(57)【要約】【課題】  金属リードを基板に半田付けした場合に、当該半田にクラックが生じても、信頼性を低下させることがない恒温槽付水晶発振器及びその製造方法を提供する。【解決手段】  金属リード３を貫通させるスルーホールが形成された基板１の表面と裏面における開口部の周辺に予備半田２を形成し、表面に半田層（予備半田）４が形成された金属リード３を基板１のスルーホールに挿入した状態で、基板１の表面及び裏面における開口部と当該開口部から延びる金属リード３とを半田付けして本半田５を形成する恒温槽付水晶発振器及びその製造方法である。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
恒温槽付水晶発振器において、
金属リードを貫通させるスルーホールが形成された基板の表面と裏面における開口部の周辺に予備半田が形成されており、
表面に半田層が形成された金属リードが前記基板のスルーホールに挿入された状態で、前記基板の表面及び裏面における開口部と当該開口部から延びる金属リードとが半田付けされていることを特徴とする恒温槽付水晶発振器。
【請求項２】
予備半田は、基板の表面と裏面の開口部の周辺に形成されるものの、スルーホール内には形成されていないことを特徴とする請求項１記載の恒温槽付水晶発振器。
【請求項３】
金属リードの直径が、０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、スルーホールに対する金属リードの直径の比が、０．５以上０．９以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の恒温槽付水晶発振器。
【請求項４】
金属リードが、水晶振動子から延出されたリード端子であり、基板が、前記リード端子をスルーホールに挿入する回路基板であり、
前記金属リードの直径が、０．２ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であり、前記スルーホールに対する前記金属リードの直径の比が、０．４以上０．７以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の恒温槽付水晶発振器。
【請求項５】
金属リードが、発振器の回路基板から延出されたリード端子であり、基板が、前記リード端子をスルーホールに挿入するベースであり、
前記金属リードの直径が、０．２ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であり、前記スルーホールに対する前記金属リードの直径の比が、０．６以上０．９以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の恒温槽付水晶発振器。
【請求項６】
恒温槽付水晶発振器の製造方法において、
金属リードを貫通させるスルーホールを基板に形成し、
前記基板の表面と裏面における開口部の周辺に予備半田を形成し、
表面に半田層が形成された金属リードを前記基板のスルーホールに挿入し、
前記基板の表面及び裏面における前記開口部と当該開口部から延びる前記金属リードとを半田付けすることを特徴とする恒温槽付水晶発振器の製造方法。
【請求項７】
予備半田は、基板の表面と裏面の開口部の周辺に形成されるものの、スルーホール内には形成されていないよう調整することを特徴とする請求項６記載の恒温槽付水晶発振器の製造方法。
【請求項８】
金属リードの直径が、０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とし、スルーホールに対する金属リードの直径の比が、０．５以上０．９以下としたことを特徴とする請求項６又は７記載の恒温槽付水晶発振器の製造方法。
【請求項９】
金属リードが、水晶振動子から延出されたリード端子であり、基板が、前記リード端子をスルーホールに挿入する回路基板であり、
前記金属リードの直径を、０．２ｍｍ以上１．４ｍｍ以下とし、前記スルーホールに対する前記金属リードの直径の比を、０．４以上０．７以下としたことを特徴とする請求項６又は７記載の恒温槽付水晶発振器の製造方法。
【請求項１０】
金属リードが、発振器の回路基板から延出されたリード端子であり、基板が、前記リード端子をスルーホールに挿入するベースであり、
前記金属リードの直径を、０．２ｍｍ以上１．４ｍｍ以下とし、前記スルーホールに対する前記金属リードの直径の比を、０．６以上０．９以下としたことを特徴とする請求項６又は７記載の恒温槽付水晶発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ：Oven Controlled Crystal Oscillator）に係り、特に、金属リードを基板に半田付けした場合に、当該半田にクラックが生じにくく、信頼性を確保できる恒温槽付水晶発振器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
恒温槽付水晶発振器は、周波数安定度を高めるために、広い温度範囲にわたって温度の影響力の大きい部品を恒温槽中で温度制御することにより、周波数の安定化を図っている。
恒温槽付水晶発振器における温度制御は、恒温槽を制御する制御回路が、サーミスタを用いた抵抗ブリッジによる差動直流増幅器で温度制御するのが一般的である。恒温槽の電源オン／オフを繰り返した場合、使用部品・材料にヒートサイクルが負荷され、信頼性に問題がある。
【０００３】
［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２０１０−０８０９４５号公報「挿入実装部品の半田付け方法、挿入実装部品の半田付け構造及び電子回路基板」（住友電工システムソリューション株式会社）［特許文献１］、特開２００５−３０３６１２号公報「水晶振動子」（日本電波工業株式会社）［特許文献２］、特開２０１０−０９３５３６号公報「恒温型の水晶発振器」（日本電波工業株式会社）［特許文献３］がある。
【０００４】
特許文献１には、電子回路基板において、部品面のスルーホールランドにクリーム半田を塗布し、加熱して凝固させ、予備半田を形成し、予備半田が形成された基板のスルーホールにリードを挿入してスルーホールに半田を供給して予備半田と一体化させることが示されている。
【０００５】
特許文献２には、鉛フリー半田使用の水晶振動子において、金属たまりを防止するために、アース用としたリード線の鉛フリー半田層は金属ベースの底面から間隔を有して形成され、その間隔は一対のリード線の鉛フリー半田層の金属ベースの底面から間隔よりも大きくし、アース用としたリード線の導出する金属ベースの底面には凹所を設けたことが示されている。
【０００６】
特許文献３には、恒温型の水晶発振器において、発振器用ベース（金属ベース）のガラスによって気密化されたリード線（第１のリード線）により回路基板を保持し、水晶振動子が金属ベースの一対のリード線（第２のリード線）に接続したサポータによって水晶片の励振電極から引出電極の延出した両端部を保持することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−０８０９４５号公報
【特許文献２】特開２００５−３０３６１２号公報
【特許文献３】特開２０１０−０９３５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の水晶発振器では、回路基板にガラスエポキシ樹脂を使用した場合、回路基板とベースを接続するリード端子や他の回路基板を接続するピン、または、リード端子付水晶振動子を半田付けする際に、ガラスエポキシ樹脂材の基板と金属製端子の線膨張率に差があるため、ヒートサイクルが生じる使用環境においては実装半田に歪みが集中し、半田にクラックが発生するという問題点があった。
【０００９】
ここで、ガラスエポキシ樹脂材の線膨張率について、一般的なＣＥＭ（Composite Epoxy Material）−３は、縦方向２５ppm/℃、横方向２８ppm/℃、厚さ方向６５ppm/℃であり、一般的なＦＲ（Flame Retardant）−４は、縦方向１３ppm/℃、横方向１６ppm/℃、厚さ方向６０ppm/℃である。
【００１０】
特に、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）では、電源のオン／オフを繰り返される使用環境、つまり、ヒートサイクルが生じる使用環境では、周囲温度から恒温槽制御温度（例えば、８５℃）までの温度変化が起こるため、金属リードをガラスエポキシ樹脂材の基板に半田付けされた場合、当該半田にクラックが生じ、信頼性を向上させることができないという問題点があった。
【００１１】
また、特許文献１，２では、金属リードを安定して基板に取り付けることができ、半田にクラックが発生したとしても、信頼性が低下するのを防止できることについて考慮されていない。
【００１２】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、金属リードを基板に半田付けした場合に、当該半田にクラックが生じても、信頼性を確保することができる恒温槽付水晶発振器及びその製造方法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】
【００１３】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、恒温槽付水晶発振器において、金属リードを貫通させるスルーホールが形成された基板の表面と裏面における開口部の周辺に予備半田が形成されており、表面に半田層が形成された金属リードが基板のスルーホールに挿入された状態で、基板の表面及び裏面における開口部と当該開口部から延びる金属リードとが半田付けされていることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記恒温槽付水晶発振器において、予備半田は、基板の表面と裏面の開口部の周辺に形成されるものの、スルーホール内には形成されていないことを特徴とする。
【００１５】
本発明は、上記恒温槽付水晶発振器において、金属リードの直径が、０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、スルーホールに対する金属リードの直径の比が、０．５以上０．９以下であることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、上記恒温槽付水晶発振器において、金属リードが、水晶振動子から延出されたリード端子であり、基板が、当該リード端子をスルーホールに挿入する回路基板であり、金属リードの直径が、０．２ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であり、スルーホールに対する金属リードの直径の比が、０．４以上０．７以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明は、上記恒温槽付水晶発振器において、金属リードが、発振器の回路基板から延出されたリード端子であり、基板が、当該リード端子をスルーホールに挿入するベースであり、金属リードの直径が、０．２ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であり、スルーホールに対する金属リードの直径の比が、０．６以上０．９以下であることを特徴とする。
【００１８】
本発明は、恒温槽付水晶発振器の製造方法において、金属リードを貫通させるスルーホールを基板に形成し、基板の表面と裏面における開口部の周辺に予備半田を形成し、表面に半田層が形成された金属リードを基板のスルーホールに挿入し、基板の表面及び裏面における開口部と当該開口部から延びる金属リードとを半田付けすることを特徴とする。
【００１９】
本発明は、上記恒温槽付水晶発振器の製造方法において、予備半田が、基板の表面と裏面の開口部の周辺に形成されるものの、スルーホール内には形成されていないよう調整することを特徴とする。
【００２０】
本発明は、上記恒温槽付水晶発振器の製造方法において、金属リードの直径が、０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とし、スルーホールに対する金属リードの直径の比が、０．５以上０．９以下としたことを特徴とする。
【００２１】
本発明は、上記恒温槽付水晶発振器の製造方法において、金属リードが、水晶振動子から延出されたリード端子であり、基板が、当該リード端子をスルーホールに挿入する回路基板であり、金属リードの直径を、０．２ｍｍ以上１．４ｍｍ以下とし、スルーホールに対する金属リードの直径の比を、０．４以上０．７以下としたことを特徴とする。
【００２２】
本発明は、上記恒温槽付水晶発振器の製造方法において、金属リードが、発振器の回路基板から延出されたリード端子であり、基板が、当該リード端子をスルーホールに挿入するベースであり、金属リードの直径を、０．２ｍｍ以上１．４ｍｍ以下とし、スルーホールに対する金属リードの直径の比を、０．６以上０．９以下としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、金属リードを貫通させるスルーホールが形成された基板の表面と裏面における開口部の周辺に予備半田が形成されており、表面に半田層が形成された金属リードが基板のスルーホールに挿入された状態で、基板の表面及び裏面における開口部と当該開口部から延びる金属リードとが半田付けされている恒温槽付水晶発振器としているので、金属リードを基板に半田付けした場合に、当該半田にクラックが生じても、信頼性を確保することができるという効果がある。
【００２４】
本発明によれば、金属リードを貫通させるスルーホールを基板に形成し、基板の表面と裏面における開口部の周辺に予備半田を形成し、表面に半田層が形成された金属リードを基板のスルーホールに挿入し、基板の表面及び裏面における開口部と当該開口部から延びる金属リードとを半田付けする恒温槽付水晶発振器の製造方法としているので、金属リードを基板に半田付けした場合に、当該半田にクラックが生じても、信頼性を確保することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器の基板上に予備半田が形成された状態の断面説明図である。
【図２】金属リードが基板に挿入された状態の断面説明図である。
【図３】本半田が実施された状態の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器は、金属リードを貫通させるスルーホールが形成された基板の表面と裏面における開口部の周辺に予備半田を形成し、表面に半田層が形成された金属リードを基板のスルーホールに挿入した状態で、基板の表面及び裏面における開口部と当該開口部から延びる金属リードとを半田付けするものであり、金属リードを基板に半田付けした場合に、当該半田にクラックが生じても、信頼性を確保することができる。
【００２７】
本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器（本発振器）について図１〜３を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器の基板上に予備半田が形成された状態の断面説明図であり、図２は、金属リードが基板に挿入された状態の断面説明図であり、図３は、本半田が実施された状態の断面説明図である。
【００２８】
［予備半田実施：図１］
図１に示すように、ガラスエポキシ樹脂等の基板１に金属リード３を貫通させるスルーホールが形成されており、基板１の表面及び裏面におけるスルーホールの周辺（周囲）に予備半田２を実施する。
【００２９】
ここで、金属リード（リード線）について、ベースリードと水晶リードについて説明する。
ベースリードは、回路基板とベースを接続するリード端子であり、例えば、発振器の回路基板に形成された（延出された）リード端子がベースの貫通孔に挿入して接合される。
また、水晶リードは、水晶部品と回路基板とを接続するリード端子であり、例えば、水晶片を収容した水晶振動子から延出されたリード端子が回路基板の貫通孔に挿入して接合される。
【００３０】
ベースリードでは、スルーホールの直径は、例えば、１．０ｍｍ、ベースリードの直径は、例えば、０．８ｍｍである。
また、水晶リードでは、スルーホールの直径は、例えば、０．８ｍｍ、水晶リードの直径は、例えば、０．４３ｍｍである。
尚、予備半田２は、ベースリード及び水晶リードの双方で厚み約１μｍ程度である。
【００３１】
図１が断面説明図であるため、予備半田２の形状は図示されていないが、基板１の表面と裏面で、円形の開口部に対してドーナツに似た形状に形成されるものである。
更に、スルーホールは、金属リード３の形状に合わせて径が調整されているため、予備半田２がスルーホールの内壁に入り込まないように調整して予備半田を実施する。
予備半田２は、スズを主成分とする半田であり、これに銀、銅、ビスマス、インジウム等を混合したものが使用されてもよい。
【００３２】
［金属リード挿入：図２］
次に、基板１のスルーホールに金属リード３が挿入された状態を説明する。
金属リード３は、コバールにニッケルがメッキされたもので、更に本実施の形態では、表面に予備半田４が施されたものである。
【００３３】
予備半田４が施された金属リードの直径は、０．２〜２．０ｍｍである。
スルーホールの直径に対する金属リードの直径の比は、０．５〜０．９となり、スルーホールと金属リードの間に隙間ができる。
具体的には、水晶リード及びベースリードを含む金属リードの直径は、０．２〜１．４ｍｍ程度であり、リードとスルーホール径の比の最適値は、水晶リードで０．４〜０．７であり、ベースリードで０．６〜０．９程度である。
そして、図２に示すように、基板１のスルーホールに金属リード３が挿入され、位置決めされる。
【００３４】
［本半田実施：図３］
更に、基板１のスルーホールの開口部から延びる金属リード３の根本の部分と予備半田２部分とを半田付けする。この半田付けは手半田で行ってもよい。また、この半田を予備半田２に対して「本半田」と称する。
本半田によって形成された半田部分（本半田５）は、基板１の表面だけでなく、裏面も同様に形成される。
更に、スルーホールと金属リードの隙間をなくすよう（埋めるよう）に形成される。これにより、本半田にクラックが生じても導通不良となることは少なく、長期の信頼性を向上できる効果がある。
【００３５】
本半田５は、スズを主成分とする半田であり、これに銀、銅、ビスマス、インジウム等を混合してもよく、この材料を用い、図３に示すように、基板１の水平方向には予備半田２を覆うように半田付けを実施する。
【００３６】
そして、本半田５は、基板１のスルーホールの開口部周辺に形成された予備半田２と金属リード３の表面に施された予備半田４と融合して一体となる。
更に、本半田５が、基板１の表面と裏面の両面において、スルーホールの開口部に形成するようにしているので、片側だけに半田する場合に比べて強固に付着できる。
【００３７】
従って、ヒートサイクルによるストレスで、本半田５にクラックが発生しても、予備半田２，４と一体化していて、基板１の両面に形成されていることから、導通不良となることは少なく、長期の信頼性を向上させることができる。
【００３８】
［実施の形態の効果］
本発振器によれば、金属リード３を貫通させるスルーホールが形成された基板１の表面と裏面における開口部の周辺に予備半田２を形成し、表面に半田層（予備半田）４が形成された金属リード３を基板１のスルーホールに挿入した状態で、基板１の表面及び裏面における開口部と当該開口部から延びる金属リード３とを半田付けするものであり、金属リード３を基板１に半田付けした場合に、当該半田（本半田５）にクラックが生じても、導通不良となることは少なく、長期の信頼性を向上できる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、金属リードを基板に半田付けした場合に、当該半田にクラックが生じても、信頼性を確保できる恒温槽付水晶発振器及びその製造方法に好適である。
【符号の説明】
【００４０】
１...基板、  ２...予備半田、  ３...金属リード、  ４...予備半田、  ５...本半田
【図１】
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【図２】
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【図３】
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