(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースとキャップにより構成された容器に水晶を収納した水晶振動子の容器の製造方法であって、
少なくとも、
前記キャップの母材となる板材を所定形状にプレス加工する工程と、
所定形状に加工された前記板材の表面全体にめっき下地層をめっきする工程と、
前記めっき下地層上にめっきトップ層をめっきする工程と、
前記めっきトップ層と前記めっき下地層が形成された前記キャップを熱処理し、前記めっきトップ層を前記めっき下地層に拡散させめっき拡散層を形成する工程と、
前記めっき拡散層が形成されたキャップと前記ベースを接合材を介して配置し、前記接合材を加熱し溶融することで前記ベースと前記キャップを接合する工程と、
を有することを特徴とする水晶振動子の容器の製造方法。
【請求項２】
前記めっき下地層はＮｉからなり、その膜厚は１〜１０ミクロンの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子の容器の製造方法。
【請求項３】
前記めっきトップ層は、Ａｕ、Ａｕ−Ｃｏ合金、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｐｄ合金の何れか一つの単層、あるいはＡｕ、Ａｕ−Ｃｏ合金、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｐｄ合金のうち複数の組み合わせからなる積層からなり、その膜厚は０．０１〜１ミクロンの範囲であることを特徴とする請求項１乃至２に記載の水晶振動子の容器の製造方法。
【請求項４】
前記めっきトップ層と前記めっき下地層が形成された前記キャップの熱処理を５００℃以上１０００℃以下の温度で行なうことを特徴とする請求項１乃至３に記載の水晶振動子の容器の製造方法。
【請求項５】
前記キャップの母材となる板材を所定形状にプレス加工する工程の後に、前記板材のエッヂ部に曲率を形成する工程を有することを特徴とする請求項１乃至４に記載の水晶振動子の容器の製造方法。
【請求項６】
前記板材のエッヂ部に曲率を形成するための工程がバレル研磨により行なわれることを特徴とする請求項５に記載の水晶振動子の容器の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載の水晶振動子の容器の製造方法により製造された水晶振動子の容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装型の水晶振動子に用いられる容器に関するものであり、特に容器を構成するベースとキャップを接合材を介して気密封止する際に用いるキャップとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表面実装型水晶振動子を構成する容器の気密封止方法の１つとして、加熱により溶融する接合材、例えばＡｕ−Ｓｎ共晶合金などを介して水晶振動子の容器を構成するベースとキャップとを真空中もしくは不活性ガス中にて気密封止する方法がある。
【０００３】
前記方法で行う場合は、図８に示すようにセラミックスからなるベース９に水晶５は導電性を有する接着剤７にて接着固定し、真空中もしくは不活性ガス中でベース９とキャップ１とをＡｕ−Ｓｎ共晶合金など３００℃前後で溶融する接合材３を介して接合し気密封止する。
【０００４】
この際用いるキャップ１は、図３の斜視図に示すキャップＢ１２のように例えば、幅３ｍｍ、長さ５ｍｍであり、厚みは１００ミクロンと薄いため板材をプレス加工により得る。そのキャップＢ１２の円形で囲ったＢ部の詳細を以下図４の断面図にて説明する。
【０００５】
コバール合金からなる母材４０に化学めっき法にてめっき層５０を形成するが、内訳は下地層６０としてＮｉを１〜１０ミクロン形成し、その後トップ層７１としてＡｕを１ミクロン前後形成する。それは上面２０及び側面３０にも形成される。その後トップ層７１はＡｕ−Ｓｎ共晶合金と接合して気密封止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図４にて説明したキャップＢ１２には次のような問題点がある。
【０００７】
一般に水晶振動子は、図５に示すように、その機能である周波数や製造メ−カー及び製造年月をキャップ１の上面に印字するが、近年はレーザー加工を使用する例が増えている。しかし、図４にて説明したキャップＢ１２をレーザーにて印字加工すると、図７に示すＢ印字８２のように、英数字である１２．８Ｍは字体の周辺が黒ずんでしまい字体の識別が困難である。そこで、ブラシをかけて黒色化物を除去していた。
【０００８】
さらなる問題を図９の周波数経時変化推移グラフ１５にて説明する。図９は気密封止された水晶振動子の発振周波数を１０００Ｈ、２０００Ｈに渡って測定したものである。試料Ｂは従来使用しているキャップ、すなわち図４に示すキャップＢ１２を用いて気密封止した試料である。これによれば発振周波数変化率の規格値は１０００Ｈにて±１ｐｐｍであるが２０００Ｈで−１ｐｐｍを越えている。従って長期の周波数経時変化に問題がのこる。原因はめっき層５０に含まれるガスが徐々に容器内に放出され、水晶表面に付着することで周波数がシフトするものと考えられる。
【０００９】
以上の説明で明らかなように、図４に示す従来のキャップＢではレーザー加工にて印字品質に不都合が生じる。加えて水晶振動子の周波数経時変化が劣化する問題点がある。
【００１０】
そこで本発明の目的は、レーザー加工にて印字される字体の周辺に発生する黒ずんだ状態がない、もしくは少なくなる、更に周波数の経時変化が長期に渡って変化が少ない、すなわち２０００Ｈでも±１ｐｐｍ以内に入るという２種の課題を解決したキャップを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
ベースとキャップにより構成された容器に水晶を収納した水晶振動子の容器の製造方法であって、少なくとも、前記キャップの母材となる板材を所定形状にプレス加工する工程と、所定形状に加工された前記板材の表面全体にめっき下地層をめっきする工程と、前記めっき下地層上にめっきトップ層をめっきする工程と、前記めっきトップ層と前記めっき下地層が形成された前記キャップを熱処理し、前記めっきトップ層を前記めっき下地層に拡散させめっき拡散層を形成する工程と、前記めっき拡散層が形成されたキャップと前記ベースを接合材を介して配置し、前記接合材を加熱し溶融することで前記ベースと前記キャップを接合する工程と、を有する水晶振動子の容器の製造方法とする。
【００１２】
さらに、前記めっき下地層はＮｉからなり、その膜厚は１〜１０ミクロンの範囲である水晶振動子の容器の製造方法とする。
【００１３】
さらに、前記めっきトップ層は、Ａｕ、Ａｕ−Ｃｏ合金、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｐｄ合金の何れか一つの単層、あるいはＡｕ、Ａｕ−Ｃｏ合金、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｐｄ合金のうち複数の組み合わせからなる積層からなり、その膜厚は０．０１〜１ミクロンの範囲である水晶振動子の容器の製造方法とする。
【００１４】
さらに、前記めっきトップ層と前記めっき下地層が形成された前記キャップの熱処理を５００℃以上１０００℃以下の温度で行なう水晶振動子の容器の製造方法とする。
【００１５】
さらに、前記キャップの母材となる板材を所定形状にプレス加工する工程の後に、前記板材のエッヂ部に曲率を形成する工程を有する水晶振動子の容器の製造方法とする。
【００１６】
さらに、前記板材のエッヂ部に曲率を形成するための工程がバレル研磨により行なわれる水晶振動子の容器の製造方法とする。
【００１７】
さらに、前記水晶振動子の容器の製造方法により製造された水晶振動子の容器とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面により本発明の一実施の形態を説明する。図１、図２、図４、図８にて本発明の構成を説明する。図１は本発明によるキャップＡ１１の斜視図である。図１の円形で囲ったＡ部の詳細が図２のキャップＡ１１の断面図である。図２に示す母材４０は従来のコバール合金で説明するが、Ｆｅ−Ｎｉ合金等でも良い。母材４０上にめっき層５０が形成されてるが、その内面は下地層６０とその上に拡散層７０からなっている。ここで、拡散層７０を図４も用いて説明すると下地層６０の上にトップ層７１をめっきし、しかる後高温にて熱処理するとトップ層７１は下地層６０に拡散し拡散層７０となる。
【００１９】
例えば、下地層６０がＮｉで、トップ層７１をＡｕとすれば、熱処理することでＡｕはＮｉの表面に拡散し、Ａｕ−Ｎｉからなる拡散層７０が形成される。本発明は熱処理を施すことで拡散層７０を形成することにある。
【００２０】
この拡散層７０は図８の接合材３すなわちＡｕ−Ｓｎ共晶合金を溶融し接合した場合に有効な密着力が得られる。更に、表面はＡｕのみでなくＮｉも多く存在し色調はＮｉ色と大差ない。また、高温にて熱処理を施したことからめっき処理の際にＮｉやＡｕに含まれる有機物が灰化しガスとなって放出される。
【００２１】
本発明において上述の拡散層７０はレーザーにて印字加工をしても図６のＡ印字８１のように黒色化しない。つまり、Ｎｉ単体に印字加工しても黒色化せず、Ａｕに印字加工すると黒色化するがその中間的材料、すなわちＮｉとＡｕの双方が拡散して存在する場合はレーザーのパワーを低下することで黒色化が防げる。
【００２２】
一方、熱処理を施し拡散層７０を設けたことで、水晶振動子の周波数変化量は図９の周波数経時変化推移グラフ１５の試料Ａに示すように２０００Ｈを経過しても±１ｐｐｍ以下に維持することができる。この理由は、図８に示すように水晶５を内蔵したベース９とキャップ１を真空中で気密封止する際、ベース９とキャップ１との接合は接合材３を３００℃前後で溶融させる。この接合材３が溶融し図２のキャップ表面の拡散層７０に濡れ封止が完了した時、拡散層７０に含有するガスは既に熱処理により少なくなっており容器内に閉じこもるガス量が少ないことで容器内を高真空に維持することができる。従って、水晶片５の表面にガスの付着が少なく周波数経時変化が小さくなる。
【００２３】
図１０は本発明の実施の形態に於けるキャップの製造工程である。例えば図２に示すようなキヤップＡ１１を実現する場合、図１０による製造工程では工程１にて母材をプレスにて外形加工する。母材にはコバール合金やＦｅ−Ｎｉ系合金を使用する。上記でプレス加工としたが、エッチング加工でも良い。
【００２４】
次の工程２では、工程１にて外形加工されたキャップＡ１１をバレル研磨する。この目的は図１１に示すようにＲ部３２を形成するためである。Ｒ部３２が無い場合はブレス加工にてバリが生じ、図８に示す封止の際、キャップ１とベース９の間にバリが介在し接合材３の濡れ不良が生じる。
【００２５】
工程３ではバレル研磨後に化学研磨を行う。化学研磨はバレル研磨の際に付着した砥粒の除去や表面の平滑性が目的である。しかし、用途によりバレル研磨、化学研磨の何れか一方の加工でも良い。
【００２６】
工程４では下地層６０のめっきを行う。Ｎｉめっきであってその膜厚は1〜１０ミクロンの範囲で、上面２０と側面３０の全面に形成する。
【００２７】
工程５では下地層６０の上に図４に示すようなトップ層７１のめっきを形成する。めっき材料はＡｕ、Ａｕ−Ｃｏ合金、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｐｄ合金の何れか単層もしくは複数の組み合わせからなる積層でも良い。このめっきを実施する目的は、図８に示す接合材３との密着性を向上させるためである。膜厚は０．０１〜１ミクロンの範囲である。０．０１ミクロンより小さい場合は薄くて接合材３の密着力が得られず、１ミクロン越えた場合は色調がＡｕ色になる問題があるからである。
【００２８】
工程６では上記の工程５で得られたキャップＡ１１を熱処理する。熱処理は真空中もしくは窒素−水素の混合ガス中にて行い、その温度は５００〜１０００℃の範囲であって、時間は６０ｍｉｎ以下である。この温度と時間はキャップＡ１１に求められる色調により設定される。
【００２９】
上記のようにして得られたキャップＡ１１は次のように用いる。図８に示すようにセラミックスやガラスからなるベース９に水晶５を導電性接着剤７にて支持固定し、本発明によって得られたキャップＡ１１には予め接合材３を融着しておくか、もしくは接合材３は融着せず所定の形状に加工されたリング状のものを設置するかし、真空中にてベース９とキャップＡ１１を封止するものである。
【００３０】
【発明の効果】
上述した説明のように本発明によれば、キャップにめっき層を形成し所定の熱処理を施すことで表面に拡散層が形成され、この拡散層にレーザーを照射して印字加工すると印字の周辺が黒色化しない。従って、従来行っていたブラシ作業を省くことが出来る。また、熱処理によって形成された拡散層は、ガスを含有していないことから封止時にガス発生がなく高真空封止が可能である。その結果、水晶振動子の周波数経時変化が大きく改善できる。本発明のキャップは水晶振動子を例に説明したが、フィルター、発振器などの容器にも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるキャップを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態によるキャップを示す断面図である。
【図３】従来の実施の形態によるキャップを示す斜視図である。
【図４】従来の実施の形態によるキャップを示す断面図である。
【図５】理想的な実施の形態によるキヤップを示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態による印字状態を示す平面図である。
【図７】従来の実施の形態による印字状態を示す平面図である。
【図８】水晶振動子の封止構造を示す断面図である。
【図９】水晶振動子の周波数経時変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態による製造工程である。
【図１１】本発明の実施の形態によるキャップの断面図である。
【符号の説明】
１１  キャップ
３  接合剤
５  水晶
７  接着剤
９  ベース
４０  母材
６０  下地層
７１  拡散層
７０  トップ層
【図１】
0004077563.tif 000002
【図２】
0004077563.tif 000003
【図３】
0004077563.tif 000004
【図４】
0004077563.tif 000005
【図５】
0004077563.tif 000006
【図６】
0004077563.tif 000007
【図７】
0004077563.tif 000008
【図８】
0004077563.tif 000009
【図９】
0004077563.tif 000010
【図１０】
0004077563.tif 000011
【図１１】
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