(57)【要約】【課題】  高品質で超小型化されたシリンダパッケージタイプの圧電振動子を低コストで効率良く製造すること。【解決手段】  ベース基板２０を加工して、基部の一方側にアウターリード１１ｂを繋げた状態でリード端子１１複数形成し、基部の他方側に外部接続端子２２を複数形成する工程と、気密端子を組み立てる工程と、ステムに導通させた状態で圧電振動片を接続する工程と、ケースとステムとを電気的に接続する工程と、アウターリードを折曲してケースの位置を調整すると共に外部接続端子の一部を折曲する工程と、各工程を繰り返し行って同様の基部を複数用意する工程と、複数の基部をそれぞれモールド用フレームに固定して、ケースと外部接続端子とを電気的に接続させる工程と、樹脂をモールド成形して樹脂モールド部６を形成する工程と、アウターリード及び外部接続端子を切断して基部から切り離す工程と行う圧電振動子の製造方法を提供する。【選択図】  図２４
2008131163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片と、
該圧電振動片を内部に収納する導電性のケースと、
環状に形成された導電性のステムと、該ステムを貫通した状態で配置され、ステムを間に挟んで一端側が前記圧電振動片に電気的に接続されるインナーリードとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリードとされたリード端子と、該リード端子と前記ステムとを固定させる充填材とを有し、前記ケース内を密閉させる気密端子と、
前記ケース及び前記ステムを介して前記圧電振動片に電気的に接続される外部接続端子と、
該外部接続端子及び前記アウターリードを露出させた状態で、前記ケースをパッケージングする絶縁性の樹脂モールド部とを備えた圧電振動子を製造する方法であって、
導電性材料からなるベース基板を加工して帯状の基部を形成すると共に、該基部の一方側に、前記アウターリードを繋げた状態で前記リード端子を基部に沿って複数形成し、基部の他方側に、外方に向けて突出した前記外部接続端子をリード端子に対向するように複数形成するベース基板加工工程と、
前記リード端子の所定位置に前記充填材を介して前記ステムを装着して前記気密端子を組み立てるステム装着工程と、
前記ステムに導通させた状態で前記インナーリードに前記圧電振動片を接続する圧電振動片接続工程と、
前記圧電振動片を収納した状態で前記ケースと前記気密端子とを固定して、ケース内を密閉させると共に、ケースと前記ステムとを電気的に接続するケース固定工程と、
前記アウターリードの一部を折曲して、前記ケースが前記基部の表面を通る仮想平面に対して略平行で、且つ、ケースの外周面が仮想平面に対して非接触状態となるようにケースの位置を調整すると共に、前記外部接続端子の一部をアウターリードの折曲方向と同方向に折曲する折曲工程と、
前記各工程を繰り返し行って、前記ケースの位置が調整されると共に前記外部接続端子が折曲された前記基部を複数用意する繰り返し工程と、
前記複数の基部をそれぞれモールド用フレームに固定して、各基部の前記ケースを直線状に並ぶように配列させると共に、ケースと隣接する基部に設けられた前記外部接続端子とを電気的に接続させる基部固定工程と、
前記ケースと、折曲した前記アウターリード及び前記外部接続端子とを埋入させるように絶縁性の樹脂をモールド成形して、前記樹脂モールド部を形成する樹脂成形工程と、
前記基部と前記アウターリード及び前記外部接続端子との間をそれぞれ切断して切り離す切断工程と行うことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記圧電振動片接続工程後、前記アウターリードと前記ステムとの間に電圧を印加させて、前記圧電振動片の周波数調整を行う周波数調整工程を行うことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記ケースは、端面から外方に突出した突起部を有しており、
前記ベース基板加工工程時に、前記突起部が押し込み可能とされ、押し込まれたときに弾性力により突起部を保持する嵌合溝を前記外部接続端子に形成し、
前記基部固定工程時に、前記突起部を前記嵌合溝に沿って所定の力で押し込んで、弾性力により保持させることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は３のいずれか１項に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記ベース基板加工工程の際に、前記充填材の位置を前記所定位置に位置決めさせる位置決め部を前記リード端子に形成することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の圧電振動子の製造方法により製造されたことを特徴とする圧電振動子。
【請求項６】
請求項５に記載の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
【請求項７】
請求項５に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項５に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１本のリード端子に圧電振動片を接合したシリンダパッケージタイプの圧電振動子の製造方法、該製造方法により製造された圧電振動子、これを有する発振器、電子機器及び電波時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子は、様々なものが提供されているが、その１つとして、円筒状に形成されたシリンダパッケージタイプの圧電振動子が知られている。
【０００３】
この圧電振動子７０は、図２８に示すように、音叉型の圧電振動片７１と、該圧電振動片７１を内部に収納する有底円筒状のケース７２と、圧電振動片７１をケース７２内に密閉させる気密端子７３とを備えている。
気密端子７３は、金属材料で形成された環状のステム７４と、該ステム７４を貫くように配され、圧電振動片７１の両マウント電極７１ａに接合された２本のリード端子７５と、該リード端子７５とステム７４とを絶縁状態で一体的に固定すると共にケース７２内を密封させる充填材７６とで構成されている。
２本のリード端子７５は、ケース７２内に突出している部分がインナーリード７５ａとなり、ケース７２外に突出している部分がアウターリード７５ｂとなっている。そして、このアウターリード７５ｂが、外部接続端子として機能するようになっている。
また、ケース７２は、ステム７４の外周に対して圧入されて嵌合固定されている。このケース７２の圧入は、真空雰囲気下で行われているため、ケース７２内の圧電振動片７１を囲む空間は、真空に保たれた状態で密閉されている。
【０００４】
このように構成された圧電振動子７０は、２本のリード端子７５のアウターリード７５ｂにそれぞれ所定の電圧を駆動電圧として印加すると、電流がインナーリード７５ａからマウント電極７１ａを介して圧電振動片７１に流れる。これにより、圧電振動片７１が所定の周波数で発振するようになっている。
【０００５】
このように構成された圧電振動子７０は、各種の電子機器等に搭載される際に、回路基板等にアウターリード７５ｂを直接半田付けして実装される場合もあるが、通常はケース７２の周囲を樹脂でモールドした上で実装されている。
この場合の圧電振動子７０は、図２９に示すように、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂によりケース７２の周囲をモールドした樹脂モールド部８０を備えている。また、この圧電振動子７０は、クランク状に形成された接続端子８１と、ダミー端子８２とを備えている。接続端子８１は、一端側が２本のアウターリード７５ｂに電気的且つ機械的に接続されると共に、他端側が樹脂モールド部８０の底面側に露出している。また、ダミー端子８２は、ケース７２に対して単に接した状態で配置され、接続端子８１同様に樹脂モールド部８０の底面に露出している。
【０００６】
このように樹脂モールド部８０でパッケージングされた圧電振動子７０は、回路基板等に実装する際に表面実装することができる。しかも、ケース７２をモールドしているので、ケース７２に対する絶縁状態を確保できる上、塵埃等から守ることができ、高品質化を図ることができる。
【０００７】
ところで、上述した樹脂モールド部８０を有する圧電振動子７０を製造するには、大きく分けて３つの工程を経る必要がある。即ち、気密端子７３を製造する気密端子製造工程と、該気密端子７３に圧電振動片７１及びケース７２を取り付ける振動子製造工程と、樹脂モールド部８０を成形する樹脂成形工程とからなる３つの工程である。
【０００８】
ここで、導電性材料からなる板状のリードフレームから複数の気密端子７３を製造した後、これら気密端子７３をセラミックスのパレットに並べた状態で振動子製造工程を行う方法が知られている（特許文献１参照）。
この方法は、まず、気密端子製造工程を行う際に、リードフレームに対して一度に複数の気密端子７３を形成する。そして、リードフレームからこれら複数の気密端子７３を切り離した後、セラミックのパレットに並べて載置する。そして、この状態で圧電振動片７１及びケース７２を取り付ける振動子製造工程を行う。また、樹脂成形工程を行う場合には、ダミー端子８２や接続端子８１が形成された別のリードフレームにケース７２が固定された気密端子７３を並べた後、樹脂モールド部８０の成形を行う。これにより、樹脂モールド部８０を有する圧電振動子７０を製造することができる。
【０００９】
また、気密端子７３を製造する際に用いるリードフレームを使用し続けながら、上記３つの工程を行う製造方法も知られている（特許文献２参照）。
この方法は、リードフレームに複数の気密端子７３形成すると共に、ダミー端子８２及び接続端子８１を予め同時に形成しておく。次いで、気密端子７３に圧電振動片７１を取り付けた後、ケース７２を固定する。なお、ケース７２を固定する際には、リードフレームを一旦９０度折り曲げた後、ケース７２を挿入して固定する。これは、ケース７２を固定する際に、該ケース７２がリードフレーム等に干渉することを防止するためである。そして、ケース７２を固定した後にリードフレームを逆方向に再度９０度折り曲げて、元の位置に戻す。そして最後に、樹脂モールド部８０を成形することで、圧電振動子７０を製造することができる。
この方法によれば、リードフレームを交換することなく、気密端子製造工程から樹脂成形工程までを一連の流れで製造できるので、製造効率に優れていると共に組立精度を向上することができる。
【特許文献１】特開２００６−２１１４９２号公報
【特許文献２】特開２００６−２１７５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の方法では、以下の課題が残されている。
即ち、特許文献１記載の方法では、気密端子製造工程が終了した後、複数の気密端子７３をパレットに並べる必要があった。よって、時間と手間がかかってしまい、効率の良い製造を行うことができなかった。しかも、振動子製造工程を行うためだけにパレットを準備する必要があり、製造コストの増加を招いていた。また、気密端子７３をパレットに並べた後に、圧電振動片７１やケース７２を固定するので組立誤差が生じ易いものであった。そのため、品質低下が懸念されるものであった。
更には、樹脂成形工程を行う際に、さらに別のリードフレームを準備する必要があるうえ、該リードフレームにケース７２が固定された気密端子７３を並べる必要があるので、上述した問題がさらに繰り返される恐れがあった。
【００１１】
一方、特許文献２の方法は、リードフレームを交換することなく、気密端子製造工程から樹脂成形工程までを一連の流れで製造できる方法であるので、上述した問題が生じ難いが、ケース７２を固定する際にリードフレームを一度折り曲げた後、再度同じポイントで逆方向に折り曲げる必要がある。そのため、塑性変形が繰り返され、リードフレームに集中的に応力が作用して強度が低下する恐れがあった。よって、品質の低下を招いてしまうものであった。特に、圧電振動子７０の小型化に伴って、リード端子７５の厚みや幅も微小なサイズとなっている。そのため、リード端子７５に割れや変形等が生じてしまう可能性もあった。
【００１２】
ところで、近年、携帯電話機等に代表されるように、圧電振動子７０を内蔵する各種の電子機器の小型化が進んでいる。そのため、圧電振動子７０に関しても、さらなる小型化が求められている。現状、図２８に示すケース７２の直径Ｄが１．２ｍｍのものが存在するが、上述した小型化のニーズを受けて、１．０ｍｍのもの、さらには１．０ｍｍよりも小さい超小型化のものが検討され始めている。そこで、この小型化に対応するためリード端子７５の数が２本ではなく、１本のものが考えられている。これは、２本のリード端子７５の径を小さくしたとしても、互いの電気的な独立性を確保しながら充填材７６を介してステム７４に固定することが困難だからである。また、リード端子７５の剛性が低下してしまい、容易に変形する恐れがあるためである。
【００１３】
しかしながら、上述した従来の方法では、リード端子７５が１本で超小型化された圧電振動子７０を製造することができるものではなかった。よって、近年のニーズに対応することができなかった。
【００１４】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、樹脂モールド部を有し、高品質で超小型化されたシリンダパッケージタイプの圧電振動子を低コストで効率良く製造することができる圧電振動子の製造方法、該製造方法により製造された圧電振動子、該圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る圧電振動子の製造方法は、圧電振動片と、該圧電振動片を内部に収納する導電性のケースと、環状に形成された導電性のステムと、該ステムを貫通した状態で配置され、ステムを間に挟んで一端側が前記圧電振動片に電気的に接続されるインナーリードとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリードとされたリード端子と、該リード端子と前記ステムとを固定させる充填材とを有し、前記ケース内を密閉させる気密端子と、前記ケース及び前記ステムを介して前記圧電振動片に電気的に接続される外部接続端子と、該外部接続端子及び前記アウターリードを露出させた状態で、前記ケースをパッケージングする絶縁性の樹脂モールド部とを備えた圧電振動子を製造する方法であって、導電性材料からなるベース基板を加工して帯状の基部を形成すると共に、該基部の一方側に、前記アウターリードを繋げた状態で前記リード端子を基部に沿って複数形成し、基部の他方側に、外方に向けて突出した前記外部接続端子をリード端子に対向するように複数形成するベース基板加工工程と、前記リード端子の所定位置に前記充填材を介して前記ステムを装着して前記気密端子を組み立てるステム装着工程と、前記ステムに導通させた状態で前記インナーリードに前記圧電振動片を接続する圧電振動片接続工程と、前記圧電振動片を収納した状態で前記ケースと前記気密端子とを固定して、ケース内を密閉させると共に、ケースと前記ステムとを電気的に接続するケース固定工程と、前記アウターリードの一部を折曲して、前記ケースが前記基部の表面を通る仮想平面に対して略平行で、且つ、ケースの外周面が仮想平面に対して非接触状態となるようにケースの位置を調整すると共に、前記外部接続端子の一部をアウターリードの折曲方向と同方向に折曲する折曲工程と、前記各工程を繰り返し行って、前記ケースの位置が調整されると共に前記外部接続端子が折曲された前記基部を複数用意する繰り返し工程と、前記複数の基部をそれぞれモールド用フレームに固定して、各基部の前記ケースを直線状に並ぶように配列させると共に、ケースと隣接する基部に設けられた前記外部接続端子とを電気的に接続させる基部固定工程と、前記ケースと、折曲した前記アウターリード及び前記外部接続端子とを埋入させるように絶縁性の樹脂をモールド成形して、前記樹脂モールド部を形成する樹脂成形工程と、前記基部と前記アウターリード及び前記外部接続端子との間をそれぞれ切断して切り離す切断工程と行うことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明に係る圧電振動子の製造方法においては、ベース基板加工工程、ステム装着工程、圧電振動片接続工程、ケース固定工程、折曲工程、繰り返し工程、基部固定工程、樹脂成形工程及び切断工程を行うことで、ベース基板を最初から最後まで利用し続けながら樹脂モールド部を有する超小型化のシリンダパッケージタイプの圧電振動子を一度に複数製造することができる。
【００１７】
まず、導電性材料からなるベース基板をパターニングしながら加工して、一方向に延びた帯状の基部を形成すると共に、該基部にリード端子及び外部接続端子をそれぞれ複数形成するベース基板加工工程を行う。この際、基部の一方側に、アウターリードが繋がった状態でリード端子を形成する。また、基部の他方側に、このリード端子に対向するように外方に向けて突出した外部接続端子を形成する。特にリード端子は、アウターリード側が基部に繋がっているので、インナーリード側が自由端となっており、外部から自由にアクセス可能な状態となっている。
次いで、リード端子の所定位置に充填材を介して環状に形成された導電性のステムを装着するステム装着工程を行う。これにより、ステムを貫通した状態で該ステムとリード端子とが固定され、気密端子を組み立てることができる。
【００１８】
次いで、インナーリードと圧電振動片とを電気的且つ機械的に接続する圧電振動片接続工程を行う。この際、上述したようにインナーリード側は自由端となっているので、何ら制約を受けることなく容易に圧電振動片を近づけて接続することができる。また、圧電振動片を接続する際に、圧電振動片とステムとを導通させる。
続いて、圧電振動片に導電性のケースを被せて内部に収納させると共に該ケースと気密端子とを固定するケース固定工程を行う。これにより、ケース内に圧電振動片を密閉して封止することができる。この工程の際も、上述した圧電振動片接続工程と同様に、何ら制約を受けることなく容易にケースを近づけて固定することができる。よって、従来のように、ケースを固定するためだけにリード端子を同じポイントで２回も折り曲げる必要がない。また、導電性のケースであるので、ケースとステムとが電気的に接続された状態となる。これにより、ケースと圧電振動片とが導通した状態となる。
【００１９】
この工程が終了すると、ケースが固定されたリード端子が基部に沿って複数並んだ状態となる。なお、基部を間に挟んでケースと外部接続端子とがそれぞれ対向した位置関係となっている。また、基部、リード端子及び外部接続端子は、共に同じベース基板から形成されているので、この時点では平板状となっている。
【００２０】
次いで、基部に繋がったアウターリードの一部を折り曲げて、ケースの位置を調整すると共に、外部接続端子の一部を折り曲げる折曲工程を行う。アウターリードの一部を折り曲げることで、ケースが基部の表面を通る仮想平面に対して略平行で、外周面がこの仮想平面に対して非接触な状態となる。つまり、基部を底面に載置したときに、ケースを底面に対して略平行にした状態で、底面から浮上させた状態にすることができる。また、外部接続端子の一部を、アウターリードの折曲方向と同じ方向に折り曲げる。
次に、上述した各工程を再度繰り返し行って、ケースの位置が調整されたリード端子を複数有すると共に、一部が折り曲げられた複数の外部接続端子を有する基部を、複数用意する繰り返し工程を行う。
【００２１】
基部を複数用意した後、各基部をそれぞれモールド用フレームに固定する基部固定工程を行う。この際、各基部に設けられたケースが直線状に並ぶように基部を配列しながら固定する。これにより、各基部に設けられたリード端子及びケースが、縦方向及び横方向に整列した状態となる。
また、基部を挟んでケースに対向するように外部接続端子が形成されているので、各部部をモールド用フレームに固定すると、ケースと隣接する基部に設けられた外部接続端子とが接触して電気的に接続された状態となる。
【００２２】
次いで、ケースと、折曲した外部接続端子及びアウターリードとをそれぞれ埋入させるように絶縁性の樹脂をモールド成形して、樹脂モールド部を形成する樹脂成形工程を行う。特に、上記折曲工程によってケースの位置が調整されているので、ケースを樹脂モールド内に容易に埋入させることができる。また、基部側のアウターリード及び外部接続端子は、樹脂モールド部から外部に露出した状態となっている。そして最後に、基部とアウターリードとの間、基部と外部接続端子との間をそれぞれ切断して切り離す切断工程を行う。その結果、樹脂モールド部でパッケージングされた１本のリード端子からなる圧電振動子を製造することができる。
【００２３】
このように製造された圧電振動子は、外部接続端子及びアウターリードを介して圧電振動片に所定の電圧を印加することで、該圧電振動片を所定の周波数で振動させることができ、時刻源や制御信号等のタイミング源等として利用することができる。しかも、樹脂モールド部内にケースが埋入されているので、塵埃等の影響を受け難い。また、回路基板等に直接載置することができ、表面実装することも可能である。また、ケースを間に挟んでアウターリードと外部接続端子とが位置しているので、表面実装したときに圧電振動子の座りが良くなり姿勢が安定する。よって、実装し易くなり、品質をさらに向上することができる。
更に、リード端子が２本ではなく１本であるので、互いの電気的な独立性を確保しながら充填材を小さく形成する等といった設計を行う必要がない。よって、気密端子やケースのサイズをより小さくすることができ、ケースの径が１．０ｍｍ以下といった超小型化を図ることも可能である。
【００２４】
特に、最初の工程から最後の工程まで、ベース基板を加工した基部を利用し続けることができるので、一連の流れで圧電振動子を製造することができる。従って、手間と時間がかからず、低コストで効率の良い製造を行うことができる。また、製造中に組立誤差が生じ難いので、高品質化を図ることができる。しかも、従来のようにリード端子を同じポイントで２回も折り曲げる必要がないので、応力集中を防ぐことができ、リード端子の強度低下を極力防止することができる。この点においても、高品質化を図ることができる。
【００２５】
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、上記本発明の圧電振動子の製造方法において、前記圧電振動片接続工程後、前記アウターリードと前記ステムとの間に電圧を印加させて、前記圧電振動片の周波数調整を行う周波数調整工程を行うことを特徴とするものである。
【００２６】
この発明に係る圧電振動子の製造方法においては、インナーリードと圧電振動片とを接続すると、アウターリードとステムとは圧電振動片を経由して導通された状態となっている。従って、アウターリードとステムとの間に電圧を印加することで、圧電振動片を振動させることができる。そして、この際の振動状況に応じて周波数調整を行う。これにより、予め決められた周波数の範囲内に圧電振動子の周波数を調整することができ、高品質な圧電振動子を製造することができる。
【００２７】
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、上記本発明の圧電振動子の製造方法において、前記ケースが、端面から外方に突出した突起部を有しており、前記ベース基板加工工程時に、前記突起部が押し込み可能とされ、押し込まれたときに弾性力により突起部を保持する嵌合溝を前記外部接続端子に形成し、前記基部固定工程時に、前記突起部を前記嵌合溝に沿って所定の力で押し込んで、弾性力により保持させることを特徴とするものである。
【００２８】
この発明に係る圧電振動子の製造方法においては、ベース基板加工工程で外部接続端子を形成する際に、ケースの端面から突出する突起部が押し込まれる嵌合溝を形成しておく。そして、基部固定工程時で各基部をモールド用フレームに固定する際に、ケースの突起部を隣接する基部に設けられた外部接続端子の嵌合溝に所定の力で押し込む。これにより、突起部は弾性力により保持された状態となる。これにより、ケースと外部接続端子とを互いに強固に連結させた状態で電気的に接続することができる。従って、落下等により衝撃が加わったとしても、ケースと外部接続端子とが非接触状態に成り難く、導通経路をより安定して確保し続けることができる。よって、製品の信頼性を向上することができる。
【００２９】
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、上記本発明のいずれかの圧電振動子の製造方法において、前記ベース基板加工工程の際に、前記充填材の位置を前記所定位置に位置決めさせる位置決め部を前記リード端子に形成することを特徴とするものである。
【００３０】
この発明に係る圧電振動子の製造方法においては、ベース基板加工工程の際に、位置決め部をリード端子に形成しておく。これにより、ステム装着工程の際に、予め決められた所定位置に対して高精度にステムを装着することができる。従って、ステムの装着誤差を最小限にすることができ、さらなる高品質化を図ることができる。
【００３１】
また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明のいずれかの圧電振動子の製造方法により製造されたことを特徴とするものである。
【００３２】
この発明に係る圧電振動子においては、上述した製造方法により製造されているので、高品質化及び低コスト化を図ることができると共に、小型化を図ることができる。
【００３３】
また、本発明に係る発振器は、上記本発明の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る電子機器は、上記本発明の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００３４】
この発明に係る発振器、電子機器及び電波時計によれば、上述した圧電振動子を備えているので、同様に低コスト化及び小型化を図ることができると共に、高品質で信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、樹脂モールド部でパッケージングされ、高品質で超小型化されたシリンダパッケージタイプの圧電振動子を低コストで効率良く製造することができる。
また、本発明に係る圧電振動子によれば、上述した製造方法により製造されているので、高品質化及び低コスト化を図ることができると共に、小型化を図ることができる。
更に、本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計によれば、上述した圧電振動子を備えているので、同様に低コスト化及び小型化を図ることができると共に、高品質で信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明に係る圧電振動子、圧電振動子の製造方法の一実施形態を、図１から図
を参照して説明する。
本実施形態の圧電振動子１は、シリンダパッケージタイプの圧電振動子であって、図１から図４に示すように、圧電振動片２と、該圧電振動片２を内部に収納するケース３と、圧電振動子１をケース３内に密閉させる気密端子４と、ケース３及び後述するステム１０を介して圧電振動片２に電気的に接続される外部接続端子５と、ケース３を埋入してパッケージングする樹脂モールド部６とを備えている。
【００３７】
圧電振動片２は、図５及び図６に示すように、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、平行に配置され、基端側が基部２ａに一体的に固定された一対の振動腕部２ｂと、該一対の振動腕部２ｂの外表面上に形成されて一対の振動腕部２ｂを振動させる図示しない励振電極と、該励振電極に電気的に接続されたマウント電極２ｃとを有している。
励振電極は、一対の振動腕部２ｂを互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、図示しない引き出し電極を介してマウント電極２ｃに電気的に接続されている。そして圧電振動片２は、マウント電極２ｃを介して電圧が印加されるようになっている。なおこのマウント電極２ｃは、図６に示すように、圧電振動片２の両面にそれぞれ形成されている。
【００３８】
なお、一対の振動腕部２ｂの先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための図示しない重り金属膜が被膜されている。この重り金属膜を利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部２ｂの周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができるようになっている。
【００３９】
ケース３は、導電性材料により有底円筒状に形成されており、気密端子４の後述するステム１０の外周に対して圧入されて、嵌合固定されている。また、ケース３とステム１０とが電気的に接続された状態になっている。なお、このケース３の圧入は、真空中で行われており、ケース３内の圧電振動片２を囲む空間が真空に保たれた状態となっている。また、本実施形態のケース３は、絞り成形されており、端面から外方に向けて突出した突起部３ａを有している。この突起部３ａは、例えば、断面円形状に形成されている。
【００４０】
気密端子４は、ステム１０と、該ステム１０を貫通した状態で配置され、ステム１０を間に挟んで一端側が圧電振動片２のマウント電極２ｃに電気的に接続されるインナーリード１１ａとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリード１１ｂとされたリード端子１１と、該リード端子１１とステム１０とを固定させる充填材１２とを有している。
上記ステム１０は、金属材料（例えば、低炭素鋼（Ｆｅ）、鉄ニッケル合金（Ｆｅ−Ｎｉ）、鉄ニッケルコバルト合金（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ））で環状に形成されたものである。また、充填材１２の材料としては、例えば、ホウ珪酸ガラスである。なお、このステム１０の外周には、リード端子１１と同じ材料のメッキ（金属膜）が被膜されている。
【００４１】
リード端子１１は、ステム１０と同じ材料である導電性材料からなる、後述するベース基板（例えば、厚さが０．１ｍｍ程度）２０から形成されたものであって、ケース３内に突出している部分がインナーリード１１ａとなり、ケース３外に突出している部分がアウターリード１１ｂとなっている。また、インナーリード１１ａは、図５及び図６に示すように、先端が段状に形成されており、この部分で圧電振動片２の一方の側に設けられた一方のマウント電極２ｃに対して、ケース３内で電気的及び機械的に接続されている。
【００４２】
また、アウターリード１１ｂは、図１から図３に示すように、略直角に２回折り曲げられており、一部が樹脂モールド部６の底面に露出すると共に、外方に突出した状態となっている。また、このアウターリード１１ｂには、充填材１２に接する位置に突起部（位置決め部）１１ｃが形成されている。この突起部１１ｃは、充填材１２及びステム１０の取り付け位置を所定位置に位置決めしているものである。これについては、後に詳細に説明する。
【００４３】
また、本実施形態の圧電振動子１は、図５及び図６に示すように、圧電振動片２の他方面側に設けられた他方のマウント電極２ｃとステム１０とが２本のワイヤ１３を介して電気的に接続されている。これにより、圧電振動片２、ステム１０及びケース３が、それぞれ電気的に接続された状態となっている。
外部接続端子５は、上記リード端子１１と同じベース基板２０から形成されたものであって、図１、図３及び図５に示すように、略直角に折り曲げられて断面Ｌ字状に形成されており、ケース３を間に挟んでアウターリード１１ｂの反対側に位置している。また、外部接続端子５は、アウターリード１１ｂと同様に一部が樹脂モールド部６の底面に露出すると共に、外方に突出した状態となっている。また、外部接続端子５の残りの一部は、ケース３の端面に対して対向するように配置されている。そして、この対向した部分には、ケース３の突起部３ａが押し込み可能とされ、押し込まれたときに弾性力により突起部３ａを保持する嵌合溝５ａが形成されている。これにより、突起部３ａと外部接続端子５とは、強固に接続されたうえ、電気的にも接続された状態となっている。
【００４４】
上記樹脂モールド部６は、絶縁性の樹脂（例えば、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂や液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂）でモールド成形されたものであり、図１から図４に示すように、アウターリード１１ｂ及び外部接続端子５の一部を上述したように露出させた状態で、ケース３を内部に埋入させている。この樹脂モールド部６は、略直方体状に形成されている。なお本実施形態の樹脂モールド部６は、アウターリード１１ｂ側の一部が斜めにカットされており、向きを目視で確認できるようになっている。
【００４５】
ここで、本実施形態の圧電振動子１を構成する主要部品の寸法及び材質の一例について述べる。
まず、樹脂モールド部６の寸法例としては、全長Ｌが約３．０ｍｍ〜５．０ｍｍ、幅Ｗ及び厚みＴが約１．０ｍｍ〜１．５ｍｍである。また、圧電振動片２の寸法例としては、幅が約０．５ｍｍ〜０．６ｍｍ、全長は約１．０ｍｍ〜３．２ｍｍ、厚みはベース基板と同じ約０．１０ｍｍである。ステム１０の直径としては、メッキ後の段階で約０．９ｍｍである。
【００４６】
また、ステム１０及びリード端子１１のメッキの材質としては、耐熱ハンダメッキや、錫銅合金や金錫合金等が用いられる。なお、ステム１０の外周のメッキを介在させて、ケース３を真空中で冷間圧接させることにより、ケース３の内部を真空状態で気密封止できるようになっている。
また、マウント電極２ｃは、クロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）との積層膜であり、水晶と密着性の良いクロム膜を下地として成膜した後に、表面に金の薄膜を施したものである。なお、この場合に限られず、例えば、クロムとニクロム（ＮｉＣｒ）の積層膜の表面にさらに金の薄膜を積層しても構わない。
【００４７】
このように構成された圧電振動子１を作動させる場合には、アウターリード１１ｂと外部接続端子５との間に、所定の駆動電圧を印加する。これにより、マウント電極２ｃ及び引き出し電極を介して、励振電極に電流を流すことができ、一対の振動腕部２ｂを所定の周波数で振動させることができる。そして、一対の振動腕部２ｂの振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として利用することができる。
しかも、樹脂モールド部６内にケース３がパッケージングされているので、塵埃等の影響を受け難い。また、樹脂モールド部６を有しているので、回路基板等に直接載置することができ、容易に表面実装することが可能である。特に、ケース３を間に挟んでアウターリード１１ｂ及び外部接続端子５の一部が樹脂モールド部６の底面に露出しているので、表面実装したときに座りが良くなり、姿勢が安定する。よって、実装作業を行い易い。しかも樹脂モールド部６は、アウターリード１１ｂ側が斜めにカットされているので、向きを間違えることなく確実に実装作業を行うことができる。
【００４８】
次に、上述した圧電振動子１の製造方法について以下に説明する。
本実施形態の圧電振動子１の製造方法は、ベース基板加工工程、ステム装着工程、圧電振動片接続工程、ケース固定工程、折曲工程、繰り返し工程、基部固定工程、樹脂成形工程及び切断工程を順に行うことで、ベース基板２０を最初から最後まで利用し続けながら一度に複数の圧電振動子１を製造する方法である。これら各工程について、図７から図９に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００４９】
まず、導電性材料からなるベース基板２０をパターニングしながら加工して、図１０及び図１１に示すように、一方向に延びた帯状のプラグリードフレーム（基部）２１を形成すると共に、該プラグリードフレーム２１にリード端子１１と、後に外部接続端子５となる突出部２２とをそれぞれ複数形成するベース基板加工工程を行う。
この工程を具体的に説明すると、平板状のベース基板２０を準備（Ｓ１）した後、プレス加工、レーザ加工或いはエッチング等の化学的な加工を施して、プラグリードフレーム２１を形成すると共に、リード端子１１及び突出部２２をそれぞれ複数形成する（Ｓ２）。この際、プラグリードフレーム２１の一方側にアウターリード１１ｂが繋がった状態で、プラグリードフレーム２１に沿って所定間隔Ｌ毎に並ぶようにリード端子１１を形成する。特に、リード端子１１は、アウターリード１１ｂ側が繋がっているので、インナーリード１１ａ側が自由端となっており、外部から自由にアクセス可能な状態となっている。また、リード端子１１を形成する際に、図１１に示すように、後に取り付ける充填材１２の位置を位置決めさせる突起部１１ｃを同時に形成しておく。
【００５０】
また、突出部２２は、リード端子１１と同じ間隔Ｌ毎に、プラグリードフレーム２１の他方側から外方に向けて所定の幅Ｗで突出するように形成する。この際、突出部２２の先端に嵌合溝５ａを形成しておく。この時点で、ベース基板加工工程が終了する。
【００５１】
次いで、リード端子１１の所定位置に充填材１２を介してステム１０を装着するステム装着工程を行う。この工程を具体的に説明すると、まず、充填材１２との密着性を高めるため、ベース基板２０を酸化処理する（Ｓ３）。また、この酸化処理の間に、充填材１２の原料を準備しておく（Ｓ４）。この原料としては、例えばホウ珪酸ガラス粉末である。続いて、この充填材１２の原料を、図示しない型を利用して酸化処理が終了した一対のリード端子１１の所定位置に充填すると共に、加圧成形する（Ｓ５）。この際、リード端子１１には、突起部１１ｃが形成されているので、充填材１２の原料を決められた所定位置に対して高精度に充填することができる。続いて、７５０℃前後の温度雰囲気で仮焼成を行い、図１２に示すように、充填材１２を焼結させる（Ｓ６）。なおこの時点では、充填材１２はまだリード端子１１との間に隙間をもったままである。
【００５２】
また、上記工程と同時に以下の工程を行って、ステム１０を用意しておく。即ち、低炭素鋼、鉄ニッケル合金、鉄ニッケルコバルト合金等からなるステム用の板材を準備（Ｓ７）した後、この板材をプレスで打ち抜いて環状に形成する（Ｓ８）。続いて、酸洗浄や還元処理等の前処理を実施（Ｓ９）した後、充填材１２との密着性を高めるために酸化処理を行う（Ｓ１０）。これらの工程を行って、予めステム１０を用意しておく。
そして、図１３に示すように、ステム１０を充填材１２の外側に装着する（Ｓ１１）。ステム１０を装着した後、１０００℃前後の温度雰囲気で充填材１２の焼成を実施する（Ｓ１２）。これにより、充填材１２とリード端子１１との間、充填材１２とステム１０との間が完全に封着され、気密に耐えられる構造となる。つまり、ステム１０を貫通した状態で、該ステム１０とリード端子１１とを固定することができ、気密端子４を組み立てることができる。なおこの時点で、ステム装着工程が終了する。
【００５３】
次に、インナーリード１１ａと圧電振動片２とを電気的且つ機械的に接続する圧電振動片接続工程を行う。但しこの工程を行う前に、次に述べる工程を先に行う。まず、後に工程のためにリード端子１１の表面及びステム１０の外周面に同一材料の金属膜を湿式メッキ法で被膜する。そのための前処理として、リード端子１１の表面及びステム１０の外周面を洗浄すると共に、アルカリ溶液で脱脂した後、塩酸及び硫酸の溶液にて酸洗浄を行う（Ｓ１３）。この前処理が終了した後、リード端子１１の表面及びステム１０の外周面に下地金属膜を形成する（Ｓ１４）。例えば、Ｃｕメッキ或いはＮｉメッキを略２μｍから５μｍの膜厚で被膜させる。
【００５４】
続いて、下地金属膜上に仕上金属膜を形成する（Ｓ１５）。例えば、錫や銀等の単一材料の他、錫鉛合金、錫ビスマス合金、錫アンチモン合金や錫銅合金等を、略８μｍから１５μｍの膜厚で被膜させた後に、ワイヤボンディングされるステムの領域には、金等の部分メッキを施しておくのが好適である。尤も、この部分金メッキは。全体に施しても良いし、下地金属を形成した後に、金を含む金錫メッキを全体に施すことも可能である。
このように下地金属膜及び仕上金属膜からなる金属膜を被膜させることで、インナーリード１１ａと圧電振動片２との接続を可能にすることができる。また、圧電振動片２の接続だけでなく、ステム１０の外周面に被膜された金属膜が軟らかく弾性変形する特性を有しているので、ステム１０とケース３との冷間圧接を可能にすることができ、気密接合を行うことができる。
【００５５】
続いて、金属膜の安定化を図るために、真空雰囲気の炉中でアニーリングを行う（Ｓ１６）。例えば、１７０℃の温度で１時間の加熱を行う。これにより、金属膜中に残っている残留応力を除去することができる。
このアニーリングが終了した時点で、圧電振動片接続工程を開始することができる。なお、金属膜を被膜する際に、湿式メッキ法で行った場合を例にしたが、この場合に限られず、例えば、蒸着法や化学気相法等も構わない。
【００５６】
次に、圧電振動片接続工程を開始する。図１４に示すように、マウント電極２ｃ側をインナーリード１１ａ側に向けた状態で圧電振動片２を供給させて（Ｓ１８）、マウント電極２ｃとインナーリード１１ａとを機械的に位置合わせさせる。この際、インナーリード１１ａの先端に形成された段段の部分と圧電振動片２の一方の面側に設けられた一方のマウント電極２ｃとを重ねあわせる。続いて、インナーリード１１ａに先ほど施された金属膜を熱源により溶融させて、インナーリード１１ａとマウント電極２ｃとを片面接合する（Ｓ１９）。これにより、図１５に示すように、圧電振動片２をマウントすることができる。なお、熱源としては、加熱した不活性ガス、レーザや光源等が利用される。或いは、インナーリード１１ａの母材自体を溶融させても良く、例えば、アーク放電熱等の技術が利用できる。
【００５７】
続いて、図１６に示すように、圧電振動片２の他方の面側に設けられた他方のマウント電極２ｃとステム１０との間にワイヤ１３をボンディングする（Ｓ２０）。これにより、ステム１０と圧電振動片２とが電気的に接続された状態となる。この時点で圧電振動片接続工程が終了する。
特にこの工程を行う際に、インナーリード１１ａ側が自由端となっているので、何ら制約を受けることなく容易に圧電振動片２を近づけて接続することができる。
【００５８】
圧電振動片２をマウントさせた後、マウントによる歪みを除去するために、所定の温度でベーキングを行う（Ｓ２１）。続いて、ケース３を固定する前に、圧電振動片２の周波数調整（微調）を行う（Ｓ２２）。この周波数調整について具体的に説明すると、全体を真空チャンバーに入れた状態で、アウターリード１１ｂとステム１０との間に電圧を印加して圧電振動片２を振動させる。そして、周波数を計測しながら、レーザにより一対の振動腕部２ｂの先端に設けられた重り金属膜を蒸発させることで、周波数の調整を行う。なお、周波数計測を行うには、図１７に示すように、アウターリード１１ｂ及びステム１０にそれぞれプローブＰの先端を押し付けることで、計測を正確に行うことができる。この周波数調整工程を行うことで、予め決められた周波数の範囲内に圧電振動片２の周波数を調整することができる。
特に、ステム１０と圧電振動片２とが導通しているので、簡単に圧電振動片２を振動させることができ、周波数調整に時間や手間がかかることがない。なお、重り金属膜を蒸発させる際に、レーザ以外にも、アルゴンイオンを照射して蒸発させても構わない。
【００５９】
次に、圧電振動片２にケース３を被せて内部に収納させる共に、該ケース３と気密端子４とを固定するケース固定工程を行う。この工程について具体的に説明すると、真空中で図１８に示すようにケース３を接近させると共に、所定の荷重を加えながらケース３を気密端子４のステム１０の外周に圧入する（Ｓ２３）。すると、ステム１０の外周面に形成された金属膜が弾性変形するので、気密封止することができる。これにより、図１９に示すように、ケース３内に圧電振動片２を密閉して真空封止することができる。また、導電性のケース３であるので、ケース３とステム１０とが電気的に接続された状態となる。これにより、ケース３と圧電振動片２とが導通した状態となる。
また、この工程を行う前に、気密端子４、圧電振動片２及びケース３を十分に加熱して、表面吸着水分等を脱離させておく。
【００６０】
このケース固定工程を行う場合にも、上述した圧電振動片接続工程と同様に、何ら制約を受けることなく容易にケース３を近づけて固定することができる。よって、従来のように、ケース３を固定するためだけにリード端子１１を同じポイントで２回も折り曲げる必要がない。この工程が終了すると、図２０（ａ）に示すように、ケース３が固定されたリード端子１１がプラグリードフレーム２１に沿って複数並んだ状態となる。また、プラグリードフレーム２１、突出部２２及びリード端子１１は、共に同じベース基板２０から形成されているので、図２０（ｂ）に示すように、この時点ではまだ平板状となっている。
【００６１】
また、ケース３を固定した後、スクリーニングを行う。このスクリーニングは、周波数や共振抵抗値の安定化を図ると共に、ケース３を圧入した箇所に圧縮応力に起因する金属ウイスカが発生してしまうことを抑制するために行うものである。
【００６２】
次に、プラグリードフレーム２１に繋がれたアウターリード１１ｂの一部を折り曲げて、ケース３の位置を調整すると共に、突出部２２の一部を折り曲げる折曲工程を行う。この工程について具体的に説明すると、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、まずアウターリード１１ｂを略直角に２回折り曲げる（Ｓ２４）。これにより、ケース３がプラグリードフレーム２１の表面を通る仮想平面Ｈに対して略平行で、外周面がこの仮想平面Ｈに対して非接触な状態となる。つまり、プラグリードフレーム２１を底面に載置したときに、ケース３を底面に対して略平行にした状態で、底面から浮上させた状態にすることができる。また、アウターリード１１ｂの折り曲げと同時に、突出部２２の一部をアウターリード１１ｂの折曲方向と同じ方向に略直角に折り曲げておく（Ｓ２５）。
【００６３】
次に、上述した各工程を再度繰り返し行って、突出部２２が折り曲げられていると共に、アウターリード１１ｂが折り曲げられてケース３の位置が調整されたリード端子１１を複数有するプラグリードフレーム２１を、複数用意する繰り返し工程を行う。つまり、図２１（ａ）に示すプラグリードフレーム２１と同じものを複数用意する。
【００６４】
次に、図２２（ａ）に示すモールド用フレーム２３を準備する（Ｓ２６）。このモールド用フレーム２３は、導電性材料（例えば、ベース基板２０と同じ材料）から帯状に形成されたものであって、一定の間隔を空けて平行に配置された状態で使用される。
そして、上述したようにプラグリードフレーム２１を複数用意した後、各プラグリードフレーム２１をそれぞれモールド用フレーム２３に固定する基部固定工程を行う。具体的には、図２２（ａ）に示すように、モールド用フレーム２３間に架渡すようにプラグリードフレーム２１を溶接等により接合する（Ｓ２７）。また、各プラグリードフレーム２１に設けられたケース３がプラグリードフレーム２１に直交する方向（矢印Ａ方向）に沿って直線状に並ぶように配列させる。これにより、各プラグリードフレーム２１に設けられたリード端子１１及びケース３が、縦方向（矢印Ａ方向）及び横方向（矢印Ｂ方向）に整列した状態となる。
【００６５】
また、先ほど折り曲げた突出部２２の一部が、図２２（ｂ）に示すように、隣接するプラグリードフレーム２１に設けられたケース３の端面に対向した状態となる。よって、プラグリードフレーム２１を固定する際に、図２３に示すように、ケース３の突起部３ａを隣接するプラグリードフレーム２１に設けられた突出部２２の嵌合溝５ａに所定の力で押し込む。これにより突起部３ａは、弾性力により保持された状態となる。これにより、ケース３と隣接するプラグリードフレーム２１に設けられた突出部２２とを互いに強固に連結することができると共に、電気的に接続することができる。
なお、この工程を行うにあたり、モールド用フレーム２３の最端部に、折り曲げられた突出部２２のみが形成されたプラグリードフレーム２１を接合させておく。
【００６６】
次に、図２４（ａ）、（ｂ）に示すように、ケース３、折曲したアウターリード１１ｂ及び折曲した突出部２２を埋入させるように絶縁性の樹脂をモールド成形して、樹脂モールド部６を形成する樹脂成形工程を行う（Ｓ２８）。特に、上述した折曲工程によって、ケース３の位置が調整されているので、ケース３を樹脂モールド内に容易に埋入させた状態でパッケージングすることができる。また、プラグリードフレーム２１側のアウターリード１１ｂ及び突出部２２は、樹脂モールド部６から外部に露出した状態となっている。
【００６７】
ここで、樹脂モールド部６でパッケージングした内部の電気特性検査を行う（Ｓ２９）。即ち、圧電振動片２の共振周波数、共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等の併せてチェックする。
この電気特性検査が終了した後、プラグリードフレーム２１とアウターリード１１ｂとの間、プラグリードフレーム２１と突出部２２との間をそれぞれ切断して切り離す切断工程を行う（Ｓ３０）。その結果、図１から図４に示す圧電振動子１を製造することができる。なお、切り離された突出部２２は、外部接続端子５として機能する。そして、最後に製造した圧電振動子１の外観検査を行って（Ｓ３１）、寸法や品質等を最終的にチェックする。これにより、一度に複数の圧電振動子１を製造する製造方法が終了する。
【００６８】
上述したように本実施形態の製造方法は、最初の工程から最後の工程まで、ベース基板２０を加工したプラグリードフレーム２１を利用し続けることができるので、一連の流れで圧電振動子１を製造することができる。従って、手間と時間がかからず、低コストで効率の良い製造を行うことができる。また、製造中に組立誤差が生じ難いので、高品質化を図ることができる。特に本実施形態の場合には、予め決められた所定位置に対して高精度にステム１０を装着しているので、気密端子４の組立誤差を最小限に抑えることができる。このことからも、高品質化を図ることができる。
しかも、従来のようにリード端子１１を同じポイントで２回も折り曲げる必要がないので、応力集中を防ぐことができ、リード端子１１の強度低下を極力防止することができる。この点においても、高品質化を図ることができる。
【００６９】
また、ケース３及び外部接続端子５が、突起部３ａ及び嵌合溝５ａによって強固に連結しているので、落下等の衝撃が加わったとしても、ケース３と外部接続端子５とが非接触状態に成り難く、導通経路をより安定して確保し続けることができる。よって、製品の信頼性を向上することができる。
リード端子１１が２本ではなく１本であるので、従来のように互いの電気的な独立性を確保しながら充填材１２を小さく形成する等といった設計を行う必要がない。よって、気密端子４やケース３のサイズをより小さくすることができ、ケース３の径が１．０ｍｍ以下といった超小型化を図ることも可能である。
なお、以上の説明では、音叉型の振動片を例に挙げたが、振動片は屈曲振動する音叉型に限られず、例えば厚み滑りモードで振動する振動片であってもよい。厚み滑り振動片の場合は、圧入はＮ2等の不活性ガスの中で実施しても良い。
【００７０】
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図２５を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器３０は、図２５に示すように、圧電振動子１を、集積回路３１に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器３０は、コンデンサ等の電子部品３２が実装された基板３３を備えている。基板３３には、発振器用の上記集積回路３１が実装されており、この集積回路３１の近傍に、圧電振動子１の圧電振動片２が実装されている。これら電子部品３２、集積回路３１及び圧電振動子１は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。
【００７１】
このように構成された発振器３０において、圧電振動子１に電圧を印加すると、該圧電振動子１内の圧電振動片２が振動する。この振動は、圧電振動片２が有する圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路３１に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路３１によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子１が発振子として機能する。
また、集積回路３１の構成を、例えば、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。
【００７２】
上述したように、本実施形態の発振器３０によれば、強度的に優れ、高品質で超小型化可能な圧電振動子１を備えているので、発振器３０自体の高品質化及び小型化を図ることができ、製品の信頼性を向上することができる。また、これに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。
【００７３】
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図２６を参照して説明する。なお電子機器として、上述した圧電振動子１を有する携帯情報機器４０を例にして説明する。
始めに本実施形態の携帯情報機器４０は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカ及びマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化及び軽量化されている。
【００７４】
次に、本実施形態の携帯情報機器４０の構成について説明する。この携帯情報機器４０は、図２５に示すように、圧電振動子１と、電力を供給するための電源部４１とを備えている。電源部４１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部４１には、各種制御を行う制御部４２と、時刻等のカウントを行う計時部４３と、外部との通信を行う通信部４４と、各種情報を表示する表示部４５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部４６とが並列に接続されている。そして、電源部４１によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。
【００７５】
制御部４２は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部４２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、該ＲＯＭに書き込まれたプログラムを読み出して実行するＣＰＵと、該ＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等とを備えている。
【００７６】
計時部４３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子１とを備えている。圧電振動子１に電圧を印加すると圧電振動片２が振動し、該振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部４２と信号の送受信が行われ、表示部４５に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報等が表示される。
【００７７】
通信部４４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部４７、音声処理部４８、切替部４９、増幅部５０、音声入出力部５１、電話番号入力部５２、着信音発生部５３及び呼制御メモリ部５４を備えている。
無線部４７は、音声データ等の各種データを、アンテナ５５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部４８は、無線部４７又は増幅部５０から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部５０は、音声処理部４８又は音声入出力部５１から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部５１は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。
【００７８】
また、着信音発生部５３は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部４９は、着信時に限って、音声処理部４８に接続されている増幅部５０を着信音発生部５３に切り替えることによって、着信音発生部５３において生成された着信音が増幅部５０を介して音声入出力部５１に出力される。
なお、呼制御メモリ部５４は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部５２は、例えば、０から９の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。
【００７９】
電圧検出部４６は、電源部４１によって制御部４２等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部４２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部４４を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、３Ｖ程度となる。電圧検出部４６から電圧降下の通知を受けた制御部４２は、無線部４７、音声処理部４８、切替部４９及び着信音発生部５３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部４７の動作停止は、必須となる。更に、表示部４５に、通信部４４が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。
【００８０】
即ち、電圧検出部４６と制御部４２とによって、通信部４４の動作を禁止し、その旨を表示部４５に表示することができる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部４５の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×（バツ）印を付けるようにしても良い。
なお、通信部４４の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部５６を備えることで、通信部４４の機能をより確実に停止することができる。
【００８１】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器４０によれば、強度的に優れ、高品質で超小型化可能な圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器４０自体も同様に強度的に優れ、高品質化で小型化を図ることができ、製品の信頼性を向上することができる。また、これに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。
【００８２】
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図２７を参照して説明する。
本実施形態の電波時計６０は、図２７に示すように、フィルタ部６１に電気的に接続された圧電振動子１を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（６０ｋＨｚ）とに、標準の電波を送信する送信所（送信局）があり、それぞれ標準電波を送信している。４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。
【００８３】
以下、電波時計６０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ６２は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの搬送波にＡＭ変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ６３によって増幅され、複数の圧電振動子１を有するフィルタ部６１によって濾波、同調される。
本実施形態における圧電振動子１は、上記搬送周波数と同一の４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部６８、６９をそれぞれ備えている。
【００８４】
更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路６４により検波復調される。続いて、波形整形回路６５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ６６でカウントされる。ＣＰＵ６６では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ６７に反映され、正確な時刻情報が表示される。
搬送波は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚであるから、水晶振動子部６８、６９は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。
【００８５】
なお、上述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは７７．５ＫＨｚの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計６０を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子１を必要とする。
【００８６】
上述したように、本実施形態の電波時計６０によれば、強度的に優れ、高品質で超小型化が可能な圧電振動子１を備えているので、電波時計６０自体も同様に強度的に優れ、高品質化で小型化を図ることができ、製品の信頼性を向上することができる。またこれに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。
【００８７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る圧電振動子の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す圧電振動子を矢印Ｃ方向から見た図である。
【図３】図１に示す圧電振動子を矢印Ｄ方向から見た図である。
【図４】図１に示す圧電振動子を矢印Ｅ方向から見た図である。
【図５】図１に示すケースの中身を見た図であって、圧電振動子を上方から状態の図である。
【図６】図１に示す圧電振動子の圧電振動片とケースと気密端子との位置関係を示した断面図ある。
【図７】図１に示す圧電振動子を製造する際の一工程を示すフローチャートである。
【図８】図７に示すフローチャートの続きである。
【図９】図８に示すフローチャートの続きである。
【図１０】図１に示す圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、ベース基板を加工して、帯状のプラグリードフレームを形成すると共に、該プラグリードフレームに一対のリード端子及び突出部をそれぞれ複数形成した状態を示す図である。
【図１１】図１０に示すプラグリードフレームを一部拡大した状態を示す図である。
【図１２】図１１に示す状態から、一対のリード端子の所定位置に充填材を取り付けた状態を示す図である。
【図１３】図１２に示す状態から、ステムを装着した状態を示す図である。
【図１４】図１３に示す状態から、マウント電極をインナーリード側に向けた状態で、圧電振動片を近づけた状態を示す図である。
【図１５】図１４に示す状態から、インナーリードと一方のマウント電極とを電気的及び機械的に接続して、圧電振動片をマウントした状態を示す図である。
【図１６】図１５に示す状態から、ワイヤを介してステムと他方のマウント電極とを電気的に接続した状態を示す図である。
【図１７】図１６に示す状態から、アウターリード及びステムにプローブを接触させながら、圧電振動片の周波数調整を行っている状態を示す図である。
【図１８】図１７に示す状態から、圧電振動片を内部に収納させるようにケースを被せている状態を示す図である。
【図１９】図１８に示す状態から、ステムの外周にケースを圧入固定した状態を示す図である。
【図２０】（ａ）は図１９に示す状態を上方から見た図であり、（ｂ）は（ａ）を側方から見た状態を示す図である。
【図２１】（ａ）は図２０に示す状態から、アウターリード及び突出部を折曲した状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）を側方から見た状態を示す図である。
【図２２】（ａ）は図２１に示すプラグリードフレームをモールド用フレームに複数隣接させて並べた状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）を側方から見た状態を示す図である。
【図２３】ケースの突起部を突出部に形成された嵌合溝に押し込んで、突起部を保持させる流れを示した図である。
【図２４】（ａ）は図２２に示す状態から樹脂をモールドして樹脂モールド部を成形した状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）を側方から見た状態を示す図である。
【図２５】本発明に係る発振器の一実施形態を示す構成図である。
【図２６】本発明に係る電子機器の一実施形態を示す構成図である。
【図２７】本発明に係る電波時計の一実施形態を示す構成図である。
【図２８】従来の圧電振動子の一例を示す斜視図である。
【図２９】図２８に示す圧電振動子を樹脂モールド部でパッケージングした圧電振動子の側面図である。
【符号の説明】
【００８９】
Ｈ    プラグリードフレームの仮想平面
１    圧電振動子
２    圧電振動片
３    ケース
３ａ    ケースの突起部
４    気密端子
５    外部接続端子
５ａ    外部接続端子の嵌合溝５ａ
６    樹脂モールド部
１０    ステム
１１    リード端子
１１ａ    リード端子のインナーリード
１１ｂ    リード端子のアウターリード
１１ｃ    突起部（位置決め部）
１２    充填材
２０    ベース基板
２１    プラグリードフレーム（基部）
２２    突出部（後の外部接続端子）
２３    モールド用フレーム
３０    発振器
３１    集積回路
４０    携帯情報機器（電子機器）
４３    計時部
６０    電波時計
６１    フィルタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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