JP4843424B2 - 水晶振動子用のガラス封止カバー及びこれを用いた水晶振動子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は水晶振動子用のガラス封止カバー及びこれを用いた表面実装用の水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）を技術分野とし、特にガラス封止を確実にして生産性を高めたガラス封止カバーに関する。

（発明の背景）
表面実装振動子は小型・軽量であることから、特に携帯機器等に周波数や時間の基準源として内蔵される。このようなものの一つに、ガラス封止カバーを用いて容器本体内に水晶片を密閉封入した表面実装振動子がある。

（従来技術の一例）
第３図及び第４図は一従来例を説明する図で、第３図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は同カバーを除く平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図、第４図（ａ）はガラス封止カバーの一主面の平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ一部断面図、同図（ｃ）は容器本体への接合時の一部断面とした短辺方向の側面図である。

表面実装振動子は平面外形が矩形状の容器本体１内に水晶片２を収容し、同矩形状としたガラス封止カバー３を接合して水晶片２を密閉封入する。容器本体１は凹状とする積層セラミックからなり、内底面に水晶端子４を、外底面に表面実装用の実装端子５を有する。水晶端子４は実装端子５に積層面及びスルーホール５ａを経て電気的に接続する。

水晶片２は両主面に励振電極６を有し、例えば一端部両側に引出電極７を延出する。そして、引出電極７の延出した一端部両側を内底面の水晶端子４に、導電性接着剤８によって固着する。なお、水晶片２は板面面積が大きいほど設計を容易にすることから、小型化になるほど容器本体１の内周との間隙が小さくなる。

ガラス封止カバー３はカバー母体を例えばセラミックとして、容器本体１の平面外形よりも小さくする。これにより、容器本体１の外周からの飛び出しを防止する。そして、カバー母体の一主面の周回する外周に封着ガラス９を有する。封着ガラス９は溶着によって設けられ、融点温度が約280〜500℃の低融点ガラスとする。

封着ガラス９の内周は容器本体の内周に一致し、所謂スルーパスを長くして気密性を高める。そして、例えば対向する一組の短辺に対向したガス抜き穴１０を有する。ガス抜き穴１０は凹状として封着ガラス９の一部に高さの小さい低背域１１を設けて形成される。

そして、容器本体１の開口端面にガラス封止カバー３ーの外周を当接し、封着ガラス９を加熱溶融する。これにより、容器本体１の開口端面を封止し、水晶片２を密閉封入する。加熱溶融は例えばＮ（窒素）ガス雰囲気中で処理され、容器内にはＮガスが封入される。Ｎガスの不活性化ガスによって経時変化特性を良好に維持する。

この場合、封着ガラス９にガス抜き穴１０がない場合には、ガラスの溶融初期時（低温時）に、ガラス封止カバー３が容器本体１に全面的に接合して閉塞する。そして、さらに温度が上昇すると、ガス（Ｎ）の膨張によって容器の内圧が高まる。このため、第５図に示したように、ガラス封止カバー３ーの浮き上がりを生じて「同図（ａ）」、高さ寸法を大きくしたり、傾斜面を生じたりする。あるいは、封着ガラス９の吹き出しを生じたりして、同図（ｂ）」、いずれの場合でも接合不良となる。

これに対し、封着ガラス９にガス抜き穴１０がある場合には、容器の内圧が高まっても適度にガスが抜けて、同図（ｃ）に示したように、封着ガラス９がカバーの内側寄りに、及び容器本体１の内側面に濡れだし、ガラス封止カバー３を平行として正常に封止する。

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装振動子では、封着ガラス９に低背域１１を設けてガス抜き穴１０を形成するので、低背域１１での封着ガラス９の厚みは必然的に小さくなる。このため、加熱溶融時には、ガス抜き穴１０（低背域１１）での封着ガラス９と容器本体１の開口端面との濡れ性が悪く接合が疎となる。あるいは、ガス抜き穴１０からの吹き出しを生じて、気密不良を起こし、生産性を低下させる問題があった。

このことから、封着ガラス９の厚みを全体的に大きくして、低背域１１での濡れ性を高めることが考えられた。しかし、この場合には、封着ガラス９の量が多くなり、カバー母体の外周に溶着する際、あるいは容器本体１への接合時に、面積の大きいカバーの４角部に凝集する。このため、４角部から封着ガラス９が容器本体１内に流入する。そして、水晶片２に付着して振動特性を悪化させ、特性不良として廃品となる問題があった。

これらは、容器本体１の平面外形が小さくなるほど（例えば3.2×2.5ｍｍ）、容器本体１の枠幅も狭くなって(例えば0.3ｍｍ程度)、封着ガラス９のガス抜き穴１０の制御が困難になる。また、容器本体１の内積も小さくなって、水晶片２と内周との間隙も狭くなるので、封着ガラス９の流入による問題が大きくなる。例えば水晶片２の外形は2.0×1.4ｍｍ程度となって、内周との間隙は概ね0.25ｍｍ以下となる。

（発明の目的）
本発明は、容器本体に対する接合を確実にして生産性を高めたガラス封止カバー、及びこれを用いて封着ガラスの付着を防止して振動特性を良好に維持した表面実装振動子を提供することを目的とする。

（第１解決手段）
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、周回する封着ガラスをカバー母体の外周に有するとともに、前記封着ガラスはガス抜き穴を形成する厚みの小さい低背域を有し、水晶片が収容される凹状とした容器本体の開口端面を封止する水晶振動子用のガラス封止カバーにおいて、前記封着ガラスの少なくとも前記低背域は前記カバー母体の内方に突出した構成とする。
（第２解決手段）
また、本発明は、特許請求の範囲（請求項４）に示したように、水晶片と、前記水晶片を収容する凹部を有する容器本体と、前記容器本体の開口端面に封着ガラスによって接合されて前記水晶片を密閉封入するカバー母体と、を有する水晶振動子の製造方法において、前記カバー母体に前記封着ガラスを溶着させて、前記カバー母体と、前記カバー母体の外周を周回するとともに、凹状のガス抜き穴を形成する高さの小さい低背域を有して、少なくとも前記低背域は前記カバー母体の内方に突出した前記封着ガラスと、を有するガラス封止カバーを作製するガラス封止カバー作製工程と、前記水晶片を前記凹部に収容した前記容器本体の開口端面に前記封着ガラスを対向させて前記ガラス封止カバーを載置する載置工程と、前記封着ガラスを加熱溶融させて前記カバー母体と前記容器本体とを接合する接合工程と、を有する構成とする。

（第１解決手段による効果）
第１解決手段のガラス封止カバーであれば、ガス抜き穴を形成する低背域はカバー母体の内側に突出するので、低背域での幅は大きくなってガス抜き穴での封着ガラスの量を多くする。この場合、低背域の高さを小さくしたことによって減少した分を補填する程度の幅（突出長）とする。したがって、容器本体に対する封止時には、ガス抜き穴のない均一の高さとしたときと同程度のガラス量となるので、容器本体の開口端面に対する濡れ性を良好に維持する。

そして、封着ガラスの低背域を除く高さは従来と同じで、封着ガラスの量を全体的に多くするものでもないので、封着ガラスが４角部に凝集して容器本体内に流入することを防止する。したがって、容器本体に対する接合を確実にして生産性を高められる。

（第１解決手段の実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記低背域とともに前記低背域の少なくとも一端側の前記低背域よりも高さの大きい前記封着ガラスが前記カバー母体の内方に突出する。これによれば、低背域よりも少なくとも一端側の高さの大きい封着ガラスをも突出するので、ガス抜き穴部での封着ガラスの量を多くする。また、一端側の高さの大きい方から低い方へ流入して、ガス抜き穴を閉塞しやすい。

同請求項３では、請求項１において、前記低背域とともに前記低背域の両端側の前記低背域よりも高さの大きい前記封着ガラスが前記カバー母体の内方に突出する。これによれば、低背域の両端側の高さの大きい封着ガラスを突出するので、ガス抜き穴部での封着ガラスの量をさらに多くする。また、両端側の高さの大きい方から低い方へ流入するので、ガス抜き穴をさらに閉塞しやすい。

（第２解決手段による効果）
第２解決手段の製造方法であれば、ガラス封止カバー作製工程で、ガス抜き穴を形成する低背域はカバー母体の内側に突出するように封着ガラスを溶着するので、低背域での幅は大きくなってガス抜き穴での封着ガラスの量を多くする。したがって、接合工程では、低背域の両端側の高さの大きい封着ガラスが低背域に流入するとともに、毛細管現象によって容器本体の開口端面との間に侵入するため、低背域の厚みが小さくなることによって生ずる容器本体の開口端面に対する濡れ性の悪化を防止してこれを良好にし、容器本体に対する接合を密にする。

（第２解決手段の実施態様項）
本発明の請求項５では、前記ガラス封止カバー作製工程において、前記載置工程後に前記低背域が前記容器本体の開口端面の内周より内側に突出するように、前記封着ガラスを溶着させる構成とする。これによれば、ガス抜き穴の低背域を除く封着ガラスは容器本体の内周にまで形成できるので、所謂スルーパスを長くできて気密を確実にする。

第１図は本発明の一実施形態を説明するガラス封止カバーの一主面の平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ一部断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

ガラス封止カバー３は前述のようにカバー本体をセラミックとし、一主面の外周には周回する封着ガラス９が溶着によって設けられる。ここでも、封着ガラス９と容器本体１との内周は一致し、外周は容器本体よりも小さくする。そして、矩形状としたガラス封止カバー３の対向する短辺の中央部に高さの小さい低背域１１が設けられた凹状のガス抜き穴１０を有する。

この実施形態では、封着ガラス９のガス抜き穴１０を形成する低背域１１及びその両端側の高さの大きい封着ガラス９を含めたガス抜き穴部の幅を大きくして、容器本体１の枠内周から内方に突出させる。ここでは、低背域１１よって減少した封着ガラス９の量以上となる程度に突出させる。そして、前述同様に、ガラス封止カバー３の外周を容器本体１の開口端面に当接して位置決めし、Ｎガス雰囲気中で封着ガラス９を加熱溶融する。これにより、容器本体１内の水晶片２を密閉封入する（前第３図参照）。

このような構成であれば、ガラス封止カバー３の封着ガラス９の溶融時には、前述同様、ガス抜き穴１０によって加熱による高圧ガス（Ｎ）が適度に抜けて、正常に封止される「前第５図（ｃ）」。そして、低背域１１及びその両端側のガス抜き穴部を突出させるので、ガス抜き穴部での封着ガラス９の量が多くなる。

この場合は、高さの大きい両端側の封着ガラス９が低背域１１に流入するとともに、毛細管現象によって容器本体１の開口端面との間に侵入する。したがって、低背域１１の厚みが小さくことによって生ずる容器本体１の開口端面に対する濡れ性の悪化を防止してこれを良好にし、容器本体１に対する接合を密にする。そして、接合が密であることから、ガス抜き穴１０からの吹き出しもなく、機密性を確実にする。

そして、ガス抜き穴部のみを突出させて４角部の周辺は従来同様なので、溶融時には封着ガラス９の凝集もなく、容器本体内１への流入を防止する。したがって、封着ガラス９が水晶片２へ付着することもないので、振動特性を良好に維持する。

（他の事項）
上記実施形態では、低背域１１及びその両端側のガス抜き穴部を突出させが、例えば低背域１１及びその一端側のみであっても「第２図（ａ）」、あるいは低背域１１のみであっても「同図（ｂ）」同様の効果を奏する。また、ガス抜き穴１０は対向する短辺方向に設けたが、長辺方向等であってもよいことは勿論である。

また、窒素雰囲気中での封止としたが、例えば真空チャンバ内での封止であっても完全な真空ではないので、容器本体にカバーを当接した初期状態では例えば内圧が高まり、ガスの吹き出しを生ずるので、真空封止の場合でも有用となる。

本発明の一実施形態を説明するガラス封止カバーの一主面の平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ一部断面図である。 本発明の他の実施形態を説明する図で、同図（ａｂ）ともにガラス封止カバーの一主面の平面図である。 従来例を説明する図で、同３図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は同カバーを除く平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。 従来例を説明する図で、同図（ａ）ガラス封止カバーの一主面の平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ一部断面図、同図（ｃ）は容器本体への接合時の一部断面とした短辺方向の側面図である。 従来例を説明する図で、同図（ａｂ）は不良品の例（一部断面図）、同図（ｃ）は良品の例（一部断面図）である。

１ 容器本体、２ 水晶片、３ ガラス封止カバー、４ 水晶端子、５ 実装電極、６ 励振電極、７ 引出電極、８ 導電性接着剤、９ 封着ガラス、１０ ガス抜き穴、１１ 低背域、

Claims (5)

1. 周回する封着ガラスをカバー母体の外周に有するとともに、前記封着ガラスは凹状のガス抜き穴を形成する高さの小さい低背域を有し、水晶片が収容される凹状とした容器本体の開口端面を封止する水晶振動子用のガラス封止カバーにおいて、前記封着ガラスの少なくとも前記低背域は前記カバー母体の内方に突出したことを特徴とする水晶振動子用のガラス封止カバー。
2. 請求項１において、前記低背域とともに前記低背域の少なくとも一端側の前記低背域よりも高さの大きい前記封着ガラスが前記カバー母体の内方に突出した水晶振動子用のガラス封止カバー。
3. 請求項１において、前記低背域とともに前記低背域の両端側の前記低背域よりも高さの大きい前記封着ガラスが前記カバー母体の内方に突出した水晶振動子用のガラス封止カバー。
4. 水晶片と、前記水晶片を収容する凹部を有する容器本体と、前記容器本体の開口端面に封着ガラスによって接合されて前記水晶片を密閉封入するカバー母体と、を有する水晶振動子の製造方法において、
   前記カバー母体に前記封着ガラスを溶着させて、前記カバー母体と、前記カバー母体の外周を周回するとともに、凹状のガス抜き穴を形成する高さの小さい低背域を有して、少なくとも前記低背域は前記カバー母体の内方に突出した前記封着ガラスと、を有するガラス封止カバーを作製するガラス封止カバー作製工程と、
   前記水晶片を前記凹部に収容した前記容器本体の開口端面に前記封着ガラスを対向させて前記ガラス封止カバーを載置する載置工程と、
   前記封着ガラスを加熱溶融させて前記カバー母体と前記容器本体とを接合する接合工程と、を有することを特徴とする水晶振動子の製造方法。
5. 前記ガラス封止カバー作製工程において、前記載置工程後に前記低背域が前記容器本体の開口端面の内周より内側に突出するように、前記封着ガラスを溶着させる、請求項４に記載の水晶振動子の製造方法。