JP4933849B2

JP4933849B2 - 圧入型シリンダータイプ圧電振動子の気密端子、圧入型シリンダータイプ圧電振動子及び気密端子の製造方法

Info

Publication number: JP4933849B2
Application number: JP2006180537A
Authority: JP
Inventors: 剛志中村
Original assignee: Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Current assignee: Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2026-06-30
Also published as: JP2008011283A

Description

本発明は圧入型の気密端子およびその製造方法と圧入型シリンダータイプ圧電振動子に関するものである。

図３は圧入型シリンダータイプ圧電振動子の分解斜視図である。１は封止管、２は気密端子、３はリード端子、４は圧電片、５は圧電片４に形成された電極膜で、端部に接続用電極膜５ａを有する。図３に示す圧入型シリンダータイプ圧電振動子は、圧電片４が気密端子２に埋設されたリード端子３のインナーリード３ａに導電性接着剤（不図示）により固定される。その後、周波数調整工程、洗浄工程等を経、封止管１を前記圧電片４が固定された気密端子２に圧入封止して完成されるシリンダータイプの圧電振動子である。

図４は気密端子２の断面図であり、６は金属環（ヘッダー部）、７は絶縁部材、３はリード端子、８、９はメッキ膜である。気密端子２の金属環６には封止管１の圧入時に軟質金属を介在させて気密性を保つためにメッキ膜８、９が形成されている。従来はＳＭＤ用途のために耐熱性が十分に得られる鉛（Ｐｂ）を主成分とした高温半田メッキ（ＰｂメッキＰｂ対残部が９対１）が用いられてきたが、高温半田メッキ（Ｐｂメッキ）には地球環境保護問題があり、現在、電子部品や電子部品の取り付けに使用する半田の鉛フリー化が進められている。気密端子に施すメッキとして錫（Ｓｎ）−銅（Ｃｕ）の合金メッキを施し鉛フリー化を実現したものがある。（特許文献１参照。）

図４に示す気密端子は、金属環６及びリード端子３の表面に軟質金属であるＳｎ−Ｃｕの合金メッキ９が施されている。また、下地としてＣｕまたはニッケル（Ｎｉ）８をメッキしその上にＳｎ−Ｃｕの合金メッキ９を施す場合もある。直接Ｓｎ−Ｃｕの合金メッキ９を施す場合は、溶融温度が２２０℃以上好ましくは２４０℃以上のＳｎ（９０〜９７％）−Ｃｕ（１０〜３％）合金９を５〜３０μｍの厚みでメッキする。下地としてＣｕまたはＮｉ８をメッキをする場合は、下地層として１〜５μｍのＣｕまたはＮｉ８をメッキをした後、溶融温度が２２０℃以上好ましくは２４０℃以上のＳｎ（９０〜９７％）−Ｃｕ（１０〜３％）合金９を５〜２０μｍの厚みでメッキする。圧入する封止管（不図示）は、封止管の材料そのものか、Ｎｉメッキを施した構成である。前記構成により高温半田付けに耐えられなおかつ気密性を確保できる圧入型シリンダータイプ圧電振動子を得ている。

圧入型シリンダータイプ圧電振動子を回路基板に実装する際は、一般的な電子部品のリフロー温度の２６０℃で実施する。その時に圧入型シリンダータイプ圧電振動子の温度が上昇し、インナーリード３ａのＳｎまたはＳｎ合金メッキのＳｎが導電性接着剤の中に拡散し、更に圧電片４に形成された電極５にまで拡散することで、圧電振動子の電気特性が劣化する。

前記問題を解決する手段として、ＣｕまたはＮｉを含む金属化合物からなる下地層と、前記下地層の上に、Ｓｎを含みＰｂを含有しない金属化合物でなる第一中間層と、前記第一中間層の上に、Ｃｕを含む金属化合物からなる第二中間層と、前記第二中間層の上に、ＡｕまたはＰｄＮｉでなる表面層を備える端子があり、第二中間層を形成することによってＳｎの拡散防止する技術が開示されている。
（特許文献２参照）

特開２００１−２８５００７号公報特開２００４−２９０２８４号公報

第二中間層を形成することによって解決できるが、気密性確保を目的としてメッキされるＳｎまたはＳｎ合金メッキの軟質金属の上にＣｕ等の硬質金属を形成すると、気密性が劣化してしまう。

本発明の目的は、気密性を劣化させることなく、実装時のＳｎまたはＳｎ合金メッキによる圧電振動子の電気特性劣化をなくす気密端子及びそれを安価に製造する方法と、その気密端子を用いた圧入型シリンダータイプ圧電振動子を提供しようとするものである。

金属環と絶縁部材とリード端子で構成され、金属表面に錫（Ｓｎ）またはＳｎ合金の膜を形成した気密端子の２本のインナーリードに、端部に接続用電極膜を形成した圧電振動片を配置し、インナーリードと接続用電極膜を導電性接着剤を用いて固定してなる圧入型シリンダータイプ圧電振動子の気密端子の製造方法であって、少なくとも、金属環と絶縁部材とリード端子で構成された気密端子の金属表面にＣｕメッキをする工程と、前記Ｃｕメッキ上面に、前記気密端子のインナーリードへのメッキ厚が、前記気密端子のインナーリード以外へのメッキ厚よりも薄くなるようにＳｎまたはＳｎ合金メッキをする工程と、前記ＳｎまたはＳｎ合金メッキをした前記気密端子をＳｎまたはＳｎ合金の剥離液に浸漬し、前記気密端子のインナーリード以外のＳｎまたはＳｎ合金メッキを残しつつ、前記インナーリードに薄く形成されたＳｎまたはＳｎ合金メッキがなくなるまでＳｎまたはＳｎ合金メッキを除去する工程とを具備する気密端子の製造方法とする。

前記ＳｎまたはＳｎ合金メッキを除去した前記気密端子にＡｕメッキをする工程を具備する気密端子の製造方法とする。

金属環と絶縁部材とリード端子で構成され、金属表面に錫（Ｓｎ）またはＳｎ合金の膜を形成した気密端子の２本のインナーリードに、端部に接続用電極膜を形成した圧電振動片を配置し、インナーリードと接続用電極膜を導電性接着剤を用いて固定してなる圧入型シリンダータイプ圧電振動子の気密端子の製造方法であって、少なくとも、金属環と絶縁部材とリード端子で構成された気密端子の金属表面にＣｕメッキをする工程と、前記Ｃｕメッキ上面に、前記気密端子のインナーリードへのメッキ厚が、前記気密端子のインナーリード以外へのメッキ厚よりも薄くなるようにＳｎまたはＳｎ合金メッキをする工程と、前記ＳｎまたはＳｎ合金メッキをした前記気密端子をＳｎまたはＳｎ合金の剥離液に浸漬し、前記気密端子のインナーリード以外のＳｎまたはＳｎ合金メッキを残しつつ、前記インナーリードに薄く形成されたＳｎまたはＳｎ合金メッキがなくなるまでＳｎまたはＳｎ合金メッキを除去する工程と、前記ＳｎまたはＳｎ合金メッキを除去した前記気密端子にＡｕメッキをする工程とを具備する気密端子の製造方法によって、製造された気密端子とする。

金属環と絶縁部材とリード端子で構成され、金属表面に錫（Ｓｎ）またはＳｎ合金の膜を形成した気密端子の２本のインナーリードに、端部に接続用電極膜を形成した圧電振動片を配置し、インナーリードと接続用電極膜を導電性接着剤を用いて固定してなる圧入型シリンダータイプ圧電振動子の気密端子の製造方法であって、少なくとも、金属環と絶縁部材とリード端子で構成された気密端子の金属表面にＣｕメッキをする工程と、前記Ｃｕメッキ上面に、前記気密端子のインナーリードへのメッキ厚が、前記気密端子のインナーリード以外へのメッキ厚よりも薄くなるようにＳｎまたはＳｎ合金メッキをする工程と、前記ＳｎまたはＳｎ合金メッキをした前記気密端子をＳｎまたはＳｎ合金の剥離液に浸漬し、前記気密端子のインナーリード以外のＳｎまたはＳｎ合金メッキを残しつつ、前記インナーリードに薄く形成されたＳｎまたはＳｎ合金メッキがなくなるまでＳｎまたはＳｎ合金メッキを除去する工程と、前記ＳｎまたはＳｎ合金メッキを除去した前記気密端子にＡｕメッキをする工程とを具備する気密端子の製造方法によって製造された気密端子を用いた圧入型シリンダータイプ圧電振動子とする。

気密端子のインナーリードにＳｎまたはＳｎ合金メッキがないので、実装する際に、インナーリード３ａのＳｎまたはＳｎ合金メッキのＳｎが電極にまで拡散しないので、圧電振動子の電気特性劣化が発生しない。

本発明の気密端子製造方法は、バレルメッキ等のバッチ処理が可能であり、量産性が高く、必要な部分にはＳｎまたはＳｎ合金がメッキされ、不要な部分にはＳｎまたはＳｎ合金がメッキされていない気密端子を安価に製造できる。

気密端子のＳｎまたはＳｎ合金メッキを施す際、インナーリードにはメッキが付きにくいメッキをし、インナーリードについたＳｎまたはＳｎ合金メッキは除去をする。

以下、図に基づいて本発明の具体的な実施形態について説明する。
図１は本発明による気密端子の製造方法を示すフローチャートである。
Ｓ１は気密端子に下地であるＣｕメッキをする工程、Ｓ２は下地の上にＳｎまたはＳｎ合金メッキをする工程、Ｓ３はＳｎまたはＳｎ合金メッキを除去する工程、Ｓ４はＡｕメッキをする工程である。このフローチャートは主要工程だけ記載し、各工程の付随作業である洗浄等の作業は省略してある。

Ｓ１では、気密端子の金属表面に下地としてＣｕメッキをしている。Ｃｕメッキは気密端子の金属表面に一様な厚さのメッキをする工程であり、メッキ厚は３〜５μｍが好ましい。一般的にはバレルメッキによるバッチ処理であるが、Ｓ１は省略することも可能である。
Ｓ２は、ＳｎまたはＳｎ合金をメッキする工程であるが、メッキ条件を設定することでインナーリードには極僅かのメッキ量となるようにメッキをする。（詳細は後述する）気密端子の金属環表面に１５μｍ程度のメッキをする。Ｓｎ合金としては錫−ビスマス、錫−銀、錫−銅等がある。
Ｓ３は、Ｓ２で形成されたメッキを除去する工程である。ＳｎまたはＳｎ合金メッキの表面を一様に除去する工程であり、少なくとも、インナーリードに形成されたＳｎまたはＳｎ合金が完全に除去されるまで行う。
Ｓ４は、Ｓ３後の気密端子にＡｕメッキをする工程である。

Ｓ２について詳細に説明する。
図２は本発明に係わる気密端子の模式図である。気密端子の部位をＡ〜Ｅに分割し、各部位でのＳｎのメッキ厚を確認する。メッキには純Ｓｎメッキ液（テクニスタンＥＰ−ＬＳテクニック社）を使用し、硫酸溶液・Ｓｎ溶液・酸化防止剤・変色防止剤・界面活性剤等の第一添加剤・有機酸等の第二添加剤等で構成されている。二次添加剤が１０％、電流密度０．２Ａ／ｄｍ²×８０分でメッキすると、各部位でのメッキ厚は、Ａ＝０．３μｍ、Ｂ＝１３．５μｍ、Ｃ＝８．８８μｍ、Ｄ＝１６．０μｍ、Ｅ＝１０．５μｍとなった。インナーリード部であるＡのメッキ厚が他の部位と比べて極端に薄くできたことが分かる。
完成メッキ厚変動のパラメータは多いが、二次添加剤、電流密度、メッキ時間等は適宜選定すればよい。本発明では、インナーリードへのメッキ厚が薄く、その他が必要量のメッキ厚となるように設定する。

Ｓ３ではＳ２後の気密端子をＳｎ剥離液により、インナーリードにされたメッキ０．３μｍが完全に除去できる条件を設定して除去する。メッキ液にはSn合金用剥離液（エンストリップＴＬ−１０６メルテックス社）を２〜５倍に希釈して使用して、１０〜２０秒処理を行うとＳｎメッキが２μｍ程度剥離され、インナーリード部は完全に除去される。気密端子として必要な部位Ｂも同時に除去されるので、例えば、全体に２μｍ除去すれば、部位.Ｂには１１．５μｍ残ることになるので、実際に部位Ｂに必要なメッキ量が残るようＳ２、Ｓ３のメッキと剥離の条件出しをすればよい。

Ｓ４はＡｕメッキ工程であるが、インナーリード表面に直接、または下地のＣｕメッキ上にＡｕメッキされることになり、インナーリードの酸化防止の役割を果たす。

前記製造方法により完成した気密端子のインナーリード部に、端部に接続用電極膜を形成した圧電片の端部を配置し、接続用電極膜とインナーリードを導電性接着剤で固定し、機械的固定と電気的接続をとる。インナーリード部にはＳｎを含むメッキは存在しないので、従来技術で問題になっていたＳｎが導電性接着剤を経て電極膜まで拡散することはない。
インナーリード表面にＡｕメッキがされていると導電性接着剤との導通性が安定する。

気密端子の金属環表面には、軟質金属であるＳｎまたはＳｎ合金が必要量メッキされているので、封止後の気密性は確保できる。

本発明による気密端子の製造方法を示すフローチャート本発明に係わる気密端子の模式図圧入型シリンダータイプ圧電振動子の分解斜視図気密端子の断面図

符号の説明

１封止管
２気密端子
３リード端子
３ａインナーリード
４圧電片
５電極膜
５ａ接続用電極膜
６金属環
７絶縁部材
８ＣｕまたはＮｉメッキ
９ＳｎまたはＳｎ合金メッキ

Claims

金属環と絶縁部材とリード端子で構成され、金属表面に錫（Ｓｎ）またはＳｎ合金の膜を形成した気密端子の２本のインナーリードに、端部に接続用電極膜を形成した圧電振動片を配置し、インナーリードと接続用電極膜を導電性接着剤を用いて固定してなる圧入型シリンダータイプ圧電振動子の気密端子の製造方法であって、少なくとも、金属環と絶縁部材とリード端子で構成された気密端子の金属表面にＣｕメッキをする工程と、前記Ｃｕメッキ上面に、前記気密端子のインナーリードへのメッキ厚が、前記気密端子のインナーリード以外へのメッキ厚よりも薄くなるようにＳｎまたはＳｎ合金メッキをする工程と、前記ＳｎまたはＳｎ合金メッキをした前記気密端子をＳｎまたはＳｎ合金の剥離液に浸漬し、前記気密端子のインナーリード以外のＳｎまたはＳｎ合金メッキを残しつつ、前記インナーリードに薄く形成されたＳｎまたはＳｎ合金メッキがなくなるまでＳｎまたはＳｎ合金メッキを除去する工程とを具備することを特徴とする気密端子の製造方法。
前記ＳｎまたはＳｎ合金メッキを除去した前記気密端子にＡｕメッキをする工程を具備することを特徴とする請求項１記載の気密端子の製造方法。
請求項１または２に記載の気密端子の製造方法によって、製造されたことを特徴とする気密端子。
請求項３記載の気密端子を用いたことを特徴とする圧入型シリンダータイプ圧電振動子。