JP2001285007A - Airtight terminal and press-in type cylinder type crystal vibrator - Google Patents

Airtight terminal and press-in type cylinder type crystal vibrator

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JP2001285007A
JP2001285007A JP2001017790A JP2001017790A JP2001285007A JP 2001285007 A JP2001285007 A JP 2001285007A JP 2001017790 A JP2001017790 A JP 2001017790A JP 2001017790 A JP2001017790 A JP 2001017790A JP 2001285007 A JP2001285007 A JP 2001285007A
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Japan
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press
tin
fit
airtight terminal
type crystal
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Shinichi Kobayashi
慎一 小林
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Miyota KK
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Miyota KK
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an airtight terminal, which is lead-free and enables circuit mounting in a flow furnace and a press-in type cylinder type crystal vibrator which uses it. SOLUTION: At least the press-in surface of a metallic ring constituting the airtight terminal of the press-in type cylinder type crystal vibrator composed of a crystal piece, the airtight terminal and a sealed pipe is plated having tin- copper alloy of 220 deg.C or higher fusion temperature, to make the airtight terminal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は気密端子及び圧入型
シリンダータイプ水晶振動子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an airtight terminal and a press-fit type cylinder type crystal resonator.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1は圧入型シリンダータイプ水晶振動
子の構造を示す分解斜視図である。金属環2とガラス3
及びリード4よりなる気密端子1のリード4に、電極6
が形成された水晶片5が導電性接着剤(不図示)により
固定されており、金属環2の外周に封止管7が圧入され
て水晶振動子(圧入型シリンダータイプ水晶振動子とい
う)が完成する。従来技術による圧入型シリンダータイ
プ水晶振動子の気密端子1の金属環2とリード4表面に
は半田メッキが施されている。さらに封止管にも半田メ
ッキをする場合も有る。
2. Description of the Related Art FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of a press-fit type cylinder type crystal unit. Metal ring 2 and glass 3
And an electrode 6 on the lead 4 of the hermetic terminal 1
Is formed by a conductive adhesive (not shown), and a sealing tube 7 is press-fitted to the outer periphery of the metal ring 2 to form a crystal unit (referred to as a press-fit cylinder type crystal unit). Complete. The metal ring 2 and the surface of the lead 4 of the hermetic terminal 1 of the press-fit type cylinder type crystal unit according to the prior art are plated with solder. Further, the sealing tube may be plated with solder.

【0003】圧入型シリンダータイプ水晶振動子に代表
される気密封止を必要とする電子部品に使用される気密
端子には、表面に軟質メッキを施して圧入部の気密性を
確保している。従来技術では圧入型シリンダータイプ水
晶振動子用の気密端子1には錫(Sn)60%−鉛(P
b)40%のハンダメッキが多用されてきていた。最近
では圧入型シリンダータイプ水晶振動子を回路基板に実
装する際リフロー炉を使用するために、Sn10%−P
b90%の高融点ハンダメッキが使用されている。
Airtight terminals used for electronic components requiring hermetic sealing typified by a press-fit type cylinder type crystal unit are soft-plated on the surface to ensure airtightness of a press-fit portion. In the prior art, the airtight terminal 1 for a press-fit type cylinder type crystal unit has tin (Sn) 60% -lead (P).
b) 40% solder plating has been frequently used. Recently, when mounting a press-fit type cylinder type crystal unit on a circuit board, a Sn10% -P
b 90% high melting point solder plating is used.

【0004】Sn−Pb合金メッキは地球環境保護問題
があり、電子部品や電子部品の取り付けに使用するハン
ダの鉛フリー化が提唱されている。既に回路実装におい
ては鉛フリーのハンダ付けが実施されてきており、鉛合
金を使用している電子部品について鉛フリー化するよう
要望が出ている。
[0004] Sn-Pb alloy plating has a problem of global environmental protection, and lead-free solder used for mounting electronic parts and electronic parts has been proposed. Lead-free soldering has already been implemented in circuit mounting, and there has been a demand for electronic components using lead alloys to be lead-free.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】回路実装時に高温のか
からない圧入型シリンダータイプ水晶振動子では、気密
端子の金属環の圧入部に鉛フリーのメッキ(錫−銅ハン
ダか錫−亜鉛ハンダや錫−銀ハンダ)を施して対応でき
ている。しかし、前述のように回路実装時にリフロー炉
を使用する場合は、圧入型シリンダータイプ水晶振動子
が240℃程の高温雰囲気中に晒される。このような高
温に耐えられ、なおかつ圧入部のシール材としての機能
する軟質性を有する適当なメッキ材料が開発されていな
い。
In a press-fit type cylinder type crystal unit which does not require high temperature during circuit mounting, lead-free plating (tin-copper solder or tin-zinc solder or tin-plated) is applied to a press-fit portion of a metal ring of an airtight terminal. (Silver solder) has been applied. However, as described above, when a reflow furnace is used at the time of circuit mounting, the press-fit type cylinder type crystal unit is exposed to a high temperature atmosphere of about 240 ° C. A suitable soft plating material that can withstand such high temperatures and that functions as a sealing material for the press-fit portion has not been developed.

【0006】リフロー炉の温度に耐えられ且つ圧入部の
気密性を確保できる鉛フリーハンダとして、金(Au)
−Snハンダが提唱されているが、鉛系合金ハンダと比
べると非常に高価なものであり、大量に生産され安価に
提供されている圧入型シリンダータイプ水晶振動子に使
用するには適切でない。本発明の目的は安価で高温ハン
ダ付けに耐えられなおかつ気密性を確保できる圧入封止
用気密端子を得ることにある。
As a lead-free solder that can withstand the temperature of the reflow furnace and ensure the airtightness of the press-fit portion, gold (Au) is used.
Although -Sn solder is proposed, it is very expensive as compared with lead-based alloy solder, and is not suitable for use in a press-fit type cylinder type crystal resonator manufactured in large quantities and provided at low cost. An object of the present invention is to provide a press-fit sealing hermetic terminal which is inexpensive, can withstand high-temperature soldering, and can secure hermeticity.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】少なくとも、水晶片、気
密端子及び封止管で構成される圧入型シリンダータイプ
水晶振動子の、気密端子を構成する金属環の圧入面に溶
融温度が220℃以上の錫−銅合金をメッキした気密端
子とする。
Means for Solving the Problems At least a melting temperature of 220 ° C. or more is applied to a press-fitting surface of a metal ring constituting a hermetic terminal of a press-fit cylinder type crystal vibrator composed of a crystal piece, a hermetic terminal and a sealing tube. Air-tight terminals plated with a tin-copper alloy.

【0008】前記錫−銅合金メッキは銅の含有率を3%
以上とした気密端子とする。
[0008] The tin-copper alloy plating has a copper content of 3%.
The above-mentioned airtight terminal is used.

【0009】前記錫−銅合金メッキの下地に銅又はニッ
ケルメッキを1〜5μm施した気密端子とする。
An airtight terminal is formed by plating copper or nickel on the underlayer of the tin-copper alloy plating at 1 to 5 μm.

【0010】前記錫−銅合金メッキの厚さを5〜20μ
mとした気密端子とする。
The thickness of the tin-copper alloy plating is 5 to 20 μm.
m is an airtight terminal.

【0011】前記気密端子を使用した圧入型シリンダー
タイプ水晶振動子とする。
A press-fit type cylinder type crystal unit using the hermetic terminal is provided.

【0012】気密端子に錫−銅の合金メッキを施し、封
止管には錫を含むメッキを施さない圧入型シリンダータ
イプ水晶振動子とする。
The sealed terminal is a press-fit cylinder type crystal resonator which is plated with a tin-copper alloy and the sealing tube is not plated with tin.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図2は本発明に係わる圧入型シリ
ンダータイプ水晶振動子に使用する気密端子の断面図で
ある。気密端子1は2本のリード4、4と金属環2と絶
縁部材3で構成されている。一般的に絶縁部材はガラス
であり、2本のリード4、4と金属環2を位置決め固定
している。金属環2の材質は加工性、絶縁部材3の熱膨
張係数等を考慮して決められるが、一般に鉄−ニッケル
−コバルト系や銅−ニッケル−亜鉛系が使用されてい
る。
FIG. 2 is a sectional view of a hermetic terminal used in a press-fit type cylinder type crystal resonator according to the present invention. The hermetic terminal 1 includes two leads 4, 4, a metal ring 2, and an insulating member 3. Generally, the insulating member is glass, and the two leads 4 and 4 and the metal ring 2 are positioned and fixed. The material of the metal ring 2 is determined in consideration of the workability, the coefficient of thermal expansion of the insulating member 3, and the like, and generally, an iron-nickel-cobalt system or a copper-nickel-zinc system is used.

【0014】前記リード4、4のインナー部4a、4a
には、電極が施された水晶片が導電性接着剤により固定
されるが、金属環2及びリード4の表面には直接錫−銅
の合金メッキを施すか、下地に銅又はニッケルをメッキ
しその上に錫−銅の合金メッキを施す。
The inner parts 4a, 4a of the leads 4, 4
In the above, the crystal piece on which the electrode is applied is fixed by a conductive adhesive, but the surface of the metal ring 2 and the lead 4 is directly plated with a tin-copper alloy or the base is plated with copper or nickel. An alloy plating of tin-copper is applied thereon.

【0015】圧入型シリンダータイプ水晶振動子におけ
る気密封止は、金属環2の外周に封止管の内周を圧入し
て行われる。圧入代は金属環2の外径や封止管の材料等
によっても異なるが、金属環2の外径が1〜3mmで1
0〜20μmである。さらに金属環2にメッキを5〜3
0μmするので、計算上は圧入代が径で15〜50μm
となるが、その中で適宜選定される。
The hermetic sealing of the press-fit type cylinder type crystal unit is performed by press-fitting the inner circumference of the sealing tube to the outer circumference of the metal ring 2. The press-fitting cost varies depending on the outer diameter of the metal ring 2 and the material of the sealing tube.
0 to 20 μm. Further, the metal ring 2 is plated with 5 to 3
Since it is 0 μm, the press-in allowance is calculated to be 15 to 50 μm in diameter.
Which is selected as appropriate.

【0016】例えば、気密端子1の金属環2表面に第1
メッキ層として1〜5μmの銅またはニッケルをメッキ
する。さらに第2メッキ層として溶融温度が220℃以
上好ましくは240℃以上の錫−銅合金、好ましくは錫
(90〜97%)−銅(10〜3%)合金を5〜20μ
mメッキをするか、溶融温度が220℃以上好ましくは
240℃以上の錫(90〜97%)−銅(10〜3%)
合金を直接5〜30μmメッキする。銅の比率を10〜
3%とするのは、錫−銅合金の銅の比率が10%以上の
メッキの場合は合金メッキ液中のSn2+が酸化還元さ
れてSn4+になって沈殿するためメッキ液中の比率が
変化し、メッキの管理が難しくなるからである。錫−銅
の合金メッキを5〜20μmとするのは気密性確保に必
要な厚みの確保であり、少ないと気密性の確保ができ
ず、多すぎると圧入の際に剥離が生じるためである。封
止部の耐熱性であるが、一般にリフロー炉は240℃程
の高温雰囲気であるが、電子部品が投入されるのは短時
間なので圧入部の溶融温度が220℃以上確保できれ
ば、リフロー炉による半田付けに耐えられる。
For example, on the surface of the metal ring 2 of the hermetic terminal 1, the first
Copper or nickel of 1 to 5 μm is plated as a plating layer. Further, as a second plating layer, a tin-copper alloy having a melting temperature of 220 ° C. or more, preferably 240 ° C. or more, preferably a tin (90-97%)-copper (10-3%) alloy is 5-20 μm.
m plating or tin (90-97%)-copper (10-3%) with a melting temperature of 220 ° C or higher, preferably 240 ° C or higher
The alloy is directly plated with 5 to 30 μm. Copper ratio of 10
The reason why the ratio is set to 3% is that in the case of plating in which the ratio of copper in the tin-copper alloy is 10% or more, Sn 2+ in the alloy plating solution is oxidized and reduced to Sn 4+ and precipitates. This is because it changes and plating management becomes difficult. The reason why the thickness of the tin-copper alloy plating is set to 5 to 20 μm is to secure a thickness necessary for ensuring airtightness. If the amount is too small, airtightness cannot be ensured. Although the heat resistance of the sealing part is high, the reflow furnace is generally in a high-temperature atmosphere of about 240 ° C. However, since the electronic components are put in a short time, if the melting temperature of the press-fit part can be secured at 220 ° C. or more, the reflow furnace is used. Withstands soldering.

【0017】下地に銅またはニッケルメッキをするの
は、比較的軟らかい金属であり、鉄−ニッケル−コバル
ト系や銅−ニッケル−亜鉛系金属へのメッキ相性が良
く、メッキ強度が高く圧入時に剥離することがないから
である。また、経時変化や特性変化が少なくなるという
効果もある。
The copper or nickel plating on the underlayer is a relatively soft metal, has good plating compatibility with iron-nickel-cobalt or copper-nickel-zinc metals, has high plating strength, and peels off at the time of press-fitting. Because there is nothing. Also, there is an effect that a change with time and a change in characteristics are reduced.

【0018】前記気密端子を使用する圧入型シリンダー
タイプ水晶振動子に使用する封止管には圧入部の相性を
考えて一般には錫−銅の合金メッキを施すが、封止管の
圧入による変形部に応力がかかり錫のホイスカ(ひげ結
晶)が発生しやすくなるので、錫または錫を含む合金を
避ける方が好ましい。封止管の材料そのものか、ニッケ
ルメッキを施した封止管とするとよい。
The sealing tube used for the press-fit type cylinder type crystal unit using the hermetic terminal is generally plated with a tin-copper alloy in consideration of the compatibility of the press-fitting portion. It is preferable to avoid tin or an alloy containing tin, since stress is applied to the portion and whiskers (whiskers) of tin are likely to be generated. The material of the sealing tube itself or a nickel-plated sealing tube may be used.

【0019】図3は本発明の圧入型シリンダータイプ水
晶振動子と従来技術による圧入型シリンダータイプ水晶
振動子の電気特性や信頼性試験結果を比較したものであ
り、(a)は完成後のCI値、(b)は耐熱試験前後の
CI値変化、(c)はリフロー炉流し前後のCI値の変
化をあらわしたグラフである。
FIG. 3 shows a comparison between the electrical characteristics and the results of reliability tests of the press-fit type cylinder type crystal unit of the present invention and the press-fit type cylinder type crystal unit of the prior art. (B) is a graph showing a change in CI value before and after a heat resistance test, and (c) is a graph showing a change in CI value before and after flowing in a reflow furnace.

【0020】本発明による鉛フリーの圧入型シリンダー
タイプ水晶振動子が、高温半田を使用した圧入型シリン
ダータイプ水晶振動子と比較して各特性に有意差がない
ことが分かる。
It can be seen that the lead-free press-fit cylinder type crystal resonator according to the present invention has no significant difference in each characteristic as compared with the press-fit cylinder type crystal resonator using high-temperature solder.

【0021】[0021]

【発明の効果】錫−銅の合金メッキは従来技術で使用さ
れている鉛系合金ハンダの代替メッキであり、軟質合金
でありながら、溶融温度が220℃以上の合金であり、
圧入型シリンダータイプ水晶振動子をはじめとする気密
性を必要とし、リフロー炉での回路実装をする電子部品
の圧入封止用気密端子のメッキとして十分対応できるも
のであり、鉛フリーの気密端子及びそれを用いて鉛フリ
ーの圧入型シリンダータイプ水晶振動子を得ることがで
きる。
The tin-copper alloy plating is an alternative plating of the lead-based alloy solder used in the prior art, and is an alloy having a melting temperature of 220 ° C. or more while being a soft alloy.
It requires airtightness such as a press-fit type cylinder type crystal unit, and can be sufficiently used as plating for airtight terminals for press-fit sealing of electronic components to be mounted in circuits in a reflow furnace. Using it, a lead-free press-fit type cylinder type crystal unit can be obtained.

【0022】本発明によれば、圧入型シリンダータイプ
水晶振動子をはじめとする気密性を必要とし、リフロー
炉での回路実装に対応できる電子部品用の圧入封止用気
密端子を安価に製造することが可能となる。
According to the present invention, an airtight terminal for press-fitting and sealing for an electronic component, which requires airtightness such as a press-fit type cylinder type crystal unit and can be used for circuit mounting in a reflow furnace, is manufactured at low cost. It becomes possible.

【0023】錫−銅の合金メッキに下地メッキとして銅
又はニッケルメッキを1〜5μm施すことにより、金属
環との密着強度を上げることができる。
By applying copper or nickel plating as a base plating to the tin-copper alloy plating at 1 to 5 μm, the adhesion strength to the metal ring can be increased.

【0024】錫−銅の合金メッキ厚を5〜20μmとし
て、圧入代を設定することで、気密性に優れ、圧入が容
易な圧入型シリンダータイプ水晶振動子を製造すること
ができる。
By setting the tin-copper alloy plating thickness to 5 to 20 μm and setting the press-in allowance, it is possible to manufacture a press-fit type cylinder type crystal unit having excellent airtightness and easy press-fitting.

【0025】錫メッキを施さない封止管を用いること
で、本発明による気密端子を使用した圧入型シリンダー
タイプ水晶振動子でもホイスカの発生がなく、信頼性の
高い水晶振動子が得られる。
By using a sealing tube which is not tin-plated, even a press-fit cylinder type crystal resonator using the hermetic terminal according to the present invention, a whisker does not occur and a highly reliable crystal resonator can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わる圧入型シリンダータイプ水晶振
動子の構造を示す分解斜視図
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of a press-fit type cylinder type crystal unit according to the present invention.

【図2】気密端子の断面図FIG. 2 is a sectional view of an airtight terminal.

【図3】本発明の圧入型シリンダータイプ水晶振動子と
従来技術による圧入型シリンダータイプ水晶振動子の電
気特性や信頼性試験結果を比較したものであり、(a)
は完成後のCI値、(b)は耐熱試験前後のCI値変
化、(c)はリフロー炉流し前後のCI値の変化をあら
わしたグラフ
FIG. 3 shows a comparison between electrical characteristics and reliability test results of a press-fit type cylinder-type crystal unit according to the present invention and a press-fit type cylinder-type crystal unit according to the prior art.
Is a CI value after completion, (b) is a change in CI value before and after the heat resistance test, and (c) is a graph showing a change in CI value before and after flowing in the reflow furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 気密端子 2 金属環 3 絶縁部材(ガラス) 4 リード 4a インナーリード 5 水晶片 6 電極 7 封止管 REFERENCE SIGNS LIST 1 airtight terminal 2 metal ring 3 insulating member (glass) 4 lead 4 a inner lead 5 crystal piece 6 electrode 7 sealing tube

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも、水晶片、気密端子及び封止
管で構成される圧入型シリンダータイプ水晶振動子の、
気密端子を構成する金属環の圧入面に溶融温度が220
℃以上の錫−銅合金をメッキしたことを特徴とする気密
端子。
1. A press-fit type cylinder-type crystal resonator comprising at least a crystal blank, a hermetic terminal and a sealing tube.
A melting temperature of 220 is applied to the press-fit surface of the metal ring forming the hermetic terminal.
An airtight terminal characterized by plating a tin-copper alloy at a temperature of at least ℃.
【請求項2】 錫−銅合金メッキの銅の含有率が3%以
上であることを特徴とする請求項1記載の気密端子。
2. The airtight terminal according to claim 1, wherein the copper content of the tin-copper alloy plating is 3% or more.
【請求項3】 錫−銅合金メッキの下地に銅又はニッケ
ルメッキを1〜5μm施すことを特徴とする請求項1ま
たは2記載の気密端子。
3. The airtight terminal according to claim 1, wherein copper or nickel plating is applied to the tin-copper alloy plating underlayer at 1 to 5 μm.
【請求項4】 錫−銅合金メッキの厚さが5〜20μm
であることを特徴とする請求項1から3記載のいずれか
の気密端子。
4. The thickness of the tin-copper alloy plating is 5 to 20 μm.
The hermetic terminal according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 請求項1から4記載のいずれかの気密端
子を使用したことを特徴とする圧入型シリンダータイプ
水晶振動子。
5. A press-fit type cylinder type crystal resonator, wherein the airtight terminal according to claim 1 is used.
【請求項6】 封止管に錫を含むメッキを施さないこと
を特徴とする請求項5記載の圧入型シリンダータイプ水
晶振動子。
6. The press-fit type cylinder type quartz resonator according to claim 5, wherein the sealing tube is not plated with tin.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007258535A (en) * 2006-03-24 2007-10-04 Nec Schott Components Corp Package for electronic component
JP2008011283A (en) * 2006-06-30 2008-01-17 Citizen Miyota Co Ltd Airtight terminal for press-fitting cylinder-type piezoelectric vibrator, press-fitting type piezoelectric vibrator, and method for manufacturing airtight terminal

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