(57)【要約】【課題】インナーリード３ａと水晶振動片２とを容易に接合できるようにする。【解決手段】プラグ５のインナーリード３ａと水晶振動片２の基部電極２ａを接合する前に、複数のインナーリード３ａを押圧部材２０によりステージ２１に押圧して整列させる。これにより、水晶振動片接合工程において、インナーリード押え１４によりインナーリード３ａを過剰に押圧する必要がなくなり、インナーリード３ａを基部電極２ａに適正に当接させることができ、インナーリード３ａの熱がインナーリード押え１４側に放熱して半田を溶融することができない、或いは加熱し過ぎて基部電極２ａの表面に生成した酸化膜により接合不良が発生する等の接合時の課題を解消することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラグに固定される複数のインナーリードと水晶振動片に設けた基部電極とを接合し、前記水晶振動片が前記インナーリードにより片持ち状に支持される振動デバイスの製造方法において、
前記プラグを第一のプラグ支持体に固定し、前記インナーリードをステージに接近させるインナーリード設置工程と、
複数の前記インナーリードを前記ステージに押圧部材により押圧して整列させるインナーリード整列工程と、
前記水晶振動片を振動片支持体に設置し、前記プラグを第二のプラグ支持体に装着し、前記インナーリードを前記基部電極に近接させる水晶振動片設置工程と、
前記インナーリードと前記基部電極との近接部に高温ガスを吹き付けて半田を溶融し、前記インナーリードと前記基部電極とを接合する水晶振動片接合工程と、を備える振動デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記プラグは柱状の形状を有し、
前記押圧工程は、前記インナーリードの長手方向の中心軸を柱状の前記プラグの中心軸に対して所定角度傾斜させて整列させる請求項１に記載の振動デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記水晶振動片接合工程は、前記インナーリードの側面と前記基部電極の表面とを平行に接合する工程である請求項１又は２に記載の振動デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記水晶振動片接合工程は、前記プラグと前記近接部との間に前記高温ガスを遮蔽する遮蔽板を設置して前記高温ガスを吹き付ける請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動デバイスの製造方法。
【請求項５】
複数のインナーリードが設置される柱状のプラグと、
前記インナーリードに接合される水晶振動片と、
前記プラグにより開口が封止され、前記水晶振動片を密封する筒状のケースと、を備え、
柱状の前記プラグの中心軸と、筒状の前記ケースの中心軸は略一致し、
前記インナーリードと前記水晶振動片との接合部において、前記インナーリードの長手方向の中心軸が前記ケースの中心軸に対して傾斜し、前記水晶振動片はその表面が前記インナーリードの側面と略並行に接触して接合される振動デバイス。
【請求項６】
前記水晶振動片の前記インナーリード側とは反対側の端部中心が概ね前記ケースの中心軸に位置する請求項５に記載の振動デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動片を用いた振動デバイスの製造方法及びこれにより製造される振動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動片を用いた振動デバイスが普及している。水晶振動片を用いた振動デバイスは小型であり温度変化に対する周波数特性が安定し、携帯電話などの携帯情報端末、その他多くの電子デバイスのタイミング源として広く利用されている。この振動デバイスの一つとして円筒状のシリンダ型パッケージが実用化されている。
【０００３】
図４は、シリンダ型パッケージの圧電振動子（以下、振動デバイスという。）の構成を説明するための図であり、図４（ａ）が振動デバイス１０１の外観図であり、図４（ｂ）がプラグ１０５の断面図である。振動デバイス１０１は、水晶振動片１０２と、水晶振動片１０２を片持ち状に支持するプラグ１０５と、水晶振動片１０２を収納するケース１０６から構成される（特許文献１を参照）。ケース１０６は一端が閉じられており、他端の開口にプラグ１０５が嵌め込まれて密閉され、内部は真空に維持されている。
【０００４】
プラグ１０５は、２本のリード１０３と、これらのリード１０３が埋め込まれる硼珪酸ガラス１０７と、硼珪酸ガラス１０７の周囲を環状に覆うステム１０４とを備える。２本のリード１０３は金属リードから成り、ケース１０６の内部に突出する側がインナーリード１０３ａであり、大気に突出する側がアウターリード１０３ｂである。２本のリード１０３は硼珪酸ガラス１０７に埋め込まれ互いに絶縁されている。ステム１０４は鉄とニッケルの合金からなり、その外表面１０４ａは銅メッキ層の下地に錫及び銅メッキ層、更に銀メッキ層が被着されている。
【０００５】
水晶振動片１０２は薄板状の音叉型形状を有し、音叉の振動片には図示しない励振電極が形成され、音叉の基部には励振電極に導通する基部電極１０２ａが形成される。この基部電極１０２ａとインナーリード１０３ａとが半田や導電性接着材により接合され水晶振動片１０２が片持ち状に支持される。そして、プラグ１０５をケース１０６に嵌合して水晶振動片１０２を真空中に密封する。
【０００６】
図５は、水晶振動片１０２とプラグ１０５のインナーリード１０３ａとを接合する水晶振動片接合工程を説明するための図である。図５（ａ）は、水晶振動片１０２に対してインナーリード１０３ａを近接させて固定し、ノズル１１５から高温ガスを噴き出してインナーリード１０３ａと基部電極１０２ａとを接合する状態を表す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の部分ＡＡをインナーリード１０３ａ側から見た状態を表す。
【０００７】
水晶振動片１０２を耐熱ガラスから成る振動片支持体１１１に載置し、振動片支持体１１１を振動片支持体ベース１１０に固定する。また、プラグ１０５をノッチプレート１１２に設置する。ノッチプレート１１２にはＵ字状に切り欠かれたノッチ部１１３が形成され、プラグ１０５のステム１０４をこのノッチ部１１３に装着する。これにより、プラグ１０５の径方向が規制されて、インナーリード１０３ａの先端が水晶振動片１０２の基部電極１０２ａに近接して位置決めされる。インナーリード１０３ａの中心軸と基部電極１０２ａの表面との間に傾斜角θを設けるために、プラグ１０５をノッチ部１１３に傾斜角θ傾けて装着する。
【０００８】
そして、先端に凹状の切欠き部１１６を形成したインナーリード押え１１４をインナーリード１０３ａに当接させて振動片支持体ベース１１０側に押しつける。このとき、凹状の切欠き部１１６にインナーリード１０３ａが装着され、インナーリード１０３ａの先端を基部電極１０２ａに当接させる。
【０００９】
この状態で、ノズル１１５の先端をインナーリード１０３ａの先端に近付けて、ヒータ１１５ａにより所定温度に加熱された窒素ガスをインナーリード１０３ａと基部電極１０２ａの当接部に吹き付ける。プラグ１０５はインナーリード押え１１４により加熱された窒素ガスから遮蔽される。インナーリード１０３ａの表面に予めメッキされた半田が溶融し、その一部が基部電極１０２ａに流れて基部電極１０２ａとインナーリード１０３ａが半田接合される。また、インナーリード押え１１４は高熱ガスがノッチプレート１１２側に回り込むのを防ぐ遮蔽板として機能する。
【００１０】
なお、実際の装置においては、ノッチプレート１１２には複数のノッチ部１１３が並んで形成され、各ノッチ部１１３のそれぞれにプラグ１０５を装着する。そして、振動片支持体１１１には各プラグ１０５のインナーリード１０３ａに対応する位置にそれぞれ水晶振動片１０２を並べて設置し、先端に複数の切欠き部１１６を形成したインナーリード押え１１４により複数のインナーリード１０３ａを同時に押圧して複数の基部電極１０２ａに当接させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−３０６１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来法では次のような課題があった。基部電極１０２ａとインナーリード１０３ａとを半田接合するためには、基部電極１０２ａとインナーリード１０３ａを当接させて接合することが不可欠である。しかし、プラグ１０５の硼珪酸ガラス１０７に埋め込まれた２本のリード１０３には位置ずれが存在し、２本が平行に揃わないことがある。この場合に、インナーリード押え１１４の押圧力が弱いとインナーリード１０３ａが基部電極１０２ａから浮いてしまい、導通不良、或いは水晶振動片１０２の支持方向の位置ずれが発生する。これを防止するために、インナーリード押え１１４の押圧力は、全てのインナーリード１０３ａの先端が全ての基部電極１０２ａに当接するのに十分な大きい値に設定されている。そのため、基部電極１０２ａに適正に当接しているインナーリード１０３ａに対して押圧力が過剰に印加され、インナーリード１０３ａを変形させる、更には水晶振動片１０２を変質、変形又は破壊してしまうことがある。
【００１３】
また、プラグ１０５をケース１０６に嵌合させて装着するときに、水晶振動片１０２の音叉部の先端がケース１０６の円筒の中心軸付近に位置させるために、インナーリード１０３ａを水晶振動片１０２の表面に対して傾斜角θ傾斜させて接合している。しかし、インナーリード押え１１４の強すぎる押圧力によりインナーリード１０３ａが変形し、プラグ１０５をケース１０６に装着するときに、水晶振動片１０２の音叉部がケース１０６に接触する不良が発生する。
【００１４】
また、インナーリード押え１１４の押圧力が強すぎると、インナーリード押え１１４の切欠き部１１６がインナーリード１０３ａの表面の半田メッキ層に深く食い込む。その結果、加熱された窒素ガスにより加熱されるインナーリード１０３ａの熱がインナーリード押え１１４側に放熱されて、インナーリード１０３ａの温度が上昇せず、半田が溶融しないことによる接合不良が発生する。これを回避するために、ノズル１１５から噴き出す窒素ガスの温度を上昇させると、水晶振動片１０２が高温に熱せられて基部電極１０２ａの表面に酸化膜が生成され、半田が流れず接合不良となる。
【００１５】
本発明は上記の課題を解決し、インナーリード１０３ａと基部電極１０２ａとを安定して接合することのできる製造方法を提供することを目的としてなされた。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の振動デバイスの製造方法は、プラグに固定される複数のインナーリードと水晶振動片に設けた基部電極とを接合し、前記水晶振動片が前記インナーリードにより片持ち状に支持される振動デバイスの製造方法において、前記プラグを第一のプラグ支持体に固定し、前記インナーリードをステージに接近させるインナーリード設置工程と、複数の前記インナーリードを前記ステージに押圧部材により押圧して整列させるインナーリード整列工程と、前記水晶振動片を振動片支持体に設置し、前記プラグを第二のプラグ支持体に装着し、前記インナーリードを前記基部電極に近接させる水晶振動片設置工程と、前記インナーリードと前記基部電極との近接部に高温ガスを吹き付けて半田を溶融し、前記インナーリードと前記基部電極とを接合する水晶振動片接合工程と、を備えることとした。
【００１７】
また、前記プラグは柱状の形状を有し、前記押圧工程は、前記インナーリードの長手方向の中心軸を柱状の前記プラグの中心軸に対して所定角度傾斜させて整列させることとした。
【００１８】
また、前記水晶振動片接合工程は、前記インナーリードの側面と前記基部電極の表面とを平行に接合する工程であることとした。
【００１９】
また、前記水晶振動片接合工程は、前記プラグと前記近接部との間に前記高温ガスを遮蔽する遮蔽板を設置して前記高温ガスを吹き付けることとした。
【００２０】
本発明の振動デバイスは、複数のインナーリードが設置される柱状のプラグと、前記インナーリードに接合される水晶振動片と、前記プラグにより開口が封止され、前記水晶振動片を密封する筒状のケースと、を備え、柱状の前記プラグの中心軸と、筒状の前記ケースの中心軸は略一致し、前記インナーリードと前記水晶振動片との接合部において、前記インナーリードの長手方向の中心軸が前記ケースの中心軸に対して傾斜し、前記水晶振動片はその表面が前記インナーリードの側面と略並行に接触して接合されることとした。
【００２１】
また、前記水晶振動片の前記インナーリード側とは反対側の端部中心が概ね前記ケースの中心軸に位置することとした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の振動デバイスの製造方法は、インナーリードと水晶振動片の基部電極とを接合する前に、インナーリードを押圧部材により押圧して整列させる。これにより、インナーリードと基部電極とを接合する水晶振動片接合工程において、インナーリード押えによりインナーリードを過剰に押圧する必要がなくなり、インナーリードを基部電極に適正に当接させることができる。その結果、インナーリードの熱がインナーリード押え側に放熱して加熱不足となる、或いは加熱し過ぎて接合不良となることを回避することができる。また、インナーリード押さえの過剰な圧力によりインナーリードが変形する、或いは水晶振動片が変形、破壊する等の接合時の課題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る振動デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る振動デバイスの水晶振動片設置工程及び水晶振動片接合工程を説明するための図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る振動デバイスの断面模式図である。
【図４】従来公知のシリンダ型パッケージの圧電振動子の構成を説明するための図である。
【図５】従来公知の水晶振動片接合工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第一実施形態）
図１及び図２は、本発明の第一実施形態に係る振動デバイス１の製造方法を説明するための図である。図１（ａ）は、インナーリード整列工程を説明するための図であり、図１（ｂ）〜（ｄ）は、インナーリード３ａを整列したプラグ５の外観図である。図２は、水晶振動片設置工程及び水晶振動片接合工程を説明するための図であり、図２（ａ）がインナーリード３ａと水晶振動片２の基部電極２ａを接合する状態を表す図であり、図２（ｂ）が、部分ＢＢの断面を矢印の方向から見た図である。本発明に係る振動デバイス１の製造方法は、プラグ５に固定されるリード３のケース側内部に突出する２本のインナーリード３ａに水晶振動片２に設けた基部電極２ａを接合し、水晶振動片２がインナーリード３ａにより片持ち状に支持されるようにする。なお、リード３のケース側とは反対側の外部突出するアウターリード３ａは、回路基板等の外部回路に接続される。
【００２５】
まず、インナーリード設置工程において、プラグ５を第一のプラグ支持体２２の切欠き部２４に固定し、インナーリード３ａをステージ２１に接近させる。プラグ５は円柱形を有し、２本のリード３が硼珪酸ガラスに埋め込まれ、硼珪酸ガラスの径方向の周囲にステム４が装着される。ステム４は鉄とニッケルの合金からなり、その外周面には下地の銅メッキ層、その表面に錫及び銅メッキ層、更に銀メッキ層が被着される。第一のプラグ支持体２２にプラグ５のステム４を装着し、プラグ押え２３によりプラグ５を第一のプラグ支持体２２側に押圧して固定する。プラグ５から突出するインナーリード３ａは通常不ぞろいなので、ステージ２１の表面に対する距離や傾きは一定しない。
【００２６】
次に、インナーリード整列工程において、図１（ａ）に示すように、２本のインナーリード３ａをステージ２１に押圧部材２０により押圧して整列させる。このとき、押圧部材２０の先端部の形状、ステージ２１の表面の形状、あるいは押圧部材２０の圧力に応じてインナーリード３ａの先端部形状を選択することができる。
【００２７】
例えば、図１（ａ）に示すように、ステージ２１の上面とプラグ５から突出するインナーリード３ａの突出部下端面との間に所定の距離ｄを設け、インナーリード３ａの先端がステージ２１の上面に当接する程度に押圧部材２０をステージ２１側に押圧する。具体的には、押圧部材２０により長さＬのインナーリード３ａの略Ｌ／２の位置をその下端面がステージ２１の上面から略ｄ／２の高さとなるまでステージ２１側に押し込む。これにより、図１（ｂ）に示すように、インナーリード３ａの長手方向の中心軸（以下、単に中心軸、という。）Ｃ１をプラグ５の中心軸Ｃ２に対して所定角度φ傾斜させて整列させる。なお、この角度φは、後に水晶振動片２をインナーリード３ａに接合し（水晶振動片接合工程）、プラグ５をケース６の開口に嵌合して水晶振動片２をケース６に密閉したときに、水晶振動片２のインナーリード３ａ側とは反対側の端部中心が概ねケース６の中心軸に重なる角度に設定しておく。
【００２８】
また、押圧部材２０の先端を平坦面とし、押圧部材２０をステージ２１側に十分強く押圧することができる。具体的には、ステージ２１の上面とプラグ５から突出するインナーリード３ａの突出部下端面との間に距離ｄを設け、押圧部材２０により長さＬのインナーリード３ａの略Ｌ／２の位置をステージ２１の上面に達するまで押し込む。これにより、図１（ｃ）に示すように、２本のインナーリード３ａの先端部の中心軸Ｃ１をプラグ５の中心軸Ｃ２と平行な平面内に整列させることができる。
【００２９】
その他、インナーリード３ａの先端部を板状に整形し、２本のインナーリード３ａの先端部を平行な板状面に整列させることができる。また、ステージ２１の上面に段差を設け、押圧部材２０の先端部にも段差を設けてインナーリード３ａを押圧することにより、図１（ｄ）に示すように、２本のインナーリード３ａの先端部を段差形状に整列させることができる。
【００３０】
次に、水晶振動片設置工程において、図２に示すように、水晶振動片２を振動片支持体１１に設置し、振動片支持体１１を振動片支持体ベース１０に設置する。また、プラグ５を第二のプラグ支持体１２のノッチ部１３に装着する。ノッチ部１３は凹形状の切り欠きからなりプラグ５の径方向を規制して固定する。ここで、図１（ｂ）に示すように、インナーリード３ａの中心軸Ｃ１とプラグ５の中心軸Ｃ２とが角度φ傾斜する場合は、第二のプラグ支持体１２に対してプラグ５を角度φ傾斜させて装着する。そのため、インナーリード３ａの側面と基部電極２ａの表面とは略平行に近接する。
【００３１】
なお、２本のインナーリード３ａは整列工程で整列されているので、インナーリード３ａの各先端部は水晶振動片２の各基部電極２ａに近接する。第二のプラグ支持体１２に複数のノッチ部１３を形成し、振動片支持体１１に複数の水晶振動片２を設置して、複数のプラグ５のインナーリード３ａを複数の水晶振動片２の基部電極２ａに接合する場合でも、複数のインナーリード３ａのそれぞれが対応する基部電極２ａに接近する。
【００３２】
次に、水晶振動片接合工程において、図２に示すように、インナーリード３ａと水晶振動片２の基部電極２ａとの近接部に高温ガスを吹き付けて半田を溶融し、インナーリード３ａと基部電極２ａとを接合する。まず、先端に切り欠き部１６を備えるインナーリード押え１４により、各インナーリード３ａを切り欠き部１６に装着して振動片支持体１１側に押圧する。各インナーリード３ａは整列工程で整列されているので、適正な圧力により各インナーリード３ａを対応する基部電極２ａに接触させることができる。この状態で、ノズル１５の先端をインナーリード３ａに近付けてヒータ１５ａにより所定温度に加熱された窒素ガスをインナーリード３ａと基部電極２ａとの当接部に吹き付ける。プラグ５はインナーリード押え１４により加熱窒素ガスから遮蔽され、保護される。従って、インナーリード押え１４は遮蔽板として機能する。インナーリード３ａの表面はあらかじめ半田がメッキされ、この半田が熱により溶融し、その一部が基部電極２ａに流れてインナーリード３ａが基部電極２ａに接合される。
【００３３】
図２に示すように、インナーリード３ａと基部電極２ａとを平行に当接させて接合する。これにより、インナーリード３ａと基部電極２ａとの間を電気的に確実に接続し、かつ機械的に強固に接合することができる。なお、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、インナーリード３ａの先端部の中心軸Ｃ１をプラグ５の中心軸Ｃ２と平行に整列させる場合は、プラグ５の中心軸Ｃ２とインナーリード３ａの先端部の中心軸Ｃ１との間の段差をｄとし、水晶振動片２の厚さをｘとし、ｄ＝ｘを満たすようにすればよい。これにより、プラグ５を円筒ケースに装着したときに水晶振動片２の振動部の先端をケースの中心軸付近に位置させることができる。
【００３４】
以上のとおり、本発明の振動デバイスの製造方法によれば、インナーリード３ａと基部電極２ａとを接合する水晶振動片接合工程において、インナーリード押え１４によりインナーリード３ａを過剰に押圧する必要がない。その結果、インナーリード３ａを基部電極２ａに適正な圧力で当接させることができるので、インナーリード３ａの熱がインナーリード押え１４側に放熱して半田を溶融することができない、或いは加熱し過ぎて基部電極２ａの表面に酸化膜が生成し接合不良が発生する、という課題を解消することができる。また、インナーリード押え１４の過剰な圧力によりインナーリード３ａが変形する、或いは水晶振動片２を破壊する等の接合時の課題を解消することができる。
【００３５】
なお、上記実施形態では１個のプラグ５のインナーリード３ａに１個の水晶振動片２を接合する例を説明したが、第二のプラグ支持体１２に複数のプラグ５を装着し、振動片支持体１１に複数の水晶振動片２を設置して、複数のインナーリード３ａと複数の水晶振動片２を接合する場合も同様である。また、上記実施形態では、プラグ５及びケースが円柱形状及び円筒形状としたが、本発明はこの形状に限定されず、断面が楕円形、或いは多角形の柱状或いは筒状であってもよい。
【００３６】
（第二実施形態）
図３は、本発明の第二実施形態に係る振動デバイス１の断面模式図である。振動デバイス１は、２本のインナーリード３ａが設置される柱状のプラグ５と、インナーリード３ａに接合される水晶振動片２と、プラグ５により開口が封止され、水晶振動片２を密封する筒形のケース６とを備える。プラグ５はケース６の開口に嵌合して内部を封止する。そのため、柱状のプラグ５の中心軸Ｃ２とケース６の中心軸Ｃ３は略一致して中心軸Ｃ３をなす。インナーリード３ａと水晶振動片２の接合部において、インナーリード３ａの中心軸Ｃ１はプラグ５の中心軸Ｃ２（ケース６の中心軸Ｃ３）に対して角度φ傾斜し、水晶振動片２はその表面がインナーリード３ａの側面と略平行に接合される。そして、水晶振動片２のインナーリード３ａ側とは反対側の端部中心Ｐは、ケース６の中心軸Ｃ３にほぼ乗るように位置する。
【００３７】
インナーリード３ａの側面と水晶振動片２の表面、具体的には水晶振動片２に形成した基部電極２ａとが線接触するように平行に接合される。そのため、インナーリード３ａと水晶振動片２の基部電極２ａとの間の電気的接続が確実となり、かつ機械的に強固な接合強度を確保することができる。また、水晶振動片２の端部中心Ｐが概ねケース６の中心軸Ｃ３に位置するので、水晶振動片２がケース６に接触せず、ケース６をコンパクトに形成することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  振動デバイス
２  水晶振動片
２ａ  基部電極
３  リード、３ａ  インナーリード、３ｂ  アウターリード
４  ステム
５  プラグ
６  ケース
１０  振動片支持体ベース
１１  振動片支持体
１２  第二のプラグ支持体
１３  ノッチ部
１４  インナーリード押え
１５  ノズル、１５ａ  ヒータ
１６  切り欠き部
２０  押圧部材
２１  ステージ
２２  第一のプラグ支持体
２３  プラグ押え
２４  切欠き部
Ｃ１  インナーリード３ａの中心軸、Ｃ２  プラグ５の中心軸、Ｃ３  ケース６の中心軸
【図１】
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【図２】
2013191944.tif 000004
【図３】
2013191944.tif 000005
【図４】
2013191944.tif 000006
【図５】
2013191944.tif 000007