(57)【要約】【課題】  内部部品にも、メッキ材にも鉛を使用しないで済む、完全鉛フリーで信頼性の高い圧電振動子や表面実装型圧電振動子とその製造方法を提供する。【解決手段】  気密端子１０は、ステム１１と、鉛フリーメッキ１５が施されたリード１２と、充填材１３とで形成されている。この気密端子１０のインナーリード１２ａと圧電振動片２０とを接続し、更に、ケース３０をステム１１に圧入して、圧電振動子１が構成される。充填材１３が充填されたステム１１の他方側の端面と、アウターリード１２ｂのうち前記他方側の端面に近い所定の領域には、プラズマ溶射により酸化アルミニウムを堆積した絶縁被膜６０を形成している。この絶縁被膜６０があるため、リフロー時の熱や、樹脂射出成形時の熱により、鉛フリーメッキ１５が溶けても、溶けたメッキ材の流動を抑えられ、２つのアウターリード１２ｂの間の短絡を防止することができる。【選択図】  図１
2007116622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のステムと、前記ステム内を貫通するように配置されると共に鉛を含まないメッキ材によりメッキが施されている２本のリードと、前記ステム内に充填されて前記リードを前記ステム内に固定・支持する充填材とでなる気密端子と、
前記リードのうち、前記ステムの一方の端面側から突出している部分であるインナーリードに接続された圧電振動片と、
前記インナーリード及び前記圧電振動片を覆うように、前記ステムの外周面に圧入された有底筒型のケースと、
を有する圧電振動子において、
前記充填材が充填された前記ステムの他方の端面と、
前記リードのうち前記ステムの他方の端面側から突出している部分であるアウターリードのうち、このアウターリードの長手方向に沿って、前記ステムの他方の端面を起点として予め決めた所定の長さの領域とに、
絶縁被膜が連続的に形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
前記リードに施された前記メッキは、
ＳｎＣｕ、またはＳｎＢｉ、またはＳｎＣｕＡｇ、またはＳｎＡｕのいずれか一つにより施されたメッキであることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
【請求項３】
前記絶縁被膜は、
酸化アルミニウムをプラズマ溶射により堆積したもの、または、
ポリイミドを塗布して絶縁被膜として形成したもの、または、
絶縁性接着剤を塗布して絶縁被膜として形成したもの、または、
溶融ガラスを塗布して絶縁被膜として形成したもの、または、
ポリシラザンを水蒸気により加湿・加熱して絶縁被膜として形成したもの、または、
酸化膜または窒化膜をプラズマＣＶＤにより絶縁被膜として形成したもの、または、
ヘキサメチルジシロキサンをプラズマ重合により絶縁被膜として形成したもの、
のいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電振動子。
【請求項４】
前記絶縁被膜の膜厚が１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の圧電振動子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の圧電振動子を、射出成形により樹脂でモールドしてなることを特徴とする表面実装型圧電振動子。
【請求項６】
前記樹脂は、鉛を用いないハンダ材を用いてリフローハンダする際の温度に耐えることができる、高温耐久性の樹脂であることを特徴とする請求項５に記載の表面実装型圧電振動子。
【請求項７】
筒状のステムと、前記ステム内を貫通するように配置されると共に鉛を含まないメッキ材によりメッキが施されている２本のリードと、前記ステム内に充填されて前記リードを前記ステム内に固定・支持する充填材とでなる気密端子の前記リードのうち、前記ステムの一方の端面側から突出している部分であるインナーリードに、圧電振動片を接続するマウント工程と、
前記インナーリード及び前記圧電振動片を覆うように、前記ステムの外周面を有底筒型のケースに圧入する圧入工程と、
前記充填材が充填された前記ステムの他方の端面と、前記リードのうち前記ステムの他方の端面側から突出している部分であるアウターリードのうちこのアウターリードの長手方向に沿って前記ステムの他方の端面を起点として予め決めた所定の長さの領域とに、絶縁被膜を連続的に形成する絶縁被膜形成工程と、
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８】
前記リードに施す前記メッキは、
ＳｎＣｕ、またはＳｎＢｉ、またはＳｎＣｕＡｇ、またはＳｎＡｕのいずれか一つにより施すことを特徴とする請求項７に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁被膜の形成は、
酸化アルミニウムをプラズマ溶射により堆積すること、または、
ポリイミドを塗布して絶縁被膜として形成すること、または、
絶縁性接着剤を塗布して絶縁被膜として形成すること、または、
溶融ガラスを塗布して絶縁被膜として形成すること、または、
ポリシラザンを水蒸気により加湿・加熱して絶縁被膜として形成すること、または、
酸化膜または窒化膜をプラズマＣＶＤにより絶縁被膜として形成すること、または、
ヘキサメチルジシロキサンをプラズマ重合により絶縁被膜として形成すること、
のいずれかであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁被膜の膜厚を１５０μｍ以下に形成することを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れか一項に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項１１】
筒状のステムと、前記ステム内を貫通するように配置されると共に鉛を含まないメッキ材によりメッキが施されている２本のリードと、前記ステム内に充填されて前記リードを前記ステム内に固定・支持する充填材とでなる気密端子の前記リードのうち、前記ステムの一方の端面側から突出している部分であるインナーリードに、圧電振動片を接続するマウント工程と、
前記インナーリード及び前記圧電振動片を覆うように、前記ステムの外周面を有底筒型のケースに圧入して圧電振動子を形成する圧入工程と、
前記充填材が充填された前記ステムの他方の端面と、前記リードのうち前記ステムの他方の端面側から突出している部分であるアウターリードのうちこのアウターリードの長手方向に沿って前記ステムの他方の端面を起点として予め決めた所定の長さの領域とに、絶縁被膜を連続的に形成する絶縁被膜形成工程と、
前記絶縁被膜が形成された前記圧電振動子を、射出成形により樹脂でモールドする射出成形工程と、
を有することを特徴とする表面実装型圧電振動子の製造方法。
【請求項１２】
射出成形によりモールドする前記樹脂は、鉛を用いないハンダ材を用いてリフローハンダする際の温度に耐えることができる、高温耐久性の樹脂であることを特徴とする請求項１１に記載の表面実装型圧電振動子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の圧電振動子、または請求項５乃至請求項６の何れか一項に記載の表面実装型圧電振動子を発振子として集積回路に接続して用いることを特徴とする発振器。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の圧電振動子、または請求項５乃至請求項６の何れか一項に記載の表面実装型圧電振動子を計時部に接続して用いることを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の圧電振動子、または請求項５乃至請求項６の何れか一項に記載の表面実装型圧電振動子をフィルター部に接続して用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、圧電振動子とその製造方法、表面実装型圧電振動子とその製造方法、発振器、電子機器及び電波時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動子は、電子機器の基準発振源や、マイクロコンピュータのクロック源などとして用いられている。この圧電振動子のパッケージとしては、箱型の形状をしたセラミックパッケージや、リードを備えたシリンダ型パッケージが慣用されている。
更に、シリンダ型パッケージを採用した圧電振動子を樹脂でモールドすると共に、リードフレームによる電極端子を設けた表面実装型圧電振動子も製造されている。
【０００３】
シリンダ型パッケージを採用したシリンダパッケージ型の圧電振動子では、圧電振動子のリードをプリント配線基板に直接ハンダ付けして実装する。
表面実装型圧電振動子では、自動実装機により、プリント配線基板上に機械実装される。即ち、プリント配線基板上にクリームハンダを印刷・塗布し、表面実装型圧電振動子をプリント配線基板上のクリームハンダの上に配置し、リフロー炉にてクリームハンダを加熱・溶融して、表面実装型圧電振動子をプリント配線基板にハンダ付けしている。
【０００４】
ここで、従来のシリンダパッケージ型の圧電振動子と、このシリンダパッケージ型の圧電振動子をモールドしてなる表面実装型圧電振動子の構成を説明する。
【０００５】
［シリンダパッケージ型の圧電振動子の構成］
図１０（ａ），（ｂ）は、シリンダパッケージ型の圧電振動子０１の従来例を示すものであり、図１０（ａ）は全体構成を示す斜視図、図１０（ｂ）はステム部分を抽出してリードの長手方向に沿って切断した状態を示す部分断面図である。（例えば、特許文献１参照。）。なお、図１０（ａ）では、圧電振動子の内部構造の説明を容易にするため、ケースを想像線で示している。
【０００６】
この圧電振動子０１は、気密端子０１０と、圧電振動片０２０と、ケース０３０を主要部材として構成されている。
【０００７】
このうち気密端子０１０は、円筒状のステム０１１と、このステム０１１内を貫通するように配置された２本の平行なリード０１２と、ステム０１１内に充填されて２本のリード０１２をステム０１１内に固定する充填材０１３により構成されている。
【０００８】
ステム０１１は、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）により形成されており、その表面には、厚さが略１０μｍから１５μｍのメッキ０１４が施されている。メッキ０１４としては、下地としてＣｕメッキをし、その上に仕上げメッキとしてＳｎ−Ｐｂメッキをしている。なお、図１０（ｂ）では、メッキ０１４のメッキ厚を誇張して図示している。
【０００９】
導電性材料からなる２本のリード０１２は、ステム０１１内を貫通した状態、即ちステム０１１内に充填された充填材０１３を貫通した状態で、この充填材０１３を介してステム０１１内で支持されている。
換言すると、２本のリード０１２は、充填材０１３が内部に充填されているステム０１１を間にして、ステム０１１の一方の端面（図１０では上側の端面）から突出すると共に、ステム０１１の他方の端面（図１０では下側の端面）から突出している。一般に、ステム０１１の一方の端面（図１０では上側の端面）から突出する部分を「インナーリード０１２ａ」と称し、ステム０１１の他方の端面（図１０では下側の端面）から突出している部分を「アウターリード０１２ｂ」と称している。
【００１０】
このリード０１２（インナーリード０１２ａもアウターリード０１２ｂも含む）の表面には、厚さが略１０μｍから１５μｍのメッキ０１５が施されている。メッキ０１５としては、下地としてＣｕメッキをし、その上に仕上げメッキとしてＳｎ−Ｐｂメッキをしている。
【００１１】
充填材０１３は、ほう珪酸ガラスで形成されたものであり、その熱膨張率が、ステム０１１やリード０１２と略等しくなっている。この充填材０１３は、ステム０１１の内部空間に充填されており、リード０１２を支持している。
【００１２】
圧電振動片０２０は、水晶を音叉形に形成し、その表面に励振電極（図示省略）やマウントパッド０２１を備えたものである。
この圧電振動片０２０のマウントパッド０２１と、気密端子０１０のインナーリード０１２ａは電気的に接続されている。この接続は、大気中にてインナーリード０１２ａの表面に施したメッキ０１５を局部的に溶融させ、この溶融したメッキにより、マウントパッド０２１とインナーリード０１２ａとを接続することにより行っている。
【００１３】
ケース０３０は、一端面（図１０（ａ）では、下端面）が開口し、他端面（図１０（ａ）では上端面）が閉塞した有底円筒形であり、洋白（黄銅Ｎｉ合金）の表面にＮｉメッキしたものである。
このケース０３０は、インナーリード０１２ａ及び圧電振動片０２０を覆って内部空間に収納するように、真空中にて、ケース０３０の開口端面側がステム０１１の外周面に緊密に締まり嵌めにより圧入されている。このとき、軟質金属であるメッキ０１４が冷間圧接され気密接合を実現している。
【００１４】
［表面実装型圧電振動子の構成］
図１１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、表面実装型圧電振動子０４０の従来例を示すものであり、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は（ａ）におけるＢＢ切断線での断面図、図１１（ｃ）は底面図、図１１（ｄ）は側面図である（例えば、特許文献２参照。）。尚、図１１（ｂ）では、圧電振動子は断面図とせず、その周囲の樹脂と電極端子を断面で表している。
【００１５】
この表面実装型圧電振動子０４０は、図１０に示すのと同じ構成となっているシリンダパッケージ型の圧電振動子０１を、射出成形（インジェクションモールド）により樹脂０４１でモールドしたものである。そしてリードフレームによる１対の電極端子０４２が、１対のアウターリード０１２ｂに電気的・機械的に接続され、この電極端子０４２の先端が、表面実装型圧電振動子０４０の底面に露出している。また、表面実装型圧電振動子０４０には、その長手方向の電極端子０４２に対向する位置に、リードフレームによるダミー電極端子０４３も備えられている。このダミー電極端子０４３も表面実装型圧電振動子０４０の底面に露出している。
【００１６】
なお、射出成形によりモールドする樹脂０４１としては、ガラス繊維が混入されている芳香族系のポリエステルなどが多用されている。
【００１７】
射出成形するときには、図１２に示すように、原料樹脂（ガラス繊維が混入されている芳香族系のポリエステル）を、ホッパー０５０を介して成形シリンダ（加熱筒）０５１に供給して加熱する。そして、リードフレームに備えたシリンダパッケージ型の圧電振動子を、加熱した上型０５２と下型０５３とで挟み、この上型０５２と下型０５３の間に、成形シリンダ（加熱筒）０５１にて加熱した樹脂を射出・注入してモールドしている。より具体的には、樹脂が図１１（ｂ）に示されるジャンクション０４４から短時間に注入され、金型０５２，０５３で形成された密閉空間に樹脂が充填される。成形時に、ボイドやクラックまたは割れがないように成形条件が設定される。
所定の時間冷却された後、上型０５２と下型０５３が離れ、成形された振動子は搬送機構で次工程に移載される。続いて、リードフレームの一部で形成した電極端子０４２，０４３が、表面実装型圧電振動子０４０側に残るように、リードフレームを切断して、図１１に示す表面実装型圧電振動子０４０が製造される。
【００１８】
【特許文献１】特開２００４−６３３８７号公報
【特許文献２】特許第３４７１２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
近年では、環境汚染防止の一貫として、ハンダ材の鉛フリー化が要求されており、リフローハンダにおいても、鉛を含有していないハンダ材（鉛フリーハンダ材）が使用されるようになってきている。つまり従来では、リフローハンダにおいて、ＳｎＰｂ共晶ハンダを用いていたが、最近では、鉛を含有しない鉛フリーハンダ材が使用されてきている。鉛フリーハンダ材としては、錫銀銅合金（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）、錫銀合金（Ｓｎ−Ａｇ）、錫ビスマス合金（Ｓｎ−Ｂｉ）等がある。
【００２０】
従来のＳｎＰｂ共晶ハンダを用いてリフローハンダをする際においては、リフローの最大温度は２３０°Ｃ〜２４０°Ｃであった。したがって、表面実装型圧電振動子をＳｎＰｂ共晶ハンダを用いてリフローハンダする場合には、この表面実装型圧電振動子に用いるモールド用の樹脂としては、この温度（最大温度が２３０°Ｃ〜２４０°Ｃ）に耐えることができる樹脂（ガラス繊維が混入された芳香族系のポリエステルなど）が採用されていた。
この場合、この樹脂を射出成形するときの、成形シリンダ（加熱筒）０５１内の温度は２９０°Ｃであり、金型０５２，０５３の温度は１３０°Ｃであった。
【００２１】
一方、鉛フリーハンダ材を用いてリフローハンダをする際においては、例えば代表的な錫銀銅合金である、錫主体で、銀３．０重量％、銅０．５重量％のハンダ（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）を用いた場合は、その共晶温度は、約２２７°Ｃであり、リフローの最大温度は２６０°Ｃと高い。従来よりも３０°Ｃ程度リフロー温度が上昇したために、実装部品側では耐熱性が問題になってくる。このため、表面実装型圧電振動子に用いるモールド用の樹脂としては、瞬時的に２６０°Ｃの温度に耐え、且つ、２５０°Ｃで１０秒間耐えられるものが要求されている。しかも、数回のリフローに耐えられ、リフロー後の寸法変形が所定寸法内に納まる耐熱性に優れたものが要求されている。したがって、表面実装型圧電振動子を鉛フリーハンダ材を用いてリフローハンダする場合には、この表面実装型圧電振動子に用いるモールド用の樹脂としては、この温度（瞬時的には２６０°Ｃ、１０秒間では２５０°Ｃ）に耐えることができる、ガラス繊維の含有量が従来品よりも多い、芳香族系のポリエステルなどが使用されている。つまり、高温耐久性のある樹脂が使用されている。
この場合、この高温耐久性のある樹脂を射出成形するときの、成形シリンダ（加熱筒）０５１内の温度は従来（ＳｎＰｂ共晶ハンダを使用する場合）よりも２０°Ｃ高い３１０°Ｃであり、金型０５２，０５３の温度は従来（ＳｎＰｂ共晶ハンダを使用する場合）よりも１０°Ｃ高い１４０°Ｃであり、射出圧力は従来（ＳｎＰｂ共晶ハンダを使用する場合）の１．５倍になっている。
【００２２】
結局、ＳｎＰｂ共晶ハンダのリフローの最大温度は２３０°Ｃ〜２４０°Ｃであるのに対し、鉛フリーハンダ材のリフローの最大温度が２６０°Ｃと高くなっているため、鉛フリーハンダ材に適用するモールド用樹脂としては、高温耐久性のある樹脂を使用しなければならない。
この高温耐久性の樹脂を射出成形するには、従来（ＳｎＰｂ共晶ハンダを使用する場合）よりも、高温・高圧にして射出成形をしなければならない。
【００２３】
更にＥＵ（欧州連合）ではＷＥＥＥ＆ＲｏＨｓ指令が発令されている。この指令では、鉛は電気製品に使用してはならない有害物質の一つとされており、２００６年７月１日以降、この規制内容を守らない製品はＥＵ諸国で販売できないこととなっている。
したがって、シリンダパッケージ型の圧電振動子や表面実装型圧電振動子においても、完全鉛フリー化、つまり、ハンダ材だけでなく、振動子の内部部品に施したメッキにも鉛を使用しないようにする必要がある。
【００２４】
現状では、ハンダ材としては鉛フリーハンダ材を使用しているが、表面実装型圧電振動子として、樹脂で形成される製品に内蔵されるシリンダパッケージ型の圧電振動子のリードやステムには、鉛成分の割合が高いメッキ（Ｐｂの重量成分が略８５％以上）、いわゆる錫鉛耐熱メッキが施されており、完全鉛フリー化は実現していない。なお、現時点で、錫鉛耐熱メッキは、代替材料が見あたらないとの理由で、製品に内蔵される場合や、内部接続に用いられる場合は、上記規制から外されている。本表面実装型圧電振動子の場合も、基板実装用の電極端子０４２及びダミー電極端子０４３には、鉛フリーメッキを容易に施すことができるために、錫鉛耐熱メッキの使用は内蔵される場合に限定されているが、鉛フリー化が望ましいことは勿論である。
【００２５】
完全鉛フリー化を実現するためには、圧電振動子のリードやステムのメッキを、鉛を含まないメッキ材にすることが必要である。そこで本願発明者は、シリンダパッケージ型の圧電振動子のリードやステムを、ＳｎＣｕによりメッキを施した圧電振動子を試作した。
そして、リードやステムをＳｎＣｕによりメッキしたシリンダ型パッケージの圧電振動子を、高温耐久性の樹脂により射出成形によりモールドして、表面実装型圧電振動子を試作してみた。なお、鉛フリーメッキ材であるＳｎＣｕにおけるＣｕの濃度は、実用的に使用可能な、１０％程度とした。この鉛フリーメッキ材であるＳｎＣｕは２２７°Ｃにて溶融する。なお、鉛を含有するＳｎＰｂメッキは、この温度（２２７°Ｃ）よりも高い、２８０°Ｃ以上の温度にならないと溶融は起きない。
【００２６】
このようにして試作した完全鉛フリー化した表面実装型圧電振動子を検査したところ、２本のアウターリード間で短絡（ショート）が生ずる場合があることが判明した。試作品では数十％のものに、短絡が発生した。
このように２本のアウターリード間で短絡が発生する原因を究明したところ、射出成形において、高温耐久性の樹脂を高温（３１０°Ｃ）にして高圧（従来よりも１．５倍の圧力）で射出するため、樹脂が注入されるジャンクション０４４の近傍において、溶融した流動樹脂の擦過作用と加熱作用により、アウターリードの表面にメッキしたＳｎＣｕの一部がわずかに溶融し、アウターリード間がこのわずかに溶けたメッキにより繋がって短絡することが原因であることが分かった。
【００２７】
特に近年では、圧電振動子の小型化が進んできており、これに伴い、アウターリードの間隔が狭くなっていることも、上述した短絡が発生し易くなっている一要因となっている。
ちなみに、各種タイプＡ〜Ｃの圧電振動子の寸法を、次表１に示す。なお表１に示す、ケース直径Ｄ、リード間隙間ｄ１、リード線径ｄ２は、図１３に示す通りのものである。
【００２８】
特に小型携帯機器に多用されるタイプＣのものは、表１に示すように、リード間隙間ｄ１は略１５０μｍであり、リードは極めて接近して配置されている。このため、短絡が発生し易い。今後さらに小型化が進行し、リード間隙間ｄ１は１００μｍ程度までが予想されている。従って、上記の述べた短絡は、更に発生し易くなる。
【００２９】
尚、上記に述べた短絡現象の発生は射出成形時のみに発生し、鉛フリーハンダを用いたリフローにおいては発生していない。これは、射出成形においては、前述した様に、ジャンクション０４４から高温の溶融した成形用樹脂が高圧で短時間に注入されるために、ジャンクション０４４付近のリード表面のメッキが溶けた後に、流動する樹脂の動きに伴って移動して、一対のリード間で繋がり易くなるものと推察される。
【００３０】
【表１】
2007116622.tif 000003
【００３１】
本発明は、上記従来技術に鑑み、ハンダ材のみならず内部部品のメッキにも鉛を用いない、完全鉛フリーの圧電振動子および表面実装型圧電振動子ならびにその製造方法、さらには、このような圧電振動子や表面実装型圧電振動子を用いた発振器、電子機器、電波時計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】
【００３２】
本発明では、圧電振動子及び表面実装型圧電振動子の完全鉛フリー化を実現できるように工夫したものである。
即ち、実装用のハンダとして鉛を含有しないハンダ材を用いてハンダ付けできると共に、内部部品のメッキにも鉛を含有しないメッキ材によりメッキを施し、しかも、リード間の短絡という不具合が発生しない信頼性の高い、圧電振動子及び表面実装型圧電振動子を実現するものである。
【００３３】
上記課題を解決する本発明の圧電振動子の構成は、
筒状のステムと、前記ステム内を貫通するように配置されると共に鉛を含まないメッキ材によりメッキが施されている２本のリードと、前記ステム内に充填されて前記リードを前記ステム内に固定・支持する充填材とでなる気密端子と、
前記リードのうち、前記ステムの一方の端面側から突出している部分であるインナーリードに接続された圧電振動片と、
前記インナーリード及び前記圧電振動片を覆うように、前記ステムの外周面に圧入された有底筒型のケースと、
を有する圧電振動子において、
前記充填材が充填された前記ステムの他方の端面と、
前記リードのうち前記ステムの他方の端面側から突出している部分であるアウターリードのうち、このアウターリードの長手方向に沿って、前記ステムの他方の端面を起点として予め決めた所定の長さの領域とに、
前記リードに施したメッキを溶かすことがない薄膜成形技術により、絶縁被膜が連続的に形成されていることを特徴とする。
【００３４】
また本発明の圧電振動子の構成は、更に、
前記リードに施された前記メッキは、
ＳｎＣｕ、またはＳｎＢｉ、またはＳｎＣｕＡｇ、またはＳｎＡｕのいずれか一つにより施されたメッキであることや、
前記絶縁被膜は、
酸化アルミニウムをプラズマ溶射により堆積したもの、または、
ポリイミドを塗布して絶縁被膜として形成したもの、または、
絶縁性接着剤を塗布して絶縁被膜として形成したもの、または、
溶融ガラスを塗布して絶縁被膜として形成したもの、または、
ポリシラザンを水蒸気により加湿・加熱して絶縁被膜として形成したもの、または、
酸化膜または窒化膜をプラズマＣＶＤにより絶縁被膜として形成したもの、または、
ヘキサメチルジシロキサンをプラズマ重合により絶縁被膜として形成したもの、
のいずれかであることや、
前記絶縁被膜の膜厚が１５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００３５】
また本発明の表面実装型圧電振動子の構成は、
前記構成となっている圧電振動子を、射出成形により樹脂でモールドしてなることを特徴とする。
このとき、
前記樹脂は、鉛を用いないハンダ材を用いてリフローハンダする際の温度に耐えることができる、高温耐久性の樹脂であることを特徴とする。
【００３６】
また本発明の表面実装型圧電振動子の製造方法の構成は、
筒状のステムと、前記ステム内を貫通するように配置されると共に鉛を含まないメッキ材によりメッキが施されている２本のリードと、前記ステム内に充填されて前記リードを前記ステム内に固定・支持する充填材とでなる気密端子の前記リードのうち、前記ステムの一方の端面側から突出している部分であるインナーリードに、圧電振動片を接続するマウント工程と、
前記インナーリード及び前記圧電振動片を覆うように、前記ステムの外周面を有底筒型のケースに圧入する圧入工程と、
前記充填材が充填された前記ステムの他方の端面と、前記リードのうち前記ステムの他方の端面側から突出している部分であるアウターリードのうちこのアウターリードの長手方向に沿って前記ステムの他方の端面を起点として予め決めた所定の長さの領域とに、前記リードに施したメッキを溶かすことがない薄膜成形技術により絶縁被膜を連続的に形成する絶縁被膜形成工程と、
を有することを特徴とする。
【００３７】
また本発明の表面実装型圧電振動子の製造方法の構成は、更に、
前記リードに施す前記メッキは、
ＳｎＣｕ、またはＳｎＢｉ、またはＳｎＣｕＡｇ、またはＳｎＡｕのいずれか一つにより施したり、
前記絶縁被膜の形成は、
酸化アルミニウムをプラズマ溶射により堆積すること、または、
ポリイミドを塗布して絶縁被膜として形成すること、または、
絶縁性接着剤を塗布して絶縁被膜として形成すること、または、
溶融ガラスを塗布して絶縁被膜として形成すること、または、
ポリシラザンを水蒸気により加湿・加熱して絶縁被膜として形成すること、または、
酸化膜または窒化膜をプラズマＣＶＤにより絶縁被膜として形成すること、または、
ヘキサメチルジシロキサンをプラズマ重合により絶縁被膜として形成すること、
のいずれかであったり、
前記絶縁被膜の膜厚を１５０μｍ以下に形成することを特徴とする。
【００３８】
また本発明の表面実装型圧電振動子の製造方法の構成は、
筒状のステムと、前記ステム内を貫通するように配置されると共に鉛を含まないメッキ材によりメッキが施されている２本のリードと、前記ステム内に充填されて前記リードを前記ステム内に固定・支持する充填材とでなる気密端子の前記リードのうち、前記ステムの一方の端面側から突出している部分であるインナーリードに、圧電振動片を接続するマウント工程と、
前記インナーリード及び前記圧電振動片を覆うように、前記ステムの外周面を有底筒型のケースに圧入して圧電振動子を形成する圧入工程と、
前記充填材が充填された前記ステムの他方の端面と、前記リードのうち前記ステムの他方の端面側から突出している部分であるアウターリードのうちこのアウターリードの長手方向に沿って前記ステムの他方の端面を起点として予め決めた所定の長さの領域とに、前記リードに施したメッキを溶かすことがない薄膜成形技術により絶縁被膜を連続的に形成する絶縁被膜形成工程と、
前記絶縁被膜が形成された前記圧電振動子を、射出成形により樹脂でモールドする射出成形工程と、
を有することを特徴とする。
【００３９】
また本発明の表面実装型圧電振動子の製造方法の構成は、更に、
射出成形によりモールドする前記樹脂は、鉛を用いないハンダ材を用いてリフローハンダする際の温度に耐えることができる、高温耐久性の樹脂であることを特徴とする。
【００４０】
また本発明の発振器の構成は、
前記圧電振動子、または前記表面実装型圧電振動子を発振子として集積回路に接続して用いることを特徴とする。
【００４１】
また本発明の電子機器の構成は、
前記圧電振動子、または前記表面実装型圧電振動子を計時部に接続して用いることを特徴とする。
【００４２】
また本発明の電波時計の構成は、
前記圧電振動子、または前記表面実装型圧電振動子をフィルター部に接続して用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明では、圧電振動子のステムの他方の端面つまりステムの端面のうちアウターリードが突出している側の端面と、アウターリードのうち前記他方の端面に近い所定長さの領域とに、絶縁被膜を連続的に形成している。このように、後工程で樹脂が注入されるジャンクションの近傍となる部分に絶縁被膜を形成しているため、圧電振動子を高温・高圧の条件で樹脂を射出成形して表面実装型圧電振動子を製造しても、アウターリード間の短絡を防止できる。すなわち、リードの鉛フリーメッキの表層が溶けたとしても、沿面距離の長い絶縁被膜が２つのアウターリード間に存在するため、溶けたメッキ材の他への流動を抑えることができる。従って、この溶けた表層のメッキが２つのアウターリード間を短絡させてしまうことを防止することができる。
【００４４】
したがって、圧電振動子を鉛フリーハンダによりリフローハンダしたり、鉛フリーハンダによるリフローの温度に耐える高温耐久性のある樹脂により圧電振動子に対して射出成形して表面実装型圧電振動子を製造したりしても、溶けた表層のメッキによるリード間の短絡が発生することのない、信頼性の高い完全鉛フリー化した圧電振動子や表面実装型圧電振動子を実現することができる。
【００４５】
更に完全鉛フリー化した圧電振動子や表面実装型圧電振動子を電子素子として利用することにより、完全鉛フリー化した発振器や、電子機器や、電波時計を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、各種の実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００４７】
［シリンダパッケージ型の圧電振動子の実施例］
図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の実施例１に係る、シリンダパッケージ型の圧電振動子１を示すものであり、図１（ａ）は全体構造を示す正面図、図１（ｂ）はステムの部分を抽出して２本のリードの長手方向に沿って切断した状態を示す部分断面図、図１（ｃ）は底面図である。なお、図１（ａ）では、圧電振動子の内部構造の説明を容易にするため、ケースを想像線で示している。
【００４８】
この圧電振動子１は完全鉛フリー化を実現したものである。詳細は後述するが、この圧電振動子１は鉛を含有しない鉛フリーハンダ材によりハンダ付けができると共に、内部部品に施すメッキにも鉛を含有しない鉛フリーメッキ材によりメッキをしたものである。そして、この圧電振動子１を、射出成形温度の高い状態で高温耐久性のある樹脂を高圧で射出成形して、表面実装型圧電振動子を製造しても、アウターリード間の短絡が発生しない信頼性の高いものとなる。
【００４９】
図１に戻り圧電振動子１の構成を説明すると、この圧電振動子１は、気密端子１０と、圧電振動片２０と、ケース３０を主要部材として構成されている。
【００５０】
このうち気密端子１０は、円筒状のステム１１と、このステム１１内を貫通するように配置された２本の平行なリード１２と、ステム１１内に充填されて２本のリード１２をステム１１内に固定・支持する充填材１３により構成されている。
【００５１】
ステム１１は、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）により形成されており、その表面には、厚さが略１０μｍから１５μｍのメッキ１４が施されている。このメッキ１４は、鉛フリーメッキ材によりメッキをしたものである。具体的には、下地としてＣｕメッキをし、その上に仕上げメッキとしてＳｎＣｕメッキをしている。なお、図１（ｂ）では、メッキ１４のメッキ厚を誇張して図示している。
【００５２】
なお、ステム１１に施す鉛フリーメッキ材としては、ＳｎＣｕの他に、ＳｎＢｉ、ＳｎＣｕＡｇ、ＳｎＡｕ、Ａｇ等を使用することもできる。
【００５３】
導電性材料からなる２本のリード１２は、ステム１１内を貫通した状態、即ちステム１１内に充填された充填材１３を貫通した状態で、この充填材１３を介してステム１１内で支持されている。
換言すると、２本のリード１２は、充填材１３が内部に充填されているステム１１を間にして、ステム１１の一方の端面（図１（ａ）では上側の端面）から突出すると共に、ステム１１の他方の端面（図１（ａ）では下側の端面）から突出している。一般に、ステム１１の一方の端面（図１（ａ）では上側の端面）から突出する部分を「インナーリード１２ａ」と称し、ステム１１の他方の端面（図１（ａ）では下側の端面）から突出している部分を「アウターリード１２ｂ」と称している。
【００５４】
このリード１２（インナーリード１２ａもアウターリード１２ｂも含む）の表面には、厚さが略１０μｍから１５μｍのメッキ１５が施されている。このメッキ１５は、鉛フリーメッキ材によりメッキをしたものである。具体的には、下地としてＣｕメッキをし、その上に仕上げメッキとしてＳｎＣｕメッキをしている。
【００５５】
なお、リード１２に施す鉛フリーメッキ材としては、ＳｎＣｕの他に、ＳｎＢｉ、ＳｎＣｕＡｇ、ＳｎＡｕ、Ａｇ等を使用することもできる。
【００５６】
充填材１３は、ほう珪酸ガラスで形成されたものであり、その熱膨張率が、ステム１１やリード１２と略等しくなっている。この充填材１３は、ステム１１の内部空間に充填されており、リード１２を固定・支持している。
【００５７】
圧電振動片２０は、水晶を音叉形に形成し、その表面に励振電極（図示省略）やマウントパッド２１を備えたものである。
この圧電振動片２０のマウントパッド２１と、気密端子１０のインナーリード１２ａは電気的に接続されている。この接続は、大気中にてインナーリード１２ａの表面に施したメッキ１５を局部的に溶融させ、この溶融したメッキにより、マウントパッド２１とインナーリード１２ａとを接続することにより行っている。
【００５８】
ケース３０は、一端面（図１（ａ）では、下端面）が開口し、他端面（図１（ａ）では上端面）が閉塞した有底円筒形であり、洋白（黄銅Ｎｉ合金）の表面にＮｉメッキしたものである。
このケース３０は、インナーリード１２ａ及び圧電振動片２０を覆って内部空間に収納するように、真空中にて、ケース３０の開口端面側がステム１１の外周面に緊密に締まり嵌めにより圧入されている。このとき、軟質金属であるメッキ１４が冷間圧接され気密接合を実現している。
【００５９】
更に、本実施例では、
（１）充填材１３が内部に充填されたステム１１の他方の端面（図１（ａ）では下側の端面、即ち、アウターリード１２が突出している側の端面）と、
（２）アウターリード１２の表面のうち、アウターリード１２の長手方向に沿って、ステム１１の他方の端面を起点として予め決めた所定長さの領域に、
耐熱性の絶縁被膜６０が連続的に形成されている。
【００６０】
この絶縁被膜６０は、酸化アルミニウムをプラズマ溶射により堆積したものであり、その膜厚は約１００μｍ程度である（なお、図１（ａ），（ｂ）では理解を容易にするため、絶縁被膜６０の膜厚を誇張して極めて厚く図示している）。なお絶縁被膜６０の膜厚は、１５０μｍ以下にすることが望ましい。
このとき、酸化アルミニウムをプラズマ溶射して絶縁被膜６０を形成しても、プラズマ溶射による熱により、アウターリード１２ｂに施した鉛フリーメッキ１５（更には、ステム１１に施した鉛フリーメッキ１４）を溶かすことはない。
逆に言えば、鉛フリーメッキ１４，１５を溶かすことがない程度の低温で絶縁被膜６０を形成することができる、薄膜成形技術であるプラズマ溶射を採用して、絶縁被膜を形成したのである。
【００６１】
酸化アルミニウムをプラズマ溶射して絶縁被膜６０を形成するときには、例えば図２に示すように、絶縁被膜６０がまだ形成されていない複数の圧電振動子１を並べ、各圧電振動子１のアウターリード１２ｂのうち、絶縁被膜６０を形成しない部分を、一対の板７０，７１により挟んで隠すと共に、各圧電振動子１のケース３０を、一対の板７２，７３により挟んで隠す。板７０〜７３は、不必要な部分に溶融金属が堆積しないようにする邪魔板として機能するものである。
なお図２では、板７２を想像線で示しており、また板７１，７３はこの図２では見えない状態になっている。
【００６２】
図２に示す状態にセットしたところで、充填材１３が内部に充填されたステム１１の他方の端面（即ち、ステム１１の他方の端面側の充填材１３の表面）と、アウターリード１２の表面のうちの予め決めた所定長さの領域に、プラズマ溶射をして絶縁被膜６０を形成する。
【００６３】
なお絶縁被膜６０としては、酸化アルミニウムをプラズマ溶射により堆積したものばかりでなく、他の手法により形成したものであってもよい。例えば、
（ａ）ポリイミドを塗布して絶縁被膜として形成したもの、
（ｂ）絶縁性接着剤を塗布して絶縁被膜として形成したもの、
（ｃ）溶融ガラスを塗布して絶縁被膜として形成したもの、
（ｄ）ポリシラザンを水蒸気により加湿・加熱して絶縁被膜として形成したもの、
（ｅ）酸化膜または窒化膜をプラズマＣＶＤにより絶縁被膜として形成したもの、
（ｆ）ヘキサメチルジシロキサンをプラズマ重合により絶縁被膜として形成したもの、
などを採用することもできる。
もちろん上記（ａ）〜（ｆ）の手法は、鉛フリーメッキ１４，１５を溶かすことがない程度の低温で絶縁被膜を形成することができる薄膜成形技術である。つまり、意図して、このような低温で絶縁被膜を形成することができる薄膜成形技術を採用したものである。
【００６４】
本実施例では、図１（ａ）及び絶縁被膜６０の部分を模式的に拡大した図３に示すように、一方のアウターリード１２ｂの表面のうち絶縁被膜６０が形成されておらず、且つ、この絶縁被膜６０に最も近い点αと、他方のアウターリード１２ｂの表面のうち絶縁被膜６０が形成されておらず、且つ、この絶縁被膜６０に最も近い点βとの間を、絶縁被膜６０の表面に沿って辿った沿面距離Ｌ（図３において実線で示す経路に沿った距離）は、２本のアウターリード１２ｂ間の隙間ｄ１よりも長くなっている。
【実施例２】
【００６５】
［表面実装型圧電振動子の実施例］
図４は、本発明の実施例２に係る表面実装型圧電振動子４０を示す断面図であり、図１１（ａ）で示した切断線ＢＢにおける断面図である。尚、図４では、圧電振動子は断面図とせず、その周囲の樹脂と電極端子を断面で表している。
この表面実装型圧電振動子４０は、図１に示すのと同じ、絶縁被膜６０が形成されたシリンダパッケージ型の圧電振動子１を、射出成形により樹脂４１でモールドしたものである。そしてリードフレームによる電極端子４２が、アウターリード１２ｂに電気的・機械的に接続され、この電極端子４２の先端が、表面実装型圧電振動子４０の底面に露出している。また、表面実装型圧電振動子４０には、その長手方向の電極端子４２に対向する位置に、リードフレームによるダミー電極端子４３も備えられている。このダミー電極端子４３も表面実装型圧電振動子４０の底面に露出している。また、アウターリード１２ｂの下部近傍で、かつ絶縁被膜６０の近傍の底面には、樹脂４１が流入される円錐台状の窪みのジャンクション４４が開口形成されている。
【００６６】
射出成形によりモールドする樹脂４１としては、ガラス繊維の含有量が多い高温耐久性がある芳香族系のポリエステルを採用している。つまり、鉛フリーハンダ材を用いたリフローにおける高温（瞬時的に２６０°Ｃ、１０秒間で２５０°Ｃ）に耐えられる、高温耐久性のポリエステル樹脂を採用している。
この高温耐久性のポリエステル樹脂を用いて射出成形するときには、成形シリンダ（加熱筒）内の樹脂温度は３１０°Ｃであり、金型の温度は１４０°Ｃであり、射出圧力は従来（ＳｎＰｂ共晶ハンダを使用する場合）の１．５倍になっている。
【００６７】
このように、高温・高圧の樹脂４１を、ジャンクション４４の底部からアウターリード１２ｂに向かうように射出したときに、仮にこの流動樹脂の擦過作用と加熱作用によりアウターリード１２ｂの表面のメッキ１５が溶けたとしても、絶縁被膜６０がメッキ１５の流動を抑えることができる。さらに、２本のアウターリード１２ｂ間の沿面距離Ｌが長いため、溶けたメッキにより２本のアウターリード１２ｂが短絡することはない。このため、表面実装型圧電振動子４０として信頼性の高い製品となった。
【００６８】
また、樹脂４１が高温耐久性のポリエステル樹脂であるため、この表面実装型圧電振動子４０を、鉛フリーハンダ材を用いたリフローにおける高温（瞬時的に２６０°Ｃ、１０秒間で２５０°Ｃ）の環境に通しても、樹脂４１の品質や寸法精度が劣化することはなく、信頼性の高い製品となった。
【実施例３】
【００６９】
［圧電振動子及び表面実装型圧電振動子の製造手順］
次に、シリンダパッケージ型の圧電振動子及び表面実装型圧電振動子の製造手順を、フローチャートである図５を参照しつつ説明する。
なお図５（ａ）は、絶縁被膜が形成されていない圧電振動子を製造する手順を示しており、図５（ｂ）は、図５（ａ）の手順で製造された圧電振動子に、絶縁被膜を形成し、更に樹脂モールドして表面実装型圧電振動子を製造する手順を示している。
またこの手順説明においては、各部品の符号として、図１，図４，図１２に示したのと同じ符号を用いる。
【００７０】
まず、図５（ａ）を参照して、絶縁被膜が形成されていない圧電振動子１を製造する手順を説明する。
【００７１】
予め気密端子１０を製造して保管しておく。つまり、鉛フリーのメッキ１４が施されたステム１１内に、鉛フリーのメッキ１５が施された２本のリード１２を貫通させた状態で、充填材１３によりリード１２をステム１１内に固定支持して、気密端子１０を製造して保管しておく。
【００７２】
ステップ１（Ｓ１）では、気密端子１０を真空中にて加熱して、吸着水分や部材に含有されていたガス成分を脱離・放出させる。
ステップ２（Ｓ２）では、複数の気密端子１０を、パレットに一定間隔に装着して整列させる。
【００７３】
ステップ３（Ｓ３）では、気密端子１０のインナーリード１２ａと圧電振動片２０のマウントパッド２１とを接続（マウント）する。
ステップ４（Ｓ４）では、真空中でベーキングを行って、マウントの歪を緩和する。
【００７４】
ステップ５（Ｓ５）では、圧電振動片２０がマウントされた気密端子１０を、パレットと共に真空チャンバーに投入し、発振周波数をモニタしながら、レーザなどを用いて圧電振動片２０に形成した電極の一部を削り取ることにより周波数の調整（微調）を実施して、所定の周波数の範囲に合わせ込む。
【００７５】
ステップ６（Ｓ６）では、圧電振動片２０がマウントされると共にパレットに整列した気密端子１０に対して、真空中にて、ケース３０を圧入して気密封止する。
ステップ７（Ｓ７）では、気密封止後、周波数の安定化のために、大気中で所定の温度でスクリーニングを行う。
【００７６】
ステップ８（Ｓ８）では、共振周波数及び共振抵抗値等の電気特性を検査する。
ステップ９（Ｓ９）では、圧電振動子１をパレットから取り外す。
【００７７】
このようにして、絶縁被覆６０が形成されていない圧電振動子１が製造される。
【００７８】
次に、図５（ｂ）を参照して、表面実装型圧電振動子を製造する手順を説明する。
【００７９】
ステップ１０（Ｓ１０）では、圧電振動子１に、絶縁被膜６０を形成する。つまり、充填材１３が内部に充填されたステム１１の他方の端面と、アウターリード１２ｂの表面のうちの予め決めた所定長さの領域に、プラズマ溶射をして絶縁被膜６０を形成する。絶縁被膜６０の形成は、図２に示す状態にして行う。
【００８０】
ステップ１１（Ｓ１１）では、リードフレームを抜き加工し、ステップ１２（Ｓ１２）では、リードフレームにＮｉ，Ａｕメッキをし、ステップ１３（Ｓ１３）では、外形電極端子の曲げ加工をして、電極端子４２，４３となる部分を曲げ加工する。電極端子４２、４３のメッキは、このように鉛フリー化されている。上述のようにしてできたリードフレーム７０を、図６（ａ）に示す。
【００８１】
ステップ１４（Ｓ１４）では、このようにして準備されたリードフレーム７０に、絶縁被膜６０が形成された圧電振動子１を移載する（図６（ａ）参照）。
ステップ１５（Ｓ１５）では、アウターリード１２ｂと、リードフレームのうち曲げ加工した部分（電極端子４２となる部分）とを溶接する。
【００８２】
ステップ１６（Ｓ１６）では、図６（ｂ）に想像線で示す上型０５２と下型０５３により、リードフレーム７０に備えられた圧電振動子１を挟み、高温耐久性の樹脂４１を射出成形する。溶融した高温の樹脂は、ジャンクション４４より注入されるが、ジャンクション４４近傍のアウターリード１２ｂは、絶縁被膜６０により被覆されている。従って、射出成形時にアウターリード１２ｂ表面のメッキの表層がわずかに溶けても、メッキ材の流動を抑えることができる。よって、溶けたメッキ１２ｂ，１２ｂ同士がリード間で繋がってしまい、短絡を生じてしまうなどということがない。
【００８３】
ステップ１７（Ｓ１７）では、外形切断をして、図４に示すような表面実装型圧電振動子４０を得る。
【００８４】
ステップ１８（Ｓ１８）では、製造された各表面実装型圧電振動子４０の電気特性を検査し、ステップ１９（Ｓ１９）では、マーキングを行う。
【００８５】
なお、図５（ｂ）の製造手順では、ステップ１０（Ｓ１０）にて、絶縁被膜６０を形成し、この絶縁被膜６０が形成された圧電振動子１をリードフレーム７０に搭載しているが、この手順を次のように変更することもできる。
【００８６】
即ち、絶縁被膜６０が形成されていない圧電振動子１を、リードフレーム７０に搭載し、圧電振動子１のアウターリード１２ｂと、リードフレームのうち曲げ加工した部分（電極端子４２となる部分）とを溶接する。
この状態で、リードフレーム７０に搭載した複数の各圧電振動子１に対して絶縁被膜６０を形成する。
その後に、射出形成（Ｓ１６）、外形切断（Ｓ１７）、電気特性検査（Ｓ１８）、マーキング（Ｓ１９）を行う。
【実施例４】
【００８７】
［音叉形水晶発振器への適用例］
本発明の実施例４として、前記の圧電振動子１（図１参照）や表面実装型圧電振動子４０（図４参照）を発振子として発振回路に接続した発振器について図７に基づいて説明する。
【００８８】
図７は、本発明に係る音叉型水晶発振器の構成を示す概略模式図である。図７において、音叉型水晶振動子９１は、圧電振動子１（図１参照）や表面実装型圧電振動子４０（図４参照）を利用した表面実装型振動子である。この音叉型水晶振動子９１は、基板９２の所定の位置に設定され、発振器用の集積回路９３が音叉型水晶振動子９１に隣接されて設置されている。またコンデンサなどの電子部品９４も実装される。これらの各部品は、図示しない配線パターンで電気的に接続されている。
【００８９】
音叉型水晶振動子９１の圧電振動片の機械的振動は、水晶の持つ圧電特性により電気信号に変換されて集積回路９３に入力される。集積回路９３内では、信号処理が行われ、周波数信号が出力され発振器として機能する。これらの各構成部品は図示しない樹脂でモールドされている。集積回路９３として例えばＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュール等を選択することにより、時計用単機能発振器の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、使用者に時刻やカレンダー情報を提供したりする機能を有する。
【００９０】
前記の圧電振動子１（図１参照）や表面実装型圧電振動子４０（図４参照）を用いたことで、完全鉛フリー化した音叉形水晶発振器を実現することが可能になった。
【実施例５】
【００９１】
［携帯情報機器への適用例］
本発明の第５の実施例として、前記の圧電振動子１（図１参照）や表面実装型圧電振動子４０（図４参照）を計時部に接続して用いる電子機器について図８に基づいて説明する。電子機器の例として、携帯電話に代表される携帯情報機器での好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００９２】
まず前提として、本実施の形態にかかる携帯情報機器は、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、この画面上に現在時刻等を表示させることができる。通信機として使用する時は、手首から外し、バンド部内側に内蔵されたスピーカおよ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おこなうことができる。しかし、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化・軽量化されている。
【００９３】
次に、本発明の実施の形態にかかる携帯情報機器の機能的構成について図面を参照して説明する。図８は、本実施の形態にかかる携帯情報機器の構成を機能的に示すブロック図である。
【００９４】
図８において、１０１は後述する各機能部に対して電力を供給する電源部であり、具体的にはリチウムイオン二次電池によって実現される。電源部１０１には後述する制御部１０２、計時部１０３、通信部１０４、電圧検出部１０５および表示部１０７が並列に接続され、各々の機能部に対して電源部１０１から電力が供給される。
【００９５】
制御部１０２は、後述する各機能部を制御して、音声データの送信や受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御をおこなう。制御部１０２は、具体的にはＲＯＭにあらかじめ書き込まれたプログラムと、当該プログラムを読み出して実行するＣＰＵ、および当該ＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等によって実現される。
【００９６】
計時部１０３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路、インターフェイス回路等を内蔵する集積回路及び圧電振動子１（図１参照）や表面実装型圧電振動子４０（図４参照）を用いて構成した音叉型水晶振動子より構成される。音叉型水晶振動子の機械的な振動は、水晶の持つ圧電特性により電気信号に変換され、トランジスタとコンデンサで形成される発振回路に入力される。発振回路の出力は２値化され、レジスタ回路とカウンタ回路により計数される。インターフェイス回路を介して制御部と信号の送受信が行われ、表示部１０７に、現在時刻や現在日付あるいはカレンダー情報が表示される。
【００９７】
通信部１０４は、従来技術の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１０４ａ、音声処理部１０４ｂ、増幅部１０４ｃ、音声入出力部１０４ｄ、着信音発生部１０４ｅ、切替部１０４ｆ、呼制御メモリ部１０４ｇおよび電話番号入力部１０４ｈから構成される。
【００９８】
無線部１０４ａは、アンテナを介して基地局と音声データ等の各種データを送受信する。音声処理部１０４ｂは無線部１０４ａまたは後述する増幅部１０４ｃから入力した音声信号を符号化／復号化する。増幅部１０４ｃは音声処理部１０４ｂまたは後述する音声入出力部１０４ｄから入力した信号を所定のレベルまで増幅する。音声入出力部１０４ｄは具体的にはスピーカおよびマイクロフォンであり、着信音や受話音声を拡声したり、話者音声を集音したりする。
【００９９】
また、着信音発生部１０４ｅ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１０４ｆは着信時に限って、音声処理部１０４ｂに接続されている増幅部１０４ｃを着信音発生部１０４ｅにつなぎかえることで、生成された着信音が増幅部１０４ｃを介して音声入出力部１０４ｄに出力されるようにする。
【０１００】
なお呼制御メモリ１０４ｇは、通信の発着呼制御にかかわるプログラムを格納する。また、電話番号入力部１０４ｈは、具体的には０から９の番号キーおよびその他の若干のキーからなり、通話先の電話番号等を入力する。
【０１０１】
電圧検出部１０５は、電源部１０１により制御部１０２をはじめとする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当該電圧降下を検出して制御部１０２に通知する。この所定の電圧値は、通信部１０４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あらかじめ設定されている値であり、例えば３Ｖ程度の電圧である。電圧検出部１０５から電圧降下の通知を受けた制御部１０２は、無線部１０４ａ、音声処理部１０４ｂ、切替部１０４ｆ、着信音発生部１０４ｅの動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１０４ａの動作停止は必須である。と同時に表示部１０７には、通信部１０４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。
【０１０２】
電圧検出部１０５と制御部１０２の働きにより通信部１０４の動作を禁止し、更にその旨を表示部１０７へ表示する事が可能である。
【０１０３】
本実施の形態として、通信部の機能に係る部分の電源を選択的に遮断可能な電源遮断部１０６を設ける事で、より完全な形で通信部の機能を停止させる事が出来る。
【０１０４】
なお、通信部１０４が使用不能になった旨の表示は、文字メッセージによりおこなってもよいが、より直感的に、表示部１０７上の電話アイコンに×（バツ）印を付ける等の方法によってもよい。
【０１０５】
前記の圧電振動子１（図１参照）や表面実装型圧電振動子４０（図４参照）を用いたことで、完全鉛フリー化した携帯情報機器を実現することが可能になった。
【実施例６】
【０１０６】
［電波時計への適用例］
図９は、本発明の第６の実施例に係る電子機器としての電波時計の回路ブロックを示す概略図である。前記の圧電振動子１（図１参照）や表面実装型圧電振動子４０（図４参照）で構成した音叉型水晶振動子を電波時計のフィルター部に接続して用いた例である。
【０１０７】
電波時計は、時刻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）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もしくは６０ＫＨzのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表を反射しながら伝播する性質を併せ持つため、伝播範囲が広く、上記の２つの送信所で日本国内を全て網羅している。
【０１０８】
図９において、アンテナ２０１は、前記４０ＫＨzもしくは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、前記４０ＫＨz
もしくは６０ＫＨzの搬送波にAM変調をかけたものである。
【０１０９】
受信された長波の標準電波は、アンプ２０２によって増幅され、続いて搬送周波数と同一の共振周波数を有する水晶振動子２０３、２０４を含むフィルター部２０５によって濾波、同調される。濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路２０６により検波復調される。続いて、波形成形回路２０７を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ２０８でカウントされる。ＣＰＵ２０８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、ＲＴＣ２０９に反映され、正確な時刻情報が表示される。
【０１１０】
搬送波は、４０ＫＨzもしくは６０ＫＨzであるから、フィルター部を構成する水晶振動子２０３、２０４は、前述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。６０ＫＨzを例
にとれば、音叉型振動片の寸法例として全長が約２．８ｍｍ、基部の幅寸法が約０．５ｍｍの寸法で構成することが可能である。
【０１１１】
前記の圧電振動子１（図１参照）や表面実装型圧電振動子４０（図４参照）を用いたことで、完全鉛フリー化した電波時計を実現することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の実施例１に係るシリンダパッケージ型の圧電振動子を示すものであり、図１（ａ）は全体構造を示す正面図、図１（ｂ）はステムの部分を抽出して２本のリードの長手方向に沿って切断した状態を示す部分断面図、図１（ｃ）は底面図である。
【図２】プラズマ溶射の態様を示す説明図である。
【図３】シリンダパッケージ型の圧電振動子の絶縁被膜の部分を模式的に拡大して示す模式図である。
【図４】本発明の実施例２に係る表面実装型圧電振動子を示す断面図である。
【図５】シリンダパッケージ型の圧電振動子及び表面実装型圧電振動子の製造手順を示すフローチャートであり、図５（ａ）は、絶縁被膜が形成されていない圧電振動子を製造する手順を示しており、図５（ｂ）は、図５（ａ）の手順で製造された圧電振動子に、絶縁被膜を形成し、更に樹脂モールドして表面実装型圧電振動子を製造する手順を示している。
【図６】リードフレームを示す平面図であり、図６（ａ）は圧電振動子が移載された状態を、図６（ｂ）は樹脂モールドの状態を示している。
【図７】発振器の構成を示す概略構成図である。
【図８】情報携帯機器の構成を示す概略構成図である。
【図９】電波時計の回路を示すブロック図である。
【図１０】従来のシリンダパッケージ型の圧電振動子を示し、図１０（ａ）は全体斜視図、図１０（ｂ）はステム部分を抽出してリードの長手方向に沿って切断した状態を示す部分断面図である。
【図１１】従来の表面実装型圧電振動子を示し、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は（ａ）におけるＢＢ切断線での断面図、図１１（ｃ）は底面図、図１１（ｄ）は側面図である。
【図１２】樹脂モールドをする樹脂射出成形装置を示す概略図である。
【図１３】圧電振動子の寸法を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  圧電振動子
１０  気密端子
１１  ステム
１２  リード
１２ａ  インナーリード
１２ｂ  アウターリード
１３  充填材
１４  メッキ
１５  メッキ
２０  圧電振動片
２１  マウントパッド
３０  ケース
４０  表面実装型圧電振動子
４１  樹脂
４２  電極端子
４３  ダミー電極端子
４４  ジャンクション
６０  絶縁被膜
７０  リードフレーム
９１  音叉型水晶振動子
９２  基板
９３  集積回路
９４  電子部品
１０１  電源部
１０２  制御部
１０３  計時部
１０４  通信部
１０５  電圧検出部
１０６  電源遮断部
１０７  表示部
２０１  アンテナ
２０２  アンプ
２０３，２０４  水晶振動子（圧電振動子）
２０５  フィルター部
２０６  検波、整流回路
２０７  波形成形回路
２０８  ＣＰＵ
２０９  ＲＴＣ
【図１】
2007116622.tif 000004
【図２】
2007116622.tif 000005
【図３】
2007116622.tif 000006
【図４】
2007116622.tif 000007
【図５】
2007116622.tif 000008
【図６】
2007116622.tif 000009
【図７】
2007116622.tif 000010
【図８】
2007116622.tif 000011
【図９】
2007116622.tif 000012
【図１０】
2007116622.tif 000013
【図１１】
2007116622.tif 000014
【図１２】
2007116622.tif 000015
【図１３】
2007116622.tif 000016