JP2728036B2 - Manufacturing method of piezoelectric vibrator - Google Patents
Manufacturing method of piezoelectric vibratorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は圧電振動子の製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の圧電発振器は、特開昭6l−l9
204号公報に記載されたものがあり、これは、図9に
示すような構造で、圧電振動子11と、圧電振動子11
を電気的に発振させる半導体12と、これらを電気的に
接続する金属リードとを、樹脂成形していた。ここに使
われる圧電振動子11のケース体、プラグ体は外観面の
主な理由から鉛含有量40%以下の半田でメッキされ、
かつ、前記組成の半田で振動片がプラグ体にハンダ付さ
れ、かつ前記組成の半田をシール材としてプラグ体をケ
ースに真空圧入されているものが知られていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし前述の従来技術
では、SMT(Surface Mount Tech
nology)部品として用いる場合、基板への実装時
には、部品全体が220〜260゜Cに達し、鉛含有量
40%以下の組成の半田では溶融してしまうという基本
的問題点を有している。また、圧電振動子の周波数およ
び等価抵抗値のシフトという特性劣化が生じていた。こ
れについて、検討したところ、SMT実装の際に曝され
る高温により、半田メッキ内からガスが放出され、その
影響によるものであることが分かった。
【0004】そこで本発明は、以上述べた様な問題点を
解決するもので、その目的とするところは、SMT実装
の際の260゜C以上の高温に対して耐熱性を有する圧
電振動子の製造方法を提供するところにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電振動子の
製造方法において、プラグ体の側面とインナーリードの
表面全体とを有機成分を含むメッキ液を用いた半田メッ
キによる鉛含有率が90%以上の鉛錫半田によりメッキ
し、前記インナーリードにメッキされた半田を加熱して
圧電振動片を前記インナーリードに固着し、前記圧電振
動片が前記インナーリードに固着された前記プラグ体と
ケース体とを真空雰囲気中でベーキングし、前記プラグ
体の側面にメッキされた半田をシール材として前記プラ
グ体を前記ケース体へ気密圧入することを特徴とするも
のである。
【0006】
【発明の実施の形態】図1(a)は、本発明の製造方法
により製造された圧電振動子を用いた圧電発振器の一例
の斜視図、図1(b)は、図1(a)の断面図、図2
(a)は、前記圧電発振器の別の例を示す組立平面図、
図2(b)は、図2(a)の組立断面図、図3は、圧電
振動子の断面図、図4は、前記圧電振動子の振動片の断
面図、図5は、前記圧電振動子のプラグ体の断面図、図
6は、前記圧電振動子のケース体の断面図である。
【0007】以下、実施例について説明する。まず、図
4に示される電極膜101が蒸着等により形成された圧
電振動片102は、図5で示されるプラグ体の半田メッ
キ103をされたインナーリード104側に、半田10
3で図3に示すように半田付106され、図6で示され
る、半田メッキ103をされた金属ケース105に、図
3で示される半田103をシール材として気密圧入され
ている。前記半田103は、図7で示される半田状態図
の鉛(Pb)含有量90%以上の半田であり、溶融温度
は260゜C以上となっている。図5に示すように、プ
ラグ体は、その周面とリードに半田103が、メッキ加
工によリ形成される。リードの図の左側はインナーリー
ドであり、これにメッキされた半田を加熱して圧電振動
片が固着される。図6に示すように、ケース体105に
も同じ半田メッキが施されるのがよい。プラグ体やケー
ス体にメッキがされる際、メッキ液内の有機成分が半田
103にまき込まれてしまうという問題があることが分
かった。したがって、このまま気密圧入して圧電振動片
102をケース体に封入してしまうと、高温(常温〜2
60゜C間)において等価抵抗値の極端な増大(100
%以上に達する場合もある)と、著しい周波数エージン
グを生じ、発振回路に組み込んだ場合に、発振の停止に
至ることもある。本発明では、半田メッキがされたプラ
グ体をケース体に真空圧入する際、加熱べーキングを行
なうようにした。加熱ベーキングにより半田103に巻
き込まれた有機成分は外部に放出させることができる。
この時べーキング温度としては、図7の共晶線ab、液
相線ac、鉛含有量90%以上の線で囲われた斜線部内
の温度であり、この状態でべーキング封入することによ
り有機成分を十分に放出させることが可能である。これ
により等価抵抗値の高温での増加は、数%以内に収めら
れる。
【0008】圧電発振器の構造の第1の具体例として
は、図1(b)で示すように、圧電振動子1と、圧電振
動子1を電気的に発振させる半導体装置(IC)2とが
平面的に配置され、金属リード5を介してワイヤーボン
デングによる金属細線9、溶接により半田103を含ん
だ合金層7により圧電振動子1と半導体装置2を電気的
に接続し発振回路を構成している。さらに圧電振動子
1、半導体装置2、金属リード5、金属細線9を含んで
樹脂8により形成されている。
【0009】圧電発振器の構造の第2の具体例として
は、図2(a)、(b)に示すように前記圧電振動子1
と、圧電振動子1を電気的に発振させる半導体装置2と
が、金属フレーム3に対して各々表裏の関係に配置さ
れ、半導体装置2が固着された金属フレーム3のタブ4
が、圧電振動子1側へ押し出されて、圧電振動子1と平
行に接触して、圧電振動子1と複数の金属リード5との
電気的絶縁のクリアランスを確保している。これは圧電
振動子1と複数の金属リード5との電気的導通を防止す
るだけでなく、金属リード5相互間のショートをも防止
している。この構造により、圧電振動子と半導体装置を
平面方向に配置するのに比べ、平面的には約1/2、厚
み方向では、構成部品の最少合計厚みとなって組み立て
られている。
【0010】さらに圧電振動子1のリード6は、電気的
発振に関係する金属リード5に、図5で示される半田1
03を含んだ合金層7として溶接されている。本来リー
ド6は、半田メッキを必ずしも必要とするものではない
が、図5で示されるプラグ体に半田メッキ103を行な
う際にインナー側104と同時にメッキしているので、
半田103が付いたままで金属リード5に半田103を
含んだ合金層として溶接されている。
【0011】最後に圧電振動子1、半導体装置2、金属
リード5およびタブ4を含んで全体が耐熱性樹脂8によ
り成形されている。
【0012】以上により、実施例で説明してきた圧電発
振器の組立図2は、組立の要点となる、振動片102の
半田付部106、ケース105とプラグ体図5の封止部
図3103、圧電振動子のリード6と金属リード5との
接続部は、構成部品を含めて全て260゜C以上の耐熱
を有する構成となっている。
【0013】また実施例での全体の形状は、図1に示す
とおりSMT対応のフラットパッケージのSOPタイプ
であるが、差し部品としてのDIPタイプへの応用も実
施例としてあげられる。
【0014】またフラットパッケージのJ−BENDリ
ードタイプへの応用も実施例としてあげられる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プラグ体の側面とインナーリードの表面全体とが有機成
分を含むメッキ液を用いた半田メッキがされ、インナー
リードにメッキされた半田を加熱して圧電振動片をイン
ナーリードに固着するので、固着が簡単であり、固着時
には振動片とインナーリードとを軽く接触させておく程
度でよく、振動片に応力を残留させることなく、振動片
とインナーリードとを接続できる。また、半田メッキ
は、鉛含有率が90%以上の鉛錫半田により行なうこと
によって、耐熱性を持たせることができる。さらに、圧
電振動片がインナーリードに固着されたプラグ体とケー
ス体とを真空雰囲気中でベーキングし、プラグ体の側面
にメッキされた半田をシール材としてプラグ体をケース
体へ気密圧入することにより半田内の有機成分が除去さ
れ、等価抵抗が小さく高温エージング特性の優れた耐熱
性の高い圧電振動子を得ることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric vibrator. 2. Description of the Related Art A conventional piezoelectric oscillator is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 204 has a structure as shown in FIG. 9 and includes a piezoelectric vibrator 11 and a piezoelectric vibrator 11.
The semiconductor 12 that electrically oscillates and the metal leads that electrically connect them are formed by resin molding. The case body and plug body of the piezoelectric vibrator 11 used here are plated with solder having a lead content of 40% or less for the main reason of appearance,
In addition, it has been known that a vibrating reed is soldered to a plug body with solder having the above composition, and the plug body is vacuum-pressed into a case using the solder having the above composition as a sealing material. [0003] However, in the above-mentioned prior art, an SMT (Surface Mount Tech) is used.
When used as a (nology) component, there is a basic problem that when mounted on a substrate, the entire component reaches 220 to 260 ° C. and is melted by solder having a composition with a lead content of 40% or less. In addition, characteristic deterioration such as shift of the frequency and the equivalent resistance value of the piezoelectric vibrator has occurred. When this was examined, it was found that gas was released from inside the solder plating due to the high temperature exposed at the time of SMT mounting, and this was due to the effect. Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator having heat resistance to a high temperature of 260 ° C. or more in SMT mounting. It is to provide a manufacturing method. According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a piezoelectric vibrator, wherein a side surface of a plug body and an entire surface of an inner lead are lead-containing by solder plating using a plating solution containing an organic component. Plating with lead-tin solder having a ratio of not less than 90%, heating the solder plated on the inner lead to fix the piezoelectric vibrating reed to the inner lead, and the plug having the piezoelectric vibrating reed fixed to the inner lead. The body and the case are baked in a vacuum atmosphere, and the plug is hermetically press-fitted into the case using a solder plated on a side surface of the plug as a sealing material. FIG. 1A is a perspective view of an example of a piezoelectric oscillator using a piezoelectric vibrator manufactured by the manufacturing method of the present invention, and FIG. 1B is a perspective view of FIG. a) Cross section, FIG.
(A) is an assembly plan view showing another example of the piezoelectric oscillator,
2B is an assembled sectional view of FIG. 2A, FIG. 3 is a sectional view of a piezoelectric vibrator, FIG. 4 is a sectional view of a vibrating piece of the piezoelectric vibrator, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a case body of the piezoelectric vibrator. An embodiment will be described below. First, the piezoelectric vibrating reed 102 on which the electrode film 101 shown in FIG. 4 is formed by vapor deposition or the like is placed on the inner lead 104 side of the plug body shown in FIG.
3 is soldered 106 as shown in FIG. 3, and hermetically pressed into a metal case 105 plated with solder 103 shown in FIG. 6 using the solder 103 shown in FIG. 3 as a sealing material. The solder 103 is a solder having a lead (Pb) content of 90% or more in the solder phase diagram shown in FIG. 7, and has a melting temperature of 260 ° C. or more. As shown in FIG. 5, a solder 103 is formed on the peripheral surface and the lead of the plug body by plating. The left side of the lead in the drawing is an inner lead, on which solder plated is heated to fix the piezoelectric vibrating reed. As shown in FIG. 6, the case body 105 is preferably plated with the same solder. It has been found that there is a problem that when the plug body and the case body are plated, an organic component in the plating solution is mixed into the solder 103. Therefore, if the piezoelectric vibrating reed 102 is sealed in the case body by airtight press-fitting as it is, a high temperature (normal temperature to 2
Extreme increase in equivalent resistance value (100 ° C.)
% In some cases), remarkable frequency aging occurs, and when incorporated in an oscillation circuit, oscillation may stop. In the present invention, when the solder-plated plug body is vacuum-pressed into the case body, heating baking is performed. The organic components caught in the solder 103 by the heat baking can be released to the outside.
At this time, the baking temperature is a temperature in a hatched portion surrounded by a eutectic line ab, a liquidus line ac, and a line having a lead content of 90% or more in FIG. 7. It is possible to release the components sufficiently. As a result, the increase in the equivalent resistance value at a high temperature is kept within several percent. As a first specific example of the structure of the piezoelectric oscillator, as shown in FIG. 1B, a piezoelectric vibrator 1 and a semiconductor device (IC) 2 for electrically oscillating the piezoelectric vibrator 1 are provided. An oscillation circuit is formed by electrically connecting the piezoelectric vibrator 1 and the semiconductor device 2 by a thin metal wire 9 formed by wire bonding via a metal lead 5 and an alloy layer 7 including a solder 103 by welding via a metal lead 5. ing. Further, the piezoelectric vibrator 1, the semiconductor device 2, the metal leads 5, and the thin metal wires 9 are formed of the resin 8. As a second specific example of the structure of the piezoelectric oscillator, as shown in FIGS.
And a semiconductor device 2 for electrically oscillating the piezoelectric vibrator 1 are arranged in a front-to-back relationship with respect to the metal frame 3, and the tab 4 of the metal frame 3 to which the semiconductor device 2 is fixed is attached.
Are pushed out toward the piezoelectric vibrator 1 and are in parallel contact with the piezoelectric vibrator 1 to ensure electrical insulation clearance between the piezoelectric vibrator 1 and the plurality of metal leads 5. This prevents not only electrical continuity between the piezoelectric vibrator 1 and the plurality of metal leads 5 but also short-circuit between the metal leads 5. With this structure, as compared with the case where the piezoelectric vibrator and the semiconductor device are arranged in the plane direction, the assembly is made to be about 1 / in the plane and the minimum total thickness of the components in the thickness direction. Further, the lead 6 of the piezoelectric vibrator 1 is connected to the metal lead 5 related to the electric oscillation by the solder 1 shown in FIG.
03 is welded as an alloy layer 7 containing the same. Although the lead 6 does not necessarily require solder plating, the lead 6 is plated simultaneously with the inner side 104 when the solder plating 103 is performed on the plug body shown in FIG.
The solder 103 is welded to the metal lead 5 with the solder 103 attached as an alloy layer containing the solder 103. Finally, the entire structure including the piezoelectric vibrator 1, the semiconductor device 2, the metal leads 5 and the tabs 4 is formed of a heat-resistant resin 8. As described above, the assembly diagram of the piezoelectric oscillator described in the embodiment is shown in FIG. 2 in which the soldering portion 106 of the vibrating reed 102, the case 105 and the plug portion FIG. The connecting portions between the leads 6 and the metal leads 5 of the vibrator all have a heat resistance of 260 ° C. or more including the components. The overall shape of the embodiment is an SMT-compatible flat package SOP type as shown in FIG. 1, but application to a DIP type as an insertion part is also mentioned as an embodiment. An example of application of the flat package to a J-BEND lead type is also given. As described above, according to the present invention,
The sides of the plug body and the entire surface of the inner lead are plated with solder using a plating solution containing an organic component, and the solder plated on the inner lead is heated to fix the piezoelectric vibrating reed to the inner lead. It is simple, and the vibrating reed and the inner lead need only be brought into light contact with each other when the vibrating reed is fixed, and the vibrating reed and the inner lead can be connected without leaving any stress on the vibrating reed. In addition, heat resistance can be imparted by performing solder plating using lead-tin solder having a lead content of 90% or more. Furthermore, the plug body and the case body with the piezoelectric vibrating reed fixed to the inner lead are baked in a vacuum atmosphere, and the plug body is hermetically press-fitted into the case body using solder plated on the side of the plug body as a sealing material. An organic component in the solder is removed, and a piezoelectric vibrator having a small equivalent resistance, excellent high-temperature aging characteristics, and high heat resistance can be obtained.
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は、本発明を利用した圧電発振器の第
1の具体例の斜視図、(b)は、図1(a)の主要部の
断面図である。
【図2】 (a)は、本発明を利用した圧電発振器の第
2の具体例の要部の組立平面図、(b)は、図2(a)
の主要部の断面図である。
【図3】 本発明の圧電振動子の実施例の断面図であ
る。
【図4】 図3における圧電振動子の振動片の断面図で
ある。
【図5】 図3における圧電振動子のプラグ体の断面図
である。
【図6】 図3における圧電振動子のケース体の断面図
である。
【図7】 半田の状態図である。
【図8】 従来の圧電発振器の斜視図である。
【図9】 従来の圧電発振器の主要断面図である。
【図10】 従来の圧電振動子の断面図である。
【符号の説明】
1…圧電振動子、2…半導体装置(IC)、3…金属リ
ードフレーム、4…リードフレームのタブ、5…リード
フレームの複数のリード、6…圧電振動子のリード端
子、7…半田を含んだ合金層、8…樹脂、9…金属細
線、11…圧電振動子、12…半導体装置、18…樹
脂、101…電極、102…圧電振動片、103…90
%以上の鉛を含んだ半田、104…プラグ体のインナー
リード、105…ケース体、106…圧電振動片の半田
付部、107…圧接または溶接鍔。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A is a perspective view of a first specific example of a piezoelectric oscillator using the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a main part of FIG. 1A. is there. 2A is an assembly plan view of a main part of a second specific example of a piezoelectric oscillator using the present invention, and FIG. 2B is a plan view of FIG.
It is sectional drawing of the principal part of FIG. FIG. 3 is a sectional view of an embodiment of the piezoelectric vibrator of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a vibrating reed of the piezoelectric vibrator in FIG. 3; FIG. 5 is a sectional view of a plug body of the piezoelectric vibrator in FIG. 3; 6 is a sectional view of a case body of the piezoelectric vibrator in FIG. FIG. 7 is a state diagram of solder. FIG. 8 is a perspective view of a conventional piezoelectric oscillator. FIG. 9 is a main sectional view of a conventional piezoelectric oscillator. FIG. 10 is a sectional view of a conventional piezoelectric vibrator. [Description of Signs] 1 ... Piezoelectric vibrator, 2 ... Semiconductor device (IC), 3 ... Metal lead frame, 4 ... Tab of lead frame, 5 ... Plural leads of lead frame, 6 ... Lead terminal of piezoelectric vibrator, 7: alloy layer containing solder, 8: resin, 9: thin metal wire, 11: piezoelectric vibrator, 12: semiconductor device, 18: resin, 101: electrode, 102: piezoelectric vibrating piece, 103: 90
%: Lead containing at least% lead, 104: inner lead of plug body, 105: case body, 106: soldered portion of piezoelectric vibrating reed, 107: press contact or welding flange.
Claims (1)
機成分を含むメッキ液を用いた半田メッキによる鉛含有
率が90%以上の鉛錫半田によりメッキし、前記インナ
ーリードにメッキされた半田を加熱して圧電振動片を前
記インナーリードに固着し、前記圧電振動片が前記イン
ナーリードに固着された前記プラグ体とケース体とを真
空雰囲気中でベーキングし、前記プラグ体の側面にメッ
キされた半田をシール材として前記プラグ体を前記ケー
ス体へ気密圧入することを特徴とする圧電振動子の製造
方法。(57) [Claims] The side surface of the plug body and the entire surface of the inner lead are plated with lead-tin solder having a lead content of 90% or more by solder plating using a plating solution containing an organic component, and the solder plated on the inner lead is heated. Then, the piezoelectric vibrating piece is fixed to the inner lead, the piezoelectric vibrating piece is baked in a vacuum atmosphere with the plug body and the case body fixed to the inner lead, and the solder plated on the side surface of the plug body is removed. A method for manufacturing a piezoelectric vibrator, wherein the plug body is hermetically press-fitted into the case body as a sealing material.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP7159150A JP2728036B2 (en) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | Manufacturing method of piezoelectric vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7159150A JP2728036B2 (en) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | Manufacturing method of piezoelectric vibrator |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP29356287A Division JPH01135214A (en) | 1987-02-27 | 1987-11-20 | Piezo-oscillator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08102634A JPH08102634A (en) | 1996-04-16 |
JP2728036B2 true JP2728036B2 (en) | 1998-03-18 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP7159150A Expired - Lifetime JP2728036B2 (en) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | Manufacturing method of piezoelectric vibrator |
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Family Cites Families (3)
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JPS5015492A (en) * | 1973-06-07 | 1975-02-18 | ||
JPS5263095A (en) * | 1975-11-19 | 1977-05-25 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Press-in type hermetic seal |
JPS5414188A (en) * | 1977-07-05 | 1979-02-02 | Matsushima Kogyo Kk | Crystal vibrator |
-
1995
- 1995-06-26 JP JP7159150A patent/JP2728036B2/en not_active Expired - Lifetime
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