CN1209915A - 压电振子 - Google Patents
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Abstract
本发明的压电振子,其中基座有呈圆筒形的塞柱及从其中穿过的2根引线,2根引线的端头用支承构件来固定有支承压电振动体,支承构件由含铅重量比为60%以上,最好是85%－98%的焊料形成,一端开口的柱帽套在该压电振动体上,用塞柱把柱帽的开口端密封以形成密封容器,且形成把压电振动体密封保持在内部的压电振子,当压电振子受到冲击时能使应力分散,避免应力集中到压电振动体上,提高其耐冲击性高,且能确保焊料粘附性。
Description
本发明涉及具有对晶体振子等压电振动体进行密封保持的气密容器的压电振子以及构成气密容器的气密端子，尤其涉及其结构和制造方法。
现有技术
已知的压电振子具有被密封在气密(密封)容器内的压电振动体、以及一端与该压电振动体相连接，另一端露出在密封容器外面的引线。压电振动体采用音叉型振动体和矩型AT板型振动体等。并且，密封容器具有一端开口的大体上呈园筒形的柱帽、以及外周形状与该柱帽的开口端内径相嵌合并被压入柱帽内的基座。柱帽由科瓦铁镍钴合金(コバ-ル)或铜镍锌合金(洋白)制成。另一方面，基座是在玻璃材料的外园上安装金属环，由科瓦铁镍钴合等制成的多条引线穿入上述玻璃材料内。通过焊接使引线前端连接和支承压电振动体，如上所述，把基座压入柱帽内，使压电振动体在柱帽内保持气密封状态。这样，基座就成为对压电振动体进行密封并与外部相连接的气密封端子。
这种压电振子的一般制造方法如下。首先，在柱帽的入口内园部分，基座的外园部分和引线上分别镀敷共晶系焊料。然后，向置于密封容器内侧的引线部分上供给共晶系焊料和助焊剂互相混合的焊膏，使压电振动体表面上所形成的表面电极与该部分相搭接。另外，再进行加热使焊膏熔化把压电振动体固定到基座上，制成压电振子。在基座的外园部分和柱帽入口内园部分上镀敷软金属的焊料，这样，在压入基座时能堵塞该部分的间隙。并且在引线表面上镀敷焊料，以此来改善压电振动体表面上所形成的电极和外部电路的焊接性能。而且，所谓共晶焊料是指含有62％重量比的锡，其余为铅的焊料。在以下的说明中，把铅的重量比为60％以下的焊料，包括该共晶焊料在内，称为低温焊料。低温焊料中的其余部分全部或大部分是锡，也可以包含2-3％的银等添加剂。该低温焊料的熔点为锡熔点232℃以下。
这种结构的压电振子在有些应用中要求更高的耐热性。例如，作为电路基板上的SMD(表面安装元件)元件使用时，因为在密封后装配时进行回流焊，所以要求在240℃下约5秒时间(或者260℃下10秒或10秒以上时间)内密封部位的气密性不受影响，压电振动体的支架部分不熔化。即使在这些部分采用低温焊料的情况下，如果回流焊(リフロ-)条件是较低的温度或较短的时间，那么由于柱帽的机械紧固效应能保持密封部分的气密性，所以也是比较安全的。但是，支架部分由于其热容量较大也可能出现焊料不能熔化的情况。这就不能说是比较安全。总之，由于用户的设定条件不同，有可能出现耐热性差的危险。
为了提高压电振子的耐热性，过去曾对压电振子采用含铅率高的焊料。例如，特开昭64-68007号公报所公开的技术，在压电振动体的支架部分以及基座和柱帽的密封部分均采用高温焊料。所谓高温焊料，根据该文献是指熔点为从260℃-327℃，Sn与Pb的比例大体上是1∶9。另外，特开昭64-62909号公报所公开的技术是：仅在构成基座的金属环外园部分上形成由铅合金构成的铅系镀层，进一步为了防止加热时产生铅蒸气，必要时在其上面形成银镀层。
其次，还存在与耐冲击性有关的问题：近几年，晶体振子被广泛用于大哥大电话机等以手持方式使用的便携式机器。因此，市场上对耐冲击性的要求越来越严格。例如，单机必须能经受从100～150cm的高处向木板上自由跌落数次。
关于耐冲击性过去也曾提出过多种改进方案。特开昭61-247775号公报所公开的技术是：利用肖式硬度为D级(スヶ-ル)90以下的感光粘合剂把晶体振子片固定在基座面上。特开平4-78211号公报的技术是：在短的内引线上安装扬氏模量为5.0×10GPa以下的材料制成的附加引线，在其端头上粘接晶体振子片。并且，附加引线在实施例中是把1.95×10GPa的焊料制成短板状。在特公平7-14132号公报中利用含有环氧树脂、聚丁二烯(ポリブタジェン)树脂、石油系树脂和导体性粉末、具有挠性的导电性粘合剂来粘接固定晶体片电极和向外部引出的导体。
再者，在耐热性要求不严格时，也有许多采用低温焊料膏来支承压电振动体的例子。在此情况下，由于在固定压电振动体时急剧加热而造成焊锡(料)球或极小的焊锡颗粒飞溅，残存在容器内或附着到压电振动体上。因而造成CI(晶体界面)值不合格或在低激励电平下振荡不良等产品合格率下降的问题。
现对上述过去例子的具体问题进行分析。根据特开昭64-68007号公报和特开昭64-62909号公报所述的技术，在对基座进行普通的高温焊锡镀敷时，基座的外园金属环部分，引线位于密封容内侧的部分(以下称为内引线)、以及外侧的部分(以下称为外引线)，均全面被镀敷一层高温焊料。铅含量高的合金，其表面上容易生成坚固的氧化膜，当压电振子往外部电路板上安装时难于焊接。这是因为要在较低温度下焊接，以免损伤使用低温焊料的其他零件。因此，必须特意把高温焊料镀层从外引线上剥离下来，把外引线浸入低温焊锡槽内，从而增加了制造工序，提高了制造成本。并且由于该浸渍所形成的焊料层厚度不均匀，所以外引线难于弯曲加工，焊料量不一致造成难于安装。外引线的弯曲加工在压电振子的表面安装时进行。表面安装时，柱帽侧面和外引线末端必须与电路板面紧密结合。因此，必须把外引线弯曲，形成一个台阶，使引线的高度位置与柱帽侧面一致(参见图1)。
再者，根据特开昭64-62909号公报，铅含量高的合金在加热时产生铅蒸气，所以，安装时的回流焊接使铅附着在压电振动体上，造成频率漂移。因此，为了防止高温焊料附着到基座外周和柱帽内压入所需部分以外的地方，不得不采用费工时的部分镀敷方法。但是，关于这一点，我们有不同的看法，认为铅不太容易产生蒸气。其理由是：例如，150℃时的铅饱和蒸气压极小。260℃时蒸气压有所增大，但因为加热时间很短，所以几乎没有问题。只要在密封后不使容器内的低温焊料(尤其是面积大的部分)熔化，就没有问题。
再者，在特开昭64-62909号公报中，表层上镀敷的银具有良好的可焊性，但由于银材料昂贵，其厚度很薄(0.1～0.2μm左右的极薄镀层)。因此，在引线被弯曲的部分银层破裂，下面的高温焊料露出，可焊性变坏。并且，若安装一次，则银消失在基板焊料中，不能再次进行安装。也就是说，从不用的电路板上回收的零件不能再用。
再者，涉及提高耐冲击性的上述特开昭61-247775号公报和特公平7-14132号公报所述技术中采用的粘合剂，其管理和硬化工序以及可靠性方面尚存在没有解决的问题。例如，如果是焊料支架，那么，熔融焊料的分布能准确地仿照压电振动体表面电极图形的形状。但由于未硬化，液体的粘合剂分布不能控制，所以，造成粘接位置误差，这将成为CI值和粘接强度不一致的因素。在上述特开平4-78211号公报所述的技术中，插入尺寸小的附加引线后的压电振动体的支架使引线长度增加，压电振子的总长增加，而且，不同引线的接合，可加工性能极差，不适合大量生产。
发明的公开
本发明的目的在于高水平地解决上述问题，即协调互相矛盾的性能，提供一种既适合安装和大量生产又提高耐热性和耐冲击性的压电振子。
为了达到上述目的，本发明的一种形态的压电振子，其主要构成部分是：
压电振动体；
柱帽，其形状大体上呈园筒形，一端开口，把上述压电振动体装入其内部；以及
密封端子，其作用是对上述柱帽的开口端进行密封，和上述柱帽一起形成气密容器，该密封端子具有：其断面形状大体上与上述柱帽的开口端内径相同的塞柱和穿过上述塞柱的多根引线；
支承构件，它由含铅重量比为85％以上到98％以下的焊料制成，使上述压电振动体接合和固定在上述引线突出在气密容器内部的部分即内引线上。
若采用这种结构，则是利用由铅含量高，即软的焊料制成的支承构件来支承压电振动体。因为支承构件，所以，当压电振动体受到外力时该支承构件挠曲，能分散应力。因此，能抑制应力在压电振动体上集中，提高耐冲击性。并且，因为具有上述含铅率的焊料属于高温焊料，所以，熔点高，即使在高温环境下也能牢靠地支承压电振动体。
另外，在上述引线的表面，尤其是从塞柱上露出的部分的表面上，形成由含铅重量比为60％以下的焊料(低温焊料)或者锡或锡合金构成的第1层。低温焊料等润湿性(粘附性)良好，所以，在固定压电振动体时和表面安装时供给的焊料容易和引线表面结合，能达到牢固的焊接。并且，因为焊料本身是价格低廉的材料，所以可以形成很厚的(例如5-10μm)的低温焊料等的第1层。因此，即使弯曲引线也不会损坏这第1层，从这一方面来看也能保证牢固的焊接。
另外，在上述塞柱的表面上形成由含铅重量比为60％以下的焊料(低温焊料)或者锡或锡合金构成的第2层。这第2层最好和第1层同时形成。
进一步也可以在上述塞柱的第1层的下面形成由含铅重量比超过60％的焊料构成的第3层。形成该第3层后，即使在高温环境下，压电振子的气密封性也不会受到破坏。例如，在安装压电振子时，也能充分经受回流焊对焊料的加热。并且，当把塞柱压入柱帽的开口部分内时，也能借助于软的高温焊料的变形而把间隙填塞起来，达到牢靠的密封。尤其是第1层在把塞柱压入柱帽时，其中一部分被磨掉，所以，即使具有该低温焊料的第1层也几乎不会降低耐热性。
另外，在上述引线的第2层的下面，最好也形成由含铅重量比为60％以上的焊料构成的第4层。该第4层能和上述第3层同时形成。
再者，本发明的另一实施形态的压电振子，其主要构成部分是：
压电振子；
柱帽，其形状大体上呈园筒形，仅一端开口，上述压电振动体被装入其内部；以及
密封端子，其作用是对上述柱帽的开口端进行密封，和上述柱帽一起形成气密容器。该密封端子具有以下两部分：①塞柱，其断面形状大体上与上述柱帽的开口端内径相同，在其与上述柱帽开口端内径相接触的部分上具有由含铅重量比为60％以上的焊料所构成的层；②多根引线，该引线穿过上述塞柱，其露出在塞柱外面的部分的表面上具有由含铅重量比为60％以下的焊料或者锡或锡合金构成的层；以及
支承构件，它由含铅重量比为85％以上到98％以下的焊料制成，用于把上述压电振动体连接和固定到上述引线突出在气密容器内部的部分、即内引线上。
若采用这种结构，则是利用由含铅量大、即软的焊料构成的支承构件来支承压电振动体。因为支承构件软，所以，当压电振动体受到外力时该支承构件挠曲，能使应力分散。因此，能抑制应力在压电振动体内集中，能提高耐冲击性。并且，因为具有上述铅含量的焊料属于高温焊料，所以，熔点高，即使在高温环境中也能牢固地支承压电振动体。
另外，由于在上述塞柱的与上述柱帽开口端内径相接触的部分上形成了含铅重量比为60％以上的焊料、即高温焊料的膜层，所以，即使在高温环境中也不会破坏压电振子的密封性。例如，在安装压电振子时也完全可以承受回流焊对焊料的加热。并且，在把塞柱压入到柱帽的开口部时，也可以借助于软高温焊料的变形而对间隙进行填塞，达到牢靠的密封。
另外，在上述引线的表面，尤其是从塞柱中露出的部分的表面上，形成了由低温焊料等构成的膜层。低温焊料等由于润湿性(粘附性)良好，所以，在固定压电振动体时和表面安装时供给的焊料容易与引线表面结合，能可靠地焊接。并且，因为焊料本身价格低廉，所以可以形成5-10μm厚的上述膜层。因此，即使弯曲引线也不会破坏该膜层，从这一方面来看也能保证牢固的焊接。
而且，上述锡合金，其含银量可以在3％以下，最好是2％～3％。
另外，上述支承构件大体上覆盖上述内引线，可以制成具有下述凸出部分的结构，该凸出部分在从该内引线一端面向上述压电振动体的重心方向上，其长度超过该内引线直径的一半，采用这种形状可以牢固地固定压电振动体。
另外，在上述塞柱上像上述第3层等那样形成高温焊料层时，也可以利用铜镍合金等较硬的金属来制作柱帽。这是因为高温焊料软，即使柱帽坚硬，也能很好地结合。由于铜镍合金耐热性好，所以可以提高压电振子的耐热性。同样，也可以用铜镍系合金以外的金属来制作柱帽，在其表面上形成镍膜层。
本发明另一形态的密封端子是对下述柱帽的开口端进行密封的气密端子，该柱帽大体上呈园筒形，仅一端开口，其内部安装上述电子元件，该密封端子具有；
塞柱，其断面形状大体上与上述柱帽的开口端内径相同，在其与上述柱帽开口端内径相接触的部分的表面上具有含铅重量比为60％以下的焊料或者锡或锡合金所构成的第1层；以及
多根引线，它穿过上述塞柱，在其从塞柱向外露出的部分的表面上具有由含铅重量比为60％以下的焊料或者锡或锡合金所构成的第2层。
另外，可以在上述塞柱的上述第1层的下面，形成由含铅重量比为60％以上的焊料所构成的第3层，在上述引线的上述第2层的下面，形成由含铅重量比为60％以上的焊料所构成的第4层。
本发明另一形态的压电振子的制造方法是制造这样一种压电振子的方法，该压电振子的压电振动体安装在由柱帽和密封端子形成的气密容器的内部。该制造方法包括以下工序：
固定工序，向上述密封端子所具有的引线和压电振动体所具有的电极膜之间供给含铅重量比为88％以上的焊料，使上述引线和上述电极膜相结合，这样把压电振动体固定在密封端子上；以及
密封收存工序，把上述压电振动体装入上述柱帽内，用密封端子来密封柱帽，使压电振动体密封在气密容器的内部。把供给的焊料的含铅重量比设定为88％以上，即使在引线等上面镀敷含铅率低的焊料时，也能确保压电振动体被固定后的含铅率达到85％。
另外，在上述压电振动体固定工序之前，也可以包括这样的工序，即在上述引线的表面上镀敷含铅重量比为60％以下的焊料。
再者，在上述压电振动体固定工序之前，也可以包括以下工序：
第1镀敷工序，在上述密封端子上镀敷含铅重量比为60％以上的焊料；
第2镀敷工序，在上述第1镀敷之后，在上述密封端子上镀敷含铅重量比为60以下的焊料。
另外，在上述压电振动体固定工序中，使上述引线和上述电极膜相结合所用的焊料，其供应量也最好能使最终含铅重量比在85～98％范围内。
另外，在上述压电振动体固定工序中，使上述引线和上述电极膜相结合所用的焊料的体积，可以设定为上述引线位于密封容器内部的部分上所镀敷的焊料体积的2倍以上。按照这一体积比例，即使在引线等上镀敷含铅率低的焊料，也能确保压电振动体固定后的含铅率达到85％。
再者，在上述压电振动体固定工序中，使上述引线和上述电极膜结合所用的焊料的体积，可以设定为上述引线位于密封容器内部的部分上所镀敷的焊料体积的一倍以上。这样，可以牢固地固定压电振动体。
再者，在上述压电振动体固定工序以后，可以包括80℃以上到140℃以下、1天-5天的热处理工序。通过该工序，可以使支承压电振动体的支承构件的焊料晶粒生长，降低这一部分的杨氏模量。所以，能使焊料更软，应力更分散。
附图的简单说明
图1是表示本发明实施形态的结构例子的斜视图。
图2是支承构件26的部分放大正面图。
图3是支承构件26的部分放大侧面图。
图4是支承构件26的断面图。
图5是说明对压电振动体施加跌落冲击的动作的模型图。
图6是说明焊料边缘的应力状态的纵向断面图。
图7是表示焊料的成分、温度与强度的关系的曲线图。
图8是锡铅合金的二元状态图。
图9是表示本发明另一实施形态的主要部分的图。
图10是表示本发明的又一个实施形态的主要部分的图。
实施本发明的最佳形态
以下按附图来说明本发明的实施形态。图1是表示本实施形态的结构的斜视图。基座10包括大体呈园筒形的塞柱12、以及沿园筒轴线方向穿过该塞柱12的2根引线14。塞柱12的结构是在大体呈园筒形的密封玻璃16的外园上又安装了由科瓦合金制成的金属环18。上述2根引线14穿过密封玻璃16，从密封玻璃中露出的部分是内引线20和外引线22。引线14突出在密封容器内部的部分是内引线20，在图1中相当于从塞柱12向上突出的部分。内引线20的凸出长度较短，在本实施形态的情况下为0.3mm，相当于引线14的直径。并且，引线14在密封容器外部突出的部分是外引线22，在图1中相当于从塞柱12向下延长的部分。外引线22为适应表面安装，被弯曲成曲柄状。
压电振动体24是凸半园形(コンベツクス)晶体振动体，其正面和背面均形成银等激励电极膜(图中未示出)。并且，压电振动体24的形状不一定是凸半园形的，例如，也可以采用平板长方形AT板。压电振动体24，其长轴要与塞柱12的园筒轴一致，而且布置在2根内引线之间。并且，2根内引线借助于由焊料构成的支承构件26而连接在压电振动体24的正反两面上的激励电极膜的一端上。
柱帽28一端开口，大体呈园筒形。其开口部分的内径稍小于塞柱12的外园。该柱帽28在真空中从图1来看是从上方被套到压电振动体24和基座12上，把基座12压入柱帽内使二者嵌合，在内部为真空的状态下进行密封。这样就形成了密封容器。
在图2～图4中表示本实施形态的压电振动体24和基座10的结合部分的详细情况。本实施形态的压电振子的压电振动体24如图1等所示是单柱支承，所以，如果压电振动体24受到使其弯曲的外力，那么，应力就会集中到支承部分的根部。因此，如果，由于跌落等使压电振动体受到过大的外力，那么，就会在图3点划线F的地方出现断裂。为防止这种断裂，在本实施形态中利用软的、即杨氏模量(ャング率)低的材料来构成支承构件26，使应力分散。支承构件26的材质是含铅重量比为85％以上-95％(以下记为wt％)，最好是90％wt以上，其余为锡的高温焊料。若含铅量多，则能变软，能分散应力。
在基座10的表面、即塞柱12的金属环18和引线14的表面上，预先通过镀敷而形成厚度约15μm的焊料层30。该焊料层30是含铅重量比为60wt％以下的低温焊料，最好是接近共晶点的组成、即含铅重量比为60wt％以下的焊料。并且，焊料层30也可以是镀敷不含铅的锡、或者含少量银的锡合金的膜层。
因为，铅重量超过40wt％时，焊接性能不太好，比较软，容易划伤，发黑不美观，镀液成分难于控制等缺点明显出现。
支承构件的焊接方法如下。把已镀低温焊料(共晶系焊料)的基座12摆放在夹具上。其上面叠放金属网，该金属网仅仅在正好对准内引线20顶部的地方开孔并能涂敷焊膏，高温焊料的球状微粒和树脂系焊剂混合在一起调整到所需粘度后的焊膏印刷到金属网上。这样就能使内引线20的周围附着适量的焊膏。然后把压电振动体24插入到内引线20的间隙内，使其电极膜接触焊膏滴并被润湿。在此状态下使其整体通过温度超过高温焊料熔点的回流焊炉内，于是压电振动体24的电极膜和焊料的连接和支承固定就结束了。因为压电振动体24的下端几乎与基座1的上面相接触，所以压电振子的长度短，能使制成的压电振子小型化，同时不会形成可能残存焊料球的间隙。
如果适当控制焊膏滴量，那么，支承构件26就可把内引线20的侧面和压电振动体24的电极膜的间隙填埋起来，并且支承构件26的厚度在向内引线20的两侧方向上和从端部再向上方均逐渐平缓地减薄，直到压电振动体24的表面为止，其形状大体上像富士山形状一样。本实施形态所采用的高温焊料是铅重量占90％wt以上，其余主要是锡的合金。也可含少量的银等。如上所述，在内引线20的表面上，预先镀敷形成铅重量占60wt％以下的低温焊料的膜层30。支承构件26的体积设定为镀层体积、即(内引线20的表面积)×(镀层厚)的2倍以上，最好是5或10倍以上。其结果，在内引线20上预先镀的低温焊料即使熔入支承构件内、也能使其最终组成的含铅率很高。再者，支承构件26的体积超过内引线20的体积，并且，支承构件26平缓坡部分从内引线20端部向压电振动体24的重心G的方向上的突出尺寸至少要超过内引线20的直径、宽度或长度中的一个尺寸的一半。这是因为该突出部分在受到冲击时适当变形能保护压电振动体24。这样构成支承构件26的焊料，其最终组成设定为高含铅率，能降低焊料的杨氏模量。铅成分越多，杨氏模量越低。
下面说明把基座10压入柱帽28内密封后的处理。密封后的热处理是在80～140℃下加热1～5天。柱帽28的内面与基座10表面的软质金属层、即焊料层30紧密结合，不仅能从机械上保持密封，而且，柱帽28的成分铜、镍的一部分经过热处理与基座一侧的铅和锡互相扩散，进行合金化，将其液相线向上推，能经受SMD安装时的回流焊，能更牢靠地密封。
在金属环18上镀的低温焊料几乎都存在于外园侧面、即与柱帽28的压入密封面上。这一部分即使被加热到熔融温度，如果时间短也不会产生影响性能的气体，由于柱帽28的紧固作用，也不会使密封松动。在环状的内侧端面上所镀的低温焊料露出在容器内。因为只不过是很小的面积，所以即使该焊料被熔化，也几乎不会出现产生气体的不良影响。在内引线20的表面上所镀的低温焊料当安装压电振动体24时熔化到支承构件26的高温焊料内。该支承构件26的表面积大，在安装时的回流焊温度下不会熔化，所以几乎不会出现产生气体的不良影响。并且，在安装时高温焊膏加热熔化，但是，高温焊料时与低温焊料相比较，焊料球和焊料微粒产生的量极少。并且，即使有焊料飞溅微粒也立即被冷却，所以，难于附着到压电振动体上和压电振子容器内。
那么，让我们对与压电振子的耐冲击性有关的焊料支承部分的效应进行分析。首先，在对园筒形压电振子进行向木地板上的自由跌落试验时，可以看出：最易损坏、即内部的压电振动体容易断裂的状态是：在压电振动体是AT板的情况下其主面(板面)大体上呈水平状态、或者压电振动体的短边大体上呈水平状态，长边的压电振子前端一侧稍稍向下的状态时与地板冲击。在压电振动体为音叉型的情况下，对于脚折断来说，易损坏的状态同样是在主面(U字面)大体上水平、或者主面垂直，长轴(对称轴)水平或稍稍向下。关于采用矩形AT板振动体的本实施形态，以成分和杨氏模量不同的2种焊料为例，从数值上对支承部分的缓冲效果分析如下。
在图2至图4中支承构件26的形状是理想状态。实际上不能形成像图示那样锐利的(シャ-プ)梯形，而是稍带园角。平面形状因为是仿照压电振动体24表面的蒸发淀积电极图形而成形的，所以相当准确。断面形状根据焊膏量的不同而不大规则。支承构件26把几乎与压电振动体24相触的内引线20包在内部，把远离该压电振动体24的侧面作为顶点，在对准晶体表面上的宽图形的边缘的方向上厚度沿缓坡逐渐减薄，最后达到零。压电振动体24，其主面两侧被支承构件26夹持。支承构件26从基座10的端面开始在向压电振动体24的重心G(中心)的方向上，根据力学性质、尤其是刚性，被划分成A、B、C三个部分。部分A到内引线20的端头为止，是刚性很好的刚性体部分。部分B是焊料裙边(斜坡)部分，其刚性随部位不同而变化，其中有些部位的刚性比部分A小得多，所以，对于使压电振动体24向垂直于板面的方向8弯曲时的冲击等所产生的力或力矩，有一定弹性，具有缓冲作用。部分C是受到压电振动体24的全部质量的惯性力，使晶体板本身挠曲发挥弹性作用的部分。而且，把压电振动体24的全部质量看作是集中在其重心上继续进行了分析。对晶体板的离开重心较远的部分可以忽略不计。
在实施形态中，内引线20的直径约为0.3mm，部分A和部分B的长度为0.25mm，压电振动体24的重心G以前的部分C的长度为2.5mm。并且，频率为8MHz，压电振动体24的总长为6mm，宽为b=1.6mm。压电振动体24的中心(重心G)处的最大厚度为0.212mm，两端厚度为0.123mm，部分B和部分C的边界处的厚度为0.150mm，假定两面为以中心为顶点的2次曲线所构成的筒状面。压电振动体24的厚度y示于式(1)。
2d=y=-0.00992×(-3)2+0.212(mm)…………………………(1)
对该曲线进行积分，乘上宽，即可求出压电振动体24的体积为1.7494mm3。所以假定晶体密度为2.65mg/mm3，则可算出质量为m=4.636mg。并且，压电振动体24的任一断面中的断面惯性(二阶)矩Iq示于式(2)。
Iq=bd3/12(mm4)………………………………………………(2)
图4是实施形态的支承构件26和压电振动体24的断面图，是图2的Ⅵ-Ⅵ断面。它表示支承构件26和压电振动体24的部分B处的断面。假定部分B以通过压电振动体24的厚度中心的平面为中性面32进行弯曲变形。因为支承构件26的位置和形状相对于中性面32并非对称，所以该假定严格来说是不确切的。但为计算方便起见作此假定。在发挥弹簧作用的焊料厚度小的缓坡部分误差减小。计算中所用的其他各尺寸为：支承构件26的顶部宽度a=0.1mm，坡底宽度c=1mm，压电振动体24宽度b=1.6mm(前出)。再者，假定压电振动体24的厚度的一半为dmm，焊料断面上边宽度为z，离开其中性面的距离为e。z沿焊料部分的缓坡在a和c之间按直线变化。该直线通过压电振动体24的固定端。部分B的任意断面中的压电振动体24上下的支承构件26的断面惯性矩Is示于式(3)。 ………………(3)
在部分B中，对x=0.25mm到0.5的区间进行5等分，形成6个断面，对各个断面分别利用式(1)、(2)、(3)求出d、Iq、Is。假定晶体材料的杨氏模量为Eq、低温焊料，例如含锡96％、含铅0.05％的焊料的杨氏模量为Es1，高温焊料例如含铅89.5％，含锡8％的焊料的杨氏模量为Es2。各个值分别为Eq=73.0GPa(7454kgf/mm2)、Es1=42.1GPa(4300kgF/mm2)、Es2=15.7GPa(1600kgf/mm2)。这些数值乘上各断面的Iq、Is。角标字的意思是：q=quartz(石英)、s=suport(支架)。1=低温焊料、2=高温焊料。另外，在压电振动体24的重心位置G上施加与板面相垂直的虚拟荷重W=9.8N(1kgf)(晶体振动体和支承系统产生与荷重成正比的位移，不断裂)、由于该荷重而作用于断面上的弯曲力矩为M。焊料的缓坡部分B的长度较短，为0.25mm，而且离开压电振动体的重心较远，约离开2.5mm，所以，作用于B部分的弯曲力矩M大体上相同，M=24.5N(2.5kgf·mm)。
这样获得的某断面上的1/ρ=di/dx如下式(4)所示。
1/ρ=di/dx=M(EqIq+EsIs)…………………………………(4)
在式(4)中，ρ是中性面的挠曲的曲率半径(mm)，i是挠角(rad)。所以，部分B的全挠角is，若对式(4)从部分B的始点x=0.25到0.5进行积分即可求得。该积分可根据上述各断面上的式(4)的值，利用梯形法等进行数值积分。计算的详细过程的说明予以省略。结果是：低温焊料时is1=0.04543(rad)；高温焊料时is2=0.07356(rad)。并且，该挠曲所引起的压电振动体24的重心位移δ，可通过挠角乘以到重心的距离l=2.5mm，即可求得：低温焊料时δ1=0.11358(mm)；高温焊料时δ2=0.18390(mm)。并且，结果，焊料支承部分B的弹性，摸算成压电振动体24的重心位置后的弹性常数为：低温焊料时ks1=86.3N/mm(8.8044kgf/mm)；高温焊料时ks2=53.3N/mm(5.4377kgf/mm)。高温焊料的杨氏模数只有低温焊料的杨氏模数的约37.2％，可以达到很高的缓冲性。支承系统的弹簧常数之比约为61.8％。这是因为正反两面的焊料中所夹持的芯材是杨氏模量高的晶体材料，所以减小了焊料差异所产生的效应。
其次，压电振动体本身也具有缓冲弹簧作用，所以，求出该弹簧常数。该弹簧常数kq近似地等于：与板面相垂直地加在压电振动体重心G上的荷重W=9.8N(1kgf)、和因此压电振动体主体挠曲所产生的重心G的位移之比。可以认为，对该挠曲起作用的是在图2中部分C的从部分B的端部到重心G的部分。该部分是断面厚度变化的同样材质的悬臂梁，荷重W作用于其自由端。因为不是相同的断面，所以仿照求上述的部分B的挠曲时，在晶体悬臂梁纵长方向上等间隔地取多个断面，求出在各断面上荷重W形成的断面二阶矩Iq(参见式2)、和弯曲力矩M(断面中间的区分是一样的)，用式(4)求出各区间的挠曲形成的重心G的位移的作用量，作为晶体的杨氏模量Eq=73.0GPa(7454kgf/mm2)。这时，对焊料的项EsIs忽略不计。并且，若将这些参数加以合并，则可得出：综合晶体振动体的部分C所产生的重心G的位移δq=1.1948mm，弹簧常数Kq=8.20N/mm(0.8370kgf/mm)。
图5是说明在压电振子上施加跌落冲击动作的模型图。从以下的说明中可以看出已求得的Kq、Ks、m、和因冲击而使压电(晶体)振动体内产生的应力的大小即耐冲击性的关系。在图5中在压电振子的柱帽28的内部有：与一端固定在容器上的支承弹簧等效的弹簧(弹簧常数Ks)、以及与另一端串联连接的压电振动体主体等效的弹簧(弹簧常数Kq)，另外在其端头上吊挂了压电振动体重心处的等效质量m。假定弹簧Ks和弹簧Kq的串联弹簧的合成弹簧常数为K，则按下式(5)求出：
1/K=1/Kq+1/Ks；K=KqKs/(Kq+Ks)…………………………(5)
这样模型化的压电振子在上述的最坏状态下从高度h跌落到木板34上。压电振子各部分，相当于高度差h的位置能量在即将冲击时变换成与冲击速度V相对应的运动能量。在冲击的同时容器停止下来，但其中的压电振动体等效质量m由于惯性作用继续运动。因此，质量m的运动能量正好被吸收，所以弹簧K相应伸长s。如果容器受冲击后不停止而进行反跳，那么，弹簧应吸收的能量变换成与冲击速度和反跳速度的绝对值之和相对应的运动能量、或者相当于跌落高度和反跳高度之和的位置能量。模型和现象的本质没有变化。下面为简便起见，假定容器受冲击后停止下来。弹簧K应吸收的能量U示于式(6)。
U=mgh=(1/2)mv2=(1/2)Ks2……………………………………(6)
式中，g为重力加速度，g=980cm/s2
按照图5模型的以下计算进行了定量分析：跌落而产生的压电振动体的一定运动能量分散到Kq和Ks上被收。这时，支持弹簧常数Ks在一定程度上较小，能使压电振动体的等效弹性Kg所吸收的能量进一步减小。所以，对振动体产生破坏作用的应力减小。
根据式(6)，冲击速度v和最大重心位移s可用式(7)表示。
再者，由于位移s的作用而在重心位置上产生的力为f，该力f作用于晶体的断裂面上(图3中点划线所示的面)。力矩为M，由于该力矩的作用在晶体断裂部分的断面上产生的最大应力σ等可用式(8)表示。
f=Ks,M=f1,σ=M/Z,Z=by2/6………………………………(8)
而且，Z是所谓断面系数，在断裂面上，实施形态的8MHz的AT板，若y=0.150mm，则Z=0.006mm3。在m=4.636mg、h=100cm的情况下，把本实施形态的具体数字从式(5)用于式(8)，其结果表示如下。而且，关于添加字1、2，和上述情况一样，分别表示低温焊料和高温焊料。
U=4.54×10-5J(454.29erg)v=442.7cm/sK1=7.49N/mm(0.76434kgf/mm)K2=7.11N/mm(0.72535kgf/mm)s1=0.11018mms2=0.11311mmf1=0.825N(0.084215kgf)f2=0.804N(0.082044kgf)M1=2.06N·mm(0.2106kgf·mm)M2=2.01N·mm(0.2052kgf·mm)σ1=344Mpa(35.10kgf/mm2)σ2=335Mpa(34.18kgf/mm2)
因为已获得了焊料示例中所需的计算结果，所以，对该数字进行对比研究分析如下。首先，支承部分(图2中部分B)中所用焊料的杨氏模量，本来差别很大，但由于存在硬质晶体芯材，所以该差别缩小，约为：Ks2/Ks1=61.8％，这在前面已经讲过。上述K1和K2进行比较，更加接近，K2/K1=94.9％。这是因为：与力矩的作用方法和断面厚度也有关系。一般来说，长板容易弯曲，短板不容易弯曲，由于晶体板主体很长，所以其弹簧常数Kq减小(动柔度大)，另一方面，Ks2、Ks1，图2中部分B较短，所以刚性较高，数值大，因此式(5)的合成弹簧常数K的差进一步减小。关于获得的位移s、力f、弯曲力矩M，应力σ各参数，与材料有关的比值，结果与
成正比或成反比，所以，其差别减小。因为可以认为：当晶体材料的应力值达到断裂极限值时，晶体材料就产生断裂，所以，应当认识到：例如，不同焊料所产生的应力σ的比较是最终耐冲击性的评价指标。根据所得结构σ2/σ1=97.4％，应力差约为2.6％。
如该计算结果所示，利用含铅率高的焊料，可以使应力减少数个百分点。市场要求的跌落高度为1m或更高一些时，晶体弯曲应力的计算值，与实际在压电振动体上加静荷重的断裂实验所获得弯曲应力值，二者非常一致。这也说明以上说明的冲击力学分析是适当的。这样，压电振子的耐冲击性与市场的最高要求相差极小的情况下，即使能提高数个百分点对提高产品的可靠性也有很大作用，其工业价值很高。
根据本公司的实验，采用低温焊料时的耐冲击性约为75cm跌落高度，采用高温焊料时可大幅度提高，达到1.2m至1.5m。可以断定，采用含铅率高的焊料可以大大提高耐冲击性，其原因除了上述的计算外，至少还有以下两点，现说明如下。
第1是基于焊料的应力一应变特性的效应。当利用焊料制作试样进行拉伸试验时，拉伸应力的增量与伸长率几乎不成正比例，而是随着应变的增加而单调的减小，其曲线形状近似于对数曲线的正的部分。该曲线形状表示：这种材料应变越大，焊料的杨氏模量越低，关于反复变形虽尚未确认，但是有滞后现象，内部损耗大。可以看出：上述计算中所用的杨氏模量是根据变形的最初期的曲线趋势而求出的数值，根据上述计算在焊料支承部分(B部)上1m跌落可能产生的最大应变约为零点几个百分点，平均杨氏模量减小到初期值的一半以下。这种减小的趋势无论是低温焊料(接近于锡)还是高温焊料都是很相似的。即使在应变值大的情况下，也还是高温焊料的平均杨氏模量很低。
第2是应力集中效应的差。图6是原来实施形态中的支承构件26的缓坡部分的边缘及其附近的压电振动体24的纵断面图，图中表示：在弯曲力矩M的作用下在缓坡部分的边缘位置上压电振动体24的垂直于纵长轴的断面36的中性面32的上下所产生的应力分布38。实际生产的压电振子中，大都是如图6所示，支承构件26的边缘部分不是形成缓坡，而是陡峭的倾斜，像半园锥体一样。在此情况下位于角隅部分40处的压电振动体24的表面附近被弯曲时，由于支承构件26的刚性作用使应力集中，因此，预计断面36上的应力分布，如果没有支承构件26，那么就像直线所示的应力分布42所示的那样，应当与离开中性面32的距离成正比地直径增加，而实际上如曲线状应力分布44所示的那样，在表面上的最大应力进一步增大。若按照机械工学手册，则一边旋转一边受到弯曲的阶梯形园棒的疲劳度(对于无限次重复的荷重变化不出现疲劳破坏的最大限度的应力值)，由于园角部的应力集中而低于直径等于阶梯形园棒的细的部分的平滑形园棒的疲劳限度，其降低的倍率超过1.0，在园角部分的曲率半径(ァ-ル)小比较尖锐的情况下，也有高达2.5的，这是因为当受到弯曲时应力的最大值在园角部分实际上按这一倍率增大。可以说，即使不重复的一次荷重也是一样。以此类推，应力分布如图6所示。
但是，在本实施例中不同的是：材质是不连续的，以焊料和晶体这种不同的材质构成了阶梯形状，硬的晶体被包在软的焊料内，所以，倍率值比手册中的值更小。再加上想像，也许可以说是：在一样材质时的倍率2.5上例如又受到焊料和晶体的杨氏模量之比Es/Eq(低温焊料时为0.577，高温焊料时为0.215)等的影响。但是，倍率不会低于1。在这种假说条件下，若在上述倍率2.5上乘以低温焊料的杨氏模量比，则倍率为1.44，应力大大增加。但是，若采用高温焊料，则倍率为1(积值为0.538＜1，所以倍率为1)，完全没有应力集中。也就是说，充分发挥了晶体材料本来的强度，所以效果很大。
如果在上述计算中的观点上再加上这些实际知识，那么，在冲击过程中支承部分产生变形的同时，即使在高温焊料或低温焊料的任一情况下，也都会出现其杨氏模量降低，变形大于上述计算值，等效弹簧常数Ks减小，晶体应力减小。但是，在含铅率高的焊料中，根据支承部分的变形量，焊料的应变更大，所以杨氏模量降低得更多，最终的变形进一步增加。所以，与低温焊料时的晶体应力比有可能比前面的计算结果2.6％更大。而且，除了该杨氏模量降低所产生的效果外，上述焊料的弹性滞后、即内部损耗把由于冲击而产生的振动能量的一部分变换成热量散发出去，因而也具有缓冲作用。虽然其量的大小随焊料不同而有所差异，其详细情况目前尚不清楚，但可以想像到，作为容易塑性变形的材料已知的含铅率高的焊料，效果更大。
下面补充说明本发明所用的焊料的成分、特性。图7是焊料中的含铅重量比和温度的变化与强度的关系曲线。图8是锡铅合金的二元状态图。在压电振子的基座和引线上预先镀的低温焊料，熔点(图8的液相线的位置)为纯锡熔点232℃以下的成分比、即铅的重量比为0～60wt％是适当的范围。但是，铅的重量比为40-80wt％的合金，使用上稍为困难。再者，支承压电振动体所用的高温焊料中铅的成分比最高可以选择100％。但考虑到内引线上镀的低温焊料在安装时熔化与高温焊料相混合，所以选择为冷却后的铅成分为85-97wt％。这是因为：下限值的85％是图8的固相线不低于纯锡熔点的值，并且，上限值97％在图解中密封结束后的压电振动体的支承部分即使被加热也能保持一定强度。
图9表示本发明的另一实施形态的主要部分。在本实施形态的说明中，对于和上述实施形态相同的结构标注同一符号，其说明从略。在本实施形态中，特点是在柱帽28上也设置低温焊料层46。该焊料层46至少要设置在柱帽28的开口端部的内面上。其他结构与上述实施形态相同。
在金属环18上镀的低温焊料和柱帽28内面上镀的低温焊料通过压入而互相压接，共同进行气密封。由焊料构成的软质金属层，其总厚度例如为15μm，可将其分摊在基座10和柱帽28上，例如各占一半。也就是说，在基座10上的低温焊料镀层厚度可以是数μm。其结果，内引线20上的镀层厚度也是如此。所以，内引线上镀的低温焊料熔入高温焊料的支承构件26内，安装后的支承构件26中的铅成分比下降。但其下降的量很小。也就是说，抑制了支承构件26的杨氏模量上升量。但是，当压电振子经电路板上安装时，若对整个压电振子进行加热的温度超过低温焊料的熔点，则密封的压接面由于紧固效应，即使焊料熔化也仍能保持密封。但是，因为残余在柱帽内面上的低温焊料熔化，产生蒸气，影响压电振子的特性，所以在本发明的结构中整体的耐热性有一定的限度。但是，因为热传导的终点是高温焊料，所以完全可以经受住外引线的加热。
图10表示本发明另外又一个压电振子的主要部分。在实施形态的说明中，对于和上述实施形态相同的结构标注同一符号，其说明从略。本实施形态的特点是：在基座上通过镀敷制作2种焊料层。其他结构与图1等所示的实施形态相同。
在金属环18的外园部分和引线14的露出部分、即内引线20和外引线22上制作(设置)由高温焊料构成的第1焊料层50和由低温焊料构成的第2焊料层52。高温焊料如上所述是含铅重量超过60wt％的焊料。在本实施形态的情况下用含铅重量为90wt％以上的焊料形成第1焊料层50。并且，第1焊料层50通过镀敷形成9～15μm的厚度。第1焊料层50的再上面形成由低温焊料构成的厚度为3～5μm的第2层焊料层52。低温焊料如上所述是含铅重量比为60wt％以下的焊料，在本实施形态中采用共晶点附近的组成、即含铅重量比为40wt％以下的焊料。选择这种组成的焊料是因为含铅重量比若超过40wt％，则焊接性能下降，质软易产生伤痕，并且颜色发黑，不美观。另外还必须严格控制镀液成分等。
再者，在引线14和金属环18的表面上形成上述的2种焊料层50、52之前，预先镀2-5μm的铜也是很好的。这是为了改善引线14和金属环18的材质科瓦钛镍钛合金和焊料的粘结性能。另外，在形成第1焊料层50之后，其表面上镀1μm左右的镍、铜或金等熔点比铅高的金属作为中间层也是适宜的。这是为了防止铅从第1焊料层50向第2焊料层52扩散。
压电振动体和上述实施形态一样通过焊接被固定在内引线上。焊接用的回流焊炉的温度，例如采300℃。这时镀在内引线上的高温焊料也熔化，打破薄的镍膜，上层低温焊料也一起熔入安装(装架)用的高温焊料内，形成一个整体，冷却后凝固。根据实验，可以看出：支承构件的最终成分即使含77％的铅也能提高耐热性。接近原来的高温焊料(例如重量比为铅90％、锡8％、银2％)的组成有助于达到耐热性、耐冲击性都好的目的。由于采用内引线的第1焊料层50的成分比，所以，焊料块的最终组成中铅减少得不多，容易达到上述目的。
另外，图10所示的基座作为电子元件密封用的零件、即密封端子，其用途极广。也就是说，由于具有由高温焊料构成的第1焊料层50，所以即使在要求高耐热性的情况下也能使用，当然对一般用途也能使用。
对以上各种实施形态，压电振动体即使采用其他形式，例如音叉型，也没有实质性的变化。并且，内部结构也可对压电振动体采用双支承形式。密封端子的引线不需要仅限定为园形断面。压电振动体不需要由内引线夹持，内引线也可以并排在压电振动体的一个面上用焊料支承。在此情况下，因为支承构件集中在压电振动体的一个面上，所以能降低其动柔度，使用高温焊料的效果更加明显。并且，预先在科瓦合金等材料所构成的基座上镀焊料时也包括镀底层铜等。再者，柱帽的材质除采用锌白铜外，还可以采用更廉价的铁、铁合金、铝、铝合金、铜、不锈钢、铜镍锡合金(也包括其上面镀镍等)等。
根据以上各实施形态，因为支承压电振动体的支承构件体积大，所以，支承构件的含铅率很高，其耐热性也能经受SMD安装。并且，由于支承构件的含铅率高，所以杨氏模量及其非线性降低效果、内部摩擦、应力集中缓和等综合作用使缓冲效果增大，从实验数据中可以看出：耐冲击性很好。这就解决了用粘合剂进行缓冲的现有技术中存在的装架位置偏移的问题，并能减小CI(谐振时的等效阻抗)和Co(电极间容量值)的分散性(不一致性)。并且，也不需要像其他原有实施例那样在内引线上附加缓冲用的中间零件。结构复杂、装配成本提高、压电振子总长增加、焊料球残留等的危险，会都可以避免。而且，由于采用高温焊料进行支承，所以焊料不会飞散和附着。
再者，当在基座(密封端子)上进行双层镀敷，即下层镀高温焊料，上层镀低温焊料时，原封不动即可充分保证用外引线很容易焊接压电振子。也不需要像过去的实施例那样要加工除去含铅率高的焊料镀层，可以消除过去在表面上镀高价银薄层时引线弯曲加工和再装配困难的缺点。并且能进一步改善内引线镀层熔入焊料块内后焊料块中的铅成分比。而且，只要在同一工序内并排放置两个镀液槽即可进行双层镀敷，所以基本上不增加成本。
另外，在采用内部不镀焊料等低熔点软质金属，或者什么都不镀的柱帽的情况下，加热时实质上不会从内部产生金属蒸气，可以制成适合于SMD安装的耐热性压电振子。
Claims (18)
1．一种压电振子，其特征是具有：压电振动体；
柱帽，其形状大体上呈园筒状，仅一端开口，内部安装上述压电振动体；
密封端子，它用于对上述柱帽的开口端进行密封，和上述柱帽一起形成密封容器，该密封端子具有：塞柱，其有大体上与上述柱帽的开口端内径相同的断面形状，在与上述柱帽开口端内径相接触的部分的表面上具有含铅重量比为60％以下的焊料或者锡或锡合金所构成的第1层；多条引线，它穿过上述塞柱，在从塞柱中露出的部分的表面上具有由含铅重量比为60％以下的焊料或者锡或锡合金所构成的第2层；以及
支承构件，它由含铅率重量比为85％以上至98％以下的焊料形成，用于把上述压电振动体接合固定到上述引线突出于密封容器内部的部分的内引线上。
2．如权利要求1所述的压电振子，其特征在于：在上述塞柱的上述第1层的下面，形成由含铅率超过60％重量比的焊料构成的第3层。
3．如权利要求2所述的压电振子，其特征是：在上述引线的第2层的下面，形成由含铅率超过60％重量比的焊料构成的第4层
4．一种压电振子，其特征是具有：
压电振动体；
柱帽，其形状大体上呈园筒状，仅一端开口，内部安装上述压电振动体；
密封端子，其对上述柱帽的开口端进行密封，与柱帽一起形成密封容器，该密封端子具有：塞柱，其有大体上和上述柱帽的开口端内径相同的断面形状，在其与上述柱帽开口端内径相接触的部分上具有由含铅率超过60％重量比的焊料构成的层；多根引线，它穿过上述塞柱，在其从塞柱中露出的部分的表面上具有由含铅率为60％重量比以下的焊料、或者锡或锡合金所构成的层；
支承构件，它由含铅率为85％以上至98％以下重量比的焊料形成，用于把上述压电振动体接合固定到上述引线突出在密封容器内部部分的内引线上。
5．如权利要求1所述的压电振子，其特征是：上述支承构件覆盖住上述内引线，在从该内引线端头向上述压电振动体重心的方向上具有伸出部分，该伸出部分的长度超过该内引线直径的一半。
6．如权利要求4所述的压电振子，其特征是：支承构件覆盖上述内引线，在从该内引线端头向上述压电振动体重心的方向上具有伸出部分，该伸出部分的长度超过该内引线直径的一半。
7．如权利要求1所述的压电振子，其特征是：上述柱帽由铜镍合金制成。
8．如权利要求4所述的压电振子，其特征是：上述柱帽由铜镍合金制成。
9．如权利要求1所述的压电振子，其特征是：上述柱帽的表面上具有由镍形成的镍层。
10．如权利要求4所述的压电振子，其特征是：上述柱帽的表面上具有由镍形成的镍层。
11．一种密封端子，用于密封其形状大体上呈园筒状，仅一端开口，在内部安装上述电子元件的柱帽的开口端，其特点在于：
上述密封端子具有：塞柱，其有大体上与上述柱帽的开口端内径相同的断面形状，在其与上述柱帽开口端内径相接触部分的表面上具有由含铅重量为60％以下的焊料、或者锡或锡合金构成的第1层；多根引线，它穿过上述塞柱，在其从塞柱露出部分的表面上具有由含铅重量为60％以下的焊料、或者锡或锡合金构成的第2层。
在上述塞柱的上述第1焊料层的下面，形成由含铅重量比为60％以上的焊料构成的第3层；在上述引线的上述第2焊料层的下面，形成由含铅重量比为60％以上的焊料构成的第4层。
12．一种压电振子的制造方法，其是把压电振动体安装到由柱帽和密封端子所形成的密封容器内，制成压电振子的方法，其特征在于具有以下工序：
固定工序，把含铅重量比为88％以上的焊料供给到上述密封端子所具有的引线和压电振动体所具有的电极膜之间，把上述引线和上述电极膜结合在一起，使压电振动体固定到密封端子上；以及
密封收存工序，把上述压电振动体放入上述柱帽内，利用密封端子来密封柱帽，
把压电振动体密封收存于密封容器内部。
13．如权利要求12所述的压电振子的制造方法，其特征在于包括：在上述压电振动体固定工序之前，在上述引线表面上镀敷含铅重量比为60％以下的焊料的工序。
14．如权利要求12所述的压电振子制造方法，其特征在于在上述压电振动体固定工序之前包括：
第1镀敷工序，它是在上述密封端子上镀含铅重量比为60％以上的焊料；以及
第2镀敷工序，它是在上述第1镀敷工序之后，在上述密封端子上镀含铅重量比为60％以下的焊料。
15．如权利要求12所述的压电振子制造方法，其特征在于：在上述压电振动体固定工序中，使上述引线和上述电极膜相结合所用的焊料，其供给量要使含铅重量比为85％以上至98％以下。
16．如权利要求12所述的压电振子制造方法，其特征在于：在上述压电振动体固定工序中，使上述引线和上述电极膜结合的焊料的体积，超过上述引线位于密封容器内部的部分上所镀的焊料体积的2倍。
17．如权利要求12所述的压电振子制造方法，其特征在于：在上述压电振动体固定工序中，使上述引线和上述电极膜相结合所用的焊料的体积，超过上述引线位于密封容器内部的部分的体积。
18．如权利要求12所述的压电振动体制造方法，其特征在于：在上述压电振动体固定工序之后，包括在80℃以上至140℃以下、1日至以上5日以下的热处理工序。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1905364B (zh) * | 2005-04-05 | 2011-11-23 | 精工电子有限公司 | 压电振子及其制法、含振子的振荡器、电子单元和电波表 |
| CN101383597B (zh) * | 2007-08-10 | 2012-10-17 | 精工电子有限公司 | 密封端子、压电振荡器及其制造方法和相关装置 |
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Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000270574A (ja) * | 1999-03-16 | 2000-09-29 | Seiko Instruments Inc | 圧電アクチュエータおよびその製造方法 |
| JP4676285B2 (ja) * | 2005-08-30 | 2011-04-27 | セイコーインスツル株式会社 | 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 |
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Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5651378Y2 (zh) * | 1975-04-19 | 1981-12-01 | ||
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| JPS6320618U (zh) * | 1986-07-22 | 1988-02-10 | ||
| US5265316A (en) * | 1987-02-27 | 1993-11-30 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing a pressure seal type piezoelectric oscillator |
| JP3010922B2 (ja) * | 1992-08-28 | 2000-02-21 | セイコーエプソン株式会社 | 温度検出用水晶振動子及びその製造方法 |
| US5607236A (en) * | 1987-02-27 | 1997-03-04 | Seiko Epson Corporation | Quartz oscillator temperature sensor |
| US5392006A (en) * | 1987-02-27 | 1995-02-21 | Seiko Epson Corporation | Pressure seal type piezoelectric resonator |
| JPH07105689B2 (ja) * | 1987-09-08 | 1995-11-13 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電振動子 |
| JPS6435736A (en) | 1987-07-31 | 1989-02-06 | Minolta Camera Kk | Optical head in optical disk recording and reproducing device |
| JPH0427151Y2 (zh) * | 1987-08-27 | 1992-06-30 | ||
| JPH07105687B2 (ja) | 1987-09-02 | 1995-11-13 | 株式会社明電舎 | 圧電振動子の圧入形気密保持器 |
| JPH0360505A (ja) * | 1989-07-28 | 1991-03-15 | Nec Kansai Ltd | 圧入型キャップおよびその製造方法 |
| JPH0478211A (ja) | 1990-07-18 | 1992-03-12 | Seiko Epson Corp | 気密端子及び圧電振動子 |
| JP3060505B2 (ja) | 1990-09-05 | 2000-07-10 | ソニー株式会社 | 非水電解液二次電池 |
| JPH04196611A (ja) * | 1990-11-26 | 1992-07-16 | Seiko Epson Corp | 気密端子及び圧電振動子 |
| JPH0714132A (ja) | 1993-06-28 | 1995-01-17 | Hitachi Ltd | 回転磁気ヘッド装置及びその製造方法並びにその製造装置 |
| FR2743225B1 (fr) * | 1995-12-28 | 1998-02-06 | Ebauchesfabrik Eta Ag | Resonateur piezoelectrique |
-
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- 1997-11-19 WO PCT/JP1997/004213 patent/WO1998023028A1/ja active Application Filing
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1848674B (zh) * | 2005-01-31 | 2012-11-28 | 精工电子有限公司 | 气密端子、压电振动器、振荡器、电子单元和电波时钟 |
| CN1905364B (zh) * | 2005-04-05 | 2011-11-23 | 精工电子有限公司 | 压电振子及其制法、含振子的振荡器、电子单元和电波表 |
| CN101383597B (zh) * | 2007-08-10 | 2012-10-17 | 精工电子有限公司 | 密封端子、压电振荡器及其制造方法和相关装置 |
| CN107681991A (zh) * | 2011-03-18 | 2018-02-09 | 精工爱普生株式会社 | 压电振动元件、压电振子、压电振荡器以及电子设备 |
| CN107681991B (zh) * | 2011-03-18 | 2020-12-01 | 精工爱普生株式会社 | 压电振动元件、压电振子、压电振荡器以及电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US6194816B1 (en) | 2001-02-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| REG | Reference to a national code |
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