JP2001156192A - 電子部品装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】金属製蓋体４をセラミックパッケージ２の上面
に配置した枠状の封止用導体５に溶接しても、金属成分
の飛散がなく、安定した特性が得られる電子部品装置を
提供する。 【解決手段】セラミックパッケージ２、枠状の封止用導
体５、金属製蓋体４を有した電子部品装置１において、
封止用導体５は下方の開口径を小さく、上方の開口径を
大きくするような傾斜面５ｂが形成され、かつ、金属製
蓋体４は、キャビティ２１の中央部に突出する窪み部を
有し、該窪み部外側面４ｂが傾斜面５ｂに当接してな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電素子、水晶振動
子、ＩＣチップ等の電子部品素子をセラミックパッケー
ジ内に収容し金属製蓋体によって封止してなる電子部品
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子部品装置においては、セラミ
ックパッケージのキャビティ部に、水晶振動子などの電
子部品素子を収容し、金属製蓋体でキャビティ部の内部
を気密封止してなる。図５に従来の電子部品装置の一例
である水晶発振子の断面図を示す。従来の水晶発振子５
１は、主にセラミックパッケージ５２、水晶振動子５
３、金属製蓋体５４とから構成されている。セラミック
パッケージ５２には、平板状のセラミック層５２ａ上に
枠体状のセラミック層５２ｂ，５２ｃ，５２ｄが積層さ
れており、これにより、全体として上面が開口したキャ
ビティ部５２１が形成されている。このキャビティ部５
２１の内壁面には、水晶振動子５３を固定し、かつ、電
気的な接続を達成する段差部５２２が形成されている。
また、セラミックパッケージ５２のキャビティ部５２１
の開口周囲には、シールリングなどの封止用導体５７が
配置されている。例えば、封止用導体５７は、キャビテ
ィ部５２１の開口周囲に被着形成した封止用導体膜上に
ろう付けなどにより固定されている。また、この封止用
導体５７の上面側に不図示であるがメッキ手法により形
成されたメッキ層が被着されている。さらに、金属製蓋
体５４は、両面にＮｉによるメッキ層が形成されてお
り、セラミック層５２ｄの先端凸部に対応する位置に凹
部５４ａが形成されている。

【０００３】このような水晶発振子の製造方法として
は、セラミックパッケージ５２のキャビティ部５２１内
に、水晶振動子５３を収容した後、この金属製蓋体５４
を、封止用導体５７上に、金属製蓋体５４を載置し、両
者をシーム溶接等により加熱してセラミックパッケージ
５２側の封止用導体５７を溶解し、金属製蓋体５４と接
合させてなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５の
ような従来の水晶発振子の構造では、セラミックパッケ
ージ５２側に形成する封止用導体５７の表面の凹凸状態
や、金属製蓋体５４側の凹部５４ａの当接部にバリや反
りがあると、金属製蓋体５４と封止用導体５７双方の当
接状態が均一化せず、このような状態でシーム溶接を行
う場合に、溶接時の電流を供給しても、金属製蓋体５４
と封止用導体５７の間隙で放電スパークや溶けた金属成
分（異物）の飛散が発生することがあった。特に、この
飛散した金属成分は、キャビティ部５２１の内部に飛散
すると、キャビティ部５２１の内部を汚染したり、水晶
振動子５３に付着したりする。このように水晶振動子５
３に金属成分が付着すると、発振特性が大きく変動して
しまい、その結果、所定特性が得られず信頼性を悪くす
るという問題があった。本発明は上述の問題点に鑑みて
案出されたものであり、その目的は、セラミックパッケ
ージ上に金属製蓋体を溶接する際、溶接により発生する
金属成分がキャビティ部５２１内部に飛散することを有
効に抑制し、キャビティ部の内部に収容された電子部品
素子の安定した動作を可能とする電子部品装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明の電子部品装置は、上面に電子部品素子を収
容するキャビティが形成されたセラミックパッケージの
キャビティ開口周囲に枠状の封止用導体を取着するとと
もに該封止用導体に前記キャビティを封止する金属製蓋
体を溶接してなる電子部品装置において、前記枠状の封
止用導体は、キャビティ側の側面が下方の開口径を小さ
く、上方の開口径を大きくするような傾斜面となってお
り、かつ、前記金属製蓋体は、その中央部にキャビティ
側に突出する窪み部を有し、該窪み部の外側面が前記封
止用導体の傾斜面に当接している構成とする。

【０００６】本発明の構成によれば、金属製蓋体と封止
用導体の溶接部位でバリや反り等により間隙が生じて双
方の当接状態が均一化していない場合でも、封止用導体
のキャビティ側側面に金属製蓋体の外側面が当接してキ
ャビティを封止しているために、溶接位置と当接位置の
2個所でキャビティを封止することができ、これによ
り、溶接位置からの放電スパークや溶けた金属成分がキ
ャビティ内には入り込むことは防止される。

【０００７】特に、封止用導体は、キャビティ側の側面
が下方の開口径を小さく、上方の開口径を大きくするよ
うな傾斜面で上側から金属製蓋体を保持させるために、
溶接作業時にも金属製蓋体と封止用導体がしっかり係合
するようになり、作業時の金属製蓋体がずれることも防
止される。

【０００８】また、前記封止用導体の傾斜面と前記金属
製蓋体の窪み部の外側面との間に弾性部材を介在させて
も良い。これによって、封止用導体の傾斜面と金属製蓋
体の外側面との当接バラツキを抑えることができ、更に
封止性が向上できる。

【０００９】さらに、前記金属製蓋体の窪み部の外側面
が前記封止用導体の傾斜面に対応する傾斜を有しても良
い。これにより、金属製蓋体の窪み部の外側面と弾性部
材とが面接触することができ、確実にキャビティを封止
することができる。結局、電気的特性が良好で、高い信
頼性の電子部品装置が提供できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電子部品装置の一
例である水晶発振子について図を用いて詳説する。図１
は、本発明の水晶発振子に係る断面図であり、図2は金
属製蓋体の斜視図であり、図3は金属製蓋体の要部の拡
大図であり、図４は金属製蓋体を省略したセラミックパ
ッケージの主要部分の拡大図である。

【００１１】図１において水晶発振子１は、セラミック
パッケージ２、水晶振動子３、金属製蓋体４で主に構成
されている。セラミックパッケージ２は、例えば、周知
の多層配線基板の技術を用いて形成されており、平板状
のセラミック層２ａ上に、中央部が開口したセラミック
層２ｂ、２ｃとを積層して構成されている。尚、セラミ
ック層２ｂの開口面積が、セラミック層２ｃの開口形状
に比較して小さくなっている。

【００１２】これにより、セラミックパッケージ２は、
上面開口を有するキャビティ部２１が形成されるととも
に、上述のセラミック層２ｂと２ｃの開口寸法の違いか
ら、キャビティ部２１の内壁面には段差部２２、２３が
形成されることになる。ここで、段差部２２には、水晶
振動子３が機械的に固定及び電気的に接続される電極パ
ッド２４が形成されている。そして、電極パッド２４上
には水晶振動子３の一端が導電性接着剤２５を介して固
定されている。

【００１３】一方、セラミックパッケージ２の底面に
は、電極パッド２４に導通する端子電極２７が形成さ
れ、電極パッド２４と端子用電極２７はセラミックパッ
ケージ２の厚み方向に形成したビアホール導体２６を介
して導通するように構成されている。

【００１４】このような電極パッド２４、端子電極２
７、封止用導体５はセラミックグリーンシート上にモリ
ブデンやタングステンなどの高融点金属材料から成る導
電性ペーストを印刷してなる。また、ビアホール導体２
６は、セラミックグリーンシートに貫通孔を形成し、貫
通孔内に上述の導電性ペーストを充填してなる。

【００１５】封止用導体５は枠状に形成されており、そ
の材質として４２アロイやコバール、リン青銅などから
成り、その封止用導体５上にＮｉ中間メッキ層、金メッ
キ層などの表面メッキ層５ａを形成してなる。また、枠
状の封止用導体５には、そのキャビティ２１側に向いた
傾斜面５ｂが形成されている。その傾斜面５ｂは、封止
用導体５の下方の開口径が小さく、また、その上方の開
口径が大きいために形成されるものであり、この傾斜面
５ｂに弾性部材６が全体に形成されている。これによ
り、後述の金属製蓋体４の外側面４ｂと傾斜面５ｂとの
間に弾性部材６が介在されることになる。この弾性部材
６の材質としては、シリコンゴム等の弾性的性質を持っ
た材料が使用される。なお、本発明では封止用導体５の
キャビティ側側面５ｂに弾性部材６を形成した例で説明
したがこれに限定されることはなく、弾性部材６を形成
せずに単に傾斜面５ｂのみで形成してもよい。

【００１６】封止用導体５の上面の幅Ｗ１について幅Ｗ
１は約２００〜２５０μｍが望ましい。仮に、２００μ
ｍ未満では、封止用導体５の厚みに係わらず、リーク不
良が発生しやすくなり、また、安定した溶接が困難とな
る。尚、２５０μｍを越えると、幅Ｗ１を図4のように
Ｗ１からＷ２に向かって変えていくと仮封止性が低下す
る。

【００１７】また、封止用導体５の幅Ｗ２について、幅
Ｗ２は、前記Ｗ１との関係がＷ１＜Ｗ２を満足した上
で、約２５０〜３００μｍが望ましい。幅Ｗ２が３００
μｍを越えると、セラミックパッケージ２全体の外周を
さらに大型化することが必要になる。

【００１８】水晶振動子３は、不図示であるが、所定結
晶軸でカットされた短冊状の水晶基板と、水晶基板の両
主面に形成される励振電極と、その励振電極から水晶基
板の一方の端部に延びる引き出し電極を具備してなる。

【００１９】金属製蓋体４は、図2に示すようにキャビ
ティ側に突出する窪み部が形成されている。この窪み部
は、封止用導体５と溶接される平面状の溶接部４ａと、
溶接部４ａからキャビティ２１の中央部にかけて入り込
んだ外側面４ｂと、その中央部が平らに形成した底面部
４ｃとで構成されている。また、金属製蓋体４は金属板
４１と、金属板４１の表面にＮｉメッキ層４２からな
る。

【００２０】特に、この外側面４ｂと封止用導体５に形
成した弾性部材６とでキャビティ２１を封止してセラミ
ックパッケージ２内を封止している。溶接部４ａと外側
面４ｂとで形成される角度θは、封止用導体５の傾斜面
５ｂの水平面に対する傾斜角度よりも小さくするのが好
ましく、より好ましくは９０度以上、傾斜面５ｂの水平
面に対する傾斜角度よりも小さく形成するとよい。この
ような範囲に設定することにより、金属製蓋体４の外側
面４ｂが確実に弾性部材６に当接させることができるだ
けでなく、９０度以上に設定することにより、角度θの
加工バラツキによって外側面４ｂ全体が封止用導体５の
全体に形成した弾性部材６に確実に当接させることがで
きる。

【００２１】例えば、封止用導体４の傾斜面５ｂの水平
面に対する角度と略等しく形成することにより、外側面
４ｂと弾性部材６が面接触させることができ、多少、角
度θがばらついたとしても確実にキャビティ２１内部を
気密封止することができる。

【００２２】このような金属製蓋体４は、セラミックパ
ッケージ２の上面に固定し、封止用導体５に載置した
時、封止用導体５の外縁の一部が、金属製蓋体４の溶接
部４ａの周囲から露出するように封止用導体５上の平面
部の寸法が決められる。

【００２３】この外縁の露出幅としては５０〜１００μ
ｍ程度露出させることが望ましい。露出幅が５０μｍ未
満では、この金属製蓋体４の端面部分に適正なフィレッ
トが形成されず溶着状態を目視にて確認することが困難
となる。また、露出幅が１００μｍを超えるとキャビテ
ィ部２１の壁面と金属製蓋体４の端面との距離が小さく
なり、セラミックパッケージ２にクラックが発生しやす
くなる。

【００２４】金属製蓋体４の高さＨ１は１００〜２００
μｍが望ましい。高さＨ１が１００μｍ未満では溶接時
の金属成分の飛散を抑える効果が十分得られない場合が
あり、高さＨ１が２００μｍ以上になると、水晶振動子
３に近づくため振動を阻害する危険がある。

【００２５】上述の電子部品装置は、次のように組み立
てられる。まず、セラミックパッケージ２のキャビティ
２１の段差部上に形成した電極パッド２４にＡｇを含有
する導電性樹脂ペースト２５を供給し、水晶振動子３の
引き出し電極が電極パッド２４と接続するように、導電
性樹脂ペースト２５に、水晶振動子３を載置する。そし
て、導電性樹脂ペーストを硬化して、セラミックパッケ
ージ２に水晶振動子３を固定する。次に、水晶振動子３
の周波数調整した後、窒素ガス中、又は真空中で金属製
蓋体４を載置する。この際に、金属製蓋体４の外側面４
ｂが、図1に示すように、セラミックパッケージ２の開
口部に嵌まり込むように載置する。次に、金属製蓋体４
の溶接部４ａの縁部表面にシーム溶接用のローラー電極
を当接させ、所定電流を供給しながら、ローラー電極を
走査して、封止用導体５のメッキ層５ａと金属製蓋体４
の表面のメッキ層４２とで溶接する。これより、金属製
蓋体４とセラミックパッケージ２とが気密的に封止され
る。

【００２６】この時、封止用導体のメッキ層５ａの表面
に凹凸や金属製蓋体４の溶接部４ａの当接面に金属バリ
や反りがあって、金属製蓋体４の周囲の接合部とシール
リングのメッキ層５ａとの間でスパークが発生し、金属
製蓋体のメッキ層４２やシールリングのメッキ層５ａの
金属成分が、キャビティ部２１側に飛散しようとして
も、金属製蓋体４の外側面４ｂと封止用導体５の弾性部
材６とがしっかり当接しているため、金属製蓋体４の溶
接部４ａが形成する角度θがばらついた場合でも、嵌合
が確実にされていることにより、飛散した金属成分が遮
断される。また、しっかり金属製蓋体４が封止用導体に
嵌合されているので、溶接の際に金属蓋体４が動くこと
がなく、信頼性をもって接合することができる。その結
果、少なくともキャビティ２１の内部に金属成分の飛散
が抑制され、キャビティ２１内に異物として存在するこ
とがなく、また、水晶振動子３の表面に付着することが
一切ない。

【００２７】上述の実施例では、セラミックパッケージ
２のキャビティ部２１内部に水晶振動子である圧電振動
子を配置したが、その他に弾性表面波素子やＩＣチップ
などの電子部品素子を収容してもよい。また、上述の実
施例では、電子部品素子３と電極パッド２４との接続が
導電性樹脂接着剤２５によって行われているが、電子部
品素子によって、ボンディングワイヤー、半田バンプを
用いてフリップチップ接合しても構わない。

【００２８】また、必要に応じて、キャビティ部２１内
部に、弾性表面波素子や圧電振動子やＩＣチップなどの
電子部品素子３とともに所定回路を構成する各種チップ
状電子部品も収容配置させても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の電子部品装置に
よれば、金属製蓋体と封止用導体の溶接部位でバリや反
り等により間隙が生じて双方の当接状態が均一化してい
ない場合でも、封止用導体のキャビティ側側面に金属製
蓋体の外側面が当接してキャビティを封止しているため
に、溶接位置と当接位置の2個所でキャビティを封止す
ることができ、これにより、溶接位置からの放電スパー
クや溶けた金属成分がキャビティ内に入り込むことが防
止される。

【００３０】特に、封止用導体は、キャビティ側の側面
が下方の開口径を小さく、上方の開口径を大きくするよ
うな傾斜面で上側から金属製蓋体を保持させるために、
溶接作業時にも金属製蓋体と封止用導体がしっかり係合
するようになり、作業時の金属製蓋体がずれることも防
止される。これにより、電子部品装置の信頼性を向上さ
せるとともに、特性の維持向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品装置の一例である水晶振動子
の断面図を示す。

【図２】本発明の電子部品装置の一例である水晶振動子
に用いる金属製蓋体の斜視図である。

【図３】本発明の電子部品装置の一例である水晶振動子
に用いる金属製蓋体の部分断面図である。

【図４】本発明の電子部品装置の一例である水晶振動子
に用いるセラミックパッケージの要部断面図である。

【図５】従来の電子部品装置の一例である水晶振動子の
断面図である。

【符号の説明】

１・・・水晶発振子 ２・・・セラミックパッケージ ３・・・水晶振動子 ４・・・金属製蓋体 ４ａ・・溶接部 ４ｂ・・壁部 ４ｃ・・底面部 ５・・・封止用導体 ５ｂ・・傾斜面 ６・・・弾性部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に電子部品素子を収容するキャビテ
   ィが形成されたセラミックパッケージのキャビティ開口
   周囲に枠状の封止用導体を取着するとともに該封止用導
   体に前記キャビティを封止する金属製蓋体を溶接してな
   る電子部品装置において、 前記枠状の封止用導体は、キャビティ側の側面が下方の
   開口径を小さく、上方の開口径を大きくするような傾斜
   面となっており、かつ、前記金属製蓋体は、その中央部
   にキャビティ側に突出する窪み部を有し、該窪み部の外
   側面が前記封止用導体の傾斜面に当接していることを特
   徴とする電子部品装置。
2. 【請求項２】 前記封止用導体の傾斜面と前記金属製蓋
   体の窪み部の外側面との間に弾性部材が介在しているこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子部品装置。
3. 【請求項３】 前記金属製蓋体の窪み部の外側面が前記
   封止用導体の傾斜面に対応する傾斜を有していることを
   特徴とする請求項2記載の電子部品装置。