JP4657781B2 - 表面実装型圧電振動子及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動子に係り、特に外部基板に表面実装するのに好適な表面実装型圧電振動子に関するものである。

時計や発振器、電子機器等の工業製品の製造に不可欠な電子素子として、圧電振動子があり、時刻源やタイミング源あるいは信号の基準源として用いられている。圧電振動子のパッケージとして、円筒状のシリンダ型パッケージが慣用されている。シリンダ型パッケージの圧電振動子の構成について、図面を参照して説明する。

図４は、シリンダ型パッケージの圧電振動子の構成を示す分解斜視図である。図４に示すように、シリンダ型パッケージの圧電振動子６は、２本のリード端子を備えた気密端子１の内側のインナーリード２に圧電振動片４が接合されている。圧電振動片４は、水晶等の圧電材料からなり、フォトリソグラフィー技術により音叉型に形成されている。音叉型の圧電振動片４の２本の振動腕部の表面には、励振電極４ａが形成されている。圧電振動片４の気密端子１側の表面には、励振電極４ａに繋がったマウント電極７が形成されている。

圧電振動片４と気密端子１の内側のインナーリード２との接合は、このマウント電極７で行われている。インナーリード２は、気密端子１の中を貫通してアウターリード３となり、このインナーリード２とアウターリード３とを総称してリード端子と呼んでいる。気密端子１の外周には、音叉型の圧電振動片４を覆うように金属製のシリンダ状有底筒体の封止管５が被せられ、真空に気密封止されている。

上記のように構成されたシリンダ型パッケージの圧電振動子は、２本のアウターリード３に所定の電圧を駆動電圧として印加すると、電流がインナーリード２からマウント電極７を介して励振電極４ａに流れ、圧電振動片４が所定の周波数で発振する。

上記のようなシリンダ型パッケージの圧電振動子６は、他の電子部品と異なり、自動実装機を使用して表面実装することができないことから、シリンダ型パッケージの圧電振動子６を樹脂で覆うように成形し、自動実装機を用いて表面実装を可能にした表面実装型圧電振動子が知られている。

図３３及び図３４は、表面実装型圧電振動子を説明する図であり、図３３は外観斜視図、図３４は樹脂を切断した状態の内部構造を示す概略断面図である。

図３３及び図３４に示すように、表面実装型圧電振動子３１では、その中央部に圧電振動子６が設置されており、アウターリード３の先端側には、外部基板への実装をなすためのリードフレーム６０から形成される電極端子３３が設けられている。電極端子３３は、クランク状に折曲形成がなされており、その片側端部をアウターリード３との接合部とするとともに、他方側を基板実装部とし、前記基板実装部が表面実装型圧電振動子３１の外方に向かうよう配置された形状をしている。

しかし前述した表面実装型圧電振動子は、電極端子３３をクランク状に折り曲げて形成しているため、アウターリード３より外方に下部電極端子３３ａを突出し、表面実装型圧電振動子３１の全長は下部電極端子３３ａとアウターリード３の先端までの寸法までの長さが必要となり、表面実装型圧電振動子３１の小型化を阻害しているという問題点があった。

近年、電子部品を用いた製品の小型化が進んでおり、基板の小型化、表面実装型圧電振動子の実装面積の低減化が強く要求されている。

上記小型化の問題を解決するための例として、断面コの字電極端子形成の例（例えば、特許文献１参照。）と、電極端子内側向けの例（例えば、特許文献２参照。）がある。

まず、断面コの字電極端子形成の例として、特許文献１図８に示すように、電極端子４６（本願の符号３３に相当）を断面コの字状に折り曲げ形成し、電極端子４６における片側に圧電振動片１４（本願の符号４に相当）より引き出されシリンダ１２（本願の封止管５に相当）から突出するアウターリード４２（本願の符号３に相当）を接触させるとともに、垂直部に隣接する端子中央部４８が圧電振動子４４（本願の表面実装型圧電振動子３１に相当）本体より露出するよう配置すれば、アウターリード４２より外方に電極端子４６を突出させることがないことから、圧電振動子４４の全長はアウターリード４２の先端までの寸法までとなり、圧電振動子４４の小型化を図ることが知られている。

しかし前述した表面実装型圧電振動子３１では、以下の課題がある。

１．薄板加工に用いられるプレス加工で、リードフレームから断面コの字状に折り曲げ形成する場合には、ダイとパンチを構成させて、電極端子の上面と裏面から押し当てて一度目のＬ字に、二度目に断面コの字状に折り曲げ形成させる必要がある。しかし、二度目の断面コの字状折り曲げに対して、ダイとパンチを構成させて上下動だけのプレス加工では、上部電極端子によって遮られ、折り曲げ加工して作り上げるには複雑かつ困難となる。

２．アウターリードと電気的導通を成す上部電極端子を当接させて電圧を加えることにより、アウターリードと電極端子とを接合する方式をとる場合には、電極端子３３を断面コの字状に折り曲げ形成していることにより、電極端子３３へ上部溶着治具を接触させることはできるが、上部電極端子の裏面は、下部電極端子によってさえぎられているため、直接下部溶着治具で受けることが困難となる。

３．電極端子の起立片としての垂直部を表面実装型圧電振動子本体から露出させて小型化することは、樹脂モールド金型の抜き勾配と、厚みのある垂直部の樹脂バリ形成の点で困難である。

すなわち、成形される表面実装型圧電振動子の外形と樹脂モールド金型との離型を良くするため、樹脂モールド金型には通常抜き勾配をつける必要がある。次に、樹脂モールド金型とリードフレームの接触によるリードフレームの変形を回避させるために、接触させないようスキマをもたす必要がある。このことから、前記垂直部には厚みのある樹脂バリが形成されてしまい、前記電極端子の垂直部の樹脂バリを通常のバリ取り方法で除去することは困難であり、表面実装型圧電振動子本体からの電極端子の垂直部の露出は困難なものとなる。

つぎに、上記小型化の問題を解決する二つ目の電極端子内側向けの例としては、電極端子はアウターリードと接続をなすとともに、基板実装部が前記圧電振動子と重なるような向きに配置されている。電極端子は、接合部から基板実装部に至る方向が、表面実装型振動子本体の外方から中央に向かう方向になっており、基板実装部が表面実装型振動子本体の外方側に広がることを防止し、基板実装部を表面実装型圧電振動子本体の内側に向かわせたことで、実装面積の低減を図ることが知られている。

しかし、前述した表面実装型圧電振動子では、表面実装型振動子本体の外方から中央に向かう方向になっており、基板実装部の下部電極端子が、圧電振動子と重なるような向きに配置されている。そのため、圧電振動子の封止管拡径部が下部電極端子と接触する可能性があり、接触すれば圧電振動子が短絡して振動子機能を損なうことになる。接触による短絡を避けるためには、封止管拡径部を接触させないための高さを確保する必要があり、前記表面実装型圧電振動子本体の高さが高くなってしまう課題がある。

つぎに、従来の表面実装型圧電振動子の製造方法は、以下のような問題点を有している。

表面実装型圧電振動子３１の製造工程においては、圧電振動子６のアウターリード３をリードフレーム２０から形成される電極端子３３と接合する工程、圧電振動子６を被覆する樹脂モールドする工程、リードフレーム２０と圧電振動子６としての樹脂モールド部とをつなぐ箇所をリードフレーム２０から抜き落とす切断工程、そして表面実装型圧電振動子３１の電気的テストを遂行する工程があるが、それぞれの工程について次のような問題があった。まずそれぞれの工程についての問題について説明する。

［アウターリードと電極端子の接合工程］
表面実装型圧電振動子３１において、アウターリード３と電気的導通を成す電極端子３３の上部電極端子を当接させて、電圧を加えることによりアウターリード３と上部電極端子とを接合する工程では、圧電振動子６を保持できる所定の移載用治具により、リードフレーム内側の各空間部内に運ばれて接合を行っている。

図３５乃至図３７は、従来のリードフレームを示す図であり、図３５は概略斜視図、図３６は図３５の部分拡大図、図３７はリードフレーム上の圧電振動子配列を説明するための平面図である。

従来の表面実装型圧電振動子用のリードフレーム６０は、図３５及び図３６に示すように、搬送位置決め部のサイドフレーム６１と、セクションバー６２及び電極端子３３を支持するためのフレーム６３で仕切られた圧電振動子６の複数配列用エリア６４がリードフレーム６０の幅方向に２列設けられている（例えば、特許文献３参照。）。

この圧電振動子６の複数配列用エリア６４には、サイドフレーム６１及びリード端子を支持するためのフレーム６３からリードフレーム６０の幅方向に、電極端子３３、他方にはダミー端子３２が２つ並んで突出している。リードフレーム６０の搬送位置決め用のサイドフレーム６１には、図３７に示すように、複数の位置決め用貫通孔６５がそれぞれ一定間隔で設けられている。

上述の従来のリードフレーム６０に対して、圧電振動子のアウターリード３と電極端子３３の従来の溶接位置合せは、リードフレーム６０の複数の位置決め用貫通孔６５に対応して、リードフレーム６０の位置決め用ピンが、（図示せず）位置決め基準ブロックに一定間隔で起立するよう設けられ、リードフレーム６０の位置決め用ピンを複数の位置決め用貫通孔６５に挿入することによって、リードフレーム６０位置決め基準ブロックとリードフレーム６０が位置合せされる。

圧電振動子６をリードフレーム６０の圧電振動子６の複数配列用エリア６４に配置し、図３８に示すように、アウターリード３をリードフレーム６０の上部電極端子３３ｃに載せて、アウターリード３と上部電極端子３３ｃを下部接合電極３６で挟んで上部接合電極３７に電圧印加して接合している。

しかしながら、前述した前記表面実装型圧電振動子において、アウターリード３と電気的導通を成す上部電極端子３３ｃを当接させて、電圧を加えることによりアウターリード３と上部電極端子３３ｃとを接合する工程では、このような方法によれば、リードフレームと圧電振動子６とを正しく位置決めすることは以下の課題を有している。

前記位置合せには、アウターリード３の回転角度差θ、アウターリード３と電気的導通を成す接合箇所、そしてアウターリード３切断端末位置の３つの位置合せを満たす必要がある。この３つの位置合せについて、図面を参照して説明する。

図３８及び図３９は、従来の圧電振動子の接合工程を説明するための図であり、図３８は概略断面図、図３９は図３８を説明するためのアウターリード側から見た概略正面図である。

図３８及び図３９に示すように、３つの位置合せとは、２本を対とした上部電極端子３３ｃに対するアウターリード３との回転角度差θを小さくすることと、上部電極端子３３ｃの中央部に位置する上部電極端子３３ｃの接合すべき箇所３３ｄとアウターリード３を曲げて成形して必要な接合箇所３ａ（図４参照）とを一致させることと、上部電極端子３３から圧電振動子外形までの間のアウターリード３の端末長さを所定の長さに収めることと、の３つである。以下にそれら３つの位置合せをさらに詳しく説明する。

１．気密端子１から突出する位置のアウターリード３の距離が、圧電振動子６の封止管５外形に対して小さいことと、数十グラム程度の荷重でアウターリード３が塑性変形するため、外力によってアウターリード３の回転角度差θを規制することは困難である。従って、圧電振動子６の自重を利用してアウターリード３の回転角度差θを規制しているものの、角度差θを小さくできなくて一致していないことによる必要な位置精度を満たしていない場合がある。

２．上部電極端子３３の中央部に位置する上部電極端子３３の接合すべき箇所３３ｄを、アウターリード３を曲げて成形して必要な接合箇所３ａを一致させている。しかしながら、予めアウターリード３を曲げて成形する工程においては、アウターリード３の回転角度差θが一致していないことに起因するアウターリード３曲げの成形が十分でなく、必要な接合箇所を一致させることができない場合がある。

３．前述したように、小さい荷重でもアウターリード３が塑性変形するため、アウターリード３の端末長さ位置を治具などで直接規制するのは困難である。そのため、従来では封止管５と気密端子１との圧電振動子６の長さ方向の形状を利用して圧電振動子６の円筒状の側面に対応したＲ面とした位置決め手段を設けて位置合せを行っている。しかし、予め封止管５と気密端子１とを封入する工程での圧電振動子６長さ方向寸法のバラツキと、前記バラツキを含めたアウターリード３の切断精度のバラツキがあることから前記位置合せが十分でない場合がある。

特に、移載用治具を用いた機械処理を行う場合には、このような事態となると、後の工程を適切に進行することができない。

また、前述の封止管５の位置合せが十分でない場合、リードフレーム６０上の、電極端子３３と対向して配置されたダミー端子３２に封止管５が当ると、リードフレーム６０に長手方向へ反りが生じることがある。リードフレーム６０に反りが生じると、リードフレーム６０の搬送と位置合せを機械処理で行う場合には、このような事態となると、後の工程を適切に進行することができない。

また、前記接合工程の後、樹脂モールドする工程の成形金型内で、圧電振動子６が正しく位置合せされないと、電極端子３３接合の形成に問題が生じるだけでなく、モールド樹脂材料により圧電振動子６の周囲が正しく形成されないで、圧電振動子６がモールド樹脂部から一部露出するという問題がある。

［樹脂モールド工程］
表面実装型圧電振動子３１の従来の樹脂モールド工程について説明する（例えば、特許文献４、図９参照。）。従来の樹脂モールド工程は、特許文献４の図１９に示すように、表面実装型圧電振動子３１（特許文献４の圧電振動子１０に相当）では、その中央部に封止管（特許文献４の符号１１に相当）が設置されており、アウターリード（特許文献４の符号１２ｂに相当）の先端側には、外部基板への実装をなすためのリードフレームから形成される電極端子（特許文献４の符号１３に相当）が設けられている。電極端子は、クランク状に折曲形成がなされており、その片側端部をアウターリードとの接合部とするとともに、他方側を基板実装部とし、前記基板実装部が表面実装型圧電振動子３１の外方に向かうよう配置された形状をしている。

リードフレーム６０の空間の内側に圧電振動子６を成形材料でモールドした樹脂モールド部を形成して、圧電振動子６を被覆する表面実装型圧電振動子３１の樹脂モールド工程では、特許文献４の図２５に示すように、樹脂モールドする成形用の上型（特許文献４の符号３４に相当）と下型（特許文献４の符号３３に相当）の間に挟まれた状態で樹脂モールドする成形が行われている。

表面実装型のパッケージでは、パッケージの側面にリードフレーム６０厚みの板厚バリと称するバリの発生によってできるパッケージの外形寸法が大きくなるのを避け、図３６及び図３７に示すパッケージの外周を取り囲むように形成したサイドフレーム６１とセクションバー６２及びリード端子を支持するためのフレーム６３の間に、樹脂モールドする成形用金型を入り込ませて成形が行われており、パッケージの外形側面形状を形成させているのが知られている。

下型の上面に形成した当接部と、上型の内側で圧電振動子が挟まれて保持された状態で、型内にモールド樹脂材料が注入され、図３３に示すような樹脂モールド部を備えた表面実装型圧電振動子３１が形成される。

しかし、上述した表面実装型圧電振動子３１の製造方法においては、下記に示すような問題点があった。

１．リードフレーム６０と樹脂モールドする成形用の金型６４の大きさと配置は、図４０で示すように、リードフレーム６０の長さ方向に長い金型６６の配置になっている。
リードフレーム６０における圧電振動子６の配置は、図３７で示すように、リードフレーム６０の幅方向に対し、圧電振動子６の長手方向になっている。

一方、リードフレーム６０の材質は、銅系合金等の導電金属、樹脂モールドする成形用の金型の材質は、鉄系合金が用いられ、それぞれの材質の線膨張係数が異なる。そして、樹脂モールドするにあたって１５０℃から１８０℃までの間の温度に樹脂モールド成形用の金型６４とリードフレーム６０が加熱される。

樹脂モールド成形用の金型６６とリードフレーム６０の線膨張係数の差から起因される樹脂モールド成形用の金型６６とリードフレーム６０とのずれは、リードフレーム６０の長さ方向に現れ、表面実装型圧電振動子３１の幅方向に現れやすくなる。

樹脂モールドされた表面実装型圧電振動子３１の外形と、リードフレーム６０の電極端子３３形状とが、表面実装型圧電振動子３１の中心から幅方向に対して、前記線膨張係数の差から及ぼされるずれを生じさせることになると、電極端子３３の表面実装型圧電振動子３１の幅方向に対しての大きさが異なることになる。樹脂モールド成形工程後の電極端子３３の切断工程になると、電極端子３３の端部を切断するが、表面実装型圧電振動子３１の幅方向に対して電極端子３３大きさが異なることによって、切断するパンチがモールド樹脂に接触することがあり、リード切断による樹脂カケを生じさせるという問題がある。前述のように、樹脂モールドに起因する前記樹脂カケの発生は、表面実装型圧電振動子３１の製品性能に悪影響を及ぼすという問題がある。

２．表面実装型圧電振動子３１の電気的テスト工程においては、近年、表面実装型圧電振動子３１の諸性能特性を保証する測定項目と測定精度によるその測定時間が増えてきて、そのテスト時間が永くかかり、個々の表面実装型圧電振動子３１に対して性能特性を保証するための取扱上困難な問題がある。
そこで、表面実装型圧電振動子３１の諸特性と信頼性を確保するために、表面実装型圧電振動子３１のリードフレーム６０上で電気的テストを測定することができ、同時により多く一括的に短時間で測定遂行して、短縮時間を諸性能特性測定項目と測定精度を保証する測定時間に割り当て、信頼性や品質を高めた保証をすることができる表面実装型圧電振動子３１の樹脂モールド構造を必要としている。

３．それには、リードフレーム６０上で電気的テストを測定することができ、同時により多く一括的に電極端子を当接させるレイアウトのリードフレーム６０に対応した樹脂モールド構造のキャビティ密度を高める必要がある。しかし、樹脂モールド構造の金型６６が複雑になるという課題があった。

すなわち、上述の樹脂モールド構造は、圧電振動子６を囲む形状の外周部と圧電振動子６側面との間に成形用の型の合わせ面が入り込むようにして成形を行っている。端子形成部の位置精度を維持するための圧電振動子６を囲む形状の周囲部はセクションバー６２とリード端子を支持するためのフレーム６３として、圧電振動子６側面に配置されている。そのためキャビティを形成する金型６６は、圧電振動子６を囲む形状の外周部と圧電振動子６側面との間に成形用金型の合わせ面と、セクションバー６２と成形用金型６６の合わせ面が、キャビティ毎に金型形成されている。樹脂モールドする際に発生する樹脂バリは、パッケージの側面とリードフレーム上面に、上型と下型との型締めスキマから生じる薄バリがあり、この薄バリの除去が可能なように、パッケージの外形形状を形成させている箇所とセクションバー６２の箇所毎に、薄バリの除去できる範囲の型締めスキマ精度を必要としている。このことから、複数の隣接するキャビティ間の距離を近づけキャビティ密度を上げていくには、狭まるセクションバー６２と成形用金型の強度と、それぞれの型締めスキマ精度を維持させ、セクションバー６２形状を避けた、複雑な成形用金型となる課題である。

［電極端子部切断工程］
電極端子部切断工程においては、リードフレーム６０にアウターリード３を接合し、樹脂モールドを行う成形工程が終了した後、セクションバー２３に支えられている第１及び第２のリード部２４、２５先端部の、後にダミー端子３２と電極端子３３となる箇所の裏面にノッチ溝４７を形成する。

前述した線膨張係数の差から起因される表面実装型圧電振動子３１の幅方向のセンターずれによる電極端子３３の切断時に、樹脂カケを生じることがあることから、この対策として、リードフレーム６０の長さ方向に表面実装型圧電振動子３１を配置することによって、樹脂カケの発生が抑えられることになる。しかし、リードフレーム６０の長さ方向に表面実装型圧電振動子３１を配置して、セクションバー２３に支えられている第１及び第２のリード部２４、２５先端部の、後にダミー端子３２と電極端子３３となる箇所の裏面にノッチ溝４７を形成しようとすると、その弊害として、リードフレーム６０の幅方向に反りを生じることがある。すなわち、リードフレーム６０にノッチ溝４７を形成することによって、リードフレーム６０のノッチ溝４７形成面が拡張され、ノッチ溝４７形成面側へ幅方向反りを生じる弊害が発生することがある。リードフレーム６０に反りが生じると、リードフレームの搬送と位置合せを機械処理で行う場合には、このような事態となると、後の工程を適切に進行することができない。

［電気的テスト工程］
表面実装型圧電振動子３１の電気的テスト工程においては、近年、表面実装型圧電振動子３１の諸性能特性を保証する測定項目と測定の精度に応じてその測定時間が増えてきて、そのテスト時間に多くを費やしている。

前記電気的テスト工程は、樹脂モールド後のリードフレーム６０から個々の表面実装型圧電振動子３１に分離され、各々の表面実装型圧電振動子３１を個別に搬送位置決めして電気的に検査し、良品または不良品であるかを判別し、そして、表面実装型圧電振動子３１の諸特性が高精度等の各種ユーザーの用途に応じて分類されている。

直列等価静電容量としての負荷容量と周波数偏差等の種類に分けて、テープ等に積載することにより表面実装型圧電振動子３１の製造工程が完了される。

圧電振動子６の周波数測定は、測定時間を長くとるほど精度は高まるので、高精度を求めるにつれて測定時間は長くなる。

そのために、表面実装型圧電振動子３１の諸性能特性を保証する測定項目と測定精度によるその測定時間が増え、そのテスト時間と、個別の搬送位置決めに多くを費やしていることに対応して、表面実装型圧電振動子３１の諸性能特性と信頼性を確保するためには、一括的に測定して一個当たりでは短時間で測定遂行して、短縮時間を諸性能特性測定項目と測定精度を保証する測定時間に割り当て、信頼性や品質を高めた保証をする必要がある。

前記電気的テスト方法には、電極端子に電気的接触端子を当接させて電子部品を同時に、一括的に測定する方法が知られている（例えば、特許文献５、６参照。）。

しかしながら、表面実装型圧電振動子３１の電気的テスト工程において、アウターリード３と電気的導通を成す電極端子３３を当接させて、表面実装型圧電振動子３１を一括的に測定することは以下の課題を有している。

１．特許文献５における方法では、サイドフレーム上に直角方向にして、一列に電子部品を搭載しているため、電気的接触端子を当接させて電子部品を一括的に測定することができる数が少なく数が限られている。

２．図３６及び図３７に示すように、従来のリードフレーム６０では、サイドフレーム６１上に直角方向にして二列に圧電振動子６を搭載するが、サイドフレーム６１間を橋絡するセクションバー６２、あるいはリード端子を支持するためのフレーム６３などを必要としているため、図３７に示すように、圧電振動子６間の密度を高めて配列させることができる数が限られ、一括的に測定する数が限られている。

３．一方で、複数の表面実装型圧電振動子３１間の密度を高めて配列させてそれぞれ駆動発振させようとすると、隣接する表面実装型圧電振動子３１の発振状態、距離によって、お互いに発振する周波数の影響を受けることがある。

図４１は、圧電振動子１の発振回路図であり、図４１の破線のＣＳは漂遊容量である。図４２は負荷容量と周波数偏差グラフであり、図４１のコンデンサＣＧ容量の大きさによって、図４２の負荷容量と周波数偏差グラフと同じように発振周波数が変化することはよく知られている。そして、前記漂遊容量は、発振回路に接続される配線の面積に比例して、距離に反比例することもよく知られている。

このことから、表面実装型圧電振動子３１の電気的テスト工程においても、測定対象の隣接する表面実装型圧電振動子３１の間で、圧電振動子６の周波数がお互いに変化することが知られている。そして隣接する表面実装型圧電振動子３１間の距離によって影響の大きさが異なる。前述のより多くの電気的接触端子を当接させるリードフレーム６０に対応したリードフレームレイアウト密度を高める必要性を満たそうすると、隣接する表面実装型圧電振動子３１間の距離によって、お互いに発振する周波数の影響を受け、正しい周波数を測ることが困難になることがある。
特開２００３−３２０６７号公報 （図８） 特開２００３−２３３３５号公報 特許第３４７１２１５号公報 特開２００２−６７０８１号公報 （図９） 特公平８−１７１９５号公報 特開２００１−７７２７８号公報 （図６０乃至図６２）

本発明は上記従来の問題点に着目し、実装面積低減と製造が容易であり、コストも安価である小型の表面実装型圧電振動子を提供することを目的とする。

また、２方向のリード端子を持ち、長さ寸法に対して１／３から１／５小さい幅寸法という特徴を生かし、前記セクションバー上に狭ピッチにしてリードフレーム上ではマトリックス状に高密度配列された表面実装型圧電振動子に対して、セクションバー上で当接させる電気的接触端子を最大化させ、同時により多く一括的に測定して一個当たりでは短時間で遂行し、前記短縮時間を諸性能特性測定項目と測定精度を保証する測定時間に割り当て、信頼性や品質を高めることができる表面実装型圧電振動子の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の解決手段をとることとした。

第１の発明は、リード端子を備えた気密端子に圧電振動片を接合し金属製のシリンダ状有底筒体の封止管により封入してなる圧電振動子と、前記リード端子と電気的導通を成し外部電極と接続する電極端子と、前記圧電振動子を被覆するモールド樹脂と、を有する表面実装型圧電振動子であって、前記圧電振動子の長手方向に関する前記リード端子の先端部の位置と、前記電極端子の下部に水平に形成された下部電極端子の先端部の位置とが略等しい表面実装型圧電振動子である。

この第１の発明の構成によれば、モールド樹脂で被覆するべき圧電振動子の長手方向に関するリード端子の先端部の位置と、このリード端子と電気的導通を成し外部電極と接続する電極端子の下部に水平に形成された下部電極端子の先端部の位置とをほぼ等しい位置としたので、下部電極端子を金属製のシリンダ状有底筒体の封止管に近接させることなく電気的絶縁性を確保したまま、小型の表面実装型圧電振動子を提供することができる。

すなわちリードフレームの前記下部電極端子の折り曲げ部を前記表面実装型圧電振動子本体の内側に配置すれば、前記表面実装型圧電振動子本体長手方向への前記下部電極端子の突出量を最小限に抑えることができるので、長手方向の小型が図られ実装面積の低減を達成することが可能になる。

第２の発明は、第１の発明において、前記電極端子は、前記圧電振動子の長手方向に関する縦断面形状がコの字状である表面実装型圧電振動子である。

この第２の発明の構成によれば、電極端子が一枚のリードフレームから圧電振動子の長手方向に関して縦断面コの字状に折り曲げられて形成されていることにより、簡単な構造の電極端子で下部電極端子を金属製のシリンダ状有底筒体の封止管に近接させることなく電気的絶縁性を確保したまま、小型の表面実装型圧電振動子を提供することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記電極端子は、前記下部電極端子の前記圧電振動子の長手方向に関して前記圧電振動子側に垂直に形成された電極端子垂直部と、該電極端子垂直部の上端側に、前記圧電振動子の長手方向に関して前記圧電振動子から遠ざかる方向に水平に形成された上部電極端子とをさらに有する表面実装型圧電振動子である。

この第３の発明の構成によれば、圧電振動子のリード端子と電気的に接続される上部電極端子が、電極端子垂直部の上端側に、圧電振動子の長手方向に関して圧電振動子から遠ざかる方向に水平に形成されているので、上部電極端子の折り曲げ部が圧電振動子に近接し、上部電極端子の端部が圧電振動子から遠い位置に配置される。従って、圧電振動子のリード端子と上部電極端子とを電気的に接続する際に、上部電極端子の端部が圧電振動子に接触することを防止でき、上部電極端子の端部で圧電振動子本体の外周部を傷つけたりすることがない。

第４の発明は、第３の発明において、前記下部電極端子と前記上部電極端子とは、前記圧電振動子の幅方向に関して互いに重ならない位置関係を有する表面実装型圧電振動子である。

この第４の発明の構成によれば、下部電極端子と上部電極端子とが、圧電振動子の幅方向に関して互いに重ならないように配置されているので、上部電極端子または下部電極端子のそれぞれの全面を金型で直接挟むことが可能である。すなわち、上部電極端子と下部電極端子の面にダイとパンチ、及び接合電極を当接させることが可能となり、個々の電極端子の形状形成やリード端子の接合等が容易となる。従って、電極端子を折り曲げ加工する工程、接合治具で接合する工程などで安定して製造できる良好な小型の表面実装型圧電振動子とすることができる。

第５の発明は、第４の発明において、前記上部電極端子の前記圧電振動子の幅方向に関する位置が、前記下部電極端子よりも前記圧電振動子の中心側に配置される表面実装型圧電振動子である。

この第５の発明の構成によれば、圧電振動子と電気的に接続される上部電極端子の幅方向位置が、下部電極端子よりも前記圧電振動子の中心側に配置されるため、モールド樹脂で被覆するべき圧電振動子のリード端子と上部電極端子の先端部を、少ない体積のモールド樹脂で被覆することができる。すなわち、モールド樹脂で被覆するべき部位が先端に行くほど細められ、必要最低限のモールド樹脂量で圧電振動子を樹脂モールドすることができる。よって、必要最低限のモールド樹脂量による小型の表面実装型圧電振動子とすることができる。

第６の発明は、第１の発明乃至第５の発明の表面実装型圧電振動子を、リードフレームを用いて製造する表面実装型圧電振動子の製造方法であって、前記リードフレームには、それぞれ複数の位置決め孔を有する一対のサイドフレームと、前記一対のサイドフレーム間を橋絡するセクションバーと、前記サイドフレーム及び前記セクションバーとで仕切られたフレームエリアと、前記フレームエリア内に所定の間隔で配列し、前記セクションバーから延設した複数の第１のリード部と、該第１のリード部と対峙させて前記セクションバーから延設した複数の第２のリード部とを設け、前記電極端子を前記第１のリード部で形成する表面実装型圧電振動子の製造方法である。

この第６の発明の製造方法によれば、リードフレームを用いて表面実装型圧電振動子を製造する際に、リードフレームの１つのフレームエリア内に、複数の第１のリード部と、該第１のリード部と対峙させて複数の第２のリード部とを設け、表面実装型圧電振動子の電極端子を第１のリード部で形成する方法としたので、互いに隣接する表面実装型圧電振動子の間隔を狭くでき、単位面積当たりの表面実装型圧電振動子の数量をさらに増大させることができる。

第７の発明は、第６の発明において、前記第２のリード部でダミー端子を形成する表面実装型圧電振動子の製造方法である。

この第７の発明の製造方法によれば、ダミー端子が設けられた表面実装型圧電振動子を、互いに隣接する表面実装型圧電振動子の間隔を狭くして、単位面積当たりの数量をさらに増大させて製造することができる。

第６及び第７の発明によれば、前記サイドフレームと前記セクションバーで仕切られたフレームエリア内には、個々のリード部を支えるための枠フレームなどはなく第１及び第２のリード部のみが備えられ、前記フレームエリア内を最大に活用したリードフレームとすることができる。

前記第１及び第２のリード部は、前記リードフレームの長手方向を向き、前記リードフレームの幅方向に配列してセクションバーで支えられ、無駄フレームのない最少構成のリードフレームとしている。長さに対して１／３から１／５と幅の小さいことに特徴を持つ前記表面実装型圧電振動子を前記リードフレームの長手方向に向かせ、前記リードフレームの幅方向に配列させることにより、前記表面実装型圧電振動子を高密度のマトリックス状に配置することができる。

前記フレームエリア内には、最少構成の第１及び第２のリード部のみが備えられていることにより、前記表面実装型圧電振動子を囲む形状の外周部を形成する複数の隣接するキャビティ間を狭められ、成形金型が複雑になることなく、高密度に配置可能なキャビティ密度を高めた樹脂モールド構造がとれる。

第１及び第２のリード部及び前記キャビティ長手方向は前記サイドフレームの方向に、前記圧電振動子配列は前記セクションバー方向とすることによって、前記サイドフレームの長手方向に発生していたモールドの前記中心ずれを前記表面実装型圧電振動子に影響受けにくい長手方向に向け、前記表面実装型圧電振動子の前記中心ずれによる第１及び第２のリード部切断工程のリード切断による樹脂カケ発生をなくすことができる樹脂モールド構造がとれる。

また、２方向のリード端子をもつ複数の表面実装型圧電振動子を無駄フレームのない最少構成の前記セクションバー上に狭ピッチにしてリードフレーム全体ではマトリックス状に高密度配列することができ、当接させる電気的接触端子数を最大化させ一括的に測定遂行させることができる。

第８の発明は、第６または第７の発明において、前記リード端子と電気的導通を成す前記上部電極端子を当接させて、電圧を加えることにより前記リード端子と前記電極端子とを接合する接合工程を有し、前記接合工程で、前記リード端子の径と略等しい複数の切り込み部を有する長方形薄板に前記リード端子を挟持させ、前記電極端子が形成される前記リードフレームの前記電極端子の配置と、前記長方形薄板に搭載された前記圧電振動子の前記リード端子の配置とを同一の位置に配列し、接合する電極端子へ重ねて前記リード端子の位置を転写して接合する表面実装型圧電振動子の製造方法である。

この第８の発明の表面実装型圧電振動子の製造方法によれば、前記アウターリードの径と略等しい切り込み部の間に挟持されることにより、前記気密端子は搬送用パレットから移動し得ないように拘束され、保持される。前記切り込み部の間隔は、前記長方形薄板の少なくとも２箇所を対にして前記圧電振動子の幅より大きく配列されていることにより、前記アウターリードの回転角度差を小さく規制することができ、前記アウターリード位置精度の必要な位置精度を満たすことができる。

すなわち、前記アウターリード位置の半径が小さく、少ない荷重でアウターリードが塑性変形してしまい直接の外力では規制困難なことに対し、前記圧電振動子の幅より大きい位置の切り込み部に規制され、前記圧電振動子の封止管外形に対するアウターリードの回転角度を規制することができ、必要な位置精度を満たすことができる。

アウターリードを挿入された前記長方形薄板の前記切り込み部の位置精度は、例えばダイサーなどの数μｍの加工精度が得られる汎用の精密加工機械で形成することが容易であり、前記切り込み部を利用した位置合せの必要な位置精度を満たすことができる。また、前記アウターリードの回転角度と、前記長方形薄板の前記切り込み部の位置精度が高い精度で得られることから、アウターリード曲げの必要な形状に成形することができ、必要な成形後の接合箇所を一致させることができる。

前記長方形薄板上に挟持され配列された前記アウターリードは、前記ダミー端子と前記電極端子とが形成されるリードフレームに対して、高精度な前記長方形薄板を位置合せすることにより、高精度に位置合せされる。このことにより、前記圧電振動子の封止管外形に対する精度が確保され、前記封止管外形の不用な前記リードフレーム接触による前記リードフレームの反りなどの悪影響を防止することができる。高精度に位置合せされた前記アウターリードを当接させることにより、前記圧電振動子の前記アウターリードを前記リードフレーム上に正しく位置決めして接合させることができる。

前記長方形薄板に搭載された前記圧電振動子の前記アウターリードの配列は、前記リードフレームの前記電極端子の配列と同一の位置に配列されていることにより、前記長方形薄板の一度の位置合せで、配列された複数の前記アウターリードが同時にして高精度に位置合せされる。そして、接合する電極端子へ重ねて前記アウターリードの位置を転写して接合することにより、同時にして高精度にかつ安定して接合することができる。

また、前記長方形薄板の位置合せが容易な形状をしていることから、移載用治具を用いた機械処理を行う場合には好適である。

第９の発明は、第６または第７の発明において、前記一対のサイドフレームと前記セクションバーとで仕切られたフレームエリア内に樹脂を入れ込む複数のキャビティを金型に形成して、前記圧電振動子の周囲を樹脂にてモールドする樹脂モールド工程を有し、前記樹脂モールド工程で、前記圧電振動子、前記リードフレーム及び前記金型それぞれの長手方向を同方向として樹脂モールドする表面実装型圧電振動子の製造方法である。

この第９の発明の製造方法によれば、金型を複雑にすることなく、隣接キャビティ間ピッチを密にして、スペース効率良く、キャビティの高密度に配列可能な樹脂モールド構造とすることができる。

すなわち、サイドフレームとセクションバーで仕切られたリードフレームのフレームエリア内には、第１及び第２のリード部のみが備えられ、前記フレームエリア内に配置される表面実装型圧電振動子間には他のフレームがなく、最少構成のリードフレームとしているため、前記複数キャビティを有して入り込む金型は前記フレームエリア内を最大に活用することができる。他のフレームがない前記キャビティ間を一つの平面で連接させたキャビティ間平面とすることにより、隣接キャビティ間を狭ピッチとして、前記サイドフレームの方向とした第１と第２のリード部及び前記長手方向キャビティとすることにより、長さに対して１／３から１／５小さい幅の特徴をもつ表面実装型圧電振動子をスペース効率良く配列させ、前記セクションバー上に配置する一つのランナーから第１のリード部間と第２のリード部間とに向けて設けた射出成形口とを含むことによって、無駄フレームのない最少構成の前記セクションバー上に、キャビティ当たりのランナー長さを最少にしてキャビティ密度と樹脂使用率を最大にしたモールド構造とすることができる。

また、圧電振動子、リードフレーム及び金型それぞれの長手方向を同方向とすることにより、すなわち、第１及び第２のリード部及び前記キャビティ長手方向は前記サイドフレームの方向に、前記圧電振動子配列は前記セクションバー方向とすることによって、前記サイドフレームの長手方向に発生していたモールドの前記中心ずれを前記表面実装型圧電振動子に影響受けにくい長手方向に向け、前記表面実装型圧電振動子の前記中心ずれによる第１及び第２のリード部切断工程のリード切断による樹脂カケ発生をなくすことができる樹脂モールド構造とすることができる。

第１０の発明は、第９の発明において、前記樹脂モールド工程後に前記複数の第１のリード部を切断し、前記複数の第２のリード部で前記表面実装型圧電振動子を支持し、整列した複数個の前記表面実装型圧電振動子のうち互いに隣接しない一つ置きの前記表面実装型圧電振動子に対して所定の駆動電圧を印加するとともに、前記所定の駆動電圧を印加された前記表面実装型圧電振動子に隣接する一つ置きの前記表面実装型圧電振動子には、前記所定の駆動電圧とは異なる電圧を印加し、印加電圧を交互に変化させる電気的テスト工程を有する表面実装型圧電振動子の製造方法である。

第１０の発明の製造方法によれば、長さ寸法に対して１／３から１／５の小さい幅寸法の特徴をもつ表面実装型圧電振動子を、２方向の端子をもち一方を電極端子としての機能する端子、他方を電気的に完全に独立されたダミー端子として、無駄フレームのない最少構成の前記セクションバー上に狭ピッチにしてリードフレーム全体ではマトリックス状に高密度に配列することができる。従って、電気的テスト工程の際に表面実装型圧電振動子の電極端子に当接させる電気的接触端子数を最大化させるには好適である。これにより、同時により多く電気的接触端子を当接させ、表面実装型圧電振動子の電気的テストを一括的に行い一個当りでは短時間で遂行することができる。

前記セクションバー上に狭ピッチにしてリードフレーム上ではマトリックス状に高密度に配列された複数の表面実装型圧電振動子に対して、電気的接触端子当接を繰り返すことなく電気的接触端子を当接させたままで、駆動電圧を印加させて前記表面実装型圧電振動子を駆動させ、一つ置きの前記表面実装型圧電振動子は駆動させる駆動電圧の印加レベルを交互に変化させて、一つ置きの複数の前記表面実装型圧電振動子を交互に電気的テストすることにより、隣接する振動子の周波数影響を受けることなく、大幅に前記表面実装型圧電振動子の電気的テスト時間を短縮できる。

すなわち、前記表面実装型圧電振動子は駆動させる駆動電圧の印加開始から前記振動子の周波数が安定するまでの時間に比べ、わずかに振動している状態から正常な周波数まで推移するまでの時間がはるかに短い。この特徴を生かし、隣接する前記表面実装型圧電振動子には駆動させる駆動電圧の印加レベルをわずかに振動するレベルに低く継続駆動させ、測定対象表面実装型圧電振動子には周波数影響を受けないようにする。そして、測定対象時には駆動電圧の印加レベルを正常印加レベルにすることにより、周波数が安定するまでの時間を短縮することができる。前述の短縮時間から、諸性能特性を保証する測定項目と測定精度によるその測定時間が増え、そのテスト時間に多くを費やしている前記表面実装型圧電振動子の諸性能特性の測定項目と測定精度を保証する測定時間に割り当て、信頼性や品質が高められた前記表面実装型圧電振動子を製造することができる。

以上説明したように本発明によれば、圧電振動子の長手方向に関する前記リード端子の先端部の位置と、前記電極端子の下部に水平に形成された下部電極端子の先端部の位置とを略等しくしたことにより、前記上部電極端子から更に前記振動子本体の外方側に広がることを防止し、下部電極端子を金属製のシリンダ状有底筒体の封止管に近接させることなく電気的絶縁性を確保したまま、小型の表面実装型圧電振動子を提供することができる。また、前記上部電極端子は前記表面実装型圧電振動子本体幅方向に対して前記下部電極端子よりも内側にして、前記下部電極端子に対して上下方向に対して重なることなく配置したことにより、実装面積の低減が図れ、製造が容易でありコストも安価である小型の表面実装型圧電振動子を提供することができる。

また、２方向のリード端子をもち長さ寸法に対して１／３から１／５の小さい幅寸法の特徴を生かし、前記セクションバー上に狭ピッチにしてリードフレーム上ではマトリックス状に高密度配列された表面実装型圧電振動子に対して、セクションバー上で当接させる電気的接触端子を最大化させ、同時により多く一括的に測定して一個当たりでは短時間で遂行し、前記短縮時間を諸性能特性測定項目と測定精度を保証する測定時間に割り当て、信頼性や品質を高めることができる表面実装型圧電振動子の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の表面実装型圧電振動子に好適な具体的実施形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、本実施形態の表面実装型圧電振動子を示す図であり、図１は概略斜視図、図２は、モールド樹脂を断面にした概略断面図である。図３は、本実施形態の表面実装型圧電振動子の電極端子を説明するための概略斜視図である。図４は、圧電振動子の構成を説明するための概略斜視図である。図５及び図６は、図３に示した電極端子を説明するための概略側面図である。

まず、図４に示すように、シリンダ型パッケージの圧電振動子６は、２本のリード端子を備えた気密端子１の内側のインナーリード２に圧電振動片４が接合されている。圧電振動片４は、水晶等の圧電材料からなり、フォトリソグラフィー技術により音叉型に形成されている。音叉型の圧電振動片４の２本の振動腕部の表面には、励振電極４ａが形成されている。圧電振動片４の気密端子１側の表面には、励振電極４ａに繋がったマウント電極７が形成されている。

圧電振動片４と気密端子１の内側のインナーリード２との接合は、このマウント電極７で行われている。インナーリード２は、気密端子１の中を貫通してアウターリード３となり、このインナーリード２とアウターリード３とを総称してリード端子と呼んでいる。気密端子１の外周には、音叉型の圧電振動片４を覆うように金属製のシリンダ状有底筒体の封止管５が被せられ、真空に気密封止されている。

上記のように構成されたシリンダ型パッケージの圧電振動子は、２本のアウターリード３に所定の電圧を駆動電圧として印加すると、電流がインナーリード２からマウント電極７を介して励振電極４ａに流れ、圧電振動片４が圧電作用により所定の周波数で発振する。

圧電振動片４のマウント電極７に接合されたインナーリード２は、圧電振動子６の拡径部に装着された絶縁材料でなる気密端子１を貫通して、外部にアウターリード３として引き出されている。引き出されたアウターリード３は、図２及び図３に示すように圧電振動子６の外部に露出する電極端子３３と接合されている。電極端子３３は、樹脂モールド部の一方の端部から外部に露出している。

すなわち、圧電振動片４を収容した圧電振動子６及び、アウターリード３を含む全体は、所定の成形材料，例えば、エポキシ系の成形材料等である樹脂材料により、後述するようにモールドされることにより、表面実装型圧電振動子３１とされている。

図３に示すように、電極端子３３は、その一部であり水平な下部電極端子３３ａが表面実装型圧電振動子３１の底面に露出されている。また、電極端子３３は、下部電極端子３３ａの表面実装型圧電振動子３１本体の長手方向の内側が上方に垂直に折り曲げられた形の電極端子垂直部３３ｂを有している。

電極端子垂直部３３ｂは、表面実装型圧電振動子３１本体の幅方向の内側に向かう方向に拡大し、下部電極端子３３ａの幅寸法よりも大きな幅寸法を持つ形状にしている。電極端子垂直部３３ｂの上端部には、上部電極端子３３ｃが形成されている。

上部電極端子３３ｃは、電極端子垂直部３３ｂの表面実装型圧電振動子３１本体の幅方向内側に配置しており、表面実装型圧電振動子３１本体の長手方向の外側に向かう水平方向に折り曲げて形成している。

このように電極端子３３は、図２に示すように２箇所の水平部（下部電極端子３３ａ及び上部電極端子３３ｃ）とその水平部に挟まれた垂直部（電極端子垂直部３３ｂ）を有する、表面実装型圧電振動子３１の長手方向縦断面がコの字形状の電極端子である。

断面コの字型の電極端子３３の電極端子垂直部３３ｂがアウターリード３の先端部３ｂよりも圧電振動子６に近接した位置に形成され、電極端子垂直部３３ｂから折り曲げ形成された２箇所の水平部（下部電極端子３３ａ及び上部電極端子３３ｃ）それぞれの先端部位置が、表面実装型圧電振動子３１の本体長手方向に関して、アウターリード３の先端部３ｂとほぼ等しい位置に形成されている。従って、下部電極端子３３ａが圧電振動子６の封止管５の直下に配置されることがなく、電気絶縁性が確保されたまま表面実装型圧電振動子３１の長手方向寸法を短縮できる。

下部電極端子３３ａの折り曲げ部を表面実装型圧電振動子３１本体の内側に配置することにより、背景技術で説明した図３４に示す従来の表面実装型圧電振動子３１の電極端子３３の突出量に比べ、表面実装型圧電振動子３１本体長手方向への下部電極端子３３ａの突出量を最小限に抑えることができる。従って、樹脂モールド後の表面実装型圧電振動子３１の長手方向寸法の短縮化による小型化と実装面積の低減が図れる。

上部電極端子３３ｃは、図５に示すように、表面実装型圧電振動子３１本体幅方向に関して下部電極端子３３ａよりも内側にして、下部電極端子３３ａに対して上下方向に対して重なることなく配置している。このことにより図６に示すように、リードフレーム上での電極加工形成における上部電極端子３３ｃと下部電極端子３３ａの面にダイとパンチによる加工、及びアウターリード３と上部電極端子３３ｃとの接合工程における接合電極３６、３７を当接させることが可能となる。

そして、圧電振動子６外側のアウターリード３と電気的導通を成す上部電極端子３３ｃの下部に下部接合電極３６を当接させ、アウターリード３の上から当接した上部接合電極３７との間を加圧して、下部接合電極３６と上部接合電極３７に電圧を加えることにより、図３に示すように、アウターリード３と上部電極端子３３ｃとが接合された形態となる。これらについては、後述するアウターリード３と電極端子３３の接合工程で詳しく説明する。

これに対して、図２に示すように、圧電振動子６のアウターリード３のない反対側の他方の端部には、圧電振動片４側と接続されていないダミー端子３２が樹脂モールドにより、この他方の端部から露出するようにして形成されている。

この圧電振動子６は、圧電振動片４を収容した圧電振動子６を樹脂モールド部４２によりモールドして表面実装型圧電振動子３１として形成されているから、半導体部品等の他の表面実装型部品と同様に自動実装機によって、機械的に部品実装することができる。そして、実装対象である所定の実装基板上のランド（図示せず）に対して電極端子３３とダミー端子３２を載置して半田により固定される。これにより、実装機器内で、基板を介して、電極端子３３を介して、アウターリード３，インナーリード２から圧電振動片４へ駆動電圧が印加されることによって、所定の振動周波数で振動するようになっている。そして、この振動を電気的に取り出して、組み込まれる機器の所定のクロック信号等に利用することができる。

以下、本発明の表面実装型圧電振動子の製造工程の実施形態を図面に基づいて説明する。

図７は、本発明に係る表面実装型圧電振動子の製造方法の１実施形態として、製造工程の概要を示すフローチャートである。本実施形態の理解のために、まず、これらの工程を簡潔に説明する。

１．圧電振動子準備工程：圧電材料に対して研磨と切断工程を行って水晶片を形成し、その表面及び裏面に振動片としての動作をさせるために必要な電極膜を形成して圧電振動片を形成する。圧電振動子の搬送用パレットに搭載した気密端子に圧電振動片を接合する。そして封止管内に封止され、圧電振動子として完成された圧電振動子の搬送用パレットを準備する。

２．リードフレーム準備工程：圧電振動子のアウターリードが接合される電極端子を形成しているリードフレームを準備する。

３．アウターリードと電極端子の接合工程：電極端子を形成するリードフレームへ圧電振動子のアウターリードを接合する。

４．樹脂モールド工程：リードフレーム上の圧電振動子を所定の成形材料により樹脂モールドして表面実装型圧電振動子を形成する。

５．電極端子部切断工程：電極端子部にノッチ溝を入れ、電極端子にはんだメッキを施した後、ダミー端子部を残してリードフレームから電極端子部を切断する。

６．電気的テスト工程：リードフレームから電気的に独立されたリードフレーム上の表面実装型圧電振動子に電気的接触端子を当接させて電気的テスト行う。

これらの各工程を経て、表面実装型圧電振動子が製品として完成する。

上記各工程について、以下にその製造方法をさらに詳しく説明する。

［圧電振動子準備工程］
図８乃至図１１は、気密端子が搭載される本実施形態の圧電振動子の搬送用パレットを説明するための概略斜視図であり、図８は、搬送用パレット全体を示す概略斜視図、図９は、図８の搬送用パレットを詳細に説明するための部分拡大斜視図、図１０は、搬送用パレットの長方形薄板に気密端子が保持された状態を示す部分拡大斜視図、図１１は、搬送用パレットに気密端子が保持された状態の全体を示す概略斜視図である。

また、図１２は、圧電振動片整列治具と搬送用パレットとの位置合せを説明するための概略斜視図、図１３は、本実施形態の電気的測定を説明するための実施例概略斜視図、図１４は、本実施形態の搬送用パレットに保持された圧電振動子の概略全体斜視図である。

圧電振動子の製造工程では、気密端子１の位置合せと搬送の手段として、気密端子のアウターリードを保持させた圧電振動子の搬送用パレットを用いている。

図８に示すように、本実施形態の圧電振動子の搬送用パレット１０は、長方形薄板状の形状をしたパレット１０の長辺の一辺に複数の切り込み部１１を有している。切り込み部１１は、図９に示すように、少なくとも２箇所を対にして配列されている。そして、切り込み部１１の幅Ａはアウターリード３の径Ｂと略等しく、切り込み部１１の対の間隔Ｃは圧電振動子の幅Ｄより大きくしている。

搬送用パレット１０は、数μｍの加工精度が得られる汎用の精密加工機械である例えばダイサーを用い、搬送用パレット１０の一辺に複数の切り込み部１１を複数形成し、切り込み部１１の間にアウターリード３を挟持させ，本実施形態の工程に必要なパレット１０の形状と、複数切り込み部１１及びアウターリード３の位置を高精度なものにしている。

アウターリード３は、図１０に示すように、複数の切り込み部１１幅を僅かに小さくしての圧入、または僅かに大きくしてのカシメ、接着などの方法により挟持、保持される。

本実施形態例では、搬送用パレット１０の形状精度、切り込み部１１の幅精度、切り込み部１１の累積ピッチ精度は５μｍ以内でできている。図９に示す切り込み部１１の幅Ａ寸法は０．１６ｍｍ、アウターリード３の径Ｂは０．１８ｍｍと略等しくしている。切り込み部１１の対の間隔Ｃ寸法は１．５ｍｍ、圧電振動子の幅Ｄ寸法は１．１ｍｍ、インナーリード２の間隔Ｅは０．３ｍｍとして、切り込み部１１の対の間隔Ｃ寸法は圧電振動子の幅Ｄ寸法よりも大きく、インナーリード２の間隔Ｅ０．３ｍｍの５倍としていることにより、インナーリード２の回転角度精度をアウターリード３回転角度位置の１／５に抑えられている。

このことによって、前述精密加工機械の加工精度で得られる高精度レベルに、気密端子１のアウターリード３及び気密端子１内側のインナーリード２の位置精度が搬送用パレット１０内において高精度に確保される。

搬送用パレット１０の材料はセラミック材料からなり、複数切り込み部１１の位置精度を維持して複数切り込み部１１間は電気的絶縁を保つことができ、本実施例である接合対象インナーリード２を電気的に独立させ、また、圧電振動片４の駆動電圧を印加することにより所定の周波数を得る測定工程に好適である。

そして搬送用パレット１０は、図１１に示すように、保持された個々の気密端子１をまとめて一度に容易に搬送移動することができ、長方形薄板状の単純な形状から、搬送用パレットの脱着も容易にすることができるものであり、搬送用パレット１０の位置合せが容易にかつ安定させやすく本実施形態の接合工程の自動化対応に適している。また、繰返し行われる位置合せ作業と製造の装置間搬送に絶え得る耐磨耗性、そして加熱、真空に対応して要求される圧電振動子の搬送用パレット１０への圧電振動子製造の複数工程にも好適である。

アウターリード３は、図１０に示すように、アウターリード３の中央部３ａを外側へ向け、切り込み部１１幅の寸法に成形されて挿入される。そして、アウターリードの回転角度と、パレットの複数溝の位置精度が高い精度で得られることから、アウターリード曲げの必要な形状に成形することができ、接合に必要な中央部の位置を精度良くすることができる。

このようにして、図１１に示す圧電振動子の搬送用パレット１０に高い精度で搭載された気密端子１内側のインナーリード２を、図１２に示すように、圧電振動片４が整列されている整列治具１２に対して、インナーリード２位置精度の確保されたパレット１０を位置合せするとともに、圧電振動片４に対して、インナーリード２を当接し、そのインナーリード２へ圧電振動片４が加熱、接合される。

つぎに、上述の所定の周波数を得る周波数調整工程では、加熱された炉を通過させた後、図１３に示すように、真空中において測定端子１３が設けられた測定ブロック１４上に、アウターリード３が挟持された圧電振動子の搬送用パレット１０を配置して、測定端子１３を圧電振動子のアウターリード３に当接させる。圧電振動片４の駆動電圧が印加することにより所定の周波数を得ることを繰返し周波数調整がなされ、そして封止管５を気密端子１に封入され、図１４に示すように、圧電振動子準備工程として、搬送用パレット１０に保持された状態の圧電振動子６が完成される。

［リードフレーム準備工程］
つぎに、リードフレーム準備工程について図１５乃至図２２を参照して説明する。図１５乃至図１９は本実施形態に係るリードフレームを示す図であり、図１５は、概略斜視図、図１６は、概略平面図、図１７は、図１６におけるＡ部の部分拡大斜視図、図１８は、図１６におけるＢ部の部分拡大平面図、図１９は、後工程でスリット加工が施された状態を示す平面図である。また、図２０は、本実施形態の表面実装型圧電振動子がリードフレーム上に樹脂モールドされた概略斜視図、図２１は、アウターリードとリードフレームに形成した電極端子との接合工程を説明するための概略斜視図、図２２は、本実施形態の電気的テストを説明するための実施例概略斜視図である。

リードフレームは、後述するアウターリードと電極端子の接合工程、樹脂モールド工程、電極端子部切断工程、そして電気的テスト工程、それぞれの工程に深く関わって重要な位置付けにある。そのリードフレームの準備工程について詳しく説明する。

本実施形態の表面実装型圧電振動子用リードフレーム２０は、図１５に示すように、一つ以上の位置決め孔２１を有する一対のサイドフレーム２２と、一対のサイドフレーム２２間を橋絡するセクションバー２３と、図１６に示す第１及び第２のリード部２４、２５とから構成されている。

本実施形態のリードフレーム２０は、例えば厚さが０．１５ｍｍの板状をした銅系合金等の導電性の金属からなる平板材にプレス加工を施し、サイドフレーム２２、セクションバー２３、第１及び第２のリード部２４，２５をプレスして形成した後、所定の曲げ加工を施すことによって形成される。

サイドフレーム２２とセクションバー２３で仕切られたフレームエリア２６内には、図１６に示すように、個々のリード部を支えるための枠フレームなどはなく第１及び第２のリード部２４，２５のみが備えられている。そのため、大きな面積を占めたエリアとなり、フレームエリア２６内を最大に活用できる。

フレームエリア２６内には、図１６のＡ部拡大図である図１７、Ｂ部拡大図である図１８に示すように、セクションバー２３から適宜の間隔で延びる複数の第１のリード部２４と、第１のリード部と対峙して同間隔で延びる複数の第２のリード部２５とが備えられている。第１及び第２のリード部２４，２５は、リードフレーム２０の長手方向を向き、リードフレーム２０の幅方向に配列してセクションバー２３で支えられ、無駄フレームのない最少構成のリードフレーム２０としている。

第１のリード部２４先端は隣接するリード部と繋がって中央部に第１の突出部２７を、第２のリード部２５先端は２つに分岐して第２の突出部２８を形成している。

第１の突出部２７には垂直部を形成し、後の製造工程を経て表面実装型圧電振動子３１のダミー端子３２となる。

第２のリード部２５先端の２つに分岐した第２の突出部２８は垂直部と水平部とからなるクランク状に曲げられて形成し、後の製造工程を経て表面実装型圧電振動子３１の電極端子３３となる。

図１８に示すように、第１のリード部２４とフレームエリア２６を挟んでリードフレーム２０の長手方向に対峙する第２のリード部２５との中心を結ぶ複数の中心線上には、第１のリード部２４及び第２のリード部２５のそれぞれに対応して複数の貫通孔２９が設けられている。また、この貫通孔２９は、リードフレーム２０の長手方向位置として、セクションバー２３と第１のリード部２４との交点にあたる位置、及びセクションバー２３と第２のリード部２５との交点にあたる位置にそれぞれ設けられている。

この複数の貫通孔２９を予めこの位置に設けた理由は、後工程である電極端子部切断工程において、この貫通孔２９を終点とする少なくともこの貫通孔２９の直径以下の幅寸法のスリット加工を行うためである。

一端が閉じている形状のスリット加工の場合は、形状の閉じている側の切断刃具に局部的負担がかかり、切断刃具の寿命に影響を与え継続しての加工が困難となる。このことから、リードフレーム２０の第１のリード部２４先端中央部から貫通孔２９までの間にスリット加工を施す場合、貫通孔２９を設けることにより、切断刃具に局部的負担がかかることなくスリット加工を継続して行えることになるからである。このスリット加工については、後の電極端子部切断工程の説明において改めて詳述することとする。

これにより、長さ寸法に対して１／３から１／５と幅寸法の小さいことに特徴を持つ表面実装型圧電振動子３１を図２０に示すように、リードフレーム２０の長手方向に向かせ、リードフレーム２０の幅方向に配列させることにより、表面実装型圧電振動子３１を高密度のマトリックス状に配置することができるリードフレーム２０となる。

本実施形態の表面実装型圧電振動子用リードフレーム２０の電極端子３３とアウターリード３との接合工程においては、図２１に示し後述するように、リードフレーム２０の電極端子３３の配列と同一の位置に配列することにより、搬送用パレット長方形薄板１０の一度の位置合せで、配列された複数のアウターリード３が同時にして高精度に位置合せされる。そして、接合する電極端子３３へ重ねてアウターリード３の位置を転写して接合することにより、同時にして高精度にかつ安定して接合することができるリードフレーム２０となる。

本実施形態の表面実装型圧電振動子用リードフレーム２０の樹脂モールド工程においては、図２０に示し後述するように、キャビティ間を一つの平面で連接させたキャビティ間平面とすることにより、隣接キャビティ間を狭ピッチとして、サイドフレーム２２の方向とした第１及び第２のリード部２４、２５及び長手方向キャビティとすることにより、表面実装型圧電振動子をスペース効率良く配列させ、セクションバー２３上に配置する一つのランナーから第１のリード部間と第２のリード部間とに向けて設けた射出成形口とを含むことによって、無駄フレームのない最少構成のセクションバー２３上に、キャビティ当たりのランナー長さを最少にしてキャビティ密度と樹脂使用率を最大にしたモールド構造がとれるリードフレーム２０となる。

また、第１及び第２のリード部２４，２５及びキャビティ長手方向はサイドフレーム２２の方向に、圧電振動子配列はセクションバー２３方向とすることによって、サイドフレーム２２の長手方向に発生していたモールドの中心ずれを表面実装型圧電振動子に影響受けにくい長手方向に向け、表面実装型圧電振動子の中心ずれによる第１及び第２のリード部切断工程のリード切断による樹脂カケ発生をなくすことができる樹脂モールド構造がとれるリードフレーム２０となる。

本実施形態の表面実装型圧電振動子用リードフレーム２０は、後述する電極端子３３部切断工程において、貫通孔２９を終点としたスリット３０加工を施すことにより、繋がる箇所の溝形成面の拡張がスリット３０に吸収されてリードフレーム２０の幅方向に反りを生じない。

本実施形態の表面実装型圧電振動子用リードフレーム２０の電気的テスト工程においては、図２２に示し後述するように、２方向の端子をもち一方を電極端子３３としての機能する端子、他方を電気的に完全に独立されたダミー端子３２として、無駄フレームのない最少構成のセクションバー２３上に狭ピッチにしてリードフレーム全体ではマトリックス状に高密度配列することができ、電気的テスト測定ブロック３４上の当接させる電気的接触端子３５数を最大化させるリードフレーム２０となる。

以上のように、上述の方法により、表面実装型圧電振動子用リードフレーム２０は、アウターリード３と電極端子３３の接合工程などの位置合せを行うための必要な位置精度を満たし、樹脂モールド工程の樹脂カケ発生をなくし、樹脂モールド金型が複雑になることなく、キャビティ密度を高めて金型精度を維持し、切断工程のリードフレーム変形をなくし、電気的テスト工程の表面実装型圧電振動子の電気的テストがリードフレーム上で測定可能なリードフレームとなっている。

［アウターリードと電極端子の接合工程］
次に、アウターリードと電極端子の接合工程について、図２１及び図２３乃至図２５を参照して説明する。

図２１は、先にも述べたように、本実施形態のアウターリードとリードフレームに形成した電極端子との接合工程を説明するための全体概略斜視図である。図２３は、アウターリードとリードフレームに形成した電極端子との接合方法を説明するための図であり、図２３（ａ）は、接合用電圧を印加する方法を示す図、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）の圧電振動子の右側面図である。図２４は、圧電振動子をパレットから分離する方法を示す概略斜視図である。図２５は、本実施形態の接合工程での完成形状を説明するための概略斜視図である。

リードフレーム準備工程で説明したように、リードフレーム２０の構成を要約すると、図１８に示すフレームエリア２６内には、セクションバー２３から適宜の間隔で延びる複数の第１のリード部２４と、第１のリード部と対峙して同間隔で延びる複数の第２のリード部２５とを備えて、第１のリード部２４先端は隣接するリード部と繋がって中央部に第１の突出部２７を、第２のリード部２５先端は２つに分岐して第２の突出部２８を形成している。第１の突出部２７には垂直部を形成し、図１９に示し後述するスリット加工形状３０を形成後、表面実装型圧電振動子３１のダミー端子３２となる。第２のリード部２４先端の２つに分岐した第２の突出部２８は垂直部と水平部とからなるクランク状に曲げられて形成し、後の製造工程を経て表面実装型圧電振動子３１の電極端子３３となる。セクションバー２３は、搬送用パレット長方形薄板１０、樹脂モールド時のランナー配置としての用途として幅に余裕をもっているため従来のリードフレームに比べ、後述するスリット加工形状３０を形成するまで、相対的にリードフレーム２０の強度、剛性が高く、ダミー端子３２と電極端子３３の形状位置精度が維持されている。

図２３（ｂ）に示すように、ダミー端子３２は、水平に延びる部分３２ａと、その水平に延びる部分３２ａから垂直に延びる部分３２ｂを備えている。ダミー端子３２と対峙している電極端子３３は、リードフレーム２０のセクションバー２３から水平に延びる部分３３ａと、水平に延びる部分３３ａから垂直に延びる部分３３ｂと、垂直に延びる部分３３ｂ上端から水平に延びる部分３３ｃを備えている。また、水平に延びる部分３３ａ、３２ａは、樹脂モールド後は実装基板の外部電極と接続されるようになる表面実装型圧電振動子の下部電極端子３３ａ、３２ａとして構成される。

この接合工程では、圧電振動子６をリードフレーム２０の表面実装型圧電振動子３１の配列用空間であるフレームエリア２６に配置し、正しく位置合せして、アウターリード３をリードフレーム２０の上部電極端子３３ｃに載せて、アウターリード３と上部電極端子３３ｃを下部接合電極３６で受けて上部接合電極３７と挟んで電圧印加して接合する。

まず、図１５及び図１６に戻ってリードフレーム２０を説明する。図１５に示すように、リードフレーム２０のサイドフレーム２２には、複数の位置決め孔２１がそれぞれ一定間隔で設けられている。リードフレーム２０の位置決め治具には、リードフレーム２０の複数の位置決め孔２１に対応して、リードフレーム２０の位置決め用ピンが一定間隔で起立するよう設けられる（図示せず）。リードフレーム２０の位置決め用ピンを複数の位置決め孔２１に挿入することによって、リードフレーム２０が位置合せされる。

つぎに、圧電振動子６をリードフレーム２０の表面実装型圧電振動子３１の配列用空間である図１６に示すフレームエリア２６に配置する。

理解のために、従来の圧電振動子６単体毎に移載する方法では、圧電振動子６位置合せには、アウターリード３の回転角度、アウターリード３と電気的導通を成す接合箇所３ａ、そしてアウターリード３の切断端末位置の位置合せすることは困難であり、前述の３つの位置合せを正しく満たす必要があった。

すなわち、２本を対とした上部電極端子３３ｃに対する２本を対としたアウターリード３との回転角度差と、上部電極端子３３ｃの中央部と上部電極端子３３ｃの接合すべき箇所とをアウターリード３を曲げて成形して必要な接合箇所３ａを一致させる位置合せと、上部電極端子３３ｃから圧電振動子６外形までの間にアウターリード３の端末を収めるとの、３つの位置合せがあり、正しく位置合せして接合することができないという不都合があった。

そこで、本実施形態では、圧電振動子６のアウターリード３の回転角度と位置精度が確保された圧電振動子搬送用パレット１０を位置合せ手段として用いる方法により、アウターリード３とリードフレーム２０とを位置合せする。

図２１に示すように、搬送用パレット１０とリードフレーム２０との位置を定めるために、リードフレーム２０位置決め治具には、リードフレーム２０の位置決め用ピン（図示せず）と同一基準の搬送用パレット１０位置合せ基準が設けられている。搬送用パレット１０位置合せ基準に搬送用パレット１０を当接させることによって、搬送用パレット１０とリードフレーム２０の同一基準の位置合せがされる。

アウターリード３が挟持、保持されているパレット１０は、前述の圧電振動子準備工程で説明したように、正しく位置合せするために必要なパレット１０の形状精度と位置精度を満たしている。すなわち、
１．前述の汎用の精密加工機械で加工された加工精度で得られるレベルにパレット１０の形状精度が満たされており、気密端子１のアウターリード３の位置精度が確保されている。

２．図９に示す、気密端子１から突出する位置のインナーリード２と同半径のアウターリード３の半径Eが、圧電振動子６の封止管５外形Ｄに対して小さいことに比べて、アウターリード３の保持する配置の切り込み部１１の間隔Ｃが前述のように、封止管３外形Ｄよりも大きくした寸法であることにより、アウターリード３の回転角度と中央接合箇所３ａの位置が規制されている。

３．アウターリード３と接合するリードフレーム２０は、変形に対して、高められた剛性によって高精度なリードフレーム２０であることから、複数の位置決め孔２１に位置決め用のガイドピン等を利用して位置決めすることによって、位置合せ精度が得られ、電極端子３３とを接合する工程においては、アウターリード３と電極端子３３とを安定した接合が得られる条件を満たしている。

４．また、ダミー端子３２と電極端子３３は圧電振動子６の配列が同一方向であるため、リードフレーム２０に対する搬送用パレット１０の位置合せが容易であり、移載用治具等を用いた機械処理を行う場合には好適である。

以上のことから、搬送用パレット１０は、アウターリード３の回転角度、アウターリード３と電気的導通を成す接合部などのアウターリード３中央箇所３ａ、そしてアウターリード３先端切断端末箇所の３つの位置合せに利用することが可能となる。

圧電振動子６の円筒状の側面に対応したＲ面とした従来方法の位置決め手段を必要とせず、リードフレーム２０に対するアウターリード３と圧電振動子６とを、正しく位置決めする手段とすることができる。また、アウターリード３の端末を必要な位置精度で収めることができることから、表面実装型圧電振動子３１の長手方向の小型化に効果を奏する。

リードフレーム２０の電極端子３３の配置と、搬送用パレット１０に搭載された圧電振動子６のアウターリード３の配置は、図２１に示すように同一の配列にしている。リードフレーム２０の電極端子３３の配置と、搬送用パレット１０のアウターリード３の配置は同一の配列であることにより、リードフレーム２０と搬送用パレット１０で保証された安定した位置精度をそのまま転写することができ、精度と安定した姿勢を確保した接合準備がなされる。

この状態で図２３（ａ）に示すように、圧電振動子６外側のアウターリード３と電気的導通を成す上部電極端子３３ｃの下部に下部接合電極３６を当接させ、アウターリード３の上から当接した上部接合電極３７との間を加圧して、下部接合電極３６と上部接合電極３７に電圧を加えることによりアウターリード３と上部電極端子３３ｃとが接合される。

つぎに、図２４に示すように、アウターリード３と電極端子３３との接合後は、アウターリード３の、接合位置と搬送用パレット１０との間に対して、レーザー装置３８からレーザー光３９を照射して切断し、リードフレーム２０と接合によって一体となっていた圧電振動子６を搬送用パレット１０から分離する。

圧電振動子６のアウターリード３をリードフレーム２０上に正しく位置決めして接合させた後に、リードフレーム２０を基準としたアウターリード３の切断位置に、レーザー光３９を照射して切断し、図２５に示すように、圧電振動子６を搬送用パレット１０から分離することから、アウターリード３の切断位置は、圧電振動子６長さ方向寸法のバラツキと、バラツキを含めたアウターリード３の切断精度のバラツキの影響を受けることなく、アウターリード３の端末を必要な位置精度で収められる。

また圧電振動子６をリードフレーム２０に正しく位置合わせすることができることによって、電気的接続を確実とするとともに圧電振動子６の周囲に適切に樹脂モールド部を形成することができる。

以上のように、上述の方法により、２本を対とした上部電極端子３３ｃに対するアウターリード３との回転角度は、長方形薄板の複数の切り込み部１１に規制され、アウターリード３位置精度の必要な位置精度を満たし、アウターリード３の回転角度差と、長方形薄板の複数切り込み部１１の位置精度が高い精度で得られることから、アウターリード曲げの必要な形状に成形することができ、必要な接合箇所を一致させられる。リードフレーム２０の電極端子３３の配置と、長方形薄板のアウターリード３の配置は、同一の配列であることにより、リードフレーム２０と長方形薄板で保証された安定した位置精度を確保することができ、安定した接合が得られる。リードフレーム２０を基準としてレーザー光３９を照射して切断分離することができることから、アウターリード３の端末を必要な位置精度で収められる。

［樹脂モールド工程］
つぎに、図２６に示す圧電振動子６を収容した状態で樹脂モールド成形用の上金型４０と下金型４１を閉じて、成形材料を注入して樹脂モールド部４２を形成して、図２７に示すリードフレーム２０上で圧電振動子６の単位面積当たりの数量をマトリックス状に高密度として樹脂モールドする工程を説明する。

図２６は、本実施形態の表面実装型圧電振動子３１の樹脂モールド構造を示す概略断面図であり、図２７は、本実施形態のリードフレーム２０上に樹脂モールドされた表面実装型圧電振動子３１の概略斜視図であり、図２８は、本実施形態の樹脂モールド構造を説明するための概略平面図である。また、図２９は、図２８の部分拡大図である。

本実施形態の樹脂モールド構造は、先の図２５に示すリードフレーム２０上の電極端子３３と接合された圧電振動子６及びダミー端子３２を、図２６に示す上金型４０と下金型４１を閉じて成形材料でモールドして、図２７に示す樹脂モールド部４２を形成する。

本実施形態の樹脂モールド構造に用いられるリードフレーム２０は、サイドフレーム２２とセクションバー２３で仕切られた表面実装型圧電振動子３１配列用フレームエリア２６には、従来のリードフレーム補強用としてのフレームバーなどはないため、そこには表面実装型圧電振動子３１を一つの平面で、複数並べて配列する樹脂モールド構造とすることができる。

すなわち、図２６に示すように、樹脂モールドの上金型４０は、表面実装型圧電振動子３１を囲む外周の形状部４３を形成する隣接キャビティ間の平面４４が、一つの平面で連接させている。ダミー端子３２と電極端子３３のリード部及びキャビティ長手方向はサイドフレームの方向に、圧電振動子配列はセクションバー方向とするリードフレーム２０に対して、隣接キャビティ間の平面４４が一つの平面で連接している樹脂モールドの上金型４０は、サイドフレーム２２と、セクションバー２３で仕切られたリードフレーム２０の表面実装型圧電振動子３１配列用フレームエリア２６の間に入り込み、樹脂モールドの下金型４１に接して表面実装型圧電振動子３１を囲む外周形状部４３を形成する。そして、図２７に示すように、リードフレーム２０上の樹脂モールドされた表面実装型圧電振動子３１ができあがる。

つぎに、ダミー端子３２と電極端子３３のリード部及びキャビティ長手方向はサイドフレームの方向に、圧電振動子配列はセクションバー方向とすることによって、樹脂モールド構造の樹脂モールドするランナー４５は、図２８に示すように、リードフレーム２０長手方向に対して直角方向に、図２９に示すように、セクションバー２３の中央にして両側の表面実装型圧電振動子３１へ樹脂を供給する配列にしている。射出成形口４６の配置は、ランナー４５両側の一方を表面実装型圧電振動子３１の電極端子３３側を、他方を電極端子３３の反対側のダミー端子３２側に形成している。

樹脂モールドするランナー４５をリードフレーム２０長手方向に対して直角方向に配置することにより、樹脂モールドするランナー４５を中央にして両側に表面実装型圧電振動子３１の本体長手方向に配列されている。

これにより、表面実装型圧電振動子３１を囲む外周形状部４３の周囲には従来のリードフレーム補強用としてのフレームバーなどがないリードフレーム２０を構成していることから、樹脂モールドする上金型４０、または下金型４１は従来のセクションバー６２、リード端子を支持するためのフレーム６３を跨いだ構造をすることもなく、樹脂モールドするランナー４５をスペース効率良く配置して、キャビティ密度を高めてフレームエリア２６内に配置される表面実装型圧電振動子３１の密度を高められて金型精度を維持することができる。

ここで、図３０を参照して表面実装型圧電振動子３１について説明する。

図３０は、図２８の樹脂モールドされた表面実装型圧電振動子３１部の拡大平面図であり、Ｌは表面実装型圧電振動子３１の長さ寸法、Ｍは表面実装型圧電振動子３１の幅寸法、Ｎは隣接する表面実装型圧電振動子３１間の寸法、Ｐは隣接する表面実装型圧電振動子３１間のピッチ寸法を示す。本実施形態例では、表面実装型圧電振動子３１の長さ寸法Ｌは６．９ｍｍであり、表面実装型圧電振動子３１の幅寸法Ｍは１．４ｍｍである。表面実装型圧電振動子３１間ピッチ寸法Ｐは２．０ｍｍである。表面実装型圧電振動子３１の高さ寸法（図示せず）は高さ寸法１．４ｍｍである。表面実装型圧電振動子３１の長さ寸法Ｌに比べ、幅寸法Ｍが約１／５と狭い幅となっている。ピッチ寸法Ｐを狭くし高密度に配列して実施している。

樹脂モールド成形用の金型４１とリードフレーム２０の線膨張係数の差から起因される樹脂モールド成形用の金型４１とリードフレーム２０とのずれは、表面実装型圧電振動子３１の長さ方向に現れやすい。

サイドフレームの長手方向に発生していたモールドの中心ずれを表面実装型圧電振動子に影響受けにくい長手方向に向けることによって、表面実装型圧電振動子３１の外形形状は、切断する電極端子３３の端部５０が図３０に示すように、斜面となっているため、切断するパンチがモールド樹脂に接触することを避けることができる。したがって、表面実装型圧電振動子３１の中心ずれによるダミー端子３２及び電極端子３３のリード部切断工程のリード切断による樹脂カケ発生をなくすことができる。

本実施形態の樹脂モールド構造は、長さ寸法に対して１／３から１／５の小さい幅寸法の特徴をもつ表面実装型圧電振動子３１を、２方向の端子をもち一方を電極端子３３としての機能する端子、他方を電気的に完全に独立されたダミー端子３２として、無駄フレームのない最少構成のセクションバー２３上に狭ピッチにしてリードフレーム２０全体ではマトリックス状に高密度に樹脂モールドすることができ、電気的テスト工程においての当接させる電気的接触端子数を最大化させる樹脂モールド構造には好適である。

以上のように、上述の方法により、成形材料により樹脂モールドする工程に起因するリード端子部切断工程の樹脂カケを生じることなく、また樹脂モールド金型が複雑になることなく、キャビティ密度を高めて、複数の表面実装型圧電振動子を同時により多く測定して、テスト作業を一括的に短時間で遂行して低コストとすることができる表面実装型圧電振動子の樹脂モールド構造となる。

［電極端子部切断工程］
樹脂モールド工程の次は、電極端子部切断工程である。電極端子部切断工程の説明は、図１８及び図１９に一度戻って行うこととする。

図１８に示すように、本実施形態のリードフレーム２０には、第１及び第２のリード部２４及び２５それぞれの中心を結ぶ中心線上に複数の貫通孔２９が予め形成されている。電極端子部切断工程では、まず、この貫通孔２９を終点とするフレームエリア２６に開口するスリットを、貫通孔２９の数に合わせて加工形成する。

図１９は、リードフレーム２０に複数のスリット３０が加工形成された状態を示した平面図である。図１３では、リードフレーム２０の形状を分かり易くするために、既に整列固定されている表面実装型圧電振動子３１については、その外形線のみを破線で示してある。

図１９に示すように、スリット３０の幅寸法は、少なくとも整列固定されている表面実装型圧電振動子３１間の隙間寸法より小さく、かつ貫通孔２９の直径よりも小さい。

一端が閉じているスリット３０の形状加工の場合は、形状の閉じている側の切断刃具に局部的負担がかかり、切断刃具の寿命に影響を与え継続しての加工が困難となる。しかしながら、リードフレーム２０の第１のリード部２４の先端中央部から貫通孔２９までの間にスリット３０加工を施しても、貫通孔２９が設けられているため、切断刃具に局部的負担がかかることなくスリット加工を継続して行えることになる。これと同様に、第２のリード部２５の先端中央部から貫通孔２９までの間にスリット３０の加工を施しても、切断刃具に局部的負担がかかることなくスリット加工を継続して行えることになる。

スリット３０の加工目的は、図１８に示すようにセクションバー２３に支えられている第１及び第２のリード部２４及び２５先端部の、後にダミー端子３２と電極端子３３となる箇所の裏面に、断面Ｖ字状のノッチ溝４７を形成する場合があるためである。このノッチ溝４７の目的は、後の切断時に加える荷重の低減であるが、このノッチ溝４７を形成する際にスリット３０がない場合には、リードフレーム２０のノッチ溝４７形成面が拡張されノッチ溝４７形成面側への反りを生じることがある。

リードフレーム２０の第１のリード部２４先端中央部から貫通孔２９までの間に、スリット３０加工を施すことによって、ノッチ溝４７を形成した時のリードフレーム２０の変形が、細くなった第１及び第２のリード部２４及び２５の局部的な変形として吸収され、リードフレーム２０全体としてのノッチ溝４７形成面側への反りを防ぐことができる。

図１８に示すように、第１及び第２のリード部２４及び２５先端の隣接するリード部と繋がっている箇所にノッチ溝４７を形成しようとすると、その弊害として、繋がる箇所の溝形成面が拡張され、溝形成面側のリードフレーム２０の幅方向に反りを生じることがある。リードフレーム２０に反りが生じると、リードフレーム２０の搬送と位置合せを機械処理で行う場合には、このような事態となると、後の工程を適切に進行することができない。そのために、図１９に示すようにスリット加工３０を施し、繋がる箇所のノッチ溝４７形成面の拡張がスリット３０によって吸収されてリードフレーム２０の幅方向に反りを生じないようにしている。このような理由からノッチ溝４７を形成する前に、この電極端子部切断工程内でスリット３０を形成する。

つぎに、下部電極端子３３ｂからスリット加工部までの間に、図１９に示すように、のノッチ溝４７を裏面から形成する。ノッチ溝４７を形成した後、はんだメッキを施す。

はんだメッキ後、ダミー端子３２を残してリードフレーム２０から電極端子３３を切断する。図３０に示すように、切断は、リードフレーム２０の表面にノッチ溝４７に対応する位置で端子切断部５０を形成して電極端子３３をリードフレーム２０から電気的に独立させる。

さらに、ダミー端子３２を残してノッチ溝４７に対応する位置で電極端子３３を切断することにより、後述するリードフレーム２０上での電気的テストが可能となる。

［電気的テスト工程］
図３１は、本実施形態の電気的テストを説明するための実施例概略斜視図、図３２は、図３１を説明するための部分拡大図である。尚、図３１及び図３２においては、前工程で加工されたリードフレーム２０のスリット３０を省略している。

前述の図１５に示すように、リードフレーム２０準備工程では、長さ寸法に対して１／３から１／５の小さい幅寸法をもつ表面実装型圧電振動子３１を、２方向の端子をもち一方を電極端子３３として機能する端子、他方を電気的に完全に独立されたダミー端子３２として、無駄フレームのない最少構成のセクションバー２３上に狭ピッチにしてリードフレーム２０全体ではマトリックス状に高密度配列することができ、当接させる電気的接触端子３５数を最大化できるリードフレーム２０を準備している。

つぎに、前述の図２１に示すように、アウターリード３と電極端子３３の接合工程では、リードフレーム２０の電極端子３３の配置と、搬送用パレット１０のアウターリード３の配置は、リードフレーム２０と搬送用パレット１０で保証された安定した位置精度が確保され、安定した接合が得られている。

続いて、前述の図２６に示すように、樹脂モールド工程では、樹脂モールド金型４０、４１が複雑になることなく、隣り合う表面実装型圧電振動子３１のキャビティ密度を高めて、電気的接触端子３５を同時により多く当接させ測定して、テスト作業を一括的に遂行できる表面実装型圧電振動子３１の配置をした樹脂モールド構造としている。

このような製造工程となっていることによって、リードフレーム２０上に形成する複数の表面実装型圧電振動子３１の電極端子３３に電気的接触端子３５をより多く一括的に当接させることが可能となる。また、諸性能特性を保証する測定項目と測定精度によるその測定時間が増えてきて、そのテスト時間に多くを費やしている表面実装型圧電振動子３１のテスト作業を、同時により多く一括的に短時間で測定遂行できるようになる。また、諸性能特性の測定項目と測定精度を保証する測定時間に割り当て、信頼性や品質を保証するには、リードフレーム準備工程、接合工程、樹脂モールド工程のそれぞれに上述のことが盛り込まれて可能となっている。

図２２に示すリードフレーム２０上でマトリックス状に高密度樹脂モールドされた複数の表面実装型圧電振動子の電極端子３３列に対し、図３０に示すように切り離して端子切断部５０を形成する。端子切断部５０が形成された表面実装型圧電振動子３１は、リードフレーム２０上で端子切断部５０により電気的に完全に独立された状態にして、図３１及び図３２に示すように電気的テスト測定ブロック３４上の電気的接触端子３５を当接させる。

電気的テスト測定ブロック３４は、電気的絶縁材料からなる板状の形状をして、貫通された穴に電気的接触端子３５を挿入して固定された形態をしている。電気的接触端子３５は、測定する当接側の反対側から配線が引き出され、表面実装型圧電振動子３１を発振させる駆動回路と周波数測定回路（図示せず）へ接続されている。

電気的接触端子３５に駆動電圧を印加させて表面実装型圧電振動子３１を発振させる。そして、リードフレーム２０上に形成する表面実装型圧電振動子３１の電気的テストを遂行する。すなわち、表面実装型圧電振動子３１は、リードフレーム２０上で電気的に完全に独立された電極端子３３に所定の電気を通電されることによって表面実装型圧電振動子３１の電極不良品または良品であるかを電気的にテストすることができる。

そして、電気的テスト結果に対して、表面実装型圧電振動子３１の外形面にレーザーマーカーによって、直列等価静電容量としての負荷容量と周波数偏差等の種類に分けた識別マークを印字する。

直列等価静電容量としての負荷容量と周波数偏差等の種類に分けた表面実装型圧電振動子３１の識別ができるようになる。

識別された個々の表面実装型圧電振動子３１は、その後、テープ等に搭載する工程では、前記電気的テストにかかる測定時間よりはるかに速く処理することができるため、諸特性が高精度等の各種ユーザーの用途にも、短時間で電気的テスト工程を処理される。

また、一括的に当接された電気的接触端子３５は、一つ置きの表面実装型圧電振動子３１に対して、発振させる駆動電圧の印加レベルを交互に変化させて、一つ置きの複数の表面実装型圧電振動子３１を交互に測定する。

表面実装型圧電振動子３１Ａの電極端子３３には、電気的接触端子３５ＡＡ、３５ＡＢが当接され、表面実装型圧電振動子３１Ａに発振させる駆動回路と周波数測定回路が接続されている。同様に、表面実装型圧電振動子３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄには、電気的接触端子３５ＢＡ、３５ＢＢ、３５ＣＡ、３５ＣＢ、３５ＤＡ、３５ＤＢが当接され、表面実装型圧電振動子３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄに発振させる駆動回路と周波数測定回路がそれぞれに接続されている。

一つ置きの表面実装型圧電振動子３１Ｂ、３１Ｄに対しては、発振させる駆動電圧の印加レベルをわずかに振動するレベルに低く継続駆動させておく。他方の一つ置きの測定対象表面実装型圧電振動子３１A、３１Ｃに対しては、駆動電圧の印加レベルを正常印加レベルにして駆動させ測定する。

測定対象の表面実装型圧電振動子３１Ａ、３１Ｃの測定が終了した後には、表面実装型圧電振動子３１Ａ、３１Ｃに対しては、発振させる駆動電圧の印加レベルをわずかに振動するレベルに低く継続駆動させ、他方の一つ置きの測定対象表面実装型圧電振動子３１Ｂ、３１Ｄに対しては、駆動電圧の印加レベルを正常印加レベルにして駆動させ測定する。

このように、隣接する前記表面実装型圧電振動子には駆動させる駆動電圧の印加レベルをわずかに振動するレベルに低く継続駆動させ、測定対象表面実装型圧電振動子には周波数影響を受けないようにする。そして、測定対象時には駆動電圧の印加レベルを正常印加レベルにすることにより、周波数が安定するまでの時間を短縮することができる。

このように交互に測定するようにすることにより、リードフレーム２０上に狭ピッチで配列された複数の表面実装型圧電振動子３１に対して、電気的接触端子３５の当接を繰り返すことなく電気的接触端子３５を当接させたままで、表面実装型圧電振動子３１のテスト作業の測定個数を更に倍増させることができる。

そして、測定個数を倍増させることで大幅に表面実装型圧電振動子３１測定時間を短縮できることから、諸性能特性の測定項目と測定精度を保証する測定時間に割り当てることができ、信頼性や品質を保証する表面実装型圧電振動子３１を製造することができる。

測定終了後、電極端子３３を切断して個々の表面実装型圧電振動子３１に分離する。その後、直列等価静電容量としての負荷容量と周波数偏差等の種類に分けた識別マークに応じて、テーピングされ、出荷される。

以上のように、上述の方法により、２方向のリード端子をもち長さ寸法に対して１／３から１／５の小さい幅寸法の特徴を生かして、前記セクションバー上に狭ピッチにしてリードフレーム上ではマトリックス状に高密度配列された表面実装型圧電振動子に対して、セクションバー上で当接させる電気的接触端子を最大化させ、同時により多く一括的に測定して一個当たりでは短時間で遂行される。

そして、高密度配列化された複数の表面実装型圧電振動子に対して、電気的接触端子当接を繰り返すことなくまた隣接する振動子の周波数影響を受けることなく、電気的接触端子を当接させたままで、表面実装型圧電振動子の同時により多くのテスト作業を遂行し、前記短縮時間を諸性能特性測定項目と測定精度を保証する測定時間に割り当て、信頼性や品質を高められる。

本実施形態の表面実装型圧電振動子の概略斜視図。 図１の表面実装型圧電振動子のモールド樹脂を断面にした概略断面図。 本実施形態の表面実装型圧電振動子の電極端子を説明するための概略斜視図。 圧電振動子の構成を説明するための概略斜視図。 図３の電極端子を説明するための概略側面図。 図３の電極端子を説明するための概略側面図。 本実施形態に係る表面実装型圧電振動子の製造工程の概要を示すフローチャート。 本実施形態の圧電振動子の搬送用パレットを説明するための搬送用パレット全体を示す概略斜視図。 図８の圧電振動子の搬送用パレットを詳細に説明するための部分拡大斜視図。 本実施形態の搬送用パレットの長方形薄板に気密端子が保持された状態を示す部分拡大斜視図。 本実施形態の搬送用パレットに気密端子が保持された状態の全体を示す概略斜視図。 圧電振動片整列治具と搬送用パレットとの位置合せを説明するための概略斜視図。 本実施形態の電気的測定を説明するための実施例概略斜視図 本実施形態の搬送用パレットに保持された圧電振動子の概略全体斜視図。 本実施形態の表面実装型圧電振動子用のリードフレームを示す概略斜視図。 図１５のリードフレームを説明するための概略平面図。 図１６のリードフレームのＡ部の部分拡大斜視図。 図１６のリードフレームのＢ部の部分拡大平面図。 図１６のリードフレームにおいて、後工程でスリット加工が施された状態を示すＢ部の部分拡大平面図。 本実施形態の表面実装型圧電振動子がリードフレーム上に樹脂モールドされた概略斜視図。 アウターリードとリードフレームに形成した電極端子との接合工程を説明するための概略斜視図。 本実施形態の電気的テストを説明するための実施例概略斜視図。 本実施形態のアウターリードとリードフレームに形成した電極端子との接合方法を説明するための図であり、（ａ）は、接合用電圧を印加する方法を示す図、（ｂ）は、図２３（ａ）の圧電振動子の右側面図。 本実施形態の圧電振動子をパレットから分離する方法を示す概略斜視図。 本実施形態の接合工程での完成形状を説明するための概略斜視図。 本実施形態の表面実装型圧電振動子の樹脂モールド構造を示す概略断面図。 本実施形態のリードフレーム上に樹脂モールドされた表面実装型圧電振動子を示す概略斜視図。 本実施形態の樹脂モールド構造を説明するための概略平面図。 図２８の樹脂モールド構造を説明するための部分拡大図。 図２８の樹脂モールドされた表面実装型圧電振動子を示す拡大平面図。 本実施形態の電気的テストを説明するための実施例概略斜視図。 図３１を説明するための部分拡大図。 表面実装型圧電振動子を説明するための外観斜視図 図３３の表面実装型圧電振動子の樹脂を切断した内部構造を示す概略断面図。 従来のリードフレームを示す概略斜視図。 図３５の部分拡大図。 リードフレーム上の圧電振動子配列を説明するための平面図。 従来の圧電振動子の接合工程を説明するための概略断面図。 図３８を説明するためのアウターリード側から見た概略正面図。 従来のリードフレームと金型形状の配置を説明するための概略拡大斜視図。 圧電振動子の発振回路図。 圧電振動子の負荷容量と周波数偏差の関係グラフ。

符号の説明

１ 気密端子
２ インナーリード
３ アウターリード
３ａ アウターリードの中央部、接合箇所
３ｂ アウターリードの先端部
４ 圧電振動片
５ 封止管
６ 圧電振動子
７ マウント電極
１０ 本実施形態の圧電振動子搬送用パレット
１１ 切り込み部
１２ 圧電振動片整列治具
１３ 測定端子
１４ 測定ブロック
２０ 本実施形態の表面実装型圧電振動子用リードフレーム
２１ 位置決め孔
２２ サイドフレーム
２３ セクションバー
２４ 第１のリード部
２５ 第２のリード部
２６ フレームエリア
２７ 第１の突出部
２８ 第２の突出部
２９ 貫通孔
３０ スリット加工形状
３１ 表面実装型圧電振動子
３２ ダミー端子
３３ 電極端子
３３ａ 下部電極端子
３３ｂ 電極端子垂直部
３３ｃ 上部電極端子
３３ｄ 上部電極端子の接合すべき箇所
３３ｅ 下部電極端子の先端部
３４ 電気的テスト測定ブロック
３５ 電気的接触端子
３６ 下部接合電極
３７ 上部接合電極
３８ レーザー装置
３９ レーザー光
４０ 上金型
４１ 下金型
４２ 樹脂モールド部（キャビティ）
４３ 表面実装型圧電振動子を囲む外周形状部
４４ 隣接キャビティ間の平面
４５ ランナー
４６ 射出成形口
４７ ノッチ溝
５０ 端子切断部
６０ 従来のリードフレーム
６１ 従来のサイドフレーム
６２ 従来のセクションバー
６３ 従来のリード端子を支持するためのフレーム
６４ 圧電振動子の配列用空間
６５ 位置決め用貫通孔
６６ 従来の金型

Claims (9)

1. リード端子を備えた気密端子に圧電振動片を接合し金属製のシリンダ状有底筒体の封止管により封入してなる圧電振動子と、
   前記リード端子と電気的導通を成し外部電極と接続する電極端子と、
   前記圧電振動子を被覆するモールド樹脂と、
   を有する表面実装型圧電振動子であって、
   前記圧電振動子の長手方向に関する前記リード端子の先端部の位置と、前記電極端子の下部に水平に形成された下部電極端子の先端部の位置とが略等しく、
   前記電極端子は、前記圧電振動子の長手方向に関する縦断面形状がコの字状であることを特徴とする表面実装型圧電振動子。
2. 前記電極端子は、前記下部電極端子の前記圧電振動子の長手方向に関して前記圧電振動子側に垂直に形成された電極端子垂直部と、該電極端子垂直部の上端側に、前記圧電振動子の長手方向に関して前記圧電振動子から遠ざかる方向に水平に形成された上部電極端子とをさらに有する請求項１に記載の表面実装型圧電振動子。
3. 前記下部電極端子と前記上部電極端子とは、前記圧電振動子の幅方向に関して互いに重ならない位置関係を有する請求項２に記載の表面実装型圧電振動子。
4. 前記上部電極端子の前記圧電振動子の幅方向に関する位置が、前記下部電極端子よりも前記圧電振動子の中心側に配置される請求項３に記載の表面実装型圧電振動子。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表面実装型圧電振動子を、リードフレームを用いて製造する表面実装型圧電振動子の製造方法であって、
   前記リードフレームには、それぞれ複数の位置決め孔を有する一対のサイドフレームと、前記一対のサイドフレーム間を橋絡するセクションバーと、前記サイドフレーム及び前記セクションバーとで仕切られたフレームエリアと、前記フレームエリア内に所定の間隔で配列し、前記セクションバーから延設した複数の第１のリード部と、該第１のリード部と対峙させて前記セクションバーから延設した複数の第２のリード部とを設け、
   前記電極端子を前記第１のリード部で形成する表面実装型圧電振動子の製造方法。
6. 前記第２のリード部でダミー端子を形成する請求項５に記載の表面実装型圧電振動子の製造方法。
7. 前記リード端子と電気的導通を成す前記上部電極端子を当接させて、電圧を加えることにより前記リード端子と前記電極端子とを接合する接合工程を有し、
   前記接合工程で、前記リード端子の径と略等しい複数の切り込み部を有する長方形薄板に前記リード端子を挟持させ、前記電極端子が形成される前記リードフレームの前記電極端子の配置と、前記長方形薄板に搭載された前記圧電振動子の前記リード端子の配置とを同一の位置に配列し、接合する電極端子へ重ねて前記リード端子の位置を転写して接合する請求項５または請求項６に記載の表面実装型圧電振動子の製造方法。
8. 前記一対のサイドフレームと前記セクションバーとで仕切られたフレームエリア内に樹脂を入れ込む複数のキャビティを金型に形成して、前記圧電振動子の周囲を樹脂にてモールドする樹脂モールド工程を有し、
   前記樹脂モールド工程で、前記圧電振動子、前記リードフレーム及び前記金型それぞれの長手方向を同方向として樹脂モールドする請求項５または請求項６に記載の表面実装型圧電振動子の製造方法。
9. 前記樹脂モールド工程後に前記複数の第１のリード部を切断し、前記複数の第２のリード部で前記表面実装型圧電振動子を支持し、整列した複数個の前記表面実装型圧電振動子のうち互いに隣接しない一つ置きの前記表面実装型圧電振動子に対して所定の駆動電圧を印加するとともに、前記所定の駆動電圧を印加された前記表面実装型圧電振動子に隣接する一つ置きの前記表面実装型圧電振動子には、前記所定の駆動電圧とは異なる電圧を印加し、印加電圧を交互に変化させる電気的テスト工程を有する請求項８に記載の表面実装型圧電振動子の製造方法。

Images