JPH01135214A - Piezo-oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電１発振器の構造に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to the structure of a piezoelectric oscillator.
従来の圧電発振器は、特開昭６１−１９２０４号公報に
記載され、第９図に示す様な構造で、圧電振動子１１と
前記圧電振動子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１１０ケ一ス体、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ド材とし
てプラグ体は、ケースに真空圧入されているものが知ら
れていた。A conventional piezoelectric oscillator is described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 19204/1982, and has a structure as shown in FIG. The metal lead that connects the cable is molded from resin. The piezoelectric vibrator 110 case body used here and the plug body are plated with solder with a lead content of 40% or less for the main reason of appearance, and the vibrating piece is soldered to the plug body with solder having the above composition. It has been known that the plug body is vacuum press-fitted into the case using solder having the above composition as a shielding material.
しかし前述の従来技術では、ＳＭＴ （Ｓｕ ｒ ｆａ
ｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｋｎｏｌｏｇｙ）部品と
して用いる場合、基板への実装時には、部品全体が２２
０〜２６０°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存し、他
に高温エージングにおいテ、半田メッキ内から放出され
るガスによって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を生じていた。However, in the prior art described above, SMT (Su r fa
CE Mount Technology) When used as a component, the entire component must be 22cm high when mounted on a board.
There is a basic problem in that solder with a lead content of 40% or less melts when the temperature reaches 0 to 260°C, and there is also the problem of high-temperature aging and piezoelectric vibration caused by the gas released from the solder plating. This resulted in characteristic deterioration such as a shift in the frequency and equivalent resistance value of the child.
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、２６０”Ｃ以上のＳＭＴ
実装対応に耐え得る耐熱性を有し、高温周波数エージン
グ特性の優れた、圧電発振器を提供するところにある。Therefore, the present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to
The object of the present invention is to provide a piezoelectric oscillator that has heat resistance that can withstand mounting and has excellent high-temperature frequency aging characteristics.
（１） 本発明の圧電発振器は、少なくとも圧電振動
子と前記圧電振動子を電気的に発振させる半導体（ＩＣ
）と複数の金属リードとタブとからなる金属リードフレ
ームとが樹脂成形された圧電発振器において、前記圧電
振動子が、鉛含有量９０％以上の半田によって、ケース
体プラグ体ともメッキされており、かつ前記半田により
振動片が前記プラグ体に半田付されており、かつ前記振
動片が半田付された前記プラク体が、前記半田を介して
前記ケース体に気密圧入されていることを特徴とする。(1) The piezoelectric oscillator of the present invention includes at least a piezoelectric vibrator and a semiconductor (IC) that electrically oscillates the piezoelectric vibrator.
) and a metal lead frame consisting of a plurality of metal leads and tabs are resin-molded, the piezoelectric vibrator is also plated with solder having a lead content of 90% or more, and the case body and plug body are plated, The vibrating piece is soldered to the plug body by the solder, and the plug body to which the vibrating piece is soldered is hermetically press-fitted into the case body via the solder. .
（２） 本発明の圧電発振器は、前記組成の半田によ
りメッキされている前記圧電振動子のリード端子と、前
記金属リードフレームが、前記組成の半田を含んだ合金
層を有して溶接されていることを特徴とする。(2) In the piezoelectric oscillator of the present invention, the lead terminal of the piezoelectric vibrator plated with the solder having the above composition and the metal lead frame are welded together with an alloy layer containing the solder having the above composition. It is characterized by the presence of
（３） 本発明の圧電発振器は、前記圧電振動子と前
記半導体が、前記金属フレームに対して各々表裏の関係
に配置されており、前記半導体の固着された前記金屑フ
レームのタブが、前記圧電振動子側へ、前記複数のリー
ド面と平行に押し出されて、前記圧電振動子のケース体
と平行に接触し、前記圧電振動子のケース体と複数の金
属リードとの電気的絶縁のクリアランスを確保している
ことを特徴とする。(3) In the piezoelectric oscillator of the present invention, the piezoelectric vibrator and the semiconductor are arranged in a front-back relationship with respect to the metal frame, and the tab of the metal scrap frame to which the semiconductor is fixed is connected to the metal frame. Extruded toward the piezoelectric vibrator side in parallel with the plurality of lead surfaces and in contact with the case body of the piezoelectric vibrator in parallel, and providing electrical insulation clearance between the case body of the piezoelectric vibrator and the plurality of metal leads. It is characterized by ensuring that
（４） 本発明の圧電発振器は、前記圧電振動片が半
田付された前記プラグ体と前記プラグ体とが、半田状態
図の半溶融状態温度内で真空ベーキングされ、圧入され
たことを特徴とする。(4) The piezoelectric oscillator of the present invention is characterized in that the plug body to which the piezoelectric vibrating piece is soldered and the plug body are vacuum baked at a temperature in a semi-molten state in a soldering state diagram and then press-fitted. do.
第１図（ａ）は、本発明の実施例における圧電発振器の
斜視図、第１図（ｂ）は、第１図（ａ）の断面図、第２
図（ａ）は、前記圧電発振器の別の例を示す組立平面図
、第２図（ｂ）は、第２図（ａ）の組立断面図、第３図
は、前記圧電発振器を構成する圧電振動子の断面図、第
４図は、前記圧電振動子の振動片の断面図、第５図は、
前記圧電振動子のプラグ体断面図、第６図は、前記圧電
振動子のケース体断面図である。以下実施例の構成につ
いて説明する。まず第４図に示される電極膜１０１が蒸
着等により形成された圧電振動片１０２は、第５図で示
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１０３で第３図に示す様に半田付
１０６され、第６図で示される、半田メッキ１０３をさ
れた金属ケース１０５に、第３図で示される半田１０３
をシールド材として気密圧入されている。前記半田１０
８は、第７図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２６０６Ｃ以上と
なっている。また前記半田１０３は、メッキ加工により
ケース体第６図およびプラグ体第５図で示されたとおり
にメッキされるが、この時メッキ液内の打機成分が前記
半田１０３にまき込まれてしまうという問題点があり、
このまま気密正大して圧電振動片１０２を封入してしま
うと、高温（常温〜２６０°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）、著
しい周波数エージングを生じ、発振の停止に至ることも
ある。従って前記プラグ体第５図を前記ケース体第６図
に真空圧入する際、加熱ベーキングを行ない外部に放出
させてしまう必要性がある。この時ベーキング温度とし
ては、第７図の共晶線ａｂ、液相線ａＣ１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
でベーキングすることにより十分を機成分を放出させる
ことが可能である。FIG. 1(a) is a perspective view of a piezoelectric oscillator in an embodiment of the present invention, FIG. 1(b) is a sectional view of FIG. 1(a), and FIG.
FIG. 2(a) is an assembled plan view showing another example of the piezoelectric oscillator, FIG. 2(b) is an assembled sectional view of FIG. 2(a), and FIG. 3 is an assembled plan view showing another example of the piezoelectric oscillator. A cross-sectional view of the vibrator, FIG. 4 is a cross-sectional view of the vibrating piece of the piezoelectric vibrator, and FIG.
FIG. 6 is a sectional view of the plug body of the piezoelectric vibrator, and FIG. 6 is a sectional view of the case body of the piezoelectric vibrator. The configuration of the embodiment will be explained below. First, the piezoelectric vibrating piece 102 on which the electrode film 101 shown in FIG. The solder 103 shown in FIG. 3 is soldered 106 as shown in FIG.
is hermetically press-fitted as a shielding material. Said solder 10
8 is a solder having a lead (pb) content of 90% or more in the solder phase diagram shown in FIG. 7, and a melting temperature of 2606C or more. Further, the solder 103 is plated by plating as shown in the case body FIG. 6 and the plug body FIG. There is a problem that
If the piezoelectric vibrating piece 102 is sealed in an airtight manner, an extreme increase in the equivalent resistance value (sometimes reaching 100% or more) will occur at high temperatures (between room temperature and 260°C), significant frequency aging will occur, and oscillation will occur. It may even lead to the suspension of operation. Therefore, when the plug body (FIG. 5) is vacuum press-fitted into the case body (FIG. 6), it is necessary to heat and bake the plug body to release it to the outside. At this time, the baking temperature is as follows: eutectic line ab, liquidus line aC1 lead content 90
% or more, and by baking in this state, it is possible to sufficiently release the organic components.
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。As a result, the increase in equivalent resistance value at high temperatures can be kept within a few percent.
圧電発振器の構造の第１の実施例としては、第１図（ｂ
）で示す様に、以上説明してきた本発明の実施例で示ず
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２が平面的に配置され、金属リード５を介してワイヤ
ーボンディングにょる金属細線９、溶接により半田１０
３を含んだ合金層７により圧電振動子１と半導体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２、金属リード５、金属線＃！９を含んで
樹脂８により形成されている。A first example of the structure of a piezoelectric oscillator is shown in FIG.
), a piezoelectric vibrator 1 and a semiconductor 2 that electrically oscillates the piezoelectric vibrator 1, which is not shown in the embodiment of the present invention described above, are arranged in a plane, and wire bonding is performed via a metal lead 5. Nyoru fine metal wire 9, solder by welding 10
The piezoelectric vibrator 1 and the semiconductor 2 are electrically connected by the alloy layer 7 containing the piezoelectric vibrator 1 and the semiconductor 2 to form an oscillation circuit. Furthermore, piezoelectric vibrator 1, semiconductor 2, metal lead 5, metal wire #! 9 and is made of resin 8.
圧電発振器の構造の第２の実施例としては、第２図（ａ
）、（ｂ）に示すように前記圧電振動子第３図（第２図
においては１）と圧電振動子１を電気的に発振させる半
導体２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。A second example of the structure of a piezoelectric oscillator is shown in FIG.
), (b), the piezoelectric vibrator 1 in FIG. tab 4 of the metal frame 3 arranged and to which the semiconductor 2 is fixed;
is pushed out toward the piezoelectric vibrator 1 side and comes into contact with the piezoelectric vibrator 1 in parallel, thereby ensuring clearance for electrical insulation between the piezoelectric vibrator 1 and the plurality of metal leads 5. This not only prevents electrical continuity between the piezoelectric vibrator 1 and the plurality of metal leads 5, but also prevents short circuits between the metal leads 5. With this structure, compared to arranging the piezoelectric vibrator and the semiconductor in a planar direction, the piezoelectric vibrator and the semiconductor are assembled so that the thickness is about 1/2 in the planar direction and the minimum total thickness of the component parts in the thickness direction.
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、第５図で示される半田１０３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、第５図
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１０
３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。Furthermore, the lead 6 of the piezoelectric vibrator 1 is welded to the metal lead 5 related to electrical oscillation as an alloy layer 7 containing solder 103 as shown in FIG. Originally, the leads 6 do not necessarily require solder plating, but since they are plated at the same time as the inner side 104 when solder plating 103 is applied to the plug body shown in FIG.
3 remains attached to the metal lead 5 as an alloy layer containing solder 103.
最後に圧電振動子１、半導体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
。Finally, the entire structure including the piezoelectric vibrator 1, semiconductor 2, metal lead 5, and tab 4 is molded from heat-resistant resin 8.
以上により、実施例で説明してきた圧電発振器の組立第
２図は、組立の要点となる、振動片１０２の半田付部１
０６、ケース１０５とプラグ体第５図の封止部第３図１
０３、圧電振動子のり一ド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。As described above, FIG. 2 shows the assembly of the piezoelectric oscillator explained in the embodiment.
06. Sealing part of case 105 and plug body Fig. 5 Fig. 3 1
03. The connection portion between the piezoelectric vibrator glue 6 and the metal lead 5, including all the constituent parts, is constructed to have a heat resistance of 260° C. or more.
また実施例での全体の形状は、第１図に示すとおりＳＭ
Ｔ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。In addition, the overall shape of the embodiment is SM as shown in FIG.
It is a flat package SOP type compatible with T.
Application to a DIP type as an insert part is also mentioned as an example.
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。Further, application to a J-BEND lead type flat package can also be cited as an example.
以上述べてきたように本発明の圧電発振器によれば、鉛
含有量９０％以上の耐熱性の優れた半田を圧電振動子の
ケース体、プラグ体にメッキし、振動片のマウント材、
密封シールド材として用いること及び、圧電振動子のリ
ードを金属フレームの金属リードに鉛含有量９０％以上
の半田を含んだ合金層として溶接することにより、２６
０°Ｃ以上の耐熱性に耐え得る圧電発振器を提供すると
いう効果を存する。As described above, according to the piezoelectric oscillator of the present invention, the case body and the plug body of the piezoelectric vibrator are plated with solder having excellent heat resistance and having a lead content of 90% or more, and the mounting material of the vibrating piece is
By using it as a hermetic shield material and by welding the lead of the piezoelectric vibrator to the metal lead of the metal frame as an alloy layer containing solder with a lead content of 90% or more,
This has the effect of providing a piezoelectric oscillator that can withstand heat resistance of 0°C or higher.
また、圧電振動子のケース体、プラグ体を半溶融状態温
度内で、真空ベーキングしながら前記９０％以上の鉛を
含んだ半田を、シールド材として圧入密封することによ
り、等価抵抗が小さ吸高温エージング特性の優れた耐熱
性の高い圧電発振器を提供するという効果を育する。In addition, by vacuum baking the case body and plug body of the piezoelectric vibrator at a semi-molten state temperature and press-fitting and sealing the solder containing 90% or more lead as a shield material, the equivalent resistance is small and the absorption temperature is high. The present invention has the effect of providing a piezoelectric oscillator with excellent aging characteristics and high heat resistance.
また、圧電振動子と半導体をリードフレームの両側に各
々配置し、リードフレームのタブを押し出して圧電振動
子と金属リードとの絶縁を確保するという構造をとるこ
とにより、小型、薄型の耐熱性の優れた圧電発振器を提
供するという効果を有する。In addition, by arranging the piezoelectric vibrator and the semiconductor on both sides of the lead frame and pushing out the tabs on the lead frame to ensure insulation between the piezoelectric vibrator and the metal leads, we have created a small, thin, and heat-resistant structure. This has the effect of providing an excellent piezoelectric oscillator.
第１図（ａ）は、本発明の圧電発振器の実施例を示す斜
視図。
第１図（ｂ）は、第１図（ａ）の主要断面図（第１の実
施例）。
第２図（ａ）は、第１図（ａ）の組立主要平面図（第２
の実施例）。
第２図（ｂ）は、第１図（ａ）の主要断面図（第２の実
施例）。
第３図は、本発明の圧電発振器の構成部品である圧電振
動子の実施例を示す断面図。
第４図は、第３図で示す圧電振動子の振動片断面図。
第５図は、第３図で示す圧電振動子のプラグ体断面図。
第６図は、第３図で示す圧電振動子のケース体断面図。
第７図は、第３図で示す圧電振動子の組立に使う半田の
実施例を示す状態図。
第８図は、従来の圧電発振器の斜視図。
第９図は、従来の圧電発振器の主要断面図。
第１０図は、従来の圧電振動子の断面図。
１・・・本発明の実施例を示す圧電振動子２・・・半導
体
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
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
以 上FIG. 1(a) is a perspective view showing an embodiment of the piezoelectric oscillator of the present invention. FIG. 1(b) is a main cross-sectional view of FIG. 1(a) (first embodiment). Figure 2(a) is an assembled main plan view (second view) of Figure 1(a).
example). FIG. 2(b) is a main sectional view of FIG. 1(a) (second embodiment). FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of a piezoelectric vibrator which is a component of the piezoelectric oscillator of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of the vibrating element of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 3. FIG. 5 is a sectional view of the plug body of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 3. FIG. 6 is a sectional view of the case body of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 3. FIG. 7 is a state diagram showing an example of solder used for assembling the piezoelectric vibrator shown in FIG. 3. FIG. 8 is a perspective view of a conventional piezoelectric oscillator. FIG. 9 is a main cross-sectional view of a conventional piezoelectric oscillator. FIG. 10 is a sectional view of a conventional piezoelectric vibrator. 1...Piezoelectric vibrator showing an embodiment of the present invention 2...Semiconductor 3...Metal lead frame 4...Tab of lead frame 5...Plural leads 6 of lead frame...Piezoelectric vibration Child lead terminal 7...Alloy layer 8 containing solder...Resin 9...Metal thin wire 11...Piezoelectric vibrator 12...Semiconductor 18...Resin 101...Electrode 102...・Piezoelectric vibrating piece 103...Solder 104 containing 90% or more lead...
Inner lead 105 of plug body... Case body 106... Soldered part 107 of piezoelectric vibrating piece... Pressure welding or welding flange or more
Claims (4)
的に発振させる半導体（ＩＣ）と、複数の金属リードと
タブとからなる金属リードフレームとが樹脂成形された
圧電発振器において、前記圧電振動子が、鉛含有量９０
％以上の半田によって、ケース体プラグ体ともメッキさ
れており、かつ前記半田により振動片が前記プラグ体に
半田付されており、かつ前記振動片が半田付された前記
プラグ体が、前記半田を介して前記ケース体に気密圧入
されていることを特徴とする圧電発振器。(1) In a piezoelectric oscillator in which at least a piezoelectric vibrator, a semiconductor (IC) for electrically oscillating the piezoelectric vibrator, and a metal lead frame including a plurality of metal leads and tabs are molded with resin, the piezoelectric vibrator However, the lead content is 90
% or more of the solder, the case body and the plug body are also plated, and the vibrating piece is soldered to the plug body with the solder, and the plug body to which the vibrating piece is soldered is plated with the solder. A piezoelectric oscillator, characterized in that the piezoelectric oscillator is hermetically press-fitted into the case body via the case body.
電振動子のリード端子と、前記金属リードフレームが、
前記組成の半田を含んだ合金層を有して溶接されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧電発振
器。(2) the lead terminals of the piezoelectric vibrator plated with solder having the composition and the metal lead frame,
2. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the piezoelectric oscillator is welded with an alloy layer containing solder having the composition described above.
ームに対して、各々表裏の関係に配置されており、前記
半導体の固着された前記金属フレームのタブが、前記圧
電振動子側へ、前記複数の金属リード面と平行に押し出
されて、前記圧電振動子のケース体と平行に接触し、前
記圧電振動子のケース体と複数の金属リードとの電気的
絶縁のクリアランスを確保していることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の圧電発振器。(3) The piezoelectric vibrator and the semiconductor are arranged in a front-back relationship with respect to the metal frame, and the tab of the metal frame to which the semiconductor is fixed is directed toward the piezoelectric vibrator side. Extruded in parallel with the plurality of metal lead surfaces and in parallel contact with the case body of the piezoelectric vibrator to ensure electrical insulation clearance between the piezoelectric vibrator case body and the plurality of metal leads. A piezoelectric oscillator according to claim 1, characterized in that:
前記プラグ体と前記ケース体とが、半田状態図の半溶融
状態温度内で真空ベーキングされ、圧入されたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧電発振器。(4) A patent characterized in that the piezoelectric vibrator is press-fitted after the plug body and the case body to which the vibrating piece is soldered are vacuum baked at a temperature in a semi-molten state in a soldering state diagram. A piezoelectric oscillator according to claim 1.
Priority Applications (10)
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