(57)【要約】【課題】  加工が簡単でコストを押さえることができるとともに、これまで通り、抵抗溶接時に発生する金属屑が飛散して水晶振動片に付着することがない圧電デバイスを提供する。【解決手段】  圧電デバイス（５０）は、環状突起（１２，１６）が形成されたフランジ（１１）を有し少なくとも一本のリード線（１４）が貫通した金属ベース（１０）と、リード線と接続される圧電振動片（３０）と、フランジに溶接されるカバーフランジ（２１）及びこのカバーフランジから圧電振動片を覆うカバー部（２４）を有する金属カバー（２０）と、を備え、金属ベース（１０）は、カバーフランジからカバー部への折り曲げ領域（２２）の隙間を小さくするように階段状の段差部（１７）を有する。【選択図】  図１
2009010716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状突起が形成されたフランジを有し、少なくとも１本以上のリード線が貫通した金属ベースと、
前記リード線と接続される圧電振動片と、
前記フランジに溶接されるカバーフランジ及びこのカバーフランジから前記圧電振動片を覆うカバー部を有する金属カバーと、を備え、
前記金属ベースは、前記カバーフランジから前記カバー部への折り曲げ領域の隙間を小さくするように階段状の段差部を有することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
環状突起が形成されたフランジを有し、少なくとも１本以上のリード線が貫通した金属ベースと、
前記リード線と接続される圧電振動片と、
前記フランジに溶接されるカバーフランジ及びこのカバーフランジから前記圧電振動片を覆うカバー部を有する金属カバーと、を備え、
前記環状突起が前記圧電振動片とは反対側に力がかかるように、前記カバーフランジ又は環状突起の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
前記環状突起と接する前記カバーフランジの領域は、テーパ部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記環状突起は、前記圧電振動片と反対側の環状突起の断面が直角三角形に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記階段状の段差部は、前記金属カバーの折り曲げ領域に沿うように複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記環状突起の高さは、前記階段状の段差部と前記カバーフランジとが接するよりも前に、前記環状突起と前記カバーフランジとが接するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記圧電デバイスは、圧電振動子、圧電発振器及び圧電フィルタを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は抵抗溶接による金属容器を用いた圧電デバイス、例えば圧電振動子、圧電発振器及び圧電フィルタに関し、特に抵抗溶接時における金属屑の発生及び飛散を防止する圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動片は、共振特性に優れることから、時間及び周波数の基準源として又はフィルタ素子として各種の発振器及びフィルタに多く用いられている。このようなものの一つに、抵抗溶接による金属容器内に水晶振動片を封入する圧電デバイスがある。特許文献１では、抵抗溶接時に発生する金属屑が飛散して水晶振動片に付着しないように、金属容器を改良している。すなわち、特許文献１は金属カバーのフランジ及び金属ベースのフランジに凹凸を形成して金属屑の飛散を防止している。
【０００３】
また、特許文献２では、抵抗溶接時に発生する金属屑が飛散して水晶振動片に付着しないように、金属ベースを改良している。特許文献２の金属ベースは、その外周に傾斜面を形成して金属カバーにおける開口面側の内周先端部を金属ベースの外周面に密着させている。
【特許文献１】特開平１１−０９７９６４号公報
【特許文献２】特開平１１−３０８０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のように金属カバー及び金属ベースのフランジに凹凸を正確に形成することは技術的に難しく、またコストがかかる。また、特許文献２のように金属ベースに傾斜面を形成すると、金属ベースをプレス加工する金型の消耗が激しく金型交換の頻度が多くなりコストの増加につながっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、加工が簡単でコストを押さえることができるとともに、これまで通り、抵抗溶接時に発生する金属屑が飛散して圧電振動片に付着することがない圧電デバイスを提供することである。
【０００６】
第１の観点の圧電デバイスは、環状突起が形成されたフランジを有し少なくとも１本以上のリード線が貫通した金属ベースと、リード線と接続される圧電振動片と、フランジに溶接されるカバーフランジ及びこのカバーフランジから圧電振動片を覆うカバー部を有する金属カバーと、を備え、金属ベースは、カバーフランジからカバー部への折り曲げ領域の隙間を小さくする又は接触させて隙間をなくすように階段状の段差部を有する。
この構成により、第１の観点の圧電デバイスは、金属カバーと金属ベースとの隙間が小さくなる又は接触させて隙間をなくなり、金属屑が内側に配置された圧電振動片に付着することがなくなる。
【０００７】
第２の観点の圧電デバイスは、環状突起が形成されたフランジを有し、少なくとも１本以上のリード線が貫通した金属ベースと、リード線と接続される圧電振動片と、フランジに溶接されるカバーフランジ及びこのカバーフランジから圧電振動片を覆うカバー部を有する金属カバーと、を備え、環状突起が圧電振動片とは反対側に力がかかるように、カバーフランジ又は環状突起の少なくとも一方が形成されている。
この構成により、環状突起が圧電振動片とは反対側に力がかかり、圧電振動片が配置された方向に金属屑が飛び出すことがない。
【０００８】
第３の観点の圧電デバイスは、環状突起と接するカバーフランジの領域にテーパ部が形成されている。
テーパ部が形成されることで、圧電振動片とは反対側に環状突起に力がかかるようになる。
【０００９】
第４の観点の圧電デバイスの環状突起は、圧電振動片と反対側の環状突起の断面が直角三角形に形成されている。
この構成により、金属カバーと環状突起とが当接した際に、環状突起が圧電振動片とは反対側に力がかかり、圧電振動片が配置された方向に金属屑が飛び出すことがない。
【００１０】
第５の観点の圧電デバイスの階段状の段差部は、金属カバーの折り曲げ領域に沿うように複数形成されている。
この構成により、金属カバーの曲面の曲率が大きな場合であっても複数の段差部がその曲率に沿わせることで金属カバーと金属ベースとの隙間が小さくなり、金属屑が内側の圧電振動片に付着することがなくなる。
【００１１】
第６の観点の圧電デバイスは、環状突起の高さは、階段状の段差部とカバーフランジとが接するよりも前に、環状突起とカバーフランジとが接する。
この構成により、金属カバーのカバーフランジが環状突起と当接する前に段差部とカバーフランジとが当接することがない。したがって、通電時のジュール熱による金属屑が段差部で発生することがない。
【００１２】
第７の観点の圧電デバイスは、圧電振動子、圧電発振器及び圧電フィルタを含む。
圧電振動子、圧電発振器及び圧電フィルタが金属屑で不良となるおそれを少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、抵抗溶接時における金属屑の発生及び飛散を防止した圧電デバイスを提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜水晶振動子の構成＞
図１は、水晶振動子５０の断面図である。また、図２は金属ベース１０の上面図である。
【００１５】
水晶振動子５０は鉄製の金属ベース１０と鉄製の金属カバー２０とを有している。金属ベース１０は環状突起１２の形成されたフランジ１１を形成している。金属ベース１０には２つの開口１３が形成されており、そこに一対のリード端子１４が挿入される。リード端子１４の先端には板サポータ１５が取り付けられている。板サポータ１５に水晶片３０の両端外周部が保持されている。環状突起１２の高さはフランジ１１の面を基準に０．１０ｍｍ〜０．４０ｍｍ程度の高さである。金属ベース１０の開口１３には、円筒状のガラス封止材４０が挿入され、そのガラス封止材４０に一対のリード線１４が挿入された後ガラスを溶解してリード線１４が固定される。なお、環状突起１２は、円形状、フィールドトラック形状又は矩形形状のいずれであってもよい。
【００１６】
鉄製の金属ベース１０は不図示の金型でプレス加工して製作され、図２に示すように、金属ベース１０は上面から見ると幅２ｍｍ〜６ｍｍで長さ５ｍｍ〜１０ｍｍ程度のフィールドトラック形状となっている。金属ベース１０のフランジ１１の内側には第１段差部１７と第２段差部１８とを有している。この第１段差部１７の高さは、フランジ１１の面を基準に０．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍ程度の高さであり、第２段差部１８の高さは、フランジ１１の面を基準に０．６０ｍｍ〜１．４０ｍｍ程度の高さである。
【００１７】
金属ベース１０は鉄板を上から金型でプレスして製作される。この金属ベース１０には傾斜面が形成されていないため、金型に負荷がかからない。このため金型の寿命が伸び金型交換の頻度が少なくなる。
【００１８】
金属カバー２０も、薄い鉄板を金型でプレスして製作される。金属カバー２０は周囲にカバーフランジ２１を形成している。カバーフランジ２１からカバー部２４までの高さは３ｍｍ〜１５ｍｍ程度である。カバーフランジ２１はカバー部２４の垂直部分から直角に曲がっている。しかし、金型でプレス加工されるため直角に曲がった内周先端の角部２２であっても厳密には曲面を有している。
【００１９】
水晶片３０は、両主面に励振電極３１及び引出電極３２を有し、例えば一対のリード線１４に接続した板サポータ１５によって保持される。なお、板サポータ１５にはスリットが形成され、スリットが水晶片３０の引出電極３２の延出した両端外周部を挿入して、図示しない導電性接着剤により、電気的機械的に接続される。
【００２０】
図１に示すように、長手方向の金属ベース１０の第１段差部１７間の長さＬ１は、長手方向の金属カバー２０の内側の長さＬ２とほぼ同じになっている。図示しないが、短手方向の金属ベース１０の第１段差部１７間の幅と短手方向の金属カバー２０の内側の幅との関係も同様である。
【００２１】
＜金属ベースと金属カバーとの溶接＞
図３は金属ベース１０と金属カバー２０との抵抗溶接を示した図であり、（ａ）は金属ベース１０と金属カバー２０との溶接前、（ｂ）は溶接後を示している。
【００２２】
水晶振動子５０は金属ベース１０に水晶片３０を配置した後、真空中又は不活性ガス中に配置され、金属カバー２０が抵抗溶接機により溶接される。この抵抗溶接は金属ベース１０のフランジ１１と金属カバー２０のカバーフランジ２１とを押圧するとともに通電して両者を接合する。特に通電によるジュール熱で環状突起１２が溶融することで両者が気密に接合する。この環状突起１２の溶融時に、金属屑が飛散して水晶片３０に付着することを防ぐ必要がある。金属屑が飛散して水晶片３０に付着すると、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）や周波数変動等の振動特性が悪くなる。
【００２３】
抵抗溶接時において、金属カバー２０を金属ベース１０に近づけると、金属カバー２０のカバーフランジ２１が環状突起１２に当接して通電開始状態になる。それとほぼ同時に、金属カバー２０の内周先端部の角部２２が、金属ベース１０の第１段差部１７に当接する。そして、環状突起１２は押圧により押し潰されて通電時のジュール熱により溶融し、これとほぼ同時に、金属カバー１０の角部２２の曲面が金属ベース１０の第１段差部１７の外側に押圧されて入り込む。このため、環状突起１２の溶融時に発生する金属屑は水晶片３０まで届くことをほとんど防止できる。
【００２４】
この場合、金属カバー１０の内周先端の角部２２と金属ベース１０の第１段差部１７とは当接により通電するが、環状突起１２がすでに押し潰されて溶融状態となってここが主の通電となるため、ここでの金属屑の発生は防止できる。また、第１段差部１７の内側には第２段差部１８が設けられているため、仮に角部２２と第１段差部１７との間で金属屑が発生しても金属屑が水晶片３０に届くことを防止することができる。したがって、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）や周波数変動等の振動特性の劣化を防止することができる。
【００２５】
＜金属ベースの変形例１＞
図４は、金属ベース１０の変形例１を示した図である。
変形例１の金属ベース１０は、第１段差部１７と第２段差部１８との間に、第３段差部１９を形成している。金属カバー２０の内周先端の角部２２は厳密には曲面であるため、その曲面に沿うように第１段差部１７、第３段差部１９及び第２段差部１８を階段状にしている。金属カバー２０の角部２２の曲げが不十分で曲面の曲率が大きい場合には、段差部を複数有することは特に有効である。
【００２６】
＜金属カバーの変形例＞
図５は、金属カバー２０の変形例を示した図である。（ａ）は金属ベース１０と変形例の金属カバー２０との溶接前、（ｂ）は溶接後を示している。
変形例の金属カバー２０のカバーフランジ２１は、カバーフランジ２１が環状突起１２と接する側にテーパ部２９が形成されている。テーパ部２９は内側から外側にかけてカバーフランジ２１が薄くなるように形成されている。なお、テーパ部２９が形成されているため、環状突起１２とカバーフランジ２１とが当接する前に金属カバー２０の内周先端部の角部２２が、金属ベース１０の第１段差部１７に当接するおそれがある。このため、テーパ部２９付きの金属カバー２０を使用する際には、フランジ１１に形成された環状突起１２の高さを高くしている。
【００２７】
抵抗溶接時において、金属カバー２０を金属ベース１０に近づけると、カバーフランジ２１のテーパ部２９が環状突起１２に当接して通電開始状態になる。図５（ｂ）に示すように、カバーフランジ２１のテーパ部２９による押圧により環状突起１２がテーパ部２９に沿って外側に力がかかるようになる。環状突起１２は押圧により押し潰されて通電時のジュール熱により溶融し、同時に環状突起１２から金属屑が発生する。環状突起１２が外側に押されるように力がかかるので、金属屑は外側に多く発生し、内側に発生する金属屑はテーパ部２９でも遮蔽されるようになる。このため、水晶片３０まで届くことをほとんど防止できる。
【００２８】
＜金属ベースの変形例２＞
図６は、金属ベース１０の変形例２を示した図である。
変形例２の金属ベース１０は、第２環状突起１６の断面形状が外側に直角を有する直角三角形に形成されている。上述したように金属ベース１０はプレス加工により形成されるため、特殊な金型を用いない限り、第２環状突起１６の断面形状が直角より大きな角度にすることはできない。図６では、テーパ部２９を有する金属カバー２０を使用するため、第２環状突起１６の高さを高くして、金属カバー２０の内周先端部の角部２２が金属ベース１０の第１段差部１７に当接する前に第２環状突起１６とカバーフランジ２１とが当接するようにする。
【００２９】
そして、図５で説明したテーパ部２９を有する金属カバー２０を変形例２の金属ベース１０に接合させる。抵抗溶接時において、金属カバー２０を金属ベース１０に近づけると、カバーフランジ２１のテーパ部２９が第２環状突起１６に当接して通電開始状態になる。図６（ｂ）に示すように、カバーフランジ２１のテーパ部２９による押圧により第２環状突起１６がテーパ部２９に沿って外側に押されるように力がかかる。第２環状突起１６は押圧により外側に押し潰されて通電時のジュール熱により溶融し、同時に第２環状突起１６から金属屑が発生する。第２環状突起１６がそもそも外側に押されるように力がかかりやすくなっており、金属屑は外側に多く発生する。このため、水晶片３０まで届くことをほとんど防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
上記実施形態では、周波数源としての水晶振動子を主に説明してきたが、水晶以外にもタンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。また、振動子以外でも各種の発振器及びフィルタにも本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】水晶振動子５０の断面図である。
【図２】金属ベース１０の上面図である。
【図３】金属ベース１０と金属カバー２０との抵抗溶接を示した図であり、（ａ）は金属ベース１０と金属カバー２０との溶接前、（ｂ）は溶接後を示している。
【図４】金属ベース１０の変形例１を示した図である。
【図５】金属カバー２０の変形例を示した図である。  （ａ）は金属ベース１０と変形例の金属カバー２０との溶接前、（ｂ）は溶接後を示している。
【図６】金属ベース１０の変形例２を示した図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  …  金属ベース
１１  …  フランジ
１２  …  環状突起
１３  …  開口
１４  …  リード端子
１５  …  板サポータ
１６  …  第２環状突起
１７  …  第１段差部
１８  …  第２段差部
１９  …  第３段差部
２０  …  金属カバー
２１  …  カバーフランジ
２２  …  角部                                      
２４  …  カバー部
２９  …  テーパ部
３０  …  水晶片
３１  …  励振電極
３２  …  引出電極
４０  …  ガラス封止材
５０  …  水晶振動子
【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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