JP2004297348A - 圧電発振器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓋体に設けたマーキング部が損なわれることがなく、製品品質を向上させた圧電発振器の製造方法を提供すること。
【解決手段】リードフレーム４０上に圧電振動子３５と発振回路素子５０が実装され、圧電振動子を封止する金属製の蓋体３９の少なくとも外部に露出した金属面が実装端子４２と電気的に接続されるように樹脂パッケージの内部に封止してなる圧電発振器３０の製造方法であって、実装端子４２に半田を付着させるための半田メッキ工程と、レーザ光により蓋体３９にマーキングを行うマーキング工程とを含んでおり、少なくとも、半田メッキ工程より以前に、蓋体３９の少なくともマーキング工程によりマーキングが行われる領域を、絶縁性のカバー体７０で覆い、このカバー体７０を、半田メッキ工程以降であって、マーキング工程以前に剥離するようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片を発振させる発振回路素子を備えた圧電発振器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、パッケージ内に圧電発振器が広く使用されている。
従来、圧電発振器として、リードフレームに圧電振動子と発振回路とが実装され、樹脂パッケージの内部に封止される構造のものは知られている。
【０００３】
このような構造は、圧電振動片と発振回路素子とを同一のパッケージ内に収容する際の種々の不都合を回避できる。
つまり、パッケージ内に圧電振動片と発振回路素子とを同時に収容すると、硬化時に発生するガスが圧電振動片に付着して、性能低下につながる場合がある。
そこで、上述のように、圧電振動片をパッケージ内部に封止した圧電振動子と発振回路素子とをリードフレームに実装することで、これらの不都合を回避でき、小型に構成することができるものである。
【０００４】
図７は、このような圧電発振器の一例を示す概略平面図であり、図８は図７のＡ−Ａ線概略断面図である。
これらの図において、圧電発振器１は、発振回路素子７と、圧電振動子部３とを備えている。
圧電振動子部３は、金属製の蓋体５により封止されたセラミックパッケージ３ａの内部空間Ｓ１に、圧電振動片を収容した構造で、図８では、圧電振動片の図示は省略されている。
セラミックパッケージ３ａの底面には、電極部４，４が設けられており、このセラミックパッケージ３ａの上端は蓋体５で塞がれている。蓋体５は金属製であり、図示されているように、電極部４と導電部により電気的に接続されている。蓋体５の表面には、図７で示すように、所定の文字や記号によるマーキング部Ｍ１が設けられており、圧電発振器１の種類等に関する取り扱い上の手掛かりを与えるようになっている。
【０００５】
発振回路素子７は、リードフレーム６の素子搭載部に搭載され、樹脂モールドされたもので、リードフレーム６の一部のリード端子は下方に折り曲げられて、実装用の外部接続端子６ａ，６ａを構成している。他のリード端子は上方に折り曲げられて、外部接続端子６ｂ，６ｂとされ、圧電振動子部３の電極部４，４と接続されている。
このようにして、リードフレーム６を利用して、圧電振動子部３の電極部４，４と発振回路素子７のリード端子の確実な導通をはかるとともに、搭載部品の位置決めを容易にする構造となっている。
【０００６】
なお、出願人が知っている先行技術は文献公知発明に係るものではなく、また、文献公知発明を発見することができなかったため、先行技術文献情報は記載していない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の圧電発振器１の製造工程においては、図９に示すように、リードフレーム７−１に、切り離される前の圧電発振器１を多数保持した状態で、半田のメッキ液槽Ｈに浸漬される。これにより、圧電発振器１の実装用の外部接続端子６ａ，６ａに、実装用の半田８，８がメッキされる。
ここで、圧電発振器１の蓋体５は、上記した外部接続端子６ａと導通していることから、図９の半田メッキの際に、蓋体５にも半田８ａが同時にメッキされる。
そして、圧電発振器１の上記半田メッキ後に、半田８ａの上から例えばレーザ光を用いて、蓋体５の表面にマーキング部Ｍ１が形成されている。
このため、蓋体５の表面にレーザ光を照射する際、レーザ光の照射による熱が蓋体５にメッキされた半田８ａを溶融し、この溶融した半田８ａがマーキング部Ｍ１に流れて判読しにくくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、蓋体に設けたマーキング部が損なわれることがなく、製品品質を向上させた圧電発振器の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、第１の発明によれば、リードフレーム上に圧電振動子と発振回路素子が実装され、前記圧電振動子を封止する金属製の蓋体の少なくとも外部に露出した金属面が実装端子と電気的に接続されるように樹脂パッケージの内部に封止してなる圧電発振器の製造方法であって、前記圧電振動子と前記発振回路素子とが実装されたリードフレームを樹脂モールドするモールド工程と、前記実装端子に半田を付着させるための半田メッキ工程と、レーザ光により前記金属面にマーキングを行うマーキング工程とを含んでおり、少なくとも、前記半田メッキ工程より以前に、前記金属面の少なくとも前記マーキング工程によりマーキングが行われる領域を、絶縁性のカバー体で覆い、このカバー体を、前記半田メッキ工程以降であって、前記マーキング工程以前に剥離するようにした圧電発振器の製造方法により達成される。
【００１０】
第１の発明の構成によれば、圧電振動子を封止する金属蓋体の外部に露出する金属面が、半田メッキ工程より以前に、絶縁性のカバー体により覆われるようにしている。このため、半田メッキ工程において、絶縁性のカバー体に覆われた金属面には半田が付着しない。そして、このカバー体を、半田メッキ工程以降であって、マーキング工程以前に剥離するようにしている。したがって、マーキング工程の際には、マーキングが行われる領域に、レーザ光の熱により溶融するような半田は設けられていないため、マーキング部は、流れる半田により損なわれることがなく、また、蓋体の露出面が流れる半田で汚損されない。
かくして、本発明の効果として、蓋体に設けたマーキング部が損なわれることがなく、製品品質を向上させた圧電発振器の製造方法を提供することができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記カバー体は、前記金属面の少なくとも前記マーキング工程によりマーキングが行われる領域に、レジストを塗布することにより形成することを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、カバー体はレジストを塗布することにより形成しているので、例えばスクリーン印刷により、容易にマーキングが行われる領域を覆うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の圧電発振器の実施の形態を示しており、図１はその概略平面図、図２は図１のＢ−Ｂ線概略断面図である。
図において、圧電発振器３０は、リードフレーム４０に圧電振動子３５と発振回路素子５０とが実装され、リードフレーム４０および圧電振動子３５の一部を除いて、エポキシ樹脂などの絶縁性の合成樹脂から形成されたモールド部６４により封止されている。
【００１３】
先ず、圧電振動子３５の構造を説明する。
圧電振動子３５は、図２に示すように、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板３５ａ，３５ｂを積層した後、焼結して形成したパッケージを有している。基板３５ｂは、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Ｓ２を有するように、上端が開口された矩形の箱状に形成されている。
【００１４】
この内部空間Ｓ２が圧電振動片３２を収容するための収容空間である。
すなわち、図２に示されているように、この実施形態では、圧電振動子３５は、内部空間Ｓ２内の図において左端部付近において、内部空間Ｓ２に露出するように、基板３５ａの表面に、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した電極部３１が設けられている。電極部３１は奥行き方向にもう一箇所設けられているが、作図の関係上示されていない。
【００１５】
この電極部３１の上には導電性接着剤３３が塗布され、この導電性接着剤３３の上に圧電振動片３２の基部３６が載置されて、導電性接着剤３３が硬化されることで接合されている。尚、導電性接着剤３３としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、銀製の細粒等の導電性の粒子を含有させたものが使用でき、シリコーン系、エポキシ系またはポリイミド系導電性接着剤等を利用することができる。
また、電極部３１は、圧電振動子３５の底面に形成された外部端子部３７，３７と接続されている。なお、外部端子部は、圧電振動子３５の底面の４隅に設けられるが、作図の関係上その一部は図２では図示されていない。この各外部端子部３７は、後述する発振回路部６０と電気的に接続されて、圧電振動片３２に駆動電圧を供給するものである。
【００１６】
圧電振動片３２は、例えば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。本実施形態の場合、圧電振動片３２は、例えば、水晶ウエハを矩形にカットしたＡＴカット振動片が使用されている。
尚、圧電振動片３２は、このようなＡＴカット振動片に限るものではなく、例えば、所謂音叉型振動片等を利用することができる。
【００１７】
圧電振動子３５の開放された上端にある開放端面には、図２に示すように、例えば、コバール製のシームリング３８を用いて、金属製、例えばコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏの合金）で形成した蓋体３９が接合されることにより、封止されている。
ここで、蓋体３９を金属製とすることにより、蓋体３９をアース接地することで、シールド効果を持たせることができる。この場合、外部端子部３７の少なくとも一つと蓋体３９を電気的に接続し、また発振回路部６０のアースと電気的に接続させる必要がある。本実施形態では、圧電振動子３５のパッケージにキャスタレーション部を設け、そのキャスタレーション部に、導電部３５ｃを設けることで、蓋体３９と外部端子部３７とを電気的に接続している。
【００１８】
次に、発振回路部６０について説明する。
この発振回路部６０は、リードフレーム４０上に、発振回路素子５０を固定して、モールド部６４により封止されている。
リードフレーム４０は、通常用いられる素材、例えば、４２アロイ等のＦｅ合金、あるいはＣｕ−Ｓｎ，Ｃｕ−Ｆｅ，Ｃｕ−Ｚｎ，Ｃｕ−Ｎｉ等のＣｕ合金、あるいはこれらに第三の元素を添加した三元合金等により形成されている。
このリードフレーム４０の一方のリード端子は、図２に示されるように、下方に折り曲げられてモールド部６４から露出しており、この露出した部分が図１に示されているように、モールド部６４の底面４隅の実装端子４２，４２，４２，４２を構成している。
また、リードフレーム４０の他方のリード端子は、図２に示されるように、上方に折り曲げられ、接続端子部４３，４３を構成しており、この接続端子部４３，４３は、導電性接着剤等７１，７１を適用して、圧電振動子３５の底面に形成された外部端子部３７，３７と電気的に接続されている。なお、上述したように、外部端子部３７は圧電振動子３５の底面の４隅に設けられ、この４隅の外部端子部３７のそれぞれに対抗するようにして接続端子部４３が配設されているが、作図の関係上その一部は図示されていない。
【００１９】
リードフレーム４０の中央付近には、素子搭載部４４を有しており、この素子搭載部４４に、発振回路素子５０がダイボンディング等により固定される。発振回路素子５０としては、ひとつまたは複数の集積回路またはコンデンサ等の電子部品が使用される。発振回路素子５０は少なくとも圧電振動片３２を励振させるための所定の回路構造を含んでおり、好ましくは、温度検出手段としてのサーモセンサ（図示せず）を備えている。これにより、圧電振動片３２として温度補償型の振動片を使用することができるようになっている。
そして、素子搭載部４４に固定された発振回路素子５０は、実装端子４２，４２と、図２に示すように、Ａｕ線等の金属線５２，５２によりワイヤボンディングされることにより電気的に接続されている。また、接続端子部４３，４３と発振回路素子５０とも、Ａｕ線等の金属線（図示せず）によりワイヤボンディングされることにより電気的に接続されている。
【００２０】
発振回路部６０および圧電振動子３５は、以上のように構成されており、このため、圧電振動子３５を封止する蓋体３９の外部に露出した金属面３９ａは、図２に示されるように、シームリング３８および導電部３５ｃを介して、外部端子部３７と電気的に接続され、この外部端子部３７と実装端子４２とが、導電性接着剤等７１、接続端子部４３および発振回路素子５０を介して電気的に接続されている。
【００２１】
さらに、本実施形態の圧電発振器３０は、図１及び図２に示されているように、モールド部６４が蓋体３９の周縁の位置までとされており、蓋体３９の表側の金属面３９ａは、樹脂により覆われていない。そして、この蓋体３９の金属面３９ａには、レーザ光ＬＢが照射されて文字や記号等が彫り込まれ、圧電発振器３０の種類・特性等を表示するマーキング部Ｍ２が形成されている。
【００２２】
（圧電発振器の製造方法）
図３は、本実施形態の圧電発振器３０の製造方法の一例を示すフローチャートである。
発振回路部６０と圧電振動子３５は、上述した通りであり、これらをそれぞれ製造した後で、以下のように圧電発振器３０を完成させる。
すなわち、図２で示したように、上下方向に折り曲げて接続端子部４３，４３および実装端子４２，４２を形成したリードフレーム４０上に発振回路素子５０をダイボンディング等により固定し、この発振回路素子５０とリードフレーム４０とを、Ａｕ線等の金属線５２などによりワイヤボンディングする（ＳＴ１）。
【００２３】
次に、図２で示したように、発振回路部６０の接続端子部４３，４３と、既に圧電振動片３２を収容して、蓋体３９により封止された圧電振動子３５の外部端子部３７，３７とが対向するようにして、発振回路部６０と圧電振動子３５とを導電性接着剤等７１，７１を適用して電気的に接続する（ＳＴ２）。
そして、所定の型内で、絶縁性の合成樹脂、例えば、エポキシ樹脂によりインジエクションモールドすることにより、モールド工程を実行してモールド部６４を形成し（ＳＴ３）、このモールドのバリを取る（ＳＴ４）。
【００２４】
次いで、図４に示すように、蓋体３９の金属面３９ａの少なくとも後述するマーキングが行われる領域を、絶縁性のカバー体７０で覆う。
本実施形態においては、カバー体７０として、塩化ビニル樹脂５０％、脂肪酸エステル１０〜２０％、エポキシエテル５〜１０％等を構成成分とし、予め攪拌して粘度を低下させ、摂氏３５度の下において３００〜５００ｐｓの粘度を有するソルダーレジストを用いている。具体的には、例えば、アサヒ化学研究所製ストリップマスク（＃５０３□−ＳＨ）が使用できる。そして、このソルダーレジストを金属面３９ａに、後述する乾燥硬化後に塗膜厚が１００μｍ以上となるように、例えばスクリーン印刷により塗布する（ＳＴ５）。なお、図４では、カバー体７０は、金属面３９ａの表面全体を覆うように形成している。
そして、このソルダーレジストからなるカバー体７０の耐熱性および剥離性が著しく低下しないように、摂氏１３０〜１５０度で約１０分乾燥させて硬化する（ＳＴ６）。
【００２５】
次いで、従来の方法と同様にして、半田メッキを行う（ＳＴ７）。すなわち、上述のＳＴ６までの工程を終えた複数の完成前の圧電発振器３０を、治具（図示せず）を用いて保持し、この治具ごと複数の完成前の圧電発振器３０を半田のメッキ液層（図示せず）に浸漬する。このようにして、モールド部６４から露出したリードフレーム４０の箇所、すなわち完成後に実装端子４２となる部分に、メッキによって図５に示す形状に半田７２，７２を形成する。この半田７２，７２は、ユーザが圧電発振器３０を実装する場合にリフロー工程で使用するものである。
ここで、この工程においては、蓋体３９のマーキングが施される金属面３９ａには、ＳＴ５にて、既に絶縁性のカバー体７０が被覆されている。このため、金属面３９ａに半田はメッキされることがない。
【００２６】
次いで、カバー体７０を、蓋体３９の金属面３９ａから剥離する（ＳＴ８）。この際、カバー体７０であるソルダーレジストは、予め攪拌して粘度を低下させているため、手で簡単に剥がすことも可能であるが、本実施形態では、図６に示すように、カバー体７０を剥がしている。すなわち、完成前の圧電発振器３０をトレイ８４に載置し、少なくともカバー体７０の粘着力よりも高い粘着力を有する粘着部８２が設けられたローラー８０を、カバー体７０に接触させながら、矢印方向に移動させる。この際、トレイ８４には、ローラー８０でカバー体７０を剥離する力よりも強い力で圧電発振器３０を保持する手段が施されている。例えば、トレイ８４の下にローラー８０でカバー体７０を剥離する力よりも強い力を有する磁石が埋め込まれた治具８６を配置している。これにより、複数の完成前の圧電発振器３０に塗布されたカバー体７０を容易に剥離することができる。
【００２７】
続いて、圧電発振器３０の振動特性や温度特性などの特性を検査する（ＳＴ９）。そして、その特性に基づいて、図２に示すように外部からレーザ光ＬＢを照射して、蓋体３９の金属面３９ａをわずかに彫り込んで所定の文字や記号となるようにすることで、圧電発振器３０の種類・特性等を表示するマーキング部Ｍ２を形成する（ＳＴ１０）。この場合、通常のレーザマーキング装置を使用することができる。
以上により、本実施形態の圧電発振器３０が完成する。
【００２８】
このように本実施形態の製造方法によれば、圧電振動片３２を収容する圧電振動子３５を封止する金属の蓋体３９の外部に露出する金属面３９ａが、半田メッキ工程より半田が付着しないようにカバー体７０で覆っている。このため、半田メッキ工程よりも前に、蓋体の露出した金属面３９ａはカバー体７０により覆われるので、半田メッキ工程では半田が付着しない。そして、このカバー体７０は、半田メッキ工程以降であって、マーキング工程以前に剥離するようにしているため、レーザ光により金属面３９ａにマーキングを行うことができ、この際、マーキング部Ｍ２の周辺には半田メッキがされていないので、マーキング工程（ＳＴ１０）により形成されるマーキング部Ｍ２は、従来のように、流れる半田により損なわれることがなく、また、蓋体の露出面が流れる半田で汚損されない。
【００２９】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態や各変形例の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
例えば、上述の実施形態では、圧電振動子３５と発振回路素子５０とが実装されたリードフレーム４０を１枚により形成しているが、２枚以上のリードフレームを用いてもよい。また、リードフレームから形成される端子の数や形状は、実施形態の説明に限定されることなく、適宜定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電発振器の実施形態を示す概略平面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ線概略断面図。
【図３】本実施形態の圧電発振器の製造方法の一例を示すフローチャート。
【図４】図３のＳＴ５の状態を示す図。
【図５】図３のＳＴ７の状態を示す図。
【図６】図３のＳＴ８の状態を示す図。
【図７】従来の圧電発振器の一例を示す概略平面図。
【図８】図７のＡ−Ａ線概略断面図。
【図９】図７の圧電発振器の半田メッキ工程を示す図。
【符号の説明】
３０・・・圧電発振器、３２・・・圧電振動片、３５・・・圧電振動子、３７・・・外部端子部、３９・・・蓋体、３９ａ・・・金属面、４０・・・リードフレーム、４２・・・実装端子、５０・・・発振回路素子、６０・・・発振回路部、７０・・・カバー体、７２・・・半田、Ｍ２・・・マーキング部

Claims (2)

1. リードフレーム上に圧電振動子と発振回路素子が実装され、前記圧電振動子を封止する金属製の蓋体の少なくとも外部に露出した金属面が実装端子と電気的に接続されるように樹脂パッケージの内部に封止してなる圧電発振器の製造方法であって、
   前記圧電振動子と前記発振回路素子とが実装されたリードフレームを樹脂モールドするモールド工程と、
   前記実装端子に半田を付着させるための半田メッキ工程と、
   レーザ光により前記金属面にマーキングを行うマーキング工程と
   を含んでおり、
   少なくとも、前記半田メッキ工程より以前に、前記金属面の少なくとも前記マーキング工程によりマーキングが行われる領域を、絶縁性のカバー体で覆い、
   このカバー体を、前記半田メッキ工程以降であって、前記マーキング工程以前に剥離するようにした
   ことを特徴とする、圧電発振器の製造方法。
2. 前記カバー体は、前記金属面の少なくとも前記マーキング工程によりマーキングが行われる領域に、レジストを塗布することにより形成することを特徴とする、請求項１に記載の圧電発振器の製造方法。

Images