JP5207753B2 - 電子素子用円筒型パッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、気密端子を用いたパッケージ、特に、電子素子用円筒型パッケージとその製造方法に関する。

従来、気密端子を用いる円筒型パッケージは、シリンダタイプとして強度面からのメリットから広く利用されている。たとえば、電子素子における気密封止や耐衝撃性に関する特性で高信頼性が求められる場合に、金属外環にガラス封着してリードを貫通植設する気密端子とその金属外環に金属キャップを圧入封着した円筒型パッケージが有用される。通常、水晶振動子では電子素子としての水晶片がインナリードにはんだ付けして組み込まれて封着されている。

一方、特許文献１には、水晶片を加工して形成される屈曲振動モードの圧電振動子として、その支持腕部にマウント電極を形成して実装基板上に平面実装されたものが知られている。すなわち、圧電片からの機械的な振動の漏れを提言させることで周期的な屈曲振動を効率よく電気信号に変換することができ小型化にも役立つとして、一対の振動腕部と、この腕部の一端を連結する基部と、この基部から延びる支持腕部とを有する圧電片が特許文献１に開示される。

また、屈曲モードで振動し、上下面および側面を有する一対の振動部と、実装基板上に支持した際に、重心が基部またはその近傍に位置し、支持腕部の幅を広くしなければならないという問題があり、これを解決するために振動腕部の先端部およびその近傍領域に幅広領域を形成することが特許文献２に記載される。すなわち、振動腕部、基部およびサイド基部から構成される圧電振動子において、振動腕部に幅広になる段差を形成し、サイド基部に端子電極を設けて実装基板上に圧電振動子を支持する。それにより、圧電振動子の重心を振動腕部の中央部へ位置させる。

特開２００４−３５７１７８号公報 特開２００７−０１３９１０号公報

ところで、上述の特許文献１および２が開示するのは圧電振動子を基板上に支持するフラットパッケージであって、パッケージサイズの小型化もフラットパッケージの筐体に適用されるものである。気密端子を用いた円筒型パッケージで水晶振動子の小型化を進めるには音叉型振動片の場合、振動数がＷ／Ｌ^２に比例するので同一周波数で小型化しようとすると相似形にならず非常に細長い形状となり、そのためにパッケージの水平方向に大きな無駄な空間が生じてしまう。それゆえに、振動子そのものは上述するような折り返し形にして円筒型パッケージでの電極構造として空間の有効利用を図ることが要請されていた。具体的には気密端子とキャップを用いたパッケージに圧電振動子等の電子素子を組み込むに際して、新規なマウント形状を提案するものであり、スペース効率を図るようにした電子素子用円筒型パッケージを提供する。

したがって、本発明の目的は上記に鑑み提案されたものであり、たとえば、折り返し形の水晶振動片を搭載できる電子素子マウントに適用する新規かつ改良された気密端子を用いる円筒型パッケージの提供にある。さらには、電子素子用円筒型パッケージにおける気密端子内部リードの特殊構造とその成形加工方法を提案するものである。

本発明によれば、金属外環に絶縁材の介在により一対のリード部材を貫通植設する気密端子、前記リード部材の内部リードにマウント接合する電子素子および前記金属外環に圧入封着する金属キャップを具備した円筒型パッケージにおいて、前記リード部材は内部リードの整形加工により接合部位および離合部位を設けて前記電子素子を適正状態に保持する手段としたことを特徴とする電子素子用円筒型パッケージが提供される。すなわち、電子素子に関して、内部リードは接合部位と離合部位とを設け、組み込まれる電子素子を適正状態に保持する電子素子用円筒型パッケージを提供する。ここで、電子素子は、たとえば、水晶振動子であり、基体部から分岐して延びる所定長の振動腕部および支持腕部を有する圧電材からなる。そして、リード部材の内部リードには接合部位が先端位置の突起として成形され、離合部位が中間位置の窪みとして成形加工されて電子素子を適正に保持する手段とした電子素子用円筒型パッケージを開示する。

さらに、一対のリード部材は内部リードの接合部位である先端方向に向かって互いにＶ字状に開脚して所定の間隔が形成され、電子素子は振動腕部からＵターン状に折り返された支持腕部を端子として内部リードの接合部位にマウント接合した電子素子用円筒型パッケージを開示する。一対の内部リードに対して、好ましくは、内部リード先端側から楔状治具を適用してＶ字状に開脚するように曲げられて接合部位を所定の間隔に整形すると共に離合部位は接合部位の下方側の中間位置に側面から圧潰治具によるサイドプレスを適用して離合部位を整形する。それにより、接合部位の間隔を電子素子の支持腕部端子の間隔と一致させることができ、パッケージ空間を有効利用した電子素子用円筒型パッケージとする。換言すると、金属外環に気密封着した絶縁材を貫通植設した一対のリード部材からなる気密端子およびこの気密端子の金属外環に圧入封着する金属キャップからなる円筒型パッケージにおいて、一対のリード部材はその内部リードが先端位置に接合部位の電極部と中間位置に離合部位の窪み部を備え、接合部位は内部リードを互いにＶ字状に開脚して所定の間隔とされ、組み込まれる電子素子の端子をマウント接合し、組み込む電子素子を適正状態に保持する円筒型パッケージが提供され、電子素子は基部から延びる所定長の振動腕部と支持腕部を有する圧電材の水晶片である。また、電子素子に対する内部リードの接合手段および離合手段はそれぞれ突起部位および窪み部位の凹凸手段に限らず、水晶振動子の電極と接合し、および振動子片から絶縁や離合を可能にするものであればその形状を問わない。

別の観点において、本発明は金属外環、ガラスタブレットおよび一対のリード部材を所定位置に組み込み加熱焼成により気密封着した気密端子の製作工程、金属外環に絶縁材の介在により一対のリード部材を貫通植設した気密端子の内部リードをその先端側から楔状治具でＶ字状に開脚して接合部位を形成する第一整形工程、開脚した一対の内部リードの中間位置に対し側面側から圧潰治具で少なくとも一方の面を圧潰して離合部位を形成する第二整形工程、前記内部リードの開脚した先端位置の接合部位に電子素子の端子を接合するマウント工程、および前記電子素子のマウント後に前記気密端子の金属外環に金属キャップを嵌め込む封着工程を含む電子素子用円筒型パッケージの製造方法を提案する。たとえば、マウント接合工程に先立ち、内部リードはその先端位置に楔状治具を適用してＶ字状に曲げて接合部位を所定の間隔にする成形加工を行う。次いで、接合部位の下方の中間位置に側面から圧潰治具を適用してサイドプレスし離合手段としての窪みや凹状部を形成する。

本発明の電子素子用円筒型パッケージは一対のリード部材の内部リードが電子素子に対する接合部位と離合部位とを具備した特殊形状に成形加工されるので、パッケージ内の空間を適正に形成でき、無駄な空間を解消することで小型化に役立てられる。また、窪みや凹状部の離合部位は接合部位と共に内部リードの特定部分としての区切りを明確にすることで電子素子のマウント位置を正確にして素子特性の安定化に寄与することができる。一方、電子素子の実装構造は気密端子の内部リードの成形加工により接合位置が正確にされ、水晶振動子などの電子素子として特性の安定化に有利となる。加えて、組み立ての容易化やパッケージ空間内の適正配置が可能となり、マウント接合での接触不具合が解消してより高い信頼性のある円筒型パッケージが提供できる等実用的効果を発揮する。

本発明の実施態様は、金属外環に気密封着した絶縁材を貫通植設した一対のリード部材からなる気密端子およびこの気密端子の金属外環に圧入封着する金属キャップからなる円筒型パッケージであり、パッケージの小型化と組み立ての容易化を図るために改良提案されたものである。すなわち、一対のリード部材の内部側リードが先端位置に接合部位を、その直下の中間部分に窪みなどの離合部位を有し、リード先端の接合部位は電子素子の取り付けを容易にするようにＶ字状に開脚して所定の間隔に保たれる。したがって、組み込まれる電子素子の端子と接合部位との接続は、容易に確実な接触状態を維持し、一対の接合部位の間隔および各接合部位と金属キャップ内壁との間隔との調整が可能となり、パッケージ内の適正空間を形成でき、無駄な空間を解消することで小型化に役立てられる。特に、窪みは接合部位とリードとの区切りを明確にして電子素子のマウント位置を正確にして、素子特性の安定化に寄与することができる。また、電子素子の確実堅固な組み立て構造から、電子素子と金属キャップとの非接触状態を維持することのできる電子素子用円筒型パッケージが提供される。

本発明に係る円筒型パッケージ１０は、図１の平面、正面および側面の部分断面に示すように、金属外環１２に気密封着した絶縁材（図示せず）を貫通植設する一対のリード部材１４からなる気密端子１１、この気密端子の金属外環１２に圧入封着する金属キャップ２０、および圧電材の基部から延びる所定長の振動腕部と支持腕部を有する水晶片の電子素子３０を具備し、一対のリード部材１４の内部リード１５をＶ字状に開脚した先端の接合部位１６に電子素子３０を接合して構成される。内部リード１５は先端位置に接合部位１６と中間位置に窪み状の離合部位１７とを備える。なお、内部リード１５をその根元部分から曲げられてＶ字状に開脚し、接合部位１６で所定の間隔とされ、組み込まれる電子素子３０の端子であるマウント電極を接合して、電子素子３０を適正状態に保持する。電子素子３０は図２の正面図および側面図に示すように、圧電材の基部３１から分岐して延びる所定長の振動腕部３２と支持腕部３３を有し基部３１から外側に伸びる支持腕部３３の先端にマウント電極３４を設けている。このようにして本発明の円筒型パッケージは、金属キャップ２０の収容スペース内を電子素子３０が有効に活用する様に適正配置される。それゆえ、スペース空間の有効活用により全体の外観サイズを小さくし、小型化を達成することができる。

本発明の電子素子用円筒型パッケージ１０はベース部材としての気密端子１１が、図３に示すように、平行して伸びる一対のリード部材１４に対して内部リード１５の先端を外側方向に開脚すると共に中間位置に窪み部分の凹みを形成する特殊構造に成形加工される。すなわち、本発明の円筒型パッケージのベース部材である気密端子１１は金属外環１２に気密封着した絶縁ガラス１３に対し貫通して一対のリード部材１４を気密封着的に配置して構成される。この気密端子１１の特徴はそれぞれの内部リード１５は全体的にＶ字状に開脚され、その先端を接合部位１６とし、中間位置を圧潰した窪みを形成して凹みの離合部位１７とし、それぞれを特殊構造に成形加工される。この特殊構造の成形加工は、工程別にして模写図として示す図４（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。図ではそれぞれの工程について、それぞれの気密端子の正面および側面図を示す。先ず、図４（ａ）に示す通常の気密端子が用意され、この気密端子の内部リードに対してその先端側から図４（ｂ）に示すように楔状治具３５が挿入され、図４（ｃ）に示すように、内部リード１５がＶ字状に開脚成形される。すなわち、内部リード１５はその先端から楔状治具３５を適用してＶ字状に曲げて接合部位を所定の間隔に成形加工される。次いで、離合部位が接合部位の下方側の中間位置に側面から圧潰治具３６によるサイドプレスを適用して成形加工される。すなわち、図４（ｄ）に示すように、開脚状態の内部リードの中間位置に対し、一対のプレス用圧潰治具３６が側面から適用されて断面円形のリードが潰されて部分的に窪みとなり離合部位１７を形成する。このようにして成形加工された気密端子１１の内部リード１５にはＶ字状に開脚されて先端位置を所定の間隔にした接合部位１６とその直下の中間位置に押し潰されて凹状の離合部位１７とが形成される。その結果図４（ｄ）に示すような特殊形状に成形加工した内部リード１５が形成される。なお、接合部位１６の間隔は電子素子の支持腕部の端子の間隔と一致させる。

上述する本発明の実施例では電子素子が振動腕部の幅Ｗと長さＬに影響される所望振動周波数で決められる全体サイズに関して、圧電材の基部に振動腕部と支持腕部とを有する振動子を用い、かつ特殊形状に成形加工した内部リードの気密端子をベース部材に用いて円筒型パッケージを構成し、パッケージ内のスペースを有効利用して小型化に役立てられた。また、マウント構造の改良で接合位置を明確に規制でき、振動子の動作安定化に有利となる。たとえば、本発明の実施例として示す図１および図２に対比して示す図５および図６の従来例の円筒型パッケージでは水晶片の形状やマウント電極の構造からパッケージ全長が大きくなるほかにパッケージ内のスペース利用が悪く、無駄な空間が多くなって、全体の外観寸法を大きくしている。図５および図６において、１は金属外環に絶縁ガラスを貫通して一対のリードを気密封着した気密端子であり、これをベースに用い、電子素子の水晶片２を気密端子１の内部リードにマウント装着し、円筒型金属ケース９を圧入封着して円筒型パッケージを構成している。このような従来構造では、水晶片は内部リードに直接接合して装着され水晶振動子が構成されるが、水晶片が長大化し、パッケージに無駄な空間が生じて全体寸法を大きくするなどの欠点がる。

本発明に係る実施例の全体構造を示す平面、正面および側面模式図である。 図１に示す円筒型パッケージに用いる電子素子の正面および側面図である。 図１に示す円筒型パッケージに用いる気密端子の正面図、そのａ−ａ線およびｂ−ｂ線に沿ったそれぞれの側面断面図である。 図１に示す円筒型パッケージの製造工程を示す正面および側面模式図である。 従来の円形型パッケージおよびそれに用いる電子素子の正面および側面模式図である。 従来の円形型パッケージおよびそれに用いる電子素子の正面および側面模式図である。

符号の説明

１０…円筒型パッケージ、 １１…気密端子、 １２…金属外環、
１３…絶縁材、 １４…一対のリード部材、 １５…内部リード、
１６…接合手段（部位）、 １７…離合手段（部位）、 ２０…金属キャップ、
３０…電子素子（水晶片）、 ３１…圧電材の基部、 ３２…振動腕部、
３３…支持腕部、 ３５…楔状治具、 ３６…圧潰治具。

Claims (2)

1. 一対のリード部材を絶縁材の介在により金属外環に貫通植設した気密端子と、前記リード部材の内部リードにマウント接合する電子素子と、前記金属外環に圧入封着する金属キャップとを具備する円筒型パッケージにおいて、前記電子素子は基部とこの基部から分岐した振動腕部および支持腕部とを有する圧電材であり、前記一対のリード部材の内部リードは、接合部位の先端方向に向かってＶ字形の鋭角状に開脚して所定間隔を形成し、かつ前記圧電材の前記支持腕部との接合部位を形成する先端位置の突起手段と、前記圧電材と接触しないように離合部位を形成する中間位置の窪み手段とを有することを特徴とする電子素子用円筒型パッケージ。
2. 金属外環、ガラスタブレットおよびリード用部材を所定位置に組み込み加熱焼成して気密封着する気密端子の製作工程、前記金属外環に絶縁材の介在により一対のリード部材を貫通植設した前記気密端子の内部リードをその先端側から楔状治具でＶ字形の鋭角状に開脚する第一整形工程、開脚した一対の内部リードの中間位置に対し側面側から圧潰治具で少なくとも一方の面を圧潰して接合部位および離合部位を形成する第二整形工程、前記内部リードの開脚した先端位置の前記接合部位に基部とこの基部から分岐した振動腕部および支持腕部とを有する圧電材からなる電子素子の前記支持腕部とを接合し、かつ前記接合部位を除いた内部リードと前記圧電材とが接触しないようにマウントするマウント工程、および前記電子素子のマウント後に前記気密端子の金属外環に金属キャップを嵌め込む封着工程を含む電子素子用円筒型パッケージの製造方法。

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