【００１１】
ケース１０の内部底部に設けられた電極回路１２に水晶振動片３０を固定し，水晶振動片３０を両側電極に電線３１で連結する。ケース１０の開放された上部には，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏの合金であるコバール合金を薄い板材に加工したクラッド蓋体２０を接合して，ケース１０内部を密閉する。
【００１２】
本実施の形態における最も重要な特徴は，蓋体２０の内部面に設けられた接合層２１を，比較的低温（２００〜４００℃）の熱でケース１０の上部に直接熱融着することにより，水晶振動子１の小型化及びスリム化を実現することにある。
【００１３】
即ち，蓋体２０の外部面には１次的にＮｉメッキ膜２０ａを形成し，Ｎｉメッキ膜２０ａの外部にはＡｕメッキ膜２０ｂを形成することで，蓋体２０の外部面には二重のメッキ膜２０ａ，２０ｂを連続的に形成する。
【００１４】
また，蓋体２０の内部面には所定厚さの接合層２１を形成するが，接合層２１は，比較的低温（２００〜４００℃）の熱でケース１０上部に直接熱融着する合金からなる。
【００１５】
したがって，従来のように銀メッキされたリングを使用することなく，蓋体２０をケース１０上に載置して低温（２００〜４００℃）の熱を加え，接合層２１を溶融しながらケース１０上部の周縁に強固に接着することになる。このため，蓋体２０の接合作業が極めて簡便になり，且つ全厚が薄くなって，水晶振動子の小型化及びスリム化を実現することができる。また，低温溶接を行うため，超小型の水晶振動子１を生産する際に，内部振動片に加えられる負荷及び熱損傷を最小化させ，高品質の水晶振動子を提供することができる。
【００１６】
接合層２１は多様に構成することができるが，本実施の形態では，Ｂｉ７７〜９８重量％，Ａｇ１〜１２重量％，Ｇｅ０．０１〜２重量％，Ｉｎ０．０１〜５重量％を主成分とする合金から構成される。
【００１７】
このようにＢｉとＡｇを主成分とする接合層２１は，２００〜４００℃の低温下でも効率よく溶融するので，溶接特性及び溶融時の流れ性に優れているのみならず，融点，濡れ性を始めとして，機械的特性（接合強度，硬度，クリープ強度），電気的特性（電気伝導性），  熱的特性（熱膨張率，熱伝導性）等に優れている。また，毒性がほとんど無く，環境にとって安全である。従って，ケース１０の上部に蓋体を強固に接合することができると共に，接合作業が非常に簡便なので，競争力の高い高品質の水晶振動子１を提供することができるという利点がある。
【００１８】
特に，蓋体２０の外部にメッキされた金メッキ膜２０ｂは，ＢｉとＡｇを主成分とする接合層２１が熱によって溶融される時，流れ性を良好に維持して溶接性及び接合強度を発揮する。このため，低温の熱によってもケース１０の上部に蓋体を強固に接合することができる。
【００１９】
このように接合層２１を比較的低温（２００〜４００℃）の熱で溶融する場合は，従来のように別途の銀メッキされたリングを使用することなく，蓋体２０をケース１０上に載置し，コンベアを使用してヒータ付きの加熱炉内を通過させると，接合層２１が溶融されながらケース１０上部の周縁に強固に接着されるので，蓋体２０の接合作業が極めて便利で，且つ全厚が薄くなって水晶振動子の小型化及びスリム化を実現することができる。
【００２０】
一方，接合層２１を蓋体２０の片面に形成する方法は，金属合金を微細に粉末化させ，それをフラックス溶剤と混合して所定粘度を持つペーストにした後，蓋体２０の内部面に所定厚さ塗布して接合層２１を形成することができる。
【００２１】
このような方法は，図４〜図６，及び図７〜図１０に示すように，略方形の案内溝５１が一定間隔で縦横に配列された支持板５０の案内溝５１に蓋体２０を配置する段階と；支持板５０をシルクスクリーン製版６０の下部に位置させ，金属合金粉末とフラックス溶剤との混合物であるペースト２１ａをシルクスクリーン製版６０上に載置してこれをスキーズ６１でスキーズし，各蓋体２０の片面の周縁に，それぞれ略四角リング状に塗布して接合層２１を印刷する段階と；印刷済みの蓋体２０が配置された支持板５０を，コンベア７２を使用してヒータ７１付きの加熱炉７０内を通過させながら，接合層２１を乾燥，凝固し，接合面を若干溶融することにより，接合層２０を蓋体２０の上部面に強固に接着する段階と；加熱炉７０内を通過した蓋体２０を冷却し，支持板５０から蓋体を取り外して洗浄，乾燥し，水晶振動子１の蓋体２０を完成する段階と；から達成される。
【００２２】
次に，上述した製造方法を，添付図面に基づいて詳細に説明する。
図４〜図６，図７に示すように，所定厚さの支持板５０には，略方形の案内溝５２を一定間隔で縦横に配列し，この支持板５０の案内溝５１に薄い金属板の蓋体２０を挿入配置する。
【００２３】
続いて，図５及び図８に示すように，支持板５０をシルクスクリーン製版６０の下部に位置させ，シルクスクリーン製版６０上には，金属合金粉末とフラックス溶剤との混合物で，所定粘度を持つペースト２１ａを載置して，これをスキーズ６１でスキーズし，各蓋体２０の片面の周縁に接合層２１を印刷する。
【００２４】
接合層２１は，図６及び図９に示すように，各蓋体２０の片面の周縁に略四角リング状に塗布されるものである。一回の印刷作業によって複数の蓋体２０に接合層２１を一度に形成することができるので，作業効率を最大限に高めることができるという利点がある。
【００２５】
このとき，シルクスクリーン製版６０には，支持板５０に配置された各蓋体２０の間隔に相当する位置に略四角リング状の孔版画が連続的に形成され，蓋体２０の片面の周縁にのみ印刷できるようになっている。
【００２６】
次いで，図１０に示すように，蓋体２０が配置された支持板５０を，コンベア７２を使用してヒータ７１付きの加熱炉７０内を通過させながら，接合層２１を乾燥し，凝固させる。加熱炉７０内に設けられたヒータ７１は２００〜４００℃の熱を発散し，移送される接合層２１を凝固させると同時に若干溶融し，接合層２１を蓋体２０の上部面に強固に接着する。
【００２７】
その後，加熱炉７０内を通過した蓋体２０を冷却し，支持板５０から蓋体を取り外して洗浄し，乾燥させると，その片面に接合層２１を有する水晶振動子１の蓋体２０が完成する。
【００２８】
接合層２１を蓋体２０に形成する他の方法は，図１１に示すように，コバール合金からなる金属板材の外部面に，Ｎｉメッキ膜２０ａとＡｕメッキ膜２０ｂとが形成された薄い板状の蓋体２０をリール８０ａに巻き，接合層２１の合金を薄い板材に成形させた薄板２１ｂを他のリール８０ｂに巻いた後，蓋体２０と薄板２１ｂを，アイドルローラ８１を用いて一対の接合ローラ８２の間を通過させながら加熱し，蓋体２０の一面に薄板２１ｂを接合する。そして，一対の加圧ローラ８３の間を通過させて一定厚さになると，プレス８４でパンチし，その片面に接合層２１を有する所定サイズの蓋体２０を得ることができる。
【００２９】
接合層２１を蓋体２０に形成する他の方法は，図１２〜図１５に示すように，略方形の案内溝５１が一定間隔で縦横に配列された支持板５０の案内溝５１に蓋体２０を配置する段階と；接合層２１の合金を薄い板材に成形させた後，略四角リング状にパンチング加工したリング状の薄板２１ｃを蓋体２０の上部に載置する段階と；略四角リング状の薄板２１ｃの上部に重量板５２を載置する段階と；蓋体２０の上部に略リング状の薄板２１ｃと重量板５２が載置された支持板５０を，コンベア７２を使用してヒータ７１付きの加熱炉７０内を通過させながら，接合層２１を加熱して接合面を若干溶融することにより，接合層２１を蓋体２０の片面に強固に接着する段階と；加熱炉７０内を通過した蓋体２０を冷却し，支持板５０から蓋体２０を取り外して洗浄し，乾燥させ，水晶振動子１の蓋体２０を完成する段階；とから達成される。
【００３０】
次に，上述した製造方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１２に示すように，所定厚さの支持板５０には，略方形の案内溝５１を一定間隔で縦横に配列し，支持板５０の案内溝５１に薄い金属板からなる蓋体２０を挿入配置する。
【００３１】
続いて，図１３に示すように，各蓋体２０の上面に略四角リング状の薄板２１ｃを載置する。この際，リング状の薄板２１ｃは，蓋体２０の上面に載置するとともに案内溝５１に軽く掛けられるように挿入されるので，蓋体２０上面に正確に載置できるようになる。
【００３２】
略リング状の薄板２１ｃは，加熱されながら蓋体２０の片面に接着されて接合層２１を形成するもので，支持板５０の案内溝５１に配置された多数の蓋体２０の片面に，略リング状の薄板２１を載置し，一緒に加熱接合することにより，複数の接合層２１を一度に形成することができ，作業の効率を最大限高めることができるという利点がある。
【００３３】
次いで，図１４に示すように，略四角リング状の薄板２１ｃの上部全面に渡って重量板５２を載置し，リング状の薄板２１ｃを蓋体２０の片面に容易に接着できるようにする。重量板５２は，セラミックと同様に，加熱による略四角リング状の薄板２１ｃの若干の溶融時にも重量板５２と接着されない素材から構成されており，重量板５２の荷重は５〜３０ｇ／ｃｍ２程度である。
【００３４】
続いて，図１５に示すように，重量板５２，略リング状の薄板２１ｃ，及び蓋体２０が載置された支持板５０を，コンベア７２を使用してヒータ７１付きの加熱炉７０内を通過させながら，略リング状の薄板２１ｃを溶融することにより，リング２０の片面に接合層２１を形成する。
【００３５】
加熱炉７０の内部に取り付けられたヒータは，２００〜４００℃の熱を発散し，移送中のリング状の薄板２１ｃの接合層２１を若干溶融し，接合層を蓋体２０の片面に強固に接着できるようにする。
【００３６】
次いで，加熱炉７９内を通過した蓋体２０を冷却し，支持板５０から蓋体を取り外し，洗浄し，乾燥させると，その片面に接合層２１を有する水晶振動子１のクラッド蓋体２０が完成する。
【００３７】
以上説明したように，本実施の形態は，Ｎｉメッキ膜２０ａとＡｕメッキ膜２０ｂとが連続的に形成された蓋体２０の一面に，所定厚さの接合層２１を形成し，接合層２１を低温（２００〜４００℃）の熱でセラミックケース１０の上部に直接熱圧着するものである。従来のように別途の銀メッキされたリングを使用することなく，蓋体２０をケース１０上に載置し，低温（２００〜４００℃）の熱を加えるだけで，接合層２１が溶融されながらケース１０の上部の周縁に強固に接着される。このため，蓋体２０の接合作業が極めて簡便になり，且つ全厚が薄くなって水晶振動子の超小型化及びスリム化を実現することができると同時に，高品質の水晶振動子を提供することができるという利点がある。
【００３８】
以上，添付図面を参照しながら本発明の水晶振動子及び水晶振動子用蓋体の製造方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はこれらの例に限定されない。いわゆる当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば，水晶振動子の全体の部品点数を削減して小型化が実現でき，また，振動子のケースに蓋体を極めて簡便に接合できるようにした水晶振動子が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，本実施の形態に係る水晶振動子を示す分解斜視図である。
【図２】図２は，本実施の形態に係る水晶振動子の結合過程を示す断面図である。
【図３】図３は，本実施の形態に係る水晶振動子の結合過程を示す断面図である。
【図４】図４は，本実施の形態に係る水晶振動子蓋体の製造過程を逐次示す平面図である。
【図５】図５は，本実施の形態に係る水晶振動子蓋体の製造過程を逐次示す平面図である。
【図６】図６は，本実施の形態に係る水晶振動子蓋体の製造過程を逐次示す平面図である。
【図７】図７は，本実施の形態に係る水晶振動子蓋体の製造過程を逐次示す断面図である。
【図８】図８は，本実施の形態に係る水晶振動子蓋体の製造過程を逐次示す断面図である。
【図９】図９は，本実施の形態に係る水晶振動子蓋体の製造過程を逐次示す断面図である。
【図１０】図１０は，本実施の形態に係る水晶振動子蓋体の製造過程を逐次示す断面図である。
【図１１】図１１は，本実施の形態に係る水晶振動子蓋体の製造工程の他の例を示す概略的な装置図である。
【図１２】図１２は，本実施の形態に係る水晶振動子蓋体の製造過程のまた他の例を逐次示す断面図である。
【図１３】図１３は，本実施の形態に係る水晶振動子蓋体の製造過程のまた他の例を逐次示す断面図である。
【図１４】図１４は，本実施の形態に係る水晶振動子蓋体の製造過程のまた他の例を逐次示す断面図である。
【図１５】図１５は，本実施の形態に係る水晶振動子蓋体の製造過程のまた他の例を逐次示す断面図である。
【図１６】図１６は，図１３の一部拡大分解斜視図である。
【図１７】図１７は，従来の技術を示す断面図である。
【図１８】図１８は，従来の技術を示す断面図である。
【図１９】図１９は，従来の技術を示す断面図である。
【符号の説明】
１  水晶振動子
１０  ケース
１１  絶縁体
１２  電極回路
２０  蓋体
２０ａ，２０ｂ，４０ａ  メッキ膜
２１  接合層
２１ａ  ペースト
２１ｃ  リング状の薄板
３０  振動片
３１  電線
【図１】
2004242261.tif 000003
【図２】
2004242261.tif 000004
【図３】
2004242261.tif 000005
【図４】
2004242261.tif 000006
【図５】
2004242261.tif 000007
【図６】
2004242261.tif 000008
【図７】
2004242261.tif 000009
【図８】
2004242261.tif 000010
【図９】
2004242261.tif 000011
【図１０】
2004242261.tif 000012
【図１１】
2004242261.tif 000013
【図１２】
2004242261.tif 000014
【図１３】
2004242261.tif 000015
【図１４】
2004242261.tif 000016
【図１５】
2004242261.tif 000017
【図１６】
2004242261.tif 000018
【図１７】
2004242261.tif 000019
【図１８】
2004242261.tif 000020
【図１９】
2004242261.tif 000021