JPS58116811A - 圧電振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発引ハガラスケースに密着封止され大圧電振動子に関
する。

本発明の目的は、ＥＦ電電動動子管構成る部品の点数を
削減することによって、構５！管簡索イビシ。

小型、薄型をもはかり、性能の良い圧電振動子を安価に
提供することである。圧電振動子全般に応用されるが、
ことでに音叉形圧電発振片管用い★比較的低ｍ波の音叉
型圧電振動子を−に説明する。

１１図にＬす従来の圧電振か子の−１を説明する。

１はステ＾でＴｏｂ、コバールで作成され一１Ｆ２本の
リード線、２．２１ｆ、コバールで作成され大金属４ｇ
　＆　（Ｑ　中へ、位置出し管してセットシ、コパール
と熱膨張係数が等しいが、あるいに近いガラＸ４に工す
、麹層（ハーメチックシー＾）されｆＦ４ｈＯである。

５に水晶から作Ｆｉｔされ★圧電発振片であり、フォト
リンクラブイツタ法、もしくは−械加工によって、外形
形状が出メれ、その表面には蒸着、４Ｌ＜Ｆｉスパッタ
リングに工って形成これｔりｃＩＪ−ヤ金から威る電極
層を有している（−示せず）、圧電発振片５と、内−リ
ート°線２ａ、２ｍ’の接金方法に、ハンダ、金−スズ
（ムｕ−１ｕ）共晶等の比較的低融点の材料によるろう
付け、あるいけ、釧ペースト、ｓ着剤等による接着によ
って行なわれている。

この接合部に圧電発振片の保持と外部導通を兼ねている
。

接金後圧電発振片先端部の１ｌｆＩＩ数調整用金属薄膜
電＄７．７／管レーザートリずングによって質量管除去
する方法あるいに圧電発振片先端部の蝿波数調整用金属
薄膜７．７′に金・銀の１うな蒸着して質量管付加する
方法のいづれかに１って鴫波数調整が行なわれる。

次に、ｍａｗ性向上のためにケース８お工びステム１と
圧電発振片６ｆそれぞれ真９中で加熱し。

１１面に付着しているガス区分管十分除去する。

この１うに脱ガスし★ケース８と前述したステムの金属
３Ｊ！５に真９中で圧入して真９の保持と振動子の保饅
がされる。これは封入と呼ばれる。ケー７８は洋白にハ
ンダ等の歌質金属をメッキして形成されるのが一般的で
あるが、この軟質金ｍは真９保持のシール材として用い
られている。マ倉圧入であるから、ケース内径とステム
外径との勇係灯、ケース内径が小ざ（しめしろｔ有して
いる。

以下に従来の圧電Ｉ！−子の欠点管配す。

（１）部品単価が高い ステムおよびケース単価が高く圧ｗ振動子に占める部品
単価の構成部分が大倉かっｆＦ。

とｈｂステムに金属外温とリート°線にコパール管使甲
していることにより材料費が高いこと。

またステム製造時に金属＊Ｆｓ＊にケー：ｘｆ圧入する
関係から高精度なｗＬ形管する会費があ幹。

ざらにガラスの粉末を加甲匝形し紳配置ｓｍｔ位歇出し
してガラスを溶融して４着しざらに金属場ならびにリー
ド線の金属表面の耐蝕性を向上する大めにＮ１等ｔメッ
キする工Ｓｔ有し加工費が高かつ左。

啼ｆＦ１３−Ｖ線と圧電発振片の接合においてもＩ・ン
ダ、ムｕ　−Ｂ　ｎろう材等？用い、相互の位置出し管
して加熱する工ｓ１−有し材料費および加工費が高かっ
た。

ａｌ　　エージング特性が悪い 従来法では真９中での加熱による脱ガス工程において、
圧電発振片と内＠　１１　＋　）°との接合は・・ンダ
、ムｕ　−８ｎ共１等の比較的低融点の材料によるろう
竹管しである介め、　ＩＩＩＡ線上の加熱が行なえない
大めに脱ガスが不十分となり、封入後に残留−Ｊ１ヌが
発生し圧電１ｒｌ参子の周波数がｔ化する。すなわちエ
ージング特性が悪い欠点を有する。

本発＠Ｉａ、かかる従来のデミ振動子の欠点管除去し、
構ＦＩｔ管単純化し安価で優れ大品品の圧電振動子１ｍ
供するもので娶る。

本発明による圧電振動子の実施ｆｌＩｔ第２図、第Ｓ図
、館４１１１１に示す、なお、第２図は圧電発振片１１
面Ｓ管含む断面ＷＪｆ−現したものである。圧電発振片
１０．ガラスケース９の２部品から構成されている。

圧電発振片１０１基＠１１と振動１［１２ｆ有しており
且つ基部の一部はガラスケース９の外−に突出する接続
部分１４と前記ガラスケースとの闇で気密封止されるシ
ール部分１５とを有している。

ざらに圧電発振片基部の１１１面ににケースの内−寸法
に一致させ７？ヂ電発振片位置決め部分１９と気密封止
の際にケース部分溶融部２１が音叉又１１１１への諸れ
肪止部分２０ｆ有している。圧電発振片１０の加工に水
晶のｈエバーエリフォトリングラフィツタ法、もしく１
機械加工に１つて音叉状の外形形状がつく抄出１ｈその
表面には蒸着、もしくけスパッタリングに１ってヤ成メ
れｆＰ　Ｃｊ　ｒとＡｕ等から成る金Ｉｇ＆膜のＷ極１
６．１６１ｆ有している。基本電１１形状は特公昭５５
−２５４！４゜あるいけ特開昭５５−２５５８？記載１
−甲いるがその他の電極形状であってもよい。

基部１１の一部には電極１６．１６１から電極増抄出し
のためリード電極膜１５．１５７が形成され、シール部
分を経て、ケース外−に突出した接続部分１４まで引倉
出ζわている。

圧電発振片シー九部分１５に１１ビ点が約５７５℃以下
で、水晶熱膨張率と轡しいあるいけ近いガラス材質管用
いる。ＥＦ電発振片１０のシール部分１５の一面部に位
歇した圧電発振片位置決め部分１ｔとガラスケース９に
直管係合ζせ真９中でガラスケーヌ開口部分′ｆ罹所加
熱して、ガラスケーヌ自体ｔＩＩＫ化まｔは溶Ｉさせて
気密封止する。この時水晶に＃：ｒ５７ｊ℃に変動点ｆ
ＩＸあわ、これ以上の温廖に加熱メれると双晶ｆ発生し
、温度を下げてもそのまオ残留するｔの軟化度が５７５
℃以下の材質が選定される。

圧電発振片材質の水晶と大−（＃！なる熱膨張係数を持
つｔガラスケース材質を用いｆＦ場合、シール部境界面
もしくは千のｍｉｓにクランクが発生しケースの気！ａ
ｉｌ″が保持メれ珍くなるｔめに水晶の熱膨張係数と等
しいあるいけ近いガラス材質が選定される。

ガラスケースｔは軟化点５７５″Ｃ以下のガラス１秒成
形〆れ１Ｆものであり、一方の端が開口し。

もう一方の端が閉口しｔ餉経約１−〜５曽の餉槍となっ
ている。

オｔガｒｙ７ケース９の内―寸法に圧電発振片位置決め
部分１９工りわずか大−く炸られる。し★がってケース
と圧電発振片ｔセットすると一時にケースと圧電発振片
が基部幅方向に位置決めが出来る機構になっている。

一般的にはクラファイトの治具１８に圧電発振片１Ωと
ガラスケース９ｆセツトし＆！ｉ！中でグラファイト治
具に通電して融着部分を極部加熱することに工りケース
部分溶融部が溶融あるいは軟化して結合される。

この時、溶融あるいは軟化しｔガラス音叉又部の方向Ｋ
ｔｌｌ出すること管防ぐために音叉シール部の端部に基
部幅方向にくびれをっけｆＦ諸れ肪止郁部分２０が形成
されてい、ｔ７？圧電発振片１０が＊＊部分１４がケー
スの外−に突出しており、リード電極［１１５，１５’
も外部に引１出されている。圧電発振片基部の長ざＬに
音叉胸中Ｗの約７倍の＆され６ｈ、音叉又部１１′から
気密内のシールＳ鍮までの長＃　／　ｓ　Ｆｉ音叉腕胸
中の２倍以上であり、クール部分の長１ｈは音叉胸中Ｗ
の約５倍の長さであり、１１綬部分の長ζｌ畠に音叉胸
中Ｏ＃２倍の長さである。

そｏｉｉ、密封封止され★圧雪発振片の先端部にガラス
ケースを通してレーザー前締を照射して該圧電発振片に
あらかじめ形成してあっｔ１ｍ波数調整用金属膜＄１７
　、１７／　ｆ蒸発除去シせて１発揚−波数の調整を行
なう。

１ｋか本発明による筒状ケースの形状については第Ｓｗ
Ｊに示す８餉ケース２２．第６ＷＩＪに示す四角ヤＯ請
捷ケ−７２ｋ、９７図に示す楕円形の鋤状ケー７２４が
６秒１選劉して書診できる。なお第＋ＳＷＪ、第６−１
第７図の（ａ）図は各ケースの断面図。

（ｂａｌｌは各ケースのムーム断面図である。

特に四角形０ＩＩＩ状ケース２５．およびＩＩＩＩｉ円
形の鋤状ケー７２４についてＦｊ、ＦＥｗｗｉ動子を収
容するために圧電発振片の外形管で参るかぎ如小ざな寸
法間隔で嘲勤胛んだ小ｇ、薄形のケースがで１＆。

加熱封止時の熱量を少なくして確実に気密封止される。

以上に述べた・本発明による圧電振動子の有する利点を
まとめて以下に記す・ （１）構成が重線で安価である・ 本発明にｚｉば、ケースと圧電発振片のみにぶって構成
ざわているため、以下の項目により大幅なコスト低減が
灯かれる。

０　従来使甲；れているステムのリード＃ｊおよび圧電
発振片に内−リード線Ｙｒ１１合するための接合材等の
材料費ならびに加工費が削減で龜る。

■　従来のステムの金属１１１ｆ甲＃れない、そのため
金属環および金ａｊｊ用メッキが会費とせず材料費なら
びに加工費が削減で舞る。

θ　従来のステ＾の絶縁気密材料であるガラス粉末が使
用されない、そのｔめ、金属環のリード線、ガラス粉末
管封着しステふとして完成される加工費が削減で参る。

Ｏケースにおいてにガラス管１−成形するのみで且つケ
ースの半田メッキ等が工費である斤め材料費ならびに加
工費が安価となる。

（２）品質が向上する。

本発明によれば、密封後の圧電振動子の同波数費化が少
な（、まｔ、高温１境での動作においても、十分に周波
数の安定しｆＦ性能を保持することがで参る。

従来に圧電発振片とリード線の接合にハンダ。

ムｕ　−８ｎ共晶合金等比較的融点の低いろう材等が用
いられていた。このｔＪｈ密封密封封止膜ガス工程にお
いて十分加熱処理が行なえなかった。し＊−かって、封
止後のアウトガスが発生し圧電発振片管とリオ〈真９Ｋ
がわるくなり周波数の蜜イとが生じる。

本！ｉ明では、圧電発振片の基部自体が外部に突出して
いる接続部管有している大め、パッケージ内部に電ｗｅ
ｅり出すリード線および、圧電発振片と１１−ド線ｔｉ
１着するろう材等を用いないことによってガヌ発生管減
少ぎせ、そのうえ約４００℃での十分麿脱ガヌ魁瀞を可
能とし大。

（ｓ）小型、薄型になる 圧電発振片とガラスケースの２体構造で参るため、従来
のステ轟のスペー７がなくな秒、一般的攻円筒ケースか
ら四角形の筒状ケースあるいけ、楕円形の筒状ケースに
することにより。

圧電発振片の外斧管で参るだけ小さな寸法間隔で取り囲
んだ小型、薄型のケースができる。

【図面の簡単な説明】

第１図に音叉型圧電発振片管用いた従来の圧電振動子の
断面図を示す。 第２図、館５図、第４図に本発明の実總−を示す、第２
図は圧電振動子構ａｔ示す断面図、第５図に圧電発振片
の平ＷＭ図管示し、第４図は圧電振動子の＠ｗｊＪＷＡ
の断面お工びクラファイト治具にＬる麹層状Ｓ管示す歓
略図− ＠５Ｆｉａ、第６図、第７ａｉ！１０本発ｑ　Ｏケ−ｘ
　形状を示す。 ＊５Ｗａ（ロ）は円筒状ケースの断面図、箇５図（−灯
円餉ケースムーム断面図、第４ｇ（ａ）に四角形Ｏ筒状
ケー：ｘｗｌＩ面図、第７図（ａ）は楕円形の筒状ケー
ス断ｍｐ。 第６図（日は四角形の鎖状ケースムーム断面図。 第７図（ｂ）け楕円形の筒状ケースムーム断面図。 １・−ヌテ＾ ２．２１−−リード線 ２ａ、２ａ’−内ｌ１１１１−ド纏 易・・・金属衰 ４・・・ガラス ５−・ＥＥＩＦ発振片 ７．７′・・・周波数調整用金属薄膜電極８−ケース ９・−ガラスケース １０−・圧電発振片 １１・−基部 １１′・−音叉又部 １２−振動部 １５・・・シーＡｌ１分 １４−・ｔａｎ部分 １５．１５７・・・リード電極膜 １６　、１４７−・・電極 １７．１７’・・・同波数調整用金属薄膜電極１８−・
クラファイト治具 １９・・・圧電振動片位置決め部分 ２０・・・渡れ防止部分 ２１・・・ケース部分溶融部 ２２　・・・円筒状ケース ２５・・・四角形の筒状ケース ２４・・・楕円形の筒状ケース 以上 出願人　株式会社　諏訪精工会 １ 代瀞人　弁理士　最上 （ｅＰ）（６）（６） 才３図　　ヤ弛　ヤ、□　オフ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）筒状ケースに圧電発振片ｔｇＬ密封入する圧電Ｉ
   ｌ−子において、前記圧電発振片は振動部と基部とｆ＊
   してあり、且つ−１基部の一部は前記ケースの外−に突
   出する接続部分と前記ケースとの間で気密一定されるシ
   ール部分とメらに＃Ｉ紀ケー７に−配圧電発振片？１１
   内する位置決め部分と前記ケースｆｄ＠分＊＊する際の
   泳れ防止部を有し。 ―上ケースと鹸配圧電雫振片ｆｔ＃記シール部分で結合
   して構成し大ととｆ４！徴とする圧電振動子。 （２）　　ケースがガラスであること全特徴とした特許
   請求のｌｌｌ１！ｌ第１項記載の圧電振動子。 （５）ケー：Ｒが円餉槍であることｆ％黴とし７？特許
   −一の１１１１１１１１項記載の圧電振動子。 （４）ケースが四角形の筒状であることｆ４Ｉ微としｉ
   ｓ許請求ＯＳｍ第１項記載の圧電振動子。 （５）　　夛−スが楕円νの筒状であることｔ轡像とし
   た特許請求の範囲１ｐ［１珊記載の圧電振動子。