JP2002198767A - 圧電振動子収納用容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属製蓋体を溶接するとき、蓋体と絶縁基体
との熱膨張率の違いにより絶縁基体の底板に応力が集中
するため、底板にクラックが発生する。 【解決手段】 底板１ａの上面に枠体１ｂが接合され
て、上面に圧電振動子３を収容するための略直方体状の
凹部４が設けられた絶縁基体１と、凹部４の内側端部の
底面上に形成された、上面に圧電振動子３の端部が取着
される段差部５と、枠体１ｂの上面に被着された枠状メ
タライズ金属層９と、枠状メタライズ金属層９に接合さ
れた金属枠体10と、金属枠体10に溶接される、凹部４を
塞ぐ金属製蓋体２とから成る圧電振動子収納用容器にお
いて、凹部４の底面には、段差部５の下辺の少なくとも
中央近傍に、底板１ａと段差部５との間に延在させた底
面セラミックコート層６が形成されている。金属製蓋体
２を溶接するときに熱応力が発生しても、絶縁基体１の
底板１ａにクラックが発生しない。

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やセラミ
ック振動子等の圧電振動子を収容するための圧電振動子
収納用容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水晶振動子やセラミック振動子等
の圧電振動子を収容する圧電振動子収納用容器は、例え
ば図７に断面図で、図８に斜視図で示すように、底板21
ａの上面外周部に枠体21ｂが接合されて、底板21ａの上
面に圧電振動子22を収容するための略直方体状の凹部23
が設けられたセラミック製の絶縁基体21と、凹部23の内
側端部の底面上に形成され上面に圧電振動子22の端部が
取着される段差部26と、枠体21ｂの上面に被着された枠
状のメタライズ金属層24と、このメタライズ金属層24に
接合された金属枠体25と、金属枠体25に溶接され凹部23
を塞ぐ金属製蓋体27とから構成されている。なお、図８
においては圧電振動子22および金属製蓋体27を除いた状
態を示している。

【０００３】そして段差部26の上面に圧電振動子22の端
部をろう材や導電性の樹脂等から成る接着剤を介して取
着固定するとともに金属枠体25に鉄−ニッケル−コバル
ト合金や鉄−ニッケル合金等から成る金属製蓋体27をシ
ームウェルド法等により溶接し、絶縁基体21と金属枠体
25と金属製蓋体27とから成る容器内部に圧電振動子22を
気密に収容することによって最終製品としての圧電装置
となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の圧電振動子収納用容器においては、絶縁基体21の凹
部23内側に水晶振動子やセラミック振動子等の圧電振動
子22を収容した後、金属枠体25に金属製蓋体27をシーム
ウエルド法等により溶接し圧電装置を製作するとき、溶
接時の熱により金属製蓋体27のみが大きく熱膨張しさら
に冷却するときには大きく収縮する。他方、セラミック
製の絶縁基体21は金属製蓋体27に比べて熱膨張率が小さ
いためほとんど変化しない。このため冷却時に金属製蓋
体27が大きく収縮すると、金属製蓋体27が溶接接合され
た絶縁基体21に応力が発生する。

【０００５】この応力は凹部23の底面、具体的には段差
部26の下辺の中央近傍と接する底板21ａの上面部分に集
中して底板21ａにクラックを発生させることがある。そ
のため容器の気密封止が破れ容器の内部に収容する圧電
振動子22を長期間にわたり正常かつ安定に作動させるこ
とができなくなることがあるという問題点を有してい
た。

【０００６】本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出
されたものであり、その目的は、絶縁基体の凹部底面を
構成する底板にクラックを発生させることを防止して容
器の気密封止の信頼性を高いものとし、容器内部に収容
する圧電振動子を長期間にわたり正常かつ安定に作動さ
せることのできる圧電振動子収納用容器を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電振動子収納
用容器は、底板の上面に枠体が接合されて、上面に圧電
振動子を収容するための略直方体状の凹部が設けられた
絶縁基体と、前記凹部の内側端部の底面上に形成され
た、上面に前記圧電振動子の端部が取着される段差部
と、前記枠体の上面に被着された枠状メタライズ金属層
と、この枠状メタライズ金属層に接合された金属枠体
と、この金属枠体に溶接される凹部を塞ぐ金属製蓋体と
から成る圧電振動子収納用容器において、前記凹部の底
面には、前記段差部の下辺の少なくとも中央近傍に、前
記底板と前記段差部との間に延在させた底面セラミック
コート層が形成されていることを特徴とするものであ
る。

【０００８】本発明の圧電振動子収納用容器によれば、
凹部の底面には、段差部の下辺の少なくとも中央近傍
に、底板と段差部との間に延在させた底面セラミックコ
ート層が形成されていることから、絶縁基体の凹部内側
に圧電振動子を収容した後、金属枠体に金属製蓋体を溶
接により取着するとき、絶縁基体の凹部の底面に対して
段差部の下辺の中央近傍と接する底板の上面部分に溶接
による熱応力が発生しても、底面セラミックコート層が
底板の強度を補強する補強材として機能するため、底板
にクラックが発生することがない。その結果、容器の気
密封止の信頼性を高め、容器の内部に収容する圧電振動
子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可
能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の圧電振動子収納用容器に
ついて以下に説明する。図１は本発明の圧電振動子収納
用容器の実施の形態の一例を示す断面図、図２は図１に
示す圧電振動子収納用容器の圧電振動子および金属製蓋
体を除いた状態の斜視図であり、図３は図１に示す圧電
振動子収納用容器の圧電振動子および金属製蓋体を除い
た状態の平面図である。これらの図において１はセラミ
ック材料より成る絶縁基体であり、２は金属製蓋体であ
る。主にこの絶縁基体１と金属製蓋体２とで水晶振動子
やセラミック振動子等の圧電振動子３を収容するための
容器が構成される。

【００１０】絶縁基体１は底板１ａの上面に枠体１ｂが
設けられることにより、上面に圧電振動子３を収容する
ための略直方体状の凹部４が形成される。そして凹部４
の内側端部の底面上に圧電振動子３の端部が取着される
一対の段差部５がそれぞれ凹部４の角部に接して形成さ
れている。また凹部４の底面には、段差部５の下辺の少
なくとも中央近傍に、底板１ａと段差部５との間に延在
させた底面セラミックコート層６が形成されている。

【００１１】絶縁基体１の底板１ａ・枠体１ｂおよび段
差部５は、酸化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結
体・窒化アルミニウム質焼結体・ガラスセラミックス焼
結体等の電気絶縁材料から成り、例えば酸化アルミニウ
ム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウム・酸化
珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末
に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合して泥しょう
物を作り、ドクターブレード法を採用してシート状に成
形してセラミックグリーンシートと成し、しかる後、そ
のセラミックグリーンシートに所定の打ち抜き加工を施
すとともに、これを複数枚積層し、高温で焼成すること
によって製作される。

【００１２】また、段差部５の上面から絶縁基体１の下
面にかけては配線層８が形成されている。配線層８の段
差部５の上面に位置する領域には圧電振動子３の各電極
が接着剤７を介して電気的に接続され、また絶縁基体１
の下面に導出された部位は外部電気回路基板の配線導体
に半田やろう材等を介して接合される。

【００１３】配線層８はタングステンやモリブデン等の
高融点金属粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合
して得た金属ペーストを絶縁基体１用のセラミックグリ
ーンシートの所定の位置にスクリーン印刷法により所定
のパターンに印刷塗布し、これを絶縁基体１用のセラミ
ックグリーンシートとともに焼成することにより形成さ
れる。

【００１４】なお、配線層８はその露出する外表面にニ
ッケルや金等の耐蝕性に優れかつ良導電性である金属を
メッキ法により１〜20μｍの厚さに被着させておくとよ
い。これにより配線層８の酸化腐蝕を有効に防止するこ
とができるとともに、配線層８を外部電気回路基板の配
線導体に半田やろう材等を介して接合するとき接合強度
を向上させることができる。

【００１５】また、絶縁基体１はその枠体１ｂの上面に
枠状メタライズ金属層９が形成されており、その枠状メ
タライズ金属層９には金属枠体10がろう付けされてい
る。枠状メタライズ金属層９はタングステンやモリブデ
ン等の高融点金属から成り、金属枠体10を絶縁基体１の
枠体１ｂに接合するときの下地金属層として機能する。

【００１６】枠状メタライズ金属層９はタングステンや
モリブデン等の高融点金属粉末に適当な有機バインダや
溶剤を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体１用の
セラミックグリーンシートの所定の位置にスクリーン印
刷法により所定のパターンに印刷塗布し、これを絶縁基
体１用のセラミックグリーンシートとともに焼成するこ
とにより形成される。

【００１７】さらに、枠状メタライズ金属層９に接合さ
れた金属枠体10は金属製蓋体２を絶縁基体１に溶接によ
り取着するための下地金属部材として機能し、金属製蓋
体２を金属枠体10にシームウエルド法やエレクトロンビ
ーム法等により溶接することによって、金属製蓋体２は
絶縁基体１上に取着されることになる。

【００１８】金属枠体10は鉄−ニッケル−コバルト合金
や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、例えば鉄−
ニッケル−コバルト合金等のインゴットに圧延加工や打
ち抜き加工を施すことによって所定の枠状に形成され
る。

【００１９】また、凹部４の底面には、段差部５の下辺
の少なくとも中央近傍に、底板１ａと段差部５との間に
延在させた底面セラミックコート層６が形成されてい
る。この底面セラミックコート層６は金属枠体10に金属
製蓋体２を溶接する際に、底板１ａに発生するクラック
を防止するための補強部材として機能する。

【００２０】このような底面セラミックコート層６が形
成されていることにより絶縁基体１の凹部４内側に圧電
振動子３を収容した後、金属枠体10に金属製蓋体２を溶
接により取着するとき、絶縁基体１の凹部４の底面にお
いて段差部５の下辺の中央近傍に接する底板１ａの部分
に溶接による熱応力が発生しても、この部分に底面セラ
ミックコート層６が形成されており底板１ａの強度が補
強されているので、底板１ａにクラックが発生すること
がない。その結果、容器の気密封止の信頼性が高く容器
の内部に収容する圧電振動子３を長期間にわたり正常か
つ安定に作動させることが可能となる。

【００２１】この底面セラミックコート層６の最小形成
範囲は、まず形成長さとして、段差部５が図２に示した
ような一対の四角形状のものの場合には、凹部４の内側
へ張り出した角を中心としてそれぞれ各辺が枠体１ａに
接するまでの長さの約50％とすればよい。また形成幅
は、段差部５の下辺より段差部5の外側へ約0.1ｍｍと
し、また底板１ａと段差部５との間に延在させる幅を約
0.1ｍｍとすればよい。

【００２２】底面セラミックコート層６がこのような最
小形成範囲より小さくなると、クラックを防止するため
の強度補強部材としての機能を充分に確保できなくなる
傾向にある。

【００２３】他方、底面セラミックコート層６の最大形
成範囲は、枠体１ｂと接触しない範囲で可能なかぎり広
いほうがよい。底面セラミックコート層６が枠体１ｂと
接触するような状態においては、底板１ａとなるセラミ
ックグリーンシート上に枠体１ｂとなるセラミックグリ
ーンシートを積層するとき、枠体１ｂとなるセラミック
グリーンシートが変形することがあり、リークの原因と
なることがある。

【００２４】なお、実用的には、形成長さとして、段差
部５が図２に示したような一対の四角形状のものの場合
には、凹部４の内側へ張り出した角を中心としてそれぞ
れ各辺が枠体１ａに接するまでの長さの約90％とすれば
よい。また、形成幅は、段差部５の下辺より段差部の外
側へ約0.5ｍｍとし、また底板１ａと段差部５との間に
延在させる幅を約0.5ｍｍとすればよい。

【００２５】ただし、段差部５を図２に示したように一
対のものとして形成した場合には、その段差部５間にお
いては図３に底面セラミックコート層６間を結んで点線
で示したように、一対の段差部５の下辺に形成されたそ
れぞれの底面セラミックコート層６同士をつないで一体
のものとして形成してもよい。

【００２６】さらに、底面セラミックコート層６の厚み
は５〜50μｍ程度がよく、好ましくは10〜15μｍ程度が
よい。５μｍ程度未満ではクラックを防止するための補
強部材としての充分な強度を確保することが困難となる
傾向がある。他方、底面セラミックコート層６の厚みが
50μｍ程度を超えると、底面セラミックコート層６の上
に積層する段差部５が正常に積層されず変形することが
あり、良好な気密封止が得られなくなるとともに圧電振
動子３を段差部５に正しく取着させることができなくな
る傾向がある。底面セラミックコート層６の厚みを10〜
15μｍとしたときには、少ない量で均一な厚みに塗布す
ることができる。

【００２７】このようにして凹部４の底面上に形成され
る底面セラミックコート層６は、どんな形状の段差部に
も適用することができ、例えば、図４に斜視図で示すよ
うに一対の三角形状の段差部５に対しては、その斜辺の
中央近傍にそれぞれ底面セラミックコート層６を形成す
ればよく、図５に斜視図で示すように一対の円弧状の段
差部５に対しては、その円弧状の下辺の中央近傍にそれ
ぞれ底面セラミックコート層６を形成すればよく、図６
に斜視図で示すような一つの長方形状の段差部５に対し
ては、その下辺の中央近傍に一つの底面セラミックコー
ト層６を形成すればよい。

【００２８】以上のような底面セラミックコート層６
は、底板１ａとなるセラミックグリーンシートと同じ組
成のセラミック粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加
混合して得たセラミックペーストを、底板１ａとなるセ
ラミックグリーンシートの所定の位置に、スクリーン印
刷法等を用いて所定のパターンに印刷塗布した後、高温
で焼成されることにより形成される。

【００２９】かくして本発明の圧電振動子収納用容器に
よれば、絶縁基体１の略直方体状の凹部４の内側端部の
底面上に形成された段差部５に圧電振動子３を接着剤７
を介して取着するとともに、圧電振動子３の電極を配線
層８に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面の
凹部４の周囲に形成された枠状メタライズ金属層９にろ
う付けされている金属枠体10に金属製蓋体２を溶接し、
主として絶縁基体１と金属性蓋体２とからなる容器内部
に圧電振動子３を気密に封止することによって最終製品
としての圧電装置となる。

【００３０】このとき、圧電振動子収納用容器の凹部４
の底面に底面セラミックコート層６が形成されているた
め、金属製蓋体２を金属枠体10に溶接したとき段差部５
の下辺の中央近傍に熱応力が発生しても、底面セラミッ
クコート層６により補強されているので絶縁基体１の底
板１ａにクラックが発生することがない。その結果、容
器の気密封止の信頼性を高め容器の内部に収容する圧電
振動子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動させるこ
とが可能となる。

【００３１】なお、本発明は上記の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。例え
ば圧電振動子収納用容器の凹部４の一方の短辺のみに段
差部５を設けた例で説明したが、段差部５は両方の短辺
に設けても良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明の圧電振動子収納用容器によれ
ば、絶縁基体の凹部の底面に、段差部の下辺の少なくと
も中央近傍に、底板と段差部との間に延在させた底面セ
ラミックコート層が形成されていることから、絶縁基体
の凹部内に圧電振動子を収容するとともに金属製蓋体を
金属枠体に溶接して圧電装置を製作するとき、底板の段
差部の下辺の中央近傍に溶接による熱応力が発生して
も、底面セラミックコート層が底板の強度を補強する補
強材として機能するため絶縁基体にクラックが発生する
ことがなく、容器の気密封止の信頼性を高め容器の内部
に収容する圧電振動子を長期間にわたり正常かつ安定に
作動させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電振動子収納用容器の実施の形態の
一例を示す断面図である。

【図２】図１に示す圧電振動子収納用容器の蓋体および
圧電振動子を除いた斜視図である。

【図３】図１に示す圧電振動子収納用容器の蓋体および
圧電振動子を除いた平面図である。

【図４】本発明の圧電振動子収納用容器の実施の形態の
他の例を示す斜視図である。

【図５】本発明の圧電振動子収納用容器の実施の形態の
他の例を示す斜視図である。

【図６】本発明の圧電振動子収納用容器の実施の形態の
他の例を示す斜視図である。

【図７】従来の圧電振動子収納用容器の例を示す断面図
である。

【図８】図７に示す圧電振動子収納用容器の蓋体および
圧電振動子を除いた要部斜視図である。

【符号の説明】

１・・・絶縁基体 １ａ・・・底板 １ｂ・・・枠体 ２・・・金属製蓋体 ３・・・圧電振動子 ４・・・凹部 ５・・・段差部 ６・・・底面セラミックコート層 ９・・・枠状メタライズ金属層 10・・・金属枠体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底板の上面に枠体が接合されて、上面に
   圧電振動子を収容するための略直方体状の凹部が設けら
   れた絶縁基体と、前記凹部の内側端部の底面上に形成さ
   れた、上面に前記圧電振動子の端部が取着される段差部
   と、前記枠体の上面に被着された枠状メタライズ金属層
   と、該枠状メタライズ金属層に接合された金属枠体と、
   該金属枠体に溶接される、前記凹部を塞ぐ金属製蓋体と
   から成る圧電振動子収納用容器において、前記凹部の底
   面には、前記段差部の下辺の少なくとも中央近傍に、前
   記底板と前記段差部との間に延在させた底面セラミック
   コート層が形成されていることを特徴とする圧電振動子
   収納用容器。