JPH11260845A - 射出成形金型と圧電振動子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金型構造を簡略化しながら、部品への充填圧
力をより小さくすることにより、部品の変形や位置ズレ
を押さえること、更に部品、特にモールド型の圧電振動
子の薄型化及び小型化を達成する。 【解決手段】 リードフレーム４の一部である金属リー
ド４ａとリード端子３ａとを接合一体化した水晶振動子
３を、上金型１と下金型２で形成したキャビティの中に
挿入し型締めして、樹脂で封止する射出成形金型におい
て、前記リード端子３ａ側に前記樹脂を注入するゲート
５ａを設けるとともに、前記リード端子３ａと反対側で
ある前記水晶振動子３の先端側にオーバーフローゲート
２ｂと該オーバーフローゲート２ｂの外側にダミーキャ
ビティ２ｃを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装が可能な
電子部品特に表面実装型圧電振動子の射出成形金型とそ
の金型のための圧電振動子及びその圧電振動子の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧電振動子特に水晶振動子はリー
ド端子を電子回路に半田接合して使用されていたが、近
年の電子機器の小型化に伴って電子回路の実装密度が高
まり、従来の半田接合の作業は著しく困難となってい
る。最近では水晶振動子を樹脂封止して表面実装が可能
な水晶振動子として使用することによって実装の作業性
の向上が計られている。

【０００３】樹脂封止の際に射出成形金型のキャビティ
の略中央に部品を固定する方法として、上キャビティの
底面および下キャビティの底面に突起を設けて、型締め
時に圧電振動子の側面に前記突起の先端が接触し位置決
めする技術が特開平２−９７１０９号公報に開示されて
いる。

【０００４】また、特開平１−２６２１１５号公報で
は、型締め時にキャビティ内に出没可能なスライドピン
もしくはスライドコマ（以下スライド部品と称す）を、
バネ力又は空圧力によってキャビティ内に突出させイン
サートされたＩＣチップに当接させて位置決めを行い、
樹脂の充填完了時には前記スライド部品がキャビティ内
の樹脂圧力によって上キャビティ及び下キャビティの底
面まで没する金型構造が開示されている。

【０００５】上述の特開平１−２６２１１５号公報に記
載された樹脂封止には、成形時に低粘度となる封止用の
熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）の使用が一般的である
が、最近では生産性向上とコストダウンを目的として半
田耐熱性のあるＰＰＳや液晶ポリマーなどの熱可塑性樹
脂を用いた樹脂封止が行われている。

【０００６】図７は従来の射出成形金型を用いて円筒形
の水晶振動子を熱可塑性樹脂で封止した、端子曲げ前の
表面実装型水晶振動子の断面図である。図７において、
３は内部を省略した外周が金属の封止管で覆われている
水晶振動子、３ａは電気的な信号を取り出すリード端
子、３ｃは水晶振動子３のリード端子３ａと反対側であ
る先端部であり、その端面には樹脂成形の際に熱可塑性
樹脂の成形時の樹脂圧力によって金属の封止管の先端部
分が変形した凹部が示されている。

【０００７】４ａはリードフレームの一部であり前記リ
ード端子３ａと図示しない回路パターンとを導通する金
属リード、４ｂは水晶振動子３の外周の金属封止管に蓄
積する電気的な外部ノイズを逃がすアース端子、また８
は、略中央部で平面的に切断してある水晶振動子３をモ
ールドする耐熱性の熱可塑性樹脂である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−９７１０９号公報に開示されている技術では、上下
のキャビティに形成した突起でインサート部品を固定す
る構造となっているために金型構造が複雑になるばかり
でなく、突起のスペースが必要のため特に薄型化を目指
す部品の金型構造としては不向きである。更に部品への
樹脂の充填圧力が大きくなってしまうため、部品の変形
や位置ズレを発生させてしまう。

【０００９】また、突起を部品に当接する際の部品の変
形や破損の対策として、接触を緩くするので固定が不安
定で成形時にインサート部品が移動したり、突起の高さ
によって成形品の薄型化に限界があるなどの課題もあ
る。更に言えば、小型で薄型の電子部品の判別にはその
上面近傍に部品の略号や機能を表す印字は必須条件とな
っているが、封止後の成形部品上面には突起による穴が
でき表面積が少なくなるため、印字が困難になったり内
容の判別が出来ないなどの課題を有していた。

【００１０】次に、特開平１−２６２１１５号公報に開
示された金型構造によって熱可塑性樹脂を用いた封止成
形を行う場合、従来の封止用のエポキシ樹脂より流動粘
度が高いので、充填過程で流動中の樹脂圧力に負けてス
ライド部品が動き始め、インサート部品の位置決めが不
安定になる等の課題が生じていた。

【００１１】また、金型構造が複雑となったり、前記ス
ライド部品先端形状の輪郭跡や段差が成形品の上面に残
り、印字品質が不良となる課題と、スライド部品がキャ
ビティ内へ突出する高さがあり成形品の薄形化に限界が
ある課題は特開平２−９７１０９号公報に開示されてい
る技術と同様である。

【００１２】更に図７に示すように、従来の射出成形金
型に水晶振動子をインサートして封止用のＰＰＳ樹脂で
成形した場合は、充填時の樹脂圧力によって水晶振動子
３の先端部３ｃ近傍の水晶振動子３の外周の金属端面が
変形して凹部となって、水晶振動子３内部の水晶と外周
金属との隙間が狭まったり、水晶と外周金属とが接触す
る為に発振異状が生じたり、発振停止するなど不良品の
多発が課題であった。

【００１３】本発明は上述の課題を解決するもので、金
型構造を簡略化しながら、部品への充填圧力をより小さ
くすることにより、部品の変形や位置ズレを押さえるこ
と、更に部品、特にモールド型の圧電振動子の薄型化及
び小型化を達成することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の要旨は、電子部品を挿入し型締めするため
のキャビティを上金型と下金型の少なくとも一方に有
し、前記電子部品を樹脂にてモールドする射出成形金型
で、前記キャビティの一方の側に樹脂を注入するゲート
を設けるとともに、他方の側にオーバーフローゲートと
その外側にダミーキャビティとを設けたもので、特に電
子部品を圧電振動子とし、樹脂を注入するゲートをリー
ド端子側に、振動子先端側にオーバーフローゲートとダ
ミーキャビティとを設けたものである。

【００１５】また前記の射出成形金型は、型締めした下
キャビティの底面から上キャビティの底面までの高さが
前記圧電振動子の外径よりも１０〜２００μ大きいこ
と、あるいは前記オーバーフローゲートとダミーキャビ
ティを圧電振動子の延長線上の中央に形成したことを特
徴とするものである。

【００１６】更にリードフレームの振動子先端側にアー
ス端子を設け、該アース端子に前記圧電振動子を弾性的
に支持する支持部を形成したものであり、更にアース端
子に圧電振動子のスラスト方向の位置決めをするための
スペーサ部と下金型に前記リードフレームを挿入するた
めのガイド部とを形成したことを特徴としている。

【００１７】また、リードフレームを上金型と下金型と
の間に型締めして、圧電振動子を上キャビティと下キャ
ビティとの中に挿入し、前記上キャビティの底面に前記
圧電振動子の側面を当接させるとともに、リード端子と
接合した金属リードとリードフレームの水晶振動子先端
側に設けたアース端子部で水晶振動子を弾性的に支持し
た後、樹脂を注入して封止する製造方法を提供するもの
である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。 （実施の形態１＝表面実装型圧電振動子）本実施の形態
では圧電振動子として水晶振動子、特に円筒形水晶振動
子を用いて説明するが、楕円形や長円形にも適用は可能
である。図１は本発明の実施の形態１である射出成形金
型にインサートする円筒形の水晶振動子をリードフレー
ムと一体化した状態を示す斜視図である。

【００１９】図１において、３は水晶振動子、３ａは電
気信号を取り出すリード端子、３ｃはリード端子３ａの
反対側に当たる水晶振動子３の先端部である。また、４
は金属リードやアース端子が形成されたリードフレーム
で、４ａはリード端子３ａと接合して基板回路と電気的
に導通するための金属リード、４ｂは水晶振動子３の外
周の金属封止管に蓄積する電気的な外部ノイズを回路基
板のグランドパターンに逃がすアース端子である。

【００２０】また、４ｃはアース端子４ｂと連続して形
成され先端部３ｃと後述する（図示されていない）下キ
ャビティの内側面との間に挿入し水晶振動子３のインサ
ート成形時に水晶振動子３のスラスト方向の位置を規制
するスペーサ部、４ｄはアース端子４ｂ及びスペーサ部
４ｃを下キャビティへ挿入する際のガイドとなるガイド
部、４ｅはリードフレームの加工時や水晶振動子３のイ
ンサート成形時にパイロットピンと嵌合しリードフレー
ム４の位置決めを行うガイド穴である。

【００２１】（実施の形態２＝射出成形金型構造）図２
は型締めした状態を示す射出成形金型の断面図である。
図において、１は上金型であり、１ａは熱可塑性樹脂を
注入するゲートの注入口がリード端子側のパーティング
面の略中央に開口している上キャビティ、５はランナ、
ランナ５は紙面に垂直な方向から平行な方向へと形成さ
れている。５ａは熱可塑性樹脂を注入するゲートであ
る。

【００２２】また、２は下金型で、２ａは熱可塑性樹脂
を充填する下キャビティ、２ｂは下キャビティ２ａに充
填する熱可塑性樹脂の充填過程での樹脂の流動と圧力を
調整するために、外部へ樹脂を逃がすオーバーフローゲ
ート、２ｃは外部樹脂溜まりとして機能するダミーキャ
ビティである。ダミーキャビティ２ｃに樹脂が充満する
間に水晶振動子３の周囲が完全に樹脂封止されるように
ダミーキャビティ２ｃの容積が決められている。他の部
分は図１と構成要素が同じなので説明を省略する。

【００２３】（実施の形態３＝圧電振動子の製造方法）
以下、図３から図６を用いて圧電振動子の製法について
説明する。図３はＳ１からＳ１０までの１０工程である
表面実装型水晶振動子の製造工程図、図４は水晶振動子
をリードフレーム４に仮固定するための説明図であり、
図５は水晶振動子を一体化したリードフレーム４を下金
型２及び下キャビティ２ａへ装填した状態を示す水晶振
動子先端部近傍の斜視図、図６は完成した表面実装型水
晶振動子の斜視図である。

【００２４】図３において、Ｓ１はリードフレーム４の
製作工程であり、水晶振動子３の形状に合わせて金属リ
ード４ａの内端部および後述するアース端子４ｄの内端
部の溝４ｍが形成されたリードフレーム４が順送抜きで
製作される。図１に示すようにリードフレーム４には加
工時の位置決めに使用されるガイド穴４ｅが形成されて
いる。

【００２５】金属リード４ａは、リード端子３ａが接続
可能な位置までリードフレーム４から平面的に突出し、
中央で分断され電気的に絶縁されている。次に、水晶振
動子３の先端部３ｃ側のアース端子部４ｂの構成を図４
を用いて説明する。

【００２６】図４において、Ｋは先端部３ｃの外形寸
法、４ｍは水晶振動子３を仮固定するアース端子４ｂの
内端部の溝、Ｌは前記溝４ｍの幅を示している。アース
端子４ｂは、前述のように、スペーサ部４ｃと、中央で
切断され折り曲げられたガイド部４ｄより形成されてい
る。

【００２７】溝４ｍの幅Ｌは挿入する水晶振動子３の先
端部３ｃの外形寸法Ｋに対して１０〜５０μ（好ましく
は１０〜３０μ）狭く設定され、仮固定した水晶振動子
３とアース端子４ｂが確実に導通するように形成されて
いる。

【００２８】現状の水晶振動子５０個の外径Ｋを測定の
結果、異常値で−８μ，−９μが各１個含まれていた。
溝４ｍの幅ＬがＫの規定値にたいして−１０μであれ
ば、すべての水晶振動子３とアース端子４ｂが電気的に
導通する接触が得られることとなる。

【００２９】また、−５０μよりも狭い場合はアース端
子４ｂの変形がリードフレーム４全体に影響し下金型２
へのリードフレーム４の装填が困難になる為、上述の幅
Ｌの寸法範囲が決められる。

【００３０】図３においてＳ２は接合工程であり、水晶
振動子３の先端部３ｃをスぺーサ部４ｃに押し付けて水
晶振動子３をリードフレーム４に挿入仮固定することに
よって位置決めされるリード端子３ａと、金属リード４
ａとを導電状態に接合し水晶振動子３とリードフレーム
４を一体化する。

【００３１】図３においてＳ３は下キャビティへ装填す
る工程である。水晶振動子３と一体化したリードフレー
ム４をリードフレーム装着溝（図示されていない）が形
成されている下金型２へ装填し、水晶振動子３，金属リ
ード４ａ，アース端子４ｂはスぺーサ部４ｃの境界で曲
げられ下方に傾斜し、外端部も内側に傾斜したガイド部
４ｄにガイドされて下キャビティ略中央へ装填される。

【００３２】図３におけるＳ４は型締め工程で、上述の
状態に上金型をあわせ、図示していないガイドピンがリ
ードフレーム４のガイド穴４ｅと係合、リードフレーム
４は下金型２のリードフレーム挿入溝に完全に没し型締
めが完了する。

【００３３】この時仮固定状態の水晶振動子３は金属リ
ード４ａとリードフレーム４の水晶振動子３の先端側に
設けたアース端子４ｂの内端部で弾性的に支持され、僅
かに浮いた状態となっており、型締め時に上キャビティ
１ａの底面に接触し押し下げられて図２に示すように略
中央に位置決めされる。

【００３４】図３においてＳ５は樹脂の注入工程であっ
て、図２に示すゲート５ａより樹脂封止用のＰＰＳ樹脂
（以下樹脂という）がキャビティ１ａおよびキャビティ
２ａへ射出注入され封止が行われる。リード端子３ａ側
の略中央から円筒形の水晶振動子３の外周に沿って樹脂
は流動し、リード端子３ａ側と反対側のキャビティの略
中央に設けられた図５に示すオーバーフローゲート２ｂ
に達する。

【００３５】図３におけるＳ６のオーバーフロー工程で
樹脂はオーバーフローゲート２ｂを通過しダミーキャビ
ティ２ｃへ流入する。キャビティ１ａおよびキャビティ
２ａ内の樹脂圧力はオーバーフローゲート２ｂを通過す
る樹脂の流動抵抗に制限された低圧状態で樹脂は流動す
る。

【００３６】ダミーキャビティ２ｃに樹脂が充満するま
での間にキャビティ１ａおよびキャビティ２ａ内の水晶
振動子３周囲に樹脂が低圧で充填される。

【００３７】図３におけるＳ７の樹脂充填完了工程で
は、ダミーキャビティ２ｃに樹脂が完全に充満し、流動
している樹脂の圧力は低圧の流動圧力から高圧の充填圧
力となり、樹脂圧の高まりによって、キャビティ１ａお
よびキャビティ２ａ内の未充填部分に樹脂が充填され
る。

【００３８】この時には水晶振動子３の周囲および金属
リード４ａとリード端子３ａの接合部分にはすでに樹脂
が充填され固化が始まっており、未充填部分のみに高い
樹脂圧で高流動の樹脂が押し込まれる状態となるので水
晶振動子３の変形は発生しない。

【００３９】図３におけるＳ８は端子部外端の切断工程
で、リードフレーム４から成形品の分離を行う。図示し
ていないプレス金型で、金属リード４ａ，アース端子４
ｂの外端部、ゲート部、オーバーフローゲート部を打ち
抜き切断してリードフレーム４と水晶振動子３が切り離
される。

【００４０】図３におけるＳ９は端子部の曲げ加工工程
であり、モールドされた樹脂部分より外方に突出した金
属リード４ａ，アース端子４ｂを曲げ加工して図６に示
す４ａ，４ｂの形状のように表面実装が可能な状態にす
る。

【００４１】図３におけるＳ１０の印字工程で成形品の
上面に、種別や機能判別を行う印刷記号９ａを印字して
製造工程は完了する。図６は完成した表面実装型水晶振
動子９を示し、上面には印刷記号９ａ、側面には曲げ加
工された金属リード４ａおよびアース端子４ｂ、またオ
ーバーフローゲート跡９ｂのある端面にはスペーサ部４
ｃの側面が露出して示されている。

【００４２】以上の製造工程を採用することによって、
小型で薄く表面印刷が容易な表面実装型水晶振動子の射
出成形金型と表面実装型水晶振動子の製造方法を提供で
きる。

【００４３】また、上述の製造工程ではモールドする樹
脂として熱可塑性樹脂を使用したが、熱硬化性樹脂を使
用する場合にも同様の技術は適用可能である。また、上
述の技術を応用すれば、容易に極薄型の圧電発振器の製
造が可能となる。

【００４４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明による
表面実装型圧電振動子の製造方法では低圧状態で樹脂が
流動する金型構造としたので、キャビティへの充填過程
で樹脂圧力は高くならずに樹脂が充填されるので、従来
の変形による不良を完全に解消する事が出来た。

【００４５】また、水晶振動子の位置決めは部材を使用
せず、水晶振動子の外形とキャビティとの微少な隙間で
位置決めするので薄型化が達成でき、また、表面に位置
決め部材の跡がなく平滑なため、印刷が容易な表面実装
型圧電振動子を市場に提供出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である射出成形金型にイン
サートする円筒形の水晶振動子をリードフレームと一体
化した状態を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態である図２の状態に上金
型、上キャビティを合わせて型締めした状態を説明する
断面図である。

【図３】本発明の実施の形態である表面実装型水晶振動
子の製造工程図である。

【図４】本発明の実施の形態である振動子をリードフレ
ームに仮固定するための説明図である。

【図５】本発明の実施の形態である水晶振動子と一体化
した前記リードフレームを下金型、下キャビティへ装填
した振動子先端部近傍の斜視図である。

【図６】本発明の実施の形態である完成した表面実装型
水晶振動子の斜視図である。

【図７】従来の射出成形金型を用いて円筒形の水晶振動
子を熱可塑性樹脂で封止した、端子曲げ前の表面実装型
水晶振動子の断面図である。

【符号の説明】

１ 上金型 １ａ 上キャビティ ２ 下型板 ２ａ 下キャビティ ２ａ 下キャビティ ２ｂ オーバーフローゲート ２ｃ ダミーキャビティ ３ 水晶振動子 ３ａ リード端子 ４ リードフレーム ４ａ 金属リード ４ｂ アース端子 ４ｃ スペーサ部 ４ｄ ガイド部 ５ ランナ ５ａ ゲート ９ 表面実装型水晶振動子

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を挿入し型締めするためのキャ
   ビティを上金型と下金型の少なくとも一方に有し、前記
   電子部品を樹脂にてモールドする射出成形金型におい
   て、前記キャビティの一方の側に前記樹脂を注入するゲ
   ートを設けるとともに、他方の側にオーバーフローゲー
   トと該オーバーフローゲートの外側にダミーキャビティ
   とを設けたことを特徴とする射出成形金型。
2. 【請求項２】 リード端子を、リードフレームの一部で
   ある金属リードと接合一体化した圧電振動子を、上金型
   と下金型で形成したキャビティの中に挿入し型締めし
   て、前記圧電振動子を樹脂で封止する射出成形金型にお
   いて、前記リード端子側に前記樹脂を注入するゲートを
   設けるとともに、前記リード端子と反対側である前記振
   動子先端側にオーバーフローゲートと該オーバーフロー
   ゲートの外側にダミーキャビティとを設けたことを特徴
   とする射出成形金型。
3. 【請求項３】 型締めした下キャビティの底面から上キ
   ャビティの底面までの高さが前記圧電振動子の外径より
   も１０〜２００μ大きいことを特徴とする請求項２記載
   の射出成形金型。
4. 【請求項４】 前記オーバーフローゲートと該オーバー
   フローゲートの外側のダミーキャビティとを前記圧電振
   動子の延長線上の中央に形成したことを特徴とする請求
   項２又は請求項３に記載の射出成形金型。
5. 【請求項５】 リード端子を、リードフレームの一部で
   ある金属リードと接合一体化し樹脂で封止される圧電振
   動子において、前記リードフレームのリード端子と反対
   側である振動子先端側にアース端子を設け、該アース端
   子に前記圧電振動子を弾性的に支持する支持部を形成し
   たことを特徴とする圧電振動子。
6. 【請求項６】 前記支持部は、前記アース端子を設けた
   前記圧電振動子の幅より狭い溝により形成されているこ
   とを特徴とする請求項５に記載の圧電振動子。
7. 【請求項７】 前記アース端子に、圧電振動子のスラス
   ト方向の位置決めをするためのスペーサ部と下金型に前
   記リードフレームを挿入するためのガイド部とを形成し
   たことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の圧電
   振動子。
8. 【請求項８】 リード端子を、リードフレームの一部で
   ある金属リードと接合一体化し樹脂で封止される圧電振
   動子の製造方法において、上述のリードフレームを上金
   型と下金型との間で型締めを行い、前記圧電振動子を上
   金型と下金型で形成したキャビティの中に挿入し、前記
   上キャビティの底面に前記圧電振動子の側面を当接させ
   るとともに、リード端子と接合した金属リードとリード
   フレームの水晶振動子先端側に設けたアース端子部で水
   晶振動子を弾性的に支持した後、ダミーキャビティに充
   填するまで低圧樹脂流動により、またダミーキャビティ
   に充填後は高圧樹脂流動により樹脂を流入して封止する
   ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。