JP2001015188A - Airtight terminal and its manufacture - Google Patents
Airtight terminal and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、気密端子およびそ
の製造方法に関し、より詳細には、鉛フリー(レス)の
比較的高い液相線温度を有するろう材となる異種金属層
の積層体を有する気密端子およびその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hermetic terminal and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a lead-free (less) laminate of dissimilar metal layers to be a brazing material having a relatively high liquidus temperature. The present invention relates to an airtight terminal having the same and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ろう付けはいろいろな分野で実施
されており、ろう材としては、錫(Sn)と鉛(Pb)
の共晶はんだ(以下Sn−Pb共晶はんだ)が最もよく
知られている。このSn−Pb共晶はんだは、Sn6
1.9wt%とPb38.1wt%の組成を有し、共晶
点の溶融温度が183℃のものである。また、このSn
−Pb共晶半田をリフロー半田として用いる電子部品の
ろう付けにおいては、このリフロー温度で電子部品内部
の電子素子のろう付け部分のろう材が溶融して、電子素
子が脱落することがあってはならない。そのために、電
子部品内部の電子素子のろう付け部分のろう材として
は、例えば高温半田と称されるPb90〜99wt%−
Sn1〜10wt%の組成のPb−Sn合金が用いられ
ている。この高温はんだは、液相線温度が320℃で、
固相線温度が310℃である。2. Description of the Related Art Conventionally, brazing has been performed in various fields, and tin (Sn) and lead (Pb) are used as brazing materials.
(Hereinafter referred to as Sn-Pb eutectic solder) is best known. This Sn-Pb eutectic solder is Sn6
It has a composition of 1.9 wt% and Pb 38.1 wt%, and has a eutectic point melting temperature of 183 ° C. Also, this Sn
In the brazing of electronic components using Pb eutectic solder as reflow solder, the reflow temperature may cause the brazing material of the brazing portion of the electronic device inside the electronic component to melt and the electronic device to fall off. No. Therefore, as a brazing material for a brazing portion of an electronic element inside an electronic component, for example, Pb 90-99 wt%-
A Pb-Sn alloy having a composition of Sn1 to 10 wt% is used. This high temperature solder has a liquidus temperature of 320 ° C,
The solidus temperature is 310 ° C.
【0003】図13は、上記の高温はんだを用いた電子
部品の一例としての圧入型水晶振動子Fの断面図であ
る。図13において、40は気密端子で、金属外環41
にガラス42を介してリード43,43が気密に封着さ
れている。前記金属外環41およびリード43,43の
露出部分には、前記の高温はんだ44,44がめっきそ
の他の方法で形成されている。そして、前記リード4
3,43の先端部に、前記高温はんだ44を利用して、
水晶振動片45の電極46,47がろう付けされてい
る。さらに、前記水晶振動片45を組み付けた気密端子
40を、金属キャップ48に圧入封止して、圧入型水晶
振動子Fが構成されている。FIG. 13 is a sectional view of a press-fit type crystal unit F as an example of an electronic component using the above-mentioned high-temperature solder. In FIG. 13, reference numeral 40 denotes a hermetic terminal, which is a metal outer ring 41.
Leads 43, 43 are hermetically sealed via a glass 42. On the exposed portions of the metal outer ring 41 and the leads 43, 43, the high-temperature solders 44, 44 are formed by plating or other methods. And the lead 4
By using the high-temperature solder 44 at the tip of 3, 43,
Electrodes 46 and 47 of crystal vibrating piece 45 are brazed. Further, the hermetic terminal 40 to which the crystal vibrating piece 45 is assembled is press-fitted and sealed in a metal cap 48 to form a press-fit type crystal vibrator F.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、最近、Pb
の有害性がクローズアップされて、環境問題のために、
各国でPbの使用を規制する動きがあり、我が国の電子
部品業界でも有害物質であるPbの使用を制限する動き
がある。このため、Pbフリー(またはPbレス)と称
される代替半田が開発研究されている。このようなPb
フリーの代替半田は、専らSn−Pb共晶はんだの代替
として開発研究されており、できるだけSn−Pb共晶
はんだの共晶点の溶融温度である183℃に近い溶融点
のものが求められており、Sn−Ag系やSn−Bi系
が開発の主流になっている。However, recently, Pb
The harmfulness of the environment has been highlighted, due to environmental issues,
There is a movement to regulate the use of Pb in various countries, and there is a movement in the electronic component industry in Japan to restrict the use of Pb, which is a harmful substance. For this reason, an alternative solder called Pb-free (or Pb-less) has been developed and studied. Such Pb
Free alternative solders are being developed and studied exclusively as alternatives to Sn-Pb eutectic solders, and those with a melting point as close as possible to the melting temperature of the eutectic point of Sn-Pb eutectic solder of 183 ° C are required. Therefore, Sn-Ag and Sn-Bi systems have become the mainstream of development.
【0005】このSn−Pb共晶半田の代替半田をリフ
ロー半田として用いる電子部品のプリント基板等へのろ
う付けにおいては、このリフロー温度で電子部品内部の
電子素子のろう付け部分のろう材が溶融して、電子素子
が脱落することがあってはならない。そのために、電子
部品内部の電子素子のろう付け部分のろう材としては、
そのリフロー温度で溶融しない高融点の代替半田が必要
になる。In the brazing of electronic components to a printed circuit board or the like using the solder instead of the Sn-Pb eutectic solder as the reflow solder, the brazing material of the brazing portion of the electronic element inside the electronic component is melted at the reflow temperature. The electronic element must not fall off. Therefore, as a brazing material for the brazing part of the electronic element inside the electronic component,
A high melting point alternative solder that does not melt at the reflow temperature is required.
【0006】上記のリフロー温度に耐えるPbフリーの
高温はんだとしては、次のような諸特性を満足する必要
がある。 溶融によりろう付けが可能であること。(ろう付け
性) これは、ろう材としての基本的な要求特性である。 リフロー温度で溶融しないこと。(高融点性) これは、リフロー温度に耐えるPbフリーろう材として
所期の基本的な要求特性である。 後加工が可能であること。(後加工性) これは、例えばろう材をめっきしたリード線の折り曲げ
加工を行っても、ろう材が割れたりしないことの要求特
性である。 基板との接合信頼性があること。(接合信頼性) これは、世の中一般に広く出回っている基板に対する接
合性ばかりでなく、その信頼性に対する要求特性であ
る。 後銀めっきが可能であること。(めっき性) これは、ろう材の表面が露出したままでは、表面の光沢
性や美観性等の点で仕上げ銀めっきをする場合の、銀め
っきの析出性および固着性を確保するための要求特性で
ある。As a Pb-free high-temperature solder that can withstand the above-mentioned reflow temperature, it is necessary to satisfy the following characteristics. Brazing is possible by melting. (Brazing property) This is a basic required characteristic as a brazing material. Do not melt at reflow temperature. (High melting point) This is an expected basic required characteristic as a Pb-free brazing material that can withstand the reflow temperature. Post-processing is possible. (Post-Workability) This is a required characteristic that the brazing material does not break even when bending a lead wire plated with a brazing material, for example. There must be bonding reliability with the substrate. (Joint Reliability) This is a characteristic required not only for the bondability to a substrate widely used in the world but also for its reliability. Post silver plating is possible. (Plating property) This is a requirement for securing the deposition property and fixation property of silver plating when finish silver plating is performed in terms of gloss and aesthetics of the surface while the surface of the brazing material is exposed. It is a characteristic.
【0007】Pbフリーの代替はんだとして、Snを主
成分とするAu,Ag,Cu等との合金よりなるものが
提案されている。ところが、AuやAg等の貴な金属
と、Sn等の比較的卑な金属との合金よりなるろう材
を、湿式のめっき法等で電気化学的に形成しようとする
と、金属間の電極電位の差が大きく、共析させることが
困難である。また、仮に共析自体は可能であるとして
も、めっき液の金属イオン,水素イオン,有機物等の成
分濃度の変動の影響をシビアに受け、所望の組成,膜厚
を確保することが困難であるという問題点があった。そ
こで、本発明は、上記各種の要求特性を満足する比較的
高融点を有するPbフリーのろう材となる異種金属層の
積層体を具備する気密端子およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。[0007] As a Pb-free alternative solder, a solder made of an alloy of Au, Ag, Cu or the like containing Sn as a main component has been proposed. However, when an attempt is made to electrochemically form a brazing material made of an alloy of a noble metal such as Au or Ag and a relatively low-grade metal such as Sn by a wet plating method or the like, the electrode potential between the metals is reduced. The difference is so large that it is difficult to eutect. Further, even if eutectoid itself is possible, it is difficult to secure a desired composition and film thickness due to the influence of fluctuations in the concentration of components such as metal ions, hydrogen ions, and organic substances in the plating solution. There was a problem. Accordingly, an object of the present invention is to provide a hermetic terminal including a laminate of dissimilar metal layers serving as a Pb-free brazing material having a relatively high melting point that satisfies the above various required characteristics, and a method of manufacturing the same. .
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の気密端子は、金
属外環にガラスを介してリードを気密に封着してなる気
密端子において、前記リードに加熱により合金化してろ
う材となる異種の金属層を、貴な金属層がろう付けに必
要な小部分のみになるように積層形成したことを特徴と
する気密端子である。The hermetic terminal of the present invention is a hermetic terminal in which a lead is hermetically sealed via a glass to a metal outer ring. The airtight terminal is characterized in that the metal layer is laminated so that the noble metal layer is only a small portion necessary for brazing.
【0009】また、本発明の気密端子の製造方法は、リ
ードの先端部分に加熱により合金化してろう材となるA
u,Ag,Cuのいずれか一つの金属またはこれらの合
金からなる第1金属層を形成する工程と、このリードを
金属外環内にガラスを介して気密に封着する工程と、前
記リードの全面にSnまたはその合金からなる第2金属
層を形成する工程とを有することを特徴とする気密端子
の製造方法である。In the method for manufacturing a hermetic terminal according to the present invention, the tip of the lead is alloyed by heating to form a brazing material.
a step of forming a first metal layer made of any one of u, Ag, and Cu or an alloy thereof; a step of hermetically sealing the lead in a metal outer ring via glass; Forming a second metal layer made of Sn or an alloy thereof on the entire surface.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載の発明は、
金属外環にガラスを介してリードを気密に封着してなる
気密端子において、前記リードに加熱により合金化して
ろう材となる異種の金属層を、貴な金属層がろう付けに
必要な小部分のみになるように積層形成したことを特徴
とする気密端子である。このように、加熱により合金化
してろう材となる異種の金属層を、貴な金属層がろう付
けに必要な小部分のみになるように積層形成することに
より、合金の形態でのろう材の形成が困難なものであっ
ても、容易に所望の組成のろう材を形成してろう付けす
ることができるのみならず、貴な金属の使用量を少なく
できる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In a hermetic terminal in which a lead is hermetically sealed to a metal outer ring via glass, a different kind of metal layer which is alloyed with the lead by heating to become a brazing material is replaced with a small metal layer which is noble metal layer necessary for brazing. An airtight terminal characterized by being formed in a laminated manner so as to include only a portion. In this way, by forming different kinds of metal layers, which are alloyed by heating into a brazing material, such that the noble metal layer is only a small portion necessary for brazing, the brazing material in the form of an alloy is formed. Even if it is difficult to form, it is possible not only to easily form and braze a brazing material having a desired composition, but also to reduce the amount of noble metal used.
【0011】本発明の請求項2記載の発明は、前記加熱
により合金化してろう材となる異種の金属層の一つがA
g,Au,Cuのいずれか一つの金属またはこれらの合
金層であり、他の金属層がSnまたはその合金層である
ことを特徴とする請求項1記載の気密端子である。A
g,Au,CuとSnとは、それぞれ単層として形成が
容易であり、しかも加熱によって容易にSn−Ag合
金,Sn−Au合金,Sn−Cu合金よりなる二元合金
または三元合金以上の合金からなるろう材を構成でき
る。According to a second aspect of the present invention, one of the different kinds of metal layers which are alloyed by heating and become a brazing material is A
The hermetic terminal according to claim 1, wherein the hermetic terminal is any one of g, Au, and Cu or an alloy layer thereof, and the other metal layer is Sn or an alloy layer thereof. A
g, Au, Cu, and Sn are each easily formed as a single layer, and are easily heated to form a binary alloy or a ternary alloy of Sn—Ag alloy, Sn—Au alloy, or Sn—Cu alloy. A brazing material made of an alloy can be formed.
【0012】本発明の請求項3記載の発明は、前記加熱
により合金化してろう材となる異種の金属層の一つが、
下層のAg,Au,Cuのいずれか一つの金属またはこ
れらの合金からなる第1金属層であり、他の金属層が上
層のSnまたはその合金からなる第2金属層であること
を特徴とする請求項1または2記載の気密端子である。
このように、下層にAg,Au,Cuのいずれか一つの
金属またはこれらの合金からなる第1の金属層を形成
し、上層にSnまたはその合金からなる第2の金属層を
形成することにより、比較的高価な第1の金属層を必要
部分のみに形成することができ、原価低減ができる。According to a third aspect of the present invention, one of the different kinds of metal layers which are alloyed by heating to form a brazing material is:
The lower metal layer is a first metal layer made of any one of Ag, Au, and Cu or an alloy thereof, and the other metal layer is a second metal layer made of an upper Sn or an alloy thereof. An airtight terminal according to claim 1 or 2.
As described above, by forming the first metal layer made of any one of Ag, Au, and Cu or an alloy thereof as the lower layer, and forming the second metal layer made of Sn or its alloy as the upper layer, The first metal layer, which is relatively expensive, can be formed only on a necessary portion, and the cost can be reduced.
【0013】本発明の請求項4記載の発明は、リードの
先端部分に加熱により合金化してろう材となるAu,A
g,Cuのいずれか一つの金属またはこれらの合金から
なる第1金属層を形成する工程と、このリードを金属外
環内にガラスを介して気密に封着する工程と、前記リー
ドの全面にSnまたはその合金からなる第2金属層を形
成する工程とを有することを特徴とする気密端子の製造
方法である。このように、リードの先端部分にのみ比較
的高価な第1金属層を形成し、このリードを金属外環に
ガラスを介して気密に封着後、リードの全面にSnまた
はその合金からなる第2金属層を形成することにより、
比較的高価な第1の金属層の使用量を少なくして原価低
減ができ、比較的安価な第2の金属層を製造原価の低い
全面めっき等で容易かつ効率的に形成できる。According to a fourth aspect of the present invention, Au, A which becomes a brazing material by being alloyed by heating at the tip of the lead.
a step of forming a first metal layer made of any one of g or Cu or an alloy thereof, a step of hermetically sealing this lead in a metal outer ring via glass, and a step of Forming a second metal layer made of Sn or an alloy thereof. As described above, the relatively expensive first metal layer is formed only on the tip of the lead, and the lead is hermetically sealed to the outer metal ring via glass. By forming two metal layers,
The cost can be reduced by reducing the amount of use of the relatively expensive first metal layer, and the relatively inexpensive second metal layer can be easily and efficiently formed by plating the entire surface at a low manufacturing cost.
【0014】本発明の請求項5記載の発明は、前記第1
金属層を部分めっきにより形成し、前記第2金属層をバ
レルめっきにより形成することを特徴とする請求項4記
載の気密端子の製造方法である。高価な第1の金属層を
部分めつきで形成して比較的高価な材料の使用量を少な
くして原価低減ができ、また比較的安価な第2金属層を
めっき原価の低いバレルめっきで全面に容易に形成でき
る。The invention according to claim 5 of the present invention is characterized in that the first
The method according to claim 4, wherein the metal layer is formed by partial plating, and the second metal layer is formed by barrel plating. An expensive first metal layer is formed with partial plating to reduce the amount of relatively expensive material used to reduce cost, and a relatively inexpensive second metal layer is formed entirely by barrel plating at low plating cost. It can be easily formed.
【0015】本発明の請求項6記載の発明は、前記第1
金属層および第2金属層のそれぞれの厚さを、加熱によ
る合金化により形成されるろう材の組成に応じて、第1
金属層の厚さを第2金属層の厚さよりも小さく設定する
ことを特徴とする請求項4または5記載の気密端子の製
造方法である。第1の金属層と第2の金属層のそれぞれ
の厚さを上記のように設定することにより、狙いとする
組成のろう材を容易に得られる。The invention according to claim 6 of the present invention is characterized in that the first
The thickness of each of the metal layer and the second metal layer is adjusted according to the composition of the brazing material formed by alloying by heating.
The method according to claim 4 or 5, wherein the thickness of the metal layer is set smaller than the thickness of the second metal layer. By setting the thicknesses of the first metal layer and the second metal layer as described above, a brazing material having a target composition can be easily obtained.
【0016】本発明の請求項7記載の発明は、前記第1
金属層の厚さが1〜7μmであり、前記第2金属層の厚
さが3〜10μmであることを特徴とする請求項4ない
し6記載の気密端子の製造方法である。第1、第2の金
属層の厚さを上記のように設定することにより、狙いど
おりの組成のろう材が容易に得られる。The invention according to claim 7 of the present invention is characterized in that the first
7. The method according to claim 4, wherein the thickness of the metal layer is 1 to 7 [mu] m, and the thickness of the second metal layer is 3 to 10 [mu] m. By setting the thicknesses of the first and second metal layers as described above, a brazing material having a desired composition can be easily obtained.
【0017】本発明の請求項8記載の発明は、前記金属
外環に、前記リードの第1金属層および前記第2金属層
とは異種の金属層を形成して、ガラスを介してリードと
気密に封着することを特徴とする請求項4ないし7記載
の気密端子の製造方法である。このような金属層を金属
外環に形成しておいてガラス封着することにより、金属
外環に防錆および/またははんだ付け性等の機能を付与
することができ、第1,第2金属層は専らろう材として
の観点から形成できるし、場合によってはリードの先端
部分のみに第2金属層を積層形成することができる。The invention according to claim 8 of the present invention is characterized in that a metal layer different from the first metal layer and the second metal layer of the lead is formed on the outer metal ring, and the metal layer is connected to the lead via glass. 8. The method for manufacturing a hermetic terminal according to claim 4, wherein the hermetic sealing is performed. By forming such a metal layer on the outer metal ring and sealing it with glass, it is possible to impart functions such as rust prevention and / or solderability to the outer metal ring. The layer can be formed exclusively from the viewpoint of the brazing material, and in some cases, the second metal layer can be formed by lamination only on the tip portion of the lead.
【0018】本発明の請求項9記載の発明は、前記気密
端子が、圧電デバイス素子を接続固着するための圧電デ
バイス用気密端子であることを特徴とする請求項4ない
し8記載の気密端子の製造方法である。上記の方法によ
れば、上記気密端子に水晶振動片や表面弾性波素子等の
圧電デバイス素子を所望の組成を有するろう材でろう付
けすることができる。The invention according to claim 9 of the present invention is characterized in that the hermetic terminal is a hermetic terminal for a piezoelectric device for connecting and fixing a piezoelectric device element. It is a manufacturing method. According to the above method, a piezoelectric device element such as a crystal resonator element or a surface acoustic wave element can be brazed to the airtight terminal with a brazing material having a desired composition.
【0019】[0019]
【実施例1】本発明の第1実施例について、以下、図面
を参照して説明する。図1は本発明の気密端子の一実施
例である圧入型水晶振動子用気密端子Aの斜視図を示
す。図において、1は円筒形の金属外環で、その内部に
ガラス2を介して、2本のリード3,3が気密に封着さ
れている。前記金属外環1は、例えば低炭素鋼やFe−
Ni合金やFe−Ni−Co合金等よりなり、外径寸法
が1〜3mmのものである。前記ガラス2は、ソーダラ
イムガラスやソーダバリウムガラスやホウケイ酸ガラス
等よりなる。前記リード3,3は、Fe−Ni合金やF
e−Ni−Co合金等よりなり、外径寸法が0.15〜
0.3mmのものである。Embodiment 1 A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a hermetic terminal A for a press-fit type crystal unit which is an embodiment of the hermetic terminal of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a cylindrical metal outer ring, in which two leads 3 and 3 are hermetically sealed via a glass 2. The metal outer ring 1 is made of, for example, low-carbon steel or Fe-
It is made of a Ni alloy or an Fe-Ni-Co alloy and has an outer diameter of 1 to 3 mm. The glass 2 is made of soda lime glass, soda barium glass, borosilicate glass, or the like. The leads 3 and 3 are made of Fe—Ni alloy or F
made of e-Ni-Co alloy or the like, having an outer diameter of 0.15
0.3 mm.
【0020】図2は、前記気密端子Aの拡大断面図で、
図1とは水平面内で90°異なる角度から見た断面図で
ある。リード3,3の先端部に、加熱により後述するS
n層と合金化してろう材となるAu層4が形成され、金
属外環1およびリード3,3の露出部分にはSn層5が
形成されている。前記Au層4は無電解Auめっきによ
って形成され、その厚さは、狙いとするSn−Au合金
よりなるろう材の組成に応じて設定される。例えば、S
n−30at%Au合金よりなるろう材を狙いとする場
合は、Au層4の厚さは1.5〜2.5μm程度に形成
され、Sn層5厚さは7.5〜8.5μm程度に形成さ
れる。FIG. 2 is an enlarged sectional view of the hermetic terminal A,
FIG. 1 is a cross-sectional view as seen from an angle different by 90 ° in a horizontal plane. Heat is applied to the tips of the leads 3 and 3 by heating, as described below.
An Au layer 4 which is to be alloyed with the n layer and becomes a brazing material is formed, and an Sn layer 5 is formed on the exposed portions of the outer metal ring 1 and the leads 3. The Au layer 4 is formed by electroless Au plating, and its thickness is set in accordance with the composition of the intended brazing material made of a Sn-Au alloy. For example, S
When aiming at a brazing material made of an n-30 at% Au alloy, the thickness of the Au layer 4 is formed to about 1.5 to 2.5 μm, and the thickness of the Sn layer 5 is about 7.5 to 8.5 μm. Formed.
【0021】図3は、リード3,3の先端部にAu層4
を形成する部分めっき装置の一例を示す断面図である。
図3において、30はめっき槽で、高い外槽31と低い
内槽32と、これら外槽31と内槽32との間に形成さ
れた樋部33とを有しており、前記内槽32の高さはリ
ード3,3の先端部の所望のめっき寸法に整合するよう
に設定されている。34は内槽32に収容された無電解
Auめっき液で、内槽32から溢れた無電解Auめっき
液34は、外槽31と内槽32との間の樋部33からフ
ィルタ35とポンプ36を経由して、再び内槽32に供
給されるように構成されている。そして、前記の内槽3
2の無電解Auめっき液34にリード3,3を垂直状態
にして浸積して、リード3,3の先端部のみに無電解A
uめつきを施して、Au層4を形成する。FIG. 3 shows an Au layer 4 at the tips of the leads 3 and 3.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of a partial plating apparatus for forming a substrate.
In FIG. 3, reference numeral 30 denotes a plating tank having a high outer tank 31 and a low inner tank 32, and a gutter 33 formed between the outer tank 31 and the inner tank 32. Is set so as to match a desired plating dimension at the tip of the lead 3,3. Numeral 34 denotes an electroless Au plating solution contained in the inner tank 32, and the electroless Au plating solution 34 overflowing from the inner tank 32 passes through the gutter 33 between the outer tank 31 and the inner tank 32 to the filter 35 and the pump 36. , And is supplied to the inner tank 32 again. And the above-mentioned inner tank 3
The lead 3, 3 is vertically immersed in the electroless Au plating solution 34 of FIG.
The Au layer 4 is formed by performing u plating.
【0022】図4は、上記のようにして、先端部のみに
Au層4(図示省略)を形成したリード3,3を、金属
外環1およびガラスタブレット2aとともに、グラファ
イト製の封着治具37,38によって組み立てた封着前
の状態を示す断面図である。この状態で、窒素雰囲気の
封着炉に通炉し、980〜1020℃で約5〜10分間
加熱すると、図5に示すように、ガラスタブレット2a
が溶融して、金属外環1にガラス2を介してリード3,
3が封着された気密端子が得られる。Au層4の融点は
ガラス封着温度よりも高いので、ガラス封着時にAu層
4が溶融したり変質したりすることはない。FIG. 4 shows a lead jig made of graphite together with the outer metal ring 1 and the glass tablet 2a, together with the metal outer ring 1 and the glass tablet 2a. It is sectional drawing which shows the state before sealing assembled by 37, 38. In this state, the glass tablet 2a is passed through a sealing furnace in a nitrogen atmosphere and heated at 980 to 1020 ° C. for about 5 to 10 minutes, and as shown in FIG.
Melts and leads 3 to the metal outer ring 1 through the glass 2.
An airtight terminal 3 is obtained. Since the melting point of the Au layer 4 is higher than the glass sealing temperature, the Au layer 4 does not melt or deteriorate during glass sealing.
【0023】次に、上記の多数の気密端子をバレル(図
示省略)に収容して、Snめっき液中に浸積して、バレ
ルを回転させることにより、図2および図6に示すよう
に、金属外環1およびリード3,3の全面に厚さが7〜
9μmのSn層5を形成する。すなわち、先にAu層4
が形成されていたリード3,3の先端部には、Au層4
の上にSn層5が積層して形成されるが、リード3,3
のそれ以外の部分および金属外環1にはSn層5のみが
形成された、図2に示すような気密端子Aが得られる。Next, the above-mentioned many hermetic terminals are accommodated in a barrel (not shown), immersed in a Sn plating solution, and rotated by rotating the barrel, as shown in FIG. 2 and FIG. The thickness of the metal outer ring 1 and the entire surface of the leads 3 and 7 are 7 to
A 9 μm Sn layer 5 is formed. That is, the Au layer 4
The Au layers 4 are formed at the tips of the leads 3 and 3 where
The Sn layer 5 is formed by laminating the
The airtight terminal A as shown in FIG. 2 in which only the Sn layer 5 is formed on the other part and the metal outer ring 1 is obtained.
【0024】次に、上記本発明の気密端子Aを用いたろ
う付け方法について説明する。図7(a)は、前記気密
端子AのAu層4およびSn層5を積層形成したリード
3,3の先端部に、ろう付けすべき他の部材である電子
素子の一例としての矩形状の水晶振動片6を接触させた
ろう付け前の状態の要部拡大断面図を示す。前記水晶振
動片6は、水晶片60の両面に電極61,62を形成し
たものである。そして、前記電極61,62を、リード
3,3に形成されているSn層5に接触させて、例えば
その接触部近傍にレーザまたは熱風を照射する局部加熱
方法により、少なくともSn層5をその融点である23
2℃以上の温度,例えば450℃で加熱する。ここで、
レーザまたは熱風を照射する局部加熱方法を採用する理
由は、水晶振動片6が加熱により振動特性が変動しやす
いため、可及的に水晶振動片6の加熱を抑止して特性変
動を防止するためである。すると、図7(b)に示すよ
うに、リード3,3の先端部に形成されているSn層5
が溶融し、Sn層5の液相内にAu層4のAuが溶け込
んでいき、Sn層5とAu層4との界面にSn−Au二
元合金よりなるろう材7が形成され始める。さらに加熱
を続けると、図7(c)に示すように、溶融したSn層
5内にその温度下における固溶限度以内の濃度までAu
が溶け込んでいき、所定の厚さのSn−Au二元合金よ
りなるろう材層7が形成される。Next, a brazing method using the hermetic terminal A of the present invention will be described. FIG. 7A shows a rectangular shape as an example of an electronic element, which is another member to be brazed, to the tips of the leads 3, 3 of the hermetic terminal A, on which the Au layer 4 and the Sn layer 5 are laminated. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part in a state before brazing in which the quartz-crystal vibrating piece 6 is brought into contact. The crystal vibrating piece 6 is formed by forming electrodes 61 and 62 on both surfaces of a crystal piece 60. Then, the electrodes 61 and 62 are brought into contact with the Sn layer 5 formed on the leads 3 and 3, and at least the Sn layer 5 is melted by a local heating method of irradiating a laser or hot air to the vicinity of the contact portion. 23
Heat at a temperature of 2 ° C. or higher, for example, 450 ° C. here,
The reason for adopting the local heating method of irradiating a laser or hot air is that the vibration characteristics of the crystal vibrating piece 6 are liable to fluctuate due to heating, so that the heating of the crystal vibrating piece 6 is suppressed as much as possible to prevent the characteristic fluctuation. It is. Then, as shown in FIG. 7B, the Sn layer 5 formed on the tips of the leads 3 and 3 is formed.
Is melted, Au of the Au layer 4 dissolves into the liquid phase of the Sn layer 5, and a brazing material 7 made of a Sn—Au binary alloy starts to be formed at the interface between the Sn layer 5 and the Au layer 4. When heating is further continued, as shown in FIG. 7 (c), the Au in the molten Sn layer 5 reaches a concentration within the solid solution limit at that temperature.
Dissolves, and a brazing material layer 7 made of a Sn-Au binary alloy having a predetermined thickness is formed.
【0025】すなわち、図8のAu−Sn二元合金状態
図から明らかなように、加熱温度によってSn−Au二
元合金よりなるろう材7におけるAuの固溶限度が変化
するので、接合後のろう材7の所望の組成に応じて、加
熱温度を設定すればよい。例えば、接合後のろう材の所
望の組成を、20at%AuのSn−Au二元合金より
なるろう材7としたい場合は、加熱温度を280℃前後
に設定することにより、所望の組成のろう材7が得られ
る。次に、全体を冷却してこのろう材7を固化すると、
このろう材7によってリード3,3に水晶振動片6の電
極61,62が電気的に接続されるとともに機械的に固
着された水晶振動片組立構体が得られる。なお、上記説
明では、説明の簡素化のために、水晶振動片6の電極6
1,62とSn層5およびAu層4との合金化について
は触れていないが、電極61,62の材質によっては電
極61,62とSn層5およびAu層4との合金化も生
じる。そのような場合は、電極61,62の材質ととも
に、その厚さも最終的なろう材の組成に応じて設定する
必要がある。このことは以下の各実施例においても同様
である。That is, as is clear from the phase diagram of the Au—Sn binary alloy in FIG. 8, the solid solubility limit of Au in the brazing material 7 made of the Sn—Au binary alloy changes depending on the heating temperature. The heating temperature may be set according to the desired composition of the brazing material 7. For example, if the desired composition of the brazing material after joining is to be a brazing material 7 made of a Sn—Au binary alloy of 20 at% Au, the heating temperature is set at about 280 ° C. to obtain the desired composition. Material 7 is obtained. Next, when the whole is cooled to solidify the brazing material 7,
By this brazing material 7, the electrodes 61 and 62 of the crystal vibrating reed 6 are electrically connected to the leads 3 and 3 and mechanically fixed to the quartz vibrating reed assembly. In the above description, for simplicity of explanation, the electrode 6
The alloying of the electrodes 61 and 62 with the Sn layer 5 and the Au layer 4 is not described, but alloying of the electrodes 61 and 62 with the Sn layer 5 and the Au layer 4 may occur depending on the material of the electrodes 61 and 62. In such a case, it is necessary to set not only the material of the electrodes 61 and 62 but also the thickness thereof according to the composition of the final brazing material. This is the same in each of the following embodiments.
【0026】[0026]
【実施例2】図9(a)は、本発明の第2実施例の気密
端子Bの要部拡大断面図を示す。すなわち、本実施例の
気密端子Bは、リード3,3の先端部のみに、加熱によ
り合金化してろう材となる金属層として、厚さが2〜4
μmのCu層8を形成し、このリード3,3をガラス
(2)を介して金属外環(1)に封着した後、金属外環
(1)およびリード3,3の全面に、厚さが3〜10μ
mのSn層9を形成したものである。前記Cu層8の融
点はガラス封着温度よりも高いので、ガラス封着時にC
u層8が溶融したり変質したりすることはない。図9
(a)には、上記気密端子BのSn層9に水晶振動片6
の電極61,62を接触させたろう付け前の状態を併示
している。この実施例2においても、加熱により合金化
してろう材となるSn層9を、その液相線温度である2
32℃よりも高い温度,例えば280℃に加熱する。す
ると、図9(b)に示すように、Sn層9が溶融し、そ
の液相内にCu層8のCuが溶け込んでいき、Sn−C
u二元合金よりなるろう材10が形成され始める。その
加熱温度の下における固溶限界までCuが溶け込んだ後
冷却すると、図9(c)に示すように、Sn−Cu二元
合金よりなるろう材10によって、リード3,3に水晶
振動片6が接続固着された組立構体が得られる。Embodiment 2 FIG. 9A is an enlarged sectional view of a main part of a hermetic terminal B according to a second embodiment of the present invention. That is, the hermetic terminal B of the present embodiment has a thickness of 2 to 4 as a metal layer which is alloyed by heating and becomes a brazing material only at the tips of the leads 3 and 3.
After forming the Cu layer 8 of μm and sealing the leads 3 and 3 to the metal outer ring (1) through the glass (2), the entire thickness of the metal outer ring (1) and the leads 3 and 3 is formed. 3-10μ
This is one in which an Sn layer 9 of m is formed. The melting point of the Cu layer 8 is higher than the glass sealing temperature.
The u layer 8 does not melt or deteriorate. FIG.
(A) shows the quartz vibrating reed 6 on the Sn layer 9 of the hermetic terminal B.
The state before brazing in which the electrodes 61 and 62 are brought into contact is also shown. Also in the second embodiment, the Sn layer 9 which is alloyed by heating and becomes a brazing material is formed by the liquidus temperature of 2%.
Heat to a temperature higher than 32 ° C, for example 280 ° C. Then, as shown in FIG. 9B, the Sn layer 9 is melted, and the Cu of the Cu layer 8 dissolves into its liquid phase, and the Sn—C
A brazing material 10 made of a u-binary alloy starts to be formed. When Cu is melted to the solid solution limit under the heating temperature and then cooled, as shown in FIG. 9C, the brazing material 10 made of a Sn—Cu binary alloy is used to attach the quartz vibrating piece 6 to the leads 3 and 3. Can be obtained.
【0027】[0027]
【実施例3】図10(a)は、本発明の第3実施例の気
密端子Cの要部拡大断面図を示す。すなわち、本実施例
の気密端子Cは、リード3,3の先端部のみに、加熱に
より合金化してろう材となる金属層として、厚さが3〜
7μmのAg層11を形成し、このリード3,3を金属
外環(1)にガラス(2)を介して気密に封着した後、
金属外環(1)とリード(3,3)の全面に、厚さが3
〜10μmのSn層12を積層形成したものである。な
お、Ag層11の融点は961℃であるため、ガラス2
としては例えばフッ素等を含有する組成により低融点化
して、その封着温度でAg層12が溶融しないようにす
る必要がある。図10(a)には、上記の気密端子Cの
Sn層12に水晶振動片6を接触させたろう付け前の状
態を併示している。この実施例3においても、加熱によ
り合金化してろう材となるSn層12を、その融点であ
る232℃よりも高い温度,例えば450℃に加熱す
る。すると、図10(b)に示すように、Sn層12が
溶融し、その液相内にAg層11のAgが溶け込んでい
き、Sn−Ag二元合金よりなるろう材13が形成され
始める。その加熱温度の下における固溶限界までAuが
溶け込んだ後冷却すると、図10(c)に示すように、
Sn−Ag二元合金よりなるろう材13によって、リー
ド3,3に水晶振動片6が接続固着された組立構体が得
られる。Third Embodiment FIG. 10A is an enlarged sectional view of a main part of a hermetic terminal C according to a third embodiment of the present invention. That is, the hermetic terminal C of this embodiment has a thickness of 3 to 3 as a metal layer which is alloyed by heating and becomes a brazing material only at the tips of the leads 3 and 3.
After a 7 μm Ag layer 11 is formed, the leads 3 and 3 are hermetically sealed to the outer metal ring (1) via glass (2).
The thickness of the metal outer ring (1) and the lead (3, 3) is 3
It is formed by laminating Sn layers 12 each having a thickness of 10 μm to 10 μm. Since the melting point of the Ag layer 11 is 961 ° C.,
For example, it is necessary to lower the melting point by a composition containing fluorine or the like so that the Ag layer 12 does not melt at the sealing temperature. FIG. 10A also shows a state before the brazing in which the crystal vibrating piece 6 is brought into contact with the Sn layer 12 of the hermetic terminal C. Also in the third embodiment, the Sn layer 12 which is alloyed by heating to become a brazing material is heated to a temperature higher than its melting point of 232 ° C., for example, 450 ° C. Then, as shown in FIG. 10B, the Sn layer 12 melts, and the Ag of the Ag layer 11 melts into the liquid phase thereof, and the brazing material 13 made of the Sn—Ag binary alloy starts to be formed. When Au is melted to the solid solution limit under the heating temperature and then cooled, as shown in FIG.
With the brazing material 13 made of the Sn-Ag binary alloy, an assembly structure in which the crystal resonator element 6 is connected and fixed to the leads 3 and 3 is obtained.
【0028】[0028]
【実施例4】図11(a)は、本発明の第4実施例の気
密端子Dの要部拡大断面図を示す。すなわち、本実施例
の気密端子Dは、リード3,3の先端部のみに、加熱に
より合金化してろう材となる金属層として、厚さが2〜
7μmのAu層14を形成した後、このリード3,3を
金属外環(1)にガラス(2)を介して気密に封着した
後、金属外環(1)およびリード3,3の全面に厚さが
2〜10μmの共晶組成であるSn−0.2at%Cu
のSn−Cu層15を形成したものである。図11
(a)には、上記の気密端子Dのリード3,3に、水晶
振動片6の電極61,62を接触させた状態を併示して
いる。この実施例4においても、加熱により合金化して
ろう材となるSn−Cu層15を、その融点である22
7℃よりも高い温度,例えば280℃に加熱する。する
と、図11(b)に示すように、Sn−Cu層15が溶
融し、その液相内にAu層15のAuが溶け込んでい
き、Sn−Cu−Au三元合金よりなるろう材16が形
成され始める。その加熱温度の下における固溶限界まで
Auが溶け込んだ後冷却すると、図11(c)に示すよ
うに、Sn−Cu−Au三元合金よりなるろう材16に
よって、リード3,3に水晶振動片6が接続固着された
組立構体が得られる。Fourth Embodiment FIG. 11A is an enlarged sectional view of a main part of a hermetic terminal D according to a fourth embodiment of the present invention. That is, the hermetic terminal D of the present embodiment has a thickness of 2 to 2 as a metal layer which is alloyed by heating and becomes a brazing material only at the tips of the leads 3 and 3.
After forming a 7 μm Au layer 14, the leads 3, 3 are hermetically sealed to the metal outer ring (1) via glass (2), and then the entire surface of the metal outer ring (1) and the leads 3, 3. Sn-0.2 at% Cu having a eutectic composition with a thickness of 2 to 10 μm
Is formed on the Sn—Cu layer 15. FIG.
FIG. 2A also shows a state in which the electrodes 61 and 62 of the crystal vibrating piece 6 are in contact with the leads 3 and 3 of the hermetic terminal D. Also in the fourth embodiment, the Sn—Cu layer 15 which is alloyed by heating to form a brazing material is formed by melting the Sn—Cu layer 15 having a melting point of 22%.
Heat to a temperature higher than 7 ° C, for example 280 ° C. Then, as shown in FIG. 11 (b), the Sn—Cu layer 15 melts, and the Au of the Au layer 15 dissolves into its liquid phase, and the brazing material 16 made of a Sn—Cu—Au ternary alloy is formed. Begins to form. When Au is melted to the solid solution limit under the heating temperature and then cooled, as shown in FIG. 11 (c), the quartz crystal vibrates to the leads 3 and 3 by the brazing material 16 made of a Sn-Cu-Au ternary alloy. An assembled structure to which the pieces 6 are connected and fixed is obtained.
【0029】[0029]
【実施例5】図12(a)および(b)は、本発明の他
の実施例の表面弾性波用気密端子Eの平面図およびX−
X線に沿う断面図を示す。この気密端子Eは、金属外環
17が四角形のもので、四隅に貫通孔18を有し、それ
ぞれの貫通孔18にガラス19を介してリード20を気
密に封着したものである。そして、要部の円内拡大断面
図に示すように、金属外環17の全面には、封着前に防
錆および/またははんだ付け性のために厚さが2〜4μ
mのNi層21が形成されるとともに、リード20の先
端部のみに加熱により合金化してろう材となる金属層の
一例として厚さが2〜7μmのAu層22が形成され、
これらの金属外環17およびリード20がガラス19を
介して気密に封着された後、さらにリード20の全面に
前記Au層22と合金化してろう材となる金属層の一例
としての厚さが2〜10μmのSn層23が形成されて
いる。この実施例5において、加熱により合金化してろ
う材となるSn層23の融点である232℃よりも高い
温度,例えば450℃に加熱する。すると、Sn層23
が溶融し、その液相内にAu層22のAuが溶け込んで
いき、Sn−Au二元合金よりなるろう材(図示省略)
が形成され始める。その加熱温度の下における固溶限界
までAuが溶け込んだ後冷却すると、リード20,20
の先端部にSn−Au二元合金よりなるろう材を具備す
る気密端子が得られる。Embodiment 5 FIGS. 12 (a) and 12 (b) are a plan view and a cross-sectional view of an airtight terminal E for surface acoustic waves according to another embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a cross-sectional view along the X-ray. The hermetic terminal E has a rectangular outer metal ring 17 and has through holes 18 at four corners, and leads 20 are hermetically sealed to the respective through holes 18 via glass 19. Then, as shown in the enlarged sectional view of the main part inside the circle, the entire surface of the metal outer ring 17 has a thickness of 2 to 4 μm for sealing and / or solderability before sealing.
An Ni layer 21 having a thickness of 2 to 7 μm is formed as an example of a metal layer which is alloyed by heating and becomes a brazing material only at the tip of the lead 20.
After the metal outer ring 17 and the lead 20 are hermetically sealed via the glass 19, the thickness of an example of a metal layer which becomes a brazing material by being alloyed with the Au layer 22 over the entire surface of the lead 20 is reduced. The Sn layer 23 of 2 to 10 μm is formed. In Example 5, the Sn layer 23 is heated to a temperature higher than 232 ° C., for example, 450 ° C., which is the melting point of the Sn layer 23 which is alloyed by heating to become a brazing material. Then, the Sn layer 23
Is melted, and the Au of the Au layer 22 dissolves into the liquid phase, and a brazing material made of a Sn—Au binary alloy (not shown)
Begins to form. When Au is melted to the solid solution limit under the heating temperature and then cooled, the leads 20, 20 are cooled.
A hermetic terminal having a brazing material made of a Sn-Au binary alloy at the tip of is obtained.
【0030】次に、上記各実施例における各評価項目ご
との評価結果を次表に示す。Next, the following table shows the evaluation results for each evaluation item in each of the above embodiments.
【表1】 [Table 1]
【0031】本発明の気密端子は、上記で説明したSn
−Au,Sn−Cu,Sn−Ag,Sn−Cu−Auの
いずれかの二元合金または三元合金以上よりなるろう材
となる異種の金属層のうち、比較的高価な第1金属層を
リードの先端部のみに有し、金属外環およびリードの露
出部の全面に、加熱により前記第1金属層と合金化して
ろう材となる第2金属層を有するものであるから、前記
異種の金属層のうち低い液相線温度以上の温度で加熱す
ることにより、前記両金属層が合金化してろう材を形成
することができるので、リードの先端部の異種の金属層
の積層部分に他の部材である圧電デバイス素子の電極を
接触させた状態で、少なくとも一つの金属層の液相線以
上の温度で加熱することにより、異種の金属層が合金化
して、気密端子のリードに圧電デバイス素子等をろう付
けすることができる。なお、両金属層を完全に溶融させ
て合金化したろう材によりろう付けする場合はもちろん
のこと、固相がなお残っている温度,すなわち、両金属
層の固相線温度と液相線温度との中間の任意の温度で加
熱し、固相および液相が混在した状態で冷却凝固させる
ことにより、その加熱温度下における固溶限度まで合金
化したろう材でろう付けを完了するようにしてもよい。
そのようなろう付け方法によれば、液相線温度以上の温
度で加熱して、ろう材を完全に溶融させるろう付け方法
に比較して、ろう付け温度を低く設定できるため、ろう
付け装置が安価になると共に、維持費が安くなるのみな
らず、ろう付け温度を固相線温度と液相線温度との中間
の任意の温度に設定することにより、その加熱温度の下
における固溶限度に応じた任意の組成のろう材が容易に
得られるという利点がある。The hermetic terminal of the present invention has the Sn
A relatively expensive first metal layer among different types of metal layers serving as a brazing material made of a binary alloy or a ternary alloy or more of any of Au, Sn-Cu, Sn-Ag, and Sn-Cu-Au; Since it has a second metal layer which is alloyed with the first metal layer by heating and becomes a brazing material over the entire surface of the metal outer ring and the exposed portion of the lead, By heating at a temperature equal to or higher than the low liquidus temperature of the metal layers, the two metal layers can be alloyed to form a brazing material. By heating at a temperature equal to or higher than the liquidus of at least one metal layer in a state where the electrodes of the piezoelectric device element, which are members of the piezoelectric device, are in contact with each other, the dissimilar metal layers are alloyed, and the piezoelectric device is connected to the lead of the hermetic terminal. Can braze elements etc. . In addition to the case where both metal layers are completely melted and brazed with an alloyed brazing material, the temperature at which the solid phase still remains, that is, the solidus temperature and liquidus temperature of both metal layers By heating at an arbitrary temperature in between and solidifying and cooling in a state where the solid phase and liquid phase are mixed, brazing is completed with brazing material alloyed to the solid solution limit under the heating temperature. Is also good.
According to such a brazing method, the brazing temperature can be set lower than the brazing method in which the brazing material is completely melted by heating at a temperature equal to or higher than the liquidus temperature. Not only is the cost lower, but the maintenance cost is lower, and by setting the brazing temperature to an arbitrary temperature between the solidus temperature and the liquidus temperature, the solid solution limit at the heating temperature can be reduced. There is an advantage that a brazing material having an arbitrary composition can be easily obtained.
【0032】なお、本発明の上記実施例は、特定の気密
端子について、また加熱により合金化してろう材となる
異種の金属層として特定の金属層の組み合わせについて
説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の精神を逸脱しない範囲で、各種の変形が
可能であることはいうまでもない。Although the above embodiment of the present invention has been described with respect to a specific hermetic terminal and a combination of specific metal layers as a heterogeneous metal layer which is alloyed by heating and becomes a brazing material, the present invention is not limited to the above embodiment. It is needless to say that the present invention is not limited to the examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
【0033】例えば、上記実施例においては、気密端子
として、金属外環の形状が直円筒形状の圧入型水晶振動
子用の気密端子AないしDや、金属外環の形状が平板状
の抵抗溶接型または冷間圧接型表面弾性波用気密端子E
について説明したが、もし、必要ならば、金属外環1の
形状を、高さ寸法の中途部から上方部を上部に行くほど
小径になるような傾斜面に形成するとともに、中途部か
ら下方を直円筒状に形成した圧入型気密端子としてもよ
い。このような形状によれば、金属外環の金属キャップ
への最初の挿入作業および圧入作業が容易かつ円滑にな
る利点がある。For example, in the above embodiment, as the hermetic terminals, hermetic terminals A to D for a press-fit type quartz vibrator having a metal outer ring having a right cylindrical shape, and resistance welding having a flat metal outer ring have a flat shape. Type or cold pressure contact type airtight terminal for surface acoustic wave E
However, if necessary, the shape of the metal outer ring 1 is formed on an inclined surface such that the diameter decreases toward the upper part from the middle part of the height dimension toward the upper part, and the lower part extends from the middle part. A press-fit type airtight terminal formed in a right cylindrical shape may be used. According to such a shape, there is an advantage that the initial insertion operation and the press-in operation of the metal outer ring into the metal cap become easy and smooth.
【0034】また、金属外環の形状が、長円形状または
楕円形状の、抵抗溶接封止型や冷間圧接封止型の圧電デ
バイス素子用の気密端子についても、同様に実施できる
ものである。In addition, the present invention can be similarly applied to a hermetic terminal for a resistance welding sealing type or a cold pressure sealing type piezoelectric device element having an elliptical or elliptical metal outer ring. .
【0035】さらにまた、上記実施例においては、水晶
振動子や表面弾性波素子等の圧電デバイス用気密端子に
ついて説明したが、圧電デバイス用気密端子以外の他の
用途の電子部品用気密端子や半導体装置用気密端子,そ
の他の気密端子等についても同様に実施できるものであ
る。Furthermore, in the above embodiments, the hermetic terminals for piezoelectric devices such as quartz oscillators and surface acoustic wave devices have been described. However, hermetic terminals for electronic components and semiconductors for applications other than hermetic terminals for piezoelectric devices have been described. The same can be applied to a hermetic terminal for a device and other hermetic terminals.
【0036】さらに、上記実施例では、加熱により合金
化してろう材となる異種(二種)の金属層が二層の場合
について説明したが、二種の金属層を三層以上の多層に
積層形成してもよい。そのような場合、所望の組成のか
つ均質な合金よりなるろう材が容易に得られる。Further, in the above-described embodiment, the case where the different (two kinds) metal layers which are alloyed by heating and become the brazing material are two layers is described, but the two kinds of metal layers are laminated in three or more layers. It may be formed. In such a case, a brazing material having a desired composition and made of a homogeneous alloy can be easily obtained.
【0037】さらに、加熱により合金化してろう材とな
る異種の金属層の厚さも、実施例に記載した範囲に限定
されるものではなく、所望のろう材の組成や用途や必要
なろう付け強度等に応じて適宜設定すればよい。Further, the thickness of the different kinds of metal layers which are alloyed by heating to become a brazing material is not limited to the range described in the embodiment, but the desired brazing material composition, application and necessary brazing strength. What is necessary is just to set suitably according to etc.
【0038】[0038]
【発明の効果】本発明の気密端子は、金属外環にガラス
を介してリードを気密に封着してなる気密端子におい
て、前記リードに加熱により合金化してろう材となる異
種の金属層を、貴な金属層がろう付けに必要な小部分の
みになるように積層形成したことを特徴とする気密端子
であるから、有害物質のPbを含まない,いわゆるPb
フリーの比較的高融点のろう材が簡単に得られる気密端
子を提供でき、環境問題をクリアできるのみならず、最
初から合金めっき法では形成することが困難な組成のろ
う材を具備する気密端子が容易に得られる。また、比較
的高価な金属層をリードの先端の必要部分のみに具備す
るから、この種の気密端子を安価に提供できる。The hermetic terminal of the present invention is a hermetic terminal in which a lead is hermetically sealed via a glass to a metal outer ring. Since the hermetic terminal is formed by laminating so that the noble metal layer is formed only in a small portion necessary for brazing, it does not contain harmful substance Pb, so-called Pb.
An airtight terminal that can easily provide a free relatively high melting point brazing material and can not only solve environmental problems, but also has a brazing material with a composition that is difficult to form from the beginning by alloy plating. Can be easily obtained. In addition, since a relatively expensive metal layer is provided only at a necessary portion at the tip of the lead, this kind of hermetic terminal can be provided at low cost.
【0039】また、本発明の気密端子の製造方法は、リ
ードの先端部分に加熱により合金化してろう材となるA
u,Ag,Cuのいずれか一つの金属またはこれらの合
金からなる第1金属層を形成する工程と、このリードを
金属外環内にガラスを介して気密に封着する工程と、前
記リードの全面にSnまたはその合金からなる第2金属
層を形成する工程とを有することを特徴とする気密端子
の製造方法であるから、比較的高価な第1金属層をリー
ドの先端の必要部分のみに形成することにより、高価な
金属の使用量を少なくして、第1金属層の原価を低減で
きるし、比較的安価な第2金属層は形成原価の低いバレ
ルめっき法等で簡単に形成できるので、結局、この種の
気密端子を安価に提供できるという作用効果を奏する。Further, according to the method of manufacturing a hermetic terminal of the present invention, the tip of the lead is alloyed by heating to form a brazing material.
a step of forming a first metal layer made of any one of u, Ag, and Cu or an alloy thereof; a step of hermetically sealing the lead in a metal outer ring via glass; Forming a second metal layer made of Sn or an alloy thereof over the entire surface, so that the relatively expensive first metal layer is formed only on a necessary portion at the tip of the lead. By forming the second metal layer, the cost of the first metal layer can be reduced by reducing the amount of expensive metal used, and the relatively inexpensive second metal layer can be easily formed by a barrel plating method with a low formation cost. As a result, there is an effect that this kind of hermetic terminal can be provided at low cost.
【図1】 本発明の第1実施例の圧入型水晶振動子用気
密端子Aの斜視図FIG. 1 is a perspective view of a hermetic terminal A for a press-fit type crystal unit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第1実施例の気密端子Aの拡大断面
図FIG. 2 is an enlarged sectional view of the hermetic terminal A according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の第1実施例の気密端子Aの製造方法
について説明するリード先端部へのAu部分めっき装置
の断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of an apparatus for partially plating Au on the tip of a lead, illustrating a method of manufacturing the hermetic terminal A according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の第1実施例の気密端子Aの製造方法
について説明する気密端子封着前の状態の断面図FIG. 4 is a cross-sectional view of a state before sealing of the hermetic terminal for explaining a method of manufacturing the hermetic terminal A according to the first embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の第1実施例の気密端子Aの製造方法
について説明する気密端子封着後の状態の断面図FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a state after sealing of the hermetic terminal, illustrating a method of manufacturing the hermetic terminal A according to the first embodiment of the present invention.
【図6】 本発明の第1実施例の気密端子Aの要部拡大
断面図FIG. 6 is an enlarged sectional view of a main part of the hermetic terminal A according to the first embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の第1実施例の気密端子Aのリード先
端に水晶振動片をろう付けする場合の各段階の断面図FIG. 7 is a cross-sectional view of each stage when brazing a crystal vibrating piece to the tip of the lead of the hermetic terminal A according to the first embodiment of the present invention.
【図8】 本発明の第1実施例の気密端子Aのリード先
端に水晶振動片をろう付けする場合のろう材の組成決定
の根拠を説明するためのAu−Sn二元合金状態図FIG. 8 is an Au—Sn binary alloy phase diagram for explaining the basis for determining the composition of the brazing material when brazing a quartz vibrating piece to the tip of the lead of the hermetic terminal A according to the first embodiment of the present invention.
【図9】 本発明の第2実施例の気密端子Bのリード先
端に水晶振動片をろう付けする場合の各段階の断面図FIG. 9 is a cross-sectional view of each stage when brazing a crystal vibrating piece to the tip of the lead of the hermetic terminal B according to the second embodiment of the present invention.
【図10】 本発明の第3実施例の気密端子Cのリード
先端に水晶振動片をろう付けする場合の各段階の断面図FIG. 10 is a cross-sectional view of each stage in brazing a crystal vibrating piece to the tip of a lead of an airtight terminal C according to a third embodiment of the present invention.
【図11】 本発明の第4実施例の気密端子Dのリード
先端に水晶振動片をろう付けする場合の各段階の断面図FIG. 11 is a cross-sectional view of each stage when brazing a crystal vibrating piece to the tip of a lead of an airtight terminal D according to a fourth embodiment of the present invention.
【図12】 本発明の第5実施例の気密端子Eの平面図
およびX−X線に沿う断面図FIG. 12 is a plan view and a cross-sectional view taken along line XX of an airtight terminal E according to a fifth embodiment of the present invention.
【図13】 従来の圧入型水晶振動子の断面図FIG. 13 is a cross-sectional view of a conventional press-fit type crystal unit.
A,B,C,D,E 気密端子 1、17 金属外環 2、19 ガラス 3、20 リード 4、10、14、22 Au層 5、9、12、23 Sn層 6 水晶振動片 7 Sn−Au二元合金よりなるろう材 8 Cu層 10 Sn−Cu二元合金よりなるろう材 11 Ag層 13 Sn−Ag二元合金よりなるろう材 15 Sn−Cu合金層 16 Sn−Cu−Au三元合金よりなるろう材 18 貫通孔 21 Ni層 A, B, C, D, E Hermetic terminals 1, 17 Metal outer ring 2, 19 Glass 3, 20 Lead 4, 10, 14, 22 Au layer 5, 9, 12, 23 Sn layer 6 Quartz vibrating piece 7 Sn- Brazing material consisting of Au binary alloy 8 Cu layer 10 Brazing material consisting of Sn-Cu binary alloy 11 Ag layer 13 Brazing material consisting of Sn-Ag binary alloy 15 Sn-Cu alloy layer 16 Sn-Cu-Au ternary Brazing material made of alloy 18 Through hole 21 Ni layer
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01R 43/20 H01R 43/20 Z H03H 9/02 H03H 9/02 E Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) H01R 43/20 H01R 43/20 Z H03H 9/02 H03H 9/02 E
Claims (9)
封着してなる気密端子において、前記リードに加熱によ
り合金化してろう材となる異種の金属層を、貴な金属層
がろう付けに必要な小部分のみになるように積層形成し
たことを特徴とする気密端子。1. A hermetic terminal in which a lead is hermetically sealed to a metal outer ring via glass via a glass, wherein a different kind of metal layer which is alloyed to the lead by heating to become a brazing material is replaced with a noble metal layer. An airtight terminal characterized by being laminated so that only a small part necessary for attachment is formed.
種の金属層の一つがAg,Au,Cuのいずれか一つの
金属またはこれらの合金層であり、他の金属層がSnま
たはその合金層であることを特徴とする請求項1記載の
気密端子。2. The method according to claim 1, wherein one of the dissimilar metal layers alloyed by heating to be a brazing material is one of Ag, Au, and Cu or an alloy thereof, and the other metal layer is Sn or an alloy thereof. The hermetic terminal according to claim 1, wherein the hermetic terminal is a layer.
種の金属層の一つが、下層のAg,Au,Cuのいずれ
か一つの金属またはこれらの合金層であり、他の金属層
が上層のSnまたはその合金層であることを特徴とする
請求項1または2記載の気密端子。3. One of the dissimilar metal layers which is alloyed by heating to become a brazing material is a lower one of Ag, Au, Cu or an alloy thereof, and the other metal layer is an upper layer. 3. The hermetic terminal according to claim 1, wherein the terminal is Sn or an alloy layer thereof.
ろう材となるAu,Ag,Cuのいずれか一つの金属ま
たはこれらの合金からなる第1金属層を形成する工程
と、このリードを金属外環内にガラスを介して気密に封
着する工程と、前記リードの全面にSnまたはその合金
からなる第2金属層を形成する工程とを有することを特
徴とする気密端子の製造方法。4. A step of forming at least one of Au, Ag, and Cu as a brazing material or a first metal layer made of an alloy thereof at a tip portion of the lead by heating, and forming the lead into a metal. A method for manufacturing an airtight terminal, comprising: a step of airtightly sealing an outer ring via glass; and a step of forming a second metal layer made of Sn or an alloy thereof on the entire surface of the lead.
し、前記第2金属層をバレルめっきにより形成すること
を特徴とする請求項4記載の気密端子の製造方法。5. The method according to claim 4, wherein the first metal layer is formed by partial plating, and the second metal layer is formed by barrel plating.
を、合金化により形成されるろう材の組成に応じて、第
1金属層の厚さを第2金属層の厚さよりも小さく設定す
ることを特徴とする請求項4または5記載の気密端子の
製造方法。6. The thickness of the first metal layer and the thickness of the second metal layer are set to be greater than the thickness of the second metal layer according to the composition of the brazing material formed by alloying. The method for manufacturing an airtight terminal according to claim 4, wherein the terminal is set to be small.
り、前記第2金属層の厚さが3〜10μmであることを
特徴とする請求項4ないし6記載の気密端子の製造方
法。7. The hermetic terminal according to claim 4, wherein said first metal layer has a thickness of 1 to 7 μm, and said second metal layer has a thickness of 3 to 10 μm. Method.
1金属層および前記第2金属層とは異種の金属層を形成
して、ガラスを介してリードと気密に封着することを特
徴とする請求項4ないし7記載の気密端子の製造方法。8. A method in which a metal layer different from the first metal layer and the second metal layer formed on the lead is formed on the outer metal ring and hermetically sealed with the lead via glass. The method for manufacturing a hermetic terminal according to claim 4, wherein
固着するための圧電デバイス用気密端子であることを特
徴とする請求項4ないし8記載の気密端子の製造方法。9. The method for manufacturing a hermetic terminal according to claim 4, wherein said hermetic terminal is a hermetic terminal for a piezoelectric device for connecting and fixing a piezoelectric device element.
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