JP2000236228A

JP2000236228A - 圧電振動子の気密封止構造

Info

Publication number: JP2000236228A
Application number: JP11034728A
Authority: JP
Inventors: Susumu Hirao; 進平尾
Original assignee: Daishinku Corp
Current assignee: Daishinku Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】抵抗溶接時の溶融金属の飛散を防止し、圧電
振動子の信頼性を向上させることを目的とする。【解決手段】ベースの支持体２７，２８に電極形
成された水晶振動板１を搭載し、支持体２７，２８と引
出電極とを導電接合する。その後、ベース２にキャップ
３を被覆し、ベースの突起２１ａとキャップのフランジ
３１を当接させ、両者に圧力を加えつつ通電し抵抗溶接
を行う。キャップはステンレススチールからなり、当該
キャップの外側にはニッケル薄板がクラッド接合されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水晶振動子等の圧電振動
子の気密封止構造に関するものであり、特に抵抗溶接用
の気密封止構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を水晶振動子用の気密封止構
造を例にとり、図４とともに説明する。図４に示すとお
り、従来の水晶振動子用の気密封止構造は、ベース８と
ベースに設置される水晶振動板７と水晶振動板を気密封
止するキャップ９とからなる。ベース８は金属製のシェ
ル８０に少なくとも２本のリード端子８３，８４が絶縁
材８５，８６を介して貫通植設され、その周縁には一体
的に周状にフランジ８１が設けられている。フランジ上
には峰状の突起（プロジェクション）８１ａが設けられ
ている。前記シェル８０は例えば鉄を母材とし、その表
面にニッケルメッキ８２が形成されており、当該ニッケ
ルメッキ８２により、母材の酸化抑制と抵抗溶接時の接
合性を向上させている。

【０００３】ベース８には支持体８７，８８を介して水
晶振動板７が搭載されており、前述のリード端子８３，
８４と電気的に接続されている。そしてキャップ９とベ
ース８とを抵抗溶接することにより水晶振動子７を気密
封止する。より詳しくは、ベースの突起８１ａとキャッ
プのフランジ９１を圧接させた状態で極短時間に大電流
を流し、抵抗溶接を行う。なお、当該キャップは母材が
洋白（ニッケル、亜鉛、銅の合金）で、その表面にニッ
ケルメッキ９２が形成されている。このニッケルメッキ
９２も母材の酸化抑制と抵抗溶接時の接合性を向上させ
る機能をはたしている。また、キャップの一部を半田付
けすることがあるが、前述のニッケルメッキはその際の
半田付け性を良好にするためにも有効に機能する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】抵抗溶接法において
は、一般的に上述のように接合部分に突起を設け、キャ
ップのフランジと前記突起を高圧力で圧接した状態で、
大電流を瞬時に流す。これにより突起部分の電流密度が
局所的に増大し、ジュール熱による抵抗溶接が行われ
る。

【０００５】ところが溶接時、前述の母材に形成された
ニッケルメッキが溶融して飛散する、いわゆるスプラッ
シュ現象が問題となっていた。スプラッシュ現象の発生
要因は材料の問題あるいは製造上の問題等様々である
が、その一つに溶接面（接触面）の凹凸があげられる。
このような凹凸は不均一な接触抵抗を生むこととなり、
余分な金属溶融の発生すなわちスプラッシュ現象発生の
原因となる。ところでメッキによる金属膜形成は表面の
凹凸を形成しやすく、特に電解メッキはその傾向が強
い。通常、上述のようなメースのメッキにおいて、膜形
成の効率面から電解メッキを用いることが多く、上記従
来構成においては表面の凹凸が比較的大きい構成となっ
ていた。

【０００６】スプラッシュ現象による飛散した溶融金属
の一部は圧電振動子の内部に侵入し、圧電振動素子に形
成された電極の短絡等を引き起こす。また、上述の水晶
振動子においては、溶融金属が水晶振動板に付着するこ
とにより、その振動状態を阻害し、ＣＩ値の低下が起こ
る等水晶振動子としての電気的特性を低下させ、信頼性
が保てなくなることがあった。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、抵抗溶接時の溶融金属の飛散を防止し、圧
電振動子の信頼性を向上させることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、請求項１に示すように、金属製のシェ
ルに少なくとも２本のリード端子が絶縁材を介して貫通
植設されるとともに、その周縁に金属製のフランジを設
けてなるベースと、前記ベースに設置され、前記リード
端子と電気的接続がなされる圧電振動素子と、この圧電
振動素子を気密的に被覆し、前記ベースのフランジと抵
抗溶接されるフランジを有する金属製のキャップとから
なる圧電振動子において、前記キャップは母材がステン
レススチール材からなるとともに、当該キャップの少な
くとも外側に、ニッケル薄板をクラッド接合したニッケ
ルクラッド層を形成してなることを特徴としている。

【０００９】請求項１によれば、キャップにステンレス
スチール材を用いることにより、メッキを用いることな
く、低い電圧でベースと抵抗溶接を行うことができる。
またニッケル薄板をクラッド形成することにより、キャ
ップの外側のみに選択的にニッケル層を形成することが
でき、このニッケル層により圧電振動子のキャップ部の
半田付けを良好に行うことができる。

【００１０】ここでステンレスのキャップとベースの接
合性についての検証データを示す。使用したサンプル
は、従来例で示した洋白にニッケルメッキを施したキャ
ップの場合（従来品）と、ステンレス（ＳＵＳ３０４）
の上面（非溶接面）にニッケルクラッド層を形成した場
合（本発明品１）と、ステンレス（ＳＵＳ３０４）の上
下面（溶接面含む）にニッケルクラッド層を形成した場
合（本発明品２）の３例である。なおベースはいずれの
例も、キャップとの接合面は鉄にニッケルメッキを施し
たものである。キャップとベースとの加圧条件を２．０
Ｋｇ／ｃｍ2 とし、良好な接合性の得られる最低印加電
圧を調べた。接合性の確認は接合後、Ｈｅリーク試験に
より気密性が確保されているかにより確認する。検証結
果を以下に示す。従来品の最低印加電圧約２２０Ｖ本発明品１の最低印加電圧約２００Ｖ本発明品２の最低印加電圧約１４０Ｖ上記結果から、従来品に比べて各本発明品は印加電圧を
下げることができ、特に本発明品２は飛躍的に印加電圧
を低下させることができる。従って、メッキ形成しない
ことと相まって、スプラッシュ現象の発生を抑制するこ
とができる。

【００１１】また、請求項２に示すように、請求項１記
載の圧電振動子の気密封止構造において、ニッケルクラ
ッド層が前記キャップの外側と内側の両方に形成しても
よい。

【００１２】請求項２の構成によるニッケルクラッド層
は、従来のメッキ層に比べて、表面の平坦度が良好にな
り、キャップとベースの接合部分の接触状態が均一にな
る。よって、接触抵抗のバラツキが小さくなり、また接
触抵抗自体も低下させることができる。従って、溶接時
の電圧も低下させることができ、従来発生しやすかった
スプラッシュ現象をより効果的に抑制することができ
る。またニッケル層形成により、抵抗溶接における接合
性が向上する。

【００１３】さらに請求項３に示すように、請求項１ま
たは請求項２記載の圧電振動子の気密封止構造におい
て、前記シェルのうち少なくとも前記キャップとの接合
部分にニッケルクラッド層を形成した構成としてもよ
い。

【００１４】ベースのシェルにニッケル薄板をクラッド
接合することにより、溶接時の接合性がより向上する。
また接合面の凹凸の形成も抑制されるので、スプラッシ
ュ現象の発生も減少する。

【００１５】

【実施の形態】次に、本発明の第１の実施の形態を、圧
電振動子として水晶振動子を例にとり、図面を参照して
説明する。図１は本発明の実施例を示す内部断面図であ
る。

【００１６】水晶振動板１はＡＴカット水晶振動板から
なり、矩形に加工されている。その表裏面には図示して
いないが励振電極並びに引出電極が真空蒸着法等の手段
にて設けられている。ベース２は全体として長円柱形状
であり、鉄等の金属からなるシェル２０にリード端子２
３、２４が貫通して植設された構成であり、絶縁ガラス
２５，２６がシェル２０の貫通孔部分に充填されること
により、これらリード端子２３，２４は電気的に独立し
ている。ベースの一部を構成するシェル２０の周縁部分
には周状にフランジ２１が設けられ、当該フランジ２１
の上部に峰状の突起２１ａが一体的に形成されている。
ベース上面に露出したリード端子の一部には金属板から
なる支持体２７，２８がその板面が対向した状態で接合
されている。これら支持体２７，２８は、それぞれ前述
の水晶振動板１を挿入するスリット（図示せず）を有し
ている。

【００１７】ステンレススチール（例えばＳＵＳ３０
４）からなるキャップ３は下方に開口した長円柱形状で
あり、下部のフランジ３１は、前記ベースのフランジ２
１に対応して形成されている。当該キャップの外側には
ニッケル薄板がクラッド接合されている。なお、キャッ
プの製造は、ニッケルクラッド層を形成したステンレス
スチール板を用いて、絞り加工により立体加工する。ク
ラッド接合によれば、特定の面に選択的に金属層を形成
することができ、またキャップ外側にニッケル層を形成
することにより圧電振動子のキャップ部分を半田付けす
る際の接続性（接続の行い易さ）を向上させることがで
きる。

【００１８】ベースの支持体２７，２８に水晶振動板１
を搭載し、支持体２７，２８と図示しない引出電極とを
導電接合する。その後、ベース２にキャップ３を被覆
し、ベースの突起２１ａとキャップのフランジ３１を当
接させ、両者に圧力を加えつつ通電し抵抗溶接を行うこ
とにより、気密封止が完了する。通電する電圧は前述の
とおり比較的低い値でよく、スプラッシュ現象の発生も
減少する。

【００１９】次に、本発明の第２の実施の形態を、同じ
く水晶振動子を例にとり、図面を参照して説明する。図
２は第２の実施の形態を示す内部断面図である。第１の
実施例と同じ構成部分については同番号を用いて説明
し、一部説明は省略する。

【００２０】この実施の形態においては、キャップの内
側にもニッケル薄板をクラッド接合し、ニッケルクラッ
ド層を形成している。すなわちキャップ３の外側にクラ
ッド接合によるニッケルクラッド層を形成するととも
に、内側にもニッケルクラッド層を形成している。ニッ
ケルクラッド層はメッキによる層形成に比べて平坦度に
優れている。従ってキャップのフランジとベースのフラ
ンジ部分に均一に圧力がかかり、従来発生していた余分
な金属溶融の発生すなわちスプラッシュ現象の発生を抑
制することができる。

【００２１】次に、本発明の第３の実施の形態を、表面
実装化した水晶振動子を例にとり、図面を参照して説明
する。図３は第３の実施の形態を示す内部断面図であ
る。

【００２２】ベース５は上部が開口したパッケージ構成
であり、開口周囲にフランジ５１が周状に形成され、か
つ当該フランジの上部に周状の突起が形成されている。
ベースの金属部分を構成するシェル５０は、例えばコバ
ールからなり、その上面にはニッケルクラッド層５９が
形成されている。ベース底部には絶縁ガラス５２を介し
てリード端子５３，５４が電気的に独立して取り付けら
れている。絶縁ガラス５２はベースの底面全体に形成さ
れ、この絶縁ガラスを貫通した外部側のリード端子は約
９０度折り曲げられ、圧電振動子の表面実装搭載が可能
な構成となっている。内部側のリード端子には支持体５
７，５８がスポット溶接等の手法により接続され、当該
支持体の上面には励振電極形成された水晶振動板が搭載
されかつ電気的接続されている。

【００２３】ベース内を気密封止する板状のキャップ６
は、母材がステンレススチール材からなり、その上下面
にニッケル薄板をクラッド接合したニッケルクラッド層
６１，６２が形成されている。キャップ６とベースのフ
ランジに形成された突起５１ａを圧接し、抵抗溶接を行
う。この実施例によれば、前記キャップのニッケルクラ
ッド層６１，６２並びにベースに形成されたニッケルク
ラッド層５９が、いずれも良好な平坦度を有することで
スプラッシュ現象発生が抑制され、またニッケル溶融に
より良好な気密封止を行うことができる。

【００２４】なお、上記実施の形態の説明は水晶振動子
を例にとり行ったが、水晶フィルタ等他の圧電振動デバ
イスにも適用できる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１によれば、キャップにステンレ
ススチール材を用いることにより、メッキを用いること
なくベースと抵抗溶接を行うことができるとともに、溶
接時の電圧を低下させることができる。またニッケル薄
板をクラッド形成することにより、キャップの外側のみ
に選択的にニッケル層を形成することができ、このニッ
ケル層により圧電振動子のキャップ部の半田付けを良好
に行うことができる。よって抵抗溶接時の溶融金属の飛
散を防止し、圧電振動子の信頼性を向上させることので
きる。

【００２６】請求項２によれば、ニッケルクラッド層
は、従来のメッキによる層に比べて、表面の凹凸のバラ
ツキが低減し、良好な平坦度が得られる。よってキャッ
プとベースの接合部分の接触の均一性を向上させること
ができる。またニッケル層形成により、抵抗溶接におけ
る接合性が向上する。よって抵抗溶接時の溶融金属の飛
散を防止し、圧電振動子の信頼性をより向上させること
のできる。

【００２７】請求項３によれば、ベースのシェルにニッ
ケル薄板をクラッド接合することにより、溶接時の接合
性がより向上する。また接合面の凹凸の形成も抑制され
るので、スプラッシュ現象の発生も減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例を示す内部断面図。

【図２】本発明による第２の実施例を示す内部断面図。

【図３】本発明による第３の実施例を示す内部断面図。

【図４】従来例を示す内部断面図。

【符号の説明】

１，４水晶振動板２，５ベース３，６キャップ３１，３２，５９ニッケルクラッド層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製のシェルに少なくとも２本のリー
ド端子が絶縁材を介して貫通植設されるとともに、その
周縁に金属製のフランジを設けてなるベースと、前記ベ
ースに設置され、前記リード端子と電気的接続がなされ
る圧電振動素子と、この圧電振動素子を気密的に被覆
し、前記ベースのフランジと抵抗溶接されるフランジを
有する金属製のキャップとからなる圧電振動子におい
て、前記キャップは母材がステンレススチール材からなると
ともに、当該キャップの少なくとも外側に、ニッケル薄
板をクラッド接合したニッケルクラッド層を形成してな
ることを特徴とする圧電振動子の気密封止構造。
【請求項２】ニッケルクラッド層が前記キャップの外
側と内側の両方に形成されていることを特徴とする請求
項１記載の圧電振動子の気密封止構造。
【請求項３】前記シェルのうち少なくとも前記キャッ
プとの接合部分にニッケルクラッド層が形成されたこと
を特徴とする請求項１または請求項２記載の圧電振動子
の気密封止構造。