JP2000278074A - 圧電素子用表面実装型容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスクリート・タイプに用いる従来設備の
活用の可能性を大きくするとともに、気密性能と容量の
強度を向上させた、圧電素子用表面実装型容器を得る。 【解決手段】 直接又は間接的に圧電素子４を保持する
金属で形成されたベース２と、前記ベース２に溶接して
固定される金属で形成された蓋３とからなり、前記ベー
ス２と前記蓋３とはプロジェクション溶接により固定及
び封止され、前記圧電素子４の電極と、電気的に接続す
るリード手段を、非導電材料によるハーメチックシール
を用いて、前記ベース２を通して取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、水晶振動子、フ
ィルター等の圧電素子を収納し、回路基板表面上への実
装に適した容器、すなわち、圧電素子用表面実装型容器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型の圧電素子用容器の主流は、
深絞り成形されたディスクリート・タイプの容器から、
自動実装を容易に行うために、表面実装型（ＳＭＤ、サ
ーフェス・マウンディング・デバイス・タイプ）へとシ
フトしてきた。

【０００３】ＳＭＤタイプの容器は、絶縁性の確保と電
極の形成が容易なことから、セラミックを用いた気密容
器が開発され、使用されてきた。また、電磁シールド性
の確保のため、蓋部には金属の材料が使用されてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ディス
クリート・タイプの製造設備と従来のセラミックを用い
たＳＭＤタイプの製造設備とは、膜付けが共通にできる
ことを除いては、組立、周波数調整、封止、検査等全て
の点で異なっており、ＳＭＤタイプを増やすには新たに
膨大な設備投資が必要となる。

【０００５】また、セラミック層自体は気密性が金属等
に比べて低く、可撓性がないので、厚さ０．２５ｍｍ以
下では割れが出やすいなどにより、封止の信頼性を確保
しつつ薄型化、小型化するには限界がある。このため、
リークテストが製造された容器の全数について必要とな
り、グロスリークのみならず、ファインリークのテスト
も必要である。

【０００６】さらに電磁シールド性がないため全面に金
属メッキが必要となる。蓋部を金属とした場合、セラミ
ックからなる側面部との接合は、側面部の上端に金属フ
ランジ層等を積層した上で、全周を順次溶接するシーム
溶接を行う必要があり、製造コスト上及び強度上問題が
あった。

【０００７】そこで、本発明は、ディスクリート・タイ
プに用いる設備ができるだけ共通に使用できる可能性を
有するとともに、上記のセラミック容器の欠陥を少なく
することのできる圧電素子用表面実装型の容器を実現す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、圧電素子を収納し、回路基板上にリー
ド手段により表面実装される容器において、直接又は間
接的に圧電素子を保持する金属で形成されたベースと、
前記ベースに溶接して固定される金属で形成された蓋と
を有し、前記圧電素子の電極と、電気的に接続するリー
ド手段が、非導電材料によるハーメチックシールを用い
て、前記ベースを通して取り出されることとして、金属
材料により容器の気密性能と強度を向上させるととも
に、薄型化、小型化を実現する。さらに磁気シールドも
確保できる。

【０００９】また、前記ベースを金属粉末とバインター
を用いて射出成形で形成することとすれば、一層のコス
ト削減と薄型化を図ることが可能となる。

【００１０】また、前記圧電素子の固定を前記ベースの
一部を用いて行うこととすれば、圧電素子の保持を確実
とするとともに、電極の処理を容易とできる。

【００１１】さらに、前記ベースと前記蓋とはプロジェ
クション溶接により固定及び封止されることとすれば、
ディスクリート・タイプで用いられているプロジェクシ
ョン溶接設備が活用できるとともに、ベースと蓋との接
合強度を上げることができ、コストダウンにも寄与でき
る。

【００１２】また、前記リード手段の外部端子は、前記
ベース外部面上へガラス印刷等の絶縁性部材による印刷
の上に銀パラジュウム等の導電部材を印刷焼成したパタ
ーンにより形成されることを特徴とすることとして、リ
ード手段の外部端子の形成が容易で薄型化が図れる。

【００１３】また前記リード手段の外部端子の一部を、
前記ベースの側面に伸長させれば、回路基板の配線上へ
半田付けを行った後に、ここに流れ出た半田フィレット
により、半田付けの完了を確認できる。

【００１４】また前記リード手段を、前記ハーメチック
シールを用いて、前記ベースを通して取り出される棒状
リードとして、組立、周波数調整、封止、検査のほぼ全
てのディスクリート・タイプ用の生産設備を活用でき
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、図示
例とともに説明する。

【００１６】図１及び図２に基づいて実施の形態１を説
明する。

【００１７】図１は、ベースを中心に図示しており、他
の部材は２点鎖線で示している。（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図（煩雑となるため断面
斜線は、一部省略、以下断面図については同様）、
（ｃ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図、（ｄ）は立面
図、（ｅ）は裏面図、（ｆ）は（ｅ）の右側面図であ
る。図２は、実施形態１の分解斜視図で（ａ）は上方か
ら見た分解斜視図、（ｂ）はベースの裏面側から見た斜
視図である。

【００１８】圧電素子用表面実装型容器１は、ベース２
と蓋３とから構成され、圧電素子４、ここでは、ＡＴ板
型水晶振動子を収納する。

【００１９】ベース２は、コバールまたは４２ニッケル
アロイ等の金属粉末とバインダーからなる素材を射出成
形して製作される。

【００２０】図８は、ベース２の射出成形のための工程
流れ図である。

【００２１】ここで、まず原料選択工程６０で原料が選
択されコバールまたは４２ニッケルアロイ等の焼結可能
粉末（１〜２０μｍ径）と有機バインダーとが決められ
る。これら原料を混練工程６１で均一に分散混合する。

【００２２】さらに、射出成形工程６２では、射出成形
機により混練された原料を１２０℃〜２００℃で目的形
状に射出形成して、密度が均一な成形体を得る。次の脱
脂工程６３では、脱脂炉内で加熱して、変形、欠陥を発
生させないように脱脂する。さらに、焼成工程６４で
は、雰囲気炉中で焼成収縮率が一定になるように焼成さ
れる。こうして、上記のベース２の射出成形品が製作さ
れる。

【００２３】ベース２の上面側には、蓋３を溶接保持す
るための周縁段部２ａ、上面側の内部には、内側窪み部
２ｂを有し、その間に挟まれた平面部２ｃの上面から裏
面へはリード用貫通穴２ｄ及び２ｅが設けられている。

【００２４】平面部２ｃの貫通穴２ｄ、２ｅは、リード
手段であるコバール製のピン５ａ、５ｂがガラス封着５
ｃによりハーメチックシールとなるよう埋め込まれる。
ベース２の上面の平面部２ｃの左右すなわち、貫通穴２
ｄ、２ｅ付近には、ガラスペースト印刷により形成した
ガラス層６ａ、６ｂが設けられ、この上に、銀パラジュ
ームの内部電極端子（パターン）７ａ、７ｂが印刷等に
より形成される。

【００２５】ベース２の裏面には、絶縁部材であるガラ
スペースト印刷により形成したガラス層６ｃ、６ｄ上に
導電部材である銀パラジュームを印刷焼成した外部電極
端子（パターン）７ｃ、７ｄが形成される。内部電極端
子７ａと外部電極端子７ｃまた、内部電極端子７ｂと外
部電極端子７ｄとは、それぞれ上記のピン５ａ、５ｂに
より導通されている。

【００２６】ＡＴ板型水晶振動子４は、その電極が、内
部電極端子７ａ、７ｂと接続され、ベース２の上面上の
平面部２ｃ上に固定保持される。またベース２の周縁段
部２ａには、ほぼ中央全体に連なってプロジェクション
２ｇが形成されている。

【００２７】金属板から絞り加工されたなべ型の蓋３
は、その周縁下面３ａを上記のプロジェクション２ｇと
圧接電着すなわちプロジェクション溶接されている。

【００２８】このようにプロジェクション溶接を用いれ
ば、製造機械が安くなり、射出成形で形成したプロジェ
クションは、精度がよく、軟らかいので溶接加重を低く
することができる。溶接電流を流す前にプロジェクショ
ンの全周が蓋と当たらなければならないが、そのための
加重を従来の５０ｋｇから本発明では１０ｋｇと減らす
ことができる。こうすることにより従来のディスクリー
ト・タイプの封止（プロジェクション溶接）のための設
備が活用できる。

【００２９】図１、図２に示すように、ベース２の裏面
のガラス層６ｃ、６ｄと外部電極端子７ｃの端部７ｆ
は、ベース２の側面に伸びて形成される。この端部７ｆ
は、回路基板（図示せず）にベース２の裏面側が合わさ
るように載置し、リードを半田によって接続するのであ
るが、このときの半田付けが着実にされたか否かの確認
のためのものである。すなわち、半田付けされると端部
７ｆにも半田が流れ出てフィレットが形成されるので確
認が可能となる。

【００３０】なお、本実施形態１では、ベース２に段部
２ａを設けたが、これを平面部２ｃと同じ高さとして
（段部をなくして）、これにプロジェクション２ｇを設
けて、蓋３の周縁３ａをプロジェクション溶接するよう
にすることができる。この方が構造は簡単となるが、一
方で段部２ａのあるものは、周縁３ａの収まりがよい。

【００３１】ここで、実施形態１の組立製造手順を説明
する。

【００３２】図９は、組立製造手順の概要を示す説明図
である。図９の（ａ）において、ベース２は洗浄された
後、導電性接着剤をシリンジ５０によって平面部２ｃの
内部電極端子７ａ、７ｂ上に塗付する。この上に図９の
（ｂ）のように水晶片等の圧電素子４を搭載し、上記接
着剤を１５０℃で１．５時間、大気中で焼成し硬化す
る。その後ベース２に蓋３を載せて、図９の（ｃ）のよ
うに、ジグ５１によりプロジェクション２ｇ部に電流を
流して加圧し、プロジェクション溶接を行い、図９の
（ｄ）のように気密封止された完成容器を得る。

【００３３】次に図３に基づいて、本発明の実施形態２
を説明する。

【００３４】図３は図１同様容器のベースを中心に図示
した圧電素子用表面実装型容器の図である。

【００３５】実施形態１と対応する部材、部分には、１
０を加えた番号を付している。

【００３６】容器が、ベース１２と蓋１３とからなるこ
とと、ベース１２が圧電素子１４を保持する点は、実施
形態１と同じである。

【００３７】ベース１２は、上面側に蓋１３を溶接保持
するプロジェクション１２ｇを、最も高い周縁部１２ａ
に形成し、圧電素子１４を保持する平面部１２ｃは、一
段それよりも下がって形成されている。

【００３８】さらにその内部に内側窪み部１２ｂを設け
ている。平面部１２ｃには、貫通穴１２ｄ及び１２ｅを
左右対称の位置に設け、ピン１５ａ、１５ｂがハーメチ
ックシールとなるようガラス封着により埋め込まれる。
ベース１２の裏面にも段部１２ｈを設けてその段部内に
左右対称にガラス層１６ｃ、１６ｄを印刷により設け、
その上に外部電極端子１７ｃ、１７ｄを設ける。内部電
極端子（図示を省略）と外部電極端子１７ｃ、１７ｄの
それぞれは、実施形態１と同様に接続される。

【００３９】また、ガラス層１６ｃ、１６ｄとその上の
外部電極端子１７ｃ、１７ｄの一部とはベース１２の側
面に、それぞれ伸びて、端部１７ｆを形成し、半田フィ
レットの形成により、回路基板への半田付け状況を確認
可能としていることは実施形態１と同様である。

【００４０】ここで注目すべきは、圧電素子１４は、一
段下がった平面部１２ｃへ載置固定されるため、蓋１３
が平板でよいことである。こうすることにより、圧電素
子用表面実装型容器を一層薄くすることができる。

【００４１】次に、図４と図５とに基づいて、本発明の
実施形態３を説明する。

【００４２】図４は、圧電素子用表面実装型容器の上面
側から見た分解斜視図、図５は、リードに添った断面図
である。

【００４３】実施形態１と対応する部材、部分には、基
本的に２０を加えた番号を付している。

【００４４】ここで、圧電素子２４は、内側窪み部２２
ｂ内に設けた平面部２２ｃ、２２ｄ上に載置固定され
る。圧電素子２４の電極は、ベース２２の側面の貫通穴
２２ｅ、２２ｆを通してガラス封着された棒状部材から
なるリード２７ｃ、２７ｄの内部電極リード部と接合さ
れる。

【００４５】リード２７ｃ、２７ｄの外部リード部は、
曲げ下げられて、表面実装に適するようにされている。
プロジェクション２２ｇが、ベース２２の周縁の一番高
い部分２２ａに設けられているため、蓋２３は平板で形
成されている。このような形態とすることにより、従来
のディスクリート・タイプのほぼ全ての製造設備すなわ
ち、組立、周波数調整、封止、検査等の設備を活用する
ことができる。

【００４６】次に、図６と図７とに基づいて本発明の実
施形態４を説明する。

【００４７】図６は、音叉型の圧電素子を収納する圧電
素子用表面実装型容器を上面側から見た分解斜視図、図
７は、一方のリードに添った断面図である。

【００４８】実施形態１と対応する部分、部材には、３
０を加えた番号を付している。

【００４９】ここで、音叉型の圧電素子３４の電極は、
ベース３２の側面の貫通穴３２ｄ、３２ｅを通して、ガ
ラス封着された棒状部材からなるリード３７ｃ、３７ｄ
の内部電極リード部と接合される。圧電素子３４は、こ
の接合によりリード３７ｃ、３７ｄにより保持される。
このため、ベース３２内には、圧電素子３４を直接固定
保持するための平面部は存在しない。

【００５０】窪み部３２ｂ内に、圧電素子が外部からの
機械的衝撃によって振れすぎるのを防止するための台座
３２ｋが設けられている。ベース３２の周縁平面３２ａ
には、プロジェクション３２ｇが設けられ、平板形状の
蓋３３は、この上に載置されプロジェクション溶接され
る。また、棒状リード３７ｃ、３７ｄの外部リード部
は、曲げ下げされて表面実装に適する形とされる。この
ような棒状リードとすることにより、ディスクリート・
タイプの組立、周波数調整、封止、検査の設備の転用が
可能となる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、蓋とベースとを金属で形
成することにより、また、ベースを通す貫通穴から電極
リードをハーメチックシールによって取り出すことによ
り、容器の気密性能とともに容器の強度を向上させて、
薄型化、小型化が実現できる。さらに、容器を金属で形
成しているので、ディスクリートタイプの製造設備を転
用でき、減価償却等、コストダウンが可能である。また
電磁シールド効果が大である。特に高周波の圧電素子に
は有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による圧電素子用表面実装型容器のベ
ースの実施形態１を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＩ−Ｉ線断面図（断面斜線一部省略）、（ｃ）
は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図（断面斜線一部省略）、
（ｄ）は立面図、（ｅ）は裏面図、（ｆ）は（ｅ）の右
側面図である。

【図２】 図１に示す、実施形態１の容器の分解斜視図
である。（ａ）は斜め上面側から見た分解斜視図、
（ｂ）はベースを裏面から見た斜視図である。

【図３】 本発明による圧電素子用表面実装型容器のベ
ースの実施形態２を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図（断面斜線一部省
略）、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は立面図、（ｅ）は裏
面図である。

【図４】 本発明による圧電素子用表面実装型容器の実
施形態３の斜め上方から見た分解斜視図である。

【図５】 上記図４の実施形態３のリードに添った断面
図（断面斜線一部省略）である。

【図６】 本発明による圧電素子用表面実装型容器の実
施形態４の斜め上方から見た分解斜視図である。

【図７】 上記図６の実施形態４のリードに添った断面
図（断面斜線一部省略）である。

【図８】 本発明に用いるベースの射出成型のための工
程流れ図の一例である。

【図９】 本発明による実施の形態１の圧電素子用表面
実装型容器の組立製造手順の概要を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 圧電素子用表面実装型容器、２ ベース、２ａ 周
縁段部（段部）、２ｂ内側窪み部、２ｃ 平面部、２
ｄ，２ｅ 貫通穴、２ｇ プロジェクション、３ 蓋、
３ａ 周縁、４ 圧電素子、５ａ，５ｂ ピン、６ａ，
６ｂ，６ｃ，６ｄ ガラス層、７ａ，７ｂ 内部電極端
子、７ｃ，７ｄ 外部電極端子（パターン）、７ｆ 端
部、２７ｃ，３７ｃ リード、３２ｋ 台座、３４ 音
叉型水晶振動子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 日出雄 東京都大田区中央５丁目６番11号 東京電 波株式会社内 (72)発明者 安田 克史 東京都大田区中央５丁目６番11号 東京電 波株式会社内 Ｆターム(参考） 5J108 AA07 BB02 CC04 CC06 DD02 EE03 EE07 FF10 FF11 GG03 GG11 GG15 GG18 KK02 KK04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電素子を収納し、回路基板上にリード
   手段により表面実装される容器において、直接又は間接
   的に圧電素子を保持する金属で形成されたベースと、前
   記ベースに溶接して固定される金属で形成された蓋とを
   有し、 前記圧電素子の電極と、電気的に接続するリード手段
   が、非導電材料によるハーメチックシールを用いて、前
   記ベースを通して取り出されることを特徴とする圧電素
   子用表面実装型容器。
2. 【請求項２】 前記ベースを金属粉末とバインダーを用
   いて射出成形で形成することを特徴とする請求項１記載
   の圧電素子用表面実装型容器。
3. 【請求項３】 前記圧電素子の固定を前記ベースの一部
   を用いて行うことを特徴とする請求項１又は２記載の圧
   電素子用表面実装型容器。
4. 【請求項４】 前記ベースと前記蓋とはプロジェクショ
   ン溶接により固定及び封止されることを特徴とする請求
   項１乃至３のいずれかに記載の圧電素子用表面実装型容
   器。
5. 【請求項５】 前記リード手段の外部端子が、前記ベー
   ス外部面上へ絶縁部材を印刷した上に導電部材を印刷焼
   成したパターンにより形成されることを特徴とする請求
   項１乃至４のいずれかに記載の圧電素子用表面実装型容
   器。
6. 【請求項６】 前記リード手段の外部端子が、前記ベー
   ス外部面上へガラス印刷した上に銀パラジュウムを印刷
   焼成したパターンにより形成されることを特徴とする請
   求項５に記載の圧電素子用表面実装型容器。
7. 【請求項７】 前記リード手段の外部端子の一部が、前
   記ベースの側面に伸長していることを特徴とする請求項
   ５記載の圧電素子用表面実装型容器。
8. 【請求項８】 前記リード手段が、前記ハーメチックシ
   ールを用いて、前記ベースを通して取り出される棒状リ
   ードであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
   に記載の圧電素子用表面実装型容器。