JPH1168465A - 水晶発振器及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水晶発振器のケースを構成するケース半体を
容易かつ確実に密封状態で接合することができる水晶発
振器及びその作製方法を提供する。 【解決手段】 水晶発振器は、水晶振動子１１０、チッ
プコイル１１２、チップコンデンサ１１４等を搭載した
配線基板１１６をケース１２０に収納した構成を有す
る。ケース１２０は、黄銅製のケース半体１２０Ａ、１
２０Ｂを接合して形成されている。各ケース半体１２０
Ａ、１２０Ｂの接合部に、ケース１２０の外周形状に対
応する環状の半田製溶着部材２００が介在されている。
各ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂに微弱な放電パルスを
印加することにより、急峻なパルス電流を供給し、低融
点の溶着部材２００を加熱溶融させることにより、各ケ
ース半体１２０Ａ、１２０Ｂを密封状態で接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水晶振動子等を搭
載した配線基板をケース内に密封状態で収納した水晶発
振器及びその作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、水晶発振器は、周波数安定度
が高いことから、周波数あるいは時間の基準源として、
種々の電子機器に多用されている。近年では、小型化の
要請に伴い、水晶発振子（水晶片）と回路素子とを１つ
のケース内に密封したものが需要を増大させている。

【０００３】図５は、このような従来の水晶発振器の構
成例を示す断面図である。この水晶発振器は、水晶振動
子１０と、チップコイル１２及びチップコンデンサ１４
等を含む駆動回路とを搭載した配線基板１６を、ほぼ箱
形のケース２０内に収納したものである。ケース２０
は、例えば黄銅より形成された上下一対のケース半体２
０Ａ、２０Ｂを互いに接合して形成されたものである。
下側のケース半体２０Ｂは、ほぼ矩形の平板状に形成さ
れており、上面に配線基板１６が装着されている。

【０００４】また、上側のケース半体２０Ａは、下側の
ケース半体２０Ｂの上面を覆うほぼ直方体形の容器状に
形成されており、下端側の外周縁部に形成されたフラン
ジ部２２の下面を、下側のケース半体２０Ｂの外周縁部
の上面に合わせるようにして互いに溶接され、上側のケ
ース半体２０Ａと下側のケース半体２０Ｂとが密閉状態
で接合されるようになっている。また、下側のケース半
体２０Ｂには、配線基板１６に接合された端子ピン１８
Ａ、１８Ｂを通す挿通孔（図示せず）が設けられてお
り、この挿通孔を通して各端子ピン１８Ａ、１８Ｂがケ
ース２０の下方に突出するとともに、挿通孔は絶縁材
（図示せず）によって密封されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のような構成の水
晶発振器において、上側のケース半体２０Ａと下側のケ
ース半体２０Ｂとを密閉状態で接合する方法としては、
各ケース半体２０Ａ、２０Ｂの間に電圧パルスを印加す
ることにより、各ケース半体２０Ａ、２０Ｂの接合部を
溶融させて接合する方法が知られている。これは先ず、
各ケース半体２０Ａ、２０Ｂを図５に示すように合わせ
た状態で、各ケース半体２０Ａ、２０Ｂの間に高圧力を
かけて互いに圧縮する。そして、この状態で各ケース半
体２０Ａ、２０Ｂの間に大きなパルス電圧を印加するこ
とにより、各ケース半体２０Ａ、２０Ｂの接合部が高い
抵抗によって発熱し、互いに溶融することで、各ケース
半体２０Ａ、２０Ｂを接合するものである。なお、この
ような類似技術として特開平３−２７２２０７号公報、
特開平４−１６５６５２号公報が知られている。

【０００６】しかしながら、この方法では、黄銅製の各
ケース半体２０Ａ、２０Ｂの接合部を溶融させるため、
この部分を数１００℃に過熱しなければならず、かなり
大きなパルス電圧をかけなければならない。具体的に
は、例えば電解コンデンサに３１０Ｖ程度の電圧を充電
し、これを瞬間的に放電させて各ケース半体２０Ａ、２
０Ｂに急峻なパルス電圧を印加している。この結果、各
ケース半体２０Ａ、２０Ｂには、瞬間的に３３ＫＡ程度
の溶接電流が流れることとなる。このため、ケース２０
内に発生する磁界が電流値に比例して大きくなり、その
結果、内部コイル１２のインダクタンスが変化し、最終
製品の特性が変化してしまうという問題があった。

【０００７】また、他の方法として、各ケース半体２０
Ａ、２０Ｂを図５に示すように合わせた状態で、接合部
を手作業で半田コテにより半田付けしていく方法もある
が、この方法では、特に各ケース半体２０Ａ、２０Ｂに
メッキが施されているため、半田が付きづらいことか
ら、作業が極めて煩雑となり、半田付けに多大な工数が
かかるとともに、半田付けにムラが生じ易く、完全な気
密状態を得ることが困難であった。

【０００８】そこで本発明の目的は、水晶発振器のケー
スを構成するケース半体を容易かつ確実に密封状態で接
合することができる水晶発振器及びその作製方法を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による水晶発振器
は、前記目的を達成するため、それぞれ導電性材料より
なる一対のケース半体を互いの接合部にて接合すること
により形成されるケースと、水晶振動子及びその駆動回
路を搭載するとともに、前記ケース内に密封状態で収納
される配線基板と、前記各ケース半体の接合部に対応す
る環状に形成されて前記各ケース半体の接合部の間に介
在するとともに、前記各ケース半体の導電性材料に対し
て大幅に低い融点を有する導電性材料よりなる溶着部材
とを有し、前記溶着部材は、前記各ケース半体の接合部
の間に介在され、前記各ケース半体の間に印加された微
弱な高周波電圧によって加熱溶融して、前記各ケース半
体の接合部を密封状態で接合していることを特徴とす
る。

【００１０】また本発明による水晶発振器の作製方法
は、それぞれ導電性材料よりなる一対のケース半体を互
いの接合部にて接合することにより形成されるケース内
に、水晶振動子及びその駆動回路を搭載した配線基板を
密封状態で収納する水晶発振器の作製方法において、前
記各ケース半体の接合部の間に、前記各ケース半体の導
電性材料に対して大幅に低い融点を有する導電性材料よ
りなり、前記各ケース半体の接合部に対応する環状に形
成された溶着部材を介在させ、前記各ケース半体の間に
一定の押圧力を付与した状態で、前記各ケース半体の間
に微弱な高周波電圧を印加することにより、前記溶着部
材を加熱溶融させて前記各ケース半体を接合することを
特徴とする。

【００１１】上述した本発明の水晶発振器では、水晶振
動子及びその駆動回路を搭載した配線基板が、溶着部材
を介して接合された一対のケース半体よりなるケース内
に密封状態で収納されている。また、各ケース半体の接
合部の間に介在したケース半体よりも低融点を有する溶
着部材が、各ケース半体の間に印加された微弱な高周波
電圧によって、比較的低温度でケース半体の接合部全周
にわたり、容易かつ均質に溶融し、各ケース半体の接合
部に溶着して、両者を良好な密封状態で接合している。
したがって、ケース内は良好な気密状態に置かれ、ま
た、大電流を流すことなくケース半体を接合するため、
内部コイルのインダクタンスに影響せず、安定した特性
の水晶発振器を提供できる。また、上述した本発明の水
晶発振器の作製方法では、各ケース半体の接合部の間
に、ケース半体よりも融点の低い溶着部材を介在させ
る。そして、各ケース半体の間に一定の押圧力を付与し
て、各ケース半体の接合部によって溶着部材を押圧挟持
する。次に、この状態で、各ケース半体の間に例えばコ
ンデンサ等による放電パルス等の微弱な高周波電圧を印
加する。これにより、各ケース半体の接合部と溶着部材
との間隙部分で高抵抗のための発熱が生じ、比較的低温
度でケース半体の接合部全周にわたり、溶着部材が容易
かつ均質に溶融する。この結果、各ケース半体の接合部
と溶融した溶着部材とが溶着し、各ケース半体を良好な
密封状態で接合することができる。したがって、ケース
内は良好な気密状態に置かれ、また、大電流を流すこと
なくケース半体を接合するため、内部コイルのインダク
タンスに影響せず、安定した特性の水晶発振器を提供で
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による水晶発振器及
びその作製方法の実施の形態について説明する。図１
は、本発明による水晶発振器の一例を示す分解斜視図で
ある。また、図２は、図１に示す水晶発振器の組み立て
後の状態を示す外観斜視図であり、図３は、図１に示す
水晶発振器の組み立て時における内部構造を示す断面図
である。この水晶発振器は、水晶振動子１１０と、チッ
プコイル１１２及びチップコンデンサ１１４等を含む駆
動回路とを搭載した配線基板１１６を、ほぼ箱形のケー
ス１２０内に収納したものである。ケース１２０は、例
えば黄銅より形成された上下一対のケース半体１２０
Ａ、１２０Ｂを互いに接合して形成されたものである。
下側のケース半体１２０Ｂは、ほぼ矩形の平板状に形成
されており、上面に配線基板１１６が装着されている。

【００１３】また、上側のケース半体１２０Ａは、下側
のケース半体１２０Ｂの上面を覆うほぼ直方体形の容器
状に形成されており、下端側の外周縁部に形成されたフ
ランジ部１２２の下面を、下側のケース半体１２０Ｂの
外周縁部１２４の上面に合わせるようにして互いに接合
され、上側のケース半体１２０Ａと下側のケース半体１
２０Ｂとが密閉状態で接合されるようになっている。す
なわち、本例において、上側のケース半体１２０Ａのフ
ランジ部１２２と下側のケース半体１２０Ｂの外周縁部
１２４とが、各ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂを接合す
るための接合部として形成されている。

【００１４】また、下側のケース半体１２０Ｂには、配
線基板１１６に接合された端子ピン１１８Ａ〜１１８Ｃ
を通す挿通孔（図示せず）が設けられており、この挿通
孔を通して各端子ピン１１８Ａ〜１１８Ｃがケース１２
０の下方に突出するとともに、挿通孔は絶縁材（図示せ
ず）によって密封されている。

【００１５】また、上側のケース半体１２０Ａのフラン
ジ部１２２と下側のケース半体１２０Ｂの外周縁部１２
４との間には、半田（鉛とすずをほぼ半分ずつ混合した
もの）より形成された溶着部材２００が介在されてい
る。この溶着部材２００は、上側のケース半体１２０Ａ
のフランジ部１２２及び下側のケース半体１２０Ｂの外
周縁部１２４の形状に合わせて、ほぼ矩形の環状に形成
されており、フランジ部１２２の下面と外周縁部１２４
の上面との間に、その全周にわたって溶着し、各ケース
半体１２０Ａ、１２０Ｂを密封状態で接合している。半
田製の溶着部材２００は、１００℃程度の融点を有する
ものであり、ケース１２０を形成する黄銅に対して大幅
に低いものとなっている。尚、詳しくは、溶着部材２０
０は、溶融時に外部に漏れないよう、ケース半体１２０
Ａのフランジ部１２２と下側のケース半体１２０Ｂの外
周縁部１２４より、やゝ小さく形成されている。

【００１６】以上のような構成の水晶発振器では、各ケ
ース半体１２０Ａ、１２０Ｂを溶着部材２００を介在さ
せた状態で合わせ、各ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂの
間に一定の圧力をかけて、溶着部材２００を押圧挟持し
た状態で、各ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂの間に微弱
な放電パルスを印加することにより、溶着部材２００を
加熱溶融させて、各ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂを接
合したものである。

【００１７】次に、以上のような水晶発振器の作製方法
について説明する。図４は、本例における水晶発振器の
各ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂの接合作業の概要を示
す説明図である。図４に示すように、まず、各ケース半
体１２０Ａ、１２０Ｂの接合部、すなわちケース半体１
２０Ａのフランジ部１２２の下面とケース半体１２０Ｂ
の外周縁部１２４の上面との間に、溶着部材２００を介
在させて、各ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂを重ね合わ
せる。

【００１８】そして、各ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂ
の間に一定の押圧力Ｐを付与して、各ケース半体１２０
Ａ、１２０Ｂの接合部によって溶着部材２００を押圧挟
持する。ここで押圧力Ｐは、例えば１ｃｍ² あたり、
４．５Ｋｇ程度とする。次に、放電パルスを得るための
電解コンデンサ３００と開閉スイッチ３１０の直列回路
の両端を各ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂに接続する。
そして、開閉スイッチ３１０を開いた状態で、電解コン
デンサ３００に充電を行う。ここでは、３０Ｖ程度の電
圧ｖ₀ を電解コンデンサ３００に充電する。

【００１９】この後、開閉スイッチ３１０を閉じること
により、電解コンデンサ３００とケース１２０の間に放
電ループが形成され、電解コンデンサ３００に充電され
た電圧が瞬間的な放電パルスとなって、各ケース半体１
２０Ａ、１２０Ｂの間に印加され、瞬間的な溶接電流が
各ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂ及び溶着部材２００を
流れる。

【００２０】この結果、各ケース半体１２０Ａ、１２０
Ｂの接合部と溶着部材２００との間隙部の抵抗値が大き
いことにより、この部分が加熱して百数十℃となる。こ
れにより、溶着部材２００が溶融し、各ケース半体１２
０Ａ、１２０Ｂにかかる押圧力Ｐによってつぶされるよ
うになり、各ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂの接合部
が、その全周にわたって密封状態で溶接される。この
際、放電パルスによる溶接電流は１ＫＡ程度となり、急
峻なパルス波形で供給されるため、瞬間的な周波数は無
限大に近くなる。

【００２１】以上のように、半田よりなる溶着部材２０
０は、比較的低温度で溶融させることができるので、各
ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂを直接溶融させて接合す
る従来に比較し、約１０分の１の大きさの溶接電流によ
って、各ケース半体１２０Ａ、１２０Ｂを良好な密封状
態で接合することができる。そして、大電流を流すこと
なくケース半体１２０Ａ、１２０Ｂを接合するため、内
部コイルのインダクタンスに影響を与えることなく、安
定した特性の水晶発振器を提供できる。

【００２２】なお、以上の例では、半田よりなる溶着部
材２００を用いたが、本発明はこれに限らず、低融点を
有する合金等であれば、他の材料を用いてもよい。ま
た、以上の例では、ほぼ矩形の環状に形成された溶着部
材２００の例について説明したが、この形状はケースの
外周形状、すなわちケース半体の接合部の形状に対応し
て適宜設定されるものである。さらに、環状の溶着部材
を複数組み合わせてケース半体の接合部に介在させた
り、半環状の溶着部材を複数組み合わせて環状の溶着部
材を構成し、これをケース半体の接合部に介在させるよ
うな構成についても、本発明の範囲に含まれるものであ
る。すなわち、ケース半体を接合するための溶着部材と
しては、水晶発振器の特性や構造等に応じて適宜選択し
得るものである。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の水晶発振器
では、ケースを構成する各ケース半体の接合部の間に介
在した低融点を有する溶着部材が、各ケース半体の間に
印加される微弱な高周波電圧により加熱溶融され、各ケ
ース半体を密着状態で接合している。このため、比較的
低温度で加熱溶融できる溶着部材により、微弱な高周波
電圧によって溶接を行うことができるので、ケース半体
の接合部全周にわたって均質にケース半体を接合でき、
両者を良好な密封状態で接合できるとともに、大電流を
流すことなくケース半体を接合できるので、内部コイル
のインダクタンスに影響を与えることなく、安定した特
性の水晶発振器を提供できる。また本発明による水晶発
振器の作製方法では、ケースを構成する各ケース半体の
接合部の間に低融点を有する溶着部材を介在させ、各ケ
ース半体の間に一定の押圧力を付与した状態で、各ケー
ス半体の間に微弱な高周波電圧を印加することにより、
溶着部材を加熱溶融させて各ケース半体を接合するよう
にした。このため、各ケース半体の接合時に大きな電圧
をかけることなく、比較的低温度で溶着部材を加熱溶融
できるので、ケース半体の接合部全周にわたって均質に
ケース半体を接合でき、両者を良好な密封状態で接合で
きるとともに、大電流を流すことなくケース半体を接合
できるので、内部コイルのインダクタンスに影響を与え
ることなく、安定した特性の水晶発振器を提供できる。
また、手作業で半田を行うのに比べて、作業が簡単とな
り、かつ、ケースの気密性を確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による水晶発振器の一例を示す分解斜視
図である。

【図２】図１に示す水晶発振器の外観を示す斜視図であ
る。

【図３】図１に示す水晶発振器の内部構造を示す断面図
である。

【図４】図１に示す水晶発振器のケース半体の接合作業
の概要を示す説明図である。

【図５】従来の水晶発振器の内部構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１０……水晶振動子、１１２……チップコイル、１１
４……チップコンデンサ、１１６……配線基板、１１８
Ａ、１１８Ｂ……端子ピン、１２０……ケース、１２０
Ａ、１２０Ｂ……ケース半体、１２２……フランジ部、
１２４……外周縁部、２００……溶着部材、３００……
電解コンデンサ、３１０……開閉スイッチ。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ導電性材料よりなる一対のケー
   ス半体を互いの接合部にて接合することにより形成され
   るケースと、 水晶振動子及びその駆動回路を搭載するとともに、前記
   ケース内に密封状態で収納される配線基板と、 前記各ケース半体の接合部に対応する環状に形成されて
   前記各ケース半体の接合部の間に介在するとともに、前
   記各ケース半体の導電性材料に対して大幅に低い融点を
   有する導電性材料よりなる溶着部材とを有し、 前記溶着部材は、前記各ケース半体の接合部の間に介在
   され、前記各ケース半体の間に印加された微弱な高周波
   電圧によって加熱溶融して、前記各ケース半体の接合部
   を密封状態で接合している、 ことを特徴とする水晶発振器。
2. 【請求項２】 前記微弱な高周波電圧は、放電による急
   峻なパルス電圧である請求項１記載の水晶発振器。
3. 【請求項３】 前記溶着部材の導電性材料は低融点合金
   である請求項１または２記載の水晶発振器。
4. 【請求項４】 前記低融点合金は半田である請求項３記
   載の水晶発振器。
5. 【請求項５】 前記各ケース半体の導電性材料は黄銅で
   ある請求項１乃至４のいずれか１項記載の水晶発振器。
6. 【請求項６】 前記各ケース半体のうち少なくとも一方
   のケース半体の接合部にはフランジ部が形成され、前記
   フランジ部に前記溶着部材が溶着されている請求項１乃
   至５のいずれか１項記載の水晶発振器。
7. 【請求項７】 前記各ケース半体のうちの一方のケース
   半体は、前記配線基板より突出した端子ピンを通す挿通
   孔を有し、前記端子ピンが前記挿通孔を通してケース外
   に突出するとともに、前記挿通孔が絶縁材により密封さ
   れている請求項１乃至６のいずれか１項記載の水晶発振
   器。
8. 【請求項８】 前記各ケース半体のうち、下側のケース
   半体は、略板状に形成されて前記配線基板が装着され、
   上側のケース半体は、下側のケース半体の上面を覆う容
   器状に形成されている請求項１乃至７のいずれか１項記
   載の水晶発振器。
9. 【請求項９】 それぞれ導電性材料よりなる一対のケー
   ス半体を互いの接合部にて接合することにより形成され
   るケース内に、水晶振動子及びその駆動回路を搭載した
   配線基板を密封状態で収納する水晶発振器の作製方法に
   おいて、 前記各ケース半体の接合部の間に、前記各ケース半体の
   導電性材料に対して大幅に低い融点を有する導電性材料
   よりなり、前記各ケース半体の接合部に対応する環状に
   形成された溶着部材を介在させ、 前記各ケース半体の間に一定の押圧力を付与した状態
   で、 前記各ケース半体の間に微弱な高周波電圧を印加するこ
   とにより、前記溶着部材を加熱溶融させて前記各ケース
   半体を接合する、 ことを特徴とする水晶発振器の作製方法。
10. 【請求項１０】 前記微弱な高周波電圧は、放電による
    急峻なパルス電圧である請求項９記載の水晶発振器の作
    製方法。
11. 【請求項１１】 前記各ケース半体の間にコンデンサと
    開閉スイッチとの直列回路を接続し、前記開閉スイッチ
    を開いた状態で前記コンデンサを所定電圧に充電し、そ
    の後、前記開閉スイッチを閉じることにより、コンデン
    サを放電させて、前記パルス電圧を前記各ケース半体の
    間に印加するようにした請求項１０記載の水晶発振器の
    作製方法。
12. 【請求項１２】 前記溶着部材の導電性材料は低融点合
    金である請求項９乃至１１のいずれか１項記載の水晶発
    振器の作製方法。
13. 【請求項１３】 前記低融点合金は半田である請求項１
    ２記載の水晶発振器の作製方法。
14. 【請求項１４】 前記各ケース半体の導電性材料は黄銅
    である請求項９乃至１３のいずれか１項記載の水晶発振
    器の作製方法。