压电装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种压电装置的制造方法，将压电振动器安装在涂布于基板的表面的焊料上，所述压电振动器具有：金属壳体、及从所述金属壳体引出的至少一对引线端子。引线端子包括：第1部分、第2部分、及第3部分。压电装置的制造方法包括：涂布步骤，将膏状焊料涂布在基板的表面的与金属壳体对应的壳体区域、及与第3部分对应的引线区域；设置步骤，将面积小于壳体区域的块状焊料设置在壳体区域；配置步骤，将压电振动器的金属壳体配置在壳体区域，且将第3部分配置在引线区域；及加热步骤，用回焊炉对基板及压电振动器进行加热。
【专利说明】压电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将压电振动器(piezoelectric vibrator)安装在印刷基板(printed board)的压电装置(piezoelectric device)的制造方法。
【背景技术】
[0002]将具有规定的振动频率的压电振动器经由焊料(solder)接合在印刷基板而成的压电装置，已为人所知。这种压电装置中，具有:例如恒温槽型压电振荡器(0CX0 =OvenControlled Xtal Oscillator)。恒温槽型压电振荡器(0CX0)被用作全球定位系统(GlobalPosit1n System, GPS)频率产生装置或移动终端(mobile terminal)用基站(basestat1n)等的基准用信号源，即便在周围温度变化或高温多湿等恶劣环境下也可以确保稳定的振荡输出。例如，专利文献I中表示了压电振动器的引线端子(lead terminal)电性连接在基板的带恒温槽的压电振荡器。压电振动器的引线端子是制作成一对，且经由焊料而接合在印刷基板。
[0003][【背景技术】文献]
[0004][专利文献]
[0005][专利文献I]日本专利特开2008-306480号公报
[0006]然而，在如专利文献I所示的压电振动器的引线端子中，存在:因引线端子彼此的长度不同等，而导致其中的一个引线端子与基板接触不良的问题。
【发明内容】
[0007]因此，本发明提供一种防止压电振动器的一对引线端子与基板接触不良的压电装置的制造方法。
[0008]第一观点的压电装置的制造方法是:将压电振动器安装在涂布于基板的表面的焊料上，所述压电振动器包括收容压电片的金属壳体(case)、及从金属壳体引出的至少一对引线端子。引线端子包括:第I部分，沿金属壳体的长边方向水平引出；第2部分，是接着与长边方向垂直地弯折而成；以及第3部分，是再次沿长边方向弯折而成。压电装置的制造方法包括:涂布步骤，将膏状焊料(cream solder)涂布在基板的表面的与金属壳体对应的壳体区域及与第3部分对应的引线区域；设置步骤，将面积小于壳体区域的块状焊料(blocksolder)设置在壳体区域；配置步骤，将压电振动器的金属壳体配置在壳体区域，且将第3部分配置在引线区域；以及加热步骤，用回焊炉(reflow furnace)对基板及压电振动器进行加热。
[0009]第二观点的压电装置的制造方法是根据第一观点，在涂布步骤中，将膏状焊料涂布在与使压电片振荡的振荡元件对应的振荡元件区域，且在配置步骤中，配置振荡元件。
[0010]第三观点的压电装置的制造方法是根据第一观点及第二观点，在设置步骤中，以如下方式设置块状焊料，即，在配置压电振动器时，压电振动器的长边方向的重心位置配置在第3部分与块状焊料之间。[0011]第四观点的压电装置的制造方法是根据第一观点至第三观点中的任一观点，块状焊料为锥体，且在配置步骤中，块状焊料与金属壳体呈点状接触。
[0012][发明效果]
[0013]根据本发明，可提供一种防止压电振动器的一对引线端子与基板接触不良的压电装置的制造方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是压电装置100的概略剖视图。
[0015]图2是压电振动器110及印刷基板120的概略分解立体图。
[0016]图3是表示将压电振动器110安装在印刷基板120的方法的流程图。
[0017]图4A是压电振动器210的侧视图。
[0018]图4B是压电振动器210的前视图。
[0019]图5A是涂布有膏状焊料161的印刷基板120的侧视图。
[0020]图5B是载置着块状焊料162的印刷基板120的侧视图。
[0021]图5C是载置着块状焊料162的印刷基板120的立体图。
[0022]图6A是印刷基板120及压电振动器210的侧视图。
[0023]图6B是印刷基板120及压电振动器210的俯视图。
[0024]图6C是印刷基板120及压电振动器210的前视图。
[0025]图7A是相互接合的印刷基板120与压电振动器210的侧视图。
[0026]图7B是接合在印刷基板120的引线端子212的放大图。
[0027]图8A是利用现有的方法相互接合的印刷基板120与压电振动器210的侧视图。
[0028]图SB是利用现有的方法相互接合的印刷基板120与压电振动器210的俯视图。
[0029][符号的说明]
[0030]100:压电装置
[0031]110、210:压电振动器
[0032]111:金属壳体
[0033]112、212:引线端子
[0034]112a:第 I 部分
[0035]112b、212b:第 2 部分
[0036]112c、212c:第 3 部分
[0037]113:法兰
[0038]114:面
[0039]115:重心位置
[0040]116:三角形
[0041]120:印刷基板
[0042]121:壳体区域
[0043]122:引线区域
[0044]123:凹槽部
[0045]130:罩部[0046]140:基板
[0047]150:金属引线端子
[0048]160:焊料
[0049]161:膏状焊料
[0050]162:块状焊料
[0051]171、172:虚线
[0052]LY1、LY2、LY3:长度
[0053]SlOl ?S105:步骤
[0054]X、Y、Z:轴
【具体实施方式】
[0055]以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。并且，在以下说明中不存在旨在特别限定本发明的记载，本发明的范围不限定于这些实施方式。
[0056]<压电装置100的构成>
[0057]图1是压电装置100的概略剖视图。压电装置100主要包括:压电振动器110 ;印刷基板120，载置压电振动器110 ;基板(base plate) 140，载置了印刷基板120 ;以及罩部(cover) 130，覆盖压电振动器110及印刷基板120。在以下说明中，将印刷基板120上的压电振动器110的长边方向设为X轴方向，将印刷基板120上的压电振动器110的短边方向、即:与X轴方向垂直的方向设为Z轴方向,将与X轴方向及Z轴方向垂直、即:印刷基板120的上下方向设为Y轴方向，来进行说明。
[0058]压电振动器110包含:金属壳体111 ;及从金属壳体111引出的一对引线端子112。在金属壳体111中载置着以规定的振动频率振动、且形成有激振电极(excitat1nelectrode)的压电片(未图示)，激振电极电性连接于引线端子112。压电片是使用以水晶(S12)、钽酸锂(LiTaO3)、银酸锂(LiNbO3)为代表的单晶材料(single-crystalmaterial)。压电振动器110的金属壳体111及各引线端子112分别通过焊料160而接合在印刷基板120。而且，印刷基板120通过金属引线端子150而载置在基板140，金属引线端子150被引出至基板140的-Y轴侧。此外，压电振动器110及印刷基板120由罩部130覆盖。
[0059]压电装置100例如为恒温槽型压电振荡器(0CX0:0ven Controlled XtalOscillator)。在该情况下，在印刷基板120配置着:使压电片振荡的振荡元件、成为用来维持压电振动器110的温度的热源的发热元件、测定压电振动器110的温度的温度传感器(temperature sensor)、及控制发热元件及温度传感器的温度控制电路(均未图示)等。压电振动器110通过这些电子零件而维持在规定的温度。
[0060]图2是压电振动器110及印刷基板120的概略分解立体图。压电振动器110中，金属壳体111与引出了引线端子112的面114接合，而形成法兰(flange) 113。而且，一对引线端子112分别是由:从面114向-X轴方向引出的第I部分112a、从第I部分112a的-X轴侧的一端向-Y轴方向延伸的第2部分112b、及从第2部分112b的-Y轴侧的一端向-X轴方向延伸的第3部分112c所形成。这些第I部分112a、第2部分112b及第3部分112c例如是通过将一根引线端子弯折而形成。[0061]印刷基板120包括:壳体区域121，载置压电振动器110的金属壳体111 ;及一对引线区域122，分别接合一对引线端子112。而且，在壳体区域121与引线区域122之间，形成着:收纳压电振动器110的法兰113的凹槽部(hollow) 123。压电振动器110经由形成在壳体区域121及引线区域122的焊料160而载置在印刷基板120。压电装置100中，在金属壳体111的-Y轴侧的面与各引线端子112的第3部分112c形成在同一平面上的情况下，压电振动器110被稳定地载置在印刷基板120上。
[0062]〈压电振动器的安装方法〉
[0063]理想的是，压电振动器110以引线端子112的第3部分112c沿X轴方向延伸，且第3部分112c与金属壳体111的-Y轴侧的面存在于同一平面上的方式而形成。这是因为，可将压电振动器110稳定地载置在印刷基板120，并且不易引起接触不良。然而，有时会因制造误差等而导致引线端子112的第2部分112b的长度及第3部分112c的延伸方向偏离这些条件。在这种情况下，如下述图8A及图SB所示，容易引起引线端子112与印刷基板120的连接不良。以下，说明如下方法，即，即便在压电振动器110形成为存在制造误差的压电振动器210的情况下，也将压电振动器210以不存在接触不良的方式安装在印刷基板120。
[0064]图3是表示将压电振动器110安装在印刷基板120的方法的流程图。即便在压电振动器110存在制造误差而成为压电振动器210的情况下，也可以应用图3的流程图。以下，参照图3的流程图，对将压电振动器210安装在印刷基板120的方法进行说明。
[0065]在图3的步骤SlOl中，准备压电振动器110及印刷基板120。以下说明中，对使用将压电振动器I1形成为存在制造误差的状态而得的压电振动器210的情况进行说明。
[0066]图4A是压电振动器210的侧视图。压电振动器210的引线端子212包括:第I部分112a，从金属壳体111向-X轴方向延伸；第2部分212b，接合在第I部分112a的-X轴侧的一端且向-Y轴方向延伸；及第3部分212c，从第2部分212b的-Y轴侧的一端向-X轴方向延伸。其中一个或两个引线端子212的第2部分212b形成为:较所规定的长度长。例如，通常的压电振动器110的第2部分112b的-Y轴侧的一端是:形成在与金属壳体111的-Y轴侧的面相同的平面内，但压电振动器210的形成在+Z轴侧的引线端子212的第2部分212b的-Y轴侧的一端是:以比包含金属壳体111的-Y轴侧的面的平面多出长度LYl的方式而形成在-Y轴侧。而且，通常的压电振动器110的第3部分112c是从第2部分112b的-Y轴侧的一端向-X轴方向延伸，但压电振动器210的第3部分212c是偏向+Y轴侧地向-X轴方向延伸。
[0067]图4B是压电振动器210的前视图。压电振动器210的-Z轴侧的引线端子212的第2部分212b的-Y轴侧的一端的位置是:以与+Z轴侧的引线端子212的第2部分212b的-Y轴侧的一端相差长度LY2的方式，而更靠+Y轴侧。
[0068]返回至图3，在步骤S102中，将膏状焊料161涂布至印刷基板120。步骤S102是涂布膏状焊料161的涂布步骤。膏状焊料161是将焊料与助焊剂(flux)混合而成的糊状材料，被涂布的区域是印刷基板120的壳体区域121及引线区域122。而且，也将膏状焊料161涂布至印刷基板120的形成振荡元件的振荡元件区域(未图示)。
[0069]图5A是涂布有膏状焊料161的印刷基板120的侧视图。在印刷基板120的壳体区域121及引线区域122，分别将膏状焊料161涂布成规定的厚度。
[0070]在步骤S103中，将块状焊料162设置在印刷基板120。步骤S103是设置块状焊料162的设置步骤。块状焊料162的组成材料与膏状焊料161相同，通过调整组成材料的组成比例，而形成为粘性比膏状焊料161强、或形成为固体状。因此，块状焊料162可不易变形地配置在印刷基板120上。
[0071]图5B是载置着块状焊料162的印刷基板120的侧视图。块状焊料162是配置在印刷基板120的壳体区域121。如下述图6A所示，块状焊料162是以与压电振动器210的金属壳体111的+X轴侧接触的方式，而配置在壳体区域121的+X轴侧。而且，块状焊料162的高度LY3是:以在下述步骤S104中、第3部分212c的-X轴侧的前端接触于印刷基板120的方式，考虑了所预想的制造误差等而适当决定。
[0072]图5C是载置着块状焊料162的印刷基板120的立体图。例如，如图5C所示，块状焊料162可形成为近似于立方体的形状。而且，块状焊料162例如可相对于Z轴方向而配置在壳体区域121的中央。
[0073]返回至图3，在步骤S104中，将压电振动器210配置在印刷基板120。步骤S104是压电振动器的配置步骤。在步骤S104中，也将振荡元件配置在印刷基板120的振荡元件区域。
[0074]图6A是印刷基板120及压电振动器210的侧视图。在将压电振动器210载置在印刷基板120的情况下，如图6A所示，金属壳体111的+X轴侧成为由块状焊料162支撑起来的状态。由此，压电振动器210被设置为引线端子212的第3部分212c的-X轴侧的一端接触于印刷基板120。
[0075]图6B是印刷基板120及压电振动器210的俯视图。在将压电振动器210载置在印刷基板120的情况下，以如下方式进行载置，即，压电振动器210是以金属壳体111的+X轴侧的与块状焊料162接触的部分、及一对引线端子212的第3部分212c的-X轴侧的前端的这三点，经由膏状焊料161或块状焊料162而接触于印刷基板120。这时，压电振动器210的重心位置115存在于:将压电振动器210与印刷基板120的各接触点相连所成的三角形116中。像这样，以重心位置115形成在三角形116中的方式，将块状焊料162配置在印刷基板120、且将压电振动器210配置在印刷基板120，由此，压电振动器210能配置成:一对引线端子212的第3部分212c的-X轴侧的前端接触于印刷基板120。
[0076]图6C是印刷基板120及压电振动器210的前视图。载置在印刷基板120的压电振动器210中，一对引线端子212的下端未存在于同一 XZ平面内，但如图6C所示，压电振动器210倾斜，从而两引线端子212经由膏状焊料161而接触于印刷基板120。该倾斜是通过利用块状焊料162以近似于点的区域支撑金属壳体111，使得重心位置115形成在三角形116中而产生。通过两引线端子212接触于印刷基板120，而将两引线端子212电性连接于印刷基板120。
[0077]返回至图3，在步骤S105中，对印刷基板120及压电振动器210进行加热。步骤S105是加热步骤。利用回焊炉(未图示)加热印刷基板120及压电振动器210，而将印刷基板120与压电振动器210接合。
[0078]图7A是相互接合的印刷基板120与压电振动器210的侧视图。用回焊炉对印刷基板120及压电振动器210进行加热，从而膏状焊料161及块状焊料162的焊料成分熔融，并进一步冷却，由此，将印刷基板120与压电振动器210相互接合。金属壳体111因块状焊料162熔融而向-Y轴方向下降，从而压电振动器210接触于印刷基板120。[0079]图7B是接合在印刷基板120的引线端子212的放大图。随着压电振动器210的金属壳体111的+X轴侧因块状焊料162熔融而向-Y轴方向下降，引线端子212的第3部分212c的-X轴侧的前端上升而离开印刷基板120。然而，因为引线端子212的第3部分212c是以图6A的状态接触于印刷基板120，所以最终在印刷基板120与压电振动器210接触的图7B的状态下，焊料160附着在第3部分212c整体。
[0080]图8A是利用现有的方法相互接合的印刷基板120与压电振动器210的侧视图。现有的方法中不存在图3的流程图的步骤S103。因此，在将压电振动器210载置在印刷基板120的状态下，引线端子212的第3部分212c的-X轴侧的前端未接触于印刷基板120。而且，因为压电振动器210以该状态固定在印刷基板120，所以如图8A所示，第3部分212c的-X轴侧的前端未接触于焊料160。因此，引线端子212与印刷基板120以点接触接合，所以有引线端子212容易从印刷基板120脱落，而导致电性绝缘的可能性。
[0081]图SB是利用现有的方法相互接合的印刷基板120与压电振动器210的俯视图。如图4B所示，压电振动器210的-Z轴侧的引线端子212的-Y轴侧的一端是:以与+Z轴侧的引线端子212的-Y轴侧的一端相差长度LY2的方式，而更靠+Y轴侧。而且，在现有的方法中，因为未配置块状焊料162，所以在将压电振动器210载置在印刷基板120的状态下，是通过图8B的虚线171所示的金属壳体111的+X轴侧的整条边、及图8B的虚线172所示的+z轴侧的引线端子212接触于印刷基板120，而使压电振动器210的位置稳定。因此，有着:-Z轴侧的引线端子212未接触于印刷基板120，而导致电性绝缘的情况。
[0082]针对如图8A所示的现有的方法的问题，根据图3的流程图所示的安装方法，如图7B所示，将焊料160形成在第3部分212c整体，由此，引线端子212不易从印刷基板120脱落，从而防止电性绝缘。而且，针对如图8B所示的现有的方法的问题，根据图3的流程图所示的安装方法，如图6B及图6C所示，以+Z轴侧及-Z轴侧的两个引线端子212接触于印刷基板120的方式将块状焊料162载置在印刷基板120，由此，可防止其中的一个引线端子212未接合在印刷基板120的问题。因此，压电装置100中，通过压电装置的制造方法包含图3的流程图所示的安装方法，一对引线端子212与印刷基板120可确实地得到接合。
[0083]以上，对本发明的最佳实施方式进行了详细说明，但本领域技术人员应明白，本发明可在其技术范围内对实施方式进行各种变更.变形来实施。
[0084]例如，虽然在壳体区域121形成了膏状焊料161，但也可以仅形成块状焊料162，而不涂布膏状焊料161，仅利用块状焊料162将金属壳体111与印刷基板120接合。而且，块状焊料162虽然在图5B中是以近似于立方体的形状表示，但也可以形成为锥体状，从而金属壳体111被块状焊料162以近似于点的状态支撑。此外，块状焊料162也可以通过利用注射器(syringe)等，将粘度高至不易变形的程度的膏状焊料滴下而形成。
[0085]而且，虽然在印刷基板120的供法兰113接触的部分形成了凹槽部123，但也可以在金属壳体111与印刷基板120之间插入金属板(未图示)，且以法兰113未接触于印刷基板120的方式来调节压电振动器的高度，以代替在印刷基板120形成凹槽部123。这时，印刷基板120、金属板及金属壳体111彼此通过焊料而接合。而且，只要为法兰113小(高度低)或无法兰113的压电振动器，便无需形成凹槽部123。
[0086]此外，在所述实施方式中，对压电装置100为恒温槽型压电振荡器(OCXO)的情况进行了说明，但所说明的压电装置的制造方法也可以用于利用焊料将压电振动器的金属壳 体接合在印刷基板的其他压电装置的制造。
【权利要求】
1.一种压电装置的制造方法，是将压电振动器安装在涂布于基板的表面的焊料上，所述压电振动器具有:收容压电片的金属壳体、及从所述金属壳体引出的至少一对引线端子，所述压电装置的制造方法的特征在于: 所述引线端子具有--第I部分，沿所述金属壳体的长边方向水平引出；第2部分，是接着与所述长边方向垂直地弯折而成；及第3部分，是再次沿所述长边方向弯折而成； 所述压电装置的制造方法包括: 涂布步骤，将膏状焊料涂布在所述基板的表面的与所述金属壳体对应的壳体区域、及与所述第3部分对应的引线区域； 设置步骤，将面积小于所述壳体区域的块状焊料设置在所述壳体区域； 配置步骤，将所述压电振动器的所述金属壳体配置在所述壳体区域，且将所述第3部分配置在引线区域；以及 加热步骤，用回焊炉对所述基板及所述压电振动器进行加热。
2.根据权利要求1所述的压电装置的制造方法，其特征在于:所述涂布步骤是:将所述膏状焊料涂布在与使所述压电片振荡的振荡元件对应的振荡元件区域，且所述配置步骤是配置所述振荡元件。
3.根据权利要求1所述的压电装置的制造方法，其特征在于:所述设置步骤是以:在配置所述压电振动器时，所述压电振动器的长边方向的重心位置配置在所述第3部分与所述块状焊料之间的方式，来设置所述块状焊料。
4.根据权利要求2所述的压电装置的制造方法，其特征在于:所述设置步骤是以:在配置所述压电振动器时，所述压电振动器的长边方向的重心位置配置在所述第3部分与所述块状焊料之间的方式，来设置所述块状焊料。
5.根据权利要求1所述的压电装置的制造方法，其特征在于:所述块状焊料为锥体，且在所述配置步骤中，所述块状焊料与所述金属壳体呈点状接触。
6.根据权利要求2所述的压电装置的制造方法，其特征在于:所述块状焊料为锥体，且在所述配置步骤中，所述块状焊料与所述金属壳体呈点状接触。
7.根据权利要求3所述的压电装置的制造方法，其特征在于:所述块状焊料为锥体，且在所述配置步骤中，所述块状焊料与所述金属壳体呈点状接触。
8.根据权利要求4所述的压电装置的制造方法，其特征在于:所述块状焊料为锥体，且在所述配置步骤中，所述块状焊料与所述金属壳体呈点状接触。
【文档编号】H03H3/02GK104038172SQ201410072257
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2013年3月5日
【发明者】内田刚史, 吉村崇弘 申请人:日本电波工业株式会社