JP2005303612A

JP2005303612A - 水晶振動子

Info

Publication number: JP2005303612A
Application number: JP2004115606A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Murakoshi; 裕之村越; Keisuke Miyashita; 圭介宮下
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【目的】金属たまりを防止した鉛フリー半田使用の水晶振動子を提供する。
【構成】気密化された一対のリード線及びアース用のリード線が底面から導出した金属ベース上に水晶片を保持して密閉封入し、前記各リード線の表面に鉛フリー半田層を設けてなる水晶振動子において、前記アース用としたリード線の鉛フリー半田層は前記金属ベースの底面から間隙を有して形成され、前記間隙は前記一対のリード線の鉛フリー半田層の前記金属ベースの底面からの間隙（但し、０を含む）よりも大きい構成とする。前記アース用としたリード線の導出する前記金属ベースの底面には凹所を設けた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明はアース用のリード線を底面に接続した金属ベースを用いてなる水晶振動子を技術分野とし、特にリード線に鉛フリー半田層を設けた水晶振動子に関する。

（発明の背景）水晶振動子は周波数制御素子として発振子やフィルタ素子（共振子）として各種の電子機器に内蔵される。近年では、環境問題から従来例のＳnＰbとした半田から、鉛フリー半田が採用される。

（従来技術の一例）第３図は一従来例を説明するセット基板に装着された水晶振動子の断面図である。

水晶振動子は金属ベース１上に水晶片２を保持し、カバー３を被せて密閉封入してなる。金属ベース１はガラス４によって気密化された少なくとも一対のリード線（以下、信号用リード線とする）５（ａｂ）を有する。信号用リード線５（ａｂ）は両端部を貫通して、金属ベース１の底面（ベース底面）から導出する。水晶片２は両主面に励振電極６を有し、信号用リード線５（ａｂ）に接続したサポータ７によって両端部を保持される。

そして、ケースアースを要する場合には、アース用のリード線（以下、アース用リード線とする）５ｃがベース底面の中央部に図示しない金属ロウ（例えば銀ロウ）やスポット溶接によって接続し、ベース底面に直結して導出する。また、水晶片２を図示しない３端子の例えばＭＣＦ（Monolithic Crystal Filter、共振子）とした場合も同様にアース用リード線５ｃを要する。各リード線５（ａｂｃ）はコバール等として表面に図示しないＮiメッキが設けられる。

これらの場合、通常では、第４図に示したように各リード線５（ａｂｃ）の表面には半田層８が設けられる。そして、セット基板（回路基板）９に各リード線５（ａｂｃ）を挿通して裏面側が半田８ａを用いて接合される。これにより、セット基板９との半田付けによる接合を容易にする。

半田層８は、第５図に示したように半田ディップ槽１０に各リード線５（ａｂｃ）の導出始端部を浮かせて浸漬して形成される。この場合、半田ディップ槽１０からの半田１０ａが各リード線５（ａｂｃ）の導出始端部に這い上がり、ベース底面に接してあるいは近接することが求められる。一般には、延出始端部の無半田層はベース底面から例えば0.8mm以内とされている。
特開２００１−１５６５７５号公報

（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の水晶振動子では、従来の半田（ＳnＰb）８から鉛フリー半田８ａとすることによって、第６図に示したようにアース用リード線５ｃの導出始端部下方に金属たまり１１が生ずる問題があった。

すなわち、鉛フリー半田８ａは例えば銅や銀を含むので従来よりも溶融温度が高くなる。一方、溶融温度以上の半田ディップ槽１０にベース底面から導出した各リード線５（ａｂｃ）を浸漬すると、特にベース底面に直結したアース用リード線５ｃは金属ベース本体に吸熱されて温度の上昇が阻まれる。これに対し、信号用リード線５（ａｂ）の表面はガラスに熱が遮断されて溶融点以上に達する。

これにより、信号用リード線５（ａｂ）には鉛フリー半田が従来と同様に這い上がる。しかし、アース用リード線５ｃには、従来とは異なり、半田ディップ槽の界面上で鉛フリー半田８ａが留まって這い上がらない。そして、界面上におけるアース用リード線５ｃの表面で鉛フリー半田８ａが半溶融状態（ゾル状態）となり、半田ディップ槽１０からの引き上げ時には膨出状態の金属たまり１１が生ずる問題があった。

このことから、半田ディップ槽の温度を溶融点以上に高くしてアース用リード線５ｃを急熱することが考えられた。しかし、この場合には温度が高過ぎて鉛フリー半田の表面の酸化が著しく、例えば半田ディップ槽の表面に浮遊した半田カスを頻繁に除去しなければならない問題があった。

なお、アース用リード線５（ａｂｃ）に金属たまり１１があると、セット基板９内に完全に挿入されず、高さ寸法を大きくする。また、図示しないベース底面に敷設される絶縁シートへの挿入を困難にする等の弊害を生ずる。

（発明の目的）本発明は金属たまりを防止した鉛フリー半田使用の水晶振動子を提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、気密化された一対の信号用リード線及びアース用リード線が底面から導出した金属ベース上に水晶片を保持して密閉封入し、前記各リード線の表面に鉛フリー半田層を設けてなる水晶振動子において、前記アース用リード線の鉛フリー半田層は前記金属ベースの底面から間隙を有して形成され、前記間隙は前記信号用リード線の鉛フリー半田層の前記金属ベースの底面からの間隙（但し、０を含む）よりも大きい構成とする。

このような構成であれば、半田ディップ槽からの引き上げ時におけるアース用リード線の金属たまりの発生を防止できる。すなわち、金属たまりの発生は、前述したように金属ベースによって吸熱され、半田ディップ槽の界面上におけるアース用リード線の温度が低下することに起因する。逆に言えば、半田ディップ槽の界面上におけるアース用リード線の表面温度が鉛フリー半田の溶融点以上に維持されていれば、鉛フリー半田は界面からアース用リード線に這い上がる。

この観点から、ベース底面から半田ディップ槽の界面までのアース用リード線の間隔を大きくすれば、金属ベースからのアース用リード線の延出始端部では吸熱されても、アース用リード線の界面上では吸熱されにくく溶融点以上の温度を維持する。

したがって、半田ディップ槽の界面から鉛フリー半田がアース用リード線を這い上がり、吸熱されて温度が低下した延出始端部で這い上がりが停止する。この場合、半田ディップ槽の界面から離間しているので金属たまりも形成されない。

一方、信号用リード線の表面は、前述のようにガラスによって熱が遮断されて溶融点以上の温度を維持するので、ベース底面又は延出始端部まで這い上がる。このことから、アース用リード線のベース底面から鉛フリー半田層までの無半田層となる間隙は、少なくとも信号用リード線の同間隙よりも大きくなる。

本発明の請求項２に示したように、請求項１の前記アース用リード線の導出する前記金属ベースの底面には凹所を設けた構成とする。

このような構成であれば、アース用リード線の導出した凹所となるベース底面
と半田ディップ槽の界面との距離を大きくできる。したがって、半田ディップ槽の界面上からのベース底面までの間隔を広げて吸熱されにくく、アース用リード線の表面の温度を溶融点以上に維持できる。また、この場合は、凹所の深さによって、凹所を除くベース底面以内までの這い上がりを可能にするので、ベース底面からの規格である0.8mm以内を確実にできる。

第１図は本発明の一実施例を説明する水晶振動子の図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

水晶振動子は前述したように気密化された一対のリード線５（ａｂ）及びアース用のリード線５ｃが導出した金属ベース１上に水晶片２を保持し、カバー３を被せて密閉封入してなる。Ｎiメッキされた各リード線５（ａｂｃ）の表面には鉛フリー半田層が形成される。そして、この実施例では金属ベースの１のアース用リード線５ｃの接続部（導出部）に凹所１２を設ける。

このような構成であれば、鉛フリー半田が溶融した前述した半田ディップ槽１０に各リード線５（ａｂｃ）を浸漬すると、信号用リード線５（ａｂ）には同様に鉛フリー半田８ａが這い上がりベース底面に接してあるいは近接して設けられる。

一方、アース用リード線５ｃの延出始端部には凹所１２が設けられているので、凹所内のベース底面と半田ディップ槽の界面との間隔は大きくなる。また、アース用リード線５ｃのベース底面から界面までの距離も長くなる。したがって、界面上近傍にあるアース用リード線の表面の温度は金属ベース１に吸熱されにくく、鉛フリー半田の溶融点以上の温度を維持する。

これにより、鉛フリー半田はアース用リード線５ｃの溶融点温度以上の界面上近傍を這い上がる。そして、金属ベース１に吸熱されて低温となったベース底面上の延出始端部まで鉛フリー半田層８ａが形成される。

例えば凹所１２の深さによっては、信号用リード線５（ａｂ）の鉛フリー半田８と同等以上の位置にまで這い上がり、規格であるベース底面から0.8ｍｍ以内を確実にする。そして、延出始端部は半田ディップ槽の界面から離間しているので、前述の金属たまりは形成されない。

結局は、特許請求の範囲の請求項１で示したように、アース用リード線５ｃの鉛フリー半田層８ａはベース底面から間隙を有して形成され、信号用リード線５（ａｂ）の０を含む同間隙よりも大きい構成となる。

（他の事項）上記実施例ではベース底面に凹所１２を設けてベース底面から半田ディップ槽の界面までのリード線の距離を大きくしたが、例えば凹所を設けることなくベース底面と半田ディップ槽の界面との距離を大きくして浸漬した場合でも同様な効果を奏する。

この場合には、従来同様の金属ベース１を使用できる利点がある。但し、ベース底面から0.8mm以内とした規格を超えるおそれがあるので、この点では実施例の方が有利である。

本発明の一実施例を説明する水晶振動子の断面図である。本発明の他の実施例を説明する水晶振動子の断面図である。従来例を説明する水晶振動子の断面図である。従来例を説明する水晶振動子の装着正面図である。従来例を説明する半田ディップ槽への浸漬正面図である。従来例の問題点を説明する水晶振動子の正面図である。

符号の説明

１金属ベース、２水晶片、３カバー、４ガラス、５リード線、６励振電極、７サポータ、８半田、９セット基板、１０半田ディップ槽、１１金属たまり、１２凹所。

Claims

気密化された一対のリード線及びアース用のリード線が底面から導出した金属ベース上に水晶片を保持して密閉封入し、前記各リード線の表面に鉛フリー半田層を設けてなる水晶振動子において、前記アース用としたリード線の鉛フリー半田層は前記金属ベースの底面から間隙を有して形成され、前記間隙は前記一対のリード線の鉛フリー半田層の前記金属ベースの底面からの間隙（但し、０を含む）よりも大きいことを特徴とする水晶振動子。
前記アース用としたリード線の導出する前記金属ベースの底面には凹所を設けた請求項１の水晶振動子。