(57)【要約】【課題】気密端子外周面の半田メッキを溶融により変形させることの無い圧電振動子の製造方法、及び圧電振動子の製造装置を提供する【解決手段】圧電振動片３が半田ペースト４を介してインナーリード２ａに仮固定された状態の気密端子１に対して、ハロゲンランプ１２から熱線を照射して半田ペースト４を溶融しない程度に加熱し、その後、半田ペースト４を溶融させるのに十分な温度に加熱した熱風を吹付けて半田ペースト４を溶融させる。これにより、熱風の吹付けが比較的低温且つ短時間に抑えられ、気密端子１外周面の半田メッキ６が溶融して変形することがなくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密端子に固定されたリードに圧電振動片を半田接合する圧電振動子の製造方法であって、
圧電振動片が半田層を介してリードに仮固定された状態の気密端子に対して熱線を照射する予備加熱工程と、
前記予備加熱工程を経た前記気密端子に対して熱風を吹付ける本加熱工程とを有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
前記本加熱工程は、前記気密端子に対して片側一方向から熱風を吹付ける第一の本加熱工程と、当該第一の本加熱工程を経た前記気密端子に対して前記片側一方向とは対向する片側一方向から熱風を吹付ける第二の本加熱工程とから成ることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
前記予備加熱工程において、前記半田層を当該半田層に含まれるフラックス成分が活性化する程度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
前記予備加熱工程における前記熱線は、ハロゲンランプから照射されるものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
気密端子に固定されたリードに圧電振動片を半田接合する圧電振動子の製造装置であって、
圧電振動片が半田層を介してリードに仮固定された状態の気密端子をワークとして搬送するワーク搬送手段と、
前記ワークに対して熱線を照射する熱線照射手段と、
前記熱線照射手段よりも前記ワーク搬送手段の搬送経路下流側に設置され、前記ワークに対して熱風を吹付ける熱風吹付手段とを備えたことを特徴とする圧電振動子の製造装置。
【請求項６】
前記熱風吹付手段を２つ備え、当該２つの熱風吹付手段は、前記ワーク搬送手段の搬送経路両側に沿って１つずつ配置されると共に、一方が他方よりも前記ワーク搬送手段の搬送経路下流側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の圧電振動子の製造装置。
【請求項７】
前記２つの熱風吹付手段は、熱風の吹付け範囲が互いに一部重複するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の圧電振動子の製造装置。
【請求項８】
前記ワークを保持した状態で前記ワーク搬送手段により搬送されるワーク搬送治具を備え、当該ワーク搬送治具は、前記圧電振動片の主面片側を遮蔽するように立設された壁部を有すると共に、当該壁部には、前記圧電振動片と前記リードとの接合部位を前記壁部の背面側へ露呈させる開口部が設けられていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１つに記載の圧電振動子の製造装置。
【請求項９】
前記熱線照射手段から照射された熱線を前記ワークに向けて集束させる熱線集束手段を備え、当該熱線集束手段が熱線を集束させる集束点は、前記圧電振動片と前記リードとの接合部位から外れた位置に配置されることを特徴とする請求項５〜８の何れか１つに記載の圧電振動子の製造装置。
【請求項１０】
前記熱線照射手段は、ハロゲンランプであることを特徴とする請求項５〜９の何れか１つに記載の圧電振動子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密端子に固定されたリードに圧電振動片を半田接合する圧電振動子の製造方法、及び圧電振動子の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、気密端子に固定されたリードの先端部（インナーリード）に圧電振動片を半田接合し、キャップ状の封止管で気密封止した所謂シリンダー型の圧電振動子が知られている。
【０００３】
図５は、シリンダー型の圧電振動子から封止管を取り外した状態を示す側面図である。絶縁部材から成る円柱状の気密端子１には、２本のリード２が厚み方向へ貫通した状態で固定されており、その上端部（インナーリード）２ａに音叉型の圧電振動片３の下端部が半田ペースト４により半田接合されている。気密端子１の外周面には、封止管５（点線で描画）を圧入する際の圧入代として半田メッキ６（例えば、ＳｎＣｕメッキ）が施されており、そこにキャップ状の封止管５の開口端が圧入されることで圧電振動片３が封止管５の内部に気密封止された状態となる。
【０００４】
図６は、従来技術による圧電振動子の製造装置を示す上面図、図７は、従来技術による圧電振動子の製造方法における加熱温度の変化を、横軸を経過時間、縦軸を加熱温度として模式的に示すグラフである。シリンダー型の圧電振動子を製造するに当たっては、まず、予め外周面に半田メッキ６が施された気密端子１をワーク搬送治具７に複数個（１６個）搭載したうえで、圧電振動片３を２本のインナーリード２ａの片側に半田ペースト４（例えば、ＳｎＡｇＣｕの混合ペースト）を介して仮固定し、その状態でワーク搬送治具７を耐熱式のベルトコンベア８の上に載置して搬送する。
【０００５】
ベルトコンベア８の搬送経路の途中には、半田ペースト４を溶融させるのに十分な温度（例えば、７００〜８００℃）に加熱した空気（熱風）を噴射する熱風噴射ノズル（ガラス管）９が、搬送経路の片側に沿って複数個（８個）並べて設置されており、ワーク搬送治具７がそれら熱風噴射ノズル９と対向する領域に差し掛かると、熱風噴射ノズル９から噴射された熱風が圧電振動片３とインナーリード２ａとの接合部位周辺に局所的に吹付けられ、ワーク搬送治具７がその領域を通過する間（期間ｔ０）に、半田ペースト４が溶融して圧電振動片３がインナーリード２ａに接合された状態となる。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平８−２５０９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半田ペーストを熱風加熱により溶融させる場合、熱風噴射ノズルから噴射された熱風は圧電振動片とインナーリードとの接合部位に向けて局所的に吹付けられるものの、吹付けられた熱風はその周辺にまで拡散するため、加熱対象である半田ペーストのみならず、気密端子外周面の半田メッキまで加熱されることとなる。
【０００７】
半田ペーストには、融点が約２２０℃程度のもの（ＳｎＡｇＣｕの混合ペースト）が用いられ、それに合わせて半田ペーストを溶融させる熱風には、当然ながら半田ペーストを溶融させるのに十分な温度が設定されるが、気密端子外周面に施される半田メッキには、融点が半田ペーストに近い約２２５℃程度のもの（ＳｎＣｕメッキ）が用いられるため、熱風の吹付けにより気密端子周辺の温度が上昇して半田ペーストが溶融し始める頃には、同様に気密端子外周面の半田メッキも溶融する可能性がある。
【０００８】
気密端子外周面の半田メッキが溶融したとしても、気密端子外周面上において溶融した半田メッキに流れが生じなければ特に問題とはならないが、溶融した半田メッキは吹付けられた熱風の圧力により風下側へと押し流されて片寄り、熱風の吹付けが終了して半田メッキが再び固化した時点では、気密端子外周面の半田メッキに厚さのばらつきが生じて全体が変形しており、そのままの状態で封止管を圧入すると、封止管と気密端子との間に隙間が生じてリークが発生することとなる。
【０００９】
本発明は、以上の問題点に鑑みて成されたものであり、気密端子外周面の半田メッキを溶融により変形させることの無い圧電振動子の製造方法、及び圧電振動子の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
気密端子に固定されたリードに圧電振動片を半田接合する圧電振動子の製造方法であって、圧電振動片が半田層を介してリードに仮固定された状態の気密端子に対して熱線を照射する予備加熱工程と、前記予備加熱工程を経た前記気密端子に対して熱風を吹付ける本加熱工程とを有する圧電振動子の製造方法とする。
【００１１】
前記本加熱工程は、前記気密端子に対して片側一方向から熱風を吹付ける第一の本加熱工程と、当該第一の本加熱工程を経た前記気密端子に対して前記片側一方向とは対向する片側一方向から熱風を吹付ける第二の本加熱工程とから成る圧電振動子の製造方法とする。
【００１２】
前記予備加熱工程において、前記半田層を当該半田層に含まれるフラックス成分が活性化する程度に加熱する圧電振動子の製造方法とする。
【００１３】
前記予備加熱工程における前記熱線は、ハロゲンランプから照射されるものである圧電振動子の製造方法とする。
【００１４】
気密端子に固定されたリードに圧電振動片を半田接合する圧電振動子の製造装置であって、圧電振動片が半田層を介してリードに仮固定された状態の気密端子をワークとして搬送するワーク搬送手段と、前記ワークに対して熱線を照射する熱線照射手段と、前記熱線照射手段よりも前記ワーク搬送手段の搬送経路下流側に設置され、前記ワークに対して熱風を吹付ける熱風吹付手段とを備えた圧電振動子の製造装置とする。
【００１５】
前記熱風吹付手段を２つ備え、当該２つの熱風吹付手段は、前記ワーク搬送手段の搬送経路両側に沿って１つずつ配置されると共に、一方が他方よりも前記ワーク搬送手段の搬送経路下流側に配置されている圧電振動子の製造装置とする。
【００１６】
前記２つの熱風吹付手段は、熱風の吹付け範囲が互いに一部重複するように配置されている圧電振動子の製造装置とする。
【００１７】
前記ワークを保持した状態で前記ワーク搬送手段により搬送されるワーク搬送治具を備え、当該ワーク搬送治具は、前記圧電振動片の主面片側を遮蔽するように立設された壁部を有すると共に、当該壁部には、前記圧電振動片と前記リードとの接合部位を前記壁部の背面側へ露呈させる開口部が設けられている圧電振動子の製造装置とする。
【００１８】
前記熱線照射手段から照射された熱線を前記ワークに向けて集束させる熱線集束手段を備え、当該熱線集束手段が熱線を集束させる集束点は、前記圧電振動片と前記リードとの接合部位から外れた位置に配置される圧電振動子の製造装置とする。
【００１９】
前記熱線照射手段は、ハロゲンランプである圧電振動子の製造装置とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、半田ペーストを予めハロゲンランプによりある程度加熱した後、熱風を吹付けることにより半田ペーストを溶融させているため、熱風の吹付けが比較的低温且つ短時間に抑えられ、気密端子外周面の半田メッキが溶融して変形することがなくなり、封止管を圧入した際のリークの発生が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明による圧電振動子の製造装置を示す上面図、図２は、本発明による圧電振動子の製造装置を示す側面図、及びその要部拡大図、図３は、本発明による圧電振動子の製造装置に係るワーク搬送治具を示す正面図、上面図、及び側面図である。図３に示すようにワーク搬送治具１１には、図５に示したような２本のインナーリード２ａの片側に半田ペースト４を介して圧電振動片３が仮固定された状態の気密端子１が複数個（１６個）搭載されている。
【００２２】
ワーク搬送治具１１には、圧電振動片３の主面片側を遮蔽するように立設された壁部１１ａが設けられており、この壁部１１ａに圧電振動片３の主面片側が当接することで圧電振動片３の位置決めが成されると共に、圧電振動片３に熱線や熱風が直接当たらないように圧電振動片３が防護されている。
【００２３】
また、壁部１１ａの下部には、圧電振動片３とインナーリード２ａとの接合部位を壁部１１ａの背面側へ露呈する開口部１１ｂが設けられ、更に開口部１１ｂの上縁部には、熱線を圧電振動片３とインナーリード２ａとの接合部位へ通過させ易くするための切欠部１１ｃが設けられており、壁部１１ａの背面側から照射された熱線又は吹付けられた熱風が開口部１１ｂを通して圧電振動片３とインナーリード２ａとの接合部位周辺に直接照射又は吹付けられるようになっている。
【００２４】
以上のように圧電振動片３がインナーリード２ａに仮固定された状態の気密端子１をワークとして保持したワーク搬送治具１１は、図１に示すように耐熱式のベルトコンベア８の上に載置されて図中矢印の方向へ向かって一定速度で搬送される。
【００２５】
ベルトコンベア８の搬送経路片側には、ワークに熱線を照射する棒状のハロゲンランプ１２が搬送経路に沿って設置されている。ハロゲンランプ１２の片側には、ハロゲンランプ１２から照射された熱線を所定の範囲内に反射、集束させるリフレクター（楕円型反射鏡）１３が配設され、その集束方向がワーク側を向くようにリフレクター１３の反射面角度が調節されている。
【００２６】
リフレクター１３による熱線の集束点（焦点）Ｆは、圧電振動片３とインナーリード２ａとの接合部位周辺に置かれるが、焦点を接合部位と完全に一致させると温度が局所的に急上昇して気密端子１外周面の半田メッキ６が溶融する虞があるため、図２に示すように接合部位から適度に外れた位置に配置するのが好ましい。
【００２７】
また、ハロゲンランプ１２から照射される熱線の強度は、半田ペースト４を溶融させない程度に設定されており、半田ペースト４にフラックス成分が含まれている場合には、フラックス成分が活性化する程度であることが好ましい。
【００２８】
ハロゲンランプ１２よりもベルトコンベア８の搬送経路下流側には、ワークに熱風を吹付ける２つの熱風噴射ノズル（ガラス管）１４ａ、１４ｂが熱風噴射口をベルトコンベア８側に向けて設置されている。
【００２９】
２つの熱風噴射ノズル１４ａ、１４ｂのうち一方（第一の熱風噴射ノズル１４ａ）は、ベルトコンベア８を挟んでハロゲンランプ１２と対向する側に配置され、他方（第二の熱風噴射ノズル１４ｂ）は、ハロゲンランプ１２の設置側で第一の熱風噴射ノズル１４ａよりもベルトコンベア８の搬送経路下流側に配置されている。
【００３０】
ここで、主として半田ペースト４を溶融させるのに供するのは、第二の熱風噴射ノズル１４ｂであり、一方で第一の熱風噴射ノズル１４ａは、ワーク搬送治具１１がハロゲンランプ１２正面の熱線照射帯域Ｚ１を通過した後、第二の熱風噴射ノズル１４ｂ正面の熱風吹付帯域Ｚ３に搬送されるまでの間に、ワーク周辺の温度が低下しないように一時的に加熱する保温効果を与えるものである。
【００３１】
即ち、ハロゲンランプ１２とリフレクター１３を含むハロゲンランプユニットの構成や設置位置によっては、第二の熱風噴射ノズル１４ｂをハロゲンランプ１２に近接して設置できず、ハロゲンランプ１２の熱線照射帯域Ｚ１と第二の熱風噴射ノズル１４ｂの熱風吹付帯域Ｚ３との間に隙間が生じてしまい、その隙間が生じた領域においてワーク周辺の温度が低下し、ハロゲンランプ１２による加熱（予熱）の効果が十分に得られなくなってしまう虞がある。従って、第一の熱風噴射ノズル１４ａを設置することで第二の熱風噴射ノズル１４ｂの熱風吹付帯域Ｚ３を補って実質的にその隙間を埋め、温度低下の無い安定した温度上昇を図っている。尚、第二の熱風噴射ノズル１４ｂをハロゲンランプ１２に近接して配置することができる場合には、第一の熱風噴射ノズルを省略することが可能である。
【００３２】
また、第一の熱風噴射ノズル１４ａと第二の熱風噴射ノズル１４ｂは、ワークに対する熱風の吹付け範囲（熱風吹付帯域Ｚ２、Ｚ３）が互いに一部重複するように、ベルトコンベア８の搬送経路に沿った方向に僅かにずらして配置されている。これにより、ワーク搬送治具１１が第一の熱風噴射ノズル１４ａ正面の熱風吹付帯域Ｚ２を通過して第二の熱風噴射ノズル１４ｂ正面の熱風吹付帯域Ｚ３へ移動する際に、２つの熱風噴射ノズル１４ａ、１４ｂの間で熱風が途切れて加熱温度が低下することはなく、半田ペーストの溶融が安定して行われる。
【００３３】
尚、以上のように熱風の吹付け範囲を互いに一部重複させるには、２つの熱風噴射ノズル１４ａ、１４ｂの設置位置自体をずらすことのみならず、熱風の吹付け範囲が放射状となるように熱風噴射ノズルの熱風噴射口の形状を変更するようにしても良い。
【００３４】
図４は、本発明による圧電振動子の製造装置における加熱温度の変化を、横軸を経過時間、縦軸を加熱温度として模式的に示すグラフである。以下、本発明による圧電振動子の製造装置を用いた圧電振動子の製造方法について説明する。まず、図５に示した状態の気密端子１をワークとして複数個（１６個）搭載したワーク搬送治具１１をベルトコンベア８の上に載置すると、ワーク搬送治具１１はベルトコンベア８の流れに乗って図中矢印の方向へ一定の速度で搬送されていく。
【００３５】
搬送されたワーク搬送治具１１がハロゲンランプ１２正面の熱線照射帯域（予熱ゾーン）Ｚ１に差し掛かると、ハロゲンランプ１２から照射された熱線がワーク搬送治具１１の壁部１１ａに設けられた開口部１１ｂを通して圧電振動片３とインナーリード２ａとの接合部位周辺に照射され、ワーク搬送治具１１が予熱ゾーンＺ１を通過するまでの間（期間ｔ１）に、圧電振動片３とインナーリード２ａとの接合部位周辺が半田ペースト４が溶融しない程度の温度（約１５０℃）に加熱（予熱）された状態となる。尚、半田ペースト４にフラックス成分が含まれている場合には、この時点でフラックス成分が活性化された状態となる。
【００３６】
この時、ハロゲンランプ１２から照射された熱線は、ワーク周辺の雰囲気全体を一様に加熱するため、半田ペースト４の温度上昇が安定したものとなり、半田ペースト４が均一に加熱される。尚、半田ペースト４が均一に加熱されないと、半田ペーストが溶融する際に半田玉が発生して溶着が妨げられたり、フラックス成分が焼けてガスが発生したり半田ペーストの見栄えが悪化する虞がある。
【００３７】
また、気密端子１外周面の半田メッキ６は、ハロゲンランプ１２から照射された熱線の集束範囲中心からは比較的距離が離れているため、半田ペースト４よりも加熱され難く、予熱ゾーンＺ１を通過した後も半田ペースト４よりは比較的温度が低い状態となっている。
【００３８】
続いて、予熱ゾーンＺ１を通過したワーク搬送治具１１が２つの熱風噴射ノズル１４ａ、１４ｂ正面の熱風吹付帯域（本加熱ゾーン）Ｚ２、Ｚ３のうち、第一の熱風噴射ノズル１４ａ正面の第一の本加熱ゾーンＺ２に差し掛かると、第一の熱風噴射ノズル１４ａから噴射された熱風（約６００〜７００℃）が、ワーク搬送治具１１のワーク整列側から圧電振動片３とインナーリード２ａとの接合部位周辺に局所的に吹付けられ、ワーク搬送治具１１が第一の本加熱ゾーンＺ２を通過するまでの間（期間ｔ２）に、圧電振動片３とインナーリード２ａとの接合部位周辺が半田ペースト４の融点よりも高い温度に加熱され、半田ペースト４が溶融し始めるか、それに近い状態となる。
【００３９】
続いて、第一の本加熱ゾーンＺ２を通過したワーク搬送治具１１が第二の熱風噴射ノズル１４ｂ正面の第二の本加熱ゾーンＺ３に差し掛かると、第二の熱風噴射ノズル１４ｂから噴射された熱風（約６００〜７００℃）が、ワーク搬送治具１１の壁部１１ａに設けられた開口部１１ｂを通して圧電振動片３とインナーリード２ａとの接合部位周辺に局所的に吹付けられ、ワーク搬送治具１１が第二の本加熱ゾーンＺ３を通過するまでの間（期間ｔ３）に、圧電振動片３とインナーリード２ａとの接合部位周辺が更に加熱されて半田ペースト４が完全に溶融した状態となる。
【００４０】
ここで、気密端子１外周面の半田メッキ６は、予熱ゾーンＺ１を通過した時点で半田ペースト４よりも比較的低い温度に保たれているため、本加熱ゾーンＺ２、Ｚ３を通過する間に半田メッキ６が溶融する温度にまで加熱されることはなく、また、仮に溶融したとしても、熱風の吹付けは短時間であるため、溶融した半田メッキ６が熱風の圧力により気密端子１外周面上で大きく片寄ることは無い。
【００４１】
また、半田ペースト４は、本加熱ゾーンＺ２、Ｚ３を通過する前の段階においてハロゲンランプ１２により予め適度に加熱されているため、本加熱に用いる熱風の温度は、従来の約７００〜８００℃に比べ比較的低温の約６００〜７００℃程度で十分であり、このことからも半田メッキ６の溶融が抑制される。
【００４２】
以上のようにしてワーク搬送治具１１が第二の本加熱ゾーンＺ３を通過すると、ワーク全体の温度が自然冷却により低下し、溶融した半田ペースト４が再び固化して圧電振動片３がインナーリード２ａに接合された状態となる。
【００４３】
本発明において、熱線や熱風による加熱温度や加熱時間は、使用する半田ペーストや半田メッキの材質等により変化し、ワークに応じて適宜設定されるものである。また、圧電振動片をインナーリードに接合する半田は、ペースト状のものに限定されず、インナーリード表面に形成された半田メッキ等の半田層であっても良い。
【００４４】
また、以上の実施例では、ワークを予熱する際の熱線照射手段にハロゲンランプを用いているが、ワークを好適に加熱できるのであれば、その他のものを用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による圧電振動子の製造装置を示す上面図
【図２】本発明による圧電振動子の製造装置を示す側面図、及びその要部拡大図
【図３】本発明による圧電振動子の製造装置に係るワーク搬送治具を示す正面図、上面図、及び側面図
【図４】本発明による圧電振動子の製造装置における加熱温度の変化を、横軸を経過時間、縦軸を加熱温度として模式的に示すグラフ
【図５】シリンダー型の圧電振動子から封止管を取り外した状態を示す側面図
【図６】従来技術による圧電振動子の製造装置を示す上面図
【図７】従来技術による圧電振動子の製造装置における加熱温度の変化を、横軸を経過時間、縦軸を加熱温度として模式的に示すグラフ
【符号の説明】
【００４６】
１      気密端子
２      リード
２ａ    インナーリード
３      圧電振動片
４      半田ペースト
５      封止管
６      半田メッキ
７      ワーク搬送治具
８      ベルトコンベア
９      熱風噴射ノズル
１１    ワーク搬送治具
１１ａ  壁部
１１ｂ  開口部
１１ｃ  切欠部
１２    ハロゲンランプ
１３    リフレクター
１４ａ  第一の熱風噴射ノズル
１４ｂ  第二の熱風噴射ノズル
【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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