(57)【要約】【課題】水晶振動子のケースにリッドを極めて簡便に不良なく接合させ，生産性を高めることができると同時に有毒なガスを発生することなく，またケースの薄型化が可能な水晶振動子リッド及び水晶振動子リッドの製造方法を提供する。【解決手段】水晶振動片３０が収納されるセラミックのケース１０を密閉する水晶振動子１のリッド２０において；リッド２０の基板となる金属薄板と，金属薄板のケース外部面側の片面だけに形成されたＮｉメッキ層２０ｂと，金属薄板のケース封入面側に形成された接合層２１とを含んでいることを特徴としており，片面だけに形成されたＮｉメッキ層２０ｂが形成されているので，封入の際のケース不良やガスの発生を防ぎ，簡便で効率的な接合を行うことができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動片が収納されるセラミックケースを密閉する水晶振動子リッドにおいて；
前記リッドの母材となる，金属薄板と，
前記金属薄板の前記ケース外部面に形成されたＮｉメッキ層と，
前記金属薄板の前記ケース封入面に形成された接合層と，
を含んでいることを特徴とする水晶振動子リッド。
【請求項２】
前記金属薄板の材質は，コバール合金であることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子リッド。
【請求項３】
前記接合層は，低温の熱に溶融する金属合金からなることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子リッド。
【請求項４】
前記接合層の材質は，Ｓｎ７８〜８２重量％と，Ｚｎ９〜１１重量％と，Ａｇ９〜１１重量％とから構成された合金であることを特徴とする請求項１または３に記載の水晶振動子リッド。
【請求項５】
前記接合層の材質は，Ａｇ６８〜７２重量％と，Ｃｕ２４〜２５重量％と，Ｂｉ２〜４重量％と，Ｓｎ２〜３重量％と，Ｇｅ０．０２〜０．４重量％とから構成された合金であることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子リッド。
【請求項６】
水晶振動子リッドの製造方法において；
前記リッドの母材となる金属薄板の片面にＮｉメッキ層を形成する工程と，
前記Ｎｉメッキ層を外側にして，前記金属薄板と合金からなる接合層とをアイドルローラを用い，１体化する工程と，
１体化した前記金属薄板をヒータが接続された一対の接合ローラを用い，高温で加圧して前記金属薄板と前記接合層とを接合する工程と，
前記接合層が接合された前記金属薄板を一対の加圧ローラを用い，厚みを一定にする工程と，
厚みが一定となった前記金属薄板をプレスを用い，前記リッドに形成する工程と，
を含むことを特徴とする水晶振動子リッドの製造方法。
【請求項７】
前記金属薄板は，コバール合金を用いることを特徴とする請求項６に記載の水晶振動子リッドの製造方法。
【請求項８】
前記接合層は，Ｓｎ７８〜８２重量％と，Ｚｎ９〜１１重量％と，Ａｇ９〜１１重量％とから構成される合金を用いることを特徴とする請求項６に記載の水晶振動子リッドの製造方法。
【請求項９】
前記接合層は，Ａｇ６８〜７２重量％と，Ｃｕ２４〜２５重量％と，Ｂｉ２〜４重量％と，Ｓｎ２〜３重量％と，Ｇｅ０．０２〜０．４重量％とから構成される合金を用いることを特徴とする請求項６に記載の水晶振動子リッドの製造方法。
【請求項１０】
前記ヒータが接続された一対の接合ローラは，前記接合層の融点より低い温度に設定することを特徴とする請求項６に記載の水晶振動子リッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，セラミックケースに組み立てられる水晶振動子に係り，セラミックケースを密閉する水晶振動子リッド及び水晶振動子リッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に水晶振動子は薄い片の水晶振動板の両面に導体電極を連結し，電気的信号が印加され，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，発振器やフィルタなどに用いられる。
【０００３】
従来，水晶振動子１は，図４に示すように，セラミック絶縁体１１の間に電極回路１２が多層に配列されたケース１０の内部に，水晶振動片３０が収納されて，電線３１で電極に連結されている。ケース１０の開口部には，コバルト（Ｃｏ）とニッケル（Ｎｉ）の合金であるＫｏｖａｒ（コバール）からなるリッド２０が接合され，内部を封入している。
【０００４】
しかし，前述した形態の水晶振動子１は，セラミックのケース１０開口部に，セラミックとは異質な金属のリッド２０を接合させる必要があるので，相応な問題が発生した。
【０００５】
リッド２０の材質は鉄５％，Ｎｉ２９％，Ｃｏ１７％を含有したペルニコ系の合金であるコバールを主に使用する。コバールは，引張係数，収縮係数，熱膨張係数がセラミックと類似しているため，セラミックとの接合時に多く用いられる。しかしこの時，リッド２０をケース１０に接合させるためには約８００℃の熱を加える必要があり，この際の高熱が，ケース１０に収納された水晶振動片３０を変形させるため，リッド２０をケース１０に直接接合させることはできなかった。
【０００６】
そのため，ケース１０の開口部に銀（Ａｇ）メッキされたリングを置き，２００〜４００℃の熱を加えてリングのメッキ膜を溶融させてセラミックに接合させる低温溶接方法が使用されている。しかし，このように銀メッキされたリングを使用する場合には，水晶振動子の組み立てに用いられる部品と作業工程の数が増えることになり，また高価な銀メッキリングを使用するため，製造原価が上昇する。また，水晶振動子の封入ケース全体の厚みが厚くなり，小型化及びスリム化の妨げとなっていた。
【０００７】
従って，高価なリングを使用せずに，図４に示すように，リッド２０の封入面に低温で溶融する接合層２１を形成し，リッド２０をセラミックのケース１０に直接接合させる技術が，例えば特許文献１〜３に提案されていた。
【０００８】
【特許文献１】
特許出願第２００１−００７２１７７号
【特許文献２】
特許出願第２００２−００２３３０２号
【特許文献３】
特許出願第２００２−００３４２７９号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，上記の方法では，リッド２０の外部にＮｉメッキ層２０ａが形成され，結局リッド２０と接合層２１との間にＮｉメッキ層２０ａが位置することになるので，接合層２１を電気溶接すると，電流がＮｉメッキ層２０ａを流れ，この時に発生する過大電流によりセラミックのケース１０に亀裂が発生し，不良率が高くなる問題があった。
【００１０】
また，Ｎｉメッキ層２０ａは電気溶接時の溶融反応により多量のリン（Ｐ）含有ガスを発生させる。ガスがケース１０の内部に流入すると，水晶振動片３０に致命的な影響を与え，ガスが外部に流出すると，リッド２０の接着力が弱化するとともに，作業者の健康を害するという問題点があった。
【００１１】
本発明は，従来の水晶振動子リッド及び水晶振動子リッドの製造方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，水晶振動子のケースにリッドを極めて簡便に不良なく接合させることができ，生産性を高めることができると同時に有毒なガスを発生することなく，またケースの薄型化が可能な，新規かつ改良された水晶振動子リッド及び水晶振動子リッドの製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明によれば，水晶振動片が収納されるセラミックケースを密閉する水晶振動子リッドにおいて；リッドの母材となる金属薄板と，金属薄板のケース外部面側の片面だけに形成されたＮｉメッキ層と，金属薄板の前記ケース封入面側に形成された接合層とを含んでいることを特徴とする水晶振動子リッドが提供される。
【００１３】
また，上記水晶振動子リッドを得るために，リッドの母材となる金属薄板の片面にＮｉメッキ層を形成する工程と，Ｎｉメッキ層を外側にして，金属薄板と接合層とをアイドルローラを用いて１体化する工程と，１体化した金属薄板をヒータが接続された一対の接合ローラを用いて高温で加圧して金属薄板と接合層とを接合する工程と，接合した金属薄板を一対の加圧ローラを用いて厚みを一定にする工程と，厚みが一定となった金属薄板をプレスを用いてリッドの形状に打ち抜く工程とを含む水晶振動子リッドの製造方法が提供される。この時，ヒータが接続された一対の接合ローラは，接合層の融点より低い温度に設定することが好ましい。
【００１４】
こうして得られた水晶振動子リッドを用いて水晶振動片をセラミックケースに封入する際には，リッドの封入面にＮｉメッキ層はなく，接合層のみが形成されているので，リッドを電気溶接する際，金属合金の接合層に直接電気的作用を加えることができ，簡便で，効率的な溶接を行うことができる。さらに，電流がＮｉメッキ層を流れる際に，セラミックケースに亀裂が発生する問題点や，Ｎｉメッキ層が溶融した際に発生するガスで水晶振動片に悪影響を与える問題点や，ガスによりリッドの接着力が弱化したり，作業者の健康を害するなどの問題点も解消することができる。
【００１５】
ここで，金属薄板の材質は，熱膨張係数や熱収縮係数がケースのセラミックと類似したコバール合金であることが好ましい。また，接合層は，ケースへのリッド接合時に内部の水晶振動片に影響を及ぼさない温度で接合できる，低温の熱に溶融する金属合金からなることが好ましい。低温の熱に溶融する金属合金として，例えば，Ｓｎ７８〜８２重量％と，Ｚｎ９〜１１重量％と，Ａｇ９〜１１重量％とから構成された合金を用いることができる。
【００１６】
また，接合層としては溶接特性の優れた，例えば，Ａｇ６８〜７２重量％と，Ｃｕ２４〜２５重量％と，Ｂｉ２〜４重量％と，Ｓｎ２〜３重量％と，Ｇｅ０．０２〜０．４重量％とから構成された合金を用いることもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本実施形態にかかる水晶振動子リッド及び水晶振動子リッドの製造方法について詳細に説明する。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。
【００１８】
図１は，本実施の形態による水晶振動子１のリッドと封入する水晶振動片が組み込まれたセラミックケースとを示す分解斜視図であり，図２（ａ）は封入前の断面図，図２（ｂ）は封入後の断面図である。図１〜図２に示すように，ケース１０にはセラミック絶縁体１１の間に電極回路１２が多層に配列され，その内部には収納空間が形成されている。前記ケース１０の内部底に備えられた電極回路１２には水晶振動片３０が固定されており，この水晶振動片３０は両側電極回路１２と電線３１に連結されている。
【００１９】
ケース１０の開口部には，例えば母材の金属薄板として，鉄（Ｆｅ），Ｎｉ，Ｃｏの合金であるコバールを用いて加工したリッド２０が接合され，ケース１０内部を密閉する。ただし本実施の形態におけるリッド２０では，ケース１０の封入面と反対側のケース外部面にのみメッキ層を形成し，封入面にはメッキ層を形成せず，封入面に接合層２１を形成して，電気溶接時に発生する電流の衝撃を最小化し，また，低温の熱によってリッド２０をケース１０上部に直接接合させることを可能にしている。
【００２０】
即ち，前記リッド２０は，金属合金からなる金属薄板のケース外部面にＮｉメッキ層２０ｂが形成されており，メッキ層が形成されていないリッド２０の封入面には一定の厚みの接合層２１が形成されている。勿論，Ｎｉメッキ層２０ｂはリッド２０の一面にのみメッキ膜を形成するための特殊メッキ方法を採用する。
【００２１】
接合層２１は，低温の熱（２００〜４００℃）によりケース１０の開口部に直接熱融着が可能な金属合金であることが望ましい。こうしてＮｉメッキ層２０ｂが形成されていないリッド２０の封入面に接合層２１が形成されているため，リッド２０を電気溶接した際，電流が直接金属合金接合層２１に電気的作用を加えて溶接されるので，極めて効率的な溶接が行われる。
【００２２】
従って，電流がＮｉメッキ層２０ａを通過する際に発生する，ケース１０に亀裂が発生する問題点と，Ｎｉメッキ層２０ａが溶融反応を起こしてＰ含有ガスを発生させるため，水晶振動片３０に致命的な影響を与える問題点と，ガスが外部に流出して，リッド２０の接着力が弱化し，作業者の健康を害するなどの問題点とが解消され，生産性の高い水晶振動子を得ることができる。
【００２３】
また，金属合金の接合層２１によってリッド２０が直接ケース１０に接合されるので，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，リッド２０をケース１０上に置き，低温（２００〜４００℃）の熱を加えるだけで，接合層２１が溶融しながらケース１０開口部の周縁に強固に接着される。そのため，リッド２０の接合作業が極めて簡便でありながらも，全体的な厚み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，高価な銀メッキリングも使用しないので，製造原価を安価にすることができる。
【００２４】
一方，接合層２１に用いられる金属合金は多様に構成することができる。例えば，スズ（Ｓｎ）７８〜８２重量％，亜鉛（Ｚｎ）９〜１１重量％，Ａｇ９〜１１重量％を主成分とする合金から構成されることが好ましい。
【００２５】
このようにＳｎを主成分とし，ＺｎとＡｇが適正量添加された接合層２１は，約２００〜４００℃の低温でも容易に溶融し，溶接特性が優れているのみならず，融点，湿潤性などを始めとして，機械的特性，電気的特性，熱的特性なども優れており，有毒性も殆どないので環境汚染を引き起こすおそれもない。こうして，ケース１０開口部にリッド２０を強固に接合させることができるとともに，接合作業が極めて簡便で，高品質の水晶振動子１を提供することができる。
【００２６】
従って，銀メッキされたリングを使用することなく，リッド２０をケース１０上に置き，コンベヤを介して移動させながら，電極ローラを用いてリッド２０を押さえると，電極ローラを介して接合層２１に直接電流が印加され，接触抵抗により，接合層２１が加熱及び溶融しながら溶接される。または，レーザ光線を利用して接合層２１を溶接すると，接合層２１が溶融しながらケース１０開口部の周縁に強固に接着するので，リッド２０の接合作業が簡便でありながらも，封入ケースの厚みが薄くなって，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。
【００２７】
一方，接合層２１の金属合金は他の方法で形成することもできる。例えば，Ａｇ６８〜７２重量％，銅（Ｃｕ）２４〜２５重量％，ビスマス（Ｂｉ）２〜４重量％，Ｓｎ２〜３重量％，ゲルマニウム（Ｇｅ）０．０２〜０．４重量％を主成分とする合金から構成することもできる。
【００２８】
このようにＡｇとＣｕを主成分とする接合層２１は７６０℃〜８００℃の高温で溶融するが，溶接特性が優れているのみならず，接合強度が極めて優秀であり，疲労寿命が長く，湿潤性が向上して酸化を防止することができ，ケース１０上部にリッド２０を強固に接合させることができる利点がある。
【００２９】
一方，接合層２１をリッド２０に形成する方法を説明する。図３の説明図に示すように，例えば母材としてコバールを用いたリッド２０の片面にＮｉメッキ層２０ｂを形成した金属薄板をＮｉメッキ層２０ｂがリールの外側になるようにリール４０ａに巻き，薄い板状の合金からなる接合層２１をリール４０ｂに巻いた後，Ｎｉメッキ層２０ｂを形成したリッド２０と接合層２１をアイドルローラ４１を通過させて一つになるようにする。
【００３０】
次に，ヒータ付きの一対の接合ローラ４２の間を通過させながら高温で加圧し，リッド２０のメッキ層２０ｂが形成されていない面に接合層２１を熱間圧延で接合させた後，一対の加圧ローラ４３の間を通過させて一定の厚みを維持できるようした後，プレス４４でパンチしてその封入面に接合層２１が形成された一定の大きさのリッド２０を製造する。
【００３１】
接合ローラ４２などに装着されたヒータの温度は自動調節され，その温度は接合層２１の融点より若干低い温度とする。このように接合ローラ４２の間を通過するリッド２０と接合層２１を高温で加圧させる熱間圧延方式を用いることにより，接合層２１の接合作業が極めて簡便でありながら，生産性を高めることができる。
【００３２】
以上，添付図面を参照しながら本実施の形態にかかる水晶振動子リッド及び水晶振動子リッドの製造方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。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。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば，リッドの封入面にＮｉメッキ層は形成せずに接合層のみが形成されているので，リッドを電気溶接する際，金属合金の接合層に直接電気的作用を加えることができ，極めて簡便で，効率的な溶接を行うことができる。従って，電流がＮｉメッキ層を流れる際に，セラミックケースに亀裂が発生する問題点や，Ｎｉメッキ層が溶融した際に発生するガスで水晶振動片に悪影響を与える問題点や，ガスによりリッドの接着力が弱化したり，作業者の健康を害するなどの問題点も解消でき，安価で信頼性の高い水晶振動子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる水晶振動子のリッドとセラミックケースの分解斜視図である。
【図２】本実施の形態にかかる水晶振動子のリッドとセラミックケースの接合過程を示す断面図であり，（ａ）は接合前の断面図，（ｂ）は接合後の断面図である。
【図３】本実施の形態にかかる水晶振動子リッドの製造過程を示す概略的な装置の説明図である。
【図４】従来の水晶振動子のリッドとセラミックケースの接合前の過程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　　　セラミック絶縁体
１２　　　電極回路
２０　　　リッド
２０ｂ　　Ｎｉメッキ層
２１　　　接合層
３０　　　水晶振動片
３１　　　電線
【図１】
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【図２】
2004111889.tif 000004
【図３】
2004111889.tif 000005
【図４】
2004111889.tif 000006